JPH0359416A - 磁気式回転センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分町） この発明は、自動車等に用いれる磁気式回転センサに係
り、特に小型でかつ高精度な磁気式回転センサに関する
。

（従来の技術） 従来、回転速度を検出する磁気式回転センサとしては、
特開昭６２−１２９７１７号公報に記載のものが知られ
ており、′Ｗ４６図に示す如くこの磁気式回転センサは
、被検出体となる回転ロータ１を備えており、この回転
ロータ１の構造は精度よく円筒状に加工された内環部利
２の外周面に、合成樹脂を用いて一定間隔毎に中空部３
を設けてギア状に形成してなる被検出部４を備え、−１
−を記中辛部３内には、第７図に示すように磁性相を一
対のプレート６．６および外環部月７により封入してな
る磁気部５を有する。

また、回転角度を検出する磁気式回転センサとしは、Ｓ
ＡＥテクニカルペーパーシリーズ８７０４７１″Ｔｈｅ
　　Ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ　　ｏｆ　　ａＮｅｗ　　５ｅ
ｎｓｏｒ　　ｆｏｒ　　Ｉｇｎｉｔｉｏｎ　　Ｔｉｍｉ
ｎｇ　　Ｉｎｔｅｒｎａｔ　１ｏｎａｆ　　Ｃｏｎｇｒ
ｅｓｓ　　ａｎｄ　　Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ　　Ｄｅｔ
ｒｏｉｔ、Ｍｉｃｈｉｇｅｎ　　Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２
３　２７．１９８７に記載のクランク角センサが知られ
ており、第８図に示す如くこのクランク角センサは、電
磁軟鉄等の強磁性側材よりなるギア８が図示しないクラ
ンク軸に取付けられており、このギア８の外周面に近接
してホールＩＣ９とバイアス磁石１０を内蔵してなる回
転ピックアップ１１が配設され、このクランク１ｒ＋セ
ンサは第８図実線矢印で示すような上記バイアス磁石１
０からもれるバイアス磁界の磁束の大きさがギア８の回
転に開明して交番的に変化することを利用して、クラン
ク軸の回転角度を検出するように構成されている。

次に、上記の如く構成された磁気式間転センサの作用に
ついて第８図を用いて説明する。

−１一記磁気式回転センサは、強磁↑１１剖料よりなる
」二足ギア８が回転して、このギア８の歯部１２が？Ｊ
転ピックアップ１１内のホールＩＣ９に近接すると、上
記ギア８を形成する強磁ヤ１側材は電磁軟鉄において６
０００〜８０００ぐらいの透磁率を持つため、」二足回
転ピックアップ１１内のバイアス磁石１０よりもれるバ
イアス磁界の磁束はギア８の南部〕２に引かれ、その結
果ホールＩＣ９を通過する磁束の密度は高まる。

また、４二記ギア８が更に回転して、このギア８の歯部
１２と南部１２との間に形成される空隙部１３が回転ピ
ックアップ１１内のホールＩＣ９に近接すると、空気の
透磁率は１であって上記電磁軟鉄の透磁率に比し極めて
小さいため、」二足バイアス磁界の磁束はギア８の空隙
部１３に引かれることはなく、その結果ホールＩＣ９を
通過する磁束の密度が低下する。

すなわち、この磁気式回転センサは、空隙部１３と強磁
性材、より形成された南部１２とに打する透磁率の違い
により、ホールＩＣ９を通過する磁束密度が交番的に変
化することを利用するものであって、この交番的な磁束
密度の変化に応じてホールＩＣ９はスイッチング作用を
して矩形波を発生し、この矩形波の基準位置より矩形波
の数を計数することにより、上記クランク軸の回転位置
である回転角度を計測して内燃機関の噴射時期をずらす
ことに利用している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の磁気式回転センサにあ
っては、まず第６図に示すような回転速度を検出する磁
気式回転センサにおいて、この磁気式回転センサに備え
られた被検出体の回転ロータ１は、精度よく円筒状に加
工された内環部＋４２の外周面に、合成樹脂材を用いて
一定間隔毎に中空部３を設けてギア状に形成してなる被
検出部４を備え、さらに上記中空部３内に磁性材を一対
のプレート６．６および外環部月７により封入してなる
磁気部５を有するものであるため、回転ロータ１の形状
が複雑であるとともに、構成部品が多いので回転ロータ
１は強度的にもろく、かつ構造的に大型化するという問
題点があった。

また、４二記回転ロータ１を形成する内環部側２は高精
度で加工されているものの、磁気部５および外環部材７
等の加工ができなく、表面精度が悪いため上記磁気部５
より出力変動が生ずる等の問題点があった。

次に、第８図に示すような回転角度を検出する磁気式回
転センサにおいて、これを自動車の軍輪速センサまたは
車速センサに用いた場合には、磁気式回転センサの装着
スペースが制限されるため小型化しなければならない。

しかしながら、上記磁気式回転センサは空隙部１３と強
磁性材より形成された南部１２とにＨする透磁率の違い
により、ホールＩＣ９を通過する磁束密度の変化を利用
するものであるため、上記磁気式回転センサが充分に大
きくて上記空隙部１３と歯部１２との面積比が所定以、
にの大きさを持っていれば、この面積比に応じて交番的
に磁束密度が変化し、ホールＩＣ９がこの磁束密度の変
化を検出できるものの、上記磁気式回転センサを小型化
すると、上記空隙部１３と南部１２との面積比が充分に
確保できず、よって交番的な磁束密度変化が低下する。

したがって、交番的な磁束密度変化が低下することによ
り、この磁束密度の変化はホールＩＣ９の温度特性の影
響およびギア８と回転ピックアップ１１との実装精度等
の外乱により生ずる磁束密度の変動分と同等レベルとな
り、結果として上記回転ピックアップ１１は誤動作する
という問題点があった。

（課題を解決するための手段） この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって
、その目的とするところは、小型でかつ高精度な磁気式
回転センサを提供することにあり、本発明は上記目的を
達成するために、車輪のハブアッシー部に固定され車輪
の回転に応じて回転するとともに外周部に一定間隔毎に
配設された磁気部を６する被検出体と、」１記被検出体
に近接して配設されるとともにホールＩＣとバイアス磁
石よりなる検出体とを備え、上記磁気部による１−二足
バイアス磁石の磁界の変化をＬ記ホールＩｃが検出する
ようにしたものにおいて、 上記被検出体は、ロータと、このロータの外周面に直接
一定間隔毎に高透磁率材料を薄膜層として形成した磁気
部とからなることを特徴とするものである。

（作用） この発明にかかる磁気式回転センサは、ロータの外周面
に直接、一定間隔毎に高透磁串ｌｆＡ料を薄膜ｊ鱒とし
て形成してなる磁気部を設けた被検出体を備えることに
より、磁気式回転センサの構造がシンプルとなり、強度
的に優れ、かつ小型化を図ることができるとともに、磁
気部からの出力を安定させることができるように作用す
る。

（実施例） 以下、本発明に係る磁気式回転センサについて、第１図
および第２図を用いて詳細に説明する。

なお、１−記従来例と同一箇所には同一符号を用いその
詳細説明を省略する。

第１図に示すものは、本廟磁気式回転センサの第１実施
例を示すものであり、まず構成を説明すると、これは図
示しない車輪のハブアッシー部に被検出体となる高真円
度に加工されたロータ１４が固着してあり、このロータ
１４の外周面には直接、第２図に示すように一定間隔毎
にパーマロイ等の高透磁率飼料である磁性体を薄膜層と
して形成した磁気部１５を設けである。

一方、上記ロータ１４の外周面と１８０’対向し、かつ
近接してホールＩＣ９にバイアス磁石１０を取付けてな
る検出体の回転ピックアップ１１を配設してあって、第
１図破線矢印で示すようなＬ記回転ピックアップ１１内
のバイアス磁石ＩＯからもれるバイアス磁界の磁束の大
きさをホールｌｃ９が検出するように構成しである。

また、−１−記の如く構成した磁気式回転センサのロー
タ１４は、従来より用いられている電磁軟鉄のように利
料費が安く、かつ加工性に優れた強磁性材で形成するこ
とが好ましく、一方アルミニウムのような非磁性材で」
１記ロータ１４を形成しても、ロータ１４に設けた磁気
部１５の見かけ」二の透磁率が小さくなるだけであって
、機能−に本質的な問題は生じないためアルミニウムを
用いたロータ１４であってもよい。

さらに、」Ｌ記薄膜局の磁気部１５を形成する高透磁率
材料は、透磁率が大きく、かっ透磁率の温度依存性が少
ない伺料であれば適助であり、本廟磁気式回転センサに
あっては透磁率５００００程度以上の数値を目安として
いるため、特に上記のような高透磁率材料としてパーマ
ロイを用いたがこれに限定されることはない。

また、上記ロータ１４の外周面に設けである。専膜層の
磁気部１５は、蒸着等による薄膜形成であってもよいが
、自動車部品として上記磁ス式１ｉｉ１転センサを直接
車室外にさらすためには、薄膜層の接合強度の面からし
てもスパッタリングによる薄膜形成の方法がより奸まし
く、本廓磁気式回転センサは上記スパッタリングによる
７＋、＋７膜形成方法を用いて、真円度よく加工された
ロータ１４の外周面に直接、パーマロイ等の高透磁率材
料をスパッタリングした後にエツチングを施して、第２
図に示すような一定間隔毎に薄膜層として磁気部１５を
形成するものであり、上記薄膜層は２μｍないし３μｍ
程度の厚みで後述の効果は１″分に得ることができる。

次に、上記の如く構成された磁気式回転センサの作用を
説明する。

本廟磁気式回転センサにおいて、ロータ１４の外周に形
成された薄膜層の磁気部１５の見かけ上の透磁率は、こ
の磁気部１５の下地となるロータ１４が持つ透磁率の大
きさが多少寄与するものの、Ｌ記薄膜層の磁気部１５を
形成する磁住側材でほぼ決定される。

このため、ホールＩＣ９が検出する磁束密度の変化量は
、薄膜層の磁気部１５の面積にこの磁気部１５を形成す
る磁性刊料の透磁率を掛は合わせた値と、並びに磁気部
１５と磁気部１５との間に形成された空隙部１６に有す
る空気層の面積の値（薄膜層の高さ×薄膜層の幅）との
比率により決定されるものである。

したがって、上記ロータ１４が回転して」二足空隙部１
６の値に対して値の大きい磁気部１５が回転ピックアッ
プ１１を構成するホールＩＣ９に近接すると、上記回転
ピックアップ１１を構成するバイアス磁石１０よりもれ
るバイアス磁界の磁束は、ロータ１４の磁気部１５に引
かれ、その結果ホールＩＣ９を通過する磁束の密度は高
まる。

また、ロータ１４が更に回転して上記磁気部１５の値に
対して値の小さい空隙部１６が回転ピックアップ１１の
ホールｌｃ９に近接すると、ここでは上記バイアス磁界
の磁束が上記磁気部１５に引かれるものより小さく、結
果としてホールＩｃ９を通過する磁束の密度が低下する
。そして、この磁束密度の変化が交番的に起り、この交
番的変化を利用して回転速度を測定する。

」１記の如き構成および作用より明らかなように、本願
磁気式回転センサは高真円度に加工されたロータ１４の
外周面に直接、薄膜層として磁気部１５を形成した被検
出体を備えたため、シンプルな構成となり、強度的に優
れ、かつ構造的に小型化が可能であるとともに、磁気部
１５は高真円度に加工したロータ１４の外周面に直接、
磁気部１５を薄膜として形成したため磁気部１５からの
出力が安定する。

また、上記の如き被検出体の構成によれば、被検出体を
形成するロータ１４を小型化しても、ホールｔＣ自身が
持つスイッチング磁束密度や磁束密度の温度依存性、あ
るいは固体の偏差等によるホールＩＣ９が作る矩形波信
号を形成する上での外乱要素、並びにバイアス磁石１０
とホールＩＣ９との実装精度がづれたり、またはバイア
ス磁石１０とホールＩＣ９とよりなる回転ピックアップ
１１とロータ１４との実装精度が悪化する等の外乱要素
が生じた場合に、回転ピックアップ１１内のボールＩＣ
９が検出する磁束密度の変化量は」１記の如き比率に従
い充分に大きく確保でき、」１記回転ピックアップ１１
は正常に動作するので小型の磁気式回転センサを提供す
ることができる。

第３図に示すものは、本願磁気式回転センサの被検出体
を構成するロータ１４の第２実施例であって、これはロ
ータ１４の一側面外周に一定間隔をおいて薄膜層として
形成してなる磁気部１５を設けた構成であり、この構成
によっても、上記と同様に強度的に優れ、かつ構造的に
小型化が可能であるとともに、磁気部１５からの出力は
安定し、さらに磁束密度の変化が充分に大きく確保でき
るため上記外乱が生じても回転ピックアップは正常に移
動させることができる等の効果を何する。

第４図に示すものは、本願磁気式回転センサの被検出体
を構成するロータ１４の第３実施例であって、これはロ
ータ１４の外周をギア状に形成するとともに、このギア
状に形成したロータ１４の南部の一側面を予め薄膜層の
厚みだけ研削し、ここに薄膜層として形成してなる磁気
部１５を設けた構成であり、この構成によっても上記と
同様な効果が得られる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によればロータの外
周面に直接、一定間隔毎に高透磁率材料を薄膜層として
形成した磁気部を設けてなる被検出体を備えたため、本
廟磁気式回転センサはシンプルな構成となり、強度的に
優れ、かつ構造的に小型化が可能であるとともに、磁気
部からの出力が安定する効果を有する。

また、本願磁気式回転センサを小型化しても、回転ピッ
クアップ内のホールＩＣが検出する磁束密度の変化量は
、」１記の如き比率に従い充分に大きく確保でき上記回
転ピックアップは正常に動作するので、小型の磁気式回
転センサを提供することができる等の効果をＨする。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係わる磁気式回転センサの部分正面図
、第２図は第１図の側面図、第３図は本願磁気式回転セ
ンサに用いられるロータの第２実施例を示す部分正面図
、第４図は本願磁気式間転センサに用いられるロータの
第３実施例を示す部分正面図、第５図は第４図の側面図
、第６図は従来の回転速度を検出する磁気式回転センサ
に用いられるロータの部分正面図、第７図は第６図に示
ず■−■線断面図、第８図は従来の回転角度を検出する
磁気式回転センサを示す説明図である。 ９・・・ホール１Ｃ １０・・・バイアス磁石 １１・・・回転ピックアップ １４・・・ロータ １５・・・磁気部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車輪のハブアッシー部に固定され車輪の回転に応じ
   て回転するとともに外周部に一定間隔毎に配設された磁
   気部を有する被検出体と、上記被検出体に近接して配設
   されるとともにホールＩＣとバイアス磁石よりなる検出
   体とを備え、上記磁気部による上記バイアス磁石の磁界
   の変化を上記ホールＩＣが検出するようにしたものにお
   いて、上記被検出体は、ロータと、このロータの外周面
   に直接一定間隔毎に高透磁率材料を薄膜層として形成し
   た磁気部とからなることを特徴とする磁気式回転センサ
   。