JPH1038507A - Position detecting device and position detecting method - Google Patents
Position detecting device and position detecting methodInfo
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- JPH1038507A JPH1038507A JP19864296A JP19864296A JPH1038507A JP H1038507 A JPH1038507 A JP H1038507A JP 19864296 A JP19864296 A JP 19864296A JP 19864296 A JP19864296 A JP 19864296A JP H1038507 A JPH1038507 A JP H1038507A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、非接触且つ連続
的に位置を測定する位置検出装置及び位置検出方法に関
し、特に、移動距離や回転角度の比較的小さい測定対象
物の位置測定に適した位置検出装置及び位置検出方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device and a position detecting method for measuring a position in a non-contact and continuous manner, and more particularly, to a position detecting method suitable for measuring a position of a measuring object having a relatively small moving distance and a small rotation angle. The present invention relates to a position detection device and a position detection method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】任意の物体等の位置を検出する位置検出
装置としては、ディジタル式のエンコーダ、接触抵抗式
のポテンショメータ、非接触磁気式の位置センサ等が使
用されている。エンコーダは、位置検出対象物の移動量
に応じて光パルス又は磁気パルス等を発生させ、このパ
ルス数をカウントすることにより、基準位置に対する移
動量を判別してその位置を求めるものである。2. Description of the Related Art As a position detecting device for detecting the position of an arbitrary object or the like, a digital encoder, a contact resistance type potentiometer, a non-contact magnetic type position sensor and the like are used. The encoder generates an optical pulse, a magnetic pulse, or the like in accordance with the amount of movement of the position detection target, and determines the amount of movement with respect to the reference position by counting the number of pulses, thereby obtaining the position.
【０００３】また、ポテンショメータは、位置検出対象
物の移動量に応じてその抵抗値を変化させ、抵抗値に応
じてその位置を判別するものである。さらに、磁気式の
位置センサは、磁石等から発生された磁束を磁気回路を
介して磁気センサに導き、磁気センサが検出した磁力に
基づいて磁石と磁気センサの相対位置を判別するもので
ある。Further, a potentiometer changes its resistance value in accordance with the amount of movement of a position detection object, and determines its position in accordance with the resistance value. Further, the magnetic position sensor guides a magnetic flux generated from a magnet or the like to a magnetic sensor via a magnetic circuit, and determines a relative position between the magnet and the magnetic sensor based on a magnetic force detected by the magnetic sensor.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、エンコーダ
は、ディジタル式であるため、分解能の向上が困難であ
り、処理回路が複雑になり、コストが高くなってしまう
という問題がある。接触式のポテンショメータは、摺動
により劣化したり、ノイズが発生するために、信頼性に
欠けるという問題がある。However, since the encoder is of a digital type, it is difficult to improve the resolution, there is a problem that the processing circuit becomes complicated and the cost increases. The contact-type potentiometer has a problem of lack of reliability because it deteriorates due to sliding or generates noise.
【０００５】磁気式の位置センサは、磁気回路を構成す
るコアに磁性体を使用する等、磁気回路が複雑になり、
ひいては全体の構成が複雑になるという問題があった。
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡単な
構成を有し、分解能が高く、さらに、信頼性が高い位置
検出装置及び位置検出方法を提供することを目的とす
る。[0005] The magnetic type position sensor has a complicated magnetic circuit, such as using a magnetic material for a core constituting the magnetic circuit.
As a result, there has been a problem that the entire configuration becomes complicated.
The present invention has been made in view of the above situation, and has as its object to provide a position detection device and a position detection method having a simple configuration, high resolution, and high reliability.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の位置検出装置は、磁束密度センサと磁石
を、前記磁石の着磁軸に沿って相対的に移動させ、前記
磁束密度センサにより前記磁石の前記着磁軸と直角方向
の磁束密度成分を測定することにより、前記磁束密度セ
ンサと前記磁石の相対位置を測定することを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a position detecting apparatus for moving a magnetic flux density sensor and a magnet relatively along a magnetization axis of the magnet. A relative position between the magnetic flux density sensor and the magnet is measured by measuring a magnetic flux density component of the magnet in a direction perpendicular to the magnetization axis by a sensor.
【０００７】上記構成のように、磁束密度センサを磁石
の着磁軸に沿って相対的に移動し、着磁軸にほぼ垂直な
方向の磁束成分を測定することにより、磁石のＳ極（又
はＮ極）からＮ極（又はＳ極）に至るゼロクロス点を含
む磁束を検出することができる。従って、磁束密度セン
サの出力信号から、磁石と磁束密度センサの相対位置を
判別することができる。そして、位置検出対象物の位置
に応じて磁石と磁束密度センサの相対位置を移動手段に
より移動することにより、任意の位置検出対象物の位置
を検出することができる。As described above, by moving the magnetic flux density sensor relatively along the magnetized axis of the magnet and measuring the magnetic flux component in a direction substantially perpendicular to the magnetized axis, the S pole of the magnet (or It is possible to detect a magnetic flux including a zero cross point from the N pole) to the N pole (or S pole). Therefore, the relative position between the magnet and the magnetic flux density sensor can be determined from the output signal of the magnetic flux density sensor. Then, the relative position between the magnet and the magnetic flux density sensor is moved by the moving means according to the position of the position detection target, so that the position of any position detection target can be detected.
【０００８】請求項２の位置検出装置は、前記移動手段
が前記磁石と前記磁束密度センサを前記磁石の着磁軸に
沿ってその両極の間で直線的に相対移動させるものであ
る。回転角が比較的小さい場合、請求項３又は４に特定
されているように、前記磁石と前記磁束密度センサを両
磁極の間で相対的に回転移動させても良い。この際、前
記磁石と前記磁束密度センサを同一平面上に配置しても
よく、回転軸の軸方向に配置してもよい。According to a second aspect of the present invention, the moving means linearly moves the magnet and the magnetic flux density sensor linearly between the two poles along the magnetized axis of the magnet. When the rotation angle is relatively small, the magnet and the magnetic flux density sensor may be relatively rotated between the magnetic poles, as specified in claim 3 or 4. At this time, the magnet and the magnetic flux density sensor may be arranged on the same plane, or may be arranged in the axial direction of the rotation axis.
【０００９】請求項５の位置検出装置は、前記磁石の端
部が面取りされており、前記磁束密度センサの出力特性
を改善することができる。例えば、請求項６の位置検出
装置のように、長手方向に着磁され、前記磁石の軸を含
む断面が台形又は左右対称な六角形になるように面取り
された円柱形又は角柱形の永久磁石を使用し、請求項７
の位置検出装置のように、前記磁石の長辺側を前記磁束
密度センサ側に配置してもよい。According to a fifth aspect of the present invention, the end of the magnet is chamfered, so that the output characteristics of the magnetic flux density sensor can be improved. For example, as in the position detecting device according to claim 6, a cylindrical or prismatic permanent magnet which is magnetized in the longitudinal direction and is chamfered so that the section including the axis of the magnet becomes a trapezoid or a symmetrical hexagon. Claim 7
The long side of the magnet may be arranged on the magnetic flux density sensor side as in the position detecting device of (1).
【００１０】請求項８の位置検出装置のように、前記移
動手段を、前記磁石と前記磁束密度センサの一方が配置
され、中空の回転軸を有するリングと、前記磁石と前記
磁束密度センサの他方が配置され、前記リングを回転可
能に支持する軸受け部と、前記リングと前記軸受け部の
一方を他方に対し回転させる駆動手段と、から構成して
もよい。As in the position detecting device of claim 8, the moving means includes a ring having one of the magnet and the magnetic flux density sensor and having a hollow rotary shaft, and the other of the magnet and the magnetic flux density sensor. May be arranged, and may include a bearing for rotatably supporting the ring, and driving means for rotating one of the ring and the bearing relative to the other.
【００１１】請求項９に記載のように、この発明の位置
検出装置を、ブレーキペダルの回転位置検出装置とし、
前記軸受け部を不動部であるブレーキペダルブラケット
に固定し、前記リングの中心穴にブレーキペダルの回転
軸を貫通させ、前記駆動手段により、前記回転軸の回転
又はブレーキペダルの動きに応じて前記リングを回転さ
せるようにしてもよい。According to a ninth aspect of the present invention, the position detecting device of the present invention is a brake pedal rotational position detecting device,
The bearing portion is fixed to a brake pedal bracket which is an immovable portion, a rotation axis of the brake pedal is passed through a center hole of the ring, and the driving means causes the ring to rotate according to rotation of the rotation shaft or movement of the brake pedal. May be rotated.
【００１２】前記リングを回転させるため、請求項１０
に記載のように、前記ブレーキペダルに駆動用突起部を
配置し、前記駆動用突起部により、前記リングに回転力
を与えて回転駆動してもよい。さらに、バックラッシュ
を防止する等のため、請求項１１に記載のように、前記
リングに駆動用突起と同一のサイズの穴を配置し、前記
駆動用突起部をこの穴に挿入してもよい。また、請求項
１２に記載のように、前記駆動用突起を常時前記リング
に押し当てておく、リターンスプリング等の手段を配置
してもよい。[0012] In order to rotate the ring, it is preferable that the ring be rotated.
As described in the above, a driving projection may be arranged on the brake pedal, and the ring may be rotationally driven by applying a rotational force to the ring by the driving projection. Further, in order to prevent a backlash or the like, a hole having the same size as the driving protrusion may be arranged on the ring, and the driving protrusion may be inserted into this hole. . Further, a means such as a return spring for keeping the driving projection pressed against the ring at all times may be provided.
【００１３】請求項１３の位置検出方法も、位置検出対
象物の動きに応じて、前記磁束密度センサを、前記磁石
の着磁軸に沿って相対的に移動させ、前記磁石の着磁軸
に実質的に直角方向の磁束密度成分を前記磁束密度セン
サにより測定することを特徴とする。前述のように、磁
束密度センサを磁石の着磁軸に沿って移動させ、前記磁
石の着磁軸に実質的に直角方向の磁束密度成分を測定す
ることにより、磁束密度センサと磁石の相対位置に応じ
た信号を得ることができる。従って、磁束密度センサと
磁石の相対位置を位置検出対象物の動きに応じて制御す
ることにより、位置検出対象物の位置を測定することが
できる。According to a thirteenth aspect of the present invention, in accordance with the position detecting method, the magnetic flux density sensor is relatively moved along the magnetization axis of the magnet in accordance with the movement of the position detection target, and the magnetic flux density sensor is moved to the magnetization axis of the magnet. The magnetic flux density component in a substantially perpendicular direction is measured by the magnetic flux density sensor. As described above, by moving the magnetic flux density sensor along the magnetization axis of the magnet and measuring the magnetic flux density component in a direction substantially perpendicular to the magnetization axis of the magnet, the relative position between the magnetic flux density sensor and the magnet is measured. Can be obtained. Therefore, the position of the position detection target can be measured by controlling the relative position between the magnetic flux density sensor and the magnet according to the movement of the position detection target.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態にか
かる位置検出装置及び方法を図面を参照して説明する。 図１はこの発明の実施の形態に係る位置検出装置を、自
動車のＡＢＳ（Anti-Lock Brake System）の制御等のた
めに、ブレーキペダルの位置検出に適用した例を示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a position detecting device and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which the position detecting device according to the embodiment of the present invention is applied to position detection of a brake pedal for controlling an ABS (Anti-Lock Brake System) of an automobile.
【００１５】図１において、ブレーキペダル１０は、ブ
ースタ２０と共締めされたブレーキペダルブラケット３
０にボルト３１で固定されており、ドライバがブレーキ
ペダル１０を踏むと、ボルト３１を軸として回転する。
その結果、踏力がプッシュロッドピン４０を介してブレ
ーキのブースタ２０に伝達される。この実施の形態の位
置検出装置は、このブレーキペダル１０の移動量、即
ち、ブレーキペダル１０の元部の回転角度（踏込角）θ
を検出するものである。In FIG. 1, the brake pedal 10 is a brake pedal bracket 3 fastened together with a booster 20.
When the driver steps on the brake pedal 10, the bolt 31 rotates about the bolt 31.
As a result, the pedaling force is transmitted to the brake booster 20 via the push rod pin 40. The position detecting device according to the present embodiment provides the movement amount of the brake pedal 10, that is, the rotation angle (depressed angle) θ of the base of the brake pedal 10.
Is to be detected.
【００１６】図２に、この実施の形態の位置検出装置の
基本構成を示す。図示するように、この位置検出装置
は、永久磁石５０を内蔵したマグネットリング（回転軸
部）６０と、磁束密度センサ７０と、軸受構造を兼ね備
えたケース（筐体）８０とから構成されている。永久磁
石５０は長手方向に着磁された円柱形又は角柱形の棒磁
石から構成され、その着磁軸（着磁方向）がマグネット
リング６０の円周方向に沿って配置されている。FIG. 2 shows a basic configuration of the position detecting device of this embodiment. As shown in the figure, the position detecting device includes a magnet ring (rotating shaft) 60 containing a permanent magnet 50, a magnetic flux density sensor 70, and a case (housing) 80 having a bearing structure. . The permanent magnet 50 is formed of a cylindrical or prismatic bar magnet magnetized in the longitudinal direction, and its magnetization axis (magnetization direction) is arranged along the circumferential direction of the magnet ring 60.
【００１７】マグネットリング６０は樹脂等の非磁性体
から構成され、ブレーキペダル１０のボス部（回転軸）
３２に挿入され、ブレーキペダル１０の踏み込みに応じ
て、ケース８０の軸受面８１に支持されて矢印１５で示
す方向に回転する。マグネットリング６０は、ブレーキ
ペダル１０を踏み込まない状態で磁束密度センサ７０が
永久磁石５０の一極に対向し、ブレーキペダル１０を一
杯に踏み込んだ状態で磁束密度センサ７０が永久磁石５
０の他極に対向するように回転する。このため、ブレー
キペダル１０の踏み込みに応じて、磁束密度センサ７０
を通過する磁束の密度が変化する。The magnet ring 60 is made of a non-magnetic material such as a resin, and has a boss (rotary shaft) of the brake pedal 10.
When the brake pedal 10 is depressed, it is supported by the bearing surface 81 of the case 80 and rotates in the direction indicated by the arrow 15. When the brake pedal 10 is not depressed, the magnetic flux density sensor 70 faces one pole of the permanent magnet 50, and when the brake pedal 10 is fully depressed, the magnetic flux density sensor 70
Rotates to face the other pole of 0. Therefore, when the brake pedal 10 is depressed, the magnetic flux density sensor 70
The density of the magnetic flux passing through it.
【００１８】磁束密度センサ７０は、ホール素子等から
構成され、ケース８０の軸受面８１に永久磁石５０に対
向して埋め込まれている。磁束密度センサ７０は、図３
に示すように、磁束密度センサ７０を通過する磁束φの
うち、永久磁石５０の着磁方向（軸方向）に対して垂直
方向の磁束密度成分φVを測定し、測定値に対応する電
圧信号を出力する。磁束密度センサ７０の出力信号は、
ケース８０に固定された回路基板８２に他の回路部品と
共に配置された増幅器８３を介してＡＢＳ回路等の外部
回路に出力される。The magnetic flux density sensor 70 comprises a Hall element or the like, and is embedded in the bearing surface 81 of the case 80 so as to face the permanent magnet 50. The magnetic flux density sensor 70 is shown in FIG.
As shown in the figure, of the magnetic flux φ passing through the magnetic flux density sensor 70, a magnetic flux density component φ V in a direction perpendicular to the magnetization direction (axial direction) of the permanent magnet 50 is measured, and a voltage signal corresponding to the measured value is measured. Is output. The output signal of the magnetic flux density sensor 70 is
The signal is output to an external circuit such as an ABS circuit via an amplifier 83 arranged together with other circuit components on a circuit board 82 fixed to the case 80.
【００１９】ケース８０はフランジ８４を備え、ネジに
より不動部であるブレーキペダルブラケット３０に固定
されており、ブレーキペダル１０の操作にかかわらず不
動である。マグネットリング６０の回転角度が比較的小
さい為、永久磁石５０と磁束密度センサ７０は、磁束密
度センサ７０が永久磁石５０の長軸にほぼ沿うように相
対的に移動する。このため、磁束密度センサ７０は、永
久磁石５０のほぼ全範囲に渡って、その着磁軸にほぼ垂
直な方向の磁束密度を測定する。The case 80 is provided with a flange 84 and is fixed to the brake pedal bracket 30 which is an immovable portion by a screw, and is immovable regardless of the operation of the brake pedal 10. Since the rotation angle of the magnet ring 60 is relatively small, the permanent magnet 50 and the magnetic flux density sensor 70 relatively move so that the magnetic flux density sensor 70 substantially follows the long axis of the permanent magnet 50. Therefore, the magnetic flux density sensor 70 measures the magnetic flux density in a direction substantially perpendicular to the magnetization axis over substantially the entire range of the permanent magnet 50.
【００２０】次に、この位置検出装置の動作を図４を参
照して説明する。ドライバがブレーキペダル１０を踏み
込むと、ブレーキペダル１０の移動量に応じてマグネッ
トリング６０が回転し、内蔵された永久磁石５０の位置
も変化し、磁束密度センサ７０の永久磁石５０に対する
相対的な位置が変化する。例えば、ブレーキペダル１０
が踏み込まれていない状態（図４（Ａ）の状態）では、
磁束密度センサ７０の正面に永久磁石５０のＳ極が位置
し、磁束密度センサ７０は、−Ｂガウスを検出し、対応
する電圧（例えば、−Ｖmax）を発生する。ブレーキペ
ダル１０が踏み込まれて、永久磁石５０の中心が磁束密
度センサ７０の正面に位置すると（図４（Ｂ）の状
態）、永久磁石５０の着磁軸に垂直な方向の磁束密度成
分φVが０になり、磁束密度センサ７０は０Ｖを出力す
る。さらに、ブレーキペダル１０が一杯に踏み込まれる
（図４（Ｃ）の状態）と、磁束密度センサ７０の正面に
永久磁石５０のＮ極が位置し、磁束密度センサ７０は、
＋Ｂガウスを検出し、対応する電圧（例えば、＋Ｖma
x）を発生する。Next, the operation of the position detecting device will be described with reference to FIG. When the driver depresses the brake pedal 10, the magnet ring 60 rotates according to the amount of movement of the brake pedal 10, and the position of the built-in permanent magnet 50 also changes, and the relative position of the magnetic flux density sensor 70 with respect to the permanent magnet 50 Changes. For example, the brake pedal 10
In the state where is not depressed (the state of FIG. 4A),
The south pole of the permanent magnet 50 is located in front of the magnetic flux density sensor 70, and the magnetic flux density sensor 70 detects -B Gauss and generates a corresponding voltage (for example, -Vmax). When the brake pedal 10 is depressed and the center of the permanent magnet 50 is positioned in front of the magnetic flux density sensor 70 (the state shown in FIG. 4B), the magnetic flux density component φ V in the direction perpendicular to the magnetization axis of the permanent magnet 50. Becomes 0, and the magnetic flux density sensor 70 outputs 0V. Further, when the brake pedal 10 is fully depressed (the state shown in FIG. 4C), the N pole of the permanent magnet 50 is positioned in front of the magnetic flux density sensor 70, and the magnetic flux density sensor 70
+ B Gaussian is detected and the corresponding voltage (eg, + Vma
x) occurs.
【００２１】このようにして、ブレーキペダル１０の踏
込角θに応じて、永久磁石５０が回転し、永久磁石５０
の回転に応じて磁束密度センサ７０が検出する垂直方向
の磁束密度成分φVが変化する。このため、磁束密度セ
ンサ７０は、図５に示すようにゼロクロス点を有し、連
続的に変化する電圧信号を出力する。この電圧信号が、
増幅器８３により増幅され、回転角度（相対位置）を表
す検出信号として、例えば、ＡＢＳ（Anti-Lock Brake
System）の制御回路等に供給される。In this manner, the permanent magnet 50 rotates according to the depression angle θ of the brake pedal 10, and the permanent magnet 50
, The magnetic flux density component φ V in the vertical direction detected by the magnetic flux density sensor 70 changes. Therefore, the magnetic flux density sensor 70 has a zero crossing point as shown in FIG. 5, and outputs a voltage signal that changes continuously. This voltage signal is
As a detection signal amplified by the amplifier 83 and representing the rotation angle (relative position), for example, ABS (Anti-Lock Brake)
System).
【００２２】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、ブレーキペダル１０の踏込角θを、ブレーキペダ
ル１０と一体的に回転する永久磁石５０の着磁軸にほぼ
垂直な方向の磁束密度成分φVの変化を磁束密度センサ
７０で検出することにより、その相対位置を判別する。
従って、構成が簡単で、摺動ノイズの影響を受けること
なく高分解能で位置を検出できる。また、磁束を磁束密
度センサ７０に導くための特別な磁気回路も必要ない。
また、永久磁石５０をマグネットリング６０の外周側に
配置することにより、中空の回転軸（マグネットリン
グ）６０を持つ回転位置検出装置とすることができる。As described above, according to the present embodiment, the depression angle θ of the brake pedal 10 is set such that the magnetic flux density in a direction substantially perpendicular to the magnetization axis of the permanent magnet 50 that rotates integrally with the brake pedal 10. By detecting a change in the component φ V with the magnetic flux density sensor 70, the relative position is determined.
Therefore, the configuration is simple, and the position can be detected with high resolution without being affected by the sliding noise. Further, no special magnetic circuit for guiding the magnetic flux to the magnetic flux density sensor 70 is required.
In addition, by disposing the permanent magnet 50 on the outer peripheral side of the magnet ring 60, a rotation position detecting device having a hollow rotating shaft (magnet ring) 60 can be obtained.
【００２３】永久磁石５０として通常の棒磁石を用いた
場合、磁束密度センサ７０の出力信号は、図５に示すよ
うに、非線形的である。しかし、正確な位置を検出する
ためには、磁束密度センサ７０の出力信号は、位置の変
化に対して線形的に変化することが望ましい。そこで、
永久磁石５０の形状の変更による出力特性の直線性の改
善について以下に説明する。When a normal bar magnet is used as the permanent magnet 50, the output signal of the magnetic flux density sensor 70 is non-linear as shown in FIG. However, in order to detect an accurate position, the output signal of the magnetic flux density sensor 70 desirably changes linearly with the change in position. Therefore,
The improvement of the linearity of the output characteristics by changing the shape of the permanent magnet 50 will be described below.
【００２４】図６（Ａ）と（Ｂ）に、形状を変更した永
久磁石５０の一例を示す。図６（Ａ）は、長手方向に着
磁した永久磁石５０の両端を、着磁軸を含む断面が左右
対称な台形になるように面取りし、磁石の長辺側が磁束
密度センサ７０に対向するように配置されている。図６
（Ｂ）は、長手方向に着磁した永久磁石５０の両端を、
着磁軸を含む断面が左右対称な六角形になるように面取
りし、磁石の長辺側が磁束密度センサ７０に対向するよ
うに配置されている。FIGS. 6A and 6B show an example of a permanent magnet 50 whose shape has been changed. FIG. 6 (A) is a diagram in which both ends of a permanent magnet 50 magnetized in the longitudinal direction are chamfered so that a cross section including a magnetization axis becomes a symmetric trapezoid, and the long side of the magnet faces the magnetic flux density sensor 70. Are arranged as follows. FIG.
(B) shows both ends of the permanent magnet 50 magnetized in the longitudinal direction,
The cross section including the magnetization axis is chamfered so as to be a symmetrical hexagon, and the magnet is arranged so that the long side of the magnet faces the magnetic flux density sensor 70.
【００２５】図６（Ａ）と（Ｂ）に示すように永久磁石
５０の両端を面取りした場合と面取りしない場合の、磁
束密度センサ７０の出力信号の特性を図７に示す。図７
に示すように、面取りをしない場合、永久磁石５０の中
心付近で垂直方向の磁束密度成分φVが低下する。しか
し、面取りをすることにより、長辺側の磁束分布を拡大
し、垂直方向の磁束密度成分φVの低下を抑え、永久磁
石５０の一端から他端までの広域に渡って、より直線的
に変化する磁束密度特性が得られる。磁束密度センサ７
０の検出角度は磁力分布の傾きが一定な領域、即ち、永
久磁石５０の長さでほぼ定まる。従って、この位置検出
装置の測定範囲（測定可能角度）が広くなる。FIG. 7 shows the characteristics of the output signal of the magnetic flux density sensor 70 when both ends of the permanent magnet 50 are chamfered as shown in FIGS. 6A and 6B. FIG.
As shown in FIG. 7, when the chamfer is not performed, the magnetic flux density component φ V in the vertical direction decreases near the center of the permanent magnet 50. However, by chamfering, the magnetic flux distribution on the long side is enlarged, the decrease in the magnetic flux density component φ V in the vertical direction is suppressed, and the magnetic flux is more linearly extended over a wide area from one end to the other end of the permanent magnet 50. A changing magnetic flux density characteristic is obtained. Magnetic flux density sensor 7
The detection angle of 0 is substantially determined by the area where the gradient of the magnetic force distribution is constant, that is, the length of the permanent magnet 50. Therefore, the measurement range (measurable angle) of the position detecting device is widened.
【００２６】面取りの角度は、永久磁石５０の長さ、磁
束密度センサ７０の配置等に応じて調整する。なお、永
久磁石５０の面取りの方法は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示
すものに限定されず、磁束密度センサ７０の出力信号の
直線性が向上できるならば、任意の形状を採用できる。
また、磁束密度センサ７０の測定面又はその背面に磁性
板を配置すること等も有効である。The angle of the chamfer is adjusted according to the length of the permanent magnet 50, the arrangement of the magnetic flux density sensor 70, and the like. The method of chamfering the permanent magnet 50 is not limited to the method shown in FIGS. 6A and 6B, and any shape can be adopted as long as the linearity of the output signal of the magnetic flux density sensor 70 can be improved. .
It is also effective to arrange a magnetic plate on the measurement surface of the magnetic flux density sensor 70 or on the rear surface thereof.
【００２７】また、磁束密度センサ７０の出力信号の波
形の歪みを相殺するように増幅器８３の増幅特性を設定
することにより、増幅器８３の出力信号に直線性を与え
ることも可能である。上記実施の形態においては、磁束
密度センサ７０と永久磁石５０を同一平面上に配置し、
永久磁石５０を磁束密度センサ７０の内側で回転運動さ
せた。しかし、ブレーキペダル１０の踏込角θに応じ
て、磁束密度センサ７０を永久磁石５０の着磁軸にほぼ
沿って相対的に移動できるならば、磁束密度センサ７０
と永久磁石５０の任意の位置関係を採用することができ
る。By setting the amplification characteristic of the amplifier 83 so as to cancel the distortion of the waveform of the output signal of the magnetic flux density sensor 70, the output signal of the amplifier 83 can be given linearity. In the above embodiment, the magnetic flux density sensor 70 and the permanent magnet 50 are arranged on the same plane,
The permanent magnet 50 was rotated inside the magnetic flux density sensor 70. However, if the magnetic flux density sensor 70 can be relatively moved substantially along the magnetization axis of the permanent magnet 50 in accordance with the depression angle θ of the brake pedal 10, the magnetic flux density sensor 70
Any positional relationship between the permanent magnet 50 and the permanent magnet 50 can be adopted.
【００２８】例えば、図８に示すように、磁束密度セン
サ７０の外側に永久磁石５０を配置し、ブレーキペダル
１０の踏み込みに応じて永久磁石５０が磁束密度センサ
７０の外側を回転するように構成してもよい。また、図
９に示すように、永久磁石５０を固定し、磁束密度セン
サ７０をマグネットリング６０に配置し、ブレーキペダ
ル１０の踏み込みに応じて磁束密度センサ７０を回転す
るように構成してもよい。さらに、図１０に示すよう
に、磁束密度センサ７０と永久磁石５０とを、永久磁石
５０又は磁束密度センサ７０の回転軸の軸方向にずらし
て配置してもよい。For example, as shown in FIG. 8, a permanent magnet 50 is arranged outside the magnetic flux density sensor 70 so that the permanent magnet 50 rotates outside the magnetic flux density sensor 70 when the brake pedal 10 is depressed. May be. Further, as shown in FIG. 9, the permanent magnet 50 may be fixed, the magnetic flux density sensor 70 may be arranged on the magnet ring 60, and the magnetic flux density sensor 70 may be rotated in response to the depression of the brake pedal 10. . Further, as shown in FIG. 10, the magnetic flux density sensor 70 and the permanent magnet 50 may be arranged so as to be shifted in the axial direction of the rotation axis of the permanent magnet 50 or the magnetic flux density sensor 70.
【００２９】上記実施の形態においては、ボス部３２に
マグネットリング６０を挿入することにより、ブレーキ
ペダル１０の動きをマグネットリング６０に伝達した
が、他のリンク機構により、ブレーキペダル１０の動き
をマグネットリング６０に伝達してもよい。また、永久
磁石５０又は磁束密度センサ７０を回転運動させる例を
説明したが、永久磁石５０又は磁束密度センサ７０を直
線運動させてもよい。例えば、図１１に示すように、ブ
レーキペダル１０の踏み込みに応じて永久磁石５０を矢
印で示すようにスライド移動させても良い。In the above embodiment, the movement of the brake pedal 10 is transmitted to the magnet ring 60 by inserting the magnet ring 60 into the boss portion 32. However, the movement of the brake pedal 10 is transmitted to the magnet ring by another link mechanism. The signal may be transmitted to the ring 60. Further, the example in which the permanent magnet 50 or the magnetic flux density sensor 70 is rotated is described, but the permanent magnet 50 or the magnetic flux density sensor 70 may be linearly moved. For example, as shown in FIG. 11, the permanent magnet 50 may be slid as indicated by an arrow in response to the depression of the brake pedal 10.
【００３０】上記実施の形態においては、測定対象の磁
束を発生する手段として永久磁石５０を使用したが、図
７に示すような電圧特性が得られるならば電磁石等を使
用してもよい。また、上記実施の形態においては図２
（Ｂ）に示すように、ブレーキペダル１０のボス部（回
転軸）３２にマグネットリング６０を固定しているが、
マグネットリング６０をブレーキペダルのボス部３２に
固定する方法は任意であり、例えば、以下に説明する図
１２〜図１５に示す固定方法を採用することができる。In the above embodiment, the permanent magnet 50 is used as a means for generating the magnetic flux to be measured. However, an electromagnet or the like may be used if the voltage characteristics shown in FIG. 7 can be obtained. In the above embodiment, FIG.
As shown in (B), the magnet ring 60 is fixed to the boss portion (rotation shaft) 32 of the brake pedal 10.
The method of fixing the magnet ring 60 to the boss portion 32 of the brake pedal is arbitrary, and for example, a fixing method shown below in FIGS. 12 to 15 can be adopted.
【００３１】この固定方法においては、図１２に示すよ
うに、ブレーキペダル１０のボス部３２の近傍に、ボス
部３２と平行にピン（爪、突起部）１００が設立されて
いる。一方、マグネットリング６０のピン１００に対応
する位置には、ピン１００と同一径の穴１０１が形成さ
れており、マグネットリング６０の中心穴がボス部３２
に、穴１０１がピン１００にそれぞれ装着される。一
方、ケース８０は、図１３（Ｂ）に示すように、マグネ
ットリング６０の回転を支持する軸受部を兼ねており、
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、不動部分であるブ
レーキペダルブラケット３０にフランジ８４を介してネ
ジで固定する。In this fixing method, as shown in FIG. 12, a pin (claw, projection) 100 is established near the boss 32 of the brake pedal 10 in parallel with the boss 32. On the other hand, a hole 101 having the same diameter as the pin 100 is formed at a position corresponding to the pin 100 of the magnet ring 60, and the center hole of the magnet ring 60 is
Then, holes 101 are respectively mounted on the pins 100. On the other hand, the case 80 also serves as a bearing for supporting the rotation of the magnet ring 60, as shown in FIG.
As shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B), it is fixed to the brake pedal bracket 30, which is an immovable part, via a flange 84 with screws.
【００３２】このような構成とすることにより、ブレー
キペダル１０のボス部３２周りの回転に対応して、マグ
ネットリング６０が追従性良く回転し、永久磁石５０と
磁束密度センサ７０との相対位置を変化させることがで
きる。また、図１４及び図１５に示すように、マグネッ
トリング６０に突起部６０Ａを形成し、ピン１００が突
起部６０Ａと接触するように、ケース８０をブレーキペ
ダルブラケット３０にフランジ８４を介してネジで固定
する。また、マグネットリング６０とピン１００とのバ
ックラッシュを無くすために、マグネットリング６０側
に設けたリターンスプリング１０２により絶えずマグネ
ットリング６０の突起部６０Ａがピン１００に押し当た
るように付勢する。この場合も、図１３（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、軸受部を兼ねるケース８０をブレーキペ
ダルブラケット３０にフランジ８４を介してネジで固定
する。With such a configuration, the magnet ring 60 rotates with good followability in response to the rotation of the brake pedal 10 around the boss portion 32, and the relative position between the permanent magnet 50 and the magnetic flux density sensor 70 is changed. Can be changed. Also, as shown in FIGS. 14 and 15, a projection 60A is formed on the magnet ring 60, and the case 80 is screwed to the brake pedal bracket 30 via the flange 84 so that the pin 100 contacts the projection 60A. Fix it. Also, in order to eliminate backlash between the magnet ring 60 and the pin 100, a return spring 102 provided on the magnet ring 60 side constantly urges the projection 60 </ b> A of the magnet ring 60 to press the pin 100. Also in this case, FIGS. 13A and 13B
As shown in FIG. 7, a case 80 also serving as a bearing is fixed to the brake pedal bracket 30 via a flange 84 with screws.
【００３３】このような構成によっても、ブレーキペダ
ル１０のボス部３２周りの回転に対応して、マグネット
リング６０が追従性良く回転し、永久磁石５０と磁束密
度センサ７０との相対位置を変化させることができる。
なお、この発明は、上記実施の形態に限定されず、種々
の変形及び応用が可能である。With such a configuration, the magnet ring 60 also rotates with good followability in response to the rotation of the brake pedal 10 around the boss portion 32, and changes the relative position between the permanent magnet 50 and the magnetic flux density sensor 70. be able to.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.
【００３４】例えば、上記実施の形態においては、ＡＢ
Ｓの制御のためにブレーキペダル１０の回転角度（踏み
込み量）を検出する位置検出装置にこの発明を適用し
た。しかし、この発明はこれに限定されず、任意の部材
や装置の位置を検出する場合に適用可能である。For example, in the above embodiment, AB
The present invention is applied to a position detecting device that detects the rotation angle (depressed amount) of the brake pedal 10 for controlling S. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the case where the position of an arbitrary member or device is detected.
【図１】この発明の実施の形態にかかる位置検出装置を
ブレーキペダルの位置検出に適用した例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example in which a position detection device according to an embodiment of the present invention is applied to position detection of a brake pedal.
【図２】この発明の実施の形態にかかる位置検出装置の
構成を示す図であり、（Ａ）は一部切欠正面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ２−Ｂ２線での側部断面図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a position detection device according to an embodiment of the present invention, where (A) is a partially cutaway front view, and (B).
FIG. 3A is a side sectional view taken along line B2-B2 in FIG.
【図３】この発明の実施の形態にかかる位置検出装置の
回路構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the position detecting device according to the embodiment of the present invention.
【図４】この実施の形態の位置検出装置の位置検出動作
を説明するための図であり、（Ａ）は磁石のＳ極が磁束
密度センサの正面に位置した状態を示す図、（Ｂ）は磁
石の中央部が磁束密度センサの正面に位置した状態を示
す図、（Ｃ）は磁石のＮ極が磁束密度センサの正面に位
置した状態を示す図である。4A and 4B are diagrams for explaining a position detecting operation of the position detecting device according to the embodiment, in which FIG. 4A shows a state in which the S pole of a magnet is located in front of a magnetic flux density sensor, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the center of the magnet is located in front of the magnetic flux density sensor, and FIG. 4C is a diagram illustrating a state in which the N pole of the magnet is located in front of the magnetic flux density sensor.
【図５】回転角度と磁束密度センサの出力信号の関係を
示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a rotation angle and an output signal of a magnetic flux density sensor.
【図６】磁束密度センサの出力信号の直線性を向上する
ために、両端を面取りした永久磁石を示す図であり、
（Ａ）は台形型に両端を面取りした永久磁石を示す図、
（Ｂ）は六角形型に両端を面取りした永久磁石を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a permanent magnet whose both ends are chamfered in order to improve the linearity of the output signal of the magnetic flux density sensor;
(A) is a diagram showing a permanent magnet with both ends chamfered in a trapezoidal shape,
(B) is a figure which shows the permanent magnet which chamfered both ends in the hexagon type.
【図７】両端を面取りした磁石を用いた場合の磁束密度
センサの出力信号を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an output signal of a magnetic flux density sensor when a magnet whose both ends are chamfered is used.
【図８】永久磁石を磁束密度センサの外側に配置した例
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example in which a permanent magnet is arranged outside a magnetic flux density sensor.
【図９】磁束密度センサをマグネットリングに配置した
例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example in which a magnetic flux density sensor is arranged on a magnet ring.
【図１０】永久磁石と磁束密度センサを回転軸の軸方向
に配置した例を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）
は（Ａ）のＢ10−Ｂ10線での側部断面図である。10A and 10B are diagrams illustrating an example in which a permanent magnet and a magnetic flux density sensor are arranged in an axial direction of a rotation axis, where FIG. 10A is a front view and FIG.
FIG. 4A is a side sectional view taken along line B10-B10 in FIG.
【図１１】ブレーキペダルの動きに応じて、永久磁石を
往復直線運動可能に構成した位置検出装置の構成例を示
す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a position detection device configured so that a permanent magnet can reciprocate linearly in response to the movement of a brake pedal.
【図１２】ブレーキペダルにマグネットリングを装着す
る方法の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a method of mounting a magnet ring on a brake pedal.
【図１３】（Ａ）と（Ｂ）は、ブレーキペダルにマグネ
ットリングを装着する方法の一例を示す図である。FIGS. 13A and 13B are diagrams illustrating an example of a method of mounting a magnet ring on a brake pedal.
【図１４】ブレーキペダルにマグネットリングを装着す
る方法の他の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing another example of a method of attaching a magnet ring to a brake pedal.
【図１５】ブレーキペダルにマグネットリングを装着す
る方法の他の例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing another example of a method of mounting a magnet ring on a brake pedal.
１０ ブレーキペダル ２０ ブースタ ３０ ブレーキペダルブラケット ３１ ボルト ３２ ボス部 ４０ プッシュロッドピン ５０ 永久磁石 ６０ マグネットリング ７０ 磁束密度センサ ８０ ケース ８１ 軸受面 ８２ 回路基板 ８３ 増幅器 １００ ピン（突起部） １０１ 穴 １０２ リターンスプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Brake pedal 20 Booster 30 Brake pedal bracket 31 Bolt 32 Boss part 40 Push rod pin 50 Permanent magnet 60 Magnet ring 70 Magnetic flux density sensor 80 Case 81 Bearing surface 82 Circuit board 83 Amplifier 100 Pin (projection part) 101 Hole 102 Return spring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣本 建一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Hiromoto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation
Claims (13)
測定し、測定値に対応する信号を出力する磁束密度セン
サと、 前記磁束密度センサと前記磁石を、前記磁石の着磁軸に
沿って相対的に移動させる移動手段と、 を備え、 前記磁束密度センサにより前記磁石の前記着磁軸と直角
方向の磁束密度成分を測定することにより、前記磁束密
度センサと前記磁石の相対位置を測定することを特徴と
する位置検出装置。1. A magnet, a magnetic flux density sensor that measures a magnetic flux density component substantially perpendicular to a magnetization axis of the magnet, and outputs a signal corresponding to the measured value. Moving means for relatively moving along the magnetization axis of the magnet, the magnetic flux density sensor by measuring a magnetic flux density component in a direction perpendicular to the magnetization axis of the magnet by the magnetic flux density sensor A position detecting device for measuring a relative position between a sensor and the magnet.
度センサを前記磁石の着磁軸に沿ってその両極の間で直
線的に相対移動させる、ことを特徴とする請求項１に記
載の位置検出装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein the moving unit linearly moves the magnet and the magnetic flux density sensor linearly between both poles thereof along a magnetization axis of the magnet. Position detection device.
度センサを、同一平面上を相対的に回転移動させ、 前記磁束密度センサは、前記磁石の両極の間でその内側
又は外側を回転移動する、 ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。3. The moving means relatively rotates the magnet and the magnetic flux density sensor on the same plane, and the magnetic flux density sensor rotationally moves inside or outside between both poles of the magnet. The position detecting device according to claim 1, wherein:
度センサを相対的に回転移動させ、 前記磁石と前記磁束密度センサは、回転軸の軸方向に配
置されている、 ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。4. The moving means relatively moves the magnet and the magnetic flux density sensor, and the magnet and the magnetic flux density sensor are arranged in an axial direction of a rotation axis. The position detecting device according to claim 1.
値が、前記磁束密度センサと前記磁石の相対位置に応じ
て実質的に直線的に変化するように、前記磁石の端部が
面取りされた棒磁石から形成されている、ことを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１つに記載の位置検出装
置。5. An end of the magnet is chamfered such that a measured value of the magnetic flux density sensor changes substantially linearly according to a relative position of the magnetic flux density sensor and the magnet. The position detecting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the position detecting device is formed of a bar magnet.
磁石の軸を含む断面が台形又は左右対称な六角形になる
ように面取りされた円柱形又は角柱形の永久磁石から形
成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか１つに記載の位置検出装置。6. The magnet is formed of a columnar or prismatic permanent magnet that is magnetized in the longitudinal direction and is chamfered so that a cross section including the axis of the magnet becomes a trapezoid or a symmetrical hexagon. The position detecting device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
ンサに対向させて配置されている、ことを特徴とする請
求項６に記載の位置検出装置。7. The position detecting device according to claim 6, wherein the magnet is disposed with its long side facing the magnetic flux density sensor.
の回転軸を有するリングと、 前記磁石と前記磁束密度センサの他方が配置され、前記
リングを回転可能に支持する軸受け部と、 前記リングと前記軸受け部の一方を他方に対し回転させ
る駆動手段と、を有することを特徴とする請求項１乃至
７のいずれか１つに記載の位置検出装置。8. The moving means, wherein one of the magnet and the magnetic flux density sensor is arranged, and a ring having a hollow rotating shaft, and the other of the magnet and the magnetic flux density sensor are arranged, and the ring is rotatable. The position detecting device according to any one of claims 1 to 7, further comprising: a bearing portion for supporting the ring and one of the ring and the bearing portion with respect to the other.
回転位置検出装置を構成し、 前記軸受け部は不動部であるブレーキペダルブラケット
に固定され、 前記リングの中心穴にブレーキペダルの回転軸が貫通さ
れており、 前記駆動手段は、前記回転軸の回転又はブレーキペダル
の動きに応じて前記リングを回転させる、 ことを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。9. The position detecting device constitutes a rotational position detecting device for a brake pedal, wherein the bearing portion is fixed to a brake pedal bracket which is an immovable portion, and a rotary shaft of the brake pedal penetrates a center hole of the ring. The position detecting device according to claim 8, wherein the driving unit rotates the ring in accordance with rotation of the rotation shaft or movement of a brake pedal.
に設けられた駆動用突起部を含み、前記駆動用突起部に
より、前記リングに回転力を与えて回転駆動する、こと
を特徴とする請求項９に記載の位置検出装置。10. The driving means includes a driving projection provided on the brake pedal, and the driving projection applies a rotational force to the ring to rotate the ring. 10. The position detecting device according to 9.
イズで前記駆動用突起部が挿入されている穴を備える、
ことを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。11. The ring includes a hole having the same size as the driving protrusion and into which the driving protrusion is inserted.
The position detecting device according to claim 10, wherein:
し当てる手段を備える、ことを特徴とする請求項１０に
記載の位置検出装置。12. The position detecting device according to claim 10, further comprising: means for constantly pressing the driving projection against the ring.
磁束密度センサと前記磁石を、前記磁石の着磁軸に沿っ
て相対的に移動させ、 前記磁石の着磁軸に実質的に直角方向の磁束密度成分を
前記磁束密度センサにより測定することにより、前記位
置検出対象物の位置を測定することを特徴とする位置検
出方法。13. The magnetic flux density sensor and the magnet are relatively moved along a magnetization axis of the magnet according to a movement of a position detection target, and are substantially perpendicular to the magnetization axis of the magnet. A position detecting method, wherein the position of the position detection target is measured by measuring a magnetic flux density component in a direction using the magnetic flux density sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19864296A JPH1038507A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Position detecting device and position detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19864296A JPH1038507A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Position detecting device and position detecting method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038507A true JPH1038507A (en) | 1998-02-13 |
Family
ID=16394615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19864296A Pending JPH1038507A (en) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | Position detecting device and position detecting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038507A (en) |
Cited By (6)
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-
1996
- 1996-07-29 JP JP19864296A patent/JPH1038507A/en active Pending
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030715 |