JP3597733B2 - 磁気式変位検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のステアリングシャフトに連結されて、ステアリングホイールの操舵角を検出する磁気式変位検出装置に係り、特に直線移動する移動体の検出を高精度に実現できるようにした磁気式変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の磁気式変位検出装置４０を示す平面図である。
この磁気式変位検出装置４０は、検出体４１、固定部材４２、磁石４３、及び磁気検出手段であるホール素子４４を有している。
【０００３】
検出体４１は、棒状のガイド部材４５に支持され、前記ガイド部材４５に沿って検出体４１が直線的に移動する。また検出体４１には、前記検出体４１の移動方向の一方がＮ極に他方がＳ極に着磁された直方体形状からなる磁石４３が設けられている。さらに前記磁石４３の対向面には、固定部材４２が図示しないケースに固定されている。固定部材４２には、磁石４３と対向する面にホール素子４４が設けられている。前記ホール素子４４は、前記磁石４３から発せられる磁力のうちのｚ方向成分の強度を検出するものである。
【０００４】
例えばステアリングホイールの操舵角を検出する磁気式変位検出装置では、ステアリングホイールと共に回転する回転体の回転力が前記検出体４１の直線移動力に変換される。この検出体４１と共に磁石４３がホール素子４４に対向して移動し、このときの磁石４３から発せられる磁界のｚ方向の成分の変化をホール素子４４を介して検出することにより、前記ステアリングホイールの回転角度を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の磁気式変位検出装置４０では、ホール素子４４によりｚ方向すなわち検出体４１の移動方向と直交する方向の磁界の強さが検出される。そしてこのｚ方向の磁界の検出値の変化に基づいて、検出体４１の移動量が認識される。
【０００６】
しかし、図９に示すように従来の磁石４３はホール素子４４との対向面が移動方向へフラットであるため、磁石４３の移動方向の両端付近では、移動距離に対するｚ方向への磁界強度の変化率が比較的大きいが、磁石４３の移動方向の中心部分では磁力線Ｅ０が前記移動方向に向けてほぼフラットな領域が広くなり、磁石４３の移動距離に対するｚ方向の磁界強度の変化率が極端に小さくなる。
【０００７】
そのため、検出体４１と磁石４３の移動距離に対するｚ方向の磁界強度の変化率が前記移動方向に対してリニアでなくなる。よって、検出体４１の移動距離を正確に把握することが困難である。
【０００８】
前記のステアリングホイールの操舵角を検出する場合には、ステアリングホイールと共に回転する回転体により前記検出体４１が移動させられ、またこれと共に回転体の回転角度を前記ホール素子４４による検出よりも高い分解能で検出する他の回転検出手段が設けられている。そして、ホール素子４４が前記磁石４３の中心から前後の端部まで移動する範囲で、例えば前記回転体の±７２０度の粗検出が行われ、さらにその間に前記回転検出手段により、さらに細かな回転体の回転角度が検出される。このときホール素子４４からの検出値に基づく検出角度を基準として、さらに前記回転検出手段により細かな角度が認識される。
【０００９】
このような装置において、前記検出体４１の移動距離の検出の精度が低下して回転体の回転角度と検出値との間に誤差が生じると、前記回転体の細かな角度検出のときの基準値が変動し、ステアリングホイールの回転角度の検出に誤差を生じることになる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、磁石を有する検出体と磁気検出手段とが相対的に移動するものにおいて、前記相対移動量を前記磁気検出手段によって可能な限りリニアに検出できるようにした磁気式変位検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直線状に移動する検出体と、前記検出体に対向して設けられる固定部材とを有し、前記検出体と固定部材のいずれか一方には、前記検出体の移動方向にＮ極とＳ極とが向けられた磁石が設けられ、他方には磁気検出手段が設けられ、前記磁石から発せられる磁力を磁気検出手段で検出することにより前記検出体の移動を検出する磁気式変位検出装置において、
前記磁石と磁気検出手段との間の距離は、磁石の中心付近が最も近く、磁石の端部で前記中心付近よりも遠くなる形状であることを特徴とするものである。
【００１２】
上記のように磁石の中心部を、磁気検出手段に向けて凸形状にしておくと、移動方向の前後の全長にわたって磁石の移動方向に直交する方向の磁界の変化率がリニアまたはリニアに近くなり、検出体と磁気検出装置の相対移動距離を、前記磁界の変化により高い精度で検出できるようになる。
【００１３】
例えば、前記磁石は、前記磁気検出手段との対向面がＲ形状（正確なＲ形状以外の凸曲面を含む）である。
【００１４】
この場合、前記磁石または磁気検出手段が移動する方向での磁石の幅をＷ、前記磁石と磁気検出手段とが対向する方向での磁石の厚さをＨとすると、前記磁石の形状比率は、Ｗ＝１０〜２０、Ｈ＝１〜５、Ｒ＝２０〜５０の関係であることが好ましい。
あるいは、前記磁石は、前記磁気検出手段との対向面が台形である。
【００１５】
この場合、前記磁石または磁気検出手段が移動する方向での磁石の幅をＷ、前記磁石と磁気検出手段とが対向する方向での磁石の厚さをＨ、前記台形の両端部のテーパーの前記Ｈ方向の切欠き長さをＹ、前記テーパーの前記Ｗ方向の切欠き長さをＸとすると、前記磁石の形状比率は、Ｗ＝１０〜２０、Ｈ＝１〜５、Ｘ＝４．２５〜４．７５、Ｙ＝０．４〜０．６の関係であることが好ましい。
【００１６】
例えば、前記検出体には、回転体が設けられ、この回転体の回転動作により前記検出体が直線動作し、さらに前記磁石と前記磁気検出手段での検出出力よりも高い分解能で前記回転体の回転角度を検出する他の検出手段が設けられているものにおいて本発明は有効である。
【００１７】
この場合、前記磁気検出手段で検出された磁界強度の変化による位置認識を基準として前記他の検出手段からの検出出力により前記回転体の細かな回転角度を認識する。よって、前記検出体と磁気検出手段とで高精度な位置検出を可能とすると、前記細かな回転角度を認識するときの基準値のずれが生じなくなり、回転体の回転角度を高精度に検出できるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図１ないし図８を参照して説明する。図１は本発明の磁気式変位検出装置が搭載された角度センサの内部構造を示す平面図、図２は本発明の磁気式変位検出装置に用いられる磁石の形状を示す平面図、図３は磁石の形状の変形例を示す平面図、図４は、図２に示す磁石から発せられる磁力線を仮想的に示す模式図である。なお、以下では、自動車のステアリングホイールの操舵角を高精度に検出できる角度センサについて説明する。
【００１９】
図１に示す角度センサ１は、プラスチック等の合成樹脂材料からなるケース２内に、磁気式変位検出装置１０として、検出体４と、磁石５と、ホール素子（磁気検出手段）６と、固定部材７とを有している。さらに前記磁気式変位検出装置１０には、回転体３が設けられており、この回転体３の回転動作を検出体４の直線動作へと変換し、このときの直線動作の変位をホール素子６により検出している。
【００２０】
回転体３は、合成樹脂材料等を円筒状に形成したものであり、ケース２に対して回転可能に支持されている。その外周面には複数のはす歯歯車３ａが全周に渡って形成されている。また回転体３には、合成樹脂材料により円盤状に形成された減速歯車８が設けられている。
【００２１】
減速歯車８は、円盤の中心部にＤ字形状の貫通孔が形成され（図示せず）、さらに外周面には複数のはす歯歯車８ａが全周に渡って形成され、はす歯歯車８ａは前記はす歯歯車３ａと噛合している。また減速歯車８には、棒状の回転軸９が回転可能に取り付けられている。
【００２２】
前記回転軸９は、前記減速歯車８が取り付けられる部分の断面がＤ字形状であり、このＤ字形状の部分と、前記減速歯車８のＤ字形状の部分とが嵌合し、回転軸９の中央付近に固定される。
【００２３】
また回転軸９は、黄銅やアルミニウム等の金属材料からなり、中央部から一端側にかけて螺旋状のスクリュー溝９ａが形成され、ケース２に対して回転可能に支持されている。また回転軸９には検出体４が設けられている。
【００２４】
検出体４は、移動方向の一端面から多端面にかけて貫通孔が穿設されている。この貫通孔には内周面に前記回転軸９に形成されたスクリュー溝９ａと噛合するねじ山（図示せず）が形成されている。また検出体４の下面には、磁石５がインサート形成等によって取り付けられている。前記検出体４はｘ方向へ直線的に移動するように前記ケース２内で案内されている。よって前記回転体３が回転し減速歯車８と回転軸９が回転することにより、検出体４および磁石５が矢印Ｂ方向（ｘ方向）へ往復移動する。
【００２５】
磁石５は、フェライト等の磁性材料により形成され、移動方向に長尺な形状を有している。また磁石５は、移動方向の一端側にＮ極５ａが着磁され、他端側にＳ極５ｂが着磁されている。すなわちこの磁石５は、ｘ方向の一端がＮ極、他端がＳ極となるように分極されて着磁されている。磁石５に対向して固定部材７が設けられ、この固定部材７は、前記ケース２に固定されている。
【００２６】
固定部材７は、平板状の絶縁基板からなり、この絶縁基板上には所望の導電パターンが形成されている。この導電パターンには、電気回路を構成する抵抗やコンデンサ等の図示しない電気部品が実装されている。また固定部材７上には、前記磁石５に対向する側にホール素子６が設けられている。
【００２７】
ホール素子６は、磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する磁電変換素子であり、固定部材７に支持されたホルダ１６によって保持されている。このホール素子６により、前記磁石５から得られる磁界のうちのｚ軸成分の磁界強度が検出される。
【００２８】
前記磁石５の形状は、図２に示すように、ｘ−ｚ平面で切断したときの断面（あるいは側面からみたときの平面）がＲ形状、具体的には前記断面が、長方形の長手方向の一片がＲ形状（かまぼこ型）である。なおこのＲ形状とは、正確な円弧面であってもよいし、円弧面に近似した凸曲面であってもよい。このとき磁石５のｘ方向を幅Ｗとし、ｚ方向を厚さＨとし、曲面の径をＲとすると、Ｗ＝１０〜２０ｍｍ、Ｈ＝１〜５ｍｍ及びＲ＝２０〜５０ｍｍとなる形状にすることが好ましい。なお、このときの磁石５と磁気検出手段としてのホール素子６との間の距離（Ｌ）は、０．８ｍｍに固定する。
【００２９】
上記により、図４に示す仮想的な磁力線Ｅを発する磁石５が得られる。すなわち、磁石５はＮ極からＳ極に向けて磁力線を放出するものであり、図示されているように、図４に示す形状を有する磁石５から発せられる磁力線Ｅは、磁石５の両端部から放出されるだけではなく、磁石５の曲面部５Ａからも放出される。磁石５の中央付近における磁力線Ｅ上のＰ点では、磁力線Ｅの接線方向の磁力の大きさと向きを磁界Ｈで表わすとすると、磁界Ｈのｚ方向のベクトル成分は、磁界Ｈｚで表わすことができる。このように磁石５の中央付近においてホール素子６側（ｚ方向）へ充分な大きさのベクトル成分を有する磁力を出力できる。
【００３０】
上記のように磁石５のホール素子６側の一面をＲ形状とすることにより、磁石５の中央付近において、従来の直方体形状を有する磁石ではほとんど発せられなかった磁力のｚ方向へのベクトル成分が発せられるようになる。さらに、磁石５の端部ほど磁力線が密であった従来の直方体形状を有する磁石よりも磁力線の密度が疎になり、ホール素子６の出力が急激に変化することがなくなる。したがって、前記形状を有する磁石５は、磁石５の一端から他端にかけてホール素子６を走査したときに、その走査距離（移動距離）に対するｚ方向への磁界のベクトル成分Ｈｚの変化率を従来よりもリニアにできる。
【００３１】
また磁石５の形状の変形例として、図３に示すように、磁石のｘ−ｚ軸平面で切断される断面形状が台形を有する磁石１５であってもよい。
【００３２】
前記磁石１５は、図示されているように、直方体からなる磁石のホール素子６側の両角部を均等に切り落として傾斜面（テーパー）１５ｃ，１５ｃを形成している。また磁石１５は、ｘ方向を幅Ｗとし、ｚ方向を厚さＨとし、傾斜面１５ｃのｘ軸方向の切欠き長さをＸとし、傾斜面１５ｃのｚ方向の切欠き長さをＹとすると、Ｗ＝１０〜２０ｍｍ、Ｈ＝１〜５ｍｍ、Ｘ＝４．２５〜４．７５ｍｍ、及びＹ＝０．４〜０．６ｍｍとなる形状であることが好ましい。これにより、ホール素子６を走査したときの走査距離（移動距離）に対する磁力のｚ方向のベクトル成分Ｈｚのリニアリティを向上できる。
【００３３】
ここで、図２に示すように対向面がＲ形状の場合、回転体３の回転角度に対するホール素子６での前記ベクトル成分Ｈｚの検出強度の変化を図７に示す。この場合の既定値は、Ｗ＝１４ｍｍであり、Ｒを変動させるものとする。なお、図７（図８についても同様）においては、磁気検出手段と磁石の磁気検出手段側の先端部との距離は、０．８ｍｍに固定した。
【００３４】
その結果、Ｒが５５ｍｍのときでは、回転体が０（ｄｅｇ）から１４４０°（ｄｅｇ）までのいずれの角度においても所定の変動幅（製品化するにあたって許容可能な幅、本実施の形態では図７での０〜１４４０°までの出力変化に対して±５％の範囲）に収めることができる。なお、Ｒが前記よりも小さい１５ｍｍであったり、Ｒが前記よりも大きい５５ｍｍである場合には、前記変動幅から大きく外れる。上記手段によりＲの値を絞り込んでいくことによって、Ｒは２０〜５０ｍｍとすることが好ましいことが導き出され、そのときの厚さＨは１〜５ｍｍとすることが望ましい。
【００３５】
また図３に示すように、磁石の対向面が台形の場合、回転体３の回転角度に対するホール素子６での前記ベクトル成分Ｈｚの検出強度の変化を図８に示す。この場合の既定値は、Ｗ＝１２ｍｍ、Ｈ＝１．５ｍｍ、Ｘ＝３ｍｍであり、Ｙを変動させるものとする。その結果、Ｙが０．４〜０．６ｍｍとしたときに、回転体が０（ｄｅｇ）から１４４０°（ｄｅｇ）までのいずれの角度であっても所定の変動幅（前記のように０〜１４４０°までの出力変化に対して±５％の範囲）から大きく外れることはなくほぼ変動幅内に収めることができる。Ｙが０．４ｍｍよりも小さく、または０．６ｍｍよりも大きいときには、出力電圧は変動幅から大きく外れる。上記のようにしてＹの値を絞り込んでいくことによって、Ｙは０．４〜０．６ｍｍからなる範囲とすることが好ましいことが導き出される。一方、Ｙを固定してＸを変化させた場合には、Ｘは４．２５〜４．７５ｍｍとすることが好ましいことが導き出される。また、Ｙを固定した場合またはＸを固定した場合とも、Ｗ＝１０〜２０ｍｍ、Ｈ＝１〜５ｍｍとすることが望ましい。
【００３６】
また前記角度センサ１には、さらに別の磁気式の回転検出装置２０が設けられる。
【００３７】
回転検出装置２０は、第２の磁石２１と、第２のホール素子２２と、第３のホール素子２３とから構成される。第２の磁石２１は、前記磁石５（１５）と同様にフェライト等の磁性材料からリング状に形成されている。第２の磁石２１の外周面には、磁石２１が１回転する間にＮ極とＳ極とが１回ずつまたは２回ずつホール素子２２を通過するように着磁されている。またこの第２の磁石２１は前記減速歯車８の近傍で前記回転軸９に固定されている。
【００３８】
上記により、前記磁気式変位検出装置１０では、回転体３のラフな回転角度を検出し、前記回転検出装置２０では、回転体３のさらに細かな回転角度を検出することができる。
【００３９】
次に、角度センサ１の組立方法について説明する。
図１に示すように、ホール素子６と第２のホール素子２２と第３のホール素子２３とが、ケース２内に設けられた固定部材７上に取り付けられる。このとき前記第２の磁石２１に対して第２のホール素子２２と９０°の角度を成すように第３のホール素子２３が設けられる。そして回転軸９には、減速歯車８が嵌め込まれ、さらにリング状の第２の磁石２１が嵌め込まれる。さらに減速歯車８の第２の磁石２１とは反対側に検出体４がねじ込まれ、磁石５がスクリュー溝９ａの中央部に位置するように検出体４を回転軸９で支持する。この回転軸９をケース２内にて回転可能に支持する。そして、ケース２内に回転体３を収納するが、このとき回転体３のはす歯歯車３ａと減速歯車８のはす歯歯車８ａとが噛合するように収納される。さらに、図示しないカバー部材にて塞がれる。なお、第３のホール素子２３は、カバー部材側に設けてもよい。
【００４０】
次に、角度センサ１の動作について説明する。なお、回転体３は、ニュートラル状態から右（時計回り方向）と左（半時計回り方向）にそれぞれ２回転するようになっている。なお、２回転に限られるものではない。また回転体３が回転すると減速歯車８と回転軸９とが一緒に回転し、回転体３が１回転する間に減速歯車８が４回転する。
【００４１】
回転体３をニュートラル状態から反時計回り方向に２回転させた場合には、回転体３の回転動作により減速歯車８が一方向へ回転し、減速歯車８とともに回転軸９が一方向へ回転する。そして回転軸９のスクリュー溝９ａが検出体４のねじ山（図示せず）と噛合しながら回転することにより、回転軸９の回転運動が検出体４の直線運動に変換される。検出体４は、磁石５とともに回転軸９の矢印Ｂ方向に移動してスクリュー溝９ａの一端側に位置する。また回転体３を前記状態から時計回り方向に２回転させた場合には、前記とは逆方向に減速歯車８と回転軸９とが回転する。これにより、検出体４は、前記とは反対方向に移動してスクリュー溝９ａの中央に位置する。さらに、回転体３を時計回り方向に２回転させた場合には、検出体４は、スクリュー溝９ａの他端側に位置する。
【００４２】
次に、回転体３の回転角度の検出方法について説明する。
上記のようにして形成された角度センサ１は、磁石５とホール素子６とによって第１の検出手段が構成され、第２の磁石２１と第２のホール素子２２および第３のホール素子２３とによって第２の検出手段および第３の検出手段が構成される。
【００４３】
前記第１の検出手段は、ステアリングホイールが回転することにより、ホール素子６が磁石５の移動を検出して、漸次増加又は減少する第１の検出信号３１を生成する。このとき、第１の検出信号３１は、ステアリングホイールが４回転する間に０．５Ｖ（ボルト）から４．５Ｖまでリニアに変化する。これによって、回転体３と一体的に回転するステアリングホイールのニュートラル位置からの粗回転角度（おおよその回転角度）及び回転方向が検出できる。
【００４４】
図５に示すマイコン２５は、ステアリングホイールの回転角度算出手段であり、前記角度センサ１が自動車に搭載される。これにより、自動車のサスペンションやオートマチックトランスミッション等の制御機構部２６に接続される。マイコン２５は、ケーブル１８を介して第１、第２、第３の検出信号３１，３２，３３を入力信号として受け取って、これらの信号を重畳させて、第１の検出信号３１に基づいてステアリングホイールのニュートラル位置からの粗回転角度及び回転方向を検出し、第２の検出信号３２と第３の検出信号３３に基づいてステアリングホイールの微回転角度（正確な回転角度）を検出する。
【００４５】
すなわち、第１の検出信号３１の検出により、ステアリングホイールの回転角度がどの範囲、すなわち図６で示す区間ｎ番目（ｎは正数）の角度範囲であるのか、区間ｎ−１番目の範囲であるのか、区間ｎ＋１番目の範囲であるのか等の粗回転角度を検出する。また図６に示すように、ステアリングホイールが１回転する間に回転軸９が４回転するため、１区間でＳｉｎ（サイン）カーブが４箇所生成される。
【００４６】
一方、第２の検出信号３２と第３の検出信号３３の検出により、両者の信号が入力されると交わるＵ点，Ｖ点の電圧値Ｖｗと電圧値Ｖｚを求める。そして、電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲から外れている一方の信号と、電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲内にある他方の出力信号を特定する。つまり、第２の検出信号３２と第３の検出信号３３のうち、一方の信号と、他方の信号は、Ｕ点とＶ点との交点を除く任意の位置において、同時に電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲から外れたり、あるいは同時に電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲内に入ることはなく、したがって、前記のように電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲から外れている一方の信号を特定すれば、他方の信号は電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲内にあることとなり、該他方の信号をステアリングホイールの微回転角度の検出のための信号として処理する。
【００４７】
次に、マイコン２５は、電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲内にある他方の信号が第２の検出信号３２か第３の検出信号３３かを判断するとともに、電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲から外れている一方の信号が電圧値Ｖｗより大きいか、もしくは電圧値Ｖｚより小さいか、のいずれであるかを判断することによって、電圧値Ｖｚ−Ｖｗ間の範囲内にある他方の信号がｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４のどの範囲の信号であるかを判断する。このような動作を行なって図６の区間ｎの範囲において太線で表わした傾斜部３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂが得られる。そして、マイコン２５は、この第２、第３の検出信号３２，３３の傾斜部３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂを用いてステアリングホイールの微回転角度を検出する。
【００４８】
上記のように、第２、第３の検出信号３２，３３を交互に用いて第１の検出信号３１を傾斜部３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂで補完するようにして利用すれば、ステアリングホイールのニュートラル位置からの回転角度を広い範囲に渡って精度よく且つリアルタイムにて検出することができる。
【００４９】
そして、第１の検出信号３１を全領域（この場合−７２０°〜７２０°）に渡って補完しようとしたときでも、第２，第３の検出信号３２，３３は、同一周期であって、第２の検出信号３２の位相と第３の検出信号３３の位相とは１／４周期ずらして設定されているので、無信号領域が存在することはなく、常にステアリングホイールの角度変化に対する出力電圧の変化が大きく且つ直線的である傾斜部３２ａ，３３ａ，３２ｂ，３３ｂを用いて微回転角度を検出でき、したがってステアリングホイールの回転角度を全領域に渡って精度よく且つリアルタイムに検出できる。そして、上記により検出されたステアリングホイールの回転角度及び回転方向は、マイコン２５から自動車の制御機構部２６に送られ、自動車のサスペンション制御、オートマチックトランスミッション制御等をきめ細かく行なうようになっている。
【００５０】
本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、磁石５の形状が、階段状、山型などであってもよい。またホール素子６からリニアな出力が得られるものであれば、ホール素子６側の面だけではなく、それと反対側の面の形状を適宜変更してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、リニアに磁束密度が変化する形状からなる磁石を用いることにより、回転体を回転させたときに、全回転角度においてリニアな出力を得ることができ、得られた出力値を直接処理することができるため、リアルタイムで処理することができる。
【００５２】
また、検出した出力情報を一旦保持しておくためのメモリー等が必要ないため、構造がそれほど複雑にならず、コスト的に安価に製造できる。
【００５３】
例えば、自動車のステアリングシャフトに装着することにより、ニュートラル位置からの左右の回転角度を詳細に検出できる。よって、ステアリングホイールの回転角度と、そのときの車速との関係において、サスペンションの強弱やオートマチックトランスミッションの変速比等を制御して自動車の姿勢制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気式変位検出装置を角度センサに搭載したときの内部構造を示す平面図、
【図２】本発明の磁気式変位検出装置に用いられる磁石の形状を示す平面図、
【図３】図２に示す磁石の形状の変形例を示す平面図、
【図４】図２に示す磁石から発せられる仮想的な磁力線を示す模式図、
【図５】本発明の磁気式変位検出装置の使用形態を示す模式図、
【図６】第１，第２，第３の検出信号の波形を示す出力特性図、
【図７】磁石の対向面をＲ形状としたときの、回転体の回転角度に対する磁気検出出力の変化率を示す線図、
【図８】磁石の対向面を台形状としたときの、回転体の回転角度に対する磁気検出出力の変化率を示す線図、
【図９】従来の磁気式変位検出装置を示す平面図、
【符号の説明】
１ 角度センサ
２ ケース
３ 回転体
３ａ はす歯歯車
４ 検出体
５，１５ 磁石
６ ホール素子
７ 固定部材
８ 減速歯車
８ａ はす歯歯車
９ 回転軸
９ａ スクリュー溝
１０ 磁気式変位検出装置
１５ｃ 傾斜面

Claims (6)

1. 直線状に移動する検出体と、前記検出体に対向して設けられる固定部材とを有し、前記検出体と固定部材のいずれか一方には、前記検出体の移動方向にＮ極とＳ極とが向けられた磁石が設けられ、他方には磁気検出手段が設けられ、前記磁石から発せられる磁力を磁気検出手段で検出することにより前記検出体の移動を検出する磁気式変位検出装置において、
   前記磁石と磁気検出手段との間の距離は、磁石の中心付近が最も近く、磁石の端部で前記中心付近よりも遠くなる形状であることを特徴とする磁気式変位検出装置。
2. 前記磁石は、前記磁気検出手段との対向面がＲ形状である請求項１記載の磁気式変位検出装置。
3. 前記磁石または磁気検出手段が移動する方向での磁石の幅をＷ、前記磁石と磁気検出手段とが対向する方向での磁石の厚さをＨとすると、前記磁石の形状比率は、Ｗ＝１０〜２０、Ｈ＝１〜５、Ｒ＝２０〜５０の関係である請求項２記載の磁気式変位検出装置。
4. 前記磁石は、前記磁気検出手段との対向面が台形である請求項１記載の磁気式変位検出装置。
5. 前記磁石または磁気検出手段が移動する方向での磁石の幅をＷ、前記磁石と磁気検出手段とが対向する方向での磁石の厚さをＨ、前記台形の両端部のテーパーの前記Ｈ方向の切欠き長さをＹ、前記テーパーの前記Ｗ方向の切欠き長さをＸとすると、前記磁石の形状比率は、Ｗ＝１０〜２０、Ｈ＝１〜５、Ｘ＝４．２５〜４．７５、Ｙ＝０．４〜０．６の関係である請求項４記載の磁気式変位検出装置。
6. 前記検出体には、回転体が設けられ、この回転体の回転動作により前記検出体が直線動作し、さらに前記磁石と前記磁気検出手段での検出出力よりも高い分解能で前記回転体の回転角度を検出する他の検出手段が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気式変位検出装置。

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