JPH10115505A - 非接触式回転角センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対のマグネットの間隔を調整することによ
ってホール素子を含む入出力特性のばらつきを小さくし
て品質を向上させる非接触式回転角センサを得る。 【解決手段】 被測定物の回転軸に連結され、該被測定
物の回転と共に回転する回転軸の先端部に、回転軸の中
心線を挟んで一対対向して設けられたマグネットと、該
一対のマグネットの間に形成された磁界の空間部の前記
回転軸の中心線上に固定、配置されて、前記一対のマグ
ネットの磁界の大きさを検出する磁気検出素子とを備え
てなる非接触式回転角センサにおいて、前記一対のマグ
ネットの対向間隔を変化せしめえる間隔調整手段が設け
られてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、非接触式回転角
センサに関し、特にホール素子等の電磁変換素子を使用
した非接触式回転角センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の非接触式回転角センサの
構造を特開平２−１２２２０５号に基づいて以下に説明
する。すなわち、図８及び図９において、センサのハウ
ジング１は樹脂性の円筒体で、上端より下端へ漸次小径
となっており、下端に近い内周壁は内側へ突出して筒内
を上下に区画する仕切壁となり、その中心には軸支開口
２が設けてある。また、上記ハウジング１の側壁から筒
状の信号接続部３が直角方向に突出して形成されてい
る。

【０００３】上記軸支開口２には下方より貫通して回転
軸４が取付られ、その先端部２ａは、ハウジング１内の
ほぼ中央位置に至っており、かつこの先端部２ａには断
面がコの字形の樹脂製磁石ホルダ４ａが配置してあり、
この磁石ホルダ４ａには接着により、間隔をおいて対向
配置せしめられた一対の永久磁石５Ａ，５Ｂとその背後
に接して鉄片６が固定せしめられている。また、上記ハ
ウジング１の下端開口８内には上記回転軸４のオイルシ
ール９が外周に設けられて液密性を保持している。

【０００４】上記ハウジング１の上端開口１０は、内周
が段付きに形成され、かつ徐々に小径となるように形成
され、この段付き縁に接着固定されて基板ホルダ１１が
設けてあり、永久磁石等の格納室１２を形成している。
基板ホルダ１１の中心部は下方へ筒状に突出して素子保
持部１３が形成され、この素子保持部１３は、上記一対
の永久磁石５Ａ，５Ｂ間に位置せしめられている。

【０００５】上記素子保持部１３内には上方へ延びるホ
ール素子１５のリードが上記基板ホルダ１１上に接着固
定されたプリント基板１４に接続されている。また、上
記上端開口１０はカバー体１６で覆われている。上記カ
バー体１６は上端開口１０端面に設けたＯリング１７を
介して上記上端開口１０外周に液密的にカシメられてい
る。

【０００６】上記プリント基板１４からはハイブリッド
ＩＣターミナル１８が延出され、これはハウジング１の
側壁面内に埋設されたハウジングターミナル１９の一端
にハンダ付け等により接続され、そのハウジングターミ
ナル１９の他端はハウジング１の信号接続部３内に突出
し、グロメット２０を貫通した信号ケーブルＣの信号線
２１に接続されている。

【０００７】上記構造の検出器において、回転軸４の基
端は適当な手段により被測定物に連結され、その変位角
に応じて回転する。この回転に伴い、一対の上記永久磁
石５Ａ，５Ｂがホール素子１５の回りを回転し、磁界方
向が変化して、ホール素子１５の出力が図１０に示すよ
うに変化する。この図では、回転軸４が−９０度から＋
９０度へ回転する間に、ホール素子１５の出力の電圧は
−ＶA から＋ＶA へと正弦波上を連続的に変化する。そ
して、係るホール素子１５の出力はプリント基板１４上
の増幅回路で増幅され、信号線２１により取り出され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き非接触式回転角センサにあっては、ホール素子１５
を挟む一対の永久磁石５Ａ、５Ｂの間の間隔が一定に決
められているためにホール素子の入出力特性のばらつ
き、永久磁石の素材、寸法、着磁量、取付位置、姿勢の
ばらつき等により入出力特性に大きなばらつきが発生す
るという問題点があつた。

【０００９】そこで、この発明は上記問題点に着目して
なされたもので、一対のマグネットの間隔を調整するこ
とによってセンサの入出力特性のばらつきを小さくして
品質を向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この非接触式回転角セン
サに係る第１の発明は、被測定物の回転軸に連結され、
該被測定物の回転と共に回転する回転軸の先端部に、回
転軸の中心線を挟んで一対対向して設けられたマグネッ
トと、該一対のマグネットの間に形成された磁界の空間
部の前記回転軸の中心線上に固定、配置されて、前記一
対のマグネットの磁界の大きさを検出する磁気検出素子
とを備えてなる非接触式回転角センサにおいて、前記一
対のマグネットの対向間隔を変化せしめえる間隔調整手
段が設けられてなることを特徴とする非接触式回転角セ
ンサ。

【００１１】第２の発明は、前記間隔設定手段は、前記
回転軸に回転可能に取り付けられ、かつ前記マグネット
を直径方向から壁面で挟持する一定幅の凹溝がリング状
に形成され、さらにその径が回転方向に徐々に大きくな
るカップ部材と、前記回転軸に固定されて前記一対のマ
グネットの前記回転方向への移動を規制し、前記マグネ
ットを直径方向に移動可能にする移動規制部材とからな
ることを特徴とする前記請求項１記載の非接触式回転角
センサ。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．この発明による実施の形態１を図１乃至
図５に基づいて説明する。図において、センサのハウジ
ング３０は両端開口の樹脂製円筒体で、その右端開口に
近い内周壁は内側へ突出して筒体内を左右に区画する仕
切壁３２として一体的に形成され、さらにその仕切壁３
２の中央部には後述の回転軸３５が通る貫通孔３３が穿
設されて、その貫通孔３３によって軸受けが形成されて
いる。また上記ハウジング３０の外周面から取付用鍔部
３６が直角に突出して形成され、さらに左端開口には信
号接続部Ｘが形成されている。

【００１３】上記貫通孔３３によって形成された軸受け
には被測定物に連結部材３７で一端が結合された回転軸
３５が嵌入されて回転可能に軸支され、また上記回転軸
３５の他端には丸皿状をなし、かつ中央部が凹状に形成
されたマグネット取付部材３８が、その中央部の底部に
穿設された取付孔４５によって、上記回転軸３５の他端
部に固定して取り付けられると共に、その中央部に形成
された凹部の周縁から直角に外側に向けて張り出して形
成された鍔部３８ａは全周にわたって平坦に形成され、
かつその鍔部３８ａ上の上記回転軸３５を中心とした対
称位置には、平行に立設された板状案内部材４２、４２
が一対配置され、その案内部材４２、４２の間に、コ字
状をなした樹脂製ホルダー４０によって３側面が保持さ
れた一対のマグネット４１、４１が配置されている。こ
れによって、一対のマグネット４１、４１の移動方向を
直径方向のみに規制している。

【００１４】さらに、上記マグネット取付部材３８が固
定して取り付けられた回転軸３５の他端には、間隔設定
部材４４が回転可能に取り付けられている。この間隔設
定部材４４は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、一端
開口の内筒部４４ａと、該内筒部４４ａより大きな径を
有して、内筒部４４ａの開口に対して、外筒部４４ｂの
開口、すなわち内筒部４４ａと外筒部４４ｂとの間に形
成されたドーナツ状の開口とは互いに反対方向に開口し
ている。また、内筒部４４ａの底部中央には、マグネッ
ト取付部材３８の孔径より大きな孔径の取付孔４４ｆが
穿設され、その取付孔４４ｆに上記回転軸３５の先端部
３５ａを遊嵌して、その先端部３５ａに対して前記間隔
設定部材４４が回転可能に取り付けられている。

【００１５】またこの間隔設定部材４４の外筒部４４ｂ
の内周面の半径は、０度〜１８０度及び１８０度〜３６
０度の範囲にわたってそれぞれ周方向に沿って徐々に小
さくなり、またカップ状内筒部４４ａの外周面は０度〜
１８０度及び１８０度〜３６０度の範囲にわたってそれ
ぞれ周方向に沿って徐々に大きくなり、その外筒部４４
ｂの内周面４４ｂｂと外筒部４４ａの外周面４４ａａと
の間隔が一定Ｌに保持されて、外筒部４４ｂの内周面及
び内筒部４４ａの外周面のそれぞれ相対向する２ケ所の
位置に段差４４ｅが設けられている。すなわち、外筒部
４４ｂの内周面の最大半径（最小半径）の位置と、内筒
部４４ａの外周面の最大半径（最小半径）の位置との相
対的位置関係が一致するように設定されている。

【００１６】これによって、回転軸３５の先端部３５ａ
に固定されて取り付けられたマグネット取付部材３８に
対してこの間隔設定部材４４を図６の相対的位置関係の
状態から矢印Ａ方向に図７の相対的位置関係の状態にま
で時計回転方向（右回り）に回転させると、左右に位置
する一対のマグネット４１、４１が内筒部４４ａの外周
面によって外側に押圧されて互いの間隔が拡大され、そ
の間に形成される磁界の大きさが小さくなるので、出力
が基準値に対して大きいときには時計回転方向に０〜１
８０度の範囲（一方の段差４４ｅから他方の段差４４ｅ
までの範囲）で回転させてホール素子４６に作用する磁
界の大きさを調整する。また出力が基準値に対して小さ
いときには反時計回転方向に０〜１８０度の範囲で回転
させて調整する。なお、この調整時に樹脂製ホルダー４
０に設けられた凸条４０ａの先端が外筒部４４ｂの内周
面に当接して回転摩擦を小さくしている。

【００１７】また、外筒部４４ｂは内筒部４４ａと同心
円状に形成・配置され、内筒部４４ａの開口縁と外筒部
４４ｂの一方の開口縁とが板状連結部４４ｃによって連
結され、内筒部４４ａの内側に形成される空間の中央部
にはホール素子４６がその内壁面に非接触状態に配置さ
れている。

【００１８】また、上記ホール素子４６のリード端子
は、プリント基板７１にハンダ付けされ、そのプリント
基板７１は、固定用ボス４７を介して、上記ハウジング
３０の左端開口を水密的に密閉する封止蓋４８に取り付
けられ、上記ホール素子４６からの電気信号はリード線
４９を介して外部に出力される。なお、５０は前記ハウ
ジング３０の開口を水密的に密閉する封止蓋４８を更に
補強するモールド剤、５１は上記ハウジング３０の右端
開口周縁と前記回転軸３５の外周との間を液密性を保持
してシールするオイルシールである。

【００１９】なお、上記構成のものは図２（ａ）に示す
ように組み付けられる。すなわち、回転軸３５の先端部
３５ａに、一対のワッシャ６０、６１でマグネット取付
部材３８の凹部に形成された取付孔４５の周縁部を挟み
込んで、その後、一対の案内部材４２のそれぞれにマグ
ネット４１、４１を挟み込み、それを覆うように間隔設
定部材４４をかぶせ、取付孔４４ｆを回転軸３５の先端
部３５ａに回転可能に固定する。その状態にして、連結
部材３７を所定量だけ回転させながら、その時の電気的
出力をチェックし、出力が小さいときには、間隔設定部
材４４を左回転させて、ホール素子４６に加えられる磁
界の大きさを大きくし、出力が大きすぎるときには、右
方向に回転させて磁界の大きさを小さくすることによっ
て調整する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、簡単な構成で、出力を容易に調整できるようにな
り、量産性を向上できるという効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態１の全体概要を説明す
るための断面説明図である。

【図２】本発明に係る要部の分解説明図である。

【図３】本発明に係る要部の側面図である。

【図４】マグネット取付部材３８の平面説明図である。

【図５】間隔設定部材４４の平面説明図である。

【図６】本発明の作用を説明するための状態説明図であ
る。

【図７】本発明の作用を説明するための状態説明図（図
６における間隔設定部材４４を右回転された状態）であ
る。

【図８】従来の断面説明図である。

【図９】図８のII−II断面説明図である。

【図１０】図８の従来例を説明するための特性説明図で
ある。

【符号の説明】

３０ ハウジング ３２ 仕切壁 ３５ 回転軸 ３７ 連結部材 ３８ マグネット取付部材 ３８ａ 鍔部 ４０ 樹脂製ホルダー ４１ マグネット ４２ 案内部材 ４４ 間隔設定部材 ４４ａ 内筒部 ４４ｂ 外筒部 ４６ ホール素子 ４８ 封止蓋 ４９ リード線 ５０ モールド剤 ５１ オイルシール ７１ プリント基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の回転軸の先端部に、その回転
   軸の中心線を挟んで対向配置された一対のマグネット
   と、該一対のマグネットの間に形成された平行磁界内を
   通る前記回転軸の中心線上に固定、配置されて、前記一
   対のマグネットの磁界の大きさを検出する磁気検出素子
   とを備えてなる非接触式回転角センサにおいて、前記一
   対のマグネットの対向間隔を変化せしめえる間隔調整手
   段が設けられてなることを特徴とする非接触式回転角セ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記間隔調整手段は、前記回転軸に回転
   可能に取り付けられ、かつ前記マグネットを直径方向か
   ら壁面で保持する円弧状保持手段が線対称に形成され、
   さらにその円弧状保持手段の径が回転方向に徐々に大き
   くなるように設定された第１手段と、前記回転軸に固定
   されて前記一対のマグネットの前記回転方向への移動を
   規制し、前記マグネットを直径方向に移動可能にする移
   動規制部材とからなることを特徴とする前記請求項１記
   載の非接触式回転角センサ。