(57)【要約】【課題】使用する永久磁石の構造の単純化や小型化によって、コスト軽減と、軽量化を図ることのできる回転角センサを提供すること。【解決手段】回転軸２３上に固定装備されるヨーク７の一対の円板部７ａ，７ｂに永久磁石２７を装備して、一対の円板部７ａ，７ｂの外周部に沿って周方向に徐々に強さが変化する磁界を形成し、一対の円板部７ａ，７ｂの外周囲のセンサ設置位置に設けたホール素子１４の出力信号によって回転軸２３の回転角を検出する回転角センサ２１において、永久磁石２７を円板部７ａ，７ｂよりも小径のリング状にして一対の円板部７ａ，７ｂの中止から偏心した位置に取り付けることで、使用する永久磁石２７の小型化や構造の単純化を実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の軸方向に離間した前記回転軸上の２箇所に鍔状に固定装備される一対の円板部とこれらの一対の円板部を磁気的に結合する連結部とを一体形成した高透磁材料製のヨークと、
前記一対の円板部の対向端面間に装備されて前記一対の円板部の外周部に沿って周方向に徐々に強さが変化する磁界を形成する永久磁石と、
前記一対の円板部の外周囲に固定設定されたセンサ設置位置に固定配置されて前記回転軸の回転時に前記センサ設置位置を通過する前記円板部外周における磁界の強さに応じた出力信号を発生するホール素子と、
を備えた回転角センサであって、
前記センサ設置位置は、前記一対の円板部の外周から径方向に適宜距離だけ離れた位置であり、
前記永久磁石は、前記円板部よりも小径で板厚が一定のリング状に形成され、中心を前記回転軸の中心から偏心させて一対の円板部間に固定されたことを特徴とする回転角センサ。
【請求項２】
車両のＡＴシフトポジションセンサに用いられることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサ。
【請求項３】
車両のスロットル位置センサに用いられることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサ。
【請求項４】
車両の燃料残量センサに用いられることを特徴とする請求項１に記載の回転角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸と一体に回転するヨークの円板部の周方向に徐々に強さが変化する磁界をホール素子によって検出して、前記回転軸の回転角を検出する回転角センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、回転軸と一体に回転するヨークの円板部の周方向に徐々に強さが変化する磁界をホール素子によって検出して、前記回転軸の回転角を検出する回転角センサが記載されている。
【０００３】
図７及び図８は、下記特許文献１に記載の回転角センサと同様な仕組みで回転軸の回転を検出する回転角センサの構成を示したものである。
図７及び図８に示した回転角センサ１は、センサケース３に回転自在に支持された回転軸５に、高透磁材料製のヨーク７と、該ヨーク７に固定された永久磁石９と、印加される磁界の強さに応じた出力信号を発生するホール素子（ホールＩＣ）１１とを備えた構成である。
【０００４】
回転軸５は、中心に不図示の駆動軸が嵌合する軸係合孔５ａが貫通形成されていて、軸係合孔５ａに嵌合した駆動軸と一体に回転する。
【０００５】
ヨーク７は、図７及び図１０に示すように、回転軸５の軸方向に離間した回転軸５上の２箇所に鍔状に固定装備される一対の円板部７ａ，７ｂと、これらの一対の円板部７ａ，７ｂを磁気的に結合する連結部７ｃとを、高透磁材料の金属板のプレス成形で一体形成したものである。
【０００６】
一対の円板部７ａ，７ｂは、いずれも、回転軸５の軸線方向に直交するように、回転軸５に取り付けられる。円板部７ａ，７ｂには、軸係合孔５ａと同心に、軸係合孔８が貫通形成されている。
【０００７】
永久磁石９は、図９に示すように、一対の円板部７ａ，７ｂのそれぞれの対向面に積層状態に設けられた一対の磁石板９ａ，９ｂから構成されている。
一対の磁石板９ａ，９ｂは、平面視の形状は円板部７ａ，７ｂと略同一で、図９及び図１１に示すように、中心部には、軸係合孔５ａに同心に、軸係合孔１０が貫通形成されている。
【０００８】
一対の磁石板９ａ，９ｂは、側面視の形状では、図１１（ａ）に示すように、周方向に徐々に板厚が変化するテーパ構造になっている。これは、一対の円板部７ａ，７ｂの外周部に沿って周方向に徐々に強さが変化する磁界を形成するためである。
【０００９】
回転軸５は樹脂製である。一対の円板部７ａ，７ｂ及び磁石板９ａ，９ｂは、インサート成形により回転軸５に一体化され、図９に示す軸組立体１５として、センサケース３に組み付けられる。
【００１０】
ホール素子１１は、一対の円板部７ａ，７ｂの外周側で、対向する一対の永久磁石９，９間の隙間の中間に磁界検出部１１ａが位置するように、センサケース３に固定される。ホール素子１１の出力端子は、センサケース３に設けられた外部接続端子１７に接続されている。
【００１１】
図７及び図８に示した回転角センサ１では、前述のように磁石板９ａ，９ｂが一対の円板部７ａ，７ｂの周方向に徐々に厚さが変化する構造となっているため、軸組立体１５が図８の矢印Ｅ方向に回転駆動されると、磁界検出部１１ａと磁石板９ａ，９ｂとの間の隙間（ギャップ）が円板部７ａ，７ｂの周方向に徐々に変化し、これにより、磁界検出部１１ａを横切る磁束密度が変化するため、ホール素子１１の出力が軸組立体１５の回転角に応じて変化し、回転軸５の回転角が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−０２８３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、一対の円板部７ａ，７ｂの外周部に沿って周方向に徐々に強さが変化する磁界を形成するために、円板部７ａ，７ｂに固定する磁石板９ａ，９ｂを、図１１（ａ）に示したように板厚が徐々に変化する構造とした従来の回転角センサ１では、磁石板９ａ，９ｂの板厚が嵩んで重量化を招くと共に、テーパ面を持つ磁石板９ａ，９ｂの加工に手間がかかり、低コスト化が難しいという問題も生じた。
【００１４】
本発明の目的は上記課題を解消することに係り、磁界形成のために使用する永久磁石の形状を単純にして加工を容易にすると共に小型化して、コスト軽減と、軽量化を図ることのできる回転角センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１）回転軸の軸方向に離間した前記回転軸上の２箇所に鍔状に固定装備される一対の円板部とこれらの一対の円板部を磁気的に結合する連結部とを一体形成した高透磁材料製のヨークと、
前記一対の円板部の対向端面間に装備されて前記一対の円板部の外周部に沿って周方向に徐々に強さが変化する磁界を形成する永久磁石と、
前記一対の円板部の外周囲に固定設定されたセンサ設置位置に固定配置されて前記回転軸の回転時に前記センサ設置位置を通過する前記円板部外周における磁界の強さに応じた出力信号を発生するホール素子と、
を備えた回転角センサであって、
前記センサ設置位置は、前記一対の円板部の外周から径方向に適宜距離だけ離れた位置であり、
前記永久磁石は、前記円板部よりも小径で板厚が一定のリング状に形成され、中心を前記回転軸の中心から偏心させて一対の円板部間に固定されたことを特徴とする回転角センサ。
【００１６】
（２）車両のＡＴシフトポジションセンサに用いられることを特徴とする上記（１）に記載の回転角センサ。
【００１７】
（３）車両のスロットル位置センサに用いられることを特徴とする上記（１）に記載の回転角センサ。
【００１８】
（４）車両の燃料残量センサに用いられることを特徴とする上記（１）に記載の回転角センサ。
【００１９】
上記（１）の構成によれば、ホール素子を横切る磁束密度に関与する永久磁石とホール素子との間の隙間は、回転軸の径方向における隙間で、永久磁石を回転軸の中心から偏心させて円板部上に固定したことで、回転時には、ホール素子と永久磁石との間の隙間が円板部の周方向に徐々に変化する形態が得られる。
【００２０】
従って、回転軸と一体に円板部が回転駆動されると、回転に伴ってホール素子を横切る磁束密度が変化するため、ホール素子の出力が回転軸の回転角に応じて変化し、回転軸の回転角を検出することができる。
【００２１】
そして、永久磁石は、円板部よりも小径で板厚が一定のリング状としたことで、円板部と略同じ形状で板厚が徐々に変化する従来の磁石板と比較すると、構造の単純化と小型化により、コスト軽減と、軽量化を図ることができる。
【００２２】
上記（２）、（３）、（４）の構成によれば、回転角センサが、車両のＡＴシフトポジションセンサ、スロットル位置センサ、燃料残量センサ等に用いられることにより、車両の小型化、軽量化、コスト軽減に貢献できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による回転角センサによれば、ヨークの円板部に固定する永久磁石は円板部よりも小径で板厚が一定のリング状にでき、永久磁石の構造の単純化や薄肉化による小型化によって、コスト軽減と、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る回転角センサの一実施形態の縦断面図である。
【図２】図１のＦ−Ｆ断面図である。
【図３】図２に示した回転角センサにおける軸組立体のＧ−Ｇ断面図である。
【図４】図１に示した永久磁石の平面図である。
【図５】図１に示した永久磁石の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるホール素子と永久磁石との間の隙間の説明図である。
【図７】従来の回転角センサの縦断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図８に示した回転角センサにおける軸組立体のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】（ａ）は図７に示した回転角センサで使用しているヨークの側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。
【図１１】（ａ）は図７に示した回転角センサで使用している一対の永久磁石の側面図、（ｂ）は（ａ）Ｄ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る回転角センサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態の回転角センサ２１は、センサケース３に回転自在に支持された回転軸２３に、高透磁材料製のヨーク７と、該ヨーク７に固定された永久磁石２７と、印加される磁界の強さに応じた出力信号を発生するホール素子（ホールＩＣ）１４とを備えた構成である。
【００２７】
回転軸２３は、中心に不図示の駆動軸が嵌合する軸係合孔２３ｃが貫通形成されていて、軸係合孔２３ｃに嵌合した駆動軸と一体に回転する。
【００２８】
ヨーク７は、図１０に示した構成のもので、回転軸２３の軸方向に離間した回転軸２３上の２箇所に鍔状に固定装備される一対の円板部７ａ，７ｂと、これらの一対の円板部７ａ，７ｂを磁気的に結合する連結部７ｃとを、高透磁材料の金属板のプレス成形で一体形成したものである。
【００２９】
一対の円板部７ａ，７ｂは、いずれも、回転軸２３の軸線方向に直交するように、回転軸２３に取り付けられる。円板部７ａ，７ｂには、軸係合孔２３ｃと同心に、軸係合孔８が貫通形成されている。
【００３０】
ホール素子１４は、回転軸２３に固定された一対の円板部７ａ，７ｂの外周囲に固定設定されたセンサ設置位置（図１及び図２のホール素子１４の位置）に位置するように、センサケース３に固定されている。ホール素子１４の出力端子は、センサケース３に設けられた外部接続端子１７に接続されている。
【００３１】
センサ設置位置は、一対の円板部７ａ，７ｂの外周から円板部７ａ，７ｂの径方向に適宜距離だけ離れた位置で、ホール素子１４は、磁力線を受ける面１４ａを円板部７ａ，７ｂの回転中心に向けて配置されている。
【００３２】
本実施形態の場合、永久磁石２７は、図４及び図５に示すように、円板部７ａ，７ｂよりも小径で板厚が一定のリング状に形成されている。そして、図６に示すように、永久磁石２７は、リングの中心Ｏ２を回転軸２３や円板部７ａ，７ｂの中心Ｏ１から距離ｓだけ偏心させて一対の円板部７ａ，７ｂ間に固定している。
【００３３】
回転軸２３は樹脂製である。ヨーク７及びヨーク２５は、インサート成形により回転軸２３に一体化され、図３に示す軸組立体３３として、センサケース３に組み付けられる。
なお、図３に示したように、インサート成形の際に、回転軸２３を構成する樹脂材の一部は、一対の円板部７ａ，７ｂの外表面に積層されて、円板部７ａ，７ｂを保護する保護壁２３ａ，２３ｂとなる。
【００３４】
以上に説明した一実施形態の回転角センサ２１では、ホール素子１４を横切る磁束密度に関与する永久磁石２７とホール素子１４との間の隙間は、回転軸２３の径方向における隙間で、図２及び図６示すように、永久磁石２７を回転軸２３の中心０１から偏心させて円板部７ａ，７ｂ上に固定したことで、円板部７ａ，７ｂの回転時には、ホール素子１４と永久磁石２７の外周面との間の隙間が円板部７ａ，７ｂの周方向に徐々に変化する形態が得られる。
【００３５】
従って、回転軸２３と一体に円板部７ａ，７ｂが回転駆動されると、回転に伴ってホール素子１４を横切る磁束密度が変化するため、ホール素子１４の出力が回転軸２３の回転角に応じて変化し、回転軸２３の回転角を検出することができる。
【００３６】
そして、永久磁石２７は、円板部７ａ，７ｂよりも小径で板厚が一定のリング状としたことで、円板部と略同じ形状で板厚が徐々に変化する従来の磁石板と比較すると、構造の単純化と小型化により、コスト軽減と、軽量化を図ることができる。
また、上記回転角センサは、車両のＡＴシフトポジションセンサ、スロットル位置センサ、燃料残量センサ等に用いられることにより、車両の小型化、軽量化、コスト軽減に貢献できる。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００３８】
３  センサケース
７  ヨーク
７ａ，７ｂ  円板部
７ｃ  連結部
２１  回転角センサ
２３  回転軸
２３ｃ  軸係合孔
２７  永久磁石
３３  軸組立体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010249671.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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