(57)【要約】【課題】  被検出体の回転数または回転方向の検出誤差を低減可能な回転検出装置を提供する。【解決手段】  歯車４０の径外方向に設けられるハウジング１０は、ホール素子３１、３２及び磁石２０を収容する。ハウジング１０の外壁面のうち磁石２０と歯車４０との間に位置するセンサ面１３は、磁石２０の歯車４０側の端面である磁石面２０１とセンサ面１３に対向する歯車４０の歯先面４０２との距離をＬ０とすると、磁石面２０１とセンサ面１３との距離Ｌ１がＬ０×（１／２）となるように形成される。これにより、センサ面１３と歯車４０との間に位置する軟磁性材料からなる異物にはセンサ面１３から歯先面４０２の方向に異物を移動させるクーロン力が作用し、センサ面１３上の異物は歯車４０に付着する。したがって、センサ面１３上の異物による磁束密度の乱れがなくなりホール素子３１、３２は磁束密度の変化を精度よく検出することができる。【選択図】  図２
2014202698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体（４０）の回転を検出する回転検出装置（１）であって、
前記被検出体の径外方向に設けられ、磁界を発生する磁気発生手段（２０）と、
前記磁気発生手段と前記被検出体との間に設けられ、前記磁気発生手段と前記被検出体との間に流れる磁束に応じた信号を出力する複数の磁気検出手段（３１、３２）と、
複数の前記磁気検出手段が出力する信号に基づき前記被検出体の回転を検出する検出手段（３０）と、
前記磁気発生手段及び複数の前記磁気検出手段を収容するハウジング（１０）と、
を備え、
前記ハウジングの前記被検出体側の外壁面（１３）は、前記ハウジングの前記外壁面に対向する前記被検出体の前記磁気発生手段側の端面（４０２、４２２）と前記ハウジングの前記外壁面との距離が前記磁気発生手段の前記被検出体側の端面（２０１）と前記ハウジングの前記外壁面との距離以下となるように形成されることを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
前記ハウジングの前記外壁面は、前記ハウジングの前記外壁面に対向する前記被検出体の前記磁気発生手段側の端面と前記ハウジングの前記外壁面との距離が前記磁気発生手段の前記被検出体側の端面と前記ハウジングの前記外壁面との距離と同じになるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記ハウジングの前記外壁面は、前記ハウジングの前記外壁面に対向する前記被検出体の前記磁気発生手段側の端面に対して平行となるように形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出体の回転を検出する回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄などから形成されている被検出体の回転数または回転方向を被検出体と非接触で検出する回転検出装置が知られている。回転検出装置は、被検出体の内部に磁気回路を形成する磁石と、磁石が発生する磁界の磁束密度の変化を検出し当該磁束密度の変化に応じた電圧信号を出力する複数のホール素子と、磁石及び複数のホール素子を内部に収容するハウジングなどを備える。回転検出装置では、複数のホール素子から出力される複数の電圧信号の差動出力に基づき被検出体の回転数または回転方向を検出する。特許文献１には、径方向外側に凹凸が形成されている被検出体の回転を２つのホール素子により検出する回転センサが記載されている。また、特許文献２には、磁石及びホール素子が収容されているハウジングの被検出体側の壁が比較的薄く形成されている回転検出センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３８８５０号公報
【特許文献２】特開２０００−３１０６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の回転センサでは、被検出体とハウジングとの間に軟磁性材料からなる異物が入ると、ハウジング内の磁石が発生する磁力によりハウジングの被検出体側の外壁面に付着する。ハウジングの外壁面に付着した異物は、回転する被検出体の凹凸の移動にあわせて揺動するため、ホール素子が検出する磁束密度の変化が被検出体の回転の状態と一致しないおそれがある。また、特許文献２に記載の回転検出センサでは、ハウジングの被検出体側の壁が比較的薄く形成されているため、ハウジングの被検出体側の外壁面における磁力が比較的強く、ハウジングの被検出体側の外壁面に軟磁性材料からなる異物が付着しやすい。このため、異物により磁束密度に乱れが発生しホール素子が検出する磁束密度の変化が被検出体の回転の状態と一致しないおそれがある。
【０００５】
本発明は、被検出体の回転数または回転方向の検出誤差を低減可能な回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、被検出体の回転を検出する回転検出装置であって、磁気発生手段と、複数の磁気検出手段と、複数の磁気検出手段が出力する信号に基づき被検出体の回転を検出する検出手段と、磁気発生手段及び複数の磁気検出手段を収容するハウジングと、を備え、ハウジングの被検出体側の外壁面は、ハウジングの外壁面に対向する被検出体の磁気発生手段側の端面とハウジングの外壁面との距離が磁気発生手段の被検出体側の端面とハウジングの外壁面との距離以下となるように形成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の回転検出装置では、ハウジングと被検出体との間に軟磁性材料からなる異物が入ると、当該異物には磁気発生手段が発生する磁界におけるクーロン力が作用する。ハウジングの被検出体側の外壁面は、被検出体の磁気発生手段側の端面と磁気発生手段の被検出体側の端面との間において被検出体寄りに設けられているため、このクーロン力は、異物を回転検出装置側から被検出体側に移動するよう作用する。被検出体側に移動する異物は、磁気発生手段が発生する磁界の影響により磁力が生じている被検出体の磁気発生手段側の端面に付着する。被検出体に付着した異物は、被検出体の回転により磁気発生手段が発生する磁界の影響を受けない領域に移動すると、被検出体に生じている磁力がなくなるため被検出体から離れる。これにより、ハウジングの外壁面上の異物により生じる磁束密度の乱れがなくなり、磁気検出手段は磁束密度の変化を精度よく検出することができる。したがって、本発明の回転検出装置は、ハウジングの外壁面に付着する異物を原因とする被検出体の回転数または回転方向の検出誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による回転検出装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による回転検出装置の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転検出装置における磁石の磁石面からの距離とクーロン力との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態による回転検出装置に付着する異物の動きを示す模式図である。
【図５】比較例としての回転検出装置に付着する異物の動きを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による回転検出装置を図１〜図４に示す。回転検出装置１は、鉄などの軟磁性材料から形成される「被検出体」としての歯車４０の回転数および回転方向を歯車４０と非接触の状態を維持しつつ検出する。回転検出装置１は、平歯車、はすば歯車、やまば歯車、ラック、かさ歯車、冠歯車、ハイポイドギヤおよびウォームギヤなど、種々の歯車の回転数または回転方向を検出することが可能である。
【００１０】
回転検出装置１は、ハウジング１０、「磁気発生手段」としての磁石２０、「検出手段」としての集積回路３０、および、「磁気検出手段」としてのホール素子３１、３２などを備えている。
【００１１】
ハウジング１０は、樹脂から略円柱状に形成されている。ハウジング１０は、磁石２０、ホール素子３１、３２、集積回路３０および端子１１などをモールドしている。ハウジング１０は、歯車４０の歯底面４０１から歯が突出する方向の一方に設置される。ハウジング１０の径外方向の一方には、コネクタ１２が設けられている
【００１２】
磁石２０は、歯車４０の歯底面４０１から歯が突出する方向に異種の磁極が並ぶように設けられる。一実施形態による回転検出装置１では、歯車４０側にＳ極、歯車４０とは反対側にＮ極が設けられている。磁石２０が発生する磁界の磁束は、歯車４０に流れ、回転検出装置１と歯車４０との間に磁気回路を形成する。
【００１３】
ホール素子３１、３２は、歯車４０の歯底面４０１から歯が突出する方向に対し略垂直方向に並んでいる。ホール素子３１、３２は、歯車４０と磁石２０との間に流れる磁束密度の変化に応じた電圧信号を出力する。ホール素子３１、３２から出力された電圧信号に基づき、集積回路３０が歯車４０の回転数または回転方向を検出する。集積回路３０から出力されるセンサ出力は、コネクタ１２の端子１１から出力される。
【００１４】
ハウジング１０の歯車４０側の端面であるセンサ面１３は、図２に示すように、歯車４０の歯先面４０２に対して平行となるように形成されている。また、磁石２０の歯車４０側の端面である磁石面２０１と回転検出装置１に最も近い歯先面４０２との距離をＬ０とすると、センサ面１３は、センサ面１３と磁石面２０１との距離Ｌ１がＬ０×（１／２）となるように形成されている。センサ面１３は、特許請求の範囲に記載の「ハウジングの被検出体側の外壁面」に相当する。磁石面２０１は、特許請求の範囲に記載の「磁気発生手段の被検出体側の端面」に相当する。歯先面４０２は、特許請求の範囲に記載の「被検出体の磁気発生手段側の端面」に相当する。
【００１５】
歯車４０が他の歯車と噛み合うと、歯車４０を形成する軟磁性材料からなる異物が発生する。当該異物は、磁石２０が発生する磁界の磁力によりセンサ面１３に付着するおそれがある。そこで、一実施形態による回転検出装置１において、磁石２０に磁気吸引された異物がハウジング１０に付着したときの歯車４０に対する異物の動きを図３及び図４に基づいて説明する。
【００１６】
図４は、回転検出装置１と歯車４０が有する歯４１、４２、４３、４４、４５との相対位置の関係を示している。図１、２に示す回転検出装置１と歯車４０とでは、回転検出装置１に対して歯車４０が回転することにより歯車４０が有する複数の歯が順番に回転検出装置１に接近し離れていく。そこで、図４では、歯４１、４２、４３、４４、４５が回転検出装置１に対して直線的に通過するように表し、回転検出装置１に対する歯４１、４２、４３、４４、４５の相対位置の関係を示す。図４中の矢印Ｄは、歯車４０の回転方向を示す。
【００１７】
図４（ａ）に示すように、回転検出装置１のセンサ面１３上に付着している異物３は、歯４１、４２、４３、４４、４５のうちセンサ面１３に最も近い位置にある歯４２の方向に吸引される。これは、センサ面１３が、磁石面２０１より歯先面４２２の近くに形成されているため、センサ面１３でのクーロン力は磁石面２０１から歯先面４２２の方向に働くためである。歯先面４２２は、特許請求の範囲に記載の「被検出体の磁気発生手段側の端面」に相当する。
【００１８】
図３に一実施形態による回転検出装置１における磁石面２０１からの距離と磁石面２０１と歯車４０の歯先面４０２との間にある軟磁性材料からなる異物に作用するクーロン力との関係を示す。横軸は、磁石面２０１からの距離を表している。また、縦軸は、クーロン力の大きさを表しており、縦軸の値がプラスの場合異物に作用するクーロン力は磁石面２０１から歯先面４０２の方向に作用し、縦軸の値がマイナスの場合異物に作用するクーロン力は歯先面４０２から磁石面２０１の方向に作用する。
【００１９】
前述したように磁石面２０１と歯先面４２２との間は距離Ｌ０であるため、距離Ｌ０×（１／２）の位置において異物に作用するクーロン力は０となる。これにより、磁石面２０１から距離Ｌ０×（１／２）の距離Ｌ１にあるセンサ面１３に当接している異物３のセンサ面１３側の端部は磁石２０に吸引されない。また、センサ面１３より歯先面４２２側にある異物３の歯先面４２２側の端部に作用するクーロン力はプラスとなるため、異物３に作用するクーロン力の総和はプラスとなり、異物３は磁石面２０１から歯先面４２２の方向に作用する。これにより、異物３は、歯車４０の歯４２に吸い寄せられる。
【００２０】
次に、図４（ｂ）から（ｃ）に示すように、歯４２に付着した異物３は歯車４０の回転に伴い、回転検出装置１から離れる。回転検出装置１から離れた領域では、磁気回路が形成されていないため、異物３は図４（ｄ）に示すように歯４２から離れる。これにより、センサ面１３上に付着した異物３はセンサ面１３上から除去される。
【００２１】
ここで、一実施形態による回転検出装置１の比較例として、センサ面が磁石面に近い側に形成される回転検出装置２における異物の動きを図５に基づいて説明する。
図５は、比較例の回転検出装置２と歯車４０が有する歯４１、４２、４３、４４、４５との相対位置の関係を示している。図５では、図４と同じように歯４１、４２、４３、４４、４５が回転検出装置２に対して直線的に通過するように表し、回転検出装置２に対する歯４１、４２、４３、４４、４５の相対位置の関係を示す。図５中の矢印Ｄは、歯車４０の回転方向を示す。
【００２２】
比較例の回転検出装置２では、センサ面２３は、歯車４０の歯先面より磁石５０の磁石面５０１に近い側に形成されている。具体的には、センサ面２３は、磁石５０の歯車４０側の端面である磁石面５０１と回転検出装置２に最も近い歯先面４２２との間の距離をＬ３とすると、センサ面２３は、センサ面２３と磁石面５０１との間の距離Ｌ４がＬ３×（１／２）より短くなるように形成されている。
【００２３】
比較例の回転検出装置２では、図５（ａ）に示すように、センサ面２３上の異物３は、センサ面２３側の端部をセンサ面２３に当接したまま、歯先面４２２側の端部が歯車４０の歯４２の歯先面４２２の方向に向かうようにセンサ面２３に付着している。これは、一実施形態による回転検出装置１とは異なり、センサ面２３上の異物３のセンサ面２３側の端部には歯先面４２２から磁石面５０１の方向にクーロン力が作用するためであり、異物３がセンサ面２３から離れることはない。
【００２４】
歯車４０が回転し、図５（ｂ）に示すように、歯４３が歯４２に比べてセンサ面２３の近くに位置すると、センサ面２３上の異物３の歯先面４２２側の端部は、歯４３の歯先面４３２に向かうように移動する。さらに歯車４０が矢印Ｄの方向に回転すると、図５（ｃ）に示すように、異物３の歯先面４２２側の端部は歯４３が移動する方向に追従するように移動する。
【００２５】
歯車４０が図５（ｃ）からさらに回転すると、図５（ｄ）に示すように、異物３の歯先面４２２側の端部は歯４３が移動する方向に追従するように移動しつつ、センサ面２３側の端部はセンサ面２３に付着したままとなる。この後、歯車４０が回転し歯４４、４５がセンサ面２３に近づいてくると、異物３は歯車４０の回転に合わせてセンサ面２３上で揺動する。このため、比較例としての回転検出装置２では、異物３の揺動によりホール素子６１、６２が検出する磁束密度が歯車４０の回転の状態とずれることとなり、比較例の回転検出装置２では、歯車４０の回転数または回転方向の検出誤差が大きくなる。
【００２６】
このように、一実施形態による回転検出装置１では、センサ面１３は、センサ面１３と磁石面２０１との間の距離が磁石２０の磁石面２０１と回転検出装置１に最も近い歯先面４０２との間の距離Ｌ０の半分となる位置に設けられているため、異物３が歯車４０と回転検出装置１との間に存在するとき、異物３は歯車４０に吸い寄せられ、歯先面４０２に付着する。歯先面４０２に付着した異物３は、歯車４０が回転すると、磁石２０の磁界により形成される磁気回路の領域から離れるため、歯先面４０２に付着する力がなくなり、歯車４０から離れる。これにより、センサ面１３上の異物３により生じる磁束密度の乱れがなくなり、ホール素子３１、３２は磁束密度の変化を精度よく検出することができる。したがって、センサ面１３上の異物３を原因とする検出誤差がなくなり、歯車４０の回転数または回転方向の検出誤差を低減することができる。
【００２７】
また、センサ面１３は、歯車４０の歯先面４０２に対して平行となるよう形成されている。これにより、局所的にクーロン力が強くなる箇所がなくなり、センサ面１３に異物３が溜まりにくくなる。したがって、歯車４０の回転数または回転方向の検出誤差をさらに低減することができる。
【００２８】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、センサ面は、センサ面と磁石面との距離が磁石面と回転検出装置に最も近い歯先面との距離の半分となるように形成されるとした。しかしながら、センサ面が形成される位置はこれに限定されない。センサ面は、センサ面と磁石面との距離が磁石面と歯先面との距離以下となるように形成されればよい。
【００２９】
（イ）上述の実施形態では、センサ面は、歯先面に対して平行となるように形成されるとした。しかしながら、センサ面の形状はこれに限定されない。
【００３０】
（ウ）上述の実施形態では、「被検出体」として軟磁性材料から形成される歯車とした。しかしながら、「被検出体」を形成する材料はこれに限定されない。「被検出体」の回転に応じて被検出体と回転検出装置との間の磁束密度が変化する材料であればよい。
【００３１】
（エ）上述の実施形態では、磁石は、歯車側にＳ極、歯車とは反対側にＮ極が設けられているとした。しかしながら、磁石の配置はこれに限定されない。歯車側にＮ極、歯車とは反対側にＳ極としてもよい。
【００３２】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１          ・・・回転検出装置、
１０        ・・・ハウジング、
１３        ・・・センサ面（ハウジングの被検出体側の外壁面）、
２０        ・・・磁石（磁気発生手段）、
２０１      ・・・磁石面（磁気発生手段の被検出体側の端面）、
３０        ・・・集積回路（検出手段）、
３１、３２  ・・・ホール素子（磁気検出手段）、
４０        ・・・歯車（被検出体）、
４０２、４２２・・・歯先面（被検出体の磁気発生手段側の端面）。
【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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