特許ウォッチ

公開番号2024035095
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-13
出願番号2023120025
出願日2023-07-24
発明の名称位置検出装置
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類G01D 5/20 20060101AFI20240306BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型化が可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】軸方向に進退移動するラックシャフト13の位置を検出するストロークセンサ1は、ラックシャフト13に沿って軸方向に延在して配置された励磁コイル33と、励磁コイル33が発生する磁界の作用によってラックシャフト13に設けられたターゲット2の軸方向の位置を所定の検出可能範囲で検出可能な第1及び第2の検出コイル31,32とを備える。第1及び第2の検出コイル31,32は、励磁コイル33の延在方向に対して垂直な方向に並び、複数のターゲット2が第1及び第2の検出コイル31,32にそれぞれ対応して軸方向の異なる位置に設けられており、第1及び第2の検出コイル31,32のそれぞれの検出可能範囲がラックシャフト13の軸方向にオフセットしている。
【選択図】図8

特許請求の範囲【請求項１】
所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記移動部材に沿って前記移動方向に延在して配置された励磁コイルと、
前記励磁コイルが発生する磁界の作用によって前記移動部材に設けられた被検出部の前記移動方向の位置を所定の検出可能範囲で検出可能な検出コイルと、を備え、
複数の前記検出コイルが前記励磁コイルの延在方向に対して垂直な方向に並び、
複数の前記被検出部が複数の前記検出コイルにそれぞれ対応して前記移動方向の異なる位置に設けられており、
複数の前記検出コイルのそれぞれの前記検出可能範囲が前記移動部材の前記移動方向にオフセットしている、
位置検出装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記検出コイルは、前記移動部材の位置に応じて出力電圧が変化する一対のコイル要素を有し、前記移動部材の移動時における前記一対のコイル要素のそれぞれの出力電圧の位相が互いに異なる、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記一対のコイル要素のそれぞれは、前記移動方向に対して垂直な方向から見た形状が前記移動方向に対して平行な対称軸線を挟んで対称となる二つの正弦曲線状の導体線を組み合わせた形状であり、前記被検出部に対向する部分における磁界の強度と前記被検出部に対向しない部分における磁界の強度との差によって前記移動部材の位置に応じて出力電圧が変化する、
請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記励磁コイル及び複数の前記検出コイルが１枚の基板に形成されており、
前記励磁コイルは、複数の前記検出コイルを囲むように前記基板に形成されている、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記被検出部は、前記検出コイルに向かって突出した導電性部材である、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記移動部材が導電性を有し、
前記被検出部は、前記移動部材に設けられた凹部である、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
複数の前記検出コイルは、第１の検出コイルと第２の検出コイルとを含み、
前記第１の検出コイルの前記検出可能範囲と前記第２の検出コイルの前記検出可能範囲とが、一部において重複して前記移動方向に連続している、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記移動部材が前記移動方向の一方の移動端から他方の移動端まで移動するまでの間に、前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルのそれぞれが前記移動方向に離間して設けられた複数の前記被検出部と対向する、
請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記移動部材が前記一方の移動端から前記他方の移動端まで移動するまでの間に前記第１の検出コイルと対向する複数の前記被検出部の前記移動方向の長さがそれぞれ異なり、
前記移動部材が前記一方の移動端から前記他方の移動端まで移動するまでの間に前記第２の検出コイルと対向する複数の前記被検出部の前記移動方向の長さがそれぞれ異なる、
請求項８に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
複数の前記検出コイルのうち、少なくとも一つの前記検出コイルの前記移動方向の長さと他の少なくとも一つの前記検出コイルの前記移動方向の長さとが互いに異なり、
前記移動部材の移動時における前記少なくとも一つの前記検出コイルの出力信号の周期と前記他の少なくとも一つの前記検出コイルの出力信号の周期とが互いに異なる、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の位置検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置が、産業機械や自動車等の様々な分野で用いられている。
【０００３】
特許文献１に記載された電磁誘導式リニアスケールは、第１の交流信号で励磁される所定数のコイル素子からなるコイルアレイと、コイルアレイの外方をその軸に沿って相対変位する磁気部材と、各コイル素子の出力電圧からコイルアレイに対する磁気部材の位置を検出する検出部とを有している。磁気部材は、コイル素子との位置関係に応じてコイル素子の出力電圧の振幅を変化させる。検出部は、コイル素子間の差動出力を合成して得た第２の交流信号と第１の交流信号との位相差から、コイルアレイに対する磁気部材の相対位置をアブソリュートに検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電磁誘導式リニアスケールでは、磁気部材の移動範囲の全体にわたってコイルアレイを配置しなければならず、磁気部材の移動範囲が長いほどコイルアレイが大型化してしまう。そこで、本発明は、小型化が可能な位置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、上記課題を解決することを目的として、所定の移動方向に進退移動する移動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記移動部材に沿って前記移動方向に延在して配置された励磁コイルと、前記励磁コイルが発生する磁界の作用によって前記移動部材に設けられた被検出部の前記移動方向の位置を所定の検出可能範囲で検出可能な検出コイルと、を備え、複数の前記検出コイルが前記励磁コイルの延在方向に対して垂直な方向に並び、複数の前記被検出部が複数の前記検出コイルにそれぞれ対応して前記移動方向の異なる位置に設けられており、複数の前記検出コイルのそれぞれの前記検出可能範囲が前記移動部材の前記移動方向にオフセットしている、位置検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、位置検出装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る位置検出装置としてのストロークセンサを備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両の模式図である。
図１のＡ－Ａ線断面図である。
ラックシャフト、ハウジング、ターゲット、及び基板を示す斜視図である。
（ａ）は、基板の第１乃至第４の金属層に形成された配線パターンを透視して見た全体図である。（ｂ）は、（ａ）の部分拡大図である。
（ａ）～（ｄ）は、第１乃至第４の金属層をそれぞれ示す平面図である。
電源部から励磁コイルに供給される供給電圧と、第１の検出コイルの第１の正弦波形状コイル要素に誘起される誘起電圧及び第１の余弦波形状コイル要素に誘起される誘起電圧との関係の一例を示すグラフである。
（ａ）は、第１の正弦波形状コイル要素に誘起される誘起電圧のピーク値であるピーク電圧と、第１のターゲットの位置との関係を示す説明図である。（ｂ）は、第１の余弦波形状コイル要素に誘起される誘起電圧のピーク値であるピーク電圧と、第２のターゲットの位置との関係を示す説明図である。
（ａ）乃至（ｃ）は、第１及び第２の検出コイルと第１及び第２のターゲットとの相対的な位置関係を示す説明図である。
基板における第１及び第２の検出コイルならびに励磁コイルと、第１及び第２のターゲットとの寸法関係を示す模式図である。
（ａ）は、変形例に係るラックシャフトを基板及びハウジングと共に示す断面図である。（ｂ）は、変形例に係るラックシャフトの斜視図である。
第２の実施の形態に係る基板の各層に形成された配線パターンを透視して見た回路構成をラックシャフトと共に示す説明図である。
第３の実施の形態に係る基板の各層に形成された配線パターンを透視して見た回路構成をラックシャフトと共に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る位置検出装置としてのストロークセンサ１を備えたステアバイワイヤ式のステアリング装置１０が搭載された車両の模式図である。この図１では、ステアリング装置１０を車両前後方向の後方側から見た状態を示しており、図面右側が車幅方向の右側にあたり、図面左側が車幅方向の左側にあたる。なお、以下の図面を参照した説明において、「右」又は「左」という場合があるが、この表現は説明の便宜上用いられるものであり、ストロークセンサ１の実使用状態における配置の方向を限定するものではない。
【００１０】
図１に示すように、ステアリング装置１０は、ストロークセンサ１と、転動輪１１（左右の前輪）に連結されたタイロッド１２と、タイロッド１２に連結されたラックシャフト１３と、ラックシャフト１３を収容する筒状のハウジング１４と、ラックシャフト１３のラック歯１３１に噛み合わされたピニオンギヤ１５１を有するウォーム減速機構１５と、ウォーム減速機構１５を介してラックシャフト１３に車幅方向の移動力を付与する電動モータ１６と、運転者が操舵操作するステアリングホイール１７と、ステアリングホイール１７の操舵角を検出する操舵角センサ１８と、操舵角センサ１８によって検出された操舵角に基づいて電動モータ１６を制御する操舵制御装置１９とを備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許