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公開番号2025118087
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013185
出願日2024-01-31
発明の名称位置検出装置
出願人株式会社プロテリアル
代理人弁理士法人平田国際特許事務所
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250805BHJP(測定;試験)
要約【課題】軸方向に進退移動するシャフトの位置を高精度に検出することが可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】所定の移動範囲を軸方向に進退移動するラックシャフト13の位置を検出する位置検出装置1は、交流磁界を発生させる励磁コイル4と、ラックシャフト13と一体に移動し、交流磁界の磁束が鎖交する検出体2と、ラックシャフト13が軸方向一方側の移動端から軸方向他方側の移動端まで移動する間に検出体2と向かい合う検出部51を有する第1検出コイル5とを備え、交流磁界の磁束によって検出部51に誘起される誘起電圧が検出部51に対する検出体2の位置によって変化する。第1検出コイル5は、検出部51に対するラックシャフト13の傾きが検出部51に誘起される誘起電圧に与える影響を抑制する調整部52,53を有する。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
所定の移動範囲を軸方向に進退移動する金属製のシャフトの位置を検出する位置検出装置であって、
交流磁界を発生させる励磁コイルと、
前記シャフトと一体に移動し、前記交流磁界の磁束が鎖交する検出体と、
前記シャフトが軸方向一方側の移動端から軸方向他方側の移動端まで移動する間に前記検出体と向かい合う検出部を有する検出コイルと、を備え、
前記交流磁界の磁束によって前記検出部に誘起される誘起電圧が前記検出部に対する前記検出体の位置によって変化し、
前記検出コイルは、前記検出部に対する前記シャフトの傾きが前記検出部に誘起される誘起電圧に与える影響を抑制する調整部を有する、
位置検出装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記検出部は、前記シャフトの軸方向に沿った長手方向に延在し、
前記調整部は、前記長手方向における前記検出部の両側に設けられている、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記長手方向に延びる対称軸線を挟んで対称となる一対の曲線部を組み合わせた形状であり、
前記一対の曲線部が前記検出部における前記長手方向の中央部でクロスしており、
前記検出部における前記中央部よりも前記長手方向の一方側の部分に発生する誘起電圧の向きと、前記検出部よりも前記長手方向の一方側に設けられた前記調整部に発生する誘起電圧の向きとが逆であり、
前記検出部における前記中央部よりも前記長手方向の他方側の部分に発生する誘起電圧の向きと、前記検出部よりも前記長手方向の他方側に設けられた前記調整部に発生する誘起電圧の向きとが逆である、
請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記長手方向に対して垂直な幅方向における前記検出部の最大幅と前記調整部の最大幅とが同等である、
請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記励磁コイル及び前記検出コイルが１枚の基板に形成されている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記基板に、一対の曲線部を組み合わせた形状の第２検出コイルが形成されており、
前記シャフトが前記軸方向一方側の移動端から前記軸方向他方側の移動端まで移動する間に前記第２検出コイルに誘起される誘起電圧の大きさの変化の位相が、前記検出コイルに誘起される誘起電圧の大きさの変化の位相と９０°異なる、
請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記シャフトが車両のステアリング装置のラックシャフトである、
請求項１に記載の位置検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の移動範囲を軸方向に進退移動するシャフト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、軸方向に進退移動するシャフトの位置を検出する位置検出装置が、例えば車両のステアリング装置におけるラックシャフトの位置の検出のために用いられている。
【０００３】
特許文献１に記載の検出ユニットは、電動パワーステアリング装置のラックシャフトの軸方向の位置を検出するものであり、直流電源と、永久磁石と、永久磁石とラックシャフトとの間に配置された第１乃至第４の磁気抵抗素子からなる素子群と、ラックシャフトの位置を演算する演算部とを備えている。素子群は、第１及び第２の磁気抵抗素が直列接続された直列回路と、第３及び第４の磁気抵抗素が直列接続された直列回路とが並列に接続され、ブリッジ回路を構成している。演算部には、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間に接続された第１端子の電位、及び第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子との間に接続された第２端子の電位が入力される。ラックシャフトにおける素子群との対向面には、ラックシャフトの軸方向に対して傾斜した方向に延びる複数の溝が形成されている。
【０００４】
上記のように構成された検出ユニットにおいて、ラックシャフトに噛み合うピニオンギヤシャフトの回転によってラックシャフトが軸方向に移動して第１乃至第４の磁気抵抗素子と複数の溝との相対位置が変化すると、第１乃至第４の磁気抵抗素子の電気抵抗のバランスが変化して、第１端子及び第２端子の電位が変化する。演算部は、この電位の変化に基づいてラックシャフトの位置を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開２０２１／２１０１２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された検出ユニットでは、例えば車両の走行に伴う振動等によってラックシャフトが車幅方向に対して傾斜してしまうと、第１乃至第４の磁気抵抗素子とラックシャフトとの間隔が変化し、ラックシャフトの検出位置に誤差が発生してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、軸方向に進退移動するシャフトの位置を高精度に検出すること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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、所定の移動範囲を軸方向に進退移動する金属製のシャフトの位置を検出する位置検出装置であって、交流磁界を発生させる励磁コイルと、前記シャフトと一体に移動し、前記交流磁界の磁束が鎖交する検出体と、前記シャフトが軸方向一方側の移動端から軸方向他方側の移動端まで移動する間に前記検出体と向かい合う検出部を有する検出コイルと、を備え、前記交流磁界の磁束によって前記検出部に誘起される誘起電圧が前記検出部に対する前記検出体の位置によって変化し、前記検出コイルは、前記検出部に対する前記シャフトの傾きが前記検出部に誘起される誘起電圧に与える影響を抑制する調整部を有する、位置検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る位置検出装置によれば、軸方向に進退移動するシャフトの位置を高精度に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１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線におけるラックシャフト、ハウジング、検出体、及び基板の断面図である。
ラックシャフト、ハウジング、検出体、及び基板を示す斜視図である。
（ａ）乃至（ｄ）は、基板３の第１配線層、第２配線層、第３配線層、及び第４配線層の配線パターンを示す説明図である。
（ａ）は、第１配線層の配線パターンと第３配線層の配線パターンとを重ねて示す説明図である。（ｂ）は、第２配線層の配線パターンと第４配線層の配線パターンとを重ねて示す説明図である。
第１配線層、第２配線層、第３配線層、及び第４配線層の配線パターンを重ねて示す説明図である。
電源部から励磁コイルに供給される供給電圧と、第１検出コイル及び第２検出コイル６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。
第１検出コイルに誘起される誘起電圧のピーク値であるピーク電圧と検出体の位置との関係を模式的に示す説明図である。
第２検出コイルに誘起される誘起電圧のピーク値であるピーク電圧と検出体の位置との関係を模式的に示す説明図である。
（ａ）は、基板に対するラックシャフトの傾きと、ラックシャフトの傾きが第１検出コイルに鎖交する磁束密度に与える影響との関係を模式的に示す説明図である。（ｂ）は、基板に対するラックシャフトの傾きと、ラックシャフトの傾きが第２検出コイルに鎖交する磁束密度に与える影響との関係を模式的に示す説明図である。
第１検出コイルが調整部を有する場合と有しない場合についてラックシャフトが基板に対して傾くことによる検出体の位置の検出誤差の増分を表すグラフである。
（ａ）乃至（ｄ）は、変形例１に係る調整部が形成された基板の第１乃至第４配線層の配線パターンを示す説明図である。
変形例１に係る調整部が形成された基板の第１乃至第４配線層の配線パターンを重ねて示す説明図である。
（ａ）乃至（ｄ）は、変形例２に係る調整部が形成された基板の第１乃至第４配線層の配線パターンを示す説明図である。
変形例２に係る調整部が形成された基板の第１乃至第４配線層の配線パターンを重ねて示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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