JP2002107110A - Relative rotational position detector - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 入力軸又は出力軸のがたつきがあっても精度
のよい検出を行なうこと。小型かつシンプルな構造を持
つ検出装置の提供。温度ドリフト補償を容易にする。
【解決手段】 交流励磁されるコイル(L1)を配置し
てなるコイル部(10)と、トーションバー(1)で連
結された第1及び第2の軸(2,3)に配置された第1
及び第2の磁気応答部材(11,12)とを有し、相対
的回転位置に応じて該磁気応答部材の相対的位置が変化
し、これに応じた出力をコイル部(10)から生じる。
第1及び第2の軸(2,3)と第1及び第2の磁気応答
部材(11,12)との間にオルダム機構(F1,S
1,S2,F2)を設け、回転方向以外の軸の不要な動
きを吸収し、磁気応答部材(11,12)に伝達しない
ようにする。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To perform accurate detection even if there is rattling of an input shaft or an output shaft. Provide a detection device with a small and simple structure. Facilitates temperature drift compensation. SOLUTION: A coil part (10) in which an AC-excited coil (L1) is arranged, and a coil part (10) arranged on first and second shafts (2, 3) connected by a torsion bar (1). 1
And a second magnetic responsive member (11, 12), and the relative position of the magnetic responsive member changes according to the relative rotational position, and an output corresponding to this is generated from the coil section (10).
An Oldham mechanism (F1, S1) is provided between the first and second shafts (2, 3) and the first and second magnetic response members (11, 12).
1, S2, F2) are provided to absorb unnecessary movements of the shafts other than the rotation direction so as not to be transmitted to the magnetically responsive members (11, 12).
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、交流励磁される
コイルと、このコイルに対して磁気的に結合し、相対的
に回転変位する1対の磁性体又は導電体とを含んで構成
される相対的回転位置検出装置に関し、相対的に回転可
能な2軸のねじれ量や回転ずれなどの相対的回転位置の
検出に適したものであり、特に、入力軸あるいは出力軸
のがたつきがあっても精度のよい検出を行なうことが可
能にすること、あるいは、装置構成をコンパクトにする
こと、あるいは、1相の交流で励磁される1次コイルの
みを使用して複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号
を検出対象たる相対的回転位置に応じて生成すること、
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a coil which is AC-excited, and a pair of magnetic or conductive members which are magnetically coupled to the coil and relatively displaced in rotation. The relative rotational position detecting device is suitable for detecting a relative rotational position such as a twist amount and a rotational displacement of two relatively rotatable axes, and particularly has a rattling of an input shaft or an output shaft. However, it is possible to perform high-precision detection, or to make the device configuration compact, or to use only a primary coil excited by one-phase alternating current to obtain a multi-phase amplitude function characteristic. Generating the output AC signal shown according to the relative rotational position to be detected,
About.
【0002】[0002]
【従来の技術】相対的に回転可能な2軸のねじれ量を検
出するやりかたとして、トーションバーを介して結合さ
れた入力軸及び出力軸にポテンショメータあるいはレゾ
ルバ装置のような検出装置を設けることが従来からよく
知られている。ポテンショメータを用いるものにあって
は、入力軸に摺動子を設け、出力軸に抵抗を設けること
で、摺動子の抵抗に対する接触位置が入力軸と出力軸の
相対的回転位置に応じて変化し、これに対応するアナロ
グ電圧を得るようになっている。レゾルバ装置を用いる
ものにあっては、入力軸と出力軸の両軸にレゾルバ装置
を設け、これら両レゾルバ装置からの角度信号に基づい
て相対回転量(ねじれ量)を検出する。一方、相対的に
回転可能な2軸の回転ずれを検出するものとして、誘導
コイルを用いたパワーステアリング用非接触トルクセン
サーも開発されている。この場合、誘導コイルに誘導さ
れた電圧を取り出すために、該コイルに直列に抵抗素子
を接続し、該抵抗素子と誘導コイルのインピーダンスと
の分圧比によって誘導電圧を取り出すようにしている。2. Description of the Related Art As a method of detecting the amount of twist of two relatively rotatable shafts, it has been conventional to provide a detection device such as a potentiometer or a resolver device on an input shaft and an output shaft connected via a torsion bar. Well-known from When using a potentiometer, a slider is provided on the input shaft and a resistor is provided on the output shaft, so that the contact position of the slider against the resistance changes according to the relative rotational position of the input shaft and the output shaft. Then, an analog voltage corresponding to this is obtained. In the case of using a resolver device, a resolver device is provided on both the input shaft and the output shaft, and a relative rotation amount (torsion amount) is detected based on angle signals from both resolver devices. On the other hand, a non-contact torque sensor for power steering using an induction coil has been developed as a device for detecting a rotational displacement between two relatively rotatable axes. In this case, in order to take out the voltage induced in the induction coil, a resistance element is connected in series with the coil, and the induction voltage is taken out by the voltage dividing ratio between the resistance element and the impedance of the induction coil.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ポテンショメータを用
いるタイプの従来技術にあっては、機械的接触構造を持
つため、接触不良や故障の問題が常につきまとう。ま
た、温度変化によって抵抗のインピーダンス変化が起こ
るため、温度ドリフト補償を適切に行なわねばならな
い。一方、レゾルバ装置をを用いるタイプの従来技術に
あっては、トーションバーで結合された入力軸と出力軸
の両方にレゾルバ装置を設けなくてはならないため、装
置全体が大型化し、コスト的にも高価になるという難が
ある。また、従来の誘導コイルを用いたパワーステアリ
ング用非接触トルクセンサとして知られたような回転ず
れ検出装置は、微小な回転ずれに応じて生じるアナログ
電圧レベルを測定する構成であり、その検出分解能にお
いて劣るものである。また、誘導コイルに誘導された電
圧を取り出すために、該コイルに直列に抵抗素子を接続
し、該抵抗素子と誘導コイルのインピーダンスとの分圧
比によって誘導電圧を取り出すようにしているので、コ
イルと抵抗素子との温度特性の相違によって、温度ドリ
フト補償性能が悪い。さらに、レゾルバ装置を含む磁気
誘導式の非接触式センサを使用するタイプのものにあっ
ては、入力軸に回転以外の不要な動きが加わった場合、
磁気誘導式のセンサにおけるコイルと磁性体との配置に
不所望のゆがみが生じ、磁気回路のギャップが変化する
エラーが生じ、正確なねじれ量を検出することが難しく
なる、という問題がある。例えば、自動車のステアリン
グホイールの回転軸にはこの種のトルクセンサが使用さ
れるが、そのような応用にあっては、入力軸に回転以外
の不要な動きが加わりやすいので、改善が望まれてい
た。In the prior art of the type using a potentiometer, problems of poor contact and failure are always encountered due to the mechanical contact structure. Further, since the impedance of the resistor changes due to the temperature change, the temperature drift compensation must be appropriately performed. On the other hand, in the conventional technology using a resolver device, the resolver device must be provided on both the input shaft and the output shaft that are connected by the torsion bar, so that the entire device becomes larger and costs are reduced. There is a difficulty that it becomes expensive. In addition, a conventional rotational displacement detection device known as a non-contact torque sensor for power steering using an induction coil is configured to measure an analog voltage level generated according to a small rotational displacement, and the detection resolution is not sufficient. Inferior. Further, in order to take out the voltage induced in the induction coil, a resistance element is connected in series with the coil, and the induction voltage is taken out according to a voltage dividing ratio between the resistance element and the impedance of the induction coil. The temperature drift compensation performance is poor due to the difference in temperature characteristics from the resistance element. Furthermore, in the case of a type using a magnetic induction type non-contact sensor including a resolver device, when unnecessary movement other than rotation is applied to the input shaft,
Undesirably distorted arrangement of the coil and the magnetic body in the magnetic induction type sensor causes an error that changes the gap of the magnetic circuit, and it is difficult to detect an accurate amount of twist. For example, a torque sensor of this type is used for a rotating shaft of a steering wheel of an automobile, but in such an application, an unnecessary motion other than rotation is easily added to the input shaft, and thus an improvement is desired. Was.
【0004】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、入力軸あるいは出力軸のがたつきがあっても精度の
よい検出を行なうことが可能な相対的回転位置検出装置
を提供しようとするものである。また、小型かつシンプ
ルな構造を持つ相対的回転位置検出装置を提供しようと
するものである。また、温度特性の補償も容易な、相対
的回転位置検出装置を提供しようとするものである。さ
らには、検出対象の相対的回転変位が微小でも高分解能
での検出が可能な相対的回転位置検出装置を提供しよう
とするものである。[0004] The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a relative rotational position detecting device capable of performing accurate detection even if there is rattling of an input shaft or an output shaft. Is what you do. It is another object of the present invention to provide a relative rotation position detecting device having a small and simple structure. It is another object of the present invention to provide a relative rotation position detection device that can easily compensate for temperature characteristics. It is another object of the present invention to provide a relative rotation position detecting device capable of detecting with high resolution even if the relative rotation displacement of the detection target is minute.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点に従
う相対的回転位置検出装置は、相対的に回転可能な第1
及び第2の軸の相対的回転位置を検出する相対的回転位
置検出装置であって、交流信号で励磁される少なくとも
1つのコイルを配置してなるコイル部と、前記第1及び
第2の軸に配置された第1及び第2の磁気応答部材であ
って、前記コイル部に対して磁気的に結合し、前記相対
的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相
対的位置が変化し、これに応じた出力を前記コイル部か
ら生じるものと、前記第1及び第2の軸の少なくとも一
方と、これに対応して配置される前記第1及び第2の磁
気応答部材の少なくとも一方との間に設けられ、回転方
向以外の軸の不要な動きを吸収するオルダム機構とを具
えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a relative rotational position detecting device comprising:
A relative rotation position detecting device for detecting a relative rotation position of a second shaft, wherein a coil portion having at least one coil excited by an AC signal is arranged; and a first and second shaft. And a magnetically responsive member disposed magnetically with respect to the coil portion, wherein the first and second magnetic responsive members are magnetically coupled to each other in accordance with the relative rotational position. A position which changes and an output corresponding to the position is generated from the coil portion, at least one of the first and second shafts, and the first and second magnetic responsive members arranged corresponding thereto; And an Oldham mechanism for absorbing unnecessary movement of the shaft other than the rotation direction.
【0006】オルダム機構によって、回転方向以外の軸
の不要な動きを吸収することにより、前記第1及び第2
の磁気応答部材の相対的位置関係は、第1及び第2の軸
の相対的回転位置のみに応答して変化し、それ以外の不
要な動きの影響を受けないようになる。例えば、第1の
軸が入力軸であり、オルダム機構はこの第1の軸とそれ
に対応する第1の磁気応答部材との間に設けられるよう
になっていてよい。第1の軸の回転運動はオルダム機構
を介して第1の磁気応答部材に正確に伝達されるので、
第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置は、第1及び
第2の軸の相対的位置を正確に反映したものであり、よ
って、正確な位置検出が問題なく行なえる。第1の軸が
回転方向以外に動くと、例えば、軸の微妙な曲がりによ
って半径方向に動いたような場合、オルダム機構はこの
動きを吸収して、第1及び第2の磁気応答部材の相対的
位置関係に影響を与えない。よって、第1及び第2の磁
気応答部材の相対的配置が第1及び第2の軸(入出力
軸)の曲がりに連動してゆがむようなことが起こらず、
第1及び第2の磁気応答部材の間のエアギャップ、ある
いは、第1及び第2の磁気応答部材と検出用コイルとの
間のエアギャップなどに、不所望な変動が起こらない。
また、センサの原理的構造は、エアギャップを介した磁
気結合の変化に応答するタイプのものであれば、どのよ
うなタイプのものに対しても、本発明に従ってオルダム
機構を適用することが、有利な効果をもたらす。こうし
て、本発明によれば、入力軸及び出力軸の相対的関係に
おいて、回転方向以外の不所望のがたつきが生じても、
精度のよい検出を行なうことが可能となる。[0006] The Oldham mechanism absorbs unnecessary movement of the shaft other than the rotation direction, so that the first and second shafts are absorbed.
The relative positional relationship of the magnetic responsive members changes only in response to the relative rotational positions of the first and second shafts, and is not affected by other unnecessary movements. For example, the first shaft may be an input shaft, and the Oldham mechanism may be provided between the first shaft and the corresponding first magnetic response member. Since the rotational motion of the first shaft is accurately transmitted to the first magnetic responsive member via the Oldham mechanism,
The relative positions of the first and second magnetically responsive members accurately reflect the relative positions of the first and second axes, so that accurate position detection can be performed without any problem. If the first shaft moves in a direction other than the rotation direction, for example, if the shaft moves in the radial direction due to a slight bending of the shaft, the Oldham mechanism absorbs this movement and the relative position of the first and second magnetic responsive members becomes larger. Does not affect the positional relationship. Therefore, the relative arrangement of the first and second magnetic response members does not distort in conjunction with the bending of the first and second axes (input / output axes),
Undesired fluctuation does not occur in the air gap between the first and second magnetic response members or the air gap between the first and second magnetic response members and the detection coil.
Also, the principle structure of the sensor is that the Oldham mechanism according to the present invention can be applied to any type of sensor that responds to a change in magnetic coupling via an air gap. Has a beneficial effect. Thus, according to the present invention, in the relative relationship between the input shaft and the output shaft, even if undesired play other than the rotation direction occurs,
Accurate detection can be performed.
【0007】本発明の第2の観点に従う相対的回転位置
検出装置は、相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相
対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であっ
て、交流信号で励磁される1つのセンサ用コイルを配置
してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置され
た第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル部
に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じて
該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化し、
これに応じた出力を前記センサ用コイルから生じるもの
と、前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コ
イルと、前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルと
の接続点より、前記センサ用コイルのインピーダンス変
化に基づき変化する該センサ用コイルの出力信号を取り
出す回路と、前記出力信号を整流して前記相対的回転位
置に対応するレベルの直流電圧を得る整流回路とを具え
る。この場合、交流信号からなる所定の基準電圧を発生
する回路と、前記センサ用コイルの出力信号と前記基準
電圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係
数を持つ交流出力信号を生成する演算回路とをさらに具
え、該演算回路の交流出力信号を前記整流回路に入力す
ることで、前記相対的回転位置に対応するレベルの直流
電圧を得るようにしてもよい。A relative rotational position detecting device according to a second aspect of the present invention is a relative rotational position detecting device for detecting a relative rotational position of first and second shafts that are relatively rotatable, A coil unit in which one sensor coil excited by an AC signal is arranged; and first and second magnetic response members arranged on the first and second axes, wherein the coil unit is Magnetically coupled to each other, and the relative positions of the first and second magnetic response members change according to the relative rotational position;
The sensor coil generates a corresponding output from the sensor coil, a temperature compensation coil connected in series to the sensor coil, and a connection point between the sensor coil and the temperature compensation coil. And a rectifier circuit for rectifying the output signal and obtaining a DC voltage at a level corresponding to the relative rotational position by rectifying the output signal. In this case, a circuit for generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal, an output signal of the sensor coil and the reference voltage are calculated, and an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position is generated. And a rectifier circuit that inputs an AC output signal of the arithmetic circuit to the rectifier circuit to obtain a DC voltage having a level corresponding to the relative rotational position.
【0008】上記構成において、第1及び第2の磁気応
答部材は、典型的には、磁性体及び導電体の少なくとも
一方を含んでなるものである。第1及び第2の軸の相対
的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材のセン
サ用コイルに対する磁気結合の度合いが変化する。第1
及び第2の磁気応答部材が磁性体からなる場合は、第1
及び第2の磁気応答部材のセンサ用コイルに対する磁気
結合の度合いが増すほど、該コイルのインダクタンスが
増加して、該コイルの電気的インピーダンスが増加し、
該コイルに生じる電圧すなわち端子間電圧が増加する。
反対に、第1及び第2の磁気応答部材のセンサ用コイル
に対する磁気結合の度合いが減少するほど、該コイル部
のインダクタンスが減少して、該コイル部の電気的イン
ピーダンスが減少する。こうして、検出対象の相対的回
転に伴い、コイル部に対する第1及び第2の磁気応答部
材の相対的回転位置が所定の回転角度範囲にわたって変
化する間で該コイルの端子間電圧は、漸増(又は漸減)
変化することとなる。[0008] In the above configuration, the first and second magnetic response members typically include at least one of a magnetic material and a conductor. The degree of magnetic coupling of the first and second magnetic response members to the sensor coil changes according to the relative rotational position of the first and second shafts. First
And when the second magnetic response member is made of a magnetic material,
And as the degree of magnetic coupling of the second magnetic response member to the sensor coil increases, the inductance of the coil increases, and the electrical impedance of the coil increases,
The voltage generated in the coil, that is, the voltage between terminals increases.
Conversely, as the degree of magnetic coupling of the first and second magnetic response members to the sensor coil decreases, the inductance of the coil decreases, and the electrical impedance of the coil decreases. Thus, while the relative rotation position of the first and second magnetic response members with respect to the coil unit changes over a predetermined rotation angle range with the relative rotation of the detection target, the terminal voltage of the coil gradually increases (or increases). Gradually decreasing)
Will change.
【0009】ここで、センサ用コイルに直列接続された
温度補償用コイルを具備することによって、前記センサ
用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点より、前記
センサ用コイルのインピーダンス変化に基づき変化する
該センサ用コイルの出力電圧を取り出すようにしている
ので、同じコイルであることにより温度ドリフトを適正
に相殺し、温度ドリフト補償済みの出力電圧を取り出す
ことができる。また、交流信号からなる所定の基準電圧
を発生し、前記センサ用コイルの出力信号と前記基準電
圧とを演算し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数
を持つ交流出力信号を生成することは、センサ用コイル
の出力信号の振幅特性を望みの特性に設定することがで
きることを意味する。例えば、基準電圧を加算又は減算
することは、センサ用コイルの出力信号の振幅特性を望
みのレベルでオフセットできることを意味する。前記交
流出力信号は整流回路で整流されて、前記相対的回転位
置に対応するレベルのアナログ直流電圧が得られる。す
なわち、アナログ直流電圧でトルク検出信号を得たいよ
うな場合に、この発明は有効に適用できる。そして、基
準電圧を用いた演算によって、望みの特性のアナログ直
流電圧が得られるように制御できる。また、センサ用コ
イルに直列接続された温度補償用コイルを具備すること
によって、温度ドリフト補償を適切に行なうことができ
る。Here, by providing a temperature compensating coil connected in series with the sensor coil, the temperature of the sensor coil is changed based on a change in impedance of the sensor coil from a connection point between the sensor coil and the temperature compensating coil. Since the output voltage of the sensor coil is extracted, the temperature drift can be appropriately canceled out by using the same coil, and the output voltage with the temperature drift compensated can be extracted. Further, generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal, calculating an output signal of the sensor coil and the reference voltage, and generating an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position. This means that the amplitude characteristics of the output signal of the sensor coil can be set to desired characteristics. For example, adding or subtracting the reference voltage means that the amplitude characteristic of the output signal of the sensor coil can be offset at a desired level. The AC output signal is rectified by a rectifier circuit to obtain an analog DC voltage having a level corresponding to the relative rotational position. That is, the present invention can be applied effectively when it is desired to obtain a torque detection signal with an analog DC voltage. Then, by the calculation using the reference voltage, control can be performed so as to obtain an analog DC voltage having desired characteristics. Further, by providing the temperature compensation coil connected in series to the sensor coil, temperature drift compensation can be appropriately performed.
【0010】本発明の第3の観点に従う相対的回転位置
検出装置は、相対的に回転可能な第1及び第2の軸の相
対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であっ
て、交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配
置してなるコイル部と、前記第1及び第2の軸に配置さ
れた第1及び第2の磁気応答部材であって、前記コイル
部に対して磁気的に結合し、前記相対的回転位置に応じ
て該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位置が変化
し、これに応じた出力を前記コイル部から生じるもので
あり、各磁気応答部材は、回転方向に所定間隔で複数の
スリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前
記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリッ
ト部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的
結合が変化するものとを具える。A relative rotational position detecting device according to a third aspect of the present invention is a relative rotational position detecting device that detects a relative rotational position of first and second shafts that are relatively rotatable, A coil unit in which at least one coil excited by an AC signal is arranged, and first and second magnetic response members arranged on the first and second shafts, wherein the coil unit is Magnetically coupled, the relative position of the first and second magnetic response members changes according to the relative rotational position, and an output corresponding to the change is generated from the coil unit. The member is a flat plate-shaped member having a plurality of slits formed at predetermined intervals in the rotation direction. That change the coupling Comprises a.
【0011】上記構成によれば、第1及び第2の軸にそ
れぞれ配置される第1及び第2の磁気応答部材が、それ
ぞれ、回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成し
てなる平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に
応じた各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合に
よって前記コイル部に対する磁気的結合が変化するよう
にしたものであることが特徴である。これによって、第
1及び第2の磁気応答部材の構造が全体としてフラット
な、コンパクトな構造となり、大型の凹凸歯を設けるよ
うな構造に比べて、はるかに簡素化、小型化、コンパク
ト化を図ることができる。According to the above arrangement, the first and second magnetic responsive members disposed on the first and second shafts respectively have a plurality of slits formed at predetermined intervals in the rotational direction. The magnetic coupling member is characterized in that the magnetic coupling to the coil portion changes according to the degree of overlap of the slit portions of the respective magnetic response members according to the relative rotational position. As a result, the structure of the first and second magnetic response members becomes a flat and compact structure as a whole, and is much simpler, smaller, and more compact than a structure in which large uneven teeth are provided. be able to.
【0012】上記いずれの観点に従う本発明に係る相対
的位置検出装置においても、1相の交流で励磁される1
次コイル(すなわちセンサ用コイル)のみを使用して複
数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を検出対象たる
相対的位置に応じて発生するように構成することができ
る。すなわち、交流信号からなる所定の基準電圧を発生
する回路と、前記コイル部の出力信号と前記基準電圧と
を演算し、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ
交流出力信号を少なくとも2つ生成する演算回路であっ
て、前記各交流出力信号の前記周期的振幅関数はその周
期特性において所定位相だけ異なっているものとをさら
に具えるようにしてよい。[0012] In the relative position detecting device according to the present invention according to any of the above aspects, the one which is excited by one-phase alternating current can be used.
Using only the next coil (that is, the sensor coil), an output AC signal showing the amplitude function characteristics of a plurality of phases can be generated according to the relative position to be detected. That is, a circuit for generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal, an output signal of the coil unit and the reference voltage are calculated, and at least two AC output signals having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient are generated. The circuit may further include a circuit in which the periodic amplitude function of each of the AC output signals differs by a predetermined phase in its periodic characteristic.
【0013】例えば、典型的には、1対の磁気応答部材
の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する間で該コ
イルに生じる電圧が示す漸増変化カーブは、サイン関数
における0度から90度までの範囲の関数値変化になぞ
らえることができる。ここで、交流信号成分をsinω
tで示し、センサ用コイルの端子間電圧が示す漸増変化
カーブにおける適当な区間の始まりの位置に対応して得
られるセンサ用コイル出力電圧Vxの振幅係数レベル値
をPaとすると、該区間の始まりの位置に対応するコイ
ル出力電圧Vxは、Pa sinωtと表わせる。そし
て、該区間の終わりの位置に対応して得られるセンサ用
コイル出力電圧Vxの振幅係数レベル値をPbとする
と、該区間の終わりの位置に対応するセンサ用コイル出
力電圧は、Pb sinωtと表わせる。ここで、始まり
の位置に対応するコイル出力電圧Vxの値Pa sinω
tと同じ値の交流電圧を基準電圧Vaと定めて、これを
センサ用コイル出力電圧Vxから減算すると、センサ用
コイル出力電圧Vxの振幅係数を関数A(x)で示す
と、 Vx−Va=A(x) sinωt−Pa sinωt ={A(x) −Pa }sinωt …式(1) となる。前記区間の始まりの位置では、A(x)=Pa
であることから、この演算結果の振幅係数「A(x) −
Pa 」は「0」となる。一方、前記区間の終わり位置で
は、A(x)=Pbであることから、この演算結果の振
幅係数「A(x)−Pa 」は「Pb −Pa 」となる。よっ
て、この演算結果の振幅係数「A(x)−Pa 」は、前記
区間の範囲内において、「0」から「Pb −Pa 」まで
漸増する関数特性を示す。ここで、「Pb −Pa 」は最
大値であるから、これを等価的に「1」と考えると、前
記式(1)に従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa」
は、前記区間の範囲内において、「0」から「1」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、サイ
ン関数の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特
性になぞらえることができる。よって、前記式(1)に
従う交流信号の振幅係数「A(x) −Pa 」は、等価的
にsinθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)と表わ
せる。[0013] For example, typically, a gradually increasing curve represented by a voltage generated in the coil while the relative position of the pair of magnetically responsive members changes over a predetermined range is from 0 to 90 degrees in the sine function. Can be compared to a function value change in the range of Here, the AC signal component is sinω
Assuming that the amplitude coefficient level value of the sensor coil output voltage Vx obtained corresponding to the start position of the appropriate section in the gradually increasing change curve indicated by t and the voltage between the terminals of the sensor coil is Pa, the start of the section The coil output voltage Vx corresponding to the position is expressed as Pa sin ωt. When the amplitude coefficient level value of the sensor coil output voltage Vx obtained corresponding to the end position of the section is Pb, the sensor coil output voltage corresponding to the end position of the section can be expressed as Pb sinωt. You. Here, the value Pa sinω of the coil output voltage Vx corresponding to the starting position
When an AC voltage having the same value as t is determined as a reference voltage Va and is subtracted from the sensor coil output voltage Vx, an amplitude coefficient of the sensor coil output voltage Vx is represented by a function A (x). A (x) sinωt−Pa sinωt = tA (x) −Pa} sinωt (1) At the beginning of the section, A (x) = Pa
Therefore, the amplitude coefficient “A (x) −
“Pa” becomes “0”. On the other hand, at the end position of the section, since A (x) = Pb, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of this calculation result is “Pb−Pa”. Therefore, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the calculation result shows a function characteristic that gradually increases from “0” to “Pb−Pa” within the range of the section. Here, since “Pb−Pa” is the maximum value, if this is equivalently considered as “1”, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the AC signal according to the above equation (1).
Changes from “0” to “1” within the range of the section, and the function characteristic of the amplitude coefficient is changed to the characteristic of the sine function in the first quadrant (that is, the range of 0 to 90 degrees). Can be compared. Therefore, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the AC signal according to the above equation (1) can be equivalently expressed as sin θ (however, approximately 0 ° ≦ θ ≦ 90 °).
【0014】好ましい一実施形態は、前記所定の基準電
圧を発生する回路は、第1及び第2の基準電圧を発生
し、前記演算回路は、前記1つのコイルから取り出した
電圧と前記第1及び第2の基準電圧とを用いて所定の第
1の演算及び第2の演算をそれぞれ行うことで、第1の
振幅関数を振幅係数として持つ第1の交流出力信号と、
第2の振幅関数を振幅係数として持つ第2の交流出力信
号とをそれぞれ生成するものである。この場合、コイル
部は、ただ1つのセンサ用コイルを持つだけでよいの
で、構成を最小限に簡略化することができる。上記第1
の基準電圧として上記Vaを使用することで、上記第1
の振幅関数として、サイン関数のほぼ第1象限(つまり
0度から90度の範囲)の特性を持つものを得ることが
できる。また、前記区間の終わりの位置に対応するコイ
ル出力電圧Vxの値Pb sinωtと同じ値の交流電圧
を第2の基準電圧Vbと定め、これとコイル出力電圧V
xとの差を求めると、 Vb−Vx=Pb sinωt−A(x) sinωt ={Pb −A(x) }sinωt …式(2) となる。前記区間の始まりの位置では、A(x)=Pa
であることから、この演算結果の振幅係数「Pb −A
(x) 」は「Pb −Pa 」となる。一方、前記区間の終
わり位置では、A(x)=Pbであることから、この演
算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「0」となる。
よって、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」
は、前記区間の範囲内において、「Pb −Pa 」から
「0」まで漸減する関数特性を示す。前記と同様に、
「Pb −Pa 」を等価的に「1」と考えると、前記式
(2)に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」
は、前記区間の範囲内において、「1」から「0」まで
変化することになり、この振幅係数の関数特性は、コサ
イン関数の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の
特性になぞらえることができる。よって、前記式(2)
に従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、等価
的にcosθ(ただし、大体、0°≦θ≦90°)と表
わせる。なお、式(2)の減算は「Vx−Vb」であっ
てもよい。[0014] In a preferred embodiment, the circuit for generating the predetermined reference voltage generates first and second reference voltages, and the arithmetic circuit includes a voltage extracted from the one coil and the first and second voltages. A first AC output signal having a first amplitude function as an amplitude coefficient by performing predetermined first and second calculations using the second reference voltage;
And a second AC output signal having a second amplitude function as an amplitude coefficient. In this case, since the coil section need only have one sensor coil, the configuration can be simplified to a minimum. The first
By using the above Va as the reference voltage of
Of the sine function can be obtained as an amplitude function having a characteristic substantially in the first quadrant (that is, in the range of 0 to 90 degrees). An AC voltage having the same value as the value Pb sinωt of the coil output voltage Vx corresponding to the end position of the section is determined as a second reference voltage Vb,
When the difference from x is obtained, Vb−Vx = Pb sinωt−A (x) sinωt = tPb−A (x)} sinωt (2) At the beginning of the section, A (x) = Pa
Therefore, the amplitude coefficient “Pb−A
(x) "becomes" Pb-Pa ". On the other hand, at the end position of the section, since A (x) = Pb, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of this calculation result is “0”.
Therefore, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the calculation result is obtained.
Indicates a function characteristic that gradually decreases from “Pb−Pa” to “0” within the range of the section. As before,
Assuming that “Pb−Pa” is equivalent to “1”, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the AC signal according to the above equation (2).
Changes from “1” to “0” within the range of the section, and the function characteristic of the amplitude coefficient is changed to the characteristic of the first quadrant (that is, the range of 0 to 90 degrees) of the cosine function. Can be compared. Therefore, the above equation (2)
The amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the AC signal according to the following equation can be equivalently expressed as cos θ (however, approximately 0 ° ≦ θ ≦ 90 °). Note that the subtraction in equation (2) may be “Vx−Vb”.
【0015】こうして、1つのコイルと2つの基準電圧
を用いるだけで、検出対象たる相対的回転位置に応じて
サイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す
2つの交流出力信号を生成することができる。例えば、
検出対象たる相対的回転位置を所定の検出可能範囲を3
60度分の位相角に換算した場合の位相角θにて示す
と、概ね、サイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信
号は、sinθsinωtで示すことができるものであ
り、コサイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力信号
は、cosθsinωtで示すことができるものであ
る。これは、レゾルバといわれる位置検出器の出力信号
の形態と同様のものであり、極めて有用なものである。
例えば、前記演算回路で生成された前記2つの交流出力
信号を入力し、該2つの交流出力信号における振幅値の
相関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイ
ン関数における位相値を検出し、検出した位相値に基づ
き前記検出対象の位置検出データを生成する振幅位相変
換部を具備するようにするとよい。なお、上記サイン及
びコサイン関数は、ほぼ1象限分(90度)の範囲の特
性を示すので、検出可能な位置範囲がほぼ90度の範囲
の位相角に換算されて検出されることになる。In this way, only by using one coil and two reference voltages, it is possible to generate two AC output signals each representing an amplitude according to the sine and cosine function characteristics according to the relative rotational position to be detected. For example,
The relative rotational position to be detected is set to a predetermined detectable range of 3
In terms of a phase angle θ when converted to a phase angle of 60 degrees, an AC output signal having an amplitude that exhibits a sine function characteristic can be generally represented by sin θ sinωt, and an amplitude that represents a cosine function characteristic. The AC output signal having the following can be represented by cos θ sin ωt. This is similar to the form of an output signal of a position detector called a resolver, and is extremely useful.
For example, the two AC output signals generated by the arithmetic circuit are input, and a phase value in the sine and cosine functions that defines the amplitude value is detected from a correlation between the amplitude values in the two AC output signals, It is preferable that the apparatus further includes an amplitude / phase converter that generates the position detection data of the detection target based on the detected phase value. Since the sine and cosine functions exhibit characteristics in a range of approximately one quadrant (90 degrees), the detectable position range is detected by being converted into a phase angle in a range of approximately 90 degrees.
【0016】なお、磁気応答部材として、銅のような非
磁性の良導電体(つまり反磁性体)を使用した場合は、
渦電流損によってコイルの自己インダクタンスが減少
し、磁気応答部材のコイルに対する近接に伴い該コイル
の端子間電圧が漸減することになる。この場合も、上記
と同様に検出することが可能である。また、磁気応答部
材として、磁性体(つまり強磁性体)と非磁性・導電体
(つまり反磁性体)とを組合わせたハイブリッドタイプ
のものを用いてもよい。別の実施形態として、磁気応答
部材として永久磁石を含み、コイルは磁性体コアを含む
ようにしてもよいかもしれない。この場合は、コイルの
側の磁性体コアにおいて永久磁石の接近に応じて対応す
る箇所が磁気飽和又は過飽和となり、該磁気応答部材す
なわち永久磁石のコイルに対する相対的変位に応じて該
コイルの端子間電圧が漸減することになる。When a non-magnetic good conductor (ie, diamagnetic material) such as copper is used as the magnetic response member,
The self-inductance of the coil decreases due to the eddy current loss, and the voltage between the terminals of the coil gradually decreases as the magnetic response member approaches the coil. Also in this case, it is possible to detect in the same manner as described above. As the magnetic response member, a hybrid type in which a magnetic material (that is, a ferromagnetic material) and a nonmagnetic / conductive material (that is, a diamagnetic material) are combined may be used. In another embodiment, the magnetic responsive member may include a permanent magnet, and the coil may include a magnetic core. In this case, the corresponding portion of the magnetic core on the side of the coil becomes magnetically saturated or supersaturated in accordance with the approach of the permanent magnet, and the magnetic responsive member, that is, the terminal of the coil is changed in accordance with the relative displacement of the permanent magnet with respect to the coil. The voltage will gradually decrease.
【0017】かくして、この発明の好ましい実施態様に
よれば、1次コイルのみを設ければよく、2次コイルは
不要であるため、小型かつシンプルな構造の位置検出装
置を提供することができる。また、1つのセンサ用コイ
ルを用いることにより、検出対象位置に応じて所定の周
期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信
号(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそ
れぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成すること
ができ、利用可能な位相角範囲として少なくともほぼ1
象限(90度)分をとることができる。従って、少ない
コイルでありながら比較的広い位相角範囲で検出を行う
ことができ、検出分解能を向上させることができる。ま
た、検出対象の変位が微小でも高分解能での相対的位置
検出が可能である。更に、出力電圧及び基準電圧が共に
温度ドリフト補償された正確なアナログ演算を行なうこ
とができることとなり、温度変化の影響を排除した相対
的位置検出を容易に行うことができる。勿論、基準電圧
を発生する回路は、コイルに限らず、抵抗等、その他適
宜の構成からなる電圧生成回路を使用してよい。なお、
コイルと基準電圧の数は1又は2に限定されず、それ以
上であってもよく、これに伴い、利用可能な位相角範囲
を、ほぼ1象限(90度)分に限らず、更に拡大するこ
とも可能である。Thus, according to the preferred embodiment of the present invention, only the primary coil needs to be provided, and the secondary coil is unnecessary, so that it is possible to provide a small and simple structure detecting device. Also, by using one sensor coil, a plurality of AC output signals each representing an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic according to a detection target position (for example, two AC output signals each representing an amplitude according to a sine and cosine function characteristic) ) Can be easily generated, and at least approximately 1
A quadrant (90 degrees) can be taken. Therefore, detection can be performed in a relatively wide phase angle range with a small number of coils, and the detection resolution can be improved. Further, even if the displacement of the detection target is minute, relative position detection with high resolution is possible. Further, accurate analog arithmetic operation can be performed in which both the output voltage and the reference voltage are temperature drift compensated, and relative position detection excluding the influence of temperature change can be easily performed. Of course, the circuit for generating the reference voltage is not limited to a coil, and a voltage generation circuit having a suitable configuration such as a resistor may be used. In addition,
The number of coils and reference voltages is not limited to one or two, but may be more. With this, the available phase angle range is not limited to substantially one quadrant (90 degrees), but is further expanded. It is also possible.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を説明する。まず、実施例における位置
検出原理についての理解を容易にするために、説明の便
宜上、第1の実施例として最初に説明するものとして、
オルダム機構を持たずに、フラットな磁気応答部材から
なるコンパクト化した構成からなる位置検出装置につい
て、図1〜図5を参照して説明する。図1(A)はこの
第1の実施例に係る相対的回転位置検出装置の構造を示
す分解斜視図であって、コイル部10については断面で
示している。同図(B)はフラット状の第1の磁気応答
部材11の全体形状の一実施例を示す正面図であり、同
図(C)は同じくフラット状の第2の磁気応答部材12
の全体形状の一実施例を示す正面図である。図2(A)
は該相対的回転位置検出装置の軸方向断面略図であり、
図示の簡略化のために半分のみを図示しているが、残り
半分は図示されたものと対称に現れる。図2(B)は同
装置におけるコイルに関連する電気回路図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, in order to facilitate understanding of the principle of position detection in the embodiment, for convenience of explanation, the first embodiment will be described first.
With reference to FIGS. 1 to 5, a description will be given of a position detecting device having a compact configuration including a flat magnetic response member without an Oldham mechanism. FIG. 1A is an exploded perspective view showing the structure of the relative rotation position detecting device according to the first embodiment, and the cross section of the coil unit 10 is shown. FIG. 1B is a front view showing an embodiment of the overall shape of the flat first magnetic response member 11, and FIG. 2C is a front view of the second flat magnetic response member 12.
FIG. 2 is a front view showing an embodiment of the overall shape of the present invention. FIG. 2 (A)
Is an axial cross-sectional schematic view of the relative rotational position detection device,
Only one half is shown for simplicity of illustration, but the other half appears symmetrically to that shown. FIG. 2B is an electric circuit diagram related to a coil in the device.
【0019】この相対的回転位置検出装置は、トーショ
ンバー1を介して連結された入力軸(第1の軸)2及び
出力軸(第2の軸)3の間のねじれ角を検出することで
トルクセンサとして機能するものである。入力軸(第1
の軸)2の側には、第1の磁気応答部材11が配置さ
れ、該入力軸2の回転に伴って一緒に回転する。出力軸
(第1の軸)3の側には、第2の磁気応答部材12が配
置され、該出力軸3の回転に伴って一緒に回転する。コ
イル部10は断面I字型(若しくはH字型)のリング状
の磁性体ボビンに収納されたセンサ用コイルL1と温度
補償用コイルL2とを含んでおり、センサ用コイルL1
の側に磁気応答部材11,12の対が配置される。温度
補償用コイルL2の役目については追って説明する。第
1及び第2の磁気応答部材11,12は、例えば円板状
の鉄のような磁性体からなり、コイルL1と磁気的に結
合する。第1及び第2の磁気応答部材11,12は、回
転方向に所定間隔で複数のスリット部11a,12aを
形成してなる平板形状の部材からなり、入力軸2と出力
軸3との間の相対的回転位置に応じた各磁気応答部材1
1,12同士のスリット部11a,12aの重なり具合
によってセンサ用コイルL1に対する磁気的結合が変化
する。スリット部11a,12aは、単純にエアギャッ
プからなっていてよい。The relative rotational position detecting device detects a torsion angle between an input shaft (first shaft) 2 and an output shaft (second shaft) 3 connected via a torsion bar 1. It functions as a torque sensor. Input shaft (1st
The first magnetic responsive member 11 is disposed on the side of the shaft 2), and rotates together with the rotation of the input shaft 2. On the side of the output shaft (first shaft) 3, a second magnetic responsive member 12 is arranged, and rotates together with the rotation of the output shaft 3. The coil unit 10 includes a sensor coil L1 and a temperature compensation coil L2 housed in a ring-shaped magnetic bobbin having an I-shaped (or H-shaped) cross section.
, A pair of magnetic responsive members 11 and 12 is arranged. The role of the temperature compensation coil L2 will be described later. The first and second magnetic response members 11 and 12 are made of a magnetic material such as a disk-shaped iron, and are magnetically coupled to the coil L1. The first and second magnetic responsive members 11 and 12 are plate-shaped members formed with a plurality of slits 11 a and 12 a at predetermined intervals in the rotation direction. Each magnetic response member 1 corresponding to a relative rotational position
The magnetic coupling to the sensor coil L1 changes depending on the degree of overlap between the slits 11a and 12a between the slits 1 and 12. The slits 11a and 12a may simply be formed by an air gap.
【0020】図1(B)に示すように、第1の磁気応答
部材11のスリット部11aは、円周方向に所定ピッチ
Pで繰り返し設けられた矩形状(扇形)の複数のスリッ
トからなる。エアギャップからなる各スリット11aの
間の部分11bは、磁気応答部材11の材質つまり磁性
体からなっている。図1(C)に示すように、第2の磁
気応答部材12のスリット部12aも、円周方向に前記
と同じ所定ピッチPで繰り返し設けられたの複数のスリ
ットからなっており、エアギャップからなる各スリット
12aの間の部分12bは、磁気応答部材12の材質つ
まり磁性体からなっている。各スリット部11a,12
aのサイズは同じである。実施例では、第2の磁気応答
部材12は、歯車のような形状であるが、これに限ら
ず、第1の磁気応答部材11と同様の形状であってもよ
い。As shown in FIG. 1B, the slit portion 11a of the first magnetic response member 11 includes a plurality of rectangular (fan-shaped) slits repeatedly provided at a predetermined pitch P in the circumferential direction. A portion 11b between the slits 11a formed of an air gap is made of a material of the magnetic response member 11, that is, a magnetic material. As shown in FIG. 1C, the slit portion 12a of the second magnetic response member 12 also includes a plurality of slits repeatedly provided at the same predetermined pitch P in the circumferential direction. The portion 12b between the slits 12a is made of a material of the magnetic response member 12, that is, a magnetic material. Each slit part 11a, 12
The size of a is the same. In the embodiment, the second magnetic response member 12 has a shape like a gear, but is not limited thereto, and may have a shape similar to that of the first magnetic response member 11.
【0021】このような第1の磁気応答部材11と第2
の磁気応答部材12とを非接触的に重ね合わせて配置し
たものにおいては、入力軸2と出力軸3との間の相対的
回転位置(ねじれ量)に応じて、両者のスリット11
a,12aと磁性体部分11b,12bとの重なりあい
の範囲が拡くなったり狭くなったりする。つまり、入力
軸2と出力軸3との間の相対的回転位置(ねじれ量)に
応じて、一方のスリット孔11a,12aが他方の磁性
体部分11b,12bによって開閉されるようになって
いる。例えば、両者のスリット孔11a,12aが完全
にずれて磁性体部分11b,12bによって完全に塞が
れている場合は、センサ用コイルL1の磁気回路におけ
る磁性体の存在が最大(エアギャップの面積は最小)と
なり、よって、センサ用コイルL1に対する磁気的結合
は、最大の透磁性を示す。逆に、両者のスリット孔11
a,12aが完全に重なって磁性体部分11b,12b
によってまったく塞がれずに開放されている場合は、セ
ンサ用コイルL1の磁気回路における磁性体の存在が最
小(エアギャップの面積は最大)となり、センサ用コイ
ルL1に対する磁気的結合は、最小の透磁性を示す。こ
の点について、詳しくは図3を参照して後述する。The first magnetic response member 11 and the second
And the magnetically responsive member 12 are arranged in a non-contact manner in a non-contact manner, according to the relative rotational position (the amount of twist) between the input shaft 2 and the output shaft 3.
The range of overlap between the magnetic members a and 12a and the magnetic portions 11b and 12b increases or decreases. In other words, one slit hole 11a, 12a is opened and closed by the other magnetic body portion 11b, 12b according to the relative rotational position (torsion amount) between the input shaft 2 and the output shaft 3. . For example, when the two slit holes 11a and 12a are completely displaced and completely closed by the magnetic portions 11b and 12b, the presence of the magnetic material in the magnetic circuit of the sensor coil L1 is maximum (the area of the air gap). Is the minimum), and the magnetic coupling to the sensor coil L1 shows the maximum magnetic permeability. Conversely, both slit holes 11
a, 12a completely overlap each other and the magnetic portions 11b, 12b
When the sensor coil L1 is opened without being completely closed, the presence of a magnetic substance in the magnetic circuit of the sensor coil L1 is minimized (the area of the air gap is maximum), and the magnetic coupling to the sensor coil L1 is minimized. Shows magnetism. This point will be described later in detail with reference to FIG.
【0022】センサ用コイルL1とは反対側において、
第2の磁気応答部材12の背後に設けられた補助的磁気
応答部材Mは、たとえば銅のような非磁性・良導電性
(反磁性)の材質からなるプレートである。この非磁性
・良導電性の補助的磁気応答部材Mの存在によって、第
1及び第2の磁気応答部材11,12のスリット孔11
a,12aの重なりによって形成されるエアギャップの
部分において、非磁性・良導電体(つまり反磁性体)が
配置される格好になり、渦電流損によってその部分での
透磁性をさらに低下させる。よって、透磁性が低下する
部分で渦電流損による更なる透磁性の低下をもたらすこ
とにより、ハイブリッド効果によって、検出対象範囲に
おける誘導電圧の変化レンジを拡大することができ、検
出分解能を良好にすることができる。このようなプレー
ト状の補助的磁気応答部材Mを設ける代わりに、各磁気
応答部材11,12のスリット部11a,12aを単純
なエアギャップとせずに、その部分に非磁性・良導電体
を配置するようにしてもよい。勿論、上記のようなハイ
ブリッド効果を要求しない場合は、補助的磁気応答部材
Mは省略してよい。On the side opposite to the sensor coil L1,
The auxiliary magnetic responsive member M provided behind the second magnetic responsive member 12 is a plate made of a non-magnetic and highly conductive (diamagnetic) material such as copper. Due to the presence of the non-magnetic and high-conductivity auxiliary magnetic response member M, the slit holes 11 of the first and second magnetic response members 11 and 12 are formed.
In the air gap portion formed by the overlap of a and 12a, a non-magnetic and good conductor (that is, a diamagnetic material) is arranged, and the magnetic permeability in that portion is further reduced by eddy current loss. Therefore, by further reducing the magnetic permeability due to the eddy current loss in the portion where the magnetic permeability decreases, the range of change of the induced voltage in the detection target range can be expanded by the hybrid effect, and the detection resolution is improved. be able to. Instead of providing such a plate-shaped auxiliary magnetic response member M, the slit portions 11a and 12a of the magnetic response members 11 and 12 are not formed as simple air gaps, and a non-magnetic and good conductor is disposed in that portion. You may make it. Of course, if the above-described hybrid effect is not required, the auxiliary magnetic response member M may be omitted.
【0023】入力軸2及び出力軸3はそれぞれ他の機械
系(図示せず)に連結されており、入力軸2の回転に連
動して出力軸3が回転し、そのトルクの大きさに応じて
トーションバー1を介して入力軸2と出力軸3の間にね
じれが生じる。このねじれによって、入力軸2と出力軸
3との間に回転誤差(回転ずれ)が生じる。例えば、自
動車のパワーステアリングに適用する場合、入力軸2は
ステアリングホイールに連結され、出力軸3はステアリ
ングギア機構に連結される。The input shaft 2 and the output shaft 3 are respectively connected to other mechanical systems (not shown), and the output shaft 3 rotates in conjunction with the rotation of the input shaft 2, and according to the magnitude of the torque. As a result, a twist is generated between the input shaft 2 and the output shaft 3 via the torsion bar 1. This twist causes a rotation error (rotational deviation) between the input shaft 2 and the output shaft 3. For example, when applied to power steering of an automobile, the input shaft 2 is connected to a steering wheel, and the output shaft 3 is connected to a steering gear mechanism.
【0024】センサ用コイルL1は、交流発生源30か
ら発生される所定の1相の交流信号(仮にsinωtで
示す)によって定電圧又は定電流で励磁される。コイル
L1から発生した磁界は、図2(A)で破線で示すよう
に、第1および第2の磁気応答部材11,12を通る磁
気回路Φを形成する。図では、第2の磁気応答部材12
の磁性体部分12bの存在により、磁気回路Φは補助的
磁気応答部材Mまで達しないように描かれているが、こ
の部分がスリット11a,12aの重なりによる開放部
分であれば、Φ’で示すように磁気回路は補助的磁気応
答部材Mまで達することはいうまでもない。温度補償用
コイルL2はセンサ用コイルL1に近接配置されている
が、センサ用コイルL1の磁気回路Φにおける相対的回
転位置に応じた磁束変動の影響を受けないようになって
いる。The sensor coil L1 is excited at a constant voltage or a constant current by a predetermined one-phase AC signal (tentatively represented by sinωt) generated from the AC generator 30. The magnetic field generated from the coil L1 forms a magnetic circuit Φ passing through the first and second magnetic responsive members 11 and 12, as indicated by a broken line in FIG. In the figure, the second magnetic response member 12
Due to the presence of the magnetic portion 12b, the magnetic circuit Φ is drawn so as not to reach the auxiliary magnetic response member M, but if this portion is an open portion due to the overlapping of the slits 11a and 12a, it is indicated by Φ ′. It goes without saying that the magnetic circuit reaches the auxiliary magnetic response member M as described above. The temperature compensation coil L2 is arranged close to the sensor coil L1, but is not affected by magnetic flux fluctuations according to the relative rotational position of the sensor coil L1 in the magnetic circuit Φ.
【0025】図2(B)に示すように、交流発生源30
に対して温度補償用コイルL2はセンサ用コイルL1に
直列接続されており、その接続点からセンサ用コイルL
1の出力電圧Vxが取り出される。この温度補償用コイ
ルL2は、第1および第2の磁気応答部材11,12の
相対的位置には応答せず、一定のインピーダンス(イン
ダクタンス)を示すものであるが、できるだけセンサ用
コイルL1と同等の温度ドリフト特性を示すように、セ
ンサ用コイルL1とできるだけ同一条件のコイル素子で
あることが好ましく、また、できるだけ同一環境下に配
置されることが好ましい。そこで、上述したように本実
施例においては、同一の断面I字型(若しくはH字型)
のリング状の磁性体ボビン内に、センサ用コイルL1と
温度補償用コイルL2とを収納している(図1(A)参
照)。センサ用コイルL1と温度補償用コイルL2の分
圧比により、センサ用コイルL1の出力電圧Vxが取り
出されるので、両コイルL1,L2の温度ドリフト特性
が相殺され、センサ用コイルL1の出力電圧Vxは正確
に温度補償されたものとなる。[0025] As shown in FIG.
In contrast, the temperature compensation coil L2 is connected in series to the sensor coil L1,
One output voltage Vx is extracted. The temperature compensation coil L2 does not respond to the relative positions of the first and second magnetic response members 11 and 12, and exhibits a constant impedance (inductance). It is preferable that the coil element has the same condition as the sensor coil L1 as much as possible, and that the coil element be disposed under the same environment as much as possible. Therefore, as described above, in the present embodiment, the same I-shaped (or H-shaped) cross section is used.
The sensor coil L1 and the temperature compensation coil L2 are housed in the ring-shaped magnetic bobbin (see FIG. 1A). The output voltage Vx of the sensor coil L1 is taken out based on the voltage division ratio between the sensor coil L1 and the temperature compensation coil L2, so that the temperature drift characteristics of both coils L1 and L2 are canceled out, and the output voltage Vx of the sensor coil L1 becomes The temperature is accurately compensated.
【0026】図3は、第1及び第2の軸2,3間の相対
的回転位置の変化に応じた、第1及び第2の磁気応答部
材11,12の間におけるスリット孔11a,12a及
び磁性体部分11b,12bとの重なり具合(対応関
係)の変化を示す図である。図3(c)は、相対的回転
位置0(つまり、ねじれ量0)のときのスリット孔11
a,12a及び磁性体部分11b,12bの対応関係を
示す。この状態では、第1の磁気応答部材11のスリッ
ト孔11aは第2の磁気応答部材12の磁性体部分12
bと半分だけ重なりあった状態となり(すなわち、第1
の磁気応答部材11のスリット11aと第2の磁気応答
部材12のスリット12aとが1/4ピッチずれてい
る)、該磁気応答部材11,12を通るコイルL1の磁
気回路Φの磁気結合度合いは中間値をとる。FIG. 3 shows slit holes 11a and 12a between the first and second magnetic response members 11 and 12 according to a change in the relative rotational position between the first and second shafts 2 and 3. It is a figure which shows the change of the degree of overlap (correspondence relationship) with magnetic body part 11b, 12b. FIG. 3C shows the slit hole 11 when the relative rotational position is 0 (that is, the amount of twist is 0).
The corresponding relationship between a and 12a and the magnetic portions 11b and 12b is shown. In this state, the slit hole 11a of the first magnetic response member 11 is
b and a half-overlap (ie, the first
Is shifted by 1/4 pitch between the slit 11a of the magnetic response member 11 and the slit 12a of the second magnetic response member 12), and the degree of magnetic coupling of the magnetic circuit Φ of the coil L1 passing through the magnetic response members 11 and 12 is as follows. Take an intermediate value.
【0027】図3(b)は、(c)の中間状態から第1
の磁気応答部材11が第2の磁気応答部材12に対して
相対的に矢印CCW方向(つまり、反時計回り方向)に
1/4ピッチだけ回転した状態を示す。この状態では、
第1の磁気応答部材11のスリット孔11aは第2の磁
気応答部材12の磁性体部分12bによって完全にふさ
がれた状態となり、該磁気応答部材11,12を通るコ
イルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最大値をと
る。FIG. 3B shows the first state from the intermediate state of FIG.
Shows a state in which the magnetic responsive member 11 has been rotated by a 1/4 pitch relative to the second magnetic responsive member 12 in the direction of the arrow CCW (that is, in the counterclockwise direction). In this state,
The slit hole 11a of the first magnetic response member 11 is completely closed by the magnetic portion 12b of the second magnetic response member 12, and the magnetic circuit Φ of the coil L1 passing through the magnetic response members 11 The coupling degree takes the maximum value.
【0028】図3(a)は、(c)の中間状態から第1
の磁気応答部材11が第2の磁気応答部材12に対して
相対的に矢印CW方向(つまり、時計回り方向)に1/
4ピッチだけ回転した状態を示す。この状態では、磁気
応答部材11のスリット孔11aと第2の磁気応答部材
12の磁性体部分12bとが少しも重なりあうことのな
い状態となり、スリット孔11a,12a同士が完全に
重なって開放され、該磁気応答部材11,12を通るコ
イルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは最小値をと
る。FIG. 3A shows the first state from the intermediate state of FIG.
Of the magnetic response member 11 relative to the second magnetic response member 12 in the arrow CW direction (that is, clockwise direction).
This shows a state in which it is rotated by four pitches. In this state, the slit hole 11a of the magnetic response member 11 and the magnetic portion 12b of the second magnetic response member 12 do not overlap at all, and the slit holes 11a and 12a are completely overlapped and opened. The magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the coil L1 passing through the magnetic response members 11 and 12 takes the minimum value.
【0029】このように、入力軸2及び出力軸3の相対
的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材11,
12のスリットパターン11a,12aの重なり具合が
変化することでコイルL1の磁気回路Φにおける磁気結
合の度合いが変化し、該コイルL1の自己インダクタン
スが変化し、その電気的インピーダンスが変化する。よ
って、このインピーダンスに応じてセンサ用コイルL1
に生じる電圧(端子間電圧)は、検出対象たる相対的回
転位置に対応するものとなる。As described above, the first and second magnetic response members 11 and
As the degree of overlap between the twelve slit patterns 11a and 12a changes, the degree of magnetic coupling in the magnetic circuit Φ of the coil L1 changes, the self-inductance of the coil L1 changes, and its electrical impedance changes. Therefore, according to this impedance, the sensor coil L1
(Voltage between terminals) corresponds to the relative rotational position to be detected.
【0030】図4(A)は、検出対象たる相対的回転位
置(横軸x)に対応してセンサ用コイルL1に生じる電
圧(たて軸)を例示するグラフである。横軸xに記した
a,c,bは図3の(a),(c),(b)に示す各位
置に対応しており、上述のように、図3(a)に対応す
る位置aでは、インピーダンス最小のため、コイルL1
に生じる電圧は最小レベル(最小振幅係数)である。ま
た、図3(b)に対応する位置bでは、インピーダンス
最大のため、コイルL1に生じる電圧は最大レベル(最
大振幅係数)である。FIG. 4A is a graph illustrating the voltage (vertical axis) generated in the sensor coil L1 corresponding to the relative rotational position (horizontal axis x) to be detected. A, c, and b shown on the horizontal axis x correspond to the positions shown in FIGS. 3A, 3C, and 3B, and as described above, the positions corresponding to FIG. a, the coil L1
Is the minimum level (minimum amplitude coefficient). Further, at the position b corresponding to FIG. 3B, the voltage generated in the coil L1 is at the maximum level (maximum amplitude coefficient) because of the maximum impedance.
【0031】センサ用コイルL1に生じる電圧は、第1
及び第2の磁気応答部材11,12の相対的位置がaか
らbまで動く間で、最小値から最大値まで漸増変化す
る。この位置aにおいて最小値をとるコイルL1の出力
電圧VxがPa sinωtであるとすると(Paは最小
インピーダンス)、これを第1の基準電圧Vaとして設
定する。すなわち、 Va=Pa sinωt である。また、位置bにおいて最大値をとるコイルL1
の出力電圧VxがPb sinωtであるとすると(Pb
は最大インピーダンス)、これを第2の基準電圧Vbと
して設定する。すなわち、 Vb=Pb sinωt である。The voltage generated in the sensor coil L1 is the first
While the relative position of the second magnetic response members 11 and 12 moves from a to b, the relative position gradually increases from the minimum value to the maximum value. Assuming that the output voltage Vx of the coil L1 having the minimum value at the position a is Pa sinωt (Pa is the minimum impedance), this is set as the first reference voltage Va. That is, Va = Pa sin ωt. Further, the coil L1 having the maximum value at the position b
Is Pb sinωt (Pb sinωt)
Is the maximum impedance), which is set as the second reference voltage Vb. That is, Vb = Pb sin ωt.
【0032】図2(B)に示すように、各基準電圧V
a,Vbを発生するための回路として、2つのコイルL
a1,La2を直列接続した回路と、2つのコイルLb
1,Lb2を直列接続した回路とが設けられており、こ
れらも交流発生源30からの交流信号によって駆動され
る。基準電圧VaはコイルLa1,La2の接続点から
取り出され、基準電圧VbはコイルLb1,Lb2の接
続点から取り出される。コイルLa1,La2,コイル
L1,L2の各対は、所望の基準電圧Va,Vbが得ら
れるように、そのインピーダンス(インダクタンス)が
適切に調整される。コイルLa1,La2の分圧比によ
り基準電圧Vaが取り出されるので、コイルLa1,L
a2の温度ドリフト特性が相殺され、基準電圧Vaは正
確に温度補償されたものとなる。同様に、コイルLb
1,Lb2の分圧比により基準電圧Vbが取り出される
ので、コイルLb1,Lb2の温度ドリフト特性が相殺
され、基準電圧Vbは正確に温度補償されたものとな
る。As shown in FIG. 2B, each reference voltage V
a and Vb as a circuit for generating two coils L
a1, La2 in series and two coils Lb
1 and Lb2 are connected in series. These circuits are also driven by an AC signal from the AC generator 30. The reference voltage Va is extracted from a connection point between the coils La1 and La2, and the reference voltage Vb is extracted from a connection point between the coils Lb1 and Lb2. The impedance (inductance) of each pair of the coils La1, La2, L1 and L2 is appropriately adjusted so that desired reference voltages Va and Vb are obtained. Since the reference voltage Va is extracted based on the voltage division ratio of the coils La1 and La2, the coils La1 and L2
The temperature drift characteristic of a2 is canceled out, and the reference voltage Va is accurately temperature-compensated. Similarly, the coil Lb
Since the reference voltage Vb is extracted based on the voltage division ratio of Lb1 and Lb2, the temperature drift characteristics of the coils Lb1 and Lb2 are cancelled, and the reference voltage Vb is accurately temperature-compensated.
【0033】演算回路31Aは、センサ用コイルL1の
出力電圧Vxから第1の基準電圧Vaを減算するもの
で、前記式(1)のように、コイル出力電圧Vxの振幅
係数を関数A(x)で示すと、 なる演算を行う。第1の基準電圧Vaによって設定した
検出対象区間の始まりの位置aでは、A(x)=Paで
あることから、この演算結果の振幅係数「A(x)−Pa
」は「0」となる。一方、該検出対象区間の終わりの
位置bでは、A(x)=Pbであることから、この演算
結果の振幅係数「A(x) −Pa 」は「Pb−Pa 」とな
る。よって、この演算結果の振幅係数「A(x) −Pa
」は、該検出対象区間の範囲内において、「0」から
「Pb −Pa 」まで漸増する関数特性を示す。ここで、
「Pb −Pa 」は最大値であるから、これを等価的に
「1」と考えると、前記式に従う交流信号の振幅係数
「A(x) −Pa 」は、検出対象区間の範囲内におい
て、図4(B)に示すように、「0」から「1」まで変
化することになり、この振幅係数の関数特性は、図4
(C)に示すようなサイン関数sinθの第1象限(つ
まり、0度から90度の範囲)の特性になぞらえること
ができる。よって、前記式に従う交流信号の振幅係数
「A(x) −Pa 」は、等価的にsinθ(ただし、大
体、0°≦θ≦90°)を用いて表わせる。なお、図3
(B)、(C)では、位置xに対するサイン関数特性の
振幅係数のカーブsinθのみを示しているが、実際の
演算回路31Aの出力はこの振幅係数sinθに対応す
る振幅レベルを持つ交流信号sinθsinωtであ
る。The arithmetic circuit 31A subtracts the first reference voltage Va from the output voltage Vx of the sensor coil L1, and calculates the amplitude coefficient of the coil output voltage Vx as a function A (x ), Is performed. At the start position a of the detection target section set by the first reference voltage Va, since A (x) = Pa, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the calculation result is obtained.
Becomes "0". On the other hand, since A (x) = Pb at the end position b of the detection target section, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of this calculation result is “Pb−Pa”. Therefore, the amplitude coefficient “A (x) −Pa”
Indicates a function characteristic that gradually increases from “0” to “Pb−Pa” within the range of the detection target section. here,
Since “Pb−Pa” is the maximum value, if this is equivalently considered to be “1”, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the AC signal according to the above equation is within the range of the detection target section. As shown in FIG. 4B, the amplitude characteristic changes from “0” to “1”.
The characteristics can be compared to the characteristics of the sine function sin θ in the first quadrant (that is, the range from 0 to 90 degrees) as shown in FIG. Therefore, the amplitude coefficient “A (x) −Pa” of the AC signal according to the above equation can be equivalently expressed using sin θ (however, approximately 0 ° ≦ θ ≦ 90 °). Note that FIG.
(B) and (C) show only the curve sinθ of the amplitude coefficient of the sine function characteristic with respect to the position x, but the actual output of the arithmetic circuit 31A is an AC signal sinθsinωt having an amplitude level corresponding to the amplitude coefficient sinθ. It is.
【0034】演算回路31Bは、検出用コイルL1の出
力電圧Vxと第2の基準電圧Vbとの差を求めるもの
で、前記式(2)のように、 なる演算を行う。検出対象区間の始まりの位置aでは、
A(x)=Paであることから、この演算結果の振幅係
数「Pb −A(x) 」は「Pb −Pa 」となる。一方、
第2の基準電圧Vbによって設定した該区間の終わりの
位置bでは、A(x)=Pbであることから、この演算
結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は「0」となる。よ
って、この演算結果の振幅係数「Pb −A(x) 」は、
該検出対象区間の範囲内において、「Pb −Pa 」から
「0」まで漸減する関数特性を示す。前記と同様に、
「Pb −Pa 」を等価的に「1」と考えると、前記式に
従う交流信号の振幅係数「Pb −A(x) 」は、検出対
象区間の範囲内において、図4(B)に示すように、
「1」から「0」まで変化することになり、この振幅係
数の関数特性は、図4(C)に示すようなコサイン関数
の第1象限(つまり0度から90度の範囲)の特性にな
ぞらえることができる。よって、前記式に従う交流信号
の振幅係数「Pb −A(x) 」は、等価的にcosθ
(ただし、大体、0°≦θ≦90°)を用いて表わせ
る。この場合も、図4(B)、(C)では、位置xに対
するコサイン関数特性の振幅係数のカーブcosθのみ
を示しているが、実際の演算回路31Bの出力はこの振
幅係数cosθに対応する振幅レベルを持つ交流信号c
osθsinωtである。なお、演算回路31Bでの減
算は「Vx−Vb」であってもよい。The arithmetic circuit 31B calculates the difference between the output voltage Vx of the detecting coil L1 and the second reference voltage Vb. Is performed. At the position a at the beginning of the detection target section,
Since A (x) = Pa, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the calculation result is “Pb−Pa”. on the other hand,
At the position b at the end of the section set by the second reference voltage Vb, since A (x) = Pb, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of this calculation result is “0”. Therefore, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the calculation result is
Within the range of the detection target section, a function characteristic that gradually decreases from “Pb−Pa” to “0” is shown. As before,
Assuming that “Pb−Pa” is equivalent to “1”, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the AC signal according to the above equation becomes as shown in FIG. To
The amplitude coefficient changes from “1” to “0”, and the function characteristic of the amplitude coefficient is changed to the characteristic of the first quadrant (that is, the range of 0 to 90 degrees) of the cosine function as shown in FIG. Can be compared. Therefore, the amplitude coefficient “Pb−A (x)” of the AC signal according to the above equation is equivalent to cos θ
(However, approximately 0 ° ≦ θ ≦ 90 °). Also in this case, FIGS. 4B and 4C show only the curve cos θ of the amplitude coefficient of the cosine function characteristic with respect to the position x, but the actual output of the arithmetic circuit 31B is the amplitude corresponding to the amplitude coefficient cos θ. AC signal with level c
os θ sin ωt. Note that the subtraction in the arithmetic circuit 31B may be “Vx−Vb”.
【0035】こうして、検出対象位置xに応じてサイン
及びコサイン関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの
交流出力信号sinθsinωtとcosθsinωt
を生成することができる。これは一般にレゾルバといわ
れる位置検出器の出力信号の形態と同様のものであり、
有効に活用することができる。例えば、演算回路31
A,31Bで生成されたレゾルバタイプの2つの交流出
力信号を位相検出回路(若しくは振幅位相変換手段)3
2に入力し、該2つの交流出力信号における振幅値の相
関関係から該振幅値を規定する前記サイン及びコサイン
関数sinθ及びcosθの位相値θを計測すること
で、検出対象位置をアブソリュートで検出することがで
きる。この位相検出回路32としては、例えば本出願人
の出願に係る特開平9−126809号公報に示された
技術を用いて構成するとよい。例えば、第1の交流出力
信号sinθsinωtを電気的に90度シフトするこ
とで、交流信号sinθcosωtを生成し、これと第
2の交流出力信号cosθsinωtを加減算合成する
ことで、sin(ωt+θ)およびsin(ωt−θ)
なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフトされ
た2つの交流信号(位相成分θを交流位相ずれに変換し
た信号)を生成し、その位相θを測定することで、位置
検出データを得ることができる。位相検出回路32は、
専用回路(例えば集積回路装置)で構成してもよいし、
プログラム可能なプロセッサまたはコンピュータを使用
して所定のソフトウェアを実行することにより位相検出
処理を行うようにしてもよい。あるいは、公知のレゾル
バ出力を処理するために使用されるR−Dコンバータ
を、この位相検出回路32として使用するようにしても
よい。また、位相検出回路32における位相成分θの検
出処理は、ディジタル処理に限らず、積分回路等を使用
したアナログ処理で行ってもよい。また、ディジタル位
相検出処理によって回転位置θを示すディジタル検出デ
ータを生成した後、これをアナログ変換して回転位置θ
を示すアナログ検出データを得るようにしてもよい。勿
論、位相検出回路32を設けずに、演算回路31A,3
1Bの出力信号sinθsinωt及びcosθsin
ωtをそのまま出力するようにしてもよい。Thus, two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt indicating the amplitudes according to the sine and cosine function characteristics according to the position x to be detected, respectively.
Can be generated. This is similar to the form of the output signal of a position detector generally called a resolver,
It can be used effectively. For example, the arithmetic circuit 31
A, 31B, and outputs the two resolver type AC output signals to a phase detection circuit (or an amplitude phase conversion unit) 3
2 to measure the phase value θ of the sine and cosine functions sin θ and cos θ that define the amplitude value from the correlation between the amplitude values of the two AC output signals, thereby detecting the position to be detected absolutely. be able to. The phase detection circuit 32 may be configured using, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-126809 filed by the present applicant. For example, by electrically shifting the first AC output signal sinθsinωt by 90 degrees, an AC signal sinθcosωt is generated, and by adding and subtracting this and the second AC output signal cosθsinωt, sin (ωt + θ) and sin (ωt + θ) ωt-θ)
The position detection data is generated by generating two AC signals (signals obtained by converting the phase component θ into an AC phase shift) that are phase-shifted in the leading and lagging directions according to θ, and measuring the phase θ. Can be obtained. The phase detection circuit 32
It may be composed of a dedicated circuit (for example, an integrated circuit device)
The phase detection processing may be performed by executing predetermined software using a programmable processor or a computer. Alternatively, an R-D converter used for processing a known resolver output may be used as the phase detection circuit 32. Further, the detection processing of the phase component θ in the phase detection circuit 32 is not limited to digital processing, but may be performed by analog processing using an integration circuit or the like. In addition, after digital detection data indicating the rotational position θ is generated by digital phase detection processing, the digital
May be obtained. Of course, without providing the phase detection circuit 32, the arithmetic circuits 31A, 3A
1B output signals sin θ sin ωt and cos θ sin
ωt may be output as it is.
【0036】なお、図4(B)に示すように、サイン及
びコサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωt
及びcosθsinωtにおける振幅特性は、位相角θ
と検出対象位置xとの対応関係が線形性を持つものとす
ると、図4(C)に示すような真のサイン及びコサイン
関数特性を示していない。しかし、位相検出回路32で
は、見かけ上、この交流出力信号sinθsinωt及
びcosθsinωtをそれぞれサイン及びコサイン関
数の振幅特性を持つものとして位相検出処理する。その
結果、検出した位相角θは、検出対象位置xに対して、
線形性を示さないことになる。しかし、位置検出にあた
っては、そのように、検出出力データ(検出した位相角
θ)と実際の検出対象位置との非直線性はあまり重要な
問題とはならない。つまり、所定の反復再現性をもって
位置検出を行なうことができればよいのである。また、
必要とあらば、位相検出回路32の出力データを適宜の
データ変換テーブルを用いてデータ変換することによ
り、検出出力データと実際の検出対象位置との間に正確
な線形性を持たせることが容易に行なえる。よって、本
発明でいうサイン及びコサイン関数の振幅特性とは、真
のサイン及びコサイン関数特性を示していなければなら
ないものではなく、図4(B)に示されるように、実際
は三角波形状のようなものであってよいものであり、要
するに、そのような傾向を示していればよい。つまり、
サイン等の三角関数に類似した関数であればよい。な
お、図4(B)の例では、観点を変えて、その横軸の目
盛をθと見立ててその目盛が所要の非線形目盛からなっ
ているとすれば、横軸の目盛をxと見立てた場合には見
かけ上三角波形状に見えるものであっても、θに関して
はサイン関数又はコサイン関数ということができる。As shown in FIG. 4B, an AC output signal sinθsinωt having sine and cosine function characteristics
And cos θ sin ωt have a phase angle θ
Assuming that the correspondence between the detection target position x and the detection target position x has linearity, it does not show true sine and cosine function characteristics as shown in FIG. However, the phase detection circuit 32 apparently performs the phase detection processing assuming that the AC output signals sin θ sinωt and cos θ sinωt have amplitude characteristics of sine and cosine functions, respectively. As a result, the detected phase angle θ is
It will not show linearity. However, in position detection, the non-linearity between the detection output data (the detected phase angle θ) and the actual detection target position is not a very important problem. In other words, it suffices if position detection can be performed with a predetermined reproducibility. Also,
If necessary, the output data of the phase detection circuit 32 is subjected to data conversion using an appropriate data conversion table, so that accurate linearity can be easily provided between the detected output data and the actual detection target position. Can be done. Therefore, the amplitude characteristics of the sine and cosine functions referred to in the present invention do not have to indicate the true sine and cosine function characteristics, and as shown in FIG. What is necessary is just to show such a tendency. That is,
Any function similar to a trigonometric function such as sine may be used. In the example of FIG. 4B, the scale of the horizontal axis is assumed to be θ, and the scale of the horizontal axis is assumed to be x if the scale is formed of a required non-linear scale. In this case, even if it looks like a triangular wave, it can be said that θ is a sine function or a cosine function.
【0037】ここで、更なる温度ドリフト特性の補償に
ついて説明する。前述した通りセンサ用コイルL1の出
力電圧Vxと基準電圧Va,Vbはそれぞれ温度ドリフ
ト補償されているものであるが、演算回路31A,31
Bにおける差演算によって、同一方向のレベル変動誤差
がもしあったとしてもこれも相殺されることになり、温
度ドリフト特性がより一層確実に補償されることにな
る。Here, further compensation of the temperature drift characteristic will be described. As described above, the output voltage Vx of the sensor coil L1 and the reference voltages Va and Vb are temperature drift compensated, respectively.
By the difference calculation in B, even if there is a level fluctuation error in the same direction, this is also canceled, and the temperature drift characteristic is more reliably compensated.
【0038】基準電圧発生用の各コイルLa1,La
2,Lb1,Lb2は、センサ用コイルL1と同等の特
性のコイルを使用し、かつ、これらのコイルLa1,L
a2,Lb1,Lb2とセンサ用コイルL1と同様の温
度環境に置く(つまりセンサ用コイルL1の比較的近く
に配置する)のがよいが、これに限らず、別の配置でも
よい。何故ならば、図2(B)のような各対のコイルの
直列接続とその接続点からの電圧取り出しによって、温
度ドリフト補償が達成されているからである。よって、
基準電圧発生用の各コイルLa1,La2,Lb1,L
b2は、演算回路31A,31Bの回路基板側に設けて
もよい。Each coil La1, La for generating a reference voltage
2, Lb1 and Lb2 use coils having the same characteristics as the sensor coil L1, and these coils La1 and Lb2 are used.
It is preferable to place them in the same temperature environment as that of the sensors a2, Lb1, Lb2 and the sensor coil L1 (that is, to place them relatively close to the sensor coil L1). This is because temperature drift compensation is achieved by series connection of each pair of coils and voltage extraction from the connection point as shown in FIG. Therefore,
Each coil La1, La2, Lb1, L for generating a reference voltage
b2 may be provided on the circuit board side of the arithmetic circuits 31A and 31B.
【0039】前述のように、センサ用コイルL1に直列
接続される温度補償用コイルL2は、該センサ用コイル
L1の近傍に配置され、なるべく同一環境下に置かれる
のがよいが、この温度補償用コイルL2も演算回路31
A,31Bの回路基板側に設けてもよい。勿論、温度補
償用コイルL2及び基準電圧発生用の各コイルLa1,
La2,Lb1,Lb2は、第1及び第2の磁気応答部
材11,12のスリットパターンの変化によるインピー
ダンス変化の影響を受けないように配置される。所定の
基準電圧Va,Vbを定電圧で発生し得るようにするた
めに、鉄のような磁性体又は銅のような導電体若しくは
それらのハイブリッド構造からなる適宜のマスキング部
材をこれらの基準電圧発生用コイルLa1,La2,L
b1,Lb2に施して、そのインダクタンスすなわちイ
ンピーダンスを設定するようにするとよい。同様の手法
で、温度補償用コイルL2のインダクタンスすなわちイ
ンピーダンスを設定・調整することができる。As described above, the temperature compensation coil L2 connected in series to the sensor coil L1 is disposed near the sensor coil L1 and is preferably placed in the same environment as much as possible. Calculation circuit 31
A and 31B may be provided on the circuit board side. Of course, the temperature compensation coil L2 and the reference voltage generating coils La1,
La2, Lb1 and Lb2 are arranged so as not to be affected by the impedance change due to the change of the slit pattern of the first and second magnetic response members 11 and 12. In order to generate the predetermined reference voltages Va and Vb at a constant voltage, an appropriate masking member made of a magnetic material such as iron, a conductor such as copper, or a hybrid structure thereof is used for generating these reference voltages. Coils La1, La2, L
It is preferable to set the inductance, that is, the impedance, on b1 and Lb2. In a similar manner, the inductance, that is, the impedance of the temperature compensation coil L2 can be set and adjusted.
【0040】図5は、基準電圧発生用コイルLa1,L
a2,Lb1,Lb2のインダクタンスすなわちインピ
ーダンスの設定法の一例を示す。1対のコイルLa1,
La2に対して磁性体コアMaが可変的に挿入され、そ
の配置を調整することで、2つのコイルLa1,La2
のそれぞれに対する磁性体コアMaの侵入量が差動的に
調整され、基準電圧Vaのレベルを可変調整することが
できる。同様に、1対のコイルLb1,Lb2に対して
磁性体コアMbが可変的に挿入され、その配置を調整す
ることで、2つのコイルLb1,Lb2のそれぞれに対
する磁性体コアMbの侵入量が差動的に調整され、基準
電圧Vbのレベルを可変調整することができる。FIG. 5 shows the reference voltage generating coils La1, L
An example of a method of setting the inductance of a2, Lb1, and Lb2, that is, the impedance will be described. A pair of coils La1,
The magnetic core Ma is variably inserted into La2, and by adjusting the arrangement thereof, the two coils La1, La2
, The amount of penetration of the magnetic core Ma into each of them is adjusted differentially, and the level of the reference voltage Va can be variably adjusted. Similarly, the magnetic core Mb is variably inserted into the pair of coils Lb1 and Lb2, and by adjusting the arrangement thereof, the penetration amount of the magnetic core Mb into each of the two coils Lb1 and Lb2 is different. It is dynamically adjusted, and the level of the reference voltage Vb can be variably adjusted.
【0041】基準電圧発生用回路は、コイルに限らず、
抵抗その他の適当な定電圧発生回路を使用してもよい。
また、図1の例では、センサ用コイルL1の軸線は回転
軸2,3の軸線と同じ方向(スラスト方向)であるが、
これに限らず、センサ用コイルL1の軸線の方向が回転
軸2,3のラジアル方向になるような配置であってもよ
い。The circuit for generating a reference voltage is not limited to a coil.
A resistor or other suitable constant voltage generating circuit may be used.
In the example of FIG. 1, the axis of the sensor coil L1 is in the same direction (thrust direction) as the axis of the rotating shafts 2 and 3.
The arrangement is not limited to this, and the arrangement may be such that the direction of the axis of the sensor coil L1 is the radial direction of the rotating shafts 2 and 3.
【0042】なお、磁気応答部材11,12として、磁
性体の代わりに、銅のような非磁性良導電体を使用して
もよい。その場合は、磁気応答部材11,12の導電体
部分11b,12bの存在によって渦電流損によってコ
イルのインダクタンスが減少し、第1及び第2の磁気応
答部材11,12の導電体部分11b,12bが他方の
スリット孔11a,12aを閉じる面積が増すほど、コ
イルに誘導される電圧のレベルが小さくなる。この場合
も、上記と同様に位置検出動作することが可能である。
また、第1及び第2の磁気応答部材11,12における
スリット部11a,12aのピッチP(1円周当りのス
リット孔の数)は図示のものに限らず、設計事項として
適宜に設定してよい。また、第1及び第2の磁気応答部
材11,12におけるスリットパターンの形状は上述し
たような略矩形状の繰り返しパターンからなるものに限
らない。例えば、三角形状に漸減又は漸増する形状のス
リット形状からなっていてもよいし、その他適宜の形状
であってよい。The magnetic responsive members 11 and 12 may be made of a nonmagnetic good conductor such as copper instead of a magnetic material. In this case, the inductance of the coil is reduced due to eddy current loss due to the presence of the conductor portions 11b and 12b of the magnetic response members 11 and 12, and the conductor portions 11b and 12b of the first and second magnetic response members 11 and 12 are reduced. As the area for closing the other slit holes 11a and 12a increases, the level of the voltage induced in the coil decreases. Also in this case, the position detection operation can be performed in the same manner as described above.
Further, the pitch P (the number of slit holes per circumference) of the slit portions 11a and 12a in the first and second magnetic response members 11 and 12 is not limited to the illustrated one, but may be appropriately set as a design item. Good. In addition, the shape of the slit pattern in the first and second magnetic response members 11 and 12 is not limited to the above-described substantially rectangular repeating pattern. For example, it may have a slit shape with a gradually decreasing or increasing triangular shape, or may have any other appropriate shape.
【0043】別の変更例として、磁気応答部材11,1
2として永久磁石を含み、コイル部10のコイルには鉄
心コアを含むようにしてもよい。永久磁石が、コイルに
接近するとその近接箇所に対応する鉄心コアが部分的に
磁気飽和ないし過飽和状態となり、該コイルの端子間電
圧が低下する。これにより、磁気応答部材11,12の
相対的変位に応じたコイルの端子間電圧の漸減(又は漸
増)変化を引き起こさせることができる。As another modification, the magnetic responsive members 11, 1
2 may include a permanent magnet, and the coil of the coil unit 10 may include an iron core. When the permanent magnet approaches the coil, the iron core corresponding to the location near the coil is partially in a magnetically saturated or supersaturated state, and the voltage between terminals of the coil is reduced. Thereby, it is possible to cause a gradual decrease (or a gradual increase) change in the voltage between the terminals of the coil according to the relative displacement of the magnetic response members 11 and 12.
【0044】次に、オルダム機構を用いた本発明に係る
相対的回転位置検出装置の一実施例について図6,図7
を参照して説明する。図6は該検出装置の構造を示すた
めの分解斜視図であり、図7は該検出装置の軸方向断面
略図である。図7では、半分の断面を示したが残りの半
分は対称に現れる。図1の例のように磁気応答部材1
1,12を各軸2,3に直接配置する構造では、入力軸
2と出力軸3との間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じ
た場合、そのような偏心、偏角及び軸方向移動に伴って
磁気応答部材11,12の相互位置関係にゆがみが生
じ、磁気回路におけるエアギャップの面積又は距離を変
動させ、検出誤差を生じるおそれがある。勿論、入力軸
2と出力軸3との間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じ
ないような機構において本発明を適用すれば、図1の実
施例でも問題は起こらない。しかし、例えば、自動車の
ステアリング軸のトルク検出のために本発明を適用する
ような応用にあっては、ステアリング操作時の値からの
加わり方によっては、ステアリングホイール軸(入力軸
2)に曲がり力等回転方向以外の力が加わることがよく
あるので、適切な対策を講ずる必要がある。この点に鑑
みて、本発明では、各軸2,3に各磁気応答部材11,
12を配置するにあたって、オルダム機構を介在させる
ことにより、回転方向以外の不所望の動きが軸2,3か
ら各磁気応答部材11,12に伝達されないように工夫
したことを特徴としている。図6,図7に示す実施例で
は、入力軸2に第1の磁気応答部材11を配置するにあ
たって、オルダム機構を介在させている。Next, an embodiment of a relative rotational position detecting device according to the present invention using an Oldham mechanism will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view showing the structure of the detection device, and FIG. 7 is a schematic sectional view of the detection device in the axial direction. FIG. 7 shows a half section, but the other half appears symmetrically. As shown in the example of FIG.
In a structure in which the eccentricity, eccentricity, and axial movement occur between the input shaft 2 and the output shaft 3 in the structure in which the eccentricity, eccentricity, and axial movement occur between the input shaft 2 and the output shaft 3 With the movement, the positional relationship between the magnetic responsive members 11 and 12 is distorted, and the area or distance of the air gap in the magnetic circuit is fluctuated, which may cause a detection error. Of course, if the present invention is applied to a mechanism in which eccentricity, declination, and axial movement do not occur between the input shaft 2 and the output shaft 3, no problem occurs in the embodiment of FIG. However, for example, in an application in which the present invention is applied for detecting the torque of the steering shaft of an automobile, the bending force is applied to the steering wheel shaft (input shaft 2) depending on how to add the value from the value at the time of steering operation. Appropriate measures need to be taken because forces other than in the equal rotation direction are often applied. In view of this point, in the present invention, each magnetic response member 11,
When the 12 is arranged, it is characterized in that an unwanted movement other than the rotation direction is prevented from being transmitted from the shafts 2 and 3 to the magnetic responsive members 11 and 12 by interposing an Oldham mechanism. In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, when the first magnetic response member 11 is arranged on the input shaft 2, an Oldham mechanism is interposed.
【0045】図6,図7において、オルダム機構はフラ
ンジF1及びF2とリングS1及びS2によって構成さ
れており、入力軸2と第1の磁気応答部材11との間に
介在している。オルダム機構以外の各要素及びこの検出
装置における位置検出原理については、図1〜図5の実
施例と同様であってよいため、それらについては、既に
述べた説明を援用し、以下では、特に本検出装置におけ
るオルダム機構の構成例について詳しく説明する。図
6,図7において、前述と同様に、入力軸2と出力軸3
の間はトーションバー1で連結されている。入力軸2に
はフランジF1が取付けられ、出力軸3にはフランジF
2が取り付けられる。フランジF1の内側の所定個所に
は軸方向に延びたキー溝Fbが設けられ、入力軸2の外
側の所定個所にはキー突起Fcが設けられる。フランジ
F1を入力軸2に取り付けるに際しては、フランジF1
のキー溝Fb内に入力軸2のキー突起Fcが嵌まり込む
ようにする。これによって、フランジF1は、入力軸2
の回転に伴って回転するが、入力軸2の軸方向のガタツ
キには追従しないことになり、軸方向の不所望の動きを
キャンセルできるようになっている。6 and 7, the Oldham mechanism is constituted by flanges F1 and F2 and rings S1 and S2, and is interposed between the input shaft 2 and the first magnetic response member 11. The components other than the Oldham mechanism and the principle of position detection in this detection device may be the same as those in the embodiment of FIGS. 1 to 5. A configuration example of the Oldham mechanism in the detection device will be described in detail. 6 and 7, the input shaft 2 and the output shaft 3
Are connected by a torsion bar 1. A flange F1 is attached to the input shaft 2 and a flange F is attached to the output shaft 3.
2 is attached. A key groove Fb extending in the axial direction is provided at a predetermined location inside the flange F1, and a key projection Fc is provided at a predetermined location outside the input shaft 2. When attaching the flange F1 to the input shaft 2, the flange F1
The key projection Fc of the input shaft 2 is fitted into the key groove Fb. Thereby, the flange F1 is connected to the input shaft 2
, But does not follow the backlash of the input shaft 2 in the axial direction, so that unwanted movement in the axial direction can be canceled.
【0046】フランジF1に対してリングS1,S2が
係合しており、これらのリングS1,S2は回転方向に
はフランジF1と一体的に回転するが、軸横断面つまり
半径方向平面においては該平面上における直交座標軸
(仮りにx軸及びy軸という)の方向に関して、ある程
度の範囲で自在に動きうるようになっている。すなわ
ち、フランジF1においては、一方の座標軸(仮りにy
軸とする)の方向に延びた長孔状の2つの通孔Faが所
定個所に180度の間隔で形成されており、該長孔Fa
に対してリングS1に形成された突起Sbが嵌合するよ
うに、フランジF1に対してリングS1が取り付けられ
る。よって、リングS1はフランジF1と一体的に回転
するが、フランジF1つまり入力軸2の軸横断面のy軸
方向の動きは、長孔Faの遊びによってキャンセルさ
れ、リングS1に伝達されない。また、リングS1には
前記突起Sbに対して90度ずれた位置に(つまり、軸
横断面のx軸方向に)、長孔状の2つの通孔Saが18
0度の間隔で形成されており、該長孔Saに対してリン
グS2に形成された突起Scが嵌合するように、リング
S1に対してリングS2が取り付けられる。よって、リ
ングS2はリングS1およびフランジF1と一体的に回
転するが、リングS1つまりフランジF1つまり入力軸
2の軸横断面のx軸方向の動きは、長孔Saの遊びによ
ってキャンセルされ、リングS2に伝達されない。リン
グS2には、第1の磁気応答部材11が固定される。こ
うした軸横断面のx軸及びy軸方向の動きのキャンセル
によって、軸横断面の平面上の動きがキャンセルされ
る。こうして、軸方向及び軸横断面の平面方向の合計3
軸方向の動きがキャンセルされ、入力軸2の回転方向の
動きだけがリングS2つまり第1の磁気応答部材11に
伝達される。The rings S1 and S2 are engaged with the flange F1, and these rings S1 and S2 rotate integrally with the flange F1 in the rotation direction, but in the axial cross section, that is, in the radial plane. It can move freely within a certain range with respect to the directions of orthogonal coordinate axes (referred to as x-axis and y-axis) on a plane. That is, in the flange F1, one coordinate axis (for example, y
(In the form of an axis), two elongated through holes Fa are formed at predetermined positions at intervals of 180 degrees.
The ring S1 is attached to the flange F1 such that the protrusion Sb formed on the ring S1 is fitted to the flange F1. Therefore, the ring S1 rotates integrally with the flange F1, but the movement in the y-axis direction of the flange F1, that is, the axial cross section of the input shaft 2 is canceled by the play of the elongated hole Fa and is not transmitted to the ring S1. The ring S1 has two elongated holes Sa at positions shifted by 90 degrees from the protrusions Sb (that is, in the x-axis direction of the axial cross section).
The ring S2 is attached to the ring S1 so that the projection Sc formed on the ring S2 fits into the elongated hole Sa at an interval of 0 degrees. Therefore, the ring S2 rotates integrally with the ring S1 and the flange F1, but the movement of the ring S1, that is, the flange F1, that is, the axial cross section of the input shaft 2 in the x-axis direction is canceled by the play of the long hole Sa, and the ring S2 is rotated. Is not transmitted to The first magnetic response member 11 is fixed to the ring S2. By canceling the movement of the axis cross section in the x-axis and y-axis directions, the movement of the axis cross section on the plane is canceled. Thus, a total of 3 in the axial direction and the planar direction of the axial cross section is obtained.
The axial movement is canceled, and only the rotational movement of the input shaft 2 is transmitted to the ring S2, that is, the first magnetic responsive member 11.
【0047】一方、出力軸3に取り付けられたフランジ
F2には、第2の磁気応答部材12及び補助的磁気応答
部材Mが取り付けられ、これらが出力軸3と一体的に回
転する。第1の磁気応答部材11は、リングS2との間
に、出力軸3側のフランジF2、補助的磁気応答部材M
及び第2の磁気応答部材12を配し、これらを飛び越し
てリングS2にブリッジされて該リングS2に結合して
いる。これのようなブリッジした結合配置は設計上の便
宜のものにすぎない。要は、第1の磁気応答部材11
が、入力軸2側のリングS2のみに力学的に結合し、出
力軸3側のフランジF2、補助的磁気応答部材M及び第
2の磁気応答部材12には結合していないような構造で
あればよい。ハウジングKは、図示しないフレーム部に
固定されるものであり、入力軸2及び出力軸3からフリ
ーである。このハウジングK内の所定位置にコイル部1
0が配置される。よって、コイル部10も入力軸2及び
出力軸3からフリーである。On the other hand, the second magnetic responsive member 12 and the auxiliary magnetic responsive member M are mounted on the flange F2 mounted on the output shaft 3, and these rotate integrally with the output shaft 3. The first magnetic response member 11 is provided between the flange F2 on the output shaft 3 side and the auxiliary magnetic response member M between the first magnetic response member 11 and the ring S2.
And a second magnetic response member 12, which jumps over them and is bridged to and connected to the ring S2. Such a bridged coupling arrangement is only a design convenience. In short, the first magnetic response member 11
Is mechanically coupled only to the ring S2 on the input shaft 2 side, but is not coupled to the flange F2, the auxiliary magnetic responsive member M, and the second magnetic responsive member 12 on the output shaft 3 side. Just fine. The housing K is fixed to a frame (not shown) and is free from the input shaft 2 and the output shaft 3. The coil unit 1 is located at a predetermined position in the housing K.
0 is placed. Therefore, the coil unit 10 is also free from the input shaft 2 and the output shaft 3.
【0048】フランジF2の内周は円形突起Fcとなっ
ていて、これがリングS2の内周の円形孔Seに嵌ま
り、フランジF2とリングS2の芯合わせがなされるよ
うになっている。また、フランジF2の円形突起Fcの
所定位置に凸部Fbが形成されており、これに対応して
リングS2の円形孔Seの所定個所に凹部Sdが形成さ
れている。リングS2に形成される凹部Sdの周方向の
サイズはフランジF2に形成される凸部Fbの周方向の
サイズよりも大きく、組立て時にフランジF2の凸部F
bがリングS2の凹部Sdにゆるく嵌まるように組立て
られる。すなわち、凸部Fbは凹部Sd内を所定の角度
範囲で動くことができ、この角度範囲はトーションバー
1の最大ねじれ角よりも大きい。すなわち、トーション
バー1の最大ねじれ角には自ずから限度があるため、フ
ランジF2の凸部FbとリングS2の凹部Sdとのゆる
い嵌合が、トーションバー1の最大ねじれ角内での入力
軸2及び出力軸3の相対的回転変位を何ら妨げないよう
になっている。これらの凸部Fbと凹部Sdは、組立て
の際に、第1の磁気応答部材11と第2の磁気応答部材
12を原点合わせした状態で配置することを容易にする
ので便利である。しかし、これらの凸部Fbと凹部Sd
は組立ての便宜のためのものであり、発明の本質には関
係していないので、省略することも可能である。また、
フランジF2とリングS2の芯合わせ構造は、組立ての
際に、第1の磁気応答部材11と第2の磁気応答部材1
2を正確に中心合わせした状態で配置することを容易に
すると共に、回転方向以外に関する両者の関係を所定関
係で維持する。すなわち、フランジF2とリングS2は
互いに回転自在であり(ただし凸部Fbが凹部Sd内を
動くことができる範囲内で)、その他の位置関係は、が
たつくことなく、一定の関係を維持することができるの
で、誤差のない検出が可能である。The inner periphery of the flange F2 is a circular projection Fc which fits in the circular hole Se on the inner periphery of the ring S2 so that the center of the flange F2 and the ring S2 are aligned. Further, a convex portion Fb is formed at a predetermined position of the circular projection Fc of the flange F2, and a concave portion Sd is formed at a predetermined position of the circular hole Se of the ring S2 correspondingly. The circumferential size of the concave portion Sd formed in the ring S2 is larger than the circumferential size of the convex portion Fb formed in the flange F2.
b is fitted so that it fits loosely into the concave portion Sd of the ring S2. That is, the convex portion Fb can move within the concave portion Sd within a predetermined angle range, and this angle range is larger than the maximum twist angle of the torsion bar 1. That is, since the maximum torsion angle of the torsion bar 1 is naturally limited, the loose fitting between the convex portion Fb of the flange F2 and the concave portion Sd of the ring S2 causes the input shaft 2 and the torsion bar 1 within the maximum torsion angle. The relative rotational displacement of the output shaft 3 is not hindered at all. The convex portion Fb and the concave portion Sd are convenient because the first magnetic responsive member 11 and the second magnetic responsive member 12 can be easily arranged with their origins aligned during assembly. However, these convex portions Fb and concave portions Sd
Is for convenience in assembling and is not related to the essence of the invention, so that it can be omitted. Also,
The centering structure of the flange F2 and the ring S2 allows the first magnetic responsive member 11 and the second magnetic responsive member 1
It is easy to arrange the two in a state of being accurately centered, and the relationship between the two except for the rotation direction is maintained in a predetermined relationship. That is, the flange F2 and the ring S2 are rotatable relative to each other (within a range in which the convex portion Fb can move within the concave portion Sd), and other positional relationships can maintain a constant relationship without rattling. As a result, error-free detection is possible.
【0049】以上の構成により、入力軸2と出力軸3と
の間で偏心、偏角及び軸方向移動が生じた場合、そのよ
うな偏心、偏角及び軸方向移動は、オルダム機構によっ
てキャンセルされ、両者の相対的回転運動だけが第1及
び第2の磁気応答部材11,12に伝達される。従っ
て、第1及び第2の磁気応答部材11,12の相互位置
関係にゆがみが生じることがなく、磁気回路におけるエ
アギャップの面積又は距離に不所望の変動が起こらず、
検出誤差をもたらすことがない。第1及び第2の磁気応
答部材11,12の相対的回転位置に応じた検出を行な
うことに関しては、図1〜図5の実施例として同様であ
るので、重複説明を省略する。なお、オルダム機構の各
構成要素F1,F2,S1,S2は、プラスチックのよ
うな非磁性・非導電性の材質を用いる。With the above arrangement, when eccentricity, declination, and axial movement occur between the input shaft 2 and the output shaft 3, such eccentricity, declination, and axial movement are canceled by the Oldham mechanism. Only the relative rotational movement between them is transmitted to the first and second magnetic responsive members 11 and 12. Therefore, no distortion occurs in the mutual positional relationship between the first and second magnetic response members 11 and 12, and an undesired change does not occur in the area or distance of the air gap in the magnetic circuit.
There is no detection error. The detection according to the relative rotational position of the first and second magnetic response members 11 and 12 is the same as in the embodiment of FIGS. The constituent elements F1, F2, S1, and S2 of the Oldham mechanism use a non-magnetic and non-conductive material such as plastic.
【0050】次に、オルダム機構を用いた本発明に係る
相対的回転位置検出装置の別の実施例について図8、図
9を参照して説明する。図8は該検出装置の構造を示す
ための分解斜視図であり、図9は該検出装置の軸方向断
面略図である。図9では、半分の断面を示したが残りの
半分は対称に現れる。図8、図9の実施例は、図6、図
7の実施例に比べて、磁気応答部材13,14の形状が
相違している点と、それに関連する機構の構成が設計的
に相違している点が異なっているだけであり、その他
は、概ね実質的に同一であってよい。図8,図9の実施
例において、入力軸2及び出力軸3に設けられる第1及
び第2の磁気応答部材13,14は、例えば円筒状の磁
性体からなり、所定ピッチPで繰り返し設けた歯状の凸
部13a、14aが非接触的に向き合っている。コイル
部10において、センサ用コイルL1は、図9に示すよ
うに、磁気応答部材13,14の歯状凸部13a、14
aの部分を被うようにその外周に配置される。前述と同
様に、磁気応答部材13,14の歯状凸部13a、14
aによる磁気変化の影響を受けないように、温度補償用
コイルL2がコイル部10に設けられる。Next, another embodiment of the relative rotational position detecting device according to the present invention using the Oldham mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an exploded perspective view showing the structure of the detection device, and FIG. 9 is a schematic sectional view of the detection device in the axial direction. FIG. 9 shows a half section, but the other half appears symmetrically. The embodiment of FIGS. 8 and 9 differs from the embodiment of FIGS. 6 and 7 in that the shapes of the magnetic responsive members 13 and 14 are different and the configuration of the mechanism related thereto is different in design. The only difference is that they are substantially the same. In the embodiment of FIGS. 8 and 9, the first and second magnetic responsive members 13 and 14 provided on the input shaft 2 and the output shaft 3 are made of, for example, a cylindrical magnetic body and are provided repeatedly at a predetermined pitch P. The tooth-shaped protrusions 13a and 14a face each other in a non-contact manner. As shown in FIG. 9, in the coil unit 10, the sensor coil L <b> 1 includes tooth-shaped protrusions 13 a, 14
It is arranged on the outer periphery so as to cover the portion a. As described above, the tooth-shaped convex portions 13a, 14 of the magnetic response members 13, 14 are provided.
The coil L2 for temperature compensation is provided in the coil unit 10 so as not to be affected by the magnetic change due to the a.
【0051】オルダム機構は、フランジF1とリングS
1,S2によって構成されている。前述と同様に、フラ
ンジF1の内側の所定個所には軸方向に延びたキー溝F
bが設けられ、入力軸2の外側の所定個所にはキー突起
Fcが設けられ、フランジF1のキー溝Fb内に入力軸
2のキー突起Fcが嵌まり込むように取り付けられる。
また、フランジF1とリングS1との係合構造及び、リ
ングS1とS2の係合構造も前述と同様に、長孔Fa,
Saと突起Sb,Scを介するものである。リングS2
に、複数の歯状凸部13aを有する第1の磁気応答部材
13が取り付けられ、一体的に回転する。第1の磁気応
答部材13を取り付けるリングS2は、例えば非磁性・
良導電体のような、磁気に対して渦電流損による反磁性
特性を示す材質を用いてよい。The Oldham mechanism includes a flange F1 and a ring S
1, S2. As described above, the keyway F extending in the axial direction is provided at a predetermined position inside the flange F1.
The key projection Fc is provided at a predetermined position outside the input shaft 2, and the key projection Fc of the input shaft 2 is attached so as to fit into the key groove Fb of the flange F 1.
Also, the engagement structure between the flange F1 and the ring S1 and the engagement structure between the rings S1 and S2 are similar to those described above.
This is via the Sa and the protrusions Sb and Sc. Ring S2
, A first magnetic response member 13 having a plurality of tooth-shaped convex portions 13a is attached thereto, and integrally rotates. The ring S2 for mounting the first magnetic response member 13 is, for example, a non-magnetic ring.
A material that exhibits diamagnetic properties due to eddy current loss with respect to magnetism, such as a good conductor, may be used.
【0052】入力軸2の端部凸部2aは、出力軸3の端
部凹部3a内にゆるく嵌まり込み、入力軸2と出力軸3
がトーションバー1を介して接続されている。入力軸2
の端部凸部2aと出力軸3の端部凹部3aとのゆるい嵌
まり込み構造は、図6の凸部Fbと凹部Sdの係合構造
と同様のものであり、凸部2aが凹部3a内を所定の角
度範囲で動くことができ、この角度範囲はトーションバ
ー1の最大ねじれ角よりも大きい。すなわち、トーショ
ンバー1の最大ねじれ角には自ずから限度があるため、
入力軸2の凸部2aと出力軸3の凹部3aとのゆるい嵌
合が、トーションバー1の最大ねじれ角内での入力軸2
及び出力軸3の相対的回転変位を何ら妨げないようにな
っている。入力軸2側のリングS2は、軸受Bを介して
出力軸3に対して回転自在に軸受されている。出力軸3
には取付けリングSRが一体的に回転するように取り付
けられており、この取付けリングSRに第2の磁気応答
部材14が一体的に回転するように取り付けられてい
る。取付けリングSRも、例えば非磁性・良導電体のよ
うな、磁気に対して渦電流損による反磁性特性を示す材
質を用いてよい。第1の磁気応答部材13と第2の磁気
応答部材14は僅かなギャップを介して非接触的に向き
合っており、第1の磁気応答部材13は入力軸2と一体
的に回転し、第2の磁気応答部材14は出力軸3と一体
的に回転する。そして、オルダム機構の介在によって、
入力軸2と出力軸3との間の回転方向以外の機械的がた
つき(軸方向の動きや軸の曲がり若しくは軸心ずれな
ど)がオルダム機構によって吸収され、第1の磁気応答
部材13と第2の磁気応答部材14の配置は相対的回転
運動以外の動きに関して一定状態を維持する。なお、入
力軸2側のリングS2が、軸受Bを介して出力軸3に対
して回転自在に軸受されていることで、第1の磁気応答
部材13と第2の磁気応答部材14との芯合わせがなさ
れる。The end projection 2 a of the input shaft 2 is loosely fitted into the end recess 3 a of the output shaft 3, and the input shaft 2 and the output shaft 3
Are connected via the torsion bar 1. Input shaft 2
6 is loosely fitted to the end concave portion 3a of the output shaft 3 in the same manner as the engagement structure of the convex portion Fb and the concave portion Sd in FIG. Within a predetermined angular range, which is greater than the maximum torsion angle of the torsion bar 1. That is, since the maximum torsion angle of the torsion bar 1 is naturally limited,
The loose fit between the convex portion 2a of the input shaft 2 and the concave portion 3a of the output shaft 3 causes the input shaft 2 within the maximum torsion angle of the torsion bar 1.
And the relative rotational displacement of the output shaft 3 is not hindered at all. The ring S2 on the input shaft 2 side is rotatably supported on the output shaft 3 via a bearing B. Output shaft 3
, A mounting ring SR is attached so as to rotate integrally, and the second magnetic responsive member 14 is attached to the attachment ring SR so as to rotate integrally. The attachment ring SR may also be made of a material exhibiting diamagnetic characteristics due to eddy current loss with respect to magnetism, such as a non-magnetic and good conductor. The first magnetic responsive member 13 and the second magnetic responsive member 14 face each other through a slight gap in a non-contact manner, and the first magnetic responsive member 13 rotates integrally with the input shaft 2, and The magnetic response member 14 rotates integrally with the output shaft 3. And with the intervention of the Oldham mechanism,
Mechanical rattling (axial movement, shaft bending or axial misalignment, etc.) other than the rotation direction between the input shaft 2 and the output shaft 3 is absorbed by the Oldham mechanism, and the first magnetic response member 13 The arrangement of the second magnetic response member 14 remains constant with respect to movement other than relative rotational movement. Since the ring S2 on the input shaft 2 side is rotatably supported on the output shaft 3 via the bearing B, the center of the first magnetic responsive member 13 and the second magnetic responsive member 14 A match is made.
【0053】図10は、第1の軸2と第2の軸3との間
の相対的回転位置の変化に応じた、第1および第2の磁
気応答部材13,14における凹凸歯の対応関係の変化
を示す展開図である。図10(c)は、相対的回転位置
0(つまり、ねじれ量0)のときの凹凸歯の対応関係を
示す。この状態では、それぞれの磁気応答部材13,1
4の凸部13a,14aと凹部13b,14bが半々で
対応しており(磁気応答部材13,14の凹凸歯が1/
4ピッチずれている)、該磁気応答部材13,14を通
るセンサ用コイルL1の磁気回路Φの磁気結合度合いは
中間値をとる。FIG. 10 is a diagram showing the correspondence between the uneven teeth on the first and second magnetic response members 13 and 14 according to the change in the relative rotational position between the first shaft 2 and the second shaft 3. FIG. 7 is a development view showing a change in the state. FIG. 10C shows the correspondence between the uneven teeth when the relative rotational position is 0 (that is, the amount of twist is 0). In this state, the respective magnetic response members 13 and 1
No. 4 of the protrusions 13a, 14a correspond to the recesses 13b, 14b in half.
4), the magnetic coupling degree of the magnetic circuit Φ of the sensor coil L1 passing through the magnetic response members 13 and 14 has an intermediate value.
【0054】図10(b)は、(c)の中間状態から第
1の磁気応答部材13が第2の磁気応答部材14に対し
て相対的に矢印CW方向(時計回り方向)に1/4ピッ
チだけ回転した状態を示す。この状態では、それぞれの
磁気応答部材13,14の凸部13a,14a同士及び
凹部13b,14b同士が丁度一致しており(磁気応答
部材13,14の凹凸歯のずれがない)、該磁気応答部
材13,14を通るコイルL1の磁気回路Φの磁気結合
度合いは最大値をとる。FIG. 10B shows that the first magnetic responsive member 13 is moved from the intermediate state of FIG. 10C by 1/4 in the direction of the arrow CW (clockwise) relative to the second magnetic responsive member 14. This shows a state rotated by the pitch. In this state, the convex portions 13a and 14a of the magnetic response members 13 and 14 and the concave portions 13b and 14b just coincide with each other (there is no displacement of the concave and convex teeth of the magnetic response members 13 and 14). The degree of magnetic coupling of the magnetic circuit Φ of the coil L1 passing through the members 13 and 14 has a maximum value.
【0055】図10(a)は、(c)の中間状態から第
1の磁気応答部材13が第2の磁気応答部材14に対し
て相対的に矢印CCW方向(反時計回り方向)に1/4
ピッチだけ回転した状態を示す。この状態では、それぞ
れの磁気応答部材13,14の凸部13a,14aと凹
部13b,14bが逆に対応しており(磁気応答部材1
3,14の凹凸歯が1/2ピッチずれている)、該磁気
応答部材13,14を通るコイルL1の磁気回路Φの磁
気結合度合いは最小値をとる。FIG. 10 (a) shows that the first magnetic response member 13 is moved relative to the second magnetic response member 14 in the direction of arrow CCW (counterclockwise) from the intermediate state of FIG. 4
This shows a state rotated by the pitch. In this state, the convex portions 13a, 14a and the concave portions 13b, 14b of the magnetic response members 13, 14 correspond to each other in reverse (the magnetic response member 1).
3 and 14), the degree of magnetic coupling of the magnetic circuit Φ of the coil L1 passing through the magnetic response members 13 and 14 takes a minimum value.
【0056】このように、入力軸2及び出力軸3の相対
的回転位置に応じて第1及び第2の磁気応答部材13,
14の凹凸歯13a,14b,14a,14bの相対的
位置が変化することでコイルL1の磁気回路Φにおける
磁気結合の度合いが変化し、該コイルL1の自己インダ
クタンスが変化し、電気的インピーダンスが変化する。
する。よって、このインピーダンスに応じてセンサ用コ
イルL1に生じる電圧(端子間電圧)は、検出対象たる
相対的回転位置に対応したものとなる。よって、図4を
参照して前述したものと同様の原理によって位置検出を
行なうことができる。すなわち、得られた各電圧に対し
て所定の演算を行うことによって、検出対象位置xに応
じて等価的にサイン及びコサイン関数特性に従う振幅を
それぞれ示す2つの交流出力信号sinθsinωtと
cosθsinωtを生成することができる。そして、
サイン及びコサイン関数sinθ及びcosθの位相値
θを計測することで、検出対象位置をアブソリュートで
検出することができる。As described above, the first and second magnetic responsive members 13,
By changing the relative positions of the fourteen uneven teeth 13a, 14b, 14a, 14b, the degree of magnetic coupling in the magnetic circuit Φ of the coil L1 changes, the self-inductance of the coil L1 changes, and the electrical impedance changes. I do.
I do. Therefore, the voltage (inter-terminal voltage) generated in the sensor coil L1 according to the impedance corresponds to the relative rotational position to be detected. Therefore, position detection can be performed according to the same principle as described above with reference to FIG. That is, a predetermined operation is performed on each of the obtained voltages to generate two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt that respectively indicate amplitudes that follow the sine and cosine function characteristics equivalently according to the detection target position x. Can be. And
By measuring the phase value θ of the sine and cosine functions sin θ and cos θ, the detection target position can be absolutely detected.
【0057】上記各実施例において、位置検出データを
得るための構成は、図2(B)に示したような位相検出
回路32を用いるものに限らず、図11(A)に示すよ
うに、電圧検出回路40を用いるようにしてもよい。図
11(A)において、電圧検出回路40以外の構成は図
2(B)に示したものと同様である。要するに、電圧検
出回路40では、演算回路31Aから出力される等価的
にサイン関数の振幅特性を持つ交流信号sinθsin
ωtを整流回路41に入力し、交流信号成分を除去し、
振幅電圧成分sinθのみに応答する直流の検出電圧V
1を発生する。また、演算回路31Bから出力される等
価的にコサイン関数の振幅特性を持つ交流信号cosθ
sinωtを整流回路42に入力し、交流信号成分を除
去し、振幅電圧成分cosθのみに応答する直流の検出
電圧V2を発生する。図11(B)は、検出対象位置x
つまり相対的回転角度に対して示す各検出電圧V1,V
2の特性例を示す。このような特性が得られる理由は図
4(B)を参照して既に説明した通りである。このよう
にちょうど逆特性の2種類の検出電圧V1,V2をアナ
ログで得ることができる。検出対象位置xつまり相対的
回転角度の検出のためには、どちらか一方の検出電圧V
1,V2のみを得るように一系列の整流回路だけで構成
すれば足りるが、逆特性の2種類の検出電圧V1,V2
を並列的に発生するようにすることにより、冗長性をも
たせることができる。すなわち、どちらか一方の検出系
列で何らかの故障が生じた場合に、適切に対処すること
ができる。In each of the above embodiments, the configuration for obtaining the position detection data is not limited to the configuration using the phase detection circuit 32 as shown in FIG. 2B, but as shown in FIG. The voltage detection circuit 40 may be used. 11A, the configuration other than the voltage detection circuit 40 is the same as that shown in FIG. 2B. In short, in the voltage detection circuit 40, an AC signal sin θ sin having an equivalently sine function amplitude characteristic output from the arithmetic circuit 31A
ωt is input to the rectifier circuit 41 to remove an AC signal component,
DC detection voltage V responding only to amplitude voltage component sin θ
Generates 1. Further, an AC signal cos θ having an amplitude characteristic of a cosine function equivalently output from the arithmetic circuit 31B.
The sin ωt is input to the rectifier circuit 42 to remove an AC signal component and generate a DC detection voltage V2 that responds only to the amplitude voltage component cos θ. FIG. 11B shows the detection target position x.
That is, the detection voltages V1 and V shown with respect to the relative rotation angle
2 shows a characteristic example. The reason why such characteristics are obtained is as described above with reference to FIG. In this manner, two types of detection voltages V1 and V2 having exactly opposite characteristics can be obtained in analog form. To detect the detection target position x, that is, the relative rotation angle, one of the detection voltages V
It is sufficient to configure only one series of rectifier circuits so as to obtain only V1 and V2, but two types of detection voltages V1 and V2 having opposite characteristics are sufficient.
Are generated in parallel, redundancy can be provided. That is, when any failure occurs in either one of the detection sequences, it is possible to appropriately cope with the failure.
【0058】図12は、位相検出用アナログ回路32A
と電圧検出回路40とを併設し、位相検出と電圧検出の
どちらでも採用できるようにした構成例を示す。図12
は、図11(A)において位相検出用アナログ回路32
Aが付加されたものと同じである。よって、位相検出用
アナログ回路32A以外の構成についての説明は、図2
(B)及び図11(A)の説明を援用する。位相検出用
アナログ回路32Aにおいて、演算回路31Aから出力
された等価的にサイン関数の振幅特性を持つ交流信号A
=sinθsinωtは、位相シフト回路19に入力さ
れ、その電気的位相が所定量位相シフトされ、例えば9
0度進められて、位相シフトされた交流信号A’=sin
θ・cosωtが得られる。また、位相検出用アナログ回
路32Aにおいては加算回路15と減算回路16とが設
けられており、加算回路15では、位相シフト回路19
から出力される上記位相シフトされた交流信号A’=si
nθ・cosωtと、演算回路31Bから出力される等価的
にコサイン関数の振幅特性を持つ交流信号B=cosθ
sinωtとが加算され、その加算出力として、B+
A’=cosθ・sinωt+sinθ・cosωt=sin(ωt+
θ)なる略式で表わせる第1の電気的交流信号Y1が得
られる。減算回路16では、上記位相シフトされた交流
信号A’=sinθ・cosωtと上記演算回路31Bから出
力交流信号B=cosθ・sinωtとが減算され、その減算
出力として、B−A’=cosθ・sinωt−sinθ・cosω
t=sin(ωt−θ)なる略式で表わせる第2の電気的
交流信号Y2が得られる。このようにして、検出対象位
置(x)に対応して正方向にシフトされた電気的位相角
(+θ)を持つ第1の電気的交流出力信号Y1=sin
(ωt+θ)と、同じ前記検出対象位置(x)に対応し
て負方向にシフトされた電気的位相角(−θ)を持つ第
2の電気的交流出力信号Y2=sin(ωt−θ)とが、
電気的処理によって夫々得られる。FIG. 12 shows an analog circuit 32A for phase detection.
A configuration example in which a voltage detection circuit 40 and a voltage detection circuit 40 are provided together so that both phase detection and voltage detection can be adopted. FIG.
Is the phase detection analog circuit 32 in FIG.
It is the same as the one with A added. Therefore, the description of the configuration other than the phase detection analog circuit 32A will be described with reference to FIG.
The description of FIG. 11B and FIG. In an analog circuit for phase detection 32A, an AC signal A having an amplitude characteristic of a sine function equivalently output from the arithmetic circuit 31A
= Sinθsinωt is input to the phase shift circuit 19, and its electric phase is phase-shifted by a predetermined amount.
AC signal A '= sin advanced by 0 degree and phase shifted
θ · cosωt is obtained. The phase detection analog circuit 32A includes an addition circuit 15 and a subtraction circuit 16, and the addition circuit 15 includes a phase shift circuit 19
The phase-shifted AC signal A ′ = si output from
nθ · cosωt and an AC signal B = cosθ equivalently having an amplitude characteristic of a cosine function output from the arithmetic circuit 31B
sinωt and B +
A ′ = cosθ · sinωt + sinθ · cosωt = sin (ωt +
The first electrical AC signal Y1 can be obtained, which can be represented by the simplified expression θ). The subtraction circuit 16 subtracts the phase-shifted AC signal A ′ = sinθ · cosωt from the arithmetic circuit 31B and the output AC signal B = cosθ · sinωt, and obtains B−A ′ = cosθ · sinωt as a subtraction output. −sinθ ・ cosω
As a result, a second electrical AC signal Y2 can be obtained, which can be represented by a simplified expression of t = sin (ωt−θ). Thus, the first electrical AC output signal Y1 = sin having the electrical phase angle (+ θ) shifted in the positive direction corresponding to the detection target position (x)
(Ωt + θ), a second electrical AC output signal Y2 = sin (ωt−θ) having an electrical phase angle (−θ) shifted in the negative direction corresponding to the same detection target position (x). But,
Each is obtained by electrical processing.
【0059】加算回路15及び減算回路16の出力信号
Y1,Y2は、夫々ゼロクロス検出回路17,18に入
力され、それぞれのゼロクロスが検出される。ゼロクロ
スの検出の仕方としては、例えば、各信号Y1,Y2の
振幅値が負極性から正極性に変化するゼロクロスつまり
0位相を検出する。各回路17,18で検出したゼロク
ロス検出パルスつまり0位相検出パルスは、ラッチパル
スLP1,LP2として出力される。ラッチパルスLP
1,LP2は、図示しない位相ずれ測定装置に入力され
る。この位相ずれ測定装置では、基準交流信号源30か
ら発生される基準交流信号sinωtの0位相時点から
各ラッチパルスLP1,LP2の発生時点(立ち上がり
トリガ時点)までの時間差をカウントし、ラッチパルス
LP1に対応するカウント値を正方向にシフトされた位
相角(+θ)の位相データとして検出し、ラッチパルス
LP2に対応するカウント値を負方向にシフトされた位
相角(−θ)の位相データとして検出する。これらの正
方向及び負方向にシフトされた位相角+θ及び−θの位
相検出データの利用方法については、前述した本出願人
の出願に係る先願明細書に記載されているので、それと
同様の手法で利用すればよい。The output signals Y1 and Y2 of the adder circuit 15 and the subtractor circuit 16 are input to zero-cross detection circuits 17 and 18, respectively, where the respective zero-crosses are detected. As a method of detecting the zero cross, for example, a zero cross in which the amplitude values of the signals Y1 and Y2 change from negative polarity to positive polarity, that is, zero phase is detected. The zero-cross detection pulse, that is, the zero-phase detection pulse detected by each of the circuits 17 and 18 is output as latch pulses LP1 and LP2. Latch pulse LP
1 and LP2 are input to a phase shift measuring device (not shown). In this phase shift measuring device, the time difference from the zero-phase time point of the reference AC signal sinωt generated from the reference AC signal source 30 to the generation time point (rising trigger time point) of each of the latch pulses LP1 and LP2 is counted, and the latch pulse LP1 is counted. The corresponding count value is detected as phase data of the phase angle (+ θ) shifted in the positive direction, and the count value corresponding to the latch pulse LP2 is detected as phase data of the phase angle (−θ) shifted in the negative direction. . The method of using the phase detection data of the phase angles + θ and −θ shifted in the positive direction and the negative direction is described in the above-mentioned prior application of the present applicant. You just have to use it in the method.
【0060】なお、基準交流発生源30の発振回路その
ものをコイル部10の側に設けた場合は、図12に示す
ように、基準交流発生源30から発生される基準交流信
号を方形波変換回路20に入力し、基準交流信号sin
ωtに同期する方形波信号(パルス信号)を形成し、こ
れを上記位相ずれ測定装置に入力してやる。その場合、
位相ずれ測定装置では、入力された基準交流信号sin
ωtに同期する方形波信号(パルス信号)の立ち上がり
に同期してクロックパルスカウントを行ない、各ラッチ
パルスLP1,LP2の発生時点(立ち上がりトリガ時
点)でそのカウント値をラッチする構成を採用すること
で、上記のように正方向及び負方向にシフトされた位相
角+θ及び−θの位相検出データをそれぞれ得ることが
できる。勿論、これに限らず、上記位相ずれ測定装置の
側で、基準交流信号sinωtに同期する方形波信号
(パルス信号)を発生し、この方形波信号(パルス信
号)に基づきコイル部10の回路側でアナログフィルタ
処理等をかけることで、アナログの基準交流信号sin
ωtを発生するようにしてもよい。その場合は、位相ず
れ測定装置の側では、出力した基準交流信号sinωt
に同期する方形波信号(パルス信号)の立ち上がりに同
期してクロックパルスカウントを行ない、各ラッチパル
スLP1,LP2の発生時点(立ち上がりトリガ時点)
でそのカウント値をラッチする構成を採用すればよい。
上記位相ずれ測定装置としては、CPUのようなソフト
ウェアプログラム処理可能なプロセッサを使用するとよ
い。なお、図12の回路において、電圧検出回路40の
整流回路41に入力する信号として、演算回路31Aの
出力信号A=sinθsinωtに代えて、位相シフト
回路19からの出力信号A’=sinθcosωtを入
力するようにしてもよい。When the oscillation circuit itself of the reference AC source 30 is provided on the side of the coil section 10, the reference AC signal generated from the reference AC source 30 is converted into a square wave conversion circuit as shown in FIG. 20 and the reference AC signal sin
A square wave signal (pulse signal) synchronized with ωt is formed, and this is input to the phase shift measuring device. In that case,
In the phase shift measuring device, the input reference AC signal sin
The clock pulse count is performed in synchronization with the rise of the square wave signal (pulse signal) synchronized with ωt, and the count value is latched at the time when each of the latch pulses LP1 and LP2 occurs (at the time of the rising trigger). As described above, the phase detection data of the phase angles + θ and −θ shifted in the positive direction and the negative direction can be obtained, respectively. Of course, the present invention is not limited to this. On the side of the phase shift measuring device, a square wave signal (pulse signal) synchronized with the reference AC signal sinωt is generated, and based on the square wave signal (pulse signal), The analog reference AC signal sin
ωt may be generated. In that case, on the side of the phase shift measuring device, the output reference AC signal sinωt
The clock pulse count is performed in synchronization with the rise of the square wave signal (pulse signal) synchronized with the clock pulse, and the generation time of each latch pulse LP1, LP2 (the rise trigger time)
And a configuration for latching the count value may be adopted.
As the phase shift measuring device, a processor such as a CPU capable of processing a software program may be used. In the circuit of FIG. 12, as the signal input to the rectifier circuit 41 of the voltage detection circuit 40, instead of the output signal A of the arithmetic circuit 31A = sin θ sinωt, the output signal A ′ = sin θ cosωt from the phase shift circuit 19 is input. You may do so.
【0061】なお、コイル部10におけるコイル構成
は、上記実施例のように、センサ用コイルL1を1個の
み設けるタイプに限らない。例えば、1相交流信号(s
inωt)で励磁される複数のセンサ用コイルをその配
置位置をずらして配置し、各センサ用コイルの出力電圧
を取り出し、取り出した各電圧を適宜の組み合わせで演
算することにより、等価的にサイン相出力信号(sin
θsinωt)とコサイン相出力信号(cosθsin
ωt)を得るようにしてもよい。あるいは、通常のレゾ
ルバ装置又はその類似装置で知られているように、1相
交流信号(sinωt)で励磁される少なくとも1つの
1次コイルと、サイン相出力信号(sinθsinω
t)を出力する2次コイルと、コサイン相出力信号(c
osθsinωt)を出力する2次コイルとをそれぞれ
設け、各2次コイルからサイン相出力信号(sinθs
inωt)とコサイン相出力信号(cosθsinω
t)を直接得るようにしてもよい。その場合は、図2
(B)その他で示された演算回路31A,31Bを省略
できるのは勿論である。また、必要とあらば、2相交流
信号(例えばsinωtとcosωt)で励磁される少
なくとも2つの1次コイルと、検出対象位置に応じて位
相シフトされた交流出力信号(sin(ωt+θ))を
出力する2次コイルとを設けるようにしてもよい。The configuration of the coil in the coil section 10 is not limited to the type in which only one sensor coil L1 is provided as in the above embodiment. For example, a one-phase AC signal (s
(inωt), by disposing a plurality of sensor coils at different positions, extracting output voltages of the respective sensor coils, and calculating the extracted voltages in an appropriate combination to obtain an equivalent sine phase. Output signal (sin
θ sinωt) and the cosine phase output signal (cos θ sin
ωt) may be obtained. Alternatively, at least one primary coil excited by a one-phase AC signal (sinωt) and a sine-phase output signal (sinθsinω), as is known in a normal resolver device or the like.
t) and a cosine phase output signal (c
osθ sinωt), and a sine phase output signal (sin θs) is output from each secondary coil.
inωt) and the cosine phase output signal (cos θ sinω
t) may be obtained directly. In that case, Figure 2
(B) It goes without saying that the arithmetic circuits 31A and 31B described above can be omitted. If necessary, at least two primary coils excited by a two-phase AC signal (for example, sinωt and cosωt) and an AC output signal (sin (ωt + θ)) phase-shifted according to the position to be detected are output. A secondary coil may be provided.
【0062】本発明に係る相対的回転位置検出装置は、
ねじり量検出装置あるいはトルクセンサに限らず、例え
ば、エンジンオーバーヘッドカムの相対的な回転角度を
検出するエンジン噴射タイミング制御用センサにも応用
することができる。その他、要するに、回転可能な2軸
の所定角度範囲にわたるねじれ量や回転ずれなどの相対
的回転位置の検出センサとして好適なものである。The relative rotational position detecting device according to the present invention comprises:
The present invention can be applied not only to the torsion amount detecting device or the torque sensor but also to, for example, an engine injection timing control sensor for detecting a relative rotation angle of an engine overhead cam. In other words, the sensor is suitable as a sensor for detecting a relative rotational position such as a twist amount or a rotational deviation over a predetermined angular range of two rotatable axes.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上のとおり、この発明の第1の観点に
よれば、相対的に回転変位する第1及び第2の軸のそれ
ぞれに磁気応答部材を配置して、両磁気応答部材の相対
的回転位置関係をコイルを用いて非接触的に検出するタ
イプの検出装置において、オルダム機構を介在させるこ
とにより、第1及び第2の軸の回転方向以外の不要な動
きをキャンセルして、両磁気応答部材の相対的回転位置
関係にこれらの不要な動きが影響しないようにしたの
で、第1及び第2の軸の相対的関係において、回転方向
以外の不所望のがたつきが生じても、精度のよい検出を
行なうことが可能となる、という優れた効果を奏する。As described above, according to the first aspect of the present invention, a magnetic responsive member is disposed on each of the first and second shafts that are relatively rotated and displaced, and the relative magnetic responsive members are positioned relative to each other. In a detection device of the type that detects the relative rotational positional relationship in a non-contact manner using a coil, unnecessary movements other than the rotation directions of the first and second shafts are canceled by interposing an Oldham mechanism, and both Since these unnecessary movements do not affect the relative rotational positional relationship of the magnetic response member, even if there is undesired play other than the rotational direction in the relative relationship between the first and second axes. This makes it possible to perform highly accurate detection.
【0064】また、この発明の第2の観点によれば、1
つのセンサ用コイルを用いて第1及び第2の軸の相対的
回転位置を示すアナログ直流電圧を得ることができ、そ
の場合に、センサ用コイルに直列接続された温度補償用
コイルを具備し、前記センサ用コイルと前記温度補償用
コイルとの接続点より、センサ用コイルのインピーダン
ス変化に基づき変化する該センサ用コイルの出力電圧を
取り出すようにしているので、コイルの温度ドリフトを
適正に相殺し、温度ドリフト補償済みの出力電圧を取り
出すことができ、検出精度が向上する。また、交流信号
からなる所定の基準電圧を発生し、前記センサ用コイル
の出力信号と前記基準電圧とを演算し、前記相対的回転
位置に対応する振幅係数を持つ交流出力信号を生成する
ことで、センサ用コイルの出力信号の振幅特性を望みの
特性に設定することができ、望みの特性のアナログ直流
電圧が得られるように制御することが容易になる。Further, according to the second aspect of the present invention, 1
An analog DC voltage indicating the relative rotational position of the first and second shafts can be obtained using one sensor coil, and in that case, a temperature compensation coil connected in series to the sensor coil is provided. Since the output voltage of the sensor coil that changes based on the impedance change of the sensor coil is taken out from the connection point between the sensor coil and the temperature compensation coil, the temperature drift of the coil is appropriately canceled. In addition, the output voltage whose temperature drift has been compensated can be extracted, and the detection accuracy is improved. Also, by generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal, calculating the output signal of the sensor coil and the reference voltage, and generating an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position. In addition, the amplitude characteristic of the output signal of the sensor coil can be set to a desired characteristic, and control can be easily performed so that an analog DC voltage having the desired characteristic is obtained.
【0065】また、この発明の第3の観点によれば、第
1及び第2の軸にそれぞれ配置される第1及び第2の磁
気応答部材が、それぞれ、回転方向に所定間隔で複数の
スリット部を形成してなる平板形状の部材からなり、前
記相対的回転位置に応じた各磁気応答部材同士のスリッ
ト部の重なり具合によって前記コイル部に対する磁気的
結合が変化するようにしたものであるため、第1及び第
2の磁気応答部材の構造が全体としてフラットな、コン
パクトな構造となり、大型の凹凸歯を設けるような構造
に比べて、はるかに簡素化、小型化、コンパクト化を図
ることができる。According to a third aspect of the present invention, the first and second magnetic response members disposed on the first and second shafts respectively include a plurality of slits at predetermined intervals in the rotational direction. The magnetic coupling to the coil portion is changed by the degree of overlap of the slit portions of the respective magnetic response members according to the relative rotation position. The structure of the first and second magnetic response members becomes a flat and compact structure as a whole, and can be much simpler, smaller, and more compact than a structure in which large uneven teeth are provided. it can.
【0066】さらに、1相の交流で励磁される1個のコ
イル(すなわちセンサ用コイル)のみを使用し、この出
力電圧と基準電圧とを演算することで、複数相の振幅関
数特性を示す出力交流信号を検出対象たる相対的位置に
応じて発生するように構成することができるので、その
ような構成にあっては、2次コイルが不要であることか
ら、小型かつシンプルな構造の相対的回転位置検出装置
を提供することができる。しかも、必要に応じて、位相
検出方式を採用することにより、より一層精度のよい相
対的回転位置検出が可能となる。Further, by using only one coil (ie, a sensor coil) excited by one-phase alternating current and calculating the output voltage and the reference voltage, an output showing the amplitude function characteristics of a plurality of phases is obtained. Since the AC signal can be configured to be generated in accordance with the relative position to be detected, in such a configuration, a secondary coil is not required, so that a small and simple structure is used. A rotational position detection device can be provided. Moreover, by adopting the phase detection method as required, it is possible to detect the relative rotational position with higher accuracy.
【図1】 本発明の一実施例に係る相対的回転位置検出
装置の構造例を示すもので、(A)は分解斜視図、
(B)は第1の磁気応答部材の全体形状の一例を示す正
面図、(C)は第2の磁気応答部材の全体形状の一例を
示す正面図。FIG. 1 shows an example of the structure of a relative rotational position detecting device according to an embodiment of the present invention, where (A) is an exploded perspective view,
(B) is a front view showing an example of the whole shape of the first magnetic response member, and (C) is a front view showing an example of the whole shape of the second magnetic response member.
【図2】 (A)は図1に示した検出装置の軸方向断面
略図、(B)は同検出装置のコイル部に関連する電気回
路図。2A is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the detection device shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an electric circuit diagram relating to a coil portion of the detection device.
【図3】 同実施例における第1及び第2の磁気応答部
材の相対的回転位置関係のいくつかの代表例を示す図。FIG. 3 is a view showing some typical examples of a relative rotational positional relationship between first and second magnetic response members in the embodiment.
【図4】 図1に示した検出装置の検出動作説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection operation of the detection device shown in FIG.
【図5】 図1に示した検出装置における基準電圧発生
用コイルのインピーダンス調整法の一例を示す略図。FIG. 5 is a schematic view showing an example of a method of adjusting the impedance of a reference voltage generating coil in the detection device shown in FIG. 1;
【図6】 オルダム機構を具備してなる本発明に係る相
対的回転位置検出装置の実施例を示す分解斜視略図。FIG. 6 is a schematic exploded perspective view showing an embodiment of a relative rotational position detecting device according to the present invention including an Oldham mechanism.
【図7】 図6に示した検出装置の軸方向断面略図。7 is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the detection device shown in FIG.
【図8】 オルダム機構を具備してなる本発明に係る相
対的回転位置検出装置の別の実施例を示す分解斜視略
図。FIG. 8 is a schematic exploded perspective view showing another embodiment of the relative rotational position detecting device according to the present invention including the Oldham mechanism.
【図9】 図8に示した検出装置の軸方向断面略図。9 is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the detection device shown in FIG.
【図10】 図8に示した検出装置の検出動作説明図。FIG. 10 is a diagram illustrating a detection operation of the detection device illustrated in FIG. 8;
【図11】 相対的回転位置に応じたアナログ直流電圧
を発生するように構成してなる本発明に係る相対的回転
位置検出装置の実施例を示す回路図。FIG. 11 is a circuit diagram showing an embodiment of a relative rotation position detection device according to the present invention configured to generate an analog DC voltage according to a relative rotation position.
【図12】 電圧検出と位相検出の両機能を具備した本
発明に係る相対的回転位置検出装置の実施例を示す回路
図。FIG. 12 is a circuit diagram showing an embodiment of a relative rotational position detecting device according to the present invention having both functions of voltage detection and phase detection.
1 トーションバー 2 入力軸(第1の軸) 3 出力軸(第2の軸) 10 コイル部 L1 センサ用コイル L2 温度補償用コイル 11,12,13,14 磁気応答部材 11a,12a スリット部 13a,14a 凸部 13b,14b 凹部 30 交流発生源 31A,31B アナログ演算回路 32 位相検出回路 La1,La2,Lb1,Lb2 基準電圧発生用のコ
イル S1,S2 リング F1,F2 フランジ SR シールドリング M 補助的磁気応答部材 40 電圧検出回路 41,42 整流回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torsion bar 2 Input shaft (1st axis) 3 Output shaft (2nd axis) 10 Coil part L1 Sensor coil L2 Temperature compensation coil 11, 12, 13, 14 Magnetic response member 11a, 12a Slit part 13a, 14a Convex part 13b, 14b Concave part 30 AC source 31A, 31B Analog operation circuit 32 Phase detection circuit La1, La2, Lb1, Lb2 Reference voltage generating coil S1, S2 Ring F1, F2 Flange SR Shield ring M Auxiliary magnetic response Member 40 Voltage detection circuit 41, 42 Rectifier circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA34 AA36 BA08 CA40 CB01 CC04 DA05 EA03 GA07 GA08 KA01 2F077 AA13 AA49 CC02 FF02 FF13 FF31 UU07 VV02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA34 AA36 BA08 CA40 CB01 CC04 DA05 EA03 GA07 GA08 KA01 2F077 AA13 AA49 CC02 FF02 FF13 FF31 UU07 VV02
Claims (17)
相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であ
って、 交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置し
てなるコイル部と、 前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気
応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合
し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気
応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前
記コイル部から生じるものと、 前記第1及び第2の軸の少なくとも一方と、これに対応
して配置される前記第1及び第2の磁気応答部材の少な
くとも一方との間に設けられ、回転方向以外の軸の不要
な動きを吸収するオルダム機構とを具えた相対的回転位
置検出装置。1. A relative rotation position detection device for detecting a relative rotation position of a first and a second shaft which are relatively rotatable, wherein at least one coil excited by an AC signal is arranged. And a first and a second magnetic responsive member disposed on the first and second shafts, which are magnetically coupled to the coil portion, and correspond to the relative rotational position. The relative position of the first and second magnetic response members changes, and an output corresponding thereto is generated from the coil unit; and at least one of the first and second axes, and A relative rotation position detection device provided between at least one of the first and second magnetic response members to be disposed and an Oldham mechanism for absorbing unnecessary movement of a shaft other than the rotation direction.
で連結されている請求項1に記載の相対的回転位置検出
装置。2. The relative rotational position detecting device according to claim 1, wherein the first and second shafts are connected by a torsion bar.
する回路と、 前記コイル部の出力信号と前記基準電圧とを演算し、所
定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号
を少なくとも2つ生成する演算回路であって、前記各交
流出力信号の前記周期的振幅関数はその周期特性におい
て所定位相だけ異なっているものとをさらに具えた請求
項1又は2に記載の相対的回転位置検出装置。A circuit for generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal; an output signal of the coil unit and the reference voltage being calculated; and an AC output signal having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient. The relative rotational position according to claim 1 or 2, further comprising two arithmetic circuits, wherein the periodic amplitude function of each of the AC output signals is different in a periodic characteristic by a predetermined phase. Detection device.
1つのセンサ用コイルを配置してなり、前記相対的回転
位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的位
置が変化し、これに応じて前記センサ用コイルのインピ
ーダンスが変化し、 前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイル
と、 前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点
より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づ
き変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路
とをさらに具備する請求項1乃至3のいずれかに記載の
相対的回転位置検出装置。4. The sensor according to claim 1, wherein the coil unit includes one sensor coil that is excited by an AC signal, and a relative position of the first and second magnetic response members is changed according to the relative rotation position. And the impedance of the sensor coil changes in response to the change. The temperature compensation coil connected in series to the sensor coil, and a connection point between the sensor coil and the temperature compensation coil, 4. The relative rotational position detecting device according to claim 1, further comprising a circuit for extracting an output signal of the sensor coil that changes based on a change in impedance of the sensor coil.
応するレベルを持つ直流電圧を生成する回路をさらに具
備する請求項4に記載の相対的回転位置検出装置。5. The relative rotational position detecting device according to claim 4, further comprising a circuit for rectifying an output signal to generate a DC voltage having a level corresponding to the relative position.
2つの2次コイルを含み、前記2次コイルから、所定の
周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少
なくとも2つ生成され、前記各交流出力信号の前記周期
的振幅関数はその周期特性において所定位相だけ異なっ
ている請求項1又は2に記載の相対的回転位置検出装
置。6. The coil unit includes a primary coil and at least two secondary coils, and at least two AC output signals having a predetermined periodic amplitude function as an amplitude coefficient are generated from the secondary coil; 3. The relative rotational position detecting device according to claim 1, wherein the periodic amplitude functions of the respective AC output signals are different from each other by a predetermined phase in their periodic characteristics.
相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置であ
って、 交流信号で励磁される1つのセンサ用コイルを配置して
なるコイル部と、 前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気
応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合
し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気
応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前
記センサ用コイルから生じるものと、 前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイル
と、 前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点
より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づ
き変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路
と、 前記出力信号を整流して前記相対的回転位置に対応する
レベルの直流電圧を得る整流回路とを具える相対的回転
位置検出装置。7. A relative rotation position detection device for detecting a relative rotation position of a first and a second shaft which are relatively rotatable, wherein one sensor coil excited by an AC signal is arranged. And a first and a second magnetic response member disposed on the first and second shafts, which are magnetically coupled to the coil portion and correspond to the relative rotational position. The relative position of the first and second magnetic response members is changed, and an output corresponding to the change is generated from the sensor coil; a temperature compensation coil connected in series to the sensor coil; A circuit for extracting an output signal of the sensor coil that changes based on a change in impedance of the sensor coil from a connection point between the sensor coil and the temperature compensation coil; and rectifying the output signal to obtain the relative rotational position. Corresponding to The relative rotational position detection device comprising a rectifier circuit for obtaining a DC voltage of the bell.
する回路と、 前記センサ用コイルの出力信号と前記基準電圧とを演算
し、前記相対的回転位置に対応する振幅係数を持つ交流
出力信号を生成する演算回路とをさらに具え、該演算回
路の交流出力信号を前記整流回路に入力することで、前
記相対的回転位置に対応するレベルの直流電圧を得るよ
うにした請求項7に記載の相対的回転位置検出装置。8. A circuit for generating a predetermined reference voltage consisting of an AC signal, an AC output signal having an amplitude coefficient corresponding to the relative rotational position, calculating an output signal of the sensor coil and the reference voltage. The circuit according to claim 7, further comprising: an arithmetic circuit that generates a DC voltage of a level corresponding to the relative rotational position by inputting an AC output signal of the arithmetic circuit to the rectifier circuit. Relative rotational position detection device.
関する所定の第1の関数を振幅係数として持つ第1の交
流出力信号と、前記第1の関数とは逆特性の第2の関数
を振幅係数として持つ第2の交流出力信号とを生成する
ものであり、前記整流回路は、前記第1及び第2の交流
出力信号をそれぞれ整流して前記相対的回転位置に対応
するレベルの直流電圧をそれぞれ出力する請求項8に記
載の相対的回転位置検出装置。9. The arithmetic circuit includes: a first AC output signal having a predetermined first function related to the relative rotational position as an amplitude coefficient; and a second function having a characteristic inverse to the first function. A second AC output signal having an amplitude coefficient, wherein the rectifier circuit rectifies the first and second AC output signals, respectively, and a DC voltage having a level corresponding to the relative rotational position. 9. The relative rotation position detecting device according to claim 8, wherein
回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる
平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた
各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって
前記コイル部に対する磁気的結合が変化するようにした
請求項1乃至9のいずれかに記載の相対的回転位置検出
装置。10. The first and second magnetic response members,
It is formed of a flat plate-shaped member having a plurality of slits formed at predetermined intervals in the rotation direction, and the magnetic coupling to the coil unit is performed by the overlapping state of the slits of the respective magnetic response members according to the relative rotation position. The relative rotational position detecting device according to claim 1, wherein the relative rotational position detecting device changes.
の相対的回転位置を検出する相対的回転位置検出装置で
あって、 交流信号で励磁される少なくとも1つのコイルを配置し
てなるコイル部と、 前記第1及び第2の軸に配置された第1及び第2の磁気
応答部材であって、前記コイル部に対して磁気的に結合
し、前記相対的回転位置に応じて該第1及び第2の磁気
応答部材の相対的位置が変化し、これに応じた出力を前
記コイル部から生じるものであり、各磁気応答部材は、
回転方向に所定間隔で複数のスリット部を形成してなる
平板形状の部材からなり、前記相対的回転位置に応じた
各磁気応答部材同士のスリット部の重なり具合によって
前記コイル部に対する磁気的結合が変化するものとを具
えた相対的回転位置検出装置。11. A relative rotation position detection device for detecting a relative rotation position of first and second shafts which are relatively rotatable, wherein at least one coil excited by an AC signal is arranged. And a first and a second magnetic responsive member disposed on the first and second shafts, which are magnetically coupled to the coil portion, and correspond to the relative rotational position. The relative position of the first and second magnetic response members changes, and an output corresponding thereto is generated from the coil unit.
It is formed of a flat plate-shaped member having a plurality of slits formed at predetermined intervals in the rotation direction, and the magnetic coupling to the coil unit is performed by the overlapping state of the slits of the respective magnetic response members according to the relative rotation position. A relative rotational position detecting device comprising a variable one.
る1つのセンサ用コイルを配置してなり、前記相対的回
転位置に応じて該第1及び第2の磁気応答部材の相対的
位置が変化し、これに応じて前記センサ用コイルのイン
ピーダンスが変化し、 前記センサ用コイルに直列接続された温度補償用コイル
と、 前記センサ用コイルと前記温度補償用コイルとの接続点
より、前記センサ用コイルのインピーダンス変化に基づ
き変化する該センサ用コイルの出力信号を取り出す回路
とをさらに具備する請求項11に記載の相対的回転位置
検出装置。12. The sensor according to claim 1, wherein the coil unit includes one sensor coil that is excited by an AC signal, and a relative position of the first and second magnetic response members is changed according to the relative rotation position. And the impedance of the sensor coil changes in response to the change. The temperature compensation coil connected in series to the sensor coil, and a connection point between the sensor coil and the temperature compensation coil, 12. The relative rotation position detecting device according to claim 11, further comprising a circuit for extracting an output signal of the sensor coil that changes based on a change in impedance of the sensor coil.
生する回路と、 前記コイル部の出力信号と前記基準電圧とを演算し、所
定の振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を少な
くとも2つ生成する演算回路であって、前記各交流出力
信号の前記周期的振幅関数はその周期特性において所定
位相だけ異なっているものとをさらに具えた請求項11
又は12に記載の相対的回転位置検出装置。13. A circuit for generating a predetermined reference voltage composed of an AC signal, at least two AC output signals having a predetermined amplitude function as an amplitude coefficient, calculating an output signal of the coil unit and the reference voltage. 12. An arithmetic circuit for generating, wherein said periodic amplitude function of each of said AC output signals further differs by a predetermined phase in its periodic characteristic.
Or the relative rotation position detection device according to 12.
及び第2の基準電圧を発生し、 前記演算回路は、前記コイル部の出力電圧と前記第1及
び第2の基準電圧とを用いて所定の第1の演算及び第2
の演算をそれぞれ行うことで、第1の振幅関数を振幅係
数として持つ第1の交流出力信号と、第2の振幅関数を
振幅係数として持つ第2の交流出力信号とをそれぞれ生
成するものである請求項3又は13に記載の相対的回転
位置検出装置。14. A circuit for generating the reference voltage, comprising:
And a second reference voltage, wherein the arithmetic circuit uses the output voltage of the coil unit and the first and second reference voltages to perform a first first arithmetic operation and a second arithmetic operation.
Are respectively generated to generate a first AC output signal having a first amplitude function as an amplitude coefficient and a second AC output signal having a second amplitude function as an amplitude coefficient. The relative rotational position detecting device according to claim 3 or 13.
第1及び第2の交流出力信号における前記第1及び第2
の振幅関数の周期特性における特定の位相区間を定める
ものであり、この第1及び第2の基準電圧を可変するこ
とで、該特定の位相区間と前記相対的位置の変化範囲と
の対応関係を可変できることを特徴とする請求項14に
記載の相対的回転位置検出装置。15. The first and second reference voltages are used as the first and second AC output signals in the first and second AC output signals.
The first and second reference voltages are varied to determine the correspondence between the specific phase section and the relative position change range by varying the first and second reference voltages. 15. The relative rotational position detecting device according to claim 14, wherein the relative rotational position detecting device is variable.
信号が印加されるように直列接続された2つのコイルを
含む第1の回路と、交流信号が印加されるように直列接
続された2つのコイルを含む第2の回路とを含み、該第
1の回路のコイルの接続点より前記第1の基準電圧を取
り出し、該第2の回路のコイルの接続点より前記第2の
基準電圧を取り出すようにした請求項14又は15に記
載の相対的回転位置検出装置。16. A circuit for generating the reference voltage includes a first circuit including two coils connected in series so that an AC signal is applied, and a second circuit connected in series so that an AC signal is applied. A second circuit including two coils, extracting the first reference voltage from the connection point of the coil of the first circuit, and extracting the second reference voltage from the connection point of the coil of the second circuit. 16. The relative rotational position detecting device according to claim 14, wherein the relative rotational position detecting device is taken out.
性体コアを有し、該2つのコイルのそれぞれに対する磁
性体コアの配置を調整することで、コイルのインピーダ
ンスを調整し、もって該2つのコイルの接続点より取り
出される基準電圧のレベルを調整できるようにした請求
項16に記載の相対的回転位置検出装置。17. The two coils connected in series have a magnetic core, and by adjusting the arrangement of the magnetic core with respect to each of the two coils, the impedance of the coil is adjusted. 17. The relative rotational position detecting device according to claim 16, wherein a level of a reference voltage extracted from a connection point of the coil can be adjusted.
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