(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って所定間隔で配列される複数の第１の導体層を有する第１のロータ、
絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロータと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して所定の角度内を相対回転する第２のロータ、
励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記励磁コイルを保持するコアとを有する固定体及び
前記励磁コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、
前記固定体に固定される第１のギア部材、それぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１のギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成された第３のギア部と噛合する第２のギア部材、前記第２のギア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、前記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロータの回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前記固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイルを有するコイル部材を備え、前記第１及び第２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルとの間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位センサを設けたことを特徴とする回転センサ。
【請求項２】
前記励磁コイルとして、前記第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検出する相対回転角コイルあるいは前記第１及び第２のロータの前記固定体に対する回転角を検出する回転角コイルの少なくとも一方を備える、請求項１の回転センサ。
【請求項３】
前記相対回転角コイルからの出力信号を処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手段あるいは前記回転角コイル及び変位センサからの出力信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段とを備える、請求項２の回転センサ。
【請求項４】
周方向に沿って所定間隔で配列される複数の第１の導体層を有する第１のロータ、
絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロータと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して所定の角度内を相対回転する第２のロータ、
前記第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検出する相対回転角コイル及び前記第１及び第２のロータの回転角を検出する回転角コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記相対回転角コイルと回転角コイルとを保持するコアとを有する固定体及び
前記相対回転角コイル及び回転角コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、
前記固定体に取り付けられる第１のギア部材、それぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１のギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成された第３のギア部と噛合する第２のギア部材、絶縁磁性材から成形され、前記第２のギア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、前記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロータの回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前記固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイルを備え、前記第１及び第２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルとの間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位センサを設けたことを特徴とする回転センサ。
【請求項５】
前記相対回転角コイルからの出力信号を処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手段並びに前記回転角コイル及び変位センサからの出力信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段とを備える、請求項４の回転センサ。
【請求項６】
導体片と、前記発振手段と接続され、前記導体片と協働するコイルとを有し、一方が前記固定体に、他方が前記第２のロータに、それぞれ設けられ、前記第２のロータの回転に基づくコイルインダクタンスの変化を検出するピッチセンサが設けられている、請求項１乃至５いずれかの回転センサ。
【請求項７】
前記第２の信号処理手段は、前記回転角コイルからの出力信号の上限点及び下限点付近では、前記上限点及び下限点時の出力信号と同じ信号を出力するように信号処理する、請求項３又は５に記載の回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
絶縁磁性材層と導体層とを有する回転体（ロータ）と、励磁コイルを有する固定体とを備え、相対回転する二本の回転軸、例えば、トーションジョイントを介して二本の回転軸が連結された自動車のハンドルシャフトにおける回転角を検出する回転センサが知られている（例えば、特開平７−１３９９０５号公報参照）。
【０００３】
ところで、上記した従来の回転センサは、左右方向１８０度以内（１回転以内）の回転角を測定できるが、１８０度を越える回転角は測定できなかった。また、測定した回転角が左右いずれの方向の角度であるかについては測定できず、別途回転方向を測定する必要があった。
この場合、回転センサは、用途によっては回転角ではなく回転トルクの測定が求められることもある。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、左右いずれの回転位置であるかを識別可能で、１８０度を超える回転角であっても測定でき、回転角及び／又は回転トルクの測定が可能な回転センサを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するため、周方向に沿って所定間隔で配列される複数の第１の導体層を有する第１のロータ、絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロータと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して所定の角度内を相対回転する第２のロータ、励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記励磁コイルを保持するコアとを有する固定体及び前記励磁コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、前記固定体に固定される第１のギア部材、それぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１のギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成された第３のギア部と噛合する第２のギア部材、前記第２のギア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、前記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロータの回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前記固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイルを有するコイル部材を備え、前記第１及び第２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルとの間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位センサを設けた構成としたのである。
【０００６】
好ましくは、前記励磁コイルとして、前記第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検出する相対回転角コイルあるいは前記第１及び第２のロータの前記固定体に対する回転角を検出する回転角コイルの少なくとも一方を備える構成とする。
また好ましくは、前記相対回転角コイルからの出力信号を処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手段あるいは前記回転角コイル及び変位センサからの出力信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段とを備える構成とする。
【０００７】
また、本発明においては上記目的を達成するため、周方向に沿って所定間隔で配列される複数の第１の導体層を有する第１のロータ、絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロータと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して所定の角度内を相対回転する第２のロータ、前記第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検出する相対回転角コイル及び前記第１及び第２のロータの回転角を検出する回転角コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記相対回転角コイルと回転角コイルとを保持するコアとを有する固定体及び前記相対回転角コイル及び回転角コイルと接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、前記固定体に取り付けられる第１のギア部材、それぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１のギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成された第３のギア部と噛合する第２のギア部材、絶縁磁性材から成形され、前記第２のギア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、前記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロータの回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前記固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイルを備え、前記第１及び第２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルとの間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位センサを設けた構成としたのである。
【０００８】
好ましくは、前記相対回転角コイルからの出力信号を処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手段並びに前記回転角コイル及び変位センサからの出力信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段とを備える構成とする。
また好ましくは、導体片と、前記発振手段と接続され、前記導体片と協働するコイルとを有し、一方が前記固定体に、他方が前記第２のロータに、それぞれ設けられ、前記第２のロータの回転に基づくコイルインダクタンスの変化を検出するピッチセンサが設けられている構成とする。
【０００９】
更に好ましくは、前記第２の信号処理手段は、前記回転角コイルからの出力信号の上限点及び下限点付近では、前記上限点及び下限点時の出力信号と同じ信号を出力するように信号処理する構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサに係る一実施形態を図１乃至図１２に基づいて詳細に説明する。
回転センサ１は、図１乃至図３並びに図７に示すように、第１ロータ２、第２ロータ３、固定ケース４、変位センサ６、発振手段を構成する発振回路１１、本発明に係る第１信号処理手段を構成する信号処理増幅回路１５、本発明に係る相対回転角の測定手段を構成する相対回転角度測定部２２、本発明に係る第２信号処理手段を構成する信号処理増幅回路１６〜１８及び本発明に係る回転角の測定手段を構成する回転角度測定部２３を備えている。回転センサ１は、回転軸、例えば、主動シャフトと従動シャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転角と回転トルクを検出する。
【００１１】
ここで、第１ロータ２と第２ロータ３は、図１に示す回転軸Ａrtに対して一体に回転すると共に、前記主動シャフトが前記従動シャフトに対して相対回転するのに対応して所定角度内を相対回転する。両ロータ２，３は、例えば、前記主動シャフトが前記従動シャフトに対して±８度の範囲内で相対回転するとき、同じく±８度の範囲内で相対回転する。
【００１２】
また、図４は、回転センサ１を構成する主要な部材の位置関係を示すため、一部の構成部材を省略して描いてある。
第１ロータ２は、成型性に優れた電気絶縁性の合成樹脂から成形された内筒２ａと、図１及び図２に示すように、内筒２ａに設けられた複数、本実施形態では６枚の銅片２ｂとを有し、内筒２ａには前記主動シャフトとの回り止めとなる係止片２ｃの上部が固定されている。複数の銅片２ｂは、第１の導体層で、内筒２ａの周方向に沿って中心角３０度の間隔で回転軸Ａrt方向に延出している。但し、銅片２ｂは、導体であれば、例えば、アルミニウム，銀等の素材を使用することができ、高周波磁界を遮蔽するうえで、第１ロータ２と固定ケース４との半径方向のギャップに基づく磁気抵抗を考慮すると、0.１〜0.５ｍｍ程度の厚さが望ましい。更に、銅片２ｂは、理論上、中心角を小さくして配置間隔を小さくする程、前記導体層としての数が多くなり、誘導されるトータル渦電流の変化量（導体層の数に比例する）が大きくなって、相対回転角の検出感度が高くなるが、測定できる相対回転角範囲が小さくなる。
【００１３】
第２ロータ３は、成型性に優れた電気絶縁性の合成樹脂から成形され、図１及び図２に示すように、内筒３ａ、フランジ３ｄ、支持部３ｅ及び係止片３ｈを有している。内筒３ａは、第１絶縁磁性材層３ｂの外周に銅箔３ｃが複数の銅片２ｂと対応するピッチで設けられている。銅箔３ｃは、後述する銅箔３ｇと共に第２の導体層となる。フランジ３ｄは、内筒３ａから水平方向へ延出し、半径方向中間から立ち上がる支持部３ｅが筒状に形成されると共に、外周近傍の上面に周方向へ中心角１８０度の範囲で後述するピッチセンサ７の銅箔７ａが設けられている。また、フランジ３ｄは、後述する変位センサ６の遊星歯車６２に形成した第１ギア部６２ａと噛合し、第３のギア部となるギア部３ｊが下部に形成されている。支持部３ｅは、第２絶縁磁性材層３ｆを支持する部分で、第２絶縁磁性材層３ｆの外周に周方向へ中心角１８０度の範囲で銅箔３ｇが設けられている。係止片３ｈは、前記従動シャフトの回り止めで、下部で内筒３ａの下部に取り付けられている。
【００１４】
ここで、第１絶縁磁性材層３ｂ及び第２絶縁磁性材層３ｆの素材は、ナイロン，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ＡＢＳ樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系等のフェライトからなる軟磁性材粉を１０〜７０体積％混合したものを使用する。
固定ケース４は、交流磁界の遮蔽性を有するアルミニウム，銅，鉄等の金属によって形成される固定体で、図１及び図２に示すように、上フランジ４ｂ、第１支持部４ｃ及び第２支持部４ｄを有している。上フランジ４ｂは、上部に回路基板５が配置され、下面の半径の異なる同心円上の位置に第１支持部４ｃ及び第２支持部４ｄが形成され、外周近傍に開口４ｅが設けられている。第１支持部４ｃは、図１及び図２に示すように、第２ロータ３の支持部３ｅよりも半径方向内側に位置し、内周には回転トルク検出用の励磁コイルである相対回転角コイル４ｆを保持したコア４ｇが設けられている。第２支持部４ｄは、図示のように、第２ロータ３の支持部３ｅよりも半径方向外側に位置し、内周には回転トルク検出用の励磁コイルである回転角コイル４ｈを保持したコア４ｊが設けられ、回転角コイル４ｈ及びコア４ｊの銅箔３ｇと対向する表面には、周方向へ中心角１８０度の範囲で銅箔４ｋが設けられている。
【００１５】
ここで、相対回転角コイル４ｆ及び回転角コイル４ｈは、後述する変位センサ６のコイル６ｆ及びピッチセンサ７のコイル７ｃと共に、固定ケース４から外部へ延出させた電線（図示せず）によって発振手段１１及び分周回路１２と接続され、発振手段１１及び分周回路１２から交流電流が流されている。本実施形態では、各コイルが同じ発振手段１１及び分周回路１２と接続され、同じ信号周波数を使用しているが、異なる信号周波数を使用することも可能である。即ち、各コイルは、それぞれ信号周波数の異なる発振手段１１及び分周回路１２と接続してもよい。これにより、回転センサ１においては、コア４ｇと第１絶縁磁性材層３ｂ並びにコア４ｊと第２絶縁磁性材層３ｆとの間に、図２に点線で示す磁気回路Ｃmが形成される。
【００１６】
また、固定ケース４は、図１及び図２に示すように、上部と下部にそれぞれ上カバー９ａと下カバー９ｂを有するカバー９が取り付けられる。
変位センサ６は、第１及び第２ロータ２，３の回転に基づく後述する銅箔層６３ｄと複数のコイル６４ａとの間のコイルインダクタンスの変化を検出するセンサで、図１，図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１ギア部材６１、遊星歯車６２、スライダ６３及びコイル部材６４を備えている。
【００１７】
第１ギア部材６１は、下カバー９ｂによって固定ケース４に固定される合成樹脂から成形されたリング状の部材で、内周に第３のギア部となる内歯歯車６１ａが設けられている。
遊星歯車６２は、第２ロータ３の回転を減速してスライダ６３へ伝達する第２のギア部材で、上下２段にそれぞれ歯数の異なる第１ギア部６２ａと第２ギア部６２ｂとが形成されている。第１ギア部６２ａは、第２ロータ３と第１ギア部材６１にそれぞれ形成され、第３のギア部となるギア部３ｊ及び内歯歯車６１ａと噛合する。
【００１８】
スライダ６３は、絶縁磁性材層３ｂ，３ｆと同一の磁性材から成形されたリング状の本体６３ａに規制壁６３ｂが周方向に所望の中心角の範囲、例えば、中心角３００度の範囲に亘って立設され、第２ロータ３の回転方向に移動する。スライダ６３は、本体６３ａに第２ギア部６２ｂと噛合する第４のギア部であるギア部６３ｃが、規制壁６３ｂに第３の導体層となる銅箔層６３ｄが、それぞれ設けられている。銅箔層６３ｄは、図３（ａ）及び図４に示すように、規制壁６３ｂの周方向に沿ってコイル部材６４と対応する範囲に、後述する複数のコイル６４ａと対向配置して設けられている。第３の導体層は、非鉄金属からなる素材であれば、アルミニウムを用いてもよい。スライダ６３は、第２ロータ３の回転が遊星歯車６２によって減速して伝達され、固定ケース４に形成された図４に示す係止壁４ｎ，４ｐに規制壁６３ｂが当接することよって左右方向への回転が所定角度内に規制されている。例えば、本実施形態の回転センサ１においては、遊星歯車６２による第２ロータ３とスライダ６３との間の減速比を１：３０に設定し、第２ロータ３が１回転したとき、スライダ６３が１２度回転するように設計した。
【００１９】
コイル部材６４は、図１，図２，図３（ａ）及び図４に示すように、固定ケース４の外周内側に周方向に沿って設けられ、発振手段１１と接続される４つのコイル６４ａが合成樹脂からなる保持部材６４ｂ内に設けられている。
ここで、スライダ６３は、規制壁６３ｂ及びコイル部材６４を展開し、これを上方から見た図６に示すように、周方向に見たとき、銅箔層６３ｄの一方の端部Ｅがコイル部材６４の中央に位置するときを左右方向の初期位置（左右方向への回転角が０度）として回転センサ１に組み付けられる。このとき、図６に示す銅箔層６３ｄとコイル部材６４の位置は、図４に示す位置に対応している。
【００２０】
従って、変位センサ６においては、第２ロータ３の回転に伴ってスライダ６３が移動し、端部Ｅが各コイル６４ａの間の保持部材６４ｂの部分を通過するときには、総インダクタンスコイル６４ａの部分を通過するときに４つのコイル６４ａの総インダクタンスが変化する。
ここで、回路基板５は、図１，図２には示していないが、以下に詳述する発振手段、相対回転角コイル４ｆからの出力信号を処理する第１信号処理手段、相対回転角の測定手段、回転角コイル４ｈ及び変位センサ６からの出力信号を処理する第２信号処理手段及び回転角の測定手段が配置されると共に、これらに関する電気回路が形成されている。
【００２１】
また、ピッチセンサ７は、第１及び第２ロータ２，３が基準位置から左方向１８０内あるいは右方向１８０内のどちらの回転位置にあるかを検出する。ピッチセンサ７は、第２ロータ３に設けられ、一方となる銅箔７ａと、図２に示すように第２支持部４ｄの半径方向外側に配置され、ピッチセンサ７の他方となる図５に示すコア７ｂ、コイル７ｃ及び銅箔７ｄを有している。銅箔７ｄには、図示のようにスリット７ｅが形成されている。ここで、ピッチセンサ７は、実用上所定の精度を確保するうえで、コイル７ｃの直径をＤ、スリット７ｅの幅をＷsとしたとき、幅Ｗsの対直径比（＝Ｗs／Ｄ）を以下の範囲に設定する。
１／５０≦Ｗs／Ｄ≦１／３
好ましくは、対直径比（＝Ｗs／Ｄ）は１／１０以上とする。
【００２２】
次に、図７及び図８を用いて第１実施形態に係る回転センサによる相対回転角度及び回転角度測定を説明する。図７は、回転センサの回転角度測定装置１０の一例を示すブロック図である。図において、測定装置１０は、発振信号を発振する発振回路１１と、発振信号を分周して特定周波数のパルス信号を出力する分周回路１２と、上述した複数の銅片２ｂ、第１絶縁磁性材層３ｂ、銅箔３ｃ、相対回転角コイル４ｆ及びコア４ｇを有するトルクセンサ１３と、上述した第２絶縁磁性材層３ｆ、銅箔３ｇ、回転角コイル４ｈ、コア４ｊ及び銅箔４ｋを有する回転角センサ１４と、変位センサ６と、ピッチセンサ７と、トルクセンサ１３からの信号を処理する信号処理増幅回路１５と、回転角センサ１４、変位センサ６及びピッチセンサ７からの信号をそれぞれ処理する信号処理増幅回路１６〜１８と、信号処理増幅回路１５〜１７からの信号をそれぞれアナログ／デジタル変換するＡ／Ｄコンバータ１９〜２１と、Ａ／Ｄコンバータ１９からのデジタル信号に基づいて相対回転角度を測定する相対回転角度測定部２２と、信号処理増幅回路１８及びＡ／Ｄコンバータ２０，２１からのデジタル信号に基づいて回転角度を測定する回転角度測定部２３とを有して構成される。
【００２３】
以上のように構成される回転センサ１は、例えば、主動シャフトと従動シャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転角、回転数及び回転トルクを検出するときに、以下のようにして使用される。
即ち、回転センサ１は、ステアリングシャフトの回転に伴って第１ロータ２が第２ロータ３と共に回転すると、遊星歯車６２によって第２ロータ３の回転が減速されてスライダ６３へ伝達される。これにより、スライダ６３は、第２ロータ３が１回転する毎に１２度回転しながら、第２ロータ３の回転方向に移動してゆく。
【００２４】
このとき、前記測定装置１０において、発振回路１１は、分周回路１２を介して特定周波数のパルス信号を各センサ６，７，１３，１４に出力している。
相対回転角コイル４ｆには、交流電流が流され、第２ロータの第１絶縁磁性材層３ｂと協働して磁気回路を形成している。トルクセンサ１３は、ロータに発生する渦電流の大きさに応じて、コイルのインダクタンスが変化する。第１信号処理手段は、相対回転角コイル４ｆに接続された分周回路１２から入力するパルス信号の位相シフト量を検出する。
【００２５】
信号処理増幅回路１５は、コイル４ｆのインダクタンスの変化量を検出し、それを対応する電圧値の信号に処理し、前記信号をＡ／Ｄコンバータ１９を介して相対回転角度測定部２２に出力する。
相対回転角度測定部２２は、例えば図７に示すように、変換された信号の電圧値０．５Ｖ〜４．５Ｖに基づき、２つのロータの相対回転角度を−８°〜＋８°の範囲で測定できる。
【００２６】
回転角コイル４ｈには、交流電流が流され、第２ロータの第２絶縁磁性材層３ｆと協働して磁気回路を形成している。回転角センサ１４は、信号処理増幅回路１６と共に、ロータに発生する渦電流の大きさに応じて、回転角コイル４ｈに接続された分周回路１２から入力するパルス信号の位相シフト量を検出する。つまり、回転角センサ１４は、回転角コイル４ｈ両端のパルス信号の位相ずれ量を検出しており、回転時に第２絶縁磁性材層３ｆの銅箔３ｇとコア４ｊの銅箔３ｇの円周方向の重なり代が変化し、これに伴うコイル４ｈとコア４ｊ間の磁束の変化により、図８（ａ）に示すように左右１８０°内の回転角度を検出している。
【００２７】
信号処理増幅回路１６は、検出された位相シフト量を対応する電圧値の信号に処理し、前記信号をＡ／Ｄコンバータ２０を介して回転角度測定部２３に出力する。
変位センサ６は、第２ロータ３の回転に伴ってスライダ６３が移動し、端部Ｅが各コイル６４ａの部分を通過するときに、４つのコイル６４ａの総インダクタンスの変化を検出している。
【００２８】
すなわち、図９に示すように、スライダ６３の移動量をＨ、コイルインダクタンスをＬとすると、第２ロータ３の回転に伴って、ＨとＬの関係は、銅箔層６３ｄの端部Ｅがコイル６４ａの部分を通過するときにはほぼ線形な関係になり、回転角度検出の一構成部分になり、前記端部Ｅが各コイル６４ａの間の保持部材６４ｂの部分を通過するときには、コイルインダクタンスＬが変化せずに一定となる。このとき、回転数（ｎ）と４つのコイル６４ａの総インダクタンスの変化に伴うコイル部材６４からの出力電圧（Ｖ）の変化は、スライダ６３と銅箔層６３ｄとの位置関係から、図１０に示すように変化する。なお、図８（ｃ）に示した変位センサ６の出力は、図６に示したスライダ６３の銅箔層６３ｄの中間位置を０°とした場合の有限回転の回転角度９００°〜−９００°の検出に利用する場合の一例を示したものである。
【００２９】
信号処理増幅回路１７は、検出されたコイルインダクタンスの変化量を対応する電圧値の信号に処理して変換し、前記信号をＡ／Ｄコンバータ２１を介して回転角度測定部２３に出力する。
ピッチセンサ７は、第２ロータ３の回転に基づくコイル７ｂのインダクタンスの変化を検出する。すなわち、ピッチセンサ７における第２ロータ３の銅箔７ａとスリット７ｅの相対位置関係（重なっているかいないかの関係）によるコイル７ｃとコア７ｄ間の磁束の変化により、図８（ｂ）に示すような“１”又は“０”のデジタル信号を１８０°毎に出力している。
【００３０】
信号処理増幅回路１８は、検出された相対位置関係の変化量を対応する電圧値のデジタル信号に処理し、前記信号を回転角度測定部２３に出力する。
回転角度測定部２３は、変位センサ６、ピッチセンサ７及び回転角センサ１４から入力する信号の組み合わせによって、例えば主動シャフトと従動シャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転角度を測定する。すなわち、本実施形態では、上述したスライダ６３の中間位置０°から変化する回転角センサ１４とピッチセンサ７の出力の関係によって、−１８０°〜０°と０°〜１８０°のいずれの範囲内の変化か認識でき、さらにその時の変位センサ６の出力との関係によって実際の回転角度が測定される。図８（ｄ）は、変位センサ６、ピッチセンサ７及び回転角センサ１４からの信号の関係を、有限の回転角度９００°〜−９００°の範囲内で表した波形であり、これによって回転角度を測定する。
【００３１】
このように、本実施形態の回転センサでは、トルクセンサで検出されるパルス信号の位相シフト量から主動シャフトと従動シャフトに作用する回転トルクを求めることができ、また変位センサ、ピッチセンサ及び回転角センサの出力の関係から、これらシャフトにおける回転角度を正確に測定することができる。
ところで、実際に回転センサに各センサを取り付ける際に、ピッチセンサ７の信号の切り替え位置と、回転角センサ１４の出力（角度信号）が例えば０°、１８０°、３６０°、…になる位置とをできるだけ一致させるが、現実には取り付け精度の差によって若干誤差が生じてしまう。すなわち、図１１の回転角センサとピッチセンサの出力波形の関係に示すように、例えばピッチセンサの“０”から“１”の切り替え位置と、回転角センサの１８０°の位置間に、εというずれがある場合、１８０°までは、正確に実際の回転角度を出力できるが、１８０°から１８０°＋εまでは、１８０°−（Ｓ−１８０°）となる。ここで、Ｓは、角度信号に基づいて求める回転角度Ｓである。
【００３２】
つまり、実際の角度信号は１８０°を超えているのに１８０°より小さい角度信号が逆に出力され、１８０°＋εを過ぎると、実際の角度信号が出力されて回転角度が１８０°近辺で検出できない角度が存在してしまって連続性が損なわれるという問題点があった。
このεが小さいほど取り付け精度が上がるが、そのためにこのセンサの取り付けを高精度にすると、センサの製作コストが高くなってしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態における信号処理増幅回路１６では、回転角センサ１４からの信号を取り込むと、前記信号に基づいて求める回転角度Ｓが、例えば１７９．５°≦Ｓ≦１８０．５°の範囲かどうか判断し、前記範囲内ならば求める回転角度を１８０°として、対応する電圧値の信号を出力し、また前記範囲外ならばピッチセンサ７からの信号を取り込み前記信号が“１”かどうか判断し、“１”ならば（３６０−Ｓ）の回転角度に対応する電圧値の信号を出力し、“１”でなければ回転角度Ｓに対応する電圧値の信号を出力するようにする。なお、上記信号処理は、回転角センサが出力する三角波形からなる角度信号の上限点及び下限点として示される回転角度である−７２０°、−５４０°、−３６０°、−１８０、０°、１８０°、３６０°、５４０°、７２０°付近において同様に行う。
【００３４】
これにより、本実施形態では、前記三角波形の上限点及び下限点の回転角度近辺でのピッチセンサの信号の切り替え位置と、回転角センサの信号の位置が一致するようになり、取り付け精度が向上し、連続性のある回転角度検出が可能となる。
以上のように、上記実施形態の回転センサにおいては、回転によるコイルのインピーダンスの変動を検出するために、位相シフト量を検出する場合に基づいて説明した。しかし、本発明の回転センサは、信号周波数や信号振幅の変動を検出することで回転によるコイルのインピーダンスの変動を検出してもよい。
【００３５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施形態が可能である。例えば、前記実施形態の回転センサ１においては、ロータ２，３の相対回転角に基づいて回転トルクを検出すると共に、ロータ２，３の固定ケース４に対する回転角及び回転数を高精度に求めたが、実用上の検出精度に問題がなければ、図１０の回転センサの回転角度測定装置１０の一例を示す回路図に示すように、ピッチセンサ７を省略してもよい。
【００３６】
この場合には、図１２に示すように、それほど高くない検出精度において、予め回転角度（回転数）に対応する変位センサ６の出力信号を設定しておき、この関係によって簡易的に回転数を検出することが可能となる。また、回転センサ１は、所望に応じて一方を所略し、回転トルクあるいは回転角のいずれか一方を検出する構成としてもよい。
【００３７】
また、上記実用上の検出精度を問題にしないのであれば、回転角センサを省いて、変位センサと少なくとも１つピッチセンサの出力の組み合わせによっても回転角度（回転数）を検出することが可能である。
一方、回転センサ１は、所望に応じて一方を所略し、回転トルクあるいは回転角のいずれか一方を検出する構成としてもよい。
【００３８】
更に、本発明の回転センサは、上記実施形態で説明した自動車のステアリングシャフトの他、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する回転軸間の相対回転角度，回転角度，回転トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、左右いずれの回転位置であるかを識別可能で、１８０度を超える回転角であっても測定でき、回転角及び／又は回転トルクの測定が可能な回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転センサの一実施形態を示す断面正面図である。
【図２】図１の左半側を拡大した断面正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った断面平面図（ａ）と、Ｂ−Ｂ線に沿った断面平面図（ｂ）である。
【図４】図１の回転センサを構成する主要な部材の位置関係を示すもので、一部の構成部材を省略して描いた断面平面図である。
【図５】ピッチセンサと銅箔との配置を、他の構成部材を省略して示す断面正面図である。
【図６】スライダの規制壁及びコイル部材を展開して示す平面図である。
【図７】回転センサにおける回転角度測定装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図７に示した各センサと回転角度測定部での出力波形を示す波形図である。
【図９】同じく、変位センサにおけるスライダの移動量とコイルインダクタンスの関係を示す関係図である。
【図１０】変位センサの出力と回転数を簡易的に表した関係図である。
【図１１】同じく、回転角センサとピッチセンサの出力の関係を説明するための部分波形図である。
【図１２】回転センサにおける回転角度測定装置の構成の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１                回転センサ
２                第１ロータ
２ｂ              銅片（複数の第１の導体層）
３                第２ロータ
３ｂ              第１絶縁磁性材層
３ｃ              銅箔（第２の導体層）
３ｆ              第２絶縁磁性材層
３ｇ              銅箔（第２の導体層）
３ｊ              ギア部（第３のギア部）
４                固定ケース
４ｆ              相対回転角コイル（励磁コイル）
４ｇ              コア
４ｈ              回転角コイル（励磁コイル）
４ｊ              コア
５                回路基板
６                変位センサ
７                ピッチセンサ
７ａ              銅箔（導体片）
７ｃ              コイル
１０              測定装置
１１              発振回路（発振手段）
１２              分周回路
１３              トルクセンサ
１４              回転角センサ
１５〜１８        信号処理増幅回路
１９〜２１        Ａ／Ｄコンバータ
２２              相対回転角度測定部
２３              回転角度測定部
６１              第１ギア部材
６１ａ            内歯歯車（第３のギア部）
６２              遊星歯車（第２のギア部材）
６２ａ            第１ギア部
６２ｂ            第２ギア部
６３              スライダ
６３ｃ            ギア部（第４のギア部）
６３ｄ            銅箔層（第３の導体層）
６４              コイル部材
６４ａ            コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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