(57)【要約】【課題】シグナルロータを用いた回転角度の検出精度を向上する。【解決手段】クランク角度検出器１１は、クランク軸１０に固定されたシグナルロータ１２と、電磁誘導方式のピックアップコイル１３とから構成されている。シグナルロータ１２の外周縁には複数の歯部１４が設けられている。隣り合う歯部１４の間にはガイド凹部１８がシグナルロータ１２の半径方向に深くなるように設けられている。ガイド凹部１８には歯底体２２がシグナルロータ１２の半径方向へスライド可能に収容されている。ガイド凹部１８の底壁面２１と歯底体２２との間には引っ張りばね２３が介在されている。引っ張りばね２３は、歯底体２２を底壁面２１に向けて引っ張っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部を有するシグナルロータにおいて、
前記シグナルロータの回転変動に伴って前記シグナルロータの半径方向へ移動可能に隣り合う前記歯部の間に設けられた歯底体と、
前記歯底体が前記シグナルロータの中心側から外周側へ遠ざかるほど大きくなる戻し力を前記歯底体に付与する戻し手段とを備えているシグナルロータ。
【請求項２】
隣り合う前記歯部の間にはガイド凹部が前記半径方向に深くなるように設けられており、前記歯底体は、半径方向へスライド可能に前記ガイド凹部に嵌合されている請求項１に記載のシグナルロータ。
【請求項３】
前記戻し手段は、ばね手段である請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のシグナルロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の歯部を有するシグナルロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示のように、内燃機関では、クランク軸に取り付けられた磁性体製のＮＥセンサプレート（シグナルロータ）と（ＮＥセンサ）マグネットピックアップコイルとを組み合わせてクランク角度を検出するクランク角度センサが用いられる場合がある。
【０００３】
特許文献１に開示の回転数検出装置では、シグナルロータの外周が楕円形状にしてあり、楕円形状の外周に複数の歯部が設けられている。シグナルロータの外周を楕円形状にした構成では、内燃機関の１回転内の加速するタイミング周辺でシグナルロータの歯部とマグネットピックアップコイルとの距離が遠くなり、内燃機関の１回転内の減速するタイミング周辺でシグナルロータの歯部とマグネットピックアップコイルとの距離が近くなる。つまり、シグナルロータの外周を楕円形状にした構成は、エンジン１回転内の加減速によるマグネットピックアップコイルからの出力電圧の変動を抑制する。
【特許文献１】特開２００６-９０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジン回転数が高くなるほど、マグネットピックアップコイルからの出力電圧が大きくなる。そのため、出力電圧が基準値以上となったタイミングを基にしてシグナルロータの歯部の検出タイミング情報を得たとしても、この検出タイミングがエンジン回転数によって異なってしまう。つまり、或るクランク角度の検出タイミングが或るエンジン回転数では本来の検出タイミングに一致（検出されたクランク角度が本来のクランク角度に一致）したとしても、前記クランク角度の検出タイミングが別のエンジン回転数では本来の検出タイミングから外れてしまう（検出されたクランク角度が本来のクランク角度に一致しない）という不都合が生じる。この不都合は、特許文献１に開示の回転数検出装置によっては解消できない。
【０００５】
本発明は、シグナルロータを用いた回転角度の検出精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の歯部を有するシグナルロータを対象とし、請求項１の発明は、前記シグナルロータの回転変動に伴って前記シグナルロータの半径方向へ移動可能に隣り合う前記歯部の間に設けられた歯底体と、前記歯底体が前記シグナルロータの中心側から外周側へ遠ざかるほど大きくなる引き戻し力を前記歯底体に付与する戻し手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
シグナルロータの回転数が高くなるほど、歯底体がシグナルロータの回転中心から遠ざかる。歯底体の位置が変わらないとすると、シグナルロータの回転数が高くなるほど、出力電圧が大きくなるが、歯部の歯先と歯底体の先端との距離が小さくなるほど、出力電圧が小さくなる。従って、シグナルロータの回転数変動に起因する出力電圧の変動が抑制される。
【０００８】
好適な例では、隣り合う前記歯部の間にはガイド凹部が半径方向に深くなるように設けられており、前記歯底体は、前記半径方向へスライド可能に前記ガイド凹部に嵌合されている。
【０００９】
歯底体を半径方向へスライドさせる構成は、歯底体を支持しつつシグナルロータの回転変動に伴って半径方向へ移動可能とする上で、簡便な構成である。
好適な例では、前記戻し手段は、ばね手段である。
【００１０】
ばね手段は、戻し手段として簡便な手段である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、シグナルロータを用いた回転角度の検出精度を向上できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図1（ａ）は、内燃機関のクランク軸１０の回転角度（クランク角度）を検出するクランク角度検出器１１を示す。クランク角度検出器１１は、クランク軸１０に固定されたシグナルロータ１２と、電磁誘導方式のピックアップコイル１３とから構成されている。シグナルロータ１２は、クランク軸１０と一体的に回転する。シグナルロータ１２の外周縁には複数の歯部１４が配列されている。ピックアップコイル１３は、シグナルロータ１２の回転に伴って、電圧信号を出力する。ピックアップコイル１３から出力された電圧信号は、波形整形部１５へ送られる。波形整形部１５は、ピックアップコイル１３から送られてきた電圧信号を矩形形状の波形に整形して制御コンピュータＣへ出力する。
【００１３】
図1（ｂ）のグラフにおける波形Ｅ１は、ピックアップコイル１３から送られてきた電圧信号を示し、直線Ｄは、基準電圧値を示す。波形Ｅ１の電圧値が基準電圧値になったタイミングとその後に零電圧になったタイミングとの間の範囲の波形Ｅ１の部分が矩形形状の波形Ｓ１に整形され、波形Ｅ１の電圧値が零電圧になったタイミングとその後に基準電圧値に達する直前の範囲の波形Ｅ１の部分が零に整形される。制御コンピュータＣは、矩形形状の波形に基づいて、回転角度（クランク角度）を把握する。
【００１４】
図２に示すように、シグナルロータ１２の両側の端面には円板形状のカバー１６，１７が接合されている。
図1（ａ）及び図３に示すように、隣り合う歯部１４の間にはガイド凹部１８がシグナルロータ１２の半径方向に深くなるように設けられている。ガイド凹部１８は、対向する一対の側壁面１９，２０と、底壁面２１とにより形成されている。側壁面１９，２０は、底壁面２１に連なる幅狭面１９１，２０１と、幅広面１９２，２０２と、幅狭面１９１，２０１と幅広面１９２，２０２との間の段差１９３，２０３とからなる。対向する幅狭面１９１，２０１は、互いに平行であり、対向する幅広面１９２，２０２は、互いに平行である。幅広面１９２，２０２間の幅広凹部１８２は、幅狭面１９１，２０１間の幅狭凹部１８１よりも幅広である。円板形状のカバー１６，１７は、幅狭面１９１，２０１間の幅狭凹部１８１の全体と、幅広面１９２，２０２間の幅広凹部１８２の一部とをカバーしている。
【００１５】
幅広面１９２，２０２間の幅広凹部１８２には磁性体の直方体形状の歯底体２２がシグナルロータ１２の半径方向へスライド可能に収容されている。歯底体２２の側面２２２は、側壁面１９の幅広面１９２に摺接し、歯底体２２の側面２２３は、側壁面２０の幅広面２０２に摺接する。歯底体２２の厚みは、歯部１４の厚みｔ〔図２に図示〕と同じにしてある。歯底体２２と底壁面２１との間には引っ張りばね２３が介在されている。引っ張りばね２３は、歯底体２２を底壁面２１に向けて引っ張っている。引っ張りばね２３は、歯底体２２がシグナルロータ１２の中心側（回転中心１０１側）から外周側へ遠ざかるほど大きくなる引き戻し力を歯底体２２に付与する戻し手段としてのばね手段である。
【００１６】
図４は、シグナルロータ１２が回転していないときの状態を示す。この状態では、歯底体２２が引っ張りばね２３のばね力によって段差１９３，２０３に当接している。図３は、シグナルロータ１２が回転しているときの状態を示す。この状態では、歯底体２２が遠心力によって回転中心１０１から遠ざかる方向に付勢されており、歯底体２２は、引っ張りばね２３のばね力に抗して段差１９３，２０３から離れた位置にある。つまり、シグナルロータ１２が回転すると、シグナルロータ１２の半径方向における歯底体２２の位置がシグナルロータ１２の回転数に応じて変化する。シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、歯底体２２に作用する遠心力が大きくなり、歯底体２２がシグナルロータ１２の回転中心１０１から遠ざかる。隣り合う歯部１４の間に設けられた歯底体２２は、シグナルロータ１２の回転数変動に伴ってシグナルロータ１２の半径方向へ移動可能である。
【００１７】
シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、歯底体２２は段差１９３，２０３から遠くへ離れ、歯部１４の歯先１４１と歯底体２２の先端２２１との距離が短くなる。つまり、シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、歯底体２２とピックアップコイル１３との距離が短くなる。
【００１８】
第１の実施形態では以下のような効果が得られる。
（１）歯底体２２の位置が変わらないとすると、シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、ピックアップコイル１３から出力される出力電圧が大きくなる。図１（ｂ）における波形Ｅ２は、波形Ｅ１が得られたときの歯底体２２の位置を変えない状態でシグナルロータ１２の回転数が波形Ｅ１の場合よりも高くなった場合の一例を示す。波形Ｓ２は、波形Ｅ２に対応して整形された矩形波形を示す。シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、出力電圧の振幅が大きくなる。
【００１９】
しかし、歯底体２２は、シグナルロータ１２の回転数変動によってシグナルロータ１２の半径方向へ移動し、シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、歯部１４の歯先１４１と歯底体２２の先端２２１との距離が小さくなる。ピックアップコイル１３から出力される出力電圧は、歯部１４の歯先１４１と歯底体２２の先端２２１との距離が小さくなるほど、小さくなる。従って、シグナルロータ１２の回転数変動に起因する出力電圧の変動が抑制される。その結果、シグナルロータ１２を用いた回転角度の検出精度が向上する。
【００２０】
（２）歯底体２２は、隣り合う歯部１４の間にシグナルロータ１２の半径方向に深くなるように設けられたガイド凹部１８にスライド可能に嵌合されている。歯底体２２をシグナルロータ１２の半径方向へスライド可能に嵌合した構成は、歯底体２２を支持しつつシグナルロータ１２の回転数変動に伴ってシグナルロータ１２の半径方向へ移動可能とする上で、簡便な構成である。
【００２１】
（３）歯底体２２の位置が変わらないとすると、シグナルロータ１２の回転数が高くなるほど、ピックアップコイル１３から出力される出力電圧が大きくなり、出力電圧が制御コンピュータＣにおける耐電圧限界を超えるおそれがある。本実施形態では、引っ張りばね２３のばね定数を適宜設定することによって、ピックアップコイル１３から出力される出力電圧の最大電圧を制御コンピュータＣにおける耐電圧限界よりも小さくすることができる。
【００２２】
（４）歯底体２２は、遠心力と引っ張りばね２３のばね力とがバランスする位置に配置され、シグナルロータ１２が回転しなくなると（遠心力が零になると）、歯底体２２は、引っ張りばね２３のばね力によって段差１９３，２０３に当接する位置に引き戻される。引っ張りばね２３は、遠心力に対抗して歯底体２２を回転中心１０１側へ戻そうとする戻し手段として簡便な手段である。
【００２３】
次に、図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
歯底体２２は、互いに平行な側壁面１９Ａ，２０Ａ間のガイド凹部１８Ａにスライド可能に収容されている。歯底体２２の端面にはガイドフック２４が止着されており、シグナルロータ１２の端面には一対のガイドフック２５が止着されている。各ガイドフック２４，２５には押さえ紐２６が掛け渡されており、一対のガイドフック２５の間の押さえ紐２６は、引っ張りばね２７によって回転中心１０１に向けて引き寄せられている。引っ張りばね２７のばね力は、押さえ紐２６を介してガイドフック２４に作用し、歯底体２２が回転中心１０１に向けて付勢される。押さえ紐２６及び引っ張りばね２７は、歯底体２２がシグナルロータ１２の中心側（回転中心１０１側）から外周側へ遠ざかるほど大きくなる引き戻し力を歯底体２２に付与する戻し手段を構成する。
【００２４】
鎖線で示す歯底体２２の位置は、シグナルロータ１２が回転していないときの位置であり、実線で示す歯底体２２の位置は、シグナルロータ１２が回転しているときの位置を示す。シグナルロータ１２が回転していないときには、歯底体２２がガイド凹部１８の底壁面１８３に接する。シグナルロータ１２が回転しているときには、歯底体２２がガイド凹部１８の底壁面１８３から離れる。
【００２５】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。又、第２の実施形態では、引っ張りばね２７が１つで済むため、構成が第１の実施形態に比べて簡素になる。
次に、図６の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
【００２６】
ガイド凹部１８Ｂの側壁面１９Ｂ，２０Ｂにはガイド溝１９４，２０４が形成されており、歯底体２２の側面には突部２２４，２２５が形成されている。突部２２４は、ガイド溝１９４に入り込んでおり、突部２２５は、ガイド溝２０４に入り込んでいる。ガイド溝１９４，２０４には圧縮ばね２８が入り込んでおり、圧縮ばね２８は、突部２２４，２２５を回転中心１０１に向けて付勢している。圧縮ばね２８は、歯底体２２がシグナルロータ１２の中心側（回転中心１０１側）から外周側へ遠ざかるほど大きくなる押し戻し力を歯底体２２に付与する戻し手段としてのばね手段である。
【００２７】
歯底体２２の位置は、シグナルロータ１２が回転しているときの位置を示し、歯底体２２は、ガイド凹部１８の底壁面１８３から離れている。シグナルロータ１２が回転していないときには、歯底体２２がガイド凹部１８Ｂの底壁面１８３に接する。
【００２８】
第３の実施形態では、第１の実施形態における（１）〜（３）項と同様の効果が得られる上、以下の効果が得られる。
（５）歯底体２２は、遠心力と圧縮ばね２８のばね力とがバランスする位置に配置され、シグナルロータ１２が回転しなくなると（遠心力が零になると）、歯底体２２は、圧縮ばね２８のばね力によって底壁面１８３に当接する位置に押し戻される。圧縮ばね２８は、遠心力に対抗して歯底体２２を回転中心１０１側へ戻そうとする戻し手段として簡便な手段である。
【００２９】
（６）第１の実施形態におけるカバー１６，１７はないが、歯底体２２は、クランク軸１０の軸方向へガイド凹部１８Ｂから外れない。第４の実施形態では、第１の実施形態におけるカバー１６，１７が不要になる。
【００３０】
本発明では、以下のような実施形態も可能である。
○特許文献１に開示の欠歯部を備えたシグナルロータに本発明を適用してもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００３１】
〔１〕前記ばね手段は、前記歯底体を前記ガイド凹部の底（底壁面）に向けて引き寄せる引っ張りばねである請求項３に記載のシグナルロータ。
〔２〕前記ばね手段は、前記歯底体を前記ガイド凹部の底（底壁面）に向けて押す圧縮ばねである請求項３に記載のシグナルロータ。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、シグナルロータを示す一部破断図。（ｂ）は、グラフ。
【図２】シグナルロータの側面図。
【図３】部分拡大断面図。
【図４】部分拡大断面図。
【図５】第２の実施形態を示す部分拡大断面図。
【図６】第３の実施形態を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１０１…回転中心。１２…シグナルロータ。１４…歯部。１８，１８Ａ，１８Ｂ…ガイド凹部。２２…歯底体。２３…戻し手段であるばね手段としての引っ張りばね。２６…戻し手段を構成する押さえ紐。２７…戻し手段を構成するばね手段としての引っ張りばね。２８…戻し手段であるばね手段としての圧縮ばね。
【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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