(57)【要約】【課題】エンジンなどの過酷な環境における信頼性に優れ、長期的に安定して回転数を検出しうるセンサを提供する。【解決手段】ターボ過給機における圧縮ホイールなどの非磁性導体からなる回転体の回転数を検出するセンサ１において、各々が回転体を励磁し互いに電気的に並列に接続された複数のコイル２と、これらのコイル２に共通する一つの出力端子６と、好ましくはコイル電圧を増幅する増幅器４と、増幅信号をパルス変換する変換器５を備えることを特徴とし、一方のコイルが断線しても他方のコイルが出力し続ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性導体からなる回転体の回転数を検出するセンサにおいて、
各々が回転体を励磁し互いに電気的に並列に接続された複数のコイルと、
これらのコイルに共通する一つの出力端子と
を備えることを特徴とする回転数検出センサ。
【請求項２】
前記回転体が、ターボ過給機における圧縮ホイールである請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
コイル電圧を増幅する増幅器と、増幅信号をパルス変換する変換器とを更に有する請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記複数のコイルが、同一形状又は互いに幾何学的に対称な形状を有し、全てのコイルが一つの増幅器及び変換器に接続されている請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記複数のコイルが、重ね合わせられて一つの軸の回りに同時に巻かれている請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
更に一つの支持体を備え、その支持体が、円柱を軸方向に均等割して得られる複数の円弧状のコア部と、前記円柱の外径よりも小さい外径を有し各コア部に同軸上に連なって各コア部を連結する一つの連結部とからなり、前記複数のコイルが、各々コア部の円弧に沿って巻かれている請求項４に記載のセンサ。
【請求項７】
更に一つの支持体を備え、その支持体が、二つの半月板状のコアと、これらのコアを対称位置に固定し収容する容器とからなり、前記複数のコイルが、各々コアの円弧に沿って巻かれている請求項４に記載のセンサ。
【請求項８】
前記複数のコイルが、互いに異なる直径を有し、径差に起因するコイル間の電圧差を補正するように増幅率が設定された増幅器が各コイルに接続され、全ての増幅器が一つの変換器に接続されている請求項３に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ターボ過給機などの回転体を有する機械における回転体の回転数を検出するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機を備えたエンジンにおいてエンジン運転時に過給機の回転数を計測することは、エンジンの出力調整や噴射系の経時変化を自己診断するにあたり、重要な役割を果たし、エンジンの性能保証や耐久性・信頼性を向上させることから、近年エンジン制御に採用されている。
このような回転体の回転数を検出する手段として、回転体び非磁性導体部分を励磁する励磁コイルを備えた渦電流式センサが知られている（特許文献１）。この種のセンサによれば、コイルに直流電圧を加えて磁界を生じさせると、回転体の所定部分、例えば羽根がコイルに近ずいたときに羽根に渦電流が発生し、その渦電流に起因する反磁界によりコイル電圧が低下する。羽根が遠ざかるとコイル電圧が復帰する。このような出力電圧の変化に基づいて回転数が検出される。
【特許文献１】特開２００３−２４０７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の回転数検出手段では、センサが１個しか取り付けられていないので、コイルが断線すると検出不能となる。かといって、スペース上の制約があるので複数個のセンサを取り付けることは困難である。
それ故、この発明の課題は、エンジンなどの過酷な環境における信頼性に優れ、長期的に安定して回転数を検出しうるセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
その課題を解決するために、この発明の回転数検出センサは、
各々が回転体を励磁し互いに電気的に並列に接続された複数のコイルと、
これらのコイルに共通する一つの出力端子と
を備えることを特徴とする。
このセンサによれば、複数のコイルが互いに電気的に並列に接続されて出力端子を共通にするので、いずれかのコイルが断線しても他のコイルから同じ端子を通じて出力を取り出すことができる。そして、出力端子を共通にするので、占有スペースが小さくて足りる。
【０００５】
前記回転体は、例えばターボ過給機における圧縮ホイールである。
前記センサとして好ましい構成は、コイル電圧を増幅する増幅器と、増幅信号をパルス変換する変換器とを更に有するものである。パルス変換しているので、一つのコイルの断線により全体の中心出力電圧が低下しても回転数に応じた出力変化を取り出せることに変わりはないからである。
【０００６】
更に複数のコイルの組み合わせとして好ましい構成は、複数のコイルが、同一形状又は互いに幾何学的に対称な形状を有し、全てのコイルが一つの増幅器及び変換器に接続されているものである。同一形状又は互いに幾何学的に対称な形状を有しているので、コイル間の電圧に差異が無く、一つの増幅器及び変換器で足りることとなり、一層小型化を図ることができるからである。
同一形状とは、例えば複数のコイルが、重ね合わせられて一つの軸の回りに同時に巻かれているようなものである。また幾何学的に対称な形状とは、例えばコイルを支持するためにセンサ全体で一つの支持体を備え、その支持体が、円柱を軸方向に均等割して得られる複数の円弧状のコア部と、前記円柱の外径よりも小さい外径を有し各コア部に同軸上に連なって各コア部を連結する一つの連結部とからなり、前記複数の渦電流式センサにおけるコイルが、各々コア部の円弧に沿って巻かれているものである。あるいは支持体が、二つの半月板状のコアと、これらのコアを対称位置に固定し収容する容器とからなり、前記複数のコイルが、各々コアの円弧に沿って巻かれているものでもよい。
【０００７】
複数のコイルの組み合わせとして好ましい別の構成は、複数のコイルが、互いに異なる直径を有し、径差に起因するコイル間の電圧差を補正するように増幅率が設定された増幅器が各コイルに接続され、全ての増幅器が一つの変換器に接続されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
いずれかのコイルが断線しても出力を取り出すことができるので、エンジンなどの過酷な環境における信頼性に優れる。そして、出力端子を共通にするので、出力回路が一つで足りコストが低い上、占有スペースが小さくて足りる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
−実施形態１−
図１は第一の実施形態に係る回転数検出センサのブロック図、図２（ａ）は同センサに適用可能なコイルを示す斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部拡大図である。
回転数検出センサ１は、図略のターボ過給機における圧縮ホイールの羽根を励磁する二個の空芯コイル２、増幅器４、変換器５、及び出力端子６を備える。
【００１０】
コイル２、２は、図２に示すように二本の導線を撚り、一つの軸回りに巻いたもので、互いに並列に増幅器４に接続されている。増幅器４の増幅率は、電圧信号が最大５Ｖとなるように設定されている。導線が互いに撚られているので、コイル全体としての強度が高く、体積あたりのコイル長も長い。
このセンサ１によれば、コイル２、２に圧縮ホイールの羽根が近づくと各コイルが羽根を励磁し、渦電流を発生させる。そして、その渦電流により生じた反磁界によりコイル電圧が低下し、羽根が遠ざかるとコイル電圧が復帰する。増幅器４で増幅されたアナログ信号は、変換器５でパルス信号に変換され、出力端子６より取り出される。取り出されたパルス信号は、図略のＴＴＬ回路にてＴＴＬ信号に変換され０．２Ｖ以下でＬ、４．５Ｖ以上でＨと判定される。こうしてＬからＨまたはＨからＬへの出力の間隔から回転数が計測される。コイル２、２の一方が断線しても他方のコイルが継続して圧縮ホイールの羽根を励磁し、渦電流を発生させるので、継続してエンジンを電子制御することができる。
【００１１】
−実施形態２−
図３は第二の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＸＸ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。
この実施形態のセンサは、コイル３、３を支持する円柱状のコア（支持体）７を備える。コア７は、低熱膨張性プラスチック、セラミック、絶縁被覆された金属などの材質からなり、先端付近に小径部７ａを有する。そして、小径部７ａに二本の導体が重ね合わせられて同時に巻かれることにより、コイル３、３が形成されている。検出原理は実施形態１と同じであり、回路的には図１のブロック図と同じである。
【００１２】
−実施形態３−
図４は第三の実施形態に係る回転数検出センサのブロック図、図５は同センサに適用可能なコイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＹＹ断面図である。
この実施形態のセンサ１１も、コア（支持体）７を備える。但し、二本のコイル８ａ、８ｂの一方のコイル８ａが小径部７ａに直に巻かれ、その外周に他方のコイル８ｂが巻かれている。従って、コイル８ａとコイル８ｂとは、互いにコイル径が異なる。センサ１１は、コア７の先端の鍔７ｂを小径部７ａと別に成形し、コイル８ａとコイル８ｂとを別々に巻き、両コイルを小径部７ａに嵌合した後、鍔７ｂを小径部７ａと結合することにより、製造される。そして、コイル８ａの出力電圧は増幅器１４ａで増幅され、コイル８ｂの出力電圧は増幅器１４ｂで増幅される。増幅器１４ａと１４ｂとは増幅率が異なり、コイル８ａとコイル８ｂとの径差に起因する電圧差を補正するように設定されている。増幅されたアナログ信号はともに変換器５でパルス信号に変換され、出力端子６より取り出され、実施形態１と同様にＬ／Ｈ判定される。
【００１３】
−実施形態４−
図６は第四の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルの支持体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は斜視図である。
この実施形態では支持体１７が、円柱を軸方向に二等分割して得られる二個の円弧状のコア部１７ａ、１７ｂと、前記円柱の外径よりも小さい外径を有し各コア部に同軸上に連なって各コア部を連結する一つの連結部１７ｃとからなる。支持体１７の材質は実施形態２におけるものと同一であってよい。そして、コア部１７ａの円弧に沿って一つのコイル（図示省略）が巻かれ、コア部１７ｂの円弧に沿ってもう一つのコイルが巻かれている。支持体１７は中心が軸方向に貫通しており、その貫通孔１７ｄをコイルから引き出された導線が通って後方の回路に接続される。コア部１７ａ、１７ｂは互いに幾何学的に対称形状をなし、直径方向の微小間隙１７ｅを介して対向するように配置されているので、コイル電圧も同じである。従って、回路的には図１のブロック図と同じであってよい。
【００１４】
連結部１７ｃは小径であるので、後方回路への熱伝達を抑制する。この実施形態のセンサによれば、コア部１７ａ、１７ｂ間の直径線近傍にもコイル導体が存在するので、二等分割しない１個の円盤状のコアの外周に巻かれたコイルに比べて磁束密度が高く、感度に優れる。
尚、二等分割に限らず三等分割、四等分割であってもよい。
【００１５】
−実施形態５−
図７は第五の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルの支持体を示す正面図、図８は同支持体中のコアを示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同右側面図、（ｃ）は径方向断面図である。
この実施形態では支持体２７が、同形同質の二つの半月板状のコア２７ａ、２７ａと、これらのコアを固定し収容する樹脂製の円柱状容器２７ｂとからなる。そして、各コア２７ａは円弧状の外周面に周方向の溝２７ｃを有し、その溝２７ｃ及び方形の平坦面２７ｄに沿って図略のコイルが巻かれている。コイルの巻かれた二個のコア２７ａ、２７ａは、容器２７ｂの先端付近に方形の平坦面２７ｄが各々先端を向くように容器２７ａの軸線を中心として対称に固定される。軸線に対するコアの角度は、最適な出力が得られるように適宜設定される。
【００１６】
この実施形態のセンサによれば、測定対象物（例えば圧縮ホイールの羽根）側ではコイル導体が平坦面２７ｄに沿って巻かれているので、有効な磁界の範囲が広く、その反対側ではコイル導体が円弧状の溝２７ｃに沿って最短距離で巻かれているので、後方外界のノイズの影響を受けにくい。従って、感度に優れる。
【００１７】
−実施形態６−
図９は第六の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイル及びその支持体を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同軸方向断面図、（ｃ）は同背面図、（ｄ）は同支持体中のコアを示す軸方向断面図である。
この実施形態では支持体３７が、実施形態２におけるコア７と相似形の四個のコア３７ａと、これらのコアを固定し収容する樹脂製の円柱状容器３７ｂとからなる。四個のコア３７ａは、容器３７ｂの軸線を中心として対称に且つ自身の軸線が容器３７ｂのそれと平行になるように固定されている。回路的には図１のブロック図において、並列に接続された二個のコイルに代えて四個のコイルが並列に接続されていることを除いて図１のブロック図と同一であってよい。
【００１８】
−実施形態７−
図１０は第七の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイル及びその支持体を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同軸方向断面図である。
この実施形態では支持体４７が、方形板状の３枚のコア４７ａと、これらのコアを固定し収容する樹脂製の円柱状容器４７ｂとからなる。３枚のコア４７ａは、容器４７ｂの軸線を中心として対称に且つ自身の主面が容器４７ｂの軸線と平行になるように固定されている。回路的には図１のブロック図において、並列に接続された二個のコイルに代えて三個のコイルが並列に接続されていることを除いて図１のブロック図と同一であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は第一の実施形態に係る回転数検出センサのブロック図である。
【図２】（ａ）は図１のセンサに適用可能なコイルを示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図３】第二の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＸＸ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ部拡大図である。
【図４】第三の実施形態に係る回転数検出センサのブロック図である。
【図５】図４の同センサに適用可能なコイルを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＹＹ断面図である。
【図６】第四の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルの支持体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図７】第五の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイルの支持体を示す正面図である。
【図８】図７の支持体中のコアを示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同右側面図、（ｃ）は径方向断面図である。
【図９】第六の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイル及びその支持体を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同軸方向断面図、（ｃ）は同背面図、（ｄ）は同支持体中のコアを示す軸方向断面図である。
【図１０】第七の実施形態に係る回転数検出センサに適用可能なコイル及びその支持体を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は同軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１、１１  回転数検出センサ
２、３、８ａ、８ｂ  コイル
４、１４ａ、１４ｂ  増幅器
５  変換器
６  出力端子
７、１７、２７、３７、４７  支持体
【図１】
2009162711.tif 000003
【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】
2009162711.tif 000011
【図１０】
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