(57)【要約】【課題】  ３６０°以上の回転量を検出することが可能なロータリセンサを提供する。【解決手段】  基準体に対して連結されるコイル１１の巻回軸と、検出対象に対して連結され基準体に対する検出対象の回動に伴ってコイル１１への挿入量を変化させるコア２１とを、それぞれヘリカル形状とした。コイル１１の巻回軸とコア２１とがそれぞれ円弧形状となっている場合と違い、コア２１のコイル１１への挿入量の変化に伴ってコア２１がコイル１１に対して回転移動だけでなく回転軸方向への平行移動も行う。これにより、コイル１１に対するコア２１の挿入量を小さくしていっても、コア２１におけるコイル１１への挿入方向の反対側の一端がコイル１１に干渉することがないから、３６０°以上の回転量の検出が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準体と基準体に対して回転可能な検出対象とにそれぞれ連結され、基準体に対する検出対象の回転量を検出するロータリセンサであって、
基準体に対して固定されるコイルと、
磁性体からなり少なくとも一部がコイルに挿入されるとともに検出対象に対して機械的に連結され基準体に対する検出対象の回転に連動してコイルに対して回転することによりコイルに対する挿入量を変化させるコアと、
コイルのインピーダンスを検出し検出されたインピーダンスに基いて基準体に対する検出対象の回転量を検出する検出回路とを備え、
コアは、コイルに対するコアの回転軸を中心軸とするヘリカル形状であることを特徴とするロータリセンサ。
【請求項２】
コアはコイルよりも長く、
コアにおいて、コイルへの挿入量がコイルの全長に至るまでコイルに挿入されない部位と、コイルへの挿入方向に限界まで変位したときにコイルから突出する部位との少なくとも一方には、コイルへの挿入方向に直交する断面での断面形状がコイルへの挿入方向に向かって変化する部位が設けられていることを特徴とする請求項１記載のロータリセンサ。
【請求項３】
コイルへの挿入方向に直交する断面でのコアの断面形状は、短手方向をコイルに対するコアの回転軸方向とした矩形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のロータリセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基準体と基準体に対して回転可能な検出対象とにそれぞれ連結され、基準体に対する検出対象の回転量を検出するロータリセンサが提供されている。基準体は例えば機器の本体であり、検出対象は例えば機器の操作用のレバーやハンドルである。
【０００３】
この種のロータリセンサとして、例えば図４及び図５に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。このロータリセンサは、円弧形状であって軸方向の一面に溝１０ａを有し中心軸を基準体（図示せず）に対する検出対象（図示せず）の回転軸に合わせて基準体に対して固定されるボビン１０と、ボビン１０に巻回されることにより巻回軸が円弧形状に湾曲した検出コイル１１とからなる固定側ブロック１と、円柱形状の本体部２０ａと本体部２０ａの外周面から径方向に突設された腕部２０ｂとを有し固定側ブロック１に対してボビン１０及びコイル１１の巻回軸の中心軸周りに回転可能に連結されるとともに基準体に対する検出対象の回転に連動するように検出対象に対して連結された可動ベース２０と、磁性材料からなりボビン１０の溝１０ａ及びコイル１１に挿抜可能な円弧形状であって周方向の一端部が可動ベース２０の腕部２０ｂに対して固定され可動ベース２０の回転に伴ってボビン１０への挿入量すなわちコイル１１への挿入量を変化させるコア２１とを有する可動ブロック２とを備える。すなわち、基準体に対する検出対象の回転に伴ってコイル１１へのコア２１の挿入量が変化し、これによるコイル１１のインピーダンスの変化を検出することにより、固定側ブロック１に対する可動側ブロック２の回転量θ（すなわち基準体に対する検出対象の回転量）の検出が可能となっている。
【０００４】
コイル１１のインピーダンスの変化は、例えば図６のような構成によって検出される。図６の構成では、コイル１１の一端はグランドに接続され、他端は、コイル１１に対して電流Ｉｄを出力する通電部３と、コイル１１の両端電圧Ｖｓに基いてコイル１１のインピーダンスを検出して検出されたインピーダンスに応じた（すなわち基準体に対する検出対象の回転量に応じた）電圧Ｖｏｕｔを出力する信号処理回路４とに接続されている。通電部３は、交流電流Ｉａｃを出力する発振回路３ａと、発振回路３ａが出力した交流電流Ｉａｃに一定の直流電流Ｉｄｃを重畳してコイル１１へ出力するＶ−Ｉ回路３ｂとからなる。上記の発振回路３ａ、Ｖ−Ｉ回路３ｂ、及び信号処理回路４はそれぞれ周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【特許文献１】特開２００４−２９００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のロータリセンサでは、可動側ブロック２を固定側ブロック１に対して図４での時計回りに回転させ、コイル１１に対するコア２１の挿入量を小さくしていったときに、やがて可動ベース２０の腕部２０ｂにおいてコア２１が突出した面の反対面とボビン１０とが干渉（当接）するため、固定ブロック１に対する可動ブロック２の可動範囲すなわちコイル１１に対するコア２１の可動範囲は１８０°より小さくなっており、回転量を変換するための歯車等のリンクを可動ブロック２と検出対象との間に介在させなければ１８０°以上の回転量を検出することはできなかった。上記の例では可動ベース２０の腕部２０ｂがボビン１０に当接することにより検出可能な回転量が制限されているが、可動ベース２０やボビン１０の形状をどのように変更しても、コイル１１の巻回軸やコア２１が上記のように円弧形状である限りは、コア２１がコイル１１に干渉することにより、検出可能な回転量の上限は１８０°以下となってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、３６０°以上の回転量を検出することが可能なロータリ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】
【０００７】
請求項１の発明は、基準体と基準体に対して回転可能な検出対象とにそれぞれ連結され、基準体に対する検出対象の回転量を検出するロータリセンサであって、基準体に対して固定されるコイルと、磁性体からなり少なくとも一部がコイルに挿入されるとともに検出対象に対して機械的に連結され基準体に対する検出対象の回転に連動してコイルに対して回転することによりコイルに対する挿入量を変化させるコアと、コイルのインピーダンスを検出し検出されたインピーダンスに基いて基準体に対する検出対象の回転量を検出する検出回路とを備え、コアは、コイルに対するコアの回転軸を中心軸とするヘリカル形状であることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、コアがヘリカル形状となっているので、コイルの巻回軸とコアとがそれぞれ円弧形状となっている場合と違い、コアのコイルへの挿入量の変化に伴ってコアがコイルに対して回転移動だけでなく回転軸方向への平行移動も行うことにより、コイルに対するコアの挿入量を小さくしていっても、コアにおけるコイルへの挿入方向の反対側の一端がコイルに干渉することがないから、３６０°以上の回転量の検出が可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、コアはコイルよりも長く、コアにおいて、コイルへの挿入量がコイルの全長に至るまでコイルに挿入されない部位と、コイルへの挿入方向に限界まで変位したときにコイルから突出する部位との少なくとも一方には、コイルへの挿入方向に直交する断面での断面形状がコイルへの挿入方向に向かって変化する部位が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、コイルへのコアの挿入量がコイルの全長に至った後にも、コアの変位に伴ってコイル内のコアの体積が変動することになるから、コイルのインピーダンスが変化する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、コイルへの挿入方向に直交する断面でのコアの断面形状は、短手方向をコイルに対するコアの回転軸方向とした矩形状であることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、コイルへの挿入方向に直交する断面でのコアの断面形状が長手方向をコイルに対するコアの回転軸方向とした矩形状である場合に比べ、コアのコイルに対する回転軸方向での寸法を小さくしたい場合に適する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、コイルに挿入されるコアがヘリカル形状となっているので、コイルの巻回軸とコアとがそれぞれ円弧形状となっている場合と違い、コアのコイルへの挿入量の変化に伴ってコアがコイルに対して回転移動だけでなく回転軸方向への平行移動も行うことにより、コイルに対するコアの挿入量を小さくしていっても、コアにおけるコイルへの挿入方向の反対側の一端がコイルに干渉することがないから、３６０°以上の回転量の検出が可能となる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、コアはコイルよりも長く、コアにおいて、コイルへの挿入量がコイルの全長に至るまでコイルに挿入されない部位と、コイルへの挿入方向に限界まで変位したときにコイルから突出する部位との少なくとも一方には、コイルへの挿入方向に直交する断面での断面形状がコイルへの挿入方向に向かって変化する部位が設けられているので、コイルへのコアの挿入量がコイルの全長に至った後にも、コアの変位に伴ってコイル内のコアの体積が変動することになるから、コイルのインピーダンスが変化する。
【００１５】
請求項３の発明によれば、コイルへの挿入方向に直交する断面でのコアの断面形状は、短手方向をコイルに対するコアの回転軸方向とした矩形状であるので、コイルへの挿入方向に直交する断面でのコアの断面形状が長手方向をコイルに対するコアの回転軸方向とした矩形状である場合に比べ、コアのコイルに対する回転軸方向での寸法を小さくしたい場合に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施形態は、巻回軸がヘリカル形状となったコイル１１と、同様にヘリカル形状であってコイル１１への挿入量を変化させるようにコイル１１に対して変位可能なコア２１とを備える。つまり、上記の各ヘリカル形状の中心軸は、それぞれ、コイル１１に対するコア２１の回転軸と一致している。このようなコイル１１は、例えばヘリカル管形状であってコア２１が挿通されるボビン（図示せず）に巻線を巻回することによって形成可能である。コイル１１は基準体に対して固定され、コア２１は、基準体に対する検出対象の回転に連動して上記ヘリカル形状の中心軸周りに回転可能となるように、且つ、上記ヘリカル形状の軸方向（図１での左右方向）には検出対象に対して自由に平行移動可能となるように、検出対象に対し適宜のリンクを介して機械的に連結される。コイル１１のインピーダンスの変化は、従来例と同様に、図６の構成によって検出可能である。図６の構成を用いる場合、通電部３と信号処理回路４とが請求項における検出回路を構成する。
【００１８】
上記構成によれば、コイル１１の巻回軸及びコア２１がそれぞれヘリカル形状となっていることにより、従来例のようにコイル１１の巻回軸とコア２１とがそれぞれ円弧形状となっている場合と違い、コイル１１へのコア２１の挿入量の変化に伴ってコア２１がコイル１１に対して回転移動だけでなく回転軸方向（つまりヘリカル形状の軸方向であり、図１での左右方向）への平行移動も行うので、コイル１１に対するコア２１の挿入量を小さくしていっても、コア２１におけるコイル１１への挿入方向の反対側の一端がコイル１１に干渉することがないから、３６０°以上の回転量を検出可能とすることができる。
【００１９】
さらに、例えば図２に示すように、コイル１１に対するコア２１の変位方向においてコア２１がコイル１１よりも長い場合には、コア２１において、コイル１１への挿入方向に直交する断面（すなわち上記ヘリカル形状の中心軸を含む断面）での断面積を、コイル１１への挿入方向に向かって変化させてもよい。この構成を採用すれば、コイル１１へのコア２１の挿入量がコイルの全長に至った後にも、コア２１の変位に伴ってコイル１１内のコア２１の体積が変動することになるから、コイル１１のインピーダンスが変化する。つまり、コイル１１の全長の割に広い範囲の角度を検出することができる。また、この場合には、コイル１１の巻回軸をヘリカル形状としなくとも、３６０°以上の回転を検出可能とすることができる。なお、図２は、コア２１の全長とコイル１１の全長との関係を分かり易くするために、コイル１１に対するコア２１の変位方向（挿抜方向）を、ヘリカル形状ではなく直線形状に描いている。また、図２の例では、コア２１の全長がコイル１１の全長に対して２倍以上あるため、コア２１の全体が、コイル１１への挿入量がコイル１１の全長に至るまでコイル１１に挿入されない部位（以下、「後側突出部」と呼ぶ。）と、コイル１１への挿入方向に限界まで変位したときにコイル１１から突出する部位（以下、「前側突出部」と呼ぶ。）との一方（両端部）又は両方（中央部）となっており、コア２１の全体の上記断面積をコア２１の一端から他端に向かって徐々に小さくしている。しかし、実際には、上記断面積はコア２１全体について変化させる必要はなく、後側突出部と前側突出部との少なくとも一方において上記のように断面積をコイル１１への挿入方向に向かって変化させるようにすれば、上記の効果はいうことができる。
【００２０】
なお、図１や図２の例では、コイル１１への挿入方向に直交する断面（つまり上記ヘリカル形状の中心軸を含む断面）でのコア２１の断面形状を円形状としているが、コア２１の形状は上記に限られない。例えば、図３に示すように、コア２１の上記断面形状を、コイル１１に対するコア２１の回転軸方向（すなわちコイル１１及びコア２１のヘリカル形状の軸方向であり、図１での左右方向）を短手方向とする矩形状とすれば、コア２１の断面積の割に、上記ヘリカル形状の軸方向でのコア２１やコイル１１の寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】同上の別の形態を示す説明図である。
【図３】同上の別の形態のコアを示す一部破断した斜視図である。
【図４】従来例を示す平面図である。
【図５】図５のＡ−Ａ’断面の要部を示す断面図である。
【図６】コイルのインピーダンス変化を検出する構成の一例を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
３  通電部
４  信号処理回路
１１  コイル
２１  コア
【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】
2009175106.tif 000007
【図６】
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