JP2004085523A - 回転センサ及びこれを用いた移動量検出装置並びに移動量検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロテータが常に円滑に回転することで被測定物の回転角度変位量を正確に検出できる回転センサを提供する。
【解決手段】回転センサのステータ１０と、ステータ１０の周囲に当該ステータ１０に対して回転可能に配置され、ステータ１０との重なり具合に応じて被検出対象物の回転角度変位量を検出するロテータ２０と、ロテータ２０を収容する筐体３０とを備えた回転センサ１であって、ロテータ２０外周面の少なくとも一部がロテータ２０とステータ１０を収容する筐体内面に対して摺動可能になっている。
【選択図】 図１
【解決手段】回転センサのステータ１０と、ステータ１０の周囲に当該ステータ１０に対して回転可能に配置され、ステータ１０との重なり具合に応じて被検出対象物の回転角度変位量を検出するロテータ２０と、ロテータ２０を収容する筐体３０とを備えた回転センサ１であって、ロテータ２０外周面の少なくとも一部がロテータ２０とステータ１０を収容する筐体内面に対して摺動可能になっている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
本発明は、被測定物の回転角度やこれに対応する直線的な変位量を検出するのに適した回転センサ及びこれを用いた移動量検出装置及び移動量検出方法に関する。
【０００２】
【発明が属する技術分野】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車に装着されたパワーウィンドウ装置や電動シート装置等、車両搭載物のスライド量を測定するのに回転センサが使用されている。
【０００３】
かかる従来型回転センサ５は、図７に示すように、上部が開口した筐体５１と、筐体５１の開口部に被着されたカバー５２と、筐体５１の底部及びカバー５２の中央部で支承されたシャフト６１とを備えている。また、シャフト６１は筐体内において円板状のプレート部６２と結合され、プレート部６２の周縁部には一定範囲にわたって導電性の導電板６４が備わっている。そして、かかるシャフト６１、プレート部６２、及び導電板６４とで回転センサ５のロテータ６０を構成している。
【０００４】
一方、ロテータ６０の内側にはステータ７０が配置されている。ステータ７０は、プリント基板５３及びスペーサ５４を介して筐体に固定されている。そして、ステータ７０は、コイル７１及びコイル７１が巻回されたボビン７２からなるコイルコア７３と、コイルコア７３の周囲一定範囲に固着された導電板７４とから構成されている。すなわち、ステ−タの導電板７４はロテータの導電板６４と一定の間隙を備えた状態で対向し合っている。そして、ロテータ６０の回転に応じてステ−タ７０とロテータ６０の導電板同士の対向し合う面積が変化するようになっている。
【０００５】
一方、ロテータのプレート部６２とカバー５２との間にはＯ−リング５５が介装され、これによってシャフト６１の軸支部分からコイルコア７３や導電板６４，７４に液体等が侵入しないようにシールされている。
【０００６】
また、カバー５２から突出したシャフト端部にはプーリ６５が結合され、プーリ６５には金属製のワイヤ６６が巻回されている。そして、ワイヤ６６と連結されたシート等被測定物（図７には図示せず）のスライド量に応じてワイヤ６６が引っ張られ（図７中、矢印Ａ参照）、これに対応してプーリ６５が回転し、これに応じてロテータの導電板６４及びステータの導電板７４によってコイルコア周囲を取り囲む面積が変化する。
【０００７】
そして、ロテータの導電板６４とステータの導電板７４とで形成される遮蔽部分の面積の変化とコイルコア７３で発生される磁束とから、導電板６４，７４に生じる渦電流が変化し、これに伴いコイルインダクタンスが変化する。このコイルインダクタンスの変化量を図示しない検出回路で検出することでシートのスライド量等、被測定物の移動量を検出するようになっている。
【０００８】
なお、図７中、プーリ６５とカバー５２との間にはプーリ原点復帰用弾性体６７が装着され、ワイヤ６６の引っ張りが無くなると、弾性部材自体の弾性力によりプーリ６５、即ちロテータ６０が原点に復帰するようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のタイプの回転センサ５では、シャフト６１とその軸受け部との間に隙間があり、プーリ６５を介してワイヤ６６からシャフト６１に曲げモーメント等が作用すると、図８に示すようにシャフト６１の倒れが生じてしまい、ロテータ６０の円滑な回転を阻害することになる。
【０００９】
この点についてより詳細に説明すると、従来型回転センサ５は、図８のシャフト端部の位置でシャフト６１を軸支しており、このシャフト両端位置近傍部分がロテータ６０の摺動部となる。
【００１０】
そして、ロテータ６０を摺動させるためには、シャフト６１と筐体軸受部との間にある程度のクリアランスが必要になる。しかし、このクリアランスが大きすぎると、図８に示すようにシャフト６１が筐体５１に対して傾いてしまい、シャフト６１に固定されたセンシング部と筐体５１に固定されたコイルコア７３（図７）との平行度が保たれなくなってしまう。その結果、センシング部とコイルコア７３との距離が変動することになり、出力信号も変動し、回転センサ５の信頼性が低下する。
【００１１】
一方、回転センサ５を取り付けるに当たってその周辺の他の部材間との干渉の問題もある。
【００１２】
具体的には、上述の回転センサ５によって被測定対象物の変移を検出しようとする場合、上述のとおりセンサ部に防水機能をもたせるＯ−リング５５をロテータ６０と筐体５１との間に配置すると共に、プーリ６５を介してワイヤ６６が巻回されかつワイヤ６６の他端が被検出対象物に結合した構造をとる。ここで、ワイヤに固定されている変位部及びワイヤ自体は回転センサ５の筐体外部に露出しており、かかるワイヤ６６が巻回してあるプーリ６５も回転センサ５の筐体外部に露出している。それ故、回転センサ５を例えば車体に取り付けるに当たっては、プーリ６５に他の部材等が干渉しないように検討する必要があり手間がかかる。一方、このような他の部材との干渉を防止するために、プーリ６５の外側に特別な保護壁を付加的に設ける構造も考えられるが、部品点数が増大し、コストが上がってしまう。
【００１３】
また、かかる回転センサ５を例えば自動車のシートスライド量の検出に用いる場合、車両走行中の振動等によってロテータ６０が円滑に回転しなくなるという問題もある。
【００１４】
本発明の目的は、上述の課題をすべて解決しかつロテータが常に円滑に回転することで被測定物の回転角度変位量を正確に検出できる回転センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の回転センサは、ステータと、ステータの周囲に当該ステータに対して回転可能に配置され、ステータとの重なり具合に応じて被検出対象物の回転角度変位量を検出するロテータと、ロテータを収容する筐体とを備えた回転センサであって、ロテータ外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能になっている。
【００１６】
従来の回転センサのように、ステータの周囲に配置されたロテータがシャフトで筐体内に回動可能に支持されている構成を有しておらず、かかるロテータの外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能な構成を有している。そのため、ロテータ自体の傾きを小さくし、シャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されることはない。
【００１７】
従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、当該ロテータを回転させるシャフトがロテータに突出形成されている。
【００１９】
シャフトに検出対象物を連結することで被検出対象物の回転角度変位量を正確かつ容易に検出することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の回転センサは、ロテータの所定位置にプーリが形成され、当該プーリに巻回されかつ端部が筐体外部に導出されたワイヤを介してロテータを回転させる。
【００２１】
ワイヤに被検出対象物を連結することで、検出対象物が直線移動する場合の移動量を正確に検出することができる。また、プーリがロテータに形成され筐体内に収容されているので、プーリが回転センサ近傍に配置された部材と干渉してプーリの回転が阻害されることがない。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の回転センサは、請求項１乃至請求項３に記載の回転センサにおいて、ロテータが導電性の導電板を備え、ステータが導電性の導電板及びコイルコアを備え、筐体とロテータとの間には、ステータの導電板とロテータの導電板及びコイルコアとを筐体外部から液密にシールするシール部材が介装されている。
【００２３】
シール部材によって導電性の導電板及びコイルコアからなる回転角度変位量検出部を筐体外部からシールすることができ、回転センサの信頼性を高める。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の移動量検出装置及び本発明の請求項６に記載の移動量検出方法は、請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動量を検出する装置である。
【００２５】
かかる移動量検出装置を用いることで、装置自体の取り付け状態に影響を受けることなく被測定物の移動量を正確に検出することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項７に記載の移動量検出装置は、直線移動をする被検出物の移動量を回転角度に変換して回転角度変位量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、被検出物の直線移動量を回転センサの回転角度に変換するワイヤと、ワイヤの一端部を固定する固定部とを備え、ワイヤが回転センサの回転体外周面の少なくとも一部に沿って巻回されると共に、回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されている。
【００２７】
ワイヤが回転センサの回転体外周面にのみ巻回されておらず回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されているので、回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００２８】
また、本発明の請求項８に記載の移動量検出装置は、筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することでワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、ワイヤ一端側がロテータ内部に引き込まれた状態で筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータ内部を直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部から筐体のワイヤ導出部と離間する位置に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に前記ワイヤが連続して巻回されている。
【００２９】
直線運動を回転運動に変換するワイヤがロテータの第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ内部の貫通路と、当該貫通路出口からワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に沿って巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００３０】
また、本発明の請求項９に記載の移動量検出装置は、筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することでワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、ロテータが円筒状のロテータからなり、ワイヤ一端側がロテータ内部に引き込まれた状態で筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータを直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部からロテータ内部に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ内周域にワイヤが連続して巻回されている。
【００３１】
直線運動を回転運動に変換するワイヤが円筒形状のロテータからなり、ワイヤが、第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ貫通路と、貫通路の出口からの第２のロテータ内周域まで連続して巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る回転センサを図面に基づいて説明する。
【００３３】
本発明の第１の実施形態に係る回転センサ１は、図１に示すように、ステータ１０と、ステータ１０の周囲にこれと相対回転可能に配置され、ステータ１０との重なり具合に応じて測定対象物の移動量を検出するロテータ２０と、ロテータ２０を収容する筐体３０とを備えている。そして、回転センサ１は更に、ロテータ外周の一部が筐体内面において摺動可能な構成を有している。
【００３４】
筐体３０はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材でできており、かつ上部が開口した有底円筒形状のボディ３１と、ボディ３１の開口部に被着されたアルミニウム等の金属や導電性プラスチック等の導電性材料製のカバー３２とからなる。そしてボディ３１の周面の一部には図２に示すようにワイヤ導出孔３０ａが形成されている。また、筐体３０の下方段部には、図１に示すように、ステ−タ１０を支持すると共に図示しない電子部品を実装するプリント板３３が収容載置されている。そして、筐体内部から外部へはコイル１１に電力を供給する電力線３４及びコイル１１のインダクタンス変化を検出する信号線３５が導出されている。
【００３５】
また、プリント板３３上にはＰＢＴ等のプラスチック材料からなる基台３７が固定載置されている。尚、基台３７はコイルコア１３の高さ調整のためのスペーサとしての役割を果たしている。
【００３６】
ロテータ２０はＰＢＴからなり下部に開口部を備え上部が塞がれた円筒形状のロテータ本体２１と、ロテータ本体２１の内周面に密着嵌合した磁性材からなる円柱状のサブコア２２と、サブコア２２の内周面にほぼ半周に亘って固着された湾曲プレート状の導電板２４とからなる。また、ロテータ本体外周面の上部側には全周に亘って溝部２１ａが形成され、当該溝部２１ａ及びその近傍はワイヤ２６を巻回するプーリ２５としての役目を果たしている。そして、溝部２１ａには金属製のワイヤ２６が巻回され、当該ワイヤ２６は一端がロテータ２０に接続され、他端が筐体のワイヤ導出孔３０ａ（図２）から外部に導出され、図５に示す車両シート等の変位量を検出すべき被測定対象物に連結されている。
【００３７】
なお、筐体３０の側壁部はプーリ外周を覆うように延在形成されているので、筐体３０の当該延在部をそのままプーリ２５の保護壁として使用することができ、プーリ保護のための部材を新たに増やす必要がない。
【００３８】
一方、溝部の近傍には筐体３０とロテータ２０との間を液密に保つＯ−リング２７が介装されている。このＯ−リング２７によって、ステータの導電板１４とロテータの導電板２４及びコイルコア１３とを筐体外部から液密にシールすることができる。
【００３９】
さらに、ロテータ外周面の両端部２１ｂ，２１ｃは若干大径に形成され、この部分においてのみロテータ２０が筐体内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ２０は、ロテータ回転時にロテータ外周面の両端部においてのみ筐体内周面と摺動可能となっている。
【００４０】
一方、ロテータ内周に密嵌された円筒状のサブコア２２及び後述するボビン１２は本実施形態では、プラスチックマグネット等の磁性樹脂材でできている。しかしながら、例えば、電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂（ナイロン、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＡＢＳ樹脂等）に、軟磁性材粉（Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライト等）を混合した絶縁磁性材であれば他の材質であってもかまわない。
【００４１】
そして、サブコア２２の内周面にほぼ半周に亘って固着された端面視半円弧状の導電板２４は、銅やアルミニウム、黄銅等の導電性材料からなり、後述するコイルで発生した磁束が通過するごとに渦電流が発生するようになっている。
【００４２】
また、カバー３２とロテータ２０との間には円環状の空間３６が形成され、当該空間３６内にはロテータ２０を回転させて初期状態に戻すための弾性部材２８が収容されている。なお、弾性部材２８の一端はカバー３２に固定され、他端はロテータ２０に固定され、弾性力が作用しない状態を初期状態として組み付けている。
【００４３】
一方、ステータ１０は、上述の通りプリント板３３を介して筐体３０の下方部分に備わった基台３７上に固定されている。なお、ステータ１０は、磁束を発生するコイル１１と、断面Ｉ字型を有しかつコイル１１が巻回されプラマグ等の磁性材からなるボビン１２とを備えている。そして、コイル１１及びボビン１２からなる円柱形状のコイルコア１３の外周面周囲には、端面視半円弧状の導電板１４がほぼ半周に亘って固着されている。なお、この導電板１４も銅、アルミニウム、黄銅や導電性プラスチック等の導電性材料でできている。
【００４４】
以上の構成によって、被測定対象物の変位をこれと一体に連結されたワイヤ２６を介してロテータのプーリ２５に伝え、これをロテータ２０の回転角度変位量に変換する。そして、コイルコア１３が発生する磁界をロテータとステータの導電板１４，２４が遮ることで、この導電板１４，２４に渦電流が生じ、この渦電流に起因するコイルインダクタンスの変化量を検出することで、位置変位部のリニア方向の移動距離を検出するようになっている。
【００４５】
図４は、この検出方法を説明する図である。励磁コイル１１に交流電流が流されるのに伴い、磁束がコイル１１とサブコア２２との間に形成される磁気回路に沿って流れる。これにより、各導電板１４、２４の表面には渦電流が誘起され、導電板１４、２４が存在する部分では磁気抵抗が大きい領域が形成され、導電板１４、２４が存在しない部分では磁気抵抗が小さい領域が形成される。サブコア２２とコイルコア１３とを相対的に回転させると、磁気抵抗が大きい領域と小さい領域との重なり具合が変化して、サブコア２２とコイルコア１３との間の空間を横切るトータルの磁束の量が変化する。これに伴い、コイル１１に自己誘導される磁束が変化し、コイル１１のインダクタンスが変動する。よって、このインダクタンスの変動量を測定すれば、サブコア２２とコイルコア１３との相対回転角度変位量を正確に検出することができる。
【００４６】
以上説明したように、ロテータ外周面の両端部２１ｂ，２１ｃは他のロテータ外周面より若干大径に形成され、この部分においてロテータ２０が筐体内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ２０は、ロテータ回転時にロテータ外周面の両端部においてのみ筐体内周面と摺動する。そして、筐体３０とロテータ２０との摺動部位は、従来の回転センサ５と異なりロテータ中心軸線からかなり離れた距離にあるため、ロテータ２０が筐体３０に対して傾いたとしても、その傾きは図３に示す程度にとどまり、図８に示す従来型回転センサ５のシャフト６１の傾きに比べて格段に小さいことが分かる。これによって、ロテータ２０が筐体内を常に円滑に回転することができ、回転センサ１の信頼性を高める。
【００４７】
また、プーリ２５がロテータ２０に形成され筐体内に収容されているので、プーリ２５が回転センサ１近傍に配置された部材と干渉してその回転が阻害されることがない。
【００４８】
更には、Ｏ−リングによって導電性の導電板１４，２４及びコイルコア１３を筐体外部からシールしているので、液密性の点でも回転センサ１の信頼性を高めている。
【００４９】
このように構成された回転センサ１は、一例として、図５に示す車両のシート下部に取り付けられてシートのシートレールに対するスライド量検知に利用される。
【００５０】
以下、かかるシートのスライド量検知の方法及び装置について説明する。
【００５１】
図５に概略的に示すシートスライド量検知装置１００において、シートＳは車体フロアパネルのシートレールＲ上にスライド可能に取り付けられている。そして、車体のフロアパネルには回転センサ１０１が取り付けられ、回転センサ１０１からワイヤＷが導出されてシートレールＲと平行に延在している。また、シート下部とワイヤとは金属ブラケット等の剛体Ｂで連結されており、シートＳのスライド量に応じてワイヤＷが回転センサ１０１から導出されるようになっている。
【００５２】
回転センサ１０１には上述した本発明の第一の実施形態に係る回転センサ１と同一の回転センサが使用されている。この回転センサ１０１は、上述した通りロテータ自体の傾きを小さく抑えているので、従来型の回転センサ５のようなシャフトのたおれによるロテータの円滑な回転が阻害されるという欠点はない。従って、車両走行中の振動が回転センサ１０１に伝わってもシートＳのスライド量を正確に検出することができる。
【００５３】
一方、回転センサは、シート下部の限られたスペースに装着する必要上、回転センサ１０１の一部がシートスライド駆動装置（図示せず）やこれらに接続されたワイヤハーネス（図示せず）と干渉する可能性がある。
【００５４】
ここで、従来型の回転センサ５ではこのような干渉によりプーリ部分が動かなくなり、回転センサ本来の機能を果たさなくなることがあったが、本実施形態にかかる回転センサ１０１の場合、プーリがロテータに形成されかつ筐体内に収容されているので、回転センサ１０１がこれら周囲の部材と干渉してプーリの回転が阻害されるという恐れはない。
【００５５】
即ち、上述の実施形態にかかるシートスライド量検知装置１００は、ロテータが常に円滑に回転するようになっており、車両の振動やシート周辺の部品との干渉等による悪影響を受けることなく常に正確なワイヤ導出量、即ちシートＳのスライド量を検出することができる。
【００５６】
続いて本発明の第２の実施形態に係る回転センサ２について説明する。
【００５７】
尚、第１の実施形態に係る回転センサ１と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５８】
図６に示す本発明の第２の実施形態に係る回転センサ２は、上述の回転センサ１と異なり、ロテータ４０がプーリ部を有さず、その代わりにロテータ中央部からカバー３２のシャフト導出孔３２ａを通して回転シャフト４５が筐体外部に突出している。そして、回転シャフト４５の回転角度変位量に応じて、ロテータ４０が回転し、上述した回転角度検出原理と同様な検出原理で回転シャフト４５の回転角度変位量を検出するようになっている。従って、回転シャフト４５を被検出対象物（図示せず）に連結すれば、被検出対象物の回転角度を正確に検出することが可能となる。
【００５９】
即ち、本発明の第２の実施形態にかかる回転センサ２は、ロテータ外周の一部（両端部）４１ｂ，４１ｃが全周に亘って若干大径に形成されている点では上述の実施状態にかかる回転センサ１と共通する。そして、この大径部４１ｂ，４１ｃのみが筐体内周面に摺動可能となっているので、ロテータ４０自体の傾きを小さくし、従来型回転センサ５のようなシャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されるということはない。従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【００６０】
なお、上述の２つの実施形態では、ロテータはその周面の一部で筐体内面と摺動するようになっているが、必ずしもこれに限定されずロテータ周面全体が筐体内面と摺動する構成となっていても良い。
【００６１】
また、上述の実施形態ではかかる回転センサを車両のシート装置のスライド量検出に用いる場合について説明した。しかしながら、回転センサのアプリケーションはこれに限定されることはなく、例えば、パワーウインドウレギュレータの動作量検出やチルトステアリング昇降検出にも利用可能である。
【００６２】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる移動量検出装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
この実施形態にかかる移動量検出装置３００を説明するに当たり、第３の実施形態にかかる移動量検出装置特有の効果の理解を容易化するために本発明の第１の実施形態にかかる回転センサ１と同等の構造を有する移動量検出装置２００について説明する。
【００６４】
移動量検出装置２００に使用される回転センサ２０１は、図９に示すようにプーリを兼用したロテータ２２０と、これに固定されたセンシング部２２１と、筐体２３０と、下カバー２３５及びプリント板２３６を介して固定された基台２３７及びセンシング部２３１と、筐体２３０に固定された上カバー２３２とから構成されている。
【００６５】
ロテータ２２０は、筐体２３０の内壁を摺動面として筐体２３０内を回転し、ロテータ２２０に固定されたセンシング部２２１と筐体２３０に固定されたセンシング部２３１により、ロテータ２２０の回転角度変位量を検出している。
【００６６】
なお、センシング機構は、この実施形態にかかる具体的構造には限定されず回転角度変位量を検出できるものであれば何でも使用でき、例えば電磁誘導式などでも良い。
【００６７】
かかる回転センサ２０１を使用して直線移動量を測定する場合、図１０に示すように直線移動をする被検出物にワイヤＷの端末（図示せず）を固定し、ワイヤＷのもう一方の端末を回転センサ２０１のロテータ２２０の固定部２２０ａに固定する。そして、被検出物が移動すると、ワイヤＷが回転センサ２０１から引き出されて、その移動量に応じた分だけロテータ２２０が回転するようになっている。
【００６８】
以上の構造により、回転角度変位量を検出する回転センサ２０１を使用して、ワイヤＷの移動量を回転角度変位量に変換することで被検出物の直線移動量を測定するようになっている。
【００６９】
なお、ロテータ２２０とカバー２３２との間には、図９に示すようにばね２２８が介装されており、ばね２２８の一端をロテータ２２０に固定するとともに他端をカバー２３２に固定し、回転センサ２０１から引き出されたワイヤＷを初期位置の状態に戻せるようになっている。
【００７０】
なお、単なる直動式ストロークセンサの場合、センサ自体の大きさは、一般的に被検出物の直線移動量分と検出機構分の合計寸法を少なくとも必要とするが、回転式センサの場合は、直線移動量を円弧に置換するので、寸法を縮小することができるメリットがある。しかしながら、上述の回転センサ２０１を用いた被検出物の直線移動量を検出するに当たって更に長い移動量を検出したい場合、ロテータ２２０の回転角度を大きくする方法と、プーリ部分の径を大きくする方法の２通りの方法がある。
【００７１】
しかし、回転センサ２０１は、一般的に回転角度の検出範囲が決まっており、センサ性能の上限以上の回転角度を検出することはできないため、ロテータ２２０の回転角度を大きくする方法には限度がある。
【００７２】
また、回転センサ２０１のプーリ部分の径を大きくして円弧の長さを長くすればより長い移動量を検出することができるが、搭載する車両によっては回転センサ２０１を配置するスペースが限られており、プーリ径を大きくすることができない場合がある。
【００７３】
本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１を用いた移動量検出装置３００は、センサ自体の小型化を達成しつつこれらの点を全て解決したものであり以下の構成を有している。
【００７４】
以下、本発明の移動量検出装置３００に用いる回転センサ３０１の具体的構成について説明する。本発明の移動量検出装置３００に用いる回転センサ３０１は、図１１に示すように、センシング部３１４を有しているステータ３１０とステータ３１０の周囲にこれと相対回転可能に配置され、ステータ３１０との重なり具合に応じて被検出物の移動量を検出するセンシング部を有しているロテータ３２０と、ロテータ３２０を収納する筐体３３０とを備えている。そして、回転センサ３０１はさらに、ロテータ３２０の外周の一部が筐体内面において摺動可能な構成を有している。
【００７５】
筐体３３０は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材でできており、かつ上下部が開口したケース３３１と開口部に被着された上下カバー３３２，３３３とからなる。そして、ケース３３１の周面の一部には、ワイヤ導出孔３３１ａが形成されている。また、ケース３３１の下方部には、ステータ３１０を支持すると共に図示しない電子部品を実装するプリント板３３６が収容載置されている。そして、筐体内部から外部へはコイル３１１に電力を供給する電力線３３４及びコイル３１１のインダクタンス変化を検出する信号線３３５が導出されている。
【００７６】
また、プリント板３３６上にはＰＢＴ等の樹脂材からなる基台３３７が固定載置されている。なお、基台３３７はコイルコアの高さ調整のためのスペーサとしての役割を果たしている。
【００７７】
ロテータ３２０はＰＢＴ等の樹脂材からなり、下部に開口部を備え上部が塞がれた円筒形状のロテータ本体３２１とロテータ本体３２１の内周面に密着嵌合した磁性材からなる円柱状のサブコア３２２と、サブコア３２２の内周面の一部に固着された湾曲プレート状の導電板３２４とからなる。また、ロテータ本体外周面の上部側には、図１２に示すように外周部及びロテータ３２０を湾曲して横断する形状の溝部３２０ｓが形成され、当該溝部３２０ｓ及び溝部３２０ｓが形成されたロテータ外周部はワイヤＷを巻回するプーリ部分３２５としての役目を果たしている。そして、溝部３２０ｓには金属製のワイヤＷが巻回され、当該ワイヤＷは一端が筐体３３０に接続され、他端がケース３３１のワイヤ導出孔３３１ａから外部に導出され、車両のシート等の直線変位量を検出すべき被測定物（図示せず）に連結されている。
【００７８】
すなわち、溝部３２０ｓをロテータのプーリ部分３２５に形成することでプーリ部分３２５の上部を２つの相補的形状を有する半円に分け、その半円の間にワイヤＷが湾曲して配索されるようになっている。
【００７９】
続いて、回転センサ３０１へのワイヤＷの巻回のしかたについて説明する。
【００８０】
まず、ワイヤＷの端末をケース３３１のワイヤ端部固定部３３１ｂに固定し、プーリ上部に位置する２つの半円外周のうち、一方の半円の円弧（第１のロテータ外周域３２０ｃ）にワイヤＷを沿わせたのち、両半円の間の溝部３２０ｓに通し、さらに、もう一方の半円外周の円弧（第２のロテータ外周域３２０ｄ）に沿わせ、その円弧の終点位置からケースのワイヤ導出孔３３１ａを介して回転センサ３０１の外側へ導出し、ワイヤ端末を被検出物（図示せず）に固定する。
【００８１】
ワイヤＷをこのように配置することにより、被検出物が移動して、ワイヤＷが回転センサ３０１から引き出された時、プーリ部分３２５を介してロテータ３２０を回転させることができる。
【００８２】
一方、ロテータ３２０の外周面の所定部分は、図１１に示すように若干大径に形成され、この部分においてのみロテータ３２０が筐体３３０の内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ３２０はロテータ３２０の回転時にロテータ外周面の大径部３２０ａ，３２０ｂにおいてのみ筐体３３０の内周面と摺動可能となり、第１の実施形態及び第２の実施形態にかかる回転センサのロテータと同様にロテータ自体の倒れを防止している。
【００８３】
なお、ロテータ３２０の内部に密嵌された円筒状のサブコア３２２及び後述するボビン３１２は、本実施形態ではプラスチックマグネット等の磁性樹脂材でできている。しかしながら、例えば、電気絶縁性を有する熱可塑性樹脂（ナイロン，ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＡＢＳ樹脂等）に、軟磁性材粉（Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライト等）を混合した絶縁磁性材であれば他の材質であってもかまわない。
【００８４】
一方、サブコア３２２の内周面の一部に固着された端面視円弧状の導電板３２４は銅やアルミニウム、黄銅等の導電性材料からなり、後述するコイル３１１で発生した磁束が通過するごとに渦電流が発生するようになっている。
【００８５】
また、カバー３３２とロテータ３２０との間には円環状の空間が形成され、当該空間内にはロテータ３２０を回転させて初期状態に戻すための弾性部材３２８が収容されている。なお、弾性部材３２８の一端はカバー３３２に固定され、他端はロテータ３２０に固定され、弾性力が作用しない状態を初期状態として組み付けられている。
【００８６】
一方、ステータ３１０は上述の通りプリント板３３６を介して筐体３３０の下方部に備わった基台３３７上に固定されている。なお、ステータ３１０は図１３に示すように磁束を発生するコイル３１１と、断面Ｉ字型を有しかつコイル３１１が巻回されプラマグ等の磁性材からなるボビン３１２とを備えている。そして、コイル３１１及びボビン３１２からなる円柱状コイルコアの外周面周囲の一部には、端面視円弧状の導電板３１４が固着されている。なお、この導電板３１４も銅、アルミニウム、黄銅等や導電性プラスチック等の導電性材料でできている。
【００８７】
以上の構成によって、被測定物の変位をこれと一体に連結されたワイヤＷを介してロテータ３２０のプーリ部分３２５（図１１参照）に伝え、これをロテータ３２０の回転角度変位量に変換する。そして、コイルコア３１３が発生する磁界をロテータの導電板３２４とステータの導電板３１４が遮ることで、この導電板３１４，３２４に渦電流が生じ、この渦電流に起因するコイルインダクタンスの変化量を介して位置変位部のリニア方向の移動距離を検出するようになっている。
【００８８】
図１３は、この検出方法を説明する図である。励磁コイル３１１に交流が流されるのに伴い、磁束がコイル３１１とサブコア３２２との間に形成される磁気回路に沿って流れる。これにより、各導電板３１４，３２４の表面には渦電流が誘起され、導電板３１４，３２４が存在する部分では磁気抵抗が大きい領域が形成され、導電板３１４，３２４が存在しない部分では磁気抵抗が小さい領域が形成される。サブコア３２２とコイルコア３１３とを相対的に回転させると、磁気抵抗が大きい領域と小さい領域との重なり具合が変化して、サブコア３２２とコイルコア３１３との間の空間を横切るトータルの磁束の量が変化する。これに伴い、コイル３１１に自己誘導される磁束が変化し、コイル３１１のインダクタンスが変動する。よって、このインダクタンスの変動量を測定すれば、サブコア３２２とコイルコア３１３との相対角度変位量を正確に検出することができる。
【００８９】
続いて、本実施形態にかかる回転センサ３０１におけるワイヤＷの特別な巻回構造の作用について説明する。
【００９０】
ワイヤＷは、上述の第１実施形態にかかる回転センサのように単に回転センサの外周の一部に巻回されているのではなく、ロテータ３２０を貫通する溝部３２０ｓを介して巻回配索している。第１実施形態にかかる回転センサの場合、ワイヤＷを回転センサ内から導出すると、図１４に示すように、例えばプーリが９０°回転したとき、ａ点からｂ点間の距離、つまり、プーリの直径を２ｒとすると、２πｒ×９０°／３６０°の距離しかワイヤＷを引き出せない。
【００９１】
しかしながら、本発明にかかる第３の実施形態の回転センサ３０１の場合、図１５に示すように、ａ点からｂ点間、及び、ｃ点からｄ点間の距離分ワイヤを引き出せるので、同じ９０°回転時でも２πｒ×９０°／３６０°×２と、図１４の場合に較べて２倍の長さワイヤを引き出すことができる。
【００９２】
これは、ワイヤＷを回転センサ３０１から導出するとき、図１５に示すようにｂ点からｃ点の間の距離はプーリ３２５が回転しても変化しないが、ａ点からｂ点の間、及び、ｃ点からｄ点の間の距離が回転角度に応じて変化し、プーリ３２５の径が同じ場合、ロテータ３２０（プーリ３２５）の回転角度に比べてワイヤＷの導出量がプーリの外周に単にワイヤを巻回している場合よりも大きいためである。
【００９３】
つまり、本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の構造を用いれば、回転センサ３０１のプーリ径を変えずに、すなわち回転センサ自体の大きさを大きくすることなく図１４に示すプーリ構造の回転センサに較べて２倍分の直線移動距離を検出することができる。
【００９４】
従って、小型の回転センサ３０１を用いながら移動量検出距離の大きい移動量検出装置とすることが可能となる。
【００９５】
なお、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の変形例として図１６に示すように磁気抵抗素子３６１を用いてステータ３６０に対するロテータ３７０の相対回転角度を検出する構造のものも考えられる。
【００９６】
すなわち、一方のセンシング部として永久磁石３７１をロテータ３７０に接続固定し、他方のセンシング部としてステータ３６０に磁石の回転角度を検出する磁気抵抗素子３６１を接続固定する。なお、磁気抵抗素子３６１には、ＭＲ素子やホール素子などを使用することができる。
【００９７】
その他の構成部品の形状は第３の実施形態にかかる回転センサ３０１と同等であり、ロテータ本体外周面の上部側には本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の溝部３２０ｓと同様の湾曲した溝部３７０ｓが形成されている。
【００９８】
本変形例はこのような構成によって被測定物の変位をこれと一体に連結されたワイヤＷを介してロテータ３７０のプーリ部分３７５に伝え、これをロテータ３７０の回転角度変位量に変換する。ロテータ３７０が回転することに伴って、ロテータ３７０に接続固定してある永久磁石３７１が回転し、この回転角度変位量はステータ３６０に接続固定された磁気抵抗素子３６１によって検出される。 続いて、第４の実施形態にかかる回転センサ４０１を用いた移動量検出装置４００について説明する。なお、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１を用いた移動量検出装置３００と同一の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９９】
第４の実施形態にかかる回転センサ４０１を用いた移動量検出装置４００は、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１とプーリ部分４２５の構造が異なる。すなわち、図１７及び図１８に示すようにプーリ部分４２５は有底円筒形状を有し、内側の空間部分にはカバー４３２の内側凸部が配置されると共にカバー４３２にワイヤ端末を接続固定するようになっている。
【０１００】
すなわち、プーリ４２５が９０°回転する場合を考えたとき、ワイヤＷの導出のしかたは以下の通りである。まず、図１８に示すようにカバー４３２に固定されたワイヤＷをプーリ４２５の有底円筒部内壁に９０°分だけ沿わせる。そして、ワイヤ固定部から９０°内周方向に離れたプーリ４２５の壁部にプーリ内側から外側へ貫通するガイド溝４２５ｓを形成し、ワイヤＷを当該ガイド溝４２５ｓに通してプーリ４２５の外周に導出し、この導出部で向きを反転させてプーリ外周に沿って再び９０°分だけ外周を沿わせる。なお、カバー４３２は筐体４３０と固定されており、ワイヤ端末は移動しないようになっている。
【０１０１】
ここで、プーリ外側の径をｒ１，内側の径をｒ２とすると、図１９に示すように、ワイヤＷを引き出してロテータ４２０を９０°分回転させたとき、ａ点からｂ点及びｃ点からｄ点の距離分の、２πｒ１×９０°／３６０°＋２πｒ２×９０／３６０°分のワイヤＷが引き出されることになる。つまり第１の実施形態にかかる回転センサに較べてロテータの大きさが同一であるにも係わらず、ワイヤＷを介して２πｒ２×９０／３６０°分だけ長い直線移動距離を検出することができるようになる。
【０１０２】
以上説明した第３の実施形態にかかる移動量検出装置３００や第４の実施形態にかかる移動量検出装置４００は、その回転センサ３０１，４０１において第１の実施形態にかかる回転センサのプーリをそれぞれ第３の実施形態にかかるプーリや第４の実施形態にかかるプーリにそのまま置き換えるだけで良いので、回転センサ３０１，４０１自体の大きさを変えることなくより長い被検出物の移動量を検出することができるようになる。
【０１０３】
なお、上述のようにワイヤＷが引き出されることで回転センサの回転量を検出する構造においては、電磁誘導方式、ＭＲ素子やホール素子等様々な検出素子が使用可能である。
【０１０４】
また、溝部３２０ｓやガイド溝４２５ｓの部分は溝形状に限定されず、貫通孔であっても良い。
【０１０５】
また、第４実施形態のロテータ４２０は有底円筒形状であっても単なる円筒形状であっても良い。
【０１０６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１に記載の回転センサは、従来の回転センサのように、ステータの周囲に配置されたロテータがシャフトで筐体内に回動可能に支持されている構成を有しておらず、かかるロテータの外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能な構成を有している。そのため、ロテータ自体の傾きを小さくし、シャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されることはない。従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【０１０７】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、シャフトに検出対象物を連結することで被検出対象物の回転角度変位量を正確かつ容易に検出することができる。
【０１０８】
また、本発明の請求項３に記載の回転センサは、ワイヤに被検出対象物を連結することで、被検出対象物が直線移動する場合の移動量を正確に検出することができる。また、プーリがロテータに形成され筐体内に収容されているので、プーリが回転センサ近傍に配置された部材と干渉してプーリの回転が阻害されることがない。
【０１０９】
また、本発明の請求項４に記載の回転センサは、シール部材によって導電性の導電板及びコイルコアからなる回転角度変位量検出部を筐体外部からシールすることができ、回転センサの信頼性を高める。
【０１１０】
また、本発明の請求項５に記載の移動量検出装置及び本発明の請求項６に記載の移動量検出方法は、請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動量を検出する装置であって、かかる移動量検出装置を用いることで、装置自体の取り付け状態に影響を受けることなく被測定物の移動量を正確に検出することができる。
【０１１１】
また、本発明の請求項７に記載の移動量検出装置は、ワイヤが回転センサの回転体外周面にのみ巻回されておらず回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されているので、回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【０１１２】
また、本発明の請求項８に記載の移動量検出装置は、直線運動を回転運動に変換するワイヤがロテータの第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ内部の貫通路と、当該貫通路出口からワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に沿って巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【０１１３】
また、本発明の請求項９に記載の移動量検出装置は、直線運動を回転運動に変換するワイヤが円筒形状のロテータからなり、ワイヤが、第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ貫通路と、貫通路の出口からの第２のロテータ内周域まで連続して巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る回転センサの軸線方向断面図である。
【図２】図１の回転センサの側面図である。
【図３】図１の回転センサの筐体内におけるロテータ本体の収容状態を、他の要素を省略して示す軸線方向断面図である。
【図４】図１の回転センサの作動状態及び回転角度検出原理を説明する平面図である。
【図５】図１の回転センサを用いて自動車のシートスライド量を検出する場合の概略説明図である。
【図６】図１の回転センサとは別の実施形態に係る回転センサの軸線方向断面図である。
【図７】従来の回転センサの軸線方向断面図である。
【図８】図７の回転センサのシャフトが筐体内でたおれている状態を、他の要素を省略して示す軸線方向断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる回転センサと同等の構成を有する回転センサの断面図である。
【図１０】図９に示す回転センサのワイヤ巻回構造を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサの断面図である。
【図１２】図１１に示す回転センサのＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【図１３】図１１に示す回転センサのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】図９に示す回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサの変形例の断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態にかかる回転センサの断面図である。
【図１８】図１７に示す回転センサのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態にかかる回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【符号の説明】
１，２，５ 回転センサ
１０ ステータ
１１ コイル
１２ ボビン
１３ コイルコア
１４ 導電板
２０ ロテータ
２１ ロテータ本体
２１ａ 溝部
２１ｂ，２１ｃ 端部
２２ サブコア
２４ 導電板
２５ プーリ
２６ ワイヤ
２７ Ｏ−リング
２８ 弾性部材
３０ 筐体
３０ａ ワイヤ導出孔
３１ ボディ
３２ カバー
３２ａ シャフト導出孔
３３ プリント板
３４ 電力線
３５ 信号線
３７ 基台
４０ ロテータ
４１ｂ，４１ｃ 大径部
４５ 回転シャフト
１００ シートスライド量検知装置
１０１ 回転センサ
Ｂ 剛体
Ｓ シート
Ｒ シートレール
Ｗ ワイヤ
２００ 移動量検出装置
２０１ 回転センサ
２２０ ロテータ
２２０ａ 固定部
２２１ センシング部
２２５ プーリ
２２８ ばね
２３０ 筐体
２３１ センシング部
２３２ カバー
２３７ 基台
３００ 移動量検出装置
３０１ 回転センサ
３１０ ステータ
３１１ コイル
３１２ ボビン
３１３ コイルコア
３１４ センシング部
３１４ 導電板
３２０ ロテータ
３２０ａ，３２０ｂ 大径部
３２０ｃ 第１のロテータ外周域
３２０ｄ 第２のロテータ外周域
３２０ｓ 溝部
３２１ ロテータ本体
３２２ サブコア
３２４ 導電板
３２５ プーリ
３２８ 弾性部材
３３０ 筐体
３３１ ケース
３３１ａ ワイヤ導出孔
３３１ｂ ワイヤ端部固定部
３３２，３３３ カバー
３３４ 電力線
３３５ 信号線
３３６ プリント板
３６０ ステータ
３６１ 磁気抵抗素子
３７０ ロテータ
３７１ 永久磁石
３７５ プーリ部
４０１ 回転センサ
４２５ プーリ
４２５ｓ ガイド溝
４３０ 筐体
４３２ カバー
本発明は、被測定物の回転角度やこれに対応する直線的な変位量を検出するのに適した回転センサ及びこれを用いた移動量検出装置及び移動量検出方法に関する。
【０００２】
【発明が属する技術分野】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車に装着されたパワーウィンドウ装置や電動シート装置等、車両搭載物のスライド量を測定するのに回転センサが使用されている。
【０００３】
かかる従来型回転センサ５は、図７に示すように、上部が開口した筐体５１と、筐体５１の開口部に被着されたカバー５２と、筐体５１の底部及びカバー５２の中央部で支承されたシャフト６１とを備えている。また、シャフト６１は筐体内において円板状のプレート部６２と結合され、プレート部６２の周縁部には一定範囲にわたって導電性の導電板６４が備わっている。そして、かかるシャフト６１、プレート部６２、及び導電板６４とで回転センサ５のロテータ６０を構成している。
【０００４】
一方、ロテータ６０の内側にはステータ７０が配置されている。ステータ７０は、プリント基板５３及びスペーサ５４を介して筐体に固定されている。そして、ステータ７０は、コイル７１及びコイル７１が巻回されたボビン７２からなるコイルコア７３と、コイルコア７３の周囲一定範囲に固着された導電板７４とから構成されている。すなわち、ステ−タの導電板７４はロテータの導電板６４と一定の間隙を備えた状態で対向し合っている。そして、ロテータ６０の回転に応じてステ−タ７０とロテータ６０の導電板同士の対向し合う面積が変化するようになっている。
【０００５】
一方、ロテータのプレート部６２とカバー５２との間にはＯ−リング５５が介装され、これによってシャフト６１の軸支部分からコイルコア７３や導電板６４，７４に液体等が侵入しないようにシールされている。
【０００６】
また、カバー５２から突出したシャフト端部にはプーリ６５が結合され、プーリ６５には金属製のワイヤ６６が巻回されている。そして、ワイヤ６６と連結されたシート等被測定物（図７には図示せず）のスライド量に応じてワイヤ６６が引っ張られ（図７中、矢印Ａ参照）、これに対応してプーリ６５が回転し、これに応じてロテータの導電板６４及びステータの導電板７４によってコイルコア周囲を取り囲む面積が変化する。
【０００７】
そして、ロテータの導電板６４とステータの導電板７４とで形成される遮蔽部分の面積の変化とコイルコア７３で発生される磁束とから、導電板６４，７４に生じる渦電流が変化し、これに伴いコイルインダクタンスが変化する。このコイルインダクタンスの変化量を図示しない検出回路で検出することでシートのスライド量等、被測定物の移動量を検出するようになっている。
【０００８】
なお、図７中、プーリ６５とカバー５２との間にはプーリ原点復帰用弾性体６７が装着され、ワイヤ６６の引っ張りが無くなると、弾性部材自体の弾性力によりプーリ６５、即ちロテータ６０が原点に復帰するようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のタイプの回転センサ５では、シャフト６１とその軸受け部との間に隙間があり、プーリ６５を介してワイヤ６６からシャフト６１に曲げモーメント等が作用すると、図８に示すようにシャフト６１の倒れが生じてしまい、ロテータ６０の円滑な回転を阻害することになる。
【０００９】
この点についてより詳細に説明すると、従来型回転センサ５は、図８のシャフト端部の位置でシャフト６１を軸支しており、このシャフト両端位置近傍部分がロテータ６０の摺動部となる。
【００１０】
そして、ロテータ６０を摺動させるためには、シャフト６１と筐体軸受部との間にある程度のクリアランスが必要になる。しかし、このクリアランスが大きすぎると、図８に示すようにシャフト６１が筐体５１に対して傾いてしまい、シャフト６１に固定されたセンシング部と筐体５１に固定されたコイルコア７３（図７）との平行度が保たれなくなってしまう。その結果、センシング部とコイルコア７３との距離が変動することになり、出力信号も変動し、回転センサ５の信頼性が低下する。
【００１１】
一方、回転センサ５を取り付けるに当たってその周辺の他の部材間との干渉の問題もある。
【００１２】
具体的には、上述の回転センサ５によって被測定対象物の変移を検出しようとする場合、上述のとおりセンサ部に防水機能をもたせるＯ−リング５５をロテータ６０と筐体５１との間に配置すると共に、プーリ６５を介してワイヤ６６が巻回されかつワイヤ６６の他端が被検出対象物に結合した構造をとる。ここで、ワイヤに固定されている変位部及びワイヤ自体は回転センサ５の筐体外部に露出しており、かかるワイヤ６６が巻回してあるプーリ６５も回転センサ５の筐体外部に露出している。それ故、回転センサ５を例えば車体に取り付けるに当たっては、プーリ６５に他の部材等が干渉しないように検討する必要があり手間がかかる。一方、このような他の部材との干渉を防止するために、プーリ６５の外側に特別な保護壁を付加的に設ける構造も考えられるが、部品点数が増大し、コストが上がってしまう。
【００１３】
また、かかる回転センサ５を例えば自動車のシートスライド量の検出に用いる場合、車両走行中の振動等によってロテータ６０が円滑に回転しなくなるという問題もある。
【００１４】
本発明の目的は、上述の課題をすべて解決しかつロテータが常に円滑に回転することで被測定物の回転角度変位量を正確に検出できる回転センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の回転センサは、ステータと、ステータの周囲に当該ステータに対して回転可能に配置され、ステータとの重なり具合に応じて被検出対象物の回転角度変位量を検出するロテータと、ロテータを収容する筐体とを備えた回転センサであって、ロテータ外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能になっている。
【００１６】
従来の回転センサのように、ステータの周囲に配置されたロテータがシャフトで筐体内に回動可能に支持されている構成を有しておらず、かかるロテータの外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能な構成を有している。そのため、ロテータ自体の傾きを小さくし、シャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されることはない。
【００１７】
従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、当該ロテータを回転させるシャフトがロテータに突出形成されている。
【００１９】
シャフトに検出対象物を連結することで被検出対象物の回転角度変位量を正確かつ容易に検出することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項３に記載の回転センサは、ロテータの所定位置にプーリが形成され、当該プーリに巻回されかつ端部が筐体外部に導出されたワイヤを介してロテータを回転させる。
【００２１】
ワイヤに被検出対象物を連結することで、検出対象物が直線移動する場合の移動量を正確に検出することができる。また、プーリがロテータに形成され筐体内に収容されているので、プーリが回転センサ近傍に配置された部材と干渉してプーリの回転が阻害されることがない。
【００２２】
また、本発明の請求項４に記載の回転センサは、請求項１乃至請求項３に記載の回転センサにおいて、ロテータが導電性の導電板を備え、ステータが導電性の導電板及びコイルコアを備え、筐体とロテータとの間には、ステータの導電板とロテータの導電板及びコイルコアとを筐体外部から液密にシールするシール部材が介装されている。
【００２３】
シール部材によって導電性の導電板及びコイルコアからなる回転角度変位量検出部を筐体外部からシールすることができ、回転センサの信頼性を高める。
【００２４】
また、本発明の請求項５に記載の移動量検出装置及び本発明の請求項６に記載の移動量検出方法は、請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動量を検出する装置である。
【００２５】
かかる移動量検出装置を用いることで、装置自体の取り付け状態に影響を受けることなく被測定物の移動量を正確に検出することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項７に記載の移動量検出装置は、直線移動をする被検出物の移動量を回転角度に変換して回転角度変位量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、被検出物の直線移動量を回転センサの回転角度に変換するワイヤと、ワイヤの一端部を固定する固定部とを備え、ワイヤが回転センサの回転体外周面の少なくとも一部に沿って巻回されると共に、回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されている。
【００２７】
ワイヤが回転センサの回転体外周面にのみ巻回されておらず回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されているので、回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００２８】
また、本発明の請求項８に記載の移動量検出装置は、筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することでワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、ワイヤ一端側がロテータ内部に引き込まれた状態で筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータ内部を直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部から筐体のワイヤ導出部と離間する位置に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に前記ワイヤが連続して巻回されている。
【００２９】
直線運動を回転運動に変換するワイヤがロテータの第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ内部の貫通路と、当該貫通路出口からワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に沿って巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００３０】
また、本発明の請求項９に記載の移動量検出装置は、筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することでワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、ロテータが円筒状のロテータからなり、ワイヤ一端側がロテータ内部に引き込まれた状態で筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータを直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部からロテータ内部に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ内周域にワイヤが連続して巻回されている。
【００３１】
直線運動を回転運動に変換するワイヤが円筒形状のロテータからなり、ワイヤが、第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ貫通路と、貫通路の出口からの第２のロテータ内周域まで連続して巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態に係る回転センサを図面に基づいて説明する。
【００３３】
本発明の第１の実施形態に係る回転センサ１は、図１に示すように、ステータ１０と、ステータ１０の周囲にこれと相対回転可能に配置され、ステータ１０との重なり具合に応じて測定対象物の移動量を検出するロテータ２０と、ロテータ２０を収容する筐体３０とを備えている。そして、回転センサ１は更に、ロテータ外周の一部が筐体内面において摺動可能な構成を有している。
【００３４】
筐体３０はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材でできており、かつ上部が開口した有底円筒形状のボディ３１と、ボディ３１の開口部に被着されたアルミニウム等の金属や導電性プラスチック等の導電性材料製のカバー３２とからなる。そしてボディ３１の周面の一部には図２に示すようにワイヤ導出孔３０ａが形成されている。また、筐体３０の下方段部には、図１に示すように、ステ−タ１０を支持すると共に図示しない電子部品を実装するプリント板３３が収容載置されている。そして、筐体内部から外部へはコイル１１に電力を供給する電力線３４及びコイル１１のインダクタンス変化を検出する信号線３５が導出されている。
【００３５】
また、プリント板３３上にはＰＢＴ等のプラスチック材料からなる基台３７が固定載置されている。尚、基台３７はコイルコア１３の高さ調整のためのスペーサとしての役割を果たしている。
【００３６】
ロテータ２０はＰＢＴからなり下部に開口部を備え上部が塞がれた円筒形状のロテータ本体２１と、ロテータ本体２１の内周面に密着嵌合した磁性材からなる円柱状のサブコア２２と、サブコア２２の内周面にほぼ半周に亘って固着された湾曲プレート状の導電板２４とからなる。また、ロテータ本体外周面の上部側には全周に亘って溝部２１ａが形成され、当該溝部２１ａ及びその近傍はワイヤ２６を巻回するプーリ２５としての役目を果たしている。そして、溝部２１ａには金属製のワイヤ２６が巻回され、当該ワイヤ２６は一端がロテータ２０に接続され、他端が筐体のワイヤ導出孔３０ａ（図２）から外部に導出され、図５に示す車両シート等の変位量を検出すべき被測定対象物に連結されている。
【００３７】
なお、筐体３０の側壁部はプーリ外周を覆うように延在形成されているので、筐体３０の当該延在部をそのままプーリ２５の保護壁として使用することができ、プーリ保護のための部材を新たに増やす必要がない。
【００３８】
一方、溝部の近傍には筐体３０とロテータ２０との間を液密に保つＯ−リング２７が介装されている。このＯ−リング２７によって、ステータの導電板１４とロテータの導電板２４及びコイルコア１３とを筐体外部から液密にシールすることができる。
【００３９】
さらに、ロテータ外周面の両端部２１ｂ，２１ｃは若干大径に形成され、この部分においてのみロテータ２０が筐体内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ２０は、ロテータ回転時にロテータ外周面の両端部においてのみ筐体内周面と摺動可能となっている。
【００４０】
一方、ロテータ内周に密嵌された円筒状のサブコア２２及び後述するボビン１２は本実施形態では、プラスチックマグネット等の磁性樹脂材でできている。しかしながら、例えば、電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂（ナイロン、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＡＢＳ樹脂等）に、軟磁性材粉（Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライト等）を混合した絶縁磁性材であれば他の材質であってもかまわない。
【００４１】
そして、サブコア２２の内周面にほぼ半周に亘って固着された端面視半円弧状の導電板２４は、銅やアルミニウム、黄銅等の導電性材料からなり、後述するコイルで発生した磁束が通過するごとに渦電流が発生するようになっている。
【００４２】
また、カバー３２とロテータ２０との間には円環状の空間３６が形成され、当該空間３６内にはロテータ２０を回転させて初期状態に戻すための弾性部材２８が収容されている。なお、弾性部材２８の一端はカバー３２に固定され、他端はロテータ２０に固定され、弾性力が作用しない状態を初期状態として組み付けている。
【００４３】
一方、ステータ１０は、上述の通りプリント板３３を介して筐体３０の下方部分に備わった基台３７上に固定されている。なお、ステータ１０は、磁束を発生するコイル１１と、断面Ｉ字型を有しかつコイル１１が巻回されプラマグ等の磁性材からなるボビン１２とを備えている。そして、コイル１１及びボビン１２からなる円柱形状のコイルコア１３の外周面周囲には、端面視半円弧状の導電板１４がほぼ半周に亘って固着されている。なお、この導電板１４も銅、アルミニウム、黄銅や導電性プラスチック等の導電性材料でできている。
【００４４】
以上の構成によって、被測定対象物の変位をこれと一体に連結されたワイヤ２６を介してロテータのプーリ２５に伝え、これをロテータ２０の回転角度変位量に変換する。そして、コイルコア１３が発生する磁界をロテータとステータの導電板１４，２４が遮ることで、この導電板１４，２４に渦電流が生じ、この渦電流に起因するコイルインダクタンスの変化量を検出することで、位置変位部のリニア方向の移動距離を検出するようになっている。
【００４５】
図４は、この検出方法を説明する図である。励磁コイル１１に交流電流が流されるのに伴い、磁束がコイル１１とサブコア２２との間に形成される磁気回路に沿って流れる。これにより、各導電板１４、２４の表面には渦電流が誘起され、導電板１４、２４が存在する部分では磁気抵抗が大きい領域が形成され、導電板１４、２４が存在しない部分では磁気抵抗が小さい領域が形成される。サブコア２２とコイルコア１３とを相対的に回転させると、磁気抵抗が大きい領域と小さい領域との重なり具合が変化して、サブコア２２とコイルコア１３との間の空間を横切るトータルの磁束の量が変化する。これに伴い、コイル１１に自己誘導される磁束が変化し、コイル１１のインダクタンスが変動する。よって、このインダクタンスの変動量を測定すれば、サブコア２２とコイルコア１３との相対回転角度変位量を正確に検出することができる。
【００４６】
以上説明したように、ロテータ外周面の両端部２１ｂ，２１ｃは他のロテータ外周面より若干大径に形成され、この部分においてロテータ２０が筐体内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ２０は、ロテータ回転時にロテータ外周面の両端部においてのみ筐体内周面と摺動する。そして、筐体３０とロテータ２０との摺動部位は、従来の回転センサ５と異なりロテータ中心軸線からかなり離れた距離にあるため、ロテータ２０が筐体３０に対して傾いたとしても、その傾きは図３に示す程度にとどまり、図８に示す従来型回転センサ５のシャフト６１の傾きに比べて格段に小さいことが分かる。これによって、ロテータ２０が筐体内を常に円滑に回転することができ、回転センサ１の信頼性を高める。
【００４７】
また、プーリ２５がロテータ２０に形成され筐体内に収容されているので、プーリ２５が回転センサ１近傍に配置された部材と干渉してその回転が阻害されることがない。
【００４８】
更には、Ｏ−リングによって導電性の導電板１４，２４及びコイルコア１３を筐体外部からシールしているので、液密性の点でも回転センサ１の信頼性を高めている。
【００４９】
このように構成された回転センサ１は、一例として、図５に示す車両のシート下部に取り付けられてシートのシートレールに対するスライド量検知に利用される。
【００５０】
以下、かかるシートのスライド量検知の方法及び装置について説明する。
【００５１】
図５に概略的に示すシートスライド量検知装置１００において、シートＳは車体フロアパネルのシートレールＲ上にスライド可能に取り付けられている。そして、車体のフロアパネルには回転センサ１０１が取り付けられ、回転センサ１０１からワイヤＷが導出されてシートレールＲと平行に延在している。また、シート下部とワイヤとは金属ブラケット等の剛体Ｂで連結されており、シートＳのスライド量に応じてワイヤＷが回転センサ１０１から導出されるようになっている。
【００５２】
回転センサ１０１には上述した本発明の第一の実施形態に係る回転センサ１と同一の回転センサが使用されている。この回転センサ１０１は、上述した通りロテータ自体の傾きを小さく抑えているので、従来型の回転センサ５のようなシャフトのたおれによるロテータの円滑な回転が阻害されるという欠点はない。従って、車両走行中の振動が回転センサ１０１に伝わってもシートＳのスライド量を正確に検出することができる。
【００５３】
一方、回転センサは、シート下部の限られたスペースに装着する必要上、回転センサ１０１の一部がシートスライド駆動装置（図示せず）やこれらに接続されたワイヤハーネス（図示せず）と干渉する可能性がある。
【００５４】
ここで、従来型の回転センサ５ではこのような干渉によりプーリ部分が動かなくなり、回転センサ本来の機能を果たさなくなることがあったが、本実施形態にかかる回転センサ１０１の場合、プーリがロテータに形成されかつ筐体内に収容されているので、回転センサ１０１がこれら周囲の部材と干渉してプーリの回転が阻害されるという恐れはない。
【００５５】
即ち、上述の実施形態にかかるシートスライド量検知装置１００は、ロテータが常に円滑に回転するようになっており、車両の振動やシート周辺の部品との干渉等による悪影響を受けることなく常に正確なワイヤ導出量、即ちシートＳのスライド量を検出することができる。
【００５６】
続いて本発明の第２の実施形態に係る回転センサ２について説明する。
【００５７】
尚、第１の実施形態に係る回転センサ１と同等の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５８】
図６に示す本発明の第２の実施形態に係る回転センサ２は、上述の回転センサ１と異なり、ロテータ４０がプーリ部を有さず、その代わりにロテータ中央部からカバー３２のシャフト導出孔３２ａを通して回転シャフト４５が筐体外部に突出している。そして、回転シャフト４５の回転角度変位量に応じて、ロテータ４０が回転し、上述した回転角度検出原理と同様な検出原理で回転シャフト４５の回転角度変位量を検出するようになっている。従って、回転シャフト４５を被検出対象物（図示せず）に連結すれば、被検出対象物の回転角度を正確に検出することが可能となる。
【００５９】
即ち、本発明の第２の実施形態にかかる回転センサ２は、ロテータ外周の一部（両端部）４１ｂ，４１ｃが全周に亘って若干大径に形成されている点では上述の実施状態にかかる回転センサ１と共通する。そして、この大径部４１ｂ，４１ｃのみが筐体内周面に摺動可能となっているので、ロテータ４０自体の傾きを小さくし、従来型回転センサ５のようなシャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されるということはない。従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【００６０】
なお、上述の２つの実施形態では、ロテータはその周面の一部で筐体内面と摺動するようになっているが、必ずしもこれに限定されずロテータ周面全体が筐体内面と摺動する構成となっていても良い。
【００６１】
また、上述の実施形態ではかかる回転センサを車両のシート装置のスライド量検出に用いる場合について説明した。しかしながら、回転センサのアプリケーションはこれに限定されることはなく、例えば、パワーウインドウレギュレータの動作量検出やチルトステアリング昇降検出にも利用可能である。
【００６２】
続いて、本発明の第３の実施形態にかかる移動量検出装置について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
この実施形態にかかる移動量検出装置３００を説明するに当たり、第３の実施形態にかかる移動量検出装置特有の効果の理解を容易化するために本発明の第１の実施形態にかかる回転センサ１と同等の構造を有する移動量検出装置２００について説明する。
【００６４】
移動量検出装置２００に使用される回転センサ２０１は、図９に示すようにプーリを兼用したロテータ２２０と、これに固定されたセンシング部２２１と、筐体２３０と、下カバー２３５及びプリント板２３６を介して固定された基台２３７及びセンシング部２３１と、筐体２３０に固定された上カバー２３２とから構成されている。
【００６５】
ロテータ２２０は、筐体２３０の内壁を摺動面として筐体２３０内を回転し、ロテータ２２０に固定されたセンシング部２２１と筐体２３０に固定されたセンシング部２３１により、ロテータ２２０の回転角度変位量を検出している。
【００６６】
なお、センシング機構は、この実施形態にかかる具体的構造には限定されず回転角度変位量を検出できるものであれば何でも使用でき、例えば電磁誘導式などでも良い。
【００６７】
かかる回転センサ２０１を使用して直線移動量を測定する場合、図１０に示すように直線移動をする被検出物にワイヤＷの端末（図示せず）を固定し、ワイヤＷのもう一方の端末を回転センサ２０１のロテータ２２０の固定部２２０ａに固定する。そして、被検出物が移動すると、ワイヤＷが回転センサ２０１から引き出されて、その移動量に応じた分だけロテータ２２０が回転するようになっている。
【００６８】
以上の構造により、回転角度変位量を検出する回転センサ２０１を使用して、ワイヤＷの移動量を回転角度変位量に変換することで被検出物の直線移動量を測定するようになっている。
【００６９】
なお、ロテータ２２０とカバー２３２との間には、図９に示すようにばね２２８が介装されており、ばね２２８の一端をロテータ２２０に固定するとともに他端をカバー２３２に固定し、回転センサ２０１から引き出されたワイヤＷを初期位置の状態に戻せるようになっている。
【００７０】
なお、単なる直動式ストロークセンサの場合、センサ自体の大きさは、一般的に被検出物の直線移動量分と検出機構分の合計寸法を少なくとも必要とするが、回転式センサの場合は、直線移動量を円弧に置換するので、寸法を縮小することができるメリットがある。しかしながら、上述の回転センサ２０１を用いた被検出物の直線移動量を検出するに当たって更に長い移動量を検出したい場合、ロテータ２２０の回転角度を大きくする方法と、プーリ部分の径を大きくする方法の２通りの方法がある。
【００７１】
しかし、回転センサ２０１は、一般的に回転角度の検出範囲が決まっており、センサ性能の上限以上の回転角度を検出することはできないため、ロテータ２２０の回転角度を大きくする方法には限度がある。
【００７２】
また、回転センサ２０１のプーリ部分の径を大きくして円弧の長さを長くすればより長い移動量を検出することができるが、搭載する車両によっては回転センサ２０１を配置するスペースが限られており、プーリ径を大きくすることができない場合がある。
【００７３】
本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１を用いた移動量検出装置３００は、センサ自体の小型化を達成しつつこれらの点を全て解決したものであり以下の構成を有している。
【００７４】
以下、本発明の移動量検出装置３００に用いる回転センサ３０１の具体的構成について説明する。本発明の移動量検出装置３００に用いる回転センサ３０１は、図１１に示すように、センシング部３１４を有しているステータ３１０とステータ３１０の周囲にこれと相対回転可能に配置され、ステータ３１０との重なり具合に応じて被検出物の移動量を検出するセンシング部を有しているロテータ３２０と、ロテータ３２０を収納する筐体３３０とを備えている。そして、回転センサ３０１はさらに、ロテータ３２０の外周の一部が筐体内面において摺動可能な構成を有している。
【００７５】
筐体３３０は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材でできており、かつ上下部が開口したケース３３１と開口部に被着された上下カバー３３２，３３３とからなる。そして、ケース３３１の周面の一部には、ワイヤ導出孔３３１ａが形成されている。また、ケース３３１の下方部には、ステータ３１０を支持すると共に図示しない電子部品を実装するプリント板３３６が収容載置されている。そして、筐体内部から外部へはコイル３１１に電力を供給する電力線３３４及びコイル３１１のインダクタンス変化を検出する信号線３３５が導出されている。
【００７６】
また、プリント板３３６上にはＰＢＴ等の樹脂材からなる基台３３７が固定載置されている。なお、基台３３７はコイルコアの高さ調整のためのスペーサとしての役割を果たしている。
【００７７】
ロテータ３２０はＰＢＴ等の樹脂材からなり、下部に開口部を備え上部が塞がれた円筒形状のロテータ本体３２１とロテータ本体３２１の内周面に密着嵌合した磁性材からなる円柱状のサブコア３２２と、サブコア３２２の内周面の一部に固着された湾曲プレート状の導電板３２４とからなる。また、ロテータ本体外周面の上部側には、図１２に示すように外周部及びロテータ３２０を湾曲して横断する形状の溝部３２０ｓが形成され、当該溝部３２０ｓ及び溝部３２０ｓが形成されたロテータ外周部はワイヤＷを巻回するプーリ部分３２５としての役目を果たしている。そして、溝部３２０ｓには金属製のワイヤＷが巻回され、当該ワイヤＷは一端が筐体３３０に接続され、他端がケース３３１のワイヤ導出孔３３１ａから外部に導出され、車両のシート等の直線変位量を検出すべき被測定物（図示せず）に連結されている。
【００７８】
すなわち、溝部３２０ｓをロテータのプーリ部分３２５に形成することでプーリ部分３２５の上部を２つの相補的形状を有する半円に分け、その半円の間にワイヤＷが湾曲して配索されるようになっている。
【００７９】
続いて、回転センサ３０１へのワイヤＷの巻回のしかたについて説明する。
【００８０】
まず、ワイヤＷの端末をケース３３１のワイヤ端部固定部３３１ｂに固定し、プーリ上部に位置する２つの半円外周のうち、一方の半円の円弧（第１のロテータ外周域３２０ｃ）にワイヤＷを沿わせたのち、両半円の間の溝部３２０ｓに通し、さらに、もう一方の半円外周の円弧（第２のロテータ外周域３２０ｄ）に沿わせ、その円弧の終点位置からケースのワイヤ導出孔３３１ａを介して回転センサ３０１の外側へ導出し、ワイヤ端末を被検出物（図示せず）に固定する。
【００８１】
ワイヤＷをこのように配置することにより、被検出物が移動して、ワイヤＷが回転センサ３０１から引き出された時、プーリ部分３２５を介してロテータ３２０を回転させることができる。
【００８２】
一方、ロテータ３２０の外周面の所定部分は、図１１に示すように若干大径に形成され、この部分においてのみロテータ３２０が筐体３３０の内周面と接触可能なようになっている。従って、ロテータ３２０はロテータ３２０の回転時にロテータ外周面の大径部３２０ａ，３２０ｂにおいてのみ筐体３３０の内周面と摺動可能となり、第１の実施形態及び第２の実施形態にかかる回転センサのロテータと同様にロテータ自体の倒れを防止している。
【００８３】
なお、ロテータ３２０の内部に密嵌された円筒状のサブコア３２２及び後述するボビン３１２は、本実施形態ではプラスチックマグネット等の磁性樹脂材でできている。しかしながら、例えば、電気絶縁性を有する熱可塑性樹脂（ナイロン，ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＡＢＳ樹脂等）に、軟磁性材粉（Ｎｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系のフェライト等）を混合した絶縁磁性材であれば他の材質であってもかまわない。
【００８４】
一方、サブコア３２２の内周面の一部に固着された端面視円弧状の導電板３２４は銅やアルミニウム、黄銅等の導電性材料からなり、後述するコイル３１１で発生した磁束が通過するごとに渦電流が発生するようになっている。
【００８５】
また、カバー３３２とロテータ３２０との間には円環状の空間が形成され、当該空間内にはロテータ３２０を回転させて初期状態に戻すための弾性部材３２８が収容されている。なお、弾性部材３２８の一端はカバー３３２に固定され、他端はロテータ３２０に固定され、弾性力が作用しない状態を初期状態として組み付けられている。
【００８６】
一方、ステータ３１０は上述の通りプリント板３３６を介して筐体３３０の下方部に備わった基台３３７上に固定されている。なお、ステータ３１０は図１３に示すように磁束を発生するコイル３１１と、断面Ｉ字型を有しかつコイル３１１が巻回されプラマグ等の磁性材からなるボビン３１２とを備えている。そして、コイル３１１及びボビン３１２からなる円柱状コイルコアの外周面周囲の一部には、端面視円弧状の導電板３１４が固着されている。なお、この導電板３１４も銅、アルミニウム、黄銅等や導電性プラスチック等の導電性材料でできている。
【００８７】
以上の構成によって、被測定物の変位をこれと一体に連結されたワイヤＷを介してロテータ３２０のプーリ部分３２５（図１１参照）に伝え、これをロテータ３２０の回転角度変位量に変換する。そして、コイルコア３１３が発生する磁界をロテータの導電板３２４とステータの導電板３１４が遮ることで、この導電板３１４，３２４に渦電流が生じ、この渦電流に起因するコイルインダクタンスの変化量を介して位置変位部のリニア方向の移動距離を検出するようになっている。
【００８８】
図１３は、この検出方法を説明する図である。励磁コイル３１１に交流が流されるのに伴い、磁束がコイル３１１とサブコア３２２との間に形成される磁気回路に沿って流れる。これにより、各導電板３１４，３２４の表面には渦電流が誘起され、導電板３１４，３２４が存在する部分では磁気抵抗が大きい領域が形成され、導電板３１４，３２４が存在しない部分では磁気抵抗が小さい領域が形成される。サブコア３２２とコイルコア３１３とを相対的に回転させると、磁気抵抗が大きい領域と小さい領域との重なり具合が変化して、サブコア３２２とコイルコア３１３との間の空間を横切るトータルの磁束の量が変化する。これに伴い、コイル３１１に自己誘導される磁束が変化し、コイル３１１のインダクタンスが変動する。よって、このインダクタンスの変動量を測定すれば、サブコア３２２とコイルコア３１３との相対角度変位量を正確に検出することができる。
【００８９】
続いて、本実施形態にかかる回転センサ３０１におけるワイヤＷの特別な巻回構造の作用について説明する。
【００９０】
ワイヤＷは、上述の第１実施形態にかかる回転センサのように単に回転センサの外周の一部に巻回されているのではなく、ロテータ３２０を貫通する溝部３２０ｓを介して巻回配索している。第１実施形態にかかる回転センサの場合、ワイヤＷを回転センサ内から導出すると、図１４に示すように、例えばプーリが９０°回転したとき、ａ点からｂ点間の距離、つまり、プーリの直径を２ｒとすると、２πｒ×９０°／３６０°の距離しかワイヤＷを引き出せない。
【００９１】
しかしながら、本発明にかかる第３の実施形態の回転センサ３０１の場合、図１５に示すように、ａ点からｂ点間、及び、ｃ点からｄ点間の距離分ワイヤを引き出せるので、同じ９０°回転時でも２πｒ×９０°／３６０°×２と、図１４の場合に較べて２倍の長さワイヤを引き出すことができる。
【００９２】
これは、ワイヤＷを回転センサ３０１から導出するとき、図１５に示すようにｂ点からｃ点の間の距離はプーリ３２５が回転しても変化しないが、ａ点からｂ点の間、及び、ｃ点からｄ点の間の距離が回転角度に応じて変化し、プーリ３２５の径が同じ場合、ロテータ３２０（プーリ３２５）の回転角度に比べてワイヤＷの導出量がプーリの外周に単にワイヤを巻回している場合よりも大きいためである。
【００９３】
つまり、本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の構造を用いれば、回転センサ３０１のプーリ径を変えずに、すなわち回転センサ自体の大きさを大きくすることなく図１４に示すプーリ構造の回転センサに較べて２倍分の直線移動距離を検出することができる。
【００９４】
従って、小型の回転センサ３０１を用いながら移動量検出距離の大きい移動量検出装置とすることが可能となる。
【００９５】
なお、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の変形例として図１６に示すように磁気抵抗素子３６１を用いてステータ３６０に対するロテータ３７０の相対回転角度を検出する構造のものも考えられる。
【００９６】
すなわち、一方のセンシング部として永久磁石３７１をロテータ３７０に接続固定し、他方のセンシング部としてステータ３６０に磁石の回転角度を検出する磁気抵抗素子３６１を接続固定する。なお、磁気抵抗素子３６１には、ＭＲ素子やホール素子などを使用することができる。
【００９７】
その他の構成部品の形状は第３の実施形態にかかる回転センサ３０１と同等であり、ロテータ本体外周面の上部側には本発明の第３の実施形態にかかる回転センサ３０１の溝部３２０ｓと同様の湾曲した溝部３７０ｓが形成されている。
【００９８】
本変形例はこのような構成によって被測定物の変位をこれと一体に連結されたワイヤＷを介してロテータ３７０のプーリ部分３７５に伝え、これをロテータ３７０の回転角度変位量に変換する。ロテータ３７０が回転することに伴って、ロテータ３７０に接続固定してある永久磁石３７１が回転し、この回転角度変位量はステータ３６０に接続固定された磁気抵抗素子３６１によって検出される。 続いて、第４の実施形態にかかる回転センサ４０１を用いた移動量検出装置４００について説明する。なお、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１を用いた移動量検出装置３００と同一の構成については対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９９】
第４の実施形態にかかる回転センサ４０１を用いた移動量検出装置４００は、第３の実施形態にかかる回転センサ３０１とプーリ部分４２５の構造が異なる。すなわち、図１７及び図１８に示すようにプーリ部分４２５は有底円筒形状を有し、内側の空間部分にはカバー４３２の内側凸部が配置されると共にカバー４３２にワイヤ端末を接続固定するようになっている。
【０１００】
すなわち、プーリ４２５が９０°回転する場合を考えたとき、ワイヤＷの導出のしかたは以下の通りである。まず、図１８に示すようにカバー４３２に固定されたワイヤＷをプーリ４２５の有底円筒部内壁に９０°分だけ沿わせる。そして、ワイヤ固定部から９０°内周方向に離れたプーリ４２５の壁部にプーリ内側から外側へ貫通するガイド溝４２５ｓを形成し、ワイヤＷを当該ガイド溝４２５ｓに通してプーリ４２５の外周に導出し、この導出部で向きを反転させてプーリ外周に沿って再び９０°分だけ外周を沿わせる。なお、カバー４３２は筐体４３０と固定されており、ワイヤ端末は移動しないようになっている。
【０１０１】
ここで、プーリ外側の径をｒ１，内側の径をｒ２とすると、図１９に示すように、ワイヤＷを引き出してロテータ４２０を９０°分回転させたとき、ａ点からｂ点及びｃ点からｄ点の距離分の、２πｒ１×９０°／３６０°＋２πｒ２×９０／３６０°分のワイヤＷが引き出されることになる。つまり第１の実施形態にかかる回転センサに較べてロテータの大きさが同一であるにも係わらず、ワイヤＷを介して２πｒ２×９０／３６０°分だけ長い直線移動距離を検出することができるようになる。
【０１０２】
以上説明した第３の実施形態にかかる移動量検出装置３００や第４の実施形態にかかる移動量検出装置４００は、その回転センサ３０１，４０１において第１の実施形態にかかる回転センサのプーリをそれぞれ第３の実施形態にかかるプーリや第４の実施形態にかかるプーリにそのまま置き換えるだけで良いので、回転センサ３０１，４０１自体の大きさを変えることなくより長い被検出物の移動量を検出することができるようになる。
【０１０３】
なお、上述のようにワイヤＷが引き出されることで回転センサの回転量を検出する構造においては、電磁誘導方式、ＭＲ素子やホール素子等様々な検出素子が使用可能である。
【０１０４】
また、溝部３２０ｓやガイド溝４２５ｓの部分は溝形状に限定されず、貫通孔であっても良い。
【０１０５】
また、第４実施形態のロテータ４２０は有底円筒形状であっても単なる円筒形状であっても良い。
【０１０６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１に記載の回転センサは、従来の回転センサのように、ステータの周囲に配置されたロテータがシャフトで筐体内に回動可能に支持されている構成を有しておらず、かかるロテータの外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能な構成を有している。そのため、ロテータ自体の傾きを小さくし、シャフトのたおれによってロテータの円滑な回転が阻害されることはない。従って、被検出対象物の回転角度変位量を正確に検出することができ、安定した検出出力を得ることができる。
【０１０７】
また、本発明の請求項２に記載の回転センサは、シャフトに検出対象物を連結することで被検出対象物の回転角度変位量を正確かつ容易に検出することができる。
【０１０８】
また、本発明の請求項３に記載の回転センサは、ワイヤに被検出対象物を連結することで、被検出対象物が直線移動する場合の移動量を正確に検出することができる。また、プーリがロテータに形成され筐体内に収容されているので、プーリが回転センサ近傍に配置された部材と干渉してプーリの回転が阻害されることがない。
【０１０９】
また、本発明の請求項４に記載の回転センサは、シール部材によって導電性の導電板及びコイルコアからなる回転角度変位量検出部を筐体外部からシールすることができ、回転センサの信頼性を高める。
【０１１０】
また、本発明の請求項５に記載の移動量検出装置及び本発明の請求項６に記載の移動量検出方法は、請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動量を検出する装置であって、かかる移動量検出装置を用いることで、装置自体の取り付け状態に影響を受けることなく被測定物の移動量を正確に検出することができる。
【０１１１】
また、本発明の請求項７に記載の移動量検出装置は、ワイヤが回転センサの回転体外周面にのみ巻回されておらず回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されているので、回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【０１１２】
また、本発明の請求項８に記載の移動量検出装置は、直線運動を回転運動に変換するワイヤがロテータの第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ内部の貫通路と、当該貫通路出口からワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に沿って巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【０１１３】
また、本発明の請求項９に記載の移動量検出装置は、直線運動を回転運動に変換するワイヤが円筒形状のロテータからなり、ワイヤが、第１のロテータ外周域と、これに続くロテータ貫通路と、貫通路の出口からの第２のロテータ内周域まで連続して巻回されているので、ワイヤが回転センサの外周面にのみ巻回されている場合に比べて回転センサの回転角度に対応したワイヤ導出量よりも大きいワイヤ導出量を得ることができる。従って、回転センサ自体を小型化したまま従来よりも大きな直線移動量の検出を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る回転センサの軸線方向断面図である。
【図２】図１の回転センサの側面図である。
【図３】図１の回転センサの筐体内におけるロテータ本体の収容状態を、他の要素を省略して示す軸線方向断面図である。
【図４】図１の回転センサの作動状態及び回転角度検出原理を説明する平面図である。
【図５】図１の回転センサを用いて自動車のシートスライド量を検出する場合の概略説明図である。
【図６】図１の回転センサとは別の実施形態に係る回転センサの軸線方向断面図である。
【図７】従来の回転センサの軸線方向断面図である。
【図８】図７の回転センサのシャフトが筐体内でたおれている状態を、他の要素を省略して示す軸線方向断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる回転センサと同等の構成を有する回転センサの断面図である。
【図１０】図９に示す回転センサのワイヤ巻回構造を示すＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサの断面図である。
【図１２】図１１に示す回転センサのＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【図１３】図１１に示す回転センサのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】図９に示す回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態にかかる回転センサの変形例の断面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態にかかる回転センサの断面図である。
【図１８】図１７に示す回転センサのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施形態にかかる回転センサのセンサ内からのワイヤ導出過程を説明する図である。
【符号の説明】
１，２，５ 回転センサ
１０ ステータ
１１ コイル
１２ ボビン
１３ コイルコア
１４ 導電板
２０ ロテータ
２１ ロテータ本体
２１ａ 溝部
２１ｂ，２１ｃ 端部
２２ サブコア
２４ 導電板
２５ プーリ
２６ ワイヤ
２７ Ｏ−リング
２８ 弾性部材
３０ 筐体
３０ａ ワイヤ導出孔
３１ ボディ
３２ カバー
３２ａ シャフト導出孔
３３ プリント板
３４ 電力線
３５ 信号線
３７ 基台
４０ ロテータ
４１ｂ，４１ｃ 大径部
４５ 回転シャフト
１００ シートスライド量検知装置
１０１ 回転センサ
Ｂ 剛体
Ｓ シート
Ｒ シートレール
Ｗ ワイヤ
２００ 移動量検出装置
２０１ 回転センサ
２２０ ロテータ
２２０ａ 固定部
２２１ センシング部
２２５ プーリ
２２８ ばね
２３０ 筐体
２３１ センシング部
２３２ カバー
２３７ 基台
３００ 移動量検出装置
３０１ 回転センサ
３１０ ステータ
３１１ コイル
３１２ ボビン
３１３ コイルコア
３１４ センシング部
３１４ 導電板
３２０ ロテータ
３２０ａ，３２０ｂ 大径部
３２０ｃ 第１のロテータ外周域
３２０ｄ 第２のロテータ外周域
３２０ｓ 溝部
３２１ ロテータ本体
３２２ サブコア
３２４ 導電板
３２５ プーリ
３２８ 弾性部材
３３０ 筐体
３３１ ケース
３３１ａ ワイヤ導出孔
３３１ｂ ワイヤ端部固定部
３３２，３３３ カバー
３３４ 電力線
３３５ 信号線
３３６ プリント板
３６０ ステータ
３６１ 磁気抵抗素子
３７０ ロテータ
３７１ 永久磁石
３７５ プーリ部
４０１ 回転センサ
４２５ プーリ
４２５ｓ ガイド溝
４３０ 筐体
４３２ カバー
Claims (9)
- 被測定物の回転角度変位量を検出する回転センサにおいて、
ステータと、
前記ステータの周囲に当該ステータに対して回転可能に配置され、前記ステータとの重なり具合に応じて被検出物の回転角度変位量を検出するロテータと、
前記ロテータを収容する筐体とを備えた回転センサであって、
前記ロテータ外周面の少なくとも一部が筐体内面に対して摺動可能になっていることを特徴とする回転センサ。 - 前記ロテータに当該ロテータを回転させるシャフトが突出形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の回転センサ。
- 前記ロテータの所定位置にプーリが形成され、当該プーリに巻回されかつ端部が筐体外部に導出されたワイヤを介して前記ロテータが回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の回転センサ。
- 前記ロテータは導電性の導電板を備え、前記ステータは導電性の導電板及びコイルコアを備え、前記筐体と前記ロテータとの間には、前記ステータの導電板と前記ロテータの導電板及びコイルコアとを筐体外部から液密にシールするシール部材が介装されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３に記載の回転センサ。
- 請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動距離を検出することを特徴とする移動量検出装置。
- 請求項１乃至請求項４に記載の回転センサを用いて被測定物の移動距離を検出することを特徴とする移動量検出方法。
- 直線移動をする被検出物の移動量を回転角度に変換して回転角度変位量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、
前記被検出物の直線移動量を前記回転センサの回転角度に変換するワイヤと、ワイヤの一端部を固定する固定部とを備え、
前記ワイヤが前記回転センサの回転体外周面の少なくとも一部に沿って巻回されると共に、前記回転センサの回転体内部に形成された経路に沿っても巻回されていることを特徴とする移動量検出装置。 - 筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、前記ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することで前記ワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、
前記ワイヤ一端側が前記ロテータ内部に引き込まれた状態で前記筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータ内部を直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部から前記筐体のワイヤ導出部と離間する位置に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ外周域に前記ワイヤが連続して巻回されていることを特徴とする移動量検出装置。 - 筐体と、筐体内部で回動可能なロテータと、ロテータの一部に巻回されると共に一端部が筐体内の固定部に固定され、他端部が筐体外部に導出されたワイヤとを備え、前記ワイヤ他端部の直線運動を当該ワイヤの巻回されたロテータの回転運動に変換し、変換された回転量を検出することで前記ワイヤ他端部の直線運動量を検出する回転センサを備えた移動量検出装置において、
前記ロテータが円筒状のロテータからなり、前記ワイヤ一端側が前記ロテータ内部に引き込まれた状態で前記筐体のワイヤ導出部近傍に位置する第１のロテータ外周域と、これに続いてロテータを直径方向に貫通する貫通路と、当該貫通路の他方の開口部から前記ロテータ内部に形成されたワイヤ端部固定部までの第２のロテータ内周域に前記ワイヤが連続して巻回されていることを特徴とする移動量検出装置。
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