JP2010048583A - 回転センサ - Google Patents

Abstract

【課題】対向する電極間の静電容量変化が安定して電極同士の回転方向の対向面積変化に依存する静電容量式回転センサを提供する。
【解決手段】等角度間隔電極保持体１２０は、回転体１１０が取り付けられ軸中心で回転可能な回転軸部１２３と、回転軸部１２３から延びるように設けられ、等角度間隔電極１２８が取り付けられた１つまたは複数の張出し部１２１と、各張出し部１２１に設けられた少なくとも１つの第一係合部１２２とを含んで構成される。また、相電極１３２が取り付けられた相電極保持体１３０に、円環状の第二係合部１３１が設けられている。等角度間隔電極保持体１２０の回転軸部１２３が支持体１４０に回転可能に取り付けられた状態で、第一係合部１２２が、第二係合部１３１に係合し回転体１１０の回転に従って摺動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式回転センサに関する。

図１０は、静電容量式回転センサ９００の分解斜視図である。図示する静電容量式回転センサ９００（以下、回転センサ９００と云う。）は、本願発明に先立ち出願人が考案したものであり、これを公知の従来例であると自認するものではないが、本願発明である回転センサの理解のために対比例としてこれを採用する。図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、回転センサ９００の上面図と、側面図と、Ｃ−Ｃ断面図を示している。

回転センサ９００は、上面が開放された浅い円筒容器状の支持体９４０と、その支持体９４０の上からかぶさる円筒蓋状の回転体９１０を有する。回転体９１０は、支持体９４０にかぶさった状態で回転摺動自在とされている。回転体９１０の上面には放射状に複数の突条９１０ａが形成されており、これら突条９１０ａが形成された回転体９１０の上面を例えば指で押さえて回転体９１０に回転を与えることができる。

支持体９４０内の床面９４０ａに主要部分が円形薄板状の相電極保持体９３０が例えば接着により固定されている。このとき、支持体９４０内の床面９４０ａに形成された複数の位置決め突起９４０ｂと、相電極保持体９３０に形成された複数の位置決め孔９３０ｈとが互いに嵌合して相電極保持体９３０が位置決めされる。相電極保持体９３０の周縁の一円弧部９３３から導出部９３０ｃが支持体９４０の外周壁に形成された切り欠き９４３を通して外部に延長されている。回転体９１０の底面には外周径がほぼ相電極保持体９３０と同じ薄板環状の等角度間隔電極保持体９２０が例えば接着により固定されている。このため、相電極保持体９３０に対して等角度間隔電極保持体９２０は回転自在である。

相電極保持体９３０の上面９３０ａ（以下、相電極保持面と云う。）には一つ以上の相電極９３４が円周上に配置されており、等角度間隔電極保持体９２０の下面９２０ａ（以下、等角度間隔電極保持面と云う。）には一つ以上の等角度間隔電極９２４が円周上に配置されている。なお、等角度間隔電極９２４が複数の場合には、これらは等角度間隔に配置される。等角度間隔電極９２４と相電極９３４が互いに接触しないよう、等角度間隔電極保持体９２０と相電極保持体９３０は互いに間隔が保たれて対向している。

等角度間隔電極保持体９２０の、等角度間隔電極保持面９２０ａとは反対側の面９２０ｂには閉環状の接続線９２５が形成されている。各等角度間隔電極９２４は、その電極領域内において等角度間隔電極保持体９２０を貫通して形成されたスルーホール９２４ｔを通して、いわゆるバイアホールの手法で接続線９２５に接続されている。これにより全ての等角度間隔電極９２４は互いに電気的に接続されて、相電極９３４に対して静電容量を形成する一つの浮遊電極として作用する。

同様に、相電極保持体９３０の、相電極保持面９３０ａとは反対側の面９３０ｂには開環状の接続線９３５が形成されている。各相電極９３４は、その電極領域内において相電極保持体９３０を貫通して形成されたスルーホール９３４ｔを通して、いわゆるバイアホールの手法で接続線９３５に接続されている。これにより全ての相電極９３４は互いに電気的に接続されて、一つの電極を形成している。接続線９３５の一端は、導出部９３０ｃ上に形成された導出線９３５ｄの一端に接続し、導出線９３５ｄの他端が導出部９３０ｃ上に設けられている静電容量測定部９８０に接続されている。

相電極９３４と等角度間隔電極９２４との間の静電容量は、両者の対向面積に比例し、対向する電極間距離に反比例する。従って、対向する電極間距離が一定であるならば、静電容量は電極同士の対向面積に依存することになる。回転センサ９００では、回転体９１０が回転すると、相電極９３４と等角度間隔電極９２４との対向面積が回転方向に変化し、この変化が静電容量の変化として現れる。この静電容量の変化を静電容量測定部９８０で検出することによって、直截的には等角度間隔電極保持体９２０の回転を検出できる。例えば等角度間隔電極９２４と同数の相電極９３４が等角度間隔に配置されている場合、静電容量の変化から等角度間隔電極保持体９２０の、延いては回転体９１０の回転角度を知ることができる。

このように、等角度間隔電極保持体の回転の検出は静電容量の変化に依存しているため、静電容量の変化に、検出したい回転運動以外に基づく影響が及ばないようにすることが求められる。換言すれば、一般的にこの種の静電容量式回転センサでは、静電容量の変化が電極同士の回転方向の対向面積変化に依存するようにすることが求められる。従って、等角度間隔電極保持体の回転軸中心がずれて回転方向以外に対向面積変化が生じたり、等角度間隔電極保持体が傾くことで対向する電極間距離が変化したりすると、静電容量変化に悪影響を及ぼし、延いては、回転センサとしての回転検出性能の劣化に直結する。

そこで本発明は、対向する電極間の静電容量変化が安定して電極同士の回転方向の対向面積変化に依存する静電容量式回転センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転センサは次の構成とされる。即ち、１つの電極または等角度間隔に配置されて互いに電気的に接続された複数の電極（等角度間隔電極）を保持する等角度間隔電極保持体と、１つの電極または互いに電気的に接続された複数の電極（相電極）を保持する相電極保持体と、相電極保持体を固定保持する支持体と、一軸回転可能であって、等角度間隔電極保持体と同軸連動するように等角度間隔電極保持体に取り付けられた回転体とを少なくとも含み、等角度間隔電極と相電極との対向面積が回転体の回転によって変化する回転センサであって、等角度間隔電極保持体は、回転体が取り付けられ、上記軸を中心として回転可能な回転軸部と、回転軸部から延びるように設けられ、等角度間隔電極が取り付けられた１つまたは複数の張出し部と、各張出し部に設けられた少なくとも１つの第一係合部とを含んで構成され、支持体または相電極保持体の少なくともいずれか一方に、円環状の第二係合部が設けられ、等角度間隔電極保持体の回転軸部が支持体に回転可能に取り付けられた状態で、第一係合部が、第二係合部に係合し回転体の回転に従って摺動可能とされたことを特徴とする。

本発明によれば、等角度間隔電極が取り付けられた張出し部は、回転軸部で支持されるのみならず、張出し部に備わる第一係合部が支持体または相電極保持体に設けられた第二係合部に係合することによっても支持されるので、（１）等角度間隔電極保持体が傾くことによる対向電極間距離の変化を防止でき、また、（２）等角度間隔電極保持体の回転軸中心がずれて回転方向以外に対向面積変化が生じることも防止できるので、対向する電極間の静電容量変化が安定して電極同士の回転方向の対向面積変化に依存することになる。

本発明の実施形態を図面参照して説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態の一例に係わる静電容量式回転センサ１００の分解斜視図である。図３は、静電容量式回転センサ１００の断面図で、その組立て構造を示している。以下、静電容量式回転センサを単に回転センサと略記する。回転センサ１００は、回転体１１０、等角度間隔電極保持体１２０、相電極保持体１３０、支持体１４０を具備して構成される。以下、各構成要素について説明する。

回転体１１０は、例えば合成樹脂で成形される。回転体１１０の外形状に限定はなく、本実施形態では図１および図３に示すように丈の低い有底円筒を逆さにした形状（婦人帽子のトークに類似した形状である。）に成形されている。

回転体１１０のほぼ平坦な上面部１１８、即ちトークで云うところの「天井」に相当する部分は、ユーザが指で押圧操作する部分に該当する。この上面部１１８には、ユーザの操作に際してユーザの指に引っ掛かることで操作性の向上に資するよう、放射状に複数の突条１１２が形成されている。

本実施形態の等角度間隔電極保持体１２０は、回転軸部１２３と、張出し部１２１と、第一係合部１２２とを含んで構成されており、その外観形状は洋傘の轆轤とこれに連結された支骨の如きものである。回転軸部１２３の外形状に限定はなく、本実施形態では図１および図２に示すように中空部１２５を持つ肉厚の円筒状に形成されている。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、等角度間隔電極保持体１２０の側面図、図１の下方から見たときの斜視図である。

回転軸部１２３の外側壁には、これを一周する第一係止部１２９が設けられている。この第一係止部１２９は、本実施形態では断面Ｖ字溝状の凹部とされている。第一係止部１２９は、中空部１２５の開口部が在る回転軸部１２３の両端部１２３Ｓ、１２３Ｌのうち、端部１２３Ｌ拠りに位置するが、後に詳述する張出し部１２１の取付位置や支持体１４０に設けられた第二係止部１４１ａとの相関で適宜に位置が決められる。

回転軸部１２３の外側壁のほぼ中央部分（本実施形態では、第一係止部１２９の位置よりもやや端部１２３Ｓ拠りに位置する部分である。）に、回転軸部１２３から延びるように張出し部１２１が設けられている。本実施形態では、１２個の角棒状の張出し部１２１が回転軸部１２３から等角度間隔で放射状に延びる構成を例示している。各張出し部１２１の形状に格別の限定はなく、例えば扇形状としてもよい。また、張出し部１２１の個数も複数個に限定されず、一つでもよい。各張出し部１２１は、回転軸部１２３の端部１２３Ｌから等距離にある部位に設けられているため、等角度間隔電極保持体１２０の回転時にバランスが安定する。

張出し部１２１の、端部１２３Ｌに向かう側の面に略方形状の電極１２８が取り付けられている。各張出し部１２１が等角度間隔で設けられているため、各電極１２８は等角度間隔に配置されることになる。よって、電極１２８を等角度間隔電極ということにする。なお、各張出し部１２１が等角度間隔で配置される条件を満たすならば、１個の張出し部１２１につき１個の等角度間隔電極１２８を設ける構成に限定されない。各張出し部１２１に取り付けられた等角度間隔電極１２８は互いに電気的に接続されている（但し、電極１２８が一つの場合は除く。）。図では図示を略しているが、例えば、等角度間隔電極１２８に一端が接続しており張出し部１２１の長さ方向に伸ばされた導線の他端が回転軸部１２３を周回する導線に接続することで、等角度間隔電極１２８は互いに電気的に接続される。各等角度間隔電極１２８は、同じ形状で等面積であり、図２において一点鎖線で示された軸中心（回転軸部１２３の中空部１２５を通る軸中心）から等距離に位置する。つまり、複数の等角度間隔電極１２８について、軸中心に等角度間隔電極保持体１２０を３６０度未満の角度で回転させたとき、回転前の電極配置と同一の電極配置が現れる。

各張出し部１２１には、電極１２８が取り付けられている同一面に第一係合部１２２が設けられている。この第一係合部１２２は、本実施形態では半球状の凸部とされている。各第一係合部１２２は、図２において一点鎖線で示された軸中心から等距離に位置する。各第一係合部１２２は、各張出し部１２１の、等角度間隔電極１２８が取り付けられた部分よりも回転軸部１２３から離れた位置に設けられていることが好ましい。詳細は後述するが、各張出し部１２１は回転軸部１２３と第一係合部１２２とによって支持されるため、第一係合部１２２が回転軸部１２３から十分に離れていることが良い。

また、各張出し部１２１は、弾性を有する材料で形成されていて、回転軸部１２３の端部１２３Ｌの側に向かって延びるように設けられていることが好ましい。この理由は後述する。

なお、回転軸部１２３と各張出し部１２１とは一体に形成されてもよい。この場合、合成樹脂を材料としてモールド成形などで容易に回転軸部１２３と各張出し部１２１との一体構造を製造できる。
また、少なくとも張出し部１２１と等角度間隔電極１２８とを金属で一体に形成してもよい。この場合、張出し部１２１と等角度間隔電極１２８をインサート成形する手間や張出し部１２１において等角度間隔電極１２８の取り付け位置を決める手間を省ける。また、各等角度間隔電極間を電気的に接続する導線なども不要になる。つまり張出し部１２１自体が金属で形成されるので、敢えて等角度間隔電極１２８を独立に設ける必要がない。
また、回転軸部１２３と各張出し部１２１と等角度間隔電極１２８とを金属で一体に形成してもよい。

相電極保持体１３０は、外形状に限定はなく、本実施形態では図１に示すように、ドーナツ形の薄板部１３８ａと方形状の薄板部１３８ｃとがドーナツ形薄板部１３８ａの外周の一部にて同一平面上で一体に形成された形状を有している。ドーナツ形薄板部１３８ａはその中央部に貫通孔１３５を有している。貫通孔１３５の周囲に一つ以上（図では３個）の位置決め用貫通孔１３９が設けられている。

相電極保持体１３０の一面１３８には、一つまたは複数の略方形状の電極１３２が取り付けられている（本実施形態では１２個の電極１３２を例示している。）。相電極保持体１３０が複数の電極１３２を備える場合、各電極１３２の配置は等角度間隔でも、異なる角度間隔であってもよい。電極１３２を、等角度間隔電極１２８と区別して相電極ということにする。各相電極１３２は相電極保持体１３０の一面１３８の上に設けられた開環状の導線１３２ａによって互いに電気的に接続されている。各相電極１３２は、同じ形状で等面積であり、図１において一点鎖線で示された軸中心（回転軸部１２３の中空部１２５を通る軸中心）から等距離に位置する。つまり、複数の相電極１３２が等角度間隔に配置されている場合、軸中心に相電極保持体１３０を３６０度未満の角度で回転させたとき、回転前の電極配置と同一の電極配置が現れるような位置に各相電極１３２が配置されている。

図では図示を略しているが、導線１３２ａの一端は、相電極保持体１３０を貫通して形成されたスルーホールを通して、いわゆるバイアホールの手法で方形薄板部１３８ｃ上に形成された導出線の一端に接続し、この導出線の他端が方形薄板部１３８ｃ上に設けられている静電容量測定部１８０に接続されている。

相電極保持体１３０の一面１３８には、円環状の第二係合部１３１が設けられている。第二係合部１３１は、相電極保持体１３０の一面１３８に凸に形成された円環状の第一軌条部１３１ａおよび第二軌条部１３１ｂと、溝部１３１ｃとからなる。第二軌条部１３１ｂの径は第一軌条部１３１ａの径よりも大とされ、第一軌条部１３１ａと第二軌条部１３１ｂは互いの中心を同じとするように配置されている。このため、第一軌条部１３１ａと第二軌条部１３１ｂとの間に溝部１３１ｃが存在する。

支持体１４０は、例えば合成樹脂で成形される。支持体１４０の外形状に限定はなく、本実施形態では図１および図３に示すように、回転体１１０の径よりも小さい径を持つ丈の低い有底円筒形状（婦人帽子のトークを逆様にした形状に類似した形状である。）に成形されている。支持体１４０の側壁部の一部には切り欠き部１４７が設けられている。支持体１４０の内底面１４８には、相電極保持体１３０の位置決め用貫通孔１３９の径よりも小とされた径を持つ円筒状凸部１４９が設けられている。また、支持体１４０は、一つまたは複数の第二係止部１４１を含んで構成されている。この第二係止部１４１は、内底面１４８の中央部に立設されている。図示する本実施形態では、一点鎖線で示された軸中心を持つ円筒状部材を４個の間隙で隔絶することで得られる４個の第二係止部１４１を例示している。これら第二係止部１４１で囲まれた部分（空間）が軸受部１４１ｃとされる。各第二係止部１４１は、その内壁部に、一点鎖線で示された軸中心に向かって断面Ｖ字状に凸とされた爪部１４１ａを有している。

次に、上記説明した回転体１１０、等角度間隔電極保持体１２０、相電極保持体１３０、支持体１４０を構成部品として、本実施形態の回転センサ１００の組み立て、および、組み立て完成状態での構成を図３を参照して説明する。

まず、回転体１１０が等角度間隔電極保持体１２０に固定される。本実施形態では、等角度間隔電極保持体１２０の端部１２３Ｓが、回転体１１０の背面１１９の中央部に、図１にて一点鎖線で示された軸中心を一致させるようにして例えば接着によって固定される。

一方、相電極保持体１３０が、支持体１４０の内底面１４８に相電極保持体１３０のドーナツ形薄板部１３８ａが載せられ、支持体１４０の切り欠き部１４７に相電極保持体１３０の方形薄板部１３８ｃが嵌るようにして、支持体１４０に例えば接着によって固定される。このとき、相電極保持体１３０の位置決め用貫通孔１３９に支持体１４０の円筒状凸部１４９が挿嵌することで相電極保持体１３０の位置決めがなされ、相電極保持体１３０の貫通孔１３５に支持体１４０の各第二係止部１４１が挿通する。

そして、回転体１１０が固定された等角度間隔電極保持体１２０が、その端部１２３Ｌが支持体１４０の軸受部１４１ｃに嵌入するように、支持体１４０に取り付けられる（図３下段参照）。なお、各第二係止部１４１の爪部１４１ａが等角度間隔電極保持体１２０の第一係止部１２９に嵌まり込むことで、等角度間隔電極保持体１２０が支持体１４０から外れることが防止される。また、回転軸部１２３の外側壁にこれを一周するように設けられた第一係止部１２９に各第二係止部１４１の爪部１４１ａが嵌まり込む構成であるから、等角度間隔電極保持体１２０の回転軸部１２３は図１に示す一点鎖線で示された軸中心で回転自在である。

等角度間隔電極保持体１２０が支持体１４０に完全に取り付けられた状態で、各張出し部１２１に取り付けられた各等角度間隔電極１２８を含む面は、相電極保持体１３０の各相電極１３２を含む面と平行に対向する。

等角度間隔電極保持体１２０の各張出し部１２１が、弾性を有する材料で形成されていて、回転軸部１２３の端部１２３Ｌの方に向かって延びるように設けられている場合、等角度間隔電極保持体１２０が支持体１４０に完全に取り付けられる前に、各張出し部１２１の各第一係合部１２２が第二係合部１３１の第一軌条部１３１ａに当接する（図３中段参照）。そして、等角度間隔電極保持体１２０が軸受部１４１ｃに押し込まれると、各張出し部１２１が図の紙面上方に向かって展開し、各第一係合部１２２が第一軌条部１３１ａと第二軌条部１３１ｂの両方に当接支持されて溝部１３１ｃに嵌ることで、各第一係合部１２２と第二係合部１３１との係合が完了する（図３下段参照）。各張出し部１２１は弾性を有する材料で形成されているため、図の紙面上方に向かって展開することが可能であるとともに、上記係合完了後、各第一係合部１２２を第二係合部１３１に押し付ける力が働く。このため、回転軸部１２３が回転中に傾いたとしても（既述のとおり、第一係止部１２９が第二係止部１４１に嵌合する構成であるから、この傾く角度は僅かである。）、傾いた側に位置する等角度間隔電極１２８は上記係合によって相電極１３２に対する接近が防止されて等角度間隔電極１２８と各相電極１３２との間の距離が一定に保たれ、反対側に位置する等角度間隔電極１２８は張出し部１２１の弾性によって上記係合が維持されるように図の紙面下方に向かって押されて等角度間隔電極１２８と各相電極１３２との間の距離が一定に保たれる。このように、回転軸部１２３が傾いたとしても、各等角度間隔電極１２８を含む面と各相電極１３２を含む面との距離は一定に保たれる。

このような動作機構を考慮すると、各第一係合部１２２と第二係合部１３１との係合は回転軸部１２３から十分に離れている位置でなされることが好ましい。具体的には、各第一係合部１２２と第二係合部１３１との係合は、各電極と回転軸部１２３との距離よりも遠い位置にてなされることがよい。つまり、各第一係合部１２２は各等角度間隔電極１２８が取り付けられた位置よりも遠くに位置し、第二係合部１３１は各相電極１３２が取り付けられた位置よりも遠くに位置する。

また、各第一係合部１２２が第一軌条部１３１ａと第二軌条部１３１ｂの両方に当接支持されて溝部１３１ｃに嵌るように、各第一係合部１２２が第二係合部１３１に係合しているため、回転軸部１２３が水平方向にずれることが防止される。

組み立て完成状態での回転センサ１００では、回転体１１０が図１に示す一点鎖線で示された軸中心に回転可能であり、等角度間隔電極保持体１２０が回転体１１０と同軸連動する。このとき、第一係合部１２２は、第二係合部１３１に係合した状態のまま、回転体１１０の回転に従って第二係合部１３１の上を摺動する。

また、等角度間隔電極１２８と相電極１３２との対向面積が回転体１１０の回転によって変化する。つまり、回転体１１０を回転させると、各等角度間隔電極１２８の各相電極１３２に対する配置が変化するため、等角度間隔電極１２８と相電極１３２との対向面積の変化が生じる。この対向面積の変化が静電容量の変化になって現れ、これが静電容量測定部１８０にて検出される。等角度間隔に各相電極１３２が配置されている場合、静電容量変化は１相のみで得られるから、回転センサ１００は回転体１１０（等角度間隔電極保持体１２０と言っても差し支えない。）の回転角度を検出することができる。また、各相電極１３２が二つのグループに分けられ、各グループでは等角度間隔に配置されているものの、一方グループの各相電極と等角度間隔電極との総対向面積が最大になるときと他方グループの各相電極と等角度間隔電極との総対向面積が最大になるときが一致しないように、各グループの配置が定められている場合、静電容量変化は２相で得られるから、回転センサ１００は回転体１１０（等角度間隔電極保持体１２０と言っても差し支えない。）の回転角度と回転方向を検出することができる。このことは、特許協力条約に基づく国際出願（出願番号：ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０５６３２０）に詳しい。

第１実施形態では、第二係合部１３１を相電極保持体１３０に設ける構成としたが、これを支持体１４０に設ける構成に変更することができる。この場合には、相電極保持体１３０の方形薄板部１３８ｃを設けることなく、例えば静電容量測定部１８０を相電極保持体１３０の一面１３８上に設ければよい。

さらに、第１実施形態では、第一係合部１２２を半球状の凸部とし第二係合部１３１を溝部１３１ｃを有する凹部としたが、第一係合部１２２を凹部とし第二係合部１３１を凸部を持つ構造に変更することもできる。

さらに、第１実施形態では、第一係止部１２９を凹部とし第二係止部１４１を凸とされた爪部１４１ａを持つ凸部としたが、第一係止部１２９を凸部とし第二係止部１４１を凹部を持つ構造に変更することもできる。

［第２実施形態］
次に、本発明である回転センサの第２実施形態を説明する。
第１実施形態では、棒状の各張出し部１２１の先端近傍に取り付けられた各第一係合部１２２が第二係合部１３１の上を摺動するため、各張出し部１２１の強度や各第一係合部１２２と第二係合部１３１との間の摩擦抵抗の大きさによっては、各張出し部１２１に回転方向の力学的負担がかかる。そこで、第２実施形態では、等角度間隔電極保持体１２０の強度を上げる観点から、図４に示すように隣り合う張出し部１２１同士を連結部材１２６で連結する。

第１実施形態で説明したように、等角度間隔電極保持体１２０の各張出し部１２１が、弾性を有する材料で形成されていて、回転軸部１２３の端部１２３Ｌの方に向かって延びるように設けられている場合、等角度間隔電極保持体１２０が軸受部１４１ｃに押し込まれると、各張出し部１２１が図の紙面上方に向かって展開し、各第一係合部１２２が第二係合部１３１に係合する。従って、各張出し部１２１の展開を可能ならしめるため、連結部材１２６を可撓性を有する部材とすることが好ましい。

連結部材１２６の外形状に限定はないが、第２実施形態では各張出し部１２１の開放端部を被覆する端部被覆部１２６ａと、これらと一体に形成され端部被覆部１２６ａ同士を連結する弓状連結部１２６ｂを含んで構成される。弓状連結部１２６ｂは、各張出し部１２１の展開時に曲率が小さくなるように変化する。

連結部材１２６が取り付けられた等角度間隔電極保持体１２０ａを用いて、図５に示す回転センサ１００ａを構成することができる。回転センサ１００ａは、等角度間隔電極保持体１２０を等角度間隔電極保持体１２０ａに変更したことを除き第１実施形態と同様であるから説明を略する。

［第３実施形態］
続いて、本発明である回転センサの第３実施形態を図６および図７を参照して説明する。
第３実施形態は、第１実施形態の回転センサ１００に押釦を設けた構成である。第１実施形態を前提に第３実施形態を説明するので第１実施形態と異なる技術事項を説明する。第１実施形態と同一の構成要素には同じ符号を割り当てて説明を略する。なお、第３実施形態は第１実施形態を前提にしてのみ成立する形態ではなく、第２実施形態で説明した等角度間隔電極保持体１２０ａを用いた構成に変更できる。

第１実施形態の構成要素に加えて、新たな構成要素であるセンターキー１５０ｂと可動接点１６０ｂが加わっている。可動接点１６０ｂについては後述する。
センターキー１５０ｂは、例えば合成樹脂で成形される。センターキー１５０ｂの外形状に限定はなく、第３実施形態では図６に示すように、センターキー１５０ｂは、円形薄板の押圧操作部１５１、この押圧操作部１５１の径よりも大とされた径を持つ円形薄板部１５２、円柱状の押圧部１５５を含んで構成される。押圧操作部１５１を上段とし円形薄板部１５２を下段として一点鎖線で示す軸中心を共通に持つように重ねられており、フランジ部１５２ａが形成される。また、円形薄板部１５２に押圧部１５５が一点鎖線で示す軸中心を共通に持つように取り付けられている。

回転体１１０ｂには、回転体１１０と異なり、センターキー１５０ｂの押圧操作部１５１が遊挿される貫通孔１１５が設けられている。

等角度間隔電極保持体１２０ｂは、回転軸部１２３が回転軸部１２３ｂに変更されている点で等角度間隔電極保持体１２０と異なる（図７参照）。
中空部１２５を持つ略円筒状の回転軸部１２３ｂの端部１２３Ｓｂ（回転軸部１２３の端部１２３Ｓに相当する。）は回転軸部１２３ｂの径よりも大となるように拡幅されており、中空部１２５に連なる空間の収容部１２５ｂが形成されている。この収容部１２５ｂの径は、少なくともセンターキー１５０ｂの円形薄板部１５２の径よりも大とされる。また、回転軸部１２３ｂの端部１２３Ｌｂ（回転軸部１２３の端部１２３Ｌに相当する。）では、中空部１２５に連なる空間の収容部１２５ｃが形成されており、この収容部１２５ｃの径は、中空部１２５の径よりも大であって、後述する第二係止部１４１ｂの外径よりも大とされる。端部１２３Ｌｂでは、第一係止部１２９が設けられる替わりに、収容部１２５ｃの内側壁に、これを一周する第一係止部１２９ｂが設けられている。この第一係止部１２９ｂは、第３実施形態では断面Ｖ字溝状の凹部とされている。

等角度間隔電極保持体１３０ｂは、貫通孔１３５にスイッチが設けられている点で等角度間隔電極保持体１３０と異なる。
貫通孔１３５の周縁から４つの橋梁部１３８ｐが延設され、これらによって、貫通孔１３５の中央部に形成された円形薄板部１３８ｅとドーナツ形薄板部１３８ａとが一体となっている。この結果、ドーナツ形薄板部１３８ａと円形薄板部１３８ｅとの間に４つの貫通孔１３５ｂが形成されている。円形薄板部１３８ｅの、ドーナツ形薄板部１３８ａの一面１３８と同一側の面には、一点鎖線で表される軸中心が位置する部分に１個の第一固定接点１３８ｓと、この第一固定接点１３８ｓの周囲に配置された３個の第二固定接点１３８ｒが設けられている。図では図示を略しているが、第一固定接点１３８ｓの直下にバイアホールが形成されており、等角度間隔電極保持体１３０ｂの面１３８の背面に形成された導線を通じて、第一固定接点１３８ｓと図示省略の押釦通電検出部とが接続されている。同様に、各第二固定接点１３８ｒの直下にバイアホールが形成されており、等角度間隔電極保持体１３０ｂの面１３８の背面に形成された導線を通じて、各第二固定接点１３８ｒと押釦通電検出部とが接続されている。

可動接点１６０ｂは、弾性導電体、例えば薄い金属で形成され、丈の低い半球状の円蓋部１６２とこの円蓋部１６２の縁に設けられたフランジ部１６１からなる帽子状の形状とされる。フランジ部１６１の径は、各第二固定接点１３８ｒを通る円の径とほぼ同じとされる。

相電極保持体１４０ｂは、第二係止部１４１がそれぞれ第二係止部１４１ｂに変更されている点で相電極保持体１４０と異なる。
相電極保持体１４０の各第二係止部１４１は、その内壁部に、一点鎖線で示された軸中心に向かって断面Ｖ字状に凸とされた爪部１４１ａを有していたが、各第二係止部１４１ｂは、その外壁部に、一点鎖線で示された軸中心から離れる方向に向かって断面Ｖ字状に凸とされた爪部１４１ａｂを有している。

次に、上記説明した回転体１１０ｂ、センターキー１５０ｂ、等角度間隔電極保持体１２０ｂ、可動接点１６０ｂ、相電極保持体１３０ｂ、支持体１４０ｂを構成部品として、本実施形態の回転センサ１００ｂの組み立て、および、組み立て完成状態での構成を図８および図９を参照して説明する。

まず、等角度間隔電極保持体１２０ｂの収容部１２５ｂにセンターキー１５０ｂが収容される。この際、センターキー１５０ｂの押圧部１５５が、等角度間隔電極保持体１２０ｂの中空部１２５に遊挿される。

そして、回転体１１０ｂが等角度間隔電極保持体１２０ｂに固定される。本実施形態では、等角度間隔電極保持体１２０ｂの端部１２３Ｓｂが、回転体１１０ｂの背面１１９ｂに、図６に示す一点鎖線で示された軸中心を一致させるようにして例えば接着によって固定される。この際、回転体１１０ｂの貫通孔１１５にセンターキー１５０ｂの押圧操作部１５１が遊挿され、センターキー１５０ｂのフランジ部１５２ａは貫通孔１１５の縁近傍に当接可能となっている。このため、センターキー１５０ｂが貫通孔１１５から抜け出てしまうことが防止されている。

一方、相電極保持体１３０ｂが、支持体１４０ｂの内底面１４８に相電極保持体１３０ｂのドーナツ形薄板部１３８ａが載せられ、支持体１４０ｂの切り欠き部１４７に相電極保持体１３０ｂの方形薄板部１３８ｃが嵌るようにして、支持体１４０ｂに例えば接着によって固定される。このとき、相電極保持体１３０ｂの位置決め用貫通孔１３９に支持体１４０ｂの円筒状凸部１４９が挿嵌することで相電極保持体１３０ｂの位置決めがなされ、相電極保持体１３０ｂの貫通孔１３５ｂに支持体１４０ｂの各第二係止部１４１ｂが挿通する。また、可動接点１６０ｂが、そのフランジ部１６１が第二固定接点１３８ｒに接触するように、相電極保持体１３０ｂに載置固定される。この状態では、可動接点１６０ｂの円蓋部１６２は、第一固定接点１３８ｓに接触せずこれを覆っている。

そして、回転体１１０ｂが固定された等角度間隔電極保持体１２０ｂが、その端部１２３Ｌｂの収容部１２５ｃに支持体１４０ｂの軸受部１４１ｃを収容するように、支持体１４０ｂに取り付けられる（図８下段参照）。各第二係止部１４１ｂの爪部１４１ａｂが等角度間隔電極保持体１２０ｂの第一係止部１２９ｂに嵌まり込むことで、等角度間隔電極保持体１２０ｂが支持体１４０ｂから外れることが防止される。また、収容部１２５ｃの内側壁にこれを一周するように設けられた第一係止部１２９ｂに各第二係止部１４１ｂの爪部１４１ａｂが嵌まり込む構成であるから、等角度間隔電極保持体１２０ｂの回転軸部１２３ｂは図６に示す一点鎖線で示された軸中心で回転自在である。

この組立て完成状態では、センターキー１５０ｂの押圧部１５５が、可動接点１６０ｂの円蓋部１６２に当接しており、円蓋部１６２の弾性にて支持されていて、センターキー１５０ｂのフランジ部１５２ａが、回転体１１０ｂの貫通孔１１５の縁近傍に当接している（図８下段参照）。そして、センターキー１５０ｂの押圧操作部１５１が紙面下方に向かって押されると、センターキー１５０ｂの押圧部１５５が可動接点１６０ｂの円蓋部１６２を押し、円蓋部１６２が第一固定接点１３８ｓと接触する（図９参照）。このため、第一固定接点１３８ｓと第二固定接点１３８ｒとが電気的に接続されることになる。押圧操作部１５１に対する押圧力が解除されると、円蓋部１６２がその弾性にて元の湾曲状態に回復し、この結果センターキー１５０ｂが紙面上方に向かって押し戻される。

このような構成であっても、センターキー１５０ｂの押圧操作部１５１が回転体１１０ｂの貫通孔１１５に遊挿され、センターキー１５０ｂの押圧部１５５が、等角度間隔電極保持体１２０ｂの中空部１２５に遊挿されているので、センターキー１５０ｂの存在に関わらず、回転体１１０ｂと等角度間隔電極保持体１２０ｂの回転運動が第１実施形態と同様に実現される。

第３実施形態では、第一固定接点１３８ｓと各第二固定接点１３８ｒを相電極保持体１３０ｂに設けたが支持体１４０ｂに設ける構成に変更することも可能である。

以上の実施形態の他、本発明である回転センサは上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、各実施形態に現れる技術的特徴を互いに両立する範囲で組合せ自由に実施できる。

第１実施形態の静電容量式回転センサ１００の分解斜視図。 （ａ）静電容量式回転センサ１００に含まれる等角度間隔電極保持体１２０の側面図、（ｂ）下方斜視図。 静電容量式回転センサ１００の組立て構造を説明する断面図。 （ａ）第２実施形態における等角度間隔電極保持体１２０ａの上方斜視図、（ｂ）上面図。 第２実施形態の静電容量式回転センサ１００ａの分解斜視図。 第３実施形態の静電容量式回転センサ１００ｂの分解斜視図。 第３実施形態における等角度間隔電極保持体１２０ｂの側面図。 静電容量式回転センサ１００ｂの組立て構造を説明する断面図（非押圧時）。 静電容量式回転センサ１００ｂの組立て構造を説明する断面図（押圧時）。 静電容量式回転センサ９００の分解斜視図。 （ａ）静電容量式回転センサ９００の上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ断面図。

符号の説明

１００ 回転センサ
１００ａ 回転センサ
１００ｂ 回転センサ
１１０ 回転体
１１０ｂ 回転体
１１２ 突状
１２０ 等角度間隔電極保持体
１２０ｂ 等角度間隔電極保持体
１２１ 張出し部
１２２ 第一係合部
１２３ 回転軸部
１２５ 中空部
１２５ａ 収容部
１２５ｃ 収容部
１２６ 連結部材
１２６ａ 端部被覆部
１２６ｂ 弓状連結部
１２８ 等角度間隔電極
１２９ 第一係止部
１３０ 相電極保持体
１３０ｂ 相電極保持体
１３１ 第二係合部
１３１ａ 第一軌条部
１３１ｂ 第二軌条部
１３１ｃ 溝部
１３２ 相電極
１３５ 貫通孔
１４０ 支持体
１４０ｂ 支持体
１４１ 第二係止部
１４１ａ 爪部
１４１ａｂ 爪部
１４１ｂ 第二係止部
１４１ｃ 軸受部
１４７ 切り欠き部
１４８ 内底面
１５０ｂ センターキー
１５１ 押圧操作部
１５２ 円形薄板部
１５２ａ フランジ部
１６０ｂ 可動接点
１６２ 円蓋部
１６１ フランジ部
１８０ 静電容量測定部

Claims (11)

1. １つの電極または等角度間隔に配置されて互いに電気的に接続された複数の電極（以下、等角度間隔電極という。）を保持する等角度間隔電極保持体と、
   １つの電極または互いに電気的に接続された複数の電極（以下、相電極という。）を保持する相電極保持体と、
   上記相電極保持体を固定保持する支持体と、
   一軸回転可能であって、上記等角度間隔電極保持体と同軸連動するように上記等角度間隔電極保持体に取り付けられた回転体と
   を少なくとも含み、上記等角度間隔電極と上記相電極との対向面積が上記回転体の回転によって変化する回転センサであって、
   上記等角度間隔電極保持体は、
   上記回転体が取り付けられ、上記軸を中心として回転可能な回転軸部と、
   上記回転軸部から延びるように設けられ、上記等角度間隔電極が取り付けられた１つまたは複数の張出し部と、
   各上記張出し部に設けられた少なくとも１つの第一係合部と
   を含んで構成され、
   上記支持体または上記相電極保持体の少なくともいずれか一方に、円環状の第二係合部が設けられ、
   上記等角度間隔電極保持体の上記回転軸部が上記支持体に回転可能に取り付けられた状態で、上記第一係合部が、上記第二係合部に係合し上記回転体の回転に従って摺動可能とされた
   ことを特徴とする回転センサ。
2. 上記第一係合部および上記第二係合部は、一方が凸部で他方が凹部とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転センサ。
3. 上記第一係合部は、上記張出し部の、上記等角度間隔電極が取り付けられた部分よりも上記回転軸部から離れた位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転センサ。
4. 各上記張出し部は、
   弾性を有するとともに、上記回転軸部の上記支持体に取り付けられる側に向かって延びるように設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転センサ。
5. 上記回転軸部と各上記張出し部とが一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転センサ。
6. 少なくとも上記張出し部と上記等角度間隔電極とが金属で一体形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転センサ。
7. 各上記張出し部は、棒状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の回転センサ。
8. 各上記張出し部は、上記回転軸部の上記回転体が取り付けられる端部とは反対側の端部から等距離にある部位に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転センサ。
9. 複数の各上記張出し部が可撓性部材で連結されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の回転センサ。
10. 上記回転軸部の上記回転体が取り付けられる端部とは反対側の端部に第一係止部が設けられ、
    上記支持体に第二係止部が設けられ、
    上記第一係止部および上記第二係止部は、一方が凸部で他方が凹部とされ、
    上記第一係止部が上記第二係止部に嵌合可能である
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の回転センサ。
11. 上記相電極保持体または上記支持体は、上記軸が位置する部分に配置された第一固定接点と、この第一固定接点の周囲に配置された第二固定接点とを含み、
    弾性導電体により形成され上記第一固定接点を覆い上記第二固定接点に載せられる可動接点と、上記可動接点を押圧可能な押圧部を設けたセンターキーを更に含み、
    上記回転体の中央部分に、上記押圧部の背部に設けられた上記センターキーの押圧操作部が遊挿される貫通孔が設けられており、
    上記回転軸部の中央部分に、上記センターキーの押圧部が遊挿される貫通孔が設けられており、
    上記センターキーが押されることで上記可動接点が上記第一固定接点と接触し、上記第一固定接点と上記第二固定接点とが電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の回転センサ。

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