JP2011049003A - 近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度の信頼性を低下させることなく作業性を向上させることができること。
【解決手段】近接センサ１は、発振回路部２と検知回路部３とこれらを内部に収納するケ
ーシング６とを備える。発振回路部２は、少なくとも棒状に形成されるコア１１、及びコ
ア１１に巻回する環状コイルＬ１を有するＬＣ発振回路２１を具備する。検知回路部３は
、磁性体からなる回転子１３の突部１３ａがコア１１の先端部１１ａへ近接することによ
り発生するＬＣ発振回路２１の発振振幅の変化から突部１３ａの存否を検知する。コア１
１の先端部１１ａは、曲面形状に形成される。ケーシング６のコア１１の先端部１１ａと
対向する位置には孔部６２ｃが貫設される。コア１１は、先端部１１ａが孔部６２ｃより
ケーシング６外部に突出する位置と先端部１１ａが孔部６２ｃよりケーシング６内部に隠
れる位置との間で移動自在に支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波発振型の近接センサに関するものである。

従来より、高周波発振型の近接センサが種々提供されている（例えば、特許文献１参照
）。この種の近接センサは、発振回路部と、検知回路部と、これらを収納するケーシング
とを備える。発振回路部は、少なくとも棒状に形成されるコア、及びコアに巻回する環状
コイルを有するＬＣ発振回路を具備する。検知回路部は、金属体や磁性体等からなる被検
出体がコアの先端部へ近接することにより発生するＬＣ発振回路の発振振幅の変化（例え
ば、発振／発振の停止）から被検出体の存否を検知する。すなわち、上述の近接センサは
、コアの前記先端部に例えば金属体が近接すると電磁誘導作用により渦電流損が生じて環
状コイルの実効抵抗値（インピーダンス）が変化することを利用したものである。

ところで、この様な近接センサは、例えば自動車の走行速度（スピード）や車輪の回転
状態を検出するために、トランスミッションのハウジング内に取り付けられる。当該ハウ
ジング内には、回転軸と一体に回転し、且つ回転方向に沿った周部に所定の間隔で多数の
突部が形成された回転子が設置されており、近接センサは、この回転子の回転速度を検出
するために速度検出装置に用いられる（例えば、特許文献２参照）。

これは、回転する回転子（磁性体）の１つ１つの突部が静止するコアの前記先端部に対
して近接／非近接を連続的に繰り返すので、例えば近接センサが一定時間内に突部を何回
検知するか測定することによって回転子の回転速度を検出するというものである。

また、この様な回転子の回転速度を検出するために用いられる近接センサの一例として
、図６に示すような近接センサ９０がある。近接センサ９０は、図６に示すように、発振
回路部と、検知回路部と、各回路部を構成する回路部品が実装される回路基板９１と、回
路基板９１を内部に収納するケーシング９２とを備える。ケーシング９２は、中空の略円
筒形状に形成されて、内部下方には環状コイル９３が巻回するコア９４が固定される。但
し、ケーシング９２の下端部９２ａには孔部９２ｂが貫設されていて、コア９４の先端部
９４ａは、孔部９２ｂを通じてケーシング９２の下端部９２ａと面一としながら外部に露
出する。ケーシング９２の周面にはネジ溝９２ｃが形成され、ナット９５に螺合すること
で速度検出装置９６の器体９６ａ（一部のみ図示）に取り付けられる。

そして、図６中の破線方向に回転する回転子９７の突部９７ａは、コア９４の先端部９
４ａに近接しているときでも所定の隙間９８（例えば、１ｍｍ程度）をあけてトランスミ
ッションのハウジング（図示せず）内に配置される。もし隙間９８が無ければ近接センサ
９０と突部９７ａとが互いに接触して破損することにより検出精度の低下を招く恐れがあ
る。また、隙間９８が広すぎても発振振幅の変化を検出することができず、同様に検出精
度の低下を招く恐れがある。

特開２００２−７６８７０号公報 特開昭６２−１６３９７０号公報

しかしながら、従来の近接センサ９０は、突部９７ａに対して隙間９８をあけて配設す
るために、ネジ溝９２ｃやナット９５の寸法精度を向上させたり、これらの締め付けトル
クを厳密に調整したりする必要があり、非常に手間のかかるものであった。特に、上述の
ように近接センサ９０がトランスミッションのハウジング内に配置される場合、当該ハウ
ジングに遮られて回転子９７とコア９４の先端部９４ａを直接目視しながら締め付けトル
クを調整することができず、作業性の悪いものであった。

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、検出精度の信頼性を低下
させることなく作業性を向上させることができる近接センサを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、少なくとも棒状に形成されるコア、及
びコアに巻回する環状コイルを有するＬＣ発振回路を具備した発振回路部と、金属体や磁
性体等からなる被検出体がコアの先端部へ近接することにより発生するＬＣ発振回路の発
振振幅の変化から被検出体の存否を検知する検知回路部と、これらを内部に収納するケー
シングと、を備え、コアの前記先端部は曲面形状に形成され、ケーシングのコアの前記先
端部と対向する位置には孔部が貫設され、コアは、前記先端部が孔部よりケーシング外部
に突出する位置と前記先端部が孔部よりケーシング内部に隠れる位置との間で移動自在に
支持されることを特徴とする。

この発明によれば、コアの前記先端部と被検出体との間に隙間が無く、コアの前記先端
部と被検出体とが互いに接触しても、前記先端部が曲面形状に形成されることから接触時
に発生する摩擦力が小さく、更に、被検出体から受ける外力のうちコアの長手方向に働く
分力がコアを前記突出する位置から前記隠れる位置へと移動させることでエネルギーの損
失が行われ、互いの接触による破損を抑えることができる。すなわち、コアの前記先端部
と被検出体との隙間は広すぎなければ有っても無くてもよく、接触することを前提とした
融通の利く締め付けトルクの調整が可能となる。従って、検出精度の信頼性を低下させる
ことなく作業性を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ケーシング内部には、前記突出する位置
に向かってコアを弾性付勢する弾性体が配設されることを特徴とする。

この発明によれば、コアの長手方向が如何なる方向を向いて設けられても、被検出体が
コアの前記先端部に接触していないときにはコアの前記先端部を前記突出する位置に配置
させることができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、コアの移動を前記隠れる位置で
規制する規制手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、コアの前記先端部と被検出体との間に隙間が無く、コアの前記先端
部と被検出体とが互いに接触する状態にあったとしても、被検出体がコアの前記先端部に
接触してコアが前記突出する位置から前記隠れる位置へ移動すれば、コアの前記突出する
位置への移動が規制されるので、それ以降の接触によって被検出体から受けるエネルギー
を略ゼロとすることができ、より接触による破損を抑えることができる。

本発明では、検出精度の信頼性を低下させることなく作業性を向上させることができる
という効果がある。

本発明の実施形態１の被検出体がコアに近接するときの断面図で、（ａ）は非接触状態、（ｂ）は接触状態を示す。 同上における概略ブロック図である。 同上における発振回路部の回路構成図である。 同上における被検出体がコアに近接するときの断面図で、（ａ）は非接触状態、（ｂ）は接触状態を示す。 本発明の実施形態２の被検出体がコアに近接するときの断面図で、（ａ）は非接触状態、（ｂ）は接触状態を示す。 従来の近接センサの一例の断面図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図４を参照して説明する。尚、以下の説明
では、特に断りが無い限り、図１（ａ）において上下左右方向を規定し、図１（ａ）の正
面を前面として説明を行う。

本実施形態の近接センサ１は、従来技術で述べた通り、例えば自動車の走行速度（スピ
ード）や車輪の回転状態を検出するために、速度検出装置１０を介してトランスミッショ
ンのハウジング（図示せず）内に取り付けられる。ここで前記ハウジング内には、図１に
示すように、回転軸と一体に回転し、且つ回転方向に沿った周部に所定の間隔で多数の突
部１３ａ（図１中では１つのみ図示）が形成された磁性体からなる回転子１３が設置され
る。つまり、近接センサ１は、回転子１３の突部１３ａを被検出体として、その回転速度
を検出するために用いられる。そして、近接センサ１は、図１及び図２に示すように、発
振回路部２と、検知回路部３と、出力回路部４と、各回路部を構成する回路部品が実装さ
れる回路基板５と、回路基板５を内部に収納するケーシング６とを備える。

発振回路部２は、図３に示すように、ＬＣ発振回路２１と、バイアス回路２２と、レベ
ルシフト回路２３と、電圧−電流変換回路２４と、電流ミラー回路２５とから構成される
。ＬＣ発振回路２１は、図１及び図３に示すように、棒状に形成されて先端部１１ａが曲
面形状に形成されるコア１１、及びコア１１に巻回する環状コイルＬ１と、コンデンサＣ
１とで構成される。尚、コア１１は、両端が開口する略円筒状のコイルボビン１２に嵌入
されており、環状コイルＬ１は、コイルボビン１２を介してコア１１に巻回する。バイア
ス回路２２は、図３に示すように、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５と抵抗Ｒ１とで構成され
るカレントミラー回路より構成されＬＣ発振回路２１へ一定のバイパス電流Ｉｂを供給す
る。レベルシフト回路２３は、ベース・コレクタ間が短絡されダイオードとして動作する
ＮＰＮ型トランジスタＴｒ６により構成され、ＬＣ発振回路２１に発生する電圧（発振振
幅）ＶＴを電圧Ｖ１へと電圧レベルをシフトする。電圧−電流変換回路２４は、トランジ
スタＴｒ１により構成され、トランジスタＴｒ１のエミッタと回路のグランドとの間には
帰還電流設定用の抵抗Ｒｅが接続され、トランジスタＴｒ１のコレクタ電流は、電流ミラ
ー回路２５のトランジスタＴｒ２に流れる。電流ミラー回路２５は、トランジスタＴｒ２
，Ｔｒ３でカレントミラー回路を構成しており、Ｔｒ３のコレクタ電流ＩｆｂはＬＣ発振
回路２１に帰還される。

そして、金属体や磁性体等からなる被検出体がコア１１に対して近接していないときに
はＬＣ発振回路２１は発振して、発振振幅ＶＴは十分に大きな値になる。一方、被検出体
がコア１１に対して近接すると環状コイルＬ１の渦電流損の増大により発振振幅ＶＴは小
さくなり発振動作を停止する。ここで、発振回路部２は、図２に示すように、近接センサ
１が稼働中の間、発振振幅ＶＴを検知回路部３へ出力し続けている。検知回路部３は、入
力される発振振幅ＶＴが所定の閾値に対して超過しているか否か比較し、超過していない
ときのみＬＣ発振回路２１が発振動作を停止している、すなわち、被検出体が近接して存
在していると判定して検知信号を生成する。そして、前記検知信号は、出力回路部４を介
して接続される速度検出装置１０の入力回路部１０ｂへ出力される。速度検出装置１０は
、例えば一定時間当たりに入力されてくる前記検知信号のカウント数からスピードを演算
し、表示器（図示せず）にてスピードの表示を行う。尚、これらの各回路部を駆動するた
めの電源供給は、速度検出装置１０に接続される図示しないハーネスケーブを通じて行わ
れる。

ケーシング６は、図１に示すように、全体として中空の略円筒形状に形成されて、回路
基板５を内部に収納する本体部６１と、本体部６１の内部下方に貫設された挿通部６１ａ
に嵌入されて、環状コイルＬ１が巻回するコア１１を内部に収納する収納部６２とから構
成される。本体部６１の周面には、ネジ溝８が形成され、ナット９に嵌合することで速度
検出装置１０の器体１０ａ（一部のみ図示）に取り付けられるとともに、出力回路部４の
端子部と速度検出装置１０の入力回路部１０ｂの端子部とが電気的に接続される。

収納部６２は、図１に示すように、中空の円筒形状に形成され、その内径は、（コイル
ボビン１２や環状コイルＬ１を含めた）コア１１の外径よりやや大きい程度の寸法に設定
される。また、収納部６２の下端部６２ａには、孔部６２ｃが貫設される。但し、孔部６
２ｃの内径は、コア１１の曲面形状に形成された先端部１１ａが収納部６２外部に突出す
る程度で、且つコア１１が収納部６２から落脱しない程度の大きさに形成される。収納部
６２の上端部６２ｂには、導出孔（図示せず）が貫設されており、環状コイルＬ１の両端
部に接続されるリード線７，７は、当該導出孔を通じて回路基板５に接続される。

そして、本実施形態のコア１１は、収納部６２内部で固定されていないため、先端部１
１ａが孔部６２ｃよりケーシング６外部に突出する位置（以下、突出位置と略称する）と
、先端部１１ａが孔部６２ｃよりケーシング６内部に隠れる位置（以下、隠れ位置と略称
する）との間で移動自在に支持される。

以下、本実施形態の近接センサ１の作用について説明する。先ず、図１（ａ）に示すよ
うに、回転子１３の突部１３ａが近接するときにコア１１の先端部１１ａとの間に隙間１
４が有る場合には、従来の近接センサ９０と同様に問題はない。尚、このときコア１１は
突出位置にある。これに対して図１（ｂ）に示すように、回転子１３の突部１３ａが近接
するときにコア１１の先端部１１ａとの間に隙間１４が無い場合には、回転する回転子１
３の突部１３ａが静止するコア１１の先端部１１ａに接触してしまう。しかし、コア１１
の先端部１１ａは、曲面形状に形成されることから接触時に発生する摩擦力が小さく、更
に回転子１３から受ける外力の上下方向と左右方向の２成分のうち、上方向に働く分力が
コア１１を突出位置から隠れ位置へと移動させることでエネルギーの損失が行われ、互い
の接触による破損を抑えることができる。言い換えれば、コア１１の先端部１１ａと回転
子１３との隙間１４は、広すぎなければ有っても無くてもよく、すなわち、本実施形態の
近接センサ１は、回転子１３と接触することを前提とした融通の利く締め付けトルクの調
整が可能となる。従って、検出精度の信頼性を低下させることなく作業性を向上させるこ
とができる。

尚、本実施形態の近接センサ１は、当然車両用トランスミッションのハウジング内に設
置される回転子１３の回転速度を検出することに限定されるものではないが、特に、上述
の様なハウジング内に配置するときに、当該ハウジングに遮られてコア１１の先端部１１
ａと被検出体とを直接目視しながら締め付けトルクを調整することができない場合により
効果を奏することができる。

ところで、近接センサ１は、図１に示すように、コア１１の長手方向を上下方向に向け
てコア１１の先端部１１ａを下方に向けてハウジング内に配置される。従って、回転子１
３の突部１３ａがコア１１に近接していないとき、又は近接していても接触しない程度の
隙間１４が有るとき、コア１１は自重により突出位置に移動して留まっている。しかし、
近接センサ１がコア１１の先端部１１ａを上方に向けてハウジング内に配置されると、コ
ア１１は自重により隠れ位置に常に留まってしまい、上述した効果を奏さなくなってしま
う。

そこで、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、収納部６２内部に突出位置に向かってコ
ア１１を弾性付勢するバネ体１５を配設すればよい。すなわち、バネ体１５を収納部６２
の上端部６２ｂとコア１１との間に介装することで、コア１１の長手方向が如何なる方向
に向いて配置されても、回転子１３の突部１３ａがコア１１に近接していないとき、又は
近接していても接触しない程度の隙間１４が有るときに、コア１１を突出位置に配置させ
ることができ、上述と同様の効果を奏することができる。尚、バネ体１５の付勢力は、コ
ア１１の自重に抗する程度に強く、且つ回転子１３から受ける外力のコア１１の長手方向
にかかる分力より弱く設定される必要がある。
（実施形態２）
以下、本発明の実施形態２について、図５を参照して説明する。尚、本実施形態は、基
本的な構成が実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には、同一の符号を付して説
明を省略する。

上述した実施形態１のコア１１は、１つの突部１３ａが近接して接触すると隠れ位置に
移動するものの、突部１３ａが離間すると自重又はバネ体１５により突出位置に戻る。そ
して、次の隣接する突部１３ａが再び近接して接触するので、回転子１３から受けるエネ
ルギーが略ゼロになることはない。これに対して、本実施形態の近接センサ１は、収納部
６２内でのコア１１の移動を隠れ位置で規制する規制手段を備える点に特徴がある。

すなわち、図５（ａ）に示すように、収納部６２の上端部６２ｂには、前記規制手段と
してコア１１の上端部と対向し且つコア１１の上端部の外形と略同形に窪んでなる溝部１
６が設けられている。そして、コア１１は突出位置にあるとき上下方向に移動可能な程度
に溝部１６と嵌合する。ここで、図５（ｂ）に示すように、回転子１３の突部１３ａがコ
ア１１に接触すると、実施形態１と同様に、回転子１３から受ける外力のコア１１の長手
方向にかかる分力によりコア１１は上方へ押上げられる。但し、溝部１６の内周面は、下
方に向かってややラッパ状に拡開しており、コア１１は前記分力により上方へ押上げられ
ることで溝部１６から落脱しない程度に強固に嵌入される。

従って、たとえコア１１の先端部１１ａと回転子１３の突部１３ａとの間に隙間１４が
無く、先端部１１ａと突部１３ａとが互いに接触する状態にあったとしても、突部１３ａ
が先端部１１ａに接触してコア１１が突出位置から隠れ位置へ移動すれば、コア１１の溝
部１６への強固な嵌入により、コア１１の突出位置への移動が規制されるので、それ以降
の接触によって回転子１３から受けるエネルギーを略ゼロとすることができ、より接触に
よる破損を抑えることができる。

１ 近接センサ
２ 発振回路部
３ 検知回路部
６ ケーシング
１１ コア
１１ａ 先端部
１３ 回転子
１３ａ 突部
２１ ＬＣ発振回路
６２ｃ 孔部
Ｌ１ 環状コイル

Claims (3)

1. 少なくとも棒状に形成されるコア、及びコアに巻回する環状コイルを有するＬＣ発振回
   路を具備した発振回路部と、金属体や磁性体等からなる被検出体がコアの先端部へ近接す
   ることにより発生するＬＣ発振回路の発振振幅の変化から被検出体の存否を検知する検知
   回路部と、これらを内部に収納するケーシングと、を備え、コアの前記先端部は曲面形状
   に形成され、ケーシングのコアの前記先端部と対向する位置には孔部が貫設され、
   コアは、前記先端部が孔部よりケーシング外部に突出する位置と前記先端部が孔部より
   ケーシング内部に隠れる位置との間で移動自在に支持されることを特徴とする近接センサ
   。
2. ケーシング内部には、前記突出する位置に向かってコアを弾性付勢する弾性体が配設さ
   れることを特徴とする請求項１記載の近接センサ。
3. コアの移動を前記隠れる位置で規制する規制手段を備えることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の近接センサ。
   
   
   
   

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