JP2012128986A - ロータリセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、検出感度を向上させたロータリセンサを提供する。
【解決手段】ロータリセンサ１のハウジング２は検知部３を収納して、二輪車の車体に取り付けられる。ロータ４は導電材料により形成され、ハウジング２に対して回転自在に設けられ、スタンド１０１の回転に伴ってスタンド１０１とともに回転する。このロータ４の一部で被検知部４２が構成されている。検知部３は回路基板３０を有し、回路基板３０には平面コイルからなるコイル３１が形成されている。コイル３１は、回路基板３０に実装された集積回路３２によって高周波で駆動され、ロータ４の回転に伴い被検知部４２との距離が変化することによって、そのコンダクタンスが変化する。集積回路３２では、コイル３１のコンダクタンスの変化から、スタンド１０１が起立位置にあるか、或いは、格納位置にあるかを検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリセンサに関するものである。

二輪車を駐車する際に車体を起立状態で保持するため、二輪車にはスタンドが設けられている。このスタンドが起立位置（駐車時の位置）にあるときにエンジンが始動していると、スタンドが格納されたときに急発進するため、スタンドが起立位置にある場合はエンジンが始動しないようにインターロック機能が設けられている。そのため、図５に示すように車体１００とスタンド１０１との連結部位には、スタンド１０１が起立位置にあるか、格納位置（走行時の位置）にあるかを検知するためのロータリセンサ１が取り付けられている（例えば特許文献１参照）。

スタンド１０１は、車体１００のブラケット１０２に螺子止めされた第１ピボットボルト（図示せず）が挿通されることによって、車体１００に対して矢印Ａ１の方向に回転自在に取り付けられている。ブラケット１０２に設けられた棒状の突起１０５と、スタンド１０１の下側部に設けられた突起１０６には、それぞれ、コイルばね１０７の両端が係止され、コイルばね１０７のバネ力によって、スタンド１０１を格納した状態が保持される。

上記特許文献に開示されたロータリセンサ１は、スタンド１０１とともに回転するロータ（図示せず）と、スタンド１０１の位置を検出する検出部（図示せず）と、この検出部を収納して車体１００に固定されるハウジング２とを主要な構成として備えている。

ロータには導電材料からなる被検出体が保持されており、ロータが回転することによって、ロータに保持された被検出体の位置が変位する。

検出部は、コアが挿通されたボビンと、このボビンに巻回されたコイルと、コイルを高周波で駆動するとともに、スタンド１０１の回転によってコイルのコンダクタンスが変化することからスタンド１０１の位置を検出する検出回路を備えている。ここで、スタンド１０１が起立位置及び格納位置（走行時の位置）の何れか一方にある場合はコイルに被検知体が対向する位置にロータが回転し、起立位置及び格納位置の他方にある場合はコイルに被検知体が対向しない位置にロータが回転している。したがって、スタンド１０１の起立位置と格納位置とで導電材料からなる被検知体とコイルとの距離が変化し、それによってコイルの磁束が変化するので、コイルのコンダクタンスも変化する。検出回路では、コイルのコンダクタンスと所定の閾値との高低を比較しており、その比較結果からスタンド１０１が起立位置と格納位置の何れにあるかを検出している。

特開２０１０−２２８５６５号公報

ところで、被検知体が接近するか、或いは、遠ざかることによって、大きな磁束変化が得られるのは、被検知体に近いコイルの先端部となる。上記特許文献に開示されたロータリセンサ１では、コイルと被検知体との間にボビンの鍔が存在するため、鍔の厚み分だけ被検知体とコイルとの間の隙間が大きくなり、それによってコンダクタンスの変化が小さくなり、検出感度が低下するという問題があった。

また、ロータリセンサを製造するために、コアをボビンにインサート成形する工程や、ボビンにコイルを巻き付ける工程や、コイルを検出回路の基板に実装する工程が必要になり、製造工程が増えてしまうという問題もあった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、製造が容易で、検出感度を向上させたロータリセンサを提供することにある。

本発明のロータリセンサは、二輪車の車体を起立状態で保持するスタンドが格納位置にあるか否かを検出するものである。このロータリセンサは、ハウジングと、ロータと、被検知体と、コイルと、検出回路とを備えている。ハウジングは車体に取り付けられている。ロータは、スタンドの回転に応じて回転する。被検知体は導電材料からなり、ハウジング又はロータの何れかに保持される。コイルは、基板に形成された平面コイルからなり、ロータの回転に伴って被検知体との距離が変化する。検出回路は、コイルのコンダクタンスからスタンドが格納位置にあるか否かを検出する。

このロータリセンサにおいて、基板には、被検知体側の面と反対側の面に検知回路の回路部品が実装されることも好ましい。

本発明によれば、製造が容易で、検出感度を向上させたロータリセンサを提供することができる。

本実施形態のロータリセンサの分解斜視図である。 同上のロータリセンサの断面図である。 同上のロータリセンサを示し、（ａ）は起立位置でのコイルと（ａ）（ｂ）は同上のロータリセンサの回転位置を説明する説明図である。 同上のロータリセンサの回転角度とコンダクタンスの関係を説明する図である。 ロータリセンサの使用状態を示す要部の斜視図である。

本実施形態のロータリセンサについて図１〜図４を参照して説明する。

図１はロータリセンサ１の分解斜視図、図２はロータリセンサ１の断面図であり、図５はロータリセンサ１の使用状態を説明する斜視図である。このロータリセンサ１は、二輪車の車体１００に取り付けられ、例えば駐車時に車体１００を起立状態に保持するスタンド１０１が起立状態にあるか、格納状態にあるかを検出するものである。尚、図２では、スタンド１０１が固定される車体１００のブラケット１０２は図示が省略されている。また以下の説明では、左右方向は図２に示す向きを基準として説明する。すなわち二輪車のスタンド１０１に対してロータリセンサ１が取り付けられる方向を左右方向として説明を行うこととする。

このロータリセンサ１は、検出部３と、検出部３を内部に収納するハウジング２と、ロータ４を主要な構成として備える。そして、ハウジング２及びロータ４は第２ピボットボルト５を用いて二輪車の車体１００（具体的には第１ピボットボルト１０４）に取り付けられる。

第２ピボットボルト５は段付きボルトからなり、軸部５１の一端側は細径になっており、この細径部に螺子部５１ａが設けられている。また軸部５１の他端側には、径方向に突出する円板状の頭部５２が一体に設けられている。

検出部３は、扁平な円環形状のプリント配線板からなる回路基板３０を備えている。回路基板３０は、厚み方向を左右方向（図２の左右方向）としてハウジング２の内部に収納されている。回路基板３０の中央には孔３０ａが開口しており、この孔３０ａを挟んで対角の位置に、平面コイルからなるコイル３１と、検出回路を構成する１チップの集積回路３２が実装されている。ここで、回路基板３０の表面及び裏面に、それぞれ、コイル状の導電パターンが形成されており、表面及び裏面の導電パターンをスルーホールなどで導通することによって、１つのコイル３１が形成されている。また集積回路３２は、回路基板３０において、後述する被検知部４２側の面（図２の右面）と反対側の面（図２の左面）に実装されている。この集積回路３２によって、コイル３１に高周波電流を流すとともに、コイル３１のコンダクタンスと所定の閾値との高低を比較した結果からスタンド１０１が格納位置にあるか否かを検出する検出回路が構成されている。後で詳しく説明するが、ロータ４は導電材料からなり、ロータ４の一部で被検知部４２が構成されており、スタンド１０１が起立位置にあるか格納位置にあるかによってロータ４の位置が変化し、それによって被検知部４２とコイル３１との距離が変化する。したがって、スタンド１０１の位置（起立位置又は格納位置）に応じてコイル３１のコンダクタンスが変化することになり、検出回路では、コンダクタンスの変化からスタンド１０１が起立位置にあるか格納位置にあるかを検出して外部に出力する。尚、このような検出回路は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。

ハウジング２は、それぞれ絶縁性の合成樹脂により形成されたボディ２ａ及びカバー２ｂを結合して構成され、内部の収納空間２０に上述した検出部３を収納する。

ボディ２ａは、全体として円筒形状であって、収納空間２０が設けられた本体部２１を備えている。本体部２１の一端側（図２の右側）は略全体が開口し、他端側（図２の左側）を閉塞する底壁の外側面には凹部２４が設けられている。凹部２４は、第２ピボットボルト５の頭部５２よりも直径の大きい丸穴状に凹んでおり、この凹部２４の中心には、第２ピボットボルト５の軸部５１が挿入される軸受け孔２４ａが設けられている（図２参照）。またボディ２ａの底壁の内側面からは、第２ピボットボルト５の軸部５１を囲む円筒形状であって、内周面が軸受け孔２４ａの内周面を構成するとともに、外周面が収納空間２０の内面を構成する筒状凸部２５が右方向（開口側）に突出する形で設けられている。

また本体部２１の外周面には、複数本の芯線からなる電線Ｃ１を収納空間２０から外部に導出するための電線引き出し部２２が径方向に突出するように設けられている。さらに本体部２１の外周面には、径方向に突出する突起部２３が電線引き出し部２２との間に間隔を開けて設けられており、この突起部２３と電線引き出し部２２との間に突起１０５を挟むことでハウジング２の車体１００に対する回転が規制されている。

カバー２ｂは円板状に形成されており、カバー２ｂの中心には、筒状凸部２５の先端が嵌る丸孔２６が形成されている。

ボディ２ａの内部には、回路基板３０が、集積回路３２の実装面を底壁側（取付状態においてロータ４と反対側）に向け、中央の孔３０ａに筒状凸部２５が通された状態で収納されている。尚、筒状凸部２５の外周面と収納空間２０の内側面とには、それぞれ、回路基板３０の左面に当接する段部２７が設けられており、回路基板３０をボディ２ａに対して例えば熱溶着することで、検出部３がボディ２ａに固定される。

回路基板３０をボディ２ａに収納した状態で、ボディ２ａの開口からカバー２ｂがボディ２ａの内部に挿入されると、ボディ２ａとカバー２ｂの間に回路基板３０（検出部３）が保持される。筒状凸部２５の外周面と収納空間２０の内側面とには、それぞれ、カバー２ｂの左面に当接する段部２８が設けられており、段部２８にカバー２ｂの左面が当接することによって、カバー２ｂがボディ２ａに対し左右方向において位置決めされる。そして、ボディ２ａとカバー２ｂの当接部位を例えばレーザ溶着によって溶着することで、ハウジング２内部の収納空間２０が密閉されている。ここで、筒状凸部２５の右端面はカバー２ｂの右面よりも右方に突出し、ロータ４に当接している。したがって、ロータ４は、その表面が筒状凸部２５の右端面と摺動しながら回転することになり、車体１００への取付時には、ハウジング２とロータ４との間の摩擦を低減するために、筒状凸部２５の右端面にグリスが塗布されている。尚、回路基板３０には、電線引き出し部２２から外部に引き出される電線Ｃ１の一端が電気的に接続されており、集積回路３２の電源は電線Ｃ１を介して供給されるとともに、集積回路３２の出力は電線Ｃ１を介して外部に出力される。

ロータ４は例えば金属板に打ち抜き加工と絞り加工とが施されてなり、厚さ方向を左右方向に向けた扁平な形状であって、第２ピボットボルト５の軸部５１が挿通される円形状の挿通穴４１ａが貫設された本体部４１を有している。このロータ４は、ハウジング２（ボディ２ａに設けられた筒状凸部２５）とスタンド１０１（第１ピボットボルト１０４）との間に挟まれることで、左右方向の変位が規制されている。ここで、ロータ４に設けられた挿通孔４１ａの内径は、第２ピボットボルト５の螺子部５１ａの外径より大きく、且つ、軸部５１の大径部分の外径よりは小さくなっており、ロータ４は軸部５１の大径部分と第１ピボットボルト１０４の間で挟まれることによっても、左右方向の変位が規制されていいる。

また本体部４１には、挿通穴４１ａの中心位置を中心とする扇形の被検知部４２が一体に設けられている。さらに本体部４１には、挿通孔４１ａから径方向に突出するとともに、その先端側が厚み方向の一端側（取付状態における車体１００側）に突出するＬ形の腕部４３が一体に設けられている。この腕部４３は、扇形の被検知部４２を構成する一方の弦に対して、挿通孔４１ａを挟んで反対側に設けられている。また被検知部４２の外周縁からは、厚み方向の一端側（取付状態における車体１００側）に突出する周壁４４が被検知部４２と一体に設けられている。このロータ４が第２ピボットボルト５を用いてハウジング２と共にスタンド１０１にねじ固定されると、腕部４３及び周壁４４がスタンド１０１の一端部を両側から挟み、これによってスタンド１０１に対するロータ４の回転が規制されることになる。したがって、スタンド１０１が図５のＡ１方向に回転すると、ロータ４はスタンド１０１と共に回転するから、ハウジング２に対してロータ４が相対的に回転することになる。

ここで、図３（ａ）はスタンド１０１が起立位置に移動した状態、図３（ｂ）はスタンド１０１が格納位置に移動した状態をそれぞれ示している。尚、スタンド１０１が起立位置にあるときのロータ４の回転角度をＤ１、スタンド１０１が格納位置にあるときのロータ４の回転角度をＤ２とする。

図３の例では、起立状態においてロータ４の被検知部４２がコイル３１の右側に位置しており（対向しており）、格納状態においてはロータ４の被検知部４２がコイル３１の右側に位置していない（対向していない）。したがって、車体１００に対するスタンド１０１の回転に伴って、ロータ４がハウジング２に対して回転することにより、主に被検知部４２とコイル３１との距離が変化するので、コイル３１のコンダクタンスが変化する。

このロータリセンサ１は以下のようにして車体１００に取り付けられる。先ず作業者は第１ピボットボルト１０４の右側にロータ４とハウジング２を重ねて配置する。そして、作業者が、ハウジング２の軸受け孔２４ａとロータ４の挿通孔４１ａとに第２ピボットボルト５を通し、第１ピボットボルト１０４の頭部１０４ａに設けたネジ穴１０４ｂにねじ込むことによって、ハウジング２とともにロータ４がスタンド１０１に螺子固定される。尚、第２ピボットボルトの軸部５１には、例えば合成ゴムのような弾性を有する材料からなるＯリング６が装着されている。

以上のようにしてロータリセンサ１はスタンド１０１に取り付けられるのであるが、車体１００に取り付けられた状態では、電線引き出し部２２と突起部２３の間に突起１０５が挟まれることで車体１００に対するハウジング２の回転が規制されている。一方、ロータ４はハウジング２に対して回転自在に保持されており、スタンド１０１が起立位置と格納位置の間で回転すると、スタンド１０１と共にロータ４が回転し、それによってロータ４がハウジング２に対して相対的に回転するようになっている。ここで、被検知部４２は略４分の１円に形成されており、被検知部４２は、スタンド１０１が起立位置及び格納位置の何れか一方の位置にあるときのみコイル３１の右側に位置する。したがって、スタンド１０１が他方の位置にあるときはコイル３１の右側に被検知部４２は位置しない。つまり、車体１００に対するスタンド１０１の回転に伴ってロータ４がハウジング２に対して回転すると、主に被検知部４２とコイル３１との距離が変化することによって、コイル３１のコンダクタンスが変化する。これにより、スタンド１０１が起立位置及び格納位置の何れか一方にある場合と他方にある場合とで集積回路３２の出力が変化するから、スタンド１０１が何れの位置にあるかを検出することができる。

ここで、第２ピボットボルト５の頭部５２が挿入される凹部２４の底面には、軸受け孔２４ａの開口縁に円環状の溝２４ｂが形成され、この溝２４ｂにＯリング６が配置される。Ｏリング６の弾性変形していない状態での厚さ寸法は溝２４ｂの深さ寸法よりも大きく、第２ピボットボルト５が締め付けられた状態ではＯリング６は第２ピボットボルト５の頭部５２と溝２４ｂの底面とに挟まれて潰れるように弾性変形した状態となっている。すなわち、Ｏリング６の弾性力でハウジング２がロータ４に押し付けられることにより、ロータ４に対するハウジング２のがたつき（及びこれに伴う誤検出）が抑えられている。

また、ボディ２ａは、収納空間２０の内周面を構成する円筒形状の囲み部２９を有しており、この囲み部２９は筒状凸部２５の右端よりも、右方向に突出している。この囲み部２９は、第２ピボットボルト５が締め付けられた状態ではロータ４の本体部４１よりも右側に突出し、第２ピボットボルト５の軸部５１の軸方向（左右方向）に直交する方向から見てロータ４の本体部４１を覆っている。これにより、ハウジング２とロータ４との間に、泥などの異物が進入するのを囲み部２９によって抑制することができる。

本実施形態のロータリセンサ１は、二輪車の車体１００を起立状態で保持するスタンド１０１が格納位置にあるか否かを検出するものであり、ハウジング２と、ロータ４と、被検知部４２（被検知体）と、コイル３１と、集積回路３２（検出回路）とを備えている。ハウジング２は車体１００に取り付けられる。ロータ４は、ハウジング２に対して回転自在に設けられ、スタンド１０１の回転に応じて回転する。被検知部４２は導電材料からなり、ハウジング２又はロータ４の何れか（本実施形態ではロータ４）に保持されている。コイル３１は、回路基板３０に形成された平面コイルからなり、ロータ４の回転に伴って被検知部４２との距離が変化する。集積回路３２は、コイル３１のコンダクタンスからスタンド１０１が格納位置にあるか否かを検出する。尚、本実施形態では被検知体（被検知部４２）がロータ４に保持され、コイル３１はハウジング２に収納されているが、被検知体がハウジング２側に保持され、コイル３１がロータ４に保持されるものでもよい。

上述のように、コイル３１が回路基板３０に形成された平面コイルで構成されているから、従来のようにボビンに巻回されたコイルと比べて、コイル３１と被検知部４２との間の隙間を小さくできる。図４はロータ４の回転角度とコンダクタンスの関係を示し、図４中の実線ｃは本実施形態（平面コイルの場合）の特性を、一点鎖線ｄは従来例（ボビンに巻回されたコイルの場合）の特性を示している。この図から判るように、本実施形態では従来例に比べて、ロータ４の角度変化に対してコンダクタンスの変化が大きくなっているから、それによって感度の向上を図ることができる。また、高い感度が得られることで、コイル３１と被検知部４２との間に設けた隙間のばらつきの許容範囲を大きくでき、製造が容易になる。また、コイル３１が回路基板３０に形成された平面コイルで構成されているから、従来例のようにコアをボビンにインサート成形する工程や、ボビンにコイルを巻き付ける工程や、コイルを検出回路の基板に実装する工程が無くなり、製造工程を簡略化できる。

また本実施形態では、回路基板３０において、被検知部４２側の面と反対側の面に集積回路３２（検知回路の回路部品）が実装されている。

これにより、回路基板３０において被検知部４２側の面に集積回路３２が実装された場合に比べて、コイル３１と被検知部４２との間の隙間をさらに小さくでき、検出感度がさらに向上する。

尚、本実施形態では回路基板３０の両面に、平面コイル３１を構成するコイルパターンが形成されているが、少なくとも被検知部４２側の面に平面コイル３１のコイルパターンが形成されていればよい。

１ ロータリセンサ
２ ハウジング
３ 検知部
４ ロータ
３０ 回路基板
３１ コイル
３２ 集積回路
４２ 被検知部（被検知体）
１０１ スタンド

Claims (2)

1. 二輪車の車体を起立状態で保持するスタンドが格納位置にあるか否かを検出するロータリセンサであって、
   前記車体に取り付けられるハウジングと、
   前記スタンドの回転に応じて回転するロータと、
   導電材料からなり、前記ハウジング又は前記ロータの何れかに保持された被検知体と、
   基板に形成された平面コイルからなり、前記ロータの回転に伴って前記被検知体との距離が変化するコイルと、
   前記コイルのコンダクタンスから前記スタンドが前記格納位置にあるか否かを検出する検出回路とを備えたことを特徴とするロータリセンサ。
2. 前記基板において、前記被検知体側の面と反対側の面に前記検知回路の回路部品が実装されたことを特徴とする請求項１記載のロータリセンサ。

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