JP3824952B2 - 回転センサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャフトの回転角度或いは相対回転角度を非接触で検出する回転センサ、例えば、相対回転する２本のシャフトがトーションバーを介して連結された自動車のステアリングシャフトにおける回転トルクを検出し、ステアリング装置の円滑な電子制御に利用する回転センサが知られている（例えば、特公平７−２１４３３号公報参照）。この種の回転センサは、トーションバーで連結された第１のシャフトに第１のロータを、第２のシャフトに第２のロータを、それぞれ取り付けると共に、第１及び第２のロータをコイルの内側に回転自在に配置し、第１及び第２のシャフトの相対回転を前記コイルのインダクタンスの変化によって検出し、第１のシャフトと第２のシャフトとの間に作用する回転トルクを検出するものである。
【０００３】
例えば、図４，５に示す回転センサ１は、第１ロータ２、固定コア３、第２ロータ４、上蓋５及び下蓋６を備えている。
第１ロータ２は、アルミニウム，アルミニウム合金，銅、銅合金等の非磁性導電体金属によって成形され、上フランジ２ａから下方へ向かう複数の櫛歯状の歯２ｂが周方向に所定間隔で形成されている。
【０００４】
固定コア３は、フェライト等の絶縁磁性材からなるコア本体３ａと、コア本体３ａ内に収容される励磁コイル３ｂと、コア本体３ａを収容する金属製の遮蔽ケース（以下、単に「ケース」という）３ｃとを有している。
第２ロータ４は、フェライト等の絶縁磁性材によって筒状に成形された本体４ａの外表面に、複数の歯２ｂと対応する間隔で周方向に中心角３０°の間隔を置いてアルミニウム，銅等の非磁性導体層４ｂが配置され、本体の下部には半径方向外方に延出する下フランジ４ｃが設けられている。
【０００５】
回転センサ１においては、第１ロータ２が第２ロータ４に対して相対的に回転すると、励磁コイル３ｂによってコア本体３ａと第２ロータ４の本体４ａとの間に形成される磁気回路を横切る第１ロータ２の歯２ｂによって、磁束が遮断される量の変化に伴い、歯２ｂに発生する渦電流の大きさが変化するため、励磁コイル３ｂのインダクタンスが変化する。回転センサ１は、このインダクタンスの変化を電気信号に変換して出力することで、第１及び第２のシャフトの相対回転に対する線形的な電圧出力を求め、回転トルクを検出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転センサ１は、一方のロータを上方から固定コア３内に挿入して蓋を被せてから、該ロータが固定コア３の半径方向にずれないように、且つ、固定コア３より飛び出さないように押さえながら固定コア３の上下を逆にし、他方のロータを上方から固定コア３内に挿入して蓋を被せて組み立てている。このため、回転センサ１は、組立てに手間がかかり、組立てを自動化する際の設備が大型化する等の問題があった。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、組み付けが容易で、コストダウンが可能な回転センサを提供することを目的とする。
【０００８】
【発明の属する技術分野】
本発明においては上記目的を達成するため、
( ａ )周方向に配置される非磁性導電体を有し、第1のシャフトに取り付られる第1のロータと、
( ｂ )励磁コイルを有し、前記第1のロータと半径方向に間隔を置いて固定部材に固定される固定コアと、
( ｃ ) ｉ絶縁磁性材から筒状に成形される本体と
ｉｉ前記非磁性導電体層と対応させて前記本体の周方向に配置される非磁性導体層と
ｉｉｉ前記第１のロータの非磁性導電体層を挿通させる挿通孔と
を有し、前記第１のロータと半径方向に所定間隔を置いて配置され、前記第１のシャフトに対して相対回転する第2のシャフトに取り付けられる、第2のロータとを備え、
前記第1及び第2のロータの相対回転により変動する前記励磁コイルのインダクタンスに基づいて、前記両シャフトの回転角度或いは相対回転角度を検出する回転センサであって、
( ｄ ) 前記第２のロータの前記挿通孔に、前記第 1 のロータの前記非磁性導電体層を挿入することにより、前記第 1 および第 2 のロータが、互いに所定角度範囲内で回転自在になるように組みつけられ、
(ｅ)かつ、前記第１および第２のロータが、ともに同じ方向から前記固定コアに組み付けられる構成としたのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転センサに係る一実施形態を図１乃至図３に基づいて詳細に説明する。ここで、本発明の回転センサは、第２ロータ４が第２ロータ８に変更されたことを除き、前記した従来の回転センサ１と構成が略同じであるので、同一の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１０】
回転センサ１０は、図１及び図２に示すように、第１ロータ２、固定コア３、第２ロータ８、上蓋５及び下蓋６を備えている。
第２ロータ８は、フェライト等の絶縁磁性材によって筒状に成形された本体８ａの外表面に、第１ロータ２の複数の歯２ｂと対応する間隔で周方向に中心角３０°の間隔を置いてアルミニウム，銅等の非磁性導体層８ｂが配置され、本体の上部には半径方向外方に延出する上フランジ８ｃが設けられている。上フランジ８ｃは、図１に示すように、周方向に沿って等間隔に挿通孔８ｄが複数形成されている。各挿通孔８ｄは、周方向に沿った長さを、歯２ｂ、従って、第１ロータ２が第２ロータ８に対して所定角度範囲内を回転できる長さとする。
【００１１】
以上のように構成される回転センサ１０は、固定コア３内に上方より第２ロータ８を挿入し、次に各挿通孔８ｄに歯２ｂを挿通して第１ロータ２を固定コア３内に挿入する。次いで、上蓋５を被せて各ロータ２，８を固定コア３内に収容し、固定コア３内に各ロータ２，８を収容する前、或いは収容した後に、下蓋６を被せて組み立てられる。
【００１２】
このとき、回転センサ１０は、各挿通孔８ｄに歯２ｂを挿通してから第２ロータ８と第１ロータ２とを一緒に固定コア３内に挿入し、上蓋５を被せて各ロータ２，８を固定コア３内に収容して組み立ててもよい。
このため、回転センサ１０は、各ロータ２，８を半径方向に所定間隔をおいて簡単に配置することができ、従来のように一方のロータを押さえながら固定コア３の上下を逆にする必要がないので、組み立てが容易になる。
【００１３】
また、回転センサ１０は、図２に点線Ｌbで示す位置に中立位置に固定しておくピンを設置できる。これに対し、図４に示す従来の回転センサ１は、点線Ｌbで示す位置に中立位置に固定しておくピンを設置しなければならないので、長いピンが必要なうえ、ピン孔を高い精度で形成しなければならないという欠点がある。
【００１４】
しかも、回転センサ１０は、各挿通孔８ｄに歯２ｂを挿通し、第２ロータ８を第１ロータ２に上方から組み付けるため、回転軸を基準として第２ロータ８に対して第１ロータ２が傾き難く、仮に傾いたとしても、回転センサ１に比べて両ロータ２，８の相対回転を阻害することはない。
更に、回転センサ１０は、従来の回転センサ１が有していた下蓋６をなくすことができ、この分小型、軽量で、価格が安価とすることができる。
【００１５】
一方、本発明の回転センサは、以下のように構成しても第１及び第２のロータの相対回転により変動する励磁コイルのインダクタンスに基づいて、シャフトＳF1，ＳF2の回転角度或いは相対回転角度を検出することができる。
ここで、以下に説明する回転センサは、第１ロータ及び第２ロータの構成が回転センサ１０と若干異なるだけで、固定コア、上蓋及び下蓋は回転センサ１０と構成が同一である。従って、以下の説明並びに説明で使用する図面においては、回転センサ２０は、固定コア３、上蓋５及び下蓋６については同一の符号を用いることで重複した説明を省略し、第１ロータと第２ロータについて説明する。
【００１６】
回転センサ２０は、図３に示すように、第１ロータ２１、固定コア３、第２ロータ２２、上蓋５及び下蓋６を備えている。
第１ロータ２１は、第１ロータ２と同じ素材から成形され、上フランジ２１ａから下方へ向かって歯２１ｂが周方向に沿って半周形成されている。
第２ロータ２２は、第２ロータ８と同一の素材によって筒状に成形された本体２２ａの外表面に、第１ロータ２１の歯２１ｂと対応するアルミニウム，銅等の非磁性導体層２２ｂが周方向に中心角１８０°の範囲に配置され、本体の上部には半径方向外方に延出する上フランジ２２ｃが設けられている。上フランジ２２ｃは、図３に示すように、周方向に沿って略３６０°に亘って挿通孔２２ｄが形成されている。挿通孔２２ｄは、周方向に沿った長さを、歯２１ｂ、従って、第１ロータ２１が第２ロータ２２に対して所定角度範囲内を回転できる長さとする。
【００１７】
このように構成することによって、回転センサ２０は、第１ロータ２１と第２ロータ２３との相対回転に伴い、歯２１ｂと非磁性導体層２２ｂとが重なる面積が変化するのに伴って、励磁コイル３ｂのインダクタンスが変化し、回転センサ１０と同様にしてシャフトＳF1，ＳF2の回転角度或いは相対回転角度を検出することができる。
【００１８】
尚、上記実施形態は回転トルクを検出する回転センサの場合について説明したが、回転角度を検出することも可能である。
また、本発明の回転センサは、上記実施形態で説明した自動車のステアリングシャフトの他、例えば、ロボットアームのように、互いに回転する回転軸間の相対回転角度，回転角度，回転トルクを求めるものであれば、どのようなものにも使用できる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、組み付けが容易で、コストダウンが可能な回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転センサの分解斜視図である。
【図２】組み立てた状態における図１の回転センサの断面正面図である。
【図３】本発明の回転センサの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図４】従来の回転センサの断面正面図である。
【図５】図４の回転センサの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転センサ
２ 第１ロータ
２ｂ 歯（非磁性導電体）
３ 固定コア
５ 上蓋
６ 下蓋
８ 第２ロータ
８ａ 本体
８ｂ 非磁性導体層
１０ 回転センサ
２０ 回転センサ
２１ 第１ロータ
２２ 第２ロータ

Claims (1)

1. ( ａ )周方向に配置される非磁性導電体を有し、第1のシャフトに取り付られる第1のロータと、
   ( ｂ )励磁コイルを有し、前記第1のロータと半径方向に間隔を置いて固定部材に固定される固定コアと、
   ( ｃ ) ｉ絶縁磁性材から筒状に成形される本体と
   ｉｉ前記非磁性導電体層と対応させて前記本体の周方向に配置される非磁性導体層と
   ｉｉｉ前記第１のロータの非磁性導電体層を挿通させる挿通孔と
   を有し、前記第１のロータと半径方向に所定間隔を置いて配置され、前記第１のシャフトに対して相対回転する第2のシャフトに取り付けられる、第2のロータとを備え、
   前記第1及び第2のロータの相対回転により変動する前記励磁コイルのインダクタンスに基づいて、前記両シャフトの回転角度或いは相対回転角度を検出する回転センサであって、
   ( ｄ ) 前記第２のロータの前記挿通孔に、前記第 1 のロータの前記非磁性導電体層を挿入することにより、前記第 1 および第 2 のロータが、互いに所定角度範囲内で回転自在になるように組みつけられ、
   (ｅ)かつ、前記第１および第２のロータが、ともに同じ方向から前記固定コアに組み付けられる
   ことを特徴とする回転センサ。

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