JP5108822B2 - Sensor device - Google Patents
Sensor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5108822B2 JP5108822B2 JP2009099255A JP2009099255A JP5108822B2 JP 5108822 B2 JP5108822 B2 JP 5108822B2 JP 2009099255 A JP2009099255 A JP 2009099255A JP 2009099255 A JP2009099255 A JP 2009099255A JP 5108822 B2 JP5108822 B2 JP 5108822B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection coil
- sensor device
- conductive cylinder
- detection
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、センサ装置に関するものである。 The present invention relates to a sensor device.
従来より、回転式のポジションセンサが提供されている(例えば特許文献1参照)。このポジションセンサは、一定の曲率で湾曲形成されたボビンに巻回される検出コイルと、同様に一定の曲率で湾曲形成され、上記の検出コイル内に進退自在に挿入されるコアとを備えており、検出コイルへのコアの挿入量に応じて検出コイルのインピーダンスが変化するように構成されている。そして、定電流回路から出力される定電流と、検出コイルのインピーダンスにより決まる検出コイルの両端電圧のピーク値に応じて、コアと検出コイルとの位置情報を示す変位信号が出力されるようになっている。 Conventionally, a rotary position sensor has been provided (see, for example, Patent Document 1). The position sensor includes a detection coil wound around a bobbin that is curved with a constant curvature, and a core that is similarly curved with a constant curvature and is inserted into the detection coil so as to freely advance and retract. The impedance of the detection coil is changed according to the amount of the core inserted into the detection coil. A displacement signal indicating position information between the core and the detection coil is output according to the constant current output from the constant current circuit and the peak value of the voltage across the detection coil determined by the impedance of the detection coil. ing.
上述の特許文献1に示したポジションセンサでは、コアが片持ち支持される構造であるため、部品の傾きや平行度のばらつきなどによりコアがボビンに干渉する虞があった。そのため、両者が干渉しないようにコアとボビンのクリアランスを大きく設定する必要があり、その結果装置の大型化を招くものであった。また、コアの先端部分が振動により大きく振れることで検出コイルのインピーダンスが変化し、出力特性が不安定になる可能性もあった。
In the position sensor shown in
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、安定した出力特性が得られる小型のセンサ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small sensor device capable of obtaining stable output characteristics.
請求項1の発明は、検出コイルと、当該検出コイルを取り囲むようにして配置され、検出コイルに対して検出コイルの巻軸方向に相対変位する導電性筒体と、当該導電性筒体の変位に応じて変化する検出コイルのインダクタンスに基づいて検出コイルに対する導電性筒体の相対位置を示す位置信号を出力する制御部と、変位方向における導電性筒体の中間部で当該導電性筒体を支持し、導電性筒体とともに所定範囲内で移動自在に変位する可動体とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a detection coil, a conductive cylinder that is disposed so as to surround the detection coil, and is relatively displaced in the winding axis direction of the detection coil with respect to the detection coil, and a displacement of the conductive cylinder A control unit that outputs a position signal indicating the relative position of the conductive cylinder with respect to the detection coil based on the inductance of the detection coil that changes in response to the detection coil, and the conductive cylinder at an intermediate portion of the conductive cylinder in the displacement direction. And a movable body that is movably displaced within a predetermined range together with the conductive cylinder.
請求項2の発明は、検出コイルと、当該検出コイルに対応する導電性筒体とで構成される検出部を2組備え、制御部は、少なくとも何れか一方の検出部の検出結果に基づいて位置信号を出力することを特徴とする。
The invention according to
請求項3の発明は、導電性筒体と可動体とを同時成形することを特徴とする。
The invention according to
請求項4の発明は、可動体を所定の初期位置に復帰させるための復帰ばねを備えることを特徴とする。
The invention of
請求項5の発明は、導電性筒体は、金属板から曲成された2つの半円筒体を接合して構成されることを特徴とする。
The invention according to
請求項6の発明は、導電性筒体は、めっき処理が施された樹脂パイプであることを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明によれば、検出コイルに対して相対変位する導電性筒体が、その変位方向における中間部で可動体に支持されているため、従来例の片持ち構造のように両者の干渉を考慮してクリアランスを大きく設定しなくてもよく、装置の大型化を抑えることができる。また、従来例のように片持ち構造ではないため、振動による振れを抑えることができ、そのため安定した出力特性が得られる。さらに、導電性筒体と検出コイルとが非接触であるため、経年的な耐久性に優れたセンサ装置を提供できるという効果がある。 According to the first aspect of the present invention, the conductive cylinder that is displaced relative to the detection coil is supported by the movable body at the intermediate portion in the displacement direction. It is not necessary to set a large clearance in consideration of interference, and an increase in the size of the apparatus can be suppressed. Further, since it is not a cantilever structure as in the conventional example, vibration due to vibration can be suppressed, and stable output characteristics can be obtained. Further, since the conductive cylinder and the detection coil are not in contact with each other, there is an effect that it is possible to provide a sensor device having excellent aging durability.
請求項2の発明によれば、2つの検出部でそれぞれ検出したインダクタンスの変化を比較することによって、何れか一方の検出部が故障した場合には両者の差が所定範囲外となるので、比較結果から何れか一方の検出部が故障していると判断でき、その結果検出部が故障したまま使用し続けるのを防止できる。また、検出結果として何れか一方の検出部の検出結果を用いた場合には、一方の検出部が故障した場合でももう一方の検出部で位置検出が可能であるから、誤検出を防止することができるという効果がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、導電性筒体と可動体とを同時成形することによって両者の位置精度を高めることができ、その結果センサ出力のばらつきを抑えることができるという効果がある。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、可動体の変位時には復帰ばねにより付勢されているため、可動体のがたつきを抑えることができ、その結果センサ出力のばらつきを抑えることができるという効果がある。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、金属板から曲成された2つの半円筒体を接合することによって、金属パイプを曲げる場合に比べて安価で且つ高精度の導電性筒体を実現でき、またこの導電性筒体を用いることで検出精度を高めたセンサ装置を実現できるという効果がある。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、樹脂パイプを用いることによって、金属パイプを曲げる場合に比べて高精度の導電性筒体を実現でき、且つ軽量化を図ることもできる。また、この導電性筒体を用いることで検出精度を高めたセンサ装置を実現できる。さらに、導電性筒体を樹脂パイプで構成することによって、検出コイルとの干渉も容易に防止できるという効果がある。
According to the invention of
本発明に係るセンサ装置の実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。本発明に係るセンサ装置は、回転機構の回転量を検出するために用いられる回転式のセンサ装置であって、例えば舵角センサやスロットル開度センサとして用いられる。なお、回転機構を備えたものであれば上記の用途に限定されるものではない。 An embodiment of a sensor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The sensor device according to the present invention is a rotary sensor device used for detecting the amount of rotation of the rotation mechanism, and is used as, for example, a steering angle sensor or a throttle opening sensor. In addition, if it is provided with the rotation mechanism, it is not limited to said use.
本実施形態のセンサ装置は、図1に示すように、2組のコイルブロック2,2と、ロータブロック3と、制御基板(制御部)4と、これらを収納するためのケース1とを備えている。
As shown in FIG. 1, the sensor device of the present embodiment includes two sets of
ケース1は、一面(図3中の左面)が開口する円形箱状のケース本体10と、ケース本体10の開口を閉塞するように当該ケース本体10に被着されるカバー11とで構成されている。ケース本体10は、例えば合成樹脂成形品であって、ケース本体10の両側には、当該ケース本体10を被取付部(図示せず)に取り付けるための取付片12,12が一体に設けられており、各取付片12には、それぞれ取付ねじ(図示せず)が挿通されるねじ挿通孔12aが貫設されている。また、ケース本体10の下側には、図示しないコネクタが接続される矩形箱状のコネクタ接続部13が一体に設けられており、このコネクタ接続部13の下面には、コネクタが差込接続される接続口13aが開口している(図2(a)および図4(c)参照)。さらに、接続口13aの開口端縁には、差込接続されたコネクタの抜け防止用の突起13bが突設されている。また、ケース本体10の他面側(図3中の右側)には、後述のロータブロック3のシャフト31を軸支する軸受14が設けられている。さらに、コネクタ接続部13の内部には、複数(本実施形態では4本)のL字型のコネクタ端子8が、その一端側を接続口13aに臨ませる形で横並び(図3中の紙面に垂直な方向)に配置されている。なお、各コネクタ端子8の他端側は、それぞれ制御基板4の所定位置に半田固定される。ここにおいて、本実施形態では、上記のコネクタ端子8がコネクタ接続部13とともにケース本体10と同時成形される。
The
また、カバー11は、ケース本体10と同様に合成樹脂成形品であって、ケース本体10の開口寸法と略同寸法に設定されており、接着あるいは超音波溶接などの方法でケース本体10に取り付けられるようになっている。
Further, the
コイルブロック2は、一定の曲率で湾曲形成された合成樹脂成形品からなるコイルボビン20と、コイルボビン20において細径となっている巻胴部に巻回される検出コイル21と、コイルボビン20の一端側に配置され、検出コイル21の両端と電気的に接続される一対のコイル端子22,22とで構成されている。そして、本実施形態では、各コイルブロック2,2が、それぞれケース本体10の中心軸を中心として点対称な位置に配置される(図2(b)および図4(a)参照)。
The
ロータブロック3は、ケース1に対して回転自在に配置される円板状の可動体30と、可動体30の一端側(図3中の右側)に配置され、後述のセンサレバー5が取り付けられるシャフト31と、可動体30の側部から延出する筒状の取付具34,34を介して可動体30に支持される導電性筒体32,32と、可動体30を所定の初期位置に復帰させるための復帰ばね33とで構成される。なお、上記の可動体30および両取付具34,34は、合成樹脂による一体成形品である。
The
導電性筒体32は、例えば薄いアルミニウム板から曲成された2つの半円筒体を界面接合することで略筒状に形成され、本実施形態では、図1に示すように可動体30の両側に、各検出コイル21にそれぞれ対応する形で配置される。ここにおいて、本実施形態では、可動体30と導電性筒体32とを同時成形しており、その結果可動体30と導電性筒体32の位置精度を高めることができるから、本センサ装置によればセンサ出力のばらつきを抑えることができる。また、各導電性筒体32は、それぞれ中心軸方向の中間部で取付具34により支持されている。なお、各導電性筒体32の内径は、当該導電性筒体32が対応する検出コイル21に対して移動する際に干渉しない寸法に設定されている。ここに、各検出コイル21と、各検出コイル21にそれぞれ対応する導電性筒体32とで検出部が構成されており、本実施形態のセンサ装置では検出部を2組備えている。
The
制御基板4は、ケース本体10の開口寸法と略同寸法に形成されたプリント基板40からなり、上述の各コネクタ端子8に対応する部位にはそれぞれスルーホール41が貫設され、また各コイル端子22に対応する部位にはそれぞれスルーホール42が貫設されている。また、プリント基板40には、マイクロコンピュータなどの電子部品も実装されており、マイクロコンピュータでは、検出コイル21のインダクタンスの変化に基づいて検出コイル21に対する導電性筒体32の相対位置(センサレバー5の変位量に相当)を算出し、さらにコネクタ端子8を介して外部機器(図示せず)に上記情報を出力する。
The
センサレバー5は、略矩形板状の主片50を有し、主片50の略中央部には上記のシャフト31が挿通される挿通孔51が貫設されている。また、主片50の長手方向一端側(図1中の下側)には、当該主片50と直交する方向に延出する一対の脚片52,52が折曲形成されており、これらの脚片52,52により上記の回転機構に取り付けられるようになっている。なお、上記の挿通孔51の形状はシャフト31の形状と同形状であり、また挿通孔51の開口寸法はシャフト31の外径寸法と略同寸法に設定されている。そして、このセンサレバー5は、挿通孔51にシャフト31を挿通させた後、ナット7を用いてねじ固定することで、図4(b)に示すようにセンサ装置に回転自在に取り付けられる。なお、この状態において、ケース本体10とセンサレバー5の間にはE型リング6が取り付けられている(図3参照)。
The
次に、本センサ装置の動作について説明する。まず、上記の回転機構が回転していない状態では、ロータブロック3は所定の初期位置に位置している。ここに、所定の初期位置とは、各コイルブロック2の検出コイル21が、対応するロータブロック3の導電性筒体32に挿通していない位置であり、このときロータブロック3は復帰ばね33により付勢されない中立位置にある。この状態から回転機構を回転させると、センサレバー5が回転機構に連動して回転し、それに伴ってロータブロック3も同一方向に回転する。さらに、両導電性筒体32,32も検出コイル21の巻軸方向に沿って同一方向に回転するから、各検出コイル21がそれぞれ対応する導電性筒体32に挿通されることになり、その結果各検出コイル21のインダクタンスが変化する。そして、制御基板4では、このインダクタンスの変化をコイル端子22,22を介して検出し、検出したインダクタンスの変化に基づいて検出コイル21に対する導電性筒体32の相対位置を算出する。また、制御基板4では、算出した相対位置を示す位置信号を作成し、コネクタ端子8を介して外部機器に出力する。その後、回転機構を元の位置に戻すと、ロータブロック3は復帰ばね33のばね復帰力によって所定の初期位置に復帰することになる。なお、本実施形態では、両検出コイル21,21のインダクタンスの変化を検出するように構成されており、例えば2つの検出部でそれぞれ検出したインダクタンスの変化を比較することによって、何れか一方の検出部が故障した場合には両者の差が所定範囲外となるので、比較結果から何れか一方の検出部が故障していると判断でき、その結果検出部が故障したまま使用し続けるのを防止できる。また、検出結果として何れか一方の検出部の検出結果を用いた場合には、一方の検出部が故障した場合でももう一方の検出部で位置検出が可能であるから、誤検出を防止することができる。
Next, the operation of this sensor device will be described. First, in a state where the rotation mechanism is not rotating, the
而して、本実施形態によれば、検出コイル21に対して相対変位する導電性筒体32が、中心軸方向の中間部で可動体30に支持されているため、被取付部の振動による導電性筒体32の両端の振れ幅を小さくでき、その結果干渉する可能性が少なくなるから、従来例の片持ち構造のように両者の干渉を考慮してクリアランスを大きく設定しなくてもよく、装置の大型化を抑えることができる。また、従来例のように片持ち構造ではないため、振動による振れを抑えることができ、そのため安定した出力特性が得られる。さらに、導電性筒体32と検出コイル21とが非接触であるため、経年的な耐久性に優れたセンサ装置を提供できる。
Thus, according to the present embodiment, the
また、可動体30の変位時には復帰ばね33のばね復帰力によって付勢されているため、可動体30のがたつきを抑えることができ、その結果センサ出力のばらつきを抑えることができる。さらに、本実施形態によれば、薄いアルミニウム板から曲成された2つの半円筒体を界面接合することによって、金属パイプを曲げる場合に比べて安価で且つ高精度の導電性筒体32を実現でき、またこの導電性筒体32を用いることで検出精度を高めたセンサ装置を実現できる。また、従来例のようにコアを用いる方式では、一般的に透磁率が高い材料ほど温度に対する変動が大きいため、出力変動が大きくなってしまうが、本実施形態のようなセンサ装置では、アルミニウムのように温度による特性変動の小さい材料で導電性筒体32を構成することで、温度変化に伴う出力変動を小さく抑えることができる。その結果、小規模なキャリブレーションにより本センサ装置を実現できる。
Moreover, since the
ここにおいて、本実施形態では、薄いアルミニウム板から曲成された2つの半円筒体からなる導電性筒体32の場合を例に説明したが、導電性筒体は本実施形態に限定されるものではなく、例えば樹脂パイプにめっき処理を施したものであってもよい。この場合、金属パイプを曲げる場合に比べて高精度の導電性筒体を実現でき、且つ軽量化を図ることもできる。また、この導電性筒体を用いることで検出精度を高めたセンサ装置も実現可能である。さらに、導電性筒体を樹脂パイプで構成することによって、検出コイルとの干渉も容易に防止できる。
Here, in this embodiment, the case of the
なお、本実施形態では、導電性筒体をアルミニウムにより構成しているが、本センサ装置は、コイルのインダクタンスの変化として導電性筒体表面の渦電流変化を検出するものであるから、アルミニウムに限定されるものではなく、導電性を有するものであれば他のものでもよい。しかも、温度による特性変動が小さい材料であればなおよい。 In this embodiment, the conductive cylinder is made of aluminum. However, since the sensor device detects a change in the eddy current on the surface of the conductive cylinder as a change in the inductance of the coil, the sensor apparatus is made of aluminum. It is not limited, and other materials may be used as long as they have conductivity. In addition, it is better if the material has a small characteristic variation with temperature.
4 制御基板(制御部)
21 検出コイル
30 可動体
32 導電性筒体
4 Control board (control unit)
21
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009099255A JP5108822B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009099255A JP5108822B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Sensor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010249653A JP2010249653A (en) | 2010-11-04 |
JP5108822B2 true JP5108822B2 (en) | 2012-12-26 |
Family
ID=43312158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009099255A Active JP5108822B2 (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Sensor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5108822B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001241970A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Niles Parts Co Ltd | Potentiometer |
JP2002090177A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-27 | Tokyo Cosmos Electric Co Ltd | Displacement detection device without contact-making |
JP2003322546A (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-14 | Yoshikazu Ichiyama | Position detector |
JP4135551B2 (en) * | 2002-05-07 | 2008-08-20 | 松下電工株式会社 | Position sensor |
JP4141917B2 (en) * | 2003-07-17 | 2008-08-27 | 東京コスモス電機株式会社 | Contactless displacement detector |
JP4960767B2 (en) * | 2007-05-25 | 2012-06-27 | パナソニック株式会社 | Displacement sensor |
-
2009
- 2009-04-15 JP JP2009099255A patent/JP5108822B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010249653A (en) | 2010-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20130021023A1 (en) | Position sensor | |
JP5069210B2 (en) | Rotation angle sensor | |
JP4807533B2 (en) | Sender unit for detecting the level of fuel remaining in the fuel tank using a non-contact sensor | |
JP6019373B2 (en) | Current sensor | |
JP5966607B2 (en) | Liquid level detector | |
US7999534B2 (en) | Rotation sensor with detection signal timing cycle features | |
JP5403356B2 (en) | Liquid level detector | |
US20060125790A1 (en) | Joystick controller | |
US20100259282A1 (en) | Detector for proximity sensor and proximity sensor | |
JP5108822B2 (en) | Sensor device | |
JP2008111737A (en) | Rotation sensor | |
JP2015102501A (en) | Liquid level detection device | |
JP2009158149A (en) | Detecting part for proximity sensor, and proximity sensor | |
JP2008111749A (en) | Rotation sensor | |
JP2010271298A (en) | Angle sensor, and rotation angle detecting device using the same | |
JP2012018157A (en) | Position sensor | |
JP2004264304A (en) | Magnetically passive position sensor and method for producing magnetically passive position sensor | |
JP2007064719A (en) | Contactless displacement sensor | |
KR101236000B1 (en) | Rotary Position Sensor for Vehicle | |
JP2011257308A (en) | Position sensor | |
JP6376837B2 (en) | Rotating electronic components | |
JP6081898B2 (en) | motor | |
JP4272651B2 (en) | Rotation angle detection device and electronic component holding method | |
JP2012215488A (en) | Current sensor | |
JP4615286B2 (en) | Rotation sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110621 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120113 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120706 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120911 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5108822 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012 Year of fee payment: 3 |