JPH0450483Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は回転体の回転角度を検出する角度セン
サに関する。

［従来技術］ 従来、角度センサとしては、一般にはポテンシ
ヨメータが用いられている。

しかしながら、ポテンシヨメータは、回転体が
回転すると、抵抗体の上を摺動接点が摺動し、摺
動接点と抵抗体の端子との間の抵抗値が回転角に
応じて変化することを利用して回転角度を検出す
るという構造であるため、摺動接点の摩耗の問題
があつて信頼性及び耐久性の点で十分なものとは
いえなかつた。

［考案の目的］ 本考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、摩耗部分が無く信頼性及び耐久性に
優れた角度センサを提供するにある。

［考案の要約］ 本考案は、回転体と静止部との間に位置される
と共に回転体の回転中心線と交差する方向に延び
且つその中心線に沿つて並ぶ複数のばね部を偏心
位置において互いに連結して構成され両側のばね
部を回転体及び静止部に対し回転体の回転中心線
上において固定した歪発生部と、この歪発生部の
ばね部に設けられ前記回転体の回転に伴うばね部
の歪量を検出するストレインゲージとから構成
し、ストレンゲージの電気抵抗値の変化により回
転体の回転角度を検出するようにしたものであ
る。

［実施例］ 以下本考案の第１実施例を第１図乃至第５図に
基づいて説明する。

第１図及び第２図において、１は基枠２に支持
された回転体としての回転軸で、これの一端側に
は片側半分を切除することにより該回転軸１の回
転中心線Ａが通る平坦面１ａを形成してる。３は
前記基枠２の底部に突設された台状の静止部で、
これの上面は回転軸１の回転中心線Ａと同一の高
さレベルに設定されている。４は回転軸１と静止
部３との間に配置された歪発生部で、これは１枚
の板ばねから形成され、回転軸１の回転中心線Ａ
と直角に交差する方向に延び且つその中心線Ａに
沿つて並ぶ複数例えば３個のばね部５乃至７を有
している。この３個のばね部５乃至７のうち中央
のばね部６は、その長さが両側のばね部５及び７
よりも長く形成されて、前記回転中心線Ａから上
下両側に同じ長さだけ突出した形態になつてい
る。そして、中央のばね部６と回転軸１側のばね
部５及び中央のばね部６と静止部３側のばね部７
とは、回転中心線Ａから偏心した位置即ち回転中
心線Ａから上下方向に同じ長さだけ離れた下端部
及び上端部において夫々連結部８により連結され
ている。このように構成された歪発生部４は、そ
の一方側のばね部５の上端部及び他方側のばね部
７の下端部を夫々回転軸１の平坦面１ａ及び静止
部３の上面に回転中心線Ａと一致するようにして
固定している。９は中央のばね部６のうち回転中
心線Ａが通る中央部に設けたストレンゲージで、
これはばね部６の片面或は両面に設けられてい
る。このストレインゲージ９は、ばね部６に絶縁
膜を介して設けられた金属箔をエツチングして所
定の微細パターンの金属ゲージとして形成するか
或は同じく絶縁膜を介して設けた半導体膜を半導
体ゲージとして構成したものである。第２図及び
第３図において、１０，１０は歪発生部４のばね
部６を前記回転中心線Ａが通る中央においてその
両側から支持する楔状のナイフエツジ支持部で、
これは回転軸１の回転に伴つて歪発生部４が変形
するとき、ばね部６の中央が回転中心線Ａから外
れるように支持するためのものである。尚、第１
図はナイフエツジ支持部１０，１０を省略して示
した。

次に上記構成の作用を説明する。今、回転軸１
が第１図に示す状態から矢印Ｂで示す正転方向に
或は矢印Ｃで示す逆転方向に或る角度回転したと
する。すると、この回転軸１の回転に伴い、歪発
生部４のばね部５乃至７が回転軸１の回転角度に
応じた大きさのモーメントを受けて、第４図及び
第５図に示すように回転軸１の回転角度に応じた
量だけ歪み変形する。この歪により、中央のばね
部６に設けられたストレインゲージ９の電気抵抗
値が変化するため、この抵抗値の変化を電気信号
として取出すことにより、回転軸１の回転角度を
検出するものである。

このように本実施例によれば、ストレインゲー
ジ９の電気抵抗値の変化により回転軸１の回転角
度を検出する構成であるから、従来のポテンシヨ
メータとは異なり、摺動部分が無く、従つて摩耗
の問題が本来的に無くなり、信頼性及び耐久性に
優れたものとなる。

第６図は本考案の第２実施例を示すもので、上
記第１実施例との相違は、歪発生部１１におい
て、両側の短尺なばね部５及び７間の長尺なばね
部６を３個設け、その３個のばね部６のうちの２
個のばね部にストレインゲージ９を設けたところ
にあり、このようにしても上記第１実施例と同様
の効果を得ることができる上、ストレインゲージ
９の同一歪量に対する回転軸１の回転角度が大き
くなり、検出可能な角度範囲を大きくすることが
できる。

第７図は本考案の第３実施例を示すもので、前
記第１実施例との相違は、歪発生部１２におい
て、中央のばね部６を省略し、ストレインゲージ
９を回転軸１側のばね部５に設けたところにあ
り、このようにしてもばね部５は回転軸１の回転
角度に応じた歪を発生するので、第１実施例と同
様の効果を得ることができる。

第８図及び第９図は本考案の第４実施例を示す
もので、これは前記第１実施例の歪発生部４と同
一形状の歪発生部１３を一枚の板ばねにより左右
対象に２個一体に形成し、各歪発生部１３，１３
の外側のばね部７，７を夫々静止部１４，１４に
固定すると共に、内側のばね部５，５（これらは
互いに一体に連なつている。）に、摺動杆１５の
下端部に錘１６を取着して成る回転体としての振
子１７を取付け、そして各歪発生部１３の中央の
ばね部５，５にストレインゲージ９を設けた構成
のものである。このように構成した角度センサは
例えば自動車等に取付けられて加速度センサとし
て利用される。その作用は自動車に加速度が加わ
ると振子１７が回転中心線Ａを中心にその加速度
の大きさに応じた角度だけ回転し、これにより発
生するばね部６，６の歪をストレインゲージ９，
９により検出する。そして、そのばね部６，６の
歪は振子１７の回転角度ひいては自動車に加わる
加速度の大きさに対応するので、その加速度を検
出することができるというものである。ちなみ
に、１８は各歪発生部１３を回転中心線Ａにおい
てその両側から支持するピンポイント支持部で、
これは錘１６に加速度が加わつたとき、歪発生部
１３，１３が第７図に二点鎖線で示すように変形
することの無いように支持するためのものであ
る。

尚、歪発生部４，１１，１２，１３において、
ばね部５，６，７の相互を連結する連結部８を第
１０図に示すように補強板１９により補強し、歪
発生部４，１１，１２，１３が不必要なねじれを
発生しないようにしてもよい。また、ばね部５，
６，７は夫々別個に形成し、上記補強板１９に相
当する板により連結するようにしてもよい。

［考案の効果］ 本考案は以上説明したように、回転体の回転に
伴う歪発生部のばね部の歪をストレインゲージの
電気抵抗値の変化として検出するようにしたの
で、従来のポテンシヨメータとは異なり、摺動部
分が無く、信頼性及び耐久性に優れるという実用
的効果を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本考案の第１実施例を示す
もので、第１図はナイフエツジ支持部を切除して
示す斜視図、第２図は側面図、第３図は一部切除
して示す斜視図、第４図及び第５図は回転軸の回
転に伴う歪発生部の変形状態を示す夫々正面図及
び第１図相当図であり、第６図及び第７図は本考
案の第２及び第３の各実施例を示す夫々側面図及
び斜視図、第８図及び第９図は本考案の第４実施
例を示す夫々側面図及び正面図、第１０図はばね
部相互の連結部の変形例を示す斜視図である。 図中、１は回転軸（回転体）、３は静止部、４
は歪発生部、５乃至７はばね部、９はストレイン
ゲージ、１１乃至１３は歪発生部、１４は静止
部、１７は振子（回転体）である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転体の回転角度を検出するものにおいて、前
   記回転体と静止部との間に位置されると共に回転
   体の回転中心線と交差する方向に延び且つその中
   心線に沿つて並ぶ複数のばね部を偏心位置におい
   て互いに連結して構成され両側のばね部を回転体
   及び静止部に対し回転体の回転中心線上において
   固定した歪発生部と、この歪発生部のばね部に設
   けられ前記回転体の回転に伴うばね部の歪量を検
   出するストレインゲージとから成る角度センサ。