JPH0743390B2 - 回転センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転センサに係り、特に、電源を用いること
なく被検出体の回転数を磁気的に検出する回転センサに
関する。

〔従来の技術〕

エンジン等の回転数を検出する回転センサとしては、一
般に磁気式のものと、光学式のものとがある。そして、
磁気式の回転センサとして、磁気抵抗素子や、ホール素
子が用いられたものが知られている。この方式の回転セ
ンサにおいては、出力が被検出体の回転数に依存しない
ため、低回転数領域においても、被検出体の回転数を検
出することができる。しかし、電源が必要であり、ま
た、センサの小型化が困難となる。さらに、半導体素子
が用いられているため、高温側の使用温度範囲が80〜10
0℃程度であり、環境によって使用が制限される場合が
ある。

他方、光学式の回転センサは、精度が良く、その出力が
被検出体の回転数に依存しないため、低回転数領域にお
いても検出体の回転数を検出することはできる。しか
し、電源が必要であり、また、油や、塵埃等の環境に性
能が左右される。さらに、使用可能な温度範囲が狭いと
いう欠点がある。

そこで、無電源で使用可能な磁気式回転センサが提案さ
れている。この磁気式回転センサは、被検出体に連結さ
れているシャフトと、シャフトの外周面に固着されてい
るマグネットを配したロータと、ロータの周囲に配され
ているステータコアと、ステタコアに巻回されてロータ
の回転に応じた電気信号を発生するコイルとを備えてい
る。

この回転センサによれば、電源を用いることなく、検出
体の回転数を検出することができるとともに、油、塵埃
等の環境に性能が左右されることがなく、また、使用可
能な温度範囲も広いという利点が、得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の磁気式回転センサにお
いては、検出出力が単位時間当たりのコイル鎖交磁束量
の変化率（ｄΦ/dt）に依存するため、超低回転領域、
例えば、数rpmにおいて被検出体が回転したときに、こ
の回転数を検出するには、被検出体の外径を大きくした
り、あるいは、ロータの磁力を強力にしたり、さらに、
ステータコアとロータとの間のエアギャップを小さくし
たりする等の工夫が必要である。すなわち、回転センサ
を大型化しなければ、超低回転領域の回転数を精度良く
検出することができないという不具合がある。

本発明の目的は、外部電源を用いなくても、被検出体の
外径に左右されることなく、超低回転領域から高回転領
域における被検出体の回転数を検出することができる回
転センサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る回転センサは、被検出体に連結されて回転
自在に軸支されているシャフトと、シャフトの外周面に
固着されているマグネットからなるロータと、ロータの
回転領域近傍に配されているステータコアと、ステータ
コアに巻回されてロータの回転に応じた電気信号を発生
するコイルとを備えている回転センサにおいて、前記シ
ャフトがロータに連結されたドリブンシャフトと被検出
体に連結されたドライブシャフトとに２分割されている
とともに、このシャフトの分割部位に一対のジョイント
部が形成されており、両ジョイント部間にはシャフトの
回転方向に回転自由区間が介設されていることを特徴と
する。

〔作用〕

前記した手段によれば、被検出体が回転すると、この回
転によってドライブシャフトが回転し、ドライブシャフ
トとトリブンシャフトがジョイント部で連結されてロー
タが回転する。このとき、ロータの磁極がステータコア
から離れて中立地点を過ぎると、両ジョイント部間には
シャフトの回転方向に回転自由区間が介設されているの
で、ロータとステータコアとの磁気的吸引力によってド
リブンシャフト側、すなわち、ロータ側がドライブシャ
フトに先行して急回転する。このため、被検出体が超低
回転で回転しても、ロータの急回転によって単位時間当
たりのコイル鎖交磁束量の変化率が大きくなり、コイル
の出力電圧が高くなる。したがって、被検出体が超低回
転領域で回転しても、被検出体の回転数が精度良く検出
することができる。そして、被検出体が高回転領域で回
転している時は、ロータとステータとステータコアとの
磁気的吸引力によるドリブンシャフトの回転速度よりも
ドライブシャフトの回転速度の方が大きくなるため、ド
ライブシャフトとドリブンシャフトとは同期して回転す
るが、コイル鎖交磁束量の変化率が大きいので、回転数
を精度良く検出することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である回転センサを示す横断
面図、第２図はその縦断面図、第３図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はその作用を説明するための各説明図、
第４図（ａ）、（ｂ）は回転センサに関する各波形図、
である。第５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図で
ある。第６図および第７図はジョイント部の他の実施例
をそれぞれ示す各断面図である。

本実施例において、本発明に係る回転センサ10は、オー
トバイの走行距離を測定するものとして構成されてお
り、オートバイの被検出体としての車軸（図示せず）に
連結されるシャフト11と、シャフト11の外周面に固着さ
れたマグネットからなるロータ12と、ロータ12の回転領
域近傍に配された馬蹄形のステータコア13と、ステータ
コア13に巻回されてロータ12の回転に応じた電気信号の
発生するコイル14とを備えている。ステータコア13はボ
ルト15によってハウジング16に固定されており、このハ
ウジング16内には回転センサ10の前記構成各部が適宜収
納されている。

シャフト11はロータ12に連結されたドリブンシャフト17
と、被検出体としての車軸に連結されたドライブシャフ
ト18とに２分割されており、両シャフト17、18の分割部
位に雌ジョイント部19および雄ジョイント部20が形成さ
れている。そして、ドリブンシャフト17がボールベアリ
ング21、22、23を介してハウジング16に回転自在に軸支
されている。

本実施例において、雌ジョイント部19は円柱状のドリブ
ンシャフト17の先端側中央部に直方体形状のスリット25
を形成されて構成されており、雄ジョイント部20は円柱
状のドライブシャフト18の先端側外周面を切削して略直
方体形状の接触片26が形成されて構成されている。そし
て、雌ジョイント部17のスリット25の幅は雄ジョイント
部20の接触片26の厚さよりも広くなっており、これによ
り、雄ジョイント部20と雌ジョイント部19との間には、
シャフト11の回転方向に間隙（バックラッシュ）Ｂが形
成されている。この間隙Ｂにより、両ジョイント19と20
との間には回転自由区間が実質的に構成されるようにな
っている。そして、ドライブシャフト18が回転すること
によって、雄ジョイント部20と雌ジョイント部19とが連
結され、ドライブシャフト18の回転トルクが雄ジョイン
ト部20を介して雌ジョイント部19に伝達され、シャフト
11とロータ12が回転するようになっている。次に作用を
説明する。

被検出体としての車軸に連結されたドライブシャフト18
が回転すると、第３図（ａ）に示されているように、雄
ジョイント部20が雌ジョイント部19と接触して連結状態
となるため、ドライブシャフト18の回転トルクがドリブ
ンシャフト17側に伝達されてロータ12が回転する。

ロータ12が回転すると、第３図（ｂ）に示されているよ
うに、ロータ12の磁極が中立地点側へ移動する。

このあと、ロータ12が中立地点を過ぎると、第３図
（ｃ）に示されているように、雄ジョイント部20と雌ジ
ョイント部19との間には回転自由区間としての間隙Ｂが
形成されているため、ロータ12とステータコア13との磁
気的吸引力に駆動されることにより、ロータ12がドライ
ブシャフト18に先行して急回転することになる。

そして、第３図（ｄ）に示されているように、急回転し
た後、ロータ12が元の位置に戻り、ロータ12が１回転し
た状態になる。

このようにして、ドライブシャフト18が超低回転で回転
しても、回転自由区間において、ステータコア13との磁
力で駆動させることにより、ロータ12がドライブシャフ
ト18に先行して急回転するため、このときの単位時間当
たりのコイル鎖交磁束量の変化率が急激に大きくなる。
そして、コイル14からは、第４図に示されているよう
に、ｄΦ/dt、の増大によって高電圧の信号が出力さ
れ、回転数を精度良く検出することが可能となる。

第４図（ａ）は従来例の磁気式回転センサにおける磁束
変化曲線Φ′と、その出力曲線Ｅ′との関係を示す波形
図である。第４図（ａ）において、ロータ12の回転が超
低速になると、磁束変化曲線Φ′のカーブがきわめて緩
やかになるため、出力曲線Ｅ′も緩やかになり、その結
果、超低速領域においては回転数の検出が不能になって
しまう。

第４図（ｂ）は本実施例に係る回転センサにおける磁束
変化曲線Φと、その出力曲線Ｅとの関係を示す波形図で
ある。第４図（ｂ）から明らかなように、前記ロータ12
がドライブシャフト18に先行して急回転する期間に対応
する部分Ａにおいて、磁束変化率が急激に大きくなって
いる。この急激な磁束変化率によって、出力曲線Ｅがト
リガー状に急激に大きくなる。そして、この変化は前述
したように超低速回転領域において発生するため、本実
施例においては、超低速回転領域においても、回転数を
検出することができる。

ところで、ロータ12の急回転は両ジョイント19と20との
間の間隙、すなわち、回転自由区分内で起こるため、ロ
ータ12が急回転するときは、ロータ12が周方向の前後に
振動し、この振動により出力にノイズ（第４図（ｂ）の
Ｃを参照）が発生される危惧がある。

そこで、第５図に示されている実施例においては、ハウ
ジング16にはワンウェイクラッチ24が第１ボールベアリ
ング21に隣接して配設されている。このワンウェイクラ
ッチ24によりシャフト11の逆回転が阻止されて、周方向
の振動が防止される。その結果、ロータ12の急回転後に
ノイズＣが発生するのを防止することができる。

なお、前記実施例ではシャフトが一方向のみにしか回転
することができないので、オートバイ用の回転センサに
用いる場合は入力側にワンウェイクラッチを必要とする
が、本発明はオートバイの回転センサに限定されるもの
ではなく、その適用範囲は多大であることはいうまでも
ない。

また、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であ
ることはいうまでもない。

例えば、ジョイント部は第６図および第７図に示されて
いるように構成してもよい。すなわち、第６図におい
て、雌ジョイント部19Aには十字状のスリット25Aが形成
されているとともに、ドライブシャフト18の雄ジョイン
ト部20Aとして、十字状の接触片26Aが形成されており、
両ジョイント部19、20におけるスリット25Aと接触片26A
との間に、回転方向にバックラッシュＢが形成されてい
る。このジョイント部の構造によっても、前記実施例と
同様な効果を得ることができる。

また、第７図において、ドリブンシャフト17の雌ジョイ
ント部19Bには円弧形状の長溝25Bが一対形成されてお
り、他方、ドライブシャフト18の先端部には雌ジョイン
ト部20の長溝25B、25Bに周方向に摺動自在に挿入される
ピン26B、26Bがそれぞれ形成されている。そして、ピン
26B、26Bがそれぞれ長溝25B、25B内を移動する際に、ピ
ン26Bと長溝25Bとの接触によって各シャフト17、18が連
結するように構成されている。このジョイント部の構造
によっても、ピン26Bの長溝25B内での移動代によってバ
ックラッシュＢが形成されており、連結および回転自由
が確保されるため、前記実施例と同様な効果を得ること
ができる。

また、ロータの回転自在時におけるノイズは小さく抑制
することができるため、ワンウェイクラッチは省略して
も、回転数を充分に検出することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ドリブンシャフ
トとドライブシャフトとの連結部位であるジョイント部
に回転自由区画を介設し、ドライブシャフトに先行して
ロータを急回転させるように構成することにより、被検
出体が超低回転で回転しても、単位時間当たりのコイル
鎖交磁束量の変化率を大きくすることができるため、電
源を用いなくても超低回転領域から高回転領域まで精度
良く回転数を検出することができ、その結果、回転セン
サを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である回転センサを示す横断
面図、第２図はその縦断面図、第３図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はその作用を説明するための各説明図、
第４図（ａ）、（ｂ）は回転センサに関する各波形図で
ある。 第５図は本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 第６図および第７図はジョイント部の他の実施例をそれ
ぞれ示す各断面図である。 10……回転センサ、11……シャフト、12……ロータ、13
……ステータコア、14……コイル、15……ボルト、16…
…ハウジング、17……ドリブンシャフト、18……ドライ
ブシャフト、19、20……ジョイント部、21、22、23……
ボールベアリング、24……ワンウェイクラッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検出体に連結されて回転自在に軸支され
   ているシャフトと、シャフトの外周面に固着されている
   マグネットからなるロータと、ロータの回転領域近傍に
   配されているステータコアと、ステータコアに巻回され
   てロータの回転に応じた電気信号を発生するコイルとを
   備えている回転センサにおいて、前記シャフトがロータ
   に連結されたドリブンシャフトと被検出体に連結された
   ドライブシャフトとに２分割されているとともに、この
   シャフトの分割部位に一対のジョイント部が形成されて
   おり、両ジョイント部間にはシャフトの回転方向に回転
   自由区間が介設されていることを特徴とする回転セン
   サ。
2. 【請求項２】前記ドリブンシャフトがワンウェイクラッ
   チにより逆回転を阻止されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の回転センサ。