JP2002005686A - Rotary sensor - Google Patents

Rotary sensor

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JP2002005686A
JP2002005686A JP2000182166A JP2000182166A JP2002005686A JP 2002005686 A JP2002005686 A JP 2002005686A JP 2000182166 A JP2000182166 A JP 2000182166A JP 2000182166 A JP2000182166 A JP 2000182166A JP 2002005686 A JP2002005686 A JP 2002005686A
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rotation
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sensor
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Kosuke Yamawaki
康介 山脇
Kazuhiko Matsuzaki
和彦 松崎
Masahiro Hasegawa
正博 長谷川
Fumihiko Abe
文彦 安倍
Toji Kin
東治 金
Kengo Tanaka
賢吾 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary sensor that can identify whether a rotary position is either the left or right, can measure a rotary angle exceeding 180 degrees, and can measure the rotary angle and/or a running torque. SOLUTION: A rotary sensor 1 is provided with first and second rotors 2 and 3, a stator 4, and an oscillation means for oscillating an oscillation signal at a specific frequency. Also, the rotary sensor 1 is provided with a first gear member 61 that is fixed to the stator 4, and first and second gear parts 62a and 62b with a different number of gear teeth. The first gear part 62a is provided with a second gear member 62 that mates with third gear parts 3j and 61a, that are formed at a second rotor and a first gear member, a fourth gear part 63c that mates with the second gear part 62b and a third conductive layer 63d. A coil member 64, that is provided at a slider 63 and the stator 4 being made of a magnetic body that travels in the rotary direction of the rotor 3, while the rotation of the second rotor 3 is decelerated for transmission, the coil member 64 that has a coil 64a, which is connected to the oscillation means is provided, and a displacement sensor 6 for detecting the change in the coil inductance between the third conductive layer 63d, based on the rotation of the first and second rotors.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転センサに関す
る。[0001] The present invention relates to a rotation sensor.

【０００２】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】絶縁磁
性材層と導体層とを有する回転体（ロータ）と、励磁コ
イルを有する固定体とを備え、相対回転する二本の回転
軸、例えば、トーションジョイントを介して二本の回転
軸が連結された自動車のハンドルシャフトにおける回転
角を検出する回転センサが知られている（例えば、特開
平７−１３９９０５号公報参照）。2. Description of the Related Art Two rotating shafts having a rotating body (rotor) having an insulating magnetic material layer and a conductor layer, and a fixed body having an exciting coil and rotating relative to each other, for example, There is known a rotation sensor for detecting a rotation angle of a handle shaft of an automobile to which two rotation shafts are connected via a torsion joint (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-139905).

【０００３】ところで、上記した従来の回転センサは、
左右方向１８０度以内（１回転以内）の回転角を測定で
きるが、１８０度を越える回転角は測定できなかった。
また、測定した回転角が左右いずれの方向の角度である
かについては測定できず、別途回転方向を測定する必要
があった。この場合、回転センサは、用途によっては回
転角ではなく回転トルクの測定が求められることもあ
る。By the way, the above-mentioned conventional rotation sensor is
A rotation angle of 180 degrees or less (within one rotation) in the left-right direction could be measured, but a rotation angle exceeding 180 degrees could not be measured.
In addition, it was not possible to measure whether the measured rotation angle was the right or left direction, and it was necessary to separately measure the rotation direction. In this case, the rotation sensor may be required to measure the rotation torque instead of the rotation angle depending on the application.

【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、左右いずれの回転位置であるかを識別可能で、１８
０度を超える回転角であっても測定でき、回転角及び／
又は回転トルクの測定が可能な回転センサを提供するこ
とを目的とする。[0004] The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to identify the left or right rotational position.
Measurement can be performed even at a rotation angle exceeding 0 degree, and the rotation angle and / or
Another object is to provide a rotation sensor capable of measuring a rotation torque.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明においては上記目
的を達成するため、周方向に沿って所定間隔で配列され
る複数の第１の導体層を有する第１のロータ、絶縁磁性
材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロータと一体
に回転すると共に、前記第１のロータに対して所定の角
度内を相対回転する第２のロータ、励磁コイルと、絶縁
磁性材から成形され、前記励磁コイルを保持するコアと
を有する固定体及び前記励磁コイルと接続され、特定周
波数の発振信号を発振する発振手段を備えた回転センサ
において、前記固定体に固定される第１のギア部材、そ
れぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記
第１のギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに
形成された第３のギア部と噛合する第２のギア部材、前
記第２のギア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層
とを有し、前記第２のロータの回転が減速されて伝達さ
れ、該ロータの回転方向に移動する磁性体からなるスラ
イダ及び前記固定体に設けられ、前記発振手段と接続さ
れるコイルを有するコイル部材を備え、前記第１及び第
２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルと
の間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位セン
サを設けた構成としたのである。According to the present invention, in order to achieve the above object, a first rotor having a plurality of first conductor layers arranged at predetermined intervals in a circumferential direction, an insulating magnetic material layer, A second rotor having a second conductor layer, rotating integrally with the first rotor, and relatively rotating within a predetermined angle with respect to the first rotor, an exciting coil, and an insulating magnetic material A fixed body having a core that holds the excitation coil, and a rotation sensor that is connected to the excitation coil and oscillates to oscillate an oscillation signal of a specific frequency. And a third gear portion formed on the second rotor and the first gear member, the first and second gear portions having different numbers of teeth. A second gear member that meshes with the second gear portion; A fourth gear portion and a third conductor layer that are combined with each other, the rotation of the second rotor being transmitted at a reduced speed, to the slider and the fixed body made of a magnetic material that moves in the rotation direction of the rotor. A displacement provided with a coil member having a coil connected to the oscillating means and detecting a change in coil inductance between the third conductor layer and the coil based on rotation of the first and second rotors. That is, the sensor is provided.

【０００６】好ましくは、前記励磁コイルとして、前記
第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検
出する相対回転角コイルあるいは前記第１及び第２のロ
ータの前記固定体に対する回転角を検出する回転角コイ
ルの少なくとも一方を備える構成とする。また好ましく
は、前記相対回転角コイルからの出力信号を処理する第
１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手段あるいは
前記回転角コイル及び変位センサからの出力信号を処理
する第２の信号処理手段と回転角の測定手段とを備える
構成とする。Preferably, as the exciting coil, a relative rotation angle coil for detecting a relative rotation angle accompanying the relative rotation of the first and second rotors or a rotation angle of the first and second rotors with respect to the fixed body. And at least one of the rotation angle coils for detecting the rotation angle. Preferably, first signal processing means for processing an output signal from the relative rotation angle coil and second signal processing for processing an output signal from the relative rotation angle measurement means or the rotation angle coil and a displacement sensor are provided. Means and means for measuring the rotation angle.

【０００７】また、本発明においては上記目的を達成す
るため、周方向に沿って所定間隔で配列される複数の第
１の導体層を有する第１のロータ、絶縁磁性材層と第２
の導体層とを有し、前記第１のロータと一体に回転する
と共に、前記第１のロータに対して所定の角度内を相対
回転する第２のロータ、前記第１及び第２のロータの相
対回転に伴う相対回転角を検出する相対回転角コイル及
び前記第１及び第２のロータの回転角を検出する回転角
コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記相対回転角コ
イルと回転角コイルとを保持するコアとを有する固定体
及び前記相対回転角コイル及び回転角コイルと接続さ
れ、特定周波数の発振信号を発振する発振手段を備えた
回転センサにおいて、前記固定体に取り付けられる第１
のギア部材、それぞれ歯数の異なる第１及び第２のギア
部を有し、前記第１のギア部が前記第２のロータと第１
のギア部材とに形成された第３のギア部と噛合する第２
のギア部材、絶縁磁性材から成形され、前記第２のギア
部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、前
記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロータ
の回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前記
固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイルを
備え、前記第１及び第２のロータの回転に基づく前記第
３の導体層とコイルとの間のコイルインダクタンスの変
化を検出する変位センサを設けた構成としたのである。Further, in the present invention, in order to achieve the above object, a first rotor having a plurality of first conductor layers arranged at predetermined intervals along a circumferential direction, an insulating magnetic material layer and a second rotor are provided.
A second rotor that rotates integrally with the first rotor and that rotates relative to the first rotor within a predetermined angle. A relative rotation angle coil for detecting a relative rotation angle associated with the relative rotation, a rotation angle coil for detecting the rotation angles of the first and second rotors, and the relative rotation angle coil and the rotation angle coil formed of insulating magnetic material And a rotation sensor connected to the relative rotation angle coil and the rotation angle coil, and having an oscillating means for oscillating an oscillation signal of a specific frequency.
Gear members having first and second gear portions each having a different number of teeth, wherein the first gear portion is connected to the second rotor and the first gear portion.
The second gear meshing with the third gear portion formed on the second gear member
A gear member, formed from an insulating magnetic material, and having a fourth gear portion and a third conductor layer meshing with the second gear portion, wherein the rotation of the second rotor is reduced and transmitted, A slider provided on the fixed body and a slider made of a magnetic material that moves in a rotation direction of the rotor, a coil connected to the oscillating means, and the third conductor layer based on rotation of the first and second rotors; This is a configuration in which a displacement sensor for detecting a change in coil inductance between the coil and the coil is provided.

【０００８】好ましくは、前記相対回転角コイルからの
出力信号を処理する第１の信号処理手段と前記相対回転
角の測定手段並びに前記回転角コイル及び変位センサか
らの出力信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の
測定手段とを備える構成とする。また好ましくは、導体
片と、前記発振手段と接続され、前記導体片と協働する
コイルとを有し、一方が前記固定体に、他方が前記第２
のロータに、それぞれ設けられ、前記第２のロータの回
転に基づくコイルインダクタンスの変化を検出するピッ
チセンサが設けられている構成とする。Preferably, a first signal processing means for processing an output signal from the relative rotation angle coil, a means for measuring the relative rotation angle, and a second signal processing means for processing an output signal from the rotation angle coil and a displacement sensor. It is configured to include a signal processing unit and a rotation angle measuring unit. Also preferably, there is a conductor piece and a coil connected to the oscillating means and cooperating with the conductor piece, one of which is on the fixed body and the other is on the second side.
And a pitch sensor that is provided for each of the rotors and detects a change in coil inductance based on the rotation of the second rotor.

【０００９】更に好ましくは、前記第２の信号処理手段
は、前記回転角コイルからの出力信号の上限点及び下限
点付近では、前記上限点及び下限点時の出力信号と同じ
信号を出力するように信号処理する構成とする。More preferably, the second signal processing means outputs the same signal as the output signal at the upper and lower limit points near the upper and lower limit points of the output signal from the rotary angle coil. To perform signal processing.

【００１０】[0010]

【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１２に基づいて詳細に説明す
る。回転センサ１は、図１乃至図３並びに図７に示すよ
うに、第１ロータ２、第２ロータ３、固定ケース４、変
位センサ６、発振手段を構成する発振回路１１、本発明
に係る第１信号処理手段を構成する信号処理増幅回路１
５、本発明に係る相対回転角の測定手段を構成する相対
回転角度測定部２２、本発明に係る第２信号処理手段を
構成する信号処理増幅回路１６〜１８及び本発明に係る
回転角の測定手段を構成する回転角度測定部２３を備え
ている。回転センサ１は、回転軸、例えば、主動シャフ
トと従動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角と回転ト
ルクを検出する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a rotation sensor according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3 and 7, the rotation sensor 1 includes a first rotor 2, a second rotor 3, a fixed case 4, a displacement sensor 6, an oscillation circuit 11 that constitutes an oscillating means, Signal processing amplifier circuit 1 constituting one signal processing means
5. Relative rotation angle measuring unit 22 constituting relative rotation angle measuring means according to the present invention, signal processing amplifier circuits 16 to 18 constituting second signal processing means according to the present invention, and rotation angle measurement according to the present invention There is provided a rotation angle measuring unit 23 constituting a means. The rotation sensor 1 detects a rotation angle and a rotation torque of a rotating shaft, for example, a steering shaft of an automobile in which a driving shaft and a driven shaft are connected via a torsion bar.

【００１１】ここで、第１ロータ２と第２ロータ３は、
図１に示す回転軸Ａrtに対して一体に回転すると共に、
前記主動シャフトが前記従動シャフトに対して相対回転
するのに対応して所定角度内を相対回転する。両ロータ
２，３は、例えば、前記主動シャフトが前記従動シャフ
トに対して±８度の範囲内で相対回転するとき、同じく
±８度の範囲内で相対回転する。Here, the first rotor 2 and the second rotor 3 are
While rotating integrally with the rotation axis Art shown in FIG.
The drive shaft relatively rotates within a predetermined angle corresponding to the relative rotation of the driven shaft. For example, when the main drive shaft relatively rotates within ± 8 degrees with respect to the driven shaft, the rotors 2 and 3 also rotate within ± 8 degrees.

【００１２】また、図４は、回転センサ１を構成する主
要な部材の位置関係を示すため、一部の構成部材を省略
して描いてある。第１ロータ２は、成型性に優れた電気
絶縁性の合成樹脂から成形された内筒２ａと、図１及び
図２に示すように、内筒２ａに設けられた複数、本実施
形態では６枚の銅片２ｂとを有し、内筒２ａには前記主
動シャフトとの回り止めとなる係止片２ｃの上部が固定
されている。複数の銅片２ｂは、第１の導体層で、内筒
２ａの周方向に沿って中心角３０度の間隔で回転軸Ａrt
方向に延出している。但し、銅片２ｂは、導体であれ
ば、例えば、アルミニウム，銀等の素材を使用すること
ができ、高周波磁界を遮蔽するうえで、第１ロータ２と
固定ケース４との半径方向のギャップに基づく磁気抵抗
を考慮すると、0.１〜0.５ｍｍ程度の厚さが望ましい。
更に、銅片２ｂは、理論上、中心角を小さくして配置間
隔を小さくする程、前記導体層としての数が多くなり、
誘導されるトータル渦電流の変化量（導体層の数に比例
する）が大きくなって、相対回転角の検出感度が高くな
るが、測定できる相対回転角範囲が小さくなる。FIG. 4 is a view in which some components are omitted to show the positional relationship of the main components constituting the rotation sensor 1. The first rotor 2 includes an inner cylinder 2a molded from an electrically insulating synthetic resin having excellent moldability, and a plurality of inner cylinders 2a provided in the inner cylinder 2a as shown in FIGS. And a copper piece 2b, and an upper portion of a locking piece 2c that serves as a detent for the drive shaft is fixed to the inner cylinder 2a. The plurality of copper pieces 2b are the first conductor layers, and the rotation axes Art are arranged at intervals of a central angle of 30 degrees along the circumferential direction of the inner cylinder 2a.
Extending in the direction. However, if the copper piece 2b is a conductor, for example, a material such as aluminum or silver can be used. In shielding the high-frequency magnetic field, the copper piece 2b is formed in a radial gap between the first rotor 2 and the fixed case 4. Considering the magnetic resistance based on the above, a thickness of about 0.1 to 0.5 mm is desirable.
Furthermore, the number of the copper pieces 2b as the conductor layer increases in theory as the central angle is reduced and the arrangement interval is reduced.
The amount of change in the induced total eddy current (proportional to the number of conductor layers) increases and the relative rotation angle detection sensitivity increases, but the measurable relative rotation angle range decreases.

【００１３】第２ロータ３は、成型性に優れた電気絶縁
性の合成樹脂から成形され、図１及び図２に示すよう
に、内筒３ａ、フランジ３ｄ、支持部３ｅ及び係止片３
ｈを有している。内筒３ａは、第１絶縁磁性材層３ｂの
外周に銅箔３ｃが複数の銅片２ｂと対応するピッチで設
けられている。銅箔３ｃは、後述する銅箔３ｇと共に第
２の導体層となる。フランジ３ｄは、内筒３ａから水平
方向へ延出し、半径方向中間から立ち上がる支持部３ｅ
が筒状に形成されると共に、外周近傍の上面に周方向へ
中心角１８０度の範囲で後述するピッチセンサ７の銅箔
７ａが設けられている。また、フランジ３ｄは、後述す
る変位センサ６の遊星歯車６２に形成した第１ギア部６
２ａと噛合し、第３のギア部となるギア部３ｊが下部に
形成されている。支持部３ｅは、第２絶縁磁性材層３ｆ
を支持する部分で、第２絶縁磁性材層３ｆの外周に周方
向へ中心角１８０度の範囲で銅箔３ｇが設けられてい
る。係止片３ｈは、前記従動シャフトの回り止めで、下
部で内筒３ａの下部に取り付けられている。The second rotor 3 is formed of an electrically insulating synthetic resin having excellent moldability. As shown in FIGS. 1 and 2, an inner cylinder 3a, a flange 3d, a support portion 3e and a locking piece 3 are provided.
h. In the inner cylinder 3a, copper foils 3c are provided on the outer periphery of the first insulating magnetic material layer 3b at a pitch corresponding to the plurality of copper pieces 2b. The copper foil 3c becomes a second conductor layer together with a copper foil 3g described later. The flange 3d extends from the inner cylinder 3a in the horizontal direction and rises from the middle in the radial direction.
Is formed in a cylindrical shape, and a copper foil 7a of a pitch sensor 7, which will be described later, is provided on the upper surface near the outer periphery in a range of a central angle of 180 degrees in a circumferential direction. Further, the flange 3d is provided with a first gear portion 6 formed on a planetary gear 62 of a displacement sensor 6 described later.
A gear portion 3j that meshes with 2a and serves as a third gear portion is formed at a lower portion. The support portion 3e includes a second insulating magnetic material layer 3f.
Is provided on the outer periphery of the second insulating magnetic material layer 3f at a central angle of 180 degrees in the circumferential direction. The locking piece 3h is attached to a lower portion of the inner cylinder 3a at a lower portion to prevent rotation of the driven shaft.

【００１４】ここで、第１絶縁磁性材層３ｂ及び第２絶
縁磁性材層３ｆの素材は、ナイロン，ポリプロピレン
（ＰＰ），ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ＡＢ
Ｓ樹脂等の電気絶縁性を有する熱可塑性合成樹脂に、Ｎ
ｉ−ＺｎやＭｎ−Ｚｎ系等のフェライトからなる軟磁性
材粉を１０〜７０体積％混合したものを使用する。固定
ケース４は、交流磁界の遮蔽性を有するアルミニウム，
銅，鉄等の金属によって形成される固定体で、図１及び
図２に示すように、上フランジ４ｂ、第１支持部４ｃ及
び第２支持部４ｄを有している。上フランジ４ｂは、上
部に回路基板５が配置され、下面の半径の異なる同心円
上の位置に第１支持部４ｃ及び第２支持部４ｄが形成さ
れ、外周近傍に開口４ｅが設けられている。第１支持部
４ｃは、図１及び図２に示すように、第２ロータ３の支
持部３ｅよりも半径方向内側に位置し、内周には回転ト
ルク検出用の励磁コイルである相対回転角コイル４ｆを
保持したコア４ｇが設けられている。第２支持部４ｄ
は、図示のように、第２ロータ３の支持部３ｅよりも半
径方向外側に位置し、内周には回転トルク検出用の励磁
コイルである回転角コイル４ｈを保持したコア４ｊが設
けられ、回転角コイル４ｈ及びコア４ｊの銅箔３ｇと対
向する表面には、周方向へ中心角１８０度の範囲で銅箔
４ｋが設けられている。Here, the materials of the first insulating magnetic material layer 3b and the second insulating magnetic material layer 3f are nylon, polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), AB
N is added to thermoplastic synthetic resin having electrical insulation such as S resin.
A mixture of 10 to 70% by volume of soft magnetic material powder composed of ferrite such as i-Zn or Mn-Zn is used. The fixed case 4 is made of aluminum having an alternating magnetic field shielding property,
A fixed body formed of a metal such as copper or iron, and has an upper flange 4b, a first support 4c, and a second support 4d as shown in FIGS. In the upper flange 4b, the circuit board 5 is disposed on the upper portion, the first support portion 4c and the second support portion 4d are formed at concentric positions on the lower surface with different radii, and an opening 4e is provided near the outer periphery. As shown in FIGS. 1 and 2, the first support portion 4c is located radially inward of the support portion 3e of the second rotor 3 and has a relative rotation angle, which is an exciting coil for detecting rotation torque, on the inner periphery. A core 4g holding the coil 4f is provided. 2nd support part 4d
As shown in the figure, a core 4j which is located radially outward of the support portion 3e of the second rotor 3 and has a rotation angle coil 4h which is an excitation coil for detecting rotation torque is provided on the inner periphery thereof. A copper foil 4k is provided on the surface of the rotation angle coil 4h and the core 4j facing the copper foil 3g in a circumferential direction with a central angle of 180 degrees.

【００１５】ここで、相対回転角コイル４ｆ及び回転角
コイル４ｈは、後述する変位センサ６のコイル６ｆ及び
ピッチセンサ７のコイル７ｃと共に、固定ケース４から
外部へ延出させた電線（図示せず）によって発振手段１
１及び分周回路１２と接続され、発振手段１１及び分周
回路１２から交流電流が流されている。本実施形態で
は、各コイルが同じ発振手段１１及び分周回路１２と接
続され、同じ信号周波数を使用しているが、異なる信号
周波数を使用することも可能である。即ち、各コイル
は、それぞれ信号周波数の異なる発振手段１１及び分周
回路１２と接続してもよい。これにより、回転センサ１
においては、コア４ｇと第１絶縁磁性材層３ｂ並びにコ
ア４ｊと第２絶縁磁性材層３ｆとの間に、図２に点線で
示す磁気回路Ｃmが形成される。Here, the relative rotation angle coil 4f and the rotation angle coil 4h, together with a coil 6f of the displacement sensor 6 and a coil 7c of the pitch sensor 7, which will be described later, are wires (not shown) extended from the fixed case 4 to the outside. Oscillation means 1)
1 and the frequency dividing circuit 12, and an alternating current flows from the oscillating means 11 and the frequency dividing circuit 12. In the present embodiment, each coil is connected to the same oscillating means 11 and frequency dividing circuit 12 and uses the same signal frequency, but it is also possible to use different signal frequencies. That is, each coil may be connected to the oscillating means 11 and the frequency dividing circuit 12 having different signal frequencies. Thereby, the rotation sensor 1
2, a magnetic circuit Cm indicated by a dotted line in FIG. 2 is formed between the core 4g and the first insulating magnetic material layer 3b and between the core 4j and the second insulating magnetic material layer 3f.

【００１６】また、固定ケース４は、図１及び図２に示
すように、上部と下部にそれぞれ上カバー９ａと下カバ
ー９ｂを有するカバー９が取り付けられる。変位センサ
６は、第１及び第２ロータ２，３の回転に基づく後述す
る銅箔層６３ｄと複数のコイル６４ａとの間のコイルイ
ンダクタンスの変化を検出するセンサで、図１，図２及
び図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１ギア部材６
１、遊星歯車６２、スライダ６３及びコイル部材６４を
備えている。As shown in FIGS. 1 and 2, the fixed case 4 is provided with a cover 9 having an upper cover 9a and a lower cover 9b at an upper portion and a lower portion, respectively. The displacement sensor 6 is a sensor that detects a change in coil inductance between a later-described copper foil layer 63d and a plurality of coils 64a based on rotation of the first and second rotors 2 and 3, and is illustrated in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the first gear member 6
1, a planetary gear 62, a slider 63, and a coil member 64.

【００１７】第１ギア部材６１は、下カバー９ｂによっ
て固定ケース４に固定される合成樹脂から成形されたリ
ング状の部材で、内周に第３のギア部となる内歯歯車６
１ａが設けられている。遊星歯車６２は、第２ロータ３
の回転を減速してスライダ６３へ伝達する第２のギア部
材で、上下２段にそれぞれ歯数の異なる第１ギア部６２
ａと第２ギア部６２ｂとが形成されている。第１ギア部
６２ａは、第２ロータ３と第１ギア部材６１にそれぞれ
形成され、第３のギア部となるギア部３ｊ及び内歯歯車
６１ａと噛合する。The first gear member 61 is a ring-shaped member formed of a synthetic resin fixed to the fixed case 4 by the lower cover 9b, and has an internal gear 6 serving as a third gear portion on the inner periphery.
1a is provided. The planetary gear 62 includes the second rotor 3
A second gear member for reducing the rotation of the first gear portion and transmitting it to the slider 63;
a and a second gear portion 62b are formed. The first gear portion 62a is formed on each of the second rotor 3 and the first gear member 61, and meshes with the gear portion 3j serving as a third gear portion and the internal gear 61a.

【００１８】スライダ６３は、絶縁磁性材層３ｂ，３ｆ
と同一の磁性材から成形されたリング状の本体６３ａに
規制壁６３ｂが周方向に所望の中心角の範囲、例えば、
中心角３００度の範囲に亘って立設され、第２ロータ３
の回転方向に移動する。スライダ６３は、本体６３ａに
第２ギア部６２ｂと噛合する第４のギア部であるギア部
６３ｃが、規制壁６３ｂに第３の導体層となる銅箔層６
３ｄが、それぞれ設けられている。銅箔層６３ｄは、図
３（ａ）及び図４に示すように、規制壁６３ｂの周方向
に沿ってコイル部材６４と対応する範囲に、後述する複
数のコイル６４ａと対向配置して設けられている。第３
の導体層は、非鉄金属からなる素材であれば、アルミニ
ウムを用いてもよい。スライダ６３は、第２ロータ３の
回転が遊星歯車６２によって減速して伝達され、固定ケ
ース４に形成された図４に示す係止壁４ｎ，４ｐに規制
壁６３ｂが当接することよって左右方向への回転が所定
角度内に規制されている。例えば、本実施形態の回転セ
ンサ１においては、遊星歯車６２による第２ロータ３と
スライダ６３との間の減速比を１：３０に設定し、第２
ロータ３が１回転したとき、スライダ６３が１２度回転
するように設計した。The slider 63 includes the insulating magnetic material layers 3b and 3f.
A restricting wall 63b is provided on a ring-shaped main body 63a formed of the same magnetic material as described above in a range of a desired central angle in a circumferential direction, for example,
The second rotor 3 is erected over a range of a central angle of 300 degrees.
Move in the direction of rotation. The slider 63 has a gear portion 63c, which is a fourth gear portion that meshes with the second gear portion 62b on the main body 63a, and a copper foil layer 6 serving as a third conductor layer on the regulating wall 63b.
3d are provided respectively. As shown in FIGS. 3A and 4, the copper foil layer 63 d is provided in a range corresponding to the coil member 64 along the circumferential direction of the regulating wall 63 b so as to face a plurality of coils 64 a described later. ing. Third
The conductor layer may be made of aluminum as long as it is made of a non-ferrous metal. The rotation of the second rotor 3 is reduced and transmitted by the planetary gear 62 to the slider 63, and the slider 63 moves in the left-right direction by the restriction wall 63 b abutting against the locking walls 4 n and 4 p formed on the fixed case 4 shown in FIG. Is restricted within a predetermined angle. For example, in the rotation sensor 1 of the present embodiment, the reduction ratio between the second rotor 3 and the slider 63 by the planetary gear 62 is set to 1:30,
The slider 63 is designed to rotate 12 degrees when the rotor 3 rotates once.

【００１９】コイル部材６４は、図１，図２，図３
（ａ）及び図４に示すように、固定ケース４の外周内側
に周方向に沿って設けられ、発振手段１１と接続される
４つのコイル６４ａが合成樹脂からなる保持部材６４ｂ
内に設けられている。ここで、スライダ６３は、規制壁
６３ｂ及びコイル部材６４を展開し、これを上方から見
た図６に示すように、周方向に見たとき、銅箔層６３ｄ
の一方の端部Ｅがコイル部材６４の中央に位置するとき
を左右方向の初期位置（左右方向への回転角が０度）と
して回転センサ１に組み付けられる。このとき、図６に
示す銅箔層６３ｄとコイル部材６４の位置は、図４に示
す位置に対応している。The coil member 64 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 4A and FIG. 4, four coils 64a provided along the circumferential direction inside the outer periphery of the fixed case 4 and connected to the oscillating means 11 are formed of a holding member 64b made of synthetic resin.
It is provided within. Here, the slider 63 unfolds the regulating wall 63b and the coil member 64, and as shown in FIG. 6 viewed from above, when viewed in the circumferential direction, the copper foil layer 63d.
When the one end E is located at the center of the coil member 64, the initial position in the left-right direction (the rotation angle in the left-right direction is 0 degree) is attached to the rotation sensor 1. At this time, the positions of the copper foil layer 63d and the coil member 64 shown in FIG. 6 correspond to the positions shown in FIG.

【００２０】従って、変位センサ６においては、第２ロ
ータ３の回転に伴ってスライダ６３が移動し、端部Ｅが
各コイル６４ａの間の保持部材６４ｂの部分を通過する
ときには、総インダクタンスコイル６４ａの部分を通過
するときに４つのコイル６４ａの総インダクタンスが変
化する。ここで、回路基板５は、図１，図２には示して
いないが、以下に詳述する発振手段、相対回転角コイル
４ｆからの出力信号を処理する第１信号処理手段、相対
回転角の測定手段、回転角コイル４ｈ及び変位センサ６
からの出力信号を処理する第２信号処理手段及び回転角
の測定手段が配置されると共に、これらに関する電気回
路が形成されている。Accordingly, in the displacement sensor 6, when the slider 63 moves with the rotation of the second rotor 3 and the end E passes through the holding member 64b between the coils 64a, the total inductance coil 64a , The total inductance of the four coils 64a changes. Here, although not shown in FIGS. 1 and 2, the circuit board 5 includes an oscillating means, a first signal processing means for processing an output signal from the relative rotation angle coil 4f, and a relative rotation angle Measuring means, rotation angle coil 4h and displacement sensor 6
A second signal processing means for processing an output signal from the controller and a rotation angle measuring means are arranged, and an electric circuit for them is formed.

【００２１】また、ピッチセンサ７は、第１及び第２ロ
ータ２，３が基準位置から左方向１８０内あるいは右方
向１８０内のどちらの回転位置にあるかを検出する。ピ
ッチセンサ７は、第２ロータ３に設けられ、一方となる
銅箔７ａと、図２に示すように第２支持部４ｄの半径方
向外側に配置され、ピッチセンサ７の他方となる図５に
示すコア７ｂ、コイル７ｃ及び銅箔７ｄを有している。
銅箔７ｄには、図示のようにスリット７ｅが形成されて
いる。ここで、ピッチセンサ７は、実用上所定の精度を
確保するうえで、コイル７ｃの直径をＤ、スリット７ｅ
の幅をＷsとしたとき、幅Ｗsの対直径比（＝Ｗs／Ｄ）
を以下の範囲に設定する。 １／５０≦Ｗs／Ｄ≦１／３ 好ましくは、対直径比（＝Ｗs／Ｄ）は１／１０以上と
する。Further, the pitch sensor 7 detects whether the first and second rotors 2 and 3 are at a rotation position within the left direction 180 or the right direction 180 from the reference position. The pitch sensor 7 is provided on the second rotor 3 and is disposed on one side of the copper foil 7a and on the radially outer side of the second support portion 4d as shown in FIG. Core 7b, coil 7c and copper foil 7d shown in FIG.
A slit 7e is formed in the copper foil 7d as shown. Here, in order to ensure a predetermined accuracy in practical use, the pitch sensor 7 sets the diameter of the coil 7c to D, the slit 7e
Is the width Ws, and the ratio of the width Ws to the diameter (= Ws / D)
Is set in the following range. 1/50 ≦ Ws / D ≦ 1/3 Preferably, the ratio to diameter (= Ws / D) is 1/10 or more.

【００２２】次に、図７及び図８を用いて第１実施形態
に係る回転センサによる相対回転角度及び回転角度測定
を説明する。図７は、回転センサの回転角度測定装置１
０の一例を示すブロック図である。図において、測定装
置１０は、発振信号を発振する発振回路１１と、発振信
号を分周して特定周波数のパルス信号を出力する分周回
路１２と、上述した複数の銅片２ｂ、第１絶縁磁性材層
３ｂ、銅箔３ｃ、相対回転角コイル４ｆ及びコア４ｇを
有するトルクセンサ１３と、上述した第２絶縁磁性材層
３ｆ、銅箔３ｇ、回転角コイル４ｈ、コア４ｊ及び銅箔
４ｋを有する回転角センサ１４と、変位センサ６と、ピ
ッチセンサ７と、トルクセンサ１３からの信号を処理す
る信号処理増幅回路１５と、回転角センサ１４、変位セ
ンサ６及びピッチセンサ７からの信号をそれぞれ処理す
る信号処理増幅回路１６〜１８と、信号処理増幅回路１
５〜１７からの信号をそれぞれアナログ／デジタル変換
するＡ／Ｄコンバータ１９〜２１と、Ａ／Ｄコンバータ
１９からのデジタル信号に基づいて相対回転角度を測定
する相対回転角度測定部２２と、信号処理増幅回路１８
及びＡ／Ｄコンバータ２０，２１からのデジタル信号に
基づいて回転角度を測定する回転角度測定部２３とを有
して構成される。Next, the relative rotation angle and the rotation angle measurement by the rotation sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a rotation angle measuring device 1 of a rotation sensor.
It is a block diagram which shows an example of 0. In the figure, a measuring device 10 includes an oscillating circuit 11 for oscillating an oscillating signal, a frequency dividing circuit 12 for dividing the oscillating signal to output a pulse signal of a specific frequency, a plurality of copper pieces 2b described above, The torque sensor 13 having the magnetic material layer 3b, the copper foil 3c, the relative rotation angle coil 4f, and the core 4g, and the above-described second insulating magnetic material layer 3f, the copper foil 3g, the rotation angle coil 4h, the core 4j, and the copper foil 4k. A signal processing amplifier 15 for processing signals from the rotation angle sensor 14, the displacement sensor 6, the pitch sensor 7, and the torque sensor 13, and the signals from the rotation angle sensor 14, the displacement sensor 6, and the pitch sensor 7, respectively. Signal processing amplifier circuits 16 to 18 for processing and signal processing amplifier circuit 1
A / D converters 19 to 21 for analog / digital conversion of signals from 5 to 17, respectively, a relative rotation angle measurement unit 22 for measuring a relative rotation angle based on a digital signal from A / D converter 19, and signal processing Amplifier circuit 18
And a rotation angle measuring unit 23 for measuring a rotation angle based on digital signals from the A / D converters 20 and 21.

【００２３】以上のように構成される回転センサ１は、
例えば、主動シャフトと従動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
ける回転角、回転数及び回転トルクを検出するときに、
以下のようにして使用される。即ち、回転センサ１は、
ステアリングシャフトの回転に伴って第１ロータ２が第
２ロータ３と共に回転すると、遊星歯車６２によって第
２ロータ３の回転が減速されてスライダ６３へ伝達され
る。これにより、スライダ６３は、第２ロータ３が１回
転する毎に１２度回転しながら、第２ロータ３の回転方
向に移動してゆく。The rotation sensor 1 configured as described above is
For example, when detecting a rotation angle, a rotation speed, and a rotation torque in a steering shaft of an automobile in which a driving shaft and a driven shaft are connected via a torsion bar,
It is used as follows. That is, the rotation sensor 1
When the first rotor 2 rotates together with the second rotor 3 with the rotation of the steering shaft, the rotation of the second rotor 3 is reduced by the planetary gear 62 and transmitted to the slider 63. Accordingly, the slider 63 moves in the rotation direction of the second rotor 3 while rotating 12 degrees each time the second rotor 3 makes one rotation.

【００２４】このとき、前記測定装置１０において、発
振回路１１は、分周回路１２を介して特定周波数のパル
ス信号を各センサ６，７，１３，１４に出力している。
相対回転角コイル４ｆには、交流電流が流され、第２ロ
ータの第１絶縁磁性材層３ｂと協働して磁気回路を形成
している。トルクセンサ１３は、ロータに発生する渦電
流の大きさに応じて、コイルのインダクタンスが変化す
る。第１信号処理手段は、相対回転角コイル４ｆに接続
された分周回路１２から入力するパルス信号の位相シフ
ト量を検出する。At this time, in the measuring device 10, the oscillation circuit 11 outputs a pulse signal of a specific frequency to each of the sensors 6, 7, 13, 14 via the frequency dividing circuit 12.
An alternating current is passed through the relative rotation angle coil 4f, and forms a magnetic circuit in cooperation with the first insulating magnetic material layer 3b of the second rotor. In the torque sensor 13, the inductance of the coil changes according to the magnitude of the eddy current generated in the rotor. The first signal processing means detects a phase shift amount of a pulse signal input from the frequency dividing circuit 12 connected to the relative rotation angle coil 4f.

【００２５】信号処理増幅回路１５は、コイル４ｆのイ
ンダクタンスの変化量を検出し、それを対応する電圧値
の信号に処理し、前記信号をＡ／Ｄコンバータ１９を介
して相対回転角度測定部２２に出力する。相対回転角度
測定部２２は、例えば図７に示すように、変換された信
号の電圧値０．５Ｖ〜４．５Ｖに基づき、２つのロータ
の相対回転角度を−８°〜＋８°の範囲で測定できる。The signal processing / amplifying circuit 15 detects the amount of change in the inductance of the coil 4f, processes it into a signal having a corresponding voltage value, and converts the signal via the A / D converter 19 into a relative rotation angle measuring unit 22. Output to For example, as shown in FIG. 7, the relative rotation angle measuring unit 22 sets the relative rotation angle of the two rotors in a range of −8 ° to + 8 ° based on the voltage value of the converted signal of 0.5 V to 4.5 V. Can be measured.

【００２６】回転角コイル４ｈには、交流電流が流さ
れ、第２ロータの第２絶縁磁性材層３ｆと協働して磁気
回路を形成している。回転角センサ１４は、信号処理増
幅回路１６と共に、ロータに発生する渦電流の大きさに
応じて、回転角コイル４ｈに接続された分周回路１２か
ら入力するパルス信号の位相シフト量を検出する。つま
り、回転角センサ１４は、回転角コイル４ｈ両端のパル
ス信号の位相ずれ量を検出しており、回転時に第２絶縁
磁性材層３ｆの銅箔３ｇとコア４ｊの銅箔３ｇの円周方
向の重なり代が変化し、これに伴うコイル４ｈとコア４
ｊ間の磁束の変化により、図８（ａ）に示すように左右
１８０°内の回転角度を検出している。An alternating current is passed through the rotation angle coil 4h, and forms a magnetic circuit in cooperation with the second insulating magnetic material layer 3f of the second rotor. The rotation angle sensor 14 detects the amount of phase shift of the pulse signal input from the frequency dividing circuit 12 connected to the rotation angle coil 4h according to the magnitude of the eddy current generated in the rotor, together with the signal processing amplification circuit 16. . That is, the rotation angle sensor 14 detects the amount of phase shift of the pulse signal at both ends of the rotation angle coil 4h, and during rotation, the copper foil 3g of the second insulating magnetic material layer 3f and the copper foil 3g of the core 4j in the circumferential direction. Of the coil 4h and the core 4
As shown in FIG. 8A, the rotation angle within 180 degrees left and right is detected based on the change in the magnetic flux between j.

【００２７】信号処理増幅回路１６は、検出された位相
シフト量を対応する電圧値の信号に処理し、前記信号を
Ａ／Ｄコンバータ２０を介して回転角度測定部２３に出
力する。変位センサ６は、第２ロータ３の回転に伴って
スライダ６３が移動し、端部Ｅが各コイル６４ａの部分
を通過するときに、４つのコイル６４ａの総インダクタ
ンスの変化を検出している。The signal processing amplifier circuit 16 processes the detected phase shift amount into a signal having a corresponding voltage value, and outputs the signal to the rotation angle measuring unit 23 via the A / D converter 20. The displacement sensor 6 detects a change in the total inductance of the four coils 64a when the slider 63 moves with the rotation of the second rotor 3 and the end E passes through each coil 64a.

【００２８】すなわち、図９に示すように、スライダ６
３の移動量をＨ、コイルインダクタンスをＬとすると、
第２ロータ３の回転に伴って、ＨとＬの関係は、銅箔層
６３ｄの端部Ｅがコイル６４ａの部分を通過するときに
はほぼ線形な関係になり、回転角度検出の一構成部分に
なり、前記端部Ｅが各コイル６４ａの間の保持部材６４
ｂの部分を通過するときには、コイルインダクタンスＬ
が変化せずに一定となる。このとき、回転数（ｎ）と４
つのコイル６４ａの総インダクタンスの変化に伴うコイ
ル部材６４からの出力電圧（Ｖ）の変化は、スライダ６
３と銅箔層６３ｄとの位置関係から、図１０に示すよう
に変化する。なお、図８（ｃ）に示した変位センサ６の
出力は、図６に示したスライダ６３の銅箔層６３ｄの中
間位置を０°とした場合の有限回転の回転角度９００°
〜−９００°の検出に利用する場合の一例を示したもの
である。That is, as shown in FIG.
Assuming that the movement amount of No. 3 is H and the coil inductance is L,
With the rotation of the second rotor 3, the relationship between H and L becomes a substantially linear relationship when the end E of the copper foil layer 63d passes through the coil 64a, and is a component of the rotation angle detection. , The end portion E is a holding member 64 between the coils 64a.
b, the coil inductance L
Becomes constant without change. At this time, the number of rotations (n) and 4
The change in the output voltage (V) from the coil member 64 due to the change in the total inductance of the two coils 64 a
Due to the positional relationship between No. 3 and the copper foil layer 63d, it changes as shown in FIG. Note that the output of the displacement sensor 6 shown in FIG. 8C is a finite rotation angle 900 ° when the intermediate position of the copper foil layer 63d of the slider 63 shown in FIG.
It shows an example in the case of using for detection of up to -900 °.

【００２９】信号処理増幅回路１７は、検出されたコイ
ルインダクタンスの変化量を対応する電圧値の信号に処
理して変換し、前記信号をＡ／Ｄコンバータ２１を介し
て回転角度測定部２３に出力する。ピッチセンサ７は、
第２ロータ３の回転に基づくコイル７ｂのインダクタン
スの変化を検出する。すなわち、ピッチセンサ７におけ
る第２ロータ３の銅箔７ａとスリット７ｅの相対位置関
係（重なっているかいないかの関係）によるコイル７ｃ
とコア７ｄ間の磁束の変化により、図８（ｂ）に示すよ
うな“１”又は“０”のデジタル信号を１８０°毎に出
力している。The signal processing amplifier circuit 17 processes and converts the detected amount of change in coil inductance into a signal having a corresponding voltage value, and outputs the signal to the rotation angle measuring unit 23 via the A / D converter 21. I do. The pitch sensor 7
A change in inductance of the coil 7b based on the rotation of the second rotor 3 is detected. In other words, the coil 7c based on the relative positional relationship (relation or not) between the copper foil 7a and the slit 7e of the second rotor 3 in the pitch sensor 7
A digital signal of “1” or “0” as shown in FIG. 8B is output every 180 ° due to a change in magnetic flux between the core and the core 7d.

【００３０】信号処理増幅回路１８は、検出された相対
位置関係の変化量を対応する電圧値のデジタル信号に処
理し、前記信号を回転角度測定部２３に出力する。回転
角度測定部２３は、変位センサ６、ピッチセンサ７及び
回転角センサ１４から入力する信号の組み合わせによっ
て、例えば主動シャフトと従動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
おける回転角度を測定する。すなわち、本実施形態で
は、上述したスライダ６３の中間位置０°から変化する
回転角センサ１４とピッチセンサ７の出力の関係によっ
て、−１８０°〜０°と０°〜１８０°のいずれの範囲
内の変化か認識でき、さらにその時の変位センサ６の出
力との関係によって実際の回転角度が測定される。図８
（ｄ）は、変位センサ６、ピッチセンサ７及び回転角セ
ンサ１４からの信号の関係を、有限の回転角度９００°
〜−９００°の範囲内で表した波形であり、これによっ
て回転角度を測定する。The signal processing / amplifying circuit 18 processes the detected amount of change in the relative positional relationship into a digital signal of a corresponding voltage value, and outputs the signal to the rotation angle measuring unit 23. The rotation angle measuring unit 23 measures the rotation angle of the steering shaft of the automobile in which the driving shaft and the driven shaft are connected via a torsion bar, for example, by a combination of signals input from the displacement sensor 6, the pitch sensor 7, and the rotation angle sensor 14. Measure. That is, in the present embodiment, depending on the relationship between the output of the rotation angle sensor 14 and the output of the pitch sensor 7 that changes from the above-described intermediate position 0 ° of the slider 63, any one of the range of −180 ° to 0 ° and 0 ° to 180 ° Can be recognized, and the actual rotation angle is measured based on the relationship with the output of the displacement sensor 6 at that time. FIG.
(D) shows the relationship between the signals from the displacement sensor 6, the pitch sensor 7, and the rotation angle sensor 14 as a finite rotation angle of 900 °.
This is a waveform represented within a range of -900 °, and the rotation angle is measured by this.

【００３１】このように、本実施形態の回転センサで
は、トルクセンサで検出されるパルス信号の位相シフト
量から主動シャフトと従動シャフトに作用する回転トル
クを求めることができ、また変位センサ、ピッチセンサ
及び回転角センサの出力の関係から、これらシャフトに
おける回転角度を正確に測定することができる。ところ
で、実際に回転センサに各センサを取り付ける際に、ピ
ッチセンサ７の信号の切り替え位置と、回転角センサ１
４の出力（角度信号）が例えば０°、１８０°、３６０
°、…になる位置とをできるだけ一致させるが、現実に
は取り付け精度の差によって若干誤差が生じてしまう。
すなわち、図１１の回転角センサとピッチセンサの出力
波形の関係に示すように、例えばピッチセンサの“０”
から“１”の切り替え位置と、回転角センサの１８０°
の位置間に、εというずれがある場合、１８０°まで
は、正確に実際の回転角度を出力できるが、１８０°か
ら１８０°＋εまでは、１８０°−（Ｓ−１８０°）と
なる。ここで、Ｓは、角度信号に基づいて求める回転角
度Ｓである。As described above, in the rotation sensor of the present embodiment, the rotation torque acting on the driven shaft and the driven shaft can be obtained from the phase shift amount of the pulse signal detected by the torque sensor. From the relationship between the rotation angle and the output of the rotation angle sensor, the rotation angles of these shafts can be accurately measured. By the way, when each sensor is actually attached to the rotation sensor, the switching position of the signal of the pitch sensor 7 and the rotation angle sensor 1
4 output (angle signal) is, for example, 0 °, 180 °, 360 °
The positions of °,... Are matched as much as possible, but in reality, a slight error occurs due to a difference in mounting accuracy.
That is, as shown in the relationship between the output waveforms of the rotation angle sensor and the pitch sensor in FIG.
And “1” switching position and 180 ° of rotation angle sensor
If there is a shift of ε between the positions, the actual rotation angle can be accurately output up to 180 °, but 180 ° − (S−180 °) from 180 ° to 180 ° + ε. Here, S is a rotation angle S obtained based on the angle signal.

【００３２】つまり、実際の角度信号は１８０°を超え
ているのに１８０°より小さい角度信号が逆に出力さ
れ、１８０°＋εを過ぎると、実際の角度信号が出力さ
れて回転角度が１８０°近辺で検出できない角度が存在
してしまって連続性が損なわれるという問題点があっ
た。このεが小さいほど取り付け精度が上がるが、その
ためにこのセンサの取り付けを高精度にすると、センサ
の製作コストが高くなってしまう。That is, although the actual angle signal exceeds 180 °, an angle signal smaller than 180 ° is output in reverse, and after 180 ° + ε, the actual angle signal is output and the rotation angle is 180 °. There is a problem that there is an angle that cannot be detected in the vicinity and continuity is lost. The smaller the value of ε is, the higher the mounting accuracy is. However, if the mounting of the sensor is performed with high accuracy, the manufacturing cost of the sensor increases.

【００３３】そこで、本実施形態における信号処理増幅
回路１６では、回転角センサ１４からの信号を取り込む
と、前記信号に基づいて求める回転角度Ｓが、例えば１
７９．５°≦Ｓ≦１８０．５°の範囲かどうか判断し、
前記範囲内ならば求める回転角度を１８０°として、対
応する電圧値の信号を出力し、また前記範囲外ならばピ
ッチセンサ７からの信号を取り込み前記信号が“１”か
どうか判断し、“１”ならば（３６０−Ｓ）の回転角度
に対応する電圧値の信号を出力し、“１”でなければ回
転角度Ｓに対応する電圧値の信号を出力するようにす
る。なお、上記信号処理は、回転角センサが出力する三
角波形からなる角度信号の上限点及び下限点として示さ
れる回転角度である−７２０°、−５４０°、−３６０
°、−１８０、０°、１８０°、３６０°、５４０°、
７２０°付近において同様に行う。Therefore, in the signal processing amplifier circuit 16 of the present embodiment, when the signal from the rotation angle sensor 14 is fetched, the rotation angle S obtained based on the signal becomes, for example, 1
Judge whether it is in the range of 79.5 ° ≦ S ≦ 180.5 °,
If the rotation angle is within the range, the rotation angle to be obtained is set to 180 °, and a signal of a corresponding voltage value is output. If "", a signal of a voltage value corresponding to the rotation angle of (360-S) is output, and if "1", a signal of a voltage value corresponding to the rotation angle S is output. In addition, the signal processing described above includes rotation angles of −720 °, −540 °, and −360, which are rotation angles indicated as an upper limit point and a lower limit point of an angle signal having a triangular waveform output from the rotation angle sensor.
°, -180, 0 °, 180 °, 360 °, 540 °,
The same is performed around 720 °.

【００３４】これにより、本実施形態では、前記三角波
形の上限点及び下限点の回転角度近辺でのピッチセンサ
の信号の切り替え位置と、回転角センサの信号の位置が
一致するようになり、取り付け精度が向上し、連続性の
ある回転角度検出が可能となる。以上のように、上記実
施形態の回転センサにおいては、回転によるコイルのイ
ンピーダンスの変動を検出するために、位相シフト量を
検出する場合に基づいて説明した。しかし、本発明の回
転センサは、信号周波数や信号振幅の変動を検出するこ
とで回転によるコイルのインピーダンスの変動を検出し
てもよい。Thus, in this embodiment, the switching position of the signal of the pitch sensor near the rotation angle of the upper and lower points of the triangular waveform and the position of the signal of the rotation angle sensor coincide with each other. Accuracy is improved, and continuous rotation angle detection becomes possible. As described above, the rotation sensor according to the above embodiment has been described based on the case where the phase shift amount is detected in order to detect the fluctuation of the coil impedance due to the rotation. However, the rotation sensor of the present invention may detect a change in coil impedance due to rotation by detecting a change in signal frequency or signal amplitude.

【００３５】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、種々の変形実施形態が可能である。例え
ば、前記実施形態の回転センサ１においては、ロータ
２，３の相対回転角に基づいて回転トルクを検出すると
共に、ロータ２，３の固定ケース４に対する回転角及び
回転数を高精度に求めたが、実用上の検出精度に問題が
なければ、図１０の回転センサの回転角度測定装置１０
の一例を示す回路図に示すように、ピッチセンサ７を省
略してもよい。Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modified embodiments are possible. For example, in the rotation sensor 1 of the embodiment, the rotation torque is detected based on the relative rotation angle of the rotors 2 and 3, and the rotation angle and the rotation speed of the rotors 2 and 3 with respect to the fixed case 4 are obtained with high accuracy. However, if there is no problem in practical detection accuracy, the rotation angle measuring device 10 of the rotation sensor shown in FIG.
As shown in a circuit diagram showing one example, the pitch sensor 7 may be omitted.

【００３６】この場合には、図１２に示すように、それ
ほど高くない検出精度において、予め回転角度（回転
数）に対応する変位センサ６の出力信号を設定してお
き、この関係によって簡易的に回転数を検出することが
可能となる。また、回転センサ１は、所望に応じて一方
を所略し、回転トルクあるいは回転角のいずれか一方を
検出する構成としてもよい。In this case, as shown in FIG. 12, the output signal of the displacement sensor 6 corresponding to the rotation angle (the number of rotations) is set in advance at a detection accuracy that is not so high. The rotation speed can be detected. In addition, the rotation sensor 1 may be configured such that one of the rotation sensors 1 is omitted as required and one of the rotation torque and the rotation angle is detected.

【００３７】また、上記実用上の検出精度を問題にしな
いのであれば、回転角センサを省いて、変位センサと少
なくとも１つピッチセンサの出力の組み合わせによって
も回転角度（回転数）を検出することが可能である。一
方、回転センサ１は、所望に応じて一方を所略し、回転
トルクあるいは回転角のいずれか一方を検出する構成と
してもよい。If the practical detection accuracy does not matter, the rotation angle sensor may be omitted and the rotation angle (the number of rotations) detected by a combination of the outputs of the displacement sensor and at least one pitch sensor. Is possible. On the other hand, the rotation sensor 1 may be configured such that one of the rotation sensors is omitted as desired and one of the rotation torque and the rotation angle is detected.

【００３８】更に、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。Further, the rotation sensor of the present invention can measure the relative rotation angle, rotation angle, and rotation torque between mutually rotating rotating shafts such as a robot arm in addition to the steering shaft of the automobile described in the above embodiment. It can be used for whatever you want.

【００３９】[0039]

【発明の効果】請求項１乃至７の発明によれば、左右い
ずれの回転位置であるかを識別可能で、１８０度を超え
る回転角であっても測定でき、回転角及び／又は回転ト
ルクの測定が可能な回転センサを提供することができ
る。According to the first to seventh aspects of the present invention, it is possible to identify the left or right rotation position, and it is possible to measure even a rotation angle exceeding 180 degrees, and it is possible to measure the rotation angle and / or the rotation torque. A rotation sensor capable of measurement can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の回転センサの一実施形態を示す断面正
面図である。FIG. 1 is a sectional front view showing an embodiment of a rotation sensor of the present invention.

【図２】図１の左半側を拡大した断面正面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional front view of a left half side of FIG. 1;

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った断面平面図（ａ）と、
Ｂ−Ｂ線に沿った断面平面図（ｂ）である。FIG. 3A is a cross-sectional plan view taken along line AA of FIG.
FIG. 3B is a cross-sectional plan view taken along line BB.

【図４】図１の回転センサを構成する主要な部材の位置
関係を示すもので、一部の構成部材を省略して描いた断
面平面図である。FIG. 4 is a cross-sectional plan view showing a positional relationship of main members constituting the rotation sensor of FIG. 1 and omitting some of the constituent members.

【図５】ピッチセンサと銅箔との配置を、他の構成部材
を省略して示す断面正面図である。FIG. 5 is a cross-sectional front view showing an arrangement of a pitch sensor and a copper foil with other components omitted.

【図６】スライダの規制壁及びコイル部材を展開して示
す平面図である。FIG. 6 is an expanded plan view showing a regulating wall and a coil member of the slider.

【図７】回転センサにおける回転角度測定装置の構成の
一例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a rotation angle measurement device in a rotation sensor.

【図８】図７に示した各センサと回転角度測定部での出
力波形を示す波形図である。8 is a waveform diagram showing output waveforms at each sensor and a rotation angle measurement unit shown in FIG.

【図９】同じく、変位センサにおけるスライダの移動量
とコイルインダクタンスの関係を示す関係図である。FIG. 9 is a relationship diagram showing the relationship between the amount of movement of the slider and the coil inductance in the displacement sensor.

【図１０】変位センサの出力と回転数を簡易的に表した
関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram simply showing the output of a displacement sensor and the number of rotations.

【図１１】同じく、回転角センサとピッチセンサの出力
の関係を説明するための部分波形図である。FIG. 11 is a partial waveform diagram for explaining the relationship between the output of the rotation angle sensor and the output of the pitch sensor.

【図１２】回転センサにおける回転角度測定装置の構成
の他の例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing another example of the configuration of the rotation angle measuring device in the rotation sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 回転センサ ２ 第１ロータ ２ｂ 銅片（複数の第１の導体層） ３ 第２ロータ ３ｂ 第１絶縁磁性材層 ３ｃ 銅箔（第２の導体層） ３ｆ 第２絶縁磁性材層 ３ｇ 銅箔（第２の導体層） ３ｊ ギア部（第３のギア部） ４ 固定ケース ４ｆ 相対回転角コイル（励磁コイル） ４ｇ コア ４ｈ 回転角コイル（励磁コイル） ４ｊ コア ５ 回路基板 ６ 変位センサ ７ ピッチセンサ ７ａ 銅箔（導体片） ７ｃ コイル １０ 測定装置 １１ 発振回路（発振手段） １２ 分周回路 １３ トルクセンサ １４ 回転角センサ １５〜１８ 信号処理増幅回路 １９〜２１ Ａ／Ｄコンバータ ２２ 相対回転角度測定部 ２３ 回転角度測定部 ６１ 第１ギア部材 ６１ａ 内歯歯車（第３のギア部） ６２ 遊星歯車（第２のギア部材） ６２ａ 第１ギア部 ６２ｂ 第２ギア部 ６３ スライダ ６３ｃ ギア部（第４のギア部） ６３ｄ 銅箔層（第３の導体層） ６４ コイル部材 ６４ａ コイル Reference Signs List 1 rotation sensor 2 first rotor 2b copper piece (a plurality of first conductor layers) 3 second rotor 3b first insulating magnetic material layer 3c copper foil (second conductor layer) 3f second insulating magnetic material layer 3g copper foil (Second conductor layer) 3j Gear part (third gear part) 4 Fixed case 4f Relative rotation angle coil (excitation coil) 4g Core 4h Rotation angle coil (excitation coil) 4j Core 5 Circuit board 6 Displacement sensor 7 Pitch sensor 7a Copper foil (conductor piece) 7c Coil 10 Measuring device 11 Oscillation circuit (Oscillation means) 12 Divider circuit 13 Torque sensor 14 Rotation angle sensor 15-18 Signal processing amplifier circuit 19-21 A / D converter 22 Relative rotation angle measuring unit 23 Rotation angle measurement unit 61 First gear member 61a Internal gear (third gear unit) 62 Planetary gear (second gear member) 62a First gear unit 62b Second gear unit 63 Rider 63c Gear part (fourth gear part) 63d Copper foil layer (third conductor layer) 64 Coil member 64a Coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正博 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 安倍 文彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 金 東治 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 田中 賢吾 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA36 BA08 CA10 CA40 DD04 DD08 EA03 GA07 GA08 LA02 LA30 2F077 AA27 AA37 CC02 FF31 VV02 3D030 DB19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Hasegawa 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Fumihiko Abe 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kim Toji 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Kengo Tanaka 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. F-term in Furukawa Electric Co., Ltd. (reference) 2F063 AA36 BA08 CA10 CA40 DD04 DD08 EA03 GA07 GA08 LA02 LA30 2F077 AA27 AA37 CC02 FF31 VV02 3D030 DB19

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 周方向に沿って所定間隔で配列される複
数の第１の導体層を有する第１のロータ、 絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロー
タと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して
所定の角度内を相対回転する第２のロータ、 励磁コイルと、絶縁磁性材から成形され、前記励磁コイ
ルを保持するコアとを有する固定体及び前記励磁コイル
と接続され、特定周波数の発振信号を発振する発振手段
を備えた回転センサにおいて、 前記固定体に固定される第１のギア部材、それぞれ歯数
の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１のギア
部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成された
第３のギア部と噛合する第２のギア部材、前記第２のギ
ア部と噛合する第４のギア部と第３の導体層とを有し、
前記第２のロータの回転が減速されて伝達され、該ロー
タの回転方向に移動する磁性体からなるスライダ及び前
記固定体に設けられ、前記発振手段と接続されるコイル
を有するコイル部材を備え、前記第１及び第２のロータ
の回転に基づく前記第３の導体層とコイルとの間のコイ
ルインダクタンスの変化を検出する変位センサを設けた
ことを特徴とする回転センサ。A first rotor having a plurality of first conductor layers arranged at predetermined intervals along a circumferential direction; an insulating magnetic material layer and a second conductor layer; A second rotor that rotates integrally with the first rotor within a predetermined angle with respect to the first rotor, an excitation coil, and a core formed of insulating magnetic material and holding the excitation coil. A rotation sensor connected to a body and the excitation coil and oscillating means for oscillating an oscillation signal of a specific frequency, wherein a first gear member fixed to the fixed body, and first and second gear members having different numbers of teeth, respectively. A second gear member having a gear portion, wherein the first gear portion meshes with a third gear portion formed on the second rotor and the first gear member; A fourth gear portion and a third conductor layer that mesh with each other;
A rotation member of the second rotor is transmitted at a reduced speed, a slider made of a magnetic material that moves in the rotation direction of the rotor, and a coil member provided on the fixed body and having a coil connected to the oscillating means; A rotation sensor provided with a displacement sensor for detecting a change in coil inductance between the third conductor layer and the coil based on rotation of the first and second rotors. 【請求項２】 前記励磁コイルとして、前記第１及び第
２のロータの相対回転に伴う相対回転角を検出する相対
回転角コイルあるいは前記第１及び第２のロータの前記
固定体に対する回転角を検出する回転角コイルの少なく
とも一方を備える、請求項１の回転センサ。2. A relative rotation angle coil for detecting a relative rotation angle accompanying the relative rotation of the first and second rotors, or a rotation angle of the first and second rotors with respect to the fixed body, as the excitation coil. The rotation sensor according to claim 1, further comprising at least one of a rotation angle coil to be detected. 【請求項３】 前記相対回転角コイルからの出力信号を
処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手
段あるいは前記回転角コイル及び変位センサからの出力
信号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段
とを備える、請求項２の回転センサ。3. A first signal processing means for processing an output signal from the relative rotation angle coil and a second signal for processing an output signal from the relative rotation angle measuring means or the rotation angle coil and a displacement sensor. 3. The rotation sensor according to claim 2, further comprising a processing unit and a rotation angle measurement unit. 【請求項４】 周方向に沿って所定間隔で配列される複
数の第１の導体層を有する第１のロータ、 絶縁磁性材層と第２の導体層とを有し、前記第１のロー
タと一体に回転すると共に、前記第１のロータに対して
所定の角度内を相対回転する第２のロータ、 前記第１及び第２のロータの相対回転に伴う相対回転角
を検出する相対回転角コイル及び前記第１及び第２のロ
ータの回転角を検出する回転角コイルと、絶縁磁性材か
ら成形され、前記相対回転角コイルと回転角コイルとを
保持するコアとを有する固定体及び前記相対回転角コイ
ル及び回転角コイルと接続され、特定周波数の発振信号
を発振する発振手段を備えた回転センサにおいて、 前記固定体に取り付けられる第１のギア部材、それぞれ
歯数の異なる第１及び第２のギア部を有し、前記第１の
ギア部が前記第２のロータと第１のギア部材とに形成さ
れた第３のギア部と噛合する第２のギア部材、絶縁磁性
材から成形され、前記第２のギア部と噛合する第４のギ
ア部と第３の導体層とを有し、前記第２のロータの回転
が減速されて伝達され、該ロータの回転方向に移動する
磁性体からなるスライダ及び前記固定体に設けられ、前
記発振手段と接続されるコイルを備え、前記第１及び第
２のロータの回転に基づく前記第３の導体層とコイルと
の間のコイルインダクタンスの変化を検出する変位セン
サを設けたことを特徴とする回転センサ。4. A first rotor having a plurality of first conductor layers arranged at predetermined intervals along a circumferential direction, the first rotor having an insulating magnetic material layer and a second conductor layer. A second rotor that rotates integrally with the first rotor and rotates within a predetermined angle with respect to the first rotor; a relative rotation angle that detects a relative rotation angle associated with the relative rotation of the first and second rotors A fixed body including a coil, a rotation angle coil for detecting rotation angles of the first and second rotors, and a core formed of insulating magnetic material and holding the relative rotation angle coil and the rotation angle coil; A rotation angle coil and a rotation sensor connected to the rotation angle coil and provided with an oscillating means for oscillating an oscillation signal of a specific frequency; The front has a gear part A second gear member formed of an insulating magnetic material, wherein a first gear portion meshes with a third gear portion formed on the second rotor and the first gear member; A slider made of a magnetic material that is transmitted in a reduced rotation speed of the second rotor and moves in the rotation direction of the rotor, and a slider that has a fourth gear portion and a third conductor layer that mesh with And a displacement sensor for detecting a change in coil inductance between the third conductor layer and the coil based on rotation of the first and second rotors. A rotation sensor. 【請求項５】 前記相対回転角コイルからの出力信号を
処理する第１の信号処理手段と前記相対回転角の測定手
段並びに前記回転角コイル及び変位センサからの出力信
号を処理する第２の信号処理手段と回転角の測定手段と
を備える、請求項４の回転センサ。5. A first signal processing means for processing an output signal from the relative rotation angle coil, a means for measuring the relative rotation angle, and a second signal for processing output signals from the rotation angle coil and the displacement sensor. The rotation sensor according to claim 4, further comprising a processing unit and a rotation angle measurement unit. 【請求項６】 導体片と、前記発振手段と接続され、前
記導体片と協働するコイルとを有し、一方が前記固定体
に、他方が前記第２のロータに、それぞれ設けられ、前
記第２のロータの回転に基づくコイルインダクタンスの
変化を検出するピッチセンサが設けられている、請求項
１乃至５いずれかの回転センサ。6. A conductor piece, and a coil connected to the oscillating means and cooperating with the conductor piece, one of which is provided on the fixed body and the other is provided on the second rotor, respectively. The rotation sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising a pitch sensor for detecting a change in coil inductance based on rotation of the second rotor. 【請求項７】 前記第２の信号処理手段は、前記回転角
コイルからの出力信号の上限点及び下限点付近では、前
記上限点及び下限点時の出力信号と同じ信号を出力する
ように信号処理する、請求項３又は５に記載の回転セン
サ。7. The second signal processing means outputs a signal near the upper limit and the lower limit of the output signal from the rotation angle coil so as to output the same signal as the output signal at the upper limit and the lower limit. The rotation sensor according to claim 3, which performs processing.
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