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JP2000161985A - Noncontact-type position sensor - Google Patents

Noncontact-type position sensor

Info

Publication number
JP2000161985A
JP2000161985A JP33351298A JP33351298A JP2000161985A JP 2000161985 A JP2000161985 A JP 2000161985A JP 33351298 A JP33351298 A JP 33351298A JP 33351298 A JP33351298 A JP 33351298A JP 2000161985 A JP2000161985 A JP 2000161985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
sensor
circuit
shaft
detection
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.)
Withdrawn
Application number
JP33351298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Teramae
勝広 寺前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP33351298A priority Critical patent/JP2000161985A/en
Publication of JP2000161985A publication Critical patent/JP2000161985A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact-type position sensor, capable of obtaining stable operation to displacements of the location of a shaft interlocked with a body to be detected. SOLUTION: A metal shaft 2 is inserted into a sensor coil part 1, in such a way as to be freely movable linearly. The sensor coil part 1 and a capacitor in a sensor circuit 3 constitute a parallel resonance circuit, and its oscillation is driven for generating high-frequency modulated magnetic field. By inserting the metal shaft 2 into the sensor coil part 1, magnetic flux is passed through the metal shaft 2 to increase the magnetic resistance of a system, and an eddy current loss occurs on the surface of the metal. As a result of this, what was a constant energy state is changed. Such a change occurs continuously accompanying the continuous linear movements of the metal shaft 2 without singular points or extreme values, and a voltage signal corresponding to the amount of movements of the metal shaft 2 is outputted from the sensor circuit 3.

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、自動車のトランス
ミッションに使用するATポジションセンサやニュート
ラルセンサ等として用いる自動車用の無接触式ポジショ
ンセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact position sensor for an automobile used as an AT position sensor or a neutral sensor used for an automobile transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、自動車のオートマチックトラ
ンスミッションの各ギャポジション[パーキング
(P)、リバース(R)、ニュートラル(N)、ドライブ
(D)、3rd(3)、2nd(2)、Low(1)]
の変化を確認する目的で、ミッションギヤに連動する機
械的機構によりATスイッチの回転軸の回転角運動に変
換する機構が設けられ、ATスイッチからギャポジショ
ンに対応するコードパターンを出力している。
2. Description of the Related Art In general, various positions of an automatic transmission of a vehicle [parking (P), reverse (R), neutral (N), drive (D), 3rd (3), 2nd (2), Low ( 1)]
For the purpose of checking the change in the gear position, a mechanism for converting the rotation angle of the rotation shaft of the AT switch by a mechanical mechanism linked to the transmission gear is provided, and the AT switch outputs a code pattern corresponding to the gear position.

【0003】ATスイッチの基本構造は図20のよう
に、内蔵の回転軸100の回転に連動し回転する可動片
101に可動接点103〜106を設け、固定された固
定台102に固定接点107〜110を設け、ギャボジ
ション毎に、可動接点と固定接点が接触/非接触動作す
ることで、電気回線を接続/非接触状態とし、各可動接
点103〜106毎に対応する4つのチャネルの出力を
得るスイッチである。これらの出力は自動車用演算制御
装置(ECU)111へ入力され、自動車用演算制御装
置111はこれらの出力のコードパターンにより、ギャ
ポジションを判定してポジションに応じた制御を行う。
例えば、リバースポジション(R)ではバックライト1
12を点灯させたり、またパーキングポジション(P)
やニュートラルポジション(N)ではイグニション11
3を動作可能とするようになっている。図20の状態は
Dポジションで可動接点103と固定接点107とが非
接触でチャネルL4の出力は”H”、可動接点104と
固定接点108とが接触でチャネルL3の出力は”
L”、可動接点105と固定接点109とが非接触でチ
ャネルL2の出力は”H”、可動接点106と固定接点
110とが接触でチャネルL1の出力は”L”となって
いる。また可動接点の接触パターンによりバックライト
112やイグニション113に電流が流れるようになっ
ている。
As shown in FIG. 20, the basic structure of an AT switch is provided with movable contacts 103 to 106 on a movable piece 101 which rotates in conjunction with rotation of a built-in rotary shaft 100, and fixed contacts 107 to 106 are fixed on a fixed base 102. 110 is provided, and the movable contact and the fixed contact perform a contact / non-contact operation for each garbage, thereby connecting / non-contacting an electric circuit, and outputting outputs of four channels corresponding to each of the movable contacts 103 to 106. It is a switch to get. These outputs are input to a vehicle arithmetic and control unit (ECU) 111. The vehicle arithmetic and control unit 111 determines the gear position based on the code patterns of these outputs and performs control according to the position.
For example, in the reverse position (R), the backlight 1
Turn on 12 and parking position (P)
And ignition 11 in neutral position (N)
3 is operable. In the state of FIG. 20, the movable contact 103 and the fixed contact 107 are in non-contact at the D position, the output of the channel L4 is "H", and the movable contact 104 and the fixed contact 108 are in contact and the output of the channel L3 is "
L ”, the output of the channel L2 is“ H ”because the movable contact 105 and the fixed contact 109 are not in contact, and the output of the channel L1 is“ L ”because the movable contact 106 and the fixed contact 110 are in contact. A current flows through the backlight 112 and the ignition 113 depending on the contact pattern of the contacts.

【0004】ところで上記従来例の場合、根本的に接点
の寿命が問題となる。そのため、接点部の保護、水分に
よる腐食防止のためにグリースを使用している。このグ
リースには厳しい使用環境に耐え、長寿命を保証する役
割を与えられる。しかし、現実には、ヨーロパや北米の
寒冷地では、冬期にグリースが硬くなりスイッチが動作
しない事や、接触不良等の問題が発生している。従っ
て、基本的に接点をもたない無接点式を所望されてい
た。
[0004] In the case of the above-mentioned conventional example, the life of the contact basically becomes a problem. Therefore, grease is used to protect the contact points and prevent corrosion due to moisture. This grease is given a role to withstand severe use environment and to guarantee a long service life. However, in reality, in a cold region of Europe and North America, there are problems such as grease being hardened in winter and the switch not operating and poor contact. Therefore, a contactless type having basically no contact has been desired.

【0005】また、ミッションのポジションをロジカル
にモニターはできるが、ミッションのポジションの間の
変化を連続的にはモニタできない。従って、近年実用化
されてきているCVT等の無段変速には連続的なミッシ
ョンのポジションのモニタが必要になってきている。
Although the position of a mission can be logically monitored, a change between the positions of the mission cannot be continuously monitored. Therefore, for continuously variable transmission such as CVT which has been put into practical use in recent years, it is necessary to continuously monitor the position of the mission.

【0006】また、従来のミッション方式にあっても、
ポジションが変化する前の任意のタイミングで、駆動系
の制御を行いたいという要望(従来よりスムーズな変速
が目的)も増加し、従来のポジション位置を複数の接点
のON/OFFで出力する接点式ATスイッチは性能的
に不満足なものとなってきている。
[0006] Even in the conventional mission system,
The demand for controlling the drive system at an arbitrary timing before the position changes (the purpose of smoother shifting than before) has increased, and the conventional position position is output by turning on / off a plurality of contacts. AT switches have become unsatisfactory in performance.

【0007】そこで無接点化を図るために光を使ったロ
ータリーエンコーダの応用や、磁気スイッチの応用等の
センサを使用した方法が考えられるが、車載環境での使
用には課題が多い。つまり温度、振動、レンズの汚れ等
が問題となる。
In order to make the contactless, a method using a sensor such as an application of a rotary encoder using light or an application of a magnetic switch can be considered, but there are many problems in use in a vehicle environment. That is, temperature, vibration, dirt on the lens and the like become problems.

【0008】ここで、無接点式のAT用ポジションセン
サとしては、実用新案登録第2574099号に示され
るものがある。この従来例の特長は、図21に示すよう
にシャフト200に永久磁石201を設け、シャフト2
00が移動するのに合わせて、ホール素子202に鎖交
する磁束が変化する。これを検出することによりポジシ
ョン変化を連続信号に変換している点にある。しかしこ
の従来例には次のような問題点がある。
A non-contact type AT position sensor is disclosed in Japanese Utility Model Registration No. 2574099. The feature of this conventional example is that a permanent magnet 201 is provided on a shaft 200 as shown in FIG.
As the 00 moves, the magnetic flux linked to the Hall element 202 changes. The point is that the position change is converted into a continuous signal by detecting this. However, this conventional example has the following problems.

【0009】(1)シャフト200の位置ずれに対し不
安定であり、長期使用での経時変化も予想がたたない。
また、特性の個体ばらつきを押さえる方法がない。
(1) It is unstable with respect to the displacement of the shaft 200, and the change with time in long-term use cannot be expected.
In addition, there is no method for suppressing individual variations in characteristics.

【0010】(2)スライド量を増すと磁束密度が指数
関数的に減少し、リニアリティがない。そのため、シャ
フト200の移動量は大きい場合は対応できない。
(2) When the slide amount is increased, the magnetic flux density decreases exponentially, and there is no linearity. Therefore, it cannot cope with a case where the movement amount of the shaft 200 is large.

【0011】(3)磁石の特性ばらつきと特性の経時変
化が懸念される。
(3) There is a concern that the characteristics of the magnet vary and the characteristics change over time.

【0012】(4)シャフト200をポジションセンサ
の器体内に精度よく引き込むようにポジションセンサを
取り付けるのが難しく、所定の性能がでない。
(4) It is difficult to attach the position sensor so that the shaft 200 is accurately drawn into the body of the position sensor, and the predetermined performance is not obtained.

【0013】(5)シャフト200の材質の影響も受け
る。
(5) Also affected by the material of the shaft 200.

【0014】(6)センサ素子としてのホール素子20
2は信号増幅器を近接させる必要があり、一体型のIC
が一般的である。従って、センサ素子だけを狭い部分に
設置し、信号処理を自由な場所に設置することはできな
い。
(6) Hall element 20 as sensor element
2 requires the signal amplifier to be close to the
Is common. Therefore, it is not possible to install only the sensor element in a narrow part and to install the signal processing in a free place.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来例の
問題点の他に、無接点化が行えた後、問題となるのは、
検出方法に関わらず、検出信号の非線形性の改善であ
る。これは、制御側の自動車演算制御装置(ECU)で
補正をかける方法もあるが、伝送途中でのS/N劣化を
考えるとセンサの検出時に線形補正できることが好まし
い。図22のグラフでは非線形信号の場合、ポジション
(1)〜(D)の分解能が少なく、ノイズ混入で区別が
つかなくなる。尚図22中縦軸は検出信号の電圧レベル
を示す。
In addition to the above-mentioned problems of the prior art, after the non-contact can be performed, the problem is that
Irrespective of the detection method, the non-linearity of the detection signal is improved. This can be corrected by a vehicle arithmetic and control unit (ECU) on the control side. However, considering S / N degradation during transmission, it is preferable that linear correction can be performed when a sensor is detected. In the graph of FIG. 22, in the case of a non-linear signal, the resolution of the positions (1) to (D) is small, and it becomes indistinguishable due to noise contamination. The vertical axis in FIG. 22 indicates the voltage level of the detection signal.

【0016】一方、線形直線信号は、非線形信号のよう
な問題はない。実際の非線形性は、金属シャフトの移動
に従い変化する磁場の変化割合が移動距離に比例しない
ためである。原因は、磁束の漏洩やトランス結合の相互
誘導等による。よって、検出信号は特異点を持つことは
なく、また極値も持つことも基本的に無いと考えられ
る。従って、非線形信号は数次の線形方程式で近似で
き、また、補正も同様に数次の線形方程式で近似できる
と予想される。
On the other hand, a linear linear signal does not have a problem like a nonlinear signal. The actual non-linearity is because the rate of change of the magnetic field that changes with the movement of the metal shaft is not proportional to the movement distance. The cause is due to leakage of magnetic flux or mutual induction of transformer coupling. Therefore, it is considered that the detection signal does not have a singular point and basically has no extreme value. Therefore, it is expected that the nonlinear signal can be approximated by a linear equation of several orders, and that the correction can be similarly approximated by a linear equation of several orders.

【0017】次に、センサの実使用状態で問題になる温
度特性変化とばらつきについての安定化は、特に、検出
信号自身を使って制御を行うためには不可欠である。
Next, stabilization of temperature characteristic changes and variations which are problematic in the actual use state of the sensor is indispensable especially for control using the detection signal itself.

【0018】自動車用演算制御装置(ECU)側での補
正も可能であるが、センサのバラツキと温度変化をすべ
て補正するには、自動車用演算制御装置(ECU)側の
信号許容範囲(ダイナミックレンジ)に充分なマージン
が必要となる。
Although it is possible to make corrections on the side of the vehicle arithmetic and control unit (ECU), in order to correct all sensor variations and temperature changes, the signal allowable range (dynamic range) on the vehicle side of the arithmetic and control unit (ECU) is required. ) Requires a sufficient margin.

【0019】逆に、充分なマージンを持たせた場合、分
解能が犠牲となり、システムの精度を下げることとな
る。 従って、センサでの補正が要望される。
Conversely, if a sufficient margin is provided, the resolution is sacrificed, and the accuracy of the system is reduced. Therefore, correction by the sensor is required.

【0020】本発明は、上記の点に鑑みて為されたもの
であって、その目的とするところは被検出体に連動する
シャフトの位置ずれに対する安定した動作が得られる無
接触式ポジションセンサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a non-contact type position sensor capable of obtaining a stable operation with respect to a position shift of a shaft interlocked with an object to be detected. To provide.

【0021】併せて、リニアリティ安定に有利で、また
構成要素の絶対的なばらつきの影響を減少させることが
でき、更に被検出体の金属シャフトの材質の影響を受け
ることがなく、また更に金属シャフトの移動量が増して
もリニアリティ安定が図れ、更にまた温度ばらつきに対
して安定な出力信号を得ることができ、また伝達比変化
の安定性が図れ、センサコイル部からセンサ回路を自由
な場所に設置することができる無接触式ポジションシス
テムを提供することを目的とする。
At the same time, it is advantageous for linearity stability, and can reduce the influence of the absolute variation of the components. Further, it is not affected by the material of the metal shaft of the object to be detected. The linearity can be stabilized even if the amount of movement of the sensor increases, and a stable output signal can be obtained even when the temperature varies, and the stability of the change in the transmission ratio can be improved. It is an object to provide a contactless position system that can be installed.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、1乃至複数のコイルからなる
センサコイル部と、センサコイル部のコイルから発生さ
せる高周波磁界内に直動自在に配置され、被検出物体の
動きに連動する金属製のシャフトと、センサコイル部と
シャフトの位置関係で変化する磁界変化量を連続信号で
抽出するセンサ回路とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a sensor coil unit comprising one or a plurality of coils and a linear motion sensor in a high-frequency magnetic field generated from the coil of the sensor coil unit. It is characterized by comprising a metal shaft arbitrarily arranged and linked to the movement of the object to be detected, and a sensor circuit for extracting a magnetic field change amount that changes according to a positional relationship between the sensor coil unit and the shaft by a continuous signal. .

【0023】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、センサ回路は、センサコイル部のコイルに高周波
磁界を発生させる発振回路と、高周波磁界を発生するセ
ンサコイル部のコイルとシャフトとの位置関係に起因す
る発振回路の発振状態の変化を検出する検出回路と、検
出回路の検出信号を検波増幅する検波増幅回路と、検波
増幅回路からの出力信号から必要以外の周波数域をカッ
トするフィルタ回路と、フィルタ回路の出力信号を低イ
ンピーダンス化して出力する出力バッファ回路とから成
り、出力信号電圧とシャフトの移動距離との間に比例関
係を持たせて成ることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the sensor circuit includes an oscillating circuit for generating a high-frequency magnetic field in the coil of the sensor coil section, and a coil and a shaft of the sensor coil section for generating the high-frequency magnetic field. A detection circuit that detects a change in the oscillation state of the oscillation circuit due to a positional relationship, a detection amplification circuit that detects and amplifies a detection signal of the detection circuit, and a filter that cuts an unnecessary frequency band from an output signal from the detection amplification circuit And an output buffer circuit for reducing the impedance of the output signal of the filter circuit and outputting the output signal, wherein the output signal voltage and the moving distance of the shaft have a proportional relationship.

【0024】請求項3の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び該励起用のコイルを2重巻線し
て両コイルをトランス結合したセンサコイル部と、セン
サコイル部の内側コイルの中心透孔内に直動自在に配置
され、被検出物体の動きに連動する金属製のシャフト
と、センサコイル部とシャフトの位置関係で変化するト
ランス結合状態の変化量を連続信号で抽出するセンサ回
路とを備えたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field, a sensor coil portion in which the exciting coil is double-wound and both coils are transformer-coupled, and an inner coil of the sensor coil portion. A metal shaft that is linearly movable in the central through-hole, and a sensor that extracts the amount of change in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil and the shaft with a continuous signal, in conjunction with the movement of the object to be detected. And a circuit.

【0025】請求項4の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び該励起用のコイルを同軸で直線
状に連なるように配置してトランス結合した検出用のコ
イルを有するセンサコイル部と、センサコイル部の両コ
イルの中心透孔内に直動自在に配置され、被検出物体の
動きに連動する金属製のシャフトと、センサコイル部と
シャフトの位置関係で変化するトランス結合状態の変化
量を連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたことを特
徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sensor coil section having an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field, and a detecting coil which is disposed in such a way that the exciting coil is coaxially and linearly connected and is transformer-coupled. , A metal shaft that is arranged to be able to move directly in the center through holes of both coils of the sensor coil part, and that changes in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil part and the shaft in conjunction with the movement of the detected object A sensor circuit for extracting the quantity as a continuous signal.

【0026】請求項5の発明では、軸方向を同じ方向と
して所定の間隙を開けて配置した高周波磁界発生させる
励起用のコイル及び該コイルにトランス結合した検出用
のコイルを有するセンサコイル部と、センサコイル部の
両コイルの間の間隙に両コイルの軸方向と直交する方向
に直動自在に配置され、被検出物体の動きに連動する金
属製のシャフトと、センサコイル部の両コイルとシャフ
トの位置関係で変化するトランス結合状態の変化量を連
続信号で抽出するセンサ回路とを備えたことを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sensor coil unit having an excitation coil for generating a high-frequency magnetic field, which is arranged with a predetermined gap in the same axial direction, and a detection coil transformer-coupled to the coil. A metal shaft that is disposed in a gap between the two coils of the sensor coil unit so as to be able to move linearly in a direction perpendicular to the axial direction of the two coils, and that interlocks with the movement of the object to be detected; And a sensor circuit for extracting the amount of change in the transformer coupling state that changes with the positional relationship as a continuous signal.

【0027】請求項6の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び検出用のコイルとで構成される
センサコイル部と、検出用のコイル若しくは励起用のコ
イルの何れか一方のコイルを周囲に巻回して他方のコイ
ルの中心透孔内に一方のコイルとともに直動自在に配置
されたシャフトと、該シャフトの移動によるセンサコイ
ル部の両コイルの位置関係で変化するトランス結合状態
の変化量を連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたこ
とを特徴とする。
According to the sixth aspect of the present invention, a sensor coil unit including an excitation coil and a detection coil for generating a high-frequency magnetic field, and one of the detection coil and the excitation coil is connected to a sensor coil unit. A shaft wound around the shaft and arranged in a central through-hole of the other coil so as to be able to linearly move together with the one coil, and a change in a transformer coupling state that changes due to a positional relationship between the two coils of the sensor coil portion due to movement of the shaft A sensor circuit for extracting the quantity as a continuous signal.

【0028】請求項7の発明では、請求項3〜6の何れ
かの発明において、センサ回路は、センサコイル部の励
起用のコイルに高周波磁界を発生させる発振回路と、セ
ンサコイル部のトランス結合状態の変化を検出用のコイ
ルの出力から検出する検出回路と、検出回路の検出信号
を検波増幅する検波増幅回路と、検波増幅回路からの出
力信号から必要以外の周波数域をカットするフィルタ回
路と、フィルタ回路の出力信号を低インピーダンス化し
て出力する出力バッファ回路とから成り、出力信号電圧
とシャフトの移動距離との間に比例関係を持たせて成る
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the third to sixth aspects of the present invention, the sensor circuit includes: an oscillation circuit for generating a high-frequency magnetic field in an exciting coil of the sensor coil unit; A detection circuit that detects a change in state from the output of the detection coil, a detection amplification circuit that detects and amplifies the detection signal of the detection circuit, and a filter circuit that cuts unnecessary frequency ranges from the output signal from the detection amplification circuit. And an output buffer circuit for outputting the output signal of the filter circuit with a low impedance and outputting the output signal, wherein the output signal voltage and the moving distance of the shaft have a proportional relationship.

【0029】請求項8の発明では、請求項1〜7の何れ
かの発明において、上記シャフトは、被検出物体の直動
する金属シャフトであることを特徴とする。請求項1〜
7の何れか記載の無接触式ポジションセンサ。
According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is a metal shaft which directly moves an object to be detected. Claim 1
8. The non-contact position sensor according to any one of items 7 to 7.

【0030】請求項9の発明では、請求項1〜7の何れ
かの発明において、上記シャフトは、センサコイル部の
外部に設けられた被検出物体の直動する金属シャフトと
直線状に連結されて金属シャフトの直動と連動する別の
金属体により少なくとも構成され、該金属体の周面と対
面するセンサコイル部のコイルの内周面との距離を一定
に保持して成ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is linearly connected to a metal shaft, which is provided outside the sensor coil portion and directly moves the object to be detected. At least a separate metal body interlocking with the direct movement of the metal shaft, and the distance between the circumferential surface of the metal body and the inner circumferential surface of the coil of the sensor coil unit facing the metal body is kept constant. I do.

【0031】請求項10の発明では、請求項9の発明に
おいて、上記金属体は形状加工によりリニア補正して成
ることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the present invention, the metal body is formed by performing linear correction by shape processing.

【0032】請求項11の発明では、請求項1〜7の何
れかの発明において、上記シャフトは、センサコイル部
の外部に設けられた被検出物体の直動する金属シャフト
に固定されたアームを介して連結されて金属シャフトの
直動と並行連動する別の金属体により少なくとも構成さ
れ、該金属体の周面と対面するセンサコイル部のコイル
の内周面との距離を一定に保持して成ることを特徴とす
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is an arm fixed to a metal shaft, which is provided outside the sensor coil portion and moves directly on the object to be detected. At least a separate metal body connected in parallel with the linear motion of the metal shaft and connected with the metal shaft, while maintaining a constant distance between the circumferential surface of the metal body and the inner circumferential surface of the coil of the sensor coil unit facing the same. It is characterized by comprising.

【0033】請求項12の発明では、請求項1〜11の
何れか記載の発明において、センサコイル部と同様の特
性を持つ基準コイル部を並設し、センサ回路には基準コ
イル部からの出力信号電圧と基準電圧との差分増幅を行
って基準コイル部の出力電圧信号が一定になるようにセ
ンサコイル部のコイルで磁界を発生させる動作を制御す
る手段を設けたことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to eleventh aspects, a reference coil unit having the same characteristics as the sensor coil unit is provided in parallel, and an output from the reference coil unit is provided in the sensor circuit. Means is provided for controlling the operation of generating a magnetic field in the coil of the sensor coil unit so as to amplify the difference between the signal voltage and the reference voltage so that the output voltage signal of the reference coil unit becomes constant.

【0034】請求項13の発明では、請求項1〜12の
何れか記載の発明において、センサコイル部から導出す
るコイル線にてセンサコイル部から位置的にセンサ回路
を離して設けたことを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the first to twelfth aspects, the sensor circuit is provided at a position separated from the sensor coil portion by a coil wire derived from the sensor coil portion. And

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【0036】(実施形態1)図1は本実施形態の構成を
示すものであり、図示するように本実施形態では固定ピ
ックアップ部であるセンサコイル部1は1つのコイル1
0で構成し、コイル10の中心透孔に被検出体であるト
ランスミッションの直動する金属シャフト2を直動自在
に挿入してある。コイル10は図2に示す構成のセンサ
回路3に接続されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the configuration of the present embodiment. As shown in the figure, in this embodiment, a sensor coil unit 1 which is a fixed pickup unit is a single coil 1.
The metal shaft 2 of the transmission, which is the object to be detected, is inserted into the center through hole of the coil 10 so as to be able to move linearly. The coil 10 is connected to the sensor circuit 3 having the configuration shown in FIG.

【0037】コイル10はコンデンサC1とで並列共振
回路を構成し、発振回路30により励起されることによ
り、高周波変調磁界を発生するものであって、該磁界に
よる磁束は金属シャフト2を鎖交する。
The coil 10 forms a parallel resonance circuit with the capacitor C1 and generates a high-frequency modulation magnetic field by being excited by the oscillation circuit 30, and the magnetic flux generated by the magnetic field links the metal shaft 2. .

【0038】ここでコイル10のインピーダンスは、金
属シャフト2がコイル10中に挿入されていないとき、
コイル10自身の磁気抵抗、インダクタンス、巻き線抵
抗の合成値となる。この状態でコイル10とコンデンサ
C1の共振回路で発振すると、一定のエネルギーを保っ
た状態となる。
Here, when the metal shaft 2 is not inserted into the coil 10, the impedance of the coil 10
It is a composite value of the magnetic resistance, inductance, and winding resistance of the coil 10 itself. In this state, when oscillation occurs in the resonance circuit of the coil 10 and the capacitor C1, a state is maintained in which a constant energy is maintained.

【0039】そこへ、金属シャフト2がコイル10中に
挿入されることで、金属シャフト2内を磁束が通ること
から、系の磁気抵抗は増加し、また金属表面には、渦電
流損が発生する。これにより、一定のエネルギー状態で
あったものが変化し、金属シャフト2がコイル10中に
挿入された状態で、安定なバランス状態に保持される。
When the metal shaft 2 is inserted into the coil 10, magnetic flux passes through the metal shaft 2, so that the magnetic resistance of the system increases and eddy current loss occurs on the metal surface. I do. As a result, what has been in a constant energy state changes, and a stable balance state is maintained with the metal shaft 2 inserted into the coil 10.

【0040】このような変化が、連続した金属シャフト
2の直動に伴い特異点や極値のない状態で連続的に起こ
る。
Such a change occurs continuously without a singular point or an extremum in accordance with the continuous linear movement of the metal shaft 2.

【0041】コイル10とコンデンサC1の並列共振回
路の発振信号は、検出回路31に入力するようになって
いる。この検出回路31に入力する発振信号は、高周波
変調磁界を発生するコイル10の内周面に金属シャフト
2の周面が対面している場合に上記渦電流による逆起電
力により振幅が変化するので、金属シャフト2の移動
(有無)に応じた発振振幅の変化を含んだ信号となる。
この検出回路31で検出されて出力される微少な信号は
検波増幅回路32で原発振周波数がカットされ、金属シ
ャフト2の移動(有無)による直流電圧の変化に増幅変
換される。ただし、厳密には直流信号には、発振回路3
0の発振周波数成分のリップルが残存する。フィルタ回
路33はシステムの応答性使用に従い、前記リップルと
外来ノイズ等必要以外の周波数域を除去して安定な直流
電圧とするものである。出力バッファ回路34はフィル
タ回路33から出力される直流電圧信号をインピーダン
ス低下させ、自動車用制御回路(ECU)4へ出力す
る。自動車用制御回路4は直流電圧信号の電圧レベルに
よりトランスミッションのギャポジションを判別して、
例えばリバースポジション(R)であれば、バックライ
ト5を点灯させ、パーキングポジション(P)、ニュー
トラルポジション(N)ではイグニション6を動作可能
とする。
The oscillation signal of the parallel resonance circuit including the coil 10 and the capacitor C1 is input to the detection circuit 31. The amplitude of the oscillation signal input to the detection circuit 31 changes due to the back electromotive force caused by the eddy current when the peripheral surface of the metal shaft 2 faces the inner peripheral surface of the coil 10 that generates the high-frequency modulated magnetic field. , A signal including a change in the oscillation amplitude according to the movement (presence or absence) of the metal shaft 2.
The small signal detected and output by the detection circuit 31 is cut off in the original oscillation frequency by the detection amplification circuit 32, and is amplified and converted into a change in the DC voltage due to the movement (presence or absence) of the metal shaft 2. However, strictly speaking, the DC signal has an oscillation circuit 3
The ripple of the oscillation frequency component of 0 remains. The filter circuit 33 removes unnecessary frequency ranges such as the ripple and external noise in accordance with the use of the responsiveness of the system to obtain a stable DC voltage. The output buffer circuit 34 lowers the impedance of the DC voltage signal output from the filter circuit 33 and outputs the signal to the vehicle control circuit (ECU) 4. The vehicle control circuit 4 determines the gear position of the transmission based on the voltage level of the DC voltage signal,
For example, in the case of the reverse position (R), the backlight 5 is turned on, and in the parking position (P) and the neutral position (N), the ignition 6 is operable.

【0042】図3は金属シャフト2の移動距離Dと、セ
ンサ回路3の出力信号電圧Vs(=f(D))との関係
を示しており、出力信号電圧Vsは移動距離Dに比例し
た連続的な信号として得られることになる。
FIG. 3 shows the relationship between the moving distance D of the metal shaft 2 and the output signal voltage Vs (= f (D)) of the sensor circuit 3. The output signal voltage Vs is a continuous signal proportional to the moving distance D. It will be obtained as a typical signal.

【0043】尚図2では検出回路31は独立した回路で
構成しているが、図4に示すように検出回路を発振回路
と兼用させても良い。
In FIG. 2, the detection circuit 31 is constituted by an independent circuit. However, as shown in FIG. 4, the detection circuit may be used also as an oscillation circuit.

【0044】(実施形態2)本実施形態は、図5に示す
ようにセンサコイル部1を同心円状に2重配置した1次
コイル11と、2次コイル12とで構成し、2次コイル
12に内挿された1次コイル11の中心透孔内に金属シ
ャフト2を直動自在に挿入するようになっている。1次
コイル11と2次コイル12とはトランス結合(磁気結
合)され、金属シャフト2の位置関係で変化するトラン
ス結合(磁気結合)状態の変化から2次コイル12より
連続信号を得る。
(Embodiment 2) In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the sensor coil unit 1 is composed of a primary coil 11 in which the sensor coil unit 1 is concentrically arranged in two layers, and a secondary coil 12. The metal shaft 2 is inserted in the center through hole of the primary coil 11 inserted therein so as to be able to move linearly. The primary coil 11 and the secondary coil 12 are transformer-coupled (magnetically coupled), and a continuous signal is obtained from the secondary coil 12 based on a change in the transformer coupling (magnetic coupling) state that changes depending on the positional relationship of the metal shaft 2.

【0045】図6(a)(b)はセンサコイル部1の側
面断面図、正面断面図を示しており、図示するようにセ
ンサコイル部1は、外形が円柱状のケース13内に1次
コイル11の外層に絶縁体14を介して2次コイル12
を巻回してある2重コイルを収納して構成されており、
ケース13の一端面の中心部に開口した丸孔15を通じ
て1次コイル11の中心透孔内に外部より金属シャフト
2を直動自在に挿入するようになっている。
FIGS. 6A and 6B are a side sectional view and a front sectional view of the sensor coil unit 1. As shown, the sensor coil unit 1 has a primary shape in a case 13 having a cylindrical outer shape. A secondary coil 12 is provided on an outer layer of the coil 11 with an insulator 14 interposed therebetween.
It is configured to house the double coil wound
The metal shaft 2 is inserted into the center through hole of the primary coil 11 from the outside so as to be able to move linearly through a circular hole 15 opened at the center of one end surface of the case 13.

【0046】センサ回路3はセンサコイル部1に内蔵し
ても良く、また別部品として構成しても良いものであ
り、その回路構成は図7に示すようになっている。本実
施形態(後述する実施形態3,4)では1次コイル11
にコンデンサC1を並列に接続して共振回路を構成し、
発振回路30により励起して1次コイル11に高周波変
調磁界を発生させるようになっている。つまり1次コイ
ル11を励起用コイルを構成する。一方1次コイル11
にトランス結合(磁気結合)した2次コイル12は検出
回路31に接続され、1次コイル11の中心透孔内を直
動する金属シャフト2の位置関係で変化する磁界変化量
(コイルのインダクタンス、インピーダンス、共振周波
数)に相当する信号(電圧、電流)を連続信号として検
出回路31へ出力するようになっている。つまり2次コ
イル12が検出用コイルを構成する。
The sensor circuit 3 may be built in the sensor coil unit 1 or may be configured as a separate component. The circuit configuration is as shown in FIG. In the present embodiment (embodiments 3 and 4 described later), the primary coil 11
And a capacitor C1 connected in parallel to form a resonance circuit,
The primary coil 11 is excited by the oscillation circuit 30 to generate a high-frequency modulation magnetic field. That is, the primary coil 11 forms an excitation coil. On the other hand, the primary coil 11
The secondary coil 12 which is transformer-coupled (magnetically coupled) is connected to a detection circuit 31 and a magnetic field change amount (inductance of the coil, which varies depending on the positional relationship of the metal shaft 2 which moves directly in the center through hole of the primary coil 11). A signal (voltage, current) corresponding to the impedance and the resonance frequency is output to the detection circuit 31 as a continuous signal. That is, the secondary coil 12 forms a detection coil.

【0047】具体的には本実施形態では、1次コイル1
1で発生させている高周波磁界の2次コイル12への伝
達特性を金属シャフト2の移動による磁気抵抗変化と、
金属面に生じる渦電流による逆起電力(渦電流効果)に
より変化させ、その変化により振幅変化を持つ電圧信号
を2次コイル12より出力するようになっている。勿論
振幅変化の他、周波数変化、インピーダンス変化を検出
するようにしても良い。検出回路31から出力される微
少な信号は検波増幅回路32で原発振周波数がカットさ
れ、所定の大きさの直流電圧の変化に増幅変換される。
この直流信号には、発振回路30の発振周波数成分のリ
ップルが残存する。フィルタ回路33は実施形態1の回
路と同様にシステムの応答性仕様に従い、前記リップル
と外来ノイズ等必要以外の周波数域を除去して安定な直
流電圧とするものである。出力バッファ回路34はフィ
ルタ回路33から出力される直流電圧信号をインピーダ
ンス低下させ、自動車用制御回路(ECU)4へ出力す
る。自動車用制御回路4は直流電圧信号の電圧レベルに
よりトランスミッションのギャポジションを判別して、
例えばリバースポジション(R)であれば、バックライ
ト5を点灯させ、パーキングポジション(P)、ニュー
トラルポジション(N)ではイグニション6を動作可能
とする。
Specifically, in the present embodiment, the primary coil 1
The transfer characteristic of the high-frequency magnetic field generated in step 1 to the secondary coil 12 is represented by a change in magnetic resistance due to the movement of the metal shaft 2,
The voltage is changed by a back electromotive force (eddy current effect) due to an eddy current generated on the metal surface, and a voltage signal having an amplitude change due to the change is output from the secondary coil 12. Of course, in addition to the amplitude change, a frequency change and an impedance change may be detected. The small signal output from the detection circuit 31 has its original oscillation frequency cut by the detection amplification circuit 32 and is amplified and converted into a change in DC voltage of a predetermined magnitude.
The ripple of the oscillation frequency component of the oscillation circuit 30 remains in this DC signal. The filter circuit 33 removes unnecessary frequency ranges such as the ripple and external noise according to the system responsiveness specification in the same manner as the circuit of the first embodiment, thereby obtaining a stable DC voltage. The output buffer circuit 34 lowers the impedance of the DC voltage signal output from the filter circuit 33 and outputs the signal to the vehicle control circuit (ECU) 4. The vehicle control circuit 4 determines the gear position of the transmission based on the voltage level of the DC voltage signal,
For example, in the case of the reverse position (R), the backlight 5 is turned on, and in the parking position (P) and the neutral position (N), the ignition 6 is operable.

【0048】図8は本実施形態のセンサ回路1の出力信
号電圧Vs(=f(X))と金属シャフト2の移動距離
Xとの関係を示しており、出力信号電圧Vsは移動距離
Xに比例した連続的な信号として得られることになる。
FIG. 8 shows the relationship between the output signal voltage Vs (= f (X)) of the sensor circuit 1 of the present embodiment and the moving distance X of the metal shaft 2. The output signal voltage Vs is equal to the moving distance X. It will be obtained as a proportional and continuous signal.

【0049】(実施形態3)上記実施形態2では1次コ
イル11と2次コイル12とを同心円状に配置した2重
コイルによりセンサコイル部1を構成したものである
が、本実施形態は、1次コイル11と、2次コイル12
とを同軸で軸方向に連なるように配列したセンサコイル
部1を用い、金属シャフト2を両コイル11,12の中
心透孔内に直動自在に挿入しているもので、両コイル1
1,12は実施形態2と同様にトランス結合(磁気結
合)され、金属シャフト2の移動による位置関係の変化
により、1次コイル11と2次コイル12のトランス結
合(磁気結合)状態が変化し、その変化に応じた連続信
号を2次コイル12より検出するようになっている。
(Embodiment 3) In Embodiment 2 described above, the sensor coil unit 1 is constituted by a double coil in which the primary coil 11 and the secondary coil 12 are concentrically arranged. Primary coil 11 and secondary coil 12
And a metal shaft 2 is inserted into the central through-holes of the coils 11 and 12 so as to be able to move linearly.
The transformers 1 and 12 are transformer-coupled (magnetically coupled) as in the second embodiment, and the transformer coupling (magnetic coupling) state of the primary coil 11 and the secondary coil 12 changes due to a change in the positional relationship due to the movement of the metal shaft 2. , A continuous signal corresponding to the change is detected from the secondary coil 12.

【0050】而して本実施形態ではセンサ回路3として
図7の回路を用いることにより、実施形態1,2と同様
な動作を為し、センサ回路3からは図8に示すような金
属シャフト2の移動距離Xに比例した電圧の出力信号が
得られることになる。尚図7を用いた本実施形態の動作
説明は、実施形態2の説明を参照することにし、ここで
は省略する。
In this embodiment, the same operation as in the first and second embodiments is performed by using the circuit shown in FIG. 7 as the sensor circuit 3, and the metal shaft 2 shown in FIG. The output signal of the voltage proportional to the moving distance X of the above is obtained. Note that the description of the operation of the present embodiment using FIG. 7 refers to the description of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0051】以上のように構成された本実施形態では、
1次コイル11と、2次コイル12の巻数比が制約なし
に設定できる。また同一仕様のコイルを2個連ねて一方
を1次コイル11とし、他方を2次コイル12とし、2
部品の共通化も図れる。
In this embodiment configured as described above,
The turns ratio between the primary coil 11 and the secondary coil 12 can be set without restriction. In addition, two coils of the same specification are connected in series, one of which is a primary coil 11 and the other is a secondary coil 12.
Parts can be shared.

【0052】更に金属シャフト2の移動量を大きくする
ことができ、金属シャフト2の移動に対する感度を実施
形態2よりも大きくとれる。
Further, the amount of movement of the metal shaft 2 can be increased, and the sensitivity to the movement of the metal shaft 2 can be increased as compared with the second embodiment.

【0053】(実施形態4)実施形態2,3では金属シ
ャフト2をコイルの中心透孔に直動自在に挿入する構成
であったが、本実施形態は、図10に示すようにセンサ
コイル部1を1次コイル11と、2次コイル12とを同
軸状に一定間隔を開けて配置し、その1次コイル11
と、2次コイル12の間に両コイル11,12の軸方向
に対して直交する方向に金属シャフト2を直動自在に配
置する構造のセンサコイル部1を用いたものであり、1
次コイル11と、2次コイル12と、金属シャフト2の
三者の位置関係で変化するトランス結合(磁気結合)状
態に応じた連続的な信号を2次コイル12から得るよう
になっている。
(Embodiment 4) In Embodiments 2 and 3, the metal shaft 2 is inserted in the center through hole of the coil so as to be able to move directly. However, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a primary coil 11 and a secondary coil 12 are coaxially arranged at a constant interval, and the primary coil 11
And a sensor coil unit 1 having a structure in which a metal shaft 2 is disposed between a secondary coil 12 and a metal shaft 2 so as to be able to linearly move in a direction orthogonal to the axial direction of the two coils 11, 12.
A continuous signal corresponding to a transformer coupling (magnetic coupling) state that changes according to the positional relationship between the secondary coil 11, the secondary coil 12, and the metal shaft 2 is obtained from the secondary coil 12.

【0054】つまり2個のコイル11,12と金属シャ
フト2との位置関係で、1次コイル11で発生させた高
周波磁界が変化し、その磁界変化量(コイルのインダク
タンス、インピーダンス、共振周波数))に相当する信
号(電圧、電流)を連続信号で得るのである。
That is, the high-frequency magnetic field generated by the primary coil 11 changes depending on the positional relationship between the two coils 11, 12 and the metal shaft 2, and the amount of change in the magnetic field (coil inductance, impedance, resonance frequency) Is obtained as a continuous signal (voltage, current).

【0055】図11(a)(b)はセンサコイル部1の
側面断面図、水平断面図を示しており、樹脂製のケース
13の中心部にシャフト20を挿入する空間を設け、こ
の空間を挟むように、図において上下にコイル収納部1
6a,16bを形成し、コイル収納部16a,16bに
夫々1次コイル11,2次コイル12を収納し、上記空
間に連通するようにケース13の側面に開口した丸孔1
5より金属シャフト2を直動自在に挿入するようになっ
ている。
FIGS. 11 (a) and 11 (b) show a side sectional view and a horizontal sectional view of the sensor coil unit 1. A space for inserting the shaft 20 is provided at the center of the resin case 13. As shown, the coil housing 1
6a and 16b are formed, and the primary coils 11 and 12 are stored in the coil storage portions 16a and 16b, respectively, and the round hole 1 is opened on the side surface of the case 13 so as to communicate with the space.
5, the metal shaft 2 is inserted so as to freely move.

【0056】而して本実施形態ではセンサ回路3として
図7の回路を用いることにより、実施形態1,2と同様
な動作を為し、センサ回路3からは図8に示すような金
属シャフト2の移動距離Xに比例した電圧の出力信号が
得られることになる。
In this embodiment, the same operation as in the first and second embodiments is performed by using the circuit of FIG. 7 as the sensor circuit 3, and the metal shaft 2 shown in FIG. The output signal of the voltage proportional to the moving distance X of the above is obtained.

【0057】尚図7を用いた本実施形態の動作説明は、
実施形態2の説明を参照することにし、ここでは省略す
る。
The operation of this embodiment with reference to FIG.
The description of the second embodiment will be referred to, and the description is omitted here.

【0058】以上のように構成した本実施形態では1次
コイル10,2次コイル12の同一化や金属シャフト2
の横方向からの組付が可能となる。また実施形態2,3
に比べて1次コイル10、2次コイル11の巻数比が制
約なしに設定できる。
In this embodiment constructed as described above, the primary coil 10 and the secondary coil 12 are made identical and the metal shaft 2
Can be assembled from the lateral direction. Embodiments 2 and 3
, The turns ratio of the primary coil 10 and the secondary coil 11 can be set without restriction.

【0059】(実施形態5)上記実施形態1〜4の構成
では、金属シャフト2を、センサコイル部1内部に直接
挿入する構成であったが、本実施形態は、図12に示す
ように予め設計にその材質や形状からくる検出特性を盛
り込めるフェライトのような磁性体からなる金属体20
を樹脂外被体22内にインサートして形成した代替用シ
ャフト23をセンサコイル部1内に挿入し、外部の金属
シャフト2とは樹脂(又は金属)からなる連結部21に
て連結し、外部の金属シャフト2の直動移動を間接的に
センサコイル部1内のシャフト23に伝える構成をとる
ようにしたものである。
(Embodiment 5) In the constructions of Embodiments 1 to 4, the metal shaft 2 is directly inserted into the inside of the sensor coil section 1. However, in this embodiment, as shown in FIG. A metal body 20 made of a magnetic material such as ferrite, which can incorporate detection characteristics from its material and shape into the design.
Is inserted into the resin jacket 22 and inserted into the sensor coil unit 1, and is connected to the external metal shaft 2 at the connection unit 21 made of resin (or metal). The linear motion of the metal shaft 2 is transmitted to the shaft 23 in the sensor coil unit 1 indirectly.

【0060】つまり本実施形態は図示するように1次コ
イル11と2次コイル12を同心円状に絶縁体14を介
して積層巻回した2重コイルを用い、この2重コイルを
収納したケース部13aの1次コイル11の中心透孔に
対応する穴部18に有底筒体19を挿入し、この有底筒
体19内に、上記シャフト23を直動自在に配置した構
造となっており、シャフト23はコイル11,12と内
部の金属体20との距離(ギャップ)を樹脂外被体22
により一定に保つようにしてある。そして有底筒体19
の一端開口より外部に突出させた連結部21の凹部に金
属シャフト2の先端を嵌合して固定連結し、金属シャフ
ト2の直動に併せてシャフト23を直動移動させること
ができるようになっている。有底筒体19の一端開口に
形成した内向き突起19aは樹脂外被体22に形成した
段部22aに当たって、シャフト23が有底筒体19よ
り抜け出ないようにする抜け防止手段を構成している。
尚図中13bは固定センサブロック部1の外側ケース部
である。
That is, the present embodiment uses a double coil in which the primary coil 11 and the secondary coil 12 are laminated and wound concentrically via the insulator 14 as shown in the figure, and a case portion accommodating the double coil. The bottomed cylindrical body 19 is inserted into a hole 18 corresponding to the center through hole of the primary coil 11 of the primary coil 13a, and the shaft 23 is arranged in the bottomed cylindrical body 19 so as to be able to move directly. , The shaft 23 adjusts the distance (gap) between the coils 11, 12 and the internal metal body 20 by the resin jacket 22.
To keep it constant. And the bottomed cylinder 19
The distal end of the metal shaft 2 is fitted and fixedly connected to the concave portion of the connecting portion 21 protruding outside from the one end opening so that the shaft 23 can be linearly moved along with the linear movement of the metal shaft 2. Has become. An inward projection 19a formed at one end opening of the bottomed cylindrical body 19 hits a step 22a formed on the resin outer cover 22 to constitute a slip-out preventing means for preventing the shaft 23 from falling out of the bottomed cylindrical body 19. I have.
In the figure, reference numeral 13b denotes an outer case of the fixed sensor block 1.

【0061】(実施形態6)上記実施形態5では代替え
シャフト23のフェライト等の磁性体からなる金属体2
0は全長に亘って断面形状が一定のものを使用している
が、本実施形態では、リニアリティを改善するためにフ
ェライト等の磁性体からなる金属体20を図13に示す
ように円錐形に近似できるように直線的または非直線的
に増加或いは減少させた形状(径を次第に増加または、
減少させる)とし、磁路変化や渦電流損などの磁気効果
による非線形性を線形に近づけるようにしたものであ
る。
(Embodiment 6) In Embodiment 5, the metal member 2 made of a magnetic material such as ferrite of the substitute shaft 23 is used.
In the present embodiment, a metal body 20 made of a magnetic material such as ferrite is formed into a conical shape as shown in FIG. 13 in order to improve the linearity. Shapes that increase or decrease linearly or non-linearly so that they can be approximated (the diameter gradually increases or
) To make the nonlinearity due to magnetic effects such as magnetic path change and eddy current loss close to linear.

【0062】シャフト移動量Dと、センサコイル部1の
あるポイントPに対面する径Dの補正計数K(Dp)は
一般的に下記の式で近似できる。
The amount of shaft movement D and the correction coefficient K (Dp) of the diameter D facing a certain point P of the sensor coil section 1 can be generally approximated by the following equation.

【0063】K(Dp)=kn( Dp/Dst)n
+k2(Dp/Dst)2+k1(Dp/Dst)+C Dst:基準移動量、C:定数、k1、k2…kn:比例
定数 尚金属体20の形状以外は実施形態6と同じであるか
ら、図12の構成と同じ部位には同じ番号、記号を付
し、センサコイル部1及びシャフト23の構成の詳細な
説明は省略する。
K (Dp) = kn (Dp / Dst) n ...
+ K2 (Dp / Dst) 2 + k1 (Dp / Dst) + C Dst: reference movement amount, C: constant, k1, k2... Kn: proportional constant Note that the configuration is the same as that of the sixth embodiment except for the shape of the metal body 20. The same parts and symbols as in the configuration of FIG. 12 are denoted by the same reference numerals and symbols, and detailed description of the configuration of the sensor coil unit 1 and the shaft 23 is omitted.

【0064】(実施形態7)本実施形態は、実施形態6
のシャフト直動検出用構造に加えて、シャフト直動を検
出するための2次コイル12と同様の特性(基本特性、
温度特性)を示す検出用の2次コイルを備えた基準コイ
ル部をセンサコイル部1内に併設し、その基準コイル部
からの信号を基準信号としてセンサ回路3に入力し、セ
ンサ回路3内の基準電源回路36が出力する基準電圧と
の差分を反転アンプからなる積分回路で構成される誤差
増幅回路37により反転増幅され、増幅の出力により発
振回路30へフィードバックし、発振信号を所定レベル
以上に保持するように構成したものである。
(Embodiment 7) This embodiment relates to Embodiment 6
In addition to the structure for detecting the shaft linear motion described above, the same characteristics (basic characteristics,
A reference coil unit having a secondary coil for detection showing temperature characteristics) is provided in the sensor coil unit 1 and a signal from the reference coil unit is input to the sensor circuit 3 as a reference signal. The difference from the reference voltage output from the reference power supply circuit 36 is inverted and amplified by an error amplifier circuit 37 composed of an integrating circuit composed of an inverting amplifier, and the amplified output is fed back to the oscillation circuit 30 to increase the oscillation signal to a predetermined level or more. It is configured to hold.

【0065】具体的には図14に示すようにセンサコイ
ル部1の1次コイル11と、基準コイル部40の1次コ
イル41とを直列に接続したコイル部を外側に巻回し、
内側に、センサコイル部1の2次コイル12と、基準コ
イル部40の検出用の2次コイル42を巻回したコイル
構造となっており、基準コイル部40の2次コイル42
は、代替えのシャフト23が移動しても、絶えずシャフ
ト23と対面できない位置にある。また、逆に常にシャ
フト23と対面させて検出するように設定してもよい。
Specifically, as shown in FIG. 14, a coil portion in which the primary coil 11 of the sensor coil portion 1 and the primary coil 41 of the reference coil portion 40 are connected in series is wound outside,
On the inner side, the secondary coil 12 of the sensor coil unit 1 and the secondary coil 42 for detection of the reference coil unit 40 have a coil structure.
Is located at a position where it cannot constantly face the shaft 23 even when the replacement shaft 23 moves. Conversely, the detection may be set so as to always face the shaft 23 for detection.

【0066】図15は本実施形態に用いるセンサ回路3
の回路構成を示しており、本実施形態のセンサ回路3は
基準コイル部40の1次コイル41とセンサコイル部1
の1次コイル11との直列回路にコンデンサC1を並列
に接続して並列共振回路を構成し、発振回路30により
両1次コイル11,41から高周波磁界を発生するよう
になっている。
FIG. 15 shows a sensor circuit 3 used in this embodiment.
The sensor circuit 3 of the present embodiment comprises a primary coil 41 of a reference coil unit 40 and a sensor coil unit 1.
The capacitor C1 is connected in parallel to the series circuit with the primary coil 11 to form a parallel resonance circuit, and the oscillating circuit 30 generates a high-frequency magnetic field from both the primary coils 11 and 41.

【0067】基準コイル部40の2次巻線42で検出さ
れる発振は、検出回路35され、誤差増幅回路37によ
る差動増幅(誤差増幅)により上述のようなフィードバ
ックが為される。
Oscillation detected by the secondary winding 42 of the reference coil unit 40 is detected by the detection circuit 35, and the above-described feedback is performed by differential amplification (error amplification) by the error amplifier circuit 37.

【0068】尚基準コイル部40の1次巻線41とセン
サコイル部1の1次巻線11を図16に示すように並列
に接続して、基準コイル部40をセンサコイル部1と独
立させるようにしても良い。この場合上述のフィードバ
ックにより一定発振状態に系を保つことができる。。ま
た1次側のコイル11,41を内側に、と2次側のコイ
ル12,42を外側に配置しても良い。
The primary winding 41 of the reference coil unit 40 and the primary winding 11 of the sensor coil unit 1 are connected in parallel as shown in FIG. 16, so that the reference coil unit 40 is independent of the sensor coil unit 1. You may do it. In this case, the system can be maintained in a constant oscillation state by the above-mentioned feedback. . Further, the primary coils 11 and 41 may be arranged inside, and the secondary coils 12 and 42 may be arranged outside.

【0069】基準コイル部40を設けた本実施形態の場
合、温度等の影響により発振回路30の発振状態が変動
して伝達比変化があっても、安定方向に制御することが
できる。
In the case of the present embodiment in which the reference coil section 40 is provided, even if the oscillation state of the oscillation circuit 30 fluctuates due to the influence of temperature or the like and the transmission ratio changes, the control can be performed in a stable direction.

【0070】尚図15,図16の回路中図7の回路と同
じ機能を持つ回路要素には同じ番号、符号を付し、説明
は省略する。 (実施形態8)上記実施形態2〜8ではセンサコイル部
1の1次コイル11,2次コイル12は共に固定された
ものであったが、本実施形態のセンサコイル部1は、図
17に示すようにフェライト等の磁性体からなる金属体
20をインサートした樹脂外被体22をコイルボビン状
に形成し、この樹脂外被体22の周部に1次コイル11
(又は2次コイル12)を巻回した代替え用シャフト2
3’を用い、固定された2次コイル12(又は1次コイ
ル11)と移動する1次コイル11(又は2次コイル1
2)の両者の位置関係で変化するトランス結合(磁気結
合)状態から連続信号を得るようにしたものである。尚
センサ回路3としては、図7に示す回路を用いる。また
移動側コイルの出力は移動によっても断線しないように
導出したコイル線などにより取り出す。
Circuit elements having the same functions as those of the circuit of FIG. 7 in the circuits of FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals and symbols, and description thereof is omitted. (Embodiment 8) In Embodiments 2 to 8, the primary coil 11 and the secondary coil 12 of the sensor coil unit 1 are both fixed, but the sensor coil unit 1 of this embodiment is shown in FIG. As shown in the figure, a resin jacket 22 in which a metal body 20 made of a magnetic material such as ferrite is inserted is formed in a coil bobbin shape.
(Or secondary coil 12) wound alternative shaft 2
3 ′, the fixed secondary coil 12 (or the primary coil 11) and the moving primary coil 11 (or the secondary coil 1)
A continuous signal is obtained from the transformer coupling (magnetic coupling) state that changes depending on the positional relationship between the two. The circuit shown in FIG. 7 is used as the sensor circuit 3. Also, the output of the moving side coil is taken out by a coil wire or the like which is led out so as not to be disconnected even by movement.

【0071】(実施形態9)上記各実施形態ではセンサ
コイル部1内に直接金属シャフト2を直動自在に挿入す
るか、或いはセンサコイル部1内に設けた代替え用のシ
ャフト23、23’に金属シャフト2を同軸状に連結す
る構成であったが、本実施形態では、図18に示すよう
にセンサコイル部1内に設けた代替え用のシャフト2
3”の直動方向に並行するように配置した金属シャフト
2との間を金属シャフト2に固定されたアーム2aによ
りシャフト20と連結してシャフト20を金属シャフト
2の直動に連動させるようにしたものである。
(Embodiment 9) In each of the above embodiments, the metal shaft 2 is inserted directly into the sensor coil unit 1 so as to be able to move linearly, or the replacement shafts 23 and 23 'provided in the sensor coil unit 1 are used. In this embodiment, the metal shaft 2 is coaxially connected. However, in the present embodiment, the replacement shaft 2 provided in the sensor coil unit 1 as shown in FIG.
An arm 2a fixed to the metal shaft 2 connects the shaft 20 with the metal shaft 2 arranged so as to be parallel to the 3 "linear motion direction so that the shaft 20 is linked to the linear motion of the metal shaft 2. It was done.

【0072】シャフト23”としてはフェライトのよう
な磁性体からなる金属体或いは図12,図13に示した
代替え用シャフト23と同様に金属体を樹脂外被体にイ
ンサートして形成したものを用い、金属体とコイルとの
距離(ギャップ)を一定に保つような構成としてある。
As the shaft 23 ″, a metal body made of a magnetic material such as ferrite or a metal body formed by inserting a metal body into a resin jacket as in the alternative shaft 23 shown in FIGS. 12 and 13 is used. The configuration is such that the distance (gap) between the metal body and the coil is kept constant.

【0073】(実施形態10)上記各実施形態ではセン
サ回路3はセンサコイル部1に内蔵または近傍に設ける
構成としているが、本実施形態では図19に示すように
センサコイル部1からコイル線にて位置的にセンサ回路
3をセンサコイル部1より切り離して、自動車用演算制
御装置(ECU)4の近傍若しくは内蔵するようにした
ものである。尚その他の構成は実施形態1に準ずるが、
上記実施形態1以外の何れの実施形態にも適用できるの
は勿論である。
(Embodiment 10) In each of the above embodiments, the sensor circuit 3 is provided in the sensor coil unit 1 or provided near the sensor coil unit 1. In this embodiment, as shown in FIG. The sensor circuit 3 is separated from the sensor coil unit 1 in position, so that the sensor circuit 3 is located near or incorporated in the arithmetic and control unit (ECU) 4 for a vehicle. Other configurations are the same as in the first embodiment,
Needless to say, the present invention can be applied to any embodiment other than the first embodiment.

【0074】尚本発明におけるシャフトの直動とは直線
状に移動する他に、回転しながら軸方向に進行・後退す
る場合を含み、上記回転進行する構成がとれる場合に
は、この構成を採用しても勿論良い。
The linear motion of the shaft in the present invention includes not only the case where the shaft moves linearly but also the case where the shaft advances and retreats in the axial direction while rotating. Of course it is good.

【0075】[0075]

【発明の効果】請求項1の発明では、1乃至複数のコイ
ルからなるセンサコイル部と、センサコイル部のコイル
から発生させる高周波磁界内に直動自在に配置され、被
検出物体の動きに連動する金属製のシャフトと、センサ
コイル部とシャフトの位置関係で変化する磁界変化量を
連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたので、シャフ
トの直動による移動距離に応じた特異点、極値のない連
続信号を取り出すことができ、そのためシャフトの位置
ずれに対しても安定した検出が行え、またシャフトの移
動量が増加してもリニアリティが安定し、さらに永久磁
石を使用しないため経時的変化が無く安定した性能を維
持できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the sensor coil section comprising one or more coils and the high-frequency magnetic field generated from the coil of the sensor coil section are arranged so as to be able to move directly and interlock with the movement of the object to be detected. A metal shaft, and a sensor circuit that extracts a magnetic field change amount that changes according to the positional relationship between the sensor coil portion and the shaft by a continuous signal, so that a singular point and an extreme value corresponding to a moving distance due to direct movement of the shaft are provided. It is possible to take out continuous signals without noise, so that stable detection can be performed even if the shaft is misaligned, linearity is stable even if the amount of shaft movement increases, and changes over time because no permanent magnet is used. There is an effect that stable performance can be maintained without any problem.

【0076】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、センサ回路は、センサコイル部のコイルに高周波
磁界を発生させる発振回路と、高周波磁界を発生するセ
ンサコイル部のコイルとシャフトとの位置関係に起因す
る発振回路の発振状態の変化を検出する検出回路と、検
出回路の検出信号を検波増幅する検波増幅回路と、検波
増幅回路からの出力信号から必要以外の周波数域をカッ
トするフィルタ回路と、フィルタ回路の出力信号を低イ
ンピーダンス化して出力する出力バッファ回路とから成
り、出力信号電圧とシャフトの移動距離との間に比例関
係を持たせたので、リップルなどの影響を受けることな
く、安定した検出信号を得ることができるものであると
いう効果がある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the sensor circuit includes an oscillation circuit for generating a high-frequency magnetic field in the coil of the sensor coil unit, and a coil and a shaft of the sensor coil unit for generating the high-frequency magnetic field. A detection circuit that detects a change in the oscillation state of the oscillation circuit due to a positional relationship, a detection amplification circuit that detects and amplifies a detection signal of the detection circuit, and a filter that cuts an unnecessary frequency band from an output signal from the detection amplification circuit It consists of a circuit and an output buffer circuit that outputs the output signal of the filter circuit with low impedance and outputs a proportional relationship between the output signal voltage and the moving distance of the shaft, so that it is not affected by ripples etc. This has the effect that a stable detection signal can be obtained.

【0077】請求項3の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び該励起用のコイルを2重巻線し
て両コイルをトランス結合したセンサコイル部と、セン
サコイル部の内側コイルの中心透孔内に直動自在に配置
され、被検出物体の動きに連動する金属製のシャフト
と、センサコイル部とシャフトの位置関係で変化するト
ランス結合状態の変化量を連続信号で抽出するセンサ回
路とを備えたので、励起用のコイルから安定した高周波
磁界を発生させることができ、しかも巻数比のばらつき
に依存するだけで、相対的な信号処理が行え、絶対的な
ばらつきの影響を減らすことができるという効果があ
る。
According to the third aspect of the present invention, an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field, a sensor coil part in which the exciting coil is double-wound and both coils are transformer-coupled, and an inner coil of the sensor coil part A metal shaft that is linearly movable in the central through-hole, and a sensor that extracts the amount of change in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil and the shaft with a continuous signal, in conjunction with the movement of the object to be detected. Circuit, a stable high-frequency magnetic field can be generated from the excitation coil, and relative signal processing can be performed only by relying on variations in the turns ratio, reducing the effects of absolute variations. There is an effect that can be.

【0078】請求項4の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び該励起用のコイルを同軸で直線
状に連なるように配置してトランス結合した検出用のコ
イルを有するセンサコイル部と、センサコイル部の両コ
イルの中心透孔内に直動自在に配置され、被検出物体の
動きに連動する金属製のシャフトと、センサコイル部と
シャフトの位置関係で変化するトランス結合状態の変化
量を連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたので、励
起用のコイルから安定した高周波磁界を発生させること
ができ、しかも巻数比のばらつきに依存するだけで、相
対的な信号処理が行え、絶対的なばらつきの影響を減ら
すことができ、しかも両コイルの巻線比の制約がないと
いう効果がある。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sensor coil section having an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field, and a detecting coil which is disposed in such a manner that the exciting coil is coaxially and linearly connected and is transformer-coupled. , A metal shaft that is arranged to be able to move directly in the center through holes of both coils of the sensor coil part, and that changes in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil part and the shaft in conjunction with the movement of the detected object With a sensor circuit that extracts the amount as a continuous signal, a stable high-frequency magnetic field can be generated from the excitation coil, and relative signal processing can be performed only by relying on variations in the turns ratio. The effect of the absolute variation can be reduced and there is no restriction on the winding ratio of both coils.

【0079】請求項5の発明では、軸方向を同じ方向と
して所定の間隙を開けて配置した高周波磁界発生させる
励起用のコイル及び該コイルにトランス結合した検出用
のコイルを有するセンサコイル部と、センサコイル部の
両コイルの間の間隙に両コイルの軸方向と直交する方向
に直動自在に配置され、被検出物体の動きに連動する金
属製のシャフトと、センサコイル部の両コイルとシャフ
トの位置関係で変化するトランス結合状態の変化量を連
続信号で抽出するセンサ回路とを備えたので、励起用の
コイルから安定した高周波磁界を発生させることがで
き、しかも巻数比のばらつきに依存するだけで、相対的
な信号処理が行え、絶対的なばらつきの影響を減らすこ
とができ、しかもセンサコイル部の両コイルの同一化が
図れ、またシャフトを側方から組み付けることができる
という効果がある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a sensor coil unit having an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field and having a coil and a detecting coil which is transformer-coupled to the coil, the axial direction being the same direction and arranged with a predetermined gap therebetween. A metal shaft that is disposed in a gap between the two coils of the sensor coil unit so as to be able to move linearly in a direction perpendicular to the axial direction of the two coils, and that interlocks with the movement of the object to be detected; And a sensor circuit that extracts the amount of change in the transformer coupling state that changes with the positional relationship as a continuous signal, so that a stable high-frequency magnetic field can be generated from the excitation coil, and that it depends on variations in the turns ratio. Can perform relative signal processing, reduce the effects of absolute variations, and make the two coils of the sensor coil unit the same. There is an effect that can be assembled from the side.

【0080】請求項6の発明では、高周波磁界を発生さ
せる励起用のコイル及び検出用のコイルとで構成される
センサコイル部と、検出用のコイル若しくは励起用のコ
イルの何れか一方のコイルを周囲に巻回して他方のコイ
ルの中心透孔内に一方のコイルとともに直動自在に配置
されたシャフトと、該シャフトの移動によるセンサコイ
ル部の両コイルの位置関係で変化するトランス結合状態
の変化量を連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたの
で、完全なトランス構造のセンサコイル部でシャフトの
直動に合わせ、伝達比変化の安定性の向上が図れるとい
う効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, a sensor coil unit including an exciting coil for generating a high-frequency magnetic field and a detecting coil, and one of the detecting coil and the exciting coil is connected to a sensor coil unit. A shaft wound around the shaft and arranged in a central through-hole of the other coil so as to be able to linearly move together with the one coil, and a change in a transformer coupling state that changes due to a positional relationship between the two coils of the sensor coil portion due to movement of the shaft With the provision of the sensor circuit for extracting the quantity as a continuous signal, there is an effect that the stability of the change in the transmission ratio can be improved in accordance with the direct movement of the shaft in the sensor coil portion having a complete transformer structure.

【0081】請求項7の発明では、請求項3〜6の何れ
かの発明において、センサ回路は、センサコイル部の励
起用のコイルに高周波磁界を発生させる発振回路と、セ
ンサコイル部のトランス結合状態の変化を検出用のコイ
ルの出力から検出する検出回路と、検出回路の検出信号
を検波増幅する検波増幅回路と、検波増幅回路からの出
力信号から必要以外の周波数域をカットするフィルタ回
路と、フィルタ回路の出力信号を低インピーダンス化し
て出力する出力バッファ回路とから成り、出力信号電圧
とシャフトの移動距離との間に比例関係を持たせてある
ので、出力信号電圧とシャフトの移動距離との間に比例
関係を持たせたので、リップルなどの影響を受けること
なく、安定した検出信号を得ることができるものである
という効果がある。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the third to sixth aspects of the present invention, the sensor circuit includes: an oscillation circuit for generating a high-frequency magnetic field in an excitation coil of the sensor coil unit; A detection circuit that detects a change in state from the output of the detection coil, a detection amplification circuit that detects and amplifies the detection signal of the detection circuit, and a filter circuit that cuts unnecessary frequency ranges from the output signal from the detection amplification circuit. And an output buffer circuit that outputs the output signal of the filter circuit with low impedance and outputs the output signal voltage and the moving distance of the shaft because the output signal voltage and the moving distance of the shaft have a proportional relationship. Has a proportional relationship between them, so that there is an effect that a stable detection signal can be obtained without being affected by ripples or the like.

【0082】請求項8の発明では、請求項1〜7の何れ
かの発明において、上記シャフトは、被検出物体の直動
する金属シャフトであるから、構造が簡単であるという
効果がある。
According to the eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is a metal shaft which directly moves the object to be detected, so that the structure is simple.

【0083】請求項9の発明では、請求項1〜7の何れ
かの発明において、上記シャフトは、センサコイル部の
外部に設けられた被検出物体の直動する金属シャフトと
直線状に連結されて金属シャフトの直動と連動する別の
金属体により少なくとも構成され、該金属体の周面と対
面するセンサコイル部のコイルの内周面との距離を一定
に保持して成るので、不特定の金属シャフトを直接用い
る場合に比べて、予め特性が分かっている金属体からな
るシャフトを用いることができるため安定した検出が可
能とな特徴とするという効果がある。
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is linearly connected to a metal shaft, which is provided outside the sensor coil portion and directly moves the object to be detected. At least by another metal body that interlocks with the linear motion of the metal shaft, and the distance between the circumferential surface of the metal body and the inner circumferential surface of the coil of the sensor coil portion facing the same is kept constant. Compared with the case where the metal shaft is directly used, a shaft made of a metal body whose characteristics are known in advance can be used, so that there is an effect that stable detection is possible.

【0084】請求項10の発明では、請求項9の発明に
おいて、上記金属体は形状加工によりリニア補正して成
るので、シャフトの直動に対して近似的リニア信号を得
ることができ、シャフトの移動量が増してもリニアリテ
ィ安定が図れるという効果がある。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the present invention, since the metal body is linearly corrected by shape processing, an approximate linear signal can be obtained with respect to direct movement of the shaft. There is an effect that the linearity can be stabilized even if the moving amount increases.

【0085】請求項11の発明では、請求項1〜7の何
れかの発明において、上記シャフトは、センサコイル部
の外部に設けられた被検出物体の直動する金属シャフト
に固定されたアームを介して連結されて金属シャフトの
直動と並行連動する別の金属体により少なくとも構成さ
れ、該金属体の周面と対面するセンサコイル部のコイル
の内周面との距離を一定に保持してあるので、不特定の
金属シャフトを直接用いる場合に予め特性が分かってい
る金属体からなるシャフトを用いることができるため安
定した検出が可能となり、しかも金属シャフトの軸上か
ら離してセンサコイル部を設置することができ、センサ
コイル部の取付自由度が向上するという効果がある。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects of the present invention, the shaft is an arm fixed to a metal shaft, which is provided outside the sensor coil portion and moves directly on the object to be detected. At least a separate metal body connected in parallel with the linear motion of the metal shaft and connected with the metal shaft, while maintaining a constant distance between the circumferential surface of the metal body and the inner circumferential surface of the coil of the sensor coil unit facing the same. Therefore, when an unspecified metal shaft is used directly, it is possible to use a shaft made of a metal body whose characteristics are known in advance, so that stable detection is possible, and furthermore, the sensor coil portion is separated from the metal shaft axis. It can be installed, and there is an effect that the degree of freedom in mounting the sensor coil portion is improved.

【0086】請求項12の発明では、請求項1〜10の
何れか記載の発明において、センサコイル部と同様の特
性を持つ基準コイル部を並設し、センサ回路には基準コ
イル部からの出力信号電圧と基準電圧との差分増幅を行
って基準コイル部の出力電圧信号が一定になるようにセ
ンサコイル部のコイルで磁界を発生させる動作を制御す
る手段を設けたので、温度の影響などによる動作ばらつ
きに対して安定した検出が行え、外部の演算制御装置側
に温度補償対策を施す必要が無く、また分解能を良くす
ることができるという効果がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, a reference coil unit having the same characteristics as the sensor coil unit is provided in parallel, and an output from the reference coil unit is provided in the sensor circuit. A means is provided to control the operation of generating a magnetic field in the coil of the sensor coil so that the output voltage signal of the reference coil is constant by amplifying the difference between the signal voltage and the reference voltage. There is an effect that stable detection can be performed with respect to operation variation, there is no need to take measures for temperature compensation on the external arithmetic and control unit side, and the resolution can be improved.

【0087】請求項13の発明では、請求項1〜11の
何れか記載の発明において、センサコイル部から導出す
るコイル線にてセンサコイル部から位置的にセンサ回路
を離して設けたので、センサコイル部と、センサ回路と
を分離して設置することができ、そのためセンサ回路の
センサコイル部が設けられる狭い場所から離れた温度な
どの環境的に有利な場所に設置する事が可能となるとい
う効果がある。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in any one of the first to eleventh aspects, the sensor circuit is provided at a position separated from the sensor coil portion by a coil wire derived from the sensor coil portion. The coil part and the sensor circuit can be installed separately, which enables the sensor circuit to be installed in an environmentally advantageous place such as a temperature away from a narrow place where the sensor coil part is provided. effective.

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

【図1】本発明の実施形態1の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】同上に用いるセンサ回路の回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a sensor circuit used in the embodiment.

【図3】同上のセンサ回路の出力信号電圧の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an output signal voltage of the sensor circuit according to the first embodiment.

【図4】同上に用いる別のセンサ回路の回路構成図であ
る。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of another sensor circuit used in the embodiment.

【図5】本発明の実施形態2の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of Embodiment 2 of the present invention.

【図6】(a)は同上のセンサコイル部の側面断面図で
ある。(b)は(a)のA−A’断面図である。
FIG. 6A is a side sectional view of the sensor coil unit according to the first embodiment. (B) is an AA 'sectional view of (a).

【図7】同上に用いるセンサ回路の回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a sensor circuit used in the Embodiment.

【図8】同上のセンサ回路の出力信号電圧の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an output signal voltage of the sensor circuit according to the first embodiment.

【図9】本発明の実施形態3の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態4の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図11】(a)は同上のセンサコイル部の側面断面図
である。(b)は(a)のA−A’断面図である。
FIG. 11A is a side sectional view of the sensor coil unit according to the third embodiment. (B) is an AA 'sectional view of (a).

【図12】本発明の実施形態5のセンサコイル部の構成
説明図である。
FIG. 12 is a configuration explanatory view of a sensor coil unit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態6のセンサコイル部の構成
説明図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a sensor coil unit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施形態7のセンサコイル部の構成
説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a sensor coil unit according to a seventh embodiment of the present invention.

【図15】同上に用いるセンサ回路の回路構成図であ
る。
FIG. 15 is a circuit configuration diagram of a sensor circuit used in Embodiment 1;

【図16】同上の別の形態のセンサコイル部に対応する
センサ回路の回路構成図である。
FIG. 16 is a circuit configuration diagram of a sensor circuit corresponding to a sensor coil unit of another embodiment of the above.

【図17】本発明の実施形態8のセンサコイル部の構成
説明図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a sensor coil unit according to an eighth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施形態9の構成説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of a configuration of a ninth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施形態10のセンサコイル部の構
成説明図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of a sensor coil unit according to a tenth embodiment of the present invention.

【図20】従来例の構成図である。FIG. 20 is a configuration diagram of a conventional example.

【図21】別の従来例の構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram of another conventional example.

【図22】従来の無接触式ポジションセンサの信号電圧
の問題説明図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a problem of a signal voltage of a conventional non-contact position sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサコイル部 2 シャフト 3 センサ回路 4 自動車用演算制御装置 5 バックライト 6 イグニション 10 コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor coil part 2 Shaft 3 Sensor circuit 4 Arithmetic control device for automobile 5 Backlight 6 Ignition 10 Coil

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Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1乃至複数のコイルからなるセンサコイル
部と、センサコイル部のコイルから発生させる高周波磁
界内に直動自在に配置され、被検出物体の動きに連動す
る金属製のシャフトと、センサコイル部とシャフトの位
置関係で変化する磁界変化量を連続信号で抽出するセン
サ回路とを備えたことを特徴とする無接触式ポジション
センサ。
1. A sensor coil section comprising one or more coils, a metal shaft disposed so as to be able to move directly in a high-frequency magnetic field generated from a coil of the sensor coil section, and interlocked with the movement of an object to be detected. A non-contact type position sensor, comprising: a sensor circuit for extracting, as a continuous signal, a magnetic field change amount that changes according to a positional relationship between the sensor coil unit and the shaft.
【請求項2】センサ回路は、センサコイル部のコイルに
高周波磁界を発生させる発振回路と、高周波磁界を発生
するセンサコイル部のコイルとシャフトとの位置関係に
起因する発振回路の発振状態の変化を検出する検出回路
と、検出回路の検出信号を検波増幅する検波増幅回路
と、検波増幅回路からの出力信号から必要以外の周波数
域をカットするフィルタ回路と、フィルタ回路の出力信
号を低インピーダンス化して出力する出力バッファ回路
とから成り、出力信号電圧とシャフトの移動距離との間
に比例関係を持たせて成ることを特徴とする請求項1記
載の無接触式ポジションセンサ。
2. A sensor circuit comprising: an oscillation circuit for generating a high-frequency magnetic field in a coil of a sensor coil unit; and a change in an oscillation state of the oscillation circuit caused by a positional relationship between a coil of the sensor coil unit for generating a high-frequency magnetic field and a shaft. Detection circuit, a detection amplification circuit that detects and amplifies the detection signal of the detection circuit, a filter circuit that cuts unnecessary frequency bands from an output signal from the detection amplification circuit, and a low impedance output signal of the filter circuit. 2. A non-contact position sensor according to claim 1, further comprising an output buffer circuit for outputting the output signal and a proportional relationship between the output signal voltage and the moving distance of the shaft.
【請求項3】高周波磁界を発生させる励起用のコイル及
び該励起用のコイルを2重巻線して両コイルをトランス
結合したセンサコイル部と、センサコイル部の内側コイ
ルの中心透孔内に直動自在に配置され、被検出物体の動
きに連動する金属製のシャフトと、センサコイル部とシ
ャフトの位置関係で変化するトランス結合状態の変化量
を連続信号で抽出するセンサ回路とを備えたことを特徴
とする無接触式ポジションセンサ。
3. An exciting coil for generating a high-frequency magnetic field, a sensor coil portion in which the exciting coil is double-wound and both coils are transformer-coupled, and a central through hole of an inner coil of the sensor coil portion. It is provided with a metal shaft that is arranged so as to be able to move linearly and interlocks with the movement of the object to be detected, and a sensor circuit that extracts the amount of change in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil and the shaft with a continuous signal. Non-contact type position sensor characterized by the above-mentioned.
【請求項4】高周波磁界を発生させる励起用のコイル及
び該励起用のコイルを同軸で直線状に連なるように配置
してトランス結合した検出用のコイルを有するセンサコ
イル部と、センサコイル部の両コイルの中心透孔内に直
動自在に配置され、被検出物体の動きに連動する金属製
のシャフトと、センサコイル部とシャフトの位置関係で
変化するトランス結合状態の変化量を連続信号で抽出す
るセンサ回路とを備えたことを特徴とする無接触式ポジ
ションセンサ。
4. A sensor coil section having an excitation coil for generating a high-frequency magnetic field, a coil for detection, which is arranged so that the excitation coil is coaxially and linearly connected and transformer-coupled, A continuous signal is provided in the center through-holes of both coils so that the amount of change in the transformer coupling state that changes according to the positional relationship between the sensor coil section and the shaft, and the amount of change in the transformer coupling state that is linked to the movement of the object to be detected, are linearly movable. A non-contact position sensor, comprising: a sensor circuit for extracting.
【請求項5】軸方向を同じ方向として所定の間隙を開け
て配置した高周波磁界発生させる励起用のコイル及び該
コイルにトランス結合した検出用のコイルを有するセン
サコイル部と、センサコイル部の両コイルの間の間隙に
両コイルの軸方向と直交する方向に直動自在に配置さ
れ、被検出物体の動きに連動する金属製のシャフトと、
センサコイル部の両コイルとシャフトの位置関係で変化
するトランス結合状態の変化量を連続信号で抽出するセ
ンサ回路とを備えたことを特徴とする無接触式ポジショ
ンセンサ。
5. A sensor coil unit comprising: an excitation coil for generating a high-frequency magnetic field, which is arranged with a predetermined gap in the same axial direction, and a detection coil transformer-coupled to the coil; A metal shaft that is disposed in the gap between the coils so as to be able to move linearly in a direction orthogonal to the axial direction of both coils, and that interlocks with the movement of the detected object;
A non-contact position sensor, comprising: a sensor circuit for extracting, as a continuous signal, a change amount of a transformer coupling state that changes according to a positional relationship between both coils of the sensor coil unit and the shaft.
【請求項6】高周波磁界を発生させる励起用のコイル及
び検出用のコイルとで構成されるセンサコイル部と、検
出用のコイル若しくは励起用のコイルの何れか一方のコ
イルを周囲に巻回して他方のコイルの中心透孔内に一方
のコイルとともに直動自在に配置されたシャフトと、該
シャフトの移動によるセンサコイル部の両コイルの位置
関係で変化するトランス結合状態の変化量を連続信号で
抽出するセンサ回路とを備えたことを特徴とする無接触
式ポジションセンサ。
6. A sensor coil section comprising an excitation coil and a detection coil for generating a high-frequency magnetic field, and one of a detection coil and an excitation coil wound around the sensor coil. A continuous signal is used to indicate the amount of change in the transformer coupling state that changes in the positional relationship between the two coils of the sensor coil unit due to the movement of the shaft and the shaft that is linearly movable together with the one coil in the center through hole of the other coil. A non-contact position sensor, comprising: a sensor circuit for extracting.
【請求項7】センサ回路は、センサコイル部の励起用の
コイルに高周波磁界を発生させる発振回路と、センサコ
イル部のトランス結合状態の変化を検出用のコイルの出
力から検出する検出回路と、検出回路の検出信号を検波
増幅する検波増幅回路と、検波増幅回路からの出力信号
から必要以外の周波数域をカットするフィルタ回路と、
フィルタ回路の出力信号を低インピーダンス化して出力
する出力バッファ回路とから成り、出力信号電圧とシャ
フトの移動距離との間に比例関係を持たせて成ることを
特徴とする請求項3〜6の何れ記載の無接触式ポジショ
ンセンサ。
7. A sensor circuit comprising: an oscillation circuit for generating a high-frequency magnetic field in an excitation coil of a sensor coil unit; a detection circuit for detecting a change in a transformer coupling state of the sensor coil unit from an output of the detection coil; A detection amplification circuit that detects and amplifies a detection signal of the detection circuit, and a filter circuit that cuts out unnecessary frequency ranges from an output signal from the detection amplification circuit,
7. An output buffer circuit which outputs an output signal of the filter circuit with a low impedance and outputs the output signal, wherein the output signal voltage and the moving distance of the shaft have a proportional relationship. The non-contact type position sensor described in the above.
【請求項8】上記シャフトは、被検出物体の直動する金
属シャフトであることを特徴とする請求項1〜7の何れ
か記載の無接触式ポジションセンサ。
8. A non-contact position sensor according to claim 1, wherein said shaft is a metal shaft which directly moves an object to be detected.
【請求項9】上記シャフトは、センサコイル部の外部に
設けられた被検出物体の直動する金属シャフトと直線状
に連結されて金属シャフトの直動と連動する別の金属体
により少なくとも構成され、該金属体の周面と対面する
センサコイル部のコイルの内周面との距離を一定に保持
して成ることを特徴とする請求項1〜7の何れか記載の
無接触式ポジションセンサ。
9. The shaft is at least constituted by another metal body which is linearly connected to a metal shaft of the object to be detected which is provided outside the sensor coil section and which is linearly connected to the linear movement of the metal shaft. The non-contact position sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a distance between a peripheral surface of the metal body and an inner peripheral surface of the coil of the sensor coil unit facing the peripheral surface is kept constant.
【請求項10】上記金属体は形状加工によりリニア補正
して成ることを特徴とする請求項9記載の無接触式ポジ
ションセンサ。
10. The non-contact position sensor according to claim 9, wherein said metal body is linearly corrected by shape processing.
【請求項11】上記シャフトは、センサコイル部の外部
に設けられた被検出物体の直動する金属シャフトに固定
されたアームを介して連結されて金属シャフトの直動と
並行連動する別の金属体により少なくとも構成され、該
金属体の周面と対面するセンサコイル部のコイルの内周
面との距離を一定に保持して成ることを特徴とする請求
項1〜7の何れか記載の無接触式ポジションセンサ。
11. The above-mentioned shaft is connected to a metal shaft provided on the outside of the sensor coil unit, which is fixed to a metal shaft which moves directly on the object to be detected, via an arm fixed thereto. 8. The sensor according to claim 1, wherein a distance between a peripheral surface of the metal body and an inner peripheral surface of the coil of the sensor coil part facing the metallic body is kept constant. Contact type position sensor.
【請求項12】センサコイル部と同様の特性を持つ基準
コイル部を並設し、センサ回路には基準コイル部からの
出力信号電圧と基準電圧との差分増幅を行って基準コイ
ル部の出力電圧信号が一定になるようにセンサコイル部
のコイルで磁界を発生させる動作を制御する手段を設け
たことを特徴とする請求項1〜11の何れか記載の無接
触式ポジションセンサ。
12. A reference coil unit having the same characteristics as the sensor coil unit is provided in parallel, and a differential amplification between an output signal voltage from the reference coil unit and the reference voltage is performed in the sensor circuit to output the reference voltage from the reference coil unit. The non-contact position sensor according to any one of claims 1 to 11, further comprising means for controlling an operation of generating a magnetic field by a coil of the sensor coil unit so that a signal is constant.
【請求項13】センサコイル部から導出するコイル線に
てセンサコイル部から位置的にセンサ回路を離して設け
たことを特徴とする請求項1〜請求項12の何れか記載
の無接点式ポジションセンサ。
13. The contactless position according to claim 1, wherein a sensor circuit is provided at a position separated from the sensor coil portion by a coil wire derived from the sensor coil portion. Sensors.
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