JPH08101006A - バリアブルコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少ない部品点数と簡単な構造を有するにも関わ
らず１８０度以上の回動角においても静電容量を制御可
能なバリアブルコンデンサを提供すること。 【構成及び効果】基端部９がケーシング１に固定された
ピン５に係止され、付勢端６がロータ２に固定された少
なくとも一対の渦巻ばね３、３を、径方向に空隙を隔て
て互いに対面するように巻装する。このようにすれば、
ロータ２の回動とともに径方向に隣接する渦巻ばね３、
３間の空隙が縮小し、その分だけ両渦巻ばね３、３間の
静電容量が増大する。特に、本構成によればロータ２の
回動角が１８０度を越えても回動角に応じて静電容量を
変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は戻し回転用のバネを持っ
たバリアブルコンデンサ及びこのバリアブルコンデンサ
を用いたスロットルバルブの回転角検出用のスロットル
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバリアブルコンデンサは、互いに
電気的に絶縁された回動平板電極と固定平板電極とを交
互に積み重ねて構成され、回動平板電極の回転による両
者の対向面積の総和の変化により静電容量を変化させて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】上記した従来の平板
電極回動式のバリアブルコンデンサは、以下の問題点を
有している。まず、静電容量の出力精度を確保するため
に、対向するそれぞれ多数枚の回動平板電極と固定平板
電極との間のギャップを一々正確に保持する必要があ
り、構造及び組立工程が複雑であり、部品の寸法精度及
び剛性の確保も必要であった。

【０００４】また、回動平板電極の回動に伴う静電容量
の変化は回動角１８０度までであり、１８０度以上の回
動に応じた静電容量の大変化を実現することは原理上、
不可能であった。本発明は上記問題点に鑑みなされたも
のであり、少ない部品点数と簡単な構造を有するにも関
わらず１８０度以上の回動角においても静電容量を出力
可能なバリアブルコンデンサ及びこのバリアブルコンデ
ンサを用いたスロットルバルブ開度検出用のスロットル
センサを提供することを、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成のバ
リアブルコンデンサは、ケーシングと、前記ケ−シング
に回動自在に支持されたロータと、導電性を有して前記
ケーシングに収容されるとともに基端が前記ケーシング
に固定され付勢端が前記ロータに固定された複数枚の螺
旋板状の渦巻ばねとを備え、空隙を隔てて互いに対面し
て同心状に巻装される複数の前記渦巻ばねが対向電極を
構成することを特徴としている。

【０００６】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記ケーシングに固定されて前記渦巻ばね
の基端を固定するとともに前記渦巻ばねに給電する信号
導出兼ばね固定用のピンを有することを特徴としてい
る。本発明の第３の構成は、上記第１の構成において更
に、前記ケーシングが、前記ケ−シングの内部空間を分
断して互いに軸方向に隣接する渦巻ばね室と回路室とを
区画形成する隔壁を有することを特徴としている。

【０００７】本発明の第４の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記ケーシングがスロットルバルブのバル
ブハウジングに固定され、前記ロータが前記スロットル
バルブの弁軸に連動されることを特徴としている。

【０００８】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成によれば、
基端がケーシングに、付勢端がロータに固定された少な
くとも一対の渦巻ばねを、径方向に空隙を隔てて互いに
対面するように巻装する。このようにすれば、ロータの
回動とともに径方向に隣接する渦巻ばね間の空隙が縮小
し、その分だけ両渦巻ばね間の静電容量が増大する。特
に、本構成によればロータの回動角が１８０度を越えて
も回動角に応じて静電容量を変化させることができ、応
用範囲が拡がるという利点がある。また、本構成によれ
ば、ロータへの回動トルクの付与をストップすれば、ロ
ータは渦巻ばねの復元力により自動的に初期位置に戻る
ことができ、使い勝手がよいという利点もある。更に、
本構成のバリアブルコンデンサは、一対以上の渦巻ばね
の各端をケーシング及びロータに係止するだけで構成す
ることができ、部品点数が少なく構造が極めて簡単であ
るという利点を有している。

【０００９】本発明の第２の構成によれば、上記第１の
構成において更に、渦巻ばねの基端は、ケーシングに固
定される給電用のピンに固定される。すなわち渦巻ばね
の基端係止用のピンがそれに電圧を印加するピンを兼用
している。このようにすれば、一層の部品点数の削減及
び構成の簡単化を実現することができる。本発明の第３
の構成によれば、上記第１の構成において更に、ケーシ
ング内に軸方向に隣接して渦巻ばね室と回路室とが区画
形成され、渦巻ばね室に渦巻ばね及びロータが収容さ
れ、回路室に上記渦巻ばねに給電するとともに渦巻ばね
の状態に応じて回動角を検出する回路基板が収容され
る。このようにすれば、渦巻ばねと回路部との間のライ
ンが短縮できて浮遊容量が減少する。

【００１０】特に、両室の間の隔壁を上記ピンが貫通す
る構成を採用すれば、回路室の回路基板はこのピンに所
定の電圧を給電すればよく、回路基板から渦巻ばねへの
給電配線を極めて簡単とすることができる。一例におい
て、このピンは回路基板に設けられたスルーホールに嵌
入され、はんだなどによりスルーホール周辺の導体層に
電気的に接続される。他例において、このピンは回路基
板固定用の支持ピンを兼用することができる。このよう
にすれば一層、装置構成を簡単化することができる。

【００１１】本発明の第４の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、ケーシングがスロットルバルブのバルブハ
ウジングに固定され、ロータはスロットルバルブの弁軸
に連動されるので、スロットルバルブの開度を検出する
スロットルセンサに適用することができる。この場合、
渦巻ばねはスロットルセンサの弁軸の戻りばね（リター
ンスプリング）を兼用することができ、部品点数の削減
及び構造の簡単化を実現することができる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）図１は本実施例のバリアブルコンデンサ１
００の蓋板１ｃが無い場合の正面図、図２は図１のバリ
アブルコンデンサ１００の軸方向断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ線矢視断面図を示す。

【００１３】このバリアブルコンデンサ１００は樹脂製
のケ−シング１を有し、ケ−シング１内には、それぞれ
略角箱状のロータ室１０と回路室１１とが軸方向（図
２、図３中、上下方向）に隔壁８を隔てて隣接して形成
されている。ロータ室１０及び回路室１１は、それぞれ
隔壁８と反対側が開口されており、ロータ室１０及び回
路室１１を有するケ−シング１の主部から径方向にコネ
クタ筒部１３が突出している。ケ−シング１の上記主部
からコネクタ筒部１３と直角な径方向両側へケ−シング
１の固定用の鍔状突起１ａが突設されている。両鍔状突
起１ａにはそれぞれ軸方向に締結用の孔２８が形成され
ている。

【００１４】また、ロータ室１０を挟んで反隔壁８側に
位置するケ−シング１の端面には、開口１ｂを有する蓋
板１ｃが設けられており、蓋板１ｃは開口１ｂの周囲に
環状突起１ｄを有している。一方、回路室１１を挟んで
反隔壁８側に位置するケ−シング１の端面には、回路室
１１の開口を閉鎖する蓋板１ｅが設けられている。ロー
タ室１０内には、樹脂からなる円柱状のロータ２と、こ
のロータ２の外周面の係止溝７に付勢端６が係止される
とともに螺旋板状に形成された一対の渦巻ばね３とが回
転自在に保持されている。ロータ室１０の互いに反対側
の２隅にはピン支持用の張出部４がケ−シング１からロ
ータ室１０へ張り出しており、張出部４の孔にはインサ
ート成形又は圧入等によりピン５が軸方向に一体的に固
定され、両ピン５には両渦巻ばね３のフック状の基端部
９が個別に形成されている。これにより図１においてロ
ータ２が回動された場合、渦巻ばね３が巻き締め方向に
変形し、この変形回復のための弾発力によりＢ方向へロ
ータ２を付勢する。ロータ２の径方向中央部には、後述
する弁軸１７の連結部１９が嵌入される切り欠き１５、
１５が２面取りにより形成されている。

【００１５】また、ロータ２と隔壁８との間に波板状の
ワッシャばね２２が収容されている。ワッシャばね２２
はロータ２を軸方向反隔壁８側に向けて付勢している。
回路室１１内には電磁シールド用の金属箱１２に収容
された回路基板１２ａが金属箱１２から電気絶縁されて
収容されており、回路基板１２ａの端子１２ｂはコネク
タ筒部１３へ伸びるターミナル１４に接続されている。

【００１６】一対のピン５は、隔壁８を貫通して軸方向
に伸びて金属箱１２から電気絶縁されつつ金属箱１２内
に突入しており、図示しない導線により回路基板１２ａ
上のターミナル（図示せず）に接続されている、ケ−シ
ング１内にはロータ２と一体成形された渦巻バネ３が配
置され、後述する弁軸１７の回動によってロータ２が回
動した時に渦巻バネ３は巻き締められ、弁軸１７が戻っ
た時には渦巻バネ３の弾発力でロータ２は弁軸の回動に
追従する。その結果、一対の渦巻ばね３間のギャップが
変化し、両ばね３間の静電容量がロータ２の回動角に応
じて変化する。

【００１７】図４に上記回路基板１２ａに搭載する回路
の一例を示す。発振部２００から出力される所定周波数
の矩形波電圧はトランジスタＴｒ２のベースに印加され
る。トランジスタＴｒ２のコレクタには充放電部２０を
通じて定電流が給電されている。結局、一対の渦巻ばね
３間の静電容量からなる可変容量コンデンサＣ０は、上
記周波数で定電流での充電、トランジスタＴｒ２での放
電を繰り返し、可変容量コンデンサＣ０の端子電圧Ｖ１
のピーク値はそのインピーダンスに応じて変化する。そ
して、端子電圧Ｖ１のピーク値は、ピーク検出部２０２
で検出された後、出力部２０３で整えられてＥＣＵ（エ
ンジンコントロールユニット）に送られる。

【００１８】次に、上記説明したバリアブルコンデンサ
１００をスロットルポジションセンサ（スロットルセン
サともいう）として用いた実施例を図５及び図６を参照
して説明する。図５はスロットルバルブ３００の軸方向
（空気流と直角方向）の断面図であり、図６はそのバリ
アブルコンデンサ１００装着側の側面図である。

【００１９】吸気経路としての円筒孔からなるスロット
ルボア１６が貫口されたスロットルボディ２３には軸受
け１８を介して弁軸１７が回動自在に支持されており、
弁軸１７には円板状の弁板１７ａが固定されている。
スロットルボディ２３にはバリアブルコンデンサ１００
側の端面に芯出し用の円筒孔２０が穿設されており、円
筒孔２０の中心には弁軸１７の先端の連結部１９が突出
している。連結部１９は２面取りされており、図１〜図
３に示すロータ２の切り欠き面１５、１５の間の溝に所
定の遊び回動可能に嵌入されており、これにより、ロー
タ２は弁軸１７と連動して回動する。

【００２０】図６は図５に示したスロットルボディ２３
の側面図であり、弁軸１７の先端に２面取りにより連結
部１９が設けてある状態を図示している。２０はスロッ
トルボディ２３の側面に形成された凹部である。２１は
スロットルボディ１７の側面に形成されたセンサー取付
用のネジ穴である。図１〜図３に示すバリアブルコンデ
ンサ１００は、ねじ１０１を孔２８に嵌めた後、スロッ
トルボディ２３のネジ穴２１に締結することによりスロ
ットルボディ２３に固定される。

【００２１】この時、環状突起１ｃは円筒孔２０に嵌入
されて軸１７とロータ２の軸心の一致が取られる。この
バリアブルコンデンサ１００をスロットルボディ２３に
固定した状態において、連結部１９はロータ２の切り欠
き１５、１５の間の溝の底面には接触せず、ワッシャば
ね２２はロータ２を付勢した状態となっている。

【００２２】上記構成において、弁軸１７が回動し、連
結部１９が弁軸１７の中心を中心として回動すると、ロ
ータ２が渦巻バネ３を巻き込んで回動し、一対の渦巻ば
ね３間の静電容量が増大し、一方、弁軸１７の回動がも
とにもどれば、ロータ２は弁軸１７に連動して巻きもど
され、静電容量は減少する。なお、上記したたとえば良
導電性のばね材料からなる渦巻ばね３の表面には電気絶
縁性の向上のために絶縁樹脂を塗布、接着などで被覆し
てもよい。この絶縁樹脂の被覆は両渦巻ばね３に設けて
もよく、一方の渦巻ばね３にだけ設けてもよい。

【００２３】（実施例２）他の実施例を図７を参照して
説明する。この実施例は、各４つの渦巻ばね３ａ〜３ｄ
及びピン５ａ〜５ｄを設けたものであり、これら渦巻ば
ね３は４重に巻回され、各渦巻ばね３の基端が係止され
るピン５はロータ室１０の４隅に固定され、各渦巻ばね
３の付勢端はロータ２の外周面に互いに９０度離れて係
止される。当然この場合も、ピン５ａ、５ｃは同一電圧
を印加され、ピン５ｂ、５ｄは同一電圧を印加される。

【００２４】このようにすれば、静電容量を増大するこ
とができる。 （実施例３）他の実施例を図８を参照して説明する。こ
の実施例は、所定の空隙を隔てて対面する一対の渦巻ば
ね３ａ，３ｂの一方を他方に比べて細幅としたものであ
る。

【００２５】このようにすれば、多少両渦巻ばね３ａ、
３ｂが軸方向に相対的に変位してもそれによる静電容量
の変動が小さくなるという効果を奏することができる。
なお、上記実施例では、渦巻き形のバリアブルコンデン
サ１００をスロットルセンサとして用いる例を説明した
が、このバリアブルコンデンサ１００は車両などの操舵
軸の回動角（操舵角）を検出する操舵角センサとして用
いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバリアブルコンデンサの一実施例を示
す正面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図２】図１のバリアブルコンデンサの一実施例を示す
軸方向断面図である。

【図３】図１のバリアブルコンデンサのＢ−Ｂ線矢視断
面図である。

【図４】図１の回路基板搭載の回路の回路図である。

【図５】図１のバリアブルコンデンサを用いるスロット
ルバルブの軸方向断面図である。

【図６】図５のスロットルバルブの平面図である。

【図７】実施例２のバリアブルコンデンサの模式正面図
である。

【図８】実施例３のバリアブルコンデンサの要部斜視図
である。

【符号の説明】

１はケーシング、２はロータ、３は渦巻ばね、５はピ
ン、８は隔壁、１０は渦巻ばね室、１１は回路室。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、前記ケ−シングに回動自在
   に支持されたロータと、導電性を有して前記ケーシング
   に収容されるとともに基端が前記ケーシングに固定され
   付勢端が前記ロータに固定された複数枚の螺旋板状の渦
   巻ばねとを備え、空隙を隔てて互いに対面して同心状に
   巻装される複数の前記渦巻ばねが対向電極を構成するこ
   とを特徴とするバリアブルコンデンサ。
2. 【請求項２】前記ケーシングに固定されて前記渦巻ばね
   の基端を固定するとともに前記渦巻ばねに給電する信号
   導出兼ばね固定用のピンを有する請求項１記載のバリア
   ブルコンデンサ。
3. 【請求項３】前記ケーシングは、前記ケ−シングの内部
   空間を分断して互いに軸方向に隣接する渦巻ばね室と回
   路室とを区画形成する隔壁を有する請求項１記載のバリ
   アブルコンデンサ。
4. 【請求項４】前記ケーシングは、スロットルバルブのバ
   ルブハウジングに固定され、前記ロータは前記スロット
   ルバルブの弁軸に連動される請求項１記載のバリアブル
   コンデンサ。