(57)【要約】【課題】弾性部材を用いず耐久性に優れるストロークセンサを提供する。【解決手段】被検出体に追従して原点位置Ｏから移動する検出シャフト１０の移動量Ｓを検出するストロークセンサ１であって、第二の磁石５２を保持する検出シャフト１０と、第一の磁石５１を保持する第一のハウジング２０と、検出シャフト１０を支持する第二のハウジング３０と、検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から検出シャフト１０の移動量Ｓを検出する磁気検出素子４０と、を備える。【選択図】図２
2020122654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体に追従して原点位置から移動する検出シャフトの移動量を検出するストロークセンサであって、
第二の磁石を保持する前記検出シャフトと、
第一の磁石を保持する第一のハウジングと、
前記検出シャフトを支持する第二のハウジングと、
前記検出シャフトの移動に伴う磁界の変化から前記検出シャフトの前記移動量を検出する磁気検出素子と、を備える、
ストロークセンサ。
【請求項２】
前記第一の磁石と前記第二の磁石は、同一の極が対向するように配置される、
請求項１に記載のストロークセンサ。
【請求項３】
前記第一の磁石と前記第二の磁石は、前記検出シャフトが前記第一のハウジングの方向に移動しても接しない、
請求項１乃至２のいずれか１つに記載のストロークセンサ。
【請求項４】
前記第一の磁石は、第一のヨークを有し、
前記第二の磁石は、第二のヨークを有する、
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のストロークセンサ。
【請求項５】
前記第一のヨーク及び前記第二のヨークは、前記第一の磁石と前記第二の磁石の対向する面に開口部を有する、
請求項４に記載のストロークセンサ。
【請求項６】
前記第一のヨークの前記開口部の端部は、前記第一の磁石よりも突出しており、
前記第二のヨークの前記開口部の端部は、前記第二の磁石よりも突出している、
請求項５に記載のストロークセンサ。
【請求項７】
前記第二のヨークは、前記検出シャフトと一体に構成される、
請求項４乃至６のいずれか１つに記載のストロークセンサ。
【請求項８】
前記第二のハウジングは、前記磁気検出素子が実装された基板を有し、
前記基板は、前記磁気検出素子が実装された面と逆側に、第三のヨークを有する、
請求項１乃至７のいずれか１つに記載のストロークセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はストロークセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の移動量を検出するストロークセンサとして、例えば特許文献１に開示された位置センサは、シャフトに取り付けられた磁石と、磁石の磁場移動によって開閉するリードスイッチとを有して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−１６５４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の位置センサは、バネを用いてシャフトを付勢していた。しかしながら、バネは、上限を超える荷重や繰り返し荷重などによってへたり、弾性が低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、弾性部材を用いず耐久性に優れるストロークセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係るストロークセンサは、
被検出体に追従して原点位置から移動する検出シャフトの移動量を検出するストロークセンサであって、
第二の磁石を保持する前記検出シャフトと、
第一の磁石を保持する第一のハウジングと、
前記検出シャフトを支持する第二のハウジングと、
前記検出シャフトの移動に伴う磁界の変化から前記検出シャフトの前記移動量を検出する磁気検出素子と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、弾性部材を用いず耐久性に優れるストロークセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のストロークセンサの態様を示す正面図である。
【図２】本発明のストロークセンサの第１の態様を示すＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明のストロークセンサの第２の態様を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４Ａ】本発明のストロークセンサの第２の態様の検出シャフトが原点位置にあるときの磁石を中心とした断面図である。
【図４Ｂ】本発明のストロークセンサの第２の態様の検出シャフトが移動したときの磁石を中心とした断面図である。
【図５】本発明のストロークセンサの第３の態様を示すＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係るストロークセンサの態様を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１及び図２を参照する。図１は、ストロークセンサ１の態様を示す正面図である。図２は、ストロークセンサ１の第１の態様の断面図を示す。
ストロークセンサ１は、被検出体に追従して原点位置Ｏから移動する検出シャフト１０の移動量Ｓを検出するストロークセンサ１であって、第二の磁石５２を保持する検出シャフト１０と、第一の磁石５１を保持する第一のハウジング２０と、検出シャフト１０を支持する第二のハウジング３０と、検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から検出シャフト１０の移動量Ｓを検出する磁気検出素子４０と、を備える。
【００１１】
第１の態様の検出シャフト１０は、被検出体の移動によって追従される検出媒体であり、例えば、被検出体に連結されて外力が伝達され、軸方向に往復して追従する。検出シャフト１０は、ある程度剛性を有する非磁性材料が好ましく、例えばオーステナイト系のステンレス鋼（Steel Use Stainless; SUS）からなる。
検出シャフト１０は、第二の磁石保持部１１、軸部１２を有して構成される。
第二の磁石保持部１１は、第二の磁石５２の形状に合わせて皿状に形成され、接着剤などの結合部材を用いて第二の磁石５２を固定する。
軸部１２は、第二のハウジング３０のシャフト穴３２から外側に突き出しており、図示しない被検出体と接続される。軸部１２は、ストロークセンサ１の気密を保つため、Ｏリングなどの気密部材を有していてもよい。
【００１２】
第一のハウジング２０は、第一の磁石５１を保持する第一の磁石保持部２１と、第一のねじ部２９を有して構成される。
第一のハウジング２０は、アルミニウムやステンレス鋼などの非磁性材料が好ましく、円筒状に形成されている。
第一の磁石保持部２１は、前記円筒の底部に設けられ、接着剤などの結合部材を用いて第一の磁石５１を固定する。
第一のねじ部２９は、第一の磁石保持部２１と反対方向の内径面に備えられた雄ねじであり、第一のハウジング２０と第二のハウジング３０を連結するために用いられる。
【００１３】
第二のハウジング３０は、検出シャフト１０を受ける受部３１と、シャフト穴３２と、基板収納部３３、第二のねじ部３９を有して構成される。
第二のハウジング３０は、アルミニウムやステンレス鋼などの非磁性材料が好ましく、円筒状に形成されている。第二のハウジング３０の内径は、第一のハウジング２０の外径と略一致する。
受部３１は、検出シャフト１０を第一のハウジング２０方向へ押し込む力がなくなったときに検出シャフト１０の第二の磁石保持部１１を受け、検出シャフト１０の戻りを原点位置Ｏに制限する。
シャフト穴３２は、検出シャフト１０の軸部１２を支持して外部に取り出す。
基板収納部３３は、第二のハウジング３０の下部（受部３１の逆側）に設けられた窪みであり、後述する基板４１が配置される。
第二のねじ部３９は、受部３１と反対方向の外径面に備えられた雌ねじであり、第一のハウジング２０と第二のハウジング３０を連結するために用いられる。前記連結に際しては、補強用接着剤（例えばシーロック剤）などでねじの緩み防止をさらに行ってもよい。
【００１４】
磁気検出素子４０は、被検出体の移動量などの変化を磁界の向き及び強さにより検出するものであり、例えば、ホール素子などで構成され、被検出体の移動などに伴う磁界の変化を電気信号に変換して外部に出力するものである。
磁気検出素子４０による検出シャフト１０の移動量Ｓの検出は、検出シャフト１０に備えられた第二の磁石５２が発する磁界の向き及び強さの変化を検出し、前記磁界に応じた電気信号に変換して外部に出力する。
【００１５】
基板４１は、ガラスエポキシ等からなるプリント基板（Printed Circuit Board; PCB）であり、磁気検出素子４０、電気コード４２を備える。
基板４１は、磁気検出素子４０を検出シャフト１０に近い位置に配置することが好ましい。
電気コード４２は、基板４１の磁気検出素子４０への電源の取り込みや外部への電気信号の出力を行う。
【００１６】
第一の磁石５１及び第二の磁石５２は、強力な磁力を有する磁石が好ましく、例えば希土類系磁石（例えば、ＮｄＦｅＢやＳｍＣｏなどの材料の磁石）からなる。
第一の磁石５１及び第二の磁石５２は、同一の極を対向して配置（例えば第一の磁石５１のＳ極と第二の磁石５２のＳ極が向き合うように）してあり、その斥力により検出シャフト１０は原点位置Ｏに付勢される。
検出シャフト１０は、第一のハウジング２０の方向に押し込まれるように移動すると、第一の磁石５１と第二の磁石５２との間隔が短くなり、斥力が増大する。検出シャフト１０は、増大した斥力により、第一の磁石５１と第二の磁石５２とが接しない移動量Ｓ分だけ移動することができる。そして、検出シャフト１０を押し込む力がなくなると、斥力により検出シャフト１０の第二の磁石保持部１１が第二のハウジング３０の受部３１に当たるまで移動することにより原点位置Ｏに戻される。
第二の磁石５２は、磁気検出素子４０に磁界を提供しており、第二の磁石５２が検出シャフト１０と共に移動することで磁気検出素子４０へ与える磁界の向き及び強さを変え、結果的に磁気検出素子４０が移動量Ｓとして検出する。
これにより、弾性部材を用いずに検出シャフト１０の原点位置Ｏへの復帰構造を実現できる。
なお、第一の磁石５１及び第二の磁石５２は、製造手法により焼結磁石やプラスチックと混ぜて圧縮もしくは成形されたプラスチック磁石などのいずれでも良い。焼結磁石の方が強力な磁力を有する一方、プラスチック磁石の方が大量生産性や耐割れ性が高いなど特性があることから、使用条件や設計要件に応じて適宜選択すればよい。またその大きさや形状についても、被検出体の移動量や荷重に応じて適宜選択すればよい。
【００１７】
封止部材６０は、例えばエポキシ樹脂などが用いられる。封止部材６０は、第二のハウジング３０の基板収納部３３に注入され硬化することで、磁気検出素子４０及び基板４１を気密に封止する。
【００１８】
図３を参照する。図３は、ストロークセンサ１の第２の態様の断面図を示す。
第２の態様において、第一の磁石５１及び第二の磁石５２は、第一のヨーク７１及び第二のヨーク７２を有し、基板４１は、第三のヨーク７３を有する。上述の点で、第２の態様は、第１の態様と異なり、他の部分では第１の態様と同様である。
【００１９】
図４Ａ、図４Ｂを併せて参照する。図４Ａは、検出シャフト１０が原点位置Ｏにあるときの第一の磁石５１及び第二の磁石５２を中心とした断面図であり、図４Ｂは、検出シャフト１０が第一のハウジング２０の方向に移動したときの第一の磁石５１及び第二の磁石５２を中心とした断面図である。
第一のヨーク７１は、鉄などの軟磁性材料からなり、第一の磁石５１と磁気回路を形成し、磁束を集中する。第一のヨーク７１は、第一の磁石５１を覆うキャップ型であり、第二の磁石５２と向かい合う方向に開口部７１ａを有し、その端部７１ｂは第一の磁石５１よりも突出している。これにより、端部７１ｂは、第一の磁石５１の第二の磁石５２と対向する極（例えばＳ極）とは反対側の極（例えばＮ極）が構成される。
【００２０】
第二のヨーク７２は、鉄などの軟磁性材料からなり、第二の磁石５２と磁気回路を形成し、磁束を集中する。第二のヨーク７２は、第二の磁石５２を覆うキャップ型であり、第一の磁石５１と向かい合う方向に開口部７２ａを有し、その端部７２ｂは第二の磁石５２よりも突出している。これにより、端部７２ｂは、第二の磁石５２の第一の磁石５１と対向する極（例えばＳ極）とは反対側の極（例えばＮ極）が構成される。
【００２１】
第一のヨーク７１と第二のヨーク７２は、同一の極を対向して配置される（例えばＮ極同士が向き合う）ため反発する。これにより、第一の磁石５１と第二の磁石５２の間の斥力がさらに大きくなるため、第一の磁石５１と第二の磁石５２の大きさを小さくすることができ、ストロークセンサ１を小型化することができる。
また端部７１ｂ及び端部７２ｂが第一の磁石５１と第二の磁石５２よりも突出しているため、検出シャフト１０に想定外の荷重がかかったとしても、端部７１ｂと端部７２ｂが突き当たることで、第一の磁石５１と第二の磁石５２が接する（衝突する）ことを阻止でき、ストロークセンサ１の故障を防止することができる。
【００２２】
第三のヨーク７３は、鉄などの軟磁性材料からなり、基板４１に磁気検出素子４０が実装された面とは反対側に設けられる。第三のヨーク７３は、第二の磁石５２から発せられた磁束を引きつけ、基板４１及び磁気検出素子４０に導くことで、検出シャフト１０の移動量Ｓの検出を高精度に行う。
また第三のヨーク７３は、第二の磁石５２に引きつけられることによって基板４１を仮固定することができる。これにより、基板収納部３３に封止部材６０を注入する際に基板４１を押さえる必要がなくなり、ストロークセンサ１の組み立てが容易になる。
【００２３】
図５を参照する。図５は、ストロークセンサ１の第３の態様の断面図を示す。
第３の態様において、検出シャフト１０は、鉄などの軟磁性材料からなり、第二のヨーク７２と一体に構成される。上述の点で、第３の態様は、第２の態様と異なり、他の部分では第２の態様と同様である。
【００２４】
第二のヨーク７２は、検出シャフト１０と一体に構成されることにより部品点数を削減し、ストロークセンサ１の組み立てが容易になる。
【００２５】
以上に説明した態様は、以下の効果を奏する。
【００２６】
被検出体に追従して原点位置Ｏから移動する検出シャフト１０の移動量Ｓを検出するストロークセンサ１であって、
第二の磁石５２を保持する検出シャフト１０と、
第一の磁石５１を保持する第一のハウジング２０と、
検出シャフト１０を支持する第二のハウジング３０と、
検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から検出シャフト１０の移動量Ｓを検出する磁気検出素子４０と、を備える。
【００２７】
ストロークセンサ１は、第二の磁石５２を保持する検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から検出シャフト１０の移動量Ｓを検出することができる。
【００２８】
ストロークセンサ１において、
第一の磁石５１と第二の磁石５２は、同一の極が対向するように配置される。
【００２９】
ストロークセンサ１は、第一の磁石５１と第二の磁石５２が同一の極が対向するように配置されることにより、斥力で原点位置Ｏに付勢される。
【００３０】
ストロークセンサ１において、
第一の磁石５１と第二の磁石５２は、検出シャフト１０が第一のハウジング２０の方向に移動しても接しない。
【００３１】
ストロークセンサ１は、第一の磁石５１と第二の磁石５２が接しないことにより故障を防止することができる。
【００３２】
ストロークセンサ１において、
第一の磁石５１は、第一のヨーク７１を有し、
第二の磁石５２は、第二のヨーク７２を有する。
【００３３】
ストロークセンサ１は、第一の磁石５１が、第一のヨーク７１を有し、第二の磁石５２が、第二のヨーク７２を有することで、斥力をより強くすることができる。
【００３４】
ストロークセンサ１において、
第一のヨーク７１及び第二のヨーク７２は、第一の磁石５１と第二の磁石５２の対向する面に開口部７１ａ、７２ａを有する。
【００３５】
ストロークセンサ１は、第一のヨーク７１及び第二のヨーク７２が開口部７１ａ、７２ａを有することで、キャップ型のヨークとなり磁気回路を形成することができる。
【００３６】
ストロークセンサ１において、
第一のヨーク７１の開口部７１ａの端部７１ｂは、第一の磁石５１よりも突出しており、
第二のヨーク７２の開口部７２ａの端部７２ｂは、第二の磁石５２よりも突出している。
【００３７】
ストロークセンサ１は、第一のヨーク７１及び第二のヨーク７２の端部７１ｂ及び端部７２ｂが第一の磁石５１と第二の磁石５２よりも突出していることで、第一の磁石５１と第二の磁石５２が接しないことにより故障を防止することができる。
【００３８】
ストロークセンサ１において、
第二のヨーク７２は、検出シャフト１０と一体に構成される。
【００３９】
ストロークセンサ１は、第二のヨーク７２が検出シャフト１０と一体に構成されることにより、第一の磁石５１と第二の磁石５２が接しない構成を保ちつつ部品点数を削減することができる。
【００４０】
ストロークセンサ１において、
第二のハウジング３０は、磁気検出素子４０が実装された基板４１を有し、
基板４１は、磁気検出素子４０が実装された面と逆側に、第三のヨーク７３を有する。
【００４１】
ストロークセンサ１は、第三のヨーク７３が第二の磁石５２から発せられた磁束を引きつけ、基板４１及び磁気検出素子４０に導くことで検出シャフト１０の移動量Ｓの検出を高精度に行う事ができる。
【００４２】
なお、上記の態様において、第一の磁石５１と第二の磁石５２は、Ｎ極同士が対向するように配置されていてもよい。
【００４３】
なお、上記の態様において、第一のハウジング２０及び／又は第二のハウジング３０は、樹脂によって形成されてもよい。
【００４４】
本発明は、上記の態様及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１      ストロークセンサ
１０    検出シャフト
１１    第二の磁石保持部
１２    軸部
２０    第一のハウジング
２１    第一の磁石保持部
３０    第二のハウジング
３１    受部
３２    シャフト穴
３３    基板収納部
４０    磁気検出素子
４１    基板
５１    第一の磁石
５２    第二の磁石
７１    第一のヨーク
７１ａ  開口部
７１ｂ  端部
７２    第二のヨーク
７２ａ  開口部
７２ｂ  端部
７３    第三のヨーク
Ｏ      原点位置
Ｓ      移動量
【図１】
2020122654.tif 000003
【図２】
2020122654.tif 000004
【図３】
2020122654.tif 000005
【図４Ａ】
2020122654.tif 000006
【図４Ｂ】
2020122654.tif 000007
【図５】
2020122654.tif 000008