(57)【要約】【課題】ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出できるストロークセンサを提供する。【解決手段】固定体とストローク体の一方に設けられる磁石２と、固定体とストローク体の他方に設けられる磁界検出部３と、磁界検出部３をストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、ストローク体のストローク方向と平行に設けられる２つの平行ヨーク４，５と、磁石２の一方の極に固定され、ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、平行ヨーク４，５と対向するように設けられ、平行ヨーク４，５との間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨーク６と、磁石２の他方の極と２つの平行ヨーク４，５の一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨーク７と、を備えたものである。【選択図】図１
2014098654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置を検出するストロークセンサであって、
前記固定体と前記ストローク体の一方に設けられる磁石と、
前記固定体と前記ストローク体の他方に設けられる磁界検出部と、
前記磁界検出部を前記ストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられる２つの平行ヨークと、
前記磁石の一方の極に固定され、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、前記平行ヨークと対向するように設けられ、前記平行ヨークとの間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨークと、
前記磁石の他方の極と前記２つの平行ヨークの一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨークと、
を備えたことを特徴とするストロークセンサ。
【請求項２】
前記磁界検出部は、前記ストローク体のストローク方向と平行な磁界を検出する
請求項１記載のストロークセンサ。
【請求項３】
前記ストローク体に磁石を設け、前記固定体に前記磁界検出部を設けた
請求項１または２記載のストロークセンサ。
【請求項４】
前記磁界検出部および前記２つの平行ヨークと、前記固定体との間に、非磁性体からなる磁気漏れ防止層を設けた
請求項３記載のストロークセンサ。
【請求項５】
前記磁路形成ヨークは、
一端が前記磁石の他方の極に固定され、前記ストローク体のストローク方向と平行に延出される平行部と、
該平行部の他端から垂直に延出され、その先端が一方の前記平行ヨークに臨むように設けられる垂直部と、からなる
請求項１〜４いずれかに記載のストロークセンサ。
【請求項６】
前記磁路形成ヨークは、
一端が一方の前記平行ヨークの前記磁界検出部と反対側の端部に固定され、一方の前記平行ヨークから垂直に延出される垂直部と、
該垂直部の他端から前記ストローク体のストローク方向と平行に延出され、前記磁石の他方の極と対向するように設けられる平行部と、からなる
請求項１〜４いずれか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、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置を検出するストロークセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置（固定体に対する）を検出するために、ストロークセンサが用いられている。なお、本明細書において、ストロークとは一方向に往復移動すること、ストローク位置とは、固定体に対するストローク体の相対的な位置を意味している。
【０００３】
従来のストロークセンサとして、例えば特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１のストロークセンサでは、ストローク体に磁石を設けると共に、磁石と対向するように磁界検出部（ホールＩＣ）を配置し、磁界検出部で検出した磁界の強度からストローク位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７６２３０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７７４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１のストロークセンサでは、空間の磁界を検出しているため、磁石が磁界検出部から離れると磁界検出部で磁界を検出できなくなる。そのため、特許文献１のストロークセンサでは、対応可能なストローク体のストローク長が短く、長いストローク長に対応できないという問題がある。
【０００７】
例えば、車両の電磁サスペンションでは、車体側と車輪側の相対的な変位を検出するためにストロークセンサが用いられている（例えば、特許文献２参照）が、この電磁サスペンションに用いるストロークセンサでは、例えば１５０〜２００ｍｍ程度のストローク長に対応する必要があり、上述の特許文献１のストロークセンサでは対応が困難である。
【０００８】
さらに、上述の特許文献１のストロークセンサでは、磁界検出部での検出量とストローク位置の関係を線形とするために、磁石を曲面に（円弧状に）加工する必要があり、この加工のためにコストが高くなってしまうという問題もある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出でき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】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置を検出するストロークセンサであって、前記固定体と前記ストローク体の一方に設けられる磁石と、前記固定体と前記ストローク体の他方に設けられる磁界検出部と、前記磁界検出部を前記ストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられる２つの平行ヨークと、前記磁石の一方の極に固定され、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、前記平行ヨークと対向するように設けられ、前記平行ヨークとの間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨークと、前記磁石の他方の極と前記２つの平行ヨークの一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨークと、を備えたストロークセンサである。
【００１１】
前記磁界検出部は、前記ストローク体のストローク方向と平行な磁界を検出するとよい。
【００１２】
前記ストローク体に磁石を設け、前記固定体に前記磁界検出部を設けてもよい。
【００１３】
前記磁界検出部および前記２つの平行ヨークと、前記固定体との間に、非磁性体からなる磁気漏れ防止層を設けてもよい。
【００１４】
前記磁路形成ヨークは、一端が前記磁石の他方の極に固定され、前記ストローク体のストローク方向と平行に延出される平行部と、該平行部の他端から垂直に延出され、その先端が一方の前記平行ヨークに臨むように設けられる垂直部と、からなってもよい。
【００１５】
前記磁路形成ヨークは、一端が一方の前記平行ヨークの前記磁界検出部と反対側の端部に固定され、一方の前記平行ヨークから垂直に延出される垂直部と、該垂直部の他端から前記ストローク体のストローク方向と平行に延出され、前記磁石の他方の極と対向するように設けられる平行部と、からなってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出できるストロークセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るストロークセンサを示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ），（ｃ）はその動作を説明する図である。
【図２】本発明において、磁界検出部３の出力とストローク体のストローク位置の関係の一例を示すグラフ図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るストロークセンサを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係るストロークセンサを示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ），（ｃ）はその動作を説明する図である。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ストロークセンサ１は、固定体（図示せず）に対して相対的にストロークするストローク体（図示せず）のストローク位置を検出するものであり、固定体とストローク体の一方に設けられる磁石（永久磁石）２と、固定体とストローク体の他方に設けられる磁界検出部（磁気検出素子）３と、を備えている。
【００２１】
本実施の形態では、ストローク体に磁石２を設け、固定体に磁界検出部３を設ける場合を説明する。なお、磁界検出部３をストローク体に、磁石２を固定体に設けることも可能であるが、この場合、磁界検出部３への電気配線がストローク体のストロークにより損傷するおそれがあるので、磁石２をストローク体に、磁界検出部３を固定体に設けることが望ましい。
【００２２】
磁界検出部３は、磁界の強度に対応した電圧または電流を出力するものであり、例えばホールＩＣである。
【００２３】
ストロークセンサ１は、例えば、車体側と車輪側の相対的な変位を検出する車両の電磁サスペンションシステムのストロークセンサとして用いることができる。この場合、電磁サスペンションにおける車体側部材（ばね上部材）が固定体、車輪側部材（ばね下部材）がストローク体となる。
【００２４】
さて、本実施の形態に係るストロークセンサ１は、磁石２で発生しヨーク４〜７を介して導かれた磁界の大きさを磁界検出部３で検出するように構成されている。
【００２５】
より詳細には、ストロークセンサ１は、２つの平行ヨーク４，５と、平行磁界形成ヨーク６と、磁路形成ヨーク７と、を備えている。各ヨーク４〜７は、磁性体からなる。
【００２６】
平行ヨーク４，５は、磁界検出部３をストローク体のストローク方向（図１の上下方向）から挟み込むように設けられる。磁界検出部３と平行ヨーク４，５とは密接して固定される。平行ヨーク４，５は、平板状に形成され、ストローク体のストローク方向と平行に設けられる。本実施の形態では、磁界検出部３を固定体に設けているため、平行ヨーク４，５も固定体に設けられることになる。
【００２７】
詳細は後述するが、ストロークセンサ１では、平行ヨーク４から平行ヨーク５に導かれる磁界を磁界検出部３で検出することになる。つまり、磁界検出部３は、ストローク体のストローク方向と平行な磁界を検出する。
【００２８】
平行磁界形成ヨーク６は、磁石２の一方の極（ここではＮ極）に固定され、磁石２からの磁界を平行磁界とし、平行ヨーク４，５に導くものである。平行磁界形成ヨーク６は、平板状に形成され、ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、平行ヨーク４，５と対向するように設けられ、平行ヨーク４，５との間で平行磁界を形成するよう構成される。本実施の形態では、磁石２をストローク体に設けているため、平行磁界形成ヨーク６もストローク体に設けられることになる。
【００２９】
磁路形成ヨーク７は、磁石２の他方の極（ここではＳ極）と２つの平行ヨーク４，５の一方（ここでは下方の平行ヨーク５）との間で磁路を形成するものである。
【００３０】
本実施の形態では、一端が磁石２の他方の極（ここではＳ極）に固定され、ストローク体のストローク方向と平行に延出される平行部７ａと、平行部７ａの他端から垂直に延出され、その先端が一方の平行ヨーク５に臨むように設けられる垂直部７ｂと、で磁路形成ヨーク７を構成した。平行部７ａは磁石２に固定されるので、磁路形成ヨーク７は、ストローク体に設けられることになる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、磁石２のＮ極を平行磁界形成ヨーク６に、磁石２のＳ極を磁路形成ヨーク７に接触させているが、磁石２のＮ極とＳ極を反対としても構わない。
【００３２】
また、本実施の形態では、磁石２と平行ヨーク５との間で磁路を形成するように磁路形成ヨーク７を構成したが、磁石２と平行ヨーク４との間で磁路を形成するように磁路形成ヨーク７を構成することも当然に可能である。
【００３３】
また、ストロークセンサ１は、図示していないが、磁界検出部３の出力を基にストローク位置を演算するストローク位置演算部を備えている。ストローク位置演算部は、例えば、車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）などの演算装置に搭載される。
【００３４】
次に、ストロークセンサ１の動作を説明する。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、ストロークセンサ１では、磁石２で発生した磁界は、磁石２のＮ極から平行磁界形成ヨーク６に導かれ、平行磁界となって平行ヨーク４，５に導かれる。
【００３６】
このとき、平行ヨーク４と対向する部分の平行磁界形成ヨーク６からの磁界は、平行ヨーク４、磁界検出部３、平行ヨーク５を通り、磁路形成ヨーク７の垂直部７ｂ、平行部７ａを通って磁石２のＳ極に戻る。他方、平行ヨーク５と対向する部分の平行磁界形成ヨーク６からの磁界は、磁界検出部３を通らずに、平行ヨーク５、磁路形成ヨーク７の垂直部７ｂ、平行部７ａを通って磁石２のＳ極に戻る。
【００３７】
したがって、図１（ｂ）に示すように、ストローク体が平行ヨーク５側にストロークして、平行ヨーク４と対向する平行磁界形成ヨーク６の面積が小さくなると、磁界検出部３を通る磁界の強度は弱くなる。他方、図１（ｃ）に示すように、ストローク体が平行ヨーク４側にストロークして、平行ヨーク４と対向する平行磁界形成ヨーク６の面積が大きくなると、磁界検出部３を通る磁界の強度は強くなる。
【００３８】
磁界検出部３は、磁界の強度に対応した電圧または電流を出力するものであるから、磁界検出部３の出力とストローク体のストローク位置の関係を予め求めておけば、当該関係と磁界検出部３の出力とを基に、ストローク体のストローク位置を求めることができる。
【００３９】
磁界検出部３の出力とストローク体のストローク位置の関係の一例を図２に示す。図２に示すように、磁界検出部３の出力とストローク体のストローク位置は比例関係となる。なお、横軸のストローク位置は、左側が平行ヨーク５側、右側が平行ヨーク４側を表している。
【００４０】
なお、ストロークセンサ１では、平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク４と対向すると、磁界検出部３で検出する磁界は最大となり、それ以上ストローク体が平行ヨーク４側にストロークしても、磁界検出部３で検出する磁界は変化しなくなる。同様に、平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク５と対向すると、磁界検出部３で検出する磁界は最小（ほぼ０）となり、それ以上ストローク体が平行ヨーク５側にストロークしても、磁界検出部３で検出する磁界は変化しなくなる。
【００４１】
つまり、ストロークセンサ１では、平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク４と対向するストローク位置から、平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク５と対向するストローク位置までの間で、ストローク位置を検出可能である。よって、例えば、ストローク体が最も平行ヨーク４側にストロークした位置で平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク４と対向し、かつ、ストローク体が最も平行ヨーク５側にストロークした位置で平行磁界形成ヨーク６全体が平行ヨーク５と対向するように、各ヨーク４〜７のサイズを決定することで、ストローク体のストローク長全体において、ストローク位置を検出することが可能になる。
【００４２】
なお、各ヨーク４〜７のサイズは、ストローク位置を検出可能とする長さ（ストローク長）に応じて適宜設定可能である。ただし、平行磁界形成ヨーク６の長さは、当該ストローク位置を検出可能とする長さよりも長く形成される必要がある。なお、ストローク体が平行ヨーク４側にストロークしたときに、磁路形成ヨーク７の垂直部７ｂが磁界検出部３を通り過ぎて平行ヨーク４と対向するようになると、磁界検出部３で検出する磁界がほぼ０となり誤作動を起こすおそれがあるため、ストローク体が最も平行ヨーク４側にストロークしたときに、垂直部７ｂが平行ヨーク５と対向するように、平行部７ａの長さを設定するとよい。
【００４３】
また、磁界検出部３と平行ヨーク４，５を固定体に取り付ける際に、磁界検出部３や平行ヨーク４，５の直近に磁性体が存在すると、当該磁性体に磁界の一部が導かれてしまい、ストローク位置の検出を精度よく行うことができなくなってしまう。そこで、このような不具合を防止するため、磁界検出部３および２つの平行ヨーク４，５と、固定体との間に、非磁性体からなる磁気漏れ防止層を設けることが望ましい。
【００４４】
本実施の形態の作用を説明する。
【００４５】
本実施の形態に係るストロークセンサ１では、固定体とストローク体の一方に設けられる磁石２と、固定体とストローク体の他方に設けられる磁界検出部３と、磁界検出部３をストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、ストローク体のストローク方向と平行に設けられる２つの平行ヨーク４，５と、磁石２の一方の極に固定され、ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、平行ヨーク４，５と対向するように設けられ、平行ヨーク４，５との間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨーク６と、磁石２の他方の極と２つの平行ヨーク４，５の一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨーク７と、を備えている。
【００４６】
ヨーク４〜７を用いることで、従来のように空間の磁界を検出する場合と比較して、磁石２と磁界検出部３が離れても磁界検出部３で磁界を検出することが可能となり、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出することが可能なストロークセンサ１を実現できる。
【００４７】
また、ストロークセンサ１では、磁石２に曲面を形成するなどの特殊な加工をせずとも磁界検出部３にて線形の出力が得られるので、磁石２に曲面を形成する従来技術と比較して低コスト化が可能である。
【００４８】
ストロークセンサ１は、車体側と車輪側の相対的な変位を検出する車両の電磁サスペンションシステムのストロークセンサなど、ストローク位置の検出対象となるストローク体のストローク長が長い場合に、特に好適に用いることができる。
【００４９】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【００５０】
図３に示すストロークセンサ３１は、基本的に図１のストロークセンサ１と同じ構成であるが、磁路形成ヨーク７の構成が異なっている。
【００５１】
ストロークセンサ３１では、磁路形成ヨーク７は、一端が一方の平行ヨーク５の磁界検出部３と反対側の端部に固定され、一方の平行ヨーク５から垂直に延出される垂直部７ｃと、垂直部７ｃの他端からストローク体のストローク方向と平行に延出され、磁石２の他方の極（ここではＳ極）と対向するように設けられる平行部７ｄと、からなる。垂直部７ｃが平行ヨーク５に固定されることから、磁路形成ヨーク７は、固定体に設けられることになる。
【００５２】
つまり、ストロークセンサ３１では、固定体に設けられた平行ヨーク４，５と磁路形成ヨーク７（平行部７ｄ）とで、ストローク体に設けられた磁石２と平行磁界形成ヨーク６を挟み込んだ構成となっている。
【００５３】
ストローク体のストローク運動をなるべく阻害しないように、ストローク体に設ける部材はできるだけ少なくすることが望ましいが、ストロークセンサ３１によれば、磁路形成ヨーク７をストローク体に設けずに固定体に設けることが可能となり、ストローク部材に設ける部材を少なくすることができる。
【００５４】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５５】
例えば、磁石２としてストローク方向に延びる大型の磁石を用いることで、平行磁界形成ヨーク６を省略することも可能である。ただし、大型の磁石は高価であり、ストローク長が長くなると現実的ではなくなるため、低コスト化のためにも小型の磁石２と平行磁界形成ヨーク６を用いることが望ましい。
【符号の説明】
【００５６】
１  ストロークセンサ
２  磁石
３  磁界検出部
４，５  平行ヨーク
６  平行磁界形成ヨーク
７  磁路形成ヨーク
【図１】
2014098654.tif 000003
【図２】
2014098654.tif 000004
【図３】
2014098654.tif 000005