(57)【要約】【課題】  本発明は、小型化を可能とするストロークセンサを提供することを目的とする。【解決手段】  シャフト２がケースＨ（８，９）から常時突出する方向へ弾性部材により押圧され、シャフト２を被検出体に接触させてその移動に伴い移動するシャフト２に設けた磁石３の移動量を磁気検出素子４ａによって検出するストロークセンサ１において、磁石３を配置するシャフト２の他端部側の軸部２ｂは、シャフト２の一端部側の軸部２ａの軸芯位置から偏心した位置となるようにケースＨ（８，９）内に配置されることを特徴とする接触式のストロークセンサ１である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトがケースから常時突出する方向へ弾性部材により押圧され、前記シャフトを被検出体に接触させてその移動に伴い移動する前記シャフトに設けた磁石の移動量を磁気検出素子によって検出するストロークセンサにおいて、前記シャフトの一端部側の軸部を挿通して前記シャフトを移動可能に軸支する軸受部からなる径小筒部と、この径小筒部と連続して形成された径大筒部とからなる第１のケース体と、前記シャフトの他端部側の軸部に取り付けられる前記磁石と、前記シャフトの他端部側の軸部の端部に配置され、前記シャフトの長手方向に沿って前記シャフトを弾発付勢する前記弾性部材と、前記シャフトの他端部側の軸部と前記磁石と前記弾性部材とを収納する第１収容部および第１収容部の壁部を隔てて前記磁気検出素子および回路基板を収納する第２収容部を備えた略筒状部からなる第２のケース体と、を備え、前記第１のケース体に設けられた前記径大筒部内に前記第２のケース体が収納され、前記磁石を配置する前記シャフトの他端部側の軸部は、前記シャフトの一端部側の軸部の軸芯位置から偏心した位置となるように前記ケース内に配置されることを特徴とする接触式のストロークセンサ。
【請求項２】
前記磁石を配設した前記シャフトの他端部側の軸部が前記第１のケース体と当接し、前記シャフトの初期位置を定めるストッパーを構成することを特徴とする請求項１に記載の接触式のストロークセンサ。
【請求項３】
前記第２のケース体は前記第１の収納部を一方の面側に設け、一方の面側に相対する他方の面側に前記第２の収納部を設け、それぞれの前記収納部は相対する方向に開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接触式のストロークセンサ。
【請求項４】
前記第２のケース体には、前記インナーハウジング８の内壁から一体に補強用壁部を設けてなることを特徴とする請求項３に記載の接触式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、被検出体の移動量を検出する接触式のストロークセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被検出体の移動量を検出する接触式のストロークセンサとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。このストロークセンサは、摺動孔を有した第１のケースと、第１のケースに結合することにより互いの間に油を充填した油室を構成する第２のケースと、第１のケースに形成した油室を外部に連通させる連通通路と、先端部が外部に露出する状態で第１のケースの摺動孔に進退可能に嵌合し、かつ油室の内部に摺動孔よりも太径となるフランジを収容したシャフトと、油室に配設し、シャフトの先端部を第１のケースから常時突出する方向に押圧する押圧バネと、第２のケースの外部においてシャフトの変位量に応じた電気信号を出力するホール素子と、を備えたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０ー２１０４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の接触式のストロークセンサは、円筒形の第１のケースのほぼ中央にシャフトを配置し、このシャフトと同軸上に磁石を配置し、この磁石の上もしくは下側、いわゆる第１のケースの径方向の外側に位置するようにホール素子を備えた回路基板を配置しなければならず、円筒状のケースの外径寸法が大きくなってしまうという問題点を有している。加えて、シャフトを支持する軸受け部箇所と磁石を保持する箇所およびシャフトを所定方向に押圧する押圧バネ（コイルスプリング）とを保持する領域とがシャフトの軸線方向に沿ってそれぞれ設けるように構成されているため、シャフト自体がその軸線方向に沿って長くなってしまい、結果的にストロークセンサが大型化してしまうという問題点を有している。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題点を解消し、小型化を可能とするストロークセンサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前述した課題を解決するため、請求項１では、シャフトがケースから常時突出する方向へ弾性部材により押圧され、前記シャフトを被検出体に接触させてその移動に伴い移動する前記シャフトに設けた磁石の移動量を磁気検出素子によって検出するストロークセンサにおいて、前記シャフトの一端部側の軸部を挿通して前記シャフトを移動可能に軸支する軸受部からなる径小筒部と、この径小筒部と連続して形成された径大筒部とからなる第１のケース体と、前記シャフトの他端部側の軸部に取り付けられる前記磁石と、前記シャフトの他端部側の軸部の端部に配置され、前記シャフトの長手方向に沿って前記シャフトを弾発付勢する前記弾性部材と、前記シャフトの他端部側の軸部と前記磁石と前記弾性部材とを収納する第１収容部および第１収容部の壁部を隔てて前記磁気検出素子および回路基板を収納する第２収容部を備えた略筒状部からなる第２のケース体と、を備え、前記第１のケース体に設けられた前記径大筒部内に前記第２のケース体が収納され、前記磁石を配置する前記シャフトの他端部側の軸部は、前記シャフトの一端部側の軸部の軸芯位置から偏心した位置となるように前記ケース内に配置されることを特徴とする接触式のストロークセンサである。このように構成することにより、第１のケース体に設けられた軸受部からなる径小筒部によってシャフトの一端部側の軸部が往復移動可能に軸支されるとともに、磁石が配設されたシャフトの他端部側の軸部がシャフトの軸芯位置、すなわちシャフトの一端部側の軸部が往復移動可能に軸支される位置から偏心した位置に配置されることにより、回路基板および磁気検出素子を軸受部となる軸部の軸芯位置に近づけることができ、円筒状のケースの外径寸法を抑えることができるとともに、弾性部材の配設位置を、シャフトの一端部側の軸部が往復移動可能に軸支される位置から偏心した位置に配置し、その後端部に弾性部材を配置することによってシャフト自体の軸線方向の長さを従来に比べて抑えることができ、これによりストロークセンサの軸部の長手方向およびラジアル方向の外形寸法を抑えることができ、ストロークセンサの小型化を達成することができる。
【０００７】
また、前記ケースは、前記第１のケース体と前記第２のケース体を備えており、前記磁石を配設した前記シャフトの一部分（他端部側の軸部）が前記第１のケース体と当接し、前記シャフトの初期位置を定めるストッパーを構成することを特徴とする請求項１に記載の接触式のストロークセンサである。このように構成することにより、磁気検出素子と磁石との位置関係の基準を計ることができ、組み付け精度のばらつきを抑えることができる。
【０００８】
また、前記ケースは、前記第１のケース体と前記第２のケース体を備えており、前記第２のケース体は前記第１の収納部を一方の面側に設け、一方の面側に相対する他方の面側に前記第２の収納部を設け、それぞれの前記収納部は相対する方向に開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の接触式のストロークセンサである。このように構成することにより、それぞれの収納部の開口部の向きを相反する側に設けることによって電気回路を組み付ける部品とシャフトの駆動部側とを第１のケース体側と第２のケース体側に区分けして設けることができ、電気回路部側に入り込みやすい異物の侵入等を未然に防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ストロークセンサのシャフトの軸方向の長さを抑えることができるとともに、シャフトの一部分をシャフトの軸芯位置から偏心した位置となるようにケース内に配置することによりケースの外形寸法を極力抑えることができ、これにより所期の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すストロークセンサの断面図である。
【図２】図２は、同実施形態の第１のケース体を主体的に示した断面図である。
【図３】図３は、同実施形態の第２のケース体を主体的に示した断面図である。
【図４】図４は、図１における同実施形態において、第２のケース体を第１のケース体に挿入した状態を示す右側から見た側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１から図４は本発明の第１の実施形態を示すもので、本発明の接触式のストロークセンサ１は、シャフト２と、磁石３と、磁気検出素子４ａを内蔵した磁気検出パッケージ４と、回路基板５と、コイルスプリング６（弾性部材）とプレート７とインナーハウジング８（第２のケース体）と、アウターハウジング９（第１のケース体）から主に構成されている。なお、２ａは、ストロークセンサ１のシャフト２が後述されるアウターハウジング９に軸支されるストロークセンサ１のシャフト２の一端部側である軸部であり、２ｂは磁石３を保持しているシャフト２の他端部側である軸部である。またインナーハウジング８（第２のケース体）とアウターハウジング９（第１のケース体）とによって内部に収容する各部品（シャフト２、磁石３、磁気検出パッケージ４、回路基板５、コイルスプリング６、プレート７）を収納するケースＨを構成している。
【００１２】
シャフト２は、真鍮等の非磁性材料により形成されており、図示しない被検出体と接触し、シャフト２の後部に配置されたコイルスプリング６の弾性作用によりシャフト２の軸線方向に沿って往復移動可能に設けられており、アウターハウジング９（第１のケース体）に設けられた径小筒部からなる軸受部９ａ内を摺動移動することでシャフト２の一端側である軸部２ａを維持しながら往復移動可能としている。
【００１３】
またシャフト２は、円柱形であり、一端側の軸部２ａに対して途中よりオフセットし、オフセットされたシャフト２の他端部側の軸部２ｂ箇所で磁石３を接着や加締め止め等によって固定している。すなわち、シャフト２は、一端部側の軸部２ａに対してシャフト２の一端部側の軸部２ａの軸芯位置から偏心した位置となるようにシャフト２の他端部側の軸部２ｂの軸芯位置をずらして設けている。
【００１４】
また、シャフト２の他端部側の軸部２ｂの後方にばね受け用のプレート７を備えており、オフセットされた他端部側の軸部２ｂは、インナーハウジング８に設けられた第１の収納部８ａに保持される。シャフト２をオフセットすることで、後述する回路基板５をアウターハウジング９からみて中央部方向へ配置することができ、外径寸法の小型化を図ることができるように構成している。
【００１５】
また、オフセットした他端部側の軸部２ｂの前端部２ｃは、コイルスプリング６の弾性によって後述するアウターハウジング９に設けられた受け面９ｃと度当たりとなりストッパーを形成して、初期位置を定めている。すなわち、図１の断面図などに示されているように、インナーハウジング８の上側に位置した第１の収納部８ａ内にシャフト２のオフセットした部分である他端部側の軸部２ｂと磁石３およびコイルスプリング６が配置され、コイルスプリング６の弾性作用によって他端部側の軸部２ｂの前端部２ｃがアウターハウジング９の受け面９ｃ側に押圧されるように設けられている。
【００１６】
磁石３は、円柱形状に形成され、ＮｄＦｅＢやＳｍＣｏといった磁石からなっており、この実施形態においては、着磁方向としては磁石３の厚み方向、すなわちシャフト２の軸線方向に沿って着磁されている。
【００１７】
また磁石３は、シャフト２のオフセットされた他端部側の軸部２ｂが後述するインナーハウジング８（第２のケース体）に設けられた第１の収納部８ａ内にて往復移動可能に設けられている。
【００１８】
この際、磁石３は、検出する往復移動によるストローク量が大きい場合、厚みを大きく、小さい場合厚みを小さくしないと検出精度に問題が発生する場合がある。そこで磁石３の厚みを調整する代わりに磁石３の両端または片方にヨーク３ａ，３ｂを付けることにより、磁石３厚みの種類を抑えることができ、磁石３の共用化が可能となり低コストな磁石３を提供することができる。
【００１９】
磁気検出パッケージ４は、ホールＩＣやＭＲ素子等の磁気検出素子４ａを合成樹脂で覆ったものである。また、磁気検出パッケージ４の平面４ｂがシャフト２の他端部側の軸部２ｂに対して並行な配置であり、磁気検出パッケージ４の平面４ｂ部分が、磁石３の下端面３ｃ箇所に対向するようにインナーハウジング８に設けられた第２の収納部８ｂ内に配置されている。
【００２０】
なお、磁石３と磁気検出パッケージ４の距離をなるべく小さく保つことで、十分な磁束を確保することができ、外部磁界や磁石３の位置ズレといった出力変化に起因する影響を小さくすることができる。
【００２１】
また、磁気検出パッケージ４は、回路基板５に設けられており、磁気検出パッケージ４の磁気検出素子４ａは、図示しないリードを介して回路基板５と電気的に接続され、シャフト２の往復移動によるストローク運動とともに往復動する磁石３の動きに応じて変化する磁界の強さを検出し、この検出した結果を検出信号に変換し、この検出信号を回路基板５と電気的に接続された配線コード１０を通じてアナログやＰＷＭといった出力形式で外部に出力するものである。
【００２２】
回路基板５は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの硬質な絶縁材料からなる硬質回路基板からなり、インナーハウジング８に設けられた第２の収納部８ｂ内に収納固定される。
【００２３】
また、回路基板５には、磁気検出パッケージ４や図示しないコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。
【００２４】
また、回路基板５には、配線コード１０を取り付ける図示しない貫通する孔が設けられ、半田によって配線コード１０と図示しない回路基板５上に設けられた配線パターンとを電気的に接続している。
【００２５】
コイルスプリング６は、例えばバネ用ステンレス材等からなり、シャフト２の他端部側の軸部２ｂの後端部２ｄにプレート７を介して配置されている。
【００２６】
かかるコイルスプリング６は、シャフト２の初期位置を定めるオフセットした他端部側の軸部２ｂの前端部２ｃを、アウターハウジング９に設けられた受け面９ｃに当てる役割を果たし、さらに被検出体とシャフト２が接触した際、常時、被検出体を押す方向でテンションがかかるため、振動等によるストローク量の変位を抑えることができる。
【００２７】
プレート７は、真鍮やステンレス鋼等の非磁性金属からなり、シャフト２の軸部２ｂの後端部２ｄと、インナーハウジング８の第１の収納部８ａの後端（内壁部分）とにコイルスプリング６の両端部を支持するようにそれぞれプレート７が配置されている。
【００２８】
インナーハウジング８は、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなり、その外形としては、有底の略円筒形状に形成されており、第１の収納部８ａと第２の収納部８ｂとを備えている。そしてインナーハウジング８は後述するアウターハウジング９に形成された径大筒部９ｂ内に収納されるように設けられている。
【００２９】
また、インナーハウジング８は、図１などに示すように、インナーハウジング８の上側にシャフト２のオフセットした部分である軸部２ｂを運動自在に収納する第１の収納部８ａを形成し、下側に磁気検出パッケージ４を実装した回路基板５を収納固定するための第２の収納部８ｂを形成し、それぞれの収納部８ａ，８ｂは相対する方向に開口部８ｃ、８ｄが設けられている。
【００３０】
なお、第２の収納部８ｂ内は、充填部材Ｍによって満たされるものであり、この充填部材Ｍは、エポキシやシリコーン等からなる液体から固体へと硬化する樹脂からなり、例えば、ＵＶ硬化型あるいは熱硬化型樹脂などがあり、磁気検出パッケージ４と回路基板５が、第２の収納部８ｂ内において気密的に収納保持されるようになっている。
【００３１】
第１の収納部８ａと第２の収納部８ｂとは、互いに連通しないように第１の収納部８ａと第２の収納部８ｂとの境目となる壁部からなる仕切り８ｅで区切られており、この仕切り８ｅを間に挟んで磁気検出パッケージ４と磁石３とが対向するように設けられている。第１の収納部８ａ、第２の収納部８ｂおよび仕切り８ｅは、一体に形成されている。
【００３２】
また、インナーハウジング８には、回路基板５の配設位置を定める位置決め用突起部８ｆが設けられている。この位置決め用突起部８ｆは、第２の収納部８ｂ内の壁部に設けられており、回路基板５の固定前は突起形状であるが、回路基板５を取り付ける際に圧入されることにより位置決め用突起部８ｆの先端が押圧される状態となって、回路基板５が外れないようにするものである。
【００３３】
なお、第２の収納部８ｂには、インナーハウジング８の内壁から一体に補強用壁部８ｇがインナーハウジング８の奥行き方向に向けて設けられており、この補強用壁部８ｇの最深部箇所と第１の収納部８ａの底壁部８ｈとが一体に繋がって設けられている。
【００３４】
このため、第２の収納部８ｂは補強用壁部８ｇによってインナーハウジング８の内壁とインナーハウ第１の収納部８ａの底壁部８ｈとにそれぞれ連結された状態にて一体に設けられているため、インナーハウジング８の強度を保ちつつ第２の収納部８ｂの部屋のスペース（容積）が抑えられるように設けられている。
【００３５】
このように第２の収納部８ｂの部屋の容積を抑えることにより充填部材Ｍを充填する量を少なくすることができるとともに、外部雰囲気の変化に応じて充填部材が膨張したとしても補強用壁部８ｇが変形することによってインナーハウジング８全体の変形を吸収することが可能となるように設けられている。
【００３６】
アウターハウジング９（第１のケース体）はステンレス鋼等からなり、シャフト２の一端側である軸部２ａを維持しながら往復移動可能とする径小筒部からなる軸受部９ａと、インナーハウジング８を収納固定する径大筒部９ｂとによって形成されており、径大筒部９ｂの内壁部分には、シャフト２がオフセットされた他端部側の軸部２ｂの前端部２ｃを受ける受け面９ｃが設けられている。なお、径小筒部からなる軸受部９ａの外周面箇所にはストロークセンサ１を外部機器に取付固定するための雄ネジのネジ山からなる螺着部９ｄが設けられるとともに、径大筒部９ｂの開口側端部にはインナーハウジング８を抜け止め固定するための加締め部９ｅが設けられている。
【００３７】
このように構成された本実施形態からなるストロークセンサ１においては、アウターハウジング９（第１のケース体）に設けられた軸受部９ａからなる径小筒部によってシャフト２の一端部側の軸部２ａが往復移動可能に軸支されるとともに、磁石３が配設されたシャフト２の他端部側の軸部２ｂがシャフト２の軸芯位置、すなわちシャフト２の一端部側の軸部２ａが往復移動可能に軸支される位置から偏心した位置に配置されることにより、回路基板５および磁気検出素子４ａを軸受部９ａによって軸支される軸部２ａの軸芯位置に近づけることができ、円筒状に形成されたアウターハウジング９（第１のケース体）の外径寸法を抑えることができるとともに、弾性部材であるコイルスプリング６の配設位置を、シャフト２の一端部側の軸部２ａが往復移動可能に軸支される位置から偏心した位置に配置することによってシャフト２自体の軸線方向の長さを従来に比べて抑えることができ、これによりストロークセンサ１の軸部２ａ、２ｂの長手方向およびラジアル方向のケースＨ（８，９）の外形寸法を抑えることができ、ストロークセンサ１の小型化を達成することができる。
【００３８】
また、ケースＨは、インナーハウジング８（第２のケース体）とアウターハウジング９（第１のケース体）を備えており、磁石３を配設したシャフト２の他端部側の軸部２ｂがアウターハウジング９（第１のケース体）と当接し、シャフト２の初期位置を定めるストッパーを構成することにより、磁気検出素子４ａと磁石３との位置関係の基準を計ることができ、組み付け精度のばらつきを抑えることができる。
【００３９】
またストロークセンサ１の各部品の組み付け時において、インナーハウジング８（第２のケース体）は第１の収納部８ａを一方の面側に設け、一方の面側に相対する他方の面側に第２の収納部８ｂを設け、それぞれの収納部８ａ，８ｂの開口部８ｃ，８ｄの向きを相反する側に設けることによって電気回路を組み付ける部品（回路基板５、磁気検出パッケージ４や電子部品など）とシャフト２の駆動部側となる組み付け部品（磁石３、ヨーク３ａ，３ｂ、コイルスプリング６、プレート７など）をアウターハウジング９（第１のケース体）側とインナーハウジング８（第２のケース体）側に区分けして設けることができ、電気回路部側に入り込みやすい異物の侵入等を未然に防ぐことができる。
【００４０】
また、アウターハウジング９に設けた加締め部９ｅによって、インナーハウジング８をアウターハウジング９の径大筒部９ｂ内にて十分な強度で固定保持することができるものであり、アウターハウジング９が、金属材料であるため、より強固に固定することができる。また、アウターハウジング９が、非磁性材の金属であるため、磁石３の磁界に悪影響を及ぼさずに良好な出力特性を得ることができる。
【００４１】
また、第２の収納部８ｂの部屋の容積を抑えることにより充填部材Ｍを充填する量を少なくすることができるとともに、外部雰囲気の変化に応じて充填部材が膨張したとしても補強用壁部８ｇが変形することによってインナーハウジング８全体の変形を吸収することが可能となるように設けられているため、アウターハウジング９内にインナーハウジング８を組み付けた後、外気の温度変化があったとしてもアウターハウジング９（第１のケース体）側とインナーハウジング８（第２のケース体）側との組み付け位置の変位を抑えることが可能となり、磁石３と磁気検出素子４ａとの組み付け位置の変動が抑えられ、磁石３の磁界に悪影響を及ぼさずに良好な出力特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、前述した実施形態において詳述したように、被検出体の移動量を検出する接触式のストロークセンサに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ストロークセンサ
２    シャフト
２ａ，２ｂ    軸部
２ｃ    前端部
２ｄ    後端部
３    磁石
３ａ，３ｂ    ヨーク
４    磁気検出パッケージ
４ａ    磁気検出素子
５    回路基板
６    コイルスプリング（弾性部材）
７    プレート
８    インナーハウジング（第２のケース体）
８ａ    第１の収納部
８ｂ    第２の収納部
８ｃ，８ｄ    開口部
８ｅ    仕切り（壁部）
８ｆ    位置決め用突起部
８ｇ    補強用壁部
８ｈ    底壁部
９    アウターハウジング（第１のケース体）
９ａ    軸受部（径小筒部）
９ｂ    径大筒部
９ｃ    受け面（ストッパー）
９ｄ    螺着部
９ｅ    加締め部
１０    配線コード
Ｈ    ケース
Ｍ    充填部材
【図１】
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【図２】
2014077778.tif 000004
【図３】
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【図４】
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