(57)【要約】【課題】  組付けが容易で、位置検出精度が高く、低コストの電磁式アクチュエータ用位置検出装置を提供する。【解決手段】  コイル５と、コイル５の周囲に設けられたコア７と、コイル５への通電によりコイル５とコア７とで形成される磁気的吸引力で移動するプランジャ９とで形成される磁気回路においてプランジャ９を介して可動部材９，６９，８１，８７を移動させる電磁式アクチュエータ１１に用いられ、前記可動部材の位置を検出する位置検出装置であって、磁気回路からの漏れ磁束を検出する漏れ磁束検出手段１３と、検出された漏れ磁束の検出値により前記可動部材の位置を判断する判定手段１５とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと、コイルの周囲に設けられたコアと、コイルへの通電によりコイルとコアとで形成される磁気的吸引力で移動するプランジャとで形成される磁気回路において、前記プランジャの移動により可動部材を移動させる電磁式アクチュエータに用いられて、前記可動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記磁気回路からの漏れ磁束を検出する漏れ磁束検出手段と、この漏れ磁束検出手段によって検出された漏れ磁束の検出値により前記可動部材の位置を判断する判定手段とを有することを特徴とする電磁式アクチュエータ用位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、
前記コイルの周囲のコアの一部が切り欠かれ不連続とされて前記プランジャの初期位置で前記磁気回路が開放状態とされ、前記プランジャの最終位置で前記コアが前記プランジャにより連続とされて磁気回路が閉じ状態とされることを特徴とする電磁式アクチュエータ用位置検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、
前記判定手段は、前記漏れ磁束検出手段による前記プランジャの初期位置での磁気回路の漏れ磁束と、前記プランジャの最終位置での磁気回路の漏れ磁束との差を演算する演算部と、演算された漏れ磁束の差により可動部材の位置を判定する判定部とからなることを特徴とする電磁式アクチュエータ用位置検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、
前記漏れ磁束検出手段は、ＭＲ素子からなる磁気センサーであることを特徴とする電磁式アクチュエータ用位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、
前記コイルは、樹脂で形状を保持され、この樹脂の一部に前記漏れ磁束検出手段が固定されているか、漏れ磁束検出手段が樹脂に包囲され位置を保っていることを特徴とする電磁式アクチュエータ用位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式アクチュエータのプランジャ、あるいは、被操作装置の可動部材の位置を検出する電磁式アクチュエータ用位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に「クラッチ機構及びこれを用いたデファレンシャル装置」が記載されている。図３のように、このデファレンシャル装置５０１は、噛み合いクラッチ５０３と、差動機構５０５と、アクチュエータ５０７と、リターンスプリング５０９などから構成されており、噛み合いクラッチ５０３が噛み合うと差動機構５０５の差動回転がロックされる。噛み合いクラッチ５０３は連結部材５１１と連結部材５１１が係脱する係合部５１３からなり、アクチュエータ５０７は操作部材５１５を移動させることによって連結部材５１１を係合部５１３に係合させ、リターンスプリング５０９はこれらの係合を解除させる。
【０００３】
操作部材５１５に取り付けられた連動部材５１７は、噛み合いクラッチ５０３を連結させるアクチュエータ５０７の動きに連動して移動し、ポジションスイッチ５１９（位置センサー）のプローブ５２１と係合しこれを左方へ移動させてポジションスイッチ５１９を作動させ、噛み合いクラッチ５０３が連結されたこと（差動機構５０５の差動がロックされたこと）を検知する。また、ポジションスイッチ５１９には、噛み合いクラッチ５０３の連結が解除され、連動部材５１７との係合が解除されたときにプローブ５２１を右方へ戻すリターンスプリングが内蔵されている。
【特許文献１】特開２００１ー１０８０６４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来例に用いられているポジションスイッチ５１９は、連動部材５１７の撓みや部材の移動抵抗（摩擦抵抗）などの影響を受けるから、位置検出精度が低下し易い。
【０００５】
また、機械式のポジションスイッチ５１９の場合、精密な位置検出を行うにはプローブ５２１を連動部材５１７に対して正確な位置に組み付ける必要があり、それだけ組み付けが難しく、組み付けコストが高くなり易い。
【０００６】
そこで、この発明は、組付けが容易で、位置検出精度が高く、低コストな電磁式アクチュエータ用位置検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、コイルと、コイルの周囲に設けられたコアと、コイルへの通電によりコイルとコアとで形成される磁気的吸引力で移動するプランジャとで形成される磁気回路において、前記プランジャの移動により可動部材を移動させる電磁式アクチュエータに用いられて、前記可動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記磁気回路からの漏れ磁束を検出する漏れ磁束検出手段と、この漏れ磁束検出手段によって検出された漏れ磁束の検出値により前記可動部材の位置を判断する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、前記コイルの周囲のコアの一部が切り欠かれ不連続とされて前記プランジャの初期位置で前記磁気回路が開放状態とされ、前記プランジャの最終位置で前記コアが前記プランジャにより連続とされて磁気回路が閉じ状態とされることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、前記判定手段は、前記漏れ磁束検出手段による前記プランジャの初期位置での磁気回路の漏れ磁束と、前記プランジャの最終位置での磁気回路の漏れ磁束との差を演算する演算部と、演算された漏れ磁束の差により可動部材の位置を判定する判定部とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、前記漏れ磁束検出手段は、ＭＲ素子からなる磁気センサーであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された電磁式アクチュエータ用位置検出装置であって、前記コイルは、樹脂で形状を保持され、この樹脂の一部に前記漏れ磁束検出手段が固定されているか、漏れ磁束検出手段が樹脂に包囲され位置を保っていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、漏れ磁束検出手段によって検出された漏れ磁束に基づき、判定手段が可動部材の位置と電磁式アクチュエータの状態を判定するように構成されているから、機械式ポジションスイッチを用いた構成と異なって、部材の撓みや部材の移動抵抗などから解放され、高い精度で可動部材の位置を検出することができ、高い精度で電磁式アクチュエータの状態を検出することができる。
【００１３】
また、漏れ磁束検出手段からの信号線をコネクターを介し、コントローラ（判定手段）側に接続するだけで組み付けることができるから、組み立てが極めて容易であり、組み付けコストが安い。
【００１４】
また、機械式ポジションスイッチを使用することに伴う、組み付け性の低下、コストの上昇、装置の大型化、広い配置スペース、設計自由度の低下などが避けられる。
【００１５】
請求項２の電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、プランジャがコアの切り欠き部を塞ぐと磁気回路が連続状態になり、プランジャがコアの切り欠き部を開放すると磁気回路が解放状態になり、磁気回路からの漏れ磁束がこれらの状態に応じて変化し、漏れ磁束検出手段が漏れ磁束の変化を検知し、判定手段が可動部材の位置及び電磁式アクチュエータの状態を検出することにより、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００１６】
請求項３の電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、請求項１又は請求項２の構成と同等の効果を得ることができる。
【００１７】
請求項４の電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、漏れ磁束検出手段がＭＲ素子からなる磁気センサーであり、請求項１乃至請求項３の構成と同等の効果を得ることができる。
【００１８】
請求項５の電磁式アクチュエータ用位置検出装置は、請求項１乃至請求項４の構成と同等の効果を得ることができる。
【００１９】
また、漏れ磁束検出手段をコイルとを樹脂で一体に成形したことによって、漏れ磁束検出手段をコイルに組み付ける工程が不要になり、組み付け性がさらに向上する。
【００２０】
また、このように漏れ磁束検出手段とコイルとの間隔を固定したことにより、可動部材の位置検出機能及び電磁式アクチュエータの状態検出機能がそれだけ向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る電磁式アクチュエータ用位置検出装置の実施形態について説明する。
【００２２】
（実施形態）
図１と図２によって電磁式アクチュエータ用位置検出装置１（本発明の一実施形態）とこれを用いたデファレンシャル装置３の説明をする。以下の説明の中で左右の方向はデファレンシャル装置３が用いられた車両及び図１での左右の方向である。
【００２３】
［電磁式アクチュエータ用位置検出装置１の特徴］
電磁式アクチュエータ用位置検出装置１は、電磁コイル５と、電磁コイル５の周囲に設けられたコア７と、電磁コイル５への通電により電磁コイル５とコア７とで形成される磁気的吸引力で移動するプランジャ９とで磁気回路を形成し、プランジャ９（可動部材）を介して可動部材（被操作装置）を移動させる電磁式アクチュエータ１１に用いられている。
【００２４】
また、電磁式アクチュエータ用位置検出装置１は、磁気回路からの漏れ磁束を検出する漏れ磁束検出手段１３と、漏れ磁束検出手段１３によって検出された漏れ磁束の検出値により可動部材９，６９，８１，８７の位置及び電磁式アクチュエータ１１の状態を判断する判定手段１５とを有している。
【００２５】
さらに、電磁式アクチュエータ用位置検出装置１は、コア７が切り欠き部１７によって一部で開放されており、プランジャ９の初期位置では切り欠き部１７が不連続であって磁気回路が開放状態であり、プランジャ９の最終位置で切り欠き部１７がプランジャ９によって連結されて磁気回路が閉じた状態になり、判定手段１５は、漏れ磁束検出手段１３によるプランジャ９の初期位置での磁気回路の漏れ磁束及びプランジャ９の最終位置での磁気回路の漏れ磁束との差を演算する演算部１９と、演算された漏れ磁束の差により可動部材９，６９，８１，８７の位置及び電磁式アクチュエータ１１の状態を判定する判定部２１とからなり、漏れ磁束検出手段１３は、ＭＲ素子を用いた磁気センサーであり、電磁コイル５は樹脂２２で形状を保持されており、漏れ磁束検出手段１３は樹脂２２の一部に固定され、位置（電磁コイル５との距離）を保っている。
【００２６】
［デファレンシャル装置３の構成］
デファレンシャル装置３は、電磁式アクチュエータ用位置検出装置１と、差動機構２３と、ドッグクラッチ２５（被操作装置）と、デフケース２７と、リターンスプリング２９と、コントローラなどから構成されている。
【００２７】
デフケース２７はケーシング本体３１と左カバー３３をボルト３５で固定して構成されており、デフケース２７はオイル溜りが形成されているデフキャリヤの内部に配置され、カバー３３とケーシング本体３１に形成された各ボス部３７，３９はテーパーローラーベアリングを介してそれぞれデフキャリヤに支承されている。図示外のデフキャリヤはデフケース２７を内部に収容し、所定量のオイルを封入したうえでデフケース及びアクチュエータ１１の各部材の摺動部を潤滑し、かつ冷却している。デフケース２７にはリングギアがボルトで固定され、このリングギアは動力伝達系のギヤと噛み合っている。この動力伝達系はトランスミッション側に連結されており、デフケース２７はトランスミッションとこの動力伝達系とを介して伝達されるエンジンの駆動力によって回転駆動される。
【００２８】
差動機構２３は、複数本のピニオンシャフト４１と、各ピニオンシャフト４１上に支承されたピニオンギア４３と、左右から各ピニオンギア４３とそれぞれ噛み合った出力側のサイドギア４５，４７から構成されている。各ピニオンシャフト４１はデフケース２７（ケーシング本体３１）に設けられた貫通孔４９に端部を係合し、スプリングピン５１によって抜け止めされている。デフケース２７と各ピニオンギア４３との間には球面ワッシャ５３が配置され、ピニオンギア４３の遠心力と、サイドギア４５，４７との噛み合いによってピニオンギア４３に生じる噛み合い反力とを受けている。
【００２９】
各サイドギア４５，４７のボス部５５，５７はカバー３３とケーシング本体３１に形成された支承部５９，６１で回転自在に支承されており、各ボス部５５，５７はスプライン連結された車軸を介して左右の車輪側に連結されている。
【００３０】
ドッグクラッチ２５は、右サイドギア４７に形成された噛み合い歯６７と、クラッチリング６９（可動部材）に形成された噛み合い歯７１とによって構成されている。クラッチリング６９は周方向等間隔に形成された脚部７３をケーシング本体３１の壁部７５に形成された周方向等間隔の開口７７にそれぞれ貫通させてデフケース２７に回り止めされ、軸方向移動自在に配置されている。図１の下半部のように、クラッチリング６９が左に移動するとドッグクラッチ２５が噛み合って差動機構２３の差動がロックされ、図１の上半部のように、クラッチリング６９が右に移動するとドッグクラッチ２５の噛み合いが解除され、差動ロックが解除される。
【００３１】
リターンスプリング２９は右サイドギア４７とクラッチリング６９との間に配置され、クラッチリング６９をドッグクラッチ２５の噛み合い解除側（右方）へ付勢している。
【００３２】
電磁式アクチュエータ１１は、電磁コイル５と、コア７と、プランジャ９と、ガイド部材７９と、スライドリング８１（可動部材）と、コントローラなどから構成されている。
【００３３】
電磁コイル５はコア７に収容され、樹脂２２によって固定されており、そのリード線はコア７からコネクターを介してデフキャリヤの外部に引き出され、コントローラを介して車載のバッテリに接続されている。コア７は磁性材料で作られており、連結部材を介してデフキャリヤに連結され回り止めされている。ガイド部材７９は非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られており、コア７の内周部に溶接されている。プランジャ９は磁性材料で作られており、スライドリング８１の外周に固定され、スライドリング８１は非磁性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られている。プランジャ９とスライドリング８１はコア７の内周側とガイド部材７９の外周側に配置されており、スライドリング８１の内周はガイド部材７９の外周で軸方向移動自在に支承されている。また、コア７はデフキャリヤとデフケース２７の壁部７５との間に配置されており、その外径はケーシング本体３１の円筒部８５より小径である。
【００３４】
電磁式アクチュエータ１１とデフケース２７の壁部７５との間にはプレッシャープレート８７（可動部材）が配置されており、プレッシャープレート８７は内周側に形成された腕部８９によって回転側のクラッチリング６９（脚部７３）に連結されており、静止側のスライドリング８１と対向している。クラッチリング６９はリターンスプリング２９の付勢力によりプレッシャープレート８７を介してスライドリング８１（プランジャ９）を右方に付勢している。
【００３５】
漏れ磁束検出手段１３は、図１と図２のように、電磁コイル５の形状を保持する樹脂２２に形成された凸部９１に固定され、位置及び電磁コイル５との間隔を保っており、その信号線９３は、４ピンのカプラー９５，９７によって判定手段１５に接続されている。特に信号線９３は種々の試験結果によりデフキャリヤ内のオイルによって劣化することを防止できるように信号線９３の被覆材を耐熱性、耐油性に優れたフッ素系の材料を用いてある。デフオイルはＡＴＦに比べて銅と化学反応を起こす硫黄分を含む極圧添加剤の量が多く含まれているが、フッ素系の被覆材を用いれば経時的な引張り強度低下が抑制される。
【００３６】
コア７は、プランジャ９の初期位置（図１の上半部のようにクラッチリング６９が右に移動してドッグクラッチ２５の噛み合いが解除され、差動機構２３の差動ロックが解除された状態）では切り欠き部１７が開放されており、磁気回路も開放されて周囲への漏れ磁束が大きくなる。また、プランジャ９の最終位置（図１の下半部のようにクラッチリング６９が左に移動してドッグクラッチ２５が噛み合い、差動がロックされた状態）ではプランジャ９によって切り欠き部１７が連結されており、磁気回路は閉じた状態になり、周囲への漏れ磁束が小さくなる。
【００３７】
ＭＲ素子を用いた磁気センサーである漏れ磁束検出手段１３は磁気回路からの漏れ磁束を検知し、上記のようなプランジャ９の移動に伴うコア７の切り欠き部１７の開閉（磁気回路の開閉）に応じて生じる漏れ磁束の変化を検出する。
【００３８】
判定手段１５はコントローラの一部を構成しており、上記のように、その演算部１９は漏れ磁束検出手段１３が検出したプランジャ９の初期位置での磁気回路の漏れ磁束とプランジャ９の最終位置での磁気回路の漏れ磁束との差を演算し、判定部２１は演算された漏れ磁束の差により可動部材（クラッチリング６９、プレッシャープレート８７、スライドリング８１、プランジャ９）の位置を判定し、差動機構２３の差動ロック状態を判定し、運転席のインジケータを作動させてドライバーに通知する。
【００３９】
また、差動機構２３の差動をロックさせるときにドッグクラッチ２５の歯６７，７１が噛み合わない状態（噛み合い待ちの状態）では、磁気回路が閉じる直前の状態になっており、磁気回路の漏れ磁束はそれに応じた値を示すから、判定手段１５によって噛み合い待ち状態であることを判定し、ドライバーに通知することができる。
【００４０】
コントローラは、電磁コイル５に通電して励磁しプランジャ９を軸方向左側に移動させてドッグクラッチ２５を噛み合わせ差動機構２３の差動回転をロックすると共に、上記のように、漏れ磁束検出手段１３と判定手段１５によって差動ロックを検知し、また、電磁コイル５への通電を停止しリターンスプリング２９によってドッグクラッチ２５による差動機構２３の差動ロックを解除させると共に、漏れ磁束検出手段１３と判定手段１５によって差動ロックの解除を検知し、それぞれをドライバーに通知する。
【００４１】
悪路走行中のように左右の駆動輪が空転し易い状況で差動機構２３の差動をロックさせると、空転車輪からの駆動力の逃げが防止され、悪路などの脱出性、走破性が向上し、車両のスタックが防止され、また、差動ロックを解除すると車両の旋回性が向上する。
【００４２】
［電磁式アクチュエータ用位置検出装置１の効果］
電磁式アクチュエータ用位置検出装置１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。
【００４３】
漏れ磁束検出手段１３で電磁コイル５の漏れ磁束を検出するように構成したことによって、機械式ポジションスイッチを用いる構成に伴う部材の撓みや部材の移動抵抗などから解放され、高い精度で可動部材９，６９，８１，８７の位置を検出し、高い精度で電磁式アクチュエータ１１の状態及び差動機構２３の差動ロック状態を検出することができる。
【００４４】
特に、電磁式アクチュエータ１１のように、プランジャ９がコア７の切り欠き部１７を開閉する構成では磁気回路の漏れ磁束が大きく変化するから、位置及び状態の検出精度が極めて高い。
【００４５】
また、漏れ磁束検出手段１３が樹脂２２によって電磁コイル５と一体にされており、信号線９３をカプラー９５，９７（コネクター）を介して判定手段１５に接続するだけで組み付けが完了するから、組み立てが極めて容易である。
【００４６】
また、機械式ポジションスイッチを使用することに伴う、組み付け性の低下、組み付けコストの上昇、装置の大型化、広い配置スペース、設計自由度の低下などが避けられる。
【００４７】
また、機械式ポジションスイッチ内蔵のリターンスプリングによるプレッシャープレート８７の傾斜と、クラッチリング６９の傾斜及びドッグクラッチ２５の機能と耐久性の低下も防止される。
【００４８】
また、機械式ポジションスイッチを用いないから、電磁式アクチュエータ１１の操作力を大きくする必要がなくなり、電磁式アクチュエータ１１及びバッテリーの大型化と、デファレンシャル装置３の車載性低下及びエンジン燃費の低下が防止される。
【００４９】
また、機械式ポジションスイッチを用いることに伴う部材（プレッシャープレート８７）との摺動及びコンタミネーションの発生と、コンタミネーションによる支承部、摺動部、可動部などに対する悪影響が避けられると共に、プレッシャープレート８７の摩耗と損傷も避けられる。
【００５０】
また、ドッグクラッチ２５の噛み合い待ち状態を、漏れ磁束検出手段１３と判定手段１５によって判定することが可能である。
【００５１】
また、漏れ磁束検出手段１３を電磁コイル５とを樹脂２２で一体に成形したことによって、漏れ磁束検出手段１３を電磁コイル５に組み付ける工程が不要になり、組み付け性がさらに向上する。
【００５２】
また、漏れ磁束検出手段１３と電磁コイル５との間隔をこのように固定したことにより、位置及び状態の検出精度がさらに向上する。
【００５３】
［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明の電磁式アクチュエータ用位置検出装置において、漏れ磁束検出手段は、ＭＲ素子の他に、ホール素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】一実施形態の電磁式アクチュエータ用位置検出装置１及びこれを用いたデファレンシャル装置３示す断面図である。
【図２】電磁式アクチュエータ用位置検出装置１において、一体に成形された電磁コイル５と漏れ磁束検出手段１３を示す斜視図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  電磁式アクチュエータ用位置検出装置
５  電磁コイル（コイル）
７  コア
９  プランジャ（可動部材）
１１  電磁式アクチュエータ
１３  漏れ磁束検出手段（ＭＲ素子）
１５  判定手段
１７  切り欠き部
１９  演算部
２１  判定部
２２  電磁コイル５の形状を保持し、漏れ磁束検出手段１３を固定する樹脂
６９  クラッチリング（可動部材）
８１  スライドリング（可動部材）
８７  プレッシャープレート（可動部材）
【図１】
2006064506.tif 000003
【図２】
2006064506.tif 000004
【図３】
2006064506.tif 000005