(57)【要約】【課題】  製品コストを抑え、耐熱性を確保できるストロークセンサを提供する。【解決手段】  被検出体の移動に伴い移動するシャフト３に設けた磁石４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１において、シャフト３を移動可能に収納する第１ケース体２１と、前記磁気検出素子を収納する第２ケース体２２とを備え、第１ケース体２１を非磁性金属から構成し、第２ケース体２２を樹脂から構成し、第１ケース体２１と第２ケース体２２を一体形成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の移動に伴い移動する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、前記シャフトを移動可能に収納する第１ケース体と、前記磁気検出素子を収納する第２ケース体とを備え、前記第１ケース体を非磁性金属から構成し、前記第２ケース体を樹脂から構成し、前記第１ケース体と前記第２ケース体を一体形成したことを特徴とするストロークセンサ。
【請求項２】
前記シャフトと前記磁石は、前記第２ケース体の樹脂と熱膨張係数の同一あるいは近似した樹脂からなるホルダを介して固定されており、前記磁気検出素子は、回路基板を介して前記第２ケース体に収納されており、前記ホルダの前記シャフトと前記磁石との間の厚みが、前記第２ケース体の前記回路基板の突き当て面から前記第２ケース体における前記第１ケース体の突き当て面までの距離と同一あるいはほぼ同じとしたことを特徴とする請求項１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、移動体の移動量を検出するストロークセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のストロークセンサは、例えば、特許文献１に開示されるものがある。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大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てシャフトとともに移動する磁石を検出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２０１０−２１０４９３号公報（特に、図１参照）
【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に記載のストロークセンサは、第１のケースと第２のケースとを金属で形成すると、製品コストが高くなり、また、第１のケースと第２のケースとを樹脂により形成すると、例えば、ストロークセンサを車両のミッション等に取付ける場合において、ストロークセンサが高温下にさらされるため、耐熱性が低く使用できないといった問題点があった。また、耐熱性の高い樹脂を用いた場合には、製品コストが高くなってしまうといった問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題点を解消し、製品コストを抑え、耐熱性を確保でき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】
本発明のストロークセンサは、被検出体の移動に伴い移動する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、前記シャフトと前記磁石を収納する第１ケース体と、前記磁気検出素子を収納する第２ケース体とを備え、前記第１ケース体を非磁性金属から構成し、前記第２ケース体を樹脂から構成し、前記第１ケース体と前記第２ケース体を一体形成したものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、製品コストを抑え、耐熱性を確保でき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】本発明の第１実施形態の断面図。
【図２】同実施形態のケース体の断面図。
【図３】同実施形態のシャフトと磁石とホルダの斜視図。
【図４】同実施形態のシャフトと磁石とホルダの断面図。
【図５】図１中Ｖ−Ｖ線の断面図。
【図６】シャフトと磁石とホルダの変形例の断面図。
【図７】シャフトと磁石とホルダの他の変形例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態のストロークセンサ１を説明する。
【００１０】
本実施形態のストロークセンサ１は、ケース体２と、シャフト３と、磁石４と、コイルスプリング５と、軸受部材６と、ばね受部材７と、磁石４を保持するホルダ８と、磁気検出素子を内蔵した磁気検出パッケージ９と、回路基板１０と、電線コード１１と、充填材１２とを備えたものである。なお、Ｌ１は、ストロークセンサ１のシャフト３が移動する軸芯を示している。
【００１１】
ケース体２は、第１ケース体２１と第２ケース体２２とから構成されている。
【００１２】
第１ケース体２１は、例えば、ステンレスや真鍮といった非磁性金属からなり、実機取付け用に外周面がねじ山加工された取付部２ｓを備えている。この取付部２ｓによって、ストロークセンサ１を実機に螺着することが可能である。
【００１３】
第２ケース体２２は、例えば、ＰＰＳやＰＢＴといった樹脂からなり、インサート成形によって第１ケース体２１と一体的に形成されている。なお、第１ケース体２１には、第２ケース体２２の離脱防止として引掛け部２ｒを備えている。この引掛け部２ｒは、第１ケース体２１に円筒状に設けても良いし、あるいは、第１ケース体２１に部分的に設けても良い。また、２ｕは、円柱状の突起であり、第１ケース体２１と第２ケース体２２が互いに回転しないために設けられている。
【００１４】
ケース体２は、第１収納部２ａと、第２収納部２ｂと、第３収納部２ｆとを備えており、第１収納部２ａは、第１ケース体２１に設けられ、第２収納部２ｂと第３収納部２ｆは、第２ケース体２２に設けられている。なお、第１収納部２ａと第２収納部２ｂは、つながっており、１つの収納部を構成している。
【００１５】
第１収納部２ａは、円筒状に形成された第１ケース体２１の内部に形成された円柱状の収納空間であり、シャフト３とコイルスプリング５とばね受部材７とを収納する。そして、シャフト３とコイルスプリング５とばね受部材７とを保持するために、軸受部材６が、抜け止めとして第１ケース体２１の前方部２ｃに圧入され、加締め部２ｄを加締めることによって第１ケース体２１に固定保持される。なお、ばね受け部材７は、第２ケース体２２から突出した筒部の端部２ｅに当接している。
【００１６】
第２収納部２ｂと第３収納部２ｆは、第２ケース体２２に設けられている。
【００１７】
第３収納部２ｆは、有底状の円筒形状であり、開口部２ｊを有し、第１収納部２ａおよび第２収納部２ｂの開口部２ｉとは、軸芯Ｌ１に対して、相対する方向に向いており、磁気検出パッケージ９、回路基板１０、を収納固定するように設けられている。
【００１８】
また、第２収納部２ｂは、第２ケース体２２の内部に入り込むように形成されており、第３収納部２ｆ内に、第２収納部２ｂが位置している。第３収納部２ｆの開口部２ｊとは、軸芯Ｌ１を軸として反対側に開口している。第２収納部２ｂは、シャフト３と磁石４とホルダ８とを収納する。
【００１９】
第２収納部２ｂと第３収納部２ｆとは、互いに連通しないように仕切り２ｈで区切られている。この仕切り２ｈを間に挟んで磁気検出パッケージ９と磁石４とが対向するように設けられている。この第２収納部２ｂを形成する仕切り２ｈの断面形状は、図５で示すように、ホルダ８の断面形状に沿った形状であり、ホルダ８の凸部８ｂが当接部２ｇと当接することで、回転方向に対しストッパ機構として働き、回転規制される。
【００２０】
第１収納部２ａおよび第２収納部２ｂは、第１ケース体２１の前方部２ｃに開口部２ｉを有し、開口部２ｉから、ばね受部材７と、コイルスプリング５と、シャフト３と磁石４とホルダ８とを一体形成したものを組み込み、軸受部材６を前方部２ｃに圧入した後、加締め部２ｄを加締めることにより組付けが完了する。
【００２１】
第３収納部２ｆ内は、充填材１２によって満たされている。この充填材１２は、エポキシやシリコーン等の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であり、磁気検出パッケージ９と回路基板１０が、第３収納部２ｆ内において気密的に収納保持されるようになっている。
【００２２】
第３収納部２ｆには、回路基板１０の配設位置を決定する位置決め案内ガイド部２ｋが設けられ、この位置決めガイド部２ｋには、第３収納部２ｆの奥行き方向に沿って断面形状が三角形の圧入部２ｌが形成され、その圧入部２ｌによって、回路基板１０を位置決め案内ガイド部２ｋに押付けるように設けている（図２、図５参照）。
【００２３】
なお、この圧入部２ｌは、回路基板１０の固定前は突起形状であるが、回路基板１０を取り付ける際、圧入部２ｌの先端部が潰れて、回路基板１０が外れないようにするものである。
【００２４】
シャフト３は、炭素鋼やクロムモリブデン鋼といった鉄系材から形成されており、図示しない被検出体と接触し、シャフト３の長手方向（軸芯Ｌ１の長手方向）に沿って移動するものである。なお、耐摩耗性向上手段として焼入れ処理や窒化処理を行ったものが良く、また、防錆やすべりを良くするために、めっき等の表面処理が施されている。
【００２５】
また、シャフト３は、被検出体との接触による摺動移動がほとんどない場合、つまりシャフト３の長手方向（軸芯Ｌ１の長手方向）でのみ押力が働くといった使われ方をする場合、先端の摩耗がほとんど発生しないため、コストを考慮し、樹脂や真鍮といった、鉄系材に対し耐摩耗性の劣る非磁性部材から形成しても良い。但し、振動条件が厳しい場合は、鉄系材とすることが望ましい。
【００２６】
また、シャフト３は、円柱形であり、本実施形態においては、図１や図４に記載されているように、その後端部３ａに非磁性体（例えば樹脂材料）からなるホルダ８を介してインサート成形によって磁石４を一体形成し保持している。
【００２７】
また、シャフト３は、その中央部より先端側に、ストッパ部となる径大部３ｂを備えている。この径大部３ｂはフランジ状で、軸受部材６の内径（軸受部６ａ）より大きく、コイルスプリング５と当接する受け部（突き当て部）を兼ねている。
【００２８】
また、シャフト３は、径大部３ｂよりシャフト３の先端側の径小部３ｃが、軸受部材６の軸受部６ａによって移動可能に支持されている。
【００２９】
なお、コイルスプリング５は、径大部３ｂの後ろ側に設けられた径中部３ｄに挿通されており、シャフト３は、コイルスプリング５のばね運動によって、シャフト３の径大部３ｂを軸受部材６に設けた当接部６ｂに当接するように弾発付勢し、シャフト３の初期位置を定めるように設けられている。
【００３０】
また、シャフト３は、軸受部材６の軸受部６ａを直線運動することで、軸芯Ｌ１を維持しながら往復移動（ストローク運動）ができるように設けられている。
【００３１】
磁石４は、円柱形状に形成され、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＳｍＣｏ磁石といった磁石からなり、着磁方向は、磁極が軸芯Ｌ１の長手方向に沿って着磁されている。なお、着磁方向は、磁極が軸芯Ｌ１の長手方向に対して、垂直方向に着磁されたものでもよい。
【００３２】
磁石４は、シャフト３のストローク運動とともに、ケース体２に設けられた樹脂からなる第２収納部２ｂ内をストローク（往復移動）する。
【００３３】
本実施形態におけるシャフト３と磁石４は、図３、４に示すように、非磁性体（合成樹脂材料）によるホルダ８を介し、シャフト３に軟磁性体を用いることで、磁石４の側面部（外周壁部４ａ）の磁界の発生を妨げないため、前記磁気検出素子が安定的に磁束を受けることができ、ストロークセンサ１としての検出機能を保ち、かつ硬質材による耐摩耗性の向上を可能にするものである。なお、磁石４の一部の周囲は、合成樹脂材料からなる非磁性ホルダ８によって覆われることにより、モールド成形されてシャフト３と一体的に形成されている。
【００３４】
また、シャフト３と磁石４とを接続するホルダ８の形状としては、図６に示すように、磁石４の周囲をホルダ８によって覆い、シャフト３と一体的形成したものでもよい。
【００３５】
また、磁石４は、検出する往復移動によるストローク量が大きい場合、軸芯Ｌ１方向の厚みを大きく、小さい場合厚みを小さくしないと検出精度に影響が生じる場合がある。そこで、図７に示すように、磁石４の厚みを調整する代わりに、磁石４の両端または片方にヨーク４ｄ，４ｅを付けることにより、厚みが異なる磁石を用意する必要がなくなり、磁石の種類を抑えることができ、磁石４の共用化が可能となり、磁石４のコストを抑えることができる。
【００３６】
なお、ホルダ８は、小型化や耐外部磁場性を良くするために、部分的に磁石４の一部分が露出する開口部８ａを有し、開口部８ａから露出する露出部分４ｃが磁気検出パッケージ９に対向配置された方が望ましい（図１、図３など参照）。
【００３７】
このように磁石４と磁気検出パッケージ９とを対向配置することで、磁石４の外周壁部４ａ部分と磁気検出パッケージ９の端面の距離を縮めることができるため、小型化を実現することができるとともに、更には、前記磁気検出素子が受ける磁石４からの磁束密度も大きくなり、耐外部磁場性も向上させることができる。
【００３８】
ホルダ８は、開口部８ａを有することから、磁石４の外周壁部４ａが露出するようにコの字状に形成されており、ケース体２の第２収納部２ｂもコの字状のホルダ８に沿った形状とすることで、凸部８ｂが、ケース体２の当接部２ｇと当接し、シャフト３の軸芯Ｌ１位置を基点としてシャフト３の外周面方向（回転方向）に対しストッパ機構として働き、回転規制されるため、製造上の着磁ばらつきや形状ばらつきが磁石４に生じた場合であっても、シャフト３とともに磁石４が回転規制されることによって、回転位置による磁束密度のゆがみを低減することができ、結果的に出力精度のばらつきを抑えることができる。（図１、図４、図５参照）
【００３９】
また、ホルダ８は、第２ケース体２２の樹脂と同一の樹脂を用いており、シャフト３の後端部３ａと磁石４の端部との間の樹脂の厚み（図１中のＸ）が、第２ケース体２２における回路基板１０の突き当て面２ｐから第２ケース体２２における第１ケース体２１との接触面である端面２ｔまでの距離（図１中Ｙ）とほぼ同じ厚みの設定とすることで、温度変化に伴う熱膨張の影響を受けやすい樹脂を第２ケース体２２に用いた場合でも、磁石４と前記磁気検出素子との位置関係のばらつきを低減できるため、ストロークセンサ１の出力精度のばらつきを抑えることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、ホルダ８の樹脂と第２ケース体２２の樹脂とを同一としたが、ホルダ８の樹脂と第２ケース体２２の樹脂とを同一の樹脂を用いる必要はなく、熱膨張係数の類似した樹脂であればよい。
【００４１】
コイルスプリング５は、弾性部材であり、例えば、バネ用ステンレス材等からなり、シャフト３の径中部３ｄの周囲に配置され、ケース体２の開口部２ｉから挿入され、第１収納部２ａ内に収納されている。
【００４２】
また、コイルスプリング５は、シャフト３の径大部３ｂを、軸受部材６の当接部６ｂに当て、初期位置を定める役割を果たし、さらに、前記被検出体とシャフト３が接触した際、常時、シャフト３を前記被検出体に付勢し押し戻すため、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。
【００４３】
軸受部材６は、真鍮やステンレス鋼等からなり、環状を成しており、軸受部６ａと当接部６ｂを有している。
【００４４】
軸受部材６は、ケース体２の開口部２ｉから挿入され、前方部２ｃ内に圧入保持され、この軸受部６ａが、シャフト３の径小部３ｃの軸受となっており、シャフト３をストローク移動可能に支持する。軸受部６ａは、すべりを良くするために、メッキや樹脂コーティング等の摺動性が向上する表面処理を施す方が良い。
【００４５】
当接部６ｂが、シャフト３のストッパ部である径大部３ｂと当接し、シャフト３の移動を規制する役割を果たしている。また、軸受部材６を、ケース体２の加締め部２ｄを加締めることによってケース体２に固定保持される。
【００４６】
ばね受部材７は、真鍮やステンレス鋼等からなり、環状を成しており、第１ケース体２１の第１収納部２ａ内で、第２ケース体２２の端部２ｅに接するように配置され、コイルスプリング５と当接し、コイルスプリング５の付勢を受けている。
【００４７】
磁気検出パッケージ９は、ホールＩＣやＭＲ素子等の前記磁気検出素子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９の平面部分が、シャフト３の軸芯Ｌ１位置に対して平行な配置であり、磁気検出パッケージ９の平面部分が、磁石４の外周壁部４ａに対向するように配置され、シャフト３のストローク運動とともにストロークする磁石４の動きに応じて変化する磁界の強さを検出している。なお、磁石４と磁気検出パッケージ９の距離を可能な限り小さくすることで、十分な磁束を確保することができ、外部磁界や磁石４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。
【００４８】
磁気検出パッケージ９は、回路基板１０に設けられており、磁気検出パッケージ９に内蔵された前記磁気検出素子は、図示しないリードを介して回路基板１０と電気的に接続され、シャフト３のストローク運動とともに移動する磁石４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１０と電気的に接続された電線コード１１もしくはダイレクトコネクタ仕様の場合コネクタ端子を通じて（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。
【００４９】
回路基板１０は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの硬質な絶縁体からなる硬質回路基板からなり、ケース体２の開口部２ｊから挿入され、樹脂部である第３収納部２ｆ内に収納固定される。
【００５０】
なお、回路基板１０には、磁気検出パッケージ９の他に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。
【００５１】
また、回路基板１０には、電線コード１１を取り付ける図示しない貫通する孔が設けられ、図示しない半田によって電線コード１１と回路基板１０上に設けられた図示しない配線パターンとを電気的に接続している。
【００５２】
なお、本実施形態では、磁石４、磁気検出パッケージ９、回路基板１０の位置関係は、磁石４と磁気検出パッケージ９との間に回路基板１０を配置しているが、磁石４から十分な磁束を受けるために、磁石４側に磁気検出パッケージ９を実装してもよい。
【００５３】
このように構成された本実施形態においては、ケース体２を実機取付け部に相当する第１ケース体２１を非磁性金属から構成し、それ以外の部分を樹脂からなる第２ケース体２２で構成し、第１ケース体２１と第２ケース体２２を専用の止め具などが不要な金型成形を用いて一体成形することにより、製品コストを抑え、耐熱性を確保できるストロークセンサを提供することができる。
【００５４】
また、シャフト３と磁石４を接続するホルダ８の厚みと、第２ケース体２２における回路基板１０の突き当て面２ｐから第２ケース体２２における第１ケース体２１との接触面である端面２ｔまでの距離とを、ほぼ等しくなるように設定し、かつ材料を同一あるいは近似した樹脂とすることで、温度変化に伴う熱膨張が発生した場合でも、磁石４と前記磁気検出素子とのシャフト３のストローク方向の位置関係のばらつきを低減できるため、前記磁気検出素子の出力特性のばらつきを抑えることが可能なストロークセンサを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、移動体の移動量を検出するストロークセンサに利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１    ストロークセンサ
２    ケース
３    シャフト
４    磁石
９    磁気検出パッケージ
１０    回路基板
２１    第１ケース体
２２    第２ケース体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015125103.tif 000007
【図６】
2015125103.tif 000008
【図７】
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