(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石（９５，９６，９７，９８）を備えており、前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）は長手方向軸（１１０）周りに円周方向に分布しており、且つ前記長手方向軸（１１０）に沿って延びている、磁場生成器（５０）において、
前記複数の磁石が、前記磁場生成器の長さに実質的に沿って大きさが前記軸方向に実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように、前記複数の磁石の磁性材料が配置されており、
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）の長さは、前記軸方向に異なっており、前記長手方向軸（１１０）に実質的に垂直な平面内における前記複数の磁石の磁性材料の量が前記平面の軸方向位置に応じて変化することで、前記複数の磁石が、前記磁場生成器（５０）の長さに実質的に沿って大きさが前記軸方向に実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように、前記複数の磁石は前記軸方向に重なり合っており、
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）は、前記長手方向軸（１１０）から実質的に同じ半径で配置されている、磁場生成器。
【請求項２】
前記磁性材料の量は、前記平面の軸方向位置が変化すると、前記磁場生成器の長さの少なくとも一部分に沿って、前記平面内の磁性材料の量の少なくとも１つの連続的な変化によって変化する、請求項１に記載の磁場生成器。
【請求項３】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）は、第１の極を形成する第１の端部から第２の極を形成する第２の端部まで前記軸方向に延びており、前記平面内の磁性材料の量は、前記複数の磁石の第１及び又は前記第２の端部から前記第１及び第２の端部の間の中間点に向かって増加する、請求項１又は請求項２に記載の磁場生成器。
【請求項４】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）は、非磁性材料のハウジングの壁内に配置されている、請求項１乃至３の何れかに記載の磁場生成器。
【請求項５】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）の各磁石は、前記ハウジングの壁のボア内に入れられる、請求項４に記載の磁場生成器。
【請求項６】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）の各磁石は、前記非磁性材料によって実質的に囲まれている、請求項４に記載の磁場生成器。
【請求項７】
前記磁場生成器は、１又は複数の磁石の組（１１１）を備えており、各組は、前記ハウジングの壁内に配置された、長さが異なる少なくとも１対の磁石を備えている、請求項４乃至６の何れかに記載の磁場生成器。
【請求項８】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）の磁性材料の密度が軸方向位置に応じて変化することで、前記複数の磁石が、前記磁場生成器（５０）の長さに実質的に沿って前記軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成する、請求項１乃至７の何れかに記載の磁場生成器。
【請求項９】
前記複数の磁石（９５，９６，９７，９８）の磁性材料の強さが軸方向位置に応じて変化することで、前記複数の磁石が、前記磁場生成器（５０）の長さに実質的に沿って前記軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成する、請求項１乃至８の何れかに記載の磁場生成器。
【請求項１０】
前記複数の磁石の各々は、Ｎ極が前記磁場発生器の第１の端部側に、Ｓ極が前記磁場発生器の第２の端部側に配置されるように揃えられている、請求項１乃至９の何れかに記載の磁場生成器。
【請求項１１】
軸（１８０）に沿って移動するように構成された可動部材と磁気センサ装置とを備える位置検出アセンブリ（８０）であって、
請求項１乃至１０の何れかに記載の磁場生成器（５０）が、前記可動部材と共に移動するように前記可動部材に連結されており、前記磁気センサ装置は、前記磁場生成器（５０）の軸方向位置を決定するように構成された少なくとも１つの磁気センサ（１０１）を備えている、位置検出アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場生成器と、磁場生成器の位置を検出するための位置検出アセンブリとに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途において、可動部材の位置を検出することが望まれている。例えば、油圧又は空気圧シリンダアクチュエータを使用して、物体の移動又は位置決めを制御する場合、そのアクチュエータの変位を測定することが望まれていることが多い。
【０００３】
典型的な油圧又は空気圧ピストンアクチュエータは、摺動自在なピストンを収容するシリンダと、軸方向に往復運動するように配置されたピストンロッドアセンブリとを備えている。ピストンは、シリンダを２つのチャンバに分割するようにシリンダの内面にシールされており、ピストンは、それらのチャンバの一方又は他方に圧力下で導入された油圧流体又は空気圧流体の影響を受けて、ピストンロッドがハウジング内にほぼ完全に収まっている引込ストローク位置と、ピストンロッドの長さがハウジングから突出する伸長ストローク位置との間で移動可能である。ピストンの移動は通常、１又は複数の制御バルブを使用して流体をチャンバに導入することによって行われる。正確な位置決めを確実にするためには、シリンダに対するピストン又はピストンロッドの位置を示すフィードバック信号に応答して制御バルブを作動させることが望ましく、その場合、シリンダのストローク位置を正確に検出する能力を有することが必要である。
【０００４】
ある試みでは、ひと続きのホール効果センサ又はホール効果素子が、ピストンロッド内のボアに沿ってチューブ内で直線状に配置されており、ピストンロッドに取り付けられた永久磁石がチューブに対して摺動することで、各センサが次々に作動する。
【０００５】
油圧シリンダが長くなるにつれて、電子位置トランスデューサにて使用されるホール効果デバイスの数を少なくすることが経済的に有利である。これは、軸方向の磁場の長さが増加するように磁場の強さを増加することで達成できる。これにより、ホール出力曲線の幅がより広くなって、ホール効果デバイスの数を減らすことが可能とされる。
【０００６】
これを達成できる１つの方法は、マグネットの直径を大きくすることである。しかしながら、これは、望ましくない。何故ならば、直径がより大きい磁石を収容するために、ピストンアセンブリに直径がより大きいボアを開ける必要があり、ピストンアセンブリをより弱くするからである。これは特に、小径のシリンダでは問題となる。さらに、磁石の直径を大きくすることで、磁石のコストが著しく増加する。
【０００７】
これを達成できる別の方法は、マグネットの長さを長くすることである。しかしながら、これには、磁石によって生成される磁場が、磁石の磁極の間の中央部分にておいて磁束密度にほとんど変化がない、即ちこの領域における磁束密度がほぼ一定となるという問題がある。従って、ピストンが軸方向位置のある範囲にあると、この区域の磁場にて１又は複数の複数のホール効果センサで生成されるホール電圧は、ほぼ一定となる。従って、ホール効果センサによって検知されたピストン/ピストンロッドの軸方向位置の分解能が、著しく低減する。
【０００８】
浮体の高さを決定するように配置された磁気センサを備える浮体のようなその他の用途において磁場生成器が使用される場合にも、同様の問題が存在する。磁石が大きくなると浮体の直径が増加し、続いて、タンクの上部にて装着用に必要なアクセスポートの直径が増加する。
【０００９】
本発明の目的は、何よりも、上述の欠点を回避又は緩和することである。また、改善された磁場生成器を提供することも目的である。また、本発明の目的は、改善された位置検出アセンブリを提供することである。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、長手方向軸に沿って延びる少なくとも１つの磁石を備える磁場生成器が提供され、少なくとも１つの磁石の磁性材料は、少なくとも１つの磁石が、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように配置されている。
【００１１】
これにより、磁場生成器が生成する磁場が、例えば、少なくとも１つの磁石の磁極の間の中央領域にて、磁束密度の大きさに実質的に変化がない部分を有することなく比較的長くなり得る。これは、磁場生成器の軸方向位置を決定するために磁気センサ装置が配置されている場合に有利である。この点に関して、磁場生成器の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に磁束密度が実質的に連続的に変化するので、磁気センサ装置による磁場生成器の軸方向位置の分解能は（磁場が軸方向に実質的に連続的に変化しない場合と比較して）著しく増加する。これにより、磁気センサ装置は、比較的少数の磁気センサを使用して、コストを節約することができる。
【００１２】
さらに、これによって、軸方向に一様な磁石を使用し、同様の長さの磁場を提供するように軸方向にその一様な磁石の直径を増加させる場合と比較して、磁場生成器の直径を比較的小さくできる。従って、磁場生成器が、例えばリニアアクチュエータのピストンのボア内に収容されている場合、これにより、ボアの直径を比較的小さくでき、ピストンの構造的な完全性（integrity）が維持される。浮体の高さを決定するように配置された磁気センサを備えた浮体のようなその他の用途において磁場生成器が使用される場合でも、同様の利点が生じる。例えば、磁場生成器の直径が比較的小さいと、浮体の直径を比較的小さくすることが可能となる。これは、高さを測定するように浮体が配置された、流体を収容するチャンバ内のアクセスポートが、比較的小さな直径であることを可能にする点で有利である。
【００１３】
随意選択的に、軸に実質的に垂直な平面における少なくとも１つの磁石の磁性材料の量は、当該平面の軸方向位置に応じて変化することで、少なくとも１つの磁石は、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って実質的に連続的に軸方向に磁束密度の大きさが変化する磁場を生成する。
【００１４】
平面の軸方向位置が変化すると、当該平面内の磁性材料の量を増加及び又は減少させることによって、磁性材料の量は変化してよい。
【００１５】
磁性材料の量は、平面の軸方向位置が変化すると、当該平面内の磁性材料の量の少なくとも１つの離散的な変化によって変化してよい。
【００１６】
代替的又は追加的に、磁性材料の量は、平面の軸方向位置が変化すると、少なくとも１つの磁石における軸方向の長さの少なくとも一部に沿った、当該平面における磁性材料の量の少なくとも１つの連続的な変化によって変化してよい。磁性材料の量は、平面の軸方向位置が変化すると、少なくとも１つの磁石における軸方向の長さに実質的に沿った、当該平面における磁性材料の量の連続的な変化によって変化してよい。
【００１７】
平面の軸方向の位置に応じた平面内の磁性材料の量の変化は、線形であってよい。代替的又は追加的に、この変化は非線形であってよい。
【００１８】
少なくとも１つの磁石は、第１の極を形成する第１の端部から第２の極を形成する第２の端部まで軸方向に延びてよく、平面内の磁性材料の量は、磁石の第１及び／又は第２の端部から、第１の端部と第２の端部の間の中間点に向かって増加してよい。
【００１９】
これは、磁石の磁極間の中央部分において、少なくとも１つの磁石によって生成される磁場の磁束密度を増加させる点で有利である。これにより、この中央部分にて、磁場の磁束密度の変化が実質的にない事態が防止される。
【００２０】
少なくとも１つの磁石は、径方向内面から径方向外面まで延びる厚さを有する磁性材料の壁を備えてよく、磁性材料の壁の厚さは、軸方向位置に応じた磁性材料の上記の変化をもたらすように、軸方向位置に応じて変化する。
【００２１】
厚さの変化は、軸方向位置に応じて実質的に連続的であってよい。厚さは、軸方向の位置に応じて１又は複数のステップ状の変化として変化してよい。軸方向位置に応じた厚さの変化は、線形又は非線形であってよい。
【００２２】
径方向内面及び/又は外面の半径は、軸方向における磁性材料の上記の変化を提供するように、軸方向位置に応じて変化してよい。
【００２３】
少なくとも１つの磁石は、少なくとも１つの磁石の第１及び／又は第２の端部から第１の端部と第２の端部の中間点に向かって径方向内面が延びるにつれて、径方向内面と軸と間の径方向距離が減少するように配置されてよい。この点において、少なくとも１つの磁石の第１の端部及び／又は第２端部から中間点に向かって径方向内面が延びると、径方向内面における径方向に対向する点の間の径方向距離は減少する。径方向距離の減少は、線形又は非線形であってよい。この場合、径方向外面の半径は、軸方向位置について実質的に一定であってよい。
【００２４】
少なくとも１つの磁石は、少なくとも１つの磁石の第１及び／又は第２の端部から第１及び第２の端部の中間点に向かって径方向外面が延びることで、径方向外面と軸の間の径方向距離が増加するように配置されている。この点において、少なくとも１つの磁石の第１及び／又は第２の端部から中間点に向かって径方向外面が延びると、径方向外面における径方向に対向する点の間の径方向距離は増加する。この場合、径方向内面の半径は、軸方向位置についてほぼ一定であってよい。径方向距離は、線形又は非線形に増加してよい。
【００２５】
少なくとも１つの磁石は実質的に細長く、その長さは、上記の軸に沿って延びてよい。少なくとも１つの磁石は、上記の軸を中心とする実質的に円形の断面形状を有してよい。少なくとも１つの磁石は、上記の軸を中心とする異なる断面形状を有してよい。
【００２６】
少なくとも１つの磁石は、複数の磁石であって、当該複数の磁石は、軸方向に異なる長さを有しており、軸に対して実質的に垂直な平面内の少なくとも１つの磁石の磁性材料の量が、平面の軸方向位置に応じて変化するように軸方向に重なり合っており、これによって、少なくとも１つの磁石は、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有するような磁場を生成する。
【００２７】
この重なり合う配置は、軸に対して実質的に垂直な平面内の磁性材料の量が、平面の軸方向の位置が変化すると、平面内の磁性材料の量の少なくとも１つの離散的な変化によって、平面の軸方向位置に応じて変化するようにされてよい。
【００２８】
随意選択的に、磁石は、入れ子配置で径方向に配置される。
【００２９】
この点に関して、第１の磁石は、第２の磁石の径方向内側に配置されて、第２の磁石内に入れられる。第２の磁石は、第３の磁石の径方向内側にあり、第３の磁石内に入れられてよい。第３の磁石は、第４の磁石の径方向内側にあり、第４の磁石内に入れられてよい。入れ子配置は、より多くの、又はより少ない磁石を含んでよい。
【００３０】
これらの磁石は、互いにほぼ同心状に揃えられてよい。
【００３１】
各磁石は、実質的に環状であり、その長手方向軸周りに円周方向に延びている。各磁石は、実質的に中空な円筒であってよい。
【００３２】
径方向に隣接する磁石は、軸方向に重なり合う長さの少なくとも一部分に沿って互いに接触してよい。
【００３３】
随意選択的に、それら磁石は、長手方向軸周りに円周方向に分布しており、長手方向軸から実質的に同じ半径で配置される。
【００３４】
随意選択的に、磁石は、磁気絶縁材料のハウジングの壁の内側に配置される。磁石は、磁気絶縁材料によって互いに分離されていてよい。或いは、磁石は、互いに接触していてよい。各磁石は、ハウジングの壁のボアに入れられてよい。各磁石は、磁気絶縁材料によって実質的に囲まれてよい。
【００３５】
随意選択的に、磁石は、長手方向軸に対して周方向及び／又は径方向に配置される。
【００３６】
磁場生成器は、磁石の１又は複数の組を備えており、各組は、ハウジングの壁内に配置されており、長さが異なる少なくとも一対の磁石を備えてよい。組の磁石は、壁内で周方向又は径方向にほぼ揃えられてよい。組の磁石が径方向に揃えられる場合、組は、周方向に分布してよい。組の磁石が周方向に配置される場合、磁石の組は周方向に互いに揃えられてよい。これに関して、組の磁石は、長手方向軸から実質的に同じ半径に配置されてよい。或いは、組の磁石は、周方向について、長手方向軸からの磁石の半径が増加するように、周方向に配置されてよい。組の磁石は、径方向及び／又は周方向の異なる位置に配置されてよい。
【００３７】
各磁石は、実質的に中実であってよい。少なくとも１つの磁石は、バー状磁石、棒状磁石又は円筒状磁石であってもよい。或いは、磁石は、例えば正方形や三角形などの異なる断面形状を有してよい。
【００３８】
代替的又は付加的に、各軸方向位置における少なくとも１つの磁石の磁性材料と軸との間の距離は、軸方向位置に応じて変化してよく、これによって、少なくとも１つの磁石は、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成する。
【００３９】
各軸方向位置における少なくとも１つの磁石の磁性材料と軸との間の距離は、軸方向位置に応じて線形又は非線形に変化してよい。
【００４０】
少なくとも１つの磁石の径方向内面と軸との間の距離は、磁束密度の上記の変化を生じるように軸方向位置に応じて変化してよい。
【００４１】
少なくとも１つの磁石は、第１の極を形成する第１の端部から第２の極を形成する第２の端部まで軸方向に延びてよく、少なくとも１つの磁石の第１の極及び／又は第２の極から第１の端部と第２の端部の間の中間点に向かって径方向内面が延びるにつれて、径方向内面と軸の間の径方向距離は減少する。この点に関して、径方向内面が少なくとも１つの磁石の第１の端及び／又は第２の端部から中間点に向かって延びているので、径方向内面における径方向に対向する点の間の径方向距離は減少する。
【００４２】
軸に対して実質的に垂直な平面内の少なくとも１つの磁石の磁性材料の量は、平面の軸方向位置に対して実質的に一定であってよい。この点に関して、少なくとも１つの磁石の厚さは、軸方向位置に対して実質的に一定であってよい。径方向外面は、径方向内面に実質的に平行であってよい。
【００４３】
代替的又は追加的に、少なくとも１つの磁石の磁性材料の密度は、少なくとも１つの磁石が、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って磁束密度の大きさが軸方向に実質的に連続的に変化するような磁場を生成するように、軸方向位置に応じて変化してよい。
【００４４】
代替的又は追加的に、少なくとも１つの磁石の磁性材料の強さ（strength）は、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って磁束密度の大きさが軸方向に実質的に連続的に変化するような磁場を生成するように、軸方向位置に応じて変化してよい。
【００４５】
少なくとも１つの磁石の磁性材料の強さは、軸方向位置に応じて磁性材料の化学組成を変えることによって、軸方向位置に応じて変化してよい。
【００４６】
少なくとも１つの磁石は、軸方向に延びる、磁性材料の少なくとも１つのストリップを備えており、当該ストリップは、長手方向軸周りで周方向に部分的に延びてよい。
【００４７】
少なくとも１つの磁石は、長手方向軸周りに周方向に離間して配置された複数のストリップを備えてよい。
【００４８】
磁場生成器は、磁気絶縁材料のハウジングを備えてもよく、少なくとも１つのストリップは、ハウジングに固定して取り付けられる。少なくとも１つのストリップは、ハウジングの径方向内面に固定して取り付けられてもよい。
【００４９】
本発明の第２の態様によれば、軸に沿って移動するように構成された可動部材と、磁気センサ装置とを備える位置検出アセンブリが提供され、本発明の第１の態様に基づく磁場生成器は可動部材に連結されて、可動部材と共に移動し、磁気センサ装置は、磁場生成器の軸方向位置を決定するように構成された少なくとも１つの磁気センサを備えている。
【００５０】
磁場生成器は、可動部材の内部又は外部に取り付けられてよい。磁場生成器は、可動部材のボア内に取り付けられてよい。磁場生成器は、可動部材に直接取り付けられてよい。磁場生成器は、連結部材によって可動部材に連結され、当該連結部材は、可動部材の軸方向位置に応じて磁場生成器を移動させてよい。
【００５１】
可動部材は、磁気センサ装置が設けられている磁気センサハウジングに対して軸方向に移動するように構成されてよい。磁気センサハウジングは、磁場生成器の径方向内側に配置されてもよい。或いは、磁気センサハウジングは、磁場生成器の径方向外側に配置されてよい。磁気センサハウジングは軸方向に延びてよく、可動部材は、磁気センサハウジングによって軸方向に移動するように拘束されてよい。磁気センサハウジングは管状であってよい。
【００５２】
可動部材は、非磁性材料で形成されていてよい。例えば、可動部材は、磁気絶縁性の材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム又はナイロンで作られてよい。
【００５３】
この場合、少なくとも１つの磁石は可動部材に接触してよい。
【００５４】
可動部材は、強磁性材料、例えば、磁性炭素、鋼鉄又は鉄で作られてよい。この場合、少なくとも１つの磁石は、可動部材に接触しないように配置されてよい。
【００５５】
この点に関して、磁場生成器の少なくとも１つの磁石と可動部材との間に磁気絶縁材料のスペーサが設けられてよい。磁場生成器の少なくとも１つの磁石は、磁気絶縁材料のハウジング内に配置されてよい。このことは、それが磁場の軸方向長さを増大させるように作用する点で有利である。
【００５６】
少なくとも１つの磁石が、磁性材料の少なくとも１つのストリップを含む場合、少なくとも１つのストリップは、可動部材に対して軸方向に固定されるように可動部材に結合されてよい。少なくとも１つのストリップは、可動部材に直接取り付けられてよい。少なくとも１つのストリップが磁気絶縁材料のハウジングに固定して取り付けられる場合、磁気絶縁材料のハウジングは可動部材に固定して取り付けられてよい。
【００５７】
少なくとも１つのストリップは、少なくとも１つの磁気センサからの最大の検出信号を生成する周方向位置にて可動部材に結合されてよい。これに関して、少なくとも１つのストリップは、少なくとも１つの磁気センサと周方向に揃えられた位置にて可動部材に結合されてよい。
【００５８】
少なくとも１つのストリップは、ピン止めを含む適切な任意の固定手段によって、可動部材に固定して取り付けられてよい。
【００５９】
随意選択的に、少なくとも１つの磁気センサは、ホール効果センサである。少なくとも１つの磁気センサは、例えば、磁気抵抗素子又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）技術などの適切な任意のタイプの磁気センサとされてよい。
【００６０】
随意選択的に、少なくとも１つの磁石は、複数の磁石を含む。
【００６１】
随意選択的に、少なくとも１つの磁気センサは、軸方向に分布している複数の磁気センサを含む。
【００６２】
可動部材は、ほぼ真っ直ぐな軸に沿って移動するように構成されてよい。或いは、軸は、湾曲して、又は部分的に湾曲してよい。
【００６３】
可動部材は、ハウジング内に配置されており、軸に沿って往復運動するピストンであってよく、ハウジングは内面を有する壁を有しており、ピストンは、軸方向に離間した第１及び第２の端面と、第１及び第２の端面の一方と壁の内面との間に規定されて、作動流体を受け入れる少なくとも第１のチャンバとを有しており、磁場生成器は、ピストンと共に上記の軸に沿って移動するようにピストンに結合されており、磁気センサ装置は、ハウジングに対する磁場生成器の軸方向位置を決定するように構成されている。この場合、位置検出アセンブリはリニアアクチュエータであってもよい。
【００６４】
可動部材はまた、ピストンと共に動くようにピストンに結合されたピストンロッドを備えてよい。磁場生成器は、ピストンロッド（及びそれ故にピストン）と共に軸方向に移動するようにピストンロッド（及びそれ故にピストン）に結合されてよい。
【００６５】
可動部材は、浮体であってよく、使用時に、浮体が位置する流体の高さに応じて軸方向に移動可能に構成されている。軸方向は、実質的に垂直であってよい。位置検出アセンブリは、流体を含む流体ハウジングを備えてよい。流体ハウジングは、磁気センサハウジングが通るアクセスポートを備えてよい。
【００６６】
本明細書に記載されている特徴の全ては、任意の組み合わせで、上記態様の何れかと組み合わされてよい。
【００６７】
本発明の特定の実施形態は、単なる例示として、添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の第２の態様の第１の実施形態に基づくリニアアクチュエータの破断斜視図を示しており、リニアアクチュエータの長手方向に沿った半分は、説明目的で省略されている。
【図２】図２は、本発明の第１の態様の第１の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図２Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図３】図３は、本発明の第１の態様の第２の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図３に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図３Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図４】図４は、本発明の第１の態様の第３の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図４に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図４Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図５】本発明の第１の態様の第４の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図５に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図５Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図６】図６は、本発明の第１の態様の第５の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、図６に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図６Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図７】図７は、本発明の第１の態様の第６の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、図７に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図７Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図８】図８は、本発明の第１の態様の第７の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図８に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図８Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８に示す磁場生成器に使用される磁石の異なる長さを示す概略図である。
【図９】図９は、本発明の第１の態様の第８の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図９に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図９Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の第１の態様の第９の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、図１０に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図１０Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明の第１の態様の第１０の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図１１に示す磁場生成器の端面図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの線Ｂ−Ｂに沿って破断した、図１１Ａの磁場生成器の断面図を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第１の態様の第１１の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第１の態様の第１２の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の第１の態様の第１３の実施形態に基づく、図１のリニアアクチュエータの磁場生成器の斜視図を示す。
【図１３】図１３は、磁場を横切る軸方向位置（ｘ）に対する、図２Ａ乃至図１２Ｃの実施形態にて示された磁場生成器によって生成される磁場の磁束密度（β）の変化の代表的なグラフを示す。
【図１４】図１４は、図１のリニアアクチュエータの磁気センサ装置のホール効果センサにわたった、磁場を横切る軸方向位置（ｘ）に対する、図２Ａ乃至図１２Ｃの実施形態に示された磁場生成器によって生じるホール効果電圧（ＶＨ）の変化の代表的なグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の第２の態様の第２の実施形態に基づく、流体レベルセンサアセンブリ形態である位置検出アセンブリを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図１を参照すると、シリンダ１及び往復ピストン２で構成されたハウジングを備えた油圧リニアアクチュエータの形態である位置検出アセンブリが示されている。シリンダ１は、長手方向軸１００に沿って延びている。シリンダ１は、第１及び第２の端部取付具４ａ，４ｂを有しており、ピストン２が長手方向軸１００に沿って往復運動するように摺動自在に配置された内部チャンバ５を規定する。
【００７０】
ピストン２は円柱形であり、第１及び第２の端面６，７を中央ボア８が貫通している。ピストン２は、強磁性材料、例えば磁性炭素、鋼又は鉄で作られている。
【００７１】
ピストン２は、ピストンロッド９の第１の端部に向けてピストンロッド９に同軸状に取り付けられており、ピストンロッド９に対して軸方向に固定されている。ピストンロッド９の第１端部１３は、ピストン２に固定されている。ピストンロッド９の第２の端部１４は、第２の端部取付具４ｂ内のボアを通ってシリンダの外側に突出し、第１の構成要素に接続するためのアイレット（eyelet）１４ｂで終端する。第１の端部取付具４ａは、第２の構成要素に接続するためのアイレット１５を有しており、第１及び第２の構成要素は、アクチュエータによって互いに対して移動可能に設計されている。
【００７２】
ピストン２は、チャンバ５を２つの可変体積部５ａ，５ｂに分けるように働いており、これら可変体積部５ａ，５ｂは、ピストン２の第１及び第２の端面６，７とシリンダ１の壁３の内面との間で規定されている。ポート１６，１７は、各端部取付具４ａ，４ｂの軸方向インボード側にて壁３を貫通しており、個々のチャンバ部分５ａ，５ｂ内の流体圧力を変化させて、チャンバ１内のピストン２の動きに影響を与えるように、作動流体を供給又は除去可能としている。
【００７３】
長手方向軸１００の方向に延びるピストンロッド９には、円筒状のボア２３が設けられている。ボア２３は、ピストンロッド９の第１の端部１３からピストンロッド９の第２の端部１４に向かって長手方向軸１００に沿って延びており、ピストンロッド９の第２の端部１４の軸方向インボード側で終端している。
【００７４】
複数のホール効果センサ１０５の形態である磁気センサ装置は、ピストンロッド９のボア２３に設けられたチューブ２４の形態である磁気センサハウジング内に直線状に配置されている。チューブ２４は円筒状であって、シリンダ１の長手方向軸１００に沿って延びている。チューブ２４は、シリンダ１に対して軸方向に固定されている。チューブ２４をシリンダ１に固定するために、チューブ２４の第１の端部が第１の端部取付具４ａに固定されて取り付けられる。ホール効果センサ１０５は、チューブ２４の軸方向１００の長さに沿って分布している。
【００７５】
磁場生成器５０は、ピストンロッド９の第１の端部に向いて、ピストンロッド９のボア２４内に入れられている。この点に関し、磁場生成器５０はまた、ピストン２内のボア８内に配置される。
【００７６】
磁場生成器５０は、ピストン２と共に長手方向軸１００に沿って移動するようにピストン２に連結されている。この点に関し、磁場生成器５０は、ピストンロッド９の径方向内面とチューブ２４の径方向外面との間に収容されている。磁場生成器５０の径方向外面は、ピストンロッド９の径方向内面に固定的に取り付けられており、それは、ピストンロッド９、従ってピストン２と共に軸方向に移動し、磁場生成器５０の径方向内面は、チューブ２４の径方向外面を摺動する。
【００７７】
ホール効果センサ１０５及び磁場生成器５０は、磁場生成器５０がピストン２と共に摺動すると、磁場生成器５０によって生成された磁場が、各ホール効果センサによって順に検知され、その結果、長手方向軸１００に沿った、シリンダ１に対する磁場生成器５０の位置、従ってピストン２の位置が検出されるように構成されている。
【００７８】
この点に関して、接続ケーブル４１は、チューブ２４から第１の端部取付具４ａのボアを通って、適切な電子回路に至っており、当該電子回路は、ホール効果センサ１０５を横切ることで生成された電圧から、ピストン２及び／又はピストンロッド９の軸方向位置を出力するように構成されている。この出力された軸位置は、適切な制御システムによって使用されてよい。
【００７９】
図２、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第１の実施形態が示されている。磁場生成器５０は、磁性材料の環状壁１０４によって形成された単一の磁石５１を含む。
【００８０】
環状壁１０４は、ほぼ細長く、長手方向軸１０１に沿って第１の端部５２から第２の端部５３まで延在する。（図２Ｂに示すように）第１の端部５２はＮ極を形成し、第２の端部５３はＳ極を形成する。
【００８１】
環状壁１０４は、径方向外面５４から径方向内面５５まで厚さ方向に延びている。環状壁１０４は、長手方向軸１０１を実質的に中心にして周方向に延びている。
【００８２】
径方向外面５４は、実質的に円形の断面形状を有しており、当該断面形状は、磁石５１の長手方向軸１０１上に実質的に中心があって、磁石５１の軸方向長さにわたって実質的に一定の半径を有している。
【００８３】
径方向内面５５は、軸線１０１の周りに実質的に円形の断面形状（軸方向の位置に応じて以下に示すように半径が変化する）を有する。
【００８４】
磁性材料の壁１０４は、第１の端部５２と第２の端部５３から、第１の端部５２と第２の端部５３の間のその長さに沿って第１の端部５２と第２の端部５３の間にある中間点５６まで直線的に厚さが増加する。この点において、径方向内面５５は、磁石５１の第１及び第２の端部５２，５３から第１及び第２の端部５２，５３の間のその長さに沿って中間点５６まで延びているので、径方向内面５５と軸１０１の間の距離は線形に減少する。従って、径方向内面５５における径方向に対向する点の間の径方向距離は減少する。
【００８５】
上述したように、環状壁１０４の径方向外面５４は、ピストンロッド９の径方向内面に固定的に取り付けられているので、ピストンロッド９、故にピストン２と共に軸方向に移動し、環状壁１０４の径方向内面５５は、チューブ２４の径方向外面にわたって摺動する。
【００８６】
磁石５１の長手方向軸１０１は、シリンダ１の長手方向軸１００と一致しており、実質的に平行である。
【００８７】
この構成では、軸１００，１０１に実質的に垂直な平面１０２における磁石５１の磁性材料の量は、平面の軸方向の位置に応じて変化しており、磁石５１は、（図１３に示すように）軸方向１００，１０１の磁石５１の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成する。
【００８８】
この点に関して、軸１００，１０１に実質的に垂直な平面１０２内の磁石５１の磁性材料の量は、平面の軸方向の位置は、軸方向における磁石５１の長さに実質的に沿って変化すると、平面内の磁性材料の量の連続的な変化によって、平面１０２の軸方向位置に応じて変化する。
【００８９】
これにより、磁場生成器５０によって生成される磁場を比較的長くすることができるが、磁場は、例えば、磁石５１の磁極間の中央領域において、磁束密度の大きさが実質的に変化しない部分を有することはない。
【００９０】
この点に関して、磁束密度の大きさは、磁場の軸方向の長さに実質的に沿って実質的に連続的に軸方向１０１に変化するので、ホール効果センサで生成されるホール効果電圧の大きさもまた、（図１４に示すように）軸方向１０１の磁場の長さに実質的に沿って軸方向１０１に変化する。従って、磁場生成器５０の、それ故にピストン２の検知された軸方向位置の分解能は、（磁場が軸方向に実質的に連続的に変化しない場合と比較して）著しく増加する。これにより、磁気センサ装置は、比較的少数のホール効果センサを使用することができ、コストが節約される。
【００９１】
さらに、軸方向に均一な磁石を使用して、同様の長さの磁場を提供するように軸方向に均一な磁石の直径を大きくした場合と比較して、磁場生成器５０の直径を比較的小さくすることができる。その結果、これにより、ピストン２内のボア８が比較的小さな直径になって、ピストン２の構造的完全性が維持される。
【００９２】
図３乃至図１２Ｃは、磁場生成器５０の異なる実施形態を示す。以下の各実施形態において、第１の実施形態と共通する特徴については、同じ参照符号が使用される。
【００９３】
図３、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第２の実施形態が示されている。第２の実施形態の磁場生成器５０は、磁性材料の壁１０４は、第１の端部５２と第２の端部５３の間のその長さに沿って、第１の端部５２と第２の端部５３から中間点５６まで、厚さが非線形に増加する点を除いて、第１の実施形態の磁場生成器５０と同じである。これに関して、径方向外面５５は、壁１０４の軸方向長さにわたって実質的に一定の半径を有し、径方向内面５４の半径は、軸方向位置に応じて非線形に変化して、厚さの上記の変化を生じる。
【００９４】
図４，図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第３の実施形態が示されている。第１の実施形態と同様に、環状壁１０４の厚さは、第１の端部５２と第２の端部５３の間のその長さに沿って、磁石５１の第１及び第２の端部５２，５３から中間点５６まで線形で増加する。この実施形態の磁場生成器５０は、径方向内面及び外面５５，５４の配置が逆になる点を除いて、第１の実施形態の磁場生成器５０と同じである。即ち、径方向内面５５の半径は、壁１０４の軸方向長さにわたって実質的に一定であり、径方向外面５４の半径は、軸方向位置に応じて変化して、厚さの上記の変化を生じる。
【００９５】
図５、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第４の実施形態が示されている。第２の実施形態と同様に、環状壁１０４の厚さは、第１及び第２の端部５２，５３から中間点５６まで非線形に増加する。本実施形態の磁場生成器５０は、径方向内面及び外面５５，５４の配置が反転している点を除いて第２実施形態と同様である。即ち、径方向内面５５の半径は、壁１０４の軸方向長さにわたって実質的に一定であり、径方向外面５４の半径は、軸方向位置に応じて変化して、厚さの上記の変化を生じる。
【００９６】
図６、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第５の実施形態が示されている。この実施形態では、磁場生成器５０は、複数の磁石を備えている。具体的には、磁場発生装置５０は、第１、第２、第３及び第４の磁石７１，７２，７３，７４を備えている。
【００９７】
磁場生成器５０は、長手方向軸１０３に沿って第１の端部５２から第２の端部５３まで延びている。各磁石７１，７２，７３，７４は、実質的に中空の円筒状磁石である。各磁石７１，７２，７３，７４は、長手方向軸１０３を中心として第１の端部から第２の端部まで延びており、径方向外面５４及び径方向内面５５を有する。それらは、長手方向軸１０３を実質的に中心とする実質的に円形の断面形状を有する。
【００９８】
磁石７１，７２，７３，７４は、互いに同軸状に入れ子状に配置されている。この点において、第１の磁石７１は、第２の磁石７２内に入れられ、第２の磁石７２自体は、第３の磁石７３内に入れられ、第３の磁石７３は、第４の磁石７４内に入れられる。第１のマグネット７１の外周面は、第２のマグネット７２の内周面に接触しており、第２のマグネット７２の外周面は、第３のマグネット７３の内周面に接触しており、第３のマグネット７３の内周面は、第４のマグネット７４の内周面に接触している。
【００９９】
マグネット７１，７２，７３，７４の軸方向１０３の長さは、異なる。具体的には、第１のマグネット７１は、第２のマグネット７２よりも軸方向１０３に短く、第２のマグネット７２の長さは、第３のマグネット７３よりも軸方向１０３に短く、第３のマグネット７３の長さは、第４の磁石７４よりも軸方向１０３に短い。
【０１００】
第１、第２及び第３の磁石７１，７２，７３は、それらの軸方向長さに沿った中間点が第４の磁石７４の軸方向長さに沿って中間点５６と実質的に揃えられるように、軸方向に配置されている。磁場生成器５０の第１及び第２の端部５２，５３は、第４の磁石７４の第１及び第２の端部によって規定される。
【０１０１】
磁石７１，７２，７３，７４は、径方向内側の段付き面５５と径方向外面５４とを一緒に規定する。
【０１０２】
径方向外面５４は、第４の磁石７４の径方向外面であり、長手方向軸１０３を実質的に中心とした、実質的に円形の断面形状を有している。径方向外面５４の半径は、磁場生成器５０の軸方向長さに実質的に沿って実質的に一定である。
【０１０３】
段付きの径方向内面５５は、軸線１０３を中心とする実質的に円形の断面形状を有する。径方向内面５５が磁場生成器５０の第１及び第２の端部５２，５３から第１及び第２の端部５２，５３の間の中間点５６まで延びると、径方向内面５５と軸１０３の間の径方向距離はステップ状に減少する。
【０１０４】
図７、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第６の実施形態が示されている。この実施形態は、磁石７１，７２，７３，７４の長さの順序を除いて第５の実施形態と同じである。この点に関して、第４のマグネット７４は、第３のマグネット７３よりも軸方向１０３に短く、第３のマグネット７３の長さは、第２のマグネット７２の長さよりも軸方向１０３に短く、第２のマグネット７２の長さは、第１の磁石７１より軸方向１０３に短い。
【０１０５】
先の実施形態と同様に、図６乃至図７ｂに示す各実施形態では、軸１０３に対して実質的に垂直な平面１０２内の磁性材料の量が、平面の軸方向位置に応じて変化することで、磁場生成器５０は、（図１３に示すように）軸方向１００，１０１の磁石５１の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成する。
【０１０６】
この点に関して、軸１０３に対して実質的に垂直な平面１０２における磁石５１の磁性材料の量は、平面の位置が変化すると、平面内の磁性材料の量の複数の離散的な変化によって、平面１０２の軸方向の位置に応じて変化する。
【０１０７】
これは、先の実施形態に関して上述した利点を提供する。
【０１０８】
図８乃至図８Ｃを参照すると、磁場生成器５０の第７の実施形態が示されている。この実施形態では、磁場生成器５０は、磁気絶縁材料のホルダ９０を備える。ホルダ９０は、適切なプラスチック材料、アルミニウム、真ちゅう、ナイロンのような適切な任意の磁気絶縁材料から作製されてよい。
【０１０９】
ホルダ９０は、磁気絶縁材料の壁１３３を備えており、壁１３３は、中空シリンダの一般的形状を有しており、長手方向軸１１０の周りに第１の端部９１から第２の端部９２まで延びている（図８ｂ参照）。壁１３３は、縦軸１１０上に実質的に中心が置かれた円形の断面形状を有する。壁１３３は、径方向内面１３４から径方向外面１３５まで厚さ方向に延びている。
【０１１０】
壁１３３の径方向外面１３５は、ピストンロッド９（及び、故にピストン２）と共に軸方向に移動するように、ピストンロッド９の径方向内面に固定されて取り付けられている。
【０１１１】
磁場生成器５０は、磁石９５，９６，９７，９８の複数の組１１１を含む。磁石の各組１１１は実質的に同一である。磁石の各組１１１は、壁１３３の厚さ内に配置され、組１１１は、長手方向軸１１０の周りに周方向に配置される。
【０１１２】
記載された実施形態では、磁石の各組は、４つの磁石９５，９６，９７，９８からなる。
【０１１３】
磁石９５，９６，９７，９８の各々は、実質的に中実の円筒形磁石であり、長手方向軸１１０に実質的に平行な長手方向軸に沿って延びている。各組１１１において、組の第１の磁石９８は組の第２の磁石９７よりも短く、組の第２の磁石９７は組の第３の磁石９６よりも短く、組の第３の磁石９６は、組の第４の磁石９５よりも短い。
【０１１４】
各磁石は、壁１３３内の個々の円筒形ボア９３内に入れられており、当該ボア９３は、長手方向軸１１０に実質的に平行である長手方向軸に沿って延びており、軸１１０から径方向に離間している、各組の磁石９５，９６，９７，９８は周方向に分布している。各組の磁石９５，９６，９７，９８は、軸１１０から実質的に同じ半径に配置されている。磁石の各組は、軸１１０から実質的に同じ半径に配置されている。その結果、磁場生成器の各磁石は、軸１１０から実質的に同じ半径に配置される。
【０１１５】
各磁石９５，９６，９７，９８は、磁気絶縁性の材料の周壁１３３によって、他の各磁石９５，９６，９７，９８から分離されている。さらに、各磁石９５，９６，９７，９８の長手方向端部は、磁気絶縁材料の壁１３３の個々の端部によって覆われている。各磁石９５，９６，９７，９８は、磁気絶縁材料によって実質的に囲まれている。
【０１１６】
各組１１１において、第１の磁石９８は、第２の磁石９７の軸方向の長さに沿って中心合わせされ、第２の磁石９７は、第３の磁石９６の軸方向の長さに沿って中心合わせされ、第３の磁石は、第４の磁石９５の軸方向の長さに沿って中心合わせされている。
【０１１７】
図８ａの方向から見ると、各組の磁石９５，９６，９７，９８の周方向の順番は、時計回りに、第１の磁石９８、次に、第２の磁石９７、次に、第３の磁石９６、次に、第４の磁石９５となる。その結果、各組の第１の磁石９８は、隣接する組の第４の磁石９５に周方向に隣接する。
【０１１８】
ホルダ９０内の長さが異なる上記磁石の配置によって、軸１１０に実質的に垂直な平面内の磁性材料の量は、平面の軸方向位置に応じて変化して、磁場生成器５０の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場が生成される。
【０１１９】
前述の実施形態の場合と同様に、このことによって、必要とされるホール効果センサの数が減少し、磁場生成器の直径を比較的小さくすることが可能となる。
【０１２０】
さらに、各磁石９５，９６，９７，９８は磁気絶縁材料で実質的に囲まれているので、磁場生成器５０は、軸方向に実質的に対称な磁束密度分布を有し、磁場の長さを増大させる。
【０１２１】
図９乃至図９Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第８の実施形態が示されている。この実施形態の磁場生成器５０は、各組１１１の磁石９５，９６，９７，９８が径方向に実質的に揃えられており、長手方向軸１１０からの径方向距離の増加に伴って長さが増加する点を除いて、（図８，図８Ａ乃至８Ｃに示されている）先の実施形態の磁場生成器と同じである。組１１１は周方向に分布している。
【０１２２】
ここで、各組１１１では、第１のマグネット９８が第２のマグネット９７の径方向内側に設けられ、第２のマグネット９７が第３のマグネット９６の径方向内側に設けられ、第３のマグネット９６が第４のマグネット９５の径方向内側に設けられている。
【０１２３】
或いは、磁石９５，９６，９７，９８は、それらの長さが長手方向軸１１０からの径方向の距離の増加と共に減少するように配置されてよい。
【０１２４】
図１０乃至図１０Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第９の実施形態が示されている。磁場生成器５０は、単一の磁石５１を備える。磁石５１は、概ね細長く、第１の端部５２から第２の端部５３まで長手方向軸１０１に沿って延びる磁性材料の環状壁１０４を備えている。第１の端部５２はＮ極を形成し、第２の端部５３はＳ極を形成する（図１０Ｂ参照）。
【０１２５】
環状壁１０４は、径方向外面５４から径方向内面５５まで厚さ方向に延びる。環状壁１０４の厚さは、その軸方向長さにわたって実質的に一定である。
【０１２６】
径方向内面５５は、（円形断面の直径は、軸方向の位置に応じて変化するが）実質的に軸１０１を中心とする実質的に円形の断面形状を有する。径方向内面５５が第１及び第２の端部５２，５３から中間点５６まで延びると、径方向内面５５と軸線１０１の間の径方向距離は線形に減少する。即ち、径方向内面５５上の径方向に対向する点の間の径方向の距離は直線的に減少する。
【０１２７】
径方向外面５４は、径方向内面５５に実質的に平行である。
【０１２８】
磁性材料の環状壁１０４と長手方向軸１０１との間隔は、（図１３に示すように）磁石５１の軸方向の長さに実質的に沿って、軸方向１０１の大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を磁石５１が生成するように、軸方向位置に応じて変化する。
【０１２９】
この構成では、長手方向軸１０１に対して実質的に垂直な平面内の磁性材料の量は、平面の軸方向位置に対して実質的に一定である。
【０１３０】
図１１乃至図１１Ｂを参照すると、磁場生成器５０の第１０の実施形態が示されている。この実施形態は、第１及び第２の端部５２，５３から中間点５６まで径方向内面５５が延びると、径方向内面５５と軸１０１の間の径方向距離が非線形に減少する点を除いて、第９実施形態と同じである。つまり、径方向内面５５上の径方向に対向する点の間の径方向の距離は、非線形に減少する。
【０１３１】
図１２ａ乃至図１２ｃを参照すると、磁場生成器５０の第１１、第１２及び第１３の実施形態が示されている。これらの実施形態では、磁場生成器５０は、磁性材料の細長いストリップ１０４によって形成された磁石を備えている。ストリップ１０４は、第２、第１及び第１０の実施形態の磁石の円周部分である。或いは、ストリップ１０４は、上記の他の実施形態の何れかの磁石の円周部分であってよい。
【０１３２】
説明された実施形態では、ストリップ１０４は、ピストンロッド９の径方向内面にピン止めされている。しかしながら、適切な任意取り付け手段が使用できることは理解されるであろう。
【０１３３】
ストリップ１０４は、ホールセンサ１０５から最大ホール出力電圧が生成される周方向位置にて、ピストンロッド９の径方向内面に取り付けられる。
【０１３４】
或いは、磁場生成器５０は、ピストンロッド９の径方向内面に固定して取り付けられた磁気絶縁材料の磁石ハウジングを備えてよい。ストリップ１０４は、磁気絶縁材料のハウジングの径方向内面に固定して取り付けられる。
【０１３５】
図２乃至図９ｂに示された実施形態と同様に、図１２ａ及び図１２ｂに示された実施形態では、軸１０１に実質的に垂直な平面内のストリップ１０４の磁性材料の量は、軸方向１０１に磁石の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように構成されている。
【０１３６】
図１０乃至図１１ｂに示す実施形態と同様に、図１２ｃに示す実施形態では、ストリップ１０４と長手方向軸１０１との間隔は軸方向位置に応じて変化しており、（図１３に示すような）磁石５１の軸方向長さに実質的に沿って軸方向１０１に大きさが実質的に連続して変化する磁束密度を有する磁場を磁石５１が生じる。
【０１３７】
この構成では、長手方向軸１０１に対して実質的に垂直な平面内の磁性材料の量は、平面の軸方向位置に対して実質的に一定である。
【０１３８】
図１２ａ、図１２ｂ及び図１２ｃに示される実施形態の各々において、磁場生成器５０は、長手方向軸１０１周りに周方向に分布した複数のストリップ１０４を備えてよい。
【０１３９】
以上のことから、上記の各実施形態の磁場発生装置によれば、磁気センサ装置が必要とするホール効果センサ１０５の数を減らして、コストを削減できる。磁場生成器５０の直径はまた、比較的小さく、それによって、ピストン２内のボア８の直径を比較的小さくすることができ、ピストン２の構造的完全性が維持される。
【０１４０】
上述の実施形態の磁場生成器５０の何れも、図１に示す磁場生成器５０の代わりに、図１のリニアアクチュエータに使用されてよいことが理解されるであろう。
【０１４１】
図１５を参照すると、流体ハウジング８２内に収容された流体８１内に配置された流体レベルセンサアセンブリ８０の形態である位置検出アセンブリが示されている。流体ハウジング８２は、流体を収容するチャンバを規定する。チャンバは、実質的に垂直な長手方向軸に沿って延びている。流体ハウジングは、その上端にて、実質的に水平な上壁８８によって実質的に閉じられている。上壁８８にはアクセスポート８９が設けられている。アクセスポート８９は、上壁８８の内面から外面まで、上壁８８の厚さを貫通して延びている。アクセスポート８９は、長手方向軸に沿って延びており、長手方向軸を中心とした実質的に円形の断面形状を有している。
【０１４２】
流体レベルセンサアセンブリ８０は、長手方向軸１８０に沿って延びる細長い円筒形チューブ８３の形態である磁気センサハウジングを備えている。説明されている実施形態では、チューブ８３は、その長手方向軸１８０が実質的に垂直になるように向けられている。チューブ８３の上端は、アクセスポート８９を通っている。
【０１４３】
ひと続きのホール効果センサ１０１の形態である磁気センサ装置が、チューブ８３内に直線状に配置されている。チューブ８３は、適切な任意の取り付け手段によって流体ハウジング８２に対して軸方向に固定されている。ホール効果センサは、チューブ２４の長さに沿って軸方向１８０に分布している。
【０１４４】
浮体８４は、チューブ８３に摺動可能に取り付けられており、チューブの軸１８０に沿って移動する。浮体８４は、流体８１の密度に対して浮力を有しており、流体８１の高さが上昇及び下降すると、浮体８４が上昇及び下降する。この点に関し、浮体の浮力によって、それは流体８１の液面に浮いている。
【０１４５】
図２乃至図２Ｂに示す磁場生成器５０は、浮体８４内に入れられて、浮体８４と共に軸方向１８０に移動する。
【０１４６】
ホール効果センサ及び磁場生成器５０は、磁場生成器５０が浮体８４と共に摺動すると、磁場生成器５０によって生成された磁場が各ホール効果センサによって順に感知され、長手方向軸１８０に沿って、磁場生成器５０、ひいては、浮体８４のチューブ８３に対する位置を検出するように構成されている。この検出された位置は、流体８１の深さを計算するために使用されてよい。
【０１４７】
この点に関して、接続ケーブル８５は、チューブ８３の上端からアクセスポート８９を通って適切な電子回路に通じており、当該電子回路は、ホール効果センサを横切って生成された電圧から浮体８４の軸方向位置を出力するように構成されている。
【０１４８】
磁場生成器５０の直径は比較的小さいので、このことは浮体８４が比較的小さい直径を有することを可能にする。これは、アクセスポート８９の比較的小さい直径を可能にする点で有利である。
【０１４９】
図１５に示す磁場生成器５０の代わりに、上記の実施形態の磁場生成器の何れかをこの構成にて使用できることは理解されるであろう。
【０１５０】
さらに、上述の実施形態の磁場生成器は、任意の他の適切な位置検出アセンブリに使用されてよいことは理解されるであろう。
【０１５１】
説明及び図示された実施形態は、例示的なものであって、特徴を制限するものではなく、好ましい実施形態のみが図示及び記載されており、特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に入る全ての変更および修正の保護が望まれることは理解されるべきである。
【０１５２】
例えば、記載された実施形態では、リニアアクチュエータは油圧リニアアクチュエータである。或いは、油圧アクチュエータは、空気圧アクチュエータ、又は他の任意のタイプのリニアアクチュエータであってよい。
【０１５３】
ピストン２は、非強磁性材料で作られてよい。
【０１５４】
磁場発生装置の第１乃至第４、第９、第１０の実施形態において、磁石５１は単一の磁石である。或いはまた、磁石５１は、磁石５１の形状を形成するように配置された複数の別個の磁石によって構成されてよい。
【０１５５】
磁場発生装置５０の第５乃至第８の実施形態において、磁場発生装置５０は、複数の磁石を備えている。或いはまた、磁場生成器５０は、複数の磁石の形状を構成する単一の磁石を備えてよい。
【０１５６】
第１乃至第６の実施形態では、磁石５１は、実質的に円形の断面形状を有する径方向外面５４及び径方向内面５５を有する。或いはまた、径方向外面５４及び／又は径方向内面５５は、長方形、正方形、三角形などの異なる断面形状を有してよい。
【０１５７】
第７及び第８の実施形態では、各組１１１の磁石９５乃至９８は実質的に中実の円筒形状である。或いはまた、磁石は、例えば正方形、三角形等の異なる断面形状を有してよい。組１１１の磁石は、同じ断面形状を有していても有していなくてもよい。組１１１の磁石の直径は、同じであっても同じでなくてもよい。
【０１５８】
磁場生成器は、磁石の１又は複数の組１１１を備えてよい。磁石の各組１１１は、壁１３３内の任意の場所に配置された、長さが異なる少なくとも一対の磁石を備えてよい。組１１１の磁石は、壁１３３内にて周方向又は径方向に揃えられてよい。組１１１の磁石は、互いに接触してよく、又は、磁気絶縁材料によって互いに隔てられてよい。
【０１５９】
第５及び第６の実施形態では、磁場生成器５０は、長さが異なる複数の磁石７１，７２，７３，７４の組を備えている。各磁石７１，７２，７３，７４は、単一の磁石によって形成されている。或いはまた、各磁石７１，７２，７３，７４は、端と端とが結合された複数の磁石部分によって形成されてよい。これは、より短い磁石を使用することを可能としており、製造の容易さの点で有利である。
【０１６０】
この場合、磁石部分間にて径方向に隣接する接合部について、それら接合部は互いに軸方向に離間することで、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように、磁石は構成されてよい。この点に関して、磁石部分間にて径方向に隣接する接合部は、径方向に隣接する層の磁石部分間の接合部が軸方向に揃わないように、隣接する層の磁石によって軸方向に重ね合わされる。磁石（及び磁石部分）の長さ及び重なり合った配置は、変更されてよい。
【０１６１】
第７および第８の実施形態では、磁場生成器５０は、長さが異なる磁石９５，９６，９７，９８の複数の組１１１を含む。各磁石９５，９６，９７，９８は、単一の磁石によって形成されている。或いはまた、各磁石９５，９６，９７，９８は、端と端が連結された複数の磁石部分によって構成されてよい。これにより、より短い磁石を使用可能となって、製造の容易さの点で有利である。
【０１６２】
この場合、磁石部分間にて径方向に隣接する接合部について、それら接合部は互いに軸方向に離間されることで、少なくとも１つの磁石の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように、磁石は構成されてよい。この点に関して、磁石部分間にて径方向に隣接する接合部は、径方向に隣接する層の磁石部分間の接合部が軸方向に揃わないように、隣接する層の磁石によって軸方向に重ね合わされる。磁石（及び磁石部分）の長さ及び重なり合った配置は、変更されてよい。
【０１６３】
記載された実施形態の何れかにおいても、使用される磁石の数は変更されてよい。
【０１６４】
記載された実施形態では、磁気センサはホール効果センサである。しかしながら、磁気センサは、例えば、磁気抵抗素子又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）技術のような適切な任意のタイプの磁気センサとされてよい。
【０１６５】
記載された実施形態では、磁場生成器５０の磁性材料は、磁場生成器の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場を生成するように構成されている。これは、平面の軸方向位置に応じて、軸に実質的に垂直な平面内の磁性材料の量を変化させることによって、及び／又は、軸方向位置に応じて、各軸方向位置にて磁性材料と軸の間の距離を変化させることによって達成される。
【０１６６】
代替的又は追加的に、磁性材料の密度は、軸方向の位置に応じて変化して、磁場生成器の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場が生成されてよい。
【０１６７】
代替的又は追加的に、磁性材料の強さは、軸方向の位置に応じて変化して、磁場生成器の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場が生成されてよい。
【０１６８】
磁性材料の強さが、軸方向の位置に応じて磁性材料の化学組成を変化させることによって変化して、磁場生成器の軸方向の長さに実質的に沿って軸方向に大きさが実質的に連続的に変化する磁束密度を有する磁場が生成されてよい。
【０１６９】
説明において「好ましい」、「好ましくは」、「好まれる」又は「より好ましい」などの語を使用することは、そのように説明された特徴が望ましいことを示唆しているが、それにも拘わらず、それは必須ではなく、そのような特徴を欠いている実施形態は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内であると考えられる。特許請求の範囲と関連して、「１つの」、「少なくとも１つ」、又は「少なくとも１つの部分」などの文言が、特徴を前置きするために使用される場合、特許請求の範囲内で特に明記しない限り、そのような特徴の１つのみに特許請求の範囲を限定する意図はない。「少なくとも一部分」及び／又は「一部分」という言葉が使用される場合、その項目は、特に断りのない限り、部分及び／又は項目全体を含むことができる。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図８Ａ．８Ｃ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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