(57)【要約】【課題】内燃機関内部のように、鉄粉等を主体とする異物が周囲に存在する環境下においても、検出誤差が少ない構造の変位量計を提供する。【解決手段】非検出物の動き量を検出するための変位量計２であって、検出コア３と検出部４とを相対移動可能に設け、検出コア３の一部に、検出コア３と検出部４との間に異物が蓄積するのを阻止する異物付着抑制部５を設ける。異物付着抑制部５は、検出コア３と検出部４のハウジング８との間の距離を、他の部分より大きく形成した所定の空間部１０とすることができる。【選択図】　　図１
2004085318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物の動き量を検出するための変位量計であって、
検出コアと検出部とを相対移動可能に設け、前記検出コアに、検出コアと検出部との間隙部に異物が蓄積するのを阻止する異物付着抑制部を設けたことを特徴とする変位量計。
【請求項２】
前記異物付着抑制部は、検出コアと検出部のハウジングとの間の距離を他の部分より大きく形成した所定の空間部からなることを特徴とする請求項１に記載の変位量計。
【請求項３】
前記検出部は、シリンダ状の空洞部及び磁気センサを備えたハウジングを有し、前記検出コアは、帯磁性があり、前記ハウジングの空洞部内にスライド可能に保持されるとともに、被検出物の可動部に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の変位量計。
【請求項４】
前記異物付着抑制部は、検出コアの一部を先端に向かって径縮する形状に形成し、この径縮部分の基部が常に前記空洞部内に位置し、被検出物の動きに伴ってスライドする検出コアのスライド距離に応じた信号が磁気センサから得られることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の変位量計。
【請求項５】
前記異物付着抑制部は、検出コアの断面積が急変するように、その一部を先端に向かって急激に径縮する形状に形成したことを特徴とする請求項３に記載の変位量計。
【請求項６】
前記異物付着抑制部は、前記検出コア及び空洞部内面のうち少なくとも一方に設けた異物掻き落とし部であり、この異物掻き落とし部が検出コアのスライドに伴って、検出コアと空洞部内面に存在する異物を排除することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の変位量計。
【請求項７】
前記異物掻き落とし部がブラシであることを特徴とする請求項５に記載の変位量計。
【請求項８】
前記異物掻き落とし部が耐油性多孔質材であることを特徴とする請求項５に記載の変位量計。
【請求項９】
前記異物掻き落とし部による掻き落としストロークを、通常の検出ストロークである被検出物の制御範囲より長く設定したことを特徴とする請求項５に記載の変位量計。
【請求項１０】
前記磁気センサの電断時において前記被検出物を最大ストロークで作動させることで、検出コアの最大ストローク範囲における異物の排除を行う電断時ストローク範囲清掃手段を設けたことを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の変位量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的なスライド量を検出する変位量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械的なスライド量を検出する変位量計には様々なタイプがあるが、内燃機関の内部でシャフトのスライド量等を検出するような苛酷な条件下で使用される場合には、信頼性の確保等の要請から磁気センサを用いるのが一般的である。このような変異量計としては、例えば、特開平１０−７３４５１号公報に記載のものがある。
【０００３】
図５は、このような変位量計を示し、有底筒状に形成した非磁性体のハウジング５０の内部に検出コア５１をスライド自在に設けた構成となっている。ハウジング５０の底部にはポスト５２が設けられており、このポスト５２の内部には磁気センサ５３が設けられている。
【０００４】
一方、検出コア５１には内部にリング状の磁石（図示せず）が前記磁気センサ５３の周囲を囲む同軸上に設けられている。磁気センサ５３としては静磁気型のものが用いられており、磁気センサ５３と磁石との距離、すなわち検出コア５１の絶対位置が検出できるようになっている。
【０００５】
ところで、内燃機関の内部には潤滑と冷却のために潤滑油を循環させてある。潤滑油には鉄粉やアルミ粉、その他の化学物質などの異物が存在するが、オイルフィルターで濾過しきれない成分は内燃機関の各部に残留する。
【０００６】
このうち鉄粉は、前記検出コア５１内の磁力の影響を受け、潤滑油とともに検出コア５１周辺に付着することがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、検出コアの周囲に鉄粉などの磁性体が付着すると、周囲の地場が乱れるため磁気センサ５３の検出結果に誤差が生じる虞がある。
【０００８】
上記のような原因による検出誤差に関する実験結果を、図６に示す。図６は、磁性体が変位量計のどの部分にどのように付着したかによって発生する誤差を示しており、横軸が検出コア５１のストローク（ｍｍ）、縦軸が誤差（μｍ）である。図中、折れ線グラフＡは、鉄粉が付着していない場合を示し、誤差は０（ゼロ）となっている。
【０００９】
また、折れ線グラフＢは、図５において検出コア５１の外周全体５５に０．３７ｇの鉄粉が付着している場合であり、同様に、折れ線グラフＣは、図５において検出コア５１の外周全体５５に１ｇの鉄粉が付着している場合をそれぞれ示す。
【００１０】
これらのグラフから明らかなように、多量の鉄粉が付着するほど検出の誤差が大きくなることがわかる。
【００１１】
このように、検出誤差が大きくなることは、磁気センサ５３からの信号を受ける電子制御装置の判断を狂わせて、内燃機関の制御に支障をきたすことがあり得る。
【００１２】
なお、オイルシール等で当該部分を防護することが考えられるが、この種の変位センサは長ストロークで作動するケースが多いために、確実なシールは容易ではない。
【００１３】
本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたもので、鉄粉等の磁性体を主体とする異物が周囲に存在する環境下においても、その付着による検出誤差を生ずることがない変位量計を提供することを技術的課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の変位量計は、その周囲に存在する鉄粉などの異物が溜まり難くなる構造としたものであって、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００１５】
すなわち、被検出物の動き量を検出するための変位量計であって、検出コアと検出部とを互いに相対移動可能に設け、検出コアに、この検出コアと検出部との間隙部に異物が蓄積するのを阻止する異物付着抑制部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
この異物付着抑制部は、例えば、検出コアとハウジングとの間の距離を他の部分より大きくすることで形成した所定の空間部とすることができる。このような異物付着抑制部を設けることで、異物が蓄積するために発生していた誤差が大幅に減少する。
【００１７】
また、前記検出部は、シリンダ状の空洞部を有するとともに磁気センサを備えたハウジングを有し、前記検出コアは、たとえば磁石を内蔵させる等の構造とすることができる。このような検出コアは、帯磁性があり、前記ハウジングの空洞部内にスライド可能に保持されるとともに、被検出物の可動部に接続することが可能である。
【００１８】
上記のような構成とした場合は、殊に空間部での異物の付着が大幅に減少する。
【００１９】
前記異物付着抑制部は、検出コアの一部を先端に向かって径縮する形状に形成し、この径縮部分の基部が前記空洞部内に常に位置するように設定し、可動部の動きに伴ってスライドする検出コアのスライド距離に応じた信号が磁気センサから得られるようにしてもよい。
【００２０】
このような構成とした場合は、径縮部分によって空間部が確実に形成され、径縮部分の周囲における異物の付着が抑制される。
【００２１】
ここで、前記異物付着抑制部は、検出コアの断面積が急変するように、その一部を先端に向かって急激に径縮する形状とすることができる。このようにすれば、短い距離で大きな空間部が形成でき、より効果的な異物付着抑制が可能となる。
【００２２】
さらに、前記異物付着抑制部を、前記検出コア及び空洞部の内面のうち、少なくとも一方に設けた異物掻き落とし部として、この異物掻き落とし部が検出コアのスライドに伴って、検出コアと空洞部の内面に存在する異物を排除するように構成することもできる。
【００２３】
このような構成では、検出コアと空洞部の内面との間のクリアランスが、常に異物掻き落とし部で清掃されるため、内部に異物が残留することがなくなる。この異物掻き落とし部としては、ブラシや耐油性多孔質材を例示することができる。
【００２４】
また、前記異物掻き落とし部による掻き落としストロークを、被検出物の制御範囲である通常の検出ストロークより長く設定すれば、通常動作の範囲における異物の影響を排することができる。
【００２５】
前記磁気センサの電断時には、前記被検出物を最大ストロークで作動させることで、検出コアの最大ストローク範囲における異物の排除を行う電断時ストローク範囲清掃手段を設けることができる。このようにすれば、変位量計が内燃機関などに用いられる場合、内燃機関が始動する前に検出コアを最大ストロークでスライドさせることで、異物の排除を行わせることが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の変位量計を、図１から図４に基づいて更に詳細に説明する。　図１は、変位量計の概略を示している。この変位量計４は、有底筒状で、内部にシリンダ状の空洞部６を有する非磁性体（ＳＵＳ３３０製）のハウジング８と、このハウジング８の内部にスライド自在に設けられた検出コア３と、を備えている。ハウジング８の底部にはポスト８ａが設けられており、このポスト８ａの内部には磁気センサ７が設けられている。
【００２７】
一方、検出コア３には、内部にリング状の磁石１４が設けられており、この検出コア３に帯磁性が付与されている。
【００２８】
前記磁気センサ７としては静磁気型のものが用いられ、磁気センサ７と磁石１４との距離、すなわち検出コア３の絶対位置が検出できるようになっている。　他方、図２は、他の実施の形態を示している。図１に示す実施形態では異物付着抑制部５を検出コア３の形状として構成したが、図２に示す実施形態では、異物付着抑制部として、前記検出コア３及び空洞部６内面のうち少なくとも一方に、ブラシまたは耐油性多孔質材からなる異物掻き落とし部１３を設けている。この異物掻き落とし部１３はリング状に形成され、ピストンリングと同様の働きで、検出コア３と空洞部６内面に存在する異物を排除するように作用する。
【００２９】
図２に示す実施の形態では、異物掻き落とし効果を高めるため、検出コア３のスライド量を検出コア３の本体の円筒部分の長さよりも長く設定することが好ましい。
【００３０】
また、この実施の形態では、異物掻き落とし部１３を検出コア３の後端に固定したが、これを、空洞部６の内面側に設けた溝（図示せず）に固定してもよい。異物掻き落とし部１３として設けるブラシは、リング状のコアに植毛した形態とし、自己形状保持力と耐久力を備えたものとすることができる。
【００３１】
図６は、前記磁気センサ７の電断時において前記被検出物１を最大ストロークで作動させることで、検出コア３の最大ストローク範囲における異物の排除を行うように構成した場合のブロック図である。
【００３２】
このような実施形態の要諦は、電断時ストローク範囲清掃手段３０が設けられていることである。電断時ストローク範囲清掃手段３０は、実際には内燃機関を制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）のプログラムによって作動が実現される。すなわち、電断時ストローク範囲清掃手段３０を含むＥＣＵ（３０）には、イグニッションキー３１、その他数多くのセンサからの信号が入力されているとともに、各種アクチュエータを制御するための信号を出力している。同様にして、磁気センサ７からの出力が入力され、アクチュエータの動力であるモーター２０を駆動するよう接続される。
【００３３】
さらに、電断時ストローク範囲清掃手段３０には、イグニッションキースイッチ３１が接続されている。モーター２０の駆動によって被検出物１、可動部９及び検出コア３が一体となってスライド動作するため、これら駆動系は電断時ストローク範囲清掃手段３０を介した閉ループ制御系を構成している。
【００３４】
ここで、電断時ストローク範囲清掃手段３０は、図４に示す各動作が行われるようプログラムされている。すなわち、最初に、スタートステップ６０からイグニッションスイッチが切られたか否かの判断ステップ６１に移行し、肯定枝の場合に限り、ステップ６２に移行し、電断時ストローク範囲清掃手段３０はモーター２０を駆動する。このモーター２０の駆動により検出コア３を最大ストロークでスライドさせる。これによって検出コア３は、通常は使用しない範囲のストロークまで動くため、異物の排除を効率的に行うことができる。
【００３５】
なお、前記磁気センサ７としては、作動トランス方式、渦電流方式、ホール素子式、ＭＩ素子式、ＭＲＥ素子式などが例示できる。
【００３６】
作動トランス方式としては、１次コイルの前後に２次コイルを配した３つのコイル部と、コアと呼ばれる金属を固定した軸棒で構成したもの等が例示でき、この１次コイルを交流励磁すると、２次コイルにはコアを介した誘導電圧が発生するためこの出力を差動接続して電圧差を変位出力とする。
【００３７】
シャフトのコア部分がコイルの中央に位置しているときは、２次側コイルの出力差は０（ゼロ）となり、前後に動かした距離に応じた出力差が得られ、これをリニアライズ回路等で直線性の補正を行うとリニアな出力が得られる。
【００３８】
また、渦電流方式は、導体を貫通する磁束が変化すると導体内部の直角面に誘起電力が生じ、この起電力によって導体内に発生する電流が変化することを利用するものである。
【００３９】
ホール素子式は、特定の半導体でつくられた受感部に互いに直角な端子を取り付け、直線上に位置する一方の端子間に制御電流を流し、外部から受感部に磁界を作用させると直線上に位置する他方の端子間に電位差が発生する原理を応用したものである。
【００４０】
ＭＩ素子式は、アモルファス材料の磁気インピーダンス効果を応用したもので、アモルファス材料のワイヤに高周波またはパルスを流すと、外部の磁界に応じてそのインピーダンスが変化するという原理で作動する。これは、ＭＲセンサの約１万倍の感度で１ミリガウスの微小地場を検出できるため分解能に優れている。
【００４１】
ＭＲＥ素子式は磁気抵抗を利用したもので、電流と磁気の相互間に生ずるローレンツ力（フレミングの左手三指の法則）を利用しており、静磁界での検出に適するセンサである。
【００４２】
本実施の形態に示す変位量計は、検出コアと検出部のハウジングとの間の距離を他の部分より大きくしたものでは、特に検出コアの露出部分付近における異物の排除に有効である。
【００４３】
一方、前記検出コア及び空洞部内面のうち少なくとも一方に異物掻き落とし部を設けたものでは、特に検出コアの外側の異物の排除に特に効果がある。
【００４４】
さらに、これらの変位量計が内燃機関に用いられている場合、内燃機関の始動前に、検出コアを最大ストロークでスライドさせるよう構成すれば、内燃機関の運転開始前に異物を排除することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、検出コアと検出部とを相対移動可能に設け、検出コアの一部に検出コアと検出部との間に異物が蓄積するのを阻止する異物付着抑制部を設けたので、鉄粉等を主体とする異物が周囲に存在する環境下においても、検出誤差を誘発することが減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の変位量計を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の変位量計を示す断面図である。
【図３】実施形態１の変位量計を含むブロック図である。
【図４】実施形態１の変位量計の動作を示すフローチャート図である。
【図５】従来の変位量計を示す断面図である。
【図６】従来の変位量計における異物の付着状態と検出誤差との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１　被検出物
２　変位量計
３　検出コア
４　検出部
５　異物付着抑制部
６　空洞部
７　磁気センサ
８　ハウジング
９　可動部
１０　空間部
１１　径縮部分
１２　基部
１３　異物掻き落とし部
１４　磁石
【図１】
2004085318.tif 000003
【図２】
2004085318.tif 000004
【図３】
2004085318.tif 000005
【図４】
2004085318.tif 000006
【図５】
2004085318.tif 000007
【図６】
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