(57)【要約】【課題】リニアに変位する被検出体の変位量を良好に検出することができるリニア変位量検出装置を提供すること。【解決手段】本発明のリニア変位量検出装置は、リニアに変位する被検出体の変位量を検出するための装置であって、ケーシング１０と、このケーシング１０の内部に設けた複数のプーリ４１，４２と、これら複数のプーリ間に直線状に延在する態様でこれら複数のプーリ４１，４２の間に張設した無端状を成し、その延在方向に沿って変位する索状体（４０）と、ケーシング１０より突出した態様で被検出体の変位を索状体（４０）に伝達する伝達子（３０）と、ケーシング１０の内部において索状体（４０）の変位量を検出する検出手段とを備えたものである。【選択図】　　　図２
2004069496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアに変位する被検出体の変位量を検出するための装置において、
ケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けた複数のプーリと、
前記複数のプーリ間に直線状に延在する態様でこれら複数のプーリの間に張設した無端状を成し、その延在方向に沿って変位する索状体と、
前記ケーシングより突出した態様で前記被検出体の変位を前記索状体に伝達する伝達子と、
前記ケーシングの内部において前記索状体の変位量を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とするリニア変位量検出装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記ケーシングの内部に設けた複数の歯付プーリと、前記歯付プーリのそれぞれと歯合する態様でこれら複数の歯付プーリの間に張設した無端状を成すと共に、前記索状体の変位に伴って変位するべく、一部が前記索状体に連結した歯付ベルトとを備え、前記歯付ベルトの変位を通じて前記索状体の変位量を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のリニア変位量検出装置。
【請求項３】
前記索状体は、その横断面形状が円形のワイヤロープであり、直線状に延在する一部分のみが外部に露出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリニア変位量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、リニアに変位する被検出体の変位量を検出するためのリニア変位量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リニアに変位する被検出体の変位量を検出するセンサとして接触抵抗式のものが利用されてきた。この接触抵抗式センサは、抵抗体と、この抵抗体上を接触しながら移動する接触子と、該抵抗体および該接触子を有する電気回路とを備えて構成されている。
【０００３】
接触抵抗式センサは、被検出体の変位に伴って接触子が移動することにより該接触子が接触している抵抗体の分圧電圧値が変化するので、この分圧電圧値の変化から接触子の位置を検出して被検出体の変位量を検出するためのものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような接触抵抗式センサでは、接触子が被検出体と共に移動するので、該接触子の移動可能な領域に該当する部分は露出しておかなければならない。そのために、接触子と抵抗体との接触個所には粉塵等が進入しやすくなる。
【０００５】
接触子と抵抗体との接触個所に粉塵等が進入してしまうと、上記の分圧抵抗値は大きな影響を受けることになる結果、被検出体の変位量を良好に検出することができなくなり、検出精度が十分に高いものにはならない、という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、リニアに変位する被検出体の変位量を良好に検出することができるリニア変位量検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るリニア変位量検出装置は、リニアに変位する被検出体の変位量を検出するための装置において、ケーシングと、前記ケーシングの内部に設けた複数のプーリと、前記複数のプーリ間に直線状に延在する態様でこれら複数のプーリの間に張設した無端状を成し、その延在方向に沿って変位する索状体と、前記ケーシングより突出した態様で前記被検出体の変位を前記索状体に伝達する伝達子と、前記ケーシングの内部において前記索状体の変位量を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係るリニア変位量検出装置は、上記の請求項１において、前記検出手段は、前記ケーシングの内部に設けた複数の歯付プーリと、前記歯付プーリのそれぞれと歯合する態様でこれら複数の歯付プーリの間に張設した無端状を成すと共に、前記索状体の変位に伴って変位するべく、一部が前記索状体に連結した歯付ベルトとを備え、前記歯付ベルトの変位を通じて前記索状体の変位量を検出するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係るリニア変位量検出装置は、上記の請求項１または請求項２において、前記索状体は、その横断面形状が円形のワイヤロープであり、直線状に延在する一部分のみが外部に露出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るリニア変位量検出装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
実施の形態１；
図１は、本発明の実施の形態１に係るリニア変位量検出装置を示したものであり、（ａ）はリニア変位量検出装置の外観図であり、（ｂ）は断面平面図である。図２は、図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図であり、図３は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００１２】
図１〜図３において、実施の形態１に係るリニア変位量検出装置は、ケーシング１０と、ワイヤロープ４０と、ワイヤロープ用プーリ４１，４２と、歯付ベルト５０と、歯付プーリ５１，５２，５３，５４と、回転センサ６０とを有して構成してある。
【００１３】
ケーシング１０は、図１〜図３に示すように、ワイヤロープ４０の一部、ワイヤロープ用プーリ４１，４２、歯付ベルト５０、歯付プーリ５１，５２，５３，５４および回転センサ６０を格納する筐体であり、上方に開口する凹部１１を有している。凹部１１は、被検出体の変位量よりも十分に大きい長さに形成したもので、その両端部の内壁にワイヤロープ４０が挿通するための開口部１２，１３を有している。
【００１４】
このケーシング１０には、その内底面に、後述するワイヤロープ用プーリ４１，４２および歯付プーリ５１，５２，５３，５４のそれぞれの設置個所に対応する位置に円柱形状のプーリ用ロッド１４，１５，１６，１７，１８，１９が設けられていると共に、回転センサ６０の設置個所に対応する位置に円柱形状の回転センサ用ロッド２０が設けられている。
【００１５】
ワイヤロープ４０は、無端状を成し、凹部１１において直線状に延在する部分が開口部１２，１３を通じてケーシング１０の外部に露出する態様で、複数（図示の例では２つ）のワイヤロープ用プーリ４１，４２間に張設されている。そして、ケーシング１０の開口部１２，１３とワイヤロープ４０との間にはパッキン７０によりパッキング処理を施している。またこのワイヤロープ４０においてケーシング１０の外部に露出する部分には、伝達ピン３０を設けてある。この伝達ピン３０は、図２に示すように矢印方向に変位した場合に、ワイヤロープ４０を変位させるためのものである。このように、実施の形態１に係るリニア変位量検出装置によれば、小型のパッキン７０を２つ用いるだけでケーシング１０内を十分に密閉することができ、ケーシング１０内に粉塵等が進入することを有効に防止することができる。
【００１６】
ワイヤロープ４０は、図２に示すように、横断面、すなわちその長手方向に直交する断面が全長に亘って一様な形状となっており、図示の例では円形の形状となっている。このワイヤロープ４０としては、例えばステンレス線をより合わせたステンレスワイヤ等が使用されている。
【００１７】
ワイヤロープ用プーリ４１，４２は、互いに同一の径を有しており、それぞれプーリ用ロッド１４，１５が貫挿され、該プーリ用ロッド１４，１５を回転軸として回転するものである。
【００１８】
歯付ベルト５０は、多数の歯部５０ａが規則的に設けられた無端状を成すもので、複数（図示の例では４つ）の歯付プーリ５１，５２，５３，５４のそれぞれと歯合しながら該歯付プーリ間に張設されている（図４参照）。
【００１９】
また、歯付ベルト５０は、図１（ｂ）に示すように、ワイヤロープ４０と接する特定の個所に設けられた連結ポイントＰにおいて該ワイヤロープ４０と連結されている。そのため、歯付ベルト５０は、ワイヤロープ４０が変位した場合に、その変位量に応じて変位することになる。歯付ベルト５０とワイヤロープ４０とを連結する方法としては、例えば溶着や圧着等の種々の方法を採用することができる。
【００２０】
歯付プーリ５１，５２，５３，５４においては、歯付プーリ５１（以下、メインプーリ５１ともいう）が、他のものに比して径が大きいものとなっている。このメインプーリ５１には、図３に示すように、プーリ用歯車５５が設けられている。そして、メインプーリ５１は、プーリ用ロッド１６が貫挿され、該プーリ用ロッド１６を回転軸としてプーリ用歯車５５と共に回転するものである。
【００２１】
他の歯付プーリ５２，５３，５４は、互いに同一の径を有しており、それぞれプーリ用ロッド１７，１８，１９が貫挿され、該プーリ用ロッド１７，１８，１９を回転軸として回転するものである。
【００２２】
図５は、図１（ｂ）における回転センサを拡大して示した拡大断面平面図である。回転センサ６０は、メインプーリ５１の回転変位量を検出するものである。この回転センサ６０は、図３に示すように、ケーシング１０の回転センサ用ロッド２０が挿入されて歯付ベルト５０の内方側に位置決めされた状態で配設されている。また、回転センサ６０には、回転センサ用歯車６１が設けられている。この回転センサ用歯車６１は、プーリ用歯車５５と歯合している。
【００２３】
この回転センサ６０は、例えば、コア６２、第１ロータ６３および第２ロータ６４を備えて構成してある。
【００２４】
コア６２は、絶縁磁性材によって太径の円環状に形成したもので、基板８０を介してケーシング１０に取り付けてある。第１ロータ６３は、絶縁磁性材によって円環状に形成したもので、上記コア６２の内周面との間に間隙を確保した状態で該コア６２と同一軸心となる態様でスペーサ８１および基板８０を介してケーシング１０に取り付けてある。この第１ロータ６３には、導体６５、例えば銅箔を設けてあると共に、励磁コイル６６が設けてある。導体６５は、第１ロータ６３の外周面において１８０°となる範囲に薄い層状に貼り付けてある。励磁コイル６６は、通電した場合にコア６２との間に磁界を形成するためのものである。第２ロータ６４は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電材によって半円筒状に形成したものである。この第２ロータ６４は、半円筒の軸心をコア６２の軸心に合致させ、かつコア６２と第１ロータ６３との間に介在する態様で回転センサ用歯車６１に取り付けてある。
【００２５】
上記のように構成した回転センサ６０では、励磁コイル６６に交流電流を流すと、コア６２と第１ロータ６３との間に交流磁界が形成される。ここで、上記回転センサ６０においては、第１ロータ６３において導体６５を設けた部分と、導体を設けていない部分とで磁界の強さが相互に異なるようになり、周方向に沿って磁束密度が非均一となる。すなわち、導体６５を設けた部分にあっては、当該導体６５に渦電流が誘起され、この渦電流によって逆向きに磁界が形成されるため、導体６５を貼り付けていない部分に比べてトータルの磁束密度が小さくなる。この結果、コア６２と第１ロータ６３との間には、導体６５が存在して磁束密度が小さい領域Ｆａと、導体６５が存在せず磁束密度が大きい領域Ｆｂとが１８０°ずつ形成されることになる。
【００２６】
こうした周方向に沿って非均一となる磁界に対して第１ロータ６３と第２ロータ６４とを相対回転させると、当該第２ロータ６４において磁束密度が小さい領域Ｆａに位置する面積と、磁束密度が大きい領域Ｆｂに位置する面積との割合が漸次変化する。このため、第２ロータ６４に誘起される渦電流の大きさが第１ロータ６３と第２ロータ６４との相対回転角度に応じて変化することになり、励磁コイル６６のインピーダンスもこれに応じて変化するようになる。従って、例えば第１ロータ６３をケーシング１０に連結する一方、第２ロータ６４を回転センサ用歯車６１に連結し、これらケーシング１０と回転センサ用歯車６１との間に回転角度変化が生じた場合に第１ロータ６３および第２ロータ６４が相対回転するように配置すれば、励磁コイル６６のインピーダンス変化を通じて回転センサ用歯車６１回転角度変化を検出することが可能になる。
【００２７】
上記のような実施の形態１に係るリニア変位量検出装置は、次のようにして被検出体の変位量を検出する。
【００２８】
まず、伝達ピン３０を被検出体（図示せず）に直接あるいは間接的に接触させる。この状態から被検出体の変位に伴って伝達ピン３０が変位すると、ワイヤロープ４０が被検出体の変位量分だけ変位することになり、更にこのワイヤロープ４０と連結ポイントＰで連結された歯付ベルト５０が被検出体の変位量分だけ変位する。この歯付ベルト５０の変位によりメインプーリ５１が被検出体の変位量分だけ回転することになり、このメインプーリ５１の回転変位量がプーリ用歯車５５および回転センサ用歯車６１を介して回転センサ６０により検出される。これにより、被検出体の変位量を検出することができる。
【００２９】
以上説明したように、実施の形態１に係るリニア変位量検出装置によれば、ワイヤロープ４０は、一様な横断面形状を有しているので、ケーシング１０の開口部１２，１３において容易にパッキング処理を施すことができ、これにより、ケーシング１０内を十分に密閉することができ、その結果、ケーシング１０内に粉塵等が進入することを防止することができ、よって、被検出体の変位量を良好な精度で検出することができる。従って、このリニア変位量検出装置を、例えば自動車のエンジンルーム等の粉塵等が多く存在する環境下に用いることができ、車載用のものとして利用することもできる。
【００３０】
しかも、ワイヤロープ４０と歯付ベルト５０とは、連結ポイントＰで連結されているので、ワイヤロープ４０の変位と歯付ベルト５０の変位とが一体となる。また、歯付ベルト５０はメインプーリ５１および他の歯付プーリ５２，５３，５４のそれぞれと歯合しながら変位を行うので、歯付ベルト５０が滑る虞れがない。従って、被検出体の変位がメインプーリ５１の変位として確実に伝達され、その結果、被検出体の変位量を十分に高い精度で検出することができる。
【００３１】
更に、回転センサ６０は、検出個所が非接触な状態で検出を行うので、上述した接触抵抗式センサのように磨耗する虞れがなく、長期に亘って良好な検出精度を維持することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、回転センサの配設個所は歯付ベルトの内方側に限られず、図６に示すように、回転センサ６０′を歯付ベルト５０の外方側に配設しても良い。このような構成においても、被検出体の変位量を十分に高い精度で検出することができる。
【００３３】
実施の形態２；
図７は、本発明の実施の形態２に係るリニア変位量検出装置を示したものであり、（ａ）はリニア変位量検出装置の外観側面図であり、（ｂ）は断面平面図である。尚、以下の説明において、上述の実施の形態１において説明した構成と同一若しくは相当する構成には、同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３４】
図７において、実施の形態２に係るリニア変位量検出装置は、ケーシング１０′と、ワイヤロープ４０′と、ワイヤロープ用プーリ４１，４２と、歯付ベルト５０と、歯付プーリ５１，５２，５３，５４と、回転センサ６０とを有して構成してある。
【００３５】
ケーシング１０′は、図７に示すように、ワイヤロープ４０′、ワイヤロープ用プーリ４１，４２、歯付ベルト５０、歯付プーリ５１，５２，５３，５４および回転センサ６０を格納する略直方体の形状を有する筐体である。そして、ケーシング１０′の側面には、開口部９０が形成されている。この開口部９０は、被検出体の変位量よりも十分に大きい長さに形成したものである。
【００３６】
このケーシング１０′には、上述の実施の形態１におけるケーシング１０と同様に、その内底面に後述するワイヤロープ用プーリ４１，４２および歯付プーリ５１，５２，５３，５４のそれぞれの設置個所に対応する位置に円柱形状のプーリ用ロッド１４，１５，１６，１７，１８，１９が設けられていると共に、回転センサ６０の設置個所に対応する位置に円柱形状の回転センサ用ロッド２０が設けられている。
【００３７】
ワイヤロープ４０′は、ケーシング１０′の内部において、無端状を成し、複数（図示の例では２つ）のワイヤロープ用プーリ４１，４２間に張設されている。そして、このワイヤロープ４０′のワイヤロープ用プーリ４１，４２間で直線状に延在する部分には、伝達ピン３０′が設けてある。この伝達ピン３０′は、被検出体が変位した場合に、ワイヤロープ４０′を変位させるためのものである。
【００３８】
また、ワイヤロープ４０′は、上述の実施の形態１におけるワイヤロープ４０と同様に、横断面、すなわちその長手方向に直交する断面が全長に亘って一様な形状となっており、図示の例では円形の形状となっている。このワイヤロープ４０′としては、例えばステンレス線をより合わせたステンレスワイヤ等が使用されている。
【００３９】
一方、ケーシング１０′には、その開口部９０において、伝達ピン３０′が突出した状態で、しかも該伝達ピン３０′が直線状に移動自在となるよう２つのパッキン７０′によりパッキング処理を施してある。従って、伝達ピン３０′の突出した部分のみが露出した状態となっており、ケーシング１０′内は密閉状態となっている。
【００４０】
上記のような実施の形態２に係るリニア変位量検出装置は、次のようにして被検出体の変位量を検出する。
【００４１】
まず、伝達ピン３０′を被検出体（図示せず）に直接あるいは間接的に接触させる。この状態から被検出体の変位に伴って伝達ピン３０′が変位すると、ワイヤロープ４０′が被検出体の変位量分だけ変位することになり、更にこのワイヤロープ４０′と連結ポイントＰで連結された歯付ベルト５０が被検出体の変位量分だけ変位する。この歯付ベルト５０の変位によりメインプーリ５１が被検出体の変位量分だけ回転することになり、このメインプーリ５１の回転変位量がプーリ用歯車５５および回転センサ用歯車６１を介して回転センサ６０により検出される。これにより、被検出体の変位量を検出することができる。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態２に係るリニア変位量検出装置によれば、伝達ピン３０′の一部を露出しただけでパッキング処理を施しているので、ケーシング１０′内を十分に密閉することができ、その結果、ケーシング１０′内に粉塵等が進入することを防止することができ、よって、被検出体の変位量を良好な精度で検出することができる。
【００４３】
しかも、ワイヤロープ４０′と歯付ベルト５０とは、連結ポイントＰで連結されているので、ワイヤロープ４０′の変位と歯付ベルト５０の変位とが一体となる。また、歯付ベルト５０はメインプーリ５１および他の歯付プーリ５２，５３，５４のそれぞれと歯合しながら変位を行うので、歯付ベルト５０が滑る虞れがない。従って、被検出体の変位がメインプーリ５１の変位として確実に伝達され、その結果、被検出体の変位量を十分に高い精度で検出することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態２について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ケーシング１０′の開口部９０は側面に限らず、上面等に設けられてもよい。この場合には、伝達ピンは、ケーシングの上面から突出した態様となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、伝達子のみがケーシングより突出しているので、ケーシング内には粉塵等が進入することがなく、防塵に優れたものとなる。従って、被検出体の変位量を良好に検出することができる。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明によれば、歯付ベルトは、歯付プーリと歯合しながら被検出体の変位量分だけ変位するので、滑る虞れがない。従って、被検出体の変位がプーリの変位として確実に伝達され、被検出体の変位量を十分に高い精度で検出することができる。
【００４７】
また、請求項３に記載の発明によれば、索状体は、その横断面形状が円形のワイヤロープであるので、容易にパッキング処理を施すことができ、防塵に優れたものとなる。従って、被検出体の変位量を良好に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るリニア変位量検出装置を示したものであり、（ａ）はリニア変位量検出装置の外観図であり、（ｂ）は断面平面図である。
【図２】図２は、図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、歯付ベルトとメインプーリとが歯合している様子を簡略的に示した説明用断面図である。
【図５】図５は、図１（ｂ）における回転センサを拡大して示した拡大断面平面図である。
【図６】図６は、本発明のリニア変位量検出装置の変形例を示した断面平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係るリニア変位量検出装置を示したものであり、（ａ）はリニア変位量検出装置の外観側面図であり、（ｂ）は断面平面図である。
【符号の説明】
１０、１０′　　　ケーシング
１１　　　凹部
１２，１３　　　開口部
１４，１５，１６，１７，１８，１９　　　プーリ用ロッド
２０　　　回転センサ用ロッド
３０、３０′　　　伝達ピン
４０、４０′　　　ワイヤロープ
４１，４２　　　ワイヤロープ用プーリ
５０　　　歯付ベルト
５０ａ　　歯部
５１，５２，５３，５４　　　歯付プーリ
５５　　　プーリ用歯車
６０　　　回転センサ
６１　　　回転センサ用歯車
６２　　　コア
６３　　　第１ロータ
６４　　　第２ロータ
６５　　　導体
６６　　　励磁コイル
７０　　　パッキン
８０　　　基板
８１　　　スペーサ
９０　　　開口部
Ｐ　　　　連結ポイント
【図１】
2004069496.tif 000003
【図２】
2004069496.tif 000004
【図３】
2004069496.tif 000005
【図４】
2004069496.tif 000006
【図５】
2004069496.tif 000007
【図６】
2004069496.tif 000008
【図７】
2004069496.tif 000009