特許 6653062 ストロークセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6653062

(24)【登録日】2020年1月29日

(45)【発行日】2020年2月26日

(54)【発明の名称】ストロークセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20200217BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 101H

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-3108(P2016-3108)

(22)【出願日】2016年1月11日

(65)【公開番号】特開2017-125681(P2017-125681A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2018年11月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】蛯名 耕太

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２１１１９０８（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１００１５０３６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 実開平０５−０５０３０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−２１００１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９３５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８５８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６４６０８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９４６１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−１８５４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００１３９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁石を有するとともに、被検出体に追従して原点位置を中心に往復する検出シャフト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であって、
前記検出シャフトの回転を規制して摺動可能に支持するハウジングと、
前記検出シャフトと前記ハウジングとの間に設けられ前記移動量を検出して移動した後の前記検出シャフトを前記原点位置に復帰させる原点復帰機構と、を備え、
前記原点復帰機構は、一対のピストンと、この一対のピストン間に挟持されるばねを設け、
前記一対のピストンは、対向する前記ハウジングの内壁面との間に隙間を設ける
ことを特徴とするストロークセンサ。

【請求項2】

前記検出シャフトの側面に設ける磁石と、
前記磁石と対向して前記ハウジングに設け前記検出シャフトの移動に伴う磁界の変化から前記移動量を検出する前記磁気検出素子と、を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のストロークセンサ。

【請求項3】

前記検出シャフトは、非磁性材料の第１シャフトと、前記第１シャフトに連結される磁性材料の第２シャフトと、で構成され、
前記第１シャフトを支持する第１ハウジングは、非磁性材料で構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のストロークセンサ。

【請求項4】

前記第２シャフトと、前記第２シャフトを収納する第２ハウジングと、前記第２ハウジングに収納される前記原点復帰機構は、金属材料で構成される、
ことを特徴とする請求項３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、ストロークセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車や自動２輪車のレバーなどの移動体の移動量を検出するストロークセンサとして、例えば、特許文献１に開示されたものがある。このストロークセンサは、被検出体の移動に追従するシャフトと、シャフトが収納されるハウジングと、ハウジングの一端部を塞ぐように配置されて貫通するシャフトの摺動を支持するキャップ部と、シャフトの他端に設けられる磁石と、ハウジングに設けられて磁石の磁界変化を検出する磁気検出素子と、シャフトが往復移動した後、シャフトを原点位置に復帰させる原点復帰機構と、を備え、被検出体が軸方向に往復する移動量を磁界の変化によって検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１００１５０３６号明細書

【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記載のストロークセンサは、シャフトを支持する摺動部がハウジングの一端を塞ぐキャップ部の内周面で構成されるため、シャフト全長に対して摺動部の支持幅が短く、また、シャフトの先端部分に磁石を配置する構造のため、磁石の取付中心とシャフトの中心がずれてしまうとシャフトの移動にともなって磁石と磁気検出素子との検出ギャップが変動し、検出精度が低下するという問題がある。

【0005】

また、磁石の取付中心とシャフトの中心がずれてしまうと摺動部の一部にシャフトが強く当たり局所的な摩耗が生じ易くなるといった問題点がある。

【0006】

また、各部品の軸受けとなる摺動箇所を増やした場合には、シャフトが移動する際の抵抗力となってしまうため、所望の操作感（一定の操作感）を提供できないという虞があり課題であった。

【0007】

本発明の目的は、上記課題に着目し、検出精度を向上させることができ、また所望の操作感を与えることができるストロークセンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係るストロークセンサは、
磁石を有するとともに、被検出体に追従して原点位置を中心に往復する検出シャフト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であって、
前記検出シャフトの回転を規制して摺動可能に支持するハウジングと、
前記検出シャフトと前記ハウジングとの間に設けられ前記移動量を検出して移動した後の前記検出シャフトを前記原点位置に復帰させる原点復帰機構と、を備え、
前記原点復帰機構は、一対のピストンと、この一対のピストン間に挟持されるばねを設け、
前記一対のピストンは、対向する前記ハウジングの内壁面との間に隙間を設けることを特徴とする。

【0009】

また、前記検出シャフトの側面に設ける磁石と、
前記磁石と対向して前記ハウジングに設け前記検出シャフトの移動に伴う磁界の変化から前記移動量を検出する前記磁気検出素子と、を有する、ことを特徴とする。

【0010】

また、前記検出シャフトは、非磁性材料の第１シャフトと、前記第１シャフトに連結される磁性材料の第２シャフトと、で構成され、
前記第１シャフトを支持する第１ハウジングは、非磁性材料で構成される、
ことを特徴とする。

【0011】

また、前記第２シャフトと、前記第２シャフトを収納する第２ハウジングと、前記第２ハウジングに収納される前記原点復帰機構は、金属材料で構成される、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば検出精度を向上させることができ、また所望の操作感を与えることができるストロークセンサとなる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のストロークセンサの一実施の形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図及び（ｄ）Ｃ−Ｃ断面図である。

【図2】本発明の一実施の形態の第１シャフトの断面図である。

【図3】本発明の一実施の形態の第２シャフトの断面図である。

【図4】本発明の一実施の形態の第１ハウジングの断面図である。

【図5】本発明の一実施の形態の第２ハウジングの断面図である。

【図6】本発明の一実施の形態の原点復帰機構の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の一実施の形態に係るストロークセンサを添付図面に基づいて説明する。

【0015】

本発明のストロークセンサ１は、図１に示すように、被検出体に追従して原点位置Ｏを中心に往復する検出シャフト１０の移動量を検出するストロークセンサ１であって、検出シャフト１０の回転を規制して摺動可能に支持するハウジング２０と、検出シャフト１０とハウジング２０との間に設けられ移動量を検出して移動した後の検出シャフト１０を原点位置Ｏに復帰させる原点復帰機構３０と、を備え、検出シャフト１０の側面に設ける磁石４０と、磁石４０と対向してハウジング２０に設け検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から移動量を検出する磁気検出素子５０と、を有して構成される。

【0016】

本実施の形態の検出シャフト１０は、被検出体の移動によって追従する検出媒体であり、例えば、被検出体に連結されて外力が伝達され、軸方向に往復して追従する。検出シャフト１０は、図１〜図３に示すように、第１シャフト１１と、第２シャフト１２とで構成され、第１シャフト１１と第２シャフト１２がねじで連結されている。

【0017】

第１シャフト１１は、ある程度剛性を有する非磁性金属からなり、代表例としてオーステナイト系のステンレス鋼（ＳＵＳ；Steel Use Stainless）で形成される。第１シャフト１１は、直径の異なる３つの径大部１１ａと、径中部１１ｂと、径小部１１ｃとを有して構成されている。

【0018】

径小部１１ｃは、ハウジング２０（第１ハウジング２１）から外側に突き出しており、被検出体と連結するため、例えば、雄ねじ１１ｄが形成され、被検出体とねじで連結され追従する。

【0019】

径大部１１ａ及び径中部１１ｂは、ハウジング２０（第１ハウジング２１）内に配置されており、ハウジング２０（第１ハウジング２１）との間の、後述する摺動支持部２３で回転が規制されて摺動ができるように支持される。

【0020】

径大部１１ａは、径小部１１ｃとは反対側の端面に第２シャフト１２と連結するための雌ねじ部１１ｅを有している。さらに、径大部１１ａの端面の雌ねじ部１１ｅの外周部には、第２シャフト１２の位置及び第１シャフト１１との芯だし状態を確保するための芯出し溝１１ｆが同心状に形成してある。この芯出し溝１１ｆを形成することで、芯出し溝１１ｆの内周面で第２シャフト１２の中心と第１シャフト１１の中心を高精度に合致させ、環状の平端面で第２シャフト１２の締め込み位置を所定に保持して連結できる。これにより、後述する第２シャフト１２に加わるばね３１ｃの荷重による第１シャフト１１に対する偏芯を極力抑えることができる。

【0021】

径大部１１ａの端面の芯出し溝１１ｆより外側の端面が、後述する原点復帰機構３０のピストン３１ａの係止部１１ｇとされ、第１シャフト１１が押し込まれる場合に、押し込む力をピストン３１ａに伝達する。これにより、ピストン３１ａを介してばね３１ｃによる抗力が発生し、第１シャフト１１を原点位置Ｏに復帰させることができるようになる。

【0022】

また、径大部１１ａは、径小部１１ｃとは反対側の端部に、側面を平坦にカットした切り欠き面１１ｈが形成されて横断面形状が略Ｄ形状に形成してある。切り欠き面１１ｈの第１シャフト１１の軸方向の長さは、検出ストロークＳと同一あるいは、少し長くしてある。この切り欠き面１１ｈによって第１シャフト１１の回転が、後述するハウジング２０（第１ハウジング２１）の摺動支持部２３と協働して、規制される。

【0023】

径中部１１ｂは、側面に半径方向の磁石収納部１１ｉが形成されている。磁石収納部１１ｉには、磁石４０が収納され、接着剤などで固定される。

【0024】

第２シャフト１２は、第１シャフト１１と連結されて検出シャフト１０が構成され、ハウジング２０（第２ハウジング２２）内に収納される。第２シャフト１２は、例えば、金属材料が用いられる。第２シャフト１２は、第１シャフト１１と同様、非磁性材料の方が好ましいが、磁石４０との距離を確保してあるため、鋼材等の軟磁性材料であっても磁界への影響度は低く、コストや強度と照らし合わせて適宜材料を選択することが可能である。

【0025】

第２シャフト１２は、３つの径の異なる径大部１２ａと、径中部１２ｂと、径小部１２ｃとを有して構成されている。径小部１２ｃには、雄ねじ１２ｄが形成され、雄ねじ１２ｄと径中部１２ｂとの間に段差部１２ｅが形成してある。これにより、雄ねじ部１２ｄと第１シャフト１１の雌ねじ部１１ｅとで第２シャフト１２と第１シャフト１１が連結され、段差部１２ｅを第１シャフト１１の芯出し溝１１ｆに嵌合するように締め付けることで、芯出し状態で、しかも所定の軸方向位置で連結される。連結に際しては、補強用接着剤（例えば、シーロック剤）などでねじの緩み防止を行う。

【0026】

径中部１２ｂは、所定の軸方向長さの円柱状に形成されており、後述する原点復帰機構３０のピストン３１ａ、３１ｂ及びばね３１ｃが装着される。

【0027】

径大部１２ａは、後述する原点復帰機構３０のピストン３１ｂの係止部１２ｆを構成しており、第１シャフト１１のピストン３１ａの係止部１１ｇと対をなす。径大部１２ａは、外側周囲の形状が、例えば６角形状としてあり、第１シャフト１１との連結の際にレンチなどの工具で回すことができるようにしてある。

【0028】

ハウジング２０は、図１、図４及び図５に示すように、第１シャフト１１が主として収納される第１ハウジング２１と、第１ハウジング２１に連結され、第２シャフト１２が主として収納される第２ハウジング２２とを備えて構成される。

【0029】

第１ハウジング２１は、非磁性材料で略円筒状に形成されており、例えば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属材料や、ＰＢＴ（Poly Butylene Terephthalate ）やＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide ）などの合成樹脂材料が用いられる。第１ハウジング２１の内周部には、径大穴部２１ａと、径中穴部２１ｂと、径小穴部２１ｃとが連続して形成してあり、径中穴部２１ｂと径小穴部２１ｃとで第１シャフト１１の摺動支持部２３が構成される。

【0030】

径大穴部２１ａは、内周面の中間部に雌ねじ部２１ｄが形成され第２ハウジング２２がねじで連結される。径大穴部２１ａには、雌ねじ部２１ｄの先端側（径中穴部２１ｂ側）に形成される周面２１ｅおよび端面２１ｆが第２ハウジング２２と嵌合されて、芯合わせと軸方向の連結位置を設定する。また、径大穴部２１ａの端面２１ｆは、後述する原点復帰機構３０のピストン３１ａの当接面となる。

【0031】

径中穴部２１ｂは、図１及び図４に示すように、第１シャフト１１の径大部１１ａの切り欠き面１１ｈの外側面と接触する略Ｄ形状の横断面に形成され、軸方向には、第１シャフト１１の検出ストロークＳだけ第１シャフト１１が移動しても余裕のある軸方向長さに形成される。

【0032】

径小穴部２１ｃは、第１シャフト１１の径中部１２ｂが摺動可能な内径に形成してある。 これにより、第１シャフト１１は、ハウジング２０の摺動支持部２３を構成する径中穴部２１ｂの略Ｄ形状及び径小穴部２１ｃによって、中心軸回りの回転が規制され、しかも軸方向には、検出ストロークＳ分の摺動が高精度になされるように支持される。したがって、第１シャフト１１は、略全長が第１ハウジング２１によって回転が規制されて摺動可能に支持されることになる。

【0033】

第１ハウジング２１には、第１シャフト１１の磁石収納部１１ｉと対向して磁気検出素子５０が実装された回路基板５１の基板収納部２１ｇが形成してある。基板収納部２１ｇには、第１シャフト１１の切り欠き面１１ｈと平行な底面を備えた矩形の凹部とされ、底面から上方に突き出して回路基板５１の位置決めピン２１ｈと回路基板５１を仮固定するねじのための雌ねじ部２１ｉが形成してある。基板収納部２１ｇに位置決めピン２１ｈと回路基板５１を仮固定するねじのための雌ねじ部２１ｉを設けることで、回路基板５１に実装した磁気検出素子５０を磁石４０に対して極力小さなギャップで第１ハウジング２１に固定することができ、磁石４０による磁界の変化を精度良く検出できる。

【0034】

第２ハウジング２２は、第１ハウジング２１と連結されてハウジング２０が構成され、例えば、金属材料が用いられる。第２ハウジング２２は、第１ハウジング２１と同様、非磁性材料の方が好ましいが、磁石４０との距離を確保してあるため、鋼材等の軟磁性材料であっても磁界への影響度は低く、コストや強度と照らし合わせて適宜材料を選択することが可能である。

【0035】

第２ハウジング２２は、図１及び図５に示すように、外形状が略２段の円筒状に形成されており、径大部２２ａと径小部２２ｂとを備えている。

【0036】

径大部２２ａの中間部外周には、雄ねじ２２ｃが形成され、雄ねじ２２ｃより先端側の外周部２２ｄと先端面２２ｅが第１ハウジング２１の周面２１ｅと端面２１ｆに嵌合される芯だし部としてある。これにより、第２ハウジング２２の雄ねじ２２ｃと第１ハウジング２１の雌ねじ部２１ｄとで、芯出し状態で、しかも軸方向の所定位置に締め付けて連結できる。

【0037】

径大部２２ａの内周側には、円筒状の径大穴部２２ｆおよび径小穴部２２ｇが連続して形成してあり、径大穴部２２ｆが原点復帰機構３０のピストン３１ａ、３１ｂおよびばね３１ｃを収納するピストン収納部３１ｄとなる。径小穴部２２ｇは、第２シャフト１２の端部の径大部１２ａの収納空間となっている。また、径大穴部２２ｆと径小穴部２２ｇとの段差面２２ｈが後述する原点復帰機構３０のピストン３１ｂの当接面となる。

【0038】

径小部２２ｂは、外側の端面から中心部に雌ねじ部２２ｉが形成されており、ストロークの検出対象となる被検出体に保持するために用いられる。
なお、第２ハウジング２２は、金属材料で形成する場合に限らず、ねじ部分を金属材料として合成樹脂材料にインサート成形して形成するようにしても良い。

【0039】

原点復帰機構３０は、図１及び図６に示すように、１対のピストン３１ａ、３１ｂと、２つのピストン３１ａ、３１ｂの間に装着され、互いを引き離すように付勢するばね３１ｃと、で構成される。

【0040】

２つのピストン３１ａ、３１ｂは、例えば、金属材料が用いられる。２つのピストン３１ａ、３１ｂは、非磁性材料の方が好ましいが、磁石４０との距離を確保してあるため、鋼材等の軟磁性材料であっても磁界への影響度は低く、耐久性や強度と照らし合わせて適宜材料を選択することが可能である。

【0041】

２つのピストン３１ａ、３１ｂは、底付き円筒状に形成され底部分の中心に第２シャフト１２の径中部１２ｂに装着するための装着穴が形成されている。２つのピストン３１ａ、３１ｂは、底部分を外側にして対向させ、第２シャフト１２の径中部１２ｂに摺動可能に装着され、２つのピストン３１ａ、３１ｂ間にコイルばねで構成したばね３１ｃが介装され、第２シャフト１２に装着されている。

【0042】

２つのピストン３１ａ、３１ｂは、第１ハウジング２１と第２ハウジング２２が連結されて形成される第２ハウジング２２の径大穴部２２ｆ（ピストン収納部３１ｄ）内に配置される。２つのピストン３１ａ，３１ｂは、径大穴部２２ｆ（ピストン収納部３１ｄ）の内壁面と隙間Ｄ１を有しており、互いの接触面積を小さくして第１シャフト１１、第２シャフト１２が動く際の抵抗を低減している。また、この隙間Ｄ１によって、２つのピストン３１ａ、３１ｂやばね３１ｃが装着された第２シャフト１２を径大穴部２２ｆに組み付ける際にも、作業を容易にできる。また、第２シャフト１２と２つのピストン３１ａ，３１ｂとが摺動するための互いの径設定に加えて、隙間Ｄ１を設けることによって、組み付け作業時や、車載後に大きな荷重が加わることでシャフト１０が偏芯したとしても、２つのピストン３１ａ，３１ｂが、径大穴部２２ｆ（ピストン収納部３１ｄ）の内壁面に接触し難くなるため、ばね３１ｃ、２つのピストン３１ａ，３１ｂ、及び前記内壁面が傷つくなど操作感に影響を与える要因を防止できる。

【0043】

ばね３１ｃは、ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４ＷＰＢによるコイルばねで構成される。ばね３１ｃは、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４ＷＰＢ）のような非磁性金属のものが好ましく用いられるが、磁石４０との距離があるため、軟磁性材料（例えば、ＳＷＢやＳＷＣなど）であっても磁界への影響度は低いことから、耐久性や強度と照らし合わせて適宜材料を選択して良い。また、シャフト１０がいずれの位置であっても、ばね３１ｃによって、２つのピストン３１ａ，３１ｂを端面２１ｆや段差面２２ｈに押し当てることができるため、前記内壁面に対して隙間Ｄ１を有する２つのピストン３１ａ，３１ｂであっても、振動することなく保持できる。このため、シャフト１０のストロークに対して一定の操作感を提供できる。また、２つのピストン３１ａ，３１ｂの振動を防止することで、磁気検出素子５０による検出精度を安定化できる。

【0044】

原点復帰機構３０の２つのピストン３１ａ、３１ｂは、原点位置Ｏでは、図１に示すように、ピストン３１ａの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第１ハウジング２１の径大穴部２１ａの端面２１ｆに当接し、もう一方のピストン３１ｂの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第２ハウジング２２の径大穴部２２ｆの段差面２２ｈに当接することで、離間距離が規制される。そして、この状態（原点位置Ｏ）での２つのピストン３１ａ、３１ｂの円筒部の離間距離（間隔）が検出シャフト１０の検出ストロークＳとなる（図６参照）。

【0045】

また、この原点位置Ｏでは、ピストン３１ａの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第１シャフト１１の径大部１１ａの端面である係止部１１ｇに当接し、もう一方のピストン３１ｂの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第２シャフト１２の径大部１２ａの第１シャフト１１側の端面に当接している。

【0046】

原点復帰機構３０では、原点位置Ｏにある検出シャフト１０がハウジング２０内に押し込まれるように変位すると、第１シャフト１１の径大部１１ａの端面である係止部１１ｇを介してピストン３１ａの外側面（底付き円筒の底の外側面）が押し込まれ、もう一方のピストン３１ｂが第２ハウジング２２の径大穴部２２ｆの段差面２２ｈに当接して移動できず、ばね３１ｃに抗して２つのピストン３１ａ、３１ｂの円筒部が当たるまでの検出ストロークＳ分だけ移動できる。そして、検出シャフト１０を押し込む力がなくなると、ばね３１ｃに蓄積されたばね力で、検出シャフト１０が原点位置Ｏに戻される。

【0047】

原点復帰機構３０では、原点位置Ｏにある検出シャフト１０がハウジング２０から引き出されるように変位する場合には、ピストン３１ｂの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第２シャフト１２の径大部１２ａの第１シャフト１１側の端面を介して引き出され、ピストン３１ａの外側面（底付き円筒の底の外側面）が第１ハウジング２１の径大穴部２１ａの端面２１ｆに当接して移動できず、ばね３１ｃに抗して２つのピストン３１ａ、３１ｂの円筒部が当たるまでの検出ストロークＳ分だけ移動できる。そして、検出シャフト１０を引き出す力がなくなると、ばね３１ｃに蓄積されたばね力で、検出シャフト１０が原点位置Ｏに戻される。なお、ピストン３１ａ、３１ｂが収納されるピストン収納部３１ｄには、外周面にグリースなどの潤滑剤が塗布され、第２シャフト１２に対して長期的に安定した摺動を確保する。

【0048】

磁石４０は、四角柱形状もしくは円柱形状に形成された希土類系磁石（例えば、ＳｍＣｏやＮｄＦｅＢなどの材料の磁石）で構成される。本実施例では、磁石４０は、ＳｍＣｏ焼結磁石を用いた円柱形状とされており、長軸方向である垂直方向（磁石厚み方向）に２極が着磁されている。磁石４０は、検出シャフト１０の第１シャフト１１の磁石収納部１１ｉに収納され、接着剤などで固定される。

【0049】

磁石４０は、第１ハウジング２１の磁石４０と対向する磁気検出素子５０に磁界を提供しており、磁石４０が検出シャフト１０とともに変位することで、磁気検出素子５０へ与える磁界の向き（磁力）を変え、結果的に磁気検出素子５０が移動量として検出する。磁石４０は、製造手法により焼結磁石やプラスチックと混ぜて圧縮もしくは成形されたプラスチック磁石などのいずれでも良い。焼結磁石の方が強力な磁力を有する一方、プラスチック磁石の方が大量生産性や耐割れ性が高いなど特性があることから、使用条件や設計要件に応じて適宜選択すれば良い。

【0050】

磁気検出素子５０は、被検出体の移動量などの変位を検出するものであり、例えば、ホール素子などで構成され、被検出体の移動などの変位に伴う磁力の変化を電気信号に変換して外部に出力する。例えば、磁気検出素子５０は、回路基板５１に複数のホール素子が実装されて磁気検出パッケージとして構成される。

【0051】

ここでは、磁気検出パッケージの磁気検出素子５０の検出面は、磁石４０の着磁方向に垂直な方向に配置してある。磁気検出素子５０を備える磁気検出パッケージは、回路基板５１をハウジング２０（第１ハウジング２１）の基板収納部２１ｇに収納され、位置決めピン２１ｈと雌ねじ部２１ｉにビスで仮固定した後、ポッティング剤やシール部材と蓋にて気密に保持される。こうすることで、磁石４０とのギャップを極力小さくして高精度に磁界の変化を検出できるようにしている。

【0052】

磁気検出パッケージの磁気検出素子５０への電源の取り込みや外部への出力は、ダイレクトコネクタもしくはコードにて行われる。なお、磁気検出素子５０は、ワイヤーフレーム等に実装して磁気検出パッケージとして構成しても良い。

【0053】

磁気検出素子５０を用いる磁気検出パッケージ９でのストロークＳの検出は、回路基板５１の複数のホール素子で、磁石４０の成す磁界の磁気検出素子５０の磁気検出面に対し垂直方向の磁界と水平方向の磁界を検出する。得られた垂直方向及び水平方向の２方向の磁界を処理回路（例えば、ＡＳＩＣ;Application Specific Integrated Circuit）にて三角関数（ＡＴＡＮ）により角度換算して、角度情報として出力される。なお、出力された角度情報と検出シャフト１０の移動量（ストロークＳ）は比例しており、結果的に検出シャフト１０の移動量を検出できる。

【0054】

また、磁気検出素子５０を備える磁気検出パッケージからの出力方式は、どのような方式であっても良く、検出結果を利用するコントロールユニット（ＥＣＵ;Engine Control Unit）などに応じて選択すれば良い（例えば、アナログ、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)、ＳＥＮＴ(Single Edge Nibble Transmission)など）。

【0055】

このようなストロークセンサ１によれば、検出シャフト１０をハウジング２０の摺動支持部２３で回転を規制して摺動可能に支持するようにしたので、検出シャフト１０の全長に対する支持幅を長くし接触面積を増大して支持することができ、安定した状態で検出シャフト１０をハウジング２０に対して摺動させることができる。

【0056】

これにより、回転を規制した検出シャフト１０に取り付け磁石４０とハウジング２０に取り付ける磁気検出素子５０のギャップを極力小さくすることができ、磁界の変化を高精度に検出できる。また、磁石４０を検出シャフト１０の側面に取り付けることで、小さな磁石４０とすることができ、磁界を集中させて大きな変化からストロークを検出できる。

【0057】

また、ハウジング２０に対して検出シャフト１０が回転せずに摺動することで、接触面積が大きい検出シャフト１０の揺動がなく、検出シャフト１０の一部が強くハウジング２０に当たることが防止でき、局所的な摩耗の発生を防止して耐久性を向上できる。

【0058】

また、検出シャフト１０及びハウジング２０の一方側に集中して磁気検出部となる磁石４０及び磁気検出素子５０を配置し、他方側に原点復帰機構３０を配置したので、検出シャフト１０及びハウジング２０の一方側を非磁性材料とすることで、他方側が磁性金属材料で構成されても、磁界への影響を極力小さくして磁界の変化を検出できる。これにより、原点復帰機構３０を金属材料とすることで、耐久性を向上できる。

【0059】

また、上記の検出シャフト１０及びハウジング２０の一方側と他方側で、鉄系材料を非磁性、磁性とに分けることによって、磁石４０の周辺部を非磁性材として磁界変化の影響を抑えることができ、検出精度を向上することができ、他方側は、材料の選択の自由度を増大できる。

【0060】

斯かるストロークセンサ１によれば、磁石４０を有し、被検出体に追従して原点位置Ｏを中心に往復する検出シャフト１０の移動量を磁気検出素子５０によって検出するストロークセンサ１であって、検出シャフト１０の回転を規制して摺動可能に支持するハウジング２０と、検出シャフト１０とハウジング２０との間に設けられ移動量を検出して移動した後の検出シャフト１０を原点位置Ｏに復帰させる原点復帰機構３０と、を備え、原点復帰機構３０は、一対のピストン３１ａ，３１ｂと、この一対のピストン３１ａ，３１ｂ間に挟持されるばね３１ｃを設け、一対のピストン３１ａ，３１ｂは、対向するハウジング２０の内壁面との間に隙間Ｄ１を設ける。

【0061】

従って、検出シャフト１０が移動する際の抵抗力を低減でき、所望の操作感（一定の操作感）を提供できる。また、ばね３１ｃによって、ピストン３１ａ，３１ｂの振動を抑えることができ、磁気検出素子５０による検出精度を向上させることができる。

【0062】

また、検出シャフト１０の側面に設ける磁石４０と、磁石４０と対向してハウジング２０に設け検出シャフト１０の移動に伴う磁界の変化から移動量を検出する磁気検出素子５０と、を有しているので、小さなギャップの磁石４０と磁気検出素子５０とで検出精度を向上させることができ、回転が規制されて摺動する検出シャフトをハウジング２０で接触面積を増大して支持することで、局所的な摩耗を低減できる。また、ハウジング２０に取り付ける磁気検出素子５０と検出シャフト１０の磁石４０とのギャップを小さくすることができ、ギャップ変動を抑えて磁界の乱れを小さくでき、高精度に磁界の変化を検出できる。

【0063】

また、ストロークセンサ１によれば、検出シャフト１０は、非磁性材料の第１シャフト１１と、第１シャフト１１に連結される磁性材料の第２シャフト１２と、で構成され、第１シャフト１１を支持する第１ハウジング２１は、非磁性材料で構成されているので、第１シャフト１１及び第１ハウジング２１と、第２シャフト１２及び第２ハウジング２２とで、使用材料を分けることができ、例えば、鉄系材料を非磁性、磁性と分けることによって、磁石４０の周辺部を非磁性材として磁界変化の影響を抑えることができ、検出精度を向上できる。

【0064】

また、ストロークセンサ１によれば、第２シャフト１２と、第２シャフト１２を収納する第２ハウジング２２と、第２ハウジングに収納される原点復帰機構３０を、金属材料で構成することで、磁気検出部への影響を抑えて使用材料を耐久性や強度を考慮した材料にでき、一層確実に耐久性や強度を向上できる。

【0065】

なお、上記の実施の形態では、検出シャフト１０を第１シャフト１１と第２シャフト１２とを連結して構成したが、一本のシャフトで構成し、第２シャフト１２の径大部１２ａだけをねじなどで取り付けるようにしても良い。この場合には、軸方向の位置決めができるように位置決め溝を設けることが好ましい。

【0066】

また、上記の実施の形態では、磁石を検出シャフトの側面に設ける構成について示したが、磁気検出素子によって磁石の位置検出精度が十分に得られる場合には、検出シャフトの軸心側に内装するように構成することもできる。

【符号の説明】

【0067】

１ ストロークセンサ
１０ 検出シャフト
１１ 第１シャフト
１１ａ 径大部
１１ｂ 径中部
１１ｃ 径小部
１１ｄ 雄ねじ部
１１ｅ 雌ねじ部
１１ｆ 芯出し溝
１１ｇ 係止部
１１ｈ 切り欠き面
１１ｉ 磁石収納部
１２ 第２シャフト
１２ａ 径大部
１２ｂ 径中部
１２ｃ 径小部
１２ｄ 雄ねじ
１２ｅ 段差部
１２ｆ 係止部
２０ ハウジング
２１ 第１ハウジング
２１ａ 径大穴部
２１ｂ 径中穴部
２１ｃ 径小穴部
２１ｄ 雌ねじ部
２１ｅ 周面
２１ｆ 端面
２１ｇ 基板収納部
２１ｈ 位置決めピン
２１ｉ 雌ねじ部
２２ 第２ハウジング
２２ａ 径大部
２２ｂ 径小部
２２ｃ 雄ねじ
２２ｄ 外周面
２２ｅ 先端面
２２ｆ 径大穴部
２２ｇ 径小穴部
２２ｈ 段差面
２２ｉ 雌ねじ部
２３ 摺動支持部
３０ 原点復帰機構
３１ａ ピストン
３１ｂ ピストン
３１ｃ ばね
３１ｄ ピストン収納部
４０ 磁石
５０ 磁気検出素子
５１ 回路基板
Ｏ 原点位置
Ｓ 検出ストローク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】