特許 7414049 ストロークセンサと、これを用いた自動車のブレーキシステム及びステアリングシステム

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】ストロークセンサと、これを用いた自動車のブレーキシステム及びステアリングシステム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/12 20060101AFI20240109BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

G01D5/12 G

G01B7/00 101H

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021143883

(22)【出願日】2021-09-03

(65)【公開番号】P2023037247

(43)【公開日】2023-03-15

【審査請求日】2022-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】守屋 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】大山 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓史

(72)【発明者】

【氏名】石川原 俊夫

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０１６３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６７５８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００－５／２５２，５／３９－５／６２

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の磁石と、
第１の方向において前記第１の磁石との離間距離が固定された第２の磁石と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１及び第２の磁石から離間して配置され、前記第１及び第２の磁石によって形成される磁場を検出する第１の磁場検出センサと、
前記第１及び第２の磁石によって形成される前記磁場の、前記第２の方向の磁場強度を検出する第２の磁場検出センサと、を有し、
前記第１及び第２の磁石は、前記第１の磁場検出センサに対して前記第１の方向に相対移動可能であり、
前記第１の磁石は、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサと対向する第１の面を有し、前記第２の磁石は、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサと対向する第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面は極性が互いに異なり、
前記第１の方向において前記第１及び第２の磁石を包含する最小区間の中点を通り、前記第２の方向と平行な基準軸が形成され、
前記第２の方向の磁場強度がゼロとなる前記第１の方向の位置が、前記基準軸と前記第２の磁石との間にあり、
前記第２の磁場検出センサの初期位置は前記基準軸と前記第２の磁石との間にある、ストロークセンサ。

【請求項2】

第１の磁石と、
第１の方向において前記第１の磁石との離間距離が固定された第２の磁石と、
前記第１の方向と直交する第２の方向において、前記第１及び第２の磁石から離間して配置され、前記第１及び第２の磁石によって形成される磁場を検出する第１の磁場検出センサと、
前記第１及び第２の磁石によって形成される前記磁場の、前記第２の方向の磁場強度を検出する第２の磁場検出センサと、を有し、
前記第１及び第２の磁石は、前記第１の磁場検出センサに対して前記第１の方向に相対移動可能であり、
前記第１の磁石は、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサと対向する第１の面を有し、前記第２の磁石は、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサと対向する第２の面を有し、前記第１の面と前記第２の面は極性が互いに異なり、
前記第１の方向において前記第１及び第２の磁石を包含する最小区間の中点を通り、前記第２の方向と平行な基準軸が形成され、
前記第１及び第２の磁石によって形成される磁場が、前記基準軸に関して非対称であり、
前記第２の磁場検出センサの初期位置は前記基準軸と前記第２の磁石との間にある、ストロークセンサ。

【請求項3】

前記第１の磁石の前記第１の方向の寸法Ｗ１は、前記第２の磁石の前記第１の方向の寸法Ｗ２より大きい、請求項１または２に記載のストロークセンサ。

【請求項4】

Ｗ１／Ｗ２が、１．４以上２．７以下である、請求項３に記載のストロークセンサ。

【請求項5】

Ｗ１／Ｗ２が、１．６以上２．３以下である、請求項３に記載のストロークセンサ。

【請求項6】

前記第１の方向における前記最小区間の長さをＬとしたときに、
（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌが、０．２７以上０．４６以下である、請求項４または５に記載のストロークセンサ。

【請求項7】

前記第１の方向における前記最小区間の長さをＬとしたときに、
（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌが、０．３２以上０．４２以下である、請求項４または５に記載のストロークセンサ。

【請求項8】

前記第２の磁石の前記第２の面は、前記第１の磁石の前記第１の面よりも、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサに向けて突き出している、請求項１または２に記載のストロークセンサ。

【請求項9】

前記第１の磁石の前記第１の方向の寸法は、前記第２の磁石の前記第１の方向の寸法より大きく、前記第２の磁石の前記第２の面は、前記第１の磁石の前記第１の面よりも、前記第２の方向において前記第１の磁場検出センサに向けて突き出している、請求項１または２に記載のストロークセンサ。

【請求項10】

前記第１の磁石と前記第２の磁石を支持する、軟磁性体からなる支持体を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のストロークセンサ。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載のストロークセンサを有する自動車のブレーキシステム。

【請求項12】

請求項１から１０のいずれか１項に記載のストロークセンサを有する自動車のステアリングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ストロークセンサと、これを用いた自動車のブレーキシステム及びステアリングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁場検出センサと、磁場検出センサに対して直線的に相対移動する磁石と、を有するストロークセンサが知られている。測定対象物に磁石が接続され、磁石は対象物と連動して移動する。磁場検出センサが磁石によって形成される磁場強度の変化を検出することで、磁石の移動距離が検出され、これによって対象物の移動距離を測定することができる。特許文献１には、互いに離間した複数の磁石と、これらの磁石と対向する磁場検出センサと、を有するストロークセンサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５０１３１４６７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたストロークセンサの複数の磁石は、同じ形状と寸法を有している。従って、隣接する磁石の間に形成される磁場は正弦波状となり、磁石の磁極面と直交する方向の磁場強度は、隣接する磁石の中間位置でゼロとなる。しかし、例えば磁石の移動範囲が制約されている場合や、磁場検出センサの設置位置が制約されている場合、このような磁場分布で磁場検出センサの必要磁場強度を得ることが困難となる可能性がある。

【0005】

本発明は、磁石の位置を動かすことなく磁場分布を調整することが可能なストロークセンサを提供することを目的とする。

【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、第１の磁石と、第１の方向において第１の磁石との離間距離が固定された第２の磁石と、第１の方向と直交する第２の方向において、第１及び第２の磁石から離間して配置され、第１及び第２の磁石によって形成される磁場を検出する第１の磁場検出センサと、第１及び第２の磁石によって形成される磁場の、第２の方向の磁場強度を検出する第２の磁場検出センサと、を有している。第１及び第２の磁石は、第１の磁場検出センサに対して第１の方向に相対移動可能である。第１の磁石は、第２の方向において第１の磁場検出センサと対向する第１の面を有し、第２の磁石は、第２の方向において第１の磁場検出センサと対向する第２の面を有し、第１の面と第２の面は極性が互いに異なっている。第１の方向において第１及び第２の磁石を包含する最小区間の中点を通り、第２の方向と平行な基準軸が形成されている。一つの態様では、第２の方向の磁場強度がゼロとなる第１の方向の位置が、基準軸と第２の磁石との間にあり、第２の磁場検出センサの初期位置は基準軸と第２の磁石との間にある。他の態様では、第１及び第２の磁石によって形成される磁場が、基準軸に関して非対称であり、第２の磁場検出センサの初期位置は基準軸と第２の磁石との間にある。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、磁石の位置を動かすことなく磁場分布を調整す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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ストロークセンサを用いた自動車のブレーキシステムの概念図である。

【図2】第１の実施形態に係るストロークセンサの概略構成図である。

【図3】比較例１のストロークセンサの概略構成図である。

【図4】磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す模式図である。

【図5】比較例２における、磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す図である。

【図6】実施例１における、磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す図である。

【図7】実施例２，３における、磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す図である。

【図8】実施例４における、磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す図である。

【図9】Ｗ１／Ｗ２及び（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌと、最小磁石移動量と、の関係を示す図である。

【図10】第２の実施形態に係るストロークセンサの概略構成図である。

【図11】実施例５～８と比較例１，３，４における、磁石の相対変位と第２の方向の磁場強度との関係を示す図である。

【図12】ストロークセンサを用いた自動車のステアリングシステムの概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下の説明において、第１の方向は第１の磁石と第２の磁石が配列する方向を意味し、Ｘ方向と称する場合がある。第２の方向は第１の方向と直交する方向、ないし第１の磁石の第１の面及び第２の磁石の第２の面と直交する方向を意味し、Ｚ方向と称する場合がある。第１の方向及び第２の方向と直交する方向を、第３の方向またはＹ方向と称する場合がある。また、以下の説明から明らかな通り、第２の磁場検出センサ３Ｂは本発明における必須の要素ではなく、省略することが可能である。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は本実施形態のストロークセンサ１が適用されるブレーキシステムの概念図を示している。ブレーキシステム１１は、ブレーキペダル１２と、接続部材１３を介してブレーキペダル１２に接続されたブースター１４と、ブースター１４に接続されたマスターシリンダ１５と、マスターシリンダ１５に接続されたキャリパー１８と、制御回路１６と、モータ１７と、ストロークセンサ１と、を有している。ストロークセンサ１はブレーキペダル１２の踏み込み量を計測し、制御回路１６に伝達する。制御回路１６はブレーキペダル１２の踏み込み量に応じてモータ１７の駆動力を制御し、モータ１７はブースター１４をアシストする。ブレーキペダル１２から入力された制動力は、モータ１７でアシストされたブースター１４で増幅され、マスターシリンダ１５を介してキャリパー１８に伝達される。キャリパー１８はブレーキディスク１９を制動する。

【0011】

図２（ａ）は、第１の実施形態に係るストロークセンサ１の概略構成を示している。ストロークセンサ１は、第１の磁石２Ａと、第２の磁石２Ｂと、第１の磁場検出センサ３Ａと、第２の磁場検出センサ３Ｂと、を有している。後述するように、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂによって形成される磁場は、第１の磁場検出センサ３Ａと第２の磁場検出センサ３Ｂで検出される。第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂは、軟磁性体からなる支持体４で支持されている。支持体４はブースター１４に一端が固定された片持ち梁であり、その先端４Ａに第１の磁石２Ａが、先端４Ａと基部４Ｂとの間に第２の磁石２Ｂが固定されている。これにより、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂの第１の方向Ｘにおける離間距離が固定されている。第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂはブレーキペダル１２の操作と連動して第１の方向Ｘに移動可能であり、第１の磁場検出センサ３Ａと第２の磁場検出センサ３Ｂはブレーキブースター１４の筐体（図示せず）に固定されている。この結果、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂは、第１の磁場検出センサ３Ａ及び第２の磁場検出センサ３Ｂに対して、第１の方向Ｘに相対移動可能である。

【0012】

第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂはネオジムなどの磁性材料で形成されている。第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂは概ね直方体であり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の寸法比は限定されない。第１の磁石２Ａは、第２の方向Ｚにおいて第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂと対向する磁極面である第１の面５Ａを有している。第２の磁石２Ｂは、第２の方向Ｚにおいて第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂと対向する磁極面である第２の面５Ｂを有している。第１の面５Ａと第２の面５Ｂは極性が互いに異なる。本実施形態では第１の磁石２Ａの第１の面５ＡがＮ極であり、第２の磁石２Ｂの第２の面５ＢがＳ極であるが、第１の磁石２Ａの第１の面５ＡがＳ極であり、第２の磁石２Ｂの第２の面５ＢがＮ極であってもよい。

【0013】

以下の説明において、第３の方向Ｙからみて、第１の方向Ｘにおいて第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂを包含する最小区間Ｓの中点ＭＰを通り、第２の方向Ｚと平行な軸を基準軸ＲＡという。第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂを包含する最小区間Ｓとは、第１の方向Ｘにおいて第１の磁石２Ａの第２の磁石２Ｂから最も離れた部分６Ａと、第１の方向Ｘにおいて第２の磁石２Ｂの第１の磁石２Ａから最も離れた部分６Ｂとを両端とする区間である。

【0014】

第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂは、第２の方向Ｚにおいて第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂから離間して配置され、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂによって形成される磁場を検出する。第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂは、共通の支持体７に支持されている。第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂは第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂで共用されている。第１の磁場検出センサ３Ａは、ブレーキペダル１２の踏み込み量に応じた第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂの第１の方向Ｘの相対変位（以下、単に磁石の相対変位という場合がある）を検出する。第１の磁場検出センサ３Ａはブレーキペダル１２を踏んでいない状態（踏み込み量ゼロ）から最大限まで踏み込んだ状態までの範囲で、磁石の相対変位を検出する。第１の磁場検出センサ３Ａは通常、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂの数十ｍｍに渡る相対移動を検出する。

【0015】

第１の磁場検出センサ３Ａは第１の方向Ｘの磁場強度Ｂｘを検出する素子と、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚを検出する素子とを有している。素子の種類は限定されず、ホール素子のほか、ＡＭＲ素子、ＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子を用いることができる。ストロークセンサ１の演算部（図示せず）は、これらの素子が検出した磁場強度から合成磁場（ＢｘとＢｚのベクトル和）の角度を算出する。第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂの周囲の磁場分布は予め求められているので、合成磁場の角度から磁石の相対変位、すなわちブレーキペダル１２の踏み込み量を検出することができる。

【0016】

第２の磁場検出センサ３Ｂは、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂによって形成される磁場のうち、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚを検出する。第２の磁場検出センサ３Ｂの、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂに対する第１の方向Ｘにおける初期相対位置は、基準軸ＲＡと第２の磁石２Ｂとの間にある。第２の磁場検出センサ３Ｂが検出する第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚは、磁石の相対変位、すなわちブレーキペダル１２の踏み込み量に応じて変化する。第２の磁場検出センサ３Ｂは、例えば、車両の始動時にブレーキペダル１２が踏まれていることの検出、ブレーキランプを点灯させるタイミングの制御などに用いられる。このため、第２の磁場検出センサ３Ｂは高々数ｍｍ程度の磁石の相対変位を検出すれば十分であり、この範囲が第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲となる。第２の磁場検出センサ３Ｂは、検出した第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚが所定の大きさに達すると、それを表す信号を車両の制御部（図示せず）に送信する。第２の磁場検出センサ３Ｂは、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚを検出する素子のみを搭載しており、素子としてはホール素子のほか、ＡＭＲ素子、ＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子を用いることができる。

【0017】

図３（ａ）は、比較例１のストロークセンサ１０１の概略構成を示している。図３（ｂ）は、比較例１のストロークセンサ１０１における磁力線の一部を破線で概念的に示している。第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂの形状及び寸法は同一である。従って、第１の磁石２Ａの第１の方向Ｘの寸法Ｗ１は、第２の磁石２Ｂの第１の方向Ｘの寸法Ｗ２と等しい。比較例１では、Ｗ１＝Ｗ２＝５．５ｍｍである。第１の磁石２Ａの高さＨ１（第２の方向Ｚの寸法）と第２の磁石２Ｂの高さＨ２（第２の方向Ｚの寸法）は５ｍｍ、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂの奥行き（第３の方向Ｙの寸法）は７ｍｍである。図３（ｂ）に示すように、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂは基準軸ＲＡに関して対称形であるため、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂによって形成される磁場分布（磁束の形状）も基準軸ＲＡに関して対称形となる。この結果、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚがゼロとなる第１の方向Ｘの位置は基準軸ＲＡと重なる。

【0018】

第１の磁場検出センサ３Ａには、測定の信頼性を確保するため、ある閾値以上の強度をもった磁場が印加される必要がある。逆にいえば、第１の磁場検出センサ３Ａは、この所与の磁場分布に対し、全作動範囲で、作動に必要な磁場強度を確保することが求められる。必要な磁場強度の確保が不可能な場合の対策としては、素子の感度の増加、第１の磁場検出センサ３Ａの配置位置の修正、磁場分布の修正などがあり得る。素子の感度の増加は一般にコストへの影響が大きく、現実的でない場合がある。第１の磁場検出センサ３Ａの配置位置の修正も、レイアウト上の制約から困難な場合がある。磁場分布を修正するためには、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂの少なくとも一方の位置を修正することが考えられる。しかし、第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂは筐体８で囲まれており、筐体８との干渉を避けつつ第１の磁石２Ａまたは第２の磁石２Ｂの位置を修正することは難しい場合がある。

【0019】

本実施形態では、第１の磁石２Ａの第１の方向Ｘの寸法Ｗ１が、第２の磁石２Ｂの第１の方向Ｘの寸法Ｗ２より大きい。図２（ｂ）は、本実施形態のストロークセンサ１における磁力線の一部を破線で概念的に示している。比較例１と比べて、磁束が全体的に第２の磁石２Ｂの方へ変移しており、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚがゼロとなる第１の方向Ｘの位置が、基準軸ＲＡと第２の磁石２Ｂとの間にある。換言すれば、第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂによって形成される磁場が、基準軸ＲＡに関して非対称となる。従って、第１の磁石２Ａ及び第２の磁石２Ｂの位置を変えることなく（最小区間Ｓの長さＬを変えることなく）磁場分布を修正することができる。

【0020】

一方、第２の磁場検出センサ３Ｂについては、上述の用途に使用されることから、ブレーキペダル１２を踏んだことをできるだけ小さな踏み込み量で検出することが求められる。前述の通り、第２の磁場検出センサ３Ｂは、検出した第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚが所定の閾値を超えたときに信号を出すようにされている。従って、所定の閾値に達したときの磁石の相対変位をできるだけ小さくすることが求められる。

【0021】

図４は、磁石の相対変位と、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を模式的に示している。初期位置ではブレーキペダル１２は踏まれていない。ブレーキペダル１２を深く踏み込むに従い（磁石の相対変位が増えるに従い）、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚが増加する。第２の磁場検出センサ３Ｂが迅速に作動するためには、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚが所定の閾値に達したときの第１及び第２の磁石２Ａ，２Ｂの移動量（以下、最小磁石移動量Ｔminという）ができるだけ小さいことが重要である。そのためには、第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲において、磁石の相対変位に対する第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚの変化が大きいことが重要である。つまり、第２の磁場検出センサ３Ｂを基準軸ＲＡに近づけることが有効である。なぜならば、図３（ｃ）に示すように、比較例１において、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚは基準軸ＲＡでゼロとなるので、その変化率ΔＢｚは基準軸ＲＡに近づくほど大きくなるからである。なお、表１に、以下に述べる各実施例及び比較例の最小磁石移動量Ｔminをまとめて示す。

【0022】

比較例１において第２の磁場検出センサ３Ｂを基準軸ＲＡに近づけるためには、図３（ａ）において、第２の磁場検出センサ３Ｂを基準軸ＲＡの方に移動する方法（第１の方法）、第２の磁石２Ｂを右側に移動する方法（第２の方法）、第１の磁石２Ａを右側に移動する方法（第３の方法）が可能である。しかし、第１の方法と第２の方法はレイアウト上困難な場合がある。図５（ａ）は、比較例１において第３の方法を採用し、第１の磁石２Ａだけを右側に１ｍｍ移動したときの、磁石の相対変位と第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を示している（比較例２）。図５（ｂ）は、第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲の近傍を示す、図５（ａ）の拡大図であり、初期位置（＝０）からの磁石の相対変位と、磁場強度Ｂｚの増分ΔＢｚとの関係を示している。比較例２では磁場分布が修正され、第２の磁場検出センサ３Ｂを基準軸ＲＡに近づけることが可能となっている。図５（ｂ）では２つのグラフはほとんど重なっているが、比較例２は比較例１と比べ、最小磁石移動量Ｔminがわずかに小さくなっている。一方、図５（ｃ）は第１の磁場検出センサ３Ａの作動範囲において、第１の磁場検出センサ３Ａが検出する磁場強度（第１の方向Ｘと第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚのベクトル和）を示している。作動範囲の右端付近に必要な磁場強度の目安を確保できない領域が生じている。このように、第１の磁石２Ａだけを右側に移動した場合、最小磁石移動量Ｔminは小さくできても、第１の磁場検出センサ３Ａの作動が保証されない可能性がある。

【0023】

図６（ａ）は、第１の実施形態においてＷ１＝８ｍｍ、Ｗ２＝３．５ｍｍとしたときの、磁石の相対変位と第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を示している（実施例１）。図６（ｂ）は、図６（ａ）における第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲の近傍を示す拡大図であり、初期位置からの磁石の相対変位と磁場強度Ｂｚの増分ΔＢｚとの関係を示している。Ｗ１＞Ｗ２としたことで磁場分布が修正され、第２の磁場検出センサ３Ｂを基準軸ＲＡに近づけることが可能となっている。図６（ｃ）は第１の磁場検出センサ３Ａの作動範囲において、第１の磁場検出センサ３Ａが検出する磁場強度（第１の方向Ｘと第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚのベクトル和）を示している。移動範囲の全区間で必要な磁場強度が確保されている。実施例１は比較例１と比べて第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚの変化が大きく、最小磁石移動量Ｔminが小さい。以上より、Ｗ１＞Ｗ２とすることで、第１の磁場検出センサ３Ａの必要な磁場強度を確保しつつ、最小磁石移動量Ｔminを低減することができる。

【0024】

図７（ａ）は、比較例１に対してＷ１だけを増やした場合（実施例２）と、Ｗ２だけを減らした場合（実施例３）について、磁石の相対変位と第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を示している。７（ｂ）は、図７（ａ）における第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲の近傍を示す拡大図であり、初期位置からの磁石の相対変位と、磁場強度Ｂｚの増分ΔＢｚとの関係を示している。実施例２ではＷ１＝７．５ｍｍ、実施例３ではＷ２＝３．５ｍｍとしている。表１に示すように、いずれの実施例も比較例１より最小磁石移動量Ｔminが減少しているが、Ｗ２を減らした実施例３がＷ１を増やした実施例２より、最小磁石移動量Ｔminの減少幅が大きい。このことは、Ｌを最小区間Ｓの第１の方向Ｘにおける長さとしたときに、（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌの好適範囲に上限があることを意味している。図８（ａ）は、実施例２からＷ２をさらに減らし、Ｗ２＝２ｍｍとした場合の、磁石の相対変位と第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を示している（実施例４）。図８（ｂ）は、図８（ａ）における第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲の近傍を示す拡大図であり、初期位置からの磁石の相対変位と、磁場強度Ｂｚの増分ΔＢｚとの関係を示している。実施例４は比較例１より効果があるが、Ｗ２が小さすぎると磁場自体が弱まるので、Ｗ２が２ｍｍを下回ることは好ましくない。

【0025】

図９（ａ）には、以上の各ケースにおけるＷ１／Ｗ２と最小磁石移動量Ｔminとの関係を、図９（ｂ）には、以上の各ケースにおける（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌと最小磁石移動量Ｔminとの関係を示している。Ｗ１／Ｗ２は１．４以上２．７以下が好ましく、１．６以上２．３以下がより好ましい。（Ｗ１＋Ｗ２）／Ｌは０．２７以上０．４６以下が好ましく、０．３２以上０．４２以下がより好ましい。

【0026】

【表1】

【0027】

（第２の実施形態）
図１０（ａ）は、第２の実施形態に係るストロークセンサ１Ａの概略構成を示している。図１０（ｂ）は、本実施形態のストロークセンサ１Ａにおける磁力線の一部を破線で概念的に示している。第２の磁石２Ｂの第２の面５Ｂは、第１の磁石２Ａの第１の面５Ａよりも、第２の方向Ｚにおいて第１及び第２の磁場検出センサ３Ａ，３Ｂに向けて突き出している。第１の実施形態と異なり、磁束は全体的に第２の磁石２Ｂの方へは変移してはいない。しかし、第１の磁石２Ａの第１の面５Ａと第２の磁石２Ｂの第２の面５Ｂの第２の方向Ｚの位置関係によって、第１及び第２の磁石３Ａ，３Ｂによって形成される磁場が、基準軸ＲＡに関して非対称となり、第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚがゼロとなる第１の方向Ｘの位置が、基準軸ＲＡと第２の磁石２Ｂとの間に移動している。換言すれば、第２の磁石２Ｂを図１０（ａ）において右側に移動することなく、移動したのと同様の効果が得られている。従って、本実施形態も第１の実施形態と同様の効果を奏する。

【0028】

図１１（ａ）は、様々な第１の磁石２Ａの高さＨ１と第２の磁石２Ｂの高さＨ２の組み合わせに対する、磁石の相対変位と第２の方向Ｚの磁場強度Ｂｚとの関係を示している（実施例５、比較例１，３）。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における第２の磁場検出センサ３Ｂの作動範囲の近傍を示す拡大図であり、初期位置からの磁石の相対変位と、磁場強度Ｂｚの増分ΔＢｚとの関係を示している。表２には実施例５と比較例１，３のＨ１，Ｈ２と最小磁石移動量Ｔminとを示している。第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂの設置面は水平面上にあるので、Ｈ１，Ｈ２は第１の磁石２Ａの第１の面５Ａと第２の磁石２Ｂの第２の面５Ｂの第２の方向Ｚにおける位置関係を示している。これより第１の磁石２Ａの高さは最小磁石移動量Ｔminにほとんど影響を与えず、第２の磁石２Ｂの高さが重要であることがわかる。従って、Ｈ１＜Ｈ２とすることで、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

【0029】

【表2】

【0030】

本実施形態は第１の実施形態と組み合わせることもできる。この場合、第１の磁石２Ａの第１の方向Ｘの寸法Ｗ１は、第２の磁石２Ｂの第１の方向Ｘの寸法Ｗ２より大きく、且つ、第２の磁石２Ｂの第２の面５Ｂは、第１の磁石２Ａの第１の面５Ａよりも、第２の方向Ｚにおいて第１の磁場検出センサ３Ａに向けて突き出している。

【0031】

以上、本発明をいくつかの実施形態について説明したが、本発明のこれらの実施形態に限定されない。例えば、本発明のストロークセンサ１，１Ａは自動車のステアリングシステムに適用することができる。図１２には、ストロークセンサ１を用いた自動車のステアリングシステム２１を示している。ステアリングシステム２１において、ステアリングシャフト２３の一端がステアリングホイール２２に連結され、ステアリングシャフト２３の他端にピニオンギア２４が設けられている。ピニオンギア２４はロッド２５のラック２６と係合し、ステアリングシャフト２３の回転運動をロッド２５の車両左右方向の直線運動に変換する。ロッド２５は前輪のホイール（図示せず）に連結されている。ロッド２５が直線運動することで、ホイールの向きが変えられる。ストロークセンサ１の第１の磁石２Ａと第２の磁石２Ｂはロッド２５に取り付けられた取付部材２６に固定され、第１の磁場検出センサ３Ａは車体２７に固定されている。ストロークセンサ１はロッド２５の車両左右方向の位置を検出する。なお、自動車のステアリングシステム２１に適用するストロークセンサ１，１Ａでは、第２の磁場検出センサ３Ｂが省略されている。

【符号の説明】

【0032】

１ １，１Ａ，１０１ ストロークセンサ
２Ａ 第１の磁石
２Ｂ 第２の磁石
３Ａ 第１の磁場検出センサ
３Ｂ 第２の磁場検出センサ
４ 支持体
１１ ブレーキシステム
１２ ブレーキペダル
２１ ステアリングシステム
Ｂｚ 第２の方向Ｚの磁場強度
ＲＡ 基準軸
Ｘ 第１の方向
Ｚ 第２の方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】