JP2006038858A - 制限移動位置マグネット - Google Patents

Abstract

【課題】位置マグネットの移動を制限し、たとえシリンダの測定対象部分がデッドゾーン内に移動した場合においても、位置マグネットがセンサの動作領域内にあるようにする。
【解決手段】磁歪式検出器内の位置を示すマグネット１の移動を制限する移動制限配列が開示されている。位置マグネット１は、プランジャ２のマグネットストップ６に対してスプリング７の圧力によって保持されて、センサ４の動作領域５内にある間プランジャ２の位置に正確に追従する。シリンダ３のリミットストップ９は、センサ４の動作領域５に対応し、位置マグネット１がセンサ４のデッドゾーン中に移動するのを防止できる棚部を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、位置センサに関する。より詳しくは、磁歪式トランスデューサを使用しシリンダ内の位置を測定するために用いられる位置センサに関する。

電流パルスが磁場を通り抜ける導波管沿いに印加される際に導波管に誘起されるねじれ歪波を搬送する細長い導波管を有する磁歪式トランスデューサは、当業者においては周知である。電流パルスが生じた際に導波管と相互作用を行う可動マグネットを用いる代表的な直線距離測定装置は、米国特許第３，８９８，５５５号明細書に示されている。

米国特許第３，８９８，５５５号明細書に示されている種類の従来技術装置はまた、ハウジング内にセンサ素子を有している。そのハウジングはまた、少なくともパルスを発生させてその戻り信号（ｒｅｔｕｒｎ ｓｉｇｎａｌ）を受信する電子機器を収容している。音響歪パルスから検出される戻り信号の振幅は、当業者において周知であるように、多数のパラメータによって影響を受ける。こうしたパラメータには、位置マグネットの強度、導波管の品質、温度、導波管の呼び出し電流（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ ｃｕｒｒｅｎｔ）、及び組み立て許容誤差が含まれる。

位置センサをシリンダに適用する場合、シリンダ／センサアセンブリの全長は可能な限り最小限にしてシリンダ／センサアセンブリを収容するのに必要な空間を減少するのが好ましい。このアプリケーション向けのセンサは通常、シリンダ内に取り付けられた位置マグネットの位置を感知する。この種類のセンサ、例えば磁歪式センサは、動作領域を有し、その動作領域にわたって通常の測定信号が生成される。また、各端部付近にはデッドゾーンと呼ばれる領域がある。その領域にわたっては、位置マグネットの検知は不確実になる。例えば、シリンダ／センサアセンブリを利用する車両が車両サスペンションシステムの設計限界を越える段差に乗り上げた場合のような極端な車両条件のもとでは、従来設計は、センサがデッドゾーンで動作することによって使用不可のセンサ読み取り値を生成させてしまう。
米国特許第３，８９８，５５５号明細書

本発明の目的は、位置マグネットの移動を制限し、たとえシリンダの測定対象部分がデッドゾーン内に移動した場合においても、位置マグネットがセンサの動作領域内にあるようにすることにある。

本発明のさらなる目的は、シリンダの測定対象部分が動作領域の限界付近すなわちデッドゾーン付近にある場合に、位置マグネットが動作領域の限界付近であることをセンサが示し続けるようにすることにある。

本発明は、位置マグネットの移動を制限し、たとえシリンダの測定対象部分がデッドゾーン内に移動する場合においてもセンサの動作領域内にあるようにする方法を示す。シリンダの測定対象部分が動作領域の限界付近すなわちデッドゾーン付近にある場合に、位置マグネットが動作領域の限界付近であることをセンサが示し続けることは重要である。

センサに対する位置マグネットの位置を感知するセンサは、固定部材に対する移動部材の位置を示すように設定される。センサは、これらの部材の一方に取り付けられて、位置マグネットは他方の部材に取り付けられる。本発明は、スプリング部材、マグネットストップ、及びリミットストップを伴う位置マグネットの機械的配列を提供する。システムがシリンダであれば、１つの配列では、センサはシリンダの壁に取り付けられ、位置マグネットはプランジャとともに移動するように取り付けられる。

車両シリンダに係る用途の本発明においては、位置マグネットは、プランジャのマグネットストップ構造体に対してスプリング圧力によって保持されて、位置マグネットは、センサの動作領域内にある間プランジャ位置に正確に追従する。シリンダのリミットストップ構造体は、センサの動作領域に対応し、位置マグネットがセンサのデッドゾーン中に移動するのを防止できる棚部を有する。その搬送体（ｃａｒｒｉｅｒ）ストップがデッドゾーン内を移動している間は、位置マグネットはスプリング圧力を受けてリミットストップに対して保持される。マグネットストップはその後再び動作領域内に配列され、位置マグネットは、マグネットストップによって拾われてマグネットストップの動きに追従し続けるか、又は、プランジャに対して固定位置を取りプランジャ及びマグネットストップに対するプランジャ移動を感知する。この配列の結果、センサを、通常の動作領域のみに対応する寸法に作ることが可能となる。プランジャが通常の領域から外れる場合であっても、位置マグネットはセンサ内の動作領域にとどまり、センサは動作領域の端部の位置を示し続ける。

本発明の特徴及び目的のさらなる理解のために、同等の部材には同等の参照番号が付された添付の図面が参照される。

［実施例１］
図１は、シリンダ３に往復可能に取り付けられたプランジャ２を示す。図１（Ａ）は底についた状態を示し、図１（Ｂ）は通常の状態を示す。マグネット１はプランジャ２に取り付けられ、センサ４はシリンダ３の壁内で静止し、Ｏリング１１はシリンダの頂部に取り付けられて流体を隔離し不純物を阻止する。

図１に示すように、プランジャ２はシリンダ３内を垂直方向に移動する。センサ４はシリンダ３の壁に取り付けられて、プランジャ２に取り付けられた位置マグネット１に並置される。好ましい実施例に示すように、センサ４は本質的には磁歪式であるが、その他のタイプのセンサが好ましくはなくても使用可能である。センサ４及びマグネット１は、マグネット１がシリンダ３の一端から他端まで通過可能な通常の動作領域５が存在するように、相互に対応して配置される。マグネット１はプランジャ２に取り付けられ、プランジャ２は好ましくは断面が円形であり、マグネット１はその外周に取り付けられる。マグネット１は、下部マグネットストップ６によってその一側面を保持され、マグネット１の他側面に当接するマグネットスプリング７によって下部マグネットストップ６に対して押し付けられる。マグネットスプリング７の他端はマグネットスプリングストップ８によって支持されている。

また、肩部９がシリンダ３のボア内に形成されている。シリンダ３のボアは、肩部９の内部ボア内に下部マグネットストップ６を受容する寸法に作られており、マグネット１の、スプリング７に突き当たる側面と反対側の側面に当接する。マグネット１はプランジャ２に固定されない。したがって、マグネット１はスプリング７を保持するエンクロージャ内を往復し、図１（Ａ）に示すように、マグネット１が肩部９に当接する場合は、スプリング７は、プランジャ２がセンサ４の領域を越えて移動するにつれて圧縮される。

マグネットスプリングストップ８は回り止め（ｄｅｔｅｎｔ）を有している。回り止めの中にはシール１０が取り付けられて、シール１０は流体がマグネット１が配置されている空間へ漏洩するのを防止する。

したがって、図１において、プランジャ２がシリンダ３内を移動する間、位置マグネット１はプランジャ２とともに移動する。センサ４は、センサ４の動作領域５内の位置マグネット１の位置を感知する。位置マグネット１は、マグネットスプリング７によって、プランジャ２の下部マグネットストップ６構造体に対して保持される。マグネットスプリング７の他端はマグネットスプリングストップ８によって支持される。プランジャ２がセンサ４の動作領域５よりも下へ移動する場合は、シリンダ３の下部リミットストップすなわち肩部９構造体によって、位置マグネット１がセンサ４の動作領域５よりも下へ進行することがない。部材１２及び１３は、シリンダ３をアプリケーションに取り付けるための手段の例である。

［実施例２］
図２は図１と同じ部材１−９を有しているが、これらの配置は異なっている。図２（Ａ）はストップされた状態を示し、図２（Ｂ）は通常状態を示す。

マグネット１はシリンダ３の壁で静止しており、センサ４はプランジャ２’に配置されている。図２において、マグネット１はスプリング７によって肩部９に対して押圧されており、センサ４はプランジャ２’の内部に配置されている。通常の領域に係る図２（Ｂ）において、プランジャ２’は図１のプランジャ２とは異なった構成になっている。図１と同様に、Ｏリング１０はプランジャ２’の一端に配置されており、第２のＯリング１１はシリンダ３のエンドキャップ１４に取り付けられて流体を隔離し不純物を阻止する。

図１とは異なり、ここではマグネット１はシリンダ３の他端に配置されているので、スプリング７は依然としてマグネットの、図１に示すのと同じ側面に支持される。しかし、スプリング７の他端は、頂部のプランジャフランジ８に当接する。プランジャフランジ８はマグネットスプリングストップ８として作用するが、ここではシリンダ３の下端ではなく上端にあるので、参照番号８’を付しておく。

したがって、図２においては、ストップ８’は追加方向への移動を制限するように作用し、位置マグネット１は両方の移動方向においてセンサ４の動作領域５の内側に維持される。プランジャ２’が上へ移動しセンサ４が、動作領域５に対応する位置マグネット１の配列位置よりも上になる場合、マグネットストップ６の上端は位置マグネット１を肩部９から離れるように持ち上げ、スプリング７をフランジ８’に対して圧縮する。したがって、位置マグネット１はセンサ４のデッドゾーン内に配列されることがない。

図２（Ｂ）において、プランジャ２’が図２（Ａ）に仮想線で示すように底に達すると、マグネット１は肩部９’の位置に静止する。すなわち、シリンダ３が適切な寸法で作られている限り、マグネット１は通常の領域５の外側に移動することがない。

［実施例３］
図３は図２に類似するが、プランジャ２’’は図２のプランジャ２’とは逆に付勢される。図１及び３は類似するが、センサ４が図１ではシリンダ３の壁内にあるのに対して、図３ではロッド２’’内にある点が異なる。図２及び３はいずれもロッド２’’内にセンサ４を有するが、図２ではマグネット１が押し上げられるのに対し、図３ではマグネット１が押し下げられる。

マグネット１をシリンダ３の近くに固定長で固定させるもう１つのアプローチは、マグネットスプリングストップ８’’を設けることである。マグネットスプリングストップ８’’は、図２に係るシリンダ３の端部の肩部９’と同様の肩部に固定される。図３（Ａ）に示すように、ここで逆転肩部９’’は上部リミットストップとして作用し、マグネット１がスプリング７によって上部マグネットリミットストップ９’’に対して押し付けられるようになり、スプリング７の他端はマグネットスプリングストップ８’’に当接する。マグネット１はマグネットスプリングストップ８’’に固定はされずに収容されるので、５’’の下部の領域が与えられる。５’’の上部の領域は、図３（Ａ）に示すように、プランジャ２’’がその上昇した位置にあるときに生じる。領域５’’の下端の下には、下部マグネットストップ６’’が、プランジャ２’’の一部として形成され、マグネット１は図３（Ｂ）に示すように底に完全に達するとスプリング７を圧縮する。

したがって、位置マグネット１が移動しないにもかかわらず、プランジャ２’’がシリンダ３’’内を移動する間、センサ４はプランジャ２’’とともに移動する。センサ４は、センサ４が位置マグネット１を通過するとセンサ４の動作領域５内の位置マグネット１の位置を感知する。位置マグネット１は、マグネットスプリング７によって、シリンダ３’’の上部リミットストップ９’’構造体に対して保持される。マグネットスプリング７の他端は、マグネットスプリングストップ８’’によって支持されている。プランジャ２’’がセンサ４の動作領域５’’よりも下に移動すると、上部マグネットストップ６’’がマグネット１に作用するにつれてシリンダ３’’の上部リミットストップすなわち肩部９’’構造体は、マグネット１を支持しなくなる。マグネット１はマグネットスプリングストップ８’’の上端において強制的に往復運動させられて、スプリング７を圧縮して位置マグネット１をセンサ４の動作領域５’’よりも下に行き過ぎないようにする。

本発明の第１の好ましい実施例を示す図である。 本発明の第２の好ましい実施例を示す図である。 本発明の第３の好ましい実施例を示す図である。

符号の説明

１ 位置マグネット
２、２’、２’’ プランジャ（ロッド）
３、３’、３’’ シリンダ
４ センサ
５、５’、５’’ 動作領域
６ 下部マグネットストップ
７ マグネットスプリング
８、８’、８’’ プランジャフランジ（マグネットスプリングストップ）
９、９’ 肩部（下部リミットストップ）
９’’ 逆転肩部（上部リミットストップ）
１０ シール（Ｏリング）
１１ シール（第２のＯリング）
１４ エンドキャップ

Claims (11)

1. シリンダ内で往復運動を行うプランジャに関して用いられる機械的制限配列であって、
   マグネットアセンブリと、
   リミットストップと、
   マグネットストップと、を有し、
   前記マグネットアセンブリはシリンダに往復可能に取り付けられてプランジャに対してスプリング部材を往復運動させ、
   前記スプリング部材は前記プランジャの一部に取り付けられて前記マグネットは前記リミットストップと前記スプリング部材との間に取り付けられ、
   前記マグネットストップは、シリンダに対するプランジャのデッドゾーン内で前記マグネットを前記スプリング部材とともに往復運動させる制限配列。
2. さらにセンサを有し、
   前記センサは、前記プランジャに対するマグネットアセンブリの位置をモニタするために用いられ、
   前記リミットストップは前記センサの動作領域に対応する請求項１に記載の制限配列。
3. 前記プランジャは前記マグネットアセンブリに対して移動する請求項１に記載の制限配列。
4. 前記マグネットは前記シリンダに対して移動する請求項１に記載の制限配列。
5. 前記リミットストップは前記マグネットアセンブリがデッドゾーン内に移動することを防止する請求項１に記載の制限配列。
6. さらにシールを有し、
   前記シールは前記シリンダの頂部に取り付けられる請求項１に記載の制限配列。
7. 前記シリンダに取り付けられて前記マグネットアセンブリに並置されたセンサを有する制限配列。
8. 前記センサは磁歪式センサである請求項７に記載の制限配列。
9. 前記プランジャに取り付けられて前記マグネットアセンブリに並置されたセンサを有する請求項１に記載の制限配列。
10. 前記センサは磁歪式センサである請求項９に記載の制限配列。
11. プランジャは断面が円形である請求項１に記載の制限配列。
    

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