JP2009204348A

JP2009204348A - ポジションセンサ

Info

Publication number: JP2009204348A
Application number: JP2008044886A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sato; 晃平佐藤; Tokuhiro Ida; 徳浩位田; Ryoji Ito; 良治伊藤
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】被検出部の設計の自由度を高めることのできるポジションセンサを提供する。
【解決手段】検出コイルを有する検出部２と、検出コイルに対して所定の方向に移動可能な被検出部３と、検出部２に対する被検出部３の変位を検出する処理を行う回路ブロック２１と、検出部２及び被検出部３及び回路ブロック２１を収納する筐体１とを備え、被検出部３は、前記移動方向における両端が開口した筒状に形成され、検出部２は、前記移動方向における一端から被検出部３の内側に入り込む形に配置され、被検出部３は、検出コイルを内側に納める第１の筒部３２と、第１の筒部３２に外挿される第２の筒部３３とを接合して成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、検出コイルのインピーダンス変化を利用したポジションセンサに関する。

従来から、中空の検出コイルを有する検出部を備え、検出コイルに対する被検出部（例えば、金属材料や磁性材料から成るコア）の物理的変位によって生じる検出コイルのインピーダンス変化に基づいて被検出部の位置を検出する、所謂非接触型のポジションセンサが提案されており、例えば特許文献１には、自動車や自動二輪車等のショックアブソーバにおけるピストン位置を検出するためのポジションセンサが開示されている。以下、上記のようなポジションセンサの従来例について説明する。尚、以下の説明では、図２における下方向を前方向、図２における上方向を後方向と定めるものとする。

この従来例は、図２に示すように、検出コイル（図示せず）を有する検出部２と、検出部２を内部に有する筐体１と、筐体１の内部を前後方向に移動自在な被検出部３とを備える。筐体１は、後面を開口した略箱体の基台部１０と、基台部１０前面から前方に突設された長尺の略円筒状の外筒部１１とから成り、基台部１０の前記開口には、開口を塞ぐための略矩形状のカバー１２が着脱自在に取り付けられるようになっている。また、基台部１０の内底部には、後述する回路ブロック２１が配設され、また、回路ブロック２１と検出コイルとを電気的に接続するための棒状の一対のコイル端子２２が各々貫装される一対の端子孔１０ａが前後方向に貫通して設けられている。

検出部２は、検出コイルと、検出コイルが巻回されるコイルボビン２０とから構成され、検出コイルには、検出コイルのインピーダンス変化に基づいて検出処理を行う回路ブロック２１がコイル端子２２を介して電気的に接続されている。

コイルボビン２０は、例えば絶縁性を有する樹脂材料から成り、検出コイルが外周面に巻回される略円筒状の巻胴部２０ａと、巻胴部２０ａの後端部に設けられた鍔部２０ｂとを一体に備えている。鍔部２０ｂは、巻胴部２０ａよりも外径が大きい略円盤状に形成され、その中心軸は巻胴部２０ａの中心軸と一致している。検出コイルは、コイルボビン２０の巻胴部２０ａに前後方向を巻き軸方向として巻回されており、その両端部は基台部１０に貫装されたコイル端子２２の前端部に絡げられる。コイルボビン２０は、鍔部２０ｂを基台部１０の前面に接合することで、巻胴部２０ａを前方に突出させる形で外筒部１１内に配設される。

コイルボビン２０の巻胴部２０ａには、例えば鉄やフェライト等の磁性材料により丸棒状に形成されたコア２３が挿入されている。このため、検出コイルの巻数が同じであれば空芯の検出コイルよりも磁束を大きくできるから、検出コイルのインピーダンスの変化量を大きくすることができ、検出精度の向上を図っている。

回路ブロック２１は、プリント配線板２１ａに電子部品を実装して構成されたものであって、検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を出力する駆動回路部（図示せず）と、駆動回路部が出力した電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を検出部２に対する被検出部３の位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路部（図示せず）とを有している。

被検出部３は、例えばアルミニウム等の導電性が比較的高い金属材料から略円筒状に形成されている。勿論、アルミニウム以外の金属材料から形成されても構わないが、導電性が低いものよりも高いものの方が検出コイルのインピーダンス変化を大きくできるために好ましい。また、被検出部３は、その外径寸法が外筒部１１の内径寸法よりも小さく、且つ内径寸法がコイルボビン２０の巻胴部２０ａの外径寸法よりも大きく形成されており、外筒部１１とコイルボビン２０との間の空間に挿入されるようになっている。このため、コイルボビン２０は、前後方向における一端から被検出部３の内側に入り込む形に配置される。

被検出部３の前端部には、その開口を塞ぐためのキャップ３０が取り付けられている。キャップ３０の後面には、被検出部３の前端部が嵌合する嵌合溝３０ｂが周方向に沿って設けられており、該嵌合溝３０ｂに被検出部３の前端部を嵌合することでキャップ３０が被検出部３に取り付けられる。また、キャップ３０の略中央部には、前後方向に貫通した貫通孔３０ａが設けられており、該貫通孔３０ａにピストンロッド４の先端部を挿入し、該ピストンロッド４の前後方向の移動に伴って被検出部３を前後方向に移動させることで被検出部３の検出部２に対する位置を変化させる。この被検出部３の検出部２に対する位置によって検出コイルのインピーダンスが変化するため、検出部２に対する被検出部３の位置を回路ブロック２１において検出することができる。

また、外筒部１１の後端側の側面には、外筒部１１内部への空気の出入り口の役割を果たす外気孔１１ａが貫設されている。これは、被検出部３の前後方向の移動に伴って外筒部１１内部の空気が圧縮されて圧力が高くなることで被検出部３の後方向への移動が阻害されるのを防ぐためであり、外気孔１１ａを通して空気が移動することで被検出部３の後方向の移動を滑らかにしている。

被検出部３には、被検出部３を前後方向に摺動自在に支持する略円環状の軸受３１が設けられている。軸受３１は、その内径寸法が被検出部３の外径寸法と略同一となっており、外筒部１１の前端部内周面に全周に亘って設けられた凹部１１ｂに嵌合するようになっている。而して、被検出部３を軸受３１に挿入して外筒部１１内に配設することで、被検出部３の移動方向を前後方向のみに規制して被検出部３が傾斜するのを防いでいる。また、被検出部３後端の開口縁には、径方向に突出する突部３ａが形成されている。而して、被検出部３を前方向に移動させた際に、突部３ａが軸受３１に当接することで被検出部３が外筒部１１から抜けるのを防いでいる。

外筒部１１の前端部には、その開口を塞ぐとともに被検出部３との隙間を埋める封止部材５が設けられている。封止部材５は、例えば樹脂材料から有底円筒状に形成され、その内側面が外筒部１１の外側面と密着する寸法となっている。また、封止部材５の底部には、図示しないが被検出部３を挿通させる挿通孔が設けられている。封止部材５の内部における軸受３１と被検出部３とで囲まれる空間には、埃等の異物が外筒部１１内に侵入するのを防ぐためのシール材５０が内装されている。而して、封止部材５及びシール材５０によって外筒部１１と被検出部３との間に隙間が生じることがなく、外筒部１１内部への埃等の異物の侵入を防いでいる。同時に、水等の液体が外筒部１１内部へ浸入するのも防ぐことができ、検出部２及び回路ブロック２１のある検出部側に防水性を与えている。

また、外気孔１１ａには、空気中の気体の分子よりも大きく水分子よりも小さい微細な穴を複数設けた薄膜（図示せず）を覆設しており、該薄膜によって外部から外筒部１１内部に水が浸入するのを防ぎつつ、外気孔１１ａを通して空気が移動できるようになっている。
特開平７−１３９５７２号公報

ところで、被検出部３の内側では、検出コイルにおけるインピーダンスの変化量を大きくするために高い導電率が要求される。一方、被検出部３の外側では、軸受３１との摩擦に対する耐久性や周囲の環境に対する耐食性が要求される。しかしながら、上記従来例では、被検出部３が単一の材料から形成されていることから、これらの要求を満たす材料を選定する必要があり、設計の自由度が制限されてしまうという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、被検出部の設計の自由度を高めることのできるポジションセンサを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、検出コイルを有する検出部と、検出コイルに対して所定の方向に移動可能な被検出部と、検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を供給する駆動回路部、並びに駆動回路部が出力した電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を検出部に対する被検出部の位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路部を有する回路ブロックと、検出部及び被検出部及び回路ブロックを収納する筐体とを備え、検出部に対する被検出部の変位を検出するポジションセンサであって、被検出部は、前記移動方向における両端が開口した筒状に形成され、検出部は、前記移動方向における一端から被検出部の内側に入り込む形に配置され、被検出部は、検出部を内側に納める両端が開口した筒状の第１の筒部と、第１の筒部に外挿される両端が開口した筒状の第２の筒部とを接合して成ることを特徴とする。

本発明によれば、被検出部が検出部を内側に納める第１の筒部と、第１の筒部に外挿される第２の筒部とを接合して成るので、例えば第１の筒部を導電性の高い材料で形成することでインピーダンスの変化量を大きくするとともに、第２の筒部を機械的強度の高い材料で形成することで軸受との摩擦に対する耐久性や周囲の環境に対する耐食性を高める等、被検出部の設計の自由度を高めることができる。

以下、本発明に係るポジションセンサの実施形態について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は従来例と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略するものとする。また、以下の説明では、図１（ａ）における下方向を前方向、図１（ａ）における上方向を後方向と定めるものとする。本実施形態は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、被検出部３の構造が従来例と異なるところに特徴がある。

被検出部３は、検出コイルの外周面を覆って検出コイルを内側に納める略円筒状の第１の筒部３２と、第１の筒部３２に外挿される略円筒状の第２の筒部３３とから成り、第２の筒部３３の内周面と第１の筒部３２の外周面とが例えば接着剤等によって接合されている。尚、第２の筒部３３の外径寸法は従来例の被検出３の外径寸法と略同一であり、第１の筒部３２の外径寸法と第２の筒部３３の内径寸法とが略同一となっている。

第１の筒部３２及び第２の筒部３３は、互いに異なる材料から形成される。例えば、第１の筒部３２は、検出コイルにおけるインピーダンスの変化量を大きくするために、導電性の高い材料で形成されるのが望ましい。一方、第２の筒部３３は、被検出部３が移動する際に軸受３１と接触することから、軸受３１との摩擦に対する耐久性を十分に有する機械的強度の高い材料で形成されるのが望ましい。また、第２の筒部３３は筐体１の外部に露出することから、周囲の環境に対する耐食性を十分に有する材料で形成されるのが望ましい。

上述のように、被検出部３が検出コイルを内側に納める第１の筒部３２と、第１の筒部３２に外挿される第２の筒部３３とから成るので、例えば第１の筒部３２を上記のように導電性の高い材料で形成することで検出コイルのインピーダンスの変化量を大きくするとともに、第２の筒部３３を上記のように機械的強度の高い材料で形成することで軸受３１との摩擦に対する耐久性や周囲の環境に対する耐食性を高める等、被検出部３の設計の自由度を高めることができる。尚、軸受３１との兼ね合いにより、樹脂材料等の安価な材料を用いて第１の筒部３２及び第２の筒部３３を形成することも可能である。

本発明に係るポジションセンサの実施形態を示す図で、（ａ）は断面図で、（ｂ）は被検出部の斜視図である。従来のポジションセンサを示す断面図である。

符号の説明

１筐体
２検出部
２０コイルボビン
２１回路ブロック
３被検出部
３２第１の筒部
３３第２の筒部

Claims

検出コイルを有する検出部と、検出コイルに対して所定の方向に移動可能な被検出部と、検出コイルに所定の周波数及び振幅の電流を供給する駆動回路部、並びに駆動回路部が出力した電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を検出部に対する被検出部の位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路部を有する回路ブロックと、検出部及び被検出部及び回路ブロックを収納する筐体とを備え、検出部に対する被検出部の変位を検出するポジションセンサであって、被検出部は、前記移動方向における両端が開口した筒状に形成され、検出部は、前記移動方向における一端から被検出部の内側に入り込む形に配置され、被検出部は、検出部を内側に納める両端が開口した筒状の第１の筒部と、第１の筒部に外挿される両端が開口した筒状の第２の筒部とを接合して成ることを特徴とするポジションセンサ。