JP2014048157A - Stroke sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出体の移動量を検出するストロークセンサに関する。 The present invention relates to a stroke sensor that detects the amount of movement of an object to be detected.
従来のストロークセンサは、例えば、特許文献1に開示されるものがある。このストロークセンサは、摺動孔を有した第1のケースと、第1のケースに結合することにより、互いの間に油を充填した油室を構成する第2のケースと、第1のケースに形成した油室を外部に連通させる連通通路と、先端部が外部に露出する状態で第1のケースの摺動孔に進退可能に嵌合し、かつ油室の内部に摺動孔よりも太径となるフランジを収容したシャフトと、油室に配設し、シャフトの先端部を第1のケースから常時突出する方向に押圧する押圧バネと、第2のケースの外部においてシャフトの変位量に応じた電気信号を出力するホール素子とを備えたものである。
A conventional stroke sensor is disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載のストロークセンサは、円筒状の第1のケースのほぼ中央にシャフトを配置し、このシャフトと同軸上に磁石を配置し、この磁石の上もしくは下側、いわゆる第1のケースの径方向の外側に位置するようにホールICを備えた回路基板を配置するといった各構成部品を積上げて組み付けなければならず、生産性の更なる改善が望まれているといった問題点を有している。
However, in the stroke sensor described in
そこで本発明は、前記問題点を解消し、組み付け性を改善し、生産性を向上させ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ものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a stroke sensor capable of solving the above-described problems, improving assemblability, and improving productivity.
本発明のストロークセンサは、被検出体の移動に伴い移動するシャフトに設けた磁石の移動量を検出するストロークセンサにおいて、前記シャフトの長手方向に前記シャフトを付勢する弾性部材と、前記シャフトと前記弾性部材とを配置する第一ケース体と、前記シャフトと前記弾性部材と前記第一ケース体とを備えた第一ユニットと、前記磁石の磁界を検出する磁気検出素子と、この磁気検出素子を実装する回路基板と、前記磁気検出素子と前記回路基板を配置する第二ケース体と、前記磁気検出素子と前記回路基板と前記第二ケース体とを備えた第二ユニットと、を備え、前記第一、第二ケース体は筒状に形成され、前記第二ユニットを前記第一ユニット内に組み込んだものである。 The stroke sensor according to the present invention is a stroke sensor that detects the amount of movement of a magnet provided on a shaft that moves in accordance with the movement of an object to be detected, and an elastic member that urges the shaft in the longitudinal direction of the shaft; A first case body in which the elastic member is disposed, a first unit including the shaft, the elastic member, and the first case body, a magnetic detection element that detects a magnetic field of the magnet, and the magnetic detection element A circuit board for mounting, a second case body for arranging the magnetic detection element and the circuit board, and a second unit including the magnetic detection element, the circuit board, and the second case body, The first and second case bodies are formed in a cylindrical shape, and the second unit is incorporated in the first unit.
また、前記第一ケース体内に収納した前記第二ケース体を固定するかしめ部を前記第一ケース体の開口端に設けたものである。 Further, a caulking portion for fixing the second case body housed in the first case body is provided at an opening end of the first case body.
また、前記第一ケース体と前記第二ケース体とは底部を備え、前記第一ケース体の底部の内側と前記第二ケース体の底部の外側との間にシール部材を配設したものである。 The first case body and the second case body include a bottom portion, and a seal member is disposed between the inside of the bottom portion of the first case body and the outside of the bottom portion of the second case body. is there.
また、前記シール部材を位置決め装着する配設部を前記第二ケース体の底部に設けたものである。 In addition, an arrangement portion for positioning and mounting the seal member is provided at the bottom of the second case body.
また、前記第二ケース体の第二収納部は、壁部によって少なくとも二分割されており、二分割した前記第二収納部の内、前記回路基板を配置した前記第二収納部に充填材を充填したものである。 Further, the second storage part of the second case body is at least divided into two parts by a wall part, and a filler is applied to the second storage part in which the circuit board is arranged, among the two divided second storage parts. Filled.
また、前記壁部は、前記第二ケース体の第二収納部の開口に達しているものである。 Further, the wall portion reaches the opening of the second storage portion of the second case body.
以上の構成によって、本発明は、所期の目的を達成することができ、組み付け性を改善し、生産性を向上させ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。 With the above-described configuration, the present invention can achieve the intended purpose, and can provide a stroke sensor that can improve assembly and improve productivity.
以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態のストロークセンサ1は、第一ユニット2と第二ユニット8の2つのユニットから構成される。なお、L1は、ストロークセンサ1の後述するシャフト3が移動する軸である。
The
第一ユニット2は、シャフト3と、磁石4と、弾性部材であるコイルスプリング5と、第二軸受部6と、第一ケース体7から構成され、移動するシャフト3を備えたユニットである。
The
シャフト3は、真鍮やステンレス鋼等から形成されており、図示しない被検出体と接触し、シャフト3の軸L1(長手方向)に沿って移動するものである。
The
シャフト3は、円柱形であり、その後端(図1中右側)の空洞部3aで磁石4を接着やかしめ止め等によって固定している。空洞部3aを含むシャフト3の後端側は、後述する第二ケース体13に設けた第一収納部13a内に配置される。
The
シャフト3は、その中央部のやや先端側に、ストッパ部となる径大部3bを備えている。この径大部3bは、第一ケース体7の第一軸受部7aの内径より大きく、コイルスプリング5と当接する受け部を兼ねている。
The
また、シャフト3は、径大部3bよりシャフト3の先端側の径小部3cが、第一ケース体7の第一軸受部7aによって移動可能に支持されており、径大部3bの後側の径中部3dが、第二軸受部6(の内径部6c)によって移動可能に支持されている。なお、本実施形態では、シャフト3の径小部3c、径中部3d、径大部3bの直径は、径小部3c<径中部3d<径大部3bである。
Further, the
なお、コイルスプリング5は、径大部3bと第二軸受部6との間に設けられており、シャフト3は、コイルスプリング5の弾性によって、シャフト3の径大部3bを第一軸受部7aに設けた当接部7bに当接するように付勢し、シャフト3の初期位置を定めている。
The coil spring 5 is provided between the large-
シャフト3は、第一ケース体7に設けた第一軸受部7aと、後述する第一ケース体7の第一収納部7cに圧入設置される第二軸受部6との2つの軸受部7a、6内を直線運動することで、軸L1に沿ってストロークすることができる。
The
また、第二軸受部6の内径部6cの内径を第一軸受部7aの内径よりも小さくした場合、シャフト3が、軸L1方向以外で変位する軌跡は、第二軸受部6を支点とした円弧となるため、磁石4の軸L1方向以外のブレを、第一軸受部7aを支点とした場合よりも抑えることができ、結果的に良好な出力特性を得ることができる。
In addition, when the inner diameter of the
磁石4は、円柱形状に形成され、Nd−Fe−B系永久磁石やSmCo磁石といった磁石からなり、着磁方向は、磁極が軸L1方向に着磁されている。なお、着磁方向は、磁極が軸L1方向に対して、垂直方向に着磁されたものでもよい。
The
磁石4は、シャフト3のストローク運動とともに、後述する第二ケース体13に設けられた第一収納部13a内をストロークする。
The
コイルスプリング5は、例えば、バネ用ステンレス材等からなり、シャフト3の径中部3dの周囲に配置され、第一ケース体7の第一収納部7c内に収納されている。
The coil spring 5 is made of, for example, a stainless steel material for a spring, is disposed around the
また、コイルスプリング5は、シャフト3の径大部3bを、第一ケース体7の当接部7bに当て、初期位置を定める役割を果たし、さらに、前記被検出体とシャフト3が接触した際、常時、前記被検出体を付勢し押し付けるため、振動等によるストローク量の変位を抑えることができる。
Further, the coil spring 5 plays a role of determining the initial position by applying the
第二軸受部6は、真鍮やステンレス鋼等からなり、環状をしている。また、第二軸受部6は、直径の異なる径大部6aと径小部6bで構成されている。径小部6bは、第一ケース体7の第一収納部7cに圧入保持され、第二軸受部6を貫通する孔である内径部6cが、軸受機構となっており、シャフト3をストローク可能に支持する。なお、内径部6cはすべりを良くするために、メッキや樹脂コーティング等の摺動性が向上する表面処理が施されている。
The second bearing
また、第二軸受部6は、コイルスプリング5の弾性により、シャフト3を前方へ常時付勢するように、径小部6bにコイルスプリング5のスプリング受部6dを設け、コイルスプリング5と当接し、コイルスプリング5の付勢を受けている。
Further, the second bearing
第一ケース体7は、非磁性の金属、例えば、ステンレス鋼等からなり、主に第一収納部7cと第二収納部7dを備えている。
The
第一収納部7cは、底部となる第一軸受部7aを備えた円筒状であり、シャフト3とコイルスプリング5とを収納する。そして、シャフト3とコイルスプリング5とを保持するために、第二軸受部6が、抜け止めとして第一収納部7cに圧入される。第一収納部7cの第一軸受部7aが、シャフト3の径小部3cの軸受となっている。また、第一軸受部7aの第一収納部7cに臨む面が、コイルスプリング5と当接する当接部7bとなっており、シャフト3のストッパ部である径大部3bと当接し、シャフト3の移動を規制する役割を果たしている。
The 1st
第一ケース体7の第二収納部7dは、底部7eを備えた円筒状であり、後述する第二ユニット8を収納する。底部7eには、第一収納部7cがつながっており、底部7eの中央部分に第一収納部7cが設けられている。第二収納部7dの底部7eが、第二ユニット8と当接することで、第二収納部7dが、第二ユニット8を受けるとともに、第一ケース体7の第二収納部7dの開口端に設けられたかしめ部7fを、図2に示す状態から図1に示すように、第二収納部7dの内側に折り曲げることによって、第二ユニット8が第一ケース体7の第二収納部7d内に収納保持される。
The
また、第一ケース体7は、前記被検出体などに組み付け固定するための取付部7gを備えている。この取付部7gは、第一ケース体7の少なくとも第一軸受部7aと第二軸受部6との間に対応する部分、すなわち、第一収納部7cに対応する部分に設けられており、第一収納部7cの外周面に設けられている。なお、この取付部7gには、取付部7gが雄ねじとなるように、雄ねじのねじ山が設けられており、ストロークセンサ1を螺着することが可能である。
The
コイルスプリング5は、第一ケース体7の取付部7gの内部、つまり、第一収納部7cに収納されるため、ストロークセンサ1のシャフト3の軸L1方向の小型化を図ることができ、更に、ストロークセンサ1が、組付けられた時、ストロークセンサ1の取付け面からの突出(飛出し)量を少なくすることが可能となる。
Since the coil spring 5 is housed in the mounting portion 7g of the
第二ユニット8は、磁気検出パッケージ9と、回路基板10と、電線11と、シール部材12と、第二ケース体13と、充填材14から構成されたユニットである。
The
磁気検出パッケージ9は、ホールICやMR素子等の磁気検出素子を合成樹脂で覆ったものである。また、磁気検出パッケージ9の平面9bが、シャフト3の軸L1に対して並行な配置であり、磁気検出パッケージ9の平面9bが、磁石4の端面4aに対向するように配置され、シャフト3のストローク運動とともにストロークする磁石4の動きに応じて変化する磁界の強さを検出している。なお、磁石4と磁気検出パッケージ9の距離を可能な限り小さくすることで、十分な磁束を確保することができ、外部磁界や磁石4の位置ズレといった出力変化に起因する影響を小さくすることができる。
The magnetic detection package 9 is obtained by covering a magnetic detection element such as a Hall IC or MR element with a synthetic resin. Further, the
磁気検出パッケージ9は、回路基板10に設けられており、磁気検出パッケージ9に内蔵された磁気検出素子は、図示しないリードを介して回路基板10と電気的に接続され、シャフト3のストローク運動とともに移動する磁石4の動きに応じて変化する磁界の強さを検出し、この検出した結果を検出信号に変換し、この検出信号を回路基板10と電気的に接続された電線11を通じて(アナログやPWMといった出力形式で)外部に出力するものである。
The magnetic detection package 9 is provided on the
回路基板10は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの硬質な絶縁体からなる硬質回路基板からなり、第二ケース体13の第二収納部13b内に収納固定される。
The
回路基板10には、磁気検出パッケージ9の他に図示しないコンデンサ等の各種電子部品が実装されている。
In addition to the magnetic detection package 9, various electronic components such as a capacitor (not shown) are mounted on the
回路基板10には、電線11を取り付ける図示しない貫通する孔が設けられ、図示しない半田によって電線11と回路基板10上に設けられた図示しない配線パターンとを電気的に接続している。
The
シール部材12は、二トリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムといった合成ゴムからなり、環状であり、第二ケース体13の底部(端面)13cの外側に施された配設部である環状の溝部13dに装着され、第二ユニット8(第二ケース体13)を第一ユニット2(第一ケース体7)に収納し組み込まれた際、シール部材12は、第一ケース体7の底部7eの内側と第二ケース体13の底部13cの外側との間に配設され、第一ケース体7と第二ケース体13とで押し圧される。このシール部材12によって、気密性を確保することができ、たとえば、シャフト3と第一ケース体7(特に、第一軸受部7a)との間からストロークセンサ1内部に浸入した油や水などの液体が、第一ケース体7と第二ケース体13との間を通って、電線11を設けた側に前記液体が通り抜けていくことを防止する。
The
シール部材12は、第二ケース体13の底部13cに装着することで、小型化を図ることができる。それは、例えば、第二ケース体13の円筒状の外周面に設置する場合、シール部材12を装着する配接部となる溝部を設けなければならなくなり、第二ケース体13が径方向に大きくなり、大型化を招いてしまうからである。
The
また、シール部材12を第二ケース体13の前記外周面に設置する場合、第二ケース体13を成形する際、スライド型を採用する必要があるため、コスト高となってしまうが、第二ケース体13の底部13cに装着された場合、スライド型を用いないためコストを抑えることができる。
Further, when the sealing
また、シール部材12を第二ケース体13の前記外周面に設置する場合、第二ユニット8を第一ユニット2に組込む際に、シール部材12のめくれの発生や挿入負荷が増えることで、工程不良や効率ダウンを招いてしまうため、シール部材12を底部13cに装着した方が望ましい。
Further, when the
なお、シール部材12は、図6に示すように、第一ケース体7の底部7eの内側に配設部である溝部7hを設け、この溝部7hに装着しても構わないが、シール部材12を第二ケース体13の底部13cに装着した方が、シール部材12を第一ケース体7の奥まった位置の底部7eに装着する場合に比べて、作業性は良好である。
As shown in FIG. 6, the
第二ケース体13は、ポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂材料からなり、その外形は、有底の円筒形状であり、主に、第一収納部13aと第二収納部13bを備えている。
The
第一収納部13aは、第二収納部13b内に位置しており、第一収納部13aと第二収納部13bとは、互いに連通しないように仕切り13kで区切られており、この仕切り13kは、有底の円筒形状をしている。この仕切り13kを間に挟んで磁気検出パッケージ9と磁石4とが対向するように設けられている。なお、第一収納部13a、第二収納部13b及び仕切り13kは、一体に形成されている。第一収納部13aの開口13mと第二収納部13bの開口13nとは、第二ケース体13の断面円形状の中心軸に対して、互いに反対の位置にその開口13m、13nが向いている。本実施形態では、第一収納部13aの開口13mが、第一ケース体7の底部7e側に向いており、シャフト3の一部と、磁石4を収納する。
The
第二収納部13bの開口13nは、第一ケース体7のかしめ部7f側に向いており、磁気検出パッケージ9、回路基板10を収納固定する。
The
第二収納部13b内は、充填材14によって満たされている。この充填材14は、エポキシやシリコーン等の液体から固体へと硬化する樹脂からなり、例えば、UV硬化型あるいは熱硬化型樹脂などであり、磁気検出パッケージ9と回路基板10が、第二収納部13b内において気密的に収納保持されるようになっている。
The inside of the
また、第二収納部13bは、組立工程で、第一ユニット2に第二ユニット8をかしめ保持する際、確実に、第二ケース体13の底部13cが、第一ケース体7の底部7eに押付けられよう、組立工具(かしめ機押し治具)が当接する受面13eを設けている。
Further, when the
なお、受面13eは、図5に示すように、偏肉による成形時、あるいは、成形後のヒケや反り、または、充填材14を熱硬化させる際の変形といった形状変形の影響を抑えるために、例えば、第二ケース体13の外周壁13gと同等の肉厚であった方が良い。
この受面13eは、第二ケース体13の第二収納部13bを二分割する壁部13pの端部に設けられている。壁部13pに設けた受面13eは、第二ケース体13の第二収納部13bの開口13nに達している。
In addition, as shown in FIG. 5, the receiving
The receiving
壁部13pによって、分割された第二収納部13bの回路基板10を配置した第二収納部13bには、充填材14が充填されている。回路基板10などが配置されている空間にのみ充填材14を充填していることで、充填材14と第二収納部13bの内壁との密着面積を少なくすることができ、熱膨張した際、線膨張の違う二つの材質の応力影響を小さく抑えることができ、充填材14と第二収納部13bの内壁との界面におけるクラック発生を抑制させ、気密性を良好とすることが可能となる。
なお、本実施形態では、第二収納部13bは、壁部13pによって二分割されているが、本実施形態に限定されるものではなく、第二収納部13bを三分割以上に分割するように壁部13pを設けてもよい。この場合、壁部13pを設けることで、受面13eの面積が増え、前記組立工具と接する面積が増加し、前記組立工具との接触が安定する。また、壁部13pを充填材14を充填しない第二収納部13bに設けることで、第二ケース体13の強度を増すことが可能となる。
In addition, in this embodiment, although the 2nd
第二収納部13bには、回路基板10の配設位置を決定する位置決め部13iが設けられ、断面形状が三角形の圧入部13jによって、回路基板10を位置決め部13iに押付けている。なお、この圧入部13jは、回路基板10の固定前は突起形状であるが、回路基板10を取り付ける際、圧入部13jの先端部が潰れて、回路基板10が外れないようにするものである。
The
また、第二ケース体13は、底部13cの外側にシール部材12を装着する溝部13dを備えている。
The
以上の構成によって、二つのユニット2、8を予め組み立てておき、ユニット2、8を組み付けることによって、組み付け性を改善し、生産性を向上させることができる。
With the above configuration, by assembling the two
また、かしめ部7fによって、第二ユニット8を第一ユニット2に十分な強度で保持できる。また、第一ユニット2の第一ケース体7が、金属であるため、より強固に固定することができる。また、第一ケース体7が、非磁性材の金属であるため、磁石4の磁界に悪影響を及ぼさず良好な出力特性を得ることができる。
Further, the
また、第一ケース体7の底部7eの内側と第二ケース体13の底部13cの外側との間にシール部材12を配設したことによって、第一ケース体7と第二ケース体13との間の気密性を得ることができる。
Further, the
また、シール部材12を位置決め装着する配設部である溝部13dを第二ケース体13の底部13cに設けたことによって、第二ケース体13の外周面にシール部材12を配設する溝部13dを形成しなくて良いので、第二ケース体13の金型構造において、スライド型が不要となり、第二ケース体13の金型費を抑え、ひいては、ストロークセンサ1のコストを低く抑えることができる。
Further, by providing a
また、第二ケース体13の第二収納部13bは、壁部13pによって少なくとも二分割されており、二分割した第二収納部13bの内、回路基板10を配置した第二収納部13bに充填材14を充填したことによって、充填材14と第二ケース体13の内壁との密着面積を少なくすることができ、熱膨張した際、線膨張の違う二つの材質の応力影響を小さく抑えることができ、充填材14と第二ケース体13との界面のクラック発生を抑制させ、気密性を良好とすることが可能となる。
The
また、壁部3pは、第二ケース体13の第二収納部13bの開口13nに達していることによって、第一ユニット2と第二ユニット8とを組み付ける際に、壁部3pの端部に設けた受面13eに前記組立工具が当接し、第二ユニット8を第一ユニット2に押し付け、かしめ部7fをかしめて固定することが可能となり、第一ユニット2の第一ケース体7と第二ユニット8の第二ケース体13との間に設けたシール部材12を圧縮することで、良好な気密性を得ることができる。
In addition, the wall 3p reaches the
本発明は、被検出体の移動量を検出するストロークセンサに利用可能である。 The present invention is applicable to a stroke sensor that detects the amount of movement of a detection object.
1 ストロークセンサ
2 第一ユニット
3 シャフト
3a 空洞部
3b 径大部(ストッパ部)
3c 径小部
3d 径中部
4 磁石
4a 端面
5 弾性部材(コイルスプリング)
6 第二軸受部
6a 径大部
6b 径小部
6c 内径部
6d スプリング受部
7 第一ケース体
7a 第一軸受部
7b 当接部
7c 第一収納部
7d 第二収納部
7e 底部
7f かしめ部
7g 取付部
7h 溝部
8 第二ユニット
9 磁気検出パッケージ
9b 平面
10 回路基板
11 電線
12 シール部材
13 第二ケース体
13a 第一収納部
13b 第二収納部
13c 底部
13d 配設部(溝部)
13e 受面
13g 外周壁
13i 位置決め部
13j 圧入部
13k 仕切り
13m 開口
13n 開口
13p 壁部
14 充填材
L1 軸
1
3c
6 second bearing
Claims (6)
前記シャフトの長手方向に前記シャフトを付勢する弾性部材と、
前記シャフトと前記弾性部材とを配置する第一ケース体と、
前記シャフトと前記弾性部材と前記第一ケース体とを備えた第一ユニットと、
前記磁石の磁界を検出する磁気検出素子と、
この磁気検出素子を実装する回路基板と、
前記磁気検出素子と前記回路基板を配置する第二ケース体と、
前記磁気検出素子と前記回路基板と前記第二ケース体とを備えた第二ユニットと、
を備え、
前記第一、第二ケース体は筒状に形成され、前記第二ユニットを前記第一ユニット内に組み込んだことを特徴とするストロークセンサ。 In the stroke sensor that detects the amount of movement of the magnet provided on the shaft that moves as the detected object moves,
An elastic member for urging the shaft in the longitudinal direction of the shaft;
A first case body in which the shaft and the elastic member are disposed;
A first unit comprising the shaft, the elastic member, and the first case body;
A magnetic detection element for detecting the magnetic field of the magnet;
A circuit board on which the magnetic detection element is mounted;
A second case body in which the magnetic detection element and the circuit board are disposed;
A second unit comprising the magnetic detection element, the circuit board, and the second case body;
With
The first and second case bodies are formed in a cylindrical shape, and the second unit is incorporated in the first unit.
前記第一ケース体の底部の内側と前記第二ケース体の底部の外側との間にシール部材を配設したことを特徴とする請求項1に記載のストロークセンサ。 The first case body and the second case body include a bottom,
The stroke sensor according to claim 1, wherein a seal member is disposed between the inside of the bottom portion of the first case body and the outside of the bottom portion of the second case body.
The stroke sensor according to claim 5, wherein the wall portion reaches an opening of the second storage portion of the second case body.
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