JP2014098655A - Stroke sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置を検出するストロークセンサに関するものである。 The present invention relates to a stroke sensor that detects a stroke position of a stroke body that strokes relative to a fixed body.
従来より、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置(固定体に対する)を検出するために、ストロークセンサが用いられている。なお、本明細書において、ストロークとは一方向に往復移動すること、ストローク位置とは、固定体に対するストローク体の相対的な位置を意味している。 Conventionally, a stroke sensor has been used to detect a stroke position (relative to a fixed body) of a stroke body that makes a stroke relative to the fixed body. In this specification, the stroke means a reciprocating movement in one direction, and the stroke position means a relative position of the stroke body with respect to the fixed body.
従来のストロークセンサとして、例えば特許文献1がある。 As a conventional stroke sensor, for example, there is Patent Document 1.
特許文献1のストロークセンサでは、ストローク体に磁石を設けると共に、磁石と対向するように磁界検出部(ホールIC)を配置し、磁界検出部で検出した磁界の強度からストローク位置を検出している。 In the stroke sensor of Patent Document 1, a magnet is provided on the stroke body, and a magnetic field detection unit (Hall IC) is disposed so as to face the magnet, and the stroke position is detected from the strength of the magnetic field detected by the magnetic field detection unit. .
しかしながら、上述の特許文献1のストロークセンサでは、空間の磁界を検出しているため、磁石が磁界検出部から離れると磁界検出部で磁界を検出できなくなる。そのため、特許文献1のストロークセンサでは、対応可能なストローク体のストローク長が短く、長いストローク長に対応できないという問題がある。 However, since the above-described stroke sensor of Patent Document 1 detects a magnetic field in space, the magnetic field detection unit cannot detect the magnetic field when the magnet is separated from the magnetic field detection unit. For this reason, the stroke sensor of Patent Document 1 has a problem that the stroke length of the stroke body that can be handled is short, and cannot cope with a long stroke length.
例えば、車両の電磁サスペンションでは、車体側と車輪側の相対的な変位を検出するためにストロークセンサが用いられている(例えば、特許文献2参照)が、この電磁サスペンションに用いるストロークセンサでは、例えば150〜200mm程度のストローク長に対応する必要があり、上述の特許文献1のストロークセンサでは対応が困難である。 For example, in an electromagnetic suspension of a vehicle, a stroke sensor is used to detect a relative displacement between a vehicle body side and a wheel side (see, for example, Patent Document 2), but in a stroke sensor used in this electromagnetic suspension, for example, It is necessary to correspond to a stroke length of about 150 to 200 mm, and it is difficult to cope with the above-described stroke sensor of Patent Document 1.
さらに、上述の特許文献1のストロークセンサでは、磁界検出部での検出量とストローク位置の関係を線形とするために、磁石を曲面に(円弧状に)加工する必要があり、この加工のためにコストが高くなってしまうという問題もある。 Furthermore, in the above-described stroke sensor of Patent Document 1, it is necessary to process the magnet into a curved surface (in an arc shape) in order to make the relationship between the detection amount in the magnetic field detection unit and the stroke position linear. In addition, there is a problem that the cost becomes high.
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出できるストロークセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a stroke sensor that can accurately detect the stroke position of a stroke body even when the stroke length is long.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、固定体に対して相対的にストロークするストローク体のストローク位置を検出するストロークセンサであって、前記固定体に設けられる磁界検出部と、前記磁界検出部を前記ストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられる2つの平行ヨークと、前記ストローク体に該ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、一方の面が前記平行ヨークと対向するように設けられ、前記平行ヨークとの間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨークと、前記平行磁界形成ヨークの他方の面と前記2つの平行ヨークの一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨークと、前記磁路形成ヨークと前記一方の平行ヨークとの間、あるいは前記磁路形成ヨークの途中に設けられる磁石と、を備えたストロークセンサである。 The present invention has been devised to achieve the above object, and is a stroke sensor for detecting a stroke position of a stroke body that makes a stroke relative to the fixed body, and a magnetic field detector provided in the fixed body. And two parallel yokes provided parallel to the stroke direction of the stroke body, and parallel to the stroke direction of the stroke body. A parallel magnetic field forming yoke for forming a parallel magnetic field with the parallel yoke, the other surface of the parallel magnetic field forming yoke, and the 2 A magnetic path forming yoke that forms a magnetic path with one of the two parallel yokes, and the magnetic path forming yoke and the one parallel yoke. Between the click or a magnet is provided in the middle of the magnetic path forming yoke, a stroke sensor having a.
前記磁界検出部は、前記ストローク体のストローク方向と平行な磁界を検出するとよい。 The magnetic field detection unit may detect a magnetic field parallel to the stroke direction of the stroke body.
前記磁界検出部および前記2つの平行ヨークと、前記固定体との間に、非磁性体からなる磁気漏れ防止層を設けてもよい。 A magnetic leakage prevention layer made of a non-magnetic material may be provided between the magnetic field detector and the two parallel yokes and the fixed body.
前記磁石は、前記磁路形成ヨークと前記平行ヨークとの間に設けられ、前記磁路形成ヨークは、前記磁石の前記平行ヨークと反対側の端部から前記ストローク体のストローク方向と平行に延出され、前記平行磁界形成ヨークの他方の面と対向するように設けられてもよい。 The magnet is provided between the magnetic path forming yoke and the parallel yoke, and the magnetic path forming yoke extends in parallel with the stroke direction of the stroke body from the end of the magnet opposite to the parallel yoke. It may be provided so as to face the other surface of the parallel magnetic field forming yoke.
前記平行磁界形成ヨークの他方の面には、その先端が前記磁路形成ヨークに臨む凸状の突起ヨークが一体に設けられてもよい。 On the other surface of the parallel magnetic field forming yoke, a convex protruding yoke whose tip faces the magnetic path forming yoke may be integrally provided.
本発明によれば、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出できるストロークセンサを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where stroke length is long, the stroke sensor which can detect the stroke position of a stroke body accurately can be provided.
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施の形態に係るストロークセンサを示す図であり、(a)は概略構成図、(b),(c)はその動作を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram showing a stroke sensor according to the present embodiment, where (a) is a schematic configuration diagram, and (b) and (c) are diagrams for explaining the operation thereof.
図1(a)〜(c)に示すように、ストロークセンサ1は、固定体(図示せず)に対して相対的にストロークするストローク体(図示せず)のストローク位置を検出するものであり、磁石(永久磁石)2と、磁界検出部(磁気検出素子)3と、を備えている。 As shown in FIGS. 1A to 1C, the stroke sensor 1 detects a stroke position of a stroke body (not shown) that makes a stroke relative to a fixed body (not shown). , A magnet (permanent magnet) 2 and a magnetic field detection unit (magnetic detection element) 3.
本実施の形態では、固定体に磁石2と磁界検出部3を設ける場合を説明する。なお、ストローク体に磁石2と磁界検出部3を設けることも可能ではあるが、この場合、磁界検出部3への電気配線がストローク体のストロークにより損傷するおそれがあり、またストローク体に設ける部材が多くなりストローク体のストローク運動を阻害するおそれがある。
In the present embodiment, a case where the magnet 2 and the
磁界検出部3は、磁界の強度に対応した電圧または電流を出力するものであり、例えばホールICである。
The
ストロークセンサ1は、例えば、車体側と車輪側の相対的な変位を検出する車両の電磁サスペンションシステムのストロークセンサとして用いることができる。この場合、電磁サスペンションにおける車体側部材(ばね上部材)が固定体、車輪側部材(ばね下部材)がストローク体となる。 The stroke sensor 1 can be used as, for example, a stroke sensor of an electromagnetic suspension system for a vehicle that detects a relative displacement between a vehicle body side and a wheel side. In this case, the vehicle body side member (sprung member) in the electromagnetic suspension is a fixed body, and the wheel side member (unsprung member) is a stroke body.
さて、本実施の形態に係るストロークセンサ1は、磁石2で発生しヨーク4〜8を介して導かれた磁界の大きさを磁界検出部3で検出するように構成されている。
The stroke sensor 1 according to the present embodiment is configured so that the magnetic
より詳細には、ストロークセンサ1は、2つの平行ヨーク4,5と、平行磁界形成ヨーク6と、磁路形成ヨーク7と、突起ヨーク8と、を備えている。各ヨーク4〜8は、磁性体からなる。
More specifically, the stroke sensor 1 includes two
平行ヨーク4,5は、磁界検出部3をストローク体のストローク方向(図1の上下方向)から挟み込むように設けられる。磁界検出部3と平行ヨーク4,5とは密接して固定される。平行ヨーク4,5は、平板状に形成され、ストローク体のストローク方向と平行に設けられる。本実施の形態では、磁界検出部3を固定体に設けているため、平行ヨーク4,5も固定体に設けられることになる。
The
詳細は後述するが、ストロークセンサ1では、平行ヨーク4から平行ヨーク5に導かれる磁界を磁界検出部3で検出することになる。つまり、磁界検出部3は、ストローク体のストローク方向と平行な磁界を検出する。
As will be described in detail later, in the stroke sensor 1, the magnetic field guided from the
平行磁界形成ヨーク6は、平板状に形成され、ストローク体に該ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、平行ヨーク4,5と対向するように設けられ、平行ヨーク4,5との間で平行磁界を形成するよう構成される。
The parallel magnetic field forming yoke 6 is formed in a flat plate shape, is provided on the stroke body in parallel with the stroke direction of the stroke body, and is provided so as to face the
磁路形成ヨーク7は、平行磁界形成ヨーク6の他方の面と2つの平行ヨーク4,5の一方(ここでは下方の平行ヨーク5)との間で磁路を形成するものである。
The magnetic
本実施の形態では、磁路形成ヨーク7と平行ヨーク5との間に磁石2を設け、磁路形成ヨーク7を、磁石2の平行ヨーク5と反対側の端部からストローク体のストローク方向と平行に延出し、平行磁界形成ヨーク6の他方の面と対向するように設けた。これにより、磁路形成ヨーク7と平行ヨーク4,5が共にストローク方向に沿って平行に配置され、磁路形成ヨーク7と平行ヨーク4,5との間に平行磁界形成ヨーク6を挟み込んだ構成となっている。
In the present embodiment, the magnet 2 is provided between the magnetic
ここでは、磁石2のN極が磁路形成ヨーク7に、S極が平行ヨーク5に接触するように磁石2を配置しているが、磁石のN極とS極を反対としても構わない。磁路形成ヨーク7は、磁石2に固定されるため、固定体に設けられることになる。
Here, the magnet 2 is arranged so that the N pole of the magnet 2 is in contact with the magnetic
また、本実施の形態では、平行磁界形成ヨーク6の他方の面と平行ヨーク5との間で磁路を形成するように磁路形成ヨーク7を構成したが、平行磁界形成ヨーク6の他方の面と平行ヨーク4との間で磁路を形成するように磁路形成ヨーク7を構成することも当然に可能である。この場合、磁路形成ヨーク7と平行ヨーク4の間に磁石2が配置されることになる。
In this embodiment, the magnetic
さらに、本実施の形態では、磁路形成ヨーク7と平行ヨーク5との間に磁石2を設けたが、これに限らず、磁路形成ヨーク7の途中に磁石2を設けるようにしてもよい。この場合、磁路形成ヨーク7を2分割構成とし、分割した2つの磁路形成ヨーク7間に磁石2を設けることになる。
Furthermore, in the present embodiment, the magnet 2 is provided between the magnetic
さらにまた、本実施の形態では、平行磁界形成ヨーク6の他方の面に、その先端が磁路形成ヨーク7に臨む凸状の突起ヨーク8が一体に設けられている。突起ヨークは、平行磁界形成ヨーク6と磁路形成ヨーク7間の間隔を狭くして、平行磁界形成ヨーク6と磁路形成ヨーク7間で磁界が伝わりやすくするものである。なお、平行磁界形成ヨーク6と磁路形成ヨーク7間の間隔が十分に狭い場合には、突起ヨーク8は省略可能である。
Furthermore, in the present embodiment, a convex protruding yoke 8 whose tip faces the magnetic
また、ストロークセンサ1は、図示していないが、磁界検出部3の出力を基にストローク位置を演算するストローク位置演算部を備えている。ストローク位置演算部は、例えば、車両の電子制御ユニット(ECU)などの演算装置に搭載される。
Although not shown, the stroke sensor 1 includes a stroke position calculation unit that calculates the stroke position based on the output of the magnetic
次に、ストロークセンサ1の動作を説明する。 Next, the operation of the stroke sensor 1 will be described.
図1(a)に示すように、ストロークセンサ1では、磁石2で発生した磁界は、磁石2のN極から磁路形成ヨーク7、突起ヨーク8を通って平行磁界形成ヨーク6に導かれ、平行磁界となって平行ヨーク4,5に導かれる。
As shown in FIG. 1A, in the stroke sensor 1, the magnetic field generated by the magnet 2 is guided from the N pole of the magnet 2 through the magnetic
このとき、平行ヨーク4と対向する部分の平行磁界形成ヨーク6からの磁界は、平行ヨーク4、磁界検出部3、平行ヨーク5を通り、磁石2のS極に戻る。他方、平行ヨーク5と対向する部分の平行磁界形成ヨーク6からの磁界は、磁界検出部3を通らずに、平行ヨーク5を通って磁石2のS極に戻る。
At this time, the magnetic field from the parallel magnetic field forming yoke 6 in the portion facing the
したがって、図1(b)に示すように、ストローク体が平行ヨーク5側にストロークして、平行ヨーク4と対向する平行磁界形成ヨーク6の面積が小さくなると、磁界検出部3を通る磁界の強度は弱くなる。他方、図1(c)に示すように、ストローク体が平行ヨーク4側にストロークして、平行ヨーク4と対向する平行磁界形成ヨーク6の面積が大きくなると、磁界検出部3を通る磁界の強度は強くなる。
Therefore, as shown in FIG. 1B, when the stroke body strokes toward the parallel yoke 5 and the area of the parallel magnetic field forming yoke 6 facing the
磁界検出部3は、磁界の強度に対応した電圧または電流を出力するものであるから、磁界検出部3の出力とストローク体のストローク位置の関係を予め求めておけば、当該関係と磁界検出部3の出力とを基に、ストローク体のストローク位置を求めることができる。
Since the
磁界検出部3の出力とストローク体のストローク位置の関係の一例を図2に示す。図2に示すように、磁界検出部3の出力とストローク体のストローク位置は比例関係となる。なお、横軸のストローク位置は、左側が平行ヨーク5側、右側が平行ヨーク4側を表している。
An example of the relationship between the output of the
なお、ストロークセンサ1では、平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク4と対向すると、磁界検出部3で検出する磁界は最大となり、それ以上ストローク体が平行ヨーク4側にストロークしても、磁界検出部3で検出する磁界は変化しなくなる。同様に、平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク5と対向すると、磁界検出部3で検出する磁界は最小(ほぼ0)となり、それ以上ストローク体が平行ヨーク5側にストロークしても、磁界検出部3で検出する磁界は変化しなくなる。
In the stroke sensor 1, when the entire parallel magnetic field forming yoke 6 faces the
つまり、ストロークセンサ1では、平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク4と対向するストローク位置から、平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク5と対向するストローク位置までの間で、ストローク位置を検出可能である。よって、例えば、ストローク体が最も平行ヨーク4側にストロークした位置で平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク4と対向し、かつ、ストローク体が最も平行ヨーク5側にストロークした位置で平行磁界形成ヨーク6全体が平行ヨーク5と対向するように、各ヨーク4〜7のサイズを決定することで、ストローク体のストローク長全体において、ストローク位置を検出することが可能になる。
That is, the stroke sensor 1 can detect the stroke position from the stroke position where the entire parallel magnetic field forming yoke 6 faces the
なお、各ヨーク4〜7のサイズは、ストローク位置を検出可能とする長さ(ストローク長)に応じて適宜設定可能である。ただし、平行磁界形成ヨーク6の長さは、当該ストローク位置を検出可能とする長さよりも長く形成される必要がある。 In addition, the size of each yoke 4-7 can be suitably set according to the length (stroke length) which can detect a stroke position. However, the length of the parallel magnetic field forming yoke 6 needs to be longer than the length that enables detection of the stroke position.
また、磁界検出部3と平行ヨーク4,5を固定体に取り付ける際に、磁界検出部3や平行ヨーク4,5の直近に磁性体が存在すると、当該磁性体に磁界の一部が導かれてしまい、ストローク位置の検出を精度よく行うことができなくなってしまう。そこで、このような不具合を防止するため、磁界検出部3および2つの平行ヨーク4,5と、固定体との間に、非磁性体からなる磁気漏れ防止層を設けることが望ましい。
In addition, when the
本実施の形態の作用を説明する。 The operation of the present embodiment will be described.
本実施の形態に係るストロークセンサ1では、固定体に設けられる磁界検出部3と、磁界検出部3をストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、ストローク体のストローク方向と平行に設けられる2つの平行ヨーク4,5と、ストローク体に該ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、一方の面が平行ヨーク4,5と対向するように設けられ、平行ヨーク4,5との間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨーク6と、平行磁界形成ヨーク6の他方の面と2つの平行ヨーク4,5の一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨーク7と、磁路形成ヨーク7と一方の平行ヨーク5との間、あるいは磁路形成ヨーク7の途中に設けられる磁石2と、を備えている。
In the stroke sensor 1 according to the present embodiment, the magnetic
ヨーク4〜7を用いることで、従来のように空間の磁界を検出する場合と比較して、磁石2と磁界検出部3が離れても磁界検出部3で磁界を検出することが可能となり、ストローク長が長い場合であっても、ストローク体のストローク位置を精度よく検出することが可能なストロークセンサ1を実現できる。
By using the
また、ストロークセンサ1では、磁石2に曲面を形成するなどの特殊な加工をせずとも磁界検出部3にて線形の出力が得られるので、磁石2に曲面を形成する従来技術と比較して低コスト化が可能である。
Further, in the stroke sensor 1, a linear output can be obtained by the magnetic
さらに、ストローク体のストローク運動をなるべく阻害しないように、ストローク体に設ける部材はできるだけ少なくすることが望ましいが、ストロークセンサ1では、磁石2と磁界検出部3の両方を固定体に設けることができ、ストローク体には平行磁界形成ヨーク6のみを設ければよいので、ストローク部材に設ける部材を少なくすることができ、ストローク体のストローク運動の阻害を抑制できる。
Furthermore, it is desirable to reduce the number of members provided in the stroke body as much as possible so as not to obstruct the stroke motion of the stroke body as much as possible. However, in the stroke sensor 1, both the magnet 2 and the magnetic
ストロークセンサ1は、車体側と車輪側の相対的な変位を検出する車両の電磁サスペンションシステムのストロークセンサなど、ストローク位置の検出対象となるストローク体のストローク長が長い場合に、特に好適に用いることができる。 The stroke sensor 1 is particularly preferably used when the stroke length of a stroke body whose stroke position is to be detected is long, such as a stroke sensor of an electromagnetic suspension system of a vehicle that detects a relative displacement between a vehicle body side and a wheel side. Can do.
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1 ストロークセンサ
2 磁石
3 磁界検出部
4,5 平行ヨーク
6 平行磁界形成ヨーク
7 磁路形成ヨーク
8 突起ヨーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stroke sensor 2
Claims (5)
前記固定体に設けられる磁界検出部と、
前記磁界検出部を前記ストローク体のストローク方向から挟み込むように設けられると共に、前記ストローク体のストローク方向と平行に設けられる2つの平行ヨークと、
前記ストローク体に該ストローク体のストローク方向と平行に設けられると共に、一方の面が前記平行ヨークと対向するように設けられ、前記平行ヨークとの間で平行磁界を形成する平行磁界形成ヨークと、
前記平行磁界形成ヨークの他方の面と前記2つの平行ヨークの一方との間で磁路を形成する磁路形成ヨークと、
前記磁路形成ヨークと前記一方の平行ヨークとの間、あるいは前記磁路形成ヨークの途中に設けられる磁石と、
を備えたことを特徴とするストロークセンサ。 A stroke sensor that detects a stroke position of a stroke body that strokes relative to a fixed body,
A magnetic field detector provided on the fixed body;
Two parallel yokes provided so as to sandwich the magnetic field detector from the stroke direction of the stroke body, and provided in parallel with the stroke direction of the stroke body;
A parallel magnetic field forming yoke which is provided on the stroke body in parallel with the stroke direction of the stroke body and has one surface facing the parallel yoke to form a parallel magnetic field with the parallel yoke;
A magnetic path forming yoke that forms a magnetic path between the other surface of the parallel magnetic field forming yoke and one of the two parallel yokes;
A magnet provided between the magnetic path forming yoke and the one parallel yoke or in the middle of the magnetic path forming yoke;
A stroke sensor characterized by comprising:
請求項1記載のストロークセンサ。 The stroke sensor according to claim 1, wherein the magnetic field detection unit detects a magnetic field parallel to a stroke direction of the stroke body.
請求項1または2記載のストロークセンサ。 The stroke sensor according to claim 1, wherein a magnetic leakage prevention layer made of a nonmagnetic material is provided between the magnetic field detection unit, the two parallel yokes, and the fixed body.
前記磁路形成ヨークは、前記磁石の前記平行ヨークと反対側の端部から前記ストローク体のストローク方向と平行に延出され、前記平行磁界形成ヨークの他方の面と対向するように設けられる
請求項1〜3いずれかに記載のストロークセンサ。 The magnet is provided between the magnetic path forming yoke and the parallel yoke,
The magnetic path forming yoke is provided so as to extend in parallel with the stroke direction of the stroke body from an end of the magnet opposite to the parallel yoke and to face the other surface of the parallel magnetic field forming yoke. Item 4. The stroke sensor according to any one of Items 1 to 3.
請求項4記載のストロークセンサ。 The stroke sensor according to claim 4, wherein a convex protrusion yoke having a tip thereof facing the magnetic path forming yoke is integrally provided on the other surface of the parallel magnetic field forming yoke.
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