JP2016109539A - ストロークセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサの取付面と平行な方向に感度を持ち、当該方向の検出信号に対する極性がないストロークセンサを用いても、表面形状に応じた波形を得られるストロークセンサを提供する。【解決手段】変位方向に所定のピッチで凸部１０と凹部９が交互に設けられ直線状に変位するピストンロッド３の変位を検出するストロークセンサは、ピストンロッド３と対向して配置される磁気センサ３４と、磁気センサ３４からピストンロッド３へ向かう方向に磁束を発生させる磁石３５と、を備え、磁気センサ３４は、ピストンロッド３の変位方向に傾いて配置され、この傾き方向の磁束の大きさに基づいてピストンロッド３の変位を検出することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、ストロークセンサに関する。

特許文献１には、磁性体に複数の凹状の溝を形成してなるピストンロッドの変位量を検出コイルを用いて検出する磁気式ストローク検出センサが記載されている。特許文献１に記載の磁気式ストローク検出センサでは、ピストンロッドが軸方向に進退移動すると、ピストンロッドの非磁性部である凹溝が検出コイルを通過する毎に、検出コイルのインピーダンスが正弦波状に変化する。そして、この検出コイルから得られる正弦波状のインピーダンスの変化に基づいてピストンロッドの移動距離を算出している。

特開平５−２７２９０６号公報

磁気センサの取付面と平行な方向のベクトル成分がどちら向きであっても、ベクトル成分の大きさ（絶対値）が同じであれば、抵抗値が同じ値となる形式のストロークセンサがある。言い換えると、磁気センサの取付面と平行な方向に感度を持っているが、当該方向の向きに対する極性を持っていないストロークセンサがある。このようなストロークセンサを、特許文献１のようなピストンロッドの移動距離の検出に用いる場合について、図７，図８，図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら説明する。

図７は、ピストンロッド９１の変位（移動距離）を検出するストロークセンサ９０の主要部を示している。ピストンロッド９１は、磁性材料によって形成され、表面の変位方向に所定ピッチごとに非磁性部としての凹部９２が設けられる。これにより、ピストンロッド９１は、磁性部としての凸部９３と非磁性部としての凹部９２とが変位方向に交互に設けられる。

ストロークセンサ９０は、直線状に移動するピストンロッド９１の外周に隣接して、ピストンロッド９１の変位方向と平行になるように設けられる。

図７、図８を参照してストロークセンサ９０について具体的に説明する。ストロークセンサ９０では、磁石９６からの磁束Ｂが磁気センサ９５を基板９４の垂直方向に通過する。磁気センサ９５は、磁気抵抗素子を備えている。ピストンロッド９１が図７の位置から変位すると、磁性を有する凸部９３の影響によって、例えば図８に示すように磁気センサ９５内を通過する磁束Ｂが傾く。磁気センサ９５は、内部を通過する磁束Ｂが傾くことで、抵抗値が大きな値へと変化する。

具体的には、磁気センサ９５内における磁束Ｂは、磁気センサ９５の基板９４への取付面９５ａと平行な方向のベクトル成分ｘと、磁気センサ９５の取付面９５ａに垂直な方向のベクトル成分ｙと、を有する。磁気センサ９５を貫通する磁束Ｂのベクトルの大きさは、磁石９６の強さに相当する。図８に示す３つの磁束Ｂのベクトルの大きさは同じである。この磁束Ｂのベクトルの大きさは、ベクトル成分ｘとベクトル成分ｙの合成ベクトルに相当する。磁気センサ９５では、磁気センサ９５内における磁束Ｂが取付面９５ａに垂直な方向であれば、ベクトル成分ｘが０（ゼロ）となり、磁気センサ９５の抵抗値は最小となる。そして、磁気センサ９５内における磁束Ｂが傾くにつれて、ベクトル成分ｘが大きくなると、磁気センサ９５の抵抗値が大きくなる。また、磁気センサ９５は、ベクトル成分ｘが取付面９５ａと平行ないずれの向きであっても、ベクトル成分ｘの大きさ（絶対値）が同じであれば、抵抗値は同じ値になる。つまり、磁気センサ９５を備えるストロークセンサ９０は、磁気センサ９５の取付面９５ａと平行な方向に感度を持っているが、当該方向の向きに対する極性を持っていないことになる。

次に、図９Ａ、図９Ｂを参照して、ピストンロッド９１が変位した場合の磁気センサ９５の抵抗値の変化について説明する。

図９Ａは、磁気センサ９５とピストンロッド９１との各相対位置における磁気センサ９５内における磁束Ｂの傾きの変化を示す概略図である。

図９Ａにおいて、ａ位置は、凸部９３のピストンロッド９１の変位方向における中間の位置である。ａ位置では、ピストンロッド９１の変位方向において磁気的に中立である。したがって、磁気センサ９５を通過する磁束Ｂの向きはピストンロッド９１に対して垂直となる。このとき、磁気センサ９５内における磁束Ｂは、ベクトル成分ｘの大きさが０（ゼロ）となる。これにより、磁気センサ９５の抵抗値は最小となる。

ｃ位置は、磁気センサ９５内における磁束Ｂの傾きが最大となる位置である。ｃ位置では、磁気センサ９５を通過する磁束Ｂは、磁性部である凸部９３の影響を受け、傾きが最大となる。このとき、磁気センサ９５内における磁束Ｂのベクトル成分ｘの大きさは最大となる。これにより、ｃ位置では磁気センサ９５の抵抗値は最大となる。

ｄ位置は、非磁性部である凹部９２のピストンロッド９１の変位方向における中間の位置である。ｄ位置では、ａ位置と同様に抵抗値が最小となる。

ｅ位置は、ｄ位置を挟んでｃ位置と対称となる位置である。ｅ位置では、ｃ位置とベクトル成分ｘの向きは異なるが、ベクトル成分ｘの大きさ（絶対値）は同じなので、抵抗値はｃ位置と同じ値になる。

図９Ｂは、ピストンロッド９１が変位した場合の磁気センサ９５の抵抗値の変化を示すグラフである。ピストンロッド９１が変位すると、磁気センサ９５はａ位置からａ位置における抵抗値で繰り返し変化する。これにより、抵抗値（検出信号）は図９Ｂのような波形となる。

図９Ｂに示す波形では、波形の山側のピークであるｅ位置からｃ位置までの距離とｃ位置からｅ位置までの距離が凸部９３及び凹部９２の幅と異なり、ピストンロッド９１の表面形状（凸部９３及び凹部９２）に応じた波形にならない。このようにして検出された抵抗値（検出信号）をもとにピストンロッド９１の移動距離を演算する場合には、検出信号の波形の複雑な処理が必要となる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、可動体の表面形状に応じた波形を得ることができるストロークセンサを提供することを目的とする。

第１の発明は、変位方向に所定のピッチで磁性部と非磁性部が交互に設けられ直線状に変位する可動体の変位を検出するストロークセンサであって、可動体と対向して配置される磁気センサと、磁気センサから前記可動体へ向かう方向に磁束を発生させる磁石と、を備え、磁気センサは、可動体の変位方向に傾いて配置され、この傾き方向の磁束の大きさに基づいて可動体の変位を検出することを特徴とする。

第１発明では、磁気センサは直線状に変位する可動体の変位方向に傾いて配置されるため、磁気センサは傾き方向の磁束の大きさを検出することで可動体の変位を検出する。

第２の発明は、磁気センサは、磁束の傾き方向のベクトルの大きさに基づいて可動体の変位を検出するとともに、可動体が変位してベクトルの大きさが変化してもベクトルの向きは常に同じ方向になるように配置されていることを特徴とする。

第２発明では、磁束の傾き方向のベクトルの大きさが常に同じ方向になるように磁気センサが配置されているため、ベクトルの大きさの変化が大きくなり検出される抵抗値の波形の振幅が大きくなる。

第３の発明は、磁気センサの傾きは、磁気センサを通過する磁束の可動体の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されることを特徴とする。

第３発明では、磁気センサの傾きが磁気センサを通過する磁束の可動体の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されるため、磁束の可動体の変位方向と垂直な方向に対する傾きの方向が、垂直な方向に対して常に同じ側の傾きとなる。これにより、傾きの変化が大きくなり検出される抵抗値の波形の振幅が大きくなる。

第１〜第３の発明では、磁気センサは直線状に変位する可動体の変位方向に傾いて配置される。磁気センサは傾き方向の磁束の大きさを検出することで可動体の変位を検出する。

第４の発明は、磁気センサは、可動体が所定のピッチ移動したときに一周期の信号を出力することを特徴とする。

第４の発明では、可動体が所定のピッチ移動したときに、所定のピッチ応じた周期の波形を信号として出力するため、波形の信号処理を簡単な方法で行うことができる。

第５の発明は、磁気センサが取り付けられる基板をさらに備え、磁石は、基板を挟んで磁気センサと逆側に設けられるとともに、基板の垂直方向に磁束を発生させることを特徴とする。

第５の発明では、磁気センサは基板に取り付けられるので、磁気センサに接続される配線を省略できる。また、磁気センサ、基板、及び磁石をユニット化でき、組立が簡単になる。

第６発明は、可動体と対向する底面と、基板あるいは磁気センサが取り付けられる載置面と、を有するハウジングをさらに備え、載置面が底面に対して傾いて形成されることを特徴とする。

第６の発明では、ハウジングの基板あるいは磁気センサが取り付けられる載置面が可動体と対向する底面に対して傾いている。したがって、磁気センサを傾いた載置面に取り付けることで、磁気センサを一定の傾いた角度で組み立てることができる。

本発明によれば、可動体の表面形状に応じた波形を得ることができるストロークセンサを得ることができる。

本発明の実施形態に係るストロークセンサが組み込まれたダンパを示す構成図である。 本発明の実施形態に係るストロークセンサを拡大して示す拡大図である。 本発明の実施形態に係るストロークセンサにおけるセンサ部の先端部の断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るストロークセンサにおける磁気センサ内における磁束の概念図である。 本発明の実施形態に係るストロークセンサにおける磁気センサとピストンロッドの各相対位置における磁気センサ内の磁束の傾きの変化を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るストロークセンサにおける磁気センサの抵抗値の変化を示すグラフである。 図５Ａの一部を拡大して示す拡大図である。 比較例におけるセンサ部の先端部の断面を示す断面図である。 比較例における磁気センサ内における磁束の概念図である。 比較例における磁気センサとピストンロッドの各相対位置における磁気センサ内の磁束の傾きの変化を示す概略図である。 比較例における磁気センサの抵抗値の変化を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態におけるストロークセンサ５０が組み込まれたダンパ１００を示す構成図である。

ダンパ１００は、作動流体が封入されたシリンダチューブ１と、シリンダチューブ１内に摺動自在に収装されたピストン２と、一端がピストン２に結合され他端がシリンダチューブ１の外部へと延在する可動体としてのピストンロッド３と、直線状に変位するピストンロッド３の変位を検出するストロークセンサ５０と、を備える。

シリンダチューブ１の開口端には、シリンダチューブ１を封止するシリンダヘッド４が設けられる。シリンダヘッド４は、ピストンロッド３の外周と摺接するベアリング５を内周に有してピストンロッド３を支持する。

ダンパ１００は、さらに、シリンダヘッド４と隣接して設けられストロークセンサ５０を保持するセンサホルダ６を備える。センサホルダ６は、シリンダヘッド４と同軸上に配置され、ピストンロッド３はセンサホルダ６を挿通する。センサホルダ６には、内周から外周まで径方向に連通してストロークセンサ５０のセンサ部１１（図２）が挿入される連通孔７が形成される。また、センサホルダ６の内周には、連通孔７及びシリンダチューブ１内へのダストの侵入を防止するダストシール８が設けられる。

ピストンロッド３は、直線状に変位し、磁性材料によって形成される。ピストンロッド３には、外表面の変位方向に所定のピッチで環状の溝からなる凹部９が設けられる。凹部９には、非磁性材料が埋め込まれ、非磁性部として機能する。これにより、ピストンロッド３には、磁性部としての凸部９３と非磁性部としての凹部９２とがピストンロッド３の変位方向に交互に設けられる。なお、ピストンロッド３は、凹部９に非磁性材料が埋め込まれるのに加えて、ピストンロッド３の外表面全体を非磁性材料でコーティングしてもよい。非磁性材料によるコーティングとしては、クロムめっきや銅めっきなどが施される。また、ピストンロッド３は、例えばシールをする必要がないなど、表面が均一である必要がなければ、非磁性材料を埋め込む必要はない。この場合には、凹部９内の空間が非磁性材として機能する。

図２は、ストロークセンサ５０を拡大して示す拡大図である。図２に示すように、ストロークセンサ５０のセンサ部１１は、ピストンロッド３の外周面に対向するようにセンサホルダ６内に収装される。

ストロークセンサ５０は、ピストンロッド３の変位に応じた抵抗値の変化を検出信号として出力するセンサ部１１と、センサ部１１と配線１２によって接続されセンサ部１１から出力される検出信号を増幅する増幅回路（図示せず）を有する基板１３と、センサ部１１を支持するとともに基板１３を収容する有底筒状のケース１４と、ケース１４の開口部１４ａに覆設されるカバー１５と、を備える。

ケース１４は、センサホルダ６の外周面に固定され、側面にセンサホルダ６の連通孔７と連通するセンサ用開口部１４ｂを有する。基板１３には、増幅回路によって増幅した検出信号をケース１４外へと伝達する外部配線１６が接続される。外部配線１６は、カバー１５の孔１５ａを通して外部へと引き出される。

センサ部１１は、ケース１４のセンサ用開口部１４ｂに支持される基端部１７と、基端部１７に対してセンサ部１１の軸方向に移動可能な先端部１８と、先端部１８と基端部１７との間に介装され先端部１８をピストンロッド３側に付勢するスプリング１９と、を有する。

先端部１８には、ピストンロッド３の外周面に対向して円環状のベアリング２０が装着され、先端部１８はベアリング２０を介してピストンロッド３と摺接する。ベアリング２０の軸方向の厚みは、スプリング１９によって付勢される先端部１８とピストンロッド３とが所定の間隙を有するように予め設定される。

基板１３は、ケース１４の内面であってピストンロッド３の軸方向に垂直な面に固定される。基板１３は、ボルト２１によってケース１４に固定された後、シリコン樹脂やエポキシ樹脂等のモールド樹脂２２によって全体がモールドされる。

ストロークセンサ５０では、ピストンロッド３の変位に伴ってセンサ部１１の先端部１８に対して凹部９及び凸部１０が相対移動すると、センサ部１１から出力される検出信号が基板１３の増幅回路に伝達され信号が増幅された後、ケース１４外のコントローラ（図示せず）に送信される。コントローラは、ストロークセンサ５０から送信される検出信号を処理することでピストンロッド３の変位量（移動距離）を演算する。

次に、ストロークセンサ５０の先端部１８の内部構造について説明する。

図３は、センサ部１１の先端部１８の断面を示す断面図である。

先端部１８は、内部に有底筒状の収容室３０を画成するハウジング３１を備える。ハウジング３１は、ピストンロッド３と対向する底面３１ａを備える。底面３１ａは、ピストンロッド３の変位方向と平行になるように配置され、ベアリング２０（図２）を介してピストンロッド３と摺接する。

収容室３０の内底面３０ａには、収容室３０の内径より小径な内周面を有する環状段部３２が形成される。環状段部３２の上面３２ａ（載置面）は、底面３１ａに対して所定角度θ（１°〜５°程度）傾いている。底面３１ａは、ピストンロッド３の変位方向と平行になっているので、環状段部３２の上面３２ａは、ピストンロッド３の変位方向に角度θだけ傾いていることになる。

ストロークセンサ５０は、先端部１８の収容室３０内に、ピストンロッド３と対向して配置され、磁気抵抗素子を備える磁気センサ３４と、磁気センサ３４が取り付けられるセンサ基板３３と、センサ基板３３を挟んで磁気センサ３４と逆側に設けられる磁石３５と、センサ基板３３と磁石３５の間に設けられたヨーク３６と、を備える。

磁気センサ３４は、センサ基板３３におけるピストンロッド３と対向する面に取り付けられる取付面３４ａを備えている。また、磁石３５は、磁気センサ３４からピストンロッド３へ向かう方向に磁束Ｂを発生させる。本実施形態においては、磁石３５は、センサ基板３３の垂直方向に磁束Ｂを発生させている。

センサ基板３３は、環状段部３２の上面３２ａに載置され、環状段部３２に外縁部が支持される。磁気センサ３４は、環状段部３２によって形成された空間内に配置される。このように、センサ基板３３は、傾いた環状段部３２の上面３２ａに載置されるため、センサ基板３３、磁気センサ３４、ヨーク３６及び磁石３５は、底面３１ａに対して所定角度θ（１°〜５°程度）傾いて配置される。

センサ基板３３、磁気センサ３４、ヨーク３６及び磁石３５は、ハウジング３１の収容室３０に収容された後、収容室３０にモールド樹脂が充填されることによって収容室３０内に固定される。

次に、図３及び図４を参照して磁気センサ３４内における磁束Ｂについて説明する。

ストロークセンサ５０では、磁石３５はセンサ基板３３の垂直方向に磁束Ｂを発生させる。図３は、凸部１０のピストンロッド３の変位方向における中間の位置で磁気センサ３４がピストンロッド３に対向していることを示す図ある。この位置は、ピストンロッド３の変位方向において磁気的に中立となる位置である。磁石３５によって発生した磁束Ｂは、磁気センサ３４内では磁気的に中立となる方向、すなわち、ピストンロッド３の変位方向に対して垂直方向にある位置ｂ２（図４参照）に向かって傾く。ピストンロッド３が図３の位置から変位すると、磁気センサ３４内における磁束Ｂの傾きは、位置ｂ１から位置ｂ３の範囲内で、凸部１０の位置に応じて変化する。磁気センサ３４は、内部を通過する磁束Ｂが傾くことで抵抗値が大きな値へと変化する。

図４に示すように、磁気センサ３４内における磁束Ｂは、磁気センサ３４の取付面３４ａと平行な方向のベクトル成分ｘと、取付面３４ａに垂直な方向のベクトル成分ｙと、を有する。磁気センサ３４を貫通する磁束Ｂのベクトルの大きさは、磁石３５の強さに相当する。図４に示す３つの磁束Ｂのベクトルの大きさは同じである。この磁束Ｂのベクトルの大きさは、ベクトル成分ｘとベクトル成分ｙの合成ベクトルに相当する。磁気センサ３４内における磁束Ｂが取付面３４ａに垂直な方向（位置ｂ１に向かう方向）であれば、ベクトル成分ｘは０（ゼロ）となり、磁気センサ３４の抵抗値は最小となる。そして、磁気センサ３４内における磁束Ｂが位置ｂ１に向かう方向から位置ｂ３に向かう方向へと傾くにつれてベクトル成分ｘが大きくなると、磁気センサ３４の抵抗値は大きくなる。ストロークセンサ５０は、ベクトル成分ｘが取付面３４ａと平行ないずれの向きであっても、ベクトル成分ｘの大きさ（絶対値）が同じであれば、抵抗値は同じ値となる。つまり、磁気センサ３４を備えるストロークセンサ５０は、磁気センサ３４の取付面３４ａと平行な方向に感度を持っているが、当該方向の向きに対する極性を持っていないということになる。

次に、磁気センサ３４で検出される抵抗値の変化について説明する前に、比較例としてのストロークセンサ９０の磁気センサ９５で検出される抵抗値の変化について、図９Ａ及び図９Ｂを参照して説明する。

本実施形態のストロークセンサ５０と比較例であるストロークセンサ９０とは、ストロークセンサ５０のセンサ基板３３、磁気センサ３４、ヨーク３６及び磁石３５は、底面３１ａの垂直方向に対して所定角度θ（１°〜５°程度）傾いて配置されるのに対し、ストロークセンサ９０ではセンサ基板９４、磁気センサ９５、ヨーク９７及び磁石９６が、ピストンロッド９１の変位方向に対して平行である点で相違している。

図９Ａについて説明する。図９Ａにおけるａ位置、ｃ位置、ｄ位置、及びｅ位置は発明の概要で説明しているため説明を省略する。図９Ａにおいて、ｂ位置は、ピストンロッド９１の変位方向における凹部９２と凸部９３の境界位置である。磁気センサ９５がｂ位置にあるときは、磁気センサ９５を通過する磁束Ｂは磁性部である凸部９３の影響を受ける。したがって、磁気センサ９５内における磁束Ｂは凸部９３（変位方向左向き）に向かって傾くため、ベクトル成分ｘの大きさは所定の値となる。これにより、ｂ位置では抵抗値はａ位置における値よりも大きな値となる。

ｆ位置は、ａ位置を挟んでｂ位置と対称となる位置である。磁気センサ９５がｆ位置にあるときには、磁気センサ９５内における磁束Ｂは、ｂ位置における磁束Ｂと対称となる向きに傾いている。このとき、ベクトル成分ｘは、ｂ位置と同じ大きさとなる。ｆ位置では、ｂ位置とベクトル成分ｘの向きは異なるが、ベクトル成分ｘの大きさは同じなので、抵抗値は同じ値になる。

図９Ｂに示す波形では、波形の山側のピークであるｅ位置からｃ位置までの距離とｃ位置からｅ位置までの距離が凹部９２及び凸部９３の幅と異なる。このように、センサ基板９４、磁気センサ９５、ヨーク９７及び磁石９６をピストンロッド９１の変位方向に対して平行に配置した場合には、磁気センサ９５によって検出される検出信号（抵抗値）の波形は、ピストンロッド９１の表面形状（凹部９２及び凸部９３）に応じた波形にならない。

次に、本実施形態のピストンロッド３が変位した際の磁気センサ３４の抵抗値の変化について、図３〜図６を参照しながら説明する。なお、ダンパ１００では、ストロークセンサ５０が固定され、ピストンロッド３が変位するが、ここでは、便宜上、ピストンロッド３が固定され、ストロークセンサ５０が変位するものとして説明する。

図４に示すように、磁気センサ３４は、ベクトル成分ｘの大きさが変化してもベクトル成分ｘの向きは常に同じ方向になるように傾いて配置される。つまり、角度θは、磁束Ｂが変動してもベクトル成分ｘの向きが常に同じ方向になるような値に設定される。これにより、磁気センサ３４内における磁束Ｂは、図４におけるベクトル成分ｙに対して左側の変動範囲のみで変化する。したがって、磁気センサ３４内における磁束Ｂのベクトル成分ｘは、磁束Ｂが変化するとその大きさは変化するが、向きは変化せずに常にベクトル成分ｙに対して左側の変動範囲内に位置する。図４では、磁気センサ３４は左側に傾けられて配置されるが、右側に傾けられてもよい。この場合には、磁気センサ３４内における磁束Ｂのベクトル成分ｘは、常にベクトル成分ｙに対して右側の変動範囲内に位置することになる。

図５Ａは、磁気センサ３４とピストンロッド３の各相対位置における磁気センサ３４内における磁束Ｂの傾きの変化を示す概略図である。図５Ｂは、磁気センサ３４の抵抗値の変化を示すグラフである。図６は、図５Ａの一部を拡大した拡大図である。なお、図５Ａ、図５Ｂ、及び図６におけるａ位置〜ｆ位置は、図９Ａ、図９Ｂに示す比較例と同様の位置であるので説明を省略する。

ストロークセンサ５０の磁気センサ３４は、ｅ位置における磁気センサ３４内の磁束Ｂの傾きと同じ角度になるように傾いて配置される。つまり、ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４がピストンロッド３の変位方向に傾く角度θは、ｅ位置における磁気センサ３４内の磁束Ｂの傾きと同じ角度になるように設定される。これにより、ｅ位置では、磁気センサ３４内における磁束Ｂは取付面３４ａに対して垂直となる。このとき、磁気センサ３４における磁束Ｂは、ベクトル成分ｘの大きさが０（ゼロ）となる。これにより、ｅ位置での磁気センサ９５の抵抗値は最小となる。

図５Ａ、図６に示すように、磁気センサ３４がｅ位置からｃ位置に向けて移動していくに従い、磁気センサ３４内における磁束Ｂは傾きが大きくなる。これに伴って、磁気センサ３４内における磁束Ｂのベクトル成分ｘも大きくなるため、ｅ位置からｃ位置に向かうにつれて抵抗値は増加する。ｃ位置では、磁気センサ３４内における磁束Ｂは傾きが最大となり、抵抗値は最大となる。

磁気センサ３４がｃ位置からｅ位置に向けて移動していくに従い、磁気センサ３４内における磁束Ｂは傾きが小さくなる。これに伴って、磁気センサ３４内における磁束Ｂのベクトル成分ｘも小さくなるため、ｃ位置からｅ位置に向かうにつれて抵抗値は減少する。磁気センサ３４がｅ位置に到達すると、磁気センサ３４内における磁束Ｂは傾きがなくなり、ベクトル成分ｘは０(ゼロ)になる。したがって、抵抗値は、ｅ位置において再び最小となる。このように、ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４の抵抗値の波形は、ｅ位置からｃ位置を通過して再びｅ位置にもどるまでを一周期とした波形が繰り返されたものとなる。ｅ位置からｅ位置までの距離は、ピストンロッド３の凹部９と凸部１０の変位方向の距離の和に等しい。したがって、磁気センサ３４は、ピストンロッド３が所定のピッチ（ピストンロッド３の凹部９と凸部１０の変位方向の距離の和）移動したときに一周期の検出信号（抵抗値）出力することになる。

このように、ストロークセンサ５０では、ピストンロッド３の凹部９と凸部１０の変位方向の距離の和に応じた検出信号（抵抗値）を得ることができる。これにより、検出信号（抵抗値）の波形は、凹部９と凸部１０の変位方向の距離の和に応じた波長の単純な波形が繰り返されたもの、つまり、ピストンロッド３の変位による凹部９と凸部１０の変化に応じた周期を波長とする単純な波形となるので、波形の信号処理を簡単な方法で行うことができる。

以上のように、ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４が磁気センサ３４内における磁束Ｂの取付面３４ａに平行な方向（磁束Ｂの傾き方向）のベクトル成分ｘの大きさを検出し、その検出結果に基づいてピストンロッド３の変位を検出することができる。つまり、磁気センサ３４の取付面３４ａと平行な方向に感度を持ち、当該方向の検出信号に対する極性がないストロークセンサ５０を用いても、ピストンロッド３の表面形状に応じた波形を得ることができる。また、検出信号（抵抗値）の波形が単純なものとなるので、波形の信号処理を簡単な方法で行うことができる。

また、比較例におけるストロークセンサ９０では、磁気センサ９５及び磁石９６がピストンロッド９１の変位方向と平行になるように配置されるため、図８に示すように、ピストンロッド９１の変位に伴ってベクトル成分ｘはベクトル成分ｙを挟んで両側に変動する。このため、ベクトル成分ｘの大きさ（絶対値）の変化は小さい。これに対して、本実施形態におけるストロークセンサ５０は、磁気センサ３４及び磁石３５がピストンロッド３の変位方向に傾いて配置されるため、図４に示すように、ピストンロッド３の変位に伴ってベクトル成分ｘはベクトル成分ｙに対して一方の側（左側）の範囲のみで変化する。これにより、ベクトル成分ｘの大きさ（絶対値）の変化が比較例に比べて大きくなるため、検出される抵抗値の波形の振幅が大きくなる。このように、波形の振幅が大きくなることで、ピストンロッド３が変位したときの抵抗値の変化が比較例に比べて大きくなる。したがって、ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４及び磁石３５がピストンロッド３の変位方向に傾いて配置されることで、ピストンロッド３の変位を検出する精度が向上する。

以上の本実施形態に示すストロークセンサ５０によれば、以下の効果を奏する。

ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４内における磁束Ｂの取付面３４ａに平行な方向のベクトル成分ｘの大きさを検出し、さらに、磁気センサ３４及び磁石３５は、ピストンロッド３の変位方向に傾いている。これにより、ストロークセンサ５０は、ピストンロッド３の磁性部としての凸部１０と非磁性部としての凹部９の変位方向の距離の和に等しい検出信号（抵抗値）の波形を得ることができる。つまり、ストロークセンサ５０では、磁気センサ３４及び磁石３５がピストンロッド３の変位方向に傾いて配置されることで、ピストンロッド３の表面形状に応じた検出信号（抵抗値）が得られる。よって、磁気センサ３４の取付面３４ａと平行な方向に感度を持ち、当該方向の検出信号に対する極性がないストロークセンサ５０を用いても、ピストンロッド３の表面形状に応じた波形を得ることができる。また、検出信号（抵抗値）の波形は、凹部９と凸部１０の変位方向の距離の和に応じた波長の単純な波形が繰り返されるもの、つまり、ピストンロッド３の変位による凹部９と凸部１０の変化に応じた周期を波長とする単純な波形となるので、波形の信号処理を簡単な方法で行うことができる。さらに、検出信号（抵抗値）は、磁気センサを傾けていない比較例のものに比べ、振幅が大きくなる。これにより、変位を検出する精度が向上する。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

変位方向に所定のピッチで磁性部（凸部１０）と非磁性部（凹部９）が交互に設けられ直線状に変位する可動体（ピストンロッド３）の変位を検出するストロークセンサ５０は、可動体（ピストンロッド３）と対向して配置される磁気センサ３４と、磁気センサ３４から可動体（ピストンロッド３）へ向かう方向に磁束Ｂを発生させる磁石３５と、を備え、磁気センサ３４は、可動体（ピストンロッド３）の変位方向に傾いて配置され、この傾き方向の磁束Ｂの大きさに基づいて可動体（ピストンロッド３）の変位を検出することを特徴とする。

この構成では、磁気センサ３４は、直線状に変位する可動体（ピストンロッド３）の変位方向に傾いて配置されるため、磁気センサ３４は傾き方向の磁束Ｂの大きさを検出することで可動体（ピストンロッド３）の変位を検出する。これにより、ストロークセンサ５０は、可動体（ピストンロッド３）の表面形状（凹部９と凸部１０）に応じた波形を得ることができる。

ストロークセンサ５０は、磁気センサ３４が、磁束Ｂの傾き方向のベクトル（ベクトル成分ｘ）の大きさに基づいて可動体（ピストンロッド３）の変位を検出するとともに、可動体（ピストンロッド）が変位してベクトル（ベクトル成分ｘ）の大きさが変化してもベクトル（ベクトル成分ｘ）の向きは常に同じ方向になるように配置されていることを特徴とする。

この構成では、磁束Ｂの傾き方向のベクトル（ベクトル成分ｘ）の大きさが常に同じ方向になるように磁気センサ３４が配置されているため、ベクトル（ベクトル成分ｘ）の大きさの変化が大きくなり検出される抵抗値の波形の振幅が大きくなる。したがって、可動体（ピストンロッド３）の変位を検出する精度が向上する。

ストロークセンサ５０は、磁気センサ３４の傾きが、磁気センサ３４を通過する磁束Ｂの可動体（ピストンロッド３）の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されることを特徴とする。

この構成では、磁気センサ３４の傾きが磁気センサ３４を通過する磁束Ｂの可動体（ピストンロッド３）の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されるため、磁束Ｂの可動体（ピストンロッド３）の変位方向と垂直な方向に対する傾きの方向が、垂直な方向に対して常に同じ側の傾きとなる。これにより、傾きの変化が大きくなり検出される抵抗値の波形の振幅が大きくなる。したがって、可動体（ピストンロッド３）の変位を検出する精度が向上する。

ストロークセンサ５０は、磁気センサ３４が、可動体（ピストンロッド３）が所定のピッチ移動したときに一周期の信号を出力することを特徴とする。

この構成では、可動体が所定のピッチ移動したときに、所定のピッチ応じた周期の波形を信号として出力するため、波形の信号処理を簡単な方法で行うことができる。

ストロークセンサ５０は、磁気センサ３４が取り付けられる基板（センサ基板３３）をさらに備え、磁石３５は、基板（センサ基板３３）を挟んで磁気センサ３４と逆側に設けられるとともに、基板（センサ基板３３）の垂直方向に磁束Ｂを発生させることを特徴とする。

この構成では、磁気センサ３４は基板（センサ基板３３）に取り付けられるので、磁気センサ３４に接続される配線を省略できる。また、磁気センサ３４、基板（センサ基板３３）、及び磁石３５をユニット化でき、組立が簡単になる。

ストロークセンサ５０は、可動体（ピストンロッド３）と対向する底面３１ａと、基板（センサ基板３３）あるいは磁気センサ３４が取り付けられる載置面（上面３２ａ）と、を有するハウジング３１をさらに備え、載置面（上面３２ａ）が底面３１ａに対して傾いて形成されることを特徴とする。

この構成では、磁気センサ３４を傾いた載置面（上面３２ａ）に取り付けることで、磁気センサ３４を一定の傾いた角度に安定した状態で組み立てることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、ストロークセンサ５０がダンパ１００に組み込まれた場合について例示したが、流体圧アクチュエータはもちろんのこと、直線運動するものであれば、可動体は平板状などであってもよい。また、ピストンロッド３を磁性材料によって形成したが、ピストンロッド３を非磁性材料で形成し、凹部９に磁性材料を埋め込む構成でもよい。

環状段部３２の上面３２ａが、底面３１ａに対して角度θ傾くように構成されているが、これに限らず、磁気センサ３４と磁石３５とがピストンロッド３の変位方向に傾いて固定されるものであれば、どのような構成であってもよい。また、環状段部３２の上面３２ａにセンサ基板３３が取り付けられているが、磁気センサ３４が取り付けられるようにしてもよい。

磁気センサ３４は、ベクトル成分ｘの大きさが変化してもベクトル成分ｘの向きが常に同じ方向になれば、磁気センサ３４内における磁束Ｂは取付面３４ａに垂直となる位置を含んでいなくてもよい。言い換えると、磁気センサ３４のピストンロッド３の変位方向への傾きは、磁気センサ３４を通過する磁束Ｂのピストンロッド３の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されていてもよい。

上記実施形態では、基板１３に増幅回路が設けられているが、センサ基板３３に設けてもよい。

５０・・・ストロークセンサ、３・・・ピストンロッド（可動体）、９・・・凹部（非磁性部）、１０・・・凸部（磁性部）、３０・・・収容室、３０ａ・・・内底面、３１・・・ハウジング、３１ａ・・・底面、３２・・・環状段部、３２ａ・・・上面（載置面）、３３・・・センサ基板（基板）、３４・・・磁気センサ、３４ａ・・・取付面、３５・・・磁石、１００・・・ダンパ

Claims (6)

1. 変位方向に所定のピッチで磁性部と非磁性部が交互に設けられ直線状に変位する可動体の変位を検出するストロークセンサであって、
   前記可動体と対向して配置される磁気センサと、
   前記磁気センサから前記可動体へ向かう方向に磁束を発生させる磁石と、を備え、
   前記磁気センサは、前記可動体の前記変位方向に傾いて配置され、この傾き方向の磁束の大きさに基づいて前記可動体の変位を検出することを特徴とするストロークセンサ。
2. 前記磁気センサは、前記磁束の前記傾き方向のベクトルの大きさに基づいて前記可動体の変位を検出するとともに、前記可動体が変位して前記ベクトルの大きさが変化しても前記ベクトルの向きは常に同じ方向になるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のストロークセンサ。
3. 前記磁気センサの傾きは、前記磁気センサを通過する磁束の前記可動体の変位方向と垂直な方向に対する傾きの最大値より大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のストロークセンサ。
4. 前記磁気センサは、前記可動体が前記所定のピッチ移動したときに一周期の信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のストロークセンサ。
5. 前記磁気センサが取り付けられる基板をさらに備え、
   前記磁石は、前記基板を挟んで前記磁気センサと逆側に設けられるとともに、前記基板の垂直方向に磁束を発生させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のストロークセンサ。
6. 前記可動体と対向する底面と、前記基板あるいは前記磁気センサが取り付けられる載置面と、を有するハウジングをさらに備え、
   前記載置面が前記底面に対して傾いて形成されることを特徴とする請求項５に記載のストロークセンサ。

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