JP2023092833A - ストロークセンサとこれを用いたブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ストロークセンサにおいて、磁場の向きの測定精度を高める。【解決手段】ストロークセンサ１は、ストロークセンサ１は、磁場を検出する磁場検出素子２と、磁場検出素子２が検出する磁場を発生させ、磁場検出素子２に対して第１の方向Ｘに相対移動する磁石３と、磁場検出素子２に対する相対位置が固定された第１の軟磁性体４Ａと、を有している。磁場検出素子２と第１の軟磁性体４Ａは、第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｚに、磁石３から離隔している。第１の軟磁性体４Ａは、第２の方向Ｚからみて、第１の方向Ｘにおける磁場検出素子２の側方に位置している。第１及び第２の方向Ｚと直交する方向を第３の方向Ｙ、第１の軟磁性体４Ａの第１の方向Ｘの寸法をＬ１、第１の軟磁性体４Ａの第２の方向Ｚの寸法をＤ１、第１の軟磁性体４Ａの第３の方向Ｙの寸法をＷ１としたとき、Ｌ１＞Ｄ１，且つＬ１＞Ｗ１である。【選択図】図１

Description

本発明は、ストロークセンサとこれを用いたブレーキシステムに関する。

一般に、ストロークセンサは磁場の向きを検知して、測定対象である物体の移動の有無や、移動距離を検出する。特許文献１には、磁場を検出する磁場検出素子と、磁場検出素子が検出する磁場を発生させ、磁場検出素子に対して相対移動する磁石と、を有するストロークセンサが開示されている。特許文献１に開示されたストロークセンサは、磁場検出素子の相対移動方向両側に軟磁性体を有している。特許文献１には、軟磁性体を設けることによって磁束密度が高められ、ストロークを増加可能であることが記載されている。

特開２０１４－９５６１５号公報

ストロークセンサでは、磁場検出素子の検出する磁束密度を高めることが重要であるが、磁場の向きの測定精度を高めることも重要である。

本発明は磁場の向きの測定精度を高め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。

本発明のストロークセンサは、磁場を検出する磁場検出素子と、磁場検出素子が検出する磁場を発生させ、磁場検出素子に対して第１の方向に相対移動する磁石と、磁場検出素子に対する相対位置が固定された第１の軟磁性体と、を有している。磁場検出素子と第１の軟磁性体は、第１の方向と直交する第２の方向に、磁石から離隔している。第１の軟磁性体は、第２の方向からみて、第１の方向における磁場検出素子の側方に位置している。第１及び第２の方向と直交する方向を第３の方向、第１の軟磁性体の第１の方向の寸法をＬ１、第１の軟磁性体の第２の方向の寸法をＤ１、第１の軟磁性体の第３の方向の寸法をＷ１としたとき、Ｌ１＞Ｄ１，且つＬ１＞Ｗ１である。

本発明によれば、磁場の向きの測定精度を高め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。

本発明の第１の実施形態に係るストロークセンサの概要図である。 磁石の構成を示す概念図である。 磁束線の角度θＢと誤差θＢerrorの概念を説明する図である。 磁石の相対位置と磁束線の向きを示す概念図である。 実施例１，２と比較例におけるストロークセンサの特性を示す図である。 磁石と磁場検出素子の近傍の磁束の解析例である。 軟磁性体配置長さＴと誤差θerrorとの関係を示す図である。 軟磁性体の寸法Ｄ１，Ｄ２と誤差θerrorとの関係を示す図である。 軟磁性体の寸法Ｗ１，Ｗ２と誤差θerrorとの関係を示す図である。 軟磁性体の離間距離Ｇ１，Ｇ２と誤差θerrorとの関係を示す図である。 軟磁性体の中心と磁場検出素子の感磁部の中心の間隔Ｈ１，Ｈ２と誤差θerrorとの関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るストロークセンサの概要図である。 第２の実施形態と比較例におけるストロークセンサの特性を示す図である。 参考形態に係るストロークセンサの概要図である。 参考形態と比較例におけるストロークセンサの特性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るストロークセンサの概要図である。 本発明の第４の実施形態に係るブレーキシステムの概要図である。

以下、図面を参照して、本発明のストロークセンサとこれを用いたブレーキシステムの実施形態について説明する。以下の説明において、磁石３が磁場検出素子２に対して相対移動する方向を第１の方向Ｘ、第１の方向Ｘと直交し、磁場検出素子２と第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂが磁石３から離隔する方向を第２の方向Ｚ、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｚと直交する方向を第３の方向Ｙという。

（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係るストロークセンサ１の概要図を示す。図１（ａ）はストロークセンサ１の斜視図を、図１（ｂ）は第３の方向Ｙからみたストロークセンサ１の側面図を、図１（ｃ）は第２の方向Ｚからみたストロークセンサ１の平面図を示す。ストロークセンサ１は、磁場を検出する磁場検出素子２と、磁場検出素子２が検出する磁場を発生させる磁石３と、を有している。磁石３は第１の方向Ｘに移動可能な可動部材１３に取り付けられ、可動部材１３とともに第１の方向Ｘに移動する。磁場検出素子２は固定部材（図示せず）に取り付けられている。従って、磁石３は磁場検出素子２に対して第１の方向Ｘに相対移動する。磁石３が固定部材に取り付けられ、磁場検出素子２が可動部材１３に取り付けられてもよい。

磁場検出素子２は第１の方向Ｘの磁束密度Ｂｘを検出する第１の素子（図示せず）と、第２の方向Ｚの磁束密度Ｂｚを検出する第２の素子（図示せず）と、を有している。素子の種類は限定されず、ホール素子のほか、ＡＭＲ素子、ＴＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子を用いることができる。ストロークセンサ１の演算部（図示せず）は、第１の素子と第２の素子が検出した磁束密度から合成磁場（ＢｘとＢｚのベクトル和）の角度を算出する。磁石３の周囲の磁場分布は予め求められているので、合成磁場の向きから磁石３の相対変位、すなわち可動部材１３の第１の方向Ｘの移動量を検出することができる。

磁石３はネオジムなどの磁性材料で形成されている。磁石３は第１の方向Ｘに磁化されている。図２に磁石３の構成例を示す。本実施形態の磁石３の形状は、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、第１の方向Ｘと平行な中心軸Ｃを有する円筒形である。可動部材１３は円柱またはロッド状の部材であり、その中心軸Ｃは磁石３の中心軸Ｃと一致している。磁石３の中央穴３１に可動部材１３が挿入され、磁石３は可動部材１３の所定の位置で、接着剤、ねじなどの適宜の手段で可動部材１３に固定されている。図２（ｂ）に示すように、磁石３の形状は、第１の方向Ｘと平行な中心軸Ｃを有する円柱形でもよい。この場合、磁石３は可動部材１３の端部に、接着剤、ねじなどの適宜の手段で固定される。図２（ｃ）に示すように、磁石３は可動部材１３の周方向の一部の面に取り付けられてもよい。この場合、可動部材１３は長方形断面を有し、磁石３は直方体であることが好ましい。円筒形または円柱形の磁石３は、可動部材１３が中心軸Ｃの周りを回転したときに、磁石３の周囲に生じる磁束分布が変化しない。従って、可動部材１３が中心軸Ｃの周りを回転可能である場合、図２（ａ）、（ｂ）に示す構成が有利である。一方、可動部材１３の中心軸Ｃの周りの回転が拘束されている場合、加工費などの観点から図２（ｃ）に示す構成を選択してもよい。

磁場検出素子２の第１の方向Ｘにおける両側に、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂが設けられている。より詳細には、第１の軟磁性体４Ａは、第２の方向Ｚからみて、第１の方向Ｘにおける磁場検出素子２の側方に位置し、第２の軟磁性体４Ｂは、第２の方向Ｚからみて、第１の方向Ｘにおける磁場検出素子２の側方であって、磁場検出素子２に関して第１の軟磁性体４Ａの反対側に位置している。第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは、磁場検出素子２に対する相対位置が固定されている。第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは直方体であり、直方体の各辺が第１の方向Ｘ、第２の方向Ｚ、第３の方向Ｙのいずれかと平行である。第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは、一般的な鉄鋼材などの軟磁性体で形成される。第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは、好ましくは同じ材料で形成される。磁場検出素子２と第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは、第２の方向Ｚに、磁石３から離隔している。第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂは、第１の方向Ｘに、磁場検出素子２から離間している。第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは、磁場検出素子２の感磁部の中心２１を通り第２の方向Ｚ及び第３の方向Ｙと平行な面に関し鏡対称である。磁場検出素子２の感磁部の中心２１とは、ホール素子の場合、ホール素子を構成する半導体薄膜（ＩｎＳｂ薄膜、ＧａＡｓ薄膜等）の中心であり、ＡＭＲ素子の場合、ＡＭＲ素子を構成する強磁性金属薄膜の中心であり、ＴＭＲ素子やＧＭＲ素子の場合、フリー層の中心である。

ここで、以下の説明で使用する寸法の定義を述べる（図１（ｂ）も参照）。
Ｌ１：第１の軟磁性体４Ａの第１の方向Ｘの寸法（長さ）
Ｄ１：第１の軟磁性体４Ａの第２の方向Ｚの寸法（厚さ）
Ｗ１：第１の軟磁性体４Ａの第３の方向Ｙの寸法（幅）
Ｌ２：第２の軟磁性体４Ｂの第１の方向Ｘの寸法（長さ）
Ｄ２：第２の軟磁性体４Ｂの第２の方向Ｚの寸法（厚さ）
Ｗ２：第２の軟磁性体４Ｂの第３の方向Ｙの寸法（幅）
Ｇ１：第１の方向Ｘにおける、磁場検出素子２と第１の軟磁性体４Ａの離間距離
Ｇ２：第１の方向Ｘにおける、磁場検出素子２と第２の軟磁性体４Ｂの離間距離
Ｈ１：第１の軟磁性体４Ａの中心４１と磁場検出素子２の感磁部の中心２１の第２の方向Ｚの間隔（第１の軟磁性体４Ａ及び磁場検出素子２が磁石３から離れる方向を正、磁石３に近づく方向を負とする）
Ｈ２：第２の軟磁性体４Ｂの中心４２と磁場検出素子２の感磁部の中心２１の第２の方向Ｚの間隔（第２の軟磁性体４Ｂ及び磁場検出素子２が磁石３から離れる方向を正、磁石３に近づく方向を負とする）
Ｓ：磁石３の中心（重心）３１が磁場検出素子２の感磁部の中心２１に対して相対移動可能な範囲、ないし相対移動可能な距離の最大値（ストロークともいう）
Ｓ１：磁石３が基準位置Ｒから第１の軟磁性体４Ａの側に相対移動可能な距離
Ｓ２：磁石３が基準位置Ｒから第２の軟磁性体４Ｂの側に相対移動可能な距離
Ｔ：第１の方向Ｘにおいて、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂを含む最小区間の長さ（軟磁性体配置長さともいう）
Ｔ１：第１の方向Ｘにおいて、第１の軟磁性体４Ａと基準位置を含む最小区間の長さ
Ｔ２：第１の方向Ｘにおいて、第２の軟磁性体４Ｂと基準位置を含む最小区間の長さ
磁石３は基準位置Ｒを中心に磁場検出素子２に対して相対移動する。基準位置Ｒとは、磁石３の磁場検出素子２に対する相対位置（以下、磁石３の相対位置という場合がある）であって、第１の方向Ｘにおいて磁石３の中心３１が磁場検出素子２の感磁部の中心２１と一致する位置である。

本実施形態では、Ｌ１＝Ｌ２＝１７ｍｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５ｍｍであり、Ｌ１＞Ｄ１、Ｌ１＞Ｗ１、且つＬ２＞Ｄ２、Ｌ２／Ｗ２が成り立つ。すなわち、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは第１の方向Ｘに細長い形状を有している。Ｄ１とＷ１の関係については、Ｄ１≦Ｗ１であり、好ましくはＤ１＜Ｗ１である。同様に、Ｄ２とＷ２の関係については、Ｄ２≦Ｗ２であり、好ましくはＤ２＜Ｗ２である。すなわち、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは第２の方向Ｚに扁平な形状を有している。基準位置ＲはストロークＳの中央に位置し、Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ／２である。また、Ｓ＝Ｔであり、Ｓ１＝Ｔ１、Ｓ２＝Ｔ２である。すなわち、磁石３の中心３１がストロークＳの一端に位置しているとき、磁石３の中心３１と第１の軟磁性体４Ａの外側端部は第１の方向Ｘにおいて一致し、磁石３の中心３１がストロークＳの他端に位置しているとき、磁石３の中心３１と第２の軟磁性体４Ｂの外側端部は第１の方向Ｘにおいて一致する。

このような第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂを設けることで、磁石３によって発生する磁束の向きを修正して、磁場の向きをより高精度で測定することが可能となる。ここで、磁場の向きとその測定誤差について、図３を参照して説明する。図３上図は基準位置Ｒにある磁石３（実線で示す）と、ストロークＳの両端にある磁石３を（破線で示す）示している。矢印は磁束の向きを概略的に示している。図３中図は、磁石３の相対位置と、磁場検出素子２の感磁部の中心２１における磁束線（磁力線）の角度との関係を示している。角度は、図３に示すように、時計の９時を０度として、反時計回りを正として定義している。

前述の通り、ストロークセンサ１は、磁場検出素子２が検出した合成磁場（ＢｘとＢｚのベクトル和）の角度、すなわち磁束線の角度から、磁石３の第１の方向Ｘの移動量を検出する。従って、第１の方向Ｘの移動量をより高精度で検出するためには、磁石３の相対位置と、磁場検出素子２の感磁部の中心２１における磁束線の角度との間の線形性が高いこと（図３中図のグラフの直線性が高いこと）が望ましい。線形性が低いと、磁束線の角度変化が小さな領域で測定精度が低下する。さらに線形性が低下すると、複数の相対位置で磁束線の角度が同じ値となり、測定自体が困難となる。ここで、磁石３の相対位置と、磁場検出素子２の感磁部の中心２１における磁束線の角度θＢとの関係を、実際の磁束線の角度の最小値θＢ１と最大値θＢ２との間で、最小二乗法で線形近似する。実際の磁束線の角度θＢと線形近似線上の磁束線の角度θＢｏとの差分をΔθＢ＝θＢ―θＢｏとすると、誤差θＢerrorはΔθＢ／（θＢ２－θＢ１）として求められる。図３下図に、磁石３の相対位置と誤差θＢerrorとの関係を示している。本実施形態では、このようにして求められる誤差θＢerrorを低減することが可能である。以下、実施例と比較例によって、本実施形態をさらに説明する。

実施例１のストロークセンサ１は、磁石３が基準位置Ｒの両側２３ｍｍの範囲を相対移動する。以下の説明では、磁石３の相対変位を、基準位置Ｒで０，基準位置Ｒの左側で負、基準位置Ｒの右側で正とする。図４（ａ）～４（ｄ）は、磁石３が基準位置Ｒに対していくつかの相対位置（－２３ｍ、－１６ｍｍ、－８ｍｍ、０ｍｍ）にあるときの磁束線の向きを概念的に示している。図５（ａ）は磁石３の相対位置と、磁場検出素子２の感磁部の中心２１における磁束線の角度θＢとの関係を、図５（ｂ）は磁石３の相対位置と誤差θＢerrorとの関係を示している。実線は実施例１であり、破線は実施例１から第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂを除いた比較例である。実施例１は磁石３の相対位置と磁束線の角度θＢとの線形性が高く、ほぼ直線状のグラフが得られている。これに対して比較例では、特に相対位置Ｂ（－１６ｍｍ）での誤差θerrorが大きい。相対位置Ｂに対応する図４（ｂ）を参照すると、比較例では磁束線の反時計方向への曲がり方（θＢの変化）が緩慢であり、これが誤差θerrorの原因となっている。これに対して、実施例１では磁束線がスムーズに曲がっており、θＢの変化が相対位置の変化に良好に追従できていることがわかる。

図６は磁石３と磁場検出素子２の近傍の磁束の解析例を示している。図６（ａ）は実施例１であり、図示していないが、第２の軟磁性体４Ｂも設けられている。図６（ｂ）は比較例である。第１の軟磁性体４Ａに対応する位置を四角形で示している。磁石３の相対位置は図４（ｂ）に対応している。比較例では磁束は概ね正弦波状となっているのに対し、実施例１では磁束の一部が第１の軟磁性体４Ａに引っ張られ、吸い込まれている。これによって、磁束が磁場検出素子２の近傍で反時計回りに大きく回転していると考えられる。

図５（ｃ）は磁石３の相対位置と磁束密度（絶対値）との関係を示している。磁束密度は磁石３が基準位置Ｒの近傍にあるときに大きくなる。磁束密度は、基準位置Ｒの近傍では、実施例１が比較例より多少大きいが、基準位置Ｒから遠い位置では比較例が実施例１よりわずかに大きく、大きな差はない。第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂは磁束密度を高める効果はほとんどなく、主として誤差θＢerrorを低減するように機能していることがわかる。

前述のように、本実施形態では、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂは第１の方向Ｘに細長い形状を有している。図５には、実施例２も点線で示している。実施例２では、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂの寸法は、Ｌ１＝Ｌ２＝５．５ｍｍ、Ｄ１＝Ｄ２＝１ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５ｍｍであり、Ｌ１＞Ｄ１、Ｌ１＞Ｗ１、且つＬ２＞Ｄ２、Ｌ２／Ｗ２が成り立っている。図５（ａ）、５（ｂ）に示すように、実施例２は、角度θＢの線形性や誤差θerrorは実施例１より劣る。これは、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂの第１の方向Ｘの寸法Ｌ１，Ｌ２が小さい場合、磁束を引っ張り、磁束の方向を変える効果が小さいためであると考えられる。しかし、実施例２は、角度θＢの線形性や誤差θerrorが比較例より改善されている。これより、Ｌ１＞Ｄ１、Ｌ１＞Ｗ１、且つＬ２＞Ｄ２、Ｌ２／Ｗ２であれば誤差θerrorが低減することが理解される。一方、磁石３が基準位置Ｒの近傍にあるときの磁束密度は、実施例２が実施例１と比較例より大きい。このため、ストロークセンサ１が作動のために必要とする磁束密度を、より広い移動範囲で確保することができる。例えば、図５（ｃ）において、５０ｍＴ以上の磁束密度が得られる磁石３の位置の範囲は、実施例１ではＡ、実施例２ではＢとなり、実施例２の方が実施例１よりも大きなストロークを確保することができる。１＜Ｌ１／Ｗ１≦１．２、１＜Ｌ２／Ｗ２≦１．２が成り立つ範囲ではほぼ実施例２と同様の効果が得られると考えられる。また、３≦Ｌ１／Ｗ１≦４、３≦Ｌ２／Ｗ２≦４が成り立つ範囲ではほぼ実施例１と同様の効果が得られると考えられる。

誤差θerrorをさらに低減するためには、ストロークＳと軟磁性体配置長さＴの比をできるだけ１に近づける（一例として、０．９５≦Ｔ／Ｓ≦１．０５）ことが好ましい。図７に、ストロークＳを一定（４６ｍｍ）としたときの軟磁性体配置長さＴと誤差θerrorとの関係を示す。軟磁性体配置長さＴがストロークＳより大きいと、ストロークＳの範囲外で磁束線が第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂに吸収され、磁束線の向きが乱される。逆に、軟磁性体配置長さＴがストロークＳより小さいと、ストロークＳの端部付近で、第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂが磁束を引っ張り、磁束の方向を変える効果が得られない。誤差θerrorは、ストロークＳと軟磁性体配置長さＴが等しいときに最小化される。軟磁性体配置長さＴが３２ｍｍ以上、６９ｍｍ以下、すなわち０．６９≦Ｔ／Ｓ≦１．５で誤差θerrorが２％以下となる。軟磁性体配置長さＴが４０ｍｍ以上、５６ｍｍ以下、すなわち０．８９≦Ｔ／Ｓ≦１．２２で誤差θerrorが１％以下となる。

図８に第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂの寸法Ｄ１，Ｄ２と誤差θerrorとの関係を示す。０．５６ｍｍ≦Ｄ１≦３ｍｍ、０．５６ｍｍ≦Ｄ２≦３ｍｍで誤差θerrorが２％以下となる。０．８１ｍｍ≦Ｄ１≦２．３９ｍｍ、０．８１ｍｍ≦Ｄ２≦２．３９ｍｍで誤差θerrorが１％以下となる。

図９に第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂの寸法Ｗ１、Ｗ２と誤差θerrorとの関係を示す。２．５１ｍｍ≦Ｗ１≦１０ｍｍ、２．５１ｍｍ≦Ｗ２≦１０ｍｍで誤差θerrorが２％以下となる。３．５３ｍｍ≦Ｗ１≦１０ｍｍ、３．５３ｍｍ≦Ｗ２≦１０ｍｍで誤差θerrorが１％以下となる。

図１０に磁場検出素子２と第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂの離間距離Ｇ１，Ｇ２と誤差θerrorとの関係を示す。４．１ｍｍ≦Ｇ１≦７．６ｍｍ、４．１ｍｍ≦Ｇ２≦７．６ｍｍで、誤差θerrorが２％以下となる。５．１ｍｍ≦Ｇ１≦６．７ｍｍ、５．１ｍｍ≦Ｇ２≦６．７ｍｍで、誤差θerrorが１％以下となる。

図１１に第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂの中心４２と磁場検出素子２の感磁部の中心２１の第２の方向Ｚの間隔Ｈ１，Ｈ２と誤差θerrorとの関係を示す。－３．５ｍｍ≦Ｈ１≦１．０ｍｍ、－３．５ｍｍ≦Ｈ２≦１．０ｍｍで誤差θerrorが１％以下となる。第２の方向Ｚにおいて、磁場検出素子２の感磁部の中心２１は第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂと重なっていることが好ましい。

（第２の実施形態）
図１２に本発明の第２の実施形態に係るストロークセンサ１の概要図を示す。以下、第１の実施形態との差異について説明する。説明を省略した構成及び効果は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、第１の軟磁性体４Ａの第１の方向Ｘの長さＬ１が第２の軟磁性体４Ｂの第１の方向Ｘの長さＬ２より小さく（Ｌ１＜Ｌ２）、Ｓ１＝Ｔ１である。図１３（ａ）に、Ｔ１＝１７ｍｍ（Ｌ１＝１１ｍｍ）の場合の磁石３の相対位置と誤差θＢerrorとの関係を、図１３（ｂ）に、Ｔ１＝１２ｍｍ（Ｌ１＝６ｍｍ）の場合の磁石３の相対位置と誤差θＢerrorとの関係を、図１３（ｃ）に、Ｔ１＝０ｍｍ（Ｌ１＝０ｍｍ）の場合の磁石３の相対位置と誤差θＢerrorとの関係を示している。いずれのケースもＴ２＝２３ｍｍ（Ｌ２＝１７ｍｍ）である。各図には実施例と比較例も併せて示している。誤差θＢerrorは、図１３（ａ）では磁石位置－１７ｍｍ～＋２３ｍｍの範囲で算出し、図１３（ｂ）では磁石位置－１２ｍｍ～＋２３ｍｍの範囲で算出し、図１３（ｃ）では磁石位置０ｍｍ～＋２３ｍｍの範囲で算出している。実施例３－１～３－３は実施例１と比べて、角度θＢの線形性と誤差θＢerrorは低下しているが、比較例より角度θＢの線形性と誤差θＢerrorが改善されている。本実施形態はストロークＳが制限されている場合に有効である。

図１４に参考形態のストロークセンサ１の概要図を示す。参考形態は、第２の実施形態同様、Ｌ１＜Ｌ２であるが、第２の実施形態と異なり、Ｓ１＝Ｓ２である。換言すれば、第１の実施形態において、第１の軟磁性体４Ａの第１の方向Ｘの長さＬ１だけが変更されている。図１５（ａ）に、Ｔ１と、磁場検出素子２の感磁部の中心２１における磁束線の角度θＢとの関係を、図１５（ｂ）にＴ１と誤差θＢerrorとの関係を、図１５（ｃ）にＴ１と磁束密度（絶対値）との関係を示している。Ｔ１＝０は第１の軟磁性体４Ａがない場合に相当する。Ｔ１が減少するにつれ、角度θＢの線形性と誤差θＢerrorは低下している。Ｔ１が減少するにつれ、磁束密度は増加しているが、Ｔ１による大きな差はない。参考形態は第２の実施形態と比べて、角度θＢの線形性と誤差θＢerrorを改善する効果が小さい。

（第３の実施形態）
図１６（ａ）に本発明の第３の実施形態に係るストロークセンサ１の平面図を示す。第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂは、第３の方向Ｙを向き互いに対向する２つの面４３を有し、２つの面４３は凹部４４を有する。ストロークセンサ１はインサート成形で製造される。図１６（ｂ）は凹部４４を設けない第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂを示している。第１の軟磁性体４Ａ、第２の軟磁性体４Ｂ及び磁場検出素子２の周囲には樹脂４５が設けられている。樹脂４５が設けられる範囲は金型（図示せず）によって規制される。金型の内部で第１の軟磁性体４Ａと第２の軟磁性体４Ｂを位置決めするため、第１～第３の治具４６Ａ～４６Ｃが第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂの各３面に設けられている。図１６（ｃ）は凹部４４を設けた第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂを示す、図１６（ｂ）と同様の図である。第１～第２の治具４６Ａ～４６Ｂが凹部４４に設けられている。凹部４４の３つの面が第１～第２の治具４６Ａ～４６Ｂと当接することで、Ｘ方向とＹ方向の位置決めが可能となる。この結果、第３の治具４６Ｃが不要となり、第１の軟磁性体４Ａ及び第２の軟磁性体４Ｂと磁場検出素子２との間のＸ方向の間隔の自由度が増加する。図１６（ｄ）に示すように、凹部４４の代わりに凸部４７を設けることもできる。この場合、凸部を取り囲むように第１及び第２の治具４８Ａ，４８Ｂを設けることで同様の効果が得られる。

（第４の実施形態）
上述のストロークセンサ１は例えばブレーキシステム１１に利用することができる。図１７にブレーキシステム１１の概念図を示す。ブレーキシステム１１はストロークセンサ１と、ブレーキペダル１２と、ブレーキペダル１２と連動して第１の方向Ｘに移動する可動部材１３と、を有している。ブレーキペダル１２は、運転者の操作によって、第１の支軸１４の周りを反時計回りに回動する。これによって、ブレーキペダル１２に連結された油圧回路が作動する。可動部材１３はブレーキペダル１２の第１の支軸１４から離れた第２の支軸１５に連結されており、図示しない案内機構によって、ブレーキペダル１２の回動運動が第１の方向Ｘと平行な直線運動に変換される。可動部材１３の第２の支軸１５と反対側の端部にはばね１６の一端が取り付けられ、ばね１６の他端は車両に取り付けられている。ばね１６の付勢力によって、ブレーキペダル１２は非操作時には所定の位置に保持され、操作時にはばね１６の付勢力に打ち勝って回動する。上述した磁石３は可動部材１３に保持され、上述した磁場検出素子２と第１及び第２の軟磁性体４Ａ，４Ｂは車両に保持されている。

１ ストロークセンサ
２ 磁場検出素子
３ 磁石
４Ａ 第１の軟磁性体
４Ｂ 第２の軟磁性体
１１ ブレーキシステム
１２ ブレーキペダル
１３ 可動部材
４４ 凹部

Claims (15)

1. 磁場を検出する磁場検出素子と、
   前記磁場検出素子が検出する磁場を発生させ、前記磁場検出素子に対して第１の方向に相対移動する磁石と、
   前記磁場検出素子に対する相対位置が固定された第１の軟磁性体と、を有し、
   前記磁場検出素子と前記第１の軟磁性体は、前記第１の方向と直交する第２の方向に、前記磁石から離隔しており、
   前記第１の軟磁性体は、前記第２の方向からみて、前記第１の方向における前記磁場検出素子の側方に位置し、
   前記第１及び第２の方向と直交する方向を第３の方向、
   前記第１の軟磁性体の前記第１の方向の寸法をＬ１、
   前記第１の軟磁性体の前記第２の方向の寸法をＤ１、
   前記第１の軟磁性体の前記第３の方向の寸法をＷ１としたとき、
   Ｌ１＞Ｄ１，且つＬ１＞Ｗ１である、ストロークセンサ。
2. 前記第１の軟磁性体は、前記磁場検出素子から前記第１の方向に離間している、請求項１に記載のストロークセンサ。
3. 前記第１の軟磁性体は、前記磁場検出素子から４．１ｍｍ以上７．６ｍｍ以下離間している、請求項２に記載のストロークセンサ。
4. ０．５６ｍｍ≦Ｄ１≦３ｍｍである、請求項１から３のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
5. ２．５１ｍｍ≦Ｗ１≦１０ｍｍである、請求項１から４のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
6. 前記第１の軟磁性体の中心と前記磁場検出素子の感磁部の中心との前記第２の方向の間隔は、前記第１の軟磁性体及び前記磁場検出素子が前記磁石から離れる方向を正、前記磁石に近づく方向を負として、－３．５ｍｍ以上、＋１．０ｍｍ以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
7. 前記第２の方向において、前記磁場検出素子の前記感磁部の中心は前記第１の軟磁性体と重なっている、請求項６に記載のストロークセンサ。
8. 前記磁場検出素子に対する相対位置が固定され、前記磁場検出素子に関して前記第１の軟磁性体の反対側に位置する第２の軟磁性体を有し、
   前記第２の軟磁性体の前記第１の方向の寸法をＬ２、
   前記第２の軟磁性体の前記第２の方向の寸法をＤ２、
   前記第２の軟磁性体の前記第３の方向の寸法をＷ２としたとき、
   Ｌ２＞Ｄ２，且つＬ２／Ｗ２である、請求項１から７のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
9. 前記第１の軟磁性体と前記第２の軟磁性体は、前記磁場検出素子の感磁部の中心を通り前記第２の方向と前記第３の方向と平行な面に関し鏡対称である、請求項８に記載のストロークセンサ。
10. 前記磁石の相対移動可能な距離の最大値をＳ、
    前記第１の方向において、前記第１の軟磁性体と前記第２の軟磁性体を含む最小区間の長さをＴとしたときに、
    ０．６９≦Ｔ／Ｓ≦１．５である、請求項９に記載のストロークセンサ。
11. ０．８９≦Ｔ／Ｓ≦１．２２である、請求項１０に記載のストロークセンサ。
12. Ｌ１＜Ｌ２である、請求項８に記載のストロークセンサ。
13. 前記磁石の形状は、前記第１の方向と平行な中心軸を有する円筒形または円柱形である、請求項１から１２のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
14. 前記第１の軟磁性体は、前記第３の方向を向き互いに対向する２つの面を有し、前記２つの面は凹部または凸部を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載のストロークセンサ。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載のストロークセンサと、
    ブレーキペダルと、
    前記ブレーキペダルと連動して前記第１の方向に移動する可動部材と、を有し。
    前記磁石が前記可動部材に保持されている、ブレーキシステム。

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