JP6669184B2 - シャフトユニットおよびその製造方法、位置検出装置、ならびに磁気部材 - Google Patents

Description

本発明は、シャフトユニットおよびその製造方法、位置検出装置、ならびに磁気部材に関する。

特定の部材について、その位置を検出する位置検出装置として、検出対象とする特定の部材に例えば永久磁石を取り付け、その永久磁石の位置変化に伴う磁場変化を磁気抵抗効果素子などの磁気センサにより検出するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１３７７９６号公報

ところで、このような位置検出装置に対しては、より簡素な構造を有し、より高い製造性を有することが望まれる。したがって、より製造性に優れた簡素な構造の位置検出装置、ならびにそのような位置検出装置に搭載され得る磁気部材およびシャフトユニットを提供することが望ましい。さらに、そのようなシャフトユニットの製造方法を提供することが望ましい。

本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットは、軸方向に延在するシャフトと、そのシャフトに設けられた物理量分布発生源と、それら物理量分布発生源とシャフトとの双方に接しつつ物理量分布発生源をシャフトに保持する止め具とを有する。

本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットでは、止め具を用いて物理量分布発生源をシャフトに保持するようにしたので、例えばねじを用いた締結などの他の固定方法と比較して、シャフトの内部構造に関わらず、物理量分布発生源をシャフトに容易に取り付けできる。また、物理量分布発生源をシャフトに保持する際、止め具が物理量分布発生源とシャフトとの双方に接するので、例えば止め具が物理量分布発生源のみに接するようにする場合と比較して、より安定して保持される。

本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットの製造方法は、第１の軸方向位置規制部分を含むと共に軸方向に延在するシャフトと、第２の軸方向位置規制部分を含む物理量分布発生源と、第１の軸方向位置規制部分および第２の軸方向位置規制部分の双方に設置可能な止め具とを用意することと、物理量分布発生源の第２の位置規制部分に止め具を設置したのち、シャフトを軸方向に移動させつつ止め具を第１の軸方向位置規制部分に設置することで、物理量分布発生源をシャフトに保持することとを含む。

本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットの製造方法では、物理量分布発生源をシャフトに容易かつ安定的に取り付けできる。

本発明の一実施の形態としての位置検出装置は、シャフトユニットと、センサとを備える。シャフトユニットは、軸方向に延在するシャフトと、物理量分布を形成する物理量分布発生源と、それら物理量分布発生源とシャフトとの双方に接しつつ物理量分布発生源をシャフトに保持する止め具とを有し、軸方向に沿って移動可能なものである。センサは、軸方向に沿ったシャフトユニットの移動に伴い発生する物理量分布の変化を検出するものである。

本発明の一実施の形態としての位置検出装置では、止め具を用いて物理量分布発生源をシャフトに保持するようにしたので、例えばねじを用いた締結などの他の固定方法と比較して、シャフトに内部構造に関わらず、物理量分布発生源をシャフトに容易に取り付けできる。また、物理量分布発生源をシャフトに保持する際、止め具が物理量分布発生源とシャフトとの双方に接するので、例えばサークリップが物理量分布発生源のみに接するようにする場合と比較して、より安定して保持される。

本発明の一実施の形態としての磁気部材は、第１の磁石と、その第１の磁石を保持すると共に第１の方向に延びる第１の軸方向位置規制部分を含む磁石ホルダとを有する。

本発明の一実施の形態としての磁気部材では、第１の磁石を保持する磁石ホルダが第１の軸方向位置規制部分を含むようにしたので、例えば第１の軸方向位置規制部分に止め具を設置することで他の部材に固定され得る。

本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットおよび位置検出装置によれば、位置検出を可能としつつ、より製造性に優れた簡素な構造が実現できる。また、本発明の一実施の形態としてのシャフトユニットの製造方法によれば、上述のようなシャフトユニットを、より簡便に製造できる。さらに、本発明の一実施の形態としての磁気部材によれば、上述のシャフトユニットおよび位置検出装置に適用できる。
なお、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。

本発明の第１の実施の形態としての位置検出装置の全体構成を表す斜視図である。 図１Ａに示した位置検出装置の全体構成を表す正面図である。 図１Ａに示したシャフトの構成を表す斜視図である。 図１Ａに示したシャフトユニットからサークリップを取り外した状態を表す斜視図である。 図１Ａに示したシャフトユニットからサークリップを取り外した状態を表す正面図である。 図１Ａに示したサークリップの構成を表す平面図である。 図１Ａに示した位置検出装置の動作を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施の形態の第１変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図５Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 本発明の第１の実施の形態の第２変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図６Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 本発明の第１の実施の形態の第３変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図７Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 本発明の第２の実施の形態としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図８Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 図８Ａに示したシャフトユニットからサークリップを取り外した状態を表す斜視図である。 図８Ｂに示したシャフトユニットからサークリップを取り外した状態を表す正面図である。 図８Ａに示したシャフトユニットの製造方法における一工程を表す斜視図である。 図８Ａに示したシャフトユニットを備えた位置検出装置の動作を説明するための模式図である。 本発明の第２の実施の形態の第１変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図１１Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 本発明の第２の実施の形態の第２変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図１２Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 本発明の第２の実施の形態の第３変形例としてのシャフトユニットの全体構成を表す斜視図である。 図１３Ａに示したシャフトユニットの全体構成を表す正面図である。 その他の変形例としての磁気部材の要部構成を表す斜視図である。 その他の変形例としてのシャフトユニットの構成を表す正面図である。 図１５Ａに示したシャフトユニットの構成を表す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（磁気部材の一端部においてサークリップにより磁気部材をシャフトに保持するようにした例。）
２．第１の実施の形態の第１変形例（さらに、磁気部材の一端部にリングを設けるようにした例。）
３．第１の実施の形態の第２変形例（さらに、磁気部材の他端部にリングを設けるようにした例。）
４．第１の実施の形態の第３変形例（さらに、磁気部材の両端部にリングをそれぞれ設けるようにした例。）
５．第２の実施の形態（磁石部材の中央部においてサークリップにより磁気部材をシャフトに保持するようにした例。）
６．第２の実施の形態の第１変形例（さらに、磁気部材の一端部にリングを設けるようにした例。）
７．第２の実施の形態の第２変形例（さらに、磁気部材の他端部にリングを設けるようにした例。）
８．第２の実施の形態の第３変形例（さらに、磁気部材の両端部にリングをそれぞれ設けるようにした例。）
９．その他の変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［位置検出装置１の構成］
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る位置検出装置１の全体構成例を表す斜視図である。図１Ｂは、位置検出装置１を正面から眺めた正面図である。位置検出装置１は、例えばシャフトユニット２と、磁気センサ３とを備えている。この位置検出装置１では、シャフトユニット２が、例えば軸方向Ｙ１０（図１Ａなど参照）に沿って磁気センサ３に対し相対的に移動可能に設けられている。位置検出装置１は、磁気センサ３により、シャフトユニット２の軸方向Ｙ１０に沿った移動量や、軸方向Ｙ１０における、例えば磁気センサ３の位置を基準としたシャフトユニット２の相対位置を検出するものである。

［シャフトユニット２の構成］
シャフトユニット２は、シャフト１０と、磁気部材２０と、サークリップ３０とを有する。図２は、シャフト１０の外観を拡大して表す斜視図である。また、図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、図１Ａに示したシャフトユニット２からサークリップ３０を取り外した状態を表す斜視図および正面図である。磁気部材２０は、サークリップ３０により、シャフト１０に保持されている。図３Ａおよび図３Ｂに示したように、シャフトユニット２は、軸方向Ｙ１０（図１Ａなど参照）におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置を規制する軸方向位置規制部４０をさらに有する。軸方向位置規制部４０は、本発明の「軸方向位置規制部」に対応する一具体例であり、サークリップ３０と協働して、軸方向Ｙ１０におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置のずれを抑止するように機能する。

（シャフト１０）
図２に示したように、シャフト１０は、中心軸１０Ｊを有し、その中心軸１０Ｊの方向、すなわち軸方向Ｙ１０に沿って延在する略円柱状または略円筒状の剛性部材である。シャフト１０の周面１１には、例えばシャフト１０の先端ＦＥ近傍において、中心軸１０Ｊを取り巻く方向（軸方向Ｙ１０と直交する方向）に延在する溝部４１が設けられている。この溝部４１は、本発明の「第１の溝部」および「第１の軸方向位置規制部分」に対応する一具体例であり、前述の軸方向位置規制部４０の一部を構成するものである。また、溝部４１には、サークリップ３０の一部が嵌合するようになっている。

さらに、シャフト１０は、例えば軸方向Ｙ１０に沿って延在する平坦な当接面１２と、例えば軸方向Ｙ１０と交差する当接面１３とを有している。当接面１２は、磁気部材２０のうちの後出の当接面２２１と当接する面である。当接面１２および当接面２２１は、本発明の「回転方向位置規制部」に対応する一具体例であり、軸方向Ｙ１０と直交するシャフト１０の回転方向Ｒ１０（図２参照）における、シャフト１０と磁気部材２０との相対位置を規制するものである。すなわち、当接面１２と当接面２２１とが互いに当接することにより、回転方向Ｒ１０におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置のずれを抑止するようになっている。

（磁気部材２０）
磁気部材２０は、自らの周囲に磁場分布ＭＦ（後出の図４Ｂ参照）を形成するものであり、永久磁石２１と、その永久磁石２１を保持する磁石ホルダ２２とを有している。すなわち、この磁場分布が本発明の「物理量分布」に対応する一具体例であり、磁気部材２０が本発明の「物理量分布発生源」に対応する一具体例である。永久磁石２１は例えばフェライトや希土類元素を含有する硬質強磁性体を含んでいる。磁石ホルダ２２は、例えば樹脂や非磁性金属などからなる。

本実施の形態では、永久磁石２１は、Ｎ極部分２１ＮとＳ極部分２１Ｓとが軸方向Ｙ１０に沿って並ぶように、磁石ホルダ２２に保持されている。なお、図１Ａおよび図１Ｂでは、磁石ホルダ２２が永久磁石２１を１つのみ保持している例を示しているが、本開示はこれに限定されるものではなく、磁石ホルダ２２が永久磁石２１を２以上保持するようにしてもよい。

磁石ホルダ２２は、シャフト１０の当接面１２と当接する平坦な当接面２２１と、例えばシャフト１０の基端ＢＥ側においてシャフト１０の当接面１３と当接する端面２２２とを有している。当接面１３および端面２２２は、本発明の「軸方向位置規制部」に対応する一具体例であり、互いに協働して、軸方向Ｙ１０におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置のずれを抑止するように機能する。また、磁石ホルダ２２は、例えばシャフト１０の先端ＦＥ近傍において溝部４２を有している。この溝部４２は、本発明の「第２の溝部」および「第２の軸方向位置規制部分」に対応する一具体例であり、前述の軸方向位置規制部４０の一部を構成するものである。溝部４２は、回転方向Ｒ１０において溝部４１の延長上に位置している。このため、溝部４１に嵌合したサークリップ３０の環状部分３１（後出の図４Ａ）が溝部４２にも係合するようになっている。

（サークリップ３０）
サークリップ３０は、例えばシャフト１０の先端ＦＥ近傍において磁気部材２０とシャフト１０との双方に接しつつ、磁気部材２０をシャフト１０に保持する部材である。図４Ａは、サークリップ３０の外観を表す平面図である。サークリップ３０は、ギャップ３１Ｇを介して対向する端部３１１および端部３１２を含む環状部分３１を有している。サークリップ３０は、磁気部材２０のうちの永久磁石２１と異なる位置、具体的には環状部分３１の内面３１Ｓが溝部４１および溝部４２と当接するように軸方向位置規制部４０に設置される。その際、環状部分３１のギャップ３１Ｇが僅かに広がった状態となるので、環状部分３１はギャップ３１Ｇを元の間隔に戻すように、すなわち端部３１１と端部３１２とが互いに近づくように付勢力を溝部４１および溝部４２に付与する。このため、シャフト１０と磁気部材２０とが互いに接近する方向へ締め付けられるので、磁気部材２０がシャフト１０に保持されるようになっている。なお、端部３１１および端部３１２には、それぞれ開口３１１Ｋおよび開口３１２Ｋが設けられているとよい。サークリップ３０を軸方向位置規制部４０に設置する際、開口３１１Ｋおよび開口３１２Ｋにそれぞれ工具を挿入するなどしてギャップ３１Ｇを広げることができるからである。

［磁気センサ３の構成］
磁気センサ３は、シャフトユニット２における磁気部材２０の永久磁石２１が形成する磁場分布ＭＦ（図４Ｂ）を検出するものであり、例えば磁気抵抗効果素子などのセンサ素子３Ｓ（図１Ａ）を有している。磁気センサ３は、本発明の「センサ」に対応する一具体例である。

［シャフトユニット２の製造方法］
このシャフトユニット２は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、上述したシャフト１０と、磁気部材２０と、サークリップ３０とをそれぞれ用意する。次に、磁気部材２０の磁石ホルダ２２における溝部４２にサークリップ３０を設置する。そののち、シャフト１０を軸方向Ｙ１０に移動させつつサークリップ３０を溝部４１に設置する。その際、シャフト１０の先端ＦＥをサークリップ３０の環状部分３１の内側に挿入するように軸方向Ｙ１０に移動させる。そうすることで、磁気部材２０をシャフト１０に保持させる。以上により、シャフトユニット２が完成する。

あるいは、シャフト１０と、磁気部材２０と、サークリップ３０とをそれぞれ用意したのち、まず、当接面１２と当接面２２１とを当接させるようにシャフト１０に磁気部材２０を載置し、次いでサークリップ３０を溝部４１および溝部４２に嵌合させるようにしてもよい。その際、サークリップ３０を、ギャップ３１Ｇを広げながらシャフト１０の先端ＦＥ側から軸方向Ｙ１０に沿って移動させることで、溝部４１および溝部４２に嵌合させるとよい。

［位置検出装置１の作用および効果］
本実施の形態の位置検出装置１では、上述したように、シャフトユニット２が、例えば軸方向Ｙ１０に沿って磁気センサ３に対し相対的に移動可能に設けられている。位置検出装置１は、磁気センサ３を用いて、シャフトユニット２の軸方向Ｙ１０に沿った移動量や、軸方向Ｙ１０における、例えば磁気センサ３の位置を基準としたシャフトユニット２の相対位置を検出することができる。より具体的には、位置検出装置１では、例えば図４Ｂに示したように、磁気センサ３に内蔵されるセンサ素子３Ｓが、磁気部材２０の永久磁石２１の形成する磁場分布ＭＦが及ぶ範囲に設置されている。図４Ｂは、位置検出装置１の動作を説明するための模式図であり、永久磁石２１と、その永久磁石２１の周囲に現れる磁力線ＭＬとを描いている。図４Ｂに示したように、軸方向Ｙ１０に沿って、例えば紙面右方向へシャフトユニット２が移動することにより相対的にセンサ素子３Ｓが破線で示した位置Ｐ１から実線で示した位置Ｐ２に紙面左方向へ移動するとする。その際、センサ素子３Ｓは、シャフトユニット２の移動に伴い発生する、自らに及ぶ磁場の強度変化を検出することとなる。センサ素子３Ｓが磁気抵抗効果素子である場合、センサ素子３Ｓに付与される磁場の強度変化は抵抗値の変化として検出される。位置Ｐ１での抵抗値と位置Ｐ２での抵抗値との比較により、センサ素子３Ｓに対するシャフトユニット２が移動量を算出できる。なお、センサ素子３Ｓが磁気抵抗効果素子である場合の、センサ素子３Ｓに付与される磁場の強度とセンサ素子３Ｓの抵抗値との関係は既知であるとする。

本実施の形態の位置検出装置１では、サークリップ３０を用いて磁気部材２０をシャフト１０に保持するようにした。このため、例えばねじを用いた締結などの他の固定方法と比較して、シャフト１０の内部構造に関わらず、磁気部材２０をシャフトに容易に取り付けできる。また、位置検出装置１は、ねじによる締結を要する構造と比較して、軽量化や小型化に適している。また、磁気部材２０をシャフト１０に保持する際、サークリップ３０が磁気部材２０とシャフト１０との双方に接するので、例えばサークリップ３０が磁気部材２０のみに接するようにする場合と比較して、より安定して保持される。このため、位置検出装置１によれば、シャフトユニット２と磁気センサ３との相対位置検出を可能としつつ、より製造性に優れた簡素な構造が実現できる。また、シャフトユニット２の製造方法によれば、上述のようなシャフトユニット２を、より簡便に製造できる。

また、位置検出装置１は、溝部４１および溝部４２を含む軸方向位置規制部４０、ならびに当接面１３および端面２２２を有するようにしたので、軸方向Ｙ１０におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置のずれを抑止できる。さらに、位置検出装置１は、当接面１２および当接面２２１を含む回転方向位置規制部を有するようにしたので、シャフト１０の回転方向Ｒ１０におけるシャフト１０と磁気部材２０との相対位置のずれを抑止できる。よって、より高精度の位置検出が可能となる。また、サークリップ３０は、磁気部材２０のうちの永久磁石２１と異なる位置に設置されるようにしたので、例えばサークリップ３０が磁性材料を含んでいても、磁場分布ＭＦへの影響を低減することができる。

＜２．第１の実施の形態の第１変形例＞
［シャフトユニット２Ａの構成］
図５Ａは、本発明の第１の実施の形態の第１変形例としてのシャフトユニット２Ａの全体構成例を表す斜視図である。図５Ｂは、シャフトユニット２Ａを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ａは、さらに、磁気部材２０の一端部にリング５１を設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第１の実施の形態におけるシャフトユニット２と実質的に同じ構造である。リング５１は、軸方向Ｙ１０におけるサークリップ３０と永久磁石２１との間に設けられており、磁気部材２０がシャフト１０から脱落するのを防止する離間防止部材である。シャフト１０と磁気部材２０とがサークリップ３０により保持された状態でリング５１の内面がシャフト１０および磁気部材２０の双方と接することで、磁気部材２０がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ａによれば、磁気部材２０をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜３．第１の実施の形態の第２変形例＞
［シャフトユニット２Ｂの構成］
図６Ａは、本発明の第１の実施の形態の第２変形例としてのシャフトユニット２Ｂの全体構成例を表す斜視図である。図６Ｂは、シャフトユニット２Ｂを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｂは、さらに、磁気部材２０の他端部にリング５２を設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第１の実施の形態におけるシャフトユニット２と実質的に同じ構造である。リング５２は、永久磁石２１よりも基端ＢＥ側に設けられており、磁気部材２０がシャフト１０から脱落するのを防止する離間防止部材である。シャフト１０と磁気部材２０とがサークリップ３０により保持された状態でリング５２の内面がシャフト１０および磁気部材２０の双方と接することで、磁気部材２０がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ｂによれば、磁気部材２０をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜４．第１の実施の形態の第３変形例＞
［シャフトユニット２Ｃの構成］
図７Ａは、本発明の第１の実施の形態の第３変形例としてのシャフトユニット２Ｃの全体構成例を表す斜視図である。図７Ｂは、シャフトユニット２Ｃを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｃは、さらに、磁気部材２０の両端部にリング５１およびリング５２をそれぞれ設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第１の実施の形態におけるシャフトユニット２と実質的に同じ構造である。リング５１は軸方向Ｙ１０におけるサークリップ３０と永久磁石２１との間に設けられており、リング５２は永久磁石２１よりも基端ＢＥ側に設けられている。シャフト１０と磁気部材２０とがサークリップ３０により保持された状態でリング５１の内面およびリング５２の内面がいずれもシャフト１０および磁気部材２０の双方と接することで、磁気部材２０がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ｃによれば、磁気部材２０をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜５．第２の実施の形態＞
［シャフトユニット２Ｄの構成］
図８Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るシャフトユニット２Ｄの全体構成例を表す斜視図である。図８Ｂは、シャフトユニット２Ｄを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｄは、軸方向Ｙ１０において隣り合う永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとを保持する磁石ホルダ２２を有している。シャフトユニット２Ｄでは、サークリップ３０は、永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとの間に位置している。

図９Ａは、シャフトユニット２Ｄからサークリップ３０を取り外した状態を表す斜視図である。図９Ｂは、シャフトユニット２Ｄからサークリップ３０を取り外した状態を表す正面図である。図９Ａおよび図９Ｂに示したように、シャフト１０には、中心軸１０Ｊを取り巻くように中心軸１０Ｊと直交する方向へ延在する溝部４３が設けられており、磁気部材２３の磁石ホルダ２２には、永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとの間に、やはり中心軸１０Jを取り巻くように中心軸１０Ｊと直交する方向へ延在する溝部４４が設けられている。磁気部材２３の当接面２２１がシャフト１０の当接面１２と当接するように磁気部材２３がシャフト１０に載置された状態において、軸方向Ｙ１０に沿った方向における溝部４３の位置と溝部４４の位置とが一致している。サークリップ３０は、溝部４３と溝部４４との双方に嵌合するように設置されることで、磁気部材２０をシャフト１０に保持するようになっている。

［シャフトユニット２Ｄの製造方法］
このシャフトユニット２Ｄは、例えば以下のようにして製造することができる。まず、上述したシャフト１０と、磁気部材２３と、サークリップ３０とをそれぞれ用意する。次に、図１０Ａに示したように、磁気部材２３の磁石ホルダ２２における溝部４４にサークリップ３０を設置する。そののち、シャフト１０を軸方向Ｙ１０に移動させつつサークリップ３０を溝部４３に設置する。その際、シャフト１０の先端ＦＥをサークリップ３０の環状部分３１の内側に挿入するように軸方向Ｙ１０に移動させる。そうすることで、磁気部材２３をシャフト１０に保持させる。その際、サークリップ３０を、ギャップ３１Ｇを広げながらシャフト１０の先端ＦＥ側から軸方向Ｙ１０に沿って移動させることで、溝部４３に嵌合させるとよい。以上により、シャフトユニット２Ｄが完成する。

［シャフトユニット２Ｄの作用および効果］
本実施の形態のシャフトユニット２Ｄでは、上述したように、軸方向Ｙ１０において隣り合う永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとを保持する磁石ホルダ２２を有するようにした。このため、このシャフトユニット２Ｄを用いた位置検出装置によれば、磁気センサ３を用いて、シャフトユニット２Ｄの軸方向Ｙ１０に沿った移動量や、軸方向Ｙ１０における、例えば磁気センサ３の位置を基準としたシャフトユニット２Ｄの相対位置をより高い精度で検出することができる。より具体的には、シャフトユニット２Ｄを備えた位置検出装置では、例えば図１０Ｂに示したように、磁気センサ３に内蔵されるセンサ素子３Ｓが、磁気部材２３の永久磁石２１Ａおよび永久磁石２１Ｂの形成する磁場分布ＭＦが及ぶ範囲に設置されている。図１０Ｂは、シャフトユニット２Ｄを備えた位置検出装置の動作を説明するための模式図であり、永久磁石２１Ａ，２１Ｂと、それら永久磁石２１Ａ，２１Ｂの周囲に現れる磁力線ＭＬとを描いている。シャフトユニット２Ｄでは、永久磁石２１ＡがＳ極部分２１ＡＳとＮ極部分２１ＡＮとを含み、永久磁石２１ＢがＳ極部分２１ＢＳとＮ極部分２１ＢＮとを含んでいる。図１０Ｂに示したように、軸方向Ｙ１０に沿って、例えば紙面右方向へシャフトユニット２Ｄが移動することにより相対的にセンサ素子３Ｓが破線で示した位置Ｐ１から実線で示した位置Ｐ２に紙面左方向へ移動するとする。その際、センサ素子３Ｓは、シャフトユニット２Ｄの移動に伴い発生する、自らに及ぶ磁場の強度変化を検出することとなる。センサ素子３Ｓが磁気抵抗効果素子である場合、センサ素子３Ｓに付与される磁場の強度変化は抵抗値の変化として検出される。位置Ｐ１での抵抗値と位置Ｐ２での抵抗値との比較により、センサ素子３Ｓに対するシャフトユニット２が移動量を算出できる。特に、図４Ｂに示したシャフトユニット２と比較して、磁力線ＭＬの向きがより小さいピッチで変化するようになっている。このため、シャフトユニット２Ｄの軸方向Ｙ１０に沿ったより微小な移動量を高い精度で検出できる。

また、本実施の形態のシャフトユニット２Ｄでは、軸方向Ｙ１０に沿った磁気部材２３の中間位置にサークリップ３０を設置するようにしたので、磁気部材２３をシャフト１０に対しより安定的に保持させることができる。

＜６．第２の実施の形態の第１変形例＞
［シャフトユニット２Ｅの構成］
図１１Ａは、本発明の第２の実施の形態の第１変形例としてのシャフトユニット２Ｅの全体構成例を表す斜視図である。図１１Ｂは、シャフトユニット２Ｅを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｅは、さらに、磁気部材２０の一端部にリング５１を設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第２の実施の形態におけるシャフトユニット２Ｄと実質的に同じ構造である。リング５１は、永久磁石２１Ａよりも先端ＦＥ側に設けられており、磁気部材２３がシャフト１０から脱落するのを防止する離間防止部材である。シャフト１０と磁気部材２３とがサークリップ３０により保持された状態でリング５１の内面がシャフト１０および磁気部材２３の双方と接することで、磁気部材２３がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ｅによれば、磁気部材２３をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜７．第２の実施の形態の第２変形例＞
［シャフトユニット２Ｆの構成］
図１２Ａは、本発明の第２の実施の形態の第２変形例としてのシャフトユニット２Ｆの全体構成例を表す斜視図である。図１２Ｂは、シャフトユニット２Ｆを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｆは、さらに、磁気部材２３の他端部にリング５２を設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第２の実施の形態におけるシャフトユニット２Ｄと実質的に同じ構造である。リング５２は、永久磁石２１Ｂよりも基端ＢＥ側に設けられており、磁気部材２３がシャフト１０から脱落するのを防止する離間防止部材である。シャフト１０と磁気部材２３とがサークリップ３０により保持された状態でリング５２の内面がシャフト１０および磁気部材２３の双方と接することで、磁気部材２３がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ｆによれば、磁気部材２３をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜８．第２の実施の形態の第３変形例＞
［シャフトユニット２Ｇの構成］
図１３Ａは、本発明の第２の実施の形態の第３変形例としてのシャフトユニット２Ｇの全体構成例を表す斜視図である。図１３Ｂは、シャフトユニット２Ｇを正面から眺めた正面図である。シャフトユニット２Ｇは、さらに、磁気部材２３の両端部にリング５１およびリング５２をそれぞれ設けるようにしたものである。その点を除き、他は上記第２の実施の形態におけるシャフトユニット２Ｄと実質的に同じ構造である。リング５１は永久磁石２１Ａよりも先端ＦＥ側に設けられており、リング５２は永久磁石２１Ｂよりも基端ＢＥ側に設けられている。シャフト１０と磁気部材２３とがサークリップ３０により保持された状態でリング５１の内面およびリング５２の内面がいずれもシャフト１０および磁気部材２３の双方と接することで、磁気部材２３がシャフト１０から脱落するのを防止するようになっている。

本変形例としてのシャフトユニット２Ｇによれば、磁気部材２３をシャフト１０により安定して保持することができ、より取り扱い性に優れる。

＜９．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、磁石ホルダ２２に１つの溝部４１もしくは１つの溝部４４が設けられた例を示したが、図１４に示した磁気部材２３Ａのように、磁石ホルダ２２に２つの溝部分４５Ａおよび溝部分４５Ｂを含む溝部４５を設けるようにしてもよい。この場合、サークリップ３０が、例えば２つの溝部分４５Ａおよび溝部分４５Ｂの双方に嵌合することで、磁気部材２３Ａをシャフト１０に保持することができる。

また、本発明では、軸方向位置規制部および回転方向位置規制部は、上記実施の形態等に示したものに限定されない。本発明は、例えば図１５Ａおよび図１５Ｂに示したシャフトユニット２Ｈのように、磁気部材２０Ａと、シャフト１０Ａとを備えたものであってもよい。磁気部材２０Ａは、磁石ホルダ２２の当接面２２１に、凸部２２Ｔ１、凸部２２Ｔ２および凹部２２Ｕを設けるようにしたものである。シャフト１０Ａは、当接面１２に凹部１５Ｕ１、凹部１５Ｕ２および凸部１４を設けるようにしたものである。なお、シャフト１０Ａには、端面２２２と当接する当接面１３が存在しない。磁気部材２０Ａでは、凸部２２Ｔ１、凸部２２Ｔ２および凹部２２Ｕが、いずれも、例えば端面２２２に平行であって中心軸１０Ｊと直交する方向（図１５Ａにおいて紙面に直交する方向）へ、磁気部材２０Ａの全幅に亘って延在している。シャフト１０Ａでは、凹部１５Ｕ１、凹部１５Ｕ２および凸部１４が、いずれも、凸部２２Ｔ１、凸部２２Ｔ２および凹部２２Ｕと同方向へ、シャフト１０Ａの全幅に亘って延在している。なお、図１５Ａは、本発明のその他の変形例としてのシャフトユニット２Ｈの構成を表す正面図である。図１５Ｂは、シャフトユニット２Ｈにおける、中心軸１０Ｊと直交すると共に凸部２２Ｔ１を通る断面、もしくは中心軸１０Ｊと直交すると共に凸部２２Ｔ２を通る断面の構成を表す断面図である。シャフトユニット２Ｈでは、凸部２２Ｔ１および凸部２２Ｔ２がそれぞれ凹部１５Ｕ１および凹部１５Ｕ２に嵌合し、凹部２２Ｕに凸部１４が嵌合するようになっている。これにより、シャフト１０に対し磁気部材２０が軸方向Ｙ１０および回転方向Ｒ１０の双方において位置ずれが防止され、安定して保持される。なお、本発明の軸方向位置規制部は、溝部、凸部および凹部に限定されるものではなく、例えば段差部などの他の形状であってもよい。

また、上記実施の形態等で説明した止め具としてのサークリップは、シャフトユニットにおいて離間防止部材としての機能を兼ねていてもよい。さらに、止め具としてのサークリップは、シャフトユニットにおいて２以上設けられていてもよい。

また、上記実施の形態および変形例では、物理量の分布として、永久磁石の回転により発生する磁場の分布を例示すると共に、センサとして、永久磁石の近傍に発生する磁場の強度に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。センサとして、例えば物理量として磁場を検出するものであればホール素子を用いてもよい。さらに、物理量として磁場以外のもの、具体的には熱、湿度、歪み、ガスなどを検出するセンサを用いてもよい。具体的には、温度センサ、湿度センサ、圧電センサ、酸素センサなどが挙げられる。

本発明の位置検出装置は、例えば自動車などの車両に搭載される手動変速機に設置され、シフトレバーの操作位置の検出に適用される可能性を有する。

１…位置検出装置、２，２Ａ〜２Ｈ…シャフトユニット、３…磁気センサ、３Ｓ…センサ素子、１０，１０Ａ…シャフト、１０Ｊ…中心軸、Ｒ１０…回転方向、Ｙ１０…軸方向、１１…周面、１２，１３…当接面、２０，２０Ａ，２３，２３Ａ…磁気部材、２１…永久磁石、２２…磁石ホルダ、２２２…端面、３０…サークリップ、４０…軸方向位置規制部、４１…溝部、４２…溝部、５１，５２…リング、ＦＥ…先端、ＢＥ…基端。

Claims (18)

1. 軸方向に延在するシャフトと、
   前記シャフトに設けられた物理量分布発生源と、
   前記物理量分布発生源と前記シャフトとの双方に接しつつ、前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持する止め具と、
   前記軸方向における前記シャフトと前記物理量分布発生源との相対位置を規制する軸方向位置規制部と
   を有し、
   前記軸方向位置規制部は、前記シャフトに設けられた第１の溝部と、前記物理量分布発生源に設けられた第２の溝部とを含み、
   前記止め具は、前記第１の溝部および前記第２の溝部の双方と嵌合することで前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持するようになっている
   シャフトユニット。
2. 軸方向に延在するシャフトと、
   前記シャフトに設けられた物理量分布発生源と、
   前記物理量分布発生源と前記シャフトとの双方に接しつつ、前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持する止め具と、
   前記軸方向における前記シャフトと前記物理量分布発生源との相対位置を規制する軸方向位置規制部と
   を有し、
   前記軸方向位置規制部は、前記シャフトに設けられた第１の軸方向位置規制部分と、前記物理量分布発生源に設けられた第２の軸方向位置規制部分とを含み、
   前記第１の軸方向位置規制部分は、第１の凸部または第１の凹部であり、
   前記第２の軸方向位置規制部分は、前記第１の凸部と嵌合する第２の凹部、または前記第１の凹部と嵌合する第２の凸部である
   シャフトユニット。
3. 前記軸方向と直交する前記シャフトの回転方向における前記シャフトと前記物理量分布発生源との相対位置を規制する回転方向位置規制部、をさらに有する
   請求項１または請求項２に記載のシャフトユニット。
4. 前記回転方向位置規制部は、前記シャフトに設けられて前記軸方向に沿って延びる第１の当接面と、前記物理量分布発生源に設けられて前記軸方向に沿って延びる、前記第１の当接面と当接する第２の当接面と、を含む
   請求項３記載のシャフトユニット。
5. 前記物理量分布発生源が前記シャフトから脱落するのを防止する離間防止部材をさらに有する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシャフトユニット。
6. 前記止め具は、前記離間防止部材を兼ねている
   請求項５記載のシャフトユニット。
7. 前記止め具は、前記物理量分布発生源のうちの前記軸方向における第１端部に位置し、
   前記離間防止部材は、前記物理量分布発生源のうちの前記軸方向における前記第１端部と反対側の第２端部に位置する
   請求項５記載のシャフトユニット。
8. 前記物理量分布発生源が前記シャフトから脱落するのを防止する第１の離間防止部材および第２の離間防止部材をさらに有し、
   前記第１の離間防止部材は、前記物理量分布発生源のうちの前記軸方向における第１端部に位置し、
   前記第２の離間防止部材は、前記物理量分布発生源のうちの前記軸方向における前記第１端部と反対側の第２端部に位置する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシャフトユニット。
9. 前記物理量分布発生源は、１以上の磁石と、前記１以上の磁石を保持する一の磁石ホルダとを含む
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のシャフトユニット。
10. 前記止め具は、前記シャフトの前記軸方向において前記物理量分布発生源のうちの前記１以上の磁石と異なる位置にある
    請求項９記載のシャフトユニット。
11. 前記磁石ホルダは、前記１以上の磁石として前記軸方向において隣り合う第１の磁石および第２の磁石を保持し、
    前記止め具は、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に位置する
    請求項９または請求項１０記載のシャフトユニット。
12. 第１の溝部を含むと共に軸方向に延在するシャフトと、第２の溝部を含む物理量分布発生源と、前記第１の溝部および前記第２の溝部の双方に嵌合可能な止め具とを用意することと、
    前記物理量分布発生源の前記第２の溝部に前記止め具を嵌合させたのち、前記シャフトを前記軸方向に移動させつつ前記止め具を前記第１の溝部に嵌合させることで、前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持することと
    を含む
    シャフトユニットの製造方法。
13. 軸方向に延在するシャフトと、物理量分布を形成する物理量分布発生源と、前記物理量分布発生源と前記シャフトとの双方に接しつつ前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持する止め具と、前記軸方向における前記シャフトと前記物理量分布発生源との相対位置を規制する軸方向位置規制部とを有し、前記軸方向に沿って移動可能なシャフトユニットと、
    前記軸方向に沿った前記シャフトユニットの移動に伴い発生する前記物理量分布の変化を検出するセンサと
    を備え、
    前記軸方向位置規制部は、前記シャフトに設けられた第１の溝部と、前記物理量分布発生源に設けられた第２の溝部とを含み、
    前記止め具は、前記第１の溝部および前記第２の溝部の双方と嵌合することで前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持するようになっている
    位置検出装置。
14. 軸方向に延在するシャフトと、物理量分布を形成する物理量分布発生源と、前記物理量分布発生源と前記シャフトとの双方に接しつつ前記物理量分布発生源を前記シャフトに保持する止め具と、前記軸方向における前記シャフトと前記物理量分布発生源との相対位置を規制する軸方向位置規制部とを有し、前記軸方向に沿って移動可能なシャフトユニットと、
    前記軸方向に沿った前記シャフトユニットの移動に伴い発生する前記物理量分布の変化を検出するセンサと
    を備え、
    前記軸方向位置規制部は、前記シャフトに設けられた第１の軸方向位置規制部分と、前記物理量分布発生源に設けられた第２の軸方向位置規制部分とを含み、
    前記第１の軸方向位置規制部分は、第１の凸部または第１の凹部であり、
    前記第２の軸方向位置規制部分は、前記第１の凸部と嵌合する第２の凹部、または前記第１の凹部と嵌合する第２の凸部である
    位置検出装置。
15. 第１の溝部を含むと共に軸方向に延在するシャフト、に保持される磁気部材であって、
    第１の磁石と、
    前記第１の磁石を保持すると共に第２の溝部を含む磁石ホルダと
    を有し、
    前記シャフトに対し、前記第１の溝部および前記第２の溝部の双方と嵌合する止め具により保持される
    磁気部材。
16. 前記軸方向において前記第２の溝部から見て前記第１の磁石と反対側に設けられた第２の磁石をさらに有し、
    前記磁石ホルダは、前記第２の磁石を保持する
    請求項１５記載の磁気部材。
17. 第１の凸部または第１の凹部を含むと共に軸方向に延在するシャフト、に保持される磁気部材であって、
    第１の磁石と、
    前記第１の凸部と嵌合する第２の凹部または前記第１の凹部と嵌合する第２の凸部を含み、前記第１の磁石を保持する磁石ホルダと
    を有し、
    前記シャフトに対し、前記磁石ホルダと前記シャフトとの双方に接する止め具により保持される
    磁気部材。
18. 前記軸方向において前記第２の凸部または前記第２の凹部から見て前記第１の磁石と反対側に設けられた第２の磁石をさらに有し、
    前記磁石ホルダは、前記第２の磁石を保持する
    請求項１７記載の磁気部材。