JP6970560B2

JP6970560B2 - 直動システム

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Publication number: JP6970560B2
Application number: JP2017174360A
Authority: JP
Inventors: 司瓶子; 紀知大木
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: JP2019049493A

Description

本発明は、直進移動する直動体と、直動体の変位量を検出する変位検出装置と、を備えた直動システムに関する。

特許文献１には、計測対象物に追従して変位する変位部材に取り付けられる磁石と、磁石に対向して配置される磁気センサと、変位部材を計測対象物に向けて付勢するコイルばねと、を備えた変位検出装置が開示されている。この変位検出装置では、計測対象物の変位に応じて磁石の位置が変化し、磁石の位置の変化に伴って磁気センサを通過する磁束の方向や大きさが変化するため、磁気センサの出力値に基づいて計測対象物の変位量を特定することができる。

特開２０１５−１０８７６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の変位検出装置では、磁石が取り付けられる変位部材がケースによって片持ち支持されているため、変位検出装置によって計測対象物の変位量を検出する際に、変位部材が傾斜し、変位方向と直交する方向における磁気センサと磁石との間隔が変化するおそれがある。磁気センサの出力値は、磁気センサと磁石との間隔の変化の影響を受けて変化しやすいため、磁気センサと磁石とが近づく方向に変位部材が傾いた状態や磁気センサと磁石とが離れる方向に変位部材が傾いた状態で検出された変位量は、実際の変位量に対して誤差を有することになり、結果として変位検出装置の検出精度が低下するおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、直動体の変位量を検出する変位検出装置の検出精度を向上させることを目的とする。

第１の発明は、変位検出装置による変位検出対象である直動体は、変位部材の先端に設けられる接触端部が接触する接触部を有し、変位部材の接触端部および直動体の接触部の一方が凸部とされ、他方が凹部とされるとともに、凸部と凹部とが接触することを特徴とする直動システムである。

第１の発明では、凸部と凹部とが接触することにより、支持孔の軸心に対する変位部材の傾きが規制されるので、変位部材が、直動体の直進移動に対して傾くことなく追従できる。

第２の発明は、凹部には、凸部と接触して変位部材と直動体とが近づくにしたがって、支持孔の軸心に対する変位部材の中心軸の傾き角を小さくする傾斜面が設けられることを特徴とする。

第２の発明では、変位部材と直動体とが近づくにしたがって、変位部材の傾き角が小さくなるので、直動体に対する変位部材の位置決め精度を向上できる。

第３の発明は、凸部には、凹部の傾斜面に接触する曲面部が設けられることを特徴とする。

第３の発明では、曲面部が凹部の傾斜面に接触する構成であるので、凸部を凹部の傾斜面によりスムーズに案内し、位置決めすることができる。

第４の発明は、変位部材の接触端部は、直動体が所定の移動量未満では直動体の接触部と接触しないことを特徴とする。

第４の発明では、直動システムの動作中において、直動体が所定の移動量以上となったときにのみ直動体の変位量を検出できればよいので、変位部材の長さや圧縮コイルばねの長さを短くできる。

第５の発明は、直動体は、油圧弁装置のスプールであって、接触部は、スプールの端部に設けられることを特徴とする。

第５の発明では、凸部と凹部とが接触することにより、スプールに対する変位部材の傾きが規制されるので、変位部材が、スプールの直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、油圧弁装置のスプールの変位量（ストローク量）を高い検出精度で検出することができる。

第６の発明は、変位部材が、支持孔内でのガタによる支持孔の軸心に対する傾きが最大であっても凸部が凹部に接触するように構成されることを特徴とする。

第６の発明では、支持孔と支持孔に挿通される変位部材との間でガタが生じた場合であっても、凸部と凹部とを接触させることができる。

本発明によれば、直動体の変位量を検出する変位検出装置の検出精度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧弁システムを示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る変位検出装置を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係る油圧弁システムにおけるスプールの端部とロッド部材の先端部の拡大図である。比較例に係る油圧弁システムにおけるスプールの端部とロッド部材の先端部の拡大図である。スプールに対するロッド部材の位置決めについて説明する図であり、ロッド部材が傾斜した状態を示す。スプールに対するロッド部材の位置決めについて説明する図であり、ロッド部材の傾斜が凹部により抑制された状態を示す。本発明の第２実施形態に係る油圧弁システムを示す断面図である。ロッド部材の接触端部がスプールの凹部に接触する前の状態を示す図である。ロッド部材の接触端部がスプールの凹部に接触した瞬間の状態を示す図である。最大傾斜状態にあるロッド部材の接触端部、スプールの凹部、およびスプールの端面の位置関係を示す模式図である。本発明の実施形態の変形例１−１に係る油圧弁システムにおけるスプールの端部とロッド部材の先端部の拡大図である。本発明の実施形態の変形例１−２に係る油圧弁システムにおけるスプールの端部とロッド部材の先端部の拡大図である。本発明の実施形態の変形例２に係る油圧弁システムにおけるスプールの端部とロッド部材の先端部の拡大図である。本発明の実施形態の変形例３に係る直動システムを示す断面図である。

＜第１実施形態＞
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る直動システムについて説明する。本第１実施形態では、スプール５１を有する油圧弁装置５０と、スプール５１の変位量を検出する変位検出装置１００と、を備える油圧弁システム１を直動システムとして説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧弁システム１を示す断面図である。

図１に示すように、油圧弁装置５０は、円筒状のスリーブ５２と、スリーブ５２内に配置され軸方向に往復動するスプール５１と、を備える。油圧弁装置５０には、スリーブ５２の内周面と、スプール５１の端面５１ａと、変位検出装置１００の突出部１２ｈの端面と、により油室５３が画成される。油圧弁装置５０では、スリーブ５２に設けられた給排孔５２ａを通じて油室５３に対して作動油が給排されることでスプール５１が軸方向に変位する。スプール５１が変位することでスリーブ５２に形成されるポート（不図示）の開閉が制御される。変位検出装置１００は、スプール５１の端面５１ａに対向するようにスリーブ５２の端部に取り付けられる。

変位検出装置１００は、油圧弁装置５０のスプール（弁体）５１の変位量（ストローク量）を検出するストロークセンサである。

変位検出装置１００は、直進移動する直動体であるスプール５１に追従して変位する変位部材としてのロッド部材２２と、ロッド部材２２をスプール５１に向けて付勢する圧縮コイルばね２７と、ロッド部材２２の一端側に配置されロッド部材２２とともに変位する磁石２４と、ロッド部材２２を変位方向に往復動自在に支持する支持部材としてのケース１２と、磁石２４の変位方向と直交する方向において磁石２４に対向するようにケース１２に配置される磁気検出部３２と、を備える。

ケース１２は、有底筒状のケース本体１２０と、ケース本体１２０の開口部１２ｇを塞ぐ蓋部材１４と、を有する。ケース本体１２０および蓋部材１４は、それぞれ真鍮等の非磁性材により形成される。ケース本体１２０は、円筒状の円筒部１２ａと、円筒部１２ａの一端側に設けられる底部１２ｂと、円筒部１２ａの他端側に設けられる開口部１２ｇと、円筒部１２ａの内部に形成される収容部１２ｃと、を有する。収容部１２ｃには、圧縮コイルばね２７および磁石２４とともにロッド部材２２の一部が収容される。

円筒部１２ａには、円筒部１２ａの外周面に開口し収容部１２ｃに向かって窪む固定穴１２ｅが形成される。固定穴１２ｅは非貫通の段付き穴であり、この固定穴１２ｅ内に磁気検出部３２が固定される。

ケース本体１２０の底部１２ｂには、ロッド部材２２の軸部２２ａが挿通する支持孔１２ｄが貫通して形成される。支持孔１２ｄには、ロッド部材２２の軸部２２ａを摺動自在に支持する軸受であるブッシュ１８が軸方向に離間して２カ所に設けられる。ブッシュ１８が２カ所に設けられることで、ケース本体１２０に片持ち支持されるロッド部材２２の軸心が支持孔１２ｄの軸心である支持軸心Ｏに対して傾くことを抑制できる。ブッシュ１８は、１カ所に設けられてもよく、この場合、ケース本体１２０の軸方向長さを短縮できる。

ケース本体１２０の底部１２ｂには、収容部１２ｃと外部とを連通する連通孔１２ｆが支持孔１２ｄの周囲に複数形成される。連通孔１２ｆの一端は、油圧弁装置５０の油室５３に開口しており、収容部１２ｃ内には連通孔１２ｆを通じて油室５３内の作動油が流入する。つまり、収容部１２ｃは、作動油で満たされている。

ロッド部材２２は、ブッシュ１８を介してケース本体１２０により摺動自在に支持される円柱形状の軸部２２ａと、軸部２２ａの先端に設けられる半球形状の接触端部２２ｂと、軸部２２ａの基端に形成され軸部２２ａの径方向外側に向かって延びる略円板状のフランジ２２ｃと、を有する。

ロッド部材２２は、ケース１２と同様に非磁性材により形成される。ロッド部材２２の接触端部２２ｂにはスプール５１が当接するため、真鍮よりも硬度の高いオーステナイト系ステンレス鋼等によりロッド部材２２が形成される。

フランジ２２ｃには、軸部２２ａとは反対側に延在する円柱形状の保持軸２２ｄが軸部２２ａと同軸上に設けられる。保持軸２２ｄの先端部には、後述するナット２６の雌ねじが螺合する雄ねじが形成される。設計上では、ロッド部材２２の中心軸と支持孔１２ｄの支持軸心Ｏとが同軸上に配置されるように、ロッド部材２２はケース本体１２０により支持される。

磁石２４は、ＮｄやＳｍ等の希土類元素を含む円筒状に形成された永久磁石であり、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとが保持軸２２ｄの軸方向に並ぶように、保持軸２２ｄの外周に配置される。磁石２４は、保持軸２２ｄが挿通する挿通孔２４ｃを有し、挿通孔２４ｃから突き出た保持軸２２ｄの先端部にワッシャ２５を介してナット２６が装着される。これにより、磁石２４は、フランジ２２ｃとナット２６およびワッシャ２５により挟持された状態で保持軸２２ｄに固定される。ナット２６およびワッシャ２５は、磁性材により形成される。ナット２６およびワッシャ２５は、フランジ２２ｃとの間で磁石２４を挟持する部品であって、スプール５１に追従して変位方向に変位する変位部材の構成部品である。

磁石２４は、ロッド部材２２に固定されるので、ロッド部材２２とともにスプール５１に追従し、変位範囲Ｒ１内で支持軸心Ｏに沿って変位する。本実施形態では、スプール５１にロッド部材２２が常に接触した状態が保たれるため、スプール５１の変位範囲Ｒ２と、磁石２４の変位範囲Ｒ１は等しい。磁石２４の変位に伴う磁界の変化は、磁気検出部３２によって検出される。

磁気検出部３２は、磁石２４の変位に伴う磁界の変化に応じた出力値を出力するホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサ（不図示）と、磁気センサの出力値を処理する増幅回路等の処理回路（不図示）と、を有する。磁気検出部３２は、磁気センサの出力値に基づいて演算されたロッド部材２２の変位量、すなわち、ロッド部材２２に当接するスプール５１の変位量（ストローク量）に相当する検出値を出力する。

変位検出装置１００内では、ロッド部材２２が支持軸心Ｏに沿って変位すると、磁石２４も変位し、磁気検出部３２を通過する磁束の方向や大きさが変化する。磁気検出部３２の出力値は、磁気検出部３２を通過する磁束の方向や大きさの変化に応じて変化する。したがって、変位検出装置１００は、磁気検出部３２の出力値に基づいてロッド部材２２の変位量、すなわち、スプール５１の変位量を検出することができる。

図１に示すように、磁気検出部３２は、基板３４に実装されており、基板３４が円筒部１２ａに形成された固定穴１２ｅの段部に固定されることにより、ケース本体１２０に組み付けられる。

磁気検出部３２が固定穴１２ｅ内に配置された状態で、円筒部１２ａの外周には、固定穴１２ｅを塞ぐようにして円筒状の磁気シールド１６が組み付けられる。磁気シールド１６は、磁気を遮蔽可能な鉄系合金等の保磁力の小さい軟磁性材により形成され、変位検出装置１００の外部の磁気が磁気検出部３２に影響を及ぼすことを抑制する。

磁気シールド１６には切欠部（不図示）が形成され、この切欠部を通じてスプール５１の作動を制御するコントローラ（不図示）と磁気検出部３２とを接続するリード線（不図示）が配索される。

磁石２４および磁石２４が組み付けられるロッド部材２２の一部が収容部１２ｃ内に収容された状態で、ケース本体１２０の開口部１２ｇは、蓋部材１４によって塞がれる。ケース本体１２０の開口部１２ｇは、収容部１２ｃと外部とを連通する円形状の開口であり、収容部１２ｃに連続して設けられる。

ケース本体１２０の開口部１２ｇには、蓋部材１４が挿入固定される。蓋部材１４とケース本体１２０の開口部１２ｇとの間には、シール部材４８が設けられ、シール部材４８により収容部１２ｃの内部と外部との連通が遮断される。蓋部材１４の固定方法としては、圧入や螺合といった一般的な固定方法が用いられる。蓋部材１４とは別の部材をケース本体１２０に組み付けることにより、蓋部材１４をケース本体１２０に対して押付固定する構成としてもよい。

圧縮コイルばね２７は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材で形成された弾性部材であり、ナット２６と蓋部材１４との間に圧縮された状態で組み付けられる。このため、圧縮コイルばね２７の付勢力は、スプール５１に対してロッド部材２２を押し付ける方向に常に作用する。接触端部２２ｂがスプール５１に当接しているとき、ロッド部材２２は、圧縮コイルばね２７の付勢力によりスプール５１に向けて押圧され、接触端部２２ｂとスプール５１とが互いに離れることが防止される。つまり、圧縮コイルばね２７が設けられることにより、ロッド部材２２は、スプール５１に向かって付勢されてスプール５１に追従して変位することが可能となる。

図２は、変位検出装置１００を示す断面図である。図２に示すように、変位検出装置１００が油圧弁装置５０に組み付けられていないときには、ロッド部材２２は、圧縮コイルばね２７の付勢力により押圧され、ロッド部材２２のフランジ２２ｃがケース本体１２０の底部１２ｂに当接した状態となる。

ケース本体１２０には、底部１２ｂから突出する突出部１２ｈが設けられる。突出部１２ｈは、円筒状であり、その外周面にスリーブ５２の開口部の内周面に設けられた雌ねじに螺合する雄ねじが形成される。図１に示すように、変位検出装置１００は、突出部１２ｈの雄ねじをスリーブ５２の開口部の雌ねじに螺合することにより、油圧弁装置５０に取り付けられる。油圧弁装置５０に変位検出装置１００が取り付けられた状態では、スプール５１の中心軸とケース本体１２０の支持孔１２ｄの支持軸心Ｏとが一致している。

図３Ａは、油圧弁システム１におけるスプール５１の端部とロッド部材２２の先端部の拡大図である。図３Ａに示すように、ロッド部材２２の接触端部２２ｂは、スプール５１の端面５１ａに凹設された円錐形状の凹部５５に接触する。円錐形状の凹部５５は、その中心軸がスプール５１の中心軸ＣＬ２に一致するように形成される。

凹部５５は、スプール５１の端面５１ａに直接形成される。このため、棒状部材から切削加工によりスプール５１を成形する際に凹部５５も形成することができる。このため、スプール５１に接続される別部材に凹部５５を形成する場合に比べて、作業を簡略化することができる。

接触端部２２ｂは、凹部５５の傾斜面５５ａに線接触する凸曲面部２３を有する。本実施形態では、接触端部２２ｂと凹部５５とは線接触しており、線接触部ＣＰ１は円形状である。

図３Ｂは、比較例に係る油圧弁システムにおけるスプール９５１の端部とロッド部材２２の先端部の拡大図である。図３Ｂに示すように、比較例では凹部が設けられておらず、ロッド部材２２の接触端部２２ｂがスプール９５１の端面５１ａに接触している。端面５１ａは、スプール９５１の中心軸ＣＬ２に直交する平坦な面である。

上述したように、ロッド部材２２は、ケース１２によって片持ち支持されている。比較例では、ロッド部材２２の接触端部２２ｂが径方向に移動可能な状態であるので、ロッド部材２２が支持軸心Ｏに対して傾斜するおそれがある。変位検出装置がスプール９５１の変位量を検出する際に、ロッド部材２２が支持軸心Ｏに対して傾斜していると、変位検出装置の検出精度が低下する。

ロッド部材２２が傾斜した状態で往復動が繰り返されることにより、ブッシュ１８が摩耗し、傾きがより大きくなり、検出精度がさらに低下する。ブッシュ１８の寸法公差をできる限り小さくすることで、ロッド部材２２の傾きを抑制する場合、精度の高い変位検出装置の製造に手間がかかり、コストが増加する。

これに対して本実施形態では、図３Ａに示すように、スプール５１の端面５１ａに形成された凹形状の凹部５５の内側に、凸形状の凸曲面部２３を有する接触端部２２ｂが配置される。凹部５５の傾斜面５５ａに接触端部２２ｂの凸曲面部２３が線接触した状態で位置決めされるので、接触端部２２ｂの径方向移動が凹部５５により規制される。つまり、接触端部２２ｂの凸曲面部２３と、凹部５５の傾斜面５５ａとが接触することにより、支持孔１２ｄの支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の傾きが規制される。

図４Ａおよび図４Ｂは、スプール５１に対するロッド部材２２の位置決めについて説明する図である。図４Ａは、ロッド部材２２が傾斜した状態を示し、図４Ｂは、ロッド部材２２の傾斜が凹部５５により抑制された状態を示す。変位検出装置１００は、突出部１２ｈをスリーブ５２の開口部にねじ込むことにより、油圧弁装置５０に取り付けられる（図１参照）。ロッド部材２２は、突出部１２ｈのねじ込み量に応じて徐々にスプール５１に近づく。突出部１２ｈのねじ込み量が第１の所定量に達すると、図４Ａに示すように、接触端部２２ｂの凸曲面部２３がスプール５１の凹部５５の傾斜面５５ａに接触する。このとき、ロッド部材２２の軸部２２ａが支持軸心Ｏに対して傾き角θ（θ＞０）で傾いていると、接触端部２２ｂは凹部５５に点Ｐで点接触する。

凹部５５の傾斜面５５ａは、ロッド部材２２がスプール５１に近接するにしたがって、ロッド部材２２の中心軸ＣＬ１がスプール５１の中心軸ＣＬ２と一致するように、接触端部２２ｂを案内する機能を有する。つまり、傾斜面５５ａは、接触端部２２ｂと接触してロッド部材２２とスプール５１とが近づくにしたがって、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の中心軸ＣＬ１の傾き角θを小さくする機能を有する。

このため、突出部１２ｈのねじ込み量をさらに増加させると、図４Ｂに示すように、接触端部２２ｂが傾斜面５５ａに点接触された状態で押し込まれる。点接触状態の接触端部２２ｂは、スプール５１に近づくようにロッド部材２２が移動するにしたがって、凹部５５の傾斜面５５ａに沿って凹部５５の底部に向かって移動する。

接触端部２２ｂが、凹部５５の底部に向かうように傾斜面５５ａに案内されることにより、軸部２２ａの傾き角θは０に近づく。接触端部２２ｂは、傾斜面５５ａとの接触状態が点接触状態から線接触状態に移行すると、その位置でロッド部材２２の位置決めがなされる。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

（１）スプール５１は、ロッド部材２２の先端に設けられる接触端部２２ｂが接触する凹部５５を有する。ロッド部材２２の接触端部２２ｂは凸形状に形成され、スプール５１の凹部５５は凹形状に形成される。凸部である接触端部２２ｂと凹部５５とが接触することにより、ロッド部材２２の接触端部２２ｂの径方向の移動が規制され、支持孔１２ｄの支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の傾きが規制される。

接触端部２２ｂと凹部５５とが接触することにより、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の中心軸ＣＬ１の傾き、および位置ずれ（偏心）が規制されるので、ロッド部材２２が、スプール５１の直進移動に対して傾くことなく追従できる。これにより、スプール５１の変位量を検出する変位検出装置１００の検出精度を向上させることができる。

（２）凹部５５の内側で接触端部２２ｂの径方向の移動を規制し、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の傾きを抑制できるので、ロッド部材２２の往復動に伴うブッシュ１８の摩耗の進行を抑制できる。その結果、長期に亘って高い検出精度を維持することができる。

（３）ブッシュ１８の寸法公差を大きくできるので、製造コストの低減を図ることができる。

（４）凹部５５には、接触端部２２ｂと接触してロッド部材２２とスプール５１とが近づくにしたがって、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の中心軸ＣＬ１の傾き角θを小さくする傾斜面５５ａが設けられる。変位検出装置１００を油圧弁装置５０に取り付けることにより、接触端部２２ｂが傾斜面５５ａによって案内され、自動的にロッド部材２２の傾き角θが小さくなるので、スプール５１に対するロッド部材２２の位置決め精度を向上できる。

（５）接触端部２２ｂには、凹部５５の傾斜面５５ａに接触する凸曲面部２３が設けられる。これにより、接触端部２２ｂを凹部５５の傾斜面５５ａによりスムーズに案内し、位置決めすることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る油圧弁システム２０１について説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る油圧弁システム２０１を示す断面図である。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。

第１実施形態に係る変位検出装置１００では、ロッド部材２２の接触端部２２ｂが半球形状であったのに対し（図１参照）、第２実施形態に係る変位検出装置２００では、図５に示すように、ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂは円柱形状に形成される。

第１実施形態では、動作中におけるロッド部材２２の変位範囲Ｒ１がスプール５１の変位範囲Ｒ２と等しく、常にロッド部材２２がスプール５１に接触している油圧弁システム１について説明した（図１参照）。これに対して、第２実施形態に係る油圧弁システム２０１では、図５に示すように、動作中におけるロッド部材２２２の変位範囲Ｒ１が、スプール５１の変位範囲Ｒ２に比べて小さい。

第２実施形態では、ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂは、スプール５１が所定の移動量Ｘ未満ではスプール５１の凹部５５に接触しない。スプール５１が上記所定の移動量Ｘ以上に移動すると、ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂがスプール５１の凹部５５に接触し、スプール５１とともにロッド部材２２２が変位する。このため、スプール５１の全移動量（変位範囲Ｒ２）は、所定の移動量Ｘと、ロッド部材２２２の全移動量（変位範囲Ｒ１）とを合わせた値となる。

図６Ａは、ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂがスプール５１の凹部５５に接触する前の状態を示す図であり、図６Ｂは、ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂがスプール５１の凹部５５に接触した瞬間の状態を示す図である。

図６Ａおよび図６Ｂは、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２２の傾き角θが最大角度θｍａｘであり、かつ、ケース本体１２０からの軸部２２ａの突出量が最大である状態（以下、最大傾斜状態と記す）を示している。

本実施形態では、油圧弁装置５０に変位検出装置２００が取り付けられた状態において、スプール５１とロッド部材２２２は、接触状態と非接触状態を繰り返す。このため、凹部５５の外径Ｗは、ロッド部材２２２が最大傾斜状態であっても、接触端部２２ｂが凹部５５の傾斜面５５ａに接触するように設定される。つまり、本実施形態のロッド部材２２２は、支持孔１２ｄ内での径方向ガタによる支持軸心Ｏに対する傾きが最大であっても、接触端部２２２ｂが凹部５５に接触するように構成される。

最大傾斜状態にあるロッド部材２２２の接触端部２２２ｂにおいて、支持軸心Ｏから最も外方に位置する角部Ｅ１から支持軸心Ｏ（中心軸ＣＬ２）に向かって下ろした垂線と支持軸心Ｏとの交点を点Ｉ１とする。スプール５１の凹部５５の外径Ｗは、交点Ｉ１から角部Ｅ１までの距離Ｙの２倍よりも大きい寸法に設定される（Ｗ＞２×Ｙ）。

図７は、最大傾斜状態にあるロッド部材２２２の接触端部２２２ｂ、スプール５１の凹部５５、およびスプール５１の端面５１ａの位置関係を示す模式図である。図７は、支持軸心Ｏに直交する平面に、接触端部２２２ｂの端面、凹部５５、およびスプール５１の端面５１ａのそれぞれの外形を正投影した図である。

図７に示すように、凹部５５の大きさ、形状は、凹部５５の投影面内に接触端部２２２ｂの端面の全てが収まるように設定される。別の言い方をすれば、凹部５５の大きさ、形状は、凹部５５の投影面内に、凹部５５の傾斜面５５ａに接触する角部Ｅ１が配置されるように設定される。

このような第２実施形態によれば、第１実施形態で説明した（１）〜（３）と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。

（６）ロッド部材２２２の接触端部２２２ｂは、スプール５１が所定の移動量Ｘ未満ではスプール５１の凹部５５と接触せず、スプール５１が所定の移動量Ｘ以上ではスプール５１の接触端部２２２ｂと接触する。油圧弁システム２０１の動作中において、スプール５１が所定の移動量Ｘ以上となったときにのみスプール５１の変位量を検出できればよいので、ロッド部材２２２の長さや圧縮コイルばね２７の長さを短くできる。

（７）ロッド部材２２２は、支持孔１２ｄ内でのガタによる支持軸心Ｏに対する傾きが最大であっても、接触端部２２２ｂが凹部５５に接触するように構成される。このため、支持孔１２ｄと支持孔１２ｄに挿通されるロッド部材２２２との間でガタが生じた場合であっても、接触端部２２２ｂと凹部５５とを接触させることができる。

（８）上記第１実施形態と同様、凹部５５には、接触端部２２２ｂと接触してロッド部材２２２とスプール５１とが近づくにしたがって、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２２の中心軸ＣＬ１の傾き角θを小さくする傾斜面５５ａが設けられる。このため、ロッド部材２２２が傾いた状態であっても、スプール５１の凹部５５がロッド部材２２２の接触端部２２２ｂに接触すると、傾斜面５５ａによって、ロッド部材２２２の傾き角θが小さくなるように接触端部２２２ｂが案内される。これにより、スプール５１が、ロッド部材２２２に接触してロッド部材２２２を移動させる過程における初期段階において、自動的にロッド部材２２２を適正に位置決めできる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

（変形例１）
上記実施形態では、凹部５５の形状が円錐形状であり、接触端部２２ｂの形状が半球形状であり、接触端部２２２ｂの形状が円柱形状である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、以下の変形例１−１，変形例１−２，変形例１−３のように、スプールの接触部およびロッド部材の接触端部は、種々の形状とすることができる。

（変形例１−１）
図８Ａに示すように、本変形例１−１では、スプール３５１に設けられる凹部３５５の底部が、スプール５１の端面５１ａに平行な平面状に形成される。また、本変形例１−１では、ロッド部材３２２に設けられる接触端部３２２ｂの頂部が、ロッド部材３２２の中心軸ＣＬ１に直交する平面状に形成される。

（変形例１−２）
図８Ｂに示すように、本変形例１−２では、スプール４５１に設けられる凹部４５５が半球形状に形成される。半球形状の凹部４５５の中心は、支持軸心Ｏ上に位置する。凹部４５５の内周面は、凹曲面であって、ロッド部材２２とスプール４５１とが近づくにしたがって、支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の傾き角θが小さくなるように、接触端部２２ｂを案内する傾斜面である。

（変形例１−３）
凹部５５は、多角錐形状に形成してもよい。たとえば、凹部５５が四角錐形状に形成された場合、油圧弁装置５０に変位検出装置１００が組み付けられた状態において、接触端部２２ｂは凹部５５の４つの側面に点接触することになる。

（変形例２）
上記実施形態では、スプール５１に凹形状の凹部５５を設け、ロッド部材２２，２２２に凹部５５の内側に挿入される凸形状の接触端部２２ｂ，２２２ｂを設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。凹部と凸部の関係は逆でもよい。たとえば、図９に示すように、ロッド部材５２２に凹形状の接触端部５２２ｂを設け、スプール５５１に凸形状の凸部５５５を設けてもよい。接触端部５２２ｂには、凸部５５５と接触してロッド部材５２２とスプール５５１とが近づくにしたがって、支持軸心Ｏに対するロッド部材５２２の中心軸ＣＬ１の傾き角θを小さくする傾斜面５２３が設けられる。

（変形例３）
上記実施形態では、油圧弁装置５０と変位検出装置１００，２００とを有する油圧弁システム１，２０１を例に直動システムについて説明したが、本発明はこれに限定されない。直進移動する直動体と、直動体の変位量を検出する変位検出装置と、を備える種々の直動システムに本発明を適用できる。

たとえば、図１０に示すように、油圧シリンダ６５０と変位検出装置６００とを備える直動システムである油圧シリンダシステム６０１に本発明を適用してもよい。油圧シリンダ６５０は、直進移動するピストン６５１と、ピストン６５１を収容するシリンダチューブ６５２と、を有する。変位検出装置６００は、ピストン６５１の変位量（ストローク量）を検出する。

本変形例３では、ピストン６５１の端面に円錐形状の凹部５５が設けられる。円錐形状の凹部５５の中心軸は、ピストン６５１の中心軸ＣＬ２に平行である。変位検出装置６００は、ピストン６５１の凹部５５の中心軸が支持軸心Ｏに一致するように、油圧シリンダ６５０に取り付けられる。ピストン６５１が所定の移動量以上に移動すると、ロッド部材２２の接触端部２２ｂにピストン６５１の凹部５５が接触し、ピストン６５１とともにロッド部材２２が変位する。

（変形例４）
第２実施形態において、支持孔１２ｄ内でのガタによる支持軸心Ｏに対するロッド部材２２の中心軸ＣＬ１の傾きが最大であっても、接触端部２２２ｂが凹部５５に接触するようにロッド部材２２２が構成される例について説明したが、第１実施形態のロッド部材２２にも同様の構成を採用できる。支持孔１２ｄと支持孔１２ｄに挿通されるロッド部材２２との間でガタが生じた場合であっても、スプール５１にロッド部材２２の接触端部２２ｂを接触させる際、接触端部２２ｂと凹部５５とを接触させることができる。これにより、スプール５１に対するロッド部材２２の位置決めを容易に行うことができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、および効果をまとめて説明する。

直動システム（油圧弁システム１，２０１、油圧シリンダシステム６０１）は、直進移動する直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）と、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の変位量を検出する変位検出装置１００，２００，６００と、を備えた直動システムであって、変位検出装置１００，２００，６００は、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）に向かって付勢されて直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）に追従して変位する変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）と、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）に配置され、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）とともに変位する磁石２４と、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）が挿通する支持孔１２ｄが設けられ、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）を変位方向に往復動自在に支持する支持部材（ケース１２）と、支持部材（ケース１２）に配置され、磁石２４の変位に伴う磁界の変化を検出する磁気検出部３２と、を備え、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）は、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の先端に設けられる接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ，５２２ｂが接触する接触部（凹部５５，３５５，４５５、凸部５５５）を有し、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ，５２２ｂおよび直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の接触部（凹部５５，３５５，４５５、凸部５５５）の一方が凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）とされ、他方が凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）とされるとともに、凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）と凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）とが接触する。

この構成では、凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）と凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）とが接触することにより、支持孔１２ｄの軸心に対する変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の傾きが規制されるので、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）が、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の変位量を検出する変位検出装置１００，２００，６００の検出精度を向上させることができる。

直動システム（油圧弁システム１，２０１、油圧シリンダシステム６０１）は、凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）には、凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）と接触して変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）と直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）とが近づくにしたがって、支持孔１２ｄの軸心に対する変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の中心軸ＣＬ１の傾き角θを小さくする傾斜面５５ａ，５２３が設けられる。

この構成では、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）と直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）とが近づくにしたがって、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の傾き角θが小さくなるので、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）に対する変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の位置決め精度を向上できる。

直動システム（油圧弁システム１、油圧シリンダシステム６０１）は、凸部（接触端部２２ｂ，３２２ｂ）に、凹部５５，３５５，４５５の傾斜面５５ａに接触する曲面部（凸曲面部２３）が設けられる。

この構成では、曲面部（凸曲面部２３）が凹部５５，３５５，４５５の傾斜面５５ａに接触する構成であるので、凸部（接触端部２２ｂ，３２２ｂ）を凹部５５，３５５，４５５の傾斜面５５ａによりスムーズに案内し、位置決めすることができる。

直動システム（油圧弁システム２０１、油圧シリンダシステム６０１）は、変位部材（ロッド部材２２２，３２２，５２２）の接触端部２２２ｂ，３２２ｂ，５２２ｂは、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）が所定の移動量Ｘ未満では直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の接触部（凹部５５，３５５，４５５、凸部５５５）と接触しない。

この構成では、直動システム（油圧弁システム２０１、油圧シリンダシステム６０１）の動作中において、直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）が所定の移動量Ｘ以上となったときにのみ直動体（スプール５１，３５１，４５１，５５１，ピストン６５１）の変位量を検出できればよいので、変位部材（ロッド部材２２２，３２２，５２２）の長さや圧縮コイルばね２７の長さを短くできる。

直動システム（油圧弁システム１，２０１）において、直動体は、油圧弁装置５０のスプール５１，３５１，４５１，５５１であって、接触部（凹部５５，３５５，４５５、凸部５５５）は、スプール５１，３５１，４５１，５５１の端部（端面５１ａ）に設けられる。

この構成では、凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）と凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）とが接触することにより、スプール５１，３５１，４５１，５５１に対する変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）の傾きが規制されるので、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）が、スプール５１，３５１，４５１，５５１の直進移動に対して傾くことなく追従できる。その結果、油圧弁装置５０のスプール５１，３５１，４５１，５５１の変位量（ストローク量）を高い検出精度で検出することができる。

直動システム（油圧弁システム１，２０１、油圧シリンダシステム６０１）は、変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）が、支持孔１２ｄ内でのガタによる支持軸心Ｏに対する傾きが最大であっても凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）が凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）に接触するように構成される。

この構成では、支持孔１２ｄと支持孔１２ｄに挿通される変位部材（ロッド部材２２，２２２，３２２，５２２）との間でガタが生じた場合であっても、凸部（接触端部２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ、凸部５５５）と凹部（凹部５５，３５５，４５５、接触端部５２２ｂ）とを接触させることができる。

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部を示したに過ぎず、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。

１，２０１・・・油圧弁システム（直動システム），６０１・・・油圧シリンダシステム（直動システム）、１２・・・ケース（支持部材）、１２ｄ・・・支持孔、２２，２２２，３２２，５２２・・・ロッド部材（変位部材）、２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ・・・接触端部、２３・・・凸曲面部（曲面部）、２４・・・磁石、３２・・・磁気検出部、５０・・・油圧弁装置、５１，３５１，４５１，５５１・・・スプール（直動体）、６５１・・・ピストン（直動体）、５１ａ・・・端面（端部）、５５，３５５，４５５・・・凹部（接触部）、５５５・・・凸部（接触部）、５５ａ，５２３・・・傾斜面、１００，２００，６００・・・変位検出装置、Ｏ・・・支持軸心（軸心）、θ・・・傾き角

Claims

円筒状のスリーブの内に配置され軸方向に直進移動する直動体と、前記直動体の変位量を検出する変位検出装置と、を備えた直動システムであって、
前記変位検出装置は、
前記直動体に向かって付勢されて前記直動体に追従して変位する変位部材と、
前記変位部材に配置され、前記変位部材とともに変位する磁石と、
前記変位部材の軸部が挿通する支持孔が設けられ、前記支持孔によって前記変位部材を変位方向に往復動自在に支持する支持部材と、
前記支持部材に配置され、前記磁石の変位に伴う磁界の変化を検出する磁気検出部と、を備え、
前記直動体は、前記変位部材の先端に設けられる接触端部が接触する接触部を有し、
前記変位部材の前記接触端部および前記直動体の前記接触部の一方が凸部とされ、他方が凹部とされるとともに、前記凸部と前記凹部とが接触する
ことを特徴とする直動システム。
請求項１に記載の直動システムにおいて、
前記凹部には、前記凸部と接触して前記変位部材と前記直動体とが近づくにしたがって、前記支持孔の軸心に対する前記変位部材の中心軸の傾き角を小さくする傾斜面が設けられる
ことを特徴とする直動システム。
請求項２に記載の直動システムにおいて、
前記凸部には、前記凹部の傾斜面に接触する曲面部が設けられる
ことを特徴とする直動システム。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の直動システムにおいて、
前記変位部材の前記接触端部は、
前記直動体が所定の移動量未満では前記直動体の前記接触部と接触しない
ことを特徴とする直動システム。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の直動システムにおいて、
前記直動体は、油圧弁装置のスプールであって、
前記接触部は、前記スプールの端部に設けられる
ことを特徴とする直動システム。
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の直動システムにおいて、
前記変位部材は、前記支持孔内でのガタによる前記支持孔の軸心に対する傾きが最大であっても前記凸部が前記凹部に接触するように構成される
ことを特徴とする直動システム。