KR100553794B1 - 위치 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

과제
외부로부터 진동이 가하여진 때에도, 자계 발생체(5)의 요동 또는 파손을 방지함과 함께, 유지 부재(4) 등의 치수 정밀도를 억제하고, 양산에 적합한 염가의 위치 검출 장치를 얻는다.
해결 수단
제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)를 공극(3)을 사이에 띠우고 서로 대향하여 배치하고, 이 공극(3)에 유지 부재(4)를 배치하고, 이 유지 부재(4)에 자계 발생체(5)를 고정하고, 이 자계 발생체(5)를 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 근접시켜 배치하고, 이 자계 발생체와 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체 사이의 자력에 의한 흡인력을 증대한다. 또한, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)의 활주는, 자계 발생체(5)가 근접하는 자성체측만으로 하고, 유지 부재(4)의 높이(H1) 등의 치수 정밀도를 억제한다.
위치 검출

Description

위치 검출 장치{POSITION DETECTING DEVICE}
도 1의 (a)는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 위치 검출 장치의 횡단면도, (b)는 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도.
도 2의 (a), (b), (c)는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 위치 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 종단면도.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서 외부 자계에 대처한 위치 검출 장치의 횡단면도, (b)는 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 위치 검출 장치를 적용한 EGR-밸브의 종단면도.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 위치 검출 장치의 횡단면도, (b)는 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도.
도 6은 본 실시의 형태 3에 의한 위치 검출 장치의 종단면도.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
1 : 제 1의 자성체 2 : 제 2의 자성체
3, 6 : 공극 4 : 유지 부재
5 : 자계 발생체 7 : 자기 센서
8 : 지지 부재 9, 10 : 활주 부분
11, 12 : 자속 13 : 몸체
21 : 밸브 케이스 본체 22 : 흡입구
23 : 밸브 24 : 밸브 봉
25 : 배출구 26 : 배기 가스
27 : 밸브 시트 28 : 다이어프램
29 : 축받이 부재 41 : 지지 부재
42 : 스프링 51 : 유지 부재
기술 분야
본 발명은 외부 진동에 의한 위치 오검출이나 파손 등을 방지한 위치 검출 장치에 관한 것이다.
배경 기술
종래의 위치 검출 장치는, 자계를 발생하는 자계 발생체, 이 자계 발생체와 위치 검출하고 싶은 물체(피검출 물체)를 연결하고, 이 자계 발생체와 함께 위치 검출 방향으로 이동 가능하게 한 유지 부재, 이 유지 부재를 끼우도록 소정의 공극을 마련하여 서로 대향하여 배치한 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체, 이들 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체를 지지하는 지지 부재, 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성 체의 한쪽에 마련된 공극에 삽입되고, 동 삽입한 측의 자성체를 통과하는 자속을 기초로 유지 부재, 즉 피검출 물체의 위치를 검출한 자기 센서 등을 구비하고, 직선 운동하는 피검출 물체를 검출한 위치 검출 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
상기 자계 발생체는, 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체 각각과 시계 방향 및 반시계 방향의 자로를 형성하는 자계를 발생하도록 자화되어 있고, 자계 발생체의 위치(즉, 피검출 물체 위치)에 의해 상기 자로의 위치가 이동한다. 이 자로 이동에 의해, 자기 센서를 통과하는 자속의 밀도와 방향이 변화하고, 자기 센서는 이 자속의 밀도와 방향에 따른 신호를 출력한다. 이 출력 신호가 위치 검출하고 싶은 물체의 위치를 나타내는 신호이고, 위치에 대해 직선적인 관계를 갖는 신호이다. 따라서, 자기 센서의 출력 신호로부터 물체의 이동 위치를 검출할 수 있게 된다.
또한, 자계 발생체는 제 1의 자성체와 제 2의 자성체 사이의 공극 중앙에 배치하도록 유지 부재에 고정하고 있다.
또한, 자계 발생체가 유지 고정된 유지 부재는, 이 유지 부재에 마련한 활주 부분과, 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체를 지지한 지지 부재에 마련한 활주 부분에서 활주하면서 이동한다. 이 경우, 활주하는 개소는 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체의 쌍방의 측이다.
[특허 문헌 1]
특표평7-500421호 공보
종래의 위치 검출 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 특히, 자계 발생체는 제 1의 자성체와 제 2의 자성체 사이의 공극 중앙에 배치하고 있기 때문에, 이 자계 발생체와 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체 각각과의 사이의 자력은 거의 동등한 것으로 된다. 이로써, 자계 발생체는 외력에 대해 불안정한 위치에 놓여지는 것으로 된다. 따라서, 예를 들면 외부로부터 진동이 가하여진 때, 자계 발생체는 용이하게 요동하여 버리고, 예를 들면 위치 검출 방향으로 진동이 가하여진 경우는, 자계 발생체가 요동하여 버리고, 최악에는, 유지 부재가 위치 피검출 물체와의 연결을 유지할 수 없게 되어, 위치를 오검출하여 버린다.
또한, 자계 발생체가 예를 들면 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체의 방향으로 요동한 경우, 최악에는, 자계 발생체가 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 충돌, 또는, 자계 발생체를 유지 고정한 유지 부재가 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체를 지지한 지지 부재에 충돌하는 등 하여 자계 발생체가 파손되어 버릴 우려가 있다.
이 자계 발생체의 요동을 막는 방책으로서, 외력이 가하여진 경우에 대해, 자계 발생체에 위치 검출 방향으로 미리 큰 하중을 부여하여 두는 방법, 또한, 자계 발생체 또는 유지 부재가 본래의 위치 검출한 방향 이외에는 크게 이동하지 않도록 자계 발생체와 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체 사이, 또는 유지 부재와 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체 사이 등의 간극을 극력 작게 하는 방법 등이 있지만, 이들 방법의 경우, 하중 가세 수단을 추가하거나, 부품의 치수 정밀도를 높게 할 필요가 있기 때문에, 생산 비용이 높아지고, 또한, 생산성이 악화되는 등의 과제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 외부로부터 진동이 가하여진 때에도, 자계 발생체가 위치 검출 방향과 평행한 방향 및 자계 발생체의 자력 성분이 발생하는 방향과 평행한 방향(제 1 또는 제 2의 자성체 방향)으로 요동하는 것을 방지하고, 이로써, 고정밀도의 신호를 출력하여 위치 오검출을 방지함과 함께, 다른 부재와 충돌하지 않도록 하여 자계 발생체의 파손을 방지하고, 또한 부품의 치수 정밀도를 억제하고, 생산성이 좋은 양산에 알맞은 염가의 위치 검출 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 위치 검출 장치는, 공극을 마련하여 서로 대향하여 배치되고, 지지 부재로 지지된 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와, 상기 공극 중에서 상기 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 근접하여 배치되고, 이들 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 자로를 형성하는 자계 발생체와, 상기 자계 발생체가 유지 고정되고, 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상대 이동 가능하게 한 유지 부재와, 상기 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 마련한 공극에 삽입되고, 상기 활주에 의해 변화하는 상기 자로에 의한 통과 자속을 기초로 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상기 유지 부재와의 상대적인 위치 관계를 나타내는 신호를 출력하는 자기 센서를 구비한 것이다.
♠발명을 실시하기 위한 최선의 형태♠
이하, 본 발명의 실시의 한 형태를 설명한다.
실시의 형태 1
도 1의 (a)는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 위치 검출 장치의 횡단면도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도이다.
도 1에 있어서, 위치 검출 장치는 봉형상 또는 판형상의 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)가 소정의 공극(3)을 사이에 띠우고 서로 대향하여 배치되고, 이 공극(3)의 높이 방향의 중앙 위치에 비자성재의 유지 부재(4)를 배치하고, 이 유지 부재(4)의 편면에, 자계를 발생하는 판형상의 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접한 배치가 되도록 고정한다.
상기 자계 발생체(5)는 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와 시계 방향 및 반시계 방향의 자로를 형성하는 자계를 발생하도록 자화되어 있다.
제 1의 자성체(1)에는 공극(6)을 마련하고, 이 공극(6) 내에 자기 센서(7)를 삽입하고, 제 1의 자성체(1)를 통하여 이 자기 센서(7)를 통과하는 자속을 검출한다.
또한, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)는 비자성재의 지지 부재(8)로 지지되어 있고, 유지 부재(4)는 그 횡단면이 약 H형상이다.
도 1의 (a)에 도시한 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)이 도 1의 (b)의 쌍방향 화살표 P-P로 나타내는 위치 검출 방향으로 활주하고, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와 자계 발생체(5)를 고정한 유지 부재(4) 사이의 상대적인 위치 관계가 직선 운동에 의해 변화하는 구조로 되어 있다. 이 경우, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2), 또는 유지 부재(4)의 한쪽을 위치 고정으로 하고, 다른 쪽을 위치 가동으로 하여 이동 가능하게 한다. 어느 쪽을 위치 고정으로 하거나, 또는 위치 가동으로 하여도 양자의 상대적인 위치 관계는 같고, 위치 검출 장치로서 성립된다. 이 상대적인 위치 관계의 변화가 피검출 대상이 되는 것이다.
예를 들면 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)는 위치 고정으로 하고, 자계 발생체(5)가 고정된 유지 부재(4)를 상기 활주에 의해 이동 가능하게 하고, 이 유지 부재(4)에 위치 피검출 물체를 연결하고, 피검출 물체의 위치 변화에 추종하여 유지 부재(4)의 위치를 이동시킨다. 이 유지 부재(4)의 위치 이동에 의해, 상기 자기 센서(7)를 통과하는 자속의 밀도 및 방향이 변화하고, 이 변화에 따른 전기 신호(S1)가 자기 센서(7)로부터 출력된다. 이 출력 신호는 위치 변화에 대해 직선적인 관계를 갖고 있고, 이 출력 신호로부터 피검출 물체의 위치를 검출할 수 있게 된다.
또한, 자계 발생체(5)를 상기한 바와 같이 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치한 경우와, 자계 발생체(5)를 제 1의 자성체(1)와 제 2의 자성체(2) 사이의 공극(3)의 높이 방향의 중앙에 배치한 경우(종래)에 있어서의 자기 센서(7)의 출력 변화의 유무에 관해서는, 자계 발생체(5)와 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)의 자계 발생체(5)의 자계 성분이 발생하는 방향의 상대 위치가 변화하지 않기 때문에, 자기 센서(7)를 통과하는 자속량은 변화하지 않고, 따라서 자기 센서의 출력은 변화하지 않는다.
제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)는 모두 전자강판을 적층한 것을 사용하고, 표면의 와전류의 발생을 방지하고 있다. 제 1의 자성체(1)와 제 2의 자성체(2) 사이의 공극(3)의 크기를 예를 들면 G1=2.8㎜로 한 경우, 공극(3)에 자계 발생체(5)(T1=1.2㎜(하기))가 들어가면, 도 1에 있어서의 자계 발생체(5)와 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와의 간격은 각각 G2=1.O㎜, G3=0.6㎜로 되고, 자속이 통과하기 쉬워지도록 설계하고 있다.
또한, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2) 각각의 두께(T2), 즉 자계 발생체(5)의 발생 자계 방향과 평행 방향의 치수 T2는 자계 발생체(5)가 발생한 자속이 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)의 내부에서 포화하지 않도록 설계한다.
또한, 상술한 자계 발생체(5)는, 예를 들면 사마륨·코발트계의 사각형 자석을 사용하고, 그 사이즈 예로서, 예를 들면 두께(T1), 즉 자계 발생체(5)의 발생 자계 방향과 평행 방향의 치수 T1은 1.2㎜로 하고, 길이 방향의 길이(L), 즉 위치 검출 방향(P-P)과 평행 방향의 치수 L은, 검출 거리를 15㎜로 한 경우라면 여유를 주어 20.3㎜로 한다.
또한, 상기 설명에서 인용한 자계 발생체(5)의 두께(T1) 및 길이(L), 제 1의 자성체(1)와 제 2의 자성체(2) 사이의 공극(3)의 크기(G1), 자계 발생체(5)와 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와의 간격(G2, G3) 등의 수치에 관해서는 일예이고 이것으로 한정되는 것은 아니다.
제 1의 자성체(1), 제 2의 자성체(2) 및 자계 발생체(5)의 깊이(W1, W2), 즉 자계 발생체(5)의 발생 자계 방향과 수직 방향, 또한 위치 검출 방향과 수직 방향 의 치수(W1)와 W2는 다른 것이 바람직하지만, 자계 발생체(5)의 깊이(W2)가 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)의 깊이(W1)보다 커도 좋고(W2>W1), 그 반대로, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)의 깊이(W1)가 자계 발생체(5)의 깊이(W2)보다 커도 좋다(W1>W2). 도 1의 (a)는 W2>W1로 한 것이다.
또한, 자계 발생체(5)는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 유지 부재(4)에 고정한다. 그 고정 방법으로서는, 자계 발생체(5)를 접착재로 유지 부재(4)에 고정, 또는 유지 부재(4) 속에 자계 발생체(5)를 인서트 성형하고 매입하여 고정, 또는 탄성력을 갖는 유지 부재(4)의 탄성력으로 자계 발생체(5)를 고정, 또는 자계 발생체(5)를 유지 부재(4)에 끼워 넣은 후에 자계 발생체(5)가 탈락하지 않도록 해당 유지 부재를 변형(도 1의 (a)의 K부)시켜 고정한, 그 어느 것이라도 좋다.
자기 센서(7)는, 내부에 온도 검지 소자가 포함되고, 온도 보상 기능을 프로그램할 수 있는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit : 특정 용도용 반도체)가 붙은 홀 소자를 사용하고, 제로 점이나 출력 구배를 홀 IC 중에서 조정하고 있기 때문에, 고온 환경에서도 출력은 변동하지 않는다.
자계 발생체(5)의 유지 부재(4)에의 고정은, 전술한 바와 같이 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치하도록 고정한다.
이와 같이 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치하게 한 점이 본 발명의 특징이고, 이 근접 배치에 의해, 자계 발생체(5)와 이것에 근접하는 제 2의 자성체(2) 사이의 자력에 의한 흡인력이 증대하여, 자계 발생체(5)가 제 2의 자성체(2)로부터 용이하게 떨어지지 않게 되는 한편, 전술한 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)의 활주에 있어서의 마찰력이 증대한다. 이 마찰력 증대에 의해 외부 진동에 의한 자계 발생체(5)의 요동이 방지되게 된다.
또한, 자계 발생체(5)의 근접 배치에 의한 흡인력 증대에 의해, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)의 활주는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 자계 발생체(5)가 근접한 제 2의 자성체(2)측에서만 활주되면 좋고, 제 1의 자성체(1)측에서는 활주는 불필요하다.
이와 같이, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)과의 활주가 한쪽의 측만이면 좋고, 이로써, 도 1의 (a)에 도시한 유지 부재(4)의 높이(H1), 또는 유지 부재(4)와 지지 부재(8)의 간극(H2)의 치수 정밀도는 엄밀함이 요구되는 일이 없게 되어, 유지 부재(4)나 지지 부재(8) 등의 치수 정밀도를 높일 필요가 없고, 이들 부재의 제조가 용이해지고 생산성을 개선할 수 있다.
또한, 유지 부재(4)는 그 활주 부분(10)에서 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 활주하는 한편, 자계 발생체(5)를 유지하기 때문에 활주성이 높은 고강도의 재료(수지 재료 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 이 재료로서 예를 들면, 불소 함유 PPS( 폴리페닐렌설파이드)재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)에 대해서도 상기 유지 부재(4)와 같은 수지 재료를 사용함에 의해 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)의 활주성을 높이는 것이 가능해진다.
이상 설명한 도 1의 구성은, 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치한 것이나, 자계 발생체(5)를 제 1의 자성체(1)에 근접하여 배치하는 구성으로 하여도 좋다.
이 구성의 경우, 제 1의 자성체(1)와 자계 발생체(5) 사이의 흡인력이 증대하고, 전술한 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치한 구성과 같은 효과가 된다.
따라서 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)의 활주는 제 1의 자성체(1)측에서만 활주시키도록 한다.
또한, 도 1에서는 자기 센서(7)를 제 1의 자성체(1)의 공극(6)에 마련하였지만, 제 2의 자성체(2)에 마찬가지의 공극(도시 생략)을 마련하고, 여기에 자기 센서(7)를 삽입하는 구성으로 하여도 좋다.
다음에 상기 위치 검출 장치의 동작에 관해 도 2를 기초로 설명한다.
도 2의 (a), (b), (c)는 본 실시의 형태 1에 의한 위치 검출 장치의 종단면도로서, 도 1의 (b)의 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와 유지 부재(4)(자계 발생체(5) 포함)와의 상대 위치 관계를 바꾸어 그린 도면이다.
또한, 자계 발생체(5)와 자기 센서(7)와의 위치 관계로부터는, 도 2의 (a)는 자계 발생체(5)가 자기 센서(7)에 대해 좌측 위치에 치우친 경우, 도 2의 (b)는 자계 발생체(5)가 자기 센서(7)에 대해 중앙에 위치한 경우, 도 2의 (c)는 자계 발생체(5)가 자기 센서(7)에 대해 우측 위치에 치우친 경우이다.
위치를 검출하는 물체(피검출 물체)는, 상대 위치 관계가 변화하는 유지 부재(4)측 또는 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)측의 어느 쪽에 연결하여도 되는 것에 대해서는 이미 설명한 바와 같이. 이 경우, 피검출 물체를 연결한 측이 가동(이동)으로 되고, 피검출 물체를 연결하지 않은 측은 위치 고정으로 된다. 일반 적으로는 유지 부재(4)측에 피검출 물체를 연결하고, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)는 위치 고정으로 한다.
또한, 전술한 바와 같이, 자계 발생체(5)는 도시한 바와 같이 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)와 시계 방향 및 반시계 방향의 자로를 형성하는 자계를 발생한다.
상기 자로가 피검출 물체의 위치 변화에 추종하여 이동하고, 이로 인해 자기 센서(7)를 통과하는 자속의 밀도 및 방향이 변화한다. 도 2의 (a)는 반시계 방향의 자속(11)이 통과하고 있는 상태를 나타내고, 도 2의 (b)는 시계 방향과 반시계 방향의 자로의 사이로서 자속의 통과가 없는 상태를 나타내고, 도 2의 (c)는 시계 방향의 자속(12)이 통과하고 있는 상태를 나타낸다.
다만, 상기 도 2의 (a), (b), (c)는 대표적인 상태를 나타냈던 것이고, 실제로는 피검출 물체의 위치 변화에 따라 도 2의 (a)와 (b) 사이의 상태 및 도 2의 (b)와 (c) 사이의 상태가 존재하는 것은 말할 것도 없다. 이와 같은 사이의 상태에 관해 자속 밀도가 다르다.
이상으로부터, 자기 센서(7)로부터는, 이 자기 센서(7)를 통과하는 자속의 밀도 및 방향을 기초로 피검출 물체의 위치 이동에 따른 신호(S1)가 출력되고, 위치 검출된다.
이 출력 신호는 전술한 바와 같이 위치 변화에 대해 직선적으로 변화하는 신호이다.
상기 설명한 위치 검출에 있어서는, 전술한 바와 같이 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치하고 있기 때문에 자계 발생체(5)와 이것에 근접하는 제 2의 자성체(2) 사이의 자력에 의한 흡인력이 증대하고, 자계 발생체(5)가 제 2의 자성체(2)로부터 용이하게 떨어지지 않게 되는 한편, 전술(도 1의 (a))한 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)과의 활주에 있어서의 마찰력이 증대하여, 외부 진동에 의한 자계 발생체(5)의 요동이 방지되고 있다.
이상의 설명한 바와 같이, 위치 검출 장치는 자계의 상태 변화로부터 피검출 물체의 위치를 검출한 점을 원리로 한다. 따라서, 외부 자계의 영향을 무시할 수 없는 경우가 고려된다.
이와 같이, 외부 자계가 크고, 그 영향을 무시할 수 없는 경우에는 상응하는 조치가 필요하게 된다.
도 3의 (a)는 외부 자계에 대처한 위치 검출 장치의 횡단면도, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도이고, 도 1과 동일한 것은 동일 부호를 붙이고 있다.
도시한 바와 같이, 위치 검출 장치 전체를 자성체의 박스(13)로 둘러쌈에 의해, 외부 자계로부터 내부로의 자계 회로를 차단하여, 외부 자계로부터의 영향을 방지할 수 있다.
다음에, 위치 검출 장치의 용도에 관해 설명한다.
상기 설명한 위치 검출 장치는, 예를 들면 자동차에 탑재하는 EGR-밸브의 밸브 위치 검출이나 에어 액추에이터의 암 위치 검출 등에 사용할 수 있다.
도 4는 이 중의 EGR-밸브의 종단면도로서, 이해를 용이하게 하기 위해, 도 1 과 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 붙이고 있다.
이 EGR-밸브는 배기 가스의 일부를 엔진의 흡기측으로 되돌릴 때 배기 가스의 되돌리는 양을 밸브(변(弁))로 컨트롤하는 것이다.
도 4에 있어서, 밸브 케이스 본체(2)의 하부측에는 흡입구(22)가 마련되고, 이 흡입구(22)가 들어간 곳에 밸브(23)가 마련되어 있다. 이 밸브(23)에는 밸브 봉(24)이 연결되어 있고, 이 밸브 봉(24)이 도시한 화살표와 같이 상하 이동함에 의해 밸브(23)가 상하 이동하고, 상방향에서 밸브(23)가 열리는 상태, 가장 내려간 위치에서 밸브 시트(27)에 맞닿고, 밸브(23)가 닫히는 상태로 된다. 따라서, 상방향으로의 움직임이 클수록 밸브(23)의 열려짐은 커지고, 흡입구(22)로부터 배출구(25)로 흐르는 배기 가스(26)의 양은 증가한다. 배출구(25)로 흐른 배기 가스(26)는 엔진(도시 생략)의 흡기구로 인도된다.
이 밸브(23)와 연결되어 있는 밸브 봉(24)은 다이어프램(28)과 연결되고, 이 밸브 봉(24)의 중간 위치에서는 축받이 부재(29)가 마련되고, 밸브 봉(24)의 상하이동을 활주 지지함과 함께, 배기 가스(26)의 누출을 방지하고 있다.
상기 밸브 봉(24)과 다이어프램(28)과의 연결점에 위치 검출 장치를 구성하는 유지 부재(4)가 맞붙어 있다.
도 4에 도시한 위치 검출 장치는 도 1에 도시한 것으로서, 유지 부재(4)측을 위치 가동, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)를 위치 고정으로 하고, 유지 부재(4)에 고정되어 있는 자계 발생체(5)는 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치하고, 자기 센서(7)는 제 1의 자성체(1)에 마련한 것이다.
이 자기 센서(7)로부터는 위치 검출의 신호(S1)가 출력된다.
도 4에 있어서의 위치 검출의 대상은 배기 가스(26)의 되돌아오는 양을 결정짓는 밸브(23)의 개폐 위치이고, 밸브 봉(24)의 상하이동에 연동하여 유지 부재(4)가 상하이동하고, 이 상하이동에 따라 자기 센서(7)로부터는 밸브(23)의 위치를 나타내는 신호(S1)가 출력된다. 환언하면, 자기 센서(7)의 출력 신호(S1)가 배기 가스의 되돌아오는 양을 나타내는 것으로 된다.
이상 설명한 EGR-밸브에서는, 전술한 바와 같이 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접하여 배치하고 있기 때문에 자계 발생체(5)와 이것에 근접하는 제 2의 자성체(2) 사이의 자력에 의한 흡인력이 증대하여, 자계 발생체(5)가 제 2의 자성체(2)로부터 용이하게 떨어지지 않게 되는 한편, 전술한 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)과의 활주에 있어서의 마찰력이 증대하여, 외부 진동에 의한 자계 발생체(5)의 요동이 방지되고 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 1에 의하면, 지지 부재(8)로 지지된 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)의 사이의 공극(3)에, 이들 자성체의 한쪽에 근접 배치하도록 자계 발생체(5)를 유지 고정한 유지 부재(4)를 마련하는 구성으로 하였기 때문에, 자계 발생체(5)와 이것에 근접하는 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2) 사이의 자력에 의한 흡인력이 증대하여, 자계 발생체(5)가 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2)로부터 용이하게 떨어지지 않게 되는 한편, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)과의 활주할 때의 마찰력이 증대하게 되어, 외부로부터 진동이 가하여진 때에도, 자계 발생체(5)가, 위치 검출 방향과 평행한 방향 및 자계 발생체(5)의 자력 성분이 발생하는 방향과 평행한 방향으로 요동하는 것이 방지되고, 이로써, 자기 센서(7)로부터는 고정밀도의 신호가 출력되고 위치 오검출을 방지할 수 있고, 또한, 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2) 등의 부재와 충돌하는 일이 없어지고, 자계 발생체(5)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 자계 발생체(5)의 근접 배치에 의한 흡인력의 증대에 의해, 지지 부재(8)의 활주 부분과 유지 부재(4)의 활주 부분과의 활주는, 자계 발생체(5)가 근접하는 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2)의 한쪽의 측만으로 좋고, 이로써, 유지 부재(4)의 높이(H1)(도 1), 또는 유지 부재(4)와 지지 부재(8)와의 간극(H2)의 치수 정밀도는 엄밀함이 요구되는 일이 없어지고, 유지 부재(4)나 지지 부재(8) 등의 치수 정밀도를 높게 할 필요가 없어지고, 이들 부재의 제조가 용이해지고, 생산성이 좋은 양산에 알맞은 염가의 위치 검출 장치를 얻을 수 있다.
또한, 지지 부재(8)의 활주 부분(9)과 유지 부재(4)의 활주 부분(10)을 수지끼리의 활주로 함에 의해, 그 활주성을 높일 수 있다.
실시의 형태 2
도 5의 (a)는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 위치 검출 장치의 횡단면도, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)의 A-A선에 있어서의 종단면도이다. 또한, 자계 발생체(5)를 제 2의 자성체(2)에 근접 배치하고 있는 점은 실시의 형태 1과 마찬가지이고, 또한, 도 1과 동일한 것에 대해서는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
실시의 형태 1에서 설명한 바와 같이 피검출 물체는 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)측 또는 자계 발생체(5)가 고정된 유지 부재(4)측의 어느 쪽에 맞붙 여도 그 피검출 물체의 위치 검출은 가능하다.
이에 대해 본 실시의 형태 2의 위치 검출 장치는, 피검출 물체를 유지 부재(4)측에 맞붙이는 것을 전제로 하고, 유지 부재(4)를 가동, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)를 위치 고정의 구성으로 한 것이다.
상기 구성에 있어서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)를 지지하는 지지 부재(41)와 유지 부재(4) 사이에 예를 들면 스프링(42) 등의 탄성체를 마련하고, 이 스프링(42) 등의 탄성체에 의해 유지 부재(4)를 피검출 물체가 존재하는 방향으로 가세한다. 이 가세에 의해, 자계 발생체(5)가 고정된 유지 부재(4)를 항상, 피검출 물체로 꽉 누를 수 있기 때문에, 굳이 유지 부재(4)를 피검출 물체에 결합하는 일 없이, 피검출 물체의 위치 검출이 가능해진다. 또한, 상기 탄성체는 스프링(42)에 한하지 않고, 이 스프링(42)과 같은 기능의 것이라도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 2에 의하면, 제 1의 자성체(1) 및 제 2의 자성체(2)를 지지하는 지지 부재(41)와 유지 부재(4) 사이에 스프링(42) 등의 탄성체를 마련하고, 이 스프링(42) 등의 탄성체에 의해 유지 부재(4)를 피검출 물체가 존재하는 방향으로 가세하는 구성으로 하였기 때문에, 자계 발생체(5)가 고정된 유지 부재(4)를 항상, 피검출 물체로 꽉 누를 수 있기 때문에, 굳이 유지 부재(4)를 피검출 물체에 결합하는 일 없이, 피검출 물체의 위치 검출이 가능해진다.
실시의 형태 3
도 6은 본 실시의 형태 3에 의한 위치 검출 장치의 종단면도이다. 또한, 자 계 발생체(5)를 제 1의 자성체(1)에 근접하여 배치한 구성으로 하여도 좋은 점은 실시의 형태 1과 마찬가지이고, 도 1과 동일한 것에는 동일 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.
실시의 형태 1, 2에서는, 자계 발생체(5)를 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2)에 근접 배치하도록 유지 부재(4)에 고정하고, 이 유지 부재(4) 자체는 제 1의 자성체(1)와 제 2의 자성체(2) 사이의 공극(3)의 높이 방향의 중앙에 배치하고 있다. 따라서, 유지 부재(4)와 자계 발생체(5)와의 위치 관계에 관해서는 도 1의 (b) 또는 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 자계 발생체(5)가 유지 부재(4)의 중앙 위치로부터 벗어난 하부측에 치우친 위치 관계로 되어 있다.
이에 대해 본 실시의 형태 3의 위치 검출 장치는, 도 6에 도시한 바와 같이, 자계 발생체(5)를 인서트 성형에 의해, 유지 부재(51)의 두께 방향의 중앙 위치에 고정하고, 그 고정된 유지 부재(51)를 제 2의 자성체(2)에 근접 배치한 것이다.
상기한 바와 같이 구성함에 의해서도, 자계 발생체(5)는 제 2의 자성체(2)에 근접 배치되어 자계 발생체(5)와 제 2의 자성체(2) 사이의 흡인력이 증대하여, 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 3에 의하면, 자계 발생체(5)를 유지 부재(51)의 두께 방향의 중앙 위치에 인서트 고정하고, 그 고정된 유지 부재(51)를 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2)에 근접 배치한 구성으로 하였기 때문에, 실시의 형태 1과 마찬가지로 자계 발생체(5)와 제 1의 자성체(1) 또는 제 2의 자성체(2)와 사이의 흡인력이 증대하여, 이로써 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 공극을 마련하여 서로 대향하여 배치되고, 지지 부재로 지지된 봉형상 또는 판형상의 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와, 이들 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 자로를 형성하는 자계 발생체가 유지 고정되고, 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상대 이동 가능하게 한 유지 부재와, 상기 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 마련한 공극에 삽입되고, 상기 상대 이동에 의해 변화하는 통과 자속을 기초로 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상기 유지 부재와의 상대적인 위치 관계를 나타내는 신호를 출력하는 자기 센서를 구비한 구성으로 하였기 때문에, 자계 발생체와 이것에 근접하는 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체 사이의 자력에 의한 흡인력이 증대하고, 자계 발생체가 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체로부터 용이하게 떨어지지 않게 되는 한편, 지지 부재의 요동 부분과 지지 부재의 활주 부분과의 마찰력이 증대하게 되어, 외부로부터 진동이 가하여진 때에도, 자계 발생체가, 위치 검출 방향과 평행한 방향 및 자계 발생체의 자력 성분이 발생하는 방향과 평행한 방향으로 요동하는 것이 방지된다. 이 결과, 자기 센서로부터는 고정밀도의 신호가 출력되고 위치 오검출을 방지할 수 있고, 또한, 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체 등과의 충돌에 의한 자계 발생체의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 공극을 마련하여 서로 대향하여 배치되고, 지지 부재로 지지된 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와,
    상기 공극 중에서 상기 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 근접하여 배치되고, 이들 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 자로를 형성하는 자계 발생체와,
    상기 자계 발생체가 유지 고정되고, 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상대 이동 가능하게 한 유지 부재와,
    상기 제 1의 자성체 또는 제 2의 자성체에 마련한 공극에 삽입되고, 상기 활주에 의해 변화하는 상기 자로에 의한 통과 자속을 기초로 상기 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체와 상기 유지 부재와의 상대적인 위치 관계를 나타내는 신호를 출력하는 자기 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    위치 고정한 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체에 대해 유지 부재를 상대 이동 가능하게 한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    위치 고정한 유지 부재에 대해 제 1의 자성체 및 제 2의 자성체를 상대 이동 가능하게 한 것을 특징으로 하는 위치 검출 장치.
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