磁石を使用した移動検出装置
【課題】 磁石の移動位置を磁気検知器で検知する移動検出装置において、移動部と共に磁石が滑らかに移動でき、磁石と磁気検知器との位置関係を安定させることができるようにする。
【解決手段】 磁気検知器１６の近傍に形成された案内面１４を摺動する摺動ホルダ２０が設けられ、この摺動ホルダ２０に磁石３０が保持されている。磁石３０のＸ１側に向く対向面３３は曲面であり、この対向面３３が摺動ホルダ２０に形成された開口部２３からＸ１方向へ突出して、磁気検知器１６との距離を短くしている。摺動ホルダ２０と移動部１２ｂとの間には板ばね４０が設けられ、この板ばね４０によって摺動ホルダ２０が案内面１４に押し付けられている。移動部１２ｂが移動すると摺動ホルダ２０が案内面１４を摺動するため、磁石３０と磁気検知器１６との相対距離を常に最適に設定できる。
【解決手段】 磁気検知器１６の近傍に形成された案内面１４を摺動する摺動ホルダ２０が設けられ、この摺動ホルダ２０に磁石３０が保持されている。磁石３０のＸ１側に向く対向面３３は曲面であり、この対向面３３が摺動ホルダ２０に形成された開口部２３からＸ１方向へ突出して、磁気検知器１６との距離を短くしている。摺動ホルダ２０と移動部１２ｂとの間には板ばね４０が設けられ、この板ばね４０によって摺動ホルダ２０が案内面１４に押し付けられている。移動部１２ｂが移動すると摺動ホルダ２０が案内面１４を摺動するため、磁石３０と磁気検知器１６との相対距離を常に最適に設定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス再循環装置に設けられるバルブの開閉量や、各種装置の機構の移動量を検知するのに使用される移動検出装置に係り、特に、移動部に磁石が搭載され、固定部に前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器が設けられた移動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機器において、移動部の移動状態を検出するために、磁石とこの磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器を備えた移動検出装置が使用されている。その一例として、以下の特許文献１には、内燃機関の気化器に設けられた可変バルブの開閉量を磁気センサで検出する開度検出装置が開示されている。
【０００３】
この開度検出装置は、バルブ室内に設けられたホルダが、ピストンバルブと一緒に往復移動する。ホルダにはプラスチックマグネットが固定され、ピストンバルブとホルダの移動に伴って、このプラスチックマグネットがバルブ室を移動する。バルブ室の外側にはセンサ室が一体に形成されており、このセンサ室内に、プラスチックマグネットの移動方向に並んで３個の磁気センサが設けられている。この開度検出装置は、３個の磁気センサが、プラスチックマグネットの移動位置を検知することで、ピストンバルブが第１開度、第２開度または第３開度となったことを検知するというものである。
【０００４】
特許文献１に記載された開度検出装置は、３個の磁気センサを使用してピストンバルブの開度を３段階で検知することが可能ではあるが、例えば、排気ガス再循環装置の循環経路に設けられた開閉バルブなどで必要とされるように、バルブの開閉度を細かな分解能で検知することは難しい。
【０００５】
また、前記プラスチックマグネットが、直接にバルブ室の内壁に対向して移動するものであるため、プラスチック磁石とそれぞれの磁気センサとの対向距離を高精度に確保するのが困難な構造である。よって、プラスチックマグネットが移動するときに、それぞれの磁気センサからの検出値にばらつきが生じるおそれがある。また、プラスチックマグネットがバルブ室の内壁に直接に対向して移動するために、プラスチックマグネットが移動する際に前記内壁との摺動摩擦力によって磨耗したり損傷する可能性がある。
【特許文献１】特開平７−３１７５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、移動部が案内面に沿って移動する際に、移動部に設けられた磁石と前記案内面との相対距離を常に高精度に確保でき、磁気検知器によって移動部の移動位置を高精度に検知できる移動検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
また本発明は、磁気検知器で磁石からの漏れ磁界を高精度に検知でき、移動位置の移動量を高い分解能で検知することが可能な移動検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固定部に設けられた案内面に沿って直線的に往復移動する移動部と、前記移動部と一緒に移動する磁石と、前記固定部に設置されて前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器とを有する移動検出装置において、
前記磁石を保持して前記案内面を摺動する摺動ホルダが設けられ、前記移動部と前記摺動ホルダとの間にばね部材が設けられて、前記摺動ホルダが前記ばね部材の弾性力によって前記案内面に押圧されながら前記移動部材と一緒に移動することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明は、磁石が摺動ホルダに保持され、移動部が移動する際に、摺動ホルダがばね部材の弾性力で案内面に押し付けられながら移動する。磁気検知器を、案内面を基準として位置決めして設置することで、磁石と磁気検知器との対向距離を高精度に設定できる。そのため、磁石と磁気検知器との対向距離の変動に起因する誤差が生じるのを排除でき、移動部と磁気検知器との距離に比例した検知出力を得ることができる。また、磁石が案内面を直接に摺動する構造でないために、磁石が磨耗したり破損するのを防止しやすい。
【００１０】
本発明は、前記ばね部材は板ばねであり、前記板ばねには、前記移動部に固定される取付片と、前記取付片から第１の折曲部で折り返されて前記移動部の移動方向に沿って延びる中間片と、前記中間片から第２の折曲部で折り返されて前記中間片と逆の向きに延びる押圧片とが設けられており、前記摺動ホルダが前記押圧片に支持されているものが好ましい。
【００１１】
上記構造の板ばねを使用すると、摺動ホルダが案内面を一方向へ摺動するときと他方向へ摺動するときの双方において、摺動ホルダを案内面に対して偏りの少ない荷重で押し付けることができ、摺動ホルダが案内面を双方向へ摺動するときに、案内面との密着性を維持でき、移動時にがたつきを生じにくい。
【００１２】
本発明は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部が、前記移動部の移動方向に向けて間隔を空けて配置されているものである。
【００１３】
さらに、本発明は、前記摺動ホルダには、前記移動部の移動方向へ間隔を空けて配置された支持部が設けられており、前記押圧片からの弾性押圧力が前記支持部に作用することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、それぞれの前記支持部は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部の近傍に位置していることが好ましい。
【００１５】
板ばねから摺動ホルダに与えられる弾性押圧力のモーメントの向きは、第１の折曲部と第２の折曲部を起点として相反する方向に作用するため、第１の折曲部と第２の折曲部の移動方向の距離を長く確保することにより、摺動ホルダの移動方向がどちらの向きであっても、摺動ホルダを案内面に安定した圧力で押圧することが可能になる。
【００１６】
本発明は、前記取付片が前記移動部の取付面に当接し、摺動ホルダが前記案内面に当接した状態で、前記取付片と前記押圧片とが平行であることがさらに好ましい。
【００１７】
前記取付片と前記押圧片とが平行であると、板ばねから摺動ホルダに対して移動方向に向けて均一な加重が作用しやすくなり、摺動ホルダを案内面に安定して摺動させることが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、前記取付片には、前記移動部の移動方向に間隔を空けて配置された挟持片が設けられており、前記移動部の一部が前記挟持片で前記移動方向の両側から挟持されているものとして構成できる。
【００１９】
取付片に上記挟持片を設けることで、板ばね自体が移動部に対してその移動方向へがたつくのを防止できる。
【００２０】
さらに、本発明は、前記押圧片には、前記磁石を直接に押圧して、前記磁石を前記摺動ホルダに位置決めする補助押圧片が一体に設けられているものとして構成できる。
【００２１】
上記発明では、板ばねの押圧片によって摺動ホルダを案内面に押し付けることができ、さらに、補助押圧片によって、磁石を摺動ホルダに押し付けて、磁石と摺動ホルダとの位置決めを安定させることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記移動部には、前記ホルダが前記移動部に向けて接近する距離を規制するストッパが設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記構成では、組立作業の際などにばね部材に過大な応力が作用して、ばね部材のへたりが生じることを防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の移動検出装置は、移動部に搭載された磁石が摺動ホルダに保持され、摺動ホルダがばね部材で案内面に押し付けられて摺動するために、磁石と磁気検知器との相対距離を安定させることができる。よって、磁石と磁気検知器との対向距離の変動に起因する誤差が生じるのを排除でき、移動部の移動距離を安定して高精度に検知できる。
【００２５】
また、板ばねによって、摺動ホルダを案内面に対して圧力の偏りが少ない状態で安定して押し付けた状態で移動させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の実施の形態の移動検出装置を示す断面図である。図２は、板ばねと摺動ホルダとが組まれた状態を背部側から示す斜視図であり、図３は、板ばねと磁石と摺動ホルダを背部側から見た分解斜視図である。図４は磁石と摺動ホルダを対向面側から見た分解斜視図である。図５は、板ばねと摺動ホルダを示す縦断面図である。
【００２７】
図１に示す移動検出装置１０は、内燃機関の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）において、排気ガスの循環量を制御する制御弁１の開閉度を検出するためのものである。制御弁は、自動車に設けられた制御部からの指令によりモータの動力などによって開閉する。
【００２８】
移動検出装置１０は、固定部であるハウジング１１を有している。ハウジング１１は合成樹脂材料で射出成型されるなどして非磁性材料で形成されている。ハウジング１１の下部にスラスト軸受１３が取り付けられており、このスラスト軸受１３に軸部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ摺動自在に保持されている。前記軸部１２ａは、前記制御弁１が開閉動作する際に、制御弁１の開度に応じてＹ１−Ｙ２方向へ移動する。軸部１２ａの上部には移動部１２ｂが一体に形成されており、軸部１２ａと移動部１２ｂが、ハウジング１１の内部のシリンダ１１ａ内を上下に移動する。軸部１２ａと移動部１２ｂは、合成樹脂材料などの非磁性材料で形成されている。シリンダ１１ａ内には上方に圧縮コイルばね１７が収納されており、この圧縮コイルばね１７によって、軸部１２ａと移動部１２ｂが常にＹ２方向へ付勢されている。圧縮コイルばね１７は、ばね用ステンレスなどの非磁性材料で形成されている。
【００２９】
シリンダ１１ａ内には移動部１２ｂをＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動させる案内部が設けられており、軸部１２ａと移動部１２ｂは、前記スラスト軸受１３と前記案内部に案内されてＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動させられる。シリンダ１１ａのＸ１側の内面に案内面１４が形成されている。この案内面１４は、図１の紙面に直交する方向およびＹ１−Ｙ２方向へ延びる平面である。
【００３０】
ハウジング１１には、前記案内面１４よりもＸ１側に保持凹部１５が形成されている。保持凹部１５内に磁気検知器１６が保持されている。磁気検知器１６は、保持凹部１５のＸ２側の位置決め面１５ａに密着して固定されている。ハウジング１１を製造するときの寸法管理によって前記案内面１４と位置決め面１５ａとのＸ方向の寸法が高精度に決められている。そのために、位置決め面１５ａに密着した磁気検知器１６と、案内面１４とのＸ方向の距離が高精度に設定されている。
【００３１】
磁気検知器１６は、磁束のＸ１方向とＸ２方向への強度の大小の変化、およびその向きの変化を検知できるものであり、ホール素子または磁気抵抗効果素子などの検知素子を有している。
【００３２】
図１に示すように、シリンダ１１ａ内には摺動ホルダ２０が設けられ、この摺動ホルダ２０に磁石３０が保持されている。摺動ホルダ２０と前記移動部１２ｂとの間に板ばね４０が設けられており、この板ばね４０の弾性力によって、摺動ホルダ２０が案内面１４に押し付けられている。軸部１２ａと移動部１２ｂが制御弁１の開度に応じてＹ１−Ｙ２方向へ移動する際に、移動部１２ｂと共に摺動ホルダ２０が案内面１４に密着しながら摺動する。
【００３３】
図３、図４および図５に示すように、摺動ホルダ２０は薄型の直方体形状であり、合成樹脂材料などの非磁性材料で形成されている。図４に示すように、摺動ホルダ２０のＸ１側（案内面１４に対向する側）である表側に、一対のレール面２１，２１が形成されている。レール面２１，２１は、Ｚ１側とＺ２側に離れて位置しており、且つＹ−Ｚ平面と平行な平面である。また、それぞれのレール面２１は、Ｚ１−Ｚ２方向の幅寸法よりもＹ１−Ｙ２方向の縦寸法が十分に大きい帯面形状である。それぞれのレール面２１，２１は、Ｙ１側の端部２１ａ，２１ａに曲面が形成され、Ｙ２側の端部２１ｂ，２１ｂにも曲面が形成されている。
【００３４】
レール面２１とレール面２１との間には、レール面２１，２１よりもＸ２側に後退する後退面２２，２２が設けられている。後退面２２，２２は、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面である。後退面２２と後退面２２はＹ１−Ｙ２方向に離れて設けられており、上側の後退面２２と下側の後退面との間に開口部２３が形成されている。開口部２３は四角形状であり、摺動ホルダ２０をＸ１−Ｘ２方向に貫通し、摺動ホルダ２０の内部に形成された保持凹部２４に連通している。
【００３５】
図３と図４に示すように、前記保持凹部２４は、摺動ホルダ２０の内部に形成されて、背部側（Ｘ２側）に開口している。摺動ホルダ２０のＸ２側に向く背面２５は、保持凹部２４の開口部の周囲を囲む枠形状となっている。背面２５のうちのＹ１側の短辺に位置する部分が第１の支持部２５ａとして機能し、Ｙ２側の短辺に位置する部分が第２の支持部２５ｂとして機能する。そして、Ｚ１側の長辺に位置する部分が側方支持部２５ｃであり、Ｚ２側の長辺に位置する部分が側方支持部２５ｄである。
【００３６】
第１の支持部２５ａのＺ１側の縁部とＺ２側の縁部には、それぞれＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ａ，２６ａが一体に形成されており、第２の支持部２５ｂのＺ１側の縁部とＺ２側の縁部には、それぞれＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ｂ，２６ｂが一体に形成されている。
【００３７】
図３と図５に示すように、摺動ホルダ２０の保持凹部２４内では、一対のレール面２１，２１のそれぞれの背部に、Ｙ１側に形成された第１の位置決め部２７ａ，２７ａと、Ｙ２側に形成された第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂが設けられている。図５に示すように、Ｙ１側に設けられた一対の第１の位置決め部２７ａ，２７ａとＹ２側に設けられた一対の第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂは、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面Ｈ上に位置している。この平面Ｈは、前記レール面２１，２１と平行である。
【００３８】
図５に示すように、保持凹部２４の内部においてＹ１側に位置する前方内面２８ａは、Ｙ１側に位置する前記後退面２２の背面であり、Ｙ２側に位置する前方内面２８ｂは、Ｙ２側に位置する前記後退面２２の背面である。前方内面２８ａ，２８ｂは、前記位置決め平面ＨよりもＸ１側に形成されている。そして、Ｙ１側の前方内面２８ａは、Ｙ２方向に向かうにしたがってＸ１方向へ移動する傾斜曲面または傾斜平面であり、Ｙ２側の前方内面２８ｂは、Ｙ１方向に向かうにしたがってＸ２方向へ移動する傾斜曲面または傾斜平面である。
【００３９】
図５に示すように、保持凹部２４の内部では、Ｙ１側の内面に圧入面２９ａが形成され、Ｙ２側の内面に圧入面２９ｂが形成されている。圧入面２９ａと圧入面２９ｂのＹ１−Ｙ２方向の対向間隔は、磁石３０のＹ１−Ｙ２方向の長さ寸法と同じか、またはそれよりもわずかに短く形成されており、磁石３０が、保持凹部２４内に軽く圧入されて、磁石３０と摺動ホルダ２０とが位置決めされる。
【００４０】
磁石３０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂなどの磁性粉が焼結された磁石、または前記磁性粉と少量の合成樹脂とが焼結された磁石であって、表面にエポキシ樹脂がコーティングされたものが使用される。前述のように、磁石３０は、摺動ホルダ２０の保持凹部２４の内部に圧入できる大きさの長方形状である。図１と図４に示すように、磁石３０は、Ｙ１側に向く上端面３１と、Ｙ２側に向く下端面３２とが、互いに逆の磁極となるように着磁されている。図示されている実施の形態では、上端面３１がＮ極で下端面３２がＳ極に着磁されている。
【００４１】
図４に示すように、磁石３０のＸ１側に向く表面は対向面３３である。対向面３３は、そのＺ１−Ｚ２方向の幅寸法Ｗ２が、摺動ホルダ２０に形成された開口部２３の幅寸法Ｗ１と同じ大きさかまたはわずかに小さく形成されている。図１と図４に示すように、また図５に破線で示しているように、磁石３０の対向面３３は、その上端部３３ａと下端部３３ｂよりも中央部３３ｃを含む中央領域がＸ１方向へ突出する形状である。すなわち、対向面３３は、Ｙ１−Ｙ２方向にのみ曲率を有し、Ｚ１−Ｚ２方向へ曲率を有しておらず、シリンドリカルな湾曲面である。図５に示すように、磁石３０をＹ１−Ｙ２方向に二分してＸ方向に延びる中心線をＯｘとしたときに、対向面３３において中心線Ｏｘ上に位置する中央部３３ｃが最もＸ１側へ突出している。
【００４２】
磁石３０は、Ｚ１−Ｚ２方向に二分してＹ方向に延びる中心線Ｏｙを挟んで左右に対称形状である。前記対向面３３よりもＸ２側に後退する位置で、Ｚ１側の側部に鍔部３４が形成され、Ｚ２側の側部にも鍔部３４が形成されており、それぞれの鍔部３４，３４のＸ１側に向く面が当接部３４ａ，３４ａである。当接部３４ａ，３４ａは、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面である。
【００４３】
図１に示すように、磁石３０は対向面３３がＸ１側に向けられて、摺動ホルダ２０の背部から保持凹部２４内に装着される。磁石３０の上端面３１と下端面３２が、保持凹部２４の圧入面２９ａと圧入面２９ｂとに圧入されることで、磁石３０が摺動ホルダ２０にＹ方向へ動かないように位置決めされて保持される。
【００４４】
また、磁石３０の鍔部３４，３４に形成された当接部３４ａ，３４ａが、保持凹部２４内の第１の位置決め部２７ａ，２７ａと第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂに均等に当接することで、摺動ホルダ２０に対する磁石３０のＸ１方向への相対位置が決められる。したがって、磁石３０のＸ１側に向く対向面３３は、摺動ホルダ２０内の前方内面２８ａ，２８ｂに当接することはなく小さな隙間を介して対向する。
【００４５】
磁石３０の対向面３３は、中央部３３ｃがＸ１方向へ突出する突曲面形状であるが、磁石３０が保持凹部２４内に位置決めされて保持された状態で、対向面３３の中央部３３ｃを含む中央領域が、摺動ホルダ２０の開口部２３の内部に入り込む。そのため、磁石３０の対向面３３の中央部３３ｃとレール面２１，２１とのＸ１−Ｘ２方向の間隔をきわめて短くできる。図１に示すように、摺動ホルダ２０のレール面２１，２１が、ハウジング１１のシリンダ１１ａ内の案内面１４に押し付けられたときに、対向面３３の中央部３３ｃと案内面１４との間隔δを、互いに当たらない範囲できわめて短くでき、磁石３０から磁気検知器１６に与えられる漏れ磁界の磁束密度を高くできる。
【００４６】
また、摺動ホルダ２０の表側（Ｘ１側）に、磁石３０の対向面３３の中央部３３ｃを覆う薄肉部分を設ける必要がないため、摺動ホルダ２０の製造が容易である。
【００４７】
なお、実施の形態の摺動ホルダ２０では、開口部２３の上部と下部に後退面２２，２２およびその裏側の前方内面２８ａ，２８ｂが設けられているが、後退面２２，２２を除去して、レール面２１とレール面２１とで挟まれる領域を全て開口部２３にしてもよい。
【００４８】
板ばね４０は、非磁性材料であるばね用ステンレス鋼板などで形成されている。図１、図２、図３および図５に示すように、板ばね４０は、Ｘ２側に向けられた取付片４１を有している。取付片４１はほぼ平坦である。板ばね４０は、取付片４１のＹ２側に第１の折曲部４２がＵ字状に形成されて、中間片４３が折り返されて形成されている。中間片４３はほぼ平坦でありＹ１方向へ向かって延びている。中間片４３のＹ１側に第２の折曲部４４がＵ字状に形成されて、押圧片４５が折り返されて形成されている。押圧片４５はほぼ平坦でありＹ２方向に延びている。
【００４９】
板ばね４０の押圧片４５には、Ｙ１側の端部にＺ１−Ｚ２方向に間隔を空けて一対の支持穴４８ａ，４８ａが開口しており、Ｙ２側にＺ１−Ｚ２方向に間隔を空けて一対の支持穴４８ｂ，４８ｂが開口している。また、押圧片４５には中央部に細長い切欠き４５ａが形成されており、この切欠き４５ａ内に、押圧片４５から一体にＹ２側に延びる舌片形状の補助押圧片４９が形成されている。図３と図５に示すように、補助押圧片４９は、押圧片４５よりもＸ１側へやや突出するように変形されている。
【００５０】
図２に示すように、磁石３０が摺動ホルダ２０の保持凹部２４内に装着された後に、摺動ホルダ２０の背部に形成された位置決め突起２６ａ，２６ａが押圧片４５に開口する支持穴４８ａ，４８ａ内に挿入され、位置決め突起２６ｂ，２６ｂが支持穴４８ｂ，４８ｂに挿入される。そして、板ばね４０の押圧片４５からＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ａ，２６ａ，２６ｂ，２６ｂが溶融され押し潰されてかしめ固定される。
【００５１】
前記かしめ固定により、押圧片４５と摺動ホルダ２０の背面２５とが密着した状態で互いに固定され、摺動ホルダ２０と磁石３０と板ばね４０が一体とされた部品組立体が完成する。この部品組み立て体では、押圧片４５に形成された補助押圧片４９が磁石３０の背面３５を直接にＸ１方向へ付勢しており、この付勢力で、磁石３０の当接部３４ａ，３４ａが摺動ホルダ２０の位置決め部２７ａ，２７ａおよび２７ｂ，２７ｂに押し付けられ、摺動ホルダ２０内で磁石３０がＸ１−Ｘ２方向へがたつきが生じないように保持される。
【００５２】
図２と図３に示すように、板ばね４０の取付片４１にはＹ２側に挟持片４６がＹ１側に挟持片４７がそれぞれ形成されている。一方の挟持片４６はＸ１方向へ直角に折り曲げられており、他方の挟持片４７はＵ字状に曲げられてＹ１方向へ向けて弾性変形可能である。
【００５３】
図１に示すように、移動部１２ｂにはＸ１側に向く取付面１２ｃ，１２ｄが形成されている。取付面１２ｃと取付面１２ｄはＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて形成されており、取付面１２ｃと取付面１２ｄは、Ｙ−Ｚ面と平行な同一平面上に位置している。そして、取付面１２ｃと取付面１２ｄとの間にＸ１方向へ突出する挟持突部１２ｅが一体に形成されている。
【００５４】
図２に示すように、摺動ホルダ２０に板ばね４０が取り付けられた後に、図１に示すように、板ばね４０の取付片４１が、移動部１２ｂの取付面１２ｃ，１２ｄに密着するように取り付けられ、このとき、挟持片４６と挟持片４７とで、挟持突部１２ｅがＹ１−Ｙ２方向から挟持される。挟持片４７が弾性変形可能であるため、挟持突部１２ｅは挟持片４６と挟持片４７とでＹ１−Ｙ２方向へがたつきを生じることなく確実に挟持される。板ばね４０は、取付片４１が取付面１２ｃ，１２ｄに密着することで、移動部１２ｂに対してＸ１−Ｘ２方向へ位置決めされ、挟持片４６，４７で挟持突部１２ｅを挟持することで、Ｙ１−Ｙ２方向へ位置決めされる。さらに、図示していないが、移動部１２ｂには板ばね４０の取付片４１をＺ１−Ｚ２方向へ位置決めする位置決め機構が設けられている。
【００５５】
上記のようにして、摺動ホルダ２０と板ばね４０が移動部１２ｂに取り付けられた後に、移動部１２ｂと軸部１２ａが図１に示すハウジング１１のシリンダ１１ａ内に装着される。移動部１２ｄには、板ばね４０の押圧片４５の背部に少し間隔を空けて対向するストッパ５１，５１がＹ１−Ｙ２方向へ間隔を空けて一体に突出形成されている。したがって、移動部１２ｄをシリンダ１１ａ内に組み込むときに、板ばね４０の押圧片４５がＸ２方向へ押されたとしても、押圧片４５がストッパ５１，５１に当たって、板ばね４０に過大な変形応力が作用するのを防止できる。
【００５６】
図１に示すように、移動検出装置１０が組み立てられた状態で、板ばね４０がＸ２方向へやや圧縮させられた状態であり、板ばね４０のＸ１方向への弾性復元力によって、摺動ホルダ２０のレール面２１，２１が、シリンダ１１ａ内の案内面１４に押し付けられる。
【００５７】
前記板ばね４０の押圧片４５がＸ２方向へ押されて圧縮変形すると、図５に示すように、第１の折曲部４２を支点として、中間片４３を時計方向へ反発させようとする弾性モーメントＭ１が発生し、第２の折曲部４４を支点として、押圧片４５を反時計方向へ反発させようとする弾性モーメントＭ２が発生する。この相反する向きの弾性モーメントＭ１，Ｍ２が摺動ホルダ２０に作用するため、摺動ホルダ２０が案内面１４に対して、圧力の大きな偏りがなく押圧される。そのために、摺動ホルダ２０が案内面１４をＹ１方向へ摺動するときと、案内面１４をＹ２方向へ摺動するときの双方向において、摺動ホルダ２０が案内面１４をスムースに摺動でき、摺動ホルダ２０が傾いてがたつくなどの現象が生じにくくなる。
【００５８】
また、図１に示す組み立て状態では、板ばね４０の取付片４１と押圧片４５とが平行になっている。またこれらはシリンダ１１ａ内の案内面１４とも平行である。押圧片４５と取付片４１とが案内面１４と平行であるため、摺動ホルダ２０がＹ１方向へ摺動するときとＹ２方向へ摺動するときとで、摺動ホルダ２０に作用するＸ１方向への押圧力の強度分布がＹ方向へ大きく偏るのを避けることができる。
【００５９】
さらに、摺動ホルダ２０の背面のＹ１側の第１の支持部２５ａが、板ばね４０の第２の折曲部４４の近傍のＸ１側に位置し、摺動ホルダ２０のＹ２側の第２の支持部２５ｂが、板ばね４０の第１の折曲部４２の近傍においてＸ２側に対向している。そのため、板ばね４０の第１の折曲部４２の復元弾性力が摺動ホルダ２０の背部の第２の支持部２５ｂまたはその付近でＸ１方向へ作用し、第２の折曲部４４の復元弾性力が摺動ホルダ２０の第１の支持部２５ａまたはその付近でＸ１方向へ作用するようになる。摺動ホルダ２０のＹ１−Ｙ２方向へ離れた第１の支持部２５ａと第２の支持部２５ｂに対して、Ｘ１方向への加重が作用するために、摺動ホルダ２０は、案内面１４に沿って傾くことなくＹ１方向とＹ２方向の双方へ摺動しやすくなる。
【００６０】
また、摺動ホルダ２０は、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる一対のレール面２１，２１が案内面１４を摺動することにより、摺動時の摩擦抵抗力も小さくできる。
【００６１】
図４に示すように、磁石３０は上端面３１と下端面３２が逆の磁極に着磁されている。そのため、対向面３３の上端部３３ａの前方では、磁束φのＸ１方向のベクトル成分が大きく、下端部３３ｂの前方では磁束φのＸ２方向のベクトル成分が大きく、中央部３３ｃでは、磁束φのＸ１方向またはＸ２方向のベクトル成分が最小になる。移動部１２ｂと共に磁石３０がＹ１−Ｙ２方向へ移動する際に、磁気検知器１６によって磁束φのＸ１方向のベクトル成分とＸ２方向のベクトル成分の大きさの変化が検知されて、移動部１２ｂと磁石３０の移動位置が測定される。
【００６２】
このような検知方式では、磁石３０が案内面１４と常に同じ距離を保ちながら、Ｙ１−Ｙ２方向へ傾くことなく安定してスムースに移動することが必要である。本発明の実施の形態の移動検出装置１０では、前記構造の板ばね４０を使用することで、摺動ホルダ２０が案内面１４を安定して摺動できるようになり、板ばね４０に設けられた補助押圧片４９によって、摺動ホルダ２０内で磁石３０がＸ１方向へ押圧されて位置決めされている。よって、摺動ホルダ２０がＹ１−Ｙ２方向へ摺動する際に、磁石３０の対向面３３と磁気検知器１６との対向距離を常に設計値通りに実現できるようになる。
【００６３】
また、磁石３０の対向面３３を、中央部３３ｃがＸ１方向へ最も突出した突曲面形状にすると、磁石３０がＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動したときの、移動距離に対する、磁気検知器１６に作用するＸ１−Ｘ２方向の磁束密度の変化が、一次関数に近い変化を示すようになる。そのために、磁気検知器１６の検知出力によって、移動部１２ｂの移動量、すなわち制御弁１の開度をリニアに検知できるようになる。
【００６４】
そして、磁石３０の対向面３３が突曲面形状であっても、その中央部３３ｃを含む中央領域に対向する部分で、摺動ホルダ２０に開口部２３が形成されているため、対向面３３の中央部３３ｃを案内面１４に当たることなく対向面１４に接近させることができる。よって、磁気検知器１６による漏れ磁界の検知感度を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の移動検出装置を示す断面図、
【図２】摺動ホルダと磁石と板ばねが組み込まれた状態を背部側から示す斜視図、
【図３】摺動ホルダと磁石および板ばねを背部側から示す分解斜視図、
【図４】摺動ホルダと磁石を表側から示す分解斜視図、
【図５】摺動ホルダと板ばねの断面図、
【符号の説明】
【００６６】
１ 制御弁
１０ 移動検出装置
１１ 固定部であるハウジング
１２ｂ 移動部
１２ｅ，１２ｄ 取付面
１４ 案内面
１６ 磁気検知器
２０ 摺動ホルダ
２１ レール面
２３ 開口部
２４ 保持凹部
２５ａ 第１の支持部
２５ｂ 第２の支持部
２６ａ 第１の位置決め突起
２６ｂ 第２の位置決め突起
２７ａ 第１の位置決め部
２７ｂ 第１の位置決め部
３０ 磁石
３３ 対向面
３４ａ 当接部
４０ 板ばね
４１ 取付片
４２ 第１の折曲部
４３ 中間片
４４ 第２の折曲部
４５ 押圧片
４９ 補助押圧片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス再循環装置に設けられるバルブの開閉量や、各種装置の機構の移動量を検知するのに使用される移動検出装置に係り、特に、移動部に磁石が搭載され、固定部に前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器が設けられた移動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機器において、移動部の移動状態を検出するために、磁石とこの磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器を備えた移動検出装置が使用されている。その一例として、以下の特許文献１には、内燃機関の気化器に設けられた可変バルブの開閉量を磁気センサで検出する開度検出装置が開示されている。
【０００３】
この開度検出装置は、バルブ室内に設けられたホルダが、ピストンバルブと一緒に往復移動する。ホルダにはプラスチックマグネットが固定され、ピストンバルブとホルダの移動に伴って、このプラスチックマグネットがバルブ室を移動する。バルブ室の外側にはセンサ室が一体に形成されており、このセンサ室内に、プラスチックマグネットの移動方向に並んで３個の磁気センサが設けられている。この開度検出装置は、３個の磁気センサが、プラスチックマグネットの移動位置を検知することで、ピストンバルブが第１開度、第２開度または第３開度となったことを検知するというものである。
【０００４】
特許文献１に記載された開度検出装置は、３個の磁気センサを使用してピストンバルブの開度を３段階で検知することが可能ではあるが、例えば、排気ガス再循環装置の循環経路に設けられた開閉バルブなどで必要とされるように、バルブの開閉度を細かな分解能で検知することは難しい。
【０００５】
また、前記プラスチックマグネットが、直接にバルブ室の内壁に対向して移動するものであるため、プラスチック磁石とそれぞれの磁気センサとの対向距離を高精度に確保するのが困難な構造である。よって、プラスチックマグネットが移動するときに、それぞれの磁気センサからの検出値にばらつきが生じるおそれがある。また、プラスチックマグネットがバルブ室の内壁に直接に対向して移動するために、プラスチックマグネットが移動する際に前記内壁との摺動摩擦力によって磨耗したり損傷する可能性がある。
【特許文献１】特開平７−３１７５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、移動部が案内面に沿って移動する際に、移動部に設けられた磁石と前記案内面との相対距離を常に高精度に確保でき、磁気検知器によって移動部の移動位置を高精度に検知できる移動検出装置を提供することを目的としている。
【０００７】
また本発明は、磁気検知器で磁石からの漏れ磁界を高精度に検知でき、移動位置の移動量を高い分解能で検知することが可能な移動検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固定部に設けられた案内面に沿って直線的に往復移動する移動部と、前記移動部と一緒に移動する磁石と、前記固定部に設置されて前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器とを有する移動検出装置において、
前記磁石を保持して前記案内面を摺動する摺動ホルダが設けられ、前記移動部と前記摺動ホルダとの間にばね部材が設けられて、前記摺動ホルダが前記ばね部材の弾性力によって前記案内面に押圧されながら前記移動部材と一緒に移動することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明は、磁石が摺動ホルダに保持され、移動部が移動する際に、摺動ホルダがばね部材の弾性力で案内面に押し付けられながら移動する。磁気検知器を、案内面を基準として位置決めして設置することで、磁石と磁気検知器との対向距離を高精度に設定できる。そのため、磁石と磁気検知器との対向距離の変動に起因する誤差が生じるのを排除でき、移動部と磁気検知器との距離に比例した検知出力を得ることができる。また、磁石が案内面を直接に摺動する構造でないために、磁石が磨耗したり破損するのを防止しやすい。
【００１０】
本発明は、前記ばね部材は板ばねであり、前記板ばねには、前記移動部に固定される取付片と、前記取付片から第１の折曲部で折り返されて前記移動部の移動方向に沿って延びる中間片と、前記中間片から第２の折曲部で折り返されて前記中間片と逆の向きに延びる押圧片とが設けられており、前記摺動ホルダが前記押圧片に支持されているものが好ましい。
【００１１】
上記構造の板ばねを使用すると、摺動ホルダが案内面を一方向へ摺動するときと他方向へ摺動するときの双方において、摺動ホルダを案内面に対して偏りの少ない荷重で押し付けることができ、摺動ホルダが案内面を双方向へ摺動するときに、案内面との密着性を維持でき、移動時にがたつきを生じにくい。
【００１２】
本発明は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部が、前記移動部の移動方向に向けて間隔を空けて配置されているものである。
【００１３】
さらに、本発明は、前記摺動ホルダには、前記移動部の移動方向へ間隔を空けて配置された支持部が設けられており、前記押圧片からの弾性押圧力が前記支持部に作用することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、それぞれの前記支持部は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部の近傍に位置していることが好ましい。
【００１５】
板ばねから摺動ホルダに与えられる弾性押圧力のモーメントの向きは、第１の折曲部と第２の折曲部を起点として相反する方向に作用するため、第１の折曲部と第２の折曲部の移動方向の距離を長く確保することにより、摺動ホルダの移動方向がどちらの向きであっても、摺動ホルダを案内面に安定した圧力で押圧することが可能になる。
【００１６】
本発明は、前記取付片が前記移動部の取付面に当接し、摺動ホルダが前記案内面に当接した状態で、前記取付片と前記押圧片とが平行であることがさらに好ましい。
【００１７】
前記取付片と前記押圧片とが平行であると、板ばねから摺動ホルダに対して移動方向に向けて均一な加重が作用しやすくなり、摺動ホルダを案内面に安定して摺動させることが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、前記取付片には、前記移動部の移動方向に間隔を空けて配置された挟持片が設けられており、前記移動部の一部が前記挟持片で前記移動方向の両側から挟持されているものとして構成できる。
【００１９】
取付片に上記挟持片を設けることで、板ばね自体が移動部に対してその移動方向へがたつくのを防止できる。
【００２０】
さらに、本発明は、前記押圧片には、前記磁石を直接に押圧して、前記磁石を前記摺動ホルダに位置決めする補助押圧片が一体に設けられているものとして構成できる。
【００２１】
上記発明では、板ばねの押圧片によって摺動ホルダを案内面に押し付けることができ、さらに、補助押圧片によって、磁石を摺動ホルダに押し付けて、磁石と摺動ホルダとの位置決めを安定させることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記移動部には、前記ホルダが前記移動部に向けて接近する距離を規制するストッパが設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記構成では、組立作業の際などにばね部材に過大な応力が作用して、ばね部材のへたりが生じることを防止できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の移動検出装置は、移動部に搭載された磁石が摺動ホルダに保持され、摺動ホルダがばね部材で案内面に押し付けられて摺動するために、磁石と磁気検知器との相対距離を安定させることができる。よって、磁石と磁気検知器との対向距離の変動に起因する誤差が生じるのを排除でき、移動部の移動距離を安定して高精度に検知できる。
【００２５】
また、板ばねによって、摺動ホルダを案内面に対して圧力の偏りが少ない状態で安定して押し付けた状態で移動させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の実施の形態の移動検出装置を示す断面図である。図２は、板ばねと摺動ホルダとが組まれた状態を背部側から示す斜視図であり、図３は、板ばねと磁石と摺動ホルダを背部側から見た分解斜視図である。図４は磁石と摺動ホルダを対向面側から見た分解斜視図である。図５は、板ばねと摺動ホルダを示す縦断面図である。
【００２７】
図１に示す移動検出装置１０は、内燃機関の排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）において、排気ガスの循環量を制御する制御弁１の開閉度を検出するためのものである。制御弁は、自動車に設けられた制御部からの指令によりモータの動力などによって開閉する。
【００２８】
移動検出装置１０は、固定部であるハウジング１１を有している。ハウジング１１は合成樹脂材料で射出成型されるなどして非磁性材料で形成されている。ハウジング１１の下部にスラスト軸受１３が取り付けられており、このスラスト軸受１３に軸部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ摺動自在に保持されている。前記軸部１２ａは、前記制御弁１が開閉動作する際に、制御弁１の開度に応じてＹ１−Ｙ２方向へ移動する。軸部１２ａの上部には移動部１２ｂが一体に形成されており、軸部１２ａと移動部１２ｂが、ハウジング１１の内部のシリンダ１１ａ内を上下に移動する。軸部１２ａと移動部１２ｂは、合成樹脂材料などの非磁性材料で形成されている。シリンダ１１ａ内には上方に圧縮コイルばね１７が収納されており、この圧縮コイルばね１７によって、軸部１２ａと移動部１２ｂが常にＹ２方向へ付勢されている。圧縮コイルばね１７は、ばね用ステンレスなどの非磁性材料で形成されている。
【００２９】
シリンダ１１ａ内には移動部１２ｂをＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動させる案内部が設けられており、軸部１２ａと移動部１２ｂは、前記スラスト軸受１３と前記案内部に案内されてＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動させられる。シリンダ１１ａのＸ１側の内面に案内面１４が形成されている。この案内面１４は、図１の紙面に直交する方向およびＹ１−Ｙ２方向へ延びる平面である。
【００３０】
ハウジング１１には、前記案内面１４よりもＸ１側に保持凹部１５が形成されている。保持凹部１５内に磁気検知器１６が保持されている。磁気検知器１６は、保持凹部１５のＸ２側の位置決め面１５ａに密着して固定されている。ハウジング１１を製造するときの寸法管理によって前記案内面１４と位置決め面１５ａとのＸ方向の寸法が高精度に決められている。そのために、位置決め面１５ａに密着した磁気検知器１６と、案内面１４とのＸ方向の距離が高精度に設定されている。
【００３１】
磁気検知器１６は、磁束のＸ１方向とＸ２方向への強度の大小の変化、およびその向きの変化を検知できるものであり、ホール素子または磁気抵抗効果素子などの検知素子を有している。
【００３２】
図１に示すように、シリンダ１１ａ内には摺動ホルダ２０が設けられ、この摺動ホルダ２０に磁石３０が保持されている。摺動ホルダ２０と前記移動部１２ｂとの間に板ばね４０が設けられており、この板ばね４０の弾性力によって、摺動ホルダ２０が案内面１４に押し付けられている。軸部１２ａと移動部１２ｂが制御弁１の開度に応じてＹ１−Ｙ２方向へ移動する際に、移動部１２ｂと共に摺動ホルダ２０が案内面１４に密着しながら摺動する。
【００３３】
図３、図４および図５に示すように、摺動ホルダ２０は薄型の直方体形状であり、合成樹脂材料などの非磁性材料で形成されている。図４に示すように、摺動ホルダ２０のＸ１側（案内面１４に対向する側）である表側に、一対のレール面２１，２１が形成されている。レール面２１，２１は、Ｚ１側とＺ２側に離れて位置しており、且つＹ−Ｚ平面と平行な平面である。また、それぞれのレール面２１は、Ｚ１−Ｚ２方向の幅寸法よりもＹ１−Ｙ２方向の縦寸法が十分に大きい帯面形状である。それぞれのレール面２１，２１は、Ｙ１側の端部２１ａ，２１ａに曲面が形成され、Ｙ２側の端部２１ｂ，２１ｂにも曲面が形成されている。
【００３４】
レール面２１とレール面２１との間には、レール面２１，２１よりもＸ２側に後退する後退面２２，２２が設けられている。後退面２２，２２は、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面である。後退面２２と後退面２２はＹ１−Ｙ２方向に離れて設けられており、上側の後退面２２と下側の後退面との間に開口部２３が形成されている。開口部２３は四角形状であり、摺動ホルダ２０をＸ１−Ｘ２方向に貫通し、摺動ホルダ２０の内部に形成された保持凹部２４に連通している。
【００３５】
図３と図４に示すように、前記保持凹部２４は、摺動ホルダ２０の内部に形成されて、背部側（Ｘ２側）に開口している。摺動ホルダ２０のＸ２側に向く背面２５は、保持凹部２４の開口部の周囲を囲む枠形状となっている。背面２５のうちのＹ１側の短辺に位置する部分が第１の支持部２５ａとして機能し、Ｙ２側の短辺に位置する部分が第２の支持部２５ｂとして機能する。そして、Ｚ１側の長辺に位置する部分が側方支持部２５ｃであり、Ｚ２側の長辺に位置する部分が側方支持部２５ｄである。
【００３６】
第１の支持部２５ａのＺ１側の縁部とＺ２側の縁部には、それぞれＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ａ，２６ａが一体に形成されており、第２の支持部２５ｂのＺ１側の縁部とＺ２側の縁部には、それぞれＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ｂ，２６ｂが一体に形成されている。
【００３７】
図３と図５に示すように、摺動ホルダ２０の保持凹部２４内では、一対のレール面２１，２１のそれぞれの背部に、Ｙ１側に形成された第１の位置決め部２７ａ，２７ａと、Ｙ２側に形成された第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂが設けられている。図５に示すように、Ｙ１側に設けられた一対の第１の位置決め部２７ａ，２７ａとＹ２側に設けられた一対の第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂは、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面Ｈ上に位置している。この平面Ｈは、前記レール面２１，２１と平行である。
【００３８】
図５に示すように、保持凹部２４の内部においてＹ１側に位置する前方内面２８ａは、Ｙ１側に位置する前記後退面２２の背面であり、Ｙ２側に位置する前方内面２８ｂは、Ｙ２側に位置する前記後退面２２の背面である。前方内面２８ａ，２８ｂは、前記位置決め平面ＨよりもＸ１側に形成されている。そして、Ｙ１側の前方内面２８ａは、Ｙ２方向に向かうにしたがってＸ１方向へ移動する傾斜曲面または傾斜平面であり、Ｙ２側の前方内面２８ｂは、Ｙ１方向に向かうにしたがってＸ２方向へ移動する傾斜曲面または傾斜平面である。
【００３９】
図５に示すように、保持凹部２４の内部では、Ｙ１側の内面に圧入面２９ａが形成され、Ｙ２側の内面に圧入面２９ｂが形成されている。圧入面２９ａと圧入面２９ｂのＹ１−Ｙ２方向の対向間隔は、磁石３０のＹ１−Ｙ２方向の長さ寸法と同じか、またはそれよりもわずかに短く形成されており、磁石３０が、保持凹部２４内に軽く圧入されて、磁石３０と摺動ホルダ２０とが位置決めされる。
【００４０】
磁石３０は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂなどの磁性粉が焼結された磁石、または前記磁性粉と少量の合成樹脂とが焼結された磁石であって、表面にエポキシ樹脂がコーティングされたものが使用される。前述のように、磁石３０は、摺動ホルダ２０の保持凹部２４の内部に圧入できる大きさの長方形状である。図１と図４に示すように、磁石３０は、Ｙ１側に向く上端面３１と、Ｙ２側に向く下端面３２とが、互いに逆の磁極となるように着磁されている。図示されている実施の形態では、上端面３１がＮ極で下端面３２がＳ極に着磁されている。
【００４１】
図４に示すように、磁石３０のＸ１側に向く表面は対向面３３である。対向面３３は、そのＺ１−Ｚ２方向の幅寸法Ｗ２が、摺動ホルダ２０に形成された開口部２３の幅寸法Ｗ１と同じ大きさかまたはわずかに小さく形成されている。図１と図４に示すように、また図５に破線で示しているように、磁石３０の対向面３３は、その上端部３３ａと下端部３３ｂよりも中央部３３ｃを含む中央領域がＸ１方向へ突出する形状である。すなわち、対向面３３は、Ｙ１−Ｙ２方向にのみ曲率を有し、Ｚ１−Ｚ２方向へ曲率を有しておらず、シリンドリカルな湾曲面である。図５に示すように、磁石３０をＹ１−Ｙ２方向に二分してＸ方向に延びる中心線をＯｘとしたときに、対向面３３において中心線Ｏｘ上に位置する中央部３３ｃが最もＸ１側へ突出している。
【００４２】
磁石３０は、Ｚ１−Ｚ２方向に二分してＹ方向に延びる中心線Ｏｙを挟んで左右に対称形状である。前記対向面３３よりもＸ２側に後退する位置で、Ｚ１側の側部に鍔部３４が形成され、Ｚ２側の側部にも鍔部３４が形成されており、それぞれの鍔部３４，３４のＸ１側に向く面が当接部３４ａ，３４ａである。当接部３４ａ，３４ａは、Ｙ−Ｚ平面と平行な平面である。
【００４３】
図１に示すように、磁石３０は対向面３３がＸ１側に向けられて、摺動ホルダ２０の背部から保持凹部２４内に装着される。磁石３０の上端面３１と下端面３２が、保持凹部２４の圧入面２９ａと圧入面２９ｂとに圧入されることで、磁石３０が摺動ホルダ２０にＹ方向へ動かないように位置決めされて保持される。
【００４４】
また、磁石３０の鍔部３４，３４に形成された当接部３４ａ，３４ａが、保持凹部２４内の第１の位置決め部２７ａ，２７ａと第２の位置決め部２７ｂ，２７ｂに均等に当接することで、摺動ホルダ２０に対する磁石３０のＸ１方向への相対位置が決められる。したがって、磁石３０のＸ１側に向く対向面３３は、摺動ホルダ２０内の前方内面２８ａ，２８ｂに当接することはなく小さな隙間を介して対向する。
【００４５】
磁石３０の対向面３３は、中央部３３ｃがＸ１方向へ突出する突曲面形状であるが、磁石３０が保持凹部２４内に位置決めされて保持された状態で、対向面３３の中央部３３ｃを含む中央領域が、摺動ホルダ２０の開口部２３の内部に入り込む。そのため、磁石３０の対向面３３の中央部３３ｃとレール面２１，２１とのＸ１−Ｘ２方向の間隔をきわめて短くできる。図１に示すように、摺動ホルダ２０のレール面２１，２１が、ハウジング１１のシリンダ１１ａ内の案内面１４に押し付けられたときに、対向面３３の中央部３３ｃと案内面１４との間隔δを、互いに当たらない範囲できわめて短くでき、磁石３０から磁気検知器１６に与えられる漏れ磁界の磁束密度を高くできる。
【００４６】
また、摺動ホルダ２０の表側（Ｘ１側）に、磁石３０の対向面３３の中央部３３ｃを覆う薄肉部分を設ける必要がないため、摺動ホルダ２０の製造が容易である。
【００４７】
なお、実施の形態の摺動ホルダ２０では、開口部２３の上部と下部に後退面２２，２２およびその裏側の前方内面２８ａ，２８ｂが設けられているが、後退面２２，２２を除去して、レール面２１とレール面２１とで挟まれる領域を全て開口部２３にしてもよい。
【００４８】
板ばね４０は、非磁性材料であるばね用ステンレス鋼板などで形成されている。図１、図２、図３および図５に示すように、板ばね４０は、Ｘ２側に向けられた取付片４１を有している。取付片４１はほぼ平坦である。板ばね４０は、取付片４１のＹ２側に第１の折曲部４２がＵ字状に形成されて、中間片４３が折り返されて形成されている。中間片４３はほぼ平坦でありＹ１方向へ向かって延びている。中間片４３のＹ１側に第２の折曲部４４がＵ字状に形成されて、押圧片４５が折り返されて形成されている。押圧片４５はほぼ平坦でありＹ２方向に延びている。
【００４９】
板ばね４０の押圧片４５には、Ｙ１側の端部にＺ１−Ｚ２方向に間隔を空けて一対の支持穴４８ａ，４８ａが開口しており、Ｙ２側にＺ１−Ｚ２方向に間隔を空けて一対の支持穴４８ｂ，４８ｂが開口している。また、押圧片４５には中央部に細長い切欠き４５ａが形成されており、この切欠き４５ａ内に、押圧片４５から一体にＹ２側に延びる舌片形状の補助押圧片４９が形成されている。図３と図５に示すように、補助押圧片４９は、押圧片４５よりもＸ１側へやや突出するように変形されている。
【００５０】
図２に示すように、磁石３０が摺動ホルダ２０の保持凹部２４内に装着された後に、摺動ホルダ２０の背部に形成された位置決め突起２６ａ，２６ａが押圧片４５に開口する支持穴４８ａ，４８ａ内に挿入され、位置決め突起２６ｂ，２６ｂが支持穴４８ｂ，４８ｂに挿入される。そして、板ばね４０の押圧片４５からＸ２方向へ突出する位置決め突起２６ａ，２６ａ，２６ｂ，２６ｂが溶融され押し潰されてかしめ固定される。
【００５１】
前記かしめ固定により、押圧片４５と摺動ホルダ２０の背面２５とが密着した状態で互いに固定され、摺動ホルダ２０と磁石３０と板ばね４０が一体とされた部品組立体が完成する。この部品組み立て体では、押圧片４５に形成された補助押圧片４９が磁石３０の背面３５を直接にＸ１方向へ付勢しており、この付勢力で、磁石３０の当接部３４ａ，３４ａが摺動ホルダ２０の位置決め部２７ａ，２７ａおよび２７ｂ，２７ｂに押し付けられ、摺動ホルダ２０内で磁石３０がＸ１−Ｘ２方向へがたつきが生じないように保持される。
【００５２】
図２と図３に示すように、板ばね４０の取付片４１にはＹ２側に挟持片４６がＹ１側に挟持片４７がそれぞれ形成されている。一方の挟持片４６はＸ１方向へ直角に折り曲げられており、他方の挟持片４７はＵ字状に曲げられてＹ１方向へ向けて弾性変形可能である。
【００５３】
図１に示すように、移動部１２ｂにはＸ１側に向く取付面１２ｃ，１２ｄが形成されている。取付面１２ｃと取付面１２ｄはＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて形成されており、取付面１２ｃと取付面１２ｄは、Ｙ−Ｚ面と平行な同一平面上に位置している。そして、取付面１２ｃと取付面１２ｄとの間にＸ１方向へ突出する挟持突部１２ｅが一体に形成されている。
【００５４】
図２に示すように、摺動ホルダ２０に板ばね４０が取り付けられた後に、図１に示すように、板ばね４０の取付片４１が、移動部１２ｂの取付面１２ｃ，１２ｄに密着するように取り付けられ、このとき、挟持片４６と挟持片４７とで、挟持突部１２ｅがＹ１−Ｙ２方向から挟持される。挟持片４７が弾性変形可能であるため、挟持突部１２ｅは挟持片４６と挟持片４７とでＹ１−Ｙ２方向へがたつきを生じることなく確実に挟持される。板ばね４０は、取付片４１が取付面１２ｃ，１２ｄに密着することで、移動部１２ｂに対してＸ１−Ｘ２方向へ位置決めされ、挟持片４６，４７で挟持突部１２ｅを挟持することで、Ｙ１−Ｙ２方向へ位置決めされる。さらに、図示していないが、移動部１２ｂには板ばね４０の取付片４１をＺ１−Ｚ２方向へ位置決めする位置決め機構が設けられている。
【００５５】
上記のようにして、摺動ホルダ２０と板ばね４０が移動部１２ｂに取り付けられた後に、移動部１２ｂと軸部１２ａが図１に示すハウジング１１のシリンダ１１ａ内に装着される。移動部１２ｄには、板ばね４０の押圧片４５の背部に少し間隔を空けて対向するストッパ５１，５１がＹ１−Ｙ２方向へ間隔を空けて一体に突出形成されている。したがって、移動部１２ｄをシリンダ１１ａ内に組み込むときに、板ばね４０の押圧片４５がＸ２方向へ押されたとしても、押圧片４５がストッパ５１，５１に当たって、板ばね４０に過大な変形応力が作用するのを防止できる。
【００５６】
図１に示すように、移動検出装置１０が組み立てられた状態で、板ばね４０がＸ２方向へやや圧縮させられた状態であり、板ばね４０のＸ１方向への弾性復元力によって、摺動ホルダ２０のレール面２１，２１が、シリンダ１１ａ内の案内面１４に押し付けられる。
【００５７】
前記板ばね４０の押圧片４５がＸ２方向へ押されて圧縮変形すると、図５に示すように、第１の折曲部４２を支点として、中間片４３を時計方向へ反発させようとする弾性モーメントＭ１が発生し、第２の折曲部４４を支点として、押圧片４５を反時計方向へ反発させようとする弾性モーメントＭ２が発生する。この相反する向きの弾性モーメントＭ１，Ｍ２が摺動ホルダ２０に作用するため、摺動ホルダ２０が案内面１４に対して、圧力の大きな偏りがなく押圧される。そのために、摺動ホルダ２０が案内面１４をＹ１方向へ摺動するときと、案内面１４をＹ２方向へ摺動するときの双方向において、摺動ホルダ２０が案内面１４をスムースに摺動でき、摺動ホルダ２０が傾いてがたつくなどの現象が生じにくくなる。
【００５８】
また、図１に示す組み立て状態では、板ばね４０の取付片４１と押圧片４５とが平行になっている。またこれらはシリンダ１１ａ内の案内面１４とも平行である。押圧片４５と取付片４１とが案内面１４と平行であるため、摺動ホルダ２０がＹ１方向へ摺動するときとＹ２方向へ摺動するときとで、摺動ホルダ２０に作用するＸ１方向への押圧力の強度分布がＹ方向へ大きく偏るのを避けることができる。
【００５９】
さらに、摺動ホルダ２０の背面のＹ１側の第１の支持部２５ａが、板ばね４０の第２の折曲部４４の近傍のＸ１側に位置し、摺動ホルダ２０のＹ２側の第２の支持部２５ｂが、板ばね４０の第１の折曲部４２の近傍においてＸ２側に対向している。そのため、板ばね４０の第１の折曲部４２の復元弾性力が摺動ホルダ２０の背部の第２の支持部２５ｂまたはその付近でＸ１方向へ作用し、第２の折曲部４４の復元弾性力が摺動ホルダ２０の第１の支持部２５ａまたはその付近でＸ１方向へ作用するようになる。摺動ホルダ２０のＹ１−Ｙ２方向へ離れた第１の支持部２５ａと第２の支持部２５ｂに対して、Ｘ１方向への加重が作用するために、摺動ホルダ２０は、案内面１４に沿って傾くことなくＹ１方向とＹ２方向の双方へ摺動しやすくなる。
【００６０】
また、摺動ホルダ２０は、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる一対のレール面２１，２１が案内面１４を摺動することにより、摺動時の摩擦抵抗力も小さくできる。
【００６１】
図４に示すように、磁石３０は上端面３１と下端面３２が逆の磁極に着磁されている。そのため、対向面３３の上端部３３ａの前方では、磁束φのＸ１方向のベクトル成分が大きく、下端部３３ｂの前方では磁束φのＸ２方向のベクトル成分が大きく、中央部３３ｃでは、磁束φのＸ１方向またはＸ２方向のベクトル成分が最小になる。移動部１２ｂと共に磁石３０がＹ１−Ｙ２方向へ移動する際に、磁気検知器１６によって磁束φのＸ１方向のベクトル成分とＸ２方向のベクトル成分の大きさの変化が検知されて、移動部１２ｂと磁石３０の移動位置が測定される。
【００６２】
このような検知方式では、磁石３０が案内面１４と常に同じ距離を保ちながら、Ｙ１−Ｙ２方向へ傾くことなく安定してスムースに移動することが必要である。本発明の実施の形態の移動検出装置１０では、前記構造の板ばね４０を使用することで、摺動ホルダ２０が案内面１４を安定して摺動できるようになり、板ばね４０に設けられた補助押圧片４９によって、摺動ホルダ２０内で磁石３０がＸ１方向へ押圧されて位置決めされている。よって、摺動ホルダ２０がＹ１−Ｙ２方向へ摺動する際に、磁石３０の対向面３３と磁気検知器１６との対向距離を常に設計値通りに実現できるようになる。
【００６３】
また、磁石３０の対向面３３を、中央部３３ｃがＸ１方向へ最も突出した突曲面形状にすると、磁石３０がＹ１−Ｙ２方向へ直線的に移動したときの、移動距離に対する、磁気検知器１６に作用するＸ１−Ｘ２方向の磁束密度の変化が、一次関数に近い変化を示すようになる。そのために、磁気検知器１６の検知出力によって、移動部１２ｂの移動量、すなわち制御弁１の開度をリニアに検知できるようになる。
【００６４】
そして、磁石３０の対向面３３が突曲面形状であっても、その中央部３３ｃを含む中央領域に対向する部分で、摺動ホルダ２０に開口部２３が形成されているため、対向面３３の中央部３３ｃを案内面１４に当たることなく対向面１４に接近させることができる。よって、磁気検知器１６による漏れ磁界の検知感度を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の移動検出装置を示す断面図、
【図２】摺動ホルダと磁石と板ばねが組み込まれた状態を背部側から示す斜視図、
【図３】摺動ホルダと磁石および板ばねを背部側から示す分解斜視図、
【図４】摺動ホルダと磁石を表側から示す分解斜視図、
【図５】摺動ホルダと板ばねの断面図、
【符号の説明】
【００６６】
１ 制御弁
１０ 移動検出装置
１１ 固定部であるハウジング
１２ｂ 移動部
１２ｅ，１２ｄ 取付面
１４ 案内面
１６ 磁気検知器
２０ 摺動ホルダ
２１ レール面
２３ 開口部
２４ 保持凹部
２５ａ 第１の支持部
２５ｂ 第２の支持部
２６ａ 第１の位置決め突起
２６ｂ 第２の位置決め突起
２７ａ 第１の位置決め部
２７ｂ 第１の位置決め部
３０ 磁石
３３ 対向面
３４ａ 当接部
４０ 板ばね
４１ 取付片
４２ 第１の折曲部
４３ 中間片
４４ 第２の折曲部
４５ 押圧片
４９ 補助押圧片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に設けられた案内面に沿って直線的に往復移動する移動部と、前記移動部と一緒に移動する磁石と、前記固定部に設置されて前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器とを有する移動検出装置において、
前記磁石を保持して前記案内面を摺動する摺動ホルダが設けられ、前記移動部と前記摺動ホルダとの間にばね部材が設けられて、前記摺動ホルダが前記ばね部材の弾性力によって前記案内面に押圧されながら前記移動部材と一緒に移動することを特徴とする移動検出装置。
【請求項２】
前記ばね部材は板ばねであり、前記板ばねには、前記移動部に固定される取付片と、前記取付片から第１の折曲部で折り返されて前記移動部の移動方向に沿って延びる中間片と、前記中間片から第２の折曲部で折り返されて前記中間片と逆の向きに延びる押圧片とが設けられており、前記摺動ホルダが前記押圧片に支持されている請求項１記載の移動検出装置。
【請求項３】
前記第１の折曲部と前記第２の折曲部は、前記移動部の移動方向に向けて間隔を空けて配置されている請求項２記載の移動検出装置。
【請求項４】
前記摺動ホルダには、前記移動部の移動方向へ間隔を空けて配置された支持部が設けられており、前記押圧片からの弾性押圧力が前記支持部に作用する請求項２または３記載の移動検出装置。
【請求項５】
それぞれの前記支持部は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部の近傍に位置している請求項４記載の移動検出装置。
【請求項６】
前記取付片が前記移動部の取付面に当接し、摺動ホルダが前記案内面に当接した状態で、前記取付片と前記押圧片とが平行である請求項３ないし５のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項７】
前記取付片には、前記移動部の移動方向に間隔を空けて配置された挟持片が設けられており、前記移動部の一部が前記挟持片で前記移動方向の両側から挟持されている請求項２ないし６のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項８】
前記押圧片には、前記磁石を直接に押圧して、前記磁石を前記摺動ホルダに位置決めする補助押圧片が一体に設けられている請求項２ないし７のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項９】
前記移動部には、前記ホルダが前記移動部に向けて接近する距離を規制するストッパが設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項１】
固定部に設けられた案内面に沿って直線的に往復移動する移動部と、前記移動部と一緒に移動する磁石と、前記固定部に設置されて前記磁石からの漏れ磁界を検知する磁気検知器とを有する移動検出装置において、
前記磁石を保持して前記案内面を摺動する摺動ホルダが設けられ、前記移動部と前記摺動ホルダとの間にばね部材が設けられて、前記摺動ホルダが前記ばね部材の弾性力によって前記案内面に押圧されながら前記移動部材と一緒に移動することを特徴とする移動検出装置。
【請求項２】
前記ばね部材は板ばねであり、前記板ばねには、前記移動部に固定される取付片と、前記取付片から第１の折曲部で折り返されて前記移動部の移動方向に沿って延びる中間片と、前記中間片から第２の折曲部で折り返されて前記中間片と逆の向きに延びる押圧片とが設けられており、前記摺動ホルダが前記押圧片に支持されている請求項１記載の移動検出装置。
【請求項３】
前記第１の折曲部と前記第２の折曲部は、前記移動部の移動方向に向けて間隔を空けて配置されている請求項２記載の移動検出装置。
【請求項４】
前記摺動ホルダには、前記移動部の移動方向へ間隔を空けて配置された支持部が設けられており、前記押圧片からの弾性押圧力が前記支持部に作用する請求項２または３記載の移動検出装置。
【請求項５】
それぞれの前記支持部は、前記第１の折曲部と前記第２の折曲部の近傍に位置している請求項４記載の移動検出装置。
【請求項６】
前記取付片が前記移動部の取付面に当接し、摺動ホルダが前記案内面に当接した状態で、前記取付片と前記押圧片とが平行である請求項３ないし５のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項７】
前記取付片には、前記移動部の移動方向に間隔を空けて配置された挟持片が設けられており、前記移動部の一部が前記挟持片で前記移動方向の両側から挟持されている請求項２ないし６のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項８】
前記押圧片には、前記磁石を直接に押圧して、前記磁石を前記摺動ホルダに位置決めする補助押圧片が一体に設けられている請求項２ないし７のいずれかに記載の移動検出装置。
【請求項９】
前記移動部には、前記ホルダが前記移動部に向けて接近する距離を規制するストッパが設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の移動検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−６０３３８（Ｐ２０１０−６０３３８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２４２１５（Ｐ２００８−２２４２１５）
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]