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公開番号2025099880
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216858
出願日2023-12-22
発明の名称位置検出装置
出願人新電元メカトロニクス株式会社
代理人
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】棒状直動体50の直動方向において、検出用平面コイル10が棒状直動体50の検出対象部位51の直動範囲の長さよりも長くなるように形成され、かつ、直動範囲と重なり合うように配置され検出用平面コイル10の第1の直線状領域11及び第2の直線状領域12が棒状直動体50の直動方向に対して平行になるように配置した。棒状直動体50の先端部の近傍領域、径大部52の径小部側の端部の近傍領域の表面に渦電流が生成され、この渦電流に由来する電力損失によって検出用平面コイル10を流れる電流に損失を生じるが、この損失の大きさは棒状直動体の直動方向において、検出用平面コイル10の第1の直線状領域11及び第2の直線状領域12に対して、棒状直動体50の先端部の近傍領域との重複距離と比例するので、電流の検出時点における棒状直動体の位置を推定できる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
コイルワイヤを渦巻き状に、かつ、略長円形をなすように巻回して形成されると共に、直動可能な磁性の棒状直動体の、先端部、又は、径大部と径小部の段差部、又は、一体的に設けられた絶縁性の直動体との接合部のいずれかである検出対象部位の近傍に、かつ、前記棒状直動体の直動方向に対して平行に配置された検出用平面コイルと、
前記検出用平面コイルのインダクタンスにより交流電圧を生成すると共に、前記検出用平面コイルの交流電圧を検出し、前記交流電圧の振幅を変換して得られた直流電圧と前記棒状直動体の前記検出対象部位の前記直動方向における位置との関係を規定した情報に基づいて、前記検出対象部位の前記直動方向における前記位置を算出する回路構成部を有し、
前記検出用平面コイルは、前記直動方向において、前記検出対象部位の直動範囲の長さよりも長くなるように形成され、かつ、前記直動範囲と重なり合うように配置されると共に、両端の領域である第１の半円形領域及び第２の半円形領域と、前記第１の半円形領域と前記第２の半円形領域との間の領域である第１の直線状領域及び第２の直線状領域を備え、前記第１の直線状領域及び前記第２の直線状領域が前記直動方向に平行となるように配置されていることを特徴とする位置検出装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記検出用平面コイルは、前記第１の半円形領域及び前記第２の半円形領域が前記棒状直動体に対して背向するように、かつ、前記直動方向に対して直交する、又は、ほぼ直交するように折曲され、前記第１の直線状領域及び前記第２の直線状領域が前記検出対象部位の前記直動範囲の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記棒状直動体の前記検出対象部位が前記径大部と前記径小部の前記段差部であるときに、前記検出用平面コイルと前記径小部との間に介在するように磁気遮へい材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
非磁性の材料からなり、前記棒状直動体の近傍に、かつ、前記直動方向に対して平行に配置されると共に、前記第１の直線状領域及び前記第２の直線状領域が貼り付けられた平行部と、
非磁性の材料からなり、前記平行部の前記直動方向における第１の端部から前記棒状直動体に対して背向する方向に延在すると共に、前記第１の半円形領域が貼り付けられた第１の直交部と、
非磁性の材料からなり、前記平行部の前記直動方向における第２の端部から前記棒状直動体に対して背向する方向に延在すると共に、前記第２の半円形領域が貼り付けられた第２の直交部を備えた固定枠をさらに有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の位置検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関し、特に棒状に、かつ、磁性材から形成された直動体の位置を連続的に検出することが可能な位置検出装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
シャフトのように、棒状に、かつ、磁性材から形成された直動体の動作状態、すなわち、動作位置を随時検出する位置検出装置には、検出用のコイルを検出対象となる直動体が挿通された状態になるように設け、コイルへ供給した電流が直動体の動作に応じて誘導電流の影響を受けて変化することを利用して直動体の位置を推定するものがある。
【０００３】
図１２は、従来技術に係る位置検出装置の概略構成を示す説明図である。図１２において、９０はセンサコイル部、９１はコイル、９２はシャフト、９３はセンサ回路、９４はＥＣＵ、９５はバックライト、９６はイグニッション、９７は無接触ポジションセンサである。
【０００４】
図１２は、特開２０００－１６１９８５号公報で開示された発明を表したものである。図１２に示した無接触ポジションセンサ９７は、センサコイル部９０、シャフト９２、センサ回路９３、ＥＣＵ９４、バックライト９５及びイグニッション９６を備えている。
センサコイル部９０のコイル９１は金属製のシャフト９２が挿入された状態で設けられており、シャフト９２は自在に直動するようになされた直動体である。さらに、センサコイル部９０は、コイル９１と、センサ回路９３の内部に設けられた図示していないコンデンサとで並列共振回路を構成しており、高周波変調磁界を発生するようになされている。
【０００５】
また、コイル９１とコンデンサの並列共振回路の発振信号は、センサ回路９３の内部に設けられた図示していない検出回路に入力するようになっている。この検出回路に入力される発振信号は、高周波変調磁界を発生するコイル９１の内周面にシャフト９２の周側面が対面している場合に渦電流による電力損失により振幅が変化するのでシャフト９２の直動に応じた発振振幅の変化を含んだ信号となる。このセンサ回路９３で検出されて出力される微少な信号は、センサ回路９３の内部に設けられた図示していない検波増幅回路で発振周波数がカットされ、シャフト９２の直動による直流電圧の変化に増幅変換される。検波増幅回路で増幅変換された直流電流は、センサ回路９３の内部に設けられた図示していないフィルタ回路で、リップルと外来ノイズ等の周波数域を除去して安定な直流電圧とされる。さらに、フィルタ回路から出力される直流電圧信号は、センサ回路９３の内部に設けられた図示していない出力バッファ回路がインピーダンス低下させ、ＥＣＵ９４へ出力する。ＥＣＵ９４は、直流電圧信号の電圧レベルによりトランスミッションのギャポジションを判別して、例えばリバースポジション（Ｒ）であれば、バックライト９５を点灯させ、パーキングポジション（Ｐ）、ニュートラルポジション（Ｎ）ではイグニッション９６を動作可能とするように動作する。
【０００６】
以上の構成によれば、センサコイル部９０と、センサコイル部９０のコイル９１から発生する高周波磁界内に直動可能に配置され、被検出物体の動きに連動する金属製のシャフト９２と、センサコイル部９０とシャフト９２の位置関係に応じて変化する磁界の変化量を連続的な信号として抽出するセンサ回路９３とを備えているので、シャフト９２の直動による移動距離に応じた特異点や極値のなく連続的に信号を取り出すことができる。ところで、この従来技術においては、コイル９１はシャフト９２が挿入された状態で設けられる必要がある。しかし、一般的に、シャフト９２のような棒状直動体の周辺には、軸受、スリーブ、リンク機構、センサなど様々なものが多数配置されており、棒状直動体が挿入された状態で、かつ、棒状直動体のストローク長に応じた長さを持つコイルを設けることが困難となることがある。すなわち、棒状直動体の一部を筒状に覆うようにコイルを設けることができない場合も少なくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０００－１６１９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するために、磁性材から形成された棒状直動体の位置を連続的に検出することが可能な位置検出装置において、直動体の位置を検出するための検出用のコイルを棒状直動体の一部を筒状に覆うように設ける必要がない構成を備えた位置検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、コイルワイヤを渦巻き状に、かつ、略長円形をなすように巻回して形成されると共に、直動可能な磁性の棒状直動体の、先端部、又は、径大部と径小部の段差部、又は、一体的に設けられた絶縁性の直動体との接合部のいずれかである検出対象部位の近傍に、かつ、前記棒状直動体の直動方向に対して平行に配置された検出用平面コイルと、前記検出用平面コイルのインダクタンスにより交流電圧を生成すると共に、前記検出用平面コイルの交流電圧を検出し、前記交流電圧の振幅を変換して得られた直流電圧と前記棒状直動体の前記検出対象部位の前記直動方向における位置との関係を規定した情報に基づいて、前記検出対象部位の前記直動方向における前記位置を算出する回路構成部を有し、前記検出用平面コイルは、前記直動方向において、前記検出対象部位の直動範囲の長さよりも長くなるように形成され、かつ、前記直動範囲と重なり合うように配置されると共に、両端の領域である第１の半円形領域及び第２の半円形領域と、前記第１の半円形領域と前記第２の半円形領域との間の領域である第１の直線状領域及び第２の直線状領域を備え、前記第１の直線状領域及び前記第２の直線状領域が前記直動方向に平行となるように配置されていることを特徴とする位置検出装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記検出用平面コイルは、前記第１の半円形領域及び前記第２の半円形領域が前記棒状直動体に対して背向するように、かつ、前記直動方向に対して直交する、又は、ほぼ直交するように折曲され、前記第１の直線状領域及び前記第２の直線状領域が前記検出対象部位の前記直動範囲の長さよりも長いことを特徴とする位置検出装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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