JP2564919B2 - 非接触式変位検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は非接触式変位検出器に関し、得に磁電変換素
子を使用したもので、悪環境下の車両搭載用として好適
に使用できるコンパクトかつ安価な変位検出器に関す
る。

［従来の技術］ 従来より車両各部の操作機器や駆動機器の変位量検出
には、摺動抵抗体を利用した接触式変位検出器が多用さ
れてきたが、近年のカーエレクトロニクスの進展に伴っ
て、より長寿命で高精度な変位検出器が求められてお
り、かかる背景の下で、ホール素子や磁気抵抗素子等の
磁電変換素子を使用した非接触式の変位検出器が、小
形、製造容易、高感度、出力安定性が良い等の理由で注
目されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前記磁電変換素子を使用した変位検出器を
車両で使用する場合には、コンパクトで、電磁波ノイズ
に耐性を有し、かつ放水性をも併せ有することが要求さ
れるが、かかる要請を満足する変位検出器は未だ提案さ
れていない。

本発明は上記要請を満足し、車両搭載用として好適に
使用できる非接触式変位検出器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］ 本発明の非接触式変位検出器は、 被測定物に連結されてその変位に応じて回転する回転
軸と、この回転軸の一端が液密的に押入される第１の開
口部と非磁性の導電材で覆われた遮蔽容器で閉鎖される
第２の開口部とを有するハウジングと、前記回転軸の一
端の端面に配設され、前記回転軸と一体に回転する永久
磁石と、この永久磁石の磁界変化に応じて連続的に出力
信号を変化させるとともに、前記永久磁石に対向させて
配置した磁電変換素子と、この磁電変換素子からの出力
信号を、前記磁電変換素子より、前記ハウジング外へ液
密的に延出せしめた信号線とを備え、 前記遮蔽容器内に前記磁電変換素子を配置したことを
特徴とする構成を採用した。

［作用］ 上記構成によれば、磁電変換素子を、導電材を容器壁
とする遮蔽容器内に収納したから、磁電変換素子の出力
が電磁波ノイズで乱されることはない。

また、回転軸、信号線はいずれもハウジングに対し、
液密的に配置されているから、ハウジング外より水等が
浸入することはない。

さらに、ハウジング内に挿入した回転軸の端面に永久
磁石を設け、これに磁電変換素子を対向せしめる構造と
したから、検出器全体がコンパクトなものとなる。

［第１実施例］ 第１図および第２図において、検出器のハウジング１
は樹脂製の円筒体で、上端より下端へ漸次小径となって
おり、下端に近い内周壁は内方へ突出して筒内を上下に
区画する仕切壁となり、その中心には軸支開口13が設け
てある。また、上記ハウジング１の一方の側壁は筒状に
突出せしめられて信号線接続部14としてある。

上記軸支開口13を貫通して下方より回転軸２が押入し
てあり、この回転軸２の先端21はハウジング１内のほぼ
中央位置に至っている。この中央位置には断面がコの字
形もしくはＵ字形の樹脂製磁石ホルダ31が配設してあ
り、この磁石ホルダ31には、熱かしめないし接着によ
り、間隔をおいて対向せしめて永久磁石3A、3Bとその背
後に接して鉄片32が固定支持せしめてある。そして、上
記磁石ホルダ31はその底壁内に埋設したインサート金具
が上記回転軸の先端面にかしめ固定されている。また、
上記ハウジング１の下端開口11内には上記回転軸２の外
周にオイルシール71が設けられて液密性を保持してい
る。

なお、上記鉄片32は磁界強度を増して感度向上を図る
ものであり、同様の観点より、上記永久磁石3A、3BはSm
Co系等の希土類磁石を使用することが望ましい。

上記ハウジング１の上端開口12は内周が段突きに小径
となり、この段付部に外周縁を接着固定して基板ホルダ
41が設けてあり、この基板ホルダ41とハウジング１とで
格納室100を形成している。基板ホルダ41は周縁に立壁
を形成した略円形の板体であり、AlないしCu等の非磁性
の導電材よりなる。その中心部は下方へ筒状に突出して
素子保持部411となり、この保持部411は上記永久磁石3
A、3B間に位置している。

上記素子保持部411内にはSIP型のホール素子５が設け
てあり、これより上方へ延びるリードが上記基板ホルダ
41上に接着固定したプリント基板８に接続してある。こ
のプリント基板８には上記ホール素子５の数百mVの出力
を０〜5V程度に増幅する増幅回路部が形成してあり、上
記基板８の位置は基板ホルダ41の外周部三ヵ所に凸状に
形成されたストッパ部412によって位置決めさせてい
る。なお、プリント基板８と増幅回路部とでホール素子
５から出力信号を処理する信号処理手段を形成してい
る。

上記開口12はAl等の非磁性の導電材よりなるカバー体
42で覆ってあり、該カバー体42と上記基板ホルダ41によ
り電磁波の浸入を阻止する遮蔽容器４が構成されてい
る。上記カバー体42は開口12端面に設けたＯリング72を
介して上記開口12外周に液密的にかしめられている。

上記プリント基板８からはＨ（ハイブリッド）ICター
ミナル81が延出し、これはハウジング１の側壁内に埋設
されたハウジングターミナル82の一端に半田付等により
接続されている。ハウジングターミナル82の他端はハウ
ジング１の信号線接続部14内に突出している。

上記接続部14の開口には防水グロメット73が嵌着さ
れ、該グロメット73を貫通して信号ケーブルＣの信号線
６が接続部14内に導入され、信号線６先端のワイヤター
ミナル83が上記ハウジングターミナル82にプッシュナッ
ト方式で接続してある。

上記構造の検出器において、回転軸２の基端は適当な
手段により被測定物に連結され、その変位に応じて回転
する。この回転に伴い、一対の上記永久磁石3A、3Bがホ
ール素子５周りを回転し、磁界方向が変化して、ホール
素子出力が変化する。これを第３図に示し、回転軸２が
−90度から＋91度へ回転する間に、素子電力の電圧は−
VAから＋VAへと正弦波上を連続的に変化する。

そして、かかる素子出力はプリント基板８上の増幅回
路で増幅され、各ターミナル81、82、83を経て信号線６
により取り出される。

この場合、上記ホール素子５およびプリント基板８は
遮蔽容器４内に収納されているから、電磁波ノイズの影
響を受けることがなく、また、オイルシール71、Ｏリン
グ72、グロメット73によりハウジング１の開口は液密的
に閉鎖されているから、ハウジング内に水等が浸入する
こともない。

なお、電磁波ノイズの影響に対する効果をさらに高め
るために、第12図、第13図に示すように、HICターミナ
ル81とハウジングターミナル82の間に貫通コンデンサ84
を入れるとよい。

［第２実施例］ 上記磁石ホルダ31を、第４図に示す如く、SPCC等の軟
磁性材の板材を折り曲げ加工して成形し、立壁の一部を
切り起こして支持部311となして、この上に上記永久磁
石3A、3Bを接着固定するようになせば、さらに低コスト
化が可能である。

［第３実施例］ 上記のSPI型のホール素子の位置決めをさらに確実に
するためには、基板ホルダ41の保持部411を、第５図に
示す如く、偏平な上記ホール素子５の外形に沿って段付
に絞り成形すると良い。

［第４実施例］ また、同様の目的で、ホール素子５の外形の一部に、
第６図に示す如く、上記保持部411内に隙なく嵌入せし
められる円柱突出部51を形成しても良い。

［第５実施例］ 第７図において、磁石ホルダ22は回転軸２の先端部を
切削加工して一体に形成し、低コスト化を図っている。
この場合の回転軸２の軸方向の位置決めはクリップ23で
行っている。

本実施例ではホール素子５としてチップ型を使用し、
基板ホルダ41の保持部411内に嵌入せしめたリード用プ
リント基板52にリフロー半田付け等により固定してあ
る。

また、基板ホルダ41およびプリント基板８の固定をさ
らに簡易に行うために、ハウジング１内周の段付面に突
起15を設け、該突起15を上記基板ホルダ41等の取付穴に
挿通後、熱かしめ等を行って固定している。これによれ
ば、第１実施例の接着に比して、取付工数が低減され、
また、ホール素子５に過大な熱が加わることもない。

ハウジング１には一方の側壁に下方へ向けて接続口16
が設けてあり、該接続口16内に防水栓75を装着した信号
線６を押込んで、ワイヤターミナル83を直接HICターミ
ナル81に超音波溶着等により接続してある。かかる構造
により接続部からの水浸入が防止されるとともに、グロ
メットを使用する上記第１実施例に比して、ハウジング
１の側方への突出量を小さくできる。

さらに、カバー体42のシールを、第１実施例のＯリン
グに代えて、スライスパッキン74で行ない、低コスト化
を図っている。

かかる実施例によっても上記第１実施例と同様の効果
がある。

［第６実施例］ 第８図および第９図には、磁電変換素子として磁気抵
抗素子９を使用したものを示す。かかる磁気抵抗素子９
はフリップチップで製作できるため、図示の如く、プリ
ント基板８上にリフロー半田付け等で直接固定すること
ができ、また、永久磁石３は、回転軸の先端に設けた樹
脂製厚肉円板の磁石ホルダ33上に、偏心状態で一個設け
てある。

回転軸２の回転に伴い、偏心状態の永久磁石３は上記
磁気抵抗素子９に対して相対位置が変化し、これによ
り、磁気抵抗素子９は上記回転軸２の回転角度に応じた
出力を発する。

他の構造は上記第１実施例と同一である。

本実施例によっても第１実施例と同様の効果がある上
に、構造をさらに簡素化することができる。

また、永久磁石にフェライト系磁石等が使用できるか
ら、安価でもある。

［第７実施例］ 第10図に示す如く、信号線６の接続端末に防水コネク
タ61を設け、信号線６に接続されたコネクタピン62をハ
ウジングターミナル82に着脱自在に接続するようにして
も良い。

［第８実施例］ 基板ホルダ41は金属材以外の導電性で非磁性の成形材
で一体成形しても良く、また、樹脂材等で成形後、その
内周壁41a（第11図）ないし外周壁41bに導電性塗料を塗
布して形成することもできる。

［第９実施例］ 第14図に示すように基板ホルダ41に前記素子保持部を
設けないようにし、ハウジング１の内壁1aに導電性塗料
を塗布し、あるいはメッキ等を施して電磁ノイズに耐性
を有するようにすることもできる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の非接触式変位検出器は、ハウジ
ングの第１の開口部により液密的に回転軸を挿入してそ
の端面に永久磁石を配設するとともに、ハウジングの第
２の開口部を遮蔽容器で閉鎖して、この遮蔽容器内に磁
電変換素子を配設したことにより、電磁ノイズで素子出
力が乱されたり、水等が浸入することはなく、かつ、検
出器全体をコンパクトなものにできる。

しかして、環境の苛酷な車両搭載の用途に好適に使用
できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は検出器の全体垂直断面図で、第２図のＩ−Ｉ線に沿
う断面図、第２図はその水平断面図で、第１図のII−II
線に沿う断面図、第３図はホール素子の出力特性図、第
４図は本発明の第２実施例を示す磁石ホルダの斜視図、
第５図および第６図はそれぞれ本発明の第３および第４
実施例を示す基板ホルダ要部断面図、第７図は本発明の
第５実施例を示す検出器の全体垂直断面図、第８図およ
び第９図は本発明の第６実施例を示し、第８図は検出器
の全体垂直断面図で、第９図のVIII−VIII線に沿う断面
図、第９図は検出器の全体水平断面図で、第８図のIX−
IX線に沿う断面図、第10図は本発明の第７実施例を示す
信号線接続部の断面図、第11図は本発明の第８実施例を
示す基板ホルダの斜視図、第12図および第13図は本発明
の第１実施例の変形例を示し、第12図は検出器の全体垂
直断面図で、第13図のXII−XII線に沿う断面図、第13図
はその水平断面図で、第12図のXIII−XIII線に沿う断面
図、第14図は本発明の第９実施例を示す検出器の全体垂
直断面図である。 １……ハウジング 11……第１の開口部、12……第２の開口部 ２……回転軸 21……先端（一端） 22……磁石ホルダ ３、3A、3B……永久磁石 31……磁石ホルダ ４……遮蔽容器 41……基板ホルダ 42……カバー体 ５……ホール素子（磁電変換素子） ６……信号線 ８……プリント基板（信号処理手段） ９……磁気抵抗素子（磁電変換素子） 100……格納室

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物に連結されてその変位に応じて回
   転する回転軸と、 この回転軸の一端が液密的に押入される第１の開口部と
   被磁性の導電材で覆われた遮蔽容器で閉鎖される第２の
   開口部とを有するハウジングと、 前記回転軸の一端の端面に配置され、前記回転軸と一体
   に回転する永久磁石と、 この永久磁石の磁界変化に応じて連続的に出力信号を変
   化させるとともに、前記永久磁石に対向させて配設した
   磁電変換素子と、 この磁電変換素子からの出力信号を、前記磁電変換素子
   より、前記ハウジング外へ液密的に延出せしめた信号線
   とを備え、 前記遮蔽容器内に前記磁電変換素子を配設したことを特
   徴とする非接触式変位検出器。
2. 【請求項２】前記遮蔽容器には、前記磁電変換の出力信
   号を処理する信号処理手段が配設されることを特徴とす
   る請求項１記載の非接触式変位検出器。
3. 【請求項３】前記遮蔽容器の内面に、前記磁電変換素子
   と前記信号処理手段とが直接取り付けられることを特徴
   とする請求項１または２記載の非接触式変位検出器。