JP2017191000A - ロッド部材移動量検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロッド部材の軸方向の移動量を適切に検出できるようにする。
【解決手段】シフトロッド移動量検出装置11において、所定の検出方向にある部材との間の距離を検出可能な変位センサ12と、軸方向にシフトロッド13とともに移動可能にシフトロッド13に設けられ、シフトロッド13の軸方向の所定の範囲内の移動時に、変位センサ12の検出方向を含む範囲に位置し、変位センサ12による変位センサ12との間の距離の検出対象となる検出対象面15を有する検出対象部14と、を備え、検出対象面15を、軸方向に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心から等距離となるように構成され、且つ、軸方向の一端側から他端側にいくほど、シフトロッド13の軸中心Oからの距離が長くなるように構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ロッド部材の軸方向の移動量を検出するためのロッド部材移動量検出装置に関し、特に、ロッド部材に設けられ、変位センサとの距離がロッド部材の軸方向の移動に対応して変化する検出対象面が形成されている検出対象部を備えるロッド部材移動量検出装置に関する。
従来、車両に設けられる変速機においては、シフトフォークが取り付けられるシフトロッドの位置や移動量を検出することにより変速状態等を把握することが行われている。
例えば、シフトロッドの位置を検出する技術としては、2つの検出センサを設けるとともに、シフトロッドに被検出部を設け、2つの検出センサによる被検出部の検出結果のみに基づいて、シフトロッドの位置を検出する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
また、シフトロッドの移動量を検出する技術を用いた装置としては、図5に示すロッド部材移動量検出装置51が知られている。ロッド部材移動量検出装置51は、変位センサ52と、シフトロッド53に設けられ、変位センサ52により距離が検出される対象となる検出対象面55が形成された検出対象部54とを備える。検出対象部54の検出対象面55は、シフトロッド53の軸方向(図中AB方向)の移動に応じて、変位センサ52との距離が変化するように傾斜した平面で構成されている。このため、変位センサ52により検出された検出対象面55との距離に基づいて、シフトロッドの移動距離を検出することができる。
特開2010−160104号公報
例えば、図5に示すようなロッド部材移動量検出装置51においては、変位センサ52との距離(距離の変化)を検出することにより、シフトロッド53の移動量を検出できるようにしている。
このようなロッド部材移動量検出装置51おいては、シフトロッド53は、軸方向に垂直な面での外周の断面が円形状であり、シフトロッド53が軸中心を中心として回転する可能性がある。
シフトロッド53が軸中心を中心として回転してしまうと、検出対象部54の検出対象面55と、変位センサ52との間の距離が変化してしまう。この場合には、変位センサ52により検出される距離には、検出対象面55が回転されてしまったことによる変位センサ52と検出対象面55との距離の変化分も含まれてしまう。このため、変位センサ52により検出された距離に基づいて検出されるシフトロッド53の軸方向の移動量が、シフトロッド53の実際の移動量と乖離してしまう問題がある。
そこで、本発明は、ロッド部材の軸方向の移動量を適切に検出することのできる技術を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るロッド部材移動量検出装置は、軸方向に垂直な面での断面の外形が円形状の部分を有するロッド部材の軸方向の移動量を検出するためのロッド部材移動量検出装置であって、所定の検出方向にある部材との間の距離を検出可能なセンサと、軸方向にロッド部材とともに移動可能にロッド部材に設けられ、ロッド部材の軸方向の所定の範囲内の移動時に、センサの検出方向を含む範囲に位置し、センサによるセンサとの間の距離の検出対象となる検出対象面を有する検出対象部と、を備え、検出対象面は、軸方向に垂直な面での断面において、ロッド部材の軸中心から等距離となるように構成され、且つ、軸方向の一端側から他端側にいくほど、ロッド部材の軸中心からの距離が長くなるように構成されている。
上記ロッド部材移動量検出装置において、検出対象面は、軸方向に垂直な面での断面において、ロッド部材の外周を囲む円形状に形成されていてもよい。
また、上記ロッド部材移動量検出装置において、検出対象面の軸方向の一端側における軸方向に垂直な面での断面において、ロッド部材の軸中心から検出対象面までの距離が、一端側に接続されているロッド部材の半径より短くてもよい。
また、上記ロッド部材移動量検出装置において、検出対象面は、軸方向に垂直な面での断面において、円弧状に形成されていてもよい。
また、上記ロッド部材移動量検出装置において、検出対象部は、内周に形成された貫通孔にロッド部材を挿通させて検出対象部をロッド部材に固定するための固定部と、検出対象面を構成する薄板状の曲面部と、固定部と曲面部とを連結する連結部とを備えるようにしてもよい。
また、上記ロッド部材移動量検出装置において、検出対象部と、ロッド部材とが一体成形されていてもよい。
また、上記ロッド部材移動量検出装置において、センサは、検出方向に磁束を発生させることにより検出方向の部材との間の距離を検出する渦電流式の変位センサであり、検出対象部の検出対象面を構成する部材は、導電体であってもよい。
本発明によれば、ロッド部材の軸方向の移動量を適切に検出することができる。
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図である。図1(b)は、本発明の第1実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。 本発明の第2実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の斜視図である。 図3(a)は、本発明の第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図である。図3(b)は、本発明の第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。 図4(a)は、本発明の第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図である。図4(b)は、本発明の第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。 図5は、従来例に係るロッド部材移動量検出装置の一部の斜視図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るロッド部材移動量検出装置の一例であるシフトロッド移動量検出装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図であり、図1(b)は、本発明の第1実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。図1(b)は、図1(a)のA方向からシフトロッド移動量検出装置を見た側面図である。
シフトロッド移動量検出装置11は、車両に備えられる変速機において、内部のシャフトと変速ギヤとの係合/非係合を行うために変速機構を移動させるためのシフトロッド13のシフト方向(図1(a)AB方向)の移動量を検出するための装置である。シフトロッド移動量検出装置11は、変位センサ12と、ロッド部材の一例としてのシフトロッド13と、検出対象部14と、コントロールユニット19とを備える。
シフトロッド13は、例えば、円柱状又は円筒状の軸方向(図1(a)AB方向)に垂直な断面での外形が円形状の部分を有する部材である。シフトロッド13は、例えば、半径r0の軸部分を有する。シフトロッド13には、図示しない変速機構のスリーブの外周に係合される図示しないシフトフォークが固定される。シフトロッド13は、図示しないガイドにより、軸方向に移動可能に支持される。ガイドは、例えば、シフトロッド13の軸方向に垂直な断面での外形が円形状の部分の全周または一部と接触してシフトロッド13の軸方向の移動を案内する。また、シフトロッド13は、例えば、図示しないアクチュエータにより、軸方向に移動される。
変位センサ12は、所定の検出方向(本実施形態では、検出センサ12の軸方向)に存在する部材との距離、変位を検出するセンサである。変位センサ12は、例えば、検出方向に対して磁束を発生させて、検出方向の部材に渦電流を生じさせ、その渦電流に起因する状態に関する情報を検出することにより、検出方向の部材との間の距離を検出する渦電流式の変位センサである。本実施形態では、変位センサ12の検出方向は、シフトロッド13の軸方向に垂直な面内において、鉛直下向きとなる様に調整されている。なお、変位センサ12の検出方向は、検出対象部14の検出対象面15を用いて距離を検出することのできる方向であれば、この方向に限られない。
検出対象部14は、例えば、鉄、アルミニウム等の導電体により、円錐台状に形成されている。検出対象部14の外側面、すなわち、円錐台の側面は、変位センサ12により間隔が検出される検出対象面15となっている。検出対象部14には、検出対象部14の中心軸に沿ってシフトロッド13が挿通される貫通孔18が形成されている。検出対象部14は、貫通孔18にシフトロッド13が挿通された後に、図示しないピン等によりシフトロッド13に軸方向に一体移動可能なように固定される。
検出対象部14がシフトロッド13に固定された状態では、検出対象面15は、A方向側の端に位置する第1端部16においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面15までの距離が等距離(半径r1:r1>r0)の円形状となるように構成されている。また、検出対象面15は、第1端部16からB方向側にいくに従って、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面15までの距離が徐々に長くなるように構成され、B方向側の端に位置する第2端部17においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面15までの距離が等距離(半径r2:r2>r1)の円形状となるように構成されている。この検出対象部14では、シフトロッド13の第1端部16から第2端部17との間の軸方向の距離の範囲内での移動距離を検出できる。
本実施形態では、上述のように変位センサ12の検出方向は、鉛直下向きに位置合わせされており、シフトロッド13が軸方向に移動した場合には、変位センサ12の検出方向の中心は、図1(b)の線ML上を移動するようになっている。この際には、シフトロッド13が軸方向に移動すると、変位センサ12と検出対象面15との間の距離が移動に応じて変化して検出される。
コントロールユニット19は、公知のCPU、ROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備える。コントロールユニット19は、変位センサ12からのセンサ値(変位センサ12から検出対象面15までの距離)に基づいて、シフトロッド13の軸方向の移動距離を検出する。例えば、コントロールユニット19の図示しないメモリに、変位センサ112から検出対象面15までの距離と、シフトロッド13の軸方向の所定の基準位置からの移動距離との対応関係を記憶しておき、コントロールユニット19は、センサ値から対応するシフトロッド13の移動距離を特定するようにしてもよい。
以上説明したように、第1実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置11は、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面15までの距離が等距離となっているので、シフトロッド13及び検出対象部14が軸中心Oを中心に回転したとしても、シフトロッド13の軸中心Oと、検出対象面15との距離が変化しない。このため、変位センサ12と、変位センサ12の検出方向にある検出対象面15との間の距離が、シフトロッド13及び検出対象部14の軸中心Oを中心とする回転が発生しても変化しない。このため、シフトロッド13及び検出対象部14の軸中心Oを中心とする回転が発生しても、変位センサ12から出力されるセンサ値に変化がなく、シフトロッド13の軸方向の移動量に影響を与えない。したがって、シフトロッド13及び検出対象部14の軸中心Oを中心とする回転の影響を受けずに、シフトロッド14の軸方向の移動量を適切に検出することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置について説明する。なお、ここでは、第1実施形態と異なる点について説明する。
図2は、本発明の第2実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の斜視図である。
第2実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置は、シフトロッド23を有する。シフトロッド23は、第1シフトロッド部23Aと、検出対象部24と、第2シフトロッド部23Bとを備える。シフトロッド23は、例えば、一体成形されている。
第1シフトロッド部23Aは、半径r0の円柱状部材であり、検出対象部24の第1端部26と接続されている。第2シフトロッド部23Bは、半径r0の円柱状部材であり、検出対象部24の第2端部27と接続されている。
検出対象部24は、例えば、円錐台状に形成されている。検出対象部24の外側面、すなわち、円錐台の側面は、変位センサ12により間隔が検出される検出対象面25となっている。
検出対象部24の検出対象面25は、A方向側の端に位置する第1端部26においては、シフトロッド23の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド23の軸中心Oから検出対象面25までの距離が等距離(半径r3:第1シフトロッド部23Aの半径r0よりも短い(r0>r3))の円形状となるように構成されている。また、検出対象面25は、第1端部26からB方向側にいくに従って、シフトロッド23の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド23の軸中心Oから検出対象面25までの距離が徐々に長くなるように構成され、B方向側の端に位置する第2端部27においては、シフトロッド23の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド23の軸中心Oから検出対象面25までの距離が等距離(半径r4:r4>r3)の円形状となるように構成されている。なお、本実施形態では、変位センサ12の検出方向は、変位センサ12の検出方向の中心が、検出対象面25上となる様に位置合わせされる。
第2実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置によると、検出対象部24の第1端部26の半径r3を、第1シフトロッド部23Aの半径r0よりも短くしたので、検出対象部24のサイズを小型できたり、或いは、検出対象部24のサイズを抑えつつ、第1端部26と第2端部27の半径の差を大きくしたりすることができる。例えば、検出対象部24の第1端部26と第2端部27との半径の差を第1実施形態の第1端部16と第2端部17との半径の差と同様にした場合において、検出対象部24の大きさを、第1実施形態の検出対象部14よりも小さくすることができる。また、検出対象部24の最大径の部分の大きさを第1実施形態の検出対象部14と同じにすると、第1端部26と第2端部27との半径の差を第1実施形態の第1端部16と第2端部17との半径の差よりも大きくすることができ、検出センサ12による検出精度を向上することができる。
次に、本発明の第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置について説明する。なお、ここでは、第1実施形態と異なる点について説明する。
図3(a)は、本発明の第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図である。図3(b)は、本発明の第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。図3(b)は、図3(a)のA方向からシフトロッド移動量検出装置を見た側面図である。
検出対象部34は、例えば、鉄、アルミニウム等の導電体により、一体成形されている。検出対象部34は、固定部38と、曲面部40と、連結部39とを備える。固定部38は、内周にシフトロッド13が挿通される貫通孔が形成されている。固定部38は、貫通孔にシフトロッド13が挿通された後に、図示しないピン等によりシフトロッド13に軸方向に一体移動可能なように固定される。曲面部40は、変位センサ12により間隔が検出される検出対象面35を構成する薄板状の部材である。検出対象面35は、円錐台の側面の一部に相当する。連結部39は、固定部38と、曲面部40とを連結する部材である。
検出対象面35は、A方向側の端に位置する第1端部36においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面35までの距離が等距離(半径r5:r5>r0)の円弧状となるように構成されている。本実施形態では、検出対象面35の円弧は、検出センサ12の設計上の検出方向の中心に対応する位置(線ML上の位置)を挟んだ両側の範囲を含むように形成されている。なお、円弧の形成範囲は、シフトロッド13が回転しても、検出対象面35の何れかの部分が検出センサ12の検出方向の中心にあることが保証されるように決めればよい。
また、検出対象面35は、第1端部36からB方向側にいくに従って、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面35までの距離が徐々に長くなるように構成され、B方向側の端に位置する第2端部37においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面35までの距離が等距離(半径r6:r6>r5)の円弧状となるように構成されている。本実施形態では、検出対象面35の円弧は、検出センサ12の設計上の検出方向の中心に対応する位置(線ML上の位置)を挟んだ両側の範囲も含むように形成されている。なお、円弧の形成範囲は、シフトロッド13が回転しても、検出対象面35の何れかの部分が検出センサ12の検出方向の中心にあることが保証されるように決めればよい。
本実施形態では、上述のように変位センサ12の検出方向は、鉛直下向きに位置合わせされており、シフトロッド13が軸方向に移動した場合には、変位センサ12の検出方向の中心は、図3(b)の線ML上を移動するようになっている。この際には、シフトロッド13が軸方向に移動すると、変位センサ12と検出対象面35との間の距離が移動に応じて変化して検出される。
第3実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置によると、検出対象面35を薄板状の曲面部40で構成するとともに、検出対象面35を円弧状としたので、検出対象部34を軽量化することができる。また、検出対象面35を円形状ではなくて、円弧状としたので、検出対象部34の移動を確保するためにシフトロッド13の周囲に必要な領域を低減することができる。
次に、本発明の第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置について説明する。なお、ここでは、第1実施形態と異なる点について説明する。
図4(a)は、本発明の第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の斜視図である。図4(b)は、本発明の第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置の一部の側面図である。図4(b)は、図4(a)のA方向からシフトロッド移動量検出装置を見た側面図である。
検出対象部44は、例えば、鉄、アルミニウム等の導電体により、一体成形されている。検出対象部44は、固定部48と、曲面部49とを備える。固定部48は、内周にシフトロッド13が挿通される貫通孔が形成されている。固定部48は、貫通孔にシフトロッド13が挿通された後に、図示しないピン等によりシフトロッド13に軸方向に一体移動可能なように固定される。曲面部49は、変位センサ12により間隔が検出される検出対象面45を構成する部材である。曲面部49は、円錐台を軸中心に所定の中心角に相当する部分を取り出した形状(部分円錐台)に相当する。
検出対象面45は、A方向側の端に位置する第1端部46においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面45までの距離が等距離(半径r5:r5>r0)の円弧状となるように構成されている。本実施形態では、検出対象面45の円弧は、検出センサ12の設計上の検出方向の中心に対応する位置(線ML上の位置)を挟んだ両側の範囲を含むように形成されている。円弧の形成範囲は、シフトロッド13が回転しても、検出対象面45の何れかの部分が検出センサ12の検出方向の中心にあることが保証されるように決めればよい。
また、検出対象面45は、第1端部46からB方向側にいくに従って、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面45までの距離が徐々に長くなるように構成され、B方向側の端に位置する第2端部47においては、シフトロッド13の軸に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面45までの距離が等距離(半径r6:r6>r5)の円弧状となるように構成されている。本実施形態では、検出対象面45の円弧は、検出センサ12の設計上の検出方向の中心に対応する位置(線ML上の位置)を挟んだ両側の範囲を含むように形成されている。なお、円弧の形成範囲は、シフトロッド13が回転しても、検出対象面45の何れかの部分が検出センサ12の検出方向の中心にあることが保証されるように決めればよい。
本実施形態では、上述のように変位センサ12の検出方向は、鉛直下向きに位置合わせされており、シフトロッド13が軸方向に移動した場合には、変位センサ12の検出方向の中心は、図4(b)の線ML上を移動するようになっている。この際には、シフトロッド13が軸方向に移動すると、変位センサ12と検出対象面45との間の距離が移動に応じて変化して検出される。
第4実施形態に係るシフトロッド移動量検出装置によると、検出対象面45を部分円錐台で構成するようにしたので、検出対象部45を円錐台で構成する場合に比して軽量化することができ、検出対象部44の移動を確保するためにシフトロッド13の周囲に必要な領域を低減することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ロッド部材の一例としてシフトロッドを用いて説明していたが、これに限られず、軸方向へ移動するロッド部材であれば、本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、変位センサとして、渦電流式の変位センサを例に用いていたが、本発明はこれに限られず、変位センサとしては、例えば、光(レーザ)を用いて対象物との距離を検出する光学式の変位センサや、超音波を用いて対象物との距離を検出する超音波式の変位センサや、接触式の変位センサを用いてもよい。なお、変位センサと、検出対象面との位置関係については、変位センサの検出原理に合わせて調整すればよい。例えば、光学式の変位センサであって、検出対象面に垂直に投光し、拡散反射光を受光して距離を検出する拡散反射光方式の変位センサであれば、変位センサの投光する光軸を、シフトロッド13の軸中心Oに向けるように調整すればよい。また、検出対象面を構成する部材についても、使用する変位センサの検出原理に合わせて決定すればよい。
また、上記第3実施形態では、検出対象面35を軸方向に垂直な面での断面において、シフトロッド13の軸中心Oから検出対象面35までの距離が等距離の円弧状となるように構成されていたが、本発明はこれに限られず、軸方向に垂直な面での断面において円形状となる様に構成してもよい。このようにすると、検出対象部を第1実施形態のように円錐台状に形成する場合に比して、検出対象部を軽量化することができる。
また、上記第1、第3、及び第4実施形態では、シフトロッドと、検出対象部とを別体で形成し、その後、固定するようにしているが、本発明はこれに限られず、シフトロッドと検出対象部とを一体成形するようにしてもよい。
11 シフトロッド移動量検出装置
12 変位センサ
13,23 シフトロッド
14,24,34,44 検出対象部
15,25,35,45 検出対象面
16,26,36,46 第1端部
17,27,37,47 第2端部
19 コントロールユニット
38,48 固定部
39 連結部
40,49 曲面部

Claims (7)

  1. 軸方向に垂直な面での断面の外形が円形状の部分を有するロッド部材の前記軸方向の移動量を検出するためのロッド部材移動量検出装置であって、
    所定の検出方向にある部材との間の距離を検出可能なセンサと、
    前記軸方向に前記ロッド部材とともに移動可能に前記ロッド部材に設けられ、前記ロッド部材の前記軸方向の所定の範囲内の移動時に、前記センサの前記検出方向を含む範囲に位置し、前記センサによる前記センサとの間の距離の検出対象となる検出対象面を有する検出対象部と、を備え、
    前記検出対象面は、前記軸方向に垂直な面での断面において、前記ロッド部材の軸中心から等距離となるように構成され、且つ、前記軸方向の一端側から他端側にいくほど、前記ロッド部材の軸中心からの距離が長くなるように構成されている
    ロッド部材移動量検出装置。
  2. 前記検出対象面は、前記軸方向に垂直な面での断面において、前記ロッド部材の外周を囲む円形状に形成されている
    請求項1に記載のロッド部材移動量検出装置。
  3. 前記検出対象面の前記軸方向の一端側における前記軸方向に垂直な面での断面において、前記ロッド部材の軸中心から前記検出対象面までの距離が、前記一端側に接続されている前記ロッド部材の半径より短い
    請求項2に記載のロッド部材移動量検出装置。
  4. 前記検出対象面は、前記軸方向に垂直な面での断面において、円弧状に形成されている
    請求項1に記載のロッド部材移動量検出装置。
  5. 前記検出対象部は、内周に形成された貫通孔に前記ロッド部材を挿通させて前記検出対象部を前記ロッド部材に固定するための固定部と、前記検出対象面を構成する薄板状の曲面部と、前記固定部と前記曲面部とを連結する連結部とを備える
    請求項1から請求項4の何れか一項に記載のロッド部材移動量検出装置。
  6. 前記検出対象部と、前記ロッド部材とが一体成形されている
    請求項1から請求項5の何れか一項に記載のロッド部材移動量検出装置。
  7. 前記センサは、前記検出方向に磁束を発生させることにより前記検出方向の部材との間の距離を検出する渦電流式の変位センサであり、
    前記検出対象部の前記検出対象面を構成する部材は、導電体である
    請求項1から請求項6の何れか一項に記載のロッド部材移動量検出装置。
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