JP2004333426A

JP2004333426A - 位置検出装置

Info

Publication number: JP2004333426A
Application number: JP2003132997A
Authority: JP
Inventors: 興治 ▲崎▼山; Koji Sakiyama; Motohiro Maruyama; 素弘丸山
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】簡単な構成で安価に絶対位置検出ができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出装置２０は、本体部３０と、電動モータ４０と、これらを軸方向に貫通するように取り付けられた回転シャフト２１と、回転シャフト２１の両端部に取り付けられた歯車２２と、歯車２２と噛合するラック２３とを備えて構成されている。本体部３０等はシートベース４に、ラック２３はベースフレーム８に取り付けられている。回転シャフト２１の本体部３０内の外周面には、ねじ２５が形成され、本体部３０は、このねじ２５と螺合する移動子２４と、移動子２４に一端が取り付けられたコイルばね２６と、コイルばね２６の他端に取り付けられた押圧子２７と、押圧子２７と当接する感圧センサ５０とを収容してなる。回転シャフト２１の回転に伴い移動子２４が軸方向に移動し、コイルばね２６を伸縮させて押圧子２７に圧力を加える。押圧子に加えられた圧力は感圧センサ５０で着座部３の位置情報の出力値として検出される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等のシートなどに適用されてシートなどのポジション等を検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車等の乗り物のシートには、いわゆる電動リクライニング機構やシートヒータなどの各種電装部品等の補機が多数搭載されるようになりつつある。その中でも、例えばシートを電動モータにより前後にスライド移動させるいわゆるパワーシートは、パワーシートが搭載される自動車等の製品の量産に伴って普及の拡大が進展している。
【０００３】
通常、パワーシートは、自動車等のフロア材としてのフロアパネルに固定された固定側のシートレール（ロアレール）と、シートの骨格を構成するシートフレームに連結された移動側のシートレール（アッパレール）とを組み合わせた状態でフロアパネル上に設置され、シートフレームに配設された電動モータなどの駆動源によりアッパレールをロアレールに対してスライド移動させて、所望のシート位置にシートを調節することができる構造を備えて構成されている。このようなパワーシートでは、一般的に例えばアッパレールやシートフレームを駆動する駆動源は、駆動制御装置等に接続されており、いわゆるマニュアル制御やオート制御等による駆動制御を行うことができるように構成されている。
【０００４】
また、このようなパワーシートには、通常、アッパレールなどの移動部材のロアレールなどの固定部材に対する位置を検出して駆動制御装置にその位置を知らせるための位置検出装置が備えられており、代表的な位置検出装置としては、移動部材の動きを直接的に検出するものや、駆動源に備えられたポテンショメータなどを用いるものなどが知られている。
【０００５】
しかし、例えば駆動源である電動モータにピックアップコイル、ホール素子及びホールＩＣなどを組み合わせて電動モータの磁石の磁極変化を検出して電動モータの回転数を検出し、その検出した数値からシートの位置を検出する位置検出装置では、電動モータの出力パルス信号をカウントして電動モータの駆動量を移動部材の移動量として検出するに過ぎないため、例えば移動部材が移動始点や移動終点の間でスライド移動を繰り返すと次第にその誤差が蓄積されてしまう場合があり、移動始点や移動終点等の基点に対するシートの絶対位置の検出が構造上困難となることがあった。また、例えばポテンショメータを用いた位置検出装置では、移動部材の絶対位置の検出自体は容易にできるが装置の構成が複雑化する傾向にあるという問題があった。
【０００６】
これらの問題を解決するために、例えば移動部材の移動方向に所定間隔で複数のリードスイッチからなる一連のリードスイッチを配置したセンサユニットを移動部材に取り付けると共にロアレールなどの固定部材に磁性体を取り付けて、磁性体の相対移動によるリードスイッチのＯＮ動作に基づく出力電圧を検出して移動部材の絶対位置を検出するようにした位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、例えば移動部材の移動方向に対して所定角度で傾斜した傾斜面を有するガイド部材を移動部材に取り付けると共にこのガイド部材の傾斜面に当接する駆動ノブを有するスイッチ部材をロアレールなどの固定部材に取り付けて、移動部材の移動に伴う傾斜面と駆動ノブとの当接位置の変化を検出して移動部材の絶対位置を検出するようにした位置検知構造も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１６４９３０号公報（第３−５頁、第１−５図）
【特許文献２】
特開２００２−５９７６８号公報（第３−４頁、第１−７図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の位置検出装置では、例えば複数のリードスイッチを所定間隔でプリント基板に配置したセンサユニットが開示されているが、このような構成であると部品点数が増えてセンサユニットのコストが上昇してしまうと共に、装置が大型化して移動部材の移動方向の空間を装置が占有してしまう場合があるという問題を抱えている。
【０００９】
また、特許文献２の位置検知構造では、例えばガイド部材の傾斜面とスイッチ部材の駆動ノブとが機械的に接触すると共にスイッチ部材の金属製接触子と接点板とが機械的に接触するため、これらの接点部分の摩耗等により正確な絶対位置が検出できなくなる場合がある。そして、ガイド部材とスイッチ部材とを移動部材側と固定部材側とに分けて配置するため、これらを一体的に取り付ける際などにガイド部材の傾斜面とスイッチ部材の駆動ノブとの位置ずれなどが生じると、精度良く位置検出をすることが困難となるという問題を抱えている。
【００１０】
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で安価にシートなどの絶対位置を検出することができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置検出装置は、所定範囲の外周面にわたって螺旋状のねじが形成された回転シャフトと、この回転シャフトの前記ねじと螺合すると共に一部に前記回転シャフトの軸方向に沿って延びる溝部を有する、前記回転シャフトの回転に伴い前記軸方向に移動する移動子と、この移動子の前記軸方向の端部に一端が取り付けられたコイルばねと、このコイルばねの他端に取り付けられ、前記移動子の移動に伴い伸縮する前記コイルばねの圧力を受けつつ前記軸方向に移動する押圧子と、この押圧子により前記軸方向に押圧され、前記押圧子から加えられる圧力の変化に応じて出力値を変化させる感圧センサと、これら移動子、コイルばね、押圧子及び感圧センサを内部に収容すると共に前記回転シャフトの回転に伴う前記移動子の回転運動を抑えて前記移動子を前記軸方向に移動させるために前記移動子の溝部と係合するガイド突条が形成された筐体とを備えて構成され、固定部材及びこの固定部材に対して所定方向に移動する移動部材のいずれか一方に前記筐体が取り付けられ他方に前記回転シャフトが取り付けられて、前記移動部材の前記所定方向への移動に伴い前記感圧センサで検出される圧力変化を前記固定部材に対する前記移動部材の位置情報として検出することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、移動部材の移動に伴う回転シャフトの回転量を感圧センサで圧力の変化に伴う出力値として検出し、検出した出力値を固定部材に対する移動部材の位置情報として利用することができる。また、筐体内に移動子、コイルばね、押圧子及び感圧センサを内蔵するため、例えば従来のリードスイッチを用いたものに比べ、位置検出装置の小型化を図ることができると共に部品点数を削減することができる。このため、この位置検出装置では、簡単な構成で安価にシートなどの絶対位置を検出することが可能となる。
【００１３】
なお、この位置検出装置は、例えば回転シャフトと同軸に回転軸を有する電動モータを更に備えても良い。
【００１４】
また、回転シャフトは、例えば筐体及び電動モータを軸方向に貫通する状態で備えられていても良い。
【００１５】
また、位置検出装置は、例えば回転シャフトの端部に同軸に取り付けられた歯車と、この歯車と噛合するラックとを更に備え、固定部材及び移動部材のいずれか一方に筐体が取り付けられ他方にラックが取り付けられて構成されていても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る位置検出装置を適用したシートの一例を示す一部省略側面図、図２は、位置検出装置の外観斜視図、図３は、位置検出装置の一部断面図である。
図１に示すように、シート１は、例えば自動車等の乗り物に用いられる座席シートであり、主に背もたれ部２と着座部３とから構成されており、例えば背もたれ部２には図示しないヘッドレストが備えられ、着座部３はシートベース４と一体的に固定されている。また、この着座部３は、シートベース４を介して移動部材としての移動側のシートレールである一組のアッパレール５及び固定部材としての固定側のシートレールである一組のロアレール６からなるシートレール７の上に載置固定されている。このシートレール７のうち、ロアレール６は、ベースフレーム８の上に取付固定されており、更にベースフレーム８は、フロアパネル９の上にブラケット１０を介してボルト留めなどにより固定されている。
【００１７】
このシート１では、アッパレール５がロアレール６に対して図中矢印Ａ方向にスライド移動可能な構造を備えているため、アッパレール５のスライド移動に伴って着座部３がフロアパネル９に対して同じく図中矢印Ａ方向に移動可能な構造となっている。
【００１８】
このように構成されたシート１のシートベース４とベースフレーム８との間には、位置検出装置２０が配設されている。この位置検出装置２０は、図２に示すように、本体部３０と電動モータ４０とを備えて構成されている。また、この位置検出装置２０には、本体部３０及び電動モータ４０を軸方向に貫通するような状態で回転シャフト２１が設けられ、この回転シャフト２１の両端部には歯車２２が取り付けられると共に、これら歯車２２の下部には、これら歯車２２と噛合するラック２３が備えられている。回転シャフト２１は、電動モータ４０により回転駆動されると共に、本体部３０を貫通する部分の外周面には、螺旋状のねじが形成されている。
【００１９】
なお、この位置検出装置２０を構成する本体部３０と電動モータ４０は、一体的に形成された取付ブラケット３１，４１を介してシートベース４に取付固定され、ラック２３は、ベースフレーム８にその長手方向が着座部３の移動方向に沿うように取付固定されている。従って、このシート１では、回転シャフト２１の回転に伴い歯車２２がラック２３上を移動して着座部３がアッパレール５と共にロアレール６に対してスライド移動する。これにより、着座部３はフロアパネル９に対しその位置を所定範囲内で自在に変更することが可能となる。
【００２０】
このように構成された位置検出装置２０の本体部３０は、図３に示すように構成されている。即ち、回転シャフト２１の外周面に形成されたねじ２５と螺合すると共に一部に回転シャフト２１の軸方向に延びる溝部２４ａを有し、回転シャフト２１の図中矢印Ｂ方向で示す回転に伴い回転シャフト２１の軸方向に移動する移動子２４と、この移動子２４の軸方向の端部に一端が取り付けられたコイルばね２６と、このコイルばね２６の他端に取り付けられた押圧子２７と、この押圧子２７により押圧される感圧センサ５０と、これらを内部に収容すると共に回転シャフト２１の回転に伴う移動子２４の回転運動を抑えて移動子２４を軸方向に移動させるための、移動子２４の溝部２４ａと係合する軸方向に延びるガイド突条２８ａが形成された筐体２８とを備えて構成されている。
【００２１】
なお、例えば筐体２８の軸方向の両端部には、回転シャフト２１の外周面に装着されたインナーレース２９と、このインナーレース２９をボールベアリング３２を介して支持するアウターレース３３とから構成される軸受部３４が備えられており、この軸受部３４の回転シャフト２１の両端部側には、シール材３５が備えられている。また、感圧センサ５０は、例えば図示しない配線にそれぞれ接続されて対向配置された二枚の電極板５１ａ，５１ｂを有する複数の板部５２の間に、導電性ゴムなどの導電弾性体５３を介在させた構造からなり、筐体２８に位置決め固定されると共に押圧子２７と当接して押圧子２７を支持する状態で配置されている。なお、感圧センサ５０はいわゆる感圧メンブレンスイッチなどで構成されていても良い。
【００２２】
このように構成された本体部３０では、電動モータ４０が回転シャフト２１を回転させて歯車２２がラック２３上を回転することによる着座部３の移動に伴い、本体部３０内の移動子２４が回転シャフト２１の軸方向に移動してコイルばね２６を伸縮させる。このコイルばね２６の伸縮による圧力は、押圧子２７に伝達されて感圧センサ５０に加えられる。感圧センサ５０は、押圧子２７により加えられる圧力の変化を、例えば導電弾性体５３を介した電極板５１ａ，５１ｂ間を流れる電流値の変化として検出する。従って、例えば予め着座部３のロアレール６に対する移動位置の違いによる感圧センサ５０からの出力値パラメータ等を記憶したシート制御装置（図示せず）などを、この位置検出装置２０の本体部３０及び電動モータ４０と接続しておけば、シート制御装置で本体部３０内の感圧センサ５０からの出力値に基づき比較演算処理などを行うことにより、着座部３のロアレール６に対する絶対位置を検出することができると共に着座部３を所定位置に移動させるなどのシート１の駆動制御を行うことが可能となる。
【００２３】
このように、この位置検出装置２０では、着座部３の移動に伴う回転シャフト２１の回転量を感圧センサ５０で圧力の変化に伴う出力値として検出し、検出した出力値をロアレール６に対する着座部３の絶対位置などの位置情報として利用することが可能となると共に、本体部３０内に感圧センサ５０等を内蔵して本体部３０と電動モータ４０とを回転シャフト２１で同軸配置して構成することができるため、従来に比べ位置検出装置の小型化や部品点数の削減を図り簡単な構成で安価に絶対位置を検出することが可能となる。
【００２４】
なお、図４に示すように、この位置検出装置２０は、例えば回転シャフト２１の両端部に歯車２２やラック２３を備える代わりに背もたれ部２のフレーム５６やヘッドレスト５５のフレーム５７を接続すれば、シートベース４とベースフレーム８との間に配設する他に着座部３と背もたれ部２との連結部分や背もたれ部２とヘッドレスト５５との連結部分などに配設することが可能となる。この場合、本体部３０及び電動モータ４０は、回転シャフト２１の両端部に接続されたフレーム５６，５７に対して固定部材となる部分に取付固定されていれば良い。即ち、フレーム５６に対しては例えば着座部３のフレーム５８に、フレーム５７に対しては例えば背もたれ部２のフレーム５６にそれぞれ取付固定されていれば良い。このように配設されることにより、この位置検出装置２０では、着座部３に対する背もたれ部２の傾斜位置（移動位置）を絶対位置として検出したり、背もたれ部２に対するヘッドレスト５５の傾斜位置（移動位置）を絶対位置として検出したりして、それぞれの駆動制御に利用することなどが可能となる。
【００２５】
図５は、この発明の他の実施形態に係る位置検出装置を示す外観斜視図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する説明は割愛する。
図５に示すように、この位置検出装置２０´は、上記位置検出装置２０から本体部３０と回転シャフト２１を介して同軸配置されていた電動モータ４０を外した構成で、本体部３０、回転シャフト２１、この回転シャフト２１の一端に取り付けられた歯車２２及びこの歯車２２と噛合するラック２３からなる。位置検出装置２０´と電動モータ４０は、それぞれシートベース４に取り付けられ着座部３に一体的に固定されている。電動モータ４０は、モータ回転シャフト４２の両端に取り付けられた歯車２２及びラック２３で着座部３を移動させる。このような構成の位置検出装置２０´では、上記位置検出装置２０と同様に着座部３のロアレール６に対する位置情報を検出することができると共に、本体部３０のみを備えるため更に小型化を促進することができる。
【００２６】
なお、上記位置検出装置２０，２０´では、従来の電動モータのパルス信号を検出していた場合に比べ、スライド移動に伴う誤差が蓄積されることはないため、移動始点や移動終点における位置情報のリセット行為などの調整作業が不要となり、安定した位置検出を継続することが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、移動部材の移動に伴う回転シャフトの回転量を感圧センサで圧力の変化に伴う出力値として検出し、検出した出力値を固定部材に対する移動部材の位置情報として利用することができる。また、筐体内に移動子、コイルばね、押圧子及び感圧センサを内蔵するため、例えば従来のリードスイッチを用いたものに比べ、位置検出装置の小型化を図ることができると共に部品点数を削減することができる。このため、この位置検出装置では、簡単な構成で安価にシートなどの絶対位置を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る位置検出装置を適用したシートの一例を示す一部省略側面図である。
【図２】同位置検出装置の外観斜視図である。
【図３】同位置検出装置の一部断面図である。
【図４】同位置検出装置をシートの他の部分に適用した場合を示す一部透過斜視図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る位置検出装置を示す外観斜視図である。
【符号の説明】１…シート、２…背もたれ部、３…着座部、４…シートベース、５…アッパレール、６…ロアレール、７…シートレール、８…ベースフレーム、９…フロアパネル、１０…ブラケット、２０…位置検出装置、２１…回転シャフト、２２…歯車、２３…ラック、２４…移動子、２４ａ…溝部、２５…ねじ、２６…コイルばね、２７…押圧子、２８…筐体、２８ａ…ガイド突条、２９…インナーレース、３０…本体部、３１，４１…取付ブラケット、３２…ボールベアリング、３３…アウターレース、３４…軸受部、３５…シール材、４０…電動モータ、５０…感圧センサ、５１…電極板、５２…板部、５３…導電弾性体、５５…ヘッドレスト、５６，５７…フレーム。

Claims

所定範囲の外周面にわたって螺旋状のねじが形成された回転シャフトと、
この回転シャフトの前記ねじと螺合すると共に一部に前記回転シャフトの軸方向に沿って延びる溝部を有する、前記回転シャフトの回転に伴い前記軸方向に移動する移動子と、
この移動子の前記軸方向の端部に一端が取り付けられたコイルばねと、
このコイルばねの他端に取り付けられ、前記移動子の移動に伴い伸縮する前記コイルばねの圧力を受けつつ前記軸方向に移動する押圧子と、
この押圧子により前記軸方向に押圧され、前記押圧子から加えられる圧力の変化に応じて出力値を変化させる感圧センサと、
これら移動子、コイルばね、押圧子及び感圧センサを内部に収容すると共に前記回転シャフトの回転に伴う前記移動子の回転運動を抑えて前記移動子を前記軸方向に移動させるために前記移動子の溝部と係合するガイド突条が形成された筐体とを備えて構成され、
固定部材及びこの固定部材に対して所定方向に移動する移動部材のいずれか一方に前記筐体が取り付けられ他方に前記回転シャフトが取り付けられて、前記移動部材の前記所定方向への移動に伴い前記感圧センサで検出される圧力変化を前記固定部材に対する前記移動部材の位置情報として検出する
ことを特徴とする位置検出装置。
前記回転シャフトと同軸に回転軸を有する電動モータを更に備えてなることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
前記回転シャフトは、前記筐体及び前記電動モータを前記軸方向に貫通する状態で備えられていることを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
前記回転シャフトの端部に同軸に取り付けられた歯車と、
この歯車と噛合するラックとを更に備え、
前記固定部材及び前記移動部材のいずれか一方に前記筐体が取り付けられ他方に前記ラックが取り付けられてなる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の位置検出装置。