JP2005228552A - 位置検出装置、ニュートラルスタートスイッチ、及びプランジャスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 可動部材の位置検出精度の向上を図ることができると共に、比較的安価な永久磁石を使用することを可能とする。
【解決手段】 磁気検出素子８と永久磁石１３とを対向する状態で固定配置し、磁性体製の磁気収束部１８が設けられた可動部材１５のレバー部１７は、磁気検出素子８と永久磁石１３との間を移動する。磁気収束部１８が磁気検出素子８から外れた状態では（（ａ）参照）、永久磁石１３が発する磁界は、磁気検出素子８には弱くしか作用せず、磁気検出素子８は動作しない。可動部材１５の移動に伴い、磁気収束部１８の第２の面１８ｂが磁気検出素子８に対向する位置となると（（ｂ）参照）、永久磁石１３が発する磁界は、磁気収束部１８により絞られて磁気検出素子８に集中するように作用するようになり、この結果、磁気検出素子８が動作状態となり、可動部材１５の位置を検出することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可動部材の位置を検出する機能を備えた位置検出装置、ニュートラルスタートスイッチ、及びプランジャスイッチに関する。

従来より、位置検出装置、例えば自動車の自動変速機におけるシフトレバーのシフト位置を検出するものとしてニュートラルスタートスイッチと呼ばれるものがある。この種のスイッチとしては、例えばリードスイッチからなる複数の磁気検出素子を固定状態に配置すると共に、シフトレバーに連動して回動される可動部材（可動ロータ）に永久磁石を設け、その可動部材の回動に伴い前記永久磁石の磁気に応じて動作する磁気検出素子の信号に基づき、可動部材ひいてはシフトレバーのシフト位置を検出するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
実開昭５９−１４６２２２号公報

しかしながら、上記した特許文献１のものでは次のような欠点がある。通常、永久磁石から発せられる磁界（磁力線）はＮ極から放射状に発生してＳ極に収束するため、ある程度広い範囲に発生する。このため、その永久磁石の磁界に応じて動作する磁気検出素子による、可動部材の回動位置の検出について、精度を高くすることが難しいものであった。また、磁気検出素子を動作させる永久磁石には、強い磁界を発生するものが必要であり、そのような永久磁石はコストが高くなるものであった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、可動部材の位置検出精度の向上を図ることができると共に、比較的安価な永久磁石を使用することが可能な位置検出装置、ニュートラルスタートスイッチ、及びプランジャスイッチを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明による位置検出装置は、磁気検出素子と、
この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、これら磁気検出素子及び永久磁石に対して移動可能に設けられた可動部材と、この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とする。

上記した位置検出装置において、可動部材に設けられた磁気収束手段の第２の面が磁気検出素子と対応しない位置にある状態では、永久磁石が発する磁界は、その永久磁石と対向する磁気検出素子には弱くしか作用せず、磁気検出素子は動作しない。そして、可動部材の移動に伴い、磁気収束手段の第２の面が磁気検出素子に対向する位置となると、永久磁石から発せられる磁界は、磁気収束手段により絞られて磁気検出素子に集中するように作用するようになり、この結果、磁気検出素子が動作状態となり、可動部材の位置を検出することができる。

同様な目的を達成するために、本発明によるニュートラルスタートスイッチは、磁気検出素子と、この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、これら磁気検出素子及び永久磁石に対して回動可能に設けられ、自動変速機のシフトレバーに連動して回動される可動部材と、この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とする。

上記したニュートラルスタートスイッチにおいても、上記した位置検出装置と同様な作用効果を得ることができる。
さらに、同様な目的を達成するために、本発明によるプランジャスイッチは、磁気検出素子と、この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、これら磁気検出素子及び永久磁石に対して直線移動可能に設けられたプランジャからなる可動部材と、この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とする。

上記したプランジャスイッチにおいても、上記した位置検出装置と同様な作用効果を得ることができる。

本発明によれば、可動部材に設けられた磁気収束手段の第２の面が磁気検出素子に対向する位置か否かで、磁気検出素子に作用する永久磁石の磁界の強弱を明確につけることができるようになり（めりはりをつけることができるようになり）、可動部材の位置検出精度を向上できるようになる。また、永久磁石の磁力が比較的弱くても、その永久磁石の磁界を磁気検出素子に集中させることで、磁気検出素子を容易に動作させることが可能になるので、永久磁石としては比較的安価なものを使用することができる。

以下、本発明をニュートラルスタートスイッチに適用した第１の実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
まず、図２及び図３において、ニュートラルスタートスイッチのユニットケース１は、容器状をなすケース本体２と、カバー部材３とを組み合わせて構成される。このうちケース本体２は、非磁性体である例えば合成樹脂により形成されていて、円形の嵌合孔４を有すると共に、ほぼ扇状をなす収容部５を有し、さらに収容部５内の隅部に上方に向けて突出する２個のボス部６を有している。収容部５内には、ほぼ扇状をなす配線基板７が収容されていて、この配線基板７の上面に、複数個この場合３個の磁気検出素子８が実装されている。磁気検出素子８としては、この場合ホール素子を用いている。また、３個の磁気検出素子８は、図４にも示すように、嵌合孔４の中心からの距離及び方向が異なった位置に配置されている。配線基板７には、上記ボス部６の外周部に嵌合する嵌合孔９が２個形成されている。

上記カバー部材３は、これも非磁性体である例えば合成樹脂により形成されていて、円形の嵌合孔１０を有すると共に、上記収容部５に対応するほぼ扇状をなすカバー部１１を有し、さらにカバー部１１の下部の縁部の２箇所に凸部１２を有している。そして、このカバー部材３は、各凸部１２を上記ボス部６の穴６ａに挿入することによって、ケース本体２の収容部５の開口部を覆うように装着される。カバー部１１には、上記３個の磁気検出素子８に対応させて、３個の永久磁石１３が固定状態に設けられている。各永久磁石１３は、図１（ａ）に示すように、図中下面がカバー部１１の下面と面一となるように露出していると共に、下面側がＮ極、上面側がＳ極となるように着磁されている。また、各永久磁石１３と、対応する磁気検出素子８とは、所定の隙間を存して対向している。

そして、ユニットケース１内には、可動部材１５が配設されている。この可動部材１５は、これも非磁性体である例えば合成樹脂により形成されていて、一端部に嵌合筒部１６を有すると共に、収容部１５よりも狭いほぼ扇状をなすレバー部１７を有している。この可動部材１５は、嵌合筒部１６の下部を上記ケース本体２の嵌合孔４に、また、上部をカバー部材３の嵌合孔１０に回動可能に嵌合させることにより、ユニットケース１内においてその嵌合筒部１６を中心に図４中、矢印Ａ１方向及びこれとは反対の矢印Ａ２方向に回動可能に配設されていて、その回動に伴いレバー部１７が磁気検出素子８と永久磁石１３との間を移動するようになっている。嵌合筒部１６には、図示しない自動変速機のシフトレバーに連動する軸が挿入されるようになっていて、可動部材１５はその軸を介して回動操作されるようになっている。

可動部材１５のレバー部１７には、磁気収束手段を構成する磁性体製の磁気収束部１８が３箇所に設けられている。これら３箇所の磁気収束部１８は、嵌合筒部１６の中心からの距離が、対応する磁気検出素子８及び永久磁石１３と同じとなるように配置されている。各磁気収束部１８は、図１及び図３に示すように、レバー部１７の厚さ方向に延びていると共に、上面及び下面がレバー部１７の上面及び下面と面一となるように露出している。そして、各磁気収束部１８は、上面の永久磁石１３側の面である第１の面１８ａは四角形で、そこから磁気検出素子８側に向かうに従って細くなっている。下面の磁気検出素子８側の面である第２の面１８ｂは、第１の面１８ａよりも小さな四角形に設定されていて、磁気収束部１８としては、四角錐の先端側を切断した四角錐台状をなしている。

次に上記構成の作用を説明する。
例えば図１（ａ）に示すように、可動部材１５における磁気収束部１８が、対応する磁気検出素子８及び永久磁石１３に対して位置がずれている場合には、永久磁石１３から発せられる磁界（磁力線）は、その永久磁石１３と対向する磁気検出素子８には弱くしか作用せず、磁気検出素子８は動作しない。そして、可動部材１５の回動に伴い、図１（ｂ）に示すように、磁気収束部１８の第２の面１８ｂが磁気検出素子８に対向する位置となると、永久磁石１３から発せられる磁界は、磁気収束部１８により絞られて磁気検出素子８に集中するように作用するようになり、この結果、磁気検出素子８が動作状態となり、可動部材１５の位置、ひいてはシフトレバーのシフト位置を検出することができる。上記した実施形態の場合には、可動部材１５の３位置について検出することができる。

上記した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。すなわち、可動部材１５に設けられた磁気収束部１８の第２の面１８ｂが、対応する磁気検出素子８に対向する位置か否かで、磁気検出素子８に作用する永久磁石１３の磁界の強弱を明確につけることができるようになり（めりはりをつけることができるようになり）、可動部材１５の位置検出精度を向上できるようになる。また、永久磁石１３の磁力が比較的弱くても、その永久磁石１３の磁界を、磁気収束部１８により、対向する磁気検出素子８に集中させることで、磁気検出素子８を容易に動作させることが可能になるので、永久磁石１３としては比較的安価なものを使用することができる。

図５及び図６は本発明をプランジャスイッチに適用した第２の実施形態を示したものであり、以下、この第２の実施形態について説明する。このプランジャスイッチは、例えば自動車のストップランプスイッチに利用することができる。
ユニットケース２１は、ケース本体２２とカバー部材２３とを組み合わせて構成される。このうちケース本体２２は、非磁性体である例えば合成樹脂により外形形状が矩形状をすように形成されていて、内部にクランク状をなす収容部２４が前面から後方（図５では左から右）へ延びるように形成され、背面部にコネクタ部２５が形成されている。ケース本体２２の内部の奥部には、収容部２４の一部を上下から挟むようにして、磁気検出素子２６と永久磁石２７とが対向するように配設されている。磁気検出素子２６は、この場合もホール素子を用いている。磁気検出素子２６が接続されたリードフレーム２８の端部が、コネクタ部２５に配置されている。

上記カバー部材２３はケース本体２２を前方から覆うように装着され、前部に前方へ突出するガイド筒部２９を有している。ガイド筒部２９の外周部には、取り付け用の雄ねじ部２９ａが形成されている。
そして、ガイド筒部２９内には、可動部材を構成するプランジャ３０が軸方向へ直線移動可能に挿入されている。プランジャ３０の後端部には、上記収容部２４の形状に沿うような形状の可動部３１が固着されていて、プランジャ３０及び可動部３１と収容部２４の内面との間には、プランジャ３０を前方（矢印Ｂ１参照）へ付勢する圧縮コイルばね３２が配設されている。圧縮コイルばね３２は、永久磁石２７とは横方向に離間するように配置されている。上記可動部３１は非磁性体例えば合成樹脂により形成されていて、この可動部３１のうち、上記磁気検出素子２６と永久磁石２７との間に対して移動する突出片部３１ａには、磁気収束手段を構成する磁性体製の磁気収束部３３が設けられている。

この磁気収束部３３も、上面の永久磁石２７側の面である第１の面３３ａは四角形で、そこから磁気検出素子２６側に向かうに従って細くなっている。下面の磁気検出素子２６側の面である第２の面３３ｂは、第１の面３３ａよりも小さな四角形に設定されている。
上記プランジャ３０の先端部はガイド筒部２９の先端部から突出していて、プランジャ３０は、図示しないブレーキペダルが踏み込まれることに伴い、圧縮コイルばね３２の付勢力に抗して矢印Ｂ２方向へ移動されるようになっている。

次に上記構成の作用を説明する。
ブレーキペダルが踏み込まれていない状態では、図５に示すように、プランジャ３０及び可動部３１は圧縮コイルばね３２の付勢力により矢印Ｂ１方向へ移動されていて、磁気収束部３３は磁気検出素子２６及び永久磁石２７に対して前方へずれている。この状態では、永久磁石２７から発せられる磁界（磁力線）は、対向する磁気検出素子２６には弱くしか作用せず、磁気検出素子２６は動作しない。

そして、ブレーキペダルが踏み込まれることに伴い、プランジャ３０及び可動部３１が矢印Ｂ２方向へ移動され、磁気収束部３３の第２の面３３ｂが磁気検出素子２６に対向する位置となると、永久磁石２７から発せられる磁界は、磁気収束部３３により絞られて磁気検出素子２６に集中するように作用するようになり、この結果、磁気検出素子２６が動作状態となり、プランジャ３０の位置を検出することができる。なお、ブレーキペダルの踏み込みが解除されると、圧縮コイルばね３２の付勢力によりプランジャ３０及び可動部３１は矢印Ｂ１方向へ移動し、磁気検出素子２６は再び非動作状態となる。

このような構成とした第２の実施形態においても、上記した第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
本発明は、上記した各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
磁気検出素子８，２６としては、ホール素子に限られず、磁界を受けることによって動作するものであれば、ＭＲ（磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）センサやリードスイッチでも良い。

磁気収束部１８，３３は、四角錐を切断したような四角錐台状に限られず、円錐を切断したような円錐台状、或いは、断面がＴ字形をなすような形状としても良い。

本発明の第１の実施形態を示す要部の縦断側面図であり、（ａ）は磁気収束部が磁気検出素子に対してずれている状態を示し、（ｂ）は磁気収束部が磁気検出素子に対向した状態を示す。 分解斜視図 分解状態で示す縦断正面図 カバー部材を外した状態で示す平面図 本発明の第２の実施形態を示す縦断側面図 分解斜視図

符号の説明

図面中、１はユニットケース、２はケース本体、３はカバー部材、７は配線基板、８は磁気検出素子、１３は永久磁石、１５は可動部材、１８は磁気収束部（磁気収束手段）、１８ａは第１の面、１８ｂは第２の面、２１はユニットケース、２２はケース本体、２３はカバー部材、２６は磁気検出素子、２７は永久磁石、３０はプランジャ（可動部材）、３３は磁気収束部（磁気収束手段）、３３ａは第１の面、３３ｂは第２の面を示す。

Claims (3)

1. 磁気検出素子と、
   この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、
   これら磁気検出素子及び永久磁石に対して移動可能に設けられた可動部材と、
   この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とする位置検出装置。
2. 磁気検出素子と、
   この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、
   これら磁気検出素子及び永久磁石に対して回動可能に設けられ、自動変速機のシフトレバーに連動して回動される可動部材と、
   この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とするニュートラルスタートスイッチ。
3. 磁気検出素子と、
   この磁気検出素子に対向する部位に配置された永久磁石と、
   これら磁気検出素子及び永久磁石に対して直線移動可能に設けられたプランジャからなる可動部材と、
   この可動部材に前記磁気検出素子と永久磁石との間に位置して移動されるように設けられ、前記永久磁石側の第１の面に対して前記磁気検出素子側の第２の面が小さく設定された磁性体製の磁気収束手段とを具備したことを特徴とするプランジャスイッチ。
   
   

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