JP2013108894A - 変位検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性体の変位の検出精度を向上させることができる変位検出装置を提供すること。
【解決手段】変位検出装置１は、磁性体４、磁石６、磁気センサ７、およびヨーク９を備え、磁気センサ７の出力値に基づいて、磁性体４の変位を検出する。磁性体４は、磁石６および磁気センサ７の上方の位置と、少なくとも磁気センサ７の上方から外れた位置との間を変位する。磁石６および磁気センサ７の上下にある磁性体４とヨーク９により、磁石６の発生する磁束が集中して、磁気センサ７に誘導される。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁石と磁気センサにより、検出対象物である磁性体の変位を検出する変位検出装置に関する。

磁性体と磁石と磁気センサとを備えた変位検出装置として、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示された装置がある。これらは、磁性体の変位により、磁石が発生する磁束を変化させ、該磁束を検出する磁気センサの出力値に基づいて、磁性体の変位を検出する。

詳しくは、特許文献１では、ケース上に凹型の磁石を設け、磁石のＮ極からＳ極へ到達する磁束上に磁気センサ（ＭＲセンサ）を設けている。そして、磁性体を磁気センサの磁石と反対側から、磁気センサおよび磁石に対して近づけたり離したりする。磁性体が磁気センサおよび磁石に対して離れた位置にあるとき、磁石の磁束は磁気センサの長手方向へ通る。また、磁性体が磁気センサおよび磁石に対して接近した位置にあるとき、磁石の磁束は磁気センサの短手方向へ通る。このような磁石の磁束の方向の変化により、磁気センサによる磁束の検出量および出力値が変化する。

特許文献２（特に、図１および図２参照）では、凹型のヨークの一方の内側面に磁石を設け、他方の内側面に磁気センサ（磁気検出素子）を設けている。また、回転円板の外周縁に磁性体を設け、該磁性体の半径または厚みを漸次減少させている。そして、ヨークの内側の磁石と磁気センサとの間に、磁性体を通過させて、磁石から磁気センサに到達する磁束を誘導する。これにより、磁石から磁気センサに到達する磁束量が変化して、磁気センサの出力値も変化する。

しかしながら、このような構造では、磁石、磁気センサ、および磁性体などの部品の寸法や組み付けの精度により、磁気センサによる磁束の検出量がばらついてしまう。そのため、磁気センサによる磁束の検出量が少なくなったり、磁性体が変位したときの磁気センサによる磁束の検出量の変化が小さくなったりして、磁性体の変位の検出精度が悪くなるおそれがある。

特開２００８−２１５２４号公報 再表９７／１４６０８号公報

本発明の課題は、磁性体の変位の検出精度を向上させることができる変位検出装置を提供することである。

本発明は、磁性体と磁石と磁気センサとを備え、磁気センサの出力値に基づいて、磁性体の変位を検出する変位検出装置において、磁石および磁気センサの下方にヨークを設け、磁性体は、磁石および磁気センサの上方の位置と、少なくとも磁気センサの上方から外れた位置との間を変位する。

上記によると、磁石および磁気センサの上下にある磁性体とヨークにより、磁石の発生する磁束が集中して、磁気センサに誘導されるので、磁気センサによる磁束の検出量を多くすることができる。また、磁性体が磁石および磁気センサの上方の位置と、少なくとも磁気センサの上方から外れた位置との間を変位するので、磁束の通る場所の変化が大きくなり、磁気センサによる磁束の検出量の変化を大きくすることができる。

よって、部品の寸法や組み付けの精度により、磁気センサによる磁束の検出量がばらついても、該磁束の検出量と該検出量の変化とを増大させて、磁気センサの出力値に基づいた、磁性体の変位の検出精度を向上させることができる。

また、本発明では、上記の変位検出装置において、磁性体が常に磁石の上方の位置にあるようにしてもよい。

また、本発明では、上記の変位検出装置において、磁石と磁気センサとを上下方向に対して側方に並べるようにしてもよい。

また、本発明では、上記の変位検出装置において、磁性体が磁石と磁気センサの並ぶ方向と平行に変位するようにしてもよい。

また、本発明では、上記の変位検出装置において、磁性体は回転することにより変位し、磁石を磁気センサより磁性体の回転中心の近くに設けるようにしてもよい。

さらに、本発明では、上記の変位検出装置において、磁石と磁気センサとを同一の基板の表面に設け、該基板の裏面にヨークを設け、該基板の表面側に磁性体を設けるようにしてもよい。

本発明によれば、磁気センサによる磁束の検出量とこの変化を増大させて、磁性体の変位の検出精度を向上させることができる、変位検出装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態による変位検出装置の適用例を示した図である。 図１の適用例の動作を示した図である。 図１の変位検出装置の要部の側面図である。 図１の変位検出装置の要部の上面図である。 図１の変位検出装置の要部の下面図である。 他の実施形態による変位検出装置の要部の側面図である。 図６の変位検出装置の要部の上面図である。 他の実施形態による変位検出装置の要部の上面図である。 図８のＸ矢視図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、本発明の一実施形態による変位検出装置１の適用例を、図１および図２を参照しながら説明する。

変位検出装置１は、たとえば、自動二輪車の車体ＡにブラケットＢとねじ（図示省略）などを介して取り付けられる。変位検出装置１は、たとえば、サイドスタンドＳの位置を検出するために使用される。

サイドスタンドＳは、回転軸３と固定されている。回転軸３は、変位検出装置１に形成された貫通孔（図示省略）と、ブラケットＢに形成された貫通孔（図示省略）とを通って、ブラケットＢに保持されている。

サイドスタンドＳは、図２に示すように、回転軸３を中心にして、車体ＡやブラケットＢに対して回動する。サイドスタンドＳの側面とブラケットＢの側面とが当接することにより、サイドスタンドＳの回動範囲は、図２（ａ）に示す起立位置と、図２（ｂ）に示す収納位置との間に制限される。つまり、サイドスタンドＳは、起立位置と収納位置との間を変位する。

回転軸３は、サイドスタンドＳに伴って回転する。コイルばねＣは、サイドスタンドＳを引っ張って、起立位置または収納位置に保持する。サイドスタンドＳの回動は、自動二輪車の利用者の足による操作で行われる。

変位検出装置１のケース２は、ブラケットＢにねじで固定されている。図２では、変位検出装置１のケース２内の構造を示している。ケース２内には、磁性体４、基板５、磁石６、および磁気センサ７などが収納されている。

磁性体４は、回転軸３と固定されている。基板５は、ケース２内に固定されている。基板５には、検出回路８やハーネス１０の端子などが実装されている。磁気センサ７は、たとえば、ホールＩＣなどから構成されている。

次に、変位検出装置１の要部を、図３〜図５を参照しながら説明する。

磁石６と磁気センサ７は、同一の基板５の表面に実装されている。磁石６と磁気センサ７は、図３で上下方向に対して側方でかつ基板５の長手方向に並べて設けられている。

図３で、下方（ヨーク９側）は、基板５の裏面側であり、自動二輪車の車体Ａ側（ブラケットＢ側）に相当する。上方は、基板５の表面側であり、車体Ａと反対側に相当する。

磁石６および磁気センサ７の下方には、ヨーク９が設けられている。ヨーク９は、薄板状の磁性体から構成されている。ヨーク９は、基板５の裏面に固定されている。図４および図５に示すように、ヨーク９の上下方向（紙面と垂直な方向）の投影面積内に、磁石６および磁気センサ７は配置されている。

磁性体４は、薄円板状に形成されている。磁性体４には、小径部分４ａと大径部分４ｂとが設けられている。磁性体４は、基板５の表面側で、回転軸３に固定されている。図３に示すように、磁性体４は、基板５に対して、磁石６および磁気センサ７より上方に設けられている。磁性体４と基板５とは、平行になっている。

磁性体４は、サイドスタンドＳおよび回転軸３に伴って回転する。磁石６は、磁気センサ７より磁性体４の回転中心（回転軸３）の近くに設けられている。

図２（ａ）に示すように、サイドスタンドＳが起立位置にあるときは、図２〜図５の各（ａ）に示すように、磁性体４の小径部分４ａが磁石６の上方に位置し、磁気センサ７の上方には、磁性体４が位置しない。

また、図２（ｂ）に示すように、サイドスタンドＳが収納位置にあるときは、図２〜図５の各（ｂ）に示すように、磁性体４の大径部分４ｂが磁石６および磁気センサ７の上方に位置する。

磁性体４は、サイドスタンドＳおよび回転軸３に伴って回転することにより、磁石６および磁気センサ７の上方の位置（図２〜図５の各（ｂ）参照）と、磁気センサ７の上方から外れた位置（図２〜図５の各（ａ）参照）との間を変位する。

磁性体４の変位方向は、磁石６と磁気センサ７の並ぶ方向と平行になっている。また、磁性体４は、常に磁石６の上方の位置にある。磁石６は、常に磁性体４とヨーク９の間にあって、磁性体４とヨーク９を磁化している。

図２〜図５の各（ａ）に示すように、磁性体４が、磁石６の上方に位置して、磁気センサ７の上方から外れているときは、磁石６の発生する磁束が、磁性体４とヨーク９により、磁石６の付近に誘導される。そして、図３（ａ）に示すように、磁力線Ｍが磁性体４とヨーク９の間の磁石６の周囲に広がり、磁気センサ７の付近の磁束密度が小さくなる。このため、磁気センサ７による磁束の検出量が低レベルになり、磁気センサ７の出力値（電圧）も低レベルになる。

また、図２〜図５の各（ｂ）に示すように、磁性体４が、磁石６および磁気センサ７の上方に位置しているときは、磁石６の発生する磁束が、磁性体４とヨーク９により、磁気センサ７に誘導される。そして、図３（ｂ）に示すように、磁力線Ｍが磁性体４とヨーク９の間の磁石６から磁気センサ７まで広がり、磁気センサ７の付近の磁束密度が大きくなる。このため、磁気センサ７による磁束の検出量が高レベルになり、磁気センサ７の出力値（電圧）も高レベルになる。

磁性体４が回転しながら変位することにより、磁束の通る場所および磁気の流れが、上記のように変化する。そして、この変化が磁気センサ７により検出される。

図２に示した検出回路８では、磁気センサ７の出力値に基づいて、磁性体４の位置と変位の検出が行われる。たとえば、磁気センサ７の出力値が高レベルのときは、図２〜図５の各（ｂ）に示すように、磁性体４が磁石６および磁気センサ７の上方の位置にあることを検出する。また、磁気センサ７の出力値が低レベルのときは、図２〜図５の各（ａ）に示すように、磁性体４が磁気センサ７の上方から外れた位置にあることを検出する。

また、磁気センサ７の出力値が低レベルから高レベルに切り替わったときは、磁性体４が、磁気センサ７の上方から外れた位置より、磁石６および磁気センサ７の上方の位置に変位したことを検出する。また、磁気センサ７の出力値が高レベルから低レベルに切り替わったときは、磁性体４が、磁石６および磁気センサ７の上方の位置より、磁気センサ７の上方から外れた位置に変位したことを検出する。

さらに、検出回路８では、磁気センサ７の出力値に基づいて、サイドスタンドＳの位置の検出も行われる。たとえば、磁気センサ７の出力値が高レベルのときは、図２（ｂ）に示すように、サイドスタンドＳが収納位置にあることを検出する。また、磁気センサ７の出力値が低レベルのときは、図２（ａ）に示すように、サイドスタンドＳが起立位置にあることを検出する。

つまり、変位検出装置１の検出対象物は、磁性体４とサイドスタンドＳである。上記のような検出結果は、検出回路８からハーネス１０を介して、自動二輪車の制御装置（図示省略）へ送信される。

上記実施形態によると、磁石６および磁気センサ７の上下にある磁性体４とヨーク９により、磁石６の発生する磁束が集中して、磁気センサ７に誘導されるので、磁気センサ７による磁束の検出量を多くすることができる。

また、磁性体４が磁石６および磁気センサ７の上方の位置と、磁気センサ７の上方から外れた位置との間を変位するので、磁束の通る場所の変化が大きくなり、磁気センサ７による磁束の検出量の変化と、磁気センサ７の出力値の変化を大きくすることができる。

よって、部品の寸法や組み付けの精度により、磁気センサ７による磁束の検出量がばらついても、該磁束の検出量と該検出量の変化とを増大させて、磁気センサ７の出力値に基づいた、磁性体４の変位の検出精度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、磁性体４が常に磁石６の上方の位置にある。このため、磁性体４を常に磁化して、磁性体４の磁気ヒステリシスを無視し、磁気センサ７による磁束の検出量のばらつきを抑制して、磁性体４の変位の検出精度を向上させることができる。また、磁性体４とヨーク９の間に磁石６の磁束を集中させて、磁気センサ７による磁束の検出量をより多くすることができる。

また、上記実施形態では、磁石６と磁気センサ７とを上下方向に対して側方に並べている。このため、磁石６と磁気センサ７との間隔が小さくなり、磁気センサ７による磁束の検出量をより多くし、該検出量のばらつきを抑制することができる。

また、上記実施形態では、磁性体４が磁石６と磁気センサ７の並ぶ方向と平行に変位する。このため、磁性体４と磁石６との間隔が常に一定になり、また、磁性体４が磁気センサ７の上方に位置したときに、磁性体４と磁気センサ７との間隔も一定になり、磁束および磁束の検出量のばらつきを抑制することができる。

また、上記実施形態では、磁石６を磁気センサ７より磁性体４の回転中心の近くに設けるようにしている。このため、磁性体４を磁石６および磁気センサ７の上方の位置と、磁気センサ７の上方から外れた位置との間を変位させるための、磁性体４の形状を単純にしつつ、磁性体４の変位量を大きく取ることができる。

さらに、上記実施形態では、同一の基板５の表面に磁石６と磁気センサ７とを設け、裏面にヨーク９を設けている。このため、磁石６と磁気センサ７とヨーク９の間隔のばらつきを抑制して、組み付け精度を向上させることができる。またこれにより、磁気センサ７による磁束の検出量のばらつきを抑制して、磁性体４の変位の検出精度を向上させることができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、磁石６を磁気センサ７より回転軸３の近くに設けた例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、図６および図７に示すように、磁気センサ７を磁石６より回転軸３の近くに設けるようにしてもよい。

この場合、図７に示すように、磁性体４’における、磁気センサ７の直上の位置に円弧状の貫通孔４ｃを形成すればよい。磁性体４’が回転軸３を中心にして回転することで、貫通孔４ｃも回転する。これにより、磁性体４’が、図６および図７の各（ｂ）に示すような、磁石６および磁気センサ７の上方の位置と、図６および図７の各（ａ）に示すような、少なくとも磁気センサ７の上方から外れた位置との間を変位するようになる。

また、たとえば、図８および図９に示すように、磁石６と磁気センサ７を回転軸３から同一距離の位置に設けるようにしてもよい。磁性体４は、回転軸３を中心にして回転することにより、図８および図９の各（ｂ）に示すような、磁石６および磁気センサ７の上方の位置と、図８および図９の各（ａ）に示すような、少なくとも磁気センサ７の上方から外れた位置と、図８および図９の各（ｃ）に示すような、磁石６および磁気センサ７の上方から外れた位置との間を、それぞれ変位することができる。

この場合、図８および図９の各（ｂ）に示す状態、図８および図９の各（ａ）に示す状態、および図８および図９の各（ｃ）に示す状態の順で、磁気センサ７の付近の磁束密度が大きくなる。つまり、磁気センサ７による磁束の検出量は、図８および図９の各（ｂ）に示すように、磁性体４が磁石６および磁気センサ７の上方の位置にあるときに最も多くなり、図８および図９の各（ｃ）に示すように、磁性体４が磁石６および磁気センサ７の上方から外れた位置にあるときに最も少なくなる。

また、上記実施形態では、磁石６と磁気センサ７とを基板５の表面に設け、ヨーク９を基板５の裏面に設けた例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、磁石６と磁気センサ７のうち、一方を基板５の表面に設け、他方を裏面に設けるようにしてもよい。また、ヨーク９を基板５以外に取り付けるようにしてもよい。また、磁石６を基板５に取り付けず、たとえば、ヨーク９に取り付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、磁気センサ７の一例としてホールＩＣを示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、磁気抵抗素子やリードスイッチなどのその他の磁気センサを用いてもよい。

また、上記実施形態では、検出回路８において、磁気センサ７の出力値に基づき、磁性体４の位置および変位、ならびにサイドスタンドＳの位置を判断するようにした例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、磁気センサ７の出力値を検出回路８から自動二輪車の他の制御装置へ送信し、該他の制御装置において、磁性体４の位置および変位、ならびにサイドスタンドＳの位置を判断するようにしてもよい。つまり、磁性体４やサイドスタンドＳの位置や変位を判断するためのデータを変位検出装置１で検出し、その判断部は変位検出装置１の外部に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、磁性体４が回転することにより変位した例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、磁性体が直線的に変位する場合にも、本発明は適用することができる。

さらに、上記実施形態では、自動二輪車のサイドスタンドＳの位置を検出するための変位検出装置１に、本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の検出対象物の変位を検出するための検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ 変位検出装置
３ 回転軸
４、４’ 磁性体
５ 基板
６ 磁石
７ 磁気センサ
９ ヨーク

Claims (6)

1. 磁性体と磁石と磁気センサとを備え、
   磁気センサの出力値に基づいて、磁性体の変位を検出する変位検出装置において、
   前記磁石および前記磁気センサの下方にヨークを設け、
   前記磁性体は、前記磁石および前記磁気センサの上方の位置と、少なくとも前記磁気センサの上方から外れた位置との間を変位する、ことを特徴とする変位検出装置。
2. 請求項１に記載の変位検出装置において、
   前記磁性体は常に前記磁石の上方の位置にある、ことを特徴とする変位検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の変位検出装置において、
   前記磁石と前記磁気センサとを上下方向に対して側方に並べた、ことを特徴とする変位検出装置。
4. 請求項３に記載の変位検出装置において、
   前記磁性体は、前記磁石と前記磁気センサの並ぶ方向と平行に変位する、ことを特徴とする変位検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の変位検出装置において、
   前記磁性体は回転することにより変位し、
   前記磁石を前記磁気センサより前記磁性体の回転中心の近くに設けた、ことを特徴とする変位検出装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の変位検出装置において、
   前記磁石と前記磁気センサとを同一の基板の表面に設け、
   前記基板の裏面に前記ヨークを設け、
   前記基板の表面側に前記磁性体を設けた、ことを特徴とする変位検出装置。

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