JP2017111048A - 位置センサ - Google Patents

Abstract

【課題】単純な形状且つ小型の磁石部材を用いて検出対象部材の位置を精度良く検出することのできる位置センサを提供する。
【解決手段】位置センサは、磁束を発生する磁石部材２０と磁束密度を検出する検出素子１４とを有し、シフトレバーの操作位置の変化に伴って検出素子１４と磁石部材２０とが相対移動する構造であり、検出素子１４によって検出される磁束密度に基づいてシフトレバーの操作位置を検出する。磁石部材２０は検出素子１４が相対移動する領域ＡＲに沿って延びる形状である。検出素子１４によって検出される磁束密度が同検出素子１４の相対移動に伴い変化する態様で、磁石部材２０の各部における残留磁束密度が分布を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、磁束を発生する磁石部材と磁束密度を検出する検出素子とを有する位置センサに関するものである。

磁石部材と検出素子とを有する位置センサでは、検出対象部材の位置変化に伴って磁石部材と検出素子とが相対移動する構造になっている（例えば特許文献１）。特許文献１では、磁石部材は上記検出素子が相対移動する領域に沿って延びる形状であり、磁石部材における上記検出素子の相対移動領域に対向する対向面の形状が、磁石部材および検出素子の相対移動に伴ってそれらの距離が変化する形状に定められている。また、特許文献１では、車両のシフト位置の変更に際して運転者によって操作されるシフトレバー（検出対象部材）に磁石部材が固定されている。そして、シフトレバーが操作されて、磁石部材と検出素子との相対位置が変化すると、それら磁石部材および検出素子の距離が変化して、検出素子によって検出される磁束密度（検出磁束密度）が変化するようになる。上記位置センサでは、こうした検出磁束密度に基づいてシフトレバーの操作位置が検出される。

特開２０１３−６００５４号公報

上記位置センサでは、位置検出を精度良く行うためには、シフトレバーの操作位置（詳しくは、検出素子の相対移動位置）と、磁石部材および検出素子の距離との関係を細かく設定する必要がある。そのため磁石部材の形状が複雑になり易く、その製造にかかる作業が煩雑になる。

また上記位置センサは、磁石部材と検出素子との距離の変化幅を大きくすることにより、位置検出にかかる分解能を高くして、位置検出の精度を高くすることが可能になる構造である。そのため、磁石部材、ひいては位置センサの大型化を招き易い構造であると云える。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、単純な形状且つ小型の磁石部材を用いて検出対象部材の位置を精度良く検出することのできる位置センサを提供することにある。

上記課題を達成するための位置センサは、磁束を発生する磁石部材と磁束密度を検出する検出素子とを有して、検出対象部材の位置変化に伴って前記検出素子と前記磁石部材とが相対移動する構造であり、前記検出素子によって検出される磁束密度に基づいて前記検出対象部材の位置を検出する位置センサにおいて、前記磁石部材は前記検出素子が相対移動する領域に沿って延びる形状であり、前記検出される磁束密度が前記検出素子の相対移動に伴い変化する態様で、前記磁石部材の各部における残留磁束密度が分布を有してなる。

上記位置センサによれば、検出対象部材の位置変化に伴って磁石部材と検出素子とが相対移動する際に、磁石部材と検出素子との距離によることなく、検出素子によって検出される磁束密度（検出磁束密度）を変化させることができる。そのため、検出磁束密度に基づく検出対象部材の位置検出の機能を得つつ、例えば磁石部材における上記検出素子に対向する面（対向面）を平面にするなど、磁石部材の対向面を単純な形状にすることができる。しかも、磁石部材と検出素子との距離の変化幅が小さい構造で、高い検出精度での位置検出が可能になるため、磁石部材の小型化を図ることができる。したがって、単純な形状且つ小型の磁石部材を用いて検出対象部材の位置を精度良く検出することができる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材は、前記相対移動の方向において、前記残留磁束密度が変化してなることが好ましい。
上記位置センサによれば、前記相対移動の方向において磁石部材の残留磁束密度が変化するように、磁石部材の各部の残留磁束密度を適当な値にすることにより、検出素子の相対移動領域の磁束密度に所望の分布を持たせることができ、検出磁束密度に所望の分布を持たせることができる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材は、前記相対移動の方向における一方向側の部分ほど残留磁束密度が低いことが好ましい。
検出対象部材の位置検出に上記位置センサを利用する場合には、検出素子の相対移動位置と検出磁束密度との関係が、相対移動位置が一方向に変化するに連れて検出磁束密度も一方向に変化するといった関係になることが好ましい。

上記位置センサによれば、磁石部材と検出素子とが一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度が低くなるように、磁石部材の各部における残留磁束密度を定めることができる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材は、発生する磁界の強度が強い強着磁領域と発生する磁界の強度が弱い弱着磁領域とを有してなるとともに、前記相対移動の方向と直交する方向であり且つ前記領域に対向する対向面に沿う方向である特定方向における前記強着磁領域の長さ、および、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さ、の少なくとも一方が、前記相対移動の方向において変化してなることが好ましい。

上記位置センサのように、磁石部材に強着磁領域と弱着磁領域とが定められたものでは、弱着磁領域を大きくすることによって検出素子が通過する部分を貫く磁束線の本数を少なくすることができる一方、強着磁領域を大きくすることによって検出素子が通過する部分を貫く磁束線の本数を多くすることができる。

したがって上記位置センサによれば、前記特定方向における強着磁領域の長さや弱着磁領域の長さを適当な長さにすることにより、検出素子が相対移動する領域の磁束密度に所望の分布を持たせることができ、検出磁束密度に所望の分布を持たせることができる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材は、発生する磁界の向きが同一の部分においては前記相対移動の方向における一方向に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなっており、且つ、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっていることが好ましい。

上記位置センサによれば、磁石部材と検出素子とが一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度が低くなるように、磁石部材の各部における残留磁束密度を定めることができる。

上記位置センサにおいて、前記検出素子が相対移動する領域と前記磁石部材における前記領域に対向する部分との並び方向が、前記磁石部材の発生する磁界の向きに一致しており、前記磁石部材の前記相対移動の方向における一端側の部分と他端側の部分とで前記磁界の向きが逆であり、前記磁石部材は、前記一端側の部分では、前記他端側の部分に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなるとともに、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっており、前記他端側の部分では、前記一端側の部分に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなるとともに、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっていることが好ましい。

上記位置センサでは、一方側の部分および他方側の部分のうち、磁石部材における上記検出素子の相対移動領域に対向する対向面側の部分がＮ極になるように着磁される部分では、検出磁束密度が正の値になる。そして、この部分では、強着磁領域が小さく弱着磁領域が大きいほど、すなわち一方側の部分と他方側の部分との境界に向かうほど、検出素子の相対移動領域を通過する磁束線の本数が少なくなるため、検出磁束密度が徐々に低い値になる。また、一方側の部分および他方側の部分のうち、磁石部材における上記検出素子の相対移動領域に対向する対向面側の部分がＳ極になるように着磁される部分では、検出磁束密度が負の値になる。この部分では、強着磁領域が小さく弱着磁領域が大きいほど、すなわち一方側の部分と他方側の部分との境界に向かうほど、検出素子の相対移動領域を通過する磁束線の本数が少なくなるため、検出磁束密度が徐々に高い値（詳しくは、絶対値が小さい負の値）になる。したがって上記位置センサによれば、磁石部材と検出素子とが一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度が低くなるように、磁石部材の各部における残留磁束密度を定めることができる。

しかも、発生する磁界の向きが逆の２つの部分によって磁束を発生させることができるため、一方向のみの磁界を発生する磁石部材を用いるものと比較して、検出素子によって検出可能な磁束密度の範囲を大きくすることができ、位置検出にかかる分解能を高くして高精度での位置検出が可能になる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材における前記一端側の部分と前記他端側の部分との間には前記弱着磁領域が介在していることが好ましい。
検出対象部材の位置検出に上記位置センサを利用する場合には、検出素子の相対移動位置と検出磁束密度との関係が、検出素子の相対移動位置を一定の速度で変化させた場合において検出磁束密度が変化する速度が変動しない関係であることが好ましい。

上記位置センサでは、一方側の部分と他方側の部分との間に磁界の強度が弱い弱着磁領域が無いと、一方側の部分と他方側の部分との境界の近傍を検出素子が通過する際に、磁石部材が発生する磁界の向きが急峻に逆転するため、検出磁束密度の急峻な変化を招き易い。

上記位置センサによれば、一方側の部分と他方側の部分との間に弱着磁領域があるため、一方側の部分と他方側の部分との境界（詳しくは、弱着磁領域）の近傍を検出素子が通過する際に検出磁束密度が急峻に変化することを抑えることができる。これにより、検出素子の相対移動位置を一定の速度で変化させた場合において検出磁束密度が変化する速度の変動を抑えることができるようになる。

上記位置センサにおいて、前記磁石部材は、前記検出素子が相対移動する領域に対向する対向面が平面形状であり、前記検出素子は、前記検出対象部材の位置変化に伴い前記対向面に対して平行移動することが好ましい。

上記位置センサによれば、磁石部材の対向面が凹凸を有する形状や曲がった形状であるものと比較して、磁石部材の形状を単純な形状にすることができる。

本発明によれば、単純な形状且つ小型の磁石部材を用いて検出対象部材の位置を精度良く検出することができる。

（ａ）は一実施形態の位置センサおよびその周辺構造を示す略図、（ｂ）は（ａ）における矢印１Ｂ方向から見た略図。 ケースと磁石部材と検出素子との位置関係を示す略図。 磁石部材の斜視図。 検出磁束密度と検出素子の相対移動位置との関係を示すグラフ。 図３の矢印５方向から見た磁石部材の側面図。 検出素子の相対移動領域を含む面における磁束密度の分布を示す略図。 他の実施形態の磁石部材の側面図。 他の実施形態の磁石部材と検出素子の相対移動方向との関係を示す略図。 他の実施形態の磁石部材の強着磁領域と弱着磁領域との関係の一例を示す略図。 他の実施形態の磁石部材における残留磁束密度の分布の一例を示す略図。 他の実施形態の磁石部材の強着磁領域と弱着磁領域との関係を示す略図。 他の実施形態の磁石部材の強着磁領域と弱着磁領域との関係を示す略図。 他の実施形態の磁石部材の強着磁領域と弱着磁領域との関係を示す略図。 他の実施形態の検出素子と磁石部材との位置関係を示す略図。

以下、位置センサの一実施形態について説明する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、位置センサ１０は、車両のボディ（図示略）に固定されるケース１１を有している。このケース１１は内部に略円柱状のスペースを有しており、このスペースの内部に磁石部材２０が設けられている。

図２に示すように、磁石部材２０は、ケース１１内のスペースの中心軸Ｌを中心に同ケース１１の内部を回動可能な状態で配設されている。具体的には、磁石部材２０は図２に実線で示す位置と２点鎖線で示す位置との間で回動可能になっている。磁石部材２０は部分的に着磁されており、磁石部材２０が発生する磁界の向きは上記中心軸Ｌが延びる方向と一致している。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、磁石部材２０には、検出対象部材としてのシフトレバー１３が連結されている。このシフトレバー１３を操作することにより、磁石部材２０がケース１１の内部を回動するようになっている。

ケース１１には、その内部に、磁束密度を検出するホール素子からなる検出素子１４が固定されている。この検出素子１４により、磁石部材２０が発生する磁束（詳しくは、磁束密度）が検出される。検出素子１４は、ケース１１内部において磁石部材２０が回動する際に、磁石部材２０が検出素子１４に沿って回動するようになる位置に固定されている。このように位置センサ１０はシフトレバー１３の操作位置の変化に伴って検出素子１４と磁石部材２０とが相対移動する構造である。また磁石部材２０は、検出素子１４が相対移動する領域ＡＲに沿って延びる形状である。

図２および図３に示すように、磁石部材２０における上記検出素子１４の相対移動領域ＡＲ（図３）に対向する部分（対向部分２０Ａ）は、中心軸Ｌを中心とする円弧状で延びる略平板形状である。また、この対向部分２０Ａは、検出素子１４が相対移動する方向と直交する方向であり、且つ同検出素子１４の相対移動領域ＡＲに対向する対向面２１に沿う方向である特定方向（具体的には、中心軸Ｌを中心に円を描いた場合の径方向Ｒ）に一定の幅をもって延びる形状である。

このように磁石部材２０は、検出素子１４の相対移動領域ＡＲに対向する対向面２１が平面形状である。そして、検出素子１４は、シフトレバー１３の操作位置の変化に伴い、磁石部材２０の対向面２１に対して平行に相対移動する。このとき検出素子１４と磁石部材２０との間隔は所定の長さ（本実施形態では、２ミリメートル）に保たれる。

上記位置センサ１０では、シフトレバー１３が操作されると、磁石部材２０と検出素子１４との相対位置が変化して、検出素子１４によって検出される磁束密度（検出磁束密度ＤＭ）が変化するようになる。位置センサ１０の検出信号は電子制御装置１５に取り込まれている。本実施形態では、検出磁束密度ＤＭと検出素子１４の相対移動位置との関係（図４に示す関係）が予め求められて、電子制御装置１５に記憶されている。なお上記関係としては、検出磁束密度ＤＭが低くなるに連れて検出素子１４の相対移動位置が一方向に徐々に変化する関係（具体的には、検出素子１４の相対移動角度が徐々に大きくなる関係）が定められている。そして電子制御装置１５による演算処理を通じて、検出磁束密度ＤＭに基づいて上記関係から検出素子１４の相対移動位置、ひいてはシフトレバー１３の操作位置が検出される。

本実施形態の位置センサ１０では、検出磁束密度ＤＭが検出素子１４の相対移動に伴い変化する態様で、磁石部材２０の各部における残留磁束密度が分布を有している。これにより、位置センサ１０による適正な位置検出が実現されている。以下、磁石部材２０の構造を詳しく説明する。

図５に示すように、磁石部材２０は、残留磁束密度がほぼ一定であり且つ発生する磁界の強度が強い強着磁領域ＳＡ，ＳＢと、残留磁束密度がほぼ「０」である（発生する磁界の強度が比較的弱い［ほぼ「０」である］）弱着磁領域ＳＣとを有している。磁石部材２０は、同一の材料（例えば、ストロンチウムフェライトを主成分とする材料）によって一体に形成されている。そして、磁石部材２０に磁力を付与する着磁工程において、強い磁力を付与する範囲と比較的弱い磁力を付与する範囲（あるいは磁力を付与しない範囲）とを設定することにより、強着磁領域ＳＡ，ＳＢと弱着磁領域ＳＣとが定められる。

磁石部材２０の強着磁領域ＳＡ，ＳＢが発生する磁界の向きは、検出素子１４の相対移動領域ＡＲと磁石部材２０における同領域ＡＲに対向する部分（対向部分２０Ａ）との並び方向（本実施形態では、中心軸Ｌ方向）と一致している。そして、磁石部材２０の相対移動の方向における一端側（図５における左側）の部分である磁石部２２Ａは、その強着磁領域ＳＡが、磁石部材２０における上記領域ＡＲに対向する面（対向面２１）側の部分がＮ極になるように着磁されている。一方、磁石部材２０の相対移動の方向における他端側（図５における右側）の部分である磁石部２２Ｂは、その強着磁領域ＳＢが、磁石部材２０における上記対向面２１側の部分がＳ極になるように着磁されている。このように位置センサ１０では、磁石部２２Ａの強着磁領域ＳＡと磁石部２２Ｂの強着磁領域ＳＢとで磁界の向きが逆になっている。

磁石部材２０の弱着磁領域ＳＣは、磁石部材２０の上記径方向Ｒにおける中央部分において延びる形状である。また、磁石部材２０および検出素子１４は、磁石部材２０の上記径方向Ｒにおける中央部分と検出素子１４の相対移動領域ＡＲとが中心軸Ｌ方向においてオーバーラップするように配設されている。これにより、磁石部材２０と検出素子１４との相対移動に際して、弱着磁領域ＳＣの径方向Ｒにおける中央部分付近を検出素子１４が通過するようになっている。

磁石部２２Ａでは、弱着磁領域ＳＣは相対移動方向において磁石部２２Ｂ側に向かうに連れて径方向Ｒの長さが長くなる形状であり、強着磁領域ＳＡは相対移動方向において磁石部２２Ｂ側に向かうに連れて径方向Ｒにおける長さ（詳しくは、その和）が短くなる形状である。一方、磁石部２２Ｂでは、弱着磁領域ＳＣは相対移動方向において磁石部２２Ａ側に向かうに連れて径方向Ｒの長さが長くなる形状であり、強着磁領域ＳＢは相対移動方向において磁石部２２Ａ側に向かうに連れて径方向Ｒにおける長さ（詳しくは、その和）が短くなる形状である。

磁石部材２０における磁石部２２Ａと磁石部２２Ｂとの間には弱着磁領域ＳＣからなる中間部２３が介在している。この中間部２３は、径方向Ｒ（図５における上下方向）において、磁石部材２０の両端部まで所定の幅で直線状に延びる形状である。なお、中間部２３における磁石部２２Ａ側の部分では、残留磁束密度が絶対値のごく小さい正の値になっており、同残留磁束密度の絶対値が磁石部２２Ｂに近づくに連れて小さくなる。また、中間部２３の磁石部２２Ｂ側の部分では、残留磁束密度が絶対値のごく小さい負の値になっており、同残留磁束密度の絶対値が磁石部２２Ａに近づくに連れて小さくなる。

以下、本実施形態の位置センサ１０の動作について説明する。
本実施形態では、位置センサ１０の磁石部材２０が、相対移動方向における一方側の端部から順に、磁石部２２Ａ、中間部２３、磁石部２２Ｂによって構成されている。

磁石部２２Ａは、対向面２１側の部分がＮ極になるように着磁されている。そのため、検出素子１４が磁石部２２Ａの近傍を通過する際には検出磁束密度ＤＭは正の値になる。
ここで、このように磁石部材２０における対向面２１側の部分がＮ極になるように着磁された部分（磁石部２２Ａ）では、強着磁領域ＳＡが小さいほど、また弱着磁領域ＳＣが大きいほど、検出素子１４の相対移動領域ＡＲを通過する磁束線の本数が少なくなるため、検出磁束密度ＤＭが低い値になる。

本実施形態の磁石部２２Ａでは、相対移動方向における同磁石部２２Ａ側の端部から離間して中間部２３に近づくに連れて、径方向Ｒにおける弱着磁領域ＳＣの長さが長くなるとともに、径方向Ｒにおける強着磁領域ＳＡの長さが短くなっている。そのため、この磁石部２２Ａの近傍では、検出素子１４の相対移動領域ＡＲを通過する磁束線の本数が、相対移動方向における磁石部２２Ａ側の端部近傍では多くなるとともに、磁石部２２Ａと中間部２３との境界に近づくほど少なくなるといったように分布を有している。したがって位置センサ１０では、磁石部材２０における磁石部２２Ａ側の端部近傍の位置から同磁石部２２Ａと中間部２３との境界近傍の位置まで検出素子１４が相対移動する際には、検出磁束密度ＤＭが、最初は正の高い値になり、その後において徐々に正の低い値になる。すなわち、この場合には検出磁束密度ＤＭは徐々に低い値になる。

また、中間部２３は弱着磁領域ＳＣになっているため、この中間部２３の近傍では、検出素子１４の相対移動領域ＡＲを通過する磁束線の本数が次のような分布を有している。すなわち上記磁束線の本数は、磁石部２２Ａの発生磁束の影響を受ける磁石部２２Ａと中間部２３との境界近傍においては少なくなり、磁石部２２Ａ，２２Ｂの発生磁束の影響を殆ど受けない磁石部２２Ａ，２２Ｂの中間近傍においてはほぼ「０」になる。また、磁石部２２Ｂの発生磁束の影響を受ける中間部２３と磁石部２２Ｂとの境界近傍においては上記磁束線の本数は少なくなる。したがって位置センサ１０では、磁石部２２Ａ側から磁石部２２Ｂ側への検出素子１４の相対移動に際して同検出素子１４が中間部２３の近傍を通過するときには、検出磁束密度ＤＭが、先ずは正の低い値から「０」になり、その後において負の値になる。すなわち、この場合にも、検出磁束密度ＤＭは徐々に低い値になる。

さらに、磁石部２２Ｂは、対向面２１側の部分がＳ極になるように着磁されている。そのため、検出素子１４が磁石部２２Ｂの近傍を通過する際には、検出磁束密度ＤＭは負の値になる。

ここで、このように磁石部材２０における対向面２１側の部分がＳ極になるように着磁された部分（磁石部２２Ｂ）では、強着磁領域ＳＡが小さいほど、また弱着磁領域ＳＣが大きいほど、検出素子１４の相対移動領域ＡＲを通過する磁束線の本数が少なくなるため、検出磁束密度ＤＭが高い値（絶対値の小さい負の値）になる。

本実施形態の磁石部２２Ｂでは、中間部２３から離間するに連れて、径方向Ｒにおける弱着磁領域ＳＣの長さが短くなるとともに、径方向Ｒにおける強着磁領域ＳＡの長さが長くなっている。そのため、この磁石部２２Ｂの近傍では、検出素子１４の相対移動領域ＡＲを通過する磁束線の本数が、相対移動方向における中間部２３と磁石部２２Ｂとの境界近傍では少なくなるとともに、磁石部２２Ｂ側の端部に近づくほど多くなるといったように分布を有している。したがって位置センサ１０では、磁石部材２０における中間部２３と磁石部２２Ｂとの境界近傍の位置から磁石部２２Ｂ側の端部近傍の位置まで検出素子１４が相対移動する際には、検出磁束密度ＤＭが、最初は絶対値の小さい負の値になり、その後において徐々に絶対値の大きい負の値になる。すなわち、この場合にも、検出磁束密度ＤＭは徐々に低い値になる。

したがって本実施形態の位置センサ１０では、図４および図６に示すように、検出素子１４の相対移動位置と検出磁束密度ＤＭとの関係が、検出素子１４の相対移動位置が一方向に変化するに連れて検出磁束密度ＤＭが徐々に低くなるといった関係になる。なお図６は検出素子１４の相対移動領域ＡＲを含む面における磁束密度の分布を示す図であり、図６中の２点鎖線は、磁束密度が等しくなる部分を示す線（等磁束密度線）である。

本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）シフトレバー１３の操作位置の変化に伴って磁石部材２０と検出素子１４とが相対移動する際に、磁石部材２０と検出素子１４との距離によることなく、検出磁束密度ＤＭを変化させることができる。そのため、検出磁束密度ＤＭに基づいてシフトレバー１３の位置（詳しくは、検出素子１４の相対移動位置）を検出する機能を得つつ、磁石部材２０の対向面２１を単純な形状にすることができる。しかも、磁石部材２０と検出素子１４との距離がほとんど変化しない構造で高い検出精度での位置検出が可能になるため、磁石部材と検出素子との距離を変化させることによって検出磁束密度を変化させるものと比較して、磁石部材２０の小型化を図ることができる。したがって位置センサ１０によれば、単純な形状且つ小型の磁石部材２０を用いてシフトレバー１３の操作位置を精度良く検出することができる。

（２）磁石部材２０が強着磁領域ＳＡ，ＳＢと弱着磁領域ＳＣとを有している。そのため、磁石部材２０の各部において径方向Ｒにおける強着磁領域ＳＡ，ＳＢの長さや弱着磁領域ＳＣの長さを適当な長さにすることにより、検出磁束密度ＤＭに所望の分布を持たせることができる。

（３）磁石部２２Ａでは、検出素子１４の相対移動の方向における一方向に向かうほど、径方向Ｒにおける強着磁領域ＳＡの長さを短くするとともに、径方向Ｒにおける弱着磁領域ＳＣの長さを長くした。また磁石部２２Ｂでは、検出素子１４の相対移動の方向における一方向に向かうほど、径方向Ｒにおける強着磁領域ＳＢの長さを長くするとともに、径方向Ｒにおける弱着磁領域ＳＣの長さを短くした。そのため、磁石部材２０と検出素子１４とが一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度ＤＭが低くなるように、磁石部材２０の各部における残留磁束密度を定めることができる。

（４）発生する磁界の向きが逆の２つの部分（磁石部２２Ａ，２２Ｂ）によって磁束を発生させることができるため、一方向のみの磁界を発生する磁石部材を用いるものと比較して、検出素子１４によって検出可能な磁束密度の範囲を大きくすることができ、位置検出にかかる分解能を高くして高精度での位置検出が可能になる。

（５）シフトレバー１３の操作位置の検出に位置センサ１０を利用する場合には、検出素子１４の相対移動位置と検出磁束密度ＤＭとの関係が、検出素子１４の相対移動位置を一定の速度で変化させた場合において検出磁束密度ＤＭが変化する速度が変動しない関係であることが好ましい。位置センサ１０において、仮に磁石部２２Ａ，２２Ｂの間に中間部２３（弱着磁領域ＳＣ）が無いと、磁石部２２Ａと磁石部２２Ｂとの境界近傍を検出素子１４が通過する際に、磁石部材２０が発生する磁界の向きが急峻に逆転するため、検出磁束密度ＤＭの急峻な変化を招き易い。この点、本実施形態の位置センサ１０では、磁石部２２Ａ，２２Ｂの間に弱着磁領域ＳＣである中間部２３が介在しており、この中間部２３の近傍を検出素子１４が通過することによって検出磁束密度ＤＭが急峻に逆転することが抑えられる。したがって、検出素子１４の相対移動位置を一定の速度で変化させた場合において検出磁束密度ＤＭが変化する速度の変動を抑えることができるようになる。

（６）磁石部材２０の対向面２１が平面形状であるため、磁石部材の対向面が凹凸を有する形状や曲がった形状であるものと比較して、磁石部材２０の形状を単純な形状にすることができる。したがって、磁石部材２０を容易に形成することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・検出磁束密度ＤＭが検出素子１４の相対移動に伴って変化するのであれば、磁石部材２０の径方向Ｒにおける中央部分と検出素子１４の相対移動領域ＡＲとが中心軸Ｌ方向においてオーバーラップしない態様で、磁石部材２０と検出素子１４とを配設してもよい。なお、検出磁束密度ＤＭを検出素子１４の相対移動に伴って変化させるためには、検出素子１４の相対移動領域ＡＲと弱着磁領域ＳＣとが中心軸Ｌ方向においてオーバーラップしていることが望ましい。

・図７に示すように、磁石部材３０として、その相対移動の方向において残留磁束密度が変化するものを採用することができる。なお図７中の２点鎖線は、残留磁束密度が等しい部分を示す線（等磁束密度線）である。この磁石部材３０では、その相対移動の方向における一方向側（図７に示す例では、左側）の部分ほど、残留磁束密度が高くなっている。こうした磁石部材３０を採用することにより、前記領域ＡＲにおける磁束密度を相対移動方向における一方向側の部分ほど高くすることができる。そのため、磁石部材３０に対して検出素子１４が一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度ＤＭが高くなるように、磁石部材３０の各部における残留磁束密度を定めることができる。したがって、前記（１）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

また、磁石部材３０を次のように形成することにより、前記（４）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、磁石部材３０の相対移動の方向における一端側（図７における左側）の部分である磁石部３２Ａを、前記領域ＡＲに対向する面（対向面３１）側の部分がＮ極になるように着磁する。一方、磁石部材３０の相対移動の方向における他端側（図７における右側）の部分である磁石部３２Ｂを、上記対向面３１側の部分がＳ極になるように着磁する。このように磁石部材３０における磁石部２２Ａと磁石部２２Ｂとで磁界の向きを逆にする。

また、磁石部材３０における磁石部３２Ａと磁石部３２Ｂとの境界３３に隣接する領域を、発生する磁界の強度が弱い（具体的には、残留磁束密度がほぼ「０」）の弱着磁領域にすることにより、前記（５）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。さらには、磁石部材３０の対向面３１を平面形状にすることにより、前記（６）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態の位置センサは、図８に示すように、磁石部材４０における検出素子１４の相対移動領域と対向する対向部分４０Ａが一定の幅で直線状に延びる平板形状であり、且つ磁石部材４０における上記相対移動領域に対向する対向面４１に対して検出素子１４が平行に直線移動する構造のものにも適用することができる。

こうした位置センサでは、磁石部材４０を次のように形成することにより、上記（１）〜（６）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。図９に示すように、磁石部材４０の相対移動の方向（長手方向）における一方向側（図９における左側）の端部から順に、対向面４１側の部分がＮ極になるように着磁された部分（磁石部４２Ａ）、発生する磁界の強度が弱い弱着磁領域（中間部４３）、対向面４１側の部分がＳ極になるように着磁された部分（磁石部４２Ｂ）とする。また、磁石部４２Ａおよび磁石部４２Ｂに共に強着磁領域ＳＡ，ＳＢと弱着磁領域ＳＣとを定める。そして、磁石部４２Ａでは弱着磁領域ＳＣの幅方向（長手方向と直交する方向であり、且つ対向面４１に沿う方向である特定方向［図９の上下方向］）の長さを長手方向における一方向側に向かうに連れて徐々に長くなるように設定する。また、磁石部４２Ｂでは弱着磁領域ＳＣの幅方向の長さを長手方向における一方向側に向かうに連れて徐々に短くなるように設定する。

また、上記位置センサの磁石部材４０を次のように形成することにより、上記（１）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。図１０に示すように、磁石部材４０として、その相対移動の方向（長手方向）における一方向側（図１０に示す例では、左側）の部分ほど残留磁束密度が高くなっているものを採用する。なお図１０中の２点鎖線は、残留磁束密度が等しい部分を示す線（等磁束密度線）である。

さらに、磁石部材４０を次のように形成することにより、前記（４）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、磁石部材４０の相対移動の方向における一端側（図１０における左側）の部分である磁石部４５Ａを、前記領域ＡＲに対向する面（対向面４１）側の部分がＮ極になるように着磁する。一方、磁石部材３０の相対移動の方向における他端側（図１０における右側）の部分である磁石部４５Ｂを、上記対向面４１側の部分がＳ極になるように着磁する。

また、磁石部材４０における磁石部４５Ａと磁石部４５Ｂとの境界４６に隣接する領域を、発生する磁界の強度が弱い（具体的には、残留磁束密度がほぼ「０」）の弱着磁領域にすることにより、前記（５）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。さらには、磁石部材４０の対向面４１を平面形状にすることにより、前記（６）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

・磁石部材２０，４０における中間部２３（図５），４３（図９）を省略することができる。
・磁石部材２０，４０に、磁石部２２Ａ，４２Ａおよび磁石部２２Ｂ，４２Ｂのうちの一方のみを形成してもよい。こうした構成では、図１１に一例を示すように、磁石部材５０の相対移動の方向（長手方向）における一方向（図１１の右方向）に向かうほど、幅方向における強着磁領域ＳＡの長さ（詳しくは、その和）を短くするとともに、幅方向における弱着磁領域ＳＣの長さを長くすればよい。これにより、磁石部材５０と検出素子１４とが一方向に相対移動するに連れて検出磁束密度ＤＭが低くなるように、磁石部材５０の各部における残留磁束密度を定めることができる。また、磁石部材３０（図７），４０（図１０）に、磁石部３２Ａ，４５Ａおよび磁石部３２Ｂ，４５Ｂのうちの一方のみを形成してもよい。

・図１２に一例を示すように、磁石部材６０の相対移動方向と直交する方向であり、且つ検出素子の相対移動領域に対向する対向面６１に沿う方向である特定方向（図１２の上下方向）における弱着磁領域ＳＣや強着磁領域ＳＡ（または強着磁領域ＳＢ）の長さを、相対移動方向における一方向に向かうに連れて段階的に変化するように定めてもよい。

・図１３に一例を示すように、磁石部材７０における相対移動の方向と直交する方向であり、且つ検出素子の相対移動領域に対向する対向面７１に沿う方向である特定方向（図１３の上下方向）の中央部分に強着磁領域ＳＡ（または強着磁領域ＳＢ）を形成するとともに、同特定方向の両端部分に弱着磁領域ＳＣを形成するようにしてもよい。こうした構成によっても、磁石部材７０の各部において上記特定方向における強着磁領域ＳＡ，ＳＢの長さや弱着磁領域ＳＣの長さを適当な長さにすることにより、検出素子１４の相対移動領域ＡＲの磁束密度に所望の分布を持たせることができ、検出磁束密度ＤＭに所望の分布を持たせることができる。

・磁石部材における検出素子１４の相対移動領域ＡＲと対向する対向面を、若干湾曲した形状や、若干の凹凸を有する形状など、平面以外の形状にしてもよい。また、この場合には、磁石部材の対向面と検出素子１４との間隔を所定の長さに保つ構造に限らず、磁石部材の対向面と検出素子１４との間隔が若干変化することを許容する構造を採用して、中心軸Ｌを中心に磁石部材を回転移動させたり、磁石部材を直線移動させたりしてもよい。

・上記実施形態の位置センサは、図１４に示すように、磁石部材８０における検出素子１４の相対移動領域と対向する面（対向面８１）が円弧形状で延びる曲面形状であり、且つ、検出素子１４が上記対向面８１と等しい距離（例えば、２ミリメートル）を保ちつつ相対移動の軌跡が円弧形状になるように相対移動する構造のものにも適用可能である。

こうした位置センサでは、磁石部材８０を次のように形成することにより、上記（１）〜（６）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、検出素子１４の相対移動領域と磁石部材８０における同領域に対向する部分との並び方向（具体的には、回転軸Ｃを中心に円を描いた場合における径方向）が、磁石部材の発生する磁界の向きに一致している。そして、磁石部材８０の相対移動の方向における一方向に向かうほど、相対移動の方向と直交する方向であり、且つ対向面８１に沿う方向である特定方向（具体的には、回転軸Ｃ方向［図１４における紙面と直交する方向］）の長さが徐々に長くなるように弱着磁領域を設定するとともに、特定方向の長さが徐々に短くなるように強着磁領域を設定する。

また、磁石部材８０として、その相対移動の方向における一方向側の部分ほど残留磁束密度が高くなっているものを採用することにより、上記（１）、および（４）〜（６）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

・磁石部材の各部における残留磁束密度を、磁石部材の相対移動の方向における一方向に向かうほど検出磁束密度ＤＭが大きくなる（あるいは小さくなる）態様で設定することに限らず、任意の態様で設定することができる。要は、検出磁束密度ＤＭが検出素子１４の相対移動に伴い変化する態様で、磁石部材の各部における残留磁束密度が分布を有していればよい。こうした位置センサによっても、磁石部材と検出素子１４との相対移動の方向において磁石部材の残留磁束密度が変化するように磁石部材の各部の残留磁束密度を適当な値にすることにより、検出素子１４の相対移動領域の磁束密度に所望の分布を持たせることができ、検出磁束密度ＤＭに所望の分布を持たせることができる。

・上記実施形態の位置センサは、シフトレバー以外の操作子の操作位置の検出や、移動体の移動位置の検出など、種々の検出対象部材の位置検出に用いることができる。

１０…位置センサ、１１…ケース、１３…シフトレバー、１４…検出素子、１５…電子制御装置、２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０…磁石部材、２０Ａ，４０Ａ…対向部分、２１，３１，４１，６１，７１，８１…対向面、２２Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４５Ａ，４５Ｂ…磁石部、２３，４３…中間部、３３，４６…境界。

Claims (8)

1. 磁束を発生する磁石部材と磁束密度を検出する検出素子とを有して、検出対象部材の位置変化に伴って前記検出素子と前記磁石部材とが相対移動する構造であり、前記検出素子によって検出される磁束密度に基づいて前記検出対象部材の位置を検出する位置センサにおいて、
   前記磁石部材は前記検出素子が相対移動する領域に沿って延びる形状であり、
   前記検出される磁束密度が前記検出素子の相対移動に伴い変化する態様で、前記磁石部材の各部における残留磁束密度が分布を有してなる
   ことを特徴とする位置センサ。
2. 請求項１に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材は、前記相対移動の方向において、前記残留磁束密度が変化してなる
   ことを特徴とする位置センサ。
3. 請求項２に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材は、前記相対移動の方向における一方向側の部分ほど残留磁束密度が低い
   ことを特徴とする位置センサ。
4. 請求項１に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材は、発生する磁界の強度が強い強着磁領域と発生する磁界の強度が弱い弱着磁領域とを有してなるとともに、前記相対移動の方向と直交する方向であり且つ前記領域に対向する対向面に沿う方向である特定方向における前記強着磁領域の長さ、および、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さ、の少なくとも一方が、前記相対移動の方向において変化してなる
   ことを特徴とする位置センサ。
5. 請求項４に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材は、発生する磁界の向きが同一の部分においては前記相対移動の方向における一方向に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなっており、且つ、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっている
   ことを特徴とする位置センサ。
6. 請求項４に記載の位置センサにおいて、
   前記検出素子が相対移動する領域と前記磁石部材における前記領域に対向する部分との並び方向が、前記磁石部材の発生する磁界の向きに一致しており、
   前記磁石部材の前記相対移動の方向における一端側の部分と他端側の部分とで前記磁界の向きが逆であり、
   前記磁石部材は、
   前記一端側の部分では、前記他端側の部分に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなるとともに、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっており、
   前記他端側の部分では、前記一端側の部分に向かうほど、前記特定方向における前記強着磁領域の長さが短くなるとともに、前記特定方向における前記弱着磁領域の長さが長くなっている
   ことを特徴とする位置センサ。
7. 請求項６に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材における前記一端側の部分と前記他端側の部分との間には前記弱着磁領域が介在している
   ことを特徴とする位置センサ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置センサにおいて、
   前記磁石部材は、前記検出素子が相対移動する領域に対向する対向面が平面形状であり、
   前記検出素子は、前記検出対象部材の位置変化に伴い前記対向面に対して平行移動する
   ことを特徴とする位置センサ。

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