JP2023013795A - 位置検出装置およびブレーキペダル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体の位置検出に対して冗長性を有し、且つ、出力信号の信頼性を向上する位置検出装置を提供する。【解決手段】インダクティブセンサを構成するターゲット３０は、導電体から形成されて回転体３に固定される。コイル４０は、ターゲット３０に対して軸心方向に対向する位置で固定体２に固定される。受発信回路４１は、コイル４０に交流電流を印加した際にターゲット３０に流れる渦電流により変化するコイル４０のインダクタンスの変化によりターゲット３０の位置を検出する。また、磁石型回転角センサを構成する磁気回路部１０は、軸心ＣＬ周りに筒状に形成されて回転体３に固定され、軸心ＣＬに交差する方向に磁束が飛ぶ磁界を形成する。磁気検出部２０は、固定体２に固定されて磁気回路部１０の径方向内側の領域に設けられ、磁気回路部１０が形成する磁界に応じた信号を出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、位置検出装置および、それを備えたブレーキペダル装置に関するものである。

従来、固定体に対して所定の軸心周りに回転可能または揺動可能に設けられた回転体の位置を検出する位置検出装置が知られている。なお、本明細書において揺動とは、所定の軸心周りに所定角度範囲で正方向および逆方向に回転することをいう。

特許文献１に記載の位置検出装置は、インダクティブセンサと磁石型回転角センサといった２つの位置検出手段により、回転体の位置検出に冗長性を有している。具体的には、インダクティブセンサの備えるターゲットと磁石型回転角センサの備える磁石は、回転体に固定され、回転体と共に回転する。一方、インダクティブセンサの備えるコイルと磁石型回転角センサの備える磁気抵抗素子は、磁石の径方向外側に配置された基板に実装されている。なお、基板は、回転しない固定体に固定されるものである。

特開２０２１－２５８５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の位置検出装置は、磁石型回転角センサの備える円筒状の磁石の径方向外側に設けられた基板に磁気抵抗素子が実装されており、その磁気検出素子より径方向外側の空間が開放されている。そのため、この位置検出装置は、磁気抵抗素子の径方向外側の空間から外乱磁界が侵入すると、磁気抵抗素子がその外乱磁界の影響を受けるので、磁気抵抗素子の出力信号の信頼性が低下することが懸念される。

本発明は上記点に鑑みて、回転体の位置検出に対して冗長性を有し、且つ、出力信号の信頼性を向上した位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、固定体（２）に対して所定の軸心（ＣＬ）周りに回転可能または揺動可能に設けられた回転体（３）の位置を検出する位置検出装置において、ターゲット（３０）、インダクティブコイル（４０）、受発信回路（４１）、磁気回路部（１０）および磁気検出部（２０）を備えている。
ターゲットは、導電体から形成されて回転体に固定される。インダクティブコイルは、ターゲットに対して軸心方向に対向する位置で固定体に固定される。受発信回路は、インダクティブコイルに交流電流を印加した際にターゲットに流れる渦電流により変化するインダクティブコイルのインダクタンスの変化によりターゲットの位置を検出する。
磁気回路部は、軸心周りに筒状に形成されて回転体に固定され、軸心に交差する方向に磁束が飛ぶ磁界を形成する。磁気検出部は、固定体に固定されて磁気回路部の内周面（１０１）より径方向内側の領域に設けられ、磁気回路部が形成する磁界に応じた信号を出力する。
ターゲットとインダクティブコイルと受発信回路とによりインダクティブセンサが構成され、磁気回路部と磁気検出部により磁石型回転角センサが構成されている。

これによれば、筒状に形成された磁気回路部が磁気シールドとして機能し、磁気回路部の径方向外側の領域から、磁気回路部の径方向内側の領域に外乱磁界が侵入することが防がれる。そのため、磁気回路部の径方向内側の領域に設けられた磁気検出部が外乱磁界の影響を受けることが無いので、磁気検出部の出力信号の信頼性を向上できる。

さらに、位置検出装置は、ターゲット、インダクティブコイルおよび受発信回路を有するインダクティブセンサと、磁気回路部および磁気検出部を有する磁石型回転角センサといった異なる方式の位置検出手段を備えている。これにより、この位置検出装置は、回転体の位置検出に冗長性を有することで信頼性をより向上できる。

請求項１０に係る発明は、車両に搭載されるブレーキバイワイヤ式のブレーキペダル装置に関するものである。ブレーキペダル装置は、請求項１に記載の位置検出装置（１）と、車両に直接または間接的に固定される固定体と、回転体としてのシャフト（９０）と、そのシャフトに固定されてシャフトの軸心周りに揺動するブレーキペダル（６１）と、を備えている。

これによれば、ブレーキペダル装置は、請求項１に記載の位置検出装置を備えることで、磁気検出部への外乱磁界の侵入を防ぐと共に、インダクティブセンサと磁石型回転角センサによりシャフトの揺動角の検出に冗長性を有するものとなる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る位置検出装置において回転体の軸心に平行な断面図である。 図１のＩＩ―ＩＩ線の断面図である。 図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線の断面図である。 第１実施形態に対する第１の変形例において回転体の軸心に平行な断面図である。 第１実施形態に対する第２の変形例において回転体の軸心に平行な断面図である。 第２実施形態に係る位置検出装置において回転体の軸心に平行な断面図である。 第３実施形態に係る位置検出装置において、図３に対応する箇所の断面図である。 第４実施形態に係る位置検出装置において、図２に対応する箇所の断面図である。 第５実施形態に係るブレーキペダル装置が使用されるブレーキバイワイヤシステムの概略構成図である。 第５実施形態に係るブレーキペダル装置の側面図である。 図１０のＸＩ―ＸＩ線の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１～図３に示すように、本実施形態の位置検出装置１は、固定体２に対して所定の軸心ＣＬ周りに回転可能または揺動可能に設けられた回転体３の位置を検出するものである。位置検出装置１は、例えば、車両に搭載されるブレーキペダル装置、アクセルペダル装置、電動モータまたはギヤ機構などが備える種々の回転体３の位置検出に用いることが可能である。

なお、以下の説明では、回転体３の軸心ＣＬに垂直な仮想平面上に描いた仮想円における径方向を単に「径方向」といい、その径方向において軸心ＣＬに近い側を「径方向内側」といい、軸心ＣＬから遠い側を「径方向外側」という。また、軸心ＣＬの延びる方向を「軸心方向」という。

位置検出装置１は、磁気回路部１０、磁気検出部２０、ターゲット３０、インダクティブコイル４０および受発信回路４１などを備えている。磁気回路部１０および磁気検出部２０は、磁石型回転角センサを構成している。一方、ターゲット３０、インダクティブコイル４０および受発信回路４１は、インダクティブセンサを構成している。位置検出装置１は、磁石型回転角センサとインダクティブセンサといった異なる方式の位置検出手段を備えることで、回転体３の位置検出に冗長性を有している。

図１および図２に示すように、回転体３には、磁石型回転角センサの一部を構成する筒状の磁気回路部１０と、インダクティブセンサの一部を構成するターゲット３０とが固定されている。

磁気回路部１０は、２個の永久磁石１１、１２と２個の円弧状のヨーク１３、１４により筒状に形成され、回転体３の軸心ＣＬ周りに設けられている。２個の永久磁石１１、１２と２個の円弧状のヨーク１３、１４は、閉磁気回路を構成している。なお、閉磁気回路とは、永久磁石１１、１２とヨーク１３、１４とが接触しており、磁束の流れるループが閉じている回路である。

２個の永久磁石１１、１２は、軸心ＣＬを挟んで径方向の一方と他方に配置されている。以下の説明では、２個の永久磁石１１、１２のうち軸心ＣＬを挟んで径方向の一方に配置される磁石を第１磁石１１と呼び、径方向の他方に配置される磁石を第２磁石１２と呼ぶ。また、２個のヨーク１３、１４のうち一方のヨークを第１ヨーク１３と呼び、他方のヨークを第２ヨーク１４と呼ぶ。

第１ヨーク１３は、周方向の一方の端部が第１磁石１１のＮ極に接続され、周方向の他方の端部が第２磁石１２のＮ極に接続されている。第２ヨーク１４は、周方向の一方の端部が第１磁石１１のＳ極に接続され、周方向の他方の端部が第２磁石１２のＳ極に接続されている。そのため、図２の破線の矢印Ｍに示すように、磁気回路部１０の径方向内側の領域には、第１ヨーク１３から第２ヨーク１４に向かって軸心ＣＬに交差する方向に磁束が飛ぶ磁界が形成される。図１に示すように、その磁界は、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０と磁気回路部１０とが径方向に重なっていない範囲に形成される。

回転体３と共に磁気回路部１０が軸心ＣＬ周りに回転または揺動すると、磁気回路部１０の径方向内側の領域に形成される磁界の向きが変化する。磁気回路部１０の径方向内側の領域（具体的には、後述する樹脂部５０の凹部５１の内側の領域）には、磁石型回転角センサの一部を構成する磁気検出部２０が設けられている。磁気回路部１０は、筒状に形成されて磁気検出部２０の周囲を囲っていることで、磁気回路部１０の径方向外側の領域から、磁気回路部１０の径方向内側の領域（すなわち、磁気検出部２０が設けられる領域）に外乱磁界が侵入することを防ぐ磁気シールドとして機能する。なお、磁気検出部２０の詳細については後述する。

ターゲット３０は、筒状の磁気回路部１０の内周面１０１より径方向内側の領域に配置されている。なお、磁気回路部１０の内周面１０１より径方向内側の領域とは、磁気回路部１０に対して軸心方向にずれた位置も含む範囲である。図１に示すように、第１実施形態では、ターゲット３０と磁気回路部１０とは、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０の少なくとも一部と、磁気回路部１０の一部とが径方向に重なるように設けられている。図１では、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０と磁気回路部１０とが径方向に重なる範囲を両矢印ＯＬで示している。

ターゲット３０は、金属などの導電体から形成されており、軸心ＣＬの周りに設けられている。ターゲット３０は、例えば、３個の外側円弧部３１１～３１３と、３個の内側円弧部３２１～３２３と、その外側円弧部３１１～３１３と内側円弧部３２１～３２３とを接続する６個の接続部３３１～３３６とを有している。３個の外側円弧部３１１～３１３は、周方向に略等間隔に配置されている。３個の内側円弧部３２１～３２３は、外側円弧部３１１～３１３よりも径方向内側で、周方向に略等間隔に配置されている。周方向に隣り合う外側円弧部３１１～３１３と内側円弧部３２１～３２３とは、周方向にずれた位置（すなわち、外側円弧部３１１～３１３と内側円弧部３２１～３２３の周方向の端部を除き径方向に重ならない位置）に設けられている。６個の接続部３３１～３３６は、径方向に延びて外側円弧部３１１～３１３の周方向の端部と、内側円弧部３２１～３２３の周方向の端部とを接続している。
なお、ターゲット３０の有する外側円弧部３１１～３１３、内側円弧部３２１～３２３、接続部３３１～３３の個数および形状などは、任意に設定可能である。

磁気回路部１０とターゲット３０とは、樹脂部５０により一体に構成されている。具体的には、樹脂部５０は、磁気回路部１０とターゲット３０とを樹脂インサート成形により一体に構成している。これにより、磁気回路部１０とターゲット３０とがサブアッシー化されると共に、磁気回路部１０とターゲット３０との位置ずれが防がれる。樹脂部５０の中央には、固定体２側から回転体３側へ向かって凹む凹部５１が設けられている。その凹部５１の内側に、磁石型回転角センサの一部を構成する磁気検出部２０が設けられる。

樹脂部５０は、回転体３に固定されている。すなわち、サブアッシー化された磁気回路部１０とターゲット３０は、樹脂部５０を介して回転体３に固定される。その状態で、磁気回路部１０の中心と、ターゲット３０の中心と、回転体３の軸心ＣＬとが一致する。そして、磁気回路部１０とターゲット３０は、回転体３と共に、回転体３の軸心ＣＬ周りに回転または揺動する。

一方、固定体２には、磁石型回転角センサの一部を構成する磁気検出部２０と、インダクティブセンサの一部を構成するインダクティブコイル４０および受発信回路４１が実装された回路基板４２とが固定されている。すなわち、インダクティブコイル４０および受発信回路４１は、回路基板４２に実装された状態で固定体２に固定されている。なお、以下の説明では、インダクティブコイル４０を単に「コイル４０」という。

磁気検出部２０は、例えば、２個の磁気抵抗素子（以下、「ＭＲ素子」という）または２個のホール素子を有して構成されている。ＭＲ素子は、感磁面に対して水平方向の磁界の角度に応じて電気抵抗値が変化する素子である。ホール素子は、感磁面に対して垂直方向の磁界の強さに応じたホール電圧を出力する素子である。磁気検出部２０が２個のＭＲ素子で構成される場合、２個のＭＲ素子は、回転部の角度に応じてそれぞれの抵抗値が異なるように配置されている。これにより、２個のＭＲ素子の抵抗値の差を算出することで、温度変化に対して正確な角度検出を行うことが可能である。なお、磁気検出部２０が２個のホール素子で構成される場合にも、２個のホール素子は、回転部の角度に応じてそれぞれの出力電圧が異なるように配置されている。

第１実施形態では、磁気検出部２０およびその磁気検出部２０から延びるターミナル２１（以下、「磁気検出部用ターミナル２１」という）は、樹脂インサート成形により、固定体２を構成する樹脂と一体に構成されている。磁気検出部２０は、固定体２の基部２ａから固定体２を形成する樹脂の一部と共に磁気回路部１０の径方向内側の領域（具体的には、樹脂部５０の凹部５１の内側の領域）に延出するように設けられている。

また、回路基板４２に接続されるターミナル４３（以下、「インダクティブセンサ用ターミナル４３」という）も、樹脂インサート成形により、固定体２を構成する樹脂と一体に構成されている。すなわち、固定体２を構成する樹脂と、磁気検出部２０と、磁気検出部用ターミナル２１と、インダクティブセンサ用ターミナル４３とは、樹脂インサート成形により一体に構成されている。

回路基板４２は、固定体２のうち磁気回路部１０側を向く面に固定されている。回路基板４２と固定体２との接続は、例えば、回路基板４２に設けられたスルーホール４４に対し、固定体２から突出するインダクティブセンサ用ターミナル４３の先端が挿通され、そのスルーホール４４とインダクティブセンサ用ターミナル４３の先端とがはんだにより電気接合される。回路基板４２の中央部には、磁気検出部２０が挿通する孔４５が設けられている。磁気検出部２０は、その回路基板４２の孔４５を通り、磁気回路部１０の径方向内側の領域（具体的には、樹脂部５０の凹部５１の内側の領域）に設けられる。

回路基板４２には、コイル４０および受発信回路４１が実装されている。そのコイル４０は、ターゲット３０に対して軸心方向に対向する位置に設けられている。回路基板４２のうちコイル４０の軸心方向の厚みＴ１は、ターゲット３０における軸心方向の厚みＴ２よりも小さい。

図３では、回路基板４２にコイル４０が実装される領域をクロスハッチングで示している。また、図３では、回路基板４２に実装されるコイル４０の形状の一例を示しているが、コイル４０の形状はそれに限るものでなく、種々の形状を採用できる。コイル４０の形状は、例えば周方向を横軸としたサインカーブとされている。コイル４０は、１パターンの発信コイルＴｘと、２パターンの受信コイルＲｘ－ｓｉｎ、Ｒｘ－ｃｏｓを含んでいる。

受発信回路４１は、基板に実装される集積回路（すなわち、ＩＣ）として構成されている。受発信回路４１は、コイル４０に交流電流を印加し、コイルパターン上を移動するターゲット３０に生じる渦電流の物理的原理を利用し、コイル４０のインダクタンスの変化によりターゲット３０の位置を検出する。

第１実施形態では、インダクティブセンサから２出力が得られる構成とされている。具体的には、例えば、１パターンの発信コイルＴｘと、２パターンの受信コイルＲｘ－ｓｉｎ、Ｒｘ－ｃｏｓ（すなわち、Ｒｘ－ｓｉｎが１パターンと、Ｒｘ－ｃｏｓが１パターン）と、２個の受発信回路４１により、２出力とする構成とすることが可能である。この場合、１パターンの発信コイルＴｘに対して２つの信号Ｔｘ１、Ｔｘ２を印加し、受発信回路４１内の１つの発信機で発信可能である。

或いは、２パターンの発信コイルＴｘと、２パターンの受信コイルＲｘ－ｓｉｎ、Ｒｘ－ｃｏｓ（すなわち、Ｒｘ－ｓｉｎが１パターンと、Ｒｘ－ｃｏｓが１パターン）と、２個の受発信回路４１により、２出力とする構成とすることも可能である。この場合、２パターンの発信コイルＴｘそれぞれに対して２つの信号Ｔｘ１、Ｔｘ２を印加し、受発信回路４１内の２つの発信機で発信可能である。

なお、２個の受発信回路４１（すなわち、２個のＩＣチップ）は、１個のパッケージとしてもよく、或いは、２個のパッケージとしてもよい。

以上説明した構成により、固定体２に対して回転体３が軸心ＣＬ周りに回転または揺動すると、回転体３に固定された磁気回路部１０およびターゲット３０も回転体３と共に回転または揺動する。その際、固定体２側に固定された磁気検出部２０は、磁気回路部１０が形成する磁界の向きに応じた信号を出力する。また、固定体２側に固定された回路基板４２に実装される受発信回路４１は、ターゲット３０の位置に応じた信号を出力する。

以上説明した第１実施形態の位置検出装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、筒状に形成された磁気回路部１０が磁気シールドとして機能し、磁気回路部１０の径方向外側の領域から、磁気回路部１０の径方向内側の領域に外乱磁界が侵入することが防がれる。そのため、磁気回路部１０の径方向内側の領域に設けられた磁気検出部２０が外乱磁界の影響を受けることが無いので、位置検出装置１は、磁気検出部２０の出力信号の信頼性を向上できる。
さらに、位置検出装置１は、ターゲット３０、コイル４０および受発信回路４１を有するインダクティブセンサと、磁気回路部１０および磁気検出部２０を有する磁石型回転角センサといった異なる方式の位置検出手段を備えている。これにより、この位置検出装置１は、回転体３の位置検出に冗長性を有することで信頼性を向上できる。

（２）第１実施形態では、磁気検出部２０は、樹脂インサート成形により固定体２と一体に形成され、固定体２の基部２ａから磁気回路部１０の径方向内側の領域に延出するように設けられている。そして、回路基板４２は、磁気検出部２０が挿通する孔４５を有している。これにより、磁気検出部２０の周りを囲むように回路基板４２を設けることができる。

（３）第１実施形態では、回路基板４２のうちコイル４０の軸心方向の厚みＴ１は、ターゲット３０における軸心方向の厚みＴ２よりも小さい。これにより、固定体２のうち磁気回路部１０側を向く面にターゲット３０よりも厚みの小さいコイル４０を固定したことで、位置検出装置１における軸心方向の体格を小型化できる。

（４）第１実施形態では、磁気回路部１０とターゲット３０とは樹脂部５０にインサートされた状態で一体に構成されている。これによれば、磁気回路部１０とターゲット３０とを樹脂部５０によりサブアッシー化することで部品点数を少なくし、回転体３に対する組み付け性を向上できる。さらに、サブアッシー化により、磁気回路部１０の中心と、ターゲット３０の中心と、回転体３の軸心ＣＬとを、容易に同軸に設けることができる。そのため、位置検出装置１が備える磁石型回転角センサとインダクティブセンサの出力信号の信頼性を向上できる。

（５）第１実施形態では、インダクティブセンサの一部を構成するターゲット３０は、磁気回路部１０の内周面１０１より径方向内側の領域に配置されている。
これによれば、磁気回路部１０と磁気検出部２０との間の領域を有効に利用してターゲット３０を配置することが可能である。そのため、位置検出装置１は、径方向の体格を小型化することができる。

（６）第１実施形態では、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０の少なくとも一部と、磁気回路部１０の一部とは、径方向に重なる位置に設けられている。
仮に、第１実施形態の構成とは異なり、ターゲット３０と磁気回路部１０とを軸心方向にずれた位置に設けた場合、ターゲット３０の軸心方向の厚み分、位置検出装置１における軸心方向の体格が大型化するおそれがある。それに対し、第１実施形態の位置検出装置１は、ターゲット３０と磁気回路部１０とを上記のように配置したことで、軸心方向の体格を小型化することができる。

（第１実施形態の第１の変形例）
上記第１実施形態の第１の変形例について説明する。図４に示すように、第１の変形例では、ターゲット３０と磁気回路部１０とは、軸心方向にずれた位置に設けられている。すなわち、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０と磁気回路部１０とは径方向に重ならないように設けられている。この場合、磁気回路部１０における軸方向の厚みを小さくすれば、位置検出装置１の軸方向の体格を小型化することが可能である。したがって、第１の変形例も、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第１実施形態の第２の変形例）
上記第１実施形態の第２の変形例について説明する。図５に示すように、第１の変形例では、磁気回路部１０の径方向から視たとき、ターゲット３０の全部と磁気回路部１０の一部とが径方向に重なるように設けられている。第２の変形例は、位置検出装置１の軸方向の体格をより小型化することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して固定体２側に配置される部材の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、第２実施形態では、回路基板４２に対し、磁気検出部２０、その磁気検出部２０から延びる磁気検出部用ターミナル２１、コイル４０、および受発信回路４１などが実装されている。その回路基板４２は、固定体２のうち磁気回路部１０側を向く面に設けられている。すなわち、磁気検出部２０と磁気検出部用ターミナル２１とコイル４０と受発信回路４１とは、回路基板４２に実装された状態で、固定体２に固定されている。

第２実施形態では、磁気検出部２０は、回路基板４２から磁気回路部１０の径方向内側の領域（具体的には、樹脂部５０の凹部５１の内側の領域）に延出するように設けられている。磁気検出部用ターミナル２１のうち磁気検出部２０とは反対側の端部は、回路基板４２に設けられた中央スルーホール４６と導通している。

一方、固定体２には、固定体側ターミナル２２が設けられている。固定体側ターミナル２２は、樹脂インサート成形により、固定体２を構成する樹脂と一体に構成されている。固定体側ターミナル２２のうち固定体２から回転体３側に突出する先端部は、回路基板４２に設けられた中央スルーホール４６に挿通され、はんだにより電気接合される。これにより、固定体２と回路基板４２とが固定されると共に、磁気検出部用ターミナル２１と中央スルーホール４６と固定体側ターミナル２２とが導通する。

なお、インダクティブセンサ用ターミナル４３も、樹脂インサート成形により、固定体２を構成する樹脂と一体に構成されている。インダクティブセンサ用ターミナル４３も、回路基板４２に設けられたスルーホール４４に挿通され、はんだにより電気接合される。

以上説明した第２実施形態の位置検出装置１では、磁気検出部２０とコイル４０と受発信回路４１とが回路基板４２に実装されている。そして、回路基板４２は、固定体２のうち磁気回路部１０側を向く面に設けられている。これにより、磁気検出部２０と複数のコイルパターンとの位置ずれを防ぐことができる。そのため、位置検出装置１が備える磁石型回転角センサとインダクティブセンサの出力信号の信頼性を向上できる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態等に対して自己診断用の処理回路を設けたものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、第３実施形態では、回路基板４２に、インダクティブセンサの出力信号と磁石型回転角センサの出力信号とが正常か否かを自己診断する処理回路４７が設けられている。この処理回路４７は、受発信回路４１の出力信号から導き出される回転体３の位置と、磁気検出部２０の出力から導き出される回転体３の位置との差を算出する。そして、処理回路４７は、その算出した値（以下、「出力差」という）と、予め記憶領域に記憶された所定の閾値とを比較し、その出力差が所定の閾値よりも小さい場合、受発信回路４１の出力信号および磁気検出部２０の出力信号がいずれも正しいと判定する。一方、処理回路４７は、その出力差が所定の閾値より大きい場合、受発信回路４１の出力信号および磁気検出部２０の出力信号の少なくとも一方が間違いであると判定する。そして、処理回路４７は、その判定結果を外部に伝達する。

なお、処理回路４７は、図７に示したように受発信回路４１とは別にパッケージされていてもよく、或いは、図示は省略するが受発信回路４１と一体にパッケージされていてもよい。

以上説明した第３実施形態では、位置検出装置１は、受発信回路４１の出力信号と磁気検出部２０の出力信号とが正常か否かを自己診断する処理回路４７を備えることで、インダクティブセンサの出力信号の信頼性および磁石型回転角センサの出力信号の信頼性を向上できる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態等に対して磁気回路部１０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図８に示すように、第４実施形態では、磁気回路部１０は、軸心ＣＬに垂直な断面形状が円弧状に形成された第１円弧状磁石１５および第２円弧状磁石１６により筒状に構成され、回転体３の軸心ＣＬ周りに設けられている。なお、第４実施形態の磁気回路部１０は、ヨーク１３、１４を有していない。

第１円弧状磁石１５は径方向外側にＳ極、径方向内側にＮ極が着磁されている。一方、第２円弧状磁石１６は径方向外側にＮ極、径方向内側にＳ極が着磁されている。そのため、図８の破線の矢印Ｍに示すように、磁気回路部１０の径方向内側の領域には、第１円弧状磁石１５から第２円弧状磁石１６に向かって軸心ＣＬに交差する方向に磁束が飛ぶ磁界が形成される。

回転体３と共に磁気回路部１０が軸心ＣＬ周りに回転または揺動すると、磁気回路部１０の径方向内側の領域に形成される磁界の向きが変化する。磁気回路部１０の径方向内側の領域（具体的には、樹脂部５０の凹部５１の内側の領域）に設けられる磁気検出部２０は、磁気回路部１０が形成する磁界の向きに応じた信号を出力する。第４実施形態においても、磁気回路部１０は、筒状に形成されて磁気検出部２０の周囲を囲っていることで、磁気回路部１０の径方向外側の領域から、磁気回路部１０の径方向内側の領域に外乱磁界が侵入することを防ぐ磁気シールドとして機能する。

以上説明した第４実施形態では、位置検出装置１が備える磁気回路部１０を、第１円弧状磁石１５と第２円弧状磁石１６により筒状に構成することで、磁気回路部１０を構成する部品点数を少なくできる。

（第５実施形態）
第５実施形態について、図９～図１１を参照して説明する。第５実施形態は、第１実施形態等で説明した位置検出装置１をブレーキペダル装置６０に適用した例である。

第５実施形態で説明するブレーキペダル装置６０は、車両に搭載され、運転者の踏力により踏み込み操作されるオルガン式のペダル装置である。オルガン式のペダル装置とは、ブレーキペダル６１のうち運転者に踏まれる部位が揺動の軸心ＣＬに対して車両搭載時の天地方向における上方に配置される構成のものをいう。

まず、第５実施形態のブレーキペダル装置６０が使用されるブレーキバイワイヤシステム１００について、図９を参照して説明する。なお、図９では、信号線を破線で示している。

図９に示すように、ブレーキバイワイヤシステム１００とは、ブレーキペダル装置６０に設けられる位置検出装置１から出力される電気信号に基づき、車両に搭載される電子制御装置１１０（以下、ＥＣＵ１１０という）の駆動制御によりブレーキ回路１２０が車両の制動に必要な油圧を発生させてホイールシリンダ１３１～１３４を駆動するシステムである。ＥＣＵ１１０は、Electronic Control Unitの略である。

図９に例示したブレーキバイワイヤシステム１００では、ＥＣＵ１１０が第１ＥＣＵ１１１と第２ＥＣＵ１１２とで構成されている。ブレーキペダル装置６０の位置検出装置１から出力される電気信号は、第１ＥＣＵ１１１と第２ＥＣＵ１１２に伝送される。

なお、図９では、位置検出装置１と第１ＥＣＵ１１１とが１本の信号線で接続され、位置検出装置１と第２ＥＣＵ１１２とが１本の信号線で接続されている例を示しているが、これに限らない。位置検出装置１の備える磁石型回転角センサおよびインダクティブセンサが複数の出力をする構成の場合、位置検出装置１と第１ＥＣＵ１１１は、複数の信号線で接続されていてもよく、位置検出装置１と第２ＥＣＵ１１２も、複数の信号線で接続されていてもよい。

第１ＥＣＵ１１１と第２ＥＣＵ１１２は、図示しないマイコンおよび駆動回路などを有している。第１ＥＣＵ１１１と第２ＥＣＵ１１２はいずれもブレーキ回路１２０を駆動制御することが可能である。

ブレーキ回路１２０として、例えば、図示しないマスターシリンダ内を往復移動するマスターピストンの動作によりブレーキ液の液圧を増加させ、各車輪に配置されたホイールシリンダ１３１～１３４を駆動する構成を採用することができる。なお、各車輪に配置されたホイールシリンダ１３１～１３４は、それぞれの車輪に設けられたブレーキパッドを駆動する。ブレーキパッドは、それに対応するブレーキディスクと摩擦接触し、各車輪が制動されることで車両が減速する。

また、ブレーキ回路１２０は、ＥＣＵ１１０からの制御信号に応じて、通常制御、ＡＢＳ制御およびＶＳＣ制御などを行うことも可能である。ＡＢＳはAnti-lock Braking Systemの略であり、ＶＳＣはVehicle Stability Controlの略である。

なお、ブレーキ回路１２０として、上述したようなマスターシリンダによりブレーキ回路１２０を流れるブレーキ液に液圧を発生させるものに限らず、例えば、液圧ポンプの駆動によりブレーキ回路１２０を流れるブレーキ液に液圧を発生させる構成としてもよく、或いは、電動ブレーキを採用してもよい。

次に、ブレーキペダル装置６０について、図１０および図１１を参照して説明する。なお、図１０および図１１に記載した座標は、ブレーキペダル装置６０が車両に搭載された状態の上下方向、前後方向、左右方向を示すものである。

図１０および図１１に示すように、ブレーキペダル装置６０は、ハウジング７０、ベースプレート８０、シャフト９０、ブレーキペダル６１および位置検出装置１などを備えている。なお、ハウジング７０およびベースプレート８０は、「車両に直接または間接的に固定される固定体２」の一例に相当する。

ハウジング７０は、シャフト９０、位置検出装置１および図示しない反力発生機構を保持または覆う部材である。ハウジング７０は、ハウジング本体７１とハウジングカバー７２を有している。ハウジング本体７１の内側には、位置検出装置１および反力発生機構などを配置するための空間が設けられている。また、ハウジング本体７１には、シャフト９０を回転可能に支持するためのシャフト受部７３が設けられている。ハウジングカバー７２は、ハウジング本体７１の側面に設けられ、ハウジング本体７１の内側に形成される空間の側面開口部を塞いでいる。

ベースプレート８０は、ハウジング７０のうち車両前方側の部位から車両後方側の部位に亘り連続して延びている。ベースプレート８０は、例えば金属など、ハウジング７０に比べて強度の高い材料により構成されている。ベースプレート８０は、ボルト８１などにより車両のフロア４またはダッシュパネルに固定される。そのベースプレート８０に対してハウジング７０が固定される。すなわち、ハウジング７０は、ベースプレート８０を介して車体に固定される。ベースプレート８０は、ハウジング７０の剛性を高める機能を有している。

図１１に示すように、シャフト９０は、ハウジング本体７１に設けられたシャフト受部７３に回転可能または揺動可能に支持されている。詳細には、ハウジング本体７１に設けられたシャフト受部７３には、シャフト９０を支持するための円筒状の軸受７４が取り付けられており、シャフト９０は、その軸受７４に支持されている。したがって、シャフト９０は、シャフト受部７３の中心（すなわち、軸受７４の中心）を軸心ＣＬとして揺動可能である。

図１０および図１１に示すように、シャフト９０は、例えば円柱状の金属を複数回折り曲げた形状とされており、軸部９１、固定部９２および連結部９３を有している。軸部９１は、シャフト受部７３の中心線（すなわちシャフト９０の軸心ＣＬ）と平行に延び、シャフト受部７３に配置される部位である。固定部９２は、ブレーキペダル６１に固定される部位である。固定部９２は、ブレーキペダル６１のうち運転者からの踏力を受ける面とは反対側の面（以下、「ブレーキペダル６１の裏面」という）に設けられた固定金具６２に固定されている。連結部９３は、軸部９１と固定部９２とを連結する部位である。シャフト９０が軸部９１、固定部９２および連結部９３を有することで、シャフト９０の軸心ＣＬとブレーキペダル６１とを離れた位置に配置し、その軸心ＣＬの周りの領域に位置検出装置１を容易に設けることが可能である。

ブレーキペダル６１は、例えば金属または樹脂などにより板状に形成され、フロア４に対して斜めに配置される。具体的には、ブレーキペダル６１は、その上端部が車両前方となり、下端部が車両後方となるように斜めに配置される。そして、ブレーキペダル６１のうち上側の部位には、運転者に踏まれる部位として厚肉部６３が設けられている。厚肉部６３は軸心ＣＬに対して車両搭載時の天地方向における上方に配置されている。

上述したように、ブレーキペダル６１の裏面とシャフト９０の固定部９２とは、固定金具６２によって固定されている。そのため、ブレーキペダル６１は、シャフト９０と同一の軸心ＣＬ周りに揺動する。すなわち、ブレーキペダル６１の軸心ＣＬとシャフト９０の軸心ＣＬとは同一である。ブレーキペダル６１は、運転者の踏力の増加および減少に応じて、軸心ＣＬ周りに所定角度範囲内で正回転方向および逆回転方向に揺動する。

図示は省略するが、ハウジング７０内には、運転者がブレーキペダル６１に印加される踏力に対する反力を発生させる反力発生機構が設けられている。反力発生機構は、１つまたは複数の弾性部材またはアクチュエータなどで構成することが可能である。ブレーキペダル装置６０は、反力発生機構を備えることで、車両のブレーキ回路１２０に設けられるマスターシリンダとブレーキペダル６１との機械的な接続を廃止しても、マスターシリンダとブレーキペダル６１とが接続している場合（すなわち、油圧による反力が得られる場合）と同様の反力を得ることが可能である。

本実施形態のブレーキペダル装置６０は、ブレーキペダル６１とシャフト９０とが同一の軸心ＣＬ周りに揺動する構成である。そのため、車両走行を制御するために運転者が踏み込み操作したブレーキペダル６１の操作量（すなわち、ブレーキペダル６１の揺動角）は、シャフト９０の揺動角と同一である。そのブレーキペダル６１およびシャフト９０の揺動角は、シャフト９０の軸心ＣＬ上およびその軸心ＣＬの周りに設けられた位置検出装置１により直接検出される。

図１１に示すように、位置検出装置１は、磁気回路部１０、磁気検出部２０、ターゲット３０、コイル４０および受発信回路などを備えている。磁気回路部１０および磁気検出部２０は、磁石型回転角センサを構成しており、ターゲット３０、コイル４０および受発信回路は、インダクティブセンサを構成している。位置検出装置１として、第１～第４実施形態で説明した構成を採用することが可能である。

磁気回路部１０とターゲット３０とは、樹脂部５０により一体に構成され、サブアッシー化されている。その樹脂部５０は、ボルト５２などにより、回転体３としてのシャフト９０の一端に固定されている。その状態で、磁気回路部１０の中心と、ターゲット３０の中心と、シャフト９０の軸心ＣＬとが一致する。そして、磁気回路部１０とターゲット３０は、シャフト９０と共に、シャフト９０の軸心ＣＬ周りに揺動する。

一方、固定体２としてのセンサ保持部７５には、コイル４０および受発信回路が実装された回路基板４２と、磁気検出部２０とが固定されている。センサ保持部７５は、ハウジング本体７１に固定されている。すなわち、センサ保持部７５も、ハウジング７０およびベースプレート８０と同じく、「車両に直接または間接的に固定される固定体２」の一例に相当する。センサ保持部７５とハウジング７０との位置決めは、センサ保持部７５の外周縁に設けられた突起７６が、ハウジング７０に設けられた開口の内壁面７７に嵌合することで行われる。その状態で、センサ保持部７５に設けられた磁気検出部２０と、回路基板４２に設けられたコイル４０と、シャフト９０の軸心ＣＬとの位置ずれを防ぐことができる。

図１０は、ブレーキペダル６１に対して運転者の踏力が印加されていない状態を示している。図示は省略するが、ブレーキペダル６１に対して運転者の踏力が印加されると、ブレーキペダル６１とシャフト９０は軸心ＣＬ周りに揺動し、ブレーキペダル６１のうち軸心ＣＬに対して車両上方の部位がフロア４側またはダッシュパネル側に移動する。このとき、位置検出装置１は、ブレーキペダル６１およびシャフト９０の揺動角を検出する。そして、位置検出装置１は、その揺動角に応じた電気信号を、車両に搭載されたＥＣＵ１１０に出力する。ＥＣＵ１１０は、ブレーキ回路１２０を駆動制御して車両の制動に必要な液圧を発生させ、その液圧によりブレーキパッドを駆動して車両を減速または停止させる。

以上説明した第５実施形態のブレーキペダル装置６０は、第１～第４実施形態で説明した位置検出装置１を備えることで、磁気検出部２０への外乱磁界の侵入を防ぐと共に、磁石型回転角センサとインダクティブセンサによりシャフト９０の揺動角の検出に冗長性を有するものとなる。

また、このブレーキペダル装置６０は、車両の制動を行うブレーキ回路１２０の構成部材（例えば、マスターシリンダ）とブレーキペダル６１とが機械的に接続されていない、完全なブレーキバイワイヤシステム１００に用いられる。上述したブレーキペダル装置６０は、位置検出装置１の出力信号の信頼性が高く、且つ、シャフト９０の揺動角の検出に冗長性を有するので、完全なブレーキバイワイヤシステム１００に用いられるブレーキペダル装置６０に適用するのに好ましいものである。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、インダクティブセンサを構成するコイル４０およびターゲット３０を軸心ＣＬの周りに３６０°の範囲（すなわち、全周に亘る範囲）に設けたが、これに限らず、３６０°より小さい所定の角度範囲（すなわち、扇状または円弧状の範囲）に設けてもよい。

（２）上記第５実施形態では、ブレーキペダル装置６０は、オルガン式のものを説明したが、これに限らず、ペンダント式としてもよい。なお、ペンダント式のペダル装置とは、ブレーキペダル６１のうち運転者に踏まれる部位が揺動の軸心ＣＬに対して車両搭載時の天地方向における下方に配置される構成のものをいう。

（３）上記第５実施形態では、ブレーキペダル装置６０は、完全なブレーキバイワイヤシステム１００に使用されるものとして説明したが、これに限らず、通常のブレーキバイワイヤシステム１００に使用してもよい。なお、通常のブレーキバイワイヤシステム１００とは、位置検出装置１の出力信号に基づいてＥＣＵ１１０がブレーキ回路１２０を駆動制御する構成であると共に、ブレーキ回路１２０に設けられるマスターシリンダとブレーキペダル６１とが機械的に接続されている構成とされているものをいう。

（４）上記第５実施形態では、ブレーキバイワイヤシステム１００の備えるＥＣＵ１１０が第１ＥＣＵ１１１と第２ＥＣＵ１１２で構成されているものについて説明したが、これに限らず、ＥＣＵ１１０は１個で構成されていてもよく、または、３個以上で構成されていてもよい。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１ 位置検出装置
２ 固定体
３ 回転体
１０ 磁気回路部
２０ 磁気検出部
３０ ターゲット
４０ インダクティブコイル
４１ 受発信回路
１０１ 内周面
ＣＬ 軸心

Claims (11)

1. 固定体（２）に対して所定の軸心（ＣＬ）周りに回転可能または揺動可能に設けられた回転体（３）の位置を検出する位置検出装置において、
   導電体から形成されて前記回転体に固定されるターゲット（３０）と、
   前記ターゲットに対して軸心方向に対向する位置で前記固定体に固定されるインダクティブコイル（４０）と、
   前記インダクティブコイルに交流電流を印加した際に前記ターゲットに流れる渦電流により変化する前記インダクティブコイルのインダクタンスの変化により前記ターゲットの位置を検出する受発信回路（４１）と、
   軸心周りに筒状に形成されて前記回転体に固定され、軸心に交差する方向に磁束が飛ぶ磁界を形成する磁気回路部（１０）と、
   前記固定体に固定されて前記磁気回路部の内周面（１０１）より径方向内側の領域に設けられ、前記磁気回路部が形成する磁界に応じた信号を出力する磁気検出部（２０）と、を備え、
   前記ターゲットと前記インダクティブコイルと前記受発信回路とによりインダクティブセンサが構成され、前記磁気回路部と前記磁気検出部により磁石型回転角センサが構成されている位置検出装置。
2. 前記インダクティブコイルと前記受発信回路とが実装される回路基板（４２）をさらに備え、
   前記磁気検出部は、樹脂インサート成形により前記固定体と一体に形成され、前記固定体の基部（２ａ）から前記磁気回路部の径方向内側の領域に延出するように設けられており、
   前記回路基板は、前記固定体のうち前記磁気回路部側を向く面に設けられ、前記磁気検出部が挿通する孔（４５）を有している、請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記磁気検出部と前記インダクティブコイルと前記受発信回路とが実装される回路基板をさらに備え、
   前記回路基板は、前記固定体のうち前記磁気回路部側を向く面に設けられており、
   前記磁気検出部は、前記回路基板から前記磁気回路部の径方向内側の領域に延出するように設けられている、請求項１に記載の位置検出装置。
4. 前記回路基板のうち前記インダクティブコイルの軸心方向の厚み（Ｔ１）は、前記ターゲットにおける軸心方向の厚み（Ｔ２）よりも小さい、請求項２または３に記載の位置検出装置。
5. 前記磁気回路部と前記ターゲットとを樹脂にインサートした状態で一体に構成する樹脂部（５０）をさらに備えている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の位置検出装置。
6. 前記ターゲットは、前記磁気回路部の前記内周面より径方向内側の領域に配置されている、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の位置検出装置。
7. 前記磁気回路部の径方向から視たとき、前記ターゲットの少なくとも一部と、前記磁気回路部の一部とが径方向に重なっている、請求項６に記載の位置検出装置。
8. 前記受発信回路の出力信号から導き出される前記回転体の位置と、前記磁気検出部の出力信号から導き出される前記回転体の位置との差を算出した値と所定の閾値とを比較し、前記受発信回路の出力信号と前記磁気検出部の出力信号とが正常か否かを自己診断する処理回路（４７）をさらに備える、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の位置検出装置。
9. 前記磁気回路部は、軸心に垂直な断面形状が円弧状の第１円弧状磁石（１５）の両端部と円弧状の第２円弧状磁石（１６）の両端部とが接続されて筒状に構成されており、
   前記第１円弧状磁石は径方向外側にＳ極、径方向内側にＮ極が着磁され、
   前記第２円弧状磁石は径方向外側にＮ極、径方向内側にＳ極が着磁されている、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の位置検出装置。
10. 車両に搭載されるブレーキバイワイヤ式のブレーキペダル装置において、
    請求項１ないし９のいずれか１つに記載の位置検出装置（１）と、
    前記車両に直接または間接的に固定される前記固定体と、
    前記回転体としてのシャフト（９０）と、
    前記シャフトに固定されて、前記シャフトの軸心周りに揺動するブレーキペダル（６１）と、を備えるブレーキペダル装置。
11. 前記車両の制動を行うブレーキ回路（１２０）の構成部材と前記ブレーキペダルとが機械的に接続されておらず、前記位置検出装置の出力信号に基づいて前記車両に搭載される電子制御装置（１１０）が前記ブレーキ回路を駆動制御して前記車両の制動を行う完全なブレーキバイワイヤシステムに用いられるものである、請求項１０に記載のブレーキペダル装置。

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