JP3884927B2 - ポジションセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のシートの位置検出に用いられ、エアバックの膨脹等を制御するのに用いられるポジションセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のポジションセンサの図面を説明すると、図１３は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す斜視図、図１４は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す拡大斜視図、図１５は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す要部断面図、図１６は従来のポジションセンサの要部断面図である。
【０００３】
従来のポジションセンサを図１３〜図１６に基づいて説明すると、第１のレール５１は、金属板を略Ｕ字状に折り曲げられたものから構成され、シート６０の下面の両側に一対固定されている。遮蔽板５４は、金属板をＬ字状に折り曲げられたものから構成され、細長い平板状の基部５４ａと、該基部５４ａの端部から下方に折り曲げられて形成された側壁部５４ｂとを有し、基部５４ａが第１のレール５１に固定されて、この遮蔽板５４は第１のレール５１と共にスライド移動可能となっている。
【０００４】
第２のレール５２は、金属板を略Ｕ字状に折り曲げられたものから構成され、図１５に示すように第１のレール５１と逆凸状を形成するように組み合わされている。この第２のレール５２は、Ｌ字状に折り曲げられた保持脚５３によって車両の室内の床面に固定されている。
【０００５】
ポジションセンサ５５は、合成樹脂の成型品からなり、Ｕ字状に形成された基体５５ａと、該基体５５ａの第１の側壁部５５ｂに埋設された矩形状の磁石５６と、第１の側壁部５５ｂに対向して形成された第２の側壁部５５ｃに埋設されると共に、磁石５６と対向する矩形状のホールＩＣ５７とを有している。磁石５６は、例えばサマリウム，コバルト等の数１００ｍＴ（ミリテスラ）の強力なものが用いられている。そして、このポジションセンサ５５は、ステー５８によって第２のレール５２に取り付けられている。
【０００６】
ポジションセンサ５５が取り付けられると、第１、第２の側壁部５５ｂ、５５ｃの間隙５５ｄに遮蔽板５４の側壁部５４ｂが出入り可能となり、遮蔽板５４が間隙５５ｄ内に位置すると、磁石５６によって形成された磁界が該遮蔽板５４によって遮られ、ホールＩＣ５７が受ける磁束密度が低下して、ホールＩＣ５７の出力の切換が行われるようになっている。
【０００７】
従来のポジションセンサ５５は、上記のような構成、取付状態となり、次にその動作について説明すると、シート６０が移動すると、遮蔽板５４がポジションセンサ５５の間隙５５ｄに進入し、ホールＩＣ５７の出力の切換が行われてＯＦＦになり、該信号の切換によって例えばエアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。そして、このままシート６０が最大範囲まで移動しても遮蔽板５４は間隙５５ｄに位置しており、ホールＩＣ５７はＯＦＦ状態を維持したままである。次に、シート６０が反対方向に移動すると、遮蔽板５４が間隙５５ｄから退出し、磁束密度が上昇してホールＩＣ５７がＯＮになり、エアバックの調節が行われる。そして、このままシート６０が移動しても磁束密度は変化しないので、ホールＩＣ５７はＯＮ状態を維持している。即ち、ホールＩＣ５７切換地点を基準として、シート６０が前方側にあるのか後方側にあるのかを検出しているのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポジションセンサ５５は、上記のような構成、取付状態、動作をなすが、遮蔽板５４を間隙５５ｄに出入りする構成をとっているので、構造が複雑になり、組み込み状態によっては精度が落ちることがあるので、部品に大きな性能的余裕を持たせる必要があり部品が高価になってしまうという問題がある。さらに、磁石５６が非常に強いので、金属屑等が磁石５６に付着して、磁界の変化が起こり、適切な位置でホールＩＣ５７の切換が行われずに、性能が悪化し、信頼性に欠けるという問題がある。また、磁石５６とホールＩＣ５７間の間隙５５ｄがあるため、両者間に必然的に距離ができてしまうので、磁石５６の素材を非常に強いものにしなければならず、高価になってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、回転体を用いることによって簡単な構成、且つ安価に、対象物が基準から一方向にあるのか他方向にあるのかを検出するポジションセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段として、本発明のポジションセンサは、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面に感磁面を有するホール素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成とした。
【００１１】
また、第２の解決手段として、本発明のポジションセンサは、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面と直交する面に感磁面を有するＭＲ素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成とした。
【００１３】
また、第３の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記磁電変換部はＯＦＦからＯＮになる第１の切換値と、ＯＮからＯＦＦになる切換値で前記第１の切換値とは異なる第２の切換値とを有し、前記ケーシングには前記回転体を回転付勢する付勢部材が設けられ、前記ケーシングは前記回転体が当接する当接部を有し、前記回転体は初期状態において前記付勢部材によって前記当接部に付勢され、この初期状態で、前記磁電変換部が検知する磁界強度が前記第１、第２の切換値の範囲外になっている構成とした。
【００１４】
また、第４の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記ケーシングはシートに取り付けられる第１のレールに保持され、前記シートは前記第１のレールが第２のレールに組み合わされることで移動可能に保持されており、前記回転体は前記磁石から回転中心を挟んだ反対側に係合部を有し、前記シートの移動に伴って前記ケーシングが移動し、前記回転体の前記係合部が前記第２のレールに押圧されて前記回転体が回転する構成とした。
【００１５】
また、第５の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記第２のレールは前記ケーシングの移動方向に平坦部を有し、前記回転体の前記係合部が前記平坦部上を摺動することで、前記回転体の回転角度が制限される構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のポジションセンサの図面について説明すると、図１は本発明のポジションセンサの正面図、図２は本発明のポジションセンサの斜視図、図３は本発明のポジションセンサの要部断面図、図４は図１の４−４線における断面図、図５は本発明のポジションセンサの要部拡大図、図６は本発明のポジションセンサ磁石の磁界を示す図、図７Ａは本発明のポジションセンサの磁電変換部と磁束密度との関係を示すグラフ、図７Ｂは本発明のポジションセンサの磁電変換部に用いられる磁電変換素子と磁束密度との関係を示すグラフ、図８は本発明のポジションセンサの取付状態を示す斜視図、図９、図１０は本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図、図１１は本発明のポジションセンサの変形例を示す要部拡大図、図１２は本発明のポジションセンサの変形例の磁石の磁界を示す図である。
【００１７】
本発明のポジションセンサを図１〜図９に基づいて説明すると、筐体１は矩形状の合成樹脂の成型品からなり、矩形状の基体１ａと、この基体１ａ側面において、長手方向に延びて形成された凹部１ｂと、この凹部１ｂに近傍に設けられると共に、凹部１ｂより長手方向に短い凹部からなる収納部１ｃとを有している。また、この収納部１ｃと凹部１ｂとの間には壁部１ｄが形成されており、該壁部１ｄは窪み部１ｋを有し、その部分の板厚が薄くなっている。また、収納部１ｃは下方に開放する開口部１ｅを有し、この開口部１ｅは基体１ａの外縁において、長手方向に延びる当接部１ｆによって一部が塞がれている。なお、凹部１ｂの内壁面には凹条からなる係止部１ｇが形成されている共に、収納部１ｃの偏心位置には外方に向かって突出する軸部１ｈが形成されている。
【００１８】
基板２は矩形状の絶縁基板からなり、凹部１ｂの係止部１ｇに嵌合された状態で固定されている。磁電変換部たるホールＩＣ３は、ホール素子及びアンプ、コンパレータ等の各種の電気部品が実装されてＩＣとして構成され、略矩形状を呈し、Ｌ字状の端子３ａが取り付けられている。このホールＩＣ３は、基板２の下面に配置され、端子３ａが該基板２に半田付けされている。なお、ホール素子の感磁面は、図５において下方を向いている。
【００１９】
ヨーク４は、軟鉄からなる矩形状を呈し、凹部１ｂを形成する基体１ａに形成された凹部にはめられると共に、接着剤等の固定手段で筐体１に固定されている。
【００２０】
引き出し部５は、引き出し線５ａと、該引き出し線５ａが貫通する通孔を有するゴムブッシュ５ｂとを有し、引き出し線５ａの一端の芯線部分が基板２に接続され、ゴムブッシュ５ｂが筐体１の基体１ａにはめ込まれて、引き出し線５ａが外方に延出するようになっている。
【００２１】
回転体６は、合成樹脂の成型品からなり、略長方形状を呈する基部６ａと、基部６ａの中央部付近に形成された第１の凹部６ｂと、この第１の凹部６ｂに近接して形成された第２の凹部６ｃとを有する。また、第１の凹部６ｂの中心からずれた偏心位置から側方に向かって円筒状の筒部６ｄが形成され、該筒部６ｄは基部６ａを左右方向に貫通する貫通孔６ｅを有している。また、第１の凹部６ｂの縁部近傍には弓状の突出部６ｋが形成され、該突出部６ｋは弓状の凹部からなるはめ込み部６ｆを有し、このはめ込み部６ｆの両端には一対のスナップ爪６ｇが突出するように形成され、スナップ爪６ｇの近傍にはＬ字状の係止部６ｈが設けられている。
【００２２】
磁石７は、周方向に並んで配置される第１の磁石７ａと第２の磁石７ｂとで構成され、第１の磁石７ａは、フェライト等の数１０ｍＴ（ミリテスラ）の汎用磁石からなると共に、湾曲して略扇状をなしており、径方向に着磁され、径方向にＮ極、Ｓ極が形成されている。第２の磁石７ｂも、フェライト等の数１０ｍＴ（ミリテスラ）の汎用磁石からなると共に、湾曲して略扇状をなしており、径方向に着磁され、径方向にＮ極、Ｓ極が形成されている。なお、この第１の磁石７ａと第２の磁石７ｂは周方向で離れて配置されていても良い。
【００２３】
この第１、第２の磁石７ａ、７ｂは、図５に示すように、回転体６のはめ込み部６ｆ内に埋め込まれ、回転体６の外周面側の磁極が異なるように互いに近接した状態で配置され、スナップ爪６ｇによって固定されている。このように第１、第２の磁石７ａ、７ｂは径方向に着磁されているので、図６に示すように、回転体６の径方向である垂直方向の成分が強い磁界が発生する。
【００２４】
このような構成をした回転体６は、筒部６ｄの貫通孔６ｅ内に筐体１の軸部１ｈが挿通されて、筐体１に回転可能に保持されている。さらに、抜け止め用のピン８が軸部１ｈに挿通されると共に、ピン８の先端がカシメられて回転体６の固定が確実なものとなっている。そして、回転体６が回転すると、ホール素子が検知する磁束密度が変化して、ホールＩＣ３が所与の磁束密度に達した時に切換わるようになっている。また、磁石７に対向して、ヨーク４が配置されているので、磁界がヨーク４側に引き寄せられて磁力線の垂直成分が、更に強くなるようになっており、ホール素子が検知する磁束密度の回転角度に対する変化の割合が大きくなり、ホールＩＣ３の出力切換が所定の位置で行われるようになっている。
【００２５】
具体的に説明すると、ホールＩＣ３に設けられたホール素子は、図７Ｂに示すように、検知する磁束密度が＋αの時に電圧値がＨｉになり、検知する磁束密度が−αの時に電圧値がＬｏになるようなヒステリシスを有している。そして、この電圧値をコンパレータにかけて、電圧値がＨｉのときは出力がＯＮになり、電圧値がＬｏのときは出力がＯＦＦになるようになっている。すなわち、ホールＩＣ３は、図７Ａに示すように、ＯＦＦからＯＮになるときの磁束密度（＋α）とＯＮからＯＦＦになるときの磁束密度（−α）とが異なっており、一定のヒステリシスを有するようになっている。
【００２６】
そして、磁石の磁束密度の変化が、任意の傾きを有するＭ１の時、出力の切換の回転角度のズレが、Ｗ１と大きくなって、回転体６をＯＦＦからＯＮになる回転角度と、ＯＮからＯＦＦになる回転角度の違いが大きくなって、ヒステリシスの影響が大きくなり、所定の位置で出力切換を行うことが困難となる。一方、本発明のように磁石７の配置等を工夫して、磁束密度の変化の傾きをＭと大きくすると、出力の切換の回転角度のズレが、Ｗと小さくなって、ヒステリシスの影響を小さくすることができ、ホールＩＣ３の出力の切換を狭い回転角度で行うことが可能になり、切換位置の精度を高めることができる。
【００２７】
また、壁部１ｄにおける磁石７とホールＩＣ３との間の部分には窪み部１ｋが形成されており、磁石７とホールＩＣ３との距離が近接したものとなっている。また、磁石７を収納する収納部１ｃと、ホールＩＣ３を収納する凹部１ｂとを異なる空間とすることができるので、開口部１ｅから異物が侵入したとしても、ホールＩＣ３や回路部分に付着することはなく、ショートの危険がない。
【００２８】
付勢部材たるねじりバネ９は、巻回部９ａと該巻回部９ａの両端部から延びた第１のアーム部９ｂと、第２のアーム部９ｃとを有している。このねじりバネ９は回転体６を、図３の左回りの回転方向に付勢した状態で保持され、巻回部９ａが回転体６の筒部６ｄの外周に挿通されると共に、第１のアーム部９ｂが回転体６の係止部６ｈと突出部６ｋの間にで係止され、第２のアーム部９ｃが筐体１の当接部１ｆに形成された細長の凹部内に収納されて、組み込む状態において常時、第１、第２のアーム部９ｂ、９ｃが近接する方向に撓められて、係止された状態になっている。
【００２９】
このように組み込まれたねじりバネ９によって、回転体６は回転方向に付勢され、初期状態において位置が決まっている。即ち、第１のアーム部９ｂによって突出部６ｋが付勢され、回転体６に回転方向の荷重が加わり、巻回部９ａの近傍に位置する回転体６の縁部が当接部１ｆの端部１ｍに当接し、それ以上の回転が規制されている状態になっている。そして、この初期状態においては、磁石７から回転中心たる筒部６ｄを挟んだ反対側に位置する係合部６ｍが、開口部１ｅから外方に向かって突出した状態となっている。そして、回転体６が押圧されると、ねじりバネ９の付勢力に抗して回転体６が収納部１ｃに収まる方向に回転し、押圧力が解除されると、ねじりバネ９の付勢力によって、当接部１ｆの端部１ｍに当接するまで回転体６が戻されて初期状態に復帰するようになっている。このようにねじりバネ９が設けられているので、回転体６に常時テンションがかかっているので、回転体６は回転方向に常時ガタがない状態になっている。
【００３０】
また、回転体６の初期状態においては、ホールＩＣ３の検知する磁束密度は、図７の−αから＋αの範囲外になっており、本実施の形態では−αより小さい値となっている。そして、回転体６が回転すると、磁束密度が急激に大きくなってその値は＋αより大きくなり、ホールＩＣ３がＯＮとなる。また、回転体６が初期状態に戻ると、磁束密度が急激に小さくなってホールＩＣ３がＯＦＦとなる。
【００３１】
カバー部材１０は、板厚の薄い金属板を折り曲げたものから構成され、平板を凹状に折り曲げて形成された基部１０ａと、該基部１０ａの端部から互いに離れる方向に延びると共に、通孔１０ｃを有する一対の取付片１０ｂとを有する。このカバー部材１０は、筐体１を基部１０ａが囲むようにして筐体１に取り付けられ、筐体１に形成されたスナップ爪１ｎに基部１０ａがスナップ結合されて、筐体１に確実に固定される。そして、このカバー部材１０と筐体１とでケーシングＫが構成されている。
【００３２】
本発明のポジションセンサＳは上記のような構成を有し、シート位置検出用のポジションセンサとして使用され、次にその取付状態、及び動作について図８〜図１０に基づいて説明すると、シート１１は座板１１ａと、背もたれ１１ｂとを有する汎用のシートからなり、自動車の室内に設置されるものである。第１のレール１２は、Ｌ字状の細長の金属材が２つ重ねられたものから構成され、上下方向に延びる基部１２ａと、該基部１２ａの下端部からコ字状に折り曲げられて形成された一対の折曲部１２ｂとを有し、この第１のレール１２は、座板１１ａの下面に一対取り付けられている。このシート１１と第１のレール１２とで可動部材が構成されている。そして、一方の第１のレール１２の基部１２ａの側壁には、本発明のポジションセンサＳのカバー部材１０の通孔１０ｃにボルト（図示せず）が挿通されてナット（図示せず）で締結されて、ポジションセンサＳが固定されている。このようにポジションセンサＳが取り付けられると、シート１１の下方に回転体６の係合部６ｍが突出した状態になる。
【００３３】
第２のレール１３は、Ｕ字状の細長の金属材から構成され、平板状の基部１３ａと、該基部１３ａの両端から上方に折り曲げられて形成された折曲部１３ｂとを有し、この第２のレール１３は、自動車の室内の床面に一対所望の固定手段で固定され、固定部材を構成している。
【００３４】
このような構成の第２のレール１３には、第１のレール１２が移動可能に組み込まれ、この組み込みは折曲部１２ｂと折曲部１３ｂとが組み合わされることによってなされる。そして、シート１１が第２のレール１３上でスライド移動可能に保持される。
【００３５】
そして、シート１１がスライド移動すると、該移動に伴って、シートポジションセンサＳが移動し、図９に示すように、床面側に突出した係合部６ｍが、第２のレール１３の先端部１３ｃに当接して、押圧されると共に、図１０に示すように、折曲片１３ｂの平坦部からなる頂面１３ｄに乗り上がることで、回転体６が回転し、磁石７の位置が移動する。磁石７の位置が移動すると、ホールＩＣ３の出力の切換が行われて、引き出し部５からの信号が切換わり、エアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。この時、ねじりバネ９は、第１、第２のアーム部９ｂ、９ｃが互いに近づくように縮められる。なお、係合部６ｍが一旦頂面１３ｄに乗り上がると、シート１１が移動しても、係合部６ｍは頂面１３ｄ上を摺動するのみなので、これ以上の回転体６の回転はなされない。なお、第２のレール１３が回転体６と当接しない初期状態においては、回転体６の係合部６ｍが第２のレール１３と反対側（図１０中左方）に傾斜しているので、先端部１３ｃが図１０中右方から当接した際に、スムーズに回転する。
【００３６】
次に、シート１１が反対方向にスライド移動し、係合部６ｍが第２のレール１３の先端部１３ｃに位置すると、ねじりバネ９の付勢力によって回転体６が回転し、初期状態に復帰する。そして、磁石７が位置が移動することで、ホールＩＣ３の出力の切換が行われて、引き出し部５からの信号が切換わり、エアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。
【００３７】
ホールＩＣ３の切換について更に説明すると、係合部６ｍが第２のレール１３の先端部１３ｃに押圧されて、頂面１３ｄに乗り上がると、上述の様に、回転体６が所定の角度のみ回転して、その回転の間にホールＩＣ３が切換ってＯＮとなる。このとき、磁束密度が大きくなるように変化するが、回転体６の回転が止まると磁束密度の変化が止まり、ホールＩＣ３がＯＮのままとなり、シート１１を末端までスライド移動させてもこの値で安定する。また、回転体６が初期状態に復帰すると、磁束密度が小さくなって、回転体６の回転が止まると、ホールＩＣ３がＯＦＦとなってこのまま安定し、この方向にシート１１を末端までスライド移動させてもこの値で安定する。即ち、回転体６の時計回り、反時計回りの回転で、ホールＩＣ３の切換が一回のみ行われるようになっている。このようにすることで、シート１１が一定の地点より、前方側か後方側に位置するかで、ホールＩＣ３の状態を異ならせることができ、エアバックの調節が適切に行われる。
【００３８】
本発明のポジションセンサは、上記説明に限られないことはいうまでもなく、図５に示すように、径方向に着磁された第１、第２の磁石７ａ、７ｂを並んで配置して、磁電変換部としてＧＭＲ(Giant Magneto Resistence )素子等のＭＲ素子を実装したＩＣを使用したものであってもよい、このときＭＲ素子の感磁面は、磁石７と対向する面と直交する面、即ち、カバー部材１０の基部１０ａと対向する面とするのが良い。このようにすることで、ＧＭＲ素子の感磁面と平行な面におけるＧＭＲ素子に対する磁力線の向きを急激に変えることができるので、この磁電変換部のＧＭＲ素子が有するヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００３９】
また、本発明のポジションセンサの変形例について、図１１、１２に基づいて説明すると、磁石１５は、周方向に着磁されており、回転体６のはめ込み部６ｆ内に埋め込まれ、スナップ爪６ｇによって固定されている。そして、図１２に示すように、磁力線の水平成分が強くなるようになっている。また、磁電変換部１６にはＧＭＲ(Giant Magneto Resistence )素子等のＭＲ素子を実装したＩＣを使用しており、この磁電変換部１６は、感磁面が磁石１５と対向する面となっており、磁力線の水平成分を検知するようになっている。このようにすることで、磁電変換部１６に磁力線の素子の水平成分を集中させることができ、磁束密度の傾きを大きくすることができるので、この磁電変換部１６のＭＲ素子が有するヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のポジションセンサは、ケーシングと、回転体と、該回転体に保持された磁石と、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、回転体は磁石の磁力が磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成としたため、回転体を用いるという簡単な構成で磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われるポジションセンサを提供できる。また、回転体を組み込むだけなので、構造が簡単であり、精度を確保できる。
【００４１】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部はホール素子を有し、磁石は少なくとも回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は径方向に着磁されると共に、第１の磁石の回転体の外周面側の磁極と、第２の磁石の回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置した構成としたため、磁力の弱い磁石を用いることができ、金属屑等が付着する恐れがなく、また、安価なポジションセンサを提供できる。また、磁石の磁力が弱くても磁束密度傾きを大きくすることができ、磁電変換部のヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４２】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部は磁石に対向する面と直交する面に感磁面を有するＭＲ素子を有し、磁石は少なくとも回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は径方向に着磁されると共に、第１の磁石の回転体の外周面側の磁極と、第２の磁石の回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置した構成としたため、磁力の弱い磁石を用いることができ、金属屑等が付着する恐れがなく、また、安価なポジションセンサを提供できる。また、磁石の磁力が弱くても磁束密度傾きを大きくすることができ、磁電変換部のヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４３】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部は第１の切換値と、第１の切換値とは異なる第２の切換値とを有し、ケーシングには回転体を回転付勢する付勢部材が設けられ、ケーシングは回転体が当接する当接部を有し、回転体は初期状態において付勢部材によって当接部に付勢され、この初期状態で、磁電変換部が検知する磁界強度が第１、第２の切換値の範囲外になっている構成としたため、回転体の付勢部材に抗する回転で出力が切り替わり、付勢部材の復帰力による回転体の回転で出力が切換る構成を、簡単に実現できる。
【００４４】
また、本発明のポジションセンサのケーシングはシートに取り付けられる第１のレールに保持され、シートは移動可能に保持されており、回転体は磁石から回転中心を挟んだ反対側に係合部を有し、シートの移動に伴ってケーシングが移動し、回転体の係合部が第２のレールに押圧されて回転体が回転する構成としたため、本発明のポジションセンサをシートポジションセンサとして、簡単な構成で用いることができる。
【００４５】
また、本発明のポジションセンサの第２のレールはケーシングの移動方向に平坦部を有し、回転体の係合部が平坦部上を摺動することで、回転体の回転角度が制限される構成としため、ストッパなしで回転体の回転角度の規制ができ、簡単で、小型化を図る構成で、一方向の移動で磁電変換部の出力の切換が１回のみ行われるポジションセンサをシートポジションセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポジションセンサの正面図
【図２】本発明のポジションセンサの斜視図
【図３】本発明のポジションセンサの要部断面図
【図４】図１の４−４線における断面図
【図５】本発明のポジションセンサの要部拡大図
【図６】本発明のポジションセンサ磁石の磁界を示す図
【図７】Ａ：本発明のポジションセンサの磁電変換部と磁束密度との関係を示すグラフ
Ｂ：本発明のポジションセンサの磁電変換部に用いられる磁電変換素子と磁束密度との関係を示すグラフ
【図８】本発明のポジションセンサの取付状態を示す斜視図
【図９】本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図
【図１０】本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図
【図１１】本発明のポジションセンサの変形例を示す要部拡大図
【図１２】本発明のポジションセンサの変形例の磁石の磁界を示す図
【図１３】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す斜視図
【図１４】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す拡大斜視図
【図１５】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す要部断面図
【図１６】従来のシートポジションセンサの要部断面図
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 基体
１ｂ 凹部
１ｃ 収納部
１ｄ 壁部
１ｅ 開口部
１ｆ 当接部
１ｇ 係止部
１ｈ 軸部
１ｋ 窪み部
１ｍ 端部
１ｎ スナップ爪
２ 基板
３ 磁電変換部（ホールＩＣ）
４ ヨーク
５ 引き出し部
６ 回転体
６ａ 基部
６ｂ 第１の凹部
６ｃ 第２の凹部
６ｄ 筒部
６ｅ 貫通孔
６ｆ はめ込み部
６ｇ スナップ爪
６ｈ 係止部
６ｋ 突出部
６ｍ 係合部
７ 磁石
８ ピン
９ ねじりバネ
９ａ 巻回部
９ｂ 第１のアーム部
９ｃ 第２のアーム部
１０ カバー部材
１１ シート（可動部材）
１２ 第１のレール（可動部材）
１３ 第２のレール（固定部材）
１５ 磁石
１６ 磁電変換部
Ｋ ケーシング
Ｓ シートポジションセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のシートの位置検出に用いられ、エアバックの膨脹等を制御するのに用いられるポジションセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のポジションセンサの図面を説明すると、図１３は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す斜視図、図１４は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す拡大斜視図、図１５は従来のポジションセンサが取り付けられた状態を示す要部断面図、図１６は従来のポジションセンサの要部断面図である。
【０００３】
従来のポジションセンサを図１３〜図１６に基づいて説明すると、第１のレール５１は、金属板を略Ｕ字状に折り曲げられたものから構成され、シート６０の下面の両側に一対固定されている。遮蔽板５４は、金属板をＬ字状に折り曲げられたものから構成され、細長い平板状の基部５４ａと、該基部５４ａの端部から下方に折り曲げられて形成された側壁部５４ｂとを有し、基部５４ａが第１のレール５１に固定されて、この遮蔽板５４は第１のレール５１と共にスライド移動可能となっている。
【０００４】
第２のレール５２は、金属板を略Ｕ字状に折り曲げられたものから構成され、図１５に示すように第１のレール５１と逆凸状を形成するように組み合わされている。この第２のレール５２は、Ｌ字状に折り曲げられた保持脚５３によって車両の室内の床面に固定されている。
【０００５】
ポジションセンサ５５は、合成樹脂の成型品からなり、Ｕ字状に形成された基体５５ａと、該基体５５ａの第１の側壁部５５ｂに埋設された矩形状の磁石５６と、第１の側壁部５５ｂに対向して形成された第２の側壁部５５ｃに埋設されると共に、磁石５６と対向する矩形状のホールＩＣ５７とを有している。磁石５６は、例えばサマリウム，コバルト等の数１００ｍＴ（ミリテスラ）の強力なものが用いられている。そして、このポジションセンサ５５は、ステー５８によって第２のレール５２に取り付けられている。
【０００６】
ポジションセンサ５５が取り付けられると、第１、第２の側壁部５５ｂ、５５ｃの間隙５５ｄに遮蔽板５４の側壁部５４ｂが出入り可能となり、遮蔽板５４が間隙５５ｄ内に位置すると、磁石５６によって形成された磁界が該遮蔽板５４によって遮られ、ホールＩＣ５７が受ける磁束密度が低下して、ホールＩＣ５７の出力の切換が行われるようになっている。
【０００７】
従来のポジションセンサ５５は、上記のような構成、取付状態となり、次にその動作について説明すると、シート６０が移動すると、遮蔽板５４がポジションセンサ５５の間隙５５ｄに進入し、ホールＩＣ５７の出力の切換が行われてＯＦＦになり、該信号の切換によって例えばエアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。そして、このままシート６０が最大範囲まで移動しても遮蔽板５４は間隙５５ｄに位置しており、ホールＩＣ５７はＯＦＦ状態を維持したままである。次に、シート６０が反対方向に移動すると、遮蔽板５４が間隙５５ｄから退出し、磁束密度が上昇してホールＩＣ５７がＯＮになり、エアバックの調節が行われる。そして、このままシート６０が移動しても磁束密度は変化しないので、ホールＩＣ５７はＯＮ状態を維持している。即ち、ホールＩＣ５７切換地点を基準として、シート６０が前方側にあるのか後方側にあるのかを検出しているのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポジションセンサ５５は、上記のような構成、取付状態、動作をなすが、遮蔽板５４を間隙５５ｄに出入りする構成をとっているので、構造が複雑になり、組み込み状態によっては精度が落ちることがあるので、部品に大きな性能的余裕を持たせる必要があり部品が高価になってしまうという問題がある。さらに、磁石５６が非常に強いので、金属屑等が磁石５６に付着して、磁界の変化が起こり、適切な位置でホールＩＣ５７の切換が行われずに、性能が悪化し、信頼性に欠けるという問題がある。また、磁石５６とホールＩＣ５７間の間隙５５ｄがあるため、両者間に必然的に距離ができてしまうので、磁石５６の素材を非常に強いものにしなければならず、高価になってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、回転体を用いることによって簡単な構成、且つ安価に、対象物が基準から一方向にあるのか他方向にあるのかを検出するポジションセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段として、本発明のポジションセンサは、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面に感磁面を有するホール素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成とした。
【００１１】
また、第２の解決手段として、本発明のポジションセンサは、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面と直交する面に感磁面を有するＭＲ素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成とした。
【００１３】
また、第３の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記磁電変換部はＯＦＦからＯＮになる第１の切換値と、ＯＮからＯＦＦになる切換値で前記第１の切換値とは異なる第２の切換値とを有し、前記ケーシングには前記回転体を回転付勢する付勢部材が設けられ、前記ケーシングは前記回転体が当接する当接部を有し、前記回転体は初期状態において前記付勢部材によって前記当接部に付勢され、この初期状態で、前記磁電変換部が検知する磁界強度が前記第１、第２の切換値の範囲外になっている構成とした。
【００１４】
また、第４の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記ケーシングはシートに取り付けられる第１のレールに保持され、前記シートは前記第１のレールが第２のレールに組み合わされることで移動可能に保持されており、前記回転体は前記磁石から回転中心を挟んだ反対側に係合部を有し、前記シートの移動に伴って前記ケーシングが移動し、前記回転体の前記係合部が前記第２のレールに押圧されて前記回転体が回転する構成とした。
【００１５】
また、第５の解決手段として、本発明のポジションセンサの前記第２のレールは前記ケーシングの移動方向に平坦部を有し、前記回転体の前記係合部が前記平坦部上を摺動することで、前記回転体の回転角度が制限される構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のポジションセンサの図面について説明すると、図１は本発明のポジションセンサの正面図、図２は本発明のポジションセンサの斜視図、図３は本発明のポジションセンサの要部断面図、図４は図１の４−４線における断面図、図５は本発明のポジションセンサの要部拡大図、図６は本発明のポジションセンサ磁石の磁界を示す図、図７Ａは本発明のポジションセンサの磁電変換部と磁束密度との関係を示すグラフ、図７Ｂは本発明のポジションセンサの磁電変換部に用いられる磁電変換素子と磁束密度との関係を示すグラフ、図８は本発明のポジションセンサの取付状態を示す斜視図、図９、図１０は本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図、図１１は本発明のポジションセンサの変形例を示す要部拡大図、図１２は本発明のポジションセンサの変形例の磁石の磁界を示す図である。
【００１７】
本発明のポジションセンサを図１〜図９に基づいて説明すると、筐体１は矩形状の合成樹脂の成型品からなり、矩形状の基体１ａと、この基体１ａ側面において、長手方向に延びて形成された凹部１ｂと、この凹部１ｂに近傍に設けられると共に、凹部１ｂより長手方向に短い凹部からなる収納部１ｃとを有している。また、この収納部１ｃと凹部１ｂとの間には壁部１ｄが形成されており、該壁部１ｄは窪み部１ｋを有し、その部分の板厚が薄くなっている。また、収納部１ｃは下方に開放する開口部１ｅを有し、この開口部１ｅは基体１ａの外縁において、長手方向に延びる当接部１ｆによって一部が塞がれている。なお、凹部１ｂの内壁面には凹条からなる係止部１ｇが形成されている共に、収納部１ｃの偏心位置には外方に向かって突出する軸部１ｈが形成されている。
【００１８】
基板２は矩形状の絶縁基板からなり、凹部１ｂの係止部１ｇに嵌合された状態で固定されている。磁電変換部たるホールＩＣ３は、ホール素子及びアンプ、コンパレータ等の各種の電気部品が実装されてＩＣとして構成され、略矩形状を呈し、Ｌ字状の端子３ａが取り付けられている。このホールＩＣ３は、基板２の下面に配置され、端子３ａが該基板２に半田付けされている。なお、ホール素子の感磁面は、図５において下方を向いている。
【００１９】
ヨーク４は、軟鉄からなる矩形状を呈し、凹部１ｂを形成する基体１ａに形成された凹部にはめられると共に、接着剤等の固定手段で筐体１に固定されている。
【００２０】
引き出し部５は、引き出し線５ａと、該引き出し線５ａが貫通する通孔を有するゴムブッシュ５ｂとを有し、引き出し線５ａの一端の芯線部分が基板２に接続され、ゴムブッシュ５ｂが筐体１の基体１ａにはめ込まれて、引き出し線５ａが外方に延出するようになっている。
【００２１】
回転体６は、合成樹脂の成型品からなり、略長方形状を呈する基部６ａと、基部６ａの中央部付近に形成された第１の凹部６ｂと、この第１の凹部６ｂに近接して形成された第２の凹部６ｃとを有する。また、第１の凹部６ｂの中心からずれた偏心位置から側方に向かって円筒状の筒部６ｄが形成され、該筒部６ｄは基部６ａを左右方向に貫通する貫通孔６ｅを有している。また、第１の凹部６ｂの縁部近傍には弓状の突出部６ｋが形成され、該突出部６ｋは弓状の凹部からなるはめ込み部６ｆを有し、このはめ込み部６ｆの両端には一対のスナップ爪６ｇが突出するように形成され、スナップ爪６ｇの近傍にはＬ字状の係止部６ｈが設けられている。
【００２２】
磁石７は、周方向に並んで配置される第１の磁石７ａと第２の磁石７ｂとで構成され、第１の磁石７ａは、フェライト等の数１０ｍＴ（ミリテスラ）の汎用磁石からなると共に、湾曲して略扇状をなしており、径方向に着磁され、径方向にＮ極、Ｓ極が形成されている。第２の磁石７ｂも、フェライト等の数１０ｍＴ（ミリテスラ）の汎用磁石からなると共に、湾曲して略扇状をなしており、径方向に着磁され、径方向にＮ極、Ｓ極が形成されている。なお、この第１の磁石７ａと第２の磁石７ｂは周方向で離れて配置されていても良い。
【００２３】
この第１、第２の磁石７ａ、７ｂは、図５に示すように、回転体６のはめ込み部６ｆ内に埋め込まれ、回転体６の外周面側の磁極が異なるように互いに近接した状態で配置され、スナップ爪６ｇによって固定されている。このように第１、第２の磁石７ａ、７ｂは径方向に着磁されているので、図６に示すように、回転体６の径方向である垂直方向の成分が強い磁界が発生する。
【００２４】
このような構成をした回転体６は、筒部６ｄの貫通孔６ｅ内に筐体１の軸部１ｈが挿通されて、筐体１に回転可能に保持されている。さらに、抜け止め用のピン８が軸部１ｈに挿通されると共に、ピン８の先端がカシメられて回転体６の固定が確実なものとなっている。そして、回転体６が回転すると、ホール素子が検知する磁束密度が変化して、ホールＩＣ３が所与の磁束密度に達した時に切換わるようになっている。また、磁石７に対向して、ヨーク４が配置されているので、磁界がヨーク４側に引き寄せられて磁力線の垂直成分が、更に強くなるようになっており、ホール素子が検知する磁束密度の回転角度に対する変化の割合が大きくなり、ホールＩＣ３の出力切換が所定の位置で行われるようになっている。
【００２５】
具体的に説明すると、ホールＩＣ３に設けられたホール素子は、図７Ｂに示すように、検知する磁束密度が＋αの時に電圧値がＨｉになり、検知する磁束密度が−αの時に電圧値がＬｏになるようなヒステリシスを有している。そして、この電圧値をコンパレータにかけて、電圧値がＨｉのときは出力がＯＮになり、電圧値がＬｏのときは出力がＯＦＦになるようになっている。すなわち、ホールＩＣ３は、図７Ａに示すように、ＯＦＦからＯＮになるときの磁束密度（＋α）とＯＮからＯＦＦになるときの磁束密度（−α）とが異なっており、一定のヒステリシスを有するようになっている。
【００２６】
そして、磁石の磁束密度の変化が、任意の傾きを有するＭ１の時、出力の切換の回転角度のズレが、Ｗ１と大きくなって、回転体６をＯＦＦからＯＮになる回転角度と、ＯＮからＯＦＦになる回転角度の違いが大きくなって、ヒステリシスの影響が大きくなり、所定の位置で出力切換を行うことが困難となる。一方、本発明のように磁石７の配置等を工夫して、磁束密度の変化の傾きをＭと大きくすると、出力の切換の回転角度のズレが、Ｗと小さくなって、ヒステリシスの影響を小さくすることができ、ホールＩＣ３の出力の切換を狭い回転角度で行うことが可能になり、切換位置の精度を高めることができる。
【００２７】
また、壁部１ｄにおける磁石７とホールＩＣ３との間の部分には窪み部１ｋが形成されており、磁石７とホールＩＣ３との距離が近接したものとなっている。また、磁石７を収納する収納部１ｃと、ホールＩＣ３を収納する凹部１ｂとを異なる空間とすることができるので、開口部１ｅから異物が侵入したとしても、ホールＩＣ３や回路部分に付着することはなく、ショートの危険がない。
【００２８】
付勢部材たるねじりバネ９は、巻回部９ａと該巻回部９ａの両端部から延びた第１のアーム部９ｂと、第２のアーム部９ｃとを有している。このねじりバネ９は回転体６を、図３の左回りの回転方向に付勢した状態で保持され、巻回部９ａが回転体６の筒部６ｄの外周に挿通されると共に、第１のアーム部９ｂが回転体６の係止部６ｈと突出部６ｋの間にで係止され、第２のアーム部９ｃが筐体１の当接部１ｆに形成された細長の凹部内に収納されて、組み込む状態において常時、第１、第２のアーム部９ｂ、９ｃが近接する方向に撓められて、係止された状態になっている。
【００２９】
このように組み込まれたねじりバネ９によって、回転体６は回転方向に付勢され、初期状態において位置が決まっている。即ち、第１のアーム部９ｂによって突出部６ｋが付勢され、回転体６に回転方向の荷重が加わり、巻回部９ａの近傍に位置する回転体６の縁部が当接部１ｆの端部１ｍに当接し、それ以上の回転が規制されている状態になっている。そして、この初期状態においては、磁石７から回転中心たる筒部６ｄを挟んだ反対側に位置する係合部６ｍが、開口部１ｅから外方に向かって突出した状態となっている。そして、回転体６が押圧されると、ねじりバネ９の付勢力に抗して回転体６が収納部１ｃに収まる方向に回転し、押圧力が解除されると、ねじりバネ９の付勢力によって、当接部１ｆの端部１ｍに当接するまで回転体６が戻されて初期状態に復帰するようになっている。このようにねじりバネ９が設けられているので、回転体６に常時テンションがかかっているので、回転体６は回転方向に常時ガタがない状態になっている。
【００３０】
また、回転体６の初期状態においては、ホールＩＣ３の検知する磁束密度は、図７の−αから＋αの範囲外になっており、本実施の形態では−αより小さい値となっている。そして、回転体６が回転すると、磁束密度が急激に大きくなってその値は＋αより大きくなり、ホールＩＣ３がＯＮとなる。また、回転体６が初期状態に戻ると、磁束密度が急激に小さくなってホールＩＣ３がＯＦＦとなる。
【００３１】
カバー部材１０は、板厚の薄い金属板を折り曲げたものから構成され、平板を凹状に折り曲げて形成された基部１０ａと、該基部１０ａの端部から互いに離れる方向に延びると共に、通孔１０ｃを有する一対の取付片１０ｂとを有する。このカバー部材１０は、筐体１を基部１０ａが囲むようにして筐体１に取り付けられ、筐体１に形成されたスナップ爪１ｎに基部１０ａがスナップ結合されて、筐体１に確実に固定される。そして、このカバー部材１０と筐体１とでケーシングＫが構成されている。
【００３２】
本発明のポジションセンサＳは上記のような構成を有し、シート位置検出用のポジションセンサとして使用され、次にその取付状態、及び動作について図８〜図１０に基づいて説明すると、シート１１は座板１１ａと、背もたれ１１ｂとを有する汎用のシートからなり、自動車の室内に設置されるものである。第１のレール１２は、Ｌ字状の細長の金属材が２つ重ねられたものから構成され、上下方向に延びる基部１２ａと、該基部１２ａの下端部からコ字状に折り曲げられて形成された一対の折曲部１２ｂとを有し、この第１のレール１２は、座板１１ａの下面に一対取り付けられている。このシート１１と第１のレール１２とで可動部材が構成されている。そして、一方の第１のレール１２の基部１２ａの側壁には、本発明のポジションセンサＳのカバー部材１０の通孔１０ｃにボルト（図示せず）が挿通されてナット（図示せず）で締結されて、ポジションセンサＳが固定されている。このようにポジションセンサＳが取り付けられると、シート１１の下方に回転体６の係合部６ｍが突出した状態になる。
【００３３】
第２のレール１３は、Ｕ字状の細長の金属材から構成され、平板状の基部１３ａと、該基部１３ａの両端から上方に折り曲げられて形成された折曲部１３ｂとを有し、この第２のレール１３は、自動車の室内の床面に一対所望の固定手段で固定され、固定部材を構成している。
【００３４】
このような構成の第２のレール１３には、第１のレール１２が移動可能に組み込まれ、この組み込みは折曲部１２ｂと折曲部１３ｂとが組み合わされることによってなされる。そして、シート１１が第２のレール１３上でスライド移動可能に保持される。
【００３５】
そして、シート１１がスライド移動すると、該移動に伴って、シートポジションセンサＳが移動し、図９に示すように、床面側に突出した係合部６ｍが、第２のレール１３の先端部１３ｃに当接して、押圧されると共に、図１０に示すように、折曲片１３ｂの平坦部からなる頂面１３ｄに乗り上がることで、回転体６が回転し、磁石７の位置が移動する。磁石７の位置が移動すると、ホールＩＣ３の出力の切換が行われて、引き出し部５からの信号が切換わり、エアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。この時、ねじりバネ９は、第１、第２のアーム部９ｂ、９ｃが互いに近づくように縮められる。なお、係合部６ｍが一旦頂面１３ｄに乗り上がると、シート１１が移動しても、係合部６ｍは頂面１３ｄ上を摺動するのみなので、これ以上の回転体６の回転はなされない。なお、第２のレール１３が回転体６と当接しない初期状態においては、回転体６の係合部６ｍが第２のレール１３と反対側（図１０中左方）に傾斜しているので、先端部１３ｃが図１０中右方から当接した際に、スムーズに回転する。
【００３６】
次に、シート１１が反対方向にスライド移動し、係合部６ｍが第２のレール１３の先端部１３ｃに位置すると、ねじりバネ９の付勢力によって回転体６が回転し、初期状態に復帰する。そして、磁石７が位置が移動することで、ホールＩＣ３の出力の切換が行われて、引き出し部５からの信号が切換わり、エアバック（図示せず）の膨脹時の気体の流出量を変更し、エアバックの調節が行われる。
【００３７】
ホールＩＣ３の切換について更に説明すると、係合部６ｍが第２のレール１３の先端部１３ｃに押圧されて、頂面１３ｄに乗り上がると、上述の様に、回転体６が所定の角度のみ回転して、その回転の間にホールＩＣ３が切換ってＯＮとなる。このとき、磁束密度が大きくなるように変化するが、回転体６の回転が止まると磁束密度の変化が止まり、ホールＩＣ３がＯＮのままとなり、シート１１を末端までスライド移動させてもこの値で安定する。また、回転体６が初期状態に復帰すると、磁束密度が小さくなって、回転体６の回転が止まると、ホールＩＣ３がＯＦＦとなってこのまま安定し、この方向にシート１１を末端までスライド移動させてもこの値で安定する。即ち、回転体６の時計回り、反時計回りの回転で、ホールＩＣ３の切換が一回のみ行われるようになっている。このようにすることで、シート１１が一定の地点より、前方側か後方側に位置するかで、ホールＩＣ３の状態を異ならせることができ、エアバックの調節が適切に行われる。
【００３８】
本発明のポジションセンサは、上記説明に限られないことはいうまでもなく、図５に示すように、径方向に着磁された第１、第２の磁石７ａ、７ｂを並んで配置して、磁電変換部としてＧＭＲ(Giant Magneto Resistence )素子等のＭＲ素子を実装したＩＣを使用したものであってもよい、このときＭＲ素子の感磁面は、磁石７と対向する面と直交する面、即ち、カバー部材１０の基部１０ａと対向する面とするのが良い。このようにすることで、ＧＭＲ素子の感磁面と平行な面におけるＧＭＲ素子に対する磁力線の向きを急激に変えることができるので、この磁電変換部のＧＭＲ素子が有するヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００３９】
また、本発明のポジションセンサの変形例について、図１１、１２に基づいて説明すると、磁石１５は、周方向に着磁されており、回転体６のはめ込み部６ｆ内に埋め込まれ、スナップ爪６ｇによって固定されている。そして、図１２に示すように、磁力線の水平成分が強くなるようになっている。また、磁電変換部１６にはＧＭＲ(Giant Magneto Resistence )素子等のＭＲ素子を実装したＩＣを使用しており、この磁電変換部１６は、感磁面が磁石１５と対向する面となっており、磁力線の水平成分を検知するようになっている。このようにすることで、磁電変換部１６に磁力線の素子の水平成分を集中させることができ、磁束密度の傾きを大きくすることができるので、この磁電変換部１６のＭＲ素子が有するヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のポジションセンサは、ケーシングと、回転体と、該回転体に保持された磁石と、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、回転体は磁石の磁力が磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われる構成としたため、回転体を用いるという簡単な構成で磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われるポジションセンサを提供できる。また、回転体を組み込むだけなので、構造が簡単であり、精度を確保できる。
【００４１】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部はホール素子を有し、磁石は少なくとも回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は径方向に着磁されると共に、第１の磁石の回転体の外周面側の磁極と、第２の磁石の回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置した構成としたため、磁力の弱い磁石を用いることができ、金属屑等が付着する恐れがなく、また、安価なポジションセンサを提供できる。また、磁石の磁力が弱くても磁束密度傾きを大きくすることができ、磁電変換部のヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４２】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部は磁石に対向する面と直交する面に感磁面を有するＭＲ素子を有し、磁石は少なくとも回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は径方向に着磁されると共に、第１の磁石の回転体の外周面側の磁極と、第２の磁石の回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置した構成としたため、磁力の弱い磁石を用いることができ、金属屑等が付着する恐れがなく、また、安価なポジションセンサを提供できる。また、磁石の磁力が弱くても磁束密度傾きを大きくすることができ、磁電変換部のヒステリシスの影響を小さくすることができる。
【００４３】
また、本発明のポジションセンサの磁電変換部は第１の切換値と、第１の切換値とは異なる第２の切換値とを有し、ケーシングには回転体を回転付勢する付勢部材が設けられ、ケーシングは回転体が当接する当接部を有し、回転体は初期状態において付勢部材によって当接部に付勢され、この初期状態で、磁電変換部が検知する磁界強度が第１、第２の切換値の範囲外になっている構成としたため、回転体の付勢部材に抗する回転で出力が切り替わり、付勢部材の復帰力による回転体の回転で出力が切換る構成を、簡単に実現できる。
【００４４】
また、本発明のポジションセンサのケーシングはシートに取り付けられる第１のレールに保持され、シートは移動可能に保持されており、回転体は磁石から回転中心を挟んだ反対側に係合部を有し、シートの移動に伴ってケーシングが移動し、回転体の係合部が第２のレールに押圧されて回転体が回転する構成としたため、本発明のポジションセンサをシートポジションセンサとして、簡単な構成で用いることができる。
【００４５】
また、本発明のポジションセンサの第２のレールはケーシングの移動方向に平坦部を有し、回転体の係合部が平坦部上を摺動することで、回転体の回転角度が制限される構成としため、ストッパなしで回転体の回転角度の規制ができ、簡単で、小型化を図る構成で、一方向の移動で磁電変換部の出力の切換が１回のみ行われるポジションセンサをシートポジションセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポジションセンサの正面図
【図２】本発明のポジションセンサの斜視図
【図３】本発明のポジションセンサの要部断面図
【図４】図１の４−４線における断面図
【図５】本発明のポジションセンサの要部拡大図
【図６】本発明のポジションセンサ磁石の磁界を示す図
【図７】Ａ：本発明のポジションセンサの磁電変換部と磁束密度との関係を示すグラフ
Ｂ：本発明のポジションセンサの磁電変換部に用いられる磁電変換素子と磁束密度との関係を示すグラフ
【図８】本発明のポジションセンサの取付状態を示す斜視図
【図９】本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図
【図１０】本発明のポジションセンサの動作を説明するための説明図
【図１１】本発明のポジションセンサの変形例を示す要部拡大図
【図１２】本発明のポジションセンサの変形例の磁石の磁界を示す図
【図１３】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す斜視図
【図１４】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す拡大斜視図
【図１５】従来のシートポジションセンサが取り付けられた状態を示す要部断面図
【図１６】従来のシートポジションセンサの要部断面図
【符号の説明】
１ 筐体
１ａ 基体
１ｂ 凹部
１ｃ 収納部
１ｄ 壁部
１ｅ 開口部
１ｆ 当接部
１ｇ 係止部
１ｈ 軸部
１ｋ 窪み部
１ｍ 端部
１ｎ スナップ爪
２ 基板
３ 磁電変換部（ホールＩＣ）
４ ヨーク
５ 引き出し部
６ 回転体
６ａ 基部
６ｂ 第１の凹部
６ｃ 第２の凹部
６ｄ 筒部
６ｅ 貫通孔
６ｆ はめ込み部
６ｇ スナップ爪
６ｈ 係止部
６ｋ 突出部
６ｍ 係合部
７ 磁石
８ ピン
９ ねじりバネ
９ａ 巻回部
９ｂ 第１のアーム部
９ｃ 第２のアーム部
１０ カバー部材
１１ シート（可動部材）
１２ 第１のレール（可動部材）
１３ 第２のレール（固定部材）
１５ 磁石
１６ 磁電変換部
Ｋ ケーシング
Ｓ シートポジションセンサ
Claims (5)
- ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面に感磁面を有するホール素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われることを特徴とするポジションセンサ。
- ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に保持された回転体と、該回転体に保持された磁石と、前記ケーシングに保持されると共に、前記磁石に対向して設けられ、所定の磁界強度で出力の切換をする磁電変換部とを備え、前記回転体に弓状の突出部を設け、前記磁石を前記弓状の突出部の外周面に沿って湾曲した略扇状に配置すると共に、前記磁電変換部は前記磁石に対向する面と直交する面に感磁面を有するＭＲ素子を有し、前記磁石は少なくとも前記回転体の周方向に並んで配置された第１の磁石と、第２の磁石とから構成され、この第１、第２の磁石は前記径方向に着磁されると共に、前記第１の磁石の前記回転体の外周面側の磁極と、前記第２の磁石の前記回転体の外周面側の磁極とを異ならしめて、前記第１、第２の磁石を互いに近接した状態で配置し、前記回転体は前記磁石の磁力が前記磁電変換部に及ぶ範囲内の所定角度で回転可能となし、前記回転体の時計方向、或いは反時計方向の回転によって前記磁電変換部の出力の切換が一回のみ行われることを特徴とするポジションセンサ。
- 前記磁電変換部はＯＦＦからＯＮになる第１の切換値と、ＯＮからＯＦＦになる切換値で前記第１の切換値とは異なる第２の切換値とを有し、前記ケーシングには前記回転体を回転付勢する付勢部材が設けられ、前記ケーシングは前記回転体が当接する当接部を有し、前記回転体は初期状態において前記付勢部材によって前記当接部に付勢され、この初期状態で、前記磁電変換部が検知する磁界強度が前記第１、第２の切換値の範囲外になっていることを特徴とする請求項１、又は２に記載のポジションセンサ。
- 前記ケーシングはシートに取り付けられる第１のレールに保持され、前記シートは前記第１のレールが第２のレールに組み合わされることで移動可能に保持されており、前記回転体は前記磁石から回転中心を挟んだ反対側に係合部を有し、前記シートの移動に伴って前記ケーシングが移動し、前記回転体の前記係合部が前記第２のレールに押圧されて前記回転体が回転することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のポジションセンサ。
- 前記第２のレールは前記ケーシングの移動方向に平坦部を有し、前記回転体の前記係合部が前記平坦部上を摺動することで、前記回転体の回転角度が制限されることを特徴とする請求項４に記載のポジションセンサ。
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