JP4066716B2 - 位置検出センサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体の位置を検出する位置検出センサに関し、例えば、自動車のシートの位置を検出するシート位置検出センサとして利用可能な位置検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の位置検出センサとしては、米国特許第６，０５３，５２９号公報に記載されるものがある。この技術においては、車両のシート側のレールに固定されたセンサーフランジと、凹状の磁気センサを備えており、シートの移動に伴って磁気センサの内側にセンサーフランジが通過する構造となっている。ここで、センサーフランジは磁気センサを遮蔽する部分と遮蔽しない部分の２段階の長さをもつ。センサーフランジが磁気センサを遮蔽する場合と遮蔽しない場合で磁気特性が変化するため、磁気センサがＯＮ―ＯＦＦ作動し、シートの位置を検出できるようになっている。
【０００３】
しかし、このような構造では、シートに設置されるセンサーフランジの両側に磁気センサを配置するためのスペースが必要になるため、搭載性が悪い。
【０００４】
これを回避するには、特開０００−３１０６４６号公報に開示されるような、回転センサに使用されるホールＩＣを使用する技術を用いることが考えられる。これは、ホールＩＣと磁石の対を設け、被検出部の接近、非接近をホールＩＣで検出するもので、被検出部材の片側にセンサを配置することができるので、小型化が可能になるものである。
【０００５】
本出願人は、ホールＩＣと磁石を使って車両のシートの位置を検出する技術を特願２００１−３６３４１３号にて出願している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の技術においては、センサと被検出部材との間のギャップを小さくとれるが、上記シートの位置を検出する際には、センサと被検出部材であるセンサーフランジとの間のばらつきが大きくなると、センサ出力が十分得られないため、取り付け精度を向上する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、センサと被検出部材の間の位置関係のばらつきが大きい場合でも検出が可能とし、通常の取り付け方法でも十分な出力を得ることを課題とする。
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、第１のヨークと、該第１のヨークの両側面に対向する磁極が前記ヨークを介して向き合うように置かれた２個の磁石とを備え、前記第１のヨークは前記２個の磁石の磁極面と対面する２つの面の中心を結ぶ線の中点から垂直方向に突出する形状を有する突出部を有し、前記磁石の前記第１のヨークと対向する２つの面の中心を結ぶ線と平行で、かつ前記第１のヨークの突出部とは離間された位置に配置された第２のヨークと、前記第１のヨークの突出部と前記第２のヨークとの間に置かれた磁気検出素子とを更に備え、前記第１および第２のヨークおよび前記２つの磁石とは離間された位置に配置され、かつ前記第１のヨークの突出部の突出方向と平行な方向に移動する磁性体の位置を検出する。
【０００９】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は２個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。
【００１０】
また、第１のヨークと、該第１のヨークの両側面に対向する磁極が前記ヨークを介して向き合うように置かれた２個の磁石とを備え、前記第１のヨークは前記２個の磁石の磁極面と対面する２つの面の中心を結ぶ線の中点から垂直方向に突出する形状を有する突出部を有し、前記磁石の前記第１のヨークと対向する２つの面の中心を結ぶ線と平行で、かつ前記第１のヨークの突出部とは離間された位置に配置された第２のヨークと、前記第１のヨークの突出部と前記第２のヨークとの間に置かれた磁気検出素子とを更に備えた。
【００１１】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は２個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。また、磁力線は第１のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１２】
更に、請求項２に記載のように、前記第２のヨークは、前記第１のヨークの前記磁石と対向する面の幅及び前記磁石の第１のヨークと対面する幅と同じ幅である部分を有するとともに、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突起部を有するようにした。
【００１３】
これによれば、磁力線は第２のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１４】
また、請求項３に記載のように、請求項１に記載した第１組の２つの磁石と第１のヨークと、第１組の２つの磁石の磁極の組み合わせが反対の磁極になるように第２のヨークを介して対面する第２組の２つの磁石を有する第２のヨークを前記第１のヨークと離間して配置し、前記第１のヨークと前記第２のヨークの間に置かれた磁気検出素子とを備えた。
【００１５】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は４個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。請求項１、２の構成に対して、磁石が倍になり、より磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１６】
更に、請求項４に記載のように、請求項３において、前記第１のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有するようにした。
【００１７】
これによれば、磁力線は第１のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１８】
更に、請求項５に記載のように、請求項３ないし請求項４において、前記第２のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有するようにした。
【００１９】
これによれば、磁力線は第２のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施態様）
図１〜４は本発明の第１の実施形態に係る位置検出センサの部分断面図を示すものである。
【００２１】
図１及び２において、ケース１０はコネクタ部１１を備える。コネクタ部１１は端子１２及び１３を有し、後述する磁気検出素子の出力を図示しないワイヤハーネスを通して電子制御回路等に送信できるようになっている。ケース１０の内部には、２個の対抗する極をもつ磁石１４及び１５が設けられている。磁石１４及び１５の間には第１ヨーク１６の基礎部１７が置かれている。この基礎部１７から、２個の磁石の間を結ぶ線の中心から垂直方向に離れた位置まで伸びる突起部１８が延びている。更にその先には、所定量だけ離間して第２ヨーク２０が置かれている。第１ヨーク１６、第２ヨーク２０はそれぞれ磁性材でできている。第２ヨーク２０は、磁石１４及び１５の間の図示上下の高さと同じ高さになっている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク２０の間に間隙には磁気検出素子１９が置かれている。磁気検出素子１９は磁束密度を検出できるもので、ホールＩＣなどを使用している。磁気検出素子１９は突起部１８の延長方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。
【００２２】
図３、図４に示すように、磁石１４及び第２ヨーク２０の図示上方に、スライドして移動可能な被検出部材２１が設けられている。被検出部材２１は磁性材である。この被検出部材２１は、図示しないが、シートの位置を検出する場合には、センサーフランジの一部を突出させるか、または切り欠いたり、穴を明けて形成する。センサーフランジをシートに固定する場合はセンサを車体に固定させるが、この逆であってもかまわない。
【００２３】
図３は被検出部材２１が遠ざかった場合、図４は被検出部材２１が近接した場合を示す。図３においては、磁石１４及び１５は図示上方をＮ極としている。この場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、第２ヨーク２０、磁気検出素子１９、突起部１８を通ってＳ極に戻る。磁石１４の磁力線は、磁気検出素子１９の場所において図示左方向となる。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、第１ヨーク１６の基礎部１７、突起部１８、磁気検出素子１９、第２ヨーク２０及び、空間を通ってＳ極に戻る。磁石１４の磁力線は、磁気検出素子１９の場所において図示右方向となる。よって、磁気検出素子１９の領域においては、２つの磁石の磁束が互いに打ち消しあい、磁束密度はほぼ０となるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００２４】
図４の状態においては、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１、第２ヨーク２０、磁気検出素子１９、突起部１８を通ってＳ極に戻る。被検出部材２１が磁気回路の一部となるため、磁束の多くが被検出部材２１を通って磁気検出素子１９に流れる。一方、磁石１５の磁力線は、図３の状態と変わらない。よって、磁気検出素子１９の領域においては、磁石１４からの磁束が勝り、磁束の平衡が崩れ、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００２５】
上記ＯＮ信号、ＯＦＦ信号は、端子１２及び１３の同通及び遮断で行うが、逆であってもよい。また、端子１２及び１３から電流変化あるいは電圧変化を出力としてもよい。
【００２６】
上記構成においては、磁束密度０の領域を広く確保することができるため、磁気検出素子１９の取り付け誤差を吸収することが可能となり、また、磁石の温度特性の影響をキャンセルすることができるため、小型で組み付け性を向上させ、高性能化の効果がある。
【００２７】
尚、第１ヨーク１６の基礎部１７の厚さは、突起部１８の厚さと同じでもよい。
【００２８】
（第２実施態様）
上記第１の実施態様では、１組の磁石を用いたが、磁石を２組としてもよい。この場合の例を第２の実施態様として図５及び図６に示す。図５は被検出部材２１が遠ざかった場合、図６は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。
【００２９】
第２の実施態様において、２個の対抗する極をもつ磁石２２及び２３の対が設けられている。この対に対して平行に、２個の対抗する極をもつ磁石２５及び２６の対が設けられている。磁石２２及び２３の間には第１ヨーク２４が置かれている。磁石２５及び２６の間には第２ヨーク２７が置かれている。第１ヨーク２４、第２ヨーク２７はそれぞれ磁性材でできている。第１ヨーク２４、磁石２２及び２３は、第２ヨーク２７、磁石２５及び２６に対して線対称な位置関係にあり、双方の中点にあたる領域には磁気検出素子１９が置かれている。磁気検出素子１９は図示左右方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。磁石２３のＳ極と磁石６のＮ曲の間には磁性材の磁性部材２８が配置されている。ここでは、磁石２２及び２３は図示上方をＮ極としており、磁石２５及び２６は図示上方をＳ極としている。
【００３０】
図５の状態の場合、磁石２２の磁力線は、磁石２２のＮ極から出て、空間を通り、磁石２５のＳ極に入り、Ｎ極から出て、第２ヨーク２７、磁気検出素子１９、第１ヨーク２４を通って磁石２２のＳ極に戻る。一方、磁石２３の磁力線は、磁石２３のＮ極から出て、第１ヨーク２４、磁気検出素子１９、第２ヨーク２７を通って磁石６のＳ極に入り、Ｎ極から出て、磁石２３のＳ極に戻る。この状態で、磁石２２及び２５による磁束と、磁石２３及び２６による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３１】
図６の状態の場合、磁石２２の磁力線は、磁石２２のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、磁石２５のＳ極に入り、Ｎ極から出て、第２ヨーク２７、磁気検出素子１９、第１ヨーク２４を通って磁石２２のＳ極に戻る。一方、磁石２３の磁力線は、図５の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石２２の磁力線に対して、磁石２３の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３２】
（第３実施態様）
図７及び図８に第３の実施態様を示す。図７は被検出部材２１が遠ざかった場合、図８は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。磁石１４、１５、第１ヨーク１６及びその基礎部１７と突起部１８、及び磁気検出素子１９は第１実施態様と同様の構造を持っている。
【００３３】
第３の実施態様において、第１ヨークの図示右側には、所定量だけ離間して第２ヨーク２９が置かれている。第２ヨーク２９は、磁石１４及び１５を結ぶ線と平行で、磁石１４及び１５の間の図示上下の高さと同じ高さの平行部３０と、この平行部３０から第１ヨーク１６に向けて突出した突起部３１を備えている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク２９の突起部３１の間には磁気検出素子１９が置かれている。
【００３４】
図７の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、平行部３０、突起部３１、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、突起部１８、磁気検出素子１９、突起部３１、平行部３０を通り、空間を介して磁石１５のＳ極に戻る。磁石１４による磁束と、磁石１５による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３５】
図８の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、平行部３０、突起部３１、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、図７の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石１４の磁力線に対して、磁石１５の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３６】
（第４実施態様）
図９及び図１０に第４の実施態様を示す。図９は被検出部材２１が遠ざかった場合、図１０は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。磁石１４、１５、第１ヨーク１６及びその基礎部１７と突起部１８、及び磁気検出素子１９は第１実施態様と同様の構造を持っている。
【００３７】
第４の実施態様において、磁石１４、１５の図示右側には、所定量だけ離間して、磁石３２、３３が平行に置かれている。磁石３２、３３の極性は磁石１４、１５と反対になるように置かれている。第２ヨーク３４は、磁石３２及び３３の間に挟まれた平行部３５と、この平行部３５から第１ヨーク１６に向けて突出した突起部３６を備えている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク３４の突起部３６の間には磁気検出素子１９が置かれている。
【００３８】
図９の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、磁石３２のＳ極に入り、磁石３２のＮ極から平行部３５、突起部３６、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、突起部１８、磁気検出素子１９、突起部３６、平行部３５を通り、磁石３３のＳ極に入り、磁石３３のＮ極から空間を介して磁石１５のＳ極に戻る。磁石１４及び３２による磁束と、磁石１５及び３３による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３９】
図１０の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、磁石３２のＳ極に入り、磁石３２のＮ極から平行部３５、突起部３６、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、図９の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石１４、３２の磁力線に対して、磁石１５、３３の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００４０】
以上説明した実施態様において、被検出部材がある場合とない場合の磁束密度の変化を測定したところ、上記第１実施態様では２６ｍＴ、上記第３実施態様では２９ｍＴとなった。従来の回転センサに使用されるホールＩＣでは、検出するギャップの形状が異なるため単純に比較できないが、大体、倍以上のギャップの検出が可能となる。また、第３実施態様のように、第２ヨークに突起部を設けることで約１０％だけ効率が上昇した。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明においては、被検出部材の有無によって、磁束密度が実質的に０もしくは有限の値のいずれかに切り替わる領域に磁気検出素子を配置したので、被検出部材の有無を検出しやすくなる。よって、車両のシートのように、組み付け時のばらつきや、移動時のオフセット等によって、被検出部材とセンサとの間のギャップが大きくなっても、十分被検出部材の有無を検出が可能になる。また、被検出部材の片側にセンサを配置するだけでよいので、搭載性がよい。
【００４２】
尚、請求項１に記載したように、第１ヨークに突起部を設けることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が集中するので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【００４３】
また、請求項２に記載したように第２ヨークに突起部を設けることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が集中するので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【００４４】
また、請求項３に記載したように、２組の対となる磁石を用いることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が大きくなるので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置検出センサの部分断面図である。
【図２】図１の位置検出センサの側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図４】第１の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図５】第２の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図７】第３の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図８】第３の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図９】第４の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図１０】第４の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【符号の説明】
１０ ケース
１１ コネクタ部
１２及び１３ 端子
１４、１５、２２、２３、２５、２６、３２及び３３ 磁石
１６、２４ 第１ヨーク
１７ 基礎部
１８、３１及び３６ 突起部
１９ 磁気検出素子
２０、２７、２９及び３５ 第２ヨーク
２１ 被検出部材
３０及び３５ 平行部
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体の位置を検出する位置検出センサに関し、例えば、自動車のシートの位置を検出するシート位置検出センサとして利用可能な位置検出センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の位置検出センサとしては、米国特許第６，０５３，５２９号公報に記載されるものがある。この技術においては、車両のシート側のレールに固定されたセンサーフランジと、凹状の磁気センサを備えており、シートの移動に伴って磁気センサの内側にセンサーフランジが通過する構造となっている。ここで、センサーフランジは磁気センサを遮蔽する部分と遮蔽しない部分の２段階の長さをもつ。センサーフランジが磁気センサを遮蔽する場合と遮蔽しない場合で磁気特性が変化するため、磁気センサがＯＮ―ＯＦＦ作動し、シートの位置を検出できるようになっている。
【０００３】
しかし、このような構造では、シートに設置されるセンサーフランジの両側に磁気センサを配置するためのスペースが必要になるため、搭載性が悪い。
【０００４】
これを回避するには、特開０００−３１０６４６号公報に開示されるような、回転センサに使用されるホールＩＣを使用する技術を用いることが考えられる。これは、ホールＩＣと磁石の対を設け、被検出部の接近、非接近をホールＩＣで検出するもので、被検出部材の片側にセンサを配置することができるので、小型化が可能になるものである。
【０００５】
本出願人は、ホールＩＣと磁石を使って車両のシートの位置を検出する技術を特願２００１−３６３４１３号にて出願している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の技術においては、センサと被検出部材との間のギャップを小さくとれるが、上記シートの位置を検出する際には、センサと被検出部材であるセンサーフランジとの間のばらつきが大きくなると、センサ出力が十分得られないため、取り付け精度を向上する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、センサと被検出部材の間の位置関係のばらつきが大きい場合でも検出が可能とし、通常の取り付け方法でも十分な出力を得ることを課題とする。
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、第１のヨークと、該第１のヨークの両側面に対向する磁極が前記ヨークを介して向き合うように置かれた２個の磁石とを備え、前記第１のヨークは前記２個の磁石の磁極面と対面する２つの面の中心を結ぶ線の中点から垂直方向に突出する形状を有する突出部を有し、前記磁石の前記第１のヨークと対向する２つの面の中心を結ぶ線と平行で、かつ前記第１のヨークの突出部とは離間された位置に配置された第２のヨークと、前記第１のヨークの突出部と前記第２のヨークとの間に置かれた磁気検出素子とを更に備え、前記第１および第２のヨークおよび前記２つの磁石とは離間された位置に配置され、かつ前記第１のヨークの突出部の突出方向と平行な方向に移動する磁性体の位置を検出する。
【０００９】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は２個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。
【００１０】
また、第１のヨークと、該第１のヨークの両側面に対向する磁極が前記ヨークを介して向き合うように置かれた２個の磁石とを備え、前記第１のヨークは前記２個の磁石の磁極面と対面する２つの面の中心を結ぶ線の中点から垂直方向に突出する形状を有する突出部を有し、前記磁石の前記第１のヨークと対向する２つの面の中心を結ぶ線と平行で、かつ前記第１のヨークの突出部とは離間された位置に配置された第２のヨークと、前記第１のヨークの突出部と前記第２のヨークとの間に置かれた磁気検出素子とを更に備えた。
【００１１】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は２個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。また、磁力線は第１のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１２】
更に、請求項２に記載のように、前記第２のヨークは、前記第１のヨークの前記磁石と対向する面の幅及び前記磁石の第１のヨークと対面する幅と同じ幅である部分を有するとともに、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突起部を有するようにした。
【００１３】
これによれば、磁力線は第２のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１４】
また、請求項３に記載のように、請求項１に記載した第１組の２つの磁石と第１のヨークと、第１組の２つの磁石の磁極の組み合わせが反対の磁極になるように第２のヨークを介して対面する第２組の２つの磁石を有する第２のヨークを前記第１のヨークと離間して配置し、前記第１のヨークと前記第２のヨークの間に置かれた磁気検出素子とを備えた。
【００１５】
これによれば、被検出部材が離れた位置にある場合、磁気検出素子は４個の磁石の磁力線が打ち消しあう位置に置かれるため、磁気検出素子は磁束密度の変化を検出しない。一方、被検出部材が近傍まで近接した場合、被検出部材に近い磁石の磁力線の多くが被検出部材の内部を通過するため、磁気検出素子のある部分を通過する磁束密度が高くなる。一方、被検出部材から遠い磁石の磁力線はほとんど変化しないため、磁気検出素子は磁束密度を検出するようになる。このように、被検出部材の有無によって、磁気検出素子は磁束密度があることを検出するか、またはゼロを検出するため、多少、被検出部材との間にばらつきがあっても、被検出部材の有無を検出しやすくなる。請求項１、２の構成に対して、磁石が倍になり、より磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１６】
更に、請求項４に記載のように、請求項３において、前記第１のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有するようにした。
【００１７】
これによれば、磁力線は第１のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００１８】
更に、請求項５に記載のように、請求項３ないし請求項４において、前記第２のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有するようにした。
【００１９】
これによれば、磁力線は第２のヨークの突起部を通過しやすくなるため、磁気検出素子を通る磁力線が多くなり、より磁束密度の変化を検出しやすくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施態様）
図１〜４は本発明の第１の実施形態に係る位置検出センサの部分断面図を示すものである。
【００２１】
図１及び２において、ケース１０はコネクタ部１１を備える。コネクタ部１１は端子１２及び１３を有し、後述する磁気検出素子の出力を図示しないワイヤハーネスを通して電子制御回路等に送信できるようになっている。ケース１０の内部には、２個の対抗する極をもつ磁石１４及び１５が設けられている。磁石１４及び１５の間には第１ヨーク１６の基礎部１７が置かれている。この基礎部１７から、２個の磁石の間を結ぶ線の中心から垂直方向に離れた位置まで伸びる突起部１８が延びている。更にその先には、所定量だけ離間して第２ヨーク２０が置かれている。第１ヨーク１６、第２ヨーク２０はそれぞれ磁性材でできている。第２ヨーク２０は、磁石１４及び１５の間の図示上下の高さと同じ高さになっている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク２０の間に間隙には磁気検出素子１９が置かれている。磁気検出素子１９は磁束密度を検出できるもので、ホールＩＣなどを使用している。磁気検出素子１９は突起部１８の延長方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。
【００２２】
図３、図４に示すように、磁石１４及び第２ヨーク２０の図示上方に、スライドして移動可能な被検出部材２１が設けられている。被検出部材２１は磁性材である。この被検出部材２１は、図示しないが、シートの位置を検出する場合には、センサーフランジの一部を突出させるか、または切り欠いたり、穴を明けて形成する。センサーフランジをシートに固定する場合はセンサを車体に固定させるが、この逆であってもかまわない。
【００２３】
図３は被検出部材２１が遠ざかった場合、図４は被検出部材２１が近接した場合を示す。図３においては、磁石１４及び１５は図示上方をＮ極としている。この場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、第２ヨーク２０、磁気検出素子１９、突起部１８を通ってＳ極に戻る。磁石１４の磁力線は、磁気検出素子１９の場所において図示左方向となる。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、第１ヨーク１６の基礎部１７、突起部１８、磁気検出素子１９、第２ヨーク２０及び、空間を通ってＳ極に戻る。磁石１４の磁力線は、磁気検出素子１９の場所において図示右方向となる。よって、磁気検出素子１９の領域においては、２つの磁石の磁束が互いに打ち消しあい、磁束密度はほぼ０となるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００２４】
図４の状態においては、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１、第２ヨーク２０、磁気検出素子１９、突起部１８を通ってＳ極に戻る。被検出部材２１が磁気回路の一部となるため、磁束の多くが被検出部材２１を通って磁気検出素子１９に流れる。一方、磁石１５の磁力線は、図３の状態と変わらない。よって、磁気検出素子１９の領域においては、磁石１４からの磁束が勝り、磁束の平衡が崩れ、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００２５】
上記ＯＮ信号、ＯＦＦ信号は、端子１２及び１３の同通及び遮断で行うが、逆であってもよい。また、端子１２及び１３から電流変化あるいは電圧変化を出力としてもよい。
【００２６】
上記構成においては、磁束密度０の領域を広く確保することができるため、磁気検出素子１９の取り付け誤差を吸収することが可能となり、また、磁石の温度特性の影響をキャンセルすることができるため、小型で組み付け性を向上させ、高性能化の効果がある。
【００２７】
尚、第１ヨーク１６の基礎部１７の厚さは、突起部１８の厚さと同じでもよい。
【００２８】
（第２実施態様）
上記第１の実施態様では、１組の磁石を用いたが、磁石を２組としてもよい。この場合の例を第２の実施態様として図５及び図６に示す。図５は被検出部材２１が遠ざかった場合、図６は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。
【００２９】
第２の実施態様において、２個の対抗する極をもつ磁石２２及び２３の対が設けられている。この対に対して平行に、２個の対抗する極をもつ磁石２５及び２６の対が設けられている。磁石２２及び２３の間には第１ヨーク２４が置かれている。磁石２５及び２６の間には第２ヨーク２７が置かれている。第１ヨーク２４、第２ヨーク２７はそれぞれ磁性材でできている。第１ヨーク２４、磁石２２及び２３は、第２ヨーク２７、磁石２５及び２６に対して線対称な位置関係にあり、双方の中点にあたる領域には磁気検出素子１９が置かれている。磁気検出素子１９は図示左右方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。磁石２３のＳ極と磁石６のＮ曲の間には磁性材の磁性部材２８が配置されている。ここでは、磁石２２及び２３は図示上方をＮ極としており、磁石２５及び２６は図示上方をＳ極としている。
【００３０】
図５の状態の場合、磁石２２の磁力線は、磁石２２のＮ極から出て、空間を通り、磁石２５のＳ極に入り、Ｎ極から出て、第２ヨーク２７、磁気検出素子１９、第１ヨーク２４を通って磁石２２のＳ極に戻る。一方、磁石２３の磁力線は、磁石２３のＮ極から出て、第１ヨーク２４、磁気検出素子１９、第２ヨーク２７を通って磁石６のＳ極に入り、Ｎ極から出て、磁石２３のＳ極に戻る。この状態で、磁石２２及び２５による磁束と、磁石２３及び２６による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３１】
図６の状態の場合、磁石２２の磁力線は、磁石２２のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、磁石２５のＳ極に入り、Ｎ極から出て、第２ヨーク２７、磁気検出素子１９、第１ヨーク２４を通って磁石２２のＳ極に戻る。一方、磁石２３の磁力線は、図５の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石２２の磁力線に対して、磁石２３の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３２】
（第３実施態様）
図７及び図８に第３の実施態様を示す。図７は被検出部材２１が遠ざかった場合、図８は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。磁石１４、１５、第１ヨーク１６及びその基礎部１７と突起部１８、及び磁気検出素子１９は第１実施態様と同様の構造を持っている。
【００３３】
第３の実施態様において、第１ヨークの図示右側には、所定量だけ離間して第２ヨーク２９が置かれている。第２ヨーク２９は、磁石１４及び１５を結ぶ線と平行で、磁石１４及び１５の間の図示上下の高さと同じ高さの平行部３０と、この平行部３０から第１ヨーク１６に向けて突出した突起部３１を備えている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク２９の突起部３１の間には磁気検出素子１９が置かれている。
【００３４】
図７の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、平行部３０、突起部３１、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、突起部１８、磁気検出素子１９、突起部３１、平行部３０を通り、空間を介して磁石１５のＳ極に戻る。磁石１４による磁束と、磁石１５による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３５】
図８の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、平行部３０、突起部３１、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、図７の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石１４の磁力線に対して、磁石１５の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３６】
（第４実施態様）
図９及び図１０に第４の実施態様を示す。図９は被検出部材２１が遠ざかった場合、図１０は被検出部材２１が近接した場合を示す。ケースについては第１の実施態様と同一である。磁石１４、１５、第１ヨーク１６及びその基礎部１７と突起部１８、及び磁気検出素子１９は第１実施態様と同様の構造を持っている。
【００３７】
第４の実施態様において、磁石１４、１５の図示右側には、所定量だけ離間して、磁石３２、３３が平行に置かれている。磁石３２、３３の極性は磁石１４、１５と反対になるように置かれている。第２ヨーク３４は、磁石３２及び３３の間に挟まれた平行部３５と、この平行部３５から第１ヨーク１６に向けて突出した突起部３６を備えている。第１ヨーク１６の突起部１８と第２ヨーク３４の突起部３６の間には磁気検出素子１９が置かれている。
【００３８】
図９の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、空間を通り、磁石３２のＳ極に入り、磁石３２のＮ極から平行部３５、突起部３６、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、磁石１５のＮ極から出て、突起部１８、磁気検出素子１９、突起部３６、平行部３５を通り、磁石３３のＳ極に入り、磁石３３のＮ極から空間を介して磁石１５のＳ極に戻る。磁石１４及び３２による磁束と、磁石１５及び３３による磁束は、磁気検出素子１９の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡が成立し、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３９】
図１０の状態の場合、磁石１４の磁力線は、磁石１４のＮ極から出て、被検出部材２１を通り、磁石３２のＳ極に入り、磁石３２のＮ極から平行部３５、突起部３６、磁気検出素子１９、突起部１８、基礎部１７を通って磁石１４のＳ極に戻る。一方、磁石１５の磁力線は、図９の状態とほぼ同じになる。この状態では、磁石１４、３２の磁力線に対して、磁石１５、３３の磁力線の磁束密度は、空間が広い分、低くなる。よって、磁気検出素子１９の配置された領域における磁束の均衡は崩れるため、磁気検出素子１９は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００４０】
以上説明した実施態様において、被検出部材がある場合とない場合の磁束密度の変化を測定したところ、上記第１実施態様では２６ｍＴ、上記第３実施態様では２９ｍＴとなった。従来の回転センサに使用されるホールＩＣでは、検出するギャップの形状が異なるため単純に比較できないが、大体、倍以上のギャップの検出が可能となる。また、第３実施態様のように、第２ヨークに突起部を設けることで約１０％だけ効率が上昇した。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明においては、被検出部材の有無によって、磁束密度が実質的に０もしくは有限の値のいずれかに切り替わる領域に磁気検出素子を配置したので、被検出部材の有無を検出しやすくなる。よって、車両のシートのように、組み付け時のばらつきや、移動時のオフセット等によって、被検出部材とセンサとの間のギャップが大きくなっても、十分被検出部材の有無を検出が可能になる。また、被検出部材の片側にセンサを配置するだけでよいので、搭載性がよい。
【００４２】
尚、請求項１に記載したように、第１ヨークに突起部を設けることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が集中するので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【００４３】
また、請求項２に記載したように第２ヨークに突起部を設けることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が集中するので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【００４４】
また、請求項３に記載したように、２組の対となる磁石を用いることで、磁気検出素子に導かれる磁力線が大きくなるので、より高性能のセンサとなり、被検出部材とセンサとの間のギャップが更に大きくなっても十分被検出部材の有無を検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置検出センサの部分断面図である。
【図２】図１の位置検出センサの側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図４】第１の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図５】第２の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図７】第３の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図８】第３の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【図９】第４の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が遠い場合の磁気回路図である。
【図１０】第４の実施形態に係る位置検出センサにおいて被検出部材が近接した場合の磁気回路図である。
【符号の説明】
１０ ケース
１１ コネクタ部
１２及び１３ 端子
１４、１５、２２、２３、２５、２６、３２及び３３ 磁石
１６、２４ 第１ヨーク
１７ 基礎部
１８、３１及び３６ 突起部
１９ 磁気検出素子
２０、２７、２９及び３５ 第２ヨーク
２１ 被検出部材
３０及び３５ 平行部
Claims (5)
- 第１のヨークと、該第１のヨークの両側面に対向する磁極が前記ヨークを介して向き合うように置かれた２個の磁石とを備え、前記第１のヨークは前記２個の磁石の磁極面と対面する２つの面の中心を結ぶ線の中点から垂直方向に突出する形状を有する突出部を有し、前記磁石の前記第１のヨークと対向する２つの磁極面の中心を結ぶ線と平行で、かつ前記第１のヨークの突出部とは離間された位置に配置された第２のヨークと、前記第１のヨークの突出部と前記第２のヨークとの間に置かれた磁気検出素子とを更に備え、前記第１および第２のヨークおよび前記２つの磁石とは離間された位置に配置され、かつ前記第１のヨークの突出部の突出方向と平行な方向に移動する磁性体の位置を検出する位置検出センサ。
- 請求項１において、前記第２のヨークは、前記第１のヨークの前記磁石と対向する面の幅及び前記磁石の第１のヨークと対面する幅と同じ幅である部分を有するとともに、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁性体の位置を検出する位置検出センサ。
- 請求項１に記載した第１組の２つの磁石と第１のヨークと、第１組の２つの磁石の磁極の組み合わせが反対の磁極になるように第２のヨークを介して対面する第２組の２つの磁石を有する第２のヨークを前記第１のヨークと離間して配置し、前記第１のヨークと前記第２のヨークの間に置かれた磁気検出素子とを備えた請求項１ないし請求項２のいずれかひとつに記載の磁性体の位置を検出する位置検出センサ。
- 請求項３において、前記第１のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有することを特徴とする磁性体の位置を検出する位置検出センサ。
- 請求項３ないし請求項４のいずれかひとつにおいて、前記第２のヨークは、前記磁気検出素子の近傍まで伸びる突出部を有することを特徴とする磁性体の位置を検出する位置検出センサ。
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