JP5587129B2 - 検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、磁気を用いた検出センサに関する。

自動車等においては、電子制御化が進んでいるのは周知の通りであり、制御のために各種の部品等の動作を検出する検出センサが多用されている。このような検出センサにおいては、磁気等により、部品が所定の位置にあるか否かを検出する。

これらの検出センサにおいて、自動車の走行制御そのものに関わる部品等、重要な部品の動作を検出するものにおいては、検出センサの多重化を図ることが行われている（引用文献１、２参照。）。これは、センサ素子を複数、例えば二つ備え、一方のセンサ素子に異常が発生した場合等においても、他のセンサ素子により検出を行ったり、一方のセンサ素子と他方のセンサ素子との検出結果を比較することで、センサ素子の故障診断を行うものである。

図６は、本出願人にて製造している検出センサの既製品の構成を示す。この図６に示すように、検出センサ１は、ホルダー２に、例えば断面略Ｕ字状のマグネット３と、二つのセンサ素子４Ａ、４Ｂが保持された構成を有している。
マグネット３は、その一方の側に開口した凹部３ａが設けられている。図７に示す磁力線の分布図に示すように、マグネット３においては、凹部３ａの内方に、磁束の無い領域Ａが存在する。そして、二つのセンサ素子４Ａ、４Ｂは、この磁束の無い領域Ａに配置されている。

特開平８−４９５７５号公報 特許第３４９１５８７号公報

しかしながら、磁束の無い領域Ａは、厳密には非常に小さく、センサ素子４Ａ、４Ｂは、この領域Ａよりも十分に大きい。これらセンサ素子４Ａ、４Ｂは、領域Ａの中心を対称にして設けられるが、それでも、一方のセンサ素子４Ａと、他方のセンサ素子４Ｂとでは、磁力線の分布において異なる位置に配置されるため、検出対象の部品が操作された場合に、その検出結果に差が生じることがある。その結果、検出センサ１における検出精度を向上させるのが難しいのが現状である。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、複数のセンサ素子を備えた場合において、検出精度を一層高めることのできる検出センサを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の検出センサは、略Ｕ字状をなして一方の側に開口した凹部が設けられ、磁界を発生するマグネットと、マグネットの凹部の内部に、マグネットにより生じる磁界に直交する方向に沿って直列に配置され、磁界の変化を検出する２個のセンサ素子と、マグネットおよび２個のセンサ素子を保持し、マグネットと２個のセンサ素子
との間に介在するサポート壁画形成されるホルダーと、を備え、２個のセンサ素子は、それぞれ、素子本体と、素子本体から導出された複数の導線と、を備え、一方のセンサ素子の複数の導線が導出された近傍で折り返されることで、２個のセンサ素子の導線が、ホルダーから同一方向に引き出され、サポート壁は、一方のセンサ素子の複数の導線の絶縁を図る仕切り壁を備えることを特徴とする。
このように、複数のセンサ素子を、マグネットにより生じる磁界に直交する方向に沿って直列に配置することで、磁界中における磁界強度が同じ位置に複数のセンサ素子を配置できる。そして、複数のセンサ素子は、磁界中における磁界強度が同じ位置に配置するのであれば、いかなる位置としても良いが、特に、マグネットによる磁界において、磁束がゼロとなる位置を含む領域に配置するのが好ましい。

複数のセンサ素子は、互いに突き合わされて設けることができる。

複数のセンサ素子は、それぞれ、素子本体と、素子本体から導出された導線と、を備え、ホルダーに保持された複数のセンサ素子の導線が、ホルダーから同一方向に引き出されるように設けることができる。
そして、複数のセンサ素子の導線は配線パターンに電気的に接続することができる。

このような検出センサは、複数のセンサ素子を、例えば別々の目的に用いる等、いかなる目的に用いても良いが、特に、複数のセンサ素子における検出結果を比較することでその検出精度、検出の確実性を高める冗長系センサとする場合に特に有効である。

本発明によれば、複数のセンサ素子を、マグネットにより生じる磁界に直交する方向に沿って直列に配置することで、磁界中における磁界強度が同じ位置に複数のセンサ素子を配置できる。これにより、複数のセンサ素子間において、検出結果に差が生じるのを抑えることができる。その結果、複数のセンサ素子を備えた場合においても、検出精度を一層高めることが可能となる。

本実施の形態における検出センサの斜視図である。 検出センサの断面図である。 ホルダーからセンサ素子を抜いた状態を示す斜視図である。 マグネットにより発生する磁界中におけるセンサ素子の位置を示す図である。 センサ素子の組み立て方法の一例を示す断面図である。 従来の検出センサの斜視図である。 従来の検出センサにおける、マグネットにより発生する磁界中でのセンサ素子の位置を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１〜図５は、本実施の形態における検出センサ１０の構成を説明するための図である。本実施の形態においては、検出センサ１０は、自動車を構成する部品が特定の位置にあるか否かを検出するために用いられるものとする。もちろん、検出センサ１０の用途はこれに限るものではなく、様々な用途に用いることが可能である。

図１、図２に示すように、検出センサ１０は、自動車の車体側に固定されて設けられる。この検出センサ１０は、ホルダー１１と、ホルダー１１に保持された例えば断面略Ｕ字状のマグネット２０と、二個一対のセンサ素子３０Ａ、３０Ｂと、基板４０と、から構成された冗長系センサである。

ホルダー１１は、基板４０の端部に、その一面４０ａ側に突き当てられて設けられる。ホルダー１１には、基板４０の一面４０ａに対向する側に開口した凹部１２が形成されている。この凹部１２内に、マグネット収容部１３と、素子収容部１４とが形成されている。

マグネット収容部１３は、凹部１２の内周面が複数箇所でマグネット２０の外周面に突き当たることで、マグネット２０を、凹部１２の深さ方向に直交する方向（基板４０の一面４０ａに沿った方向）に移動しないよう固定する。ここで、マグネット収容部１３に対し、断面略Ｕ字状のマグネット２０は、凹部１２の深さ方向に同一断面形状を有するよう配置される。さらに、マグネット収容部１３には、両端の磁極部２０Ａ、２０Ｂがホルダー１１の外部に臨むよう、スリット１３Ａ、１３Ｂが形成されている。
また、マグネット収容部１３に収容されたマグネット２０がマグネット収容部１３から抜け出るのを防ぐため、凹部１２の内周面に突出する突起（図示なし）を備え、この突起がマグネット２０の上端部に係合する構成とすることもできる。

素子収容部１４は、断面略Ｕ字状のマグネット２０の凹部２０ａの内方に位置している。この素子収容部１４は、凹部２０ａの外方に向く側がスリット１３Ａ、１３Ｂ間で凹部１２の内周面を形成する第一サポート壁１５により形成され、凹部２０ａの奥側を向く側には、マグネット２０との間に介在する第二サポート壁１６により形成されている。

図２、図３に示すように、このような素子収容部１４に、センサ素子３０Ａ、３０Ｂが収容されている。センサ素子３０Ａ、３０Ｂは、素子本体３１Ａ、３１Ｂと、素子本体３１Ａ、３１Ｂから導出されるそれぞれ複数本の導線３２Ａ、３２Ｂとから構成されている。図４に示すように、センサ素子３０Ａ、３０Ｂは、素子収容部１４に対し、マグネット２０における磁束のない領域Ａを中心とした位置に、マグネット２０で発生する磁界の方向に直交する方向（凹部１２の深さ方向）に沿って直列に並べて設けられている。
ここで、素子収容部１４において基板４０に近接する側のセンサ素子３０Ａは、導線３２Ａが、素子収容部１４から基板４０側に向けて突出するよう設けられている。
また、素子収容部１４の底部側に位置するセンサ素子３０Ｂは、導線３２Ｂが折り返し部３２ｃにおいてＪ字状に折り返されることで、先端部３２ｄが、素子収容部１４から基板４０側に向けて突出するよう設けられている。ここで、第二サポート壁１６には、センサ素子３０Ｂの複数本の導線３２Ｂの間に位置する仕切壁１６ａが形成されており、これによって複数本の導線３２Ｂをガイドするとともに、互いの絶縁を図るようになっている。
また、センサ素子３０Ｂの折り返し部３２ｃを通すため、凹部１２の底部に開口部１７が形成されている。

このようにして素子収容部１４に収容されたセンサ素子３０Ａ、３０Ｂは、導線３２Ａ、３２Ｂが、基板４０に形成された複数のスルーホール４１にそれぞれ挿入され、半田付けがなされることで基板４０の配線パターンに電気的に接続されている。

このような検出センサ１０は、ホルダー１１のマグネット収容部１３、素子収容部１４に予めマグネット２０、センサ素子３０Ａ、３０Ｂをセットしておくことができる。
そして、このような検出センサ１０の素子収容部１４から突出した導線３２Ａ、３２Ｂを、基板４０に形成された複数のスルーホール４１にそれぞれ挿入し、しかる後に半田付けを行うことで、検出センサ１０を組み立てることができる。

また、図５に示すように、検出センサ１０は、ホルダー１１のマグネット収容部１３にマグネット２０のみをセットしておき、センサ素子３０Ａ、３０Ｂは、基板４０側に予め取り付けておくこともできる。
この場合、センサ素子３０Ａ、３０Ｂは、基板４０のスルーホール４１に導線３２Ａ、３２Ｂを挿入し、半田付けにより固定する。そして、これらセンサ素子３０Ａ、３０Ｂを、ホルダー１１の素子収容部１４に挿入することで検出センサ１０を構成するのである。

このような検出センサ１０によれば、センサ素子３０Ａ、３０Ｂが、マグネット２０における磁束のない領域Ａを中心とした位置に、マグネット２０による磁界の方向に直交する方向に沿って直列に並べて設けられている。これにより、二つのセンサ素子３０Ａ、３０Ｂが、マグネット２０の磁力線の分布において同じ位置に配置されるため、検出対象の部品が操作された場合に、その検出結果に差が生じるのを抑えることができる。その結果、検出センサ１０における検出精度を向上させることができる。
また、センサ素子３０Ａ、３０Ｂを直列に設けることで、検出センサ１０のコンパクト化を図ることもできる。

なお、上記実施の形態では、検出センサ１０を自動車を構成する部品の位置検出用としたが、その用途は何ら限るものではない。
また、マグネット２０を断面略Ｕ字状としたが、これに限るものではなく、適宜他の形状とすることも可能である。
さらに、センサ素子の導線は、基板に接続されることに限られず、バスバー等他の部材の配線パターンに接続されてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…検出センサ、１１…ホルダー、１２…凹部、１３…マグネット収容部、１４…素子収容部、２０…マグネット、３０Ａ、３０Ｂ…センサ素子、３１Ａ、３１Ｂ…素子本体、３２Ａ、３２Ｂ…導線、４０…基板、４１…スルーホール

Claims (5)

1. 略Ｕ字状をなして一方の側に開口した凹部が設けられ、磁界を発生するマグネットと、
   前記マグネットの前記凹部の内部に、前記マグネットにより生じる前記磁界に直交する方向に沿って直列に配置され、前記磁界の変化を検出する２個のセンサ素子と、
   前記マグネットおよび２個の前記センサ素子を保持し、前記マグネットと２個の前記センサ素子との間に介在するサポート壁が形成されるホルダーと、を備え、
   ２個の前記センサ素子は、それぞれ、素子本体と、前記素子本体から導出された複数の導線と、を備え、一方の前記センサ素子の複数の前記導線が導出された近傍で折り返されることで、２個の前記センサ素子の前記導線が、前記ホルダーから同一方向に引き出され、
   前記サポート壁は、一方の前記センサ素子の複数の前記導線の絶縁を図る仕切り壁を備えることを特徴とする検出センサ。
2. ２個の前記センサ素子は、前記マグネットによる前記磁界において、磁束がゼロとなる位置を含む領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検出センサ。
3. ２個の前記センサ素子は、互いに突き合わせて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の検出センサ。
4. ２個のセンサ素子の前記導線が配線パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検出センサ。
5. 冗長系センサであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の検出センサ。

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