JP5669713B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁石と磁気センサを使用して、対象物の位置を検出する位置検出装置に関する。

磁石と磁気センサを使用して、対象物の位置を検出する位置検出装置として、たとえば、特許文献１〜特許文献５に開示された装置がある。

特許文献１〜特許文献４では、磁気センサを基板に実装し、磁石を対象物（サイドスタンドや操作グリップ）に連動させて、磁気センサに対して回転させる。そして、変化する磁石の磁力を磁気センサで検出し、磁気センサの出力値に基づいて対象物の位置を判定する。

特許文献５では、磁気センサを基板に実装し、磁石をカバー部材に取り付け、磁性体を対象物に連動させて、磁気センサおよび磁石に対して回転させる。そして、磁石の磁界を磁性体で変化させて、該変化を磁気センサで検出し、磁気センサの出力値に基づいて対象物の位置を判定する。

磁石や磁気センサや基板や磁性体は、特許文献１〜特許文献５に開示されているように、ケースやカバーなどで構成された収納容器に収納される。基板は、特許文献１、特許文献３、および特許文献４に開示されているように、収納容器内で位置決め用の突起により所定位置に配置される。

しかしながら、このような構造では、部品を位置決めするのが難しい。部品の位置精度が低いと、磁気センサによる磁力の検出誤差が大きくなって、対象物の位置の検出精度が低くなってしまう。特に、磁気センサや磁石の位置決め精度が、磁力の検出誤差や位置の検出精度に与える影響は大きい。

特開２００８−１３０３１４号公報 特開２００９−９８００５号公報 特開２００９−２９２４１２号公報 特開２０１０−１２３３３４号公報 特開２０１１−１１１０１１号公報

本発明の課題は、部品を容易に位置決めして、部品の位置精度を高めることができる位置検出装置を提供することである。

本発明は、磁石、磁気センサ、対象物に連動する磁性体、磁気センサを実装した基板、およびこれらを収納する収納容器を備え、磁気センサの出力値に基づいて、対象物の位置を検出する位置検出装置において、収納容器に、基板の相対する両側端部の板面を挟み込んで基板を保持する、相対する位置にある複数の溝と、磁気センサの上側で磁石を保持する凹部と、磁気センサと磁石との間で磁性体が出入りする空間とを設ける。また、相対する複数の溝のうち、一方の溝の底の一方の角を面取りする。そして、各溝の側方にある入口から各溝内に基板の両側端部を挿入し、各溝内に挿入された基板が、一方の溝の底における面取りされた斜面に沿って、当該溝の斜面と対向する壁側と当該溝の開口側へ移動し、斜面と対向する壁と、当該溝と相対する他方の溝の底に押し付けられるようにしている。

上記によると、収納容器の溝内に基板を挿し込んで、凹部内に磁石を挿し込むことで、基板と磁気センサと磁石とを容易に位置決めして、基板と磁気センサと磁石の位置精度を高めることができる。また、収納容器の磁気センサと磁石との間に設けた空間に対して、磁性体を出入りするように移動させることで、磁気センサおよび磁石に対する磁性体の位置精度を高めることができる。また、基板の相対する両側端部の板面を挟み込むように、収納容器に複数の溝が設けられているので、各溝の側方にある入口から各溝内に基板の両側端部を容易に挿し込んで、基板および磁気センサを容易かつ安定に位置決めすることができる。さらに、相対する複数の溝のうち、一方の溝の底の一方の角を面取りしているので、基板がその面取りされた斜面に沿って、一方の溝の斜面と対向する壁側と開口側へ移動して、その斜面と対向する壁と、相対する他方の溝の底に押し付けられる。このため、基板および磁気センサの各溝の幅方向と深さ方向へのがたつきを抑制して、位置精度を一層高めることができる。

また、本発明では、上記の位置検出装置において、磁石は、直方体状であり、凹部は、上方が開放されていて、上方から挿し込まれた磁石の上面以外の面を保持し、凹部の上端に磁石の抜けを防止するロックを設けてもよい。

さらに、本発明では、上記の位置検出装置において、収納容器に取り付けられ、基板の溝への収納方向に対して後端部を押さえる押さえ部材を設けてもよい。

本発明によれば、部品を容易に位置決めして、部品の位置精度を高めることができる位置検出装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態による位置検出装置の適用例を示した図である。 同適用例を示した図である。 図１Ａの位置検出装置の分解斜視図である。 図１Ａの位置検出装置を裏側から見た図である。 図１Ａの位置検出装置の内部を示した斜視図である。 図３のＸ−Ｘ断面の拡大図である。 同拡大図である。 図５ＡのＷ部の拡大図である。 図３のＹ−Ｙ断面の拡大図である。 図３のＺ−Ｚ断面の拡大図である。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

まず、本発明の一実施形態による位置検出装置１の適用例を説明する。

位置検出装置１は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、たとえば自動二輪車の車体ＡにブラケットＫとボルトやナット（図示省略）などを介して取り付けられる。位置検出装置１は、たとえば、サイドスタンドＳの位置を検出するために使用される。サイドスタンドＳは、本発明の「対象物」の一例である。

サイドスタンドＳの上端部には、図１Ａに示すように、ブラケットＫを係合する凹型の係合部Ｓｂが形成されている。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、サイドスタンドＳの上端部に形成された貫通孔Ｓａと、ブラケットＫに形成された貫通孔Ｋａには、回転軸Ｊが貫通されている。サイドスタンドＳと回転軸Ｊとは固定されている。回転軸Ｊの頭部Ｊａは、位置検出装置１の内側に係合されている。

ボルトＢは、位置検出装置１に設けられた貫通孔２０を貫通して、回転軸Ｊの一端に螺合されている。ナットＮは、回転軸Ｊの他端に螺合されている。サイドスタンドＳと位置検出装置１とは、回転軸ＪとボルトＢとナットＮにより、ブラケットＫに取り付けられている。

サイドスタンドＳは、図１Ｂに示すように、回転軸Ｊを中心にして、車体ＡやブラケットＫに対して回動する。サイドスタンドＳの側面とブラケットＫの側面とが当接することにより、サイドスタンドＳの回動範囲は、図１Ａに示す起立位置と、図１Ｂに示す収納位置との間に制限される。つまり、サイドスタンドＳは回転することにより、起立位置と収納位置との間を移動する。

図１Ａに示すコイルばねＣは、サイドスタンドＳとブラケットＫに引っ掛けられている。コイルばねＣは、サイドスタンドＳを引っ張って、起立位置または収納位置に保持する。サイドスタンドＳの回動は、自動二輪車の利用者の足による操作で行われる。

次に、位置検出装置１の構造を説明する。

図２に示すように、位置検出装置１には、ホルダ２、カバー３、ケース４、遮磁板５、保持リング６、磁石７、磁気センサ８、基板９、ハーネス１０、フック１１、およびブッシュ１４などが備わっている。

カバー３とケース４は、カバー３のロック３ａをケース４の角孔４ａに嵌め込むことにより、図３および図５Ａ〜図８に示すように組み付けられる。カバー３とケース４の間には、図５Ａ、図５Ｂ、図７、および図８に示すようにＯリング１６が挟み込まれる。カバー３とケース４で形成される内部空間には、遮磁板５、保持リング６、磁石７、磁気センサ８、および基板９などが収納される。カバー３とケース４は、本発明の「収納容器」の一例である。

カバー３の側部には、図２に示すように、凹部３ｂが形成されている。凹部３ｂは、側方に開放されている。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ピンＰをカバー３の凹部３ｂを通してブラケットＫに固定することにより、カバー３とケース４のブラケットＫに対する回転が阻止される。

図２、図５Ａ、および図５Ｂに示すように、カバー３の内側の係合部３ｃには、上方からホルダ２の下側の凸部２ｃが係合される。ホルダ２の上側の大係合部２ａには、図１Ａ、図１Ｂ、図５Ａ、および図５Ｂに示すように、サイドスタンドＳの上端部が係合される。ホルダ２は、サイドスタンドＳの上端部を保持する。ホルダ２の小係合部２ｂには、回転軸Ｊの頭部Ｊａが係合される。

遮磁板５は、鉄などの強磁性体で構成されている。図２に示すように、遮磁板５の外周縁には、小径部５ａと大径部５ｂとが形成されている。遮磁板５の内周縁には、半円弧状の係合部５ｃが複数形成されている。保持リング６の外周縁には、上方へ突出する突起６ａが複数形成されている。図４に示すように、遮磁板５の係合部５ｃに保持リング６の突起６ａを係合することにより、保持リング６が遮磁板５を保持する。

保持リング６は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、カバー３とケース４に上下から所定の隙間をおいて挟まれる。遮磁板５も、カバー３とケース４に上下から所定の隙間をおいて挟まれる。保持リング６の窪みとカバー３およびケース４の間には、Ｏリング１２、１３が挟み込まれる。

保持リング６の内周縁の上端には、図２および図４に示すように、歯型部６ｂが形成されている。歯型部６ｂは、不規則な凹凸形状をしている。図５Ａおよび図５Ｂなどで、ホルダ２の内周縁の下端には、保持リング６の歯型部６ｂと噛み合う歯型部２ｄが形成されている。ブッシュ１４は、ホルダ２と保持リング６の内側に挿し込まれている。ボルトＢは、ブッシュ１４の内空部を貫通している。

ホルダ２、保持リング６、および遮磁板５は、サイドスタンドＳに連動して、回転軸Ｊを中心に回転する。遮磁板５は、本発明の「磁性体」の一例である。

磁気センサ８は、たとえばホールＩＣから構成されている。磁気センサ８は、基板９の上面に実装されている。図２に示すように、基板９の先端側（ケース４側）の幅は、後端側（ハーネス１０側）の幅より狭くなっている。基板９には、磁気センサ８以外に、検出回路１５とハーネス１０の一端などが実装されている。ハーネス１０の他端は、自動二輪車の制御装置（図示省略）などに接続されている。

磁気センサ８は、磁石７の発生する磁力を検出して、検出回路１５に信号を出力する。検出回路１５は、磁気センサ８の出力値（電圧値）に基づいて、サイドスタンドＳの位置を検出する。

ケース４には、図７および図８などに示すように、横長の空間から成る基板収納部４ｂが形成されている。基板収納部４ｂは、図２および図４に示すように、ケース４の側方へ突出している。ケース４の最も突出した側端部が、基板収納部４ｂの入口４ｄである。

基板収納部４ｂの側壁（入口４ｄ以外の３面）には、図２および図５Ａ〜図８に示すように、溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉが複数設けられている。ケース４の下面（ホルダ２と反対側の外側面）からの各溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉの高さは同一である。また、各溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉの幅は、同一でかつ基板９の厚みより若干大きくなっている。

溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉは、基板収納部４ｂの入口４ｄから挿入された基板９の板面を挟み込んで、基板９を保持する。詳しくは、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、相対する溝４ｆ、４ｈが、基板９の幅狭な先端側の相対する両側端部９ｆ、９ｈの板面を挟み込む。図７に示す溝４ｅと図８に示す溝４ｇは、溝４ｆ、４ｈと同様に、相対する位置にあって、基板９の幅広な後端側の相対する両側端部９ｅ、９ｇ（図２）の板面を挟み込む。基板９の基板収納部４ｂおよび溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉへの収納方向（図７および図８で上方向）に対して、奥にある溝４ｉは、基板９の先端部９ｉの板面を挟み込む。

溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉに挟み込まれる基板９の端部９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉには、何も実装されていない。図５Ａ、図５Ｂ、図６、および図８に示すように、相対する溝４ｆ、４ｈのうち、一方の溝４ｈでは、底の一方（下側）の角が面取りされている。相対する溝４ｅ、４ｇにおいても、溝４ｈと同一側壁に設けられた一方の溝４ｇでは、底の一方の角が同様に面取りされている。

このため、基板９は、図６に矢印で示すように、溝４ｈの面取りされた斜面４ｊに沿って、溝４ｈの他方の角側（上側）と、溝４ｈの開口側（反対側の溝４ｆ側）へ移動する。そして、基板９は、溝４ｆ、４ｈの上側の壁と、溝４ｆの底（図６で左側の壁）に押し付けられる。同様に、基板９は、溝４ｇの面取りされた斜面４ｊに沿って、溝４ｇの他方の角側（上側）と、溝４ｇの開口側（反対側の溝４ｅ側）へ移動し、溝４ｅ、４ｇの上側の壁と、溝４ｅの底に押し付けられる（図示省略）。

図７および図８に示すように、基板収納部４ｂの入口４ｄは、フック１１、ハーネス１０の保護ブッシュ１７、およびカバー３により塞がれる。図３および図４に示すように、フック１１はケース４に取り付けられる。保護ブッシュ１７はフック１１に取り付けられる。

フック１１は、基板９の溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉへの収納方向に対して後端部９ｄを押さえる。このため、基板９の先端部９ｉは、溝４ｉの底に押し付けられる。フック１１は、本発明の「押さえ部材」の一例である。

図５Ａ〜図８に示すように、ケース４の磁気センサ８の上側には、磁石収納部である凹部４ｋが設けられている。凹部４ｋは、図４に示すように、上方と側方に開放されている。凹部４ｋは、上方から挿し込まれた磁石７を保持する。凹部４ｋの大きさは、磁石７とほぼ同等になっている。

凹部４ｋの側方の開放部分は、磁石７が抜け出ないような大きさになっている。凹部４ｋの上端には、磁石７の抜けを防止するロック４ｒが設けられている。図５Ａ〜図８に示すように、凹部４ｋとカバー３の間には、Ｏリング１６に設けられたシール部１６ａが挟み込まれている。シール部１６ａは、磁石７を凹部４ｋの底に押し付ける。

ケース４の磁気センサ８と磁石７の間には、図５Ａ〜図６に示すように、空間４ｍが設けられている。ケース４の下面から空間４ｍまでの距離と、ケース４の下面から遮磁板５までの距離とは、ほぼ同等になっている。空間４ｍの高さは、遮磁板５の厚みより若干大きくなっている。空間４ｍ、遮磁板５、基板９、磁気センサ８、および磁石７は、平行になっている。

遮磁板５は、サイドスタンドＳに連動して、回転軸Ｊを中心に回転することにより、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、空間４ｍに対して出入りする。遮磁板５の移動方向は、基板９と平行になっている。遮磁板５が移動することにより、磁石７の磁界が変化する。磁気センサ８は、その磁界の変化を検出する。

次に、位置検出装置１の動作を説明する。

図１Ａに示すように、サイドスタンドＳが起立位置にあるときは、図５Ａに示すように、遮磁板５の小径部５ａが、磁石７および磁気センサ８の近傍に位置する。つまり、遮磁板５が、磁石７と磁気センサ８の間の空間４ｍ外に位置して、磁石７の発生する磁界から磁気センサ８を遮蔽していない状態となっている。

このとき、磁気センサ８の出力値が低レベルになるため、検出回路１５（図２）は、遮磁板５が非遮磁位置（空間４ｍ外）にあって、サイドスタンドＳが起立位置にあることを検出する。そして、検出回路１５は、この検出結果を自動二輪車の制御装置に、ハーネス１０を介して送信する。

サイドスタンドＳが起立位置から、図１Ｂに示すように収納位置へ回動したときは、図５Ｂに示すように、遮磁板５の大径部５ｂが、磁石７と磁気センサ８の間の空間４ｍ内に位置する。つまり、遮磁板５が、磁石７の発生する磁界から磁気センサ８を遮蔽した状態となる。

このとき、磁気センサ８の出力値が高レベルになるため、検出回路１５は、遮磁板５が遮磁位置（空間４ｍ内）にあって、サイドスタンドＳが収納位置にあることを検出する。そして、検出回路１５は、この検出結果を自動二輪車の制御装置に、ハーネス１０を介して送信する。

上記実施形態によると、ケース４の基板収納部４ｂの溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ内に入口４ｄから、磁気センサ８を実装した基板９を挿し込んでいる。また、ケース４の凹部４ｋ内に上方から、磁石７を挿し込んでいる。このため、基板９と磁気センサ８と磁石７とを容易に位置決めして、基板９と磁気センサ８と磁石７の位置精度を高めることができる。

また、サイドスタンドＳに連動する遮磁板５を、ケース４の磁気センサ８と磁石７との間に設けた空間４ｍに対して出入りするように移動させている。このため、磁気センサ８および磁石７に対する遮磁板５の位置精度を高めることができる。

さらに、上記の結果、磁気センサ８による磁力の検出誤差を小さくして、サイドスタンドＳの位置の検出精度を高めることが可能となる。

また、上記実施形態では、ケース４の凹部４ｋが、上方に開放されていて、下方に開放されていない。このため、磁石７を凹部４ｋ内に上方から挿し込んで、磁石７の底面を凹部４ｋの底に容易に位置決めすることができる。また、磁石７と下方の磁気センサ８との距離のばらつきを抑制することができる。

また、上記実施形態では、基板９の相対する両側端部９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈの板面を挟み込むように、ケース４に複数の溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈが設けられている。このため、各溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ内に基板９の側端部９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈを容易に挿し込んで、基板９および磁気センサ８を容易かつ安定に位置決めすることができる。

また、磁気センサ８などの部品が実装されていない基板９の側端部９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉを溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ内に挿し込むので、基板９上の部品の損傷を防止することができる。

また、上記実施形態では、溝４ｇ、４ｈの底の下側の角を面取りしているので、基板９が、その面取りされた斜面４ｊに沿って、溝４ｇ、４ｈの上側と開口側へ移動して、溝４ｇ、４ｈの上側の壁と、反対側の溝４ｅ、４ｆの底に押し付けられる。このため、基板９および磁気センサ８の、溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ内での上下方向と溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈの深さ方向へのがたつきを抑制して、位置精度を一層高めることができる。

さらに、上記実施形態では、フック１１が、基板９の後端部９ｄを押さえて、先端部９ｉを溝４ｉの底に押し付けている。このため、基板９および磁気センサ８の、溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉへの収納方向に対するがたつきを抑制して、位置精度を一層高めることができる。

本発明は、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。たとえば、上記実施形態では、ケース４の基板収納部４ｂの各側壁に溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉを設けた例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、基板収納部４ｂの奥の溝４ｉを省略したり、相対する溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉの一方を省略したりしてもよい。この場合、省略した溝に代えて、基板９の板面を上方または下方から支持する支持面を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、磁石７を上方から凹部４ｋ内に挿し込む例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、凹部４ｋの側方の開放面積を大きくして、磁石７を側方から凹部４ｋ内に挿し込むようにしてもよい。

また、上記実施形態では、溝４ｇ、４ｈの底の下側の角を面取りした例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、相対する各溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈや奥の溝４ｉにも、同様に面取りを施すようにしてもよい。また、溝４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉの底の上側の角を面取りするようにしてもよい。底に面取りを施す溝の位置や数などは、上記実施形態に限定せず、適宜選択すればよい。

また、上記実施形態では、磁気センサ８の一例としてホールＩＣを示したが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、磁気抵抗素子やリードスイッチなどのその他の磁気センサを用いてもよい。

また、上記実施形態では、サイドスタンドＳが収納位置にあるときに、遮磁板５が磁石７の磁界から磁気センサ８を遮蔽し、サイドスタンドＳが起立位置にあるときに、遮磁板５が磁石７の磁界から磁気センサ８を遮蔽しない例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これとは逆に、サイドスタンドＳが起立位置にあるときに、遮磁板５が磁石７の磁界から磁気センサ８を遮蔽し、サイドスタンドＳが収納位置にあるときに、遮磁板５が磁石７の磁界から磁気センサ８を遮蔽しないようにしてもよい。

また、上記実施形態では、検出回路１５において、磁気センサ８の出力値に基づき、サイドスタンドＳの位置を判断した例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、たとえば、磁気センサ８の出力値を検出回路１５から自動二輪車の他の制御装置へ送信し、該他の制御装置において、サイドスタンドＳの位置を判断するようにしてもよい。つまり、サイドスタンドＳの位置を判断するためのデータを位置検出装置１で検出し、その判断部は位置検出装置１の外部に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、遮磁板５が回転することにより変位した例を挙げたが、本発明はこれに限るものではない。これ以外に、遮磁板５が直線的に変位する場合にも、本発明は適用することができる。

さらに、上記実施形態では、自動二輪車のサイドスタンドＳの位置を検出する位置検出装置１に、本発明を適用した例を挙げたが、これ以外の対象物の位置を検出するための検出装置に対しても、本発明を適用することは可能である。

１ 位置検出装置
３ カバー
４ ケース
４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ 溝
４ｊ 面取りされた斜面
４ｋ 凹部
４ｍ 空間
５ 遮磁板
７ 磁石
８ 磁気センサ
９ 基板
９ｄ 後端部
９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ 両側端部
９ｉ 先端部
１１ フック
Ｓ サイドスタンド

Claims (3)

1. 磁石、磁気センサ、対象物に連動する磁性体、前記磁気センサを実装した基板、およびこれらを収納する収納容器を備え、
   前記磁気センサの出力値に基づいて、対象物の位置を検出する位置検出装置において、
   前記収納容器に、
   前記基板の相対する両側端部の板面を挟み込んで前記基板を保持する、相対する位置にある複数の溝と、
   前記磁気センサの上側で前記磁石を保持する凹部と、
   前記磁気センサと前記磁石との間で前記磁性体が出入りする空間と、を設け、
   前記相対する複数の溝のうち、一方の溝の底の一方の角を面取りし、
   前記各溝の側方にある入口から前記各溝内に前記基板の両側端部を挿入し、
   前記各溝内に挿入された基板が、前記一方の溝の底における面取りされた斜面に沿って、当該溝の前記斜面と対向する壁側と当該溝の開口側へ移動し、前記斜面と対向する壁と、当該溝と相対する他方の溝の底に押し付けられることを特徴とする位置検出装置。
2. 請求項１に記載の位置検出装置において、
   前記磁石は、直方体状であり、
   前記凹部は、上方が開放されていて、上方から挿し込まれた前記磁石の上面以外の面を保持し、
   前記凹部の上端に前記磁石の抜けを防止するロックを設けた、ことを特徴とする位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置において、
   前記収納容器に取り付けられ、前記基板の前記溝への収納方向に対して後端部を押さえる押さえ部材を備えた、ことを特徴とする位置検出装置。

Images