(57)【要約】【課題】２つの検出軸を有する位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１は、長尺状の磁性体コア２１と、位置検出対象物の一方向への変位に基づき磁性体コア２１に対する長手方向に変位するとともに、位置検出対象物の他方向への変位に基づき先の長手方向に延びる回転軸Ｌを中心に回転する磁石５と、磁性体コア２１に巻回される励磁コイル２４と、磁性体コア２１に巻回される第１及び第２の検出コイル３１，４１と、磁石５の変位に基づいて変化する第１及び第２の検出コイル３１，４１の両端にかかる電圧に基づいて、磁石５の第１及び第２の方向における位置を求める制御部と、を備える。【選択図】図１
2014163727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の磁性体コアと、
位置検出対象物の一方向への変位に基づき前記磁性体コアに付与する磁束が変化しないように前記磁性体コアに対する長手方向である第１の方向に変位するとともに、前記位置検出対象物の他方向への変位に基づき前記磁性体コアに付与する磁束が変化するように前記長手方向と直交する第２の方向にそれぞれ変位する磁石と、
前記磁性体コアに巻回される励磁コイルを有し、当該励磁コイルに電圧を印加する励磁部と、
前記磁性体コアに巻回される第１及び第２の検出コイルと、
前記磁石の変位に基づいて変化する前記第１及び第２の検出コイルの両端にかかる電圧に基づいて、前記磁石の前記第１及び第２の方向における位置を求める制御部と、を備える位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記磁石は、前記第２の方向に変位したとき前記磁性体コアに近接する部位の前記長手方向における厚みが変わる位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の位置検出装置において、
前記磁石の厚みは、段階的に変化する位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を用いて位置検出対象物の位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のアクセルやブレーキ等のペダルや、シフトレバーの位置を検出する位置検出装置が知られている。特許文献１の位置検出装置は、長尺状の磁性体コアと、磁性体コアの両端部に巻回される第１及び第２の励磁コイルと、磁性体コアにおける第１及び第２の励磁コイルの間に巻回される検出コイルと、位置検出対象物の変位に応じて磁性体コアの長手方向に沿って変位する磁石とを備えている。磁石は、磁性体コア並びに検出コイルに対して非接触で変位する。なお、第１及び第２の励磁コイルは、交流電圧源に直列で接続されている。このため、位置検出対象物の変位に応じて磁石が変位すると、第１及び第２の励磁コイルが発生する磁界が変化して、検出コイルの巻線の両端部にかかる電圧が変化する。すなわち、検出コイルの巻線の両端部にかかる電圧を検出することにより磁石、ひいては位置検出対象物の位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６９１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の位置検出装置は、磁性体コアの長手方向の１軸しか検出軸を有していなかった。このため、例えば位置検出対象物がシフトレバーのように２つの方向に変位可能である場合には、２つの位置検出装置が必要であった。
【０００５】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つの検出軸を有する位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、位置検出装置は、長尺状の磁性体コアと、位置検出対象物の一方向への変位に基づき前記磁性体コアに付与する磁束が変化しないように前記磁性体コアに対する長手方向である第１の方向に変位するとともに、前記位置検出対象物の他方向への変位に基づき前記磁性体コアに付与する磁束が変化するように前記長手方向と直交する第２の方向にそれぞれ変位する磁石と、前記磁性体コアに巻回される励磁コイルを有し、当該励磁コイルに電圧を印加する励磁部と、前記磁性体コアに巻回される第１及び第２の検出コイルと、前記磁石の変位に基づいて変化する前記第１及び第２の検出コイルの両端にかかる電圧に基づいて、前記磁石の前記第１及び第２の方向における位置を求める制御部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
従来の位置検出装置は、一つの方向における位置のみ求めることができた。このため、位置検出対象物が２つの方向に変位する場合、それぞれの方向における位置を求めるには、位置検出装置が２つ必要であった。その点、この構成によれば、位置検出装置は、第１及び第２の方向という２つの検出軸を有している。すなわち、一つの位置検出装置で、２つの方向における位置を求めることができる。
【０００８】
上記構成において、前記磁石は、前記第２の方向に変位したとき前記磁性体コアに近接する部位の前記長手方向における厚みが変わることを要旨とする。
このように構成すれば、磁性体コアに付与する磁束の量を調整しやすい。従って、磁石が第２の方向に変位したときの第１及び第２の検出部の検出結果が変化しやすくなるので、位置検出対象の位置が変更したことを検出しやすい。
【０００９】
上記構成において、前記磁石の厚みは、段階的に変化することを要旨とする。
この構成によれば、磁石が第２の方向に変化して磁性体コアに近接する部位の磁石の厚みが変化すると、第１及び第２の検出部の検出結果が段階的に変化するので、位置検出対象の位置が変更したことを検出しやすい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に位置検出装置は、２つの検出軸を有するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】位置検出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】位置検出部の概略構成を示すブロック図。
【図３】磁石の位置と相互インダクタンスの差及びその和とが対応付けられたグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、位置検出装置の一実施形態について説明する。ここでは、位置検出対象物として、自動車のシフトレバーを例に挙げる。
＜位置検出装置の構成＞
図１に示すように、位置検出装置１は、長尺状の磁性体コア部２と、当該磁性体コア部２の長手方向における両端部に設けられる第１及び第２の検出部３，４と、を備えている。また、位置検出装置１は、シフトレバーの変位に応じて磁性体コア部２に対して非接触で変位する磁石５を備えている。磁石５は、磁性体コア部２の上方に設けられている。磁石５は、シフトレバーの第１の方向（ここでは、車両の前後方向）への変位に応じて磁性体コア部２の長手方向に変位する。磁石５は、シフトレバーが第１の方向に変位するとき、第１及び第２の検出部３，４の間で変位する。
【００１３】
磁石５は、第１、第２、第３の磁石５１，５２，５３を備えている。第１〜第３の磁石５１〜５３は、この順番で磁性体コア部２の長手方向における厚みが厚くなっている。第１〜第３の磁石５１〜５３は、その厚みに応じて磁界強度が異なる、正確には厚くなるにつれて強い磁界を形成する。従って、第１〜第３の磁石５１〜５３は、磁性体コア部２に付与する磁束が異なる。また、第１〜第３の磁石５１〜５３は、磁性体コア部２の長手方向からみると、当該の長手方向と平行に延びる回転軸Ｌを中心とする扇形からそれよりも半径の小さい扇形を除いた形状をしていて、先の回転軸Ｌを中心とする回転方向において互いに連結されている。磁石５は、シフトレバーの第２の方向（ここでは、車両の左右方向）への変位に応じて回転軸Ｌを中心に回転する。シフトレバーの第２の方向の位置に応じて、第１〜第３の磁石５１〜５３のいずれかが磁性体コア部２の直上に位置する。
【００１４】
＜磁性体コア部の構成＞
次に、磁性体コア部２の構成について説明する。
図１に示すように、磁性体コア部２は、矩形板状の磁性体コア２１と、当該磁性体コア２１の長手方向全域に亘って巻回された励磁コイル２４と、を備えている。
【００１５】
また、図２に示すように、磁性体コア部２は、車両のバッテリ６と抵抗２５とを備えている。励磁コイル２４は、バッテリ６及び抵抗２５と直列接続されている。励磁コイル２４は、バッテリ６から電流が供給されると、当該励磁コイル２４の回りに磁束を発生させる。
【００１６】
＜検出部の構成＞
次に、第１の検出部３の構成について説明する。
図１に示すように、第１の検出部３は、磁性体コア部２の長手方向における第１の端部である右端部に例えばプラスチックからなる中間部材３２を介して巻回される検出コイル３１を備えている。図２に示すように、第１の検出部３は、抵抗３３を備えている。抵抗３３は、検出コイル３１と直列接続されることにより回路を構成している。検出コイル３１の両端にかかる電圧は、電圧計３４により検出される。
【００１７】
次に第２の検出部４の構成について説明する。
第２の検出部４は、第１の検出部３と同様の構成である。すなわち、図１及び図２に示すように、第２の検出部４は、検出コイル４１と、中間部材４２と、抵抗４３と、を備えている。検出コイル４１は、磁性体コア部２の長手方向における第２の端部である左端部に中間部材４２を介して巻回されている。なお、検出コイル４１の両端にかかる電圧は、電圧計４４により検出される。
【００１８】
図２に示すように、位置検出装置１の制御部１０は、第１及び第２の検出部３，４と共用される。制御部１０は、電圧計３４，４４と接続されている、制御部１０は、電圧計３４，４４の検出結果を取り込み、当該検出結果に基づき磁性体コア部２の長手方向に対する磁石５の位置を算出する。
【００１９】
制御部１０のメモリ１０ａには、磁性体コア部２の長手方向に対する磁石５の位置を演算するための各種のプログラムが格納されている。また、図３に示すように、メモリ１０ａには、磁性体コア部２の長手方向に対する磁石５の位置Ｘに対する検出コイル３１と励磁コイル２４との相互インダクタンスＭ１と検出コイル４１と励磁コイル２４との相互インダクタンスＭ２との差（Ｍ１−Ｍ２）、及び相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和（Ｍ１＋Ｍ２）が対応付けられたマップが格納されている。制御部１０は、各検出コイル３１，４１にかかる電圧値から相互インダクタンスＭ１，Ｍ２を求めるとともに、相互インダクタンスＭ２との差（Ｍ１−Ｍ２）、及び相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和（Ｍ１＋Ｍ２）を算出し、その算出結果をマップに照らし合わせて磁石５の位置Ｘを算出する。
【００２０】
なお、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差は、磁石５の厚みによらず磁石５の磁性体コア部２の長手方向の変位に対して直線的に変化する。また、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和が磁石５の磁性体コア部２の長手方向の変位に対して一定値である。これらの特性は、次に理由により得られる。すなわち、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２は、各検出コイル３１，４１にかかる電圧値に比例することが公知である。このため、シフトレバーが操作されて、磁性体コア部２の直上に位置する磁石が、第１の磁石５１から第２の磁石５２に変更された場合の相互インダクタンスＭ１，Ｍ２は、それぞれ同じ分だけ増加する。従って、磁性体コア部２の直上に第１の磁石５１が位置する場合と第２の磁石５２が位置する場合とでは、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差に変化はない。一方で、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２は、それぞれ同じ分だけ増加するので、磁性体コア部２の直上に位置する磁石が第１の磁石５１から第２の磁石５２に変わると、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和は増加する。なお、磁性体コア部２の直上に位置する磁石が第２の磁石５２から第３の磁石５３に変わる場合も同様である。
【００２１】
＜磁気センサの作用＞
次に、位置検出装置１の作用について説明する。制御部１０は、各検出コイル３１，４１にかかる電圧から相互インダクタンスＭ１，Ｍ２を求めた後、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差をマップに照らし合わせることにより、磁性体コア部２の長手方向に対する磁石５の位置、ひいては、シフトレバーの第１の方向（車両の前後方向）における位置を算出する。また、制御部１０は、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和をマップに照らし合わせることにより、磁性体コア部２の直上に位置する磁石が第１〜第３の磁石５１〜５３のいずれであるか、ひいては、シフトレバーの第２の方向（車両の左右方向）における位置を算出する。
【００２２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）位置検出装置１に、長尺状の磁性体コア２１と当該磁性体コア２１に巻回された励磁コイル２４からなる磁性体コア部２と、シフトレバーの第１の方向への変位に応じて磁性体コア部２の長手方向に沿って変位する磁石５と、を設けた。磁石５は、シフトレバーの第２の方向への変位に応じて磁性体コア部２の長手方向に平行な回転軸Ｌを中心として回転する。そして、磁石５を、回転軸Ｌを中心とする回転方向に互いに連結された第１〜第３の磁石５１〜５３で構成した。第１〜第３の磁石５１〜５３は、この順番で磁性体コア部２の長手方向における厚みが厚くなる。第１〜第３の磁石５１〜５３は、その厚みに応じて磁界強度が異なる、正確には厚くなるにつれて強い磁界を形成する。
【００２３】
位置検出装置１の制御部１０は、磁性体コア部２の両端部に設けられた検出コイル３１，４１にかかる電圧から各検出コイル３１，４１と励磁コイル２４との間の相互インダクタンスＭ１，Ｍ２を求める。制御部１０のメモリ１０ａには、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差及びその和が対応付けられたマップが記憶されている。制御部１０は、求めた相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差及びその和をマップに照らし合わせることにより、磁性体コア部２の長手方向に対する磁石５の位置と、磁性体コア部２の直上に位置する磁石が第１〜第３の磁石５１〜５３のいずれであるかを算出することができる。ひいては、シフトレバーの第２の方向（車両の左右方向）における位置を算出することができる。このように、１組の磁石５と磁性体コア部２とを備えた位置検出装置１により、シフトレバーの第１及び第２の方向における位置を算出することができる。
【００２４】
（２）磁石５を厚みの異なる第１〜第３の磁石５１〜５３によって構成した。これにより、シフトレバーが第２の方向に変位して磁性体コア部２の直上に位置する磁石の厚みが変化すると検出コイル３１，４１にかかる電圧が階的に変化する。従って、相互インダクタンスＭ１，Ｍ２も段階的に変化するので、磁石５の位置、ひいてはシフトレバーの第２の方向における位置を正確に求めやすい。
【００２５】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、磁石５は、厚みの異なる第１〜第３の磁石５１〜５３により構成されたが、厚みの異なる２つの磁石で構成されていてもよいし、厚みの異なる４つ異常の磁石で構成されていてもよい。また、磁石５の厚みは段階的に変わるものではなく、徐々に変化するものであってもよい。このように構成した場合でも、磁石５の回転に伴い相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の和が、磁石５の直線変位に伴い相互インダクタンスＭ１，Ｍ２の差が、それぞれが変化するので、シフトレバーの第１及び第２の方向における位置を算出することができる。
【００２６】
・上記実施形態において、厚みの異なる第１〜第３の磁石５１〜５３に代えて、材質の異なる磁石を採用してもよい。このように構成した場合でも、磁石の回転に伴い磁性体コア部２に付与する磁束が異なるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
・上記実施形態において、磁石５は、シフトレバーの変位に応じて直線変位又は回転変位するものであったが、２つの方向へ直線変位してもよい。この場合、厚みの異なる磁石５１〜５３が直線的に隣接するように磁石５を構成する。このように構成した場合でも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
・上記実施形態において、磁石５は、一様の厚みを有する磁石であってもよい。この場合、シフトレバーが第１の方向に変位したときには磁性体コア部２の長手方向に、シフトレバーが第２の方向に変位したときには磁性体コア部２と接離する方向に、それぞれ変位するように磁石５を設ける。このように構成しても、シフトレバーの第１及び第２の方向における位置を算出することができる。
【００２９】
・上記実施形態において、制御部１０は、検出コイル３１，４１にかかる電圧値から求めた相互インダクタンスＭ１，Ｍ２から、磁石５の位置を算出したが、電圧値から磁石５の位置を算出してもよい。また、電圧値に基づいて決まる自己インダクタンスやインピーダンスから求めてもよい。その場合、メモリ１０ａに格納されるマップは、電圧値、自己インダクタンス、又はインピーダンスと磁石５の位置とを対応付けたものとなる。
【００３０】
・上記実施形態の位置検出対象物は、シフトレバーであったが、２方向に変位するスライド式のスイッチ等であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…位置検出装置、２…磁性体コア部（励磁部）、３，４…検出部、５…磁石、６…バッテリ、１０…制御部、１０ａ…メモリ、２１…磁性体コア、２４…励磁コイル、２５，３３，４３…抵抗、３１，４１…検出コイル、３２，４２…中間部材、３４，４４…電圧計、５１…第１の磁石、５２…第２の磁石、５３…第３の磁石。
【図１】
2014163727.tif 000003
【図２】
2014163727.tif 000004
【図３】
2014163727.tif 000005