(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】磁気検出素子１、磁石２及びヨーク３を備えた位置検出センサにおいて、位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材５が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、磁石２のＮ極からＳ極へ向かう向きに被検出部材５の向きが合うよう磁石２を配置し、ヨーク３を磁石２に隣接、あるいは磁石２の近傍に配置し、被検出部材５が離間しているとき、磁石２により発生する磁束密度が低く、かつ、被検出部材５が近接しているとき、磁石２により発生する磁束密度が高くなる領域に磁気検出素子１を配置した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子、磁石及びヨークを備えた位置検出センサにおいて、該位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、前記磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに前記被検出部材の向きが合うよう前記磁石を配置し、前記ヨークを前記磁石に隣接、あるいは前記磁石の近傍に配置し、前記被検出部材が離間しているとき、前記磁石により発生する磁束密度が低く、かつ、前記被検出部材が近接しているとき、前記磁石により発生する磁束密度が高くなる領域に前記磁気検出素子を配置することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項２】
磁気検出素子、磁石及びヨークを備えた位置検出センサにおいて、該位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、前記磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに前記被検出部材の向きが合うよう前記磁石を配置し、前記被検出部材が近接しているとき、前記被検出部材と前記ヨークの中間の線上に前記磁石が置かれるように配置し、前記磁気検出素子を前記磁石の片方の極の近傍に配置することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項３】
磁気検出素子、磁石及びヨークを備えた位置検出センサにおいて、該位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、前記磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに前記被検出部材の向きが合うよう前記磁石を配置し、前記磁気検出素子を特定の方向の磁束のみ検出可能な磁気検出素子とし、前記ヨークを前記磁石に隣接、あるいは前記磁石の近傍に配置し、前記被検出部材が離間しているときと近接しているときで磁束の向きが変化する位置に前記磁気検出素子を配置することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項４】
請求項１〜３において、前記磁石を複数個配置したことを特徴とする位置検出センサ。
【請求項５】
磁気検出素子及び磁石を備えた位置検出センサにおいて、該位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、前記磁石を内周側及び外周側がそれぞれ着磁されたリング状磁石とし、前記磁気検出素子を前記リング状磁石の内側に収納し、前記磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに前記被検出部材の向きが合うよう前記磁石を配置したことを特徴とする位置検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【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】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明においては、請求項１に記載したように、磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに被検出部材の向きが合うよう磁石を配置し、ヨークを磁石に隣接、あるいは磁石の近傍に配置し、被検出部材が離間しているとき、磁石により発生する磁束密度が低く、かつ、被検出部材が近接しているとき、磁石により発生する磁束密度が高くなる領域に磁気検出素子を配置した。
【０００９】
これによれば、磁石の向きと被検出部材の向きが同じになるため、磁石のＮ極からＳ極に向かう磁力線のほぼ中間のあたりで、磁力線の向きと被検出部材の向きが一致することになる。被検出部材が磁石から遠い状態では、磁石から出る磁力線の多くはヨークを通過する。また、被検出部材が磁石の近傍にくると、磁力線が被検出部材を通過しやすくなる。よって、被検出部材の遠近によって、磁束密度が変化する領域が現れる。この領域に磁気検出素子を配置することにより、被検出部材の有無を検出することができる。
【００１０】
また、本発明においては、請求項２に記載したように、磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに被検出部材の向きが合うよう磁石を配置し、被検出部材が近接しているとき、被検出部材とヨークの中間の線上に磁石が置かれるように配置し、磁気検出素子を前記磁石の片方の極の近傍に配置した。
【００１１】
これによれば、磁石の向きと被検出部材の向きが同じになるため、磁石のＮ極からＳ極に向かう磁力線のほぼ中間のあたりで、磁力線の向きと被検出部材の向きが一致することになる。被検出部材が磁石から遠い状態では、磁石から出る磁力線の多くはヨークを通過する。また、被検出部材が磁石の近傍に近づき、磁石が被検出部材とヨークのほぼ中間の位置関係となると、磁力線は被検出部材へ向かうルートとヨークに向かうルートに分かれる。このとき、被検出部材とヨークの中間の線上では磁束密度が低くなる。磁気検出素子をこの位置に配置しているので、被検出部材の遠近によって磁束密度が変化するため、被検出部材の有無を検出することができる。
【００１２】
また、本発明においては、請求項３に記載したように、磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに被検出部材の向きが合うよう磁石を配置し、磁気検出素子を特定の方向の磁束のみ検出可能な磁気検出素子とし、ヨークを磁石に隣接、あるいは磁石の近傍に配置し、被検出部材が離間しているときと近接しているときで磁束の向きが変化する位置に磁気検出素子を配置した。
【００１３】
これによれば、磁石の向きと被検出部材の向きが同じになるため、磁石のＮ極からＳ極に向かう磁力線のほぼ中間のあたりで、磁力線の向きと被検出部材の向きが一致することになる。被検出部材が磁石から遠い状態では、磁石から出る磁力線の多くはヨークを通過する。また、被検出部材が磁石の近傍にくると、磁力線が被検出部材を通過しやすくなる。よって、被検出部材の遠近によって、磁石の近くでは磁力線の流れが変化し、磁束の向きが変化する。この位置に、特定の方向の磁束のみ検出可能な磁気検出素子を配置することによって、被検出部材の有無の応じて、磁束の有無を検出できる。このとき、磁気検出素子は磁束のありとなしを検出することになるので、単に磁束の大小を検出するよりもレンジを広くとれるため、感度の良いセンサとなる。
【００１４】
また、本発明においては、請求項４に記載したように、請求項１〜３において、磁石を複数個配置した。
【００１５】
これにより、磁束の打ち消しあう領域を広くとることができる。
【００１６】
また、本発明においては、請求項５に記載したように、磁気検出素子及び磁石を備えた位置検出センサにおいて、位置検出センサの片側に磁性材の被検出部材が近接あるいは離間するよう構成された位置検出センサであって、磁石を内周側及び外周側がそれぞれ着磁されたリング状磁石とし、磁気検出素子をリング状磁石の内側に収納し、磁石のＮ極からＳ極へ向かう向きに被検出部材の向きが合うよう前記磁石を配置した。
【００１７】
これによれば、リング状磁石の内側の中心あたりでは、まわりに何もない状態では磁束密度はゼロとなる。被検出部材が、このリング状磁石の片側に近接したとき、磁力線の多くがリングの内側から被検出部材を通ってリングの外側（あるいはこの逆）へ流れるようになる。よって、磁気検出素子を置いたリング状磁石の内側ではリングの軸方向へ向かう磁束が発生する。したがって、被検出部材の有無の応じて、磁束の有無を検出できる。このとき、磁気検出素子は磁束のありとなしを検出することになるので、単に磁束の大小を検出するよりもレンジを広くとれるため、感度の良いセンサとなる。
【００１８】
【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を示すものである。
【００１９】
図１及び２において、ケース４はコネクタ部６を備える。コネクタ部６は端子７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４の内部には、磁気検出素子１、磁石２及びヨーク３等が設けられている。磁石２の図示上方に、スライドして移動可能な被検出部材５が設けられている。被検出部材５は磁性材である。この被検出部材５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。
【００２０】
図３、図４に示すように、被検出部材５の長手方向、磁石２の長手方向（極と極の間の方向）、及びヨーク３の長手方向は同じ向きとしている。ヨーク３は磁性材でできている。磁石２は、図面上では、右がＮ極、左がＳ極となっているが、逆でもかまわない。磁石２の片方の極の近傍に磁気検出素子１が置かれている。磁気検出素子１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１は特定の方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。
【００２１】
図３は被検出部材５が遠ざかった場合、図４は被検出部材５が近接した場合を示す。図３の関係にある場合、磁石２の磁力線の多くは、磁石２のＮ極から出て、ヨーク３を通過してＳ極に戻る。よって、磁気検出素子１の位置における磁束の向きは、図示のように右下に向かう方向となる。磁気検出素子１を、この向きから９０度回転した方向の磁束のみ検出できるように配置しておく。このように配置することで、磁気検出素子１は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００２２】
図４の状態においては、磁石２の磁力線は、ヨーク３だけでなく、被検出部材５も通過するようになる。ヨーク３と被検出部材５の距離や材質の違い等を調整すると、より多くの磁力線が被検出部材５を通るようになる。この場合、磁気検出素子１の位置における磁束の向きは、図示のように右上に向かう方向となる。磁気検出素子１はこの方向の磁束を検出できるので、磁気検出素子１は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００２３】
上記ＯＮ信号、ＯＦＦ信号は、端子７の同通及び遮断で行うが、逆であってもよい。また、端子７からの電流変化あるいは電圧変化を出力としてもよい。
【００２４】
（第２実施態様）
第２の実施態様を図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。
【００２５】
第２の実施態様において、２個の磁石８及び９が設けられている。この磁石８、９は同じ極性の極が対抗する向きに、同一直線上に置かれている。磁石８及び９の図示下方にはヨーク３が置かれている。ヨーク３は磁性材でできている。磁石８及び９は被検出部材５が近接した状態で、被検出部材５とヨーク３の間に挟まれるように置かれている。磁石８と９の間には磁気検出素子１が置かれている。磁気検出素子１は図示上下方向の磁束を検出可能な向きで配置されている。
【００２６】
図５の状態の場合、磁石８の磁力線の多くは、Ｎ極から出て、ヨーク３を通ってＳ極に戻る。一方、磁石９の磁力線の多くは、Ｎ極から出て、ヨーク３を通ってＳ極に戻る。この状態で、磁石８による磁束と、磁石９による磁束は、磁気検出素子１の配置された領域において打ち消される。磁気検出素子１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１は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００２７】
図６の状態の場合、磁石８、９の磁力線は、ヨーク３だけでなく、被検出部材５を通るようになる。この状態では、磁気検出素子１の位置では、図示上方向の磁束が生ずる。よって、磁気検出素子１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１は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００２８】
（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５が遠ざかった場合、図８は被検出部材５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３の実施態様において、磁石１０はリング状であり、内側にＮ極、外側にＳ極が着磁されている。この実施態様ではヨークは置かれていない。リング状磁石１０の内部中央には、磁気検出素子１が置かれている。
【００３０】
図７の状態の場合、磁石１０の磁力線は、Ｎ極から出て、上下の空間を通ってＳ極に戻る。磁気検出素子１の配置された、磁石中央の領域においては、磁束は打ち消される。磁気検出素子１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１は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３１】
図８の状態の場合、磁石１０の上部では、磁力線は、Ｎ極から出て、被検出部材５を通り、Ｓ極に戻る。一方、磁石１０の下部では、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１０の上部へ回る磁力線が多くなり、磁気検出素子１の配置された領域において、図示上方へ向かう磁束が発生するため、磁気検出素子１は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３２】
（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５が遠ざかった場合、図１０は被検出部材５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。
【００３３】
第４の実施態様において、２個の磁石１１及び１２は、それぞれ平行かつ同一方向に同じ極を有するように配置され、被検出部材５に平行に置かれている。磁石１１及び１２のそれぞれ一方の極を結ぶように磁性材のヨーク１３が置かれている。ヨーク１３が置かれた極とは反対側の極に近接して磁気検出素子１が置かれている。磁気検出素子１は磁石１１と１２の間の中心線上に配置されている。
【００３４】
図９の状態の場合、磁石１１の磁力線は、Ｎ極から出て、空間を通り、ヨーク１３を介してＳ極に戻る。磁石１２の磁力線は、Ｎ極から出て、空間を通り、ヨーク１３を介してＳ極に戻る。この状態で磁気検出素子１９の配置された領域においては、磁束は図示左右方向に働くか、もしくはゼロとなる。磁気検出素子１９の磁束の検出方向を図示上下方向にしておくことで、磁気検出素子１は磁束密度の変化を検出せず、ＯＦＦ信号を出力する。
【００３５】
図１０の状態の場合、磁石１１及び１２の磁力線の多くは、Ｎ極から出て、被検出部材５を通り、ヨーク１３を介してＳ極に戻るようになる。よって、磁気検出素子１の配置された領域において磁束の向きは図示上方向に変わる。よって、磁気検出素子１は磁束密度の変化を検出し、ＯＮ信号を出力する。
【００３６】
（第５実施態様）
図１１及び図１２に第５の実施態様を示す。図１１は被検出部材５が遠ざかった場合、図１２は被検出部材５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。
【００３７】
第５の実施態様においては、ほぼ第１の実施形態と同一であるが、磁石２のそれぞれの極にヨーク１４，１５がついている点で異なる。この実施例では、磁石の体積を減少させて、同等に近い磁束を検出できる点でで優位であり、より安価に構成することができる。
【００３８】
上記の実施態様において、磁束を検出しない領域は、磁石の厚みを拡大、又は縮小することで、調整できる。またヨークの形状を調整することで、磁束を検出しない領域を移動させることができる。
【００３９】
【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。
【００４０】
尚、磁気検出素子を特定の方向の磁束のみ検出可能な磁気検出素子とすることで、実質的に磁束密度がゼロとみなせる領域が広がる。
【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正面図である。
【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。
【図１１】第５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１２】第５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】
１　磁気検出素子
２、８、９、１０，１１及び１２　磁石
３、１３、１４及び１５　ヨーク
４　ケース
５　被検出部材
６　コネクタ部
７　端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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