(57)【要約】【課題】検出対象に磁性異物を引き寄せることを抑制することができる磁気検出装置を提供する。【解決手段】磁気検出装置１Ａは、通電により磁界を発生させる電磁石２０３と、通電制御によって電磁石２０３が発生した磁界を検知し、電磁石２０３との相対位置に応じた信号を出力するホール素子２１０と、少なくともホール素子２１０が磁界を検知する期間に、電磁石２０３の通電を制御する制御ＩＣ２１１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁界を発生させる電磁石と、
通電によって前記電磁石が発生した磁界を検知し、前記電磁石との相対位置に応じた信号を出力する磁気検出器と、
少なくとも前記磁気検出器が磁界を検知する期間に、前記電磁石の通電を制御する制御部とを有する磁気検出装置。
【請求項２】
前記磁気検出器付近の温度を検出する温度検出器をさらに有し、
前記制御部は、前記温度検出器が検出した温度と、前記磁気検出器の温度特性とに基づいて、前記電磁石に通電する電流又は電圧を変化させる請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度検出器が検出した温度と、前記磁気検出器の温度特性とに基づいて、前記電磁石と前記磁気検出器との距離が一定であれば前記磁気検出器が出力する信号の値が一定となるように、前記電磁石に通電する電流又は電圧を変化させる請求項２に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象に磁性異物を引き寄せることを抑制する磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性異物が磁気検出ユニット内に侵入しないよう磁石で磁性異物を吸着する磁気検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。この磁気検出装置は、回転部材の回転軌道輪に取り付けられて円周方向で交互に異なる磁極に着磁された環状の磁気エンコーダと、回転部材を支持する転がり軸受けに取り付けられて磁気エンコーダと対向して配置される磁気センサと、磁気エンコーダと磁気センサとの隙間の近傍であって回転部材に取り付けられたリング状のゴム磁石とを備える。
【０００３】
この磁気検出装置によれば、磁気エンコーダの磁力によって磁気エンコーダと磁気センサとの隙間に侵入しようとする磁性異物をゴム磁石により吸着することで、磁気エンコーダ及び磁気センサからなる磁気検出ユニット内に磁性異物が侵入しないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示す磁気検出装置は、ゴム磁石によって磁性異物を吸着するため、磁気検出ユニット内に磁性異物が侵入することを抑制することができるが、ゴム磁石に吸着した磁性異物によって回転部材の回転動作を阻害しないよう、ゴム磁石から吸着した磁性異物を人為的に取り除く必要があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、検出対象に磁性異物を引き寄せることを抑制することができる磁気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】
【０００７】
本発明の一態様は、通電により磁界を発生させる電磁石と、通電によって前記電磁石が発生した磁界を検知し、前記電磁石との相対位置に応じた信号を出力する磁気検出器と、少なくとも前記磁気検出器が磁界を検知する期間に、前記電磁石の通電を制御する制御部とを有する磁気検出装置。を提供する。
【０００８】
上記磁気検出装置は、磁気検出器付近の温度を検出する温度検出器をさらに有し、制御部は、温度検出器が検出した温度と、磁気検出器の温度特性とに基づいて、電磁石に通電する電流又は電圧を変化させてもよい。
【０００９】
上記制御部は、温度検出器が検出した温度と、磁気検出器の温度特性とに基づいて、電磁石と磁気検出器との距離が一定であれば磁気検出器が出力する信号の値が一定となるように、電磁石に通電する電流又は電圧を変化させてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出対象に磁性異物を引き寄せることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る磁気検出装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、制御ＩＣが制御する駆動電流の時間変化の一例を示す概略図であり、図２（ａ）はホール素子の駆動電流、図２（ｂ）は電磁石の駆動電流を示す。
【図３】図３は、バックル装置の分解斜視図である。
【図４】図４は、タングプレートがバックル本体に挿入される前の状態を示すバックル装置の断面図である。
【図５】図５（ａ）は、タングプレートがバックル本体に挿入される前の状態を示すバックルスイッチの断面図、図５（ｂ）は、タングプレートがバックル本体に挿入された後の状態を示す磁気検出装置の断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る磁気検出装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、ホール素子の温度特性の一例を示すグラフ図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、制御ＩＣが制御する駆動電流の時間変化の一例を示す概略図であり、図８（ａ）はホール素子の駆動電流、図８（ｂ）は、ホール素子の温度変化、図８（ｃ）は電磁石の駆動電流を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
【００１３】
図１は、磁気検出装置１の制御系の構成例を示すブロック図である。
【００１４】
磁気検出装置１は、駆動電流ＩＭの通電により磁界を発生させる電磁石２０３と、電磁石２０３と距離Ｄの位置に配置されて駆動電流ＩＨの通電により電磁石２０３の発生する磁界の磁束Ｂに応じた信号ＶＨを出力するホール素子２１０と、駆動電流ＩＭ及びＩＨを制御する制御ＩＣ２１１とを有する。
【００１５】
制御ＩＣ２１１は、上述したように電磁石２０３及びホール素子２１０に電気的に接続され、それぞれを駆動する駆動電流ＩＭ及びＩＨを制御する。駆動電流ＩＭ及びＩＨは、例えば、定電流である。電磁石２０３は、移動可能であり、ホール素子２１０との距離Ｄを変化させる。また、ホール素子２１０は、面を貫く磁束密度Ｂに比例する出力電圧ＶＨを出力する。出力電圧ＶＨは、ＥＣＵ等に入力されて電磁石２０３とホール素子２１０との距離Ｄが判断される。
【００１６】
（動作）
まず、電磁石２０３は、例えば、外力が加えられることで移動し、ホール素子２１０との距離Ｄが変化する。
【００１７】
電磁石２０３は、駆動電流ＩＭに応じた磁界を発生する。ホール素子２１０は、電磁石２０３が発生した磁界を電磁石２０３との距離に応じて検知し、検知した磁束密度Ｂに比例する出力電圧ＶＨを出力する。
【００１８】
ホール素子２１０が出力する出力電圧ＶＨは、ＥＣＵ等に入力され、ＥＣＵは出力電圧ＶＨによって電磁石２０３とホール素子２１０との距離Ｄを推定する。
【００１９】
図２（ａ）及び（ｂ）は、制御ＩＣ２１１が制御する駆動電流の時間変化の一例を示す概略図であり、図２（ａ）はホール素子２１０の駆動電流ＩＨ、図２（ｂ）は電磁石２０３の駆動電流ＩＭを示す。
【００２０】
制御ＩＣ２１１は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において予め定めた測定時間ｔｍだけホール素子２１０を駆動電流ＩＨで駆動するよう制御する。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の間隔は、一定でもよいしランダムであってもよい。また、測定時間ｔｍは、ホール素子２１０が正確に磁束密度Ｂを測定できる十分な時間である。
【００２１】
また、制御ＩＣ２１１は、ホール素子２１０の駆動タイミングと合わせて時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３において予め定めた測定時間ｔｍだけ電磁石２０３を駆動電流ＩＭで駆動するよう制御する。なお、測定時間ｔｍの前後を通じて駆動してもよい。また、電磁石２０３が発生する磁界が安定するよう時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３から予め定めた時間だけ前もって駆動するようにしてもよい。
【００２２】
以上に説明した磁気検出装置１をバックル装置内に用いられるバックルスイッチに適用した例を以下に示す。バックル装置は、装置本体にタングプレートが挿入される際に異物を装置本体内部に侵入させることがあるため、磁気異物を引き寄せることを抑制することを目的とする磁気検出装置１の適用例として好適である。
【００２３】
（バックル装置の構成）
図３は、本発明の実施の形態に係るバックル装置３の分解斜視図である。
【００２４】
バックル装置３は、車両のシートベルト装置のウエビングに設けられたタングプレート１３０の挿入及び保持が可能な装置本体と、この装置本体内に配置され、スライド位置の状態を検出する磁気検出装置としてのバックルスイッチ２と、を有する。
【００２５】
図４は、タングプレートがバックル本体に挿入される前の状態を示すバックル装置３の断面図である。
【００２６】
この磁気検出装置であるバックルスイッチ２は、筐体であるハウジング２０１と、このハウジング２０１により移動可能に支持されるスライド部２０２と、スライド部２０２に連動して移動する電磁石２０３と、電磁石２０３の移動方向に対応して配置された磁気検出器としてのホール素子２１０と、電磁石２０３及びホール素子２１０を駆動する駆動電流を制御する制御ＩＣ２１１とを有し、ホール素子２１０の出力により電磁石２０３の位置状態を検出する構成とされている。
【００２７】
バックル装置３は装置本体を構成するケース１４を備えている。ケース１４は長手方向両端が開口した箱形の筒状部材とされており、その長手方向一端側の開口はアンカ挿入口１６とされ、長手方向他端側の開口はタング挿入口１８とされている。また、ケース１４の内側にはケースと共に装置本体を構成するベース２０が収容されている。
【００２８】
図３及び図４に示されるように、ベース２０はケース１４の長手方向に沿って長手とされた平板状の底板２２を備えている。底板２２の長手方向一端側にはアンカ部材としての略板状のアンカプレート２４が重ね合わされており、図示しないリベットにより底板２２とアンカプレート２４とが機械的に連結されている。アンカプレート２４はその他端側が車両の座席の側方で車体（図示省略）に固定されており、これによりバックル装置３が車両に取り付けられている。
【００２９】
一方、底板２２の幅方向両端部からは底板２２の厚さ方向に側壁３２が立設されており、側壁３２の間には移動体としてのイジェクタ３４が配置されている。イジェクタ３４の一部は底板２２に形成されたガイド孔３６に係合しており、ガイド孔３６に沿って底板２２の長手方向に所定の範囲だけスライド可能とされている。このイジェクタ３４は、ストローク用スプリング２０４を介してハウジング２０１側から底板２２の長手方向他端側へ付勢されている。
【００３０】
また、底板２２には、バックルスイッチ２が取り付けられ、図４に示すように、ハウジング２０１の開口部側に位置するスライド部２０２の端面はイジェクタ３４の押圧突起部３４ａと当接した状態で取り付けられている。従って、イジェクタ３４は、ストローク用スプリング２０４により底板２２の長手方向他端側へ付勢されている。
【００３１】
図５（ａ）は、タングプレート１３０がバックル本体に挿入される前の状態を示すバックルスイッチ２の断面図である。
【００３２】
本バックル装置３は磁気検出装置としてのバックルスイッチ２を備えている。バックルスイッチ２は、筐体としてのハウジング２０１と、このハウジング２０１により直線的に移動可能に支持されるスライド部２０２と、スライド部２０２に連動して直線移動する電磁石２０３と、電磁石２０３とハウジング２０１の間に介在する弾性部材としてのストローク用スプリング２０４、及び、電磁石２０３からの磁束密度の変化を検出する磁気検出器としてのホール素子２１０を有して構成されている。
【００３３】
ハウジング２０１は、例えば、樹脂等の非磁性材料により形成される。一端に開口部２０１ａを有する円筒、角筒等の筒形状であって、内空部に、スライド部２０２及び電磁石２０３をスライド可能に収容する。電磁石２０３とハウジング２０１の底部２０１ｂとの間にはストローク用スプリング２０４が伸長状態で配置されている。
【００３４】
ここで、ストローク用スプリング２０４は、コイルスプリングであり、その近傍に電磁石２０３が配置されることから、オーステナイト系ステンレス等の非磁性材料を使用するのが好ましい。また、上記したコイルスプリング以外にゴム等の弾性部材を使用することも可能である。尚、イジェクタ用スプリング２０６よりもストローク用スプリング２０４のバネ定数を小さく設定すれば、バックル装着動作時は従来と同様の装着動作が可能となり、良好なバックル装着感が得られる。
【００３５】
電磁石２０３は、スライド部２０２に固定されてスライド部２０２の移動に伴い連動してスライドする。材質としては、例えば、ケイ素鋼板等の種々の軟質磁性材料及び軟質磁性材料に巻き付ける銅線、アルミ線等のワイヤが使用可能である。また、その外周は樹脂モールドにより被覆することができる。この電磁石２０３は、タングプレート１３０の移動を検知するため、タングプレート１３０、スライド部２０２の移動に連動した電磁石２０３の磁界変化により、ホール素子２１０に磁束密度の変化を与える。着磁方向は、スライド方向又はこれと直交する方向のどちらでも使用可能であるが、本実施の形態では、図５（ａ）に示すように、スライド方向、すなわち、図面の左右方向に着磁方向が設定されている。
【００３６】
ホール素子２１０は、磁束密度の変化を検出する。このホール素子２１０は、ホール素子の磁束検出面の法線方向の磁場の変化により抵抗値が変化する。従って、図３〜５等に示すように、ホール素子２１０が実装された状態で、電磁石２０３の磁束がホール素子２１０を主に面の法線方向に貫き、電磁石２０３の位置によってホール素子２１０を貫く磁束密度が変化するように、バックルスイッチ２の一端に配置されている。
【００３７】
このホール素子２１０と電磁石２０３の位置関係を、図５（ａ）及び図５（ｂ）で説明する。図５（ａ）は、タングプレートがバックル本体に挿入される前の状態（バックル未装着状態）を示す磁気検出装置の断面図である。
【００３８】
また、図５（ｂ）は、タングプレートがバックル本体に挿入され、マグネットがロック位置までスライドした状態（バックル装着状態）を示す磁気検出装置の断面図である。
【００３９】
制御ＩＣ２１１は、ハウジング２０１に接するように配置され、電磁石２０３及びホール素子２１０のそれぞれに電気的に接続されて、これらを駆動する駆動電流を制御する。制御ＩＣ２１１と電磁石２０３との接続は、例えば、ハウジング２０１の内壁に制御ＩＣ２１１に接続されるハウジング電極と、ハウジング電極上を摺動するように配置される電磁石２０３を構成するコイル線の両端に接続されたコイル電極とで構成される。なお、制御ＩＣ２１１は、ハウジング２０１に必ずしも接している必要はなく、配置箇所は任意である。
【００４０】
（バックル装置の動作）
まず、運転者がタングプレート１３０をバックル装置３の本体に挿入すると、タングプレート１３０の先端がイジェクタ３４を移動させ、イジェクタ３４の移動に伴ってスライド部２０２及び電磁石２０３がハウジング２０１内を移動する。
【００４１】
電磁石２０３が駆動されている時、電磁石２０３は、駆動電流ＩＭに応じた磁界を発生する。ホール素子２１０は、電磁石２０３が発生した磁界を電磁石２０３との距離に応じて検知し、検知した磁束密度Ｂに比例する出力電圧ＶＨを出力する。
【００４２】
ホール素子２１０が出力する出力電圧ＶＨは、ＥＣＵ等に入力され、ＥＣＵは出力電圧ＶＨによって電磁石２０３とホール素子２１０との相対位置を推定し、推定した相対位置からタングプレート１３０がバックル装置３の本体内に挿入されたか否かを判断する。
【００４３】
（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、ホール素子２１０の駆動タイミングと合わせて電磁石２０３を駆動し、その他の時間帯を駆動せずに待機状態としたため、少なくとも待機状態において電磁石２０３に磁性異物が吸着しない。また、駆動状態において電磁石２０３に磁性異物が吸着したとしても、待機状態においては電磁石２０３は磁界を発生しないため、磁性異物との吸着力がなくなり、従来の永久磁石を用いていた場合に比べて磁性異物の付着を抑制することができる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るの制御系の構成例を示すブロック図である。
【００４５】
磁気検出装置１Ｂは、第１の実施の形態の構成に加え、さらに温度センサ２１１ａを有する。温度センサ２１１ａは、ホール素子２１０の付近に設置され、温度を検知して温度に応じた信号を出力する。制御ＩＣ２１１は、温度センサ２１１ａの出力信号を受信し、温度と駆動電流ＩＭとを対応付けた温度特性情報２１１ｂを参照して駆動電流ＩＭを出力する。
【００４６】
図７は、ホール素子の温度特性の一例を示すグラフ図である。
【００４７】
ホール素子２１０は、駆動電流ＩＨを定電流にて駆動し、一定の磁界を検知した場合、図７に示すように温度Ｔの上昇に伴い出力電圧ＶＨが減少する。つまり、温度Ｔの上昇に伴い磁束密度に対する感度が低下する。
【００４８】
そのため、温度特性情報２１１ｂは、温度Ｔの上昇に伴い出力電圧ＶＨが減少するのを補うため、電磁石２０３とホール素子２１０との距離が一定であれば出力電圧ＶＨが一定となるように、温度上昇と伴にＩＭを増加させるように定義される。
【００４９】
図８（ａ）〜（ｃ）は、制御ＩＣ２１１が制御する駆動電流の時間変化の一例を示す概略図であり、図８（ａ）はホール素子２１０の駆動電流ＩＨ、図８（ｂ）は、ホール素子２１０の温度変化、図８（ｃ）は電磁石２０３の駆動電流ＩＭを示す。
【００５０】
制御ＩＣ２１１は、第１の実施の形態と同様に、図８（ａ）に示すようにホール素子２１０を駆動電流ＩＨで駆動する。制御ＩＣ２１１は、ホール素子２１０の駆動とともにホール素子２１０付近の温度を温度センサ２１１ａにより検知し、例えば、図８（ｂ）に示すように、時間経過と伴に温度の上昇を検知した場合、ホール素子２１０の感度が低下するのを補うべく、図８（ｃ）に示すように、電磁石２０３の駆動電流ＩＭを温度特性情報２１１ｂに基づいて増加させる。
【００５１】
（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、第１の実施の形態の効果に加え、ホール素子２１０付近の温度変化に応じて電磁石の駆動電流ＩＭを変化させるため、温度変化に伴うホール素子２１０の感度低下を補うことができ、ホール素子２１０の出力電圧ＶＨは、周囲の温度に関わらず電磁石２０３とホール素子２１０との距離に応じて一意に定まる。また、ＥＣＵは、ホール素子２１０から入力される出力電圧ＶＨに基づいて、ホール素子２１０の周囲の温度に関わらずホール素子２１０と電磁石２０３との相対距離を判断することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、磁気検出器としてホール素子２１０に限らずＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等を用いても良い。また、ホール素子２１０を固定配置したが、電磁石２０３を固定配置してホール素子２１０を移動可能に配置してもよいし、両者を移動可能に配置してもよい。
【００５３】
また、バックル装置３及びバックルスイッチ２は、本発明を適用する一例であり、電磁石２０３とホール素子２１０との相対位置が変化するような構成であればその形態を問わない。
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ、１Ｂ    磁気検出装置
２     バックルスイッチ
３     バックル装置
１４   ケース
１６   アンカ挿入口
１８   タング挿入口
２０   ベース
２２   底板
２４   アンカプレート
３２   側壁
３４   イジェクタ
３４ａ 押圧突起部
３６   ガイド孔
１３０ タングプレート
２０１ ハウジング
２０１ａ      開口部
２０１ｂ      底部
２０２ スライド部
２０３ 電磁石
２０４ ストローク用スプリング
２１０ ホール素子
２１１ａ      温度センサ
２１１ｂ      温度特性情報
【図１】
2012078321.tif 000003
【図２】
2012078321.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2012078321.tif 000007
【図６】
2012078321.tif 000008
【図７】
2012078321.tif 000009
【図８】
2012078321.tif 000010