特許 7184284 位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/12 20060101AFI20221129BHJP

【ＦＩ】

G01D5/12 G

G01D5/12 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019005450

(22)【出願日】2019-01-16

(65)【公開番号】P2020112517

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-08-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】磯部 直希

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１－２０３９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－９７２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２２５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／１２－５／２５２

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め定めた第１位置と前記第１位置とは異なる第２位置とに移動する移動部材に設けられた磁石と、
前記移動部材が前記第１位置に存在する場合の前記磁石に対向する位置から前記第２位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第１磁気センサと、
前記移動部材が前記第２位置に存在するときの前記磁石に対向する位置から前記第１位置の方向へ前記距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第２磁気センサと、
を含み、
前記移動部材は、前記第１位置としての予め定めたロック位置と、前記第２位置としてのアンロック位置とに移動するロック部材であり、
前記第１磁気センサは、前記ロック位置を検出し、
前記第２磁気センサは、前記アンロック位置を検出する位置検出装置。

【請求項2】

前記予め定めた距離は、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの各々が前記磁場を検出可能な範囲以上離れた距離である請求項１に記載の位置検出装置。

【請求項3】

前記予め定めた距離は、前記移動部材の移動範囲の半分より長く、前記移動範囲より短い距離である請求項２に記載の位置検出装置。

【請求項4】

予め定めた第１位置と前記第１位置とは異なる第２位置とに移動する移動部材に設けられた磁石と、
前記移動部材が前記第１位置に存在する場合の前記磁石に対向する位置から前記第２位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第１磁気センサと、
前記移動部材が前記第２位置に存在するときの前記磁石に対向する位置から前記第１位置の方向へ前記距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第２磁気センサと、
を含み、
前記予め定めた距離は、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの各々が前記磁場を検出可能な範囲以上離れた距離であり、かつ前記移動部材の移動範囲の半分より長く、前記移動範囲より短い距離である位置検出装置。

【請求項5】

前記第１磁気センサが前記磁場を検出し、前記第２磁気センサが前記磁場を検出しない場合に、前記移動部材が前記第１位置であると判定し、前記第１磁気センサが前記磁場を検出せず、前記第２磁気センサが前記磁場を検出した場合に、前記移動部材が前記第２位置にあると判定する判定部を更に含む請求項１～４の何れか１項に記載の位置検出装置。

【請求項6】

前記判定部は、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが共に前記磁場を検出しない場合に故障であると判定する請求項５に記載の位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁石が設けられた移動部材の位置を磁気センサにより検出する位置検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

移動部材に磁石を設けて、磁気センサにより移動部材の位置を検出する位置検出装置としては、例えば、特許文献１に記載の技術が提案されている。

【0003】

特許文献１には、ステアリングシャフトのロックを行うロック部材と、ロック部材に設けられる磁石と、ロック部材がアンロック位置にあるときの磁石に対向する位置に設けられるアンロック検出用磁気検出センサと、ロック部材がロック位置にあるときの磁石に対向する位置に設けられるロック検出用磁気検出センサと、アンロック状態検出用磁気検出センサとロック状態検出用磁気検出センサとの間に設けられる磁気遮蔽部材とを備えたステアリングロック装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２０１２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、２つの磁気センサとロック部材に設けた磁石とを用いてロック部材のロック位置とアンロック位置を検出可能であるが、磁石と一対の磁気センサを用いて位置を検出する位置検出装置の小型化を図るためには改善の余地がある。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、移動部材が第１位置時の磁石に対向する位置側に第１磁気センサを設け、第２位置時の磁石に対向する位置側に第２磁気センサを設けた構成に比べて小型化が可能な位置検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために第１の態様は、予め定めた第１位置と前記第１位置とは異なる第２位置とに移動する移動部材に設けられた磁石と、前記移動部材が前記第１位置に存在する場合の前記磁石に対向する位置から前記第２位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第１磁気センサと、前記移動部材が前記第２位置に存在するときの前記磁石に対向する位置から前記第１位置の方向へ前記距離離れた位置に設けられて前記磁石の磁場を検出する第２磁気センサと、を含む。

【0008】

第１の態様によれば、磁石は、予め定めた第１位置と第１位置とは異なる第２位置とに移動する移動部材に設けられている。

【0009】

第１磁気センサは、移動部材が第１位置に存在する場合の磁石に対向する位置から第２位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられて磁石の磁場を検出する。

【0010】

また、第２磁気センサは、移動部材が第２位置に存在するときの磁石に対向する位置から第１位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられて磁石の磁場を検出する。

【0011】

このように、第１磁気センサと第２磁気センサを配置することで、第１位置時の磁石に対向する位置側に第１磁気センサを設け、第２位置時の磁石に対向する位置側に第２磁気センサを設けた構成に比べて小型化が可能となる。

【0012】

なお、予め定めた距離は、第１磁気センサ及び第２磁気センサの各々が磁場を検出可能な範囲以上離れた距離としてもよい。

【0013】

また、予め定めた距離は、移動部材の移動範囲の半分より長く、当該移動範囲より短い距離としてもよい。

【0014】

また、移動部材は、第１位置としての予め定めたロック位置と、第２位置としてのアンロック位置とに移動するロック部材を適用し、第１磁気センサは、ロック位置を検出し、第２磁気センサは、アンロック位置を検出してもよい。

【0015】

また、第１磁気センサが磁場を検出し、第２磁気センサが磁場を検出しない場合に、移動部材が第１位置であると判定し、第１磁気センサが磁場を検出せず、第２磁気センサが磁場を検出した場合に、移動部材が第２位置にあると判定する判定部を更に含んでもよい。

【0016】

また、判定部は、第１磁気センサ及び第２磁気センサが共に磁場を検出しない場合に故障であると判定してもよい。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように本発明によれば、移動部材が第１位置時の磁石に対向する位置側に第１磁気センサを設け、第２位置時の磁石に対向する位置側に第２磁気センサを設けた構成に比べて小型化が可能な位置検出装置を提供できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態に係る位置検出装置のロックセンサ及びアンロックセンサの各々における、ロック部材の位置に応じたセンサ出力（磁力）を示す図である。

【図3】第１比較例の従来の位置検出装置を説明するための図である。

【図4】第２比較例の位置検出装置を説明するための図である。

【図5】本実施形態に係る位置検出装置の位置検出部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用心電検出装置の一例を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る位置検出装置は、一例としてステアリングロック装置に設けられたロック部材の位置を検出するものとして説明する。

【0020】

図１は、本実施形態に係る位置検出装置の概略構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態に係る位置検出装置のロックセンサ及びアンロックセンサの各々における、ロック部材の位置に応じたセンサ出力（磁力）を示す図である。

【0021】

本実施形態に係る位置検出装置１０は、移動部材としてのロック部材１８に設けられた磁石１６、第１磁気センサとしてのロックセンサ１２、第２磁気センサとしてのアンロックセンサ１４、及び判定部としての位置検出部２０を備えている。

【0022】

ロック部材１８は、ステアリングシャフトをロックするロック位置とアンロック位置とに移動する。ロック部材１８には、磁石１６が設けられており、ロック部材１８が移動することにより、磁石１６がロック位置とアンロック位置とに移動する。例えば、ロック部材１８を移動する機構の一例としては、特開２０１４－２０１２３６号公報に記載の機構を適用できる。なお、ロック位置は第１位置に対応し、アンロック位置は第２位置に対応する。

【0023】

本実施形態では、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４は同じ磁気センサを適用し、同一チップ１５上に配置されている。

【0024】

ロックセンサ１２は、ロック部材１８がロック位置に存在するときの磁石１６に対向する位置からアンロック方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられている。ロックセンサ１２は、磁石１６の磁場を検出し、検出結果を位置検出部２０に出力する。

【0025】

アンロックセンサ１４は、ロック部材１８がアンロック位置に存在するときの磁石１６に対向する位置からロック位置の方向へ予め定めた距離離れた位置に設けられている。アンロックセンサ１４は、磁石１６の磁場を検出し、検出結果を位置検出部２０に出力する。

【0026】

なお、上述の予め定めた距離は、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の各々のセンサが磁石１６の磁場を検出可能な距離（以下、検出可能範囲と称する。）以上離れた距離である。さらには、予め定めた距離は、ロック部材１８の移動範囲としてのストロークの半分より長く、ロック部材１８のストロークより短い距離が適用される。例えば、ロック部材１８のストロークを７．４mm、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の各々のセンサの検出可能範囲を５mmとした場合、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の各々のセンサの検出可能範囲の５mmが予め定めた距離として適用されている。

【0027】

位置検出部２０は、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出結果に基づいて、ロック部材１８がロック位置に存在するのか、アンロック位置に存在するのかを検出する。具体的には、位置検出部２０は、ロックセンサ１２の検出値がハイ（Ｈ）で、アンロックセンサ１４の検出値がロー（Ｌ）の場合にロック位置と判定する。一方、ロックセンサ１２の検出値がロー（Ｌ）で、アンロックセンサ１４の検出値がハイ（Ｈ）の場合にアンロック位置と判定する。また、位置検出部２０は、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出値が共にハイ（Ｈ）の場合は故障と判定する。なお、本実施形態では、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４は、磁石１６の磁場検出時にハイ（Ｈ）を出力し、磁場未検出時にロー（Ｌ）を出力するものとするが、ハイ（Ｈ）とロー（Ｌ）は、磁石１６の極性に依存するので、磁石１６の極性に応じた出力値となる。

【0028】

ここで、比較例として、ステアリングロックに設けられた従来の位置検出装置について説明する。図３は、第１比較例の従来の位置検出装置を説明するための図である。なお、本実施形態と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を一部省略する。

【0029】

従来の位置検出装置は、本実施形態に係る位置検出装置１０と同様に、図３に示すように、ロック部材１８に設けられた磁石１６、ロックセンサ１２、及びアンロックセンサ１４を含んで構成されている。

【0030】

従来の位置検出装置と、本実施形態に係る位置検出装置１０とでは、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の配置が異なる。

【0031】

詳細には、第１比較例のロックセンサ１２は、ロック部材１８がロック位置に存在するときの磁石１６に対向する位置側に設けられ、アンロックセンサ１４は、ロック部材１８がアンロック位置に存在するときの磁石１６に対向する位置側に設けられている。

【0032】

ロック部材１８（磁石１６）のストロークは、例えば、図３に示すように、７．４mmとされ、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出可能範囲は３mmとされている。

【0033】

従来の位置検出装置では、ロック部材１８がロック位置側に移動して磁石１６がロックセンサ１２の検出可能範囲の３mm以内に近づくと、ロックセンサ１２の出力がロー（Ｌ）となり、アンロックセンサ１４の出力がハイ（Ｈ）となり、ロック位置と判定する。

【0034】

一方、ロック部材１８がアンロック位置側に移動して磁石１６がアンロックセンサ１４の検出可能範囲の３mm以内に近づくと、アンロックセンサ１４の出力がロー（Ｌ）となり、ロックセンサ１２の出力がハイ（Ｈ）となり、アンロック位置と判定する。

【0035】

そして、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の出力が共にロー（Ｌ）の場合は故障と判定するようになっている。

【0036】

このように構成された第１比較例の位置検出装置では、ロック部材１８のストロークの７．４mmとロックセンサ１２の検出可能範囲の３mmにチップサイズを合わせて１７mmの大きさとなっている。

【0037】

ここで、第１比較例の位置検出装置を小型化するために、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４を同一チップ上に配置して、第１比較例に対してロックセンサ１２とアンロックセンサ１４の位置を入れ替えた第２比較例の構成が考えられる。図４は、第２比較例の位置検出装置を説明するための図である。

【0038】

第２比較例では、本実施形態と同様に、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４を同一チップ１５上に配置して、ロックセンサ１２とアンロックセンサ１４の位置を第１比較例に対して入れ替えた構成とされている。

【0039】

しかしながら、第２比較例では、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出可能範囲が第１比較例と同様に、３mmとされている。そのため、ロック部材１８がロック位置に移動してもアンロック位置に移動しても、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の出力が共にハイ（Ｈ）となり、ロック位置とアンロック位置を判別できない。

【0040】

これに対して、本実施形態に係る位置検出装置１０では、第２比較例に対してロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４を第２比較例よりも弱い磁場を検出可能なセンサとして、検出可能範囲を拡大して５mmとしている。そのため、上述したように、ロック位置とアンロック位置のそれぞれにおいて、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出値を異なる検出値にすることができ、ロック位置とアンロック位置とを判定することが可能となる。

【0041】

また、本実施形態に係る位置検出装置１０では、ロック部材１８のストローク内にロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４が配置されるので、第１比較例よりも装置を小型化することができる。換言すれば、ロック部材１８のストロークを変えることなく、装置の小型化が可能となる。

【0042】

なお、本実施形態では、第２比較例に対してロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４を第２比較例よりも弱い磁場を検出可能なセンサを適用したが、センサの感度ではなく磁石１６の磁場を強くしてもよい。

【0043】

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る位置検出装置１０の位置検出部２０で行われる具体的な処理について説明する。図５は、本実施形態に係る位置検出装置１０の位置検出部２０で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0044】

ステップ１００では、位置検出部２０が、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出結果を取得してステップ１０２へ移行する。

【0045】

ステップ１０２では、位置検出部２０が、ロックセンサ１２の検出値がハイ（Ｈ）であるか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０４へ移行し、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。

【0046】

ステップ１０４では、位置検出部２０が、アンロックセンサ１４の検出値がハイ（Ｈ）であるか否かを判定する。該判定が否定された場合、すなわち、ロックセンサ１２の検出値及びアンロックセンサ１４の検出値が共にロー（Ｌ）の場合はステップ１００に戻って上述の処理を繰り返す。一方、判定が肯定された場合、すなわち、ロックセンサ１２の検出値がロー（Ｌ）でアンロックセンサ１４の検出値がハイ（Ｈ）の場合にはステップ１０６へ移行する。

【0047】

ステップ１０６では、位置検出部２０が、ロック部材１８の位置がアンロック位置であると判定して一連の処理を終了する。すなわち、ロックセンサ１２が磁石１６の磁場を検出せず、アンロックセンサ１４が磁石１６の磁場を検出した場合に、ロック部材１８がアンロック位置であると判定する。

【0048】

一方、ステップ１０８では、位置検出部２０が、アンロックセンサ１４の検出値がロー（Ｌ）であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合、すなわち、ロックセンサ１２の検出値がハイ（Ｈ）で、アンロックセンサ１４の検出値がロー（Ｌ）の場合には、ステップ１１０へ移行する。

【0049】

ステップ１１０では、位置検出部２０が、ロック部材１８の位置がロック位置であると判定して一連の処理を終了する。すなわち、ロックセンサ１２が磁石１６の磁場を検出し、アンロックセンサ１４が磁石１６の磁場を検出しない場合はロック部材１８がロック位置であると判定する。

【0050】

一方、ステップ１０８の判定が否定された場合、すなわち、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４の検出値が共にハイ（Ｈ）の場合はステップ１１２へ移行する。

【0051】

ステップ１１２では、位置検出部２０が、ロックセンサ１２またはアンロックセンサ１４の故障が発生していると判定して一連の処理を終了する。すなわち、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４が共に磁石１６の磁場を検出することはないので、故障と判定する。

【0052】

なお、上記の各実施形態では、ステアリングロックのロック部材１８の位置を検出する位置検出装置１０を一例として説明したが、これに限るものではない。例えば、シートベルトのバックル内に設けられたタングの位置を検出する位置検出装置に適用してもよい。或いは、２位置を検出するものであれば、他の位置検出装置に適用してもよい。

【0053】

また、上記の実施形態では、磁石１６がロック部材１８に設けられて、磁石１６が移動する構成例を説明したが、これに限るものではなく、ロックセンサ１２及びアンロックセンサ１４が移動部材に設けられて移動する構成を適用してもよい。

【0054】

また、上記の各実施形態における位置検出部２０で行われる処理は、ソフトウエアで行う処理としてもよい。或いは、ハードウエアで行う処理としてもよいし、ハードウエアとソフトウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。ソフトウエアの処理で行う場合には、位置検出部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含むコンピュータで構成される。そして、ＣＰＵが、メモリに予め記憶されたプログラムを実行することにより、ロック部材１８の位置を判定する処理を実行する。この場合、位置検出部２０で行われる処理は、プログラムとして記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

【0055】

さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0056】

１０・・・位置検出装置、１２・・・ロックセンサ、１４・・・アンロックセンサ、１６・・・磁石、１８・・・ロック部材、２０・・・位置検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】