JP2006012504A - 非接触スイッチ及びこれを用いた位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図れる非接触スイッチ及びこれを用いた位置検出装置を提供すること。
【解決手段】 非接触スイッチ３０はホールＩＣ３１，３２と磁石３３，３４を備える。ホールＩＣ３１，３２と磁石３３，３４は互いに近づいた被検出位置と離れた位置との間で相対変位可能である。ホールＩＣ３１，３２は、感磁方向３５，３６が逆向きになるように近接位置に配置されている。磁石３３，３４は、被検出位置に変位したとき、ホールＩＣ３１，３２に近接した位置で正対する。磁石３３，３４は、磁化の向きが逆向きになるように配置されている。磁石３３，３４が被検出位置に変位したとき、磁石３３によりホールＩＣ３１の感磁方向３５と同方向の磁界３８を発生させ、磁石３４によりホールＩＣ３２の感磁方向３６と同方向の磁界３９を発生させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁界の強さに応じてオン、オフするホールＩＣ等の磁気センサを備えた非接触スイッチに関する。

従来、磁界の強さに応じてオン、オフする非接触スイッチとして、例えばバックルスイッチが知られている（特許文献１、２参照）。これらのバックルスイッチは、自動車等の座席に装備され乗員を拘束して保護するシートベルト装置において、シートベルトに取り付けたタングプレートがバックルに係合しロックされたことを検出し、乗員にシートベルトの装着を促す警告ランプを消灯させるための非接触スイッチである。

このような非接触スイッチは、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、磁気センサとしてのホールＩＣ２１と、磁石２２とを備えている。この非接触スイッチでは、タングがバックルに係合しロックされていない状態では、図１３（ａ）に示すように磁石２２がホールＩＣ２１から離れた位置にあり、ホールＩＣ２１がオフ（センサＯＦＦ）になっている。一方、この非接触スイッチでは、タングがバックルに係合しロックされると、図１３（ｂ）に示すように磁石２２がホールＩＣ２１の近くに位置し、磁石２２が発生する磁界によりホールＩＣ２１がオン（センサＯＮ）になる。
特開２００４−４９３５８号公報 特開２００４−１２１６０２号公報

ところで、図１３（ａ），（ｂ）に示すような上述した非接触スイッチでは、ホールＩＣ２１は、これと対をなす磁石２２の磁界の強さに応じて反応してオン，オフする。このため、磁石２２がホールＩＣ２１から離れた位置にある状態で、ホールＩＣ２１の感磁部であるホール素子の感磁方向（矢印２３で示す方向）と同じ方向でかつ磁石２２の磁界の強さを超える外部磁界が図１３（ｃ）に示すように作用した場合にも、ホールＩＣ２１がオンになるという、誤動作が発生するおそれがある。このような外部磁界による磁気センサの誤動作を避けるために、金属ケース等でホールＩＣ２１等の磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施して、外部磁界の影響を受けないようにする必要がある。そのために、上記特許文献１では、ホールＩＣ（ＩＣホール素子）が磁気シールド性のベースで囲まれるように構成することで、外部磁界の磁気がシールドされ、ホールＩＣへの外部磁界の影響を抑制するようにしている。

このように、外部磁界の影響を抑制して磁気センサの誤動作を避けるために、金属ケース等で磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことは、部品点数が増えて製造コストがアップする要因になってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図れる非接触スイッチ及びこれを用いた位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、感磁部をそれぞれ有し、磁界の強さに応じてオン，オフする２つの磁気センサを含む磁界検出手段と、前記磁界検出手段に
対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段と、を備え、前記２つの磁気センサは、前記感磁部での感磁方向を異ならせて近接した位置に配置され、前記磁界発生手段が前記磁界検出手段に近づいた被検出位置に変位したとき、前記磁界発生手段で発生する磁界により前記２つの磁気センサを共にオンさせるように構成したことを要旨とする。

これによれば、磁界発生手段が磁界検出手段に近づいた被検出位置に変位したとき、磁界発生手段で発生する磁界により、感磁方向を異ならせて近接した位置に配置した２つの磁気センサが共にオンになる。磁界発生手段がから離れた位置にある状態で、２つの磁気センサに強い外部磁界が作用したとしても、感磁方向を異ならせて近接した位置に配置した２つの磁気センサには同一方向の磁界が作用すると推測されるので、両磁気センサのいずれか一方がオンすることはあっても、その両方がオンする可能性は低い。このため、２つの磁気センサが共にオンになった状態を非接触スイッチのオン状態とすることにより、磁界発生手段が被検出位置に変位していないにも拘わらず外部磁界により非接触スイッチがオン状態になるという誤動作の発生を回避することができる。これにより、非接触スイッチのオン状態を両磁気センサのオンにより検知することで、磁界発生手段と磁界検出手段が所定の位置関係にあることを、外部磁界の影響を受けることなく正確に検出することができる。

したがって、磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。
なお、ここにいう「感磁部」は、磁界の強さに応じて出力電圧が変化するホール素子や、磁界の強さに応じて抵抗値が変化する磁気抵抗（ＭＲ）素子を含む意味で用いる。また、「磁気センサ」は、ホール素子を含むホールＩＣや、磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むＩＣを含む意味で用いる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、前記２つの磁気センサは、前記感磁方向が逆向きになるように並べて配置され、前記磁界発生手段は、一緒に相対変位可能でかつ磁化の方向が逆向きになるように並べて配置された２つの磁石を含み、前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを要旨とする。

これによれば、非接触スイッチは、次の４つの動作状態をとり得る。
（１）２つの磁石が２つの磁気センサから離れた位置にあるときには、両磁気センサが共にオフになる。（２）磁界発生手段が前記被検出位置に変位すると、２つの磁石が２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、両磁気センサが共にオンになる。（３）２つの磁石が２つの磁気センサから離れた位置にある状態で、両磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向でかつ磁石の磁界の強さを超える外部磁界が両磁気センサに作用すると、その一方の磁気センサはオンになる。このとき、その他方の磁気センサは、外部磁界の方向が自身の感磁方向とは逆方向であるため、オンにならない。（４）２つの磁石が２つの磁気センサから離れた位置にある状態で、両磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向でかつ磁石の磁界の強さを超える外部磁界が両磁気センサに作用すると、その他方の磁気センサはオンになる。このとき、その一方の磁気センサは、外部磁界の方向が自身の感磁方向とは逆方向であるため、オン状態にならない。

このように、非接触スイッチは上記４つの動作状態をとり得るので、上記（２）の動作状態のとき、つまり、両磁気センサが共にオン状態になったときを、非接触スイッチのオ
ン状態とし、それ以外の動作状態を同スイッチのオフ状態とする。これにより、上記従来技術のように金属ケース等でホールＩＣ等の磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく、外部磁界による非接触スイッチの誤動作を回避することができる。したがって、磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を採らずに外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、前記２つの磁気センサは、プリント基板の両面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記両面に対して垂直上方を向くように実装され、前記磁界発生手段は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように一体的に保持された２つの磁石を含み、前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを要旨とする。

これによれば、２つの磁気センサは、プリント基板の両面に、感磁方向が互いに逆向きでかつその両面に対して垂直上方を向くように実装されているので、２つの磁気センサとして、同一特性のものを感磁方向を逆向きにして使うことができる。これにより、各種の仕様に応じて多種類の製品を揃えるのが容易になる。また、２つの磁石と２つの磁気センサが、プリント基板の両面と平行な変位方向に相対変位するのを検出することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、前記２つの磁気センサは、プリント基板の片面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記片面と平行になるように独立して実装され、前記磁界発生手段は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように一体的に保持された２つの磁石を含み、前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを要旨とする。

これによれば、２つの磁気センサは、プリント基板の片面に、感磁方向が互いに逆向きでかつ片面と平行になるように独立して実装されている（ディスクリートタイプ）。このため、磁気センサとして、同一特性の磁気センサを感磁方向を逆向きにして使うことができる。これにより、各種の仕様に応じて多種類の製品を揃えるのが容易になる。また、２つの磁石と２つの磁気センサが、プリント基板の片面に垂直な変位方向に相対変位するのを検出することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、前記２つの磁気センサは、プリント基板の両面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記両面に対して垂直上方を向くように実装され、前記磁界発生手段は１つの磁石を含み、前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記１つの磁石は、磁化の方向が前記２つの磁気センサの感磁方向に垂直になるように前記２つの磁気センサに近接し、前記１つの磁石により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界と、その他方の感磁方向と同じ方向の磁界とを発生させることを要旨とする。

これによれば、２つの磁気センサと共に非接触スイッチを構成する磁石を１つにすることができるので、部品点数が削減され、製造コストをさらに低減することができる。
請求項６に係る発明は、請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、前記２つの磁気センサは、プリント基板の片面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記片面に平行となるように独立して実装され、前記磁界発生手段は１つの磁石を含み、前記磁界発生手段が
前記被検出位置に変位したとき、前記１つの磁石は、磁化の方向が前記２つの磁気センサの感磁方向に垂直になるように前記２つの磁気センサに近接し、前記１つの磁石により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界と、その他方の感磁方向と同じ方向の磁界とを発生させることを要旨とする。

これによれば、１つの磁石と２つの磁気センサが、プリント基板の片面に垂直な変位方向に相対変位するのを検出することができる。
請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の非接触スイッチにおいて、前記磁界検出手段はさらに、前記２つの磁気センサの両側に配置された磁性体を含むことを要旨とする。

これによれば、２つの磁気センサの両側に配置された磁性体により、１つの磁石が発生する磁界を、一方の磁気センサの感磁方向と同じ方向と、他方の磁気センサの感磁方向と同じ方向との両方向に向けることができる。これにより、１つの磁石が発生する磁界のうち、一方の磁気センサの感磁方向と同じ方向の磁界と、他方の磁気センサの感磁方向と同じ方向の磁界の各成分をより強くすることができる。その結果、各磁気センサがオンする閾値を、２つの磁石を使う場合よりも低くした特性の磁気センサを特別に用意する必要がない。

請求項８に係る発明における位置検出装置は、請求項１〜７のいずれか１つに記載の非接触スイッチを備えることを要旨とする。
これによれば、非接触スイッチのオン状態を両磁気センサのオンにより検知することで、磁界発生手段と磁界検出手段が所定の位置関係にあることを、外部磁界の影響を受けることなく正確に検出することができる。例えば、位置検出装置が、シートベルト装置におけるバックル装置で、そのバックルスイッチとして非接触スイッチを用いたバックル装置の場合、タンクプレートがバックルに挿入されてロックされたロック位置を、外部磁界の影響を受けることなく正確に検出することができる。したがって、磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくく、製造コストの低減を図れるシートベルト装置におけるバックル装置等の位置検出装置を実現することができる。

なお、ここにいう「位置検出装置」は、互いに相対変位可能な少なくとも２つの部材を備え、その一方がその他方に対して近づいて位置と両部材が離れた位置の両位置或いはそのいずれか一方の位置を電気的に検出するように構成された装置を含む意味で用いる．例えば、「位置検出装置」には、自動車等の車両に搭載する上記バックル装置の他、航空機や船舶等において乗員を座席に拘束し保護するシートベルト用のバックル装置、ドア等の開閉体の位置を検出する装置、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ用モータの制御に用いられ、ウィンドウの閉位置等を検出する装置等が含まれる。

本発明によれば、磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明を具体化した非接触スイッチの各実施形態及び非接触スイッチを用いた位置検出装置を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
第１実施形態に係る非接触スイッチ３０を図１〜図３に基づいて説明する。
この非接触スイッチ３０は、図１に示すように、磁界の強さに応じて出力電圧が変化す
る感磁部をそれぞれ有し、磁界の強さに応じてオン，オフする磁気センサとしての２つのホールＩＣ３１，３２と、２つのホールＩＣ３１，３２に対し一緒に相対変位可能に設けられた２つの磁石３３，３４とを備える。

本例では、ホールＩＣ３１，３２と磁石３３，３４は、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２に近づいた被検出位置（図２に示す位置）と、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置（図１に示す位置）との間で、変位方向３７に相対変位可能に配置されている。

ホールＩＣ３１，３２はそれぞれ、感磁部としてのホール素子（図示省略）を備え、所定の閾値を超える強さの磁界を受けると、Ｌレベルのオフ信号を出力するオフ（センサＯＦＦ）からオン（センサＯＮ）になってＨレベルのオン信号を出力するようになっている。

ホールＩＣ３１，３２は、図１に示すように、各々の感磁部での感磁方向３５，３６が逆向きになるように並べて、近接した位置に配置されている。つまり、ホールＩＣ３１の感磁方向３５が変位方向３７に沿って右向きとなり、ホールＩＣ３２の感磁方向３６が変位方向３７に沿って左向きとなり、そして、両感磁方向３５，３６が平行になるように、ホールＩＣ３１，３２は近接した位置に配置されている。このように配置されるホールＩＣ３１，３２は、例えば、図示を省略した保護カバー（磁気遮蔽用ケースではない）内に収納されて一体的に保持されている。

磁石３３，３４は、図２に示す被検出位置に変位したとき、ホールＩＣ３１，３２にそれぞれ近接した位置で正対するように配置されている（図２参照）。また、磁石３３，３４は、磁化の向きが逆向きになるように配置されている。つまり、磁石３３は、磁化の方向が感磁方向３５と平行になり、かつＳ極が左側でＮ極が右側になるように配置されている。一方、磁石３４は、磁化の方向が感磁方向３６と平行になり、かつＮ極が左側でＳ極が右側になるように配置されている。

このような配置により、磁石３３，３４が被検出位置に変位したとき、一方の磁石３３により、一方のホールＩＣ３１の感磁方向３５と同じ方向の磁界３８を発生させるとともに、他方の磁石３４により、他方のホールＩＣ３２の感磁方向３６と同じ方向の磁界３９を発生させるようになっている。なお、ここにいう「磁化の方向」は、各磁石３３，３４の両磁極（Ｓ極とＮ極）の各中心部を結ぶ方向をいう。

このように本実施形態に係る非接触スイッチ３０では、ホールＩＣ３１，３２が各々の感磁部での感磁方向３５，３６を異ならせて近接した位置に配置されている。また、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２に近づいた被検出位置に変位したとき、磁石３３，３４でそれぞれ発生する磁界３８，３９によりホールＩＣ３１，３２を共にオンさせるように構成されている。

なお、本実施形態では２つのホールＩＣ３１，３２により、磁界の強さに応じてオン，オフする２つの磁気センサを含む磁界検出手段が構成されている。また、２つの磁石３３，３４により、磁界検出手段に対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段が構成されている。

このような構成を有する非接触スイッチ３０は、次の４つの動作状態をとり得る。
（１）図１に示すように磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にあるときには、両ホールＩＣ３１，３２が共にオフになる。

（２）図２に示すように、磁石３３，３４が被検出位置に変位すると、ホールＩＣ３１は磁石３３が発生する磁界３８によりオンになるとともに、ホールＩＣ３２は磁石３４が発生する磁界３９によりオンになる。

（３）図３に示すように、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にある状態で、ホールＩＣ３１の感磁方向３５と同じ方向でかつ磁石３３の磁界の強さを超える外部磁界（所定の閾値を超える強さの磁界）がホールＩＣ３１，３２に作用すると、ホールＩＣ３１はオンになる。このとき、ホールＩＣ３２は、外部磁界の方向が自身の感磁方向３６とは逆方向であるため、オンにならない。

（４）上記（３）と同様に、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にある状態で、ホールＩＣ３２の感磁方向３６と同じ方向でかつ磁石３４の磁界の強さを超える外部磁界がホールＩＣ３１，３２に作用すると、ホールＩＣ３２はオンになる。このとき、ホールＩＣ３１は、外部磁界の方向が自身の感磁方向３５とは逆方向であるため、オンにならない。

なお、上記（３）及び（４）で説明したように、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にある状態で、ホールＩＣ３１，３２に強い外部磁界が作用したとしても、近接した位置に配置された両ホールＩＣ３１，３２には同一方向の磁界が作用すると推測される。また、上述したように、ホールＩＣ３１，３２は通常、図示を省略した保護カバー内に収納されているので、両ホールＩＣ３１，３２が共に反応するほどの強い外部磁界は両ホールＩＣ３１，３２に作用しにくいとともに、両ホールＩＣ３１，３２を同時にオンさせるような急激な磁界方向の変化がある外部磁界は少ないと推測される。したがって、磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にある状態で、外部磁界によってホールＩＣ３１，３２のどちらか一方がオンになることはあっても、両ホールＩＣ３１，３２が同時にオンになることは極めて少ないと考えられる。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○磁石３３，３４が図２に示す被検出位置に変位したとき、磁石３３，３４でそれぞれ発生する磁界３８，３９により、感磁方向３５，３６を異ならせて近接した位置に配置したホールＩＣ３１，３２が共にオンになる。磁石３３，３４がホールＩＣ３１，３２から離れた位置にある状態で、ホールＩＣ３１，３２に強い外部磁界が作用したとしても、感磁方向を異ならせて近接した位置に配置したホールＩＣ３１，３２には同一方向の磁界が作用すると推測されるので、両ホールＩＣ３１，３２のいずれか一方がオンすることはあっても、その両方がオンする可能性は低い。このため、ホールＩＣ３１，３２が共にオンになった状態を非接触スイッチ３０のオン状態とすることにより、外部磁界によりホールＩＣ３１，３２が共にオンして非接触スイッチ３０がオン状態になるという誤動作の発生を回避できる。

このため、２つの磁気センサが共にオンになった状態を非接触スイッチのオン状態とすることにより、磁石３３，３４が被検出位置に変位していないにも拘わらず外部磁界により非接触スイッチ３０がオン状態になるという誤動作の発生を回避することができる。これにより、非接触スイッチ３０のオン状態を両ホールＩＣ３１，３２のオンにより検知することで、磁石３３，３４とホールＩＣ３１，３２が所定の位置関係にあることを、外部磁界の影響を受けることなく正確に検出することができる。

したがって、ホールＩＣ３１，３２を磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。
○非接触スイッチ３０は上記４つの動作状態をとり得るので、上記（２）の動作状態のとき、つまり両ホールＩＣ３１，３２が共にオンになったときを、非接触スイッチ３０の
オン状態とし、上記（１），（３）及び（４）のいずれかの動作状態のときを、非接触スイッチ３０のオフ状態とすることができる。

このように、両ホールＩＣ３１，３２が共にオンになったときを非接触スイッチ３０のオン状態とすることにより、上記従来技術のように金属ケース等でホールＩＣ等の磁気センサを磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく、外部磁界による非接触スイッチ３０の誤動作を回避することができる。

したがって、両ホールＩＣ３１，３２を磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくくすることができ、製造コストの低減を図ることができる。
（非接触スイッチを用いた位置検出装置）
次に、本発明に係る非接触スイッチを用いた位置検出装置の一例を、図４に基づいて説明する。

図４は、非接触スイッチを用いた位置検出装置の一例として、上記非接触スイッチ３０をバックルスイッチとして用いたシートベルト装置におけるバックル装置を示している。このバックル装置は、自動車等の座席に装備され乗員を拘束して保護するシートベルト装置に用いられ、シートベルトに取り付けられたタングプレートと、座席側に固定されたバックルとを備える。タングプレートをバックルにロック位置まで挿入して係合させると、タングプレートがバックルにロックされ、シートベルトにより乗員が座席に拘束されて保護される。

このバックル装置は、タングプレートがバックルにロックされたロック位置をバックルスイッチとしての上記非接触スイッチ３０により検出すると、乗員にシートベルトの装着を促す警告ランプを消灯させるようになっている。

このようなバックル装置において、非接触スイッチ３０を構成する２つのホールＩＣ３１，３２及び２つの磁石３３，３４は、例えば、上記特許文献２に記載のバックル装置と同様に、バックル内に配置される。そして、ホールＩＣ３１，３２及び磁石３３，３４は、タングプレートをバックルにロック位置まで挿入して、タングプレートがバックルにロックされると、磁石３３，３４が、図１に示すようにホールＩＣ３１，３２から離れた位置から図２の被検出位置まで変位する。このとき、上述したようにホールＩＣ３１，３２が共にオンになり、Ｈレベルのオン信号をそれぞれ出力する。

このバックル装置は、図４に示すように、バックルスイッチとしての上記非接触スイッチ３０と、ＥＣＵ４０と、非接触スイッチ３０のホールＩＣ３１，３２及びＥＣＵ４０に作動電圧を供給するバッテリ４１と、乗員にシートベルトの装着を促す警告ランプ４２とを備える。

ＥＣＵ４０は、両ホールＩＣ３１，３２が共にオフ（センサＯＦＦ）のときと、そのいずれか一方のみがオン（センサＯＮ）のときに、警告ランプ４２を点灯させ、両ホールＩＣ３１，３２が共にオン（センサＯＮ）のときに、非接触スイッチ３０が前記ロック位置を検出してオン状態になったと判定し、警告ランプ４２を消灯させるようになっている。

このように構成されたバックル装置によれば、上記非接触スイッチ３０をバックルスイッチとして用いることにより、そのオン状態を両ホールＩＣ３１，３２のオンにより検知することができる。これにより、タングプレートがロック位置にあることを（磁界発生手段と磁界検出手段が所定の位置関係にあることを）、外部磁界の影響を受けることなく正確に検出することができる。

つまり、タングプレートがバックルにロックされていない状態で、外部磁界により非接触スイッチ３０がオン状態になるという誤動作を回避でき、ロック位置を外部磁界による影響を受けずに検出することができる。したがって、ホールＩＣ３１，３２を磁気的に遮蔽する等の対策を施すことなく外部磁界の影響を受けにくく、製造コストの低減を図れるシートベルト装置におけるバックル装置を実現することができる。

（第２の実施形態）
第２実施形態に係る非接触スイッチ５０を図５及び図６に基づいて説明する。
この非接触スイッチ５０は、図５に示すように、磁界の強さに応じて出力電圧が変化する感磁部をそれぞれ有し、磁界の強さに応じてオン，オフする磁気センサとしての２つのホールＩＣ５１，５２と、２つのホールＩＣ５１，５２に対し一緒に相対変位可能に配置された２つの磁石５３，５４とを備える。

ホールＩＣ５１，５２はそれぞれ、感磁部としてのホール素子（図示省略）を備え、所定の閾値を超える強さの磁界を受けると、Ｌレベルのオフ信号を出力するオフ（センサＯＦＦ）からオン（センサＯＮ）になってＨレベルのオン信号を出力するようになっている。

２つのホールＩＣ５１，５２は、プリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂに、各々の感磁部での感磁方向５６，５７が互いに逆向きでかつ両面５５ａ、５５ｂに対して垂直上方を向くように実装（面実装）されている。そのため、ホールＩＣ５１，５２として、同一特性のホールＩＣ（例えば上記閾値が同じであるホールＩＣ）を感磁方向を逆向きにして使うことができる構造になっている。

また、本例では、ホールＩＣ５１，５２と磁石５３，５４は、磁石５３，５４がホールＩＣ５１，５２に近づいた被検出位置（図６に示す位置）と、磁石５３，５４がホールＩＣ５１，５２から離れた位置（図１に示す位置）との間で、プリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂと平行な変位方向５８に相対変位可能に配置されている。ホールＩＣ５１，５２は、例えば、図示を省略した保護カバー（磁気遮蔽用ケースではない）内に収納されて一体的に保持されている。

２つの磁石５３，５４は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極（本例ではＳ極）が互いに正対するように、剛体である保持部材５９により一体的に保持されている。その所定距離は、２つの磁石５３，５４が図６の被検出位置に変位したとき、磁石５３，５４の間にホールＩＣ５１，５２が位置できる程度に、ホールＩＣ５１，５２の両端面間の距離より大きくなっている。

磁石５３，５４は、図６に示す被検出位置に変位したとき、ホールＩＣ５１，５２にそれぞれ近接した位置で正対するように配置されている。つまり、磁石５３は、その磁化の方向（図６の左右方向）がホールＩＣ５１の感磁方向５６と平行になりかつそのＳ極がホールＩＣ５１と対向するように、ホールＩＣ５１と正対する。一方、磁石５４は、その磁化の方向（同図の左右方向）がホールＩＣ５２の感磁方向５７と平行になりかつそのＳ極がホールＩＣ５２と対向するように、ホールＩＣ５２と正対するようになっている。

このような配置により、磁石５３，５４が被検出位置に変位したとき、一方の磁石５３により、一方のホールＩＣ５１の感磁方向５６と同じ方向の磁界６０を発生させるとともに、他方の磁石５４により、他方のホールＩＣ５２の感磁方向５７と同じ方向の磁界６１を発生させるようになっている。

このように本実施形態に係る非接触スイッチ５０では、２つのホールＩＣ５１，５２が
各々の感磁部での感磁方向５６，５７を異ならせて近接した位置に配置され、磁石５３，５４が被検出位置に変位したとき、磁石５３，５４でそれぞれ発生する磁界６０，６１によりホールＩＣ５１，５２を共にオンさせるように構成されている。

なお、本実施形態では２つのホールＩＣ５１，５２及びプリント基板５５により、磁界の強さに応じてオン，オフする２つの磁気センサを含む磁界検出手段が構成されている。また、２つの磁石５３，５４及び保持部材５９により、磁界検出手段に対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段が構成されている。

以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○ホールＩＣ５１，５２は、プリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂに、感磁方向５６，５７が互いに逆向きでかつ両面５５ａ、５５ｂに対して垂直上方を向くように実装されている（面実装タイプ）。このため、ホールＩＣ５１，５２として、同一特性のホールＩＣ（例えば上記閾値が同じホールＩＣ）を感磁方向を逆向きにして使うことができる。これにより、各種の仕様に応じて多種類の製品を揃えるのが容易になる。

○磁石５３，５４とホールＩＣ５１，５２が、プリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂと平行な変位方向５８に相対変位するのを検出することができる。
（第３の実施形態）
第３実施形態に係る非接触スイッチ５０Ａを図７及び図８に基づいて説明する。

この非接触スイッチ５０Ａは、図５に示す上記ホールＩＣ５１，５２と同様のホールＩＣ７１，７２を、プリント基板７５の片面７５ａに、各々の感磁部での感磁方向７３，７４が互いに逆向きでかつ片面７５ａと平行になるように独立して実装した構成に特徴がある。その他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

本例では、ホールＩＣ７１，７２と磁石５３，５４は、磁石５３，５４がホールＩＣ７１，７２に近づいた被検出位置（図８に示す位置）と、磁石５３，５４がホールＩＣ７１，７２から離れた位置（図７に示す位置）との間で、プリント基板７５の片面７５ａに垂直な変位方向７６に相対変位可能に配置されている。

なお、図７及び図８において、符号７７，７８は接続端子である。
このように本実施形態に係る非接触スイッチ５０Ａでは、２つのホールＩＣ７１，７２が各々の感磁部での感磁方向７３，７４を異ならせて近接した位置に配置され、磁石５３，５４が図８に示す被検出位置に変位したとき、磁石５３，５４でそれぞれ発生する磁界６０，６１によりホールＩＣ７１，７２を共にオンさせるように構成されている。

以上のように構成された第３実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○ホールＩＣ７１，７２は、プリント基板７５の片面７５ａに、感磁方向７３，７４が互いに逆向きでかつ片面７５ａと平行になるように独立して実装されている（ディスクリートタイプ）。このため、ホールＩＣ７１，７２として、同一特性のホールＩＣ（例えば上記閾値が同じホールＩＣ）を感磁方向を逆向きにして使うことができる。これにより、各種の仕様に応じて多種類の製品を揃えるのが容易になる。

○磁石５３，５４とホールＩＣ７１，７２が、プリント基板７５の片面７５ａに垂直な変位方向７６に相対変位するのを検出することができる。
（第４の実施形態）
第４実施形態に係る非接触スイッチ８０を図９及び図１０に基づいて説明する。

この非接触スイッチ８０は、図５に示す上記第２実施形態と同様にプリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂに実装された２つのホールＩＣ５１，５２と、１つの磁石８１と、２つのホールＩＣ５１，５２の両側に配置された磁性体８２，８２とを備える。

本例では、ホールＩＣ５１，５２と磁石８１は、磁石８１がホールＩＣ５１，５２に近づいた被検出位置（図１０に示す位置）と、磁石８１がホールＩＣ５１，５２から離れた位置（図９に示す位置）との間で、プリント基板５５の両面５５ａ、５５ｂと平行な変位方向８４に相対変位可能に配置されている。

磁石８１は、図１０に示す被検出位置に変位したとき、磁化の方向がホールＩＣ５１，５２の感磁方向５６，５７に垂直になるようにホールＩＣ５１，５２に近接するようになっている。 また、磁石８１が被検出位置に変位したとき、磁石８１により、一方のホールＩＣ５１の感磁方向５６と同じ方向の磁界８３ａと、その他方の感磁方向５７と同じ方向の磁界８３ｂとを発生させるようになっている。なお、磁界８３ａと磁界８３ｂは、磁石８１が発生する磁界８３の一部の磁界成分である。

磁石８１が発生する磁界８３は、主に感磁方向５６，５７に垂直な方向に作用している。このような磁界８３のうち、感磁方向５６と同じ方向の磁界８３ａと、感磁方向５７と同じ方向の磁界８３ｂの成分をより強くするために、磁性体８２，８２が設けられている。

このように本実施形態に係る非接触スイッチ８０では、２つのホールＩＣ５１，５２が各々の感磁部での感磁方向５６，５７を異ならせて近接した位置に配置され、磁石８１が図１０に示す被検出位置に変位したとき、磁石８１で発生する磁界８３の一部の磁界８３ａ，８３ｂによりホールＩＣ５１，５２を共にオンさせるように構成されている。

本実施形態では、２つのホールＩＣ５１，５２、プリント基板５５、及び磁性体８２，８２により、磁界の強さに応じてオン，オフする２つの磁気センサを含む磁界検出手段が構成されている。また、１つの磁石８１により、磁界検出手段に対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段が構成されている。

以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第２実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○２つのホールＩＣ５１，５２と共に非接触スイッチ８０を構成する磁石を１つにすることができるので、部品点数が削減され、製造コストをさらに低減することができる。

○２つのホールＩＣ５１，５２の両側に配置された磁性体８２，８２により、１つの磁石８１が発生する磁界８３を、一方のホールＩＣ５１の感磁方向５６と同じ方向と、他方のホールＩＣ５２の感磁方向５７と同じ方向との両方向に向けることができる。これにより、１つの磁石８１が発生する磁界８３のうち、感磁方向５６と同じ方向の磁界８３ａと、感磁方向５７と同じ方向の磁界８３ｂの成分をより強くすることができる。その結果、各ホールＩＣ５１，５２がオンする閾値を、上記各実施形態のように２つの磁石を使う場合よりも低くした特性のホールＩＣを特別に用意する必要がない。

（第５の実施形態）
第５実施形態に係る非接触スイッチ９０を図１１及び図１２に基づいて説明する。
この非接触スイッチ９０は、図９に示す上記ホールＩＣ５１，５２と同様のホールＩＣ９１，９２を、プリント基板９５の片面９５ａに、各々の感磁部での感磁方向９３，９４が互いに逆向きでかつ片面９５ａと平行になるように独立して実装した構成に特徴がある
。その他の構成は、上記第４実施形態と同様である。なお、図１１及び図１２において、符号９７，９８は接続端子であり、符号９９は変位方向である。

このように本実施形態に係る非接触スイッチ９０では、２つのホールＩＣ９１，９２が各々の感磁部での感磁方向９３，９４を異ならせて近接した位置に配置され、磁石８１が図１２に示す被検出位置に変位したとき、磁石８１で発生する磁界８３の一部の磁界８３ａ，８３ｂによりホールＩＣ９１，９２を共にオンさせるように構成されている。

以上のように構成された第５実施形態によれば、上記第４実施形態の奏する作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
○１つの磁石８１と２つのホールＩＣ９１，９２が、プリント基板９５の片面９５ａに垂直な変位方向９９に相対変位するのを検出することができる。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、感磁方向を異ならせて近接した位置に配置された２つの磁気センサを含む磁界検出手段と、磁界検出手段に対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段とをそれぞれ１つずつ設けてあるが、本発明はこれらの構成に限定されない。本発明は、コストは増加するが更なる誤動作防止のために、前記磁界検出手段と磁界発生手段とをそれぞれ複数とする構成にも適用可能である。

・上記各実施形態では、磁気センサとしてホールＩＣを用いているが、磁気センサとしてホールＩＣに変えて磁気抵抗（ＭＲ）素子を含むＩＣを用いても良い。
・上記各実施形態では、磁界発生手段を構成する１つ又は２つの磁石が磁界検出手段を構成する２つのホールＩＣに対し直線的に、例えば図１の変位方向３７に相対変位可能に設けられているが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、１つ又は２つの磁石が２つのホールＩＣに対して相対回転するなど非直線的に相対変位して、２つのホールＩＣに近づいた被検出位置に変位する構成にも、本発明は適用される。

・上記各実施形態では、非接触スイッチの構成例についてそれぞれ説明したが、本発明はこれらの構成例に限定されない。つまり、本発明は、１つ又は２つの磁石が２つのホールＩＣに近づいた被検出位置（例えば図２に示す位置）において、１つ又は２つの磁石で発生する磁界により２つのホールＩＣを共にオンさせる構成のものに広く適用可能である。

・図１に示す上記第１実施形態において、近接した位置に配置された２つの磁石３３，３４の間に、磁気遮蔽板を設けた構成にしても良い。この構成により、２つの磁石３３，３４が発生する磁界３８，３９が相互に影響を及ぼすのを抑制することができる。

・図５及び図７に示す上記第２及び第３実施形態では、２つの磁石５３，５４は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように、剛体である保持部材５９により一体的に保持されているが、本発明はこのような構成に限定されない。２つの磁石５３，５４が、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように、保持ケース或いは保持板に一体的に保持される構成であっても良い。例えば、２つの磁石５３，５４を保持する保持板には、図６及び図８に示す被検出位置で２つの磁石５３，５４が同図に示すように２つのホールＩＣ５１，５２或いは７１，７２の両側に位置できるように切り欠き等を設けてあれば良い。

・図９及び図１１に示す上記第４及び第５実施形態では、２つのホールＩＣ５１，５２或いは９１，９２の両側に磁性体８２，８２をそれぞれ配置してあるが、本発明は磁性体８２，８２を設けない構成にも適用可能である。磁石８１の発生する磁界の強さが十分大
きい場合や、そうでない場合には各ホールＩＣとしてオンする閾値の低くいものを用いる場合には、磁性体８２，８２を使用しなくても済むからである。

・図４に示す非接触スイッチを用いた位置検出装置では、非接触スイッチ３０をバックルスイッチとして用いたシートベルト装置におけるバックル装置について一例として説明したが、本発明に係る非接触スイッチを用いた位置検出装置は、これに限定されない。本発明は、互いに相対変位可能な少なくとも２つの部材を備え、その一方がその他方に対して近づいて位置と両部材が離れた位置の両位置或いはそのいずれか一方の位置を電気的に検出するように構成された位置検出装置に広く適用可能である。例えば、本発明は、自動車等の車両に搭載する上記バックル装置の他、航空機や船舶等において乗員を座席に拘束し保護するシートベルト用のバックル装置、ドア等の開閉体の位置を検出する装置、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ用モータの制御に用いられ、ウィンドウの閉位置等を検出する装置等の「位置検出装置」に適用可能である。

第１実施形態に係る非接触スイッチを示す平面図。 同非接触スイッチのオン状態を示す説明図。 同非接触スイッチに外部磁界が作用したときの説明図。 非接触スイッチを用いた位置検出装置の電気的構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る非接触スイッチを示す平面図。 同非接触スイッチのオン状態を示す説明図。 第３実施形態に係る非接触スイッチを示す平面図。 同非接触スイッチのオン状態を示す説明図。 第４実施形態に係る非接触スイッチを示す平面図。 同非接触スイッチのオン状態を示す説明図。 第５実施形態に係る非接触スイッチを示す平面図。 同非接触スイッチのオン状態を示す説明図。 （ａ）従来の非接触スイッチを示す平面図、（ｂ）同非接触スイッチのオン状態を示す説明図、（ｃ）同非接触スイッチに外部磁界が作用したときの説明図。

符号の説明

３０，５０，５０Ａ，８０，９０…非接触スイッチ、３１，３２，５１，５２，７１，７２，９１，９２…ホールＩＣ、３３，３４，５３，５４，８１…磁石、３８，３９，６０，６１，８３，８３ａ，８３ｂ…磁界、３５，３６，５６，５７，７３，７４，９３，９４…感磁方向、５５，７５，９５…プリント基板、５５ａ，５５ｂ…両面、７５ａ…片面、８２…磁性体。

Claims (8)

1. 感磁部をそれぞれ有し、磁界の強さに応じてオン，オフする２つの磁気センサを含む磁界検出手段と、
   前記磁界検出手段に対し相対変位可能に設けられ、磁界を発生する磁界発生手段と、を備え、
   前記２つの磁気センサは、前記感磁部での感磁方向を異ならせて近接した位置に配置され、
   前記磁界発生手段が前記磁界検出手段に近づいた被検出位置に変位したとき、前記磁界発生手段で発生する磁界により前記２つの磁気センサを共にオンさせるように構成したことを特徴とする非接触スイッチ。
2. 請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記２つの磁気センサは、前記感磁方向が逆向きになるように並べて配置され、
   前記磁界発生手段は、一緒に相対変位可能でかつ磁化の方向が逆向きになるように並べて配置された２つの磁石を含み、
   前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを特徴とする非接触スイッチ。
3. 請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記２つの磁気センサは、プリント基板の両面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記両面に対して垂直上方を向くように実装され、
   前記磁界発生手段は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように一体的に保持された２つの磁石を含み、
   前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを特徴とする非接触スイッチ。
4. 請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記２つの磁気センサは、プリント基板の片面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記片面と平行になるように独立して実装され、
   前記磁界発生手段は、所定距離だけ離間した位置で同じ極性の磁極が互いに正対するように一体的に保持された２つの磁石を含み、
   前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記２つの磁石は前記２つの磁気センサにそれぞれ近接した位置で正対し、前記２つの磁石の一方により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させるとともに、前記２つの磁石の他方により、前記２つの磁気センサの他方の感磁方向と同じ方向の磁界を発生させることを特徴とする非接触スイッチ。
5. 請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記２つの磁気センサは、プリント基板の両面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記両面に対して垂直上方を向くように実装され、
   前記磁界発生手段は１つの磁石を含み、
   前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記１つの磁石は、磁化の方向が前記２つの磁気センサの感磁方向に垂直になるように前記２つの磁気センサに近接し、前
   記１つの磁石により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界と、その他方の感磁方向と同じ方向の磁界とを発生させることを特徴とする非接触スイッチ。
6. 請求項１に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記２つの磁気センサは、プリント基板の片面に、前記感磁方向が互いに逆向きでかつ前記片面に平行となるように独立して実装され、
   前記磁界発生手段は１つの磁石を含み、
   前記磁界発生手段が前記被検出位置に変位したとき、前記１つの磁石は、磁化の方向が前記２つの磁気センサの感磁方向に垂直になるように前記２つの磁気センサに近接し、前記１つの磁石により、前記２つの磁気センサの一方の感磁方向と同じ方向の磁界と、その他方の感磁方向と同じ方向の磁界とを発生させることを特徴とする非接触スイッチ。
7. 請求項５又は６に記載の非接触スイッチにおいて、
   前記磁界検出手段はさらに、前記２つの磁気センサの両側に配置された磁性体を含むことを特徴とする非接触スイッチ。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の非接触スイッチを備えたことを特徴とする位置検出装置。

Images