JP2009098005A - 位置検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動部材の位置検出精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】 磁気ヘッドは、対向面を有する一対の磁性体４間に一対の磁石５を配設し、一対の磁性体４と一対の磁石５とで閉磁気回路を形成してなる。移動部材３は、操作手段２の操作量に応じて磁気ヘッドを移動させる。磁気検出体６は、磁気ヘッドにおける閉磁気回路の内部に配設され、移動部材３の移動に伴い閉磁気回路の内部に生じる漏洩磁界の変化を検出する。移動部材３と磁気ヘッドとは別体からなる。移動部材３と磁気ヘッドとの隙間Ｃに緩衝部材４ｃを配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二輪車や自動車を代表とする各種車両に搭載される操作手段の操作位置（回動角）をホールＩＣ等からなる磁気検出体にて検出する非接触式の位置検出器に関するものである。

従来、この種の非接触式の位置検出器にあっては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の位置検出器は、略半円弧状に形成される第１磁性体と、前記第１磁性体を取り巻くように前記第１磁性体と対向配置され前記第１磁性体と同心円状の第２磁性体と、前記第１，第２磁性体間に形成される空隙部の両端に閉磁気回路を形成すべく配設された磁界（Ｎ極、Ｓ極）方向が同一な２つの永久磁石とを備え、前記空隙部（前記閉磁気回路の内部）に生じる漏洩磁界を検出するように前記閉磁気回路の内部にホール素子等の検出素子を配設し、被検出体の回動（操作手段の回動操作）に応じて前記検出素子が前記空隙部を移動し前記漏洩磁界を検出することで、前記検出素子からの出力より前記被検出体（前記操作手段）の回動角を検出するものであった。
特公平６−６３７６９号公報

特許文献１に記載された非接触式の位置検出器においては、操作手段の回動角の全範囲にわたって前記検出素子からの出力変化が直線性（以下、リニアリティと記す）を有することが検出精度の向上のために好ましく、そのためリニアリティの改善が求められている。しかしながら、特許文献１記載の位置検出器の場合、第１磁性体とこの第１磁性体の外側に位置する第２磁性体とが、ともに略半円弧状に形成され、各磁性体とで閉磁気回路を構成する２つの永久磁石が、前記各磁性体の間に形成される空隙部の両端に配設される構成となっていることから、前記各磁性体並びに前記各永久磁石製作時の加工精度のバラツキにより、略半円弧状の前記各磁性体が、これらの間に位置する前記各永久磁石と部分的に当接（面接触）しない状態で配設されてしまうことがあった。

このことは、前記第１磁性体の外側円弧面とこれに対応する前記各永久磁石の一方の面、及び前記第２磁性体の内側円弧面とこれに対向する前記各永久磁石の他方の面とが全領域で密着しないことを意味している。例えば、２つの前記永久磁石のうち、一方の永久磁石が、前記第１，第２磁性体と全領域で面接触し、他方の永久磁石が、前記第１，第２磁性体のうち少なくとも１つと全領域で面接触せずに部分的に非接触状態となった場合には、前記閉磁気回路の内部に漏洩する前記漏洩磁界の磁力は、前記非接触状態の存在する前記他方の永久磁石側が、前記非接触状態の存在しない前記一方の永久磁石側よりも弱くなる。

従って、前記操作手段の全回動範囲にわたって前記操作手段を回動させた場合、前記操作手段の回動に同期して前記検出素子が回動することになるが、この際、所定角度回動する前記操作手段の回動角と、前記操作手段の回動に同期して回動する前記検出素子により検出される出力（出力電圧）との関係（出力特性）は、前記一方の永久磁石側と前記他方の永久磁石側とで前記漏洩磁界の磁力が若干異なることに起因して、リニアリティを有する出力特性を得ることができず、良好な検出精度が得られないという問題があった。

そこで、本願出願人は、磁気ヘッドに備えられた磁性体の幅を漸次異ならせることによってリニアリティを向上させた位置検出器を特願２００７−２５９５８１として提案している。しかし、斯かる位置検出器は、移動部材に磁気発生源が備えられたものであり、このような構造の磁気の変化を磁気検出素子によって検出すると、移動部材のスラスト方向のガタツキが誤差として出力に影響するため、位置検出の精度が悪化してしまうという問題を有しており、更なる改良の余地があった。
本発明は、移動部材の位置検出精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、請求項１に記載したように、対向面を有する一対の磁性体間に一対の磁石を配設し、前記一対の磁性体と前記一対の磁石とで閉磁気回路を形成してなる磁気ヘッドと、操作手段の操作量に応じて前記磁気ヘッドを移動させる移動部材と、前記磁気ヘッドにおける前記閉磁気回路の内部に配設され、前記移動部材の移動に伴い前記閉磁気回路の内部に生じる漏洩磁界の変化を検出する磁気検出体と、を備えた位置検出器において、前記移動部材と前記磁気ヘッドとは別体からなるものである。

また、本発明は、請求項２に記載したように、前記移動部材と前記磁気ヘッドとの間に緩衝部材を配設してなるものである。

また、本発明は、請求項３に記載したように、前記緩衝部材は、板バネであるものである。

請求項１に記載の発明は、移動部材と磁気ヘッドと別体とすることで、磁気ヘッドに移動部材のスラスト方向のガタツキを伝えないようにすることができ、位置検出精度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、移動部材と磁気ヘッドの間に緩衝部材を配設することで、移動部材と磁気ヘッドの隙間を補い、磁気ヘッドの移動方向のガタツキを抑えることができ、位置検出精度を向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、緩衝部材を板バネとすることで、移動部材と磁気ヘッドの隙間が狭くても緩衝部材を配設することができる。

以下、添付図面に基づいて、二輪車に搭載されるハンドルバーに回動可能に設けられた操作グリップの操作量（回動角）を検出する位置検出器に本発明を適用した一実施形態を説明する。

位置検出器は、ハンドルバー１に回動可能に取り付けられた操作グリップ（操作手段）２と、この操作グリップ２の回動操作に同期して回動する移動部材３と、一対の磁性体４と、移動部材３に埋設され一対の磁性体４とで閉磁気回路を形成する一対の磁石５と、前記閉磁気回路の内部に配設され前記閉磁気回路の内部に生じる漏洩磁界を検出するための磁気検出体６と、この磁気検出体６の搭載された回路基板７と、磁性体４や磁石５等を収納する枠体８とから主に構成されている。

操作グリップ２は、ポリアセタール等の合成樹脂材料からなり、図２中、右方に位置する二輪車のハンドルバー１の外周部を覆うように取り付けられている。この場合、操作グリップ２は、移動部材３と一体的に形成されているため、操作グリップ２の操作量に応じて移動部材３が回動する構成となっている。なお、２ａは、枠体８側となる操作グリップ２の端部に形成された鍔部である。

移動部材３は、合成樹脂材料からなり、ハンドルバー１を取り巻く略平板リング状に形成され、ハンドルバー１と枠体８との間に形成される空洞部Ｓに位置し、ハンドルバー１が挿通する挿通部３ａを有する円環部３ｂを備えている。円環部３ｂの外周部には、相対する位置に一対のフランジ部３ｃ，３ｄが形成されている。なお、３ｇは、操作グリップ２を通常位置に戻した際に、枠体８の後述する回動規制部と当接する当接面である。

磁性体４は、略平板からなる第１の磁性体４ａと、この第１の磁性体４ａと同一形状、同一板厚であって、第１の磁性体４ａとは所定の一定間隔を有して対向するように配設される第２の磁性体４ｂとからなる。各磁性体４ａ，４ｂは、ともに鉄等の金属材からなり、打ち抜き加工等により略半円環状に形成されている。磁性体４の一端部には、略Ｕ字形状に形成された金属材からなる緩衝部材である板バネ４ｃが溶着されている。

磁石５は、略円板状（略円柱形状）に成形された第１の磁石５ａと、この第１の磁石５と同一形状、同一板厚の第２の磁石５ｂとからなり、磁性体４の両端部に位置し、各磁石５ａ，５ｂの磁力（前記磁気的結合力）によって各磁性体４ａ，４ｂを磁気的に結合保持してなるものであり、各磁石５ａ，５ｂと各磁性体４ａ，４ｂとで磁気ヘッドを構成している。この磁気ヘッドは、移動部材３とは別体になっており、磁気ヘッドに移動部材３のスラスト方向のガタツキが伝わらないようになっている。磁性体４の一端部と移動部材のフランジ部３ｃの間には、若干の隙間Ｃがあるがこの隙間Ｃには緩衝部材である板バネ４ｃがあり、磁気ヘッドの回動方向のガタツキを抑えている。
なお、各磁石５ａ，５ｂは、例えばサマリウム−コバルト等の磁性材料からなり、各磁性体４ａ，４ｂ間においてＮ極、Ｓ極が互いに反対向きをなすように着磁されているため、各磁性体４ａ，４ｂと各磁石５ａ，５ｂとにより閉磁気回路が形成されることになる。

磁気検出体６は、ホールＩＣ，ＭＲ素子（半導体磁気抵抗素子）等の検出素子からなり、各磁性体４ａ，４ｂの間に位置しており、各磁性体４ａ，４ｂ並びにこれを磁気結合してなる各磁石５ａ，５ｂの回動に伴う前記漏洩磁界の変化を電気信号に変換し、かかる電気信号を後述する電気コードを通じて外部に出力するものである。なお、磁気検出体６は、磁石５の回動軌道上に配設されているものの、回動する磁石５と当接しない位置に配設されているため、磁石５と磁気検出体６とは接触しない構成となる。

回路基板７は、ガラスエポキシ等の絶縁材料からなる略矩形状の基板に所定の配線パターンが形成されており、磁性体４の下方に配設され、磁気検出体６及びコンデンサ等からなる図示しない電子部品等が半田等により電気的に固定されている。かかる回路基板７には、磁気検出体６からの前記電気信号を図示しないエンジンコントロールユニットに伝達するための複数の電気コード９が備えられ、各電気コード９は、回路基板７の所定箇所に半田により電気的に接続され、前記エンジンコントロールユニットと接続される。

枠体８は、アルミニウム等の非磁性金属材料をはじめとする各種金属材料もしくは合成樹脂材料からなる上側枠体８ａと下側枠体８ｂとに分割形成され、上側枠体８ａと下側枠体８ｂとの間に形成される空間領域は、移動部材３と磁性体４と磁石５と磁気検出体６と回路基板７等の各部材を収納する収納部を形成している。上側枠体８ａは、対向する一対の半円状平板部８ｃ，８ｄと、各半円状平板部８ｃ，８ｄの曲面側開口を塞ぐ曲面壁部８ｅとから主に構成されている。なお、８ｆは、操作グリップ２の回動操作解除時に移動部材３の当接面３ｇが当接することで、移動部材３の回動を規制する回動規制部であり、この回動規制部８ｆは、曲面壁部８ｅに一体的に形成されている。

一方、下側枠体８ｂは、半円を構成する曲面の片側端部を外側に膨出させた形状からなる一対の平板部８ｇ，８ｈと、各平板部８ｇ，８ｈにおける前記曲面並びにこれに連なる膨出部分の開口を塞ぐ壁部８ｉとから主に構成され、前記膨出部分に回路基板７を収納している。なお、各枠体８ａ，８ｂは、非磁性金属材料からなる図示しないボルト等の適宜固定手段によって固定されている。

本実施形態では、移動部材３と磁気ヘッドとが別体になっており、磁気ヘッドに移動部材３のスラスト方向のガタツキが伝わらないようにして、位置検出精度を向上させることができ、且つ、移動部材３と磁気ヘッドの間に板バネ４ｃを配設することで、移動部材３と磁気ヘッドの隙間Ｃを補い、磁気ヘッドの回動方向のガタツキを抑えることができる。また、一対の磁性体４が打ち抜き加工により平板状に形成されているとともに、一対の磁性体４の間に介在する一対の磁石５が円柱形状に成形されているため、磁性体４と磁石５とを容易に製作することができ、コスト上昇を抑えることができる。

本発明の実施形態の概観図。 同上実施形態の断面図。 同上実施形態の磁気ヘッドの説明図。

符号の説明

１ ハンドルバー
２ 操作グリップ（操作手段）
２ｃ 突起部
３ 移動部材
４ 磁性体
４ａ 第１の磁性体
４ｂ 第２の磁性体
４ｃ 板バネ（緩衝部材）
５ 磁石
５ａ 第１の磁石
５ｂ 第２の磁石
６ 磁気検出体
７ 回路基板
８ 枠体
９ 保持体
Ｃ 隙間

Claims (3)

1. 対向面を有する一対の磁性体間に一対の磁石を配設し、前記一対の磁性体と前記一対の磁石とで閉磁気回路を形成してなる磁気ヘッドと、操作手段の操作量に応じて前記磁気ヘッドを移動させる移動部材と、前記磁気ヘッドにおける前記閉磁気回路の内部に配設され、前記移動部材の移動に伴い前記閉磁気回路の内部に生じる漏洩磁界の変化を検出する磁気検出体と、を備えた位置検出器において、前記移動部材と前記磁気ヘッドとは別体からなることを特徴とする位置検出器。
2. 前記移動部材と前記磁気ヘッドとの間に緩衝部材を配設してなることを特徴とする請求項１に記載の位置検出器。
3. 前記緩衝部材は、板バネであることを特徴とする請求項２に記載の位置検出器。

Images