CN102901435A

CN102901435A - 位置检测装置

Info

Publication number: CN102901435A
Application number: CN2012102140252A
Authority: CN
Inventors: 西岛章夫
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: US8937479B2; JP2013029321A; CN102901435B; EP2551644A2; EP2551644A3; US20130026026A1

Abstract

本发明的目的在于，提供一种尤其是与现有技术相比可抑制成本且可靠性优越的位置检测装置。具有换档杆(2)、设于换档杆(2)的上端部的换档手把(10)、设于下端部的电极部(21)、支承使换档杆(2)能够转动的动作支点(25)、与电极部(21)非接触配置的静电电容耦合式传感器(20)。在换档手把(10)的移动操作的作用下，换档杆(2)转动，电极部(21)在所述静电电容耦合式传感器(20)的表面上保持非接触地移动，在静电电容耦合式传感器(20)中，根据伴随电极部(21)的移动的静电电容变化，来检测电极部(21)的位置。由此，能够获得换档位置信息及各换档位置间的轨迹信息。

Description

位置检测装置

技术领域

本发明涉及例如能够检测在使换档杆移动操作时的换档位置及移动轨迹的位置检测装置。

背景技术

在下述专利文献中公开了具有设于换档杆的换档手把侧的相反侧的磁铁和相对于所述磁铁而空开间隔配置的多个传感器(例如霍尔IC)的位置检测装置的发明。

各传感器被配置在与换档手把向各换档位置移动操作时的磁铁对置的位置。例如，当使换档手把从停车范围移动操作至行驶范围时，配置在行驶范围的传感器接受来自磁铁的磁场而输出检测信号，从而能够获知换档杆移动至行驶范围的情况。另外，在使换档手把从停车范围移动操作至行驶范围之际，在其中途存在倒档范围及空档范围，通过依次获得各换档位置处的检测信号，从而能够确认换档杆准确地按停车范围→倒档范围→空档范围→行驶范围这一顺序移动的情况。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】：日本特开2006-349447号公报

【专利文献2】：日本特开2011-11617号公报

但是，在现有技术中存在以下的问题点。即，在各换档位置需要传感器或开关，并且如果要变更换档位置的配置的话，需要每次进行设计，从而存在传感器数或开关数多所导致的成本高或可靠性降低的问题。

另外，在现有技术中，对各换档位置处的ON/OFF信号进行传感检测，但换档杆的移动轨迹尚无法获知。即，例如在现有技术中，换档杆从空档范围向行驶范围移动的情况通过各换档位置处的ON/OFF信号来获知，不过，对于换档杆从空档范围至行驶范围描绘出怎样的轨迹并到达的情况尚无法获知。

发明内容

对此，本发明是为了解决上述现有技术的课题而作出的，其目的在于，提供一种尤其是与现有技术相比可抑制成本且可靠性优越的位置检测装置。

本发明中的位置检测装置的特征在于，具有：

可动体、设于所述可动体的第一端部侧的操作部、设于相对于所述第一端部而位于相反侧的所述可动体的第二端部上的电极部、对所述可动体进行可动支承而能够对所述操作部进行移动操作的支承体、与所述电极部非接触配置的静电电容耦合式传感器，

在所述操作部的移动操作的作用下，所述可动体可动，且所述电极部在所述静电电容耦合式传感器的表面上保持非接触地移动，

在所述静电电容耦合式传感器中，根据伴随所述电极部的移动的静电电容变化，来检测所述电极部的位置。

在本发明中，在可动体的第二端部侧设有电极部，且设有与所述电极部非接触的静电电容耦合式传感器。通过对设置在可动体的第一端部上的操作部进行移动操作，可动体可动，伴随于此，电极部在静电电容耦合式传感器的表面上保持非接触地移动。由此，在本发明中采用一个传感器就能够对操作部(电极部)的位置进行传感检测。另外，在本发明中，即便操作部的能够移动操作的位置发生配置变更，也无需变更由电极部与静电电容耦合式传感器构成的检测部分的结构，而能够实现所述检测部分的标准化。

这样在本发明中，传感器一个即可，从而能够抑制成本并且能够提高可靠性。

在本发明中，所述操作部能够在多个位置之间沿着规定的轨迹而移动操作，从而能够根据基于所述静电电容耦合式传感器的所述电极部的位置检测来获得所述操作部的位置信息及轨迹信息。在本发明中，不仅能够获得所述操作部的位置信息，还能够获得轨迹信息，从而能够实现更高的可靠性。

在本发明中，所述可动体是被支承为能够水平移动的结构，或者是经由所述第一端部与所述第二端部的中途的动作支点而被支承为能够转动，且所述电极部向所述操作部的移动操作方向的相反方向移动的结构。

在本发明中，优选在所述静电电容耦合式传感器的与所述电极部对置的表面设有与所述电极部非接触的间隔件。通过在电极部与静电电容耦合式传感器间的空间设有间隔件，能够实现检测灵敏度的提高。

另外，在本发明中，优选在所述静电电容耦合式传感器的与所述电极部对置的表面设有与所述电极部非接触的间隔件，且所述间隔件以随着从所述动作支点沿着平面方向离开而膜厚变厚的方式将所述间隔件的表面形成为凹曲面。由此，能够缓和检测灵敏度变化。

发明效果

根据本发明的位置检测装置，传感器一个即可，从而与现有技术相比能够抑制成本，并且能够使可靠性提高。

附图说明

图1是本实施方式中的换档位置检测装置的分解立体图。

图2是简略表示本实施方式的构成换档位置检测装置的换档杆和静电电容耦合式传感器的立体图。

图3是图2所示的换档杆和静电电容耦合式传感器的纵向剖视图。

图4是静电电容耦合式传感器的俯视图，尤其是示意性表示换档模式的说明图。

图5是在图3所示的静电电容耦合式传感器的表面设有间隔件的纵向剖视图。

图6是用于说明基于环境变化等的静电电容的修正方法的说明图(静电电容耦合式传感器的俯视图)。

图7是表示与图2不同的实施方式的换档杆和静电电容耦合式传感器的立体图。

图8是静电电容耦合式传感器的俯视图，是示意性表示图4不同的换档模式的说明图。

图9是表示使换档杆的操作部旋转的状态的、换档杆及静电电容耦合式传感器的立体图。

图10(a)是本实施方式的位置检测装置用于后视镜开关装置的局部立体图，图10(b)是图10(a)所示的静电电容耦合式传感器的静电电容耦合式传感器的俯视图，尤其是示意性表示操作模式的说明图。

图11(a)是本实施方式的位置检测装置用于杆式开关装置的局部立体图，图11(b)是图11(a)所示的静电电容耦合式传感器的静电电容耦合式传感器的俯视图，尤其是示意性表示操作模式的说明图。

标号说明：

G₀、G₁ 间隙

O 旋转轴

1 换档位置检测装置

2 换档杆

3 轴承

4 换档模式用限制板

4a 换档模式

5、6 轴部

7 原位复归用弹簧

10 换档手把(操作部)

20 静电电容耦合式传感器

21、50、63、73 电极部

25 动作支点

30～34、42～47 (换档位置的)决定区域

35 移动轨迹

40 间隔件

41 修正部

60 后视镜开关装置

61、71 轴

62、72 操作部

64～68、75～82 决定区域

70 杆式开关装置

具体实施方式

图1是本实施方式中的换档位置检测装置的分解立体图。图1所示的换档位置检测装置1被搭载在车辆中。

换档位置检测装置1包括换档杆(轴)2、轴承3、换档模式用限制板4、与换档杆2连结且沿着X方向延伸的第一轴部5、沿着Y方向延伸的第二轴部6、原位复归用弹簧7等。

在图1所示的换档杆2的上端部(第一端部)设有换档手把(操作部)10。换档杆2的一部分被收纳在轴承3内的空间中。在轴承3的各侧面分别设有贯通孔3a～3d，与换档杆2连结的第一轴部5及第二轴部6通过各贯通孔3a～3d。在第二轴部6从轴承3的内部朝向贯通孔3b、3d而收纳的状态下，限制部材11从贯通孔3b、3d的外侧嵌入。另外，第一轴部5在换档杆2配置在轴承3内的状态下，从外侧经由贯通孔3a而穿过，且在第一轴部5的贯通孔3c侧由螺帽12来止脱。

在换档杆2设有限制部2a，该限制部2a配置在设于换档模式用限制板4的空间的换档模式4a内，且用于使换档杆2沿着所述换档模式4a而移动操作。

即便沿着换档模式4a移动操作换档杆2，但当放开手时，换档杆2被原位复归用弹簧7预向原位返回地施力。

换档杆2通过组装有与换档杆2连结的第一轴部5及第二轴部6或轴承3等的支承结构，而能够支承为使换档杆2能够以后述的动作支点为中心转动。

图2是简略表示本实施方式的构成换档位置检测装置的换档杆2和静电电容耦合式传感器20的立体图。静电电容耦合式传感器20位于图1所示的换档模式用限制板4的下方。

如图2所示，在换档杆2的上端部(第一端部)2b设有换档手把(操作部)10，在换档杆2的下端部(第二端部)2c设有电极部21。电极部21为例如黄铜等的金属。为了实现检测精度的稳定化，可以使电极部21与地面连接，也可以不连接。

图2所示的静电电容耦合式传感器20也如图3所示，在与电极部21之间具有间隙G₀地呈非接触配置。

静电电容耦合式传感器20只要能够根据由在与电极部21之间形成有静电电容所引起的电容变化来检测电极部21的X方向及Y方向的位置，并没有特别限定结构。例如如图2所示，静电电容耦合式传感器20具有由沿Y方向延伸且沿X方向空开间隔配置的X电极22与沿X方向延伸且沿Y方向空开间隔配置的Y电极23经由绝缘层而对置的内部结构。需要说明的是，在图2中，仅对一根X电极及Y电极标以标号22、23。

当在电极部21和接近电极部21的X电极及Y电极之间产生静电电容使，会使对电极施加驱动电压时所流动的电流发生变化、或使电压的上升发生延迟，通过检测这些变化，而能够对电极部21的位置进行检测。

如图3所示，在换档杆2的上端部2b与下端部2c的中途设有动作支点25。并且，换档杆2经由动作支点25被支承为转动自如。在此，动作支点25为图1所示的轴部5、6，在图3中是指第一轴部5。当使图3所示的换档手把10朝向例如大致Y1方向移动操作时，换档杆2将第二轴部6作为动作支点25转动，电极部21向与换档手把10的移动操作方向相反的方向的大致Y2方向移动。

在本实施方式中，如图3所示，当今情况下，换档杆2位于与Z1-Z2方向平行直立的原位(实线)，当使所述换档手把10沿着Y1方向移动操作至规定的换档位置时，换档杆2以动作支点25为转动中心转动，电极部21向Y2方向移动(虚线)。位于原位的实线的电极部21的位置能够由静电电容耦合式传感器20来检测，另外，电极部21移动了的虚线的位置也能够由静电电容耦合式传感器20来检测。并且，从实线至虚线的电极部21的移动轨迹也能够通过静电电容耦合式传感器20来检测。

图4是静电电容耦合式传感器20的俯视图，尤其是示意性表示换档模式的说明图。图4所示的换档模式由图1所示的换档模式用限制板4的换档模式4a来限制。

如图4所示，在静电电容耦合式传感器20的表面20a示出了多个圆，不过，这些圆均表示在使换档手把10移动操作至各换档位置时电极部21与静电电容耦合式传感器20的表面20a相对置的换档位置的决定区域，箭头为电极部21的移动轨迹。图8、图10(b)、图11(b)中也同样。

电极部21位于图4的实线所示的换档位置的决定区域，该换档位置为作为原位的空档范围的决定区域30。换档杆2被图1所示的原位复归用弹簧7而向空档范围施力。当使换档手把10移动操作至Y1方向的倒档范围时，换档杆2以第二轴部6为转动中心转动。此时，电极部21向与换档手把10的移动操作方向相反的方向移动，从空档范围的决定区域30向位于Y2侧的倒档范围的决定区域31移动。另一方面，当使换档手把10从空档范围移动操作Y2侧的行驶范围时，换档杆2以第二轴部6为转动中心转动。此时，电极部21向与换档手把10的移动操作方向相反的方向移动，从空档范围的决定区域30向位于Y1侧的行驶范围的决定区域32移动。另外，当使换档手把10从空档范围向X2方向移动，进而向Y2方向移动操作而进入B范围时，换档杆2以第一轴部5为转动中心转动，电极部21从空档范围的决定区域30向位于X1侧的中继位置的决定区域33移动，接着，换档杆2以第二轴部6为转动中心转动，电极部21移动至位于Y1侧的B范围的决定区域34。

在本实施方式中，通过检测静电电容耦合式传感器20上的电极部21的位置，从而能够获得换档手把10从空档范围向各换档位置移动时的信息及各换档位置间的移动轨迹。即，如果电极部21位于图4所示的行驶范围的决定区域32，则可知当前换档手把10位于行驶范围内，另外，从空档范围的决定区域30至行驶范围的决定区域32的移动轨迹35也能够检测，因此也可获知换档手把10的移动轨迹。

这样在本实施方式中，采用一个静电电容耦合式传感器20，就能够对换档手把10(电极部21)的位置进行传感检测。在现有技术中，对于各换档位置的每一处均必须要配置传感器，但在本实施方式中，采用一个传感器即可。另外，在换档位置的位置变更时，在现有技术中，每次均需要传感器的配置更换也容易发生伴随传感器配置的误差，但在本实施方式中，从图4例如如图8那样，即便对各换档位置的决定区域的位置及各换档位置的决定区域间的轨迹进行变更，能够仅仅通过对各换档位置的位置信息或轨迹信息的程序进行变更来对应，即，无需对包括电极部21与静电电容耦合式传感器20的检测部分的结构进行变更。因而，在本实施方式中，能够实现所述检测部分的标准化。

这样，在本发明中，传感器一个即可，从而能够抑制成本并且能够使可靠性提高。

另外，在本实施方式中，不仅能够获知各换档位置信息，也能够获知各换档位置间的轨迹信息。例如，在现有技术中，能够检测到换档杆从空档范围向行驶范围移动的情况，但空档范围与行驶范围之间的移动轨迹尚无法获知。例如如图4所示，当将到空档范围的决定区域30与行驶范围的决定区域32为止的移动轨迹35设为沿着Y1方向呈直线状的正常轨迹时，在所述移动轨迹35描绘出不是直线状那样的轨迹的情况下，能够判断出在支承换档杆2的支承机构发生了故障等的不良情况，从而能够进一步提高驾驶时的安全性。因而，通过如本实施方式那样也能够获得移动轨迹信息，从而可制成可靠性更高的换档位置检测装置1。

但是，在本实施方式中，电极部21与静电电容耦合式传感器20为非接触，且如图3那样设有间隙G₀。此时，在电极部217与静电电容耦合式传感器20之间介入有空气(相对介电常数约1)，但如图5所示，优选在电极部21与静电电容耦合式传感器20之间设有相对介电常数比空气高的间隔件40。如图4所示，间隔件40通过粘着等而固定在静电电容耦合式传感器20的表面20a。间隔件40与电极部21为非接触，此时在间隔件40与电极部21之间设有间隙G₁。

间隔件40为聚缩醛树脂或氯丁二烯橡胶等的树脂系材料，作为间隔件40的相对介电常数优选2～10左右。

通过将间隔件40设置在静电电容耦合式传感器20的表面20a，能够使在电极部21与静电电容耦合式传感器20之间形成的静电电容增大，由此由静电电容耦合式传感器20产生的电容变化变大，从而能够实现检测灵敏度的提高。即便图5所示的间隙G₁比图3所示的间隙G₀稍变大，也能够实现检测灵敏度的提高，因而如图5那样，通过设有间隔件40而能够扩展间隙的容许范围。另外，即便在由于换档位置或换档手把的设计变更而间隙距离发生变化的情况下，也能够通过设有间隔件来容易地调整。

另外，在图3所示的换档杆2以动作支点25为中心转动的结构中，电极部21与静电电容耦合式传感器20之间的间隙G₀随着所述转动而变化。因而，由于产生了伴随间隙G₀的变化的检测灵敏度差，故为了减小检测灵敏度差，如图4所示，优选间隔件40以膜厚随着从动作支点25向平面方向离开而逐渐变厚的方式将表面40a设为凹曲面。由此，即使是电极部21发生移动，也能够将间隔件40与电极部21之间的间隙G₁大致保持为恒定。

静电电容式中的位置检测往往由于因外部干扰、温度或湿度的上升等引起的环境变化而发生误动作。因而，优选对检测信号施加修正。在本实施方式中并未限定修正方法，作出示出一例，在电极部21位于空档范围的决定区域30时，例如，根据对左半部分的电极部21不位于的区域(由斜线表示)40的电极施加驱动电压时所获得的基准输出，来求得修正值。另外，如图6所示，也可以将用于求得修正检测信号的修正部41设置在静电电容耦合式传感器20的边角等。修正部41为例如由修正电极与修正检测电极对置而成的结构，在修正电极与修正检测电极之间产生静电电容。并且，通过对修正电极赋予驱动电压，而能够根据向修正检测电极流动的电流值来获得修正值(修正检测信号)。修正时机可以在启动发动机时，也可以在行驶中的每恒定时间等，并无特别限定。

在本实施方式中，如图7所示那样，可以是换档杆2在X-Y平面内水平移动的结构。图7示出了实线的换档杆2移动至虚线的换档杆的位置的状态。在该实施方式中，设于换档杆2的下端部的电极部21与静电电容耦合式传感器20之间也是非接触状态。在图7所示的水平移动的结构中，换档手把10在X-Y平面内的位置和电极部21在X-Y平面内的位置大致一致。即，与图3等所示的转动式不同，换档手把10的操作移动方向和电极部21的移动方向不相反而为同一方向。

例如图8为图7那样使换档杆2水平移动的结构中的换档模式。伴随换档手把10的移动操作，电极部21一边与静电电容耦合式传感器20的表面保持着非接触一边在各换档位置的决定区域42～47之间移动。当前情况下，换档手把10位于停车范围，当使换档手把10移动操作至行驶范围时，如图8所示，电极部21从静电电容耦合式传感器20上中的停车范围的决定区域42经由倒档范围的决定区域43、空档范围的决定区域44而移动至行驶范围的决定区域45。此时，通过静电电容耦合式传感器20不仅能够获知换档手把10(电极部21)的换档位置信息，而且还能够获知各换档位置间的移动轨迹信息。

图9示出了使换档杆2的换档手把10旋转的状态。换档手把以其本身的中心作为旋转轴O而支承为能够旋转。当使换档手把10旋转时，与换档手把10连结的换档杆2也旋转。因而，设于换档杆2的下端部的电极部50也旋转。此时，通过将电极部50设为并不是图2所示那样的平面为圆形状的形状，而是伴随换档杆2的旋转而电极部50的位置发生变化的形状(图9中为1/4圆)，由此能够通过静电电容耦合式传感器20来检测电极部50的位置变化，即，能够获得换档手把10的旋转信息。

或者是，如图9的虚线所示，如果相对于换档手把10的旋转轴O而将换档杆2设定为倾斜的状态(换档手把10的旋转轴O与换档杆的中心轴不一致)的话，则即便电极部21是圆形状(圆柱状)，但当使换档手把10旋转时，换档杆2及电极部21围绕旋转轴O而描绘出圆地转动，伴随换档手把10的旋转，电极部21的位置发生变动，故能够通过静电电容耦合式传感器20来检测电极部50的位置变化，即，能够获得换档手把10的旋转信息。

图10(a)是本实施方式的位置检测装置用于后视镜开关装置中的局部立体图，图10(b)是图10(a)所示的静电电容耦合式传感器的静电电容耦合式传感器的俯视图，尤其是示意性表示操作模式的说明图。

图10(a)为后视镜开关装置60，在轴61的上部具有操作部62，在轴61的下端部设有电极部63。电极部63与静电电容耦合式传感器20为非接触。操作部62能够从中央位置向图10(a)所示的箭头方向(左右(X1-X2)、前后(Y1-Y2))移动操作，伴随于此，电极部63能够从静电电容耦合式传感器20上的中央位置的决定区域64向前后左右的各位置的决定区域65～68。图10(b)所示的箭头示出了电极部63的各位置的决定区域间的移动轨迹。并且，通过基于静电电容耦合式传感器20的电极部63的位置检测，而能获得各位置信息及移动轨迹信息。

图11(a)是本实施方式的位置检测装置用于杆式开关装置中的局部立体图，图11(b)是图11(a)所示的静电电容耦合式传感器的静电电容耦合式传感器的俯视图，尤其是示意性表示操作模式的说明图。

图11(a)为刮水器或方向指示灯等的杆式开关装置70，在轴71的上部具有操作部72，在轴71的下端部设有电极部73。电极部73与静电电容耦合式传感器20为非接触。如图11(a)所示，能够使操作部72向四方向移动操作。通过操作部72的移动操作，而使电极部73在静电电容耦合式传感器20上的各位置的决定区域75～82之间移动。图11(b)所示的箭头示出了电极部73的各位置的决定区域间的移动轨迹。并且，通过基于静电电容耦合式传感器20的电极部73的位置检测，而能够获得各位置信息及移动轨迹信息。

在上述记载中，将本实施方式的位置检测装置作为车载用进行了说明，不过并不局限于车载用。

Claims

1.一种位置检测装置，其特征在于，具有：

可动体、设置在所述可动体的第一端部侧的操作部、设置在相对于所述第一端部而位于相反侧的所述可动体的第二端部上的电极部、对所述可动体进行可动支承而能够对所述操作部进行移动操作的支承体、与所述电极部非接触配置的静电电容耦合式传感器，

2.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述可动体被支承为能够水平移动。

3.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述可动体经由所述第一端部与所述第二端部的中途的动作支点而被支承为能够转动，所述电极部向所述操作部的移动操作方向的相反方向移动。

4.如权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于，

所述操作部能够在多个位置之间沿着规定的轨迹进行移动操作，从而能够通过所述静电电容耦合式传感器对所述电极部的位置检测来取得所述操作部的位置信息及轨迹信息。

5.如权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，

所述可动体被支承为能够水平移动。

6.如权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于，

7.如权利要求1至6中任一项所述的位置检测装置，其特征在于，

在所述静电电容耦合式传感器的与所述电极部对置的表面设有与所述电极部非接触的间隔件。

8.如权利要求3或6所述的位置检测装置，其特征在于，

在所述静电电容耦合式传感器的与所述电极部对置的表面设有与所述电极部非接触的间隔件，所述间隔件以随着从所述动作支点沿着平面方向离开而膜厚变厚的方式将所述间隔件的表面形成为凹曲面。