JP2001082917A

JP2001082917A - センサー

Info

Publication number: JP2001082917A
Application number: JP2000156550A
Authority: JP
Inventors: Sena Yaddehige; ヤッデイジセナ
Original assignee: Caithness Development Ltd
Current assignee: Caithness Development Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-03-30
Also published as: EP1055912A2; EP1055912A3; GB9912386D0

Abstract

(57)【要約】【課題】摩耗を起こさない位置センサーを提供するこ
と。【解決手段】自動車のフットペダルの位置を検出して
フットペダルの位置を表す電気信号を発生するための磁
気式位置センサー。この位置センサーは、チャンネル１
７を有するステータ７と、ステータの表面７ａに沿って
移動することができる磁石８とから成り、ステータのチ
ャンネル１７の生じる磁界は、ステータ７に対する磁石
８の位置によって変化する。磁石は、フットペダルに連
結されており、フットペダルの移動とともに、磁石がス
テータの表面に沿って移動し、チャンネル内の磁界を変
化させる。磁界の変化は、磁石８の移動に比例する電気
信号を発生するホールプローブ６によって検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置検出装置（以
下、単に「位置センサー」とも称する）に関し、特に自
動車のフットペダル（以下、単に「ペダル」と称する）
の位置を検出するための位置センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、自動車のブレーキペダルやアクセ
ルペダルのようなフットペダル制御器は、ケーブル又は
その他の機械的リンク機構によって対応する自動車機器
に連結されている。しかしながら、ペダルが電気信号を
介して対応するエンジン機器を制御することが望ましい
場合がある。この目的を達成するためには、ペダルの瞬
間的な位置を表す電気信号を発生する必要がある。

【０００３】ペダルの位置を検出するためにポテンショ
メータを用いる位置センサーは、周知である。そのよう
なポテンショメータは、ワイピング（滑り）接点に依存
しているが、そのような接点は、摩耗又は摩滅を起こす
ので、経時的にセンサーの特性を変化させることがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の位置
センサーの上記の問題を解決することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明の概要上記課題を解決するために、本発明の一側面によれば、
２つの機器の相対位置を検出するための位置センサーで
あって、一方の機器に接続されており、チャンネルによ
って分離された磁性材料の２つの磁気的に別個の領域を
含む表面を有するステータ（固定子）と、他方の機器に
接続されており、Ｎ磁極面とＳ磁極面を有する磁気ユニ
ットと、磁界センサーとから成り、前記Ｎ磁極面とＳ磁
極面とは、前記磁気ユニットが前記ステータに対して第
１位置にあるときは、一方の磁極面の少くとも実質的な
（相当に大きい）部分が磁性材料の前記２つの領域のう
ちの一方の領域の上に位置し、他方の磁極面の少くとも
実質的な部分が磁性材料の他方の領域の上に位置して前
記チャンネルを横切る磁界を創生し、該磁気ユニットが
該ステータに対して第２位置にあるときは、該磁気ユニ
ットのＮ磁極面とＳ磁極面が磁界を創生しないように該
磁性材料の同じ領域の上に位置するように、前記表面に
対して配置されており、前記磁界センサーは、前記チャ
ンネル内の磁界に応じて前記２つの機器の相対位置を表
す信号を発生するように該チャンネル内に配置されてい
ることを特徴とする位置センサーが提供される。

【０００６】この位置センサーは、ワイピング電気接点
に依存していないので、センサー内の摩耗や摩滅による
電気的問題が軽減され、センサーの信頼性が改善され
る。

【０００７】この位置センサー（以下、単に「センサ
ー」とも称する）を自動車のペダルの位置を検出するた
めに使用する場合は、そのステータを自動車の本体（一
方の機器）に固定し、磁気ユニットをペダル（他方の機
器）に固定することができる。ペダルを動かすと、磁気
ユニットがステータに対して相対的に移動し、その磁気
ユニットの検出された位置からペダルの位置を判定する
ことができる。

【０００８】前記磁界センサーによって送出された信号
を例えば自動車のエンジン制御器へ送ることができるの
で、エンジンとアクセルペダルの間に設けられていた従
来の機械的連結を省除することができる。

【０００９】大抵の応用例において、前記ステータを静
止状態に保持し、磁気ユニットを移動させるようにする
が、ここでいう「ステータ」の方を移動させ、磁気ユニ
ットの方を静止状態に保持する構成とすることも可能で
ある。

【００１０】磁気ユニットは、全体を永久磁石材で形成
してもよいが、磁性材料のセクション（形材又はブロッ
ク）に固着させた永久磁石によって構成し、磁気ユニッ
トの少くとも一方の磁極面を該磁性材料によって形成す
ることが好ましい。磁性材料のセクションは、所望の形
状に機械加工し易いように軟鋼から形成することができ
る。

【００１１】ステータを電子回路板に実装することがで
きるようにするために、磁性材料の前記領域を非磁性ベ
ースに取り付けることによってそれぞれの適正位置に保
持することができる。

【００１２】ステータの表面及び磁極面は、平坦にする
ことが好ましく、磁極面は、ステータの表面に近接した
平面内を移動することができるようにし、ステータの表
面と磁極面との間の間隙（離隔距離）は、磁気ユニット
とステータとの間の良好な磁気結合を維持するために小
さくしておく。

【００１３】ステータの表面に対する磁極面の自由な移
動を可能にするために、両者の間にテフロンのようなプ
ラスチック材の層を介設することができる。

【００１４】磁気ユニットは、それが前記第１位置から
第２位置へ移動するとき、一方の磁極面が磁性材料の単
一の領域の上に位置したままに留まり、他方の磁極面の
少くとも一部分が磁性材料の一方の領域から他方の領域
へ横切るように配置することが好ましい。この配置は、
一方の磁極面が磁性材料の２つの別個の領域の上に位置
している（跨っている）とき、該一方の磁極面が連続的
に変位すると、各磁気領域への相対的磁気結合が連続的
（無段階的）に変化し、従って前記チャンネル内の磁界
を連続的に変化させるという点で有利である。

【００１５】前記チャンネルは単一の直線であるが、こ
のチャンネルは、互いに角度をなす主チャンネル部分
（以下、単に「主チャンネル」又は「エアギャップ」と
も称する）と副チャンネル部分（以下、単に「副チャン
ネル」とも称する）とで構成することが好ましく、その
場合、前記磁気ユニットは、その移動方向が副チャンネ
ルに平行な方向になるように配置する。この構成は、好
便に磁気ユニットの両方の磁極を副チャンネルによって
追従される方向に沿って一緒に移動させることを可能に
し、２つの磁極のうちの一方の磁極だけが主チャンネル
を横切り、他方の磁極が磁性材料料の同じ領域上に留ま
らせる。

【００１６】位置センサーが直線位置信号を発生するの
を助成するために、主チャンネルを横切る磁極面の、磁
気ユニットの単位移動量当たりの漸次移動面積を磁気ユ
ニットの検出される移動距離中終始一定にすることがで
きる。位置センサーの直線性を確保するのを更に助成す
るために、主チャンネルを横切る磁極面の先行縁と後行
縁がそれらが横切る主チャンネルに平行となるように構
成することができる。

【００１７】磁界センサーは、副チャンネル部分又は主
チャンネル部分のどちらかに配置することができ、主チ
ャンネル部分の長手に垂直な磁界成分を測定するように
向けることができる。

【００１８】好ましい実施形態では、副チャンネル部分
と主チャンネル部分とが、両者の合流点において直角を
画定し、チャンネル（副チャンネル部分及び主チャンネ
ル部分）と磁気ユニットは、磁気ユニットが第１位置に
あるときは各磁極面が副チャンネルの異なる側に位置し
て、副チャンネルに実質的に垂直な方向の磁界を創生す
るように配置される。

【００１９】磁界センサーを主チャンネル部分の長手内
に配置した場合、この配置は、ステータの磁化により磁
界成分の測定を可能にするとともに、磁気ユニットによ
って直接創生される磁界成分からの影響を減少させ、そ
れによって、チャンネルを跨いで通過する磁気ユニット
の近接効果を軽減し、位置センサーの直線性を更に向上
させる。

【００２０】磁気ユニットの近接効果を更に減少させる
ために、主チャンネルは、その深さに比べて幅を狭くす
ることができる。

【００２１】副チャンネルは、直線状とすることができ
るが、好ましい実施形態では、円弧状とし、磁気ユニッ
トをステータの表面に９０°の角度で枢着された（枢動
自在に取り付けられた）アームに連結する。それによっ
て、アームを枢動させることにより磁気ユニットを副チ
ャンネルに沿ってステータの表面上を移動させることが
できるようにする。

【００２２】前記アームは、ペダルと共通のピボット軸
に枢着することができ、それによって、ペダルを角度変
位（枢動）させると、磁気ユニットも、ステータに対し
てペダルと同等の角度だけ変位（枢動）させ、それによ
って、磁気ユニットの位置からペダルの位置を測定する
ことができるようにすることができる。

【００２３】製造を容易にするために、前記アームは、
磁性材料で製造し、磁気ユニットと一体に形成すること
ができる。

【００２４】磁界センサーは、少くとも１つのホールプ
ローブで構成するのが好都合であり、検出される磁界に
垂直なホール電圧を創生することが好ましい。ホールプ
ローブは層に対して垂直な磁界を検出する電気導体の薄
い層で形成することができるので、ホールプローブは、
チャンネルの幅を横切る磁界を測定するために狭いチャ
ンネル内に配置するのが好都合である。

【００２５】簡単な実施形態では、前記チャンネルは、
その平行な垂直側壁を磁性材料の前記両領域によって形
成し、チャンネルの底面を前記非磁性ベースによって形
成する。

【００２６】しかしながら、他の実施形態では、少くと
も主チャンネル部分に、断面でみて前記ステータの表面
に平行な凹部を設けることができる。そのような凹部
は、磁性材料の前記２つの領域のオーバーラップ区域に
よって形成することができる。この構成は、ホールプロ
ーブをチャンネル内に実装したときステータの表面に平
行に配置することを可能にし、それによって、位置セン
サーを回路板に形成された回路に組み込むのを容易にす
る。

【００２７】本発明は、又、自動車に用いるためのペダ
ル組立体であって、自動車に固定するためのペダルベー
スと、該ベースに枢動自在に取り付けられたペダルと、
該ペダルの、前記ペダルベースに対する角度位置を検出
するように配置された位置センサーから成るペダル組立
体を提供する。

【００２８】本発明の別の側面によれば、第１電子チッ
プと第２電子チップから成る磁界センサーであって、各
チップは、磁界を検出するための磁束感受性区域と、該
チップと一体的に形成された集積回路を有し、それによ
って、各チップが、それぞれの対応するホールプローブ
によって検出された磁界を表す電気的出力を創生するよ
うになされており、該第１電子チップと第２電子チップ
とは、該各チップの磁束感受性区域の間の間隙が１ｍｍ
未満となるように互いに近接して単一のパッケージとし
て実装されていることを特徴とする磁界センサーが提供
される。

【００２９】各チップによって送出された２つの信号を
相互に比較することによってセンサーが正しく作動して
いるかどうかを確認することができる。２つの磁束感受
性領域は互いに近接しているので、磁界中に少しでも空
間的な不均一が存在すると、各チップの出力信号間にご
く僅かな差を生じる。

【００３０】ここで、２つの磁束感受性領域間の間隙と
は、それらの領域の最も近接するテント点の間の間隔を
いう。

【００３１】前記２つのチップは、半導体材の単一片上
に一体的に集積することができる。その場合、２つの磁
束感受性領域間の間隙は、５００μｍ未満とすることが
好ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に、添付図を参照して本発明
の実施形態を詳しく説明する。図１〜４に示されるよう
にされる本発明の位置センサーにおいては、ステータ７
に対する磁気ユニット８の位置は、磁気ユニット８が変
位されたときのチャンネル１７内の磁界の変化を測定す
ることによって検出される。磁気ユニット８は、図１に
示される第１位置から図２に示される中間位置を経て図
３に示される第２位置へステータ７に対して移動させる
ことができる。

【００３３】図４には、ステータ７は、チャンネル１７
によって磁気的に分離されているが、非磁性材料で形成
されたベース部材４によって互いに固定関係に保持され
た磁性材料３及び５の２つの領域を有するものとして断
面図で示されている。（ここでは、説明の便宜上、磁性
材料３の領域を「磁気領域３」又は「磁束伝導ステータ
部片３」とも称し、磁性材料５の領域を「磁気領域５」
又は「磁束伝導ステータ部片５」とも称することとす
る。）

【００３４】磁気ユニット８は、ステータ７の表面７ａ
に座着する磁極面８ａ，８ｂを有するアーチの形を有す
るものとして示されているが、必ずしも、アーチ状でな
くてもよく、磁極面８ａ，８ｂは、必ずしも、ステータ
表面７ａに接触していなくてもよい。

【００３５】磁気ユニット８が図１に示される第１位置
にあるときは、一方の磁極面は、磁性材料の、他方の磁
極面が位置する領域とは異なる領域の上に位置する。磁
極面８ａと８ｂは、それぞれ、磁性材料５と３の別個の
領域に磁気的に密に結合されるので、これらの領域は、
磁化されて、機能的に磁極面８ａ，８ｂの延長部分とし
て動作するので、主チャンネル部分（「エアギャップ」
とも称する）１３によって一部を構成されるチャンネル
１７内に磁界を創生する。

【００３６】しかしながら、磁気ユニット８が図３に示
される第２位置にあるときは、両磁極面８ａ，８ｂは、
磁性材料３の同じ領域の上にオーバーラップする。かく
して、磁性材料３の領域は、磁化されて、磁極面８ａと
８ｂの間の磁界のガイドとして動作し、チャンネル１７
をバイパスする。この位置ではＮ磁極面８ａは磁性材料
５の領域にはもはや磁気的に結合されていないので、こ
の領域はほとんど磁化されず、チャンネル１７には非常
に小さい磁界しか存在しない。

【００３７】図２に示される中間位置では、Ｎ磁極面８
ａはその一部分だけしか磁気領域５にオーバーラップし
なくなるので、Ｎ磁極面８ａと磁気領域５との間の磁気
結合（以下、単に「結合」とも称する）は部分的な結合
である。即ち、磁束の一部分は、磁気領域３を直接通っ
て流れてＮ磁極とＳ磁極を結び、磁束の一部分だけが磁
気領域５を通りチャンネル１７を横切って流れる。チャ
ンネル１７を横切って流れる磁束の量は、Ｎ磁極面８ａ
と磁性材料５の領域との間の結合度合によって決まり、
その結合度合は、Ｎ磁極面の磁気領域５に対するオーバ
ーラップの度合（面積）、従って磁気ユニット８の位置
によって決まる。

【００３８】磁気ユニット８の変位は、磁気ユニット８
と磁性材料３，５の領域との間の結合度合の変化が生じ
たときにのみ、検出される磁界に有意の変化を惹起す
る。結合度合は磁極面と磁性材料の各領域３，５とのオ
ーバーラップ面積に依存するので、磁気ユニット８の図
１の位置又は図３の位置からの変位は、磁極面８ａが主
チャンネル部分即ちエアギャップ１３の縁に到達するま
では検出されない。

【００３９】チャンネル１７は、上からみると、ほぼＬ
字形である。この例ではホールプローブから成る磁界セ
ンサー６は、磁気ユニット８の両磁極の間のＮ−Ｓ方向
に沿って発生する磁界に実質的に平行な主チャンネル部
分１３内に配置される。

【００４０】ホールプローブ６を主チャンネル部分１３
内に配置したことにより、ホールプローブ即ち磁界セン
サー６が磁気領域３，５の磁化による磁界だけを測定す
ることを確実にする。これは、磁気ユニット８が図２に
示される場合のように主チャンネル部分１３の上に位置
したとき、位置センサーの直線性を低下させることにな
る近接効果を回避するという点で重要である。

【００４１】ず５、６及び７は、移動器官１の位置を磁
気的に検出する位置検出装置の一例を示す。この例の移
動器官１は、磁気結合デバイス１２に堅く連結された、
Ｎ磁極とＳ磁極を有する永久磁石（以下、単に「磁石」
とも称する）１４から成る。磁気結合デバイス１２は、
検出運動部品、即ちフットペダルの軸への機械的連結器
でもある。この位置検出装置全体は、移動器官１と、２
つの磁束伝導ステータ部片３，５と、エアギャップ１３
内で回路板にに組み込まれたホールプローブ６とから成
る。

【００４２】図５は、移動器官１のゼロ位置（位置１）
と磁界線Ｂを示す。磁界線Ｂは、図７にも断面図で示さ
れている。磁界線Ｂは、Ｎ磁極から移動器官１の磁気結
合デバイス１２を通り、ステータ部片３を経て磁石のＳ
磁極へ戻る。移動器官１がゼロ位置（位置１）にあると
きは、磁界線Ｂは、エアギャップ１３内に磁束が存在し
ないという点で閉じている。このことは、直線磁束測定
ユニットであるホールプローブ６の出力がゼロであるこ
とを意味する。

【００４３】この組立体（位置検出装置）は、移動器官
１とステータ部片３，５との間のエアギャップが非常に
小さくなるように設計されている。移動器官とステータ
部片との間の間隙を一定にするために、随意選択として
ステータ部片３と５の間の機械的接触を可能にするため
に薄いＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）箔を用
いることができる。移動器官１をＰＴＦＥ箔に軽く押し
つけることによって移動器官１とステータ部片３，５と
の間に非常に小さい、かつ、一定した（均一の）磁気ギ
ャップが得られる。かくして、この標準的な実施形態は
固定部品（ステータ）と移動部品（移動器官）との間に
非常に小さいエアギャップを有する。

【００４４】永久磁石１４は、優れた磁束密度を創生
し、非常に低い温度係数を有するネオジミウム‐鉄‐ボ
ロン（ＮｄＦｅＢ）のような希土類材料から形成され
る。永久磁石１４として用いられるこの材料の磁気デー
タは、下記の通りである。エネルギー密度３５ＭＧＯｅ保磁力１２．５ｋＯｅ残留磁気１．２Ｔ透磁率１．０７ｍＴ／ｋＡ／ｍ温度係数 −０．１％／ｋ

【００４５】この磁石の非常に低い温度係数と高い残留
磁気が、磁気回路に長期間に亘って広範囲の温度におい
て良好な性能と安定性をもたらす。又、この磁石が創出
する高い磁束強度の故に、このセンサーは、ＥＭＣ又は
電磁干渉に対して堅固である（高い安定性を有する）。

【００４６】磁石１１及びステータ部片３，５のキャリ
アは、優れた磁気伝導度を有し、かつ、非常に低コスト
で高い製造精度を可能にする軟質磁性焼結材料から形成
される。

【００４７】移動器官１は、図１４に示されるようにフ
ットペダル１８の軸に締り嵌めによって連結することが
できる。焼結ステータ部片３，５は、回路板内に配置さ
れており、それらの一体部分である２本のピン１５が回
路板に形成された穴に嵌着されている。ステータ部片
は、更に確実に回路板に嵌着させるためにエポキシ等の
接着剤で回路板に接合されている。

【００４８】ホールプローブ６は、エアギャップ１３内
に嵌合されている。測定方向は、エアギャップ１３に対
して垂直な方向である。プローブ６も、印刷回路板に接
着剤で固定されており、プローブのリード線を該回路板
にはんだ付けすることによって回路板に電気的に接続さ
れている。

【００４９】図５は、又、移動器官１の全移動行程位置
（位置−２）をも示す。この位置では、磁界線Ｂは、Ｎ
磁極から発して移動器官１２のキャリアを通ってステー
タ部片３の上方部分に至り、ステータ部片５内のエアギ
ャップ及びホールプローブを経て磁石１４のＳ磁極へ戻
る。

【００５０】この位置では、磁石１４から創出される磁
界線Ｂは、図７に示されるようにこの位置（位置２）で
最大限の出力を発するホールプローブを貫通する。ホー
ルプローブの磁束密度及び出力は、ホールプローブ内の
磁束密度がゼロなる位置１から磁束密度が最大限になる
位置２まで直線的に増大する。

【００５１】図８は、図５に示される示されるのと同じ
主要部品、即ち、移動器官１２と、ステータ部片３，５
と、エアギャップ１３及び回路板４に組み込まれたホー
ルプローブ６とから成るフットペダルセンサーとしての
応用例（アプリケーション）として好ましい本発明の位
置検出装置の実施形態を示す。図８は、エアギャップ及
びホールプローブ内に磁界線Ｂの磁束がゼロになるゼロ
位置を示す。この移動器官は、例えばエポキシでキャリ
ア部分に堅く連結された希土類磁石と、磁束伝導体でも
あるキャリア自体と、ペダル軸への連結部とから成る。
それ故、キャリアは、Ｆｅ＋２％Ｓｉ＋０．４５％Ｐの
ような磁性軟鋼焼結材から形成され、フットペダルの軸
との締り嵌めに適する長方形の穴１８を有している。

【００５２】図１０は、図８の位置検出装置が全移動行
程位置（位置−２）にあるところを示す。図に示された
磁界線の経路は、本発明の作用を明確に示している。即
ち、このこと、全移動行程位置（位置−２）において
は、ホールプローブの磁束強度及び出力が移動する移動
器官１２の移動とともに直線的に（移動距離に比例し
て）増大することを意味している。移動器官がフットペ
ダルの軸に直接連結されているので、ホールプローブの
出力は、ペダルの移動とともに連続的に（無段階に）増
大する。

【００５３】図１２は、本発明の好ましい実施形態の位
置検出装置の磁極及びホールプローブを断面図で示す。
図にみられるように、ホールプローブ６を通る磁界線Ｂ
は、移動器官１２の移動方向に対して平行又は接線方向
であり、永久磁石１４のＮ−Ｓ線に対して垂直方向であ
る。

【００５４】ある種の応用例においては、ホールプロー
ブを印刷回路板４上に平らに（水平に）配置する方が望
ましい場合がある。なぜなら、その場合（平らに配置し
た場合）、ホールプローブ６１をＡＳＩＣ（特定用途向
けＩＣ）を収容する標準ＳＭＤデバイス（表面実装デバ
イス）のハウジング内に一体に組み込むことができるか
らである。ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）ホール
検出素子の測定方向は、配置されたシリコンチップに対
して常に垂直方向である。なぜなら、内部結合接点がＳ
ＭＤデバイスの接触リード線に対して平行に位置してい
るからである。磁界線Ｂはキャリア板を垂直方向に貫通
するので、ＡＳＩＣ集積ホールプローブを印刷回路板４
上に平らに配置することができる。このことは、ホール
プローブＡＳＩＣを標準ＳＭＤ組み立て機で自動的に組
み立てることができ、標準のはんだづけ法ではんだづけ
することができることを意味する。

【００５５】このことは、ホールプローブを磁気回路の
スロットに組み込むためにホールプローブの特別のホル
ダを必要としない簡略化されたセンサーの設計を可能に
するという利点を提供する。図１２に示されたものと同
じ機能を得るためには、磁極４，５の設計を図１３に示
されるように変更しなければならない。即ち、図１３に
示される構成では、磁極３１は、ホールプローブ６１を
組み込むことができるＬ字形凹部を有する。又、磁極５
１も、図１２に示された構成と同様に移動器官の位置に
応じて同じ出力特性を示す磁界線をホールプローブを貫
通して垂直方向に導くためにＬ字形とする。

【００５６】図１４は、フットペダル組立体に組み込ま
れた本発明の好ましい実施形態を示す。この図には、移
動器官１２とペダルの軸１９との間の連結部が示されて
いる。このセンサーの静止部分、即ち、回路板４、磁極
３，５及びホールプローブ６，６１をプラスチックハウ
ジング内に組み込むのは容易であり、集積デバイスのコ
ネクタをフットペダルのベースにねじ又はスナップ嵌め
によって固定することができる。移動器官は、そのキャ
リアに形成された長方形の穴に締り嵌めによって固定さ
れたペダル軸１９に連結される。

【００５７】キャリア板４は、ホールプローブをデバイ
スのコネクタに接続するのに必要とされる。デバイスの
コネクタは、ホールプローブを電子運転制御及び電子ブ
レーキ制御システムのＣＰＵに接続する。このホールプ
ローブは、ホール検出素子であるばかりでなく、磁気及
びオフセットドリフトのチョッパー補償により温度ドリ
フト（変動）が小さいので、温度補償、信号調整ユニッ
ト、プログラミングユニット及び信号出力ユニットを備
えた最新技術のＡＳＩＣであるとみなすことができる。

【００５８】磁気及び電気オフセットドリフトのための
温度チョッパー補償は、デバイスの温度係数を非常に低
くし、従って、永久磁石がＮｄＦｅＢ製であることと相
俟って、位置検出装置全体の温度係数を低くするので、
この位置検出装置は、追加の高価な複雑な温度補償手段
を設ける必要なしに、自動車の客室内の全温度範囲に亘
って非常に正確に機能することができる。

【００５９】信号調整ユニットは、ホールプローブの供
給電圧に比例する出力電圧を発生し、供給電圧を５００
０ｍＶとした場合、ゼロ位置に対する５００ｍＶから全
移動行程位置に対する４５００ｍＶまでの、低インピー
ダンスの、大きい出力信号を発生する（図１６参照）。
このような、１０００Ω程度の低いインピーダンスの出
力電圧は、自動車の配線や電気コネクタによって惹起さ
れるＥＭＣ干渉及び電圧降下に対して高い安定性を有す
る。

【００６０】プログラミングユニットは、組み立て工程
全体のエンド・オブ・ライン（行末）プログラミングに
おいてオフセットとゲイン値のプログラミングを可能に
する。このことは、機械的及び磁気的なあらゆる公差、
並びに、位置検出装置とペダル機構との連結部のあらゆ
る公差を、インテリジェントホールプローブＡＳＩＣに
組み込まれる集積ＥＥＰＲＯＭのエンド・オブ・ライン
・プログラミングを介して電子的に補償することができ
ることを意味する。プログラミングの終了後、プログラ
ムモードをロックし、デバイス有効寿命中プログラムが
変化しないようにすることができる。

【００６１】出力ユニットは、低インピーダンスの信号
を発生し、デバイスの短絡防護及びパルスに対する防護
を実行する。

【００６２】今日の電子運転制御及び電子ブレーキ制御
システムは、２つの冗長出力信号の相互直線性に対する
厳格な要件を満たすことを要求される。最新の電子運転
制御及び電子ブレーキ制御システムは、その安全上の重
要な用途の特性からして、２つの冗長出力信号を必要と
する。そのために、ホールプローブＡＳＩＣは、２つの
冗長出力信号を送出することができるように上述したよ
うな２つの機能的プログラム可能な電子回路を単一のハ
ウジング内に収容するように設計される。このデバイス
は、ゲインとオフセットの値をプログラムすることがで
きるので、下記の異なる出力信号を送出することができ
る。１．２つの同等の出力信号Ｓ１（位置１から位置２まで）：０．５Ｖ−４．５ＶＳ２（位置１から位置２まで）：０．５Ｖ−４．５Ｖ２．２つの交差した出力信号Ｓ１（位置１から位置２まで）：４．５Ｖ−０．５ＶＳ２（位置１から位置２まで）：０．５Ｖ−４．５Ｖ３．異なる傾きを有する２つの同等の出力信号Ｓ１（位置１から位置２まで）：０．５Ｖ−４．５ＶＳ２（位置１から位置２まで）：０．２５Ｖ−２．２５
Ｖ

【００６３】所望の冗長量を得るために、チャンネル内
に２つのホールプローブを互いに近接させて配置しても
よく、あるいは、１つのホールプローブが２つの並列電
子回路に信号を供給するように構成してもよい。これら
の２つの電子回路の出力が、常時モニターされて両者が
適正であることをチェックし、それらの２つの出力のど
ちらか一方がンサーの出力として用いられる。２つの信
号間に不一致が生じた場合は、正しい方の信号がセンサ
ー出力として選択される。

【００６４】好ましい実施形態では、２つのＡＳＩＣが
用いられ、各ＡＳＩＣは、電子回路と一体に形成された
磁束感知区域又はホールプローブを有し、冗長信号スト
ラテジの一部として用いられる信号を発生する構成とす
る。図１５に示される実施形態では、第１ＡＳＩＣチッ
プ６２と第２ＡＳＩＣチップ６３が単一のパッケージ６
５内に並置して実装される。第１ＡＳＩＣチップ６２の
ホールプローブ６１ａと第２ＡＳＩＣチップ６３とは、
磁界が均一でない場合の誤差を小さくするために約１ｍ
ｍ未満の間隙で離隔される。各ＡＳＩＣチップは、導線
６７によって複数の接続フィンガー６６に電気的に接続
され、接続フィンガー６６は、電子回路にはんだづけ又
はその他の方法によって接合することができる。

【００６５】パッケージ６５の矢印６９の方向の幅は、
通常、約６ｍｍとされ、各ＡＳＩＣチップは、約２ｍｍ
の幅とされる。パッケージ６５は、このようにサイズが
小さいのでチャンネル１７内に容易に設置することがで
きる。

【００６６】ＡＳＩＣチップ６４，６３は平面状構造で
あり、半導体の１つ又は複数のパターン層によって形成
される。ＡＳＩＣチップ６４，６３の厚さは、通常、約
１ｍｍとされる。

【００６７】２つのＡＳＩＣを設ける場合、両者の信号
間に相互直線性エラーが全く、あるいはほとんど生じな
いように、従って１つのＡＳＩＣの場合と同じ精度が得
られるように、２つのＡＳＩＣを小さいサイズにし、互
いに近接させて実装することができる。このような態様
で２つのＡＳＩＣを用いることによりそのパッケージを
単一のＡＳＩＣのパッケージと何ら変わらないものとす
ることができる。

【００６８】短絡防護、及び入来パルスに対するパルス
の安定性を求める厳しい要求を満たすために、センサー
の出力は、更に追加の電子部品を必要とすることがあ
る。ＡＳＩＣの結晶が小さいためそのエネルギーの放散
量が少ないからである。そのような部品は、ＳＭＤデバ
イスを印刷回路板４に組み込むのと同様に標準的な方法
で容易に組み込むことができる。このことは、本発明の
位置及び速度センサーは、機械的な又はシステムの変更
を行う必要なしにいろいろな異なる応用例に適応させる
ことができることを意味する。

【００６９】今日の最新技術のアプリケーション（応用
例）は、アナログ出力信号を有するが、将来のアプリケ
ーションは、ＣＡＮバスのようなインテリジェント直列
デジタル出力信号を有することになると予想される。バ
スのインタフェースは、回路板に組み込むか、あるい
は、ホールプローブに組み込むことができる。

【００７０】本発明のセンサーと、内蔵温度補償手段を
有するインテリジェントホールプローブとの組み合わ
せ、即ち、磁気回路の非常に簡単で扁平な機構と、信号
調整及びプログラム可能な信号調整との組み合わせによ
り、フットペダルの応用例に適用するのに非常に適した
センサーを得ることができる。

【００７１】本発明のセンサーは、例えばオフセット及
びゲイン値に対してプログラム可能な信号調整が可能で
あるため、エンド・オブ・ライン・プログラミングによ
っていろいろな異なるフットペダル機構に適合させるこ
とができる。即ち、センサーに機械的な変更を加える必
要なしに、ペダルのいろいろな異なる移動行程に適合さ
せることができる。このことは、本発明のセンサーは、
標準部品として大量に製造することができることを意味
する。

【００７２】従って、本発明のセンサーは、焼結、金型
成形、接着剤による接合、はんだづけ等の確実な、定評
のある既知の方法を用いて完全に自動的に製造すること
ができる。摩擦部品のない、簡単で堅固な機構を有する
ことは、本発明のセンサーは極めて信頼性が高いことを
意味する。加えて、本発明のセンサーは、プログラミン
グが可能であることから、いろいろな異なるフットペダ
ル機構に容易に適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による位置センサーの平面図で
あり、磁気ユニットが１つの特定の位置にあるところを
示す。

【図２】図２は、図１と同様な図であるが、磁気ユニッ
トが異なる位置にあるところを示す。

【図３】図３は、図１及び２と同様な図であるが、磁気
ユニットが更に異なる位置にあるところを示す。

【図４】図４は、図１の位置センサーの線Ａ−Ａに沿っ
てみた断面図である。

【図５】図５は、本発明による位置検出装置の一実施形
態の上からみた平面図である。

【図６】図６は、図５の位置検出装置の線Ｂ−Ｂに沿っ
てみた断面図である。

【図７】図７は、図５の位置検出装置の線Ａ−Ａに沿っ
てみた断面図である。

【図８】図８は、本発明による位置検出装置の一実施形
態の上からみた平面図であり、アクセル又はブレーキペ
ダルの軸に連結することができるレバーに一体に組み入
れられた移動器官による位置測定の出発位置を示す。

【図９】図９は、図８の線Ａ−Ａに沿ってみた断面図で
あり、移動行程のゼロ位置（位置−１）における磁界線
を示す。

【図１０】図１０は、図８の装置の上からみた平面図で
あり、全移動行程位置（位置−２）における磁界線を示
す。

【図１１】図１１は、図１０の線Ａ−Ａに沿ってみた断
面図であり、全移動行程位置（位置−２）における磁界
線を示す。

【図１２】図１２は、本発明による位置検出装置の一実
施形態の断面図であり、移動器官の移動方向に垂直なエ
アギャップを示す（このことは、センサーを貫通する磁
束が移動器官の移動方向に平行に延長していることを意
味する）。

【図１３】図１３は、本発明による位置検出装置の一実
施形態の断面図であり、移動器官の移動方向に垂直なエ
アギャップを示す（このことは、センサーを貫通する磁
束が移動器官の移動方向に垂直に延長していることを意
味する）。

【図１４】図１４は、本発明による位置検出装置の一実
施形態の上からみた平面図であり、位置検出装置をアク
セル及び、又はブレーキペダルに一体的に統合してアク
セル及び、又はブレーキペダルモジュールとした応用例
を示す。

【図１５】図１５は、本発明の位置検出装置に用いるた
めのダブルホールプローブの概略平面図である。

【図１６】図１６は、信号フィッティングユニットの出
力電圧を移動位置の関数として示すグラフである。

【符号の説明】

１移動器官３，５磁束伝導ステータ部片、ステータ部片、磁性材
料、磁極、磁気領域４キャリア板、ベース部材、印刷回路板、回路板４，５磁極６磁界センサー、プローブ、ホールプローブ７ステータ７ａステータ表面８ａ，８ｂ磁極面８磁気ユニット１１磁石１２磁気結合デバイス１２移動器官１３エアギャップ、主チャンネル部分１４永久磁石、磁石１５ピン１７チャンネル１８フットペダル１９ペダル軸３１磁極５１磁極６１ホールプローブ６１ａホールプローブ６２チップ６３チップ６４チップ６５パッケージ６６接続フィンガー６７導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０５Ｇ 25/00 Ｇ０５Ｇ 25/00 Ｃ (72)発明者セナヤッデイジイギリスジーワイ７９エフキュウガーンジィセイントセイビュアーズルヌフシュマン（番地なし）ケイスネスディヴェロプメントリミテッド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの機器の相対位置を検出するための
位置センサーであって、一方の機器に接続されており、チャンネルによって分離
された磁性材料の２つの磁気的に別個の領域を含む表面
を有するステータと、他方の機器に接続されており、Ｎ磁極面とＳ磁極面を有
する磁気ユニットと、磁界センサーとから成り、前記Ｎ磁極面とＳ磁極面とは、前記磁気ユニットが前記
ステータに対して第１位置にあるときは、一方の磁極面
の少くとも実質的な部分が磁性材料の前記２つの領域の
うちの一方の領域の上に位置し、他方の磁極面の少くと
も実質的な部分が磁性材料の他方の領域の上に位置して
前記チャンネルを横切る磁界を創生し、該磁気ユニット
が該ステータに対して第２位置にあるときは、該磁気ユ
ニットのＮ磁極面とＳ磁極面が磁界を創生しないように
該磁性材料の同じ領域の上に位置するように、前記表面
に対して配置されており、前記磁界センサーは、前記チ
ャンネル内の磁界に応じて前記２つの機器の相対位置を
表す信号を発生するように該チャンネル内に配置されて
いることを特徴とする位置センサー。
【請求項２】前記磁気ユニットは、磁性材料のセクシ
ョンに固定された永久磁石から成り、前記磁気ユニット
の少くとも一方の磁極面は、該磁性材料によって形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の位置センサ
ー。
【請求項３】磁性材料の前記各領域は、非磁性ベース
に取り付けられることによってそれぞれの適正位置に保
持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
位置センサー。
【請求項４】前記ステータの表面及び磁極面は、平坦
であり、該磁極面は、該ステータの表面に近接した平面
内を移動することができるようになされていることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置セン
サー。
【請求項５】前記ステータの表面と前記磁極面との間
にプラスチック材の層が介設されていることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項６】前記磁気ユニットは、それが前記第１位
置から第２位置へ移動するとき、一方の磁極面が磁性材
料の単一の領域の上に位置したままに留まり、他方の磁
極面の少くとも一部分が磁性材料の一方の領域から他方
の領域へ横切るように配置されていることを特徴とする
請求項１〜５のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項７】前記チャンネルは、互いに角度をなす主
チャンネル部分と副チャンネル部分から成り、前記磁気
ユニットは、その移動方向が該副チャンネルに平行な方
向になるように配置されていることを特徴とする請求項
６に記載の位置センサー。
【請求項８】前記主チャンネルを横切る前記磁極面
の、前記磁気ユニットの単位移動量当たりの漸次移動面
積は、該磁気ユニットの検出される移動距離中終始一定
であることを特徴とする請求項７に記載の位置センサ
ー。
【請求項９】前記副チャンネル部分と主チャンネル部
分とは、両者の合流点において直角に交差していること
を特徴とする請求項７又は８に記載の位置センサー。
【請求項１０】前記チャンネルと磁気ユニットは、該
磁気ユニットが前記第１位置にあるときは前記各磁極面
が該副チャンネルの異なる側に位置するように配置され
ていることを特徴とする請求項９に記載の位置センサ
ー。
【請求項１１】前記磁界センサーは、前記主チャンネ
ル部分の長手に垂直な磁界成分を測定するように配置さ
れていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１
項に記載の位置センサー。
【請求項１２】前記主チャンネルは、その深さに比べ
て幅を狭くされていることを特徴とする請求項７〜１１
のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項１３】前記副チャンネルは、円弧状であり、
前記磁気ユニットは、前記ステータの表面に９０°の角
度で枢着されたアームに連結されており、それによっ
て、該アームを枢動させることにより前記磁気ユニット
を該副チャンネルに沿って該ステータの表面上を移動さ
せるようになされていることを特徴とする請求項７〜１
２のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項１４】前記アームは、フットペダルと共通の
ピボット軸に枢着されており、それによって、該フット
ペダルを角度変位させると、前記磁気ユニットが前記ス
テータに対して該フットペダルと同等の角度だけ変位さ
せるようになされていることを特徴とする請求項１３に
記載の位置センサー。
【請求項１５】前記アームは、磁性材料で製造され、
前記磁気ユニットと一体に形成されていることを特徴と
する請求項１４に記載の位置センサー。
【請求項１６】前記磁界センサーは、少くとも１つの
ホールプローブから成ることを特徴とする請求項１〜１
５のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項１７】前記チャンネルチャンネル内に各々信
号を発生する２つのＡＳＩＣが設けられており、該各Ａ
ＳＩＣは、それと一体に形成されたホールプローブを含
み、該２つのＡＳＩＣから発せられた２つの信号が、冗
長信号ストラテジを用いて互いに比較されることを特徴
とする請求項１６に記載の位置センサー。
【請求項１８】前記２つのＡＳＩＣは、１つのパッケ
ージ内に実装されていることを特徴とする請求項１７に
記載の位置センサー。
【請求項１９】前記チャンネルチャンネル内に各々信
号を発生する２つの磁界センサーが設けられており、該
２つの磁界センサーから発せられた２つの信号が、冗長
信号ストラテジを用いて互いに比較されることを特徴と
する請求項１〜１８のいずれか１項に記載の位置センサ
ー。
【請求項２０】前記２つのホールプローブの間の間隙
は、１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１７〜１
９のいずれか１項に記載の位置センサー。
【請求項２１】少くとも前記主チャンネル部分に、断
面でみて前記ステータの表面に平行な凹部が設けられて
いることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に
記載の位置センサー。
【請求項２２】自動車に用いるためのペダル組立体で
あって、自動車に固定するためのペダルベースと、該ペダルベー
スに枢動自在に取り付けられたペダルと、該ペダルの、
前記ペダルベースに対する角度位置を検出するように配
置された請求項１〜２１のいずれか１項に記載の位置セ
ンサーと、から成るペダル組立体
【請求項２３】第１電子チップと第２電子チップから
成る磁界センサーであって、該各チップは、磁界を検出するための磁束感受性区域
と、該チップと一体的に形成された集積回路を有し、そ
れによって、各チップが、それぞれの対応するホールプ
ローブによって検出された磁界を表す電気出力信号を発
生するようになされており、該第１電子チップと第２電
子チップとは、該各チップの磁束感受性区域の間の間隙
が１ｍｍ未満となるように互いに近接して単一のパッケ
ージ内に実装されていることを特徴とする磁界センサ
ー。