JP2009139253A - ポジションセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、また、安定して任意のポジションを非接触で検出することができるポジションセンサを提供する。
【解決手段】レバーコントロール２は、レバー２０と、略コ字形状を有し、コ字形状の長手方向の中央から垂直方向に伸びるようにレバー２０が設けられ、両端部には支持部２２が設けられたコ字状支持部２１と、車両１の図示しない支持機構に回転可能に支持される支持部２２と、を備え、さらに、支持部２２に挟まれるように設けられ、支持部２２と共に回転し、支持部２２の回転軸に対して上部をＳ極３０、下部をＮ極３１に垂直方向に磁化されたカウンター磁石３と、後述するバイアス磁石４と、後述する磁気センサとしてのＭＲセンサ５と、判断部５００と、を備えて概略構成されている。判断部５００は、ＭＲセンサ５の第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６の長さ方向と磁気ベクトル６との角度に基づいてレバー２０が示す任意のポジションを判断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触で操作された任意のポジションを検出するポジションセンサに関する。

従来の技術として、シフトレバーの変位に連動して変位するマグネット板と、対面して配置された板状の磁性体である一対の磁性板を有する第１のヨーク及び第２のヨークと、マグネット板の磁石から生じる磁束密度の変化を計測するための磁気検出素子とを備えた位置センサが知られている（例えば、特許文献１）。

このマグネット板は、非磁性体である非磁性部分と、磁性体である磁石体とが、周方向に交互に配置された略扇状の板状部材からなっている。また、第１及び第２のヨークは、所定の間隙である第１及び第２の隙間を設けた状態で一対の磁性板を保持する第１及び第２のブリッジ部を備えている。

この位置センサによると、シフトレバーの変位によってマグネット板が変位し、第１又は第２のヨークに収容される磁石体の数に応じて磁気検出素子で検出される磁束密度が段階的に変化するので、検出された磁束密度に基づいたシフトレバーのシフトポジションを検出することが可能になる。
特開２００７−４０７２２号公報

しかし、従来の位置センサによると、磁気検出素子で検出される磁束密度の変化の幅が小さく、外部磁場の影響によって誤作動する可能性があった。

従って、本発明の目的は、構造が簡単で、また、安定して任意のポジションを非接触で検出することができるポジションセンサを提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、回転軸を中心に回転する操作部を有し、前記操作部に対して回転操作を行うことによって任意のポジションを指示できる操作指示部と、前記操作部に設けられ、前記回転軸に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、第１〜第４の磁気抵抗素子を有し、前記第１及び第２の磁気抵抗素子からなる第１のハーフブリッジ、及び前記第３及び第４の磁気抵抗素子からなる第２のハーフブリッジを前記カウンター磁石から発生する磁界の方向が相反する位置にそれぞれ配置し、前記操作部の前記回転操作に基づく前記磁界の方向の変化を前記第１のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び前記第２のハーフブリッジから第２の出力電圧、として出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記回転操作によって指示された前記任意のポジションを検出する検出部と、を備えたことを特徴とするポジションセンサを提供する。

上記した構成によれば、構造が簡単で、また、安定して任意のポジションを非接触で検出することができる。

（２）本発明は、上記目的を達成するため、回転軸を中心に回転する操作部を有し、前記操作部に対して回転操作を行うことによって任意のポジションを指示できる操作指示部と、前記操作部に設けられ、前記回転軸に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、第１〜第４の磁気抵抗素子を有し、前記第１及び第２の磁気抵抗素子からなる第１のハーフブリッジ、及び前記第３及び第４の磁気抵抗素子からなる第２のハーフブリッジを前記バイアス磁石から発生する前記バイアス磁界の方向が相反する位置にそれぞれ配置し、前記操作部の前記回転操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化を前記第１のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び前記第２のハーフブリッジから第２の出力電圧として出力する磁気センサと、前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記回転操作によって指示された前記任意のポジションを検出する検出部と、を備えたことを特徴とするポジションセンサを提供する。

上記した構成によれば、安定して任意のポジションを非接触で検出することができる。

このような構成によれば、構造が簡単で、また、安定して任意のポジションを非接触で検出することができるポジションセンサを提供することができる。

以下に、本発明のポジションセンサの実施の形態を図面を参考にして詳細に説明していく。

[第１の実施の形態]
（車両１の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両内部の概略構成図である。本発明におけるポジションセンサを非接触なワイパのスイッチ（レバーコントロール２）として応用した場合について説明する。なお、本実施の形態におけるレバーコントロール２は、３つのポジション（後述するＨ、Ｎ及びＬのポジション）を検出するが、これに限定されず、後述するＭＲセンサから出力される出力電圧がアナログ出力であることから、用途に応じて、任意のポジションを検出させることができる。

車両１は、コラムカバー１２に設けられ、レバー２０の位置によって後述する車両１のワイパの速度等を操作することができるポジションセンサとしてのレバーコントロール２と、スピードメーター、タコメーター及び燃料計等を有するメーターパネル１０と、図示しないコラムシャフトを介して車両１の進行方向を変更するステアリング１１と、コラムシャフトの周囲に設けられたコラムカバー１２と、車両１の車内温度を調整するエアコンディショナーのスイッチであるエアコンスイッチ１３と、を備えて概略構成されている。

（レバーコントロール２の構成）
図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの概略図であり、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石から発生する磁界の概略図である。レバーコントロール２は、操作指示部としてレバー２０（操作部）、略コ字形状を有し、コ字形状の長手方向の中央から垂直方向に伸びるようにレバー２０が設けられ、コ字形状の両端部には支持部２２が設けられたコ字状支持部２１、及び車両１の図示しない支持機構に回転可能に支持される支持部２２、を備え、さらに、支持部２２に挟まれるように設けられ、支持部２２と共に回転し、支持部２２の回転軸に対して垂直方向に上部をＳ極３０、下部をＮ極３１に磁化されたカウンター磁石３と、後述するバイアス磁石４と、後述する磁気センサとしてのＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ５と、後述する検出部としての判断部と、を備えて概略構成されている。図１に示すＨ、Ｎ及びＬは、ワイパの移動速度大（Ｈ）、ワイパの動作オフ（Ｎ）、ワイパの移動速度小（Ｌ）をそれぞれ表している。なお、カウンター磁石３とバイアス磁石４の配置は、これに限定されず、同名極が向かい合う配置であれば良く、Ｓ極が向かい合う構成としても良い。

（カウンター磁石３の構成）
カウンター磁石３は、一例として、長さが１０ｍｍ、半径が３ｍｍの円柱形状を有し、ＭＲセンサ５までの距離が４．５ｍｍであり、また、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石である。なお、カウンター磁石３の形状は、これに限定されず、回転軸に対して垂直方向に磁化された矩形状を有する磁石を支持部２２で支持する構成としても良い。

（バイアス磁石４の構成）
バイアス磁石４は、円柱形状を有するアルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石であり、カウンター磁石３のＮ極３１に対向する磁極面が、Ｎ極４０になるように、配置されている。向かい合わせに配置することによって、カウンター磁石３のＮ極３１とバイアス磁石４のＮ極４０が反発し合い、ＭＲセンサ５の検出面（後述するＭＲ素子が配置される面）に対して平行に近い磁束が発生し、その結果、図２（ｂ）に示すように、磁気ベクトル６がバイアス磁石４の表面上に中心から円周に向けて放射線状に形成され、ＭＲセンサ５は、検出面における磁束の磁気ベクトル６の方向の変化を検出し易くなる。なお、バイアス磁石４のＮ極４０とＳ極４１の配置は、これに限定されず、カウンター磁石３の磁化方向が逆であれば、バイアス磁石４のＮ極４０とＳ極４１は、入れ替えて配置される。

また、バイアス磁石４は、後述するＭＲセンサ５の各ＭＲ素子（磁気抵抗素子）の後述する感磁部に対して４５°のバイアス磁界を印加している。これは、ＭＲ素子の磁気抵抗が、磁界の強度によって変化することに関係している。ＭＲセンサ５は、一定の強度を有するバイアス磁界を印加されることによって、バイアス磁界の方向の変化に基づいた出力電圧を出力することができる。また、後述する感磁部は、電流の流れる方向に対して平行な磁界の影響を受けるとき、磁気抵抗値が最大となる（磁界の強度が一定値であるとき）。しかし、磁気抵抗値が最大となる付近の角度と出力電圧との関係は、線形（リニア）ではなく、制御が難しい。そこで、比較的線形に近い４５°からの磁界の角度変化を検出するように、ＭＲセンサ５に対してバイアス磁界を印加している。上記のような構成をとることによって、安定したポジションの検出が可能になる。なお、バイアス磁石４の形状はこれに限定されず、ＭＲセンサ５の検出面に一定方向に向いたバイアス磁界を印加できる形状であれば良い。さらに、バイアス磁石４は、レバーコントロール２がバイアス磁石４を備えない構成としても良い。

（ＭＲセンサ５の構成）
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの概略図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子の概略図であり、図３（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。

ＭＲセンサ５は、基板５０と、ＮｉＦｅパーマロイ、ＮｉＣｏ及びＦｅＣｏ合金等の強磁性金属を主成分とした薄膜で作成された第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６と、を有する。第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６は、図３（ｃ）に示すブリッジ回路７を形成している。また、第１及び第２のＭＲ素子５３、５４は、磁気ベクトル６の方向の変化を検出する折返し形状を備えた感磁部５ａが互いに９０°の角度を有して第１のハーフブリッジ５１を構成している。同様に、第３及び第４のＭＲ素子５５、５６は、互いに９０°の角度を有して第２のハーフブリッジ５２を構成している。

第１及び第２のハーフブリッジ５１、５２は、一例として、図３（ａ）に示すように、電圧Ｖ_ｃｃが入力される入力端子５７と、図示しない接地回路と接続されるアース端子５８と、を共通して設けられている。また、第１のハーフブリッジ５１には、第１のＭＲ素子５３と第２のＭＲ素子５４の抵抗比に基づいた出力電圧Ｖ１が出力される第１の出力端子５９ａが、第２のハーフブリッジ５２には、第３のＭＲ素子５５と第４のＭＲ素子５６の抵抗比に基づいた出力電圧Ｖ２が出力される第２の出力端子５９ｂと、が設けられている。入力端子５７、アース端子５８、第１及び第２の出力端子５９ａ、５９ｂは、ワイヤボンディング等によって、図３（ｃ）に示すブリッジ回路７を形成するように配線される。

なお、ＭＲセンサ５は、第１及び第２のハーフブリッジ５１、５２の何れか一方のみに、配置してポジションを検出させることも可能である。本実施の形態におけるＭＲセンサ５は、離れた位置に第１及び第２のハーフブリッジ５１、５２を配置しているので、位置ずれによる角度の変化が発生しにくいので出力電圧のばらつきを抑えることができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサと車両のＥＣＵとの接続関係を示したブロック図である。ＭＲセンサ５は、第１及び第２のハーフブリッジ５１、５２から出力された出力電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて、一例として、ワイパ１４のオン・オフ等を判断する判断部５００とを備えてＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）化されている。なお、本実施の形態において、判断部５００はＭＲセンサ５とＩＣ化されているが、これに限定されず、ＥＣＵ１００に判断部５００の機能を持たせても良く、これに限定されない。

判断部５００は、出力電圧Ｖ１、Ｖ２に基づいて指示信号Ｓ１を生成し、車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、車両１に搭載された電子機器及び各種センサを統合的に制御し、ＭＲセンサ５から送信される指示信号Ｓ１に基づいてワイパ１４を制御する制御信号Ｓ２を生成し、ワイパ１４を制御する。

（動作）
以下に、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの動作について図１〜図４を参照し、図５〜図７に従って詳細に説明する。

（Ｎポジションの検出動作）
図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、図５（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、図５（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。図５（ａ）では、レバー２０、コ字状支持部２１及び支持部２２を省略して図示している。また、図５（ｂ）は、第１及び第２のハーフブリッジ５１、５２が配置される検出面に対する磁気ベクトル６を表しており、ＭＲセンサ５の向きは、図３（ａ）に示したＭＲセンサ５を反時計回りに９０°回転させた向きになっている。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す磁気ベクトル６と第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６との関係を示している。後述する図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）についても同様である。シミュレーションした結果に基づいて説明する。

レバーコントロール２のレバー２０が、図１に示すＮのポジションにあるとき、カウンター磁石３は、図５（ａ）に示すように、バイアス磁石４に対して傾いておらず、ＭＲセンサ５の第１のハーフブリッジ５１には、図５（ｂ）に示すように、図面上方に向かう磁界（磁気ベクトル６）が印加され、第２のハーフブリッジ５２には、第１のハーフブリッジ５１に印加された磁界と逆向きの磁界が印加されている。

このとき、図５（ｃ）に示すように、第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６の感磁部５ａに対して４５°で磁気ベクトル６が貫通するので、第１〜第４のＭＲ素子５３〜５６の磁気抵抗値は、同じ値を取ることになり、出力電圧Ｖ１及びＶ２は、同じ電圧値となる。判断部５００は、出力電圧Ｖ１及びＶ２に基づいてレバー２０が、図１に示すＮのポジションにあると判断し、ワイパ１４の停止を意味する指示信号Ｓ１をＥＣＵ１００に送信し、ＥＣＵ１００は、指示信号Ｓ１に基づいて制御信号Ｓ２を生成し、ワイパ１４に送信して制御する。

（Ｈポジションの検出動作）
図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、図６（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、図６（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。以下、ＭＲ素子の長さ方向と印加されたバイアス磁界との角度が４５°のときのＭＲ素子の抵抗値をＲとする。

操作者は、図１に示す矢印Ａ方向にレバー２０を操作する。このとき、カウンター磁石３は、レバー２０、コ字状支持部２１及び支持部２２を介して、一例として、図６（ａ）に示すように、反時計回りに約３０°回転する。

カウンター磁石３から発生する磁界は、傾いたことにより、図６（ｂ）に示すように、バイアス磁石４から発生するバイアス磁界の方向を変化させる。よって第１のハーフブリッジ５１を横切る磁気ベクトル６は、図５（ｂ）の状態から時計回りに約４５°傾き、第２のハーフブリッジ５２を横切る磁気ベクトル６は、反時計回りに約４５°傾く。（シミュレーションした結果に基づく）

このとき、図６（ｃ）に示すように、第１のＭＲ素子５３は、感磁部５ａに対して９０°で磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値が４５°のときの磁気抵抗値Ｒより小さくなり、第２のＭＲ素子５４は、感磁部５ａに対して平行に磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより大きくなる。また、第３のＭＲ素子５５は、感磁部５ａに対して平行に磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより大きくなり、第４のＭＲ素子５６は、感磁部５ａに対して９０°で磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより小さくなる。よって、出力電圧は、Ｖ２＞Ｖ１となり、判断部５００は、出力電圧Ｖ１及びＶ２に基づいてレバー２０が、図１に示すＨのポジションにあると判断し、ワイパ１４の移動速度大を意味する指示信号Ｓ１をＥＣＵ１００に送信し、ＥＣＵ１００は、指示信号Ｓ１に基づいて制御信号Ｓ２を生成し、ワイパ１４に送信して制御する。

（Ｌポジションの検出動作）
図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、図７（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、図７（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。

操作者は、図１に示す矢印Ｂ方向にレバー２０を操作する。このとき、カウンター磁石３は、レバー２０、コ字状支持部２１及び支持部２２を介して、一例として、図７（ａ）に示すように、時計回りに約３０°回転する。

カウンター磁石３から発生する磁界は、傾いたことにより、図７（ｂ）に示すように、バイアス磁石４から発生するバイアス磁界の方向を変化させる。第１のハーフブリッジ５１を横切る磁気ベクトル６は、図５（ｂ）の状態から時計回りに約４５°傾き、第２のハーフブリッジ５２を横切る磁気ベクトル６は、時計回りに約４５°傾く。（シミュレーションした結果に基づく）

このとき、図７（ｃ）に示すように、第１のＭＲ素子５３は、感磁部５ａに対して平行に磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより大きくなり、第２のＭＲ素子５４は、感磁部５ａに対して９０°で磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより小さくなる。また、第３のＭＲ素子５５は、感磁部５ａに対して９０°で磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより小さくなり、第４のＭＲ素子５６は、感磁部５ａに対して平行に磁気ベクトル６が横切るため、磁気抵抗値がＲより大きくなる。よって、出力電圧は、Ｖ１＞Ｖ２となり、判断部５００は、出力電圧Ｖ１及びＶ２に基づいてレバー２０が、図１に示すＬのポジションにあると判断し、ワイパ１４の移動速度小を意味する指示信号Ｓ１をＥＣＵ１００に送信し、ＥＣＵ１００は、指示信号Ｓ１に基づいて制御信号Ｓ２を生成し、ワイパ１４に送信して制御する。

（効果）
上記した第１の実施の形態によると、レバーコントロール２は、簡単な構成によって、容易にレバー２０が示した任意のポジションを検出することができる。また、レバーコントロール２は、非接触でワイパ１４のオン・オフ等を行うことができるので、耐久性が高く、さらに、ＭＲセンサ５にバイアス磁界を印加するので、安定した任意のポジションの検出ができる。

[第２の実施の形態]
（レバーコントロール２の構成）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る第１のＭＲセンサに関する等価回路図であり、図８（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る第２のＭＲセンサに関する等価回路図であり、図９は、本発明の第２の実施の形態に係る第１及び第２のＭＲセンサと車両のＥＣＵとの接続関係を示したブロック図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については共通の符号を付している。

レバーコントロール２のＭＲセンサ５は、第１のハーフブリッジ８ａを反時計回りに４５°回転させた第３のハーフブリッジとしての第１のハーフブリッジ９ａ、及び第２のハーフブリッジ８ｂを時計回りに４５°回転させた第４のハーフブリッジとしての第２のハーフブリッジ９ｂを第１のハーフブリッジ９ａを第１のハーフブリッジ８ａ近傍に、第２のハーフブリッジ９ｂを第２のハーフブリッジ８ｂ近傍に、それぞれ配置している。

レバーコントロール２は、さらに、図９に示す角度変換部５０１を備えた点で第１の実施の形態と異なっている。

角度変換部５０１は、一例として、第１のＭＲセンサ部８から出力されたＶ１−Ｖ２と、第２のＭＲセンサ部９から出力されたＶ３−Ｖ４とに基づいて磁気ベクトル６の角度を算出する。一例として、Ｖ１−Ｖ２は、サイン波であり、Ｖ３−Ｖ４は、コサイン波であることから、角度は[Ａｒｃｔａｎ（Ｖ３−Ｖ４／Ｖ１−Ｖ２）]／２（２周期であるため）によって求められる。なお、角度変換部５０１の機能を判断部５００に持たせても良く、また、角度変換部５０１と判断部５００の機能をＥＣＵ１００に持たせても良く、これに限定されない。

（動作）
ＭＲセンサは、磁界のみならず、温度によっても抵抗値が変化することが知られている。また、ＭＲセンサの製作誤差による感度の差によって出力される出力電圧に影響がでる場合もある。そこで、より線形に近い角度（磁界と感磁部５ａの角度）と出力電圧の関係を得るためには、温度補正及び感度ばらつき補正を行う必要がある。

そこで、本実施の形態では、第１のＭＲセンサ部８の第１のハーフブリッジ８ａを反時計回りに４５°回転させた第２のＭＲセンサ部９の第１のハーフブリッジ９ａを、図８（ａ）に示すように、第１のハーフブリッジ８ａと並べて配置し、同様に、第１のＭＲセンサ部８の第２のハーフブリッジ８ｂを時計回りに４５°回転させた第２のＭＲセンサ部９の第２のハーフブリッジ９ｂを第２のハーフブリッジ８ｂと並べて配置している。

一例として、図８（ｂ）に示すように、第１のＭＲセンサ部８の第１〜第４のＭＲ素子８０〜８３の感磁部５ａに対して磁気ベクトル６が４５°で横切るとき、第２のＭＲ素子９の第１及び第４のＭＲ素子９０、９３の感磁部５ａに対して磁気ベクトル６は、垂直に横切り、第２のＭＲ素子９の第２及び第３のＭＲ素子９１、９２の感磁部５ａに対して磁気ベクトル６は、平行に横切る。

角度変換部５０１は、第１及び第２のＭＲセンサ部８、９から出力されたＶ１〜Ｖ４を受信すると、上記した[Ａｒｃｔａｎ（Ｖ３−Ｖ４／Ｖ１−Ｖ２）]／２に基づいて角度を算出する。温度及び感度ばらつきによる誤差は、Ｖ１−Ｖ２（コサイン波）を横軸に、Ｖ３−Ｖ４（サイン波）を縦軸に変換することによって得られる円の半径の大小に対応している。よって、[Ａｒｃｔａｎ（Ｖ３−Ｖ４／Ｖ１−Ｖ２）]／２によって算出された角度は、温度及び感度ばらつきに依存しないので、温度及び感度ばらつきの影響を受けない角度を算出することができる。また、本実施の形態におけるレバーコントロール２は、第１及び第２のＭＲセンサ部８、９の出力する出力電圧に基づいてポジションを検出するので、ＭＲセンサが１つの場合に比べ、冗長性を確保することができる。

（効果）
上記した第２の実施の形態によれば、レバーコントロール２は、角度を変えた第１及び第２のＭＲセンサ部８、９を備えているので、温度及び感度のばらつきによる、誤差を抑え、また、冗長性を確保することができる。

上記した第１及び第２の実施の形態において、レバーコントロール２を例に取ったが、例えば、図１に示すエアコンスイッチ１３をレバーコントロール２の支持部２２に設け、エアコンスイッチ１３を回転させることによってカウンター磁石３が回転する構成としても良い。また、レバー２０の１軸回りの回転操作による位置変化をＭＲセンサ５からのアナログ出力により検出できるので、１軸ポジションセンサとして提供することが可能になる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る車両内部の概略構成図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの概略図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石から発生する磁界の概略図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの概略図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子の概略図であり、（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサの等価回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＭＲセンサと車両のＥＣＵとの接続関係を示したブロック図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るレバーコントロールの図２のＣ方向からの側面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＭＲ素子と磁気ベクトルに関する概略図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス磁石の上面図であり、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る第１のＭＲセンサに関する等価回路図であり、（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る第２のＭＲセンサに関する等価回路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る第１及び第２のＭＲセンサと車両のＥＣＵとの接続関係を示したブロック図である。

符号の説明

１…車両、２…レバーコントロール、３…カウンター磁石、４…バイアス磁石、５…ＭＲセンサ、５ａ…感磁部、６…磁気ベクトル、７…ブリッジ回路、８…第１のＭＲセンサ部、８ａ…第１のハーフブリッジ、８ｂ…第２のハーフブリッジ、９…第２のＭＲセンサ部、９ａ…第１のハーフブリッジ、９ｂ…第２のハーフブリッジ、１０…メーターパネル、１１…ステアリング、１２…コラムカバー、１３…エアコンスイッチ、１４…ワイパ、２０…レバー、２１…コ字状支持部、２２…支持部、３０…Ｓ極、３１…Ｎ極、４０…Ｎ極、４１…Ｓ極、５０…基板、５１…第１のハーフブリッジ、５２…第２のハーフブリッジ、５３〜５６…第１〜第４のＭＲ素子、５７…入力端子、５８…アース端子、５９ａ…第１の出力端子、５９ｂ…第２の出力端子、８０〜８３…第１〜第４のＭＲ素子、９０〜９３…第１〜第４のＭＲ素子、１００…ＥＣＵ、５００…判断部、５０１…角度変換部、Ａ、Ｂ…矢印、Ｓ１…指示信号、Ｓ２…制御信号、Ｖ１、Ｖ２…出力電圧、Ｖ_ｃｃ…電圧

Claims (3)

1. 回転軸を中心に回転する操作部を有し、前記操作部に対して回転操作を行うことによって任意のポジションを指示できる操作指示部と、
   前記操作部に設けられ、前記回転軸に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
   第１〜第４の磁気抵抗素子を有し、前記第１及び第２の磁気抵抗素子からなる第１のハーフブリッジ、及び前記第３及び第４の磁気抵抗素子からなる第２のハーフブリッジを前記カウンター磁石から発生する磁界の方向が相反する位置にそれぞれ配置し、前記操作部の前記回転操作に基づく前記磁界の方向の変化を前記第１のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び前記第２のハーフブリッジから第２の出力電圧、として出力する磁気センサと、
   前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記回転操作によって指示された前記任意のポジションを検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とするポジションセンサ。
2. 回転軸を中心に回転する操作部を有し、前記操作部に対して回転操作を行うことによって任意のポジションを指示できる操作指示部と、
   前記操作部に設けられ、前記回転軸に対して垂直方向に磁化されたカウンター磁石と、
   前記カウンター磁石に対向する面が、対応する前記カウンター磁石の極と同極となるように配置され、バイアス磁界を発生するバイアス磁石と、
   第１〜第４の磁気抵抗素子を有し、前記第１及び第２の磁気抵抗素子からなる第１のハーフブリッジ、及び前記第３及び第４の磁気抵抗素子からなる第２のハーフブリッジを前記バイアス磁石から発生する前記バイアス磁界の方向が相反する位置にそれぞれ配置し、前記操作部の前記回転操作に基づく前記バイアス磁界の方向の変化を前記第１のハーフブリッジから第１の出力電圧、及び前記第２のハーフブリッジから第２の出力電圧として出力する磁気センサと、
   前記磁気センサから出力された前記第１及び第２の出力電圧に基づいて前記回転操作によって指示された前記任意のポジションを検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とするポジションセンサ。
3. 前記ポジションセンサは、角度変換を行う角度変換部を有し、
   前記磁気センサは、前記第１のハーフブリッジを反時計回りに４５°回転させた第３のハーフブリッジ、及び前記第２のハーフブリッジを時計回りに４５°回転させた第４のハーフブリッジを、前記第３のハーフブリッジを前記第１のハーフブリッジ近傍に、前記第４のハーフブリッジを前記第２のハーフブリッジ近傍に、それぞれ配置し、
   角度変換部は、前記第１〜第４のハーフブリッジから出力される出力電圧に基づいて角度変換を行い、
   前記検出部は、前記角度変換に基づいて前記操作指示部の前記回転操作によって指示された前記任意のポジションを検出することで温度特性及び感度のばらつきによる前記任意のポジションの検出誤差を抑制することを特徴とする請求項３に記載のポジションセンサ。

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