JP2010185853A - Position detection sensor - Google Patents

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正男 笠嶋
Ichiro Tokunaga
一郎 徳永
Takashi Noguchi
貴史 野口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To readily detect the accurate moving position of a detection object, without requiring a complicated work for detecting accurately the moving position of the detection object. <P>SOLUTION: A position detection sensor 1 includes a fixed magnet 71 fixed to a support; a movable magnet 72 provided to the detection object 4, and moving following movement of the detection object; and a sensor part 76, provided between the fixed magnet 71 and the movable magnet 72 for detecting the position of the movable magnet 71, based on the change in the magnetoresistance caused by a change of a magnetic field angle from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動する検出対象物の位置を検出する位置検出センサに関する。   The present invention relates to a position detection sensor that detects the position of a moving detection object.

従来、この種の位置検出センサとして、磁場の強さの変化により検出対象の位置を検出するリニア型位置検出センサが知られている(特許文献1参照)。このリニア型位置検出センサにおいては、矩形形状の磁石と、この磁石上に設けられると共に磁石の短手方向の幅が異なるように形成された磁性板と、ホール素子を有し磁性板上を長手方向に移動可能なセンサアセンブリと、を備え、磁性板上を移動するホール素子の出力が磁場の強さに伴って変化することにより、磁性板に対するセンサアセンブリの移動位置を検出している。   Conventionally, as this type of position detection sensor, a linear position detection sensor that detects the position of a detection target by changing the strength of a magnetic field is known (see Patent Document 1). In this linear type position detection sensor, a rectangular magnet, a magnetic plate provided on the magnet and formed so as to have different widths in the short direction of the magnet, and a hall element having a longitudinal direction on the magnetic plate are provided. A sensor assembly that can move in the direction, and the output of the Hall element that moves on the magnetic plate changes with the strength of the magnetic field, thereby detecting the moving position of the sensor assembly relative to the magnetic plate.

特開平05−264326号公報JP 05-264326 A

しかしながら、従来の位置検出センサにおいては、ホール素子が磁束密度を読み取る構造であるため、磁性板に機械的な寸法誤差があると磁束密度の変化に影響してしまい、ホール素子の出力が変動し易い構造になっている。従って、検出対象物であるセンサアセンブリの移動位置を正確に検出するためには、各位置に対する安定した磁束密度に対応する磁性板の寸法精度が要求されるため、検出対象物の正確な移動位置を簡単に検出することができない問題があった。   However, in the conventional position detection sensor, since the Hall element has a structure for reading the magnetic flux density, if there is a mechanical dimensional error in the magnetic plate, the change in the magnetic flux density is affected, and the output of the Hall element fluctuates. Easy structure. Therefore, in order to accurately detect the movement position of the sensor assembly that is the detection target, the dimensional accuracy of the magnetic plate corresponding to the stable magnetic flux density for each position is required. There was a problem that could not be detected easily.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検出対象物の移動位置を正確に検出するための煩雑な作業を要することなく、検出対象物の正確な移動位置を簡単に検出することができる位置検出センサを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and can easily detect an accurate movement position of a detection object without requiring a complicated operation for accurately detecting the movement position of the detection object. An object of the present invention is to provide a position detection sensor capable of

本発明の位置検出センサは、支持体に固定された固定磁石と、検出対象物に設けられ当該検出対象の移動に伴い移動する可動磁石と、前記固定磁石と前記可動磁石との間に設けられ前記固定磁石から前記可動磁石への磁場角度の変化による磁気抵抗の変化に基づいて前記可動磁石の位置を検出するセンサ部と、を備えたことを特徴とする。   The position detection sensor of the present invention is provided between a fixed magnet fixed to a support, a movable magnet that is provided on a detection target and moves with the movement of the detection target, and the fixed magnet and the movable magnet. And a sensor unit that detects a position of the movable magnet based on a change in magnetic resistance caused by a change in magnetic field angle from the fixed magnet to the movable magnet.

この構成によれば、センサ部が固定磁石から可動磁石への磁場角度の変化による磁気抵抗の変化に基づいて可動磁石の位置を検出するので、可動磁石の位置を介して当該可動磁石の設けられた検出対象物の位置を検出することができる。このため、従来のように検出対象物の移動位置を正確に検出するための煩雑な作業を要することなく、検出対象物の移動位置を簡単に検出することができる。   According to this configuration, since the sensor unit detects the position of the movable magnet based on the change in magnetic resistance due to the change in the magnetic field angle from the fixed magnet to the movable magnet, the movable magnet is provided via the position of the movable magnet. The position of the detected object can be detected. For this reason, it is possible to easily detect the movement position of the detection object without requiring a complicated operation for accurately detecting the movement position of the detection object as in the prior art.

本発明は、上記位置検出センサにおいて、前記可動磁石の移動方向における長さを、前記移動方向における前記固定磁石の長さに比べて相対的に長くしたことを特徴とする。   The present invention is characterized in that, in the position detection sensor, the length of the movable magnet in the moving direction is relatively longer than the length of the fixed magnet in the moving direction.

この構成によれば、位置検出の直線性(リニアリティ)をより確保するために、固定磁石と可動磁石との位置関係を磁場角度の変化として、より長い距離で直線的に検知することが可能となった。   According to this configuration, in order to further ensure the linearity of position detection (linearity), the positional relationship between the fixed magnet and the movable magnet can be detected linearly at a longer distance as a change in the magnetic field angle. became.

本発明は、上記位置検出センサにおいて、前記可動磁石の移動方向における長さは、前記固定磁石の長さの略3倍から略5倍であることを特徴とする。   In the position detection sensor according to the present invention, the length of the movable magnet in the moving direction is approximately 3 to approximately 5 times the length of the fixed magnet.

本発明によれば、検出対象物の移動位置を正確に検出するための煩雑な作業を要することなく、検出対象物の正確な移動位置を簡単に検出することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exact movement position of a detection target object can be detected easily, without requiring the complicated operation | work for detecting the movement position of a detection target object correctly.

本発明の第1の実施の形態に係る位置検出センサを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the position detection sensor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本実施の形態に係る位置検出センサの要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the position detection sensor which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る位置検出センサを模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the position detection sensor which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る位置検出センサを模式的に示した上面図である。It is the top view which showed typically the position detection sensor which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る位置検出センサを模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the position detection sensor which concerns on this Embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係る位置検出センサを模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the position detection sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 比較例及び本実施の形態に係る位置検出センサの出力とストローク長とのシミュレーション結果を示した図である。It is the figure which showed the simulation result of the output and stroke length of the position detection sensor which concerns on a comparative example and this Embodiment. 比較例及び本実施の形態に係る位置検出センサの磁場回転角度とストローク長とのシミュレーション結果を示した図である。It is the figure which showed the simulation result of the magnetic field rotation angle and stroke length of the position detection sensor which concerns on a comparative example and this Embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る位置検出センサは、移動する検出対象物の位置を検出するセンサであり、例えば、自動車のエンジンにおいて、ピストンの移動速度と吸排気のエアーの流速に合わせて、吸排気バルブの開閉タイミングを制御する可変バルブ(VVT:Variable Valve Timing)機構に用いられるものである。以下、本発明の実施の形態に係る位置検出センサを、可変バルブ機構に用いた場合を例に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The position detection sensor according to the embodiment of the present invention is a sensor that detects the position of a moving detection object. For example, in an automobile engine, an intake and exhaust air flow rate is adjusted according to the moving speed of a piston and the flow rate of intake and exhaust air. This is used for a variable valve timing (VVT) mechanism for controlling the opening / closing timing of the exhaust valve. Hereinafter, a case where the position detection sensor according to the embodiment of the present invention is used in a variable valve mechanism will be described as an example.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る位置検出センサを示す分解斜視図である。図2は、位置検出センサのセンサユニット周辺部を示す斜視図である。図3は、位置検出センサを前面側から見た状態を示す断面図である。図4は、位置検出センサのセンサユニット周辺部を上面側から見た状態を模式的に示した図である。なお、説明の都合上、図2には、位置検出センサの上面側を一部省略したものが示されている。以下、前後、左右、上下は、図1に示す方向に従うものとして説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a position detection sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the periphery of the sensor unit of the position detection sensor. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the position detection sensor viewed from the front side. FIG. 4 is a view schematically showing a state in which the periphery of the sensor unit of the position detection sensor is viewed from the upper surface side. For convenience of explanation, FIG. 2 shows a part of the upper surface of the position detection sensor omitted. Hereinafter, description will be made assuming that front and rear, left and right, and top and bottom follow the directions shown in FIG.

図1に示すように、本実施の形態に係る位置検出センサ1は、下面が開口されたケース2と、ケース2の開口に装着されて収容部を形成する蓋体3とを備え、ケース2及び蓋体3が組み合わされて略円筒形状の箱状体をなしている。ケース2及び蓋体3により形成される収容部内には、後述する可動体4、センサユニット7及びセンサユニット支持体8が収容される。   As shown in FIG. 1, the position detection sensor 1 according to the present embodiment includes a case 2 whose bottom surface is opened, and a lid 3 that is attached to the opening of the case 2 and forms a housing portion. And the lid 3 are combined to form a substantially cylindrical box-like body. A movable body 4, a sensor unit 7 and a sensor unit support body 8 which will be described later are housed in a housing portion formed by the case 2 and the lid 3.

ケース2の上面の略中心位置には開口部2aが形成され、開口部2aには可動体4のシャフト4aが挿通される。また、ケース2の内周面には、後述する一対のバネ5を保持する一対のバネ保持部2b,2bが対向して設けられている(図2)。蓋体3上面には凹部が形成されており、凹部内に信号処理用の回路基板6が収容される。この信号処理用の回路基板6は、図示しないエンジンコントロールユニット(ECU:Engine Control Unit)に接続されている。   An opening 2a is formed at a substantially central position on the upper surface of the case 2, and the shaft 4a of the movable body 4 is inserted through the opening 2a. Further, a pair of spring holding portions 2b, 2b for holding a pair of springs 5 to be described later are provided on the inner peripheral surface of the case 2 so as to face each other (FIG. 2). A recess is formed on the upper surface of the lid 3, and a circuit board 6 for signal processing is accommodated in the recess. The signal processing circuit board 6 is connected to an engine control unit (ECU) (not shown).

可動体4は、位置検出センサ1の検出対象物となるものであり、上方に突設した略円筒形状のシャフト4aと、シャフト4aを支持するシャフト支持部4bと、シャフト支持部4bの一端部に設けられた収容ケース4cと、から一体形成されている。   The movable body 4 is an object to be detected by the position detection sensor 1, and has a substantially cylindrical shaft 4a protruding upward, a shaft support portion 4b that supports the shaft 4a, and one end portion of the shaft support portion 4b. The housing case 4c is integrally formed with the housing case 4c.

シャフト4aは、ケース2の開口部2aに挿通し、図示しない吸気又は排気バルブの駆動により上下に往復動可能に構成されている。シャフト支持部4bは、前後方向に延在した略矩形形状の板状部材で形成されている。板状部材の上面中央部にはシャフト4aが設けられ、裏面両端部には下方に突出した一対の突出部4dが形成されている。この一対の突出部4dには、可動体4とセンサユニット支持体8を付勢する一対のバネ5の一端がそれぞれ係止される。   The shaft 4a is inserted into the opening 2a of the case 2 and is configured to reciprocate up and down by driving an intake or exhaust valve (not shown). The shaft support 4b is formed of a substantially rectangular plate-like member extending in the front-rear direction. A shaft 4a is provided at the center of the upper surface of the plate-like member, and a pair of protruding portions 4d protruding downward are formed at both ends of the back surface. One end of a pair of springs 5 that urge the movable body 4 and the sensor unit support body 8 is engaged with the pair of protrusions 4d.

収容ケース4cは、ケース2の内側部分と外側部分の一部とが開口した略方形形状の箱状体に形成され、可動側磁石(可動磁石)72が、一部を外部に露出させた状態で収容される。この収容ケース4cは、センサユニット支持体8に設けられたガイド部8cに案内可能に構成されており、シャフト4aの往復動に伴い収容ケース4cがガイド部8cに案内されて、可動磁石72がケース2内を往復動する。   The housing case 4c is formed in a substantially rectangular box-like body in which the inner part and a part of the outer part of the case 2 are opened, and the movable side magnet (movable magnet) 72 is partially exposed to the outside. Is housed in. The housing case 4c is configured to be guided by a guide portion 8c provided on the sensor unit support 8. The housing case 4c is guided by the guide portion 8c as the shaft 4a reciprocates, and the movable magnet 72 is moved. It reciprocates in the case 2.

センサユニット7は、センサユニット支持体8に固定される固定磁石71と、固定磁石71と対向する位置で可動体4の移動に伴って移動する可動磁石72と、磁気抵抗効果素子(GMRセンサ)76を有した磁気検出部材73と、固定磁石71及び可動磁石72を保護する保護板74と、を備えている。   The sensor unit 7 includes a fixed magnet 71 fixed to the sensor unit support 8, a movable magnet 72 that moves as the movable body 4 moves at a position facing the fixed magnet 71, and a magnetoresistive element (GMR sensor). And a protective plate 74 that protects the fixed magnet 71 and the movable magnet 72.

固定磁石71は、略直方体形状に形成されており、上下に位置決めされた状態でセンサユニット支持体8の一端側に固定されている(図5)。可動磁石72は、略直方形状に形成されており、センサユニット支持体8の他端側に設けられた収容ケース4cに取り付けられている。固定磁石71の可動磁石72と対向する面はN極に着磁され、可動磁石72の固定磁石71と対向する面はS極に着磁されている。したがって、ケース2の収容部内には、矢印で示す方向に、固定磁石71から可動磁石72に磁束が流れるように磁界が形成されている(図4)。   The fixed magnet 71 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and is fixed to one end side of the sensor unit support 8 in a state where it is positioned vertically (FIG. 5). The movable magnet 72 is formed in a substantially rectangular shape, and is attached to a housing case 4 c provided on the other end side of the sensor unit support 8. The surface of the fixed magnet 71 facing the movable magnet 72 is magnetized to the N pole, and the surface of the movable magnet 72 facing the fixed magnet 71 is magnetized to the S pole. Therefore, a magnetic field is formed in the housing portion of the case 2 so that a magnetic flux flows from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72 in the direction indicated by the arrow (FIG. 4).

磁気検出部材73は、固定磁石71と可動磁石72との略中間位置に設けられ、正面視L字状の基板75と、基板75に取り付けられた磁気抵抗効果素子76及び複数の接続端子77と、から構成されている。   The magnetic detection member 73 is provided at a substantially intermediate position between the fixed magnet 71 and the movable magnet 72, and has a L-shaped substrate 75 in front view, a magnetoresistive effect element 76 attached to the substrate 75, and a plurality of connection terminals 77. , Is composed of.

基板75は、磁気抵抗効果素子76の実装面が前面を向く状態で、その両側部がセンサユニット支持体8の支持部本体8bに取り付けられている。複数の接続端子77は、基板75の下方に取り付けられており、センサユニット支持体8の支持板部8aを貫通して、回路基板6に接続されている(図3)。   The substrate 75 is attached to the support portion main body 8 b of the sensor unit support 8 with both mounting portions of the magnetoresistive effect element 76 facing the front surface. The plurality of connection terminals 77 are attached below the substrate 75 and pass through the support plate portion 8a of the sensor unit support 8 and are connected to the circuit board 6 (FIG. 3).

磁気抵抗効果素子76は、基板75の実装面において、固定磁石71と可動磁石72との間であって、かつ固定磁石71及び可動磁石72間の磁束の流れの影響を受ける位置に取り付けられている(図4及び図5)。この磁気抵抗効果素子76は、作用する磁束方向の影響に応じて電気抵抗値が変化するように構成されている。   The magnetoresistive effect element 76 is mounted on the mounting surface of the substrate 75 between the fixed magnet 71 and the movable magnet 72 and at a position affected by the flow of magnetic flux between the fixed magnet 71 and the movable magnet 72. (FIGS. 4 and 5). The magnetoresistive effect element 76 is configured such that the electric resistance value changes according to the influence of the acting magnetic flux direction.

ここで、磁気抵抗効果素子76について簡単に説明する。磁気抵抗効果素子76は、巨大磁気抵抗効果(GMR効果)を利用したGMR素子であり、基板上に下から絶縁層、下地層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、フリー磁性層及び保護層の順に、薄膜プロセスを用いて形成されている。反強磁性層と固定磁性層とが接して形成されているため、磁場中熱処理を施すことにより両磁性層の界面に交換結合磁界が生じ、固定磁性層の磁化方向は一方向に固定される。一方、フリー磁性層の磁化方向は、固定磁性層と違って磁化方向が固定されておらず、外部磁界の侵入方向の変化によって磁化変動するように構成されている。   Here, the magnetoresistive effect element 76 will be briefly described. The magnetoresistive effect element 76 is a GMR element using a giant magnetoresistive effect (GMR effect), and is formed on the substrate from the bottom in an insulating layer, an underlayer, an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a free magnetic layer. The layers and the protective layer are formed in this order using a thin film process. Since the antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer are formed in contact with each other, an exchange coupling magnetic field is generated at the interface between the two magnetic layers by heat treatment in a magnetic field, and the magnetization direction of the pinned magnetic layer is fixed in one direction. . On the other hand, unlike the pinned magnetic layer, the magnetization direction of the free magnetic layer is not fixed, and is configured to change in magnetization due to a change in the penetration direction of the external magnetic field.

したがって、磁気抵抗効果素子76が、固定磁石71から可動磁石72へ流れる磁場フラックスの影響を受けると、固定磁性層の磁化方向に対するフリー磁性層の磁化方向の角度(磁場角度)が変化し、この磁場角度の変化に基づいて電気抵抗値が変化する。この磁場角度の変化に応じた電気抵抗値に基づく出力信号により、可動体4の移動に伴い移動する可動磁石72の移動位置(つまり可動体4の移動位置)を検出することが可能となる。磁気抵抗効果素子76が検出した出力信号は、基板75の接続端子77を介して回路基板6に出力され、図示しないECUに出力される。   Therefore, when the magnetoresistive effect element 76 is affected by the magnetic flux that flows from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72, the angle (magnetic field angle) of the magnetization direction of the free magnetic layer with respect to the magnetization direction of the fixed magnetic layer changes. The electric resistance value changes based on the change in the magnetic field angle. Based on the output signal based on the electric resistance value corresponding to the change in the magnetic field angle, the moving position of the movable magnet 72 that moves with the movement of the movable body 4 (that is, the movement position of the movable body 4) can be detected. The output signal detected by the magnetoresistive effect element 76 is output to the circuit board 6 via the connection terminal 77 of the board 75 and is output to an ECU (not shown).

保護板74は、平面視略コ字状に形成されており、固定磁石71及び可動磁石72の外側面並びに基板75の背面側を覆うように、センサユニット支持体8に取り付けられている。この保護板74は、金属材料で形成されており、固定磁石71から可動磁石72に向かって流れる磁場フラックスを固定磁石71側に再び戻すためのバックヨークとして機能する(図4)。すなわち、固定磁石71、可動磁石72及び保護板74は磁気回路として機能する。したがって、可動磁石72から流れる磁束は、側板部74aを経由して側板部74bに伝えられ、側板部74bから可動磁石72への磁場を安定させることができる。また、保護板74の可動磁石72を覆う側板部74aは、固定磁石71を覆う側板部74bに比べて大きく形成されており、ガイド部8cの外側部分を覆うように構成されている。これにより、可動磁石72が取り付けられた収容ケース4cがガイド部8cに案内されて上下動した場合でも、可動磁石72が受ける磁場を側板部74a及び74bを介して固定磁石71に伝えることが可能になる。一方、固定磁石71を覆う側板部74b内面には突部74cが形成されており、この突部74cにより固定磁石71の上面側が位置決めされる(図5)。   The protection plate 74 is formed in a substantially U shape in plan view, and is attached to the sensor unit support 8 so as to cover the outer surfaces of the fixed magnet 71 and the movable magnet 72 and the back side of the substrate 75. The protection plate 74 is made of a metal material and functions as a back yoke for returning the magnetic flux that flows from the fixed magnet 71 toward the movable magnet 72 to the fixed magnet 71 side again (FIG. 4). That is, the fixed magnet 71, the movable magnet 72, and the protection plate 74 function as a magnetic circuit. Therefore, the magnetic flux flowing from the movable magnet 72 is transmitted to the side plate portion 74b via the side plate portion 74a, and the magnetic field from the side plate portion 74b to the movable magnet 72 can be stabilized. The side plate portion 74a that covers the movable magnet 72 of the protection plate 74 is formed larger than the side plate portion 74b that covers the fixed magnet 71, and is configured to cover the outer portion of the guide portion 8c. Thereby, even when the storage case 4c to which the movable magnet 72 is attached is guided up and down by being guided by the guide portion 8c, the magnetic field received by the movable magnet 72 can be transmitted to the fixed magnet 71 via the side plate portions 74a and 74b. become. On the other hand, a protrusion 74c is formed on the inner surface of the side plate portion 74b covering the fixed magnet 71, and the upper surface side of the fixed magnet 71 is positioned by the protrusion 74c (FIG. 5).

センサユニット支持体8は、蓋体3と上面視略同一形状に形成された支持板部8aと、支持板部8aの略中央から立設した支持部本体8bと、支持部本体8bの側部に設けられたガイド部8cと、を備えている。   The sensor unit support 8 includes a support plate portion 8a formed in substantially the same shape as the lid 3 in a top view, a support portion main body 8b erected from the substantially center of the support plate portion 8a, and side portions of the support portion main body 8b. The guide part 8c provided in the.

支持板部8aは、蓋体3との間に回路基板6を挟み込むようにして、ケース2内部に収容されている。支持板部8aの上面には、支持部本体8bを挟んで上方に突出した一対の突出部8d,8dが形成されている。この突出部8dには、一対のバネ5の他端がそれぞれ係止される。また、ガイド部8c及び支持部本体8bの背面側であって、支持板部8a上面には、保護板74を保持する保護板保持部8eが形成されている(図3)。   The support plate portion 8 a is accommodated in the case 2 so that the circuit board 6 is sandwiched between the support plate portion 8 a and the lid body 3. A pair of projecting portions 8d and 8d are formed on the upper surface of the support plate portion 8a so as to project upward with the support portion main body 8b interposed therebetween. The other ends of the pair of springs 5 are locked to the protrusions 8d. A protective plate holding portion 8e for holding the protective plate 74 is formed on the back surface side of the guide portion 8c and the support portion main body 8b and on the upper surface of the support plate portion 8a (FIG. 3).

支持部本体8bは、上方が開口した略箱状体に形成されており、箱状体内部を左右方向に仕切る仕切り壁8f,8gが設けられている(図4)。この仕切り壁8f,8gに基板75の両端部がそれぞれ取り付けられて、基板75が支持部本体8bに固定される。また、ガイド部8cが設けられた側と対向する支持部本体8bの側壁と、仕切り壁8fとの間には、固定磁石71を下方から支持する固定磁石支持部8iが形成されている(図5)。固定磁石71は、固定磁石支持部8i上に載置されると共に、保護板74の側板部74bに形成された突部74cに位置決めされた状態で支持部本体8bに対して固定される。また、支持部本体8bの固定磁石71の固定位置外側には、保護板74を取り付けるための切り欠き部8jが形成されている。保護板74は、上記保護板保持部8e及び切り欠き部8jに取り付けられて、センサユニット支持体8に固定される(図3)。   The support portion main body 8b is formed in a substantially box-like body that opens upward, and is provided with partition walls 8f and 8g that partition the inside of the box-like body in the left-right direction (FIG. 4). Both ends of the substrate 75 are attached to the partition walls 8f and 8g, respectively, and the substrate 75 is fixed to the support body 8b. A fixed magnet support portion 8i that supports the fixed magnet 71 from below is formed between the side wall of the support portion main body 8b facing the side where the guide portion 8c is provided and the partition wall 8f (see FIG. 5). The fixed magnet 71 is mounted on the fixed magnet support portion 8i and is fixed to the support portion main body 8b in a state where the fixed magnet 71 is positioned on the protrusion 74c formed on the side plate portion 74b of the protection plate 74. Further, a notch portion 8j for attaching the protection plate 74 is formed outside the fixed position of the fixed magnet 71 of the support portion main body 8b. The protection plate 74 is attached to the protection plate holding portion 8e and the cutout portion 8j, and is fixed to the sensor unit support 8 (FIG. 3).

ガイド部8cは、支持板部8aの上面に立設した一対のガイド板8k,8kで形成されている。ガイド板8k,8kの内側、支持部本体8bの側壁8h及び保護板74の側板74aで形成される空間に、収容ケース4cが収容され、収容ケース4cの上下動が案内されるように構成されている。   The guide portion 8c is formed of a pair of guide plates 8k and 8k that are erected on the upper surface of the support plate portion 8a. The housing case 4c is housed in a space formed by the inner side of the guide plates 8k, 8k, the side wall 8h of the support body 8b, and the side plate 74a of the protective plate 74, and the housing case 4c is guided to move up and down. ing.

このように構成された位置検出センサ1は、蓋体3の凹部に回路基板6が収容され、支持部本体8bに固定磁石71が載置されると共に支持部本体8b内部に磁気抵抗効果素子76が実装された基板75が取り付けられる。このとき、基板75に取り付けられた接続端子77は、支持板部8aを介して回路基板6に接続される。支持部本体8bに固定磁石71及び基板75が取り付けられると、保護板74が、ガイド部8cの開口部分及び固定磁石71を覆うようにガイド部8c及び支持部本体8bに取り付けられる。収容ケース4cに可動磁石72が取り付けられた可動体4が、一対のバネ5に付勢されながらセンサユニット支持体8に対して取り付けられ、ケース2が蓋体3に装着されて、位置検出センサ1が組み立てられる。   In the position detection sensor 1 configured as described above, the circuit board 6 is accommodated in the concave portion of the lid 3, the fixed magnet 71 is placed on the support body 8b, and the magnetoresistive effect element 76 is placed inside the support body 8b. Is mounted. At this time, the connection terminal 77 attached to the board 75 is connected to the circuit board 6 via the support plate portion 8a. When the fixed magnet 71 and the substrate 75 are attached to the support portion main body 8b, the protective plate 74 is attached to the guide portion 8c and the support portion main body 8b so as to cover the opening portion of the guide portion 8c and the fixed magnet 71. The movable body 4 having the movable magnet 72 attached to the housing case 4c is attached to the sensor unit support 8 while being urged by the pair of springs 5, and the case 2 is attached to the lid 3 to detect the position. 1 is assembled.

次に、図4及び図5を用いて、本実施の形態に係る位置検出センサ1の作用について説明する。図5は、本実施の形態に係る位置検出センサ1を正面側から模式的に示した断面図である。ここでは、図5における可動磁石72の位置P1を初期位置として説明する。なお、図5においては、説明の都合上、バネ5等の一部の構成部材を省略している。   Next, the effect | action of the position detection sensor 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated using FIG.4 and FIG.5. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the position detection sensor 1 according to the present embodiment from the front side. Here, the position P1 of the movable magnet 72 in FIG. 5 will be described as the initial position. In FIG. 5, for convenience of explanation, some constituent members such as the spring 5 are omitted.

図5に示す初期位置P1において、固定磁石71から可動磁石72への磁場フラックスは、矢印Aで示す方向に流れている。そして、図示しない吸気又は排気バルブの駆動によりシャフト4aがケース2内を上方に移動すると、これに伴って収容ケース4cに取り付けられた可動磁石72も位置P2に移動する。このとき、可動磁石72の上方への移動に伴い固定磁石71から可動磁石72への磁場フラックスが矢印Bで示す方向に変わり、ケース2内の磁界が変化する。磁気抵抗効果素子76は、この磁界の変化の影響を受けると磁場角度が変化し、この磁場角度の変化に基づいて電気抵抗値が変化し、変化した電気抵抗値に基づく出力信号を出力する。これにより、可動磁石72の移動位置P2を介して検出対象である可動体4の移動位置を検出することができる。同様に、シャフト4aがケース2内を下方に移動すると、これに伴って可動磁石72も位置P3に移動する。このとき、可動磁石72の下方への移動に伴い固定磁石71から可動磁石72への磁場フラックスが矢印Cで示す方向に変わり、ケース2内の磁界が変化する。磁気抵抗効果素子76は、この磁界の変化の影響を受けると磁場角度が変化し、これにより変化した電気抵抗値に基づく出力信号を出力する。   At the initial position P1 shown in FIG. 5, the magnetic flux from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72 flows in the direction indicated by the arrow A. When the shaft 4a moves upward in the case 2 by driving an intake or exhaust valve (not shown), the movable magnet 72 attached to the housing case 4c is also moved to the position P2. At this time, as the movable magnet 72 moves upward, the magnetic flux from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72 changes in the direction indicated by the arrow B, and the magnetic field in the case 2 changes. When the magnetoresistive effect element 76 is affected by the change in the magnetic field, the magnetic field angle changes, the electric resistance value changes based on the change in the magnetic field angle, and an output signal based on the changed electric resistance value is output. Thereby, the movement position of the movable body 4 which is a detection target can be detected via the movement position P2 of the movable magnet 72. Similarly, when the shaft 4a moves downward in the case 2, the movable magnet 72 moves to the position P3 accordingly. At this time, as the movable magnet 72 moves downward, the magnetic flux from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72 changes in the direction indicated by the arrow C, and the magnetic field in the case 2 changes. When the magnetoresistive effect element 76 is affected by the change of the magnetic field, the magnetic field angle changes, and an output signal based on the changed electric resistance value is output.

このように本実施の形態の位置検出センサ1によれば、磁気抵抗効果素子76が固定磁石71から可動磁石72への磁場角度の変化による磁気抵抗の変化に基づいて可動磁石72の位置を検出するので、可動磁石72の位置を介して検出対象物である可動体4の位置を検出することができる。このため、従来のように検出対象物の移動位置を正確に検出するための煩雑な作業を要することなく、検出対象物の移動位置を簡単に検出することができる。   As described above, according to the position detection sensor 1 of the present embodiment, the magnetoresistive element 76 detects the position of the movable magnet 72 based on the change in the magnetic resistance due to the change in the magnetic field angle from the fixed magnet 71 to the movable magnet 72. Therefore, the position of the movable body 4 that is the detection target can be detected via the position of the movable magnet 72. For this reason, it is possible to easily detect the movement position of the detection object without requiring a complicated operation for accurately detecting the movement position of the detection object as in the prior art.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本発明の第2の実施の形態に係る位置検出センサ1は、上述した第1の実施の形態に係る位置検出センサ1と比べて、可動体4のストローク方向における固定磁石及び可動磁石の長さのみ相違している。したがって、特に相違点についてのみ説明し、同一の構成については同一の符号を用い、繰り返しの説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The position detection sensor 1 according to the second embodiment of the present invention has a length of the fixed magnet and the movable magnet in the stroke direction of the movable body 4 as compared with the position detection sensor 1 according to the first embodiment described above. Only the difference. Therefore, only differences will be described in particular, and the same reference numerals are used for the same components, and repeated descriptions are omitted.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係る位置検出センサ1aの構成を模式的に示した断面図である。なお、図6においては、説明の都合上、バネ5等の一部の構成部材を省略している。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the position detection sensor 1a according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, for convenience of explanation, some constituent members such as the spring 5 are omitted.

図6に示す位置検出センサ1aは、可動磁石72aの移動方向における長さが、この移動方向における固定磁石71aの長さに比べて相対的に長く構成されている。可動磁石72aの移動方向における長さは、固定磁石71aの長さの略3倍から略5倍であることが好ましい。本実施の形態の位置検出センサ1aにおいては、固定磁石71aの長さL1を2mmに、可動磁石72aの長さL2を8mmとし、固定磁石71aの長さに対する可動磁石72aの長さを4倍として構成している。これにより、位置検出の直線性(リニアリティ)をより確保するために、固定磁石71aと可動磁石72aとの間の磁場を変化させることができる。なお、図6において、L3は、移動方向における可動磁石72aの中心位置の移動距離(ストローク長)を示している。   The position detection sensor 1a shown in FIG. 6 is configured such that the length of the movable magnet 72a in the moving direction is relatively longer than the length of the fixed magnet 71a in the moving direction. The length of the movable magnet 72a in the moving direction is preferably about 3 to about 5 times the length of the fixed magnet 71a. In the position detection sensor 1a of the present embodiment, the length L1 of the fixed magnet 71a is 2 mm, the length L2 of the movable magnet 72a is 8 mm, and the length of the movable magnet 72a is four times the length of the fixed magnet 71a. It is configured as. Thereby, in order to further secure the linearity of position detection, the magnetic field between the fixed magnet 71a and the movable magnet 72a can be changed. In FIG. 6, L3 indicates the moving distance (stroke length) of the center position of the movable magnet 72a in the moving direction.

次に、図7及び図8を用いて、比較例と比較しながら、本実施の形態に係る位置検出センサ1aの出力及び磁場回転角度(磁場角度)と可動磁石の移動(ストローク)距離とのシミュレーション結果について説明する。図7は、比較例及び本実施の形態に係る位置検出センサの出力とストローク長とのシミュレーション結果を示した図である。図8は、比較例及び本実施の形態に係る位置検出センサの磁場回転角度とストローク長とのシミュレーション結果を示した図ある。図7及び図8において、(a)は比較例に係るシミュレーション結果を示し、(b)は本実施の形態に係るシミュレーション結果を示している。ここでは、移動方向における固定磁石71a及び可動磁石72aの長さ寸法を同寸法(4mm)にしたものを比較例としている。   Next, using FIG. 7 and FIG. 8, the output of the position detection sensor 1a and the magnetic field rotation angle (magnetic field angle) and the moving (stroke) distance of the movable magnet are compared with the comparative example. The simulation result will be described. FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the output and the stroke length of the position detection sensor according to the comparative example and the present embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating a simulation result of the magnetic field rotation angle and the stroke length of the position detection sensor according to the comparative example and the present embodiment. 7 and 8, (a) shows the simulation result according to the comparative example, and (b) shows the simulation result according to the present embodiment. Here, a comparative example in which the length dimension of the fixed magnet 71a and the movable magnet 72a in the moving direction is the same dimension (4 mm) is used.

図7(a)及び図8(a)に示すように、固定磁石71a及び可動磁石72aの移動方向における長さ寸法を同じにした場合、位置検出のリニア出力の領域は狭く、供用領域は約4mm程度である。一方、図7(b)及び図8(b)に示すように、固定磁石71aに比べて可動磁石72aの移動方向における長さ寸法を4倍にした場合、位置検出のリニア出力の領域は広くなり、供用領域は、比較例に比べて約2.5倍の約10mm程度となることが確認できた。なお、図7及び図8では、移動方向における可動磁石72aの長さを固定磁石71aの4倍とした場合のシミュレーション結果の一例を示したが、本発明者達は、移動方向における可動磁石72aの長さを固定磁石71aの略3倍から5倍にした場合に、位置検出のリニア出力の領域が略2倍から3倍に広がることを確認している。このように、移動方向における可動磁石72a長さを、同方向における固定磁石71aの長さに比べて相対的に長く構成することにより、固定磁石71aと可動磁石72aとの間の磁場が変化して、位置検出の直線性(リニアリティ)をさらに確保することができ、位置検出センサ1aの供用領域(位置検出範囲)をさらに拡大することが可能となる。   As shown in FIGS. 7A and 8A, when the length dimensions in the moving direction of the fixed magnet 71a and the movable magnet 72a are the same, the linear output area of the position detection is narrow, and the service area is about It is about 4 mm. On the other hand, as shown in FIGS. 7B and 8B, when the length of the movable magnet 72a in the moving direction is four times that of the fixed magnet 71a, the linear output region for position detection is wide. Thus, it was confirmed that the service area was about 10 mm, which was about 2.5 times that of the comparative example. 7 and 8 show an example of a simulation result when the length of the movable magnet 72a in the moving direction is four times that of the fixed magnet 71a, the present inventors have shown that the movable magnet 72a in the moving direction It has been confirmed that the linear output region for position detection expands from about 2 to 3 times when the length of is increased from about 3 to 5 times that of the fixed magnet 71a. Thus, the magnetic field between the fixed magnet 71a and the movable magnet 72a is changed by configuring the length of the movable magnet 72a in the moving direction to be relatively longer than the length of the fixed magnet 71a in the same direction. Thus, the linearity of the position detection can be further ensured, and the service area (position detection range) of the position detection sensor 1a can be further expanded.

なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time is illustrative in all respects and is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

本発明は、自動車のエンジンの吸排気バルブの開閉タイミングを制御する可変バルブ機構や車体の高さの検出、シートの位置検出など、30mm以下程度の比較的短距離の直線位置の検出に適用可能である。また、本発明は、ピアノ等の鍵盤楽器などのきわめて微小な距離の位置検出などにも適用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to detection of a linear position of a relatively short distance of about 30 mm or less, such as a variable valve mechanism for controlling the opening / closing timing of an intake / exhaust valve of an automobile engine, detection of a vehicle body height, detection of a seat position, It is. The present invention can also be applied to position detection at a very minute distance such as a keyboard instrument such as a piano.

1,1a 位置検出センサ
4 可動体
4a シャフト
4b シャフト支持部
4c 収容ケース
7 センサユニット
71,71a 固定磁石
72,72a 可動磁石
73 磁気検出部材
74 保護板
75 基板
76 磁気抵抗効果素子(センサ部)
8 センサユニット支持体(支持体)
8a 支持板部
8b 支持部本体
8c ガイド部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Position detection sensor 4 Movable body 4a Shaft 4b Shaft support part 4c Storage case 7 Sensor unit 71, 71a Fixed magnet 72, 72a Movable magnet 73 Magnetic detection member 74 Protection board 75 Substrate 76 Magnetoresistance effect element (sensor part)
8 Sensor unit support (support)
8a Support plate part 8b Support part body 8c Guide part

Claims (3)

支持体に固定された固定磁石と、
検出対象物に設けられ当該検出対象の移動に伴い移動する可動磁石と、
前記固定磁石と前記可動磁石との間に設けられ前記固定磁石から前記可動磁石への磁場角度の変化による磁気抵抗の変化に基づいて前記可動磁石の位置を検出するセンサ部と、を備えたことを特徴とする位置検出センサ。
A fixed magnet fixed to the support;
A movable magnet provided on the detection object and moving with the movement of the detection object;
A sensor unit that is provided between the fixed magnet and the movable magnet and detects a position of the movable magnet based on a change in magnetic resistance due to a change in magnetic field angle from the fixed magnet to the movable magnet. A position detection sensor.
前記可動磁石の移動方向における長さを、前記移動方向における前記固定磁石の長さに比べて相対的に長くしたことを特徴とする請求項1に記載の位置検出センサ。   The position detection sensor according to claim 1, wherein a length of the movable magnet in the moving direction is relatively longer than a length of the fixed magnet in the moving direction. 前記可動磁石の移動方向における長さは、前記固定磁石の長さの略3倍から略5倍であることを特徴とする請求項2に記載の位置検出センサ。   The position detection sensor according to claim 2, wherein the length of the movable magnet in the moving direction is approximately 3 to approximately 5 times the length of the fixed magnet.
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