JP2019158373A - リニアポジションセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出体の位置を検出するに際し、外乱磁界の影響を低減することができるリニアポジションセンサを提供する。【解決手段】検出体には、第１磁極４０１と第２磁極４０２とが交互に設けられている。第１磁界検出素子１１５は、検出体４００から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向の磁界の大きさを第１検出信号として取得する。第２磁界検出素子１１６は、移動方向において第１磁界検出素子１１５から離れて配置され、検出体４００から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向と同じ方向の第２磁界検出方向の磁界の大きさを第２検出信号として取得する。信号処理部１１２は、各１検出信号の差動を演算することで正弦信号及び余弦信号を取得し、正弦信号及び余弦信号に基づいて検出体４００の移動量に応じて信号値が一定の増加率で増加する逆正接信号を位置信号として取得する。【選択図】図５

Description

本発明は、リニアポジションセンサに関する。

従来より、検出体の位置を検出する検出装置が、例えば特許文献１で提案されている。検出装置は、検出体の移動に伴って変化する磁界を検出する磁界検出素子、及びバイアス磁石を備えている。そして、一直線上に検出体、磁界検出素子、及びバイアス磁石が配置される。

磁界検出素子は、検出体の移動方向の磁界を検出する第１素子と、検出体の移動方向に対して逆方向の磁界を検出する第２素子と、を備える。第１素子及び第２素子は、検出体の同じ位置上に配置されている。つまり、各素子の磁界検出方向を反転させることで、各素子の信号に位相差を持たせている。よって、各素子の信号の差動を取ることで、信号振幅を最大化できるようになっている。

特開２００５−２５７４３４号公報

しかしながら、上記従来の技術では、第１素子及び第２素子が外乱磁界の影響を受けた場合、第１素子及び第２素子は磁界検出方向が逆転しているので、第２素子は第１素子に対して逆相の外乱磁界を入射する。このため、第１素子の信号振幅が外乱磁界の影響で大きくなると、第２素子の信号振幅も外乱磁界の影響で大きくなる。また、第１素子の信号振幅が外乱磁界の影響で小さくなると、第２素子の信号振幅も外乱磁界の影響で小さくなる。したがって、各素子の信号の差動を取ると、各信号に含まれるノイズを相殺できず、ノイズを小さくすることができないという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、検出体の位置を検出するに際し、外乱磁界の影響を低減することができるリニアポジションセンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられた検出体（４００）の移動方向における位置を検出するリニアポジションセンサであって、以下の構成を含んでいる。

リニアポジションセンサは、検出体の移動に伴って、第１磁極及び第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向の磁界の大きさを第１検出信号として取得する第１磁界検出素子（１１５）を含んでいる。

リニアポジションセンサは、移動方向において第１磁界検出素子から離れて配置され、検出体の移動に伴って、第１磁極及び第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向と同じ方向の第２磁界検出方向の磁界の大きさを第２検出信号として取得する第２磁界検出素子（１１６）を含んでいる。

リニアポジションセンサは、第１検出信号及び第２検出信号を入力し、第１検出信号及び第２検出信号の差動を演算することで正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得し、正弦信号及び余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共に検出体の移動量に応じた逆正接信号を生成し、逆正接信号を検出体の位置を示す位置信号として取得する信号処理部（１１２）を含んでいる。

これによると、第１磁界検出素子及び第２磁界検出素子は磁界検出方向が同じであるので、第１磁界検出素子及び第２磁界検出素子には同相の外乱磁界が入射する。また、第１磁界検出素子及び第２磁界検出素子は移動方向において離れて配置されているので、検出体から異なる方向の磁界を受ける。このため、外乱磁界によって各検出信号の一方が進角となり、他方が遅角となる。これにより、第１検出信号及び第２検出信号の差動が演算されることで外乱磁界による影響が小さくなる。したがって、信号処理部によって得られる位置信号における外乱磁界の影響を低減することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係るリニアポジションセンサの外観図である。 磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式を構成する部品の分解斜視図である。 リニアポジションセンサの回路構成を示した図である。 図３に示された回路構成の信号処理の内容を示した図である。 検出体、第１磁界検出素子、及び第２磁界検出素子を示した図である。 検出体の移動に伴って生成される信号を示した図である。 検出体の移動量に対する位置信号を示した図である。 外乱磁界が各磁気検出素子に入射する場合を示した図である。 距離θ＝０°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 距離θ＝４５°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 距離θ＝９０°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 距離θ＝１３５°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 Ａ位置及びＢ位置における正弦信号の角度誤差を示した図である。 Ａ位置における正弦信号のＳ／Ｎを示した図である。 Ａ位置とＢ位置との位相差に対する出力誤差を示した図である。 比較例として、移動方向において各磁界検出素子が同じ位置であるＣ位置とＤ位置とに配置された構成を示した図である。 比較例において、距離θ＝４５°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 比較例において、距離θ＝１３５°の場合における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示した図である。 比較例における正弦信号の角度誤差を示した図である。 比較例の構成と単素子の出力誤差を示した図である。 第２実施形態に係るシフトバイワイヤシステムの概略図である。 シフトバイワイヤシステムのブロック図である。 ディテントを示した平面図である。 ディテントの位置を検出する内容を示した図である。 マニュアルバルブの斜視図である。 マニュアルバルブの位置を検出する内容を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るリニアポジションセンサは、第１磁極と第２磁極とが交互に設けられた検出体の移動方向における位置を検出するセンサである。以下、リニアポジションセンサを単にセンサと言う。

図１に示されるように、センサ１００は、一方向に移動する検出体の移動量を検出する。すなわち、センサ１００は、検出体の現在の位置を検出する。具体的には、センサ１００は、検出体の移動量に比例する信号を検出することで、検出体の位置を取得する。

センサ１００は、ＰＰＳ等の樹脂材料が樹脂成形されたことによって形成されたケース１０１を備えている。ケース１０１は、検出体側の先端部１０２、周辺機構に固定されるフランジ部１０３、ハーネスが接続されるコネクタ部１０４を有している。先端部１０２の内部にセンシング部分が設けられている。

また、先端部１０２が検出体の検出面に対して所定のギャップを持つように、センサ１００がフランジ部１０３を介して周辺機構に固定される。したがって、検出体がセンサ１００に対して移動する。なお、検出体の移動方向は直進や往復に限られず、回転や特定の角度内での往復等でも良い。

センサ１００は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式、または、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用することができる。磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式の場合、図２に示されるように、センサ１００は、モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６を備えている。モールドＩＣ部１０５は、キャップ部１０６に差し込まれる。これらは、ケース１０１の先端部１０２に収容される。

モールドＩＣ部１０５及びキャップ部１０６は一体化される。モールドＩＣ部１０５の主な部分は、キャップ部１０６の中空部に位置する。キャップ部１０６は、モールドＩＣ部１０５の位置を固定する。

モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム、処理回路チップ、センサチップ、及びモールド樹脂部を有している。リードフレームは、複数のリード１０７〜１１０を有している。複数のリード１０７〜１１０は、電源電圧が印加される電源端子１０７、グランド電圧が印加されるグランド端子１０８、信号を出力するための第１出力端子１０９及び第２出力端子１１０に対応している。つまり、各リード１０７〜１１０は、電源用、グランド用、及び信号用の４本である。各リード１０７〜１１０の先端にはターミナルがそれぞれ接続されている。ターミナルは、ケース１０１のコネクタ部１０４に位置する。また、ターミナルがハーネスに接続される。

処理回路チップ及びセンサチップは、接着剤等によってリードフレームに実装されている。処理回路チップは、センサチップの信号を処理する回路部が構成されている。センサチップは、外部から磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化する磁気抵抗素子を含んでいる。磁気抵抗素子は、例えばＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲである。

モールド樹脂部は、各リード１０７〜１１０の先端部分が露出するように、リードフレームの一部、処理回路チップ、及びセンサチップを封止している。モールド樹脂部は、キャップ部１０６の中空部に固定される形状に成形されている。

ホール素子を用いた磁気検出方式を採用した場合、モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム、ＩＣチップ、及びモールド樹脂部を有している。リードフレームはＩＣチップが実装されるアイランド部を含む。アイランド部は、平面部が検出体の移動方向に対して平行になるように配置される。ＩＣチップは、複数のホール素子と信号処理回路部とが形成されている。つまり、ホール素子を用いた磁気検出方式では１チップ構成になっている。なお、複数のホール素子を複数のチップで構成しても構わない。素子と回路をどのようなチップ構成とするかは適宜選択すれば良い。

次に、センサチップ及び処理回路チップあるいはＩＣチップに構成された回路構成について説明する。図３に示されるように、センサ１００とＥＣＵ２００とがハーネス３００を介して電気的に接続されている。上述のように、モールドＩＣ部１０５は４本のリード１０７〜１１０を有しているので、ハーネス３００は４本の配線によって構成されている。

ＥＣＵ２００は、電源部２０１、制御部２０２、及びグランド部２０３を備えた電子制御装置である。電源部２０１は、センサ１００に電源電圧を供給する回路部である。制御部２０２は、センサ１００から入力する位置信号に応じて予め決められた制御を行う回路部である。なお、制御部２０２は、各出力端子１０９、１１０に対応した回路部として構成されていても良い。グランド部２０３はセンサ１００のグランド電圧を設定する回路部である。

センサ１００は、検出部１１１及び信号処理部１１２を備えている。検出部１１１は、センサチップに設けられている。信号処理部１１２は、処理回路チップに設けられている。検出部１１１及び信号処理部１１２は、ＥＣＵ２００から供給される電源電圧及びグランド電圧に基づいて動作する。

検出部１１１は、第１検出部１１３及び第２検出部１１４を有している。第１検出部１１３は、検出体の位置に対応した第１検出信号を出力するように構成されている。第２検出部１１４は、検出体の位置に対応した第２検出信号を出力するように構成されている。各検出部１１３、１１４は、同じ構成であり、同じ検出信号を出力する。

図４に示されるように、各検出部１１３、１１４は、第１磁界検出素子１１５及び第２磁界検出素子１１６の２つの素子を有している。なお、図４では１つの検出部を図示している。本実施形態では、各磁界検出素子１１５、１１６は、移動体の移動に伴って抵抗値が変化する磁気抵抗素子である。

各磁界検出素子１１５、１１６は、磁気抵抗を含み、磁気抵抗が磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化を電圧値として取得し、各電圧値から位相が異なる複数の検出信号を生成するように構成されている。

図３の信号処理部１１２は、検出部１１１から入力される信号を処理する回路部である。信号処理部１１２は、第１処理部１１７、第２処理部１１８、冗長判定部１１９を備えている。

第１処理部１１７は、第１検出部１１３から第１検出信号を入力し、第１検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。第２処理部１１８は、第２検出部１１４から第２検出信号を入力し、第２検出信号に基づいてターゲットの位置を取得する。

第２処理部１１８は、位置信号を反転させて出力する。よって、検出部１１１や信号処理部１１２に異常が無ければ、第１処理部１１７の位置信号と第２処理部１１８の位置信号とを足し合わせると一定値になる。

ここで、第１検出部１１３及び第１処理部１１７が第１系統を構成する。また、第２検出部１１４及び第２処理部１１８が第２系統を構成する。つまり、各検出部１１３、１１４及び各処理部１１７、１１８によって２重系が構成されている。

冗長判定部１１９は、第１処理部１１７によって取得された位置と第２処理部１１８によって取得された位置とが一致するか否かを判定する回路部である。２系統の信号処理結果が一致する場合、信号処理部１１２は、各位置信号をそのまま出力する。２系統の信号処理結果が一致しない場合、各系統のいずれか一方または両方に異常が発生している可能性がある。この場合、信号処理部１１２は、異常を示す異常信号をＥＣＵ２００に出力する。

信号処理をまとめると、例えば図４の内容となる。アナログ処理は、複数の検出信号を生成する処理である。なお、検出部１１１は温度を検出する機能を有していても良い。温度情報は温度補正Ｔｅｍｐに用いられる。また、「Ｓｉｎ」及び「Ｃｏｓ」は後述する正弦信号及び余弦信号である。

アナログ処理されたアナログ信号はマルチプレクサ（ＭＵＸ）を介してＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル信号に変換される。デジタル信号は逆正接信号を生成するために演算処理される。アナログ処理及び演算処理では、メモリに記憶された調整値が適宜利用される。演算処理によって取得された位置信号は、ＤＡＣ、ＳＥＮＴ、ＰＷＭ等の出力形式に従ってＥＣＵ２００に出力される。

なお、演算処理は信号処理部１１２で行われる。よって、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）やメモリは信号処理部１１２に設けられている。アナログ処理は検出部１１１及び信号処理部１１２のどちらで行われても良い。以上が、本実施形態に係るセンサ１００の構成である。

次に、検出体の動作範囲及び各磁界検出素子１１５、１１６の配置について説明する。図５に示されるように、検出体４００は、第１磁極４０１と第２磁極４０２とが移動方向に交互に設けられている。第１磁極４０１はＮ極である。第２磁極４０２はＳ極である。この関係は逆転していても良い。例えば、検出体４００は、磁性体の板部材の上に設けられたゴム磁石の一部に第１磁極４０１及び第２磁極４０２が着磁されたものである。

ここで、第１磁極４０１と第２磁極４０２との配列の１周期を３６０°と定義する。「３６０°」は電気角である。つまり、検出体４００の移動距離が電気角の角度で示される。本実施形態では、第１磁極４０１において移動方向の幅中心から隣の第１磁極４０１の幅中心までの位置を３６０°とする。

一方、検出部１１１は検出体４００に対してギャップ方向にギャップを持って固定されている。検出体４００が検出部１１１に対して移動方向に移動する。また、第１磁界検出素子１１５と第２磁界検出素子１１６とは、移動方向において１８０°の電気角の距離を持って離れて配置されている。

具体的には、移動方向における第１磁界検出素子１１５の幅中心１２０から第２磁界検出素子１１６の幅中心１２１までの距離θは、１８０°に設定されている。移動方向において、第１磁界検出素子１１５はＡ位置に配置され、第２磁界検出素子１１６はＢ位置に配置される。Ａ位置とＢ位置との距離が１８０°に設定されている。

さらに、第１磁界検出素子１１５の第１磁界検出方向と、第２磁界検出素子１１６の第２磁界検出方向とが同じ方向に設定されている。磁界検出方向とは、磁界を最も検出しやすい方向である。磁界検出方向は、各磁界検出素子１１５、１１６の出力が最大となる方向である。磁界検出方向は、磁界検出軸であるとも言える。

磁界検出方向は入力磁界に対して同一特性を示すことである。各磁界検出素子１１５、１１６が磁気抵抗素子の場合、同一入力磁界ベクトルに対して、同一特性すなわち同一の磁気抵抗効果を示す。各磁界検出素子１１５、１１６がホール素子の場合、同一入力磁界強度に対して、同一特性すなわち同一のホール効果を示す。各磁界検出素子１１５、１１６の磁界検出方向は、Ａ位置及びＢ位置において同じであれば良く、検出体４００の磁力に対して必ずしも平行である必要はない。
本実施形態では、各磁界検出方向は移動方向に平行な方向である。各磁界検出素子１１５、１１６が磁気抵抗素子によって構成されているので、各磁界検出方向は磁化容易軸に対応する。

図６に示されるように、第１磁界検出素子１１５は、検出体４００の移動に伴って、第１磁極４０１及び第２磁極４０２から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向の磁界の大きさを第１検出信号として取得する。同様に、第２磁界検出素子１１６は、第１磁界検出方向と同じ方向の第２磁界検出方向の磁界の大きさを第２検出信号として取得する。

検出体４００が移動方向に移動すると、各磁界検出素子１１５、１１６の磁気ベクトルは、各磁極４０１、４０２から受ける磁界の変化に対応して変化する。すなわち、図６の円形の点線矢印に示されるように、磁気ベクトルが回転する。これにより、各磁界検出素子１１５、１１６は、位相が異なる複数の検出信号として、正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得する。

検出部１１１は、第１磁界検出素子１１５によってＡ位置における正弦信号（ｓｉｎθ）を余弦信号（ｃｏｓθ）を第１検出信号として取得する。また、検出部１１１は、第２磁界検出素子１１６によってＢ位置における正弦信号（ｓｉｎ（θ＋１８０°））及び余弦信号（ｃｏｓ（θ＋１８０°））を第２検出信号として取得する。検出部１１１はこれらの検出信号を信号処理部１１２に出力する。

信号処理部１１２は、検出部１１１から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号に基づいて検出体４００の位置を示す位置信号を取得する。具体的には、信号処理部１１２は、第１検出信号及び第２検出信号の差動を演算することで、差動後の正弦信号及び差動後の余弦信号を取得する。差動後の正弦信号は、ｓｉｎθ−ｓｉｎ（θ＋１８０°）である。差動後の余弦信号は、ｃｏｓθ−ｃｏｓ（θ＋１８０°）である。

また、信号処理部１１２は、（差動後の余弦信号の信号値）／（差動後の正弦信号の信号値）を演算する。これにより、図６の下段に示されるように、逆正接関数を示すと共に検出体４００の移動量に応じて信号値が一定の増加率で増加する逆正接信号が得られる。信号処理部１１２は、この逆正接信号を位置信号として取得する。

図７に示されるように、信号処理部１１２は第１位置信号（Ｏ１）と、この第１位置信号（Ｏ１）を反転させた第２位置信号（Ｏ２）をＥＣＵ２００に出力する。

次に、外乱磁界が検出部１１１に入射する場合について説明する。外乱磁界は、例えば、検出部１１１の周囲に配置されたモータや磁気を発する装置等から発生する。

図８に示されるように、移動方向に沿った外乱磁界が検出部１１１に入射した場合、各磁界検出素子１１５、１１６の各磁界検出方向は同じ方向であるので、各磁界検出素子１１５、１１６には同相の外乱磁界が入射する。しかし、各磁界検出素子１１５、１１６は１８０°の距離だけ離れているので、各磁界検出素子１１５、１１６には逆向きの磁気ベクトルが発生する。

発明者らは、Ａ位置及びＢ位置における信号振幅が外乱磁界の影響によってどのように変化するのかを調べた。その結果を図９〜図１５に示す。

図９〜図１２は、Ａ位置及びＢ位置における外乱磁界の入射前後の正弦信号を示している。横軸は回転角、縦軸は正弦信号の信号振幅である。回転角は検出体４００の移動距離に対応する。

図９に示されるように、距離θ＝０°の場合、信号振幅が０になるので、正弦信号に差は生じない。図１０、図１１に示されるように、距離θ＝４５°、９０°の場合、Ａ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が減少している。一方、Ｂ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が増加している。

図１２に示されるように、距離θ＝１３５°の場合、Ａ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が増加している。一方、Ｂ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が減少している。このように、一方の信号振幅が増加し、一方の信号振幅が減少する関係になっている。この関係は、距離θが１８０°〜３６０°の範囲についても同じである。

よって、外乱磁界の入射後の正弦信号が波形は、図１３に示されるように、正弦信号の角度誤差が反対の関係になる。具体的には、検出体４００の移動量に対して、Ａ位置では、進角の波形となる。一方、Ｂ位置では、正弦信号が遅角の波形となる。このように、Ａ位置とＢ位置とでは、正弦信号の進角のタイミングと遅角のタイミングとが反対の関係になる。

そして、図１４に示されるように、Ａ位置における差動後の正弦信号のＳは、１８０°で最大値となるピーク波形となった。Ａ位置における差動後の正弦信号のＮは、１８０°で最小値となり、８０°前後及び２８０°前後で最大値となる２つのピーク波形となった。つまり、Ａ位置とＢ位置との位相差が１８０°の場合、Ｓ／ＮのＳが最大となり、Ｎが最小となる。

これまで、正弦信号について説明したが、余弦信号についても同じことが言える。また、外乱磁界の入射方向についても、ギャップ方向に沿った外乱磁界が入射する場合等のように他方向からの入射も同じことが言える。

また、発明者らは、Ａ位置とＢ位置との位相差と位置の出力誤差との関係を調べた。その結果、図１５に示されるように、Ａ位置とＢ位置との位相差が１８０°の場合に出力誤差が最小になった。この結果からも、Ａ位置とＢ位置との位相差を１８０°に設定することで位置信号の精度を確保することができる。

比較例として、図１６に示されるように、移動方向において各磁界検出素子１１５、１１６がＣ位置及びＤ位置に配置される場合がある。Ｃ位置及びＤ位置は移動方向において同じ位置である。この場合、第２磁界検出素子１１６の第２磁界検出方向は、第１磁界検出素子１１５の第１磁界検出方向に対して１８０°回転している。よって、移動方向に沿った外乱磁界が検出部１１１に入射した場合、各磁界検出素子１１５、１１６には逆相の外乱磁界が入射する。

図１７に示されるように、距離θ＝４５°の場合、Ｃ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が減少している。同様に、Ｄ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が減少している。

図１８に示されるように、距離θ＝１３５°の場合、Ｃ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が増加している。同様に、Ｄ位置では、外乱入射前よりも外乱入射後の信号振幅が増加している。このように、比較例の構成においては、一方の信号振幅が増加すると、他方の信号振幅も増加する関係になっている。この関係は、距離θが１８０°〜３６０°の範囲についても同じである。

よって、図１９に示されるように、Ｃ位置とＤ位置とでは、外乱磁界の入射後の正弦信号の進角のタイミングと遅角のタイミングとが同じになる。これにより、Ｃ位置での正弦信号の信号振幅が大きくあるいは小さくなると、Ｄ位置での正弦信号の信号振幅も大きくあるいは小さくなる。このため、差動後の正弦信号は、信号振幅は２倍になるが、ノイズも２倍になる。したがって、比較例の構成ではノイズを小さくすることはできない。

図２０に示されるように、１つの磁界検出素子で構成された単素子によって移動量を検出する場合も図１６の構成と同じ結果となる。したがって、比較例の構成は２素子を備えるが、単素子で検出体４００の移動を検出する構成とＳ／Ｎ比が同等である。つまり、比較例の構成と単素子の構成との位置検出の精度が同等である。

上記の比較例では、１８０°の位相差を磁界検出方向の回転によって作り出している。このため、外乱磁界がＣ位置に対してＤ位置に逆相で入射してしまうという点が問題となっている。本実施形態ではこの点に着目し、外乱磁界が各磁界検出素子１１５、１１６に逆相に入射しないように、１８０°の位相差を各磁界検出素子１１５、１１６の距離でつくることにより、磁界検出方向の向きを変えずに、外乱磁界を各磁界検出素子１１５、１１６に同相で入射させる構成になっている。

これにより、各磁界検出素子１１５、１１６の検出信号において進角と遅角とが反対のタイミングとなる関係を構築することができる。よって、Ａ位置の検出信号が外乱磁界により増加あるいは減少しても、Ｂ位置の検出信号が減少あるいは増加するので、各検出信号の差動が演算されることにより、ノイズの成分を小さくすることができる。したがって、信号処理部１１２によって得られる位置信号における外乱磁界の影響を低減することができる。

ところで、Ａ位置とＢ位置との位相差を１８０°に設定することが最良の配置関係ではあるが、図１５に示されるように、Ａ位置とＢ位置との位相差が０°あるいは３６０°以外であれば、位置の出力誤差は小さくなる。したがって、移動方向における第１磁界検出素子１１５の幅中心１２０から第２磁界検出素子１１６の幅中心１２１までの距離θは、０＜θ＜３６０°の条件を満たすように設定されていても良い。

また、各磁界検出素子１１５、１１６としてホール素子を採用する場合、磁界検出方向はホール素子に流れる電流の方向を基準に設定される。例えば、ホール素子に発生する起電力が最大となる磁界の方向が磁界検出方向に設定される。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態に係る検出体４００は、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品である。具体的には、検出体４００は、図２１及び図２２に示された車両のシフトバイワイヤシステム５００に適用される。

シフトバイワイヤシステム５００では、ＳｈＢＷＥＣＵ５０１が車両のシフター５０２の情報を取得してアクチュエータ５０３を制御する。アクチュエータ５０３には扇形状のディテント５０４が固定されている。ディテント５０４にはマニュアルバルブ５０５及びパーキングロッド５０６が固定されている。マニュアルバルブ５０５はトランスミッション５０７に接続されている。パーキングロッド５０６は、パーキング機構部５０８に接続されている。そして、センサ１００は、例えば、ディテント５０４の位置やマニュアルバルブ５０５の位置を検出するために用いられる。

なお、シフトバイワイヤシステム５００では、モータ・エンコーダ５０９、ＴＣＵ５１０、ソレノイド５１１、ポンプ５１２等が備えられている。ＳｈＢＷＥＣＵ５０１は、センサ１００から位置を示すレンジ情報を取得し、モータ・エンコーダ５０９及びＴＣＵ５１０を制御する。ＴＣＵ５１０は、トランスミッションコントローラであり、ソレノイド５１１を制御する。

センサ１００がディテント５０４の位置を検出する場合、図２３に示されるように、ディテント５０４が検出体４００となる。よって、ディテント５０４には各磁極４０１、４０２がレイアウトされた磁石４０３が固定されている。検出体４００がディテント５０４に固定されていても良い。図２４に示されるように、センサ１００はディテント５０４の磁石４０３に対向するようにハウジング５１３に固定されている。これにより、ディテント５０４がアクチュエータ５０３によって回転させられた際に、センサ１００はディテント５０４の回転位置を検出する。

センサ１００がマニュアルバルブ５０５の位置を検出する場合、図２５に示されるように、検出体４００はマニュアルバルブ５０５に固定される。検出体４００には各磁極４０１、４０２がレイアウトされた磁石４０４が固定されている。また、図２６に示されるように、センサ１００は検出体４００の磁石４０４に対向するようにハウジング５１３に固定されている。これにより、ディテント５０４を介してマニュアルバルブ５０５が移動した際に、センサ１００はマニュアルバルブ５０５の位置を検出する。図２２は、マニュアルバルブ５０５の位置を検出する構成が示されていると言える。

シフトポジションが操作された場合、センサ１００によってディテント５０４やマニュアルバルブ５０５の位置を検出することで、シフトポジションの位置を検出することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたセンサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、センサ１００の用途は車両用に限られず、可動部品の位置を検出するものとして産業用ロボットや製造設備等にも広く利用できる。また、センサ１００は冗長機能を備えていなくても良い。この場合、リード１０７〜１１０は３本である。

１００ リニアポジションセンサ
１１２ 信号処理部
１１５ 第１磁界検出素子
１１６ 第２磁界検出素子
４００ 検出体
４０１ 第１磁極
４０２ 第２磁極

Claims (4)

1. 第１磁極（４０１）と第２磁極（４０２）とが交互に設けられた検出体（４００）の移動方向における位置を検出するリニアポジションセンサであって、
   前記検出体の移動に伴って、前記第１磁極及び前記第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、第１磁界検出方向の磁界の大きさを第１検出信号として取得する第１磁界検出素子（１１５）と、
   前記移動方向において前記第１磁界検出素子から離れて配置され、前記検出体の移動に伴って、前記第１磁極及び前記第２磁極から受ける磁界の変化に基づいて、前記第１磁界検出方向と同じ方向の第２磁界検出方向の磁界の大きさを第２検出信号として取得する第２磁界検出素子（１１６）と、
   前記第１検出信号及び前記第２検出信号を入力し、前記第１検出信号及び前記第２検出信号の差動を演算することで正弦関数を示す正弦信号及び余弦関数を示す余弦信号を取得し、前記正弦信号及び前記余弦信号に基づいて逆正接関数を示すと共に前記検出体の移動量に応じた逆正接信号を生成し、前記逆正接信号を前記検出体の位置を示す位置信号として取得する信号処理部（１１２）と、
   を含んでいるリニアポジションセンサ。
2. 前記第１磁極と前記第２磁極との配列の１周期を３６０°と定義すると、
   前記移動方向における前記第１磁界検出素子の幅中心（１２０）から前記第２磁界検出素子の幅中心（１２１）までの距離θは、０＜θ＜３６０°の条件を満たすように設定されている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
3. 前記第１磁極と前記第２磁極との配列の１周期を３６０°と定義すると、
   前記移動方向における前記第１磁界検出素子の幅中心（１２０）から前記第２磁界検出素子の幅中心（１２１）までの距離θは、１８０°に設定されている請求項１に記載のリニアポジションセンサ。
4. 前記検出体は、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品である請求項１ないし３のいずれか１つに記載のリニアポジションセンサ。

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