JPH09292402A

JPH09292402A - 回転速度センサ

Info

Publication number: JPH09292402A
Application number: JP10817996A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Morimoto; 泰生森本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は磁気抵抗素子を用いた回転速度セン
サに関し、磁石と磁気抵抗素子との相対的な変位に対し
て、出力信号が低下するのを適切に防止し得る回転速度
センサを提供することを目的とする。【解決手段】マグネットロータ２４は、周方向所定の
角度毎に分極方向が反転するように着磁されている。Ｇ
ＭＲ素子３６及び３８はマグネットロータ２４を軸方向
両側から挟むように設けられている。マグネッロータ２
４が回転すると、ＧＭＲ素子３６及び３８に作用する磁
界が周期的に変化する。マグネットロータ２４が軸方向
に変位すると、ＧＭＲ素子の一方の抵抗値変化量は減少
し、他方の抵抗値は増加するため、直列抵抗値をとるこ
とにより抵抗値の増減は相殺される。従って、かかる変
位に起因して出力信号の振幅が減少することが防止され
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、回転速度センサに
係わり、特に、磁気抵抗素子を備えた回転速度センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の車軸等の回転体の回転速度を検出
する回転速度センサとして、回転体の回転に応じた磁界
の変化を検出し、かかる変化の回数を計数することこと
により、回転体の回転速度を測定する磁気式回転速度セ
ンサが知られている。かかる磁界の変化を検出する方式
として、従来より、コイルに生ずる誘起電圧を用いる電
磁ピックアップ方式が広く用いられている。しかしなが
ら、誘起電圧の大きさは、磁界の変化速度に比例して変
化する。このため、電磁ピックアップ方式によれば、回
転体の回転速度が低い場合には、十分な振幅で変化する
出力信号を得ることができず、従って、回転体の回転に
応じた出力信号の変化を正確に検出することができな
い。つまり、従来の電磁ピックアップ方式における回転
速度の検出方法では、得られた出力信号と、予め所定の
大きさに設定されたしきい値とを比較して、出力信号を
パルス信号に変換し、予め設定された所定時間内に演算
回路に入力されるパルス信号の数を検出することにより
回転速度を検出している。この検出方法において、しき
い値の大きさを比較的小さな値に設定すると、出力信号
に含まれる電気ノイズを回転体の回転に起因する出力信
号と誤認してしまうことがある。かかる誤認を防止する
ため、しきい値はある程度の大きさに設定される。この
場合、回転体の回転速度が低い場合には、上述の理由に
より、回転体の回転速度を正確に検出することができな
いのである。このように、電磁ピックアップ方式は、低
回転速度領域において測定精度が劣化するという問題を
有している。

【０００３】かかる問題を解決するため、近年、磁界の
変化を検出する手段として磁気抵抗素子が用いられるよ
うになっている。磁気抵抗素子は作用する磁界の大きさ
に応じて抵抗値が変化する性質を有している。このた
め、磁気抵抗素子を用いた回転速度センサにおいては、
磁界の変化速度にかかわらず一定の出力が得られ、従っ
て、回転体の回転速度にかかわらず、高精度な回転速度
測定が実現される。例えば特開平２−２２５１０号に開
示される回転速度センサは、軸方向に分極するように着
磁されたロータと、ロータと軸方向に対向し、ロータの
発する磁界が作用するように配設された磁気抵抗素子と
を備えている。ロータは周方向所定の角度毎に分極方向
が反転するように着磁されている。従って、磁気抵抗素
子に作用する磁界の大きさは、ロータの回転角に対して
前記所定の角度を周期として変化し、かかる磁界の大き
さの変化に応じて、磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。
上記従来の回転速度センサにおいては、かかる抵抗値の
変化を検出し、その変化の回数を計数することにより、
ロータの回転速度を測定している。

【０００４】ところで、磁石により生ずる磁界の大きさ
は、磁石からの距離の増加に応じて減少する。従って、
センサの取り付け誤差等により、磁石と磁気抵抗素子と
の距離が増大すると、磁気抵抗素子の抵抗値変化量が減
少する。この場合、センサの出力信号の振幅が減少し、
回転体の回転に応じた出力信号の変化を正確に検出する
ことができなくなることがある。これに対して、上記従
来の回転速度センサにおいては、磁気抵抗素子が、ロー
タと軸方向に対向するように、全周にわたって配置され
ている。このため、ロータに傾きが生じた場合、磁石と
磁気抵抗素子との距離が増加する部位と減少する部位と
が生じ、磁石と磁気抵抗素子との平均的な距離は一定に
保たれる。従って、ロータに傾きが生じても、磁気抵抗
素子全体の抵抗値変化量はロータの傾きによっては変化
せず、従って、出力信号の振幅も変化しない。このよう
に、上記従来の回転速度センサによれば、ロータに傾き
が生じた場合に、出力信号の振幅が減少することが防止
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如く、上記従来の磁気式位置センサにおいては、磁気抵
抗素子がロータの着磁面と対向するように配置されてい
る。このため、ロータが軸方向に変位すると磁気抵抗素
子と磁石との距離は全体的に変化する。従って、ロータ
に、磁石と磁気抵抗素子との距離が増加するような軸方
向の変位が生ずると、磁気抵抗素子の抵抗値変化量が減
少し、十分な振幅の出力信号が得られなくなることがあ
る。この点、上記従来の磁気式回転速度センサは、ロー
タの変位に起因する出力信号の振幅の減少を防止する上
で最適なものではなかったことになる。

【０００６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ロータの位置ずれに起因する出力信号の振幅の
減少を適切に抑制することができ、これにより、測定精
度の劣化を防止し得る回転速度センサを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、回転体と共に回転する磁石と、該磁石
に対向する磁気検出体とを備える回転速度センサにおい
て、前記磁気検出体を、前記磁石の回転軌跡がその軸方
向に変位した場合に、前記磁石により生ずる磁界の大き
さが減少する部位と、前記磁石により生ずる磁界の大き
さが増加する部位との双方に配置すると共に、前記２つ
の磁気検出体の検出値に基づいて、前記回転体の回転速
度を検出する回転速度検出手段を設けた回転速度センサ
により達成される。

【０００８】本発明において、磁気検出体は、磁石の回
転軌跡がその軸方向に変位した場合に、磁石により生ず
る磁界の大きさが減少する部位と、磁石により生ずる磁
界の大きさが増加する部位との双方に配置される。従っ
て、磁石の回転軌跡がその軸方向に変位すると、前記２
つの磁気検出体のうちのいずれか一方に作用する磁界の
大きさは増加し、他方に作用する磁界の大きさは減少す
る。従って、磁石の回転軌跡が軸方向に変位すると、前
記２つの磁気検出体のうちのいずれか一方の検出値は増
加し、他方の検出値は減少する。回転速度検出手段は、
前記２つの磁気検出体の検出値に基づいて、回転体の回
転速度を検出する。これにより、磁石の回転軌跡に軸方
向の変位が生じた場合に、検出値が減少することが防止
される。

【０００９】また、上記の目的は、請求項２に記載する
如く、回転体と共に回転する磁石と、該磁石に対向する
磁気検出体とを備える回転速度センサにおいて、前記磁
気検出体を、前記磁石の回転軌跡がその径方向に変位し
た場合に、前記磁石により生ずる磁界の大きさが減少す
る部位と、前記磁石により生ずる磁界の大きさが増加す
る部位との双方に配置すると共に、前記２つの磁気検出
体の検出値に基づいて、前記回転体の回転速度を検出す
る回転速度検出手段を設けた回転速度センサにより達成
される。

【００１０】本発明において、磁気検出体は、磁石の回
転軌跡がその径方向に変位した場合に、磁石により生ず
る磁界の大きさが減少する部位と、磁石により生ずる磁
界の大きさが増加する部位との双方に配置される。従っ
て、磁石の回転軌跡がその径方向に変位すると、前記２
つの磁気検出体のうちのいずれか一方に作用する磁界の
大きさは増加し、他方に作用する磁界の大きさは減少す
る。従って、磁石の回転軌跡が径方向に変位すると、前
記２つの磁気検出体のうちのいずれか一方の検出値は増
加し、他方の検出値は減少する。回転速度検出手段は、
前記２つの磁気検出体の検出値に基づいて、回転体の回
転速度を検出する。これにより、磁石の回転軌跡に径方
向の変位が生じた場合に、検出値が減少することが防止
される。

【００１１】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、請求項１又は２記載の回転速度センサにおいて、
前記回転速度検出手段は、前記２つの磁気検出体の検出
値の和に基づいて、回転体の回転速度を検出する回転速
度センサによっても達成される。

【００１２】本発明において、回転速度検出手段は、前
記２つの磁気検出体の検出値との和に基づいて、回転体
の回転速度を検出する。上述の如く、磁石の回転軌跡
に、その軸方向または径方向の変位が生じた場合、前記
２つの磁気検出体のいずれか一方の検出値は増加し、他
方の検出値は減少する。従って、前記２つの磁気検出体
の検出値との和をとることにより、検出値が減少するこ
とが防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
回転速度センサ１０が組み込まれた、アクスル２０の断
面図を示す。図１に示す如く、回転部材１００は、円盤
状のアクスルハブ１０２と略円柱状の軸部１０４とを備
えている。アクスルハブ１０２は回転部材１００の一端
部（図１における左端部）に設けられており、ホイール
１０６の固定に用いるハブボルト１０８を備えている。
軸部１０４には、アクスルハブ１０２との隣接部から他
端部（図１における右端部）に向けて、順に、大径部１
１０、中径部１１２、小径部１１４が設けられている。
軸部１０４の大径部１０４と中径部１１２との接続部位
には、円弧状の断面形状を有する摺動面１１５が形成さ
れている。また、小径部１１４の外周面には、摺動部材
１１６が嵌着されている。

【００１４】摺動部材１１６は略円筒状の部材であり、
その外周面には、外径が回転部材１００の軸部１０４の
中径部１１２とほぼ等しくなるように形成された小径部
１１８と、外径が小径部１１８よりも大きく形成された
大径部１２０とが設けられている。摺動部材１１６の小
径部１１８と大径部１２０との境界部には、円弧状の断
面形状を有する摺動面１２２が形成されている。摺動面
１２２は、軸部１０４の摺動面１１５と軸方向に対向す
るように設けられている。

【００１５】軸部１０４の摺動面１１５の外周部、及
び、摺動部材１１６の摺動面１２２の外周部には、それ
ぞれ、ベアリング１２４のボール１２６及び１２８が全
周にわたって配設されている。ボール１２６及び１２８
はそれぞれ、摺動面１１５及び１２２と転がり可能に係
合している。

【００１６】回転部材１００の軸部１０４の外周部に
は、ベアリング１２４のアウタレース１３０が配設され
ている。アウタレース１３０は略円筒状の部材であり、
その内周面には、円弧状の断面形状を有する摺動面１３
２及び１３４が形成されている。摺動面１３２は、軸部
１０４の摺動面１１５とボール１２６を挟んで対向する
ように設けられている。また、摺動面１３４は、摺動部
材１１６の摺動面１２２とボール１２８を挟んで対向す
るように設けられている。ボール１２６及び１２８はそ
れぞれ、摺動面１３２及び１３４と転がり可能に係合し
ている。

【００１７】軸部１０４の小径部１１４の端部（図１に
おける右端部）の外周面には固定部材１３６が螺着され
ている。固定部材１３６は略円筒状の部材であり、一端
部（図１における左端部）に円盤状のフランジ部１３８
を備えている。固定部材１３６は、そのフランジ部１３
８が、摺動部材１１６をボール１２８に向けて軸方向に
押圧するように締着されている。このため、ボール１２
８は摺動面１２２により摺動面１３４に向けて押圧さ
れ、更に、ボール１２６は摺動面１３２により摺動面１
１５に向けて押圧されている。これにより、ベアリング
１２４の摺動面を構成する摺動面１１５、１２２、１３
２、及び１３４には所定の予圧が付与されている。

【００１８】軸部１０４の大径部１１０の外周面と、ア
ウタレース１３０のアクスルハブ１０２側端部の内周面
との間には、環状のオイルシール１４０が圧入されてい
る。また、アウタレース１３０の他端部（図１における
右端部）には、キャップ１４２が配設されている。キャ
ップ１４２は一端（図１における右端）が閉じた略円筒
状の樹脂性部材であり、その開放側端部が、アウタレー
ス１３０の内周面に嵌合されている。オイルシール１４
０及びキャップ１４２により、ベアリング１２４の摺動
面に塵や水等が侵入することが防止されている。

【００１９】上記したアクスル１０の構成において、回
転部材１００の軸部１０４と、摺動部材１１６とは、ベ
アリング１２４のインナレースを構成する。回転部材１
００、摺動部材１１６、固定部材１３６、及び、ホイー
ル１０６は一体となって、ベアリング１２４により、軸
周りに回転可能に支持される。

【００２０】アクスル２０の一端部（図１における右端
部）には、本発明の一実施例である回転速度センサ１０
が設けられている。回転速度センサ１０により、上記し
た回転部材１００の回転速度が検出される。以下、回転
速度センサ１０の構成について、図１と共に、図２〜図
４を参照して説明する。

【００２１】回転速度センサ１０は、マグネットロータ
２４と、磁気検出部２６とから構成されている。マグネ
ットロータ２４は、後述する如く、環状の透磁性部材に
着磁することにより形成されている。マグネットロータ
２４はロータ１４３を介して、回転部材１００に連結さ
れている。ロータ１４３は略円筒状の部材であり、その
一端部（図１における左端部）には他部位に比して大径
に形成された大径部が設けられている。ロータ２２の大
径部の内周面は、摺動部材１１６の大径部１２０の外周
面に嵌着されている。そして、ロータ１４３の他端部
（図１における右端部）の外周面に、マグネットロータ
２４が固定されており、これにより、マグネットロータ
２４は回転部材１００と一体となって回転する。

【００２２】マグネットロータ２４のの外周部近傍に
は、磁気検出部２６が配設されている。磁気検出部２６
はＵ字型の断面形状を有する樹脂性部材であり、マグネ
ットロータ２４を軸方向両側から挟むように配設されて
いる。なお、キャップ１４２の、磁気検出部２６配設部
位近傍の部位には、周方向に延びる開口が設けられてい
る。かかる開口を介して磁気検出部２６を挿入すること
により、キャップ１４２を装着した状態で、磁気検出部
２６を組み付けることができる。磁気検出部２６の、マ
グネットロータ２４を隔てて互いに対向する部位にはそ
れぞれ、第１検出素子２８及び第２検出素子３０が埋設
されている。

【００２３】図２は、回転速度センサ１０の斜視図であ
る。また、図３は、回転速度センサ１０を軸方向から見
た際の図である。更に、図４は回転速度センサ１０の、
第１検出素子２８、及び第２検出素子３０の配設部位を
拡大して示す図である。なお、図４には、マグネットロ
ータ２４が発生する磁界を点線で併示している。

【００２４】マグネットロータ２４は環状の磁性部材に
着磁することにより形成されている。図２〜図４に示す
如く、マグネットロータ２４は軸方向に分極されてお
り、この分極方向が周方向に所定の角度（図３に示す角
度α）毎に反転するように着磁されている。なお、マグ
ネットロータ２４の軸方向両側の各面を、以下、着磁面
と称する。

【００２５】第１検出素子２８、及び、第２検出素子３
０はそれぞれ、基板３２及び３４、基板３２及び３４上
にそれぞれ薄膜状に形成された巨大磁気抵抗素子（以
下、ＧＭＲ素子と称す）３６及び３８、及び、ＧＭＲ素
子３６及び３８のそれぞれの両端に接続された電極４
０、４２、及び４４、４６を備えている。ＧＭＲ素子３
６及び３８は互いに同一の形状を有する帯状のパターン
に形成されている。電極４０と電極４４とは配線部材４
８により接続されている。従って、ＧＭＲ素子３６とＧ
ＭＲ素子３８とは直列接続されることになる。電極４２
及び４４は、キャップ１４２の図１中右側端面に設けら
れたコネクタ１４４に接続されている。従って、コネク
タ１４４を介してＧＭＲ素子３６及び３８の直列抵抗値
を検出することができる。また、第１検出素子２８及び
第２検出素子３０は、マグネットロータ２４の着磁面に
対して垂直となると共に、互いに同一平面状に位置する
ように、かつ、ＧＭＲ素子３６及び３８とマグネットロ
ータ２４の各着磁面との距離が互いに等しくなるように
配設されている。

【００２６】図４に点線で示す如く、マグネットロータ
２４は、マグネットロータ２４の各着磁面のＮ極から出
て、隣接するＳ極に入るような磁界を発生させる。従っ
て、図４に示す如く、第１検出素子２８及び第２検出素
子３０が、マグネットロータ２４の各着磁面のＮ・Ｓ極
の境界部と対向する状態では、磁界は第１ＧＭＲ素子３
６及び第２ＧＭＲ素子３８の膜に対して略垂直に作用す
る。一方、マグネットロータ２４が、図４に点線で示す
状態からα／２回転した状態では、第１検出素子２８及
び第２検出素子３０が、Ｎ又はＳ極の中央部と対向す
る。この状態では、磁界は、第１ＧＭＲ素子３６及び第
２ＧＭＲ素子３８の膜に対して略平行に作用する。

【００２７】次に、図５を参照して、ＧＭＲ素子３６、
３８の磁気抵抗特性について説明する。図５はＧＭＲ素
子３６、３８に作用する膜に平行な方向の磁界Ｈと、Ｇ
ＭＲ素子３６、３８の単位面積当たりの抵抗値との関係
を示す。図５に示す如く、ＧＭＲ素子３６、３８は、膜
に対して平行に作用する磁界Ｈの増大に応じて抵抗値が
減少し、磁界Ｈが飽和磁界Ｈs 以上になると、抵抗値が
飽和抵抗値Ｒs となるような性質を備えている。

【００２８】後述する如く、ＧＭＲ素子３６、３８は強
磁性層と非磁性層とが交互に成膜された人工格子膜によ
り形成されている。これにより、ＧＭＲ素子３６、３８
の磁気抵抗特性は、従来の磁気式回転速度センサに用い
られている、半導体や強磁性体の磁気抵抗効果を用いた
通常の磁気抵抗素子に対して大幅に向上されている。例
えば、ＧＭＲ素子３６、３８の、磁界が作用しない状態
での抵抗値Ｒ0 と、飽和抵抗値Ｒs との比は、従来の磁
気抵抗素子の場合の１０倍以上の値となっている。図５
からわかるように、ＧＭＲ素子１６の抵抗は磁界Ｈの大
きさのみに依存し、膜に平行な方向内での磁界Ｈの向き
には依存しない。なお、ＧＭＲ素子３６、３８の膜に対
して垂直に作用する磁界に対しては、ＧＭＲ素子３６、
３８の抵抗値はほとんど変化を示さない。従って、ＧＭ
Ｒ素子３６、３８は、作用する磁界の、膜に対して平行
な方向の成分の大きさに応じて、抵抗値が変化すること
になる。

【００２９】上述の如く、第１検出素子２８及び第２検
出素子３０が、マグネットロータ２４の各着磁面のＮ極
とＳ極の境界部と対向する状態では、磁界はＧＭＲ素子
３６及び３８の膜に対して略垂直に作用する。従って、
この状態では、ＧＭＲ素子３６、３８の抵抗値は、磁界
が作用しない状態（以下、通常状態と称す）の値から殆
ど変化していない。この状態から、マグネットロータ２
４がα／２回転すると、第１検出素子２８及び第２検出
素子３０が、Ｎ又はＳ極の中央部と対向する状態とな
る。この状態では、磁界は、ＧＭＲ素子３６及び３８の
膜に対してほぼ平行に作用する。従って、この状態で
は、ＧＭＲ素子３６、３８の抵抗値は、通常状態での値
に対して減少されている。このように、マグネットロー
タ２４が２／α回転する毎に、ＧＭＲ素子３６、３８の
抵抗値が減少された状態と、減少されない状態とが交互
に生ずる。従って、マグネットロータ２４が回転する
と、ＧＭＲ素子３６、３８の抵抗値はマグネットロータ
２４の回転角に対して、周期αで変化することになる。

【００３０】なお、上述の如く、第１検出素子２８及び
第２検出素子３０は、互いに同一平面状に位置するよう
に、かつ、ＧＭＲ素子３６及び３８とマグネットロータ
２４との距離が互いに等しくなるように配設されてい
る。このため、ＧＭＲ素子３６及び３８には常に互いに
等しい大きさの磁界が作用し、従って、ＧＭＲ素子３６
及び３８の抵抗値は常に互いに等しい。従って、ＧＭＲ
素子３６及び３８の抵抗値は、マグネットロータ２４の
回転に対して同一の変化を示すことになる。

【００３１】図６はマグネットロータ２４の回転角に対
するＧＭＲ素子３６、３８の抵抗値変化を示す。上述の
如く、ＧＭＲ素子３６及び３８の抵抗値は、マグネット
ロータ２４の回転角に対して周期αで増減を繰り返す。
かかる抵抗値の増減を検出し、単位時間当たりの増減の
回数を計数することにより、マグネットロータ２４の回
転速度、即ち、回転部材１００の回転速度を検出するこ
とができる。

【００３２】図７は、ＧＭＲ素子３６、３８の抵抗値を
電圧信号に変換する回路の一例を示す。図７に示す如
く、電極４２はコンデンサ２５０を介して、ＯＰアンプ
２５２の反転入力端子２５２ａに接続されている。電極
４２とコンデンサ２５０の間の部位には定電流源２５４
により一定の負の電流−Ｉが供給されている。電極４４
は接地されている。また、定電圧源２５６と接地面との
間には抵抗体２５８及び２６０が直列に接続されてお
り、抵抗体２５８及び２６０の接続部位はＯＰアンプ２
５２の非反転入力端子２５２ｂに接続されている。

【００３３】かかる構成によれば、ＧＭＲ素子３６及び
３８の抵抗値をそれぞれ、Ｒ１、Ｒ２とすると、電極４
２には、ＧＭＲ素子３６及び３８の直列抵抗値Ｒ１＋Ｒ
２に応じた負の電位Ｖe ＝−Ｉ・（Ｒ１＋Ｒ２）が生ず
る。従って、マグネットロータ２４の回転に伴ってＲ１
及びＲ２が増減すると、それに応じてＶが増減し、コン
デンサ２５０により直流成分か除去されてＯＰアンプ２
５２の反転入力２５２ａに入力される。また、非反転入
力端子２５２ｂには、定電圧源２５６の発する電圧が抵
抗２５８及び２６０により分圧された電圧が入力され
る。従って、ＯＰアンプ２５２の出力端子２５２ｃに
は、ＧＭＲ素子３６及び３８の抵抗値の変化に応じて変
化する電圧信号Ｖが出力される。そして、電圧信号Ｖを
２値化回路２６０を用いてパルス信号に変換し、そのパ
ルス数Ｎを計数回路２６２により計数することにより、
マグネットロータ２４の回転速度を計測することができ
る。この場合、電圧信号Ｖの平均レベルは抵抗体２５８
及び２６０の抵抗値を調整して分圧比を変えることによ
り調整することができる。これにより、２値化回路２６
０及び計数回路２６２に適したレベルの電圧信号Ｖを得
ることができる。

【００３４】なお、ＧＭＲ素子３６及び３８の抵抗値の
変化量は、膜に水平方向に作用する磁界の大きさに依存
し、磁界の変化速度には依存しない。このため、ＧＭＲ
素子３６及び３８の抵抗値は、マグネットロータ２４の
回転速度にかかわらず一定の増減量で変化し、従って、
一定の振幅の出力信号が得られることになる。このよう
に、本実施例の回転速度センサにおいては、マグネット
ロータ２４により生ずる磁界を検出する手段としてＧＭ
Ｒ素子３６及び３８を用いることにより、低速領域にお
いても測定精度が劣化することのない回転速度計測を行
うことが可能とされている。以下、図８を参照して、Ｇ
ＭＲ素子３６、３８の基板３２、３４への形成方法を説
明する。

【００３５】図８は、ＧＭＲ素子３６、３８の形成手順
を示す。先ず、工程２００において、基板３２、３４が
超音波洗浄などにより洗浄された後、基板３２、３４が
スパッタリング装置が真空チャンバ内に設置され、工程
２０２において、スパッタクリーニングにより洗浄され
る。次に、工程２０４において、基板３２、３４に厚み
が約５ｎｍのＮｉＦｅ等のバッファ層がスパッタリング
により成膜された後、工程２０６において、磁性人工格
子層が形成される。磁性人工格子層は、強磁性層である
厚みが約１ｎｍのＣｏ層と、非磁性体である厚みが約１
〜２ｎｍのＣｕ層とを交互に１０〜３０層程度、スパッ
タリングにより成膜することによって形成される。な
お、人工格子層の強磁性層／非磁性層の材料の組み合わ
せとして、上述のＣｏ／Ｃｕの他に、ＣｏＦｅ／Ｃｕ、
ＮｉＦｅＣｏ／Ｃｕ、ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃ
ｏ／Ａｇ等の組み合わせを用いることができる。

【００３６】工程２０６において人工格子層が形成され
た後、工程２０８において、人工格子層の上にＳｉＮ
ｘ、ＳｉＯ２等の保護膜が形成される。次に、工程２１
０において、人工格子層が、上述の如き帯状のパターン
に形成される。このパターニングは、人工格子層にレジ
ストを塗布し、所要のパターンで露光・現像した後、人
工格子層をエッチングすることにより行われる。

【００３７】工程２１０において人工格子層のパターニ
ングが行われた後、工程２１２において、ＳｉＮｘ、Ｓ
ｉＯ２等の保護膜が形成される。次に、工程２１４にお
いて、電極用のコンタクトホールがエッチングにより形
成される。そして、工程２１６において、電極材料であ
るＡｌ膜が蒸着された後、工程２１８においてエッチン
グにより電極４０、４２、４４、４６が形成されて、基
板３２、３４へのＧＭＲ素子３６、３８の形成が終了さ
れる。

【００３８】ところで、マグネットロータ２４が発生す
る磁界の大きさは、マグネットロータ２４からの距離が
増大するのに応じて減少する。また、ＧＭＲ素子３６及
び３８に作用する磁界が大きくなるほど、その抵抗値変
化量は増加する。従って、回転速度センサ１０の組み付
け誤差等により、マグネットロータ２４と第１検出素子
２８及び第２検出素子３０との相対位置が、正規の状態
から軸方向にずれた場合、第１検出素子２８及び第２検
出素子３０のうちのマグネットロータ２４から遠ざかる
方のＧＭＲ素子３６又は３８の抵抗値変化量は減少する
ことになる。

【００３９】図９は、マグネットロータ２４が、第１検
出素子２８に接近するように軸方向に相対的に変位した
状態を示す。ただし、図９には、マグネットロータ２４
の正規の状態を破線で示している。また、図１０には、
図９に示す状態において、マグネットロータ２４が回転
した場合に、ＧＭＲ素子３６及び３８のそれぞれに対向
するマグネットロータ２４の極の変化、及び、それぞれ
の抵抗値Ｒ１及びＲ２の変化を示す。

【００４０】図９に示す状態では、マグネットロータ２
４は正規の状態よりも第１検出素子２８に接近する一
方、第２検出素子３０から遠ざかっている。このため、
図１０に示す如く、マグネットロータ２４のＮ極又はＳ
極と対向した際の、ＧＭＲ素子３６の抵抗値Ｒ１の、通
常状態での抵抗値Ｒs からの減少量は正規の状態におけ
る値よりも増大し、ＧＭＲ素子３８の抵抗値Ｒ２の、Ｒ
s から減少量は正規の状態における値よりも減少してい
る。これにより、ＧＭＲ素子３６及び３８の直列抵抗値
Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２の変化の振幅が、正規の状態における振
幅よりも減少されることが防止されている。

【００４１】また、図１１に示す如く、マグネットロー
タ２４が、図９に示す状態とは逆に、第２検出素子３０
に接近するように軸方向に相対的に変位した状態では、
マグネットロータ２４は正規の状態よりも第２検出素子
３０に接近する一方、第１検出素子２８から遠ざかって
いる。従って、ＧＭＲ素子３６の抵抗値Ｒ１の変化量は
正規の状態よりも減少し、ＧＭＲ素子３８の抵抗値Ｒ２
の変化量は正規の状態よりも増加する。従って、図１１
に示す状態においても、ＧＭＲ素子３６及び３８の直列
抵抗値Ｒ＝Ｒ１＋Ｒ２の変化の振幅が、正規の状態にお
ける振幅よりも減少されることが防止されている。

【００４２】本実施例の回転速度センサ１０において
は、マグネットロータ２４と、第１検出素子２８及び第
２検出素子３０との間に相対的な軸方向の変位が生じて
も、ＧＭＲ素子３６及び３８の直列抵抗値Ｒは、正規の
状態における値からほとんど変化しない。従って、図７
に示す如き回路を用いて、Ｒを電圧に変換することによ
り、上述の如き、軸方向の変位に起因して、出力信号の
振幅が変化するのを防止することができる。従って、本
実施例の回転速度センサ１０においては、かかる軸方向
の変位に起因して出力信号の振幅が減少し、出力信号の
変化の検出が困難になるのを防止することができる。こ
れにより、回転速度センサ１０において、マグネットロ
ータ２４と、第１検出素子２８及び第２検出素子３０と
の間に相対的な軸方向の変位が生じた場合に、測定精度
が劣化することが防止されている。

【００４３】また、本実施例は、ＧＭＲ素子を上述の如
く構成したので、図１０に示すしきい値の設定が容易に
できるという効果を奏するものである。つまり、従来の
センサにおいては、出力信号に含まれる電気ノイズによ
る影響を防止するため、及び、組付誤差による出力信号
の振幅の低下による影響を防止するため、ある決められ
た範囲にしか設定することができず、この範囲から逸脱
すると、センサの検出精度に問題が生ずるものであっ
た。これに対して、本実施例においては、上述の理由に
より、出力信号の振幅の低下による影響を考慮すること
が不要であり、出力信号に重畳する電気ノイズの影響の
みを考慮すればよいので、しきい値の設定が容易に行え
ることになる。

【００４４】なお、上記実施例においては、ＧＭＲ素子
３６及び３８の直列抵抗値Ｒを検出し、直列抵抗値Ｒに
基づいて、マグネットロータ２４の回転速度を検出する
こととしているが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ＧＭＲ素子３６の抵抗値Ｒ１及びＧＭＲ素子３８
の抵抗値Ｒ２をそれぞれ検出し、Ｒ１及びＲ２の平均値
に基づいてマグネットロータ２４の回転速度を検出する
こととしてもよい。

【００４５】また、上述の如く、マグネットロータ２４
に軸方向の変位が生じた場合、マグネットロータ２４の
回転に伴うＲ１及びＲ２の変化量のうちいずれか一方は
増加する。即ち、上述の如き軸方向の変位が生じた場
合、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方の変化量は、正規の状
態よりも増加した状態に維持されている。従って、Ｒ１
及び２をそれぞれ検出し、Ｒ１及びＲ２のうち、マグネ
ットロータ２４の回転に伴う変動量の大きい方、すなわ
ち、最低値の小さい方の抵抗値に基づいてマグネットロ
ータ２４の回転速度を検出することとしてもよい。

【００４６】また、上述の如く、マグネットロータ２４
は、マグネットロータ２４の着磁面のＮ極から出て、隣
接するＳ極に入るような磁界を発生させる。従って、こ
の磁界は、マグネットロータ２４の軸方向の成分と共
に、マグネットロータ２４の周方向の成分を有すること
になる。上記実施例においては、第１検出素子２８及び
第２検出素子３０をマグネットロータ２４の着磁面に対
して垂直に配置することにより、マグネットロータ２４
の軸方向の磁界を検出することとしている。しかしなが
ら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１検出
素子２８及び第２検出素子３０を、マグネットロータ２
４の各着磁面に対して平行となるように配設し、マグネ
ットロータ２４の周方向の磁界を検出することとしても
よい。

【００４７】また、上記実施例においては、マグネット
ロータ２４の径方向の幅を、ＧＭＲ素子３６及び３８の
長さに対して十分大きく設ければ、マグネットロータ２
４と第１検出素子２８及び第２検出素子３０との間に相
対的な径方向の変位が生じても、ＧＭＲ素子３６及び３
８に作用する磁界が変化することはない。従って、上記
実施例において、マグネットロータ２４及びＧＭＲ素子
３６及び３８の寸法を適切に設けることにより、上述の
如き径方向の変位に対しても出力信号の振幅が変化する
ことのない回転速度センサ１０を実現することができ
る。

【００４８】更に、上記実施例においては、ＧＭＲ素子
３６及び３８がマグネットロータ２４の着磁面を軸方向
に挟むように配置されていることにより、マグネットロ
ータ２４に相対的な傾きが生じた場合には、一方のＧＭ
Ｒ素子はマグネットロータ２４に接近し、他方のＧＭＲ
素子はマグネットロータ２４から遠ざかることになる。
従って、上記実施例の回転速度センサ１０によれば、マ
グネットロータ２４に相対的な傾きが生じた場合に、出
力信号の振幅の減少に起因して測定精度が劣化すること
が防止されている。

【００４９】次に、図１３を参照して、本発明の第２実
施例である回転速度センサ５０について説明する。図１
３は、回転速度センサ５０の構成図である。なお、図１
３において、図２と同様の構成部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。図１３に示す如く、検出素子
５２はコの字型の基板５３により構成されている。検出
素子は、基板５３がマグネットロータ２４の外周縁部を
軸方向両側から跨ぐように、かつ、マグネットロータ２
４の径方向に向くように配設されている。基板５３の、
マグネットロータ２４の軸方向両側に位置する部位に
は、それぞれＧＭＲ素子５４及び５５が薄膜状に形成さ
れている。ＧＭＲ素子５４及び５５は互いに同一の帯形
状に形成されており、該帯形状の長手方向がマグネット
ロータ２４の着磁面に対して平行となるように設けられ
ている。また、基板５３には、電極５６及び５７、及び
導体５８が薄膜状に形成されている。電極５６及び５７
はそれぞれ、ＧＭＲ素子５４及び５５の一端に接続され
ている。また、導体５８はＧＭＲ素子５４及び５５の他
端を互いに接続している。

【００５０】かかる構成によれば、上記第１実施例の回
転速度センサ１０の場合と同様に、電極５６、５７間の
抵抗値は、マグネットロータ２４の回転に対して周期α
で増減し、かかる抵抗値の増減を検出することにより、
マグネットロータ２４の回転速度を検出することができ
る。更に、上記第１実施例の場合と同様に、電極５６、
５７間の抵抗値に基づいて得られる出力信号の振幅は、
マグネットロータ２４と検出素子５２との間に相対的な
軸方向の変位が生じても殆ど変化せず、従って、かかる
変位により測定精度が劣化することが防止されている。

【００５１】上述の如く、本実施例の回転速度センサ５
０においては、２つのＧＭＲ素子５４及び５５が１つの
基板５３に形成されている。従って、ＧＭＲ素子５４及
び５５をエッチングにより一つの工程で形成することが
できるため、センサの製造コストが低減されている。ま
た、本実施例の回転速度センサ５０は検出素子を１個の
み備える構成であるため、部品点数が減少され、従っ
て、センサの組み付けが容易とされている。

【００５２】ところで、上記第１及び第２実施例におい
ては、２つのＧＭＲ素子を同一平面上に配置することに
より、マグネットロータ２４の回転角に対して、これら
ＧＭＲ素子の抵抗値を同位相で変化させることとしてい
る。これにより、ＧＭＲ素子の直列抵抗値のマグネット
ロータ２４の回転角に対する変化量が増加し、マグネッ
トロータ２４の回転速度の検出精度が向上されている。
しかしながら、センサの組み付け誤差等により、ＧＭＲ
素子５４及び５５が同一平面上に存在しない状態では、
ＧＭＲ素子５４及び５５に作用する磁界が最大となるマ
グネットロータ２４の回転位置が、ＧＭＲ素子５４と５
５とで互いに異なることになる。かかる状態では、マグ
ネットロータ２４の回転角に対して、ＧＭＲ素子５４及
び５５の抵抗値は互いに異なる位相で変化する。このた
め、ＧＭＲ素子５４及び５５の直列抵抗値のマグネット
ロータ２４の回転角に対する変化量は減少し、センサの
出力信号の振幅も減少する。

【００５３】これに対して、本実施例の回転速度センサ
５０においては、ＧＭＲ素子５４及び５５が１つの基板
５３に形成されることにより、ＧＭＲ素子５４及び５５
が同一平面上に存在することが保証される。これによ
り、上述の如く、ＧＭＲ素子５４及び５５の互いの位置
ずれに起因して、出力信号の振幅が減少することが防止
されている。

【００５４】次に、図１４を参照して、本発明の第３実
施例である回転速度センサ６０について説明する。図１
４は、回転速度センサ６０の構成図である。なお、図１
４において図２と同様の構成部分には同一の符号を付し
てその説明を省略する。図１４に示す如く、回転速度セ
ンサ６０はマグネットロータ６２を備えている。マグネ
ットロータ６２は回転部材に連結されており、回転部材
と一体となって回転する。マグネットロータ６２は環状
の磁性部材に着磁することにより形成されている。図１
４に示す如く、マグネットロータ６２は径方向に分極さ
れており、この分極方向が周方向に所定の角度（図１４
に示す角度β）毎に反転するように着磁されている。マ
グネットロータ６２の内側及び外側には、それぞれ、マ
グネットロータ６２を径方向に挟むように、第１検出部
材２８及び第２検出部材３０が配設されている。第１検
出素子２８及び第２検出素子３０は、マグネットロータ
６２の着磁面に対して垂直となると共に、互いに同一平
面状に位置するように、かつ、ＧＭＲ素子３６及び３８
とマグネットロータ６２との距離が互いに等しくなるよ
うに配設されている。

【００５５】かかる構成によれば、上記第１実施例の回
転速度センサ１０の場合と同様に、マグネットロータ６
２が回転すると、第１検出素子２８及び第２検出素子３
０の各ＧＭＲ素子３６及び３８に作用する磁界が変化す
ることにより、ＧＭＲ素子３６及び３８の抵抗値が変化
する。マグネットロータ６２と第１検出素子２８及び第
２検出素子３０との間に径方向の相対的な変位が生じた
場合には、ＧＭＲ素子３６及び３８のいずれか一方がマ
グネットロータ６２と接近し、他方はマグネットロータ
６２から遠ざかることになる。従って、上記第１実施例
の場合と同様に、ＧＭＲ素子３６及び３８の直列抵抗値
は、かかる径方向の変位によっては殆ど変化しない。従
って、本実施例によれば、マグネットロータ６２と第１
検出素子２８及び第２検出素子３０との間に相対的な径
方向に変位が生じた場合にも、出力信号の低下を抑制し
得る回転速度センサ６０が実現されている。

【００５６】なお、本実施例においては、マグネットロ
ータ６２の軸方向の幅を、ＧＭＲ素子３６及び３８の長
さに対して十分大きく設けることにより、マグネットロ
ータ６２と、第１検出素子２８及び第２検出素子３０と
の間に軸方向の相対的な変位が生じても、ＧＭＲ素子３
６及び３８に作用する磁界が変化することはない。従っ
て、本実施例においては、マグネットロータ６２及びＧ
ＭＲ素子３６及び３８の寸法を適切に設けることによ
り、上述の如き軸方向の変位に対しても出力信号の振幅
が変化することのない回転速度センサ６０を実現するこ
とができる。

【００５７】更に、本実施例においては、ＧＭＲ素子３
６及び３８がマグネットロータ６２の着磁面を径方向に
挟むように配置されていることにより、マグネットロー
タ２４に相対的な傾きが生じた場合にも、ＧＭＲ素子３
６及び３８と、マグネットロータ６２との距離は殆ど変
化しない。従って、上記実施例の回転速度センサ６０に
よれば、マグネットロータ６２に相対的な傾きが生じた
場合にも、出力信号の振幅が減少することが防止され
る。

【００５８】なお、上記第１〜第３実施例においては、
マグネットロータ２４、６２が上記した磁石に、ＧＭＲ
素子３６、３８、５４、５５が上記した磁気検出体にそ
れぞれ相当している。また、ＧＭＲ素子３６と３８、及
び、ＧＭＲ素子５４と５５の直列抵抗を電圧信号Ｖに変
化し、かかる電圧信号の増減の回数を計数することで上
記した回転速度検出手段が実現されている。

【００５９】

【発明の効果】上述の如く、請求項１乃至３記載の発明
によれば、磁石の回転軌跡がその軸方向または径方向に
変位した場合に、回転速度センサの出力信号の振幅が減
少するのを防止することができる。これにより、かかる
変位に起因して、測定精度が劣化するのを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である回転速度センサが組
み込まれたアクスルの断面図である。

【図２】本実施例の回転速度センサの斜視図である。

【図３】本実施例の回転速度センサを軸方向から見た図
である。

【図４】本実施例の回転速度センサの拡大部分図であ
る。

【図５】ＧＭＲ素子の磁気抵抗特性を示す図である。

【図６】マグネットロータの回転角に対するＧＭＲ素子
の抵抗値変化を示す図である。

【図７】ＧＭＲ素子の抵抗値を電圧信号に変換する回路
の回路図である。

【図８】ＧＭＲ素子の形成手順を示す図である。

【図９】マグネットロータが軸方向に変位した状態を示
す図である。

【図１０】図９に示す状態での各ＧＭＲ素子に作用する
磁界及びその抵抗値変化を示す図である。

【図１１】マグネットロータが図９とは逆向きに変位し
た状態を示す図である。

【図１２】図１１に示す状態での各ＧＭＲ素子に作用す
る磁界及びその抵抗値変化を示す図である。

【図１３】本発明の第２実施例である回転速度センサの
斜視図である。

【図１４】本発明の第３実施例である回転速度センサの
斜視図である。

【符号の説明】

１０、５０、６０回転速度センサ２４、６２マグネットロータ３６、３８、５４、５７ＧＭＲ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体と共に回転する磁石と、該磁石に
対向する磁気検出体とを備える回転速度センサにおい
て、前記磁気検出体を、前記磁石の回転軌跡がその軸方向に
変位した場合に、前記磁石により生ずる磁界の大きさが
減少する部位と、前記磁石により生ずる磁界の大きさが
増加する部位との双方に配置すると共に、前記２つの磁気検出体の検出値に基づいて、前記回転体
の回転速度を検出する回転速度検出手段を設けたことを
特徴とする回転速度センサ。
【請求項２】回転体と共に回転する磁石と、該磁石に
対向する磁気検出体とを備える回転速度センサにおい
て、前記磁気検出体を、前記磁石の回転軌跡がその径方向に
変位した場合に、前記磁石により生ずる磁界の大きさが
減少する部位と、前記磁石により生ずる磁界の大きさが
増加する部位との双方に配置すると共に、前記２つの磁気検出体の検出値に基づいて、前記回転体
の回転速度を検出する回転速度検出手段を設けたことを
特徴とする回転速度センサ。
【請求項３】請求項１乃至３記載の回転速度センサに
おいて、前記回転速度検出手段は、前記２つの磁気検出
体の検出値の和に基づいて、前記回転体の回転速度を検
出することを特徴とする回転速度センサ。