JP4539968B2

JP4539968B2 - 回転角度センサ

Info

Publication number: JP4539968B2
Application number: JP2004239847A
Authority: JP
Inventors: 政弘谷口; 美穂仙石; 寛之三島
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: JP2006038821A

Description

本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度センサに関する。

従来、例えば内燃機関におけるスロットルバルブの開度を検出するためのセンサとして、特許文献１に記載の回転角度センサが提案されている。図８に示すように、特許文献１に記載の回転角度センサ１００は、スロットルバルブに連係されたシャフト１０１の端部に装着されたリング状のロータマグネット１０２と、ロータマグネット１０２を囲繞するように配設されたリング状のバイアスマグネット１０３とを備えている。また、回転角度センサ１００は、磁気抵抗素子１０４を備えている。磁気抵抗素子１０４は、強磁性磁気抵抗素子により構成され、シャフト１０１の端面（ロータマグネット１０２）と対向する位置に配設されている。このため、磁気抵抗素子１０４は、ロータマグネット１０２により形成される磁界とバイアスマグネット１０３により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出することになる。したがって、このような構成においてシャフト１０１が回転すると、シャフト１０１の回転に伴って両マグネット１０２，１０３による合成磁界が変化するため、磁気抵抗素子１０４の出力に基づいてスロットルバルブの開度を検出することができる。
特許第３１３１５２４号公報

ところで、従来の回転角度センサ１００における磁気抵抗素子１０４は、シャフト１０１の端面と対向する位置に配設されている。これは、磁気抵抗素子１０４に対して適切な平行磁界を形成して磁気抵抗素子１０４からの出力特性を安定させるためであるが、このような構成によると、シャフト１０１と磁気抵抗素子１０４との位置関係は必然と定まってしまう。すなわち、回転角度センサ１００において、磁気抵抗素子１０４はシャフト１０１の端部に対向して設けられなければならず、回転角度センサ１００を設計する上での自由度が阻害されてしまう。また、シャフト１０１と磁気抵抗素子１０４との位置関係を自由に決めたいといった要望もある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、設計自由度の高い回転角度センサを提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明では、回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記回転体と一体的に回転されるとともに、円環状に形成される第１の磁石と、前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加するとともに、インナロータタイプにおいて前記第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の少なくとも一部に相当するように形成される一方、アウタロータタイプにおいて前記第１の磁石に囲繞される仮想的な円環の少なくとも一部に相当するように形成される第２の磁石とを備え、前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間、すなわち前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち内側に位置する磁石の外周面と、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち外側に位置する磁石の内周面とにより挟まれる領域内に設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転角度センサにおいて、前記磁気検出手段を、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち内側に位置する磁石の外周面と、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち外側に位置する磁石の内周面とにより挟まれる領域の中央に設けたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明では、回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、前記第１の磁石及び前記第２の磁石をいずれも前記回転体の回転方向に沿って設け、前記第１の磁石において同一磁極となる外周面上の中央と前記第２の磁石において同一磁極となる内周面上の中央との間に前記磁気検出手段が位置したときに検出される回転角度が検出角度範囲の真中となるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石と前記磁気検出手段とを配置したことを要旨とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の回転角度センサにおいて、前記第１の磁石及び前記第２の磁石をいずれも前記回転体の回転方向に沿って設け、前記第１の磁石において同一磁極となる外周面上の中央と前記第２の磁石において同一磁極となる内周面上の中央との間に前記磁気検出手段が位置したときに検出される回転角度が検出角度範囲の真中となるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石と前記磁気検出手段とを配置したことを要旨とする。

請求項５に記載の発明では、回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、前記第１の磁石と前記第２の磁石とを共に円環状に形成し、前記第１の磁石を囲繞するように前記第２の磁石を設けたことを要旨とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度センサにおいて、前記第１の磁石と前記第２の磁石とを共に円環状に形成し、前記第１の磁石を囲繞するように前記第２の磁石を設けたことを要旨とする。

請求項７に記載の発明では、回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、前記第１の磁石を円環状に形成し、該第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように前記第２の磁石を形成したことを要旨とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度センサにおいて、前記第１の磁石を円環状に形成し、該第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように前記第２の磁石を形成したことを要旨とする。

請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の回転角度センサにおいて、前記回転体の回転中心と前記磁気検出手段の中心とを通る直線上に前記第２の磁石の中心が載るように前記第２の磁石を配置したことを要旨とする。

以下、本発明の作用について説明する。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明によれば、磁気検出手段に対する磁束の方向が回転体の回転に伴って変化するため、磁気検出手段により磁束の方向を検出することによって回転体の回転角度を求めることができる。この磁気検出手段は、第１の磁石と第２の磁石との間に設けられている。すなわち、磁気検出手段は、従来の回転角度センサとは異なり、回転体の回転軸上に設けられていない。このため、磁気検出手段の配設場所は制限されず、顧客の要求に応じて回転体と磁気検出手段との位置関係を変更することが可能となる。したがって、本発明の回転角度センサによれば、回転角度センサの設計自由度を向上させることができる。

請求項１または請求項２に記載の発明によれば、磁気検出手段は、第１の磁石及び第２の磁石のうち内側に位置する磁石の外周面と、第１の磁石及び第２の磁石のうち外側に位置する磁石の内周面とにより挟まれる領域内に設けられる。このため、磁気検出手段は、磁束の方向を検出する際に外乱の影響を受け難くなる。したがって、本発明の回転角度センサによれば、回転体の回転角度を高精度で検出することができる。

請求項３または請求項４に記載の発明によれば、回転体が検出角度範囲の真中位置（中立位置）にあるとき、磁気検出手段は、第１の磁石において同一磁極となる外周面上の中央と第２の磁石において同一磁極となる内周面上の中央との間に位置する。このような配置関係において、磁気検出手段の周辺の磁界は安定している。このため、回転体が中立位置を中心に回動すると、磁束の方向が回転体の回転角度に比例して変化する。よって、第１の磁石の回転角度に対して磁束の方向が比例的に変化する領域内に回転体の回転範囲を設定すれば、磁気検出手段が検出する磁束の方向は、回転体の回転範囲内において比例的に変化することになる。このため、同範囲内においては回転体の回転過程における任意の回転角度を容易に認識することが可能となる。例えば、回転体の回転方向を検出することにより、回転体の回転先を推測することが可能である。したがって、回転角度センサの付加価値を高めることができる。

請求項５または請求項６に記載の発明によれば、円環状に形成された第１の磁石を囲繞するように、第１の磁石よりも一回り大きな円環状に形成された第２の磁石が設けられる。すなわち、第２の磁石により印加されるバイアス磁界内に第１の磁石が配置されることになる。このため、第１の磁石の磁界と第２の磁石の磁界とによる合成磁界は、第２の磁石外部における外乱の影響を受け難い。したがって、本発明の回転角度センサによれば、回転体の回転角度を高精度で検出することができる。

請求項７または請求項８に記載の発明によれば、第２の磁石は、第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように形成されている。このため、第２の磁石を円環状に形成した場合に比較して第２の磁石の外形寸法を小さくすることができ、回転角度センサを小型化することができる。

請求項９に記載の発明によれば、回転体の回転中心と磁気検出手段の中心とを通る直線上に第２の磁石の中心がある。すなわち、第２の磁石は、該直線に対して回転体の回転方向に線対称となるように配置される。このため、磁気検出手段には、第２の磁石によるバイアス磁界が一様に印加され、磁気検出手段は、回転体の回転方向に依存することなく同回転体の回転角度の変化分を検出することができる。したがって、本発明の回転角度センサによれば、回転体の回転角度を高精度で検出することができる。

本発明によれば、設計自由度の高い回転角度センサを提供することができる。

（第１実施形態）
以下、車両の変速装置におけるシフトレバーの操作位置を検出する回転角度センサに本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１に示すように、変速装置１は、運転者により操作されるシフトレバー１０、回転体としてのシャフト１１、回転角度センサ２０を備えている。シャフト１１の一端には、シフトレバー１０が連結され、他端側には回転角度センサ２０が挿通されている。回転角度センサ２０は、シフトレバー１０の操作角度θに応じたシャフト１１の回転角度を検出可能な構成となっている。このような構成の変速装置１においてシフトレバー１０を矢印Ｒ１または矢印Ｒ２の方向に操作すると、その操作に伴ってシャフト１１が回転するため、シャフト１１の回転角度からシフトレバー１０の操作角度θ（シフトレバー１０の操作位置）を求めることができる。以下、回転角度センサ２０について詳細に説明する。

図２（ａ）,（ｂ）に示すように、回転角度センサ２０は、第１の磁石としてのロータマグネット２１と、第２の磁石としてのバイアスマグネット２２と、磁気検出手段としての磁気抵抗素子２３とを備えている。磁気抵抗素子２３は、図示しない制御部に電気的に接続されている。

ロータマグネット２１は、円環状の外形をなし、その中心部には軸心方向に沿って貫通孔２１ａが形成されている。この貫通孔２１ａには、シャフト１１が挿通固定されている。要するに、ロータマグネット２１は、シャフト１１を囲繞するように設けられて該シャフト１１と一体的に回転される。ロータマグネット２１は、貫通孔２１ａの中心軸に直交する方向（以下、半径方向という）に磁束が発生するように着磁されている。このため、シャフト１１の回転に伴ってロータマグネット２１が回転すると、ロータマグネット２１周辺に形成された磁場の磁束の方向が変化することになる。すなわち、シャフト１１の回転軸に直交する方向に対する磁束の方向が該シャフト１１の回転に伴って変化する。

バイアスマグネット２２は、ロータマグネット２１を囲繞するように配設されている。詳しくは、バイアスマグネット２２は、ロータマグネット２１よりも一回り大きな円環状の外形をなし、その中心部には軸心方向に沿って貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａの半径（バイアスマグネット２２の中心から同バイアスマグネット２２の内縁までの長さ）Ａ２は、ロータマグネット２１の半径（ロータマグネット２１の中心から同ロータマグネット２１の外縁までの長さ）Ａ１よりも大きな値に設定されている。バイアスマグネット２２の厚さはロータマグネット２１の厚さと同一に設定されている（図３参照）。ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２とは、各々の表面及び各々裏面がそれぞれ同一平面上に位置するように配設されている。バイアスマグネット２２は、貫通孔２２ａの軸心方向と直交する方向に平行磁界が生じるように着磁されており、後述する磁気抵抗素子２３に対してバイアス磁界を印加する。

磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面とバイアスマグネット２２の内周面とにより挟まれる領域内に設けられている。詳しくは、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１において同一磁極（本実施形態ではＮ極）となる外周面とバイアスマグネット２２において同一磁極（本実施形態ではＳ極）となる内周面とにより挟まれる領域内に配置されている。要するに、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２との間に設けられている。すなわち、磁気抵抗素子２３は、シャフト１１の外周面から離れた位置に配設されている。詳しくは、図２（ａ）に示すように磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面から距離Ｄ１、且つバイアスマグネット２２の内周面から距離Ｄ２だけ離れた位置に配設されている。また、図３に示すように、磁気抵抗素子２３は、両マグネット２１，２２の表面から距離Ｗ１、且つ両マグネット２１，２２の裏面から距離Ｗ２だけ離れた位置に配設されている。本実施形態では、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、距離Ｗ１＝距離Ｗ２に設定されている。要するに、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面とバイアスマグネット２２の内周面とにより挟まれる領域の中央に設けられている。

また、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２と磁気抵抗素子２３とは、ロータマグネット２１のＮ極となる外周面上の中央とバイアスマグネット２２のＳ極となる内周面上の中央との間に磁気抵抗素子２３が位置したときに検出される操作角度θがシフトレバー１０の操作範囲（検出角度範囲）の真中位置となるように配置されている。つまり、シフトレバー１０が操作範囲の真中位置（中立位置）にあるとき、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１のＮ極となる外周面上の中央とバイアスマグネット２２のＳ極となる内周面上の中央との間に位置する。

図４には、磁気抵抗素子２３の等価回路を示す。磁気抵抗素子２３は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により構成されるブリッジ回路である。各抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ異方性磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｃｏ等の強磁性体により形成されている。すなわち、本実施形態における磁気抵抗素子２３は、ＭＲ素子により構成されている。よって、各抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値は、磁気抵抗素子２３を通過する磁束の方向に応じて変化することになる。磁気抵抗素子２３を通過する磁束の方向は、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２との位置関係により変化するため、ブリッジ回路の中点電位ΔＶは、シフトレバー１０の操作角度θに応じて変化する。

図５には、シフトレバー１０の操作角度θ（「０°」〜「１００°」）と中点電位ΔＶとの関係を示す。本実施形態におけるシフトレバー１０の操作範囲は、操作角度θが「０°」〜「１００°」となる範囲に設定されている。このため、シフトレバー１０が中立位置に位置するときの操作角度θは「５０°」になる。図５に示すように、操作角度θが「０°」から「１００°」までの範囲内においては、操作角度θと中点電位ΔＶとは比例関係にあることから、同範囲内において中点電位ΔＶの値は操作角度θに対して固有の値となる。なお、図５は、中点電位ΔＶとシフトレバー１０の操作角度θとの関係を模式的に示したものであり、その関係を示す直線の傾きの方向や傾きの程度は抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の特性により変わる。

次に、上記構成の変速装置１において、シフトレバー１０の操作角度θ（シフトレバー１０の操作位置）が検出される原理について説明する。なお、本実施形態においては、パーキングポジションＰＡの操作位置におけるシフトレバー１０の操作角度θを「０°」、ドライブポジションＤＡの操作位置におけるシフトレバー１０の操作角度θを「１００°」とする。

図１に実線で示すように、シフトレバー１０がパーキングポジションＰＡに位置する場合、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２とは、図２（ａ）に示す位置関係にある。このとき磁気抵抗素子２３の中点電位ΔＶは、図５に示すように電圧値Ｖ１となる。

次に、シフトレバー１０をドライブポジションＤＡに位置させるべく操作すると、回転角度センサ２０のロータマグネット２１が回転し、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２とで形成される合成磁界が変化する。この合成磁界の変化によって磁気抵抗素子２３の中点電位ΔＶは、図５に示す直線にしたがって変化する。そして、図１に破線で示すようにシフトレバー１０がドライブポジションＤＡに位置すると、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２とは、図２（ｂ）に示す位置関係になる。このときの中点電位ΔＶは、図５に示すように電圧値Ｖ２となる。

このように、シフトレバー１０の操作位置に応じてロータマグネット２１とバイアスマグネット２２との間に形成される合成磁界が変化し、磁気抵抗素子２３の中点電位ΔＶが変化する。中点電位ΔＶと操作角度θとは予め対応付けられているため、制御部は、シフトレバー１０がパーキングポジションＰＡに位置していることを電圧値Ｖ１に基づいて、シフトレバー１０がドライブポジションＤＡに位置していることを電圧値Ｖ２に基づいてそれぞれ認識することができる。同様に、制御部は、パーキングポジションＰＡ、リバースポジションＲＡ、ニュートラルポジションＮＡ、ドライブポジションＤＡのいずれかにシフトレバー１０が位置していることも中点電位ΔＶの値に基づいて認識することができる。また、シフトレバー１０の操作範囲内（「０°」〜「１００°」）においては中点電位ΔＶの値が操作角度θに対して固有であるため、制御部は、シフトレバー１０の操作過程における任意の操作角度θ、例えばパーキングポジションＰＡとリバースポジションＲＡとの中間位置における操作角度θをも中点電位ΔＶの値に基づいて認識することができる。

ちなみに、従来の回転角度センサ１００においては、図６に示すように、中点電位ΔＶと操作角度θとの関係を比例関係で近似できる領域は、操作角度θが約「４０°」から「６０°」までの間であり、本実施形態の回転角度センサ２０に比較して狭かった。また、操作角度θが「０°」から「１００°」までの範囲内における中点電位ΔＶと操作角度θとの関係を示す特性は正弦波状になり、中点電位ΔＶの値は、同範囲内における操作角度θに対して固有の値とはならない。このため、従来の回転角度センサ１００では、シフトレバー１０の操作過程における操作角度θを同範囲内にわたって求めることは困難である。

本実施形態の回転角度センサ２０によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）磁気抵抗素子２３は、シャフト１１の外周面から離れた位置に配設されている。このため、シャフト１１の軸方向の長さを増加させたとしても、シャフト１１と磁気抵抗素子２３とが干渉することはない。このことから、例えば、シャフト１１が回転角度センサ２０を貫通した状態で変速装置１へ回転角度センサ２０を搭載することが可能となる。例えば変速装置１のハウジング内に回転角度センサ２０が収容される構成とすれば、回転角度センサ２０のハウジングが不要となるため、変速装置１を小型化することができる。このように磁気抵抗素子２３の配設場所が制限されないため、回転角度センサ２０の設計自由度を向上させることができる。

（２）磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面とバイアスマグネット２２の内周面とにより挟まれる領域内に設けられている。このため、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２とによる合成磁界の磁束の方向を検出する際に外乱の影響を受け難い。したがって、回転角度センサ２０によれば、シフトレバー１０の操作角度θを高精度で検出することができる。

（３）磁気抵抗素子２３の中点電位ΔＶは、操作角度θが「０°」から「１００°」までの範囲内においては、操作角度θに比例して変化する。このため、同範囲内において制御部は、シフトレバー１０の操作過程における任意の操作角度θをも認識することができる。このため、磁気抵抗素子２３の中点電位ΔＶに基づいて、シフトレバー１０の操作方向及びその操作量を検出することができる。例えば、制御部は、シフトレバー１０の操作方向を検出することにより、シフトレバー１０の移動先のポジションＰＡ，ＲＡ，ＮＡ，ＤＡを推測することが可能となる。よって、変速装置１の付加価値を高めることができる。

（４）シフトレバー１０が中立位置にあるとき、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１のＮ極となる外周面上の中央とバイアスマグネット２２のＳ極となる内周面上の中央との間に位置する。このとき、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１において磁極が反転する箇所及びバイアスマグネット２２において磁極が反転する箇所からそれぞれ離れている。このため、磁気抵抗素子２３の周辺の磁界は安定する。よって、上記（３）の効果を好適に奏する。

（５）磁気抵抗素子２３は、シャフト１１の外周面から離れた位置に配設されている。一般に、シャフト１１のスラスト方向のがたを抑制することはラジアル方向のがたを抑制するのに比較して難しい。従来の回転角度センサ１００では、シャフト１１の一方の端面と対向する位置に磁気抵抗素子１０４が配設されていたため、スラスト方向のがたによって磁気抵抗素子１０４が検出する合成磁界の大きさが変化してしまうため、シャフト１０１と磁気抵抗素子１０４との距離を厳密に管理する必要があった。しかし、本実施形態の回転角度センサ２０によれば、シャフト１１のスラスト方向のがたの管理が不要となるため、回転角度センサ２０の製造上の負担が軽減される。

（６）バイアスマグネット２２は、ロータマグネット２１よりも一回り大きな円環状の外形をなし、ロータマグネット２１を囲繞するように配設されている。すなわち、バイアスマグネット２２により印加されるバイアス磁界内にロータマグネット２１が配置されている。このため、ロータマグネット２１の磁界とバイアスマグネット２２の磁界とによる合成磁界は、バイアスマグネット２２の外部における外乱の影響を受け難くく、磁気抵抗素子２３は、このように外乱の影響が抑制された状態下でシフトレバー１０の操作角度θを検出することができる。したがって、前記（２）の効果を好適に奏する。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図７（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。本実施形態は、第２の磁石の形状が前記バイアスマグネット２２の形状と異なる点が前記第１実施形態と相違する。以下、このような回転角度センサ３０について説明する。なお、ここでは第１実施形態と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、回転角度センサ３０は、第２の磁石としてのバイアスマグネット３２を備えている。バイアスマグネット３２は、前記第１実施形態におけるバイアスマグネット２２（図７（ａ）に破線で示す）の一部分に相当する。すなわち、バイアスマグネット３２は、ロータマグネット２１を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように形成されている。なお、本実施形態においてバイアスマグネット３２の着磁方向は、前記第１実施形態と同様に、ロータマグネット２１の軸心方向と直交する方向に平行磁界が生じるように着磁されている。

バイアスマグネット３２は、シャフト１１の回転中心と磁気抵抗素子２３の中心を通る直線に対して、シャフト１１の回転方向に線対称となるように設けられている。換言すれば、バイアスマグネット３２は、ロータマグネット２１（シャフト１１）の回転中心と磁気抵抗素子２３の中心とを結ぶ直線上にバイアスマグネット３２の中心が載るように配置されている。このため、磁気抵抗素子２３には、バイアスマグネット３２によるバイアス磁界が一様に印加されることになる。

以上のように構成された回転角度センサ３０におけるシフトレバー１０の操作角度θ（「０°」〜「１００°」）と中点電位ΔＶとの関係は、前記第１実施形態における回転角度センサ２０の場合と同様に、図５に示す比例関係となる。

したがって、本実施形態の回転角度センサ３０によれば、前記（１）〜（５）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（７）バイアスマグネット３２は、バイアスマグネット２２の一部分に相当する。このため、バイアスマグネット３２の外形寸法は、バイアスマグネット２２の外形寸法に比較して小さくなる。したがって、バイアスマグネット３２の成形金型費や材料費等の製造コストを抑制することができるとともに、回転角度センサ３０を小型化することができる。つまり、図７（ａ）に示すように、前記第１実施形態でバイアスマグネット２２が占めていた空間（破線で示す）が開放されるため、その開放された空間に相当する分だけ回転角度センサ３０を小型化することができる。

（８）磁気抵抗素子２３は、通常、例えばＰＣ基板等の基板上に実装された上で、ロータマグネット２１とバイアスマグネット３２との間に配置される。前記第１実施形態においては、ロータマグネット２１を囲繞するように円環状のバイアスマグネット２２が設けられていたため、基板の小型化を図ったとしても回転角度センサ２０の小型化には直結しない。それに比較して本実施形態においては、基板がバイアスマグネット３２により囲まれないため、基板を小型化することにより回転角度センサ３０を更に小型化することが可能となる。また、基板の設計に自由度を持たせることもできる。

（９）シャフト１１の回転中心と磁気抵抗素子２３の中心とを通る直線に対して、シャフト１１の回転方向に線対称となるようにバイアスマグネット３２が設けられているため、磁気抵抗素子２３には、バイアスマグネット３２によるバイアス磁界が一様に印加される。このため、磁気抵抗素子２３が検出する合成磁界の変化量は、ロータマグネット２１が右回転した場合と左回転した場合とで同一になる。したがって、磁気抵抗素子２３は、シフトレバー１０の操作方向に依存することなく同シフトレバー１０の操作角度θの変化分を正確に検出することができる。よって、回転角度センサ３０によれば、バイアスマグネット３２がロータマグネット２１を囲繞するように形成されなくても、シフトレバー１０の操作角度θを高精度で検出することができる。

なお、前記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記各実施形態において磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面とバイアスマグネット２２（３２）の内周面とにより挟まれる領域の中央に設けられている。しかし、磁気抵抗素子２３は、ロータマグネット２１の外周面とバイアスマグネット２２（３２）の内周面とにより挟まれる領域内に配設されていれば、その配設位置は中央に限定されない。この場合においても、磁気抵抗素子２３は、従来の回転角度センサ１００における磁気抵抗素子１０４に比較して、外乱の影響を受け難い安定した磁界内でロータマグネット２１の操作角度θを検出することができる。

・前記各実施形態における回転角度センサ２０（３０）は、バイアスマグネット２２（３２）の内側でロータマグネット２１が回転する、いわゆるインナロータタイプであるが、バイアスマグネット２２（３２）の外部においてロータマグネット２１が回転するアウタロータタイプに適用してもよい。要するに、回転角度センサ２０（３０）は、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２（３２）との間に磁気抵抗素子２３が配設され、ロータマグネット２１とバイアスマグネット２２（３２）とが相対的に回転する構成であればよい。

・前記各実施形態において磁気検出手段として、強磁性磁気抵抗素子が適用されているが、ホール素子やＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）が適用されてもよい。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。

（１）回転体の回転軸に直交する方向に対する磁束の方向が該回転体の回転に伴って変化する磁界を形成する第１の磁石と、磁束の方向を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に前記磁気検出手段が配設されていること。

（２）回転角度センサにおいて、前記磁気検出手段は、強磁性磁気抵抗素子であること。

第１実施形態における回転角度センサを備える変速装置の構成を模式的に示す斜視図。（ａ），（ｂ）は、図１のＡ矢視図。図２のＢ−Ｂ断面図。第１実施形態の回転角度センサにおける磁気抵抗素子の等価回路。同磁気検出手段の中点電位とシフトレバーの操作角度との関係を示す特性図。従来の回転角度センサにおける磁気抵抗素子の中点電位と操作角度との関係を示す特性図。（ａ），（ｂ）は、第２実施形態における回転角度センサに係る図１のＡ矢視図。従来の回転角度センサの側断面図。

符号の説明

１…変速装置、１１…回転体としてのシャフト、２０，３０…回転角度センサ、２１…第１の磁石としてのロータマグネット、２２，３２…第２の磁石としてのバイアスマグネット、２３…磁気検出手段としての磁気抵抗素子。

Claims

回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、
前記回転体と一体的に回転されるとともに、円環状に形成される第１の磁石と、
前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加するとともに、インナロータタイプにおいて前記第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の少なくとも一部に相当するように形成される一方、アウタロータタイプにおいて前記第１の磁石に囲繞される仮想的な円環の少なくとも一部に相当するように形成される第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間、すなわち前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち内側に位置する磁石の外周面と、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち外側に位置する磁石の内周面とにより挟まれる領域内に設けた回転角度センサ。
前記磁気検出手段を、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち内側に位置する磁石の外周面と、前記第１の磁石及び前記第２の磁石のうち外側に位置する磁石の内周面とにより挟まれる領域の中央に設けた請求項１に記載の回転角度センサ。
回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、
前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、
前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、
前記第１の磁石及び前記第２の磁石をいずれも前記回転体の回転方向に沿って設け、前記第１の磁石において同一磁極となる外周面上の中央と前記第２の磁石において同一磁極となる内周面上の中央との間に前記磁気検出手段が位置したときに検出される回転角度が検出角度範囲の真中となるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石と前記磁気検出手段とを配置した回転角度センサ。
前記第１の磁石及び前記第２の磁石をいずれも前記回転体の回転方向に沿って設け、前記第１の磁石において同一磁極となる外周面上の中央と前記第２の磁石において同一磁極となる内周面上の中央との間に前記磁気検出手段が位置したときに検出される回転角度が検出角度範囲の真中となるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石と前記磁気検出手段とを配置した請求項１又は２に記載の回転角度センサ。
回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、
前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、
前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、
前記第１の磁石と前記第２の磁石とを共に円環状に形成し、前記第１の磁石を囲繞するように前記第２の磁石を設けた回転角度センサ。
前記第１の磁石と前記第２の磁石とを共に円環状に形成し、前記第１の磁石を囲繞するように前記第２の磁石を設けた請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度センサ。
回転体の回転に伴って変化する磁束の方向を磁気検出手段で検出することで、該回転体の回転角度を検出する回転角度センサにおいて、
前記回転体と一体的に回転される第１の磁石と、
前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加する第２の磁石とを備え、
前記第１の磁石により形成される磁界と前記第２の磁石により形成されるバイアス磁界とによる合成磁界の磁束の方向を検出する前記磁気検出手段を、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に設け、
前記第１の磁石を円環状に形成し、該第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように前記第２の磁石を形成した回転角度センサ。
前記第１の磁石を円環状に形成し、該第１の磁石を囲繞する仮想的な円環の一部に相当するように前記第２の磁石を形成した請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転角度センサ。
前記回転体の回転中心と前記磁気検出手段の中心とを通る直線上に前記第２の磁石の中心が載るように前記第２の磁石を配置した請求項７又は８に記載の回転角度センサ。