JP5128416B2

JP5128416B2 - 磁気センサ装置

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Publication number: JP5128416B2
Application number: JP2008211581A
Authority: JP
Inventors: 直宏西脇; 康生高田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2013-01-23
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Description

本発明は、磁気センサ装置に関する。

従来の技術として、ケーシングと、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極の順に着磁された円形状を有する磁石板が設けられ、ケーシングに対して回転可能に設けられたインナーロータと、磁石板に対向する基板上に設けられたホールＩＣ（Integrated Circuit）と、を備えたスイッチ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このスイッチ装置によると、インナーロータの回転に伴って磁石板も回転を行い、ホールＩＣは、回転による磁界の変化に基づいてオン信号及びオフ信号を出力することができる。
特開２００８−１３０３１４号公報

しかし、従来のスイッチ装置は、用途に応じてオン信号とオフ信号の切替位置を変更するためには、ホールＩＣの配置や関連する電子回路の見直し等が必要となり、設計が煩雑になるという問題があった。

従って本発明の目的は、煩雑な設計を行うことなく、用途に応じた切替位置、及び切替位置間の距離を容易に設定することができる磁気センサ装置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、一軸方向に操作される操作部と、前記操作部に設けられ、面の中心から放射線状に磁界を発生する磁界発生手段と、前記磁界に基づいて磁気抵抗値を変化させる感磁部が互いに直交する第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子、及び第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子、によってブリッジ回路が構成され、前記磁界発生手段の前記中心の軌跡を前記感磁部が作る平面に投影した第１の直線に対して実質的に４５°で交差する第２の直線と、前記第１の磁気抵抗素子乃至前記第４の磁気抵抗素子のそれぞれの前記感磁部と、が実質的に４５°の角度となり、さらに前記第１の磁気抵抗素子乃至前記第４の磁気抵抗素子の素子中心が前記第２の直線上となるように配置される磁気センサと、を備えた磁気センサ装置を提供する。

（２）本発明は上記目的を達成するため、前記操作部は、非操作状態における前記操作部の位置である基準位置、及び前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子との中点電位と、前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子との中点電位と、の差分の正負が切り替わる第１の切替位置、を有し、前記第１の切替位置に位置する前記磁界発生手段の前記中心を前記第１の直線に投影した第１の切替点が、前記第１の直線と前記第２の直線との第１の交点となる前記（１）に記載の磁気センサ装置を提供する。

（３）本発明は上記目的を達成するため、前記磁気センサは、前記素子中心が前記基準位置に位置する前記磁界発生手段の前記中心を前記第１の直線に投影した基準点を通り、前記第１の直線と直交する第３の直線と、前記第２の直線と、の第２の交点に一致するように配置される前記（１）又は（２）に記載の磁気センサ装置を提供する。

（４）本発明は上記目的を達成するため、前記操作部は、前記第３の直線に対して前記第１の切替点と線対称となる第２の切替点に対応する第２の切替位置を有する前記（３）に記載の磁気センサ装置を提供する。

（５）本発明は上記目的を達成するため、前記磁界発生手段の位置に基づいて前記磁気センサと同様の中点電位を出力し、前記第１の直線に対して前記磁気センサと線対称となる位置に配置された磁気センサを備えた前記（１）又は（３）に記載の磁気センサ装置を提供する。

（６）本発明は上記目的を達成するため、複数の前記磁気センサを有し、複数の前記磁気センサから出力される中点電位に基づくそれぞれの差分の正負の組合わせに応じて前記操作部の操作位置を判定する判定部を有する前記（５）に記載の磁気センサ装置を提供する。

このような発明によれば、煩雑な設計を行うことなく、用途に応じた切替位置、及び切替位置間の距離を容易に設定することができる。

以下に、本発明の磁気センサ及び磁気センサ装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

[第１の実施の形態]
（スイッチ装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置の概略図である。本発明における磁気センサ及び磁気センサ装置をスイッチ装置として用いた場合について説明する。

スイッチ装置１は、一例として、車両に搭載された後述する被制御装置の状態を切り替えるスイッチであり、図１に示すように、操作部２と、磁石（磁界発生手段）３と、プリント配線基板４と、ＭＲ（磁気センサ；Magneto-Resistance）センサ５Ａと、を備えて概略構成されている。ここで状態とは、一例として、ある機能のオン・オフであったり、シフト装置のシフトアップ・シフトダウンのことであり、被制御装置によってその内容は異なる。

（操作部の構成）
操作部２は、一例として、１軸上の操作位置に操作可能となるように、図示しない公知の支持機構によって支持されている。ここで１軸とは、操作部２が操作されることによって変位する磁石３の中心を、プリント配線基板４上に投影した軌跡を示している。

また操作部２は、図１に示すように、プリント配線基板４に対向する端部に、磁石３を備えている。

（磁石の構成）
磁石３は、一例として、フェライト磁石、ネオジム磁石等よって形成され、放射状に磁界６を発生する円柱形状を有する永久磁石であり、図１に示すように、プリント配線基板４に対向する側をＮ極として垂直方向に磁化されており、Ｎ極からＳ極に向けて磁力線６０で示すような磁界６を発生させている。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気ベクトルに関する概略図である。図２は、磁石３を上部から見た概略を示している。

磁石３は、図２に示すように、その中心から外周に向けて放射状の磁界６を発生させている。また、図２においては、ＭＲセンサ５Ａの後述する感磁部が作る面内における磁界６の向きと大きさを磁気ベクトル６１として示している。

（ＭＲセンサの構成）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。図３は、磁石３の中心の変位が投影された軸をＸ軸（第１の直線）、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸とし、原点は、磁石３が基準位置にあるときの磁石３の中心を投影した点と一致するものとする。また位置ａは、磁石３が第１の切替位置２１にあるときの磁石３の中心が投影された点を示し、位置ｂは、第２の切替位置２２にあるときの中心が投影された点を示すものとする。なお、Ｘ軸上の位置ａと位置ｂの原点からの距離は、等しいものとし、磁石３の中心をＸ軸上に投影した点は、Ｘ軸上を移動するものとする。

ＭＲセンサ５Ａは、図３に示すように、その中心がＸ軸から距離Ａ離れたＹ軸上に配置されている。また、ＭＲセンサ５Ａは、ＭＲセンサ５Ａの中心と、第１の切替位置２１における位置ａとの角度θが、４５°となるように配置されている。

言い換えるなら、操作部２を操作することによって、ある状態からある状態に状態を位置ａにおいて切り替えたいとき、ＭＲセンサ５Ａは、このＸ軸上の位置ａを通る直線（第２の直線）とＸ軸とのなす角が４５°となる直線上の位置に後述する理由により配置される。よってＸ軸上の位置ａの原点からの距離は、この場合、図３に示す距離Ａと等距離となる。

図４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５Ａは、図４に示すように、磁界６の変化を電圧の変化として出力する磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４から構成され、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４は、感磁部５ａがじゃばら状に折り返された形状を有している。

感磁部５ａは、磁界６が作用する方向、言い換えるなら、感磁部５ａが作る平面における磁気ベクトル６１の方向の変化に基づいてその磁気抵抗値が変化する物性を有するものであり、一例として、薄膜で形成されたＮｉＦｅパーマロイ、及びＦｅＣｏ合金等の強磁性体からなるものである。

ＭＲセンサ５Ａは、図４に示すように、磁気抵抗素子Ｍ１と磁気抵抗素子Ｍ３との間に印加電圧Ｖ_ｃｃが印加され、磁気抵抗素子Ｍ２と磁気抵抗素子Ｍ４の間は、プリント配線基板４の接地回路に電気的に接続されている。

また、ＭＲセンサ５Ａは、磁気抵抗素子Ｍ１と磁気抵抗素子Ｍ２との間の中点電位を出力電圧Ｖ１として出力し、磁気抵抗素子Ｍ３と磁気抵抗素子Ｍ４との間の中点電位を出力電圧Ｖ２として出力するよう構成されている。

磁気抵抗素子Ｍ１の感磁部５ａは、磁気抵抗素子Ｍ１の感磁部５ａとその感磁方向が９０°異なっており、ＭＲセンサ５Ａは、この磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ２とによって第１のハーフブリッジ回路が形成され、この第１のハーフブリッジ回路を１８０°回転させた磁気抵抗素子Ｍ３及びＭ４とによって第２のハーフブリッジ回路が形成されている。ＭＲセンサ５Ａは、この第１及び第２のハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が形成されている。

（制御部について）
図５は、本発明の第１の実施の形態に係るスイッチ装置に関するブロック図である。スイッチ装置１は、一例として、ＭＲセンサ５Ａから出力される出力信号に基づいてＨｉ及びＬｏの２つの状態を判定する制御部７を有しており、制御部７は、車両制御部８に接続され、車両制御部８は、被制御装置９に接続されている。

また、制御部７は、一例として、ＭＲセンサ５Ａから出力された出力電圧Ｖ１及びＶ２の差分値（＝Ｖ１−Ｖ２）の算出を行い、算出された差分値（後述する第１の出力信号）に基づいてＨｉ及びＬｏを判定する。なお、制御部７は、ＭＲセンサ５Ａと共にＩＣ（Integrated Circuit）化されても良く、また、ＭＲセンサ５Ａからの出力を直接車両制御部８に入力し、車両制御部８によってＨｉ及びＬｏの状態を切り替えるように構成しても良く、これに限定されない。

被制御装置９は、一例として、車両に搭載されるシフト装置、ワイパ装置、ウインカ装置等の電子機器であり、操作部２の操作位置に基づいてＨｉ及びＬｏの２つの状態に切替わるものとする。

（第１の実施の形態の動作）
以下に、本実施の形態におけるスイッチ装置に関する動作を各図を参照して詳細に説明する。操作部２を介して磁石３が、第１の切替位置、基準位置及び第２の切替位置に操作された場合について説明する。

（初期位置に操作された場合）
図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が基準位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。なお、以下において、一例として、印加電圧Ｖ_ｃｃを２．６ｖとし、第１の切替位置２１を−５ｍｍ、第２の切替位置を＋５ｍｍとする。まず操作部２が、図３に示す、基準位置２０にあるときについて説明する。

操作部２が基準位置２０にあるとき、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４は、図６（ｂ）に示すように、感磁部５ａに対して平行な磁気ベクトル６１が作用することになるので、その磁気抵抗値は最大値となる。

また磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３は、図６（ｃ）に示すように、感磁部５ａに対して垂直な磁気ベクトル６１が作用することになるので、その磁気抵抗値は最小値となる。

ＭＲセンサ５Ａは、出力電圧Ｖ１及びＶ２を制御部７に出力し、制御部７は、出力電圧Ｖ１及びＶ２に基づいて第１の出力信号を算出する。出力電圧Ｖ１及びＶ２は、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４の磁気抵抗値の比によって決まる値であり、磁気抵抗素子Ｍ２の磁気抵抗値＜磁気抵抗素子Ｍ４の磁気抵抗値であることから、第１の出力信号（＝Ｖ１−Ｖ２）は、負の値を取る。

（第１の切替位置に操作された場合）
図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が第１の切替位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。図７（ａ）及び（ｂ）に示す角度θは、原点から位置ａまでの距離が距離Ａと同値であるので、４５°となっている。

操作部２が第１の切替位置２１にあるとき、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４は、図７（ｂ）に示すように、感磁部５ａに対して４５°の角度で磁気ベクトル６１が作用することになり、また磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３は、図７（ｃ）に示すように、感磁部５ａに対して４５°の角度で磁気ベクトル６１が作用するので、その磁気抵抗値は磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４で同値となる。

ＭＲセンサ５Ａは、出力電圧Ｖ１及びＶ２を制御部７に出力し、制御部７は、出力電圧Ｖ１及びＶ２に基づいて第１の出力信号を算出する。第１の出力信号（＝Ｖ１−Ｖ２）は、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４の磁気抵抗値が同値であることから、ゼロの値を取る。

（第２の切替位置に操作された場合）
図８（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が第２の切替位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。図８（ａ）及び（ｂ）に示す角度θは、上記と同様の理由により、４５°となっている。

操作部２が第２の切替位置２２にあるとき、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４は、図８（ｂ）に示すように、感磁部５ａに対して４５°の角度で磁気ベクトル６１が作用することになり、また磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３は、図８（ｃ）に示すように、感磁部５ａに対して４５°の角度で磁気ベクトル６１が作用するので、その磁気抵抗値は磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４で同値となる。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。

算出された第１の出力信号５０は、図９に示すように、基準位置２０において最小値（負の値）を取り、第１及び第２の切替位置２１、２２においてゼロを取る。

よって制御部７は、図９に示すように、出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬｏとし、Ｌ信号を車両制御部８に出力し、０ｍｖ＜出力電圧ｍｖのときをＨｉとし、Ｈ信号を車両制御部８に出力する。

このとき、ＨとＬの切替わり位置は、図９に示すように、Ｘ軸上の距離±５ｍｍであり、ＭＲセンサ５Ａの配置は、このＨｉとＬｏの切替わり位置に基づいて容易に決めることができる。

また、本実施の形態においてＭＲセンサ５Ａは、Ｙ軸上に配置されているが、一例として、スイッチ装置１が、オン・オフの切替を必要とするとき、言い換えるなら、第１の切替位置２１においてオン・オフを切り替えるとき、ＭＲセンサ５Ａは、Ｘ軸上の位置ａを通り、なす角度が４５°となる直線上にその中心が来るように配置することによって、煩雑な設計を行うことなく、用途に応じた切替位置を容易に実現することができる。

（第１の実施の形態の効果）
（１）上記した第１の実施の形態におけるスイッチ装置１によれば、Ｈｉ及びＬｏの切替位置に基づいてＭＲセンサ５Ａの配置を決めることができる。

（２）上記した第１の実施の形態におけるスイッチ装置１によれば、ＭＲセンサ５Ａは、第１及び第２の切替位置２１、２２において差分値（第１の出力信号５０）がゼロとなる出力電圧Ｖ１、Ｖ２を出力するように、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４が配置されるので、設計が容易になり、コストを削減することができる。

（３）上記した第１の実施の形態におけるスイッチ装置１によれば、Ｈｉ及びＬｏの２つの操作位置を正確に判定することができる。

（４）上記した第１の実施の形態におけるスイッチ装置１によれば、磁界発生手段として磁石３を用いることから、構成が簡単になり、また、放射状の磁界６を容易に発生させ、コストを削減することができる。

なお、角度θが４５°であるのは、ＭＲセンサ５Ａの磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４の配置に基づくが、これに限定されず、角度θに基づいて磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４の配置を回転させ、切替位置を設定しても良い。

[第２の実施の形態]
（スイッチ装置の構成）
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本実施の形態におけるスイッチ装置１Ａは、第１の実施の形態におけるスイッチ装置１に対してＭＲセンサ５Ｂを追加している。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。

ＭＲセンサ５Ｂは、図１０に示すように、ＭＲセンサ５ＡとＸ軸に対して線対称の位置に配置されている。

ＭＲセンサ５Ｂは、ＭＲセンサ５Ａと同様の構成を有しており、磁石３の位置に基づいてＭＲセンサ５Ａと同様の出力電圧を制御部７に出力するように構成されている。

制御部７は、ＭＲセンサ５Ｂの出力電圧に基づいて第１の実施の形態と同様に差分値を算出し、算出された差分値は、図９に示す第１の出力信号５０と同じ曲線となる。

（第２の実施の形態の動作）
制御部７は、ＭＲセンサ５Ａ及び５Ｂから出力される出力電圧に基づいて差分値を算出する。制御部７は、一例として、ＭＲセンサ５Ａ又は５Ｂの何れかからの出力電圧が出力されない、又は大きく異なる出力電圧が出力されたとき、異常が発生したと判定して車両制御部８に異常を示す信号を出力し、車両制御部８は、被制御装置９に対する制御を停止し、外部に異常を報知する。

また、制御部７は、一例として、異常を報知し、正常に動作するＭＲセンサ５Ａ又は５Ｂに基づいて動作を継続しても良くこれに限定されない。

（第２の実施の形態の効果）
（１）上記した第２の実施の形態におけるスイッチ装置１Ａによれば、ＭＲセンサ５Ａ又は５Ｂの何れかに異常が発生したとき、速やかに異常を判定し、外部に報知することができるので、異常に伴う誤作動を防止することができる。

[第３の実施の形態]
（スイッチ装置の構成）
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本実施の形態におけるスイッチ装置１Ｂは、図１１に示すように、ＭＲセンサ５Ｃ及び５Ｄの２つの磁気センサを備え、また、第１〜第４の切替位置２３〜２６（位置ｃ〜ｆ）を備えている。

ＭＲセンサ５Ｃは、第１の実施の形態におけるＭＲセンサ５Ａと同様の構成を有し、図１１に示すように、Ｙ軸からの距離Ｂ（Ｘ軸の負領域）、Ｘ軸からの距離Ｃ（Ｙ軸の正領域）の位置に配置されている。位置ｃと位置ｆ、及び位置ｄと位置ｅは、原点からの距離が同じである。

ＭＲセンサ５Ｄは、ＭＲセンサ５Ｃと同様に構成され、図１１に示すように、ＭＲセンサ５ＣとＹ軸に対して線対称の位置に配置されている。

ＭＲセンサ５Ｃ及び５Ｂは、制御部７に出力電圧を出力し、制御部７は、ＭＲセンサ５Ｃ及び５Ｄ毎に上記した差分値を算出するものとする。

（第３の実施の形態の動作）
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。

制御部７は、図１２に示すように、ＭＲセンサ５Ｃからの出力電圧に基づいて差分値（第１の出力信号５１）を算出し、ＭＲセンサ５Ｄからの出力電圧に基づいて差分値（第２の出力信号５２）を算出する。

第１の出力信号５１は、磁石３がＸ軸からの距離Ｂ（Ｘ軸の負の領域）にその中心があるとき、上記の図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した方向から磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に作用するので、負の最小値を取る。

また、第１の出力信号５１は、磁石３が位置ｃ及びｄにその中心があるとき、上記の図７及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に４５°の角度で作用するので、ゼロの値を取る。

第２の出力信号５２は、磁石３がＸ軸からの距離Ｂ（Ｘ軸の正の領域）にその中心があるとき、上記の図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した方向から磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に作用するので、負の最小値を取る。

また、第２の出力信号５１は、磁石３が位置ｅ及びｆにその中心があるとき、上記の図７及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に４５°の角度で作用するので、ゼロの値を取る。

よって制御部７は、図１２に示すように、第１の出力信号５１に対しては、その出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬ１とし、０ｍｖ＜出力電圧ＶのときをＨ１とし、第２の出力信号５２に対しては、その出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬ２とし、０ｍｖ＜出力電圧ＶのときをＨ２とするものとする。

制御部７は、図１２に示すように、第１及び第２の出力信号５１、５２に基づいて３つの操作位置を判定することができる。すなわち、制御部７は、（ＭＲセンサ５Ｃに基づく判定、ＭＲセンサ５Ｄに基づく判定）とすると、（Ｌ１、Ｈ２）、（Ｈ１、Ｈ２）、（Ｈ１、Ｌ２）の３つの組み合わせに基づいて３つの操作位置を判定することができる。

またその切替位置は、図１２に示すように、第１及び第２の出力信号５１、５２がゼロとなる位置、すなわち、第１〜第４の切替位置２３〜２６となっている。

よって制御部７は、３つの操作位置を正確に判定することができ、３つの操作位置に基づいた信号を車両制御部８に送信し、車両制御部８は、受信した信号に基づいて被制御装置９を制御する。

なお、スイッチ装置１Ｂは、距離Ｂ及びＣによって、容易に切替位置間の距離を変更することができる。

（第３の実施の形態の効果）
（１）上記した第３の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｂによれば、ＭＲセンサ５Ｃ及び５Ｄを備えているので、３つの操作位置を持つことができ、ＭＲセンサ５Ｃ及び５Ｄの位置によって、その切替位置を容易に設定することができる。

（２）上記した第３の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｂによれば、ＭＲセンサ５Ｃ及び５ＤをＸ軸との角度θが４５°である直線上の位置に配置することができるので、Ｙ軸方向の幅を抑制することができ、小型化することができる。

（３）上記した第３の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｂによれば、距離Ｂ及びＣを変更することによって、容易に切替位置間の距離を変更することができる。

なお、第２の実施の形態と同様に、Ｘ軸に対して線対称の位置にＭＲセンサをそれぞれ設けることによって、第２の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。

[第４の実施の形態]
（スイッチ装置の構成）
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本実施の形態におけるスイッチ装置１Ｃは、図１３に示すように、ＭＲセンサ５Ｅ〜５Ｇの３つの磁気センサを備え、また、第１〜第６の切替位置２０１〜２０６（位置ｇ〜ｌ）を備えている。

ＭＲセンサ５Ｅは、第１の実施の形態におけるＭＲセンサ５Ａと同様の構成を有し、図１３に示すように、Ｙ軸からの距離Ｄ（Ｘ軸の負領域）、Ｘ軸からの距離Ｅ（Ｙ軸の正領域）の位置に配置されている。位置ｇと位置ｌ、位置ｈと位置ｋ、及び位置ｉと位置ｊは、原点からの距離が同じである。

ＭＲセンサ５Ｆは、第１の実施の形態におけるＭＲセンサ５Ａと同様の構成を有し、ＭＲセンサ５Ｅと同様にＸ軸からの距離Ｅの位置に配置されている。

ＭＲセンサ５Ｇは、ＭＲセンサ５Ｅ、５Ｆと同様に構成され、図１３に示すように、ＭＲセンサ５ＥとＹ軸に対して線対称の位置に配置されている。

ＭＲセンサ５Ｅ〜５Ｇは、制御部７に出力電圧を出力し、制御部７は、ＭＲセンサ５Ｅ〜５Ｇ毎に上記した差分値を算出するものとする。

（第４の実施の形態の動作）
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。

制御部７は、図１４に示すように、ＭＲセンサ５Ｅからの出力電圧に基づいて差分値（第１の出力信号５３）を算出し、ＭＲセンサ５Ｆからの出力電圧に基づいて差分値（第２の出力信号５４）を算出し、ＭＲセンサ５Ｇからの出力電圧に基づいて差分値（第３の出力信号５５）を算出する。

第１の出力信号５３は、磁石３がＸ軸からの距離Ｄ（Ｘ軸の負の領域）にその中心があるとき、上記の図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した方向から磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に作用するので、負の最小値を取る。

また、第１の出力信号５３は、磁石３が位置ｇ及びｉにその中心があるとき、上記の図７及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に４５°の角度で作用するので、ゼロの値を取る。

第２の出力信号５４は、磁石３が原点にその中心があるとき、上記の図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した方向から磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に作用するので、負の最小値を取る。

また、第２の出力信号５４は、磁石３が位置ｈ及びｋにその中心があるとき、上記の図７及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に４５°の角度で作用するので、ゼロの値を取る。

第３の出力信号５５は、磁石３がＸ軸からの距離Ｄ（Ｘ軸の正の領域）にその中心があるとき、上記の図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した方向から磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に作用するので、負の最小値を取る。

また、第３の出力信号５５は、磁石３が位置ｊ及びｌにその中心があるとき、上記の図７及び図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、磁気ベクトル６１が磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ４に４５°の角度で作用するので、ゼロの値を取る。

よって制御部７は、図１４に示すように、第１の出力信号５３に対しては、その出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬ１とし、０ｍｖ＜出力電圧ＶのときをＨ１とし、第２の出力信号５４に対しては、その出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬ２とし、０ｍｖ＜出力電圧ＶのときをＨ２とし、第３の出力信号５５に対しては、その出力電圧Ｖ≦０ｍｖのときをＬ３とし、０ｍｖ＜出力電圧ＶのときをＨ３とするものとする。

制御部７は、図１４に示すように、第１〜第３の出力信号５３〜５５に基づいて５つの操作位置を判定することができる。すなわち、制御部７は、（ＭＲセンサ５Ｅに基づく判定、ＭＲセンサ５Ｆに基づく判定、ＭＲセンサ５Ｇに基づく判定）とすると、（Ｌ１、Ｈ２、Ｈ３）、（Ｌ１、Ｌ２、Ｈ３）、（Ｈ１、Ｌ２、Ｈ３）、（Ｈ１、Ｌ２、Ｌ３）、（Ｈ１、Ｈ２、Ｌ３）の５つの組み合わせに基づいて５つの操作位置を判定することができる。

またその切替位置は、図１４に示すように、第１〜第３の出力信号５３〜５５がゼロとなる位置、すなわち、第１〜第６の切替位置２０１〜２０６となっている。

よって制御部７は、５つの操作位置を正確に判定することができ、５つの操作位置に基づいた信号を車両制御部８に送信し、車両制御部８は、受信した信号に基づいて被制御装置９を制御する。

（第４の実施の形態の効果）
（１）上記した第４の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｃによれば、ＭＲセンサ５Ｅ〜５Ｇを備えているので、５つの操作位置を持つことができ、ＭＲセンサ５Ｅ〜５Ｇの位置によって、その切替位置を容易に設定することができる。

（２）上記した第４の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｃによれば、ＭＲセンサ５Ｅ〜５ＧをＸ軸との角度θが４５°である直線上の位置に配置することができるので、Ｙ軸方向の幅を抑制することができ、小型化することができる。

（４）上記した第４の実施の形態におけるスイッチ装置１Ｃによれば、距離Ｄ及びＥを変更することによって、容易に切替位置間の距離を変更することができる。

なお、第２の実施の形態と同様に、Ｘ軸に対して線対称の位置にＭＲセンサをそれぞれ設けることによって、第２の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。また、上記したように、スイッチ装置は、ＭＲセンサの数が増えても切替位置を容易に設定することができる。

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スイッチ装置の概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る磁気ベクトルに関する概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。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スイッチ装置に関するブロック図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が基準位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が第１の切替位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁石が第２の切替位置にあるときのＭＲセンサの等価回路図であり、（ｂ）は、磁気抵抗素子Ｍ１及びＭ４の感磁部の概略図であり、（ｃ）は、磁気抵抗素子Ｍ２及びＭ３の感磁部の概略図である。本発明の第１の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本発明の第３の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本発明の第３の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。本発明の第４の実施の形態に係る切替位置とＭＲセンサの位置関係を示す概略図である。本発明の第４の実施の形態に係る算出された出力電圧ＶとＸ軸上の位置との関係を示すグラフである。

符号の説明

１、１Ａ〜１Ｃ…スイッチ装置、２…操作部、３…磁石、４…プリント配線基板、５Ａ〜５Ｇ…ＭＲセンサ、５ａ…感磁部、６…磁界、７…制御部、８…車両制御部、９…被制御装置、２０…基準位置、２１…第１の切替位置、２２…第２の切替位置、２３〜２６…第１〜第４の切替位置、５０…第１の出力信号、５１…第１の出力信号、５２…第２の出力信号、５３〜５５…第１〜第３の出力信号、６０…磁力線、６１…磁気ベクトル、２０１〜２０６…第１〜第６の切替位置、Ａ〜Ｅ…距離、Ｍ１〜Ｍ４…磁気抵抗素子、Ｖ、Ｖ１、Ｖ２…出力電圧、Ｖ_ｃｃ…印加電圧、ａ〜ｌ…位置、θ…角度、

Claims

一軸方向に操作される操作部と、
前記操作部に設けられ、面の中心から放射線状に磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界に基づいて磁気抵抗値を変化させる感磁部が互いに直交する第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子、及び第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子、によってブリッジ回路が構成され、前記磁界発生手段の前記中心の軌跡を前記感磁部が作る平面に投影した第１の直線に対して実質的に４５°で交差する第２の直線と、前記第１の磁気抵抗素子乃至前記第４の磁気抵抗素子のそれぞれの前記感磁部と、が実質的に４５°の角度となり、さらに前記第１の磁気抵抗素子乃至前記第４の磁気抵抗素子の素子中心が前記第２の直線上となるように配置される磁気センサと、
を備えた磁気センサ装置。
前記操作部は、非操作状態における前記操作部の位置である基準位置、及び前記第１の磁気抵抗素子と前記第２の磁気抵抗素子との中点電位と、前記第３の磁気抵抗素子と前記第４の磁気抵抗素子との中点電位と、の差分の正負が切り替わる第１の切替位置、を有し、
前記第１の切替位置に位置する前記磁界発生手段の前記中心を前記第１の直線に投影した第１の切替点が、前記第１の直線と前記第２の直線との第１の交点となる請求項１に記載の磁気センサ装置。
前記磁気センサは、前記素子中心が前記基準位置に位置する前記磁界発生手段の前記中心を前記第１の直線に投影した基準点を通り、前記第１の直線と直交する第３の直線と、前記第２の直線と、の第２の交点に一致するように配置される請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。
前記操作部は、前記第３の直線に対して前記第１の切替点と線対称となる第２の切替点に対応する第２の切替位置を有する請求項３に記載の磁気センサ装置。
前記磁界発生手段の位置に基づいて前記磁気センサと同様の中点電位を出力し、前記第１の直線に対して前記磁気センサと線対称となる位置に配置された磁気センサを備えた請求項１又は３に記載の磁気センサ装置。
複数の前記磁気センサを有し、
複数の前記磁気センサから出力される中点電位に基づくそれぞれの差分の正負の組合わせに応じて前記操作部の操作位置を判定する判定部を有する請求項５に記載の磁気センサ装置。