JPH01203901A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば車高センサとして利用される位置検出
装置に係り、特に磁気抵抗素子と磁石とを組み合わせた
ものに関する。

［従来の技術及び考案が解決しようとする課題］従来、
この種の位置検出装置としては、リードスイッチと磁石
を組み合わせたもの、ホール素子と磁石を組み合わせた
ものがあるが、リードスイッチ式のものはスイッチのオ
ン、オフ動作にヒステリシスがあり検出精度が安定しな
い。また、ホ−ル素子式のものは、温度が高いと安定し
た検出精度を得ることができない、という問題があった
。

本発明は、スイッチのオン、オフ動作にヒステリシスが
なく、しかも温度が高い場合も安定した検出精度を得る
ことのできる位置検出装置を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、磁気抵抗素子と
磁石を組み合わせて次のように構成されている。すなわ
ち、本発明は、第１の部付と第２の部材が長さ方向に相
対移動自在に組み合わせ゛られ、第１の部材には位置検
出用磁石、第２の部材には上記位置検出用磁石との相対
位置により出力の変化する磁気センサが設けられ、この
磁気センサの出力に応じて第１の部材と第２の部材の位
置関係を検出する位置検出装置であって、上記磁気セン
サは、ブリッジ回路を形成する４つの同特性の磁気抵抗
素子から構成され、ブリッジ回路の２つの出力端には、
両出力端からの出力の大小に応じて第１の信号または第
２の信号を出力する判定器が接続されており、 また、磁気センサの設けられた上記第２の部材には、互
いに平行な一方の組の磁気抵抗素子と直交ずろ方向のバ
イアス磁界をかけるバイアス磁石が設けられ、 さらに上記第１の部材に設けられた位置検出用磁石は、
互いに平行な他方の組の磁気抵抗素子に対して直交する
方向の磁界をかけるよう極性が設定され、かつ磁気セン
サと近接する位置にあるときの磁気センサに加える磁界
の強さが、上記バイアス磁石の磁気センサに加える磁界
の強さよりら大きくなるよう設定されていることを特徴
としている。

［作用］ 上記構成において、各磁気抵抗素子は、それに平行な磁
界が印加されたとき抵抗値が大となり、直交する磁界が
作用するとき小となる。そして、本発明においては、位
置検出用磁石が磁気センサから離れた位置にあるとき、
磁気センサに対してはバイアス磁界のみ作用するから一
方の組の磁気抵抗素子の抵抗値が最小となり、他方の組
の磁気抵抗素子の抵抗値が最大となる。したがって、こ
の状態ではブリッジ回路の２つの出力端からの出力は一
方が大、他方が小となり、たとえば判定器から第１の信
号が出力される。

また、第１の部材と第２の部材が相対移動して、位置検
出用磁石が磁気センサに近接すると、この磁石の磁界が
バイアス磁界より大きくなるから、前記判定器の出力が
反転する。したがって、判定器の出力信号により、第１
の部材と第２の部材の位置関係がわかる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図（ａ）は第１実施例の概略構成を示し、１は固定
部材（第２の部材）、２は固定部材ｌの長さ方向に摺動
自在に設けられた摺動部材（第１の部材）である。この
実施例の位置検出装置は、固定部材ｌに対する摺動部材
２の位置を検出するもので、自動車の車高センサとして
使われるものである。

摺動部材２の先端には長さ方向に延びろ棒磁石３が固着
されている。また、固定部材ｌの上記棒磁石３と対向す
る位置には長さ方向に離間して２つの磁気センサ４（４
Ａ、４Ｂ）が設けられている。

５（５Ａ、５Ｂ）は磁気センサ４（４Ａ、４Ｉ３）に対
してバイアス磁界を加えるためのバイアス磁石であり、
固定部材Ｉに固着されている。

第２図は、ここで用いる磁気センサ４の構造を示してい
る。この磁気センサ４は、基体７上に第１〜第４の４つ
の磁気抵抗素子（以下、ｒＭ１１素子」という）１１，
１２．１３．１４を設けて、第３図に示すようなブリッ
ジ回路を形成したものである。

この場合、回路の上で互いに対向する第１と第４のＭＲ
素子Ｉｆ、１４、また第２と第３のＭＲ素子１２．１３
はそれぞれ平行に配置されており、かつ隣り合うＭＲ素
子１！と１２．１２と１３．１３と１４．１４と１１は
互いに直交するよう配置されている。

そして、第３図の等両回路で示すように、このブリッジ
回路の入力端子には一定電圧Ｖｃｃを印加する電圧印加
手段（図示略）が接続され、ブリッジ回路の２つの出力
端子０ＵＴＩ、０ＵＴ２には、両出力端子０ＵＴＩ、０
ＵＴ２からの出力の大小に応じて信号Ｈｉ（第１の信号
）または信号Ｌｏ（第２の信号）を出力する比較器（判
定器）１５が接続されている。また、この比較器１５に
は、比較器１５の出力信号に応じてオン、オフする出力
トランジスタ１６が接続されている。そして、摺動部材
２に設けた棒磁石３の磁力作用に応じて、各磁気センサ
４（４Ａ、４Ｂ）に接続した出力トランジスタ１６がオ
ン、オフすることにより、その組み合わせによって棒磁
石３がどこに位置しているかがわかるようになっている
。

上記の磁気センサ４においては、互いに平行な一方の組
のＭＲ素子１１と１４に直交する方向、即ち図に示すＹ
軸方向の磁界が加わったとき、ＭＲ素子１１と１４の抵
抗値が小となり、他方の組のＭＲ素子１２と１３の抵抗
値が大となる。したがって、出力端子０ＵＴＩの出力の
方が出力端子０ＵＴ２の出力より大きくなって、比較器
１５から１−１　ｉの信号が出力される。また、互いに
平行な他方の組のＭＲ素子１２と１３に直交する方向、
即ち図に示すＸ軸方向の磁界が加わっなときには、ＭＲ
素子１２と１３の抵抗値が小となり、ＭＲ素子１１と１
４の抵抗値が大となる。したがって、出力端子０ＵＴＩ
の出力より出力端子０ＵＴ２の出力の方が大きくなって
、比較器１５からＬｏの信号が出力される。

以上により、この磁気センサ４に交番磁界が作用した場
合には、出力端子０ＵＴＩと０ＵＴ２では第４図（ａ）
及び（ｂ）にそれぞれ示すように、逆位相の交流信号が
出力される。そして、それに応じて比較器１５からは第
４図（ｃ）に示すようなＩｌｉとＬｏの２値信号が出力
される。

そして、本実施例の位置検出装置においては、第５図に
示すように、Ｙ軸方向にバイアス磁界をかけるようにバ
イアス磁石５の磁極が設定されており、このバイアス磁
石５の磁界によりＭＲ素子１１．１４は飽和状態にさせ
られている。したがつて、常時比較器１５の出力はＨｉ
に設定され、トランジスタ１６はオンとなっている。

また、摺動部材２に設けられた位置検出用の棒磁石３は
、第６図に示すように、ＭＲ素子１２．１３に対して直
交する方向、即ちＸ軸方向の磁界（第５図において白抜
き矢印）をかけるよう極性が設定されている。しかも、
この棒磁石３は、上記磁気センサ４と近接する位置にあ
るときの磁気センサ４に加える磁界の強さが、バイアス
磁石５の磁気センサ４に加える磁界の強さよりも大きく
なるよう設定されている。なお、第６図において、白抜
き矢印は、棒磁石３つまり摺動部材２の移動方向を示す
。

また、この実施例の装置においては、第１図に示すよう
に、棒磁石３の長さをＬとした場合、両磁気センサ４Ａ
、４Ｂの間隔をＬより大きくして、棒磁石３が両磁気セ
ンサ４Ａ、４Ｂの中間にあるときに両磁気センサ４Ａ、
４Ｂに棒磁石３の磁界の影響が及ばないように設定され
ている。

次に、上記のように構成された位置検出装置の作用番説
明する。

各磁気センサ４においては、それと対向する位置に棒磁
石３があるとき、例えば第１図あるいは第６図における
磁気センサ４Ｂと棒磁石３の関係にあるとき、Ｙ軸方向
のバイアス磁界より棒磁石３によるＸ軸方向の磁界の方
が強くなるから、合成磁界がバイアス磁界と直交する方
向に寄り、比較器１５の出力がＬｏとなってトランジス
タ１６がオフとなる。また、磁気センサ４に対向する位
置に棒磁石３がないとき、例えば第１図あるいは第６図
における磁気センサ４Ａと棒磁石３の関係にあるとき、
磁気センサ４Ａにはバイアス磁界のみが作用し、対応す
るトランジスタ１５はオンとなる。

この状態から、摺動部材２を第１図において左方に移動
すると、ある位置まで磁気センサ４Ａがオン、４Ｂがオ
フの状態が維持され（実際にはそれに接続されたトラン
ジスタ１６がオン、オフする）、棒磁石３が磁気センサ
４Ｂの対向位置から外れると、磁気センサ４Ｂがオンに
なる。そして、両磁気センサ４Ａ、４Ｂが共にオンの区
間がある程度あり、それからさらに摺動部材２を左方に
移動すると、磁気センサ４Ａの対向位置に棒磁石３が位
置するようになり、その時点で、棒磁石３の磁界により
、磁気センサ４Ａがオンからオフに反転する。摺動部材
２が逆方向に移動した場合は、この逆に動作する。この
スイッチ動作と棒磁石３の中心の位置の関係を第１図（
ｂ）に示す。

このように、摺動部材２の位置に応じて、２つの磁気セ
ンサ４Ａ１４Ｂがオン、オフしく実際にはトランジスタ
１６がオン、オフする）、その組み合わせにより、摺動
部材２がイの位置、にあるか、口の位置にあるか、ハの
位置にあるかが判定できる。そして、実際に車両に搭載
した場合には、判定結果がイのときは車高が低すぎるの
でもっと高くするよう車高制御装置を制御し、ハのとき
は車高が高すぎるのでもっと低くするよう制御し、常時
口の範囲に入るよう制御する。

このような検出動作の際、磁気センサ４として、Ｍｌ’
ｌ素子１１〜１４をブリッジ回路に組んだものを用いて
いるので、温度変化の影響をほとんど受けず、しかもス
イッチ動作のヒステリシスらなく常に安定した位置検出
ができる。また、磁気センサ４にバイアス磁界をかけ、
棒磁石３が所定位置に近接したときのみ出力信号が反転
するようにしているので、外部ノイズの影響を受けろこ
とがない等の効果が得られる。

なお、上記実施例においては、棒磁石３が磁気センサ４
に対向していないとき磁気センサ４がオンとなり、棒磁
石３が磁気センサ４に対向しているときオフとなるよう
設定したが、逆に設定することもできる。その場合は、
出力端子０ＵＴＩ、０ＵＴ２と比較器１５の接続を上記
と逆とすればよい。また、上記実施例においては、磁気
センサ４とバイアス磁石５と棒磁石３の配置を第７図に
示すようにしたが、第８図に示すように、磁気センサ４
を縦にし、バイアス磁石５をその横に配置するとともに
、棒磁石３を磁極が縦になるように配置してもよい。い
ずれにしろ、磁気センサ４の面内においてバイアス磁石
５の磁界と棒磁石３の磁界が直交するように配置すれば
よい。

また、上記実施例においては、磁気センサ４を２箇所に
配置し、口で示す１つの範囲に車高を調整する場合の装
置を示したが、さらに磁気センサの数を増やしてもよい
。第９図（ａ）に示す例は、固定部材Ｉに４つの磁気セ
ンサ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ。

４Ｄを設けて、２種類の車高設定を可能にするための位
置検出装置である。この場合、磁気センサ４Ａ、４Ｂが
第１の組、磁気センサ４Ｃ，４Ｄが第２の組を構成して
いる。各組については、セレクタによりどちらかを選択
できるようになっており、選択された組の出力が車高制
御装置に入力されるようになっている。したがって、各
組部に位置検出装置が成り立っている。

この例の場合、磁気センサ４と棒磁石３が対向していな
いとき磁気センサ４がオンとなり、磁気センサ４と棒磁
石３が対向しているときオフとなるように設定されてい
る。したがって、各磁気センサ４Ａ〜４Ｄは、棒磁石３
の中心Ｃの位置により第９図（ｂ）に示すようにオン、
オフする。そして、磁気センサ４Ａ、４Ｂの組を選択し
たときには、棒磁石３の中心Ｃがイ、口、ハのいずれに
位置しているかを知ることができる。また磁気センサ４
Ｃ，４Ｄを選択したときには、棒磁石３の中心Ｃが二、
ホ、へのいずれに位置しているかを知ることができる。

なお、磁気センサ４の数をさらに増やけば、より多数の
位置を検出することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、磁気センサとして磁気抵抗素子をブリ
ッジ回路に組んだものを用いており、常時この磁気セン
サにバイアス磁界をかけ、第１の部材の位置検出用磁石
が所定位置に近接したときのみ出力信号が反転するよう
にしているので、温度変化や外部ノイズの影響を受ける
ことなく第１の部材と第２の部材の位置関係を知ること
ができる。また、磁気抵抗素子を用いるので、ヒステリ
シスもなく安定した検出精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例の説明図であり、第
１図（ａ）は実施例の位置検出装置の概略構成図、第１
図（ｂ）は同検出装置におい°て摺動部材が移動した際
のその移動位置と磁気センサの出力信号の関係を示す図
、第２図は磁気センサの構造を示す平面図、第３図は磁
気センサの等価回路図、第４図は第３図における各端子
の出力波形を示す図であり、それぞれ（ａ）図は出力端
子０ＵＴＩの波形、（ｂ）図は出力端子０ＵＴ２の波形
、（ｃ）図は出力端子０ＵＴ３の波形を示す図、第５図
は磁気センサとバイアス磁石の関係を示す図、第６図は
磁気センサ、バイアス磁石、棒磁石の配置関係を示す図
、第７図は第１実施例における磁気センサとバイアス磁
石と棒磁石の配置関係を模式的に示す図、第８図は同配
置関係の他の例を模式的に示す図、第９図（ａ）は本発
明の他の実施例の概略構成を示す図、第９図（ｂ）は同
実施例の装置において摺動部材が移動した際のその移動
位置と磁気センサの出力信号の関係を示す図である。 Ｉ・・・・・・固定部材（第２の部材）、２・・・・・
・摺動部材（第１の部材）、３・・・・・・棒磁石（位
置検出用磁石）、４．４　Ａ、４　Ｉ３，４　Ｇ、４　
Ｄ・・・・・・磁気センサ、５・・・・・・バイアス磁
石、１１．＋　２．１３．１４・・・・・・Ｍｒ？素子
（磁気抵抗素子）、Ｉ５・・・・・・比較器（判定器）
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の部材と第２の部材が長さ方向に相対移動自在に組
   み合わせられ、第１の部材には位置検出用磁石、第２の
   部材には上記位置検出用磁石との相対位置により出力の
   変化する磁気センサが設けられ、この磁気センサの出力
   に応じて第１の部材と第２の部材の位置関係を検出する
   位置検出装置であって、 上記磁気センサは、ブリッジ回路を形成する４つの同特
   性の磁気抵抗素子から構成され、ブリッジ回路の２つの
   出力端には、両出力端からの出力の大小に応じて第１の
   信号または第２の信号を出力する判定器が接続されてお
   り、 また、磁気センサの設けられた上記第２の部材には、互
   いに平行な一方の組の磁気抵抗素子と直交する方向のバ
   イアス磁界をかけるバイアス磁石が設けられ、 さらに上記第１の部材に設けられた位置検出用磁石は、
   互いに平行な他方の組の磁気抵抗素子に対して直交する
   方向の磁界をかけるよう極性が設定され、かつ上記磁気
   センサと近接する位置にあるときの磁気センサに加える
   磁界の強さが、上記バイアス磁石の磁気センサに加える
   磁界の強さよりも大きくなるよう設定されていることを
   特徴とする位置検出装置。