JP2007155406A - 磁気式位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱磁界が生じたとしても誤検出を発生し難くすることができる磁気式位置検出装置を提供する。
【解決手段】磁石４が磁気抵抗素子１２に対して取付方向Ａ1に直線移動する際、磁石４が出す磁界Ｈの向きを検出する磁気抵抗素子１２は、その移動過程で出力がゼロクロスする波形の出力信号を出力する。磁石４が移動を開始する前の移動開始位置近辺に位置する際、磁石４の右側ニュートラル位置の境界線８に位置するように位置を決め、磁石４が移動終了位置近辺に位置する際、磁石４の左側ニュートラル位置の境界線９に位置するように位置を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、周囲磁界の磁界方向を検出することで、操作部品の位置（移動量、操作量等）を検出する磁気式位置検出装置に関する。

従来、操作部品に取り付けた磁石の磁界方向（磁束方向）を見ることで、操作部品の位置（移動量、操作量等）を検出する磁気式位置検出装置が広く使用されている。例えば、特許文献１には、この種の磁気式位置検出装置を車両のシートベルトのバックルスイッチに適用した例が開示されている。

特許文献１の磁気式位置検出装置を図６に示すと、バックル５１のケース内部には、ベルトに取り付けられた金具（図示略）をバックル５１に着脱する際に、その金具と連動して動く可動部品５２が収容されている。この可動部品５２には、周囲に磁界を発生する磁石５３が取り付けられている。磁石５３は、可動部品５２と連れ動き可能であって、その移動方向（即ち、磁石５３のストローク方向Ａ）に対して直交する向きに着磁され、本例においてはストローク方向Ａを基準にして図６の紙面上側がＳ極に着磁され、図６の紙面下側がＮ極に着磁されている。

また、バックル５１のケース内部に取着されたＩＣパッケージ５４には、磁石５３の近傍位置に磁気抵抗素子（Magnet Resistance Effect：ＭＲＥ）５５が固定状態で取り付けられている。磁気抵抗素子５５は、磁石５３が発生する磁界Ｈを検知面５５ａで受け、その検知面５５ａで受けた磁界Ｈの向き（磁界方向）に応じた出力電圧（出力信号）Ｖoutを出力する。

磁気抵抗素子５５の検知面５５ａには、磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４が複数（本例では４つ）配設されている。これら磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、Ni-Co等の強磁性体を材質とするとともに、それらがホイートストンブリッジ状に回路が組まれている。磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４の配置パターンは、Ｒ１及びＲ４が並設され、Ｒ２及びＲ３が並設されるとともに、Ｒ１及びＲ４の配列方向に延びる基準線Ｌ1と、Ｒ２及びＲ３の配列方向に延びる基準線Ｌ2との成す角度θが略９０度を成すように配置されている。本例のような磁気抵抗パターンを有する磁気抵抗素子５５は、図７（ａ）に示すように周期が１８０度であるとともに、検出する磁界Ｈの向きが−９０度、０度、９０度の時に出力値が「０」、４５度の時に最大出力値、−４５度の時に最小出力値をとる交流波形の出力電圧Ｖoutを出力する。

また、本例のような磁気抵抗パターンにおいては、図７（ｂ）に示すように磁石５３から受ける磁界Ｈの向きが角度θの二等分線Ｌ3と平行の時、磁気抵抗素子５５の出力値が「０」となる。そして、二等分線Ｌ3に対して＋４５度傾いた向きの磁界Ｈを検知面５５ａで受けた時、磁気抵抗素子５５が最大出力値をとり、二等分線Ｌ3に対して−４５度傾いた向きの磁界Ｈを検知面５５ａで受けた時、磁気抵抗素子５５が最小出力値をとる。

磁気抵抗素子５５は、磁石５３のストローク方向Ａと二等分線Ｌ3との成す角度θxがほぼ４５度となる向きに配置されている。また、磁石５３と磁気抵抗素子５５との位置関係は、磁石５３が移動開始位置近辺に位置する時、略＋４５度の向きの磁界Ｈが磁気抵抗素子５５に付与され、磁石５３が取付方向Ａ1に直線移動すると、その移動に伴って磁気抵抗素子５５にかかる磁界Ｈの傾きが減少し、磁石５３が最大ストローク位置近辺に位置した時、略−４５度の向きの磁界Ｈが磁気抵抗素子５５に付与される関係に設定されている。

ベルトの金具をバックル５１にセットする際、金具に押されることによって磁石５３が取付方向Ａ1に沿ってスライド移動するが、このときの磁気抵抗素子５５は、図８（ａ）に示す階段状の波形の出力電圧Ｖoutを出力する。まず、金具がバックル５１にセットされる前は、磁石５３が移動開始位置付近にいるため、＋４５度の向きの磁界Ｈが磁気抵抗素子５５に付与されることから、磁気抵抗素子５５は最大値に近い出力電圧Ｖoutを出力する。

続いて、ベルトの金具をバックル５１にセットする際、そのセット作業に伴って磁石５３が取付方向Ａ1に移動するため、磁気抵抗素子５５にかかる磁界Ｈの向きが徐々に０度の側に傾くことになり、磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが低下する。そして、その移動途中で磁界Ｈの向きが０度となった時に磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが「０」となり、出力電圧Ｖoutが「０」となった以降も、磁石５３のストローク移動に伴い磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが更に低下し、磁石５３が最大ストローク位置に位置すると、磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが最小値に近い値をとる。本例においては、磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが「０」以下の領域にある際、バックルスイッチの検出オンを認識し、ベルトの金具がバックル５１にセットされたと判定する。

磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutが図８（ａ）に示す電圧波形をとっていれば、ベルトの金具をバックル５１にセットする作業に伴って電圧が一旦「０」以下の値をとった後、磁石５３が更に奥へストロークされても、出力電圧Ｖoutの電圧波形が、必ずどこかの点でゼロクロスする（即ち、出力値が「０」になる）波形を維持する。従って、磁石５３や磁気抵抗素子５５の製造バラツキや組付バラツキなどによって、出力電圧Ｖoutの波形が図８（ａ）の二点鎖線のように横軸方向にずれたとしても、出力電圧Ｖoutが「０」以下の領域をとった後に再度「０」以上の値をとるようなことはなく、バックルスイッチの誤検出発生防止に効果が高い。
特開２０００−２６８９５８号公報

ところで、磁石５３が磁気抵抗素子５５に対して取付方向Ａ1に移動する際、磁気抵抗素子５５が受ける磁界Ｈの強さ（磁束Φの強さ）と、磁石５３の位置Ｐとの間には、図８（ｂ）に示す関係がある。即ち、磁気抵抗素子５５が磁石５３から受ける磁界Ｈの強さは、磁石５３が移動開始位置近辺にある時に弱く、磁石５３がストロークを始めてその移動中間位置に位置した際に最も強くなり、その後、磁石５３が最大ストローク位置に向かうに従い徐々に減少し、最大ストローク位置に位置した時に弱くなる特性を持つ。

磁石５３が移動開始位置に位置する時、磁気抵抗素子５５が磁石５３から受ける磁界Ｈが弱くなるのは、磁石５３と磁気抵抗素子５５との間の距離が大きいため、その分だけ磁石５３から磁気抵抗素子５５に至る磁束が少ないからである。また、磁石５３が発する磁束は、その長手方向においてその中間位置部位５３ａが比較的少ない。よって、磁気抵抗素子５５が最大ストローク位置に位置する時、磁気抵抗素子５５が磁石５３から受ける磁界Ｈが弱くなるのは、そのとき磁気抵抗素子５５で受ける磁束が、磁石５３の中間位置部位５３ａから発する磁束であるため、磁気抵抗素子５５で受ける磁束が少なくなるからである。

ところで、磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutにおいて確実な値として欲しい出力領域は、磁気抵抗素子５５が最大出力値を出力する近辺の移動開始位置領域Ｅ1と、磁気抵抗素子５５が最小出力値を出力する近辺の最大ストローク位置領域Ｅ2の２領域である。これは、この２領域Ｅ1，Ｅ2の値を確実に取ることができれば、例え外乱磁界が生じて磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutに変化が生じても、この出力電圧Ｖoutの電圧波形が、必ずどこかの点でゼロクロスする波形を維持することになり、バックルスイッチの検出オンを検出できるからである。

しかし、図６に示す構造の磁気式位置検出装置では、移動開始位置領域Ｅ1及び最大ストローク位置領域Ｅ2の２領域において磁界Ｈが弱いため、磁気抵抗素子５５の周辺に外乱磁界が生じた場合、これら２領域Ｅ1，Ｅ2で磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutに変動が生じ易くなる。従って、外乱磁界が生じた際に、磁気抵抗素子５５の出力電圧Ｖoutの電圧波形がゼロクロスしない波形となってしまう可能性があり、バックルスイッチの誤検出を防止するためにも、何らかの対応策が望まれていた。

本発明の目的は、外乱磁界が生じたとしても誤検出を発生し難くすることができる磁気式位置検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明によれば、磁石と、前記磁石から受ける磁界の方向に応じた出力信号を出力する磁気抵抗素子とを備え、前記磁石及び前記磁気抵抗素子のうちの一方が他方に対し移動開始位置から最大ストローク位置まで相対移動する際に、前記磁石の磁界を検知した前記磁気抵抗素子が階段状の波形で前記出力信号を出力する磁気式位置検出装置において、前記磁気抵抗素子は、その検知面が前記磁石に対向する向きとなるように配置され、前記磁石の着磁パターンは、前記磁石及び前記磁気抵抗素子の位置関係が前記移動開始位置又は前記最大ストローク位置となった際に、前記磁気抵抗素子が前記磁石のＮ極とＳ極との境目に位置するパターンに形成されていることを要旨とする。

この構成によれば、移動開始位置から最大ストローク位置まで移動する操作部品の移動位置を、本発明の磁気式位置検出装置を用いて検出する場合、操作部品が操作された際には、磁石及び磁気抵抗素子の間の相対位置が変わることから、同操作において磁気抵抗素子からは階段状の出力信号が出力される。よって、この場合においては、相対移動よって値が変化する出力信号を見て操作部品の位置判定を行い、出力信号の値が所定のレベル（電圧値）に到達したことを条件に、それを検出オンとして判定する。

ところで、磁石の特性としては、着磁用コイルで磁石表面を着磁する際にその着磁用コイルが位置する部位（以下、境目という）において磁束が強くなる特性がある。従って、本発明では、操作部品が移動開始位置又は最大ストローク位置となった際にこの境目に位置するように、磁石及び磁気抵抗素子の位置関係及び着時パターンを設定したので、磁気抵抗素子の周囲に外乱磁界が生じたとしても、磁気抵抗素子からの出力信号の出力波形は、階段状の状態を維持し易くなる。従って、外乱磁界によって出力信号の波形が崩れて出力信号が所定のレベルに到達しないような状態になり難く、誤検出発生防止に効果が高い。

本発明によれば、前記磁気抵抗素子は、４つの磁気抵抗をホイートストンブリッジ状に組み、並設された２つの前記磁気抵抗素子の配列方向と、残り２つの並設された前記磁気抵抗素子の配列方向との成す第１角度が９０度に設定され、当該第１角度の２等分線に対し直交する方向が前記相対移動の際の移動方向になるとともに、前記磁石の着磁パターンは、前記境目をその延びる方向を互いに異ならせた２本の線とした場合、前記境目同士で形成される第２角度が９０度となりつつ、当該第２角度の２等分線が前記移動方向と直交する向きとなるように形成されていることを要旨とする。

この構成によれば、出力信号の周期が１８０度である汎用的な磁気抵抗素子を用いて、外乱磁界に対して耐久性高く、操作部品の移動位置を検出することが可能となる。

本発明によれば、外乱磁界が生じたとしても誤検出を発生し難くすることができる。

以下、本発明をシートベルトのバックルスイッチに具体化した磁気式位置検出装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、シートベルトのバックル１のケース内部には、金具２の着脱方向に沿って往復直線移動可能な可動部品３が収容されている。可動部品３には、バックル１のケース内部に磁界を発生する磁石４が取り付けられている。よって、金具２をバックル１に着脱する際には、磁石４が可動部品３に同期しつつ、金具２の着脱方向に沿うストローク方向（矢印Ａ方向）に移動する。可動部品３とケース内面との間には、可動部品３を金具２側に常時付勢するバネ材５が介装されている。

磁石４の着磁パターンは、ストローク方向Ａに沿う磁石４の２辺６、７のうち、一方の辺６の中点６ａから他方の辺７の各々端部に、Ｎ極とＳ極との境目であるニュートラル位置の境界線８，９をそれぞれ下ろしたパターン形状となっている。磁石４の着磁は、着磁用コイルを磁石４の表面上に乗せ、そのコイルに電流を流して磁石に磁界を加えることによって行われる。そして、この着磁の結果、その着磁用コイルの位置する部位がニュートラル位置となる。

本例の着磁パターンとしては、磁石４を上方から平面視したとき、磁石４の上面４ａのうち、他方の辺７を底辺とする三角形部分１０ａがＮ極に着磁され、そのＮ極部分の両側の三角形部分１０ｂ，１０ｃがＳ極に各々着磁されている。なお、本例においては、バックル１の取付方向Ａ1に対して、奥側にあるニュートラル位置を右側ニュートラル位置と言い、手前側にあるニュートラル位置を左側ニュートラル位置と言う。

また、磁石４の着磁パターンは、右側ニュートラル位置の境界線８と、左側ニュートラル位置の境界線９との成す角度をθaとした場合、その角度θaが９０度となるパターン形状となっているとともに、角度θaの二等分線Ｌaが磁石４のストローク方向Ａに対し直交する向きとなっている。なお、ストローク方向Ａが移動方向に相当し、境界線８，９が境目（線）に相当し、更に角度θaが第２角度に相当する。

図２に示すように、バックル１のケース内面には、バックルスイッチ用のＩＣパッケージ１１が取着されている。このＩＣパッケージ１１には、磁石４の上面４ａと対向する向きで磁気抵抗素子（ＭＲＥ）１２が配設されている。磁気抵抗素子１２は、磁石４と対向する面を検知面１２ａとして磁石４の磁界Ｈを検知し、その検知面１２ａで受けた磁界Ｈの向き（磁界方向ベクトルＨ）に応じた出力電圧（出力信号）Ｖoutを出力する。

磁気抵抗素子１２の検知面１２ａには、Ni-Co等の強磁性体を材質とする磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４が複数（本例は４つ）配設されている。これら磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、ホイートストンブリッジ状に回路が組まれ、これら磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４のうちＲ１及びＲ４が並設され、Ｒ２及びＲ３が並設された配置パターンをとる。更に、磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１及びＲ４の配列方向に沿う基準線Ｌ1と、Ｒ２及びＲ３の配列方向に沿う基準線Ｌ2との成す角度θbが９０度となるような配置パターンをとる。磁気抵抗素子１２は、磁気抵抗Ｒ１及びＲ２の中点電位と、磁気抵抗Ｒ３及びＲ４の中点電位との差を、出力電圧Ｖoutとして出力する。なお、角度θbが第１角度に相当する。

本例のような磁気抵抗パターンを有する磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutは、背景技術でも述べたように、周期が１８０度であるとともに、検出する磁界Ｈの向きが−９０度、０度、９０度の時に出力値が「０」、４５度の時に最大出力値、−４５度の時に最小出力値をとる交流波形となる。また、本例の磁気抵抗素子１２は、磁石４から受ける磁界Ｈの向きが角度θbの二等分線Ｌ3と平行の時、磁気抵抗素子１２の出力値が「０」をとる。そして、二等分線Ｌ3に対して＋４５度傾いた向きの磁界Ｈを検知面１２ａで受けた時、磁気抵抗素子１２が最大出力値をとり、二等分線Ｌ3に対して−４５度傾いた向きの磁界Ｈを検知面１２ａで受けた時、磁気抵抗素子１２が最小出力値をとる。

また、磁気抵抗素子１２の配置向きは、磁気抵抗素子１２の検知面１２ａと磁石４の上面４ａとが平行となりつつ、自身の角度θbの二等分線Ｌ3が磁石４のストローク方向Ａと直交する向きに設定されている。即ち、磁気抵抗素子１２の配置向きは、角度θbの二等分線Ｌ3と直交する向きが、ストローク方向Ａと平行となる向きに設定されている。また、本例の磁石４の着磁パターンは、ストローク方向Ａにおいて左右対称形状となっている。

更に、磁石４及び磁気抵抗素子１２の位置関係は、ベルトの金具２がバックル１にセットされていない初期状態、つまり磁石４が移動開始位置近辺にある際、磁気抵抗素子１２が磁石４の右側ニュートラル位置の境界線８に位置するように設定されている。また、磁石４及び磁気抵抗素子１２の位置関係は、金具２がバックル１にセットされて磁石４が最大ストローク位置近辺に位置した際、磁気抵抗素子１２が磁石４の左側ニュートラル位置の境界線９に位置するように設定されている。

次に、本例の磁気式位置検出装置の動作を説明する。
まず、金具２をバックル１に取り付ける前においては、磁石４が移動開始位置に位置した状態（図１（ａ）に示す状態）をとり、金具２をバックル１に取り付ける際には、移動開始位置に位置していた磁石４が、その取付作業に伴って金具２の取付方向Ａ1に移動を開始する。そして、金具２がバックル１に係止されるとき、磁石４が最大ストローク位置に位置した状態（図１（ｂ）に示す状態）をとる。この取付作業において、磁気抵抗素子１２は、磁石４が発する磁界Ｈの向きを検知し、図３（ａ）に示す階段状の波形の出力電圧Ｖoutを出力する。

磁気抵抗素子１２が図３（ａ）に示す出力電圧Ｖoutを出力するのは、以下の理由からである。磁石４の右側ニュートラル位置の境界線８における磁束Φの向きは、その着磁パターンの関係上、取付方向Ａ1に対して成す角度θcが４５度となっている。よって、金具２をバックル１に取り付ける前、磁石４が移動開始位置付近にある際は、磁気抵抗素子１２に＋４５度向きの磁界Ｈが付与される。このため、この＋４５度向きの磁界Ｈを受けた磁気抵抗素子１２は、最大値に近い出力電圧Ｖoutを出力する状態となる。

また、磁石４の磁束Φの向きは、その着磁パターンの関係上、右側ニュートラル位置から左側ニュートラル位置に向うに従い、取付方向Ａ1に対して成す角度θcが徐々に大きくなる向きをとる。よって、金具２をバックル１に取り付ける作業に伴って磁石４が取付方向Ａ1に移動する時、この移動過程において磁気抵抗素子１２は、＋４５度から角度が徐々に小さくなる向きに磁界Ｈを受ける。このため、磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutは、磁石４が取付方向Ａ1に沿って移動するに従い、徐々に低下していくことになる。

更に、磁石４の左側ニュートラル位置の境界線９における磁束Φの向きは、その着磁パターンの関係上、取付方向Ａ1に対して成す角度θcが１３５度（−４５度）となっている。よって、金具２がバックル１に取り付けられて磁石４が最大ストローク位置近辺に位置した際は、磁気抵抗素子１２に−４５度向きの磁界Ｈが付与される。このため、この−４５度向きの磁界Ｈを受けた磁気抵抗素子１２は、最小値に近い出力電圧Ｖoutを出力する状態となる。

従って、以上の理由から、磁石４が移動開始位置から最大ストローク位置に移動すると、磁気抵抗素子１２からは、図３（ａ）に示すような階段状の波形の出力電圧Ｖoutが出力されることになる。そして、磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutが「０」以下の領域にある際に、バックルスイッチの検出オンが認識され、ベルトの金具２がバックル１に取り付けられたと判定される。また、バックルにセットした金具２をバックル１から外した際には、バネ材５の付勢力によって可動部品３（即ち、磁石４）が初期位置に復帰する。

ところで、この種の磁石においては、Ｎ極とＳ極との境目であるニュートラル位置において磁束Φが強くなり、このニュートラル位置から遠ざかるに連れて磁束Φが弱くなる特性がある。このため、本例の磁石４においては、右側ニュートラル位置の境界線８付近と、左側ニュートラル位置の境界線９付近との各々において磁束Φが非常に強くなり、一方で、境界線８（又は９）から境界線８，９の真ん中付近に向かうに従い、磁束Φが弱くなる特性がある。

従って、磁石４が移動開始位置から最大ストローク位置に移動する際に、磁気抵抗素子１２が磁石４から受ける磁界Ｈは、図３（ｂ）に示す強さ変化をとる。これを以下に説明すると、ベルトの金具２をバックル１に取り付ける前、つまり磁石４が移動開始位置付近に位置する時は、磁気抵抗素子１２が右側ニュートラル位置の境界線８付近に位置する。このため、磁気抵抗素子１２は、最大出力に近い出力電圧Ｖoutを出力し得る向きの磁界Ｈを、磁石４から非常に強い磁界強さで受けることになる。

そして、金具２がバックル１に取り付けられる際には、磁石４が移動開始位置から取付方向Ａ1に移動を開始するが、この移動過程で磁気抵抗素子１２が磁石４から受ける磁界Ｈは、着磁パターンの関係上、徐々に弱くなり、磁石４の移動位置が中間地点を過ぎると、磁気抵抗素子１２が磁石４から受ける磁界Ｈの強さは上昇に転じる。ベルトの金具２がバックル１に取り付けられて、磁石４が最大ストローク位置付近に位置すると、磁気抵抗素子１２が左側ニュートラル位置の境界線９付近に位置する。よって、磁気抵抗素子１２は、最小出力に近い出力電圧Ｖoutを出力し得る向きの磁界Ｈを、磁石４から非常に強い磁界強さで受けることになる。

ところで、磁界Ｈが強い磁場においては、そこに外乱磁界が生じたとしても、この外乱磁界に影響を受け難いことから、それまでの磁界Ｈの向きが変化してしまうような状況が生じ難い。一方で、磁石４から磁気抵抗素子１２に付与される磁界Ｈが弱い状況下で、磁石４や磁気抵抗素子１２の周囲に外乱磁界が生じると、その外乱磁界に影響を受けて磁界方向ベクトルＨが変化してしまい、磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutが変化してバックルスイッチの誤検出に繋がる。

そこで、本例においては、磁石４が移動開始位置又は最大ストローク位置に位置する際に、磁気抵抗素子１２が磁石のニュートラル位置に位置する構造としたので、磁石４が移動開始位置又は最大ストローク位置に位置するとき、磁気抵抗素子１２が磁石４から強い値の磁界Ｈを受けることになる。よって、磁石４や磁気抵抗素子１２の周囲に外乱磁界が生じても、磁石４が移動開始位置近辺に位置する時や、最大ストローク位置近辺に位置する時において、磁気抵抗素子１２が磁石４から受ける磁界Ｈの向きが変化し難くなる。

このため、磁石４や磁気抵抗素子１２の周囲に外乱磁界が生じても、本例の磁気抵抗素子１２は、磁石４が移動開始位置に位置する時は最大出力値に近い値を出力する状態を維持し、磁石４が最大ストローク位置に位置する時は最小出力値に近い値を出力する状態を維持する。従って、磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutは、必ずどこかの位置でゼロクロスする（出力値が「０」となる）波形をとることから、外乱磁界が生じても検出オンを認識することが可能となり、バックルスイッチの誤検出が生じ難くなる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）シートベルトの金具２をバックル１に取り付ける際、磁気抵抗素子１２が出力する階段状の出力電圧Ｖoutを見ることで、スイッチオンを検出するバックルスイッチにおいて、磁石４が移動開始位置近辺にある時と最大ストローク位置近辺にある時、磁気抵抗素子１２に強い磁界Ｈが付与されるようにした。従って、磁石４や磁気抵抗素子１２の周囲に外乱磁界が生じても、磁石４が移動開始位置近辺に位置する時や、最大ストローク位置近辺に位置する時において、磁気抵抗素子１２が磁石４から受ける磁界Ｈの向きが変化し難くなる。このため、磁石４や磁気抵抗素子１２の周囲に外乱磁界が生じても、磁気抵抗素子１２の出力電圧Ｖoutは、どこかの点でゼロクロスする階段状の波形を維持することになり、バックルスイッチの検出オンを判定する際に、誤検出を生じ難くすることができる。

（２）本例の磁気式位置検出装置を用いれば、出力電圧Ｖoutの周期が１８０度である汎用的な磁気抵抗素子１２を用いて、外乱磁界に対して耐久性の高い位置検出装置を提供することができる。

（３）本例の磁気式位置検出装置は、磁石４の直線移動位置を検出する装置であるので、本例の磁気式位置検出装置を用いれば、外乱磁界に対して耐久性高く、磁石４の直線移動の移動位置を検出することができる。

（４）本例の磁気式位置検出装置においては、磁石４が可動部品３に取り付けられ、磁気抵抗素子１２が実装されたＩＣパッケージ１１（即ち、基板）がバックル１のケースに固定された取付状態をとる。よって、金具２をバックル１に着脱する作業において、磁石４ではなく磁気式検出装置の基板が動くような状況にならずに済み、装置としての信頼性が高くなる。

（５）本例の磁気式位置検出装置においては、Ｎ極が三角形を形取るような簡単な着磁パターンの形状で、バックルスイッチの誤検出防止効果を得ることができる。
なお、本実施形態は上記構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。

・ 磁石４の着磁パターンは、ストローク方向Ａに沿う磁石４の２辺６、７のうち、一方の辺６の中点６ａから他方の辺７の各々端部に、Ｎ極とＳ極との境目であるニュートラル位置の境界線８，９をそれぞれ下ろしたパターン形状に限定されない。例えば、図４に示すように、Ｎ極部分が台形状を成す着磁パターンでもよい。また、図５に示すように、図１及び図２のＮ極の三角形部分１０ａに比べて、その部分の面積が小さくなっている着磁パターンでもよい。

・ 磁石４及び磁気抵抗素子１２の間の移動は、直線移動に限定されず、例えば曲線移動であってもよい。また、固定状態の磁気抵抗素子１２に対して磁石４を移動することに限定されず、これとは逆に磁気抵抗素子１２を磁石４に対して動かすようにしてもよい。

・ 本例で用いる磁気抵抗素子１２は、必ずしも４つの磁気抵抗Ｒ１〜Ｒ４をホイートストンブリッジ状に組んだものに限らず、磁石４の磁界Ｈを検出した際に階段状の波形の出力電圧Ｖoutを出力できるものであれば、その構造は特に限定されない。

・ ニュートラル位置における磁束Φは、その境界線８，９のどの位置であっても磁束Φが強い特性がある。従って、磁気抵抗素子１２がニュートラル位置の境界線８，９に位置する際、その時に位置する場所は、必ずしも境界線８（９）の真ん中位置であることに限らず、境界線８，９上であれば細かな位置は特に限定されない。

・ 本例の磁気式位置検出装置の採用対象は、必ずしもバックルスイッチに限らず、操作位置を検出したい各種装置であれば特に限定されない。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（１）請求項１又は２において、前記磁石及び前記磁気抵抗素子の間の前記相対移動は、前記磁石及び前記磁気検出装置の一方が他方に対して直線的に移動する直線移動である。この場合、本発明の磁気式位置検出装置を用いれば、磁石及び磁気抵抗素子の一方が他方に対して直線移動する際のその移動位置を、外乱磁界に対して耐久性高く検出することが可能となる。

（２）請求項１又は２において、前記操作部品側に前記磁石が取り付けられ、前記操作部品を相対移動可能に支持する固定部品側に前記磁気抵抗素子が取り付けられている。ここで、操作部品を固定部品に対して動かすと、磁石が磁気抵抗素子に対して相対移動し、磁気抵抗素子がその位置関係に応じた向きの磁界を検出する。ところで、磁気抵抗素子は基板に実装されていることから、例えば磁気抵抗素子を操作部品に取り付けたとすると、操作部品の操作に伴って基板も動くことになり、これは装置として好ましくない。しかし、本発明においては、磁気抵抗素子を固定部品側に取り付けるので、上述した心配が生じず、装置としての信頼性が高いものとなる。

（３）請求項１又は２において、前記磁石の着時パターンは、前記磁気抵抗素子と対向する面において、一辺の中点から対向する辺の各々の端部に前記境目の線を引いたパターンに形成されている。この場合、できるだけ簡単な着時パターンの形状で、磁気式位置検出装置の誤検出防止効果を得ることが可能となる。

（ａ）は一実施形態における磁気式検出装置の概略構成を示すもので検出オン前の平面図、（ｂ）は検出オン後の平面図。 磁気式位置検出装置の構成を示す斜視図。 （ａ）は磁気抵抗素子の出力電圧の波形図、（ｂ）は磁石から磁気抵抗素子にかかる磁界強さの波形図。 別例における磁石の着磁パターンを説明する磁石の平面図。 同じく別例における磁石の着磁パターンを説明する磁石の平面図。 従来における磁気式位置検出装置の概略を示す構成図。 （ａ）は磁気抵抗素子の出力電圧の波形図、（ｂ）は磁気抵抗素子に付与される磁界の向きを説明する平面図。 （ａ）は磁気抵抗素子の出力電圧の波形図、（ｂ）は磁石から磁気抵抗素子にかかる磁界強さの波形図。

符号の説明

４…磁石、８，９…境目（線）としてのニュートラル位置の境界線、１２…磁気抵抗素子、１２ａ…検知面、Ｈ…磁界、Ｖout…出力信号、Ｒ１〜Ｒ４…磁気抵抗、θa…第２角度としての角度、θb…第１角度としての角度、Ｌa，Ｌ3…二等分線、Ａ…移動方向としてのストローク方向。

Claims (2)

1. 磁石と、前記磁石から受ける磁界の方向に応じた出力信号を出力する磁気抵抗素子とを備え、前記磁石及び前記磁気抵抗素子のうちの一方が他方に対し移動開始位置から最大ストローク位置まで相対移動する際に、前記磁石の磁界を検知した前記磁気抵抗素子が階段状の波形で前記出力信号を出力する磁気式位置検出装置において、
   前記磁気抵抗素子は、その検知面が前記磁石に対向する向きとなるように配置され、前記磁石の着磁パターンは、前記磁石及び前記磁気抵抗素子の位置関係が前記移動開始位置又は前記最大ストローク位置となった際に、前記磁気抵抗素子が前記磁石のＮ極とＳ極との境目に位置するパターンに形成されていることを特徴とする磁気式位置検出装置。
2. 前記磁気抵抗素子は、４つの磁気抵抗をホイートストンブリッジ状に組み、並設された２つの前記磁気抵抗素子の配列方向と、残り２つの並設された前記磁気抵抗素子の配列方向との成す第１角度が９０度に設定され、当該第１角度の２等分線に対し直交する方向が前記相対移動の際の移動方向になるとともに、
   前記磁石の着磁パターンは、前記境目をその延びる方向を互いに異ならせた２本の線とした場合、前記境目同士で形成される第２角度が９０度となりつつ、当該第２角度の２等分線が前記移動方向と直交する向きとなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式位置検出装置。
   
   

Images