JPH1183538A - 磁気抵抗ポテンショメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＲ素子の検出出力の直線性調整を容易化す
る。 【解決手段】 液面の変動に応じて上下するフロート１
の上下運動を回転運動に変換する測定レバー２にマグネ
ット４を固定して設けると共に、それぞれ周方向に沿っ
て設けられた２つの位置決め用長孔７，８を有する円板
状の回路基板６にＭＲ素子９を固着させる。そして、螺
子１５により位置決め用長孔７，８を介して回路基板６
をセンサケース１２に仮固定する。この状態で、仮固定
された回路基板６を、位置決め用長孔７，８に沿って周
方向に回転させてＭＲ素子９の検出出力の直線性調整を
行い、最適な位置で螺子１５により締め付け本固定す
る。これにより、ＭＲ素子１５の検出出力の直線性調整
を容易化することができ、当該ポテンショメータの組み
立てを簡単化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両の燃料
タンクやオイルタンク等に設けて好適な、磁気抵抗素子
（ＭＲ素子）を用いた非接触方式の磁気抵抗ポテンショ
メータに関し、特にＭＲ素子からの出力のうち、直線性
の良好な範囲の出力のみを利用できるように組み付けを
行う「直線性調整」の容易化等を図った磁気抵抗ポテン
ショメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の燃料レベルセンサとして
は、残燃料に応じて上下に位置変動するフロートに測定
レバーを接続し、この測定レバーの動きに連動するコン
タクトアームで摺動抵抗体の表面を摺動することで、フ
ロートの位置（＝燃料の液面の位置）を電気抵抗値に変
換して検出する接触方式の燃料レベルセンサが知られて
いる。

【０００３】しかし、この接触方式の燃料レベルセンサ
は、摺動抵抗体を用いた構成となっているため、長期使
用において摩耗による不良が発生し易い。また車載環境
においては、振動により摺動部分に接触不良が発生する
等の問題がある。

【０００４】そこで、この接触方式の燃料レベルセンサ
に代わる燃料レベルセンサとして、非接触方式の燃料レ
ベルセンサが提案されている。

【０００５】この非接触方式の燃料レベルセンサには、
図４（ａ）〜（ｃ）に示すような強磁性薄膜素子等の磁
気抵抗素子５０（ＭＲ素子）が用いられている。

【０００６】このＭＲ素子５０には、つづら折りとされ
た第１の磁気抵抗パターン５１と、この第１の磁気抵抗
パターン５１のつづら折り方向と直交する方向につづら
折りとされた第２の磁気抵抗パターン５２とを有してい
る。第１の磁気抵抗パターン５１は、図４（ｂ）に示す
ように当該第１の磁気抵抗パターン５１のつづら折り方
向に対して直交方向の磁界が印加されると、その抵抗値
が低下するようになっている。また、第２の磁気抵抗パ
ターン５２は、図４（ｃ）に示すように当該第２の磁気
抵抗パターン５２のつづら折り方向に対して直交方向の
磁界（図４（ｂ）に示す磁界の方向と直交する方向の磁
界）が印加されると、その抵抗値が低下するようになっ
ている。

【０００７】このようなＭＲ素子５０は、第１の磁気抵
抗パターン５１の一端に第１の端子５３を設け、第１の
磁気抵抗パターン５１と第２の磁気抵抗パターン５２と
の接続点に第２の端子５４を設け、第２の磁気抵抗パタ
ーン５２の他端に第３の端子５５を設けている。そし
て、この第１の端子５３及び第３の端子５５に電源（Ｖ
in）を接続し、第１の端子５３及び第３の端子５４との
間の電圧（Ｖout)を検出出力として取り出すようになっ
ている。

【０００８】具体的には、ＭＲ素子５０に磁界が印加さ
れていないときには、図４（ａ）に示すように第１の端
子５３及び第２の端子５４との間の電圧である当該ＭＲ
素子５０の検出出力値は、電源電圧値の１／２の値とな
る（Ｖout ＝Ｖin／２）。

【０００９】これに対して、図４（ｂ）に示すように第
１の磁気抵抗パターン５１のつづら折り方向と直交方向
の磁界が印加されると、第２の磁気抵抗パターン５２の
抵抗値は磁界が印加されていないときと同じく最大値を
示し変わらないのであるが、第１の磁気抵抗パターン５
１の抵抗値は低下する。このため、第１の端子５３及び
第２の端子５４との間の電圧である当該ＭＲ素子５０の
検出出力値は、電源電圧値の１／２の値よりも小さくな
る（Ｖout ＜Ｖin／２）。

【００１０】また、図４（ｃ）に示すように第２の磁気
抵抗パターン５２のつづら折り方向と直交方向の磁界が
印加されると、第１の磁気抵抗パターン５１の抵抗値は
磁界が印加されていないときと同じく最大値を示し変わ
らないのであるが、第２の磁気抵抗パターン５２の抵抗
値は低下する。このため、第１の端子５３及び第２の端
子５４との間の電圧である当該ＭＲ素子５０の検出出力
値は、電源電圧値の１／２の値よりも大きくなる（Ｖou
t ＞Ｖin／２）。

【００１１】このようにＭＲ素子５０は、印加される磁
界の方向に応じてその検出出力値が変化する。非接触方
式の燃料レベルセンサは、ＭＲ素子５０のこの特性を利
用するようになっており、図５に示すようにフロートの
動きに応じて回転する測定レバーにマグネット５６を設
けると共に、このマグネット５６からの磁界が印加され
る位置にＭＲ素子５０を設けて構成されている。

【００１２】そして、燃料の液面に応じて変動するフロ
ートの動きを測定レバーによりマグネット５６の回転動
に変換し、このマグネット５６の回転による磁界の方向
の変化をＭＲ素子５０により検出し、残燃料の検出を行
う。

【００１３】具体的には、図６に示すようにマグネット
５６が１回転（３６０度回転）する間にＭＲ素子５０か
らの検出出力値は２周期にわたって変化するのである
が、この磁界の回転に伴いＭＲ素子５０からの検出出力
値が直線性良く変化するのは約６０度程度の回転範囲で
ある。

【００１４】このため、従来の燃料レベルセンサは、こ
の直線性良く変化する回転範囲の検出出力値のみを利用
可能なように、マグネット５６に対してＭＲ素子５０を
位置決めして組み付け（直線性調整）、残燃料の検出を
行っていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料レ
ベルセンサは、マグネット５６に対して前記直線性調整
したＭＲ素子５０を接着剤等で固定するようになってい
たため、高い組み付け精度が要求され、当該燃料レベル
センサの組み立てが困難となる問題があった。また、一
旦、ＭＲ素子５０を固定してしまうと、その後は接着剤
を剥離してＭＲ素子５０の位置変更をし、ＭＲ素子５０
を再度接着剤等で固定し直す必要があり、その作業が大
変面倒となる問題があった。

【００１６】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
のであり、直線性調整を容易化し組み立て簡単とするこ
とができ、また、一旦、直線性調整を行った後でも、簡
単に前記直線性の再調整をすることができるような磁気
抵抗ポテンショメータの提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗ポ
テンショメータは、測定対象物の変動に応じてマグネッ
トからの磁界の印加方向を変化させ、この磁界の印加方
向を、磁界の印加方向に応じた磁気抵抗値の変化により
検出出力値が変化する磁気抵抗素子で検出することによ
り、前記測定対象物の変動を間接的に検出する磁気抵抗
ポテンショメータである。そして、上述の課題を解決す
るために固定螺子により仮止めされた状態で固定位置を
変更可能とする位置決め用長孔が設けられた、前記磁気
抵抗素子或いはマグネットの固定板を有する構成となっ
ている。

【００１８】このような磁気抵抗ポテンショメータは、
磁気抵抗素子が固定された固定板を、固定螺子により位
置決め用長孔を介して仮止めし、この仮止めした状態
で、位置決め用長孔に沿って固定板の固定位置を調整し
ながら、磁気抵抗素子の直線性調整を行う。

【００１９】或いは、マグネットが固定された固定板
を、固定螺子により位置決め用長孔を介して仮止めし、
この仮止めした状態で、位置決め用長孔に沿って固定板
の固定位置を調整しながら、磁気抵抗素子の直線性調整
を行う。

【００２０】これにより、固定板を仮止めした状態で磁
気抵抗素子の直線性調整を行うことができるため、該直
線性調整を容易化することができ、当該磁気抵抗ポテン
ショメータの組み立てを簡単化することができる。

【００２１】また、一旦、直線性調整を行った後でも、
固定螺子を緩め固定板を仮止めの状態に戻すことで、前
記直線性の再調整を簡単に行うことを可能とすることが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気抵抗ポテ
ンショメータの好ましい実施の形態について、図面を参
照しながら詳細に説明する。

【００２３】本発明に係る磁気抵抗ポテンショメータ
は、図１に示すような車両の残燃料を検出する燃料レベ
ルセンサに適用することができる。

【００２４】この実施の形態の燃料レベルセンサは、燃
料タンク内の燃料の残量に応じて上下するフロート１
と、このフロートの上下動を回転動に変換する測定レバ
ー２と、測定レバー２に固定されるマグネットホルダ３
とを有している。

【００２５】測定レバー２は、一端にフロート１が固定
され、他端が略「Ｌ」の字状に屈曲加工されており、こ
の他端の先端をマグネットホルダ３の中心に挿入するか
たちでマグネットホルダ３に固定されている。また、こ
の測定レバー２とマグネットホルダ３とは、図２に示す
ように第１のセンサケース５の軸受け２０を介して固定
されており、フロートの上下動は、このマグネットホル
ダ３の回転動として現れるようになっている。

【００２６】マグネットホルダ３には、一端がＮ極に他
端がＳ極に着磁されたマグネット４が固定して嵌め込ま
れている。このため、フロートの上下動がマグネットホ
ルダ３の回転動として現れた場合には、これに連動して
マグネットホルダ３からの磁界の印加方向が回転するよ
うになっている。また、このマグネットホルダ３は、第
１のセンサケース５から突出しており、第１のセンサケ
ース５と以下に説明する第２のセンサケース１２を組み
合わせた際には、マグネットホルダ３は、図２に示すよ
うに第２のセンサケース１２内に位置するようになって
いる。

【００２７】第２のセンサケース１２の略中心部には、
円板状の回路基板６が嵌め込まれ固定される基板取付孔
１０が設けられている。この基板取付孔１０は、底面部
を有する凹状となっており、この底面部に該底面部を貫
通し、かつ、基板取付孔１０と同軸となるように、例え
ば強磁性薄膜素子等の磁気抵抗素子９（ＭＲ素子）が挿
入される素子用孔１１が設けられている。また、この基
板取付孔１０の底面部には、素子用孔１１を挟んで相対
向する位置に、回路基板６を固定する螺子１５が挿入さ
れる２つの螺子孔１４がそれぞれ設けられている。

【００２８】回路基板６は、前記第２のセンサケース１
２の基板取付孔１０に嵌合可能な大きさの円板形状を有
しており、その周方向に沿って相対向する位置に、ＭＲ
素子９の位置決め用の２つの位置決め用長孔７，８が設
けられている。この位置決め用長孔７，８の短手方向の
幅は、螺子１５の頭の部分よりも小さく、かつ、螺子１
５の挿入部分よりも多少大きめとなっている。従って、
螺子１５を挿入することはできるが、そのまま螺子１５
を螺入すると、螺子１５の頭の部分が回路基板６に当接
して螺入が阻止されるようになっている。

【００２９】このような回路基板６には、その中心部に
ＭＲ素子９が固着されるようになっている。後に説明す
るが、当該燃料レベルセンサは組み立ての際に回路基板
６を回転させてマグネット４からの磁界に対するＭＲ素
子９の位置決めを行うことができるようになっているた
め、回路基板６にＭＲ素子９を固着する際には、前記位
置決めを考慮することなく行うことができるようになっ
ている。

【００３０】次に、このような構成を有する当該実施の
形態の燃料レベルセンサの組み立て工程を説明する。

【００３１】この燃料レベルセンサの組み立を行う場
合、まず、測定レバー２の一端にフロート１を固定する
と共に、略「Ｌ」の字状に屈曲加工された他端を、図２
に示すように第１のセンサケース５の軸受け２０に挿入
する。そして、この軸受け２０に挿入した測定レバー２
の他端に、マグネット４が嵌め込まれたマグネットホル
ダ３を挿入して固定する。

【００３２】次に、回路基板６の中心部に位置するよう
にＭＲ素子９を固着し、第２のセンサケース１２の基板
取付孔１０に嵌め込む。そして、この回路基板６の位置
決め用長孔７，８を介して、螺子１５を第２のセンサケ
ース１２に設けられている螺子孔１４に螺合させること
により、回路基板６を仮固定する。

【００３３】次に、図２に示すように第１のセンサケー
ス５及び第２のセンサケース１２の四隅を合わせ、各セ
ンサケース５，１２の四隅に設けられている螺子孔１
６，１７を介して螺子２１により螺子止めすることで各
センサケース５，１２を一体化する。

【００３４】これにより、図２に示すように回路基板６
に固着されたＭＲ素子９と、マグネットホルダ３に嵌め
込まれたマグネット４とは、第２のセンサケース１２の
素子用孔１１を介して相対向する状態となり、マグネッ
ト４からの磁界がＭＲ素子９に印加されるようになる。

【００３５】次に、この状態で、仮固定した回路基板６
を回転させ、ＭＲ素子９の検出出力の直線性調整を行
う。

【００３６】すなわち、ＭＲ素子９は、図４に示したよ
うなつづら折り状の抵抗パターン５１，５２を有し、そ
の検出出力値は、図６に示したようにマグネット４の約
６０度までの回転範囲で直線性良く変化する。このた
め、測定レバー２を残燃料の零レベルの位置とした際
に、図６に示す直線性良好な範囲（６０度の範囲）の開
始位置の検出出力が得られるようにＭＲ素子９の位置制
御を行う。

【００３７】前述のように、回路基板６には周方向に沿
って位置決め用長孔７，８が設けられているため、螺子
１５により仮固定した状態では、回路基板６を位置決め
用長孔７，８に沿って周方向に回転させることができ
る。このため、回路基板６を回転させることで、ＭＲ素
子９からの検出出力が直線性良い範囲となる回路基板６
の位置を探し、この位置で螺子１５を増締めして回路基
板６を本固定する。これにより、前記直線性良い検出出
力が得られる範囲にＭＲ素子９を固定することができ、
簡単に直線性調整を行うことができる。

【００３８】最後に、このようにＭＲ素子９の検出出力
の直線性調整後に、図２に示すように第２のセンサケー
ス１２の前面にセンサカバー２３を螺子２４により取り
付け当該燃料レベルセンサの組み立て工程が終了する。

【００３９】以上の説明から明らかなように、当該実施
の形態の燃料レベルセンサは、ＭＲ素子９が固定された
回路基板６を、螺子１５により位置決め用長孔７，８を
介して仮止めし、この仮止めした状態で、位置決め用長
孔７，８に沿って回路基板６の固定位置を調整しなが
ら、ＭＲ素子９の直線性調整を行う。

【００４０】これにより、直線性調整を容易化すること
ができ、当該燃料レベルセンサの組み立てを簡単化する
ことができる。

【００４１】また、一旦、直線性調整を行った後でも、
螺子１５を緩め回路基板６を仮止めの状態に戻すこと
で、前記直線性の再調整を簡単に行うことを可能とする
ことができる。

【００４２】また、位置決め用長孔７，８を、ＭＲ素子
９の回路基板６に設けるようにしているため、回路基板
６を、ＭＲ素子９の回路基板と、直線性調整を容易化す
るための位置決め用長孔７，８が設けられた固定板とで
併用することができ、部品点数の削減及び構成の簡略化
を通じて当該燃料レベルセンサのローコスト化を図るこ
とができる。

【００４３】このような燃料レベルセンサは、図３
（ａ）に示すように可塑性を有する仕切膜３１により燃
料上面を覆った構成の燃料タンク３０、或いは図３
（ｂ）に示すように可塑性を有する燃料袋４１の内部に
燃料を蓄積する構成の燃料タンク４０に特に適してい
る。

【００４４】すなわち、このような仕切膜３１或いは燃
料袋４１を有さない燃料タンクはタンク内で燃料が揺動
するため、接触方式の燃料レベルセンサを設けた場合、
揺動する燃料が摺動抵抗体部分に適当に燃料がかかり、
いわば燃料が摺動抵抗体部分の潤滑剤の役割を果たして
摺動性が確保されるのであるが、仕切膜３１或いは燃料
袋４１を有する燃料タンク３０，４０は、この燃料の揺
動が抑制されるため、接触方式の燃料レベルセンサを設
けると摺動抵抗体部分に燃料が適当にかからなくなり、
摺動抵抗体部分に故障が発生し易くなる。

【００４５】しかし、このような仕切膜３１或いは燃料
袋４１を有さない燃料タンク３０，４０においても、当
該実施の形態に係る非接触方式の燃料レベルセンサは有
効に作用する。

【００４６】具体的には、図３（ａ）に示す燃料タンク
３０に当該燃料レベルセンサを設ける場合、燃料タンク
３０内の燃料上面を覆う仕切膜３１上に平板状の測定補
助板３２を設け、これを当該燃料レベルセンサ３３の測
定レバー２と当接させる。これにより、残燃料に応じて
測定レバー２が上下し、これに連動してマグネットホル
ダ３が回転するため、燃料の揺動に関係なく残燃料の検
出を行うことができる。

【００４７】また、図３（ｂ）に示す燃料タンク４０に
当該燃料レベルセンサを設ける場合、燃料タンク４０内
の燃料袋４１上に平板状の測定補助板３２を設け、これ
を当該燃料レベルセンサ３３の測定レバー２と当接させ
る。これにより、残燃料に応じて測定レバー２が上下
し、これに連動してマグネットホルダ３が回転するた
め、燃料の揺動に関係なく残燃料を検出することができ
る。

【００４８】このような燃料タンク３０，４０は、走行
時の燃料揺動を抑制することができるうえ、燃料の蒸発
ガスが大気中に排出される不都合を防止することができ
るため有用な燃料タンクであり、これに適用可能な当該
実施の形態に係る燃料レベルセンサも有用な燃料レベル
センサであることがいえる。

【００４９】なお、上述の実施の形態の説明では、回路
基板６を回転させてＭＲ素子９の取り付け角度を調整す
ることとしたが、これは、回路基板６と同様の位置決め
用長孔７，８を有するマグネット４の取付基板を設け、
この取付基板をマグネットホルダ３に取り付ける際に、
マグネット４の取り付け角度を調整するようにしてもよ
い。

【００５０】最後に、上述の実施の形態は本発明の一例
であり、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱しない
範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である
ことは勿論である。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る磁気抵抗ポテンショメータ
は、磁気抵抗素子の検出出力の直線性調整を容易化する
ことができる。このため、当該磁気抵抗ポテンショメー
タの組み立てを簡単化することができ、組み立てに係る
負担を軽減することができる。また、一旦、直線性調整
を行った後でも、簡単に直線性の再調整を可能とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気抵抗ポテンショメータを適用
した実施の形態の燃料センサの分解斜視図である。

【図２】前記実施の形態の燃料センサの要部の横断面図
である。

【図３】前記実施の形態の燃料センサが設けられる燃料
タンクの横断面図である。

【図４】磁気抵抗素子上に形成された磁気抵抗パターン
を示す図である。

【図５】磁気抵抗素子と、この磁気抵抗素子に磁界を印
加するマグネットとの位置関係を示す図である。

【図６】磁気抵抗素子に印加される磁界の方向に対する
磁気抵抗素子の出力変化を示す図である。

【符号の説明】

１ フロート ２ 測定レバー ３ マグネットホルダ ４ マグネット ５ 第１のセンサケース ６ 回路基板 ７，８ 磁気抵抗素子の位置決め用長孔 ９ 磁気抵抗素子（ＭＲ素子） １０ 基板取付孔 １１ 素子用孔 １２ 第２のセンサケース

フロントページの続き (72)発明者 奈良間 伸二 静岡県島田市横井１−７−１ 矢崎計器株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の変動に応じてマグネットか
   らの磁界の印加方向を変化させ、この磁界の印加方向
   を、磁界の印加方向に応じた磁気抵抗値の変化により検
   出出力値が変化する磁気抵抗素子で検出することによ
   り、前記測定対象物の変動を間接的に検出する磁気抵抗
   ポテンショメータにおいて、 固定螺子により仮止めされた状態で固定位置を変更可能
   とする位置決め用長孔が設けられた、前記磁気抵抗素子
   或いはマグネットの固定板を有することを特徴とする磁
   気抵抗ポテンショメータ。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗素子の固定板は、磁気抵抗
   素子の回路基板であることを特徴とする請求項１記載の
   磁気抵抗ポテンショメータ。
3. 【請求項３】 前記磁気抵抗素子或いはマグネットの固
   定板は円板形状を有しており、 前記位置決め用長孔は、円板形状の固定板の周方向に沿
   って設けられていることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の磁気抵抗ポテンショメータ。