(57)【要約】【課題】２軸動作を独立した磁界の変化として検出可能な２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサを提供する。【解決手段】軸ＣＬ方向のスライド移動と軸ＣＬ回りの回転移動が可能なストライキングロッド１００と、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動により回転移動するマグネット２３０による磁界の変化を検出する第１ポジションセンサ２５０と、第１ポジションセンサ２５０と直交して配置され、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動によりスライド移動するマグネット３３０による磁界の変化を検出する第２ポジションセンサ３５０と、を有して２軸ポジションセンサ１０を構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向のスライド移動と前記軸回りの回転移動が可能なストライキングロッドと、
前記ストライキングロッドの前記軸回りの回転移動により回転移動するマグネットによる磁界の変化を検出する第１ポジションセンサと、
前記第１ポジションセンサと直交して配置され、前記ストライキングロッドの前記軸方向のスライド移動によりスライド移動するマグネットによる磁界の変化を検出する第２ポジションセンサと、
を有することを特徴とする２軸ポジションセンサ。
【請求項２】
前記マグネットは、前記第１ポジションセンサに対向して前記ストライキングロッドに装着された第１マグネットと、前記第２ポジションセンサに対向して前記ストライキングロッドに装着された第２マグネットから形成されることを特徴とする請求項１に記載の２軸ポジションセンサ。
【請求項３】
前記第１マグネットは、前記回転移動方向の寸法が前記スライド移動方向の寸法よりも小さく、前記第２マグネットは、前記スライド移動方向の寸法が前記回転移動方向の寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２軸ポジションセンサ。
【請求項４】
前記第１ポジションセンサ及び第２ポジションセンサは、ＭＲ（Magneto Resistance）センサであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の２軸ポジションセンサ。
【請求項５】
前記ストライキングロッドがシフトレバーにより操作され、前記第１ポジションセンサ及び前記第２ポジションセンサの出力により前記シフトレバーのシフト動作とセレクト動作を独立して検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の２軸ポジションセンサを用いたシフトポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサに関し、特に、回転方向と軸方向の２軸方向を独立して検出する２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手動により車両の変速機をシフト操作するシフト制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。このシフト制御装置は、横軸が「Ｙ−Ｙ」選択方向に軸方向移動することによってレールを選択し、選択されたレールを「Ｘ−Ｘ」連結／切離し方向に移動させるように回転することによって選択歯車比の連結および切離しを行うことができる。また、各シフトフォークを選択するための個別の回転位置を備えた単一のシフト軸において、第３／第４速シフトフォークが選択されている位置から、反時計回りに回転すると第５／第６速シフトフォークが選択され、時計回りに回転すると第１／第２速シフトフォークが選択され、さらに後進シフトフォークが選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３５４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示すシフト制御装置では、シフト操作時における軸の軸方向移動と各シフトフォークを選択するための個別の回転位置をそれぞれ検出する必要がある。例えば、磁気検出素子を用いて軸方向とその軸の回りの２軸ポジションを検出しようとすると、検出に用いる永久磁石を複雑な形状、複雑な着磁にする必要があり、あるいは、それぞれの動きに対して移動と回転の検出を行なうための複数個の磁気検出素子を配置する必要があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、２軸動作を独立した磁界の変化として検出可能な２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、軸方向のスライド移動と前記軸回りの回転移動が可能なストライキングロッドと、前記ストライキングロッドの前記軸回りの回転移動により回転移動するマグネットによる磁界の変化を検出する第１ポジションセンサと、前記第１ポジションセンサと直交して配置され、前記ストライキングロッドの前記軸方向のスライド移動によりスライド移動するマグネットによる磁界の変化を検出する第２ポジションセンサと、を有することを特徴とする２軸ポジションセンサを提供する。
【０００７】
［２］前記マグネットは、前記第１ポジションセンサに対向して前記ストライキングロッドに装着された第１マグネットと、前記第２ポジションセンサに対向して前記ストライキングロッドに装着された第２マグネットから形成されることを特徴とする上記［１］に記載の２軸ポジションセンサであってもよい。
【０００８】
［３］また、前記第１マグネットは、前記回転移動方向の寸法が前記スライド移動方向の寸法よりも小さく、前記第２マグネットは、前記スライド移動方向の寸法が前記回転移動方向の寸法よりも小さく形成されていることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の２軸ポジションセンサであってもよい。
【０００９】
［４］また、前記第１ポジションセンサ及び第２ポジションセンサは、ＭＲ（Magneto Resistance）センサであることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれか１に記載の２軸ポジションセンサであってもよい。
【００１０】
［５］また、前記ストライキングロッドがシフトレバーにより操作され、前記第１ポジションセンサ及び前記第２ポジションセンサの出力により前記シフトレバーのシフト動作とセレクト動作を独立して検出する上記［１］から［４］のいずれか１に記載の２軸ポジションセンサを用いたシフトポジションセンサであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２軸動作を独立した磁界の変化として検出可能な２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサを示す概略斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＡ矢視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ矢視図である。
【図３】図３は、図２で示す実施の形態の変形例である。図３（ａ）は、図１のＡ矢視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ矢視図である。
【図４】図４は、本発明の２軸ポジションセンサの回路構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図５（ａ）は、第１ポジションセンサ、第２ポジションセンサの出力信号を示すグラフ図、図５（ｂ）は、出力信号に基づいて算出されるベクトル角度を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（２軸ポジションセンサ、シフトポジションセンサの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る２軸ポジションセンサ及びそれを用いたシフトポジションセンサを示す概略斜視図である。また、図２（ａ）は、図１のＡ矢視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ矢視図である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る２軸ポジションセンサ１０は、軸ＣＬ方向のスライド移動と軸ＣＬ回りの回転移動が可能なストライキングロッド１００と、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動により回転移動するマグネット２３０による磁界の変化を検出する第１ポジションセンサ２５０と、第１ポジションセンサ２５０と直交して配置され、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動によりスライド移動するマグネット３３０による磁界の変化を検出する第２ポジションセンサ３５０と、を有して概略構成されている。
【００１５】
なお、上記のマグネット２３０、３３０は、第１ポジションセンサ２５０に対向してストライキングロッド１００に装着された第１マグネット２３０と、第２ポジションセンサ３５０に対向してストライキングロッド１００に装着された第２マグネット３３０である構成として、以下の説明を行なう。
【００１６】
シフトポジションセンサ２０は、ストライキングロッド１００がシフトレバー５０により操作され、第１ポジションセンサ２５０及び第２ポジションセンサ３５０の出力によりシフトレバー５０のシフト動作とセレクト動作を独立して検出する上記の２軸ポジションセンサ１０を用いて概略構成されている。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る２軸ポジションセンサ１０は、ストライキングロッド１００に装着された第１マグネット２３０とそれに対向して設けられた第１ポジションセンサ２５０によりストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動を検出すると共に、ストライキングロッド１００に装着された第２マグネット３３０とそれに対向して設けられた第２ポジションセンサ３５０によりストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動を検出する。この検出において、第１ポジションセンサ２５０はストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動のみを独立して検出可能であり、一方、第２ポジションセンサ３５０はストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動のみを独立して検出可能である。
【００１８】
ストライキングロッド１００は、長尺状のシャフトであり、図１に示すシャフトの中心軸である軸ＣＬ方向のスライド移動であるセレクト動作Ｓ（ロッドストローク）と軸ＣＬ回りの回転移動であるシフト動作Ｒ（ロッド回転）が可能とされている。このストライキングロッド１００の円筒外周部１０１には、第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０を取り付けるための取付リング８０が嵌合して固定されている。なお、この取付リング８０には第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０が取り付けられるので、非磁性金属等の非磁性材料により形成されるのが好ましい。
【００１９】
ストライキングロッド１００は、トランスミッションに接続されている。このセレクト動作Ｓとシフト動作Ｒは、シフトレバー５０により操作され、セレクト動作Ｓとシフト動作Ｒの組合せにより、例えば、１速〜５速、Ｒ等のシフトポジション７０が選択可能とされている。
【００２０】
このストライキングロッド１００は、シフトレバー５０が取付け部材６０によりストライキングロッド１００の円筒外周部１０１に固定されている。シフトレバー５０をシフト動作Ｒにより軸ＣＬ回りの回転移動をさせることで第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０をストライキングロッド１００と一体に軸ＣＬ回りに回転移動させることができる。また、シフトレバー５０をセレクト動作Ｓにより軸ＣＬ方向のスライド移動をさせることで第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０をストライキングロッド１００と一体に軸ＣＬ方向へスライド移動させることができる。
【００２１】
第１マグネット２３０は、図１、２に示すように、取付リング８０に一部が埋入されて固定されている。Ｎ極、Ｓ極は、ストライキングロッド１００の軸ＣＬを通りこの軸ＣＬに直交する直交軸ＯＬ上に配置されている。第１マグネット２３０のＮ極から出た磁束は第１ポジションセンサ２５０を通過する。なお、上記示した第１マグネット２３０のＮ極、Ｓ極の配置はこれに限られず、上記示したものと逆の極性配置であってもかまわない。
【００２２】
第１ポジションセンサ２５０は、第１マグネット２３０の磁界の変化を検出する磁気検出デバイスであり、本実施の形態では、ＭＲ（Magneto Resistance）センサを使用する。このＭＲセンサは、磁界の変化として、磁束の方向の変化を検出する。
【００２３】
図１、２に示すように、第１ポジションセンサ２５０は、第１マグネット２３０に対向して配置されている。ここで、第１ポジションセンサ２５０は、図１、２に示す取付け面π１が、セレクト動作Ｓの方向、すなわち、軸ＣＬ方向のスライド移動方向に直交するように取り付けられている。なお、上記の取付け面π１は、後述する図４で示すＭＲ素子がブリッジ形成されている面であり、感磁方向が乗っている面である。したがって、第１ポジションセンサ２５０は、第１マグネット２３０の軸ＣＬ方向のスライド移動による磁界の向きの変化はほとんど検出せず、第１マグネット２３０の軸ＣＬ回りの回転移動による磁界の向きＢ１の変化を主に検出することができる。これにより、第１ポジションセンサ２５０は、ストライキングロッド１００のシフト動作Ｒ（ロッド回転）のみを独立して検出することができる。
【００２４】
第２マグネット３３０は、図１、２に示すように、ストライキングロッド１００の軸ＣＬを挟んで第１マグネット２３０と反対側に、取付リング８０に一部が埋入されて固定されている。Ｎ極、Ｓ極は、ストライキングロッド１００の軸ＣＬを通りこの軸ＣＬに直交する直交軸ＯＬ上に配置されている。第２マグネット３３０のＳ極に入る磁束は第２ポジションセンサ３５０を通過する。なお、上記示した第２マグネット３３０のＮ極、Ｓ極の配置はこれに限られず、上記示したものと逆の極性配置であってもかまわない。
【００２５】
第２ポジションセンサ３５０は、第２マグネット３３０の磁界の変化を検出する磁気検出デバイスであり、本実施の形態では、ＭＲ（Magneto Resistance）センサを使用する。このＭＲセンサは、磁界の変化として、磁束の方向の変化を検出する。
【００２６】
図１、２に示すように、第２ポジションセンサ３５０は、第２マグネット３３０に対向して配置されている。ここで、第２ポジションセンサ３５０は、図１、２に示す取付け面π２が、シフト動作Ｒの方向、すなわち、軸ＣＬ回りの回転移動方向に直交するように取り付けられている。なお、上記の取付け面π２は、後述する図４で示すＭＲ素子がブリッジ形成されている面であり、感磁方向が乗っている面である。したがって、第２ポジションセンサ３５０は、第２マグネット３３０の軸ＣＬ回りの回転移動による磁界の向きの変化はほとんど検出せず、第２マグネット３３０の軸ＣＬ方向のスライド移動による磁界の向きＢ２の変化を主に検出することができる。これにより、第２ポジションセンサ３５０は、ストライキングロッド１００のセレクト動作Ｓ（ロッドストローク）のみを独立して検出することができる。
【００２７】
ここで、第１マグネット２３０の取付け面π１内の幅寸法Ｈ１すなわち回転移動方向の寸法は、取付け面π１に直交する幅寸法Ｗ１すなわちスライド移動方向の寸法よりも小さく設定されている。また、第２マグネット３３０の取付け面π２内の幅寸法Ｈ２すなわちスライド移動方向の寸法は、取付け面π２に直交する幅寸法Ｗ２すなわち回転移動方向の寸法よりも小さく設定されている。これにより、第１ポジションセンサ２５０及び第２ポジションセンサ３５０による磁界の向きの変化を急峻にすることができると共に、第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０の移動範囲内で十分な磁束密度を供給することが可能となる。
【００２８】
図３は、図２で示す実施の形態の変形例である。図３（ａ）は、図１のＡ矢視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ矢視図である。
【００２９】
この変形例では、第１マグネット２３０と第２マグネット３３０が１つのマグネット４３０として形成されている。また、このマグネット４３０は、ストライキングロッド１００を貫通して取り付けられている。マグネット４３０の両端面がＮ極、Ｓ極となるよう着磁され、ストライキングロッド１００と一体に軸ＣＬ回りに回転移動又は軸ＣＬ方向へスライド移動される。このマグネット４３０は、第１マグネット２３０、第２マグネット３３０と同様な作用を奏し、第１ポジションセンサ２５０及び第２ポジションセンサ３５０による磁界の向きの検出等は前述の実施の形態と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００３０】
図４は、本発明の２軸ポジションセンサの回路構成を説明するためのブロック図である。第１ポジションセンサ２５０、第２ポジションセンサ３５０のそれぞれの出力Ｖout1、Ｖout２、Ｖout１’、Ｖout２’はポジションセンサＥＣＵ４００に入力され、ポジションセンサＥＣＵ４００は、ＭＲ出力から磁場のベクトル角度を算出してシフトポジション７０を規定するものとして出力する。
【００３１】
ここで、第１ポジションセンサ２５０は、ＭＲ素子を用いたブリッジ回路Ｍ１、Ｍ２を備え、ブリッジ回路Ｍ１とＭ２は互いに４５°の角度差をもって配置されている。ここで、各ブリッジ回路は、予め定めた感磁方向を有し、その感磁方向に対する外部の磁界の正弦成分に比例した値を出力する。すなわち、感磁方向と外部の磁界の方向が一致したとき（又は感磁方向と外部の磁界の方向が逆向きのとき）、出力値が最も大きく（又は小さくなる）。また、感磁方向と外部の磁界の方向が直交したとき、出力値は０となる。ブリッジ回路Ｍ１とＭ２は互いに４５°の角度差をもつので、ブリッジ回路Ｍ１とＭ２の出力Ｖout1、Ｖout２は４５°の位相差を有する。
【００３２】
第２ポジションセンサ３５０も同様の構成であり、ブリッジ回路Ｍ３とＭ４の出力Ｖout1’、Ｖout２’は４５°の位相差を有する。
【００３３】
ポジションセンサＥＣＵ４００は、Ａｒｃｔａｎ処理部４１０、メモリ４２０等から構成されている。Ａｒｃｔａｎ処理部４１０は、ブリッジ回路Ｍ１とＭ２の出力Ｖout1、Ｖout２、ブリッジ回路Ｍ３とＭ４の出力Ｖout1’、Ｖout２’から、それぞれの出力を割算して、その結果をメモリ４２０にテーブルとして記憶されたＡｒｃｔａｎ表を参照して、ＭＲ出力から磁場のベクトル角度を算出する。これらのベクトル角度は、第１ポジションセンサ２５０、第２ポジションセンサ３５０のストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動、軸方向のスライド移動をそれぞれ独立に検出するものである。これにより、シフトレバー５０の操作によるシフトポジション７０を求めることが可能となる。
【００３４】
図５（ａ）は、第１ポジションセンサ、第２ポジションセンサの出力信号を示すグラフ図、図５（ｂ）は、出力信号に基づいて算出されるベクトル角度を示すグラフ図である。
【００３５】
ポジションセンサＥＣＵ４００は、Ａｒｃｔａｎ処理部４１０において、ブリッジ回路Ｍ１とＭ２の出力Ｖout1、Ｖout２、ブリッジ回路Ｍ３とＭ４の出力Ｖout1’、Ｖout２’から、それぞれの出力を割算して、その結果をメモリ４２０にテーブルとして記憶されたＡｒｃｔａｎ表を参照して、ＭＲ出力から磁場のベクトル角度を算出する。ベクトル角度は、第１ポジションセンサ２５０、第２ポジションセンサ３５０のストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動、軸方向のスライド移動をそれぞれ独立に検出する。なお、Ｍ１とＭ２の出力から割算を行ないＡｒｃｔａｎをとるので、算出されるベクトル角度は±４５°の範囲に限られる。
【００３６】
２軸ポジションセンサ１０として使用する場合は、第１ポジションセンサ２５０は、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動のみを独立して検出することができる。すなわち、２軸ポジションセンサ１０として使用する場合は、ブリッジ回路Ｍ１又はＭ２の出力Ｖout1、Ｖout２、Ａｒｃｔａｎ処理によるベクトル角度を出力とすることができる。また、第２ポジションセンサ３５０は、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動のみを独立して検出することができる。すなわち、２軸ポジションセンサ１０として使用する場合は、ブリッジ回路Ｍ３又はＭ４の出力Ｖout1’、Ｖout２’、Ａｒｃｔａｎ処理によるベクトル角度を出力とすることができる。
【００３７】
シフトポジションセンサ２０として使用する場合は、２軸ポジションセンサ１０のそれぞれの出力（第１ポジションセンサ２５０、第２ポジションセンサ３５０の出力）に基づいて、シフトレバー５０の操作によるシフトポジション７０を求めることができる。
【００３８】
（本発明の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る２軸ポジションセンサ１０、シフトポジションセンサ２０によれば以下のような効果を有する。
（１）本実施の形態では、ストライキングロッド１００に装着された第１マグネット２３０とそれに対向して設けられた第１ポジションセンサ２５０によりストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動を検出すると共に、ストライキングロッド１００に装着された第２マグネット３３０とそれに対向して設けられた第２ポジションセンサ３５０によりストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動を検出する。第１ポジションセンサ２５０はストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動のみを独立して検出可能であり、一方、第２ポジションセンサ３５０はストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動のみを独立して検出可能である。これにより、２軸動作を独立して検出、出力させることができ、検出精度の向上が可能となる。
（２）第１マグネット２３０の取付け面π１内の幅寸法Ｈ１は、取付け面π１に直交する幅寸法Ｗ１よりも小さく設定することができる。また、第２マグネット３３０の取付け面π２内の幅寸法Ｈ２は、取付け面π２に直交する幅寸法Ｗ２よりも小さく設定することができる。これにより、第１ポジションセンサ２５０及び第２ポジションセンサ３５０による磁界の向きの変化を急峻にすることができると共に、第１マグネット２３０及び第２マグネット３３０の移動範囲内で十分な磁束密度を供給することが可能となる。
（３）第１マグネット２３０、第２マグネット３３０、マグネット４３０は、マグネットの形状、着磁が単純であるので、加工、製造が容易である。
（４）１個のポジションセンサで回転移動又はスライド移動を独立して検出できるので、部品点数の削減、コスト削減が可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…２軸ポジションセンサ
２０…シフトポジションセンサ
５０…シフトレバー
６０…取付け部材
７０…シフトポジション
１００…ストライキングロッド
１０１…円筒外周部
２３０…第１マグネット
２５０…第１ポジションセンサ
３３０…第２マグネット
３５０…第２ポジションセンサ
４００…ポジションセンサＥＣＵ
４１０…Ａｒｃｔａｎ処理部
４２０…メモリ
４３０…マグネット
Ｂ１、Ｂ２…磁場
ＣＬ…軸
ＯＬ…直交軸
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４…ブリッジ回路
Ｒ…シフト動作
Ｓ…セレクト動作
Ｖout1、Ｖout２、Ｖout1’、Ｖout２’…出力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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