(57)【要約】      （修正有）【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回りの回転移動と軸ＣＬ方向のスライド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の回転移動及びスライド移動により回転移動及びスライド移動する第１移動部２００と、スライド移動方向に第１移動部２００に嵌合し、軸ＣＬ回りの回転移動方向に移動可能に支持された第１マグネット２３０と、第１マグネット２３０の磁界を検出する第１ポジションセンサ２５０と、ストライキングロッド１００の回転移動及びスライド移動により回転移動及びスライド移動する第２移動部３００と、回転移動方向に第２移動部３００に嵌合し、スライド移動方向に移動可能に支持された第２マグネット３３０と、第２マグネット３３０の磁界を検出する第２ポジションセンサ３５０と、を有する構成とする。【選択図】図１
2014052281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸回りの回転移動と前記軸方向のスライド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回転移動及び前記スライド移動により回転移動及びスライド移動する第１移動部と、
前記スライド移動方向に大きな間隙を有して前記第１移動部に嵌合し、前記回転移動方向に移動可能に支持された第１マグネットと、
前記第１マグネットの磁界の変化を検出する第１ポジションセンサと、
前記ストライキングロッドの前記回転移動及び前記スライド移動により回転移動及びスライド移動する第２移動部と、
前記回転移動方向に大きな間隙を有して前記第２移動部に嵌合し、前記スライド移動方向に移動可能に支持された第２マグネットと、
前記第２マグネットの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】
前記第１マグネットは、前記第１移動部により前記回転移動方向にのみ移動し、前記第２マグネットは、前記第２移動部により前記スライド移動方向にのみ移動す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又は２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、軸回りの回転移動と前記軸方向のスライド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回転移動及び前記スライド移動により回転移動及びスライド移動する第１移動部と、前記スライド移動方向に大きな間隙を有して前記第１移動部に嵌合し、前記回転移動方向に移動可能に支持された第１マグネットと、前記第１マグネットの磁界の変化を検出する第１ポジションセンサと、前記ストライキングロッドの前記回転移動及び前記スライド移動により回転移動及びスライド移動する第２移動部と、前記回転移動方向に大きな間隙を有して前記第２移動部に嵌合し、前記スライド移動方向に移動可能に支持された第２マグネットと、前記第２マグネットの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］前記第１マグネットは、前記第１移動部により前記回転移動方向にのみ移動し、前記第２マグネットは、前記第２移動部により前記スライド移動方向にのみ移動す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］又は［２］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】
【０００９】
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】
【００１０】
【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における第１移動部付近のＡ矢視図であり、図２（ｂ）は、Ｂ矢視図である。
【図３】図３（ａ）は、図１における第２移動部付近のＡ矢視図であり、図３（ｂ）は、Ｃ矢視図である。
【図４】図４（ａ）は、第１ポジションセンサの出力信号を示すグラフ図、図４（ｂ）は、第２ポジションセンサ出力信号を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（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。図２（ａ）は、図１における第１移動部付近のＡ矢視図であり、図２（ｂ）は、Ｂ矢視図である。また、図３（ａ）は、図１における第２移動部付近のＡ矢視図であり、図３（ｂ）は、Ｃ矢視図である。
【００１２】
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回りの回転移動と軸ＣＬ方向のスライド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の回転移動及びスライド移動により回転移動及びスライド移動する第１移動部２００と、スライド移動方向に大きな間隙を有して第１移動部２００に嵌合し、軸ＣＬ回りの回転移動方向に移動可能に支持された第１マグネット２３０と、第１マグネット２３０の磁界の変化を検出する第１ポジションセンサ２５０と、ストライキングロッド１００の回転移動及びスライド移動により回転移動及びスライド移動する第２移動部３００と、回転移動方向に大きな間隙を有して第２移動部３００に嵌合し、スライド移動方向に移動可能に支持された第２マグネット３３０と、第２マグネット３３０の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。
【００１３】
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。
【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、ストライキングロッド１００に装着された第１移動部２００により軸ＣＬ回りの回転移動方向にのみ駆動されて移動する第１マグネット２３０とこれに対向して設けられた第１ポジションセンサ２５０が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移動部３００により軸ＣＬ方向のスライド移動方向にのみ駆動されて移動する第２マグネット３３０とこれに対向して設けられた第２ポジションセンサ３５０が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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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移動部２００及び第２移動部３００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移動部２００及び第２移動部３００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。
【００１７】
第１移動部２００は、環状の取付部２０２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。第１移動部２００の環状の取付部２０２の一部には、第１マグネット２３０を駆動するための駆動枠体２１０が突出して設けられている。この駆動枠体２１０は、図１、２に示すように、第１マグネット２３０の方向に開いた凹部２１１とこの凹部２１１の周囲を形成する枠部２１２で形成されている。凹部２１１は、軸ＣＬ回りの回転移動方向よりも軸ＣＬ方向のスライド移動方向の方が大寸法に形成されている。
【００１８】
第１マグネット２３０は、図１、２に示すように、板状あるいは棒状の永久磁石で形成され、両端部がＮ、Ｓ極となるように着磁されている。この永久磁石によるＮ、Ｓ極からの磁束は、図２等に示すように、第１ポジションセンサ２５０を平行に貫く。この第１マグネット２３０は、マグネットホルダ２３２に固定されており、このマグネットホルダ２３２が第１移動部２００により駆動されることにより一体的に駆動される。
【００１９】
ここで、マグネットホルダ２３２及び第１マグネット２３０は、軸ＣＬ回りの回転移動のみが可能な状態で、図１、図２（ａ）に示すような支持ライン２４０上で支持（支持機構は図示省略）されている。なお、マグネットホルダ２３２及び第１マグネット２３０が軸ＣＬ回りの回転移動に近似する直線上で支持される構成であっても、第１ポジションセンサ２５０が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ことは可能である。
【００２０】
マグネットホルダ２３２から突出して設けられた軸部２３３は、凹部２１１に嵌合されている。前述のように、凹部２１１は、軸ＣＬ回りの回転移動方向よりも軸ＣＬ方向のスライド移動方向の方が大寸法に形成されているので、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、軸部２３３と枠部２１２との間の軸ＣＬ回りの回転移動方向には摺動可能な程度のスキマ２１１ａが形成されているのに対して、軸部２３３と枠部２１２との間の軸ＣＬ方向のスライド移動方向には枠部２１２のスライド移動方向への移動によっても軸部２３３と当接しない程度の大きな間隙であるスキマ２１１ｂ、２１１ｃが形成されている。このように、第１マグネット２３０、マグネットホルダ２３２は、スライド移動方向に大きな間隙を有して第１移動部２００と嵌合しているので、ストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動によってのみ駆動される。
【００２１】
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、ホール素子を使用するが、ＭＲ（Magneto Resistance）素子等の他の磁気検出デバイスも使用可能である。ホール素子はホール効果を利用した磁気センサで、磁石の発生する磁界や電流の発生する磁界を電気信号に変換して出力する。第１ポジションセンサ２５０としてのホール素子は、磁界の変化として磁束密度Ｂ１に比例した電圧を出力する。
【００２２】
第１ポジションセンサ２５０は、基板４５０上に実装されている。
【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。これにより、第１マグネット２３０の回転移動による図２（ａ）に示す磁場Ｂ１における磁束密度の変化を検出することができる。第１マグネット２３０は、シフトレバー５０によるストライキングロッド１００の軸ＣＬ回りの回転移動に伴うシフト動作Ｒ（ロッド回転）によってのみ回転移動され、セレクト動作Ｓ（ロッドストローク）によっては駆動されない。したがって、第１ポジションセンサ２５０は、シフト動作Ｒ（ロッド回転）方向の磁界の変化を検知し、セレクト動作Ｓ（ロッドストローク）方向の磁界の変化は検知しない。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移動部３００は、環状の取付部３０２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。第２移動部３００の環状の取付部３０２の一部には、第２マグネット３３０を駆動するための駆動枠体３１０が突出して設けられている。この駆動枠体３１０は、図１、３に示すように、第２マグネット３３０の方向に開いた凹部３１１とこの凹部３１１の周囲を形成する枠部３１２で形成されている。凹部３１１は、軸ＣＬ方向のスライド移動方向よりも軸ＣＬ回りの回転移動方向の方が大寸法に形成されている。
【００２５】
第２マグネット３３０は、図１、３に示すように、板状あるいは棒状の永久磁石で形成され、両端部がＮ、Ｓ極となるように着磁されている。この永久磁石によるＮ、Ｓ極からの磁束は、図３等に示すように、第２ポジションセンサ３５０を平行に貫く。この第２マグネット３３０は、マグネットホルダ３３２に固定されており、このマグネットホルダ３３２が第２移動部３００により駆動されることにより一体的に駆動される。
【００２６】
ここで、マグネットホルダ３３２及び第２マグネット３３０は、軸ＣＬ方向のスライド移動のみが可能な状態で、図１、図３（ｂ）に示すような軸ＣＬに平行な支持ライン３４０上で支持（支持機構は図示省略）されている。
【００２７】
マグネットホルダ３３２から突出して設けられた軸部３３３は、凹部３１１に嵌合されている。前述のように、凹部３１１は、軸ＣＬ方向のスライド移動方向よりも軸ＣＬ回りの回転移動方向の方が大寸法に形成されているので、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、軸部３３３と枠部３１２との間の軸ＣＬ方向のスライド移動方向には摺動可能な程度のスキマ３１１ａが形成されているのに対して、軸部３３３と枠部３１２との間の軸ＣＬ回りの回転移動方向には枠部３１２の回転移動方向への移動によっても軸部３３３と当接しない程度の大きな間隙であるスキマ３１１ｂ、３１１ｃが形成されている。このように、第２マグネット３３０、マグネットホルダ３３２は、回転移動方向に大きな間隙を有して第２移動部３００と嵌合しているので、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ってのみ駆動される。
【００２８】
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、ホール素子を使用するが、ＭＲ（Magneto Resistance）素子等の他の磁気検出デバイスも使用可能である。ホール素子はホール効果を利用した磁気センサで、磁石の発生する磁界や電流の発生する磁界を電気信号に変換して出力する。第２ポジションセンサ３５０としてのホール素子は、磁界の変化として磁束密度Ｂ２に比例した電圧を出力する。
【００２９】
第２ポジションセンサ３５０は、第１ポジションセンサ２５０と実装向きが同じであるので、第１ポジションセンサ２５０と共に基板４５０上に実装されている。
【００３０】
図１、３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。これにより、第２マグネット３３０のスライド移動による図３（ｂ）に示す磁場Ｂ２における磁束密度の変化を検出することができる。第２マグネット３３０は、シフトレバー５０によるストライキングロッド１００の軸ＣＬ方向のスライド移動に伴うセレクト動作Ｓ（ロッドストローク）によってのみスライド移動され、シフト動作Ｒ（ロッド回転）によっては駆動されない。したがって、第２ポジションセンサ３５０は、セレクト動作Ｓ（ロッドストローク）方向の磁界の変化を検知し、シフト動作Ｒ（ロッド回転）方向の磁界の変化は検知しない。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。
【００３１】
図４（ａ）は、第１ポジションセンサの出力信号を示すグラフ図、図４（ｂ）は、第２ポジションセンサ出力信号を示すグラフ図である。
【００３２】
第１ポジションセンサ２５０は、シフト動作Ｒ（ロッド回転）によって、図１等に示す第１マグネット２３０と第１ポジションセンサ２５０の中心が一致した中立位置をオフセットセンターとして出力電圧Ｖ１が直線領域（リニア出力）となるＲｗの範囲で使用する。一方、第２ポジションセンサ３５０は、セレクト動作Ｓ（ロッドストローク）によって、図１等に示す第２マグネット３３０と第２ポジションセンサ３５０の中心が一致した中立位置をオフセットセンターとして出力電圧Ｖ２が直線領域となるＳｗの範囲で使用する。
【００３３】
これらの出力電圧Ｖ１、Ｖ２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ＣＬ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。また、出力電圧Ｖ１、Ｖ２の組み合わせ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】
（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、第１移動部２００がストライキングロッド１００と一体にスライド移動しても、第１ポジションセンサ２５０の出力はこのスライド移動により影響を受けず、ストライキングロッド１００の回転による第１マグネット２３０の磁界の変化のみを独立して検出することができる。また、第２移動部３００がストライキングロッド１００と一体に回転移動しても、第２ポジションセンサ３５０の出力はこの回転移動により影響を受けず、ストライキングロッド１００のスライド移動による第２マグネット３３０の磁界の変化のみを独立して検出することができる。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、第２マグネット３３０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。
（３）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。
（４）２軸検出するための２個のポジションセンサ（第１ポジションセンサ２５０、第２ポジションセンサ３５０）は実装向きが同じであるので、同一基板上に実装可能であり、加工、製造の容易化を図ることが可能となる。
【００３５】
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】
【００３６】
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
２００…第１移動部
２０２…取付部
２１０…駆動枠体
２１１…凹部
２１２…枠部
２３０…第１マグネット
２３２…マグネットホルダ
２３３…軸部
２４０…支持ライン
２５０…第１ポジションセンサ
３００…第２移動部
３０２…取付部
３１０…駆動枠体
３１１…凹部
３１２…枠部
３３０…第２マグネット
３３２…マグネットホルダ
３３３…軸部
３４０…支持ライン
３５０…第２ポジションセンサ
４５０…基板
Ｂ１、Ｂ２…磁場
ＣＬ…軸
Ｒ…シフト動作
Ｓ…セレクト動作
【図１】
2014052281.tif 000003
【図２】
2014052281.tif 000004
【図３】
2014052281.tif 000005
【図４】
2014052281.tif 000006