(57)【要約】【課題】本発明は、汎用性が高いと共に、低価格なシフト位置検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１の仮想面上を移動する磁石５と、第２の仮想面上に配置される磁気センサ２と、磁石５の位置を算出する位置演算部とを有する本発明のシフト位置検知装置１は、磁気センサ２が、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、固定磁性層と自由磁性層との間に位置する非磁性層とからなり、第１の仮想面が第２の仮想面に平行であると共に磁石５の着磁方向に垂直に設けられ、第２の仮想面が磁石５の着磁方向中心を含まないで、その磁束が磁気センサ２の自由磁性層の磁化を飽和する位置に磁石５が設けられ、磁気センサ２と磁石５とのなす角度を検知し、位置演算部が角度から磁石５の位置を算出することを特徴とする。【選択図】図２
2013179997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の仮想面上を移動する磁石と、
第２の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有する位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とする位置検知装置。
【請求項２】
第１の仮想面上を移動する磁石と、
第２の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有するシフト位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とするシフト位置検知装置。
【請求項３】
前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動することを特徴とする請求項２に記載のシフト位置検知装置。
【請求項４】
前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のシフト位置検知装置。
【請求項５】
前記磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記故障検知部が、前記磁石が位置する基準角度と、前記磁気センサが検知する角度と、を比較することで、前記磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項６】
前記磁気センサが、少なくとも２つの磁気センサからなることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項７】
前記シフト位置検知装置は、複数のシフト位置を有し、各シフト位置が前記磁気センサ同士を結ぶ直線上にないことを特徴とする請求項６に記載のシフト位置検知装置。
【請求項８】
前記磁気センサが、少なくとも３つの磁気センサからなることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項９】
前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記位置演算部が、前記少なくとも３つの磁気センサが検知する少なくとも３つの前記角度から２対の組み合わせを選び、前記２対の組み合わせから前記磁石の少なくとも３つの位置を算出し、前記故障検知部が、前記少なくとも３つの位置を比較することにより前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項８に記載のシフト位置検知装置。
【請求項１０】
前記少なくとも３つの磁気センサが同一直線上に配置されていないことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のシフト位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサと磁石を用いて面内で移動する磁石の位置を検知する位置検知装置に係わり、特にシフトレバーと共に移動する磁石の位置を検知するシフト位置検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オートマチック車両には、車両の速度等に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機が設けられている。そして、自動変速機のギア組み合わせを切り替えるために、シフトレバー装置が取り付けられている。【０００３】
図２１に、特許文献１に開示されるシフトレバー装置６００の斜視図を図示する。図２２に、特許文献１に開示されるシフトレバー装置６００に組み込まれたシフト位置検知装置６０１を図示する。【０００４】
図２１に示すように、シフトレバー装置６００には、箱形状のケース６０７が設けられ、このケース６０７が車体に組み付けられている。ケース６０７には、略棒形状のシフトレバー６０６がケース６０７に対して車両進行方向及び車幅方向に沿って移動可能な状態で取り付けられている。【０００５】
シフトレバー装置６００では、パーキング位置６０８、リバース位置６１０、ニュートラル位置６１１及びドライブ位置６１２等の操作位置にシフトレバー６０６が移動操作される。そのため、この操作位置を検知するために、シフトレバー装置６００には、シフト位置検知装置６０１が組み込まれている。【０００６】
特許文献２に開示されるシフトレバー装置（図示していない）には、図２３に示すシフト位置検知装置７０１が組み込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３３４９０号公報
【特許文献２】特許２０１０−２４３２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図２２に示すように、特許文献１に開示されるシフト位置検知装置６０１では、周囲に磁界（磁束）を発生するバイアス磁石６０３、６０４と、シフトレバーと連動するカウンタ磁石６０２とが設けられている。カウンタ磁石６０２は、シフトレバーの移動操作によって、パーキング位置６０８、リバース位置６１０、ニュートラル位置６１１及びドライブ位置６１２等の操作位置へ移動する。【０００９】
バイアス磁石６０３、６０４の間には、磁界（磁束）の向きに応じて検出値を出力する磁気抵抗素子６０５が１つ設けられている。カウンタ磁石６０２は、２つのバイアス磁石６０３、６０４によって生成される磁界（磁束）を、自身の側に引き込むように働く。よって、カウンタ磁石６０２が各操作位置に移動すると、バイアス磁石６０３、６０４によって生成される磁界（磁束）は、各操作位置の方向に向けられる。【００１０】
また、磁気抵抗素子６０５は、操作位置の数に応じた個数の磁気抵抗素子を備えている。そして、各磁気抵抗素子は、対応する各操作位置の方向に向く磁界（磁束）で検出値が最大になるように感度軸が設けられている。このようにして、カウンタ磁石６０２の位置、すなわちシフトレバーの位置が検知される。【００１１】
このように、特許文献１に開示される従来技術では、操作位置の数に応じて感度軸方向の異なる磁気抵抗を用意する必要があった。また、各磁気抵抗の感度軸方向を、各磁気抵抗の位置から対応する各操作位置に向く方向に一致させる必要があった。そのため、製造プロセスが複雑であると共に工程数も多く製造コストが高いという課題があった。【００１２】
また、シフトレバー装置６００の設計変更がなされる際には、その設計変更に応じて磁気抵抗素子６０５が備える磁気抵抗の個数や、各磁気抵抗の感度軸方向を変更する必要があった。すなわち、シフト位置検知装置６０１は、仕様の異なるシフトレバー装置６００毎に、その仕様を変更する必要があった。このように、特許文献１に開示されるシフト位置検知装置６０１は、対応する仕様のシフトレバー装置６００にしか用いることができず、汎用性が低いという課題があった。【００１３】
図２３に示すように、特許文献２に開示されるシフト位置検知装置７０１では、磁気抵抗効果センサ７０２の下側（Ｚ１方向）に、左（Ｘ１）方向に着磁された立方体形状のバイアス磁石７０３が固定配設されており、このバイアス磁石７０３から発せられる左（Ｘ１）方向のバイアス磁界が磁気抵抗効果センサ７０２に常時付与されている。【００１４】
磁気抵抗効果センサ７０２の上側（Ｚ２方向）には、左右（Ｘ）方向に長辺方向を有する直方体形状のカウンタ磁石７０４が配置されており、このカウンタ磁石７０４が、後ろ（Ｙ２）方向に、換言すればバイアス磁石７０３の着磁方向と直交する方向に着磁されている。【００１５】
カウンタ磁石７０４は左右（Ｘ）方向及び前後（Ｙ）方向の２軸方向に移動できるように設けられている。そして、カウンタ磁石７０４が移動し、磁気抵抗効果センサ７０２に近づくと、磁気抵抗効果センサ７０２に付与されるバイアス磁界が、カウンタ磁石７０４の磁界の影響を受けて変化する。【００１６】
そして、このバイアス磁界の変化が磁気抵抗効果センサ７０２により感知されることで、カウンタ磁石７０４が磁気抵抗効果センサ７０２に接近したことを検知する。そのため、磁気抵抗効果センサ７０２及びバイアス磁石７０３が、リバース位置７０５、ニュートラル位置７０６、ドライブ位置７０７等の操作位置の各位置に備えられている。【００１７】
このように、特許文献２に開示される従来技術では、操作位置の各位置に、磁気抵抗効果センサ７０２及びバイアス磁石７０３が設けられている。そのため、部品点数が多いため価格が高いという課題があった。【００１８】
特許文献１においては、カウンタ磁石６０２が、バイアス磁石６０３、６０４から発せられる磁界内を、シフトレバーと連動して移動する。その際、カウンタ磁石６０２が、バイアス磁石６０３、６０４から磁気的な力の干渉を受けるために、シフトレバーのスムーズな操作感覚が失われるという課題があった。特許文献２においても同様である。【００１９】
本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第１の仮想面上を移動する磁石と、第２の仮想面上に配置される磁気センサと、前記磁石の位置を算出する位置演算部とを有する本発明のシフト位置検知装置は、前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とする。【００２１】
このような態様であれば、前記磁石の磁束は、前記磁石の着磁方向の一方の端部近傍から、外方に向けて放出され、前記着磁方向に垂直である前記第１の仮想面及び前記第２の仮想面に平行に近い状態で、前記磁石を中心にして外方に向けて等方的且つ放射状に広がる。そして、前記磁石の磁束は、前記磁石の着磁方向の他方の端部側に向き、前記磁石の着磁方向中心を含む面を通過して、前記第１の仮想面及び前記第２の仮想面に平行に近い状態で、前記他方の端部に向かって等方的に収束する。【００２２】
よって、前記磁石が前記第１の仮想面上を移動する際、前記磁石を中心にして等方的且つ放射状に広がる磁束が、前記磁気センサに作用する。よって、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度によって規定することができる。【００２３】
前記磁気センサが、前記着磁方向中心を含まないと共に前記着磁方向に垂直に設けられる前記第２の仮想面上に配置される。そのため、前記磁石の発する磁束は、前記第２の仮想面に略平行な状態で前記磁気センサに作用する。よって、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度に依存して変化し易い。【００２４】
また、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられている。よって、前記磁石が前記第１の仮想面上を移動する際、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度のみに依存して変化する。【００２５】
よって、前記磁気センサの電気抵抗値の変化を検知することによって、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を算出することができる。そして、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を用いて、前記磁石の位置を算出することができる。【００２６】
このように、本発明によれば、前記磁石の位置を、前記少なくとも１つの磁気センサによって検知することができる。すなわち、バイアス磁石を用いる必要がないことや、操作位置の各位置に磁気センサを設ける必要がないので、部品数を少なく抑えることができる。よって、低価格なシフト位置検知装置を提供することができる。【００２７】
そして、前記少なくとも１つの磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度は、操作位置が配置される位置に制限されることはなく、任意に設けることができる。よって、汎用性が高いシフト位置検知装置を提供することができる。また、製造プロセスも簡便になることや、工程数も少なくできるので、製造コストを低く抑えることができる。【００２８】
本発明によれば、バイアス磁石を用いないで、前記磁石の位置を検知することができる。よって、前記磁石は、前記バイアス磁石から磁気的な力の干渉を受けないので、シフトレバーを、スムーズな操作感覚で移動操作させることが可能である。【００２９】
よって、本発明によれば、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することができる。【００３０】
前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動することが好ましい。このような態様であれば、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす前記角度を一意的に決めることができる。【００３１】
また、本発明においては、前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動するという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置をより自由に設けることができる。また、前記角度を検知する演算処理がより簡便になる。【００３２】
前記磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、前記故障検知部が、前記磁石が位置する基準角度と、前記磁気センサが検知する角度と、を比較することで、前記磁気センサの故障を検知することが好ましい。【００３３】
前記磁気センサに経時的な劣化等が生じると、前記磁気センサの出力から算出される角度は、前記基準角度からずれる。よって、前記基準角度と前記角度とを比較することで前記磁気センサの故障を検知することができる。【００３４】
前記磁気センサが、少なくとも２つの磁気センサからなることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石の任意の位置を検知することが可能となるので、汎用性に優れるシフト位置検知装置を可能にする。【００３５】
前記磁気センサが、少なくとも３つの磁気センサからなることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石の任意の位置を検知することが可能となるので、汎用性に優れるシフト位置検知装置を可能にする。更に、前記磁石の３つの任意の位置を算出できるので、前記磁石の３つ任意の位置を比較することによって、前記少なくとも３つの磁気センサの故障検知を可能にする。【００３６】
前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、前記位置演算部が、前記少なくとも３つの磁気センサが検知する少なくとも３つの前記角度から２対の組み合わせを選び、前記２対の組み合わせから前記磁石の少なくとも３つの位置を算出し、前記故障検知部が、前記少なくとも３つの位置を比較することにより前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知することが好ましい。【００３７】
前記角度の２対の組み合わせから、前記磁石の前記少なくとも３つの位置を算出することができる。その際に、前記磁石の前記少なくとも３つの位置を比較し、その差が大きい際には、前記少なくとも３つの磁気センサにおいて、各磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を誤って検知している磁気センサがあると判定される。よって、前記故障検知部は、前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知することができる
そして、故障と判定された磁気センサからの出力は用いないで、正常な磁気センサからの出力のみを用いて前記磁石の任意の位置を検知することができる。よって、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。【００３８】
前記少なくとも３つの磁気センサが同一直線上に配置されていないことが好ましい。【００３９】
このような態様であれば、前記少なくとも３つの磁気センサが検知した角度を用いて、前記位置演算部は、前記磁石の位置を一意的に算出することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態におけるシフト位置検知装置が搭載されるシフトレバー装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。
【図３】第１の実施形態における磁石から生じる磁束分布を説明する平面図である。
【図４】図３に示す磁石から生じる磁束分布のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図である。
【図５】第１の実施形態における磁気センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子の断面略図である。
【図６】第１の実施形態における磁気センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子の特性図である。
【図７】第１の実施形態における巨大磁気抵抗効果素子の抵抗値の説明図である。
【図８】第１の実施形態における磁気センサの電気回路図である。
【図９】第１の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。
【図１０】第１の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。
【図１１】第１の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図である。
【図１２】第１の実施形態の変形例における位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。
【図１４】第２の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。
【図１５】第２の実施形態の変形例における位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートである。
【図１６】第３の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。
【図１７】第３の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。
【図１８】第３の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。
【図１９】第３の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例における故障検知部が実行するフローチャートである。
【図２１】特許文献１に開示されるシフトレバー装置の斜視図である。
【図２２】特許文献１に開示されるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である
【図２３】特許文献２に開示されるシフト位置検知装置の概略を説明する図である
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜第１の実施形態＞
各図に示すシフト位置検知装置に関しては、Ｙ方向が前後方向であり、Ｙ１方向が前方向でＹ２方向が後方向、Ｘ方向が左右方向であり、Ｘ１方向が左方向でＸ２方向が右方向である。また、Ｘ方向とＹ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）であり、Ｚ２方向が上方向でＺ１方向が下方向である。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜実際の寸法とは異ならせて示している。
【００４３】
本実施形態について、図面に沿って説明する。図１は、第１の実施形態におけるシフト位置検知装置が搭載されるシフトレバー装置の斜視図である。図２は、第１の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。図３は、第１の実施形態であるシフト位置検知装置のブロック図である。
【００４４】
オートマチック車両には、車両の速度等に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機が設けられている。そして、自動変速機のギア組み合わせを切り替えるために、シフトレバー装置が取り付けられている。
【００４５】
本実施形態におけるシフトレバー装置１０は、図１に示すように、略棒状のシフトレバー１１と、車両の床等に取り付けられる箱状のケース１２とを有して構成されている。そして、シフトレバー１１は、ケース１２に前後（Ｙ）方向及び左右（Ｘ）方向に移動可能な状態で取り付けられている。そして、シフトレバー装置１０では、パーキング位置１３、ニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６等の操作位置にシフトレバー１１が移動操作される。
【００４６】
本実施形態では、操作位置をパーキング位置１３、ニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６等としたが、これに限定されるものではない。例えば、ドライブ位置１５に対して、複数の操作位置が設けられるとか、上述以外の操作位置が設けられることも可能である。
【００４７】
そして、シフトレバー１１の位置する各操作位置１３、１４、１５、１６を検知するために、シフト位置検知装置１が、シフトレバー装置１０に組み込まれている。
【００４８】
シフト位置検知装置１は、図２に示すように、シフトレバー（図示してない）に固定されて共に移動する磁石５と、平面視で磁石５の移動する動線を外して配置される磁気センサ２とを有して構成されている。即ち磁石５は、平面視で磁気センサ２と上下（Ｚ方向）に重ならないように移動する。磁気センサ２を用いて磁石５の位置を検知することで、シフトレバーが位置する各操作位置１３、１４、１５、１６が算出される。
【００４９】
このように、本実施形態のシフト位置検知装置１においては、バイアス磁石を用いないで、磁石５の位置を検知する。そのため、磁石５は、シフトレバーと共に移動する際に、磁気的な力の干渉を受けることがない。そのため、シフトレバーは、スムーズな操作感覚で移動操作することが可能である。
【００５０】
図３は、本実施形態における磁石５から生じる磁束分布を示す平面図である。図４に、図３に示す磁石５から生じる磁束分布のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図を示す。図３、図４に示すように、本実施形態の磁石５は、上下（Ｚ）方向に延出する円柱体の形状を有している。そして、磁石５の上（Ｚ２）側の端部５ａがＮ極に、下（Ｚ１）側の端部５ｂがＳ極に着磁されている。そのため、着磁方向は上下方向であり、着磁方向中心５ｃは磁石５の上下方向のほぼ中央に位置している。
【００５１】
シフトレバーは、図２に示すように、各操作位置１３、１４、１５、１６に移動操作される。その際、シフトレバーに固定される磁石５の端部５ｂは、図４に示すように、第１の仮想面８の上を移動する。そして、磁気センサ２は、磁石５の着磁方向中心を通らない第２の仮想面９の上に配置される。また、第１の仮想面８と第２の仮想面９とは、図４に示すように、互いに平行に設けられ、磁石５の着磁方向に対して垂直に設けられている。
【００５２】
本実施形態における磁石５は円柱体としたが、これに限定されるものではない。多角形の柱体も可能である。また、着磁方向は逆も可能であり、磁石５の上（Ｚ２）側の端部５ａがＳ極に、下（Ｚ１）側の端部５ｂがＮ極に着磁されていることも可能である。また、本実施形態においては、第１の仮想面８および第２の仮想面９は平面としているが、これに限定されるものではなく、球面であっても良いしあるいは楕円球面であっても良い。
【００５３】
このような態様であるので、図３、図４に示すように、磁石５の着磁方向の一方である上側の端部５ａ近傍から、磁束７が外方に向けて放出され、着磁方向に垂直である第１の仮想面８及び第２の仮想面９に平行に近い状態で、磁石５を中心にして外方に向けて等方的且つ放射状に広がる。その後、磁束７は、磁石５の着磁方向の他方である下側の端部５ｂ側に向き、磁石５の着磁方向中心を含む平面を通過して、第１の仮想面８及び第２の仮想面９に平行に近い状態で、下側の端部５ｂに向かって等方的に収束する。そして、上側の端部５ａ及び下側の端部５ｂの外周に近い箇所から放出または収束される磁束７は、より広い領域で第１の仮想面８及び第２の仮想面９に平行に近い状態にある。
【００５４】
このように、磁石５から生じる磁束７は、上下（Ｚ）方向から見ると、図３に示すように、磁石５を中心にして放射状に広がっている。よって、磁気センサ２に作用する磁石５から生じる磁束７の方向は、磁石５から磁気センサ２の方向に向いている。また、磁石５が円柱体であるので、磁石５を上下（Ｚ）方向から見ると、等方的な円形状をしている。よって、磁束７は、磁石５を中心にして等方的に放射されやすい。
【００５５】
本実施形態の磁気センサ２は、巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲ[Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ]と記載する）素子を有して構成されている。ＧＭＲ素子２ａは、図５に示すように、例えば下から基板２ｂ上に反強磁性層２ｃ、固定磁性層２ｄ、非磁性層２ｅ、及び自由磁性層２ｆの順に積層されて成膜され、自由磁性層２ｆの表面が保護層２ｇで覆われて構成されている。ＧＭＲ素子２ａでは、反強磁性層２ｃと固定磁性層２ｄとの交換結合により、固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）が固定されている。そして、磁化方向（Ｐ方向）は、基板２ｂに平行な状態で左（Ｘ２）方向に向いている。本実施形態においては、この方向（Ｐ方向）をＧＭＲ素子２ａの感度軸方向としている。
【００５６】
ＧＭＲ素子２ａは、強磁性薄層と非磁性層を重ねて多層に構成されており、外部磁界からの磁束によって電気抵抗が大きく変化することが知られている。よって、ＧＭＲ素子２ａを有して構成される磁気センサ２は、磁石５から生じる磁束７を高感度に検知することが可能である。そして、ＧＭＲ素子２ａの抵抗値は、固定磁性層２ｄと自由磁性層２ｆとの双方の磁化の相対的角度に依存する。両者の磁化が平行で同方向を向いている時は抵抗値が最小となり、反平行の時は最大となる。
【００５７】
本実施形態では、磁気センサ２がＧＭＲ素子２ａを有して構成されているとしたが、これに限定されるものではない。磁気センサ２は、トンネル効果（ＴＭＲ[Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子や、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ[Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ]）素子を有して構成されることも可能である。
【００５８】
図６に、本実施形態におけるＧＭＲ素子の特性図を示す。縦軸はＧＭＲ素子の電気抵抗値であり、横軸はＧＭＲ素子に作用する磁束の磁束密度である。磁束の方向は、Ｘ１方向を（−）で示し、Ｘ２方向を（＋）で示す。磁束の作用する方向が（＋）方向、即ちＸ２方向の時には電気抵抗はＲｍｉｎとほぼ一定の値であり変化しない。一方、（−）方向、即ちＸ１方向へ磁束が作用する際は、磁束密度が所定の値以下になると、電気抵抗が上昇する。そして、磁束密度が更に所定の値以下になると、電気抵抗は上昇することを止め、ほぼ一定であるＲｍａｘの値で飽和する。
【００５９】
図３、図４に示すように、磁気センサ２は、磁石５から生じる磁束内に配置されている。そして、磁石５が、図２に示すように各操作位置を移動操作される際に、磁気センサ２を構成するＧＭＲ素子２ａ（図６に図示）には、磁石５から生じる磁束７が作用する。そして、磁石５が各操作位置を移動操作される際に、その磁束７がＧＭＲ素子２ａを構成する自由磁性層２ｆの磁化を飽和するように、磁石５の残留磁束密度は充分に大きく設定されている。別な言い方をすれば、磁石５は、その残留磁束によって自由磁性層２ｆの磁化が飽和するような位置を移動操作される。
【００６０】
そのため、磁石５は、ネオジウム磁石や、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、プラスチック磁石等の大きい残留磁束密度を有するものが好適である。そして、残留磁束密度が、２５０〜１５００ｍＴを有するものが選ばれている。よって、磁石５が各操作位置を移動操作される際に、磁石５と磁気センサ２との距離に関わらず、その磁束７は自由磁性層２ｆの磁化が飽和するように維持される。
【００６１】
本実施形態においては、図３に示すように、固定磁性層２ｄ（図５に図示）の磁化方向（Ｐ方向）から反時計まわりに磁石５から生じる磁束７の方向になす角度をθとする。その際、磁石５と磁気センサ２との距離に関わらず、磁気センサ２を構成するＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値をＲとすると、Ｒは（１）式で表わされることが一般的に知られている。
【００６２】
Ｒ＝Ｒｍｉｎ＋（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）×（１−ｃｏｓθ）／２・・・・・（１）
よって、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒは、式（１）に従って、角度θにより決まる。また、ＲｍａｘやＲｍｉｎは、ＧＭＲ素子２ａの特性値であり、ＧＭＲ素子２ａにより決まる値である。
【００６３】
図７に、式（１）における電気抵抗値Ｒと角度θの関係を示す。図７の縦軸が電気抵抗値Ｒであり、横軸が角度θを示す。図中に矢印で示す数字は、各操作位置を示す。車両のエンジンが始動されると、同時にシフト位置検知装置１も始動される。そして、シフトレバーが移動操作される際、電気抵抗値Ｒは、図７に示す曲線上を、パーキング位置１３を基点にして、ニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６に移動する。
【００６４】
図７に示す曲線は、電気抵抗値Ｒの同じ値に対して、区間０〜１８０度と区間１８０〜３６０度とで異なる角度θに対応している。そのため、本実施形態では、例えば、車両のエンジンが始動される際には、シフトレバーはパーキング位置１３に位置するように設定されている。よって、車両のエンジンが始動される際に、Ｒの値に対して、区間０〜１８０の角度が割り与られる。そして、Ｒの値が大きくなりピークの電気抵抗値Ｒを越えて、次に小さくなると、Ｒの値に対して、区間１８０〜３６０の角度を割り与える。このようにして、シフトレバーがパーキング位置１３からニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６に移動する際に、各操作位置１４、１５、１６を正確に検知できる。次に、Ｒの値が大きくなりピークの電気抵抗値Ｒを越えて、次に小さくなると、Ｒの値に対して、区間０〜１８０の角度を割り与える。このようにして、シフトレバーがニュートラル位置１４からパーキング位置１３に移動操作される際も、パーキング位置１３の位置も正確に検知できる。
【００６５】
このようにして、図７に示す曲線上で、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒと角度θを対応させることで、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒは、式（１）に従って、角度θにより一意的に決めることができる。すなわち、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒと角度θとは、１対１に対応させることができる。
【００６６】
上述のようなことは、図２に示すように、磁気センサ２を磁石５が移動する範囲の内に配置する際に生じる。すなわち、磁気センサ２を磁石５が移動する範囲の内に配置すると、磁気センサ２は、３６０度の範囲にわたって磁石５を見ることになるからである。ところが、磁気センサ２を磁石５が移動する範囲の外に配置すると、磁気センサ２は、１８０度の範囲内で磁石５を見ることになる。よって、この際には、上述のような演算処理をする必要はなく、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒは、角度θによって一意的に決まる。すなわち、ＧＭＲ素子２ａの電気抵抗値Ｒは、角度θと１対１に対応する。このように、磁気センサ２を磁石５が移動する範囲の外に配置することは、角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。
【００６７】
固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）は、磁気センサ２の感度軸と同じ方向である。よって、固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）から反時計まわりに磁石５から生じる磁束７の方向になす角度θは、磁気センサ２の感度軸方向と磁気センサ２に作用する磁石５の磁束７とのなす角度θであり、即ち磁気センサ２の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θである。
【００６８】
図８に、本実施形態における磁気センサ２の電気回路図を示す。図８に示すように、本実施形態における磁気センサ２は、４つの抵抗部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を有してブリッジ回路を構成してなる。そして、抵抗部Ｒ１、Ｒ４は、磁石５（図３、図４に図示）から生じる磁束によって電気抵抗を変化させるＧＭＲ素子２ａ（図６に図示）を有してなる。また、抵抗部Ｒ２、Ｒ３は、磁石５から生じる磁束によって変化しない固定抵抗素子を有してなる。
【００６９】
前記固定抵抗素子は、図５において、例えば非磁性層２ｅと自由磁性層２ｆとの積層順序を変えることで得られる。すなわち、本実施形態では、前記固定抵抗素子は、下から基板２ｂ上に反強磁性層２ｃ、固定磁性層２ｄ、自由磁性層２ｆ、及び非磁性層２ｅの順に積層されて成膜され、非磁性層２ｅの表面が保護層２ｇで覆われて構成されている。
【００７０】
磁石５（図３、図４に図示）から生じる磁束によって、図８に示すように、抵抗部Ｒ１と抵抗部Ｒ２との間の中点電位（Ｖ１）と、抵抗部Ｒ３と抵抗部Ｒ４との間の中点電位（Ｖ２）と、が変化する。そして、中点電位（Ｖ１）と中点電位（Ｖ２）とは増減を逆にして変化し、中点電位（Ｖ１）と中点電位（Ｖ２）との差分（Ｖ１−Ｖ２）が差動増幅器２ｈを介して出力される。
【００７１】
本実施形態においては、抵抗部Ｒ２、Ｒ３は固定抵抗素子を有してなるとしたが、ＧＭＲ素子２ａ（図６に図示）を有してなることも可能である。また、磁気センサ２が、４つの抵抗部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を有してブリッジ回路を構成してなるとしたが、２つの抵抗部Ｒ１、Ｒ２が直列に接続され、２つの抵抗部Ｒ１、Ｒ２の中点電位を出力とする構成も可能である。
【００７２】
本実施形態においては、抵抗部Ｒ１、Ｒ４の電気抵抗は、ＧＭＲ素子２ａを有してなると共に、ＧＭＲ素子２ａに作用する磁石５から生じる磁束７の方向がＧＭＲ素子２ａを構成する自由磁性層２ｆの磁化の方向である。よって、磁気センサ２の出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）は、磁化方向（Ｐ方向）から反時計まわりに磁石５から生じる磁束７の方向になす角度θにより決まる。すなわち、磁気センサ２の出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）と、磁気センサ２の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θとは、対応する関係にある。
【００７３】
この対応する関係は、例えば、（１）式と、磁気センサ２の電気回路を構成する供給電圧や抵抗値等のパラメータとを用いて、差分（Ｖ１−Ｖ２）と角度θとの関係式として求めることができる。
【００７４】
図９に、シフト位置検知装置１のブロック図を示す。図９に示すように、シフト位置検知装置１には、磁石５及び磁気センサ２以外に、制御部６を有して構成されている。そして、制御部６は、中央演算処理装置６ａ（以下、ＣＰＵ[Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ]と記載する）と、メモリ６ｂとを有して構成されている。そして、ＣＰＵ６ａは、位置演算部６ｃを有している。ただし、図８に示すブロック図には、磁石５を省略して記載していない。
【００７５】
ＣＰＵ６ａは、差分（Ｖ１−Ｖ２）と角度θとの対応する関係から、磁気センサ２の出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）を受信すると、対応する角度θを算出する。また、本実施形態においては、各操作位置１３、１４、１５、１６に対応する基準角度θｉ（ｉ＝１〜４）、がメモリ６ｂに記憶されている。この基準角度θｉ（ｉ＝１〜４）は、磁気センサ２によって初期的に検知された値である。また、第１の閾値θａが設定されて、メモリ６ｂに記憶されている。
【００７６】
図１０に、本実施形態における位置演算部６ｃが実行するフローチャートを示す。位置演算部６ｃが実行する演算処理を、図１、図２、図９、図１０を参照して説明する。車両のエンジンが始動されると、同時にシフト位置検知装置１も始動される。そして、Ｓ１において、例えば、ｉ＝１としてパーキング位置１３が選ばれる。Ｓ２において，角度θとパーキング位置１３（ｉ＝１）の位置に対応する角度θ１との差が算出され、その絶対値が第１の閾値θａ以下であるか比較される。そして、ＹＥＳの際には、Ｓ５において、シフトレバー１１がパーキング位置１３（ｉ＝１）にあると判定される。そして、シフトレバー１１がパーキング位置１３（ｉ＝１）にあるという情報が、車両側に出力される。その後に、Ｓ１に戻り演算処理が繰り返される。ＮＯの際には、Ｓ３において、次に例えばｉ＝２としてニュートラル位置１４が選ばれる。
【００７７】
本実施形態では、例えば、ｉ＝１としてパーキング位置１３、ｉ＝２としてニュートラル位置１４、ｉ＝３としてドライブ位置１５、ｉ＝４としてリバース位置１６の順に判定される。そのため、Ｓ４において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置１６（ｉ＝４）であるか確認される。ＮＯの際には、ニュートラル位置１４（ｉ＝２）に対して、パーキング位置１３（ｉ＝１）で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置１５（ｉ＝３）、リバース位置１６（ｉ＝４）と同じ演算処理を繰り返す。ＹＥＳの際には、Ｓ１に戻って、パーキング位置１３（ｉ＝１）から同じ演算処理を繰り返す。
【００７８】
このようにして、シフトレバー１１が操作位置１３、１４、１５、１６にあることが検知されると、その情報が車両に出力される。よって、車両は、シフトレバー１１の操作位置に応じて、自動変速機のギア組み合わせを適切に切り替えることが可能である。
【００７９】
第１の閾値θａは、隣り合う操作位置を確実に区別するために、隣り合う操作位置に対応する角度差の半分以下であることが好ましい。また、誤動作を防ぐために、磁気センサ２の出力ばらつきに対応する角度ばらつきよりも大きいことが好ましい。よって、本実施形態においては、第１の閾値θａは前記の範囲内の値に設定されている。
【００８０】
本実施形態においては、固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）を、第２の仮想面９に平行に設けているが、これに限定されるものではない。固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）が、第２の仮想面９に対して傾斜していても、固定磁性層２ｄの磁化の第２の仮想面９への余弦値を用いて、（１）式を求めることができる。
【００８１】
本実施形態においては、固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）は、右（Ｘ２）方向に向いているが、これに限定されるものではない。固定磁性層２ｄの磁化方向（Ｐ方向）を、第２の仮想面９に平行な面内で任意の方向に向けることができる。
【００８２】
また、上側の端部５ａ及び下側の端部５ｂの外周に近い箇所から放出または収束される磁束７は、より広い領域で第１の仮想面８に平行に近い状態にある。よって、磁気センサ２が配置される第２の仮想面９を、上側の端部５ａ及び下側の端部５ｂの近傍を通るように設けることで、より精度よく磁気センサ２の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを算出することができる。
【００８３】
本実施形態においては、図２に示すように、磁石５は、磁気センサ２と上下方向で重ならないように移動する。磁気センサ２と磁石５とが上下に重る際には、磁石５から生じる磁束が磁気センサ２の感度軸に上下方向に作用する。その結果、磁気センサ２の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを一意的に決めることができない。よって、磁気センサ２は、磁石５と上下に重ならないように配置されることが好ましい。
【００８４】
本実施形態においては、図２に示すように、磁石５が前後左右に移動する範囲の内に磁気センサ２を配置しているが、これに限定されるものではない。磁気センサ２を磁石５の移動する範囲の外に配置することは可能である。この際には、磁気センサ２と磁石５とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、磁気センサ２の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が上述のように簡便になるので、より好ましい。
【００８５】
図１１に、本実施形態の変形例であるシフト位置検知装置のブロック図を示す。また、図１２に、本実施形態の変形例である位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートを示す。図１１に示すように、本変形例におけるシフト位置検知装置は、第１の実施形態に対してＣＰＵ６ａに故障検知部６ｄが追加されている。そして、この故障検知部６ｄが、磁気センサ２の経時的な劣化等による故障を検知する。図１１に示すブロック図には、磁石５は省略して記載していない。
【００８６】
故障検知部６ｄが処理する故障演算について、図１１、図１２を用いて説明する。図１２において、Ｓ１からＳ５の演算処理は第１の実施形態と同じであり、位置演算部６ｃにより実行される。Ｓ６からＳ９の演算処理は、故障検知部６ｄにより実行される。Ｓ５の判定結果である操作位置と磁気センサが検知した角度θとが、位置演算部６ｃから故障検知部６ｄに出力される。そして、Ｓ６において、シフトレバーが同じ操作位置に留まっているかを判定する。ＮＯの際には、Ｓ１に戻って最初から演算処理を繰り返す。ＹＥＳの際には、Ｓ７において、角度θの平均値＜θ＞が算出される。
【００８７】
Ｓ８において、平均値＜θ＞と操作位置に対応する基準角度θｉとの差の絶対値が算出される。そして、この絶対値が第２の閾値θｂ以下であれば、Ｓ１に戻って演算処理を繰り返す。この絶対値が第２の閾値θｂ以上であれば、磁気センサ２を故障と判定して警報を発し、磁気センサ２の交換を勧める。また、操作位置に対応する基準角度θｉ、すなわち磁気センサ２が検知した操作位置に対応する角度の初期値θｉや、第２の閾値θｂは、メモリ６ｂに予め記憶されている。
【００８８】
磁気センサ２に経時的な劣化等が生じると、磁気センサ２の出力から算出される角度θは、基準角度θｉからずれる。このずれが大きくなると、正確に操作位置を検知できなくなる。本変形例では、これを第２の閾値θｂを用いて検知するものである。よって、誤動作を防ぐために、第２の閾値θｂは、磁気センサ２の出力ばらつきに対応する角度ばらつきよりも大きいことが好ましい。また、第２の閾値θｂは、第１の閾値θａより小さいことが好ましい。
【００８９】
第２の閾値θｂを第１の閾値θａ以下に選ぶことで、各操作位置を正確に検知できている期間中に、磁気センサ２の経時的な劣化等の検知を可能にする。
【００９０】
上記の方法では、角度θの平均値を用いたが、角度θの値そのものもを用いることも可能である。角度θの平均値を用いた理由は、故障検知の精度を上げるためである。よって、数回〜数十回の平均値を算出した後に、Ｓ８の判定を実行することも可能である。また、複数の第２の閾値θｂを用意して、警報のレベルを区分けすることも可能である。
【００９１】
＜第２の実施形態＞
図１３に、第２の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図を示す。図１４に、第２の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図１３に示すように、本実施形態のシフト位置検知装置が第１の実施形態と異なる点は、２つの磁気センサ２、３を有して構成されている点と、２つの磁気センサ２、３が磁石５の移動する範囲の外に配置されている点である。本実施形態においては、第１の実施形態と同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いている。
【００９２】
本実施形態では、２つの磁気センサ２、３が磁石５の移動する範囲の外に配置されているとしたが、２つの磁気センサ２、３は磁石５の移動する範囲の内に配置されることも可能である。ただし、各磁気センサ２、３が磁石５と上下（Ｚ方向）に重なると、磁石５から生じる磁束７が各磁気センサ２、３の感度軸に上下方向に作用するため、各磁気センサ２、３の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを一意的に決められない。よって、各磁気センサ２、３を、各操作位置と上下に重ならないように配置することが好ましい。
【００９３】
本実施形態のように、２つの磁気センサ２、３を磁石５の移動する範囲の外に配置することは、２つの磁気センサ２、３と磁石５とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、上述のように、各磁気センサ２、３の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。
【００９４】
本実施形態においては、図１４に示すように、ＣＰＵ６ａが、２つの磁気センサ２、３から交互に出力される差分（Ｖ１−Ｖ２）を受信し、第１の実施形態と同じように、２つの磁気センサ２、３の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを算出する。そして、この角度θを用いて、第１の実施形態の変形例と同じように、図１２に示すフローチャートに従って、位置演算部６ｃが操作位置の判定を、及び故障検知部６ｄが故障判定を実行する。
【００９５】
故障判定がなされた際には、ＣＰＵ６ａは、故障判定された磁気センサからの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）を受信しないで、正常な磁気センサの出力のみを受信する処理を実行する。よって、本実施形態においては、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。
【００９６】
図１５に、第２の実施形態の変形例における位置演算部が実行するフローチャートを示す。本変形例の位置演算部は、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例とは異なる演算処理を実行する。
【００９７】
第２の仮想面上の任意な位置を原点とする（ｘ、ｙ）座標系を設定する。そして、磁気センサ２と磁気センサ３とが位置する（ｘ、ｙ）座標を、各々、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）とする。
【００９８】
ＣＰＵ６ａは、上述したように、差分（Ｖ１−Ｖ２）と角度θとの対応する関係から、各磁気センサ２、３の出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）を受信すると、各磁気センサ２、３の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを算出する。そして、各々の角度をθ２、θ３とする。
【００９９】
その際には、磁石５は、各磁気センサ２、３から、各々に角度θ２または角度θ３の方向に位置する。よって、磁石５が位置する（ｘ、ｙ）座標は、磁気センサ２が位置する（ｘ２、ｙ２）座標を通り、傾きがｔａｎθ２である直線と、磁気センサ３が位置する（ｘ３、ｙ３）座標を通り、傾きがｔａｎθ３である直線との交点として算出される。
【０１００】
また、この２つの直線は、（２）式及び（３）式によって表わすことができる。
【０１０１】
ｙ＝（ｘ−ｘ２）×ｔａｎθ２＋ｙ２・・・・・（２）
ｙ＝（ｘ−ｘ３）×ｔａｎθ３＋ｙ３・・・・・（３）
よって、（２）式及び（３）式の直線の交点、即ち磁石５が位置する（ｘ、ｙ）座標は、（４）式及び（５）式によって表わすことができる。
【０１０２】
ｘ＝（ｙ３−ｙ２＋ｘ２×ｔａｎθ２−ｘ３×ｔａｎθ３）／（ｔａｎθ２−ｔａｎθ３）・・・・・（４）
ｙ＝{ｙ３×ｔａｎθ２−ｙ２×ｔａｎθ３＋（ｘ２−ｘ３）×ｔａｎθ２×ｔａｎθ３}／（ｔａｎθ２−ｔａｎθ３）・・・・・（５）
図１５に、第２の実施形態の変形例における位置演算部が実行するフローチャートを示す。図１３、図１４、図１５を用いて、本変形例の位置演算部６ｃが実行する演算処理について説明する。
【０１０３】
Ｓ１において、交互に各磁気センサ２、３からの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）をＣＰＵ６ａが受信する。Ｓ２において、この差分（Ｖ１−Ｖ２）を用いて、位置演算部６ｃが、各磁気センサ２、３の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす各角度θ２、θ３を算出する。その算出方法として、例えば、（１）式と、各磁気センサ２、３の電気回路構成とから、各差分（Ｖ１−Ｖ２）と各角度θ２、θ３との関係式を求めておき、この関係式をメモリ６ｂに予め記憶させておく。また、演算に必要なＲｍｉｎや、Ｒｍａｘ等の定数もメモリ６ｂに予め記憶させておく。これらの式や、定数を用いて、位置演算部６ｃは、各差分（Ｖ１−Ｖ２）から各角度θ２、θ３を算出する。
【０１０４】
Ｓ３において、位置演算部６ｃは、各角度θ２、θ３と、（４）式及び（５）式とを用いて、磁石５が位置する（ｘ、ｙ）座標を算出する。また、（４）式及び（５）式は、メモリ６ｂに予め記憶させておく。
【０１０５】
Ｓ４において、例えばパーキング位置１３が選ばれる。Ｓ５において、パーキング位置１３が位置する（ｘｉ、ｙｉ）座標と、算出した磁石５が位置する（ｘ、ｙ）座標との差の絶対値が第３の閾値ｘａ、及び第４の閾値ｙａ以下であるか、即ち｜ｘ−ｘｉ｜＜ｘａ、且つ｜ｙ−ｙｉ｜＜ｙａであるか比較される。そして、ＹＥＳの際には、Ｓ８において、シフトレバーがパーキング位置１３にあると判定される。そして、シフトレバーがパーキング位置１３にあるという情報が、車両側に出力される。その後に、Ｓ１に戻り演算処理が繰り返される。ＮＯの際には、Ｓ６において、次に例えばニュートラル位置１４が選ばれる。
【０１０６】
本変形例では、例えばパーキング位置１３、ニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６の順に判定される。それで、Ｓ７において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置１６であるか確認される。ＮＯの際には、ニュートラル位置１４に対して、パーキング位置１３で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置１５、リバース位置１６と同じ演算処理を繰り返す。ＹＥＳの際には、Ｓ１に戻って、パーキング位置１３から同じ演算処理を繰り返す。
【０１０７】
このようにして、本変形例のシフト位置検知装置は、シフトレバーが位置する各操作位置を検知する。そして、シフトレバーが各操作位置に位置する際には、その情報を車両側に出力する。その結果、車両は、各操作位置に対応する適切なギア比等を選ぶことができる。
【０１０８】
特許文献１及び特許文献２における従来技術においては、磁石の各操作位置に限定される（ｘ、ｙ）座標のみしか検知できない。ところが、本変形例では、磁石５が位置する任意な（ｘ、ｙ）座標を検知することが可能である。よって、本変形例によれば、シフトレバー装置の各操作位置を任意の位置に設けることができる。すなわち、各操作位置の任意の位置に対応して（ｘｉ、ｙｉ）座標を変更するのみで対応できる。このように、本変形例のシフト位置検知装置は、汎用性に優れる。
【０１０９】
第３の閾値ｘａ、及び第４の閾値ｙａは、隣り合う操作位置を確実に区分するために、隣り合う操作位置を隔てる、Ｘ方向、及びＹ方向である距離の半分以下であることが好ましい。また、誤動作を防ぐために、第３の閾値ｘａ、及び第４の閾値ｙａは、磁気センサ２の出力ばらつきに対応するＸ方向、及びＹ方向の位置ばらつきよりも大きいことが好ましい。よって、本変形例においては、第３の閾値ｘａ、及び第４の閾値ｙａは、前記の範囲内の値に設定されている。
【０１１０】
＜第３の実施形態＞
図１６に、第３の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図を示す。図１７に、第３の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図１６に示すように、本実施形態のシフト位置検知装置が第１の実施形態と異なる点は、３つの磁気センサ２、３、４を有して構成されている点と、３つの磁気センサ２、３、４が磁石５の移動する範囲の外に配置されている点である。本実施形態においては、第１の実施形態と同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いている。
【０１１１】
本実施形態では、３つの磁気センサ２、３、４が磁石５の移動する範囲の外に配置されているとしたが、３つの磁気センサ２、３、４は磁石５の移動する範囲の内に配置されることも可能である。ただし、各磁気センサ２、３、４が磁石５と上下（Ｚ方向）に重なると、各磁気センサ２、３、４と磁石５とのなす角度θを一意的に決められない。よって、各磁気センサ２、３、４を、各操作位置と上下に重ならないように配置することが好ましい。
【０１１２】
本実施形態のように、３つの磁気センサ２、３、４を磁石５の移動する範囲の外に配置することは、３つの磁気センサ２、３、４と磁石５とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、上述のように、各磁気センサ２、３、４の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。
【０１１３】
本実施形態では、図１６に示すように、３つの磁気センサ２、３、４は同一直線上に配置されていない。３つの磁気センサ２、３、４が同一直線上に配置されている際には、磁石５から、３つの磁気センサ２、３、４は同じ方向に見えることがある。この際には、磁石５が前記同一直線上に位置することは確定できるが、前記同一直線上のどこにあるかを確定できない。このことを避けるために、３つの磁気センサ２、３、４は同一直線上に配置されないことが好ましい。
【０１１４】
また、任意の２つの磁気センサを結ぶ直線上に、２つ以上の操作位置が存在しないように配置されることが好ましい。例えば、ニュートラル位置１４とドライブ位置１５が前記直線上にあると、２つを区別できないからである。３つの磁気センサの場合は区別できるが、１つが故障して区別できない場合がある。
【０１１５】
図１８は、第３の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。本実施形態における位置演算部が実行する演算処理について、図１７、図１８を用いて説明する。３つの磁気センサ２、３、４からの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）を、ＣＰＵ６ａは、十分に小さい時間間隔で時系列的に受信する。Ｓ２において、位置演算部６ｃが、各磁気センサ２、３、４の感度軸方向と磁石５の発する磁束方向とのなす各角度θ２、θ３、θ４を算出する。この算出方法は、第２の実施形態の変形例における図１５に示すＳ２と同じようになされる。
【０１１６】
Ｓ３において、３つの角度θ２、θ３、θ４から、２つの角度の組み合わせを選ぶ。この角度の組み合わせは、（θ２、θ３）、（θ２、θ４）、（θ３、θ４）の３通りがあり、まず、Ｓ３において、その内の１つを選ぶ。
【０１１７】
Ｓ４において、Ｓ３で選ばれた角度の組み合わせに対して、磁石５の座標（ｘｐ、ｙｐ）を算出する。この算出方法は、第２の実施形態の変形例における図１５に示すＳ３と同じようになされる。
【０１１８】
Ｓ５において、例えばパーキング位置１３が選ばれる。Ｓ６において、パーキング位置１３が位置する（ｘｉ、ｙｉ）座標と、算出した磁石５が位置する（ｘｐ、ｙｐ）座標との差の絶対値が第５の閾値ｘｂ、及び第６の閾値ｙｂ以下であるか、即ち｜ｘｐ−ｘｉ｜＜ｘｂ、且つ｜ｙｐ−ｙｉ｜＜ｙｂであるか比較される。そして、ＹＥＳの際には、Ｓ９において、シフトレバーがパーキング位置１３にあると判定される。そして、シフトレバーがパーキング位置１３にあるという情報が、車両側に出力される。Ｓ６において、ＮＯの際には、Ｓ７において、次に例えばニュートラル位置１４が選ばれる。
【０１１９】
本実施形態では、例えばパーキング位置１３、ニュートラル位置１４、ドライブ位置１５、リバース位置１６の順に判定される。それで、Ｓ８において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置１６であるか確認される。ＮＯの際には、ニュートラル位置１４に対して、パーキング位置１３で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置１５、リバース位置１６と同じ演算処理を繰り返す。
【０１２０】
このようにして、全ての角度の組み合わせに対して、操作位置が判明するまで演算処理が繰り返せられる。そして、Ｓ１０において、全ての角度の組み合わせに対して演算処理が実行されたか確認される。ＮＯの際には、残りの角度の組み合わせに対して演算処理を繰り返される。ＹＥＳの際には、Ｓ１に戻って、最初から演算処理を繰り返す。
【０１２１】
このようにして、本実施形態のシフト位置検知装置は、３通りの角度の組み合わせθ２、θ３）、（θ２、θ４）、（θ３、θ４）を順次に用いて、シフトレバーが位置する各操作位置を検知する。そして、シフトレバーが各操作位置に位置する際には、その情報を車両側に出力する。その結果、車両は、各操作位置に対応する適切なギア比等を選ぶことができる。
【０１２２】
図１９に、第３の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図２０に、第３の実施形態の変形例における故障検知部が実行するフローチャートを示す。本変形例は、図１７と図１９を比較して分かるように、第３の実施形態に故障検知部６ｄを追加して設けたものである。よって、本変形例においては、第３の実施形態におけるシフト位置検知を行うと共に、３つの磁気センサ２、３、４の故障検知を可能にしている。
【０１２３】
本変形例における故障検知部６ｄが実行する演算処理について、図１６、図１９、図２０を用いて説明する。本変形例では、磁石５（シフトレバー）が操作位置１３、１４、１５、１６の内の１つに所定の時間以上に留まっている際に実行される。すなわち、Ｓ１１において、所定の回数以上に同じ操作位置にあると判定されたか確認される。ＹＥＳの際には、Ｓ１２に進む。ＮＯの際には、図１８のＳ１に戻り、最初から演算処理を繰り返す。
【０１２４】
Ｓ１１の演算処理について、もう少し詳しく説明する。図２０に示すＳ１２〜Ｓ１３において、３つの角度の組み合わせに対して、繰り返して磁石５（シフトレバー）が位置する操作位置が検知される。この繰り返しが所定の回数以上に実行され、その間、磁石５が操作位置１３、１４、１５、１６の内の１つに継続的に位置すると判定されると、Ｓ１２に進む。所定の回数は、数回から数十回の間に設定されている。
【０１２５】
Ｓ１２において、３つの角度の組み合わせの１つが選ばれる。Ｓ１３において、所定の回数に対応する磁石５の（ｘｐ、ｙｐ）座標を用いて平均値を算出する。Ｓ１４、Ｓ１５において、３つの角度の組み合わせの全てに対して、所定の回数に対応する磁石５の（ｘｐ、ｙｐ）座標を用いて平均値を算出する。このようにして、３つの角度組み合わせ（θ２、θ３）、（θ２、θ４）、（θ３、θ４）に対して、磁石５の（ｘｐ、ｙｐ）座標の３つの平均値（<ｘｐ>、<ｙｐ>）が算出される。
【０１２６】
Ｓ１６において、３つの平均値の内から、２つの平均値の組み合わせを選ぶ。この平均値の組み合わせは、３通りある。Ｓ１７において、選ばれた２つの平均値の（<ｘｍ>、<ｙｍ>）、（<ｘｎ>、<ｙｎ>）の差の絶対値が第７の閾値ｘｃ、及び第８の閾値ｙｃと比較する。この比較を、他の２つの組み合わせに対しても実行する。
【０１２７】
Ｓ１８において、３つの平均値の組み合わせに対して、その差の絶対値が第７の閾値ｘｃ、及び第８の閾値ｙｃ以上であるか確認される。Ｓ１８において、ＮＯの際には、図１８のＳ１に戻り、最初から演算処理を繰り返す。
【０１２８】
ＹＥＳの際には、３つの磁気センサの内に故障した磁気センサがあると判定される。その際には、故障した磁気センサに対応する平均値を用いて算出した差の絶対値が第７の閾値ｘｃ、及び第８の閾値ｙｃ以上であり、故障した磁気センサに対応する平均値は２つある。よって、第７の閾値ｘｃ、及び第８の閾値ｙｃ以下であった１つの平均値に対応する２つの磁気センサは正常であり、他の１つの磁気センサが故障していると判定される。そして、磁気センサが故障しているとの警報を発し、故障した磁気センサの交換を進める。
【０１２９】
誤動作を防ぐために、第７の閾値ｘｃ、及び第８の閾値ｙｃは、磁気センサの出力ばらつきに対応するＸ方向、及びＹ方向の位置ばらつきよりも大きいことが好ましい。
【０１３０】
故障判定がなされた際には、ＣＰＵ６ａは、故障判定された磁気センサからの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）を受信しないで、正常な磁気センサからの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）のみを受信するように処理する。よって、本実施形態においては、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。
【０１３１】
３つの磁気センサからの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）は、所定の時間間隔でＣＰＵ６ａに受信される。よって、シフトレバーが移動操作される際には、３つの磁気センサの出力である差分（Ｖ１−Ｖ２）から算出される角度θには時系列的にずれが生じる。そのため、本変形例においては、磁石５（シフトレバー）が操作位置１３、１４、１５、１６の内の１つに留まっている際に、磁気センサの故障検知を実行している。
【０１３２】
シフトレバーが移動操作される際に、故障検知を精度良く実行するためには、ＣＰＵの動作周波数を上げる必要がある。動作周波数の高いＣＰＵは高価格であり、消費電力も大きいため好ましくない。よって、本変形例においては、磁石５（シフトレバー）が操作位置１３、１４、１５、１６の内の１つに留まっている際に、磁気センサの故障検知を実行することにより、低価格であると共に低消費電力である故障検知部を備えるシフト位置検知装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  シフト位置検知装置
２、３、４  磁気センサ
２ａ  ＧＭＲ素子
５  磁石
６  制御部
６ａ  ＣＰＵ
６ｂ  メモリ
６ｃ  位置演算部
６ｄ  故障検知部
７  磁束
８  第１の仮想面
９  第２の仮想面
１０  シフトレバー装置
１１  シフトレバー
１２  ケース
１３  パーキング位置
１４  ニュートラル位置
１５  ドライブ位置
１６  リバース位置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月24日(2013.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の仮想面上を移動する磁石と、
第２の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有する位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出し、
前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることを特徴とする位置検知装置。
【請求項２】
第１の仮想面上を移動する磁石と、
第２の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有するシフト位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出し、
前記磁気センサが、少なくとも３つの磁気センサからなることを特徴とする位置検知装置。
【請求項３】
第１の仮想面上を移動する磁石と、
第２の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有するシフト位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第１の仮想面が、前記第２の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第２の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出し、
前記磁気センサが、少なくとも３つの磁気センサからなることを特徴とするシフト位置検知装置。
【請求項４】
前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動することを特徴とする請求項３に記載のシフト位置検知装置。
【請求項５】
前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のシフト位置検知装置。
【請求項６】
前記磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記故障検知部が、前記磁石が位置する基準角度と、前記磁気センサが検知する角度と、を比較することで、前記磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項７】
前記シフト位置検知装置は、複数のシフト位置を有し、各シフト位置が前記磁気センサ同士を結ぶ直線上にないことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記位置演算部が、前記少なくとも３つの磁気センサが検知する少なくとも３つの前記角度から２対の組み合わせを選び、前記２対の組み合わせから前記磁石の少なくとも３つの位置を算出し、前記故障検知部が、前記少なくとも３つの位置を比較することにより前記少なくとも３つの磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載のシフト位置検知装置。
【請求項１０】
前記少なくとも３つの磁気センサが同一直線上に配置されていないことを特徴とする請求項３から請求項７ならびに請求項９のいずれか１項に記載のシフト位置検知装置。
【国際調査報告】
2013179997.tif 000026
2013179997.tif 000027
2013179997.tif 000028
2013179997.tif 000029