(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交するシフト方向及びセレクト方向に操作可能なシフトレバーを備え、前記シフト方向と前記セレクト方向との間で操作範囲に大小の差が設けられた車両用のシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、前記シフト方向の操作に応じて第１の仮想中心軸の回りを回動すると共に、前記セレクト方向の操作に応じて第２の仮想中心軸の回りを回動するレバーブロックと、
前記シフトレバーが前記シフト方向に操作された際に磁極方向が前記第１の仮想中心軸に向かう状態を維持しながら当該第１の仮想中心軸の回りを回動すると共に、前記シフトレバーが前記セレクト方向に操作された際に磁極方向が前記第２の仮想中心軸に向かう状態を維持しながら当該第２の仮想中心軸の回りを回動するように前記レバーブロックに保持されたマグネットと、
前記マグネットが発生する磁気の作用方向を検出する磁気センサと、
該磁気センサを保持する基台と、
前記第１の仮想中心軸をなすシフト軸を介して前記レバーブロックを支持すると共に、前記第２の仮想中心軸をなすセレクト軸を介して回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、
前記磁気センサが検出した磁気の作用方向に応じて前記シフトレバーの操作位置に対応する信号を出力する信号出力部と、を備え、
前記第１及び第２の仮想中心軸よりも前記磁気センサが前記マグネット側に近づけて配置され、前記マグネットの磁極方向に前記磁気センサが位置するときには該磁気センサに対して磁極方向の磁気が作用する一方、それ以外では磁極方向を中心として外側に湾曲する磁気が前記磁気センサに作用し、これにより、前記磁気センサによる磁気の作用方向の検出角であるセンサ検出角が前記シフトレバーの操作角であるレバー角に対して増幅されるように構成されており、
前記仮想中心軸から前記マグネットまでの距離Ｌ２に対する前記仮想中心軸から前記磁気センサまでの距離Ｌ１の比率であるセンサ位置比Ｌ１／Ｌ２が、前記第１の仮想中心軸と前記第２の仮想中心軸とで相違し、前記シフト方向及び前記セレクト方向のうち前記操作範囲が大きい操作方向に対応する仮想中心軸に関する前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２が小さく、前記操作範囲が小さい操作方向に対応する仮想中心軸に関する前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２が大きく設定されているシフトレバー装置。
【請求項２】
請求項１において、前記レバー角に対する前記センサ検出角の増幅率と、前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２と、の相関関係に基づき、
前記シフト方向の操作範囲と増幅率とを掛け合わせた値と、前記セレクト方向の操作範囲と増幅率とを掛け合わせた値と、の比率が０．８〜１．２の範囲に収まるように前記第１及び第２の仮想中心軸に関するセンサ位置比Ｌ１／Ｌ２が設定されているシフトレバー装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記シフト方向の操作範囲と前記セレクト方向の操作範囲との比率が１．５以上であるシフトレバー装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、前記磁気センサは、磁気を検知する磁気検知部を有し、該磁気検知部が、前記マグネットの磁極面の内側に包含され得る大きさであるシフトレバー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシフトレンジを選択するために車載される装置であって、シフトレバーの操作に応じて電気信号を出力するシフトレバー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシフトレバー装置には、機械的なリンク機構を採用したシフトチェンジ手段が多く用いられてきた。近年、車載機器の電子化の要請に対応できるよう、シフトレバーの操作を電気的に検出するシフトレバー装置が提案されている。このシフトレバー装置は、検出したシフトレバーの操作を電気信号に変換して出力する。
【０００３】
上記のようなシフトレバー装置は、その出力信号に応じてアクチュエータを駆動してシフトチェンジを実現する、いわゆるバイワイヤ式のシフトレバー装置と呼ばれている。バイワイヤ式のシフトレバー装置では、トランスミッションとの間に複雑なリンク機構を配設する必要がなく、電気配線を取り回しするだけで良い。このようなシフトレバー装置を採用すれば、車両におけるシフト操作機構の設計自由度や設置自由度等を格段に向上できる。
【０００４】
バイワイヤ式のシフトレバー装置としては、シフトレバーの回動動作の中心軸を超えて反対側に延設され先端にマグネットを保持するガイドロッドと、そのマグネットに対面するように配置された磁気センサと、を備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このシフトレバー装置では、互いに直交するシフト方向及びセレクト方向にシフトレバーが操作されたときのガイドロッドの変位を検知することで操作位置を検出している。
【０００５】
しかしながら、前記従来のシフトレバー装置では、次のような問題がある。すなわち、シフト方向の検出手段及びセレクト方向の検出手段として、マグネットと磁気センサとを組み合せた検出手段が共用されているため、シフト方向及びセレクト方向の検出特性の双方を理想的に両立させることが難しく、ある程度の妥協が不可避になっているという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、互いに直交するシフト方向及びセレクト方向に操作可能なバイワイヤ式のシフトレバー装置であって、シフト方向の検出特性とセレクト方向の検出特性とが両立されたシフトレバー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、互いに直交するシフト方向及びセレクト方向に操作可能なシフトレバーを備え、前記シフト方向と前記セレクト方向との間で操作範囲に大小の差が設けられた車両用のシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、前記シフト方向の操作に応じて第１の仮想中心軸の回りを回動すると共に、前記セレクト方向の操作に応じて第２の仮想中心軸の回りを回動するレバーブロックと、
前記シフトレバーが前記シフト方向に操作された際に磁極方向が前記第１の仮想中心軸に向かう状態を維持しながら当該第１の仮想中心軸の回りを回動すると共に、前記シフトレバーが前記セレクト方向に操作された際に磁極方向が前記第２の仮想中心軸に向かう状態を維持しながら当該第２の仮想中心軸の回りを回動するように前記レバーブロックに保持されたマグネットと、
前記マグネットが発生する磁気の作用方向を検出する磁気センサと、
該磁気センサを保持する基台と、
前記第１の仮想中心軸をなすシフト軸を介して前記レバーブロックを支持すると共に、前記第２の仮想中心軸をなすセレクト軸を介して回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、
前記磁気センサが検出した磁気の作用方向に応じて前記シフトレバーの操作位置に対応する信号を出力する信号出力部と、を備え、
前記第１及び第２の仮想中心軸よりも前記磁気センサが前記マグネット側に近づけて配置され、前記マグネットの磁極方向に前記磁気センサが位置するときには該磁気センサに対して磁極方向の磁気が作用する一方、それ以外では磁極方向を中心として外側に湾曲する磁気が前記磁気センサに作用し、これにより、前記磁気センサによる磁気の作用方向の検出角であるセンサ検出角が前記シフトレバーの操作角であるレバー角に対して増幅されるように構成されており、
前記仮想中心軸から前記マグネットまでの距離Ｌ２に対する前記仮想中心軸から前記磁気センサまでの距離Ｌ１の比率であるセンサ位置比Ｌ１／Ｌ２が、前記第１の仮想中心軸と前記第２の仮想中心軸とで相違し、前記シフト方向及び前記セレクト方向のうち前記操作範囲が大きい操作方向に対応する仮想中心軸に関する前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２が小さく、前記操作範囲が小さい操作方向に対応する仮想中心軸に関する前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２が大きく設定されているシフトレバー装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明のシフトレバー装置が備えるマグネットは、その磁極方向が前記仮想中心軸に向かう状態を維持しながらその回りを回動するように配設されている。前記シフトレバーが操作されたときには、前記マグネットが前記磁気センサの外周側を回動し、前記磁気センサに対する磁気の作用方向が変化する。
【００１０】
ここで、前記マグネットの周辺磁界では、前記磁極方向に沿って直線的に伸びる磁力線を中心とし、この中心の磁力線からずれた磁力線が外側に湾曲している。このような磁力線の湾曲は、中心の磁力線からのずれが大きくなればなるほど、その度合いが大きくなっている。本発明のシフトレバー装置では、前記仮想中心軸よりも前記マグネット側に近づけて前記磁気センサを配置することで上記のような磁力線の湾曲を有用に活用し、以下に説明するような検出特性を実現している。
【００１１】
本発明のシフトレバー装置では、前記仮想中心軸と前記磁気センサとを結ぶ一直線上に前記マグネットが位置したとき（以下、基準位置という。）、湾曲することなく前記磁極方向に直線的に伸びる中心の磁力線が前記磁気センサに作用する。前記マグネットが回動して基準位置からずれると、中心の磁力線が前記仮想中心軸に向かう一方、前記磁気センサに対しては、中心からずれて湾曲する磁力線が作用するようになる。この湾曲した磁力線の作用方向の傾きは、前記マグネットの回動角を表す前記レバー角に略一致する中心の磁力線の作用方向の傾きよりも大きく増幅されている。
【００１２】
本発明のシフトレバー装置では、前記レバー角が増幅された角度で傾く磁力線が前記磁気センサに作用することになる。そして、前記マグネットの回動位置が前記基準位置からずれるほど、前記中心の磁力線からずれて湾曲度合いが大きい磁力線が前記磁気センサに作用し、上記のような増幅の度合いが拡大することになる。このように、本発明では、前記磁気センサを前記マグネット側に近づけて配置したことで、前記レバー角の変化に応じた前記センサ検出角の変化量が拡大され増幅されている。そして、このようなセンサ検出角の変化量の増幅度合いは、前記マグネットに対して前記磁気センサが接近しているほど、すなわち前記センサ位置比が大きくなるほど顕著になってくる。
【００１３】
そこで、本発明のシフトレバー装置では、前記シフト方向及び前記セレクト方向の操作範囲に応じて前記センサ位置比の大きさを変更している。すなわち、前記操作範囲が狭いほど前記センサ位置比を大きく設定して前記センサ検出角の増幅度合いを大きくし、小さなレバー角の変化を確実性高く検出しようとしている。一方、前記操作範囲が広いほど前記センサ位置比を小さく設定して前記センサ検出角の増幅度合いを抑制することで、大きなレバー角の変化に対応できるようにしている。
【００１４】
このように本発明のシフトレバー装置は、互いに直交するシフト方向及びセレクト方向に操作可能なシフトレバー装置であって、前記センサ位置比の設定に応じてシフト方向の検出特性とセレクト方向の検出特性とを両立した装置である。
【００１５】
本発明における仮想中心軸とは、前記シフト方向あるいは前記セレクト方向に前記シフトレバーが操作されたときの回動動作の中心をなす軸である。前記マグネットの磁極方向がこの仮想中心軸に向かっているとは、軸方向の長さに制限のない仮想中心軸に対して前記磁極方向が交わることを意味している。
本発明における前記シフト方向及び前記セレクト方向の操作範囲は、前記シフトレバーの操作ストロークの長さに関する範囲であっても良く、前記シフトレバーの操作角度に関する範囲であっても良い。
【００１６】
本発明の好適な一態様のシフトレバー装置では、前記レバー角に対する前記センサ検出角の増幅率と、前記センサ位置比Ｌ１／Ｌ２と、の相関関係に基づき、
前記シフト方向の操作範囲と増幅率とを掛け合わせた値と、前記セレクト方向の操作範囲と増幅率とを掛け合わせた値と、の比率が０．８〜１．２の範囲に収まるように前記第１及び第２の仮想中心軸に関するセンサ位置比Ｌ１／Ｌ２が設定されている（請求項２）。
前記シフト方向及び前記セレクト方向において、前記掛け合わせた値を１に近く設定しておけば、前記センサ検出角の変化量を同等にでき、前記シフト方向及び前記セレクト方向について似通った検出特性を実現できる。
【００１７】
本発明の好適な一態様のシフトレバー装置では、前記シフト方向の操作範囲と前記セレクト方向の操作範囲との比率が１．５以上である（請求項３）。
前記比率が１．５以上であると、前記シフト方向の検出特性と前記セレクト方向の検出特性との差が大きくなるため、本発明の作用効果が特に有効になる。
【００１８】
本発明の好適な一態様のシフトレバー装置においては、前記磁気センサは、磁気を検知する磁気検知部を有し、該磁気検知部が、前記マグネットの磁極面の内側に包含され得る大きさである（請求項４）。
仮に、前記仮想中心軸側の前記マグネットの磁極面よりも前記磁気検知部が大きい場合には、該磁気検知部内の位置の違いによって磁気の作用方向が大きくばらつくおそれが生じる。特に、本発明では、上記のごとく中心の磁力線からずれて湾曲した磁力線を積極的に活用しているため、上記のような磁気の作用方向のばらつきが一層顕著になるおそれがある。そこで、本発明では、前記磁気検知部の大きさを、前記マグネットの磁極面に包含され得る大きさ、すなわち磁極面よりも小さい大きさに設定してある。このように小さい磁気検知部であれば、磁気の作用方向のばらつきを抑制でき、高精度な検出が可能になる。
【００１９】
本発明における好適な一態様のシフトレバー装置における磁気センサは、相互の直交する３方向の磁気成分を計測可能である。
この場合には、前記磁気検知部に対する磁気の作用方向を３次元的に検出できるようになる。磁気の作用方向を３次元的に検出できれば、前記シフト方向と前記セレクト方向とを組み合わせた前記シフトレバーの２次元的な操作を一層高精度に検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例における、シフトレバー装置を示す斜視図。
【図２】実施例における、シフトレバー装置の断面構造を示す断面図（シフト軸に沿う断面）。
【図３】実施例における、シフトレバー装置の断面構造を示す断面図（セレクト軸に沿う断面）。
【図４】実施例における、磁気センサの検出原理を説明する説明図。
【図５】実施例における、Ｘ軸（Ｙ軸）方向の磁気成分が磁気センサに作用する様子を示す説明図。
【図６】実施例における、ＸＺ平面内のセンサ検出角θshを説明する説明図。
【図７】実施例における、ＹＺ平面内のセンサ検出角θslを説明する説明図。
【図８】実施例における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図９】実施例における、シフト方向に操作されたときのマグネットの回動位置を示す説明図（シフト軸に沿う断面図）。
【図１０】実施例における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１１】実施例における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１２】実施例における、レバー角（マグネットの回動角）とセンサ検出角との関係を示すグラフ。
【図１３】実施例における、センサ位置比と増幅率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバー２１を含むシフトレバー装置１に関する例である。この内容について、図１〜図１３を用いて説明する。
【００２２】
本例のシフトレバー装置１は、図１〜図３に示すごとく、互いに直交するシフト方向及びセレクト方向に操作可能なシフトレバー２１を有し、シフト方向（Ｘ軸方向）とセレクト方向（Ｙ軸方向）との間で操作ストローク（操作範囲）に大小の差が設けられた車両用のシフトレバー装置である。
このシフトレバー装置１は、シフトレバー２１の基部をなすレバーブロック２と、レバーブロック２に保持されたマグネット２３０と、このマグネット２３０が発生する磁気の作用方向を検出する磁気センサ１１と、この磁気センサ１１を保持する基台３１と、基台３１に支持された揺動台３２と、磁気センサ１１が検出した磁気の作用方向に応じてシフトレバー２１の操作位置に対応する信号を出力する信号出力部と、を備えている。
【００２３】
レバーブロック２は、シフト方向の操作に応じて第１の仮想中心軸１２１の回りを回動すると共に、セレクト方向に操作に応じて第２の仮想中心軸１２２の回りを回動する。このレバーブロック２に保持されたマグネット２３０は、シフトレバー２１がシフト方向に操作されたときに磁極方向が第１の仮想中心軸１２１に向かう状態を保ちつつその回りを回動し、セレクト方向に操作されたときに磁極方向が第２の仮想中心軸１２２に向かう状態を保ちつつその回りを回動する。揺動台３２は、シフト方向及びセレクト方向の操作が可能となるよう、第１の仮想中心軸１２１をなすシフト軸２０を介してレバーブロック２を支持すると共に、第２の仮想中心軸１２２をなすセレクト軸３０を介して回動可能な状態で基台３１に支持されている。
【００２４】
このシフトレバー装置１では、仮想中心軸１２１・１２２よりも磁気センサ１１がマグネット２３０側に近づけて配置されている。仮想中心軸１２１（１２２）からマグネット２３０までの距離Ｌ２に対する仮想中心軸１２１（１２２）から磁気センサ１１までの距離Ｌ１の比率であるセンサ位置比Ｌ１／Ｌ２は、シフト方向及びセレクト方向のシフトレバー２１の操作ストロークに応じて第１の仮想中心軸１２１と第２の仮想中心軸１２２とで相違している。
以下、この内容について、詳しく説明する。
【００２５】
シフトレバー装置１は、図１に示すごとく、運転者がシフトレバー２１を操作可能なように、車両の運転席と助手席との間のセンターコンソールや、運転者に対面するダッシュパネル等に設置される装置である。本例のシフトレバー装置１は、互いに略直交するシフト方向（Ｘ軸方向）及びセレクト方向（Ｙ軸方向）にシフトレバー２１を操作可能なゲート式のタイプである。シフト方向は、運転者から見て前後方向の操作方向であり、セレクト方向は、左右方向の操作方向である。本例のシフトレバー装置１では、シフト方向の操作ストロークがセレクト方向の操作ストロークよりも長く、約２倍に設定されている。
【００２６】
シフトレバー装置１では、図１〜図３に示すごとく、シフトレバー２１が固定されたレバーブロック２、シフト方向に回動可能な状態でレバーブロック２を軸支する揺動台３２等が保護カバー１５の内部に収容されている。揺動台３２は、装置の底面をなす基台３１によりセレクト方向に回動可能な状態で軸支されている。保護カバー１５の上面には、シフトレバー２１の移動経路をなすゲート１５０が設けられている。各シフト位置には、Ｄ、Ｒなどのシフトレンジを表す記号が表示されている。
【００２７】
シフトレバー装置１では、シフト方向の操作列が３列設定されており、セレクト方向にシフトレバー２１を操作することでシフト方向の操作列を切り換え可能である。本例のシフトレバー装置１では、ゲート１５０が十字に交差する中央位置がホームポジション１５１（Ｈポジション）になっている。シフトレバー２１は、常時、Ｈポジション１５１に向けて付勢されている。
【００２８】
例えば、Ｈポジション１５１に位置するシフトレバー２１（図２及び図３参照。）を図１中の右側（セレクト方向）に操作した後に手前（シフト方向）に引くように操作すればＤポジジョンに操作できＤレンジを選択できる。その後、運転者がシフトレバー２１から手を離すと、Ｄレンジが選択された状態が維持されたまま、シフトレバー２１がＨポジション１５１に復帰する。また、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を手前に引けば−ポジションに操作できギアを一段下げることができる。さらに、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を左側に倒してＮポジションに操作すればＮレンジを選択できる。一方、Ｈポジションに復帰させることなくＮポジションからさらに奥側に押し込んでＲポジションに操作すればＲレンジを選択できる。なお、シフトレバー２１のシフトパターンは、本例には限定されない。本例のシフトレバー装置１における操作位置の検出方法を採用すれば、前後左右あらゆる方向の操作に対応可能である。
【００２９】
次に、シフトレバー装置１を構成する各部品を説明する。基台３１は、図１〜図３に示すごとく、装置の底部をなしている。矩形状を呈する底面の中央部分には、高さ方向に突出する台座部３１２が設けられている。台座部３１２の上面には、磁気センサ１１が実装されたセンサ基板１０が固定されている。基台３１の底面には、台座部３１２を介して相互に対面する一対の支持片３１１が立設されている。一対の支持片３１１には、それぞれ、セレクト軸３０を貫通配置させるための軸孔が穿孔されている。４隅には、保護カバー１５を取り付けるためのビス孔３１８が穿孔されている。
【００３０】
揺動台３２は、図１〜図３に示すごとく、断面略矩形環状の筒状を呈する部材である。互いに反対側に面する２組の側面のうち、基台３１の支持片３１１に対面する１組の側面には、外側に突出する座部３２１がそれぞれ設けられている。座部３２１の端面は、支持片３１１の軸孔に貫通配置されたセレクト軸３０が立設固定される面である。他方の１組の側面には、シフト軸２０が立設されている。シフト軸２０及びセレクト軸３０は、揺動台３２の筒方向において異なる位置に立設あるいは立設固定される。シフト軸２０は、車両搭載時の高さ方向の上側に配置され、セレクト軸３０は下側に配置されている。
【００３１】
揺動台３２の内側空間に当たるセンサ空間１００を取り囲む４箇所の側壁部のうち、シフト軸２０の一方が立設される側壁部は、他の３箇所の側壁部よりも肉厚に形成されている。その肉厚の側壁部の上面には、プランジャ３２２を進退可能な状態で保持する円筒状のピン保持部３２３が立設されている。プランジャ３２２は、ピン保持部３２３の内部に収容されたスプリング３２４の付勢力により突出方向に付勢されている。プランジャ３２２の突出方向の位置は、レバーブロック２に保持された節度部材３２５（図１）との当接により規制されている。プランジャ３２２が押し当たる節度部材３２５側の当接面には、シフト方向に配列された各シフト位置に対応する凹状の窪みが設けられている。この節度部材３２５とプランジャ３２２との組合せにより、シフト方向の操作に節度感（クリック感）が付与される。
【００３２】
レバーブロック２は、図１〜図３に示すごとく、先端にシフトノブ２１２が取り付けられたシフトレバー２１の根本側の基部をなす部材である。レバーブロック２は、シフトレバー２１の軸方向に沿って延設されたマグネットホルダ２３と、マグネットホルダ２３を介して対向する一対のアーム部２２と、を備えている。アーム部２２の先端には、それぞれ、シフト軸２０を貫通配置するための軸孔が穿孔されている。レバーブロック２は、アーム部２２の軸孔に貫通配置されたシフト軸２０を介して揺動台３２に連結されている。マグネットホルダ２３の先端には、直径１０ｍｍの円柱形状のマグネット２３０が配設されている。マグネット２３０の磁極方向は、シフトレバー２１の軸方向に一致しており、マグネット２３０の回動位置によらず、常に仮想中心軸１２１、１２２に向かっている。
【００３３】
本例では、マグネット２３０として、フェライト磁石よりなるマグネットを採用している。これに代えて、アルニコ磁石、ネオジム磁石等よりなるマグネットを採用することもできる。さらに、磁性粉を樹脂にバインドしたプラスチックマグネットを採用することも良い。また、永久磁石よりなるマグネットに代えて、電磁式のマグネットを採用することもできる。さらに、本例では、磁気センサ１１にＮ極を対面させているが、Ｓ極を対面させても良い。
【００３４】
センサ基板１０は、図１〜図４に示すごとく、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のほか、１チップの磁気センサ１１を実装した基板である。ＣＰＵは、磁気センサ１１の検出結果に基づいてデータ処理を実行するデータ処理部、シフトレバー２１の操作を反映した電気信号を出力する信号出力部としての機能を備えている。ＲＯＭには、ＣＰＵで実行するソフトウェアプログラム等が格納されている。
【００３５】
磁気センサ１１は、図４及び図５に示すごとく、鉛直方向に作用する磁気成分を検出する磁気検出素子１１１〜１１４を内蔵したＩＣチップである。磁気センサ１１では、強磁性体材料よりなる円板状の磁性板１１５の外周４カ所に同一仕様の磁気検出素子１１１〜１１４が配置されている。そして、磁性板１１５及び磁気検出素子１１１〜１１４が配置された略円形状の領域が磁気検知部１１０となっている。シフト方向に当たるＸ軸方向に沿って磁気検出素子１１１、１１２が対向配置されており、セレクト方向に当たるＹ軸方向に沿って磁気検出素子１１３、１１４が対向配置されている。なお、本例では、マグネット２３０の直径約１０ｍｍの磁極面２３１に対して、磁気検知部１１０の大きさを直径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に設定している。
【００３６】
ここで、磁気センサ１１による検出原理を図４及び図５を参照しながら説明しておく。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚよりなる磁気ベクトルＢが磁気センサに作用した場合、磁気成分のうち鉛直方向に作用するＢｚは、全ての磁気検出素子１１１〜１１４に対してほぼ均等に作用する。一方、Ｘ軸に沿う磁気成分Ｂｘが磁気センサ１１に作用すると、図５に示すごとく、磁性体である磁性板１１５に磁気誘導されて磁力線の湾曲が生じる。そうすると、Ｘ軸方向に配列された磁気検出素子１１１、１１２に対して、鉛直方向逆向きの磁力αＢｘ（αは定数）が作用することになる。Ｘ軸方向と同じ仕様でＹ軸方向に配列された磁気検出素子１１３、１１４に対しても同様に、Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙに起因して鉛直方向逆向きの磁力αＢｙが作用することになる。
【００３７】
このとき、各磁気検出素子１１１〜１１４に作用する磁力Ｂ１〜Ｂ４は、次式のようになる。
Ｂ１＝  αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ２＝−αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ３＝  αＢｙ＋Ｂｚ
Ｂ４＝−αＢｙ＋Ｂｚ
【００３８】
Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚは、上記の連立式に基づいて以下のように算出される。
Ｂｘ＝（Ｂ１−Ｂ２）／２α
Ｂｙ＝（Ｂ３−Ｂ４）／２α
Ｂｚ＝（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４）／４
このように本例の磁気センサ１１によれば、磁気検知部１１０に作用する磁気について、３次元的な任意の作用方向を検出可能である。
【００３９】
以上のように構成された本例のシフトレバー装置１では、図１〜図３に示すごとく、揺動台３２の内側のセンサ空間１００に、センサ基板１０を保持する台座部３１２（基台３１）が突出し、仮想中心軸１２１、１２２を越えて磁気センサ１１が配置されている。本例では、磁気センサ１１の磁気検知部１１０と第１の仮想中心軸１２１との距離Ｌ１が２ｍｍ、磁気検知部１１０と第２の仮想中心軸１２２との距離Ｌ１が２０ｍｍに設定されている。
【００４０】
Ｈポジション１５１にシフトレバー２１が位置するとき、マグネット２３０と磁気センサ１１とがシフトレバー２１の軸方向に沿って一直線上に並ぶ基準位置となる。この基準位置では、磁気検知部１１０とマグネット２３０の磁極面２３１とのギャップが３ｍｍとなる。また、マグネット２３０の磁極面２３１と第１の仮想中心軸１２１との距離Ｌ２が２３ｍｍ、磁極面２３１と第２の仮想中心軸１２２との距離Ｌ２が５ｍｍとなる。さらに、この基準位置では、シフトレバー２１の軸方向に沿ってマグネット２３０の磁極面２３１（直径１０ｍｍ）に磁気検知部１１０（直径０．５〜２．０ｍｍ程度）を射影したときの射影形状が磁極面２３１の内側中央に位置するようになっている。
【００４１】
シフトレバー装置１では、シフトレバー２１の操作に応じて、磁気センサ１１の外周側をマグネット２３０が回動する。このとき、磁気検知部１１０への磁気の作用方向が変化することになる。磁気センサ１１により検出されるＸ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図６に示すごとくＹ軸に直交する平面内の磁気ベクトル（磁気の作用方向）の傾きθshをセンサ検出角として算出できる。
【００４２】
磁気ベクトルの傾きθshに基づけば、シフト方向に操作されたときのシフト軸２０回りのマグネット２３０の回動角、すなわちシフト方向のレバー角（操作角）を知ることができ、シフト方向（Ｘ軸方向）のシフトレバー２１の操作位置を検出可能である。セレクト方向（Ｙ軸方向）の操作についても、上記と同様、操作に応じて磁気検知部１１０に作用する磁気の作用方向が変化する。Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図７に示すごとく、Ｘ軸に直交する平面内の磁気ベクトルの傾きθslをセンサ検出角として算出でき、これによりセレクト方向のシフトレバー２１の操作位置を検出可能である。
【００４３】
本例のシフトレバー装置１では、仮想中心軸１２１、１２２よりもマグネット２３０側に近づけて磁気センサ１１が配置されている。このような磁気センサ１１の配置は、以下に説明するような磁気的な作用効果を生み出している。
シフトレバー２１がＨポジション１５１（図１参照。）に位置するとき、図８のごとく、マグネット２３０の磁極面２３１から磁極方向に直線的に伸びる磁力線が磁気検知部１１０に作用する。一方、図９のごとくシフトレバー２１がシフト方向に操作されたときには、図１０及び図１１のごとく、磁極方向に直線的に伸びる中心の磁力線が仮想中心軸１２１に向かう一方、仮想中心軸１２１よりもマグネット２３０側にオフセットする磁気検知部１１０に対しては、中心からずれて湾曲した磁力線が作用する。
【００４４】
マグネット２３０の磁極面２３１から放射線状に伸びる磁力線は、磁極方向に当たる中心の磁力線が直線的である一方、中心からずれた磁力線は外側に湾曲している。そして、中心からのずれが大きくなるほど、その湾曲度合いが大きくなっている。そのため、図１０と図１１との対比から知られるように、マグネット２３０の回動角（レバー角）が大きくなるほど、中心からずれて一層湾曲した磁力線が磁気検知部１１０に作用するようになる。なお、このような傾向は、第２の仮想中心軸１２２を中心とした回動動作を伴うセレクト方向の操作についても全く同様である。
【００４５】
さらに、このような傾向の度合いは、仮想中心軸１２１、１２２とマグネット２３０との間隙における磁気センサ１１の位置、すなわちセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じて異なっている。図１２は、シフトレバー２１の操作角であるレバー角と、磁気センサ１１による検出角度であるセンサ検出角との関係が、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）を０〜０．８７まで変化させている。同図中の横軸はマグネット２３０の回動角に当たるレバー角を示し、縦軸は、センサ検出角を示している。
【００４６】
図１２のシミュレーション結果から知られるようにセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が大きくなるほど、磁気センサ１１によるセンサ検出角が大きくなっている。例えば、レバー角５度の場合であれば、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）０のとき５度、同０．４０のとき５．６８度、同０．８７のとき１１．５５度となっている。つまり、センサ位置比が大きくなるにつれて、レバー角に対するセンサ検出角の比率である増幅率が次第に大きくなっている。この増幅率は、センサ位置比と増幅率との相関関係を示す図１３から知られる通り、センサ位置比が大きくなるにつれて２次曲線的に大きくなっている。
【００４７】
本例のシフトレバー装置１では、上記のごとく、第１の仮想中心軸１２１については、磁気センサ１１の磁気検知部１１０との距離Ｌ１が２ｍｍ、マグネット２３０の磁極面２３１との距離Ｌ２が５ｍｍに設定されている（図２）。また、第２の仮想中心軸１２２については、磁気検知部１１０との距離Ｌ１が２０ｍｍ、磁極面２３１との距離Ｌ２が２３ｍｍに設定されている（図３）。これにより、第１の仮想中心軸１２１に関するシフト方向のセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が０．４、第２の仮想中心軸１２２に関するセレクト方向のセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が約０.８７になっている。図１３のレバー角と増幅率との相関関係を表すグラフによれば、シフト方向では約１．１倍、セレクト方向では約２．３倍の増幅率が得られることになる。
【００４８】
一方、本例のシフトレバー装置１では、上記のごとくシフト方向の操作ストロークとセレクト方向の操作ストロークとの比率が約２となっている。仮にシフト方向及びセレクト方向で増幅率が全く同じであると、シフト方向のセンサ検出角の変化量と、セレクト方向のセンサ検出角の変化量と、の比率がそのまま２となり、操作方向に応じて検出特性が大きく相違してしまう。
【００４９】
このようなとき、上記のように操作方向に応じて異なるセンサ検出角の増幅率の設定が非常に有効に作用する。セレクト方向の増幅率をシフト方向よりも大きく設定すれば、シフト方向の操作ストローク（本例では２）に増幅率（同１．１）を掛け合わせた値と、セレクト方向の操作ストローク（同１）に増幅率（同２．３）を掛け合わせた値と、の比率を１に近づけることができる。そして、これにより、シフト方向とセレクト方向とでセンサ検出角の変化量の比率をほぼ１にでき、シフト方向及びセレクト方向の検出特性の相違を抑制できる。
【００５０】
以上のように本例のシフトレバー装置１は、シフト方向及びセレクト方向の操作ストロークに大きな違いがあるにも関わらず、シフト方向の検出特性とセレクト方向の検出特性との違いが抑制され、各操作方向の検出特性が両立された優れた特性のシフトレバー装置である。
【００５１】
なお、磁気センサ１１としては、本例に代えて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って配設された３基の磁気検出素子を内蔵した１チップＩＣを採用することもできる。
なお、センサギャップ（マグネット２３０と磁気センサ１１との間隔）としては、例えば、フェライト磁石であれば１．５〜３．０ｍｍ程度に設定するのが良い。
本例では、シフトレバー２１の軸方向に磁極方向が一致するようにその軸上にマグネット２３０を配置しているが、シフトレバー２１の軸方向からオフセットしてマグネット２３０を配置しても良い。
【００５２】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００５３】
１  シフトレバー装置
１０  センサ基板
１００  センサ空間
１１  磁気センサ
１１０  磁気検知部
１１１〜１１４  磁気検出素子
１１５  磁性板
１２１、１２２  仮想中心軸
１５  保護カバー
１５０  ゲート
１５１  Ｈポジション
２  レバーブロック
２０  シフト軸
２１  シフトレバー
２３０  マグネット
２３１  磁極面
３０  セレクト軸
３１  基台
３１２  台座部
３２  揺動台
【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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