(57)【要約】【課題】回転軸回りの回転を検出すると共に回転軸に沿った方向の直線移動を検出することができる位置検出装置を提供する。【解決手段】シフト装置１は、回転軸１１に沿って形成された収容部１００を有するシャフト１０と、収容部１００に収容され、一方向に磁化され易い磁気異方性を有する磁気異方性部材１２と、生成した磁場１５に基づいて磁気異方性部材１２を一方向に磁化して磁気飽和領域を形成する第１の磁石１３及び第２の磁石１４と、シャフト１０の周囲に巻き回され、交流信号が供給される励磁コイル１６と、シャフト１０の一方の端部に巻き回され、第１の磁石１３及び第２の磁石１４により形成された磁気飽和領域、及び励磁コイル１６の電磁誘導、に基づいた検出信号Ｓ２を出力する第１の検出コイル１８と、シャフト１０の他方の端部に巻き回され、磁気飽和領域及び電磁誘導に基づいた検出信号Ｓ３を出力する第２の検出コイル１９と、を備えている。【選択図】図１
2015125049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回りを回転すると共に前記回転軸に沿って直線移動し、前記回転軸に沿って形成された収容部を有する長尺部材と、
前記収容部に収容され、他方向に比べ一方向に磁化され易い磁気異方性を有する磁気異方性部材と、
生成した磁場に基づいて前記磁気異方性部材を前記一方向に磁化して磁気飽和領域を形成する磁場生成部と、
前記長尺部材の周囲に巻き回され、交流信号が供給される励磁コイルと、
前記長尺部材の一方の端部に巻き回され、前記磁場生成部により形成された前記磁気飽和領域、及び前記励磁コイルの電磁誘導、に基づいた第１の検出信号を出力する第１の検出コイルと、
前記長尺部材の他方の端部に巻き回され、前記磁気飽和領域及び前記電磁誘導に基づいた第２の検出信号を出力する第２の検出コイルと、
を備えた位置検出装置。
【請求項２】
前記第１の検出信号に基づいて前記励磁コイルと前記第１の検出コイルとの第１の相互インダクタンスを求めると共に前記第２の検出信号に基づいて前記励磁コイルと前記第２の検出コイルとの第２の相互インダクタンスを求め、前記第１の相互インダクタンスと前記第２の相互インダクタンスの和に基づいて前記長尺部材の回転量を算出すると共に前記第１の相互インダクタンスと前記第２の相互インダクタンスの差分に基づいて前記長尺部材の直線移動の移動量を算出する算出部を有する、
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記磁気異方性部材は、板形状を有し、前記磁気異方性部材の短手方向の両側面の法線方向が磁化され易い前記一方向である、
請求項１又は２に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、鉄心と、鉄心の周囲に巻き回された巻線部と、を備えた直線位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この巻線部は、供給された交流信号により励磁される複数の一次巻線と、この一次巻線と交互に配置された複数の二次巻線と、を有して構成されている。また直線位置検出部は、Ｎ極とＳ極が交互に並んだ磁石からなるレール上を移動可能に構成されている。
【０００３】
この直線位置検出装置は、レール上を移動することで、磁石の磁化力を強く受ける箇所が磁気飽和し、鉄心の透磁率が低下すると共に、磁気飽和が生じない箇所において、透磁率が増加することで変化する、巻線部のインダクタンスに基づく出力信号を出力する。直線位置検出装置は、位置検出回路に接続され、位置検出回路は、直線位置検出装置から取得した出力信号に基づいて位置検出回路の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２０６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の位置検出装置は、鉄心の直線移動の検出と共に鉄心の回転の検出を行うことができなかった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、回転軸回りの回転を検出すると共に回転軸に沿った方向の直線移動を検出することができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、回転軸の回りを回転すると共に回転軸に沿って直線移動し、回転軸に沿って形成された収容部を有する長尺部材と、収容部に収容され、他方向に比べ一方向に磁化され易い磁気異方性を有する磁気異方性部材と、生成した磁場に基づいて磁気異方性部材を一方向に磁化して磁気飽和領域を形成する磁場生成部と、長尺部材の周囲に巻き回され、交流信号が供給される励磁コイルと、長尺部材の一方の端部に巻き回され、磁場生成部により形成された磁気飽和領域、及び励磁コイルの電磁誘導、に基づいた第１の検出信号を出力する第１の検出コイルと、長尺部材の他方の端部に巻き回され、磁気飽和領域及び電磁誘導に基づいた第２の検出信号を出力する第２の検出コイルと、を備えた位置検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回転軸回りの回転を検出すると共に回転軸に沿った方向の直線移動を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置の概略図であり、図１（ｂ）は、シフト装置が搭載された車両内部の概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置のブロック図であり、図２（ｂ）は、磁気異方性を説明するための概略図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係るシフト装置のシャフトの回転に基づく磁気異方性部材と第１の磁石及び第２の磁石との位置関係を示す概略図であり、図３（ｄ）〜図３（ｆ）は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に対応する磁気飽和領域部分を上面から見た模式図である。
【図４】図４（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置の第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和と差のグラフであり、図４（ｂ）は、第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和と回転角に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る位置検出装置は、回転軸の回りを回転すると共に回転軸に沿って直線移動し、回転軸に沿って形成された収容部を有する長尺部材と、収容部に収容され、他方向に比べ一方向に磁化され易い磁気異方性を有する磁気異方性部材と、生成した磁場に基づいて磁気異方性部材を一方向に磁化して磁気飽和領域を形成する磁場生成部と、長尺部材の周囲に巻き回され、交流信号が供給される励磁コイルと、長尺部材の一方の端部に巻き回され、磁場生成部により形成された磁気飽和領域、及び励磁コイルの電磁誘導、に基づいた第１の検出信号を出力する第１の検出コイルと、長尺部材の他方の端部に巻き回され、磁気飽和領域及び電磁誘導に基づいた第２の検出信号を出力する第２の検出コイルと、を備えて概略構成されている。
【００１１】
この位置検出装置は、回転軸回りの回転を検出すると共に回転軸に沿った方向の直線移動を検出することができる。具体的には、位置検出装置は、励磁コイル、第１の検出コイル及び第２の検出コイルのコアとして、一方向にしか磁化されない磁気異方性部材を用いるので、磁気異方性部材をコアとして用いない場合と比べて、磁気飽和領域の大きさや形成される位置に基づいて回転及び直線位置を検出することができる。
【００１２】
[実施の形態]
（シフト装置１の全体構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置の概略図であり、図１（ｂ）は、シフト装置が搭載された車両内部の概略図である。図２（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置のブロック図であり、図２（ｂ）は、磁気異方性を説明するための概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図２（ａ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
【００１３】
位置検出装置は、回転軸回りの回転と回転軸に沿った方向の直線移動と、を行うことが可能な長尺部材を有する操作装置に適用可能であり、一例として、航空機の操縦桿や車両のシフト装置等に利用することが可能である。本実施の形態では、位置検出装置として、車両９に搭載されるシフト装置１に適用した場合について説明する。
【００１４】
シフト装置１は、例えば、車両９の内燃機関等が生成した駆動力を減速して駆動輪に伝達するための後述する変速機構部９５のギアの組み合わせを切り替える操作装置である。
【００１５】
このシフト装置１は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、車両９の運転席９０と助手席９１の間に位置する、フロアコンソール９２に配置されている。
【００１６】
シフト装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、１速〜５速、及びＲ（Reverse）の６つの操作位置を有するシフトポジション２３を備えている。
【００１７】
このシフト装置１は、例えば、回転軸１１の回りを回転すると共に回転軸１１に沿って直線移動し、回転軸１１に沿って形成された収容部１００を有する長尺部材としてのシャフト１０と、収容部１００に収容され、他方向に比べ一方向に磁化され易い磁気異方性を有する磁気異方性部材１２と、生成した磁場１５に基づいて磁気異方性部材１２を一方向に磁化して磁気飽和領域を形成する磁場生成部と、シャフト１０の周囲に巻き回され、交流信号が供給される励磁コイル１６と、シャフト１０の一方の端部に巻き回され、磁場生成部により形成された磁気飽和領域、及び励磁コイル１６の電磁誘導、に基づいた第１の検出信号を出力する第１の検出コイル１８と、シャフト１０の他方の端部に巻き回され、磁気飽和領域及び電磁誘導に基づいた第２の検出信号を出力する第２の検出コイル１９と、を備えて概略構成されている。
【００１８】
なお本実施の形態において、磁場生成部は、シャフト１０を挟んで配置される一対の磁石で構成される。この一対の磁石は、図１（ａ）に示すように、第１の磁石１３及び第２の磁石１４である。
【００１９】
またシフト装置１は、シャフト１０を保持する円筒形状のホルダ２０を有している。このホルダ２０は、例えば、磁気異方性部材１２の内部の磁束が流れ込まないような、つまり、励磁コイル１６と第２の検出コイル１９との間に形成される磁路が変更されないような透磁率が低いオーステナイト系ステンレスやアルミニウム等の材料を含んで形成される。このホルダ２０は、シャフト１０の中央からずれた位置に設けられ、シャフト１０と一体に回転及び直線移動するように構成されている。なお透磁率が低いとは、一例として、真空中の透磁率である１程度の透磁率を示し、好ましくは、所謂非磁性を示す透磁率が１．０２以下の透磁率を示している。
【００２０】
このシフト装置１は、ホルダ２０の表面の法線方向に、円柱形状を有するレバー２１と、レバー２１の先端に設けられたノブ２２と、を備えている。このレバー２１は、図１（ａ）に示すように、シフトポジション２３のルート２３０を移動する。図１（ａ）は、３速と４速の間に、レバー２１が位置する場合を示しており、この操作位置を中立位置と呼ぶものとする。
【００２１】
シフト装置１は、レバー２１が、この中立位置からルート２３０に案内されながら、１速と２速とに移動可能となるルート、及び５速とＲとに移動可能となるルート、に操作される際、シャフト１０が、図１（ａ）に示す矢印Ａ方向、及び矢印Ａ方向とは逆方向となる矢印Ｂ方向に移動可能に支持されている。
【００２２】
またシフト装置１は、レバー２１が、１速と２速、３速と４速、及び５速とＲ、に操作される際、シャフト１０が、図１（ａ）に示す矢印Ｃ方向、及び矢印Ｃ方向とは逆方向となる矢印Ｄ方向に回転可能に支持されている。
【００２３】
さらにシフト装置１は、図２（ａ）に示すように、算出部としての制御部２５を備えている。
【００２４】
（シャフト１０の構成）
シャフト１０は、円筒形状を有している。この円筒の貫通孔が、収容部１００となっている。シャフト１０は、例えば、第１の磁石１３及び第２の磁石１４が生成する磁場１５が透過し易い透磁率が低い材料を用いて形成される。このシャフト１０は、回転及び直進移動が可能となるように保持されているものである。
【００２５】
なお、励磁コイル１６、第１の検出コイル１８及び第２の検出コイル１９は、それぞれの巻き線が、シャフト１０に巻き回されても良いし、シャフト１０が挿入されたボビンに巻き回されても良い。
【００２６】
（磁気異方性部材１２の構成）
磁気異方性部材１２は、細長い板形状を有し、磁気異方性部材１２の短手方向の第１の側面１２２及び第２の側面１２３の法線方向が磁化され易い一方向とされている。
【００２７】
磁気異方性部材１２は、磁気異方性を有する材料を用いて形成されている。この磁気異方性を有する材料は、例えば、鉄、コバルト等の金属材料、及びこれらを含む電磁鋼板等の合金材料である。磁気異方性部材１２は、一例として、Ｆｅ−Ｎｂ−Ｃｕ―Ｓｉ−Ｂ、Ｆｅ−（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｚｂ）―Ｂ等の合金材料を用いて形成される。
【００２８】
この磁気異方性部材１２は、図２（ｂ）に示すように、磁気モーメントが揃い易い方向（磁化容易軸：ｘ軸）と、揃い難い方向（磁化困難軸：ｙ軸）と、を有する。磁化容易軸（ｘ軸）は、第１の側面１２２、及び第１の側面１２２の反対側の第２の側面１２３の法線方向、磁化困難軸（ｙ軸）は、表面である第１の面１２０、及び第１の面１２０の反対側の第２の面１２１の法線方向である。
【００２９】
一例として、鉄の場合、磁化容易軸は、結晶方位が<１００>となる方向であり、磁化困難軸は、結晶方位が<１１１>となる方向である。
【００３０】
この磁気異方性部材１２は、少なくとも第１の検出コイル１８から第２の検出コイル１９までの長さを有している。
【００３１】
またレバー２１が中立位置に位置する場合、磁気異方性部材１２は、一例として、第１の磁石１３及び第２の磁石１４を結んだ直線に対して第１の面１２０が４５°傾くようにシャフト１０に配置されている。
【００３２】
（第１の磁石１３及び第２の磁石１４の構成）
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係るシフト装置のシャフトの回転に基づく磁気異方性部材と第１の磁石及び第２の磁石との位置関係を示す概略図であり、図３（ｄ）〜図３（ｆ）は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に対応する磁気飽和領域部分を上面から見た模式図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の検出コイル１８側から第２の検出コイル１９方向を見た概略図である。また図３（ｄ）〜図３（ｆ）は、紙面下側が第１の検出コイル１８側であり、上側が第２の検出コイル１９側であり、磁気異方性部材１２の第１の面１２０に垂直な方向から第１の面１２０を見た場合の磁気飽和領域１２５を模式的に示した図となっている。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｆ）は、レバー２１が、中立位置から３速又は４速に操作された場合を図示している。具体的には、図３（ｂ）及び図３（ｅ）は、レバー２１が中立位置に位置する場合を示している。また図３（ａ）及び図３（ｄ）は、レバー２１が矢印Ｃ方向に回転し、３速に位置する場合を示している。また図３（ｃ）及び図３（ｆ）は、レバー２１が矢印Ｄ方向に回転し、４速に位置する場合を示している。なお、本実施の形態の中立位置では、第１の磁石１３と第２の磁石１４とを結ぶ直線と、第１の面１２０とのなす回転角θ１は、４５°である。
【００３４】
第１の磁石１３及び第２の磁石１４は、励磁コイル１６を挟んで対向して配置され、レバー２１の移動に伴うシャフト１０の回転及び直線移動において、移動しないように構成されている。つまり第１の磁石１３及び第２の磁石１４は、シフト装置１の筐体に取り付けられている。
【００３５】
第１の磁石１３及び第２の磁石１４は、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石、又は、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系等の磁性体材料と、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）等の合成樹脂材料と、を混合して所望の形状に成形したプラスチックマグネットである。
【００３６】
第１の磁石１３及び第２の磁石１４は、図３（ａ）〜図３（ｃ）の紙面において垂直に磁化されている。第１の磁石１３及び第２の磁石１４は、対向する磁極が互いに異なる磁極となっている。本実施形態おいて、第１の磁石１４は、シャフト１０側がＮ極となり、第２の磁石１４は、シャフト１０側がＳ極となっている。
【００３７】
従って第１の磁石１３及び第２の磁石１４が形成する磁場１５は、第１の磁石１３のＮ極から第２の磁石１４のＳ極に向かう磁場となる。
【００３８】
ここで、図３（ａ）に示す３速位置では、磁場１５に基づく磁気ベクトル１５０が、第１の面１２０に対して垂直方向、つまり磁化困難軸方向から作用している。従って、３速位置では、磁場１５が磁気異方性部材１２の磁化困難軸方向から作用するので、図３（ｄ）に示すように、実質的に磁気飽和領域１２５が形成されない、つまり磁気飽和領域１２５が最小となる。
【００３９】
なお、回転角θ１が最小の状態から直線移動が行われる構成を有する位置検出装置では、直線移動を検出するために磁気飽和領域１２５を形成する必要から、直線移動が検出される程度に磁気飽和領域１２５が形成されるような０°より大きい回転角θ１が最小の回転角とされる。
【００４０】
一方、図３（ｂ）に示す中立位置における磁気ベクトル１５０は、第１の面１２０に対して回転角θ１（＝４５°）傾いて磁気異方性部材１２に作用する。従って、この磁気ベクトル１５０は、磁化容易軸方向のｘベクトル１５１と、磁化困難軸方向のｙベクトル１５２と、に分解することが可能となる。
【００４１】
このｙベクトル１５２は、磁化困難軸方向に作用する磁気ベクトル１５０の成分であるので、図３（ｄ）に示すように、実質的に磁気飽和領域を形成しない。しかし、ｘベクトル１５１は、磁化容易軸方向に作用する磁気ベクトル１５０の成分であるので、磁気飽和領域１２５を形成する。この磁気飽和領域１２５は、図３（ｅ）に示すように、磁化容易軸から作用する場合と比べて、領域の幅が狭くなっている。
【００４２】
図３（ｃ）に示す４速位置では、磁気異方性部材１２の回転角θ２が９０°となり、磁気ベクトル１５０が磁化容易軸方向から作用する。従って、４速位置では、図３（ｆ）に示すように、磁気飽和領域１２５が、図３（ｅ）の磁気飽和領域１２５よりも幅が広くなり、最大となっている。
【００４３】
以下では、磁気飽和領域１２５が最小である状態を幅小、最大である状態を幅大、最少と最大の間の状態を幅中と記載するものとする。なお、磁気飽和領域１２５が最小である状態とは、上述のように、直線移動が検出される程度に磁気飽和領域１２５が形成されている状態である。
【００４４】
（励磁コイル１６の構成）
励磁コイル１６は、例えば、磁気異方性部材１２の中央に配置されたコイルである。この励磁コイル１６は、シャフト１０と共に回転及び直線移動するように構成されている。また中立位置においては、励磁コイル１６は、第１の磁石１３及び第２の磁石１４が中央に位置するように構成されている。この励磁コイル１６は、制御部２５に電気的に接続されている。
【００４５】
励磁コイル１６は、制御部２５から供給された交流信号である駆動信号Ｓ１が自身に流れることによる電磁誘導に応じた磁場１７を生成する。この磁場１７に基づく磁束１７０が、駆動信号Ｓ１に基づいて磁気異方性部材１２の中を矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動する。
【００４６】
なお、図１（ａ）に示す実線と一点鎖線で示す磁場１７及び磁束１７０は、励磁コイル１６に供給される駆動信号Ｓ１が交流信号であることから、交互に向きが変わることを示している。
【００４７】
駆動信号Ｓ１は、車両９の電源回路部９３から供給される駆動電圧Ｖに基づいて生成される。
【００４８】
（第１の検出コイル１８の構成）
第１の検出コイル１８は、シャフト１０の一方の端部に配置されている。この第１の検出コイル１８は、シャフト１０と共に回転及び直線移動するように構成されている。
【００４９】
この第１の検出コイル１８は、例えば、励磁コイル１６よりもコイルの巻き数が多くなくように構成されている。また第１の検出コイル１８は、励磁コイル１６及び第２の検出コイル１９と同じ巻線を用いると共に、第２の検出コイル１９と同じ巻き数となるように構成されている。
【００５０】
この第１の検出コイル１８は、制御部２５と電気的に接続され、励磁コイル１６の電磁誘導に伴う磁束１７０が、磁気異方性部材１２を磁路として流れることによる誘導起電力に応じた第１の検出信号としての検出信号Ｓ２を制御部２５に出力するように構成されている。
【００５１】
（第２の検出コイル１９の構成）
第２の検出コイル１９は、シャフト１０の他方の端部に配置されている。この第２の検出コイル１９は、シャフト１０と共に回転及び直線移動するように構成されている。
【００５２】
この第２の検出コイル１９は、制御部２５と電気的に接続され、励磁コイル１６の電磁誘導に伴う磁束１７０が、磁気異方性部材１２を磁路として流れることによる誘導起電力に応じた第２の検出信号としての検出信号Ｓ３を制御部２５に出力するように構成されている。
【００５３】
（制御部２５の構成）
図４（ａ）は、実施の形態に係るシフト装置の第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和と差のグラフであり、図４（ｂ）は、第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和と回転角に関するグラフである。図４（ａ）は、縦軸が相互インダクタンス、横軸が直線位置（ｍｍ）である。図４（ｂ）は、縦軸が第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和であり、横軸が回転量としての回転角である。
【００５４】
図４（ａ）の直線位置の起点（０ｍｍの位置）は、上述の中立位置であり、シャフト１０の矢印Ａ方向の移動が直線位置の負の方向の移動、矢印Ｂ方向の移動が直線位置の正の方向の移動に対応している。また図４（ｂ）の回転角の原点は、図３（ａ）に示す３速位置であり、図４（ｂ）に示す回転角の０°〜９０°は、図３（ａ）〜図３（ｃ）の磁気異方性部材１２の反時計回りの回転による回転角θ１を示している。この図４（ａ）は、磁気異方性部材１２、第１の磁石１３、第２の磁石１４、励磁コイル１６、第１の検出コイル１８及び第２の検出コイル１９を図１（ａ）にように配置し、駆動信号Ｓ１として３ｋＨｚの交流信号を供給した場合のシミュレーション結果を示している。なお当該シミュレーションでは、ルート２３０は設定されていない。
【００５５】
制御部２５は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２５が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。
【００５６】
また制御部２５は、第１の検出コイル１８から取得した検出信号Ｓ２、及び第２の検出コイル１９から取得した検出信号Ｓ３をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを有している。
【００５７】
この制御部２５は、検出信号Ｓ２に基づいて励磁コイル１６と第１の検出コイル１８との第１の相互インダクタンスＭ１を求めると共に検出信号Ｓ３に基づいて励磁コイル１６と第２の検出コイル１９との第２の相互インダクタンスＭ２を求め、第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の和に基づいてシャフト１０の回転量を算出すると共に、第１の相互インダクタンスＭ１と第２の相互インダクタンスＭ２の差分に基づいてシャフト１０の直線移動の移動量を算出するように構成されている。
【００５８】
制御部２５は、例えば、第１の検出コイル１８から取得した検出信号Ｓ２、及び第２の検出コイル１９から取得した検出信号Ｓ３に基づいて各コイルの電圧を求め、この電圧に基づいて第１の相互インダクタンスＭ１及び第２の相互インダクタンスＭ２を求めるように構成されている。
【００５９】
シャフト１０の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向の直線位置は、シャフト１０の直線移動により、第１の磁石１３及び第２の磁石１４と、シャフト１０と、の相対的な位置が変化し、その位置の変化に応じて検出信号Ｓ２及び検出信号Ｓ３が変化するので算出することが可能となる。
【００６０】
シャフト１０の回転と共に直線移動が行われた場合、回転によって磁気飽和領域１２５の幅と、直線移動によって磁気飽和領域１２５が形成される長手方向の位置と、が変化し、この変化に伴って第１の相互インダクタンスＭ１及び第２の相互インダクタンスＭ２が変化する。
【００６１】
しかし、シャフト１０が回転して磁気飽和領域１２５の幅が、幅小、幅中、幅大と変化した場合、図４（ａ）に示すように、相互インダクタンスの和（Ｍ１＋Ｍ２）は、幅小、幅中、幅大とシャフト１０が回転しても幅ごとの和が一定であり、直線位置とのクロストークがなく、回転と直線移動とが同時に算出することが可能である。
【００６２】
また、シャフト１０が磁気飽和領域１２５の幅を一定に保ったまま直線移動した場合、それぞれの幅において相互インダクタンスの差（Ｍ１−Ｍ２）が実質的に同じ値となり、回転に依存せずに直線位置を検出することが可能となる。
【００６３】
これは、直線位置における相互インダクタンスが、磁気飽和領域１２５と第１の検出コイル１８までの距離と、磁気飽和領域１２５と第２の検出コイル１９までの距離、に依存するからである。
【００６４】
一方シャフト１０の回転は、磁気飽和領域１２５の幅に依存して相互インダクタンスが変化する。従って、シフト装置１は、シャフト１０の回転と直線移動とをクロストークなく検出することが可能となる。
【００６５】
制御部２５は、取得した検出信号Ｓ２及び検出信号Ｓ３に基づいて相互インダクタンスの和及び差を算出し、算出した結果に基づいて操作情報Ｓ４を生成して、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９４に出力するように構成されている。
【００６６】
この操作情報Ｓ４は、例えば、少なくとも直線位置の情報と回転角の情報とを含んで構成されている。
【００６７】
この車両ＥＣＵ９４は、シフト装置１から取得した操作情報Ｓ４に基づいてレバー２１がどのルート２３０を通ってどの操作位置に操作されたかを判定し、判定した結果に基づいて変速機構部９５のギアの組み合わせを切り替える、つまりギア比を切り替える切替信号Ｓ５を生成し、変速機構部９５に出力するように構成されている。
【００６８】
（車両９の構成）
車両９は、図２（ａ）に示すように、電源回路部９３と、車両ＥＣＵ９４と、変速機構部９５と、を備えている。
【００６９】
電源回路部９３は、車両９に搭載されたバッテリーと電気的に接続されていれる。また電源回路部９３は、例えば、バッテリーから供給された電圧に基づいてシフト装置１に供給するための駆動電圧Ｖを生成するように構成されている。
【００７０】
車両ＥＣＵ９４は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うＣＰＵ、半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成されるマイクロコンピュータである。車両ＥＣＵ９４は、上述のように、取得した操作情報Ｓ４に基づいて切替信号Ｓ５を生成するように構成されている。
【００７１】
変速機構部９５は、例えば、複数のギアを有し、レバー２１の１速〜５速、及びＲの操作位置に応じたギアの組み合わせが可能となるように構成されている。この変速機構部９５は、車両９の駆動部と駆動輪との間に連結されるものであり、駆動部の出力軸の回転を減速して駆動輪に伝達するように構成されている。なお、駆動部は、例えば、内燃機関、モータ、又はその両者である。
【００７２】
以下では、シフト装置１の動作について説明する。
【００７３】
（動作）
車両の電源が投入されると、車両９の電源回路部９３からシフト装置１を駆動するための駆動電圧Ｖが供給される。制御部２５は、供給された駆動電圧Ｖに基づいて励磁コイル１６に供給する駆動信号Ｓ１を生成し、励磁コイル１６に供給する。
【００７４】
操作者がノブ２２を把持して、レバー２１をルート２３０に沿って１速に操作する場合、中立位置から１速及び２速に操作可能なルート２３０に操作した後、さらにルート２３０に沿って１速にノブ２２を介してレバー２１を移動させる。
【００７５】
この操作では、シャフト１０は、矢印Ａ方向に直線移動し、続いて矢印Ｃ方向に回転する。制御部２５は、直線移動による相互インダクタンスの差（Ｍ１−Ｍ２）の変化、及び回転による相互インダクタンスの和（Ｍ１＋Ｍ２）を、第１の検出コイル１８から取得した検出信号Ｓ２、及び第２の検出コイル１９から取得した検出信号Ｓ３に基づいて算出する。
【００７６】
制御部２５は、相互インダクタンスの差及び和に基づいて算出された直線位置と回転角とに応じた操作情報Ｓ４を生成して車両ＥＣＵ９４に出力する。
【００７７】
車両ＥＣＵ９４は、取得した操作情報Ｓ４に基づいて変速機構部９５を１速に切り替える切替信号Ｓ５を生成し、変速機構部９５に出力する。変速機構部９５は、取得した切替信号Ｓ５に基づいてニュートラルから１速にギアの組み合わせを切り替える。なおこのニュートラルとは、駆動部の出力を駆動輪に伝達しない状態である。
【００７８】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るシフト装置１は、回転軸１１回りの回転を検出すると共に回転軸１１に沿った方向の直線移動を検出することができる。具体的には、シフト装置１は、励磁コイル１６、第１の検出コイル１８及び第２の検出コイル１９のコアとして、一方向にしか磁化されない磁気異方性部材１２を用いるので、磁気異方性部材をコアとして用いない場合と比べて、磁気飽和領域１２５の幅で回転を、磁気飽和領域１２５が形成される位置で直線位置を検出することができる。
【００７９】
シフト装置１は、回転角と直線位置とを独立に得られるので、クロストークのない、精度の良い回転角及び直線位置の検出を行うことができる。
【００８０】
変形例として、磁気異方性部材１２は、円柱形状であっても良い。
【００８１】
また変形例として、磁場生成部は、コイルとコアとから構成される電磁石であっても良い。さらに変形例として、磁場生成部は、一つの磁石、又は電磁石で構成されても良い。
【００８２】
上述の実施の形態及び変形例に係る位置検出装置は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって実現される。
【００８３】
なお、ＡＳＩＣとは、特定用途向け集積回路であり、ＦＰＧＡとは、プログラミングすることができるＬＳＩ（大規模集積回路：Large Scale Integration）である。
【００８４】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、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】
【００８５】
１…シフト装置、９…車両、１０…シャフト、１１…回転軸、１２…磁気異方性部材、１３…第１の磁石、１４…第２の磁石、１５…磁場、１６…励磁コイル、１７…磁場、１８…第１の検出コイル、１９…第２の検出コイル、２０…ホルダ、２１…レバー、２２…ノブ、２３…シフトポジション２３…制御部、９０…運転席、９１…助手席、９２…フロアコンソール、９３…電源回路部、９４…車両ＥＣＵ、９５…変速機構部、１００…収容部、１２０…第１の面、１２１…第２の面、１２２…第１の側面、１２３…第２の側面、１２５…磁気飽和領域、１５０…磁気ベクトル、１５１…ｘベクトル、１５２…ｙベクトル、１７０…磁束、２３０…ルート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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