(57)【要約】【課題】精度よく検出することができる回転角度の検出範囲を広くすることが可能な回転角度検出装置を提供する。【解決手段】回転角度検出装置３０ａ，３０ｂは、回転軸と一体回転する４極の磁極を有する磁石３５と、磁石３５に径方向で対向配置されるとともに前記回転軸の回転にともなう磁束密度の変化を検出するホール素子３３，３４と、ホール素子３３，３４の外側に設けられた筒状のヨーク３２とを備えている。磁石３５は、その磁極の境目がホール素子３３，３４に対向配置された状態でホール素子３３，３４との対向方向に磁場配向が施されるとともに、該磁場配向の方向に沿って着磁されている。【選択図】図５
2009063316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体回転する４極の磁極を有する磁石と、
前記磁石の外側面に対向配置されるとともに前記回転軸の回転にともなう磁束密度の変化を検出し、正弦波状の検出信号を出力する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子の外側に前記磁石と前記磁気検出素子とを囲うように設けられた筒状のヨークと
を備えた回転角度検出装置であって、
前記磁石は、その１つの磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置された場合に前記磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されるとともに、該磁場配向の方向に沿って着磁された異方性磁石であることを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度検出装置において、
前記磁石を挟んで前記磁気検出素子に対向配置された他の磁気検出素子をさらに備えたことを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
シフトゲートに沿って回動操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーの回転角度を検出する回転角度検出装置とを備え、該回転角度検出装置の検出結果に基づいて車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置であって、
前記回転角度検出装置は、
前記シフトレバーの回転軸と一体回転する４極の磁極を有する磁石と、
前記磁石の外側面に対向配置されるとともに前記回転軸の回転にともなう磁束密度の変化を検出し、正弦波状の検出信号を出力する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子の外側に前記磁石と前記磁気検出素子とを囲うように設けられた筒状のヨークと
を備えた回転角度検出装置であって、
前記磁石は、その１つの磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置された場合に前記磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されるとともに、該磁場配向の方向に沿って着磁された異方性磁石であることを特徴とするシフト装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシフト装置において、
前記磁石を挟んで前記磁気検出素子に対向配置された他の磁気検出素子をさらに備えたことを特徴とするシフト装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のシフト装置において、
前記シフトゲートに沿って設定された基準位置から操作位置へ回動操作された前記シフトレバーを前記基準位置側へ付勢する復帰手段を備え、
前記磁石は、前記シフトレバーが前記基準位置にある状態で、その磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置されることを特徴とするシフト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角度検出装置及びシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シフト装置には、シフトレバー等の切替操作を電気信号として検出するとともに、その検出信号に基づいて車両の変速機の接続状態を電子的に切り替える所謂バイワイヤ方式のものがある。このようなシフト装置には、例えば特許文献１に示されるような回転角度検出装置を用いてシフトレバーの回転軸の回転角度を検出し、この検出信号に基づいて、シフトレバーの操作位置を検知することが考えられる。
【０００３】
この回転角度検出装置は、回転軸と一体回転する磁石と、磁石の円周から一定の間隔を保って配置されたホール素子と、磁石及びホール素子の外側に回転軸と同心円上に磁石及びホール素子を囲うように設けられた磁性体からなるリング材とを備えている。回転軸の回転に伴って磁石が回転すると、ホール素子は、図６に二点鎖線で示すように、磁束密度の変化に応じた正弦波状の検出信号（出力電圧）Ｓ２を出力する。シフト装置の制御部は、回転角度検出装置から出力される検出信号に基づいて回転軸の回転角度を検出する。このとき、回転角度を精度よく検出するために、図６に示すように、ホール素子が出力する検出信号Ｓ２において出力値が「０」となる近傍のリニア出力と見なし得る領域（検出信号Ｓ２が直線的に変化する回転角度の領域）Ｋ２を用いて行う。また、磁石が発生した磁力線をリング材に引き込むことによって磁力線の分散が抑制され、回転角度の検出精度が向上する。シフト装置の制御部は、シフトレバーの操作による回転軸の回転角度に基づいてシフトレバーの操作位置を判別し、変速機の接続状態を、該操作位置に対応する接続状態に切り替えるための切替信号を出力する。
【特許文献１】特開２００３−２６２５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の回転角度検出装置において、ホール素子は、前述したように、回転軸の回転に伴って磁石が回転すると、ホール素子を通過する磁束密度の変化に応じた正弦波状の検出信号を出力する。この正弦波状の検出信号においてリニア出力と見なし得る領域は狭い。従って、精度よく検出することができる回転角度の検出範囲が狭くなり、これにともない、この回転角度検出装置をシフト装置に用いた場合、シフトレバーの各操作位置に対応する回転軸の回転角度の範囲も狭くなる。このため、例えば回転角度検出装置の機構部に組付誤差等が生じてホール素子と磁石との間の位置関係にばらつきが生じた場合に、シフトレバーの操作位置が誤って検出されることが懸念される。
【０００５】
本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、精度よく検出することができる回転角度の検出範囲を広くすることが可能な回転角度検出装置及びシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、回転軸と一体回転する４極の磁極を有する磁石と、前記磁石の外側面に対向配置されるとともに前記回転軸の回転にともなう磁束密度の変化を検出し、正弦波状の検出信号を出力する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の外側に前記磁石と前記磁気検出素子とを囲うように設けられた筒状のヨークとを備えた回転角度検出装置であって、前記磁石は、その１つの磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置された場合に前記磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されるとともに、該磁場配向の方向に沿って着磁された異方性磁石であることをその要旨とする。
【０００７】
本発明によれば、磁石は、その１つの磁極の境目が磁気検出素子に対向配置された場合に磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されているため、磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁化され易くなる。このため、磁場配向の方向に沿って着磁されると、磁石において、磁気検出素子との対向方向に直交する方向の磁力が、磁気検出素子との対向方向の磁力よりも強くなる。その結果、磁気検出素子に対向配置される磁極の境目側の磁束密度が、磁気検出素子に対向配置されない磁極の境目側の磁束密度よりも低くなり、磁石の周方向において磁束密度が最も高くなる位置が、磁気検出素子に対向する磁極の境目から離れた位置となる。よって、磁気検出素子から出力される正弦波状の検出信号において、磁気検出素子に対向配置される磁極の境目の近傍のリニア出力と見なし得る領域に対応する回転角度の範囲が広くなり、精度よく検出することができる回転角度の検出範囲を広くすることができる。また、磁気検出素子の外側に磁石と磁気検出素子とを囲うようにヨークを設けることによって、ヨークよりも外側へ磁束が漏れることが好適に防止されるため、回転角度をより精度よく検出することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記磁石を挟んで前記磁気検出素子に対向配置された他の磁気検出素子をさらに備えたことをその要旨とする。
本発明によれば、４極の磁石の周囲の磁束密度の分布は１８０ｄｅｇ周期で変化するため、磁石を挟んで対向配置される一対の磁気検出素子からは、磁石の回転に伴って略同一の検出信号が出力される。このため、一対の磁気検出素子から出力される検出信号に基づいて、回転角度を２重系で計測することが可能となり、回転角度検出装置の信頼性を向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、シフトゲートに沿って回動操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーの回転角度を検出する回転角度検出装置とを備え、該回転角度検出装置の検出結果に基づいて車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置であって、前記回転角度検出装置は、前記シフトレバーの回転軸と一体回転する４極の磁極を有する磁石と、前記磁石の外側面に対向配置されるとともに前記回転軸の回転にともなう磁束密度の変化を検出し、正弦波状の検出信号を出力する磁気検出素子と、前記磁気検出素子の外側に前記磁石と前記磁気検出素子とを囲うように設けられた筒状のヨークとを備えた回転角度検出装置であって、前記磁石は、その１つの磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置された場合に前記磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されるとともに、該磁場配向の方向に沿って着磁された異方性磁石であることをその要旨とする。
【００１０】
本発明によれば、磁石は、その１つの磁極の境目が磁気検出素子に対向配置された場合に磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されているため、磁気検出素子との対向方向に直交する方向に磁化され易くなる。このため、磁場配向の方向に沿って着磁され磁石において、磁気検出素子との対向方向に直交する方向の磁力が、磁気検出素子との対向方向の磁力よりも強くなる。その結果、磁気検出素子に対向配置される磁極の境目側の磁束密度が、磁気検出素子に対向配置されない磁極の境目側の磁束密度よりも低くなり、磁石の周方向において磁束密度が最も高くなる位置が、磁気検出素子に対向する磁極の境目から離れた位置となる。よって、磁気検出素子から出力される正弦波状の検出信号において、磁気検出素子に対向配置される磁極の境目の近傍のリニア出力と見なし得る領域に対応する回転角度の範囲が広くなり、精度よく検出することができる回転角度の検出範囲を広くすることができる。その結果、シフトレバーの各操作位置に対応する回転角度の範囲を広く設定することが可能となり、該回転角度検出装置によって、シフトレバーの操作位置が誤って検出されてしまうことを好適に防止することができる。また、磁気検出素子の外側にヨークを設けることによって、ヨークよりも外側へ磁束が漏れることが好適に防止されるため、回転角度をより精度よく検出することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記磁石を挟んで前記磁気検出素子に対向配置された他の磁気検出素子をさらに備えたことをその要旨とする。
本発明によれば、４極の磁石の周囲の磁束密度の分布は１８０ｄｅｇ周期で変化するため、磁石を挟んで対向配置される一対の磁気検出素子からは、磁石の回転に伴って略同一の検出信号が出力される。このため、一対の磁気検出素子から出力される検出信号に基づいて、回転角度を２重系で計測することが可能となり、回転角度検出装置の信頼性を向上させることができる。よって、シフト装置の信頼性も向上する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記シフトゲートに沿って設定された基準位置から操作位置へ回動操作された前記シフトレバーを前記基準位置側へ付勢する復帰手段を備え、前記磁石は、前記シフトレバーが前記基準位置にある状態で、その磁極の境目が前記磁気検出素子に対向配置されることをその要旨とする。
【００１３】
本発明によれば、回転角度検出装置の周囲の外乱磁場（外乱磁気）は、磁気検出素子の外側に設けられたヨークに入り、磁束密度が比較的低い磁極の境目を避けて磁石に作用する。このため、磁気検出素子が磁石の磁極の境目に対向配置された磁気検出素子を通過する磁束密度が比較的低い状態において、磁気検出素子に作用する外乱磁場の影響を抑制することができる。また、シフトレバーは、復帰手段の付勢力に抗して基準位置から操作位置へ回動操作された後、シフトレバーに対する操作力が解除されると、復帰手段の付勢力によって基準位置へ復帰する。このため、シフトレバーが操作されていない状態において、磁石は、その磁極の境目が磁気検出素子に対向配置される。すなわち、シフトレバーが操作されていない状態、言い換えれば、磁気検出素子を通過する磁束密度が比較的低い状態において、外乱磁場の影響を抑制することができる。このため、外乱磁場により磁気検出素子から出力される検出信号が変動することによってシフトレバーの操作位置が誤って検出されてしまうことを防止することが可能となり、シフト装置の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、精度よく検出することができる回転角度の検出範囲を広くすることが可能な回転角度検出装置及びシフト装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、車両室内のインストルメントパネル１の略中央部分には、シフト装置２のシフトレバー２ａが突出して設けられている。図１（ｂ）に示すように、シフト装置２は車両の変速機３に接続されている。シフト装置２は、車両の搭乗者によるシフトレバー２ａの切替操作に基づいて、変速機３の接続状態を切り替えるための切替信号を出力する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、シフトレバー２ａの基端部には多軸構造体１０が設けられており、当該多軸構造体１０は、図示しない例えば箱体状のハウジングにより覆い隠されている。多軸構造体１０を構成する第１構造体１１は、前記ハウジングに対して、回転軸としての第１軸１２を中心として回動可能に支持されている。第１軸１２の外周には、復帰手段としてのばね（捻りコイルばね）１３が設けられている。ばね１３の基端部１３ａは前記ハウジングに固定され、先端部１３ｂは第１構造体１１に固定されている。第１構造体１１の上面中央には第１軸１２に沿う方向へ延びる突条１１ａが形成されている。突条１１ａには、第１軸１２に直交する方向に延びる挿通孔１１ｂが形成されている。
【００１７】
突条１１ａは、第１構造体１１の上部に設けられた第２構造体１４の溝部１４ａに収容されている。なお、第２構造体１４は、第１構造体１１と共に多軸構造体１０を構成する。第２構造体１４において溝部１４ａに対応する部分（下部）には、溝部１４ａに直交する方向に延びる貫通孔１４ｂが形成されている。そして、第２構造体１４は、その溝部１４ａに前記突条１１ａを収容した状態で、回転軸としての第２軸１５を前記貫通孔１４ｂ及び挿通孔１１ｂに挿通することにより、第１構造体１１に対して、第２軸１５を中心として回動可能に連結されている。第２軸１５は、第２構造体１４に対しては一体回動可能に連結される一方、第１構造体１１（正確には、突条１１ａ）に対しては相対回転可能に挿通されている。第２軸１５の外周には、復帰手段としてのばね（捻りコイルばね）１６が設けられている。ばね１６の基端部１６ａは、第１構造体１１に固定され、先端部１６ｂは第２構造体１４に固定されている。第２構造体１４の上部にはシフトレバー２ａの基端部が連結されている。
【００１８】
従って、第２構造体１４の上部に連結されたシフトレバー２ａが図２（ａ）に矢印で示す第１操作方向Ａへ操作されたとき、その操作力は突条１１ａを介して第１構造体１１に伝達され、その結果、第１構造体１１は、ばね１３の弾性力に抗して第１軸１２を中心として回転する。一方、シフトレバー２ａが図２（ａ）に矢印で示す第２操作方向Ｂへ操作された場合には、第２構造体１４は、ばね１６の弾性力に抗して第２軸１５を中心として回転する。このとき、第１構造体１１が回転することはない。このように、シフトレバー２ａは第１操作方向Ａ（シフト方向）、及び第１操作方向Ａに直交する第２操作方向Ｂ（セレクト方向）へそれぞれ傾動可能となっている。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、前記インストルメントパネル１には、操作パネル２０が設けられている。操作パネル２０にはシフトゲート２１が透設されている。図２（ｂ）に示されるように、シフトゲート２１は、図２（ｂ）において上下方向へ平行に延びる第１及び第２ゲート２１ａ，２１ｂと、これら第１及び第２ゲート２１ａ，２１ｂ間を接続する第３ゲート２１ｃとから構成されている。図２（ｂ）において左側に位置する第１ゲート２１ａは、第２ゲート２１ｂの約半分程度の長手方向長さ（シフト方向長さ）を有している。そして、第３ゲート２１ｃは、第１ゲート２１ａの上端から同第１ゲート２１ａと略直交する方向に延設され、第２ゲート２１ｂの略中央部分において同第２ゲート２１ｂに接続されている。シフトレバー２ａは、第１及び第２ゲート２１ａ，２１ｂに沿った前記第１操作方向Ａ（シフト方向）への移動を許容され、第３ゲート２１ｃに沿った前記第２操作方向Ｂ（セレクト方向）への移動を許容されている。
【００２０】
本実施形態では、第１ゲート２１ａの上側の端部であって第３ゲート２１ｃとの接続点が基準位置Ｐ１、第１ゲート２１ａの下側の端部が回生ブレーキ位置Ｐ２に設定されている。また、第２ゲート２１ｂの上側の端部がリバース位置Ｐ３、第２ゲート２１ｂの略中央部に位置する第３ゲート２１ｃとの接続点がニュートラル位置Ｐ４、同図中下側の端部がドライブ位置Ｐ５に設定されている。シフトレバー２ａは、通常、基準位置Ｐ１に保持されている。そして、シフトレバー２ａは、シフト操作により、前記ばね１３，１６の付勢力に抗して基準位置Ｐ１から各操作位置Ｐ２〜Ｐ５へ移動する。そして、該操作力が解除されると、ばね１３，１６に付勢されて、各操作位置Ｐ２〜Ｐ５から基準位置Ｐ１に自動的に復帰する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、シフトレバー２ａの基端側（多軸構造体１０）には、第１軸１２の回転角度（操作角度θ１）を検出する第１回転角度検出装置３０ａと、第２軸１５の回転角度（操作角度θ２）を検出する第２回転角度検出装置３０ｂとが設けられている。図１（ｂ）に示すように、第１及び第２回転角度検出装置３０ａ，３０ｂは、それぞれシフト装置２の制御部３０ｃに接続されている。制御部３０ｃには、前記変速機３が接続されている。
【００２２】
＜回転角度検出装置＞
次に、第１及び第２回転角度検出装置３０ａ，３０ｂについて説明する。第１回転角度検出装置３０ａ及び第２回転角度検出装置３０ｂは、略同一の構成とされている。
【００２３】
図３及び図４に示すように、第１及び第２回転角度検出装置３０ａ，３０ｂは、前記第１軸１２又は第２軸１５（図２（ａ）参照）の外端部に配置されるとともに前記ハウジングに固定される円盤状のホルダ３１を備えている。ホルダ３１は、例えば樹脂等の非磁性体材料から形成されている。
【００２４】
ホルダ３１の第１軸１２又は第２軸１５に対向する側（図３及び図４中、上側）の面の周囲には、環状のヨーク嵌合部３１ａが凹設されている。ヨーク嵌合部３１ａには、該ヨーク嵌合部３１ａの内径と略等しい内径と同ヨーク嵌合部３１ａの外径と略等しい外径とを有する円筒状のヨーク３２が嵌着されている。ヨーク３２は、磁性体材料から形成されている。
【００２５】
また、ホルダ３１の第１軸１２又は第２軸１５に対向する側の面においてヨーク嵌合部３１ａよりも径方向内側の部分には、径方向で対をなす断面略円弧状の第１及び第２ホール素子固定壁３１ｂ，３１ｃが立設されている。第１及び第２ホール素子固定壁３１ｂ，３１ｃの内側面には、素子収容凹部３１ｄ，３１ｅがそれぞれ設けられている。各素子収容凹部３１ｄ，３１ｅには、磁気検出素子としてのホール素子３３，３４が固定されている。各ホール素子３３，３４は、対応する素子収容凹部３１ｄ，３１ｅに、検出面３３ａ，３４ａ（図５参照）が径方向内側になるように配置されている。また、ホルダ３１において各素子収容凹部３１ｄ，３１ｅに対応する部分には、ホルダ３１を厚さ方向に貫通するホルダ貫通孔３１ｆがそれぞれ設けられている。各ホール素子３３，３４のリード線３３ｂ，３４ｂは、ホルダ貫通孔３１ｆを通じて同ホルダ３１の裏面側（図３及び４中、下側）に引き出されている。
【００２６】
また、ホルダ３１の第１軸１２又は第２軸１５に対向する側（図３及び図４中、上側）の面の中央には、断面円形状の外形を有する磁石支持部３１ｇが立設されている。磁石支持部３１ｇは、第１及び第２ホール素子固定壁３１ｂ，３１ｃよりも低く形成されている。磁石支持部３１ｇには、該磁石支持部３１ｇの外径よりも若干大きい内径を有する円筒状の磁石３５が回転可能に支持されている。
【００２７】
磁石３５の第１軸１２又は第２軸１５に対向する側（図４中、上側）の面には、係合凹部３５ａ，３５ｂが径方向で対をなすように凹設されている。磁石３５は、ホルダ３１の磁石支持部３１ｇに回転可能に支持された状態で、該係合凹部３５ａ，３５ｂが第１軸１２又は第２軸１５の係合凸部３６（図４参照）と周方向で係合するように配置される。これにより、磁石３５は、第１軸１２又は第２軸１５と一体回転可能となっている。
【００２８】
本実施の形態の磁石３５は、図５に示すように、対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に沿った方向（図５中、上下方向）に磁場配向が施された１つの円筒状の部材を、図５において矢印で示すように、磁場配向の方向に沿って、且つ、係合凹部３５ａ，３５ｂを境として逆方向に着磁することで、４極の磁極が形成された異方性磁石である。
【００２９】
図５に示すように、磁石３５は、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１にある状態で、前記係合凹部３５ａ，３５ｂが形成されていない磁極の境目がホール素子３３，３４に対向するように配置される。ホール素子３３，３４を通過する磁束密度、及び、磁束の方向は、磁石３５の回転角度、つまりシフトレバー２ａの操作角度θ１，θ２に応じて変化する。このため、ホール素子３３，３４は、磁石３５からの磁束をシフトレバー２ａの操作角度θ１，θ２に応じた磁束密度、及び、磁束の方向で受けることになり、シフトレバー２ａの操作角度θ１，θ２に応じた検出信号Ｓ１を出力する。この検出信号Ｓ１は、１８０ｄｅｇの周期で変動する。
【００３０】
ここで、前述したように、磁石３５は、対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に沿った方向に磁場配向が施された部材を、磁場配向の方向、言い換えれば磁化されやすい方向（磁化容易軸）に沿って、且つ、係合凹部３５ａ，３５ｂを境として逆方向に着磁することで形成されている。このため、図５において一点鎖線で示すように、磁石３５において、対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に沿った方向、すなわち、ホール素子３３，３４との対向方向に直交する方向の磁力が、ホール素子３３，３４との対向方向の磁力よりも強くなる。その結果、図６において一点鎖線で示すように、ホール素子３３，３４に対向配置される磁極の境目（図６において０ｄｅｇ及び１８０ｄｅｇ）側の磁束密度が、ホール素子３３，３４に対向配置されない磁極の境目（図６において９０ｄｅｇ及び２７０ｄｅｇ）側の磁束密度よりも低くなり、磁石３５の周方向において磁束密度が最も高くなる位置が、ホール素子３３，３４に対向する磁極の境目から離れた位置となる。よって、ホール素子３３，３４から出力される正弦波状の検出信号Ｓ１において、ホール素子３３，３４に対向配置される磁極の境目の近傍のリニア出力と見なし得る領域Ｋ１に対応する操作角度（回転角度）θ１，θ２の範囲が広くなる。なお、比較のため、従来の等方性磁石（４極）の磁束密度の分布を、図５及び図６において二点鎖線で示す。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように、このように構成された第１及び第２回転角度検出装置３０ａ，３０ｂ（ホール素子３３，３４）から出力された検出信号は、制御部３０ｃに入力される。制御部３０ｃは、第２回転角度検出装置３０ｂから入力された検出信号に基づいてシフトレバー２ａの第２操作方向Ｂにおける操作角度θ２（図２（ａ）参照）を求め、この操作角度θ２に基づいてシフトレバー２ａが第１及び第２ゲート２１ａ，２１ｂの何れの位置にあるのかを判断する。そして、それを前提として、制御部３０ｃは、第１回転角度検出装置３０ａから入力された検出信号に基づいてシフトレバー２ａの第１操作方向Ａ（図２（ａ）参照）における操作角度θ１を求め、シフトレバー２ａの操作位置を判別する。ここで、操作角度θ１，θ２を精度よく検出するためには、操作角度θ１，θ２に対して検出信号Ｓ１が充分な変化量を持っていることが望ましい。制御部３０ｃは、第１回転角度検出装置３０ａ及び第２回転角度検出装置３０ｂが出力する検出信号Ｓ１において、リニア出力と見なし得る領域（検出信号Ｓ１が直線的に変化する回転角度の領域）を用いて、シフトレバー２ａの操作位置を判別する。
【００３２】
より詳しくは、制御部３０ｃには、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１にあり検出信号Ｓ１の出力値が「０」となる状態を基準として予め設定された閾値ＴＨ１，ＴＨ２（ＴＨ１＜０＜ＴＨ２）が記憶されている。制御部３０ｃは、シフトレバー２ａの操作角度θ１，θ２に対応する検出信号（電圧値）Ｓ１と、閾値ＴＨ１，ＴＨ２とを比較してシフトレバー２ａの操作位置を判別する。
【００３３】
例えば、制御部３０ｃは、第２回転角度検出装置３０ｂから入力された検出信号Ｓ１が閾値ＴＨ１及び閾値ＴＨ２の間となっている場合、シフトレバー２ａが第１ゲート２１ａの位置にあると判断する。そして、制御部３０ｃは、この状態において、第１回転角度検出装置３０ａから入力された検出信号Ｓ１が閾値ＴＨ１（図６参照）を下回った場合に、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１に対して＋θ方向にある回生ブレーキ位置Ｐ２に操作されたと判別する。また、制御部３０ｃは、第２回転角度検出装置３０ｂから入力された検出信号Ｓ１と閾値ＴＨ２（図６参照）とを比較し、該閾値ＴＨ２を上回った場合、シフトレバー２ａが第２ゲート２１ｂの位置にあると判断する。そして、制御部３０ｃは、シフトレバー２ａが第２ゲート２１ｂの位置にある状態で、第１回転角度検出装置３０ａから入力された検出信号Ｓ１が閾値ＴＨ２を上回った場合に、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１に対して−θ方向（図２（ａ）参照）にあるリバース位置Ｐ３に操作されたと判別する。また、制御部３０ｃは、シフトレバー２ａが第２ゲート２１ｂの位置にある状態で、第１回転角度検出装置３０ａから入力された検出信号Ｓ１が閾値ＴＨ１を下回った場合に、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１に対して＋θ方向（図２（ａ）参照）にあるドライブ位置Ｐ５に操作されたと判別する。なお、制御部３０ｃは、シフトレバー２ａが第２ゲート２１ｂの位置にある状態で、第１回転角度検出装置３０ａから入力された検出信号Ｓ１が閾値ＴＨ１及び閾値ＴＨ２の間となっている場合、シフトレバー２ａがニュートラル位置Ｐ４に操作されたと判別する。制御部３０ｃは、変速機３の接続状態を該検知結果に対応する接続状態に切り替えるべく、切替信号を出力する。
【００３４】
また、図６に示すように、磁石３５の周囲の磁束密度の分布は、１８０度の周期で変化するため、磁石３５を挟んで対向配置された一対のホール素子３３，３４から、磁石３５の回転に伴って略同一の検出信号Ｓ１が出力される。制御部３０ｃは、一対のホール素子３３，３４からそれぞれ出力される検出信号Ｓ１に基づいて、各第１軸１２又は第２軸１５の回転角度、すなわちシフトレバー２ａの各操作方向Ａ，Ｂへの操作角度θ１，θ２を２重系で計測する。
【００３５】
次に、このように構成された回転角度検出装置によるシフトレバー２ａの操作位置の検出動作について説明する。
図５に示すように、シフトレバー２ａが基準位置Ｐ１にある場合、ホール素子３３，３４は、磁束密度が低い側の磁極の境目に対向配置される。従って、検出信号Ｓ１の出力値は「０」となる。このとき、回転角度検出装置３０ａ，３０ｂの周囲の外乱磁場（外乱磁気）は、ホール素子３３，３４の外側に設けられたヨーク３２に入り、磁束密度が比較的低い磁極の境目を避けて磁石３５に作用する。このため、このホール素子３３，３４を通過する磁束密度が比較的低い状態において、ホール素子３３，３４に作用する外乱磁場の影響が抑制される。
【００３６】
シフトレバー２ａを各操作位置Ｐ２〜Ｐ５に位置させるために操作すると、第１軸１２若しくは第２軸１５とともに磁石３５が回転し、シフトレバー２ａの操作角度θ１，θ２に応じてホール素子３３，３４を通過する磁束密度及び磁束の方向が変化する。この磁束密度及び磁束の方向の変化によって、ホール素子３３，３４から出力される検出信号Ｓ１が変化する。このとき、前述したように、操作角度θ１，θ２に対する磁束密度の変化がリニアな領域Ｋ１が、従来の回転角度検出装置におけるリニアな領域Ｋ２よりも広くなるため、該リニアな領域Ｋ１に対応する精度よく検出することが可能な操作角度θ１，θ２の範囲が、従来の回転角度検出装置と比較して広くなる。このため、シフトレバー２ａの各操作位置Ｐ２〜Ｐ５に対応する回転角度θ１，θ２の範囲を広く設定することが可能となり、例えば組付誤差等が生じてホール素子３３，３４と磁石３５との間の位置関係にばらつきが生じた場合にシフトレバー２ａの操作位置が誤って検出されてしまうことを好適に防止することができる。
【００３７】
シフトレバー２ａに対する操作力が解除されると、シフトレバー２ａは、ばね１３，１６の付勢力によって基準位置Ｐ１へ復帰する。このため、シフトレバー２ａが操作されていない状態において、磁石３５は、その磁極の境目がホール素子３３，３４に対向配置される。すなわち、シフトレバー２ａが操作されていない状態、言い換えれば、ホール素子３３，３４を通過する磁束密度が比較的低い状態において、外乱磁場により、ホール素子３３，３４から出力される検出信号Ｓ１が変動してしまうことを防止することができる。なお、シフトレバー２ａが各操作位置Ｐ２〜Ｐ５へ回動操作された場合、ホール素子３３，３４は外乱磁場の影響を受けるが、シフトレバー２ａの回動操作にともなってホール素子３３，３４を通過する磁石３５の磁束密度が高くなるため、外乱磁場の影響は小さい。
【００３８】
次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）回転角度検出装置３０ａ，３０ｂの磁石３５は、その１つの磁極の境目がホール素子３３，３４に対向配置された場合にホール素子３３，３４との対向方向に直交する方向に磁場配向が施されているため、ホール素子３３，３４との対向方向に直交する方向に磁化され易くなる。このため、磁場配向の方向に沿って着磁されると、磁石３５において、ホール素子３３，３４との対向方向に直交する方向の磁力が、ホール素子３３，３４との対向方向の磁力よりも強くなる。その結果、ホール素子３３，３４に対向配置される磁極の境目側の磁束密度が、ホール素子３３，３４に対向配置されていない磁極の境目側の磁束密度よりも低くなり、磁石３５の周方向において磁束密度が最も高くなる位置が、ホール素子３３，３４に対向する磁極の境目から離れた位置となる。よって、ホール素子３３，３４から出力される正弦波状の検出信号Ｓ１において、ホール素子３３，３４に対向配置される磁極の境目側のリニア出力と見なし得る領域Ｋ１に対応する操作角度（回転角度）θ１，θ２の範囲が広くなり、精度よく検出することができる操作角度（回転角度）θ１，θ２の検出範囲を広くすることができる。その結果、シフトレバー２ａの各操作位置に対応する回転角度θ１，θ２の範囲を広く設定することが可能となり、該回転角度検出装置３０ａ，３０ｂによって、シフトレバー２ａの操作位置Ｐ２〜Ｐ５が誤って検出されてしまうことを好適に防止することができる。また、ヨーク３２を、ホール素子３３，３４の外側に磁石３５とホール素子３３，３４とを囲むように設けることによって、ヨーク３２よりも外側へ磁束が漏れることが好適に防止されるため、操作角度（回転角度）θ１，θ２をより精度よく検出することができる。
【００３９】
（２）また、検出信号Ｓ１においてリニア出力と見なし得る領域Ｋ１が広くなるため、従来の正弦波状の検出信号Ｓ２を演算によってリニアにする等の制御処理が不要となる。また、シフトレバー２ａの回転角度の変化に対する回転軸の回転角度の変化を小さくするための機構が不要となるため、回転角度検出装置３０ａ，３０ｂ、引いてはシフト装置２の小型化に貢献することができる。
【００４０】
（３）４極の磁石３５の周囲の磁束密度の分布は、１８０ｄｅｇ周期で変化するため、磁石３５を挟んで対向配置される一対のホール素子３３，３４からは、磁石３５の回転に伴って略同一の検出信号Ｓ１が出力される。このため、一対のホール素子３３，３４からそれぞれ出力される検出信号Ｓ１に基づいて、回転角度を２重系で計測することが可能となり、回転角度検出装置３０ａ，３０ｂの信頼性を向上させることができる。よって、シフト装置２の信頼性も向上する。
【００４１】
（４）回転角度検出装置３０ａ，３０ｂの周囲の外乱磁場（外乱磁気）は、ホール素子３３，３４の外側に設けられたヨーク３２に入り、磁束密度が比較的低い磁極の境目を避けて磁石３５に作用する。このため、ホール素子３３，３４が磁石３５の磁極の境目に対向配置されたホール素子３３，３４を通過する磁束密度が比較的低い状態において、ホール素子３３，３４に作用する外乱磁場の影響を抑制することができる。また、シフトレバー２ａは、ばね１３，１６の付勢力に抗して基準位置Ｐ１から各操作位置Ｐ２〜Ｐ５へ回動操作された後、シフトレバー２ａに対する操作力が解除されると、ばね１３，１６の付勢力によって基準位置Ｐ１へ復帰する。このため、シフトレバー２ａが操作されていない状態において、磁石３５は、その磁極の境目がホール素子３３，３４に対向配置される。すなわち、シフトレバー２ａが操作されていない状態、言い換えれば、ホール素子３３，３４を通過する磁束密度が比較的低い状態において、外乱磁場の影響を抑制することができる。このため、外乱磁場によりホール素子３３，３４から出力される検出信号Ｓ１が変動することによってシフトレバー２ａの操作位置Ｐ２〜Ｐ５が誤って検出されてしまうことを防止することが可能となり、シフト装置２の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
（５）対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に沿った方向に磁場配向が施された１つの円筒状の部材を、磁場配向の方向に沿って、且つ、係合凹部３５ａ，３５ｂを境として逆方向に着磁することで、４極の磁極を有する磁石３５が形成されている。このため、例えば、円筒状の磁石３５を、周方向に２箇所で分割した形状の複数の部材から形成する場合と比較して、磁石３５を容易に形成することができる。
【００４３】
なお、図７（ａ）に示す回転角度検出装置４０のように、磁場配向の方向（図７（ａ）において上下方向）と着磁の方向とを一致させて２極の磁極を有する磁石４１（図７（ｂ）参照）を形成した場合、図７（ａ）において二点鎖線で示すように、周方向において磁極の境目の中間となる位置（図７（ａ）のＣ点）の磁束密度が最も高くなる。このため、ホール素子３３，３４から、図６において二点鎖線で示すような従来の回転角度検出装置と同様の正弦波状の検出信号が出力されることとなり、検出信号においてリニア出力と見なしうる領域を広くすることができない。また、図８（ａ）に示す回転角度検出装置５０のように、６極以上の磁極を有する磁石５１（図８（ｂ）参照）を形成する場合、通常、図８（ａ）において紙面奥行き方向に着磁して磁極を形成する。このため、磁場配向の方向（図８（ａ）において紙面奥行き方向）と着磁の方向とを一致させると、図８（ａ）において二点鎖線で示すように、周方向において磁極の境目の中間となる位置（図８（ａ）のＤ点）の磁束密度が最も高くなる。よって、前記２極の磁極を形成する場合と同様、ホール素子３３，３４から、図６において二点鎖線で示すような従来の回転角度検出装置と同様の正弦波状の検出信号が出力されることとなり、検出信号においてリニア出力と見なしうる領域を広くすることができない。すなわち、上記実施の形態のように着磁した４極の磁極を有する磁石３５を用いた場合に、ホール素子３３，３４から出力される正弦波状の検出信号Ｓ１において、リニア出力と見なし得る領域Ｋ１に対応する回転角度の範囲を広くすることができる。
【００４４】
尚、本実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、円筒状の磁石３５を用いたが、例えば四角筒状の磁石を用いてもよく、適宜変更可能である。
【００４５】
・上記実施の形態では、磁石３５を１つの部材から形成したが、円筒状の磁石３５を、周方向に２箇所で分割した形状の複数の部材から形成してもよい。
・上記実施の形態では、対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に沿った方向に磁場配向を施した磁石３５を用いたが、このような態様に限定されない。磁石３５の１つの磁極の境目がホール素子３３，３４に対向配置された場合にホール素子３３，３４との対向方向に直交する方向に磁場配向が施された磁石３５であれば、対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを結ぶ直線に対して傾斜してもよい。
【００４６】
・上記実施の形態では、磁石３５に対をなす係合凹部３５ａ，３５ｂを設けたが、係合凹部３５ａ，３５ｂの数は適宜変更可能である。また、第１軸１２又は第２軸１５の係合凹部に係合する係合凸部を磁石３５に設けてもよい。
【００４７】
・上記実施の形態では、一対のホール素子３３，３４を、磁石３５を挟んで対向配置したが、何れか一方のホール素子３３，３４を省略してもよい。
・上記実施の形態では、シフトレバー２ａを基準位置Ｐ１側へ付勢するばね１３，１６を設けたが、該ばね１３，１６を省略し、シフトレバー２ａが各操作位置Ｐ２〜Ｐ５から復帰しないタイプのシフト装置に適用してもよい。
【００４８】
・上記実施の形態では、シフトレバー２ａは、第１操作方向Ａに沿って基準位置Ｐ１と該基準位置Ｐ１の一方側（例えばリバース位置Ｐ３）と他方側（ドライブ位置Ｐ５）とに設定された３箇所の位置へ移動可能となっているが、２箇所の位置へ移動可能となっていてもよい。また、４箇所以上の位置へ移動可能な構成としてもよい。なお、この場合、制御部３０ｃに、操作位置に対応する複数の閾値を予め設定することでシフトレバー２ａの操作位置を検出することができるため、回転角度検出装置３０ａ，３０ｂの数が大幅に増加してしまうことを防止することができる。
【００４９】
・上記実施の形態では、シフト装置２のシフトレバー２ａの操作位置を検出するための回転角度検出装置３０ａ，３０ｂに適用したが、このような態様に限定されず、回転角度検出装置３０ａ，３０ｂをシフト装置２以外の装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）シフト装置の車両配設状態を示す斜視図、（ｂ）シフト装置の電気的構成を概略的に示すブロック図。
【図２】（ａ）シフト装置の概略的な構成を示す斜視図、（ｂ）シフト装置のシフトゲートを示す平面図。
【図３】回転角度検出装置の斜視図。
【図４】回転角度検出装置の分解斜視図。
【図５】回転角度検出装置の概略平面図。
【図６】磁石の回転角度と磁束密度との関係を示す特性図。
【図７】（ａ）本実施の形態の回転角度検出装置の効果を説明するための、他の回転角度検出装置の概略平面図、（ｂ）他の回転角度検出装置の磁石の斜視図。
【図８】（ａ）本実施の形態の回転角度検出装置の効果を説明するための、他の回転角度検出装置の概略平面図、（ｂ）他の回転角度検出装置の磁石の斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
２…シフト装置、２ａ…シフトレバー、３…変速機、１２…回転軸としての第１軸、１３，１６…復帰手段としてのばね、１５…回転軸としての第２軸、２１…シフトゲート、３０ａ，３０ｂ…回転角度検出装置、３２…ヨーク、３３，３４…磁気検出素子としてのホール素子、３５…磁石、θ１，θ２…回転角度（操作角度）、Ｐ１…基準位置、Ｐ２〜Ｐ５…操作位置、Ｓ１，Ｓ２…検出信号。
【図１】
2009063316.tif 000003
【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】
2009063316.tif 000009
【図８】
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