JP2010018211A - 磁気式位置検出装置及びシフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気的手法により、シフトレバー等の被検出体の位置を信頼性高く検出しうる磁気式位置検出装置を提供すること。
【解決手段】シフトレバー１５が検出されるべき２つの操作位置（Ｒ位置とＮ位置）の間において、同シフトレバー１５と共に移動するマグネット６２，９３から発生する磁界の方向を磁気センサユニット２１ａ，２２ａが該方向に対応した電気信号に変換し、互いに異なる２種の電気信号プロファイルを得る。この２種の電気信号プロファイルが、２つの操作位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かを外部のＥＣＵで判別し、変化している場合に当該電気信号をシフトレバー１５の操作位置の検出に供するようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、磁気式位置検出装置、及び、該磁気式位置検出装置が適用されるシフト装置に関する。

従来、四輪自動車等の車両のシフトレバーを操作するにあたり、該操作位置（シフトレバー操作）を磁気的手法を用いて検出して電気的信号に変換し、該電気的信号に基づき、アクチュエータを介して変速機の接続状態を切り換える所謂シフトバイワイヤ方式を採用したシフト装置が使用されている。

このようなシフト装置によれば、リンク機構等のメカニカルな機構が省略され、小型化が容易となる。さらに、比較的小さな力で操作が可能になるとともに、車室内におけるシフト装置のレイアウトに自由度を増すことができる。

図９及び図１０に示すように、この種のシフト装置１１１では、そのシフトレバー１５が、例えば、リバース位置（Ｒ位置）、ニュートラル位置（Ｎ位置）、シーケンシャル位置（Ｓ位置）及びＳ／Ａ位置の各操作位置に操作される。そして、同シフト装置１１１では、シフトレバー１５の操作に伴う磁気の変化に基づき、シフトレバー１５の各操作位置を検出する磁気式位置検出装置を採用しているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

詳しくは、この磁気式位置検出装置としての前記シフト装置１１１は、車両のフロアコンソールに固設されるベースハウジング１１２を備え、該ベースハウジング１１２には、カバープレート１１３が冠着されている。同カバープレート１１３には、前記Ｒ位置、Ｎ位置、Ｓ位置、及びＳ／Ａ位置の各操作位置にシフトレバー１５を案内するべく、略十字状のシフトゲート１１４が透設されている。尚、前記カバープレート１１３には、前記各操作位置に対応して、それぞれ「Ｒ」、「Ｎ」、「＋」、「−」、「Ｓ／Ａ」の記号が表示されている。また、シフトレバー１５の自由端部には運転者によって把持される球状のノブ１６が取り付けられている。

このシフト装置１１１では、前記シフトレバー１５が、前記＋位置，−位置及びＳ／Ａ位置のいずれかの位置にある場合に、操作力を解除されると自動的にＳ位置（中立位置）に復帰しうるようにモーメンタリー機構が採用されている。

このシフト装置１１１において、シフトレバー１５をシフトゲート１１４の左端隅部のＮ位置に操作すると、変速機の接続状態が車輪に駆動力が伝達されないニュートラル状態に切り換わる。また、シフトレバー１５を左前端部のＲ位置に操作すると、変速機の接続状態が車輪を後退する方向に駆動させるリバース状態に切り換わる。さらに、シフトレバー１５を十字の交差部のＳ位置に操作すると、変速機の接続状態がシーケンシャル状態に切り換わる。このシーケンシャル状態では、シフトレバー１５が十字の前端部の＋位置に操作されると、変速機は一段上の接続状態に切り換えられる一方、十字の後端部の−位置に操作されると、変速機は一段下の接続状態に切り換えられる。また、このシーケンシャル状態において、シフトレバー１５が十字の右端部のＳ／Ａ位置に操作されると、変速機の接続状態が自動的に数段階に切り換えられるドライブ（自動変速）状態となる。一方、ドライブ状態において、シフトレバー１５がＳ位置に戻っても、ドライブ状態のままで保持されるように構成されている。また、ドライブ状態において、シフトレバー１５がＳ／Ａ位置に操作されると、シーケンシャル状態となるように構成されている。

以下、Ｒ位置とＮ位置とを切り換える方向、及び、＋位置と−位置とを切り換える方向をシフト方向（前後方向、縦方向）とし、Ｎ位置と、Ｓ／Ａ位置とを切り換える方向をセレクト方向（左右方向、横方向）とする。

図１０に示すように、前記シフトレバー１５の略Ｕ字状の基端部には、リテーナ２３が、トーションスプリング２６をシフト方向に貫通するとともに止め輪２７によって抜け止めされるセレクトピン２５を介して弾性的に軸支されている。そして、該リテーナ２３は、前記セレクトピン２５と直交する方向（セレクト方向）に、シャフト２４を介して同ベースハウジング１１２にその貫通孔５７にて回動可能に支持されている。これにより、シフトレバー１５は、カバープレート１１３に対して、シフトゲート１１４に沿って前記シフト方向及びセレクト方向に傾動自在とされている。

前記ベースハウジング１１２の上部は、球冠状のドーム部３１を形成しており、このドーム部３１には、前記シフトゲート１４に対応するゲート３２が透設されている。同ドーム部３１には、ドーム状のスライドカバー３３が、前記カバープレート１１３との間にて摺動可能に載置されている。スライドカバー３３は、ドーム部３１より小径とされており、シフトレバー１５により貫通される貫通孔３３ａが形成されている。

前記シフトレバー１５は、ゲート３２、スライドカバー３３の貫通孔３３ａ、及びシフトゲート１４を挿通している。そして、前記スライドカバー３３は、シフトレバー１５の移動に伴ってドーム部３１上を摺動し、ゲート３２を閉塞するようになっている。

また、前記シフトレバー１５の基端部には、ピン収容凹部３５が斜め上方に向けて形成されており、同ピン収容凹部３５には、ディテントピン３６と、該ディテントピン３６を外方に付勢するスプリング３７とが収容されている。そして、前記ドーム部３１の下面には、前記ディテントピン３６の先端部が当接されるディテント溝３８が、前記シフトゲート１１４に対応する形状に凹設されている。

図１０に拡大して示すように、前記ディテント溝３８には、シフトレバー１５がＲ位置のときにディテントピン３６が係合する第１凹部４１と、シフトレバー１５がＮ位置のときにディテントピン３６が係合する第２凹部４２と、シフトレバー１５がシーケンシャル状態時にディテントピン３６が当接する第３凹部４３とが設けられている。ここで、前記第１及び第２凹部４１，４２の間と、第２及び第３凹部４２，４３の間とは、第１〜第３凹部４１〜４３より浅溝に凹設されている。また、該第３凹部４３は、シフトレバー１５がＳ位置のときにディテントピン３６が当接する部分が、他の部分より深溝に凹設されている。

これによって、前記シフトレバー１５は、前記Ｒ位置又はＮ位置に操作されると、ディテントピン３６が、それぞれ第１及び第２凹部４１，４２に係合することによって、ノブ１６（シフトレバー１５）から操作力が解除されてもシフトレバー１５が当該Ｒ位置又はＮ位置に保持されるようになっている。また、前記シフトレバー１５が、前記＋位置，−位置，及びＳ／Ａ位置のいずれかの位置にある場合に、操作力が解除されると自動的にＳ位置（中立位置）に復帰する前記モーメンタリー機構が構成されている。尚、Ｓ／Ａ位置からＳ位置にシフトレバー１５が自動的に復帰する力は、前記トーションスプリング２６の付勢力によっても得られている。

図９及び図１０に示すように、前記ベースハウジング１１２には、シフトレバー１５に連動する磁性体としてのマグネット（磁石）１６２，１９３と、同シフトレバー１５の操作位置を検出すべく、該各マグネット１６２，１９３から発生した磁界の方向（磁束の方向）を該方向に対応した所定の電気信号に変換するとともに、同電気信号を外部のＥＣＵ（電子制御装置）に出力する２つ（複数）の第１センサユニット１２１及び第２センサユニット１２２とが備えられている。

詳しくは、前記ベースハウジング１１２において、セレクト方向と直交する面を含む右側壁５０には、矩形状の取付凹部５２が形成され、該取付凹部５２には、平板矩形状の第１センサユニット１２１が配設されている。また、同ベースハウジング１１２において、シフト方向と直交する面を含む後壁８１には、センサカバー２２ｃを有する第２センサユニット１２２が配設されている。

図１０に示すように、前記第１センサユニット１２１は、矩形状のケース５３と、該ケース５３を覆うカバープレート５４と、該ケース５３内に収容固定された矩形リング状の回路基板１５５とを備えている。また、この回路基板１５５には、外部のＥＣＵ（電子制御装置）との接続用のコネクタ５５ａが配設されている。

前記シャフト２４の先端部は、前記ケース５３の貫通孔５８を貫通して第１センサユニット１２１（ケース５３）内に突出しており、該先端部には、扇形状のプレート１６１がその下端部にて固設されている。また、同プレート１６１の下端部には、シャフト２４によって貫通された状態でリング状のマグネット１６２が固設されている。そして、同プレート１６１及びマグネット１６２は、シャフト２４と一体的に回動可能とされている。同マグネット１６２は、周方向に極性（Ｎ極，Ｓ極）が変化するように着磁されている。

そして、前記回路基板１５５の下部には、前記マグネット１６２の中心に対してオフセットされた状態で、前記第１センサユニット１２１に含まれる一対の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂが配設されている。そして、同磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂは、それぞれ、シャフト２４と一体的に回動するマグネット１６２の磁界の方向を検出して電気信号に変換可能に構成されている。ここで、該各磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂは、前記コネクタ５５ａを介して、別経路の電源ライン（+Vcc）で外部の電源に接続されている。

また、図１０に示すように、前記第２センサユニット１２２は、センサカバー２２ｃと、該センサカバー２２ｃによって覆われた平板矩形状の回路基板１９５とを備えている。また、この回路基板１９５には、外部のＥＣＵとの接続用のコネクタ９８が配設されている。

前記ベースハウジング１１２の後壁８１には、同後壁８１を貫通する貫通孔を有するボス部８２が形成され、同後壁８１において該ボス部８２の上部には、扇形状のマグネット用窓８３が透設されている。

前記ベースハウジング１１２内には、扇形状のマグネットホルダ１８４が、その下端部に形成された嵌合筒部８５を前記ボス部８２に外嵌させ、且つ、ピン８７が該ボス部８２の貫通孔８２ａに後壁８１の内側から貫通させることで、セレクト方向に回動可能に取り付けられている。尚、該ピン８７の先端部には、同ピン８７の抜け止め用の止め輪８８が嵌合固定されている。

前記シフトレバー１５の基端部には、マグネットホルダ１８４に向けて延びるように係合突部９１が突出形成されており、該マグネットホルダ１８４には、同係合突部９１と対向するように、断面が逆Ｕ字状の係合部９２が形成されている。そして、この係合部９２内に係合突部９１が遊挿されている。これにより、該シフトレバー１５がセレクトピン２５回りに回動し、セレクト方向に傾動すると、前記係合部９２が係合突部９１によって押され、マグネットホルダ１８４がピン８７回りに回動するようになっている。

そして、前記マグネットホルダ１８４には、前記後壁８１の内側において嵌合筒部８５より上部に、矩形状のマグネット収容部１９３ａが凹設されており、同マグネット収容部１９３ａには、矩形状のマグネット１９３が嵌合固定されている。同マグネット１９３は、上下方向に極性（Ｎ極，Ｓ極）が変化するように着磁されている。

前記マグネット用窓８３は、マグネット１９３と対向するように、且つ、マグネットホルダ１８４の回動に伴いマグネット１９３が移動しても、同マグネット１９３と対向しうる大きさに透設されている。そして、該マグネット用窓８３を覆うように、前記回路基板１９５が後壁８１の外側面に配設されている。

そして、同回路基板１９５の上部には、前記マグネット１９３の中心に対して上方にオフセットされた状態で、前記第２センサユニット１２２に含まれる一対の磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂが配設されている。そして、同磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂは、それぞれ、マグネットホルダ１８４と一体的に回動するマグネット１９３の磁界の方向を検出して所定の電気信号に変換可能に構成されている。ここで、該各磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂは、前記コネクタ９８を介して、別経路の電源ライン（+Vcc）で外部の電源に接続されている。

図５（ｂ）に示すように、前記第１センサユニット１２１は、前記磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂを含んで構成され、前記第２センサユニット１２２は、前記磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂを含んで構成される。そして、各磁気センサユニット１２１ａ〜１２２ｂは、シフトレバー１５の操作位置を検出するためのレバー位置判定ＥＣＵ２０に電気的に接続され、同ＥＣＵ２０にそれぞれアナログの電気信号である検出信号Ｓａを送信するようになっている。そして、このレバー位置判定ＥＣＵ２０は、シフトレバー１５の操作位置の検出結果に基づき、変速機用ＥＣＵを含む車両内の各ＥＣＵに制御信号を送信して変速機の接続状態等を制御可能となっている。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、前記各磁気センサユニット１２１ａ〜１２２ｂは、それぞれ、検出面に配置された４つの磁気抵抗効果素子Ｒａ〜Ｒｄから構成されるフルブリッジ回路からなる磁気センサ部ＦＢと、該磁気センサ部ＦＢからのアナログ電圧Ｖ（Vout−，Vout＋間の電圧）を所定の増幅率で増幅して前記レバー位置判定ＥＣＵ２０にアナログの電気信号である検出信号Ｓａ（アナログ電圧信号Ｖａ）として出力する差動増幅回路ＡＭＰとを備えている。

このシフト装置１１１では、前記シフトレバー１５が操作されると、前記マグネット１６２又はマグネット１９３によって、磁気センサ部ＦＢにその検出面に沿って付与される磁界の方向が変化する。そして、同磁界の方向に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、前記各磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂ及び磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂにおいて、それぞれ、一対の磁気抵抗効果素子Ｒａ，Ｒｄの中点と、一対の磁気抵抗効果素子Ｒｂ，Ｒｃの中点との間の電圧（Vout−，Vout＋間の電圧）を、アナログ電圧Ｖとして出力する。そして、各磁気センサユニット１２１ａ〜１２２ｂは、図１１（ａ）に示すように、それぞれ、当該アナログ電圧Ｖを前記差動増幅回路ＡＭＰで増幅し、前記レバー位置判定ＥＣＵ２０にアナログ電圧信号Ｖａ（検出信号Ｓａ）として出力するように、所要箇所に配設された抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を含んで１半導体パッケージ化されている。

ここで、シフトレバー１５の操作位置の検出にあたっては、シフトレバー１５の操作量に対して前記アナログ電圧信号Ｖａが充分に変化することが望ましい。このため、図１１（ｃ）に示すように、前記アナログ電圧信号Ｖａとして出力されるサイン波（擬似交流波）Ｗが、直線状の出力と看做せる領域（リニア出力領域；同図において、操作角が６０deg〜１２０degの領域）を用いる。

そして、同リニア出力領域において、前記第１センサユニット１２１はシフトレバー１５のシフト方向の位置を検出する。即ち、シフトレバー１５がＲ位置及び＋位置のいずれかの場合、前記第１センサユニット１２１は検出信号Ｓａ１（図１１（ｃ）において操作角が６０deg〜８０degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。また、シフトレバー１５がＮ位置、Ｓ位置及びＳ／Ａ位置のいずれかの場合、前記第１センサユニット１２１は検出信号Ｓａ２（図１１（ｃ）において操作角が８０deg〜１００degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。さらに、シフトレバー１５が−位置の場合、前記第１センサユニット１２１は検出信号Ｓａ３（図１１（ｃ）において操作角が１００deg〜１２０degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。

さらに、同リニア出力領域において、前記第２センサユニット１２２はシフトレバー１５のセレクト方向の位置を検出する。即ち、シフトレバー１５がＲ位置及びＮ位置のいずれかの場合、前記第２センサユニット１２２は検出信号Ｓａ１（図１１（ｃ）において操作角が６０deg〜８０degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。また、シフトレバー１５が＋位置、Ｓ位置及び−位置のいずれかの場合、前記第２センサユニット１２２は検出信号Ｓａ２（図１１（ｃ）において操作角が８０deg〜１００degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。また、シフトレバー１５がＳ／Ａ位置の場合、前記第１センサユニット１２１は検出信号Ｓａ３（図１１（ｃ）において操作角が１００deg〜１２０degの範囲のアナログ電圧信号Ｖａ）を出力する。

そして、このシフト装置１１１では、前記第１及び第２センサユニット１２１，１２２からレバー位置判定ＥＣＵ２０に出力される各検出信号Ｓａ１〜Ｓａ３の組み合わせに基づき、前記レバー位置判定ＥＣＵ２０において、シフトレバー１５の操作位置が検出されるようになっている。

ところで、このシフト装置１１１においては、ベースハウジング１１２の側壁である右側壁５０及び後壁８１に、それぞれ第１及び第２センサユニット１２１，１２２を配設し、各センサユニット１２１，１２２において、それぞれ一対の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂ、磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂを配設している。そして、第１及び第２センサユニット１２１，１２２からは同一の検出信号Ｓａ（検出信号Ｓａ１〜検出信号Ｓａ３）が出力されるように構成している。

このように各第１及び第２センサユニット１２１，１２２が、それぞれ２つの磁気センサユニットを備える「２重系センサ」を構成しているのは、各磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂ、又は、磁気センサユニット１２２ａ，１２２ｂからそれぞれ出力される２つの検出信号Ｓａ，Ｓａが互いに一致しない限りは、図５（ｂ）を参照して、レバー位置判定ＥＣＵ２０に検出信号Ｓａ（検出信号Ｓａ１〜検出信号Ｓａ３）が入力されても、同レバー位置判定ＥＣＵ２０がシフトレバー１５の操作位置を検出しないように構成しているためである。そしてこれにより、前記磁気センサユニット１２１ａ〜１２２ｂのいずれかの損傷によって、アナログ電圧信号Ｖａが０Ｖとなり（損傷したセンサユニットから検出信号Ｓａ２が出力され）、例えば、シフトレバー１５がＮ位置にあるにも拘わらず、誤って車両の変速機がＳ位置や＋・−位置等に切り換らないようにしており、これにより、シフト装置１１１の信頼性が確保されている。

尚、このようなシフト装置１１１では、レバー位置判定ＥＣＵ２０によって、一対の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂの各検出信号Ｓａ，Ｓａ間の差分ΔＳａが所定の確定時間Ｔ１の経過後に規定値ΔＳａｋより大きくなる（ΔＳａ＞ΔＳａｋ）場合に、シフト装置１１の故障と判定するように構成している。
特開２００３−１５４８６９号公報

ところで、このようなシフト装置１１１では、例えば、前記第１センサユニット１２１において、「２重系センサ」として、一対の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂを配設する場合に、実装の容易化等の理由により、該磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂを一つの半導体パッケージ内に配設することが考えられる。しかしこのような場合、以下の３種の好ましくないケースが想定される。

第１に、半導体パッケージがクラック破損すると、当該磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂからの検出信号Ｓａ，Ｓａがいずれも０Ｖとなって、誤って車両の変速機がＳ位置や＋・−位置等に切り換わってしまう。

第２に、該第１センサユニット１２１の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂに対して同一の電源ラインから電力を供給する場合に、当該共通の電源ラインが断線することによっても、当該磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂの検出信号Ｓａがいずれも０Ｖ（検出信号Ｓａ２）となり、第１のケースと同様な結果となる。

第３に、シフトレバー１５の操作をＲ位置とＮ位置との間等の中間位置で強制的に中断した場合には、一対の磁気センサユニット１２１ａ，１２１ｂからの過渡出力によって、各検出信号Ｓａ，Ｓａの差分ΔＳａが所定の確定時間Ｔ１の経過後に規定値ΔＳａｋより大きくなる。この結果、レバー位置判定ＥＣＵ２０において、シフト装置１１１が異常でないにも拘わらず、故障と判断されてしまう。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁気的手法により、シフトレバー等の被検出体の位置を信頼性高く検出しうる磁気式位置検出装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検出体の位置を磁気的に検出する磁気式位置検出装置であって、前記被検出体に連動する磁性体と、当該磁性体の位置を検出するべく、同磁性体から発生する磁界の方向を該方向に対応した電気信号に変換する電気信号変換手段とを備え、前記被検出体が検出されるべき２つの位置の間において、前記電気信号が互いに異なるプロファイルで変化することで得られる少なくとも２種の電気信号プロファイルを得るべく、前記電気信号変換手段を少なくとも２つ具備しており、前記少なくとも２種の電気信号プロファイルが、前記２つの位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かを判別するプロファイル判別手段をさらに備え、前記少なくとも２種の電気信号プロファイルが、前記予定されたパターンに従って変化していることを条件として当該電気信号を前記被検出体の位置の検出に供するようにしたこと、を要旨とする。

同構成によれば、２つの電気信号変換手段に基づいてそれぞれ得られる互いに異なる２種の電気信号プロファイルが、被検出体が検出されるべき２つの位置の間において予定されたパターンに従って変化することを条件として当該電気信号を被検出体の位置の検出に供するようにした。このため、当該電気信号変換手段のいずれか一方が破損する等して誤った電気信号が出力される場合には、２種の電気信号プロファイルが予定されたパターンに従って変化する可能性は皆無となり、当該電気信号が誤って被検出体の位置の検出に供されてしまうことが効果的に解消される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気式位置検出装置において、前記電気信号プロファイルを構成する電気信号は、２値化された電気信号であること、を要旨とする。

同構成によれば、電気信号プロファイルを構成する電気信号は、２値化された電気信号であるので、該電気信号より得られる２種の電気信号プロファイルが、識別性の良好なものとなり、当該２種の電気信号プロファイルが、被検出体が検出されるべき２つの位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別が正確に行われるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の磁気式位置検出装置において、
前記磁性体はマグネットであり、前記電気信号変換手段は、少なくとも２つの磁気抵抗効果素子から構成されるブリッジ回路が検出面に形成された磁気センサ部を有するとともに、各磁気センサ部は、磁界の方向の検出特性について、互いに４５degの角度差を生じるように、且つ、各磁気センサ部の各中心に位置するセンサ中心が前記検出面において一致するように基板に配設されていること、を要旨とする。

同構成によれば、磁性体はマグネットであり、電気信号変換手段は、少なくとも２つの磁気抵抗効果素子から構成されるブリッジ回路が検出面に形成された磁気センサ部であるので、マグネットから強力な磁界が得られ、被検出体の位置検出の感度が高められるとともに、ブリッジ回路からは磁界の方向に応じた安定したアナログ電圧が得られるようになり、被検出体の位置検出の精度も高められる。

また、各磁気センサ部は、磁界の方向の検出特性について、互いに４５degの角度差を生じるように、且つ、各磁気センサ部の各中心に位置するセンサ中心が検出面において一致するように基板に配設されているので、各磁気センサ部において、磁界の方向に基づく電気信号が同一条件で得られるようになる。しかも、当該電気信号が互いに異なるプロファイルで変化することで得られる２種の電気信号プロファイルが異なる度合が大きくなり、２種の電気信号プロファイルが、予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別が容易に行えるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の磁気式位置検出装置において、前記マグネットは、Ｎ極からＳ極に至る磁界が前記磁気センサ部の検出面に平行になるように構成されていること、を要旨とする。

同構成によれば、被検出体に連動するマグネットは、Ｎ極からＳ極に至る磁界が磁気センサ部の検出面に平行になるように構成されているので、当該マグネットからの磁力線を磁気センサ部の検出面に集中して入射させることができ、被検出体の位置検出の感度がさらに高められる。

請求項５に記載の発明は、前記２つの電気信号変換手段がそれぞれ有する前記磁気センサ部は、当該２つの磁気センサ部から得られる電気信号が互いに４５degの位相のずれを生じるように構成されていること、を要旨とする。

同構成によれば、２つの電気信号変換手段がそれぞれ有する磁気センサ部は、当該２つの磁気センサ部から得られる電気信号が互いに４５degの位相のずれを生じるように構成されているので、当該電気信号が互いに異なるプロファイルで変化することで得られる２種の電気信号プロファイルが異なる度合が大きくなり、２種の電気信号プロファイルが、予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別が容易に行えるようになる。

請求項６に記載の発明は、車両の変速機の接続状態を切り換えるべく操作されるシフトレバーを備えたシフト装置であって、同シフト装置は、該シフトレバーを前記被検出体とし、同シフトレバーの操作位置を検出させるべく、請求項３又は請求項４に記載の磁気式位置検出装置であること、を要旨とする。

同構成によれば、磁気式位置検出装置が車両の変速機の接続状態を切り換えるべく操作されるシフトレバーを備えたシフト装置に適用され、同シフトレバーを被検出体とするので、操作位置の誤検出に基づいて当該変速機が誤った接続状態となることが効果的に防止され、当該シフト装置を搭載した車両の安全性が高められるとともに、併せて同シフト装置の信頼性も高められる。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載のシフト装置において、前記シフトレバーは、略Ｕ字状のシフトゲートに沿って可動とされ、前記磁気センサ部が、前記シフトゲートの縦方向及び横方向に沿うように、各方向についてそれぞれ２つずつ配設されていること、を要旨とする。

同構成によれば、電気信号変換手段である磁気センサ部が、略Ｕ字状のシフトゲートの縦方向及び横方向に沿うように各方向について２つずつ配設されるので、シフトレバーの各操作位置がマトリクス状に整然と配置された状態で当該シフトゲートに沿って変位するシフトレバーの各操作位置が検出される。この結果、各磁気センサ部に基づき得られる電気信号及び電気信号プロファイルが各操作位置に応じて的確に変化するものとなる。この結果、磁気センサ部から得られる電気信号に基づくシフトレバーの操作位置検出の精度が向上するとともに、２種の電気信号プロファイルが、被検出体が検出されるべき２つの位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別も正確に行われるようになり、シフト装置の信頼性がさらに高められる。

本発明によれば、磁気的手法により、シフトレバー等の被検出体の位置を信頼性高く検出することができるようになる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の磁気式位置検出装置としてのシフト装置１１は、四輪自動車等の車両に搭載され、同車両の変速機の切り換えに用いられるものであり、その被検出体としてのシフトレバー１５は、リバース位置（Ｒ位置）、ニュートラル位置（Ｎ位置）、中立位置（Ｔ位置）及びＤ位置（ドライブ位置）の各操作位置に操作される。そして、同シフト装置１１では、シフトレバー１５の操作に伴う磁気の変化に基づき、シフトレバー１５の各操作位置を検出するように構成している。

詳しくは、前記シフト装置１１は、車両のフロアコンソールに固設されるベースハウジング１２を備え、該ベースハウジング１２には、カバープレート１３が冠着されている。同カバープレート１３には、前記Ｒ位置、Ｎ位置、Ｔ位置及びＤ位置の各操作位置にシフトレバー１５を案内するべく、略Ｕ字状のシフトゲート１４が透設されている。尚、前記カバープレート１３には、前記各操作位置に対応して、それぞれ「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｔ」、「Ｄ」の記号が表示されている。また、シフトレバー１５の自由端部には運転者によって把持される球状のノブ１６が取り付けられている。

このシフト装置１１では、前記シフトレバー１５が、前記Ｒ位置，Ｎ位置及びＤ位置のいずれかの操作位置にある場合に、操作力を解除されると自動的にＴ位置（中立位置）に復帰しうるようにモーメンタリー機構が採用されている。

このシフト装置１１において、シフトレバー１５をシフトゲート１４の左端隅部のＮ位置に操作すると、変速機の接続状態が車輪に駆動力が伝達されないニュートラル状態に切り換わる。また、シフトレバー１５を左前端部のＲ位置に操作すると、変速機の接続状態が車輪を後退する方向に駆動させるリバース状態に切り換わる。さらに、シフトレバー１５を右前端部のＤ位置に操作すると、変速機の接続状態がドライブ状態に切り換わる。このドライブ状態では、車速や負荷等の車両の状況に応じて自動的に変速機の接続状態が数段階に切り換えられる。以下、Ｒ位置とＮ位置とを切り換える方向、及び、Ｄ位置とＴ位置とを切り換える方向をシフト方向（前後方向、縦方向）とし、Ｎ位置とＴ位置とを切り換える方向をセレクト方向（左右方向、横方向）とする。

本実施形態のシフト装置１１は、以下に特に説明する場合を除いて、背景技術におけるシフト装置１１と同様の構成を採用しているので、対応する部分には同一又は対応する符号を付してその説明を省略する。

図１〜図４に示すように、前記ベースハウジング１２には、シフトレバー１５に連動する磁性体としてのマグネット（磁石）６２，９３と、同シフトレバー１５の操作位置を検出すべく、該各マグネット６２，９３から発生した磁界の方向（磁束の方向）を該方向に対応した電気信号に変換するとともに、同電気信号を外部のＥＣＵ（電子制御装置）に出力する２つ（複数）の第１センサユニット２１及び第２センサユニット２２とが備えられている。

図２に示すように、前記第１センサユニット２１は、矩形状のケース５３と、該ケース５３を覆うカバープレート５４と、該ケース５３内に収容固定された矩形リング状の回路基板５５とを備えている。このケース５３は、ベースハウジング１２の右側壁５０に形成された矩形状の取付凹部５２に収容されている。

前記ベースハウジング１２の右側壁５０及びケース５３には、それぞれ、シャフト２４の貫通孔５７，５８が連通して形成されている。このシャフト２４の先端部は、貫通孔５７，５８を貫通して第１センサユニット２１内に位置しており、回路基板５５よりカバープレート５４側に位置している。そして、該先端部には、扇形状のプレート６１がその下端部にて固設されている。また、同プレート６１の中央部には、円柱状のマグネット収容部６２ａが凹設されており、同マグネット収容部６２ａには、円柱状のマグネット６２が嵌合固定されている。このマグネット６２は、左右方向に極性（Ｎ極，Ｓ極）が変化するように着磁されている。

そして、前記回路基板５５の下部には、前記マグネット６２の中心に対して上方にオフセットされた状態で、前記第１センサユニット２１に含まれる磁気センサユニット２１ａが配設されており、同磁気センサユニット２１ａは、シャフト２４と一体的に回動するマグネット６２の磁界の方向を検出して所定の電気信号に変換可能に構成されている。

図３及び図４に示すように、前記第２センサユニット２２は、センサカバー２２ｃと、該センサカバー２２ｃによって覆われた平板矩形状の回路基板９５とを備えている。
前記ベースハウジング１２の後壁８１には、同後壁８１を貫通する貫通孔８２ａを有するボス部８２が形成され、同後壁８１において該ボス部８２の上部には、扇形状のマグネット用窓８３が透設されている。

前記ベースハウジング１２内には、扇形状のマグネットホルダ８４が、その下端部に形成された嵌合筒部８５を前記ボス部８２に外嵌させ、且つ、ピン８７が該ボス部８２の貫通孔８２ａに後壁８１の内側から貫通させることで、セレクト方向に回動可能に取り付けられている。尚、該ピン８７の先端部には、同ピン８７の抜け止め用の止め輪８８が嵌合固定されている。

前記シフトレバー１５の基端部には、マグネットホルダ８４に向けて延びるように、係合突部９１が突出形成されており、該マグネットホルダ８４には、同係合突部９１と対向するように、断面が逆Ｕ字状の係合部９２が形成されている。そして、この係合部９２内の凹部９２ａに係合突部９１が遊挿されている。これにより、該シフトレバー１５がセレクトピン２５回りに回動し、セレクト方向に傾動すると、前記係合部９２が係合突部９１によって押され、マグネットホルダ８４がピン８７回りに回動するようになっている。

そして、前記マグネットホルダ８４には、前記後壁８１内側において嵌合筒部８５より上部に、円柱状のマグネット収容部９３ａが凹設されており、同マグネット収容部９３ａには、円柱状のマグネット９３が嵌合固定されている。このマグネット９３は、前後方向に極性（Ｎ極，Ｓ極）が変化するように着磁されている。

前記マグネット用窓８３は、マグネット９３と対向するように、且つ、マグネットホルダ８４の回動に伴いマグネット９３が移動しても、同マグネット９３と対向しうる大きさに透設されている。そして、該マグネット用窓８３を覆うように、前記回路基板９５が後壁８１の外側面に配設されている。

そして、同回路基板９５の上部には、前記マグネット９３の中心に対して上方にオフセットされた状態で、前記第２センサユニット２２に含まれる磁気センサユニット２２ａが配設されている。そして、同磁気センサユニット２２ａは、マグネットホルダ８４と一体的に回動するマグネット９３の磁界の方向を検出して所定の電気信号に変換可能に構成されている。

尚、図３に示すように、前記後壁８１の外側面には、第２センサユニット２２のセンサカバー２２ｃが取り付けられている。該センサカバー２２ｃには、上部にスナップフィット部１０２が形成され、同スナップフィット部１０２の先端部には爪部１０２ａが形成されている。また、センサカバー２２ｃの下部には、係合突部１０３が形成されている。該後壁８１には、前記係合突部１０３と係合する係合凹部１０４と、スナップフィット部１０２が挿通される貫通孔１０５が形成されている。そして、センサカバー２２ｃは、係合突部１０３が係合凹部１０４に係合され、スナップフィット部１０２が貫通孔１０５を挿通して爪部１０２ａが後壁８１に係合することにより、同後壁８１に取り付けられている。また、前記回路基板９５には、外部のＥＣＵとの接続用のコネクタ９８が取り付けられている。そして、センサカバー２２ｃには、コネクタ９８に対応して切欠部２２ｂが形成されている。

また、図４（ａ）に示すように、シフトレバー１５がシフト方向に回動してＲ位置やＤ位置になり、係合突部９１が後壁８１から最も離間しても、該係合突部９１が係合部９２に係合したままとなるように、同係合部９２がシフトレバー１５側に突出するように設定されている。一方、シフトレバー１５がセレクト方向に回動してＮ位置やＴ位置になり（図４（ｂ）参照）、係合突部９１が後壁８１に最も近接しても、該係合突部９１の先端部は、マグネットホルダ８４を後壁８１側に押圧しないように設定されている。

図５（ａ）に示すように、前記第１センサユニット２１は、前記磁気センサユニット２１ａを含んで構成され、前記第２センサユニット２２は、前記磁気センサユニット２２ａを含んで構成される。そして、各センサユニット２１，２２は、シフトレバー１５の操作位置を検出等するためのレバー位置判定ＥＣＵ２０に電気的に接続され、同ＥＣＵ２０にそれぞれデジタルの電気信号である検出信号Ｓｄ１，Ｓｄ２を送信するようになっている。そして、このレバー位置判定ＥＣＵ２０は、シフトレバー１５の操作位置の検出結果に基づき、変速機用ＥＣＵを含む車両内の各ＥＣＵに制御信号を送信して変速機の接続状態等を制御可能となっている。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、前記各磁気センサユニット２１ａ，２２ａは、それぞれ、検出面に沿うように基板に配置された４つの磁気抵抗効果素子Ｒａ〜Ｒｄから構成されるフルブリッジ回路１からなる電気信号変換手段としての磁気センサ部ＦＢ１と、該磁気センサ部ＦＢ１からのアナログ電圧Ｖ（Vout−，Vout＋間の電圧）を所定の増幅率で増幅してアナログ電圧信号Ｖａとして出力する差動増幅回路AMP１と、２値化された電気信号としての検出信号Ｓｄ１を出力するコンパレータCOMP1とを備えている。

さらに、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、同磁気センサユニット２１ａ，２２ａは、それぞれ、検出面に沿うように基板に配置された４つの磁気抵抗効果素子Ｒａ〜Ｒｄから構成されるフルブリッジ回路２からなる電気信号変換手段としての磁気センサ部ＦＢ２と、該磁気センサ部ＦＢ２からのアナログ電圧Ｖ（Vout−，Vout＋間の電圧）を所定の増幅率で増幅してアナログ電圧信号Ｖａとして出力する差動増幅回路AMP２と、２値化された電気信号としての検出信号Ｓｄ２を出力するコンパレータCOMP２とを備えている。

ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、当該２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２から得られ、サイン波を形成するアナログ電圧Ｖ（電気信号）が互いに４５degの位相のずれを生じるように構成されている。即ち、２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、それぞれのフルブリッジ回路１，２による磁界の方向の検出特性について、互いに４５degの角度差を生じるように、且つ、フルブリッジ回路１，２の各中心に位置するセンサ中心Ｏ，Ｏが検出面において一致するように当該基板上に形成（配置）されている。

前記コンパレータCOMP1，COMP２は、それぞれ、差動増幅回路AMP１，AMP２からのアナログ電圧信号Ｖａをグランド（GND）電圧（＝０Ｖ）である基準電圧Ｖreｆと比較し、Ｖａ＞Ｖreｆの場合には、検出信号Ｓｄ１及び検出信号Ｓｄ２を「１」として出力する一方、Ｖａ≦Ｖreｆの場合には、検出信号Ｓｄ１及び検出信号Ｓｄ２を「０」として出力するように構成されている。

そして、各磁気センサユニット２１ａ，２２ａは、図６（ａ）に示すように、それぞれ、磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２からのアナログ電圧Ｖ（図６（ｂ）参照）を差動増幅回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で増幅し、コンパレータCOMP1，COMP２で２値化して、それぞれデジタルの電気信号である検出信号Ｓｄ１，Ｓｄ２として前記レバー位置判定ＥＣＵ２０に出力するように、所要箇所に配設された抵抗Ｒ１〜Ｒ８を含んで１半導体パッケージ化されている。

尚、図６（ａ）に示すように、前記磁気センサユニット２１ａでは、その磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、電源ライン（+Vcc）が半導体チップ上で同一経路となり、さらに回路基板５５のコネクタ５５ａ（図１０参照）を介して外部の電源に接続されている。また、前記磁気センサユニット２２ａでは、その磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、電源ライン（+Vcc）が半導体チップ上で同一経路となり、さらに回路基板９５のコネクタ９８（図４（ａ），図１０参照）を介して外部の電源に接続されている。

また、図６（ｂ）に示すように、前記磁気センサ部ＦＢ１及び磁気センサ部ＦＢ２は、それぞれのフルブリッジ回路１，フルブリッジ回路２による磁界の方向の検出が、シフトレバー１５の操作角θ，φ（図８（ａ）参照）を基準として４５deg位相ずれするように構成されている。換言すれば、図７（ａ）（ｉ）に示すように、最終的に検出信号Ｓｄ１，Ｓｄ２となるべく、それぞれ差動増幅回路AMP１，AMP２からアナログ電圧信号Ｖａとして出力されるサイン波Ｗ１，Ｗ２が、特定の方向の磁界（磁束）に対して、４５degの位相のずれを生じて出力されるように構成されている。

本実施形態では、図８（ａ）に示すように、シフト方向についての操作角θ＝−６０degであるときは、シフトレバー１５がＮ位置又はＴ位置に位置するように設定されており、同操作角θ＝６０degであるときは、シフトレバー１５がＲ位置又はＤ位置に位置するように設定されている。また、セレクト方向についての操作角φ＝−６０degであるときは、シフトレバー１５がＲ位置又はＮ位置に位置するように設定されており、同操作角φ＝６０degであるときは、シフトレバー１５がＤ位置又はＴ位置に位置するように設定されている。

そして、図８（ａ）に示すように、シフト方向におけるシフトレバー１５の操作角θ（−６０deg〜６０deg）の操作に伴い、マグネット６２が磁気センサユニット２１ａに対して同じ操作角θ（−６０deg〜６０deg）で移動する。また、セレクト方向におけるシフトレバー１５の操作角φ（−６０deg〜６０deg）の操作に伴い、マグネット９３が磁気センサユニット２２ａに対して同じ操作角φ（−６０deg〜６０deg）で移動する。

尚、図８（ａ）に示すマグネット９３及び磁気センサユニット２２ａのシフト方向の位置関係は、図８（ｂ）に示すとおりとなっており、該マグネット９３から出射される磁力線ｍが、磁気センサユニット２２ａ（磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２）の検出面（セレクト方向に平行な面）に対して平行に入射するように設定されている。尚、図示を省略するが、マグネット６２及び磁気センサユニット２１ａのセレクト方向の位置関係も同様であり、該マグネット６２から出射される磁力線ｍが、磁気センサユニット２１ａ（磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２）の検出面（シフト方向に平行な面）に対して平行に入射するように設定されている。

また、本実施形態において、図１及び図１０を参照して、前記第１及び第２センサユニット２１，２２は、前記略Ｕ字状のシフトゲート１４の縦方向及び横方向に沿うように、且つ、各々の磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２の検出面が直交するように配設されている。

本実施形態のシフト装置１１は、以上のように構成され、以下、同シフト装置１１の作用について説明する。
同シフト装置１１では、図８（ａ）に示すように、前記シフトレバー１５が、前記シフトゲート１４に沿って、Ｒ位置，Ｎ位置，又はＤ位置の各操作位置に操作されると、前記マグネット６２又はマグネット９３によって、前記第１及び第２センサユニット２１，２２の各磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２において、各検出面に沿って磁界の方向が変化する。そして、同磁界の方向に基づいて、それぞれ、一対の磁気抵抗効果素子Ｒａ，Ｒｄの中点と、一対の磁気抵抗効果素子Ｒｂ，Ｒｃの中点との間の電圧（Vout−，Vout＋間の電圧）が、アナログ電圧Ｖとして出力される。

そして、図６及び図７（ａ）（i）に示すように、磁気センサ部ＦＢ１からのアナログ電圧Ｖに対応し、差動増幅回路AMP１からサイン波Ｗ１が出力され、図６及び図７（ａ）（ii）に示すように、コンパレータCOMP1において基準電圧Ｖref（＝０Ｖ）と比較されて２値化（デジタル化）され、電気信号プロファイルとしてのデジタル信号のタイムチャートとなる。そして、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、シフト方向についての操作角θ及びセレクト方向についての操作角φを基準として、−６０deg〜−４５degの範囲（検出領域α）及び４５deg〜６０degの範囲（検出領域δ）では、前記検出信号Ｓｄ１が「１」となる。また、−４５deg〜４５degの範囲（検出領域β，γ）では、前記検出信号Ｓｄ１が「０」となる。

一方、図６及び図７（ａ）（i）に示すように、磁気センサ部ＦＢ２からのアナログ電圧Ｖに対応し、差動増幅回路AMP２からサイン波Ｗ２が出力され、図６及び図７（ａ）（iii）に示すように、コンパレータCOMP２において基準電圧Ｖref（＝０Ｖ）と比較されて２値化（デジタル化）され、電気信号プロファイルとしてのデジタル信号のタイムチャートとなる。そして、図７（ｂ）及び図８（ａ）に示すように、操作角θ及び操作角φを基準として、−６０deg〜０degの範囲（検出領域α，β）では、検出信号Ｓｄ２が「１」となる。また、０deg〜６０degの範囲（検出領域γ，δ）では、検出信号Ｓｄ２が「０」となる。

したがって、図７（ｂ）及び図８（ａ）を参照して、シフトレバー１５が、Ｒ位置及びＮ位置の間、及び、Ｄ位置及びＴ位置の間を傾動される（移動する）と、第１センサユニット２１は、前記検出領域α，β，γ，δを順次遷移し、各検出領域α〜δにおいて、２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）＝（１，１）、（１，０）、（０，０）、（０，１）を順次レバー位置判定ＥＣＵ２０に出力することとなる。また、これと同様、シフトレバー１５が、Ｎ位置及びＴ位置の間を傾動される（移動する）と、第２センサユニット２２は、前記検出領域α，β，γ，δを順次遷移し、各検出領域α〜δにおいて、２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）＝（１，１）、（１，０）、（０，０）、（０，１）を順次レバー位置判定ＥＣＵ２０に出力することとなる。

尚、本実施形態のシフト装置１１では、前記レバー位置判定ＥＣＵ２０において、その内部のメモリに格納された制御プログラムに基づき、第１センサユニット２１及び第２センサユニット２２から得られる２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）によって、下表１のマップに従ってシフトレバー１５の各操作位置が検知され、アクチュエータを介して車両の変速機の接続状態が切り換えられる。

本実施形態のシフト装置１１では、その第１及び第２センサユニット２１，２２において、電気信号変換手段としての磁気センサ部ＦＢ１及びＦＢ２によって、シフトレバー１５（マグネット６２又はマグネット９３）が検出されるべき２つの操作位置の間、即ち、Ｒ位置及びＮ位置（Ｄ位置及びＴ位置、Ｎ位置及びＴ位置）との間において得られるアナログ電圧信号Ｖａ，Ｖａが、それぞれ、図７（ａ）（i）に示すように、互いに異なるプロファイル（サイン波Ｗ１，Ｗ２）で変化する。

そして、本実施形態では、前記レバー位置判定ＥＣＵ２０は、内部のメモリに格納された制御プログラムに基づき、プロファイル判別手段として機能する。そして、同ＥＣＵ２０は、前記第１又は第２センサユニット２１，２２からの２種の電気信号プロファイルが、２つの操作位置の間、即ち、Ｒ位置及びＮ位置、Ｄ位置及びＴ位置、又は、Ｎ位置及びＴ位置において、予定されたパターン、即ち、２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）＝（１，１）［検出領域α］→（１，０）［検出領域β］→（０，０）［検出領域γ］→（０，１）［検出領域δ］、又は、（０，１）［検出領域δ］→（０，０）［検出領域γ］→（１，０）［検出領域β］→（１，１）［検出領域α］（図７（ｂ）参照）に従って遷移（変化）しているか否かを判別する。尚、この判別は、シフトレバー１５が、Ｒ位置及びＮ位置、Ｄ位置及びＴ位置、又は、Ｎ位置及びＴ位置のいずれか２つの操作位置の間を操作されたときに行われる。また、この判別は、前記２つの操作位置の間をシフトレバー１５が操作されたときに、前記検出領域α〜δに関係なく、前記２種の電気信号プロファイルが、２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）＝（１，１）→（１，０）→（０，０）→（０，１）、又は、（０，１）→（０，０）→（１，０）→（１，１）に従って変化しているか否かのみを基準として行われる。

その結果、前記２種の電気信号プロファイルが、前記予定されたパターンに従って変化していると判別された場合には、当該判別結果を条件として表１に示した検出信号（Ｓｄ１，Ｓd２）となる電圧Ｖをシフトレバー１５の操作位置の検出に供するようにし、該検出された操作位置に基づいて、変速機の接続状態を変更するようにしている。

即ち、背景技術で述べた第１及び第２のケースが生じている場合には、前記２種の電気信号プロファイルが、前記予定されたパターンに従って変化することはなく、前記検出信号（Ｓｄ１，Ｓd２）は、シフトレバー１５の操作位置の検出に供されない。よって変速機の接続状態も変更されない。尚、このような場合、本実施形態では、前記レバー位置判定ＥＣＵ２０は、シフトレバー１５が、Ｎ位置に位置すると判断するようにしている。

具体的には、第１のケース、即ち、磁気センサユニット２１ａ又は磁気センサユニット２２ａのいずれかからなる半導体パッケージがクラック破損したケースでは、当該磁気センサユニット２１ａ，２２ａからの検出信号Ｓａ１，Ｓａ２がいずれも「０」となる。そして、前記２つの操作位置の間において、２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓｄ２）が（０，０）［検出領域α又は検出領域δ］→（０，０）［検出領域β又は検出領域γ］→（０，０）［検出領域γ又は検出領域β］→（０，０）［検出領域δ又は検出領域α］のとおりに変化する。よって、前記予定されたパターンに従って変化することはない。

さらに、第２のケース、即ち、本実施形態のように、第１及び第２センサユニット２１，２２（磁気センサユニット２１ａ，２２ａ）の各磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２に対して同一の電源ライン（+Vcc）から電力を供給している場合に、当該共通の電源ラインが断線したケースでも、上記第１のケースと同様な結果となる。よって、前記予定されたパターンに従って変化することはない。

尚、第３のケースでは、予め、前記確定時間Ｔ２が経過する前に、前記２つの操作位置の間において、２種の電気信号プロファイルが、予定されたパターンに従って変化しているか否かをシフト装置１１の故障判定の条件としておけばよい。これにより、シフトレバー１５の操作をＲ位置とＮ位置との間等の中間位置で強制的に中断しても、２種の電気信号プロファイルが予定されたパターンに従って変化している限り、誤ってシフト装置１１が故障と判断されてしまうことがない。

本実施形態のシフト装置１１によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２に基づいてそれぞれ得られる互いに異なる２種の電気信号プロファイルが、シフトレバー１５（マグネット６２又はマグネット９３）が検出されるべき２つの操作位置の間において予定されたパターンに従って変化することを条件として、同電気信号プロファイルを構成する２値化検出信号のペア（Ｓｄ１，Ｓd２）となるアナログ電圧Ｖをシフトレバー１５の操作位置の検出に供するようにした。このため、当該２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２のいずれか一方が破損する等して誤った検出信号（Ｓｄ１，Ｓd２）が出力される場合には、２種の電気信号プロファイルが予定されたパターンに従って変化する可能性は皆無となり、当該検出信号（Ｓｄ１，Ｓd２）が誤ってシフトレバー１５の操作位置の検出に供されてしまうことが効果的に解消される。

（２）電気信号プロファイルを構成する検出信号Ｓｄ１，Ｓd２は、２値化された電気信号であるので、該電気信号より得られる２種の電気信号プロファイルが、識別性の良好なものとなる。そして、当該２種の電気信号プロファイルが、シフトレバー１５が検出されるべき２つの操作位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別が正確に行われるようになる。

（３）シフトレバー１５と共に移動するマグネット６２又はマグネット９３を２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２による直接の検出対象として用い、各磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、それぞれ、４つの磁気抵抗効果素子から構成されるフルブリッジ回路１，２が検出面に形成されている。このため、マグネット６２，９３から強力な磁界が得られ、シフトレバー１５の位置検出の感度が高められるとともに、フルブリッジ回路１，２からは磁界の方向に応じた安定したアナログ電圧Ｖが得られるようになり、シフトレバー１５の操作位置検出の精度も高められる。

（４）シフトレバー１５と共に移動するマグネット６２又はマグネット９３は、Ｎ極からＳ極に至る磁界が磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２の検出面に平行になるように構成されているので、当該マグネット６２，９３からの磁力線ｍを磁気センサ部の検出面に集中して入射させることができ、シフトレバー１５の操作位置検出の感度がさらに高められる。

（５）２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２の各中心に位置するセンサ中心Ｏ，Ｏが検出面において一致するように基板に配設されているので、各磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２において、磁界の方向に基づくアナログ電圧Ｖ（電気信号）が同一条件（２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２の磁界に対する位置関係が同一）で得られるようになる。

（６）２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、当該２つの磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２から得られ、サイン波を形成するアナログ電圧Ｖが互いに４５degの位相のずれを生じるように構成されている。このため、当該アナログ電圧Ｖが互いに異なるプロファイルで変化することで得られる２種の電気信号プロファイルが互いに異なる度合が大きくなり、２種の電気信号プロファイルが、予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別が容易に行えるようになる。

（７）シフトレバー１５の各操作位置の誤検出に基づいて車両の変速機が誤った接続状態となることが効果的に防止され、当該シフト装置１１を搭載した車両の安全性が高められるとともに、併せて同シフト装置１１の信頼性も高められる。

（８）第１又は第２センサユニット２１，２２が、略Ｕ字状のシフトゲート１４の縦方向及び横方向に沿うように配設されるので、シフトレバー１５の各操作位置がマトリクス状に整然と配置され、且つ、各第１及び第２センサユニット２１，２２の磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２の検出面が直交した状態で、当該シフトゲート１４に沿って変位するシフトレバー１５の各操作位置が検出される。このため、各磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２に基づき得られる電気信号及び電気信号プロファイルが各操作位置に応じて的確に変化するものとなる。この結果、磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２から得られる電気信号に基づくシフトレバー１５の操作位置検出の精度が向上するとともに、２種の電気信号プロファイルが、シフトレバー１５が検出されるべき２つの操作位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かの判別も正確に行われるようになり、シフト装置１１の信頼性がさらに高められる。

（９）電気信号プロファイルを構成する電気信号がシフトレバー１５の操作位置の検出に供されない場合には、シフトレバー１５は、ニュートラル位置（Ｎ位置）に位置すると判断されるので、車両の変速機が誤った接続状態とならず、シフト装置１１を搭載した車両の安全性が確保される。

尚、上記実施形態は以下のように変形してもよい。
・上記実施形態では、磁気式位置検出装置を車両のシフト装置に適用したが、本発明の技術的思想はこれに限られず、他の装置、例えば、レバーコンビネーションスイッチ装置等にも適用することができる。

・上記実施形態では、電気信号変換手段である磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２に基づき発生し、電気信号プロファイルを構成する電気信号を２値化された電気信号、即ち、デジタルの電気信号とした。しかしこれに限られず、電気信号プロファイルを構成する電気信号は、例えば、背景技術で説明したシフト装置１１１のように、サイン波等のアナログの電気信号とすることもできる。つまり、この場合は、電気信号プロファイルは、本実施形態のようにデジタル信号のタイムチャートとはならず、アナログ信号のタイムチャートとなる。

・上記実施形態では、磁性体をマグネット６２，９３としたが、シフトレバー１５が鉄等の磁性体から構成される場合には、当該シフトレバー１５自体を磁性体とすることも可能である。

・上記実施形態では、一対の磁気センサユニット２１ａ，２２ａは、それぞれ、磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２、差動増幅回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２、及びコンパレータCOMP1，COMP２を含んで１半導体パッケージ化したが、これに限られず、本発明の技術的思想は、個別の半導体パッケージや半導体チップに搭載したものに適用することも可能である。

・上記実施形態では、磁気センサ部ＦＢ１及び磁気センサ部ＦＢ２は、それぞれのフルブリッジ回路１，フルブリッジ回路２による磁界の方向の検出が、シフトレバー１５の操作角θ，φを基準として４５deg位相ずれするように構成した。しかしこれに限られず、適正な電気信号プロファイルが得られる限り、該位相ずれの角度は、例えば、３０deg〜６０degの範囲で任意に設定可能である。

・上記実施形態では、磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２は、それぞれ、４つの磁気抵抗効果素子から構成されるフルブリッジ回路から形成されたものとしたが、これに限られず、磁気の方向に応じて電気信号が変化するものであれば、例えば、２つの磁気抵抗効果素子から構成されるハーフブリッジ回路等から構成されるものであってもよい。

・上記実施形態では、カバープレート１３に透設したシフトゲート１４は、略Ｕ字状のものとしたが、これに限られず、背景技術で説明したシフト装置１１１のように、カバープレート１１３に透設したシフトゲート１１４は、略十字状のものとすることも可能である。

・上記実施形態では、第１及び第２センサユニット２１，２２を、前記シフトゲート１４の縦方向及び横方向に沿うように、各方向についてそれぞれ配設した。換言すれば、前記磁気センサ部ＦＢ１，ＦＢ２を、前記シフトゲート１４の縦方向及び横方向に沿うように、各方向についてそれぞれ２つずつ配設した。しかしこれに限られず、第１又は第２センサユニット２１，２２は、前記シフトゲート１４の縦方向及び横方向の一方側にのみ配設することもできる。

・上記実施形態では、２種の電気信号プロファイルに基づいて、シフトレバー１５の２つの操作位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かを判別するようにしたが、３種以上の電気信号プロファイルに基づいて判別することも可能である。したがってこの場合、電気信号変換手段である磁気センサ部は、第１又は第２センサユニット２１，２２に３つ以上配設されていてもよい。

さらに、前記した実施形態および変形例より把握できる技術的思想について以下に記載する。
○シフト装置において、前記電気信号プロファイルを構成する電気信号が前記被検出体の位置の検出に供されない場合には、前記シフトレバーは、ニュートラル位置に位置すると判断されるようにしたシフト装置。

同構成によれば、電気信号プロファイルを構成する電気信号が被検出体の位置の検出に供されない場合には、シフトレバーは、ニュートラル位置に位置すると判断されるので、車両の変速機が誤った接続状態とならず、シフト装置を搭載した車両の安全性が確保される。

本実施形態にかかるシフト装置の斜視図。 本実施形態にかかる第１センサユニットの断面図。 本実施形態にかかる第２センサユニットの分解斜視図。 （ａ）は、本実施形態にかかる第２センサユニットのシフト方向の断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線（セレクト方向の）断面図。 （ａ）は、本実施形態にかかるシフト装置の電気的構成を示すブロック図、（ｂ）は、従来例にかかるシフト装置の電気的構成を示すブロック図。 （ａ）は、本実施形態にかかる磁気センサユニットの回路ブロック図、（ｂ）は、各磁気センサ部の構成図。 （ａ）（ｉ）は、磁気センサユニットの各磁気センサ部に基づき出力されるサイン波を示すグラフ図、（ａ）（ii）は、磁気センサユニットの一のコンパレータから出力される２値化検出信号のプロファイル（デジタル信号のタイムチャート）を示すグラフ図、（ａ）（iii）は、同磁気センサユニットの他のコンパレータから出力される２値化検出信号のプロファイルを示すグラフ図、（ｂ）は、２値化検出信号の各検出領域ごとの出力状態を示す模式図。 （ａ）は、本実施形態にかかるシフトレバーのシフト及びセレクト方向の操作位置の検出態様を示す模式図、（ｂ）は、本実施形態にかかるマグネットと磁気センサユニットとの配置関係を支示す模式図。 従来例にかかるシフト装置の斜視図。 シフト装置の分解斜視図。 （ａ）は、従来例にかかる磁気センサユニットの回路ブロック図、（ｂ）は、従来例にかかる磁気センサ部の構成図、（ｃ）は、同磁気センサユニットから出力されるアナログ電圧信号としてのサイン波を示すグラフ図。

符号の説明

１１…シフト装置（磁気式位置検出装置）、１５…シフトレバー（被検出体）、２０…レバー位置判定ＥＣＵ（プロファイル判別手段）、２１ａ，２２ａ…磁気センサユニット、６２，９３…マグネット（磁性体）、ＦＢ１，ＦＢ２…磁気センサ部（電気信号変換手段）。

Claims (7)

1. 被検出体の位置を磁気的に検出する磁気式位置検出装置であって、
   前記被検出体に連動する磁性体と、当該磁性体の位置を検出するべく、同磁性体から発生する磁界の方向を該方向に対応した電気信号に変換する電気信号変換手段とを備え、
   前記被検出体が検出されるべき２つの位置の間において、前記電気信号が互いに異なるプロファイルで変化することで得られる少なくとも２種の電気信号プロファイルを得るべく、前記電気信号変換手段を少なくとも２つ具備しており、
   前記少なくとも２種の電気信号プロファイルが、前記２つの位置の間において予定されたパターンに従って変化しているか否かを判別するプロファイル判別手段をさらに備え、
   前記少なくとも２種の電気信号プロファイルが、前記予定されたパターンに従って変化していることを条件として当該電気信号を前記被検出体の位置の検出に供するようにしたことを特徴とする磁気式位置検出装置。
2. 請求項１に記載の磁気式位置検出装置において、
   前記電気信号プロファイルを構成する電気信号は、２値化された電気信号である磁気式位置検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の磁気式位置検出装置において、
   前記磁性体はマグネットであり、前記電気信号変換手段は、少なくとも２つの磁気抵抗効果素子から構成されるブリッジ回路が検出面に形成された磁気センサ部を有するとともに、各磁気センサ部は、磁界の方向の検出特性について、互いに４５degの角度差を生じるように、且つ、各磁気センサ部の各中心に位置するセンサ中心が前記検出面において一致するように基板に配設されている磁気式位置検出装置。
4. 請求項３に記載の磁気式位置検出装置において、
   前記マグネットは、Ｎ極からＳ極に至る磁界が前記磁気センサ部の検出面に平行になるように構成されている磁気式位置検出装置。
5. 請求項３に記載の磁気式位置検出装置において、
   前記２つの電気信号変換手段がそれぞれ有する前記磁気センサ部は、当該２つの磁気センサ部から得られる電気信号が互いに４５degの位相のずれを生じるように構成されている磁気式位置検出装置。
6. 車両の変速機の接続状態を切り換えるべく操作されるシフトレバーを備えたシフト装置であって、
   同シフト装置は、該シフトレバーを前記被検出体とし、同シフトレバーの操作位置を検出させるべく、請求項３又は請求項４に記載の磁気式位置検出装置であることを特徴とするシフト装置。
7. 請求項６に記載のシフト装置において、
   前記シフトレバーは、略Ｕ字状のシフトゲートに沿って可動とされ、
   前記磁気センサ部が、前記シフトゲートの縦方向及び横方向に沿うように、各方向についてそれぞれ２つずつ配設されているシフト装置。

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