JP2007278720A - Position detector and shift device - Google Patents

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Hiroyuki Mishima
寛之 三島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detector capable of detecting the positions of detected bodies at a plurality of arbitrary places, using a simple constitution. <P>SOLUTION: A magnetic sensor module 11 has a plurality of sensor elements 16, that are mounted on the same substrate 15 and change in output level, according to the direction of a magnetic flux formed by a magnet in a shift lever as the detected body. Each sensor element 16 constitutes a plurality of element pairs T (T1-T5), two of which are used as one set, forming a full-bridge circuit, and outputs a plurality of binarized signals having value of "0" or "1". Then, based on the combination of the binarized signals output by each element pair T (T1-T5), a controller detects the position of the shift lever having the magnet, and detects shift operation input into the same shift lever. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、位置検出装置及びシフト装置に関するものである。   The present invention relates to a position detection device and a shift device.

従来、シフト装置には、変速機の接続状態を切り替えるための複数のシフトモードを有するものがある。例えば、特許文献1に記載のシフト装置は、自動変速機の各ポジション(D:ドライブやR:リバース等)の切替が可能な通常モードと、各段の変速ギヤをシーケンシャル(段階的)に切替可能なマニュアルモードとの2つのシフトモードを備えている。そして、そのシフトパターンは、これら両シフトモード及びその切替に対応するH型に設定されている。   Conventionally, some shift devices have a plurality of shift modes for switching the connection state of the transmission. For example, the shift device described in Patent Document 1 switches a normal mode in which each position (D: drive, R: reverse, etc.) of an automatic transmission can be switched, and a transmission gear of each stage is switched sequentially (stepwise). It has two shift modes with possible manual mode. The shift pattern is set to H type corresponding to both the shift modes and the switching thereof.

即ち、このシフト装置において、シフトレバーの配置されたシフトゲートは、上記二つのシフトモードに対応するとともに略平行に延びる第1及び第2ゲートと、これらと直交する第3ゲートとにより形成されており、シフトレバーは、これら各ゲートに沿って移動可能に設けられている。そして、第1及び第2ゲートに沿ったシフトレバーの移動及びその位置を検出することにより、対応する各シフトモードにおけるシフト操作を検知し、第3ゲートに沿ったシフトレバーの移動を検知することにより、両シフトモード間を切り替えるセレクト操作を検知するように構成されている。   That is, in this shift device, the shift gate on which the shift lever is arranged is formed by the first and second gates corresponding to the two shift modes and extending substantially in parallel, and the third gate orthogonal to them. The shift lever is movably provided along these gates. Then, by detecting the movement and position of the shift lever along the first and second gates, the shift operation in each corresponding shift mode is detected, and the movement of the shift lever along the third gate is detected. Thus, a selection operation for switching between both shift modes is detected.

また、このシフト装置では、非接触式センサを用いてシフトレバーの位置検出を行うことにより、その高い信頼性を確保するとともにセンサ数を抑えて低コスト化を図るように構成されている。具体的には、このシフト装置は、シフトレバーと連結されそのシフト操作により第1及び第2ゲートの延伸方向に揺動する第1揺動部材と、そのセレクト操作により第3ゲートの延伸方向に揺動する第2揺動部材と、これら第1及び第2揺動部材の揺動をそれぞれ検出する二つの非接触式の回転検出(位置検出)センサとを備えている。そして、第1部材の揺動を検出することにより各シフトモードにおけるシフト操作を検知し、第2部材の揺動を検出することにより上記セレクト操作を検知するように構成されている。
特開2003−154869号公報
In addition, this shift device is configured to detect the position of the shift lever using a non-contact type sensor, thereby ensuring high reliability and reducing the number of sensors to reduce the cost. Specifically, this shift device is connected to a shift lever and swings in the extending direction of the first and second gates by the shifting operation, and in the extending direction of the third gate by the selecting operation. A second swing member that swings and two non-contact type rotation detection (position detection) sensors that respectively detect the swing of the first and second swing members are provided. The shift operation in each shift mode is detected by detecting the swing of the first member, and the select operation is detected by detecting the swing of the second member.
JP 2003-154869 A

しかしながら、上記従来の構成では、複雑な機械的構成を必要とするため、そのコスト低減効果は限定的であり、且つ小型化も困難である。加えて、上記従来例のような通常の位置検出センサを用いる限り、シフトレバーの移動方向につき一つ、少なくとも二つのセンサモジュールが必要となるため、現実的に対応可能なシフトパターンが限られてしまうといった課題もある。   However, since the above-described conventional configuration requires a complicated mechanical configuration, the cost reduction effect is limited and downsizing is difficult. In addition, as long as a normal position detection sensor such as the above-described conventional example is used, at least two sensor modules are required for each shift lever movement direction. There is also a problem of end.

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、簡素な構成にて任意の複数箇所における被検出体の位置検出が可能な位置検出装置及びそれを用いたシフト装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to use a position detection device capable of detecting the position of an object to be detected at an arbitrary plurality of locations with a simple configuration, and the same. It is to provide a shift device.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、同一平面上に配設されるとともに被検出体により形成される磁束の方向に応じて出力レベルが変化する複数のセンサエレメントと、前記各センサエレメントの出力レベルに基づき生成された複数の二値化信号の組み合わせに基づいて前記被検出体の位置を検出する検出手段と、を備えた位置検出装置であることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a plurality of sensor elements that are arranged on the same plane and whose output level changes according to the direction of magnetic flux formed by the detected object. And a detecting means for detecting the position of the detected object based on a combination of a plurality of binarized signals generated based on the output level of each sensor element. .

上記構成によれば、複雑な機械的構成なしに複数位置の検出が可能であり、且つ各センサエレメントを一のセンサモジュールに実装することが可能である。従って、簡素な構成にて、平面上を移動する非検出体の位置を検出することができ、これにより小型化及び低コスト化を図ることができる。そして、各センサエレメントの配置を変更することで、多種多様な検出パターンに対応することができる。加えて、非接触且つ可動部の少ない構成であることから高い信頼性を確保することができる。   According to the above configuration, a plurality of positions can be detected without a complicated mechanical configuration, and each sensor element can be mounted on one sensor module. Therefore, it is possible to detect the position of the non-detecting body that moves on the plane with a simple configuration, thereby achieving miniaturization and cost reduction. And it can respond to various detection patterns by changing arrangement of each sensor element. In addition, high reliability can be ensured because the configuration is non-contact and has few movable parts.

請求項2に記載の発明は、前記各センサエレメントは、磁気抵抗素子を用いたブリッジ回路を備えてなること、を要旨とする。
上記構成によれば、簡素な構成にて、磁束方向に応じて出力レベルが変化するセンサエレメントを形成することができる。
The gist of the invention described in claim 2 is that each of the sensor elements includes a bridge circuit using a magnetoresistive element.
According to the said structure, the sensor element from which an output level changes with a simple structure according to a magnetic flux direction can be formed.

請求項3に記載の発明は、前記被検出体には、磁束を形成するための磁性体が設けられること、を要旨とする。
上記構成によれば、被検出体の位置に応じて、各センサエレメントの配設された平面上の磁束方向を変化させることができる。
The gist of the invention described in claim 3 is that the detected body is provided with a magnetic body for forming a magnetic flux.
According to the above configuration, the direction of the magnetic flux on the plane on which each sensor element is arranged can be changed according to the position of the detected object.

請求項4に記載の発明は、前記各センサエレメントが配設された平面を挟む位置において前記被検出体に設けられた磁性体と対をなす第2の磁性体を備えること、を要旨とする。   The gist of the invention described in claim 4 is that it comprises a second magnetic body that forms a pair with the magnetic body provided on the detected body at a position sandwiching a plane on which the sensor elements are arranged. .

上記構成によれば、各センサエレメントを貫く磁束を強化して、より高精度の検出を行うことができる。
請求項5に記載の発明は、前記被検出体は、前記各センサエレメントが配設された平面と平行する平面上に設定された複数の所定位置間を移動可能に設けられ、前記各センサエレメントは、前記二値化信号の組合せが前記各所定位置に対応する特徴を有するように前記配設されること、を要旨とする。
According to the said structure, the magnetic flux which penetrates each sensor element can be strengthened, and a more highly accurate detection can be performed.
According to a fifth aspect of the present invention, the object to be detected is provided so as to be movable between a plurality of predetermined positions set on a plane parallel to a plane on which the sensor elements are disposed. Is summarized in that the binarized signal combinations are arranged so as to have characteristics corresponding to the predetermined positions.

上記構成によれば、より精度良く、設定された所定位置における位置検出が可能になる。
請求項6に記載の発明は、シフトレバーと、前記シフトレバーを被検出体とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の位置検出装置と、前記シフトレバーの検出位置に基づき入力されたシフト操作を検知する検知手段と、を備えたシフト装置であることを要旨とする。
According to the above configuration, it is possible to detect the position at the set predetermined position with higher accuracy.
The invention according to claim 6 is based on the shift lever, the position detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the shift lever is a detection target, and the detection position of the shift lever. The gist of the present invention is a shift device provided with a detecting means for detecting an input shift operation.

上記構成によれば、構成簡素、小型且つ低コストにて、多種多様なシフトパターンに対応可能なシフト装置を提供することができる。   According to the above configuration, it is possible to provide a shift device that can handle a wide variety of shift patterns with a simple configuration, a small size, and a low cost.

本発明によれば、簡素な構成にて任意の複数箇所における被検出体の位置検出が可能な位置検出装置及びそれを用いたシフト装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position detection apparatus which can detect the position of the to-be-detected body in arbitrary several places with a simple structure, and a shift apparatus using the same can be provided.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のシフト装置1は、図示しない変速機の接続状態を切り替えるためのシフト操作が入力されるシフトレバー2と、該シフトレバー2の位置検出を行うことにより入力されたシフト操作を検知する検知装置3とを備えている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the shift device 1 according to this embodiment includes a shift lever 2 to which a shift operation for switching a connection state of a transmission (not shown) is input, and an input by detecting the position of the shift lever 2. And a detecting device 3 for detecting the shifted operation.

本実施形態では、シフト装置1は、変形H型(h型)のシフトゲート4を有するシフトパネル5を備えており、シフトレバー2は、そのシフトゲート4に沿って、同シフトゲート4内の複数箇所に設定された各ポジションA〜F(後述するポジションDを除く)間を移動可能に設けられている。尚、本実施形態では、シフトパネル5は、センターコンソールやインストルメントパネル等、図示しない運転席近傍の意匠面Lに設けられている。そして、検知装置3は、シフトパネル5の背面側、上記意匠面Lの内側に設けられている。   In the present embodiment, the shift device 1 includes a shift panel 5 having a modified H-type (h-type) shift gate 4, and the shift lever 2 extends along the shift gate 4 in the shift gate 4. It is provided so as to be movable between positions A to F (excluding positions D to be described later) set at a plurality of locations. In the present embodiment, the shift panel 5 is provided on a design surface L in the vicinity of a driver's seat (not shown) such as a center console and an instrument panel. And the detection apparatus 3 is provided in the back side of the shift panel 5, and the inner side of the said design surface L. FIG.

図2に示すように、シフトゲート4は、略平行に延びる第1及び第2ゲート7,8と、これら第1及び第2ゲート7,8間を接続する第3ゲート9とからなり、同図中左側に位置する第1ゲート7は、第2ゲート8の約半分程度の長手方向長さを有している。そして、第3ゲート9は、第1ゲート7の同図中上側の一端から同第1ゲート7と略直交する方向に延設され、第2ゲート8の略中央部分において同第2ゲート8に接続されている。   As shown in FIG. 2, the shift gate 4 includes first and second gates 7 and 8 that extend substantially in parallel, and a third gate 9 that connects the first and second gates 7 and 8. The first gate 7 located on the left side in the drawing has a length in the longitudinal direction that is about half that of the second gate 8. The third gate 9 extends from one end on the upper side of the first gate 7 in the direction substantially orthogonal to the first gate 7, and is connected to the second gate 8 at a substantially central portion of the second gate 8. It is connected.

本実施形態では、第2ゲート8の同図中上側の端部「2H」がポジションA、その約中央部に位置する第3ゲート9との接続点「2M」がポジションB、同図中下側の端部「2L」がポジションCに設定されている。また、第1ゲート7の同図中上側の端部、第3ゲート9との接続点「1M」がポジションE、同図中下側の端部「1L」がポジションFに設定されている。尚、本実施形態では、ポジションEは、ホームポジションとして設定されており、シフトレバー2は、シフト操作により同ポジションEから各ポジションA〜C,Fへ移動した後、再びホームポジションであるポジションEに復帰するように構成されている。そして、検知装置3は、シフトレバー2が各ポジションA〜Fの何れにあるかの位置検出を行うことによりシフトレバー2に入力されたシフト操作を検知する。   In the present embodiment, the upper end “2H” of the second gate 8 in the figure is the position A, and the connection point “2M” with the third gate 9 located at the center of the second gate 8 is the position B. The side end “2L” is set to position C. Further, the upper end of the first gate 7 in the figure and the connection point “1M” with the third gate 9 are set to the position E, and the lower end “1L” in the figure is set to the position F. In the present embodiment, the position E is set as the home position, and the shift lever 2 moves from the position E to each of the positions A to C and F by the shift operation, and then is again the position E which is the home position. It is comprised so that it may return to. The detection device 3 detects the shift operation input to the shift lever 2 by detecting the position of the shift lever 2 in any of the positions A to F.

また、上記のように、本実施形態のシフトゲート4は、第1ゲート7は第2ゲート8よりも短く設定されており、同第1ゲート7には、第2ゲート8のポジションA「2H」に相当するシフトポジション、即ち図2中仮想線に示すポジションD「1H」は設定されていない。しかしながら、検知装置3自体は、このポジションDにおける位置検出も可能に構成されている。このため、以下の説明においては、このポジションDについても他のポジションと同様に言及することとする。   Further, as described above, in the shift gate 4 of the present embodiment, the first gate 7 is set shorter than the second gate 8, and the position A “2H” of the second gate 8 is included in the first gate 7. ", That is, the position D" 1H "indicated by the phantom line in FIG. 2 is not set. However, the detection device 3 itself is configured to be able to detect the position at the position D. For this reason, in the following description, this position D will be referred to in the same manner as other positions.

図3及び図4に示すように、検知装置3は、被検出体としてのシフトレバー2に設けられたマグネット10と、該マグネット10が形成する磁束の変化を検出するための磁気センサモジュール11と、該磁気センサモジュール11の信号出力に基づきシフトレバー2の位置を検出することにより同シフトレバー2に入力されたシフト操作を検知する検出手段及び検知手段としてのコントローラ12とを備えている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the detection device 3 includes a magnet 10 provided on a shift lever 2 as a detection target, and a magnetic sensor module 11 for detecting a change in magnetic flux formed by the magnet 10. And a detecting means for detecting a shift operation input to the shift lever 2 by detecting the position of the shift lever 2 based on the signal output of the magnetic sensor module 11 and a controller 12 as a detecting means.

本実施形態では、マグネット10は、シフトゲート4に挿通されたシフトレバー2の基端部に固定されており、シフトレバー2の移動に伴いシフトパネル5の裏側を移動する(図1参照)。また、略平板状に形成された磁気センサモジュール11は、このマグネット10の移動平面Q(図3中の仮想線に示すマグネット10の移動軌跡を含む平面)よりも下方(図3中下側、反シフトレバー側)において同移動平面Qと平行に設けられている。具体的には、磁気センサモジュール11は、第3ゲート9の下方、第1ゲート7と第2ゲート8との中間点、即ちH型シフトパターンの略中央に相当する位置に配置されている。そして、本実施形態では、磁気センサモジュール11よりも更に下方、同磁気センサモジュール11を挟む位置には、シフトレバー2に設けられたマグネット10と対をなし、その間に磁束を形成するカウンタマグネット13が設けられている。   In this embodiment, the magnet 10 is fixed to the base end portion of the shift lever 2 inserted through the shift gate 4 and moves on the back side of the shift panel 5 as the shift lever 2 moves (see FIG. 1). Further, the magnetic sensor module 11 formed in a substantially flat plate shape is lower than the movement plane Q of the magnet 10 (the plane including the movement trajectory of the magnet 10 indicated by the phantom line in FIG. 3) (the lower side in FIG. The anti-shift lever side) is provided in parallel with the moving plane Q. Specifically, the magnetic sensor module 11 is disposed below the third gate 9 and at a position corresponding to an intermediate point between the first gate 7 and the second gate 8, that is, approximately the center of the H-type shift pattern. In the present embodiment, a counter magnet 13 that forms a magnetic flux between the magnet 10 provided on the shift lever 2 at a position further below the magnetic sensor module 11 and sandwiching the magnetic sensor module 11. Is provided.

図5に示すように、本実施形態の磁気センサモジュール11は、略正方形状の実装面Rを有する基板15と、同基板15上に実装されるとともに、マグネット10(及びカウンタマグネット13)により形成される磁束の方向に応じて出力レベルが変化する複数のセンサエレメント16(16a〜16j)とを備えてなる。   As shown in FIG. 5, the magnetic sensor module 11 of the present embodiment is formed by a substrate 15 having a substantially square mounting surface R, a magnet 10 (and a counter magnet 13) mounted on the substrate 15. And a plurality of sensor elements 16 (16a to 16j) whose output levels change in accordance with the direction of the magnetic flux to be generated.

図6(a)(b)に示すように、本実施形態では、各センサエレメント16は、基板15上に所定の挟み角(90°)をなして配置された一対の磁気抵抗素子(MRE)17a,17bを接続してなるブリッジ回路(ハーフブリッジ回路)18により構成されている。即ち、磁気抵抗素子は、同磁気抵抗素子を貫く磁束の方向が電流方向と平行に近いほど、その抵抗値が高くなる。従って、ブリッジ回路18の出力端子Poutにおける出力電圧(中間電位)は、基板15上、センサエレメント16としてブリッジ回路18が配置された位置における磁束方向が接地側の磁気抵抗素子17bと平行する方向に近いほど高くなり、その磁束方向が電源側の磁気抵抗素子17aと平行する方向に近いほど低くなる(図7参照)。   As shown in FIGS. 6A and 6B, in this embodiment, each sensor element 16 has a pair of magnetoresistive elements (MRE) arranged on the substrate 15 at a predetermined sandwich angle (90 °). A bridge circuit (half bridge circuit) 18 is formed by connecting 17a and 17b. That is, the resistance value of the magnetoresistive element increases as the direction of the magnetic flux passing through the magnetoresistive element is closer to the current direction. Therefore, the output voltage (intermediate potential) at the output terminal Pout of the bridge circuit 18 is such that the magnetic flux direction at the position where the bridge circuit 18 is disposed as the sensor element 16 on the substrate 15 is parallel to the magnetoresistive element 17b on the ground side. The closer the value is, the higher the magnetic flux direction becomes, and the lower the magnetic flux direction becomes, the closer to the direction parallel to the power source side magnetoresistive element 17a (see FIG. 7).

本実施形態の磁気センサモジュール11では、2つのセンサエレメント16を一組としたエレメント対T(T1〜T5)により5組のフルブリッジ回路が形成されている。そして、各エレメント対Tは、該各エレメント対Tを構成する二つのセンサエレメント16の出力電圧をコンパレータ(図示略)に入力することにより、「0」又は「1」の値を有する複数の二値化信号Sを生成するように構成されている。尚、本実施形態では、両者の出力電圧差が「負」である場合に「0」の値を有する二値化信号Sが生成されるようになっている。   In the magnetic sensor module 11 of the present embodiment, five pairs of full bridge circuits are formed by the element pairs T (T1 to T5) including two sensor elements 16 as one set. Each element pair T inputs the output voltage of the two sensor elements 16 constituting each element pair T to a comparator (not shown), thereby a plurality of two elements having a value of “0” or “1”. The digitized signal S is generated. In the present embodiment, the binarized signal S having a value of “0” is generated when the output voltage difference between the two is “negative”.

具体的には、図5に示すように、各センサエレメント16は、略正方形状をなす実装面Rの周縁、その各コーナー部15r_a〜15r_d及び各辺15s_a〜15s_dの中間部に設けられており、特に第1及び第2ゲート7,8側に位置する辺15s_a,15s_cの中間部には、それぞれ二つのセンサエレメント16が設けられている。   Specifically, as shown in FIG. 5, each sensor element 16 is provided at the periphery of the mounting surface R having a substantially square shape, and at the intermediate portions between the corner portions 15 r_a to 15 r_d and the sides 15 s_a to 15 s_d. In particular, two sensor elements 16 are provided in the middle of the sides 15s_a and 15s_c located on the first and second gates 7 and 8 sides, respectively.

本実施形態では、ポジションA方向のコーナー部15r_aに設けられたセンサエレメント16aと第2ゲート8側に位置する辺15s_aの中間部に設けられた一方のセンサエレメント16bとにより第1エレメント対T1が、同中間部に設けられた他方のセンサエレメント16cと、ポジションC方向のコーナー部15r_bに設けられたセンサエレメント16dとにより第2エレメント対T2が形成されている。また、ポジションD方向のコーナー部15r_dに設けられたセンサエレメント16eと第1ゲート7側に位置する辺15s_cの中間部に設けられた一方のセンサエレメント16fにより第3エレメント対T3が、同中間部に設けられた他方のセンサエレメント16gと、ポジションF方向のコーナー部15r_cに設けられたセンサエレメント16hとにより第4エレメント対T4が形成されている。そして、辺15s_b,15s_dの各中間部に設けられたセンサエレメント16i,16jにより第5エレメント対T5が形成されている。   In the present embodiment, the first element pair T1 is constituted by the sensor element 16a provided at the corner portion 15r_a in the position A direction and the one sensor element 16b provided at the intermediate portion of the side 15s_a located on the second gate 8 side. A second element pair T2 is formed by the other sensor element 16c provided at the intermediate portion and the sensor element 16d provided at the corner portion 15r_b in the position C direction. Further, the third element pair T3 is formed by the sensor element 16e provided at the intermediate portion between the sensor element 16e provided at the corner portion 15r_d in the position D direction and the side 15s_c located on the first gate 7 side. A fourth element pair T4 is formed by the other sensor element 16g provided on the sensor element 16g and the sensor element 16h provided on the corner portion 15r_c in the position F direction. A fifth element pair T5 is formed by the sensor elements 16i and 16j provided at the intermediate portions of the sides 15s_b and 15s_d.

本実施形態では、各センサエレメント16は、それぞれが構成する各エレメント対T(T1〜T5)の出力する二値化信号S1〜S5の組合せが、図8に示すような各ポジションA(2H)〜F(1F)に応じた特徴を有するように、その配置角度(及び対をなすセンサエレメント16との接続)が設定されている。   In the present embodiment, each sensor element 16 has a combination of binarized signals S1 to S5 output from each element pair T (T1 to T5) constituting each position A (2H) as shown in FIG. The arrangement angle (and the connection with the sensor element 16 forming a pair) is set so as to have characteristics according to ˜F (1F).

即ち、図9(a)〜(f)に示すように、各センサエレメント16が配設された基板15の実装面Rを含む平面の磁束分布は、シフトレバー2の移動に伴い移動平面Qを移動するマグネット10の存在位置、即ちシフトポジション毎に変化し、これにより各センサエレメント16の配設位置における磁束方向も変化する。そして、図8に示すように、本実施形態では、第1及び第3エレメント対T1,T3は、シフトレバー2がポジションA,Dにある場合に、その出力する各二値化信号S1,S3が「1」となるように構成されている。同様に、第2及び第4エレメント対T2,T4は、ポジションC,Fにある場合に、その出力する各二値化信号S2,S4が「1」となるように構成され、第5エレメント対T5は、シフトレバー2が第1ゲート7にある場合に、その出力する二値化信号S5が「1」となるように構成されている。   That is, as shown in FIGS. 9A to 9F, the magnetic flux distribution on the plane including the mounting surface R of the substrate 15 on which each sensor element 16 is disposed has the movement plane Q as the shift lever 2 moves. It changes at every position where the moving magnet 10 is present, that is, at each shift position, whereby the direction of magnetic flux at the position where each sensor element 16 is arranged also changes. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the first and third element pairs T1 and T3 are output when the shift lever 2 is at positions A and D, respectively. Is configured to be “1”. Similarly, the second and fourth element pairs T2 and T4 are configured so that the binary signals S2 and S4 output from the second and fourth element pairs T2 and T4 are “1” when in the positions C and F, respectively. T5 is configured such that when the shift lever 2 is at the first gate 7, the output binarized signal S5 is “1”.

そして、コントローラ12は、磁気センサモジュール11の信号出力として入力される各エレメント対T(T1〜T5)の出力信号、即ち二値化信号S1〜S5の組み合わせに基づいて、マグネット10が設けられたシフトレバー2の位置を検出し、これにより同シフトレバー2に入力されたシフト操作を検知する。   The controller 12 is provided with the magnet 10 based on the output signals of the element pairs T (T1 to T5) input as the signal output of the magnetic sensor module 11, that is, the combinations of the binarized signals S1 to S5. The position of the shift lever 2 is detected, and thereby the shift operation input to the shift lever 2 is detected.

例えば、各エレメント対T(T1〜T5)の出力する二値化信号S1〜S5のうち、第5エレメント対T5が出力する二値化信号S5のみが「1」となるのは、シフトレバー2がホームポジションであるポジションE(1M)にある場合のみである。従って、二値化信号S5のみが「1」である場合には、シフトレバー2がポジションEにある、即ちシフト操作の入力がないと判定することができる。同様に、第1及び第3エレメント対T1,T3の出力する二値化信号S1,S3が「1」、第2及び第4エレメント対T2,T4、並びに第5エレメント対T5の出力する二値化信号S2,S4,S5が「0」となる組み合わせは、シフトレバー2がポジションA(2H)にある場合のみである。従って、このような組み合わせの場合には、シフトレバー2がポジションAにあると判定することができる。   For example, among the binarized signals S1 to S5 output from each element pair T (T1 to T5), only the binarized signal S5 output from the fifth element pair T5 is “1” because the shift lever 2 Is only at position E (1M), which is the home position. Therefore, when only the binarized signal S5 is “1”, it can be determined that the shift lever 2 is in the position E, that is, there is no input of the shift operation. Similarly, the binarized signals S1 and S3 output from the first and third element pairs T1 and T3 are “1”, the binary signals output from the second and fourth element pairs T2 and T4, and the fifth element pair T5. The combination in which the control signals S2, S4, S5 are “0” is only when the shift lever 2 is in the position A (2H). Therefore, in such a combination, it can be determined that the shift lever 2 is in the position A.

尚、第1エレメント対T1と第3エレメント対T3、及び第2エレメント対T2と第4エレメント対T4は、それぞれ互いに同様の信号出力パターンを有しているが、これは、二値化信号S1,S2,S3,S4を生成する際、その出力電圧差が小さいポジション(同図中「(0)」に示すポジション)を相互に補完して判定精度の向上を図るためである。   Note that the first element pair T1 and the third element pair T3, and the second element pair T2 and the fourth element pair T4 have the same signal output pattern, but this is the binarized signal S1. , S2, S3, and S4, the positions with small output voltage differences (positions indicated by “(0)” in the figure) are complemented to improve the determination accuracy.

次に、コントローラによる位置検出の処理手順について説明する。
図10のフローチャートに示すように、コントローラ12は、先ず第5エレメント対T5の出力する二値化信号S5が「1」であるか否かを判定し(ステップ101)、その値が「1」である場合(ステップ101:YES)には、続いて第1及び第3エレメント対T1,T3の出力する二値化信号S1,S3が「1」であるか否かを判定する(ステップ102)。
Next, the position detection processing procedure by the controller will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 10, the controller 12 first determines whether or not the binary signal S5 output from the fifth element pair T5 is “1” (step 101), and the value is “1”. (Step 101: YES), it is subsequently determined whether or not the binarized signals S1, S3 output from the first and third element pairs T1, T3 are “1” (step 102). .

次に、このステップ102において、二値化信号S1,S3が「0」である場合(ステップ102:NO)、コントローラ12は、続いて第2及び第4エレメント対T2,T4の出力する二値化信号S2,S4が「1」であるか否かを判定する(ステップ103)。そして、二値化信号S2,S4が「1」である場合(ステップ103:YES)には、シフトレバー2がポジションF(1L)にあると判定し(ステップ104)、その値が「0」である場合(ステップ103:NO)には、シフトレバー2がポジションE(1M)にあるものと判定する(ステップ105)。尚、本実施形態のシフト装置1では取り得ないが、ステップ102において二値化信号S5が「1」であると判定した場合(ステップ102:YES)、シフトレバー2はポジションD(1H)にあるものと判定する(ステップ106)。   Next, in this step 102, when the binarized signals S1 and S3 are “0” (step 102: NO), the controller 12 subsequently outputs the binary values output from the second and fourth element pairs T2 and T4. It is determined whether or not the digitized signals S2 and S4 are “1” (step 103). When the binarized signals S2 and S4 are “1” (step 103: YES), it is determined that the shift lever 2 is in the position F (1L) (step 104), and the value is “0”. (Step 103: NO), it is determined that the shift lever 2 is in the position E (1M) (step 105). Although not possible with the shift device 1 of the present embodiment, if it is determined in step 102 that the binarized signal S5 is “1” (step 102: YES), the shift lever 2 is in the position D (1H). It determines with a thing (step 106).

また、上記ステップ101において、二値化信号S5が「0」であると判定した場合(ステップ101:NO)、コントローラ12は、続いて第1及び第3エレメント対T1,T3の出力する二値化信号S1,S3が「1」であるか否かを判定する(ステップ107)。そして、二値化信号S1,S3が「1」である場合(ステップ107:YES)には、シフトレバー2がポジションA(2H)にあるものと判定する(ステップ108)。   If it is determined in step 101 that the binarized signal S5 is “0” (step 101: NO), the controller 12 subsequently outputs the binary values output by the first and third element pairs T1 and T3. It is determined whether or not the digitized signals S1 and S3 are “1” (step 107). If the binarized signals S1 and S3 are “1” (step 107: YES), it is determined that the shift lever 2 is in the position A (2H) (step 108).

一方、上記ステップ107において、二値化信号S1,S3が「1」である場合(ステップ107:NO)、コントローラ12は、続いて第2及び第4エレメント対T2,T4の出力する二値化信号S2,S4が「1」であるか否かを判定する(ステップ109)。そして、二値化信号S2,S4が「1」である場合(ステップ109:YES)には、シフトレバー2がポジションC(2L)にあると判定し(ステップ110)、その値が「0」である場合(ステップ109:NO)には、シフトレバー2がポジションB(2M)にあるものと判定する(ステップ111)。   On the other hand, if the binarized signals S1 and S3 are “1” in step 107 (step 107: NO), the controller 12 subsequently binarizes the second and fourth element pairs T2 and T4. It is determined whether or not the signals S2 and S4 are “1” (step 109). When the binarized signals S2 and S4 are “1” (step 109: YES), it is determined that the shift lever 2 is in the position C (2L) (step 110), and the value is “0”. (Step 109: NO), it is determined that the shift lever 2 is in the position B (2M) (step 111).

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
(1)磁気センサモジュール11は、同一の基板15に実装されるとともに被検出体であるシフトレバー2に設けられたマグネット10により形成される磁束の方向に応じて出力レベルが変化する複数のセンサエレメント16を備える。各センサエレメント16は、2つを一組としてフルブリッジ回路を形成することにより複数のエレメント対T(T1〜T5)を構成し、それぞれ「0」又は「1」の値を有する二値化信号Sを出力する。そして、コントローラ12は、各エレメント対T(T1〜T5)が出力する二値化信号S(S1〜S5)の組み合わせに基づいて、マグネット10が設けられたシフトレバー2の位置を検出し、これにより同シフトレバー2に入力されたシフト操作を検知する。
As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) The magnetic sensor module 11 is a plurality of sensors that are mounted on the same substrate 15 and whose output level changes according to the direction of magnetic flux formed by the magnet 10 provided on the shift lever 2 that is the detection target. Element 16 is provided. Each sensor element 16 forms a plurality of element pairs T (T1 to T5) by forming a full bridge circuit by combining two elements, and each of the sensor elements 16 has a binary signal having a value of “0” or “1”. S is output. The controller 12 detects the position of the shift lever 2 provided with the magnet 10 based on the combination of the binarized signals S (S1 to S5) output from each element pair T (T1 to T5). Thus, the shift operation input to the shift lever 2 is detected.

上記構成によれば、一の磁気センサモジュール11にて、複数位置の検出が可能であり、且つ複雑な機械的構成も必要としない。従って、簡素な構成にて、平面上を移動する非検出体(シフトレバー)の位置を検出することができ、これにより製品の小型化及び低コスト化を図ることができる。加えて、非接触且つ可動部の少ない構成であることから高い信頼性を確保することができる。   According to the above configuration, a single magnetic sensor module 11 can detect a plurality of positions and does not require a complicated mechanical configuration. Therefore, it is possible to detect the position of the non-detecting body (shift lever) that moves on the plane with a simple configuration, thereby reducing the size and cost of the product. In addition, high reliability can be ensured because the configuration is non-contact and has few movable parts.

(2)各センサエレメント16は、基板15上に所定の挟み角(90°)をなして配置された一対の磁気抵抗素子17a,17bを接続してなるブリッジ回路(ハーフブリッジ回路)18により構成される。このような構成とすれば、簡素な構成にて、磁束方向に応じて出力レベルが変化するセンサエレメント16を形成することができる。   (2) Each sensor element 16 is configured by a bridge circuit (half bridge circuit) 18 formed by connecting a pair of magnetoresistive elements 17a and 17b arranged on the substrate 15 at a predetermined sandwich angle (90 °). Is done. With such a configuration, it is possible to form the sensor element 16 whose output level changes according to the magnetic flux direction with a simple configuration.

(3)被検出体であるシフトレバー2にはマグネット10が設けられる。これにより、シフトレバー2の位置に応じて、各センサエレメント16の配設された基板15上の磁束方向を変化させることができる。   (3) The magnet 10 is provided in the shift lever 2 which is a to-be-detected body. Thereby, according to the position of the shift lever 2, the magnetic flux direction on the board | substrate 15 with which each sensor element 16 is arrange | positioned can be changed.

(4)マグネット10との間に磁気センサモジュール11を挟む位置には、同マグネット10と対をなすカウンタマグネット13が設けられる。これにより、各センサエレメント16を貫く磁束を強化して、より高精度の検出を行うことができる。   (4) A counter magnet 13 that is paired with the magnet 10 is provided at a position where the magnetic sensor module 11 is sandwiched between the magnet 10. Thereby, the magnetic flux which penetrates each sensor element 16 can be strengthened, and more highly accurate detection can be performed.

(5)各センサエレメント16は、それぞれが構成する各エレメント対T(T1〜T5)の出力する二値化信号S1〜S5の組合せが、各ポジションA(2H)〜F(1F)に応じた特徴を有するように、その配置角度(及び対をなすセンサエレメント16との接続)が設定される。このような構成とすれば、より精度良く各シフトポジションにおける位置検出が可能になる。   (5) Each sensor element 16 has a combination of binarized signals S1 to S5 output by each element pair T (T1 to T5) constituting each sensor element 16 according to each position A (2H) to F (1F). The arrangement angle (and connection with the paired sensor elements 16) is set so as to have characteristics. With such a configuration, position detection at each shift position can be performed with higher accuracy.

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、シフトレバー2には磁性体としてマグネット10が設けられ、マグネット10との間に磁気センサモジュール11を挟む位置には、同マグネット10と対をなす第2の磁性体としてカウンタマグネット13が設けられることとした。しかし、これに限らず、両磁性体のうち何れか一方のみをマグネットとし、他方は鉄等としてもよい。さらに、シフトレバー2にマグネットを設けた場合には、第2の磁性体は設けなくともよい。
In addition, you may change this embodiment as follows.
In the present embodiment, the shift lever 2 is provided with a magnet 10 as a magnetic material, and a counter as a second magnetic material that forms a pair with the magnet 10 at a position where the magnetic sensor module 11 is sandwiched between the magnet 10 and the shift lever 2. A magnet 13 is provided. However, the present invention is not limited to this, and only one of the two magnetic bodies may be a magnet, and the other may be iron or the like. Further, when the shift lever 2 is provided with a magnet, the second magnetic body may not be provided.

・本実施形態では、シフト装置1は、変形H型(h型)のシフトパターンを有することとした。しかし、これに限らず、H型シフトパターンのものに適用してもよく、更により複雑なシフトパターンに適用してもよい。尚、H型シフトパターンについては、本実施形態の構成がそのまま適用可能であり、他のシフトパターンには、その設定された検出位置に対応するように各センサエレメント16を配置すればよい。   In the present embodiment, the shift device 1 has a modified H-type (h-type) shift pattern. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an H-type shift pattern or a more complicated shift pattern. It should be noted that the configuration of the present embodiment can be applied as it is to the H-type shift pattern, and the sensor elements 16 may be arranged in other shift patterns so as to correspond to the set detection positions.

・本実施形態では、2つのセンサエレメント16を一組としたエレメント対T(T1〜T5)により5組のフルブリッジ回路を形成し、これら各エレメント対Tを構成する二つのセンサエレメント16の出力電圧をコンパレータに入力することにより、「0」又は「1」の値を有する複数の二値化信号Sを生成するように構成した。しかし、これに限らず、各センサエレメント16の出力を閾値と比較することにより二値化信号Sを生成する構成としてもよい。   In the present embodiment, five sets of full bridge circuits are formed by the element pairs T (T1 to T5) including the two sensor elements 16 as a set, and the outputs of the two sensor elements 16 constituting each of the element pairs T A plurality of binarized signals S having a value of “0” or “1” are generated by inputting a voltage to the comparator. However, the present invention is not limited to this, and the binarized signal S may be generated by comparing the output of each sensor element 16 with a threshold value.

・本実施形態では、第1エレメント対T1及び第2エレメント対T2に加え、これらと同様の信号出力パターンを有する第3エレメント対T3及び第4エレメント対T4を設けることにより、二値化信号を生成する際の出力電圧差が小さいポジション(同図中「(0)」に示すポジション)を相互に補完して判定精度の向上を図ることとした。しかし、本実施形態のようなH型シフトパターンの位置検出については、第3エレメント対T3及び第4エレメント対T4(又は第1エレメント対T1及び第2エレメント対T2)を設けなくとも可能である。   In this embodiment, in addition to the first element pair T1 and the second element pair T2, by providing the third element pair T3 and the fourth element pair T4 having the same signal output pattern, the binarized signal is Positions with small output voltage differences during generation (positions indicated by “(0)” in the figure) are complemented to improve the determination accuracy. However, the position detection of the H-type shift pattern as in the present embodiment is possible without providing the third element pair T3 and the fourth element pair T4 (or the first element pair T1 and the second element pair T2). .

・センサエレメント16に用いる磁気抵抗素子(MRE)は、AMR(Anisotropic Magnetic Resistance)でもGMR(Giant Magnetic Resistance)でもよい。また、磁束方向に応じて出力レベルが変化する構成であれば、その他、ホール素子等を用いてもよい。   The magnetoresistive element (MRE) used for the sensor element 16 may be AMR (Anisotropic Magnetic Resistance) or GMR (Giant Magnetic Resistance). In addition, a Hall element or the like may be used as long as the output level changes according to the direction of the magnetic flux.

・本実施形態では、磁気センサモジュール11は、第3ゲート9の下方、第1ゲート7と第2ゲート8との中間点、即ちH型シフトパターンの中央に相当する位置に配置されることとしたが、その配置位置はこれに限るものではない。   In the present embodiment, the magnetic sensor module 11 is disposed below the third gate 9, at a position corresponding to the midpoint between the first gate 7 and the second gate 8, that is, the center of the H-type shift pattern. However, the arrangement position is not limited to this.

シフト装置の概略構成図。The schematic block diagram of a shift apparatus. シフトゲートとシフトポジションとの関係を概略的に示す模式図。The schematic diagram which shows schematically the relationship between a shift gate and a shift position. 検知装置の概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows schematic structure of a detection apparatus. 検知装置の概略構成を示す模式図。The schematic diagram which shows schematic structure of a detection apparatus. 磁気センサモジュールの構成及び各センサエレメントの配置を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of a magnetic sensor module, and arrangement | positioning of each sensor element. (a)(b)センサエレメントの概略構成図。(A) (b) The schematic block diagram of a sensor element. 磁束方向とセンサエレメントの出力レベルとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between a magnetic flux direction and the output level of a sensor element. シフトポジションと各エレメント対の出力との関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between a shift position and the output of each element pair. (a)〜(f)シフトポジションと各センサエレメントの実装面を含む平面における磁束分布の関係を示す説明図。(A)-(f) Explanatory drawing which shows the relationship of the magnetic flux distribution in the plane containing the mounting position of each sensor element and a shift position. 位置検出の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of a position detection.

符号の説明Explanation of symbols

1…シフト装置、2…シフトレバー、3…検知装置、4…シフトゲート、7…第1ゲート、8…第2ゲート、9…第3ゲート、10…マグネット、11…磁気センサモジュール、12…コントローラ、13…カウンタマグネット、15…基板、16(16a〜16j)…センサエレメント、17a,17b…磁気抵抗素子、18…ブリッジ回路、T(T1〜T5)…エレメント対、A〜F…ポジション、S(S1〜S5)…二値化信号、Q…移動平面、R…実装面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shift apparatus, 2 ... Shift lever, 3 ... Detection apparatus, 4 ... Shift gate, 7 ... 1st gate, 8 ... 2nd gate, 9 ... 3rd gate, 10 ... Magnet, 11 ... Magnetic sensor module, 12 ... Controller, 13 ... Counter magnet, 15 ... Substrate, 16 (16a-16j) ... Sensor element, 17a, 17b ... Magnetoresistive element, 18 ... Bridge circuit, T (T1-T5) ... Element pair, A-F ... Position, S (S1 to S5): binarized signal, Q: moving plane, R: mounting surface.

Claims (6)

同一平面上に配設されるとともに被検出体により形成される磁束の方向に応じて出力レベルが変化する複数のセンサエレメントと、
前記各センサエレメントの出力レベルに基づき生成された複数の二値化信号の組み合わせに基づいて前記被検出体の位置を検出する検出手段と、を備えた位置検出装置。
A plurality of sensor elements which are arranged on the same plane and whose output level changes according to the direction of magnetic flux formed by the detection object;
And a detecting unit that detects a position of the detected object based on a combination of a plurality of binarized signals generated based on output levels of the sensor elements.
請求項1に記載の位置検出装置において、
前記各センサエレメントは、磁気抵抗素子を用いたブリッジ回路を備えてなること、
を備えた位置検出装置。
The position detection device according to claim 1,
Each sensor element includes a bridge circuit using a magnetoresistive element,
A position detection device comprising:
請求項1又は請求項2に記載の位置検出装置において、
前記被検出体には、磁束を形成するための磁性体が設けられること、
を特徴とする位置検出装置。
In the position detection device according to claim 1 or 2,
The detected body is provided with a magnetic body for forming a magnetic flux;
A position detection device characterized by the above.
請求項3に記載の位置検出装置において、
前記各センサエレメントが配設された平面を挟む位置において前記被検出体に設けられた磁性体と対をなす第2の磁性体を備えること、を特徴とする位置検出装置。
In the position detection device according to claim 3,
A position detection apparatus comprising: a second magnetic body that is paired with a magnetic body provided on the detected body at a position sandwiching a plane on which the sensor elements are disposed.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の位置検出装置において、
前記被検出体は、前記各センサエレメントが配設された平面と平行する平面上に設定された複数の所定位置間を移動可能に設けられ、
前記各センサエレメントは、前記二値化信号の組合せが前記各所定位置に対応する特徴を有するように前記配設されること、を特徴とする位置検出装置。
In the position detection device according to any one of claims 1 to 4,
The detected object is provided so as to be movable between a plurality of predetermined positions set on a plane parallel to a plane on which the sensor elements are disposed.
Each of the sensor elements is disposed so that a combination of the binarized signals has a characteristic corresponding to each of the predetermined positions.
シフトレバーと、
前記シフトレバーを被検出体とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の位置検出装置と、
前記シフトレバーの検出位置に基づき入力されたシフト操作を検知する検知手段と、
を備えたシフト装置。
A shift lever,
The position detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the shift lever is a detection object.
Detection means for detecting a shift operation input based on a detection position of the shift lever;
A shift device comprising:
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