JP2009063316A - Rotation angle detecting device and shifting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転角度検出装置及びシフト装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device and a shift device.
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called by-wire type shift device that detects a switching operation of a shift lever or the like as an electric signal and electronically switches a connection state of a vehicle transmission based on the detection signal. For such a shift device, for example, a rotation angle detection device as shown in
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。
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。 However, in the conventional rotation angle detection device, as described above, when the magnet rotates with the rotation of the rotation shaft, the Hall element outputs a sinusoidal detection signal corresponding to the change in magnetic flux density passing through the Hall element. To do. In this sinusoidal detection signal, a region that can be regarded as a linear output is narrow. Accordingly, the detection range of the rotation angle that can be accurately detected is narrowed. Accordingly, when this rotation angle detection device is used in a shift device, the rotation angle of the rotation shaft corresponding to each operation position of the shift lever is reduced. The range is also narrowed. For this reason, for example, when an assembly error or the like occurs in the mechanical part of the rotation angle detection device and the positional relationship between the Hall element and the magnet varies, the operation position of the shift lever may be detected erroneously. Concerned.
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。 The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object thereof is to provide a rotation angle detection device and a shift device capable of widening a detection range of a rotation angle that can be accurately detected. There is to do.
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。
The invention according to
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。 According to the present invention, since the magnet is magnetically oriented in a direction orthogonal to the facing direction of the magnetic detection element when the boundary between the magnetic poles is arranged to face the magnetic detection element, the magnetic detection element It becomes easy to be magnetized in the direction orthogonal to the facing direction. For this reason, when magnetized along the direction of the magnetic field orientation, the magnetic force in the direction perpendicular to the facing direction of the magnetic detection element in the magnet becomes stronger than the magnetic force in the facing direction of the magnetic detection element. As a result, the magnetic flux density on the boundary side of the magnetic pole arranged opposite to the magnetic detection element is lower than the magnetic flux density on the boundary side of the magnetic pole not arranged opposite to the magnetic detection element, and the magnetic flux density is highest in the circumferential direction of the magnet. The position is a position away from the boundary of the magnetic pole facing the magnetic detection element. Therefore, in the sinusoidal detection signal output from the magnetic detection element, the range of the rotation angle corresponding to the region that can be regarded as a linear output near the boundary of the magnetic pole arranged opposite to the magnetic detection element is widened, and the detection is performed with high accuracy. The detection range of the rotation angle that can be made can be widened. In addition, by providing a yoke so as to surround the magnet and the magnetic detection element outside the magnetic detection element, it is preferable to prevent the magnetic flux from leaking outside the yoke, so that the rotation angle can be detected more accurately. Can do.
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。
The gist of the invention described in
According to the present invention, the distribution of the magnetic flux density around the quadrupole magnet changes at a period of 180 deg. Therefore, the pair of magnetic detection elements arranged opposite to each other with the magnet interposed therebetween are substantially the same as the magnet rotates. A detection signal is output. For this reason, it becomes possible to measure a rotation angle by a double system based on the detection signal output from a pair of magnetic detection elements, and it is possible to improve the reliability of the rotation angle detection device.
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。
The invention according to
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。 According to the present invention, since the magnet is magnetically oriented in a direction orthogonal to the facing direction of the magnetic detection element when the boundary between the magnetic poles is arranged to face the magnetic detection element, the magnetic detection element It becomes easy to be magnetized in the direction orthogonal to the facing direction. For this reason, in the magnet magnetized along the direction of the magnetic field orientation, the magnetic force in the direction orthogonal to the direction facing the magnetic detection element is stronger than the magnetic force in the direction facing the magnetic detection element. As a result, the magnetic flux density on the boundary side of the magnetic pole arranged opposite to the magnetic detection element is lower than the magnetic flux density on the boundary side of the magnetic pole not arranged opposite to the magnetic detection element, and the magnetic flux density is highest in the circumferential direction of the magnet. The position is a position away from the boundary of the magnetic pole facing the magnetic detection element. Therefore, in the sinusoidal detection signal output from the magnetic detection element, the range of the rotation angle corresponding to the region that can be regarded as a linear output near the boundary of the magnetic pole arranged opposite to the magnetic detection element is widened, and the detection is performed with high accuracy. The detection range of the rotation angle that can be made can be widened. As a result, it is possible to set a wide range of the rotation angle corresponding to each operation position of the shift lever, and it is preferable to prevent the operation position of the shift lever from being erroneously detected by the rotation angle detection device. be able to. Further, by providing the yoke outside the magnetic detection element, it is possible to suitably prevent the magnetic flux from leaking outside the yoke, so that the rotation angle can be detected with higher accuracy.
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。
The gist of the invention described in claim 4 is that it further comprises another magnetic detection element disposed opposite to the magnetic detection element with the magnet interposed therebetween.
According to the present invention, the distribution of the magnetic flux density around the quadrupole magnet changes at a period of 180 deg. Therefore, the pair of magnetic detection elements arranged opposite to each other with the magnet interposed therebetween are substantially the same as the magnet rotates. A detection signal is output. For this reason, it becomes possible to measure a rotation angle by a double system based on the detection signal output from a pair of magnetic detection elements, and it is possible to improve the reliability of the rotation angle detection device. Therefore, the reliability of the shift device is also improved.
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。 The invention according to claim 5 is provided with return means for urging the shift lever, which is rotated from the reference position set along the shift gate to the operation position, to the reference position side, and the magnet includes: The gist is that the boundary of the magnetic pole is disposed opposite to the magnetic detection element in a state where the shift lever is at the reference position.
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。 According to the present invention, the disturbance magnetic field (disturbance magnetism) around the rotation angle detection device enters the yoke provided outside the magnetic detection element, and acts on the magnet while avoiding the boundary of the magnetic pole having a relatively low magnetic flux density. . For this reason, the influence of the disturbance magnetic field which acts on a magnetic detection element can be suppressed in the state where the magnetic flux density which passes through the magnetic detection element arranged facing the magnetic pole boundary of a magnet is comparatively low. Further, after the shift lever is rotated from the reference position to the operation position against the biasing force of the return means, when the operation force on the shift lever is released, the shift lever returns to the reference position by the biasing force of the return means. . For this reason, in a state where the shift lever is not operated, the magnet is disposed so that the boundary of the magnetic pole faces the magnetic detection element. That is, the influence of the disturbance magnetic field can be suppressed in a state where the shift lever is not operated, in other words, in a state where the magnetic flux density passing through the magnetic detection element is relatively low. For this reason, it is possible to prevent the operation position of the shift lever from being erroneously detected due to fluctuations in the detection signal output from the magnetic detection element due to the disturbance magnetic field, and to improve the reliability of the shift device. Can do.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotation angle detection apparatus and shift apparatus which can widen the detection range of the rotation angle which can be detected accurately can be provided.
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。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
As shown to Fig.1 (a), the
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。
As shown in FIG. 2A, a
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。
The
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。
Therefore, when the
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。
As shown in FIG. 1A, the
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。
In the present embodiment, the upper end of the
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。
As shown in FIG. 2 (a), on the base end side (multiaxial structure 10) of the
<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。
<Rotation angle detector>
Next, the first and second rotation
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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first and second rotation
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。
Around the surface of the
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。
Further, on the surface of the
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。
In addition, a
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。
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
As shown in FIG. 5, the
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。
Here, as described above, the
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。
As shown in FIG. 1B, the detection signals output from the first and second rotation
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。
More specifically, the
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。
For example, when the detection signal S1 input from the second rotation
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。
Further, as shown in FIG. 6, since the distribution of magnetic flux density around the
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。
Next, the operation of detecting the operation position of the
As shown in FIG. 5, when the
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。
When the
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。
When the operating force on the
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。
Next, the operational effects of the above embodiment will be described below.
(1) The
(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。
(2) Further, since the region K1 that can be regarded as a linear output in the detection signal S1 is widened, a control process such as making the conventional sinusoidal detection signal S2 linear by calculation becomes unnecessary. Further, since a mechanism for reducing the change in the rotation angle of the rotation shaft with respect to the change in the rotation angle of the
(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。
(3) Since the distribution of the magnetic flux density around the four-
(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。
(4) A disturbance magnetic field (disturbance magnetism) around the rotation
(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。
(5) One cylindrical member that is magnetically oriented in a direction along a straight line that connects the paired engaging
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。
Note that, as in the rotation
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。
In addition, you may change this Embodiment as follows.
In the above embodiment, the
・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。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
・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。
In the above embodiment, the engagement recesses 35a and 35b that are paired with the
・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。
In the above-described embodiment, the pair of
In the above embodiment, the
・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。
In the above embodiment, the
・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。
In the above embodiment, the present invention is applied to the rotation
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。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A magnet having a four-pole magnetic pole that rotates integrally with the rotating shaft;
A magnetic detection element that is disposed opposite to the outer surface of the magnet and detects a change in magnetic flux density accompanying rotation of the rotation shaft, and outputs a sinusoidal detection signal;
A rotation angle detection device comprising a cylindrical yoke provided outside the magnetic detection element so as to surround the magnet and the magnetic detection element,
The magnet is magnetically oriented in a direction perpendicular to the facing direction of the magnetic detection element when the boundary of one magnetic pole is arranged to face the magnetic detection element, and along the direction of the magnetic field alignment. A rotation angle detection device characterized by being an anisotropic magnet magnetized in this manner.
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。 The rotation angle detection device according to claim 1,
The rotation angle detection device further comprising another magnetic detection element disposed opposite to the magnetic detection element with the magnet interposed therebetween.
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。 A shift lever that is rotated along a shift gate; and a rotation angle detection device that detects a rotation angle of the shift lever. Based on a detection result of the rotation angle detection device, the connection state of the transmission of the vehicle is determined. A shift device for switching,
The rotation angle detection device includes:
A magnet having a four-pole magnetic pole that rotates integrally with the rotation shaft of the shift lever;
A magnetic detection element that is disposed opposite to the outer surface of the magnet and detects a change in magnetic flux density accompanying rotation of the rotation shaft, and outputs a sinusoidal detection signal;
A rotation angle detection device comprising a cylindrical yoke provided outside the magnetic detection element so as to surround the magnet and the magnetic detection element,
The magnet is magnetically oriented in a direction perpendicular to the facing direction of the magnetic detection element when the boundary of one magnetic pole is arranged to face the magnetic detection element, and along the direction of the magnetic field alignment. A shift device characterized by being an anisotropic magnet magnetized in this manner.
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。 The shift device according to claim 3, wherein
A shift device further comprising another magnetic detection element disposed opposite to the magnetic detection element with the magnet interposed therebetween.
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。 The shift device according to claim 3 or 4,
A return means for urging the shift lever that has been rotated from the reference position set along the shift gate to the operation position toward the reference position;
The shift device according to claim 1, wherein the magnet has a magnetic pole boundary facing the magnetic detection element in a state where the shift lever is at the reference position.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104422386A (en) * | 2013-08-27 | 2015-03-18 | 阿尔卑斯电气株式会社 | Rotation detector |
JP2021084549A (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | 株式会社東海理化電機製作所 | Shift device |
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- 2007-09-04 JP JP2007229237A patent/JP2009063316A/en active Pending
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