JP2010030406A

JP2010030406A - シフトポジションセンサ

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Publication number: JP2010030406A
Application number: JP2008194167A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Iwasaki; 久弥岩崎; Tokuhiro Ida; 徳浩位田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-28
Also published as: JP4826607B2

Abstract

【課題】隣り合う磁気検出素子同士の間隔を狭めることにより、全体としての小型化を図ることができるシフトポジションセンサを提供する。
【解決手段】固定ブロック２は、永久磁石４を具備した移動ブロック３と磁気検出素子５との間に介在するホルダ８を有する。ホルダ８において各磁気検出素子５に対応する各位置には、それぞれ導磁片ポケット１９が凹設されている。これら複数の導磁片ポケット１９には、ホルダ８の他の部位に比べて透磁率の高い材料からなる導磁片２０がそれぞれ嵌入される。各導磁片２０のＸＹ平面に沿う断面は、ＸＹ平面に沿う面内において各磁気検出素子５の投影像内にそれぞれ収まる大きさに設定されている。そのため、永久磁石４の生じた磁界はホルダ８を透過する際に導磁片２０を集中的に透過する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のシフトレバーの操作に連動して変化するシフトポジションを検知するシフトポジションセンサに関するものである。

近年、車両の自動変速機のシフト切換装置として、シフトレバーの位置（シフトポジション）をシフトポジションセンサで検知し、検知されたシフトポジションに応じた電気信号を信号線を介してアクチュエータに送り、当該アクチュエータにて自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトバイワイヤ方式のシフト切換装置が注目されている。

この種のシフト切換装置に用いられるシフトポジションセンサとしては、定位置に固定された固定ブロック（ホルダ）と、シフトレバーの操作に連動して固定ブロックに対し相対的に移動する移動ブロック（スライダ）とを備え、移動ブロックに設けた永久磁石（マグネット）の生じる磁界を固定ブロックに設けた磁気検出素子で検出するように構成されたものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

このシフトポジションセンサは、磁気検出素子が移動ブロックの移動時における永久磁石の移動軌道に沿って複数個配置されており、これら複数個の磁気検出素子にて永久磁石の位置を監視することにより、機械接点を用いることなく非接触でシフトポジションを検知するので、機械接点の磨耗という問題を解消できる。

ここに、特許文献１記載のシフトポジションセンサでは、複数個の磁気検出素子を一平面上に配設し、且つ移動ブロックを前記一平面に沿う面内で２次元移動させることにより、シフトポジションにかかわらず前記一平面に直交する方向において永久磁石と磁気検出素子との距離が一定となるようにし、シフトポジションによって検出精度にばらつきが生じることを防止している。具体的には、移動ブロックを収納するホルダが固定ブロックに設けられており、当該ホルダには永久磁石が露出可能な開口部が形成され、磁気検出素子は当該開口部を介して永久磁石と対向する位置に配置されている。
特開２００６−３４７３０６号公報

しかし、上記構成のシフトポジションセンサでは、上述したように永久磁石と磁気検出素子との間に一定の距離が確保されているから、永久磁石の生じる磁界は磁気検出素子との間で広がることとなり、前記一平面上において永久磁石の投影像内に位置する磁気検出素子だけでなく、その近傍の磁気検出素子でも前記磁界が検出されてしまう可能性がある。このような不具合を回避するため、隣り合う磁気検出素子同士の間隔を十分に確保する必要があるが、磁気検出素子間の間隔を広げることは、シフトポジションセンサの小型化の妨げになるという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、隣り合う磁気検出素子同士の間隔を狭めることにより、全体としての小型化を図ることができるシフトポジションセンサを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、磁界を検出する磁気検出素子によりシフトレバーの操作に連動して変化するシフトポジションを検知するシフトポジションセンサであって、一面上に配設された複数個の磁気検出素子を具備する固定ブロックと、永久磁石を具備しシフトレバーの操作に連動して前記一面に沿って移動する移動ブロックとを備え、固定ブロックが、移動ブロックが移動する面と磁気検出素子が配設された前記一面との間にホルダを具備し、ホルダが、前記一面に沿う面内において他の部位よりも透磁率の高い導磁片を各磁気検出素子と重なる各位置にそれぞれ有することを特徴とする。

この構成によれば、永久磁石が生じる磁束はホルダを透過する際に導磁片に集中することとなるので、各磁気検出素子においては、それぞれ自己の投影像と重なる各位置に配置された導磁片を透過した磁束が検出されるのであって、他の導磁片を透過した磁束が検出されることはない。そのため、隣り合う磁気検出素子同士を互いに近接させても、一方の磁気検出素子で検出されるべき磁界が他方の磁気検出素子に影響することはない。したがって、磁気検出素子同士の間隔を狭めてシフトポジションセンサの小型化を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、各磁気検出素子が、それぞれ前記一面に沿う面内に個別のセンシング領域を形成して各センシング領域に作用する磁界を検出し、前記移動ブロックが、前記永久磁石の一方の磁極に磁気結合された磁性体材料からなり前記センシング領域を含む面内を移動する磁極板を有することを特徴とする。

この構成によれば、永久磁石の一方の磁極に磁気結合された磁性体材料からなりセンシング領域を含む面内を移動する磁極板が設けられているから、永久磁石が生じる磁界は磁極板を介して前記一面に沿う面内で磁極板の大きさ且つ形状に対応した範囲に作用することとなる。したがって、磁極板を加工して、磁極板の前記一面に沿う面内での大きさ且つ形状を所望の大きさ且つ形状とするだけで、永久磁石自体に加工を施すことなく、また永久磁石の個数を増やすことなく、永久磁石が生じる磁界を前記一面に沿う面内で所望の大きさ且つ形状の範囲に作用させることができる。その結果、前記一面内での磁気検出素子の配置の自由度が向上するという利点がある。ここで、磁性体材料からなる磁極板の加工は、永久磁石自体の加工に比べて容易であり、加工コストを低く抑えることが可能である。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記ホルダが、前記移動ブロックとの対向面に前記一面に沿った摺動面を有し、移動ブロックは、摺動面に当接した状態で摺動面上を摺動することを特徴とする。

この構成によれば、移動ブロックが前記一面に沿った摺動面上を摺動するので、シフトポジションにかかわらず永久磁石と磁気検出素子との距離を一定に保つことができ、シフトポジションによって検知精度がばらつくことを防止することができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記移動ブロックが、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石および前記磁極板を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第２移動体は、第１移動体との間に設けられた弾性部材によって前記ホルダの前記摺動面に押し付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、第１移動体と第２移動体との組み合わせによって、前記一面に沿う面内で前記一軸方向と前記他軸方向とのいずれにも永久磁石を移動させることが可能となる。つまり、永久磁石の前記一軸方向の移動と前記他軸方向の移動とを第１移動体と第２移動体とで分担させているので、永久磁石の前記一面に沿う面内での位置を精度よく規制することができ、シフトポジションの検知精度をより向上させることができる。また、永久磁石および磁極板を具備する第２移動体が弾性部材によってホルダの摺動面に押し付けられているので、第２移動体がホルダから離れて永久磁石と磁気検出素子との距離が変わることを防止でき、シフトポジションによって検知精度がばらつくことを確実に防止することができる。

請求項５の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記移動ブロックが、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、固定ブロックには、前記一軸方向に第１移動体を貫通することで第１移動体の移動方向を規制する第１シャフトが保持され、第１移動体には、前記他軸方向に第２移動体を貫通することで第２移動体の移動方向を規制する第２シャフトが保持されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１シャフトおよび第２シャフトを用いて第１移動体および第２移動体をそれぞれ前記一軸方向と前記他軸方向に移動可能に保持しているから、比較的簡単な構造で、第１移動体および第２移動体の移動方向を規制することができる。

請求項６の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記移動ブロックが、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第１移動体と固定ブロックとの一方には、他方に形成されたガイド溝部に挿入されることで第１移動体の移動方向を規制するガイドリブが形成され、第１移動体には、前記他軸方向に第２移動体を貫通することで第２移動体の移動方向を規制するシャフトが保持されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２移動体に関してはシャフトによって移動方向が規制されているから、比較的簡単な構造で第２移動体の移動方向を規制することができる。また、第１移動体に関しては、シャフトを用いることなく移動方向が規制されているから、シャフトを用いる場合に比べて部品点数を少なく抑えることができる。

請求項７の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記移動ブロックが、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第１移動体と固定ブロックとの一方には、他方に形成された第１ガイド溝部に挿入されることで第１移動体の移動方向を規制する第１ガイドリブが形成され、第１移動体と第２移動体との一方には、他方に形成された第２ガイド溝部に挿入されることで第２移動体の移動方向を規制する第２ガイドリブが形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１移動体および第２移動体の両方に関して、シャフトを用いることなく移動方向が規制されているから、シャフトを用いる場合に比べて部品点数を少なく抑えることができる。

本発明は、永久磁石が生じる磁界を集中的に透過させる導磁片をホルダに設けたので、永久磁石と磁気検出素子との間で磁界の広がりを抑制することができ、結果的に、隣り合う磁気検出素子同士の間隔を狭めてシフトポジションセンサの小型化を図ることができるという利点がある。

以下の各実施形態のシフトポジションセンサは、車両の自動変速機のシフト切換装置に用いられ、シフトレバーの操作に連動して変化するシフトポジションを検知するものである。ここでいうシフト切換装置は、シフトポジションセンサで検知されたシフトポジションに応じて、自動変速機のシフトレンジをアクチュエータにて切り換えるシフトバイワイヤ方式のシフト切換装置である。

（実施形態１）
本実施形態のシフトポジションセンサ１は、図２および図３に示すように、車両（図示せず）の定位置に固定される固定ブロック２と、シフトレバー（図示せず）の操作に連動して移動する移動ブロック３とを備え、移動ブロック３に設けた永久磁石４の位置を固定ブロック２に設けた磁気検出素子５で検出することによりシフトポジションを検知する。以下では図３の上下左右を上下左右として説明するが、シフトポジションセンサ１の取付方向を限定する趣旨ではない。

固定ブロック２は、合成樹脂製であって下面が開口した箱状のケース６と、合成樹脂製であって上面が開口した薄箱状のカバー７と、矩形板状であってケース６とカバー７との間に介在するホルダ８と、ホルダ８とカバー７との間に収容される基板ブロック９とを有している。ケース６およびカバー７は、いずれも上下方向に直交する断面の外周形状がホルダ８と同一サイズの矩形状に形成されており、両者間にホルダ８を挟む形で組み合わされることによって、図４に示すようにホルダ８と共に直方体状の筐体１０を構成する。

基板ブロック９は、矩形状の実装基板１１の上面側に複数個（ここでは６個）の磁気検出素子５が表面実装されているものであって、カバー７の内底面に立設された複数本（ここでは８本）のボス１２によってカバー７上方に支持される。各ボス１２はそれぞれ円柱状であって、実装基板１１におけるボス１２に対応する各部位にはボス１２が挿通される固定孔１３がそれぞれ貫設されている。なお、実装基板１１から上方に突出するボス１２の先端部はホルダ８に挿入される（図１（ｂ）参照）。ここに、基板ブロック９がカバー７に支持された状態では、磁気検出素子５がカバー７上面から突出する形になるため、ホルダ８の下面側には磁気検出素子５が収まる収容凹所１４が形成されている。

ここで、各ボス１２には合成ゴム製のＯリングからなる弾性体１５がそれぞれ嵌着されており、基板ブロック９は当該弾性体１５上に支持される（図１（ｂ），（ｃ）参照）。これにより、実装基板１１に実装されている磁気検出素子５は弾性体１５の弾性によってホルダ８の下面に押し付けられることとなり、実装基板１１上での磁気検出素子５の実装高さのばらつき、および実装基板１１の反りが抑制され、実装基板１１の厚み方向（上下方向）における磁気検出素子５の高さ位置を揃えることができる。なお、弾性体１５は圧縮コイルばね等であってもよい。

磁気検出素子５は、永久磁石４が生じた磁界を検出するホール素子（ホールＩＣ）からなり、各シフトポジションにそれぞれ対応する永久磁石４の各位置を検知するように配置されている。磁気検出素子５は、それぞれ実装基板１１の実装面（上面）に沿う面内に個別のセンシング領域を形成して、各センシング領域に作用する磁界を検出するものである。本実施形態では、第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジション、フリーポジションの５つのシフトポジションの中から所望のシフトポジションを選択するようにシフトレバーが操作されるのであって、６個の磁気検出素子５によりこれら５つのシフトポジションを検知する。具体的には、一部の磁気検出素子５が故障してもシフトポジションを検知可能とするため、各シフトポジションで複数個の磁気検出素子５の組み合わせがオン（つまり磁界を検知）するように磁気検出素子５の配置が設計されている。ただし、フリーポジションにおいてはいずれの磁気検出素子５でも永久磁石４の磁界は検出されず、全ての磁気検出素子５がオフするものとする。ここで、たとえば、第２ポジションは自動変速機のニュートラルレンジ、第３ポジションは自動変速機のドライブレンジ、第４ポジションは自動変速機のリバースレンジにそれぞれ対応付けられる。

ホルダ８の上面における幅方向（左右方向）の両端部にはそれぞれ外周縁に沿ってガイド壁１６が立設されており、これら一対のガイド壁１６の間に移動ブロック３が配置される。各ガイド壁１６の長手方向（前後方向）の両側には、ホルダ８上面からの突出高さがガイド壁１６より高いシャフト支持台１７がそれぞれ立設されている。シャフト支持台１７は後述する第１シャフト１８を支持するものであって、各シャフト支持台１７の上面には第１シャフト１８の外周形状（ここでは円形状）に合わせて半円状の支持凹部１７ａが形成されている。

ところで、ホルダ８の下面においては、各磁気検出素子５に対応する各位置にそれぞれ導磁片ポケット１９が凹設されている。つまり、導磁片ポケット１９はホルダ８の収容凹所１４の底面において各磁気検出素子５の投影像と重なる各位置にそれぞれ形成される。これら複数（ここでは６つ）の導磁片ポケット１９には円柱状の導磁片２０がそれぞれ嵌入されるため、各導磁片ポケット１９はそれぞれ導磁片２０の形状に合わせた開口形状（ここでは円形状）および深さに形成される。

導磁片２０は、ホルダ８の他の部位に比べて透磁率の高い材料からなる。ここでは、ホルダ８における導磁片２０以外の部分は合成樹脂材料からなり、導磁片２０は金属材料からなるものとするが、導磁片２０をその他の磁性体材料（ただし軟質磁性体材料）から形成してもよい。導磁片２０は、円柱状に形成された後、磁気焼鈍、ニッケルめっきの工程を経て、ホルダ８の導磁片ポケット１９に嵌入（あるいはインサート成形）される。ここに、各導磁片２０の上下方向に直交する断面は、ホルダ８の収容凹所１４の底面において各磁気検出素子５の投影像内にそれぞれ収まる大きさに設定されている。導磁片２０の機能については後に詳しく説明する。

ケース６は、ホルダ８との間に移動ブロック３を収容する空間を形成するものであって、移動ブロック３に設けられているレバー２１が挿通される操作孔２２を底板（筐体１０の天板）に有している。レバー２１は操作孔２２から突出した先端部（上端部）が球状に形成されており、シフトレバーの操作に連動して操作孔２２内を移動するものであって、操作孔２２の形状によって移動範囲が規制される。

操作孔２２は、図１（ａ）に示すようにケース６上面の幅方向（左右方向）に延長された横孔２２ａと、横孔２２ａの一端部（右端部）寄りの部位からケース６上面の長手方向（前後方向）に延長された縦孔２２ｂとを備え、縦孔２２ｂの左端縁が横孔２２ａに近づくほど縦孔２２ｂの幅寸法を広げるように傾斜した形に形成されている。ここに、横孔２２ａの左端部、横孔２２ａの中央部、横孔２２ａの右端部、縦孔２２ｂの前端部（図１（ａ）では上端部）、縦孔２２ｂの後端部（図１（ａ）では下端部）がそれぞれフリーポジション、第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジションの各シフトポジションに対応する。なお、構成については後述するが、レバー２１は、操作孔２２内でフリーポジションに対応する初期位置（横孔２２ａの左端部）にばね付勢されており、外力が加わることで初期位置から移動しても、外力がなくなれば初期位置に復帰する。

上記構成のケース６とカバー７とホルダ８とは、ケース６とホルダ８との間に移動ブロック３を収容し、さらにカバー７とホルダ８との間に基板ブロック９を収容するように、互いに組み合わされて筐体１０を形成する。ここに、ケース６における長手方向の各端部には、それぞれ各一対のねじ孔（図示せず）が下面を開口とする形で形成されており、ホルダ８およびカバー７には前記ねじ孔に連通する組立孔２３がそれぞれ形成されている。そのため、ケース６とカバー７とホルダ８とを組み合わせた状態で、カバー７およびホルダ８の組立孔２３を通してねじ孔に座金付きの組立ねじ２４を螺合させることにより、ケース６とカバー７とホルダ８とは機械的に結合される。なお、ケース６の幅方向の各側面からは筐体１０を車両に固定するための固定片２５が各一対ずつ突出しており、各固定片２５には固定ねじ（図示せず）挿通用の孔２６が形成されている。

一方、移動ブロック３は、図５に示すように固定ブロック２に保持される前記第１シャフト１８により第１シャフト１８の軸方向（以下、Ｙ軸方向という）にスライド可能に支持される第１スライダ（第１移動体）２７と、第１スライダ２７に保持される第２シャフト２８により第２シャフト２８の軸方向（以下、Ｘ軸方向という）にスライド可能に支持される第２スライダ（第２移動体）２９とを有する。この移動ブロック３は、Ｙ軸方向を縦孔２２ｂの長手方向（前後方向）に一致させ、且つＸ軸方向を横孔２２ａの長手方向（左右方向）に一致させるように固定ブロック２に組み付けられ、これにより、複数個の磁気検出素子５が配列された一平面（以下、ＸＹ平面という）に沿う面内で移動可能となる。

第１スライダ２７は、矩形板状に形成されており、長手方向の両端部にそれぞれ第１シャフト１８が挿通される第１挿通孔３０が設けられている。各第１挿通孔３０はそれぞれ第１スライダ２７の幅方向（Ｙ軸方向）の全長に亘って形成されている。

ここに、各第１挿通孔３０内には、第１挿通孔３０を長手方向に二分する隔壁３１（図１（ｂ）参照）がそれぞれ形成されている。隔壁３１の中央部には第１シャフト１８の外径と略同一の内径を持つ透孔３１ａが貫設されており、第１シャフト１８はこの透孔３１ａに挿通される。さらに、各第１シャフト１８には、リング状のストッパ３２と、第１挿通孔３０に挿入可能な外径に形成された圧縮コイルばね３３と、圧縮コイルばね３３の抜け止め用のＥリング３４とが、長手方向の両側からそれぞれ装着される。そのため、第１スライダ２７を第１シャフト１８に対してＹ軸方向に移動させると、進行方向にあるストッパ３２が隔壁３１によって押圧され、当該ストッパ３２とＥリング３４との間で圧縮コイルばね３３が圧縮される。要するに、第１スライダ２７は、圧縮コイルばね３３のばね力によって第１シャフト１８の長手方向の中央にばね付勢されることとなる。

また、第１スライダ２７の長手方向の両端部には、第１スライダ２７の厚み方向の両側に突出する形の第１ガイドリブ３５，３６がそれぞれ形成されている。上方に突出する一対の第１ガイドリブ３５は、ケース６の内底面にＹ軸方向の略全長に亘って形成された第１ガイド溝３７（図１（ｂ）参照）にそれぞれ挿入される。下方に突出する一対の第１ガイドリブ３６は、ホルダ８に設けられている一対のガイド壁１６間に挿入され、それぞれガイド壁１６に当接する。

しかして、第１シャフト１８は、長手方向の両端部をそれぞれホルダ８のシャフト支持台１７の支持凹部１７ａに嵌める形で固定ブロック２に保持された状態において、第１スライダ２７の移動方向をＹ軸方向に規制する。さらに、第１スライダ２７は、第１ガイドリブ３５および第１ガイド溝３７、並びに第１ガイドリブ３６およびガイド壁１６によってＹ軸方向以外への移動が禁止されることとなる。

さらにまた、第１スライダ２７の幅方向の中央部には、第２スライダ２９に一体に形成されている前記レバー２１を挿通する長孔３８が形成されている。長孔３８は、第１スライダ２７の長手方向（Ｘ軸方向）に延長されており、その一部（操作孔２２の初期位置に対応する箇所）がレバー２１の先端部を挿通可能なように幅広に形成されている。

第２スライダ２９は、平面視が略矩形状であって、前記レバー２１が上面の中央部に立設された形に形成されている。第２スライダ２９は、長手方向（Ｙ軸方向）の寸法が第１スライダ２７の幅方向の寸法と略同一に設定され、幅方向（Ｘ軸方向）の寸法が第１スライダ２７の長手方向の寸法よりも十分に小さく設定されている。

第２スライダ２９の長手方向の中央部には、第２スライダ２９を幅方向に貫通し前記第２シャフト２８が挿通される第２挿通孔３９が形成されている。ここに、第２挿通孔３９の一方（左方）の開口面には底壁４０が形成されており、当該底壁４０の中央部には第２シャフト２８の外径と略同一の内径を有する透孔４０ａが貫設され、第２シャフト２８の長手方向の一端部（左端部）はこの透孔４０ａに挿通される。さらに、第２シャフト２８には、リング状のストッパ４１と、第２挿通孔３９に挿入可能な外径に形成された圧縮コイルばね４２と、圧縮コイルばね４２の抜け止め用のＥリング４３とが、長手方向の他端側から装着される。そのため、第２スライダ２９を第２シャフト２８の前記他端側に移動させると、ストッパ４１が底壁４０によって押圧され、当該ストッパ４１とＥリング４３との間で圧縮コイルばね４２が圧縮される。要するに、第２スライダ２９は、圧縮コイルばね４２のばね力によって第２シャフト２８の前記一端部側にばね付勢されることとなる。

ところで、第２スライダ２９には、図６に示すように永久磁石４を収納する磁石ポケット４４と、磁性体材料からなる磁極板４５を収納する磁極板ポケット４６とが形成されている。ここに、永久磁石４としては、第２スライダ２９に比べてサイズの小さい矩形板状に形成され、防錆または耐食性向上のための表面処理（ニッケルコーティングやアルミコーティングなど）が施されたものを用いており、当該永久磁石４が前記磁石ポケット４４に収納された状態で接着剤にて固定される。磁石ポケット４４は第２スライダ２９の略中央部に形成され、第２スライダ２９の左側面に開口を有している。永久磁石４は、下面側をＮ極、上面側をＳ極とする向きで磁石ポケット４４に収納される。

磁極板４５は、平面視が略十字状に形成された板状の部材であって、その長手方向の寸法が第２スライダ２９の上面よりやや大きく、且つ幅方向の寸法が第２スライダ２９の上面と略同一に設定されている。磁極板ポケット４６は、第２スライダ２９の下面側に磁極板４５の形状に合わせた略十字状に形成されている。ここで、磁極板ポケット４６内に磁極板４５が収まるように、第２スライダ２９の下部は長手方向および幅方向にそれぞれ拡幅されている。磁極板４５は、所望の形状（ここでは十字状）に形成された後、磁気焼鈍、ニッケルめっきの工程を経て、磁極板ポケット４６に嵌入（あるいはインサート成形）される。上記構成により、磁極板４５は永久磁石４の一方の磁極（ここではＮ極）に磁気結合され、永久磁石４の生じる磁界によって磁化されることとなる。この磁極板４５は、第２スライダ２９の移動に伴い、全ての磁気検出素子５のセンシング領域を含む平面（実装基板１１の実装面に沿う平面）内を移動する。磁極板４５の機能については後述する。

上記構成の第１スライダ２７と第２スライダ２９とは、前記レバー２１を長孔３８に挿通する形で互いに組み合わされる。第１スライダ２７の下面には第２スライダ２９を収容するスライダ凹所４７（図１（ｂ）参照）が凹設されており、スライダ凹所４７のうちＸ軸方向に対向する両側壁に設けたシャフト支持部４８（図１（ｂ）参照）にて第２シャフト２８の両端部が保持される。ここで、第２スライダ２９の上面における長手方向の両端部には、第２スライダ２９の幅方向（Ｘ軸方向）の全長に亘って第２ガイド溝４９がそれぞれ形成されている。第２ガイド溝４９には、第１スライダ２７のうちスライダ凹所４７の内底面にＸ軸方向に沿って立設された第２ガイドリブ５０が挿入される（図１（ｃ）参照）。

しかして、第２シャフト２８は、長手方向の両端部がそれぞれ第１スライダ２７に保持された状態において、第２スライダ２９の移動方向をＸ軸方向に規制する。さらに、第２スライダ２９は、第２ガイドリブ５０および第２ガイド溝４９によって、Ｘ軸方向以外への第１スライダ２７に対する相対的な移動が禁止されることとなる。

また、第２スライダ２９の上面のうち各第２ガイド溝４９とレバー２１との間にはそれぞれ凹溝５１が凹設され、各凹溝５１には、図７に示すように略く字状に形成された弾性部材としての板ばね５２（図１および図５では図示を省略する）がそれぞれ収納される。板ばね５２は、長手方向の中央部が凹溝５１の内底面に突設されたかしめ突起５３にてかしめ固定される。これにより、第２スライダ２９は、板ばね５２の長手方向の両端部を第１スライダ２７におけるスライダ凹所４７の内底面に弾接させることで下方にばね付勢される。その結果、第２スライダ２９の下面側に設けた磁極板４５が、ホルダ８の上面に押し付けられることとなる。

以上説明した構成のシフトポジションセンサ１によれば、第２スライダ２９がホルダ８上をＸＹ平面に沿う面内でＸ軸方向とＹ軸方向とのいずれにも移動可能となるから、レバー２１を操作孔２２内で自由に移動させることが可能となる。ここに、レバー２１の移動に伴って、第２スライダ２９に具備されている永久磁石４および磁極板４５が移動するので、磁気検出素子５にて永久磁石４の生じる磁界を検出することにより、操作孔２２内でのレバー２１の位置を検知することができる。すなわち、磁気検出素子５の出力（検出結果）からシフトポジションを検知することができる。

ところで、本実施形態のシフトポジションセンサ１では、各シフトポジションで複数個の磁気検出素子５の組み合わせがオン（つまり磁界を検出）するようにしてあるので、永久磁石４の生じる磁界が各組み合わせの磁気検出素子５にて同時に検出されるように、永久磁石４が生じる磁界をＸＹ平面に沿う面内で所望の大きさ且つ形状の範囲に作用させる必要がある。つまり、各シフトポジションにおいて、永久磁石４の磁界の作用する範囲内に所定の組み合わせの磁気検出素子５が位置するように、前記磁界の作用する範囲を設計する必要がある。

ここにおいて、本実施形態では、永久磁石４と磁気検出素子５との間に磁極板４５を介在させているので、磁極板４５が永久磁石４の生じる磁束を通す磁路の一部を形成し、永久磁石４の磁界は、磁極板４５を媒体としてＸＹ平面に沿う面内で磁極板４５の大きさ且つ形状に対応した範囲に作用することとなる。ここで、磁気検出素子５は、ＸＹ平面において第２スライダ２９の移動時における磁極板４５の投影像の軌跡上（つまり、永久磁石４の磁界が作用する範囲内）に配置されているものとする。すなわち、加工が困難な永久磁石４自体は単純な形状（ここでは矩形板状）としながらも、磁極板４５のＸＹ平面に沿う面内での大きさ且つ形状を所望の大きさ且つ形状とすることにより、永久磁石４が生じる磁界をＸＹ平面に沿う面内で磁極板４５の大きさ且つ形状に対応した範囲に作用させることができる。

また、上述したように永久磁石４の磁界をＸＹ平面に沿う面内で所望の大きさ且つ形状の範囲に作用させることができるから、ＸＹ平面内での磁気検出素子５の配置の自由度が向上するという利点もある。要するに、磁気検出素子５の配置は、全ての磁気検出素子５で永久磁石４の磁界を検出でき、且つ永久磁石４の磁界が前記組み合わせ以外の複数個の磁気検出素子５で同時に検出されてしまうことがないように設計する必要があるから、ＸＹ平面内で永久磁石４の磁界が作用する範囲が単純な形状に限られていると、磁気検出素子５の配置も制限されてしまう。これに対して、本実施形態の構成では、ＸＹ平面に沿う面内で永久磁石４の磁界が作用する範囲を所望の大きさ且つ形状とできるから、磁気検出素子５の配置の自由度が向上する。

なお、磁性体材料からなる磁極板４５の加工は、一般に永久磁石４の加工に比べて容易であるから、上述したような十字状の磁極板４５に限らず、より複雑な形状の磁極板４５を採用することも可能である。

ところで、本実施形態では、ホルダ８において各磁気検出素子５に対応する各位置に導磁片２０を設けてあるから、永久磁石４の生じた磁束はホルダ８を透過する際に導磁片２０に集中することとなる。すなわち、永久磁石４の生じる磁界は、磁極板４５の真下に位置する磁気検出素子５でのみ検出されることが望ましいが、導磁片２０がなければ、ホルダ８を透過する際に磁束が広がることにより磁極板４５の真下にない磁気検出素子５でも誤って検出される可能性がある。これに対し、導磁片２０を設けた本実施形態の構成では、永久磁石４の磁束はホルダ４を透過する際に導磁片２０を集中的に通ることとなり、磁束の広がりが抑制されるから、磁極板４５の真下にない磁気検出素子５で磁界が検出される不具合を防止することができる。

したがって、隣り合う磁気検出素子５同士を近接配置したとしても、一方の磁気検出素子５で検出されるべき磁界が他方の磁気検出素子５で誤って検出されることはない。その結果、磁気検出素子５同士の間隔を狭めてシフトポジションセンサ１全体の小型化を図ることが可能である。

また、本実施形態では、ホルダ８の下面には弾性体によって磁気検出素子５が押し付けられ、ホルダ５の上面には磁極板４５が板ばね５２によって押し付けられているから、磁気検出素子５と磁極板４５との距離を一定（ホルダ８の厚み寸法）に保つことができ、シフトポジションによって検知精度がばらつくことを回避することができる。ここに、磁極板４５とホルダ８の上面（摺動面）との間の摩擦抵抗を小さく抑えるため、ホルダ８は摺動性に優れた材料（たとえばＰＯＭ）から形成されるものとする。第１スライダ２７および第２スライダ２９についても、同様に摺動性に優れた材料から形成されるものとする。さらに、各摺接箇所（ホルダ８上面など）には適宜グリスを塗布して摩擦抵抗を小さく抑えることが望ましい。

なお、上記実施形態では、５つのシフトポジションの中から所望のシフトポジションを選択するシフトポジションセンサ１を例示したが、選択可能なシフトポジションは任意に設定することができる。たとえば、図８に示す例は、操作孔２２に初期位置（フリーポジションに対応する位置）から前後方向に延長された第２の縦孔２２ｃを付加し、この縦孔２２ｃの前端部、後端部をそれぞれ第５ポジション、第６ポジションに対応させることにより、計７つのシフトポジションの中から所望のシフトポジションを選択可能としたものである。ここで、第５ポジションはたとえば自動変速機のシフトダウン、第６ポジションは自動変速機のシフトアップにそれぞれ対応付けられる。図８の例では、これら７つのシフトポジションに適応するため、磁気検出素子５の個数を９個として磁気検出素子５の配置を変更し、且つ導磁片２０も磁気検出素子５に合わせて９個とした点が上記実施形態と異なるものの、その他の構成および機能は上記実施形態と同様である。

（実施形態２）
本実施形態のシフトポジションセンサ１は、第１スライダ２７および第２スライダ２９をそれぞれ移動可能に支持する構造が実施形態１のシフトポジションセンサ１と相違する。その他の構成および機能は実施形態１と同様であるから、実施形態１と共通する箇所については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１シャフト１８およびシャフト支持台１７を省略し、且つ第１スライダ２７において、第１挿通孔３０を省略するとともに、下方に突出する第１ガイドリブ３６の代わりに、図９および図１０に示すようにホルダ８のガイド壁１６が挿入される第１ガイド溝５４を形成してある。すなわち、第１スライダ２７は、第１シャフト１８を用いることなく、第１ガイドリブ３５および第１ガイド溝３７、並びにガイド壁１６および第１ガイド溝５４によって移動方向が規制される。このとき、ホルダ８のガイド壁１６は第１ガイドリブとして機能する。

ここにおいて、圧縮コイルばね３３は、第１スライダ２７の長手方向の両端面からそれぞれ張り出す形に形成された張出部５５の下面に凹設された第１ばねポケット５６（図１０（ｂ）参照）内に収納される。第１ばねポケット５６の長手方向（Ｙ軸方向）の両側壁には、それぞれスリット５７が形成されている。ホルダ８の上面には、前記スリット５７から第１ばねポケット５６内に挿抜可能な第１押圧片５８が、長手方向（Ｙ軸方向）の中央部を除きガイド壁１６に沿って立設されている。そのため、第１スライダ２７をホルダ６に対してＹ軸方向に移動させると、進行方向にある第１押圧片５８がスリット５７から第１ばねポケット５６内に導入され、当該第１押圧片５８によって第１ばねポケット５６内で圧縮コイルばね３３が圧縮される。要するに、第１スライダ２７は、圧縮コイルばね３３のばね力によってホルダ８の長手方向の中央にばね付勢されることとなる。

また、第２スライダ２９の上面のうち各第２ガイド溝４９とレバー２１との間には、それぞれ凹溝５１に代えて第２ばねポケット５９が凹設され、各第２ばねポケット５９内に圧縮コイルばね４２がそれぞれ収納される。第２ばねポケット５９の長手方向（Ｘ軸方向）の右側壁には、それぞれスリット６０が形成されている。第１スライダ２７におけるスライダ凹所４７の内底面には、前記スリット６０から第２ばねポケット５９内に挿抜可能な第２押圧片６１が、第２ガイドリブ５０に沿って立設されている。そのため、第２スライダ２９を第１スライダ２７に対してＸ軸方向に移動させると、第２押圧片６１がスリット６０から第２ばねポケット５９内に導入され、当該第２押圧片６１によって第２ばねポケット５９内で圧縮コイルばね４２が圧縮される。要するに、第２スライダ２９は、圧縮コイルばね４２のばね力によってスライダ凹所４７の左端側にばね付勢されることとなる。なお、この構成では第２シャフト２８に圧縮コイルばね４２は装着されないので、第２シャフト２８が挿通される第２挿通孔３９の内径は第２シャフト２８の外径と略同一に設定される。

以上説明した構成によれば、第１シャフト１８が不要になり、さらに実施形態１では、圧縮コイルばね３３と共に第１シャフト１８に装着されていたストッパ３２およびＥリング３４も不要になる。したがって、シフトポジションセンサ１の部品点数を削減することができ、組立作業が簡単になるという利点がある。

さらに、本実施形態の他の構成例として、図１１に示すように第２シャフト２８を省略し、且つ第２スライダ２９における第２挿通孔３９を省略することも考えられる。図１１の例では、第２スライダ２９は、第２シャフト２８を用いることなく、第２ガイドリブ５０および第２ガイド溝４９によって移動方向が規制される。これにより、更なる部品点数の削減を図ることができるという利点がある。

なお、本実施形態では、第２スライダ２９と第１スライダ２７との間に弾性部材（板ばね５２）を設けない例を示したが、実施形態１と同様に、弾性部材（板ばね５２）によって第２スライダ２９の磁極板４５をホルダ８の上面（摺動面）に押し付けるようにしてもよい。

ところで、上記各実施形態では、磁界を検出する磁気検出素子としてホール素子を用いる例を示したが、この例に限らず、たとえば磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）や磁気インピーダンス素子（ＭＩ）などの種々のセンサ素子を磁気検出素子に用いることが可能である。

本発明の実施形態１の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。同上の構成を示す分解斜視図である。同上の構成を示す図２のＡ−Ａ断面図である。同上の斜視図である。同上の移動ブロックの構成を示す分解斜視図である。同上の第２スライダの構成を示す分解斜視図である。同上の第２スライダの構成を示す斜視図である。同上の他の構成例を示す斜視図である。本発明の実施形態２の要部を示す分解斜視図である。同上の要部の構成を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。同上の他の構成例の要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

１シフトポジションセンサ
２固定ブロック
３移動ブロック
４永久磁石
５磁気検出素子
８ホルダ
１８第１シャフト
２０導磁片
２７第１スライダ（第１移動体）
２８第２シャフト
２９第２スライダ（第２移動体）
３５，３６第１ガイドリブ
３７，５４第１ガイド溝
４５磁極板
４９第２ガイド溝
５０第２ガイドリブ
５２板ばね（弾性部材）

Claims

磁界を検出する磁気検出素子によりシフトレバーの操作に連動して変化するシフトポジションを検知するシフトポジションセンサであって、一面上に配設された複数個の磁気検出素子を具備する固定ブロックと、永久磁石を具備しシフトレバーの操作に連動して前記一面に沿って移動する移動ブロックとを備え、固定ブロックは、移動ブロックが移動する面と磁気検出素子が配設された前記一面との間にホルダを具備し、ホルダは、前記一面に沿う面内において他の部位よりも透磁率の高い導磁片を各磁気検出素子と重なる各位置にそれぞれ有することを特徴とするシフトポジションセンサ。
各磁気検出素子は、それぞれ前記一面に沿う面内に個別のセンシング領域を形成して各センシング領域に作用する磁界を検出し、前記移動ブロックは、前記永久磁石の一方の磁極に磁気結合された磁性体材料からなり前記センシング領域を含む面内を移動する磁極板を有することを特徴とする請求項１記載のシフトポジションセンサ。
前記ホルダは、前記移動ブロックとの対向面に前記一面に沿った摺動面を有し、移動ブロックは、摺動面に当接した状態で摺動面上を摺動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシフトポジションセンサ。
前記移動ブロックは、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石および前記磁極板を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第２移動体は、第１移動体との間に設けられた弾性部材によって前記ホルダの前記摺動面に押し付けられていることを特徴とする請求項３記載のシフトポジションセンサ。
前記移動ブロックは、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、固定ブロックには、前記一軸方向に第１移動体を貫通することで第１移動体の移動方向を規制する第１シャフトが保持され、第１移動体には、前記他軸方向に第２移動体を貫通することで第２移動体の移動方向を規制する第２シャフトが保持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシフトポジションセンサ。
前記移動ブロックは、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第１移動体と固定ブロックとの一方には、他方に形成されたガイド溝部に挿入されることで第１移動体の移動方向を規制するガイドリブが形成され、第１移動体には、前記他軸方向に第２移動体を貫通することで第２移動体の移動方向を規制するシャフトが保持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシフトポジションセンサ。
前記移動ブロックは、前記固定ブロックに対して前記一面に沿った一軸方向に移動可能な第１移動体と、前記永久磁石を具備し、第１移動体に対して前記一面に沿う面内で前記一軸方向と交差する他軸方向に移動可能な第２移動体とを有し、第１移動体と固定ブロックとの一方には、他方に形成された第１ガイド溝部に挿入されることで第１移動体の移動方向を規制する第１ガイドリブが形成され、第１移動体と第２移動体との一方には、他方に形成された第２ガイド溝部に挿入されることで第２移動体の移動方向を規制する第２ガイドリブが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシフトポジションセンサ。