JP2014107189A - 磁気検知式スイッチを使用したシフトレバー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最少の磁石と最少の検知素子を使用して３か所の検知位置を高い信頼性の下で検知できるようにする。
【解決手段】 操作部６と共に移動する可動部５に磁界発生部７が設けられ、この磁界発生部７は２個の磁石７ａ，７ｂが移動方向へ間隔を空けて配置されている。固定部に検知ユニット１０が設けられている。検知ユニット１０は第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を有しており、可動部５が第１の検知位置（ｒ）へ移動したときと第２の検知位置（ｌ）へ移動したとき、ならびに中立検知位置（ｎ）へ移動したときとで、異なる組み合わせの出力を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気抵抗効果素子を使用して、３つの検知位置の検出を可能とした磁気検知式スイッチおよび前記磁気検知式スイッチを使用したシフトレバー装置に関する。

以下の特許文献１と特許文献２に、磁気抵抗効果素子を用いた磁気検知式スイッチが開示されている。

特許文献１に記載されたスイッチは、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサと、２個の磁石とが相対的に移動する。２個の磁石は、異なる磁極が磁気センサに対向する方向に向けられて並んで配置されている。磁気センサは一方の磁石と対向する第１の位置と他方の磁石と対向する第２の位置との間を移動する。

磁気抵抗効果素子は、２個の磁石が並ぶ方向と直交する向きに固定磁性層が固定されており、第１の位置と第２の位置とで自由磁性層の磁化方向が変化し、その結果、磁気センサの検知出力がスイッチオンとスイッチオフとに切り換えられる。

特許文献２に記載されたスイッチは、ヨークの間に２か所のギャップが並んで設けられ、それぞれのギャップ内で磁界の向きが１８０度逆向きとなっている。スライド機構の先端部に磁気抵抗効果素子が搭載されており、この磁気抵抗効果素子が２か所のギャップ内を通過し、一方のギャップ内に位置しているときと、他方のギャップ内に位置しているときで、異なる切り換え出力が得られる。

特許文献１と特許文献２に記載された磁気検知式スイッチは、磁気抵抗効果素子が使用されているため、非接触で切り換え出力を得ることができる。しかし、いずれも２つのポジションの検知しか行うことができず、３か所の検知位置を識別する検知出力を得ることはできない。

次に、特許文献３と特許文献４に、非接触の検知機構を使用した自動車の変速機用のシフトレバー装置が開示されている。

特許文献３に記載されたシフトレバー装置は、複数の切り換えポジションのそれぞれにホール素子で構成されたポジションセンサが設けられている。シフトレバーの傾倒動作によって、磁石が移動させられる。複数のポジションセンサのそれぞれの検知エリアに磁石が移動することで、複数段の切り換え検知出力が得られる。

特許文献４に記載されたシフトレバー装置は、固定部に複数のバイアスマグネットと磁気抵抗効果素子が固定して設けられ、シフトレバーによってカウンタマグネットが移動させられる。バイアスマグネットからカウンタマグネットへ磁界が引き込まれるため、磁気抵抗効果素子に与えられる磁界の向きが、カウンタマグネットの移動位置に応じて変化させられる。磁気抵抗効果素子で磁界の向きを検出することで、カウンタマグネットがどの切り換え位置へ移動したかが検知される。

特許文献３に記載されたシフトレバー装置は、多数のポジションセンサを設けることが必要であるため、構造が複雑である。また、特許文献４に記載されたシフトレバー装置は、磁気抵抗効果素子に与えられている磁界の向きを検知するものであるため、誤検知の不安があり、信頼性の高い切り換え出力を得るのが難しい。

特開２００７−２７３５２８号公報 特開２００７−２２０３６７号公報 特開２００８−３２１５５号公報 特開２００７−３３３４９０号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、最少の磁石と磁気抵抗効果素子を使用して３か所の検知位置に基づく出力が得られる磁気検知式スイッチを提供することを目的としている。

また、本発明は、前記磁気検知式スイッチを搭載し、最少の磁石と磁気抵抗効果素子を使用して、信頼性の高いシフト切り換え検知出力を得ることができるシフトレバー装置を提供することを目的としている。

本発明は、固定部と可動部の一方に磁界発生部が、他方に磁気検知部が設けられた磁気検知式スイッチにおいて、
前記可動部は、中立検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向へ移動した第１の検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向と逆向きの第２の方向へ移動した第２の検知位置へ移動可能であり、
前記磁気検知部は、第１の磁気抵抗効果素子を有して第１の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第１の検知部と、第２の磁気抵抗効果素子を有して第２の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第２の検知部とを有しており、
前記磁界発生部には、前記可動部が第１の検知位置に移動したときに、前記第２の検知部に対して、第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、第２の検知位置に移動したときに、前記第１の検知部に対して、第１の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、中立検知位置へ移動したときに、前記第１の検知部と前記第２の検知部のいずれに対しても、第１の方向と第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与えない磁石が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の磁気検知式スイッチは、互いに異なる方向への感度を有する２つの磁気抵抗効果素子を使用することで、中立位置ならびに第１の検知位置と第２の検知位置に対応する検知出力を高い信頼性の下で得ることができる。

本発明は、前記磁界発生部に、前記可動部の移動方向へ並ぶ対を成す磁石が設けられ、それぞれの磁石は同じ磁極が、前記磁気検知部との対向方向へ向けられている。

対を成す磁石を移動方向へ並んで配置することで、可動部が中立へ移動したときに、第１の検知部と第２の検知部の双方が非検知状態となる領域を広く確保できるようになり、３か所の検知位置を正確に区別して検知できるようになる。

本発明は、前記磁界発生部に、前記可動部の移動方向の幅寸法が、前記移動方向と直交する向きの厚さ寸法よりも大きい磁石が設けられ、前記磁石の前記磁気検知部に対向する対向面が単一の磁極に着磁されているものであってもよい。
上記構成でも、３か所の検知位置を正確に区別して検知できるようになる。

本発明は、前記第１の磁気抵抗効果素子は、第１の方向の磁界の強度が前記所定値を超えたときに自由磁性層の磁化方向が第１の方向へ向けられ、
前記第２の磁気抵抗効果素子は、第２の方向の磁界の強度が前記所定値を超えたときに自由磁性層の磁化方向が第２の方向へ向けられるものとして構成できる。

次に、本発明のシフトレバー装置は、少なくとも３か所の切り換えポジションを有して傾き移動するシフトレバーと、前記シフトレバーの傾きに伴って往復移動する可動部と、前記可動部に対向する固定部とを有しており、
前記可動部と前記固定部との間に、前記のいずれかに記載の磁気検知式スイッチが設けられていることを特徴とするものである。

本発明のシフトレバー装置は、３か所のポジションを検知できる前記磁気検知式スイッチを使用することで、最少のスイッチ数で多くの切り換えポジションに対応したが検知出力を得ることが可能となる。

本発明は、互いに直交する向きへそれぞれ傾き移動するシフトレバーと、前記シフトレバーの一方向への傾きに伴って往復移動する第１の可動部と、前記シフトレバーの他方向への傾きに伴って往復移動する第２の可動部と、前記第１の可動部と前記第２の可動部に対向する固定部とを有しており、
前記第１の可動部ならびに前記第２の可動部の少なくとも一方と、前記固定部との間に、前記のいずれかに記載の磁気検知式スイッチが設けられていることを特徴とするものである。

さらに、本発明のシフトレバー装置は、前記第１の可動部と前記固定部との間に、前記磁気検知式スイッチが設けられ、前記第２の可動部と前記固定部との間に、２か所のポジションを検知するスイッチが設けられているものであってもよい。

本発明の磁気検知式スイッチは、少ない磁気抵抗効果素子と少ない磁石を用いて、３か所の検知位置を高い信頼性の下で検知することができる。

本発明のシフトレバー装置は、磁気検知式スイッチを使用することで、最少のスイッチ数で、シフトレバーの複数のポジションを検知することが可能である。

本発明の実施の形態の磁気検知式スイッチの外観斜視図、 第１の実施の形態の磁石と検知ユニットの構造を検知位置別に示す説明図、 第２の実施の形態の磁石と検知ユニットの構造を検知位置別に示す説明図、 磁気検知部である検知ユニットの斜視図、 磁気抵抗効果素子の拡大平面図、 磁気抵抗効果素子の素子構造を示す説明図、 磁気抵抗効果素子の素子構造の他の例を示す説明図、 第１の検知部と第２の検知部を構成するスイッチ回路の回路図、 図８に示すそれぞれのスイッチ回路の出力波形図、 ３か所の検知位置とスイッチ回路からの出力の組み合わせを示す説明図、 本発明の第１の実施の形態のシフトレバー装置を示す斜視図、 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線の断面図、 図１１のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線の断面図、 シフトレバーの切り換えポジションと磁気検知式スイッチの出力の組み合わせを示す説明図、 本発明の第２の実施の形態のシフトレバー装置を示す斜視図、 図１５に示すシフトレバー装置による検知動作を説明する説明図、

図１に示す磁気検知式スイッチ１は、固定部である基板２と、この基板２を覆うケース３を有している。ケース３の内部に、前記基板２に対向して（＋）方向と（−）方向へ移動する可動部５が設けられている。可動部５に操作部６が一体に設けられ、操作部６が、ケース３の上面に形成された細長いスリット４から上方へ突出している。操作部６がスリット４内を移動する範囲で、可動部５が（＋）−（−）方向へスライド移動可能である。

磁気検知式スイッチ１では、（＋）方向が第１の方向で、（−）方向が第２の方向である。また、磁気検知式スイッチ１は、可動部５と操作部６が３か所の検知位置に移動したときに、異なる組み合わせの検知出力が得られる。

図１に示すように、操作部６が第１の方向（＋）の終端に至った位置が第１の検知位置（ｒ）で、第２の方向（−）の終端に至った位置が第２の検知位置（ｌ）、第１の方向（＋）と第２の方向（−）の中間点が中立検知位置（ｎ）である。ケース３の内部に軽ロック機構が設けられて、操作部６が、第１の検知位置（ｒ）と第２の検知位置（ｌ）ならびに中立検知位置（ｎ）のそれぞれにおいて軽くロックされる。または、操作部６がばねの力で中立検知位置（ｎ）に安定しており、指で操作部６を第１の検知位置（ｒ）へ移動させた後に指を離すと、操作部６が中立検知位置（ｎ）に復帰し、操作部６を第２の検知位置（ｌ）へ移動させた後に指を離すと、操作部６が中立検知位置（ｎ）に復帰する構造であってもよい。

図２に示すように、基板２に、磁気検知部である微小な検知ユニット１０が固定され、可動部５の下面に磁界発生部７が固定されている。磁界発生部７は、２個の磁石７ａ，７ｂを有している。磁石７ａ，７ｂは、可動部５の移動方向に間隔を空けて配置されており、それぞれの磁石７ａ，７ｂは、同じ磁極が基板２の方向へ向けられている。図２に示す第１の実施の形態の磁界発生部７では、磁石７ａ，７ｂは、Ｎ極が下に向けられている。

磁界発生部７では、磁石７ａよりも図示右側で、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１の強度が高く、磁石７ｂよりも図示左側で、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２の強度が高い。磁石７ａと磁石７ｂが間隔を空けて配置され同じＮ極が下に向けられているため、２つの磁石７ａ，７ｂの中間部分では、下向きの磁界成分が強く、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１の強度と、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２の強度がきわめて弱い。

図２において、可動部５と操作部６が第１の検知位置（ｒ）に至ると、検知ユニット１０に対して、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２が強く作用し、第２の検知位置（ｌ）に至ると、検知ユニット１０に対して、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１が強く作用する。そして、可動部５と操作部６が中立検知位置（ｎ）に至ると、検知ユニット１０に対して、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１と、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２とがほとんど作用しない。

図３には、第２の実施の形態の磁界発生部８が示されている。この磁界発生部８では、可動部５の下面に１個の磁石８ａが固定されている。この磁石８ａは、可動部５の移動方向である（＋）−（−）方向の幅寸法Ｗが、この方向と直交する向きの厚さ寸法Ｔよりも十分に大きい。また磁石８ａの下向きの面全体が同じ磁極（Ｎ極）に着磁されている。

図３の実施の形態においても、可動部５と操作部６が第１の検知位置（ｒ）に至ると、検知ユニット１０に対して、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２が強く作用し、第２の検知位置（ｌ）に至ると、検知ユニット１０に対して、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１が強く作用する。また、磁石８ａの下向きのＮ極の着磁面が広いため、磁石８ａの中心部において、下向きの磁界強度が強くなる。そのため、可動部５と操作部６が中立検知位置（ｎ）に至ったときは、検知ユニット１０に対して、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１と、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２とがほとんど作用しない。

図２に示す磁界発生部７ならびに図３に示す磁界発生部８では、下向きの磁界強度が強くなる領域が、可動部５の移動方向である（＋）−（−）方向の広い範囲で設定されている。そのため、中立検知位置（ｎ）において、検知ユニット１０に対して、第１の方向（＋）に向く磁界成分Ｈ１と、第２の方向（−）に向く磁界成分Ｈ２とがほとんど作用しない領域を、（＋）−（−）方向の広い範囲にわたって設定することができる。

よって、検知ユニット１０が中立検知位置（ｎ）に位置している状態を、検知ユニット１０によって、高い信頼性の下で検知できるようになる。

図４に示すように、磁気検知部である検知ユニット１０は、ＩＣパッケージ１１の上面１１ａに、一対の第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）と、一対の第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）、ならびに４個の固定抵抗素子Ｒが薄膜形成プロセスによって搭載されている。

図５に、第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）と第２の磁気抵抗効果素子（−）の素子構造１５が示されている。磁気抵抗効果素子の素子構造１５は、複数の素子部１６が互いに平行に形成され、個々の素子部１６の左右端部が、接続電極１７ａ，１７ｂによって２個ずつ接続されている。さらに、図示上下両端部に位置する素子部１６に引き出し電極１８ａ，１８ｂが接続されている。よって、各素子部１６は直列に接続され、ミアンダ型パターンが構成されている。

前記素子構造１５は、前記素子部１６の長手方向が第１の方向と第２の方向すなわち（＋）−（−）方向に向けられており、図５の紙面と平行に示されている素子部１６の表面が、図２と図３において図示上向きとなり、磁石７ａ，７ａｂの磁極（Ｎ極）または、磁石８ａの磁極（Ｎ極）に対面している。

図６と図７に、素子部１６の断面構造が実施の形態別に示されている。
図６と図７に示すように、素子部１６は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であり、固定磁性層１６ａと自由磁性層１６ｂ、ならびに固定磁性層１６ａと自由磁性層１６ｂとの間の非磁性導電層１６ｃを有している。図６と図７では、自由磁性層１６ｂを覆う保護層などの図示が省略されている。

固定磁性層１６ａはＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成され、自由磁性層１６ｂは、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性導電層１６ｃはＣｕ（銅）などである。

図６に示す素子部１６では、図示を省略するが、固定磁性層１６ａの下にＩｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成された反強磁性層が接合されており、反強磁性層と固定磁性層１６ａとの反強磁性結合によって、固定磁性層１６ａの磁化の方向が固定されている。

図６（Ａ）に示される素子部１６は、第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）であり、固定磁性層１６ａの磁化の固定方向Ｐａが第２の方向（−）へ向けられている。図６（Ｂ）に示される素子部１６は、第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）であり、固定磁性層１６ａの磁化の固定方向Ｐｂが第１の方向（＋）へ向けられている。

図６（Ａ）に示す第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）では、図６（Ｃ）に示すように、素子部１６に作用する外部磁界が中点Ｏを超えて第１の方向（＋）へ向けられ、第１の方向（＋）への外部磁界の強度がＨｉｎを超えると、自由磁性層１６ｂの磁化が第１の方向（＋）へ向けられて、素子部１６の電気抵抗が高くなる。

図６（Ｂ）に示す第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）では、図６（Ｄ）に示すように、素子部１６に作用する外部磁界が中点Ｏを超えて第２の方向（−）へ向けられ、第２の方向（−）への外部磁界の強度がＨｉｎを超えると、自由磁性層１６ｂの磁化が第２の方向（−）へ向けられて、素子部１６の電気抵抗が高くなる。

図７に示す素子部１６はいわゆるセルフピン構造を採用した巨大磁気抵抗効果素子である。

図７（Ａ）に示す素子部１６は、第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）であり、安定状態では、固定磁性層１６ａの磁化と自由磁性層１６ｂの磁化が共に第２の方向（−）へ向けられている。図７（Ｃ）に示すように、素子部１６に作用する外部磁界の向きが中点Ｏを超えて第１の方向（＋）となり、第１の方向（＋）への外部磁界の強度がＨｉｎを超えると、自由磁性層１６ｂの磁化が第１の方向（＋）へ向けられて、素子部１６の電気抵抗が高くなる。

図７（Ｂ）に示す素子部１６は、第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）であり、安定状態では、固定磁性層１６ａの磁化と自由磁性層１６ｂの磁化が共に第１の方向（＋）へ向けられている。図７（Ｄ）に示すように、素子部１６に作用する外部磁界の向きが中点Ｏを超えて第２の方向（−）となり、第２の方向（−）への外部磁界の強度がＨｉｎを超えると、自由磁性層１６ｂの磁化が第２の方向（−）へ向けられて、素子部１６の電気抵抗が高くなる。

固定磁性層１６ａと自由磁性層１６ｂの磁化を平行状態で安定させるのは、例えば、非磁性導電層１６ｃの膜厚を制御することで設定可能である。

図８（Ａ）に第１のスイッチ回路２１が、図８（Ｂ）に第２のスイッチ回路２２が示されている。これらのスイッチ回路２１，２２は、図４に示すように、ＩＣパッケージ１１の上面１１ａに薄膜工程で形成された第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）と第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）ならびに固定抵抗素子Ｒと、ＩＣパッケージ１１に収められた電子素子とで構成されている。

第１のスイッチ回路２１は、第１の検知部２３を有している。第１の検知部２３は、一対の第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）と一対の固定抵抗素子Ｒとでブリッジ回路が構成されている。第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）と固定抵抗素子Ｒとの間の２つの中点電位が差動アンプ２４に与えられて差動出力が得られる。この差動出力がシュミットトリガー回路２５に与えられる。

第２のスイッチ回路２２は、第２の検知部２６を有している。第２の検知部２６は、一対の第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）と一対の固定抵抗素子Ｒとでブリッジ回路が構成されている。第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）と固定抵抗素子Ｒとの間の２つの中点電位が差動アンプ２７に与えられて差動出力が得られる。この差動出力がシュミットトリガー回路２８に与えられる。

図２ならびに図３に示すように、可動部５と操作部６が第２の検知位置（ｌ）へ移動すると、第１の検知部２３に対して第１の方向（＋）へＨｉｎを超える強度の外部磁界が与えられ、図６（Ｃ）または図７（Ｃ）に示すように、第１の磁気抵抗効果素子Ｒ（＋）の抵抗値が増大する。その結果、図９（Ａ）に示すように、第１のスイッチ回路２１の第１の出力Ｓ１がＬからＨすなわち非検知出力から検知出力に切り替えられる。一方、第２のスイッチ回路２２の第２の出力Ｓ２はＬのままである。

図２ならびに図３に示すように、可動部５と操作部６が第１の検知位置（ｒ）へ移動すると、第２の検知部２６に対して第２の方向（−）へＨｉｎを超える強度の外部磁界が与えられ、図６（Ｄ）または図７（Ｄ）に示すように、第２の磁気抵抗効果素子Ｒ（−）の抵抗値が増大する。その結果、図９（Ｂ）に示すように、第２のスイッチ回路２２の第２の出力Ｓ２がＬからＨすなわち非検知出力から検知出力に切り替えられる。一方、第１のスイッチ回路２１の第１の出力Ｓ１はＬのままである。

また、図２と図３に示すように、可動部５と操作部６が中立検知位置（ｎ）へ移動すると、第１の抵抗効果素子Ｒ（＋）と第２の抵抗効果素子Ｒ（−）に第１の方向（＋）に向かう磁界成分Ｈ１と第２の方向（−）に向かう磁界成分Ｈ２のいずれもがほとんど作用しなくなり、第１のスイッチ回路２１の第１の出力Ｓ１と第２のスイッチ回路２２の第２の出力Ｓ２の双方がＬすなわち非検知出力となる。

なお、図８に示す回路では、第１のスイッチ回路２１に差動アンプ２４とシュミットトリガー回路２５が、第２のスイッチ回路２２に差動アンプ２７がそれぞれ設けられている。ただし、スイッチ回路に１個の差動アンプと１個のシュミットトリガー回路が設けられ、第１の検知部２３と第２の検知部２６の出力が交互に切り替えられて、共通の差動アンプとシュミットトリガー回路へ与えられてもよい。

図１に示す磁気検知式スイッチ１では、図１０に示すように、操作部６が第１の検知位置（ｒ）にあるときは、第１の出力Ｓ１がＬで第２の出力Ｓ２がＨとなり、第２の検知位置（ｌ）にあるときは、第１の出力Ｓ１がＨで第２の出力Ｓ２がＬとなる。中立検知位置（ｎ）にあるときは、第１の出力Ｓ１と第２の出力Ｓ２が共にＬとなる。

このように、最少の素子数と最少の磁界発生部により、３か所のポジションの検出が可能になる。

図１１に、自動車の変速機用のシフトレバー装置３０が図示されている。
このシフトレバー装置３０は非磁性の基台３１を有している。基台３１は非磁性金属材料または合成樹脂材料で形成されている。

基台３１の上方に第１の支持軸３２が設けられている。第１の支持軸３２は、基台３１の上方を覆うケース（図示せず）に固定されている。第１の支持軸３２の軸芯はＸ方向へ延びており、第１の支持軸３２に第１の揺動部材３３がα方向へ揺動自在に支持されている。第２の揺動部材３４に支持空間３４ａが形成され、第１の揺動部材３３が支持空間３４ａの内部に位置している。第１の揺動部材３３に、第２の支持軸３５が固定されている。第２の支持軸３５の軸芯は、前記Ｘ方向と直交するＹ方向へ延びており、第２の揺動部材３４が、第２の支持軸３５を中心としてβ方向へ揺動自在に支持されている。

第２の揺動部材３４には、上方に向かって延びる操作レバー３６が取り付けられており、操作レバー３６をα方向とβ方向へ向けて傾倒させることが可能である。ただし、前記ケースの上面、あるいはケースの上方に位置する案内板に案内路３７が形成されており、前記操作レバー３６が前記案内路３７に挿通されている。その結果、操作レバー３６は、案内路３７の内部を移動する範囲内において、α方向とβ方向へ傾倒させることが可能である。図１１に示すように、操作レバー３６を傾倒させる切り換えポジションは、（１）（２）（３）（４）の４か所である。

図１１に示すように、基台３１の上面に、第１の案内部３８と第２の案内部３９が一体に突出形成されている。

図１１と図１２に示すように、第１の案内部３８に第１の可動部４１がＹ方向へ摺動自在に案内されている。第１の可動部４１には上方に摺動溝４１ａが形成されている。第１の揺動部材３３には、下向きに駆動アーム３３ａが一体に形成されており、駆動アーム３３ａの下端部が摺動溝４１ａに最小の隙間で摺動できるように挿入されている。

図１１と図１３に示すように、第２の案内部３９に、第２の可動部４２がＸ方向へ摺動自在に案内されている。第２の可動部４２には上方に摺動溝４２ａが形成されている。第２の揺動部材３４の下部にはＹ方向へ延びる駆動ピン３４ｂが一体に形成されており、駆動ピン３４ｂが摺動溝４２ａに最小の隙間で摺動できるように挿入されている。

第１の揺動部材３３がα方向へ倒れると、第１の可動部４１がＹ方向へ移動させられ、第２の揺動部材３４がβ方向へ倒れると、第２の可動部４２がＸ方向へ移動させられる。

図１２に示すように、第１の可動部４１は合成樹脂材料または非磁性金属材料で形成された非磁性の可動部であり、第１の可動部４１に、図２に示す実施の形態と同じ磁界発生部７を構成する磁石７ａ，７ｂが保持されている。非磁性材料で形成された基台３１の内部に、固定部となる非磁性材料で形成された基板４５が固定されており、この基板４５に第１の磁気検知部である微小な第１の検知ユニット１０Ａが搭載されている。

第１の検知ユニット１０Ａは、図２に示した検知ユニット１０と同じものであり、シフトレバー装置３０では、第１の可動部４１と固定部である基板４５との間に、第１の磁気検知式スイッチ１Ａが構成されている。第１の磁気検知式スイッチ１Ａは、図２に示した磁気検知式スイッチ１と同じ検知動作を行うものである。

第１の磁気検知式スイッチ１Ａは、図１０に示したように、第１の可動部４１が３か所の検知位置へ移動したことを検出することができる。第１の磁気検知式スイッチ１Ａでは、図１２に示すように、磁界発生部７の中央部が第１の検知ユニット１０Ａの真上に位置する中立検知位置と、第１の可動部４１がＹ（＋）方向へ移動した第１の検知位置と、第１の可動部４１がＹ（−）方向へ移動した第２の検知位置で検知出力を切り替えることが可能である。

図１３に示すように、第２の可動部４２も合成樹脂材料または非磁性金属材料で形成されており、第２の可動部４２に、図３に示した実施の形態と同じ磁界発生部８を形成する磁石８ａが固定されている。基板４５には、第２の可動部４２の下側に対向する第２の磁気検知部である微小な第２の検知ユニット１０Ｂが設けられている。シフトレバー装置３０では、第２の可動部４２と固定部である基板４５との間に第２の磁気検知式スイッチ１Ｂが構成されている。

第２の磁気検知式スイッチ１Ｂでは、第２の可動部４２の検知位置が、図１３に示すように、磁石８ａの中央部が第２の検知ユニット１０Ｂの真上に対向する中立検知位置と、図１３の位置よりもＸ（−）側へ移動した第２の検知位置の２つの検知ポジションにおいて検知出力が切り替えられる。

第２の検知ユニット１０Ｂとして、図３に示した構造の検知ユニット１０を使用して、３か所の検知位置のうちの２か所の検知位置のみを使用することが可能である。あるいは、第２の検知ユニット１０Ｂとして、図８（Ａ）に示す第１のスイッチ回路２１または、図８（Ｂ）に示す第２のスイッチ回路２２のいずれか一方のスイッチ回路のみを備えたものを使用することも可能である。

次に、前記シフトレバー装置の動作について説明する。
図１４では、第１の可動部４１の移動領域に設けられた第１の磁気検知式スイッチ１Ａの出力Ｓ１，Ｓ２が示されている。この出力の変化は、図１０に示した磁気検知式スイッチ１の出力Ｓ１，Ｓ２と同じである。第１の可動部４１が図１２に示す中立検知位置のときに、出力Ｓ１と出力Ｓ２がともにＬである。第１の可動部４１がＹ（＋）方向へ移動して第１の検知位置に至ると、出力Ｓ１がＬで出力Ｓ２がＨに切り替えられ、第１の可動部４１が中立検知位置よりもＹ（−）方向へ移動して第２の検知位置に至ると、出力Ｓ１がＨで出力Ｓ２がＬに切り替えられる。

図１３に示す第２の磁気検知式スイッチ１Ｂは２か所の検知出力を得るものであり、図１４では、磁界発生部８が検知ユニット１０Ｂの真上に位置しているときの出力Ｓ３がＯＦＦ、第２の可動部４２がＸ（−）方向へ移動したときの出力Ｓ３がＯＮで示されている。

図１４には、操作レバー３６のそれぞれの切り換えポジション（１）（２）（３）（４）と磁気検知式スイッチ１Ａ，１Ｂの出力との関係が示されている。

操作レバー３６の切り換えポジションが（１）のとき、磁気検知式スイッチ１Ａの出力Ｓ１と出力Ｓ２が共にＬで、磁気検知式スイッチ１Ｂの出力Ｓ３がＯＦＦである。

切り換えポジションが（２）のとき、第１の可動部４１がＹ（−）方向へ移動して第２の検知位置となるため、第１の磁気検知式スイッチ１Ａの出力Ｓ１がＨで出力Ｓ２がＬに切り替えられる。また、第２の可動部４２がＸ（−）方向へ移動するため、第２の磁気検知式スイッチ１Ｂの出力Ｓ３がＯＮになる。

切り換えポジションが（３）のとき、第１の可動部４１がＹ（＋）方向へ移動して第１の検知位置となるため、第１の磁気検知式スイッチ１Ａの出力Ｓ１がＬで出力Ｓ２がＨに切り換えられる。第２の磁気検知式スイッチ１Ｂの出力Ｓ３はＯＮである。

切り換えポジションが（４）のとき、第１の可動部４１がＹ（−）方向へ移動して第２の検知位置となるため、第１の磁気検知式スイッチ１Ａの出力Ｓ１がＨで出力Ｓ２がＬに切り換えられる。また第２の可動部４２が図１３に示す位置にあるため、磁気検知式スイッチ１Ｂの出力Ｓ３はＯＦＦである。

図１２に示す第１の磁気検知式スイッチ１Ａでは、第１の検知ユニット１０Ａが１個のみ図示されているが、シフトレバー装置３０では、第１の検知ユニット１０Ａが複数設けられて安全性が向上されるのが通常である。これは図１３に示す第２の磁気検知式スイッチ１Ｂにおいても同じである。

図１１に示すシフトレバー装置３０は、図１２に示す第１の磁気検知式スイッチ１Ａによって３か所の検知位置に基づく出力が得られ、図１３に示す第２の磁気検知式スイッチ１Ｂによって２か所の検知位置に基づく出力が得られる。そのため、合計で３×２＝６か所の切り換えポジションの検知が可能であり、そのうちの５か所の切り換えポイント（１）（２）（３）（４）（５）が使用されている。よって、最少の磁界発生部ならびに最少の検知ユニットを使用して、信頼性の高い識別検知が可能になる。

さらに、第２の可動部４２と基板４５との間に、図２または図３に示す磁気検知式スイッチを使用して、第２の可動部４２の３か所の検知位置の出力を得ることが可能である。この場合には、最多で３×３＝９か所の切り換えポジションの識別が可能である。

図１５に示す本発明の第２の実施の形態のシフトレバー装置１３０は、第１の支持軸１３２に第１の揺動部材１３３が揺動自在に支持され、第１の揺動部材１３３に設けられた第２の支持軸１３５に、第２の揺動部材１３４が揺動自在に支持されている。

第２の揺動部材１３４には、上方に延びる操作レバー１３６が設けられ、操作レバー１３６は、Ｌ字形状の案内路１３７によって案内されている。その結果、操作レバー１３６は、Ｘ軸を中心としてα方向へ傾いて、（１）（２）（４）の３ポジションに設定可能である。また、Ｙ軸を中心としてβ方向へ傾いて、（２）（３）の２ポジションに設定可能である。

第２の揺動部材１３４の下方に基台（図示省略）が設けられ、この基台の上面に、可動部材１４１がＸ方向とＹ方向の双方へ平面的に移動できるように支持されている。第２の揺動部材１３４の下部に駆動突起１３９が設けられ、その下端の球状部１３９ａが、可動部材１４１に回動自在に連結されている。

図１６には、可動部材１４１が上方から見た状態で示されている。可動部材１４１には、磁界発生部７と磁界発生部８の双方が搭載されている。磁界発生部７は、図１２に示したものと同じであり、磁石７ａ，７ｂを有している。磁界発生部８は、図１３に示したものと同じであり、磁石８ａを有している。

可動部材１４１の移動領域の下方に非磁性材料で形成された基板が設けられ、この基板に検知ユニット１０Ａと検知ユニット１０Ｂが固定されている。

操作レバー１３６が（１）（２）（４）の３か所のポジションへ移動させられると、図１６に示すように、磁界発生部７が、検知ユニット１０Ａのわずかに上方で３か所のポジションに移動し、それぞれのポジションに応じた検知出力が得られる。操作レバー１３６が（２）（３）の２か所のポジションへ移動させられると、磁界発生部８が、検知ユニット１０Ｂのわずかに上方で２か所のポジションに移動し、それぞれのポジションに応じた検知出力が得られる。

１，１Ａ，１Ｂ 磁気検知式スイッチ
２ 基板
５ 可動部
６ 操作部
７ 磁界発生部
７ａ，７ｂ 磁石
８ 磁界発生部
８ａ 磁石
１０，１０Ａ，１０Ｂ 検知ユニット
１５ 素子構造
１６ 素子部
２１ 第１のスイッチ回路
２２ 第２のスイッチ回路
２３ 第１の検知部
２６ 第２の検知部
２４，２７ 作動アンプ
２５，２８ シュミットトリガー回路
３０ シフトレバー装置
３１ 基台
３２ 第１の支持軸
３３ 第１の揺動部材
３４ 第２の揺動部材
３５ 第２の支持軸
３６ 操作レバー
３７ 案内路
３８ 第１の案内部
３９ 第２の案内部
４１ 第１の可動部
４２ 第２の可動部
１３０ シフトレバー装置
１３２ 第１の支持軸
１３３ 第１の揺動部材
１３４ 第２の揺動部材
１３５ 第２の支持軸
１３６ 操作レバー
１３９ 駆動突起
１４１ 可動部材
Ｒ（＋） 第１の磁気抵抗効果素子
Ｒ（−） 第２の磁気抵抗効果素子
Ｒ 固定抵抗素子
Ｓ１ 第１の出力
Ｓ２ 第２の出力
Ｓ３ 出力
（ｒ） 第１の検知位置
（ｌ） 第２の検知位置
（ｎ） 中立検知位置

本発明は、磁気抵抗効果素子を使用して、３つの検知位置の検出を可能とした磁気検知式スイッチを使用したシフトレバー装置に関する。

本発明は、最少の磁石と磁気抵抗効果素子を使用して、信頼性の高いシフト切り換え検知出力を得ることができるシフトレバー装置を提供することを目的としている。

本発明は、少なくとも３か所の切り換えポジションを有して傾き移動するシフトレバーと、前記シフトレバーの傾きに伴って往復移動する可動部と、前記可動部に対向する固定部とを有するシフトレバー装置において、
前記固定部と前記可動部の一方に磁界発生部が、他方に磁気検知部が設けられており、
前記可動部は、中立検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向へ移動した第１の検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向と逆向きの第２の方向へ移動した第２の検知位置へ移動可能であり、
前記磁気検知部は、第１の磁気抵抗効果素子を有して第１の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第１の検知部と、第２の磁気抵抗効果素子を有して第２の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第２の検知部とを有しており、
前記磁界発生部には、前記可動部が第１の検知位置に移動したときに、前記第２の検知部に対して、第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、第２の検知位置に移動したときに、前記第１の検知部に対して、第１の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、中立検知位置へ移動したときに、前記第１の検知部と前記第２の検知部のいずれに対しても、第１の方向と第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与えない磁石が設けられていることを特徴とするものである。

Claims (7)

1. 固定部と可動部の一方に磁界発生部が、他方に磁気検知部が設けられた磁気検知式スイッチにおいて、
   前記可動部は、中立検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向へ移動した第１の検知位置と、前記中立検知位置から第１の方向と逆向きの第２の方向へ移動した第２の検知位置へ移動可能であり、
   前記磁気検知部は、第１の磁気抵抗効果素子を有して第１の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第１の検知部と、第２の磁気抵抗効果素子を有して第２の方向の磁界の強度が所定値を超えたときに検知出力を得る第２の検知部とを有しており、
   前記磁界発生部には、前記可動部が第１の検知位置に移動したときに、前記第２の検知部に対して、第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、第２の検知位置に移動したときに、前記第１の検知部に対して、第１の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与え、中立検知位置へ移動したときに、前記第１の検知部と前記第２の検知部のいずれに対しても、第１の方向と第２の方向へ前記所定値を超える強度の磁界を与えない磁石が設けられていることを特徴とする磁気検知式スイッチ。
2. 前記磁界発生部に、前記可動部の移動方向へ並ぶ対を成す磁石が設けられ、それぞれの磁石は同じ磁極が、前記磁気検知部との対向方向へ向けられている請求項１記載の磁気検知式スイッチ。
3. 前記磁界発生部に、前記可動部の移動方向の幅寸法が、前記移動方向と直交する向きの厚さ寸法よりも大きい磁石が設けられ、前記磁石の前記磁気検知部に対向する対向面が単一の磁極に着磁されている請求項１記載の磁気検知式スイッチ。
4. 前記第１の磁気抵抗効果素子は、第１の方向の磁界の強度が前記所定値を超えたときに自由磁性層の磁化方向が第１の方向へ向けられ、
   前記第２の磁気抵抗効果素子は、第２の方向の磁界の強度が前記所定値を超えたときに自由磁性層の磁化方向が第２の方向へ向けられる請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検知式スイッチ。
5. 少なくとも３か所の切り換えポジションを有して傾き移動するシフトレバーと、前記シフトレバーの傾きに伴って往復移動する可動部と、前記可動部に対向する固定部とを有しており、
   前記可動部と前記固定部との間に、請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検知式スイッチが設けられていることを特徴とするシフトレバー装置。
6. 互いに直交する向きへそれぞれ傾き移動するシフトレバーと、前記シフトレバーの一方向への傾きに伴って往復移動する第１の可動部と、前記シフトレバーの他方向への傾きに伴って往復移動する第２の可動部と、前記第１の可動部と前記第２の可動部に対向する固定部とを有しており、
   前記第１の可動部ならびに前記第２の可動部の少なくとも一方と、前記固定部との間に、請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検知式スイッチが設けられていることを特徴とするシフトレバー装置。
7. 前記第１の可動部と前記固定部との間に、前記磁気検知式スイッチが設けられ、前記第２の可動部と前記固定部との間に、２か所のポジションを検知するスイッチが設けられている請求項６記載のシフトレバー装置。

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