JP2018146292A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド部を設けても装置の小型化を実現することができる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１１は、磁気検出部１５の両側に対向配置された一対の磁場発生部１８と、外乱磁界をシールドするシールド部１９と、磁気検出部１５の検出信号Ｓｖを基に操作部１０の操作位置を求める位置演算部２９とを備える。磁場発生部１８及びシールド部１９は、プラスチックマグネット１２を部分着磁することによって形成される。すなわち、プラスチックマグネット１２において部分着磁された箇所が磁場発生部１８となり、部分着磁されていない箇所がシールド部１９となる。【選択図】図３

Description

本発明は、磁界変化から操作部の位置を求める磁気式の位置検出装置に関する。

従来、車両のレンジ位置を切り替えるシフトレバー装置には、シフトレバーの操作位置を検出する位置検出装置が設けられている（特許文献１等参照）。特許文献１は、シフトレバーのレバー軸の中央位置に回転のヒンジ機構が設けられ、このヒンジ機構を中心に回動操作される。シフトレバーの操作位置は、レバー軸の先端に設けられた磁気センサによって検出する。

特開２０１０−１０５６２２号公報

ところで、この種の位置検出装置においては、小型化のニーズが高い。それに伴い、位置検出装置は、外表に近い位置に存在し易くなるので、外乱磁界による影響を受け難くするために、シールド部を設ける必要がある。しかし、位置検出装置にシールド部を設けるとなると、その分、装置サイズが大型化してしまうので、何らかの対策が必要とされていた。

本発明の目的は、シールド部を設けても装置の小型化を実現することができる位置検出装置を提供することにある。

前記問題点を解決する位置検出装置は、操作部に設けられたプラスチックマグネットを部分着磁することにより形成され、磁界を検出可能な磁気検出部の両側に配置された一対の磁場発生部と、前記プラスチックマグネットにおいて着磁されていない部分からなるシールド部と、前記磁場発生部の磁界を検出する前記磁気検出部の検出信号を基に、前記操作部の位置を求める位置演算部とを備えた。

本構成によれば、プラスチックマグネットを部分着磁することにより、部分着磁した箇所を磁場発生部とし、部分着磁されていない箇所をシールド部とした。このため、磁場発生部及びシールド部が１部材で構成されることとなるので、シールド部を設けるようにしても、装置サイズが大きくならずに済む。よって、シールド部を設けても装置の小型化を実現することが可能となる。

前記位置検出装置において、前記操作部は、基端の玉軸を支点に回動操作されるものであり、前記磁気検出部は、前記玉軸の側部に形成された凹部に挿し込まれて配置されていることが好ましい。この構成によれば、玉軸の内部を磁気検出部の配置スペースとして使用するので、装置の小型化に一層有利となる。

前記位置検出装置において、前記磁場発生部は、前記磁気検出部に対し直に対向するように前記凹部に露出する配置をとることが好ましい。この構成によれば、磁場発生部の磁界を磁気検出部に直に当たるようにするので、操作部が操作されたときの磁気検出部の十分な出力変化を得るのに有利となる。

前記位置検出装置において、前記シールド部は、前記凹部に配置される前記磁気検出部を周りから囲うことが可能となるように、当該凹部の周方向に沿って部分的又は一帯に延在されていることが好ましい。この構成によれば、磁気検出部を周囲から広範囲に亘ってシールド部で覆うことが可能となるので、高いシールド性を確保するのに有利となる。

前記位置検出装置において、前記磁場発生部は、前記磁気検出部と対向する箇所が凹形状に形成されていることが好ましい。この構成によれば、磁場発生部から広範囲に亘って平行磁界を発生させることが可能となるので、磁気検出部から好適な出力を得るのに適した磁界を、磁場発生部から磁気検出部に付与することが可能となる。

前記位置検出装置において、前記磁気検出部は、基板の上面及び裏面に各々配置されることにより、２重系に形成されていることが好ましい。この構成によれば、仮に磁気検出部の一方が故障しても他方の磁気検出部の出力を用いて操作位置を検出することが可能となるので、操作位置の誤検出を生じ難くするのに有利となる。

本発明によれば、磁気式の位置検出装置において、シールド部を設けても装置の小型化を実現することができる。

一実施形態のシフトレバー装置の外観図。 位置検出装置の構成を示す玉軸の断面図。 図２のII−II線断面図。 プラスチックマグネットの斜視図。 レバー操作時の位置検出装置の作動図。 （ａ），（ｂ）は部分着磁の工程図。 別例の位置検出装置の構成を示す玉軸の断面図。 他の別例の位置検出装置の構成を示す玉軸の断面図。 他の別例のプラスチックマグネットの斜視図。 他の別例の位置検出装置の構成を示す玉軸の断面図。 他の別例の位置検出装置の構成を示す玉軸の断面図。 他の別例の磁気検出部の構成図。

以下、位置検出装置の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、シフトレバー装置１は、車両に搭載された変速機のレンジ位置を切り替える際に操作するシフトレバー２と、このシフトレバー２を作動可能に支持するハウジング３とを備える。シフトレバー２は、ボールジョイント式の構造であって、具体的には、レバー軸４の基端に設けられた玉軸５を支点にして回動操作される。玉軸５は、ハウジング３の内部に収納されるとともに、ハウジング３内において、操作方向を案内するガイド（図示略）に回動可能に支持されている。

シフトレバー２は、ハウジング３の上壁に形成された案内溝６に沿って操作される。シフトレバー２は、シフト方向及びセレクト方向に沿って、各々のレンジ位置に操作可能である。シフトレバー装置１は、初期位置（例えばホームポジション）からレバー操作された後にシフトレバー２から手が離されると、元の初期位置に自ら戻るモーメンタリ式であることが好ましい。

図２及び図３に示すように、シフトレバー装置１は、操作部１０（本例はシフトレバー２）が操作されたときの位置を検出する位置検出装置１１を備える。本例の位置検出装置１１は、シフトレバー２の操作時に変化する磁界を検出することによりシフトレバー２の操作位置を求める磁気検出式（磁気式の無接点型）である。また、本例の位置検出装置１１は、プラスチックを素材とした磁石であるプラスチックマグネット１２を部分着磁することで磁界の発生箇所（磁石部分）を形成する構造をとる。

玉軸５の側部には、凹部１３が形成され、この凹部１３内に基板１４が挿し込まれている。基板１４の先端には、周囲の磁界（磁場）を検出可能な磁気検出部１５が取り付けられている。磁気検出部１５は、例えばＭＲＥ（磁気抵抗素子）やホールＩＣからなる。

図３及び図４に示すように、プラスチックマグネット１２は、例えば樹脂材と磁石粉末とを混ぜ合わせることで形成されている。本例のプラスチックマグネット１２は、シフトレバー２のレバー軸方向（図３の矢印Ａ方向）に沿い、磁気検出部１５を間に配置するように一対設けられている。本例の場合、レバー軸４側を第１プラスチックマグネット１２ａとし、レバー軸４の反対側を第２プラスチックマグネット１２ｂとする。第１プラスチックマグネット１２ａ及び第２プラスチックマグネット１２ｂは、玉軸５（シフトレバー２）にインサート成形されるとともに、互いに向き合うように線対称配置（面対称配置）されている。

位置検出装置１１は、操作部１０に設けられたプラスチックマグネット１２を部分着磁することにより形成された磁場発生部１８を備える。磁場発生部１８は、シフトレバー２の操作状態に応じた向きの磁界を磁気検出部１５に付与するためのものである。磁場発生部１８は、第１プラスチックマグネット１２ａ及び第２プラスチックマグネット１２ｂの各々に形成されることにより、磁気検出部１５の両側に一対配置され、本例の場合、第１プラスチックマグネット１２ａ側を第１磁場発生部１８ａとし、第２プラスチックマグネット１２ｂ側を第２磁場発生部１８ｂとする。磁場発生部１８は、磁気検出部１５に対し直に対向するように凹部１３に露出する配置をとる。

本例の磁場発生部１８は、第１磁場発生部１８ａ及び第２磁場発生部１８ｂを対向配置するように一対設けられている。このように、第１磁場発生部１８ａ及び第２磁場発生部１８ｂを対向配置させることで、第１磁場発生部１８ａ及び第２磁場発生部１８ｂによって発生される平行磁界（図３参照）を多く確保する。

位置検出装置１１は、プラスチックマグネット１２において着磁されていない部分からなるシールド部１９を備える。シールド部１９は、外乱磁界を遮断することにより、外乱磁界が磁気検出部１５に影響を及ぼさないようにするためのものである。シールド部１９は、凹部１３に配置される磁気検出部１５を周りから囲うことが可能となるように、凹部１３の周方向（図３の矢印Ｂ方向）に沿って部分的又は一帯（実施例では部分的）に延在されている。本例の場合、第１プラスチックマグネット１２ａ側を第１シールド部１９ａとし、第２プラスチックマグネット１２ｂ側を第２シールド部１９ｂとする。

本例の場合、第１シールド部１９ａは、シフトレバー２の水平方向（図４のＸ−Ｙ平面）に沿って延在する本体部２３と、本体部２３の各々の端部において本体部２３に対し交差する方向に延びる一対の側部２４とを備えた形状をなしている。同様に、第２シールド部１９ｂは、第１シールド部１９ａと平行に延びる本体部２５と、本体部２５の各々の端部において本体部２５に対し交差する方向に延びる一対の壁部２６とを備えた形状をなしている。本例の第１シールド部１９ａ及び第２シールド部１９ｂは、互いに向き合うように線対称配置されている。

図３に示すように、位置検出装置１１は、磁気検出部１５の検出信号Ｓｖを基に操作部１０の位置を求める位置演算部２９を備える。位置演算部２９は、例えばシフトレバー装置１の作動を制御するシフトＥＣＵ（Electronic Control Unit）に設けられる。位置演算部２９は、磁気検出部１５の検出信号として電圧信号を取得し、この電圧信号を基にシフトレバー２の操作位置を求める。

図５に、シフトレバー２が操作されたときの状態を図示する。このとき、磁場発生部１８から磁気検出部１５への磁界のかかり方が変化し、磁気検出部１５の検出信号Ｓｖが変化する。位置演算部２９は、レバー操作に応じて値が変化する検出信号Ｓｖを基に、シフトレバー２の操作位置を求める。シフトレバー２の操作位置としては、例えばパーキング位置、リバース位置、ニュートラル位置、ドライブ位置、中立位置等がある。

次に、図６を用いて、本発明の実施例である位置検出装置１１の作用及び効果を説明する。
図６（ａ）に示すように、シフトレバー２を製造するにあたり、シフトレバー２の機構部材（本例は玉軸５）にプラスチックマグネット１２（第１プラスチックマグネット１２ａ及び第２プラスチックマグネット１２ｂ）をインサート成形する。このとき、プラスチックマグネット１２は、まだ着磁されておらず、原料のままである。

図６（ｂ）に示すように、着磁機構３１に玉軸５をセットし、着磁機構３１から磁界Ｈｘを発生させることにより、玉軸５に組み込まれたプラスチックマグネット１２を部分着磁する。ここでは、着磁機構３１の磁界Ｈｘがプラスチックマグネット１２を突き抜けるように付与される。このとき、着磁機構３１から磁界Ｈｘがプラスチックマグネット１２に付与され、着磁された部分が磁場発生部１８となり、着磁されなかった部分がシールド部１９となる。

本例の場合、第１プラスチックマグネット１２ａでは、磁界Ｈｘにより部分着磁された箇所が第１磁場発生部１８ａとなり、部分着磁されなかった箇所が第１シールド部１９ａとなる。また、第２プラスチックマグネット１２ｂでは、磁界Ｈｘにより部分着磁された箇所が第２磁場発生部１８ｂとなり、部分着磁されなかった箇所が第２シールド部１９ｂとなる。

ところで、この種の位置検出装置１１においては、外乱磁界を要因とした誤検出を防止するため、磁気検出部１５の周囲にシールド機能を設ける必要がある。特に、位置検出装置１１には小型化の要望があり、この要望に沿って装置を小型化すると、位置検出装置１１が外表に位置する可能性が高くなるので、外乱磁界の影響を受け易くなり、シールド機能の必要性が増すことになる。しかし、位置検出装置１１にシールド機能を設けると、背反として小型化に支障を来してしまうので、位置検出装置１１の装置小型化とシールド機能搭載との両立させる技術が必要であった。

そこで、本例の場合、シフトレバー２にプラスチックマグネット１２を設け、これを部分着磁することにより、着磁した部分を磁場発生部１８とし、着磁されない部分をシールド部１９として機能するようにした。このため、磁場発生部１８及びシールド部１９が１部材で構成されることとなるので、シールド部１９を設けるようにしても、装置サイズが大きくならずに済む。よって、シールド部１９を設けても装置の小型化を実現することができる。また、磁気検出部１５の直近でシールド部１９により外乱磁界をシールドすることが可能となるので、シールド力を高くするのにも有利となる。

磁気検出部１５は、対向配置された一対の磁場発生部１８の間に配置されている。このため、磁場発生部１８から出力される多くの磁界を平行磁界とすることが可能となる。また、玉軸５の中心に平行磁界が多く発生することになるが、玉軸５の中心に磁気検出部１５を配置するようにしているので、仮に玉軸５にガタが発生しても、磁気検出部１５に好適な磁界が付与された状態を維持するのに有利となる。

磁気検出部１５は、玉軸５の側部に形成された凹部１３に挿し込まれて配置されている。よって、玉軸５の内部を磁気検出部１５（基板１４）の配置スペースとして使用するので、装置の小型化に一層有利となる。

磁場発生部１８は、磁気検出部１５に対し直に対向するように凹部１３に露出する配置をとる。よって、磁場発生部１８の磁界を磁気検出部１５に直に当たるようにするので、操作部１０が操作されたときの磁気検出部１５の十分な出力変化を得るのに有利となる。

シールド部１９は、凹部１３に配置される磁気検出部１５を周りから囲うことが可能となるように、凹部１３の周方向（図３の矢印Ｂ方向）に沿って部分的又は一帯に延在されている。よって、磁気検出部１５を周囲から広範囲に亘ってシールド部１９で覆うことが可能となるので、高いシールド性を確保することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図７に示すように、シールド部１９は、凹部１３の周方向に沿って形成されるにあたり、円環状に沿った形状に形成されてもよい。

・凹部１３の穴形状は、四角形状に限定されず、例えば円形状（楕円形状）としてもよい。
・図８に示すように、磁場発生部１８は、凹部１３に露出しない形状に形成されてもよい。

・図９に示すように、プラスチックマグネット１２は、２部品（第１プラスチックマグネット１２ａ及び第２プラスチックマグネット１２ｂ）から構成されることに限らず、１部品からなる部材としてもよい。

・図１０に示すように、シールド部１９は、凹部１３を除いた周囲から磁場発生部１８のほぼ全体を囲う形状としてもよい。具体例としては、例えば図９の例のプラスチックマグネット１２に対し、シールド部１９として背面部４１、上壁部４２及び下壁部４３を各々設ける。この場合、磁気検出部１５をシールドする箇所を多くとることが可能となるので、シールド機能を確保するのに一層有利となる。なお、上壁部４２と下壁部４３は、プラスチックマグネット１２の部分着磁後、玉軸５に形成された挿込穴４４，４５から玉軸５に取り付けるとよい。

・図１１に示すように、磁場発生部１８は、磁気検出部１５と対向する箇所が凹形状に形成されてもよい。この場合、磁場発生部１８から広範囲に亘って平行磁界を発生させることが可能となるので、磁気検出部１５から好適な出力を得るのに適した磁界を、磁場発生部１８から磁気検出部１５に付与することができる。なお、この凹形状は、曲面状に限定されず、種々の形状に変更可能である。

・図１２に示すように、磁気検出部１５は、基板１４の上面及び裏面に各々配置されることにより２重系に形成されてもよい。この場合、仮に磁気検出部１５の一方が故障しても他方の磁気検出部１５の出力を用いて操作位置を検出することが可能となるので、操作位置の誤検出を生じ難くすることができる。

・玉軸５の凹部１３は、玉軸５の側部が開口されるように形成されることに限定されず、例えば玉軸５の底面を開口して形成するなど、配置箇所を変えてもよい。
・磁気検出部１５（基板１４）は、玉軸５の凹部１３内に配置される構成に限定されず、例えば玉軸５の外部に配置されてもよい。

・プラスチックマグネット１２を先に部分着磁した後、これを玉軸５（シフトレバー２）に組み付ける工程順をとってもよい。
・部分着磁の工法は、種々のものが適宜採用可能である。

・磁場発生部１８の形状は、実施例で述べたような略円柱状に限定されず、四角状等の他の形状に変更してもよい。
・シールド部１９は、磁気検出部１５や磁場発生部１８をシールドできる形状であればよい。

・プラスチックマグネット１２の形状は、実施例で述べたものに限定されず、他の形状に変更可能である。
・位置検出装置１１は、シフトレバー装置１に適用されることに限定されず、他の機器や装置に使用してもよい。

１…シフトレバー装置、２…シフトレバー、５…玉軸、１０…操作部、１１…位置検出装置、１２…プラスチックマグネット、１３…凹部、１４…基板、１５…磁気検出部、１８…磁場発生部、１８ａ…第１磁場発生部、１８ｂ…第２磁場発生部、１９…シールド部、１９ａ…第１シールド部、１９ｂ…第２シールド部、２９…位置演算部、Ｓｖ…検出信号、Ｂ…凹部の周方向。

Claims (6)

1. 操作部に設けられたプラスチックマグネットを部分着磁することにより形成され、磁界を検出可能な磁気検出部の両側に配置された一対の磁場発生部と、
   前記プラスチックマグネットにおいて着磁されていない部分からなるシールド部と、
   前記磁場発生部の磁界を検出する前記磁気検出部の検出信号を基に、前記操作部の位置を求める位置演算部と
   を備えたことを特徴とする位置検出装置。
2. 前記操作部は、基端の玉軸を支点に回動操作されるものであり、
   前記磁気検出部は、前記玉軸の側部に形成された凹部に挿し込まれて配置されている
   請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記磁場発生部は、前記磁気検出部に対し直に対向するように前記凹部に露出する配置をとる
   請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記シールド部は、前記凹部に配置される前記磁気検出部を周りから囲うことが可能となるように、当該凹部の周方向に沿って部分的又は一帯に延在されている
   請求項２又は３に記載の位置検出装置。
5. 前記磁場発生部は、前記磁気検出部と対向する箇所が凹形状に形成されている
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. 前記磁気検出部は、基板の上面及び裏面に各々配置されることにより、２重系に形成されている
   請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。

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