JP5479695B2

JP5479695B2 - Rotation detector

Info

Publication number: JP5479695B2
Application number: JP2008203024A
Authority: JP
Inventors: 康生高田
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: JP2010038766A

Description

本発明は、磁石から発せられる磁界の変化を磁気検出素子により検出してロータの回転態様を検出する回転検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation detection device that detects a rotation mode of a rotor by detecting a change in a magnetic field emitted from a magnet by a magnetic detection element.

この種の回転検出装置としては、例えば特許文献１に記載の回転検出装置が知られている。図１２に、この特許文献１に記載の回転検出装置の斜視構造を示す。同図１２に示されるように、この回転検出装置では、検出対象としてのロータ（図示略）と一体となって回転するインナコア１００と、該インナコア１００の外周に面一となるように組み付けられる円弧状の磁石１０１とを備え、ロータの回転に伴い、インナコア１００及び磁石１０１が回転軸ｆを中心に回転する。また、この回転検出装置では、インナコア１００の外周が環状のアウタコア１１０により囲繞されるとともに、このアウタコア１１０が図中に示す位置で固定されており、インナコア１００がアウタコア１１０に対して相対回転する。ちなみに、この回転検出装置では、インナコア１００及びアウタコア１１０を磁性材料により形成することで磁気回路を構成し、この磁気回路に磁石１０１から発せられる磁界を集磁することで、図中の一点鎖線で示されるような磁界が形成されている。一方、このアウタコア１１０には、２つのエアギャップ１１１が回転軸ｆを中心として１８０°だけずれた位置にそれぞれ形成されるとともに、これらのエアギャップ１１１に、ホール素子と共に信号処理回路等が集積化された２つのセンサチップ１２０がそれぞれ配設されている。ここでホール素子は、印加される磁界の磁束密度の大きさに比例したホール電圧を発生する磁気検出素子であり、センサチップ１２０では、印加される磁界の磁束密度の大きさをホール電圧として検出する。 As this type of rotation detection device, for example, a rotation detection device described in Patent Document 1 is known. FIG. 12 shows a perspective structure of the rotation detection device described in Patent Document 1. As shown in FIG. 12, in this rotation detection device, an inner core 100 that rotates integrally with a rotor (not shown) as a detection target, and a circle that is assembled so as to be flush with the outer periphery of the inner core 100. The inner core 100 and the magnet 101 rotate around the rotation axis f as the rotor rotates. Further, in this rotation detection device, the outer periphery of the inner core 100 is surrounded by the annular outer core 110, and the outer core 110 is fixed at the position shown in the figure, and the inner core 100 rotates relative to the outer core 110. Incidentally, in this rotation detecting device, a magnetic circuit is formed by forming the inner core 100 and the outer core 110 from a magnetic material, and a magnetic field generated from the magnet 101 is collected in this magnetic circuit, thereby being represented by a one-dot chain line in the figure. A magnetic field as shown is formed. On the other hand, in the outer core 110, two air gaps 111 are formed at positions shifted by 180 ° about the rotation axis f, and a signal processing circuit and the like are integrated in the air gap 111 together with a hall element. The two sensor chips 120 are disposed respectively. Here, the Hall element is a magnetic detection element that generates a Hall voltage proportional to the magnitude of the magnetic flux density of the applied magnetic field, and the sensor chip 120 detects the magnitude of the magnetic flux density of the applied magnetic field as the Hall voltage. To do.

そして、この回転検出装置では、インナコア１００の回転に伴って磁石１０１が回転した際に、エアギャップ１１１に形成される磁界の磁束密度、すなわちセンサチップ１２０を通じて検出される磁束密度が変化する。ここで、図１３に示すように、この回転検出装置では、先の図１２に示すインナコア１００の位置を基準（φ＝０［°］）としてその回転角度φが−４５［°］〜＋４５［°］の範囲で変化したときに、センサチップ１２０を通じて検出される磁束密度Ｂが−０．１５［Ｔ］〜＋０．１５［Ｔ］の範囲でリニアに変化する。したがって、このセンサチップ１２０を通じて検出される磁束密度Ｂに基づいてインナコア１００の回転角度φを検出するようにすれば、インナコア１００の回転角度φを精度良く検出することができ、ひいてはロータの回転角度の検出精度が向上するようになる。
特開２００１−１３３２１２号公報 In this rotation detection device, when the magnet 101 rotates as the inner core 100 rotates, the magnetic flux density of the magnetic field formed in the air gap 111, that is, the magnetic flux density detected through the sensor chip 120 changes. Here, as shown in FIG. 13, in this rotation detection device, the position of the inner core 100 shown in FIG. 12 is used as a reference (φ = 0 [°]), and the rotation angle φ is −45 [°] to +45 [ ], The magnetic flux density B detected through the sensor chip 120 changes linearly in the range of −0.15 [T] to +0.15 [T]. Therefore, if the rotation angle φ of the inner core 100 is detected on the basis of the magnetic flux density B detected through the sensor chip 120, the rotation angle φ of the inner core 100 can be detected with high accuracy, and consequently the rotation angle of the rotor. The detection accuracy is improved.
JP 2001-133212 A

このように、回転検出装置として、インナコア１００が回転したときにセンサチップ１２０を通じて検出される磁束密度Ｂがリニアに変化するといった構成を採用することで、確かにロータの回転角度の検出精度が向上するようにはなる。ただし、この回転検出装置では、磁束密度Ｂを検出するための磁気検出素子が、上述のように、ホール素子により構成されているため、同素子の温度特性が問題となる。すなわち、ホール素子は、一般に、自身の有する温度の影響を受けてホール電圧の大きさが変動する温度依存性を有しているため、こうした素子の温度依存性に起因したホール電圧の変動により、センサチップ１２０としての正確な磁束密度の検出が妨げられるおそれがある。このため、例えばセンサチップ１２０の温度変化に伴いロータの回転角度の検出精度が悪化するなど、回転検出装置としての機能に支障をきたすおそれがある。 Thus, by adopting a configuration in which the magnetic flux density B detected through the sensor chip 120 changes linearly when the inner core 100 rotates as the rotation detection device, the detection accuracy of the rotor rotation angle is surely improved. Will come to do. However, in this rotation detection device, since the magnetic detection element for detecting the magnetic flux density B is composed of the Hall element as described above, the temperature characteristic of the element becomes a problem. That is, since the Hall element generally has a temperature dependency in which the magnitude of the Hall voltage varies under the influence of the temperature of the Hall element, due to the variation in Hall voltage due to the temperature dependency of such an element, There is a risk that accurate detection of the magnetic flux density as the sensor chip 120 may be hindered. For this reason, there exists a possibility that the function as a rotation detection apparatus may be obstructed, for example, the detection precision of the rotation angle of a rotor deteriorates with the temperature change of the sensor chip 120, for example.

なお、こうした問題は、磁石から発せられる磁界の変化を感知する磁気検出素子としてホール素子を採用するようにした回転検出装置に限らず、例えば磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を採用するようにした回転検出装置でも同様に生じうる。 Such a problem is not limited to a rotation detection device that employs a Hall element as a magnetic detection element that senses a change in a magnetic field emitted from a magnet. For example, rotation detection that employs a magnetoresistive element (MRE). It can occur in the device as well.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気検出素子の温度依存性の影響を受けることなく、ロータの回転態様を高い精度で検出することのできる回転検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of detecting the rotation mode of the rotor with high accuracy without being affected by the temperature dependence of the magnetic detection element. It is to provide.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、磁気検出素子からなる磁気センサと、ロータの回転に伴い同ロータの回転軸の周りを回転する磁石とを備え、前記磁石の回転に伴う同磁石から発せられる磁界の変化を前記磁気検出素子により検出して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、前記磁石は、同ロータの回転軸に直交する方向に並設される２つの磁石からなるとともに、該２つの磁石は、前記ロータの回転軸に平行な方向及び前記並設される方向の両方に直交する方向に延伸された形状からなり、且つ、前記並設される方向に沿って異極同士が向かう合う態様にてそれぞれ着磁され、前記磁気センサは、その検出面に平行な成分を有する磁気ベクトルが印加されたとき、同検出面に沿った基準線と印加された磁気ベクトルとのなす角をパラメータとして正弦波状の信号及び余弦波状の信号をそれぞれ出力するものであるとともに、前記２つの磁石に挟まれる領域及び同領域から前記ロータの回転軸に平行な方向にずれた領域のいずれかの領域内に配置され、且つ、前記検出面が前記ロータの回転軸に対して直交する態様にて配置され、更に前記２つの磁石のうち、前記ロータの回転軸により近い磁石よりも、前記ロータの回転軸からより離間した磁石寄りの位置に配置されるものであって、前記磁気センサから出力される前記正弦波状の信号の値を前記余弦波状の信号の値で除算して正接値を算出した上で、同正接値から逆正接値を算出し、該算出した逆正接値に基づいて前記ロータの回転態様の検出を行うことを要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a magnetic sensor including a magnetic detection element, and a magnet that rotates around the rotation axis of the rotor as the rotor rotates. In the rotation detection device that detects the rotation mode of the rotor by detecting the change in the magnetic field generated from the magnet by the magnetic detection element, the magnets are juxtaposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor. The two magnets are formed in a shape extending in a direction perpendicular to both the direction parallel to the rotation axis of the rotor and the direction in which the magnets are arranged in parallel, and the magnets are arranged in parallel. When the magnetic vector having a component parallel to the detection surface is applied, the magnetic sensor is magnetized in such a manner that the different polarities face each other along the direction, and applied with a reference line along the detection surface. Is A sine wave signal and a cosine wave signal are output using the angle formed by the magnetic vector as a parameter, and the region sandwiched between the two magnets and the region shifted in a direction parallel to the rotation axis of the rotor. The magnet is disposed in any one of the two regions, and the detection surface is disposed in a manner orthogonal to the rotation axis of the rotor, and of the two magnets, the magnet is closer to the rotation axis of the rotor Rather than being arranged at a position nearer to the magnet than the rotation axis of the rotor, the value of the sine wave signal output from the magnetic sensor is divided by the value of the cosine wave signal. The gist is to calculate the tangent value, calculate the arc tangent value from the tangent value, and detect the rotation mode of the rotor based on the calculated arc tangent value.

同構成によるように、ロータの回転に伴い同ロータの回転軸の周りを回転する磁石を、その回転軸に直交する方向に２つ並設した上で、これら２つの磁石を、ロータの回転軸に平行な方向及びその並設される方向の両方に直交する方向に延伸された形状とし、且つ、それらが並設される方向に沿って異極同士が向かい合う態様にてそれぞれ着磁するようにすれば、これら２つの磁石に挟まれる領域及び同領域からロータの回転軸に平行な方向にずれた領域のいずれかの領域では、ロータの回転軸に直交する方向の成分を有する磁気ベクトルが生じるようになる。このため、磁気センサを、この２つの磁石に挟まれる領域及び同領域からロータの回転軸に平行な方向にずれた領域のいずれかの領域内に配置するとともに、その検出面を、ロータの回転軸に対して直交する態様にて配置するようにすれば、検出面に平行な成分を有する磁気ベクトルを同検出面に印加することができるようになる。また、こうした構成を通じて、ロータの回転に伴い上記２つの磁石が回転した際に、上記磁気センサの検出面に印加される磁気ベクトルの向きに変化が生じるようになるとともに、検出面に沿った所定の基準線及び磁気ベクトルが成す角度の変化量と、ロータの回転角度の変化量とが一致するようになる。このため、この磁気センサを、検出面に平行な成分を有する磁気ベクトルが印加されたとき、上記検出面に沿った基準線と印加された磁気ベクトルとのなす角をパラメータとして正弦波状の信号及び余弦波状の信号を出力するものとして構成するようにすれば、磁石の回転に伴う磁気センサの出力信号として、ロータの回転角度をパラメータとする正弦波状の信号及び余弦波状の信号を得ることができるようになる。そして、こうして得られる正弦波状の信号の値を余弦波状の信号の値で除算して正接値を算出するといった演算を行うようにすれば、この正接値は、磁気抵抗素子の温度依存性に起因する正弦波状の信号の変動、及び余弦波状の信号の変動が互いに相殺された値となる。したがって、この正接値から逆正接値を算出し、算出した逆正接値に基づいてロータの回転態様の検出を行うようにすれば、磁気検出素子の温度依存性の影響を受けることなく、高い精度でロータの回転態様を検出することができるようになる。 As in the same configuration, two magnets that rotate around the rotation axis of the rotor as the rotor rotates are arranged side by side in a direction perpendicular to the rotation axis, and these two magnets are connected to the rotation axis of the rotor. So as to be magnetized in such a manner that the different polarities face each other along the direction in which they are arranged in parallel to each other and in the direction orthogonal to both the direction parallel to In this case, a magnetic vector having a component in a direction orthogonal to the rotation axis of the rotor is generated in any of the area sandwiched between these two magnets and the area shifted from the same area in a direction parallel to the rotation axis of the rotor. It becomes like this. For this reason, the magnetic sensor is disposed in any one of a region sandwiched between the two magnets and a region shifted from the same region in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, and the detection surface thereof is rotated by the rotor. If it is arranged in a manner perpendicular to the axis, a magnetic vector having a component parallel to the detection surface can be applied to the detection surface. Further, through such a configuration, when the two magnets rotate with the rotation of the rotor, the direction of the magnetic vector applied to the detection surface of the magnetic sensor changes, and a predetermined value along the detection surface is obtained. The amount of change in the angle formed by the reference line and the magnetic vector coincides with the amount of change in the rotation angle of the rotor. For this reason, when a magnetic vector having a component parallel to the detection surface is applied to the magnetic sensor, a sinusoidal signal and an angle formed by the reference line along the detection surface and the applied magnetic vector are used as parameters. If it is configured to output a cosine wave signal, a sine wave signal and a cosine wave signal with the rotation angle of the rotor as a parameter can be obtained as the output signal of the magnetic sensor accompanying the rotation of the magnet. It becomes like this. Then, if an operation such as calculating the tangent value by dividing the value of the sinusoidal signal obtained in this way by the value of the cosine wave signal is performed, this tangent value is caused by the temperature dependence of the magnetoresistive element. Thus, the fluctuation of the sine wave signal and the fluctuation of the cosine wave signal cancel each other. Therefore, if the arc tangent value is calculated from the tangent value, and the rotation mode of the rotor is detected based on the calculated arc tangent value, the accuracy is high without being affected by the temperature dependence of the magnetic detection element. Thus, the rotation mode of the rotor can be detected.

また上記構成のように、前記磁気センサを、前記２つの磁石のうち、前記ロータの回転軸により近い磁石よりも、前記ロータの回転軸からより離間した磁石寄りの位置に配置すれば、磁石が回転した際に、磁気センサが、２つの磁石に挟まれる領域及び同領域からロータの回転軸に平行な方向にずれた領域のいずれかの領域内の位置を維持し易くなるため、磁気センサを通じたロータの回転態様の検出範囲を拡大することができるようになる。 Further, as in the above configuration , if the magnetic sensor is arranged at a position closer to the magnet that is further away from the rotation axis of the rotor than the magnet that is closer to the rotation axis of the rotor , of the two magnets, When rotating, the magnetic sensor can easily maintain the position in either the region sandwiched between the two magnets or the region shifted from the same region in the direction parallel to the rotation axis of the rotor. In addition, the detection range of the rotation mode of the rotor can be expanded.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転検出装置において、前記磁気検出素子は、印加される磁気ベクトルに応じて抵抗値を変化させる磁気抵抗素子からなり、前記磁気センサは、それぞれ４つの磁気抵抗素子により構成される２つのブリッジ回路を有し、前記正弦波状の信号及び前記余弦波状の信号を、これら２つのブリッジ回路の出力信号としてそれぞれ取得することを要旨としている。 Invention according to claim 2, in the rotation detecting device according to claim 1, wherein the magnetic detecting element is made magnetoresistive element that changes the resistance in response to magnetic vector applied, the magnetic sensor, The gist is to have two bridge circuits each composed of four magnetoresistive elements, and to acquire the sine wave signal and the cosine wave signal as output signals of these two bridge circuits, respectively.

同構成によれば、一つの磁気センサを通じて正弦波状の信号及び余弦波状の信号を取得することができるため、例えば正弦波状の信号を取得するための磁気センサと余弦波状の信号を取得するための磁気センサとを各別に設けるようにした回転検出装置と比較して、装置としての構造の簡素化を図ることができるようになる。 According to this configuration, since a sine wave signal and a cosine wave signal can be acquired through one magnetic sensor, for example, a magnetic sensor for acquiring a sine wave signal and a cosine wave signal are acquired. Compared with a rotation detection device in which a magnetic sensor is provided separately, the structure of the device can be simplified.

本発明にかかる回転検出装置によれば、磁気検出素子の温度依存性の影響を受けることなく、ロータの回転態様を高い精度で検出することができるようになる。 According to the rotation detection device of the present invention, the rotation mode of the rotor can be detected with high accuracy without being affected by the temperature dependence of the magnetic detection element.

以下、本発明にかかる回転検出装置を、車両のシフトレバーの位置（シフトポジション）を検出するシフトポジションセンサに具体化した一実施形態について図１〜図１０を参照して説明する。図１は、本実施形態のシフトポジションセンサが搭載される車両のシフト装置の斜視構造を示したものであり、はじめに、この図１を参照してこのシフト装置の概要を説明する。ちなみに、このシフト装置は、シフトレバーと変速機との間の機械的な連結が排除された、いわゆるシフトバイワイヤ式のシフト装置を想定している。 Hereinafter, an embodiment in which a rotation detection device according to the present invention is embodied as a shift position sensor that detects the position (shift position) of a shift lever of a vehicle will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a perspective structure of a shift device for a vehicle in which the shift position sensor of the present embodiment is mounted. First, an outline of the shift device will be described with reference to FIG. By the way, this shift device assumes a so-called shift-by-wire shift device in which mechanical connection between the shift lever and the transmission is eliminated.

同図１に示されるように、このシフト装置は、大きくは、車両の運転者が把持する部分となる把持部１１の設けられたシフトレバー１２と、このシフトレバー１２が挿通される部分として直線状のシフトゲート１３の形成されたシフトパネル１４とを備えている。ここで、シフトレバー１２の基端側の部分には、シフトゲート１３の延伸方向と直交する方向に延びるシャフト１５が設けられており、このシャフト１５とシフトレバー１２の基端部とが連結部材１６を介して互いに連結されている。そして、このシフト装置では、シフトレバー１２が、図示しない支持構造を介してシャフト１５を中心に揺動可能に支持される構造となっている。ちなみに、このシフト装置では、運転者が、例えばシフトレバー１２をシフトゲート１３の図中の奥側の位置から手前側の位置まで操作したとすると、シフトポジションが「Ｐ（パーキングレンジ）」、「Ｒ（リバースレンジ）」、「Ｎ（ニュートラルレンジ）」、「Ｄ（ドライブレンジ）」、「２（セカンドレンジ）」、「１（ロウレンジ）」の順に選択的に切り替えられる。一方、シャフト１５の端部には、同シャフト１５の回転位置に応じた、換言すればシフトポジションに応じた電圧信号を出力するシフトポジションセンサ２０が取り付けられており、このシフトポジションセンサ２０の電圧信号が、マイクロコンピュータを中心に構成されてシフト装置の各種制御を統括的に司る制御部３０に伝達される。この制御部３０は、シフトポジションセンサ２０から伝達される電圧信号に基づいてシフトレバー１２が上記シフトポジションのいずれのポジションであるかを判定するとともに、判定されたシフトポジションに基づいて、車両の変速機４０のギア段を変更する制御を実行する。 As shown in FIG. 1, this shift device is roughly divided into a shift lever 12 provided with a grip portion 11 that is a portion gripped by a driver of a vehicle, and a straight line as a portion through which the shift lever 12 is inserted. And a shift panel 14 on which a shift gate 13 is formed. Here, a shaft 15 extending in a direction orthogonal to the extending direction of the shift gate 13 is provided at a base end side portion of the shift lever 12, and the shaft 15 and the base end portion of the shift lever 12 are connected to each other. 16 are connected to each other via 16. In this shift device, the shift lever 12 is supported so as to be swingable around the shaft 15 via a support structure (not shown). By the way, in this shift device, if the driver operates the shift lever 12 from the position on the back side of the shift gate 13 to the position on the near side in the figure, the shift position is “P (parking range)”, “ R (reverse range) "," N (neutral range) "," D (drive range) "," 2 (second range) "," 1 (low range) "are selectively switched in this order. On the other hand, a shift position sensor 20 that outputs a voltage signal corresponding to the rotational position of the shaft 15, in other words, a shift position, is attached to the end of the shaft 15. The signal is transmitted to a control unit 30 that is configured around a microcomputer and generally manages various controls of the shift device. The control unit 30 determines which position of the shift position the shift lever 12 is based on the voltage signal transmitted from the shift position sensor 20, and shifts the vehicle based on the determined shift position. Control to change the gear stage of the machine 40 is executed.

次に、図２（ａ），（ｂ）を参照して、シフトポジションセンサ２０の具体的な構造について説明する。ここで、図２（ａ）は、このシフトポジションセンサ２０の側面構造を、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面構造をそれぞれ示したものである。なお、図２（ｂ）では、軸線Ｐ（Ｐ）を基準として、軸線ｎ１を中心に矢印ａで示す方向に所定角度だけそれぞれ傾いた軸線を、軸線Ｐ（Ｒ），軸線Ｐ（Ｎ），軸線Ｐ（Ｄ），軸線Ｐ（２），軸線Ｐ（１）にてそれぞれ示している。 Next, a specific structure of the shift position sensor 20 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). Here, FIG. 2A shows a side structure of the shift position sensor 20, and FIG. 2B shows a cross-sectional structure taken along line AA of FIG. 2A. is there. In FIG. 2 (b), the axis P (R), the axis P (N), the axis P (R), the axis P (P), the axis P (R), the axis P (N), An axis P (D), an axis P (2), and an axis P (1) are shown respectively.

同図２（ａ），（ｂ）に示されるように、シフトポジションセンサ２０は、大きくは、軸線ｎ１を中心に回転するロータ２１と、同ロータ２１と一体となって回転する２つの磁石２２ａ，２２ｂと、磁石２２ａ，２２ｂにより形成される磁界の変化を検出する磁気センサ２３とから構成されている。また、このシフトポジションセンサ２０では、ロータ２１等の各種部品の外側を合成樹脂製のケース２４により覆うことで、これらの各種部品を外部環境から保護する構造となっている。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the shift position sensor 20 is roughly composed of a rotor 21 that rotates about an axis n1 and two magnets 22a that rotate integrally with the rotor 21. , 22b and a magnetic sensor 23 for detecting a change in the magnetic field formed by the magnets 22a, 22b. Further, the shift position sensor 20 has a structure in which these various components are protected from the external environment by covering the outside of various components such as the rotor 21 with a case 24 made of synthetic resin.

ここで、ロータ２１は、軸線ｎ１を中心軸として円盤状に形成された大径部２１ａ及び小径部２１ｂからなり、大径部２１ａのシフトレバー１２の側の面に小径部２１ｂが設けられる構造となっている。そして、このロータ２１には、小径部２１ｂのシフトレバー１２の側の面に開口端を有するとともに同開口端から大径部２１ａの中央部に達するかたちで断面矩形状の挿通孔２１ｃが形成されており、この挿通孔２１ｃに、シャフト１５の端面から回転軸ｍに沿って導出された同じく断面矩形状の突出部１５ａが嵌合される。すなわち、このシフトポジションセンサ２０では、このロータ２１の挿通孔２１ｃにシャフト１５の突出部１５ａが嵌合することで、シャフト１５の回転軸ｍとロータ２１の中心軸である軸線ｎ１とが互いに一致するかたちでロータ２１がシャフト１５に組み付けられる。そして、このシフトポジションセンサ２０では、運転者によるシフトレバー１２の操作に伴い、ロータ２１がシャフト１５と一体となって回転軸ｍを中心に回転する構造となっている。 Here, the rotor 21 includes a large-diameter portion 21a and a small-diameter portion 21b formed in a disc shape with the axis n1 as a central axis, and the small-diameter portion 21b is provided on the surface of the large-diameter portion 21a on the shift lever 12 side. It has become. The rotor 21 is formed with an insertion hole 21c having an opening end on the surface of the small diameter portion 21b on the shift lever 12 side and having a rectangular cross section so as to reach the center of the large diameter portion 21a from the opening end. In the insertion hole 21c, a protruding portion 15a having a rectangular cross section that is led out from the end surface of the shaft 15 along the rotation axis m is fitted. That is, in this shift position sensor 20, the projecting portion 15 a of the shaft 15 is fitted into the insertion hole 21 c of the rotor 21, so that the rotation axis m of the shaft 15 and the axis line n 1 that is the central axis of the rotor 21 coincide with each other. In this way, the rotor 21 is assembled to the shaft 15. The shift position sensor 20 has a structure in which the rotor 21 is integrated with the shaft 15 and rotates about the rotation axis m as the driver operates the shift lever 12.

一方、磁石２２ａ，２２ｂは、大径部２１ａの小径部２１ｂの設けられる面と反対側の面に、軸線ｎ１に直交する軸線ｎ２に沿うかたちで並設されている。ここで、磁石２２ａは、シフトレバー１２の側の部分がＮ極となり、その反対側の部分がＳ極となるように、また、磁石２２ｂは、シフトレバー１２の側の部分がＳ極となり、その反対側の部分がＮ極となるように着磁されている。そして、図２（ｂ）に示されるように、これら磁石２２ａ，２２ｂは、軸線ｎ１及び軸線ｎ２に直交する軸線ｎ３の方向に延伸されて板状にそれぞれ形成されている。そして、磁石２２ａ，２２ｂは、運転者によるシフトレバー１２の操作に伴い上記シャフト１５及びロータ２１が回転軸ｍを中心に回転したとすると、同ロータ２１と一体となって回転軸ｍの周りを回転する。具体的には、上記シフトポジションが「Ｐ」に設定されているときには、磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２が軸線Ｐ（Ｐ）と重なる位置に保持された状態であり、この状態からシフトポジションが「Ｒ」に切り替えられたとすると、上記磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２が軸線Ｐ（Ｒ）と重なる位置まで回転する。さらに、シフトポジションが「Ｎ」，「Ｄ」，「２」，「１」の順に切り替えられたとすると、上記磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２が軸線Ｐ（Ｎ），Ｐ（Ｄ），Ｐ（２），Ｐ（１）と重なる位置までそれぞれ回転する。 On the other hand, the magnets 22a and 22b are juxtaposed along the axis n2 orthogonal to the axis n1 on the surface opposite to the surface where the small diameter portion 21b of the large diameter portion 21a is provided. Here, the magnet 22a has a north pole on the side of the shift lever 12 and the opposite side has a south pole, and the magnet 22b has a south pole on the side of the shift lever 12. The opposite part is magnetized so as to have an N pole. As shown in FIG. 2B, the magnets 22a and 22b are each formed in a plate shape by extending in the direction of an axis n1 and an axis n3 orthogonal to the axis n2. When the shaft 15 and the rotor 21 are rotated around the rotation axis m as the driver operates the shift lever 12, the magnets 22 a and 22 b are integrated with the rotor 21 around the rotation axis m. Rotate. Specifically, when the shift position is set to “P”, this is a state in which the axis n2 indicating the direction in which the magnets 22a and 22b are arranged is held at a position overlapping the axis P (P). If the shift position is switched from “R” to “R”, the axis n2 indicating the parallel arrangement direction of the magnets 22a and 22b rotates to a position where it overlaps the axis P (R). Further, assuming that the shift position is switched in the order of “N”, “D”, “2”, “1”, the axis n2 indicating the direction in which the magnets 22a and 22b are arranged side by side is the axes P (N), P (D ), P (2), and P (1), respectively.

また一方、ケース２４には、上記ロータ２１が相対回転可能に収容されるとともに、上記磁石２２ａ，２２ｂが動く範囲に対応して断面円形状の内部空間２４ａが形成されている。ちなみに、本実施形態にかかるシフトポジションセンサ２０では、ケース２４が図中に示す位置で固定されているため、ロータ２１が回転した際には、ケース２４はその位置が保持されたまま、ロータ２１のみが回転する。そして、このケース２４の内部空間２４ａを形成する内壁面のうち、上記ロータ２１の大径部２１ａと対向する内壁面には、上記磁気センサ２３をはじめ、同磁気センサ２３から出力される電圧信号を取り込んで各種演算を行う演算回路などを実装した基板２５が設けられている。 On the other hand, in the case 24, the rotor 21 is accommodated so as to be relatively rotatable, and an internal space 24a having a circular cross section is formed corresponding to a range in which the magnets 22a and 22b move. Incidentally, in the shift position sensor 20 according to the present embodiment, since the case 24 is fixed at the position shown in the figure, when the rotor 21 rotates, the case 24 is kept in its position and the rotor 21 is maintained. Only rotate. Among the inner wall surfaces forming the internal space 24a of the case 24, voltage signals output from the magnetic sensor 23 and the magnetic sensor 23 are provided on the inner wall surface facing the large diameter portion 21a of the rotor 21. Is provided with a circuit board 25 on which an arithmetic circuit and the like for performing various calculations are incorporated.

ここで、本実施形態にかかるシフトポジションセンサ２０では、磁気センサ２３が上記磁石２２ａ，２２ｂに対して以下のような位置関係を有して配設されている。すなわち、図２（ａ）に示されるように、磁気センサ２３が、磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域（図中に二点差線のハッチングで示す領域）から軸線ｎ１の方向にギャップｇだけずれた領域内であって、且つ、磁石２２ａ寄りの位置に配置されている。ちなみに、このように磁気センサ２３を磁石２２ａ寄りの位置に配置することによって、磁石２２ａ，２２ｂが回転した際に、磁気センサ２３が、上記磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域からギャップｇだけずれた領域内の位置、すなわち図２（ｂ）中の二点鎖線で示す領域内の位置を維持し易くなる。また、この磁気センサ２３では、同図２（ｂ）に示される面と平行となる態様にて、すなわち上記軸線ｎ１に直交する面と平行となる態様にて、磁気を検出する検出面が配置されている。 Here, in the shift position sensor 20 according to the present embodiment, the magnetic sensor 23 is disposed with the following positional relationship with respect to the magnets 22a and 22b. That is, as shown in FIG. 2A, the magnetic sensor 23 is shifted by a gap g in the direction of the axis n1 from the region sandwiched between the magnets 22a and 22b (the region indicated by the hatching of the two-dot chain line in the drawing). It is located within the region and at a position close to the magnet 22a. Incidentally, by arranging the magnetic sensor 23 at a position close to the magnet 22a in this way, when the magnets 22a and 22b are rotated, the magnetic sensor 23 is shifted from the region sandwiched by the magnets 22a and 22b by the gap g. It becomes easy to maintain the position in the region, that is, the position in the region indicated by the two-dot chain line in FIG. Further, in this magnetic sensor 23, a detection surface for detecting magnetism is arranged in a mode parallel to the surface shown in FIG. 2B, that is, in a mode parallel to the surface perpendicular to the axis n1. Has been.

図３は、こうした磁気センサ２３についてその検出面の側から見た平面構造を示したものである。
同図３に示されるように、磁気センサ２３は、センサ中心Ｃｓを中心として各々４５°ずつ傾くかたちで環状に配置される８つの磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８を備えるセンサ部２３ａと共に、同センサ部２３ａから出力される電圧信号に対して所定の信号処理を施す回路等が１チップに集積化されて構成される、いわゆる磁気抵抗効果（ＭＲＥ）センサである。ちなみに、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８は、強磁性金属を主成分とする磁気抵抗膜からなり、印加される磁気ベクトルに応じてその抵抗値が変化するといった物性を有している。そして、この磁気センサ２３は、例えばセンサ中心Ｃｓを通り、且つ、図中のｙ軸に平行な軸線をｙｓとしたときに、センサ２３に印加される磁気ベクトルＢｖと基準線ｙｓとがなす角度θの大きさに応じた電圧信号を出力する。 FIG. 3 shows a planar structure of such a magnetic sensor 23 as viewed from the detection surface side.
As shown in FIG. 3, the magnetic sensor 23 includes the sensor unit 23a including eight magnetoresistive elements M1 to M8 arranged in an annular shape so as to be inclined by 45 ° about the sensor center Cs. This is a so-called magnetoresistive (MRE) sensor in which a circuit for performing predetermined signal processing on the voltage signal output from 23a is integrated on one chip. Incidentally, each of the magnetoresistive elements M1 to M8 is made of a magnetoresistive film containing a ferromagnetic metal as a main component, and has a physical property that its resistance value changes in accordance with an applied magnetic vector. The magnetic sensor 23 is, for example, an angle formed by the magnetic vector Bv applied to the sensor 23 and the reference line ys when an axis passing through the sensor center Cs and parallel to the y-axis in the figure is ys. A voltage signal corresponding to the magnitude of θ is output.

図４は、こうした構造を有する磁気センサ２３の電気的な構成についてその等価回路を示したものである。
同図４に示されるように、この磁気センサ２３では、４つの磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ７により１つのブリッジ回路が、また、４つの磁気抵抗素子Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ８によってもう１つのブリッジ回路が構成されている。ここで、各ブリッジ回路では、磁気抵抗素子Ｍ３，Ｍ５の間、並びに磁気抵抗素子Ｍ４，Ｍ６の間に定電圧Ｖｃｃがそれぞれ印加されるとともに、磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ７の間、並びに磁気抵抗素子Ｍ２，Ｍ８の間が各々接地されている。そして、磁気センサ２３では、上記センサ部２３ａの出力として、磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ３の間の中点電位Ｖ１１、磁気抵抗素子Ｍ５，Ｍ７の間の中点電位Ｖ１２、磁気抵抗素子Ｍ２，Ｍ４の間の中点電位Ｖ２１、及び磁気抵抗素子Ｍ６，Ｍ８の間の中点電位Ｖ２２がそれぞれ出力される。そして、磁気センサ２３では、中点電位Ｖ１１，Ｖ１２が差動増幅器５０に取り込まれて、また、中点電位Ｖ２１，Ｖ２２が差動増幅器５１に取り込まれてそれぞれ差動増幅される。すなわち、この磁気センサ２３では、差動増幅器５０，５１による各差動増幅出力として、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８に印加される磁気ベクトルの変化に応じて連続的に変化する電圧信号Ｖ１，Ｖ２が出力される。ちなみに、これらの電圧信号Ｖ１，Ｖ２は、以下の（１）及び（２）式で示されるように、また図５に示すように、先の図３に示した上記磁気ベクトルＢｖの方向が基準線ｙｓとなす角度θをパラメータとして、それぞれ正弦波状及び余弦波状に変化する。なお、図５では、角度θが先の図３において反時計回りの方向に変化するときを正としている。 FIG. 4 shows an equivalent circuit of the electrical configuration of the magnetic sensor 23 having such a structure.
As shown in FIG. 4, in this magnetic sensor 23, one magnetoresistive element M1, M3, M5, M7 forms one bridge circuit, and four magnetoresistive elements M2, M4, M6, M8 One bridge circuit is configured. Here, in each bridge circuit, a constant voltage Vcc is applied between the magnetoresistive elements M3 and M5 and between the magnetoresistive elements M4 and M6, and between the magnetoresistive elements M1 and M7, and the magnetoresistive element. Each of M2 and M8 is grounded. In the magnetic sensor 23, the output of the sensor unit 23a includes a midpoint potential V11 between the magnetoresistive elements M1 and M3, a midpoint potential V12 between the magnetoresistive elements M5 and M7, and the magnetoresistive elements M2 and M4. A midpoint potential V21 between them and a midpoint potential V22 between the magnetoresistive elements M6 and M8 are respectively output. In the magnetic sensor 23, the midpoint potentials V11 and V12 are taken into the differential amplifier 50, and the midpoint potentials V21 and V22 are taken into the differential amplifier 51 and differentially amplified. That is, in the magnetic sensor 23, voltage signals V1 and V2 that continuously change according to changes in the magnetic vector applied to the magnetoresistive elements M1 to M8 are output as differential amplification outputs from the differential amplifiers 50 and 51, respectively. Is output. Incidentally, these voltage signals V1 and V2 are based on the direction of the magnetic vector Bv shown in FIG. 3 as shown in the following equations (1) and (2) and as shown in FIG. The angle θ formed with the line ys changes as a sine wave and a cosine wave, respectively. In FIG. 5, the time when the angle θ changes in the counterclockwise direction in FIG. 3 is positive.

Ｖ１＝Ｖｓ×ｓｉｎ２θ・・・（１）
Ｖ２＝Ｖｓ×ｃｏｓ２θ・・・（２）
ただし、Ｖｓは磁気センサ２３の感度に基づく値である。 V1 = Vs × sin2θ (1)
V2 = Vs × cos2θ (2)
However, Vs is a value based on the sensitivity of the magnetic sensor 23.

次に、図６〜図８を参照して、シフトポジションの切り替えに伴って磁石２２ａ，２２ｂが回転したときの上記電圧信号Ｖ１，Ｖ２の変化態様について説明する。ここで、図６（ａ）は、先の図２（ａ）に対応する図として、磁石２２ａ，２２ｂ及び磁気センサ２３といった要素のみを抜き出して、磁石２２ａ，２２ｂにより形成される磁界を模式的に示したものである。また、図６（ｂ）は、上記図２（ｂ）に対応する図として、同じく磁石２２ａ，２２ｂ及び磁気センサ２３といった要素のみを抜き出して、磁気センサ２３に印加される磁気ベクトルを模式的に示したものである。 Next, with reference to FIGS. 6 to 8, a description will be given of how the voltage signals V <b> 1 and V <b> 2 change when the magnets 22 a and 22 b rotate as the shift position is switched. Here, FIG. 6A schematically shows the magnetic field formed by the magnets 22a and 22b by extracting only elements such as the magnets 22a and 22b and the magnetic sensor 23 as a diagram corresponding to FIG. 2A. It is shown in. Further, FIG. 6B is a diagram corresponding to FIG. 2B, in which only elements such as the magnets 22a and 22b and the magnetic sensor 23 are extracted, and the magnetic vector applied to the magnetic sensor 23 is schematically shown. It is shown.

このシフトポジションセンサ２０では、前述のように、磁石２２ａが、シフトレバー１２の側の部分がＮ極となり、その反対側の部分がＳ極となるように、また、磁石２２ｂが、シフトレバー１２の側の部分がＳ極となり、その反対側の部分がＮ極となるように着磁されているため、図中の一点鎖線の矢印で示されるような磁界が形成されている。すなわち、磁石２２ａ，２２ｂの中央の部分を境界として、磁気センサ２３の配置されている側では磁石２２ｂから磁石２２ａに向かう方向を有する磁界が、また、磁気センサ２３の配置されていない側では磁石２２ａから磁石２２ｂに向かう方向を有する磁界が形成されている。ここで、シフトポジションセンサ２０では、同じく上述のように、磁石２２ａ，２２ｂにより形成されるこうした磁界に対し、磁気センサ２３が、磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域（図中の二点差線のハッチングで示す領域）から軸線ｎ１の方向にギャップｇだけずれた位置に配置されている。そして、こうした構成により、図６（ｂ）に併せ示されるように、上記軸線ｎ１に直交する方向、すなわち同センサ２３の検出面に平行な成分Ｂｖを有する磁気ベクトルが磁気センサ２３に印加されるようになる。また、磁気センサ２３に印加される磁界の磁束密度を、上記磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８の抵抗値が飽和する磁束密度、いわゆる飽和磁束密度まで高め易くもなっている。そして、このシフトポジションセンサ２０では、ロータ２１の回転に伴い上記磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２が軸線Ｐ（Ｐ），Ｐ（Ｒ），Ｐ（Ｎ），Ｐ（Ｄ），Ｐ（２），Ｐ（１）のうちのいずれかの軸線上となる位置まで回転したとすると、磁気センサ２３に印加される磁気ベクトルＢｖの方向に変化が生じる。 In the shift position sensor 20, as described above, the magnet 22a has a north pole on the side of the shift lever 12 and a south pole on the opposite side, and the magnet 22b has a shift lever 12 side. Since the portion on the side of S is a south pole and the portion on the opposite side is a north pole, a magnetic field is formed as shown by the one-dot chain line arrow in the figure. That is, a magnetic field having a direction from the magnet 22b toward the magnet 22a on the side where the magnetic sensor 23 is disposed with the central portion of the magnets 22a and 22b as a boundary, and a magnet on the side where the magnetic sensor 23 is not disposed. A magnetic field having a direction from 22a toward the magnet 22b is formed. Here, in the shift position sensor 20, as described above, with respect to such a magnetic field formed by the magnets 22 a and 22 b, a region where the magnetic sensor 23 is sandwiched between the magnets 22 a and 22 b (hatching of two-dot difference lines in the figure). Is disposed at a position shifted by a gap g in the direction of the axis n1. With this configuration, as shown in FIG. 6B, a magnetic vector having a component Bv in a direction orthogonal to the axis n1, that is, parallel to the detection surface of the sensor 23 is applied to the magnetic sensor 23. It becomes like this. Further, it is easy to increase the magnetic flux density of the magnetic field applied to the magnetic sensor 23 to a magnetic flux density at which the resistance values of the magnetoresistive elements M1 to M8 are saturated, so-called saturation magnetic flux density. In the shift position sensor 20, the axis n2 indicating the parallel arrangement direction of the magnets 22a and 22b is rotated along the axes P (P), P (R), P (N), P (D), If it is rotated to a position on any one of P (2) and P (1), a change occurs in the direction of the magnetic vector Bv applied to the magnetic sensor 23.

具体的には、例えば、ロータ２１が先の図２（ｂ）に示す位置を基準として上記矢印ａに示す方向に角度α１だけ回転したとするとする。このとき、図７（ａ）に示すように、上記磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２は先の図６（ｂ）に示す位置を基準として角度α１だけ回転して軸線Ｐ（１）上となる位置まで回転するとともに、磁気センサ２３に印加される磁気ベクトルＢｖの方向も角度α１だけ変化する。また、例えばロータ２１が先の図２（ｂ）に示す位置を基準として上記矢印ａに示す方向と逆の方向に角度αｐだけ回転したとするとする。このとき、図７（ｂ）に示すように、上記磁石２２ａ，２２ｂの並設方向を示す軸線ｎ２は先の図６（ｂ）に示す位置を基準として角度αｐだけ回転して軸線Ｐ（Ｐ）上となる位置まで回転するとともに、磁気センサ２３に印加される磁気ベクトルＢｖの方向も角度αｐだけ変化する。すなわち、このシフトポジションセンサ２０では、ロータ２１の回転角度の変化量と、上記磁気ベクトルＢｖ及び基準線ｙｓがなす角度θの変化量とが互いに一致する。このため、上記（１）及び（２）式を参照すれば、磁気センサ２３から出力される電圧信号Ｖ１，Ｖ２が、以下の（３）及び（４）式で示されるように、ロータ２１の回転角度αをパラメータとして正弦波状及び余弦波状に変化する値となる。 Specifically, for example, it is assumed that the rotor 21 is rotated by an angle α1 in the direction indicated by the arrow a with reference to the position shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 7A, the axis n2 indicating the parallel arrangement direction of the magnets 22a and 22b is rotated by an angle α1 with respect to the position shown in FIG. ) While rotating to an upper position, the direction of the magnetic vector Bv applied to the magnetic sensor 23 also changes by the angle α1. For example, it is assumed that the rotor 21 is rotated by an angle αp in the direction opposite to the direction indicated by the arrow a with reference to the position shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 7B, the axis n2 indicating the parallel arrangement direction of the magnets 22a and 22b is rotated by an angle αp with respect to the position shown in FIG. ) While rotating to an upper position, the direction of the magnetic vector Bv applied to the magnetic sensor 23 also changes by the angle αp. In other words, in the shift position sensor 20, the amount of change in the rotation angle of the rotor 21 and the amount of change in the angle θ formed by the magnetic vector Bv and the reference line ys coincide with each other. For this reason, referring to the above equations (1) and (2), the voltage signals V1 and V2 output from the magnetic sensor 23 are obtained from the rotor 21 as shown by the following equations (3) and (4). The value changes into a sine wave shape and a cosine wave shape with the rotation angle α as a parameter.

Ｖ１＝Ｖｓ×ｓｉｎ２α・・・（３）
Ｖ２＝Ｖｓ×ｃｏｓ２α・・・（４）
ちなみに、図８は、横軸にロータ２１の回転角度αを、縦軸に磁気センサ２３から出力される電圧信号Ｖ１，Ｖ２をとり、両者の関係をそれぞれ示したグラフである。なお、同図８では、シフトポジションが「１」，「２」，「Ｄ」，「Ｎ」，「Ｒ」，「Ｐ」であるときのロータ２１の回転角度をα（１），α（２），α（Ｄ），α（Ｎ），α（Ｒ），α（Ｐ）にてそれぞれ示している。 V1 = Vs × sin2α (3)
V2 = Vs × cos2α (4)
Incidentally, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotation angle α of the rotor 21 on the horizontal axis and the voltage signals V1 and V2 output from the magnetic sensor 23 on the vertical axis. In FIG. 8, the rotation angle of the rotor 21 when the shift position is “1”, “2”, “D”, “N”, “R”, “P” is expressed as α (1), α ( 2), α (D), α (N), α (R), α (P).

ところで、ロータ２１の回転角度αに応じて電圧信号Ｖ１，Ｖ２が図８で示す態様にて変化する場合、シフト装置の制御部３０では、例えば電圧信号Ｖ２の値に基づいてシフトポジションを検出することが可能であるとも考えられる。すなわち、シフト装置の制御部３０は、例えば電圧信号Ｖ２の値が図中のＶ２（２）の値である旨を検出することができれば、シフトポジションが「２」である旨を検出することができるとも考えられる。 By the way, when the voltage signals V1 and V2 change in the manner shown in FIG. 8 according to the rotation angle α of the rotor 21, the control unit 30 of the shift device detects the shift position based on the value of the voltage signal V2, for example. It is also considered possible. That is, for example, if the control unit 30 of the shift device can detect that the value of the voltage signal V2 is the value of V2 (2) in the drawing, it can detect that the shift position is “2”. It can also be considered possible.

しかしながら、磁気センサ２３を構成する磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８は、一般に、自身の温度等の影響を受けてその抵抗値が変動する温度依存性を有しているため、こうした素子の温度依存性に起因して、電圧信号Ｖ１，Ｖ２の振幅Ｖｓが変動するおそれがある。このため、単に電圧信号Ｖ１、あるいは電圧信号Ｖ２に基づいて、シフトポジションの検出を行おうとすると、こうした振幅Ｖｓの温度依存性の影響により、シフトポジションを適切に検出することができないおそれがある。 However, the magnetoresistive elements M1 to M8 constituting the magnetic sensor 23 generally have a temperature dependency in which the resistance value fluctuates due to the influence of its own temperature and the like. As a result, the amplitude Vs of the voltage signals V1 and V2 may vary. For this reason, if the shift position is detected simply based on the voltage signal V1 or the voltage signal V2, the shift position may not be detected properly due to the temperature dependency of the amplitude Vs.

そこで、本実施形態にかかるシフトポジションセンサ２０では、図９に示すように、この磁気センサ２３の出力信号である電圧信号Ｖ１，Ｖ２を演算回路６０に取り込んで、まずは、以下の（５）式に基づく演算を演算回路６０を通じて行い、電圧信号Ｖ１，Ｖ２から正接値ｔａｎαを求めるようにしている。 Therefore, in the shift position sensor 20 according to the present embodiment, as shown in FIG. 9, voltage signals V1 and V2 which are output signals of the magnetic sensor 23 are taken into the arithmetic circuit 60, and first, the following equation (5) Is calculated through the arithmetic circuit 60, and the tangent value tanα is obtained from the voltage signals V1 and V2.

Ｖ１／Ｖ２＝（Ｖｓ×ｓｉｎ２α）／（Ｖｓ×ｃｏｓ２α）＝ｔａｎ２α・・・（５）
すなわち、この（５）式に基づく演算を行うことで、温度依存性を有する振幅Ｖｓをキャンセルすることができるようになる。さらに、このシフトポジションセンサ２０では、演算回路６０を通じて正接値ｔａｎαからその逆正接値β（＝ａｒｃｔａｎ（ｔａｎ２α））を求める演算を行うとともに、演算された逆正接値βを電圧信号Ｖβとして上記シフト装置の制御部３０に伝達するようにしている。 V1 / V2 = (Vs × sin2α) / (Vs × cos2α) = tan2α (5)
That is, by performing the calculation based on the equation (5), the temperature-dependent amplitude Vs can be canceled. Further, the shift position sensor 20 calculates the arc tangent value β (= arctan (tan 2α)) from the tangent value tan α through the arithmetic circuit 60 and shifts the calculated arc tangent value β as the voltage signal Vβ. The information is transmitted to the control unit 30 of the apparatus.

ここで、図１０は、横軸に上記ロータ２１の回転角度αを、縦軸に逆正接値βをとり、両者の関係を示したグラフである。なお、図１０でも、シフトポジションが「１」，「２」，「Ｄ」，「Ｎ」，「Ｒ」，「Ｐ」であるときのロータ２１の回転角度をα（１），α（２），α（Ｄ），α（Ｎ），α（Ｒ），α（Ｐ）にてそれぞれ示している。 Here, FIG. 10 is a graph showing the relationship between the rotation angle α of the rotor 21 on the horizontal axis and the arctangent value β on the vertical axis. In FIG. 10, the rotation angle of the rotor 21 when the shift position is “1”, “2”, “D”, “N”, “R”, “P” is expressed by α (1), α (2 ), Α (D), α (N), α (R), α (P).

同図１０に示されるように、逆正接値βは、ロータ２１の回転角度αの変化に対してリニアに変化するため、この逆正接値βに基づいてロータ２１の回転角度αを検出すれば、その検出処理が簡易な処理で済むようになる。しかも、逆正接値βは、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８の温度依存性の影響を受けることがないため、ロータ２１の回転角度αの検出を、より高い精度で行うことができるようになり、ひいてはシフト装置によるシフトポジションの検出を、より高い精度で行うことができるようになる。 As shown in FIG. 10, since the arc tangent value β changes linearly with respect to the change in the rotation angle α of the rotor 21, if the rotation angle α of the rotor 21 is detected based on the arc tangent value β. The detection process is simple. In addition, since the arc tangent value β is not affected by the temperature dependence of the magnetoresistive elements M1 to M8, the rotation angle α of the rotor 21 can be detected with higher accuracy. The shift position can be detected with higher accuracy by the shift device.

以上説明したように、本実施形態にかかるシフトポジションセンサによれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）ロータ２１の回転に伴いその回転軸である軸線ｎ１の周りを回転する磁石２２ａ，２２ｂを、軸線ｎ１に直交する軸線ｎ２の方向に並設した上で、これら２つの磁石２２ａ，２２ｂを、軸線ｎ１及び軸線ｎ２の両方に直交する軸線ｎ３の方向に延伸された形状とした。そして、磁石２２ａ，２２ｂの中央の部分を境界として、磁気センサ２３の配置されている側では磁石２２ｂから磁石２２ａに向かう方向を有する磁界を、また、磁気センサ２３の配置されていない側では磁石２２ａから磁石２２ｂに向かう方向を有する磁界を形成するようにした。また、磁気センサ２３を、検出面に沿った基準線ｙｓと印加された磁気ベクトルとのなす角度θをパラメータとして正弦波状の電圧信号Ｖ１と余弦波状の電圧信号Ｖ２とを出力するものとして構成した上で、磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域から軸線ｎ１の方向にギャップｇだけずれた領域内に配置するようにした。さらに、この磁気センサ２３の検出面を、ロータ２１の回転軸である軸線ｎ１に対して直交する態様にて配置するようにした。そして、磁気センサ２３の出力である正弦波状の電圧信号Ｖ１の値を余弦波状の電圧信号Ｖ２の値で除算して正接値ｔａｎαを演算し、さらに、この正接値ｔａｎαから逆正接値βを演算して、この逆正接値βに基づいてロータ２１の回転角度αを検出するようにした。これにより、磁気抵抗素子Ｍ１〜Ｍ８の温度依存性の影響を受けることなく、ロータ２１の回転角度αの検出を、より高い精度で行うことができるようになり、ひいてはシフト装置によるシフトポジションの検出を、より高い精度で行うことができるようになる。 As described above, according to the shift position sensor according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Magnets 22a and 22b that rotate around the axis n1 that is the rotation axis of the rotor 21 along with the rotation of the rotor 21 are juxtaposed in the direction of the axis n2 orthogonal to the axis n1, and then these two magnets 22a and 22b are arranged. Was made into the shape extended | stretched in the direction of the axis line n3 orthogonal to both the axis line n1 and the axis line n2. A magnetic field having a direction from the magnet 22b toward the magnet 22a is formed on the side where the magnetic sensor 23 is disposed with the central portion of the magnets 22a and 22b as a boundary, and a magnet is disposed on the side where the magnetic sensor 23 is not disposed. A magnetic field having a direction from 22a toward the magnet 22b is formed. In addition, the magnetic sensor 23 is configured to output a sine wave voltage signal V1 and a cosine wave voltage signal V2 with the angle θ formed by the reference line ys along the detection surface and the applied magnetic vector as a parameter. Above, it arrange | positions in the area | region which shifted | deviated by the gap g in the direction of the axis line n1 from the area | region pinched | interposed into magnet 22a, 22b. Furthermore, the detection surface of the magnetic sensor 23 is arranged in a manner orthogonal to the axis n1 that is the rotation axis of the rotor 21. Then, the value of the sine wave voltage signal V1 that is the output of the magnetic sensor 23 is divided by the value of the cosine wave voltage signal V2 to calculate the tangent value tanα, and further, the arctangent value β is calculated from the tangent value tanα. Thus, the rotation angle α of the rotor 21 is detected based on the arc tangent value β. As a result, the rotation angle α of the rotor 21 can be detected with higher accuracy without being affected by the temperature dependence of the magnetoresistive elements M1 to M8, and consequently the shift position is detected by the shift device. Can be performed with higher accuracy.

（２）磁気センサ２３を、磁石２２ａ，２２ｂのうちの軸線ｎ１から離間している磁石２２ａ寄りに配置するようにした。これにより、磁石２２ａ，２２ｂが回転した際に、磁気センサ２３が、磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域からギャップｇだけずれた領域内の位置を維持し易くなるため、磁気センサ２３を通じたロータ２１の回転角度αの検出範囲を拡大することができるようになる。 (2) The magnetic sensor 23 is arranged closer to the magnet 22a that is separated from the axis n1 of the magnets 22a and 22b. Accordingly, when the magnets 22a and 22b rotate, the magnetic sensor 23 can easily maintain a position in the region shifted by the gap g from the region sandwiched between the magnets 22a and 22b. The detection range of the rotation angle α can be expanded.

（３）磁気センサ２３に、４つの磁気抵抗素子Ｍ１，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ７により構成されるブリッジ回路と、４つの磁気抵抗素子Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ８により構成されるブリッジ回路とを設け、正弦波状の電圧信号Ｖ１と余弦波状の電圧信号Ｖ２とを、これらのブリッジ回路の出力信号として取得するようにした。これにより、例えば正弦波状の電圧信号Ｖ１を取得するための磁気センサと余弦波状の電圧信号Ｖ２を取得するための磁気センサとを各別に設けるようにしたシフトポジションセンサと比較して、センサとしての構造の簡素化を図ることができるようになる。 (3) The magnetic sensor 23 is provided with a bridge circuit composed of four magnetoresistive elements M1, M3, M5 and M7 and a bridge circuit composed of four magnetoresistive elements M2, M4, M6 and M8. A sinusoidal voltage signal V1 and a cosine wave voltage signal V2 are obtained as output signals of these bridge circuits. Thereby, for example, compared with a shift position sensor in which a magnetic sensor for acquiring a sinusoidal voltage signal V1 and a magnetic sensor for acquiring a cosine wave voltage signal V2 are provided separately, The structure can be simplified.

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・先の図６（ａ）に示されるように、例えば磁気センサ２３の上記磁石２２ａ，２２ｂに挟まれる領域（図中の二点鎖線で示される領域）を挟んで対向する位置に、同磁気センサ２３と同一構造から磁気センサ２６を配置し、これら２つの磁気センサ２３，２６の二重系としてロータ２１の回転角度αの検出を行うようにしてもよい。 In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
As shown in FIG. 6A, for example, the magnetic sensor 23 has the same magnet at a position opposed to the area sandwiched between the magnets 22a and 22b (area indicated by a two-dot chain line in the figure). The magnetic sensor 26 may be arranged from the same structure as the sensor 23, and the rotation angle α of the rotor 21 may be detected as a dual system of the two magnetic sensors 23 and 26.

・先の図６（ａ），（ｂ）に対応する図として図１１（ａ），（ｂ）を示すように、上記磁石２２ａ，２２ｂに代えて、軸線ｎ１の側の部分がＳ極となり、その反対側の部分がＮ極となる着磁方向を有する磁石２２ｃ，２２ｄをそれぞれ配置するようにしてもよい。こうした磁石２２ｃ，２２ｄを用いるようにした場合であっても、図１１（ａ）中の一点鎖線の矢印で示されるような磁界、すなわちこれら２つの磁石２２ｃ，２２ｄに挟まれる領域及び同領域から軸線ｎ１の方向にずれた領域では、同軸線ｎ１に直交する方向の成分を有する磁気ベクトルが生じる。このため、磁気センサ２３の検出面に平行な成分Ｂｖを有する磁気ベクトルが磁気センサ２３に印加されるようになるため、磁石２２ａ，２２ｂを用いたシフトポジションセンサ２０と同様、ロータ２１の回転角度αの検出を行うことができる。要は、上記２つの磁石が、その並設される方向に沿って異極同士が向かい合う態様にてそれぞれ着磁されていればよい。 As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) corresponding to FIGS. 6 (a) and 6 (b), instead of the magnets 22a and 22b, the portion on the axis n1 side is the S pole. The magnets 22c and 22d having a magnetization direction in which the opposite side portion is an N pole may be arranged. Even when such magnets 22c and 22d are used, the magnetic field as indicated by the one-dot chain line arrow in FIG. 11A, that is, the region sandwiched between these two magnets 22c and 22d and the same region In a region shifted in the direction of the axis n1, a magnetic vector having a component in a direction orthogonal to the coaxial line n1 is generated. For this reason, since a magnetic vector having a component Bv parallel to the detection surface of the magnetic sensor 23 is applied to the magnetic sensor 23, the rotation angle of the rotor 21 is the same as that of the shift position sensor 20 using the magnets 22a and 22b. α can be detected. In short, the two magnets may be magnetized in such a manner that the different poles face each other along the direction in which the two magnets are arranged in parallel.

・上記実施形態では、２つのブリッジ回路の設けられた磁気センサ２３を利用して正弦波状の電圧信号及び余弦波状の電圧信号をそれぞれ取得するようにしたが、例えば１つのブリッジ回路の設けられた磁気センサを２つ設けた上で、これら２つの磁気センサを利用して正弦波状の電圧信号及び余弦波状の電圧信号をそれぞれ取得するようにしてもよい。 In the above embodiment, the sine wave voltage signal and the cosine wave voltage signal are respectively acquired using the magnetic sensor 23 provided with two bridge circuits. For example, one bridge circuit is provided. After providing two magnetic sensors, a sine-wave voltage signal and a cosine-wave voltage signal may be acquired using these two magnetic sensors.

・上記実施形態では、本発明にかかる回転検出装置を、シフトポジションを検出するシフトポジションセンサに適用するようにしたが、例えば、シフトポジションが「Ｎ（ニュートラル）」であるか否かを検出する、いわゆるニュートラルスイッチに適用するようにしてもよい。要は、ロータの回転態様を検出する回転検出装置であればよい。
（付記）
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。 In the above embodiment, the rotation detection device according to the present invention is applied to the shift position sensor that detects the shift position. For example, it is detected whether the shift position is “N (neutral)”. It may be applied to a so-called neutral switch. In short, any rotation detection device that detects the rotation mode of the rotor may be used.
(Appendix)
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.

（イ）車両のシフトレバーの位置を検出すべく車両のシフト装置に設けられる前記回転検出装置を利用したシフトポジションセンサであって、前記ロータが、車両のシフトレバーの操作に応じて回転するものであり、前記検出されるロータの回転態様に基づき前記シフトレバーの位置の検出を行うことを特徴とするシフトポジションセンサ。具体的には、同構成によるように、上記の回転検出装置を、車両のシフトレバーの位置を検出するためのシフトポジションセンサに適用してシフトレバーの操作に応じてロータが回転する構成とした上で、検出されるロータの回転態様に基づきシフトレバーの位置の検出を行うようにしてもよい。 (B) a shift position sensor utilizing the rotation detecting device provided in the shift device of a vehicle to detect the position of the shift lever of the vehicle, which said rotor rotates in response to the operation of the shift lever of the vehicle And a position of the shift lever is detected based on the detected rotation mode of the rotor. Specifically, as by this configuration, the rotation detecting device of the above SL, the rotor rotates in response to the operation of the shift lever is applied to the shift position sensor for detecting the position of a shift lever of the vehicle structure and In addition, the position of the shift lever may be detected based on the detected rotation mode of the rotor.

（ロ）車両のシフトレバーのニュートラルポジションの位置を検出すべく車両のシフト装置に設けられる前記回転検出装置を利用したニュートラルスイッチであって、前記ロータが、車両のシフトレバーの操作に応じて回転するものであり、前記検出されるロータの回転態様に基づき前記シフトレバーのニュートラルポジションの位置の検出を行うことを特徴とするニュートラルスイッチ。具体的には、同構成によるように、上記の回転検出装置を、車両のシフトレバーのニュートラルポジションの位置を検出するためのニュートラルスイッチに適用してシフトレバーの操作に応じてロータが回転する構成とした上で、検出されるロータの回転態様に基づきシフトレバーのニュートラルポジションの位置の検出を行うようにしてもよい。 (B) a neutral switch utilizing the rotation detecting device provided in the shift device of a vehicle to detect the position of the neutral position of the shift lever of the vehicle, the rotor is rotated in response to the operation of the shift lever of the vehicle A neutral switch that detects the position of the neutral position of the shift lever based on the detected rotation of the rotor. Specifically, as by this configuration, the rotation detecting device of the above SL, the rotor rotates in response to the operation of the shift lever is applied to a neutral switch for detecting the position of the neutral position of the shift lever of the vehicle After the configuration, the position of the neutral position of the shift lever may be detected based on the detected rotor rotation mode.

本発明にかかる回転検出装置を車両のシフトポジションセンサに具体化した一実施形態について同センサが搭載されるシフト装置の概略構成を模式的に示すブロック図。The block diagram which shows typically the schematic structure of the shift apparatus by which the sensor is mounted about one Embodiment which actualized the rotation detection apparatus concerning this invention to the shift position sensor of a vehicle. （ａ），（ｂ）は、同実施形態にかかるシフトポジションセンサについてその側面構造及び断面構造をそれぞれ示す側面図及び断面図。(A), (b) is the side view and sectional drawing which show the side structure and sectional structure, respectively, about the shift position sensor concerning the embodiment. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサの磁気センサについてその平面構造を示す平面図。The top view which shows the planar structure about the magnetic sensor of the shift position sensor concerning the embodiment. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサの磁気センサについてその等価回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the equivalent circuit about the magnetic sensor of the shift position sensor concerning the embodiment. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサにおいて、磁気センサに印加される磁気ベクトルの方向が軸線ｙｓとなす角度θと同磁気センサから出力される電圧信号Ｖ１，Ｖ２との関係を示すグラフ。The shift position sensor concerning the embodiment WHEREIN: The graph which shows the relationship between the angle (theta) which the direction of the magnetic vector applied to a magnetic sensor makes with the axis line ys, and the voltage signals V1 and V2 output from the magnetic sensor. （ａ），（ｂ）は、同実施形態にかかるシフトポジションセンサの磁石により形成される形成される磁界の様子を模式的に示す側面図、及び同磁界により磁気センサに印加される磁気ベクトルの様子を模式的に示す平面図。(A), (b) is the side view which shows typically the mode of the magnetic field formed with the magnet of the shift position sensor concerning the embodiment, and the magnetic vector applied to a magnetic sensor by the magnetic field The top view which shows a mode typically. （ａ），（ｂ）は、同実施形態にかかるシフトポジションセンサについてシフトポジションが「１」及び「Ｐ」に設定されているときに磁気センサに印加される磁気ベクトルの様子を模式的にそれぞれ示す平面図。(A), (b) each schematically shows the state of the magnetic vector applied to the magnetic sensor when the shift position is set to “1” and “P” for the shift position sensor according to the embodiment. FIG. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサにおいて、ロータの回転角度αと磁気センサから出力される電圧信号Ｖ１，Ｖ２との関係を示すグラフ。4 is a graph showing a relationship between a rotation angle α of the rotor and voltage signals V1 and V2 output from the magnetic sensor in the shift position sensor according to the same embodiment. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサの主に演算処理系についてそのシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system configuration | structure about the arithmetic processing system of the shift position sensor concerning the embodiment. 同実施形態にかかるシフトポジションセンサにおいて、ロータの回転角度αと演算回路を通じて演算される逆正接値βとの関係を示すグラフ。6 is a graph showing a relationship between a rotation angle α of the rotor and an arctangent value β calculated through an arithmetic circuit in the shift position sensor according to the same embodiment. （ａ），（ｂ）は、同実施形態にかかるシフトポジションセンサの変形例について磁石により形成される形成される磁界の様子を模式的に示す側面図、及び同磁界により磁気センサに印加される磁気ベクトルの様子を模式的に示す平面図。(A), (b) is the side view which shows typically the mode of the magnetic field formed with the magnet about the modification of the shift position sensor concerning the embodiment, and is applied to a magnetic sensor by the same magnetic field The top view which shows typically the mode of a magnetic vector. 従来の回転検出装置の一例についてその斜視構造を示す斜視図。The perspective view which shows the perspective structure about an example of the conventional rotation detection apparatus. 同従来の回転検出装置の一例において、ロータの回転角度θとセンサチップに印加される磁束密度Ｂとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the rotation angle (theta) of a rotor, and the magnetic flux density B applied to a sensor chip in an example of the conventional rotation detection apparatus.

Explanation of symbols

１１…把持部、１２…シフトレバー、１３…シフトゲート、１４…シフトパネル、１５…シャフト、１５ａ…突出部、１６…連結部材、２０…シフトポジションセンサ、２１…ロータ、２１ａ…大径部、２１ｂ…小径部、２１ｃ…挿通孔、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，１０１…磁石、２３，２６…磁気センサ、２３ａ…センサ部、２４…ケース、２４ａ…内部空間、２５…基板、３０…制御部、４０…変速機、５０，５１…差動増幅器、６０…演算回路、１００…インナコア、１１０…アウタコア、１１１…エアギャップ、１２０…センサチップ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Holding part, 12 ... Shift lever, 13 ... Shift gate, 14 ... Shift panel, 15 ... Shaft, 15a ... Projection part, 16 ... Connecting member, 20 ... Shift position sensor, 21 ... Rotor, 21a ... Large diameter part, 21b: Small diameter part, 21c: Insertion hole, 22a, 22b, 22c, 22d, 101 ... Magnet, 23, 26 ... Magnetic sensor, 23a ... Sensor part, 24 ... Case, 24a ... Internal space, 25 ... Substrate, 30 ... Control 40, transmission, 50, 51 ... differential amplifier, 60 ... arithmetic circuit, 100 ... inner core, 110 ... outer core, 111 ... air gap, 120 ... sensor chip.

Claims

A magnetic sensor comprising a magnetic detection element and a magnet that rotates around the rotation axis of the rotor as the rotor rotates, and the magnetic detection element detects a change in the magnetic field emitted from the magnet as the magnet rotates. In the rotation detection device for detecting the rotation mode of the rotor,
The magnet includes two magnets arranged in parallel in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotor, and the two magnets are arranged in both the direction parallel to the rotation axis of the rotor and the direction arranged in parallel. It has a shape that is stretched in a direction orthogonal to each other, and is magnetized in such a manner that different polarities face each other along the parallel direction,
When a magnetic vector having a component parallel to the detection surface is applied, the magnetic sensor has a sinusoidal signal and a cosine wave shape with an angle formed by a reference line along the detection surface and the applied magnetic vector as a parameter. In the region between the two magnets and the region shifted from the same region in a direction parallel to the rotation axis of the rotor, and the detection The surface is arranged in a manner perpendicular to the rotation axis of the rotor, and of the two magnets, the position is closer to the magnet farther from the rotation axis of the rotor than the magnet closer to the rotation axis of the rotor. Are arranged in
After calculating the tangent value by dividing the value of the sine wave signal output from the magnetic sensor by the value of the cosine wave signal, the arc tangent value is calculated from the tangent value, and the calculated arc tangent is calculated. A rotation detection device that detects a rotation mode of the rotor based on a value.

The magnetic detection element includes a magnetoresistive element that changes a resistance value in accordance with an applied magnetic vector, and the magnetic sensor includes two bridge circuits each including four magnetoresistive elements, and the sine The rotation detection device according to claim 1, wherein a wavy signal and the cosine wave signal are acquired as output signals of the two bridge circuits, respectively.