JPWO2013179997A1 - Position detection device and shift position detection device - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、汎用性が高いと共に、低価格なシフト位置検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】第1の仮想面上を移動する磁石5と、第2の仮想面上に配置される磁気センサ2と、磁石5の位置を算出する位置演算部とを有する本発明のシフト位置検知装置1は、磁気センサ2が、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、固定磁性層と自由磁性層との間に位置する非磁性層とからなり、第1の仮想面が第2の仮想面に平行であると共に磁石5の着磁方向に垂直に設けられ、第2の仮想面が磁石5の着磁方向中心を含まないで、その磁束が磁気センサ2の自由磁性層の磁化を飽和する位置に磁石5が設けられ、磁気センサ2と磁石5とのなす角度を検知し、位置演算部が角度から磁石5の位置を算出することを特徴とする。【選択図】図2An object of the present invention is to provide a shift position detecting device having high versatility and low cost. The shift position of the present invention includes a magnet 5 that moves on a first virtual plane, a magnetic sensor 2 that is arranged on a second virtual plane, and a position calculation unit that calculates the position of the magnet 5. In the detection device 1, the magnetic sensor 2 includes a fixed magnetic layer whose magnetization is fixed, a free magnetic layer whose magnetization is changed by an external magnetic field, and a nonmagnetic layer positioned between the fixed magnetic layer and the free magnetic layer. The first virtual plane is parallel to the second virtual plane and is provided perpendicular to the magnetization direction of the magnet 5, and the second virtual plane does not include the magnetization direction center of the magnet 5, and the magnetic flux The magnet 5 is provided at a position where the magnetization of the free magnetic layer of the magnetic sensor 2 is saturated, the angle formed by the magnetic sensor 2 and the magnet 5 is detected, and the position calculation unit calculates the position of the magnet 5 from the angle. Features. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、磁気センサと磁石を用いて面内で移動する磁石の位置を検知する位置検知装置に係わり、特にシフトレバーと共に移動する磁石の位置を検知するシフト位置検知装置に関する。   The present invention relates to a position detection device that detects the position of a magnet that moves in a plane using a magnetic sensor and a magnet, and more particularly to a shift position detection device that detects the position of a magnet that moves with a shift lever.

オートマチック車両には、車両の速度等に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機が設けられている。そして、自動変速機のギア組み合わせを切り替えるために、シフトレバー装置が取り付けられている。   An automatic vehicle is provided with an automatic transmission that automatically switches the gear ratio according to the speed of the vehicle. And the shift lever apparatus is attached in order to switch the gear combination of an automatic transmission.

図21に、特許文献1に開示されるシフトレバー装置600の斜視図を図示する。図22に、特許文献1に開示されるシフトレバー装置600に組み込まれたシフト位置検知装置601を図示する。   FIG. 21 is a perspective view of the shift lever device 600 disclosed in Patent Document 1. FIG. 22 illustrates a shift position detection device 601 incorporated in the shift lever device 600 disclosed in Patent Document 1.

図21に示すように、シフトレバー装置600には、箱形状のケース607が設けられ、このケース607が車体に組み付けられている。ケース607には、略棒形状のシフトレバー606がケース607に対して車両進行方向及び車幅方向に沿って移動可能な状態で取り付けられている。   As shown in FIG. 21, the shift lever device 600 is provided with a box-shaped case 607, which is assembled to the vehicle body. A substantially bar-shaped shift lever 606 is attached to the case 607 so as to be movable along the vehicle traveling direction and the vehicle width direction with respect to the case 607.

シフトレバー装置600では、パーキング位置608、リバース位置610、ニュートラル位置611及びドライブ位置612等の操作位置にシフトレバー606が移動操作される。そのため、この操作位置を検知するために、シフトレバー装置600には、シフト位置検知装置601が組み込まれている。   In the shift lever device 600, the shift lever 606 is moved to operation positions such as a parking position 608, a reverse position 610, a neutral position 611, and a drive position 612. Therefore, in order to detect this operation position, the shift lever device 600 incorporates a shift position detection device 601.

特許文献2に開示されるシフトレバー装置(図示していない)には、図23に示すシフト位置検知装置701が組み込まれている。   The shift lever device (not shown) disclosed in Patent Document 2 incorporates a shift position detection device 701 shown in FIG.

特開2007−333490号公報JP 2007-333490 A 特許2010−243287号公報Japanese Patent No. 2010-243287

図22に示すように、特許文献1に開示されるシフト位置検知装置601では、周囲に磁界(磁束)を発生するバイアス磁石603、604と、シフトレバーと連動するカウンタ磁石602とが設けられている。カウンタ磁石602は、シフトレバーの移動操作によって、パーキング位置608、リバース位置610、ニュートラル位置611及びドライブ位置612等の操作位置へ移動する。   As shown in FIG. 22, the shift position detection device 601 disclosed in Patent Document 1 includes bias magnets 603 and 604 that generate a magnetic field (magnetic flux) around the counter magnet 602 and a counter magnet 602 that works in conjunction with the shift lever. Yes. The counter magnet 602 moves to operation positions such as a parking position 608, a reverse position 610, a neutral position 611, and a drive position 612 by a shift lever moving operation.

バイアス磁石603、604の間には、磁界(磁束)の向きに応じて検出値を出力する磁気抵抗素子605が1つ設けられている。カウンタ磁石602は、2つのバイアス磁石603、604によって生成される磁界(磁束)を、自身の側に引き込むように働く。よって、カウンタ磁石602が各操作位置に移動すると、バイアス磁石603、604によって生成される磁界(磁束)は、各操作位置の方向に向けられる。   Between the bias magnets 603 and 604, one magnetoresistive element 605 that outputs a detection value according to the direction of the magnetic field (magnetic flux) is provided. The counter magnet 602 functions to draw the magnetic field (magnetic flux) generated by the two bias magnets 603 and 604 toward its own side. Therefore, when the counter magnet 602 moves to each operation position, the magnetic field (magnetic flux) generated by the bias magnets 603 and 604 is directed in the direction of each operation position.

また、磁気抵抗素子605は、操作位置の数に応じた個数の磁気抵抗素子を備えている。そして、各磁気抵抗素子は、対応する各操作位置の方向に向く磁界(磁束)で検出値が最大になるように感度軸が設けられている。このようにして、カウンタ磁石602の位置、すなわちシフトレバーの位置が検知される。   The magnetoresistive element 605 includes a number of magnetoresistive elements corresponding to the number of operation positions. Each magnetoresistive element is provided with a sensitivity axis so that the detected value is maximized by a magnetic field (magnetic flux) directed toward the corresponding operation position. In this way, the position of the counter magnet 602, that is, the position of the shift lever is detected.

このように、特許文献1に開示される従来技術では、操作位置の数に応じて感度軸方向の異なる磁気抵抗を用意する必要があった。また、各磁気抵抗の感度軸方向を、各磁気抵抗の位置から対応する各操作位置に向く方向に一致させる必要があった。そのため、製造プロセスが複雑であると共に工程数も多く製造コストが高いという課題があった。   Thus, in the prior art disclosed in Patent Document 1, it is necessary to prepare magnetic resistances having different sensitivity axis directions in accordance with the number of operation positions. In addition, the sensitivity axis direction of each magnetoresistor needs to coincide with the direction from the position of each magnetoresistor to the corresponding operation position. For this reason, there is a problem that the manufacturing process is complicated and the number of steps is large and the manufacturing cost is high.

また、シフトレバー装置600の設計変更がなされる際には、その設計変更に応じて磁気抵抗素子605が備える磁気抵抗の個数や、各磁気抵抗の感度軸方向を変更する必要があった。すなわち、シフト位置検知装置601は、仕様の異なるシフトレバー装置600毎に、その仕様を変更する必要があった。このように、特許文献1に開示されるシフト位置検知装置601は、対応する仕様のシフトレバー装置600にしか用いることができず、汎用性が低いという課題があった。   In addition, when the design of the shift lever device 600 is changed, it is necessary to change the number of magnetoresistors included in the magnetoresistive element 605 and the sensitivity axis direction of each magnetoresistor according to the design change. That is, the shift position detecting device 601 needs to change the specifications for each shift lever device 600 having different specifications. As described above, the shift position detection device 601 disclosed in Patent Document 1 can be used only for the shift lever device 600 having a corresponding specification, and there is a problem that versatility is low.

図23に示すように、特許文献2に開示されるシフト位置検知装置701では、磁気抵抗効果センサ702の下側(Z1方向)に、左(X1)方向に着磁された立方体形状のバイアス磁石703が固定配設されており、このバイアス磁石703から発せられる左(X1)方向のバイアス磁界が磁気抵抗効果センサ702に常時付与されている。   As shown in FIG. 23, in the shift position detection device 701 disclosed in Patent Document 2, a cube-shaped bias magnet magnetized in the left (X1) direction on the lower side (Z1 direction) of the magnetoresistive sensor 702. A left (X1) direction bias magnetic field emitted from the bias magnet 703 is always applied to the magnetoresistive effect sensor 702.

磁気抵抗効果センサ702の上側(Z2方向)には、左右(X)方向に長辺方向を有する直方体形状のカウンタ磁石704が配置されており、このカウンタ磁石704が、後ろ(Y2)方向に、換言すればバイアス磁石703の着磁方向と直交する方向に着磁されている。   On the upper side (Z2 direction) of the magnetoresistive effect sensor 702, a rectangular parallelepiped counter magnet 704 having a long side direction in the left and right (X) direction is arranged, and the counter magnet 704 is arranged in the rear (Y2) direction. In other words, it is magnetized in a direction orthogonal to the magnetization direction of the bias magnet 703.

カウンタ磁石704は左右(X)方向及び前後(Y)方向の2軸方向に移動できるように設けられている。そして、カウンタ磁石704が移動し、磁気抵抗効果センサ702に近づくと、磁気抵抗効果センサ702に付与されるバイアス磁界が、カウンタ磁石704の磁界の影響を受けて変化する。   The counter magnet 704 is provided so as to be movable in the biaxial direction of the left and right (X) direction and the front and rear (Y) direction. When the counter magnet 704 moves and approaches the magnetoresistive effect sensor 702, the bias magnetic field applied to the magnetoresistive effect sensor 702 changes under the influence of the magnetic field of the counter magnet 704.

そして、このバイアス磁界の変化が磁気抵抗効果センサ702により感知されることで、カウンタ磁石704が磁気抵抗効果センサ702に接近したことを検知する。そのため、磁気抵抗効果センサ702及びバイアス磁石703が、リバース位置705、ニュートラル位置706、ドライブ位置707等の操作位置の各位置に備えられている。   The change of the bias magnetic field is detected by the magnetoresistive effect sensor 702, thereby detecting that the counter magnet 704 has approached the magnetoresistive effect sensor 702. Therefore, the magnetoresistive effect sensor 702 and the bias magnet 703 are provided at each of the operation positions such as the reverse position 705, the neutral position 706, the drive position 707, and the like.

このように、特許文献2に開示される従来技術では、操作位置の各位置に、磁気抵抗効果センサ702及びバイアス磁石703が設けられている。そのため、部品点数が多いため価格が高いという課題があった。   Thus, in the prior art disclosed in Patent Document 2, the magnetoresistive sensor 702 and the bias magnet 703 are provided at each position of the operation position. Therefore, there is a problem that the price is high due to the large number of parts.

特許文献1においては、カウンタ磁石602が、バイアス磁石603、604から発せられる磁界内を、シフトレバーと連動して移動する。その際、カウンタ磁石602が、バイアス磁石603、604から磁気的な力の干渉を受けるために、シフトレバーのスムーズな操作感覚が失われるという課題があった。特許文献2においても同様である。   In Patent Document 1, the counter magnet 602 moves in the magnetic field generated from the bias magnets 603 and 604 in conjunction with the shift lever. At that time, since the counter magnet 602 receives magnetic force interference from the bias magnets 603 and 604, there is a problem that the smooth operation feeling of the shift lever is lost. The same applies to Patent Document 2.

本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide such a shift position detection device having high versatility, low cost, and smooth operation feeling.

第1の仮想面上を移動する磁石と、第2の仮想面上に配置される磁気センサと、前記磁石の位置を算出する位置演算部とを有する本発明のシフト位置検知装置は、前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、前記第1の仮想面が、前記第2の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第2の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とする。   The shift position detection device of the present invention having a magnet that moves on the first virtual plane, a magnetic sensor that is arranged on the second virtual plane, and a position calculation unit that calculates the position of the magnet, A sensor, a pinned magnetic layer whose magnetization is pinned; a free magnetic layer whose magnetization is changed by an external magnetic field; and the pinned magnetic layer and the free magnetic layer which are located between the pinned magnetic layer and the free magnetic layer, And the first virtual surface is parallel to the second virtual surface and provided perpendicular to the magnetizing direction of the magnet, and the second virtual surface. The surface is provided so as not to include the magnetizing direction center of the magnet, and the magnet is provided at a position where the magnetic flux generated from the magnet saturates the magnetization of the free magnetic layer of the magnetic sensor. The sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnet Detecting the angle between the magnetic flux direction emanating, the position calculation unit and calculates the position of the magnet from said angle.

このような態様であれば、前記磁石の磁束は、前記磁石の着磁方向の一方の端部近傍から、外方に向けて放出され、前記着磁方向に垂直である前記第1の仮想面及び前記第2の仮想面に平行に近い状態で、前記磁石を中心にして外方に向けて等方的且つ放射状に広がる。そして、前記磁石の磁束は、前記磁石の着磁方向の他方の端部側に向き、前記磁石の着磁方向中心を含む面を通過して、前記第1の仮想面及び前記第2の仮想面に平行に近い状態で、前記他方の端部に向かって等方的に収束する。   If it is such an aspect, the magnetic flux of the said magnet will be discharge | released outward from one edge part vicinity of the magnetization direction of the said magnet, and the said 1st virtual surface which is perpendicular | vertical to the said magnetization direction And isotropically and radially spread outwardly with the magnet at the center in a state of being nearly parallel to the second virtual plane. Then, the magnetic flux of the magnet is directed to the other end side in the magnetizing direction of the magnet, passes through a surface including the magnetizing direction center of the magnet, and the first virtual surface and the second virtual surface. It converges isotropically toward the other end in a state close to parallel to the surface.

よって、前記磁石が前記第1の仮想面上を移動する際、前記磁石を中心にして等方的且つ放射状に広がる磁束が、前記磁気センサに作用する。よって、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度によって規定することができる。   Therefore, when the magnet moves on the first virtual plane, a magnetic flux that isotropically and radially spreads around the magnet acts on the magnetic sensor. Therefore, the electrical resistance value of the magnetic sensor can be defined by the angle formed by the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet.

前記磁気センサが、前記着磁方向中心を含まないと共に前記着磁方向に垂直に設けられる前記第2の仮想面上に配置される。そのため、前記磁石の発する磁束は、前記第2の仮想面に略平行な状態で前記磁気センサに作用する。よって、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度に依存して変化し易い。   The magnetic sensor is disposed on the second virtual plane that does not include the center of the magnetization direction and is provided perpendicular to the magnetization direction. Therefore, the magnetic flux generated by the magnet acts on the magnetic sensor in a state substantially parallel to the second imaginary plane. Therefore, the electrical resistance value of the magnetic sensor is likely to change depending on the angle formed by the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet.

また、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられている。よって、前記磁石が前記第1の仮想面上を移動する際、前記磁気センサの電気抵抗値は、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度のみに依存して変化する。   The magnet is provided at a position where the magnetic flux generated from the magnet saturates the magnetization of the free magnetic layer of the magnetic sensor. Therefore, when the magnet moves on the first virtual plane, the electrical resistance value of the magnetic sensor changes depending only on the angle formed between the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet. To do.

よって、前記磁気センサの電気抵抗値の変化を検知することによって、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を算出することができる。そして、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を用いて、前記磁石の位置を算出することができる。   Therefore, by detecting a change in the electric resistance value of the magnetic sensor, it is possible to calculate the angle formed by the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet. The position of the magnet can be calculated using an angle formed between the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the direction of the magnetic flux generated by the magnet.

このように、本発明によれば、前記磁石の位置を、前記少なくとも1つの磁気センサによって検知することができる。すなわち、バイアス磁石を用いる必要がないことや、操作位置の各位置に磁気センサを設ける必要がないので、部品数を少なく抑えることができる。よって、低価格なシフト位置検知装置を提供することができる。   Thus, according to the present invention, the position of the magnet can be detected by the at least one magnetic sensor. That is, since it is not necessary to use a bias magnet and it is not necessary to provide a magnetic sensor at each position of the operation position, the number of parts can be reduced. Therefore, an inexpensive shift position detection device can be provided.

そして、前記少なくとも1つの磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度は、操作位置が配置される位置に制限されることはなく、任意に設けることができる。よって、汎用性が高いシフト位置検知装置を提供することができる。また、製造プロセスも簡便になることや、工程数も少なくできるので、製造コストを低く抑えることができる。   The angle formed by the sensitivity axis direction of the at least one magnetic sensor and the direction of the magnetic flux generated by the magnet is not limited to the position where the operation position is disposed, and can be arbitrarily provided. Therefore, it is possible to provide a shift position detection device with high versatility. Further, the manufacturing process can be simplified and the number of steps can be reduced, so that the manufacturing cost can be kept low.

本発明によれば、バイアス磁石を用いないで、前記磁石の位置を検知することができる。よって、前記磁石は、前記バイアス磁石から磁気的な力の干渉を受けないので、シフトレバーを、スムーズな操作感覚で移動操作させることが可能である。   According to the present invention, the position of the magnet can be detected without using a bias magnet. Therefore, since the magnet is not subjected to magnetic force interference from the bias magnet, it is possible to move the shift lever with a smooth operation feeling.

よって、本発明によれば、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a shift position detection device having high versatility, low cost, and smooth operation feeling.

前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動することが好ましい。このような態様であれば、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす前記角度を一意的に決めることができる。   It is preferable that the magnet moves so as not to overlap the magnetic sensor in plan view. With such an aspect, the angle formed by the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet can be uniquely determined.

また、本発明においては、前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動するという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置をより自由に設けることができる。また、前記角度を検知する演算処理がより簡便になる。   Moreover, in this invention, it is preferable that the said magnetic sensor is arrange | positioned outside the range which the said magnet moves by planar view. According to such an aspect, the magnet is not limited to the definition that the magnet moves so as not to overlap the magnetic sensor in plan view, so that the arrangement of each operation position in the shift lever device can be provided more freely. In addition, the calculation process for detecting the angle becomes simpler.

前記磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、前記故障検知部が、前記磁石が位置する基準角度と、前記磁気センサが検知する角度と、を比較することで、前記磁気センサの故障を検知することが好ましい。   A shift position detection device having a failure detection unit for detecting a failure of the magnetic sensor, wherein the failure detection unit compares a reference angle at which the magnet is positioned with an angle detected by the magnetic sensor. It is preferable to detect a failure of the magnetic sensor.

前記磁気センサに経時的な劣化等が生じると、前記磁気センサの出力から算出される角度は、前記基準角度からずれる。よって、前記基準角度と前記角度とを比較することで前記磁気センサの故障を検知することができる。   When the magnetic sensor deteriorates with time, the angle calculated from the output of the magnetic sensor deviates from the reference angle. Therefore, a failure of the magnetic sensor can be detected by comparing the reference angle with the angle.

前記磁気センサが、少なくとも2つの磁気センサからなることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石の任意の位置を検知することが可能となるので、汎用性に優れるシフト位置検知装置を可能にする。   It is preferable that the magnetic sensor includes at least two magnetic sensors. With such an aspect, it is possible to detect an arbitrary position of the magnet, thus enabling a shift position detecting device with excellent versatility.

前記磁気センサが、少なくとも3つの磁気センサからなることが好ましい。このような態様であれば、前記磁石の任意の位置を検知することが可能となるので、汎用性に優れるシフト位置検知装置を可能にする。更に、前記磁石の3つの任意の位置を算出できるので、前記磁石の3つ任意の位置を比較することによって、前記少なくとも3つの磁気センサの故障検知を可能にする。   The magnetic sensor is preferably composed of at least three magnetic sensors. With such an aspect, it is possible to detect an arbitrary position of the magnet, thus enabling a shift position detecting device with excellent versatility. Furthermore, since the three arbitrary positions of the magnet can be calculated, a failure detection of the at least three magnetic sensors is made possible by comparing the three arbitrary positions of the magnet.

前記少なくとも3つの磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、前記位置演算部が、前記少なくとも3つの磁気センサが検知する少なくとも3つの前記角度から2対の組み合わせを選び、前記2対の組み合わせから前記磁石の少なくとも3つの位置を算出し、前記故障検知部が、前記少なくとも3つの位置を比較することにより前記少なくとも3つの磁気センサの故障を検知することが好ましい。   A shift position detection device having a failure detection unit that detects a failure of the at least three magnetic sensors, wherein the position calculation unit has two pairs of combinations from at least three angles detected by the at least three magnetic sensors. Preferably, at least three positions of the magnet are calculated from the two pairs of combinations, and the failure detection unit detects the failure of the at least three magnetic sensors by comparing the at least three positions.

前記角度の2対の組み合わせから、前記磁石の前記少なくとも3つの位置を算出することができる。その際に、前記磁石の前記少なくとも3つの位置を比較し、その差が大きい際には、前記少なくとも3つの磁気センサにおいて、各磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を誤って検知している磁気センサがあると判定される。よって、前記故障検知部は、前記少なくとも3つの磁気センサの故障を検知することができる
そして、故障と判定された磁気センサからの出力は用いないで、正常な磁気センサからの出力のみを用いて前記磁石の任意の位置を検知することができる。よって、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。
From the two pairs of angles, the at least three positions of the magnet can be calculated. At this time, the at least three positions of the magnets are compared, and when the difference is large, the angle formed between the sensitivity axis direction of each magnetic sensor and the magnetic flux direction generated by the magnet in the at least three magnetic sensors. It is determined that there is a magnetic sensor that erroneously detects. Therefore, the failure detection unit can detect a failure of the at least three magnetic sensors. And, only the output from the normal magnetic sensor is used without using the output from the magnetic sensor determined to be a failure. An arbitrary position of the magnet can be detected. Therefore, a highly reliable shift position detection device can be provided.

前記少なくとも3つの磁気センサが同一直線上に配置されていないことが好ましい。   It is preferable that the at least three magnetic sensors are not arranged on the same straight line.

このような態様であれば、前記少なくとも3つの磁気センサが検知した角度を用いて、前記位置演算部は、前記磁石の位置を一意的に算出することができる。   If it is such an aspect, the said position calculating part can calculate the position of the said magnet uniquely using the angle which the said at least 3 magnetic sensor detected.

本発明によれば、高い汎用性、低価格、およびスムーズな操作感覚を有するシフト位置検知装置を提供することが可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a shift position detection device having high versatility, low cost, and smooth operation feeling.

第1の実施形態におけるシフト位置検知装置が搭載されるシフトレバー装置の斜視図である。It is a perspective view of the shift lever apparatus by which the shift position detection apparatus in 1st Embodiment is mounted. 第1の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。It is a top view explaining the outline of the shift position detection apparatus in a 1st embodiment. 第1の実施形態における磁石から生じる磁束分布を説明する平面図である。It is a top view explaining magnetic flux distribution which arises from the magnet in a 1st embodiment. 図3に示す磁石から生じる磁束分布のA−A線に沿って切断し矢印方向から見た断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected along the AA line of the magnetic flux distribution produced from the magnet shown in FIG. 3, and was seen from the arrow direction. 第1の実施形態における磁気センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子の断面略図である。1 is a schematic cross-sectional view of a giant magnetoresistive element constituting a magnetic sensor according to a first embodiment. 第1の実施形態における磁気センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子の特性図である。It is a characteristic view of the giant magnetoresistive effect element which comprises the magnetic sensor in 1st Embodiment. 第1の実施形態における巨大磁気抵抗効果素子の抵抗値の説明図である。It is explanatory drawing of the resistance value of the giant magnetoresistive effect element in 1st Embodiment. 第1の実施形態における磁気センサの電気回路図である。It is an electric circuit diagram of the magnetic sensor in the first embodiment. 第1の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the shift position detection apparatus in a 1st embodiment. 第1の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the position calculating part in 1st Embodiment performs. 第1の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the shift position detection apparatus in the modification of 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例における位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the position calculating part in the modification of 1st Embodiment and a failure detection part perform. 第2の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。It is a top view explaining the outline of the shift position detection apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the shift position detection apparatus in 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例における位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the position calculating part in the modification of 2nd Embodiment and a failure detection part perform. 第3の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。It is a top view explaining the outline of the shift position detection apparatus in 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the shift position detection apparatus in 3rd Embodiment. 第3の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the position calculating part in 3rd Embodiment performs. 第3の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the shift position detection apparatus in the modification of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例における故障検知部が実行するフローチャートである。It is a flowchart which the failure detection part in the modification of 3rd Embodiment performs. 特許文献1に開示されるシフトレバー装置の斜視図である。It is a perspective view of a shift lever device indicated by patent documents 1. 特許文献1に開示されるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図であるIt is a top view explaining the outline of the shift position detection apparatus disclosed by patent document 1 特許文献2に開示されるシフト位置検知装置の概略を説明する図であるIt is a figure explaining the outline of the shift position detection apparatus disclosed by patent document 2

<第1の実施形態>
各図に示すシフト位置検知装置に関しては、Y方向が前後方向であり、Y1方向が前方向でY2方向が後方向、X方向が左右方向であり、X1方向が左方向でX2方向が右方向である。また、X方向とY方向の双方に直交する方向が上下方向(Z方向;高さ方向)であり、Z2方向が上方向でZ1方向が下方向である。なお、各図面は、見やすくするために寸法を適宜実際の寸法とは異ならせて示している。
<First Embodiment>
Regarding the shift position detection device shown in each figure, the Y direction is the front-rear direction, the Y1 direction is the front direction, the Y2 direction is the rear direction, the X direction is the left-right direction, the X1 direction is the left direction, and the X2 direction is the right direction. It is. Further, the direction orthogonal to both the X direction and the Y direction is the vertical direction (Z direction; height direction), the Z2 direction is the upward direction, and the Z1 direction is the downward direction. Each drawing shows the dimensions appropriately different from the actual dimensions for easy viewing.

本実施形態について、図面に沿って説明する。図1は、第1の実施形態におけるシフト位置検知装置が搭載されるシフトレバー装置の斜視図である。図2は、第1の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図である。図3は、第1の実施形態であるシフト位置検知装置のブロック図である。   The present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a shift lever device on which the shift position detection device according to the first embodiment is mounted. FIG. 2 is a plan view for explaining the outline of the shift position detecting device in the first embodiment. FIG. 3 is a block diagram of the shift position detection apparatus according to the first embodiment.

オートマチック車両には、車両の速度等に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機が設けられている。そして、自動変速機のギア組み合わせを切り替えるために、シフトレバー装置が取り付けられている。   An automatic vehicle is provided with an automatic transmission that automatically switches the gear ratio according to the speed of the vehicle. And the shift lever apparatus is attached in order to switch the gear combination of an automatic transmission.

本実施形態におけるシフトレバー装置10は、図1に示すように、略棒状のシフトレバー11と、車両の床等に取り付けられる箱状のケース12とを有して構成されている。そして、シフトレバー11は、ケース12に前後(Y)方向及び左右(X)方向に移動可能な状態で取り付けられている。そして、シフトレバー装置10では、パーキング位置13、ニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16等の操作位置にシフトレバー11が移動操作される。   As shown in FIG. 1, the shift lever device 10 according to the present embodiment includes a substantially rod-shaped shift lever 11 and a box-shaped case 12 attached to a vehicle floor or the like. The shift lever 11 is attached to the case 12 so as to be movable in the front-rear (Y) direction and the left-right (X) direction. In the shift lever device 10, the shift lever 11 is moved to operation positions such as the parking position 13, the neutral position 14, the drive position 15, and the reverse position 16.

本実施形態では、操作位置をパーキング位置13、ニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16等としたが、これに限定されるものではない。例えば、ドライブ位置15に対して、複数の操作位置が設けられるとか、上述以外の操作位置が設けられることも可能である。   In the present embodiment, the operation position is the parking position 13, the neutral position 14, the drive position 15, the reverse position 16, and the like, but is not limited to this. For example, a plurality of operation positions may be provided for the drive position 15, or operation positions other than those described above may be provided.

そして、シフトレバー11の位置する各操作位置13、14、15、16を検知するために、シフト位置検知装置1が、シフトレバー装置10に組み込まれている。   In order to detect the respective operation positions 13, 14, 15, and 16 where the shift lever 11 is located, the shift position detection device 1 is incorporated in the shift lever device 10.

シフト位置検知装置1は、図2に示すように、シフトレバー(図示してない)に固定されて共に移動する磁石5と、平面視で磁石5の移動する動線を外して配置される磁気センサ2とを有して構成されている。即ち磁石5は、平面視で磁気センサ2と上下(Z方向)に重ならないように移動する。磁気センサ2を用いて磁石5の位置を検知することで、シフトレバーが位置する各操作位置13、14、15、16が算出される。   As shown in FIG. 2, the shift position detection device 1 includes a magnet 5 that is fixed to a shift lever (not shown) and moves together, and a magnet that is arranged by removing the flow line of the magnet 5 in plan view. And a sensor 2. That is, the magnet 5 moves so as not to overlap the magnetic sensor 2 in the vertical direction (Z direction). By detecting the position of the magnet 5 using the magnetic sensor 2, the respective operation positions 13, 14, 15 and 16 where the shift lever is located are calculated.

このように、本実施形態のシフト位置検知装置1においては、バイアス磁石を用いないで、磁石5の位置を検知する。そのため、磁石5は、シフトレバーと共に移動する際に、磁気的な力の干渉を受けることがない。そのため、シフトレバーは、スムーズな操作感覚で移動操作することが可能である。   Thus, in the shift position detection device 1 of the present embodiment, the position of the magnet 5 is detected without using a bias magnet. Therefore, when the magnet 5 moves together with the shift lever, it does not receive magnetic force interference. Therefore, the shift lever can be moved and operated with a smooth operation feeling.

図3は、本実施形態における磁石5から生じる磁束分布を示す平面図である。図4に、図3に示す磁石5から生じる磁束分布のA−A線に沿って切断し矢印方向から見た断面図を示す。図3、図4に示すように、本実施形態の磁石5は、上下(Z)方向に延出する円柱体の形状を有している。そして、磁石5の上(Z2)側の端部5aがN極に、下(Z1)側の端部5bがS極に着磁されている。そのため、着磁方向は上下方向であり、着磁方向中心5cは磁石5の上下方向のほぼ中央に位置している。   FIG. 3 is a plan view showing a magnetic flux distribution generated from the magnet 5 in the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of the magnetic flux distribution generated from the magnet 5 shown in FIG. 3 and viewed from the arrow direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the magnet 5 of this embodiment has a cylindrical shape extending in the vertical (Z) direction. The upper (Z2) end 5a of the magnet 5 is magnetized to the N pole, and the lower (Z1) end 5b is magnetized to the S pole. For this reason, the magnetization direction is the vertical direction, and the magnetization direction center 5 c is located substantially at the center of the magnet 5 in the vertical direction.

シフトレバーは、図2に示すように、各操作位置13、14、15、16に移動操作される。その際、シフトレバーに固定される磁石5の端部5bは、図4に示すように、第1の仮想面8の上を移動する。そして、磁気センサ2は、磁石5の着磁方向中心を通らない第2の仮想面9の上に配置される。また、第1の仮想面8と第2の仮想面9とは、図4に示すように、互いに平行に設けられ、磁石5の着磁方向に対して垂直に設けられている。   As shown in FIG. 2, the shift lever is moved to the respective operation positions 13, 14, 15, and 16. At that time, the end 5b of the magnet 5 fixed to the shift lever moves on the first virtual surface 8 as shown in FIG. And the magnetic sensor 2 is arrange | positioned on the 2nd virtual surface 9 which does not pass the magnetization direction center of the magnet 5. FIG. Further, as shown in FIG. 4, the first virtual surface 8 and the second virtual surface 9 are provided in parallel to each other, and are provided perpendicular to the magnetization direction of the magnet 5.

本実施形態における磁石5は円柱体としたが、これに限定されるものではない。多角形の柱体も可能である。また、着磁方向は逆も可能であり、磁石5の上(Z2)側の端部5aがS極に、下(Z1)側の端部5bがN極に着磁されていることも可能である。また、本実施形態においては、第1の仮想面8および第2の仮想面9は平面としているが、これに限定されるものではなく、球面であっても良いしあるいは楕円球面であっても良い。   Although the magnet 5 in this embodiment is a cylindrical body, it is not limited to this. Polygonal columns are also possible. The magnetizing direction can be reversed, and the upper (Z2) side end 5a of the magnet 5 can be magnetized to the S pole, and the lower (Z1) side end 5b can be magnetized to the N pole. It is. In the present embodiment, the first virtual surface 8 and the second virtual surface 9 are flat surfaces, but the present invention is not limited to this, and may be spherical or elliptical spherical. good.

このような態様であるので、図3、図4に示すように、磁石5の着磁方向の一方である上側の端部5a近傍から、磁束7が外方に向けて放出され、着磁方向に垂直である第1の仮想面8及び第2の仮想面9に平行に近い状態で、磁石5を中心にして外方に向けて等方的且つ放射状に広がる。その後、磁束7は、磁石5の着磁方向の他方である下側の端部5b側に向き、磁石5の着磁方向中心を含む平面を通過して、第1の仮想面8及び第2の仮想面9に平行に近い状態で、下側の端部5bに向かって等方的に収束する。そして、上側の端部5a及び下側の端部5bの外周に近い箇所から放出または収束される磁束7は、より広い領域で第1の仮想面8及び第2の仮想面9に平行に近い状態にある。   Since it is such an aspect, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the magnetic flux 7 is emitted outward from the vicinity of the upper end portion 5 a which is one of the magnetizing directions of the magnet 5, and the magnetizing direction The first imaginary plane 8 and the second imaginary plane 9 that are perpendicular to the first imaginary plane 9 are parallel to the second imaginary plane 9 and areotropically and radially spread outward with the magnet 5 as the center. Thereafter, the magnetic flux 7 is directed to the lower end 5b side which is the other of the magnetizing directions of the magnet 5, passes through a plane including the center of the magnet 5 in the magnetizing direction, and passes through the first virtual surface 8 and the second virtual surface 8. In a state close to being parallel to the virtual surface 9, it converges isotropically toward the lower end portion 5 b. The magnetic flux 7 emitted or converged from a location near the outer periphery of the upper end 5a and the lower end 5b is nearly parallel to the first virtual surface 8 and the second virtual surface 9 in a wider area. Is in a state.

このように、磁石5から生じる磁束7は、上下(Z)方向から見ると、図3に示すように、磁石5を中心にして放射状に広がっている。よって、磁気センサ2に作用する磁石5から生じる磁束7の方向は、磁石5から磁気センサ2の方向に向いている。また、磁石5が円柱体であるので、磁石5を上下(Z)方向から見ると、等方的な円形状をしている。よって、磁束7は、磁石5を中心にして等方的に放射されやすい。   Thus, when viewed from the vertical (Z) direction, the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 spreads radially around the magnet 5 as shown in FIG. Therefore, the direction of the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 acting on the magnetic sensor 2 is directed from the magnet 5 to the magnetic sensor 2. Moreover, since the magnet 5 is a cylindrical body, when the magnet 5 is seen from the up-and-down (Z) direction, it has an isotropic circular shape. Therefore, the magnetic flux 7 is easily emitted isotropically around the magnet 5.

本実施形態の磁気センサ2は、巨大磁気抵抗効果(以下、GMR[Giant Magneto Resistive effect]と記載する)素子を有して構成されている。GMR素子2aは、図5に示すように、例えば下から基板2b上に反強磁性層2c、固定磁性層2d、非磁性層2e、及び自由磁性層2fの順に積層されて成膜され、自由磁性層2fの表面が保護層2gで覆われて構成されている。GMR素子2aでは、反強磁性層2cと固定磁性層2dとの交換結合により、固定磁性層2dの磁化方向(P方向)が固定されている。そして、磁化方向(P方向)は、基板2bに平行な状態で左(X2)方向に向いている。本実施形態においては、この方向(P方向)をGMR素子2aの感度軸方向としている。   The magnetic sensor 2 of the present embodiment is configured to have a giant magnetoresistive effect (hereinafter referred to as GMR [Giant Magneto Resistive effect]) element. As shown in FIG. 5, the GMR element 2a is formed by laminating, for example, an antiferromagnetic layer 2c, a pinned magnetic layer 2d, a nonmagnetic layer 2e, and a free magnetic layer 2f in this order on a substrate 2b from below. The surface of the magnetic layer 2f is covered with a protective layer 2g. In the GMR element 2a, the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2d is fixed by exchange coupling between the antiferromagnetic layer 2c and the pinned magnetic layer 2d. The magnetization direction (P direction) is directed to the left (X2) direction in a state parallel to the substrate 2b. In this embodiment, this direction (P direction) is the sensitivity axis direction of the GMR element 2a.

GMR素子2aは、強磁性薄層と非磁性層を重ねて多層に構成されており、外部磁界からの磁束によって電気抵抗が大きく変化することが知られている。よって、GMR素子2aを有して構成される磁気センサ2は、磁石5から生じる磁束7を高感度に検知することが可能である。そして、GMR素子2aの抵抗値は、固定磁性層2dと自由磁性層2fとの双方の磁化の相対的角度に依存する。両者の磁化が平行で同方向を向いている時は抵抗値が最小となり、反平行の時は最大となる。   It is known that the GMR element 2a has a multilayer structure in which a ferromagnetic thin layer and a nonmagnetic layer are overlapped, and the electrical resistance is greatly changed by a magnetic flux from an external magnetic field. Therefore, the magnetic sensor 2 configured with the GMR element 2a can detect the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 with high sensitivity. The resistance value of the GMR element 2a depends on the relative angles of magnetization of both the pinned magnetic layer 2d and the free magnetic layer 2f. When the magnetizations of both are parallel and facing the same direction, the resistance value is minimum, and when they are antiparallel, the resistance value is maximum.

本実施形態では、磁気センサ2がGMR素子2aを有して構成されているとしたが、これに限定されるものではない。磁気センサ2は、トンネル効果(TMR[Tunnel Magneto Resistive effect)素子や、異方性磁気抵抗効果(AMR[Anisotropic Magneto Resistive effect])素子を有して構成されることも可能である。   In the present embodiment, the magnetic sensor 2 is configured to include the GMR element 2a. However, the present invention is not limited to this. The magnetic sensor 2 can also be configured to include a tunnel effect (TMR [Tunnel Magneto Resistive effect) element or an anisotropic magnetoresistive effect (AMR [Anisotropic Magneto Resistive effect]) element.

図6に、本実施形態におけるGMR素子の特性図を示す。縦軸はGMR素子の電気抵抗値であり、横軸はGMR素子に作用する磁束の磁束密度である。磁束の方向は、X1方向を(−)で示し、X2方向を(+)で示す。磁束の作用する方向が(+)方向、即ちX2方向の時には電気抵抗はRminとほぼ一定の値であり変化しない。一方、(−)方向、即ちX1方向へ磁束が作用する際は、磁束密度が所定の値以下になると、電気抵抗が上昇する。そして、磁束密度が更に所定の値以下になると、電気抵抗は上昇することを止め、ほぼ一定であるRmaxの値で飽和する。FIG. 6 shows a characteristic diagram of the GMR element in the present embodiment. The vertical axis represents the electrical resistance value of the GMR element, and the horizontal axis represents the magnetic flux density acting on the GMR element. Regarding the direction of the magnetic flux, the X1 direction is indicated by (-), and the X2 direction is indicated by (+). When the direction in which the magnetic flux acts is the (+) direction, that is, the X2 direction, the electric resistance is a substantially constant value as R min and does not change. On the other hand, when the magnetic flux acts in the (−) direction, that is, in the X1 direction, the electrical resistance increases when the magnetic flux density becomes a predetermined value or less. When the magnetic flux density becomes more than a predetermined value, the electric resistance ceases to rise, saturated at the value of R max is substantially constant.

図3、図4に示すように、磁気センサ2は、磁石5から生じる磁束内に配置されている。そして、磁石5が、図2に示すように各操作位置を移動操作される際に、磁気センサ2を構成するGMR素子2a(図6に図示)には、磁石5から生じる磁束7が作用する。そして、磁石5が各操作位置を移動操作される際に、その磁束7がGMR素子2aを構成する自由磁性層2fの磁化を飽和するように、磁石5の残留磁束密度は充分に大きく設定されている。別な言い方をすれば、磁石5は、その残留磁束によって自由磁性層2fの磁化が飽和するような位置を移動操作される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic sensor 2 is disposed in the magnetic flux generated from the magnet 5. When the magnet 5 is moved and operated at each operation position as shown in FIG. 2, the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 acts on the GMR element 2a (shown in FIG. 6) constituting the magnetic sensor 2. . The residual magnetic flux density of the magnet 5 is set sufficiently high so that the magnetic flux 7 saturates the magnetization of the free magnetic layer 2f constituting the GMR element 2a when the magnet 5 is moved and operated at each operation position. ing. In other words, the magnet 5 is moved to a position where the magnetization of the free magnetic layer 2f is saturated by the residual magnetic flux.

そのため、磁石5は、ネオジウム磁石や、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、プラスチック磁石等の大きい残留磁束密度を有するものが好適である。そして、残留磁束密度が、250〜1500mTを有するものが選ばれている。よって、磁石5が各操作位置を移動操作される際に、磁石5と磁気センサ2との距離に関わらず、その磁束7は自由磁性層2fの磁化が飽和するように維持される。   Therefore, the magnet 5 having a large residual magnetic flux density such as a neodymium magnet, a samarium cobalt magnet, an alnico magnet, a ferrite magnet, or a plastic magnet is suitable. And what has a residual magnetic flux density of 250-1500 mT is selected. Therefore, when the magnet 5 is moved and operated at each operation position, the magnetic flux 7 is maintained so that the magnetization of the free magnetic layer 2f is saturated regardless of the distance between the magnet 5 and the magnetic sensor 2.

本実施形態においては、図3に示すように、固定磁性層2d(図5に図示)の磁化方向(P方向)から反時計まわりに磁石5から生じる磁束7の方向になす角度をθとする。その際、磁石5と磁気センサ2との距離に関わらず、磁気センサ2を構成するGMR素子2aの電気抵抗値をRとすると、Rは(1)式で表わされることが一般的に知られている。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the angle formed in the direction of the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 counterclockwise from the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2d (shown in FIG. 5) is defined as θ. . At that time, it is generally known that R is expressed by the following equation (1), where R is the electrical resistance value of the GMR element 2a constituting the magnetic sensor 2 regardless of the distance between the magnet 5 and the magnetic sensor 2. ing.

R=Rmin+(Rmax−Rmin)×(1−cosθ)/2・・・・・(1)
よって、GMR素子2aの電気抵抗値Rは、式(1)に従って、角度θにより決まる。また、RmaxやRminは、GMR素子2aの特性値であり、GMR素子2aにより決まる値である。
R = R min + (R max −R min ) × (1−cos θ) / 2 (1)
Therefore, the electrical resistance value R of the GMR element 2a is determined by the angle θ according to the equation (1). R max and R min are characteristic values of the GMR element 2a and are values determined by the GMR element 2a.

図7に、式(1)における電気抵抗値Rと角度θの関係を示す。図7の縦軸が電気抵抗値Rであり、横軸が角度θを示す。図中に矢印で示す数字は、各操作位置を示す。車両のエンジンが始動されると、同時にシフト位置検知装置1も始動される。そして、シフトレバーが移動操作される際、電気抵抗値Rは、図7に示す曲線上を、パーキング位置13を基点にして、ニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16に移動する。   FIG. 7 shows the relationship between the electrical resistance value R and the angle θ in the equation (1). In FIG. 7, the vertical axis represents the electric resistance value R, and the horizontal axis represents the angle θ. The numbers indicated by arrows in the figure indicate the respective operation positions. When the engine of the vehicle is started, the shift position detection device 1 is also started at the same time. When the shift lever is moved, the electric resistance value R moves on the curve shown in FIG. 7 to the neutral position 14, the drive position 15, and the reverse position 16 with the parking position 13 as a base point.

図7に示す曲線は、電気抵抗値Rの同じ値に対して、区間0〜180度と区間180〜360度とで異なる角度θに対応している。そのため、本実施形態では、例えば、車両のエンジンが始動される際には、シフトレバーはパーキング位置13に位置するように設定されている。よって、車両のエンジンが始動される際に、Rの値に対して、区間0〜180の角度が割り与られる。そして、Rの値が大きくなりピークの電気抵抗値Rを越えて、次に小さくなると、Rの値に対して、区間180〜360の角度を割り与える。このようにして、シフトレバーがパーキング位置13からニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16に移動する際に、各操作位置14、15、16を正確に検知できる。次に、Rの値が大きくなりピークの電気抵抗値Rを越えて、次に小さくなると、Rの値に対して、区間0〜180の角度を割り与える。このようにして、シフトレバーがニュートラル位置14からパーキング位置13に移動操作される際も、パーキング位置13の位置も正確に検知できる。   The curves shown in FIG. 7 correspond to different angles θ in the sections 0 to 180 degrees and sections 180 to 360 degrees with respect to the same electric resistance value R. Therefore, in the present embodiment, for example, when the vehicle engine is started, the shift lever is set to be positioned at the parking position 13. Therefore, when the engine of the vehicle is started, the angle of the sections 0 to 180 is assigned to the value of R. When the value of R increases and exceeds the peak electric resistance value R and then decreases, the angle of the section 180 to 360 is assigned to the value of R. In this way, when the shift lever moves from the parking position 13 to the neutral position 14, the drive position 15, and the reverse position 16, the operation positions 14, 15, and 16 can be accurately detected. Next, when the value of R increases and exceeds the peak electric resistance value R and then decreases, the angle of sections 0 to 180 is assigned to the value of R. In this way, the position of the parking position 13 can also be accurately detected when the shift lever is moved from the neutral position 14 to the parking position 13.

このようにして、図7に示す曲線上で、GMR素子2aの電気抵抗値Rと角度θを対応させることで、GMR素子2aの電気抵抗値Rは、式(1)に従って、角度θにより一意的に決めることができる。すなわち、GMR素子2aの電気抵抗値Rと角度θとは、1対1に対応させることができる。   In this way, by associating the electrical resistance value R of the GMR element 2a with the angle θ on the curve shown in FIG. 7, the electrical resistance value R of the GMR element 2a is uniquely determined by the angle θ according to the equation (1). Can be decided. That is, the electrical resistance value R and the angle θ of the GMR element 2a can be made to correspond one-to-one.

上述のようなことは、図2に示すように、磁気センサ2を磁石5が移動する範囲の内に配置する際に生じる。すなわち、磁気センサ2を磁石5が移動する範囲の内に配置すると、磁気センサ2は、360度の範囲にわたって磁石5を見ることになるからである。ところが、磁気センサ2を磁石5が移動する範囲の外に配置すると、磁気センサ2は、180度の範囲内で磁石5を見ることになる。よって、この際には、上述のような演算処理をする必要はなく、GMR素子2aの電気抵抗値Rは、角度θによって一意的に決まる。すなわち、GMR素子2aの電気抵抗値Rは、角度θと1対1に対応する。このように、磁気センサ2を磁石5が移動する範囲の外に配置することは、角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。   As described above, the above-described phenomenon occurs when the magnetic sensor 2 is disposed within the range in which the magnet 5 moves. That is, if the magnetic sensor 2 is arranged within the range in which the magnet 5 moves, the magnetic sensor 2 will see the magnet 5 over a range of 360 degrees. However, if the magnetic sensor 2 is disposed outside the range in which the magnet 5 moves, the magnetic sensor 2 sees the magnet 5 within a range of 180 degrees. Therefore, in this case, it is not necessary to perform the arithmetic processing as described above, and the electric resistance value R of the GMR element 2a is uniquely determined by the angle θ. That is, the electrical resistance value R of the GMR element 2a corresponds to the angle θ on a one-to-one basis. Thus, it is more preferable to dispose the magnetic sensor 2 outside the range in which the magnet 5 moves because the arithmetic processing for detecting the angle θ is simplified.

固定磁性層2dの磁化方向(P方向)は、磁気センサ2の感度軸と同じ方向である。よって、固定磁性層2dの磁化方向(P方向)から反時計まわりに磁石5から生じる磁束7の方向になす角度θは、磁気センサ2の感度軸方向と磁気センサ2に作用する磁石5の磁束7とのなす角度θであり、即ち磁気センサ2の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θである。   The magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2 d is the same direction as the sensitivity axis of the magnetic sensor 2. Therefore, the angle θ formed in the direction of the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 counterclockwise from the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2 d is the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 and the magnetic flux of the magnet 5 acting on the magnetic sensor 2. 7, that is, the angle θ formed between the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5.

図8に、本実施形態における磁気センサ2の電気回路図を示す。図8に示すように、本実施形態における磁気センサ2は、4つの抵抗部R、R、R、Rを有してブリッジ回路を構成してなる。そして、抵抗部R、Rは、磁石5(図3、図4に図示)から生じる磁束によって電気抵抗を変化させるGMR素子2a(図6に図示)を有してなる。また、抵抗部R、Rは、磁石5から生じる磁束によって変化しない固定抵抗素子を有してなる。FIG. 8 shows an electric circuit diagram of the magnetic sensor 2 in the present embodiment. As shown in FIG. 8, the magnetic sensor 2 according to the present embodiment includes four resistance portions R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 to form a bridge circuit. The resistance portions R 1 and R 4 include a GMR element 2a (shown in FIG. 6) that changes the electrical resistance by magnetic flux generated from the magnet 5 (shown in FIGS. 3 and 4). Further, the resistance portions R 2 and R 3 include fixed resistance elements that do not change due to the magnetic flux generated from the magnet 5.

前記固定抵抗素子は、図5において、例えば非磁性層2eと自由磁性層2fとの積層順序を変えることで得られる。すなわち、本実施形態では、前記固定抵抗素子は、下から基板2b上に反強磁性層2c、固定磁性層2d、自由磁性層2f、及び非磁性層2eの順に積層されて成膜され、非磁性層2eの表面が保護層2gで覆われて構成されている。   In FIG. 5, for example, the fixed resistance element is obtained by changing the stacking order of the nonmagnetic layer 2e and the free magnetic layer 2f. That is, in the present embodiment, the fixed resistance element is formed by laminating the antiferromagnetic layer 2c, the fixed magnetic layer 2d, the free magnetic layer 2f, and the nonmagnetic layer 2e in this order on the substrate 2b from below. The surface of the magnetic layer 2e is covered with a protective layer 2g.

磁石5(図3、図4に図示)から生じる磁束によって、図8に示すように、抵抗部Rと抵抗部Rとの間の中点電位(V)と、抵抗部Rと抵抗部Rとの間の中点電位(V)と、が変化する。そして、中点電位(V)と中点電位(V)とは増減を逆にして変化し、中点電位(V)と中点電位(V)との差分(V−V)が差動増幅器2hを介して出力される。As shown in FIG. 8, the midpoint potential (V 1 ) between the resistance part R 1 and the resistance part R 2 , the resistance part R 3, and the magnetic flux generated from the magnet 5 (shown in FIGS. 3 and 4) The midpoint potential (V 2 ) between the resistor R 4 changes. Then, the midpoint potential (V 1 ) and the midpoint potential (V 2 ) change while increasing and decreasing, and the difference between the midpoint potential (V 1 ) and the midpoint potential (V 2 ) (V 1 −V). 2 ) is output via the differential amplifier 2h.

本実施形態においては、抵抗部R、Rは固定抵抗素子を有してなるとしたが、GMR素子2a(図6に図示)を有してなることも可能である。また、磁気センサ2が、4つの抵抗部R、R、R、Rを有してブリッジ回路を構成してなるとしたが、2つの抵抗部R、Rが直列に接続され、2つの抵抗部R、Rの中点電位を出力とする構成も可能である。In the present embodiment, the resistance portions R 2 and R 3 have fixed resistance elements. However, the resistance parts R 2 and R 3 can also have GMR elements 2a (shown in FIG. 6). Further, although the magnetic sensor 2 has the four resistance portions R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 to form a bridge circuit, the two resistance portions R 1 and R 2 are connected in series. A configuration in which the midpoint potential of the two resistance units R 1 and R 2 is output is also possible.

本実施形態においては、抵抗部R、Rの電気抵抗は、GMR素子2aを有してなると共に、GMR素子2aに作用する磁石5から生じる磁束7の方向がGMR素子2aを構成する自由磁性層2fの磁化の方向である。よって、磁気センサ2の出力である差分(V−V)は、磁化方向(P方向)から反時計まわりに磁石5から生じる磁束7の方向になす角度θにより決まる。すなわち、磁気センサ2の出力である差分(V−V)と、磁気センサ2の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θとは、対応する関係にある。In the present embodiment, the electric resistances of the resistance portions R 1 and R 4 have the GMR element 2a, and the direction of the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 acting on the GMR element 2a is free to constitute the GMR element 2a. This is the direction of magnetization of the magnetic layer 2f. Therefore, the difference (V 1 −V 2 ) that is the output of the magnetic sensor 2 is determined by the angle θ formed in the direction of the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 counterclockwise from the magnetization direction (P direction). That is, the difference (V 1 −V 2 ) that is the output of the magnetic sensor 2 and the angle θ formed by the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 have a corresponding relationship.

この対応する関係は、例えば、(1)式と、磁気センサ2の電気回路を構成する供給電圧や抵抗値等のパラメータとを用いて、差分(V−V)と角度θとの関係式として求めることができる。This corresponding relationship is, for example, the relationship between the difference (V 1 −V 2 ) and the angle θ using the equation (1) and parameters such as a supply voltage and a resistance value constituting the electric circuit of the magnetic sensor 2. It can be obtained as an expression.

図9に、シフト位置検知装置1のブロック図を示す。図9に示すように、シフト位置検知装置1には、磁石5及び磁気センサ2以外に、制御部6を有して構成されている。そして、制御部6は、中央演算処理装置6a(以下、CPU[Central Processing Unit]と記載する)と、メモリ6bとを有して構成されている。そして、CPU6aは、位置演算部6cを有している。ただし、図8に示すブロック図には、磁石5を省略して記載していない。   FIG. 9 shows a block diagram of the shift position detecting device 1. As shown in FIG. 9, the shift position detection device 1 includes a control unit 6 in addition to the magnet 5 and the magnetic sensor 2. The control unit 6 includes a central processing unit 6a (hereinafter referred to as a CPU [Central Processing Unit]) and a memory 6b. And CPU6a has the position calculating part 6c. However, the magnet 5 is not shown in the block diagram shown in FIG.

CPU6aは、差分(V−V)と角度θとの対応する関係から、磁気センサ2の出力である差分(V−V)を受信すると、対応する角度θを算出する。また、本実施形態においては、各操作位置13、14、15、16に対応する基準角度θ(i=1〜4)、がメモリ6bに記憶されている。この基準角度θ(i=1〜4)は、磁気センサ2によって初期的に検知された値である。また、第1の閾値θが設定されて、メモリ6bに記憶されている。CPU6a from the corresponding relationship of the difference between (V 1 -V 2) between the angle theta, when receiving the difference which is the output of the magnetic sensor 2 (V 1 -V 2), calculates a corresponding angle theta. In the present embodiment, the reference angle θ i (i = 1 to 4) corresponding to each operation position 13, 14, 15, 16 is stored in the memory 6b. The reference angle θ i (i = 1 to 4) is a value initially detected by the magnetic sensor 2. Further, the first threshold value theta a is set, is stored in the memory 6b.

図10に、本実施形態における位置演算部6cが実行するフローチャートを示す。位置演算部6cが実行する演算処理を、図1、図2、図9、図10を参照して説明する。車両のエンジンが始動されると、同時にシフト位置検知装置1も始動される。そして、S1において、例えば、i=1としてパーキング位置13が選ばれる。S2において,角度θとパーキング位置13(i=1)の位置に対応する角度θとの差が算出され、その絶対値が第1の閾値θ以下であるか比較される。そして、YESの際には、S5において、シフトレバー11がパーキング位置13(i=1)にあると判定される。そして、シフトレバー11がパーキング位置13(i=1)にあるという情報が、車両側に出力される。その後に、S1に戻り演算処理が繰り返される。NOの際には、S3において、次に例えばi=2としてニュートラル位置14が選ばれる。FIG. 10 shows a flowchart executed by the position calculation unit 6c in the present embodiment. The calculation process executed by the position calculation unit 6c will be described with reference to FIGS. 1, 2, 9, and 10. FIG. When the engine of the vehicle is started, the shift position detection device 1 is also started at the same time. In S1, for example, the parking position 13 is selected with i = 1. In S2, the difference is calculated between the angle theta 1 which corresponds to the position of the angle theta and a parking position 13 (i = 1), its absolute value is compared or less than the first threshold value theta a. In the case of YES, it is determined in S5 that the shift lever 11 is at the parking position 13 (i = 1). Then, information that the shift lever 11 is at the parking position 13 (i = 1) is output to the vehicle side. Thereafter, the process returns to S1 and the calculation process is repeated. In the case of NO, the neutral position 14 is then selected in S3, for example, with i = 2.

本実施形態では、例えば、i=1としてパーキング位置13、i=2としてニュートラル位置14、i=3としてドライブ位置15、i=4としてリバース位置16の順に判定される。そのため、S4において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置16(i=4)であるか確認される。NOの際には、ニュートラル位置14(i=2)に対して、パーキング位置13(i=1)で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置15(i=3)、リバース位置16(i=4)と同じ演算処理を繰り返す。YESの際には、S1に戻って、パーキング位置13(i=1)から同じ演算処理を繰り返す。   In this embodiment, for example, the parking position 13 is determined when i = 1, the neutral position 14 is determined when i = 2, the drive position 15 is determined when i = 3, and the reverse position 16 is determined when i = 4. Therefore, in S4, it is confirmed whether the selected operation position is the last reverse position 16 (i = 4). In the case of NO, the same calculation process as that performed at the parking position 13 (i = 1) is performed on the neutral position 14 (i = 2). Then, until the operation position is determined, the same calculation process is repeated for the drive position 15 (i = 3) and the reverse position 16 (i = 4). In the case of YES, it returns to S1 and repeats the same calculation process from the parking position 13 (i = 1).

このようにして、シフトレバー11が操作位置13、14、15、16にあることが検知されると、その情報が車両に出力される。よって、車両は、シフトレバー11の操作位置に応じて、自動変速機のギア組み合わせを適切に切り替えることが可能である。   In this way, when it is detected that the shift lever 11 is at the operation positions 13, 14, 15 and 16, the information is output to the vehicle. Therefore, the vehicle can appropriately switch the gear combination of the automatic transmission according to the operation position of the shift lever 11.

第1の閾値θは、隣り合う操作位置を確実に区別するために、隣り合う操作位置に対応する角度差の半分以下であることが好ましい。また、誤動作を防ぐために、磁気センサ2の出力ばらつきに対応する角度ばらつきよりも大きいことが好ましい。よって、本実施形態においては、第1の閾値θは前記の範囲内の値に設定されている。The first threshold value theta a in order to reliably distinguish the operation position adjacent, is preferably less than half the angular difference corresponding to the operation position adjacent. Moreover, in order to prevent malfunction, it is preferable that it is larger than the angle variation corresponding to the output variation of the magnetic sensor 2. Therefore, in this embodiment, the first threshold value theta a is set to a value within the range of the.

本実施形態においては、固定磁性層2dの磁化方向(P方向)を、第2の仮想面9に平行に設けているが、これに限定されるものではない。固定磁性層2dの磁化方向(P方向)が、第2の仮想面9に対して傾斜していても、固定磁性層2dの磁化の第2の仮想面9への余弦値を用いて、(1)式を求めることができる。   In the present embodiment, the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2d is provided in parallel to the second virtual surface 9, but the present invention is not limited to this. Even if the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2d is inclined with respect to the second virtual surface 9, the cosine value of the magnetization of the pinned magnetic layer 2d to the second virtual surface 9 is used ( 1) Equation can be obtained.

本実施形態においては、固定磁性層2dの磁化方向(P方向)は、右(X2)方向に向いているが、これに限定されるものではない。固定磁性層2dの磁化方向(P方向)を、第2の仮想面9に平行な面内で任意の方向に向けることができる。   In the present embodiment, the magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2d is directed to the right (X2) direction, but is not limited thereto. The magnetization direction (P direction) of the pinned magnetic layer 2 d can be directed in an arbitrary direction within a plane parallel to the second virtual plane 9.

また、上側の端部5a及び下側の端部5bの外周に近い箇所から放出または収束される磁束7は、より広い領域で第1の仮想面8に平行に近い状態にある。よって、磁気センサ2が配置される第2の仮想面9を、上側の端部5a及び下側の端部5bの近傍を通るように設けることで、より精度よく磁気センサ2の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを算出することができる。   Further, the magnetic flux 7 emitted or converged from a location near the outer periphery of the upper end 5a and the lower end 5b is in a state close to being parallel to the first virtual plane 8 in a wider area. Therefore, by providing the second virtual surface 9 on which the magnetic sensor 2 is disposed so as to pass in the vicinity of the upper end 5a and the lower end 5b, the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 can be more accurately determined. The angle θ formed with the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 can be calculated.

本実施形態においては、図2に示すように、磁石5は、磁気センサ2と上下方向で重ならないように移動する。磁気センサ2と磁石5とが上下に重る際には、磁石5から生じる磁束が磁気センサ2の感度軸に上下方向に作用する。その結果、磁気センサ2の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを一意的に決めることができない。よって、磁気センサ2は、磁石5と上下に重ならないように配置されることが好ましい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the magnet 5 moves so as not to overlap the magnetic sensor 2 in the vertical direction. When the magnetic sensor 2 and the magnet 5 overlap each other, the magnetic flux generated from the magnet 5 acts on the sensitivity axis of the magnetic sensor 2 in the vertical direction. As a result, the angle θ formed between the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 and the magnetic flux direction generated by the magnet 5 cannot be uniquely determined. Therefore, the magnetic sensor 2 is preferably arranged so as not to overlap the magnet 5 in the vertical direction.

本実施形態においては、図2に示すように、磁石5が前後左右に移動する範囲の内に磁気センサ2を配置しているが、これに限定されるものではない。磁気センサ2を磁石5の移動する範囲の外に配置することは可能である。この際には、磁気センサ2と磁石5とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、磁気センサ2の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が上述のように簡便になるので、より好ましい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the magnetic sensor 2 is disposed within a range in which the magnet 5 moves back and forth, and right and left. However, the present invention is not limited to this. It is possible to arrange the magnetic sensor 2 outside the range in which the magnet 5 moves. At this time, since the magnetic sensor 2 and the magnet 5 are not limited to the definition that they do not overlap with each other, the degree of freedom of arrangement of each operation position in the shift lever device is improved. Moreover, since the arithmetic processing which detects angle (theta) which the sensitivity axis direction of the magnetic sensor 2 and the magnetic flux direction which the magnet 5 emits becomes simple as mentioned above, it is more preferable.

図11に、本実施形態の変形例であるシフト位置検知装置のブロック図を示す。また、図12に、本実施形態の変形例である位置演算部及び故障検知部が実行するフローチャートを示す。図11に示すように、本変形例におけるシフト位置検知装置は、第1の実施形態に対してCPU6aに故障検知部6dが追加されている。そして、この故障検知部6dが、磁気センサ2の経時的な劣化等による故障を検知する。図11に示すブロック図には、磁石5は省略して記載していない。   FIG. 11 is a block diagram of a shift position detection device that is a modification of the present embodiment. FIG. 12 shows a flowchart executed by the position calculation unit and the failure detection unit, which is a modification of the present embodiment. As shown in FIG. 11, the shift position detection device according to the present modification has a failure detection unit 6 d added to the CPU 6 a in the first embodiment. The failure detection unit 6d detects a failure due to deterioration of the magnetic sensor 2 over time. In the block diagram shown in FIG. 11, the magnet 5 is not shown.

故障検知部6dが処理する故障演算について、図11、図12を用いて説明する。図12において、S1からS5の演算処理は第1の実施形態と同じであり、位置演算部6cにより実行される。S6からS9の演算処理は、故障検知部6dにより実行される。S5の判定結果である操作位置と磁気センサが検知した角度θとが、位置演算部6cから故障検知部6dに出力される。そして、S6において、シフトレバーが同じ操作位置に留まっているかを判定する。NOの際には、S1に戻って最初から演算処理を繰り返す。YESの際には、S7において、角度θの平均値<θ>が算出される。   The failure calculation processed by the failure detection unit 6d will be described with reference to FIGS. In FIG. 12, the calculation processing from S1 to S5 is the same as that of the first embodiment, and is executed by the position calculation unit 6c. The calculation processing from S6 to S9 is executed by the failure detection unit 6d. The operation position, which is the determination result of S5, and the angle θ detected by the magnetic sensor are output from the position calculation unit 6c to the failure detection unit 6d. In S6, it is determined whether the shift lever remains at the same operation position. In the case of NO, the process returns to S1 and the calculation process is repeated from the beginning. In the case of YES, an average value <θ> of the angle θ is calculated in S7.

S8において、平均値<θ>と操作位置に対応する基準角度θとの差の絶対値が算出される。そして、この絶対値が第2の閾値θ以下であれば、S1に戻って演算処理を繰り返す。この絶対値が第2の閾値θ以上であれば、磁気センサ2を故障と判定して警報を発し、磁気センサ2の交換を勧める。また、操作位置に対応する基準角度θ、すなわち磁気センサ2が検知した操作位置に対応する角度の初期値θや、第2の閾値θは、メモリ6bに予め記憶されている。In S8, the absolute value of the difference between the average value <θ> and the reference angle θ i corresponding to the operation position is calculated. Then, the absolute value is equal to or smaller than a second threshold value theta b, repeat the processing returns to S1. If this absolute value is the second threshold value theta b above, an alarm by determining the magnetic sensor 2 malfunction, we recommend replacement of the magnetic sensor 2. Further, the reference angle θ i corresponding to the operation position, that is, the initial value θ i of the angle corresponding to the operation position detected by the magnetic sensor 2 and the second threshold value θ b are stored in the memory 6b in advance.

磁気センサ2に経時的な劣化等が生じると、磁気センサ2の出力から算出される角度θは、基準角度θからずれる。このずれが大きくなると、正確に操作位置を検知できなくなる。本変形例では、これを第2の閾値θを用いて検知するものである。よって、誤動作を防ぐために、第2の閾値θは、磁気センサ2の出力ばらつきに対応する角度ばらつきよりも大きいことが好ましい。また、第2の閾値θは、第1の閾値θより小さいことが好ましい。When temporal deterioration in the magnetic sensor 2 occurs, the angle theta is calculated from the output of the magnetic sensor 2, it deviates from the reference angle theta i. When this deviation increases, the operation position cannot be accurately detected. In this modification, it is to detect with the second threshold value theta b this. Therefore, in order to prevent malfunction, the second threshold θ b is preferably larger than the angular variation corresponding to the output variation of the magnetic sensor 2. The second threshold θ b is preferably smaller than the first threshold θ a .

第2の閾値θを第1の閾値θ以下に選ぶことで、各操作位置を正確に検知できている期間中に、磁気センサ2の経時的な劣化等の検知を可能にする。By choosing the second threshold theta b below the first threshold value theta a, during which accurately detect the respective operating position, to permit detection of such deterioration over time of the magnetic sensor 2.

上記の方法では、角度θの平均値を用いたが、角度θの値そのものもを用いることも可能である。角度θの平均値を用いた理由は、故障検知の精度を上げるためである。よって、数回〜数十回の平均値を算出した後に、S8の判定を実行することも可能である。また、複数の第2の閾値θを用意して、警報のレベルを区分けすることも可能である。In the above method, the average value of the angle θ is used, but the value of the angle θ itself can also be used. The reason for using the average value of the angle θ is to improve the accuracy of failure detection. Therefore, it is also possible to execute the determination of S8 after calculating the average value of several times to several tens of times. Further, by preparing a plurality of second threshold theta b, it is also possible to partition the level of alarm.

<第2の実施形態>
図13に、第2の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図を示す。図14に、第2の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図13に示すように、本実施形態のシフト位置検知装置が第1の実施形態と異なる点は、2つの磁気センサ2、3を有して構成されている点と、2つの磁気センサ2、3が磁石5の移動する範囲の外に配置されている点である。本実施形態においては、第1の実施形態と同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いている。
<Second Embodiment>
FIG. 13 is a plan view for explaining the outline of the shift position detecting device in the second embodiment. FIG. 14 shows a block diagram of a shift position detection apparatus in the second embodiment. As shown in FIG. 13, the shift position detection device of the present embodiment is different from the first embodiment in that it includes two magnetic sensors 2 and 3, and two magnetic sensors 2, 3 is a point arranged outside the range in which the magnet 5 moves. In the present embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment.

本実施形態では、2つの磁気センサ2、3が磁石5の移動する範囲の外に配置されているとしたが、2つの磁気センサ2、3は磁石5の移動する範囲の内に配置されることも可能である。ただし、各磁気センサ2、3が磁石5と上下(Z方向)に重なると、磁石5から生じる磁束7が各磁気センサ2、3の感度軸に上下方向に作用するため、各磁気センサ2、3の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを一意的に決められない。よって、各磁気センサ2、3を、各操作位置と上下に重ならないように配置することが好ましい。   In the present embodiment, the two magnetic sensors 2 and 3 are arranged outside the range in which the magnet 5 moves, but the two magnetic sensors 2 and 3 are arranged in the range in which the magnet 5 moves. It is also possible. However, when each magnetic sensor 2, 3 overlaps with the magnet 5 in the vertical direction (Z direction), the magnetic flux 7 generated from the magnet 5 acts on the sensitivity axis of each magnetic sensor 2, 3 in the vertical direction. The angle θ formed by the direction of the sensitivity axis 3 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 cannot be uniquely determined. Therefore, it is preferable to arrange the magnetic sensors 2 and 3 so as not to overlap each operation position.

本実施形態のように、2つの磁気センサ2、3を磁石5の移動する範囲の外に配置することは、2つの磁気センサ2、3と磁石5とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、上述のように、各磁気センサ2、3の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。   As in the present embodiment, the arrangement of the two magnetic sensors 2 and 3 outside the moving range of the magnet 5 is not limited to the regulation that the two magnetic sensors 2 and 3 and the magnet 5 do not overlap. The degree of freedom of arrangement of each operation position in the shift lever device is improved. In addition, as described above, the arithmetic processing for detecting the angle θ between the sensitivity axis direction of each of the magnetic sensors 2 and 3 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 is simplified, which is more preferable.

本実施形態においては、図14に示すように、CPU6aが、2つの磁気センサ2、3から交互に出力される差分(V−V)を受信し、第1の実施形態と同じように、2つの磁気センサ2、3の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを算出する。そして、この角度θを用いて、第1の実施形態の変形例と同じように、図12に示すフローチャートに従って、位置演算部6cが操作位置の判定を、及び故障検知部6dが故障判定を実行する。In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the CPU 6 a receives the difference (V 1 −V 2 ) that is alternately output from the two magnetic sensors 2 and 3, and is the same as in the first embodiment. An angle θ formed by the sensitivity axis direction of the two magnetic sensors 2 and 3 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 is calculated. Then, using this angle θ, as in the modification of the first embodiment, according to the flowchart shown in FIG. 12, the position calculation unit 6c performs the operation position determination, and the failure detection unit 6d performs the failure determination. To do.

故障判定がなされた際には、CPU6aは、故障判定された磁気センサからの出力である差分(V−V)を受信しないで、正常な磁気センサの出力のみを受信する処理を実行する。よって、本実施形態においては、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。When the failure determination is made, the CPU 6a performs a process of receiving only the output of the normal magnetic sensor without receiving the difference (V 1 −V 2 ) that is the output from the magnetic sensor determined to be defective. . Therefore, in this embodiment, a highly reliable shift position detection device can be provided.

図15に、第2の実施形態の変形例における位置演算部が実行するフローチャートを示す。本変形例の位置演算部は、第1の実施形態及び第1の実施形態の変形例とは異なる演算処理を実行する。   FIG. 15 shows a flowchart executed by the position calculation unit in the modification of the second embodiment. The position calculation unit of the present modification executes calculation processing different from those of the first embodiment and the modification of the first embodiment.

第2の仮想面上の任意な位置を原点とする(x、y)座標系を設定する。そして、磁気センサ2と磁気センサ3とが位置する(x、y)座標を、各々、(x、y)、(x、y)とする。An (x, y) coordinate system having an arbitrary position on the second virtual plane as an origin is set. The (x, y) coordinates at which the magnetic sensor 2 and the magnetic sensor 3 are located are (x 2 , y 2 ) and (x 3 , y 3 ), respectively.

CPU6aは、上述したように、差分(V−V)と角度θとの対応する関係から、各磁気センサ2、3の出力である差分(V−V)を受信すると、各磁気センサ2、3の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを算出する。そして、各々の角度をθ、θとする。CPU6a, as described above, from the corresponding relationship between the difference (V 1 -V 2) between the angle theta, when receiving the difference (V 1 -V 2) is an output of the magnetic sensors 2 and 3, each of the magnetic An angle θ formed by the sensitivity axis direction of the sensors 2 and 3 and the magnetic flux direction generated by the magnet 5 is calculated. The angles are set to θ 2 and θ 3 .

その際には、磁石5は、各磁気センサ2、3から、各々に角度θまたは角度θの方向に位置する。よって、磁石5が位置する(x、y)座標は、磁気センサ2が位置する(x、y)座標を通り、傾きがtanθである直線と、磁気センサ3が位置する(x、y)座標を通り、傾きがtanθである直線との交点として算出される。In that case, the magnet 5 is positioned in the direction of the angle θ 2 or the angle θ 3 from each of the magnetic sensors 2 and 3 . Accordingly, the (x, y) coordinates where the magnet 5 is located pass through the (x 2 , y 2 ) coordinates where the magnetic sensor 2 is located, and the magnetic sensor 3 is located (x 3 ) and the straight line whose inclination is tan θ 2. , Y 3 ) is calculated as an intersection with a straight line passing through the coordinates and having an inclination of tan θ 3 .

また、この2つの直線は、(2)式及び(3)式によって表わすことができる。   The two straight lines can be expressed by the equations (2) and (3).

y=(x−x)×tanθ+y・・・・・(2)
y=(x−x)×tanθ+y・・・・・(3)
よって、(2)式及び(3)式の直線の交点、即ち磁石5が位置する(x、y)座標は、(4)式及び(5)式によって表わすことができる。
y = (x−x 2 ) × tan θ 2 + y 2 (2)
y = (x−x 3 ) × tan θ 3 + y 3 (3)
Therefore, the intersection of the straight lines of the equations (2) and (3), that is, the (x, y) coordinates where the magnet 5 is located can be expressed by the equations (4) and (5).

x=(y−y+x×tanθ−x×tanθ)/(tanθ−tanθ)・・・・・(4)
y={y×tanθ−y×tanθ+(x−x)×tanθ×tanθ}/(tanθ−tanθ)・・・・・(5)
図15に、第2の実施形態の変形例における位置演算部が実行するフローチャートを示す。図13、図14、図15を用いて、本変形例の位置演算部6cが実行する演算処理について説明する。
x = (y 3 −y 2 + x 2 × tan θ 2 −x 3 × tan θ 3 ) / (tan θ 2 −tan θ 3 ) (4)
y = {y 3 × tan θ 2 −y 2 × tan θ 3 + (x 2 −x 3 ) × tan θ 2 × tan θ 3 } / (tan θ 2 −tan θ 3 ) (5)
FIG. 15 shows a flowchart executed by the position calculation unit in the modification of the second embodiment. The calculation process executed by the position calculation unit 6c according to the present modification will be described with reference to FIGS.

S1において、交互に各磁気センサ2、3からの出力である差分(V−V)をCPU6aが受信する。S2において、この差分(V−V)を用いて、位置演算部6cが、各磁気センサ2、3の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす各角度θ、θを算出する。その算出方法として、例えば、(1)式と、各磁気センサ2、3の電気回路構成とから、各差分(V−V)と各角度θ、θとの関係式を求めておき、この関係式をメモリ6bに予め記憶させておく。また、演算に必要なRminや、Rmax等の定数もメモリ6bに予め記憶させておく。これらの式や、定数を用いて、位置演算部6cは、各差分(V−V)から各角度θ、θを算出する。In S <b> 1 , the CPU 6 a receives the difference (V 1 −V 2 ) that is an output from each of the magnetic sensors 2 and 3 alternately. In S2, using this difference (V 1 −V 2 ), the position calculation unit 6c calculates the angles θ 2 and θ 3 formed by the sensitivity axis directions of the magnetic sensors 2 and 3 and the magnetic flux direction generated by the magnet 5. calculate. As a calculation method, for example, a relational expression between each difference (V 1 −V 2 ) and each angle θ 2 , θ 3 is obtained from the expression (1) and the electric circuit configuration of each magnetic sensor 2 , 3. This relational expression is stored in the memory 6b in advance. In addition, constants such as R min and R max necessary for calculation are also stored in the memory 6b in advance. Using these formulas and constants, the position calculation unit 6c calculates the angles θ 2 and θ 3 from the differences (V 1 −V 2 ).

S3において、位置演算部6cは、各角度θ、θと、(4)式及び(5)式とを用いて、磁石5が位置する(x、y)座標を算出する。また、(4)式及び(5)式は、メモリ6bに予め記憶させておく。In S <b> 3 , the position calculation unit 6 c calculates (x, y) coordinates where the magnet 5 is located using the angles θ 2 and θ 3 and the expressions (4) and (5). Further, the expressions (4) and (5) are stored in the memory 6b in advance.

S4において、例えばパーキング位置13が選ばれる。S5において、パーキング位置13が位置する(x、y)座標と、算出した磁石5が位置する(x、y)座標との差の絶対値が第3の閾値x、及び第4の閾値y以下であるか、即ち|x−x|<x、且つ|y−y|<yであるか比較される。そして、YESの際には、S8において、シフトレバーがパーキング位置13にあると判定される。そして、シフトレバーがパーキング位置13にあるという情報が、車両側に出力される。その後に、S1に戻り演算処理が繰り返される。NOの際には、S6において、次に例えばニュートラル位置14が選ばれる。In S4, for example, the parking position 13 is selected. In S5, the absolute value of the difference between the (x i , y i ) coordinate where the parking position 13 is located and the (x, y) coordinate where the calculated magnet 5 is located is the third threshold value x a and the fourth threshold value or threshold is y a or less, i.e., | x-x i | <x a, and | y-y i | is compared <whether a y a. If YES, it is determined in S8 that the shift lever is at the parking position 13. Then, information that the shift lever is at the parking position 13 is output to the vehicle side. Thereafter, the process returns to S1 and the calculation process is repeated. In the case of NO, for example, the neutral position 14 is next selected in S6.

本変形例では、例えばパーキング位置13、ニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16の順に判定される。それで、S7において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置16であるか確認される。NOの際には、ニュートラル位置14に対して、パーキング位置13で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置15、リバース位置16と同じ演算処理を繰り返す。YESの際には、S1に戻って、パーキング位置13から同じ演算処理を繰り返す。   In this modification, for example, the parking position 13, the neutral position 14, the drive position 15, and the reverse position 16 are determined in this order. Therefore, in S7, it is confirmed whether the selected operation position is the last reverse position 16 or not. In the case of NO, the same calculation processing as that performed at the parking position 13 is performed on the neutral position 14. The same calculation process as that for the drive position 15 and the reverse position 16 is repeated until the operation position is determined. In the case of YES, it returns to S1 and repeats the same calculation process from the parking position 13.

このようにして、本変形例のシフト位置検知装置は、シフトレバーが位置する各操作位置を検知する。そして、シフトレバーが各操作位置に位置する際には、その情報を車両側に出力する。その結果、車両は、各操作位置に対応する適切なギア比等を選ぶことができる。   In this way, the shift position detection device of the present modification detects each operation position where the shift lever is positioned. And when a shift lever is located in each operation position, the information is output to the vehicle side. As a result, the vehicle can select an appropriate gear ratio corresponding to each operation position.

特許文献1及び特許文献2における従来技術においては、磁石の各操作位置に限定される(x、y)座標のみしか検知できない。ところが、本変形例では、磁石5が位置する任意な(x、y)座標を検知することが可能である。よって、本変形例によれば、シフトレバー装置の各操作位置を任意の位置に設けることができる。すなわち、各操作位置の任意の位置に対応して(x、y)座標を変更するのみで対応できる。このように、本変形例のシフト位置検知装置は、汎用性に優れる。In the prior art in Patent Document 1 and Patent Document 2, only (x, y) coordinates limited to each operation position of the magnet can be detected. However, in this modification, it is possible to detect an arbitrary (x, y) coordinate where the magnet 5 is located. Therefore, according to this modification, each operation position of the shift lever device can be provided at an arbitrary position. That is, it can be dealt with only by changing the coordinates (x i , y i ) corresponding to any position of each operation position. Thus, the shift position detection device of this modification is excellent in versatility.

第3の閾値x、及び第4の閾値yは、隣り合う操作位置を確実に区分するために、隣り合う操作位置を隔てる、X方向、及びY方向である距離の半分以下であることが好ましい。また、誤動作を防ぐために、第3の閾値x、及び第4の閾値yは、磁気センサ2の出力ばらつきに対応するX方向、及びY方向の位置ばらつきよりも大きいことが好ましい。よって、本変形例においては、第3の閾値x、及び第4の閾値yは、前記の範囲内の値に設定されている。The third threshold value x a, and the fourth threshold y a, in order to distinguish reliably operating position adjacent, separating the operating position adjacent X-direction, and the distance is less than half the Y-direction Is preferred. Further, in order to prevent a malfunction, the third threshold value x a, and the fourth threshold y a is, X direction corresponding to the output variation of the magnetic sensor 2, and is greater than the positional variation in the Y direction preferred. Therefore, in this modification, the third threshold value x a, and the fourth threshold y a is set to a value in the range of the.

<第3の実施形態>
図16に、第3の実施形態におけるシフト位置検知装置の概略を説明する平面図を示す。図17に、第3の実施形態におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図16に示すように、本実施形態のシフト位置検知装置が第1の実施形態と異なる点は、3つの磁気センサ2、3、4を有して構成されている点と、3つの磁気センサ2、3、4が磁石5の移動する範囲の外に配置されている点である。本実施形態においては、第1の実施形態と同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いている。
<Third Embodiment>
FIG. 16 is a plan view for explaining the outline of the shift position detecting device in the third embodiment. FIG. 17 shows a block diagram of a shift position detection apparatus in the third embodiment. As shown in FIG. 16, the shift position detection device of the present embodiment is different from the first embodiment in that it has three magnetic sensors 2, 3, 4 and three magnetic sensors. 2, 3, 4 are arranged outside the range in which the magnet 5 moves. In the present embodiment, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment.

本実施形態では、3つの磁気センサ2、3、4が磁石5の移動する範囲の外に配置されているとしたが、3つの磁気センサ2、3、4は磁石5の移動する範囲の内に配置されることも可能である。ただし、各磁気センサ2、3、4が磁石5と上下(Z方向)に重なると、各磁気センサ2、3、4と磁石5とのなす角度θを一意的に決められない。よって、各磁気センサ2、3、4を、各操作位置と上下に重ならないように配置することが好ましい。   In the present embodiment, the three magnetic sensors 2, 3, 4 are arranged outside the range in which the magnet 5 moves, but the three magnetic sensors 2, 3, 4 are in the range in which the magnet 5 moves. It is also possible to arrange them. However, if each magnetic sensor 2, 3, 4 overlaps the magnet 5 in the vertical direction (Z direction), the angle θ formed by each magnetic sensor 2, 3, 4 and the magnet 5 cannot be uniquely determined. Therefore, it is preferable to arrange each magnetic sensor 2, 3, 4 so as not to overlap each operation position.

本実施形態のように、3つの磁気センサ2、3、4を磁石5の移動する範囲の外に配置することは、3つの磁気センサ2、3、4と磁石5とが重ならないという規定に制限されないので、シフトレバー装置における各操作位置の配置の自由度が向上する。また、上述のように、各磁気センサ2、3、4の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす角度θを検知する演算処理が簡便になるので、より好ましい。   As in this embodiment, the arrangement of the three magnetic sensors 2, 3, 4 outside the moving range of the magnet 5 is based on the definition that the three magnetic sensors 2, 3, 4 and the magnet 5 do not overlap. Since it is not restricted, the freedom degree of arrangement | positioning of each operation position in a shift lever apparatus improves. In addition, as described above, the arithmetic processing for detecting the angle θ formed by the sensitivity axis direction of each of the magnetic sensors 2, 3, 4 and the direction of the magnetic flux generated by the magnet 5 is simplified, which is more preferable.

本実施形態では、図16に示すように、3つの磁気センサ2、3、4は同一直線上に配置されていない。3つの磁気センサ2、3、4が同一直線上に配置されている際には、磁石5から、3つの磁気センサ2、3、4は同じ方向に見えることがある。この際には、磁石5が前記同一直線上に位置することは確定できるが、前記同一直線上のどこにあるかを確定できない。このことを避けるために、3つの磁気センサ2、3、4は同一直線上に配置されないことが好ましい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the three magnetic sensors 2, 3, and 4 are not arranged on the same straight line. When the three magnetic sensors 2, 3, 4 are arranged on the same straight line, the three magnetic sensors 2, 3, 4 may be seen from the magnet 5 in the same direction. At this time, it can be determined that the magnet 5 is located on the same straight line, but it cannot be determined where the magnet 5 is located on the same straight line. In order to avoid this, it is preferable that the three magnetic sensors 2, 3, and 4 are not arranged on the same straight line.

また、任意の2つの磁気センサを結ぶ直線上に、2つ以上の操作位置が存在しないように配置されることが好ましい。例えば、ニュートラル位置14とドライブ位置15が前記直線上にあると、2つを区別できないからである。3つの磁気センサの場合は区別できるが、1つが故障して区別できない場合がある。   Moreover, it is preferable to arrange | position so that two or more operation positions may not exist on the straight line which connects arbitrary two magnetic sensors. For example, if the neutral position 14 and the drive position 15 are on the straight line, the two cannot be distinguished. Three magnetic sensors can be distinguished, but one may fail and cannot be distinguished.

図18は、第3の実施形態における位置演算部が実行するフローチャートである。本実施形態における位置演算部が実行する演算処理について、図17、図18を用いて説明する。3つの磁気センサ2、3、4からの出力である差分(V−V)を、CPU6aは、十分に小さい時間間隔で時系列的に受信する。S2において、位置演算部6cが、各磁気センサ2、3、4の感度軸方向と磁石5の発する磁束方向とのなす各角度θ、θ、θを算出する。この算出方法は、第2の実施形態の変形例における図15に示すS2と同じようになされる。FIG. 18 is a flowchart executed by the position calculation unit in the third embodiment. Calculation processing executed by the position calculation unit in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. The CPU 6a receives the difference (V 1 −V 2 ), which is the output from the three magnetic sensors 2, 3, and 4, in a time series with sufficiently small time intervals. In S < b > 2, the position calculation unit 6 c calculates angles θ 2 , θ 3 , and θ 4 formed by the sensitivity axis directions of the magnetic sensors 2, 3, and 4 and the magnetic flux direction generated by the magnet 5. This calculation method is performed in the same manner as S2 shown in FIG. 15 in the modification of the second embodiment.

S3において、3つの角度θ、θ、θから、2つの角度の組み合わせを選ぶ。この角度の組み合わせは、(θ、θ)、(θ、θ)、(θ、θ)の3通りがあり、まず、S3において、その内の1つを選ぶ。In S3, a combination of two angles is selected from the three angles θ 2 , θ 3 , and θ 4 . There are three combinations of angles (θ 2 , θ 3 ), (θ 2 , θ 4 ), and (θ 3 , θ 4 ). First, in S 3, one of them is selected.

S4において、S3で選ばれた角度の組み合わせに対して、磁石5の座標(x、y)を算出する。この算出方法は、第2の実施形態の変形例における図15に示すS3と同じようになされる。In S4, the coordinates (x p , y p ) of the magnet 5 are calculated for the combination of angles selected in S3. This calculation method is performed in the same manner as S3 shown in FIG. 15 in the modification of the second embodiment.

S5において、例えばパーキング位置13が選ばれる。S6において、パーキング位置13が位置する(x、y)座標と、算出した磁石5が位置する(x、y)座標との差の絶対値が第5の閾値x、及び第6の閾値y以下であるか、即ち|x−x|<x、且つ|y−y|<yであるか比較される。そして、YESの際には、S9において、シフトレバーがパーキング位置13にあると判定される。そして、シフトレバーがパーキング位置13にあるという情報が、車両側に出力される。S6において、NOの際には、S7において、次に例えばニュートラル位置14が選ばれる。In S5, for example, the parking position 13 is selected. In S6, the absolute value of the difference between the coordinates (x i , y i ) where the parking position 13 is located and the coordinates (x p , y p ) where the calculated magnet 5 is located is the fifth threshold value x b , and It is compared if it is less than or equal to 6 threshold y b, that is, | x p −x i | <x b and | y p −y i | <y b . If YES, it is determined in S9 that the shift lever is at the parking position 13. Then, information that the shift lever is at the parking position 13 is output to the vehicle side. If NO at S6, then at S7, for example, neutral position 14 is selected next.

本実施形態では、例えばパーキング位置13、ニュートラル位置14、ドライブ位置15、リバース位置16の順に判定される。それで、S8において、選ばれている操作位置が最後のリバース位置16であるか確認される。NOの際には、ニュートラル位置14に対して、パーキング位置13で行ったのと同じ演算処理を行う。そして、操作位置が判明するまで、ドライブ位置15、リバース位置16と同じ演算処理を繰り返す。   In the present embodiment, for example, the parking position 13, the neutral position 14, the drive position 15, and the reverse position 16 are determined in this order. Accordingly, in S8, it is confirmed whether or not the selected operation position is the last reverse position 16. In the case of NO, the same calculation processing as that performed at the parking position 13 is performed on the neutral position 14. The same calculation process as that for the drive position 15 and the reverse position 16 is repeated until the operation position is determined.

このようにして、全ての角度の組み合わせに対して、操作位置が判明するまで演算処理が繰り返せられる。そして、S10において、全ての角度の組み合わせに対して演算処理が実行されたか確認される。NOの際には、残りの角度の組み合わせに対して演算処理を繰り返される。YESの際には、S1に戻って、最初から演算処理を繰り返す。   In this way, the calculation process is repeated for all combinations of angles until the operation position is determined. In S10, it is confirmed whether the arithmetic processing has been executed for all angle combinations. In the case of NO, the calculation process is repeated for the remaining angle combinations. In the case of YES, it returns to S1 and repeats arithmetic processing from the beginning.

このようにして、本実施形態のシフト位置検知装置は、3通りの角度の組み合わせθ、θ)、(θ、θ)、(θ、θ)を順次に用いて、シフトレバーが位置する各操作位置を検知する。そして、シフトレバーが各操作位置に位置する際には、その情報を車両側に出力する。その結果、車両は、各操作位置に対応する適切なギア比等を選ぶことができる。In this way, the shift position detection device of the present embodiment uses three combinations of angles θ 2 , θ 3 ), (θ 2 , θ 4 ), and (θ 3 , θ 4 ) in order to shift. Each operation position where the lever is located is detected. And when a shift lever is located in each operation position, the information is output to the vehicle side. As a result, the vehicle can select an appropriate gear ratio corresponding to each operation position.

図19に、第3の実施形態の変形例におけるシフト位置検知装置のブロック図を示す。図20に、第3の実施形態の変形例における故障検知部が実行するフローチャートを示す。本変形例は、図17と図19を比較して分かるように、第3の実施形態に故障検知部6dを追加して設けたものである。よって、本変形例においては、第3の実施形態におけるシフト位置検知を行うと共に、3つの磁気センサ2、3、4の故障検知を可能にしている。   FIG. 19 is a block diagram of a shift position detection device in a modification of the third embodiment. FIG. 20 shows a flowchart executed by the failure detection unit in the modification of the third embodiment. As can be seen from a comparison between FIG. 17 and FIG. 19, the present modification is provided by adding a failure detection unit 6d to the third embodiment. Therefore, in this modification, the shift position detection in the third embodiment is performed and the failure detection of the three magnetic sensors 2, 3, 4 is enabled.

本変形例における故障検知部6dが実行する演算処理について、図16、図19、図20を用いて説明する。本変形例では、磁石5(シフトレバー)が操作位置13、14、15、16の内の1つに所定の時間以上に留まっている際に実行される。すなわち、S11において、所定の回数以上に同じ操作位置にあると判定されたか確認される。YESの際には、S12に進む。NOの際には、図18のS1に戻り、最初から演算処理を繰り返す。   Arithmetic processing executed by the failure detection unit 6d in the present modification will be described with reference to FIGS. In this modification, it is executed when the magnet 5 (shift lever) remains in one of the operation positions 13, 14, 15, 16 for a predetermined time or more. That is, in S11, it is confirmed whether or not it is determined that the same operation position exists at a predetermined number of times or more. If YES, the process proceeds to S12. In the case of NO, the process returns to S1 in FIG.

S11の演算処理について、もう少し詳しく説明する。図20に示すS12〜S13において、3つの角度の組み合わせに対して、繰り返して磁石5(シフトレバー)が位置する操作位置が検知される。この繰り返しが所定の回数以上に実行され、その間、磁石5が操作位置13、14、15、16の内の1つに継続的に位置すると判定されると、S12に進む。所定の回数は、数回から数十回の間に設定されている。   The calculation process of S11 will be described in a little more detail. In S12 to S13 shown in FIG. 20, the operation position where the magnet 5 (shift lever) is repeatedly positioned is detected with respect to the combination of three angles. If this repetition is executed a predetermined number of times or more, and it is determined that the magnet 5 is continuously located in one of the operation positions 13, 14, 15, 16 during that time, the process proceeds to S12. The predetermined number of times is set between several times and several tens of times.

S12において、3つの角度の組み合わせの1つが選ばれる。S13において、所定の回数に対応する磁石5の(x、y)座標を用いて平均値を算出する。S14、S15において、3つの角度の組み合わせの全てに対して、所定の回数に対応する磁石5の(x、y)座標を用いて平均値を算出する。このようにして、3つの角度組み合わせ(θ、θ)、(θ、θ)、(θ、θ)に対して、磁石5の(x、y)座標の3つの平均値(<x>、<y>)が算出される。In S12, one of the three angle combinations is selected. In S13, an average value is calculated using the (x p , y p ) coordinates of the magnet 5 corresponding to the predetermined number of times. In S14 and S15, an average value is calculated for all three combinations of angles using the (x p , y p ) coordinates of the magnet 5 corresponding to a predetermined number of times. In this way, for the three angle combinations (θ 2 , θ 3 ), (θ 2 , θ 4 ), (θ 3 , θ 4 ), the three (x p , y p ) coordinates of the magnet 5 An average value (<x p >, <y p >) is calculated.

S16において、3つの平均値の内から、2つの平均値の組み合わせを選ぶ。この平均値の組み合わせは、3通りある。S17において、選ばれた2つの平均値の(<x>、<y>)、(<x>、<y>)の差の絶対値が第7の閾値x、及び第8の閾値yと比較する。この比較を、他の2つの組み合わせに対しても実行する。In S16, a combination of two average values is selected from the three average values. There are three combinations of average values. In S17, the absolute value of the difference between (<x m >, <y m >) and (<x n >, <y n >) of the two selected average values is the seventh threshold value x c and the eighth threshold value. Compared to the threshold value y c of. This comparison is also performed for the other two combinations.

S18において、3つの平均値の組み合わせに対して、その差の絶対値が第7の閾値x、及び第8の閾値y以上であるか確認される。S18において、NOの際には、図18のS1に戻り、最初から演算処理を繰り返す。In S18, for the combination of the three average values, it is confirmed whether the absolute value of the difference is greater than or equal to the seventh threshold value x c and the eighth threshold value y c . In S18, in the case of NO, the process returns to S1 in FIG. 18, and the calculation process is repeated from the beginning.

YESの際には、3つの磁気センサの内に故障した磁気センサがあると判定される。その際には、故障した磁気センサに対応する平均値を用いて算出した差の絶対値が第7の閾値x、及び第8の閾値y以上であり、故障した磁気センサに対応する平均値は2つある。よって、第7の閾値x、及び第8の閾値y以下であった1つの平均値に対応する2つの磁気センサは正常であり、他の1つの磁気センサが故障していると判定される。そして、磁気センサが故障しているとの警報を発し、故障した磁気センサの交換を進める。In the case of YES, it is determined that there is a failed magnetic sensor among the three magnetic sensors. In that case, the absolute value of the difference calculated using the average value corresponding to the failed magnetic sensor is equal to or greater than the seventh threshold value x c and the eighth threshold value y c , and the average corresponding to the failed magnetic sensor There are two values. Therefore, it is determined that the two magnetic sensors corresponding to one average value that is equal to or less than the seventh threshold value x c and the eighth threshold value y c are normal, and the other one magnetic sensor is malfunctioning. The Then, an alarm is given that the magnetic sensor has failed, and the replacement of the failed magnetic sensor proceeds.

誤動作を防ぐために、第7の閾値x、及び第8の閾値yは、磁気センサの出力ばらつきに対応するX方向、及びY方向の位置ばらつきよりも大きいことが好ましい。In order to prevent malfunction, the seventh threshold value x c and the eighth threshold value y c are preferably larger than the positional variations in the X and Y directions corresponding to the output variations of the magnetic sensor.

故障判定がなされた際には、CPU6aは、故障判定された磁気センサからの出力である差分(V−V)を受信しないで、正常な磁気センサからの出力である差分(V−V)のみを受信するように処理する。よって、本実施形態においては、信頼性の高いシフト位置検知装置を提供することができる。When the failure determination has been made, the CPU 6a can not receive the output from the magnetic sensors failure determination difference of (V 1 -V 2), which is the output from the normal magnetic sensor difference (V 1 - Process to receive only V 2 ). Therefore, in this embodiment, a highly reliable shift position detection device can be provided.

3つの磁気センサからの出力である差分(V−V)は、所定の時間間隔でCPU6aに受信される。よって、シフトレバーが移動操作される際には、3つの磁気センサの出力である差分(V−V)から算出される角度θには時系列的にずれが生じる。そのため、本変形例においては、磁石5(シフトレバー)が操作位置13、14、15、16の内の1つに留まっている際に、磁気センサの故障検知を実行している。The difference (V 1 −V 2 ) that is the output from the three magnetic sensors is received by the CPU 6a at predetermined time intervals. Therefore, when the shift lever is moved, the angle θ calculated from the difference (V 1 −V 2 ) that is the output of the three magnetic sensors is shifted in time series. Therefore, in this modification, when the magnet 5 (shift lever) remains in one of the operation positions 13, 14, 15, and 16, the failure detection of the magnetic sensor is performed.

シフトレバーが移動操作される際に、故障検知を精度良く実行するためには、CPUの動作周波数を上げる必要がある。動作周波数の高いCPUは高価格であり、消費電力も大きいため好ましくない。よって、本変形例においては、磁石5(シフトレバー)が操作位置13、14、15、16の内の1つに留まっている際に、磁気センサの故障検知を実行することにより、低価格であると共に低消費電力である故障検知部を備えるシフト位置検知装置を提供することができる。   When the shift lever is moved, it is necessary to increase the operating frequency of the CPU in order to accurately detect the failure. A CPU with a high operating frequency is not preferable because of its high price and high power consumption. Therefore, in this modification, when the magnet 5 (shift lever) stays in one of the operation positions 13, 14, 15, and 16, the failure detection of the magnetic sensor is performed, so that the cost is low. It is possible to provide a shift position detection device including a failure detection unit that has low power consumption.

1 シフト位置検知装置
2、3、4 磁気センサ
2a GMR素子
5 磁石
6 制御部
6a CPU
6b メモリ
6c 位置演算部
6d 故障検知部
7 磁束
8 第1の仮想面
9 第2の仮想面
10 シフトレバー装置
11 シフトレバー
12 ケース
13 パーキング位置
14 ニュートラル位置
15 ドライブ位置
16 リバース位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shift position detection apparatus 2, 3, 4 Magnetic sensor 2a GMR element 5 Magnet 6 Control part 6a CPU
6b Memory 6c Position calculation unit 6d Failure detection unit 7 Magnetic flux 8 First virtual surface 9 Second virtual surface 10 Shift lever device 11 Shift lever 12 Case 13 Parking position 14 Neutral position 15 Drive position 16 Reverse position

Claims (10)

第1の仮想面上を移動する磁石と、
第2の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有する位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第1の仮想面が、前記第2の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第2の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とする位置検知装置。
A magnet moving on the first virtual plane;
A magnetic sensor disposed on the second virtual plane;
A position calculator for calculating the position of the magnet;
A position sensing device having
The magnetic sensor is positioned between the pinned magnetic layer and the free magnetic layer, the pinned magnetic layer having a pinned magnetization, a free magnetic layer whose magnetization is changed by an external magnetic field, and the pinned magnetic layer and the free magnetic layer. A non-magnetic layer in contact with the layer,
The first imaginary plane is parallel to the second imaginary plane and provided perpendicular to the magnetizing direction of the magnet, and the second imaginary plane is centered on the magnetizing direction of the magnet. The magnet is provided at a position where the magnetic flux generated from the magnet saturates the magnetization of the free magnetic layer of the magnetic sensor, the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnet An angle formed by the direction of the magnetic flux emitted from the position is detected, and the position calculation unit calculates the position of the magnet from the angle.
第1の仮想面上を移動する磁石と、
第2の仮想面上に配置される磁気センサと、
前記磁石の位置を算出する位置演算部と、
を有するシフト位置検知装置であって、
前記磁気センサが、磁化が固定された固定磁性層と、外部磁界により磁化が変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置し前記固定磁性層と前記自由磁性層とに接触する非磁性層と、からなり、
前記第1の仮想面が、前記第2の仮想面に平行であると共に前記磁石の着磁方向に垂直に設けられてなるとともに、前記第2の仮想面が、前記磁石の着磁方向中心を含まないように設けられており、前記磁石から生じる磁束が前記磁気センサの前記自由磁性層の磁化を飽和するような位置に前記磁石が設けられており、前記磁気センサの感度軸方向と前記磁石の発する磁束方向とのなす角度を検知し、前記位置演算部が前記角度から前記磁石の位置を算出することを特徴とするシフト位置検知装置。
A magnet moving on the first virtual plane;
A magnetic sensor disposed on the second virtual plane;
A position calculator for calculating the position of the magnet;
A shift position detecting device having
The magnetic sensor is positioned between the pinned magnetic layer and the free magnetic layer, the pinned magnetic layer having a pinned magnetization, a free magnetic layer whose magnetization is changed by an external magnetic field, and the pinned magnetic layer and the free magnetic layer. A non-magnetic layer in contact with the layer,
The first imaginary plane is parallel to the second imaginary plane and provided perpendicular to the magnetizing direction of the magnet, and the second imaginary plane is centered on the magnetizing direction of the magnet. The magnet is provided at a position where the magnetic flux generated from the magnet saturates the magnetization of the free magnetic layer of the magnetic sensor, the sensitivity axis direction of the magnetic sensor and the magnet A shift position detecting device, wherein an angle formed by the direction of the magnetic flux generated by the magnetic field is detected, and the position calculation unit calculates the position of the magnet from the angle.
前記磁石が、平面視で前記磁気センサと重ならないように移動することを特徴とする請求項2に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detecting device according to claim 2, wherein the magnet moves so as not to overlap the magnetic sensor in plan view. 前記磁気センサが、平面視で前記磁石の移動する範囲の外に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detecting device according to claim 3, wherein the magnetic sensor is disposed outside a range in which the magnet moves in a plan view. 前記磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記故障検知部が、前記磁石が位置する基準角度と、前記磁気センサが検知する角度と、を比較することで、前記磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。
A shift position detection device having a failure detection unit for detecting a failure of the magnetic sensor,
The failure detection unit detects a failure of the magnetic sensor by comparing a reference angle at which the magnet is positioned with an angle detected by the magnetic sensor. The shift position detection device according to any one of the above.
前記磁気センサが、少なくとも2つの磁気センサからなることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detecting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the magnetic sensor includes at least two magnetic sensors. 前記シフト位置検知装置は、複数のシフト位置を有し、各シフト位置が前記磁気センサ同士を結ぶ直線上にないことを特徴とする請求項6に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detection device according to claim 6, wherein the shift position detection device has a plurality of shift positions, and each shift position is not on a straight line connecting the magnetic sensors. 前記磁気センサが、少なくとも3つの磁気センサからなることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detection device according to any one of claims 2 to 4, wherein the magnetic sensor includes at least three magnetic sensors. 前記少なくとも3つの磁気センサの故障を検知する故障検知部を有するシフト位置検知装置であって、
前記位置演算部が、前記少なくとも3つの磁気センサが検知する少なくとも3つの前記角度から2対の組み合わせを選び、前記2対の組み合わせから前記磁石の少なくとも3つの位置を算出し、前記故障検知部が、前記少なくとも3つの位置を比較することにより前記少なくとも3つの磁気センサの故障を検知することを特徴とする請求項8に記載のシフト位置検知装置。
A shift position detection device having a failure detection unit for detecting a failure of the at least three magnetic sensors,
The position calculation unit selects two pairs of combinations from at least three angles detected by the at least three magnetic sensors, calculates at least three positions of the magnets from the two pairs, and the failure detection unit 9. The shift position detecting device according to claim 8, wherein a failure of the at least three magnetic sensors is detected by comparing the at least three positions.
前記少なくとも3つの磁気センサが同一直線上に配置されていないことを特徴とする請求項8または請求項9に記載のシフト位置検知装置。   The shift position detection device according to claim 8 or 9, wherein the at least three magnetic sensors are not arranged on the same straight line.
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