WO2018110484A1 - 位置検出装置 - Google Patents
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- F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures
Definitions
- any of the at least one detection pattern it is set to be different from any of the at least one detection pattern when the operation unit is positioned at the position different from the first position.
- the outputs of any three digits of the four digits are set to be the same as each other and different from the outputs of the other one digit.
- Patent Document 1 Prior to the description of the embodiment of the present invention, problems in the conventional apparatus will be briefly described.
- the position sensor of Patent Document 1 it is possible to ensure fail-safety against a failure of one of the power supplies.
- Patent Document 1 does not disclose a configuration that can ensure fail-safe against a failure of the detection unit.
- the magnetic sensors 11 are arranged in four rows from the front to the rear. Specifically, a pair of magnetic sensors 11 (first and fifth magnetic sensors 111 and 115) are arranged in the foremost first row, of which the first magnetic sensor 111 is on the right side and the fifth magnetic sensor 115 is placed. Is located on the left. A pair of magnetic sensors 11 (third and seventh magnetic sensors 113 and 117) are arranged in the second row on the rear side, among which the third magnetic sensor 113 is arranged on the left side and the seventh magnetic sensor 117 is arranged on the right side. ing. The two magnetic sensors 11 in the second row are arranged on the left side so as not to overlap the two magnetic sensors 11 in the first row in the front-rear direction.
- Each magnetic sensor 11 is composed of a Hall IC or the like, and has a 1-bit detection capability that outputs a binary value depending on the positional relationship with the permanent magnet 21 (detected portion). Specifically, each magnetic sensor 11 is configured to detect the south pole, and outputs an on signal when facing the south pole, and outputs an off signal when not facing the south pole. .
- the magnetic sensor 11 may be configured for N pole detection.
- FIG. 7A is a schematic diagram showing a configuration when different arrangement patterns are adopted for the magnetic sensors 11 provided in the two detection systems 12, and FIG. 7B shows the detection patterns. It is a schematic diagram.
- the position detection device 1B includes a magnetic sensor 11 (first to fourth magnetic sensors “111 to 114”) of the first detection system 12A and a magnetic sensor of the second detection system 12B. 11 (fifth to eighth magnetic sensors “115 to 118”) are not mixed with each other, the first detection systems 12A are collectively arranged on the left side, and the second detection systems 12B are collectively arranged on the right side.
- FIG. 11 is a schematic diagram showing the arrangement of each position in the position detection device according to the fifth embodiment
- FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of each position of the position detection device 1F
- FIG. 13B is a schematic diagram showing a pattern
- FIG. 13B is a diagram showing a Hamming distance.
- the electrical configuration of the position detection apparatus 1 according to Embodiment 6 is the same as the electrical configuration shown in FIG. 2 except that the number of magnetic sensors is different.
- the position detection apparatus 1 includes two detection systems 12 (12A, 12B), and each detection system 12 includes three magnetic sensors 11. Specifically, the first detection system 12A includes first to third magnetic sensors “111 to 113” as the three magnetic sensors 11, and the second detection system 12B includes the fourth to fourth magnetic sensors 11. 6 magnetic sensors “114-116” are included.
- the permanent magnet 21 is formed in a predetermined pattern on the lower surface of the support 20. Specifically, when the shift lever 101 is positioned at the N position, as shown in FIG. 14A, the column dimension W and the position overlapping the magnetic sensor 11 in the first column (area A10) described above.
- the S pole 21S of the magnet is provided so as to have substantially the same front-rear dimension and a long strip shape on the left and right. Further, the position of the magnetic sensor 11 in the second row and the magnetic sensor 11 in the third row (region A11) has a rectangular shape having a front-rear direction approximately twice the row dimension W. An S pole 21S is provided. In addition, in the region between the region A10 and the region A11, that is, the region facing the distance Ds when the shift lever 101 is positioned at the N position, the S pole 21S of the magnet is not provided.
- a minimum Hamming distance of “4” can be ensured as a whole. Therefore, it is possible to detect a three-digit error and correct a single-digit error.
- the S pole 21S of the magnet is provided at three places on the lower surface of the support 20.
- a magnetic S pole 21S is provided at a position overlapping the front region of the magnetic sensor 11 in the first row (region A20) so as to have a belt shape having substantially the same longitudinal dimension as the row dimension W.
- the S pole 21S of the magnet has a belt-like shape having substantially the same longitudinal dimension as the column dimension W at a position overlapping with the region between the first column and the second column (region A21). Is provided.
- FIG. 18A is a schematic diagram showing the configuration of the position detection device 1J according to the eighth embodiment.
- the arrangement of the magnetic sensor 11 and the permanent magnet 21 when the shift lever 101 is located at the N position. Is shown.
- the icons with the numbers 1 to 3 in a single circle represent the first to third magnetic sensors “111 to 113” included in the first detection system 12A, respectively.
- Icons with numbers 4 to 6 in the circles indicate the fourth to sixth magnetic sensors “114 to 116” included in the second detection system 12B, respectively.
- FIG. 21 is a schematic diagram illustrating the configuration of the position detection device 1K according to the ninth embodiment, and particularly shows the arrangement of the magnetic sensor 11 and the permanent magnet 21 when the shift lever 101 is positioned at the N position. ing. Further, here, for convenience of explanation, it is assumed that the matrix 40A has 5 rows and 2 columns and includes 5 rows arranged in the front-rear direction and two columns arranged in the left-right direction.
- the first magnetic sensor 111 faces the south pole 21S of the permanent magnet in the region A32
- the fourth magnetic sensor 114 faces the south pole 21S of the permanent magnet in the region A44.
- the first magnetic sensor 111 faces the south pole 21S of the permanent magnet in the region A22
- the second magnetic sensor 112 faces the south pole 21S of the permanent magnet in the region A32.
- the third magnetic sensor 113 faces the south pole 21S of the permanent magnet in the region A41.
- the second magnetic sensor 112 faces the S pole 21S of the permanent magnet in the region A22
- the fifth magnetic sensor 115 faces the S pole 21S of the permanent magnet in the region A33.
- the fourth magnetic sensor 114 faces the S pole 21S of the permanent magnet in the region A14
- the fifth magnetic sensor 115 faces the S pole 21S of the permanent magnet in the region A23.
- the sixth magnetic sensor 116 faces the S pole 21S of the permanent magnet in the region A33.
- the detection pattern at each position is as shown in FIG. 18 described in the eighth embodiment by replacing the R, N, D, H, and M positions with the P, R, N, D, and S positions. This is exactly the same as shown in (b). Therefore, the hamming distance between the positions is the same as that shown in FIG. 20 described in the eighth embodiment. Therefore, the position detection device 1Q according to the fourteenth embodiment also has the same effects as the position detection device 1J according to the eighth embodiment.
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Abstract
位置検出装置は、互いに異なる電源系から給電されてシフトレバーと共に変位する2つの検出系を備え、それぞれの検出系は4桁の検出パターンを出力可能であり、任意のポジションに位置するときの検出パターンは、他のポジションに位置するときの検出パターンとは異なり、いずれの検出パターンにおいても、4桁のうち何れか2つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定され、あるいは、4桁のうち何れか3つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるよう設定されている。
Description
本発明は、車両のシフトレバー等の操作部の位置を検出する位置検出装置に関する。
例えば自動車では、ドライバによってシフトレバーが操作されたときの位置変位を電気的に検出し、これに基づいて制御部が変速機を動作させる、シフトバイワイヤ方式のシフト装置がある。そして、シフトバイワイヤ方式では、検出部(磁気センサ等)に給電する電源の故障を鑑み、フェールセーフを確保する要望がある。これに対して、複数の検出部を2系統に分類し、更に系統ごとに別の電源を使用することで、フェールセーフを確保しようとするポジションセンサが提案されている(特許文献1参照)。
本発明は、電源および検出部の故障に対するフェールセーフを確保することができる、操作部の位置を検出する位置検出装置を提供することを目的とする。
本発明に係る位置検出装置は、操作部の位置を検出する位置検出装置であって、互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に最大6つの複数のポジション間で変位する、第1の検出系と第2の検出系とを備える。前記第1の検出系と前記第2の検出系との各々は、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を4つ含むことで、4桁の少なくとも1つの検出パターンを出力可能である。前記第1の検出系と前記第2の検出系とのいずれにおいても、前記複数のポジションのうち任意のポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンは、前記複数のポジションのうち前記任意のポジションとは異なるポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのいずれとも異なるよう設定されている。前記少なくとも1つの検出パターンのいずれの1においても、4桁のうち何れか2つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されている。
あるいは、本発明に係る位置検出装置は、互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に最大8つの複数のポジション間で変位する、第1の検出系と第2の検出系とを備える。前記第1の検出系と前記第2の検出系との各々は、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を4つ含むことで、4桁の少なくとも1つの検出パターンを出力可能である。前記第1の検出系と前記第2の検出系のいずれにおいても、前記複数のポジションのうち任意のポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンは、前記複数のポジションのうち前記第1のポジションとは異なる前記ポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのいずれとも異なるよう設定されている。前記少なくとも1つの検出パターンのいずれの1においても、4桁のうち何れか3つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるよう設定されている。
これにより、何れの位置検出装置においても、1つの検出系についてみれば、任意の2つの検出パターン間で出力が異なる桁が少なくとも2つ存在することとなる。つまり、1つの検出系において、最小限「2」のハミング距離を確保できる。そのため、1つの検出系において、1桁のエラー検出が可能となる。また、位置検出装置の全体(2つの検出系)でみれば、最小「4」のハミング距離を確保できるため、3桁のエラー検出が可能であると共に、1桁のエラー訂正も可能である。更に、2つの検出系をそれぞれ別の電源系から給電している。従って、上記位置検出装置によれば、電源と検出部のそれぞれの故障に対してフェールセーフを確保することができる。
また、一方の検出系と他方の検出系とで、同一のポジションに位置するときのそれぞれの検出パターンは同一となるよう設定されていてもよい。
これにより、位置検出装置の構成がシンプル化し、かつ、全体の寸法を小型化することができる。
本発明によれば、電源及び検出部の故障に対するフェールセーフを確保することができる位置検出装置を提供することが可能である。
本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の装置における問題点を簡単に説明する。特許文献1のポジションセンサの場合、一方の電源の故障に対するフェールセーフは確保できるものの、何れかの検出部に故障が生じた場合、検出された信号のエラーを検出および訂正することができない。つまり、特許文献1には、検出部の故障に対するフェールセーフを確保できる構成は開示されていない。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る位置検出装置を適用したシフト装置の外観構成を示す斜視図である。この図1に示すように、位置検出装置1は自動車等の車両のセンターコンソールなどに設けられるシフト装置100に適用することができる。シフト装置100は、ドライバによって操作されるシフトレバー101と、シフトレバー101の位置を検出する位置検出装置1を収容する検出ユニット102とを備えている。また、検出ユニット102の上面にはシフトパネル103が設けられ、このシフトパネル103にはシフトレバー101の操作方向を規制するガイド溝104が貫通して形成されている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る位置検出装置を適用したシフト装置の外観構成を示す斜視図である。この図1に示すように、位置検出装置1は自動車等の車両のセンターコンソールなどに設けられるシフト装置100に適用することができる。シフト装置100は、ドライバによって操作されるシフトレバー101と、シフトレバー101の位置を検出する位置検出装置1を収容する検出ユニット102とを備えている。また、検出ユニット102の上面にはシフトパネル103が設けられ、このシフトパネル103にはシフトレバー101の操作方向を規制するガイド溝104が貫通して形成されている。
本実施の形態1では、ガイド溝104は前後方向に延びる直線状を成し、このガイド溝104を貫通してシフトレバー101が設けられている。シフトレバー101は、ガイド溝104に沿って前後方向に変位可能であり、本実施の形態1では5つのポジションに位置することができる。具体的には、Pポジション、Rポジション、Nポジション、Dポジション、及びSポジションの5つであり、これらは前方から後方へ向かってこの順で配置されている。
また、検出ユニット102内には基板10が設けられており、基板10上には複数の磁気センサ11(検出部,図3の(a)参照)が実装されている。一方、シフトレバー101の下部には、基板10に上方から対向するようにして板状の支持体20が設けられ、支持体20の下面には永久磁石21(図3の(a)参照)が取り付けられている。従って、永久磁石21は磁気センサ11に対して上方から対向するように位置している。
図2は、位置検出装置1の電気的構成を示すブロック図である。位置検出装置1は、2つの検出系12(12A,12B)を備え、各検出系12には、4つの磁気センサ11が含まれている。具体的には、第1検出系12Aは、4つの磁気センサ11として第1~第4磁気センサ「111~114」を含み、第2検出系12Bは、4つの磁気センサ11として第5~第8磁気センサ「115~118」を含んでいる。
各検出系12は、互いに異なる電源系30(30A,30B)から給電されるようになっている。つまり、第1検出系12Aは第1電源系30Aと接続され、第1~第4磁気センサ「111~114」はこの第1電源系30Aから給電される。また、第2検出系12Bは第2電源系30Bと接続され、第5~第8磁気センサ「115~118」はこの第2電源系30Bから給電される。なお、第1電源系30A,第2電源系30Bは、バッテリを含む電源回路を互いに独立して構成してもよいし、バッテリは共有として電源回路のみを互いに独立して構成してもよい。
各磁気センサ11(第1~第8磁気センサ「111~118」)はCPU(Central Processing Unit)等から成る制御部31に接続されており、各磁気センサ11の出力(検出値)は制御部31に入力される。そして制御部31は、各磁気センサ11からの入力に基づいて後述のようにシフトレバー101のポジションを判別し、適宜車両の変速機を駆動させる。
図3の(a)は位置検出装置1Aの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。なお、一重の丸印の中に数字の1~4が付されたアイコンは、それぞれ第1検出系12Aに含まれる第1~第4磁気センサ「111~114」を表しており、二重の丸印の中に数字の5~8が付されたアイコンは、それぞれ第2検出系12Bに含まれる第5~第8磁気センサ「115~118」を表している。
図示するように、磁気センサ11は前方から後方へ4列になるよう配置されている。具体的には、最も前方の第1列には一対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111,115)が配置され、このうち第1磁気センサ111は右側に、第5磁気センサ115は左側に配置されている。その後方の第2列には一対の磁気センサ11(第3,第7磁気センサ113,117)が配置され、このうち第3磁気センサ113は左側に、第7磁気センサ117は右側に配置されている。また、第2列の2つの磁気センサ11は、第1列の2つの磁気センサ11と前後方向で重ならないよう、左寄りに配置されている。
第3列には一対の磁気センサ11(第2,第6磁気センサ112,116)が配置され、このうち第2磁気センサ112は左側に、第6磁気センサ116は右側に配置されている。この第3列の2つの磁気センサ11は、第2列の2つの磁気センサ11と前後方向の位置が一致するように、後方に配置されている。つまり、第3磁気センサ113の後方に第2磁気センサ112が位置し、第7磁気センサ117の後方に第6磁気センサ116が位置している。
最も後方の第4列には一対の磁気センサ11(第4,第8磁気センサ114,118)が配置され、このうち第4磁気センサ114は右側に、第8磁気センサ118は左側に配置されている。この第4列の2つの磁気センサ11は、第1列の2つの磁気センサ11と左右方向の位置が一致するように、後方に配置されている。つまり、第1磁気センサ111の後方に第4磁気センサ114が位置し、第5磁気センサ115の後方に第8磁気センサ118が位置している。
このように、磁気センサ11は、第2列と第3列との境界線を挟んで、上下に対称的に配置されている。また、図2及び図3の(a)から分かるように、上述した各対を成す磁気センサ11は、属する検出系12が互いに異なるように組み合わせられている。
なお、各磁気センサ11はホールICなどで構成されており、永久磁石21(被検出部)との位置関係により2値を出力する1ビットの検出能を有している。具体的には、各磁気センサ11はS極を検知するよう構成され、S極に対向する場合はオン(ON)信号を出力し、S極に対向しない場合はオフ(OFF)信号を出力する。なお、磁気センサ11をN極検知に構成してもよい。
一方、永久磁石21は、支持体20の下面に所定形状のパターンで形成されている。具体的には、シフトレバー101がNポジションに位置する場合、図3の(a)に示すように上述した第1列と第4列との間に、全ての磁気センサ11と左右方向位置が重複するよう、長寸横長の帯状に磁石のS極21Sが設けられている(領域A10)。また、第1列の前方近傍であって、左側の4つの磁気センサ11(第3,第7,第2,第6磁気センサ113,117,112,116)のみと左右方向位置が重複するよう、短寸横長の帯状に磁石のS極21Sが設けられている(領域A11)。更に、第4列の後方近傍であって、左側の4つの磁気センサ11(第3,第7,第2,第6磁気センサ113,117,112,116)のみと左右方向位置が重複するよう、短寸横長の帯状に磁石のS極21Sが設けられている(領域A12)。
なお、3か所に設けられた磁石のS極21Sの間は、磁性を有しない非磁性体で構成してもよい。ただし、本実施の形態1では、磁気センサ11が磁石のS極21Sを検出しやすいように、磁石のS極21Sの領域とその他の領域との境界を明確にする意図から、各磁石のS極21Sの間の領域には磁石のN極21Nを設けている(領域A13)。
このような位置検出装置1Aにて、シフトレバー101を操作すると、ポジションごとに(つまり、磁気センサ11と磁石のS極21Sとの位置関係に応じて)、互いに異なる8桁の検出パターンが出力される。また、検出系ごとに見た場合、第1検出系12Aからはシフトレバー101のポジションごとに互いに異なる4桁の検出パターンが出力され、第2検出系12Bからもポジションごとに互いに異なる4桁の検出パターンが出力される。更に、各検出系での検出パターンは、4桁のうち何れか2つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されている。
図4を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。図4の(a)に示すPポジションの場合、第1及び第5磁気センサ111,115と第2及び第6磁気センサ112,116とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図3の(b)の図表の1行目に示すように第1,第2,第5,第6磁気センサ111,112,115,116からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
なお、図3の(b)に示す図表において、縦に並んだP,R,N,D,Sの表記は、それぞれシフトレバー101が位置するポジションを示している。また、横に並んだ1~8の表記は、第1~第8磁気センサ「111~118」を示している。そして、図表中の各マス目には、対応するポジションのときに、対応する磁気センサ11が出力する信号の内容(ONまたはOFF)を表記している。ただし、視認性の便宜から、図表中では「ON」のみを表記して「OFF」の表記は省略している。
次に、図4の(b)のRポジションの場合、第1及び第5磁気センサ111,115と第3及び第7磁気センサ113,117とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図3の(b)の図表の2行目に示すように第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
図4の(c)のNポジションの場合、第3及び第7磁気センサ113,117と第2及び第6磁気センサ112,116とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図3の(b)の図表の3行目に示すように第2,第3,第6,第7磁気センサ112,113,116,117からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
図4の(d)のDポジションの場合、第2及び第6磁気センサ112,116と第4及び第8磁気センサ114,118とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図3の(b)の図表の4行目に示すように第2,第4,第6,第8磁気センサ112,114,116,118からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
最後に、図4の(e)のSポジションの場合、第3及び第7磁気センサ113,117と第4及び第8磁気センサ114,118とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図3の(b)の図表の5行目に示すように第3,第4,第7,第8磁気センサ113,114,117,118からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
このように、位置検出装置1Aは、各検出系12において、ポジションごとに異なる検出パターンを出力する。従って、仮に何れか一方の電源系30が故障して対応する検出系12から信号が出力されなくなった場合であっても、他方の検出系12からの検出信号に基づいてシフトレバー101の位置検出が可能である。つまり、電源系の故障に対してフェールセーフを確保することができる。
また、位置検出装置1Aを上記のような構成とすることにより、全体として最小「4」のハミング距離を確保できる。そのため、3桁のエラー検出が可能であると共に、1桁のエラー訂正も可能である。
図5は、各ポジション間でのハミング距離を示す図である。ここで「ハミング距離」とは、通信分野でよく知られた用語であり、2つの符号語としてa=(a1,a2,・・・an)とb=(b1,b2,・・・bn)とを考えた場合に、符号語a,bで互いに対応するビット(桁)において、値(0と1,ONとOFFなど)が異なっているビット(桁)の数と定義できる。そして、どの2つの符号語間のハミング距離もt+1以上であれば、符号語中のt個までのエラー検出が可能である。また、どの2つの符号語間のハミング距離も2t+1以上であれば、符号語中のt個までのエラーの訂正が可能である。
図5に示すように、本実施の形態1に係る位置検出装置1Aの場合、PポジションとSポジションとの間、及び、DポジションとRポジションとの間、のそれぞれのハミング距離は8である。また、その他のポジション間のハミング距離は何れも4となっている。つまり、全体として見た場合、最小「4」のハミング距離を確保している。従って、エラー検出についてはt=3となり、3つまでの出力のエラー検出が可能である。また、エラー訂正についてはt=1となり、1つまでの出力のエラー訂正が可能である。このように、位置検出装置1Aは、磁気センサ11の故障に対してもフェールセーフを確保している。
また、位置検出装置1Aは、シフトレバー101があるポジションに位置するときの、各検出系12からの検出パターンが同一になるように設定している。これにより、図3の(a)に示したように、第1検出系12Aに属する第1~第4磁気センサ「111~114」と第2検出系12Bに属する第5~第8磁気センサ「115~118」とを同じ配置にすることができる。その結果、磁気センサ11及び永久磁石21の配置スペースをコンパクト化することができる。
(変形例)
図6は、実施の形態1の変形例に係る位置検出装置1の構成と検出パターンとを示す模式図である。なお、何れの位置検出装置1A1~1A4も、シフトレバー101がNポジションに位置するときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。
図6は、実施の形態1の変形例に係る位置検出装置1の構成と検出パターンとを示す模式図である。なお、何れの位置検出装置1A1~1A4も、シフトレバー101がNポジションに位置するときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。
図6の(a)の位置検出装置1A1は、図3の(a)の構成と同様に、8つの磁気センサ11が4列になるように配置されている。具体的には、図3の(a)の構成における第2磁気センサ112と第3磁気センサ113との前後位置が逆になっており、かつ、第6磁気センサ116と第7磁気センサ117との前後位置が逆になっている。その他の磁気センサ11(第1,第4,第5,第8磁気センサ111,114,115,118)は、図3の(a)の配置と同じである。また、磁石のS極21Sと磁石のN極21Nは、図3の(a)と同じ構成である。
この場合、シフトレバー101がPポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第5,第6磁気センサ111,112,115,116がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第2,第3,第6,第7磁気センサ112,113,116,117がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3,第4,第7,第8磁気センサ113,114,117,118がONで、その他はOFFとなる。Sポジションのときの検出パターンは、第2,第4,第6,第8磁気センサ112,114,116,118がONで、その他はOFFとなる。
図6の(b)の位置検出装置1A2は、8つの磁気センサ11が2列になるように配置されている。具体的には、前側の第1列には二対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111,115と、第3,第7磁気センサ113,117)が配置され、これらは右から左へ第1,第5,第7,第3磁気センサ111,115,117,113の順に配置されている。これらから少し間を空けて、後側の第2列にも二対の磁気センサ11(第4,第8磁気センサ114,118と、第2,第6磁気センサ112,116)が配置され、これらは右から左へ第4,第8,第6,第2磁気センサ114,118,116,112の順に配置されている。
また、第1磁気センサ111と第4磁気センサ114,第5磁気センサ115と第8磁気センサ118,第7磁気センサ117と第6磁気センサ116,第3磁気センサ113と第2磁気センサ112は、互いに左右方向の位置が重複するように配置されている。
一方、磁石のS極21Sは4ヶ所に設けられている。1つ目は、右側の4つの磁気センサ11(第1,第4,第5,第8磁気センサ111,114,115,118)を含む矩形状の領域として設けられている(領域A20)。2つ目は、左側において第1列と第2列との間の領域、つまり、第3及び第7磁気センサ113,117と第2及び第6磁気センサ112,116との間に、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A21)。
3つ目は、第3及び第7磁気センサ113,117の更に前方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A22)。4つ目は、第2及び第6磁気センサ112,116の更に後方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A23)。ただし、領域A20と領域A21の磁石のS極21Sは間隙を設けず接続して一体化してもよい。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A24)。
この場合、シフトレバー101がPポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第5,第6磁気センサ111,112,115,116がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第1,第4,第5,第8磁気センサ111,114,115,118がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第2,第4,第6,第8磁気センサ112,114,116,118がONで、その他はOFFとなる。Sポジションのときの検出パターンは、第3,第4,第7,第8磁気センサ113,114,117,118がONで、その他はOFFとなる。
図6の(c)の位置検出装置1A3は、8つの磁気センサ11が4列になるように配置されている。具体的には、第1列の右側には一対の磁気センサ11(第2,第6磁気センサ112,116)が配置され、これらは第2磁気センサ112が右側に、第6磁気センサ116が左側に配置されている。第2列の左側には一対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111、115)が配置され、これらは第1磁気センサ111が左側に、第5磁気センサ115が右側に配置されている。第3列の左側には一対の磁気センサ11(第4,第8磁気センサ114,118)が配置され、これらは第4磁気センサ114が左側に、第8磁気センサ118が右側に配置されている。第4列の右側には一対の磁気センサ11(第3,第7磁気センサ113,117)が配置され、これらは第3磁気センサ113が右側に、第7磁気センサ117が左側に配置されている。
また、第2磁気センサ112と第3磁気センサ113,第6磁気センサ116と第7磁気センサ117,第5磁気センサ115と第8磁気センサ118,第1磁気センサ111と第4磁気センサ114は、互いに左右方向の位置が重複するように配置されている。
一方、磁石のS極21Sは3ヶ所に設けられている。1つ目は、2列目及び3列目において全ての磁気センサ11に対して左右方向の位置が重複するように、長寸横長の帯状領域として設けられている(領域A30)。2つ目は、第1及び第5磁気センサ111,115の更に前方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A31)。3つ目は、第4及び第8磁気センサ114,118の更に後方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A32)。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A33)。
この場合、シフトレバー101がPポジションのときの検出パターンは、第2,第4,第6,第8磁気センサ112,114,116,118がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第5,第6磁気センサ111,112,115,116がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第1,第4,第5,第8磁気センサ111,114,115,118がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3,第4,第7,第8磁気センサ113,114,117,118がONで、その他はOFFとなる。Sポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117がONで、その他はOFFとなる。
図6の(d)の位置検出装置1A4は、8つの磁気センサ11が2列になるように配置されている。具体的には、前側の第1列には二対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111,115と、第2,第6磁気センサ112,116)が配置され、これらは右から左へ第1,第5,第6,第2磁気センサ111,115,116,112の順に配置されている。これらから少し間を空けて、後側の第2列にも二対の磁気センサ11(第3,第7磁気センサ113,117と、第4,第8磁気センサ114,118)が配置され、これらは右から左へ第7,第3,第4,第8磁気センサ117,113,114,118の順に配置されている。
また、第1磁気センサ111と第7磁気センサ117,第5磁気センサ115と第3磁気センサ113,第6磁気センサ116と第4磁気センサ114,第2磁気センサ112と第8磁気センサ118は、互いに左右方向の位置が重複するように配置されている。
一方、磁石のS極21Sは4ヶ所に設けられている。1つ目は、右側の4つの磁気センサ11(第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117)を含む矩形状の領域として設けられている(領域A40)。2つ目は、左側において第1列と第2列との間の領域、つまり、第2及び第6磁気センサ112,116と第4及び第8磁気センサ114,118との間に、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A41)。
3つ目は、第2及び第6磁気センサ112,116の更に前方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A42)。4つ目は、第4及び第8磁気センサ114,118の更に後方に、これらの磁気センサ11から1つの列分だけ間を空けて、短寸横長の帯状領域として設けられている(領域A43)。ただし、領域A40と領域A41の磁石のS極21Sは間隙を設けず接続して一体化してもよい。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A44)。
この場合、シフトレバー101がPポジションのときの検出パターンは、第1,第4,第5,第8磁気センサ111,114,115,118がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第5,第6磁気センサ111,112,115,116がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第5,第7磁気センサ111,113,115,117がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3,第4,第7,第8磁気センサ113,114,117,118がONで、その他はOFFとなる。Sポジションのときの検出パターンは、第2,第3,第6,第7磁気センサ112,113,116,117がONで、その他はOFFとなる。
以上の変形例に示した何れの位置検出装置1A1~1A4であっても、4以上のハミング距離を確保している。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1は、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
なお、実施の形態1では、2つの検出系12A,12Bが夫々備える磁気センサ11を対にして配置する態様を示したが、これに限られない。つまり、検出系12A,12Bが夫々備える磁気センサ11の配置は対を成さなくてもよい。
図7の(a)は、2つの検出系12が夫々備える磁気センサ11に、互いに異なる配置パターンを採用した場合の構成を示す模式図であり、図7の(b)はその検出パターンを示す模式図である。図7の(a)に示すように、この位置検出装置1Bは、第1検出系12Aの磁気センサ11(第1~第4磁気センサ「111~114」)と第2検出系12Bの磁気センサ11(第5~第8磁気センサ「115~118」)とを互いに混在させず、第1検出系12Aを左側にまとめて配置し、第2検出系12Bをまとめて右側に配置している。
また、第1検出系12Aの第1~第4磁気センサ「111~114」には図6の(a)に示した配置パターンを採用し、第1検出系12Aの永久磁石21は、第1~第4磁気センサ「111~114」に必要な分だけ配置している。他方の第2検出系12Bの第5~第8磁気センサ「115~118」には図6の(b)に示した配置パターンを採用し、第2検出系12Bの永久磁石も、第5~第8磁気センサ「115~118」に必要な分だけ配置している。そして、図7の(b)に示すように、この位置検出装置1Bにおいてシフトレバー101を操作した場合の各ポジションでの検出パターンは、図6の(a)に示したパターンと図6の(b)に示したパターンとの組み合わせとなる。
このように、既に説明した他の位置検出装置1と同様に、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。もちろん、図7に示したパターン以外の組み合わせを採用した場合も同様である。
(実施の形態2)
実施の形態1では、各検出系12での検出パターンについて、4桁のうち何れか2つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されたものを説明した。本実施の形態2では、各検出系12での検出パターンについて、4桁のうち何れか3つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるよう設定したものを説明する。
実施の形態1では、各検出系12での検出パターンについて、4桁のうち何れか2つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されたものを説明した。本実施の形態2では、各検出系12での検出パターンについて、4桁のうち何れか3つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるよう設定したものを説明する。
図8の(a)は、実施の形態2に係る位置検出装置1Cの構成を示す模式図、図8の(b)はその検出パターンを示す模式図、図8の(c)はハミング距離を示す図である。なお、図8の(a)では、シフトレバー101がNポジションに位置するときの構成を示している。また、本実施の形態2に係る位置検出装置1Cにおいても、2つの検出系で構成され、第1検出系12Aには第1~第4磁気センサ「111~114」が属し、第2検出系12Bには第5~第8磁気センサ「115~118」が属している。
図8の(a)に示すように、磁気センサ11は前方から後方へ3列に配置されている。具体的には、最も前方の第1列には一対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111,115)が配置され、このうち第1磁気センサ111は右側に、第5磁気センサ115は左側に配置されている。その後方にて1つの列分を空けて位置する第2列には一対の磁気センサ11(第2,第6磁気センサ112,116)が配置され、このうち第2磁気センサ112は右側に、第6磁気センサ116は左側に配置されている。更にその後方の第3列には二対の磁気センサ11(第3,第7磁気センサ113,117と、第4,第8磁気センサ114,118)が配置され、これらは右から左へ第3,第7,第8,第4磁気センサ113,117,118,114の順に配置されている。
また、第1磁気センサ111と第2磁気センサ112と第3磁気センサ113とは、互いに左右方向の位置が重複するように配置され、第5磁気センサ115と第6磁気センサ116と第7磁気センサ117とは、互いに左右方向の位置が重複するように配置されている。
一方、磁石のS極21Sは2ヶ所に設けられている。1つ目は、第2列の第2及び第6磁気センサ112,116を含む短寸横長の帯状領域と、第3列の第3及び第7磁気センサ113,117並びに第4及び第8磁気センサ114,118を含む長寸横長の帯状領域と、を合わせた領域として設けられている(領域A50)。2つ目は、第1列と第2列との間であって、第4及び第8磁気センサ114,118の前方に位置する、短寸横長の帯状領域として設定されている(領域A51)。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A52)。
この場合、シフトレバー101が各ポジションのときの検出パターンは、図8の(b)に示す通りとなる。つまり、Pポジションのときの検出パターンは、第1,第5磁気センサ111,115がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第2,第6磁気センサ112,116がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第2~4磁気センサ「112~114」及び第6~8磁気センサ「116~118」がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3,第7磁気センサ113,117がONで、その他はOFFとなる。Sポジションのときの検出パターンは、第4,第8磁気センサ114,118がONで、その他はOFFとなる。
このような位置検出装置1Cも、図8の(c)に示すように、4以上のハミング距離を確保している。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1Cは、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
(実施の形態3)
実施の形態1,2では、各ポジションが前後方向に直線状に配置されている場合を説明したが、各ポジションの配置として2次元的な配置を採用することもできる。図9の(a)は実施の形態3に係る位置検出装置1での各ポジションの配置を示す模式図、図9の(b)は位置検出装置1Dの構成を示す模式図、図9の(c)はその検出パターンを示す模式図、図9の(d)はハミング距離を示す図である。なお、図9の(b)では、1つの検出系(第1~第4磁気センサ「111~114」)の構成のみを示している。
実施の形態1,2では、各ポジションが前後方向に直線状に配置されている場合を説明したが、各ポジションの配置として2次元的な配置を採用することもできる。図9の(a)は実施の形態3に係る位置検出装置1での各ポジションの配置を示す模式図、図9の(b)は位置検出装置1Dの構成を示す模式図、図9の(c)はその検出パターンを示す模式図、図9の(d)はハミング距離を示す図である。なお、図9の(b)では、1つの検出系(第1~第4磁気センサ「111~114」)の構成のみを示している。
図9の(a)に示すように、実施の形態3に係る位置検出装置1Dは、Hポジション(ホームポジション)を有し、その後方にBポジション(ブレーキポジション)が位置している。Hポジションの右側にはNポジションが位置し、Nポジションの前方にはRポジションが、Nポジションの後方にはDポジションが夫々位置している。そして、図中に太矢印で示すように、シフトレバー101は、HポジションとBポジションとの間を前後に変位し、HポジションとNポジションとの間を左右に変位する。更に、シフトレバー101はNポジションとRポジションとの間を前後に変位し、NポジションとDポジションとの間を前後に変位する。
図9の(b)を参照して位置検出装置1Dの構成を説明する。なお、ここではシフトレバー101がHポジションに位置する場合の構成を示している。磁気センサ11は前後左右に離れて4ヶ所に配置されている。具体的には、第1磁気センサ111及び第4磁気センサ114は左右に離れて位置し、かつ、前後方向の位置が一致するように配置されている。第2磁気センサ112及び第3磁気センサ113は前後に離れて位置し、かつ、左右方向の位置が一致するように配置されている。また、第1磁気センサ111及び第4磁気センサ114の中間位置と、第2磁気センサ112及び第3磁気センサ113の中間位置とがほぼ一致するように、これら4つの磁気センサ11は配置されている。
一方、磁石のS極21Sは、以下のように設けられている。磁石のS極21Sは、第1及び第4磁気センサ111,114と前方の第2磁気センサ112とに挟まれた領域であって、左右方向については第1磁気センサ111の前方位置から第4磁気センサ114の前方位置の手前まで、横長長寸の帯状領域として設けられている(領域A60)。また、磁石のS極21Sは、第1及び第4磁気センサ111,114と後方の第3磁気センサ113とに挟まれた領域であって、左右方向については第1磁気センサ111の後方位置から第4磁気センサ114の後方位置の手前まで、横長長寸の帯状領域として設けられている(領域A61)。
また、領域A60及び領域A61の夫々の左端を接続するようにして、第1磁気センサ111と重複する領域にも磁石のS極21Sが設けられている(領域A62)。第2磁気センサ112の左側に近接し、かつ、領域A60から前方へ突出した領域にも磁石のS極21Sが設けられている(領域A63)。同様に、第3磁気センサ113の左側に近接し、かつ、領域A61から後方へ突出した領域にも磁石のS極21Sが設けられている(領域A64)。これら領域A60~A64に設けられた磁石のS極21Sは互いに接続されて一体化している。
更に、第4磁気センサ114のみと重複する領域にも磁石のS極21Sが設けられている(領域A65)。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A66)。
この場合、シフトレバー101が各ポジションのときの検出パターン(1つの検出系での検出パターン)を、図9の(c)を参照して説明する。まず、Bポジションのときの検出パターンは、第1,第3磁気センサ113がONで、その他はOFFとなる。Hポジションのときの検出パターンは、第1,第4磁気センサ111,114がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第2,第3磁気センサ112,113がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第2,第4磁気センサ112,114がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3,第4磁気センサ113,114がONで、その他はOFFとなる。
このような位置検出装置1Dも、図9の(d)に示すように、1つの検出系12において2以上のハミング距離を確保している。すなわち、上記のような検出系を2つ設けることにより、4以上のハミング距離を確保することができる。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1Dは、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
(変形例)
ところで、以上の位置検出装置1Dでは、5つのポジションを検出する場合について説明したが、本発明に係る位置検出装置は、最大6つのポジションを検出可能である。例えば図9の(a)に示した構成に加えて、Hポジションの前方に新たなポジション(例えば、Pポジション)を設け、シフトレバー101をHポジションからPポジションへ変位可能とする(図9の(a)中の白抜きの太矢印参照)。この場合も、図9の(b)に示した位置検出装置1Dにより、Pポジションの位置を検出することができる。
ところで、以上の位置検出装置1Dでは、5つのポジションを検出する場合について説明したが、本発明に係る位置検出装置は、最大6つのポジションを検出可能である。例えば図9の(a)に示した構成に加えて、Hポジションの前方に新たなポジション(例えば、Pポジション)を設け、シフトレバー101をHポジションからPポジションへ変位可能とする(図9の(a)中の白抜きの太矢印参照)。この場合も、図9の(b)に示した位置検出装置1Dにより、Pポジションの位置を検出することができる。
このときの磁気センサ11と永久磁石21との位置関係は、図9の(b)の状態の支持体20を前方へ変位させた状態となる。従って、Pポジションでの検出パターンは、第1,第2磁気センサ111,112がONで、その他はOFFとなる。よって、このPポジションでの検出パターンも、他のポジションでの検出パターンに対して2以上(2つの検出系では「4以上」)のハミング距離を確保することができる。
(実施の形態4)
各ポジションを2次元的に配置した位置検出装置であって、4桁のうち何れか3つの桁の出力を、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるように構成した場合、最大8ポジションを検知することもできる。図10の(a)は実施の形態4に係る位置検出装置1Eでの各ポジションの配置を示す模式図、図10の(b)は位置検出装置1Eの構成を示す模式図、図10の(c)はその検出パターンを示す模式図、図10の(d)はハミング距離を示す図である。なお、図10の(b)では、1つの検出系(第1~第4磁気センサ「111~114」)の構成のみを示している。
各ポジションを2次元的に配置した位置検出装置であって、4桁のうち何れか3つの桁の出力を、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるように構成した場合、最大8ポジションを検知することもできる。図10の(a)は実施の形態4に係る位置検出装置1Eでの各ポジションの配置を示す模式図、図10の(b)は位置検出装置1Eの構成を示す模式図、図10の(c)はその検出パターンを示す模式図、図10の(d)はハミング距離を示す図である。なお、図10の(b)では、1つの検出系(第1~第4磁気センサ「111~114」)の構成のみを示している。
図10の(a)に示すように、実施の形態4に係る位置検出装置1Eは、Mポジション(マニュアルポジション)を有し、その後方にM-ポジション(シフトダウンポジション)、その前方にM+ポジション(シフトアップポジション)が位置している。Mポジションの右側にはNポジションが位置し、Nポジションの前方にはRポジションが、更にその前方にはPポジションが位置している。またNポジションの後方にはDポジションが、更にその後方にはSポジションが夫々位置している。
そして、図中に太矢印で示すように、シフトレバー101は、MポジションとM-ポジションとの間を前後に変位し、MポジションとM+ポジションとの間を前後に変位し、MポジションとNポジションとの間を左右に変位する。また、シフトレバー101はNポジションとRポジションとの間を前後に変位し、RポジションとPポジションとの間を前後に変位する。更に、NポジションとDポジションとの間を前後に変位し、DポジションとSポジションとの間を前後に変位する。
図10の(b)を参照して位置検出装置1Eの構成を説明する。なお、ここではシフトレバー101がNポジションに位置する場合の構成を示している。磁気センサ11は前後左右に離れて4ヶ所に配置されている。具体的には、第1磁気センサ111及び第4磁気センサ114は左右に離れて位置し、かつ、左側の第1磁気センサ111に対して右側の第4磁気センサ114は少し後方に配置されている。第2磁気センサ112及び第3磁気センサ113は前後に離れて位置し、かつ、左右方向の位置が一致するように配置されている。また、第1磁気センサ111及び第4磁気センサ114の中間位置と、第2磁気センサ112及び第3磁気センサ113の中間位置とがほぼ一致するように、これら4つの磁気センサ11は配置されている。
一方、磁石のS極21Sは、図10の(b)に示すように符号A70~A78が付された領域に設けられている。このうち領域A70は、第1磁気センサ111と前方の第2磁気センサ112とに挟まれた横長の帯状領域であり、かつ、左端は左右方向における第1磁気センサ111と第2磁気センサ112との間に位置し、右端は第4磁気センサ114の前方に位置している。領域A71は、第1磁気センサ111と後方の第3磁気センサ113とに挟まれた横長の帯状領域であり、かつ、左端は左右方向における第1磁気センサ111と第3磁気センサ113との間に位置し、右端は第4磁気センサ114上に位置している。
領域A72は、領域A70及び領域A71の夫々の左端を接続するようにし、第1磁気センサ111の右側に設けられている。領域A73は、領域A70から前方へ突出した領域であって、第2磁気センサ112と重複する範囲及びその右側の範囲を含む領域として設定されている。換言すると、領域A73は、領域A70の左右方向寸法を略半分にした横長の帯状領域であり、領域A70に対して左右方向の中心を一致させてその前方に隣接配置されている。また、領域A74は、領域A71から後方へ突出した領域であって、第3磁気センサ113と重複する範囲及びその右側の範囲を含む領域として設定されている。換言すると、領域A74は、領域A71の左右方向寸法を略半分にした横長の帯状領域であり、領域A71に対して左右方向の中心を一致させてその後方に隣接配置されている。
領域A75は、第3磁気センサ113の左側かつ第1磁気センサ111の後方に位置し、領域A71の左側後方の角部と隣接するように設定された略正方形状の領域である。領域A76は、第3磁気センサ113の右側であって、領域A71の右側後方の角部と隣接するように設定された略正方形状の領域である。領域A77は、領域A70の右側後方の角部及び領域A71の右側前方の角部の夫々と隣接するように設定された略正方形状の領域である。
なお、上述した領域のうち、領域A70~A74は互いに何れかの他の領域と隣接しているため、ここに設けられた磁石のS極21Sは互いに接続されて一体化して形成されている。また、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A78)。
この位置検出装置1Eにおいて、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターン(1つの検出系での検出パターン)を、図10の(c)を参照して説明する。まず、Sポジションのときの検出パターンは、第4磁気センサ114がONで、その他はOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第3磁気センサ113がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第2磁気センサ112がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第2,第3,第4磁気センサ112,113,114がONで、第1磁気センサ111はOFFとなる。Pポジションのときの検出パターンは、第1磁気センサ111がONで、その他はOFFとなる。
更に、M-ポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第4磁気センサ111,113,114がONで、第2磁気センサ112はOFFとなる。M+ポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第4磁気センサ111,112,114がONで、第3磁気センサ113はOFFとなる。そして、Mポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第3磁気センサ111,112,113がONで、第4磁気センサ114はOFFとなる。
このような位置検出装置1Eも、図10の(d)に示すように、1つの検出系12において2以上のハミング距離を確保している。すなわち、上記のような検出系を2つ設けることにより、4以上のハミング距離を確保することができる。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1Eは、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
(実施の形態5)
実施の形態3と4の変形例として実施の形態5について説明する。図11は実施の形態5に係る位置検出装置での各ポジションの配置を示す模式図、図12は位置検出装置1Fの各ポジションでの構成を示す模式図、図13の(a)はその検出パターンを示す模式図、図13の(b)はハミング距離を示す図である。
実施の形態3と4の変形例として実施の形態5について説明する。図11は実施の形態5に係る位置検出装置での各ポジションの配置を示す模式図、図12は位置検出装置1Fの各ポジションでの構成を示す模式図、図13の(a)はその検出パターンを示す模式図、図13の(b)はハミング距離を示す図である。
実施の形態5に係る位置検出装置1Fは、実施の形態3の図9の(a)に示す各ポジションの配置と同様の、各ポジションを2次元的に配置した位置検出装置である。つまり、シフトレバー101はHポジション、Bポジション、Nポジション、Rポジション及びDポジションの5ポジションに変位する。なお、シフトレバー101の操作方向を規制するガイド溝104を一部変更して(*)表示した*ポジション変位可能とした場合、シフトレバー101は6ポジションに変位することが可能となる。
また、位置検出装置1Fは実施の形態4と同様に各ポジションにおける検出パターンの4桁のうち何れか3つの桁の出力を、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるように設定されている。
図12の(b)を参照して5ポジションの位置検出装置1Fの構成を説明する。ここではシフトレバー101がHポジションに位置する場合の構成を示している。なお、一重の丸印の中に数字の1~4が付されたアイコンは、それぞれ第1検出系12Aに含まれる第1~第4磁気センサ「111~114」を表しており、二重の丸印の中に数字の5~8が付されたアイコンは、それぞれ第2検出系12Bに含まれる第5~第8磁気センサ「115~118」を表している。
磁気センサ11は8つの磁気センサ11が2列になるように配置されている。具体的には、前側の第1列には二対の磁気センサ11(第1,第5磁気センサ111,115と、第3,第7磁気センサ113,117)が配列され、これらは右から左へ第3、第7、第5、第1磁気センサの順に配置されている。これらのから少し間を空けて、後側の第2列にも二対の磁気センサ11(第2,第6磁気センサ112,116と、第4,第8磁気センサ114,118)が配置され、これらは右から左へ第4、第8、第6、第2磁気センサの順に配置されている。
また、第1磁気センサ111と第2磁気センサ112,第5磁気センサ115と第6磁気センサ116,第7磁気センサ117と第8磁気センサ118,第3磁気センサ113と第4磁気センサ114は、互いに左右方向の位置が重複するように配置されている。
一方、磁石のS極21Sは略T字型形状で、3つの領域から形成されている。1つ目は、略中央の4つの磁気センサ(第1、第2、第5、第6磁気センサ111,112,115,116)を含む矩形状の領域として設けられている(領域A80)。2つ目は、領域A80の前側から右側に延び2つの磁気センサ(第7、第3磁気センサ117,113)を含む横長の帯状領域として設けられている(領域A81)。3つ目は、領域A80の前側から左側に延び、領域A81と略同等の長さと幅で横長の帯状領域として設けられている(領域A82)。領域A81と領域A82の前後方向の幅は、図12の(c)及び図12の(f)に示すように、磁気センサ11の第1列と第2列の間隔よりやや小さい幅となっている。なお、この形態では領域A80、領域A81、領域A82は略T字型形状に一体に形成されているが、領域A80と領域A81、領域A80と領域A82との各間は所定の間隙を空けて分割されていてもよい。なお、磁石のS極21S以外の領域には、磁石のN極21Nが設けられている(領域A83)。
図12を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。図12の(b)に示すHポジションの場合、第1及び第5磁気センサ111,115と、第2及び第6磁気センサ112,116と、第3及び第7磁気センサ113,117とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の2行目に示すように、第1、第2、第3、第5、第6、第7磁気センサ111,112,113,115,116,117からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
図12の(c)に示すBポジションの場合、第2及び第6磁気センサ112,116が磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の3行目に示すように、第2,第6磁気センサ112,116からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
図12の(d)に示すRポジションの場合、第3及び第7磁気センサ113,117が磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の4行目に示すように、第3,第7磁気センサ113,117からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
図12の(e)に示すNポジションの場合、第1及び第5磁気センサ111,115と、第3及び第7磁気センサ113,117と、第4及び第8磁気センサ114,118とが磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の5行目に示すように、第1、第3、第4、第5、第7、第8磁気センサ111,113,114,115,117,118からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
図12の(f)に示すDポジションの場合、第4及び第8磁気センサ114,118が磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の6行目に示すように、第4,第8磁気センサ114,118からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
また、図12の(a)に示すように、Hポジションの前方となる新たなポジション(図11中の白抜きの太矢印参照)を設けて、*ポジションに変位可能な6ポジションとした場合には、第1及び第5磁気センサ111,115が磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向又は磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図13の(a)の図表の1行目に示すように、第1,第5磁気センサ111,115からON信号、その他からOFF信号が出力される内容となる。
従って、図13の(a)の検出パターンに示すように、各ポジションを2次元的に配置した位置検出装置であって、各ポジションにおける検出パターンの4桁のうち何れか3つの桁の出力を、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるように設定して、5ポジション又は6ポジションを検知することができる。
また、このような位置検出装置1Fにおいても、図13の(b)に示すように、各ポジション間のハミング距離は、4以上を確保している。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1Fは、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
さらに、磁石のS極21Sを略T字型形状に形成することにより、磁石のS極21Sが散在して配置される場合に比べ、永久磁石21の製作が容易なものとなる。
また、本実施の形態3、4及び5に示す位置検出装置1についても、2つの検出系の夫々に属する磁気センサ11を対にして配置し、シフトレバー101が同一ポジションに位置するときの夫々の検出系での検出パターンが同一となるように設定することで、全体寸法のコンパクト化を図ることができる。なお、上述した説明では、検出部の構成として磁気センサ11を用いた場合を例示したが、これに限られない。物理的な接触の有無を検出する接触センサ、あるいは、受光の有無を検出する光学センサを用いて検出部を構成してもよいし、更に他の方式のセンサを用いて構成してもよい。また、本発明に係る位置検出装置は、実施の形態1~5に示した態様に限定されるものではなく、例えば磁気センサ及び磁石の配置パターンは他のレイアウトも採用可能である。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6に係る位置検出装置を適用したシフト装置の外観構成は、図1に示す実施の形態1と同様である。よって詳細の説明は省略する。以下の実施の形態は特に断りがなければ、位置検出装置は実施の形態1と同様である。
本発明の実施の形態6に係る位置検出装置を適用したシフト装置の外観構成は、図1に示す実施の形態1と同様である。よって詳細の説明は省略する。以下の実施の形態は特に断りがなければ、位置検出装置は実施の形態1と同様である。
実施の形態6に係る位置検出装置1の電気的構成は、図2に示す電気的構成に対し磁気センサの数が異なる以外は、同様である。位置検出装置1は、2つの検出系12(12A,12B)を備え、各検出系12には、3つの磁気センサ11が含まれている。具体的には、第1検出系12Aは、3つの磁気センサ11として第1~第3磁気センサ「111~113」を含み、第2検出系12Bは、3つの磁気センサ11として第4~第6磁気センサ「114~116」を含んでいる。
各検出系12は、互いに異なる電源系30(30A,30B)から給電されるようになっている。つまり、第1検出系12Aは第1電源系30Aと接続され、第1~第3磁気センサ「111~113」はこの第1電源系30Aから給電される。また、第2検出系12Bは第2電源系30Bと接続され、第4~第6磁気センサ「114~116」はこの第2電源系30Bから給電される。なお、電源系30A,30Bは、バッテリを含む電源回路を互いに独立して構成してもよいし、バッテリは共有として電源回路のみを互いに独立して構成してもよい。
図14の(a)は実施の形態6に係る位置検出装置1Gの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。なお、一重の丸印の中に数字の1~3が付されたアイコンは、それぞれ第1検出系12Aに含まれる第1~第3磁気センサ「111~113」を表しており、二重の丸印の中に数字の4~6が付されたアイコンは、それぞれ第2検出系12Bに含まれる第4~第6磁気センサ「114~116」を表している。
図示するように、磁気センサ11は、第1検出系12Aに含まれる1つの磁気センサと第2検出系12Bに含まれる1つの磁気センサとが左右に配置された対を成し、このような対が計3つ前後方向に並ぶようにして配置されている。具体的には、最も前方の第1列には第1,第4磁気センサ111,114が対となって配置されている。その後方の第2列には、第1列から所定の間隔Dsを空けて、第2,第5磁気センサ112,115が対となって配置されている。更にその後方の第3列には第3,第6磁気センサ113,116が対となって配置されている。なお、第1列と第2列との間の間隔Dsは、磁気センサ11を設けるのに必要な前後方向寸法(例えば、第1列が占める前後方向寸法,以下「列寸法W」と称する)とほぼ同寸法となっている。
なお、各磁気センサ11はホールICなどで構成されており、永久磁石21(被検出部)との位置関係により2値を出力する1ビットの検出能を有している。具体的には、各磁気センサ11はS極を検知するよう構成され、S極に対向する場合はON信号を出力し、S極に対向しない場合はOFF信号を出力する。なお、磁気センサ11をN極検知に構成してもよい。
一方、永久磁石21は、支持体20の下面に所定形状のパターンで形成されている。具体的には、シフトレバー101がNポジションに位置する場合、図14の(a)に示すように、上述した第1列の磁気センサ11と重複する位置(領域A10)に、列寸法Wとほぼ同じ前後方向寸法を有して左右に長寸の帯状となるように、磁石のS極21Sが設けられている。また、第2列の磁気センサ11と第3列の磁気センサ11とに重複する位置(領域A11)には、列寸法Wのほぼ2倍の前後方向を有する矩形状となるように、磁石のS極21Sが設けられている。そして、領域A10と領域A11との間、すなわちシフトレバー101がNポジションに位置するときの間隔Dsに対向する領域には、磁石のS極21Sは設けられていない。
なお、磁石のS極21Sが設けられた2か所の領域A10,A11を除く領域A12は、磁性を有しない非磁性体で構成してもよい。ただし、本実施の形態6では、磁気センサ11が磁石のS極21Sを検出しやすいように、磁石のS極21Sの領域とその他の領域との境界を明確にする意図から、領域A12には磁石のN極21Nを設けている。
このような位置検出装置1Gにて、シフトレバー101を操作すると、ポジションごとに(つまり、磁気センサ11と磁石のS極21Sとの位置関係に応じて)、互いに異なる6桁の検出パターンが出力される。また、検出系ごとに見た場合、第1検出系12Aからはシフトレバー101のポジションごとに互いに異なる3桁の検出パターンが出力され、第2検出系12Bからもポジションごとに互いに異なる3桁の検出パターンが出力される。更に、各検出系での検出パターンは、3桁のうち何れか1つの桁の出力が、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されている。
図15を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。図15の(a)に示すPポジションの場合、第1及び第4磁気センサ11が領域A11にある磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(あるいは、磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図14の(b)の図表の1行目に示すように第1及び第4磁気センサ11からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
なお、図14の(b)に示す図表において、縦に並んだP,R,N,Dの表記は、それぞれシフトレバー101が位置するポジションを示している。また、横に並んだ1~6の表記は、第1~第6磁気センサ「111~116」を示している。そして、図表中の各マス目には、対応するポジションのときに、対応する磁気センサ11が出力する信号の内容(ONまたはOFF)を表記している。ただし、視認性の便宜から、図表中では「ON」のみを表記して「OFF」の表記は省略している。
次に、図15の(b)のRポジションの場合、第2及び第5磁気センサ112,115が領域A11にある磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(あるいは、磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図14の(b)の図表の2行目に示すように第2及び第5磁気センサ112,115からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
図15の(c)のNポジションの場合、第1及び第4磁気センサ111,114は領域A10にある磁石のS極21Sに対向し、第2,第3,第5,第6磁気センサ112,113,115,116は領域A11にある磁石のS極21Sに対向している。従って、この場合の検出パターンは、図14の(b)の図表の3行目に示すように第1~第6磁気センサ「111~116」の全てからON信号が出力される内容となる。
図15の(d)のDポジションの場合、第3及び第6磁気センサ11が領域A11にある磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の磁気センサ11は磁石のN極21Nに対向している(あるいは、磁石のS極21Sに対向していない)。従って、この場合の検出パターンは、図14の(b)の図表の4行目に示すように第3及び第6磁気センサ113,116からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
このように、位置検出装置1Gは、各検出系12において、ポジションごとに異なる検出パターンを出力する。従って、仮に何れか一方の電源系30が故障して対応する検出系12から信号が出力されなくなった場合であっても、他方の検出系12からの検出信号に基づいてシフトレバー101の位置検出が可能である。つまり、電源系の故障に対してフェールセーフを確保することができる。
また、位置検出装置1Gを上記のような構成とすることにより、全体として最小「4」のハミング距離を確保できる。そのため、3桁のエラー検出が可能であると共に、1桁のエラー訂正も可能である。
図16は、各ポジション間でのハミング距離を示す図である。
図16に示すように、本実施の形態6に係る位置検出装置1Gの場合、いずれのポジション間のハミング距離も4となっている。つまり、全体として見た場合、最小「4」のハミング距離を確保している。従って、エラー検出についてはt=3となり、3つまでの出力のエラー検出が可能である。また、エラー訂正についてはt=1となり、1つまでの出力のエラー訂正が可能である。このように、位置検出装置1Gは、磁気センサ11の故障に対してもフェールセーフを確保している。
また、位置検出装置1Gは、シフトレバー101があるポジションに位置するときの、各検出系12からの検出パターンが同一になるように設定している。これにより、図14の(a)に示したように、第1検出系12Aに属する第1~第3磁気センサ「111~113」と第2検出系12Bに属する第4~第6磁気センサ「114~116」とを同じ配置にすることができる。その結果、磁気センサ11及び永久磁石21の配置スペースをコンパクト化することができる。
(実施の形態7)
図1に示したシフト装置に適用可能な位置検出装置の他の例について説明する。図17の(a)は、実施の形態7に係る位置検出装置1Hの構成を示す模式図、図17の(b)はその検出パターンを示す図表、図17の(c)はハミング距離を示す図である。なお、図17の(a)では、シフトレバー101がNポジションに位置するときの構成を示している。また、本実施の形態7に係る位置検出装置1Hの電気的構成は、図2のブロック図で示したのと同様である。つまり、本実施の形態に係る位置検出装置1Hも、2つの検出系で構成され、第1検出系12Aには第1~第3磁気センサ「111~113」が属し、第2検出系12Bには第4~第6磁気センサ「114~116」が属している。
図1に示したシフト装置に適用可能な位置検出装置の他の例について説明する。図17の(a)は、実施の形態7に係る位置検出装置1Hの構成を示す模式図、図17の(b)はその検出パターンを示す図表、図17の(c)はハミング距離を示す図である。なお、図17の(a)では、シフトレバー101がNポジションに位置するときの構成を示している。また、本実施の形態7に係る位置検出装置1Hの電気的構成は、図2のブロック図で示したのと同様である。つまり、本実施の形態に係る位置検出装置1Hも、2つの検出系で構成され、第1検出系12Aには第1~第3磁気センサ「111~113」が属し、第2検出系12Bには第4~第6磁気センサ「114~116」が属している。
図17の(a)に示すように、磁気センサ11は、第1検出系12Aに含まれる1つの磁気センサと第2検出系12Bに含まれる1つの磁気センサとを対とする、計3つの対が前後方向に並ぶようにして配置されている。具体的には、最も前方の第1列には第3,第6磁気センサ113,116が対となって配置されている。その後方の第2列には、第1列から所定の間隔Dsを空けて第2,第5磁気センサ112,115が対となって配置されている。更にその後方の第3列には第1,第4磁気センサ111,114が対となって配置されている。なお、第1列と第2列との間の間隔Dsは、磁気センサ11を設けるのに必要な前後方向寸法(すなわち、実施の形態6で定義した「列寸法W」)とほぼ同寸法となっている。
一方、磁石のS極21Sは支持体20の下面の3ヶ所に設けられている。1つ目は、第1列の磁気センサ11の前方領域と重複する位置(領域A20)に、列寸法Wとほぼ同じ前後方向寸法を有する帯状となるように、磁石のS極21Sが設けられている。2つ目は、第1列と第2列との間の領域と重複する位置(領域A21)に、列寸法Wとほぼ同じ前後方向寸法を有する帯状となるように、磁石のS極21Sが設けられている。3つ目は、第3列の磁気センサ11の後方領域と重複する位置(領域A22)に、列寸法Wのほぼ2倍の前後方向寸法を有する矩形状となるように、磁石のS極21Sが設けられている。そして、各領域A20,A21,A22以外の領域A23には、磁石のS極21Sは設けられておらず、磁石のN極21Nが設けられている。
この場合、シフトレバー101が各ポジションのときの検出パターンは、図17の(b)に示す通りとなる。つまり、Pポジションのときの検出パターンは、第1,第2,第4,第5磁気センサ111,112,114,115がONで、その他はOFFとなる。Rポジションのときの検出パターンは、第1,第3,第4,第6磁気センサ111,113,114,116がONで、その他はOFFとなる。Nポジションのときの検出パターンは、第1~第6磁気センサ「111~116」の全てでOFFとなる。Dポジションのときの検出パターンは、第2,第3,第5,第6磁気センサ112,113,115,116がONで、その他はOFFとなる。
このような位置検出装置1Hも、図17の(c)に示すように、4以上のハミング距離を確保している。従って、3つまでの出力のエラー検出と、1つのエラー訂正が可能である。また、何れか一方の電源系30が故障しても、他方の電源系30からの給電により動作する検出系12でシフトレバー101のポジションを検出できる。このように、位置検出装置1Hは、磁気センサ11の故障及び電源系30の何れの故障に対してもフェールセーフを確保している。
以上、実施の形態6,7に説明したように、本発明に係る位置検出装置は、最大4ポジション間で変位する操作部の位置を検出できると共に、電源及び検出部の故障に対するフェールセーフを確保することができる。また、一方の検出系と他方の検出系とで、同一のポジションに位置するときのそれぞれの検出パターンを同一となるよう設定することで、位置検出装置の構成をシンプル化でき、かつ、全体の寸法を小型化することができる。
ところで、実施の形態6,7の位置検出装置1Hを比較すると、実施の形態6に係る位置検出装置1Hは、全ての磁気センサ11がOFFとなる検出パターンを含んでいないが、実施の形態7に係る位置検出装置1Hは、この検出パターンを含んでいる。ここで、実施の形態7に係る位置検出装置1Hの全ての磁気センサ11がOFFを示す場合としては、2つの状態が考えられる。即ち、全ての磁気センサ11が正常であって全ての磁気センサ11がOFFを示している状態と、一部又は全部の磁気センサ11が故障等している(OFFを示している)ために、結果的に全ての磁気センサ11がOFFを示している状態とである。そして、これら2つの状態を識別するには、全ての磁気センサ11の故障の有無を検出可能に構成する必要がある。従って、そのような必要がない点で、実施の形態6に係る位置検出装置1Gは、実施の形態7に係る位置検出装置1Hに比べて優れていると言える。
なお、上述した説明では、検出部の構成として磁気センサ11を用いた場合を例示したが、これに限られない。物理的な接触の有無を検出する接触センサ、あるいは、受光の有無を検出する光学センサを用いて検出部を構成してもよいし、更に他の方式のセンサを用いて構成してもよい。また、本発明に係る位置検出装置は、実施の形態6~7に示した態様に限定されるものではなく、例えば磁気センサ及び磁石の配置パターンは他のレイアウトも採用可能である。
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8に係る位置検出装置は、それぞれの検出系12A,12Bが、永久磁石21との位置関係に応じて異なる2値(ON,OFF)のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する磁気センサ11を3つ含むことで、3桁の検出パターンを出力可能である。
本発明の実施の形態8に係る位置検出装置は、それぞれの検出系12A,12Bが、永久磁石21との位置関係に応じて異なる2値(ON,OFF)のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する磁気センサ11を3つ含むことで、3桁の検出パターンを出力可能である。
また、5つのポジションのうち2つの検出系12A,12Bに共通する所定の3つのポジション(例えば、P,N,Sのポジション)については、何れの検出系および何れのポジションでの検出パターンにおいても、当該検出パターンに含まれる3桁のうち何れか1つの桁と他の2つの桁とは出力値が異なるように設定されている。かつ、同一の検出系においては前記3つのポジションに対応する検出パターンが互いに異なるように設定されている。
更に、5つのポジションのうち2つの検出系12A,12Bに共通する残りの2つのポジション(例えば、R,Dのポジション)については、何れの検出系および何れのポジションでの検出パターンにおいても、当該検出パターンに含まれる3桁は同一の出力値であり、かつ、同一の検出系に属して異なるポジションに対応する2つの検出パターンは互いに異なるように設定されている。異なる検出系に属して同一のポジションに対応する2つの検出パターンも互いに異なるよう設定されている。
[センサ及び磁石の配置]
以下、このような位置検出装置1が備える磁気センサ11及び永久磁石21の配置形態について、具体的に例示して説明する。
以下、このような位置検出装置1が備える磁気センサ11及び永久磁石21の配置形態について、具体的に例示して説明する。
図18(a)は実施の形態8に係る位置検出装置1Jの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。なお、一重の丸印の中に数字の1~3が付されたアイコンは、それぞれ第1検出系12Aに含まれる第1~第3磁気センサ「111~113」を表しており、二重の丸印の中に数字の4~6が付されたアイコンは、それぞれ第2検出系12Bに含まれる第4~第6磁気センサ「114~116」を表している。
ここで、説明の便宜上、前後方向に並ぶ4つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される4行2列のマトリクス40を想定する(図18の(a)参照)。そして、このマトリクス40においてm行かつn列にある1のマス目の位置を(m,n)と表記する。
この場合、シフトレバー101がNポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(1,2)に位置し、第2磁気センサ112は(2,2)に位置し、第3磁気センサ113は(3,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(2,1)に位置し、第5磁気センサ115は(3,2)に位置し、第6磁気センサ116は(4,2)に位置している。そして、マトリクス40中の残りの位置(1,1)及び(1,4)には磁気センサ11は配置されていない。
なお、各磁気センサ11はホールICなどで構成されており、上述したように、永久磁石21との位置関係により2値を出力する1ビットの検出能を有している。具体的には、各磁気センサ11はS極を検知するよう構成され、S極に対向する場合はON信号を出力し、S極に対向しない場合はOFF信号を出力する。なお、磁気センサ11をN極検知に構成してもよい。
一方、永久磁石21は、支持体20の下面に所定のパターンで配置されている。すなわち、マトリクス40の位置(1,1)、(2,2)、(3,2)、(4,1)の各マス目の領域に、永久磁石のS極21Sは配置されている。なお、以下では、任意の領域については「領域A」と表記し、(m,n)に位置する特定のマス目の領域については「Amn」と表記する。従って、図18の(a)に示す永久磁石のS極21Sは、領域A11,A22,A32,A41に設けられている。また、前後に隣接する領域A22,A32の永久磁石のS極21Sは、一体的に形成されている。
なお、永久磁石のS極21Sが設けられた領域A11,A22,A32,A41を除く他の領域A12,A21,A31,A42は、磁性を有しない非磁性体で構成してもよい。ただし、本実施の形態8では、磁気センサ11がS極の磁気を検出しやすいように、永久磁石のS極21Sが設けられた領域Aとその他の領域Aとの境界を明確にする意図から、上記他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けている。また、図18の(a)では、永久磁石のS極21Sとして、それが位置する領域Aの形状に合わせて矩形状のものを例示したが、他の形状を採用してもよい。
[位置検出装置の動作]
図19を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図19を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図19の(a)に示すPポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A41の永久磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の4つの磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図18の(b)の図表の1行目に示すように第1及び第4磁気センサ111,114からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
なお、図18の(b)に示す図表において、縦に並んだP,R,N,D,Sの表記は、それぞれシフトレバー101が位置する5つのポジションを示している。また、横に並んだ1~6の表記は、第1~第6磁気センサ「111~116」を示している。そして、図表中の各マス目には、対応するポジションのときに、対応する磁気センサ11が出力する信号の内容(ONまたはOFF)を表記している。ただし、視認性の便宜から、図表中では「ON」のみを表記して「OFF」の表記は省略している。
次に、図19の(b)のRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A41の永久磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の3つの磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図18の(b)の図表の2行目に示すように第1~第3磁気センサ「111~113」からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
図19の(c)のNポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の4つの磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図18の(b)の図表の3行目に示すように第2及び第5磁気センサ112,115からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
図19の(d)のDポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の3つの磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図18の(b)の図表の4行目に示すように第4~第6磁気センサ「114~116」からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
最後に、図19の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。一方、その他の4つの磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。従って、この場合の検出パターンは、図18の(b)の図表の5行目に示すように第3及び第6磁気センサ116からはON信号、その他からはOFF信号が出力される内容となる。
[作用及び効果]
以上に説明した位置検出装置1Jは、各検出系12A,12Bにおいて、ポジションごとに異なる検出パターンを出力する(図18の(b)参照)。従って、仮に何れか一方の電源系30が故障して対応する検出系12から信号が出力されなくなった場合であっても、他方の検出系12からの検出信号に基づいてシフトレバー101の位置検出が可能である。つまり、電源系の故障に対してフェールセーフを確保することができる。
以上に説明した位置検出装置1Jは、各検出系12A,12Bにおいて、ポジションごとに異なる検出パターンを出力する(図18の(b)参照)。従って、仮に何れか一方の電源系30が故障して対応する検出系12から信号が出力されなくなった場合であっても、他方の検出系12からの検出信号に基づいてシフトレバー101の位置検出が可能である。つまり、電源系の故障に対してフェールセーフを確保することができる。
また、位置検出装置1Jを上記のような構成とすることにより、全体として最小「3」のハミング距離を確保できる。そのため、2桁のエラー検出が可能であると共に、1桁のエラー訂正も可能である。
図20は、各ポジション間でのハミング距離を示す図である。
例えば、本実施の形態に係る位置検出装置1Jの場合、PポジションとRポジションとを対比すると、それぞれの検出パターンは、第1磁気センサ111からの出力は互いに一致し(いずれもON)、第5,第6磁気センサ11からの出力も互いに一致している(いずれもOFF)。そして、その他の磁気センサ11からの出力は、PポジションとRポジションとで異なっている。従って、PポジションとRポジションとの間のハミング距離は「3」となる。
図20に示すように、本実施の形態8に係る位置検出装置1Jは、全体として見た場合、最小「3」のハミング距離を確保している。従って、エラー検出についてはt=2となり、2つまでの出力のエラー検出が可能である。また、エラー訂正についてはt=1となり、1つまでの出力のエラー訂正が可能である。このように、位置検出装置1Jは、磁気センサ11の故障に対してもフェールセーフを確保している。
(実施の形態9)
図1に示したシフト装置に適用可能な、実施の形態9に係る位置検出装置について説明する。図21は、実施の形態9に係る位置検出装置1Kの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ5つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される5行2列のマトリクス40Aを想定する。
図1に示したシフト装置に適用可能な、実施の形態9に係る位置検出装置について説明する。図21は、実施の形態9に係る位置検出装置1Kの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ5つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される5行2列のマトリクス40Aを想定する。
この場合、シフトレバー101がNポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(1,2)に位置し、第2磁気センサ112は(2,2)に位置し、第3磁気センサ113は(4,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(3,1)に位置し、第5磁気センサ115は(3,2)に位置し、第6磁気センサ116は(4,2)に位置している。そして、マトリクス40A中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Aの領域A21,A22,A32,A51に設けられている。なお、前後に隣接する領域A22,A32の永久磁石のS極21Sは一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。
図22を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図22の(a)に示すPポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A51の永久磁石のS極21Sに対向している。図22の(b)のRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A51の永久磁石のS極21Sに対向している。
図22の(c)のNポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向している。図22の(d)のDポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A21の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図22の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A21の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図22の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態9に係る位置検出装置1Kについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態10)
図23は、実施の形態10に係る位置検出装置1Lの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ5つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される5行2列のマトリクス40Bを想定する。
図23は、実施の形態10に係る位置検出装置1Lの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ5つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される5行2列のマトリクス40Bを想定する。
この場合、シフトレバー101がNポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(2,2)に位置し、第2磁気センサ112は(3,2)に位置し、第3磁気センサ113は(3,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(2,1)に位置し、第5磁気センサ115は(4,2)に位置し、第6磁気センサ116は(5,2)に位置している。そして、マトリクス40B中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Bの領域A11,A32,A41,A42に設けられている。なお、前後に隣接する領域A32,A42の永久磁石のS極21Sは一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。
図24を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図24の(a)に示すPポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A42の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A41の永久磁石のS極21Sに対向している。図24の(b)のRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A42の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A41の永久磁石のS極21Sに対向している。
図24の(c)のNポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A42の永久磁石のS極21Sに対向している。図24の(d)のDポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A42の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図24の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図24の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態10に係る位置検出装置1Lについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態11)
図25は、実施の形態11に係る位置検出装置1Mの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ7つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される7行2列のマトリクス40Cを想定する。
図25は、実施の形態11に係る位置検出装置1Mの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ7つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される7行2列のマトリクス40Cを想定する。
この場合、シフトレバー101がNポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(1,1)に位置し、第2磁気センサ112は(2,1)に位置し、第3磁気センサ113は(5,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(3,2)に位置し、第5磁気センサ115は(6,2)に位置し、第6磁気センサ116は(7,2)に位置している。そして、マトリクス40C中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Cの領域A21,A22,A31,A52,A61,A62に設けられている。なお、前後に隣接する領域A21,A31の永久磁石のS極21Sは一体的に形成され、領域A52,A62の永久磁石のS極21Sも一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。
図26を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図26の(a)に示すPポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A31の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向している。図26の(b)のRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A21の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A31の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A61の永久磁石のS極21Sに対向している。
図26の(c)のNポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A21の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A62の永久磁石のS極21Sに対向している。図26の(d)のDポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A62の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図26の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A31の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図26の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態11に係る位置検出装置1Mについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態12)
図27は、実施の形態12に係る位置検出装置1Nの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ4つの行と左右方向に並ぶ4つの列とで構成される4行4列のマトリクス40Dを想定する。
図27は、実施の形態12に係る位置検出装置1Nの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がNポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ4つの行と左右方向に並ぶ4つの列とで構成される4行4列のマトリクス40Dを想定する。
この場合、シフトレバー101がNポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(1,2)に位置し、第2磁気センサ112は(2,2)に位置し、第3磁気センサ113は(3,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(2,4)に位置し、第5磁気センサ115は(3,3)に位置し、第6磁気センサ116は(4,3)に位置している。そして、マトリクス40D中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Dの領域A11,A14,A22,A23,A32,A33,A41,A44に設けられている。なお、前後に隣接する領域A22,A32の永久磁石のS極21Sは一体的に形成され、領域A23,A33の永久磁石のS極21Sも一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。
図28を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図28の(a)に示すPポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A44の永久磁石のS極21Sに対向している。図28の(b)のRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A32の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A41の永久磁石のS極21Sに対向している。
図28の(c)のNポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A33の永久磁石のS極21Sに対向している。図28の(d)のDポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A14の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A23の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A33の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図28の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A23の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図28の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態12に係る位置検出装置1Nについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態13)
実施の形態8~12では、シフトレバー101を一方向(前後方向)にのみ変位可能なシフト装置100に適用する位置検出装置を例示したが、本発明の適用対象はこれに限られない。例えば、シフトレバー101を所定方向(例えば、前後方向)とこれに交差する方向(例えば、左右方向)とに変位可能なシフト装置にも適用可能である。本実施の形態13では、シフトレバー101を2方向(前後方向及び左右方向)へ変位可能なシフト装置に適用可能な位置検出装置について説明する。
実施の形態8~12では、シフトレバー101を一方向(前後方向)にのみ変位可能なシフト装置100に適用する位置検出装置を例示したが、本発明の適用対象はこれに限られない。例えば、シフトレバー101を所定方向(例えば、前後方向)とこれに交差する方向(例えば、左右方向)とに変位可能なシフト装置にも適用可能である。本実施の形態13では、シフトレバー101を2方向(前後方向及び左右方向)へ変位可能なシフト装置に適用可能な位置検出装置について説明する。
図14は、本実施の形態13に係るシフト装置200におけるシフトレバー101の変位態様を示す模式図である。これに図示するように、シフト装置200は、ガイド溝204に沿ってRポジション、Nポジション、Dポジション、Hポジション、Mポジションの5つのポジションの間で変位可能になっている。このうちRポジション、Nポジション、Dポジションの3つは、前方から後方へ向かってこの順で配置されている。一方、HポジションはNポジションの右側に配置され、Nポジションにあるシフトレバー101を右側へ変位することによってHポジションを選択することができる。また、MポジションはHポジションの後方に配置され、Hポジションにあるシフトレバー101を後方へ変位することによってのみMポジションを選択することができる。
図30は、実施の形態13に係る位置検出装置1Pの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がHポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ3つの行と左右方向に並ぶ5つの列とで構成される3行5列のマトリクス40Eを想定する。
この場合、シフトレバー101がHポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(1,1)に位置し、第2磁気センサ112は(2,1)に位置し、第3磁気センサ113は(2,4)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(1,4)に位置し、第5磁気センサ115は(3,4)に位置し、第6磁気センサ116は(2,2)に位置している。そして、マトリクス40E中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Eの領域A12,A14,A22,A25,A34に設けられている。なお、前後に隣接する領域A12,A22の永久磁石のS極21Sは一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。
図31を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図31の(a)に示すRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A25の永久磁石のS極21Sに対向している。図31の(b)のNポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A12の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A25の永久磁石のS極21Sに対向している。
図31の(c)のDポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A12の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A25の永久磁石のS極21Sに対向している。図31の(d)のHポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A14の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A34の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図31の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A14の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A12の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図31の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、R,N,D,H,Mの各ポジションをP,R,N,D,Sの各ポジションと置き換えれば、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態13に係る位置検出装置1Pについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態14)
図29に示したシフト装置に適用可能な、実施の形態14に係る位置検出装置について説明する。図32は、実施の形態14に係る位置検出装置1Qの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がHポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ6つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される6行2列のマトリクス40Fを想定する。
図29に示したシフト装置に適用可能な、実施の形態14に係る位置検出装置について説明する。図32は、実施の形態14に係る位置検出装置1Qの構成を示す模式図であり、特に、シフトレバー101がHポジションに位置しているときの、磁気センサ11及び永久磁石21の配置を示している。また、ここでは説明の便宜上、前後方向に並ぶ6つの行と左右方向に並ぶ2つの列とで構成される6行2列のマトリクス40Fを想定する。
この場合、シフトレバー101がHポジションに位置するときの磁気センサ11の配置は次のようになっている。すなわち、第1検出系12Aに含まれる第1磁気センサ111は(5,1)に位置し、第2磁気センサ112は(6,1)に位置し、第3磁気センサ113は(2,1)に位置している。また、第2検出系12Bに含まれる第4磁気センサ114は(1,1)に位置し、第5磁気センサ115は(3,1)に位置し、第6磁気センサ116は(6,2)に位置している。そして、マトリクス40F中の残りの位置には磁気センサは配置されていない。
一方、永久磁石のS極21Sは、支持体20の下面において、マトリクス40Fの領域A11,A22,A31,A52,A62に設けられている。なお、前後に隣接する領域A52,A62の永久磁石のS極21Sは一体的に形成されている。また、その他の領域Aには永久磁石のN極21Nを設けているが、支持体20のこの領域を非磁性体で構成してもよい。また、図32から分かるように、本実施の形態14に係る位置検出装置1Qは、支持体20を2つの支持体20A,20Bに分けて構成している。領域A11,A22,A31の永久磁石のS極21Sは支持体20Aに設けられ、領域A52,A62の永久磁石のS極21Sは支持体20Bに設けられている。
図33を参照して、シフトレバー101が各ポジションに位置するときの検出パターンについて説明する。
図33の(a)に示すRポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A62の永久磁石のS極21Sに対向し、第4磁気センサ114は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。図33の(b)のNポジションの場合、第1磁気センサ111は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向し、第2磁気センサ112は領域A62の永久磁石のS極21Sに対向し、第3磁気センサ113は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。
図33の(c)のDポジションの場合、第2磁気センサ112は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A22の永久磁石のS極21Sに対向している。図33の(d)のHポジションの場合、第4磁気センサ114は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第5磁気センサ115は領域A31の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A62の永久磁石のS極21Sに対向している。
最後に、図33の(e)のSポジションの場合、第3磁気センサ113は領域A11の永久磁石のS極21Sに対向し、第6磁気センサ116は領域A52の永久磁石のS極21Sに対向している。なお、図33の(a)~(e)の上記説明で言及しなかった磁気センサ11は、永久磁石のS極21Sに対向していない。
その結果、各ポジションでの検出パターンは、R,N,D,H,Mの各ポジションをP,R,N,D,Sの各ポジションと置き換えれば、実施の形態8で説明した図18の(b)に示したものと全く同一となる。従って、各ポジション間のハミング距離についても、実施の形態8で説明した図20に示したものと同一になる。よって、この実施の形態14に係る位置検出装置1Qについても、実施の形態8に係る位置検出装置1Jと同様の作用効果を奏する。
なお、上述した説明では、検出部の構成として磁気センサ11を用いた場合を例示したが、これに限られない。物理的な接触の有無を検出する接触センサ、あるいは、受光の有無を検出する光学センサを用いて検出部を構成してもよいし、更に他の方式のセンサを用いて構成してもよい。
また、本発明に係る位置検出装置は、実施の形態8~14に示した態様に限定されるものではなく、磁気センサ及び磁石の配置パターン等は他のレイアウトも採用可能である。
例えば、図18の(b)に示す第1~第3磁気センサ「111~113]からの検出パターンのうち、Pポジションでのパターン(ON,OFF,OFF)と、Nポジションでのパターン(OFF,ON,OFF)と、Sポジションでのパターン(OFF,OFF,ON)とを互いに入れ替えた検出パターンとなるように、磁気センサ11及び永久磁石21のレイアウトを設定してもよい。あるいは、第4~第6磁気センサ「114~116」からの検出パターンのうち、PポジションとNポジションとSポジションの各パターンを互いに入れ替えた検出パターンとなるように設定してもよい。更に、第1~第6磁気センサ「111~116」の検出パターンのうち、RポジションとDポジションの検出値のONとOFFとを入れ替えた検出パターンとなるように設定してもよい。
また、上述した説明では、第1検出系12Aと第2検出系12Bとを近接して配置した構成を例示したが、これに限られない。例えば、シフトレバー101の変位に対して従動する構成であれば、第1検出系12Aと第2検出系12Bとを空間的に分離して配置してもよい。
本発明は、例えば、自動車等の車両においてドライバにより操作されるシフト装置用の位置検出装置に適用することができる。
1 位置検出装置
1A 位置検出装置
1A1 位置検出装置
1A2 位置検出装置
1A3 位置検出装置
1A4 位置検出装置
1B 位置検出装置
1C 位置検出装置
1D 位置検出装置
1E 位置検出装置
1F 位置検出装置
1G 位置検出装置
1H 位置検出装置
1J 位置検出装置
1K 位置検出装置
1L 位置検出装置
1M 位置検出装置
1N 位置検出装置
1P 位置検出装置
1Q 位置検出装置
11 磁気センサ
111 第1磁気センサ
112 第2磁気センサ
113 第3磁気センサ
114 第4磁気センサ
115 第5磁気センサ
116 第6磁気センサ
117 第7磁気センサ
118 第8磁気センサ
10 基板
12 検出系
12A 第1検出系
12B 第2検出系
20 支持体
20A 支持体
20B 支持体
21 永久磁石
30 電源系
30A 第1電源系
30B 第2電源系
31 制御部
100 シフト装置
101 シフトレバー(操作部)
102 検出ユニット
103 シフトパネル
104 ガイド溝
200 シフト装置
204 ガイド溝
1A 位置検出装置
1A1 位置検出装置
1A2 位置検出装置
1A3 位置検出装置
1A4 位置検出装置
1B 位置検出装置
1C 位置検出装置
1D 位置検出装置
1E 位置検出装置
1F 位置検出装置
1G 位置検出装置
1H 位置検出装置
1J 位置検出装置
1K 位置検出装置
1L 位置検出装置
1M 位置検出装置
1N 位置検出装置
1P 位置検出装置
1Q 位置検出装置
11 磁気センサ
111 第1磁気センサ
112 第2磁気センサ
113 第3磁気センサ
114 第4磁気センサ
115 第5磁気センサ
116 第6磁気センサ
117 第7磁気センサ
118 第8磁気センサ
10 基板
12 検出系
12A 第1検出系
12B 第2検出系
20 支持体
20A 支持体
20B 支持体
21 永久磁石
30 電源系
30A 第1電源系
30B 第2電源系
31 制御部
100 シフト装置
101 シフトレバー(操作部)
102 検出ユニット
103 シフトパネル
104 ガイド溝
200 シフト装置
204 ガイド溝
Claims (8)
- 操作部の位置を検出する位置検出装置であって、
互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に最大6つの複数のポジション間で変位する、第1の検出系と第2の検出系とを備え、
前記第1の検出系と前記第2の検出系との各々は、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を4つ含むことで、4桁の少なくとも1つの検出パターンを出力可能であり、
前記第1の検出系と前記第2の検出系とのいずれにおいても、前記複数のポジションのうち任意のポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンは、前記複数のポジションのうち前記任意のポジションとは異なるポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのいずれとも異なるよう設定されており、
前記少なくとも1つの検出パターンのいずれにおいても、4桁のうち何れか2つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力とは異なるよう設定されている、
位置検出装置。 - 操作部の位置を検出する位置検出装置であって、
互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に最大8つの複数のポジション間で変位する、第1の検出系と第2の検出系とを備え、
前記第1の検出系と前記第2の検出系との各々は、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を4つ含むことで、4桁の少なくとも1つの検出パターンを出力可能であり、
前記第1の検出系と前記第2の検出系のいずれにおいても、前記複数のポジションのうち任意のポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンは、前記複数のポジションのうち前記任意のポジションとは異なる前記ポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのいずれとも異なるよう設定されており、
前記少なくとも1つの検出パターンのいずれにおいても、4桁のうち何れか3つの桁の出力は、互いに同一であって、かつ、他の1つの桁の出力とは異なるよう設定されている、
位置検出装置。 - 前記第1の検出系と前記第2の検出系において、前記複数のポジションのうち同一のポジションに位置するときのそれぞれの前記少なくとも1つの検出パターンは同一となるよう設定されている、
請求項1または請求項2に記載の位置検出装置。 - 操作部の位置を検出する位置検出装置であって、
互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に最大4つの複数のポジション間で変位する、第1の検出系と第2の検出系とを備え、
前記第1の検出系と前記第2の検出系との各々は、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を3つ含むことで、3桁の少なくとも1つの検出パターンを出力可能であり、
前記第1の検出系と前記第2の検出系とのいずれにおいても、前記複数のポジションのうち任意のポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンは、前記複数のポジションのうち前記任意のポジションとは異なるポジションに前記操作部が位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのいずれとも異なるよう設定されており、
前記第1の検出系と前記第2の検出系とのいずれに含まれるいずれの2つの前記少なくとも1つの検出パターン間においても、3桁のうち何れか1つの桁の出力は互いに同一であって、かつ、他の2つの桁の出力は前記いずれに含まれるいずれの2つの前記少なくとも1つの検出パターン間において互いに異なるよう設定されている、
位置検出装置。 - 前記第1の検出系と前記第2の検出系とで、前記複数のポジションのうち同一のポジションに位置するときの前記少なくとも1つの検出パターンのそれぞれは同一となるよう設定されている、
請求項4に記載の位置検出装置。 - 前記第1の検出系と前記第2の検出系とのいずれにおいても、3桁全てが同一出力となる前記少なくとも1つの検出パターンを1つ含んでいる、請求項4又は5に記載の位置検出装置。
- 操作部の位置を検出する位置検出装置であって、
互いに異なる電源系から給電され、前記操作部の変位時には前記操作部と共に5つの複数のポジション間で変位する、前記第1の検出系と前記第2の検出系とを備え、
前記第1の検出系と前記第2の検出系とのそれぞれは、被検出部との位置関係に応じて異なる2値のうち何れか一方を出力する1ビットの検出能を有する検出部を3つ含むことで、3桁の少なくとも1つの検出パターンを前記5つのポジションに応じてそれぞれ出力可能であり、
前記5つのポジションのうち前記第1の検出系と前記第2の検出系に共通する所定の3つのポジションのいずれにおいても、前記少なくとも1つの検出パターンに含まれる3桁のうち何れか1つの桁と他の2つの桁とは出力値が異なり、かつ、同一の検出系においては前記所定の3つのポジションに対応する前記少なくとも1つの検出パターンのそれぞれが互いに異なるように設定されており、
前記5つのポジションのうち前記第1の検出系と前記第2の検出系に共通する残りの2つのポジションのいずれにおいても、前記少なくとも1つの検出パターンに含まれる3桁は同一の出力値であり、かつ、同一の検出系に属して異なるポジションに対応する2つの前記少なくとも1つの検出パターンは互いに異なり、異なる検出系に属して同一のポジションに対応する2つの前記少なくとも1つの検出パターンも互いに異なるよう設定されている、
位置検出装置。 - 前記5つのポジションは所定方向に沿って一列に並んで位置しており、前記所定の3つのポジションは、前記所定方向の一端から順に1番目と3番目と5番目とに位置し、前記残りの2つのポジションは、前記所定方向の一端から順に2番目と4番目とに位置している、請求項7に記載の位置検出装置。
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