シフトレバー装置
【課題】動作信頼性を高く維持しながら小型化を実現して車両搭載性を向上したバイワイヤ式のシフトレバー装置を提供すること。
【解決手段】シフトレバー装置１は、Ｘ軸方向の操作に応じてシフトレバー２１と一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸１２の回りを回動するように配設されたマグネット２３０を含むレバーブロック２と、このレバーブロック２を回動可能な状態で支持するベースブロック３と、マグネット２３０が発生する磁気を検知可能なようにベースブロック３に配設された磁気センサ１１と、を備え、マグネット２３０は、Ｘ軸方向におけるシフトレバー２１の操作位置に関わらず極方向が回動軸１２に向かうように配設され、磁気センサ１１は、マグネット２３０の先端面に包含され得る大きさの磁気検知部を有すると共に、回動軸１２よりもマグネット２３０の回動軌跡に近づけて配置されている。
【解決手段】シフトレバー装置１は、Ｘ軸方向の操作に応じてシフトレバー２１と一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸１２の回りを回動するように配設されたマグネット２３０を含むレバーブロック２と、このレバーブロック２を回動可能な状態で支持するベースブロック３と、マグネット２３０が発生する磁気を検知可能なようにベースブロック３に配設された磁気センサ１１と、を備え、マグネット２３０は、Ｘ軸方向におけるシフトレバー２１の操作位置に関わらず極方向が回動軸１２に向かうように配設され、磁気センサ１１は、マグネット２３０の先端面に包含され得る大きさの磁気検知部を有すると共に、回動軸１２よりもマグネット２３０の回動軌跡に近づけて配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシフトレンジを選択するために車載される装置であって、シフトレバーの操作に応じた電気信号を出力するシフトレバー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシフトレバー装置には、機械的なリンク機構を採用したシフトチェンジ手段が用いられてきた。近年、車載機器の電子化の要請に対応できるよう、シフトレバーの操作を電気的に検出するシフトレバー装置が提案されている。このシフトレバー装置は、検出したシフトレバーの操作を電気信号に変換して出力する。
【０００３】
上記のようなシフトレバー装置は、その出力信号に応じてアクチュエータを駆動することでシフトチェンジを実現可能な、いわゆるバイワイヤ式のシフトレバー装置と呼ばれている。バイワイヤ式のシフトレバー装置では、運転席とエンジンルームとの間に複雑なリンク機構を配設する必要がなく電気配線を敷設するだけで良い。このようなシフトレバー装置を採用すれば、車両におけるシフト操作機構の設計自由度や設置自由度等を格段に向上できる。
【０００４】
バイワイヤ式のシフトレバー装置としては、シフトレバーの回動動作の中心をなす回動軸を超えてシフトレバーと同軸をなすように延設されたガイドロッドと、ガイドロッドの先端に配設されたマグネット部材と、マグネット部材と対面するように配置された磁気センサと、を備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このシフトレバー装置では、ガイドロッドの変位を検知することでシフトレバーの操作を検出している。
【０００５】
しかしながら、前記従来のシフトレバー装置では、次のような問題がある。すなわち、シフトレバーの軸方向における回動軸を超えた位置に磁気センサが配置されているので、前記軸方向に装置寸法が大きくなるおそれがあり、小型化を実現し難くなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、動作信頼性を高く維持しながら小型化を実現して車両搭載性を向上したシフトレバー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバーを含むシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、所定の第１方向の操作に応じて前記シフトレバーと一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸の回りを回動するように配設されたマグネットを含むレバーブロックと、
該レバーブロックを回動可能な状態で支持するベースブロックと、
磁気を検知する磁気検知部を含み、前記マグネットが発生する磁気のうち少なくとも前記第１方向が属する平面内の磁気の作用方向を検出可能なように前記ベースブロックに配設された磁気センサと、を備え、
前記マグネットは、前記第１方向における前記シフトレバーの操作位置に関わらず極方向が前記回動軸に向かうように配設されており、
前記磁気センサは、前記マグネットの先端面の大きさと比較した場合に当該先端面の内側に包含され得る大きさの前記磁気検知部を有していると共に、
前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて配置されていることを特徴とするシフトレバー装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明のシフトレバー装置が備えるマグネットは、前記極方向が前記回動軸に向かう状態を維持しながら、前記回動軸を中心として回動するように配設されている。前記シフトレバーが前記第１方向に操作されると、前記マグネットが前記磁気センサの外周側を回動し、前記磁気検知部に対する磁気の作用方向が変化することになる。前記第１方向が属する平面内において前記磁気センサが検出する磁気の作用方向に基づけば、前記シフトレバーの前記第１方向の操作を検出可能である。
【００１０】
本発明のシフトレバー装置では、前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて（オフセットして）前記磁気センサが配置されている。この場合には、前記回動軸を超えて前記シフトレバーの反対側に前記磁気センサを配置する場合と比べて、前記シフトレバーの軸方向の寸法を抑制することができる。前記シフトレバーの軸方向の寸法を抑制できれば、前記シフトレバー装置の小型化を実現でき、車両搭載性を向上できる。
【００１１】
前記マグネットの周辺磁界では、前記極方向に直線的に伸びる磁力線を中心とし、この中心の磁力線からずれた磁力線が外側に湾曲している。中心の磁力線からのずれが大きくなればなるほど、湾曲の度合いが大きくなっている。本発明では、前記マグネットの回動軸よりも前記マグネット側に近づけて前記磁気センサを配置することにより上記のような磁力線の湾曲を有用に活用し、以下に説明するごとく良好な検出特性を実現している。
【００１２】
本発明のシフトレバー装置では、例えば、前記回動軸と前記磁気検知部とを結ぶ直線上に前記マグネットが位置したとき（以下、基準位置という。）、前記極方向に向けて直線的に伸びる中心の磁力線が前記磁気検知部に作用する。前記マグネットが回動して基準位置からずれると、中心の磁力線が前記回動軸に向かう一方、前記磁気検知部に対しては湾曲する磁力線が作用するようになる。この湾曲した磁力線の作用方向の傾きは、前記マグネットの回動角、すなわち前記シフトレバーの操作角（レバー角）に一致する前記中心の磁力線の作用方向の傾きよりも大きくなっている。すなわち、前記磁気センサでは、レバー角を増幅した角度（センサ検出角）が磁気の作用方向として検出されることになる。
【００１３】
本発明のシフトレバー装置では、前記レバー角が増幅された角度をもって傾く磁力線が前記磁気検知部に作用することになる。そして、前記マグネットの回動位置が前記基準位置からずれるほど、前記中心の磁力線からずれて湾曲度合いが大きい磁力線が前記磁気検知部に作用し、上記のような増幅の度合いが拡大することになる。
【００１４】
このように本発明では、前記磁気センサを前記回動軌跡に近づけて配置したことで、前記レバー角の変化に応じたセンサ検出角の変化量が拡大されている。すなわち、前記第１方向の異なる操作位置の間で、センサ検出角の変化量が拡大されている。そのため、前記第１方向の特定の操作位置を検出するに当たって、他の操作位置との区別が容易となり、信頼性が高い安定した検出を実現できるようになっている。
【００１５】
ここで、仮に、前記マグネットの前記回動軸側の端面である前記先端面よりも前記磁気検知部が大きい場合には、該磁気検知部の位置に応じて、前記マグネットから作用する磁気の作用方向が大きくばらつくようになる。特に、本発明では、上記のごとく中心の磁力線からずれた湾曲した磁力線を積極的に利用しているため、前記磁気検知部の位置の違いによる磁気の作用方向のばらつきが一層顕著になるおそれがある。そこで、本発明では、前記磁気検知部の大きさを、前記マグネットの先端面に包含され得る大きさ、すなわち前記先端面よりも小さい大きさに設定してある。このように前記マグネットの先端面よりも小さい磁気検知部であれば、磁気の作用方向のばらつきを抑制でき、高精度な検出が可能となる。
【００１６】
以上のように、本発明のシフトレバー装置は、前記磁気検知部の大きさや前記磁気センサの配置等を工夫することで前記シフトレバーの軸方向のサイズを抑制して小型化を実現すると共に、前記シフトレバーの操作位置の検出精度を高めた優れた特性の装置である。
【００１７】
本発明における回動軸とは、前記第１方向に前記シフトレバーが操作されたときの回動動作の仮想中心をなす軸である。この回動軸の回りを前記マグネットが回動する際、該マグネットの回動平面と前記シフトレバーの回動平面とが同一平面であっても良いし異なる平面であっても良い。これらの回動平面は、互いに平行をなしていれば良い。さらに、前記マグネットの極方向が回動軸に向かっているとは、軸方向の長さに制限のない前記回動軸に対して前記極方向が交わることを意味している。
【００１８】
また、前記レバーブロックと前記ベースブロックとは、前記回動軸と同軸をなすと共に前記軸方向に２分割された一対のシフト軸を介して連結されており、
前記マグネットは、前記一対のシフト軸の軸方向の間隙であるセンサ空間に対面するように配置されており、
前記ベースブロックは、前記センサ空間において前記回動軸を超えて前記シフトレバー側に突出するように形成された台座を有し、当該台座に前記磁気センサを保持していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、前記回動軸と前記シフトレバーとの間隙の空間、すなわち前記シフトレバー装置の内部側に位置する前記センサ空間に前記磁気センサが配置されるようになる。前記センサ空間に前記磁気センサを配置すれば、外部から作用するおそれがある磁気的なノイズ等の影響を抑制できる。磁気的なノイズの影響を抑制するために必要となる構成を簡略化できるため、小型化を実現し易くなる。
【００１９】
また、前記ベースブロックは、前記台座が設けられた基台と、前記第１方向に直交する第２方向における前記シフトレバーの操作に応じて回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、を有し、
前記揺動台は、前記一対のシフト軸を介して前記レバーブロックを支持しており、
前記基台と前記揺動台とは、前記回動軸と直交すると共に前記センサ空間を介在して軸方向に２分割された一対のセレクト軸を介して連結されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、前記第１方向のほか、前記第２方向にも前記シフトレバーを操作できるようになる。
【００２０】
また、前記磁気センサは、相互の直交する３方向の磁気成分を計測可能であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、前記磁気検知部に対する磁気の作用方向を３次元的に検出できるようになる。磁気の作用方向を３次元的に検出できれば、前記第１方向と前記第２方向とを組み合わせた前記シフトレバーの２次元的な操作を検出できるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシフトレバー装置は、小型化を実現して車両搭載性を向上したうえ、さらに動作信頼性を向上した優れた特性のシフトレバー装置を提供しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１における、シフトレバー装置を示す斜視図。
【図２】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図３】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図４】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図５】実施例１における、磁気センサの検出原理を説明する説明図。
【図６】実施例１における、Ｘ軸（Ｙ軸）方向の磁気成分が磁気センサに作用する様子を示す説明図。
【図７】実施例１における、ＸＺ平面内のセンサ検出角θshを説明する説明図。
【図８】実施例１における、ＹＺ平面内のセンサ検出角θslを説明する説明図。
【図９】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１０】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１１】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１２】実施例１における、レバー角（マグネットの回動角）とセンサ検出角との関係を示すグラフ。
【図１３】実施例１における、センサ位置比と増幅率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバー２１を含むシフトレバー装置１に関する例である。この内容について、図１〜図１３を用いて説明する。
本例のシフトレバー装置１は、図１及び図２に示すごとく、シフトレバー２１の基部をなし、所定の第１方向（以下、Ｘ軸方向）の操作に応じてシフトレバー２１と一体的に回動すると共に、その回動動作の仮想中心をなす回動軸１２の回りを回動するように配設されたマグネット２３０を含むレバーブロック２と、このレバーブロック２を回動可能な状態で支持するベースブロック３と、磁気を検知する磁気検知部１１０（図５）を含み、マグネット２３０が発生する磁気を検出可能なようにベースブロック３に配設された磁気センサ１１と、を備えている。
【００２４】
シフトレバー装置１におけるマグネット２３０は、Ｘ軸方向におけるシフトレバー２１の操作位置に関わらず極方向が回動軸１２に向かうように配設されている。
磁気センサ１１は、マグネット２３０の先端面２３１の大きさと比較した場合に、その先端面２３１の内側に包含され得る大きさの磁気検知部１１０（図５）を有している。さらに、磁気センサ１１は、回動軸１２よりもマグネット２３０の回動軌跡に近づけて配置されている。
以下、この内容について、詳しく説明する。
【００２５】
シフトレバー装置１は、図１に示すごとく、運転者がシフトレバー２１を操作可能なように、車両の運転席と助手席との間のセンターコンソールや、運転者に対面するダッシュパネル等に設置される装置である。本例のシフトレバー装置１は、互いに略直交するＸ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第２方向）にシフトレバー２１を操作可能なゲート式のシフトレバー装置である。Ｘ軸方向は、運転者から見て前後方向の操作方向であり、Ｙ軸方向は、左右方向の操作方向である。
【００２６】
シフトレバー装置１では、図１に示すごとく、Ｘ軸方向の操作方向が３列設定されており、Ｙ軸方向にシフトレバー２１を操作することでＸ軸方向の列を切り換え可能である。本例のシフトレバー装置１では、ゲート１５０が十字に交差する中央位置がホームポジション１５１（Ｈポジション）となっている。シフトレバー２１は、常時、Ｈポジション１５１に向けて付勢されている。
【００２７】
例えば、Ｈポジション１５１に位置するシフトレバー２１（図２参照。）を右側（Ｙ軸方向）に操作した後に手前（Ｘ軸方向）に引くように操作すればＤポジジョンに操作できＤレンジを選択できる（図３参照）。その後、運転者がシフトレバー２１から手を離すと、Ｄレンジが選択された状態が維持されたまま、シフトレバー２１がＨポジション１５１に復帰する。また、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を手前に引けば−ポジションに操作できギアを一段下げることができる。さらに、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を左側に倒してＮポジションに操作し、所定時間保持すればＮレンジを選択できる（図１及び図４参照）。さらに、奥側に押し込んでＲポジションに操作して所定時間保持すればＲレンジを選択できる。なお、シフトレバー２１の操作パターンは、本例には限定されない。本例のシフトレバー装置１における操作位置の検出方法を採用すれば、前後左右あらゆる方向の操作に対応可能である。
【００２８】
シフトレバー装置１は、図１及び図２に示すごとく、シフトレバー２１が固定されたレバーブロック２と、Ｘ軸方向に回動可能な状態でレバーブロック２を軸支するベースブロック３と、を、保護カバー１５に収めた装置である。ベースブロック３は、装置の底面をなす基台３１と、セレクト軸３０を介して基台３１に軸支された揺動台３２と、よりなる。レバーブロック２は、シフト軸２０を介して揺動台３２に軸支されている。保護カバー１５の上面には、シフトレバー２１の移動経路をなすゲート１５０が設けられている。各シフト位置には、Ｄ、Ｒなどのシフトレンジを表す記号が表示されている。
【００２９】
基台３１は、図１及び図２に示すごとく、装置の底部をなす部分である。矩形状を呈する底面の中央部分には、高さ方向に突出する台座部３１２が設けられている。台座部３１２の上面には、磁気センサ１１が実装されたセンサ基板１０が固定されている。基台３１の４隅には、保護カバー１５を取り付けるためのビス孔３１８が穿孔されている。基台３１の外周部には、台座部３１２を介して相互に対面する一対の支持片３１１が立設されている。一対の支持片３１１には、それぞれ、セレクト軸３０を貫通配置させるための軸孔が穿孔されている。
【００３０】
揺動台３２は、図１及び図２に示すごとく、略矩形環状を呈する一定厚さの部材である。互いに反対側に面する２組の側面のうち、基台３１の支持片３１１に対面する１組の側面には、外側に突出する台座３２１がそれぞれ設けられている。台座３２１の端面は、支持片３１１の軸孔に貫通配置されたセレクト軸３０が立設固定される面である。他方の１組の側面には、シフト軸２０が立設されている。シフト軸２０及びセレクト軸３０は、揺動台３２の厚さ方向における同じ高さに立設されるようになっている。それ故、本例のシフトレバー装置１では、シフト軸２０及びセレクト軸３０の軸方向が同一平面内に属している。
【００３１】
図１〜図４に示すごとく、揺動台３２の内側空間を取り囲む４辺のうち、一方のシフト軸２０が立設される側面がなす１辺には、プランジャ３２２を進退可能な状態で保持する円筒状のピン保持部３２３が立設されている。プランジャ３２２は、ピン保持部３２３の内部に収容されたスプリング３２４の付勢力により突出方向に付勢されている。プランジャ３２２は、突出方向に配設された節度部材３２５（図１）との組合せによりＸ軸方向のシフトレバー２１の操作にクリック感を与えている。節度部材３２５は、Ｘ軸方向に配列された各シフト位置に対応して凹状の窪みを設けた部材である。
【００３２】
レバーブロック２は、図１〜図４に示すごとく、シフトレバー２１の軸方向に沿って延設されたマグネットホルダ２３と、マグネットホルダ２３を介して対向する一対のアーム部２２と、を備えている。アーム部２２の先端には、それぞれ、シフト軸２０を貫通配置するための軸孔が穿孔されている。レバーブロック２は、アーム部２２の軸孔に貫通配置されたシフト軸２０を介して揺動台３２に連結されている。マグネットホルダ２２の先端には、直径１０ｍｍの円柱形状のマグネット２３０が配設されている。マグネット２３０の極方向は、シフトレバー２１の軸方向に一致しており、マグネット２３０の回動位置によらず、常に回動軸１２に向かっている。本例では、マグネット２３０の先端面２３１の大きさが直径約１０ｍｍとなっている。
【００３３】
本例では、マグネット２３０として、フェライト磁石よりなるマグネットを採用している。これに代えて、アルニコ磁石、ネオジム磁石等よりなるマグネットを採用することもできる。さらに、磁性粉を樹脂にバインドしたプラスチックマグネットを採用することも良い。また、永久磁石よりなるマグネットに代えて、電磁式のマグネットを採用することもできる。さらに、本例では、磁気センサ１１にＮ極を対面させているが、Ｓ極であっても良い。
【００３４】
センサ基板１０は、図１、図２及び図５に示すごとく、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のほか、１チップの磁気センサ１１を実装した基板である。ＣＰＵは、磁気センサ１１の検出結果に基づくデータ処理を実行し、シフトレバー２１の操作を反映した電気信号を出力する。ＲＯＭには、ＣＰＵで実行するソフトウェアプログラム等が格納されている。
【００３５】
磁気センサ１１は、図５及び図６に示すごとく、鉛直方向に作用する磁気成分を検出する磁気検出素子１１１〜１１４を内蔵したＩＣチップである。磁気センサ１１では、強磁性体材料よりなる円板状の磁性板１１５の外周４カ所に同一仕様の磁気検出素子１１１〜１１４が配置されている。そして、磁性板１１５及び磁気検出素子１１１〜１１４が配置された略円形状の領域が磁気検知部１１０となっている。Ｘ軸方向に沿って磁気検出素子１１１、１１２が対向配置されており、Ｙ軸方向に沿って磁気検出素子１１３、１１４が対向配置されている。なお、本例では、マグネット２３０の直径約１０ｍｍの先端面２３１に対して、磁気検知部１１０の大きさを直径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に設定している。
【００３６】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚよりなる磁気ベクトルＢが磁気センサに作用した場合について、図５及び図６を用いて説明する。磁気成分のうち鉛直方向に作用するＢｚは、全ての磁気検出素子１１１〜１１４に対してほぼ均等に作用することになる。一方、Ｘ軸に沿う磁気成分Ｂｘが磁気センサ１１に作用すると、図６に示すごとく、磁性体である磁性板１１５に磁気誘導されて磁力線の湾曲が生じることになる。そうすると、Ｘ軸方向に配列された磁気検出素子１１１、１１２に対して、鉛直方向逆向きの磁力αＢｘ（αは定数）が作用することになる。Ｘ軸方向と同じ仕様でＹ軸方向に配列された磁気検出素子１１３、１１４に対しても同様に、Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙに起因して鉛直方向逆向きの磁力αＢｙが作用することになる。
【００３７】
このとき、各磁気検出素子１１１〜１１４に作用する磁力Ｂ１〜Ｂ４は、次式のようになる。
Ｂ１＝ αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ２＝−αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ３＝ αＢｙ＋Ｂｚ
Ｂ４＝−αＢｙ＋Ｂｚ
【００３８】
Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚは、上記の連立式に基づいて以下のように算出される。
Ｂｘ＝（Ｂ１−Ｂ２）／２α
Ｂｙ＝（Ｂ３−Ｂ４）／２α
Ｂｚ＝（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４）／４
このように、磁気センサ１１によれば、磁気検知部１１０に作用する磁気について、３次元的な任意の作用方向を検出可能である。
【００３９】
上記のように構成された本例のシフトレバー装置１では、図１及び図２に示すごとく、揺動台３２の内側空間が磁気検出のためのセンサ空間１００を形成している。このセンサ空間１００には、センサ基板１０が固定された基台３１の台座部３１２が突出している。本例では、センサ基板１０に実装された磁気センサ１１の磁気検知部１１０と回動軸１２との距離Ｌ１が１０ｍｍに設定されている。
【００４０】
Ｈポジション１５１にシフトレバー２１が位置するとき、マグネット２３０と磁気センサ１１とがシフトレバー２１の軸方向に沿って一直線上に並ぶ基準位置となる。この基準位置では、磁気検知部１１０とマグネット２３０の先端面２３１とのギャップが１．５ｍｍとなる。また、マグネット２３０の先端面と回動軸１２との距離Ｌ２が１１．５ｍｍとなる。さらに、この基準位置では、前記軸方向に沿ってマグネット２３０の先端面２３１（直径１０ｍｍ）に磁気検知部１１０を射影したときの射影形状が、マグネット２３０の先端面２３１の内側中央に位置するようになっている。
【００４１】
シフトレバー装置１では、図１に示すごとく、Ｘ軸方向のシフトレバー２１の操作に応じて、磁気センサ１１の外周側をマグネット２３０が回動する。このとき、磁気検知部１１０への磁気の作用方向が変化することになる。磁気センサ１１により検出されるＸ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図７に示すごとくＹ軸に直交する平面内の磁気ベクトル（磁気の作用方向）の傾きθshをセンサ検出角として算出できる。
【００４２】
この磁気ベクトルの傾きθshに基づけば、マグネット２３０の回動角、すなわちシフトレバー２１の操作角であるレバー角を知ることができる。そのレバー角を利用すれば、シフトレバー２１のＸ軸方向の操作位置を検出可能である。Ｙ軸方向の操作についても、上記と同様に操作に応じて磁気検知部１１０に作用する磁気の作用方向が変化する。Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図８に示すごとく、Ｘ軸に直交する平面内の磁気ベクトルの傾きθslをセンサ検出角として算出でき、これによりＹ軸方向のシフトレバー２１の操作位置を検出可能である。
【００４３】
本例のシフトレバー装置１では、回動軸１２よりもマグネット２３０側に近づけて磁気センサ１１が配置されている。このような磁気センサ１１の配置は、以下に説明する通り、（１）磁気的な効果、（２）形状的な効果を産み出している。
【００４４】
まず、（１）磁気的な効果から説明する。シフトレバー２１がＨポジション１５１に位置するとき、図９のごとく、マグネット２３０の先端面２３１から法線方向に直線的に伸びる磁力線が磁気検知部１１０に作用する。一方、図１０及び図１１のごとくシフトレバー２１がＸ軸方向に操作されたときには、法線方向に直線的に伸びる磁力線が回動軸１２に向かう一方、回動軸１２よりもマグネット２３０側にオフセットする磁気検知部１１０に対しては、湾曲した磁力線が作用するようになる。
【００４５】
マグネット２３０の先端面２３１から放射線状に伸びる磁力線は、法線方向の磁力線が直線的である一方、法線方向からずれた磁力線は外側に湾曲している。そして、法線方向からのずれが大きくなるほど、その湾曲度合いが大きくなっている。そのため、図１０と図１１との対比から知られるように、マグネット２３０の回動角（レバー角）が大きくなるほど、法線方向からずれて一層湾曲した磁力線が磁気検知部１１０に作用するようになる。このような傾向は、回動軸１２とマグネット２３０との間隙における磁気センサ１１の位置、すなわちセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じて度合いが異なっている。
【００４６】
図１２は、レバー角とセンサ検出角との関係が、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）を０〜０．８７まで変化させている。同図中の横軸は、マグネット２３０の回動角に等しいレバー角を示し、縦軸は、磁気センサ１１による検出角であるセンサ検出角を示している。
【００４７】
図１２のシミュレーション結果から知られるようにセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が大きくなるほど、磁気センサ１１によるセンサ検出角が大きくなっている。例えば、レバー角５度の場合であれば、センサ位置比０のとき５度、同０．４０のとき５．６８度、同０．８７のとき１１．５５度となっている。つまり、センサ位置比が大きくなるにつれて、レバー角に対するセンサ検出角の比率である増幅率が次第に大きくなっている。図１３に示すごとく、センサ位置比が大きくなるほど、２次曲線的に増幅率が大きくなっている。
【００４８】
本例のシフトレバー装置１では、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が０．８７に設定されている。図１２のシミュレーション結果を参照すれば、約２．３倍の増幅率が得られることになる。増幅率が大きくなれば、レバー角の変化に対するセンサ検出角の変化量が拡大されることになる。仮に、増幅率１で同様のセンサ検出角の変化量を確保しようとすると、例えば、ポジション１５１と＋ポジションとの間の距離（操作ストローク）を２．３倍に長くしてレバー角の変化量自体を拡大する必要がある。一方、増幅率を高く設定できれば、操作ストロークを拡大することなくセンサ検出角の変化量を拡大でき、Ｈポジション１５１と＋ポジションとの区別を容易にできる。隣り合うシフト位置の区別が容易になれば、検出精度が向上し、高い動作信頼性を確保できるようになる。また、増幅率を高く確保できれば、外部から作用するおそれがある磁気ノイズの影響を相対的に抑制できる。
【００４９】
本例のシフトレバー装置１では、回動軸１２よりもマグネット２３０側に近づけたことで、さらなる磁気的な効果が産み出されている。シフトレバー装置１では、マグネット２３０側に磁気センサ１１を近づけるために、装置の内側に位置するセンサ空間１００に磁気センサ１１が配置されている。このように磁気センサ１１を装置の内側に配置したことにより、シフトレバー装置１の外周面から磁気センサ１１までの距離を大きく確保でき、外部から作用するおそれがある磁気ノイズの影響を抑制できるという磁気的な効果が得られている。磁気的なノイズの影響を抑制するために必要となる構成を簡略化できるので、装置の小型化の点において有利になる。
【００５０】
次に、（２）形状的な効果について説明する。回動軸１２よりもシフトレバー２１側に近づけて磁気センサ１１を配置すれば、回動軸１２を介してシフトレバー２１の反対側に磁気センサ１１を配置する場合と比べて、高さ方向、すなわちシフトレバー２１の軸方向の装置サイズを抑制でき、小型化を実現できる。これにより、本例のシフトレバー装置１は、省スペースで車両搭載性が良好な装置となっている。
【００５１】
以上のように本例のシフトレバー装置１は、小型化を実現して車両搭載性を向上したうえ、さらに動作信頼性を向上した優れた特性の装置である。
【００５２】
なお、磁気センサとしては、本例に代えて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って配設された３基の磁気検出素子を内蔵した１チップＩＣを採用することもできる。
なお、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）としては、マグネット２３０の磁気を磁気センサ１１が適正に検知できる範囲内で、できるだけ大きく設定することが好ましい。また、センサギャップ（マグネット２３０と磁気センサ１１との間隔）としては、例えば、フェライト磁石であれば１．５〜３．０ｍｍ程度に設定するのが良い。
【００５３】
なお、本例では、マグネット２３０の先端面２３１の直径を約１０ｍｍに設定する一方、磁気検知部１１０の直径を０．５〜２．０ｍｍに設定している。マグネット２３０の先端面２３１及び磁気検知部１１０の大きさは、本例には限定されない。また、本例では、円形状の先端面２３１及び磁気検知部１１０を採用した例であるが、先端面２３１及び磁気検知部１１０としては、円形状のほか、楕円形状、四角形等の多角形状等、どのような形状であっても良い。当然ながら、円形状の先端面２３１に対して、四角形の磁気検知部１１０等、異なる形状を設定することも良い。先端面２３１の大きさと、磁気検知部１１０の大きさと、を比較した場合に、先端面２３１の内側に包含され得る大きさの磁気検知部１１０であれば、大きさの値や形状の如何に関わらず本発明の作用効果が実現される。
【００５４】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００５５】
１ シフトレバー装置
１０ センサ基板
１００ センサ空間
１１ 磁気センサ
１１０ 磁気検知部
１１１〜１１４ 磁気検出素子
１１５ 磁性板
１２ 回動軸
１５ 保護カバー
１５０ ゲート
１５１ Ｈポジション
２ レバーブロック
２０ シフト軸
２１ シフトレバー
２３０ マグネット
２３１ 先端面
３ ベースブロック
３０ セレクト軸
３１ 基台
３２ 揺動台
３２１ 台座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のシフトレンジを選択するために車載される装置であって、シフトレバーの操作に応じた電気信号を出力するシフトレバー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシフトレバー装置には、機械的なリンク機構を採用したシフトチェンジ手段が用いられてきた。近年、車載機器の電子化の要請に対応できるよう、シフトレバーの操作を電気的に検出するシフトレバー装置が提案されている。このシフトレバー装置は、検出したシフトレバーの操作を電気信号に変換して出力する。
【０００３】
上記のようなシフトレバー装置は、その出力信号に応じてアクチュエータを駆動することでシフトチェンジを実現可能な、いわゆるバイワイヤ式のシフトレバー装置と呼ばれている。バイワイヤ式のシフトレバー装置では、運転席とエンジンルームとの間に複雑なリンク機構を配設する必要がなく電気配線を敷設するだけで良い。このようなシフトレバー装置を採用すれば、車両におけるシフト操作機構の設計自由度や設置自由度等を格段に向上できる。
【０００４】
バイワイヤ式のシフトレバー装置としては、シフトレバーの回動動作の中心をなす回動軸を超えてシフトレバーと同軸をなすように延設されたガイドロッドと、ガイドロッドの先端に配設されたマグネット部材と、マグネット部材と対面するように配置された磁気センサと、を備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このシフトレバー装置では、ガイドロッドの変位を検知することでシフトレバーの操作を検出している。
【０００５】
しかしながら、前記従来のシフトレバー装置では、次のような問題がある。すなわち、シフトレバーの軸方向における回動軸を超えた位置に磁気センサが配置されているので、前記軸方向に装置寸法が大きくなるおそれがあり、小型化を実現し難くなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２２３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、動作信頼性を高く維持しながら小型化を実現して車両搭載性を向上したシフトレバー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバーを含むシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、所定の第１方向の操作に応じて前記シフトレバーと一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸の回りを回動するように配設されたマグネットを含むレバーブロックと、
該レバーブロックを回動可能な状態で支持するベースブロックと、
磁気を検知する磁気検知部を含み、前記マグネットが発生する磁気のうち少なくとも前記第１方向が属する平面内の磁気の作用方向を検出可能なように前記ベースブロックに配設された磁気センサと、を備え、
前記マグネットは、前記第１方向における前記シフトレバーの操作位置に関わらず極方向が前記回動軸に向かうように配設されており、
前記磁気センサは、前記マグネットの先端面の大きさと比較した場合に当該先端面の内側に包含され得る大きさの前記磁気検知部を有していると共に、
前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて配置されていることを特徴とするシフトレバー装置にある（請求項１）。
【０００９】
本発明のシフトレバー装置が備えるマグネットは、前記極方向が前記回動軸に向かう状態を維持しながら、前記回動軸を中心として回動するように配設されている。前記シフトレバーが前記第１方向に操作されると、前記マグネットが前記磁気センサの外周側を回動し、前記磁気検知部に対する磁気の作用方向が変化することになる。前記第１方向が属する平面内において前記磁気センサが検出する磁気の作用方向に基づけば、前記シフトレバーの前記第１方向の操作を検出可能である。
【００１０】
本発明のシフトレバー装置では、前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて（オフセットして）前記磁気センサが配置されている。この場合には、前記回動軸を超えて前記シフトレバーの反対側に前記磁気センサを配置する場合と比べて、前記シフトレバーの軸方向の寸法を抑制することができる。前記シフトレバーの軸方向の寸法を抑制できれば、前記シフトレバー装置の小型化を実現でき、車両搭載性を向上できる。
【００１１】
前記マグネットの周辺磁界では、前記極方向に直線的に伸びる磁力線を中心とし、この中心の磁力線からずれた磁力線が外側に湾曲している。中心の磁力線からのずれが大きくなればなるほど、湾曲の度合いが大きくなっている。本発明では、前記マグネットの回動軸よりも前記マグネット側に近づけて前記磁気センサを配置することにより上記のような磁力線の湾曲を有用に活用し、以下に説明するごとく良好な検出特性を実現している。
【００１２】
本発明のシフトレバー装置では、例えば、前記回動軸と前記磁気検知部とを結ぶ直線上に前記マグネットが位置したとき（以下、基準位置という。）、前記極方向に向けて直線的に伸びる中心の磁力線が前記磁気検知部に作用する。前記マグネットが回動して基準位置からずれると、中心の磁力線が前記回動軸に向かう一方、前記磁気検知部に対しては湾曲する磁力線が作用するようになる。この湾曲した磁力線の作用方向の傾きは、前記マグネットの回動角、すなわち前記シフトレバーの操作角（レバー角）に一致する前記中心の磁力線の作用方向の傾きよりも大きくなっている。すなわち、前記磁気センサでは、レバー角を増幅した角度（センサ検出角）が磁気の作用方向として検出されることになる。
【００１３】
本発明のシフトレバー装置では、前記レバー角が増幅された角度をもって傾く磁力線が前記磁気検知部に作用することになる。そして、前記マグネットの回動位置が前記基準位置からずれるほど、前記中心の磁力線からずれて湾曲度合いが大きい磁力線が前記磁気検知部に作用し、上記のような増幅の度合いが拡大することになる。
【００１４】
このように本発明では、前記磁気センサを前記回動軌跡に近づけて配置したことで、前記レバー角の変化に応じたセンサ検出角の変化量が拡大されている。すなわち、前記第１方向の異なる操作位置の間で、センサ検出角の変化量が拡大されている。そのため、前記第１方向の特定の操作位置を検出するに当たって、他の操作位置との区別が容易となり、信頼性が高い安定した検出を実現できるようになっている。
【００１５】
ここで、仮に、前記マグネットの前記回動軸側の端面である前記先端面よりも前記磁気検知部が大きい場合には、該磁気検知部の位置に応じて、前記マグネットから作用する磁気の作用方向が大きくばらつくようになる。特に、本発明では、上記のごとく中心の磁力線からずれた湾曲した磁力線を積極的に利用しているため、前記磁気検知部の位置の違いによる磁気の作用方向のばらつきが一層顕著になるおそれがある。そこで、本発明では、前記磁気検知部の大きさを、前記マグネットの先端面に包含され得る大きさ、すなわち前記先端面よりも小さい大きさに設定してある。このように前記マグネットの先端面よりも小さい磁気検知部であれば、磁気の作用方向のばらつきを抑制でき、高精度な検出が可能となる。
【００１６】
以上のように、本発明のシフトレバー装置は、前記磁気検知部の大きさや前記磁気センサの配置等を工夫することで前記シフトレバーの軸方向のサイズを抑制して小型化を実現すると共に、前記シフトレバーの操作位置の検出精度を高めた優れた特性の装置である。
【００１７】
本発明における回動軸とは、前記第１方向に前記シフトレバーが操作されたときの回動動作の仮想中心をなす軸である。この回動軸の回りを前記マグネットが回動する際、該マグネットの回動平面と前記シフトレバーの回動平面とが同一平面であっても良いし異なる平面であっても良い。これらの回動平面は、互いに平行をなしていれば良い。さらに、前記マグネットの極方向が回動軸に向かっているとは、軸方向の長さに制限のない前記回動軸に対して前記極方向が交わることを意味している。
【００１８】
また、前記レバーブロックと前記ベースブロックとは、前記回動軸と同軸をなすと共に前記軸方向に２分割された一対のシフト軸を介して連結されており、
前記マグネットは、前記一対のシフト軸の軸方向の間隙であるセンサ空間に対面するように配置されており、
前記ベースブロックは、前記センサ空間において前記回動軸を超えて前記シフトレバー側に突出するように形成された台座を有し、当該台座に前記磁気センサを保持していることが好ましい（請求項２）。
この場合には、前記回動軸と前記シフトレバーとの間隙の空間、すなわち前記シフトレバー装置の内部側に位置する前記センサ空間に前記磁気センサが配置されるようになる。前記センサ空間に前記磁気センサを配置すれば、外部から作用するおそれがある磁気的なノイズ等の影響を抑制できる。磁気的なノイズの影響を抑制するために必要となる構成を簡略化できるため、小型化を実現し易くなる。
【００１９】
また、前記ベースブロックは、前記台座が設けられた基台と、前記第１方向に直交する第２方向における前記シフトレバーの操作に応じて回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、を有し、
前記揺動台は、前記一対のシフト軸を介して前記レバーブロックを支持しており、
前記基台と前記揺動台とは、前記回動軸と直交すると共に前記センサ空間を介在して軸方向に２分割された一対のセレクト軸を介して連結されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、前記第１方向のほか、前記第２方向にも前記シフトレバーを操作できるようになる。
【００２０】
また、前記磁気センサは、相互の直交する３方向の磁気成分を計測可能であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、前記磁気検知部に対する磁気の作用方向を３次元的に検出できるようになる。磁気の作用方向を３次元的に検出できれば、前記第１方向と前記第２方向とを組み合わせた前記シフトレバーの２次元的な操作を検出できるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシフトレバー装置は、小型化を実現して車両搭載性を向上したうえ、さらに動作信頼性を向上した優れた特性のシフトレバー装置を提供しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１における、シフトレバー装置を示す斜視図。
【図２】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図３】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図４】実施例１における、シフトレバー装置の構造を示す断面図。
【図５】実施例１における、磁気センサの検出原理を説明する説明図。
【図６】実施例１における、Ｘ軸（Ｙ軸）方向の磁気成分が磁気センサに作用する様子を示す説明図。
【図７】実施例１における、ＸＺ平面内のセンサ検出角θshを説明する説明図。
【図８】実施例１における、ＹＺ平面内のセンサ検出角θslを説明する説明図。
【図９】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１０】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１１】実施例１における、磁気センサに作用する磁界を示す説明図。
【図１２】実施例１における、レバー角（マグネットの回動角）とセンサ検出角との関係を示すグラフ。
【図１３】実施例１における、センサ位置比と増幅率との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例）
本例は、車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバー２１を含むシフトレバー装置１に関する例である。この内容について、図１〜図１３を用いて説明する。
本例のシフトレバー装置１は、図１及び図２に示すごとく、シフトレバー２１の基部をなし、所定の第１方向（以下、Ｘ軸方向）の操作に応じてシフトレバー２１と一体的に回動すると共に、その回動動作の仮想中心をなす回動軸１２の回りを回動するように配設されたマグネット２３０を含むレバーブロック２と、このレバーブロック２を回動可能な状態で支持するベースブロック３と、磁気を検知する磁気検知部１１０（図５）を含み、マグネット２３０が発生する磁気を検出可能なようにベースブロック３に配設された磁気センサ１１と、を備えている。
【００２４】
シフトレバー装置１におけるマグネット２３０は、Ｘ軸方向におけるシフトレバー２１の操作位置に関わらず極方向が回動軸１２に向かうように配設されている。
磁気センサ１１は、マグネット２３０の先端面２３１の大きさと比較した場合に、その先端面２３１の内側に包含され得る大きさの磁気検知部１１０（図５）を有している。さらに、磁気センサ１１は、回動軸１２よりもマグネット２３０の回動軌跡に近づけて配置されている。
以下、この内容について、詳しく説明する。
【００２５】
シフトレバー装置１は、図１に示すごとく、運転者がシフトレバー２１を操作可能なように、車両の運転席と助手席との間のセンターコンソールや、運転者に対面するダッシュパネル等に設置される装置である。本例のシフトレバー装置１は、互いに略直交するＸ軸方向（第１方向）及びＹ軸方向（第２方向）にシフトレバー２１を操作可能なゲート式のシフトレバー装置である。Ｘ軸方向は、運転者から見て前後方向の操作方向であり、Ｙ軸方向は、左右方向の操作方向である。
【００２６】
シフトレバー装置１では、図１に示すごとく、Ｘ軸方向の操作方向が３列設定されており、Ｙ軸方向にシフトレバー２１を操作することでＸ軸方向の列を切り換え可能である。本例のシフトレバー装置１では、ゲート１５０が十字に交差する中央位置がホームポジション１５１（Ｈポジション）となっている。シフトレバー２１は、常時、Ｈポジション１５１に向けて付勢されている。
【００２７】
例えば、Ｈポジション１５１に位置するシフトレバー２１（図２参照。）を右側（Ｙ軸方向）に操作した後に手前（Ｘ軸方向）に引くように操作すればＤポジジョンに操作できＤレンジを選択できる（図３参照）。その後、運転者がシフトレバー２１から手を離すと、Ｄレンジが選択された状態が維持されたまま、シフトレバー２１がＨポジション１５１に復帰する。また、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を手前に引けば−ポジションに操作できギアを一段下げることができる。さらに、例えば、Ｄレンジが選択されているときに、Ｈポジション１５１のシフトレバー２１を左側に倒してＮポジションに操作し、所定時間保持すればＮレンジを選択できる（図１及び図４参照）。さらに、奥側に押し込んでＲポジションに操作して所定時間保持すればＲレンジを選択できる。なお、シフトレバー２１の操作パターンは、本例には限定されない。本例のシフトレバー装置１における操作位置の検出方法を採用すれば、前後左右あらゆる方向の操作に対応可能である。
【００２８】
シフトレバー装置１は、図１及び図２に示すごとく、シフトレバー２１が固定されたレバーブロック２と、Ｘ軸方向に回動可能な状態でレバーブロック２を軸支するベースブロック３と、を、保護カバー１５に収めた装置である。ベースブロック３は、装置の底面をなす基台３１と、セレクト軸３０を介して基台３１に軸支された揺動台３２と、よりなる。レバーブロック２は、シフト軸２０を介して揺動台３２に軸支されている。保護カバー１５の上面には、シフトレバー２１の移動経路をなすゲート１５０が設けられている。各シフト位置には、Ｄ、Ｒなどのシフトレンジを表す記号が表示されている。
【００２９】
基台３１は、図１及び図２に示すごとく、装置の底部をなす部分である。矩形状を呈する底面の中央部分には、高さ方向に突出する台座部３１２が設けられている。台座部３１２の上面には、磁気センサ１１が実装されたセンサ基板１０が固定されている。基台３１の４隅には、保護カバー１５を取り付けるためのビス孔３１８が穿孔されている。基台３１の外周部には、台座部３１２を介して相互に対面する一対の支持片３１１が立設されている。一対の支持片３１１には、それぞれ、セレクト軸３０を貫通配置させるための軸孔が穿孔されている。
【００３０】
揺動台３２は、図１及び図２に示すごとく、略矩形環状を呈する一定厚さの部材である。互いに反対側に面する２組の側面のうち、基台３１の支持片３１１に対面する１組の側面には、外側に突出する台座３２１がそれぞれ設けられている。台座３２１の端面は、支持片３１１の軸孔に貫通配置されたセレクト軸３０が立設固定される面である。他方の１組の側面には、シフト軸２０が立設されている。シフト軸２０及びセレクト軸３０は、揺動台３２の厚さ方向における同じ高さに立設されるようになっている。それ故、本例のシフトレバー装置１では、シフト軸２０及びセレクト軸３０の軸方向が同一平面内に属している。
【００３１】
図１〜図４に示すごとく、揺動台３２の内側空間を取り囲む４辺のうち、一方のシフト軸２０が立設される側面がなす１辺には、プランジャ３２２を進退可能な状態で保持する円筒状のピン保持部３２３が立設されている。プランジャ３２２は、ピン保持部３２３の内部に収容されたスプリング３２４の付勢力により突出方向に付勢されている。プランジャ３２２は、突出方向に配設された節度部材３２５（図１）との組合せによりＸ軸方向のシフトレバー２１の操作にクリック感を与えている。節度部材３２５は、Ｘ軸方向に配列された各シフト位置に対応して凹状の窪みを設けた部材である。
【００３２】
レバーブロック２は、図１〜図４に示すごとく、シフトレバー２１の軸方向に沿って延設されたマグネットホルダ２３と、マグネットホルダ２３を介して対向する一対のアーム部２２と、を備えている。アーム部２２の先端には、それぞれ、シフト軸２０を貫通配置するための軸孔が穿孔されている。レバーブロック２は、アーム部２２の軸孔に貫通配置されたシフト軸２０を介して揺動台３２に連結されている。マグネットホルダ２２の先端には、直径１０ｍｍの円柱形状のマグネット２３０が配設されている。マグネット２３０の極方向は、シフトレバー２１の軸方向に一致しており、マグネット２３０の回動位置によらず、常に回動軸１２に向かっている。本例では、マグネット２３０の先端面２３１の大きさが直径約１０ｍｍとなっている。
【００３３】
本例では、マグネット２３０として、フェライト磁石よりなるマグネットを採用している。これに代えて、アルニコ磁石、ネオジム磁石等よりなるマグネットを採用することもできる。さらに、磁性粉を樹脂にバインドしたプラスチックマグネットを採用することも良い。また、永久磁石よりなるマグネットに代えて、電磁式のマグネットを採用することもできる。さらに、本例では、磁気センサ１１にＮ極を対面させているが、Ｓ極であっても良い。
【００３４】
センサ基板１０は、図１、図２及び図５に示すごとく、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のほか、１チップの磁気センサ１１を実装した基板である。ＣＰＵは、磁気センサ１１の検出結果に基づくデータ処理を実行し、シフトレバー２１の操作を反映した電気信号を出力する。ＲＯＭには、ＣＰＵで実行するソフトウェアプログラム等が格納されている。
【００３５】
磁気センサ１１は、図５及び図６に示すごとく、鉛直方向に作用する磁気成分を検出する磁気検出素子１１１〜１１４を内蔵したＩＣチップである。磁気センサ１１では、強磁性体材料よりなる円板状の磁性板１１５の外周４カ所に同一仕様の磁気検出素子１１１〜１１４が配置されている。そして、磁性板１１５及び磁気検出素子１１１〜１１４が配置された略円形状の領域が磁気検知部１１０となっている。Ｘ軸方向に沿って磁気検出素子１１１、１１２が対向配置されており、Ｙ軸方向に沿って磁気検出素子１１３、１１４が対向配置されている。なお、本例では、マグネット２３０の直径約１０ｍｍの先端面２３１に対して、磁気検知部１１０の大きさを直径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度に設定している。
【００３６】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚよりなる磁気ベクトルＢが磁気センサに作用した場合について、図５及び図６を用いて説明する。磁気成分のうち鉛直方向に作用するＢｚは、全ての磁気検出素子１１１〜１１４に対してほぼ均等に作用することになる。一方、Ｘ軸に沿う磁気成分Ｂｘが磁気センサ１１に作用すると、図６に示すごとく、磁性体である磁性板１１５に磁気誘導されて磁力線の湾曲が生じることになる。そうすると、Ｘ軸方向に配列された磁気検出素子１１１、１１２に対して、鉛直方向逆向きの磁力αＢｘ（αは定数）が作用することになる。Ｘ軸方向と同じ仕様でＹ軸方向に配列された磁気検出素子１１３、１１４に対しても同様に、Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙに起因して鉛直方向逆向きの磁力αＢｙが作用することになる。
【００３７】
このとき、各磁気検出素子１１１〜１１４に作用する磁力Ｂ１〜Ｂ４は、次式のようになる。
Ｂ１＝ αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ２＝−αＢｘ＋Ｂｚ
Ｂ３＝ αＢｙ＋Ｂｚ
Ｂ４＝−αＢｙ＋Ｂｚ
【００３８】
Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚは、上記の連立式に基づいて以下のように算出される。
Ｂｘ＝（Ｂ１−Ｂ２）／２α
Ｂｙ＝（Ｂ３−Ｂ４）／２α
Ｂｚ＝（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４）／４
このように、磁気センサ１１によれば、磁気検知部１１０に作用する磁気について、３次元的な任意の作用方向を検出可能である。
【００３９】
上記のように構成された本例のシフトレバー装置１では、図１及び図２に示すごとく、揺動台３２の内側空間が磁気検出のためのセンサ空間１００を形成している。このセンサ空間１００には、センサ基板１０が固定された基台３１の台座部３１２が突出している。本例では、センサ基板１０に実装された磁気センサ１１の磁気検知部１１０と回動軸１２との距離Ｌ１が１０ｍｍに設定されている。
【００４０】
Ｈポジション１５１にシフトレバー２１が位置するとき、マグネット２３０と磁気センサ１１とがシフトレバー２１の軸方向に沿って一直線上に並ぶ基準位置となる。この基準位置では、磁気検知部１１０とマグネット２３０の先端面２３１とのギャップが１．５ｍｍとなる。また、マグネット２３０の先端面と回動軸１２との距離Ｌ２が１１．５ｍｍとなる。さらに、この基準位置では、前記軸方向に沿ってマグネット２３０の先端面２３１（直径１０ｍｍ）に磁気検知部１１０を射影したときの射影形状が、マグネット２３０の先端面２３１の内側中央に位置するようになっている。
【００４１】
シフトレバー装置１では、図１に示すごとく、Ｘ軸方向のシフトレバー２１の操作に応じて、磁気センサ１１の外周側をマグネット２３０が回動する。このとき、磁気検知部１１０への磁気の作用方向が変化することになる。磁気センサ１１により検出されるＸ軸に沿う磁気成分Ｂｘ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図７に示すごとくＹ軸に直交する平面内の磁気ベクトル（磁気の作用方向）の傾きθshをセンサ検出角として算出できる。
【００４２】
この磁気ベクトルの傾きθshに基づけば、マグネット２３０の回動角、すなわちシフトレバー２１の操作角であるレバー角を知ることができる。そのレバー角を利用すれば、シフトレバー２１のＸ軸方向の操作位置を検出可能である。Ｙ軸方向の操作についても、上記と同様に操作に応じて磁気検知部１１０に作用する磁気の作用方向が変化する。Ｙ軸に沿う磁気成分Ｂｙ、及びＺ軸に沿う磁気成分Ｂｚによれば、図８に示すごとく、Ｘ軸に直交する平面内の磁気ベクトルの傾きθslをセンサ検出角として算出でき、これによりＹ軸方向のシフトレバー２１の操作位置を検出可能である。
【００４３】
本例のシフトレバー装置１では、回動軸１２よりもマグネット２３０側に近づけて磁気センサ１１が配置されている。このような磁気センサ１１の配置は、以下に説明する通り、（１）磁気的な効果、（２）形状的な効果を産み出している。
【００４４】
まず、（１）磁気的な効果から説明する。シフトレバー２１がＨポジション１５１に位置するとき、図９のごとく、マグネット２３０の先端面２３１から法線方向に直線的に伸びる磁力線が磁気検知部１１０に作用する。一方、図１０及び図１１のごとくシフトレバー２１がＸ軸方向に操作されたときには、法線方向に直線的に伸びる磁力線が回動軸１２に向かう一方、回動軸１２よりもマグネット２３０側にオフセットする磁気検知部１１０に対しては、湾曲した磁力線が作用するようになる。
【００４５】
マグネット２３０の先端面２３１から放射線状に伸びる磁力線は、法線方向の磁力線が直線的である一方、法線方向からずれた磁力線は外側に湾曲している。そして、法線方向からのずれが大きくなるほど、その湾曲度合いが大きくなっている。そのため、図１０と図１１との対比から知られるように、マグネット２３０の回動角（レバー角）が大きくなるほど、法線方向からずれて一層湾曲した磁力線が磁気検知部１１０に作用するようになる。このような傾向は、回動軸１２とマグネット２３０との間隙における磁気センサ１１の位置、すなわちセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じて度合いが異なっている。
【００４６】
図１２は、レバー角とセンサ検出角との関係が、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）に応じてどのように変化するかをシミュレーションした結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）を０〜０．８７まで変化させている。同図中の横軸は、マグネット２３０の回動角に等しいレバー角を示し、縦軸は、磁気センサ１１による検出角であるセンサ検出角を示している。
【００４７】
図１２のシミュレーション結果から知られるようにセンサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が大きくなるほど、磁気センサ１１によるセンサ検出角が大きくなっている。例えば、レバー角５度の場合であれば、センサ位置比０のとき５度、同０．４０のとき５．６８度、同０．８７のとき１１．５５度となっている。つまり、センサ位置比が大きくなるにつれて、レバー角に対するセンサ検出角の比率である増幅率が次第に大きくなっている。図１３に示すごとく、センサ位置比が大きくなるほど、２次曲線的に増幅率が大きくなっている。
【００４８】
本例のシフトレバー装置１では、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）が０．８７に設定されている。図１２のシミュレーション結果を参照すれば、約２．３倍の増幅率が得られることになる。増幅率が大きくなれば、レバー角の変化に対するセンサ検出角の変化量が拡大されることになる。仮に、増幅率１で同様のセンサ検出角の変化量を確保しようとすると、例えば、ポジション１５１と＋ポジションとの間の距離（操作ストローク）を２．３倍に長くしてレバー角の変化量自体を拡大する必要がある。一方、増幅率を高く設定できれば、操作ストロークを拡大することなくセンサ検出角の変化量を拡大でき、Ｈポジション１５１と＋ポジションとの区別を容易にできる。隣り合うシフト位置の区別が容易になれば、検出精度が向上し、高い動作信頼性を確保できるようになる。また、増幅率を高く確保できれば、外部から作用するおそれがある磁気ノイズの影響を相対的に抑制できる。
【００４９】
本例のシフトレバー装置１では、回動軸１２よりもマグネット２３０側に近づけたことで、さらなる磁気的な効果が産み出されている。シフトレバー装置１では、マグネット２３０側に磁気センサ１１を近づけるために、装置の内側に位置するセンサ空間１００に磁気センサ１１が配置されている。このように磁気センサ１１を装置の内側に配置したことにより、シフトレバー装置１の外周面から磁気センサ１１までの距離を大きく確保でき、外部から作用するおそれがある磁気ノイズの影響を抑制できるという磁気的な効果が得られている。磁気的なノイズの影響を抑制するために必要となる構成を簡略化できるので、装置の小型化の点において有利になる。
【００５０】
次に、（２）形状的な効果について説明する。回動軸１２よりもシフトレバー２１側に近づけて磁気センサ１１を配置すれば、回動軸１２を介してシフトレバー２１の反対側に磁気センサ１１を配置する場合と比べて、高さ方向、すなわちシフトレバー２１の軸方向の装置サイズを抑制でき、小型化を実現できる。これにより、本例のシフトレバー装置１は、省スペースで車両搭載性が良好な装置となっている。
【００５１】
以上のように本例のシフトレバー装置１は、小型化を実現して車両搭載性を向上したうえ、さらに動作信頼性を向上した優れた特性の装置である。
【００５２】
なお、磁気センサとしては、本例に代えて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って配設された３基の磁気検出素子を内蔵した１チップＩＣを採用することもできる。
なお、センサ位置比（Ｌ１／Ｌ２）としては、マグネット２３０の磁気を磁気センサ１１が適正に検知できる範囲内で、できるだけ大きく設定することが好ましい。また、センサギャップ（マグネット２３０と磁気センサ１１との間隔）としては、例えば、フェライト磁石であれば１．５〜３．０ｍｍ程度に設定するのが良い。
【００５３】
なお、本例では、マグネット２３０の先端面２３１の直径を約１０ｍｍに設定する一方、磁気検知部１１０の直径を０．５〜２．０ｍｍに設定している。マグネット２３０の先端面２３１及び磁気検知部１１０の大きさは、本例には限定されない。また、本例では、円形状の先端面２３１及び磁気検知部１１０を採用した例であるが、先端面２３１及び磁気検知部１１０としては、円形状のほか、楕円形状、四角形等の多角形状等、どのような形状であっても良い。当然ながら、円形状の先端面２３１に対して、四角形の磁気検知部１１０等、異なる形状を設定することも良い。先端面２３１の大きさと、磁気検知部１１０の大きさと、を比較した場合に、先端面２３１の内側に包含され得る大きさの磁気検知部１１０であれば、大きさの値や形状の如何に関わらず本発明の作用効果が実現される。
【００５４】
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して前記具体例を多様に変形あるいは変更した技術を包含している。
【符号の説明】
【００５５】
１ シフトレバー装置
１０ センサ基板
１００ センサ空間
１１ 磁気センサ
１１０ 磁気検知部
１１１〜１１４ 磁気検出素子
１１５ 磁性板
１２ 回動軸
１５ 保護カバー
１５０ ゲート
１５１ Ｈポジション
２ レバーブロック
２０ シフト軸
２１ シフトレバー
２３０ マグネット
２３１ 先端面
３ ベースブロック
３０ セレクト軸
３１ 基台
３２ 揺動台
３２１ 台座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバーを含むシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、所定の第１方向の操作に応じて前記シフトレバーと一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸の回りを回動するように配設されたマグネットを含むレバーブロックと、
該レバーブロックを回動可能な状態で支持するベースブロックと、
磁気を検知する磁気検知部を含み、前記マグネットが発生する磁気のうち少なくとも前記第１方向が属する平面内の磁気の作用方向を検出可能なように前記ベースブロックに配設された磁気センサと、を備え、
前記マグネットは、前記第１方向における前記シフトレバーの操作位置に関わらず極方向が前記回動軸に向かうように配設されており、
前記磁気センサは、前記マグネットの先端面の大きさと比較した場合に当該先端面の内側に包含され得る大きさの前記磁気検知部を有していると共に、
前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて配置されていることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項２】
請求項１において、前記レバーブロックと前記ベースブロックとは、前記回動軸と同軸をなすと共に前記軸方向に２分割された一対のシフト軸を介して連結されており、
前記マグネットは、前記一対のシフト軸の軸方向の間隙であるセンサ空間に対面するように配置されており、
前記ベースブロックは、前記センサ空間において前記回動軸を超えて前記シフトレバー側に突出するように形成された台座を有し、当該台座に前記磁気センサを保持していることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項３】
請求項２において、前記ベースブロックは、前記台座が設けられた基台と、前記第１方向に直交する第２方向における前記シフトレバーの操作に応じて回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、を有し、
前記揺動台は、前記一対のシフト軸を介して前記レバーブロックを支持しており、
前記基台と前記揺動台とは、前記回動軸と直交すると共に前記センサ空間を介在して軸方向に２分割された一対のセレクト軸を介して連結されていることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項４】
請求項３において、前記磁気センサは、相互の直交する３方向の磁気成分を計測可能であることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項１】
車両のシフトレンジを選択するために操作されるシフトレバーを含むシフトレバー装置であって、
前記シフトレバーの基部をなし、所定の第１方向の操作に応じて前記シフトレバーと一体をなして回動すると共に、その回動動作の中心をなす回動軸の回りを回動するように配設されたマグネットを含むレバーブロックと、
該レバーブロックを回動可能な状態で支持するベースブロックと、
磁気を検知する磁気検知部を含み、前記マグネットが発生する磁気のうち少なくとも前記第１方向が属する平面内の磁気の作用方向を検出可能なように前記ベースブロックに配設された磁気センサと、を備え、
前記マグネットは、前記第１方向における前記シフトレバーの操作位置に関わらず極方向が前記回動軸に向かうように配設されており、
前記磁気センサは、前記マグネットの先端面の大きさと比較した場合に当該先端面の内側に包含され得る大きさの前記磁気検知部を有していると共に、
前記回動軸よりも前記マグネットの回動軌跡に近づけて配置されていることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項２】
請求項１において、前記レバーブロックと前記ベースブロックとは、前記回動軸と同軸をなすと共に前記軸方向に２分割された一対のシフト軸を介して連結されており、
前記マグネットは、前記一対のシフト軸の軸方向の間隙であるセンサ空間に対面するように配置されており、
前記ベースブロックは、前記センサ空間において前記回動軸を超えて前記シフトレバー側に突出するように形成された台座を有し、当該台座に前記磁気センサを保持していることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項３】
請求項２において、前記ベースブロックは、前記台座が設けられた基台と、前記第１方向に直交する第２方向における前記シフトレバーの操作に応じて回動可能な状態で前記基台に支持された揺動台と、を有し、
前記揺動台は、前記一対のシフト軸を介して前記レバーブロックを支持しており、
前記基台と前記揺動台とは、前記回動軸と直交すると共に前記センサ空間を介在して軸方向に２分割された一対のセレクト軸を介して連結されていることを特徴とするシフトレバー装置。
【請求項４】
請求項３において、前記磁気センサは、相互の直交する３方向の磁気成分を計測可能であることを特徴とするシフトレバー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２３０５８１（Ｐ２０１１−２３０５８１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１００７７３（Ｐ２０１０−１００７７３）
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（５９１０５０９７０）津田工業株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２６日（２０１０．４．２６）
【出願人】（５９１０５０９７０）津田工業株式会社 (61)
【Ｆターム（参考）】
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