レバーシャフトポジション検出装置

【課題】耐久性を高め、省スペース化を図る。
【解決手段】バイアス磁界用磁石（１）とそのバイアス磁界内に配置された磁気センサ（２）とをレバーシャフト（４）の各ポジションに設け、磁性体から成るレバーシャフト（４）が磁石（１）に接近することでバイアス磁界に変化が生じ、この磁束の変化を電気信号として出力し、この信号をコンピュータに送ってレバーシャフトのポジションを検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の自動変速機のレバーシャフトのポジションを検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のマニュアル変速モード付き自動変速機におけるレバーシャフトのポジションを検出するため、従来例として、レバーシャフト近傍に有接点スイッチを配置し、レバーシャフトにて各スイッチを操作することでシフトポジションを判断するものが知られていた（特許文献１参照）。これは、さらに詳しく説明すると、マニュアル変速モード付き自動変速機に内蔵され、シフトレバーをオートマチックゲートからマニュアルゲートへ移動させてオートマチック変速モードからマニュアル変速モードへ切り換え操作したことを検出するモード切換スイッチ部と、マニュアルゲートにおいてシフトレバーを移動させてダウンシフト又はアップシフトを切り換え操作したことを検出するシフト切換スイッチ部とを一体化したシフトスイッチである。そして、モード切換スイッチ部は、スイッチケース内に垂直に配置されたモード入力端子と、モード入力端子に離間して配置された第１グランド入力端子と、スイッチケース内に回転可能に支持され、そのスイッチケースの側面から突出した第１レバーと、第１レバーに装着され、モード入力端子に常時接触した共通接触子及び上記第１レバーの回転動作に連動して第１グランド入力端子に接触する入力接触子を有する第１接点バネ片と、スイッチケースの側面に沿ってスライド可能に支持され、マニュアル変速モードへの切り換え操作時にシフトレバーに押されて作動し、このとき第１レバーを押して回転動作させる操作体とを備えたものである。さらに、シフト切換スイッチ部は、スイッチケース内に水平に配置されたダウンシフト入力端子と、ダウンシフト入力端子に離間して配置された第２グランド入力端子と、ダウンシフト入力端子の対称位置に配置されたアップシフト入力端子と、第２グランド入力端子の対称位置に配置された第３グランド入力端子と、スイッチケース内に回転可能に支持され、そのスイッチケースの上面から突出した第２レバーと、第２レバーに装着され、ダウンシフト入力端子に常時接触した共通接触子及び第２レバーの回転動作に連動して第２グランド入力端子に接触する入力接触子を有する第２接点バネ片と、スイッチケース内に回転可能に支持され、そのスイッチケースの上面から突出した第３レバーと、第３レバーに装着され、アップシフト入力端子に常時接触した共通接触子及び第３レバーの回転動作に連動して第３グランド入力端子に接触する入力接触子を有する第３接点バネ片と、スイッチケースの上面に沿ってスライド可能に支持され、ダウンシフト又はアップシフト操作時に上記シフトレバーに押されて作動し、このとき第２レバー又は第３レバーの一方を押して回転動作させる操作体とを備えたものである。そして、上記第１レバー、上記第２レバー及び上記第３レバーを共通化した部品で構成し、かつ、上記第１接点バネ片、上記第２接点バネ片及び上記第３接点バネ片を共通化した部品で構成したものである。
【０００３】
さらに、別の従来例としては、シフトレバーの動きに連動して動作する磁石付きのロータを２つ備え、そのロータの回動を別途設置されている磁気検出素子で読み取り、シフトポジションを判断するものが知られている（特許文献２参照）。これは、さらに、詳しく説明すると、シフトレバーを第１レバールートに沿って操作することで自動変速が行われ、シフトレバーを第１レバールートから第２レバールートに移動操作するとともに第２レバールートに沿って操作することで手動変速が行われる自動変速機に適用されるシフトポジションセンサである。そして、シフトレバーが第１レバールート及び第２レバールートの一方に沿って操作されたときに単独で回動される第１ロータに磁石を設け、シフトレバーが第１レバールート及び第２レバールートの他方に沿って操作されたときに第１ロータと一体的に回動される第２ロータに磁性体を設け、第１ロータ及び第２ロータが一体的に回動されるとき、磁性体により影響を及ぼされた上で磁気検出素子に達した磁気が磁気検出素子により検出されるように、磁石の回動軌跡と磁性体の回動軌跡とを径方向において一致させたものである。
【特許文献１】特開２００６−３４７２６７号公報（５、６頁、図４）
【特許文献２】特開２００７−８２３２号公報（５頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来例は、レバーシャフトで接点スイッチを押圧することにより、ノブの摩擦、ばねの反発力などの余計な抵抗力がレバーシャフトに加わってしまい、さらに金属接点部の磨耗のおそれもあった。
【０００５】
特許文献２に記載の従来例は、磁気検出素子と離れた位置に磁石を設置しなければなれないため（特許文献２の図５参照）、高価な強磁石又は大きな磁石を使わなければならず、コストアップや構造の大型化を招くおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、余計な抵抗力がレバーシャフトに加わらず、スムースなレバーシャフトの操作を可能とし、耐久性に優れ、省スペース化を図ったレバーシャフトポジション検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、バイアス磁界用磁石とそのバイアス磁界内に配置された磁気センサとをレバーシャフトの各ポジションに設け、磁性体から成るレバーシャフトが磁石に接近することでバイアス磁界に変化が生じ、この磁束の変化を電気信号として出力し、この信号をコンピュータに送ってレバーシャフトのポジションを検出するようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バイアス磁界用磁石とそのバイアス磁界内に配置された磁気センサとをレバーシャフトの各ポジションに設け、磁性体から成るレバーシャフトが磁石に接近することでバイアス磁界に変化が生じ、この磁束の変化を電気信号として出力し、この信号をコンピュータに送ってレバーシャフトのポジションを検出するようにしたので、有接点スイッチを用いたものに比べて接点の磨耗やばねによる抵抗力がなくなり、耐久性及び信頼性が向上する。また、磁石と磁気センサを用いることにより安価に構成でき、小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の好適な実施形態について、図面を参照にして説明する。
【００１０】
図１において、バイアス磁界用の磁石１と、この磁石１のバイアス磁界内に磁気センサ２を配置、この例では磁石１を磁気センサ２に貼り付け、この磁石１付きの磁気センサ２をプリント基板３に設け、磁性体から成るレバーシャフト４が磁石１から遠ざかっている状態を示す。前記磁気センサ２としては、磁気抵抗素子を用い、プリント基板３に半田付けしてある。前記レバーシャフト４は、強度面を考慮して鉄などの磁性体から成っている。図２は、この磁性体（レバーシャフト）４が磁石１に近づいてバイアス磁界に変化が生じた状態を示すものである。
【００１１】
通常、図１のように磁石１から発せられる磁界が磁気センサ２に印加された状態であり、この状態をレバーシャフト４が離れた状態と判断する。レバーシャフト４が接近しているときは、図２のように磁束がレバーシャフト４に集中し磁気センサ２の近傍の磁束密度が低くなる。これにより、レバーシャフト４が近接していると判断する。例えば、このような磁気センサ２に磁気抵抗素子を使用する場合、図３のような内部回路が好ましい。図３では磁気抵抗素子でブリッジ回路を構成し、その中点電圧をコンパレータ５で比較し、表１のようにレバーシャフト４の接近時は「ＯＮ」を出力し、レバーシャフト４の非接近時は「ＯＦＦ」を出力する。また、センサ２と磁石１が近接しているため、磁石１を小型化又は安価なものにすることができる。磁気センサ２へ前記磁石１を取り付ける方法は焼結磁石の貼付けやペースト磁石を印刷したのち着磁する方法などが挙げられる。さらに、バイアス磁界を変化させるものとしてレバーシャフト４をそのまま使用しているため、被検出体として新たに磁性体を設ける必要がない。
【００１２】
【表１】

【００１３】
図４ないし図８は、自動車のオートマチックトランスミッション（ＡＴ）におけるシフトレバー（レバーシャフト）４の実施形態を示している。図５のようなシフトポジション＜１＞〜＜５＞を有し、各ポジション近傍に磁石付き磁気センサを配置した場合、図６ないし図８は図５におけるシフトレバー４が経路Ａ、Ｂ、Ｃを移動した出力波形を示す。図６ないし図８のようにシフトレバー４が各ポジション間を移動する場合、シフトポジション移動前のセンサ２と、移動後のセンサ２の出力波形が図６ないし図８のようにＯＮで出力される波形が必ず重なるようにすることで（図中Ｔ１〜Ｔ１０）、全く出力されない場合や、出力が３つ以上の場合が無くなりエラー検知に有効な手段となる。
【００１４】
図９は、磁石１が付いた磁気センサ２をＡＴシフトレバー（レバーシャフト）４を収容するケース６内に搭載した状態を示す。この磁気センサ２を設けたプリント基板３は、判定回路７やコネクタ８が搭載されたプリント基板３０と配線材９で接続されている。ここで用いたプリント基板３、３０はリジットなものを用いた。例えば、飲料水のスチール缶などがセンサに影響を及ぼさないよう、図９のようにケース６に収納され、ケース６の奥まったところにセンサ２を配置するのが好ましい。また、センサ２が実装されたプリント基板３とこのプリント基板３とは別体に設けたポジション判定回路が実装されたプリント基板３０と配線材９で接続すれば、あとはＡＴコンピュータにポジションの電気信号を送るだけとなる。さらに前記プリント基板３、３０にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３１を使うことで配線材９が一体化され部品点数が減少する(図１０参照)。
【００１５】
図１１は、ポジション判定回路のブロック図であり、ＡＴ（オートマチックトランスミッション）のコンピュータが判定回路７からの電気信号を受信し、ＡＴシフトレバー４のポジション＜１＞〜＜５＞のいずれかを判断する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】磁気センサとレバーシャフトとが遠い位置関係にある図。
【図２】磁気センサとレバーシャフトとが近接した位置関係にある図。
【図３】センサ回路図。
【図４】ＡＴシフトレバーと磁気センサとの関係を示す斜視図。
【図５】ＡＴシフトレバーの動作を説明する各ポジションを示す平面図。
【図６】経路Ａの出力波形図。
【図７】経路Ｂの出力波形図。
【図８】経路Ｃの出力波形図。
【図９】ケース内の配置例を示す図。
【図１０】ケース内の他の配置例を示す図。
【図１１】ポジション判定回路のブロック図。
【符号の説明】
【００１７】
１磁石
２磁気センサ
３、３０、３１プリント基板
４レバーシャフト（シフトレバー）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス磁界用磁石とそのバイアス磁界内に配置された磁気センサとをレバーシャフトの各ポジションに設け、
磁性体から成るレバーシャフトが磁石に接近することでバイアス磁界に変化が生じ、この磁束の変化を電気信号として出力し、この信号をコンピュータに送ってレバーシャフトのポジションを検出することを特徴とするレバーシャフトポジション検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、磁気抵抗素子からなるセンサであることを特徴とする請求項１に記載のレバーシャフトポジション検出装置。
【請求項３】
前記磁石は、焼結磁石またはペースト磁石を印刷してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のレバーシャフトポジション検出装置。
【請求項４】
前記レバーシャフトは、自動車用ＡＴシフトレバーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレバーシャフトポジション検出装置。
【請求項５】
磁石付き磁気センサを実装したプリント基板とポジション判定回路を実装したプリント基板とを配線材で接続することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレバーシャフトポジション検出装置。
【請求項６】
前記プリント基板はフレキシブルプリント基板であることを特徴とする請求項５に記載のレバーシャフトポジション検出装置。

【図１】