位置検出装置及びシフト装置
【課題】磁石の着磁パターン等を含む構成の簡素化及び体格の小型化を図りつつ、位置検出に対する信頼性を確保することができる位置検出装置及びシフト装置を提供する。
【解決手段】シフトレバーに連動して直線的に変位する磁石１４は、その変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁極部３１と、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁極部３２とを備える。また、第１の磁極部３１に対応する複数個の磁界方向検出型の磁気センサ、及び第２の磁極部３２に対応する複数個の単極検出型の磁気センサも備える。磁界方向検出型の磁気センサは磁石１４の変位に伴う磁界方向の変化に応じた、また単極検出型の磁気センサは対応する磁極の極性に応じた二値信号をそれぞれ生成する。各磁気センサにおいて生成される二値信号の組み合わせは、ハミング符号に準拠する。
【解決手段】シフトレバーに連動して直線的に変位する磁石１４は、その変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁極部３１と、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁極部３２とを備える。また、第１の磁極部３１に対応する複数個の磁界方向検出型の磁気センサ、及び第２の磁極部３２に対応する複数個の単極検出型の磁気センサも備える。磁界方向検出型の磁気センサは磁石１４の変位に伴う磁界方向の変化に応じた、また単極検出型の磁気センサは対応する磁極の極性に応じた二値信号をそれぞれ生成する。各磁気センサにおいて生成される二値信号の組み合わせは、ハミング符号に準拠する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の位置を非接触で検出する磁気式の位置検出装置及びシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の自動変速機とシフト装置とを機械的に分離した、いわゆるバイワイヤ方式のシフト装置が普及しつつある。このシフト装置では、ユーザにより操作されるシフトレバーの操作位置を摺動接点あるいは磁気センサを通じて電気信号として検出し、当該電気信号に基づきアクチュエータを作動させることにより自動変速機の接続状態を切り替えることから、リンク機構等の機械的な構成が不要となる。このため、シフト装置の小型化が容易になるとともに、設置場所の選択の自由度が高められるといった利点がある。
【０００３】
こうしたシフト装置では、特に操作位置の検出に対する高い信頼性が要求されるところ、例えば特許文献１に示されるようなシフト装置が従来提案されている。当該装置では、シフトレバーの操作に伴い複数個のホールセンサと平面上に多極着磁された磁石とを相対的に変位させて当該変位に応じて各ホールセンサから出力される信号の組合せに基づき、シフトレバーの操作位置を検出する。各ホールセンサは、磁界を検出したときにはオン信号（論理「１」）を、磁界を検出しないときにはオフ信号（論理「０」）を出力する。そして当該装置では、十字状あるいは直線状のシフトゲートに沿って変位するシフトレバーの５つの操作位置を検出可能とされているところ、このシフトレバーが各操作位置に操作された際に各ホールセンサから出力される信号の組合せが、誤り訂正符号をなすように、磁石の着磁パターン及び各ホールセンサの配置が設定されている。このため、各ホールセンサからの出力信号の組合せ（シフトレバーの操作位置を示すシフトポジション信号）のデータに符号誤り（エラー）が発生した場合にそれを検出、あるいは検出して訂正することが可能となる。この誤り検出あるいは誤り訂正により、シフト装置（その位置検出装置）の位置検出処理に対する信頼性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４８３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載のシフト装置には、次のような問題があった。例えば十字状のシフトゲートに対応する場合には、同一平面に多極着磁、しかも着磁パターンの異なる複数個の小磁石を組み合わせて全体として所望の着磁パターンを有する磁石を構成している。特殊な形状の磁石を用意する必要があるとともに、各小磁石、ひいてはそれらを組み合わせて構成される着磁パターンが非常に複雑なものとなっている。また、直線状のシフトゲートに対応する場合には、検出する操作位置の数と同数だけ着磁パターンを設定する必要がある。このため、磁石の大型化、ひいてはシフト装置の体格の大型化が懸念される。また、設計コスト、ひいては製造コストの増大のおそれもある。なお、こうした問題は、シフト装置に限らず、複数方向に操作される例えばジョイスティック等の入力装置についても同様に発生する。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石の着磁パターン等を含む構成の簡素化及び体格の小型化を図りつつ、位置検出に対する信頼性を確保することができる位置検出装置及びシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、位置検出装置において、操作部材の操作に連動して直線的に変位するとともに、当該変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁石と、前記第１の磁石と一体的に直線変位するとともに、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁石と、前記第１の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、当該第１の磁石の変位に伴う磁界方向の変化を検出する複数個の磁界方向検出型の磁気センサと、前記第２の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出する複数個の単極検出型の磁気センサと、を備え、前記各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づき操作部材の操作位置を検出する制御装置と、を備え、前記二値信号の組み合わせが、前記操作部材に連動する前記第１及び第２の磁石の位置情報を構成するデータビットと、前記二値信号の組み合わせにおける１つの二値信号の誤りを訂正するためのチェックビットとを含むハミング符号に準拠したものとなるように、前記第１の磁石に対する前記磁界方向検出型の磁気センサの相対位置関係、及び前記第２の磁石の変位方向における各磁極の着磁幅が設定されてなることをその要旨とする。
【０００８】
本発明によれば、各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せが、ハミング符号に準拠するため、１つの誤り訂正、あるいは２つの誤り検出が可能となる。これにより、磁石の位置に対応する操作部材の操作位置の検出に対する信頼性が確保可能となる。
【０００９】
また、第１及び第２の磁石の着磁パターンについても単純なものとなる。すなわち、第１の磁石は、その変位方向に対して交わる方向においてＳ極とＮ極との２極に着磁するだけでよい。第２の磁石は、その変位方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に着磁するだけでよい。このため、第１及び第２の磁石の着磁パターン、ひいてはこれら磁石の構成の簡素化が図られる。
【００１０】
さらに、第１の磁石はその着磁方向から見たときに放射状をなす磁界を発するところ、この第１の磁石に対応して磁界方向検出型の各磁気センサが集中して配設される。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁石の直線変位に伴い変化する磁界方向に応じた検出結果を生成する。また、第２の磁石はその変位方向に多極着磁されるところ、この第２の磁石に対応して単極検出型の各磁気センサが集中して配設される。単極検出型の磁気センサは、自身に対応する磁極の極性に応じた検出結果を生成する。ちなみに、第２の磁石の直線変位に伴い単極検出型の磁気センサに対応する磁極の極性は、Ｎ極とＳ極との間で交互に切り替わる。このように、磁界の検出原理（センサ出力態様）が異なる２種類の磁気センサを組み合わせて使用することにより、より少ないセンサ数で操作部材の位置検出が可能となる。また、磁界方向検出型の各磁気センサは第１の磁石に、また単極検出型の各磁気センサは第２の磁石にそれぞれ対応して集中配置されることにより、位置検出装置の小型化が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、前記第１及び第２の磁石は一体的に形成されるとともに、これら磁極部の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部が設けられてなることをその要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、第１及び第２の磁石が一体的に形成されることにより、部品点数の低減化が図られる。また、第１及び第２の磁石間に、磁石素材からなる未着磁部を設けることにより、第１の磁石から発せられる放射状磁界が第２の磁石側へ広がることが抑制される。これは、第１の磁石から第２の磁石側へ向かう磁界は未着磁部の内部に閉じ込められるからである。第１及び第２の磁石からそれぞれ発せられる磁界が相互に干渉し合うことが抑制されることにより、磁界方向検出型及び単極検出型の各磁気センサの検出結果に対する信頼性が確保される。また、第１及び第２の磁石間に未着磁部を設けることにより、第１の磁石と第２の磁石との近接配置も可能となり、ひいては位置検出装置のいっそうの小型化が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置において、前記第１の磁石は半円柱状をなして、また前記第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、前記第１の磁石の平坦面と前記第２の磁石の長側面とが一体的に接合されてなることをその要旨とする。
【００１４】
本発明によれば、第１の磁石が半円柱状に形成されることにより、放射状磁界が好適に形成される。また、第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状に形成するだけでよいので、構成の簡素化が図られる。形成も容易である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、直線状に配置して設定される複数の操作位置間を変位する操作部材と、当該操作部材の操作位置を検出する位置検出装置とを備え、当該位置検出装置の検出結果に基づき車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置において、前記位置検出装置として、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置が採用されてなることをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、１つの磁気センサの故障を検出して訂正可能とした非接触式のシフト装置を構築可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁石の着磁パターン等を含む構成の簡素化及び体格の小型化を図りつつ、位置検出に対する信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、シフト装置の概略構成を示す正面図、（ｂ）は、シフト装置の平面図。
【図２】磁石と基板との相対的な位置関係を示す要部斜視図。
【図３】磁石の斜視図。
【図４】各磁気センサの配置態様を示す基板の正面図。
【図５】第１の磁極部に対応する各磁気センサの配置態様を示す図４の１−１線矢視図。
【図６】第２の磁極部に対応する各磁気センサの配置態様を示す図４の２−２線矢視図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、ＭＲセンサの概略構成を示す回路図、（ｃ）は、ＭＲセンサの配置角度を示す一覧表。
【図８】（ａ），（ｂ）は、ホールセンサの極性毎の出力態様を示す側面図。
【図９】（ａ）は、シフトレバーの各操作位置と磁石の位置との関係を示す磁石の正面図、（ｂ）は、シフトレバーの各操作位置と各磁気センサ出力との関係を示す波形図。
【図１０】シフト装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図１１】各磁気センサにおいて生成される二値信号の組合せとシフトレバーの操作位置との関係を示す一覧表。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を、エンジン及びモータを走行用の駆動源とするハイブリッド車両に搭載されるバイワイヤ方式のシフト装置に具体化した一実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。このシフト装置は、例えば自動車の車室フロアにおける運転席と助手席との間、あるいはインストルメントパネルにおける運転席の近傍に配設される。
【００２０】
＜シフト装置の概要＞
図１（ａ）に示すように、シフト装置１１のシフトレバー１２は、その基端部を中心として直線状（同図中の左右方向へ延びるＸ軸方向）に揺動可能に設けられている。すなわち、図示しない車体には、レール１３が固定されている。レール１３は、合成樹脂材料によりシフトレバー１２の操作方向（Ｘ軸方向）へ延びる四角筒状に形成されている。レール１３の内部には、磁石１４が当該レール１３に沿って直線状にスライド変位可能に設けられている。磁石１４は、その下部に円弧面が形成された直方体状に形成されている。磁石１４は、その円弧面が図１（ａ）中の下方（Ｙ軸方向）を向くように配設されている。磁石１４は、その円弧面及び当該円弧面と反対側の上面がレール１３の内面に対して摺動することにより、レール１３の延びる方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）への変位が規制される。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、磁石１４の変位方向及びシフトレバー１２の延びる方向の双方に直交する方向（Ｙ軸方向）において互いに反対側に位置する２つの側面の中央付近には、それぞれ円柱状の軸１５が突設されている。これら軸１５には、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）から見てコの字状をなす支持部材１６が装着されている。この支持部材１６は、互いに対向する２つの支持壁１６ａ及びこれら支持壁１６ａの上部間を連結する連結壁１６ｂが合成樹脂材料により一体形成されてなる。
【００２２】
図１（ａ）に併せて示されるように、両支持壁１６ａには、同図中の上方（Ｙ軸方向）へ延びる長孔１７がそれぞれ形成されている。これら長孔１７には軸１５が内側から挿入されている。支持部材１６は軸１５を中心として回転可能とされている。支持部材１６の回転に伴い、軸１５は長孔１７に対して相対的にその内部を上下方向へ変位する。支持部材１６の上面、すなわち連結壁１６ｂの上面には、軸状のシフトレバー１２が固定されている。シフトレバー１２の軸１５と反対側の先端部はレール１３に形成された開口部１３ａを介して外部に突出している。
【００２３】
したがって、シフトレバー１２の左右方向への揺動は、軸１５が支持部材１６の長孔１７内を変位することにより、磁石１４の左右方向への直線運動に変換される。すなわち、シフトレバー１２の傾動操作に連動して、磁石１４は同図中の左右方向へスライド変位する。磁石１４は、シフトレバー１２の操作を通じて、当該シフトレバー１２の操作方向と反対側へ変位する。シフト装置１１に内蔵される位置検出装置は、シフトレバー１２に連動して磁石１４が直線状にスライド変位することを利用して、当該シフトレバー１２の操作位置を検出する。この検出されるシフトレバー１２の操作位置に応じて自動変速機の接続状態が切り換えられる。
【００２４】
なお、本例では、シフトレバー１２の操作位置として、駐車位置（Ｐ）、後進位置（Ｒ）、中立位置（Ｎ）、前進位置（Ｄ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）が設定されるところ、これら操作位置は直線状に配置される。シフトレバー１２の各操作位置間の傾動量（操作角度）は、駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）間の操作量を除き、同一とされている。具体的には、後進位置（Ｒ）及び中立位置（Ｎ）間、中立位置（Ｎ）及び前進位置（Ｄ）間、並びに前進位置（Ｄ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）間の操作量はすべて同じ値、且つ、駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）間の操作量よりも小さな値とされている。そしてシフトレバー１２の各操作位置と、磁石１４の位置とは一対一で対応する。また、シフト装置１１は、シフトレバー１２の操作位置が保持される保持型（ステーショナリタイプ）、あるいは当該操作位置が特定の基準位置に自動復帰する復帰型（モーメンタリタイプ）のいずれのタイプとして構成してもよい。
【００２５】
＜位置検出装置＞
次に、シフトレバー１２の操作位置を検出する位置検出装置について説明する。図２に示すように、位置検出装置２１は、前述した磁石１４と、当該磁石１４から発せられる磁界を検出する複数個の磁気センサ２２とを備えてなる。各磁気センサ２２は、磁石１４の軸１５が形成された２つの側面のいずれか一方に対向して配設される基板２３に設けられている。各磁気センサ２２の基板２３に対する配置パターン及び磁石１４に対する相対的な位置関係については後に詳述する。
【００２６】
＜磁石＞
図３示すように、磁石１４は、半円柱状の第１の磁極部３１、直方体状の第２の磁極部３２、これらの間に介在される直方体状の未着磁部３３を備えてなる。第１の磁極部３１及び未着磁部３３、並びに未着磁部３３及び第２の磁極部３２は、相互に接合されてなる。未着磁部３３は、強磁性体等の磁石素材により直方体状に形成されている。第１の磁極部３１は、軸１５の延びる方向（Ｙ軸方向）においてＳ極とＮ極とが２極着磁されている。第２の磁極部３２は、軸１５の延びる方向に直交する方向、すなわち磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）において多極着磁されている。本例では、第１〜第５の磁極３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが設けられている。第１〜第５の磁極３２ａ〜３２ｅの図３における上側の部位の極性は、この順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極とされており、同じく下側の部位の極性は前述した上側の部位と反対の極性とされている（図６参照）。第２の磁極部３２において、第１〜第５の磁極３２ａ〜３２ｅの磁石１４の変位方向における着磁幅Ｗ１〜Ｗ５は次のように設定されている。
【００２７】
・Ｗ１＝Ｗ５＜Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４
すなわち、第２の磁極部３２において磁石１４の変位方向における両端に位置する第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５は同じ値に設定されている。また、第２の磁極部３２において第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅ間に挟まれる第２〜第４の磁極３２ｂ〜３２ｄの着磁幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５よりも大きな同じ値に設定されている。本例では、第２〜第４の磁極３２ｂ〜３２ｄの着磁幅Ｗ２〜Ｗ４は、次の関係式に示されるように、第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５の２倍の値に設定されている。なお、次の関係式において「／」は除算を示す。
【００２８】
・Ｗ１＝Ｗ５＝Ｗ２／２＝Ｗ３／２＝Ｗ４／２
＜磁気センサ＞
次に、各磁気センサ２２、並びにこれらの基板２３に対する配置パターン及び磁石１４に対する相対的な位置関係について説明する。
【００２９】
図４に示すように、基板２３には第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇが設けられている。具体的には、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、基板２３の磁石１４に対向する側面に設けられている。また、図５に併せて示されるように、第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、基板２３の磁石１４と反対側の側面に設けられている。
【００３０】
図４に示されるように、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、磁石１４の第１の磁極部３１（正確には、その移動軌跡）に対応するように設けられている。第１及び第２の磁気センサ２２ａ，２２ｂは、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）において、第６の磁気センサ２２ｆを間に挟むかたちで設けられている。そして、基板２３の表裏において、第４の磁気センサ２２ｄは第２の磁気センサ２２ｂに、第７の磁気センサ２２ｇは第１の磁気センサ２２ａにそれぞれ一致するように設けられている。なお、図４では、説明の便宜上、第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、第２及び第１の磁気センサ２２ｂ，２２ａに対して若干ずらして示す。したがって、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇには、図４に矢印Ｂ１で示されるように、第１の磁極部３１から発せられる放射状の磁界が印加される。シフトレバー１２の操作に連動する磁石１４のＸ軸方向への変位に伴い、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇに印加される磁界の方向は変化する。
【００３１】
なお、図４は、シフトレバー１２が中立位置（Ｎ）に操作されたときの磁石１４と各磁気センサ２２との相対的な位置関係を示す。また、シフトレバー１２の各操作位置に対応する磁石１４の位置は、当該磁石１４を軸１５側から見たときに当該磁石１４の変位方向に対して直交する方向へ延びる中心軸Ｏの位置を示す。この磁石１４と各磁気センサ２２との相対的な位置関係については、後に詳述する。
【００３２】
第６の磁気センサ２２ｆ、並びに第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）において一列に配設されている。また、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、磁石１４の第２の磁極部３２（正確には、その移動軌跡）に対応するように設けられている。したがって、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅには、図６に矢印Ｂ２で示されるように、第２の磁極部３２から発せられるＮ極からＳ極へ向かう磁界が、当該第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅの感磁面（図６中の上面）に対して垂直に印加される。
【００３３】
＜ＭＲセンサ＞
第１、第２、第４、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇとしては、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、４つの磁気抵抗（ＭＲＥ）がブリッジ状に接続されてなるいわゆるフルブリッジ型のＭＲセンサが採用されている。このＭＲセンサは、各磁気抵抗のブリッジ回路及びその信号処理回路が単一のＩＣチップとして集積回路化されてなる。磁気抵抗の抵抗値は、与えられる磁界（正確には、磁束の向き）に応じて変化する。
【００３４】
各ＭＲセンサは、前述したブリッジ状の回路の中点電位（アナログ信号）＋Ｖｏｕｔ，−Ｖｏｕｔを、前記信号処理回路を構成するコンパレータを通じて、「１（ハイ）」又は「０（ロー）」の二値信号とする。すなわち、各ＭＲセンサは、磁石１４のスライド変位に伴う磁界（磁束）の方向の変化に応じて、「１（ハイ）」又は「０（ロー）」の二値信号を生成する。
【００３５】
図７（ａ）に示されるように、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇは、これらに付与される磁界の方向が磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して−４５度（＋１３５度）の角度をなす時に最大値を、同じく＋４５度（＋２２５度）の角度をなす時に最小値をとる正弦波状のアナログ信号を生成する。すなわち、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇは、これらに対して矢印Ａ１で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「１（ハイ）」、同じく当該矢印Ａ１に直交する矢印Ａ２で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「０（ロー）」を二値信号として生成する。
【００３６】
ここで、図７（ｃ）の表に示されるように、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇの磁石１４に対する配置角度を０°とした場合、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄの磁石１４に対する配置角度は９０°とされている。このため、図７（ｂ）に示されるように、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄは、これらに付与される磁界の方向が磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して−４５度（＋１３５度）の角度をなす時に最小値を、同じく＋４５度（＋２２５度）の角度をなす時に最大値をとる正弦波状のアナログ信号を生成する。すなわち、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄは、これらに対して矢印Ａ１で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「０（ロー）」、同じく当該矢印Ａ１に直交する矢印Ａ２で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「１（ハイ）」を二値信号として生成する。
【００３７】
＜ホールセンサ＞
第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅとしては、ホール素子を使用したホールセンサが採用されている。本例では、Ｓ極のみ、あるいはＮ極のみの磁界を検出する、いわゆる単極検出タイプのものが採用されている。具体的には、本例で採用されるホールセンサは、図８（ａ）に示されるようにＳ極の磁界が印加された場合には「１（ハイ）」を、図８（ｂ）に示されるようにＮ極の磁界が印加された場合には「０（ロー）」を二値信号として生成する。
【００３８】
＜磁気センサの出力態様＞
次に、シフトレバー１２が各操作位置に操作されたときの各磁気センサ２２の出力態様について説明する。
【００３９】
磁石１４は、図９（ａ）の上部に四角枠で囲って示されるシフトレバー１２の各操作位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂ）に対応する位置間を変位する。なお、図９（ａ）では、磁石１４の位置は、当該磁石１４を軸１５側から見たときに当該磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）へ延びる中心軸Ｏの位置を示す。また図９（ａ）では、磁石１４を各磁気センサ２２の反対側から見た状態を示す。さらに図９（ａ）では、磁石１４の各磁気センサ２２に対向する側の極性をかっこ書きで示す。
【００４０】
例えば、シフトレバー１２が中立位置（Ｎ）に操作されたとき、磁石１４は、図９（ａ）に示されるように、第２の磁極部３２の第３の磁極３２ｃが、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅに対応する位置をとる。換言すれば、磁石１４を軸１５側から見たとき、当該磁石１４の変位方向に対して直交する方向へ延びる中心軸Ｏが、第３、第５及び第６の磁気センサ２２ｃ，２２ｅ，２２ｆを通る位置に、磁石１４は位置する。
【００４１】
そして、シフトレバー１２が駐車位置（Ｐ）から回生ブレーキ位置（Ｂ）までの間において操作されたとき、各磁気センサ２２の出力態様は次のようになる。
すなわち、図９（ｂ）に示されるように、第１の磁気センサ２２ａは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置から中立位置（Ｎ）に対応する位置までの間にあるときにはローレベルの信号「論理０」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。これは、第１の磁気センサ２２ａとして、ＭＲセンサが採用されているからである。すなわち、ＭＲセンサは、磁石１４がスライド変位した場合であれ、先の図７（ａ），（ｂ）に矢印Ａ１，Ａ２で示される特定方向への磁界が印加される限り、当該磁界の方向に応じてハイレベルあるいはローレベルの信号を生成する。
【００４２】
第２の磁気センサ２２ｂは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置から中立位置（Ｎ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはローレベルの信号「論理１」を生成する。なお、第４の磁気センサ２２ｄも同様である。
【００４３】
第３の磁気センサ２２ｃは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置→後進位置（Ｒ）に対応する位置→中立位置（Ｎ）に対応する位置→前進位置（Ｄ）に対応する位置→回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置へ変位するたびに、ハイレベルの信号とローレベルの信号とを交互に生成する。これは、第３の磁気センサ２２ｃとして、単極検出タイプのホールセンサが採用されているからである。すなわち、磁石１４のスライド変位に伴い、第３の磁気センサ２２ｃに対応する磁石１４（正確には、第２の磁極部３２）の極性がＳ極とＮ極との間で交互に切り替わる。このため、磁石１４のスライド変位に伴い、第３の磁気センサ２２ｃは、ハイレベルの信号とローレベルの信号とを交互に生成する。なお、第５の磁気センサ２２ｅも同様である。
【００４４】
第６の磁気センサ２２ｆは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置にあるときにはそれぞれローレベルの信号「論理０」を、後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｄ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。
【００４５】
第７の磁気センサ２２ｇは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）に対応する位置にあるときにはそれぞれローレベルの信号「論理０」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。
【００４６】
このように本例では、シフトレバー１２が各操作位置に操作された場合に各磁気センサ２２において生成される二値信号（出力論理）の組合せがすべて異なるように、磁石１４の着磁パターン、及び当該磁石１４に対する各磁気センサ２２の相対的な位置関係が設定される。すなわち、シフトレバー１２の操作に連動する磁石１４の位置に応じて第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇにおいて生成される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を特定可能となる。
【００４７】
図１０に示すように、シフト装置１１のマイクロコンピュータ４１は、第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇから供給される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を認識し、この認識されるシフトレバー１２の操作位置に応じて自動変速機４２に対する変速指令信号Ｓｃを生成する。自動変速機４２は、当該変速指令信号Ｓｃを受けて内部の動力伝達経路の接続状態の切り替えを行う。
【００４８】
＜ハミング符号＞
本例では、シフトレバー１２が各操作位置に操作された場合に、各磁気センサ２２において生成される二値信号の組合せがハミング符号に準拠するように、磁石１４の着磁パターン及び当該磁石１４に対する各磁気センサ２２の相対的な位置関係が調節されている。シフトレバー１２の各操作位置と、各磁気センサ２２から供給される二値信号との組合せは、例えば図１１の一覧表に示されるようになる。同図において、各行はシフトレバー１２の操作位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂ）を、各列は第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇを示す。同図に示される「１」及び「０」の二値信号（論理レベル）は、先の図９（ｂ）に示される各磁気センサ２２の出力電圧レベルに対応している。すなわち、ハイレベルの信号（Ｈ）は論理レベル「１」、ローレベルの信号（Ｌ）は論理レベル「０」に対応する。
【００４９】
同図に示されるように、シフトレバー１２が駐車位置（Ｐ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「０１１１１００」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｒ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「０１０１０１０」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｎ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１１１１１１１」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｄ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１００００１１」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｂ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１０１０１０１」となる。
【００５０】
ここで、ハミング符号とは、データ通信の際に通信路で生ずる符号誤りを訂正し通信の信頼性を高めるための誤り訂正符号のひとつである。本例では、このハミング符号を用いることにより、各二値信号の組み合わせにおける１つの誤りを検出して訂正することが可能となる。また、各二値信号の組み合わせにおける２つの誤りを検出することが可能となる。
【００５１】
ハミング符号は、データビット（情報ビット）にチェックビット（冗長ビット）を付加したものである。データビットは、送信したい情報、すなわち本例ではシフトレバー１２の操作位置（正確には、当該操作位置に対応する磁石１４の位置）を示す情報を構成する。チェックビットは、誤りの検出及び訂正を行うためにデータビットに付加される情報である。本例では、第１〜第４の磁気センサ２２ａ〜２２ｄにおいて生成される二値信号がデータビットとされている。また、第５〜第７の磁気センサ２２ｅ〜２２ｇにおいて生成される二値信号がチェックビットとされている。
【００５２】
マイクロコンピュータ４１は、各二値信号の組み合わせに基づいて、磁石１４の各位置に対応する二値信号の組み合わせの１つの誤り信号に一対一で対応する誤り信号位置情報を生成する。そしてマイクロコンピュータ４１は、当該誤り信号位置情報に基づいて、前記二値信号の組み合わせの誤り信号位置を特定し、この特定された誤り信号位置の二値信号を訂正する。
【００５３】
前記自動変速機の接続状態を切り替えるに際して、マイクロコンピュータ４１は、各磁気センサ２２から供給される二値信号の組合せの誤りの有無を判定し、誤りがある旨判定される場合にはその誤りを訂正する。そして、マイクロコンピュータ４１は、訂正した二値信号の組み合わせに基づきシフトレバー１２の操作位置を認識する。
【００５４】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本例の位置検出装置２１は、シフトレバー１２の操作に連動して直線的に変位する磁石１４を備える。この磁石１４は、その変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁極部３１と、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁極部３２とを備えてなる。また、位置検出装置２１は、第１の磁極部３１に対して相対変位可能に設けられる複数個の磁界方向検出型の磁気センサ（２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ）、および第２の磁極部３２に対して相対変位可能に設けられる複数個の単極検出型の磁気センサ（２２ｃ，２２ｅ）も備えてなる。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁極部３１の変位に伴う磁界方向の変化を検出し、当該磁界方向に応じた二値信号を生成する。また、単極検出型の磁気センサは、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出し、当該極性に応じた二値信号を生成する。位置検出装置２１のマイクロコンピュータ４１は、各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を検出する。そして、本例では、各磁気センサにおいて生成される二値信号の組み合わせが、ハミング符号に準拠するため、１つの誤り訂正、あるいは２つの誤り検出が可能となる。これにより、磁石の位置に対応する操作部材の操作位置の検出に対する信頼性が確保可能となる。
【００５５】
（２）また、第１及び第２の磁極部３１，３２の着磁パターンについても単純なものとなる。すなわち、第１の磁極部３１は、その変位方向に対して交わる方向においてＳ極とＮ極との２極に着磁するだけでよい。第２の磁極部３２は、その変位方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に着磁するだけでよい。このため、第１及び第２の磁極部３１，３２、すなわち磁石１４の着磁パターンを含む構成の簡素化が図られる。
【００５６】
（３）さらに、第１の磁極部３１はその着磁方向から見たときに放射状をなす磁界を発するところ、この第１の磁極部３１に対応して磁界方向検出型の各磁気センサ（２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ）が集中して配設される。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁極部３１の直線変位に伴い変化する磁界方向に応じた二値信号を生成する。また、第２の磁極部３２はその変位方向に多極着磁されるところ、この第２の磁極部３２に対応して単極検出型の各磁気センサ（２２ｃ，２２ｅ）が集中して配設される。単極検出型の磁気センサは、自身に対応する磁極の極性に応じた二値信号を生成する。ちなみに、第２の磁極部３２の直線変位に伴い単極検出型の磁気センサに対応する磁極の極性は、Ｎ極とＳ極との間で交互に切り替わる。このように、磁界の検出原理（センサ出力態様）が異なる２種類の磁気センサを組み合わせて使用することにより、より少ないセンサ数で操作部材の位置検出が可能となる。また、磁界方向検出型の各磁気センサは第１の磁極部３１に、また単極検出型の各磁気センサは第２の磁極部３２にそれぞれ対応して集中配置されることにより、位置検出装置２１、ひいてはシフト装置１１の体格の小型化が可能となる。
【００５７】
（４）第１及び第２の磁極部３１，３２を有する磁石１４は一体的に形成される。また、この磁石１４において、第１及び第２の磁極部３１，３２の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部３３が設けられてなる。この構成によれば、第１及び第２の磁極部３１，３２を有する磁石１４が一体的に形成されることにより、部品点数の低減化が図られる。また、第１及び第２の磁極部３１，３２間に、磁石素材からなる未着磁部３３を設けることにより、第１の磁極部３１から発せられる放射状磁界が第２の磁極部３２側へ広がることが抑制される。これは、第１の磁極部３１から第２の磁極部３２側へ向かう磁界は未着磁部３３の内部に閉じ込められるからである。第１及び第２の磁極部３１，３２からそれぞれ発せられる磁界が相互に干渉し合うことが抑制されることにより、磁界方向検出型及び単極検出型の各磁気センサの検出結果に対する信頼性が確保される。また、第１及び第２の磁極部３１，３２間に未着磁部３３を設けることにより、第１の磁極部３１と第２の磁極部３２との近接配置も可能となり、ひいては位置検出装置２１のいっそうの小型化が可能となる。
【００５８】
（５）第１の磁極部３１は半円柱状をなして、また第２の磁極部３２はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、第１の磁極部３１の平坦面と第２の磁極部３２の長側面とが一体的に接合されてなる。この構成によれば、第１の磁極部３１が半円柱状に形成されることにより、放射状磁界が好適に形成される。また、第２の磁極部３２はその変位方向へ延びる直方体状に形成するだけでよいので、構成の簡素化が図られる。また、形成も容易である。
【００５９】
（６）１つの磁気センサの故障を検出して訂正可能とした非接触式のシフト装置１１を構築可能となる。このため、シフトレバー１２の操作位置の検出に対する信頼性を確保することができる。また、前述したように、位置検出装置２１の構成の簡素化及び体格の小型化が図られることにより、シフト装置１１全体の構成の簡素化及び体格の小型化も図られる。
【００６０】
（７）磁界方向検出型の各磁気センサは、第１の磁極部３１に対応して設けられる基板２３の表裏両面に分散して配設されてなる。この構成によれば、磁気センサをより狭い領域に集中して設けることが可能となるので、位置検出装置２１、ひいてはシフト装置１１のいっそうの小型化が図られる。
【００６１】
（８）磁界方向検出型の磁気センサとして、磁気抵抗効果を利用したＭＲセンサを採用した。このＭＲセンサは、その配置角度を変えることにより、同方向の磁界に対して異なる出力が得られる。このため、配置角度の異なる複数個のＭＲセンサを組み合わせることにより、それらのセンサ出力（二値信号）の組合せにバリエーションを容易に持たせることができる。また、集中配置にも好適である。
【００６２】
＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、磁石１４に２つの軸１５を設けたが、単一の軸１５を設けるのみとしてもよい。この場合であれ、磁石１４は、レール１３に沿って安定してスライド変位する。また、この場合には、磁石１４の軸１５と反対側の側面に基板２３を配設することが好ましい。軸１５と基板２３との干渉の有無等を考慮する必要がなくなるからである。
【００６３】
・各二値化信号において、１つもしくは２つの誤りを検知した場合、マイクロコンピュータ４１は、例えば車室内に設けられるインジケータランプ等の報知装置を通じて、その旨報知するようにしてもよい。また、マイクロコンピュータ４１は、各二値化信号の組み合わせの誤りを訂正不能と判断した場合、自動変速機４２の接続状態をニュートラルに切り替える旨指令する変速指令信号Ｓｃを生成するようにしてもよい。
【００６４】
・第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅを基板２３の表裏において互いに一致するように設けてもよい。
・本例では、シフトレバー１２の操作位置に応じた変速指令信号Ｓｃを生成するようにしたが、単にシフトレバー１２の操作位置を示す信号を生成するようにしてもよい。この場合には、自動変速機４２側の電子制御装置は、シフト装置１１のマイクロコンピュータ４１から供給される信号に基づきシフトレバー１２の操作位置を判定し、この判定される操作位置に応じて自動変速機４２の動力伝達経路の切り換え制御を実行する。
【００６５】
・本例では、ＭＲセンサとして、いわゆるフルブリッジ側のＭＲセンサを採用したが、例えば２つの磁気抵抗が直列に接続されてなるいわゆるハーフブリッジ型のＭＲセンサを採用してもよい。
【００６６】
・各磁気センサ２２において生成される二値信号の組合せは、図１１の一覧表に示されるものに限られない。磁石１４の着磁パターン及び各磁気センサ２２の磁石１４に対する相対的な位置関係の調節を通じて、異なる組合せとすることも可能である。
【００６７】
・シフト装置１１に限らず、ジョイスティック型の入力装置等にも適用可能である。また、シフトレバー等の軸状の部材の操作位置を検出するものに限られず、例えば特定の方向へスライド操作する摘みの操作位置を検出するようにしてもよい。この場合には、摘みは磁石１４と一体的に変位可能に設ける。
【００６８】
・未着磁部３３は省略してもよい。このようにしても、第１の磁極部３１では磁石１４の移動軌跡に沿う仮想平面に対して平行をなす放射状の磁界が形成され、第２の磁極部３２では磁石１４の移動軌跡に沿う仮想平面に対して直交する方向の磁界が形成される。
【００６９】
・本例では、第１の磁極部３１、第２の磁極部３２、及び未着磁部３３を一体的に形成したが、これらを別部材として構成することも可能である。この場合には、これら部材を単一の樹脂ケースに収容して一体化する。軸１５は当該樹脂ケースに設ける。
【００７０】
＜他の技術的思想＞
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
・請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置において、前記磁界方向検出型の磁気センサとして磁気抵抗効果を利用したＭＲセンサが、前記単極検出型の磁気センサとしてホール効果を利用したホールセンサが採用されてなる位置検出装置。
【００７１】
・請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置において、前記磁界方向検出型の各磁気センサは、前記第１の磁石に対応して設けられる基板の表裏両面に分散して配設されてなる位置検出装置。
【００７２】
この構成によれば、磁気センサをより狭い領域に集中して設けることが可能となるので、位置検出装置のいっそうの小型化が図られる。
【符号の説明】
【００７３】
１１…シフト装置、１２…シフトレバー（操作部材）、１４…磁石、２１…位置検出装置、２２…磁気センサ、２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ…磁界方向検出型の磁気センサ（ＭＲセンサ）、２２ｃ，２２ｅ…単極検出型の磁気センサ（ホールセンサ）、３１…第１の磁極部（第１の磁石）、３２…第２の磁極部（第２の磁石）、３３…未着磁部、４１…マイクロコンピュータ（制御装置）、４２…自動変速機、Ｗ１〜Ｗ５…着磁幅。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の位置を非接触で検出する磁気式の位置検出装置及びシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の自動変速機とシフト装置とを機械的に分離した、いわゆるバイワイヤ方式のシフト装置が普及しつつある。このシフト装置では、ユーザにより操作されるシフトレバーの操作位置を摺動接点あるいは磁気センサを通じて電気信号として検出し、当該電気信号に基づきアクチュエータを作動させることにより自動変速機の接続状態を切り替えることから、リンク機構等の機械的な構成が不要となる。このため、シフト装置の小型化が容易になるとともに、設置場所の選択の自由度が高められるといった利点がある。
【０００３】
こうしたシフト装置では、特に操作位置の検出に対する高い信頼性が要求されるところ、例えば特許文献１に示されるようなシフト装置が従来提案されている。当該装置では、シフトレバーの操作に伴い複数個のホールセンサと平面上に多極着磁された磁石とを相対的に変位させて当該変位に応じて各ホールセンサから出力される信号の組合せに基づき、シフトレバーの操作位置を検出する。各ホールセンサは、磁界を検出したときにはオン信号（論理「１」）を、磁界を検出しないときにはオフ信号（論理「０」）を出力する。そして当該装置では、十字状あるいは直線状のシフトゲートに沿って変位するシフトレバーの５つの操作位置を検出可能とされているところ、このシフトレバーが各操作位置に操作された際に各ホールセンサから出力される信号の組合せが、誤り訂正符号をなすように、磁石の着磁パターン及び各ホールセンサの配置が設定されている。このため、各ホールセンサからの出力信号の組合せ（シフトレバーの操作位置を示すシフトポジション信号）のデータに符号誤り（エラー）が発生した場合にそれを検出、あるいは検出して訂正することが可能となる。この誤り検出あるいは誤り訂正により、シフト装置（その位置検出装置）の位置検出処理に対する信頼性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４８３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載のシフト装置には、次のような問題があった。例えば十字状のシフトゲートに対応する場合には、同一平面に多極着磁、しかも着磁パターンの異なる複数個の小磁石を組み合わせて全体として所望の着磁パターンを有する磁石を構成している。特殊な形状の磁石を用意する必要があるとともに、各小磁石、ひいてはそれらを組み合わせて構成される着磁パターンが非常に複雑なものとなっている。また、直線状のシフトゲートに対応する場合には、検出する操作位置の数と同数だけ着磁パターンを設定する必要がある。このため、磁石の大型化、ひいてはシフト装置の体格の大型化が懸念される。また、設計コスト、ひいては製造コストの増大のおそれもある。なお、こうした問題は、シフト装置に限らず、複数方向に操作される例えばジョイスティック等の入力装置についても同様に発生する。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁石の着磁パターン等を含む構成の簡素化及び体格の小型化を図りつつ、位置検出に対する信頼性を確保することができる位置検出装置及びシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、位置検出装置において、操作部材の操作に連動して直線的に変位するとともに、当該変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁石と、前記第１の磁石と一体的に直線変位するとともに、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁石と、前記第１の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、当該第１の磁石の変位に伴う磁界方向の変化を検出する複数個の磁界方向検出型の磁気センサと、前記第２の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出する複数個の単極検出型の磁気センサと、を備え、前記各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づき操作部材の操作位置を検出する制御装置と、を備え、前記二値信号の組み合わせが、前記操作部材に連動する前記第１及び第２の磁石の位置情報を構成するデータビットと、前記二値信号の組み合わせにおける１つの二値信号の誤りを訂正するためのチェックビットとを含むハミング符号に準拠したものとなるように、前記第１の磁石に対する前記磁界方向検出型の磁気センサの相対位置関係、及び前記第２の磁石の変位方向における各磁極の着磁幅が設定されてなることをその要旨とする。
【０００８】
本発明によれば、各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せが、ハミング符号に準拠するため、１つの誤り訂正、あるいは２つの誤り検出が可能となる。これにより、磁石の位置に対応する操作部材の操作位置の検出に対する信頼性が確保可能となる。
【０００９】
また、第１及び第２の磁石の着磁パターンについても単純なものとなる。すなわち、第１の磁石は、その変位方向に対して交わる方向においてＳ極とＮ極との２極に着磁するだけでよい。第２の磁石は、その変位方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に着磁するだけでよい。このため、第１及び第２の磁石の着磁パターン、ひいてはこれら磁石の構成の簡素化が図られる。
【００１０】
さらに、第１の磁石はその着磁方向から見たときに放射状をなす磁界を発するところ、この第１の磁石に対応して磁界方向検出型の各磁気センサが集中して配設される。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁石の直線変位に伴い変化する磁界方向に応じた検出結果を生成する。また、第２の磁石はその変位方向に多極着磁されるところ、この第２の磁石に対応して単極検出型の各磁気センサが集中して配設される。単極検出型の磁気センサは、自身に対応する磁極の極性に応じた検出結果を生成する。ちなみに、第２の磁石の直線変位に伴い単極検出型の磁気センサに対応する磁極の極性は、Ｎ極とＳ極との間で交互に切り替わる。このように、磁界の検出原理（センサ出力態様）が異なる２種類の磁気センサを組み合わせて使用することにより、より少ないセンサ数で操作部材の位置検出が可能となる。また、磁界方向検出型の各磁気センサは第１の磁石に、また単極検出型の各磁気センサは第２の磁石にそれぞれ対応して集中配置されることにより、位置検出装置の小型化が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置検出装置において、前記第１及び第２の磁石は一体的に形成されるとともに、これら磁極部の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部が設けられてなることをその要旨とする。
【００１２】
本発明によれば、第１及び第２の磁石が一体的に形成されることにより、部品点数の低減化が図られる。また、第１及び第２の磁石間に、磁石素材からなる未着磁部を設けることにより、第１の磁石から発せられる放射状磁界が第２の磁石側へ広がることが抑制される。これは、第１の磁石から第２の磁石側へ向かう磁界は未着磁部の内部に閉じ込められるからである。第１及び第２の磁石からそれぞれ発せられる磁界が相互に干渉し合うことが抑制されることにより、磁界方向検出型及び単極検出型の各磁気センサの検出結果に対する信頼性が確保される。また、第１及び第２の磁石間に未着磁部を設けることにより、第１の磁石と第２の磁石との近接配置も可能となり、ひいては位置検出装置のいっそうの小型化が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置において、前記第１の磁石は半円柱状をなして、また前記第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、前記第１の磁石の平坦面と前記第２の磁石の長側面とが一体的に接合されてなることをその要旨とする。
【００１４】
本発明によれば、第１の磁石が半円柱状に形成されることにより、放射状磁界が好適に形成される。また、第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状に形成するだけでよいので、構成の簡素化が図られる。形成も容易である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、直線状に配置して設定される複数の操作位置間を変位する操作部材と、当該操作部材の操作位置を検出する位置検出装置とを備え、当該位置検出装置の検出結果に基づき車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置において、前記位置検出装置として、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置が採用されてなることをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、１つの磁気センサの故障を検出して訂正可能とした非接触式のシフト装置を構築可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁石の着磁パターン等を含む構成の簡素化及び体格の小型化を図りつつ、位置検出に対する信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、シフト装置の概略構成を示す正面図、（ｂ）は、シフト装置の平面図。
【図２】磁石と基板との相対的な位置関係を示す要部斜視図。
【図３】磁石の斜視図。
【図４】各磁気センサの配置態様を示す基板の正面図。
【図５】第１の磁極部に対応する各磁気センサの配置態様を示す図４の１−１線矢視図。
【図６】第２の磁極部に対応する各磁気センサの配置態様を示す図４の２−２線矢視図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、ＭＲセンサの概略構成を示す回路図、（ｃ）は、ＭＲセンサの配置角度を示す一覧表。
【図８】（ａ），（ｂ）は、ホールセンサの極性毎の出力態様を示す側面図。
【図９】（ａ）は、シフトレバーの各操作位置と磁石の位置との関係を示す磁石の正面図、（ｂ）は、シフトレバーの各操作位置と各磁気センサ出力との関係を示す波形図。
【図１０】シフト装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図１１】各磁気センサにおいて生成される二値信号の組合せとシフトレバーの操作位置との関係を示す一覧表。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を、エンジン及びモータを走行用の駆動源とするハイブリッド車両に搭載されるバイワイヤ方式のシフト装置に具体化した一実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。このシフト装置は、例えば自動車の車室フロアにおける運転席と助手席との間、あるいはインストルメントパネルにおける運転席の近傍に配設される。
【００２０】
＜シフト装置の概要＞
図１（ａ）に示すように、シフト装置１１のシフトレバー１２は、その基端部を中心として直線状（同図中の左右方向へ延びるＸ軸方向）に揺動可能に設けられている。すなわち、図示しない車体には、レール１３が固定されている。レール１３は、合成樹脂材料によりシフトレバー１２の操作方向（Ｘ軸方向）へ延びる四角筒状に形成されている。レール１３の内部には、磁石１４が当該レール１３に沿って直線状にスライド変位可能に設けられている。磁石１４は、その下部に円弧面が形成された直方体状に形成されている。磁石１４は、その円弧面が図１（ａ）中の下方（Ｙ軸方向）を向くように配設されている。磁石１４は、その円弧面及び当該円弧面と反対側の上面がレール１３の内面に対して摺動することにより、レール１３の延びる方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）への変位が規制される。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、磁石１４の変位方向及びシフトレバー１２の延びる方向の双方に直交する方向（Ｙ軸方向）において互いに反対側に位置する２つの側面の中央付近には、それぞれ円柱状の軸１５が突設されている。これら軸１５には、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）から見てコの字状をなす支持部材１６が装着されている。この支持部材１６は、互いに対向する２つの支持壁１６ａ及びこれら支持壁１６ａの上部間を連結する連結壁１６ｂが合成樹脂材料により一体形成されてなる。
【００２２】
図１（ａ）に併せて示されるように、両支持壁１６ａには、同図中の上方（Ｙ軸方向）へ延びる長孔１７がそれぞれ形成されている。これら長孔１７には軸１５が内側から挿入されている。支持部材１６は軸１５を中心として回転可能とされている。支持部材１６の回転に伴い、軸１５は長孔１７に対して相対的にその内部を上下方向へ変位する。支持部材１６の上面、すなわち連結壁１６ｂの上面には、軸状のシフトレバー１２が固定されている。シフトレバー１２の軸１５と反対側の先端部はレール１３に形成された開口部１３ａを介して外部に突出している。
【００２３】
したがって、シフトレバー１２の左右方向への揺動は、軸１５が支持部材１６の長孔１７内を変位することにより、磁石１４の左右方向への直線運動に変換される。すなわち、シフトレバー１２の傾動操作に連動して、磁石１４は同図中の左右方向へスライド変位する。磁石１４は、シフトレバー１２の操作を通じて、当該シフトレバー１２の操作方向と反対側へ変位する。シフト装置１１に内蔵される位置検出装置は、シフトレバー１２に連動して磁石１４が直線状にスライド変位することを利用して、当該シフトレバー１２の操作位置を検出する。この検出されるシフトレバー１２の操作位置に応じて自動変速機の接続状態が切り換えられる。
【００２４】
なお、本例では、シフトレバー１２の操作位置として、駐車位置（Ｐ）、後進位置（Ｒ）、中立位置（Ｎ）、前進位置（Ｄ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）が設定されるところ、これら操作位置は直線状に配置される。シフトレバー１２の各操作位置間の傾動量（操作角度）は、駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）間の操作量を除き、同一とされている。具体的には、後進位置（Ｒ）及び中立位置（Ｎ）間、中立位置（Ｎ）及び前進位置（Ｄ）間、並びに前進位置（Ｄ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）間の操作量はすべて同じ値、且つ、駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）間の操作量よりも小さな値とされている。そしてシフトレバー１２の各操作位置と、磁石１４の位置とは一対一で対応する。また、シフト装置１１は、シフトレバー１２の操作位置が保持される保持型（ステーショナリタイプ）、あるいは当該操作位置が特定の基準位置に自動復帰する復帰型（モーメンタリタイプ）のいずれのタイプとして構成してもよい。
【００２５】
＜位置検出装置＞
次に、シフトレバー１２の操作位置を検出する位置検出装置について説明する。図２に示すように、位置検出装置２１は、前述した磁石１４と、当該磁石１４から発せられる磁界を検出する複数個の磁気センサ２２とを備えてなる。各磁気センサ２２は、磁石１４の軸１５が形成された２つの側面のいずれか一方に対向して配設される基板２３に設けられている。各磁気センサ２２の基板２３に対する配置パターン及び磁石１４に対する相対的な位置関係については後に詳述する。
【００２６】
＜磁石＞
図３示すように、磁石１４は、半円柱状の第１の磁極部３１、直方体状の第２の磁極部３２、これらの間に介在される直方体状の未着磁部３３を備えてなる。第１の磁極部３１及び未着磁部３３、並びに未着磁部３３及び第２の磁極部３２は、相互に接合されてなる。未着磁部３３は、強磁性体等の磁石素材により直方体状に形成されている。第１の磁極部３１は、軸１５の延びる方向（Ｙ軸方向）においてＳ極とＮ極とが２極着磁されている。第２の磁極部３２は、軸１５の延びる方向に直交する方向、すなわち磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）において多極着磁されている。本例では、第１〜第５の磁極３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが設けられている。第１〜第５の磁極３２ａ〜３２ｅの図３における上側の部位の極性は、この順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極とされており、同じく下側の部位の極性は前述した上側の部位と反対の極性とされている（図６参照）。第２の磁極部３２において、第１〜第５の磁極３２ａ〜３２ｅの磁石１４の変位方向における着磁幅Ｗ１〜Ｗ５は次のように設定されている。
【００２７】
・Ｗ１＝Ｗ５＜Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４
すなわち、第２の磁極部３２において磁石１４の変位方向における両端に位置する第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５は同じ値に設定されている。また、第２の磁極部３２において第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅ間に挟まれる第２〜第４の磁極３２ｂ〜３２ｄの着磁幅Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４は、第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５よりも大きな同じ値に設定されている。本例では、第２〜第４の磁極３２ｂ〜３２ｄの着磁幅Ｗ２〜Ｗ４は、次の関係式に示されるように、第１及び第５の磁極３２ａ，３２ｅの着磁幅Ｗ１，Ｗ５の２倍の値に設定されている。なお、次の関係式において「／」は除算を示す。
【００２８】
・Ｗ１＝Ｗ５＝Ｗ２／２＝Ｗ３／２＝Ｗ４／２
＜磁気センサ＞
次に、各磁気センサ２２、並びにこれらの基板２３に対する配置パターン及び磁石１４に対する相対的な位置関係について説明する。
【００２９】
図４に示すように、基板２３には第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇが設けられている。具体的には、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、基板２３の磁石１４に対向する側面に設けられている。また、図５に併せて示されるように、第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、基板２３の磁石１４と反対側の側面に設けられている。
【００３０】
図４に示されるように、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、磁石１４の第１の磁極部３１（正確には、その移動軌跡）に対応するように設けられている。第１及び第２の磁気センサ２２ａ，２２ｂは、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）において、第６の磁気センサ２２ｆを間に挟むかたちで設けられている。そして、基板２３の表裏において、第４の磁気センサ２２ｄは第２の磁気センサ２２ｂに、第７の磁気センサ２２ｇは第１の磁気センサ２２ａにそれぞれ一致するように設けられている。なお、図４では、説明の便宜上、第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇは、第２及び第１の磁気センサ２２ｂ，２２ａに対して若干ずらして示す。したがって、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇには、図４に矢印Ｂ１で示されるように、第１の磁極部３１から発せられる放射状の磁界が印加される。シフトレバー１２の操作に連動する磁石１４のＸ軸方向への変位に伴い、第１、第２及び第６の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ、並びに第４及び第７の磁気センサ２２ｄ，２２ｇに印加される磁界の方向は変化する。
【００３１】
なお、図４は、シフトレバー１２が中立位置（Ｎ）に操作されたときの磁石１４と各磁気センサ２２との相対的な位置関係を示す。また、シフトレバー１２の各操作位置に対応する磁石１４の位置は、当該磁石１４を軸１５側から見たときに当該磁石１４の変位方向に対して直交する方向へ延びる中心軸Ｏの位置を示す。この磁石１４と各磁気センサ２２との相対的な位置関係については、後に詳述する。
【００３２】
第６の磁気センサ２２ｆ、並びに第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）において一列に配設されている。また、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅは、磁石１４の第２の磁極部３２（正確には、その移動軌跡）に対応するように設けられている。したがって、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅには、図６に矢印Ｂ２で示されるように、第２の磁極部３２から発せられるＮ極からＳ極へ向かう磁界が、当該第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅの感磁面（図６中の上面）に対して垂直に印加される。
【００３３】
＜ＭＲセンサ＞
第１、第２、第４、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇとしては、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、４つの磁気抵抗（ＭＲＥ）がブリッジ状に接続されてなるいわゆるフルブリッジ型のＭＲセンサが採用されている。このＭＲセンサは、各磁気抵抗のブリッジ回路及びその信号処理回路が単一のＩＣチップとして集積回路化されてなる。磁気抵抗の抵抗値は、与えられる磁界（正確には、磁束の向き）に応じて変化する。
【００３４】
各ＭＲセンサは、前述したブリッジ状の回路の中点電位（アナログ信号）＋Ｖｏｕｔ，−Ｖｏｕｔを、前記信号処理回路を構成するコンパレータを通じて、「１（ハイ）」又は「０（ロー）」の二値信号とする。すなわち、各ＭＲセンサは、磁石１４のスライド変位に伴う磁界（磁束）の方向の変化に応じて、「１（ハイ）」又は「０（ロー）」の二値信号を生成する。
【００３５】
図７（ａ）に示されるように、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇは、これらに付与される磁界の方向が磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して−４５度（＋１３５度）の角度をなす時に最大値を、同じく＋４５度（＋２２５度）の角度をなす時に最小値をとる正弦波状のアナログ信号を生成する。すなわち、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇは、これらに対して矢印Ａ１で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「１（ハイ）」、同じく当該矢印Ａ１に直交する矢印Ａ２で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「０（ロー）」を二値信号として生成する。
【００３６】
ここで、図７（ｃ）の表に示されるように、第１、第６及び第７の磁気センサ２２ａ，２２ｆ，２２ｇの磁石１４に対する配置角度を０°とした場合、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄの磁石１４に対する配置角度は９０°とされている。このため、図７（ｂ）に示されるように、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄは、これらに付与される磁界の方向が磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して−４５度（＋１３５度）の角度をなす時に最小値を、同じく＋４５度（＋２２５度）の角度をなす時に最大値をとる正弦波状のアナログ信号を生成する。すなわち、第２及び第４の磁気センサ２２ｂ，２２ｄは、これらに対して矢印Ａ１で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「０（ロー）」、同じく当該矢印Ａ１に直交する矢印Ａ２で示される方向に沿う磁界が印加された場合には「１（ハイ）」を二値信号として生成する。
【００３７】
＜ホールセンサ＞
第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅとしては、ホール素子を使用したホールセンサが採用されている。本例では、Ｓ極のみ、あるいはＮ極のみの磁界を検出する、いわゆる単極検出タイプのものが採用されている。具体的には、本例で採用されるホールセンサは、図８（ａ）に示されるようにＳ極の磁界が印加された場合には「１（ハイ）」を、図８（ｂ）に示されるようにＮ極の磁界が印加された場合には「０（ロー）」を二値信号として生成する。
【００３８】
＜磁気センサの出力態様＞
次に、シフトレバー１２が各操作位置に操作されたときの各磁気センサ２２の出力態様について説明する。
【００３９】
磁石１４は、図９（ａ）の上部に四角枠で囲って示されるシフトレバー１２の各操作位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂ）に対応する位置間を変位する。なお、図９（ａ）では、磁石１４の位置は、当該磁石１４を軸１５側から見たときに当該磁石１４の変位方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）へ延びる中心軸Ｏの位置を示す。また図９（ａ）では、磁石１４を各磁気センサ２２の反対側から見た状態を示す。さらに図９（ａ）では、磁石１４の各磁気センサ２２に対向する側の極性をかっこ書きで示す。
【００４０】
例えば、シフトレバー１２が中立位置（Ｎ）に操作されたとき、磁石１４は、図９（ａ）に示されるように、第２の磁極部３２の第３の磁極３２ｃが、第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅに対応する位置をとる。換言すれば、磁石１４を軸１５側から見たとき、当該磁石１４の変位方向に対して直交する方向へ延びる中心軸Ｏが、第３、第５及び第６の磁気センサ２２ｃ，２２ｅ，２２ｆを通る位置に、磁石１４は位置する。
【００４１】
そして、シフトレバー１２が駐車位置（Ｐ）から回生ブレーキ位置（Ｂ）までの間において操作されたとき、各磁気センサ２２の出力態様は次のようになる。
すなわち、図９（ｂ）に示されるように、第１の磁気センサ２２ａは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置から中立位置（Ｎ）に対応する位置までの間にあるときにはローレベルの信号「論理０」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。これは、第１の磁気センサ２２ａとして、ＭＲセンサが採用されているからである。すなわち、ＭＲセンサは、磁石１４がスライド変位した場合であれ、先の図７（ａ），（ｂ）に矢印Ａ１，Ａ２で示される特定方向への磁界が印加される限り、当該磁界の方向に応じてハイレベルあるいはローレベルの信号を生成する。
【００４２】
第２の磁気センサ２２ｂは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置から中立位置（Ｎ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはローレベルの信号「論理１」を生成する。なお、第４の磁気センサ２２ｄも同様である。
【００４３】
第３の磁気センサ２２ｃは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）に対応する位置→後進位置（Ｒ）に対応する位置→中立位置（Ｎ）に対応する位置→前進位置（Ｄ）に対応する位置→回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置へ変位するたびに、ハイレベルの信号とローレベルの信号とを交互に生成する。これは、第３の磁気センサ２２ｃとして、単極検出タイプのホールセンサが採用されているからである。すなわち、磁石１４のスライド変位に伴い、第３の磁気センサ２２ｃに対応する磁石１４（正確には、第２の磁極部３２）の極性がＳ極とＮ極との間で交互に切り替わる。このため、磁石１４のスライド変位に伴い、第３の磁気センサ２２ｃは、ハイレベルの信号とローレベルの信号とを交互に生成する。なお、第５の磁気センサ２２ｅも同様である。
【００４４】
第６の磁気センサ２２ｆは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）及び回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置にあるときにはそれぞれローレベルの信号「論理０」を、後進位置（Ｒ）から前進位置（Ｄ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。
【００４５】
第７の磁気センサ２２ｇは、磁石１４が駐車位置（Ｐ）及び後進位置（Ｒ）に対応する位置にあるときにはそれぞれローレベルの信号「論理０」を、中立位置（Ｎ）に対応する位置から回生ブレーキ位置（Ｂ）に対応する位置までの間にあるときにはハイレベルの信号「論理１」を生成する。
【００４６】
このように本例では、シフトレバー１２が各操作位置に操作された場合に各磁気センサ２２において生成される二値信号（出力論理）の組合せがすべて異なるように、磁石１４の着磁パターン、及び当該磁石１４に対する各磁気センサ２２の相対的な位置関係が設定される。すなわち、シフトレバー１２の操作に連動する磁石１４の位置に応じて第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇにおいて生成される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を特定可能となる。
【００４７】
図１０に示すように、シフト装置１１のマイクロコンピュータ４１は、第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇから供給される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を認識し、この認識されるシフトレバー１２の操作位置に応じて自動変速機４２に対する変速指令信号Ｓｃを生成する。自動変速機４２は、当該変速指令信号Ｓｃを受けて内部の動力伝達経路の接続状態の切り替えを行う。
【００４８】
＜ハミング符号＞
本例では、シフトレバー１２が各操作位置に操作された場合に、各磁気センサ２２において生成される二値信号の組合せがハミング符号に準拠するように、磁石１４の着磁パターン及び当該磁石１４に対する各磁気センサ２２の相対的な位置関係が調節されている。シフトレバー１２の各操作位置と、各磁気センサ２２から供給される二値信号との組合せは、例えば図１１の一覧表に示されるようになる。同図において、各行はシフトレバー１２の操作位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂ）を、各列は第１〜第７の磁気センサ２２ａ〜２２ｇを示す。同図に示される「１」及び「０」の二値信号（論理レベル）は、先の図９（ｂ）に示される各磁気センサ２２の出力電圧レベルに対応している。すなわち、ハイレベルの信号（Ｈ）は論理レベル「１」、ローレベルの信号（Ｌ）は論理レベル「０」に対応する。
【００４９】
同図に示されるように、シフトレバー１２が駐車位置（Ｐ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「０１１１１００」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｒ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「０１０１０１０」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｎ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１１１１１１１」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｄ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１００００１１」となる。シフトレバー１２が駐車位置（Ｂ）に操作された場合、各二値信号の組合せは、「１０１０１０１」となる。
【００５０】
ここで、ハミング符号とは、データ通信の際に通信路で生ずる符号誤りを訂正し通信の信頼性を高めるための誤り訂正符号のひとつである。本例では、このハミング符号を用いることにより、各二値信号の組み合わせにおける１つの誤りを検出して訂正することが可能となる。また、各二値信号の組み合わせにおける２つの誤りを検出することが可能となる。
【００５１】
ハミング符号は、データビット（情報ビット）にチェックビット（冗長ビット）を付加したものである。データビットは、送信したい情報、すなわち本例ではシフトレバー１２の操作位置（正確には、当該操作位置に対応する磁石１４の位置）を示す情報を構成する。チェックビットは、誤りの検出及び訂正を行うためにデータビットに付加される情報である。本例では、第１〜第４の磁気センサ２２ａ〜２２ｄにおいて生成される二値信号がデータビットとされている。また、第５〜第７の磁気センサ２２ｅ〜２２ｇにおいて生成される二値信号がチェックビットとされている。
【００５２】
マイクロコンピュータ４１は、各二値信号の組み合わせに基づいて、磁石１４の各位置に対応する二値信号の組み合わせの１つの誤り信号に一対一で対応する誤り信号位置情報を生成する。そしてマイクロコンピュータ４１は、当該誤り信号位置情報に基づいて、前記二値信号の組み合わせの誤り信号位置を特定し、この特定された誤り信号位置の二値信号を訂正する。
【００５３】
前記自動変速機の接続状態を切り替えるに際して、マイクロコンピュータ４１は、各磁気センサ２２から供給される二値信号の組合せの誤りの有無を判定し、誤りがある旨判定される場合にはその誤りを訂正する。そして、マイクロコンピュータ４１は、訂正した二値信号の組み合わせに基づきシフトレバー１２の操作位置を認識する。
【００５４】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本例の位置検出装置２１は、シフトレバー１２の操作に連動して直線的に変位する磁石１４を備える。この磁石１４は、その変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁極部３１と、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁極部３２とを備えてなる。また、位置検出装置２１は、第１の磁極部３１に対して相対変位可能に設けられる複数個の磁界方向検出型の磁気センサ（２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ）、および第２の磁極部３２に対して相対変位可能に設けられる複数個の単極検出型の磁気センサ（２２ｃ，２２ｅ）も備えてなる。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁極部３１の変位に伴う磁界方向の変化を検出し、当該磁界方向に応じた二値信号を生成する。また、単極検出型の磁気センサは、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出し、当該極性に応じた二値信号を生成する。位置検出装置２１のマイクロコンピュータ４１は、各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づきシフトレバー１２の操作位置を検出する。そして、本例では、各磁気センサにおいて生成される二値信号の組み合わせが、ハミング符号に準拠するため、１つの誤り訂正、あるいは２つの誤り検出が可能となる。これにより、磁石の位置に対応する操作部材の操作位置の検出に対する信頼性が確保可能となる。
【００５５】
（２）また、第１及び第２の磁極部３１，３２の着磁パターンについても単純なものとなる。すなわち、第１の磁極部３１は、その変位方向に対して交わる方向においてＳ極とＮ極との２極に着磁するだけでよい。第２の磁極部３２は、その変位方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に着磁するだけでよい。このため、第１及び第２の磁極部３１，３２、すなわち磁石１４の着磁パターンを含む構成の簡素化が図られる。
【００５６】
（３）さらに、第１の磁極部３１はその着磁方向から見たときに放射状をなす磁界を発するところ、この第１の磁極部３１に対応して磁界方向検出型の各磁気センサ（２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ）が集中して配設される。磁界方向検出型の磁気センサは、第１の磁極部３１の直線変位に伴い変化する磁界方向に応じた二値信号を生成する。また、第２の磁極部３２はその変位方向に多極着磁されるところ、この第２の磁極部３２に対応して単極検出型の各磁気センサ（２２ｃ，２２ｅ）が集中して配設される。単極検出型の磁気センサは、自身に対応する磁極の極性に応じた二値信号を生成する。ちなみに、第２の磁極部３２の直線変位に伴い単極検出型の磁気センサに対応する磁極の極性は、Ｎ極とＳ極との間で交互に切り替わる。このように、磁界の検出原理（センサ出力態様）が異なる２種類の磁気センサを組み合わせて使用することにより、より少ないセンサ数で操作部材の位置検出が可能となる。また、磁界方向検出型の各磁気センサは第１の磁極部３１に、また単極検出型の各磁気センサは第２の磁極部３２にそれぞれ対応して集中配置されることにより、位置検出装置２１、ひいてはシフト装置１１の体格の小型化が可能となる。
【００５７】
（４）第１及び第２の磁極部３１，３２を有する磁石１４は一体的に形成される。また、この磁石１４において、第１及び第２の磁極部３１，３２の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部３３が設けられてなる。この構成によれば、第１及び第２の磁極部３１，３２を有する磁石１４が一体的に形成されることにより、部品点数の低減化が図られる。また、第１及び第２の磁極部３１，３２間に、磁石素材からなる未着磁部３３を設けることにより、第１の磁極部３１から発せられる放射状磁界が第２の磁極部３２側へ広がることが抑制される。これは、第１の磁極部３１から第２の磁極部３２側へ向かう磁界は未着磁部３３の内部に閉じ込められるからである。第１及び第２の磁極部３１，３２からそれぞれ発せられる磁界が相互に干渉し合うことが抑制されることにより、磁界方向検出型及び単極検出型の各磁気センサの検出結果に対する信頼性が確保される。また、第１及び第２の磁極部３１，３２間に未着磁部３３を設けることにより、第１の磁極部３１と第２の磁極部３２との近接配置も可能となり、ひいては位置検出装置２１のいっそうの小型化が可能となる。
【００５８】
（５）第１の磁極部３１は半円柱状をなして、また第２の磁極部３２はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、第１の磁極部３１の平坦面と第２の磁極部３２の長側面とが一体的に接合されてなる。この構成によれば、第１の磁極部３１が半円柱状に形成されることにより、放射状磁界が好適に形成される。また、第２の磁極部３２はその変位方向へ延びる直方体状に形成するだけでよいので、構成の簡素化が図られる。また、形成も容易である。
【００５９】
（６）１つの磁気センサの故障を検出して訂正可能とした非接触式のシフト装置１１を構築可能となる。このため、シフトレバー１２の操作位置の検出に対する信頼性を確保することができる。また、前述したように、位置検出装置２１の構成の簡素化及び体格の小型化が図られることにより、シフト装置１１全体の構成の簡素化及び体格の小型化も図られる。
【００６０】
（７）磁界方向検出型の各磁気センサは、第１の磁極部３１に対応して設けられる基板２３の表裏両面に分散して配設されてなる。この構成によれば、磁気センサをより狭い領域に集中して設けることが可能となるので、位置検出装置２１、ひいてはシフト装置１１のいっそうの小型化が図られる。
【００６１】
（８）磁界方向検出型の磁気センサとして、磁気抵抗効果を利用したＭＲセンサを採用した。このＭＲセンサは、その配置角度を変えることにより、同方向の磁界に対して異なる出力が得られる。このため、配置角度の異なる複数個のＭＲセンサを組み合わせることにより、それらのセンサ出力（二値信号）の組合せにバリエーションを容易に持たせることができる。また、集中配置にも好適である。
【００６２】
＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、磁石１４に２つの軸１５を設けたが、単一の軸１５を設けるのみとしてもよい。この場合であれ、磁石１４は、レール１３に沿って安定してスライド変位する。また、この場合には、磁石１４の軸１５と反対側の側面に基板２３を配設することが好ましい。軸１５と基板２３との干渉の有無等を考慮する必要がなくなるからである。
【００６３】
・各二値化信号において、１つもしくは２つの誤りを検知した場合、マイクロコンピュータ４１は、例えば車室内に設けられるインジケータランプ等の報知装置を通じて、その旨報知するようにしてもよい。また、マイクロコンピュータ４１は、各二値化信号の組み合わせの誤りを訂正不能と判断した場合、自動変速機４２の接続状態をニュートラルに切り替える旨指令する変速指令信号Ｓｃを生成するようにしてもよい。
【００６４】
・第３及び第５の磁気センサ２２ｃ，２２ｅを基板２３の表裏において互いに一致するように設けてもよい。
・本例では、シフトレバー１２の操作位置に応じた変速指令信号Ｓｃを生成するようにしたが、単にシフトレバー１２の操作位置を示す信号を生成するようにしてもよい。この場合には、自動変速機４２側の電子制御装置は、シフト装置１１のマイクロコンピュータ４１から供給される信号に基づきシフトレバー１２の操作位置を判定し、この判定される操作位置に応じて自動変速機４２の動力伝達経路の切り換え制御を実行する。
【００６５】
・本例では、ＭＲセンサとして、いわゆるフルブリッジ側のＭＲセンサを採用したが、例えば２つの磁気抵抗が直列に接続されてなるいわゆるハーフブリッジ型のＭＲセンサを採用してもよい。
【００６６】
・各磁気センサ２２において生成される二値信号の組合せは、図１１の一覧表に示されるものに限られない。磁石１４の着磁パターン及び各磁気センサ２２の磁石１４に対する相対的な位置関係の調節を通じて、異なる組合せとすることも可能である。
【００６７】
・シフト装置１１に限らず、ジョイスティック型の入力装置等にも適用可能である。また、シフトレバー等の軸状の部材の操作位置を検出するものに限られず、例えば特定の方向へスライド操作する摘みの操作位置を検出するようにしてもよい。この場合には、摘みは磁石１４と一体的に変位可能に設ける。
【００６８】
・未着磁部３３は省略してもよい。このようにしても、第１の磁極部３１では磁石１４の移動軌跡に沿う仮想平面に対して平行をなす放射状の磁界が形成され、第２の磁極部３２では磁石１４の移動軌跡に沿う仮想平面に対して直交する方向の磁界が形成される。
【００６９】
・本例では、第１の磁極部３１、第２の磁極部３２、及び未着磁部３３を一体的に形成したが、これらを別部材として構成することも可能である。この場合には、これら部材を単一の樹脂ケースに収容して一体化する。軸１５は当該樹脂ケースに設ける。
【００７０】
＜他の技術的思想＞
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
・請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置において、前記磁界方向検出型の磁気センサとして磁気抵抗効果を利用したＭＲセンサが、前記単極検出型の磁気センサとしてホール効果を利用したホールセンサが採用されてなる位置検出装置。
【００７１】
・請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置において、前記磁界方向検出型の各磁気センサは、前記第１の磁石に対応して設けられる基板の表裏両面に分散して配設されてなる位置検出装置。
【００７２】
この構成によれば、磁気センサをより狭い領域に集中して設けることが可能となるので、位置検出装置のいっそうの小型化が図られる。
【符号の説明】
【００７３】
１１…シフト装置、１２…シフトレバー（操作部材）、１４…磁石、２１…位置検出装置、２２…磁気センサ、２２ａ，２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２ｇ…磁界方向検出型の磁気センサ（ＭＲセンサ）、２２ｃ，２２ｅ…単極検出型の磁気センサ（ホールセンサ）、３１…第１の磁極部（第１の磁石）、３２…第２の磁極部（第２の磁石）、３３…未着磁部、４１…マイクロコンピュータ（制御装置）、４２…自動変速機、Ｗ１〜Ｗ５…着磁幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に連動して直線的に変位するとともに、当該変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁石と、
前記第１の磁石と一体的に直線変位するとともに、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁石と、
前記第１の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、当該第１の磁石の変位に伴う磁界方向の変化を検出する複数個の磁界方向検出型の磁気センサと、
前記第２の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出する複数個の単極検出型の磁気センサと、
前記各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づき操作部材の操作位置を検出する制御装置と、を備え、
前記二値信号の組み合わせが、前記操作部材に連動する磁石の位置情報を構成するデータビットと、前記二値信号の組み合わせにおける１つの二値信号の誤りを訂正するためのチェックビットとを含むハミング符号に準拠したものとなるように、前記第１の磁石に対する前記磁界方向検出型の磁気センサの相対位置関係、及び前記第２の磁石の変位方向における各磁極の着磁幅が設定されてなる位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記第１及び第２の磁石は一体的に形成されるとともに、これら磁極部の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部が設けられてなる位置検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置において、
前記第１の磁石は半円柱状をなして、また前記第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、前記第１の磁石の平坦面と前記第２の磁石の長側面とが一体的に接合されてなる位置検出装置。
【請求項４】
直線状に配置して設定される複数の操作位置間を変位する操作部材と、当該操作部材の操作位置を検出する位置検出装置とを備え、当該位置検出装置の検出結果に基づき車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置において、
前記位置検出装置として、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置が採用されてなるシフト装置。
【請求項１】
操作部材の操作に連動して直線的に変位するとともに、当該変位方向に対して交わる方向に２極着磁された第１の磁石と、
前記第１の磁石と一体的に直線変位するとともに、当該変位方向に沿って多極着磁された第２の磁石と、
前記第１の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、当該第１の磁石の変位に伴う磁界方向の変化を検出する複数個の磁界方向検出型の磁気センサと、
前記第２の磁石に対して相対変位可能に設けられるとともに、Ｓ極及びＮ極のいずれか一方の磁界を検出する複数個の単極検出型の磁気センサと、
前記各磁気センサにおける磁界の検出結果に応じて生成される二値信号の組合せに基づき操作部材の操作位置を検出する制御装置と、を備え、
前記二値信号の組み合わせが、前記操作部材に連動する磁石の位置情報を構成するデータビットと、前記二値信号の組み合わせにおける１つの二値信号の誤りを訂正するためのチェックビットとを含むハミング符号に準拠したものとなるように、前記第１の磁石に対する前記磁界方向検出型の磁気センサの相対位置関係、及び前記第２の磁石の変位方向における各磁極の着磁幅が設定されてなる位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置において、
前記第１及び第２の磁石は一体的に形成されるとともに、これら磁極部の境界部分には磁石素材からなる磁化をもたない未着磁部が設けられてなる位置検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置において、
前記第１の磁石は半円柱状をなして、また前記第２の磁石はその変位方向へ延びる直方体状をなして形成され、前記第１の磁石の平坦面と前記第２の磁石の長側面とが一体的に接合されてなる位置検出装置。
【請求項４】
直線状に配置して設定される複数の操作位置間を変位する操作部材と、当該操作部材の操作位置を検出する位置検出装置とを備え、当該位置検出装置の検出結果に基づき車両の変速機の接続状態を切り替えるシフト装置において、
前記位置検出装置として、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置が採用されてなるシフト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１３１８７（Ｐ２０１１−１３１８７Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５９８８０（Ｐ２００９−１５９８８０）
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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