JP2017178060A

JP2017178060A - シフト装置

Info

Publication number: JP2017178060A
Application number: JP2016068648A
Authority: JP
Inventors: 祥嗣脇田; Shoji Wakita; 小川　敏生; Toshio Ogawa; 敏生小川
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-10-05
Also published as: US20170284536A1

Abstract

【課題】移動ポジションの検出に使用する磁石の数を抑えた安価なシフト装置を提供する。【解決手段】シフト装置１は、操作レバー２の操作に伴い第１操作方向に直線的に駆動されるとともに第２操作方向に回転駆動される被検出軸部４と一体に移動する磁石１２を有し、この磁石１２の２方向の移動を２個の磁気センサによりそれぞれ検出することにより、操作レバーの移動ポジションを検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、操作レバーの複数の操作方向における移動ポジションを検出するシフト装置に関する。

自動変速機を搭載した自動車においては、センターコンソールボックスの近傍に設置された操作レバーを操作することにより、自動変速機の変速位置を指定できるようになっている。

近年、このような自動変速機において、操作レバーの切換位置をセンサによって検知して、その切り換え信号によってアクチュエータを作動させて変速機の接続状態を切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ方式が開発されている。
このようなシフトバイワイヤ方式における自動変速機では、シフト装置にリンク機構等の機械的な構成が不要になるため、小型化が容易になる。また、比較的小さな力でのシフトチェンジが可能になるとともに、車室内におけるシフト装置のレイアウトに自由度を持たせることができる。

従来、シフトレバーに取り付けられた磁石の磁力に反応する磁気感応素子により移動ポジションを検出するシフト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１４４９０５号公報

特許文献１には、シフトレバーの多方向の操作に合わせてそれぞれの方向で専用の磁気感応素子を備えていたため、使用する磁石の数が増え、コストがアップすることが課題となっていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は操作レバーの移動ポジションの検出に使用する磁石の数を抑えた安価なシフト装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のシフト装置は、操作レバーの第１操作方向への移動操作により当該第１操作方向に直線的に駆動されるとともに、前記操作レバーの第１操作方向とは異なる第２操作方向への回動操作により当該第２操作方向に回動される被検出軸部を有し、前記被検出軸部の２方向への動作により、前記操作レバーの各操作方向の移動ポジションが検出されるシフト装置であって、前記被検出軸部と一体に移動する磁石と、前記磁石の磁束の変化を検出して前記操作レバーの第１操作方向における移動ポジションを検出する第１磁気センサと、前記磁石の磁束の変化を検出して前記操作レバーの第２操作方向における移動ポジションを検出する第２磁気センサと、
を有することを特徴とする。

この構成によれば、互いに異なる方向に移動操作される操作レバーの移動ポジションの検出に使用する磁石を１個に抑えることができるため、安価なシフト装置を提供することができる。

好適には、本発明は、前記シフト装置において、リング状に形成され、厚さ方向に対向する面が異なる２極に着磁されとともに、平面視で径方向に異なる２極に着磁され、厚さ方向と径方向に互いに直交する磁束が発生し、中心軸が前記被検出軸部と同軸をなすように配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、磁気センサを通る磁束の流れが、第１操作方向及び第２操作方向ともに安定するため、操作レバーの移動ポジションを確実に検出できる。

好適には、本発明は、前記シフト装置において、前記第１磁気センサは感磁方向が前記被検出軸部の軸と平行となるように配置されるとともに、前記第２磁気センサは感磁方向が前記被検出軸部の軸と直交するように配置され、前記第１磁気センサは前記磁石の厚さ方向に生じる磁束の角度を検出するとともに、前記第２磁気センサは、前記磁石の径方向に生じる磁束の角度を検出することを特徴とする。
この構成によれば、互いに異なる２方向に移動操作される操作レバーの移動ポジションを正確に検出することができる。

好適には、本発明は、前記シフト装置において、前記各磁気センサは感磁方向に巨大磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、磁気センサを通る磁束の角度の変化を正確に検出することができるため、操作ポジションを確実に検出できる。

好適には、本発明は、前記シフト装置において、前記磁石は、前記操作レバーの移動範囲の外側に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、操作レバーの安定した移動操作を確保でき、また磁気センサの配置スペースの自由度を確保できる。

好適には、本発明は、前記シフト装置において、前記磁石は、前記被検出軸部の先端に取り付けられていることを特徴とする。
この構成によれば、操作レバーの安定した移動操作を確保できる。

本発明によれば、操作レバーの移動ポジションの検出に使用する磁石の数を抑えた安価なシフト装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るシフト装置を模式的に示した外観斜視図である。図１に示すシフト装置の分解斜視図である。図１に示すシフト装置の正面図である。図１に示すシフト装置の側面図である。図１に示すシフト装置の磁石の拡大斜視図である。図１に示すシフト装置を第１操作方向に移動させた状態を示す側面図である。図１に示すシフト装置の第１操作方向への移動操作による操作レバーの移動ポジションの検出状態を示す模式図であり、（ａ）は操作レバーの移動操作前の状態を示す図であり、（ｂ）は操作レバーの移動操作後の状態を示す図である。図１に示すシフト装置を第２操作方向に移動させた状態を示す側面図である。図１に示すシフト装置の第２操作方向への移動操作による操作レバーの移動ポジションの検出状態を示す模式図であり、（ａ）は操作レバーの移動操作前の状態を示す図であり、（ｂ）は操作レバーの移動操作後の状態を示す図である。

図面を参照し、本発明の実施形態に係るシフト装置について説明する。なお、以下に説明するシフト装置は、車両等に搭載されるシフトバイワイヤー方式の自動変速機に適用するものであるが、本発明に係るシフト装置適用される対象については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、家庭用電子機器等の操作レバー等に適用することも可能である。

図１は、本発明の実施形態に係るシフト装置を模式的に示した外観斜視図である。図２は、図１に示すシフト装置の分解斜視図である。図３は、図１に示すシフト装置の正面図である。図４は、図１に示すシフト装置の側面図である。

（シフト装置）
シフト装置１は、操作レバー２を第１操作方向に移動自在に支持するともに、第１操作方向と直交する第２方向に回動自在に支持するレバー支持部３と、操作レバー２の操作に伴い第１操作方向に直線的に駆動されるとともに第２操作方向に回動される被検出軸部４と、被検出軸部４の駆動により操作レバー２の各操作方向における移動ポジションを検出する検出部５を備えている。

（移動ポジション）
シフト装置１において、第１操作方向は操作レバー２のセレクト方向を意味し、操作レバー２の第２操作方向は操作レバー２のシフト方向を意味する。操作レバー２のセレクト方向は、操作レバー２によるシフトチェンジのときに、切り換えるシフトポジションを選択するために、操作レバー２を移動操作する方向である。また、操作レバー２のシフト方向は、選択した移動ポジションに操作レバー２を移動操作する方向である。
図２に示すように、センターコンソールボックスの近傍に設けられている移動ポジション表示部２０には、操作レバー２のセレクト方向並びにシフト方向の移動ポジションの種類を示す文字（Ｈ、Ｎ、Ｄ、Ｒ）が記載されている。

図２に示すように、操作レバー２のセレクト方向には中立ポジションとなるＮポジションが位置し、シフト方向にはドライブポジションとなるＤポジションとリバースポジションとなるＲポジションが位置する。セレクト方向においてＮポジションと反対側の位置には操作レバー２のホームポジションとなるＨポジションが位置する。

Ｈポジションとは、操作レバー２の操作基準ポジションであり、各ポジションに操作レバー２を移動操作するときの初期ポジションである。

例えば、Ｎポジションにある操作レバー２をＲポジションに移動操作する場合は、先ず、操作レバー２がＮポジションからＨポジションに移動操作する。次に、その操作レバー２の移動操作状態を維持しながら、操作レバー２をＲポジションの方向へ移動操作する。

また、Ｎポジションにある操作レバー２をＤポジションに移動操作する場合は、先ず、操作レバー２をＮポジションからＨポジションに移動操作する。次に、その操作レバー２の移動操作状態を維持しながら、操作レバー２をＤポジションの方向へ移動操作する。

なお、本発明は、操作レバー２のセレクト方向及びシフト方向における移動ポジションの種類及び数は、本実施形態に限定されず、移動ポジションにおいては様々な変形例が考えられる。

（レバー支持部）
レバー支持部３は、車両のセンターコンソールボックス等に取り付けられたケース６に収納され、第１支持軸部３Ａによって、第１操作方向であるセレクト方向に回動自在に支持された第１支持基台３Ｂを有する。第１支持基台３Ｂには第２支持軸部３Ｃによって、第２操作方向であるシフト方向に回動自在に支持された第２支持基台３Ｄを有する。第２支持基台３Ｄには操作レバー２の基端が取り付けられている。
この構成によって、操作レバー２は、第１支持軸部３Ａを支点としてセレクト方向に傾倒自在に支持されるとともに、第２支持軸部３Ｃを支点としてシフト方向に傾倒自在に支持されている。

（被検出軸部）
ケース６内において、レバー支持部３のＨポジション方向（図３中矢印Ａ１方向）側には支持板７が取り付けられている。支持板７は板面がセレクト方向に対して垂直となるようにケース６の内壁に取り付固定されている。
なお、以下の説明において、Ｈポジション方向側を前方側と定義するとともに、Ｎポジション側を後方側と定義する。
支持板７には、操作レバー２のセレクト方向への移動ポジションを検出するとともに操作レバー２のシフト方向への移動ポジションを検出するための被検出軸部４が支持されている。

支持板７には、被検出軸部４をセレクト方向へ直線的に駆動する第１作動軸部８が往復動自在に取り付けられている。第１作動軸部８は、先端が後方側に図示していない弾性体の付勢力を持って突出するように支持板７に支持されている。第１作動軸８の先端は第１支持基台３Ｂの側面に弾発的に当接している。第１作動軸部８の基端には被検出軸部４が同軸上に取り付けられている。被検出軸部４の先端４ａは前方側に突出している。

この構成によれば、Ｎポジションにある操作レバー２をセレクト方向（図３中矢印Ａ１方向）に操作レバー２を傾倒操作すると、第１支持基台３Ｂが第１支持軸部３Ａを中心に回動する。第１支持基台３Ｂの回動により、第１作動軸部８が付勢力に抗して前方側に押し込まれる。第１作動軸部８が押し込まれると、被検出軸部４が前方側に直線的に移動させられる。すなわち、操作レバー２のセレクト方向への傾倒操作により、被検出軸部４をセレクト方向に直線的に移動操作することができる。

このように、操作レバー２の操作方法が傾倒操作であっても、被検出軸部４がセレクト方向に直線的に移動されるので、操作レバー２の移動後のＨポジションの検出を正確に行うことができる。

なお、被検出軸部４は、操作レバー２がＨポジションからＮポジションに戻るとき、第１作動軸部８も図示しない弾性体によって自動的にＮポジションの初期位置まで戻る。

第２支持基台３Ｄの前方側側面には第２作動軸部１０が突設されている。第２作動軸部１０の先端側は支持板７の上部中央部分に切り欠き形成された軸挿通部１１を介して支持板７の前方側に突出し、先端側は被検出軸部４の外周面に突設した軸受片９、９により挟み込まれ支持されている。

この構成によれば、シフト方向（Ｄポジション方向またはＲポジション方向）に操作レバー２を傾倒操作すると、第２支持基台３Ｄが第２支持軸部３Ｃを中心に回動する。第２支持軸部３Ｃの回動により、第２作動軸部１０も第２支持基台３Ｄと一体となって
回動する。第２作動軸部１０が第２支持軸部３Ｃを中心に回動すると、第２作動軸部１０の先端側に取り付けられている軸受片９、９も回動させられる。軸受片９、９が回動させられると、被検出軸部４は回動させられる。すなわち、操作レバー２のシフト方向への傾倒操作により、被検出軸部４をシフト方向に回動操作することができる。なお、シフト方向のＤポジション方向またはＲポジション方向に移動操作された被検出軸部４は、操作レバー２がＨポジションに戻るとき、Ｈポジションの初期位置まで回動させられる。

（検出部）
被検出軸部４の先端には検出部５を構成する磁石１２が取り付けられている。図５に示すように、磁石１２は、リング形状に形成され、中心軸が被検出軸部４と同軸になるように被検出軸部４の先端４ａに取り付けられている。磁石１２は直径方向に切断され、磁石１２には直径方向に対向する切り欠き部１２Ａ、１２Ａが形成されている。

磁石１２は、厚さ方向に対向する面１２Ｂ、１２Ｃが異なるＮ極とＳ極に着磁されとともに、平面視で径方向に異なるＮ極とＳ極に着磁されている。

このような構成の磁石１２によれば、磁石１２には厚さ方向に図５中矢印で示す磁束Ｍを発生させることができるとともに、厚さ方向と直交する径方向に磁束Ｍを発生させることができる。

被検出軸部４の先端４ａ側の外周側には、被検出軸部４のセレクト方向の移動ポジションを検出するための第１磁気センサ１３が所定距離隔てて配置されている。第１磁気センサ１３には巨大磁気抵抗効果素子１３Ａ（以下、ＧＭＲ１３Ａという。）が備えられている。第１磁気センサ１３の感磁方向は被検出軸部４の軸方向と平行となるように配置されている。

また、被検出軸部４の先端４ａ側には、被検出軸部４のシフト方向の移動ポジションを検出するための第２磁気センサ１４が所定距離隔てて配置されている。第２磁気センサ１４にも巨大磁気抵抗効果素子１４Ａ（以下、ＧＭＲ１４Ａという。）が備えられている。第２磁気センサ１４の感磁方向は被検出軸部４の軸方向と直交するように配置されている。

（操作レバーの移動ポジションの検出）
次に、図６及び図７を参照して、操作レバー２の移動ポジションの検出について説明する。
操作レバー２のセレクト方向の移動ポジションの検出について説明する。
図３に示すように、操作レバー２がＮポジションに位置している状態においては、操作レバー２は、第１支持基台３Ｂにより、Ｎポジションで垂直に支持され、被検出軸部４も初期ポジションに支持されている。

図６に示すように、操作レバー２をＨポジションに移動させるために操作レバー２を図６中矢印Ａ１方向に傾倒操作すると、被検出軸部４は図６および図７（ｂ）中矢印Ａ２方向、すなわちセレクト方向（Ｈポジション方向）に直線的に駆動され、磁石１２の位置が前方側に移動される。

このように磁石１２が移動することにより、第１磁気センサ１３の位置は、図６に示すように磁石１２の後方側に位置する状態になる。
すなわち、磁石１２が、図７（ａ）に示すＮポジションの位置から図７（ｂ）に示すＨポジションの位置に移動することにより、第１磁気センサ１３は、図７（ｂ）に示すように、磁束Ｍの角度（θ１）を検出する。この磁石１２の移動によって生じる磁束Ｍの角度差により、ＧＭＲ１３Ａの抵抗値が変化し、操作レバー２がＨポジションに移動したことを検出する。

なお、この状態から第１磁気センサ１３の位置が、図７（ａ）に示すＮポジションに移動すると、磁束Ｍの角度差により、ＧＭＲ１３Ａの抵抗値が変化し、操作レバー２がＮポジションに移動したことを検出する。

このように、被検出軸部４をセレクト方向に直線的に移動することができるので、磁石１２が発生する磁束Ｍの角度を正確に検出することができる。

次に、操作レバー２のシフト方向の移動ポジションの検出について説明する。
図６に示すように、操作レバー２がＨポジションに位置している状態においては、操作レバー２は、第２支持基台３Ｄにより、Ｈポジションで支持されている。このとき、被検出軸部４も初期ポジションに支持されている。

図８に示すように、例えば、操作レバー２をＲポジションに移動させるために操作レバー２を図８中矢印Ｂ１方向に傾倒操作すると、被検出軸部４は図８および図９（ｂ）中矢印Ｂ２方向に回動され、磁石１２も同方向に回動される。
すなわち、磁石１２が、図９（ａ）に示すＨポジションの位置から図９（ｂ）に示すＲポジションの位置に回動することにより、第２磁気センサ１４は、図９（ｂ）に示すように、磁束Ｍの角度（θ２）を検出する。この磁石１２の回動によって生じる磁束Ｍの角度差により、ＧＭＲ１４Ａの抵抗値が変化し、操作レバー２がＲポジションに移動したことを検出する。

なお、この状態から第２磁気センサ１４の位置が、図９（ａ）に示すＨポジションに移動すると、磁束Ｍの角度差により、ＧＭＲ１４Ａの抵抗値が変化し、操作レバー２がＨポジションに移動したことを検出する。

操作レバー２のＤポジションを検出するときは、操作レバー２をＲポジションへの移動操作と反対方向に移動操作させる。この操作により、操作レバー２をＲポジションの移動検出と同様に、Ｄポジションを検出することができる。

このように本実施形態に係るシフト装置１によれば、互いに異なる方向に移動操作される操作レバー２の移動ポジションの検出に使用する磁石１２を１個に抑えることができるため、安価なシフト装置を提供することができる。

また、本実施形態に係るシフト装置１によれば、磁石１２は、厚さ方向に対向する面１２Ｂ、１２Ｃが異なるＮ極とＳ極に着磁されとともに、平面視で径方向に異なるＮ極とＳ極に着磁されている。
したがって、磁石１２に発生する磁束の流れが安定するため、操作レバー２の移動ポジションを確実に検出できる。

また、本実施形態に係るシフト装置１によれば、第１磁気センサ１３は感磁方向が被検出軸部４の回動軸線と平行となるように配置されるとともに、第２磁気センサは感磁方向が移動ポジション被検出軸部４の回動軸線と直交するように配置され、第１磁気センサ１３は磁石１２の厚さ方向に生じる磁束Ｍの角度を検出するとともに、第２磁気センサ１４は磁石１２の径方向に生じる磁束Ｍの角度を検出する構成であり、互いに異なる２方向に移動操作される操作レバー２の移動ポジションを正確に検出することができる。

また、本実施形態に係るシフト装置１によれば、各磁気センサ１３、１４にＧＭＲ１３Ａ、１４Ａが備えられており、各磁気センサ１３、１４を通る磁束Ｍの角度の変化を精度よく検出することができるため、操作ポジションの検出精度は良いものとなる。

また、本実施形態に係るシフト装置１によれば、磁石１２は被検出軸部４の先端４ａ
に取り付けられており、磁石１２が操作レバー２の移動操作を妨げるようなことはなく、操作レバー２の安定した移動操作を確保できる。また、各磁気センサ１３、１４の配置スペースの自由度を確保できる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明は、操作レバーの第１操作方向の操作がスライド操作であっても、被検出軸部は第１操作方向に直線的に駆動されるので、操作レバーの移動ポジションを正確に検出することができる。

また、本発明の磁石は、各磁気センサを通る磁束の流れが、第１操作方向及び第２操作方向ともに安定する構造であればよく、磁石の外形の形状には限定されず、外形が四角形状のものであってもよい。

また、本発明は、磁石が被検出軸部の先端に取り付けられてなく、被検出軸部と同軸上で、且つ操作レバーの移動操作範囲の外側に配置されたものであってもよい。すなわち、磁石が被検出軸部と一体に移動して磁気センサが磁束の変化を検出する構成であれば良い。

本発明は、操作レバーを複数のポジションに移動操作する各種シフト装置に適用が可能であり、操作レバーの多方向への操作によって各種信号の入力を行う多方向入力装置にも適用されるものである。

１・・・・・・・・・・・・・・・・シフト装置
２・・・・・・・・・・・・・・・・操作レバー
４・・・・・・・・・・・・・・・・被検出軸部
５・・・・・・・・・・・・・・・・検出部
１２・・・・・・・・・・・・・・・磁石
１３・・・・・・・・・・・・・・・第１磁気センサ
１３Ａ・・・・・・・・・・・・・・ＧＭＲ
１４・・・・・・・・・・・・・・・第２磁気センサ
１４Ａ・・・・・・・・・・・・・・ＧＭＲ

Claims

操作レバーの第１操作方向への移動操作により当該第１操作方向に直線的に駆動されるとともに、前記操作レバーの第１操作方向とは異なる第２操作方向への回動操作により当該第２操作方向に回動される被検出軸部を有し、前記被検出軸部の２方向への動作により、前記操作レバーの各操作方向の移動ポジションが検出されるシフト装置であって、
前記被検出軸部と一体に移動する磁石と、
前記磁石の磁束の変化を検出して前記操作レバーの第１操作方向における移動ポジションを検出する第１磁気センサと、
前記磁石の磁束の変化を検出して前記操作レバーの第２操作方向における移動ポジションを検出する第２磁気センサと
を有するシフト装置。
前記磁石は、リング状に形成され、厚さ方向に対向する面が異なる２極に着磁されとともに、平面視で径方向に異なる２極に着磁され、中心軸が前記被検出軸部と同軸をなすように配置されている
請求項１に記載のシフト装置。
前記第１磁気センサは感磁方向が前記被検出軸部の軸と平行となるように配置されるとともに、前記第２磁気センサは感磁方向が前記被検出軸部の軸と直交するように配置され、前記第１磁気センサは前記磁石の厚さ方向に生じる磁束の角度を検出するとともに、前記第２磁気センサは、前記磁石の径方向に生じる磁束の角度を検出する
請求項２に記載のシフト装置。
前記各磁気センサは巨大磁気抵抗効果素子を備えた請求項３に記載のシフト装置。
前記磁石は、前記操作レバーの移動範囲の外側に配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のシフト装置。
前記磁石は、前記被検出軸部の先端に取り付けられている請求項１〜５のいずれかに記載のシフト装置。