JP2024159195A - Shifting device - Google Patents
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Abstract
【課題】シフト体のシフト位置が誤検出されるのを抑制して大型化するのを抑制する。
【解決手段】シフト装置の磁気センサ装置50では、磁気抵抗素子が用いられた磁気センサ56が回転体に配置されたマグネットの磁場の回転に応じた出力電圧Va、Vbを出力する。出力電圧Va、Vbは、一周期の1/8の位相差とされており、角度検出部60が出力電圧Va、Vbを用いて回転体の回転角を検出する。また、故障検出部62は、出力電圧Va、Vbの二乗和の平方根を用いて磁気センサ56の故障検出を行う。これにより、磁気センサ装置50は、磁気センサ56の故障検出をできて、シフト位置の誤検出を抑制できると共に、シフト装置の大型化を抑制できる。
【選択図】図1
An object of the present invention is to prevent an increase in size of a shift body by suppressing erroneous detection of the shift position of the shift body.
[Solution] In a magnetic sensor device 50 of a shift device, a magnetic sensor 56 using a magnetic resistance element outputs output voltages Va, Vb corresponding to the rotation of the magnetic field of a magnet placed on a rotating body. The output voltages Va, Vb have a phase difference of 1/8 of one period, and an angle detection unit 60 detects the rotation angle of the rotating body using the output voltages Va, Vb. In addition, a fault detection unit 62 performs fault detection of the magnetic sensor 56 using the square root of the sum of the squares of the output voltages Va, Vb. In this way, the magnetic sensor device 50 can detect faults in the magnetic sensor 56, suppress erroneous detection of the shift position, and suppress an increase in the size of the shift device.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、シフト体のシフト位置が検出されるシフト装置に関する。 The present invention relates to a shift device that detects the shift position of a shift body.
特許文献1に開示されたシフトレバー装置には、シフトレバーの操作に連動して旋回する玉軸の回転中心を挟んで2つの磁石が設けられていると共に、玉軸の回転中心を通る平面に沿って配置された基板にホールセンサ等を用いた2つの検出素子が配置されている。検出素子は、基板の上下に1個ずつ実装されてシフトレバーの操作ポジションの検出に用いられており、シフトレバー装置では、一方の検出素子が故障した場合に他方の検出素子を用いることができることで冗長性を確保できるようにしている。 The shift lever device disclosed in Patent Document 1 has two magnets on either side of the center of rotation of the ball axle, which rotates in conjunction with the operation of the shift lever, and two detection elements using Hall sensors or the like are arranged on a board arranged along a plane passing through the center of rotation of the ball axle. The detection elements are mounted on the top and bottom of the board, one each, and are used to detect the operating position of the shift lever. In the shift lever device, if one detection element fails, the other detection element can be used, ensuring redundancy.
ところで、2つのセンサが設けられていても、センサに故障が生じているかを判定できなければ、必ずしも冗長性を確保できるとは言えなく、改善の余地がある。 However, even if two sensors are provided, if it is not possible to determine whether a sensor has failed, redundancy cannot necessarily be ensured, and there is room for improvement.
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、シフト体のシフト位置が誤検出されるのを抑制して大型化するのを抑制できるシフト装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned facts, and aims to provide a shift device that can prevent the shift position of the shift body from being erroneously detected and prevent the shift device from becoming large.
第1の態様のシフト装置は、操作されることで移動されてシフト位置が変更されるシフト体と、半回転以内で回転可能とされ、シフト体が移動されることで回転されて前記シフト位置に対応される回転位置に配置される回転体と、前記回転体に配置されて該回転体と一体で回転されることで磁場が回転される被検出体と、磁気抵抗素子が用いられて前記被検出体に対向されて前記磁場内に配置され、前記磁場の回転に応じた出力値を出力する際、前記回転体の半回転で一周期となる正弦波状に変化すると共に、互いの間の位相差が前記一周期の1/4の位相差となる第1出力値と第2出力値とを出力する磁気検出手段が用いられた磁場検出部と、前記第1出力値及び前記第2出力値から前記シフト体の前記シフト位置に対応する前記回転体の回転位置を検出する角度検出部と、前記磁気検出手段の前記第1出力値と前記第2出力値の二乗和の平方根値を用いて前記磁気検出手段に故障が生じているか否かを検出する故障検出部と、を含む。 The shift device of the first aspect includes a shift body that is moved by being operated to change the shift position, a rotor that can rotate within half a rotation and is rotated by moving the shift body to a rotation position corresponding to the shift position, a detectable body that is placed on the rotor and rotates integrally with the rotor to rotate the magnetic field, a magnetic field detection unit using a magnetic detection means that is disposed in the magnetic field facing the detectable body using a magnetic resistance element and outputs a first output value and a second output value that change in a sine wave shape that makes one cycle in half a rotation of the rotor and has a phase difference between them that is 1/4 of the one cycle when outputting an output value corresponding to the rotation of the magnetic field, an angle detection unit that detects the rotational position of the rotor corresponding to the shift position of the shift body from the first output value and the second output value, and a fault detection unit that detects whether or not a fault has occurred in the magnetic detection means using the square root value of the sum of the squares of the first output value and the second output value of the magnetic detection means.
第2の態様のシフト装置は、第1の態様において、前記故障検出部は、前記二乗和の平方根値が予め設定されている許容範囲を外れることで前記磁気検出手段に故障が生じていることを検出する。 In the second aspect of the shift device, in the first aspect, the fault detection unit detects that a fault has occurred in the magnetic detection means when the square root value of the sum of squares falls outside a preset tolerance range.
第3の態様のシフト装置は、第2の態様において、前記磁場検出部は、前記磁気検出手段の環境温度を検出する温度検出手段を含み、前記故障検出部における前記許容範囲が前記環境温度に応じて補正される。 In the third aspect of the shift device, in the second aspect, the magnetic field detection unit includes a temperature detection means for detecting the ambient temperature of the magnetic detection means, and the tolerance range in the fault detection unit is corrected according to the ambient temperature.
第4の態様のシフト装置は、第1から第3の何れか1の態様において、前記磁場検出部は、2つの前記磁気検出手段を含み、前記角度検出部は、2つの前記磁気検出手段の各々に基づき前記回転体の回転位置を検出し、前記故障検出部は、2つの前記磁気検出手段の各々について故障が生じているか否かを検出する。 The fourth aspect of the shift device is any one of the first to third aspects, in which the magnetic field detection unit includes two of the magnetic detection means, the angle detection unit detects the rotational position of the rotor based on each of the two magnetic detection means, and the fault detection unit detects whether or not a fault has occurred in each of the two magnetic detection means.
第5の態様のシフト装置は、第1から第4の何れか1の態様において、前記磁気検出手段の故障が検出されている場合、該磁気検出手段の前記第1出力値及び前記第2出力値が用いられて検出された前記回転体の回転位置に対応する前記シフト体のシフト位置に変速機のシフトポジションを変更するための出力信号の出力を停止する出力手段、を含む。 The fifth aspect of the shift device is any one of the first to fourth aspects, and includes an output means that, when a failure of the magnetic detection means is detected, stops outputting an output signal for changing the shift position of the transmission to the shift position of the shift body that corresponds to the rotational position of the rotating body detected using the first output value and the second output value of the magnetic detection means.
第1の態様のシフト装置では、シフト体が操作されることで移動されてシフト位置が変更される。回転体はシフト体が移動されると半回転以内で回転され、シフト体のシフト位置に対応される回転位置に配置される。また、回転体には、被検出体が配置されており、被検知体が一体で回転されることで磁場が回転される。 In the shift device of the first aspect, the shift body is moved by operating it, and the shift position is changed. When the shift body is moved, the rotating body is rotated within half a turn and is placed at a rotational position that corresponds to the shift position of the shift body. In addition, a detectable body is placed on the rotating body, and the magnetic field is rotated by rotating the detectable body as one unit.
また、被検出体には磁場検出部が対向されて被検知体の磁場内に配置されており、磁場検出部には、磁気検出手段が配置されている。磁気検出手段には磁気抵抗素子が用いられて磁場の回転に応じた出力値を出力する際、回転体の半回転で一周期となる正弦波状に変化すると共に、互いの間の位相差が一周期の1/4の位相差となる第1出力値と第2出力値とを出力する。 The magnetic field detection unit faces the object to be detected and is disposed within the magnetic field of the object to be detected, and magnetic detection means is disposed in the magnetic field detection unit. The magnetic detection means uses a magnetoresistance element, and when outputting an output value according to the rotation of the magnetic field, it outputs a first output value and a second output value that change in a sine wave shape with one cycle per half rotation of the rotating body, and the phase difference between them is 1/4 of one cycle.
ここで、角度検出部は、第1出力値及び第2出力値からシフト体のシフト位置に対応する回転体の回転位置を検出する。また、故障検出部は、磁気検出手段の第1出力値と第2出力値の二乗和の平方根値を用いて磁気検出手段に故障が生じているか否かを検出する。 Here, the angle detection unit detects the rotational position of the rotor corresponding to the shift position of the shift body from the first output value and the second output value. Also, the fault detection unit detects whether or not a fault has occurred in the magnetic detection means by using the square root value of the sum of the squares of the first output value and the second output value of the magnetic detection means.
これにより、磁気検出手段の出力する第1出力値及び第2出力値を用いて磁気検出手段に故障が生じているか否かを検出するので、故障している磁気検出手段によりシフト体のシフト位置が誤検出されるのを抑制できる。また、磁気検出手段自体の故障を検出できるので、複数の磁気検出手段を用いて故障検出を行う場合に比して装置を小型化できる。 As a result, whether or not a malfunction has occurred in the magnetic detection means is detected using the first output value and the second output value output by the magnetic detection means, so that it is possible to prevent the shift position of the shift body from being erroneously detected by a malfunctioning magnetic detection means. In addition, since it is possible to detect a malfunction in the magnetic detection means itself, the device can be made smaller than when malfunction detection is performed using multiple magnetic detection means.
第2の態様のシフト装置では、故障検出部が二乗和の平方根値に対して予め許容範囲が設定され、二乗和の平方根値が許容範囲を外れた磁気検出手段に対して故障が生じていると検出する。これにより、故障が生じているとはいえない磁気検出手段に対して故障が検出されるのを抑制できる。 In the second aspect of the shift device, the fault detection unit has a preset tolerance range for the square root value of the sum of squares, and detects that a fault has occurred in the magnetic detection means when the square root value of the sum of squares falls outside the tolerance range. This makes it possible to prevent a fault from being detected in a magnetic detection means that cannot be said to be faulty.
第3の態様のシフト装置では、磁場検出部に磁気検出手段の環境温度を検出する温度検出手段が含まれ、故障検出部は、二乗和の平方根値の許容範囲を磁気検出手段の環境温度に応じて補正する。これにより、環境温度の変化が起因して磁気検出手段の第1出力値及び第2出力値が変化しても、故障と誤判定されるのを抑制できる。 In the shift device of the third aspect, the magnetic field detection unit includes a temperature detection unit that detects the environmental temperature of the magnetic detection means, and the fault detection unit corrects the allowable range of the square root value of the sum of squares according to the environmental temperature of the magnetic detection means. This makes it possible to suppress erroneous determination of a fault even if the first output value and the second output value of the magnetic detection means change due to a change in the environmental temperature.
第4の態様のシフト装置では、磁場検出部に2つの磁気検出手段が含まれる。角度検出部は、2つの磁気検出手段について回転体の回転位置を検出し、故障検出部は、2つの磁気検出手段の各々について故障が生じているか否かを検出する。これにより、角度検出手段の一方に故障が検出されても、シフト体のシフト位置に対応する回転体の回転位置を検出できる。 In the fourth aspect of the shift device, the magnetic field detection unit includes two magnetic detection means. The angle detection unit detects the rotational position of the rotor for the two magnetic detection means, and the fault detection unit detects whether a fault has occurred for each of the two magnetic detection means. This makes it possible to detect the rotational position of the rotor corresponding to the shift position of the shift body even if a fault is detected in one of the angle detection means.
第5の態様のシフト装置では、出力手段が、磁気検出手段の第1出力値及び第2出力値が用いられて検出された回転体の回転位置に対応するシフト体のシフト位置に変速機のシフトポジションを変更するための出力信号を出力する。また、出力手段は、磁気検出手段に故障が検出されていると、その磁気検出手段の第1出力値及び第2出力値に基づいた出力信号の出力を停止する。これにより、変速機のシフトレンジが誤検出されたシフト位置に変更されてしまうのを抑制できる。 In the fifth aspect of the shift device, the output means outputs an output signal for changing the shift position of the transmission to the shift position of the shift body corresponding to the rotational position of the rotating body detected using the first output value and the second output value of the magnetic detection means. Furthermore, if a malfunction is detected in the magnetic detection means, the output means stops outputting the output signal based on the first output value and the second output value of the magnetic detection means. This makes it possible to prevent the shift range of the transmission from being changed to an erroneously detected shift position.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図2には、本発明の実施形態に係るシフト装置10が右斜め後方から見た斜視図にて示され、図3には、シフト装置10の内部が右斜め後方から見た斜視図にて示されている。また、図4には、シフト装置の主要部が右斜め下方視の斜視図にて示されている。なお、図面では、シフト装置10の前方、左方、及び上方を各々矢印FR、矢印LH、及び矢印UPにて示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Fig. 2 shows a perspective view of the shift device 10 according to the embodiment of the present invention as viewed from the right rear, and Fig. 3 shows a perspective view of the interior of the shift device 10 as viewed from the right rear. Fig. 4 shows a perspective view of the main parts of the shift device as viewed from the right lower. In the drawings, the front, left, and top of the shift device 10 are indicated by arrows FR, LH, and UP, respectively.
シフト装置10は、車両(自動車)のコンソール(図示省略)に設置されており、シフト装置10の前方、左方及び上方は、それぞれ車両の前方、左方及び上方に向けられている。 The shift device 10 is installed in the console (not shown) of a vehicle (automobile), and the front, left, and top of the shift device 10 face toward the front, left, and top of the vehicle, respectively.
図2及び図3に示すように、シフト装置10には、支持体としての略直方体形箱状のプレート12が設けられており、プレート12は、コンソール内に固定されている。プレート12には、左側に左プレート12Aが設けられていると共に、右側に右プレート12Bが設けられており、プレート12は、左プレート12Aと右プレート12Bとが左右方向において組付けられている。なお、図3では、右プレート12Bが外されている。 As shown in Figures 2 and 3, the shift device 10 is provided with a roughly rectangular box-shaped plate 12 as a support, and the plate 12 is fixed inside the console. The plate 12 is provided with a left plate 12A on the left side and a right plate 12B on the right side, with the left plate 12A and the right plate 12B assembled in the left-right direction. Note that the right plate 12B has been removed in Figure 3.
プレート12内の後端部には、付勢機構14(節度機構)を構成する被付勢部としての付勢面16(節度面)が設置されており、付勢面16は、後側に凹状に形成されている。付勢面16の上下方向中央部は、保持面16Aとされており、付勢面16は、保持面16Aから上下方向両外側に向かうにしたがい前方に向かう方向に傾斜されている。 At the rear end of the plate 12, a biasing surface 16 (moderating surface) is provided as a biased portion constituting the biasing mechanism 14 (moderating mechanism), and the biasing surface 16 is formed concavely on the rear side. The vertical center of the biasing surface 16 is the retaining surface 16A, and the biasing surface 16 is inclined in the forward direction as it moves outward in both the vertical directions from the retaining surface 16A.
プレート12内の後部(付勢面16の前方)には、シフト体としての略矩形柱状のレバー20が設けられており、レバー20は、上下方向に長尺にされている。レバー20の下端部には、略円柱状の中心軸20Aが貫通かつ嵌合されており、中心軸20Aは、軸方向が左右方向にされて左プレート12Aと右プレート12Bとに回転可能に支持されている。レバー20は、中心軸20Aを中心に前後方向に所定範囲で回動(移動)可能にされてプレート12に支持されている。 A roughly rectangular columnar lever 20 is provided as a shift body at the rear of the plate 12 (in front of the biasing surface 16), and the lever 20 is elongated in the vertical direction. A roughly cylindrical central shaft 20A penetrates and fits into the lower end of the lever 20, and the central shaft 20A is rotatably supported by the left plate 12A and the right plate 12B with its axial direction in the left-right direction. The lever 20 is supported by the plate 12 so that it can rotate (move) in a predetermined range in the front-rear direction around the central shaft 20A.
レバー20の上部は、プレート12の上壁(図示省略)及びコンソールに回動可能に貫通されており、レバー20は、上部において、車両の乗員(特に運転者)によって回動操作可能にされている。レバー20は、モーメンタリ式とされており、レバー20は、シフト位置(所定シフト位置)としてのH位置(ホーム位置)に配置されている。レバー20は、H位置から前側(前方、矢印A方向)に操作されて、シフト位置としてのNr位置(ニュートラル位置)及びR位置(リバース位置)にこの順で配置される。また、レバー20は、H位置から後側(後方、矢印B方向)に操作されて、シフト位置としてのNd位置(ニュートラル位置)及びD位置(ドライブ位置)にこの順で配置される。 The upper part of the lever 20 is rotatably inserted through the upper wall (not shown) of the plate 12 and the console, and the upper part of the lever 20 can be rotated by a vehicle occupant (particularly the driver). The lever 20 is of a momentary type, and is disposed in the H position (home position) as a shift position (predetermined shift position). The lever 20 is operated forward (forward, in the direction of arrow A) from the H position to be disposed in the Nr position (neutral position) and R position (reverse position) as shift positions in this order. The lever 20 is also operated rearward (rear, in the direction of arrow B) from the H position to be disposed in the Nd position (neutral position) and D position (drive position) as shift positions in this order.
レバー20の下端部には、略有底円筒状の付勢筒22が一体に設けられており、付勢筒22は、後方に突出されると共に、内部が後方に開放されている。付勢筒22内には、付勢機構14を構成する付勢部材としての略円柱状の付勢ピン24(節度ピン)が嵌入されており、付勢ピン24は、付勢筒22に沿って前後方向に移動可能にされると共に、後面(付勢面16側の先端面)が球面状に突出されている。付勢筒22内には、付勢部としてのスプリング(圧縮コイルスプリング、図示省略)が収容されており、スプリングは、付勢ピン24を後側に付勢している。レバー20は、スプリングの付勢力により付勢ピン24の後面が付勢面16の保持面16Aに接触されてH位置に保持(付勢)される。 A generally cylindrical biasing tube 22 with a bottom is integrally provided at the lower end of the lever 20, and the biasing tube 22 protrudes rearward and has an open interior. A generally cylindrical biasing pin 24 (moderation pin) is fitted into the biasing tube 22 as a biasing member constituting the biasing mechanism 14, and the biasing pin 24 is movable in the front-rear direction along the biasing tube 22, and its rear surface (the tip surface on the biasing surface 16 side) protrudes in a spherical shape. A spring (compression coil spring, not shown) is housed inside the biasing tube 22 as a biasing part, and the spring biases the biasing pin 24 rearward. The lever 20 is held (biased) in the H position by the biasing force of the spring, with the rear surface of the biasing pin 24 coming into contact with the holding surface 16A of the biasing surface 16.
レバー20は、H位置から前側及び後側に操作される際、スプリングの付勢力に抗して付勢ピン24の後面が付勢面16の保持面16Aから上下方向外側に移動される。また、レバー20は、H位置から操作された状態で、操作力の作用が解除された際に、スプリングの付勢力により付勢ピン24の後面が付勢面16に沿って保持面16Aに移動されることでH位置に回動(復帰)される。 When the lever 20 is operated forward and backward from the H position, the rear surface of the biasing pin 24 is moved vertically outward from the holding surface 16A of the biasing surface 16 against the biasing force of the spring. Also, when the lever 20 is operated from the H position and the operating force is released, the rear surface of the biasing pin 24 is moved along the biasing surface 16 to the holding surface 16A by the biasing force of the spring, and the lever 20 is rotated (returned) to the H position.
レバー20の下端部には、略矩形板状の第1ギア26が一体に設けられており、第1ギア26は、前方に突出されると共に、左右方向に垂直に配置されている。第1ギア26の前端には、複数の第1ギア歯26Aが形成されており、複数の第1ギア歯26Aは、中心軸20A回りの所要角度範囲において周方向に沿って等間隔に並べられている。 A first gear 26, which is a substantially rectangular plate-like shape, is integrally provided at the lower end of the lever 20, and protrudes forward and is disposed vertically in the left-right direction. A plurality of first gear teeth 26A are formed at the front end of the first gear 26, and the plurality of first gear teeth 26A are arranged at equal intervals along the circumferential direction within a required angular range around the central axis 20A.
プレート12内には、レバー20の前側において、移動体(回転体)としての樹脂製略円筒状の回転体30が設けられている。プレート12の左壁(左プレート12Aの左壁)には、前後方向中間部において、略円柱状の支持軸(図示省略)が一体に設けられており、支持軸はプレート12の左壁から右方に延出されている。回転体30内には、左方からプレート12の支持軸が同軸上に嵌入されており、回転体30は、支持軸を中心として回転(移動)可能とされてプレート12内に支持されている。 A roughly cylindrical resin rotating body 30 is provided in front of the lever 20 within the plate 12 as a moving body (rotating body). A roughly cylindrical support shaft (not shown) is integrally provided in the middle of the left wall of the plate 12 (the left wall of the left plate 12A) in the front-to-rear direction, and the support shaft extends to the right from the left wall of the plate 12. The support shaft of the plate 12 is coaxially inserted from the left into the rotating body 30, and the rotating body 30 is supported within the plate 12 so as to be rotatable (movable) around the support shaft.
プレート12の左壁(左プレート12A)には、支持軸の上方及び下方において、組付部としての略長尺矩形板状の組付爪32が一体に設けられており、組付爪32は、右方に延出されている。上側及び下側の組付爪32は、回転体30の上側及び下側に配置されている。各組付爪32の先端部(右端部)には、台形柱状の組付突起32Aが一体に設けられており、各組付突起32Aは、互いに向き合う側(支持軸側)に突出されている。 A long rectangular plate-shaped assembly claw 32 is integrally provided on the left wall of the plate 12 (left plate 12A) above and below the support shaft as an assembly part, and the assembly claw 32 extends to the right. The upper and lower assembly claws 32 are disposed above and below the rotating body 30. A trapezoidal column-shaped assembly protrusion 32A is integrally provided on the tip (right end) of each assembly claw 32, and each assembly protrusion 32A protrudes toward the side facing each other (the support shaft side).
回転体30の左右方向中間部(軸方向中間部)には、被組付部としての円環板状の組付板30Aが一体に配置されており、組付板30Aは、回転体30と同軸上に形成されている。回転体30内に支持軸が嵌入される際には、組付板30Aが上下の組付爪32の間に配置され、組付板30Aの右側面に組付突起32Aが当接(面接触)されると共に、回転体30がプレート12の左壁に当接(面接触)される。このため、回転体30は、組付板30Aの右方への移動が組付突起32Aによって規制され、左方への移動がプレート12の左壁によって規制されることで左右方向への移動が係止されて、プレート12に回転可能に組付けられる。 A circular plate-shaped assembly plate 30A is disposed integrally with the rotor 30 in the left-right middle portion (axial middle portion) as an assembly receiving portion, and the assembly plate 30A is formed coaxially with the rotor 30. When the support shaft is fitted into the rotor 30, the assembly plate 30A is disposed between the upper and lower assembly claws 32, and the assembly protrusion 32A abuts (surface contacts) against the right side surface of the assembly plate 30A, and the rotor 30 abuts (surface contacts) against the left wall of the plate 12. Therefore, the rotor 30 is rotatably assembled to the plate 12, with the assembly plate 30A's movement to the right being restricted by the assembly protrusion 32A, and its movement to the left being restricted by the left wall of the plate 12, so that the rotor 30 is prevented from moving to the left and right.
回転体30には、組付板30Aの左側部分に第2ギア34が一体に設けられている。第2ギア34には、複数の第2ギア歯34Aが設けられており、複数の第2ギア歯34Aは、回転体30周りの所要の角度範囲において周方向に沿って等間隔に並べられている。回転体30は、第2ギア34が後側とされており、第2ギア34の第2ギア歯34A間には、レバー20の第1ギア26の第1ギア歯26Aが挿入されている(第1ギア歯26A間に第2ギア歯34Aが挿入されてもよい)。 The second gear 34 is integrally provided on the left side of the mounting plate 30A of the rotating body 30. The second gear 34 is provided with a plurality of second gear teeth 34A, which are arranged at equal intervals along the circumferential direction within a required angular range around the rotating body 30. The second gear 34 is located on the rear side of the rotating body 30, and the first gear teeth 26A of the first gear 26 of the lever 20 are inserted between the second gear teeth 34A of the second gear 34 (the second gear teeth 34A may be inserted between the first gear teeth 26A).
これにより、第2ギア歯34Aが第1ギア歯26Aと噛合されて回転体30とレバー20とが連絡されており、回転体30は、レバー20のH位置において、H回転位置(規定位置)に配置される。また、回転体30は、レバー20がH位置からNr位置を介してR位置(矢印A方向)に回動されることで矢印C方向に回転されて、Nr回転位置を経てR回転位置に回転される。また、回転体30は、レバー20がH位置からNd位置を介してD位置(矢印A方向)に回動されることで矢印D方向に回転されて、Nd回転位置を経てD回転位置に回転される。なお、シフト装置10では、回転体30のR回転位置からD回転位置までの角度範囲が後述する磁気センサ装置50に対応される角度範囲(回転体30の半回転以内)となるように第1ギア26及び第2ギア34が設定されている。 As a result, the second gear teeth 34A mesh with the first gear teeth 26A to connect the rotor 30 and the lever 20, and the rotor 30 is disposed in the H rotation position (prescribed position) when the lever 20 is in the H position. The rotor 30 is rotated in the direction of arrow C by rotating the lever 20 from the H position to the R position (direction of arrow A) via the Nr position, and is rotated to the R rotation position via the Nr rotation position. The rotor 30 is rotated in the direction of arrow D by rotating the lever 20 from the H position to the D position (direction of arrow A) via the Nd position, and is rotated to the D rotation position via the Nd rotation position. In the shift device 10, the first gear 26 and the second gear 34 are set so that the angle range from the R rotation position to the D rotation position of the rotor 30 is an angle range (within half a rotation of the rotor 30) corresponding to the magnetic sensor device 50 described later.
一方、回転体30には、規制部としての略有底円筒状の規制筒36が右端部に同軸上に形成されている。規制筒36は、回転体30の左側部分に対し拡径されると共に、内部が右方に開放されている。規制筒36の周壁は、前側かつ上下方向中央側の前周壁36Aと、後側かつ上側の上周壁36Bと、後側かつ下側の下周壁36Cと、に分割されている。 On the other hand, the rotor 30 has a generally cylindrical regulating tube 36 with a bottom formed coaxially at the right end as a regulating part. The regulating tube 36 has a larger diameter than the left side of the rotor 30, and the inside is open to the right. The peripheral wall of the regulating tube 36 is divided into a front peripheral wall 36A on the front side and at the center in the vertical direction, an upper peripheral wall 36B on the rear side and at the top, and a lower peripheral wall 36C on the rear side and at the bottom.
回転体30の右部には、上部及び下部において、取付部としての略長尺矩形板状の取付爪38(図4に一方を図示)が一体に設けられており、取付爪38は、規制筒36より左側から右方に延出されている。取付爪38は、規制筒36の前周壁36Aと上周壁36Bとの間、及び規制筒36の前周壁36Aと上周壁36Bとの間の各々に配置されており、取付爪38は、上下方向に垂直(左右方向)に配置されている。取付爪38の先端部(右端部)には、台形柱状の取付突起38Aが一体に設けられており、取付突起38Aは、回転体30の中心軸線側に突出されている。 The right part of the rotating body 30 is integrally provided with mounting claws 38 (one side is shown in FIG. 4) in the shape of a substantially long rectangular plate as a mounting part at the top and bottom, and the mounting claws 38 extend from the left side to the right side from the regulating tube 36. The mounting claws 38 are disposed between the front peripheral wall 36A and the upper peripheral wall 36B of the regulating tube 36, and between the front peripheral wall 36A and the upper peripheral wall 36B of the regulating tube 36, respectively, and the mounting claws 38 are disposed perpendicular to the up-down direction (left-right direction). A trapezoidal columnar mounting protrusion 38A is integrally provided at the tip (right end) of the mounting claw 38, and the mounting protrusion 38A protrudes toward the central axis of the rotating body 30.
この回転体30には、被検出体としての略円板状のマグネット40が規制筒36内に配置される。マグネット40は、略円板形状とされており、マグネット40の左端部の上側及び下側には、被取付部としての略矩形柱状の取付柱40Aが一体に設けられている(図4に一方を図示)。取付柱40Aは、前後方向に延在されており、取付柱40Aの左面は、マグネット40の左面と面一にされている。上側及び下側の取付柱40Aは、マグネット40の中心軸線を中心とした点対称に形成されている。 In this rotating body 30, a roughly disk-shaped magnet 40 serving as a detected object is placed inside the regulating tube 36. The magnet 40 is roughly disk-shaped, and roughly rectangular column-shaped mounting posts 40A serving as mounting objects are integrally provided on the upper and lower sides of the left end of the magnet 40 (one side is shown in FIG. 4). The mounting posts 40A extend in the front-to-rear direction, and the left surface of the mounting posts 40A is flush with the left surface of the magnet 40. The upper and lower mounting posts 40A are formed point-symmetrically with respect to the central axis of the magnet 40.
マグネット40は、取付柱40Aが規制筒36の前周壁36Aと上周壁36Bとの間、及び前周壁36Aと下周壁36Cとの間に配置されて規制筒36内に嵌合されて回転体30に配置される。これにより、マグネット40は、前周壁36A、上周壁36B、及び下周壁36Cに囲われることで径方向への移動が規制される。また、マグネット40は、右面が取付突起38Aに当接(面接触)されると共に、左面が規制筒36内の左面(底面)に当接(面接触)されることで、回転体30の軸方向(左右方向)への移動が規制される。さらに、マグネット40は、上側の取付柱40Aの後面及び下側の取付柱40Aの後面が、それぞれ規制筒36における上周壁36Bの前端面及び下周壁36Cの前端面に面接触されることで、回転体30の周方向への移動(回転)が規制される。 The magnet 40 is disposed on the rotor 30 with the mounting post 40A being disposed between the front peripheral wall 36A and the upper peripheral wall 36B of the regulating tube 36, and between the front peripheral wall 36A and the lower peripheral wall 36C, and fitted into the regulating tube 36. As a result, the magnet 40 is surrounded by the front peripheral wall 36A, the upper peripheral wall 36B, and the lower peripheral wall 36C, and thus the radial movement of the magnet 40 is restricted. In addition, the right surface of the magnet 40 abuts (surface contacts) against the mounting protrusion 38A, and the left surface abuts (surface contacts) against the left surface (bottom surface) inside the regulating tube 36, thereby restricting the axial (left-right) movement of the rotor 30. Furthermore, the rear surface of the upper mounting column 40A and the rear surface of the lower mounting column 40A of the magnet 40 are in surface contact with the front end surface of the upper peripheral wall 36B and the front end surface of the lower peripheral wall 36C of the regulating tube 36, respectively, thereby restricting the circumferential movement (rotation) of the rotating body 30.
マグネット40は、回転体30に対するマグネット40径方向、周方向及び軸方向への移動が規制されることで回転体30に位置決めされ、回転体30が回転される際には、発生する磁場の方向(磁束方向、磁力線の方向)が回転体30と一体回転される。 The magnet 40 is positioned on the rotating body 30 by restricting radial, circumferential and axial movement of the magnet 40 relative to the rotating body 30, and when the rotating body 30 rotates, the direction of the generated magnetic field (magnetic flux direction, magnetic field line direction) rotates integrally with the rotating body 30.
シフト装置10には、マグネット40の磁場の回転角θを検出するための磁気センサ装置50が設けられている。図1には、磁気センサ装置50の概略構成がブロック図にて示されている。 The shift device 10 is provided with a magnetic sensor device 50 for detecting the rotation angle θ of the magnetic field of the magnet 40. FIG. 1 shows a block diagram of the schematic configuration of the magnetic sensor device 50.
磁気センサ装置50は、レバー20が回動されることにより回転されるマグネット40の磁場の回転位置(回転角)を検出することでレバー20のシフト位置を検出する。また図1に示すように、磁気センサ装置50には、車両の変速機46(自動変速機)の変速を制御するための変速制御ECU48が電気的に接続されており、磁気センサ装置50は、マグネット40の回転角によって定まるレバー20のシフト位置を示す出力信号としてのシフト信号Osを変速制御ECU48に出力する。これにより、車両では、レバー20のシフト位置に応じて変速機46のシフトポジションが変更される。 The magnetic sensor device 50 detects the shift position of the lever 20 by detecting the rotational position (rotation angle) of the magnetic field of the magnet 40, which is rotated by turning the lever 20. As shown in FIG. 1, the magnetic sensor device 50 is electrically connected to a shift control ECU 48 for controlling the shifting of the vehicle's transmission 46 (automatic transmission), and the magnetic sensor device 50 outputs a shift signal Os to the shift control ECU 48 as an output signal indicating the shift position of the lever 20 determined by the rotation angle of the magnet 40. As a result, the shift position of the transmission 46 in the vehicle is changed according to the shift position of the lever 20.
磁気センサ装置50は、磁場検出部としてのセンサIC52、及び検出回路部54を備えている。図3及び図4に示すように、センサIC52は、回転体30のマグネット40の左右方向(軸方向)の右側にマグネット40に対向されて配置されており、センサIC52は、プレート12内において右プレート12Bに取付けられている(図示省略)。 The magnetic sensor device 50 includes a sensor IC 52 as a magnetic field detection unit, and a detection circuit unit 54. As shown in Figures 3 and 4, the sensor IC 52 is disposed facing the magnet 40 on the right side of the magnet 40 of the rotating body 30 in the left-right direction (axial direction), and the sensor IC 52 is attached to the right plate 12B within the plate 12 (not shown).
マグネット40は、直径方向の一側がN極とされ、直径方向の他側がS極とされており、マグネット40は、軸方向の両側の空間に磁場が生じる。センサIC52は、マグネット40に近接され、かつマグネット40が生じさせる磁場の強さに変化が生じない領域内に配置されている。すなわち、センサIC52は、マグネット40のN極とS極との間に生じる磁力線(磁束)が略平行となっている領域内において磁力線が交差するように配置されている。 The magnet 40 has a north pole on one side in the diameter direction and a south pole on the other side in the diameter direction, and the magnet 40 generates a magnetic field in the space on both sides in the axial direction. The sensor IC 52 is placed close to the magnet 40 and in a region where the strength of the magnetic field generated by the magnet 40 does not change. In other words, the sensor IC 52 is placed so that the magnetic field lines (magnetic flux) generated between the north pole and south pole of the magnet 40 intersect in a region where they are approximately parallel.
これにより、回転体30が回転されてマグネット40が回転されることで、マグネット40の磁場が回転体30の回転角に応じてセンサIC52に対して相対回転される。また、センサIC52に対してマグネット40の磁場が相対回転された際、センサICに交差する磁力線の角度が変化される。なお、以下では、磁力線の方向をマグネット40により生じる磁場の方向(磁束方向)としている。 As a result, when the rotor 30 rotates and the magnet 40 rotates, the magnetic field of the magnet 40 rotates relative to the sensor IC 52 according to the rotation angle of the rotor 30. When the magnetic field of the magnet 40 rotates relative to the sensor IC 52, the angle of the magnetic field lines that intersect with the sensor IC changes. Note that, below, the direction of the magnetic field lines is defined as the direction of the magnetic field generated by the magnet 40 (magnetic flux direction).
図1に示すように、センサIC52には、磁気検出手段としての磁気センサが形成されたセンサチップ(図示省略)が収容されている。本実施形態に係る磁気センサ装置50のセンサIC52には、磁気センサ56として二組の磁気センサ56A、56Bがセンサチップ上に形成されており、センサIC52は、センサチップが磁力線と平行となるようにマグネット40に対向されている。なお、磁気センサ56A、56Bは基本的構成が同様であり、同様の構成については磁気センサ56として説明する。 As shown in FIG. 1, the sensor IC 52 contains a sensor chip (not shown) on which a magnetic sensor is formed as a magnetic detection means. The sensor IC 52 of the magnetic sensor device 50 according to this embodiment has two sets of magnetic sensors 56A and 56B formed on the sensor chip as the magnetic sensor 56, and the sensor IC 52 faces the magnet 40 so that the sensor chip is parallel to the magnetic field lines. Note that the magnetic sensors 56A and 56B have the same basic configuration, and the same configuration will be described as the magnetic sensor 56.
磁気センサ56(56A、56B)は、2組の磁気エレメント58により構成されている。磁気エレメント58には、磁気抵抗効果によって電気抵抗率(電気抵抗値)が変化する磁気抵抗素子(MR:Magneto Resistive)が用いられており、磁気センサ56は、いわゆるMRセンサとされている。なお、本実施形態では、磁気抵抗素子の一例として異方性磁気抵抗素子(AMR:Anisotropic Magneto Resistive)が適用できる。また、磁気抵抗素子は、半導体薄膜を用いる半導体磁気抵抗素子(SMR:Semiconductor Magneto Resistive)、又は強磁性体-非磁性体金属-強磁性体の積層膜を用いる巨大磁気抵抗素子(GMR:Giant Magneto Resistive)などが適用されてもよい。 The magnetic sensor 56 (56A, 56B) is composed of two sets of magnetic elements 58. The magnetic elements 58 are magnetoresistive elements (MR: Magneto Resistive) whose electrical resistivity (electrical resistance value) changes due to the magnetoresistive effect, and the magnetic sensor 56 is a so-called MR sensor. In this embodiment, an anisotropic magnetoresistive element (AMR: Anisotropic Magneto Resistive) can be used as an example of the magnetoresistive element. In addition, the magnetoresistive element may be a semiconductor magnetoresistive element (SMR: Semiconductor Magneto Resistive) using a semiconductor thin film, or a giant magnetoresistive element (GMR: Giant Magneto Resistive) using a laminated film of a ferromagnetic material, a non-magnetic metal, and a ferromagnetic material.
磁気抵抗素子は、強磁性体膜(薄膜)により形成され、強磁性体膜の磁化の向き(磁束方向)が電流の方向に平行な場合と、磁化の向きが電流の方向に対して垂直な場合とで、電子の散乱度合いが変化して電気抵抗率(電気抵抗値)が変化する。磁気抵抗素子(異方性磁気抵抗素子)には、ニッケル(Ni)や鉄(Fe)などの強磁性材料又はこれらの強磁性材料を主成分とする合金を用いることができる。これにより、磁気抵抗素子を用いたエレメントを形成でき、このエレメントでは、電流の方向に対する磁化の向きに応じた抵抗値が得られる。以下の説明において、エレメントは、電流の方向と磁化の向きとが重なる方向において感度を有する(感度が高い)ものとする。 A magnetoresistance element is formed from a ferromagnetic film (thin film), and the degree of scattering of electrons changes when the magnetization direction (magnetic flux direction) of the ferromagnetic film is parallel to the direction of the current, and when the magnetization direction is perpendicular to the direction of the current, resulting in a change in electrical resistivity (electrical resistance value). For magnetoresistance elements (anisotropic magnetoresistance elements), ferromagnetic materials such as nickel (Ni) and iron (Fe) or alloys containing these ferromagnetic materials as their main components can be used. This allows the formation of an element using the magnetoresistance element, which provides a resistance value according to the direction of magnetization relative to the direction of the current. In the following explanation, the element is considered to be sensitive (highly sensitive) in the direction where the direction of the current and the direction of magnetization overlap.
磁気エレメント58は、各々が磁気抵抗素子を用いて形成されたエレメントがブリッジ接続されて形成されている。エレメントは、例えば、薄肉帯状に形成された磁気抵抗素子が互いの長手方向が平行とされ、幅方向に所定間隔で複数が所定のパターンで配列され、磁気抵抗素子の長手方向の一端が配列方向内側に隣接する磁気抵抗素子に接続され、磁気抵抗素子の長手方向の他端が配列方向外側に隣接する磁気抵抗素子に接続されている。これにより、エレメントは一方向に感度を有するように形成される。 The magnetic element 58 is formed by bridging elements each formed using a magnetic resistance element. For example, the elements are formed as thin bands of magnetic resistance elements arranged in a predetermined pattern with their longitudinal directions parallel to each other and at predetermined intervals in the width direction, with one longitudinal end of the magnetic resistance element connected to the adjacent magnetic resistance element on the inside of the arrangement direction, and the other longitudinal end of the magnetic resistance element connected to the adjacent magnetic resistance element on the outside of the arrangement direction. This forms the element so that it has sensitivity in one direction.
磁気エレメントは、隣接するエレメントの間で感度を有する方向が交差(直交)するように形成された4つのエレメントがブリッジ状に接続されている。また、磁気センサ56は、互いのエレメントの間で感度を有する方向がπ/8だけずらされた2つの磁気エレメント58A、58Bにより構成されている。 The magnetic elements are connected in a bridge shape, with four elements formed so that the directions of sensitivity between adjacent elements cross (orthogonal). The magnetic sensor 56 is composed of two magnetic elements 58A and 58B, whose directions of sensitivity are shifted by π/8 between the elements.
これにより、磁気センサ56は、マグネット40の半回転(π)が1周期となる正弦波状に変化する信号が出力される。図5(A)及び図5(B)には、マグネット40の回転角θに対する磁気センサ56の磁気エレメント58A、58Bの出力電圧の概略が線図にて示されている。 As a result, the magnetic sensor 56 outputs a signal that changes like a sine wave, with one period being one half rotation (π) of the magnet 40. Figures 5(A) and 5(B) show diagrams that outline the output voltages of the magnetic elements 58A and 58B of the magnetic sensor 56 versus the rotation angle θ of the magnet 40.
以下の説明では、磁気エレメント58A、58Bの一方の出力信号を第1出力値としての出力電圧Vaとし、他方の出力信号を第2出力値としての出力電圧Vbとする。図5(A)及び図5(B)では、横軸がマグネット40の回転角θとされ、縦軸が電圧(電圧値v)とされている。 In the following description, the output signal of one of the magnetic elements 58A and 58B is the output voltage Va as the first output value, and the output signal of the other is the output voltage Vb as the second output value. In Figures 5(A) and 5(B), the horizontal axis represents the rotation angle θ of the magnet 40, and the vertical axis represents the voltage (voltage value v).
磁気センサ56は、電圧VDDが供給されることで動作し、出力電圧Va、Vbを出力し、出力電圧Va、Vbは各々0(v)~VDD(v)とされている。中心電圧Vxc、Vycは各々出力電圧Vaの中心電圧、出力電圧Vbの中心電圧としており、中心電圧Vxcと中心電圧Vycとは異なる電圧であってもよいが、磁気センサ56では、Vxc=Vycとしている。また、図5(B)では、回転角θ=0を基準とし、この基準に合わせて磁気センサ56(磁気エレメント58A、58B)を配置した場合が示され、図5(B)では、マグネット40のH回転位置を基準として磁気センサ56(磁気エレメント58A、58B)を配置した場合が示されている。 The magnetic sensor 56 operates when supplied with a voltage VDD, and outputs output voltages Va and Vb, which are set to 0 (v) to VDD (v). The center voltages Vxc and Vyc are the center voltages of the output voltage Va and the output voltage Vb, respectively. The center voltages Vxc and Vyc may be different voltages, but in the magnetic sensor 56, Vxc=Vyc. Also, FIG. 5(B) shows a case where the magnetic sensor 56 (magnetic elements 58A and 58B) are arranged based on the rotation angle θ=0, and FIG. 5(B) shows a case where the magnetic sensor 56 (magnetic elements 58A and 58B) are arranged based on the H rotation position of the magnet 40.
なお、以下の説明においては、出力電圧Vaの振幅と出力電圧Vbの振幅とを同様にしているが、出力電圧Vaと出力電圧Vbとは相違していてもよい。また、出力電圧Vaの電圧xは、原点における中心電圧Vxcとの電位差を示し、出力電圧Vbの電圧yは、原点における中心電圧Vycとの電位差を示すものとする。 In the following description, the amplitude of the output voltage Va and the amplitude of the output voltage Vb are the same, but the output voltage Va and the output voltage Vb may be different. Furthermore, the voltage x of the output voltage Va indicates the potential difference with the central voltage Vxc at the origin, and the voltage y of the output voltage Vb indicates the potential difference with the central voltage Vyc at the origin.
図5(B)に示すように、磁気センサ56では、2つの磁気エレメント58A、58Bの間で、各エレメントにおいて感度を有する方向がπ/8だけずらされていることで、回転角θが0≦θ≦πの範囲では、出力電圧Va、Vbの一周期となっている。このため、出力電圧Vaは回転角θに対して正弦波形状に変化し、出力電圧Vbは余弦波形状に変化する。 As shown in FIG. 5B, in the magnetic sensor 56, the direction in which each element is sensitive is shifted by π/8 between the two magnetic elements 58A and 58B, so that when the rotation angle θ is in the range of 0≦θ≦π, there is one cycle of output voltages Va and Vb. Therefore, the output voltage Va changes in a sine waveform with respect to the rotation angle θ, and the output voltage Vb changes in a cosine waveform.
図5(A)に示すように、磁気センサ装置50では、回転角θの検出可能範囲においてマグネット40のH回転位置に対応する回転角θ(例えば、回転角θ≒0となる位置)が設定される。また、磁気センサ装置50では、H回転位置を中心に磁場角度レンジ内においてR回転位置、Nr回転位置、Nd回転位置及びD回転位置が設定されて、各々回転位置に対応する回転角θが設定されている(図5(A)では図示省略)。また、磁気センサ装置50では、R回転位置からD回転位置までの範囲が磁場の角度の変化範囲(磁場角度レンジ)となっている。なお、回転角θの検出可能範囲はπの範囲とされている。 As shown in FIG. 5(A), in the magnetic sensor device 50, a rotation angle θ (for example, a position where the rotation angle θ ≈ 0) corresponding to the H rotation position of the magnet 40 is set within the detectable range of the rotation angle θ. In addition, in the magnetic sensor device 50, an R rotation position, an Nr rotation position, an Nd rotation position, and a D rotation position are set within the magnetic field angle range centered on the H rotation position, and a rotation angle θ corresponding to each rotation position is set (not shown in FIG. 5(A)). In addition, in the magnetic sensor device 50, the range from the R rotation position to the D rotation position is the range of change in the magnetic field angle (magnetic field angle range). The detectable range of the rotation angle θ is set to a range of π.
一方、検出回路部54には、センサIC52が電気的に接続されており、検出回路部54には、磁気センサ56(56A、56B)の出力電圧Va、Vbの各々が入力される。検出回路部54は、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbからマグネット40の回転角θを検出してレバー20のシフト位置に対応する回転体30の回転位置を検出する。また、検出回路部54は、レバー20のシフト位置を示すシフト信号Osを変速制御ECU48に出力する。 Meanwhile, the sensor IC 52 is electrically connected to the detection circuit unit 54, and the output voltages Va, Vb of the magnetic sensors 56 (56A, 56B) are input to the detection circuit unit 54. The detection circuit unit 54 detects the rotation angle θ of the magnet 40 from the output voltages Va, Vb of the magnetic sensors 56 to detect the rotation position of the rotor 30 corresponding to the shift position of the lever 20. The detection circuit unit 54 also outputs a shift signal Os indicating the shift position of the lever 20 to the gear shift control ECU 48.
検出回路部54には、マイクロコンピュータ(図示省略)を含むIC(集積回路)を用いることができる。マイクロコンピュータは、CPU、RAM、ROM、及び不揮発性メモリとしてのストレージがバスによって接続され、CPUがROM及びストレージに記憶されたプログラムを読出してRAMに展開しながら実行して、プログラムに応じた機能を実現する。 The detection circuit unit 54 can be an IC (integrated circuit) including a microcomputer (not shown). The microcomputer has a CPU, RAM, ROM, and storage as a non-volatile memory connected by a bus, and the CPU reads out a program stored in the ROM and storage, expands it into the RAM, and executes it to realize functions according to the program.
検出回路部54のマイクロコンピュータには、ROM及びストレージに角度検出プログラム、故障検出プログラム及び判定出力プログラムが記憶されている。これにより、検出回路部54では、角度検出部60、故障検出部62、及び判定出力部64の機能が実現される。また、検出回路部54は、磁気センサ56A、56Bの各々に対応して角度検出部60、故障検出部62及び判定出力部64が形成されている。 The microcomputer of the detection circuit unit 54 stores an angle detection program, a fault detection program, and a judgment output program in the ROM and storage. This allows the detection circuit unit 54 to realize the functions of an angle detection unit 60, a fault detection unit 62, and a judgment output unit 64. In addition, the detection circuit unit 54 is formed with an angle detection unit 60, a fault detection unit 62, and a judgment output unit 64 corresponding to each of the magnetic sensors 56A and 56B.
角度検出部60は、磁気センサ56から出力される出力電圧Va、Vbから回転角θを検出する。また、故障検出部62は、磁気センサ56から出力される出力電圧Va、Vbから磁気センサ56の故障を検出する(故障が生じているか否かを検出する)。 The angle detection unit 60 detects the rotation angle θ from the output voltages Va and Vb output from the magnetic sensor 56. The fault detection unit 62 detects a fault in the magnetic sensor 56 from the output voltages Va and Vb output from the magnetic sensor 56 (detects whether or not a fault has occurred).
図6には、回転角θ、出力電圧Va及び出力電圧Vbの関係が線図にて示されている。なお、図6では、出力電圧Vaを横軸、出力電圧Vbを縦軸として示されており、原点は中心電圧Vxcと中心電圧Vycの交点とされ、原点に対する出力電圧Vaの電圧(電圧値)xと出力電圧Vbの電圧(電圧値)yとを示している。また、図6では、回転角θの一周分がπ(π/2から-π/2)とされている。 Figure 6 shows the relationship between the rotation angle θ, the output voltage Va, and the output voltage Vb in a diagram. In Figure 6, the output voltage Va is shown on the horizontal axis and the output voltage Vb on the vertical axis, with the origin being the intersection of the central voltages Vxc and Vyc, and the voltage (voltage value) x of the output voltage Va and the voltage (voltage value) y of the output voltage Vb relative to the origin are shown. Also, in Figure 6, one revolution of the rotation angle θ is π (π/2 to -π/2).
図6に示すように、磁気センサ56に故障が生じていなければ、回転角θを変化させた際の出力電圧Va=xと出力電圧Vb=yとの交点Q(x、y)の軌跡は、出力電圧Vaの振幅と出力電圧Vbの振幅とが同様(略等しい)ことで円形となる。この際、半径rと電圧v、yとは、r2=x2+y2となることから、軌跡の半径rは、xとyの二乗和の平方根となる。なお、出力電圧Vaの振幅と出力電圧Vbの振幅とが異なっている場合、電圧xと電圧yとの交点の軌跡は楕円形状となる。 As shown in Fig. 6, if the magnetic sensor 56 is not faulty, the locus of the intersection Q(x, y) of the output voltage Va=x and the output voltage Vb=y when the rotation angle θ is changed will be circular because the amplitudes of the output voltage Va and the output voltage Vb are similar (almost equal). In this case, the radius r and the voltages v and y are r2 = x2 + y2 , so the radius r of the locus is the square root of the sum of the squares of x and y. Note that if the amplitudes of the output voltage Va and the output voltage Vb are different, the locus of the intersection of the voltages x and y will be elliptical.
ここで、回転角θを2πが一周期とする角度φに置き換えた場合、φ=2θ(θ=φ/2)であり、回転角φ(=2θ)、出力電圧Va及び出力電圧Vbの間では三角関数に規定される関係が成立する。これにより、例えば、角度φはtan‐1φ=y/xとなることで、出力電圧Va、Vbから回転角θを取得できる。角度検出部60は、出力電圧Va、Vbから回転角θを検出する。 Here, if the rotation angle θ is replaced with the angle φ, whose period is 2π, then φ=2θ (θ=φ/2), and a relationship defined by a trigonometric function is established between the rotation angle φ (=2θ) and the output voltage Va and output voltage Vb. As a result, for example, the angle φ is tan -1 φ=y/x, and the rotation angle θ can be obtained from the output voltages Va and Vb. The angle detection unit 60 detects the rotation angle θ from the output voltages Va and Vb.
また、磁気センサ56に故障等の不良が生じていると、出力電圧Va及び出力電圧Vbの少なくとも一方が変化する(正常状態とは値が異なる)。これにより、出力電圧Va(=x)と出力電圧Vb(=y)との交点Qsは、半径rの円上(軌跡上)から外れる。すなわち、仮に出力電圧Vaの電圧xs及び出力電圧Vbの電圧ysから回転角θを検出できたとしても、半径rの円(基準円)Tを基準とした場合、電圧xsと電圧ysとの二乗和の平方根の値sがs≠rとなる。 Furthermore, if the magnetic sensor 56 has a malfunction or other defect, at least one of the output voltage Va and the output voltage Vb will change (the value will be different from that in the normal state). As a result, the intersection Qs of the output voltage Va (=x) and the output voltage Vb (=y) will be off the circle (locus) of radius r. In other words, even if the rotation angle θ can be detected from the voltage xs of the output voltage Va and the voltage ys of the output voltage Vb, when the circle (reference circle) T of radius r is used as the reference, the value s of the square root of the sum of the squares of the voltages xs and ys will be s ≠ r.
ここから、故障検出部62では、故障が生じていない磁気センサ56を基準として予め基準円Tが設定されている。故障検出部62は、出力電圧Va(電圧x)及び出力電圧Vb(電圧y)の二乗和の平方根から得られる値が、基準円T上となる(基準円T状とみなせることを含む)か、又は基準円Tから外れるかを検出して、磁気センサ56に故障が生じているか否かを検出する。 The fault detection unit 62 then pre-sets a reference circle T using a magnetic sensor 56 that is not faulty as a reference. The fault detection unit 62 detects whether the value obtained from the square root of the sum of the squares of the output voltage Va (voltage x) and the output voltage Vb (voltage y) is on the reference circle T (including whether it can be considered to be shaped like the reference circle T) or deviates from the reference circle T, thereby detecting whether or not a fault has occurred in the magnetic sensor 56.
また、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbは、マグネット40が形成する磁場がノイズ(外乱)の影響を受けた場合や、磁気センサ56自体がノイズの影響を受けた場合などでは、出力電圧Va、Vbの少なくとも一方に変化が生じる場合がある。ここから、磁気センサ装置50(故障検出部62)では、故障検出について基準円Tを中心とした所定幅で許容範囲66が設定されており、許容範囲66は、マップとされて故障検出部62に記憶されている。 In addition, at least one of the output voltages Va and Vb of the magnetic sensor 56 may change if the magnetic field formed by the magnet 40 is affected by noise (external disturbance) or if the magnetic sensor 56 itself is affected by noise. For this reason, in the magnetic sensor device 50 (fault detection unit 62), an allowable range 66 is set with a predetermined width centered on the reference circle T for fault detection, and the allowable range 66 is stored in the fault detection unit 62 as a map.
判定出力部64は、対応する磁気センサ56について故障検出部62が故障を検出していない場合、角度検出部60によって検出された回転角θから定まるレバー20のシフト位置を示すシフト信号Osを出力する。また、判定出力部64は、磁気センサ56について故障検出部62が故障を検出すると、対応する磁気センサ56によって検出されている回転角θに応じたシフト信号Osの出力を停止する。 When the fault detection unit 62 has not detected a fault in the corresponding magnetic sensor 56, the judgment output unit 64 outputs a shift signal Os indicating the shift position of the lever 20 determined from the rotation angle θ detected by the angle detection unit 60. In addition, when the fault detection unit 62 detects a fault in the magnetic sensor 56, the judgment output unit 64 stops outputting the shift signal Os corresponding to the rotation angle θ detected by the corresponding magnetic sensor 56.
判定出力部64は、2つの磁気センサ56(56A、56B)の一方(例えば、磁気センサ56A)の検出結果に基づいたシフト信号Osを出力し、この磁気センサ56に故障が検出された場合に、他方の磁気センサ56(故障が検出されていない方の磁気センサ56)によって検出された回転角θに基づいたシフト信号Osを出力する。 The judgment output unit 64 outputs a shift signal Os based on the detection result of one of the two magnetic sensors 56 (56A, 56B) (for example, magnetic sensor 56A), and if a fault is detected in this magnetic sensor 56, it outputs a shift signal Os based on the rotation angle θ detected by the other magnetic sensor 56 (the magnetic sensor 56 in which no fault is detected).
このように構成されているシフト装置10では、付勢機構14において、レバー20に配置している付勢ピン24がスプリングの付勢力によりプレート12内の付勢面16の保持面16Aに接触されて保持されることで、レバー20がH位置に保持されている。また、シフト装置10では、レバー20を前側又は後側に操作することで、付勢ピン24がスプリングの付勢力に抗して付勢面16に沿って保持面16Aから上側又は下側に移動される。これにより、レバー20が回動されてシフト位置がH位置からNr位置、Nr位置を介してR位置に移動されてNr位置、R位置に配置されるか、又はH位置からNd位置、Nd位置を介してD位置に移動されてNd位置、D位置に配置される。 In the shift device 10 configured in this manner, the biasing pin 24 disposed on the lever 20 in the biasing mechanism 14 is held in contact with and against the retaining surface 16A of the biasing surface 16 in the plate 12 by the biasing force of the spring, thereby holding the lever 20 in the H position. Also, in the shift device 10, by operating the lever 20 forward or backward, the biasing pin 24 is moved upward or downward from the retaining surface 16A along the biasing surface 16 against the biasing force of the spring. This causes the lever 20 to rotate and the shift position to move from the H position to the Nr position and then to the R position via the Nr position, and then to be placed in the Nr position and R position, or from the H position to the Nd position and then to the D position via the Nd position, and then to be placed in the Nd position and D position.
シフト装置10では、レバー20の第1ギア26が回転体30の第2ギア34に歯合されて、マグネット40が配置された回転体30とレバー20とが連絡されており、シフト装置10では、レバー20が操作されることで回転体30が回転されてマグネット40が回転される。これにより、シフト装置10では、レバー20のシフト位置がNr位置、R位置、Nd位置又はD位置とされることで、マグネット40がNr回転位置、R回転位置、Nd回転位置又はD回転位置に配置される。 In the shift device 10, the first gear 26 of the lever 20 is meshed with the second gear 34 of the rotating body 30, and the rotating body 30 on which the magnet 40 is disposed is connected to the lever 20. In the shift device 10, the rotating body 30 is rotated by operating the lever 20, and the magnet 40 is rotated. As a result, in the shift device 10, the shift position of the lever 20 is set to the Nr position, R position, Nd position, or D position, and the magnet 40 is disposed in the Nr rotation position, R rotation position, Nd rotation position, or D rotation position.
一方、シフト装置10には、磁気センサ装置50が配置されており、磁気センサ装置50では、磁気センサ56が形成されているセンサIC52がマグネット40に対向されている。このため、磁気センサ装置50では、回転体30と共にマグネット40が回転されることで磁場の方向が回転されると、磁気センサ56が磁場の回転角を検出して、回転体30の回転位置がNr回転位置、R回転位置、Nd回転位置又はD回転位置の何れかを検出する。 Meanwhile, the shift device 10 is provided with a magnetic sensor device 50, and in the magnetic sensor device 50, a sensor IC 52 in which a magnetic sensor 56 is formed faces the magnet 40. Therefore, in the magnetic sensor device 50, when the magnet 40 rotates together with the rotor 30 to rotate the direction of the magnetic field, the magnetic sensor 56 detects the rotation angle of the magnetic field and detects whether the rotation position of the rotor 30 is the Nr rotation position, the R rotation position, the Nd rotation position, or the D rotation position.
ここで、図7には、磁気センサ装置50において設定されている磁気センサ56の出力電圧Va、Vbと回転角θとの概略が線図にて示されている。なお、図7では、横軸が出力電圧Vaとされ、縦軸が出力電圧Vbとされている。また、図7では、回転角θの1周分(1周期分)がπとされており、原点回りの全周が検出可能範囲とされている。 Figure 7 shows an outline of the output voltages Va, Vb and rotation angle θ of the magnetic sensor 56 set in the magnetic sensor device 50 in a diagram. In Figure 7, the horizontal axis represents the output voltage Va, and the vertical axis represents the output voltage Vb. Also, in Figure 7, one revolution (one period) of the rotation angle θ is set to π, and the entire circumference around the origin is set as the detectable range.
図7に示すように、磁気センサ装置50には、回転体30のH回転位置、Nr回転位置、R回転位置、Nd回転位置、及びD回転位置に対応する回転角θh、θnr、θr、θnd及びθdが設定されている。また、磁気センサ装置50では、正常な磁気センサ56が用いられて基準円Tが設定されていると共に、基準円Tを中心とした所定幅(基準円Tの径方向に沿う幅)の範囲が許容範囲66として設定されている。 As shown in FIG. 7, the magnetic sensor device 50 is set with rotation angles θh, θnr, θr, θnd, and θd corresponding to the H rotation position, Nr rotation position, R rotation position, Nd rotation position, and D rotation position of the rotating body 30. In addition, in the magnetic sensor device 50, a normal magnetic sensor 56 is used to set a reference circle T, and a range of a predetermined width (width along the radial direction of the reference circle T) centered on the reference circle T is set as an allowable range 66.
磁気センサ装置50では、磁気センサ56が用いられている。磁気センサ56は、磁気エレメント58A、58Bによって構成されており、磁気センサ56は、位相がπ/8だけずれた出力電圧Vaと出力電圧Vbとを出力する。角度検出部60は、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbに基づいて回転体30の回転角θを検出する。 The magnetic sensor device 50 uses a magnetic sensor 56. The magnetic sensor 56 is composed of magnetic elements 58A and 58B, and outputs output voltages Va and Vb that are out of phase with each other by π/8. The angle detection unit 60 detects the rotation angle θ of the rotor 30 based on the output voltages Va and Vb of the magnetic sensor 56.
また、故障検出部62は、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbに基づき、出力電圧Va、Vbを出力した磁気センサ56の故障検出を行う。この際、故障検出部62では、出力電圧Vaと出力電圧Vbとの交点Pが許容範囲66内であれば、出力電圧Va、Vbを出力した磁気センサ56に故障がないと検出する。 Failure detection unit 62 detects a fault in magnetic sensor 56 that outputs output voltages Va and Vb based on output voltages Va and Vb of magnetic sensor 56. At this time, if intersection point P of output voltage Va and output voltage Vb is within tolerance range 66, fault detection unit 62 detects that there is no fault in magnetic sensor 56 that outputs output voltages Va and Vb.
これに対して、故障検出部62では、出力電圧Vaと出力電圧Vbとの交点P1が許容範囲66の外側(径方向の外側)であったり、交点P2が径方向の内側であったりすると、出力電圧Va、Vbを出力した磁気センサ56の故障を検出する。すなわち、磁気センサ56では、磁気エレメント58A及び磁気エレメント58Bの少なくとも一方を構成するエレメントに断線や短絡等の故障が生じると電気抵抗値が変化し、出力電圧Va及び出力電圧Vbの少なくとも一方が変化する。このため、出力電圧Vaの電圧xと出力電圧Vbの電圧yの二乗和の平方根の値が許容範囲66を外れる。故障検出部62は、出力電圧Va、Vbの二乗和の平方根の値が許容範囲66内か否かから出力電圧Va、Vbを出力した磁気センサ56の故障を検出できる。 In contrast, the fault detection unit 62 detects a fault in the magnetic sensor 56 that outputs the output voltages Va and Vb when the intersection point P1 of the output voltages Va and Vb is outside the tolerance range 66 (outside in the radial direction) or when the intersection point P2 is inside in the radial direction. That is, in the magnetic sensor 56, when a fault such as a break or short occurs in at least one of the elements constituting the magnetic elements 58A and 58B, the electrical resistance value changes, and at least one of the output voltages Va and Vb changes. As a result, the value of the square root of the sum of the squares of the voltage x of the output voltage Va and the voltage y of the output voltage Vb falls outside the tolerance range 66. The fault detection unit 62 can detect a fault in the magnetic sensor 56 that outputs the output voltages Va and Vb based on whether the value of the square root of the sum of the squares of the output voltages Va and Vb is within the tolerance range 66.
判定出力部64は、故障が検出されていない磁気センサ56の出力電圧Va、Vbから検出された回転角θに対応するレバー20のシフト位置を示すシフト信号Osを変速制御ECU48に出力する。変速制御ECU48は、レバー20のシフト位置に応じて変速機のシフトレンジを変更する。これにより。変速機は、レバー20がNr位置、Nd位置、R位置又はN位置に配置されることで、Nレンジ(ニュートラルレンジ)、Rレンジ(リバースレンジ)又はDレンジ(ドライブレンジ)に変更される。 The judgment output unit 64 outputs a shift signal Os indicating the shift position of the lever 20 corresponding to the rotation angle θ detected from the output voltages Va, Vb of the magnetic sensor 56 in which no fault is detected to the transmission control ECU 48. The transmission control ECU 48 changes the shift range of the transmission according to the shift position of the lever 20. As a result, the transmission is changed to the N range (neutral range), R range (reverse range) or D range (drive range) when the lever 20 is placed in the Nr position, Nd position, R position or N position.
このように、磁気センサ装置50では、磁気抵抗素子が用いられた磁気センサ56が一周期の1/8だけ位相がずれされた出力電圧Va、Vbを用い、出力電圧Vaの電圧xと出力電圧Vbの電圧yの二乗和の平方根の値が許容範囲66内となっているか否かから磁気センサ56の故障を検出する。 In this way, in the magnetic sensor device 50, the magnetic sensor 56 using a magnetic resistance element uses output voltages Va and Vb that are out of phase with each other by 1/8 of one period, and detects a failure of the magnetic sensor 56 based on whether the value of the square root of the sum of the squares of the voltage x of the output voltage Va and the voltage y of the output voltage Vb is within the tolerance range 66.
磁気センサ56等の故障を検出する場合、2つの磁気センサ56を用いると少なくとも一方の磁気センサ56に故障が生じたことを検出できても、故障した磁気センサ56を特定できずに車両の適正な走行が不能となってしまう可能性がある。 When detecting a failure of a magnetic sensor 56 or the like, if two magnetic sensors 56 are used, even if it is possible to detect that at least one of the magnetic sensors 56 has failed, it may not be possible to identify the failed magnetic sensor 56, which may result in the vehicle being unable to run properly.
また、3個以上の磁気センサ56を用いて各々の出力信号を比較することで、故障が生じた磁気センサ56を特定できるが、この場合、磁気センサ56の配置スペースが広くなり、各磁気センサ56に同様の磁場を形成できるようにマグネット40も大きくする必要があり、シフト装置が大型化してしまう。 In addition, by using three or more magnetic sensors 56 and comparing their output signals, it is possible to identify the magnetic sensor 56 that has failed. In this case, however, the arrangement space for the magnetic sensors 56 becomes larger, and the magnet 40 must also be made larger so that the same magnetic field can be formed in each magnetic sensor 56, which results in an increase in the size of the shift device.
これに対して、磁気センサ装置10では、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbを用いて、その磁気センサ56の故障の有無を検出できる。これにより、磁気センサ56の故障を検出するためにシフト装置10が大型化してしまうのを抑制できる(シフト装置10の小型化が可能になる)。 In contrast, the magnetic sensor device 10 can use the output voltages Va and Vb of the magnetic sensor 56 to detect whether or not the magnetic sensor 56 is faulty. This prevents the shift device 10 from becoming larger in size in order to detect a fault in the magnetic sensor 56 (enabling the shift device 10 to be made smaller).
また、磁気センサ装置50では、センサIC52に2つの磁気センサ56を配置しているので、何れか一方に故障が検出されても、故障が検出されていない磁気センサ56を用いることができるので、冗長性が向上される。 In addition, in the magnetic sensor device 50, two magnetic sensors 56 are arranged in the sensor IC 52, so even if a fault is detected in one of them, the magnetic sensor 56 in which no fault is detected can be used, improving redundancy.
また、磁気センサ装置50では、出力電圧Vaの電圧xと出力電圧Vbの電圧yの二乗和の平方根を用いるので容易に磁気センサ56の故障を検出できる。しかも、磁気センサ装置50では、磁気センサ56の故障検出に、回転角θを検出するための出力電圧Va、Vbを用いるので、磁気センサ56に対して出力電圧Va、Vbを出力する以上の機能が要求されない。 In addition, the magnetic sensor device 50 uses the square root of the sum of the squares of the voltage x of the output voltage Va and the voltage y of the output voltage Vb, so it can easily detect a fault in the magnetic sensor 56. Moreover, the magnetic sensor device 50 uses the output voltages Va and Vb for detecting the rotation angle θ to detect a fault in the magnetic sensor 56, so no functionality beyond outputting the output voltages Va and Vb to the magnetic sensor 56 is required.
〔変形例〕
次に本実施形態の変形例を説明する。
図8には、変形例に係る磁気センサ装置70の概略構成がブロック図にて示されている。なお、変形例における磁気センサ装置70の基本的構成は、磁気センサ装置50と同様であり、磁気センサ装置70において磁気センサ装置50と同様の構成には、磁気センサ装置50と同様の符号を付与してその説明を省略している。
[Modifications]
Next, a modification of this embodiment will be described.
8 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic sensor device 70 according to a modified example. Note that the basic configuration of the magnetic sensor device 70 according to the modified example is similar to that of the magnetic sensor device 50, and the same components of the magnetic sensor device 70 as those of the magnetic sensor device 50 are given the same reference numerals as those of the magnetic sensor device 50, and the description thereof is omitted.
図8に示すように、磁気センサ装置70は、センサIC72及び検出回路部74を備えている。センサIC72には、温度検出手段としての温度センサ76がセンサチップ上に形成されており、センサIC72は、温度センサ76が形成されている点で磁気センサ装置50のセンサIC52と相違する。また、検出回路部74には、補正部としての温度補正部78が配置されており、検出回路部74は、温度補正部78を備える点で磁気センサ装置50の検出回路部54と相違する。 As shown in FIG. 8, the magnetic sensor device 70 includes a sensor IC 72 and a detection circuit unit 74. The sensor IC 72 includes a temperature sensor 76 formed on a sensor chip as a temperature detection means, and the sensor IC 72 differs from the sensor IC 52 of the magnetic sensor device 50 in that the temperature sensor 76 is formed. In addition, the detection circuit unit 74 includes a temperature correction unit 78 as a correction unit, and the detection circuit unit 74 differs from the detection circuit unit 54 of the magnetic sensor device 50 in that the detection circuit unit 74 includes the temperature correction unit 78.
温度センサ76には、温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ等を用いることができる。また、温度センサ76は、2つの磁気センサ56A、56Bに対して一つであってもよいが、センサIC72には、2つの温度センサ76A、76Bが設けられている。温度センサ76Aは磁気センサ56Aに近接配置されて磁気センサ56Aの環境温度を検出し、温度センサ76Bは磁気センサ56Bに近接配置されて磁気センサ56Bの環境温度を検出する。 The temperature sensor 76 may be a thermistor whose resistance value changes depending on temperature. There may be one temperature sensor 76 for the two magnetic sensors 56A, 56B, but the sensor IC 72 is provided with two temperature sensors 76A, 76B. The temperature sensor 76A is disposed adjacent to the magnetic sensor 56A to detect the environmental temperature of the magnetic sensor 56A, and the temperature sensor 76B is disposed adjacent to the magnetic sensor 56B to detect the environmental temperature of the magnetic sensor 56B.
検出回路部74には、温度補正部78として、温度センサ76Aが電気的に接続された温度補正部78A、及び温度センサ76Bが電気的に接続された温度補正部78Bが配置されている。 The detection circuit section 74 is provided with a temperature correction section 78A electrically connected to the temperature sensor 76A, and a temperature correction section 78B electrically connected to the temperature sensor 76B.
図9には、磁気センサ装置70において設定されている磁気センサ56の出力電圧Va、Vbと回転角θとの概略が線図にて示されている。なお、図9では、横軸が出力電圧Vaとされ、縦軸が出力電圧Vbとされている。また、図9では、回転角θの1周分(1周期分)がπとされており、原点回りの全周が検出可能範囲とされている。 Figure 9 shows a schematic diagram of the output voltages Va, Vb and rotation angle θ of the magnetic sensor 56 set in the magnetic sensor device 70. In Figure 9, the horizontal axis represents the output voltage Va, and the vertical axis represents the output voltage Vb. Also in Figure 9, one revolution (one period) of the rotation angle θ is set to π, and the entire circumference around the origin is set to the detectable range.
図9に示すように、磁気センサ装置70では、許容範囲66が設定されていると共に、許容範囲66の径方向の内側に所定幅の許容範囲66Aが設定され、許容範囲66の径方向の外側に所定幅の許容範囲66Bが設定されている。温度補正部78A、78Bには、許容範囲66、66A、66Bの各々に対応するマップが記憶されている。 As shown in FIG. 9, in the magnetic sensor device 70, an allowable range 66 is set, and an allowable range 66A of a predetermined width is set radially inside the allowable range 66, and an allowable range 66B of a predetermined width is set radially outside the allowable range 66. The temperature correction units 78A and 78B store maps corresponding to the allowable ranges 66, 66A, and 66B, respectively.
温度補正部78(78A、78B)では、温度センサ76(76A、76B)によって検出される温度に基づいて許容範囲66、66A、66Bを選択し、選択した許容範囲が故障検出部62において適用されるようにしている。この際、温度補正部78では、温度センサ76により検出される温度が標準温度であると許容範囲66を選択する。また、温度補正部78では、温度センサ76により検出される温度が標準温度より所定温度だけ高い温度であると許容範囲66Aを選択し、温度センサ76により検出される温度が標準温度より所定温度だけ低い温度であると許容範囲66Bを選択する。すなわち、温度補正部78は、温度センサ76の検出温度に応じて許容範囲66をシフトさせる。 The temperature correction unit 78 (78A, 78B) selects the allowable range 66, 66A, 66B based on the temperature detected by the temperature sensor 76 (76A, 76B), and the selected allowable range is applied to the fault detection unit 62. At this time, the temperature correction unit 78 selects the allowable range 66 when the temperature detected by the temperature sensor 76 is the standard temperature. The temperature correction unit 78 also selects the allowable range 66A when the temperature detected by the temperature sensor 76 is a predetermined temperature higher than the standard temperature, and selects the allowable range 66B when the temperature detected by the temperature sensor 76 is a predetermined temperature lower than the standard temperature. In other words, the temperature correction unit 78 shifts the allowable range 66 according to the temperature detected by the temperature sensor 76.
このように構成された磁気センサ装置70は、磁気センサ装置50と同様の効果を奏することができる。 The magnetic sensor device 70 configured in this manner can achieve the same effects as the magnetic sensor device 50.
一方、磁気センサ56を形成する磁気抵抗素子は、環境温度に応じて抵抗値が変化するものがある。このため、磁気センサ56では、温度が低くなることで感度が高くなり、温度が低くなることで感度が低下する。 On the other hand, some of the magnetic resistance elements that form the magnetic sensor 56 have resistance values that change depending on the environmental temperature. For this reason, in the magnetic sensor 56, the sensitivity increases as the temperature decreases, and the sensitivity decreases as the temperature decreases.
ここで、磁気センサ装置70では、温度センサ76により検出される温度が高くなると、温度補正部78が許容範囲66Aを選択し、選択した許容範囲66Aを適用し、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbを用いた故障検出を行う。このため、磁気センサ装置70では、磁気センサ56の周囲の温度が高くなって磁気センサ56の感度が低下しても的確に磁気センサ56の故障検出を行うことができる。 Here, in the magnetic sensor device 70, when the temperature detected by the temperature sensor 76 becomes high, the temperature correction unit 78 selects the allowable range 66A, applies the selected allowable range 66A, and performs fault detection using the output voltages Va and Vb of the magnetic sensor 56. Therefore, in the magnetic sensor device 70, even if the temperature around the magnetic sensor 56 becomes high and the sensitivity of the magnetic sensor 56 decreases, the magnetic sensor device 70 can accurately detect faults in the magnetic sensor 56.
磁気センサ装置70では、温度センサ76により検出される温度が低くなると、温度補正部78が許容範囲66Bを選択し、選択した許容範囲66Bを適用し、磁気センサ56の出力電圧Va、Vbを用いた故障検出を行う。このため、磁気センサ装置70では、磁気センサ56の周囲の温度が低くなって磁気センサ56の感度が高くなっても的確に磁気センサ56の故障検出を行うことができる。 In the magnetic sensor device 70, when the temperature detected by the temperature sensor 76 drops, the temperature correction unit 78 selects the allowable range 66B, applies the selected allowable range 66B, and performs fault detection using the output voltages Va and Vb of the magnetic sensor 56. Therefore, in the magnetic sensor device 70, even if the temperature around the magnetic sensor 56 drops and the sensitivity of the magnetic sensor 56 increases, the magnetic sensor device 70 can accurately detect faults in the magnetic sensor 56.
また、磁気センサ装置70では、磁気センサ56A、56Bの各々に温度センサ76A、76Bを配置しているので、磁気センサ56A、56Bの温度変化において的確に許容範囲を設定できるので、磁気センサ56A、56Bの各々の故障検出を的確に行うことができる。 In addition, in the magnetic sensor device 70, temperature sensors 76A and 76B are provided for each of the magnetic sensors 56A and 56B, so that the allowable range for temperature changes in the magnetic sensors 56A and 56B can be accurately set, allowing for accurate fault detection for each of the magnetic sensors 56A and 56B.
なお、以上説明した本実施形態及び変形例は、本発明の構成を限定するものではない。本発明は、シフト装置10に限らず、乗員により操作されることで移動されてシフト位置が変更されると共に、シフト体が移動されることで、被検知体が設けられた回転体が回転されるシフト装置に適用できる。 The present invention is not limited to the present embodiment and the modified examples described above. The present invention is not limited to the shift device 10, but can be applied to any shift device that is operated by a passenger to move and change the shift position, and in which the shift body is moved to rotate a rotating body on which a detection body is provided.
10・・・シフト装置、20・・・レバー(シフト体)、30・・・回転体、40・・・マグネット(被検出体)、48・・・変速制御ECU、50、70・・・磁気センサ装置、52、72・・・センサIC(磁場検出部)、56(56A、56B)・・・磁気センサ(磁気検出手段)、60・・・角度検出部、62・・・故障検出部、64・・・判定出力部(出力部)、66、66A、66B・・・許容範囲、76(76A、76B)・・・温度センサ(温度検出手段)、78(78A、78B)・・・温度補正部。 10: shift device, 20: lever (shift body), 30: rotating body, 40: magnet (detected body), 48: gear shift control ECU, 50, 70: magnetic sensor device, 52, 72: sensor IC (magnetic field detection section), 56 (56A, 56B): magnetic sensor (magnetic detection means), 60: angle detection section, 62: fault detection section, 64: judgment output section (output section), 66, 66A, 66B: tolerance range, 76 (76A, 76B): temperature sensor (temperature detection means), 78 (78A, 78B): temperature correction section.
Claims (5)
半回転以内で回転可能とされ、シフト体が移動されることで回転されて前記シフト位置に対応される回転位置に配置される回転体と、
前記回転体に配置されて該回転体と一体で回転されることで磁場が回転される被検出体と、
磁気抵抗素子が用いられて前記被検出体に対向されて前記磁場内に配置され、前記磁場の回転に応じた出力値を出力する際、前記回転体の半回転で一周期となる正弦波状に変化すると共に、互いの間の位相差が前記一周期の1/4の位相差となる第1出力値と第2出力値とを出力する磁気検出手段が用いられた磁場検出部と、
前記第1出力値及び前記第2出力値から前記シフト体の前記シフト位置に対応する前記回転体の回転位置を検出する角度検出部と、
前記磁気検出手段の前記第1出力値と前記第2出力値の二乗和の平方根値を用いて前記磁気検出手段に故障が生じているか否かを検出する故障検出部と、
を含むシフト装置。 A shift body that is moved by being operated to change the shift position;
a rotor that is rotatable within a half turn and that is rotated by moving the shift body to a rotational position that corresponds to the shift position;
a detection object that is disposed on the rotating body and rotates together with the rotating body to rotate a magnetic field;
a magnetic field detection unit using a magnetic detection means that uses a magnetic resistance element and is disposed in the magnetic field facing the object to be detected, and that outputs an output value according to the rotation of the magnetic field, and outputs a first output value and a second output value that change in a sinusoidal manner with one cycle per half rotation of the rotating body and have a phase difference between them that is ¼ of one cycle;
an angle detection unit that detects a rotational position of the rotating body corresponding to the shift position of the shift body from the first output value and the second output value;
a fault detection unit that detects whether or not a fault has occurred in the magnetic detection means by using a square root value of the sum of squares of the first output value and the second output value of the magnetic detection means;
A shifting device including:
前記故障検出部における前記許容範囲が前記環境温度に応じて補正される、請求項2に記載のシフト装置。 the magnetic field detection unit includes a temperature detection means for detecting an environmental temperature of the magnetic detection means,
The shift device according to claim 2 , wherein the tolerance in the failure detection unit is corrected in accordance with the environmental temperature.
前記角度検出部は、2つの前記磁気検出手段の各々に基づき前記回転体の回転位置を検出し、
前記故障検出部は、2つの前記磁気検出手段の各々について故障が生じているか否かを検出する、
ことを含む請求項1に記載のシフト装置。 The magnetic field detection unit includes two of the magnetic detection means,
the angle detection unit detects a rotational position of the rotor based on each of the two magnetic detection means,
The failure detection unit detects whether or not a failure has occurred in each of the two magnetic detection means.
2. The shifting device of claim 1, comprising:
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024159195A true JP2024159195A (en) | 2024-11-08 |
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