JP6023011B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の走行モードの切り替え操作などに用いられる位置検出装置に関する。

特許文献１に、磁石と磁気センサを使用したレバー位置検出装置が開示されている。

このレバー位置検出装置では、操作レバーが互いに直交する２方向へ揺動できるように支持されており、操作レバーと連結されている連結レバーの下端の連結部が、円板形状の磁石の中心穴に係合していている。操作レバーが２方向へ倒れることによって、磁石がケース部材の内部で平面的に移動し、磁石が６か所の検知ポジションのいずれかの位置へ移動させられる。

ケース部材では、６か所の検知ポジションのそれぞれにホール素子を使用した磁気センサが配置されており、どの磁気センサが磁石からの磁気を検知しているかによって、磁石がどの検知ポジションに移動したかが判別される。

特開２０１１−１１６１７号公報

特許文献１に記載されたレバー位置検出装置は、平面的に６か所に配置された磁気センサで、移動する磁石からの磁界を検知するものであるため、磁気センサ相互の検知領域を明確化するためには、磁気センサを距離を空けて配置することが必要となり、検知機構を小型化するのが困難であった。

また、磁気センサは、移動する磁石から洩れる磁気の強度を判別するものであるため、磁石の磁化の劣化が生じると洩れ磁界が変動し、正確な検出ができなくなる。そのため、保磁力がきわめて高い高価な磁性材料で磁石を構成することが必要になり、製造コストが高くなる。

さらに、製品仕様の変更により操作レバーの揺動角度の変更や検知ポジションの位置の変更が生じたときに、磁気センサを配置したケース部材の設計をやり直す必要がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、操作レバーの第１の方向の揺動と第２の方向の揺動を共に回転子の回転に基づいて検知できるようにして、検出精度を向上させるとともに、小型化を実現でき、製品の仕様の変更にも追従しやすくした位置検出装置を提供することを目的としている。

本発明は、操作レバーと、前記操作レバーを互いに直交する第１の方向と第２の方向へ揺動可能に支持する支持体と、前記操作レバーの揺動位置を検知する検知機構部とが設けられた位置検出装置において、
前記検知機構部には、前記操作レバーの第１の方向の揺動に追従して回動動作する回動検知部材と、前記操作レバーの第２の方向の揺動に追従して前記回動検知部材の回動方向と交差する直線軌跡に沿って移動する移動検知部材とが設けられ、
前記回動検知部材によって回転させられる第１の回転子と、前記移動検知部材の移動を回転運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構によって回転させられる第２の回転子と、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転を検知する検知素子とが設けられ、
前記第１の回転子と前記第２の回転子は、その回転中心が互いに平行となるように支持されており、前記検知素子を有する固定部が、前記第１の回転子と前記第２の回転子の双方に対向していること、および／または、
前記操作レバーから延び出る駆動体と、前記駆動体と凹凸嵌合して第１の方向と第２の方向へ移動する従動部材とが設けられ、
前記従動部材が前記回動検知部材と前記移動検知部材とに係合して、前記従動部材によって前記回動検知部材と前記移動検知部材とが動作させられること、および／または、
前記運動変換機構では、前記移動検知部材と前記第２の回転子の、一方に直線軌跡の変換カムが、他方に前記変換カムを摺動するフォロワーが設けられていることを特徴とするものである。
上記において、例えば、前記回動検知部材には、前記移動検知部材の移動方向に延びる直線案内部が形成されて、前記従動部材が前記直線案内部と摺動自在に係合し、
前記移動検知部材には、前記回動検知部材の回動方向に延びる円弧案内部が形成されて、前記従動部材が前記円弧案内部と摺動自在に係合しているものとして構成できる。

本発明の位置検出装置は、操作レバーの第１の方向への揺動と第２の方向への揺動が、共に回転子の回転運動に変換されるため、回転子の回転角度や回転量を検知することで、操作レバーがどのポジションに倒されているのかを正確に検知することができる。従来のように磁石を離して配置する必要もないため、小型化が可能である。また、磁界の回転を検知する方式であるため、高価な磁石が不要である。

さらに、製品の仕様の変更により操作レバーの揺動角度の変更や検知ポジションの位置変更などが生じとしても、回転子の配置などを変更する必要がなく、回転子の回転角度の検出出力そのまま使用して電気制御の仕様のみを変更することで対応できる。

固定部が、回転中心が互いに平行な第１の回転子と第２の回転子の双方に対向している場合、回転子と固定部とから成る検知部の構成を小型化することが可能である。

本発明では、前記操作レバーは、単一の揺動中心点を支点として第１の方向と第２の方向へ揺動できるように支持されているものである。

本発明では、前記回動検知部材に、回動検知部材の回転中心をピッチ円の中心とする歯車部が形成され、第１の回転子に形成された歯車が前記歯車部に噛み合い、前記回動検知部材の回動が増速されて前記第１の回転子に伝達される構造が好ましい。

本発明は、前記第１の回転子ならびに前記第２の回転子と、これに対向する固定部の、一方に回転子の回転運動の法線方向に向けて異なる磁極に着磁された磁石が設けられ、他方に、前記磁石の回転を検知する磁気検知素子が配置されているものである。例えば、前記磁気検知素子が、磁気抵抗効果素子である。

本発明は、前記操作レバーの基部に摺動球面と、前記摺動球面の曲率中心を通過する支持軸線上に延びる軸体とが設けられ、
前記支持体には、前記摺動球面を支持する摺動支持部と、前記軸体を回動自在で且つ前記支持軸線が倒れる向きに移動自在に案内する軸体支持部とが設けられているものである。

本発明は、操作レバーの第１の方向と第２の方向の２方向への揺動が、共に回転子の回転運動に変換されるため、回転子の回転角度などを検知することで、操作レバーがどのポジションに倒されているのかを正確に検知することができる。従来のように磁石を離して配置する必要もないため、小型化が可能である。また、磁界の回転を検知する方式であるため、高価な磁石が不要である。

さらに、製品の仕様の変更により操作レバーの揺動角度の変更や検知ポジションの位置変更などが生じとしても、回転子の配置などを変更する必要がなく、回転子の回転角度の検出出力そのまま使用して電気制御の仕様のみを変更することで対応できる。

本発明の実施の形態の位置検出装置の全体構造を示す斜視図、 位置検出装置の内部構造を示す分解斜視図、 操作レバーを揺動自在に支持する支持機構を示す分解斜視図、 操作レバーを揺動自在に支持する支持機構を示すものであり、図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分断面図、 検知機構部の動作説明図、 回転子と検知素子を示す断面図、

図１ないし図３はいずれも斜視図である。図１と図３は同じ方向から見た斜視図であるが、図２は、前記両図に対してＺ軸を中心として１８０度回転させた向きで示されている。

図１に示すように、本発明の実施の形態の位置検出装置は、操作レバー１を有している。操作レバー１は第１の方向であるＹ１−Ｙ２方向と第２の方向であるＸ１−Ｘ２方向へ揺動できるように支持されている。図２では、第１の方向への揺動方向がα方向で示され、第２の方向への揺動方向がβ方向で示されている。

図３に示すように、操作レバー１の基部に合成樹脂製の基部成形体５が一体に形成されている。基部成形体５は第１の支持体１０に揺動自在に支持され、さらに第１の支持体１０が第２の支持体２０ならびに第３の支持体３０に固定されている。図３では、第２の支持体２０が途中で切断されてその底部の構造のみが示されているが、図１に示すように、第２の支持体２０は上下に長い胴部２１を有しており、胴部２１の内部は空洞である。

図１に示すように、第２の支持体２０の胴部２１の上側の開口部が案内部材４０で塞がれている。第２の支持体２０の底部の開口部は第３の支持体３０で塞がれている。第２の支持体２０の胴部２１と案内部材４０ならびに第３の支持体３０とで第１の筐体が構成されており、操作レバー１の基部成形体５と第１の支持体１０は、第１の筐体の内部に収納されている。

図１に示すように、第１の筐体の一部である前記案内部材４０に、案内穴４１が上下に貫通して形成されている。操作レバー１は案内穴４１の内部を通過して第１の筐体の上方へ延び出ている。操作レバー１の揺動角度は案内穴４１の長さによって決められ、操作レバー１を移動させて設定する操作ポジションは案内穴４１の形状によって決められている。

図１と図２に示すように、実施の形態の位置検出装置では、操作レバー１を揺動させて設定する操作ポジションが（１）（２）（３）（４）（５）の５ポジションである。操作ポジション（１）と（２）との間の切り替えは、操作レバー１を第２の方向（Ｘ１−Ｘ２：β方向）へ揺動させることで行われる。操作ポジション（１）と（３）との間の切り替え、ならびに（２）と（４）との間の切り替えまたは（２）と（５）との間の切り替えは、操作レバー１を第１の方向（Ｙ１−Ｙ２：α方向）へ揺動させることで行われる。

位置検出装置は、自動車の走行モードの切り替えの信号を生成するものであり、前記操作ポジションの切り替えによって、自動車の前進モードや行進モード、さらにはブレーキモードの設定などが行われる。

操作ポジション（１）はホームポジションである。図２に示すように、操作レバー１の基部の基部成形体５に有底の穴５ａが形成され、この穴５ａの内部に復帰ピン６が突出自在に挿入されている。穴５ａの内部に収納された復帰ばねによって復帰ピン６が突出方向へ付勢されている。図１に示す案内部材４０の下面に復帰カム面が形成され、復帰ピン６は復帰ばねの付勢力によって復帰カム面に圧接されている。この復帰カム面の形状により、操作レバー１をホームポジション（１）以外のポジションに移動させた後に操作レバー１への操作力を除去すると、操作レバー１が、常にホームポジション（１）に復帰させられる。

図２と図３に示すように、基部成形体５に摺動球面７が一体に形成されている。摺動球面７は球面の一部である。摺動球面７の曲率中心７ａ（図４参照）は、操作レバー１の軸中心線上に位置している。図２には、球面の曲率中心７ａを通り且つ操作レバー１の軸中心線と直交する第１の軸中心線Ｘ０と第２の軸中心線Ｙ０とが示されている。第１の軸中心線Ｘ０はＸ１−Ｘ２方向に延び、第２の軸中心線Ｙ０はＹ１−Ｙ２方向に延びている。

図２に示すように、基部成形体５には、摺動球面７から延び出る軸体８，８が一体に形成されている。軸体８，８の軸中心は、第２の軸中心線Ｙ０に一致している。

図４では、説明を簡単にするために、操作レバー１の基部に設けられた基部成形体５の摺動球面７のみが示され、摺動球面７以外の基部成形体５の構造が省略されている。
図３と図４に示す第１の支持体１０は、合成樹脂材料で一体に成形されている。

図４に示すように、第１の支持体１０の底部に摺動支持部１１が形成され、摺動球面７の下端部が摺動支持部１１に摺動自在に当接している。摺動支持部１１は凹球面の一部であり、凹球面の曲率半径は、摺動球面７の曲率半径とほぼ一致している。摺動支持部１１を、凹球面ではなく、摺動球面７と複数点で当接する摺動突起を有するものとして構成できるが、摺動支持部１１を凹球面とすることで、摺動球面７と摺動支持部１１に、摺動による局部的な摩耗が生じるのを防止しやすくなる。

図３と図４に示すように、第１の支持体１０には、４つの弾性保持部１２が一体に形成されている。それぞれの弾性保持部１２は、下端部が第１の支持体１０の底部と一体化されて上向きに延び出ている。４つの弾性保持部１２は保持空間１３を挟んで互いに対向している。それぞれの弾性保持部１２の対向部には、前記保持空間１３に向けて突形状となる保持摺動部１２ａが形成されている。

図３に示すように、第１の支持体１０には、前記保持空間１３と連続してＹ１方向とＹ２方向に延びる軸体支持部１４，１４が形成されている。軸体支持部１４，１４のＸ１−Ｘ２方向の開口幅寸法は、基部成形体５に形成された軸体８，８の直径とほぼ一致している。また、軸体支持部１４，１４は前記開口幅寸法を維持したまま、上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へ向けて、軸体８，８の直径よりも数倍深く形成されている。

第１の支持体１０が第２の支持体２０に固定されていない状態で、操作レバー１の基部成形部５の下端部が第１の支持体１０に対して上方から装着される。基部成形部５の摺動球面７は、第１の支持体１０の保持空間１３の内部に挿入され、それぞれの軸体８，８は軸体支持部１４，１４の内部に挿入される。挿入時に、摺動球面７がそれぞれの弾性保持部１２の保持摺動部１２ａと摺動し、弾性保持部１２が互いに離れるように外側へ向けて弾性変形させられる。摺動球面７が保持空間１３に装着されると、弾性保持部１２の弾性力によって保持摺動部１２ａが曲率中心７ａよりも上方で摺動球面７に弾圧される。この弾性力で、摺動球面７に下向きの付勢力が作用し、摺動球面７の下部が摺動支持部１１に密着させられる。摺動球面７は４つの弾性保持部１２で保持され且つ摺動支持部１１に密着することで、がたつきを生じることなく且つ揺動できるように第１の支持体１０に保持される。

摺動球面７が保持空間１３に保持され、軸体８，８が軸体支持部１４，１４の内部に保持されると、操作レバー１と基部成形体５は、軸体８，８の軸中心線すなわち第２の軸中心線Ｙ０を中心として第２の方向（Ｘ１−Ｘ２方向：β方向）へ揺動自在となる。また、軸体８，８が軸体支持部１４，１４の内部で上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へ倒れるように移動することで、操作レバー１と基部成形体５が、曲率中心７ａを通る第１の軸中心線Ｘ０を中心として第１の方向（Ｙ１−Ｙ２方向：α方向）へ揺動自在となる。

摺動球面７の曲率中心７ａが、第１の方向の揺動と第２の方向の揺動の双方において揺動中心点となる。

第１の支持体１０に操作レバー１の基部成形体５が保持された状態で、第１の支持体１０が第２の支持体２０の胴部２１の内部へ上方から挿入される。第２の支持体２０は合成樹脂製である。

図３に示すように、第２の支持体２０の底部には、上下方向に延びる４つの隔壁部２２が一体に形成されている。それぞれの隔壁部２２の対向面は凹状に形成されており、４つの隔壁部２２で囲まれた空間は上下に延びる円筒空間となっている。また、隔壁部２２と連続してＹ１方向へ平行に延びる支持壁２３，２３と、Ｙ２方向へ平行に延びる支持壁２３，２３とが一体に形成されている。図３と図４に示すように、４つの隔壁部２２のそれぞれの外面には係止突起２４が一体に形成されている。

図３と図４に示すように、第１の支持体１０の外周の４か所に取付け弾性部１５が一体に形成されている。それぞれ取付け弾性部１５は弾性保持部１２の外周側に一定の間隔を空けて対向している。取付け弾性部１５は上端が第１の支持体１０と一体に形成されて下向き延びており、下端部が内周方向と外周方向へ向けて弾性変形自在である。それぞれの取付け弾性部１５に係止穴１５ａが開口している。

図４に示すように、基部成形体５を保持した第１の支持体１０が第２の支持体２０の底部まで挿入されると、第１の支持体１０の摺動支持部１１と４つの弾性保持部１２が、第２の支持体２０の４つの隔壁部２２で囲まれた円筒形状の空間内に装着される。また、第１の支持体１０の軸体支持部１４，１４が、第２の支持体２０の平行な支持壁２３と２３との間に挿入される。

このとき、第１の支持体１０のそれぞれの弾性保持部１２が、第２の支持体２０に形成された隔壁部２２の内側に密着するとともに、第１の支持体１０の取付け弾性部１５が、それぞれの隔壁部２２の外面に密着し、取付け弾性部１５に形成された係止穴１５ａが隔壁部２２の外面から突出する係止突起２４に掛止され、第１の支持体１０が第２の支持体２０の内部で位置決めされて支持される。

図４に示すように、摺動球面７が弾性保持部１２によって保持された状態で、第１の支持体１０が第２の支持体２０の底部に装着されると、弾性保持部１２の外面が第２の支持体２０の隔壁部２２に密着し、弾性保持部１２が外側に向けて弾性変形できなくなる。そのため、摺動球面７が第１の支持体１０の保持空間１３で強固に保持されて、方向へ抜け出ることができなくなる。

図３に示すように、第３の支持体３０は合成樹脂製である。第３の支持体３０は、第２の支持体２０の胴部２１の底部の開口部を塞ぐ底板部３１と、底板部３１の長辺側の縁部から上向きに立ち上がる側板部３２，３２と、底板部３１の短辺側の縁部から上向きに立ち上がる係止側板部３３，３３を有している。係止側板部３３，３３に係止穴３３ａが開口している。図１と図３に示すように、第２の支持体２０の胴部２１の幅細の外側面に係止突起２５が一体に形成されている。

図１に示すように、第２の支持体２０の底部に第３の支持体３０が装着されると、底板部３１によって胴部２１の底部の開口部が覆われる。側板部３２，３２と係止側板部３３，３３が第２の支持体２０の胴部２１の外面に密着し、係止突起２５と係止穴３３ａとが嵌合して、第２の支持体２０と第３の支持体３０とが位置決めされる。

図３に示すように、第３の支持体３０では、底板部３１から上方に突出する４つの規制突起３４が一体に形成されている。図４に示すように、摺動球面７を保持した第１の支持体１０が第２の支持体２０の底部に装着された後に、第３の支持体３０が第２の支持体２０の底部に取り付けられると、規制突起３４が、第２の支持体２０の胴部２１の内側に挿入される。そして、規制突起３４が、第１の支持体１０の取付け弾性部１５と第２の支持体２０の胴部２１との間に密着するように介入し、取付け弾性部１５の変形が規制され、係止穴１５ａが係止突起２４から外れなくなる。これにより、第１の支持体１０が第２の支持体２０の底部から上方へ向けて向け出ることができなくなる。

この検出装置では、まず、操作レバー１の基部に形成された基部成形部５の摺動球面７を第１の支持体１０の保持空間１３に装着して弾性保持部１２で摺動球面７を保持させる。その後、第１の支持体１０を第２の支持体２０の胴部２１の内部に挿入して、第２の支持体２０の底部に装着する。さらに第２の支持体２０の底部に第３の支持体３０を装着し、第２の支持体２０と第３の支持体３０とをねじ止めや固定ピンなどで固定する。この一連の組立作業で、図４に示すように、第１の支持体１０が第２の支持体２０から抜け出ることができなくなり、さらに摺動球面７が第１の支持体１０から抜け出ることができなくなる。

また、第２の支持体２０の上部開口部に案内部材４０を固定し、操作レバー１を案内穴４１に挿通させることで、第１の筐体の内部で操作レバー１を案内穴４１の案内方向に沿って第１の方向と第２の方向へ揺動（傾倒）させることができるようになる。

図３に示すように、第２の支持体２０の胴部２１の一部に開口部２６が形成されており、図１に示すように、この開口部２６が形成されている部分で、胴部２１の外側に第２の筐体６０が固定されている。

図１に示すように、第２の筐体６０に支持壁部６１が一体に形成されており、支持壁部６１の内側に、図２と図５に示す検知機構部５０を構成する部品が収納されている。

図２に示すように、検機知構部５０は、回動検知部材５１と移動検知部材５２を有している。回動検知部材５１には支持穴５１ａが形成されている。支持壁部６１の内面に図５に示す支持突起６１ａが一体に形成されており、回動検知部材５１の支持穴５１ａが支持突起６１ａに回動自在に支持されている。図２には、前記支持突起６１ａの軸中心と一致する回動中心線Ｏ１が示されている。回動検知部材５１は、回動中心線Ｏ１を中心として回動自在に支持されている。

図２に示すように、移動検知部材５２と回動検知部材５１はＸ１−Ｘ２方向に重なるように配置されている。移動検知部材５２のＸ２側の外面に、上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に延びる摺動突起５２ａが一体に形成されている。第２の筐体６０の支持壁部６１の内面に上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）へ直線的に延びるガイド溝が形成され、前記摺動突起５２ａがガイド溝に摺動自在に挿入されて、移動検知部材５２が上下方向（Ｈ方向）へ直線的に移動自在に支持されている。

移動検知部材５２の直線移動方向（Ｈ方向）は、回動検知部材５１の回動方向（γ方向）と交差する方向であり、且つ移動検知部材５２の直線移動方向（Ｈ方向）は、ホームポジション（１）となって底板部３１から垂直に立ち上がっている操作レバー１の軸中心と平行である。

図２と図５に示すように、検知機構部５０に従動部材５３が設けられている。回動検知部材５１には直線案内部５１ｂ，５１ｂが一体に形成され、従動部材５３に形成された摺動部５３ａ，５３ａが、直線案内部５１ｂ，５１ｂに摺動自在に保持されている。移動検知部材５２には円弧案内部５２ｂが形成されて、従動部材５３からＸ２方向へ突出する摺動突起５３ｂが、円弧案内部５２ｂに摺動自在に挿入されている。

従動部材５３には、Ｘ１方向に向けて開口する連結凹部５３ｃが形成されている。基部成形部５には、操作レバー１の軸方向と直交する向きに延びる駆動体９が一体に形成されており、その先部に連結突部９ａが一体に形成されている。図５に示すように、連結突部９ａは連結凹部５３ｃの内部にほとんど隙間なく挿入され、連結突部９ａが連結凹部５３ｃの内部で三次元方向へ移動できるように凹凸嵌合されている。なお、従動部材５３に連結突部９ａが一体に形成され、駆動体９に連結凹部５３ｃが一体に形成されていてもよい。

第２の筐体６０の支持壁部６１の内面に回動検知部材５１と移動検知部材５２ならびに従動部材５３が取り付けられた状態で、第２の筐体６０が第２の支持体２０１の胴部２１の外面に設置され、取付けねじなどによって第１の筐体の一部である胴部２１と第２の筐体６０とが固定される。このとき、従動部材５３と駆動体９との凹凸嵌合部は、第２の支持体２０の胴部２１の開口部２６の内部に位置している。

操作レバー１の基部に設けられた基部成形体５の軸体８，８が、第１の支持体１０においてＹ１−Ｙ２方向に延びる軸体支持部１４，１４の内部に保持されているため、操作レバー１は、第１の軸中心線Ｘ０を中心とする第１の方向（Ｙ１−Ｙ２方向：α方向）と、第２の軸中心線Ｙ０を中心とする第２の方向（Ｘ１−Ｘ２方向：β方向）へのみ揺動可能であり、それ以外の方向への回動が規制されている。

操作レバー１が第１の軸中心線Ｘ０を中心として第１の方向へ揺動すると、その力が駆動体９から従動部材５３を介して回動検知部材５１に伝達され、回動検知部材５１がγ方向へ回動させられる。ただし、移動検知部材５２に形成された円弧案内部５２ｂが、第１の軸中心線Ｘ０を曲率中心とする円弧軌跡に沿って形成されているため、従動部材５３の摺動突起５３ｂが円弧案内部５２ｂを摺動しても、移動検知部材５２に上下方向への移動力が作用しない。したがって、操作レバー１が第１の方向へ揺動すると、移動検知部材５２が上下方向（Ｈ方向）へ動くことがなく、回動検知部材５１のみが回動中心線Ｏ１を中心としてγ方向へ回動動作する。

操作レバー１は図１に示す案内部材４０の案内穴４１によって案内されているため、操作レバー１は、操作ポジション（１）と（２）の間を移動するときのみ、第２の軸中心線Ｙ０を中心として第２の方向へ揺動することができる。すなわち、操作レバー１は、第１の方向（Ｙ１−Ｙ２方向：α方向）の揺動の中立位置にあるときにのみ、第２の方向（Ｘ１−Ｘ２方向：β方向）へ揺動可能である。

操作ポジション（１）と（２）の間で操作レバー１を第２の方向へ揺動させるときは、従動部材５３によって回動検知部材５１がγ方向への回動方向の中立位置に設定されるため、回動検知部材５１の直線案内部５１ｂは、上下方向すなわち移動検知部材５２の移動方向（Ｈ方向）に沿う向きとなっている。操作レバー１を第２の方向へ回動させると、駆動体９によって従動部材５３が上下方向へ移動させられる。このとき従動部材５３が回動検知部材５１の直線案内部５１ｂを上下に移動するだけであるため、回動検知部材５１が回動させられることがなく、従動部材５３の上下方向の移動力によって、移動検知部材５２のみが上下方向（Ｈ方向）へ移動させられる。

検知機構部５０には、一対の第１の回転子５４，５４と一対の第２の回転子５５，５５が設けられている。第１の回転子５４，５４に軸部５４ａ，５４ａが一体に形成されており、この軸部５４ａ，５４ａが第２の筐体６０の内部に設けられた軸受け部に回転自在に支持されている。第２の回転子５５，５５に軸部５５ａ，５５ａが一体に形成されており、この軸部５５ａ，５５ａが第２の筐体６０の内部に設けられた軸受け部に回転自在に支持されている。

第１の回転子５４，５４の軸部５４ａ，５４ａの軸芯である回転中心線の向きはＸ１−Ｘ２であり、第２の回転子５５，５５の軸部５５ａ，５５ａの軸芯である回転中心線の向きもＸ１−Ｘ２方向である。すなわち、一対の第１の回転子５４，５４の回転中心線と、一対の第２の回転子の回転中心線は互いに平行に配置されている。

図２と図５に示すように、回動検知部材５１の下部に歯車部５１ｃが一体に形成されている。歯車部５１ｃのピッチ円の中心は回動検知部材５１の回動中心線Ｏ１に一致している。それぞれの第１の回転子５４に歯車５４ｂが一体に形成されており、この歯車５４ｂが歯車部５１ｃと噛み合っている。回動検知部材５１が回動中心線Ｏ１を中心としてγ方向へ回動すると、歯車部５１ｃによって一対の第１の回転子５４，５４が同期して回転させられる。

図２と図５に示すように、移動検知部材５２にはＹ１方向とＹ２方向の両側に変換カム５２ｃ，５２ｃが一体に形成されている。変換カム５２ｃ，５２ｃは、移動検知部材５２の移動方向（Ｈ方向）と直交するＹ１−Ｙ２方向へ直線軌跡となるように延びている。それぞれの第２の回転子５５にフォロワー突起５５ｂが一体に形成されており、フォロワー突起５５ｂが変換カム５２ｃに摺動自在に挿入されている。変換カム５２ｃ，５２ｃとフォロワー突起５５ｂ，５５ｂとで一対の運動変換機構が構成されている。

移動検知部材５２が上下方向へ移動すると、運動変換機構によって、この直線的な移動力が、第２の回転子５５，５５の回転運動に変換され、一対の第２の回転子５５が同期して回転させられる。

なお、運動変換機構では、第２の回転子５５に直線軌跡の変換カムが形成され、移動検知部材５２に前記変換カムを摺動するフォロワー突起が設けられていてもよい。

図２に示すように、第１の回転子５４のＸ２側に向く対向部に磁石保持部５４ｃが形成され、第２の回転子５５のＸ２側に向く対向部に磁石保持部５５ｃが形成されている。図１に示すように、一対の第１の回転子５４に形成された磁石保持部５４ｃと、一対の第２の回転子５５に形成された磁石保持部５４ｃは、第２の筐体６０の支持壁部６１の外面に現れて、それぞれの磁石保持部５４ｃ，５５ｃがＸ２方向に向けられている。

図６に示すように、第１の回転子５４の磁石保持部５４ｃに磁石５６が保持されている。磁石５６のＸ２側に向く対向面では、第１の回転子５４の法線方向（直径方向）に向けてＮ極とＳ極の異なる磁極が着磁されている。図１では図示省略されているが、第２の筐体６０では、支持壁部６１からＸ２方向に離れた位置に、支持壁部６１と平行な固定部である固定基板６７が固定されている。図６に示すように、固定基板６７に、磁石５６に対向する検知素子６８が配置されている。

検知素子６８は、巨大磁気抵抗効果素子であり、磁化が固定された固定磁性層と、外部の磁界の変化に追従して磁化の向きが回転する自由磁性層とを有しており、固定磁性層の固定磁化方向と自由磁性層の磁化方向との相対角度に応じて電気抵抗が変化する。図６に示すように、検知素子６８は第１の回転子５４の回転中心に対向している。第１の回転子５４が回転すると、磁石５６のＮ極からＳ極に向かう洩れ磁界の向きが変化するため、洩れ磁界の向きに追従して自由磁性層の磁化方向が回転し検知素子６８の抵抗値が変化する。この抵抗変化を検知することによって、第１の回転子５４の回転角度を検出できる。

一対の第２の回転子５５，５５の磁石保持部５５ｃ，５５ｃにも同様にして磁石５６が保持されており、固定基板６７では、第２の回転子５５の回転中心に検知素子６８が対向している。この検知素子６８から第２の回転子５５の回転角度の変化に応じた検知出力を得ることが可能である。

次に、位置検知装置の検知動作を説明する。
操作ポジションをホームポジション（１）からポジション（３）に切換えるときは、ホームポジション（１）の操作レバー１を第１の方向であるＹ１方向へ揺動させる。この操作では、基部成形部５のＹ１方向への揺動によって、移動検知部材５２が移動させられることなく、回動検知部材５１がγ１方向へ回動させられ、回動検知部材５１によって第１の回転子５４，５４が図５においてΦ１方向へ回転させられる。第１の回転子５４，５４に対向する検知素子６８によって磁界の回転が検知され、その回転角度が所定の範囲内に至ったときに、操作ポジションが（３）に切換えられたと判断される。

操作ポジションをホームポジション（１）からポジション（４）に切換えるときは、ホームポジション（１）の操作レバー１を第２の方向であるＸ２方向へ揺動させてポジション（２）に移動させ、その後に第１の方向であるＹ１方向へ揺動させてポジション（４）へ移動させる。

操作レバー１がＸ２方向へ揺動させられると、駆動体９によって従動部材５３が下降させられる。このときは、回動検知部材５１が回動させられることなく、移動検知部材５２が下降させられ、第２の回転子５５，５５が図５においてΦ２方向へ回動させられる。第２の回転子５５，５５に対向する検知素子６８によって磁界の回転が検知され、その回転角度が所定の範囲内に至ったときに、操作ポジションが（２）に切換えられたと判断される。さらに、操作レバー１がＹ１方向へ倒されてポジション（４）に至ると、移動検知部材５２が動くことなく回動検知部材５１がγ１方向へ回動する。このときの第１の回転子５４，５４がΦ１方向へ回転したことが検知されて、ポジション（４）に切り替えられたと検知される。

操作レバー１をホームポジション（１）からポジション（５）に切換えるときは、操作レバー１をポジション（２）に移行させ、その後にポジション（５）に移行させる。この操作では、最初に第２の回転子５５，５５が図５においてΦ２方向へ回転し、その後に第１の回転子５４，５４が図５においてΦ３方向へ回転させられる。第２の回転子５５，５５の回転角度と第１の回転子５４，５４の回転角度を検知することで、ポジション（５）が選択されたことを検出できる。

この位置検出装置は、第１の回転子５４，５４と第２の回転子５５，５５の回転角度の組み合わせによって、操作ポジションの選択を検知することができる。検知素子６８は磁界の回転を検知するものであり、磁界の強度を検知するものではないため、第１の回転子５４，５４と第２の回転子５５，５５を接近して配置しても検知素子の検知動作が干渉することがない。そのため、図１に示すように複数の回転子５４，５５の回転軸を平行とし、互いに接近して配置できるようになり、小型化を実現しやすくなる。

また、回転子５４，５５に保持される磁石は、磁界の回転を検知できさえすればよいため、保磁力の大きな高価な磁石を使用する必要がない。

さらに、製品仕様の変更により、操作レバー１の揺動角度や操作ポジションの数や位置が変更されたときには、案内部材４０を取り換えるだけで対応することができる。この場合に、ポジションを選択したときの操作レバーの揺動角度が変化するが、その変化は、回転子５４，５５の回転角度の変化として現れるだけであるため、検知素子６８からの検知出力に基づく電気処理を変更するだけで仕様の変更に対応できる。

１ 操作レバー
５ 基部成形体
７ 摺動球面
８ 軸体
９ 駆動体
９ａ 連結突部
１０ 第１の支持体
１１ 摺動支持部
１２ 弾性保持部
１４ 軸体支持部
１５ 取付け弾性部
２０ 第２の支持体
２１ 胴部
２２ 隔壁部
３０ 第３の支持体
３４ 規制突起
４１ 案内穴
５０ 検知機構部
５１ 回動検知部材
５１ｂ 直線案内部
５１ｃ 歯車部
５２ 移動検知部材
５２ｂ 円弧案内部
５２ｃ 変換カム
５３ 従動部材
５３ｃ 連結凹部
５４ 第１の回転子
５４ｂ 歯車
５４ｃ 磁石保持部
５５ 第２の回転子
５５ｂ フォロワー突起
５５ｃ 磁石保持部
５６ 磁石
６７ 固定基板
６８ 検知素子
Ｘ０ 第１の軸中心線
Ｙ０ 第２の軸中心線

Claims (13)

1. 操作レバーと、前記操作レバーを互いに直交する第１の方向と第２の方向へ揺動可能に支持する支持体と、前記操作レバーの揺動位置を検知する検知機構部とが設けられた位置検出装置において、
   前記検知機構部には、前記操作レバーの第１の方向の揺動に追従して回動動作する回動検知部材と、前記操作レバーの第２の方向の揺動に追従して前記回動検知部材の回動方向と交差する直線軌跡に沿って移動する移動検知部材とが設けられ、
   前記回動検知部材によって回転させられる第１の回転子と、前記移動検知部材の移動を回転運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構によって回転させられる第２の回転子と、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転を検知する検知素子とが設けられ、
   前記第１の回転子と前記第２の回転子は、その回転中心が互いに平行となるように支持されており、前記検知素子を有する固定部が、前記第１の回転子と前記第２の回転子の双方に対向していることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記操作レバーから延び出る駆動体と、前記駆動体と凹凸嵌合して第１の方向と第２の方向へ移動する従動部材とが設けられ、
   前記従動部材が前記回動検知部材と前記移動検知部材とに係合して、前記従動部材によって前記回動検知部材と前記移動検知部材とが動作させられる請求項１記載の位置検出装置。
3. 前記回動検知部材には、前記移動検知部材の移動方向に延びる直線案内部が形成されて、前記従動部材が前記直線案内部と摺動自在に係合し、
   前記移動検知部材には、前記回動検知部材の回動方向に延びる円弧案内部が形成されて、前記従動部材が前記円弧案内部と摺動自在に係合している請求項２記載の位置検出装置。
4. 前記運動変換機構では、前記移動検知部材と前記第２の回転子の、一方に直線軌跡の変換カムが、他方に前記変換カムを摺動するフォロワーが設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の位置検出装置。
5. 操作レバーと、前記操作レバーを互いに直交する第１の方向と第２の方向へ揺動可能に支持する支持体と、前記操作レバーの揺動位置を検知する検知機構部とが設けられた位置検出装置において、
   前記検知機構部には、前記操作レバーの第１の方向の揺動に追従して回動動作する回動検知部材と、前記操作レバーの第２の方向の揺動に追従して前記回動検知部材の回動方向と交差する直線軌跡に沿って移動する移動検知部材とが設けられ、
   前記回動検知部材によって回転させられる第１の回転子と、前記移動検知部材の移動を回転運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構によって回転させられる第２の回転子と、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転を検知する検知素子とが設けられ、
   前記操作レバーから延び出る駆動体と、前記駆動体と凹凸嵌合して第１の方向と第２の方向へ移動する従動部材とが設けられ、
   前記従動部材が前記回動検知部材と前記移動検知部材とに係合して、前記従動部材によって前記回動検知部材と前記移動検知部材とが動作させられることを特徴とする位置検出装置。
6. 前記回動検知部材には、前記移動検知部材の移動方向に延びる直線案内部が形成されて、前記従動部材が前記直線案内部と摺動自在に係合し、
   前記移動検知部材には、前記回動検知部材の回動方向に延びる円弧案内部が形成されて、前記従動部材が前記円弧案内部と摺動自在に係合している請求項５記載の位置検出装置。
7. 前記運動変換機構では、前記移動検知部材と前記第２の回転子の、一方に直線軌跡の変換カムが、他方に前記変換カムを摺動するフォロワーが設けられている請求項５または６記載の位置検出装置。
8. 操作レバーと、前記操作レバーを互いに直交する第１の方向と第２の方向へ揺動可能に支持する支持体と、前記操作レバーの揺動位置を検知する検知機構部とが設けられた位置検出装置において、
   前記検知機構部には、前記操作レバーの第１の方向の揺動に追従して回動動作する回動検知部材と、前記操作レバーの第２の方向の揺動に追従して前記回動検知部材の回動方向と交差する直線軌跡に沿って移動する移動検知部材とが設けられ、
   前記回動検知部材によって回転させられる第１の回転子と、前記移動検知部材の移動を回転運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構によって回転させられる第２の回転子と、前記第１の回転子と前記第２の回転子の回転を検知する検知素子とが設けられ、
   前記運動変換機構では、前記移動検知部材と前記第２の回転子の、一方に直線軌跡の変換カムが、他方に前記変換カムを摺動するフォロワーが設けられていることを特徴とする位置検出装置。
9. 前記操作レバーは、単一の揺動中心点を支点として第１の方向と第２の方向へ揺動できるように支持されている請求項１ないし８のいずれかに記載の位置検出装置。
10. 前記回動検知部材には、回動検知部材の回転中心をピッチ円の中心とする歯車部が形成され、第１の回転子に形成された歯車が前記歯車部に噛み合い、前記回動検知部材の回動が増速されて前記第１の回転子に伝達される請求項１ないし９のいずれかに記載の位置検出装置。
11. 前記第１の回転子ならびに前記第２の回転子と、これに対向する固定部の、一方に回転子の回転運動の法線方向に向けて異なる磁極に着磁された磁石が設けられ、他方に、前記磁石の回転を検知する磁気検知素子が配置されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の位置検出装置。
12. 前記磁気検知素子が、磁気抵抗効果素子である請求項１１記載の位置検出装置。
13. 前記操作レバーの基部に摺動球面と、前記摺動球面の曲率中心を通過する支持軸線上に延びる軸体とが設けられ、
    前記支持体には、前記摺動球面を支持する摺動支持部と、前記軸体を回動自在で且つ前記支持軸線が倒れる向きに移動自在に案内する軸体支持部とが設けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載の位置検出装置。

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