专利名称：用于检测沿着两个方向的转动的装置和换档杆装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测沿着两个方向的转动的装置，该装置检测绕着其轴向方向为彼此相交的两个方向的轴线转动的旋转体的转动，并且涉及用于操纵安装在车辆中的变速箱的换档杆装置。
背景技术：
在车辆的自动变速箱中提前设定多个档范围。在该车辆中设有用于选择和操作这多个档范围的操作装置。所谓的换档杆装置通常用作这种操作装置。存在一种所谓“直线型”换档杆装置，其中换档杆只绕着其轴向方向例如是车辆的大致横向(左右)方向的轴线转动。另外，存在一种所谓的“门型(gate type)”换档杆装置，其中例如除了绕着其轴向方向为车辆的大致横向方向的轴线转动之外，该换档杆还可以绕着其轴向方向为车辆的大致纵向(前后)方向的轴线转动，以便如在平面图中所看到的一样以之字形形式操作换档杆。
门型换档杆装置具有一外壳。诸如控制轴等构成该换档杆的构件可转动地支撑在该外壳的一对侧壁处，该对侧壁在车辆的大致横向方向上彼此相对。与诸如控制轴等的构件不同，该换档杆具有带有一托架的杆主体。该杆主体的托架安装在例如控制轴等的构件上，从而能够绕着其轴向方向为车辆的大致纵向方向的轴线转动。
杆主体的远端侧(即，与托架相对的侧面)朝向外壳的上方等伸出。当试图使杆主体绕着其轴向方向为车辆的大致横向方向的轴线转动时，托架与诸如控制轴等的构件干涉，并且使诸如控制轴等的构件转动。这样，杆主体绕着其轴向方向为车辆的大致横向方向的轴线转动。
当试图使杆主体绕着其轴向方向为车辆的大致纵向方向的轴线转动时，该托架相对于诸如控制轴等的构件绕着其轴向方向为车辆的大致纵向方向的轴线转动。这样，该杆主体绕着其轴向方向为车辆的大致纵向方向的轴线转动。
当换档杆这样转动，即绕着其轴向方向为车辆的大致横向方向和车辆的大致纵向方向的这两个方向的轴线转动时，由磁性传感器或微动开关等构成的位置检测装置检测出换档杆的转动位置。安装在车辆中的自动变速箱根据这些检测结果进行操作。
诸如上述用来检测换档杆的转动位置的位置检测装置必须能够检测其中轴向方向为车辆的大致横向方向的换档杆的转动以及其中轴向方向为车辆的大致纵向方向的换档杆的转动。因此，用于检测构件(诸如控制轴等)的转动的位置检测装置通常安装在该外壳的在车辆大致横向方向上彼此相对的那对侧壁中的一个侧壁上，并且用于检测包括托架在内的杆主体的转动的位置检测装置安装在该外壳的在车辆大致纵向方向上彼此相对的那对侧壁的一个侧壁上。
但是，这样的缺点在于，从多个方向装配该位置检测装置需要许多步骤，并且成本较高。
因此，在日本专利申请公开特开昭(JP-A)No.54-67684中所披露的换档杆装置中，在换档杆的纵向方向的中间部分处形成有球形轴支撑部分(枢轴)，在该换档杆的远端部分安装有抓持部分。该球形轴支撑部分由枢轴承支撑。在球形轴支撑部分的、与抓持部分所处侧面相对的侧面安装有一滑动件。该滑动件根据换档杆的转动操作纵向和横向滑动。设在滑动件处的滑动接触件与固定板的固定接触件适当地接触，该固定板设在滑动件的、与换档杆所处侧面相对的侧面处。
根据在JP-A No.54-67684中所披露的上述结构，将所述位置检测装置所处位置的固定板设置成只位于换档杆下方即可。这克服了必须从不同方向安装位置检测装置的缺点。
但是，在JP-A No.54-67684中所披露的结构的主要缺陷在于，它只能适用于其中换档杆由枢轴承支撑的结构。即，在这样的结构中，其中诸如控制轴等的构件绕着其轴向方向为车辆大致横向方向的轴线转动并且杆主体的托架相对于诸如控制轴等的构件安装成能够绕着其轴向方向为车辆大致纵向方向的轴线转动，即使在分开杆从控制轴向下延伸等的情况下，该杆也将只绕着其轴向方向为车辆大致横向方向的轴线转动。
同样，即使在分开杆从杆主体的托架延伸出的情况下，该杆也将只绕着其轴向方向为车辆大致纵向方向的轴线转动。
因此，在JP-A No.54-67684中所披露的技术不能用在这种结构中。
而且，在JP-A No.54-67684中所披露的技术中，换档杆必须一直延伸至与设有抓持部分的侧面相对的侧面，并且球形轴支撑部分位于它们之间。因此，难以使得该换档杆装置沿着换档杆的纵向方向紧凑。而且，因为滑动件等设在换档杆装置的外壳内，所以存在这样的缺点，当在装配滑动件时，外壳与之发生干涉并且难以进行操作。
实用新型内容鉴于上述情况，本实用新型的目的在于提供一种检测沿着两个方向的转动的装置，该装置能够检测绕着其轴向方向为彼此相交的两个方向的轴线转动的旋转构件的转动，并且能够很容易地装配成各种类型的装置，而且本实用新型提供了一种换档杆装置，它能够检测出绕着其轴向方向为彼此垂直的两个方向的轴线转动的换档杆的转动，并且其中用来检测换档杆的转动的结构装配容易并且整体紧凑。
本实用新型的第一方面为一种用于检测沿着两个方向的转动的装置，该装置检测绕着预定的第一轴线方向转动并且绕着与第一轴线方向相交的预定第二轴线方向转动的旋转构件的转动，该装置包括第一检测装置，它具有绕着第一轴线方向与旋转构件一起转动或与旋转构件绕着第一轴线方向的转动联锁地转动的第一旋转体，并且还具有第一检测部分，该第一检测部分沿着第一轴线方向设在旋转构件的一侧并且以电磁或机械的方式检测第一旋转体的转动；以及第二检测装置，它沿着第一轴线方向设在旋转构件的一侧，用于在旋转构件沿着绕第二轴线的方向转动时以电磁或机械的方式检测旋转构件的靠近和离开。
根据与该方面相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置，当旋转构件沿着绕第一轴线的方向转动时，第一检测装置的第一旋转体与该旋转构件一起转动。通过第一检测装置的第一检测部分来以电磁或机械的方式检测出该第一旋转体的转动，该第一检测部分沿着第一轴线方向设在旋转构件的一个侧面处。这样，检测出旋转构件沿着绕第一轴线的方向的转动。
另一方面，当旋转构件绕着与第一轴线方向相交的第二轴线方向转动时，通过第二检测装置的第二检测部分以电磁或机械的方式检测出旋转构件绕着第二轴线方向的转动，该第二检测装置的第二检测部分沿着第一轴线方向设在旋转构件的一个侧面处。
这样，在与该方面相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置中，可以检测出该旋转构件绕着第一轴线方向和绕着第二轴线方向的转动。
这里，在与该方面相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置中，第一检测装置的第一检测部分和第二检测装置都沿着第一轴线方向设置在旋转构件的一个(相同)侧面处。因此，第一检测装置的第一检测部分和第二检测装置可以一体地做成为单个单元，并且能够很容易相对于各种构成为包括该旋转构件的装置来安装(组装)用于检测沿着两个方向的转动的该装置。
在第一检测装置处，第一检测部分在沿着第一轴线方向的该旋转构件的一个侧面处检测出第一旋转体的转动，该第一旋转体的转动与该旋转构件绕着第一轴线方向的转动成一体或互锁。第二检测装置在旋转构件的沿着第一轴线方向的一个侧面处检测该旋转构件的转动。也就是说，与本实用新型相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置不是这样的结构(例如在上述JP-A No.54-67684中所披露的结构)，该结构沿着位于它们之间的第一轴线方向和第二轴线方向，相对于旋转构件的旋转轴向中心，在与旋转构件相对的侧面处检测旋转构件的转动。
因此，与在与该旋转构件相对的侧面处检测出旋转构件相对于旋转构件的旋转轴向中心的转动的结构相比，与旋转构件一起转动的构件不必延伸至与旋转构件相对的旋转轴向中心的侧面，并且整个装置可以做得紧凑。
在本实用新型的第二方面中，上述第一方面的第二检测装置具有一运动体，它随着旋转构件沿着围绕第二轴线的方向朝着至少一个侧面转动而沿着第一轴线方向运动；以及一第二检测部分，用来直接或间接地检测出运动体沿着第一轴线方向的运动。
根据与本方面相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置，当旋转构件沿着围绕着第二轴线的方向朝着至少一个侧面转动时，该运动体随着旋转构件的转动而沿着第一轴线方向运动。当运动体这样沿着第一轴线方向运动时，通过构成第二检测装置的第二检测部分直接或间接地检测出该运动体的运动。由此检测出旋转构件绕着第二轴线方向的转动。
在本实用新型的第三方面中，上述第二方面的第二检测装置具有第二旋转体，它与运动体的运动联锁地沿着绕一轴线的方向转动，该轴线与第一轴线方向平行，并且该第二检测部分检测出第二旋转体的转动。
根据与该方面相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置，当旋转构件沿着绕第二轴线的方向朝着至少一个侧面转动时，运动体随着旋转构件的转动而沿着第一轴线方向运动。当运动体沿着第一轴线方向运动时，第二旋转体绕着与第一轴线方向平行的轴线转动。由于第二检测部分检测出第二旋转体的转动，所以检测出旋转构件绕着第二轴线方向的转动。
这里，第一检测装置的第一旋转体和第二检测装置的第二旋转体两者都绕着其轴向方向为相同方向(第一轴线方向和与该第一轴线方向平行的方向)的轴线转动。也就是说，第一检测部分和第二检测部分两者都是用来检测转动的结构。因此，第一检测部分和第二检测部分可以做成为具有相同的结构，因此能够有效地降低第一检测部分和第二检测部分的制造成本。
在本实用新型的第四方面中，换档杆装置包括一换档杆，它具有支撑为能够绕着预定第一轴线方向转动的第一杆和支撑在第一杆处从而能够绕着与第一轴线方向相交的第二轴线方向转动的第二杆；第一检测装置，它具有1)第一旋转体，其在第一杆的旋转轴沿着第一轴线方向的侧面处直接或间接地连接在旋转轴上并且与第一杆一起转动，以及2)第一检测部分，用于以电磁或机械的方式检测第一旋转体的转动；以及第二检测装置，它设在第二杆的一侧面处，在该侧面处相对于换档杆沿着第一轴线方向设有第一检测装置，该第二检测装置包括用于以电磁或机械的方式检测第二杆随着第二杆绕着第二轴线方向的转动而沿着第一轴线方向的位移的第二检测部分，其中换档杆装置根据第一检测装置和第二检测装置的检测结果来控制安装在车辆中的变速箱。
根据与该方面相关的换档杆装置，构成换档杆的第一杆被直接或间接地支撑为能够沿着绕第一轴线的方向转动。第一检测装置的第一旋转体在第一杆的旋转轴沿着第一轴线方向的侧面处直接或间接地连接到第一杆的旋转轴上。随着第一杆转动，第一旋转体与该第一杆一起转动。
通过第一检测装置的第一检测部分以电磁或机械的方式检测出第一杆的转动。由此检测出换档杆沿着绕第一轴线的方向的转动。
另一方面，第二杆与第一杆连接，并且第二杆可以相对于第一杆绕着与第一轴线方向相交的第二轴线方向转动。当第二杆绕着第二轴线方向转动时，通过第二检测装置的第二检测部分以电磁或机械的方式检测出第二杆的转动。这样，检测出换档杆沿着绕第二轴线的方向的转动。
在与该方面相关的换档杆装置中，在换档杆如上所述绕着第一轴线方向和绕着第二轴向方向转动时，根据第一检测部分和第二检测部分的检测结果来操作安装在车辆中的变速箱。例如，将变速箱改变至一换档范围或档位，该换档范围或档位与换档杆绕着第一轴线方向和绕着第二轴线方向的转动位置相对应。
这里，在与该方面相关的换档杆装置中，第二检测装置设在一侧面处，第一检测装置相对于换档杆沿着第一轴线方向设置在该侧面处。因此，第一检测装置和第二检测装置可以一体地做成为单个组件，并且可以很容易进行其装配工作等。
另外，第二检测装置在第二杆绕着第二轴线方向转动时检测出第二杆沿着第一轴线方向的转动。因此，第二检测装置不必与第二杆的旋转轴机械连接，且因此不需要连接构件等，因此可以使该装置整体紧凑。
在本实用新型的第五方面中，基于上述第四方面的换档杆装置还包括一外壳，它具有设置成彼此相对的一对侧壁，在这对侧壁之间设有换档杆并且可转动地支撑着第一杆，其中在这对侧壁的一个侧壁的外侧处，第一检测装置和第二检测装置安装在这对侧壁的这个侧壁上。
根据与本方面相关的换档杆装置，换档杆设置在构成所述外壳的那对侧壁之间，并且第一杆枢轴支撑在该对侧壁处。
另一方面，在与该方面相关的换档杆装置中，第一检测装置和第二检测装置设在那对侧壁的一个侧壁的外侧处(即，设在那对侧壁的一个侧壁的侧面处，该侧面与另一个侧壁相对)。第一检测装置和第二检测装置安装在那对侧壁的一个侧壁上。因此，第一检测装置和第二检测装置可以一体地做成为单个组件。另外，与通过在外壳内侧处设置传感器等来检测换档杆的转动的结构相比，容易实现第一检测装置和第二检测装置的组装和拆卸，且导线等的布线也可以很容易。
在本实用新型的第六方面中，上述第四或第五方面的第二检测装置具有一运动体，其经过那对侧壁中的一个侧壁并且设置成可以沿着与第一轴线方向平行的方向滑动，而且随着该运动体在外壳内的端部受到第二杆直接或间接的挤压(该第二杆沿着靠近那对侧壁的那个侧壁的方向绕着第二轴线方向转动)，运动体朝着那对侧壁的那个侧壁的外侧滑动；以及第二旋转体，它设置成与运动体的另一端部相对，并且由于运动体的另一端部沿着与第一轴线方向平行的方向的推压力，该第二旋转体绕着其轴向方向为与第一轴线方向平行的方向的轴线转动。第一旋转体和第二旋转体均构成为具有一永磁体，在该处磁极方向设定为与第一轴线方向垂直的方向。第一检测部分和第二检测部分均为磁性检测装置，用于检测由永磁体转动而产生出的该永磁体的磁场变化。
在与该方面相关的换档杆装置中，当第一杆绕着第一轴线方向转动并且第一旋转体转动时，构成第一旋转体的永磁体的磁极方向改变。当磁极方向这样随着永磁体的转动而变化时，在永磁体所形成的磁场中出现变化。通过构成第一检测部分的磁性检测装置来检测出在该磁场中的这个变化。
另一方面，当第二杆绕着第二轴线方向转动并且第二杆靠近构成外壳的那对侧壁中的一个侧壁时，经过这个侧壁的运动体的端部受到第二杆直接或间接的推动并且滑动。当运动体受到来自第二杆的推力并且滑动时，该运动体的另一端部推动着第二旋转体。
当第二旋转体接收来自运动体的推力时，第二旋转体绕着其轴向方向为与第一轴线方向平行(与之相同的方向)的方向的轴线转动。当第二旋转体这样转动时，构成第二旋转体的永磁体的磁极方向改变。当磁极方向这样随着永磁体的转动而改变时，在由该永磁体形成的磁场中出现变化。通过构成第二检测部分的磁性检测装置检测出磁场的这个变化。
这里，本实用新型的换档杆装置由磁性检测装置构成，其中第一检测部分和第二检测部分具有基本上相同的操作。这样，通过使第一检测部分和第二检测部分采用具有基本相同规格的部件，可以减少部件类型数量，并且可以降低成本。
如上所述，与本实用新型相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置可以检测出旋转构件的转动，该旋转构件绕着其轴向方向为彼此相交的两个方向的轴线转动，并且该装置能够很容易地装配到各种装置中。
另外，在与本实用新型相关的换档杆装置中，可以检测出绕着其轴向方向为相互垂直的两个方向的轴线转动的换档杆的转动，并且用来检测换档杆的转动的结构的装配容易，并且可以使换档杆装置整体上紧凑。
图1为与本实用新型第一实施方案相关的换档杆装置的主要部分(与本实用新型第一实施方案相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置)的分解立体图；图2为一分解立体图，显示出与本实用新型该实施方案相关的换档杆装置的整体结构；图3为一立体图，显示出运动体和第二旋转体的结构；图4为外壳的平面图，显示出换档杆的档位；图5为一剖视图，显示出换档杆和运动体之间的关系；图6为一方框图，概括地显示出在自动变速箱以及第一和第二检测部分之间的关系；图7为与本实用新型第二实施方案相关的换档杆装置的主要部分(与本实用新型第二实施方案相关的用于检测沿着两个方向的转动的装置)的分解立体图。
具体实施方式
<第一实施方案的结构>
在图2的分解立体图中显示出与本实用新型第一实施方案相关的换档杆装置10的结构。如图2所示，该换档杆装置10具有构成外壳12的下壳体14。该下壳体14例如设置在驾驶员座椅和前排乘客座椅之间的车辆前侧的预定位置处。该预定位置例如为位于控制台盒的前侧下面、在仪表板的背面侧处等。
该下壳体14形成为具有大致矩形横截面构造的管状，并且包括基本上沿着车辆横向方向彼此相对的一对侧壁16、17以及基本上沿着车辆纵向方向彼此相对的一对侧壁18、19。图2中的下壳体14的上侧开口端由上壳体20封闭。上壳体20的顶面暴露于车辆乘客室的内部。通过用上壳体20封闭下壳体14的开口端，从而将位于下壳体14内部的各个构件隐藏，并且禁止或阻止了外来物质等进入到其中。
构成换档杆22的杆主体24设在下壳体14的内侧处。杆主体24具有用作第一杆的保持件26。该保持件26在前视图中形成为其底端为顶点的倒三角形状。沿着其中侧壁16、17彼此相对的方向穿过的大致为管状的管部分28形成在保持件26的顶端部分处。
轴30(参见图5)在从管部分28中穿过的状态中与管部分28基本上连接成一体，该轴30的轴向方向沿着其中侧壁16、17彼此相对的方向。轴30的两个轴向方向端侧穿过侧壁16、17并且由侧壁16、17支撑。由此保持件26和轴30被支撑为能够绕着轴30的轴向中心转动。
杆主体24具有一本体36作为第二杆。该本体36具有块状基部38。一对腿板40(第二杆)从基部38的底端部分延伸出。两个腿板40的厚度方向沿着其中侧壁18、19彼此相对的方向，并且这些腿板40形成为沿着其中侧壁18、19彼此相对的方向而彼此相对。
在这些腿板40之间的间隔稍大于上述保持件26的厚度，并且保持件26设置在这些腿板40之间。沿着腿板40的厚度方向穿过的通孔42形成在这些腿板40的下端部分中。通孔44与通孔42相对应地形成在保持件26的下端部分中。其轴向方向沿着其中侧壁18、19彼此相对的方向延伸的轴46穿过这些通孔42、44。本体36被支撑为能够相对于保持件26绕着轴46转动。
在本体36的基部38的顶面中形成具有底部的圆孔78。成杆状并且构成换档杆22的杆构件80的近端部分插入并且一体固定在该圆孔78中。在杆构件80的纵向方向中间部分处，杆构件80穿过形成在上壳体20中的大致为“反h”形档位孔82，并且延伸至上壳体20的外侧。把手90安装在延伸至上壳体20的外侧的杆构件80上。
另一方面，成管状的销容纳部分120在杆构件80的侧面处形成在本体36的基部38中。在图2中，该销容纳部分120的上端部分开口。压缩盘簧(未示出)和销124容纳在销容纳部分120中。其中形成有返回槽的门构件(未示出)与销124对应地设置在上壳体20的背面且位于下壳体14的内侧。
该返回槽为形成在顶板的背面处的有底凹槽。在平面图(如背面视图)中，该返回槽按照与档位孔82相同的方式形成为大致“反h”形状。在其中销124从上方挤压该压缩盘簧的状态中，销124的顶端设置在返回槽中，并且在压缩盘簧的推压力作用下与返回槽的顶侧板压力接触。而且，返回槽的顶侧板适当地倾斜。在其中杆主体24位于图4所示的档位孔82中的返回位置S处的状态中，其位置与返回位置相同的返回槽的位置为返回槽最深的地方。在其中销124位于返回位置S之外的位置处的状态中，压缩盘簧的推力试图使销124返回到返回位置S。
另一方面，如图2所示，用作用来检测沿着两个方向的转动的装置的传感器单元130设置在侧壁16的侧面处，该侧面与侧壁17所处的侧面相对。如图1所示，传感器单元130具有一基座132。该基座132具有朝着与侧壁16相对的侧面开口的薄主体134。在主体134的板部分的背面侧形成有基本上为圆柱形管状的支架136。
用作第一旋转体的旋转板138与支架136基本上共轴地容纳在支架136内。弹簧140在基座132的板部分和旋转板138之间容纳在支架136内。该弹簧140的一端与形成在支架136的内周部分处的突起142接合。该弹簧140的另一端与从旋转板138伸出的突起144接合。当旋转板138在支架136内绕着其自身中心转动时，弹簧140的另一端相对于所述一端转动。由此产生使旋转板138返回到其原始转动位置的推动力。
在旋转板138的一侧面处设有一圆盘形盖子146，该侧面与弹簧140所处的侧面相对。接合件148形成为从盖子146的外周部分伸出。由于形成在支架136的外周部分处的接合爪150与接合件148接合，所以该盖子146封闭了支架136的开口端侧并且防止了旋转板138脱出。而且，环形弹簧152设置在盖子146和旋转板138之间。旋转板138沿着其轴向方向的位移受到环形弹簧152的推动力限制。
键154形成为从旋转板138的盖子146侧端面的中心伸出。该键154穿过形成在盖子146中的通孔156并且装配在键槽158中，该键槽形成在轴30的侧壁16侧端面处。在其中键154装配在键槽158中的状态中，旋转板138与轴30共轴连接，并且当轴30绕着其自身轴向中心转动时，旋转板138与轴30一起转动。
另一方面，在构成基座132的主体134的板部分的背面侧处形成有一基本上为圆柱形的管状支架160。
在其中基座132安装在侧壁16上的状态中，该支架160形成在支架136上方。该支架160形成为沿着与支架136的开口方向相同的方向开口的圆柱形管状。用作第二旋转体并且构成第二检测装置的旋转板162与支架160大致共轴地容纳在支架160内。
弹簧140在基座132的板部分和旋转板162之间容纳在支架160内。该弹簧140的一端与形成在支架160的内周部分处的突起142接合。该弹簧140的另一端与从旋转板162伸出的突起144接合。当旋转板162在支架160内绕着其自身中心转动时，该弹簧140的另一端相对于所述一端转动。由此产生使旋转板162返回到其原始转动位置的推动力。
在旋转板162的一侧面处设有用作运动体并且构成第二检测装置的柱塞164，该侧面与弹簧140所处侧面相对。该柱塞164具有一主体166。该主体166为其轴向方向与轴30相同的实心圆柱形构件。在主体166沿着轴向方向的基座132侧端部处形成有凸轮部分168。
如图3所示，凸轮部分168形成为具有底部并且朝着基座132开口的圆柱形管状。凸轮部分168的外径远大于主体166的外径，并且该凸轮部分168与主体166共轴地形成为一体。
另外，如图3所示，凸轮部分168的内板表面形成为绕着凸轮部分168的轴向中心的螺纹形状，并且沿着围绕凸轮部分168轴线的方向单向逐渐变深。在旋转板162的凸轮部分168侧表面的大致中心处，与凸轮部分168对应地形成有一椭圆轴部分170。销172形成为在相对于旋转板162的中心偏心的状态中从轴部170的端面伸出。
轴部170形成为能够与凸轮部分168的内侧装配在一起并且绕着凸轮部分168的轴向中心转动。在其中轴部170在凸轮部分168的内侧处装配在其中的状态中，销172的远端邻接着凸轮部分168的内板表面。
如图1所示，复位弹簧174设置在凸轮部分168和旋转板162之间。如上所述，轴部170可以与凸轮部分168的内侧装配在一起。复位弹簧174沿着使凸轮部分168运动离开轴部170(即远离旋转板162)的方向推动柱塞164。
在与弹簧140所处的侧面相对的旋转板162的侧面处设有一盖子176。该盖子176具有一大直径部分178，它形成为具有板的圆柱形管状并且朝着基座132开口。接合件148形成为从大直径部分178的旋转板162侧端面沿着径向方向向外伸出。由于形成在支架160的外周部分处的接合爪150与接合件148接合，所以该盖子176封闭了支架160的开口端侧，并且防止了旋转板162脱出。
形成为圆柱形管状的小直径部分180在大直径部分178的一端部处与大直径部分178共轴地形成为一体，该大直径部分178的一端部处于与旋转板162所处的侧面相对的侧面处。位于与大直径部分178相对的侧面处的小直径部分180的端部是开口的。处于大直径部分178侧处的小直径部分180的端部在大直径部分178的板部分处开口。小直径部分180的内径稍大于柱塞164的主体部分166的外径，且远小于凸轮部分168的外径。
如图5所示，小直径部分180穿过形成在侧壁16中的通孔156，并且伸入到外壳12中。
如图1所示，受到上述复位弹簧174推压的柱塞164的主体166的远端侧(即，与凸轮部分168相对的侧面)穿过小直径部分180并且对着本体36的基部38。
而且，如图1所示，环形弹簧152插入在旋转板162和盖子176的大直径部分178之间。该旋转板162沿着其轴向方向的位移受到环形弹簧152的推动力限制。
另一方面，如图1所示，用作永磁体并且构成第一检测装置的磁铁182在对着侧壁16的侧面处固定在旋转板138的端面上。该磁铁182形成为矩形形状，其纵向方向沿着旋转板138的径向方向延伸。磁铁182相对于旋转板138中心的一侧为N极，并且另一侧为S极。
用作永磁体并且构成第二检测装置的磁铁184在对着侧壁16的侧面处固定在旋转板162的端面上。按照与磁铁182相同的方式，该磁铁184形成为矩形形状，其纵向方向沿着旋转板162的径向方向延伸。磁铁184相对于旋转板162中心的一侧为N极，并且另一侧为S极。
PC板186设置在与支架136、160所处侧面相对的基座132的侧面处。在该PC板186上形成有印刷电路(未示出)，并且其上适当地安装有电气元件例如电阻器元件等。
磁性传感器188与磁铁182相对地设在PC板186处。该磁性传感器188由霍耳元件或磁阻元件(包括所谓的巨型磁阻元件)构成，并且检测由磁铁182所形成的磁场波动(磁场强度变化或磁场方向变化等)。
而且，磁性传感器190与磁铁184相对地设置在PC板186处。按照与磁性传感器188相同的方式，该磁性传感器190由霍耳元件或磁阻元件(包括所谓的巨型磁阻元件)构成，并且检测由磁铁184所形成的磁场波动(磁场强度变化或磁场方向变化等)。
如图6的方框图中所示一样，磁性传感器188、190与设在PC板186上的ECU192连接。根据来自磁性传感器188、190的输出信号，ECU192检测出换档杆22的转动位置，并且将这些检测结果输出给自动变速箱194的ECU196。该ECU196根据来自ECU192的输出(检测结果)适当地操作该自动变速箱194。
在与磁性传感器188、190所处的侧面相对的PC板186的侧面处设有一盖子198。由于形成在基座132的外周部分处的嵌合部200装配到形成在盖子198的外周部分处的嵌合件199的孔中，所以该盖子198保持在基座132处。在其中盖子198保持在基座132处的状态中，容纳PC板186的基座132的侧面由盖子198封闭，并且由此防止了PC板186脱出。
<第一实施方案的操作和效果>
下面将对当前实施方案的操作和效果进行说明。
在该换档杆装置10中，当从其中杆主体24在图4中的S位置处穿过档位孔82的状态开始抓住把手90并且将换档杆22在图4中朝右(沿着图4中的箭头R的方向)推动时，本体36相对于保持件26绕着轴46转动。杆构件80由此在图4的N位置处穿过档位孔82。
当本体36如由图5中的双点划线所示一样相对于保持件26绕着轴46转动时，本体36推压柱塞164的主体166。被本体36推压的柱塞164克服复位弹簧174的推力沿着与轴30的轴向方向平行的方向(与之相同的方向)在图5中基本上朝右滑动。当柱塞164这样滑动时，凸轮部分168的内板表面推动形成在旋转板162的轴部170处的销172。
因为旋转板162基本上不能沿着其轴向方向移动，所以受到凸轮部分168推压的销172围绕着凸轮部分168的轴向中心转动，以便朝着螺旋形成的凸轮部分168的内板表面的更深侧移动。这样，该旋转板162克服弹簧140的推力转动。
当旋转板162转动时，固定在旋转板162的磁铁184的磁极方向改变，并且伴随着该变化，该磁铁184所形成的磁场波动。通过设在PC板186处的磁性传感器190来检测由磁铁184形成的磁场变化。
接下来，当从该状态开始，在图4中向上推动把手90(沿着在图4中的箭头U方向)并且本体36和保持件26绕着轴30的轴向中心转动直到杆构件80在图4的位置D处穿过档位孔82时，轴30随之转动。由于轴30转动，旋转板138与之基本上成一体地转动，因此固定在旋转板138上的磁铁182的磁极方向改变。伴随着这个改变，由磁铁182形成的磁场波动。通过设在PC板186处的磁性传感器188检测出由磁铁182形成的磁场中的波动。
另一方面，在换档杆22如上所述从S位置转动到N位置之后，当在将把手90在图4中向下(图4中箭头D的方向)推压并且本体36和保持件26绕着轴30的轴向中心转动直到杆构件80在图4的位置R处穿过档位孔82时，该轴30随之转动。由于轴30转动，旋转板138与之基本上成一体地转动，并且由此固定在旋转板138上的磁铁182的磁极方向改变。伴随着这个变化，由磁铁182形成的磁场波动。通过设在PC板186处的磁性传感器188检测出由磁铁182形成的磁场波动。
相反，当从其中杆主体24在图4中的S位置处穿过档位孔82的状态开始，在图4中向上推压把手90(沿着图4中箭头U的方向)并且本体36和保持件26绕着轴30的轴向中心转动直到杆构件80在图4的位置B处穿过档位孔82时，轴30随之转动。由于轴30转动，旋转板138与之基本上成一体地转动，因此固定在旋转板138上的磁铁182的磁极方向改变。伴随着这个改变，由磁铁182形成的磁场波动。
通过设在PC板186处的磁性传感器188检测出由磁铁182形成的磁场波动。但是，在这种情况下，因为本体36没有推压柱塞164，所以旋转板162没有转动，因此由磁铁184形成的磁场中没有出现波动。
如上所述，根据杆主体24在S位置、D位置、R位置和B位置中的哪一个位置处穿过档位孔82，从磁性传感器188、190中的至少一个输出的信号有所不同。根据信号的差异，在PC板186的ECU192处，确定出该杆构件80(即，换档杆22)处于S位置、D位置、R位置或是B位置。
ECU192输出基于杆构件80的位置确定结果的信号。由ECU192输出的信号，即杆构件80的位置确定结果作为信号输入给ECU196。
如果基于来自ECU192的信号确定杆构件80的位置为D位置，则ECU196将档位范围改变至驱动范围(D范围)，并且将车辆设定在其中它能够向前行驶的状态中。如果杆构件80的位置为R位置，则ECU 196将档位范围改变至倒车范围(R范围)，并且将该车辆设定在其中它能够向后运动的状态中。
另外，如果确定杆构件80的位置为B位置，则ECU196将档位范围改变至发动机制动(B范围)，从而改变至主要采用具有相对较低变速比的齿轮的档位范围。当在其中车辆通过使用具有相对较高变速比的齿轮初始行驶的状态中，将档位范围这样改变至主要使用低变速比的齿轮的档位范围时，出现其中施加了所谓发动机制动的状态。
在应用于当前换档杆装置10的传感器单元130中，在侧壁16的外侧处设有用来检测轴30的转动的旋转板138、磁铁182和磁性传感器188。另外，在侧壁16的外侧处，按照与旋转板138等相同的方式，还设有用来检测本体36绕着轴46的转动的柱塞164、旋转板162、磁铁184和磁性传感器190。
因此，如在该实施方案中一样，可以将柱塞164，旋转板138、162，磁铁182、184以及磁性传感器188、190做成为一个单元，并且容易将它装配到外壳12上。
另外，用于检测轴30的转动的结构(即，旋转板138、磁铁182和磁性传感器188)和用于检测本体36绕着轴46的转动的结构(即，柱塞164、旋转板162、磁铁184和磁性传感器190)基本上成一个整体单元安装在侧壁16上。因此，在换档杆22下面，即在保持件26下面没有设置任何用于检测换档杆22的转动的结构。这样，下壳体14可以形成为较短，因此可以使该装置整体上做得更加紧凑。
在该实施方案中，通过凸轮部分168使柱塞164的滑动改变成旋转板162的转动，并且通过磁性传感器190将旋转板162的转动检测为磁铁184的磁场波动。因此，虽然键154和轴部170的结构可以不同，但是在旋转板138侧和旋转板162侧可以采用结构基本相同的弹簧140和环形弹簧152。另外，对于磁铁182、184和磁性传感器188、190，在旋转板138侧和旋转板162侧可以采用相同的结构。因为这样可增大通用部件的数量，从而可以降低部件成本。
另外，因为磁性传感器188和磁性传感器190可以形成为具有基本上相同的结构，所以对来自磁性传感器188的信号的处理和来自磁性传感器190的信号的处理是相同的。因此，可以简化在ECU192处的信号处理系统，并且因此能够降低成本。
<第二实施方案>
下面将对本实用新型的第二实施方案进行说明。
在当前实施方案的说明中，与上述第一实施方案的那些基本上相同的部分由相同的附图标记表示，并且其说明将被省略。
在与用来说明上述第一实施方案的图1相对应的分解立体图中显示出传感器单元212的结构，该传感器单元用作用于检测沿着两个方向的转动的装置并且作为与当前实施方案相关的换档杆装置210的主要部分。
如图7所示，该传感器单元212没有环形弹簧152、旋转板162、弹簧140和磁铁184。另外，传感器单元212的柱塞164没有凸轮部分168。
代替凸轮部分168，在柱塞164处形成与主体166共轴并且成一体的弹簧锚固件214。弹簧锚固件214为圆盘形状，其轴向方向的尺寸相对较短，并且弹簧锚固件214具有比主体166更大的直径。复位弹簧174的一端邻接着弹簧锚固件214的端面，该端面位于与主体166相对的侧面处。
在弹簧锚固件214处形成有一推杆216。该推杆216与主体166和弹簧锚固件214共轴且一体地设置。推杆216从弹簧锚固件214的端面(该端面处于与主体166相对的侧面处)伸出并且穿过复位弹簧174的内侧，并且该推杆216在支架160的内侧，穿过形成在基座132的主体134中的通孔218，并且朝向主体134的一侧面伸出，该侧面与支架160所处的侧面相对。
另一方面，代替磁性传感器190，在PC板186处设置微动开关220，其构成第二检测装置的第二检测部分。微动开关220具有摆动件224，该摆动件的近端部分与主体222连接并且其远端侧可以沿着靠近主体222以及远离主体222的方向移动。
摆动件224的远端侧沿着柱塞164的轴向方向与推杆216的远端部分相对。当柱塞164克服复位弹簧174的推压力朝着盖子198侧移动时，该推杆216推压着摆动件224的远端侧，并且使得摆动件224的远端侧靠近主体222。当摆动件224的远端侧这样靠近主体222时，固定接触件和设在主体222处的运动接触件相互接触，并且做成为是导电的。
也就是说，在当前换档杆装置210的传感器单元212处，当本体36相对于保持件26绕着轴46转动并且本体36如图5中的双点划线所示推压着柱塞164的主体166时，柱塞164克服复位弹簧174的推压力，沿着与轴30的轴向方向平行的方向(与之相同的方向)大体朝着图5中的右边滑动。
当柱塞164这样滑动时，推杆216朝着盖子198滑动，并且推动摆动件224，使得摆动件224的远端侧靠近主体222。这样，由于在主体222内的运动接触件与固定接触件接触并且变得导电，所以检测到推杆216已经运动的事实以及因此本体36已经相对于保持件26绕着轴46转动的事实。
这样，在当前实施方案中，用于检测本体36已经相对于保持件26绕着轴46转动的原理与上述第一实施方案不同。但是，按照与第一实施方案中相同的方式，微动开关220、柱塞164等与磁性传感器188、磁铁182等一样设在侧壁16的外侧。
因此，同样在当前实施方案中，按照与上述第一实施方案相同的方式，可以将柱塞164和微动开关220做成为与旋转板138、磁铁182和磁性传感器188成一体的单元，并且容易将其装配在外壳12上。而且，通过这样形成一单元并且将该单元安装在侧壁16处，在换档杆22下面，即在保持件26下面不设置任何用来检测换档杆22的转动的结构。这样，下壳体14可以形成得较短，因此可以使该装置整体更加紧凑。
权利要求1.一种用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，该装置检测旋转构件(22)的转动，该旋转构件绕着预定第一轴线(30)方向转动和绕着与第一轴线方向相交的预定第二轴线(46)方向转动，该装置包括第一检测装置(138，182，188)，它具有第一旋转体(138)，其与旋转构件成一体或与旋转构件的转动联锁地绕着第一轴线方向转动；和第一检测部分(182，188)，其沿着第一轴线方向设在旋转构件的一个侧面处并且以电磁或机械的方式检测第一旋转体的转动；以及第二检测装置(164，162，184，190，220)，它沿着第一轴线方向设在旋转构件的一个侧面处，用于在所述旋转构件沿着绕第二轴线的方向转动时，以电磁或机械的方式检测所述旋转构件的靠近和离开。
2.如权利要求1所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第二检测装置(164，162，184，190，220)具有一运动体(164)，它随着所述旋转构件沿着绕第二轴线的方向、朝着至少一个侧面转动而沿着第一轴线方向运动；以及第二检测部分(184，190，220)，用来直接或间接地检测出所述运动体沿着第一轴线方向的运动。
3.如权利要求2所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第二检测装置(164，162，184，190)具有第二旋转体(162)，它与所述运动体(164)的运动联锁地沿着绕与第一轴线方向平行的轴线的方向转动，并且该第二检测部分检测第二旋转体的转动。
4.如权利要求3所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述运动体(164)上具有一凸轮部分(168)，所述凸轮部分(168)的内板表面形成为绕着凸轮部分(168)的轴向中心的螺纹形状，并且沿着围绕凸轮部分(168)轴线的方向单向逐渐变深；所述第二旋转体(162)上伸出有一销(172)，所述销(172)相对于第二旋转体(162)的中心偏心，且与凸轮部分(168)的内板表面相对应。
5.如权利要求3所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第二检测部分具有一磁性传感器(190)，并且第二旋转体(162)具有其磁极方向设定为与第一轴线垂直的永磁体(184)，且第二旋转体(162)，即永磁体(184)的转动由磁性传感器(190)检测。
6.如权利要求2所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第二检测装置(164，220)具有与所述运动体(164)的运动联锁地打开/关闭的第二检测部分(220)，并且该第二检测部分(220)检测所述旋转构件(22)绕着第二轴线的转动。
7.如权利要求6所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第二检测部分(220)为一微动开关。
8.如权利要求1所述的用于检测沿着两个方向的转动的装置，其特征在于，所述第一检测装置(138，182，188)具有第一旋转体(138)，它可以与所述旋转构件(22)一起绕着第一轴线转动；以及第一检测部分(182，188)，用来以电磁或机械的方式检测第一旋转体(138)的转动。
9.一种换档杆装置，其特征在于，它包括一换档杆(22)，它具有第一杆(26)，其被支撑为能够绕着预定的第一轴线(30)的方向转动；和第二杆(36)，其被支撑在第一杆处以便能够绕着与第一轴线方向相交的第二轴线方向(46)转动；第一检测装置(132，182，188)，它具有第一旋转体(138)，其在第一杆的旋转轴(30)侧面处沿着第一轴线方向直接或间接地连接到旋转轴上并且与第一杆一起转动；以及第一检测部分(182，188)，用于以电磁或机械的方式检测第一旋转体的转动；以及第二检测装置(164，162，184，190，220)，它设在第二杆(36)的侧面处，所述第一检测装置相对于换档杆(22)沿着第一轴线方向设置在该侧面，该第二检测装置包括第二检测部分(184，190)，用于以电磁或机械的方式检测第二杆随着第二杆绕第二轴线方向的转动而沿着第一轴线方向的位移，其中所述换档杆装置根据第一检测装置和第二检测装置的检测结果来控制安装在车辆中的变速箱。
10.如权利要求9所述的换档杆装置，其特征在于，还包括一外壳(12)，它具有设置成彼此相对的一对侧壁(16，17)，这对侧壁之间设有换档杆(22)并且可转动地支撑着第一杆(26)，其中，在这对侧壁的其中一个侧壁(16)的外侧，第一检测装置(132，182，188)和第二检测装置(164，162，184，190，220)安装在该对侧壁的这个侧壁上。
11.如权利要求10所述的换档杆装置，其特征在于，所述第二检测装置(164，162，168，184，190)具有一运动体(164)，它穿过该对侧壁中的所述一个侧壁(16)并且设置成可以沿着与第一轴线方向平行的方向滑动，而且由于该运动体在外壳(12)内的端部受到第二杆(36)直接或间接的挤压，该第二杆沿着靠近该对侧壁的这个侧壁(16)的方向绕第二轴线方向转动，所述运动体朝着该对侧壁的这个侧壁(16)的外侧滑动；以及第二旋转体(162)，它设置成与所述运动体(164)的另一端部(168)相对，并且由于来自所述运动体的另一端部沿着与第一轴线方向平行的方向的推压力而绕着一轴线转动，该轴线的轴向方向为与第一轴线方向平行的方向，其中第一旋转体(138)和第二旋转体(162)均具有一永磁体(182，184)，在该处磁极方向设定为与第一轴线方向垂直的方向，并且第一检测部分(182，188)和第二检测部分(184，190)均为磁性检测装置，用于检测由所述永磁体转动而产生的该永磁体的磁场变化。
12.如权利要求11所述的换档杆装置，其特征在于，所述运动体(164)上具有一凸轮部分(168)，所述凸轮部分(168)的内板表面形成为绕着凸轮部分(168)的轴向中心的螺纹形状，并且沿着围绕凸轮部分(168)轴线的方向单向逐渐变深；所述第二旋转体(162)上伸出有一销(172)，所述销(172)相对于第二旋转体(162)的中心偏心，且与凸轮部分(168)的内板表面相对应。
13.如权利要求10所述的换档杆装置，其特征在于，所述第二检测装置(164，220)具有一运动体(164)，它穿过该对侧壁中的所述一个侧壁(16)并且设置成可以沿着与第一轴线方向平行的方向滑动，而且由于该运动体在外壳(12)内的端部受到第二杆(40)直接或间接的挤压，该第二杆沿着靠近该对侧壁的所述一个侧壁(16)的方向绕着第二轴线方向转动，因此所述运动体朝着该对侧壁的所述一个侧壁(16)的外侧滑动，所述第二检测部分具有与所述运动体(164)的运动联锁地打开/关闭的第二检测部分(220)，并且所述第二检测部分(220)检测所述旋转构件(22)绕着所述第二轴线的转动。
14.如权利要求13所述的换档杆装置，其特征在于，所述第二检测部分(220)为一微动开关。
专利摘要提供一种用于检测沿着两个方向的转动的装置，该装置能够检测旋转构件的转动，该旋转构件可以绕着其轴向方向为相互相交的两个方向的轴线转动，并且该装置容易装配到各种装置中。具体地说，提供一种换档杆装置，它能够检测可以绕着其轴向方向为相互垂直的两个方向的轴线转动的换档杆的转动，并且其中这种换档杆转动检测结构的装配很容易，并且其整体上可以做得紧凑。
文档编号G01P13/00GK2839960SQ20052001718
公开日2006年11月22日 申请日期2005年4月22日 优先权日2004年4月23日
发明者横山善延 申请人:株式会社东海理化电机制作所