JP2009035099A - 車両のシフトレバースイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、信頼性及び耐久性を得ることのできる車両のシフトレバースイッチを提供する。
【解決手段】車両のステアリングホイールには、左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂを一端に有するレバー本体１１Ａ，１１Ｂを備えたシフトレバースイッチ１０が取り付けられている。レバー本体１１Ａ，１１Ｂの他端には、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂのピンが係着しており、レバー本体１１Ａ，１１Ｂの回転方向に応じてマグネット１２７Ａ，１２７Ｂが直線的に往復動する。マグネット１２７Ａ，１２７Ｂの移動範囲の中間部にはセンサＩＣ２０ａ，２０ｂがマグネット１２７Ａ，１２７Ｂに対向配置されている。左シフトレバー１０ａを回転させると、マグネット１２７ＡがセンサＩＣ２０ａ，２０ｂに接近し、センサＩＣ２０ａ，２０ｂからスイッチ動作を示す出力信号が発生する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のシフトレバースイッチに関し、特に、車両のステアリングホイール周辺に設けられ、変速操作に用いられる車両のシフトレバースイッチに関する。

自動車には、変速操作のシフトスイッチをステアリングホイール周辺に配置して、運転者がステアリングホイールから手を離さずにシフト操作を可能とするステアマチックと称される変速操作装置を備えたものがある。

上記変速操作装置として、例えば、マニュアル変速手段が、ステアリングホイールのスポーク上に設けられた第１シフトスイッチと、このステアリングホイールのリング部より車両前方位置にパドル形状をなして設けられた第２シフトスイッチとから構成され、第１シフトスイッチまたは第２シフトスイッチを操作することによりマニュアル変速を行なう車両の変速操作装置がある（特許文献１）。

第１シフトスイッチまたはパドル形状の第２シフトスイッチがステアリングホイールのリング部近傍に設けられているため、ステアリングホイールのリング部から手を離すことなく第１シフトスイッチまたは第２シフトスイッチを操作し、シフトダウンまたはシフトアップが可能となり、操作性を向上させることができる。

しかし、特許文献１に示される変速操作装置のパドル形状のシフトスイッチは、各シフトスイッチの操作に応じて一対の接点が開閉する構造であるため、経過時間や使用頻度が増えるにつれて接点の磨耗、劣化等が生じ、スイッチの耐久性が低下し、信頼性が低下する。

そこで、無接点方式にして信頼性を向上させたスイッチの一例が、特許文献２に示されている。このスイッチは、操作部を構成するレバーに磁石を取り付け、この磁石に対向させ或いは磁石の進路に沿って磁気センサを配置し、レバーの移動に応じて磁気センサからオン／オフに対応した信号を出力させている。
特開２００３−１１８４１７号公報 特開２００１−３５１４８８号公報

しかし、特許文献２に示されるスイッチは、隣接する磁極が相互に異なるように複数の磁石を配置する必要があるために設計上の制約が生じ、シフトレバースイッチには適用しにくい。更に、シフトレバースイッチは、高温になりやすい車内に設置されるため、高温に弱いホール素子を用いると信頼性が得られない。

従って、本発明の目的は、簡単な構成により、信頼性及び耐久性を得ることのできる車両のシフトレバースイッチを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、一端にシフトレバーを有すると共に、回動支点を有するようにして車両のステアリングコラムポストの周辺に設けられたスイッチレバー本体と、マグネット及び磁気センサを備え、前記シフトレバー本体の回動に応じて前記マグネットと前記磁気センサが相対移動することに基づいて出力信号を発生するスイッチ部と、を有することを特徴とする車両のシフトレバースイッチを提供する。

［２］前記マグネットは、前記シフトレバー本体の回動に連動して移動し、前記磁気センサは、前記マグネットの移動経路に沿って固定設置され、前記マグネットから付与される磁束の変化に応じて出力状態が変化することを特徴とする前記［１］に記載の車両のシフトレバースイッチであってもよい。

［３］前記磁気センサは、ＭＲ（Magneto Resistance Effect）センサまたはＧＭＲ（Giant Magneto Resistance Effect）センサであることを特徴とする前記［１］に記載の車両のシフトレバースイッチであってもよい。

本発明によると、簡単な構成により、信頼性及び耐久性を得ることのできる車両のシフトレバースイッチを提供することができる。

［本発明の実施の形態に係るシフトレバースイッチ］
図１は、本発明の実施の形態に係るシフトレバーの配置位置を説明するための斜視図である。

図２は、ステアリング部を運転者側から見た平面図である。

図３は、シフトレバースイッチを示す分解斜視図であり、図２の助手席右方向から見た状態を示している。

図４は、シフトレバースイッチのスイッチ部の主要部を下側から見た図である。なお、図４では左シフトレバー１０ａのみを図示し、右シフトレバー１０ｂの図示を省略している。

図１に示すように、ステアリングホイール２は、運転席の前方のインストルメントパネルから突出するステアリングコラムポスト３に回転可能に支持されていると共に、ステアリングホイール２の周辺には車両の運転操作に必要な種々の操作装置が配置されており、例えば、方向指示装置、ワイパー装置、変速操作装置等に関連する方向指示用レバー、ワイパー用レバー、左シフトレバー１０ａ及び右シフトレバー１０ｂ等が、運転者により容易に操作できる位置に配置されている。更に、ステアリングコラムポスト３の内部には、シフトレバースイッチ１０の主要部が設置されている。

（シフトレバースイッチの構成）
図３に示すように、シフトレバースイッチ１０は、パドル形状の左シフトレバー１０ａ及び右シフトレバー１０ｂと、左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂが一端に取り付けられたレバー本体１１Ａ，１１Ｂと、レバー本体１１Ａ，１１Ｂの他端が取り付けられたスイッチ部１２とを有して構成されている。この左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂは、運転者の手動操作により、車両１に搭載される自動変速機を変速させるためのレバーであり、金属、例えば、アルミニウム及びその合金、ステンレス等により形成されている。

左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂは、図２に示すように、ステアリングホイール２の左右の下側に設けられ、運転者がステアリングホイール２のリング部２ａを手で把持した状態から指先でシフトレバースイッチ１０を運転者側へ引くことができるように構成されている。

例えば、左シフトレバー１０ａを操作することにより自動変速機をシフトダウンし、また、右シフトレバー１０ｂを操作することによりシフトアップするマニュアル変速ができるようになっている。

（スイッチ部の構成）
スイッチ部１２は、ステアリングコラムポスト３に固定するための取付片１２０ａを有した箱形の本体１２０と、左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂを支持するシャフト１２１Ａ，１２１Ｂと、長孔１２２Ａ，１２２Ｂが設けられた基板１２３Ａ，１２３Ｂと、基板１２３Ａ，１２３Ｂの下方に配置された案内板１２４Ａ，１２４Ｂと、案内板１２４Ａ，１２４Ｂの長孔１２５Ａ，１２５Ｂに嵌入するピン１２６Ａ，１２６Ｂを有したマグネット１２７Ａ，１２７Ｂと、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂを保持するホルダ１２８Ａ，１２８Ｂと、カバー１２９Ａ，１２９Ｂと、を備えて構成されている。

案内板１２４Ａ，１２４Ｂ、ホルダ１２８Ａ，１２８Ｂ及び基板１２３Ａ，１２３Ｂは、ビス１３０Ａ，１３０Ｂによって本体１２０に固定されている。

図４に示すように、基板１２３Ａは、マグネット１２７Ａの移動経路に沿ってセンサＩＣ２０ａ，２０ｂを実装している。この構成は、基板１２３Ｂも同様である。センサＩＣ２０ａ，２０ｂは同一仕様であり、それぞれは、磁気センサとしてのＭＲ素子と、増幅回路、閾値設定回路、比較回路等を含む回路部（いずれも図示を省略）とを備えたＩＣパッケージであり、所定レベル以上の磁束がＭＲ素子に付与されたときに回路部から出力電圧が生じるように構成されている。なお、ＭＲ素子に代えて、ＧＭＲ素子を用いることも可能である。

センサＩＣ２０ａ，２０ｂの各端子は、図４に示すように、基板１２３Ａに設けられた図示しない配線パターンを介してコネクタ１３１に接続される。コネクタ１３１は、接続されたケーブル１３２に検出信号を出力すると共に、ケーブル１３２を介して外部から受けた電源をセンサＩＣ２０ａ，２０ｂに供給する。

（マグネットとセンサＩＣの配置）
図５は、マグネット１２７ＡとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂの配置を示す図である。なお、図５においては、マグネット１２７ＡとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂの組み合わせによる左シフトレバー１０ａ側の構成を示しているが、マグネット１２７ＢとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂの組み合わせによる右シフトレバー１０ｂ側の構成も同様になっている。

図５（ａ）は、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの検出面２００ａ，２００ｂをｙ方向に配設し、マグネット１２７Ａをｘ方向から移動させる構成にしたものである。この場合、マグネット１２７ＡのＮ極とＳ極が、検出面２００ａ，２００ｂに対向するように配置する。なお、マグネット１２７Ａは、図５（ａ）の構成において、Ｎ極とＳ極が入れ替わっていてもよい。

図５（ｂ）は、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの検出面２００ａ，２００ｂに対し、マグネット１２７ＢのＮ極とＳ極が縦位置（ｚ方向）になるようにしてセンサＩＣ２０ａ，２０ｂに相対移動させる構成である。

（センサＩＣの接続）
図６は、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの接続を示す図である。なお、図６においては、右シフトレバー１０ｂ側の接続は左側と同じであるため、図示を省略している。

センサＩＣ２０ａ，２０ｂは、その出力端子がＥＣＵ（電子制御ユニット）４０の信号入力端子に接続されている。ＥＣＵ（電子制御ユニット）４０は、ＣＰＵを主体に構成されており、図示しない変速操作装置、点火装置、車速等を制御する回路を備えている。なお、センサＩＣ２０ａ，２０ｂ及びＥＣＵ４０の構成、プログラム等に応じて、センサＩＣ２０ａ，２０ｂとＥＣＵ４０の間に波形整形回路、インバータ、アンプ等を設けた構成にする。

（シフトレバースイッチの組立）
次に、シフトレバースイッチ１０の組立について説明する。まず、左シフトレバー１０ａ及び右シフトレバー１０ｂを本体１２０の所定位置に位置決めした後、シャフト１２１Ａ，１２１Ｂにより左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂを本体１２０に取り付ける。シャフト１２１Ａ，１２１Ｂは、図示しないナットまたは先割れピン等（いずれも図示を省略）によって取り付ける。

次に、左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂが取り付けられた本体１２０を裏返しにする。この状態のまま、左，右シフトレバー１０ａ，１０ｂ上に、基板１２３Ａ，１２３Ｂ、案内板１２４Ａ，１２４Ｂ、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂ、ホルダ１２８Ａ，１２８Ｂを順次配置する。

次に、基板１２３Ａ，１２３Ｂ、案内板１２４Ａ，１２４Ｂ、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂ、ホルダ１２８Ａ，１２８Ｂを、ビス１３０Ａ，１３０Ｂにより一括して本体１２０に取り付ける。最後に、カバー１２９Ａ，１２９Ｂを取り付ける。

（シフトレバースイッチの動作）
次に、シフトレバースイッチ１０の動作について説明する。ここでは、左シフトレバー１０ａを操作した場合について説明する。

図７は、シフトレバースイッチ１０の動作を説明する図である。なお、図７においては、左シフトレバー１０ａについて図示しているが、右シフトレバー１０ｂも同様に構成されている。

運転者が、自動車の走行中等において、左シフトレバー１０ａを、例えば、図３及び図７に示すＡ方向へ回転させる操作をすると、レバー本体１１Ａは、図３に示すシャフト１２１Ａを中心に回転し、Ｕ字部１１０ＡはＢ方向へ回転し、マグネット１２７Ａのピン１２６Ａが長孔１２２Ａ，１２５Ａに沿って図４のＣ方向及び図７における左斜め下方向へ移動し、また、図５（ａ）に示すＭ方向へ移動する。即ち、マグネット１２７Ａは、レバー本体１１Ａの回転に伴って直線移動する。

マグネット１２７Ａが直線移動する過程で、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの検出面２００ａ，２００ｂ（図５）に到達し、レバー本体１１Ａが更にＡ方向へ回転すると、マグネット１２７Ａは最終的に図４、図５（ａ）及び図６に示す実線位置まで移動する。

マグネット１２７ＡがセンサＩＣ２０ａ，２０ｂの対向位置に接近し、更に対向位置を通り過ぎるとき、センサＩＣ２０ａ，２０ｂに内蔵の各ＭＲ素子の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化がセンサＩＣ２０ａ，２０ｂの回路部によって電圧値に変換され、図６に示すように、２値化電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２を出力する。

センサＩＣ２０ａ，２０ｂの出力電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２は、同一パターンであるが、配置が互いに逆向きであるため、マグネット１２７Ａからの磁気ベクトルの向きが９０°異なる。この結果、センサＩＣ２０ａとセンサＩＣ２０ｂとでは、センサ検出出力が逆の波形になる。しかし、図５に示すｙ軸線の左右（Ｅ−Ｆ方向）で信号が変化することが分かれば、ＥＣＵ４０にとっては必要な情報が得られたことになる。そこで、信号反転等の波形処理をすることなく、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの出力電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２をそのままＥＣＵ４０に出力している。なお、センサＩＣ２０ｂの出力がセンサＩＣ２０ａと同位相であっても、ＥＣＵ４０はレベル変化をみて処理しているため、特に問題は生じない。

ＥＣＵ４０は、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの一方または両方に信号の変化が生じた場合、シフトレバースイッチ１０の回転有りを判定し、出力電圧Ｖｄ１，Ｖｄ２に基づいて、車両の自動変速機をマニュアル変速させる制御を実行する。

ＯＲ素子３２の出力電圧（検出信号Ｖｄ０）は、ＥＣＵ４０へ出力される。ＥＣＵ４０は、検出信号Ｖｄ０に基づいて、車両の自動変速機をマニュアル変速させる制御を実行する。

次に、運転者が、左シフトレバー１０ａから指をはずしてレバー操作を終了すると、左シフトレバー１０ａは図示しない復帰用のバネ等の付勢手段により初期位置に戻る。これに伴って、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの出力電圧は反転する。この変化に基づいて、ＥＣＵ４０は、車両の自動変速機を制御する。

以上の動作説明は、左シフトレバー１０ａを操作した場合であるが、右シフトレバー１０ｂの操作においても、同様にしてレバー本体１１Ｂの回転に対応した出力信号を生成することができる。

［実施の形態の効果］
（１）シフトレバースイッチ１０が、マグネット１２７Ａ，１２７ＢとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂを備えて構成されているため、非接触方式のスイッチを構成することができ、シフトレバースイッチ１０を安定に動作させることができる。特に、車両のステアリング部は走行による振動が激しく、この周囲に装着されるスイッチとして本実施の形態に係るシフトレバースイッチを用いることで、信頼性および耐久性に優れたパドルシフト操作が可能となる。
（２）センサＩＣ２０ａ，２０ｂは、磁気センサにＭＲ素子を用いたことにより、ホール素子のように定電圧駆動や定電流駆動が必要なく、また、オフセット電圧等に対する対策も不要であるため、構成を簡単にすることができる。また、無接点であるため、耐久性を高めることができる。
（３）ＭＲ素子は、ホール素子に比べて温度特性に優れているため、高温になりやすい車両におけるスイッチへの適用に適しており、信頼性を高めることができる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。

例えば、センサＩＣ２０ａ，２０ｂを基板１２３Ａ，１２３Ｂに固定設置し、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂを可動させたが、逆に、マグネット１２７Ａ，１２７Ｂを基板１２３Ａ，１２３Ｂに固定設置し、センサＩＣ２０ａ，２０ｂを可動にしてもよい。

例えば、上記実施の形態においては、車両のシフトレバースイッチ１０について示したが、マグネットによるマグネット１２７Ａ，１２７ＢとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂとの組み合わせによる本発明のスイッチ機構は、非接触方式のスイッチに広く適用することができる。

また、スイッチ機構を光学式にすることもできる。この場合、マグネット１２７Ａ，１２７ＢをＬＥＤ等の光源とし、センサＩＣ２０ａ，２０ｂに代えてフォトセンサ等のフォトセンサを用いた構成となる。

また、マグネット１２７ＡとセンサＩＣ２０ａ，２０ｂは、図４、図５及び図６に示した配置、組み付け等に限定されるものではなく、マグネット１２７Ａの移動に応じてセンサ出力が得られさえすれば、どのような配置及び組み付けであってもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係るシフトレバースイッチの配置される位置を説明するための斜視図である。 図２は、ステアリング部を運転者側から見た平面図である。 図３は、シフトレバースイッチの分解斜視図である。 図４は、シフトレバースイッチのスイッチ部の主要部を下側から見た図である。 図５は、マグネットとセンサＩＣの配置を示す図である。 図６は、センサＩＣ２０ａ，２０ｂの接続を示す図である。 図７は、シフトレバースイッチの動作を説明する図である。

符号の説明

１ 車両
２ ステアリングホイール
２ａ リング部
３ ステアリングコラムポスト
１０ シフトレバースイッチ
１０ａ 右シフトレバー
１０ｂ 左シフトレバー
１１Ａ，１１Ｂ レバー本体
１２ スイッチ部
ＩＣ２０ａ，２０ｂ センサ
４０ ＥＣＵ
１２０ 本体
１２０ａ 取付片
１２１Ａ，１２１Ｂ シャフト
１２２Ａ，１２２Ｂ 長孔
１２３Ａ，１２３Ｂ 基板
１２４Ａ，１２４Ｂ 案内板
１２５Ａ，１２５Ｂ 長孔
１２６Ａ，１２６Ｂ ピン
１２７Ａ，１２７Ｂ マグネット
１２８Ａ，１２８Ｂ ホルダ
１２９Ａ，１２９Ｂ カバー
１３０Ａ，１３０Ｂ ビス
１３１ コネクタ
１３２ ケーブル
２００ａ，２００ｂ 検出面

Claims (3)

1. 一端にシフトレバーを有すると共に、回動支点を有するようにして車両のステアリングコラムポストの周辺に設けられたスイッチレバー本体と、
   マグネット及び磁気センサを備え、前記シフトレバー本体の回動に応じて前記マグネットと前記磁気センサが相対移動することに基づいて出力信号を発生するスイッチ部と、
   を有することを特徴とする車両のシフトレバースイッチ。
2. 前記マグネットは、前記シフトレバー本体の回動に連動して移動し、
   前記磁気センサは、前記マグネットの移動経路に沿って固定設置され、前記マグネットから付与される磁束の変化に応じて出力状態が変化することを特徴とする請求項１に記載の車両のシフトレバースイッチ。
3. 前記磁気センサは、ＭＲ（Magneto Resistance Effect）センサまたはＧＭＲ（Giant Magneto Resistance Effect）センサであることを特徴とする請求項１に記載の車両のシフトレバースイッチ。
   

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