JP2009068535A - レンジ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 マグネットの低温減磁および高温減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミのマグネットへの付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、ホールＩＣの出力特性の初期学習を不要とすることを課題とする。
【解決手段】 リニア出力型のインヒビタスイッチは、２つの第１、第２マグネットを、スライダの移動位置、つまりレンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄに対する２つの第１、第２ホールＩＣの出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで、自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動するスライダに着磁している。制御装置は、第１ホールＩＣの出力を第２ホールＩＣの出力で割り算処理して、第１ホールＩＣの出力信号（センサ信号Ｓ１）と第２ホールＩＣの出力信号（センサ信号Ｓ２）とのセンサ出力比を算出し、このセンサ出力比に基づいてレンジ位置を判断するように構成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、自動変速機のレンジ検出装置に関するものである。

従来より、自動変速機のシフトレンジを検出するインヒビタスイッチ（レンジ検出装置）が知られている。
ここで、インヒビタスイッチの中で、自動変速機の内部に搭載するインヒビタスイッチがある。このようなインヒビタスイッチにおいては、コンタミによる接点の誤動作を回避するために、オン、オフタイプのホールセンサとＳ極またはＮ極とが所定の着磁パターンで着磁された永久磁石の磁極より発生する磁界によりレンジ位置を検出する、所謂非接触型のインヒビタスイッチが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に記載のインヒビタスイッチにおいては、磁界により位置を検出するための永久磁石のトラック数について、故障の検出性能を確保するため、数トラックの永久磁石と同数のホールセンサが必要となり、構成部品が多くコストが増大するという問題がある。

また、リニア出力型のポジションセンサより出力される電圧値に基づいてレンジ位置を判断する構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２に記載のリニア出力型のポジションセンサを自動変速機の内部に搭載するため、磁界を応用して非接触で構成する場合には、磁石の低温減磁、磁石の高温減磁、磁性コンタミの磁石への付着による検出ギャップのギャップ長が変化することにより、移動体の移動位置に対するポジションセンサの出力特性の直線性（リニアリティ）が低下する。このため、正確なレンジ位置を検出することが困難となるという問題がある。
また、ポジションセンサの出力特性が種々の環境条件により変化するため、一定の頻度で初期学習を行ない、ポジションセンサの出力特性を補正する必要があった。

また、自動変速機のレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ（レンジ検出装置）への応用事例ではないが、例えばアクセルペダルの変位を検出するアクセルペダルセンサに適用されるリニア出力を持つ検出要素を２つ設けて、それぞれのアクセルペダルの変位に対する出力特性を互いに逆特性として故障検出機能を高めた構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
具体的には、逆特性の２つのセンサ信号のうち、それぞれ低い方のセンサ信号（出力）を選択するようにして安全性を高めている。また、図６のグラフに示したように、回路の分路によりＡ→Ａ’、Ｂ→Ｂ’に特性変化した時に、より出力の小さいＢ’を出力にして、エンジンの暴走を防止するものである。
米国特許第４０２２０７８号明細書 特開２００４−２５１４３６号公報 特開平４−２１４９４９号公報

本発明の目的は、磁力発生手段の低温における減磁および高温における減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミの磁力発生手段への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、磁気検出素子の出力特性の初期学習を不要とすることのできるレンジ検出装置を提供することにある。また、磁力発生手段の低温における減磁および高温における減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミの磁力発生手段への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、磁気検出素子の出力特性の初期学習を必要とすることなく、正確なレンジ位置を容易に、しかも精度良く検出することのできるレンジ検出装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、２つの第１、第２磁力発生手段を、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで、自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動する移動体に着磁している。そして、制御装置は、２つの第１、第２磁気検出素子の出力比、つまり第１磁気検出素子の出力信号（センサ信号Ｓ１）と第２磁気検出素子の出力信号（センサ信号Ｓ２）とのセンサ出力比を算出し、２つの第１、第２磁気検出素子の出力比（センサ出力比）によってレンジ位置を判断する。

これによって、２つの第１、第２磁力発生手段（例えば磁石）の高温における減磁、低温における減磁の影響をキャンセルすることが可能となる。また、２つの第１、第２磁力発生手段（例えば磁石）への磁性コンタミ（自動変速機の摺動部分で発生する摩耗粉等）の付着による、互いに対向して配置された第１、第２磁気検出素子と第１、第２磁力発生手段（例えば磁石）との隙間（検出ギャップ）のバラツキをキャンセルすることが可能となる。また、磁性コンタミの堆積による、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性の変化の影響をキャンセルすることが可能となる。

以上により、２つの第１、第２磁気検出素子の初期出力特性を補正する初期学習を廃止することができる。したがって、２つの第１、第２磁力発生手段の低温における減磁および高温における減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミの２つの第１、第２磁力発生手段への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性の初期学習を必要とすることなく、正確なレンジ位置を容易に、しかも精度良く検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、２つの第１、第２磁気検出素子の出力比、つまり第１磁気検出素子の出力信号（センサ信号Ｓ１）と第２磁気検出素子の出力信号（センサ信号Ｓ２）とのセンサ出力比を、第１磁気検出素子の出力（センサ信号Ｓ１）を第２磁気検出素子の出力（センサ信号Ｓ２）で割り算処理することで算出するようにしても良い。
請求項３に記載の発明によれば、少なくとも２つの第１、第２磁力発生手段および２つの第１、第２磁気検出素子を、自動変速機の内部に油浸状態に設置している。このような磁性コンタミが２つの第１、第２磁力発生手段に付着し易い環境にレンジ検出手段（２つの第１、第２磁力発生手段および２つの第１、第２磁気検出素子）が配置されている場合であっても、磁性コンタミの２つの第１、第２磁力発生手段への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難くなる。
ここで、自動変速機の内部に油浸状態に移動体を設置しても良い。なお、２つの第１、第２磁力発生手段、２つの第１、第２磁気検出素子および移動体は、自動変速機の内部に設置されていれば、油浸状態でなくても構わない。

請求項４に記載の発明によれば、２つの第１、第２磁気検出素子（磁気センサ）として、２つの第１、第２磁力発生手段の磁気をそれぞれ検出するホール素子を用いている。なお、ホール素子は、移動体の移動位置に対する出力変化特性の直線性（リニアリティ）に優れた磁気検出素子である。
請求項５に記載の発明によれば、自動変速機には、少なくとも駐車（Ｐ）レンジ、後進（Ｒ）レンジ、中立（Ｎ）レンジ、前進（Ｄ）レンジが用意されている。そして、自動変速機は、移動体がその軸線方向に移動すると、移動体の移動位置に応じてシフトレンジが切り替わるように構成されている。

請求項６に記載の発明によれば、第１磁力発生手段は、移動体がその移動方向に直線運動するに従って第１磁気検出素子に相対する磁極がＳ極からＮ極に遷移するような着磁パターンで移動体に着磁されている。また、第２磁力発生手段は、移動体がその移動方向に直線運動するに従って第２磁気検出素子に相対する磁極がＮ極からＳ極に遷移するような着磁パターンで移動体に着磁されている。これにより、２つの第１、第２磁力発生手段を、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで移動体に着磁することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、２つの第１、第２磁力発生手段として、移動体の移動方向の軸線に沿って延長された直方体形状の磁石を用いても良い。この場合、２つの直方体形状の磁石は、移動体の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列配置される。
請求項８に記載の発明によれば、２つの第１、第２磁気検出素子は、移動体の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列配置される。
請求項９に記載の発明によれば、第１磁気検出素子は、第１磁力発生手段の磁極との間に所定の検出ギャップ（隙間）を隔てて対向配置されている。また、第２磁気検出素子は、第２磁力発生手段の磁極との間に所定の検出ギャップを隔てて対向配置されている。

請求項１０に記載の発明によれば、第１磁気検出素子は、相対した第１磁力発生手段の磁極の極性に応じた信号（第１磁気検出素子の出力信号：センサ信号Ｓ１）を制御装置に出力するように構成されている。また、第２磁気検出素子は、相対した第２磁力発生手段の磁極の極性に応じた信号（第２磁気検出素子の出力信号：センサ信号Ｓ２）を制御装置に出力するように構成されている。
請求項１１に記載の発明によれば、少なくとも駐車（Ｐ）、後進（Ｒ）、中立（Ｎ）、前進（Ｄ）の４つのレンジ位置を選択するレンジ選択手段を備えている。そして、移動体は、レンジ選択手段に連結されている。これにより、移動体が、レンジ選択手段による、自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動（移動体の移動方向に直線変位、直線運動）する。

本発明を実施するための最良の形態は、２つの第１、第２磁力発生手段の低温における減磁および高温における減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミの２つの第１、第２磁力発生手段への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性の初期学習を必要とすることなく、正確なレンジ位置を容易に、しかも精度良く検出するという目的を、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで、２つの第１、第２磁力発生手段を移動体に着磁し、２つの第１、第２磁気検出素子の出力比を算出し、２つの第１、第２磁気検出素子の出力比によってレンジ位置を判断することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図５は本発明の実施例１を示したもので、図１は自動車等の車両に搭載される自動変速機の主要構成を示した図で、図２はリニア出力型のインヒビタスイッチを示した図である。

本実施例の自動変速機（ＡＴ）は、自動変速機のレンジ位置（シフトポジション）を検出するレンジ検出装置（自動変速機のレンジ検出装置）と、このレンジ検出装置の検出信号を入力する自動変速機制御装置（ＡＴ制御装置：ＡＴ−ＥＣＵ）とを備えている。
レンジ検出装置は、レンジ選択手段としてのレンジセレクタに連結されたディテント機構と、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２を有するリニア出力型のインヒビタスイッチ（レンジ検出手段）とによって構成されている。
ここで、自動変速機は、自動車等の車両に搭載されている。そして、本実施例の自動変速機としては、自動変速機ハウジング（ＡＴハウジング）、油圧制御装置およびレンジ検出装置を備えた所謂電子制御式の自動変速機が採用されている。

ＡＴハウジングは、自動変速機ケース（ＡＴケース）とオイルパンとによって構成されている。
ＡＴケース内には、油圧制御装置から供給される油圧に応じて係合または解放される複数の摩擦係合要素が収容されている。そして、自動変速機は、各摩擦係合要素の係合または解放の組み合わせに従ってシフトレンジが切り替わる。
ここで、本実施例の自動変速機のシフトレンジとして、駐車（パーキング：Ｐ）レンジ、後進（リバース：Ｒ）レンジ、中立（ニュートラル：Ｎ）レンジおよび前進（ドライブ：Ｄ）レンジが用意されている。
オイルパンは、自動変速機で使用する作動油を内部に蓄えている。このオイルパン内には、油圧制御装置およびレンジ検出装置が収容されている。

油圧制御装置は、マニュアルバルブ１３等の複数のバルブおよび複数の油路からなる油圧回路を有しており、オイルパン内の作動油を用いて各摩擦係合要素への供給油圧を制御している。
ここで、マニュアルバルブ１３は、図１に示したように、他のバルブと共通のバルブボディ１４にスプール５が摺動自在に嵌入されることにより構成されている。バルブボディ１４は、ＡＴケースに固定されている。このバルブボディ１４には、スプール５を往復直線移動可能に支持するスプール孔１５が形成されている。

ディテント機構は、平板状のディテントプレート１６およびディテントスプリングを有している。
ディテントプレート１６には、その板面に対して垂直に延びる回転軸２０が一体的に設けられている。この回転軸２０は、オイルパンに軸支されている。これにより、ディテントプレート１６は、回転軸２０の中心軸線周りに回転可能となっている。この回転軸２０は、リンクレバー２１等のリンク機構を介して、車両のレンジセレクタに接続されている。あるいは回転軸２０が、コントロールロッドを介して、電動アクチュエータの出力軸に接続されていても良い。なお、レンジセレクタは、例えばセレクトレバーであり、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄの４つのレンジ位置が運転者（ユーザ）により選択可能に構成されている。

また、ディテントプレート１６は、スプール５の移動方向の軸線に対して平行に配置されている。そして、ディテントプレート１６には、その板面に対して垂直に延びる出力軸２２が一体的に設けられている。この出力軸２２は、スプール孔１５から露出したスプール５の軸線方向の一端部に形成されている係合溝２３に係合している。これにより、ディテントプレート１６は、レンジセレクタによるレンジ位置の選択に応じて間欠的に両回転方向に回転することで、スプール５を往復駆動する。
ディテントプレート１６の外周縁には、複数の嵌合溝２４が形成されている。ディテントスプリングは、ディテントプレート１６の回転位置に応じていずれかの嵌合溝２４に嵌合することで、レンジセレクタの非操作時にディテントプレート１６が回転変位することを防止する。

本実施例では、レンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄがこの順で選択されるときには、ディテントプレート１６が正転方向に回転することでスプール５がスプール孔１５に入り込む方向に移動し、また、レンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄがこの逆順で選択されるときには、ディテントプレート１６が逆転方向に回転することでスプール５がスプール孔１５より突き出る方向に移動する。これにより、スプール５は、レンジ位置Ｐの選択状態では位置Ｐに、レンジ位置Ｒの選択状態では位置Ｒに、レンジ位置Ｎの選択状態では位置Ｎに、レンジ位置Ｄの選択状態では位置Ｄにそれぞれ定位するようになっている。

リニア出力型のインヒビタスイッチは、図１ないし図４に示したように、固定部（ベース６）、可動部（スライダ７）および検出部９を有している。本実施例では、リニア出力型のインヒビタスイッチとして、磁気センサとしてのホールＩＣと、磁力発生手段としての永久磁石（マグネット）とを２組備える２チャンネルのインヒビタスイッチが採用されている。

固定部は、締結ボルト等を用いてバルブボディ１４に締め付け固定される平板状のベース６を有している。このベース６の裏面には、バルブボディ１４に形成された係合溝２５に係合するコネクタピン２６が設けられている。ベース６は、バルブボディ１４を介してＡＴケースに固定されている。
そして、ベース６の図示上端部には、可動部を摺動案内するための第１案内レール３１が一体的に形成されている。また、ベース６の図示下端部には、可動部を摺動案内するための第２案内レール３２が一体的に形成されている。

ベース６は、スプール５の移動方向の軸線に対して平行に配置されている。本実施例では、自動変速機が搭載される車両が水平面上にある場合、ベース６の板面は水平面に対して垂直となる。
第１案内レール３１は、ベース６の図示上端側に設けられている。また、第２案内レール３２は、ベース６の図示下端側に設けられている。２つの第１、第２案内レール３１、３２は、スプール５の移動方向の軸線に対して平行する方向に延伸している。そして、２つの第１、第２案内レール３１、３２には、スプール５の移動方向の軸線に垂直な断面において互いの開口が向き合うコの字状（またはＵ字状）の第１、第２案内溝３３、３４が設けられている。
また、ベース６は、図２に示したように、内部にセンサ収容室３５が形成された方形筒状の側壁部３６を有している。この側壁部３６は、ベース６の裏面に設けられている。

可動部は、２つの第１、第２案内レール３１、３２に往復直線方向に摺動案内される平板状のスライダ７を有している。
スライダ７は、本発明の移動体に相当するもので、スプール５の移動方向の軸線およびベース６に対して平行に配置されている。このスライダ７の図示上端縁部は、第１案内レール３１の第１案内溝３３内に嵌入されている。また、スライダ７の図示下端縁部は、第２案内レール３２の第２案内溝３４内に嵌入されている。これにより、スライダ７は、スプール５の移動方向の軸線に平行な軸線上を往復直線移動可能に２つの第１、第２案内案内レール３１、３２に支持されている。

したがって、スライダ７の移動時には、スライダ７の図示上端縁部が第１案内レール３１の第１案内溝３３により摺動案内され、スライダ７の図示下端縁部が第２案内レール３２の第２案内溝３４により摺動案内される。
そして、スライダ７の表面には、出力軸２２が係合するスプール５の軸線方向の一端部に形成されている係合溝２７に係合する入力軸３９が設けられている。この入力軸３９は、スライダ７の板面に対して垂直に延伸している。これにより、スライダ７は、レンジセレクタによるレンジ位置の選択に応じてスプール５と同期的に往復駆動される。

本実施例では、レンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄがこの順で選択されるときには、スライダ７がスプール５と共にスプール５がスプール孔１５に入り込む方向に移動し、また、レンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄがこの逆順で選択されるときには、スライダ７がスプール５と共にスプール５がスプール孔１５より突き出る方向に移動する。これにより、スライダ７は、レンジ位置Ｐの選択状態では位置Ｐに、レンジ位置Ｒの選択状態では位置Ｒに、レンジ位置Ｎの選択状態では位置Ｎに、レンジ位置Ｄの選択状態では位置Ｄにそれぞれ定位するようになっている。

そして、スライダ７の内部には、図３（ｂ）に示したように、レンジ位置に応じた磁力を発生する２つの第１、第２マグネット１１、１２が埋設されている。
２つの第１、第２マグネット１１、１２は、スプール５およびスライダ７の移動方向の軸線に沿って延長された直方体形状の永久磁石であって、スプール５およびスライダ７の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列して配置されている。これらの第１、第２マグネット１１、１２は、ベース６側の表面に形成される磁極が、スライダ７の移動方向において図３（ｂ）に示した着磁パターンの如く遷移するように形成されている。

第１マグネット１１は、自動変速機のレンジ位置に応じた磁力を発生する第１磁力発生手段（第１磁石）である。この第１マグネット１１は、スライダ７がその移動方向（レンジ位置Ｐからレンジ位置Ｄに向かう方向）に直線変位（直線運動）するに従って第１ホールＩＣ１に相対する磁極がＳ極からＮ極に遷移するような着磁パターンでスライダ７に着磁されている。
第２マグネット１２は、自動変速機のレンジ位置に応じた磁力を発生する第２磁力発生手段（第２磁石）である。この第２マグネット１２は、スライダ７がその移動方向（レンジ位置Ｐからレンジ位置Ｄに向かう方向）に直線変位（直線運動）するに従って第２ホールＩＣ２に相対する磁極がＮ極からＳ極に遷移するような着磁パターンでスライダ７に着磁されている。

具体的には、第１マグネット１１は、レンジ位置Ｐ、Ｒに対応した位置の磁極の極性がＳ極とされ、レンジ位置Ｎ、Ｄに対応した位置の磁極の極性がＮ極とされている。また、第２マグネット１２は、レンジ位置Ｐ、Ｒに対応した位置の磁極の極性がＮ極とされ、レンジ位置Ｎ、Ｄに対応した位置の磁極の極性がＳ極とされている。これにより、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性は、自動変速機のレンジ位置に応じて互いに逆特性の磁力特性を有することになる。

検出部９は、互いに電気接続された磁気センサと制御装置１０とからなる。
磁気センサは、スライダ７に配置された２つの第１、第２マグネット１１、１２とは直接接触せずにスライダ７の移動位置（直線変位）を検出する非接触式の変位センサ（位置センサ）を構成している。
本実施例では、磁気センサとして、２つの第１、第２ホール素子をそれぞれ有する２つの第１、第２ホールＩＣ１、２を使用している。これらの第１、第２ホールＩＣ１、２は、制御装置１０に電気的に接続されている。

２つの第１、第２ホールＩＣ１、２は、スプール５およびスライダ７の移動方向の軸線に対して垂直となるようにベース６に固定して定義された仮想基準平面上に配置されている。これらの第１、第２ホールＩＣ１、２は、スプール５およびスライダ７の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列して配置されている。
また、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２は、ベース６のセンサ収容室３５に配置された回路基板４１上に、フィルター用のコンデンサ３および過電流保護用の抵抗４と共に搭載されている。また、回路基板４１の導電部には、外部接続用のターミナル４２が電気的に接続されている。
ここで、ベース６のセンサ収容室３５の内部には、回路基板４１上に搭載された電気部品（２つの第１、第２ホールＩＣ１、２、コンデンサ３および抵抗４等）を封止するためのエポキシ系の熱硬化性樹脂（電気絶縁性のモールド樹脂部：図示せず）が充填されている。

第１ホールＩＣ１は、２つの第１、第２マグネット１１、１２のうちの一方の第１マグネット１１の磁気を検出する非接触式の磁気検出素子を構成する第１ホール素子と、この第１ホール素子の出力を増幅する第１増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）である。そして、第１ホールＩＣ１の本体部からは、出力側リード端子（センサ出力端子）、グランド（ＧＮＤ）側リード端子（センサＧＮＤ端子）および電源側リード端子（センサ電源端子）が引き出されている。
そして、第１ホールＩＣ１は、第１マグネット１１の磁極との間に所定の隙間（検出ギャップ）を隔てて対向（相対）して配置されている。この第１ホールＩＣ１は、相対した第１マグネット１１の磁極の極性に応じた電気信号（センサ信号Ｓ１）を制御装置１０に出力する。これにより、第１ホールＩＣ１は、相対する第１マグネット１１の磁極がＮ極となるとき、その磁気作用を受けてオフ電圧を制御装置１０に出力し、また、第１マグネット１１の磁極がＳ極となるとき、その磁気作用を受けてオン電圧を制御装置１０に出力する。

また、第２ホールＩＣ２は、２つの第１、第２マグネット１１、１２のうちの他方の第２マグネット１２の磁気を検出する非接触式の磁気検出素子を構成する第２ホール素子と、この第２ホール素子の出力を増幅する第２増幅回路とを一体化したＩＣ（集積回路）である。そして、第２ホールＩＣ２の本体部からは、出力側リード端子（センサ出力端子）、グランド（ＧＮＤ）側リード端子（センサＧＮＤ端子）および電源側リード端子（センサ電源端子）が引き出されている。
そして、第２ホールＩＣ２は、第２マグネット１２の磁極との間に所定の隙間（検出ギャップ）を隔てて対向（相対）して配置されている。この第２ホールＩＣ２は、相対した第２マグネット１２の磁極の極性に応じた電気信号（センサ信号Ｓ２）を制御装置１０に出力する。これにより、第２ホールＩＣ２は、相対する第２マグネット１２の磁極がＳ極となるとき、その磁気作用を受けてオン電圧を制御装置１０に出力し、また、第２マグネット１２の磁極がＮ極となるとき、その磁気作用を受けてオフ電圧を制御装置１０に出力する。

制御装置１０は、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力側リード端子より出力される電気信号（第１、第２ホールＩＣ１、２の出力：センサ信号Ｓ１、Ｓ２）を検出するセンサ信号検出回路（電圧検出回路）４３、および２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）に基づいてレンジ位置を特定するセンサ信号処理演算回路４４によって構成されており、ＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に電気的に接続されている。 ここで、制御装置１０のセンサ信号処理演算回路４４およびＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムやデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
制御装置１０のセンサ信号処理演算回路４４は、スプール５およびスライダ７の移動位置に対応して実現されるシフトレンジを、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２より出力される電気信号（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）に基づいて図５のグラフに示したように特定し、特定したレンジ位置を表す検出信号をＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力する。

ここで、本実施例の２つの第１、第２マグネット１１、１２は、図３（ｂ）に示したように、仮想基準平面上における磁極の組み合わせがスライダ７の移動位置に応じて変化するように形成されている。そのため、各第１、第２ホールＩＣ１、２の出力の組み合わせは、図５のグラフに示したように、スライダ７の移動位置に応じて変化する。したがって、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ出力電圧）は、スライダ７の移動位置の検出結果を表していると考えることができる。
本実施例では、各第１、第２マグネット１１、１２の仮想基準平面上における磁極の組み合わせがスライダ７の移動位置に応じて変化するので、制御装置１０は、当該組み合わせを監視することでレンジ位置を特定することができる。

［実施例１の検出方法］
次に、本実施例のレンジ検出装置、特にリニア出力型のインヒビタスイッチによるレンジ位置の検出方法を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。

ここで、前提条件として、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力側リード端子より制御装置１０のセンサ信号検出回路４３に出力される電気信号（出力電圧：Ｖｏｕｔ）の最大値（例えば５Ｖ）をＶａ、Ｖｂとする。また、スプール５およびスライダ７の最大移動量（ストローク量）をＬとし、レンジ位置Ｐに対応したスプール５およびスライダ７の移動位置をαとし、レンジ位置Ｒに対応したスプール５およびスライダ７の移動位置をβとし、レンジ位置Ｎに対応したスプール５およびスライダ７の移動位置をγとし、レンジ位置Ｄに対応したスプール５およびスライダ７の移動位置をδとしている。

また、本実施例の２つの第１、第２マグネット１１、１２は、スプール５およびスライダ７の移動位置、つまりレンジ位置に対する２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンでスライダ７に着磁されている。
すなわち、２つの第１、第２マグネット１１、１２は、ベース６側の表面に形成される磁極が、スライダ７の移動方向において図３（ｂ）に示した着磁パターンの如く遷移するように形成されている。具体的には、第１マグネット１１は、レンジ位置Ｐ、Ｒに対応した位置の磁極の極性がＳ極とされ、レンジ位置Ｎ、Ｄに対応した位置の磁極の極性がＮ極とされている。また、第２マグネット１２は、レンジ位置Ｐ、Ｒに対応した位置の磁極の極性がＮ極とされ、レンジ位置Ｎ、Ｄに対応した位置の磁極の極性がＳ極とされている。

先ず、自動変速機のレンジ位置がＰのときには、第１ホールＩＣ１より出力される電気信号（第１ホールＩＣ１の出力：センサ信号Ｓ１）がＶａ×（１−α／Ｌ）となり、また、第２ホールＩＣ２より出力される電気信号（第２ホールＩＣ２の出力：センサ信号Ｓ２）がＶｂ×（α／Ｌ）となる。このとき、制御装置１０のセンサ信号処理演算回路４４は、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）を割り算処理して、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比を算出し、その比（センサ信号Ｓ１／センサ信号Ｓ２）によってレンジ位置を判断する。
これにより、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比が、（Ｖａ／Ｖｂ）×（α／Ｌ−１）となるので、自動変速機のレンジ位置がレンジ位置Ｐであると特定される。そして、制御装置１０のセンサ信号処理演算回路４４は、特定したレンジ位置Ｐを表す検出信号ｐをＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力する。

次に、自動変速機のレンジ位置がＲのときには、第１ホールＩＣ１の出力（センサ信号Ｓ１）がＶａ×（１−β／Ｌ）となり、また、第２ホールＩＣ２の出力（センサ信号Ｓ２）がＶｂ×（β／Ｌ）となる。このとき、センサ信号処理演算回路４４は、同様に、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）を割り算処理して、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比を算出し、その比（センサ信号Ｓ１／センサ信号Ｓ２）によってレンジ位置を判断する。
これにより、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比が、（Ｖａ／Ｖｂ）×（β／Ｌ−１）となるので、自動変速機のレンジ位置がレンジ位置Ｒであると特定される。そして、センサ信号処理演算回路４４は、特定したレンジ位置Ｒを表す検出信号ｒをＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力する。

次に、自動変速機のレンジ位置がＮのときには、第１ホールＩＣ１の出力（センサ信号Ｓ１）がＶａ×（１−γ／Ｌ）となり、また、第２ホールＩＣ２の出力（センサ信号Ｓ２）がＶｂ×（γ／Ｌ）となる。このとき、センサ信号処理演算回路４４は、同様に、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）を割り算処理して、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比を算出し、その比（センサ信号Ｓ１／センサ信号Ｓ２）によってレンジ位置を判断する。
これにより、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比が、（Ｖａ／Ｖｂ）×（γ／Ｌ−１）となるので、自動変速機のレンジ位置がレンジ位置Ｎであると特定される。そして、センサ信号処理演算回路４４は、特定したレンジ位置Ｎを表す検出信号ｎをＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力する。

次に、自動変速機のレンジ位置がＤのときには、第１ホールＩＣ１の出力（センサ信号Ｓ１）がＶａ×（１−δ／Ｌ）となり、また、第２ホールＩＣ２の出力（センサ信号Ｓ２）がＶｂ×（δ／Ｌ）となる。このとき、センサ信号処理演算回路４４は、同様に、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力（センサ信号Ｓ１、Ｓ２）を割り算処理して、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比を算出し、その比（センサ信号Ｓ１／センサ信号Ｓ２）によってレンジ位置を判断する。
これにより、センサ信号Ｓ１とセンサ信号Ｓ２との比が、（Ｖａ／Ｖｂ）×（δ／Ｌ−１）となるので、自動変速機のレンジ位置がレンジ位置Ｄであると特定される。そして、センサ信号処理演算回路４４は、特定したレンジ位置Ｄを表す検出信号ｄをＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のレンジ検出装置においては、レンジ位置に応じてリニアに電圧出力するリニア出力型のインヒビタスイッチが、自動変速機の内部に油浸状態に設置されている。これにより、自動変速機の作動油（自動変速機油）中に含まれる磁性コンタミ（自動変速機の摺動部分で発生する摩耗粉等）が、自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動するスライダ７に固定された２つの第１、第２マグネット１１、１２に付着し易く、互いに対向して配置された２つの第１、第２ホールＩＣ１、２と２つの第１、第２マグネット１１、１２との間に形成される隙間寸法（検出ギャップ長）が変化し易い。

そして、２つの第１、第２マグネット１１、１２の低温における減磁、２つの第１、第２マグネット１１、１２の高温における減磁、上記の検出ギャップ長の変化等により、スプール５およびスライダ７の移動位置に対する２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性の直線性（リニアリティ）が低下する可能性がある。
したがって、本実施例のようなリニア出力型のインヒビタスイッチにおいては、スプール５およびスライダ７の移動位置、つまりレンジ位置の検出精度が低下し易いという問題がある。

そこで、本実施例のレンジ検出装置、特に自動変速機の内部に油浸状態に設置されるリニア出力型のインヒビタスイッチにおいては、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２に対して磁力を発生する２つの第１、第２マグネット１１、１２が、スプール５およびスライダ７の移動位置、つまりレンジ位置Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄに対する２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで、自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動するスライダ７に着磁されている。

そして、制御装置１０は、第１ホールＩＣ１の出力を第２ホールＩＣ２の出力で割り算処理して、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力比を算出するように構成されている。つまり第１ホールＩＣ１の出力信号（センサ信号Ｓ１）と第２ホールＩＣ２の出力信号（センサ信号Ｓ２）とのセンサ出力比を算出するように構成されている。そして、制御装置１０は、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力比（センサ出力比）に基づいてレンジ位置を判断するように構成されている。そして、制御装置１０は、特定したレンジ位置を表す検出信号をＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）に出力するように構成されている。

これによって、２つの第１、第２マグネット１１、１２の高温における減磁、低温における減磁の影響をキャンセルすることが可能となる。
そして、第１マグネット１１への磁性コンタミ（自動変速機の摺動部分で発生する摩耗粉等）の付着による、互いに対向して配置された第１ホールＩＣ１と第１マグネット１１との隙間（検出ギャップ）のバラツキをキャンセルすることが可能となる。また、第２マグネット１２への磁性コンタミ（自動変速機の摺動部分で発生する摩耗粉等）の付着による、互いに対向して配置された第２ホールＩＣ２と第２マグネット１２との隙間（検出ギャップ）のバラツキをキャンセルすることが可能となる。
また、磁性コンタミの堆積による、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性の変化の影響をキャンセルすることが可能となる。

以上により、例えばエンジンを始動する毎に、あるいは定期的に、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の初期出力特性を補正する初期学習を廃止することができる。また、リニア出力型のインヒビタスイッチが自動変速機の内部に油浸状態に設置されている。すなわち、磁性コンタミが２つの第１、第２マグネット１１、１２に付着し易い環境にリニア出力型のインヒビタスイッチ（２つの第１、第２ホールＩＣ１、２および２つの第１、第２マグネット１１、１２）が配置されている場合であっても、磁性コンタミの２つの第１、第２マグネット１１、１２への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難くなる。
したがって、２つの第１、第２マグネット１１、１２の低温における減磁および高温における減磁の影響を受け難く、また、磁性コンタミの２つの第１、第２マグネット１１、１２への付着による検出ギャップ変化の影響を受け難く、更に、２つの第１、第２ホールＩＣ１、２の出力特性の初期学習を必要とすることなく、正確なレンジ位置を容易に、しかも精度良く検出することができる。

［変形例］
本実施例では、検出対象物である２つの第１、第２マグネット１１、１２を搭載する移動体として、スライダ７を用いたが、検出対象物である２つの第１、第２磁力発生手段を搭載する移動体として、スプール５を用いても良い。この場合には、２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性が、スプール５の移動位置に対する２つの第１、第２磁気検出素子の出力変化特性となる。
また、ＡＴ制御装置（ＡＴ−ＥＣＵ）は、制御装置１０で特定されたレンジ位置がＰまたはＮの場合に、スタータモータの起動を許可するスタータ起動許可信号をスタータ制御回路に出力するようにしても良い。

自動変速機の主要構成を示した分解斜視図である（実施例１）。 （ａ）はリニア出力型のインヒビタスイッチを示した断面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である（実施例１）。 （ａ）はリニア出力型のインヒビタスイッチの固定部を示した平面図で、（ｂ）は２つの第１、第２マグネットの着磁パターンを示した模式図である（実施例１）。 リニア出力型のインヒビタスイッチの検出部を示したブロック図である（実施例１）。 レンジ位置に対する第１、第２ホールＩＣの出力電圧を示したグラフである（実施例１）。 アクセルペダルの変位に対するアクセルペダルセンサの出力を示したグラフである（従来の技術）。

符号の説明

１ 第１ホール素子（磁気検出素子）を有する第１ホールＩＣ（磁気センサ）
２ 第２ホール素子（磁気検出素子）を有する第２ホールＩＣ（磁気センサ）
５ スプール
７ スライダ（移動体、可動部）
１０ 制御装置
１１ 第１マグネット（磁力発生手段、永久磁石）
１２ 第２マグネット（磁力発生手段、永久磁石）
４３ センサ信号検出回路（電圧検出回路）
４４ センサ信号処理演算回路

Claims (11)

1. 自動変速機のシフトレンジの選択に応じて往復移動する移動体と、
   この移動体の移動位置に基づいてレンジ位置を検出するレンジ検出手段と
   を備えたレンジ検出装置において、
   前記レンジ検出手段は、
   前記移動体に固定された２つの第１、第２磁力発生手段、
   これらの２つの第１、第２磁力発生手段に対向配置された２つの第１、第２磁気検出素子、
   およびこれらの２つの第１、第２磁気検出素子の出力に基づいてレンジ位置を特定する制御装置を有し、
   前記２つの第１、第２磁気検出素子は、前記移動体の移動位置に対する出力特性を有し、
   前記２つの第１、第２磁力発生手段は、前記２つの第１、第２磁気検出素子の出力特性が互いに逆特性となるような着磁パターンで前記移動体に着磁されており、
   前記制御装置は、前記２つの第１、第２磁気検出素子の出力比を算出し、前記２つの第１、第２磁気検出素子の出力比によってレンジ位置を判断することを特徴とするレンジ検出装置。
2. 請求項１に記載のレンジ検出装置において、
   前記２つの第１、第２磁気検出素子の出力比は、前記第１磁気検出素子の出力を前記第２磁気検出素子の出力で割り算処理して算出されることを特徴とするレンジ検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のレンジ検出装置において、
   前記レンジ検出手段は、少なくとも前記２つの第１、第２磁力発生手段および前記２つの第１、第２磁気検出素子が、前記自動変速機の内部に油浸状態に設置されていることを特徴とするレンジ検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記２つの第１、第２磁気検出素子は、前記２つの第１、第２磁力発生手段の磁気をそれぞれ検出するホール素子であることを特徴とするレンジ検出装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記自動変速機には、少なくとも駐車レンジ、後進レンジ、中立レンジ、前進レンジが用意されており、
   前記自動変速機は、前記移動体がその軸線方向に移動すると、前記移動体の移動位置に応じてシフトレンジが切り替わるように構成されていることを特徴とするレンジ検出装置。
6. 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記第１磁力発生手段は、前記移動体がその移動方向に直線運動するに従って前記第１磁気検出素子に相対する磁極がＳ極からＮ極に遷移するような着磁パターンで前記移動体に着磁されており、
   前記第２磁力発生手段は、前記移動体がその移動方向に直線運動するに従って前記第２磁気検出素子に相対する磁極がＮ極からＳ極に遷移するような着磁パターンで前記移動体に着磁されていることを特徴とするレンジ検出装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記２つの第１、第２磁力発生手段は、前記移動体の移動方向の軸線に沿って延長された直方体形状の磁石であって、前記移動体の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列配置されていることを特徴とするレンジ検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記２つの第１、第２磁気検出素子は、前記移動体の移動方向の軸線に対して鉛直方向に互いに所定の間隔を隔てて並列配置されていることを特徴とするレンジ検出装置。
9. 請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
   前記第１磁気検出素子は、前記第１磁力発生手段の磁極との間に所定の検出ギャップを隔てて対向配置されており、
   前記第２磁気検出素子は、前記第２磁力発生手段の磁極との間に所定の検出ギャップを隔てて対向配置されていることを特徴とするレンジ検出装置。
10. 請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
    前記第１磁気検出素子は、相対した前記第１磁力発生手段の磁極の極性に応じた信号を前記制御装置に出力し、
    前記第２磁気検出素子は、相対した前記第２磁力発生手段の磁極の極性に応じた信号を前記制御装置に出力することを特徴とするレンジ検出装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちのいずれか１つに記載のレンジ検出装置において、
    少なくとも駐車、後進、中立、前進の４つのレンジ位置を選択するレンジ選択手段を備え、
    前記移動体は、前記レンジ選択手段に連結されていることを特徴とするレンジ検出装置。

Images