JP2010120394A - Shift position detection device - Google Patents
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- F16H59/02—Selector apparatus
- F16H59/0204—Selector apparatus for automatic transmissions with means for range selection and manual shifting, e.g. range selector with tiptronic
Abstract
Description
本発明はシフトポジション検出装置に関するものである。 The present invention relates to a shift position detection device.
シフトレバーの動きをポジションセンサで検出し、ポジションセンサからの信号に基づいてコンピュータ制御によるアクチュエータで変速操作を行うようにしたシフト・バイ・ワイヤ変速システムが知られている。 2. Description of the Related Art A shift-by-wire transmission system is known in which movement of a shift lever is detected by a position sensor, and a shift operation is performed by an actuator controlled by a computer based on a signal from the position sensor.
この変速システムにおいては、シフトレバーの操作位置を電気信号に置き換えるポジションセンサが必須であり、従来、磁界を発生する永久磁石と、磁界で覆われるように配置した複数のホール素子とからなるものが知られている(特許文献1)。 In this speed change system, a position sensor that replaces the operation position of the shift lever with an electric signal is essential, and conventionally, there are those composed of a permanent magnet that generates a magnetic field and a plurality of Hall elements arranged so as to be covered with the magnetic field. Known (Patent Document 1).
このような従来技術では、ホール素子の出力信号をON、OFFの何れかの信号として検出し、ONとなっている2個または3個のホール素子の組み合わせによりポジション検知を行っている。ホール素子によるポジション検出を行う場合、1個のホール素子が故障してもポジション検出に支障を生じないように冗長回路を構成する必要がある。従って、例えば図1に示すように、5ポジションの検出を目的とし、かつ、フェールセーフ機能を備えるためには、7個のホール素子が必要であった。しかし、使用センサ数の増加は設置スペースの拡大につながるため、より少ないセンサ数でフェールセーフ機能を実現する技術への需要があった。
本発明の目的は、センサ使用数の増加を伴わずにフェールセーフ機能を実現することができるシフト・バイ・ワイヤ変速システム用のシフトポジション検出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shift position detecting device for a shift-by-wire transmission system that can realize a fail-safe function without increasing the number of sensors used.
上記課題を解決するためになされた本発明のシフトポジション検出装置は、シフトレバーの各ポジションに対応させてセンサを配置し、シフトポジションをこれらのセンサにより検出するシフトポジション検出装置であって、シフトレバーのシフト操作と連動して回転する回転体と、この回転体上の異なる角度位置に配置された2種類の信号発生手段と、前記回転体に対向させて配置され、これら2種類の信号発生手段の近接・離隔に応じてH・M・Lの3値を出力するセンサと、各センサから出力されるH・M・Lの3値の組み合わせによりシフトポジションを判定するポジション検出回路と、からなることを特徴とするものである。 The shift position detection device of the present invention made to solve the above problems is a shift position detection device in which a sensor is arranged corresponding to each position of the shift lever and the shift position is detected by these sensors. A rotating body that rotates in conjunction with a lever shift operation, two types of signal generating means arranged at different angular positions on the rotating body, and two types of signal generation arranged opposite to the rotating body. A sensor that outputs three values of H, M, and L according to the proximity and separation of the means, and a position detection circuit that determines a shift position by a combination of the three values of H, M, and L output from each sensor; It is characterized by.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のシフトポジション検出装置において、2種類の信号発生手段が磁石のN極とS極であり、センサがアナログホール素子であることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the shift position detecting device according to the first aspect, the two types of signal generating means are the north and south poles of the magnet, and the sensor is an analog Hall element. is there.
請求項3記載の発明は、請求項1記載のシフトポジション検出装置において、センサが固定されたセンサ基板に同心円状に配置され、2種類の信号発生手段は各シフトポジションにおいて同時に2つのセンサと近接する位置に配置されていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the shift position detecting device according to the first aspect, the two types of signal generating means are arranged close to the two sensors simultaneously at each shift position. It is arrange | positioned in the position to perform.
請求項4記載の発明は、請求項1記載のシフトポジション検出装置において、シフトレバーのセレクト操作を検出するセレクト確認スイッチを備え、ポジション検出回路はセレクト確認スイッチからの出力と各センサからの出力とからマニュアルモードにおけるシフトポジションを判定する機能を備えたものであることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shift position detecting device according to the first aspect, further comprising a select confirmation switch for detecting a select operation of the shift lever, wherein the position detection circuit includes an output from the select confirmation switch and an output from each sensor. From the above, it has a function of judging the shift position in the manual mode.
請求項5記載の発明は、請求項1記載のシフトポジション検出装置において、ポジション検出回路は、各センサのうちの1個に異常が生じた場合には残りのセンサの出力に基づいてシフトポジションを検出して暫定運転を可能とする機能を備えたものであることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the shift position detecting device according to the first aspect, when an abnormality occurs in one of the sensors, the position detection circuit determines the shift position based on the outputs of the remaining sensors. It has a function of detecting and enabling provisional operation.
請求項6記載の発明は、請求項5記載のシフトポジション検出装置において、ポジション検出回路は、各センサのうちの2個以上に異常が生じた場合には運転不可能とする機能を備えたものであることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the shift position detecting device according to the fifth aspect, the position detection circuit is provided with a function that disables operation when abnormality occurs in two or more of the sensors. It is characterized by being.
本発明に係るシフトポジション検出装置は、シフトレバーのシフト操作と連動して回転する回転体と、この回転体上の異なる角度位置に配置された2種類の信号発生手段と、前記回転体に対向させて配置され、これら2種類の信号発生手段の近接・離隔に応じてH・M・Lの3値を出力するセンサと、各センサから出力されるH・M・Lの3値の組み合わせによりシフトポジションを判定するポジション検出回路とを備えることにより、センサ使用数の増加を伴わずにフェールセーフ機能を実現することを可能とした。 A shift position detecting device according to the present invention is a rotating body that rotates in conjunction with a shift operation of a shift lever, two types of signal generating means arranged at different angular positions on the rotating body, and the rotating body. A sensor that outputs three values of H, M, and L according to the proximity and separation of these two types of signal generating means, and a combination of the three values of H, M, and L output from each sensor By providing a position detection circuit for determining the shift position, the fail-safe function can be realized without increasing the number of sensors used.
請求項2記載の発明によれば、信号発生手段として磁石を採用することにより、信号発生手段を動作させる電気端子が不要となり、耐久性が向上する。 According to the invention described in claim 2, by adopting the magnet as the signal generating means, an electric terminal for operating the signal generating means becomes unnecessary, and the durability is improved.
請求項3記載の発明によれば、センサを同心円状に配置することにより、シフトポジション検出装置の小型化が可能となる。 According to the invention described in claim 3, the shift position detecting device can be miniaturized by arranging the sensors concentrically.
請求項5及び6記載の発明によれば、センサに異常が生じた場合、ポジション検出回路が、その異常レベルによって暫定運転可能または運転不可能と判断することにより、安全なフェールセーフ機能が実現される。 According to the fifth and sixth aspects of the invention, when an abnormality occurs in the sensor, the position detection circuit determines that provisional operation is possible or impossible based on the abnormality level, thereby realizing a safe fail-safe function. The
図2には、本発明のシフトポジション検出装置の概略構成図を示している。図3は、図2のA方向から見た側面図である。図2、3に示すギヤ1は、シフトレバー(図示せず)に連結されている。シフトレバーの動きは、ギヤ1,2を介して、永久磁石3、4を配置した回転体12の回転方向の動きとして伝達される。シフトレバーは、従来周知の変速機の操作レバーと同様のパターンに従って前後、左右に傾動可能なように支持されている。シフトポジションは、例えば図4に示すように、パーキングポジション(P)、リバースポジション(R)、ニュートラルポジション(N)兼シフトアップポジション(+)、ドライブポジション(D)、シフトダウンポジション(−)の各ポジションからなっている。 FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the shift position detection device of the present invention. FIG. 3 is a side view seen from the direction A of FIG. The gear 1 shown in FIGS. 2 and 3 is connected to a shift lever (not shown). The movement of the shift lever is transmitted through the gears 1 and 2 as the movement in the rotational direction of the rotating body 12 on which the permanent magnets 3 and 4 are arranged. The shift lever is supported so as to be tiltable back and forth and left and right according to a pattern similar to that of a conventionally known transmission control lever. For example, as shown in FIG. 4, the shift position includes a parking position (P), a reverse position (R), a neutral position (N) and a shift-up position (+), a drive position (D), and a shift-down position (-). It consists of each position.
図2に示すように、本発明のシフトポジション検出装置は、S極の磁界を形成する永久磁石3及びN極の磁界を形成する永久磁石4を配置した回転体12が、ギヤ2と連結軸12を介してシフトレバー(図示せず)に連結され、永久磁石の磁極面と対向する位置に、アナログホール素子からなる複数のセンサ5〜9を設けたセンサ基板10が配設されている。なお、本実施形態では、例えば、シフトレバーをPポジションに移動した際にS極の磁界と対峙するセンサをPセンサとし、センサ5をNセンサ、センサ6をRセンサ、センサ7をPセンサ、センサ8を−センサ、センサ9をDセンサと呼ぶ。 As shown in FIG. 2, the shift position detecting device of the present invention includes a rotating body 12 in which a permanent magnet 3 that forms an S-pole magnetic field and a permanent magnet 4 that forms an N-pole magnetic field are arranged. A sensor substrate 10 provided with a plurality of sensors 5 to 9 made of analog Hall elements is disposed at a position connected to a shift lever (not shown) via 12 and facing the magnetic pole surface of the permanent magnet. In this embodiment, for example, when the shift lever is moved to the P position, the sensor that faces the S pole magnetic field is a P sensor, the sensor 5 is an N sensor, the sensor 6 is an R sensor, the sensor 7 is a P sensor, The sensor 8 is referred to as a -sensor, and the sensor 9 is referred to as a D sensor.
永久磁石3,4は、S極とN極の磁界をそれぞれ形成し、かつこれらの両磁界が影響しあわない角度を保つように、固定角度を持って配置されている。 The permanent magnets 3 and 4 are arranged with a fixed angle so as to form magnetic fields of the S pole and the N pole, respectively, and maintain an angle at which these both magnetic fields do not affect each other.
センサ5〜9は、アナログホール素子からなり、永久磁石が形成する磁界により誘起される電圧をアナログデータとして検出することを特徴とする素子である。具体的には、図5に示すように、N極付近で形成される磁界により誘起される場合の電圧出力レベルをHレベル、S極付近で形成される磁界により誘起される場合の電圧出力レベルをLレベル、前記のいずれの磁界の影響も受けない場合の電圧出力レベルをMレベルの3種に分類した信号を出力する。 Sensors 5 to 9 are analog Hall elements, and are elements that detect voltage induced by a magnetic field formed by a permanent magnet as analog data. Specifically, as shown in FIG. 5, the voltage output level when induced by a magnetic field formed near the N pole is the H level, and the voltage output level when induced by a magnetic field formed near the S pole. Is output at the L level, and the voltage output level when not affected by any of the magnetic fields is classified into three types of M level.
図6には、各ポジション(P、R、N、D、+、−)が正常に検出される際のポジション検出マトリクスを示している。図7には、シフトレバーをPポジションに操作した際の、永久磁石の位置を示し、図8には、シフトレバーを+ポジションに操作した際の、永久磁石の位置を示している。なお、図6と図7に示す、セレクト確認スイッチ(M)は、シフトレバーを、例えば図4に示すシフトポジション配列において、D−M間で移動させることにより信号が切り替わる。 FIG. 6 shows a position detection matrix when each position (P, R, N, D, +, −) is normally detected. FIG. 7 shows the position of the permanent magnet when the shift lever is operated to the P position, and FIG. 8 shows the position of the permanent magnet when the shift lever is operated to the + position. Note that the signal of the select confirmation switch (M) shown in FIGS. 6 and 7 is switched by moving the shift lever between DM in the shift position arrangement shown in FIG. 4, for example.
図7に示すように、シフトレバーがPポジションにある状態では、永久磁石のS極4が形成する磁界をPセンサ7が検出し、N極が形成する磁界3をNセンサ5が検出する。残りの−センサ8、Rセンサ6、Dセンサ9は、S極4・N極3が形成する磁界の何れの影響も受けない。従って、シフトレバーがPポジションにある場合、Pセンサ7はLレベルの信号、Nセンサ5はHレベルの信号、−センサ8・Rセンサ6・Dセンサ9は各々Mレベルの信号を出力する。セレクト確認スイッチ11はHレベルの信号を出力する。 As shown in FIG. 7, when the shift lever is in the P position, the P sensor 7 detects the magnetic field formed by the S pole 4 of the permanent magnet, and the N sensor 5 detects the magnetic field 3 formed by the N pole. The remaining −sensor 8, R sensor 6, and D sensor 9 are not affected by any of the magnetic fields formed by the S pole 4 and the N pole 3. Therefore, when the shift lever is in the P position, the P sensor 7 outputs an L level signal, the N sensor 5 outputs an H level signal, and the -sensor 8, the R sensor 6 and the D sensor 9 each output an M level signal. The select confirmation switch 11 outputs an H level signal.
次にシフトレバーをPポジションからDポジションに移動し、さらに、シフトアップ操作をするために、シフトレバーを例えば図4においてDポジションの右側のMポジションに移動させると、セレクト確認スイッチがLレベルに切り替わる。その後、シフトレバーを+方向に移動させてシフトアップ操作を行った場合、図8に示すように、永久磁石のS極4が形成する磁界をNセンサ5が検出し、N極3が形成する磁界を−センサ8が検出する。残りのPセンサ7、Rセンサ6、Dセンサ9は、S極4・N極3が形成する磁界の何れの影響も受けない。従って、シフトレバーが+ポジション(Nポジションと共用)にある場合、Nセンサ5はLレベルの信号、−センサ8はHレベルの信号、Pセンサ7・Rセンサ6・Dセンサ9は各々Mレベルの信号を出力する。セレクト確認スイッチ11はLレベルの信号を出力する。 Next, when the shift lever is moved from the P position to the D position, and the shift lever is moved to the M position on the right side of the D position in FIG. Switch. Thereafter, when a shift-up operation is performed by moving the shift lever in the + direction, the N sensor 5 detects the magnetic field formed by the south pole 4 of the permanent magnet and the north pole 3 is formed as shown in FIG. The sensor 8 detects the magnetic field. The remaining P sensor 7, R sensor 6, and D sensor 9 are not affected by any of the magnetic fields formed by the S pole 4 and the N pole 3. Therefore, when the shift lever is in the + position (shared with the N position), the N sensor 5 is an L level signal, the-sensor 8 is an H level signal, and the P sensor 7, the R sensor 6 and the D sensor 9 are each an M level. The signal is output. The select confirmation switch 11 outputs an L level signal.
このように、本発明のシフトポジション検出装置では、全てのセンサ(Pセンサ7、Rセンサ6、Nセンサ5、Dセンサ9、−センサ8)をアナログデータ検出センサとして、これらの全てのセンサが検出したアナログデータを各々L・H・Mレベルの各信号として出力し、これらの出力信号に基づいてシフトポジションを検出することにより、少ないセンサ数でフェールセーフ機能を維持することが可能となる。例えば、図1に示すようにON/OFFのデジタル信号のON出力を検出してポジション位置の判断を行う際に、5ポジション検出にフェールセーフ機能を組み込んだ場合、7個のセンサが必要であったのに対し、本発明によれば5個のセンサで同様の5ポジション検出をフェールセーフ機能を実現することができる。 Thus, in the shift position detection device of the present invention, all the sensors (P sensor 7, R sensor 6, N sensor 5, D sensor 9, -sensor 8) are analog data detection sensors, and all these sensors are By detecting the detected analog data as signals of L, H, and M levels and detecting the shift position based on these output signals, the fail-safe function can be maintained with a small number of sensors. For example, as shown in FIG. 1, when the ON / OFF digital signal ON output is detected to determine the position position, if the fail-safe function is incorporated in the 5-position detection, seven sensors are required. On the other hand, according to the present invention, the same five-position detection can be realized with five sensors as a fail-safe function.
図9に、本発明のフェールセーフ機能を実現するポジション検出回路のシステムブロック図を示している。ポジション検出回路は、各センサのうちの1個に異常が生じた場合には残りのセンサの出力に基づいてシフトポジションを検出して暫定運転を可能とする機能を有する。また、各センサのうちの2個以上に異常が生じた場合には運転不可能とする機能を有する。このようにして、より安全性の向上したフェールセーフ機能を実現している。 FIG. 9 shows a system block diagram of a position detection circuit for realizing the fail-safe function of the present invention. The position detection circuit has a function of enabling a temporary operation by detecting a shift position based on the outputs of the remaining sensors when an abnormality occurs in one of the sensors. In addition, it has a function of making it impossible to operate when abnormality occurs in two or more of the sensors. In this way, a fail-safe function with improved safety is realized.
1、2 ギヤ
3、4 永久磁石
5〜9 センサ
10 センサ基板
11 セレクト確認スイッチ
12 回転体
1, 2 Gear 3, 4 Permanent magnet 5-9 Sensor 10 Sensor substrate 11 Select confirmation switch 12 Rotating body
Claims (6)
シフトレバーのシフト操作と連動して回転する回転体と、
この回転体上の異なる角度位置に配置された2種類の信号発生手段と、
前記回転体に対向させて配置され、これら2種類の信号発生手段の近接・離隔に応じてH・M・Lの3値を出力するセンサと、
各センサから出力されるH・M・Lの3値の組み合わせによりシフトポジションを判定するポジション検出回路と、
からなることを特徴とするシフトポジション検出装置。 A shift position detection device that arranges a sensor corresponding to each position of the shift lever and detects the shift position by these sensors,
A rotating body that rotates in conjunction with a shift operation of the shift lever;
Two types of signal generating means arranged at different angular positions on the rotating body;
A sensor that is arranged to face the rotating body and outputs three values of H, M, and L according to the proximity and separation of these two types of signal generating means;
A position detection circuit that determines a shift position by a combination of three values of H, M, and L output from each sensor;
A shift position detecting device comprising:
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