JP2015178870A - 手動変速機における変速段検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ安価な構成で、中立位置と後進段とを検出できるようにした、手動変速機の変速段検出装置を提供する。【解決手段】セレクト動作及びシフト動作の位置により変速段を切り替える手動変速機において、シフト・セレクト軸に取り付けられたシフトアーム２０と、該シフトアーム２０の近接をセンシング可能なセンサ部１２とを備える。シフトアーム２０は、中立位置にある場合にセンサ部１２により検出可能な第１ターゲット３０と、後進段にある場合にセンサ部１２により検出可能な第２ターゲット３２とを備え、センサ部１２が第１ターゲット３０に近接したときのギャップと、センサ部１２が第２ターゲット３２に近接したときのギャップが異なる。センサ部１２は、第１ターゲット３０の近接時に第１レベル信号を出力する一方、第２ターゲット３２の近接時には異なる特性の第２レベル信号を出力する。【選択図】図７

Description

本発明は、変速レバーの操作により複数の変速段の何れかを選択するための手動変速機において、選択された変速段を検出するための変速段検出装置に関し、特に中立位置と後進段を検出可能とするものに関する。

車両に搭載された手動変速機は、周知の通り、運転者による変速レバーの操作に応じて、複数の前進段と１つの後進段とのうち何れか又は中立位置を選択するように構成される。手動変速機は、一般に、変速段の選択状態を検出する手段として、後進段の選択時に後退灯を点灯させるために使用される後退灯検出スイッチ（バックライトスイッチ）を備える。

かかる手動変速機において、後進段だけでなく全ての変速段について選択状態を検出可能とする変速段検出機構として、例えば特許文献１は、３つのシフトレール機構それぞれに対応する３つのシフトスイッチと、１つのセレクトレール機構に対応する１つのセレクトスイッチとを設けて、３つのシフトスイッチの出力するシフト信号と１つのセレクトスイッチの出力するセレクト信号の組み合わせにより、全ての変速段を検出することを開示している。

しかし、上記特許文献１において、３つのシフトスイッチ及び１つのセレクトスイッチは、それぞれ対応するシフトレール機構又はセレクトレール機構に設けられた凹凸部に接触することにより信号を出力する接触式スイッチにより構成されており、かかる接触式スイッチを用いる構成では、スイッチの接点摩耗、及び、各スイッチとシフトレール機構及びセレクトレール機構とのフリクションが懸念される。また、特許文献１は、全ての変速段を検出可能とするために複数のスイッチを使用するように構成されているため、例えば各スイッチに接続するワイヤーハーネスやコネクタなど、部品点数が多くなり、コストがかかる。

また、従来の手動変速機において後進段を検出するための機構としては、例えば、変速レバーユニットにおいて中立位置から後進段への変速経路に検出スイッチを設けるもの（例えば下記特許文献２を参照）、或いは、運転者の操作する変速レバー位置を検出するシフト位置センサを設けて、シフト位置センサにより変速レバーが前進１速又は後退の位置にあることを検出するもの（例えば特許文献３を参照）があった。

これら上記特許文献２及び３のように、変速レバーの位置を検出するためのスイッチ又はセンサを、手動変速機とは別部品に設置する構成（特許文献２の図１、特許文献３の図２を参照）では、変速レバーを後進段に移動するときにスイッチ乗り越し過重が発生するためシフトフィーリングが悪くなるという問題があった。また、この構成では、部品ばらつきの影響が大きく、精度に欠け、誤検知し易いという問題がある。

特開平１１−８２７３５号公報 特開２００１−３２４０１１号公報 特開平６−１４６９４５号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単且つ安価な構成で、特定の２つ以上の変速段の選択を検出できるようにした、手動変速機の変速段検出装置を提供することにあり、例えば中立位置と後進段の選択を検出可能とする、手動変速機の変速段検出装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明は、手動変速機の入力軸と、該入力軸に平行に配置される出力軸と、前記入力軸又は前記出力軸一方に設けた前進用ギヤ選択機構（１２０Ａ−１２０Ｃ）と、後進用ギヤ選択機構（１２０Ｄ）と、軸線方向に移動するセレクト動作及び該軸線周りに回転してシフト動作を行い、前記前進用選択機構又は前記後進用選択機構を選択可能なチェンジ機構（２００）とを具備する手動変速機（１００）において、前記チェンジ機構の軸線上に設置され、前記セレクト動作及び前記シフト動作に応じて変位する検出対象物（２０）と、前記検出対象物の近接をセンシング可能なセンサ部（１２）とを備え、前記検出対象物は、前記シフト動作の第１位置であり且つ前記セレクト動作の全領域である場合に、前記センサ部により検出可能な第１ターゲット（３０）と、前記シフト動作の前記第１位置に隣接する第２位置であり且つ前記セレクト動作の第３位置である場合、前記センサ部により検出可能な第２ターゲット（３２）とを備え、前記センサ部が前記第１ターゲットに近接したときのギャップと、前記センサ部が前記第２ターゲットに近接したときのギャップが異なるように形成され、前記センサ部は、前記第１ターゲットの近接時に第１レベル信号を出力する一方、前記第２ターゲットの近接時に前記第１レベル信号とは異なる特性の第２レベル信号を出力することを特徴とする変速段検出装置（１０）である。

本発明にかかる変速段検出装置によれば、検出対象物（２０）が前記第１ターゲット（３０）と前記第２ターゲット（３２）とを備え、センサ部（１２）が前記第１ターゲット（３０）に近接したときのギャップと、センサ部が第２ターゲット（３２）に近接したときのギャップが異なるように形成されているので、第１ターゲット（３０）の近接時にセンサ部（１２）が出力する第１レベル信号と、第２ターゲット（３２）の近接時にセンサ部（１２）が出力する第２レベル信号を異なる特性にすることができる。従って、１つの検出対象物（２０）に第１ターゲット（３０）と第２ターゲット（３２）とを設けるだけの簡単な構成により、１つの検出対象物（２０）に対するセンシング可能な１つのセンサ部（１２）を用いて、複数のターゲット（３０，３２）それぞれを個別に検出可能となる。本発明にかかる変速段検出装置は、１つの検出対象物（２０）に第１ターゲット（３０）と第２ターゲット（３２）とを設けるだけの簡単な構成であるため、容易且つ安価に製作可能である。

一実施形態において、前記シフト動作の第１位置は、前記チェンジ機構（２００）により前記前進用ギヤ選択機構（１２０Ａ−１２０Ｃ）及び前記後進用ギヤ選択機構（１２０Ｄ）の何れも選択しない中立位置（Ｎ）であり、前記シフト動作の第２位置且つ前記セレクト動作の第３位置は、前記チェンジ機構（２００）により前記後進用ギヤ選択機構（１２０Ｄ）を選択する位置（Ｒ）である。このように、第１ターゲット（３０）を中立位置（Ｎ）に対応付け、且つ、第２ターゲットを前記後進用ギヤ選択機構の選択位置（Ｒ）に対応付けることで、中立位置の選択と後進段の選択をそれぞれ個別に検出可能となる。これにより、従来の手動変速機に具備されていた後退灯検出スイッチ、該スイッチ用のスイッチハーネス、該スイッチを作動させるためのシフトフォークに設置されたアーム、手動変速機ケースに設けられた取り付けボスなど、各種要素を廃止することができ、コストダウン及び軽量化を図ることができる。

一実施形態において、前記センサ部（１２）は、磁界を発生するマグネット（１４）と、前記磁界の変化を検出するセンサ素子（１６）からなる。センサ部（１２）として磁気センサを用いることで、前記ギャップの差に応じて異なる特性を持つ前記第１レベル信号と前記第２レベル信号とを精度良く出力できる。一実施形態において、前記第２ターゲット（３２）は、前記セレクト動作の前記第３位置に隣接する第４位置から離れた側（３２ａ）の体積が該第４位置に隣接する側（３２ｂ）の体積よりも大きくなる形状に形成される。これにより、隣接する第４位置への干渉をできるだけ防止しつつ、センサ部（１２）が第２ターゲット（３２）に近接する時の磁束密度を高めて、精度良く検出できるようになる。

一実施形態に係る変速段検出装置は、更に、前記手動変速機が搭載された車両の車速が所定車速以下かどうかを判定する判定部（４０）を備え、前記車速が所定車速以下である場合に、前記センサ部から出力される前記第２レベル信号を有効とする一方、前記車速が所定車速以上である場合、前記センサ部から出力される前記第２レベル信号を無効とすることを特徴とする。これにより、車両が所定車速以上で走行中にセンサ部から第２レベル信号が出力されたとしても、それを後進段の選択であると誤判断することを、効果的に防止することができる。

なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態において対応する構成
要素等を参考のために例示したものである。

本発明によれば、１つの検出対象物に第１ターゲットと第２ターゲットとを設けるだけの簡単且つ安価な構成で、第１ターゲット及び第２ターゲットのそれぞれに対応付けた２以上の変速段の選択状態を個別に検出できる手動変速機の変速段検出装置を提供することができるという優れた効果を奏する。従って、例えば、第１ターゲットを中立位置に対応付け、且つ、第２ターゲットを後進段に対応付けることで、簡単且つ安価な構成で、中立状態と後進段とを検出できるようにした手動変速機の変速段検出装置を提供できるという優れた効果を奏する。

（ａ）本実施形態におけるトランスミッション１００の外観構成を示す図、（ｂ）はトランスミッション１００の要部を矢印Ａから見た図。（ｃ）変速レバーの操作パターンを示す図。 本実施形態におけるトランスミッションの構成を示す立面図。 図１の要部を示す平面図。 （ａ）はシフトアームに形成された第１突起部及び第２突起部の形状を説明する図、（ｂ）第１突起部及び第２突起部に中立位置及び後進段を対応付ける図。 （ａ）、（ｂ）は第２突起部の変形例を説明する図。 センサ部の構成例を示す斜視図 （ａ）〜（ｃ）は検出対象物の突起形状を説明する図。 センサ部の出力電圧特性を説明する図。 車速判定を組み合わせた後進段判定を説明するブロック図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態にかかる変速段検出装置を適用する手動変速機（以下「トランスミッション」という）１００の概略構成を説明する図である。本実施例のトランスミッション１００は、運転者による変速レバー（不図示）のセレクト操作及びシフト操作に応じてチェンジ機構２００が作動して、セレクト動作およびシフト動作を行うことにより、１〜６速及び後進段のうち何れか１つの変速段のギヤが選択されるように構成される。ギヤの選択により、エンジンの出力軸の回転が、該選択されたギヤを介して、車輪を駆動するドライブシャフトに伝達される。このとき、選択されたギヤのギヤ比により、エンジンの出力軸と、車輪を駆動するドライブシャフトとの回転比（減速比、増速比）が決まる。

トランスミッション１００に備わるチェンジ機構２００は、図１（ａ）に示す通り、セレクト動作用チェンジワイヤー１０２に連結されたセレクトレバー２０２と、シフト動作用チェンジワイヤー１０４に連結されたシフトレバー２０４を備える。セレクト動作用チェンジワイヤー１０２とシフト動作用チェンジワイヤー１０４は、それぞれ図示しない変速レバーに連結されている。

セレクト動作用チェンジワイヤー１０２は、運転者による前記変速レバーのセレクト方向の操作に応じてプッシュ・プル動作し、これによりセレクトレバー２０２が、図１（ｂ）の矢印ＳＥ方向に動く。また、シフト動作用チェンジワイヤー１０４は、運転者による前記変速レバーのシフト方向の操作に応じてプッシュ・プル動作し、これによりシフトレバー２０４が図１（ａ）の矢印ＳＨ方向に動く。

図１（ｃ）は前記変速レバーの操作パターンを示すもので、「１」が１速位置、「２」が２速位置、「３」が３速位置、「４」が４速位置、「５」が５速位置、「６」が６速位置、「Ｒ」がリバース位置、及び、「Ｎ」が中立位置である。図中矢印ＳＥが、後述するセレクト動作を行うためのセレクト操作方向を示し、図中矢印ＳＨは、後述するシフト動作を行うためのシフト操作方向を示す。運転者は、図示の操作パターンに従い変速レバーを操作して、所望の変速段を選択する。

トランスミッション１００には、前記チェンジ機構２００により選択された変速段のうち、中立位置の選択と後進段の選択とをそれぞれ検出できるように構成された変速段検出装置１０が備わる。

図２、図３を参照して、前記チェンジ機構２００の構成例を説明する。
図２において、前記セレクトレバー２０２は、一方の端部２０２ａに備わるピン２１２を介して前記セレクト動作用チェンジワイヤー１０２に連結され、前記一方の端部とは別の端部２０２ｂにて、シフト・セレクト軸２０３の一端部２０３ａに連結されており、且つ、その中間部２０２ｃにてスリーブ２０５に回転自在に支持される。

シフト・セレクト軸２０３は、スリーブ２０５に形成された貫通孔に沿って軸線方向に往復移動可能且つ軸線周りに回動可能に設けられている。従って、セレクトレバー２０２は、前記変速レバーのセレクト方向の操作に応じて、その中間部２０２ｃを中心として回転（揺動）する。このセレクトレバー２０２の揺動に応じて、シフト・セレクト軸２０３が、その軸線方向に沿って往復動する。この変速レバーのセレクト方向の操作に応じたチェンジ機構２００の動作をセレクト動作という。

また、前記シフトレバー２０４は、一方の端部２０４ａに備わるピン２１４を介して前記シフト動作用チェンジワイヤー１０４に連結されると共に、その中間部２０４ｂにて前記シフト・セレクト軸２０３の外周に一体的に設けられており、前記変速レバーのシフト方向の操作に応じて、シフト・セレクト軸２０３を中心に回転するようになっている。このシフトレバー２０４の回転により、シフト・セレクト軸２０３自身が軸線周りに回転する。この変速レバーのシフト方向の操作に応じたチェンジ機構２００の動作をシフト動作という。

シフト・セレクト軸２０３にはシフトアーム２０が固定されており、このシフトアーム２０は、シフト・セレクト軸２０３の軸線方向の往復動と一体的に往復動可能であり、且つ、シフト・セレクト軸２０３の軸線周りの回転と一体的に回転可能である。

図２に示す通り、トランスミッション１００には、各段を構成するギヤ１１０をエンジンの出力軸とドライブシャフトとに選択的に接続するため、前進用ギヤ選択機構として１速‐２速シフトフォーク１２０Ａ、３速‐４速シフトフォーク１２０Ｂ、５速‐６速シフトフォーク１２０Ｃを備え、また、後進用ギヤ選択機構としてリバースシフトフォーク１２０Ｄを備える。これらシフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄは、シフト・セレクト軸２０３の軸線方向に沿って平行に、互いに積層され、且つ、該積層方向に直交する方向（図２の紙面に直交する方向）へスライド移動可能に取り付けられている。

一例として、１速〜６速の変速段を構成するギヤ１１０は、入力軸（不図示）上に設置された１速〜６速用の前進用入力ギヤと、該入力軸に平行な出力軸（不図示）上に設置された１速〜６速用の前進用出力ギヤを含む。シフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｃは、対応するスリーブ（不図示）との協働により、前記入力軸と前記前進用入力ギヤの間、若しくは、前記出力軸と前記前進用出力ギヤの間の一方に相対回転可能及び不能を選択可能である。一方、後進段を構成するギヤ１１０は、入力軸上に１つの後進用入力ギヤ、前記出力軸上に１つの後進用出力ギヤ及び該後進用入力ギヤと該後進用出力ギヤとの間に配置及び噛み合い可能な後進用アイドルギヤを含む。リバースシフトフォーク１２０Ｄは、スリーブ（不図示）との協働により、該後進用入力ギヤ及び前記後進用アイドルギヤ及び前記後進用出力ギヤの伝達経路を決定するように構成される。

図３に示す通り、シフトアーム２０には、シフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄの先端部に向かって突出する凸部２２が形成されている。一方、シフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄそれぞれの先端部には、これらシフトアーム２０の凸部２２に噛み合う凹部１２２が形成されている。従って、運転者の変速レバーのセレクト操作に応じてセレクトレバー２０２が作動して、チェンジ機構２００がセレクト動作を行うことにより、シフトアーム２０の位置がシフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄの積層方向（シフト・セレクト軸２０３の軸線方向）に沿って変位する。これによりシフトアーム２０は、シフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄの何れか１つに対応する位置に移動する。そして、該セレクト動作により移動された位置にて、シフトアーム２０の凸部２２が何れか１つのシフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄの凹部１２２に係合する。すなわち、該何れか１つのシフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄがシフトアーム２０により選択される。なお、図１（ｂ）の操作パターンに示すように、変速レバーのセレクト方向への操作は中立位置Ｎにて行われる。

前記選択されている１つのシフトフォーク１２０Ａ〜１２０Ｄ（シフトアーム２０により選択中のもの）は、シフトアーム２０の回転に応じて、図３において矢印ＳＨで示すシフト方向（図２の紙面に直交する方向）へスライド移動可能である。すなわち、運転者の変速レバーのシフト操作に応じて、セレクトレバー２０２が作動して、チェンジ機構２００がシフト動作を行うことにより、シフトアーム２０が回転して、選択中の１つのシフトフォーク（１２０Ａ乃至１２０Ｄの何れか）が矢印ＳＨ方向にスライド移動する。これによりスリーブ（不図示）がスライド移動し１つの変速段が確立する。すなわち、シフトアーム２０が中立位置から図３において左へ回転した場合、１速、３速又は５速の何れかの変速段が確立し、他方、該中立位置から図３において右へ回転した場合、２速、４速、６速又は後進段の何れかの変速段が確立する。

具体的には、１速‐２速シフトフォーク１２０Ａを介してスリーブを一方（図３左側）にスライドさせることにより１速変速段が確立し、１速‐２速シフトフォーク１２０Ａを介して該スリーブを一方（図３右側）にスライドさせることにより２速変速段が確立する。３速‐４速シフトフォーク１２０Ｂを介してスリーブを一方（図３左側）にスライドさせることにより３速変速段が確立し、３速‐４速シフトフォーク１２０Ｂを介して該スリーブを一方（図３右側）にスライドさせることにより４速変速段が確立する。５速‐６速シフトフォーク１２０Ｃを介してスリーブを一方（図３左側）にスライドさせることにより５速変速段が確立し、５速‐６速シフトフォーク１２０Ｃを介して該スリーブを一方（図３右側）にスライドさせることにより６速変速段が確立する。また、リバースシフトフォーク１２０Ｄを介してスリーブを一方（図３右側）にスライドさせることにより後進段が確立する。

まとめると、チェンジ機構２００は、変速レバーの操作に応じたセレクト動作の位置とシフト動作の位置に応じて、シフトアーム２０を軸線方向の位置及び回転角度を決定し、それに応じて、何れか１つの変速段のインギヤ状態又は中立位置を実現するように構成される。

次に、トランスミッション１００に備わる変速段検出装置１０の構成例を説明する。変速段検出装置１０は、シフトアーム２０を検出対象物とし、該シフトアーム２０の近接をセンシング可能な非接触式のセンサ部１２とを備える。センサ部１２は、取り付け基部１１を介してトランスミッション１００のハウジング（不図示）に固定される。

図２、３に示す通り、シフトアーム２０には、中立位置にてセンサ部１２により検出可能な第１突起（第１ターゲット）３０と、後進段の位置にて前記センサ部により検出可能な第２突起（第２ターゲット）３２とが設けられている。第１突起３０及び第２突起３２は、シフトアーム２０の外周部において前記凸部２２と反対側の位置に形成される。センサ部１２は、その先端面１２ａが第１突起３０及び第２突起３２の形成面に近接して対向するように設置される。そして、シフト動作及びセレクト動作の位置（シフトアーム２０の位置及び回転角度）により、センサ部１２に対する第１突起３０及び第２突起３２の相対位置が変化するようになっている。

第１突起３０及び第２突起３２の高さは、中立位置にてセンサ部１２が第１突起３０に近接した場合の、該第１突起３０とセンサ部１２との間隔（ギャップ）と、後進段の位置にてセンサ部１２が第２突起３２に近接した場合の、該第２突起３２とセンサ部１２との間隔とが異なる距離になるように、設定される。本実施例では、第２突起３２の高さが、第１突起３０よりも低くなるように設定される（図３及び後述図６参照）。このように第１突起３０及び第２突起３２の高さを互いに異ならせることにより、第１突起３０に近接した場合にセンサ部１２が出力する電圧（第１レベル信号）と、第２突起３０に近接した場合にセンサ部１２が出力する電圧（第２レベル信号）とが異なる特性になる。従って、センサ部１２の出力する電圧の違いによって、中立位置と後進段とを区別できる。

図４（ａ）は、図３の矢印Ｂからシフトアーム２０を見た図であり、想像線Ｎは中立位置が選択された場合のシフトアーム２０に対するセンサ部１２の位置を、また、想像線Ｒは後進段が選択された場合のシフトアーム２０に対するセンサ部１２の位置Ｒをそれぞれ示す。（ｂ）は、シフトアーム２０における第１突起３０及び第２突起３２の位置と変速レバーの位置の対応関係を示す。

第１突起３０は、中立位置が選択されている場合にセンサ部１２に対向する位置Ｎ、すなわち、図４においてシフトアーム２０の突起形成面の略中央に、セレクト動作の方向ＳＥに沿って、シフトアーム２０の全長に亘って延びるように形成される。これにより、シフト動作の中立位置である場合、セレクト動作による移動位置がどこであっても、第１突起３０はセンサ部１２に対向する。この第１突起３０の高さ及び形状は、第１突起３０に近接した場合にセンサ部１２が出力する電圧として、後述する中立位置判定用のスレッショルド値に基づく所定のレベルの電圧を得るように、調整される。

第２突起３２は、後進段が選択されている場合にセンサ部１２に対向する位置Ｒ、すなわち、図４においてシフトアーム２０の突起形成面の右下に形成される。第２突起３２の長さ（ＳＥ方向の長さ）は、シフトアーム２０が後進段の位置にある場合のみセンサ部１２に対向して、それ以外の変速段（すなわちＳＥ方向に隣接する６速、４速、２速）の位置にある場合には対向しないように設定される。図４（ａ）に示す第２突起３２は、一例として長方形状に形成される。この第２突起３２の高さ及び形状は、第２突起３２に近接した場合にセンサ部１２が出力する電圧として、後述する後進段判定用のスレッショルド値に基づく所定の電圧値を得るように、調整される。

第２突起３２の変形例として、第２突起３２は、図５（ａ），(ｂ)に示すように、ＳＥ方向に隣接する６速の位置に近接する側３２ｂの体積を小さく、該６速の位置から離れた側３２ａの体積を大きくするような形状に形成される。具体的には、第２突起３２は、例えば（ａ）に示すＬ字型、或いは、（ｂ）に示す直角三角形状に形成できる。かかる形状を採用することにより、センサ部１２が隣接する６速の位置に近接している場合に、第２突起３２が干渉することを防ぎつつ、同時に、センサ部１２が第２突起３２に近接している場合にはセンサ部１２に対向する面積乃至体積をできるだけ増やすことができる。これにより、第２突起３２の高さが第１突起３０よりも低くなるように設定される構成であっても、隣接する６速位置への干渉を防ぎつつ、後述するようにセンサ部１２にて検出される磁束を増やして、センサ部１２の感度を上げることができる。第２突起３２の形状は、センサ部１２の性能（感度）との兼ね合いにより、前記の長方形状、Ｌ字状又は直角三角形状など複数形状から最適な形状を選定できる。

図６は、センサ部１２の構成例を説明する図である。センサ部１２は、先端面１２ａ側の端部に、磁界を発生するマグネット（永久磁石）２０と、前記マグネット１４の発生する磁界を検出するセンサ素子１６とを備えており、他方の端部１２ｂにワイヤーハーネスのコネクタが接続されるコネクタ受容部を有する。マグネット１４は、例えば断面略Ｕ字状を有し、両極部１４ｎ、１４ｓの先端部が先端面に露出するように保持されている。センサ部１２は、例えば、２個１対のセンサ素子１６を有する冗長系センサとして構成できる。センサ素子１６は、例えば、ホール効果を利用して磁界を検出するホール素子からなる。

シフトアーム２０には第１突起３０及び第２突起３２が形成されているので、センサ部１２の先端面１２ａとシフトアーム２０との間のギャップは、センサ部１２に対するシフトアーム２０の相対位置に応じて変化する。これら第１突起３０及び第２突起３２の形状により生じるギャップ差により、センサ素子１６の検出する磁界が変化する。そしてセンサ部１２は、該磁界の変化に応じたレベルを持つ電圧を出力する。ここで、シフトアーム２０の少なくとも第１突起（第１ターゲット）３０及び第２突起（第２ターゲット）３２は、例えば磁性体など、センサ素子１６により検出する磁界を変化させる素材からなるものとする。なお、かかるセンサ部１２としては、詳しくは、例えば国際公開２０１３−６１５０３号公報に記載されたものを採用することができる。

図６（ａ）〜（ｄ）は、シフトアーム２０の回転角度に応じた、シフトアーム２０とセンサ部１２の相対位置関係を示す図である。センサ部１２の出力特性は、一例として、図８のようである。図８において、縦軸は出力電圧のレベルを表し、横軸はシフトアーム２０の回転角度を示す。回転角度は、一例として、中立位置を０度とし、１速、４速、５速へのシフト操作方向への回転を正方向の値、２速、４速、６速又は後進段へのシフト操作方向への回転を負方向の値で表す。

図７（ａ）に示すように、シフトアーム２０が中立位置にある場合、第１突起３０がセンサ部１２の先端面１２ａに最も近接する。センサ部１２は、この第１突起３０の近接による磁束密度の変化に応じた電圧を出力する。第１突起３０の高さは、例えば、センサ部１２に３Ｖの電圧ＩＣ１を出力させるように設定されている。図８に示す通り、センサ部１２は、出力電圧ＩＣ１を３Ｖでクランプさせる。変速段検出装置１０は、かかる中立位置選択時の出力電圧ＩＣ１の設定に対応して、中立位置判定用のスレッショルド値を３Ｖに設定し、センサ部１２の出力電圧ＩＣ１を該スレッショルド値３Ｖと比較することにより、中立位置の選択を検知できる。

また、図７（ｂ）に示すように、シフトアーム２０が後進段の位置にある場合、第２突起３２がセンサ部１２の先端面１２ａに最も近接する。センサ部１２は、この第２突起３２の近接による磁束密度の変化に応じた電圧を出力する。ここで、第２突起３２の高さが第１突起３０よりも低い（すなわち、第１突起３０よりもセンサ部１２との間のギャップが大きい）ので、その出力電圧は、第１突起３０に対応する出力電圧よりも小さい値となる。この場合第２突起３２の高さ及び形状は、例えばセンサ部１２に２Ｖの電圧ＩＣ１を出力させるように設定される。変速段検出装置１０は、かかる後進段時の出力電圧ＩＣ１に対応して、後進段判定用のスレッショルド値を、例えば１．８Ｖから２．２Ｖまでの範囲に設定し、この場合、センサ部１２の出力電圧ＩＣ１を、１．８Ｖと２．２Ｖの２点のスレッショルド値と比較し、センサ部１２の出力電圧が１．８Ｖから２．２Ｖの範囲に入っているか否かにより、後進段の選択を検知できる。２点のスレッショルド値の設定は、シフト動作が途中で止まったこと（「シフト中間止まり」）を後進段と誤検知すること、第２突起３２の高さ（ギャップ）のばらつき及び出力電圧のばらつきを考慮して設定する。このように、２点のスレッショルド値に基づいて後進段の判定を行うことにより、第１突起３０と第２突起３２のギャップ差によるセンサ部１２の出力する電圧レベル（第１レベル信号と第２レベル信号）の違いにより中立位置と後進段とを区別する構成において、精度の高い後進段判定を行うことができる。

変速段検出装置１０は、前記の後進段判定を行う構成に、低車速判定を組み合わせてもよい。この場合、図９に示すように、車速判定部４０は、取得した車速信号に基づき車速が所定車速以下であるかどうかを判定する。所定速度は、例えば、後進走行可能な範囲内の所定の速度（例えば後進段での運転最高速度）に設定すること、或いは、後進段にインギヤすることが可能となる所定の速度に設定することができる。そして、車速が所定車速以下である場合、変速段検出装置１０は、センサ部１２の出力する後進段選択検知に相当する出力電圧（１．８Ｖから２．２Ｖの範囲内の出力電圧）を有効なものとして扱い、後進段が選択されたものと判定する一方、センサ部１２が後進段選択検知に相当する出力電圧を出力していても、車速が所定車速以上である場合には、その出力電圧を無効として、後進段が選択されたものとは判定しない（符号４２で示す後進段判定部の動作）。このように、後進段判定に車両速度の判定を組み合わせることで、車両が所定速度以上で走行中に、センサ部１２が後進段選択検知に相当する出力電圧を出力した場合でも、それを後進段の選択と誤判断することを防止できる。更に、タイマを設けて、所定時間以上出力電圧が前記１．８Ｖから２．２Ｖまでの範囲に入っているかどうかにより、後進段の選択を判定してもよい。タイマを用いた時間判定を、後進段判定と組み合わせてもよい。このように、後進段判定に、タイマ判定など追加的判定条件を組み合わせることで、中立位置からインギヤ状態への過渡領域や、シフト中間止まりを後進段と誤検知することなど、後進段の誤判定を効果的に防止でき、更に精度の高い後進段判定を行うことができる。

一方、（ｃ）に示すように、シフトアーム２０が１速、３速又は５速を選択する位置にある場合、第１突起３０及び第２突起３２の何れもセンサ部１２から離れ、センサ部１２は何れの突起形状の影響も受けない。また、（ｄ）に示すように、２速、４速又は６速が選択されている場合、シフトアーム２０が左側へ回転していても、第２突起３２はセンサ部１２の先端面１２ａに近接しないので、この場合は何れの突起形状の影響も受けない。これら１速〜６速が選択された場合、センサ部１２の出力電圧ＩＣ１は例えば１.０Ｖとする。

また、一例として、センサ部１２が、その出力電圧を２系統化（図８においてＩＣ１とＩＣ２）するように構成できる。このように出力電圧を２系統化することにより、センサ故障を検知可能である。

変速段検出装置１０は、後進段が選択されたことを検出した場合、その検出信号を、例えば後退灯を点灯させるための後退灯検出スイッチ信号に利用できる。これにより後退灯検出スイッチが不要となる。

以上の通り、この実施例に係る変速段検出装置１０によれば、検出対象物となるシフトアーム２０に対して、それぞれ高さや形状の異なる第１突起３０と第２突起３２とを設けるだけの簡単な構成により、単一の検出対象物に対する単一のセンサ部１２を用いて、中立位置の選択と後進段の選択とをそれぞれ個別に検出可能となる。かかる構造の変速段検出装置１０は、容易且つ安価に製作できる。後進段の選択を検出する機構として変速段検出装置１０を使用することにより、従来の手動変速機に具備されていた後退灯検出スイッチ、該スイッチ用のスイッチハーネス、該スイッチを作動させるためのシフトフォークに設置されたアーム、手動変速機ケースに設けられた取り付けボスなど、各種要素を廃止することができるので、コストダウン及び軽量化を図ることができる。

後進段の選択を検出する機構として変速段検出装置１０を使用することにより、従来の手動変速機に具備されていた後退灯検出スイッチ、該スイッチ用のスイッチハーネス、該スイッチを作動させるためのシフトフォークに設置されたアーム、手動変速機ケースに設けられた取り付けボスなど、各種要素を廃止することができるので、コストダウン及び軽量化を図ることができる。

また、実施例に係る変速段検出装置１０によれば、非接触式のセンサ部１２により検出対象物（シフトアーム２０）が中立位置及び後進段に位置したことを検出できるので、従来の接触式スイッチにおいて課題であった、接点摩耗、後進段シフト部材接触部の摩耗、後進段選択のための変速レバー操作時のフリクションが解決される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、検出対象物はシフトアーム２０に限らず、シフト動作及びセレクト動作に応じて移動する部材であればどの部材でもよい。また、シフトアーム２０に設ける第１突起３０及び第２突起３２により中立位置と後進段を検出するものに限らず、例えば中立位置と１速など、その他の組み合わせの変速段（セレクト動作の位置及びシフト動作の位置）を検知可能に形成されてよい。いずれのセレクト動作の位置及びシフト動作の位置を検知できるように構成するにせよ、１つのシフトアーム２０に対して、検出したい特定の２つ以上の変速段に対応する位置にそれぞれターゲット（突起）を形成するだけの簡単な構成で実現できる。また、ターゲットの個数は２以上の複数個であってよい。また、センサ部１２は、ホール素子を用いたホールセンサに限らず、周知の磁気センサの何れでもよい。また、磁気センサに限らず非接触式センサであればどのようなタイプのセンサを適用してもよい。

１００ トランスミッション、１０２ セレクト動作用チェンジワイヤー、１０４ シフト動作用チェンジワイヤー、１１０ ギヤ、１２０Ａ〜１２０Ｃ 前進段用シフトフォーク、１２０Ｄ リバースシフトフォーク、２００ チェンジ機構、２０２ セレクトレバー、２０３ シフト・セレクト軸、２０４ シフトレバー、１０ 変速段検出装置、２０ シフトアーム、３０ 第１ターゲット、３２ 第２ターゲット３２、センサ部１２

Claims (6)

1. 手動変速機の入力軸と、該入力軸に平行に配置される出力軸と、前記入力軸又は前記出力軸一方に設けた前進用ギヤ選択機構と、後進用ギヤ選択機構と、軸線方向に移動するセレクト動作及び該軸線周りに回転してシフト動作を行い、前記前進用選択機構又は前記後進用選択機構を選択可能なチェンジ機構とを具備する手動変速機において、
   前記チェンジ機構の軸線上に設置され、前記セレクト動作及び前記シフト動作に応じて変位する検出対象物と、
   前記検出対象物の近接をセンシング可能なセンサ部とを備え、
   前記検出対象物は、
   前記シフト動作の第１位置であり且つ前記セレクト動作の全領域である場合に、前記センサ部により検出可能な第１ターゲットと、
   前記シフト動作の前記第１位置に隣接する第２位置であり且つ前記セレクト動作の第３位置である場合、前記センサ部により検出可能な第２ターゲットとを備え、
   前記センサ部が前記第１ターゲットに近接したときのギャップと、前記センサ部が前記第２ターゲットに近接したときのギャップが異なるように形成され、
   前記センサ部は、前記第１ターゲットの近接時に第１レベル信号を出力する一方、前記第２ターゲットの近接時に前記第１レベル信号とは異なる特性の第２レベル信号を出力することを特徴とする変速段検出装置。
2. 前記シフト動作の第１位置は、前記チェンジ機構により前記前進用ギヤ選択機構及び前記後進用ギヤ選択機構の何れも選択しない中立位置であり、
   前記シフト動作の第２位置且つ前記セレクト動作の第３位置は、前記チェンジ機構により前記後進用ギヤ選択機構を選択する位置であることを特徴とする請求項１に記載の変速段検出装置。
3. 前記センサ部は、磁界を発生するマグネットと、前記磁界の変化を検出するセンサ素子からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の変速段検出装置。
4. 前記第２ターゲットは、前記セレクト動作の前記第３位置に隣接する第４位置から離れた側の体積が該第４位置に隣接する側の体積よりも大きくなる形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の変速段検出装置。
5. 更に、前記手動変速機が搭載された車両の車速が所定車速以下かどうかを判定する判定部を備え、前記車速が所定車速以下である場合に、前記センサ部から出力される前記第２レベル信号を有効とする一方、前記車速が所定車速以上である場合、前記センサ部から出力される前記第２レベル信号を無効とすることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の変速段検出装置。
6. 前記手動変速機が
   前記入力軸上に複数の前進用入力ギヤ及び前記出力軸上に複数の前進用出力ギヤを備え、
   前記入力軸と前記前進用入力ギヤの間、若しくは、前記出力軸と前記前進用出力ギヤの間の一方に相対回転可能及び不能を選択可能な前記前進用ギヤ選択機構と、
   他方、常時相対回転不能であると共に、前記入力軸上に１つの後進用入力ギヤ、前記出力軸上に１つの後進用出力ギヤ及び該後進用入力ギヤと該後進用出力ギヤとの間に配置及び噛み合い可能な後進用アイドルギヤを備え、
   該後進用入力ギヤ及び前記後進用アイドルギヤ及び前記後進用出力ギヤの伝達経路を決定する前記後進用ギヤ選択機構を具備するものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の変速段検出装置。

Images