JP2019064312A - シフトレバー位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトレバー位置検出装置を小形にする。【解決手段】シフトレバー位置検出装置は、縦方向と横方向に移動するシフトレバーの動きに応じて固定軸周りで回動する回動リンク２８と、回動リンク２８に装着された位置検出用磁石４６Ａ，４６Ｂと、位置検出用磁石４６Ａ，４６Ｂにより生じる磁束の向きに応じた値の信号を出力する磁気センサ３６と、磁気センサ３６の出力した信号に基づきシフトレバーの位置を検出する制御部を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両のシフトレバーの位置を検出する装置に関する。

車両には、変速機の動作状態を選択するためのシフトレバーが備えられている。変速機が手動変速機の場合は、シフトレバーによってギア段が選択される。自動変速機の場合は、車両が前進する走行モード、後退走行するモード、エンジンブレーキを強くきかせるモード、中立状態などをシフトレバーにより選択する。

近年、シフトレバーの位置を電気信号として出力する装置が提案され、また実用化されている。図１３に記載されたシフトレバー装置１００は、シフトレバー１０２の動きに応じて並進移動する磁石１０４と、磁石１０４の磁束を検出する固定された磁気センサ１０６とを備えている。磁石１０４の位置に応じて変化する磁束を磁気センサ１０６により検出し、この検出値に基づきシフトレバー１０２の位置が検出される。図１４には、磁石のＸ方向の移動範囲Ｒｘ、Ｙ方向の移動範囲Ｒｙが示されている。

下記特許文献１には、シフトレバーの動きに応じて並進移動する磁石（１０）と、磁石（１０）の位置を検出する固定されたホールＩＣ（２１〜２３）が示されている。なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１にて用いられた符号であり、本願の実施形態で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１３−６００５４号公報

磁石が並進移動する場合、移動範囲が広くなり装置外形が大形化する。本発明は、シフトレバー位置検出装置の小形化を図る。

本発明に係るシフトレバー位置検出装置は、縦方向と横方向に移動するシフトレバーの動きに応じて固定軸周りで回動する回動リンクと、回動リンクに装着された位置検出用磁石と、位置検出用磁石により生じる磁束の向きに応じた値の信号を出力する少なくとも１つの磁気センサと、磁気センサの出力した信号に基づきシフトレバーの位置を検出する制御部とを有する。

位置検出用磁石は、回転平面内で、Ｎ極とＳ極が対向するように配置された１対の磁石であり、磁気センサは、回転平面内における位置が、１対の位置検出用磁石に挟まれる位置であることが好ましい。

回転リンクは係合溝を有し、シフトレバーは回転リンクの係合溝に係合する係合ピンを有することが好ましく、シフトレバーの動きに応じて係合ピンは係合溝内を移動しつつ、回動リンクを回動させることが好ましい。

磁気センサを複数個とし、基板の表裏に配置することができる。

位置検出用の磁石を固定軸周りで回動する回動リンクに装着することにより、磁石を並進移動する構成に比べて、装置を小形にすることができる。また、磁気センサが、固定軸周りで回動する回動リンクに装着された磁石の磁束を検出するものとしたことにより、シフトポジションごとに磁気センサを配置するのに比べセンサの数を減らすことができる。

本実施形態のシフトレバー位置検出装置の外観を示す斜視図である。 シフトレバー位置検出装置の分解斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ線による断面図である。 回動リンクと、基板の回動リンクに対向する部分の断面図である。 シフトパターンを示す図である。 各シフトポジションにおける回動リンクと磁石の位置を示す図である。 各シフトポジションにおける回動リンクと磁石の位置を示す図である。 シフトレバーの位置と磁気センサの出力値の関係を示す図である。 シフトレバーの位置と磁気センサの出力値の関係を示す図である。 シフトレバーの位置と磁気センサの出力値の関係を示す図である。 磁石の移動範囲を示す図である。 回動リンクを回動させる機構の他の例を示す図である。 従来のシフトレバー位置検出装置の要部構成を示す図である。 従来のシフトレバー位置検出装置の磁石の移動範囲を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１はシフトレバー位置検出装置１０の外観を示す斜視図、図２はシフトレバー位置検出装置１０の要部構成を示す分解斜視図、図３は、図１に示すＡ−Ａ線による縦断面図である。なお、上下左右などの向きおよび方向を表す語句は、該当する図における向きおよび方向を示し、装置の使用態様における向きには関連しない。

シャフト１２には不図示のシフトレバーが結合され、シャフト１２は運転者のシフトレバーの操作に応じて移動する。シャフト１２は、スライドブロック１４に結合され、これらは一体に１つの平面内で移動する。以下、この平面をスライド平面と記す。スライドブロック１４は、スライドブロック本体１６とスライドブロック本体１６の上下にそれぞれ固定される上側スライド板１８、下側スライド板２０を有する。スライドブロック１４は、ケース２２内に配置され、ケース２２の上方の開口は上面蓋２４により覆われる。上面蓋２４には、シフトレバーの移動パターンに対応するパターン溝２４ａが形成されている。図３に示されるように、スライドブロック１４は、ケース２２の底面と上面蓋２４に上下を挟まれて上下方向の動きを拘束され、上下方向に垂直な面内での移動のみ許容される。この面が前述のスライド平面である。

ケース２２の下部には、ケース２２に固定された固定軸２６が設けられ、この固定軸２６周りに回動可能に回動リンク２８が配置されている。回動リンク２８は、係合溝３０ａが設けられたガイド片３０を有し、係合溝３０ａには、スライドブロック本体１６に設けられ、下方に延びる係合ピン３２が係合している。ケース２２および回動リンク２８の下には、基板３４が配置されている。基板３４の上面には、回動リンク２８の下面に対向するように磁気センサ３６が実装されている。磁気センサ３６は、この磁気センサ３６を通過する磁束の強さ、向きに応じて出力する電気信号の値が変化する。なお、磁気センサ３６は、信頼性を確保するために複数個（この実施形態では４個）が配置されているが、１個のみでシフトレバーの位置検出は可能である。また、基板３４の下面には、磁気センサ３６を制御部３８と電気的に接続するためのコネクタ４０が実装されている。

複数個の磁気センサ３６を基板３４の上面および下面に配置するようにしてもよい。基板３４の上面に磁気センサ３６が配置される領域と、下面に配置される領域が背中合わせになるようにすることが好ましい。上面と下面にそれぞれ配置される磁気センサ３６同士が、基板の同じ位置に、つまり基板を挟んで背中合わせの配置になるようにしてもよい。基板３４の表裏に磁気センサ３６を配置することにより、基板３４の一面のみに同数の磁気センサ３６を配置する場合に比べて、磁気センサ３６を配置するための基板３４上の領域を小さくすることができる。

図４は、回動リンク２８と、基板３４の、回動リンク２８に対向する部分の詳細を示す断面図である。回動リンク２８は、固定軸２６に嵌合する筒状部４２と、筒状部４２の下方に結合された磁石保持部４４と、筒状部４２から半径方向外側に延びるガイド片３０を有する。前述のようにガイド片３０には、係合溝３０ａが設けられ、係合溝３０ａは半径方向に沿って延びている。磁石保持部４４には、２個の磁石４６が固定配置されている。２個の磁石４６は、一方の磁石４６ＡのＳ極と、他方の磁石４６ＢのＮ極が対向するように間隔を空けて配置されている。回動リンク２８の固定軸２６周りの回動に伴って磁石４６も回動する。磁石４６は、固定軸２６に直交する平面内で回動する。この平面を回動平面と記す。この実施形態においては、回動平面は前述のスライド平面と平行である。基板３４上の磁気センサ３６の回動平面における位置、つまり磁気センサ３６を回動平面に正投影したときの位置は、磁石４６に挟まれる位置となっている。

前述のように上面蓋２４にはパターン溝２４ａが形成されており、シャフト１２は、このパターン溝２４ａに沿って移動する。このパターン溝２４ａに従ったシフト操作パターン４８が図５に示されている。この実施形態のシフト操作パターン４８は、横方向の動きと縦方向の動きを組み合わせたパターンであり、小文字の「ｈ」の形に類似するパターンである。

図５中の「Ｈ」の位置がホームポジション（以下、Ｈポジションと記す。）であり、シフトレバーを他のポジションに移動させた後、手を離すとシフトレバーはこのポジションに復帰する。Ｈポジションからシフトレバーを右に操作した位置が中立ポジション（以下、Ｎポジションと記す。）であり、原動機と駆動輪が切断され、原動機の動力が駆動輪に伝達されないポジションである。Ｎポジションから下にシフトレバーを操作した位置がドライブポジション（以下、Ｄポジションと記す。）であり、前進時のポジションである。Ｎポジションから上にシフトレバーを操作した位置がリバースポジション（以下、Ｒポジションと記す。）であり、後退時のポジションである。Ｈポジションから下にシフトレバーを操作した位置がブレーキポジション（以下、Ｂポジションと記す。）であり、アクセルペダルを戻したときにブレーキが強く作用するポジションである。

シャフト１２がパターン溝２４ａに沿って動くと、シャフト１２と一体のスライドブロック１４、さらにはスライドブロックの一部である係合ピン３２も同様の動きをする。したがって、係合ピン３２も図５に示すｈ形のシフト操作パターン４８で移動する。

図６および図７は、シフト操作パターン４８に沿って移動する係合ピン３２と、回動リンク２８の回動位置を関連付けて示す図である。図６，７は、図１等の下方から見た状態を示しており、そのためシフト操作パターン４８は、図５に示す形状とは左右反転した状態で示されている。図６の（ａ−１），（ｂ−１），（ｃ−１）および図７の（ｄ−１），（ｅ−１）では、係合ピン３２と、係合溝３０ａの関係を明瞭にするために、磁石保持部４４および磁石４６を省略している。また、図６の（ａ−２），（ｂ−２），（ｃ−２）および図７の（ｄ−２），（ｅ−２）には、磁石４６Ａ，４６Ｂと、磁気センサ３６の位置関係が示されている。

図６の（ａ−１），（ａ−２）がＨポジションの状態を示し、（ｂ−１），（ｂ−２）がＮポジションの状態を示し、（ｃ−１），（ｃ−２）がＤポジションの状態を示している。また、図７（ｄ−１），（ｄ−２）がＲポジションの状態を示し、（ｅ−１），（ｅ−２）がＢポジションの状態を示している。図示されるように、係合ピン３２は、シフト操作パターン４８に沿って移動すると、係合溝３０ａに対しても移動し、かつ回動リンク２８および磁石４６が回動する。各ポジションに対応して、磁石４６Ａ，４６Ｂの回動位置が定まる。

磁石４６Ａ，４６Ｂの回動と共に、磁石４６Ｂ（Ｎ極）から磁石４６Ａ（Ｓ極）に向かう磁束も回動し、磁気センサ３６を貫く磁束の向きも回動する。これによって、磁気センサ３６が出力する電気信号の値が変化する。よって、磁気センサ３６の出力値と、回動リンク２８の回動位置およびシフトレバーの位置とを対応付けることができる。

図８〜１０は、係合ピン３２の位置（つまりシフトレバーの位置）と１つの磁気センサ３６の出力値の関係を示す図である。図８は、係合ピン３２がＨポジションとＮポジションの間に位置するときの磁気センサ３６の出力値を示す図である。図において左端がＨポジションであり、右端がＮポジションである。図示されるように、Ｎポジションの出力値が、Ｈポジションの出力値より低くなっている。

図９は、係合ピン３２がＲポジションとＤポジションの間に位置するときの磁気センサ３６の出力値を示す図である。図において左端がＲポジションであり、右端がＤポジションであり、中間点がＮポジションである。図示されるように、Ｎポジションの出力値が、Ｒポジションより低く、Ｄポジションより高くなっている。また、Ｒポジションの出力値は、Ｈポジションより低い。

図１０は、係合ピン３２がＨポジションとＢポジションの間に位置するときの磁気センサ３６の出力値を示す図である。図において左端がＢポジションであり、右端がＨポジションである。図示されるように、Ｂポジションの出力値が、Ｈポジションの出力値より高くなっている。

制御部３８は、磁気センサ３６の出力値に基づき、シフトレバーの位置、さらにシフトレバーがどのポジションに操作されたかを判断する。

シフトレバーをＨポジションからＤポジションに操作した場合、磁気センサ３６の出力値は、Ｎポジションに移動する過程で連続的に低下し、ＮポジションからＤポジションに移動する過程でも更に連続的に低下する。これに対し、シフトレバーをＨポジションからＲポジションに操作した場合は、出力値は、Ｎポジションまでは低下するが、ＮポジションからＲポジションへ移動する過程では、連続的に上昇する。この違いから、Ｄポジションへの操作か、Ｒポジションへの操作かが区別できる。

シフトレバーをＨポジションからＮポジションに操作した後、手を離すとＨポジションに復帰する。この場合、磁気センサ３６の出力値は、一旦低下した後、上昇し、元の値に復帰する。出力値が、低下の後、上昇するのは、Ｒポジションへの操作と同じであるが、上昇の終端の値がＲポジションに比べて高くなるので、Ｎポジションへの操作であることが判断できる。

シフトレバーをＨポジションからＢポジションに操作した場合、磁気センサ３６の出力値は、上昇する。これにより、他のポジションへの操作と区別ができる。

この実施形態と異なりシフトレバーが操作したポジションで固定される場合、各ポジションにおける磁気センサ３６の出力値に基づきポジションを区別することができる。

図１１は、磁石４６Ａ，４６Ｂの移動範囲Ｒｘ，Ｒｙを示している。磁石４６Ａ，４６Ｂを回動することにより、並進移動の場合に比べて移動範囲が小さくなることが理解できる。

図１２は、シフトレバーの縦横の移動を磁石の回動に変換する機構の他の例である。前述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１２の変換機構は、係合ピン３２に旋回可能に結合されたスライドロッド５０と、回動リンク２８に結合され、円筒内壁面を有するスリーブ５２を含む。スライドロッド５０は、スリーブ５２を貫通し、スリーブ５２に対しスライド可能である。シフトレバーの操作により、係合ピン３２が移動すると、スライドロッド５０も移動するが、スライドロッド５０はスリーブ５２と係合しているために、係合ピン３２を軸として旋回し、その方向が変化する。この方向の変化に合わせてスリーブ５２および回動リンク２８が回動する。回動リンク２８の回動と共に、磁石４６Ａ，４６Ｂも回動する。各ポジションにおける磁石４６Ａ，４６Ｂの回動位置は、図６，７に示された位置と同じである。

上述の実施形態では、ｈ形のシフト操作パターンについて説明したが、このパターンに限らず、横方向と縦方向の移動を組み合わせた他のパターン、例えば「Ｈ」形パターンに本発明を適用することもできる。

１０ シフトレバー位置検出装置、１２ シャフト、１４ スライドブロック、１６ スライドブロック本体、１８ 上側スライド板、２０ 下側スライド板、２２ ケース、２４ 上面蓋、２４ａ パターン溝、２６ 固定軸、２８ 回動リンク、３０ ガイド片、３０ａ 係合溝、３２ 係合ピン、３４ 基板、３６ 磁気センサ、３８ 制御部、４０ コネクタ、４２ 筒状部４２、４４ 磁石保持部、４６ 磁石、４８ シフト操作パターン、５０ スライドロッド、５２ スリーブ。

Claims (4)

1. 縦方向と横方向に移動するシフトレバーの動きに応じて固定軸周りで回動する回動リンクと、
   回動リンクに装着された位置検出用磁石と、
   位置検出用磁石により生じる磁束の向きに応じた値の信号を出力する少なくとも１つの磁気センサと、
   磁気センサの出力した信号に基づきシフトレバーの位置を検出する制御部と、
   を有する、シフトレバー位置検出装置。
2. 請求項１に記載のシフトレバー位置検出装置であって、
   位置検出用磁石は、回動平面内で、Ｎ極とＳ極が対向するように配置された１対の磁石であり、
   磁気センサは、回動平面内における位置が、１対の位置検出用磁石に挟まれる位置である、
   シフトレバー位置検出装置。
3. 請求項１または２に記載のシフトレバー位置検出装置であって、
   回動リンクは係合溝を有し、シフトレバーは回動リンクの係合溝に係合する係合ピンを有し、シフトレバーの動きに応じて係合ピンは係合溝内を移動しつつ、回動リンクを回動させる、
   シフトレバー位置検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のシフトレバー位置検出装置であって、磁気センサの個数が複数であり、基板の表裏に配置される、シフトレバー位置検出装置。