JP4423674B2 - レンジ検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンジ検出装置およびその製造方法に関する。

従来、自動変速機のシフトレンジを切り替えるスプールの位置（以下「レンジ位置」）を検出することによって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（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はスプールとインヒビタスイッチ本体部との間にマニュアルプレートが介在している。このため特許文献１に記載のインヒビタスイッチによると、レンジ位置を精度良く検出するにはマニュアルプレートの形状の加工精度、マニュアルプレートの一端に形成されている円形部の加工精度、円形部が嵌合されるスプール側の嵌合部の加工精度などの各部の加工精度を厳密に管理しなければならないという問題がある。

また、従来の別のレンジ検出装置として、図８に示すようにスプール５６に係合されて移動する可動体５３に磁気発生手段としての永久磁石を設け、永久磁石の磁気を検出して永久磁石の位置を判定し、それによりスプール５６のレンジ位置を間接的に検出するものが知られている。図８に示すレンジ検出装置５０は、３つの永久磁石が埋設されている可動体５３と、各永久磁石の磁気を検出する３つの磁気センサ５２が設けられている固定体５１と、磁気センサの検出信号に基づいてスプール５６のレンジ位置を判定する制御回路５４とを備えている。可動体５３は係合ピン５５がスプール５６の溝５７に係合され、スプール５６に連動して往復移動する。レンジ検出装置５０は永久磁石の磁気を検出することによって永久磁石の位置を検出し、それによりスプール５６の位置を間接的に検出している。

しかしながら、レンジ検出装置５０によると、各部の加工誤差によってスプールに対する永久磁石の位置にずれが生じ、レンジ検出装置が永久磁石の位置に基づいて検出するレンジ位置と実際のレンジ位置とにずれが生じる畏れがあるという問題がある。各部の加工誤差とは、係合ピン５５に対する永久磁石の位置の加工誤差、係合ピン５５の直径の加工誤差、溝５７の位置の加工誤差、溝５７の溝幅の加工誤差などである。例えば係合ピン５５に対して永久磁石がスプール５６の軸方向に０．１ｍｍずれたとすると、永久磁石の位置に基づいて検出するレンジ位置と実際のレンジ位置とに０．１ｍｍのずれが生じてしまうことになる。これにより、シフトレンジの検出精度が低下する。

特開平１１−１０８１８２号公報

本発明は、上述の問題に鑑みて創作されたものであって、シフトレンジを高精度で検出可能なレンジ検出装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１〜３に記載の発明によると、磁気発生手段をスプールに直に設けるので、スプールに対する磁気発生手段の位置にずれを生じさせる要因を削減できる。これにより磁気発生手段の位置に基づいて検出するレンジ位置と実際のレンジ位置とが高精度に一致し、シフトレンジを高精度で検出できる。
請求項１に記載の発明によると、磁気発生手段を周方向に配置するので、スプールを軸方向に延ばすことなく多くの磁気発生手段をスプールに配置できる。また、スプールが軸周りに回動することを規制しているので、スプールが回動して各磁気センサが対応する磁気発生手段の磁気を検出できなくなることを防止できる。

請求項４に記載の発明によると、磁気発生手段の磁気パターンの着磁対象領域をスプールの所定の基準位置に基づいて決定するので、スプールと磁気発生手段の着磁されている領域との位置関係を高精度で管理でき、シフトレンジをより高精度で検出できる。

以下、複数の実施形態に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施形態において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付されたほかの実施形態の構成要素と対応する。尚、以下の説明では「電子制御ユニット」を「ＥＣＵ」と略記する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るレンジ検出装置２０を備えるシフトバイワイヤシステム１０を示す模式図である。シフトバイワイヤシステム１０は車両の走行を制御するシステムであり、車内ＬＡＮ回線を介して図示しない自動変速機制御ＥＣＵ（以下「ＡＴ制御ＥＣＵ」）、エンジン制御ＥＣＵ、ブレーキ制御ＥＣＵなどに電気的又は光学的に接続されている。また、シフトバイワイヤシステム１０は、ディテントプレート１１がＡＴ制御装置１２（以下「ＡＴ制御装置」）のスプール１５に係合することによってＡＴ制御装置１２に機械的に接続されている。また、シフトバイワイヤシステム１０には車両搭乗者がシフトレンジを選択するためのレンジ選択レバー１３が接続されている。

始めに、ＡＴ制御装置１２について説明する。
ＡＴ制御装置１２は図示しない自動変速機を制御する装置であって、ハウジング１４、ＡＴ制御ＥＣＵ、複数の電磁弁、マニュアル弁などを有している。マニュアル弁には樹脂などで形成されている非磁性のスプール１５が軸方向に往復移動可能に設けられている。自動変速機には例えば前進（Ｄ）レンジ、後進（Ｒ）レンジ、駐車（Ｐ）レンジ、および中立（Ｎ）レンジが用意されており、スプール１５が軸方向に移動するとスプール１５の移動位置（レンジ位置）に応じてシフトレンジが切り替わる。ＡＴ制御ＥＣＵは各電磁弁を電気的に制御することにより自動変速機の各摩擦係合要素に加わる油圧を増減し、摩擦係合要素の係合および開放を切り替える。摩擦係合要素の係合および開放が切り替わることにより、自動変速機の変速段が切り替わる。

ハウジング１４には図示するように張り出し部１６が形成されており、マニュアル弁は張り出し部１６に収容されている。スプール１５は張り出し部１６に設けられている挿入口１７に挿入され、マニュアル弁の弁ボディを貫通して先端部が張り出し部１６の他端側から突き出るように組み付けられる。

次に、シフトバイワイヤシステム１０について説明する。
ＳＢＷ制御ＥＣＵ１８は、マイクロコンピュータを主体に構成された電子回路である。ＳＢＷ制御ＥＣＵ１８にはモータアクチュエータ１９、レンジ検出装置としてのインヒビタスイッチ２０、前述したレンジ選択レバー１３などが電気的に接続されている。レンジ選択レバー１３でシフトレンジが選択されるとＳＢＷ制御ＥＣＵ１８はインヒビタスイッチ２０の検出信号を参照しながらモータアクチュエータ１９をフィードバック制御し、レンジ選択レバー１３で選択されたシフトレンジに対応するレンジ位置にスプール１５を移動させる。

モータアクチュエータ１９は、電動モータ、減速機構などを備えている。電動モータはＳＢＷ制御ＥＣＵ１８に制御されて回動し、その回動駆動力が減速機構で増大されてコントロールロッド３２に伝達される。
コントロールロッド３２は、スプール１５の軸に直交する姿勢で配置されている。コントロールロッド３２にはディテントプレート１１が一体となって回動するように固定されている。

ディテントプレート１１はほぼ扇形をなす板状に形成されている。図示するようにディテントプレート１１には盤面に対して垂直に突出する円柱状の出力軸２１が設けられている。出力軸２１はスプール１５の一端に形成されている溝２２に係合され、ディテントプレート１１が回動するとスプール１５が出力軸２１に駆動されて軸方向に往復移動する。また、図示するようにディテントプレート１１にはその円弧状の外周部に複数の凹部２３が形成されている。これら複数の凹部２３はそれぞれ特定のレンジ位置に対応して形成されている。これら複数の凹部２３は図示しないローラに選択的に係合し、ディテントプレート１１にモータアクチュエータ１９の回動駆動力が作用していないとき、スプール１５はローラに係合している凹部２３に対応するレンジ位置で定位する。

次に、インヒビタスイッチ２０について説明する。ここでは磁気発生手段と磁気センサとを３組備える３チャンネルのインヒビタスイッチ２０を例に説明する。
図２は、インヒビタスイッチ２０の一部およびスプール１５を示す模式図である。インヒビタスイッチ２０は、磁気発生手段としての永久磁石２４、固定部２５、磁気センサとしてのホール素子３０（図３（Ｂ）参照）、各ホール素子３０に電気的に接続されている接続端子３１および判定ユニットとしての制御回路２６（図１参照）を有している。

永久磁石２４はスプール１５の先端部に周方向に配列されて設けられている。具体的には、スプール１５の先端部は軸方向に垂直な断面が略矩形になるように形成されており、永久磁石２４はスプール１５の先端部の周方向の４つの面のうち３つの面にそれぞれ一つずつ設けられている。永久磁石２４をスプール１５に直に設ける場合、スプール１５に対する永久磁石２４の位置にずれを生じさせる要因は、スプール１５上における永久磁石２４の組み付け位置の誤差のみとなる。すなわち、永久磁石２４をスプール１５に直に設けると、スプール１５に対する永久磁石２４の位置にずれを生じさせる要因を削減することができる。これにより永久磁石２４の位置に基づいて検出するレンジ位置と実際のレンジ位置とが高精度に一致し、シフトレンジをより高精度に検出できる。

図３（Ａ）は、各永久磁石２４の着磁パターンを示す模式図である。各永久磁石２４は磁極がスプール１５の移動方向において図３（Ａ）の如く遷移するように形成されている。
なお、本実施例では永久磁石２４をスプール１５の周方向に配置するが、永久磁石２４をスプール１５の軸方向に配置してもよい。ただし、軸方向に配置する場合はスプール１５を軸方向に延ばす必要があるので、スプール１５が大型化する。これに対し、周方向に配置するとスプール１５を軸方向に延ばす必要がないので、スプール１５を大型化することなく３つの永久磁石２４をスプール１５に配置できる。周方向には４つ以上の永久磁石を配置することも可能であり、スプール１５のレンジ位置をより詳細に検出するために４チャンネル以上に多チャンネル化しなければならない場合であってもスプール１５を大型化することなく多チャンネル化できる。

図２に示す固定部２５は略立方体状に形成されており、図１に示すようにハウジング１４の張り出し部１６の挿入口１７とは逆側でハウジング１４に固定される。図２に示すように固定部２５にはスプール１５の先端部が挿入される挿入口２７、固定部２５をハウジング１４に位置決めするための円柱状の凸部２８、固定部２５をハウジング１４にボルトで固定するためのボルト穴２９などが形成されている。固定部２５は凸部がハウジング１４の図示しない嵌合穴に嵌合され、その状態でボルトによってハウジング１４に固定される。挿入口２７の内周形状はスプール１５の先端部の外周形状に概ね一致する形状に形成されている。従って、挿入口２７の開口断面は略矩形である。

図３（Ｂ）は、挿入口２７を展開した模式図である。矩形の挿入口２７を形成する４つの平坦な内壁のうち、スプール１５に設けられている永久磁石２４に対面する３つの内壁には、対応する永久磁石２４の磁気を検出するためのホール素子３０が一つずつ設けられている。具体的には、ホール素子３０ａは永久磁石２４ａに対応して設けられており、同様にホール素子３０ｂは永久磁石２４ｂ、ホール素子３０ｃは永久磁石２４ｃに対応して設けられている。挿入口２７にはスプール１５の先端部が挿入されるので、結果としてホール素子３０はスプール１５の近傍に設けられる。

前述したようにスプール１５の先端部の断面および挿入口２７の開口断面は略矩形に形成されている。言い換えると、スプール１５の先端部の断面および挿入口２７の開口断面は円以外の形状に形成されている。スプール１５の先端部の断面と挿入口２７の開口断面とを円以外の形状に形成すると、スプール１５と挿入口２７とが相対回転しなくなる。これにより、永久磁石２４をスプール１５の周方向に配置した場合にスプール１５が相対回転して各ホール素子３０が当該ホール素子３０に対応する永久磁石２４の磁気を検出できなくなってしまうことを防止できる。

図４は、ホール素子３０および制御回路２６の模式図である。図示するように各ホール素子３０は制御回路２６に電気的に接続されている。ホール素子３０ａは相対する永久磁石２４ａ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回路２６に出力し、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回路２６に出力する。同様にホール素子３０ｂは相対する永久磁石２４ｂの磁極に応じた電圧を制御回路２６に出力し、ホール素子３０ｃは相対する永久磁石２４ｃの磁極に応じた電圧を制御回路２６に出力する。

次に、インヒビタスイッチ２０の作動について説明する。
図５は、ホール素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力の組み合わせに対応するレンジ位置を示す模式図である。ＳＢＷ制御ＥＣＵ１８がモータアクチュエータ１９を制御してスプール１５を軸方向に移動させると、スプール１５のレンジ位置が切り替わる。ホール素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力の組み合わせはスプール１５のレンジ位置に応じて変化するので、制御回路２６はホール素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力に基づいて図５に示すようにレンジ位置を特定し、特定したレンジ位置を表す検出信号をＳＢＷ制御ＥＣＵ１８に出力する。

次に、永久磁石２４をスプール１５に組み付ける工程について説明する。ここでは永久磁石２４に着磁してからスプール１５に組み付ける方法と、永久磁石２４をスプール１５に組み付けてから着磁する方法とについて説明する。
図６（Ａ）は、永久磁石２４に着磁してからスプール１５に組み付ける方法を説明するための模式図である。この方法では着磁前の永久磁石２４の一端を基準位置にして各磁極の着磁対象領域を決定し、各着磁対象領域を着磁した永久磁石２４をスプール１５に固定する。

ただし、この方法ではスプール１５に永久磁石２４を組み付ける際の組み付け誤差によって図示するように永久磁石２４の各磁極の位置が本来それら各磁極があるべき位置からずれてしまう可能性がある。各磁極の位置がずれてしまうとインヒビタスイッチ２０がレンジ位置を誤判定してしまうことになる。従って、図６（Ｂ）に示す方法で組み付けることが望ましい。

図６（Ｂ）は、永久磁石２４をスプール１５に組み付けてから着磁する方法を説明するための模式図である。この方法では着磁前の永久磁石２４をスプール１５に組み付けた後、スプール１５の一端を基準位置にして各磁極の着磁対象領域を決定する。スプール１５の一端を基準にして各磁極の着磁対象領域を決定すると、スプール１５に対する永久磁石２４の組付け位置にずれがあったとしても、スプール１５に対する各磁極の位置はずれない。これによりスプール１５に対する各磁極の位置のずれを低減できるので、レンジ位置を更に高精度に検出できる。

以上説明した本発明の第１実施形態に係るインヒビタスイッチ２０によると、永久磁石２４をスプール１５に直に設けるので、スプール１５に対する永久磁石２４の位置にずれを生じさせる要因を削減できる。これにより永久磁石２４の位置に基づいて検出するレンジ位置と実際のレンジ位置とが高精度に一致し、シフトレンジを高精度で検出できる。
更に、インヒビタスイッチ２０によると、永久磁石２４をスプール１５に組み付けてから着磁するので、スプール１５に対する永久磁石２４の位置にずれが生じたとしても、スプール１５に対する各磁極の位置はずれない。よって、シフトレンジを更に高精度に検出できる。

（他の実施形態）
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、スプール１５の先端部の形状について複数の他の実施形態を示す模式図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれスプール１５の先端部の断面形状を示している。図７（Ａ）は円柱の一部に平坦面が形成されている形状であり、図７（Ｂ）は円柱の対抗する２箇所に互いに平行な平坦面が形成されている形状である。図７（Ｃ）は略三角柱状である。永久磁石２４はこれらスプール１５のいずれの面に配置されてもよく、例えば図７（Ａ）の場合、図示するように一つの永久磁石２４を曲面に配置し、２つの永久磁石２４を平坦部に離間させて配置してもよい。上述した複数の他の実施形態によると、スプール１５の断面形状はいずれも円形ではないので、挿入口２７の開口断面の形状をスプール１５の断面形状に合わせることにより、スプール１５と挿入口２７との相対回転を防止できる。
本発明は、上記複数の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態に係るシフトバイワイヤシステムの模式図。 本発明の一実施形態に係るレンジ検出装置およびスプールを示す模式図。 （Ａ）は本発明の一実施形態に係る磁気発生手段の着磁対象領域の模式図、（Ｂ）本発明の一実施形態に係る固定部を展開した模式図。 本発明の一実施形態に係る磁気センサおよび判定ユニットの模式図。 本発明の一実施形態に係る磁気センサの出力とレンジ位置との関係を示す模式図。 （Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る永久磁石の組み付け工程を説明するための模式図。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施形態に係るスプールの形状を示す模式図。 従来のレンジ検出装置およびシフトバイワイヤシステムの模式図。

符号の説明

１２ 自動変速機、１５ スプール、２０ インヒビタスイッチ（レンジ検出装置）、２４ 永久磁石（磁気発生手段）、２６ 制御回路（判定ユニット）、２７ 挿入口、３０ ホール素子（磁気センサ）

Claims (4)

1. 軸方向に移動して自動変速機のシフトレンジを切り替える非磁性のスプールに設けられている複数の磁気発生手段と、
   前記スプールの近傍に固定され前記複数の磁気発生手段の磁気をそれぞれ検出する磁気センサと、
   前記複数の磁気センサの検出信号に基づいて前記スプールの位置を判定することにより前記自動変速機のシフトレンジを判定する判定ユニットと、
   を備え、
   前記複数の磁気発生手段は前記スプールの周方向の異なる位置に配置され、前記スプールの軸方向に予め定められたパターンの磁気パターンを有し、
   前記磁気センサは前記スプールの周方向の異なる位置に各前記磁気発生手段に対応して複数配置され、
   前記スプールは軸周りの回動が規制されていることを特徴とする自動変速機のレンジ検出装置。
2. 前記自動変速機はハウジングを有し、
   前記磁気センサは前記ハウジングに固定されている請求項１に記載のレンジ検出装置。
3. 前記磁気センサは前記磁気発生手段の磁気を検出するホール素子である請求項１又は２に記載のレンジ検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンジ検出装置の製造方法であって、
   前記スプールに着磁前の磁気発生手段を組み付ける段階と、
   前記スプールに前記磁気発生手段を組み付けた後、前記スプールを基準にして前記磁気発生手段の磁気パターンを決定し、決定した前記磁気パターンの位置に着磁する段階と、
   を含む製造方法。

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