JP4900213B2 - 自動変速機のシフトポジション検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のスイッチ信号のオンとオフの組み合わせパターンに基づいて選択されたシフトポジションを判定する自動変速機のシフトポジション検出装置の技術分野に属する。

特許文献１には、複数のスイッチ信号のオンとオフの組み合わせパターンにより自動変速機の各ギアポジションに対応する各シフトポジションを判定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１０４２１９号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、ポテンショメータ等、接点式スイッチを用いているため、耐久性が低く、長期使用における信頼性に劣るという問題があった。そこで、耐久性を高めるために、ホール素子等の非接点式スイッチの採用が考えられるが、上記従来技術では、シフトレバーをＰレンジ→Ｒレンジ→Ｎレンジ→Ｄレンジへと順にストロークさせたとき、オン→オフ→オンとなるスイッチが必要であるため、非接点式スイッチを用いることができない。理由は、磁気量を電気量に変換するホール素子等の非接点式スイッチでは、シフトレバーのストロークに応じてオン→オフ→オンとなるような構成を採ることが困難だからである。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、非接点式スイッチの採用を可能とすることで、耐久性の向上を図り、長期信頼性を高めることができる自動変速機のシフトポジション検出装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の自動変速機のシフトポジション検出装置では、各スイッチ信号を、シフトレバーをストロークさせたとき、オンからオフ、またはオフからオンへと移行後再びオフとなるように設定し、シフトポジションを、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジおよびドライブレンジに対応する４つのシフトポジションと、各レンジ間に２つずつ設定した６つの中間位置とを、７つのスイッチ信号の組み合わせパターンにより判定することを特徴とする。

本発明では、シフトレバーをストロークさせたとき、各スイッチ信号は、オンからオフへと移行後、再びオンとならないため、ホール素子等の非接点式スイッチの採用が可能となる。よって、非接点式スイッチは摩耗等による経時劣化がほとんど無いため、耐久性の向上を図ることができ、長期信頼性を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

図１は、本発明の自動変速機のシフトポジション検出装置を適用した実施例１のシフト・バイ・ワイヤシステムの構成図である。
ツインクラッチ式自動マニュアルトランスミッション（以下、AMTと記載する。）１は、複数のシフトフォークに対して個別に設けられ、複数のシフトフォークをそれぞれ個別に操作可能な複数のアクチュエータを備えた自動マニュアルトランスミッションである。

このAMT１は、奇数変速段グループ（第１速、第３速、第５速）と偶数段変速グループ（第２速、第４速、第６速、後退）とのそれぞれにクラッチを設け、一方の変速段グループにおける変速段を選択すると共に対応するクラッチを締結させた状態では、他方の変速段グループにおけるいずれの変速段も選択させないようにし、変速にあたっては、該他方の変速段グループにおける変速段をそれに対応する同期噛合機構により選択し、対応するクラッチを開放した状態で、上記一方の変速段グループに係わるクラッチを開放すると共に、上記他方の変速段グループに係わるクラッチを締結する、いわゆるクラッチの掛け替え制御と、両変速段グループ間での変速段の交互選択と、により自動変速を行わせることができる。
AMT１は、ギアポジションとして、駐車用のギアポジション、後退用のギアポジション、ニュートラル用のギアポジション、前進自動変速用のギアポジションを有している。

シフトデバイス２は、AMT１のギアポジションを切り替えるものである。このシフトデバイス２は、AMT１のギアポジションに対応するシフトポジションとして、駐車用のＰレンジ、後退用のＲレンジ、ニュートラル用のＮレンジ、前進自動変速用のＤレンジを有し、このシフトポジションの各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄを選択するシフトレバー３を備えている。

実施例１のシフトデバイス２は、パーキングギア用のパークワイヤを除き、AMT１と機械的に切り離された、いわゆるシフト・バイ・ワイヤシステムを採用している。シフトデバイス２は、シフトレバー３の位置を検出する各スイッチの信号であるシフトデバイススイッチ（以下、スイッチをSWと記載する。）信号としてマニュアルトランスミッションコントローラ（シフトポジション判定手段であり、以下、MTCUと記載する。）４に出力する。MTCU４では、各シフトデバイスSW信号と、AMT１から出力されるパークSW信号とに基づいて、選択されたシフトポジションを判定し、判定結果に応じたシフト動作信号によりAMT１のギアポジションを切り替える。

シフトデバイス２には、シフトレバー３により選択されるシフトポジションとして、AMT１のギアポジションに対応するＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジを設けると共に、各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ間にそれぞれ２つの中間位置を設定している。ここで、シフトデバイス２には、シフトレバー３を操作する際の節度感を出すためにディテント機構（不図示）を設定している。このディテント機構は、従来の自動変速機と同様、各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄがディテントの谷となり、各レンジ間の２つの中間位置の境界がディテントの山の頂点となるように設定している。

シフトデバイス２は、シフトレバー３の位置を検出するための７つのスイッチを備えている。
図２は、各スイッチのレイアウトを示すシフトデバイス２の模式図であり、７つのスイッチは、パークSW１１と、マイクロSW１２と、５つのホールSW（第１ホールSW１３，第２ホールSW１４，第３ホールSW１５，第４ホールSW１６，第５ホールSW１７）とから構成される。

パークSW１１およびマイクロSW１２は、シフトレバー３のストロークに応じて接点が接触または非接触となることでオンまたはオフする接点式スイッチであり、出力電圧はオン時にHiレベル、オフ時にLowレベルとなる。一方、５つのホールSWは、シフトレバー３に設けられた図外の磁性体の移動によりHiレベルまたはLowレベルの電圧を出力するホール素子を用いた非接点式スイッチである。なお、パークSW１１、マイクロSW１２および各ホールSW１３〜１７は、コンパレータ（比較器）を内蔵しており、シフトデバイスSW信号として、Hiレベルで「１」、Lowレベルで「０」を示すデジタル信号を出力する。

図３は、シフトポジションを構成する各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄおよび６つの中間位置における各シフトデバイスSW信号のオンまたはオフの組み合わせパターンを示す図である。

パターン１：シフトレバー３がＰレンジにある場合、パークSW１１とマイクロSW１２がオン（Hiレベル）、５つのホールSW１３〜１７がオフ（Lowレベル）となる。以下、説明の簡単のため、オンとなるスイッチのみを記載する。
パターン２：シフトレバー３がＰレンジとＲレンジの中間位置であって、Ｐレンジと隣接する中間位置にある場合、マイクロSW１２と第１ホールSW１３がオンとなる。
パターン３：シフトレバー３がＰレンジとＲレンジの中間位置であって、Ｒレンジと隣接する中間位置にある場合、マイクロSW１２と第１ホールSW１３がオンとなる。

パターン４：シフトレバー３がＲレンジにある場合、第１ホールSW１３と第２ホールSW１４がオンとなる。
パターン５：シフトレバー３がＲレンジとＮレンジの中間位置であって、Ｒレンジと隣接する中間位置にある場合、第２ホールSW１４がオンとなる。
パターン６：シフトレバー３がＲレンジとＮレンジの中間位置であって、Ｎレンジと隣接する中間位置にある場合、第２ホールSW１４と第３ホールSW１５がオンとなる。

パターン７：シフトレバー３がＮレンジにある場合、第２〜第４ホールSW１４〜１６がオンとなる。
パターン８：シフトレバー３がＮレンジとＤレンジの中間位置であって、Ｎレンジと隣接する中間位置にある場合、第３ホールSW１５と第４ホールSW１６がオンとなる。
パターン９：シフトレバー３がＮレンジとＤレンジの中間位置であって、Ｄレンジと隣接する中間位置にある場合、第４ホールSW１６がオンとなる。
パターン１０：シフトレバー３がＤレンジにある場合、第４ホールSW１６と第５ホールSW１７がオンとなる。

MTCU４は、図３に示した各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンをあらかじめマップとして備え、各パターンに応じてシフトレバー３の位置を判定する。
パターン１の場合、Ｐレンジと判定する。
パターン２，３，６，７，８の場合、Ｎレンジと判定する。
パターン４，５の場合、Ｒレンジと判定する。
パターン９，１０の場合、Ｄレンジと判定する。

MTCU４は、各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが図４に各パターンのいずれかであって、かつ、図３に示したパターン１，２，３，４，７，１０以外である場合、その状態が所定時間（例えば、５秒程度）継続したときは、当該組み合わせパターンに基づいて、どのスイッチが故障しているか、すなわち、故障部位を判定する。そして、同一部位の故障判定が、所定時間内（運転者が所定回数シフトレバー３を操作する間としてもよい。）に複数回（例えば、１０回程度）発生した場合には、当該故障部位を確定する（一重故障）。

MTCU４は、一重故障が発生した場合、運転者への警告（例えば、警告灯の点灯）を行うと共に、故障部位（故障したスイッチ）を除く６つのスイッチのシフトデバイスSW信号の組み合わせパターンのマップに基づいて、選択されたシフトポジションを判定する。

図４において、「１」はスイッチオン、「０」はスイッチオフ、「MSW」はマイクロSW１２，「No.1」は第１ホールSW１３、「No.2」は第２ホールSW１４、「No.3」は第３ホールSW１５、「No.4」は第４ホールSW１６、「No.5」は第５ホールSW１７を示す。また、「故障判定部位」列の「オン」はオン固着、「オフ」はオフ固着を示す。

例えば、マイクロSW１２と第１ホールSW１３とがオン、残り５つのスイッチがオンである場合には、マイクロSW１２のオン固着による故障であると判定する。また、第５ホールSW１７のみがオンである場合には、第４ホールSW１６のオフ固着による故障であると判定する。

一方、MTCU４は、一重故障が発生した後、さらに各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが異常を示した場合、二重故障と判定し、運転者への警告と共に、フェイルセーフ処理としてAMT１の変速段制限および変速段固定、停車等おリンプホーム（縮退運転）を実施する。また、MTCU４は、一重故障が発生していない場合であっても、図４に示した以外の組み合わせパターンの継続（５秒）が所定回数（１０回）、所定時間内に発生した場合には、二重故障と判定し、上記フェイルセーフ処理を実施する。

次に、実施例１の作用を説明する。
実施例１のシフトデバイス２では、図３に示したように、各シフトデバイスSW信号を、シフトレバーをストロークさせたとき、オンからオフ、またはオフからオンへと移行後再びオフとなるように設定している。したがって、シフトレバー３をＰレンジに対応するシフトポジションからＤレンジに対応するシフトポジションまでストロークさせたとき、オン→オフ→オンとなるスイッチが存在しないため、７つのスイッチのうち５つのスイッチ（第１ホールSW１３〜第５ホールSW１７）について非接点式スイッチの採用が可能となった。したがって、従来の接点式スイッチを採用したシフトデバイスに比して、耐久性が高く、長期信頼性を高めることができる。

加えて、各シフトデバイスSW信号を、シフトレバーをストロークさせたとき、オンからオフ、またはオフからオンへと移行後再びオフとなるように設定することは、故障したスイッチの特定にも有用である。例えば、第１ホールSW１３、第４ホールSW１６および第５ホールSW１７がオンであり、残りのスイッチがオフである場合、第１ホールSW１３のオン固着であると判定することができる。理由は、第１ホールSW１３はＲレンジ選択時のみオンとなるように設定しており、ＲおよびＮレンジをまたいでＤレンジでオンとなることは有り得ず、第４ホールSW１６と第５ホールSW１７とが同時にオンとなることは設定上有り得る（Ｄレンジ選択時）からである。

また、シフトデバイス２は、各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄに対応するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを、他のレンジに対応するシフトポジションでの組み合わせパターンに対してオンまたはオフが３つ以上異なるように設定した。具体的には、ＰレンジではパークSW１１とマイクロSW１２をオン、残りのスイッチをオフとし、Ｒレンジでは第１ホールSW１３と第２ホールSW１４をオン、残りのスイッチをオフとし、Ｎレンジでは第２〜第４ホールSW１４〜１６をオン、残りのスイッチをオフとし、Ｄレンジでは第４ホールSW１６と第５ホールSW１７をオン、残りのスイッチをオフとした。

例えば、２つのシフトポジション間で３つではなく２つのスイッチのオンまたはオフを異ならせた構成とした場合、一方のポジションでオン、他方のポジションでオフとなるスイッチが故障したとき、故障したスイッチを特定することができず、選択されているポジションを判別不能となってしまう。

これに対し、実施例１では、図３に示したように、どのスイッチが故障した場合であっても、正常な６つのスイッチの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンは、４つのレンジに対応するシフトポジション間で全て異なる組み合わせとなるため、一重故障（１つのスイッチの故障）が発生した場合であっても、シフトレバー３の位置を正確に検出することができる。

シフトデバイス２は、シフトレバー３の位置を検出する７つのスイッチを備え、各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄに対応する４つのシフトポジションと、各レンジ間に２つずつ設定した６つの中間位置とを７つのシフトデバイスSW信号の組み合わせパターンにより判定している。

これにより、上述した(a)シフトストローク時の各シフトデバイスSW信号をオン→オフまたはオフ→オン→オフとする設定、(b)各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄに対応するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが、他のレンジに対応するシフトポジションでの組み合わせパターンに対してオンまたはオフが３つ以上異なるような設定、および、後述する(c)中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが、隣接するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせた設定を、最小限のスイッチ構成でもって実現することができる。６つのスイッチを用いた場合、上記(a)〜(c)の条件を同時に満足する各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを実現することは不可能である。

シフトデバイス２では、中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを、隣接するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせて設定している。具体的には、パターン５では、パターン４に対して第１ホールSW１３のオンとオフを異ならせている。パターン６では、パターン７に対して第４ホールSW１６のオンとオフを異ならせている。パターン８では、パターン７に対して第２ホールSW１４のオンとオフを異ならせている。パターン９では、パターン１０に対して第５ホールSW１７オンとオフを異ならせている。

そして、MTCU４は、所定の中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンの出力が所定時間継続した場合、中間位置と隣接するシフトポジションとでオンまたはオフを異ならせたスイッチの故障と判定する。例えば、パターン５の出力が所定時間継続した場合、第１ホールSW１３のオフ固着であると判定する。また、パターン８の出力が所定時間継続した場合、第２ホールSW１４のオフ固着であると判定する。

一般的に、運転者がシフトポジションを切り替えるとき、シフトレバー３は中間位置を短時間で通過する。そして、中間位置はディテントの山と谷との間の位置であるため、シフトレバー３が中間位置で長時間停止している状況は発生しにくいと考えられる。つまり、各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンの出力が長い時間中間位置を示している場合には、中間位置と隣接するシフトポジションとでオンまたはオフを異ならせたスイッチが故障している可能性が高い。

よって、中間位置での各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを、隣接するシフトポジションの組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせることで、当該スイッチが故障した場合、各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに基づいて故障したスイッチを特定することができる。

ここで、実施例１では、スイッチの故障との判定を所定時間内に所定回数行った場合に限り、当該スイッチの故障と確定している。理由は、運転者が故意にシフトレバー３を中間位置で停止させる状況を考慮し、この状況でスイッチの故障と誤判定するのを防止するためである。なお、運転者が複数回に亘ってシフトレバー３の中間位置停止操作を行うことは非常に稀であると考えられる。
そこで、実施例１では、故障部位の確定に際して時間と回数の縛りを設けることで、故障部位の誤検出を防止し、故障部位検出の精度を高めている。

MTCU４は、一重故障の発生時（故障部位の確定時）、残り６つのスイッチの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンのマップに基づいて、シフトポジションを判定するため、一重故障が発生した場合であっても、正常なスイッチの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに基づいてシフトポジションを判定することで、シフトポジションを正確に検出でき、AMT１を運転者の所望するギアポジションに切り替えることができる。

次に、実施例１の効果を説明する。
実施例１の自動変速機のシフトポジション検出装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 各シフトデバイスSW信号を、シフトレバーをストロークさせたとき、オンからオフ、またはオフからオンへと移行後再びオフとなるように設定したため、非接点式スイッチを採用することができ、従来の接点式スイッチを採用したシフトデバイスと比較して、耐久性の向上を図ることができ、長期信頼性を高めることができる。

(2) 選択されたシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを、他のシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに対してオンまたはオフが３つ以上異なるように設定した。これにより、一重故障（１つのスイッチの故障）が発生した場合であっても、シフトレバー３の位置を正確に検出することができる。

(3) ７つのスイッチを設け、MTCU４は、Ｐレンジ、Ｒレンジ、ＮレンジおよびＤレンジに対応する４つのシフトポジションと、各レンジ間に２つずつ設定した６つの中間位置とを、７つのシフトデバイスSW信号の組み合わせパターンにより判定する。
これにより、(a)各シフトデバイスSW信号がオン→オフ→オンとならない設定、(b)各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄに対応するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが、他のレンジに対応するシフトポジションでの組み合わせパターンに対してオンまたはオフが３つ以上異なるような設定、(c)中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンが、隣接するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせた設定を、最小限のスイッチ構成でもって実現することができる。

(4) 各中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを、隣接するシフトポジションでの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせて設定し、MTCU４は、所定の中間位置における各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンの出力が所定時間継続した場合、当該中間位置と隣接するシフトポジションとでオンまたはオフを異ならせたスイッチの故障と判定する。
これにより、中間位置と隣接するシフトポジションとでオンまたはオフを異ならせたスイッチが故障した場合、各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに基づいて故障したスイッチを特定することができる。

(5) MTCU４は、スイッチの故障との判定を所定時間内に所定回数行った場合、当該スイッチの故障と確定するため、運転者が故意にシフトレバー３を中間位置で停止させることに起因する故障部位の誤検出を抑制でき、故障の検出精度を高めることができる。

(6) MTCU４は、スイッチの故障と確定した場合、残り６つのスイッチの各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンに基づいてシフトポジションを判定するため、１つのスイッチが故障した場合であっても、シフトポジションを正確に検出でき、AMT１を運転者の所望するギアポジションに切り替えることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、７つのスイッチのうち５つのスイッチ（第１ホールSW１３〜第５ホールSW１７）について非接点式スイッチを採用した例を示したが、全てのスイッチに非接点式スイッチを採用した構成としてもよい。

実施例１では、自動変速機としてツインクラッチ式自動マニュアルトランスミッションを例に説明したが、自動変速機の構成は有段変速機、無段変速機を問わず任意であることは言うまでもない。

本発明の自動変速機のシフトポジション検出装置を適用した実施例１のシフト・バイ・ワイヤシステムの構成図である。 各スイッチのレイアウトを示すシフトデバイス２の模式図である。 シフトポジションを構成する各レンジＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄおよび６つの中間位置における各シフトデバイスSW信号のオンまたはオフの組み合わせパターンを示す図である。 故障部位を判定可能な各シフトデバイスSW信号の組み合わせパターンを示す図である。

符号の説明

１ ツインクラッチ式自動マニュアルトランスミッション
２ シフトデバイス
３ シフトレバー
４ マニュアルトランスミッションコントローラ（シフトポジション判定手段）
１１ パークスイッチ
１２ マイクロスイッチ
１３ 第１ホールスイッチ
１４ 第２ホールスイッチ
１５ 第３ホールスイッチ
１６ 第４ホールスイッチ
１７ 第５ホールスイッチ

Claims (5)

1. 自動変速機のギアポジションに対応するシフトポジションを選択するシフトレバーと、
   選択されたシフトポジションに応じてオンまたはオフのスイッチ信号を出力すると共に、各シフトポジションで各スイッチ信号の組み合わせパターンを異ならせた７つのスイッチと、
   各スイッチ信号の組み合わせパターンに基づいて選択されたシフトポジションを判定するシフトポジション判定手段と、
   を備え、
   各スイッチ信号を、前記シフトレバーをストロークさせたとき、オンからオフ、またはオフからオンへと移行後再びオフとなるように設定し、
   前記シフトポジション判定手段は、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジおよびドライブレンジに対応する４つのシフトポジションと、各レンジ間に２つずつ設定した６つの中間位置とを、７つのスイッチ信号の組み合わせパターンにより判定することを特徴とする自動変速機のシフトポジション検出装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機のシフトポジション検出装置において、
   選択されたシフトポジションでの各スイッチ信号の組み合わせパターンを、他のシフトポジションでの各スイッチ信号の組み合わせパターンに対してオンまたはオフが３つ以上異なるように設定したことを特徴とする自動変速機のシフトポジション検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動変速機のシフトポジション検出装置において、
   各中間位置における各スイッチ信号の組み合わせパターンを、隣接するシフトポジションでの各スイッチ信号の組み合わせパターンに対して１つのスイッチのオンまたはオフを異ならせて設定し、
   前記シフトポジション判定手段は、所定の中間位置における各スイッチ信号の組み合わせパターンの出力が所定時間継続した場合、当該中間位置と隣接するシフトポジションとでオンまたはオフを異ならせたスイッチの故障と判定することを特徴とする自動変速機のシフトポジション検出装置。
4. 請求項３に記載の自動変速機のシフトポジション検出装置において、
   前記シフトポジション判定手段は、前記スイッチの故障との判定を所定時間内に所定回数行った場合、当該スイッチの故障と確定することを特徴とする自動変速機のシフトポジション検出装置。
5. 請求項４に記載の自動変速機のシフトポジション検出装置において、
   前記シフトポジション判定手段は、スイッチの故障と確定した場合、残り６つのスイッチの各スイッチ信号の組み合わせパターンに基づいてシフトポジションを判定することを特徴とする自動変速機のシフトポジション検出装置。

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