JP5053113B2 - スイッチ開閉検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、第１及び第２接点を有するスイッチの開閉を該スイッチに配線を介して接続される制御ユニットにより検出するスイッチ開閉検出装置に関し、特に自動二輪車のクラッチの接続・非接続を検出するニュートラル検知油圧スイッチの開閉を検出するのに好適なスイッチ開閉検出装置に関する。

図４に示すように、従来から一方の接点が接地されたスイッチ２の開閉を検出する場合には、スイッチ２の他方の接点と、ＥＣＵ（電子制御ユニット）４のプルアップされたポート３との間を配線（ハーネス）６により接続したスイッチ開閉検出装置が採用されている。

スイッチ２が閉じるとポート３がローレベルとなり、スイッチ２が開くとポート３がハイレベルとなることからＣＰＵ６によりスイッチ２の開閉を検出することができる。

このスイッチ開閉検出装置では、配線５が断線したとき、スイッチ２の開閉に拘わらずスイッチ２が開いているものと誤検知してしまう。

一方の接点が接地され液圧がかかっているときに開、液圧がかかってないときに閉となるノーマルクローズ接点を有する液圧スイッチについて、前記の誤検知を解決する技術が提案されている（特許文献１）。

図５に示すように、一方の接点を２接点に分け、２接点中、一方をプルダウン抵抗が内蔵されたＥＣＵ９のポート７に配線５を通じて接続し、他方を警告表示器１１を通じて電源Ｖｃｃに接続している。

このように接続すれば、スイッチ２に液圧がかかっていてスイッチ２が開いているときに、配線５が断線すると警告表示器１１が消灯するので、配線５の断線を検出することができる。すなわち、スイッチ２を搭載する装置の故障検知が可能となる。

なお、液圧がかかっていないときに開となるノーマルオープン接点の液圧スイッチとして、自動二輪車のクラッチの接続・非接続を検出するためのニュートラル検知油圧スイッチがクラッチの油路に設けられている（特許文献２）。

特開平８−２４０４号公報（図１） 特開２００７−２９０５８０号公報（図１２、符号１０７）

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、スイッチ２が正常に開閉動作していても、配線５が断線するとスイッチ２を搭載する装置が故障であると判定するので、スイッチ２を搭載する装置を使用することができなくなるという問題がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、スイッチと制御ユニットを接続する配線が断線してもスイッチを搭載する装置を使用することが可能であり、かつ配線の断線を検出することを可能とするスイッチ開閉検出装置を提供することを目的とする。

この発明に係るスイッチ開閉検出装置は、第１及び第２接点を有し、第１接点が接地されたスイッチと、前記スイッチの開閉を検出する制御ユニットと、一端が前記スイッチの第２接点に接続され他端が前記制御ユニットに接続された配線とを有するスイッチ開閉検出装置において、前記第２接点と前記制御ユニットとの間の配線を２本とし、各配線にそれぞれ抵抗を通じて異なる電圧を印加して前記制御ユニットの異なるポートに前記各配線の各一端を接続し、前記各配線の各他端を前記第２接点に共通に接続したことを特徴とする。

この発明によれば、制御ユニットとスイッチとの間の配線を２本としたので、１本が断線しても残りの１本により前記スイッチの開閉を前記制御ユニットにより検知することができるので、前記スイッチを搭載する装置を使用し続けることができる。そして、各配線に抵抗を通じて異なる電圧を印加するようにしているので、１本の配線が断線したとき、スイッチ開時に制御ユニットにより検知される電圧が、断線していないときの電圧と異なることを利用して１本の配線に断線が発生したことを検知することができる。

なお、前記各配線にそれぞれ抵抗を通じて印加される電圧を、各抵抗分圧回路を通じて印加することにより、異なる電圧発生源を用いる必要がない。

この発明は、特に、前記スイッチが、クラッチの接続・非接続を検出するニュートラル検知油圧スイッチに適用して好適である。

この発明によれば、制御ユニットとスイッチとの間の配線を２本としたので、１本が断線しても残りの１本により前記スイッチの開閉を前記制御ユニットにより検知することができるので、前記スイッチを搭載する装置を使用し続けることができる。そして、各配線に抵抗を通じて異なる電圧を印加するようにしているので、１本の配線が断線したとき、スイッチ開時に制御ユニットにより検知される電圧が、断線していないときの電圧と異なることを利用して１本の配線に断線が発生したことを検知することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係るスイッチ開閉検出装置１０が搭載された自動二輪車のクラッチ接続・非接続油圧システム２０の概略構成図を示している。

同図は、ニュートラルドライブ切換クラッチ（ＮＤ切換クラッチという。）１２の非接続状態であるニュートラル状態を示している。以下、ニュートラルドライブを「ＮＤ」と略す。

ＮＤ切換クラッチ１２のニュートラル状態において、オイルパン５２に貯留されているオイルが高圧オイルポンプ５０によりオイルストレーナ５４を通じて吸い上げられる。なお、高圧オイルポンプ５０に対して並列にリリーフ弁４８を有する油路が設けられている。リリーフ弁４８は、高圧オイル吐出口４９から吐出されるオイル圧力が一定になるように設定している。

ここで、まず、ＮＤ切換クラッチ１２の接続状態（ドライブ状態）から非接続状態（ニュートラル状態）への遷移について説明する。

車両運転者によるチェンジのドライブからニュートラルへの操作によりニュートラルドライブ切換ソレノイド（ＮＤ切換ソレノイドという。）５６のソレノイドへの通電が断とされる。そのため、弁体５８を引く電磁力が無くなり、弁体５８はコイルばね６０に押されポートＡを塞ぎ、ポートＢ、Ｃを開く。

そうすると、ＮＤ切換スプール弁６２の頂部のオイルは、ＮＤ切換スプール弁６２のポートＤ、およびＮＤ切換ソレノイド５６のポートＢ、Ｃを経てクランクケース内へ流出し、オイルパン５２へもどる。

このようにして、ＮＤ切換スプール弁６２の頂部の加圧が無くなるので、弁体６４はコイルばね６６に押されて移動し、ポートＧを閉じ、ポートＥ、Ｆを開く。

すると、ＮＤ切換クラッチ１２の油圧室７０内のオイルは、もどしばね７２に付勢されているピストン７４に押されて、オイル出入口７６、油路Ｈ２を逆にたどり、ＮＤ切換スプール弁６２のポートＦ、Ｅを経て、クランクケース内へ流出しオイルパン５２へ戻る。

これによってＮＤ切換クラッチ１２は、クラッチディスクとフリクションディスクが離間して断となり、ニュートラル状態となる。

以上の説明がＮＤ切換クラッチ１２のドライブ状態からニュートラル状態への遷移についての説明である。

ＮＤ切換クラッチ１２の油圧室７０に連通する油路Ｈ２の途中にニュートラル検知油圧スイッチ１６が設けられている。

ニュートラル検知油圧スイッチ１６は、ケーシング１５内に固定側の第２接点１８と、可動側の第１接点１７と、コイルバネ２２と、ダイヤフラム式で進退するロッド２４を有する圧力検知部２６とを備え、ケーシング１５の外周に第２接点１８に接続される端子２８と第１接点１７に接続される端子３０とを備える。

このニュートラル検知油圧スイッチ１６は、油路Ｈ２のオイルが低圧状態（ＮＤ切換クラッチ１２がニュートラル状態）にあるときに、図１に示したように、コイルバネ２２に押されてロッド２４が圧力検知部２６にもどって第２接点１８と第１接点１７とが非接続となり開となるノーマルオープン接点を有するスイッチである。

油路Ｈ２のオイルが高圧状態（ＮＤ切換クラッチ１２がドライブ状態）にあるとき、この圧力により圧力検知部２６からロッド２４が延びて第１接点１７と第２接点１８とを接続し閉とする。

次に、図２を参照してＮＤ切換クラッチ１２の非接続状態（ニュートラル状態）から接続状態（ドライブ状態）への遷移について説明する。

車両運転者によるチェンジのニュートラルからドライブへの操作によりＮＤ切換ソレノイド５６のソレノイドへ通電される。

図２において、オイルは、オイルパン５２からオイルストレーナ５４通じて、高圧オイルポンプ５０により吸い上げられる。高圧オイル吐出口４９から吐出されるオイルは、リリーフ弁４８の作用により一定圧力で吐出される。

高圧オイル吐出口４９から吐出されたオイルは、油路Ｈ１から、ＮＤ切換ソレノイド５６とＮＤ切換スプール弁６２とへ送られる。

ＮＤ切換ソレノイド５６はドライブ状態に操作された時は通電されているので、コイルばね６０の付勢力に抗して弁体５８がソレノイドに引かれてポートＡ、Ｂが開く。

この時、オイルは、ポートＡ、Ｂから、ＮＤ切換スプール弁６２のポートＤを経て、ＮＤ切換スプール弁６２の弁体６４の頂部へ入り、コイルばね６６の付勢力に抗して弁体６４を押し下げ、ポートＦ、Ｇを開く。

ＮＤ切換スプール弁６２へ直接送られているオイルはポートＧから入り弁体６４の小径部を経てポートＦから出て、油路Ｈ２及びオイル出入口７６を経て、ＮＤ切換クラッチ１２の油圧室７０へ入り圧力を高め、ピストン７４を戻しばね７２の付勢力に抗して押し、ＮＤ切換クラッチ１２のクラッチディスクとフリクションディスクを接続してドライブ状態にする。

このとき油圧室７０の圧力、すなわち油路Ｈ２のオイルが高圧状態となっているので、ニュートラル検知油圧スイッチ１６は、この圧力により圧力検知部２６からロッド２４が延びて第１接点１７と第２接点１８とを接続し閉とする。

以上の説明がＮＤ切換クラッチ１２のニュートラル状態からドライブ状態への遷移についての説明である。

図１、図２において、油路Ｈ２に設けられたニュートラル検知油圧スイッチ１６の第１接点１７に接続される端子３０は、エンジン側で接地（ＧＮＤ）される。第２接点１８に接続される端子２８に２本の配線３１、３２の各一端が接続金具により取り付けられる。

配線３１、３２の各他端は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）の入力ポート３４、３６に接続金具により取り付けられる。

入力ポート３４には、電源電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗（プルアップ抵抗）Ｒ１Ｈと抵抗（プルダウン抵抗）Ｒ１Ｌからなる第１抵抗分圧回路４１と、入力ポート３４に現れる電圧Ｅｘを測定するＡ／Ｄ変換器９１の入力側とが接続され、Ａ／Ｄ変換器９１によりＡＤ変換された電圧ＥｘがＣＰＵ９４に取り込まれる。

入力ポート３６には、電源電圧Ｖｃｃを分圧する抵抗（プルアップ抵抗）Ｒ２Ｈと抵抗（プルダウン抵抗）Ｒ２Ｌからなる第２抵抗分圧回路４２と、入力ポート３６に現れる電圧Ｅｙを測定するＡ／Ｄ変換器９２の入力側とが接続され、Ａ／Ｄ変換器９２によりＡＤ変換された電圧ＥｙがＣＰＵ９４に取り込まれる。

この実施形態において、抵抗Ｒ１Ｈの抵抗値はＲ１Ｈ＝６［ｋΩ］、抵抗Ｒ１Ｌの抵抗値はＲ１Ｌ＝２［ｋΩ］、抵抗Ｒ２Ｈの抵抗値はＲ２Ｈ＝１２［ｋΩ］、抵抗Ｒ２Ｌの抵抗値は、Ｒ２Ｌ＝１［ｋΩ］に設定している。

ＣＰＵ９４は、ポート９６を介して警告表示器９８に接続されるとともに、ポート１００を介してイグニッションスイッチ１０２に接続される。

ＥＣＵ４０のＣＰＵ９４は、各種入力に基づきＲＯＭ等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する。

図３は、配線３１と配線３２に断線が発生していなく、ＧＮＤ短絡｛配線３１及び（又は）３２がＧＮＤに短絡｝も発生していない正常時と、配線３１と配線３２に断線及び（又は）ＧＮＤ短絡が発生している異常時において、ポート３４に現れる電圧Ｅｘの計算式と、ポート３６に現れる電圧Ｅｙの計算式と具体的な値を各状態１〜１０に対応して示した参照テーブル（参照表）１０４である。この参照テーブル１０４は、ＣＰＵ９４内のＲＯＭに予め格納されている。

実際上、参照テーブル１０４に格納される値は、電源電圧Ｖｃｃのばらつき、抵抗Ｒ１Ｈ、Ｒ１Ｌ、Ｒ２Ｈ、Ｒ２Ｌの誤差、Ａ／Ｄ変換器９２の分解能を考慮したある範囲内の値である。

次に、スイッチ開閉検出装置１０のＣＰＵ９４による（ａ）配線３１と配線３２の断線検出動作及び（ｂ）配線３１と配線３２のＧＮＤ短絡検出動作について説明する。

（ａ）配線３１と配線３２の断線検出動作について
配線３１と配線３２に断線もＧＮＤ短絡も発生していない正常時に、ＮＤ切換クラッチ１２がニュートラル状態でニュートラル検知油圧スイッチ１６が開状態（図１）になっているときの状態１では、電圧Ｅｘと電圧Ｅｙは同電圧となり、次の（１）式で計算される値である１．７１［Ｖ］近傍の値となる。
｛Ｖｃｃ×Ｒ１Ｌ・Ｒ２Ｌ／（Ｒ１Ｌ＋Ｒ２Ｌ）｝／［｛Ｒ１Ｈ・Ｒ２Ｈ／（Ｒ１Ｈ＋Ｒ２Ｈ）｝＋｛Ｒ１Ｌ・Ｒ２Ｌ／（Ｒ１Ｌ＋Ｒ２Ｌ）｝］ …（１）

また、ＮＤ切換クラッチ１２がドライブ状態でニュートラル検知油圧スイッチ１６が閉状態（図２）になっているときの状態２では、Ｅｘ＝Ｅｙ＝０［Ｖ］である。

次に、配線３１が点Ｘで断線した場合には、状態３（ニュートラル状態）及び状態４（ドライブ状態）で示す電圧Ｅｘを２つ、電圧Ｅｙを２つ測定することでＸ点の断線を判定することができる。

すなわち電圧Ｅｘでは、Ｅｘ＝Ｖｃｃ×Ｒ１Ｌ／（Ｒ１Ｈ＋Ｒ１Ｌ）＝９［Ｖ］が２つと、電圧ＥｙではＥｙ＝Ｖｃｃ×Ｒ２Ｌ／（Ｒ２Ｈ＋Ｒ２Ｌ）＝０．９２［Ｖ］と０［Ｖ］の２つを測定する。

同様に配線３２が点Ｙで断線した場合には、状態７（ニュートラル状態）及び状態８（ドライブ状態）で示す４つの電圧Ｅｘ、Ｅｙを測定することでＹ点の断線を判定することができる。

すなわち電圧Ｅｘでは、Ｅｘ＝Ｖｃｃ×Ｒ１Ｌ／（Ｒ１Ｈ＋Ｒ１Ｌ）＝９［Ｖ］と０［Ｖ］の２つと、電圧ＥｙではＥｙ＝Ｖｃｃ×Ｒ２Ｌ／（Ｒ２Ｈ＋Ｒ２Ｌ）＝０．９２［Ｖ］の２つを測定する。

このように配線３１、３２のいずれかに断線が発生した場合には、Ａ／Ｄ変換器９１、９２により異なる電圧が測定でき、故障を判定することができるので、警告表示器９８で断線を報知することができる。

（Ｂ）配線３１と配線３２のＧＮＤ短絡の検出動作について
その一方、配線３１と配線３２のいずれかの箇所でＧＮＤへの短絡が発生した場合には、状態５、６、９、１０に示すように、ニュートラル検知油圧スイッチ１６の閉状態（ＮＤ切換クラッチ１２がドライブ状態）と同一になるため、正常と異常とを区別することができない。

そこで、この場合には、イグニッションスイッチ１０２をＯＮした直後の初期状態では、ＮＤ切換クラッチ１２の油圧室７０内のオイルの圧力がないことからＮＤ切換クラッチ１２は、ニュートラル状態になるため、ニュートラル検知油圧スイッチ１６が、開状態になっていることが分かっているので、イグニッションスイッチ１０２をＯＮした直後の初期状態におけるＡ／Ｄ変換器９１、９２により検出された電圧Ｅｘ、Ｅｙ（初期診断電圧）がいずれも０［Ｖ］であった場合には、ニュートラル検知油圧スイッチ１６の第２接点１８側の端子２８側の配線３１又は配線３２がＧＮＤに短絡している故障が発生していることを警告表示器９８により知らせる。

初期診断時に故障が発生していなくて正常な場合、その後の診断時に、電圧Ｅｘ、Ｅｙがともに０［Ｖ］となっているときにはＮＤ切換クラッチ１２がドライブ状態にあると判定する。

このドライブ状態中に、配線３１と配線３２のいずれかの箇所でＧＮＤへの短絡が発生すると、電圧Ｅｘ、Ｅｙは０［Ｖ］から変化しないため、故障判定はできないが、そのまま制御を継続しても問題はない。ここでいう制御とは、例えばニュートラル状態とドライブ状態では、スロットルグリップの操作に伴うアクセル開度の変化に対する目標回転数の設定を異ならせる制御等を指す。

その一方、初期診断時に故障が発生していなくて正常な場合、その後の診断時に、ニュートラル状態で配線３１、３２のＧＮＤへの短絡が発生した場合には、ＮＤ切換ソレノイド５６の出力論理とニュートラル検知油圧スイッチ１６の入力論理の不一致を確認することで故障判定を行うことができる。

すなわち、ニュートラル状態では、ＮＤ切換ソレノイド５６のソレノイドに通電されていないが、この非通電時（図１の状態）に、電圧Ｅｘ、Ｅｙがドライブ状態を表す０［Ｖ］になっていた場合には論理不一致として配線３１、３２のＧＮＤへの短絡が発生している故障を検知することができる。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、第１接点１７と第２接点１８を有し、第１接点１７が接地されたニュートラル検知油圧スイッチ１６と、このニュートラル検知油圧スイッチ１６の開閉を検出するＥＣＵ４０と、一端がニュートラル検知油圧スイッチ１６の第２接点１８に接続された端子２８に共通に接続され他端がＥＣＵ４０の異なるポート３４、３６に接続された２本の配線３１、３２を備える。

この場合、ＥＣＵ４０のポート３６には、電圧｛Ｖｃｃ×Ｒ２Ｌ／（Ｒ２Ｈ＋Ｒ２Ｌ）｝を抵抗（Ｒ２Ｈ×Ｒ２Ｌ）／（Ｒ２Ｈ＋Ｒ２Ｌ）を通じて印加し、ＥＣＵ４０のポート３４には、異なる電圧｛Ｖｃｃ×Ｒ１Ｌ／（Ｒ１Ｈ＋Ｒ１Ｌ）｝を抵抗（Ｒ１Ｈ×Ｒ１Ｌ）／（Ｒ１Ｈ＋Ｒ１Ｌ）を通じて印加する。

このようにＥＣＵ４０と、ニュートラル検知油圧スイッチ１６との間を２本の配線３１、３２で接続するようにしたので、１本が断線しても残りの１本によりニュートラル検知油圧スイッチ１６の開閉をＥＣＵ４０により検知することができる。１本が断線しても、この実施形態に係るスイッチ開閉検出装置１０を搭載した自動二輪車の運転を継続することができるので信頼性が向上する。

そして、各配線３１、３２に上記抵抗を通じて異なる電圧を印加するようにしているので、１本の配線が断線したとき、ニュートラル検知油圧スイッチ１６の開時にＥＣＵ４０により検知される電圧が、断線していないときの電圧と異なることを利用して（状態３、４、７、８を利用して）１本の配線に断線が発生したことを検知することができる。

なお、この実施形態では、各抵抗分圧回路４１、４２を通じて異なる電圧を印加するようにしているので、異なる電圧を発生する電圧発生源を用いる必要がない。

また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、４輪自動車に用いる等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

この発明の一実施形態に係るスイッチ開閉検出装置が搭載された自動二輪車のクラッチ接続・非接続油圧システムの概略構成図である。 ニュートラルドライブ切換クラッチの非接続状態（ニュートラル状態）から接続状態（ドライブ状態）への遷移状態の説明に供される図である。 ＣＰＵに格納された状態参照テーブルの説明図である。 従来技術に係る断線検出装置の説明図である。 他の従来技術に係る断線検出装置の説明図である。

符号の説明

１０…スイッチ開閉検出装置 １２…ＮＤ切換クラッチ
１６…ニュートラル検知油圧スイッチ １７…第１接点
１８…第２接点
２０…クラッチ接続・非接続油圧システム
３１、３２…配線 ３４、３６…ポート
４０…ＥＣＵ ４１、４２…抵抗分圧回路
９４…ＣＰＵ

Claims (3)

1. 第１及び第２接点を有し、前記第１接点が接地されたスイッチと、前記スイッチの開閉を検出する制御ユニットと、一端が前記スイッチの第２接点に接続され他端が前記制御ユニットに接続された配線とを有するスイッチ開閉検出装置において、
   前記第２接点と前記制御ユニットとの間の配線を２本とし、各配線にそれぞれ抵抗を通じて異なる電圧を印加して前記制御ユニットの異なるポートに前記各配線の各一端を接続し、前記各配線の各他端を前記第２接点に共通に接続した
   ことを特徴とするスイッチ開閉検出装置。
2. 請求項１記載のスイッチ開閉検出装置において、
   前記各配線にそれぞれ抵抗を通じて印加される電圧を、各抵抗分圧回路を通じて印加する
   ことを特徴とするスイッチ開閉検出装置。
3. 請求項１又は２記載のスイッチ開閉検出装置において、
   前記スイッチが、クラッチの接続・非接続を検出するニュートラル検知油圧スイッチである
   ことを特徴とするスイッチ開閉検出装置。

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