JP5088808B2 - 変速装置のシフト位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速装置のシフト位置検出装置に関し、特に、ＣＰＵによる処理が容易であって、かつ故障診断も可能な変速装置のシフト位置検出装置に関する。

車両用変速装置において、シフトレバーで操作されたシフト位置を検出して表示することができる装置が知られている。従来の変速装置のシフト位置検出装置は、基板上の複数の接点に個々に接触可能な可動端子が設けられる。可動端子はシフトレバーの操作に連動して移動する。複数の接点は、それぞれ、走行（ドライブ）、中立（ニュートラル）、および後退（リバース）の各シフト位置に対応する。複数の接点はＥＣＵ上の複数のスイッチ入力回路を介してＣＰＵの複数のポートにそれぞれ接続される。

シフトレバーを操作して可動端子をシフトさせると、そのシフト位置に応じて可動端子が複数の接点のいずれかと接触する。接触している接点に接続されているスイッチ入力回路の出力は他のスイッチ入力回路の出力と異なるので、この出力の違いに基づいてシフト位置が検出される。この種の変速装置のシフト位置検出装置は、特開平１０−１０３４６０号公報や特開平８−２９５１４６号公報等に開示されている。
特開平１０−１０３４６０号公報 特開平８−２９５１４６号公報

上記従来のシフト位置検出装置では、各接点は、可動端子の移動方向において互いに離れているので、可動端子接点間に位置しているときの状態と断線との違いを識別できない。また、可動端子１０４の移動中に該可動端子がいずれの接点にも接触していないという状態がないように各接点を配置することが考えられる。しかし、この場合、可動端子が二つの接点に同時に接触している状態と、中立の接点につながる導線がアース短絡している状態との区別がつかない。

したがって、従来技術では、故障検出能力の向上という課題がある。また、シフト位置毎にスイッチ入力回路を設ける必要があるので、回路構成が複雑になるし、部品点数も多くなる。さらに、各スイッチ入力回路毎にＣＰＵ１１０の入力ポートを確保しなければならないので、他の信号の入力が制限されるという解決すべき課題もある。

本発明の目的は、故障検出能力の向上を図るとともに、スイッチ入力回路を省いて入力回路の構成を簡単にすることができる変速装置のシフト位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、複数の抵抗が直列に接続され、両端に直流電圧が印加される抵抗回路と、前記抵抗回路から引き出された複数のシフト位置接点と、シフト位置切り替え操作に応動して前記シフト位置接点のいずれかに電気的に接続される可動端子と、前記可動端子が単一のＡ／Ｄポートに接続され、該可動端子の位置に応じて変化する前記直流電圧の抵抗分圧値をシフト位置情報として出力する演算処理装置とを具備した点に特徴がある。

また、本発明は、直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、前記複数の抵抗の接続点にそれぞれ接続されて単一の平面上に整列された複数のシフト位置接点と、シフトレバーの操作に連動して前記シフト位置接点上をその整列方向に摺接移動する可動端子と、前記抵抗回路の両端に電圧を印加させる直流電源と、前記可動端子を介して検出される前記電圧の抵抗分圧値が単一のＡ／Ｄポートに入力される演算処理装置とを具備し、前記演算処理装置が、シフト位置に対応する抵抗分圧値の理論値と前記Ａ／Ｄポートからの入力値とを比較してシフト位置を検出し、検出結果を表示するための出力を行うように構成された点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記複数のシフト位置接点が、前記可動端子の移動方向で隣接する同士がその端部で前記可動端子の移動中に同時に該可動端子に接する領域を有するように配置されている点に第３の特徴がある。

さらに、本発明は、前記演算処理装置が、前記Ａ／Ｄポートからの入力値が前記抵抗分圧値の理論値と異なる値を示しているときに異常表示信号を出力する機能を具備している点に第４の特徴がある。

上記第１〜４の特徴によれば、両端に電圧が印加されている抵抗回路の途中に接続されたシフト位置接点上を、可動端子がシフトレバー操作に連動して摺接移動することにより、可動端子の位置によって抵抗回路構成が変化する。すなわち、シフト位置接点を介して抵抗回路に接続される可動端子の接続点が変化する。したがって、可動端子の位置によって可動端子から出力される前記各抵抗による電源電圧の分圧値に変化が生じる。この分圧値は演算処理装置の単一のＡ／Ｄポートに入力されて各シフト位置毎に予め計算された理論値と比較され、現在のシフト位置が検出される。演算処理装置の単一のＡ／Ｄポートの入力値を判別するだけで現在のシフト位置を検出できるので、回路構成が簡素化される。

また、第３の特徴によれば、シフト位置が切り替わる過渡期つまり中間位置においても、可動端子はシフト位置接点から非接触になることがないので、可動端子を介して演算処理装置のポートに入力される信号が途切れることがない。つまり抵抗分圧がゼロボルトになることがない。したがって、回路の断線と中間位置との識別が可能になる。

さらに、第４の特徴によれば、各シフト位置毎の理論値と異なる値の分圧値が検出された場合は、異常表示信号に従って異常表示をすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用変速装置のシフト位置検出装置のシステム構成図である。シフト位置検出装置は、車両に搭載される動力源つまりエンジンの出力回転数を変速して駆動輪に伝達する変速装置の切替位置を検出して、シフト位置表示を行ったり、エンジン制御のためにフィードバックしたりするための検出信号を出力する。

シフト位置検出装置の要部をなす基板１上には、走行用接点２、中立用接点３、および後退用接点４が設けられる。走行用接点２と後退用接点４は一直線上に整列されており、中立用接点３は、走行用接点２および後退用接点４の整列線上から偏倚して配置されている。しかも、中立用接点３は、走行用接点２および後退用接点４間の間隔以上の長さを有しており、前記整列線に直交する側から見て、走行用接点２および後退用接点４の双方に重なり合う位置に配置されている。

変速装置のシフトレバー（図示せず）に連動する可動端子５は、シフト位置に応じて走行用接点２および後退用接点４の整列方向（図１左右方向）に沿って移動し、各シフト位置で予定の接点と接触する。すなわち、可動端子５は、車両の走行時には走行用接点２上に位置し、中立時には中立用接点３上に位置する。そして、車両の後退時には後退用接点４上に可動端子５は位置する。また、可動端子５は、その移動過程で二つの接点に同時に接触する。つまり可動端子５が中立用接点３と走行用接点２の双方に接触している領域と、中立用接点３と後退用接点４の双方に接触している領域とがある。

基板１上には、前記接点２，３，４の他、直列に接続された複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３が設けられる。後退用接点４は抵抗Ｒ１およびＲ２間に接続され、中立用接点３は抵抗Ｒ２およびＲ３間に接続される。走行用接点２は中立用接点３が接続された側と反対側で抵抗Ｒ３に接続される。

基板１上の部品は、ＣＰＵ６を含むＥＣＵ７に対してハーネス８で接続される。ハーネス８は３本の導線８１，８２，８３とカプラ８４とからなる。直列に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、ＥＣＵ７の電源９から延びる電源ライン上に配置される。つまり、電源９はＥＣＵ７に含まれる抵抗Ｒ４を介して導線８１の一端に接続され、導線８１の他端は抵抗Ｒ３と走行用接点２との結合部に接続される。そして、抵抗Ｒ１の端子のうち、抵抗Ｒ２と接続されている側と反対側の端子は導線８３に接続され、ＥＣＵ７内で接地されている。

可動端子５は導線８２を経由してＥＣＵ７内のＡＤ入力回路１０に接続されるとともにＥＣＵ７内で抵抗Ｒ０を介して接地される。ＡＤ入力回路１０の出力はＣＰＵ６の入力ポートＰ１に接続される。

図２〜図６は、可動端子５の各位置に対応する抵抗Ｒ０，Ｒ１〜Ｒ４を含む回路図である。この例では、抵抗Ｒ１，Ｒ４は１００Ω、抵抗Ｒ２，Ｒ３は１８０Ωであり、抵抗Ｒ０は抵抗Ｒ１〜Ｒ４と比べて極めて大きい抵抗値（例えば、１００ｋ〜２００ｋΩ）を有する。電源電圧Ｖ０は５ボルトとする。まず、図２は可動端子５が中立用接点３上にあるときの回路図である。ＡＤ入力回路１０に接続される可動端子５は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に接続される中立用接点３上にあるので、ＡＤ入力回路１０には、電源電圧Ｖ０が抵抗Ｒ３，Ｒ４と抵抗Ｒ２，Ｒ１とで分圧されて入力される。結果として、ＡＤ入力回路１０には、分圧Ｖｉとして２．５００ボルトの電圧が入力される。算出式はＶｉ＝Ｖ０×｛（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）｝である。

図３は可動端子５が走行用接点２上にあるときの回路図である。このシフト位置では、ＡＤ入力回路１０には、電源電圧が抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ３，Ｒ２，Ｒ１とで分圧されて入力される。結果として、ＡＤ入力回路１０には、分圧として４．１０７ボルトの電圧が入力される。算出式はＶｉ＝Ｖ０×｛（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）｝である。

図４は可動端子５が後退用接点４上にあるときの回路図である。このシフト位置では、ＡＤ入力回路１０には、電源電圧が抵抗Ｒ４，Ｒ３，Ｒ２と抵抗Ｒ１とで分圧されて入力される。結果として、ＡＤ入力回路１０には、分圧として０．８９２ボルトの電圧が入力される。算出式はＶｉ＝Ｖ０×｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）｝である。

図５は可動端子５が走行用接点２と中立用接点３との双方に重なる領域にあるときの回路図である。このシフト位置では、抵抗Ｒ３は短絡されるので、ＡＤ入力回路１０には、電源電圧が抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ３，Ｒ２とで分圧されて入力される。結果として、ＡＤ入力回路１０には、分圧として３．６８４ボルトの電圧が入力される。算出式はＶｉ＝Ｖ０×｛（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ４）｝である。

図６は可動端子５が中立用接点３と後退用接点４との双方に重なる領域にあるときの回路図である。このシフト位置では、抵抗Ｒ２は短絡されるので、ＡＤ入力回路１０には、電源電圧が抵抗Ｒ４，Ｒ３と抵抗Ｒ１とで分圧されて入力される。結果として、ＡＤ入力回路１０には、分圧として１．３１５ボルトの電圧が入力される。算出式はＶｉ＝Ｖ０×｛Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒ４）｝である。

図７は、シフトレバーの位置とＡＤ入力回路１０への入力電圧（回路出力）の理論値との対応をまとめた図である。

このように、シフトレバーの位置に応じたＡＤ入力回路１０への入力電圧Ｖｉ、すなわちＣＰＵ６の入力ポートＰ１の入力電圧が予め理論値として計算されるので、入力ポートＰ１の入力電圧が図７に示した各シフト位置での電圧値と異なっていれば、シフト位置検出装置に異常が発生していると診断することができる。

ＣＰＵ６の入力ポートＰ１の入力電圧によって故障の箇所と種類を診断することができる。図８は、故障の箇所と種類によるＣＰＵ６の入力ポートＰ１の入力電圧の計算（理論）値を示す図である。

図８において、故障番号１〜５，７，１３に示す故障では、シフト位置がどこにあっても、入力電圧Ｖｉは０ボルトである。したがって、入力電圧Ｖｉが０ボルトのときに、シフトレバーをどこに移動させても入力電圧Ｖｉに変化がなければ、故障箇所はこの６箇所のうちいずれかであると判断できる。

また、故障番号６，１０に示す故障では、シフト位置がどこにあっても、入力電圧Ｖｉは５ボルトである。したがって、入力電圧Ｖｉが５ボルトのときに、シフトレバーをどこに移動させても入力電圧Ｖｉに変化がなければ、故障箇所はこの二つのいずれかであると判断できる。

また、故障番号８に示す故障では、シフト位置が中立または後退のときに、入力電圧Ｖｉが０ボルトであるが、シフト位置を走行に移動させると入力電圧Ｖｉが３．２１４ボルトに変化する。したがって、シフト位置を変化させつつＣＰＵ６が出力する入力電圧Ｖｉの値を監視することによって故障箇所を特定することができる。

同様に故障番号９，１１，１２に示す故障に対しても、シフト位置を変化させつつＣＰＵ６が出力する入力電圧Ｖｉの値を監視することによって故障箇所を特定することができる。

ＣＰＵ６は、入力電圧ＶｉのＡ／Ｄ変換値を上記理論値のデジタル値と比較して、シフト位置Ｄ，Ｎ，Ｒに対応する理論値と合致する入力電圧Ｖｉが検出されたならば、シフト位置に対応する表示を行うための指令を出力する。この指令に応答してＬＥＤ表示装置などを付勢して現在のシフト位置を表示することができる。

また、ＣＰＵ６の動作モードに故障診断モードを設けて、図８の入力電圧値と故障内容とに基づいて故障箇所を特定し、警告を発生することができる。例えば、入力電圧Ｖｉがシフト位置Ｄ，Ｎ、Ｒに対応する理論値以外であれば、まず中間範囲に対応する入力電圧Ｖｉであるかどうかを判断する。そして、中間範囲に対応する入力電圧Ｖｉであれば、正しいシフト位置にシフトレバーが切り替わっていないことを警告する表示を行う。

入力電圧Ｖｉが正しいシフト位置Ｄ，Ｎ，Ｒや中間範囲に対応する理論値でなければ、故障のおそれがある。故障番号１〜７、および故障番号１０，１３は入力電圧Ｖｉによって該当することを判断できるので、この判断によって故障箇所を表示することができる。

また、上記以外の入力電圧Ｖｉが検出された場合は、シフトレバーを動かす指示をする。この指示によりシフトレバーが動かされれば、ＣＰＵ６は各シフト位置毎の入力電圧Ｖｉを入手することができるので、その値に基づいて故障箇所を特定し、表示を行うことができる。

なお、上記実施形態では固定された接点２，３，４を、これらの整列方向に直交する方向からみたときに互いに隙間がないように整列させたが、本発明はこれに限定されない。要は、可動端子５が固定された接点２，３，４の整列方向に沿って移動したときに、互いに隣接する接点間で、可動端子５と固定された接点とが連続的に接触状態を維持していればよい。したがって、例えば、固定された接点２，３，４がその整列方向に直交する方向から見たときに互いが離れていても、可動端子５の幅がその隙間以上の寸法を有していればよい。

本発明の一実施形態に係るシフト位置検出装置のシステム構成図である。 シフトレバーが走行範囲（Ｄ位置）にあるときのシフト位置検出装置の回路図である。 シフトレバーが中立範囲（Ｎ位置）にあるときのシフト位置検出装置の回路図である。 シフトレバーが後退範囲（Ｒ位置）にあるときのシフト位置検出装置の回路図である。 シフトレバーが中立／走行の双方に重なる中間領域（Ｎ／Ｄ位置）にあるときのシフト位置検出装置の回路図である。 シフトレバーが中立／後退の双方に重なる中間領域（Ｎ／Ｒ位置）にあるときのシフト位置検出装置の回路図である。 各シフト位置での回路出力（抵抗分圧）の理論値を示す図である。 回路異常時の回路出力（抵抗分圧）の理論値を示す図である。

符号の説明

１…基板、 ２…走行用接点、 ３…中立用接点、 ４…後退用接点、 ５…可動端子、 ６…ＣＰＵ、 ７…ＥＣＵ、 ８…ハーネス、 ９…電源、 １０…ＡＤ入力回路

Claims (2)

1. 直列に接続された複数の抵抗（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）からなる抵抗回路と、
   前記複数の抵抗の接続点にそれぞれ接続されて単一の平面上に整列された複数のシフト位置接点（２、３、４）と、
   シフトレバーの操作に連動して前記シフト位置接点上をその整列方向に摺接移動する可動端子（５）と、
   前記抵抗回路の両端に電圧を印加させる直流電源（９）と、
   前記可動端子（５）を介して検出される前記電圧の抵抗分圧値が入力電圧値として接続される単一のＡ／Ｄ入力ポート（Ｐ１）を有する演算処理装置（６）であって、シフト位置に対応する抵抗分圧値の理論値と前記Ａ／Ｄ入力ポート（Ｐ１）に入力される入力電圧値とを比較してシフト位置を検出し、検出結果を表示する手段を付勢する機能と、前記入力電圧値が前記抵抗分圧値の理論値と異なる値を示しているときに、予め設定されている前記入力電圧値と故障内容との対応関係に基づいて故障箇所を特定して警告を発生する故障診断機能とを有する演算処理装置（６）とを具備しているとともに、
   前記シフト位置接点はドライブ（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）、リバース（Ｒ）の３点のみからなり、
   前記シフト位置接点（２、３、４）は、前記可動端子（５）を直線方向に移動させることで切り換えられるように構成され、
   前記演算処理装置（６）のＡ／Ｄ入力ポート（Ｐ１）に接続されるＡ／Ｄ入力ラインは、前記可動端子（５）に直接接続されており、
   前記演算処理装置（６）の故障診断機能が、
   入力電圧値（Ｖｉ）が、前記ドライブ（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）、およびリバース（Ｒ）のシフト位置接点に対応する理論値と異なる場合に、該入力電圧値（Ｖｉ）が各シフト位置接点の中間範囲に対応する値であるかどうかを判断し、該中間範囲に対応する入力電圧（Ｖｉ）であれば、正しいシフト位置にシフトレバーが切り替わっていないことを警告する機能と、
   入力電圧値（Ｖｉ）が、前記ドライブ（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）、およびリバース（Ｒ）のシフト位置接点に対応する理論値と異なり、かつ予定の故障箇所に対応する電圧値である場合に、該電圧値に対応する故障箇所を表示する機能と、
   入力電圧値（Ｖｉ）が、前記ドライブ（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）、およびリバース（Ｒ）のシフト位置接点に対応する理論値と異なり、かつ前記予定の故障箇所に対応する電圧値でもない場合に、シフトレバーの操作指示をする機能と、
   前記シフトレバーの操作指示に応答してシフト位置接点毎の入力電圧値（Ｖｉ）を取得して、該入力電圧値（Ｖｉ）とシフト位置接点毎の理論値とを比較することによって故障箇所を特定し、表示する機能とを含んでいることを特徴とする変速装置のシフト位置検出装置。
2. 前記複数のシフト位置接点（２、３、４）が、前記可動端子（５）の移動方向で隣接する同士がその端部で前記可動端子（５）の移動中に同時に該可動端子（５）に接する領域を有するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の変速装置のシフト位置検出装置。

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