JP5191859B2 - 操作装置及び車両用シフト装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置及び車両用シフト装置、特に、電子制御式トランスミッション用のシフト装置に関する。

従来から、操作装置としてのいわゆるシフトバイワイヤ方式のシフト装置に用いられるシフトレバーの位置検知において、該シフトレバーの先端に設けられた位置検出用磁石と、該磁石に対向する基板上に設けられた複数の磁気検出素子とによって、該シフトレバーのセレクト位置を検知するものが知られている。特許文献１。

操作装置としての車両のシフト装置に用いられる、このような位置検出装置を説明する。
図７に示すように、シフトレバー１は、揺動支持部２を支点として揺動可能に構成されており、一方の先端部には磁石ホルダ３、他方には操作者による操作のためのシフトノブ４が形成されている。カバープレート５は、シフトレバー１の揺動を規制するためのガイドである。
そして、該磁石ホルダ３には、平板状に形成された位置検出用の磁石６が取り付けられており、該磁石６から所定の空間を設けて対向する基板７上には、複数の磁気検出素子８が設けられている。該磁石６は、図示しない構成により、該基板７面に対し平行な面内で移動することができるように構成されている。
操作者がシフトノブ４を操作すると、その操作位置に対応して磁石６が複数の磁気検出素子８に対して変位するので、磁気検出素子８がその位置を検知し、位置検出信号を出力することができる。
この位置検出信号は、車両のギアチェンジ装置等にシフト信号として出力される。

上述した位置検出装置においては、シフトレバーが１つのシフト位置から隣接するシフト位置に移動するとき、その中間位置での各センサの出力信号の取り扱いについて考慮されていない。
仮に、該中間位置ではどの検出素子からも検出信号が出力されない不感帯とすると、信号が出力されないことは、シフトレバーがゆっくり操作されたため中間位置に至って検出信号が出力されなくなったのか、あるいは、シフト位置はそのまま維持されながら検出素子がオフ故障して検出信号が出力されなくなったのか、の区別がつかなくなってしまう。
このため、特許文献２に開示されているように、該中間位置で両方のスイッチが同時にオンするように構成し、シフト位置の変更には、該中間位置での同時オンを条件とするこが提案されている。この場合、該同時オンの状態を経ない出力信号の遷移はシフト位置の変更としない、としている。
特開２００７−２２３３８４号公報 実公平０６−０２９５５５号公報

しかしながら、この場合でも、現在のシフト位置を示す検出素子が検出信号を出力している状態で、隣のシフト位置を示す検出素子がオン故障を発生して、オン信号を出しっぱなしの状態となったとき、シフトレバーを該隣のシフト位置に移動操作したときには、何の異常も検出することなしにシフト位置変更が可能となり、検出素子の異常を検知できないという事態が生ずる。
例えば、このような状態がニュートラル（Ｎ）位置から後進（Ｒ）位置あるいは前進（Ｄ）位置にシフト操作するときに発生すると（前提として、シフト位置はＤ−Ｎ−Ｒと配置されているとする）、Ｒ位置あるいはＤ位置にシフトすることができるが、その後シフトレバーをＮ位置に移動操作させても、検出素子の検出信号は中間位置の状態を維持したままであるので、Ｎ位置にシフトできなくなるという問題が生ずる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、検出素子の故障を確実に判断することができる操作装置、及び検出素子の故障やシフトレバーの誤動作にも安全な車両のシフト装置を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明では、操作移動される操作部材と、前記操作部材の位置を検出する複数の検出素子と、前記検出素子からの信号を受信して操作位置を特定する制御部とを有する操作装置において、
前記検出素子が第１の信号を受信する第１の所定操作位置と、前記検出素子が第２の信号を受信する第２の所定操作位置と、前記検出素子が前記第１の信号と前記第２の信号の双方を同時に受信する中間位置とを備え、前記第２の所定操作位置は前記第１の所定操作位置に隣接する位置に設けられるものであり、前期中間位置は前記第１の所定操作位置と前記第２の所定操作位置との間に設けられるものであり、
前記第１の信号と前記第２の信号との双方を同時に受信したときから計時を開始し、同時受信の時間が所定時間を超えたときに前記検出素子が故障したと判断することを特徴とする操作装置とした。

また、上記目的を達成するため、操作移動されるシフトレバーと、前記シフトレバーと共に移動する被検出部と、前記被検出部の移動範囲の対面に配置され前記被検出部を検出可能な複数の検出素子と、前記シフトレバーが移動操作されたときに、前記検出素子からの信号を受信してシフト位置を特定し、ギアチェンジ装置にシフト信号を送信する制御部とを有するシフト装置において、前記検出素子は少なくとも前記シフト位置毎に配置され、かつ前記披検出部が、対応するシフト位置と、前記対応するシフト位置に隣接するシフト位置との中間位置に位置するとき、前記対応するシフト位置に配置された前記検出素子と、前記隣接するシフト位置に配置された前記検出素子との双方が検出信号を発信するように構成され、前記制御部は、前記対応するシフト位置の検出素子の検出信号を受信しているときに、前記隣接するシフト位置の検出素子の検出信号を同時に受信したときから計時を開始し、同時受信の時間が所定時間を越えたときに、故障モードに設定されることを特徴とするシフト装置とした。

さらに、上記目的を達成するため、シフト装置において、前記制御部は、前記故障モードが設定された場合に、前記ギアチェンジ装置にニュートラル位置を指示するシフト信号を送信することを特徴とするシフト装置とした。

さらに、上記目的を達成するため、シフト装置において、前記制御部は、前記故障モードが設定された後、ニュートラル位置を示す検出信号を受信したときに、前記故障モードを解除することを特徴とするシフト装置とした。

本発明を上記のように構成したことにより、センサの故障を確実に判断することができる操作装置、及びシフトレバーの誤動作にも安全な車両のシフト装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜４に基づいて、説明する。以下は、シフト装置を操作装置の一例として説明する。
図１はシフト位置の配置図、図２は検出素子の配置図、図３はシフト位置と信号出力の連関図、図４は制御部の説明図、図５は制御部における信号処理フロー、図６は制御部における処理タイムチャートである。

本実施の形態におけるシフト装置自体の全体構成は、図７に示す従来のものと変わらないが、シフト位置の配置については、図１に示すように、Ｄ位置を挟んで、上方の＋位置、下方の−位置、左方のＡ／Ｍ位置、右方のＮ位置、及び該Ｎ位置の下方のＲ位置というシフト位置の配置がなされている。したがって、カバープレート５に設けられるガイド形状についても、そのようなシフト配置に基づいて形成され、それに対応して、その表面に、Ｄ、＋、−、Ａ／Ｍ、Ｎ、Ｒの各文字が表示されている。
ここで、Ｄは前進位置、Ｒは後退位置、Ｎはニュートラル位置である。
シフトレバー１がＤ位置から上方の＋位置に操作されると、ギアチェンジ装置が１段上の接続状態に切り換えられるように構成され、下方の−位置に操作されると、ギアチェンジ装置が１段下の接続状態に切り換えられるように構成されている。この＋位置あるいは−位置に操作した状態でシフトノブ４から手を離すと、シフトレバー１は再びＤ位置に戻るように構成されている（これを自動復帰という）。
また、シフトレバー１が左方のＡ／Ｍ位置に操作されると自動変速状態（Ａ状態）に切り換えられるように構成されている。そして、この位置においても、上記したと同様に自動復帰するように構成されている。また、シフトレバー１がＤ位置に自動復帰してもＡ状態のままであるように構成されており、Ａ状態において再度左方のＡ／Ｍ位置に操作されると、疑似マニュアル状態（Ｍ状態）に切り換えられるように構成されている。該疑似マニュアル状態において、上記した＋位置、−位置への操作が有効になるように構成されている。

シフト装置の操作においては、操作力を解除してもシフトレバー１が選択位置に保持されるステーショナリー操作モードと、操作力を解除するとシフトレバー１が基準位置に戻るモメンタリー操作モードとがある。
本実施の形態では、上記したように、Ｄ―Ｎ―Ｒ位置間の操作が、操作時にノブ１６から手を離してもシフトレバー１が選択位置に保持されるステーショナリー操作モードであるように構成され、Ｄ位置と＋位置、−位置あるいはＡ／Ｍ位置間の操作は、操作時にノブ１６から手を離すとシフトレバー１が基準位置としてのＤ位置に戻るモメンタリー操作モードであるように構成されている。
図１では、自動復帰する該モメンタリー操作モードが行われるシフト位置間を、矢印で示している。

一方、基板７上に設けられる磁気検出素子８は、シフト位置の切り換えに伴う方形状の磁石６の移動位置を検出するために、上記したシフト位置に対応するように配置される。
図２に示すように、基板７上に６個の磁気検出素子８が配置されており、中央にはＤ位置を検出する磁気検出素子８（Ｄ）が配置され、その上方に−位置を検出する磁気検出素子８（−）、下方に＋位置を検出する磁気検出素子８（＋）、右方にＡ／Ｍ位置を検出する磁気検出素子８（Ａ／Ｍ）、左方にＮ位置を検出する磁気検出素子８（Ｎ）がそれぞれ配置され、更に該磁気検出素子８（Ｎ）の上方に磁気検出素子８（Ｒ）が配置されている。
シフトレバー１は、揺動支持部２を支点として揺動可能に構成されており、一方の先端部には位置検出用の方形状の磁石６、他方の先端部には操作用のシフトノブ４が設けられていることから、これら磁気検出素子は、図１に示すシフト配置に対し、このように、Ｄ位置を対象中心とする点対称の位置に配置される。

更に、各磁気検出素子８（Ｄ）、８（−）、８（＋）、８（Ａ／Ｍ）、８（Ｎ）及び８（Ｒ）は、図３に示すように、該方形状の磁石６が移動する中間位置において、隣接する磁気検出素子の双方により検出することができるように配置されている。
具体的には、操作者が、Ｄ位置からシフトレバー１を操作してＮ位置に切り換えると、磁石６は、図３の中央に示す磁気検出素子８（Ｄ）によってのみ検出される位置から、左方に移動し、中間位置（Ｄ−Ｎ）を経て、磁気検出素子８（Ｎ）によってのみ検出される位置に移動する。この中間位置（Ｄ―Ｎ）では、磁気検出素子８（Ｄ）及び８（Ｎ）の双方によって磁石６が同時に検出されるように、磁気検出素子８（Ｄ）及び８（Ｎ）の配置位置が設定されている。
同様に、Ｒ位置への中間位置（Ｎ―Ｒ）、−位置への中間位置（Ｄ−（−））、＋位置への中間位置（Ｄ−（＋））及びＡ／Ｍ位置への中間位置（Ｄ―Ａ／Ｍ）においても、移動方向に隣接する磁気検出素子の双方が、磁石６を同時に検出することができるように配置位置が設定されている。

次に、このように配置された磁気検出素子８の検出信号の処理について説明する。
図４に示すように、磁気検出素子８からの信号を処理する制御部１０は、信号処理部１１と演算部１２及び信号出力部１３を有している。

各磁気検出素子８は、磁石６との位置変化に基づく磁界変化に対応した電圧信号を出力する。出力した電圧信号は、予め定められた値をしきい値としてＡ―Ｄ変換される。
具体的には、シフトレバー１の移動操作によって磁石６が磁気検出素子８に接近すると、その接近に応じて該磁気検出素子から出力される出力電圧が低下するように変化する。このとき、その出力値が予め定められたしきい値Ｖａ以下になると、該磁気検出素子８の出力値に基づく１ｂｉｔのデジタル信号は、「０」から「１」に切り換わる。
信号処理部１１は、このように各磁気検出素子８からの信号を処理し、シフトレバー１と共に移動する磁石６が当該磁気検出素子８上に位置するときに演算部１２にオン信号を出力する。
したがって、上記したシフト位置（Ｄ），（Ｎ）、（Ｒ）、（＋）、（−）、及び（Ａ／Ｍ）においてはそれぞれのシフト位置に対応した磁気検出素子８のみからオン信号が出力され、上記した中間位置（Ｄ―Ｎ）、（Ｎ―Ｒ）、（Ｄ−（−））、（Ｄ−（＋））及び（Ｄ―Ａ／Ｍ）においては、それら隣接する磁気検出素子８の双方から、オン信号が出力される。

演算部１２は、シフトレバー１の移動に伴い信号処理部１１から出力される信号出力を逐次演算し、シフトレバー１の位置を特定する。このとき、シフト位置から他のシフト位置にシフトレバー１が移動したと判断する際には、それぞれのシフト位置を示す磁気検出素子８のオン信号の出力の間に中間位置を示す磁気検出素子８のオン信号が出力されることを条件としている。また、双方の磁気検出素子８からの出力がオン状態になったときから計時を開始し、その期間が一定期間以上（例えば１０秒以上）あった場合は、レバー操作による信号出力ではなく、何らかの故障、例えばセンサ故障によるオン信号の出力と判断して故障モードに設定する。
これは、通常のレバー操作の所要時間が極めて短く、この一定期間を超えることはないので、そのように判断することができることによる。
信号出力部１３は、演算部１２で判断されたシフト位置信号をギヤシフト装置に送信するものである。演算部１２が故障モードを設定した場合には、その後、演算部１２は信号処理部１１からニュートラル位置以外を示す信号が出力されている間は、ニュートラル位置を指示するシフト信号（Ｎ）を送信し、フェールセーフを確保する。
該故障モードは、後述するように、ニュートラル位置を示す検出信号を受信したときに解除される。

制御部１０におけるこのような処理を、図５のフロー図を用いて、Ｎ位置からＤ位置にシフトレバー１が操作された例で、更に説明する。
シフトレバー１がＮ位置では、被検出部である磁石６は図４のＮ位置にあり、磁気検出素子８（Ｎ）のみからオン信号が出力されている。ステップ１０１
この状態から操作者がシフトレバー１を操作してＤ位置を選択すると、磁石６は中間位置（Ｄ−Ｎ）で磁気検出素子８（Ｎ）及び８（Ｄ）の双方からオン信号が出力される。ステップ１０２
この双方からのオン信号を契機に、タイマーをセットする。ステップ１０３
このタイマーは、経過時間ｔが、移動元である磁気検出素子８（Ｎ）の出力がオフになるか、あるいは一定期間Ｔａ（例．Ｔａ＝１０秒）が経過した時点でリセットされる。ステップ１０４
このとき、このリセットまでの経過時間ｔがｔ＜Ｔａである場合は、検出素子の故障が無く、シフトレバー１がシフト位置Ｄに正常にシフトされたものとして、ギヤシフト信号としてＤ位置信号を出力する。ステップ１０６
しかし、この経過時間ｔが≧Ｔａである場合は、シフトレバー１が操作されたものとせず、検出素子の故障によるものと判断して故障モードに設定し（ステップ１０７）、ギヤシフト信号には、安全な出力信号であるＮ位置信号を出力する。ステップ１０８

この制御装置１０の処理を、タイミングチャートを用いて、図６に示す。
図６において、（１）から（５）はｔ＜Ｔａのときの、シフト信号出力に到るタイミングチャートであり、（１’）から（５’）はｔ≧Ｔａのときの、故障モード設定とシフト信号出力に到るタイミングチャートである。
上記した経過時間ｔが、時間ａから時間ｃまでの一定時間Ｔａを越えた時点で故障モードが設定され（図６（４’））、ギヤシフト信号として、Ｎ位置信号が出力される。（図６（５’）の場合）
なお、この故障モードは、その後の時間ｄにおいて、検出素子８（Ｄ）からの信号がオフとなって検出素子８（Ｎ）からのみ信号出力された場合には、シフトレバー１がＮ位置に戻されたとして該故障モードを解除(図６の（４’）)し、Ｎ位置信号を出力する。
以降、上記と同様に、隣接したセンサからの信号出力を制御装置１０により判断し、シフト位置信号を出力する。
当該故障モードの解除は、以下の意味を持つ。つまり、上述した故障モードは、主に磁気検知素子８の故障を想定して設けられるのであるが、まれに、磁気検知素子８の故障ではないのに、ふたつのシフト位置の磁気検知素子が同時にオン信号を出力する場合がある。例えば、操作者がシフトノブ４に手を置いて中途半端に力を加えているような状態である。この場合、ｔ≧Ｔａとなることもあり得るが、そのときは一旦故障モードに設定されるものの、操作者が手をシフトノブ４から離したときは、ニュートラル位置を示す信号が出力され、従って故障モードは解除されることとなり、以降の操作は通常通り行うことが可能となる。

本実施の形態は、このように構成したことにより、検出素子がオン故障したとしても、シフト操作によるものと区別して、それを的確に判断することができ、故障モードに設定した上でシフト位置信号として安全なニュートラル信号を出力することとしたので、シフト装置のフェールセーフを成立させることができる。
特に、N位置に対しＲ位置及びＤ位置を隣接したシフト位置として配置すると、本実施の形態においては、上記にようにフェールセーフを成立させることができるので、N位置に対しＲ位置及びＤ位置を隣接したシフト位置として配置したとしても、安全なシフト装置を構成することができる。
また、操作者がＮ位置においてシフトノブに中途半端に手を置くことによりシフトレバー１が意に反して中途半端な位置変動を起こす場合、それが一定時間以上である場合は故障モードにセットされるが、その後に手を離すと該故障モードは解除されることとなるので、このような場合には特別な故障モード解除手段を設ける必要がない。

なお、上記した実施の形態では、シフトレバー１のシフト配置に対し、検出素子の配置を、Ｄ位置を対象中心とする点対称の位置に配置したが、これに限ることなく、シフトレバー１のシフト操作と同一方向に移動する被検出部とし、シフト位置配置と同様な検出素子配置としても良い。

また、上記した実施の形態では検出素子として磁気検出素子を使用したが、これに限ることなく、中間位置において隣接するシフト位置の双方を検出しうるように構成された検出素子であれば、非接触式の検出素子であるかに拘わらず、例えば接触式スイッチに代替することができる。

また、上記した実施の形態では、モメンタリー操作モードが行われるシフト位置間においても上記したようにフェールセーフを成立するように構成されているが、該操作モードは、自動復帰する操作モードであり、しかもフェールセーフの必要性も比較的低いことから、該操作モードに対しては本発明を適用しなくても良い。

さらに、上記した実施の形態では、本発明を車両のシフト装置に適用した例を用いて説明したが、このようなシフト装置に限ることなく、操作移動される操作部材と、該操作部材の位置を検出する複数の検出素子と、該検出素子からの信号を受信して操作位置を特定する制御部とを有する操作装置に適用することもできる。その場合、該操作装置は、前記検出素子が第１の信号を受信する第１の所定操作位置と、第２の信号を受信する第２の所定操作位置と、それら第１の信号と第２の信号の双方を同時に受信する中間位置とを備えており、前記第２の所定操作位置は前記第１の所定操作位置に隣接する位置に設けられるとともに、前期中間位置は前記第１の所定操作位置と前記第２の所定操作位置との間に設けられており、前記制御部が、前記第１の信号と前記第２の信号との双方を同時に受信したときから計時を開始し、同時受信の時間が所定時間を超えたときに前記検出素子が故障したと判断することを特徴とする構成とすることができる。
このように構成することで、操作装置における検出素子の故障を検知することができ、その後の安全対策をとることが可能となる。
シフト装置以外の操作装置としては、ジョイスティック型位置入力装置やスライド式４方向スイッチなど、上記のシフト装置と同様に被検出部を複数の検出素子で検知する方式の操作装置がある。

本実施の形態に係るシフト位置の配置図。 本実施の形態に係る検出素子の配置図。 本実施の形態に係るシフト位置と信号出力の連関図。 本実施の形態に係る制御部の説明図。 本実施の形態に係る制御部における信号処理フロー。 本実施の形態に係る制御部における処理タイミングチャート。 従来例に係るシフト装置の概略図。

符号の説明

１シフトレバー、
２揺動支持部、
３磁石ホルダ、
４シフトノブ、
５カバープレート、
６磁石、
７基板、
８磁気検出素子、
１０制御部、
１１信号処理部、
１２演算部、
１３信号出力部、
２０ギヤシフト装置。

Claims (1)

1. 操作移動される操作部材であるシフトレバーと、前記シフトレバーの位置を検出する複数の検出素子と、前記シフトレバーが移動操作されたときに、前記検出素子からの信号を受信してシフト位置を特定し、ギヤチェンジ装置にシフト信号を送信する制御部とを有するシフト装置において、
   前記検出素子が第１の信号を受信する第１のシフト位置と、前記検出素子が第２の信号を受信する第２のシフト位置と、前記検出素子が前記第１の信号と前記第２の信号の双方を同時に受信する中間位置とを備え、前記第２のシフト位置は前記第１のシフト位置に隣接する位置に設けられるものであり、前記中間位置は前記第１のシフト位置と前記第２のシフト位置との間に設けられるものであり、
   前記制御部は、前記第１の信号と前記第２の信号との双方を同時に受信したときから計時を開始し、同時受信の時間が所定時間を超えたときに故障モードに設定され、
   前記制御部は、前記故障モードに設定された場合に、前記ギヤチェンジ装置にニュートラル位置を指示するシフト信号を送信するとともに、
   前記故障モードに設定された後、前記ニュートラル位置を示す検出信号を受信したときに、前記故障モードを解除すること
   を特徴とするシフト装置。
   

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