JP5273569B2 - レンジ検出装置 - Google Patents
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Description
固定部は、自動変速機に固定される。可動部は、固定部に沿って所定の正常可動範囲を前進および後退可能である。連結部材は、自動変速機のレンジの選択に応じた操作力を伝達する伝達手段と可動部とを連結する。
位置信号出力手段は、可動部の移動位置に応じてオンオフ信号を出力する複数のスイッチから構成され、複数のオンオフ信号を組み合わせたオンオフパターンを出力する。
信号検出手段は、位置信号出力手段が出力したオンオフパターンを検出する。
レンジ判断手段は、信号検出手段が検出したオンオフパターンの検出信号に基づいてレンジを判断する。
請求項3に記載の発明によると、可動部の過移動異常時におけるオンオフパターンは、可動部が正常可動範囲にあって信号線の一重断線故障または一重短絡故障が生じたときのいずれのオンオフパターンとも異なる。
そして、信号検出手段が、断線短絡信号出力回路の出力信号に基づいて断線短絡故障を検出せず、かつ、可動部が前進禁止域または後退禁止域にあるときに位置信号出力手段が出力するオンオフパターンを検出したときに限り、レンジ判断手段は、可動部の位置が異常であると判断する。
また、2つ以上の信号線が同時に断線または短絡する多重断線故障および多重短絡故障を検出することができる。さらに、請求項3に係る発明に比べ、位置信号出力手段が出力するオンオフパターンが単純になるため、複数のスイッチの数を削減可能な場合がある。
これにより、前進禁止域または後退禁止域での可動部の可動範囲を有限とし、可動部の過移動異常を有限の範囲内で確実に判断することができる。
したがって、例えばスプリングなどの前進付勢手段または後退付勢手段を設けることで、可動部を限界前進位置または限界後退位置に保持することができ、可動部の過移動異常を確実に判断することができる。
例えば連結部材が折損した状態で運転を継続しようとすると、運転者の意図に反して車両が制御されるおそれがある。そこで、フェールセーフの原則にしたがって強制的に車両を停止させることで、運転者の危険を回避することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるレンジ検出装置を図1〜図11に示す。
本実施形態のレンジ検出装置は、自動車等の自動変速機に適用される。図2に示すように、自動変速機2は、変速機ケース3、オイルパン4、油圧制御装置20、ディテント機構10およびレンジ検出装置30を備えている。
オイルパン4は、自動変速機2で使用する作動油を内部に蓄える。オイルパン4内には油圧制御装置20およびレンジ検出装置30が収容されている。
レバーケーブル11、ディテント機構10およびスプール7は、特許請求の範囲に記載の「伝達手段」に相当する。
略直方体のハウジング31は、バルブボディ6に固定される。ハウジング31は、耐油性の樹脂材料、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)で成形される。あるいは、耐摩耗性を向上するため、PPSにガラス繊維を入れた樹脂で成形される。
ベース面34の「−X」側の端部には突出部34aが形成されており、突出部34aには後退ストッパ37が設けられている。また、ベース面34の「+X」側の端部には前進ストッパ38が形成されている。前進ストッパ38および案内レール351、352は、ベース面34上に「コの字」の枠状に形成されている。前進ストッパ38には、スプリング係止ピン39が設けられている。
また、ベース部33は、ベース面34と反対側に、外壁33aに囲まれる基板収容室32を有している。基板収容室32には、複数のスイッチ70の固定要素71であるホール素子H1〜H4、TCU75の回路基板等が収容される。
スライダ51の内部には、複数のスイッチ70の可動要素72である磁石M1〜M4が設けられている。具体的には、スライダ51は、例えば、PPSに鉄粉を混合したプラスチックマグネットで成形されることで、磁石M1〜M4を内包することができる。
なお、シフトレバーの非操作時にディテントプレート12の回動が規制されるため、スライダ51は、各レンジの選択に応じた位置で移動が規制される。
最初、ハウジング31の突出部34aに後退ストッパ37が設けられていない状態で、スライダ51をハウジング31の「−X」側から案内レール351、352に挿入する。その後、後退ストッパ37を突出部34aに取り付ける。
連結ピン52がスプール7の溝7bに嵌合し、スライダ51とスプール7とを連結することにより、スライダ51の可動範囲は、図4等に示す正常可動範囲Znに制限される。
信号検出手段76は、位置信号出力手段としての4つのホール素子H1〜H4から出力されるオンオフパターンの信号S1〜S4を検出する。また、信号検出手段76は、信号S1〜S4を検出することで、断線短絡信号出力回路74の出力信号に基づき、ホール素子H1〜H4に接続される信号線73の断線または短絡を検出する。
始動決定手段78は、自動変速機2の入力軸に入力される駆動力を発生する原動機の始動または不始動を決定する。「原動機」は例えば車両のエンジンである。レンジ判断手段77がスライド51の「過移動異常」を判断したとき、始動決定手段77は、原動機の不始動を決定する。すなわち、原動機としてのエンジンの始動を禁止する。
断線短絡信号出力回路74は、5つの抵抗R1、R2、R3、R4およびRcから構成され、接続点Cの電圧Vcを出力する。抵抗R1は、5Vの電源電圧と接続点Cとの間に接続されている。抵抗R2は、一端が接続点Cに接続され、他端が接地されている。抵抗R3は、ホール素子H1と接続点Cとの間に接続されている。抵抗R4は、一端がホール素子H1に接続され、他端が接地されている。信号検出手段76は、抵抗Rcを介して、接続点Cの電圧Vcを信号S1として検出する。
R1:7.5kΩ、R2:150kΩ、R3:0.33kΩ、R4:75kΩ。
抵抗R2と抵抗R3との並列合成抵抗をRα、抵抗R3と抵抗R4との直列抵抗と抵抗R2との並列合成抵抗をRβとすると、Rα、Rβは下式(1)、(2)で示される。
Rα=1/{(1/R2)+(1/R3)} ・・・式(1)
Rβ=1/[(1/R2)+{1/(R3+R4)}] ・・・式(2)
上記の抵抗の数値例によると、Rα、Rβの値は以下のようになる。
Rα:約0.33kΩ、Rβ:約50kΩ。
このとき、電圧Vcは、5Vに対する抵抗R1と並列合成抵抗Rαとの分圧比から下式(3)のように求められる。
Vc=5*Rα/(R1+Rα)≒0.2V ・・・式(3)
このとき、電圧Vcは、5Vに対する抵抗R1と並列合成抵抗Rβとの分圧比から下式(4)のように求められる。
Vc=5*Rβ/(R1+Rβ)≒4.4V ・・・式(4)
このとき、電圧Vcは、5Vに対する抵抗R1と抵抗R2との分圧比から下式(5)のように求められる。
Vc=5*R2/(R1+R2)≒4.8V ・・・式(5)
このとき、電圧Vcは、5V以上となる。
図9(e)は、信号線73が地絡(アース短絡)した場合を示す。
このとき、電圧Vcは、0Vとなる。
次に、本発明の第1実施形態によるレンジ検出装置30の作用を説明する。
シフトレバーによりレンジが選択されると、レバーケーブル11およびディテント機構10を介して、油圧制御装置20のバルブボディ6のスプール孔6aに嵌入されたスプール7が往復移動する。これにより油圧制御装置20が各摩擦要素への供給油圧を制御するとともに、連結ピン52によってスプール7と連結されたスライダ51が、スプール7の往復移動に追従して、ハウジング31に沿って前進または後退する。
すると、スライダ51は、スプリング49の付勢力によって、前端面58がハウジング31の前進ストッパ38に当接する限界前進位置Lfまで前進する。すなわち、正常可動範囲Znを超えて前進禁止域Zfに進入する。この場合、複数のスイッチ70は、「超Dレンジ」のオンオフパターンを出力する。
以下のフローチャートの説明で記号Sは「ステップ」を示す。
S10でNOの場合、S20に移行し、信号検出手段76が検出するオンオフパターンが「超P」または「超D」のオンオフパターンであるか否かを判断する。NOの場合、S25にて、正常作動を継続する。
続くS40では、始動決定手段78がエンジン始動を禁止し、かつ、変速制御手段79が自動変速機2をニュートラル状態とする。
次に、本発明の第1実施形態によるレンジ検出装置30の効果を説明する。
(1)図10に示すように、スライダ51が前進禁止域Zfに進入したときに出力される「超Dレンジ」のオンオフパターン、及び、スライダ51が後退禁止域Zrに進入したときに出力される「超Pレンジ」のオンオフパターンは、スライダ51が正常可動範囲Znにあるときに出力される「Pレンジ」から「Dレンジ」までのオンオフパターンのいずれとも異なる。
これにより、レンジ判断手段77は、スライダ51が正常可動範囲Znを超えて前進禁止域Zfまたは後退禁止域Zrに進入する「過移動異常」を判断することができる。
そこで、断線短絡信号出力回路74の出力信号に基づいて信号検出手段76が信号線73の断線短絡故障を独立して検出することで、レンジ判断手段77は、断線短絡故障の場合を排除した上で、より重大なスライダ51の過移動異常を判断することができる。
また、2つ以上の信号線73が同時に断線または短絡する多重断線故障および多重短絡故障を検出することができる。さらに、後述の第2実施形態では位置信号出力手段のスイッチ数を5つに増やす必要があるのに対し、本実施形態のスイッチ数は4つでよい。
これにより、スライダ51の可動範囲を有限とし、スライダ51の過移動異常を有限の範囲内で確実に判断することができる。
例えば連結ピン52が折損した状態で運転を継続しようとすると、運転者の意図に反して車両が制御されるおそれがある。そこで、フェールセーフの原則にしたがって強制的に車両を停止させることで、運転者の危険を回避することができる。
続いて、本発明の第2実施形態を図12〜図16に基づいて説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対し、断線短絡信号出力回路を備えておらず、また、位置信号出力手段として5つのホール素子および5つの磁石からなる5つのスイッチを設けている点が異なる。第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
以上の構成により、第2実施形態では、第1実施形態の効果(1)、(2)、(4)、(5)、(6)と同様の効果が得られる。また、第1実施形態の効果(3)は以下のように置き換えることができる。
そこで、スライダ51が正常可動範囲Znにあるときに出力されるオンオフパターンの「いずれか1つのオン信号をオフ信号に置き換えた場合」および「いずれか1つのオフ信号をオン信号に置き換えた場合」においても過移動異常時のオンオフパターンと異なるようにする。これにより、一重断線故障または一重短絡故障による信号検出手段76の誤検出の可能性を排除し、さらに、レンジ判断手段77による過移動異常の判断精度を高めることができる。
次に、本発明の第3実施形態を図17〜図19に基づいて説明する。第3実施形態は、位置信号出力手段の構成が第1実施形態と異なる。第3実施形態では、ハウジング41に設けられる複数の固定要素81(図18参照)は、電極プレートである。また、スライダ61に設けられる複数の可動要素82(図17参照)は、電極プレートに接触する接点を有するターミナルである。電極プレートとターミナルとは、接触式の位置信号出力手段としての「複数のスイッチ80」(図19参照)を構成する。
第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
次に、本発明の第4実施形態を図20に基づいて説明する。第4実施形態のレンジ検出装置は、例えば、ハウジング30がオイルパン4の側壁4a(図2参照)に固定され、ハウジング30のベース面34が略鉛直方向に設置される。
これにより、第1実施形態に対し前進付勢手段としてのスプリングを設けることなく、第1実施形態の効果(5)と同様の効果を得ることができる。よって、部品点数を削減することができる。また、前進付勢手段が破損する可能性を無くすことができる。
(ア)上記の実施形態では、選択されるレンジは、P、R、N、Dの4レンジである。しかし、これに限らず、例えば「2」、「L」等のレンジが追加されてもよい。また、Pレンジ側とDレンジ側のどちらを「前進側」および「後退側」としてもかまわない。
(イ)上記の実施形態では、スライダの摺動部がハウジングの案内レールの内壁に沿って摺動する。しかし、可動部が固定部に沿って往復移動する方式はこれに限定されない。
(エ)上記の実施形態において、始動決定手段または変速制御手段は無くてもよい。
(カ)上記の第4実施形態では、ハウジングのベース面が略鉛直方向に設置される。しかし、ベース面は、スライダが重力で移動可能な程度に傾斜して設置されてもよい。
また、後退ストッパ側に重力が作用するように設置し、重力を「後退付勢手段」として使用してもよい。
6 ・・・バルブボディ
7 ・・・スプール(伝達手段)
10 ・・・ディテント機構(伝達手段)
11 ・・・レバーケーブル(伝達手段)
20 ・・・油圧制御装置
30 ・・・レンジ検出装置
31、41 ・・・ハウジング(固定部)
351、352、451、452・・・案内レール
37 ・・・後退ストッパ(後退限規制手段)
38 ・・・前進ストッパ(前進限規制手段)
49 ・・・スプリング(前進付勢手段)
51、61 ・・・スライダ(可動部)
52、62 ・・・連結ピン(連結部材)
561、562、661、662・・・摺動面
57、67 ・・・後端面
58、68 ・・・前端面
70、80 ・・・(複数の)スイッチ(位置信号出力手段)
71、81 ・・・固定要素
72、82 ・・・可動要素
73 ・・・信号線
74 ・・・断線短絡信号出力回路
75 ・・・TCU
76 ・・・信号検出手段
77 ・・・レンジ判断手段
78 ・・・始動決定手段
79 ・・・変速制御手段
H1、H2、H3、H4、H5 ・・・ホール素子(磁気検出素子)
M1、M2、M3、M4、M5 ・・・磁石
T1、T2、T3、T4、T5 ・・・ターミナル
E1、E2、E3、E4、E5 ・・・電極プレート
S1、S2、S3、S4、S5 ・・・信号
U ・・・検出ライン
Vp、Vr、Vn、Vd ・・・被検出ライン
Zn ・・・正常可動範囲
Zf ・・・前進禁止域
Zr ・・・後退禁止域
Lf ・・・限界前進位置
Lr ・・・限界後退位置
Claims (9)
- 自動変速機に固定される固定部と、
前記固定部に沿って所定の正常可動範囲を前進および後退可能な可動部と、
自動変速機のレンジの選択に応じた操作力を伝達する伝達手段と前記可動部とを連結する連結部材と、
前記可動部の移動位置に応じてオンオフ信号を出力する複数のスイッチから構成され、複数のオンオフ信号を組み合わせたオンオフパターンを出力する位置信号出力手段と、
前記位置信号出力手段が出力したオンオフパターンを検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段が検出したオンオフパターンの検出信号に基づいてレンジを判断するレンジ判断手段と、
を備え、
前記可動部が前記正常可動範囲を超えて前記正常可動範囲の前進側の前進禁止域または前記正常可動範囲の後退側の後退禁止域に進入したとき、
前記位置信号出力手段は、前記可動部が前記正常可動範囲にあるときに出力するいずれのオンオフパターンとも異なるオンオフパターンを出力し、
前記レンジ判断手段は、前記可動部の位置が異常であると判断することを特徴とするレンジ検出装置。 - 前記可動部が前記前進禁止域にあるときに前記位置信号出力手段が出力するオンオフパターンは1とおりであり、かつ、前記可動部が前記後退禁止域にあるときに前記位置信号出力手段が出力するオンオフパターンは1とおりであることを特徴とする請求項1に記載のレンジ検出装置。
- 前記複数のスイッチに接続される信号線のいずれか1つが断線し、断線した信号線に対応するスイッチからの出力が前記可動部の移動位置にかかわらずオフ信号となる場合、
あるいは、
前記複数のスイッチに接続される信号線のいずれか1つが短絡し、短絡した信号線に対応するスイッチからの出力が前記可動部の移動位置にかかわらずオン信号となる場合において、
前記可動部が前記前進禁止域または前記後退禁止域にあるときに前記信号検出手段が検出するオンオフパターンは、
前記可動部が前記正常可動範囲にあるときに前記信号検出手段が検出するいずれのオンオフパターンとも異なることを特徴とする請求項1または2に記載のレンジ検出装置。 - 前記複数のスイッチに接続される信号線のいずれか1つ以上が断線または短絡する断線短絡故障を示す出力信号を出力する断線短絡信号出力回路を備え、
前記信号検出手段が、前記断線短絡信号出力回路の出力信号に基づいて断線短絡故障を検出せず、かつ、前記可動部が前記前進禁止域または前記後退禁止域にあるときに前記位置信号出力手段が出力するオンオフパターンを検出したときに限り、
前記レンジ判断手段は、前記可動部の位置が異常であると判断することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。 - 前記可動部の前記前進禁止域での前進を限界前進位置で規制する前進限規制手段、または、前記可動部の前記後退禁止域での後退を限界後退位置で規制する後退限規制手段の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
- 前記可動部と前記伝達手段との連結が解除されたとき前記可動部を前記限界前進位置まで前進させるように付勢する前進付勢手段、または、前記可動部と前記伝達手段との連結が解除されたとき前記可動部を前記限界後退位置まで後退させるように付勢する後退付勢手段のいずれか一方を備えることを特徴とする請求項5に記載のレンジ検出装置。
- 前記可動部の移動方向が鉛直方向または傾斜する方向になるように設置され、
前記前進付勢手段または前記後退付勢手段は重力であることを特徴とする請求項6に記載のレンジ検出装置。 - 自動変速機の入力軸に入力される駆動力を発生する原動機の始動または不始動を決定する始動決定手段を備え、
前記レンジ判断手段が前記可動部の位置が異常であると判断したとき、前記始動決定手段は、前記原動機の不始動を決定することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。 - 複数の摩擦要素の係合または開放によって、自動変速機の入力軸に入力される駆動力を自動変速機の出力軸に伝達し、または伝達しないように制御する変速制御手段を備え、
前記レンジ判断手段が前記可動部の位置が異常であると判断したとき、前記変速制御手段は、前記駆動力を前記出力軸に伝達しないように制御することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
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