JP5873357B2

JP5873357B2 - レンジ検出スイッチ

Info

Publication number: JP5873357B2
Application number: JP2012050008A
Authority: JP
Inventors: 貴博木下
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013185626A

Description

本発明は、自動車等の車両の自動変速機のレンジ検出スイッチに関し、特に信頼性を向上するとともに通常の使用中に故障判別を可能としたものに関する。

例えば自動車等の車両の自動変速機は、ドライバが前進（Ｄ）、ニュートラル（Ｎ）、後退（Ｒ）、パーキング（Ｐ）等のレンジ選択操作を行うレンジ選択操作部に設けられ、選択されたレンジを検出するスイッチを備えている。
一般的にはＰレンジスイッチは、単一のオン／オフデジタルスイッチであり、Ｎ，Ｒ，Ｄレンジのいずれかとセットされたモーメンタリースイッチである。
つまり、Ｐ，Ｎ，Ｒ，Ｄレンジスイッチのいずれか一つのみがオンするスイッチであるため、Ｎ，Ｒ，Ｄレンジスイッチの状態と比較することによって、Ｐレンジスイッチの故障検出は可能である。

また、近年、レンジ選択操作部と自動変速機との間に機械的な連動手段をもたないシフトバイワイヤシステムが提案されている。
このようなシフトバイワイヤシステムにおいては、上述したようなモーメンタリースイッチが使用できなくなり、Ｐレンジスイッチのみが独立したスイッチとなるため、他のレンジスイッチの状態と比較した故障検出が不可能となる。
万一Ｐレンジスイッチに故障等の不具合が発生すると、変速機がＰレンジにロックされて走行が不可能となったり、逆にＰレンジを選択できずに駐車できなくなるといった問題が懸念されることから、Ｐレンジスイッチの信頼性確保は特に重要である。

このようなレンジ検出スイッチに関する従来技術として、例えば特許文献１には、自動変速機の各シフトレンジと対応するレンジセレクトスイッチの各レンジ接点のうち、所定のレンジ接点が複数の接点を有し、レンジ制御部に対して同時に２種類以上の接点信号を送るようにしたものが記載されている。

また、特許文献２には、２重化された電力入力モジュールにおけるスイッチのオン固着故障を検出するスイッチ故障検出回路において、抵抗とスイッチ素子を直列に接続した直列回路を２個並列に接続するようにし、故障診断時に片方のスイッチ素子のみ順番にオフすることによって、電流ループを遮断することなく故障検出を可能とすることが記載されている。

特開平５−２５６３５７号公報特開２００７−２８５９６９号公報

上述した特許文献１の技術においては、複数の接点信号のいずれかがフェールを起こしたとしても、フェール後の各レンジ接点からの接点信号から、どのレンジが選択されているかを判別することが可能であるが、例えば断線、天絡、地絡、特性異常等の異常自体を検出することは不可能である。
また、特許文献２に記載された技術では、故障診断時に第１又は第２のスイッチの片方を順番にオフして診断を行うことが可能であるが、通常使用中に異常を検出することができず、また、断線、天絡、地絡、特性異常等の個別原因を判別することもできない。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、信頼性を向上するとともに通常の使用中に故障判別を可能としたレンジ検出スイッチを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、自動変速機のレンジ選択操作部に設けられ現在選択されているレンジを検出するレンジ検出スイッチであって、一方の端部が接地された第１の検出用抵抗と、一方の端部が接地され前記第１の検出用抵抗とは抵抗値が異なる第２の検出用抵抗と、電圧が印加されるとともにプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗がそれぞれ設けられる第１の電圧検出部及び第２の電圧検出部と、前記レンジ選択操作部の状態に応じて、前記第１の検出用抵抗と前記第１の電圧検出部とが接続されるとともに前記第２の検出用抵抗と前記第２の電圧検出部とが接続された第１の状態、及び、前記第１の検出用抵抗と前記第２の電圧検出部とが接続されるとともに前記第２の検出用抵抗と前記第１の電圧検出部とが接続された第２の状態を切替える切替手段と、前記第１の電圧検出部及び前記第２の電圧検出部の検出電圧に基いて、前記レンジ選択操作部の状態を判別する判別手段とを備えることを特徴とするレンジ検出スイッチである。
これによれば、スイッチを２重系とすることによって信頼性を高めることができ、さらに、正常時におけるオン時、オフ時、天絡時、地絡時、断線時、特性異常時などの状態に応じてそれぞれ第１の電圧検出部、第２の電圧検出部の検出電圧の組み合わせが異なることから、通常の使用中に故障判別を可能としたレンジ検出スイッチを提供することができる。

請求項２に係る発明は、前記第１の電圧検出部、前記第２の電圧検出部の少なくとも一方の検出電圧が前記第１の状態、前記第２の状態での正常時の電圧から乖離することに基いて、異常を検出する異常検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載のレンジ検出スイッチである。
これによれば、簡単なロジックによって適切に故障判別を行なうことができる。

以上説明したように、本発明によれば、信頼性を向上するとともに通常の使用中に故障判別を可能としたレンジ検出スイッチを提供することができる。

本発明を適用したレンジ検出スイッチの実施例であるＰレンジスイッチを含むトランスミッション制御システムの模式的ブロック図である。実施例のＰレンジスイッチの構成を示す回路図であって、オン状態を示す図である。実施例のＰレンジスイッチの構成を示す回路図であって、オフ状態を示す図である。

本発明は、信頼性を向上するとともに通常の使用中に故障判別を可能としたレンジ検出スイッチを提供する課題を、プルアップ抵抗、プルダウン抵抗が設けられた第１、第２の電圧検出部に、異なった抵抗値の検出用抵抗を接続するとともに、スイッチのオンオフによって検出用抵抗を相互に入れ替えることによって解決した。

以下、本発明を適用したレンジ検出スイッチの実施例について説明する。
実施例のレンジ検出スイッチは、例えば、乗用車等の自動車に搭載され、エンジンの出力を変速する無段変速機（ＣＶＴ）に設けられるものである。
図１は、実施例のレンジ検出スイッチであるＰレンジスイッチを含むトランスミッション制御システムの模式的ブロック図である。

図１に示すように、トランスミッション制御システム１は、ＣＶＴ制御ユニット１０、シフトバイワイヤ制御ユニット２０、インヒビットリレー３０等を有し、セカンダリリニアソレノイドＬ１、ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２等を制御するものである。

ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＣＶＴ及びその補機類を統括的に制御するものであって、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
ＣＶＴ制御ユニット１０は、ＣＶＴの変速制御や、図示しないロックアップクラッチの制御等を行うものである。

ＣＶＴ制御ユニット１０には、Ｐレンジスイッチ１１、ブレーキスイッチ１２、シフタセンサ１３、バックランプリレー１４等が接続されている。
Ｐレンジスイッチ１１は、ドライバがシフト操作を行う図示しないシフト操作部に設けられ、シフト操作部においてＰレンジを選択する操作が行われたことを検出するスイッチである。
このＰレンジスイッチ１１は、実施例に係るレンジ検出スイッチであり、後により詳細に説明する。
ブレーキスイッチ１２は、ドライバによるブレーキ操作の有無を検出するものであって、ドライバが図示しないブレーキペダルを操作した際にオンされるスイッチである。
シフタセンサ１３は、シフト操作部において、ドライバがＤ（前進）、Ｎ（中立）、Ｒ（後退）のどのレンジを選択したかを検出するスイッチである。
バックランプリレー１４は、Ｒレンジが選択された場合に、車両後方のバックランプを点灯させるものである。
なお、Ｐレンジスイッチ１１及びシフタセンサ１３の出力は、シフトバイワイヤ制御ユニット２０にも伝達されている。
ＣＶＴ制御ユニット１０は、Ｐレンジスイッチ１１及びシフタセンサ１３の出力に基づいて、ドライバの要求するレンジを判定し、ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２等を制御し、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジの切替を行うとともに、シフトバイワイヤ制御ユニット２０に対してＰロックシステム２１への切換え要求を出力する。

シフトバイワイヤ制御ユニット２０は、ＣＶＴ制御ユニット１０からのＰロックシステム２１への切換え要求出力に基づいて、Ｐロックシステム２１をＰレンジまたはＰレンジ以外の状態に切り替える。
シフトバイワイヤ制御ユニット２０は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
セカンダリリニアソレノイドＬ１は、図示しないオイルポンプから供給される油圧を調圧して、レンジ切替装置に供給するものである。
ＦＲクラッチリニアソレノイドＬ２、第１ＤＮＲソレノイドＳ１、第２ＤＮＲソレノイドＳ２は、それぞれ前進クラッチ、後退クラッチに印加される油圧を切り替えるスプールバルブに油圧を供給し、これらを制御するものである。

Ｐロックシステム２１は、Ｐレンジが選択された場合には、トランスミッションの出力軸の回転を機械的にロックし、Ｐレンジ以外が選択された場合には、トランスミッションの出力軸の回転の機械的ロックを解除するものである。

インヒビットリレー３０は、図示しないスタータモータへの電力供給システムに設けられ、Ｐレンジ又はＮレンジ以外の場合には、アイドルストップ制御状態からのエンジン自動始動の場合を除き、スタータモータの駆動を禁止するものである。

また、ＣＶＴ制御ユニット１０及びシフトバイワイヤ制御ユニット２０には、車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ通信システムＣを介して、エンジン制御ユニット４０、挙動制御ユニット５０等が接続されている。
エンジン制御ユニット４０は、図示しないエンジン及びその補機類を統括的に制御するものである。
挙動制御ユニット５０は、アンダーステア、オーバーステア等の車両挙動の発生に応じて、左右輪に制動力差を与えてこれらの挙動を抑制する方向のモーメントを発生する車両挙動制御や、アンチロックブレーキ制御を行なうものである。

以下、上述したＰレンジスイッチ１１について、さらに詳細に説明する。
図２は、Ｐレンジスイッチ１１の構成を示す回路図であって、オン状態を示す図である。
図３は、Ｐレンジスイッチ１１の構成を示す回路図であって、オフ状態を示す図である。
Ｐレンジスイッチ１１は、接点切替装置１１０、第１検出用抵抗１２１、第２検出用抵抗１２２、第１プルアップ抵抗１３１、第２プルアップ抵抗１３２、第１プルダウン抵抗１４１、第２プルダウン抵抗１４２、第１電圧検出部１５１、第２電圧検出部１５２等を有して構成されている。

接点切替装置１１０は、端子１１１，１１２，１１３，１１４，１１５を有し、これらの接続（導通）、非接続（遮断）を切り替えるものである。
図２に示すように、接点切替装置１１０は、Ｐレンジスイッチ１１がオンされた場合には、端子１１２と端子１１４とを接続するとともに、端子１１３と端子１１５とを接続する。
図３に示すように、接点切替装置１１０は、Ｐレンジスイッチ１１がオフされた場合には、端子１１１と端子１１４とを接続するとともに、端子１１２と端子１１５とを接続する。

第１検出用抵抗１２１は、一方の端部がグラウンド接地され、他方の端部が端子１１２に接続された抵抗素子である。
第１検出用抵抗１２１の抵抗値は、例えば５０ｋΩである。

第２検出用抵抗１２２は、一方の端部がグラウンド接地され、他方の端部が端子１１１及び端子１１３にそれぞれ接続された抵抗素子である。
第２検出用抵抗１２２の抵抗値は、第１検出用抵抗１２１とは異ならせて設定され、例えば５ｋΩである。

第１プルアップ抵抗１３１は、一方の端部に、実質的に一定の電圧となるようレギュレートされた電圧（例えば、実施例の場合には５Ｖ）が印加されるとともに、他方の端部が第１電圧検出部１５１を介して端子１１４に接続された抵抗素子である。
第２プルアップ抵抗１３２は、一方の端部に、実質的に一定の電圧となるようレギュレートされた電圧（例えば、実施例の場合には５Ｖ）が印加されるとともに、他方の端部が第２電圧検出部１５２を介して端子１１５に接続された抵抗素子である。
第１プルアップ抵抗１３１及び第２プルアップ抵抗１３２の抵抗値は、例えば、５ｋΩである。

第１プルダウン抵抗１４１は、一方の端部がグラウンド接地されるとともに、他方の端部が第１プルアップ抵抗１３１に接続され、かつ、第１電圧検出部１５１を介して端子１１４に接続された抵抗素子である。
第２プルダウン抵抗１４２は、一方の端部がグラウンド接地されるとともに、他方の端部が第２プルアップ抵抗１３２に接続され、かつ、第２電圧検出部１５２を介して端子１１５に接続された抵抗素子である。
第１プルダウン抵抗１４１及び第２プルダウン抵抗１４２の抵抗値は、例えば、５０ｋΩである。

第１電圧検出部（ＳＷ１）１５１は、端子１１４と、第１プルアップ抵抗１３１及び第１プルダウン抵抗１４１の接続部との間の、グラウンドに対する電圧を検出するものである。
第２電圧検出部（ＳＷ２）１５２は、端子１１５と、第２プルアップ抵抗１３２及び第２プルダウン抵抗１４２の接続部との間の、グラウンドに対する電圧を検出するものである。

以上説明した構成により、第１電圧検出部１５１を含む回路の合成抵抗値は、Ｐレンジスイッチ１１がオンの場合には２５ｋΩ、オフの場合には４．５５ｋΩとなる。
一方、第２電圧検出部１５２を含む回路の合成抵抗値は、Ｐレンジスイッチ１１がオンの場合には４．５５ｋΩ、オフの場合には２５ｋΩとなる。

そして、Ｐレンジスイッチ１１がオンの場合には、第１電圧検出部１５１の電圧は４．１７Ｖとなり、第２電圧検出部の電圧は２．３８Ｖとなる。
一方、Ｐレンジスイッチ１１がオフの場合には、第１検出用抵抗１２１、第２検出用抵抗１２２が反転されるため、第１電圧検出部１５１の電圧は２．３８Ｖとなり、第２電圧検出部の電圧は４．１７Ｖとなる。

また、上述した以外の電圧の組み合わせが検出された場合には、何らかの異常が発生したことを示している。
例えば、第１検出用抵抗１２１、第２検出用抵抗１２２から、第１電圧検出部１５１又は第２電圧検出部１５２に至る回路の一部が断線した場合には、当該電圧検出部の電圧は、４．５５Ｖとなる。

また、第１電圧検出部１５１又は第２電圧検出部１５２に接続された配線が、直接電源（５Ｖ）側に導通する天絡が発生した場合には、当該電圧検出部の電圧は、５Ｖとなる。
一方、第１電圧検出部１５１又は第２電圧検出部１５２に接続された配線が、直接グラウンド接地する地絡が発生した場合には、当該電圧検出部の電圧は、０Ｖとなる。
さらに、上述した以外の電圧が生じた場合には、当該電圧検出部を含む回路の途中に他の抵抗が挟み込まれる等の特性異常が生じていることを意味している。
ＣＶＴ制御ユニット１０は、第１電圧検出部１５１、第２電圧検出部１５２の検出電圧に基づいて、Ｐレンジスイッチ１１のオンオフを判別する判別手段、及び、異常を検出する異常検出手段（診断手段）として機能する。
以上の内容を表にまとめたものを表１に示す。

以上説明したように、本実施例によれば、Ｐレンジスイッチ１１を２重系として信頼性を向上するとともに、断線、天絡、地絡、特性異常等の故障を、車両の通常使用中に適切に検出することが可能となる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）実施例において、各抵抗の抵抗値や、印加される電圧等は一例であって、これらは適宜変更することが可能である。
（２）実施例は、例えばＰレンジスイッチに係るものであるが、本発明はこれに限定されず、Ｄレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ等のＰレンジ以外のレンジを検出するレンジ検出スイッチにも適用することができる。

１トランスミッション制御システム
１０ＣＶＴ制御ユニット１１Ｐレンジスイッチ
１２ブレーキスイッチ１３シフタセンサ
１４バックランプリレー２０シフトバイワイヤ制御ユニット
２１Ｐロックシステム３０インヒビットリレー
４０エンジン制御ユニット５０挙動制御ユニット
ＣＣＡＮ通信システム
１１０接点切替装置１１１〜１１５端子
１２１第１検出用抵抗１２２第２検出用抵抗
１３１第１プルアップ抵抗１３２第２プルアップ抵抗
１４１第１プルダウン抵抗１４２第２プルダウン抵抗
１５１第１電圧検出部１５２第２電圧検出部

Claims

自動変速機のレンジ選択操作部に設けられ現在選択されているレンジを検出するレンジ検出スイッチであって、
一方の端部が接地された第１の検出用抵抗と、
一方の端部が接地され前記第１の検出用抵抗とは抵抗値が異なる第２の検出用抵抗と、
電圧が印加されるとともにプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗がそれぞれ設けられる第１の電圧検出部及び第２の電圧検出部と、
前記レンジ選択操作部の状態に応じて、前記第１の検出用抵抗と前記第１の電圧検出部とが接続されるとともに前記第２の検出用抵抗と前記第２の電圧検出部とが接続された第１の状態、及び、前記第１の検出用抵抗と前記第２の電圧検出部とが接続されるとともに前記第２の検出用抵抗と前記第１の電圧検出部とが接続された第２の状態を切替える切替手段と、
前記第１の電圧検出部及び前記第２の電圧検出部の検出電圧に基いて、前記レンジ選択操作部の状態を判別する判別手段と
を備えることを特徴とするレンジ検出スイッチ。
前記第１の電圧検出部、前記第２の電圧検出部の少なくとも一方の検出電圧が前記第１の状態、前記第２の状態での正常時の電圧から乖離することに基いて、異常を検出する異常検出手段を有すること
を特徴とする請求項１に記載のレンジ検出スイッチ。