JP6684658B2

JP6684658B2 - シフト位置検出装置

Info

Publication number: JP6684658B2
Application number: JP2016113454A
Authority: JP
Inventors: 晃平山口
Original assignee: U-SHINLTD.
Current assignee: U-SHINLTD.
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2036-06-07
Also published as: JP2017219399A

Description

本発明は、シフト位置検出装置に関する。

近年、シフトレバーの操作位置に基づいて車両のシフト位置を電気的に検出するシフトバイワイヤ方式のシフト位置検出装置が知られている。

この種のシフト位置検出装置として、オン又はオフの出力信号を出力する複数のセンサと、センサをオンさせる反応領域とセンサをオフさせる非反応領域とが設けられたセンサ動作用部材とを備え、各センサはセンサ動作用部材との位置関係により出力信号が変化し、各出力信号の組み合わせで構成したポジション信号からシフトレバーのシフトポジションを検出するシフト位置検出装置が開示されている。

上記シフト位置検出装置では、遷移状態において複数のセンサが予め決められた順番で変化するように、センサ動作用部材の反応領域及び非反応領域が設定されている。これにより、センサが予め決められた順番で変化しない場合は、センサに異常があると判定し、速やかに異常処理を行えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３０９３０３号公報

しかしながら、複数のセンサをそれぞれ予め決められた順番で変化させるためには、反応領域及び非反応領域の複雑な設定が必要となり、例えばこれらの領域を異なる磁極で構成する場合はコストが増加してしまう。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、この種のシフト位置検出装置において、操作中のセンサの異常を検出可能にしつつ、低コストのシフト位置検出装置を提供する。

形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、シフトポジションを選択操作可能なシフトレバーと、前記シフトレバーの操作に連動して移動するプレートと、オン又はオフの出力信号を出力する複数のセンサと、前記複数のセンサの各出力信号を組み合わせて構成されるポジション信号から前記シフトレバーのシフトポジションを検出する判定部と、を備え、前記プレートは、複数の列と複数の行とに分割された領域を備え、該領域が前記複数のセンサのうち所定のセンサがオンの出力信号を出力する第１の領域と、前記所定のセンサがオフの出力信号を出力する第２の領域とで構成されるシフト位置検出装置であって、前記シフトレバーの操作に伴う前記プレートの移動に応じて前記複数のセンサの出力信号が順番に変化するように、前記複数のセンサが、前記領域の列方向又は行方向に対して、各々段階的にずらして配置されることを特徴とするシフト位置検出装置を提案している。

形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、隣接する前記シフトポジションの間で前記ポジション信号が取り得る少なくとも２つの操作間ポジション信号が、前記複数のセンサの配置により取り得る値を限定され、前記ポジション信号が、前記シフトレバーの操作中に前記操作間ポジション信号のいずれにも一致しないとき、前記複数のセンサのいずれかに異常があると判定するシフト位置検出装置を提案している。

形態３；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、隣接する前記シフトポジションの間で前記ポジション信号が取り得る少なくとも２つの操作間ポジション信号が、前記複数のセンサの配置により取り得る値を限定され、前記ポジション信号が、前記操作間ポジション信号のいずれかに一致するとき、前記シフトレバーが操作中であると判定するシフト位置検出装置を提案している。

本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、操作中のセンサの異常を検出可能にしつつ、低コストのシフト位置検出装置を提供することができるという効果がある。

本発明の実施形態に係るシフト位置検出装置の側面図である。本発明の実施形態に係るシフト位置検出装置の正面図である。本発明の実施形態に係る７ポジションタイプのシフトパターンを示す図である。本発明の実施形態に係る各磁気センサのポジション信号とシフトポジション判定の関係を示した図である。本発明の実施形態に係る各磁気センサに対するプレートの領域設定を説明するための図である。本発明の実施形態に係る領域を重複させたプレートと磁気センサとの関係を説明するための図である。本発明の実施形態に係る配置位置をずらした各磁気センサに対するプレートの領域設定を示す図である。本発明の実施形態に係る各シフトポジションにおけるプレートと磁気センサとの位置関係を示す図である。本発明の実施形態に係るマニュアルポジションからシフトアップポジションにシフトレバーを移動させた場合の各磁気センサの出力信号の遷移を示す図である。本発明の実施形態に係るシフトレバー操作中のポジション信号による正常判定、異常判定を示したチャート図である。

＜実施形態＞
図１から図１０を用いて、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係るシフト位置検出装置１０は、シフトレバー１１の操作位置である各シフトポジションを表すポジション信号を出力し、これを検出してシフトの位置を検出するように構成したものである。

本実施形態に係るシフト位置検出装置１０は、図１、図２に示すように、先端にグリップハンドルを有し、他方の端部にピボットを設けた軸状のシフトレバー１１と、シフトレバー１１の各シフトポジションに応じてオンあるいはオフの出力信号を出力するように構成した２以上の複数の磁気センサ１４と、複数の磁気センサ１４を搭載する回路基板１５と、各磁気センサ１４がオンの出力信号を出力する反応領域、及び各磁気センサがオフの出力信号を出力する非反応領域からなるセンシング領域を各磁気センサ１４毎に設けたプレート１２と、プレート１２を保持する保持部１３と、各磁気センサ１４の出力信号を組み合わせてポジション信号を出力する図示しない信号出力部とから構成されている。つまり、本実施形態に係るシフト位置検出装置１０は、プレート１２を保持する保持部１３がシフトレバー１１の動きに連動して移動する。なお、シフトレバーの操作方向と同じ方向にプレートが移動する構造に限らず、シフトレバーの操作方向とプレートの移動方向が異なった方向であってもよい。

本実施形態に係るシフト位置検出装置１０は、図３に示すように、７つのシフトポジションが「Ｈ」パターンに配置された、いわゆるＨゲート式のものである。このシフト位置検出装置１０では、ホームポジション（Ｈポジション）が中央に配置され、ホームポジション（Ｈポジション）を挟んでニュートラルポジション（Ｎポジション）及びマニュアルポジション（Ｍポジション）が略一直線状に配置され、ニュートラルポジション（Ｎポジション）を挟んでドライブポジション（Ｄポジション）およびリバースポジション（Ｒポジション）が略一直線状に配置され、マニュアルポジション（Ｍポジション）を挟んでシフトアップポジション（＋ポジション）およびシフトダウンポジション（−ポジション）が略一直線状に配置されている。

なお、本実施形態に係るシフトレバー１１は、通常、ホームポジション（Ｈポジション）に位置し、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、リバースポジション（Ｒポジション）、ドライブポジション（Ｄポジション）に操作された後にはホームポジション（Ｈポジション）に自動的に復帰する。ホームポジション（Ｈポジション）からマニュアルポジション（Ｍポジション）に操作されると、節度機構などで復帰規制され、マニュアルポジション（Ｍポジション）に保持される。マニュアルポジション（Ｍポジション）からシフトアップポジション（＋ポジション）あるいはシフトダウンポジション（−ポジション）に操作された後は、マニュアルポジション（Ｍポジション）に自動的に復帰する。マニュアルポジション（Ｍポジション）から手動でホームポジション（Ｈポジション）に操作されると、ホームポジション（Ｈポジション）に保持される。

本実施形態に係るシフト位置検出装置１０は、各磁気センサの出力信号の組み合わせで構成されるポジション信号からシフトポジションを判定する。この一例を図４に示す。

本実施形態に係るシフト位置検出装置１０について、図５、図６を用いて、シフトレバー１１の動きに対応した各磁気センサの信号の遷移について説明する。

複数の磁気センサ１４を搭載する回路基板１５は、略平板状部材の表面に６つの磁気センサ１４を配設している。各磁気センサ１４は、所定の方向に作用する磁界のみを検知する。各磁気センサ１４は、所定の方向の磁界を検出したときのオン信号あるいは、非検出のときのオフ信号を信号出力部に向けて出力する。まず、図５および図６に示す磁気センサ１４がＮ極を検出する磁気センサのみで構成された場合について説明する。この磁気センサ１４は、ホール効果ＩＣでもよいし、磁気抵抗素子、ホール素子、リードスイッチ等の磁気センサを採用することもできる。

プレート１２は、回路基板１５の各磁気センサ１４に対応して６つのセンシング領域を略平板状部材の表面に設けている。図５では、センサ番号１〜６の磁気センサ１４に対応するセンシング領域のみを抜き出して示してある。各センシング領域は、Ｎ極領域（第１の領域）、Ｓ極領域（第２の領域）、未使用領域を３行３列の２次元アレイ状に配置したものである。Ｎ極領域（第１の領域）は、センサ側がＮ極となるように着磁した領域であり、Ｓ極領域（第２の領域）は、センサ側がＳ極となるように着磁した領域であり、未使用領域は、未着磁領域、Ｎ極に着磁した領域またはＳ極に着磁した領域のいずれでもよい領域である。これに対して、磁気センサ１４は、Ｎ極検出センサであるため、Ｎ極領域（第１の領域）に対面したときにオン信号を出力し、Ｓ極領域（第２の領域）に対面したときにオフ信号を出力する。なお、未使用領域は、磁気センサ１４に対面しない領域である。

図５は、各磁気センサ１４が、図４に示したシフトポジション毎のオン信号あるいはオフの信号を出力するよう、磁気センサ１４毎にセンシング領域を形成したものである。ここで、センサ番号６の磁気センサ１４を例として、対応するセンシング領域の構成について説明すると、センシング領域は、４つのＳ極領域（第２の領域）と３つのＮ極領域（第１の領域）と２つの未使用領域をシフトポジションに対応して配置している。なお、図５における磁気センサ１４の位置は、シフトレバー１１がホームポジション（Ｈポジション）に位置したときのものである。

センシング領域は、固定的に配置された磁気センサ１４（図５において、番号「６」が記載された中央の四角枠で囲んで示される部分が磁気センサ１４の配置位置である）に対して全体的に変位するものである。図３に示すように、ホームポジション（Ｈポジション）からニュートラルポジション（Ｎポジション）に切り替えるようにシフトレバー１１を図３中の右方向に操作すると、それに伴って、磁気センサ１４に対してセンシング領域全体が図５中の右方向に変位する。これにより、磁気センサ１４に対面する領域は、行番号２、列番号２のＳ極領域（第２の領域）から行番号２、列番号１のＮ極領域（第１の領域）に切り替わる。また、例えば、ニュートラルポジション（Ｎポジション）からドライブポジション（Ｄポジション）に切り替えるようにシフトレバーを手前側、つまり、図３中の下方向に操作すると、それに伴って、例としたセンサ番号６の磁気センサ１４では、その磁気センサ１４に対してセンシング領域全体が図５中の下方向に変位する。これにより、磁気センサ１４に対面する領域は、行番号２、列番号１のＮ極領域（第１の領域）から行番号１、列番号１のＮ極領域（第１の領域）に切り替わる。

このように、図５のセンシング領域では、図３に示すように、行番号２、列番号１のＮ極領域（第１の領域）がニュートラルポジション（Ｎポジション）に対応し、行番号１、列番号１のＮ極領域（第１の領域）がドライブポジション（Ｄポジション）に対応し、行番号３、列番号１のＳ極領域（第２の領域）がリバースポジション（Ｒポジション）に対応し、行番号２、列番号３のＳ極領域（第２の領域）がマニュアルポジション（Ｍポジション）に対応し、行番号３、列番号３のＮ極領域（第１の領域）がシフトダウンポジション（−ポジション）に対応し、行番号１、列番号３のＳ極領域（第２の領域）がシフトアップポジション（＋ポジション）に対応し、行番号２、列番号２のＳ極領域（第２の領域）がホームポジション（Ｈポジション）に対応している。他の磁気センサも同様である。

上記の例では、磁気センサ１４を一方の磁極のみに反応するセンサ（上記例では、Ｎ極検出センサ）のみで構成していたため、領域の設定が限定されていた。したがって、図６に示すように重複可能な領域を重複させてプレート面積を小型化しようとしても、重複できない領域が存在していた。本実施形態では、図５のように、２つの磁極を検出するセンサ（Ｎ極検出センサとＳ極検出センサ）で構成することにより、設定可能な領域パターンが多くなり、設定の自由度が増し、重複可能な領域を増やすことができる。そのため、図６に示すように、プレート１２の大きさを６行、４列の２４マスとすることができる。

なお、本実施形態では、Ｎ極検出センサとＳ極検出センサとをそれぞれ３個用いた組み合わせを例示したが、使用するセンサの数、検出したポジション信号等に応じて、各センサに対する領域も変わるため、重複可能領域が増えるようにセンサの組み合わせを変えてもよい。

本実施形態では、さらに、図７に示すように、列方向および行方向に２次元配列状に分割されたプレート１２の領域に対して、各磁気センサ１４の出力信号が順番に変化するように、各磁気センサ１４の位置を段階的にずらして配置している。なお、図７は、シフトレバー１１がホームポジション（Ｈポジション）にある場合の各磁気センサ１４の位置関係を示し、図８は、各シフトポジションにおける各磁気センサ１４の位置関係を示している。上記のように、各磁気センサ１４の位置を段階的にずらして配置しているため、シフトレバー１１の操作に伴うプレート１２の移動に応じて、ポジション信号である各磁気センサ１４の出力信号の発生順序が変化する。

これにより、シフトレバー１１が、あるシフトポジションから隣接するシフトポジションに操作される間のポジション信号(操作間ポジション信号)の取り得る値が限定される。そのため、操作間ポジション信号が、限定された値以外となった場合は、センサに異常があると判定することができる。上記のように、磁気センサ１４の配置をずらして基板に実装するだけで、コストアップを伴うことなく、操作中のセンサの異常判定を行うことができる。

図８に示すように、シフトレバー１１をホームポジション（Ｈポジション）からニュートラルポジション（Ｎポジション）に移動すると、プレート１２は、右方向に変位する。このとき、磁気センサ「３」は、Ｎ極領域（第１の領域）からＮ極領域（第１の領域）に変位し、磁気センサ「５」は、Ｓ極領域（第２の領域）からＳ極領域（第２の領域）に変位するため、出力信号の変化はない。一方、磁気センサ「１」、「２」、「４」、「６」は、磁気センサ「１」が左方向への配置ずれ量が最も大きく、続いて、磁気センサ「２」、「４」、「６」の順番で左方向への配置ずれ量が大きいため、プレート１２の右方向への変位に伴って、「１」→「２」→「４」→「６」の順番で出力信号が変化する。

同様に、シフトレバー１１がニュートラルポジション（Ｎポジション）からリバースポジション（Ｒポジション）に移動すると、プレート１２は、上方向に変位するため、磁気センサ「１」、「３」、「４」の出力信号に変化はなく、磁気センサ「２」、「５」、「６」は、「６」→「５」→「２」の順番で出力信号が変化する。

シフトレバー１１がニュートラルポジション（Ｎポジション）からドライブポジション（Ｄポジション）に移動すると、プレート１２は、下方向に変位するため、磁気センサ「２」、「３」、「６」の出力信号に変化はなく、磁気センサ「１」、「４」、「５」は、「４」→「５」→「１」の順番で出力信号が変化する。

シフトレバー１１がホームポジション（Ｈポジション）からマニュアルポジション（Ｍポジション）に移動すると、プレート１２は、左方向に変位するため、磁気センサ「４」、「６」の出力信号に変化はなく、磁気センサ「１」、「２」、「３」、「５」は、「５」→「３」→「２」→「１」の順番で出力信号が変化する。

シフトレバー１１がマニュアルポジション（Ｍポジション）からシフトダウンポジション（−ポジション）に移動すると、プレート１２は、上方向に変位するため、磁気センサ「１」、「３」、「４」の出力信号に変化はなく、磁気センサ「２」、「５」、「６」は、「６」→「５」→「２」の順番で出力信号が変化する。

シフトレバー１１がマニュアルポジション（Ｍポジション）からシフトアップポジション（＋ポジション）に移動すると、プレート１２は、下方向に変位するため、磁気センサ「２」、「３」、「６」の出力信号に変化はなく、磁気センサ「１」、「４」、「５」は、「４」→「５」→「１」の順番で出力信号が変化する。

次に、図９および図１０を用いて、マニュアルポジション（Ｍポジション）からシフトアップポジション（＋ポジション）への移動を例に、各磁気センサ１４の出力信号の遷移について説明する。

シフトレバー１１が、マニュアルポジション（Ｍポジション）からシフトアップポジション（＋ポジション）へ操作されるときに、磁気センサ「１」、「４」、「５」の出力信号が「４」→「５」→「１」の順番で変化するように、磁気センサ「１」、「４」、「５」の位置を段階的にずらして配置した場合、各磁気センサ１４が正常であるならば、ポジション信号は、図１０のＢ又はＥのいずれかの値になる。

つまり、各磁気センサ１４が正常であるならば、ポジション信号は、図１０のＡ、Ｃ、Ｄ、Ｆの値にはならないため、仮に、ポジション信号が、図１０のＡ、Ｃ、Ｄ、Ｆの値になった場合には、いずれかの磁気センサ１４に異常が生じていると判定できる。

また、磁気センサ１４の配置をずらさない場合には、磁気センサ１４の特性のバラツキ等により、ポジション信号は、図１０の６パターンのいずれかになる可能性がある。しかし、配置をずらすことにより２パターンに限定できるため、４パターンはセンサの異常判定に使うことができる。

さらに、ポジション信号が図１０のＢ→Ｅの順で変化したことを厳密には判定しないのは、シフトレバー１１の操作中チャタリングでＢとＥの状態が交互に切り替わらないことや、シフトレバー１１の素早い操作でＢを飛ばしてＥの値を最初に検出することが考えられ、その状態でも操作中であることを正確に判定することを可能にするためである。

以上、説明したように、本実施形態によれば、磁気センサ１４の出力信号が順番に変化するように、磁気センサ１４の位置を段階的にずらして配置したため、操作中に磁気センサ１４の異常を検出することができる。また、磁気センサ１４をずらして実装するだけなので、コストの増加を抑制することができる。

また、ポジション信号が、段階的にずらして配置された磁気センサ１４によって限定された操作間ポジション信号のいずれにも一致しないときに、複数の磁気センサ１４のいずれかに異常があると判定することにより、安全性を向上させることができる。

さらに、ポジション信号が、段階的にずらして配置された磁気センサ１４によって限定された操作間ポジション信号のいずれかに一致するときに、シフトレバー１１が操作中であると判定することにより、シフトレバー１１の操作中にチャタリング（ガタツキのある操作）が起きても、シフトレバー１１が操作中であると正しく判定することができる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０；シフト位置検出装置
１１；シフトレバー
１２；プレート
１３；保持部
１４；磁気センサ
１５；回路基板

Claims

シフトポジションを選択操作可能なシフトレバーと、
前記シフトレバーの操作に連動して移動するプレートと、
オン又はオフの出力信号を出力する複数のセンサと、
前記複数のセンサの各出力信号を組み合わせて構成されるポジション信号から前記シフトレバーのシフトポジションを検出する判定部と、を備え、
前記プレートは、複数の列と複数の行とに分割された領域を備え、該領域が前記複数のセンサのうち所定のセンサがオンの出力信号を出力する第１の領域と、前記所定のセンサがオフの出力信号を出力する第２の領域とで構成されるシフト位置検出装置であって、
前記シフトレバーの操作に伴う前記プレートの移動に応じて前記複数のセンサの出力信号が順番に変化するように、前記複数のセンサが、前記領域の列方向又は行方向に対して、各々段階的にずらして配置されることを特徴とするシフト位置検出装置。
隣接する前記シフトポジションの間で前記ポジション信号が取り得る少なくとも２つの操作間ポジション信号が、前記複数のセンサの配置により取り得る値を限定され、前記ポジション信号が、前記シフトレバーの操作中に前記操作間ポジション信号のいずれにも一致しないとき、前記複数のセンサのいずれかに異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載のシフト位置検出装置。
隣接する前記シフトポジションの間で前記ポジション信号が取り得る少なくとも２つの操作間ポジション信号が、前記複数のセンサの配置により取り得る値を限定され、前記ポジション信号が、前記操作間ポジション信号のいずれかに一致するとき、前記シフトレバーが操作中であると判定することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のシフト位置検出装置。