(57)【要約】    【課題】設置スペースの拡大や製造工程の煩雑化を招かずに構成し得るフェールセーフ機能および故障診断機能を有するシフトポジション検出装置を提供する。    【解決手段】車両用変速機のシフトレバー１１の操作状況を検出すべく、少なくとも十字状をなすシフトパターン上に配されたシフトポジション（（Ｒ）、Ｎ、Ｄ、＋、−、Ａ）を検出するためのシフトポジション検出装置を、所定の正方形の各頂角に配されたセンサ手段（２〜５）と、前記所定の正方形より大きな正方形をなし、前記シフトレバーと連動して移動する被検出手段（磁石１３）とを有し、前記被検出手段は、各シフトポジションにて複数のセンサ手段を覆うものとする。【選択図】図３
2008114720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用変速機のシフトレバーの操作状況を検出すべく、少なくとも十字状をなすシフトパターン上に配されたシフトポジションを検出するためのシフトポジション検出装置であって、
所定の正方形の各頂角に配されたセンサ手段と、前記所定の正方形より大きな正方形をなし、前記シフトレバーと連動して移動する被検出手段とを有し、
前記被検出手段は、各シフトポジションにて複数のセンサ手段を覆うことを特徴とするシフトポジション検出装置。
【請求項２】
１頂角にあるセンサ手段を中心とし、該センサ手段の対角に位置するセンサ手段と点対称に配されたセンサ手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のシフトポジション検出装置。
【請求項３】
ニュートラルポジションでの各センサ手段の出力に基づいて各センサ手段の故障診断を行うことを特徴とする請求項１若しくは２に記載のシフトポジション検出装置。
【請求項４】
前記センサ手段はホール素子であり、前記被検出手段は永久磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のシフトポジション検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シフトポジション検出装置に関し、特に、検出すべきポジション数よりも少数のセンサを用いてフェールセーフ機能およびセンサの故障診断機能をも併せ持つように構成されたシフトポジション検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
在来のマニュアルトランスミッションを操作するシフトレバーの動きをポジションセンサで検出し、ポジションセンサからの信号に基づいてコンピュータ制御によるアクチュエータでクラッチ操作および変速操作を行うようにしたオートメーテッド・マニュアル・トランスミッション（ＡＭＴ）システムが知られている。
【０００３】
この変速システムにおいては、シフトレバーの操作位置を電気信号に置き換えるポジションセンサが必須であり、従来、磁界を発生する永久磁石と、磁界で覆われるように配置した複数のホール素子とからなるものが知られている（特許文献１を参照されたい）。
【特許文献１】特表２００４−５１６９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、上記従来の磁石とセンサとの配置によると、ニュートラル位置では全てのセンサが磁界に覆われるため、センサがオン状態（Ｌレベル出力）で故障していた場合にはそれを判別できず、シフトレバーを動かしても正しいシフトポジションを検出できないことがあり得た。また１つのセンサが故障しただけでシフトポジションの検出が行えず、走行不能な状況となった。
【０００５】
センサの配置や磁石の着磁パターン等によってフェールセーフ機能およびセンサの故障診断機能が得られるように構成することも考えられるが、センサの配置が複雑になるとその支持基盤が大型化し、また磁石の着磁パターンが複雑になると製造工程が煩雑になるという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、設置スペースの拡大や製造工程の煩雑化を招かずに構成し得るフェールセーフ機能および故障診断機能を備えたシフトポジション検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するため、本発明の請求項１は、車両用変速機のシフトレバー１１の操作状況を検出すべく、少なくとも十字状をなすシフトパターン上に配されたシフトポジション（（Ｒ）、Ｎ、Ｄ、＋、−、Ａ）を検出するためのシフトポジション検出装置を、所定の正方形の各頂角に配されたセンサ手段（２〜５）と、前記所定の正方形より大きな正方形をなし、前記シフトレバーと連動して移動する被検出手段（磁石１３）とを有し、前記被検出手段は、各シフトポジションにて複数のセンサ手段を覆うものとした。
また請求項２は、上記構成に加えて、１頂角にあるセンサ手段を中心とし、該センサ手段の対角に位置するセンサ手段と点対称に配されたセンサ手段（１）をさらに有するものとした。
そして請求項３は、上記構成において、ニュートラルポジション（Ｎ）での各センサ手段の出力に基づいて各センサ手段の故障診断を行うものとした。
請求項４では、特に、前記センサ手段をホール素子とし、前記被検出手段を永久磁石とするものとした。
【発明の効果】
【０００８】
このような本発明の請求項１によれば、正方形の各頂角に配された４つのセンサ（２〜５）により、十字状に配された５つのポジション（例えば、Ｎ、Ｄ、＋、−、Ａ）のそれぞれを、２つのセンサで検出するように構成することができるので、ポジション数より少ないセンサ数で冗長回路を構成することができ、一方のセンサが故障しても、ポジション検出に支障を生ずることがない。また請求項２によれば、十字を基本としたパターンに対してさらにポジション数（例えばＲポジション）を増やす必要が生じた場合にも、既存のセンサーの対角線の延長線上に対応するセンサ（１）を設けることで簡単に対応することができる。さらに請求項３によれば、走行に必要なセンサの故障診断を始動時に行えるので、高いフェールセーフ機能が得られると共に、故障センサの特定が可能となる。特に請求項４によれば、センサユニットをＩＣ基板で構成することができるので、装置を大型化せずに済む上、磁石のセンサとの対向面が単極で良いので、着磁設備や工程が複雑にならずに済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用されたシフトレバーとポジションセンサとの概略構成図である。シフトレバー１１は、従来周知の変速機の操作レバーと同様に、十字あるいはＨ字のパターンに従って前後、左右に傾動可能なように、センタコンソールあるいはインストルメントパネルに例えばボールジョイント１２で支持されている。
【００１１】
シフトレバー１１には、適宜なガイド手段およびクリック手段（図示せず）が設けられており、その傾動パターン並びに傾動角度が規定されている。
【００１２】
シフトレバー１１の下端には、適宜な平面上を前後、左右にスライド移動可能なように支持された永久磁石１３が連結されている。この永久磁石１２の磁極面と対向する位置に、ホール素子からなる複数のセンサを設けたセンサ基板１４が配設されている。
【００１３】
シフトパターンは、例えば図２に示すように、十字の中心に配されたドライブポジション（Ｄ）、ドライブポジション（Ｄ）の前方のシフトアップポジション（＋）、ドライブポジション（Ｄ）の後方のシフトダウンポジション（−）、ドライブポジション（Ｄ）の右方の自動変速ポジション（Ａ）、ドライブポジション（Ｄ）の左方のニュートラルポジション（Ｎ）、及びニュートラルポジション（Ｎ）の前方のリバースポジション（Ｒ）からなっている。
【００１４】
センサ基板１４上には、図３に示すように、上述のシフトパターンと点対称形に、５つのセンサ１〜５が配設されている。これらのうち４つのセンサ２〜５は、正方形の各頂角に配置されている。そして１頂角のセンサ２を中心とし、このセンサの対角に位置するセンサ５と点対称位置に１つのセンサ１が配設されている。
【００１５】
永久磁石１３は、４つのセンサ２〜５が配された正方形よりも大きな正方形をなしており、その発する磁界１５が４つのセンサの上方を同時に覆えるように設けられている。
【００１６】
これらのセンサ１〜５は、磁石１３と対向すると、磁界１５の影響を受けてＬレベル信号（ＯＮ）を出力し、磁石１３から外れると、Ｈレベル信号（ＯＦＦ）を出力するようになっている。
【００１７】
図３に示すように、ニュートラルポジション（Ｎ）では、磁石１３（＝磁界１５）の位置により、第２及び第４センサがＯＮ出力し、その他はＯＦＦ出力となる。同様にリバースポジション（Ｒ）では、第２及び第１センサがＯＮ出力し、その他はＯＦＦ出力となる。
【００１８】
以下同様に、Ｄポジションでは、第２〜第５センサがＯＮ出力し、その他（第１のみ）はＯＦＦ出力となり、＋ポジションでは、第２及び第３センサがＯＮ出力し、その他はＯＦＦ出力となり、−ポジションでは、第４及び第５センサがＯＮ出力し、その他はＯＦＦ出力となり、Ａポジションでは、第３及び第５センサがＯＮ出力し、その他はＯＦＦ出力となる。
【００１９】
つまり正常な状態では、Ｄポジション以外のポジションで２つのセンサが同時にＯＮする（Ｄポジションでは４つのセンサが同時にＯＮ）。
【００２０】
次に、Ｎポジョンでのセンサ故障診断フローについて図４を併せて参照して説明する。
【００２１】
Ｎポジションでは、シフトレバー１１に機械的なロックがかかり、その状態でないとメイン電源が投入されないようにインターロックを掛けとおく。このようにすれば、メイン電源の投入は必ずＮポジションで行われる。
【００２２】
Ｎポジションでメイン電源が投入されたならば、各センサに直列に電流を流す。センサが正常ならば、Ｎポジションでは第２及び第４センサがＯＮ出力で他はＯＦＦ出力であるから、各センサの出力を順に追えば、どのセンサが故障しているかを特定することができる。
【００２３】
以下、順に説明すると、第１センサがＯＮ出力ならば、第１センサは異常と判断できる。各センサの出力を順にチエックし、その結果、第２センサ：ＯＮ、第３センサ：ＯＦＦ、第４センサ：ＯＮ、第５センサ：ＯＦＦならば、第１センサのみが故障と確定できる。
【００２４】
次に、第１センサがＯＦＦ出力で第２センサもＯＦＦ出力ならば、第２センサは異常と判断できる。各センサの出力を順にチエックし、その結果、第３センサ：ＯＦＦ、第４センサ：ＯＮ、第５センサ：ＯＦＦならば、第２センサのみが故障と確定できる。
【００２５】
次に、第１センサがＯＦＦ出力、第２センサがＯＮ出力、第３センサがＯＮ出力ならば、第３センサは異常と判断できる。残りの各センサの出力を順にチエックし、その結果、第４センサ：ＯＮ、第５センサ：ＯＦＦならば、第３センサのみが故障と確定できる。
【００２６】
次に、第１センサがＯＦＦ出力、第２センサがＯＮ出力、第３センサがＯＦＦ出力、第４センサがＯＦＦ出力ならば、第４センサは異常と判断できる。残りの第５センサの出力をチエックし、その結果、第５センサ：ＯＦＦならば、第４センサのみが故障と確定できる。
【００２７】
次に、第１センサがＯＦＦ出力、第２センサがＯＮ出力、第３センサがＯＦＦ出力、第４センサがＯＮ出力、第５センサがＯＮ出力ならば、即座に第５センサは故障と確定できる。
【００２８】
そして第１センサがＯＦＦ出力、第２センサがＯＮ出力、第３センサがＯＦＦ出力、第４センサがＯＮ出力、第５センサがＯＦＦ出力ならば、全てのセンサが正常と判断できる。
【００２９】
ここで第２、第４センサ以外のセンサが１つでも故障と診断された場合、警告灯の点灯や警告音の吹鳴を行うと共に、故障センサの表示を行うと良い。なお、同一ポジションの全てのセンサが故障と診断された場合は、前進時、後退時共にポジションの判断ができなくなるので、エンジンの始動を禁止するように、点火回路あるいは燃料供給を切断すればよい。
【００３０】
この故障診断フローにおいては、第２及び第４センサがＯＮ固着であった場合、あるいは第１、第３、及び第５センサがＯＦＦ固着であった場合は、Ｎポジションでは的確な故障診断ができない。しかし、仮に第２センサのみがＯＮ固着であり、その他は正常であった場合は、Ｒポジション、Ｄポジション、及び＋ポジションでは正常時の出力と同じになり、これがフェールセーフ機能として働くので、問題なく制御可能である。
【００３１】
この観点から、第２センサのみがＯＮ固着であった場合、−ポジション及びＡポジションでは、第２センサのＯＮ出力が余計なものとなるが、このポジションでは第２センサのＯＮ信号を無視するように条件付けしておけば、変速制御自体は支障なく行える。従って、−ポジション及びＡポジションで第２センサのＯＮ信号が検出された時は、第２センサの異常警報を発するようにしておけばよい。
【００３２】
同様に、第４センサのみがＯＮ固着の場合は、Ｒポジション、＋ポジション、及びＡポジションで第４センサのＯＮ信号を無視するように条件付けしておけばよい。
【００３３】
第２及び第４センサが共にＯＮ固着であり、他のセンサが正常である場合は、第２、第４両センサのＯＮ出力を無視することで正常時と同様に制御可能である。但し、ＤポジションからＡポジションへの移行を判別することはできなくなる。この異常は、運転者が確実に判別でき、しかもＤポジションでの走行には支障がないので、緊急度は低い。
【００３４】
第１センサのみがＯＦＦ固着で他は正常であった場合は、Ｒポジション以外は第１センサの出力は無関係なので、Ｒポジションでの対応だけが問題となる。この場合は、第３、第４、及び第５センサが全てＯＦＦ出力ならば、第２、第１両センサのいずれかのＯＮ出力でＲポジションであることと判断するように条件付けしておけば対応できる。
【００３５】
第３センサのＯＦＦ固着で問題となるのは、Ｄポジション、Ａポジション、及び＋ポジションである。Ｄポジションについては、第３、第１両センサが同時にＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第３センサの出力を無視してＤポジションと判断しても支障はない。またＡポジションについては、第３、第４、第２、及び第１センサが同時にＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第３センサの出力を無視してＡポジションと判断しても支障はない。そして＋ポジションについては、第３、第５、第４、及び第１センサが同時にＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第３センサの出力を無視して＋ポジションと判断しても支障はない。
【００３６】
第５センサのＯＦＦ固着で問題となるのは、Ｄポジション、Ａポジション、及び−ポジションである。Ｄポジションについては、第５、第１両センサが同時にＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第５センサの出力を無視してＤポジションと判断しても支障はない。またＡポジションについては、第５、第４、第２、及び第１センサが同時にＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第５センサの出力を無視してＡポジションと判断しても支障はない。そして＋ポジションについては、第５、第３、第２、及び第１センサがＯＦＦ出力になるポジションはあり得ないので、他のセンサが正常であれば、第５センサの出力を無視して−ポジションと判断しても支障はない。
【００３７】
もしもＮポジションを検出する第２、第４両センサが共にＯＮ固着していた場合は、Ｎポジションではこれらの故障を確定できない。しかし、仮に第２、第４両センサが共にＯＮ固着していたとすると、Ｒポジションに切り換えても第４センサがＯＦＦ出力しないので、Ｒポジションへの切換は認識されない。またＤポジションに切り換えてシフトアップ、シフトダウン操作しても、条件が満たされないので操作が認識されず、変速は行われない。さらにＡポジションに切り換えても、第２、第４両センサがＯＦＦ出力しないので、Ａポジションへの切換は認識されない。つまり、第２、第４両センサが共にＯＮ固着していると実質的に走行不能となるので、信頼性は確保される。
【００３８】
第１、第３、及び第５センサが共にＯＦＦ固着していた場合も、Ｎポジションではこれらの故障を確定できない。しかし、仮に第１センサがＯＦＦ固着していたとすると、Ｒポジションに切り換えても第１センサがＯＮ出力しないので、Ｒポジションへの切換は認識はされない。またＤポジションに切り換えても、第３、第５両センサがＯＮ出力しないので、Ｄポジションへの切換は認識されない。つまり第１、第３、及び第５センサが共にＯＦＦ固着していると実質的に走行不能となるので、信頼性は確保される。
【００３９】
以上詳述した通り、走行に支障があるセンサはニュートラルポジションで故障診断することができ、ニュートラルポジションで故障を診断できないセンサは、１つだけならばよしんば故障していても走行することはできるので、信頼性が高く、且つ故障したセンサを特定することができるので、修理の際の不便を最低限に抑えられる。
【００４０】
さらに、走行中や停車中に、あるポジションを検出するための全センサが故障した場合は、そのセンサが故障であることを特定できるので、走行中はＤポジションの信号を、停車中はＮポジションの信号を、それぞれコンピュータが自動的に設定するように構成しておけば、走行状態の維持、および発進、停止制御を継続することができる。
【００４１】
上記実施形態は、永久磁石とホール素子との組み合わせを例示したが、センサとして反射型光電センサを用い、磁石に替えて反射板を用いることもできる。またセンサに機械式のリミットスイッチを用い、正方形の平板からなるストライカでリミットスイッチを作動させるように構成しても良い。さらに、電磁式近接センサを用い、磁石に替えて強磁性体の板材としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明装置の概略構成図である。
【図２】シフトパターンの一例を示す説明図である。
【図３】センサと磁界との位置関係を示す説明図である。
【図４】ニュートラルポジションでのセンサ故障診断フロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
１〜５  センサ
１１  シフトレバー
１３  磁石
１５  磁界
Ｒ  リバースポジション
Ｎ  ニュートラルポジション
Ｄ  ドライブポジション
＋  シフトアップポジション
−  シフトダウンポジション
Ａ  自動変速ポジション
【図１】
2008114720.tif 000003
【図２】
2008114720.tif 000004
【図３】
2008114720.tif 000005
【図４】
2008114720.tif 000006