(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シフトレバーの位置に応じて出力される電圧の値に基づき前記シフトレバーの位置検出を行うポジションセンサにおいて、
前記シフトレバーの移動方向に沿って配置され、第１の勾配を有する電圧範囲からなる複数の検出領域、および前記複数の検出領域の間に配置され、第２の勾配を有する電圧範囲からなる遷移領域から構成される電圧出力部と、
前記シフトレバーの動きに連動して前記電圧出力部の表面上を摺動するブラシと、
前記電圧出力部から出力された電圧の実測値と予め定められた電圧の値とを比較し、現在の前記シフトレバーの位置検出を行う比較部と、を備え、
さらに、前記シフトレバーが操作され前記複数の検出領域のうち、一つの検出領域から他の検出領域に移動させられる際に、前記一つの検出領域内の第１の勾配に基づく電圧の実測値の変化に基づき、前記他の検出領域を前記シフトレバーが前記他の検出領域に位置する前に予測する予測部を備え、
前記第１の勾配は、前記検出領域での出力電圧の変化が、前記遷移領域での出力電圧の変化よりも小さくなるように前記第２の勾配よりも小さく設定され、
前記電圧出力部は、基板と、前記基板に配設された抵抗材料と、前記基板に配設されると共に前記抵抗材料よりも電気抵抗の大きい高抵抗材料と、を有して構成され、
前記遷移領域では、前記基板上に前記高抵抗材料のみが配設された領域を前記ブラシが摺動し、前記ブラシを介して電圧が得られ、
前記検出領域では、前記基板上に前記抵抗材料が配設された領域を前記ブラシが摺動し、前記ブラシを介して電圧が得られることを特徴とするシフトレバーのポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出電圧の変化に応じて位置検出を行うシフトレバーのポジションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、運転者がシフトレバーを操作することによりエンジンから伝達される回転数やトルク等を変換する変速機の変速制御が行われている。特に、自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）においては、手動変速機（ＭＴ：Manual transmission）と異なり、シフトレバーの現在位置をポジションセンサが判断し、その判断結果に応じて変速機の変速制御が行われている。また、多くのＡＴ車では、このシフトレバーの現在位置と連動させて、エンジンの始動制御や、リバースランプの点灯、更には車内に設けられた表示モニタの表示画面をバックカメラによる撮影画面への切り替え等も行われている。したがって、車両に備えられた各機能の制御部がシフトレバーの現在位置を正確に把握することは車両にとって非常に重要なことである。そのため、これまでにシフトレバーの位置を正確に把握することが可能な多くのポジションセンサが利用されてきた（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に係るポジションセンサでは、各シフトポジションにおいて出力が一定である階段状の出力特性を有するポジションセンサを用いてシフトポジションを認識している。そのため、各々のシフトポジションの位置を正確に認識することが可能である。しかしながら、近年、車両においては、変速時のショックを低減させたスムーズな変速が求められ、このような変速を行うためには、変速のタイミングをより早く認識することが必要となる。そのため、シフトポジションセンサから得られる位置情報において、変速後の信号だけでなく、次にどのような変速が行われるかを予測することにより、スムーズな変速を行うことが必要である。特許文献１に係るポジションセンサでは、各々のポジションから別のポジションに移行した後に、変速を行いたいポジションを認識する必要があるため、変速動作が遅くなってしまうといった問題があった。
【０００４】
このような問題を改善するために、次に行われる変速動作を予測することが可能な技術もある（例えば、特許文献２）。特許文献２に係る電子部品搭載装置に備えられたポジションセンサでは、センサ出力がリニアな特性を有しており、各ポジションにおいても検出電圧が所定の検出幅を有しているため、次に移行するポジションの予測を行うことが可能である。しかしながら、隣接するポジションと区別してシフトポジションの現在位置を判別するには、ポジションセンサの出力ばらつきを小さくする必要があった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８１４９４２号公報（段落番号００２１、図７等）
【特許文献２】特開２００５−３５２８号公報（段落番号００２４、図５等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を鑑み、次のポジションへの移行の予測が可能であり、且つ、ポジションセンサの出力ばらつきが大きくなっても正確な検出が可能なシフトレバーのポジションセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係るシフトレバーのポジションセンサの特徴は、シフトレバーの位置に応じて出力される電圧の値に基づき前記シフトレバーの位置検出を行い、前記シフトレバーの移動方向に沿って配置され、第１の勾配を有する電圧範囲からなる複数の検出領域、および前記複数の検出領域の間に配置され、第２の勾配を有する電圧範囲からなる遷移領域から構成される電圧出力部と、前記電圧出力部から出力された電圧の実測値と予め定められた電圧の値とを比較し、現在の前記シフトレバーの位置検出を行う比較部と、を備え、さらに、前記シフトレバーが操作され前記複数の検出領域のうち、一つの検出領域から他の検出領域に移動させられる際に、前記一つの検出領域内の第１の勾配に基づく電圧の実測値の変化に基づき、前記他の検出領域を前記シフトレバーが前記他の検出領域に位置する前に予測する予測部を備える点にある。
【０００８】
このような構成とすれば、検出領域において第１の電圧勾配を有しているため、その被測定対象物の移行に伴って変化する電圧に基づいて、被測定対象物が次に移行する位置の予測を容易に行うことができる。また、遷移領域の電圧勾配の方が検出領域の電圧勾配に比べて急峻であるため、両者の閾値に対して出力ばらつきを大きく設定することができるため、ポジションセンサの出力精度に対して余裕ができる。したがって、出力精度を高めるための機能を無くすことができるため、ポジションセンサの構造を簡易化することが可能となる。
【０００９】
また、前記シフトレバーのポジションセンサは、前記第１の勾配は、前記第２の勾配よりも小さいと好適である。このような構成とすれば、検出領域では遷移領域に比べて、電圧変化を小さくすることができる。したがって、検出領域におけるシフトレバーの位置検出を容易に行うことができると共に、出力ばらつきを大きく設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のシフトレバー１０のポジションセンサ１００の構成を示す概略図である。また、本実施例においては、ポジションセンサ１００をＡＴ車のシフトレバーの位置検出に利用した場合の例として説明する。
【００１１】
本ポジションセンサ１００は、電圧出力部１と出力電圧検出部２と比較部３と予測部４とから構成される。電圧出力部１は、運転者が行うシフトレバー１０の操作に連動して、シフトレバー１０の現在位置に対応する出力電圧を設定し、当該出力電圧の出力を行う。ここで、本ポジションセンサ１００が位置検出を行う変速機２０は、変速機内部で駆動系が固定され、主に駐車時に使用する〔Ｐ〕レンジ、後退時に使用する〔Ｒ〕レンジ、変速機内部がフリー状態となり、エンジンからの動力を駆動系に伝達しないようにする〔Ｎ〕レンジ、通常走行時に使用する〔Ｄ〕レンジ、下り坂などエンジンブレーキを使用する際に使用し、シフトアップの上限を２速に固定する〔２〕レンジ、急な下り坂など強力なエンジンブレーキを使用する際に使用し、ギヤが１速に固定される〔１〕レンジを有している。電圧出力部１は、これらの各レンジに対応した出力電圧の設定を行い、出力する。
【００１２】
シフトレバー１０の現在位置に応じて、電圧出力部１により出力された出力電圧は、出力電圧検出部２により検出される。出力電圧検出部２により検出された出力電圧は、比較部３に伝達される。比較部３では、シフトレバー１０の移行前の出力電圧とシフトレバー１０の移行開始に合わせて変動する出力電圧との比較を行う。この比較結果は予測部４に伝達され、この結果に基づいてシフトレバー１０が現在位置からどちらの方向にレンジを変更するかの予測を行う（詳細は後述する）。
【００１３】
予測部４がレンジの移行を予測した場合には、ポジション設定部５に対してシフトレバー１０が次に移行するレンジを示すレンジ移行情報を伝達する。ポジション設定部５は、このレンジ移行情報に基づいて、変速機２０の変速操作を行う。
【００１４】
図２は、電圧出力部１に関して示した概略図である。電圧出力部１は、図２上図に示されるようにシフトポジション毎に当該シフトポジションが検出可能な検出領域と、所定の検出領域から別の検出領域に移行する際に通過する遷移領域とが形成される。これらの検出領域及び遷移領域は、シフトポジション毎に出力電圧が異なるように設定され、検出領域における検出電圧と遷移領域における遷移電圧とに分類される。また、同一の検出領域内や同一の遷移領域内においては、当該領域内における検出電圧或いは遷移電圧は、一定ではなく、夫々第１の電圧勾配と第２の電圧勾配を有しており、遷移領域の電圧勾配よりも検出領域の電圧勾配の方が緩やかな特性となるように設定されている。したがって、夫々の検出領域や遷移領域においては、下限の出力電圧と上限の出力電圧との間で夫々の領域が形成されることとなる。
【００１５】
このような検出領域と遷移領域の電圧勾配が異なるように形成する方法の一例として、図２下図に示すような摺動抵抗を利用したものがある。まず、基板３０の上に低抵抗材料３１を印刷等で形成する。この低抵抗材料３１としては、例えば１００Ω／□のシート抵抗を有する材料を使用すると好適である。そして、その上に高抵抗材料３２を形成する。この高抵抗材料３２としては、例えば１ｋΩ／□のシート抵抗を有する材料を使用すると好適である。
【００１６】
このように形成された電圧出力部１の片端（例えば、〔Ｐ〕レンジ側）が０<Ｖ>となるように接地し、他端（例えば、〔１〕レンジ側）に電圧印加が可能なように電源３３を接続する。この電源３３から印加される電圧は、シフトポジションの検出電圧を正確に測定することが可能なように安定した電圧値であると好適である。したがって、バッテリ（図示しない）から直接印加するのではなく、例えば、レギュレータ（所謂、ドロッパー）やＤＣ／ＤＣコンバータ等の安定した出力を電源３３として印加するように構成すると良い。しかしながら、コストダウンの観点から、バッテリからの出力を直接、電源３３として用いる場合には、バッテリのワースト値を検出領域や遷移領域のワースト値に対して対応可能なように設定したり、或いは、バッテリの出力電圧の変動に伴って、検出領域や遷移領域の設定電圧を変動するように制御したりするような構成とすることも、当然に可能である。
【００１７】
この状態で電圧出力部１の表面をシフトレバー１０の動きと連動して動作可能なブラシ３４が摺動し、当該ブラシ３４を介して得られる電圧を出力電圧検出部２が検出を行うと、低抵抗材料３１の上部では電圧変化が小さく緩やかな電圧勾配となり、高抵抗材料３２のみの上部では電圧変化が大きく急峻な電圧勾配となる。したがって、図２上図のようなシフトポジションに合わせて第１の勾配を有する検出領域と、当該電圧勾配よりも急峻な第２の勾配を有する遷移領域とからなる、出力電圧設定特性を得ることができる。
【００１８】
図３は、電圧出力部１における〔Ｎ〕レンジ及び〔Ｄ〕レンジの部分の出力電圧設定特性及び電圧出力部１を拡大した図である。図３下図に示されるようにブラシ３４がａ点に位置する場合には、出力電圧検出部２による出力電圧の検出により、ポジションセンサ１００は図３上図に示されるように、シフトレバー１０が〔Ｎ〕レンジにあると認識する。運転者によるシフトレバー１０の操作に伴って、ブラシ３４がａ点から移行し始め、例えばｂ点に達すると、図３上図に示されるように〔Ｎ〕レンジの検出領域内において検出電圧（出力電圧）が変化する。この検出電圧は比較部３に伝達され、ｂ点に移行する前の検出電圧、即ちａ点における検出電圧とｂ点における検出電圧との比較が行われる。
【００１９】
この比較結果は、予測部４に伝達され、図３上図のように移行中の検出電圧が移行前の検出電圧より大きい場合には、予測部４は検出電圧の高い側にあるシフトレンジに移行すると予測する（この場合には、〔Ｎ〕レンジから〔Ｄ〕レンジへの移行）。一方、移行中の検出電圧が移行前の検出電圧より小さい場合には、予測部４は検出電圧の低い側にあるシフトレンジに移行すると予測する。このように検出領域内における検出電圧の変動に基づいて、シフトレンジの移行を予測することができるため、スムーズな変速制御を行うことが可能となる。
【００２０】
次に、本ポジションセンサ１００の出力ばらつきについて説明する。図４（ａ）は従来から使用されている出力電圧とシフトポジションとの関係がリニアリティーな特性を有するポジションセンサの出力電圧設定特性であり、図４（ｂ）は本発明に係るポジションセンサ１００の出力電圧設定特性である。図４（ａ）及び図４（ｂ）共に、〔Ｎ〕レンジから〔Ｄ〕レンジまでの部分を抜粋して示したものである。また、共に、〔Ｎ〕レンジの検出領域の下限はＮL<Ｖ>、〔Ｄ〕レンジの検出領域の上限はＤU<Ｖ>として、出力電圧の設定を行っている。ＮL<Ｖ>とＤU<Ｖ>の中間電圧（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>が、〔Ｎ〕レンジと〔Ｄ〕レンジとがオーバーラップしない限界である閾値電圧となっている。
【００２１】
図４（ａ）より、〔Ｎ〕レンジの出力電圧設定値の上限はＮU0<Ｖ>であり、〔Ｎ〕レンジの検出領域の出力ばらつきの上限は、上記の閾値電圧である（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>であることから、〔Ｎ〕レンジの検出領域の上限における許容ばらつきは、これらの値の差であるΔＶ0となる。また、〔Ｄ〕レンジの出力電圧設定値の下限はＤL0<Ｖ>であり、〔Ｄ〕レンジの検出領域の出力ばらつきの下限は閾値電圧である（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>であることから、〔Ｄ〕レンジの検出領域の下限における許容ばらつきは、これらの値の差であるΔＶ0となる。〔Ｎ〕レンジの検出領域の上限における許容ばらつきと、〔Ｄ〕レンジの検出領域の下限における許容ばらつきとが、ΔＶ0として同じ値になることは、出力電圧設定特性がリニアリティーな特性を持つことから当然に自明である。
【００２２】
これは、〔Ｎ〕レンジの検出領域の下限においても同様に考えることができ、その許容ばらつきは〔Ｎ〕レンジに隣接するレンジ、即ち出力電圧が低い側のレンジとの関係からΔＶ0となる。検出領域において一定の出力ばらつきとすると、〔Ｎ〕レンジにおける出力ばらつきは２ΔＶ0となる。更に、同様の考え方から、〔Ｄ〕レンジにおいても出力ばらつきは２ΔＶ0となる。
【００２３】
一方、図４（ｂ）より、本発明に係るポジションセンサの出力ばらつきは、次のように考えることができる。〔Ｎ〕レンジの出力電圧設定値の上限はＮU1<Ｖ>であり、〔Ｎ〕レンジの検出領域の出力ばらつきの上限は閾値電圧である（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>であることから、〔Ｎ〕レンジの検出領域の上限における許容ばらつきは、これらの値の差であるΔＶ1となる。〔Ｄ〕レンジの出力電圧設定値の下限はＤL1<Ｖ>であり、〔Ｄ〕レンジの検出領域の出力ばらつきの下限は閾値電圧である（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>であることから、〔Ｄ〕レンジの検出領域の下限における許容ばらつきは、これらの値の差であるΔＶ1となる。ここでも、〔Ｎ〕レンジの検出領域の上限における許容ばらつきと〔Ｄ〕レンジの検出領域の下限における許容ばらつきとが同じΔＶ1となることは、図４（ｂ）より明らかである。
【００２４】
これは、〔Ｎ〕レンジの検出領域の下限においても同様に考えることができ、その許容ばらつきは〔Ｎ〕レンジに隣接するレンジとの関係からΔＶ1となる。したがって、〔Ｎ〕レンジにおける出力ばらつきは２ΔＶ1となる。更に、同様の考え方から、〔Ｄ〕レンジにおいても出力ばらつきは２ΔＶ1となる。
【００２５】
上記より、〔Ｎ〕レンジの検出領域を整理すると、図４（ａ）のリニアタイプではＮL−ΔＶ0<Ｖ>から（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>となり、図４（ｂ）の本ポジションセンサ１００ではＮL−ΔＶ1<Ｖ>から（ＤU−ＮL）／２<Ｖ>となる。図４（ａ）及び図４（ｂ）より、ΔＶ0＜ΔＶ1の関係が明らかである。したがって、本ポジションセンサ１００の方がリニアタイプのポジションセンサよりも出力ばらつきを大きく設定することが可能となる。
【００２６】
〔その他の実施形態〕
上記実施形態において、電圧出力部１として、摺動抵抗を利用した場合の例を示して説明したが、これに限らない。例えば、巻線抵抗等で抵抗値を変化させることにより電圧出力部１を形成することも可能である。
【００２７】
上記実施形態において、電圧出力部１として、摺動抵抗を利用した場合の例を示して説明したが、これに限らない。例えば、トリミング可能なホールＩＣの出力を利用して第１の勾配及び第２の勾配を決定することも可能である。このようなホールＩＣを利用すれば、図５のように出力を変更したい補正ポイント、即ち検出領域の上限値（例えば、〔Ｐ〕レンジにおいてはＰ0）と下限値（例えば、〔Ｐ〕レンジにおいてはＰ1）とを設定すれば、本発明と同様の効果を得ることは当然に可能である。更には、各検出領域の勾配を設定できるような補正方法であっても当然に可能である。
【００２８】
上記実施形態において、予測部４が、シフトレンジの移行に関して検出領域内における検出電圧の変化に基づいて予測するとして説明したが、これに限らない。検出領域内だけでなく、遷移領域内における遷移電圧の変化に基づいて予測することは当然に可能である。
【００２９】
上記実施形態において、出力設定電圧特性における検出領域や遷移領域は、夫々同じ電圧範囲として説明したが、これに限らない。例えば、〔Ｎ〕レンジといった特定のレンジの検出領域のみを広く設定することも当然に可能である。このような設定を行うには、該当する検出領域の低抵抗材料３１を薄く印刷することにより、実現可能である。また、特定の検出領域、及び遷移領域の少なくとも一部の電圧勾配を急峻にしたり緩やかにしたりして、変更して設定することも当然に可能である。
【００３０】
上記実施形態において、出力設定電圧特性が〔Ｐ〕レンジ側の電圧よりも〔１〕レンジ側の電圧の方が高くするような構成として説明したが、これに限らない。逆に、〔１〕レンジ側を接地し、〔Ｐ〕レンジ側に電源３３を接続するように構成することも当然に可能である。更に、いずれか一方を接地するのではなく、両端に電位差ができるような電圧を夫々の側に印加するような構成とすることも当然に可能である。このような構成であっても、次のポジションへの移行の予測が可能であり、且つ、ポジションセンサの出力ばらつきが大きくなっても正確な検出が可能であるという効果は、当然に得ることができる。
【００３１】
上記実施形態において、ポジションセンサ１００がＡＴ車両のシフトポジションの検出を行うとして説明したが、これに限らない。例えば、本ポジションセンサ１００を座席シートの位置検出に利用することも可能であるし、車両以外の機能の位置検出に利用することも当然に可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ポジションセンサの構成を示す概略図
【図２】電圧出力部の概略を示す図
【図３】電圧出力部における部分拡大図
【図４】ポジションセンサの出力電圧設定特性の比較図
【図５】補正ポイントの設定による出力電圧の設定を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１：電圧出力部
２：出力電圧検出部
３：比較部
４：予測部
５：ポジション設定部
１０：シフトレバー
２０：変速機
１００：ポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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