JP4650796B2 - レンジ検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機の変速段を切り替える油圧制御装置に取り付けられ、変速段がいずれのレンジに選択されているかを検出するレンジ検出装置に関する。

従来、この種のレンジ検出装置が特許文献１等に開示されている。図７に示す従来のレンジ検出装置は、油圧制御装置に設けられて変速段を切り替える油圧切替弁とともに連動する、板面に磁石が取り付けられた板形状の可動部材と、可動部材をスライド移動可能に支持するとともに可動部材の板面と対向する摺動壁部を有する樹脂製の固定部材と、を備えている。

摺動壁部のうち可動部材と反対側の面に形成された凹部内には基板が配置されており、この凹部内に樹脂封止材を充填することにより基板は封止されている。この封止により、自動変速機の作動油等に基板が晒されることを回避している。
また、基板には、磁石による磁気を検出する磁気検出素子および他の電子部品が実装されている。そして、油圧切替弁が作動すると可動部材が固定部材に対してスライド移動し、そのとき、固定部材の磁気検出素子が可動部材の磁石の磁気を検出することで、油圧切替弁が作動位置を検出している。

独国特許第２０３２０７４２号明細書

しかしながら、上記構成によるレンジ検出装置では、可動部材がスムーズにスライド移動できなくなるという問題が生じる。そしてこの問題は、次の原因によるものであることが本出願の発明者らによる検討および各種試験により明らかになった。
すなわち、樹脂封止材をポッティングにより摺動壁部の凹部に充填するにあたり、樹脂封止材は硬化する際に収縮する。すると、この収縮に起因して、図７（Ａ）中の矢印Ｌ１、Ｌ２に示す向きに樹脂製の固定部材が僅かに変形し、その結果、摺動壁部が、図７（Ａ）の紙面垂直方向に延びる軸θ１周りに変形し（矢印Ｌ２参照）、この変形が原因となって可動部材がスムーズにスライド移動できなくなっていることが分かった。

この問題に対し、単純に摺動壁部の肉厚ｔ０を厚くしただけでは、摺動壁部の矢印Ｌ２に示す変形を抑制して可動部材のスライド移動をスムーズにできるものの、磁気検出素子と磁石との距離が離れるため、磁気検出素子の磁気検出精度が低下し、ひいては、自動変速機の変速段がいずれのレンジに選択されているかを検出するレンジ検出の精度が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、可動部材のスムーズなスライド移動の実現と、レンジ検出精度の低下抑制との両立を図るレンジ検出装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、他の電子部品は基板のうち摺動壁部と反対側の面に実装され、複数の磁気検出素子は、基板のうち摺動壁部の側の面に実装されている。また、複数の磁気検出素子は、摺動壁部の凹部の底面に設けられ複数の磁気検出素子の形状に相応する形状の溝部に収容されている。
これによれば、基板のうち、摺動壁部と反対側の面には磁気検出素子以外の他の電子部品が実装され、摺動壁部の側の面には複数の磁気検出素子のみが実装されることとなる。よって、摺動壁部に形成された凹部の形状を、磁気検出素子に対向する箇所は深く、基板のうち磁気検出素子が実装されていない非実装部分に対向する箇所は浅くなる形状にできる。つまり、摺動壁部のうち磁気検出素子に対向する箇所は薄肉となり、基板のうち非実装部分に対向する箇所は厚肉にできる。

従って、他の電子部品を基板のうち摺動壁部の側の面に実装した従来構造（図７（Ｃ）（Ｄ）参照）に比べて摺動壁部の厚肉部分を増加することができるので、摺動壁部の変形を抑制できる。しかも、摺動壁部のうち磁気検出素子に対向する箇所は薄肉となるので、磁気検出素子と磁石との距離が離れることを抑制でき、磁気検出素子の磁気検出精度ひいてはレンジ検出精度が低下してしまうことを抑制できる。
以上により、本発明によれば、可動部材のスムーズなスライド移動の実現と、レンジ検出精度の低下抑制との両立を図ることができる。

ここで、スライド移動方向に直交し、かつ、可動部材の板面に平行に延びる仮想軸を軸θ１（図７（Ａ）参照）と定義し、スライド移動方向に延びる仮想軸を軸θ２（図７（Ｂ）参照）と定義する。可動部材のスライド移動の方向に直交する長さＷ１（図７（Ａ）参照）がスライド移動方向の長さＷ２（図７（Ａ）参照）よりも短くなるように形成されている場合には、摺動壁部の変形のうち軸θ１周りの変形（図７（Ａ）中の矢印Ｌ２参照）を抑制することは、軸θ２周りの変形（図７（Ｂ）中の矢印Ｌ３参照）を抑制する場合に比べて、可動部材のスライド移動をスムーズにすることに大きく寄与することとなる。
この点に鑑み、請求項２記載の発明では、複数の磁気検出素子をスライド移動方向と直交する方向に並べて配置しているので、摺動壁部の厚肉部分をスライド移動方向に大きくすることができる。そのため、摺動壁部の軸θ１周りの変形を大きく抑制できるので、可動部材のスライド移動をより一層スムーズにできる。

請求項５記載の発明では、摺動壁部には、複数の磁気検出素子の間に位置し、溝部を互いに離間させるリブが樹脂により一体に形成されている。そのため、摺動壁部の厚肉部分の面積を広くできるので、摺動壁部の変形をより一層抑制でき、可動部材のスライド移動をより一層スムーズにできる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るレンジ検出装置を示す模式図であり、図２は、レンジ検出装置の油圧制御装置１０への取り付け位置を示す分解斜視図である。

車両乗員がシフトレンジ（変速段）を選択して図示しないシフトレバーを操作すると、このシフトレバーの操作力は、図２に示すケーブル１、リンク機構２およびディテントレバー３を介して油圧制御装置１０のマニュアルバルブ１１に伝達される。そして、前記操作力によりマニュアルバルブ１１がケース１２内を往復移動すると、油圧制御装置１０内の油路が切り替わる。すると、図示しない自動変速機の複数の摩擦要素（クラッチまたはブレーキ）へのライン圧作動油の供給が制御され、複数の摩擦要素は、選択されたシフトレンジとなる組み合わせで係合し、その結果、選択したシフトレンジに切り替わる。
なお、マニュアルバルブ１１は特許請求の範囲に記載の「油圧切替弁」に相当する。

レンジ検出装置は、自動変速機のシフトレンジがいずれのレンジに選択されているかを検出するものであり、図１および図２に示すように、レンジ検出装置は可動部材２０および固定部材３０を備えて構成されている。これらの可動部材２０および固定部材３０は、自動変速機の図示しないオイルパン内に設置されている。

次に、可動部材２０および固定部材３０の構造を図１および図２を用いて詳細に説明する。
可動部材２０は、マニュアルバルブ１１と係合する係合ピン２１と、固定部材３０にスライド移動可能に支持される板形状の板部２２とを備えて構成されており、これらの係合ピン２１および板部２２は樹脂により一体に形成されている。そして、マニュアルバルブ１１がケース１２内を摺動することに連動して、可動部材２０は直線方向にスライド移動する。
また、板形状である板部２２は、スライド方向を長手とする長方形に形成されており、スライド移動方向に直交する長さＷ１がスライド移動方向の長さＷ２よりも短くなるように形成されている。

固定部材３０は、油圧制御装置１０のケース１２に取り付けられており、可動部材２０をスライド移動可能に支持する部材である。そして、固定部材３０は、可動部材２０の板部２２の板面と対向する摺動壁部３１と、板部２２の端部２３と摺動可能に係合する係合部３２とを備えて構成されており、これらの摺動壁部３１および係合部３２は樹脂により一体に形成されている。なお、係合部３２は、摺動壁部３１の両端から板部２２を挟み込むように延出するとともに、スライド移動方向に延出する形状である。

摺動壁部３１のうち可動部材２０と反対側の面には凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａには基板４０が収容されている。そして、凹部３１ａには樹脂封止材５０がポッティングにより充填されており、この樹脂封止材５０により基板４０は凹部３１ａ内にて封止されている。

基板４０のうち摺動壁部３１側の面には、磁気検出素子としてのホールＩＣ４１、４２、４３が表面実装されている。また、基板４０のうち摺動壁部３１と反対側の面にはコンデンサ４４および抵抗４５が表面実装されている。また、基板４０には、摺動壁部３１側から挿通されて摺動壁部３１と反対側の面にソルダリングされるターミナル４６が挿通実装されている。なお、複数のホールＩＣ４１、４２、４３は、スライド移動の方向と直交する方向に並べて配置されている。

可動部材２０の内部には、ホールＩＣ４１、４２、４３に対応する複数の磁石５１、５２、５３が配置されている（図３（Ａ）参照）。これらの磁石５１〜５３は、ホールＩＣ４１〜４３と同様にしてスライド移動の方向と直交する方向に並べられ、かつ、各々のホールＩＣ４１〜４３と対向する位置に配置されている。磁石５１〜５３はスライド移動方向に延びる形状であり、その長手方向にＮ極とＳ極が交互に配置されている。

そして、各々のホールＩＣ４１〜４３は、対応する磁石５１〜５３のＮ極による磁気およびＳ極による磁気を検出する。
例えば、可動部材２０が、図３（Ａ）に示す位置から図中の左側にスライド移動して、磁石５１〜５３のうち符号Ｐに示す一点鎖線位置がホールＩＣ４１〜４３上に重なると、ホールＩＣ４１はＳ極の磁気を検出し、ホールＩＣ４２はＮ極の磁気を検出し、ホールＩＣ４３はＮ極の磁気を検出する。

図３（Ｂ）中の実線は、ホールＩＣ４１〜４３上の磁気の変化を示しており、可動部材２０が図３（Ａ）に示す位置から左側にスライド移動するにつれ、図３（Ｂ）に示すように磁気が変化する。
そして、ホールＩＣ４１〜４３は、Ｎ極の磁気を検出した場合にはハイレベル（Ｈ）の信号を出力し、Ｓ極の磁気を検出した場合にはローレベル（Ｌ）の信号を出力する。図３（Ｃ）中の符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれホールＩＣ４１、４２、４３が出力する信号を示しており、可動部材２０が図３（Ａ）に示す位置から左側にスライド移動するにつれ、図３（Ｃ）に示すようにホールＩＣ４１〜４３の出力信号Ｓ１〜Ｓ３は変化する。

このように、可動部材２０のスライド移動位置に応じてホールＩＣ４１〜４３の出力信号Ｓ１〜Ｓ３の種類の組み合わせが異なる。よって、出力信号Ｓ１〜Ｓ３の種類の組み合わせに基づき、マニュアルバルブ１１のスライド移動位置を検出することができ、ひいては、自動変速機のシフトレンジがいずれのレンジに選択されているか、および、いずれのレンジへの切り替え途中であるかを判定することができる。

例えば、可動部材２０のスライド移動位置が図４（Ａ）に示す位置である場合には、出力信号Ｓ１〜Ｓ３の種類が各々Ｈ、Ｌ、Ｌとなるため、図３（Ｃ）のマップに基づきシフトレンジがパーキングレンジＰである旨が検出される。同様に、可動部材２０のスライド移動位置が図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す位置である場合には、それぞれ、バック走行レンジＲ、ニュートラルレンジＮ、走行レンジＤである旨が検出される。

図５は、基板４０上の回路と、基板４０外部のコンピュータ６０とを示すブロック図である。上述の出力信号Ｓ１〜Ｓ３がホールＩＣ４１〜４３から出力されると、ターミナル４６を通じてコンピュータ６０の入力処理回路６１に入力される。すると、コンピュータ６０は、出力信号Ｓ１〜Ｓ３の種類の組み合わせと予め記憶された図３（Ｃ）のマップとを比較して、自動変速機のシフトレンジがいずれのレンジに選択されているか、および、いずれのレンジへの切り替え途中であるかを判定する。
なお、コンデンサ４４は、電源投入時等に発生する電圧サージからホールＩＣ４１〜４３を保護するための電子部品である。また、抵抗４５は、電源等から発生する外部ノイズがホールＩＣ４１〜４３に混入することを防止するための電子部品である。

以上により、本実施形態によれば、基板４０のうち摺動壁部３１側の面にはホールＩＣ４１〜４３のみが実装され、コンデンサ４４および抵抗４５はその反対側の面に実装されている。よって、摺動壁部３１に形成された凹部３１ａの形状を、ホールＩＣ４１〜４３に対向する箇所は深く、基板４０のうちホールＩＣ４１〜４３が実装されていない非実装部分に対向する箇所は浅くなる形状にできる。換言すれば、図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く、凹部３１ａの底面に、ホールＩＣ４１〜４３の形状に相似する形状の溝部３１ｂを形成し、溝部３１ｂ内にホールＩＣ４１〜４３のみを収容するようにできる。

つまり、摺動壁部３１のうちホールＩＣ４１〜４３に対向する箇所の肉厚ｔ１は薄肉に形成され、基板４０のうち非実装部分に対向する箇所の肉厚ｔ２は、肉厚ｔ１に比べて厚肉に形成されている。また、摺動壁部３１には、複数のホールＩＣ４１〜４３の間に位置するリブ３１１（図１（Ｂ）参照）が樹脂により一体に形成されている。よって、このリブ３１１の部分も肉厚ｔ２に相当し、厚肉に形成されている。

従って、本実施形態によれば、摺動壁部３１の厚肉部分を増加することができるので、樹脂封止材５０の収縮に起因した摺動壁部３１の変形を抑制できる。しかも、摺動壁部３１のうちホールＩＣ４１〜４３に対向する箇所は薄肉となるので、ホールＩＣ４１〜４３と磁石５１〜５３との間隔が大きくなることを抑制でき、ホールＩＣ４１〜４３の磁気検出精度ひいてはレンジ検出精度が低下してしまうことを抑制できる。

図６は、図３中の符号６に示す部分を拡大したものであり、前記間隔を小さくした場合に検出精度が向上することを表している。
より具体的に説明すると、図６の横軸は可動部材２０のスライド移動位置を示し、縦軸はホールＩＣ４１にて検出される検出レベルの大きさ（磁気の強さ）を示している。そして、図６中の実線は本実施形態の場合におけるホールＩＣ４１の検出値を示しており、この検出値が図６中のオン点よりもＮ極側に大きくなった場合には上述のハイレベル信号を出力し、図６中のオフ点よりもＳ極側に大きくなった場合には上述のローレベル信号を出力する。

そして、前記間隔が大きいほど検出最大値が小さくなるため、検出値の変化勾配が緩やかになり、その結果、ハイレベル信号およびローレベル信号のいずれも出力できない区間ΔＳが長くなり、ひいてはホールＩＣ４１〜４３の磁気検出精度が低下してしまう。このことが図６の試験結果は示している。
以上により、本実施形態によれば、可動部材２０のスムーズなスライド移動の実現と、レンジ検出精度の低下抑制との両立を図ることができる。

さらに、本実施形態によれば、ターミナル４６を、基板４０のうち摺動壁部３１と反対側の面に挿通して実装しているので、基板４０のうち摺動壁部３１側の面にターミナル４６を実装した場合に比べて、摺動壁部３１の厚肉部分を増加することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、コンデンサ４４および抵抗４５を表面実装しているが、摺動壁部３１側の面にソルダリングする挿通実装でもよい。
また、上記実施形態では、複数のホールＩＣ４１〜４３の間に位置するリブ３１１を摺動壁部３１に形成しており、ホールＩＣ４１〜４３の数だけ溝部３１ｂを形成しているが、本発明の実施にあたり、リブ３１１を廃止して溝部３１ｂを一つにし、この一つの溝部３１ｂ内に複数のホールＩＣ４１〜４３を収容するようにしてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態に係るレンジ検出装置を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は基板を磁石面側から正面図、（Ｄ）は基板を磁石の反対側から見た背面図である。 図１のレンジ検出装置の油圧制御装置１０への取り付け位置を示す、分解斜視図である。 図１に示す複数のホールＩＣおよび複数の磁石の位置関係を示す図である。 図１の可動部材のスライド移動位置を示す模式図である。 図１の基板上の回路と、基板外部のコンピュータとを示すブロック図である。 図３中の符号６に示す部分を拡大した拡大図である。 従来のレンジ検出装置を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は基板を磁石面側から正面図、（Ｄ）は基板を磁石の反対側から見た背面図である。

符号の説明

１０：油圧制御装置、１１：マニュアルバルブ（油圧切替弁）、２０：可動部材、３０：固定部材、３１ａ：凹部、３１：摺動壁部、３１ｂ：溝部、３１１：リブ、４０：基板、４１、４２、４３：ホールＩＣ（磁気検出素子）、４４：コンデンサ（他の電子部品）、４５：抵抗（他の電子部品）、５０：樹脂封止材、５１：磁石。

Claims (5)

1. 自動変速機の変速段を切り替える油圧制御装置に取り付けられ、前記変速段がいずれのレンジに選択されているかを検出するレンジ検出装置であって、
   前記油圧制御装置に設けられて前記変速段を切り替える油圧切替弁とともに連動する、板形状の可動部材と、
   前記可動部材の板面に取り付けられる複数の磁石と、
   前記可動部材をスライド移動可能に支持するとともに、前記可動部材の板面と対向する摺動壁部を有する樹脂製の固定部材と、
   前記摺動壁部のうち前記可動部材と反対側の面に形成された凹部内に配置され、前記磁石による磁気を検出する複数の磁気検出素子および他の電子部品が実装された基板と、
   前記凹部内に充填されて前記基板を封止する樹脂封止材と、
   を備え、
   前記他の電子部品は、前記基板のうち前記摺動壁部と反対側の面に実装され、
   前記複数の磁気検出素子は、前記基板のうち前記摺動壁部の側の面に実装され、
   前記複数の磁気検出素子は、前記摺動壁部の前記凹部の底面に設けられ前記複数の磁気検出素子の形状に相応する形状の溝部に収容されていることを特徴とするレンジ検出装置。
2. 板形状である前記可動部材は、前記スライド移動方向に直交する長さが前記スライド移動方向の長さよりも短くなるように形成され、
   前記複数の磁気検出素子は、前記スライド移動の方向と直交する方向に並べて配置されている請求項１記載のレンジ検出装置。
3. 前記磁気検出素子はホールＩＣである請求項１または２記載のレンジ検出装置。
4. 前記他の電子部品は、前記磁気検出素子を電圧サージから保護するコンデンサ、および前記磁気検出素子を含む電子回路に外部ノイズが混入することを防止する抵抗、の少なくとも一方である請求項１から３のいずれか一項記載のレンジ検出装置。
5. 前記摺動壁部には、前記複数の磁気検出素子の間に位置し、前記溝部を互いに離間させるリブが樹脂により一体に形成されている請求項１から４のいずれか一項記載のレンジ検出装置。

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