JP4974134B2 - 変速装置のシフト位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速装置のシフト位置検出装置に関し、特に、検出処理を行うＣＰＵへの入力線数を減少させてＣＰＵによる処理を容易にすることができる変速装置のシフト位置検出装置に関する。

車両用変速装置のシフト位置（変速段数）を検出して表示することができる装置が知られている。例えば、実開平２−４３５５２号公報に、シフトドラムと一体で回動する複数の抵抗のうち、シフト位置に対応した抵抗と接続される検出端子を設け、この検出端子を通して検出される抵抗分圧に基づいてシフト位置を表示するようにした検出回路が提案されている。

また、前記シフト位置に対応した複数の抵抗と該抵抗に接続可能な検出端子とを有し、ＥＣＵに設けられた複数のスイッチ入力回路に前記抵抗を接続する一方で、検出端子を前記ＥＣＵ内でアースした検出装置も考えられている。このスイッチ入力回路は、検出端子と接触している抵抗に応じた検出信号をＣＰＵに入力し、ＣＰＵはＬＥＤ表示等によってシフト位置に応じた表示の指示を出力する。
実開平２−４３５５２号公報

上記従来のシフト位置検出装置のうち、前者は、アナログ回路で構成されており、回路素子数が多くて繁雑である。ＣＰＵで処理するものは、アナログ回路の繁雑さを解消しようとしているが、各シフト位置に応じた数のスイッチ入力回路が必要になり、ＣＰＵで使用される入力ポート数も多くなっている。

そこで、複数の接点を有する検出部から該検出部での検出信号を処理するＣＰＵへの入力回路数を削減してシフト位置検出装置の簡素化を図りたいという要望がある。

本発明の目的は、検出部とＣＰＵとの間の導線数を削減し、ＣＰＵの入力回路数を削減することができる変速装置のシフト位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、複数の抵抗が直列に接続され、両端に直流電圧が印加される抵抗回路と、前記抵抗回路から引き出された複数のシフト位置接点と、シフト位置切り替え操作に応動して前記シフト位置接点のいずれかに電気的に接続される接地された可動端子と、前記可動端子の位置に応じて変化する前記直流電圧の抵抗分圧値が単一のＡ／Ｄポートに入力され、前記抵抗分圧値をシフト位置情報として出力する演算処理装置とを具備した点に第１の特徴がある。

また、本発明は、直列に接続された複数の抵抗からなる抵抗回路と、前記複数の抵抗の接続点にそれぞれ接続されて単一の平面上に整列された複数のシフト位置接点と、シフト位置切り替え操作に応動して前記シフト位置接点上をその整列方向に摺接移動して前記抵抗回路の途中をアースに接続する可動端子と、前記抵抗回路の両端に電圧を印加させる直流電源と、前記抵抗回路を形成する複数の抵抗のうち、前記直流電源供給部に接続された抵抗および該抵抗に隣接する抵抗の間で検出される前記直流電源電圧の抵抗分圧のＡ／Ｄ変換値を入力されるポートを有する演算処理装置とを具備し、前記演算処理装置が、シフト位置に対応する抵抗分圧の理論値と前記Ａ／Ｄ変換値とを比較してシフト位置を検出し、検出結果を表示するための出力を行うように構成された点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記演算処理装置が、前記Ａ／Ｄ変換値が前記抵抗分圧の理論値と異なる値を示しているときに異常表示信号を出力する機能を具備している点に第３の特徴がある。

さらに、本発明は、前記可動端子が、変速ギヤの噛み合わせを切り替えるためのシフトフォークと係合するカム溝を外周に備えたシフトドラムの回動に連動するように構成されている点に第４の特徴がある。

上記第１の特徴によれば、シフトレバー操作によって可動端子が移動することによって、抵抗回路全体の抵抗値が実質的に変化し、それに応じて、Ａ／Ｄポートに入力される直流電圧の抵抗分圧値が変化する。そして、この抵抗分圧値がシフト位置情報として出力される。

第２の特徴によれば、両端に電圧が印加されている抵抗回路の途中に接続されたシフト位置接点上を、可動端子がシフトレバー操作に連動して摺接移動することにより、可動接点と接触しているシフト位置接点がアースされる。すなわち、可動接点の位置によって抵抗回路の構成が変化する。したがって、可動端子の位置によって、抵抗回路の途中で検出される直流電源電圧の分圧値に変化が生じる。この分圧値は演算処理装置の単一のポートに入力されて各シフト位置毎に予め計算された理論値と比較され、現在のシフト位置が検出される。演算処理装置の単一のポートの入力値を判別するだけで現在のシフト位置を検出できるので、回路構成が簡素化される。

また、第３の特徴によれば、各シフト位置毎の理論値と異なる値の分圧値が検出された場合は、異常表示信号に従って異常表示をすることができる。

さらに、第４の特徴によれば、シフトドラムを回動させて変速ギヤの噛み合わせを切り替える変速装置に本発明を適用することにより、シフトドラムの回動位置に応じて、シフト位置を代表する検出電圧値を演算処理装置のポートに入力することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るシフト位置検出装置を組み込んだ変速装置の要部構成図である。変速装置１は操作部２と制御部（ＥＣＵ）３と変速装置本体４とからなる。

変速装置本体４は変速ギヤ装置５とクラッチ６とシフトドラム７とシフトドラム７を回動させる制御モータ８とを有する。変速ギヤ装置５は、複数の変速ギヤからなる変速ギヤ群５７を備える。最終ギヤに対向して速度センサ５８が設けられる。

シフトドラム７の軸（ドラム軸）７１の一端には複数本の送りピン７２が植設され、他端にはシフト位置検出スイッチ７３が設けられる。シフト位置検出スイッチ７３は、後述するように、シフトドラム７の回転角度に対応する変速装置のシフト位置を検出する。

シフトドラム７は、その外周面に複数のカム溝７４を備えている。シフトフォーク１０がシフトフォーク軸１１に摺動自在に支持され、該シフトフォーク１０の一端はカム溝７４に係合し、他端の二股部は変速ギヤ群５７のドグクラッチ（図示せず）に係合する。シフトドラム７が回転するとカム溝７４の形状に従ってシフトフォーク１０が変位し、変速ギヤ群５７中のドグクラッチが移動されて変速ギヤの噛み合わせが変わる。

シフトスピンドル１２には、チェンジアーム１２１と、送りピン７２に係合するシフタプレート１２２とを含むチェンジ機構が設けられる。シフタプレート１２２は、チェンジアーム１２１の揺動に応じて送りピン７２に係合してシフトドラム７を間欠送りする。このようなチェンジ機構として、例えば特開２００１−１０５９３３号公報に記載されたものを採用することができる。

シフトスピンドル１２にはクラッチアーム１６に係合するクラッチ用カム１５が設けられ、チェンジアーム１２１でシフトドラム７を回転させるときにクラッチアーム１６はクラッチ６を切ってエンジンから変速ギヤ装置５への動力伝達を遮断するように動作する。シフトスピンドル１２の回転角を検出する角度センサ２４が設けられる。

クラッチ６は、アウタ６２と、インナ６３と、可動カム板２０と、固定カム板２１とを有する。アウタ６２はエンジンの出力ギヤ１７と噛み合う入力ギヤ６１を有し、インナ６３と結合してエンジン回転を変速ギヤ装置５に伝達している。クラッチレバー１６が揺動するとカムプロフィールに従って可動カム板２０が変位し、可動カム板２０と連結されているインナ６３とアウタ６２との結合が解かれる。

操作部２は、ディマースイッチ２５と、ライティングスイッチ２６と、エンジン始動スイッチ２７と、エンジン停止スイッチ２８と、変速装置１のシフトアップスイッチ２９およびシフトダウンスイッチ３０とを有する。ＥＣＵ３には表示装置３１が接続される。

上記構成により、シフトアップスイッチ２９またはシフトダウンスイッチ３０を操作すると、ＥＣＵ３はシフトアップスイッチ２９またはシフトダウンスイッチ３０のうちいずれが操作されたかに応じて、制御モータ８に正・逆いずれかの駆動指令を出力する。制御モータ８が駆動されると、シフトスピンドル１２が回転してシフトドラム７に伝達される。シフトドラム７の回転に従い、シフトフォーク１０が移動し、変速ギヤの噛み合わせが変更される。シフトドラム７のシフト位置はシフト位置検出スイッチ７３で検出され、ＥＣＵ３はシフト位置に対応した表示を表示装置３１に行わせる。

次に、シフト位置検出装置を詳細に説明する。図３は、シフト位置検出装置７３の内部に設けられる基板の正面図である。基板３２はドラム軸７１と同軸に配置される。ドラム軸７１の端部には可動端子３３が取り付けられている。基板３２の表面つまり可動端子３３と対向する面には複数の固定端子（シフト位置接点）３４〜４０が設けられる。固定端子の数は変速段数に応じて決定されている。ここでは、変速段数が６段であり、これに加えて中立位置が設けられるので、合計７つの固定端子３４〜４０が設けられる。固定端子３４〜４０間は抵抗４１〜４６を介して接続される。固定端子３４〜４０と抵抗４１〜４６とは、交互に配置されて直列に接続されている。

固定端子３４と４０とは、基板３２上では互いに接続されておらず、開放端となっている。この開放端の一方の固定端子３４は、抵抗４７を介してＥＣＵ３に接続され、開放端の他方の固定端子４０は抵抗４８を介してアースに接続されている。抵抗４１〜４８は基板３２の裏面に配置され、固定端子３４〜４０または固定端子３４〜４０から延びる接続部材を基板３２の裏面に貫通させて該抵抗４１〜４８に接続する。

可動端子３３はそれ自体をばね部材とするか、別途設けるばねによって弾力的に付勢するかして、固定端子３４〜４０との良好な電気的接続状態が得られるように構成される。可動端子３３もアースに接続される。

図１は、シフト位置検出装置のシステム構成図である。シフト位置検出スイッチ７３の基板３２上の素子は展開して記載しているので、可動端子３３は直線的な動きをするように示している。このように、あいだに固定端子３４〜４０を配して直列接続された抵抗４１〜４８のうち、抵抗４１と抵抗４８は中間コネクタ４９とＥＣＵコネクタ５０を介してＥＣＵ３に接続される。抵抗４７は、ＥＣＵ３内の抵抗５１を介して電源５２に接続される一方、ＡＤ入力回路５３の入力側に接続される。ＡＤ入力回路５３の出力側はＣＰＵ（演算処理装置）５４に接続される。抵抗４１と可動端子３３は基板３２側およびＥＣＵ３内でアースされる。

このシフト位置検出装置によれば、抵抗５１と抵抗３４〜４８のうち可動端子３３の位置によって選択された抵抗との分圧がＡＤ入力回路５３に入力される。そして、ＡＤ入力回路５３では、入力電圧がＡＤ変換され、そのＡＤ変換値がＣＰＵ５４に供給される。可動端子３３が固定端子３４〜４０のどれに接触しているかによってＡＤ入力回路５３に入力される電源電圧Ｖ０の分圧Ｖｉは次のように決定される。

図４は、シフト位置検出装置７３の簡略した回路図である。図４（ａ）では可動端子３３によって抵抗４７および抵抗４８間でアースされており、図４（ｂ）では可動端子３３によって抵抗４６および抵抗４７間でアースされている。抵抗４１〜４８，５１の抵抗値はＲ１〜Ｒ８，Ｒ９とすると、分圧Ｖｉは、図４（ａ）の状態ではＶｉ＝Ｖ０×｛Ｒ８／（Ｒ９＋Ｒ８）｝で算出され、図４（ｂ）の状態ではＶｉ＝Ｖ０×｛（Ｒ８＋Ｒ７）／（Ｒ９＋Ｒ８＋Ｒ７）｝で算出される。可動端子３３が固定端子３８〜３４に接触しているときの分圧Ｖｉも同様に計算できる。

図５は、可動端子３３の各位置における分圧（検出電圧）Ｖｉの具体例を示す図である。抵抗値Ｒ１〜Ｒ９は各シフト位置毎の分圧Ｖｉがほぼ等間隔になるように決定している。この例では、ほぼ５００ミリボルト間隔で分圧Ｖｉが出力されるように抵抗値を決定している。

図５には、故障時のＡＤ入力回路５３の入力電圧の計算値も示している。例えば、ハーネスつまり基板３２およびＥＣＵ３間で導線が短絡した場合、分圧Ｖｉは０ミリボルトとなる。また、可動端子３３がどの固定端子にも接触していない場合（端子オープン）、入力とアースとの間の合成抵抗がＲ１＋Ｒ２＋…＋Ｒ９となるので、ＡＤ入力回路５３に入力される分圧Ｖｉは４０４１ミリボルトとなる。さらに、中間コネクタ４９やＥＣＵコネクタ５０が外れている場合、分圧Ｖｉは電源電圧と同値の５ボルトとなる。

図５に示した計算値を予めＥＣＵ３の記憶装置に記憶させておくことにより、これら計算値と実際の検出値とを比較してシフト位置を判別することができるし、ハーネス短絡、コネクタ外れ、接触ミス等、故障や異常の原因を特定することもできる。

本発明の一実施形態に係るシフト位置検出装置のシステム構成図である。 本発明のシフト位置検出装置を組み込んだ車両用変速装置の要部構成図である。 シフト位置検出装置の回路基板を示す正面図である。 可動端子の位置によって変更される抵抗回路の例を示す図である。 可動端子の各位置における検出電圧の具体例を示す図である。

符号の説明

１…変速装置、 ２…操作部、 ３…ＥＣＵ、 ４…変速装置本体、 ５…変速ギヤ装置、 ６…クラッチ、 ７…シフトドラム、 ８…制御モータ、 ３２…基板、 ３３…可動端子、 ３４〜４０…固定端子、 ４１〜４８，５１…抵抗、 ５３…ＡＤ入力端子、 ５４…ＣＰＵ、 ７３…シフト位置検出装置、 ７４…カム溝

Claims (3)

1. 直列に接続された複数の抵抗（４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，５１）からなる抵抗回路と、
   前記複数の抵抗（４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，５１）の接続点にそれぞれ接続されて単一の平面上に整列された複数のシフト位置接点（３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０）と、
   シフト位置切り替え操作に応動して前記シフト位置接点上をその整列方向に摺接移動して前記抵抗回路の途中をアースに接続し、前記抵抗回路の途中に発生している抵抗分圧の電圧をアース電圧に落とす可動端子（３３）と、
   前記可動端子（３３）の接続位置にかかわらず、前記抵抗回路の両端に電圧を印加させる直流電源（５２）と、
   前記抵抗回路を形成する複数の抵抗（４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，５１）のうち、前記直流電源供給部に接続された抵抗（５１）および該抵抗（５１）に隣接する抵抗（４８）の間で検出される前記直流電源電圧の抵抗分圧のＡ／Ｄ変換値を入力されるポート（５３）を有する演算処理装置（５４）とを具備し、
   前記演算処理装置（５４）が、シフト位置に対応する抵抗分圧の理論値と前記Ａ／Ｄ変換値とを比較してシフト位置を検出し、検出結果を表示するための出力を行うように構成されたことを特徴とする変速装置のシフト位置検出装置。
2. 前記演算処理装置（５４）が、前記Ａ／Ｄ変換値が前記抵抗分圧の理論値と異なる値を示しているときに異常表示信号を出力する機能を具備していることを特徴とする請求項１記載の変速装置のシフト位置検出装置。
3. 前記可動端子（３３）が、変速ギヤの噛み合わせを切り替えるためのシフトフォーク（１０）と係合するカム溝（７４）を外周に備えたシフトドラム（７）の回動に連動するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の変速装置のシフト位置検出装置。

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