JP2008121786A - レンジ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンジを正確に検出するレンジ検出装置を提供する。
【解決手段】レンジ検出装置は、自動変速機のバルブボディに取り付けられている固定部３６と、レンジの選択に応じて固定部３６に沿って往復移動する可動部とを備えている。可動部には磁石が設けられている。磁石の磁極は可動部の往復移動方向に変化している。固定部３６にはホール素子５１〜５３が設けられており、可動部が往復移動すると、ホール素子５１〜５３と向き合う磁石の磁極が変化する。ホール素子５１〜５３は、可動部の往復移動に伴う磁極の変化に応じた検出信号を出力する。また固定部３６には、バルブボディ側に延びる棒状の位置決め部７０が形成されている。位置決め部７０はバルブボディに形成された凹部と嵌合する。これにより固定部３６は、バルブボディに対し往復移動方向に位置決めされる。この位置決め部７０は、ホール素子５１〜５３と往復移動方向に重複して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明はレンジ検出装置に関する。

従来、自動変速機に搭載されるレンジ検出装置は、シフトレバーに連動するスプールの変位を検出するインヒビタスイッチを備えている（例えば、特許文献１参照）。このようなレンジ検出装置では、スプールの変位に応じて変化するインヒビタスイッチの検出信号からシフトレバーの操作によって選択されたレンジを検出する。
一方、特許文献２には、所謂オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチを備えるレンジ検出装置が開示されている。このようなレンジ検出装置では、オイルパン内にインヒビタスイッチを配置し、オイルパン内のスプールの変位を直接検出することにより、その変位の検出誤差を低減し、レンジの誤検出を防止しようとしている。

しかしながら、オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチは、オイルパン内の油（以下、「ＡＴ作動油」という。）に晒される。ここでＡＴ作動油の温度は、一般に−４０℃〜１５０℃の範囲で変化する。すなわち、オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチの環境温度は広範に変化する。このような環境温度の変化によりインヒビタスイッチを構成する部材が伸縮すると、インヒビタスイッチによりスプールの変位を正確に検出することができない。その結果、レンジを誤検出する恐れがある。

ＤＥ２０３２０７４２ 特開平１１−１０８１８２号公報

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、レンジを正確に検出するレンジ検出装置を提供することを目的とする。

請求項１〜１０に記載の発明では、自動変速機の取付部に固定部を取り付け、位置決め部により可動部の往復移動方向（以下、単に「往復移動方向」という。）に位置決めしている。そして、可動部を自動変速機のレンジの選択に応じて、固定部に沿って往復移動させる。この結果、固定部に設けた磁気検出素子は可動部に設けた磁石に対して往復移動方向に変位する。ここで、磁石は往復移動方向に変化する磁極を有している。そのため、磁気検出素子は、自動変速機のレンジの選択に伴って変化する磁極の変化に応じた検出信号を出力する。レンジ検出装置はこの検出信号からレンジを検出することができる。

しかしながら、固定部は環境温度の変化により位置決め部を起点に往復移動方向に伸縮する。すると、磁気検出素子は、固定部の伸縮に伴い往復移動方向に変位する。この変位の大きさは、環境温度の温度差と、磁気検出素子と位置決め部との往復移動方向の距離と、固定部の熱膨張率とにより決まる。この結果、磁気検出素子の位置が磁石に対し往復移動方向にずれる。そして、磁気検出素子の磁石に対する往復移動方向への位置ずれ（以下、単に「磁気検出素子の位置ずれ」という。）が所定値（以下、位置許容公差という。）よりも大きくなると、正確なレンジを検出することができなくなる。

そこで、請求項１〜１０に記載の発明では、磁気検出素子を中心とする可動部の往復移動幅の範囲内に位置決め部を配置する。ここで、一般的な位置許容公差は±０．５ｍｍ程度であり、磁気検出素子の固定部への取付公差は±０．２ｍｍ程度である。そうすると、固定部の伸縮による磁気検出素子の位置ずれは、±０．３ｍｍ以下に抑える必要がある。一方、一般的な固定部は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂の射出成形により形成されている。このように形成された固定部の流れ方向の熱膨張率は、２．５×１０^-5／℃、流れ方向に対する直交方向の熱膨張率は、４．５×１０^-5／℃である。そして、レンジ検出装置がオイルパン内に設置されたと仮定すると、上述したように環境温度は−４０℃〜１５０℃の範囲で変化する。その結果、このような条件において磁気検出素子と位置決め部との往復移動方向の距離は、以下に説明するように±３５ｍｍ以下である必要がある。例えば、磁気検出素子と位置決め部との往復移動方向の距離が±３５ｍｍであるとき、固定部の伸縮による磁気検出素子の位置ずれは次のとおりである。すなわち、固定部の往復移動方向が射出成形時の流れ方向であるとき、固定部の伸縮による磁気検出素子の位置ずれは±０．１６６ｍｍであり、固定部の往復移動方向が射出成形時の流れ方向に対する直交方向であるとき、固定部の伸縮による磁気検出素子の位置ずれは±０．２９９ｍｍである。このように磁気検出素子と位置決め部との往復移動方向の距離を±３５ｍｍ以下に設定することにより、固定部の伸縮による磁気検出素子の変位を±０．３ｍｍの範囲内に抑えることができる。一般的な可動部の往復移動幅は７０ｍｍ以下であるため、上述したように磁気検出素子を中心とする可動部の往復移動幅の範囲内に位置決め部を配置することにより、正確なレンジを検出することができる。

請求項３、４に記載の発明では、位置決め部が磁気検出素子と往復移動方向に重複して配置されている。すなわち、磁気検出素子と位置決め部との往復移動方向の距離が殆ど０であるため、環境温度が変化したとしても磁気検出素子は往復移動方向に殆ど変位しない。このように固定部の伸縮による磁気検出素子の位置ずれを低減することができるため、正確なレンジを検出することができる。

請求項４に記載の発明では、例えば磁石の往復移動方向に変化する磁極のパターンを複数の磁石で互いに異ならせ、複数の磁気検出素子でそれらの磁極の変化を検出させることにより、多数のレンジを検出することができる。このように複数の磁気検出素子および磁石を備えるレンジ検出装置においても、請求項４に記載の発明によると、次のように正確なレンジを検出することができる。すなわち、請求項４に記載の発明では、複数の磁気検出素子が往復移動方向の直交方向に配列されている。その結果、位置決め部が全ての磁気検出素子と往復移動方向に重複して配置される。これにより、全ての磁気検出素子の位置ずれを低減することができるため、正確なレンジを検出することができる。

請求項７、８に記載の発明では、取付部の凹部に棒状の位置決め部を嵌合させることにより、固定部を取付部に対し往復移動方向に位置決めすることができる。このような位置決め部は容易に形成することができる。
請求項８に記載の発明では、凹部を取付部の固定部と向き合う取付面と、取付面と隣り合い取付面に対して垂直な端面（以下、非取付面という。）とに連続して開口させている。ここで取付部の取付面は、取付部に固定部を取り付ける際に固定部に覆われる。したがって、凹部の取付面の開口と位置決め部とを目視しながら、凹部に位置決め部を位置合わせすることができない。しかしながら、上述したように凹部は非取付面にも開口しているため、凹部の非取付面の開口と位置決め部とを目視しながら、凹部に位置決め部を位置合わせすることができる。したがって、取付部に固定部を容易に取り付けることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図２に示す自動変速機は、油圧制御装置１とレンジ検出装置２とを備えている。
１．油圧制御装置の構成
油圧制御装置１は、バルブボディ１２に形成されたスプール孔１２ａとスプール孔１２ａに嵌入されるスプール１４とからなるマニュアルバルブ１０等の複数のバルブや、複数の流路等で構成される油圧回路を有している。スプール孔１２ａには、その一端側から他端側に向けて順に図示しないＤレンジ圧ポート、ライン圧ポート、Ｒレンジ圧ポート、ドレン圧ポートが形成されている。各ポートがスプール１４の移動位置に応じて開閉することにより、自動変速機のレンジが切り換わる。

２．レンジ検出装置の構成
本発明の第１実施形態によるレンジ検出装置２は、ディテント機構２０、インヒビタスイッチ３０等で構成されている。
ディテント機構２０は、ディテントプレート２２、コントロールロッド２４、ディテントレバー２６、出力軸２８を有している。コントロールロッド２４は、ディテントプレート２２からその板面に対し略垂直に延びている。そしてコントロールロッド２４のディテントプレート２２と反対側の端部は、ディテントレバー２６と接合されている。ディテントレバー２６は、コントロールロッド２４の軸方向に対し略垂直に延びている。そして、ディテントレバー２６のコントロールロッド２４と反対側の端部は、図示しないリンク機構を介してシフトレバーに接続されている。この結果、ディテントプレート２２は、コントロールロッド２４を回転軸としてシフトレバーの操作に応じて回動する。

出力軸２８は、ディテントプレート２２からその板面に対し略垂直に延びている。そして、出力軸２８のディテントプレート２２と反対側の端部は、スプール１４の溝１４ａと係合されている。この結果、ディテントプレート２２の回転運動はスプール１４の直線運動に変換され、スプール１４はシフトレバーの操作に応じてその軸方向に往復移動する。
ディテントプレート２２の外縁には、ディテントプレート２２の回転方向に複数の溝２２ａが形成されている。これらの溝２２ａの配置は、シフトレバーを各レンジに設定した状態において複数の溝２２ａのいずれかと図示しないローラとが係合するように設定されている。これにより、シフトレバーの非操作時におけるディテントプレート２２の回動が防止される。

インヒビタスイッチ３０は、所謂オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチであり、スプール１４のバルブボディ１２に対する軸方向の変位を検出する。インヒビタスイッチ３０は、可動部３２、磁石４１〜４３（図４参照）、固定部３６、ホール素子５１〜５３等から構成されている。
可動部３２は、スライダ３３、入力軸３４等からなる。入力軸３４は、スライダ３３からその板面に対し略垂直に延びている。そして、入力軸３４のスライダ３３と反対側の端部は、スプール１４の溝１４ｂと係合している。

この結果、可動部３２は、シフトレバーの操作に応じてスプール１４とともに往復移動する。そして、可動部３２は各レンジに応じた位置に移動する。例えば、Ｐレンジが設定された状態では、可動部３２は図３（ａ）に示す位置に移動する。Ｒレンジが設定された状態では、可動部３２は図３（ｂ）に示す位置に移動する。Ｎレンジが設定された状態では、可動部３２は図３（ｃ）に示す位置に移動する。Ｄレンジが設定された状態では、可動部３２は図３（ｄ）に示す位置に移動する。また、上述したようにシフトレバーの非操作時にディテントプレート２２の回動が防止されるので、可動部３２は各レンジに応じた位置で定位する。

磁石４１〜４３は、図４に示すように可動部３２のスライダ３３に設けられている。磁石４１〜４３の磁極は、可動部３２の往復移動方向にそれぞれ変化し、それらの変化のパターンは互いに異なっている。図４におけるＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄは、各レンジが設定された状態における磁石４１〜４３とホール素子５１〜５３との位置関係を示している。例えばＰは、Ｐレンジが設定された状態において磁石４１〜４３とホール素子５１〜５３とが向き合う位置を示している。

図２に示す固定部３６は、取付部としてのバルブボディ１２に取り付けられる。固定部３６は、図１に示すようにベース３７、案内レール３８等からなる。案内レール３８は、ベース３７に設けられ、可動部３２を往復移動可能に保持する。この結果、可動部３２はベース３７の板面に沿って往復移動する。

ホール素子５１〜５３は、固定部３６のベース３７に設けられ、往復移動方向に対する直交方向に配列されている。ホール素子５１〜５３は、それぞれ磁石４１〜４３の向かい合う磁極に応じた検出信号を出力する。図５に示すようにホール素子５１〜５３は、それぞれ検出回路６０に接続されている。検出回路６０は、例えばＡ／Ｄ変換回路６２、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という。）６４等で構成される。Ａ／Ｄ変換回路６２は、ホール素子５１〜５３のアナログ出力をディジタルに変換する。そしてＥＣＵ６４は、ディジタル変換後のホール素子５１〜５３の出力信号から上述した磁極のパターンを検出することによりレンジを検出する。詳細は後述する。

位置決め部７０は、図１に示すようにベース３７の可動部３２と反対側の板面からバルブボディ１２側に延びる棒状である。ここで、位置決め部７０は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂の射出成形により固定部３６と一体的に形成することができる。このように固定部３６及び位置決め部７０を射出成形により製造する場合において、位置決め部７０をベース３７に対して垂直な棒状とすることにより型割が容易となる。

図２に示すバルブボディ１２の凹部８０は、バルブボディ１２の固定部３６と向き合う取付面８２と、取付面８２に対して垂直な端面８４とに連続して開口している。取付面８２は、端面８４と往復移動方向に対する直交方向に隣り合っている。凹部８０に位置決め部７０を嵌合させることにより、固定部３６をバルブボディ１２に対し往復移動方向に位置決めすることができる。この状態において、固定部３６の通孔３６ａに露出するボディ１２のねじ穴１２ｂにボルトを締結することにより、固定部３６はバルブボディ１２に取り付けられる。

ここで、上述したようにバルブボディ１２に固定部３６を取り付けるとき（図２に示す矢印９０参照）、取付面８２は固定部３６に覆われる。そのため、凹部８０の取付面８２の開口と位置決め部７０とを目視しながら、凹部８０に位置決め部７０を位置合わせることができない。しかしながら、上述したように凹部８０は端面８４にも開口しているため、凹部８０の端面８４の開口と位置決め部７０とを目視しながら、凹部８０に位置決め部７０を位置合わせすることができる。したがって、バルブボディ１２に固定部３６を容易に取り付けることができる。

３．レンジ検出装置の作動
運転者がシフトレバーを操作すると、ディテントプレート２２はシフトレバーの操作に応じて回動する。すると、マニュアルバルブ１０のスプール１４はディテントプレート２２に駆動されてバルブボディ１２に対して往復移動し、インヒビタスイッチ３０の可動部３２はスプール１４とともに往復移動する。そして、可動部３２はレンジに応じた位置に変位する。この結果、検出回路６０（図５参照）において検出される磁極のパターンは、図６に示すように各レンジに応じて変化する。図６において、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄは各レンジを示し、Ｓ１〜Ｓ３はそれぞれホール素子５１〜５３の検出信号の信号レベルを示している。そして「Ｈ」はホール素子５１〜５３の検出信号がハイレベル、「Ｌ」はホール素子５１〜５３の検出信号がローレベルであることを示している。

検出回路６０は、この磁極のパターンに基づいてレンジを検出する。例えば、ホール素子５１の検出信号がハイレベル、ホール素子５１の検出信号がローレベル、ホール素子５１の検出信号がローレベルであるとき、検出回路６０はＰレンジを検出する。また、ホール素子５１〜５３の検出信号が全てハイレベルであるとき、検出回路６０はＤレンジを検出する。
このようにレンジ検出装置２は、シフトレバーに連動するスプール１４のバルブボディ１２に対する変位を可動部３２の固定部３６に対する変位に変換し、インヒビタスイッチ３０によりその変位を検出することにより、シフトレバーの操作によって選択されたレンジを検出する。

しかしながら、オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチ３０は、上述したようにオイルパン内のＡＴ作動油に晒されている。そのため、インヒビタスイッチ３０の固定部３６は、ＡＴ作動油の温度変化に応じて位置決め部７０を起点に往復移動方向に伸縮する。したがって、仮に図７に示す比較例のように、ホール素子５１〜５３が位置決め部７０に対し往復移動方向に離間して配置されていると、ホール素子５１〜５３は固定部３６の伸縮に伴って位置決め部７０に対し往復移動方向に変位する。この変位の大きさΔＤは、固定部３６の熱膨張率をα、熱膨張前及び熱膨張後のＡＴ作動油の温度差をΔＴ、熱膨張前のホール素子５１〜５３と位置決め部７０との往復移動方向の距離をＤとすると、次式（１）で示される。
ΔＤ＝α×ΔＴ×Ｄ ・・・（１）

この結果、ホール素子５１〜５３の位置は、磁石４１〜４３に対し往復移動方向にずれる。そして、ホール素子５１〜５３の磁石４１〜４３に対する往復移動方向への位置ずれ（以下、単に「ホール素子の位置ずれ」という。）が所定値よりも大きくなると、正確なレンジを検出することができなくなる。

そこで、第１実施形態によるインヒビタスイッチ３０では、上述したように位置決め部７０をホール素子５１〜５３と往復移動方向に重複して配置することにより、ホール素子５１〜５３と位置決め部７０との往復移動方向の距離Ｄを０としている。これにより固定部３６が熱膨張したとしても、図８に示すようにホール素子５１〜５３は位置決め部７０に対し往復移動方向に変位しない。このようにホール素子５１〜５３の位置ずれを低減することにより、レンジを正確に検出することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、位置決め部７０をホール素子５１〜５３と往復移動方向に重複して配置した。しかしながら、一般的なインヒビタスイッチでは、上述したようにホール素子と位置決め部と往復移動方向の距離を±３５ｍｍの範囲内に設定することにより、固定部の伸縮によるホール素子の位置決め部に対する往復移動方向への変位をレンジの誤検出を防止できる程度に抑制することができる。

ここで、一般的な可動部の往復移動幅は７０ｍｍ以下である。したがって、図９に示す本発明の第２実施形態によるインヒビタスイッチのように、固定部３６のホール素子５１〜５３を中心とする可動部３２の往復移動幅Ｗの範囲内に位置決め部７０を配置することにより、正確なレンジを検出することができる。本発明の第２実施形態によるレンジ検出装置の構成要素は、インヒビタスイッチを除き、第１実施形態の対応する構成要素と実質的に同一である。

（第３実施形態）
上記複数の実施形態では、インヒビタスイッチ３０の可動部３２をシフトレバーの操作に応じて直線往復移動させた。しかしながら、以下に示すように可動部をシフトレバーの操作に応じて回転往復移動させてもよい。
本発明の第３実施形態によるレンジ検出装置の構成要素は、インヒビタスイッチを除き、第１実施形態又は第２実施形態によるレンジ検出装置の対応する構成要素と実質的に同一である。本発明の第３実施形態では、図１０に示すようにディテントプレート２２に磁石３４１〜３４３を設ける。これによりディテント機構のディテントプレート２２がインヒビタスイッチの可動部として機能する。磁石３４１〜３４３は、それぞれコントロールロッド２４を中心とする円弧状である。円弧状の磁石３４１〜３４３の径は、図示しないホール素子の配置に応じて互いに異なっている。また、磁石３４１〜３４３の磁極は、ディテントプレート２２の回動方向にそれぞれ変化し、それらの変化のパターンは互いに異なっている。
このように本願発明は、可動部が直線往復移動するインヒビタスイッチに限らず、可動部が回転往復移動するインヒビタスイッチにも適用可能である。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、オイルパン内蔵型のインヒビタスイッチ３０について説明した。しかしながら、本発明はオイルパン外に設置されるインヒビタスイッチにも適用可能である。
また上記複数の実施形態では、取付部としてのバルブボディ１２に固定部３６を取り付けた。しかしながら、変速機ケースに固定部３６を取り付けてもよいし、オイルパンに固定部３６を取り付けてもよい。すなわち、取付部は変速機ケースでもよいし、オイルパンでもよい。

また上記複数の実施形態では、棒状の位置決め部７０を例示したが、位置決め部は取付部に固定部３６を往復移動方向に位置決め可能な限りどのような形状であってもよい。例えば位置決め部は、板状でもよいしブロック状でもよい。また位置決め部は屈曲させてもよい。
また上記複数の実施形態では、取付部と嵌合する凹部８０を取付面８２と端面８４とに連続して開口させた。しかし、凹部は取付部の形状に応じて一つの端面に開口させてもよい。例えば棒状の位置決め部７０と嵌合する凹部を取付面８２のみに開口させてもよい。

また上記複数の実施形態では、３個のホール素子５１〜５３及び３個の磁石４１〜４３をインヒビタスイッチに用いた。しかしながら、ホール素子および磁石の個数はレンジ数に応じて設定可能な設計事項である。したがって、レンジ検出装置は、１個又は２個のホール素子を備えてもよいし、４個以上のホール素子を備えてもよい。また、レンジ検出装置は、１個又は２個の磁石を備えてもよいし、４個以上の磁石を備えてもよい。
また上記複数の実施形態では、磁気検出素子としてホール素子５１〜５３を例示したが、磁気検出素子は磁気抵抗素子などでもよい。
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。

（Ａ）は本発明の第１実施形態の固定部および位置決め部の上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図。 本発明の第１実施形態によるレンジ検出装置を示す斜視図。 本発明の第１実施形態の可動部の往復移動を説明するための図。 本発明の第１実施形態の磁石を示す平面図。 本発明の第１実施形態の検出回路を示す回路図。 ホール素子の検出信号の信号レベルとレンジとの関係を示す図。 （Ａ）は比較例の固定部および位置決め部の上面図、（Ｂ）は固定部が熱膨張により往復移動方向に伸張したときの上面図。 （Ａ）は本発明の第１実施形態の固定部および位置決め部を示す上面図、（Ｂ）は固定部が熱膨張により往復移動方向に伸張したときの上面図。 本発明の第２実施形態の固定部および位置決め部を示す上面図。 本発明の第３実施形態の可動部を示す斜視図。

符号の説明

２：レンジ検出装置、１２：バルブボディ（取付部）、２２：ディテントプレート、３２：可動部、３６：固定部、４１〜４３、３４１〜３４３：磁石、５１：ホール素子（磁気検出素子）、７０：位置決め部、８０：凹部、８２：取付面、８４：端面、Ｗ：往復移動幅

Claims (10)

1. 自動変速機の取付部に取り付けられている固定部と、
   前記自動変速機のレンジの選択に応じて、前記固定部に沿って往復移動する可動部と、
   前記可動部に設けられ、前記可動部の往復移動方向に磁極が変化する磁石と、
   前記固定部に設けられ、前記可動部の往復移動に伴う前記磁極の変化を検出する磁気検出素子と、
   前記固定部に設けられ、前記固定部を前記取付部に対し前記往復移動方向に位置決めする位置決め部と、
   を備え、
   前記位置決め部は、前記磁気検出素子を中心とする前記可動部の往復移動幅の範囲内に配置されている、
   ことを特徴とするレンジ検出装置。
2. 前記可動部の前記往復移動幅が７０mmである、請求項１に記載のレンジ検出装置。
3. 前記位置決め部は、前記磁気検出素子と前記往復移動方向に重複して配置されている、請求項１又は２に記載のレンジ検出装置。
4. 前記磁石は、前記往復移動方向に対する直交方向に複数配列され、
   複数の前記磁石の前記磁極の変化をそれぞれ検出する複数の前記磁気検出素子が前記直交方向に配列されている、
   請求項３に記載のレンジ検出装置。
5. 前記可動部は、前記自動変速機のレンジの選択に応じて直線往復移動する、請求項１から４のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
6. 前記可動部は、前記自動変速機のレンジの選択に応じて回転往復移動する、請求項１から４のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
7. 前記位置決め部は前記固定部から前記取付部側に延びる棒状であり、
   前記取付部は前記位置決め部と嵌合する凹部を有している、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
8. 前記凹部は、前記取付部の前記固定部と向き合う取付面と、前記取付面と隣り合い前記取付面に対して垂直な端面とに連続して開口している、請求項７に記載のレンジ検出装置。
9. 前記磁気検出素子はホール素子である、請求項１から８のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。
10. 前記固定部および前記可動部は、前記自動変速機のオイルパン内に設置されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のレンジ検出装置。

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