JP4729465B2

JP4729465B2 - シフト装置

Info

Publication number: JP4729465B2
Application number: JP2006269242A
Authority: JP
Inventors: 山本　　誠
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: JP2008087579A

Description

本発明は、操作位置を電気的に検出し、その検出結果に基づいてシフトポジションを切り換えるシフト装置に関するものである。

近年、車両のシフト装置においては、摺動接点や磁気センサを用いてシフトポジションを検出し、その検出結果に基づいて変速機の接続状態を切り換えるバイ・ワイヤ方式のシフト装置が提案されている。

こうしたシフト装置において、摺動接点を用いてシフトポジションを検出するようにした場合、該摺動接点の経年劣化に起因して、十分な検出が行えなくなってしまうおそれがある。

また、磁気センサを用いてシフトポジションを検出するようにした場合、磁気ノイズ等の外乱の干渉に起因して磁気センサによる検出値が変動するおそれがあり、信頼性の点ではなお改善の余地がある。

そこで従来、例えば特許文献１に示されるような超音波センサを用いた回転位置検出装置が提案されている。詳しくは、該回転位置検出装置は、位置検出対象に従動する導電性の被検体と、その被検体と対向配置された超音波センサと、該超音波センサによる検出信号に基づいて位置検出対象の移動位置を求める位置検出部とを備えている。被検体は螺旋形状をなし、位置検出対象の移動に伴って超音波センサとの対向距離が徐変するようになっている。また、超音波センサは、位置検出部からの制御信号に基づいて被検体における対応箇所に超音波を発し、その反射波を検出する。そして、位置検出部は、超音波センサによって検出された反射波の応答時間に基づいて位置検出対象の移動位置を検出する。

このため、こうした超音波センサを用いてシフトポジションを検出するようにすれば、外乱の干渉の影響が小さく、高い信頼性でシフトポジションを検出することが可能となると考えられる。
特開２００２−１６２２５２号公報

しかしながら、特許文献１の技術を適用した場合、螺旋形状をなす被検体が必要であることから検出機構の構造が複雑である。また、被検体と超音波センサとの間に両者の対向距離を徐変させるための間隙が必要となるため、シフト装置自体が大型になってしまう。よって、特許文献１の技術をシフト装置に適用した場合には、こうした観点で種々の問題が内在する。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で小型化を図ることができるとともに、高い検出信頼性を得ることができるシフト装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、移動操作可能なレバーと、そのレバーの移動位置を電気的に検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて変速機の接続状態を切り換える制御手段とを備えたシフト装置であって、前記検出手段は、前記レバーの移動に応じて互いの対応位置が変化する被検体及びセンサ部からなるとともに、該被検体は、前記レバーの各移動位置において択一的に前記センサ部に対応して位置するように配列された、それぞれヤング率の異なる複数種の材料の接合体によって構成され、該センサ部は、前記被検体における対応箇所に対して超音波を発信してその反射波を検出する超音波センサによって構成され、前記センサ部は、前記反射波の応答時間、周波数成分、及び音圧レベルのうちの少なくとも一つに基づいて前記レバーの移動位置を検出することを要旨とする。

上記構成によると、被検体はそれぞれヤング率の異なる複数種の材料の接合体によって構成され、それら材料はレバーの各移動位置において択一的にセンサ部に対応して位置する。このため、センサ部から発信された超音波は、レバーの移動位置に応じて被検体の異なる材料部位に反射する。こうした被検体に対する反射波は、該被検体を構成する材料のヤング率によって特性が変化する。すなわち、センサ部が超音波を発してからその反射波を検出するまでの応答時間、反射波の周波数成分、反射波の音圧レベルなどは、該材料のヤング率によって変化する。このため、センサ部は、被検体における超音波の反射箇所との間の距離が一定であっても、異なる特性の反射波を検出可能となる。よって、被検体を複雑な形状とする必要がない。また、被検体と超音波センサとの間に両者の対向距離を変化させるための間隙も必要がないため、シフト装置自体が大型になってしまうことも抑制される。それゆえ、こうしたシフト装置によれば、簡易な構造で小型化を図ることができるとともに、高い検出信頼性を得ることが可能となる。
尚、超音波の反射対象のヤング率がレバーの移動位置に応じて変化するため、反射波の応答時間、周波数成分、及び音圧レベルが変化する。よって、これらのうちの少なくとも一つに基づいてレバーの移動位置を検出することにより、レバーの移動位置を確実に検出可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のシフト装置において、前記被検体と前記センサ部とは、互いに密接した状態で配置されていることを要旨とする。
上記構成によると、被検体と前記センサ部とが互いに密接した状態で配置されるため、検出手段の小型化を図ることができ、結果としてシフト装置自体の小型化を図ることが可能となる。

以上詳述したように、本発明によれば、簡易な構造で小型化を図ることができるとともに、高い検出信頼性を得ることができるシフト装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に基づき詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、シフト装置１は、例えば車両室内におけるセンターフロア、センタークラスタ、ステアリングコラム等の設置対象に配設され、該設置対象の表層材２内に配設されるハウジング３を備えている。また、シフト装置１は、そのハウジング３に基端が支承された状態で該ハウジング３及び表層材２から突出するレバー４を備えている。詳しくは、表層材２及びハウジング３において対応する箇所にはそれぞれ貫通孔２ａと貫通孔３ａとが設けられ、レバー４は、これら貫通孔２ａ，３ａに挿通されて外部に突出している。

レバー４は、基端に設けられた支持部５がハウジング３に回動可能に連結されている。これにより、レバー４は、該支持部５を支点として、図１に示す矢印Ｆ１，Ｆ２方向に移動（回動）可能となる。なお、本実施形態においてレバー４は、図示しない節度機構により、３箇所の位置へ移動可能となっている。詳しくは、レバー４は、同図に示す中立状態と、その中立状態から矢印Ｆ１方向に回動（傾動）された状態と、該中立状態から矢印Ｆ２方向に傾動された状態とに移動可能となっている。そして、中立位置が「Ｎ（ニュートラル）」ポジション、矢印Ｆ１方向への傾動位置（図３（ａ）参照）が「Ｄ（ドライブ）」ポジション、矢印Ｆ２方向への傾動位置（図３（ｂ）参照）が「Ｒ（リバース）」ポジションとなるように設定されている。

また、図２にも併せ示すように、レバー４の外側面における該支持部５の近傍には、被検体としての検出プレート６が固定されている。この検出プレート６は、それぞれヤング率の異なる複数種の材料（ここでは第１材料６ａ、第２材料６ｂ、第３材料６ｃの三種）の接合体からなる略扇形状の板状物によって構成されている。具体的には、これら材料６ａ〜６ｃは、図４に示すように、第１材料６ａのヤング率が最も大きく、第３材料６ｃのヤング率が最も小さく、第２材料６ｂのヤング率がその中間となるように設定されている。

一方、ハウジング３において検出プレート６と対応する箇所には、センサ部７が配設されている。このセンサ部７は超音波センサによって構成され、該検出プレート６における対向箇所に対して超音波を発信可能となっている。また、図２に示すように、センサ部７は、検出プレート６に対して密接配置され、各材料６ａ〜６ｃとセンサ部７との間の距離は等距離となっている。また、各材料６ａ〜６ｃとセンサ部７との間には潤滑剤（図示略）が介在され、両者間の摺動抵抗が緩和されている。

こうしたセンサ部７は、ハウジング３内に配設された制御手段としての制御部８に電気的に接続されている。そして、センサ部７は、制御部８から入力される作動信号に基づき、検出プレート６に対して超音波を発信するとともに、該検出プレート６に反射して返信された反射波を受信し、その受信した反射波に基づく検出信号を制御部８に出力する。この制御部８は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータユニットによって構成され、センサ部７の作動制御を行う。また、制御部８は、該センサ部７から検出信号が入力されると、その検出信号に基づいてレバー４の傾動位置を判断する位置判断処理を行うとともに、その処理結果に基づいて変速機の接続状態を切り換えるためのアクチュエータの作動制御を行う。

ところで、検出プレート６を構成する各材料６ａ〜６ｃは、それぞれ「Ｄ」ポジション、「Ｎ」ポジション、「Ｒ」ポジションにおいて、センサ部７に択一的に対向するようになっている。このため、図３（ａ）に示すように、レバー４が「Ｄ」ポジションに位置している場合には第１材料６ａがセンサ部７と対向し、図３（ｂ）に示すように、レバー４が「Ｒ」ポジションに位置している場合には第３材料６ｃがセンサ部７と対向する。また、図１に示したように、レバー４が「Ｎ」ポジションに位置している場合には第２材料６ｂがセンサ部７と対向する。すなわち、レバー４が「Ｄ」ポジションに位置する状態にあっては、センサ部７から発信される超音波は第１材料６ａに反射する。同様に、レバー４が「Ｎ」ポジションに位置する状態にあっては第２材料６ｂに、レバー４が「Ｒ」ポジションに位置する状態にあっては第３材料６ｃに、センサ部７からの超音波が反射する。

前述したように第１〜第３材料６ａ〜６ｃはそれぞれ異なるヤング率の材料であることから、センサ部７からの超音波を反射した際、材料６ａ〜６ｃ毎に異なる特性の反射波が得られる。具体的には、例えば図４に示すように、ヤング率が最も大きい第１材料６ａに対してセンサ部７からの超音波が発信された場合、該発信された時点からその超音波が第１材料６ａに反射して該センサ部７によって検出されるまでの時間（応答時間）は、他の材料６ｂ，６ｃに反射した場合に比べて短くなる。また、第２材料６ｂに対してセンサ部７からの超音波が発信された場合、該応答時間は第１材料６ａに反射した場合に比べて長くなるとともに、第３材料６ｃに反射した場合よりも短くなる。そして、第３材料６ｃに対してセンサ部７からの超音波が発信された場合、該応答時間は最も長くなる。このため、制御部８は、反射波の応答時間に基づき、センサ部７が第１〜第３材料６ａ〜６ｃの何れと対向しているかを認識可能となり、その結果に基づいてレバー４の位置を判断可能となる。そして、制御部８は、こうしたセンサ部７からの検出結果に基づいてアクチュエータを駆動制御することにより、レバー４の操作に応じた変速機の接続切換を行う。

したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
（１）センサ部７から発信された超音波は、レバー４の傾動位置に応じて検出プレート６の異なる材料６ａ〜６ｃに反射する。各材料６ａ〜６ｃはそれぞれヤング率が異なる材料によって構成されているため、こうした検出プレート６に対する反射波の特性は、該反射した材料６ａ〜６ｃに応じて変化する。すなわち、センサ部７が超音波を発してからその反射波を検出するまでの応答時間が、対応する材料６ａ〜６ｃによって変化する。このため、センサ部７は、検出プレート６との間の距離が一定であっても、異なる応答時間の反射波を検出することができる。よって、検出プレート６を複雑な形状とする必要がない。また、検出プレート６とセンサ部７との間に両者の対向距離を変化させるための間隙も必要がないため、シフト装置１自体が大型になってしまうことも抑制される。それゆえ、こうしたシフト装置１によれば、簡易な構造で小型化を図ることができるとともに、高い検出信頼性を得ることができる。

（２）検出プレート６とセンサ部７とが互いに密接した状態で配置されるため、これら検出プレート６及びセンサ部７からなる検出手段の小型化を図ることができ、結果としてシフト装置１自体の小型化を図ることができる。また、検出プレート６とセンサ部７とを密接配置することにより、両者間に埃等の外乱が介在しにくくなり、センサ部７による検出結果に異常が生じにくくなる。

しかも、検出プレート６とセンサ部７との間には潤滑剤が介在されているため、検出プレート６の移動時にセンサ部７との間の摺動抵抗も低く抑えられる。
（３）超音波の反射対象となる材料のヤング率をレバー４の移動位置に応じて変化させることにより、センサ部７が超音波を発信してからその反射波を受信するまでの時間（応答時間）が確実に変化する。このため、センサ部７によって検出された超音波の応答時間に基づいてレバー４の移動位置を判断するように制御部８を設定することにより、該制御部８は、レバー４の移動位置を確実に検出することができる。

（４）扇状の板状物からなる検出プレート６と、その検出プレート６に密接配置されたセンサ部７とによって検出手段を構成することができるため、該検出手段を簡素な構造とすることができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・検出プレート６とセンサ部７との間は必ずしも密接している必要はなく、両者は間隙を空けた状態で配設されていてもよい。但し、第１〜第３材料６ａ〜６ｃとセンサ部７との間の距離が一定に設定されていることが望ましい。

・制御部８は、超音波の応答時間に限らず、検出プレート６に反射した反射波の周波数成分や音圧レベルに基づいてレバー４の移動位置を検出するようになっていてもよい。また、これら複数種の検出結果を総合的に判断してレバーの移動位置を検出するようになっていてもよい。

・センサ部７がレバー４に固定され、検出プレート６がハウジング３に固定されていてもよい。
・検出プレート６を構成する第１〜第３材料６ａ〜６ｃは、第１材料６ａと第２材料６ｂとの間のヤング率の差、及び第２材料６ｂと第３材料６ｃとの間のヤング率の差が、それぞれ１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上離れていることが望ましい。

・前記実施形態では、三種の材料（第１〜第３材料６ａ〜６ｃ）を用いて検出プレート６を構成し、レバー４は、「Ｒ」ポジション、「Ｎ」ポジション、「Ｄ」ポジションの３つのシフトポジションに切換可能となっている。しかしながら、例えばそれぞれヤング率の異なる六種の材料を用いて検出プレート６を構成し、レバー４は、前記「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」の各ポジションに加え、「Ｐ（パーキング）」ポジション、「２（セカンド）」ポジション、「Ｌ（ロー）」ポジションにも切換可能となっていてもよい。すなわち、検出プレート６は、レバー４が移動可能な箇所の個数に合わせて、それぞれヤング率が異なる複数種の材料を用いて検出プレート６を構成してもよい。このようにしても、それぞれヤング率が明確に異なる材料を用いることにより、レバー４の各位置を確実に検出することができる。ちなみに、前記特許文献１に記載されたシフト装置のようにアナログ検出方式を用いた場合、検出位置の数が増えるほど各位置での検出値の差分が小さくなることから、各位置を確実に検出するためには位置検出部と被検体との間の距離を大きく確保する必要があり、検出構造が大型化してしまう。これに対し、本実施形態では、検出プレート６とセンサ部７との間の距離を一定としたままレバー４の各位置を検出することができるため、検出位置の個数が増えても検出構造が大型になってしまうことがない。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１）シフト装置において、前記被検体を構成する複数種の材料は、相対的なヤング率が１００ＧＰａ以上異なること。この（１）に記載の技術的思想によれば、センサ部と対応する材料が変化すると、該センサ部によって検出される反射波の特性も確実に変化するため、レバーの移動位置をより確実に検出することができる。

本発明の一実施形態のシフト装置の概略構成を示す側断面図。図１の矢印Ａ方向から視た断面図。（ａ），（ｂ）は、同実施形態のシフト装置のレバー傾動状態を示す側断面図。同実施形態の被検体の特徴を示す表。

符号の説明

１…シフト装置、３…ハウジング、４…レバー、６…被検体としての検出プレート、６ａ〜６ｃ…第１〜第３材料、７…センサ部、８…制御手段としての制御部。

Claims

移動操作可能なレバーと、そのレバーの移動位置を電気的に検出する検出手段と、該検出手段による検出結果に基づいて変速機の接続状態を切り換える制御手段とを備えたシフト装置であって、
前記検出手段は、前記レバーの移動に応じて互いの対応位置が変化する被検体及びセンサ部からなるとともに、
該被検体は、前記レバーの各移動位置において択一的に前記センサ部に対応して位置するように配列された、それぞれヤング率の異なる複数種の材料の接合体によって構成され、
該センサ部は、前記被検体における対応箇所に対して超音波を発信してその反射波を検出する超音波センサによって構成され、
前記センサ部は、前記反射波の応答時間、周波数成分、及び音圧レベルのうちの少なくとも一つに基づいて前記レバーの移動位置を検出することを特徴とするシフト装置。
前記被検体と前記センサ部とは、互いに密接した状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシフト装置。