换档传感器以及具备该换档传感器的车辆的制作方法
【专利摘要】换档传感器（80）包括可动构件（90）、四个可动接点（M1～M4）、七个固定接点（T1～T7）以及两个电源端子（B1、B2）。各可动接点（M1～M4）固定于可动构件（90），并转动至与档位相应的位置。各固定接点（T1～T7）在通过与可动接点（M1～M4）接触而与电源端子（B1、B2）导通时，输出换档信号。固定接点（T1～T7）配置成：在P、R、N、D、B的各档位之间中的除了D、B档之间以外的各档位之间不同的换档信号的数量均为三个以上。
【专利说明】换档传感器以及具备该换档传感器的车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及线控换档用的换档传感器以及具备该换档传感器的车辆。
【背景技术】
[0002]以往以来，已知根据对由驾驶员操作的换档杆的位置进行检测的换档传感器的输出信号来切换换档范围的车辆。
[0003]在这样的车辆中，例如，在日本特开2008-115944号公报(专利文献I)中公开了以下技术:基于由设置在换档杆的移动路径上的多个(三个)磁场检测传感器检测到的信号的组合，对换档杆的位置(档位)进行判定。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-115944号公报
[0006]专利文献2:日本特开2009-4246号公报
[0007]专利文献3:日本特开2009-162287号公报
[0008]专利文献4:日本特开2007-232022号公报
[0009]专利文献5:日本特开平8-277913号公报
[0010]专利文献6:日本特开2010-223355号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]在专利文献I所公开的技术中，也包括在各档位之间不同的信号的数量只有一个的情况，在发生了多个磁场检测传感器中的任意两个传感器故障的双重故障的情况下，对档位进行误判定的可能性高。因此，存在进一步改良的余地。
[0013]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，实现一种能够兼顾成本和性能、并且也能够确保失效安全(fail safe，防故障)性能的线控换档用的换档传感器。
[0014]用于解决问题的手段
[0015]本发明涉及的换档传感器通过对由用户操作的可动构件的位置进行电检测来检测用户所要求的换档范围。该换档传感器具备:可动接点，其构成为能够移动至与可动构件的位置对应的位置；电源端子，其与可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，并始终与可动接点接触；以及多个固定接点，其分别与可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，通过根据可动接点的位置来与可动接点接触，从而输出信号。多个固定接点配置成使得:在停车档的信号模式、后退档的信号模式、空档的信号模式、前进档的信号模式的各信号模式之间相互不同的信号的数量为三个以上。
[0016]优选多个固定接点配置成使得:在前进档的信号模式与停车档的信号模式之间不同的信号的数量、在前进档的信号模式与后退档的信号模式之间不同的信号的数量、以及在前进档的信号模式与空档的信号模式之间不同的信号的数量均为四个以上。
[0017]优选多个固定接点配置成使得:在停车档与后退档之间的中间档、后退档与空档之间的中间档、以及空档与前进档之间的中间档的各中间档，能够根据可动构件的位置而输出两个以上的不同的信号模式。
[0018]优选多个固定接点配置在与可动接点的可动轨迹大致平行的多个轨道中的任一轨道上，使得相互不交叉。
[0019]优选多个轨道由第一轨道、第二轨道、第三轨道和第四轨道构成。电源端子由配置在第一轨道与第二轨道之间的第一电源端子和配置在第三轨道与第四轨道之间的第二电源端子构成。可动接点由构成为能够将第一电源端子与第一轨道上的固定接点导通的第一可动接点、构成为能够将第一电源端子与第二轨道上的固定接点导通的第二可动接点、构成为能够将第二电源端子与第三轨道上的固定接点导通的第三可动接点、以及构成为能够将第二电源端子与第四轨道上的固定接点导通的第四可动接点构成。
[0020]优选是一种车辆，具备通过对由用户操作的可动构件的位置进行电检测来检测用户所要求的换档范围的换档传感器。换档传感器具备:可动接点，其构成为能够移动至与可动构件的位置对应的位置；电源端子，其与可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，并始终与可动接点接触；以及多个固定接点，其分别与可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，通过根据可动接点的位置来与可动接点接触，从而输出信号。多个固定接点配置成使得:在停车档的信号模式、后退档的信号模式、空档的信号模式、前进档的信号模式的各信号模式之间相互不同的信号的数量为三个以上。
[0021]发明的效果
[0022]根据本发明，能够实现一种能够兼顾成本和性能、并且也能够确保失效安全性能的线控换档用的换档传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是搭载有换档传感器的车辆的整体框图。
[0024]图2是表示换档槽板(shift gate)的图。
[0025]图3是表示换档传感器的构造的图。
[0026]图4是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的图。
[0027]图5是表示各换档信号的有效(on，激活)无效(off，非激活)定时的图。
[0028]图6是表示在P、R、N、D、B的各换档模式之间不同的换档信号的数量的图。
[0029]图7是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的变形例I的图。
[0030]图8是表示变形例I中的各换档信号的有效无效定时的图。
[0031]图9是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的变形例2的图。
[0032]图10是表示变形例2中的各换档信号的有效无效定时的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标注同一标号。它们的名称和功能也相同。因此，不重复关于它们的详细说明。
[0034]图1是搭载有本实施例的换档传感器80的车辆I的整体框图。车辆I具备驱动装置100、变速装置200、车轮300和ECU (Electronic Control Unit:电子控制单元)800。进而，车辆I还具备由驾驶员操作的IG开关10、加速踏板21、制动踏板31、转向装置41和换档杆91。进而，车辆I还具备加速器档位传感器20、制动器行程传感器30、转向角传感器40、车速传感器50和换档传感器80。
[0035]驱动装置100和变速装置200通过来自E⑶800的控制信号来控制。
[0036]驱动装置100是产生车辆I的驱动力的装置。驱动装置100代表性地由发动机、马达等构成。
[0037]变速装置200设置在驱动装置100与车轮300之间，对驱动装置100的转速进行变速并传递至车轮300。变速装置200包括用于切换动力传递方向、变速比的多个摩擦接合元件(离合器、制动器)和用于将变速装置200的输出轴210固定的停车齿轮。变速装置200的控制状态(以下也称为“换档范围”)通过来自E⑶800的控制信号而被切换成P (停车)范围、R (倒退)范围、N (空档)范围、D (驱动)范围、B (制动)范围中的任一范围。这样通过电气控制来切换换档范围的方式也被称作线控换档方式。此外，在D范围、B范围和R范围中，成为驱动装置100的驱动力被传递到车轮300的状态，从而使车辆I行驶。此外，在D范围和B范围中，使车辆I向前进方向行驶。B范围是发动机制动比D范围更有效的换档范围。在R范围中，使车辆I向后退方向行驶。另一方面，在N范围中，成为驱动装置100的驱动力不被传递到车轮300的状态。在P范围中，变速装置200内的停车齿轮工作而将输出轴210固定，从而抑制车轮300的旋转。
[0038]IG开关10是用于供驾驶员输入车辆I的驱动系统(车辆I的行驶控制所需要的电气设备)的启动要求和停止要求的开关。IG开关10被操作的位置包括用于使驱动系统成为停止状态(Ready-OFF状态)的IG切断位置、用于使驱动系统通电的IG接通位置、以及用于使驱动系统成为启动状态(Ready-ΟΝ状态)的启动位置等。
[0039]加速器档位传感器20对加速踏板21的位置(加速器位置)AP进行检测。制动器行程传感器30对制动踏板31的操作量(制动器行程)BS进行检测。转向角传感器40对转向装置41的转向角进行检测。车速传感器50根据变速装置200的输出轴210的转速对车速V进行检测。
[0040]换档传感器80经由推拉线缆(push-pull cable)92与沿着换档槽板93被用户操作的换档杆91机械性地连接。换档传感器80向E⑶800输出与换档杆91的位置(以下也称为“档位”)相应的换档信号。换档信号用于ECU800对驾驶员所要求的换档范围(以下也称为“要求范围”)进行判定(识别)。换档信号包括多种(在本实施例中如后所述为七种)信号。
[0041]ECU800内置有未图示的CPU (Central Processing Unit)和存储器，基于该存储器所存储的信息和/或来自各传感器的信息来执行预定的运算处理。ECU800基于运算处理的结果对车辆I所搭载的各设备进行控制。
[0042]ECU800基于从换档传感器80接收到的多种换档信号的组合来识别要求范围，并对变速装置200进行控制以实现所识别出的要求范围。
[0043]图2是表示换档槽板93的图。如图2所示，在换档槽板93设置有用于对换档杆91的移动路径进行限制的槽93A。换档杆91沿着该槽93A，从P档位侧开始按照P、R、N、D、B档的顺序移动。
[0044]图3是表示换档传感器80的构造的图。换档传感器80包括可动构件90、四个可动接点M (Ml?M4)、七个固定接点Tl?T7、两个电源端子B (BUB2)以及换档连接器C。换档连接器C通过换档线W与E⑶800连接。
[0045]可动构件90的一端经由推拉线缆92与换档杆91连接，另一端以能够转动的方式与转动轴A连接。根据驾驶员的换档操作而推拉线缆92被推动或拉动，由此，可动构件90以转动轴A为中心转动至与档位相应的位置。
[0046]可动接点Ml?M4被固定于可动构件90。因此,通过可动构件90转动至与档位相应的位置，四个可动接点Ml?M4也转动至与档位相应的位置。
[0047]固定接点Tl?T7配置在以转动轴A为中心的四个同心圆上的轨道Rl?R4中的任一轨道上，以使彼此不交叉。由此，固定接点Tl?T7配置成与可动构件90的转动轨迹(可动接点Ml?M4的转动轨迹)大致平行。
[0048]预定电压(例如12伏特左右的电压)经由换档线W从一个未图示的端子向电源端子B1、B2供给。
[0049]电源端子BI构成为在轨道Rl与轨道R2之间的轨道RBl上与轨道Rl、R2大致平行地延伸，并始终与可动接点M1、M2接触。电源端子B2构成为在轨道R3与轨道R4之间的轨道RB2上与轨道R3、R4大致平行地延伸，并始终与可动接点M3、M4接触。
[0050]固定接点Tl?T7根据可动接点Ml?M4的位置与可动接点Ml?M4接触，从而与电源端子B1、B2导通。由此，预定电压从电源端子B1、B2向固定接点Tl?T7供给。从电源端子B1、B2经由可动接点Ml?M4向固定接点Tl?T7供给的电压作为换档信号而经由换档线W向E⑶800输出。
[0051]图4是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的图。图4的横轴与档位(换档杆91的位置)对应。即，若以P档为基准，则档位按照P档、SI (S11、S12)档、R档、S2 (S2US22)档、N档、S3 (S31、S32、S33 )档、D档、B档的顺序移动。
[0052]SI?S3档是分别配置在P、R档之间、R、N档之间以及N、D档之间的中间档。SI档被进一步区分为Sll、S12这两个档。S2档被进一步区分为S21、S22这两个档。S3档被进一步区分为S31、S32、S33这三个档。
[0053]如图4所示，在轨道Rl上配置有固定接点Tl、T3。固定接点Tl配置在从P档到S12档的位置。固定接点T2配置在从S21档到S33档的位置。
[0054]在轨道R2上配置有固定接点T6、T4。固定接点Τ6配置在从P档到S22档的位置。固定接点Τ4配置在从S32档到B档的位置。
[0055]在轨道R3上配置有固定接点Τ2、Τ5。固定接点Τ2配置在从Sll档到S23档的位置。固定接点Τ5配置在从S3档到B档的位置。
[0056]在轨道R4上配置有固定接点Τ7。固定接点Τ7配置在从P档到Sll档的位置、从S22档到N档的位置、以及B档的位置。
[0057]在轨道RB1、RB2上分别配置有电源端子Β1、Β2。电源端子Β1、Β2均配置在从P档到B档的整个范围内。
[0058]在档位例如为P档的情况下，固定接点Tl、Τ6分别与可动接点Ml、M2接触而与电源端子BI导通(接通)，并且，固定接点T7与可动接点M4接触而与电源端子B2导通(接通)。因此，来自固定接点Tl、T6、T7的电压信号作为换档信号而从换档传感器80向ECU800输出。另外，在档位例如为D档的情况下，固定接点T4、T5分别与可动接点Μ2、Μ3接触而分别与电源端子B1、Β2导通(接通)。因此，来自固定接点Τ4、Τ5的电压信号作为换档信号而从换档传感器80向E⑶800输出。关于其他档位也同样。
[0059]图5是表示各换档信号的有效无效定时的图。在图5中，横轴表示换档信号的种类(固定接点Tl?T7的区别)，纵轴表示档位，“I”表示各换档信号为“有效(电源端子B与各固定接点Tl?T7的导通状态)”，空白栏表示各换档信号为“无效(电源端子B与各固定接点Tl?T7的非导通状态)”。此外，以下将固定接点Tn (n=l?7)所输出的换档信号也记为“换档信号Τη”。
[0060]换档信号的组合(以下也称作“换档模式”)根据换档杆91的移动而按图5所示的顺序变化。例如，在档位为D档的情况下，换档模式为D模式(仅换档信号Τ4、Τ5为有效)。若用户使档位从该状态移动至N档，则换档模式按照S33模式、S32模式、S31模式、N模式的顺序变化。即，从仅换档信号Τ4、Τ5为有效的D模式开始，首先，换档信号Τ3变化为有效而成为S33模式，然后，换档信号Τ5变化为无效而成为S32模式，然后，换档信号Τ4变化为无效而成为S31模式，最后，换档信号Τ7变化为有效而成为N模式。
[0061]如图5所示，各固定接点Tl?Τ7配置成各换档信号的有效无效定时为彼此不同的定时。
[0062]图6是表示在P、R、N、D、B的各换档模式之间不同的换档信号的数量的图。如图6所示，各固定接点Tl?Τ7配置成:除了 D、B模式之间以外，在各换档模式之间不同的换档信号的数量均为三个以上。特别是将各固定接点Tl?Τ7配置成:在D模式与其他模式(P、R、N模式中的任一模式)之间不同的换档信号的数量为四个以上。此外，在D、B模式之间不同的换档信号的数量被设定为一个。
[0063]以下，对具有以上那样的构造的换档传感器80的作用进行说明。本实施例的换档传感器80在制造方面(成本方面)、性能方面和失效安全方面具有以下全部特征。
[0064]<制造方面(成本方面)>
[0065]关于制造方面，本实施例的换档传感器80具有以下全部四个特征，在成本方面是有利的。
[0066](I)由四个可动接点Ml?M4构成。
[0067](2)从一个端子向电源端子B1、B2输入电压信号，电源端子B1、B2分别配置在轨道Rl、R2之间和轨道R3、R4之间。
[0068](3)各固定接点Tl?T7配置在轨道Rl?R4上以使彼此不交叉。因此，能够通过在顺送(progressive)工序中对一张金属板(例如镀银铜板)进行冲压来制造固定接点Tl?T7，能够实现由制造工序的简化而带来的制造成本的降低。
[0069](4)各固定接点Tl?T7配置成在P、R、N、D的各换档模式之间不同的换档信号的数量均为三个以上(参照图6)。因此，例如在P、N模式之间不同的换档信号的数量为一个的情况下，需要另行设置这些换档范围间的防止误判定用的电阻等，但若使用本实施例的换档传感器80则无需设置这样的电阻，能够实现成本降低。
[0070]<性能方面>
[0071]关于性能方面，本实施例的换档传感器80具有以下全部三个特征，能够发挥高性倉泛。
[0072](I)各固定接点Tl?T7配置成能够根据换档模式唯一地检测P、R、N、D、B这五个档位(换档范围)。[0073](2)各固定接点Tl?T7配置成各换档信号的有效无效的定时(各固定接点Tl?T7与可动接点Ml?M4的接触/非接触的定时)不为相同的定时(参照图5)。
[0074](3)各固定接点Tl?T7配置成:即使在配置于P、R档之间、R、N档之间以及N、D档之间的中间档(SI?S3档)，也能够根据档位而输出两个以上的不同的换档模式。由此，即使在中间档也能够检测出不能通过用户操作得到的换档模式。因此，能够进行换档传感器80的故障诊断。具体而言，在各固定接点Tl?T7中的任一个接点发生了故障时，能够在任一档位检测出该故障。
[0075]〈失效安全(failsafe)方面〉
[0076]关于失效安全方面，本实施例的换档传感器80具有以下全部两个特征，能够确保失效安全性。
[0077](I)各固定接点Tl?T7配置成在P、R、N、D的各换档模式之间不同的换档信号的数量均为三个以上(参照图6)。因此，能够确保还考虑了双重故障(各固定接点Tl?T7中的任两个接点发生了故障的情况)的故障时的失效安全性。具体而言，即使在某换档范围(例如D范围)发生了双重故障，例如，由于与R模式、P模式不一致，所以能够防止误识别为R范围、P范围。
[0078](2)特别是将各固定接点Tl?T7配置成在D模式与P、R、N模式中的任一模式之间不同的换档信号的数量为四个以上。因此，关于D范围，能够确保还考虑了三重故障的故障时的失效安全性。具体而言，当在D范围下的行驶期间发生了一个故障时，即使之后又发生双重故障(合计发生了三重故障)，也能够保证不会误判定为其他范围，从而能够继续行驶。
[0079]此外，在本实施例的换档传感器80中，在D、B模式之间不同的换档信号的数量被设定为一个。原因在于，在均使车辆I前进的D、B范围之间允许一次故障的误判定，优先防止在D、B范围之间以外的范围之间的误判定。此外，在D、B模式之间不同的换档信号的数量并不限定为一个，也可以设定为两个以上。
[0080]本实施例的换档传感器80以比较少的“七个(七类)”换档信号Tl?T7实现了上述的制造方面、性能方面、失效安全方面的全部特征。因此，在本实施例中，能够实现兼顾成本和性能、并且也能够确保失效安全性能的线控换档用的换档传感器。
[0081][变形例]
[0082]在上述实施例中，如〈失效安全方面> (2)所记载的那样，为了保证在D范围甚至发生了三重故障也不会误判定为其他范围(即使在D范围发生一个故障后又发生双重故障也能够继续行驶)，将各固定接点Tl?T7配置成在D模式与P、R、N模式中的任一模式之间不同的换档信号的数量为四个以上。
[0083]然而，也可以不必满足该条件。即，也可以变形为，在D模式与P、R、N模式中的任一模式之间不同的换档信号的数量不是“四个以上”而是“三个以上”。
[0084]图7是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的变形例I的图。图8是表示该变形例I中的各换档信号的有效无效定时的图。
[0085]图9是示意性表示固定接点Tl?T7的配置的变形例2的图。图10是表示该变形例2中的各换档信号的有效无效定时的图。
[0086]根据图7?图10可知，在任一变形例中，在D模式与P、R、N模式的任一模式之间不同的换档信号的数量并不是“四个以上”，所以不具有上述的〈失效安全方面> (2)的特征，但其他特征与上述的实施例相同，能够实现兼顾成本和性能、并且也能够确保失效安全性能的线控换档用的换档传感器。
[0087]应该认为，本次公开的实施例在所有方面都是举例说明的内容而不是限制性的内容。本发明的范围并不是通过上述的说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，意在包括与权利要求书等同的含义以及权利要求范围内的所有变更。
[0088]标号的说明
[0089]I车辆，10开关，20加速器位置传感器，21加速踏板，30制动器行程传感器，31制动踏板，40转向角传感器，41转向装置，50车速传感器，80换档传感器，90 可动构件，91换档杆，92 推拉线缆，93 换档槽板，93A槽，100 驱动装置，200变速装置，210输出轴，300车轮，800ECU，A转动轴，B、B1、B2电源端子，C换档连接器，Ml?M4可动接点，Rl?R4、RB1、RB2轨道，Tl?T7固定接点(换档信号)，W换档线。
【权利要求】
1.一种换档传感器(80)，通过对由用户操作的可动构件(91)的位置进行电检测来检测用户所要求的换档范围，所述换档传感器(80)具备:可动接点(M)，其构成为能够移动至与所述可动构件的位置对应的位置；电源端子(B)，其与所述可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，并始终与所述可动接点接触；以及多个固定接点(T1~T7)，其分别与所述可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，通过根据所述可动接点的位置来与所述可动接点接触，从而输出信号，所述多个固定接点配置成使得:在停车档的信号模式、后退档的信号模式、空档的信号模式、前进档的信号模式的各信号模式之间相互不同的信号的数量为三个以上。
2.根据权利要求1所述的换档传感器，其中，所述多个固定接点配置成使得:在所述前进档的信号模式与所述停车档的信号模式之间不同的信号的数量、在所述前进档的信号模式与所述后退档的信号模式之间不同的信号的数量、以及在所述前进档的信号模式与所述空档的信号模式之间不同的信号的数量均为四个以上。
3.根据权利要求1所述的换档传感器，其中，所述多个固定接点配置成使得:在所述停车档与所述后退档之间的中间档、所述后退档与所述空档之间的中间档、以及所述空档与所述前进档之间的中间档的各中间档，能够根据所述可动构件的位置而输出两个以上的不同的信号模式。
4.根据权利要求1所述的换档传感器，其中，所述多个固定接点配置在与所述可动接点的可动轨迹大致平行的多个轨道(R1~R4)中的任一轨道上，使得相互不交叉。
5.根据权利要求4所述的换档传感器，其中，所述多个轨道由第一轨道(R1)、第二轨道(R2)、第三轨道(R3)和第四轨道(R4)构成，所述电源端子由配置在所述第一轨道与所述第二轨道之间的第一电源端子(B1)和配置在所述第三轨道与所述第四轨道之间的第二电源端子(B2)构成，所述可动接点由构成为能够将所述第一电源端子与所述第一轨道上的所述固定接点导通的第一可动接点(Ml)、构成为能够将所述第一电源端子与所述第二轨道上的所述固定接点导通的第二可动接点(M2)、构成为能够将所述第二电源端子与所述第三轨道上的所述固定接点导通的第三可动接点(M3)、以及构成为能够将所述第二电源端子与所述第四轨道上的所述固定接点导通的第四可动接点(M4)构成。
6.一种车辆，具备通过对由用户操作的可动构件(91)的位置进行电检测来检测用户所要求的换档范围的换档传感器(80)，所述换档传感器具备:可动接点(M)，其构成为能够移动至与所述可动构件的位置对应的位置；电源端子(B)，其与所述可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，并始终与所述可动接点接触；以及多个固定接点(T1~T7)，其分别与所述可动接点的可动轨迹大致平行地延伸，通过根据所述可动接点的位置来与所述可动接点接触，从而输出信号，所述多个固定接点配置成使得:在停车档的信号模式、后退档的信号模式、空档的信号模式、前进档的信号模式的各信号模式之间相互不同的信号的数量为三个以上。
【文档编号】F16H61/28GK103635723SQ201180071995
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2011年7月5日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】鉾井耕司, 渡边嘉崇, 佐藤准嗣 申请人:丰田自动车株式会社