本發(fā)明一般而言涉及用于安裝在機動車輛上的自動變速器的車輛換擋裝置，并且具體而言涉及線控?fù)Q擋(shift-by-wire)型的車輛換擋裝置。

背景技術(shù)：

日本專利申請公開no.2004-031149(jp2014-031149a)公開了一種線控?fù)Q擋型的車輛換擋裝置，其中作為操作構(gòu)件的旋鈕被配置為在第一方向從起始位置(homeposition)向驅(qū)動位置旋轉(zhuǎn)，并且在第二方向從起始位置向倒擋位置(reverseposition)旋轉(zhuǎn)。旋鈕還設(shè)有在起始位置和驅(qū)動范圍位置之間的空擋位置，以及在起始位置和倒擋范圍位置之間的空擋位置。通過磁體和感測元件的組合來感測旋鈕的操作。旋鈕設(shè)有被配置為通過旋鈕的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的磁體。另一方面，感測元件被放置在板上，面對磁體，并且被配置為感測磁體的磁通的變化并由此識別旋鈕處于哪個換擋位置。

對應(yīng)于us2014/0020495a1的日本專利申請公開no.2004-020922(jp2014-020922a)公開了一種車輛換擋裝置，其包括作為設(shè)有磁體的操作構(gòu)件的換擋桿，以及面向磁體的多個感測元件，其中感測元件沿著磁體的軌跡成直線布置，如圖14至19所示。當(dāng)換擋桿從一個換擋位置移動到相鄰換擋位置時，磁體移動對應(yīng)于兩個感測元件的距離，并且一個感測元件保持在開啟狀態(tài)，而另一個感測元件從開啟狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)，并且另一個感測元件從關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)?；诟袦y元件的輸出的組合，確定換擋桿的操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在jp2014-031149a的車輛換擋裝置中，感測元件由單個磁傳感器實現(xiàn)。相應(yīng)地，如果旋鈕形式的操作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度小，則它會不利地影響換擋位置的感測的準(zhǔn)確度。如果不僅要感測換擋位置而且要感測相鄰兩個換擋位置之間的中間位置，則可能需要通過連桿機構(gòu)或齒輪機構(gòu)等將磁體的移動從操作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度進行擴展。一般而言，通過這種車輛換擋裝置難以進行這種多位置感測。

jp2014-020922a的車輛換擋裝置需要布置在一行中的十一個位置的八個感測元件和三個空位(blank)，如jp2014-020922a的圖14至19所示。這種配置需要磁體的顯著大的移動，并且由此可能需要通過連桿機構(gòu)或齒輪機構(gòu)等將磁體的移動從操作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度進行擴展，如在jp2014-031149a的車輛換擋裝置中那樣。特別地，如果采用旋鈕或撥盤型操作構(gòu)件，則關(guān)于多位置感測的這個問題更加顯著。

而且，在jp2014-020922a的車輛換擋裝置中，共用的感測元件被分配給彼此相鄰的第一換擋位置和第二換擋位置。這種配置面臨如下問題：如果感測元件發(fā)生故障，則有可能僅僅基于當(dāng)前感測結(jié)果無法識別操作構(gòu)件的當(dāng)前換擋位置?？赡苄枰ㄟ^進一步參考先前的感測結(jié)果來實現(xiàn)該識別。這導(dǎo)致控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

鑒于上述情況，優(yōu)選地提供一種車輛換擋裝置，其不僅能夠感測操作構(gòu)件的換擋位置，而且能夠感測相鄰的兩個換擋位置之間的中間位置，并且即使其中一個感測元件發(fā)生故障，也能夠僅僅基于當(dāng)前感測結(jié)果識別操作構(gòu)件處于哪個換擋位置。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種車輛換擋裝置包括：操作構(gòu)件，其被配置為通過換擋操作而被旋轉(zhuǎn)，并且被放在五個設(shè)定的換擋位置中所選擇的一個，其中所述五個設(shè)定的換擋位置包括起始位置、用于向前驅(qū)動的驅(qū)動位置、用于反向驅(qū)動的倒擋位置、驅(qū)動側(cè)空擋位置以及倒擋側(cè)空擋位置，其中起始位置位于驅(qū)動位置和倒擋位置之間，其中驅(qū)動側(cè)空擋位置位于起始位置和驅(qū)動位置之間，其中倒擋側(cè)空擋位置位于起始位置和倒擋位置之間，并且其中操作構(gòu)件還被配置為通過換擋操作的釋放而返回到起始位置；磁體，其被配置為通過操作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)而沿著軌跡旋轉(zhuǎn)；以及放在板上并沿著磁體的軌跡布置的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九感測元件，其中板面向磁體，其中第一至第九感測元件中的每一個被配置為通過響應(yīng)于接近磁體而處于第一狀態(tài)來非接觸地感測磁體，并且其中該第一狀態(tài)指示磁體的存在；其中：第一和第二感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于驅(qū)動位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第三和第四感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于驅(qū)動側(cè)空擋位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第四、第五和第六感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于起始位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第六和第七感測元件中的每一個還響應(yīng)于操作構(gòu)件處于倒擋側(cè)空擋位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第八和第九感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于倒擋位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第四和第五感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于起始位置和驅(qū)動側(cè)空擋位置之間的第一驅(qū)動側(cè)中間位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第二和第三感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于驅(qū)動側(cè)空擋位置和驅(qū)動位置之間的第二驅(qū)動側(cè)中間位置的狀況而處于第一狀態(tài)；第五和第六感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于起始位置和倒擋側(cè)空擋位置之間的第一倒擋側(cè)中間位置的狀況而處于第一狀態(tài)；并且第七和第八感測元件中的每一個還被配置為響應(yīng)于操作構(gòu)件處于倒擋側(cè)空擋位置和倒擋位置之間的第二倒擋側(cè)中間位置的狀況而處于第一狀態(tài)。

車輛換擋裝置還可以包括控制器，其中：控制器被配置為接收來自第一至第九感測元件的感測輸出的輸入，并且依賴于感測輸出的組合來確定操作構(gòu)件所處的位置，并輸出該確定的結(jié)果；并且控制器還被配置為，當(dāng)操作構(gòu)件從驅(qū)動位置和驅(qū)動側(cè)空擋位置中的一個位置向起始位置返回時，響應(yīng)于在第六感測元件被置于第一狀態(tài)之前第四和第五感測元件中的每一個處于第一狀態(tài)的狀況，確定操作構(gòu)件處于起始位置，并且當(dāng)操作構(gòu)件從倒擋位置和倒擋側(cè)空擋位置中的一個位置向起始位置返回時，響應(yīng)于在第四感測元件被置于第一狀態(tài)之前第五和第六感測元件中的每一個處于第一狀態(tài)的狀況，確定操作構(gòu)件處于起始位置。車輛換擋裝置還可以被配置為使得控制器還被配置為：響應(yīng)于第一和第二感測元件中的至少一個處于第一狀態(tài)的狀況而確定操作構(gòu)件處于驅(qū)動位置；響應(yīng)于第八和第九感測元件中的至少一個處于第一狀態(tài)的狀況而確定操作構(gòu)件處于倒擋位置；響應(yīng)于第三和第四感測元件中的至少一個處于第一狀態(tài)的狀況而確定操作構(gòu)件處于驅(qū)動側(cè)空擋位置；響應(yīng)于第六和第七感測元件中的至少一個處于第一狀態(tài)的狀況而確定操作構(gòu)件處于倒擋側(cè)空擋位置；以及響應(yīng)于第四、第五和第六感測元件中的至少兩個中的每一個處于第一狀態(tài)的狀況而確定操作構(gòu)件處于起始位置。車輛換擋裝置還可以被配置為使得：第五感測元件沿著磁體的軌跡部署在第四感測元件和第六感測元件之間；第四感測元件和第六感測元件沿著磁體的軌跡彼此面對；并且沿著磁體的軌跡，第四感測元件和第六感測元件之間的間隔小于第一感測元件和第二感測元件之間的間隔、第三感測元件和第四感測元件之間的間隔、第六感測元件和第七感測元件之間的間隔以及第八感測元件和第九感測元件之間的間隔。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的旋鈕型車輛換擋裝置的透視圖。

圖2是示出圖1的車輛換擋裝置的換擋位置樣式的示意圖。

圖3是沿著圖1中由線b-b指示的平面截取的圖1的車輛換擋裝置的截面圖。

圖4a至4e是示出圖1的車輛換擋裝置中對于操作構(gòu)件的五個位置板上的多個磁傳感器與磁體之間的位置關(guān)系的示意圖。

圖5a至圖5e是示出對于操作構(gòu)件的五個位置的磁傳感器與磁體之間的位置關(guān)系的示意圖。

圖6是示出對于操作構(gòu)件的九個位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖7是示出對于操作構(gòu)件的五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表，其中從圖6中去除了關(guān)于操作構(gòu)件的四個中間位置的列。

圖8a是示出在第一磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖8b是示出在第一磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖9a是示出在第二磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖9b是示出在第二磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖10a是示出在第三磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖10b是示出在第三磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖11a是示出在第四磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖11b是示出在第四磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖12a是示出在第五磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖12b是示出在第五磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖13a是示出在第六磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖13b是示出在第六磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖14a是示出在第七磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖14b是示出在第七磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖15a是示出在第八磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖15b是示出在第八磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖16a是示出在第九磁傳感器處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖16b是示出在第九磁傳感器處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況下對于五個換擋位置磁傳感器的輸出的組合的表。

圖17是示出圖1的車輛換擋裝置的控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖18a是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的桿式車輛換擋裝置的透視圖。

圖18b是示出圖18a的車輛換擋裝置的換擋位置樣式的示意圖。

圖19是圖18a的車輛換擋裝置的分解透視圖。

圖20a至20e是示出對于圖18a的車輛換擋裝置中的操作構(gòu)件的五個位置板上的多個磁傳感器與磁體之間的位置關(guān)系的示意圖。

圖21a至21e是示出對于圖18a的車輛換擋裝置中的操作構(gòu)件的五個位置磁傳感器與磁體之間的位置關(guān)系的示意圖。

具體實施方式

圖1至17示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的旋鈕型車輛換擋裝置。圖1以透視圖示出了整個車輛換擋裝置。圖2示出了圖1的車輛換擋裝置的換擋位置(或范圍位置)樣式。

如圖1中所示，車輛換擋裝置包括殼體1和作為操作構(gòu)件的撥盤式操作旋鈕5。殼體1具有大致矩形平行六面體形狀，其具有包括要附連到另一個構(gòu)件的安裝底座部分2a的底側(cè)。操作旋鈕5安裝到殼體1的四個側(cè)外表面中的一個，操作旋鈕5的旋轉(zhuǎn)軸線水平地延伸并與該側(cè)外表面垂直地延伸。殼體1包括殼體主體2、側(cè)殼體3和上蓋4，殼體主體2包括安裝底座部分2a。車輛換擋裝置安裝到支撐方向盤的轉(zhuǎn)向柱的一部分，或安裝到儀表板的靠近方向盤的一部分。

車輛換擋裝置在殼體1的上蓋4的上表面上包括停車開關(guān)6和換擋位置指示器7。停車開關(guān)6是發(fā)光按鈕型，也充當(dāng)停車指示器。換擋位置指示器7是發(fā)光型。操作旋鈕5具有圓柱形狀，并且被殼體1可旋轉(zhuǎn)地支撐，以便沿著操作旋鈕5的圓周方向在正向(沿著圖1中的箭頭a1的方向)和反向(沿著圖1中的箭頭a2的方向)旋轉(zhuǎn)。操作旋鈕5被配置為正向和反向旋轉(zhuǎn)，以在換擋位置之間進行選擇并換擋。當(dāng)車輛換擋裝置安裝到車輛時，操作旋鈕5的正向(箭頭a1的方向)被設(shè)定為在車輛縱向方向上向前。

操作旋鈕5設(shè)有旋鈕按鈕8。旋鈕按鈕8部署在操作旋鈕5的外周表面的頂部位置，并且被配置為在操作旋鈕5的徑向方向向外和向內(nèi)行進。旋鈕按鈕8具有整體上在操作旋鈕5的縱向方向(即，軸向方向)延伸的扁平盒形狀。與操作旋鈕5相鄰的換擋位置指示器7包括指示空擋模式(或空擋位置)的指示“n”，指示向前驅(qū)動模式(或驅(qū)動位置)的指示“d”，以及指示反向驅(qū)動模式(或倒擋位置)的指示“r”。操作旋鈕5通常自保持在與換擋位置指示器7的指示“n”的位置對應(yīng)的位置。

圖2示出了其中操作旋鈕5被旋轉(zhuǎn)的換擋位置樣式，其中換擋位置樣式被展開為平面。操作旋鈕5設(shè)有五個設(shè)定的換擋位置，其與換擋位置指示器7的三個指示n、d、r分開定義。如圖2中所示，操作旋鈕5的換擋位置包括起始位置h、驅(qū)動位置d、倒擋位置r、驅(qū)動側(cè)空擋位置nd和倒擋側(cè)空擋位置nr。起始位置h是操作旋鈕5在旋轉(zhuǎn)方向的空擋位置。驅(qū)動位置d是通過使操作旋鈕5從起始位置h反向(在箭頭a2的方向上)旋轉(zhuǎn)而選擇的用于向前驅(qū)動的位置。倒擋位置r是通過使操作旋鈕5從起始位置h正向(在箭頭a1的方向上)旋轉(zhuǎn)而選擇的用于反向驅(qū)動的位置。驅(qū)動側(cè)空擋位置nd是起始位置h和驅(qū)動位置d之間的第一空擋位置。倒擋側(cè)空擋位置nr是起始位置h和倒擋位置r之間的第二空擋位置。

操作旋鈕5的起始位置h在位置上對應(yīng)于換擋位置指示器7的指示n。操作旋鈕5的驅(qū)動位置d在位置上對應(yīng)于換擋位置指示器7的指示d。操作旋鈕5的倒擋位置r在位置上對應(yīng)于換擋位置指示器7的指示r。

一般而言，操作旋鈕5從起始位置h到驅(qū)動位置d的旋轉(zhuǎn)角度和操作旋鈕5從起始位置h到倒擋位置r的旋轉(zhuǎn)角度等于大約10度或更小。操作旋鈕5被配置為當(dāng)從操作旋鈕5釋放換擋操作的力(或旋轉(zhuǎn)操作力)時，操作旋鈕5從除了起始位置h之外的任何位置通過自身立即返回到起始位置h。換言之，操作旋鈕5不被配置為通過自身保持在驅(qū)動位置d、倒擋位置r、驅(qū)動側(cè)空擋位置nd和倒擋側(cè)空擋位置nr中的每一個。以這種方式，車輛換擋裝置是瞬時類型。

操作旋鈕5設(shè)有其中未示出的鎖定機構(gòu)。當(dāng)操作旋鈕5從起始位置h向倒擋位置r移動時，操作旋鈕5停止并鎖定在倒擋側(cè)空擋位置nr。然后，通過將旋鈕按鈕8在徑向方向按壓到操作旋鈕5的內(nèi)部，操作旋鈕5被解鎖并被允許移動到倒擋位置r。

圖3示出了沿著圖1中由線b-b指示的平面截取的圖1的車輛換擋裝置的截面圖。殼體主體2容納轉(zhuǎn)子9，轉(zhuǎn)子9被配置為通過操作旋鈕5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子9與操作旋鈕5一體地且同軸地旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子9設(shè)有嵌在轉(zhuǎn)子9的上部中的磁體10。磁體10是具有窄條形狀的永磁體。殼體主體2還容納板11，板11放在覆蓋殼體主體2的上開口的上蓋4的內(nèi)部下表面上。板11設(shè)有包括九個磁傳感器s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8和s9的傳感器組s，傳感器組s放在板11的面向轉(zhuǎn)子9的磁體10的內(nèi)表面上。磁傳感器s1-s9沿著磁體10的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動軌跡布置，覆蓋磁體10通過的區(qū)域。每個磁傳感器s1-s9都是非接觸式感測元件，諸如霍爾效應(yīng)元件。磁傳感器s1-s9如圖4a所示布置。每個磁傳感器s1-s9被配置為通過由操作旋鈕5的換擋操作引起的磁體10的相對移動(接近或背離)而在開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間切換，并由此輸出包括開啟狀態(tài)信號和關(guān)閉狀態(tài)信號的二進制信號。當(dāng)操作旋鈕5被置于選擇的一個換擋位置時，基于來自磁傳感器s1-s9的信號輸出的組合來識別所選擇的換擋位置。

如下面詳細(xì)描述的，磁傳感器s1-s9被布置為不僅確定操作旋鈕5的五個設(shè)定的換擋位置，而且確定操作旋鈕5在相鄰的兩個設(shè)定的換擋位置之間的四個中間位置。

圖4a至5e示出了磁傳感器s1-s9的布置，并且示出了在通過操作旋鈕5的換擋操作而產(chǎn)生的幾種情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。磁體10嵌在轉(zhuǎn)子9中，并且通過操作旋鈕5的換擋操作一體地旋轉(zhuǎn)，從而在操作旋鈕5的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)操作旋鈕5在圖1中的箭頭a2的方向旋轉(zhuǎn)時磁體10在圖4a至4e中箭頭a2的方向上移動，并且當(dāng)操作旋鈕5在圖1中的箭頭a1的方向旋轉(zhuǎn)時磁體10在圖5a至5e中箭頭a1的方向上移動。

具體而言，圖4a示出了在操作旋鈕5處于起始位置h的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖4e示出了在操作旋鈕5處于驅(qū)動位置d的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖4c示出了在操作旋鈕5處于起始位置h和驅(qū)動位置d之間的驅(qū)動側(cè)空擋位置(第一空擋位置)nd的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖4b示出了在操作旋鈕5處于起始位置h和驅(qū)動側(cè)空擋位置nd之間的第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖4d示出了在操作旋鈕5處于驅(qū)動位置d和驅(qū)動側(cè)空擋位置nd之間的第二驅(qū)動側(cè)中間位置nd-d的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。

類似地，圖5a示出了在操作旋鈕5處于起始位置h的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖5e示出了在操作旋鈕5處于倒擋位置r的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖5c示出了在操作旋鈕5處于起始位置h和倒擋位置r之間的倒擋側(cè)空擋位置(第二空擋位置)nr的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖5b示出了在操作旋鈕5處于起始位置h和倒擋側(cè)空擋位置nr之間的第一倒擋側(cè)中間位置h-nr的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。圖5d示出了在操作旋鈕5處于倒擋位置r和倒擋側(cè)空擋位置nr之間的第二倒擋側(cè)中間位置nr-r的情況下磁體10相對于磁傳感器s1-s9的位置。

在圖4a至5e中，板11的顯著地受到磁體10的磁通影響的區(qū)域由陰影圖案表示。一般而言，這個區(qū)域包含了磁體10的實際形狀并且依賴于磁化過程而大于磁體10的實際形狀。相反，磁體10的形狀和尺寸被設(shè)定為產(chǎn)生圖4a至5e中所示的磁通的區(qū)域。假設(shè)即使當(dāng)磁傳感器s1-s9接近磁體10時，磁傳感器s1-s9也仍保持關(guān)閉狀態(tài)，除非圖4a至5e中由“+”指示的磁傳感器s1-s9的中心在磁體10的磁通的區(qū)域之內(nèi)。當(dāng)磁傳感器s1-s9的中心進入磁體10的磁通的區(qū)域時，之后，磁傳感器s1-s9變?yōu)殚_啟狀態(tài)。

如圖4a至圖5e中所示，磁傳感器s1-s9沿著由操作旋鈕5的換擋操作引起的磁體10的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動運動的方向在板11上布置成兩行。在這個實施例中，磁傳感器s2、s4、s6和s8布置在下面的行中，而磁傳感器s1、s3、s5、s7和s9布置在上面的行中，其中第五磁傳感器s5稍微向上偏離上面的行，并且第五磁傳感器s5的姿態(tài)與其它磁傳感器垂直。每個磁傳感器s1-s9的位置在磁體10通過的區(qū)域內(nèi)。在磁體10的移動方向上，第四磁傳感器s4和第六磁傳感器s6之間的間隔小于第一磁傳感器s1和第二磁傳感器s2之間的間隔、第三磁傳感器s3和第四磁傳感器s4之間的間隔、第六傳感器s6和第七磁傳感器s7之間的間隔以及第八磁傳感器s8和第九磁傳感器s9之間的間隔。

下面的行中的磁傳感器s4和s6以及上面的行中的第五磁傳感器s5被分配給起始位置h，其中這些磁傳感器的開啟狀態(tài)的組合指示操作旋鈕5處于起始位置h。下面的行中的第四磁傳感器s4和上面的行中的第五磁傳感器s5被分配給第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd。上面的行中的第三磁傳感器s3和下面的行中的第四磁傳感器s4被分配給驅(qū)動側(cè)空擋位置nd。利用該分配，通過磁傳感器s3和s4的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5從起始位置h到驅(qū)動側(cè)空擋位置nd的換擋操作。而且，在操作旋鈕5到達驅(qū)動側(cè)空擋位置nd之前的過渡情況下，通過磁傳感器s4和s5的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5處于第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd。

而且，下面的行中的第二磁傳感器s2和上面的行中的第三磁傳感器s3被分配給第二驅(qū)動側(cè)中間位置nd-d。上面的行中的第一磁傳感器s1和下面的行中的第二磁傳感器s2被分配給驅(qū)動位置d。利用該分配，通過磁傳感器s1和s2的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5從起始位置h經(jīng)由驅(qū)動側(cè)空擋位置nd到驅(qū)動位置d的換擋操作。而且，在操作旋鈕5通過驅(qū)動側(cè)空擋位置nd之后到達驅(qū)動位置d之前的過渡情況下，通過磁傳感器s2和s3的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5處于第二驅(qū)動側(cè)中間位置nd-d。

圖5a至5e中所示的位置關(guān)系類似于上面參照圖4a至4e所述的位置關(guān)系。即，下面的行中的第六磁傳感器s6和上面的行中的第五磁傳感器s5被分配給第一倒擋側(cè)中間位置h-nr。上面的行中的第七磁傳感器s7和下面的行中的第六磁傳感器s6被分配給倒擋側(cè)空擋位置nr。利用該分配，通過磁傳感器s6和s7的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5從起始位置h到倒擋側(cè)空擋位置nr的換擋操作。而且，在操作旋鈕5到達倒擋側(cè)空擋位置nr之前的過渡情況下，通過磁傳感器s5和s6的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5處于第一倒擋側(cè)中間位置h-nr。

而且，下面的行中的第八磁傳感器s8和上面的行中的第七磁傳感器s7被分配給第二倒擋側(cè)中間位置nr-r。上面的行中的第九磁傳感器s9和下面的行中的第八磁傳感器s8被分配給倒擋位置r。利用該分配，通過磁傳感器s8和s9的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5從起始位置h經(jīng)由倒擋側(cè)空擋位置nr到倒擋位置r的換擋操作。而且，在操作旋鈕5通過倒擋側(cè)空擋位置nr之后到達倒擋位置r之前的過渡情況下，通過磁傳感器s7和s8的開啟狀態(tài)的組合來感測操作旋鈕5處于第二倒擋側(cè)中間位置nr-r。

圖6示出了對于五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r以及四個中間位置nd-d、h-nd、h-hr和hr-r磁傳感器s1-s9的開啟狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)的組合。在這個表中，“h”指示開啟狀態(tài)的高電平，而“l(fā)”指示關(guān)閉狀態(tài)的低電平。

如圖6中所示，除了磁傳感器s1和s9之外，每個磁傳感器s2-s8被共同分配給包括中間位置的九個位置中的相鄰兩個。第五磁傳感器s5被共同分配給九個位置中的相鄰三個，即，起始位置h、第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd和第一倒擋側(cè)中間位置h-nr。利用該分配，可以基于磁傳感器s1-s9的輸出的組合來感測操作旋鈕5的九個位置。

起始位置h分配有磁傳感器s4、s5和s6，驅(qū)動位置d分配有磁傳感器s1和s2，并且倒擋位置r分配有磁傳感器s8和s9。相應(yīng)地，起始位置h、驅(qū)動位置d和倒擋位置r分配有磁傳感器s1-s9的相應(yīng)的唯一的集合，使得磁傳感器s1-s9中沒有一個在起始位置h、驅(qū)動位置d和倒擋位置r之中共用。

圖7示出了對于除中間位置nd-d、h-nd、h-hr和hr-r之外的五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r的磁傳感器s1-s9的開啟-關(guān)閉輸出的組合。從圖7可以容易地理解，如上所述，磁傳感器s1-s9中沒有一個在起始位置h、驅(qū)動位置d和倒擋位置r之中共用。

另一方面，圖8a至16b示出了當(dāng)磁傳感器s1-s9中的一個發(fā)生故障時磁傳感器s1-s9的開啟-關(guān)閉輸出的組合，圖7示出了當(dāng)磁傳感器s1-s9中沒有磁傳感器發(fā)生故障時磁傳感器s1-s9的開啟-關(guān)閉輸出的組合。故障是使磁傳感器與磁體10的位置無關(guān)地始終處于開啟狀態(tài)的開啟狀態(tài)故障，或者使磁傳感器與磁體10的位置無關(guān)地始終處于關(guān)閉狀態(tài)的關(guān)閉狀態(tài)故障。

具體而言，圖8a示出了當(dāng)?shù)谝淮艂鞲衅鱯1處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)時磁傳感器s1-s9的輸出的組合，而圖8b示出了當(dāng)?shù)谝淮艂鞲衅鱯1處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)時磁傳感器s1-s9的輸出的組合。圖9a至16b類似于圖8a或圖8b，示出了當(dāng)磁傳感器s2-s9中的一個處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)時磁傳感器s1-s9的輸出的組合。

如圖7中所示，在五個設(shè)定的換擋位置中，除了起始位置h之外，設(shè)定的換擋位置d、nd、nr和r分配有兩個唯一的磁傳感器，使得在換擋位置d、nd、nr和r之間沒有磁傳感器是共用的。起始位置h唯一地分配有未分配給換擋位置d、nd、nr和r中任何一個的第五磁傳感器s5，并且分配有還分配給驅(qū)動側(cè)空擋位置nd的第四磁傳感器s4和還分配給倒擋側(cè)空擋位置nr的第六磁傳感器s6。

利用上述磁傳感器s1-s9的布置，無論操作旋鈕5通過換擋操作被移動到五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r中的哪一個位置，都可以基于磁傳感器s1-s9的輸出的組合正確地識別所選擇的換擋位置。

另一方面，如下面詳細(xì)描述的，即使磁傳感器s1-s9中的一個處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)，無論操作旋鈕5通過換擋操作被移動到五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r中的哪一個位置，都可以基于參考圖8a至16b的磁傳感器s1-s9的輸出的組合正確地識別所選擇的換擋位置。

例如，參考示出第一磁傳感器s1處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況的圖8a，并且參考示出第一磁傳感器s1處于關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)的情況的圖8b，應(yīng)當(dāng)指出的是，即使當(dāng)?shù)谝淮艂鞲衅鱯1始終處于開啟狀態(tài)(表中的“h”)或關(guān)閉狀態(tài)(表中的“l(fā)”)時，對于五個換擋位置d、nd、h、nr和r中的任何一個的磁傳感器s1-s9的輸出樣式也與任何其它換擋位置的樣式不完全相同。這對于圖9a至16b中所示的情況也是成立的。

因此，即使當(dāng)磁傳感器s1-s9中的一個發(fā)生故障時，也可以基于磁傳感器s1-s9的輸出的組合正確地識別通過換擋操作選擇的五個換擋位置d、nd、h、nr和r，這允許車輛換擋裝置的持續(xù)正常操作。

分配給起始位置h的磁傳感器s4、s5和s6的布置如下進行。第四磁傳感器s4和第六磁傳感器s6放在第五磁傳感器s5的相對側(cè)，如圖4a中所示直接彼此面對。第四磁傳感器s4和第六磁傳感器s6之間的間隔被設(shè)為小于第一磁傳感器s1和第二磁傳感器s2之間的間隔、第三磁傳感器s3和第四磁傳感器s4之間的間隔、第六磁傳感器s6和第七磁傳感器s7之間的間隔以及第八磁傳感器s8和第九磁傳感器s9之間的間隔。這種配置用于減小通過操作旋鈕5的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的磁體10的行程范圍，使得本發(fā)明能夠容易應(yīng)用于操作旋鈕5的操作量小的車輛換擋裝置。這進一步使得放置有磁傳感器s1-s9的板11緊湊，并由此允許整個車輛換擋裝置緊湊。

圖17示出了示出車輛換擋裝置的控制系統(tǒng)的框圖?？刂葡到y(tǒng)包括磁傳感器s1-s9和作為控制器的控制單元(線控?fù)Q擋控制單元)12。控制單元12被配置為接收磁傳感器s1-s9的感測輸出的輸入。控制單元12由諸如cpu、rom和ram的組件構(gòu)成，并且包括記憶部分13、比較部分14和輸出部分15。輸出部分15被配置為最終基于識別出的操作旋鈕5的位置將換擋命令信號輸出到車輛變速器。

控制單元12的記憶部分13主動地記憶圖6中所示的對于五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r以及四個中間位置nd-d、h-nd、nr-h和r-nr的磁傳感器s1-s9的輸出樣式，以及圖8a至16b中所示的當(dāng)磁傳感器s1-s9中的一個處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)時對于五個設(shè)定的換擋位置d、nd、h、nr和r的磁傳感器s1-s9的輸出的樣式。

控制單元12的比較部分14被配置為將通過操作旋鈕5的換擋操作輸入的磁傳感器s1-s9的輸出的樣式與記憶部分13中記憶的樣式進行比較，確定操作旋鈕5的換擋位置，并且將比較和確定的結(jié)果發(fā)送到輸出部分15。然后，輸出部分15被配置為基于識別出的操作旋鈕5的位置最終向車輛變速器輸出換擋命令信號。

如圖6中所示，在分配給起始位置h的磁傳感器s4-s6中，第四磁傳感器s4和第五磁傳感器s5還分配給第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd，并且第五磁傳感器s5和第六磁傳感器s6還分配給第一倒擋側(cè)中間位置h-nr。

鑒于上述，控制單元12被配置為使得在操作旋鈕5從驅(qū)動位置d或驅(qū)動側(cè)空擋位置nd返回到起始位置h的情況下，在操作旋鈕5通過第一驅(qū)動側(cè)中間位置h-nd的時候，確定操作旋鈕5已經(jīng)返回到起始位置h，使得在操作旋鈕5實際返回到起始位置h之前，第四磁傳感器s4和第五磁傳感器s5被置于開啟狀態(tài)。

類似地，控制單元12被配置為使得在操作旋鈕5從倒擋位置r或倒擋側(cè)空擋位置nr返回到起始位置h的情況下，在操作旋鈕5通過第一倒擋側(cè)中間位置h-nr的時候，確定操作旋鈕5已經(jīng)返回到起始位置h，使得在操作旋鈕5實際返回到起始位置h之前，第五磁傳感器s5和第六磁傳感器s6被置于開啟狀態(tài)。

以這種方式，在實際完成返回之前，預(yù)先讀取操作旋鈕5返回到起始位置h。這個特征允許無延遲地快速執(zhí)行以下操作。這個特征還用于即使當(dāng)分配給起始位置h的磁傳感器s4-s6中的一個發(fā)生故障處于開啟狀態(tài)故障的狀態(tài)或關(guān)閉狀態(tài)故障的狀態(tài)下時，也能準(zhǔn)確地確定操作旋鈕5返回到起始位置h。

如上面參考圖6所描述的，除了起始位置h之外，在驅(qū)動位置d、驅(qū)動側(cè)空擋位置nd、倒擋側(cè)空擋位置nr和倒擋位置r之間沒有共同分配的磁傳感器，這些位置中的每一個都分配有一對磁傳感器。

此外，在分配給起始位置h的磁傳感器s4-s6中，第四磁傳感器s4還被分配給驅(qū)動側(cè)空擋位置nd，第六磁傳感器s6還被分配給倒擋側(cè)空擋位置nr。但是，第五磁傳感器s5僅分配給五個設(shè)定的換擋位置中的起始位置h。相應(yīng)地，第四磁傳感器s4和第五磁傳感器s5的組合以及第五磁傳感器s5和第六磁傳感器s6的組合與分配給剩余四個換擋位置d、nd、nr和r的磁傳感器的組合中的任何一個都不相同。

鑒于上述，控制單元12被配置為通過不僅在兩個被分配的磁傳感器都處于開啟狀態(tài)時確定所選擇的換擋位置，而且在兩個被分配的磁傳感器中只有一個處于開啟狀態(tài)時確定所選擇的換擋位置，來實現(xiàn)對四個換擋位置d、nd、nr和r的確定。

類似地，關(guān)于對起始位置h的識別，控制單元12被配置為不僅當(dāng)三個被分配的磁傳感器s4-s6都處于開啟狀態(tài)時識別對起始位置h的選擇，而且當(dāng)三個被分配的磁傳感器s4-s6中只有兩個處于開啟狀態(tài)時識別對起始位置h的選擇。

以這種方式，即使當(dāng)分配給驅(qū)動范圍位置d、驅(qū)動側(cè)空擋位置nd和倒擋側(cè)空擋位置nr以及倒擋范圍位置r中的每一個的兩個傳感器中有一個發(fā)生故障時，也可以正確地識別對這四個換擋位置中的每一個的選擇。而且，當(dāng)分配給起始位置h的磁傳感器s4-s6中的一個發(fā)生故障時，可以正確地識別對起始位置h的選擇?？傊词巩?dāng)分配給五個換擋位置中的每一個的傳感器中有一個發(fā)生故障時，也可以僅僅基于當(dāng)前感測結(jié)果正確地識別對這五個換擋位置中的每一個的選擇。

圖18a至21e示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的桿式車輛換擋裝置。圖18a以透視圖示出了車輛換擋裝置。圖18b示出了圖18a的車輛換擋裝置的換擋位置樣式。圖19示出了車輛換擋裝置的分解透視圖。

如圖18a中所示，車輛換擋裝置包括殼體20和作為操作構(gòu)件的換擋桿21。殼體20具有盒形狀，其具有垂直延伸的縱向軸線。換擋桿21從殼體20的內(nèi)部通過殼體20的頂部突出到殼體20的外部。換擋桿21在其遠端包括抓握部分21a，其中抓握部分21a具有球形形狀。換擋桿21由殼體20可旋轉(zhuǎn)地支撐，以便在車輛縱向方向上向前(如箭頭a1所指示的)和向后(如箭頭a2所指示的)旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。

如圖18b中所示，類似于第一實施例，換擋桿21設(shè)有五個設(shè)定的換擋位置。換擋桿21的換擋位置包括起始位置h、用于向前驅(qū)動的驅(qū)動位置d、用于反向驅(qū)動的倒擋位置r、作為在起始位置h和驅(qū)動范圍位置d之間的第一空擋位置的驅(qū)動側(cè)空擋位置nd，以及作為在起始位置h和倒擋范圍位置r之間的第二空擋位置的倒擋側(cè)空擋位置nr。

與第一實施例類似，換擋桿21被配置為當(dāng)換擋操作的力(或旋轉(zhuǎn)操作力)從換擋桿21釋放時從除了起始位置h之外的任何位置通過自身立即返回到起始位置h，并且自身保持在起始位置h。這個機構(gòu)由未示出的彈簧等實現(xiàn)。

殼體20包括殼體主體22、側(cè)蓋23和上蓋24。殼體主體22具有扁平的盒形狀。側(cè)蓋23附連到殼體主體22的一個側(cè)面，并且是淺矩形盤的形式。上蓋24附連在殼體主體22的頂面。

如圖19中所示，換擋桿21的下半部分部署在殼體主體22的內(nèi)部空間中，其中上蓋24從那里被分離。換擋桿21在縱向方向上的中心處設(shè)有球形部分25。球形部分25設(shè)有在換擋桿21的橫向方向突出的旋轉(zhuǎn)軸部分25a。旋轉(zhuǎn)軸部分25a由軸承凹部22a可旋轉(zhuǎn)地支撐，軸承凹部22a在殼體主體22的頂部開口的邊緣中形成。在將上蓋24附連到殼體主體22以覆蓋球形部分25之后，換擋桿21被支撐以通過換擋操作相對于殼體主體22在車輛縱向方向旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。

殼體主體22具有包括容納凹部26的側(cè)表面，其中容納有彼此相對并且彼此靠近的板27和v形轉(zhuǎn)動桿28。通過將側(cè)蓋23附連到殼體主體22來覆蓋這些組件。通過在其中心部分包括窗口40的分隔壁部分來限定容納凹部26并將容納凹部26從殼體主體22的內(nèi)部分隔開。

轉(zhuǎn)動桿28包括軸孔29和槽30，以及嵌入轉(zhuǎn)動桿28中的磁體31，其中磁體31是具有矩形形狀的永磁體。板27在其中心部分處包括軸孔32。被用來覆蓋板27的側(cè)蓋23在其內(nèi)表面的中心部分包括支撐軸部分23a，其中支撐軸部分23a在橫向方向突出并穿過板27的軸孔32和轉(zhuǎn)動桿28的軸孔29。利用上述配置，在將側(cè)蓋23組裝到殼體主體22的容納凹部26之后，側(cè)蓋23的支撐軸部分23a用于相對于殼體主體22將板27居中和定位，并且還可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)動桿28以允許轉(zhuǎn)動桿28相對于殼體主體22旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。

換擋桿21設(shè)有位于旋轉(zhuǎn)軸部分25a下方的連桿銷33。連桿銷33被配置為通過窗口40裝配在轉(zhuǎn)動桿28的槽30中。當(dāng)換擋桿21通過換擋操作在車輛縱向方向移動時，轉(zhuǎn)動桿28相對于換擋桿21的旋轉(zhuǎn)以預(yù)定的杠桿比繞旋轉(zhuǎn)軸部分25a旋轉(zhuǎn)。

板27設(shè)有九個磁傳感器s1-s9，其中磁傳感器s1-s9放在板27的面向轉(zhuǎn)動桿28的磁體31的內(nèi)表面上，并且如圖20a中所示布置。磁傳感器s1-s9沿著磁體31的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動軌跡布置，覆蓋磁體31通過的區(qū)域。每個磁傳感器s1-s9是非接觸式感測元件，諸如霍爾效應(yīng)元件。每個磁傳感器s1-s9被配置為通過由換擋桿21的換擋操作引起的磁體31的相對移動(接近或背離)在開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間切換，并由此輸出包括開啟狀態(tài)信號和關(guān)閉狀態(tài)信號的二進制信號。當(dāng)換擋桿21被置于所選擇的一個換擋位置時，基于來自從磁傳感器s1-s9的輸出的信號輸出的組合來識別所選擇的換擋位置。

如圖20a至21e中所示，當(dāng)通過換擋操作旋轉(zhuǎn)換擋桿21時，嵌在轉(zhuǎn)動桿28中的磁體31與換擋桿21一起繞側(cè)蓋23的支撐軸部分23a的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。

圖20a至21e示出了磁傳感器s1-s9的布置，并且示出了對于通過換擋桿21的換擋操作而產(chǎn)生的情況，磁體31相對于磁傳感器s1-s9的位置。磁體31嵌在轉(zhuǎn)動桿28中并且通過換擋桿21的換擋操作而旋轉(zhuǎn)，以在與換擋桿21的抓握部分21a的移動方向相反的方向上移動，即，在圖20a至20e中箭頭a12的方向和圖21a至21e中箭頭a11的方向上移動。

磁傳感器s1-s9以多行布置的配置與圖4a至5e中所示的第一實施例的配置是共同的，其中圖20a至20e對應(yīng)于圖4a至4e，圖21a至21e對應(yīng)于圖5a至5e。

應(yīng)當(dāng)指出，針對圖18中所示的換擋桿21的移動的箭頭a1的方向?qū)?yīng)于針對圖21a至21e中所示的轉(zhuǎn)動桿28的磁體31的移動的箭頭a11的方向，并且針對圖18中所示的換擋桿21的移動的箭頭a2的方向?qū)?yīng)于針對圖20a至20e中所示的轉(zhuǎn)動桿28的磁體31的移動的箭頭a12的方向，因為換擋桿21(抓握部分21a)的移動方向與轉(zhuǎn)動桿28的磁體31的移動方向相反，如圖19中所示。

關(guān)于第一實施例的圖6至16b中所示的磁傳感器s1-s9的輸出的組合的表對于第二實施例也是成立的?？刂茊卧?2也如第一實施例中那樣被采用和配置。相應(yīng)地，根據(jù)第二實施例的桿式車輛換擋裝置起到和產(chǎn)生如根據(jù)第一實施例的旋鈕式車輛換擋裝置一樣的有益效果。

根據(jù)本實施例，五個換擋位置和四個中間位置可以由九個感測元件感測。因此實現(xiàn)了對于車輛換擋裝置的多個位置檢測。而且，即使當(dāng)分配給每個換擋位置的感測元件中的一個故障時也可以通過僅基于當(dāng)前感測結(jié)果識別所選擇的換擋位置的特征增強了線控?fù)Q擋型車輛換擋裝置的安全性。

2016年3月18日提交的日本專利申請2016-054675的全部內(nèi)容通過引用合并于此。

雖然上面已經(jīng)參考本發(fā)明的某些實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實施例。根據(jù)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到上述實施例的修改和變化。本發(fā)明的范圍參考以下權(quán)利要求來限定。