CN103470745A

CN103470745A - 操作装置

Info

Publication number: CN103470745A
Application number: CN201310216475.XA
Authority: CN
Inventors: 岩田正庆
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-12-25
Also published as: US20130327173A1; JP2013252778A

Abstract

本发明提供一种操作装置，能相对于操作者在感觉上容易获知操作构件的操作。操作装置包含操作构件，将与操作构件的操作位置相应的电信号（Sout）输出到设备来控制设备。节制赋予机构（4）在操作构件操作时对操作构件赋予节制。节制赋予机构（4）包含节制检测部（9、13），节制检测部（9、13）检测对操作构件赋予的节制，输出节制检测信号（L）。位置判定部（14）基于节制检测信号（L）判定操作构件的位置。

Description

操作装置

技术领域

本发明涉及在控制各种设备时所使用的操作装置。

背景技术

在车辆上搭载有在切换变速器的驱动状态时所使用的换挡杆装置。日本特许第4373212号公报、日本特开2002－254944号公报、以及日本特开2007－253912号公报公开了换挡杆装置的现有例。换挡杆装置也搭载于例如混合动力车。作为这种换挡杆装置的切换机构有如下自动回复型：在将换挡杆操作到任意的挡位位置后松开手时，换挡杆自动返回到主位置（中立位置）。近年来，作为换挡杆的控制方式，如下线控换挡型广泛普及：其利用电信号将换挡杆的位置检测结果输出到变速器来切换变速器的驱动状态。

换挡杆装置利用传感器检测换挡杆的操作量，基于该传感器的检测信号判定换挡杆的操作位置。因此，变速器的驱动状态的切换依赖于换挡杆的操作量。但是，有时用户在操作换挡杆时感到的节制力和变速器的驱动状态切换的定时不完全同步。因此，用户在感觉上难以获知换挡杆的位置是否切换。该问题并不限于换挡杆装置，在其他的装置中也同样有可能发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作装置，其相对于操作者在感觉上容易获知操作构件的操作。

本发明的一方式是操作构件，其将与操作构件的操作位置相应的电信号输出到设备来控制所述设备，所述操作装置（1）具备：所述操作构件（2）；节制赋予机构（4），其在所述操作构件操作时对所述操作构件赋予节制，所述节制赋予机构（4）包含节制检测部（9、13），所述节制检测部（9、13）检测对所述操作构件赋予的节制，输出节制检测信号（L）；以及位置判定部（14），其基于所述节制检测信号（L）来判定所述操作构件的位置。

附图说明

图1是示出一实施方式的换挡杆装置的外观的立体图。

图2是说明带节制检测功能的节制赋予机构的结构和动作的概略图。

图3是说明节制检测功能的概略图。

图4是换挡杆装置的电气构成图。

图5是表示相对于换挡杆的操作量的换挡杆的节制力变化和线圈部的电感变化的图解。

具体实施方式

以下，按照图1～图5对适用于例如换挡杆装置的操作装置的一实施方式进行说明。

如图1所示，在具有自动变速器（automatic transmission）的车辆上搭载有在切换变速器的驱动状态时所使用的换挡杆装置1。换挡杆装置1包含能进行转动操作的换挡杆2。在本实施方式中，换挡杆装置1采用如下线控换挡型的控制方式：其将与换挡杆2的操作位置对应的电信号输出到变速器，由此切换变速器的驱动状态。另外，换挡杆装置1采用如下自动回复型的切换机构：在将换挡杆2从主位置（中立位置）操作到任意的操作位置后松开手时，换挡杆2从主位置自动返回。当换挡杆2没有被操作时，换挡杆2在主位置待机。换挡杆装置1是操作装置的一例，换挡杆2是操作构件的一例。

在本实施方式中，作为换挡杆2的操作位置，除了主位置之外，还设有N（空挡）位置、D（驱动）位置、R（倒转）位置、以及B（再生制动）位置。“N位置”是将变速器设为自由状态的位置，在选择方向延伸的换档门（gate）3a处，配置于主位置的反侧。“D位置”是将变速器设为前进的状态的位置，在齿轮箱的一侧（纸面右侧），配置于在换挡方向延伸的换档门3b的正前侧终端。“R位置”是将变速器设为后退的状态的位置，配置于换档门3b的里侧终端。“B位置”是将变速器设为再生制动的状态的位置，在齿轮箱的另一侧（纸面左侧），配置于在换挡方向延伸的换档门3c的正前侧终端。

如图2所示，在换挡杆2与其支撑体（省略图示）之间设有带节制检测功能的节制赋予机构4，该节制赋予机构4在换挡杆2操作时对换挡杆2赋予节制，并且检测其节制量。即，节制赋予机构4具有节制赋予功能（节制赋予部）和节制检测功能（节制检测部）两者。

如图2所示，节制赋予机构4包含活塞部5和节制山6。活塞部5包含作为框体的筒部7。在筒部7形成有将筒部7的一侧开口的孔部8。在该孔部8沿着筒部7的长度方向（图2的箭头A方向）能往复运动地收纳有大致棒状的销9。销9的顶端是曲面状，与节制山6抵接。销9由导电率高的材料（例如铁等）形成。在筒部7的孔部8内收纳有弹簧部10，弹簧部10将销9朝向节制山6弹压。此外，销9是节制检测部的一例，弹簧部10是弹压构件的一例。另外，在本例中，活塞部5（销9、弹簧部10）和节制山6形成节制赋予功能（节制赋予部）。

在本例的节制赋予机构4中，为了简化结构，将活塞部5设于换挡杆装置1的固定侧构件（即，换挡杆2的支撑体），将节制山6设于换挡杆装置1的可动侧构件（即，换挡杆2）。因此，在换挡杆2操作时，节制山6一边相对于活塞部5取圆弧轨迹一边与换挡杆2连动。

如图2所示，节制山6具有多个山部和谷部。在本例中，节制山6具有不同的倾斜角度（斜度），包含作为连续面而形成的多个斜面11。图2示出换挡杆2在“N－D”间或者“N－R”间被操作时销9移动的节制山6的一部分。在节制山6处，在与换挡杆2的“N位置”对应的部位作为最深的谷部形成有节制槽12。多个斜面11包含例如斜面11a～11f。斜面11a、11d形成节制槽12，具有第1斜度。斜面11b、11e与斜面11a、11d分别相邻地配置，具有比第1斜度小的第2斜度。斜面11c、11f与斜面11b、11e分别相邻地配置，具有比第2斜度大的第3斜度。在本例中，以从节制槽12的底到顶点的高度在斜面11a中比斜面11d高的方式形成有斜面11a、11d。

在换挡杆2操作时，被弹簧部10弹压的销9在斜面11上移动。此时，在换挡杆2处产生载荷，该载荷作为节制感赋予给换挡杆2的操作者。如果斜面11是陡坡，则对换挡杆2赋予大的节制，如果斜面11是平缓的斜度，则对换挡杆2赋予小的节制。另外，在销9从陡坡的斜面11（在本例中为11a、11d、11c、11f）移动到平缓的斜度的斜面11（在本例中为11b、11e）时，产生节制峰或者节制切换点，对换挡杆2赋予卡搭感。

如图3所示，在筒部7的外面设有筒状的线圈部13，线圈部13通过将导线缠绕多圈而形成。因此,线圈部13的内部是空洞，配置于该空洞中的导电率高的销9沿着线圈部13的轴La进行往复运动。当销9在线圈部13的内部运动时，线圈部13的电感L发生变化。对换挡杆2赋予的节制通过测定线圈部13的电感L而被测出。这样，本例的节制检测功能（节制检测部）实现为线圈电感测定式的传感器。在本例中，销9和线圈部13形成节制检测部。在该情况下，线圈部13的电感L是节制检测信号的一例。

如图4所示，换挡杆装置1包含ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）14，ECU14进行换挡杆装置1的位置检测控制。ECU14连接到位置检测传感器15，位置检测传感器15检测换挡杆2的操作量、操作方向。位置检测传感器15由例如旋转编码器构成。本例的位置检测传感器15能检测在换挡方向（换档门3b或者3c）上的换挡杆2的操作、和在选择方向（换档门3a）上的换挡杆2的操作。位置检测传感器15检测换挡杆2的操作量、操作方向，将与其检测结果相应的检测信号Sa（例如脉冲信号）提供给ECU14。ECU14基于来自位置检测传感器15的检测信号Sa判定换挡杆2的操作量、操作方向。此外，ECU14是位置判定部的一例，位置检测传感器15是操作检测部的一例。另外，检测信号Sa是操作检测信号的一例。

另外，ECU14连接到线圈部13，线圈部13设于筒部7的外周。ECU14在线圈部13的端子间施加某恒定的电压，通过检测该电压变化而算出线圈部13的电感L。并且，ECU14基于电感L的算出，识别销9的突出量、即从活塞部5赋予给换挡杆2的节制。

ECU14基于来自位置检测传感器15的检测信号Sa和线圈部13的电感L判定换挡杆2的操作位置，生成位置切换信号Sout。ECU14将该位置切换信号Sout提供给变速器、其他的ECU。在本例中，ECU14基于线圈部13的电感L检测赋予给换挡杆2的节制峰，在该节制峰的检测定时切换换挡杆2的操作位置。此外，位置切换信号Sout是操作位置通知的一例。

接着，使用图5说明换挡杆装置1的动作。

图5示出相对于换挡杆2的操作量（操作角度［Deg］）的节制力F［N］的变化和电感L［H］的变化。此外，图5所示的节制力F的变化图解用“＋值”表示将换挡杆2从“N位置”操作到“D位置”时产生的节制，用“－值”表示将换挡杆2从“N位置”操作到“R位置”时产生的节制。即，在“N－D”间操作换挡杆2时的节制用＋值来表现，在“N－R”间操作换挡杆2时的节制用－值来表现。

而且，在本例中，使换挡杆2从“N位置”向“D位置”或者“R位置”移动时产生的节制力F（用实线图示）和换挡杆2从“D位置”或者“R位置”返回到“N位置”时产生的节制力F（用单点划线图示）不同。这是因为：在使换挡杆2向“D位置“或者“R位置”移动时，销9在斜面11上升，与此相对，在换挡杆2返回到“N位置时，销9在斜面11上下降。因此，使换挡杆2从“N位置”向“D位置”或者“R位置”移动时的节制力F大，换挡杆2从“D位置”或者“R位置”返回到“N位置”时的节制力F小。

另外，在换挡杆装置1为自动回复型的情况下，销9在换挡杆2的停止位置、即“N位置”最弹出，在换挡杆2的最大移动时最被拉入。因此，在换挡杆2从“N位置”移动到“D位置”或者“R位置”时，电感L从“0”变化到“最大值”。因此，在自动回复型的构成中，检测“N－D”间或者“N－R”间的节制峰的阈值Lk设定为“0”与“最大值”之间的规定的电感值。在本例的情况下，电感L的变化的倾斜率从急剧的倾斜率变化为平缓的倾斜率时的电感值设定为阈值Lk。换挡杆2的位置判定基于与阈值Lk对应的电感L、即节制峰的检测来进行。另外，在本例中，在换挡杆2向“D位置”操作时，销9的位置从斜面11a变更为斜面11b时的电感值设定为第1阈值Lka。另外，在换挡杆2向“R位置”操作时，销9的位置从斜面11d变更为斜面11e时的电感值设定为第2阈值Lkb。即，用于检测“N－D”间的节制峰的阈值设定为与用于检测“N－R”间的节制峰的阈值不同的值。第1和第2阈值Lka、Lkb与斜面11a、11d的形状对应。在本例中，斜面11a延伸到比斜面11d高的位置（参照图2），因此第1阈值Lka设定为比第2阈值Lkb大的值。

在此，对例如换挡杆2从“N位置”操作到“D位置”的情况进行说明。在该情况下，销9从N位置开始在陡坡的斜面11a上移动，所以在换挡杆2操作时产生大的节制。因此，将换挡杆2移动到“D位置”需要某种程度的操作力。另外，在陡坡的斜面11a之后连续着平缓的斜面11b，所以在销9从斜面11a移动到斜面11b时产生卡搭感。因此，操作者感觉到卡搭感，由此在感觉上获知能将换挡杆2从“N位置”操作到“D位置”。

ECU14基于位置检测传感器15的检测信号Sa，对换挡杆2在换挡方向（换档门3b）上从N位置移动到D位置还是从N位置移动到R位置进行判定。而且，ECU14基于位置检测传感器15的检测信号Sa，对换挡杆2在选择方向（换档门3a）上从主位置移动到N位置还是从N位置移动到主位置进行判定。因此，ECU14能识别从“N位置”到“D位置”的换挡杆2的移动。

在换挡杆2的位置从“N位置”向“D位置”变更时，ECU14将节制峰的检测阈值设定为第1阈值Lka，对电感L的实际测量值和第1阈值Lka进行比较。ECU14当确认电感L的值为第1阈值Lka以上时，判定为换挡杆2的位置被切换到“D位置”，将位置切换信号Sout作为D位置切换信号输出到变速器。因此，在操作者将换挡杆2操作到“D位置”时，在ECU14检测出节制峰（第1阈值Lka）的定时，变速器切换为驱动（D）的驱动状态。

接着，对例如换挡杆2从“N位置”向“R位置”操作的情况进行说明。在该情况下也同样，在销9从陡坡的斜面11d移动到平缓的斜面11e时，对操作者赋予卡搭感。ECU14由位置检测传感器15检测从“N位置”向“R位置”的换挡杆2的移动，将节制峰的检测阈值设定为第2阈值Lkb。ECU14当确认电感L的值为第2阈值Lkb以上时，判定为换挡杆2的位置被切换到“R位置”，将位置切换信号Sout作为R位置切换信号输出到变速器。因此，在操作者将换挡杆2操作到“R位置”时，在ECU14检测出节制峰（第2阈值Lkb）的定时，变速器切换为倒转（R）的驱动状态。

此外，以上说明了将换挡杆2从“N位置”操作到“D位置”的例子和将换挡杆2从“N位置”操作到“R位置”的例子，但是当将换挡杆2从主位置操作到“N位置”或者从主位置操作到“B位置”时，操作方向不同，但是也进行同样的位置判定控制。

本实施方式具有以下优点。

（1）换挡杆装置1具备带节制检测功能的节制赋予机构4，节制赋予机构4对换挡杆2赋予节制，并检测其节制量，换挡杆装置1通过测定线圈部13的电感L来识别赋予给换挡杆2的节制量。并且，换挡杆装置1基于电感L的测定值判定换挡杆2的位置。另外，换挡杆装置1基于电感L的测定值判定换挡杆2的位置是否切换，切换变速器的驱动状态。根据该构成，相对于换挡杆2的操作者，能在感觉上容易获知换挡杆2的位置的切换。

（2）换挡杆装置1利用位置检测传感器15检测换挡杆2的操作量、操作方向，利用该位置检测传感器15的检测信号Sa考虑换挡杆2的操作量、操作方向，在此基础上，由线圈部13的电感L检测节制量，由此判定换挡杆2的位置。这样，也考虑到换挡杆2的操作量、操作方向判定换挡杆2的位置，所以能精度良好地进行位置判定。

（3）换挡杆装置1在换挡杆2操作时产生节制峰时，判定为换挡杆2的位置被切换。因此，能在换挡杆2的操作产生卡搭感的定时切换变速器的驱动状态。因此，能对操作者提供好的换挡杆2的操作感。

（4）将作为节制赋予部设置的销9设为导电性部件，测定以包围该销9的周围的方式配设的线圈部13的电感L，由此检测节制量。因此，节制检测部利用节制赋予部的一部件。因此，能实现部件的共用化，所以即使换挡杆装置1设有节制检测功能，也能将抑制部件个数的增加。

此外，实施方式不限于前面描述的构成，也可以变更为以下方式。

·换挡杆2可以是换挡杆2留在各挡位位置（操作位置）的固定型。在固定型的构成中，销9在各挡位位置最突出，在挡位位置间最被拉入。在该情况下，节制峰的检测阈值设定为销9最被拉入时的电感L的值。

·换挡杆2的位置判定不限定于如下：如果电感L的测定值不足阈值Lk，则判定为换挡杆2位于“N位置”，如果电感L的测定值为阈值Lk以上，则判定为换挡杆2位于“D位置”或者“R位置”。即，本发明不限定于如下：通过检测电感L的测定值是否为阈值以上，从而进行换挡杆2的位置判定。例如也可以预先设置电感L的范围用于判定位置，例如在电感L的测定值处于第1范围（例如降低的范围）时，判定为换挡杆2位于“N位置”，在电感L的测定值处于第2范围（例如提高的范围）时，判定为换挡杆2位于“D位置”或者“R位置”。

·节制峰的检测方法不限定于如下：对电感L的测定值是否单纯地为阈值Lk以上进行检测。例如，换挡杆装置1可以依次监视电感L的每单位时间的变化量，在该变化量不足阈值时判定为产生节制峰。

·阈值Lk可以不是固定值，而设为可变。

·第1和第2阈值Lka、Lkb可以是相同值。

·节制山6的形状可以根据需要的节制适当变更。并且，基于节制山6的形状适当设定阈值Lk。

·换挡模式（参照图1）不限定于使英文字母“h”左右反转的换档门形状，能采用例如直线型、直线型带有顺序操作功能的类型、换档门形状由多个阶段构成的类型等种种形状。

·节制赋予部（节制赋予功能）不限于由销9、节制山6以及弹簧部10构成的构成，只要能对换挡杆2赋予节制，能采用种种构成。

·节制赋予机构4可以是将活塞部5设于可动侧构件上、将节制山6设于固定侧构件上的构成。

·换挡杆2可以是进行滑动移动的形式的结构。

·换挡杆2的挡位位置（操作位置）可以采用例如P（停车）位置、将变速器进入1挡的位置、将变速器进入2档的位置等其他的位置。

·位置检测传感器（操作检测部）15能适当变更为行程传感器等其他的传感器。另外，操作检测部可以检测换挡杆2（操作构件）的操作量和操作方向中的至少一方。

·位置检测部不限于无触点传感器，可以是例如微动开关等有触点开关。

·节制检测部（节制检测功能）可以是使用压电元件的构成。

·节制检测部（节制检测功能）可以由齿轮、能检测该齿轮的旋转的传感器构成。

·节制检测部（节制检测功能）可以是使用磁性传感器（例如，霍尔IC和磁铁的组）的构成。

·节制检测部（节制检测功能）可以是使用触点开关的构成。

·销9的行程量（节制量）的检测方法可以是例如在线圈部13流过高频、确认其振幅的方式。另外，也可以是确认线圈和电容器的共振频率的变化的方式。

·车辆可包含汽油车、混合动力车、插入式混合动力车、电动车、燃料车等。

·操作装置不限定于杆操作式，也能变更为例如拨盘操作式等其他的方式。

·换挡杆2的操作位置的判定也能仅使用节制检测信号（例如电感L的测定值）来进行。

·操作装置除了换挡杆装置1以外，例如也能实现为杆组合开关装置等其他的装置。即，操作装置不限于适用于变速器，也能适用于其他的车载器。另外，不限定于将操作装置适用于车载设备，也能应用于车辆以外的其他的装置、系统。

Claims

1.一种操作装置（1），其将与操作构件（2）的操作位置相应的电信号输出到设备来控制所述设备，

所述操作装置（1）具备：

所述操作构件（2）；

节制赋予机构（4），其在所述操作构件操作时对所述操作构件赋予节制，所述节制赋予机构（4）包含节制检测部（9、13），所述节制检测部（9、13）检测对所述操作构件赋予的节制，输出节制检测信号（L）；以及

位置判定部（14），其基于所述节制检测信号（L）来判定所述操作构件的位置。

2.根据权利要求1所述的操作装置，其中，

还具备操作检测部（15），所述操作检测部（15）检测所述操作构件的操作量和操作方向中的至少一方，输出操作检测信号（Sa），

所述位置判定部（14）基于所述节制检测信号（L）和所述操作检测信号（Sa）来判定所述操作构件的位置。

3.根据权利要求1或2所述的操作装置，其中，

所述位置判定部（14）当基于所述节制检测信号（L）检测出所述操作构件的节制峰时，判定为所述操作构件被操作到目的操作位置。

4.根据权利要求1或2所述的操作装置，其中，

所述节制赋予机构（4）包含：

节制山（6）；

销（9），其与所述节制山相对；以及

弹压构件（10），其将所述销向所述节制山弹压，

在所述销克服所述施力构件的弹压力而在所述节制山上移动时，施加于所述销的载荷作为所述节制被赋予给所述操作构件，

所述节制检测部（9、13）包含：

将导线缠绕成环状的线圈部（13）；以及

导电性的所述销（9），其能在所述线圈部的内部进行往复运动，

所述位置判定部（14）基于根据所述销的位置而变化的所述线圈部的电感来判定所述操作构件的位置。

5.根据权利要求1或2所述的操作装置，其中，

所述操作装置（1）是换挡杆装置，

所述设备是变速器。