CN113494601A - 换挡操作判定装置及换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供换挡操作判定装置及换挡装置，在切换车辆的挡位的操作中，减轻驾驶员无意地进行了选择停车用的挡位的操作时的驾驶员的负担。换挡操作判定装置具备：操作构件，其以能够转动的方式安装于车辆；操作检测部，其检测操作构件的位置；锁定机构，其限制操作构件的转动；制动操作检测部，其检测车辆的制动操作；换挡判定部，其基于操作构件的位置来判定多个挡位中的任意挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡及与第1挡不同的第2挡；以及锁定控制部，其在制动操作未被检测到的情况下，通过锁定机构来限制操作构件的从与第1挡对应的第1位置转向与第2挡对应的第2位置的转动。

Description

换挡操作判定装置及换挡装置

技术领域

本发明涉及换挡操作判定装置及换挡装置。

背景技术

以往，作为车辆的换挡装置，已知有使用换挡杆的杆式或使用换挡旋钮的转盘式的换挡装置。这些换挡装置具有包含在车辆停车时选择的P(停车)挡、R(倒车)、N(空挡)、D(驱动)等在内的多个挡位，驾驶员对换挡杆或换挡旋钮进行操作来选择挡位。具体而言，P、R、N、D、S的各挡位并排地配置在换挡杆或换挡旋钮等操作构件的操作范围内，根据移动操作构件的操作，选择与操作构件的位置对应的挡位。

在这种换挡装置中，为了不使车辆违反驾驶员的意图而能够移动，有时在从P挡向其他挡位切换的操作中设置条件。例如，在专利文献1中公开了以下的例子：在换挡装置中，在使转盘式的换挡操作构件从P挡的位置旋转时，将制动踏板被踩踏作为条件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-47074号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1所记载的那样，在从P挡向其他挡位切换的操作中存在条件的情况下，当驾驶员错误地进行了选择P挡的操作时，需要进行满足条件的操作。例如，设想如下情况：当驾驶员意图将挡位切换到R挡而移动了换挡操作构件时，换挡操作构件无意地移动到P挡的位置。在该情况下，驾驶员必须操作制动踏板等以满足条件，感到被迫进行繁琐的操作，可能会带来心理上的负担。

本发明的目的在于，在切换车辆的挡位的操作中，减轻驾驶员无意地进行了选择停车用的挡位的操作时的驾驶员的负担。

用于解决问题的手段

本发明的一个方案是一种换挡操作判定装置，其中，所述换挡操作判定装置具备：操作构件，其以能够转动的方式安装于车辆；操作检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；锁定机构，其限制所述操作构件的转动；制动操作检测部，其检测所述车辆的制动操作；换挡判定部，其基于所述操作构件的位置，判定多个挡位中的任意一个挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡及与所述第1挡不同的第2挡；以及锁定控制部，其在所述制动操作未被检测到的情况下，通过所述锁定机构来限制所述操作构件的从与所述第1挡对应的第1位置转向与所述第2挡对应的第2位置的转动，所述锁定控制部在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，能够解除所述操作构件的从所述第1位置转向所述第2位置的转动的限制。

根据本发明的其他方案，在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

根据本发明的其他方案，在不存在所述制动操作的状态下所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的情况下，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动，在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，在所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的状态下所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

根据本发明的其他方案，在由于在没有所述制动操作的状态下所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧而通过所述锁定机构限制了所述操作构件的转动的情况下，所述锁定控制部将解除使所述操作构件转动的操作并执行所述制动操作作为条件来解除基于所述锁定机构的限制，在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，在所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的状态下所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

根据本发明的其他方案，所述换挡操作判定装置具备加速操作检测部，该加速操作检测部检测针对所述车辆的油门操作部的操作，在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内进行了针对所述油门操作部的操作的情况下，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动，直至针对所述油门操作部的操作被解除为止。

根据本发明的其他方案，所述换挡操作判定装置具备障碍物检测部，该障碍物检测部检测所述车辆的周围的障碍物，在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内由所述障碍物检测部检测到所述障碍物的期间，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动。

本发明的其他方案是一种换挡装置，其中，所述换挡装置具备：换挡操作判定装置，其根据操作来判定车辆的挡位；以及换挡控制部，其基于所述换挡操作判定装置的判定结果，切换所述车辆的挡位，所述换挡操作判定装置具备：操作构件，其以能够转动的方式安装于车辆；操作检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；锁定机构，其限制所述操作构件的转动；制动操作检测部，其检测所述车辆的制动操作；换挡判定部，其基于所述操作构件的位置来选择多个挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡及与所述第1挡不同的第2挡；以及锁定控制部，其在所述制动操作未被检测到的情况下，通过所述锁定机构来限制所述操作构件从与所述第1挡对应的第1位置向与所述第2挡对应的第2位置的转动，所述锁定控制部在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，能够解除所述操作构件从所述第1位置向所述第2位置的转动的限制。

发明的效果

根据本发明，在进行了选择停车用的挡位的操作之后的规定时间内，能够解除从停车用的挡位向其他挡位切换的操作的限制。因此，能够减轻变更挡位的操作的负担，实现驾驶员的操作性的提高。例如，在驾驶员无意地选择了停车用的挡位的情况下，能够容易切换到原本意图的挡位。

附图说明

图1是实施方式的汽车的驱动系统的概要图。

图2是汽车的驾驶席周边的概要立体图。

图3是操作单元的俯视图。

图4是操作单元的主要部分剖视图。

图5是汽车的控制系统的框图。

图6是与换挡操作相关的汽车的状态转变图。

图7是示出控制单元的动作的流程图。

图8是示出控制单元的动作的流程图。

附图标记说明

1 汽车(车辆)；

2 发动机；

3 电动发电机；

4 变速器；

5 驱动轴；

6 车轮；

10 换挡装置(换挡操作判定装置)；

11 控制单元；

12 仪表盘；

13 方向盘；

14 换挡操作构件(操作构件)；

17 油门踏板(油门操作部)；

18 制动踏板；

19 仪表板；

22 挡位显示部；

23、23a、23b、23c、23d、23e 指示灯；

25 操作单元；

31 角度检测器(操作检测部)；

32 车速传感器；

33 油门踏板传感器；

34 制动踏板传感器；

36 障碍物传感器；

41 壳体；

44 操作载荷生成器；

46 增速机构；

50 电磁制动机构(锁定机构)；

101 ECU；

103 换挡控制部；

105 接口；

110 换挡操作判定部；

111 油门操作检测部(加速操作检测部)；

112 制动操作检测部；

113 换挡判定部；

114 锁定控制部；

115 障碍物检测部。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的一实施方式进行说明。

[1.汽车的变速控制的概要]

图1是应用了本发明的实施方式的汽车1的驱动系统的概要图。图2是汽车1的驾驶席周边的概要立体图。

在本实施方式中说明的汽车1搭载有发动机2作为驱动源，将发动机2的输出经由变速器4及驱动轴5传递到驱动轮。另外，在图示例中，汽车1是将前轮6f作为驱动轮的前轮驱动车，但也能够为将后轮6r作为驱动轮的后轮驱动车或者将前后两个车轮6作为驱动轮的四轮驱动车。在图1中，以标号F示出汽车1前进时的行进方向。

汽车1所搭载的变速器4是通过后述的控制单元11的控制而进行自动变速的自动变速器(AT)。在本实施方式中，作为变速器4，举出前进4级、后退1级的梯级式AT的例子进行说明，但也可以为更多级的AT，还可以为连续可变变速器(CVT)。此外，变速器4的机械结构没有限制，可以为具有变矩器的结构，也可以为DCT(双离合器变速器)。

汽车1也可以是代替发动机2而搭载电动发电机3作为驱动源的电动汽车(EV)。此外，汽车1也可以是将电动发电机3与发动机2一起搭载作为驱动源的混合动力车(HEV)。电动发电机3除了作为车辆行驶用的电动机发挥功能之外，也可以作为再生用的发电机发挥功能。逆变器8作为再生制动单元发挥功能，该再生制动单元对来自作为二次电池的蓄电池7的电力供给和针对蓄电池7的电力供给(充电)进行控制，在减速时将减速能量转换成电力而使其再生，产生再生制动。汽车1也可以搭载多个电动发电机3。例如，也可以具备第1电动发电机3和车辆行驶用的第2电动发电机3，该第1电动发电机3作为起动发动机2的起动电机以及通过发动机2的动力进行发电的发电机发挥功能。

汽车1具备对汽车1的驱动系统进行控制的控制单元11。控制单元11例如具备微型计算机等处理器、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、周边电路、输入输出接口、各种驱动器等。

汽车1具备油门踏板17作为使汽车1加速的油门操作部，并且具备制动踏板18作为使汽车1减速的制动操作用的操作部。在控制单元11连接有检测汽车1的车速的车速传感器32、检测油门踏板17的操作量的油门踏板传感器33、以及检测制动踏板18的操作的制动踏板传感器34。

汽车1可以是油门踏板17与发动机2的节气门装置机械地连结的结构，也可以是控制单元11基于油门踏板传感器33的检测结果对节气门装置进行控制的采用了所谓线控驱动的车辆。此外，汽车1可以是制动踏板18与汽车1的制动机构机械地连结的结构，也可以是控制单元11基于制动踏板传感器34的检测结果对制动机构进行控制的采用了所谓线控制动的车辆。此外，代替油门踏板17，也可以采用杆形状或其他形状的油门操作部，制动踏板18也是同样的。

汽车1具备包含控制单元11的换挡装置10作为控制变速器4的变速的结构。换挡装置10除了具备控制单元11之外，还具备用于变速器4的挡位的变更操作的换挡操作构件14、以及检测换挡操作构件14的操作的角度检测器31。此外，换挡装置10具备限制换挡操作构件14的操作的电磁制动机构50。换挡装置10也可以包含车速传感器32、油门踏板传感器33及制动踏板传感器34。换挡装置10对应于换挡操作判定装置的一例。

在汽车1中设置有障碍物传感器36。障碍物传感器36是检测汽车1的周围的障碍物的传感器，例如举出利用超声波来检测距汽车1的车身规定距离以内的物体的声纳传感器。障碍物传感器36也可以是利用激光来检测障碍物的光传感器、基于摄像头的摄像图像来检测障碍物的装置。在汽车1中，例如如图1所示，在车身的前部及后部的左右端部各配置有1个障碍物传感器36。障碍物传感器36通过未图示的控制线而与控制单元11连接，将检测结果向控制单元11输出。换挡装置10也可以包含障碍物传感器36。

控制单元11除了进行发动机2的驱动控制之外，还进行换挡控制，在该换挡控制中，根据换挡操作构件14的操作，选择变速器4的挡位，并且，按照选择出的挡位，变更变速器4的齿轮级。另外，通过对设置于与变速器4连接的液压电路的未图示的换挡电磁阀进行开闭驱动，来进行齿轮级的变更。此外，在汽车1为电动汽车或混合动力车的情况下，控制单元11也控制电动发电机3的驱动/再生。此外，控制单元11也可以具有对汽车1所搭载的照明器具等进行控制的功能、汽车1的其他功能。以下说明与变速器4的控制相关的功能。

换挡操作构件14是转盘式的圆柱状的旋钮，由操纵汽车1的驾驶员的手进行使换挡操作构件14转动的操作。驾驶员能够使换挡操作构件14转动来进行切换汽车1的变速器4的变速模式即挡位的操作。换挡操作构件14对应于操作构件的一例。

汽车1的挡位包含在将汽车1停车时选择的P(停车)挡、用于使汽车1后退的R(倒车)挡、处于不从变速器4向驱动轴5传递驱动力的状态的N(空挡)挡、以及使汽车1前进的D(驱动)挡。变速器4也可以为在P挡限制驱动轴5的旋转、在N挡不向驱动轴5赋予驱动力及制动力中的任意一方的结构。此外，汽车1具有与D挡不同的前进用的1个或多个挡位。这种挡位被称为S挡、L挡、D2挡、B挡等，作为一例，本实施方式的变速器4具备S挡。这些挡位的、驱动轴5相对于发动机2或电动发电机3的驱动轴的减速比大于D挡的减速比。例如，按照以下的目的来选择：对驱动轴5赋予比D挡大的驱动转矩的目的；通过发动机制动或再生而使驱动轴5产生比D挡强的制动力的目的。

换挡操作构件14设置在汽车1的仪表板19中的方向盘13的左侧下方。在仪表板19中，设置有换挡操作构件14的部位也可以与其他部位相比突出形成，使得驾驶员容易操作换挡操作构件14。换挡操作构件14的位置不限于图2的例子，也可以设置于中控台，还可以设置于其他位置。

换挡操作构件14与显示面板21一起被单元化，构成操作单元25，该显示面板21显示在汽车1中选择的挡位。

[2.操作单元的结构]

图3是操作单元25的俯视图。

如图3所示，换挡操作构件14能够在顺时针的方向(图中CW)及逆时针的方向(图中CCW)上转动。在操作单元25中，在换挡操作构件14的上方配置有显示面板21。在显示面板21上，沿着换挡操作构件14的旋转方向、即CW方向依次配置有作为变速器4的挡位的P、R、N、D、S的显示。

驾驶员通过使换挡操作构件14在CW方向或CCW方向上转动，进行选择变速器4的挡位的操作。

在显示面板21上，在与挡位显示部22的P、R、N、D、S的显示分别对应的位置配置有指示灯23。指示灯23包括与挡位显示部22的P、R、N、D、S的各位置分别对应的指示灯23a、23b、23c、23d、23e。指示灯23a具备LED等光源，在P挡被选择为变速器4的挡位的状态下发光。同样，指示灯23b、23c、23d、23e分别具备LED等光源。指示灯23b在R挡被选择为变速器4的挡位的状态下发光。指示灯23c在选择了N挡的状态下发光，指示灯23d在选择了D挡的状态下发光，指示灯23e在选择了S挡的状态下发光。在图3中，作为一例，图示出选择了P挡而指示灯23a发光的状态。

在汽车1中，也可以为在仪表盘12中进行与显示面板21同样的显示的结构。例如也可以构成为，在仪表盘12中配置有作为变速器4的挡位的P、R、N、D、S的显示，使选择中的挡位的显示发光。

在换挡操作构件14的转动方向上设定有与变速器4的挡位的数量对应的选择位置P1、P2、P3、P4、P5。换挡操作构件14能够在CW方向及CCW方向上无限地旋转，如后所述，每隔固定角度而得到卡顿感(咔嗒感)。详细而言，按照每个与选择位置P1、P2、P3、P4、P5相应的角度得到咔嗒感。例如，在选择了挡位P的状态下使换挡操作构件14沿CW方向转动时，在选择位置P2、P3、P4、P5得到咔嗒感。此外，在选择了挡位S的状态下使换挡操作构件14沿CCW方向转动时，在选择位置P4、P3、P2、P1得到咔嗒感。由此，容易使换挡操作构件14与挡位显示部22的P、R、N、D、S的显示一致地阶段性转动，能够提高选择挡位的操作的操作性。

换挡操作构件14与选择位置P1-P5的相对位置未被固定。换挡操作构件14能够进行从选择位置P1沿CCW方向转动的操作、以及从选择位置P5沿CW方向转动的操作，在该情况下，选择中的挡位处于P挡或S挡而未变化。

图3示出一个结构例，汽车1也可以构成为能够选择P、R、N、D、S、L这6个阶段来作为变速器4的挡位。此外，也可以构成为不具有S挡或L挡。在这些情况下，指示灯23的数量、选择位置的数量根据通过换挡操作构件14的操作而选择的挡位的数量适当变更即可。此外，挡位显示部22中的挡位的排列不限定于图3的例子，例如，也能够采用不是左旋而是右旋地配置了各挡位的显示的排列、或者代替L挡而具有B挡的排列。

图4是操作单元25的主要部分剖视图，示出图3的A-A′剖面的主要部分。

换挡操作构件14配置在操作单元25的壳体41的上表面。壳体41收容操作载荷生成器44、增速机构46、电磁制动机构50及角度检测器31。

换挡操作构件14具有作为转动中心的轴14a，轴14a被操作载荷生成器44支承。

操作载荷生成器44例如具备沿着换挡操作构件14的转动方向每隔规定角度而形成的凸轮、以及在凸轮上滑动的辊。操作载荷生成器44将轴14a支承为能够转动，在轴14a的旋转方向上按照每个与凸轮位置对应的角度，使轴14a的转动产生阻力。由此，针对使换挡操作构件14转动的操作而产生咔嗒感。

操作载荷生成器44在换挡操作构件14的转动量不满足最低操作角度的情况下，使辊沿着凸轮逆向地移动，因此，具有使换挡操作构件14返回到转动前的位置的作用。因此，在驾驶员使换挡操作构件14转动的转动量较小的情况下，换挡操作构件14返回到转动前的位置，因此，例如能够防止驾驶员无意的挡位的切换。最低操作角度例如是上述规定角度的一半。

在换挡操作构件14上固定有齿轮43。齿轮43与换挡操作构件14一起以轴14a为中心进行转动。

增速机构46具有与齿轮43卡合的小径的齿轮46a，且与轴54连接。增速机构46按照与齿轮43和齿轮46a的齿数比相应的增速比，使齿轮43的旋转增速而传递到轴54。

电磁制动机构50是限制换挡操作构件14的转动的锁定机构的一例。电磁制动机构50具有圆筒形状的轭51、配置在轭51的内部的线圈52、以及电枢53。线圈52与控制单元11连接，通过控制单元11的控制，切换向线圈52的通电的接通及断开。

电枢53与轴54的下部连结，能够与轴54一起旋转。

在未对线圈52通电的状态下，电枢53被支承为与轴54一起旋转自如。在该状态下，电枢53伴随着换挡操作构件14的转动而转动。

当对线圈52通电后，轭51被磁化，通过轭51的磁力而限制了电枢53的转动。因此，轴54的转动被限制，换挡操作构件14的旋转受到阻止。即，换挡操作构件14被锁定而不转动。当向线圈52的通电成为断开时，换挡操作构件14的锁定被解除。

在轴54的下端连结有被检测体56。被检测体56位于角度检测器31的内部，与增速机构46及轴54一起旋转。角度检测器31是检测被检测体56的旋转量的传感器，对应于位置检测部的一例。角度检测器31将被检测体56的旋转量的检测结果向控制单元11输出。控制单元11基于角度检测器31的检测结果和增速机构46的增速比进行运算，由此能够检测换挡操作构件14的旋转角度。

电磁制动机构50以电磁的方式限制电枢53的转动。因此，通过调整在线圈52中流动的电流，能够成为在线圈52的通电中允许电枢53稍微转动的状态。在该情况下，当在线圈52的通电中由驾驶员对换挡操作构件14施加CW方向或CCW方向的操作力时，通过该操作力，换挡操作构件14稍微转动。当解除了该操作力时，在操作载荷生成器44的作用下，换挡操作构件14返回到转动前的位置。

在线圈52的通电中对换挡操作构件14施加了操作力的情况以及解除了操作力的情况下的换挡操作构件14的移动能够通过角度检测器31来检测。因此，控制单元11基于角度检测器31的检测结果，能够检测电磁制动机构50限制转动的期间内的对换挡操作构件14的操作力的施加以及操作力的解除。例如，控制单元11在检测到在线圈52的通电中解除了对换挡操作构件14的操作力的情况下，停止向线圈52通电。

图4所示的结构是一例，例如，操作载荷生成器44也可以采用公知的止动机构等。此外，角度检测器31可以是磁检测被检测体56的旋转量的结构，也可以是使用光传感器进行检测的结构，还可以采用其他检测方式。此外，在电磁制动机构50限制换挡操作构件14的转动的期间内检测对换挡操作构件14施加的操作力的结构例如可以使用压电元件，也可以通过其他传感器来实现。

[3.控制单元的结构]

图5是汽车1的控制系统的框图。

控制汽车1的控制单元11具备ECU 101、换挡控制部103、接口105及换挡操作判定部110。换挡操作判定部110具备油门操作检测部111、制动操作检测部112、换挡判定部113、锁定控制部114及障碍物检测部115。控制单元11所具备的各功能部可以由独立的硬件构成，也可以由1个硬件构成多个功能部。例如，也可以通过处理器执行程序来实现换挡操作判定部110的各部的功能。

如上所述，ECU101基于油门踏板传感器33及制动踏板传感器34的检测结果，对发动机2和逆变器8进行控制，使汽车1行驶。

换挡操作判定部110通过检测换挡操作构件14、油门踏板17及制动踏板18的操作，来判定与驾驶员的操作对应的变速器4的挡位。

换挡控制部103具有切换变速器4的挡位的控制功能。换挡控制部103在换挡操作判定部110判定与换挡操作构件14的操作相应的挡位后，基于换挡操作判定部110的判定结果，切换变速器4的挡位。

接口105是控制单元11的与外部设备交换各种信号和数据的电路，与油门踏板传感器33、制动踏板传感器34、障碍物传感器36、变速器4及操作单元25连接。如图1所示，控制单元11与发动机2及逆变器8连接，但为了方便说明，在图5中省略。

换挡操作判定部110所具备的油门操作检测部111基于油门踏板传感器33的检测结果，检测油门踏板17的操作的有无及/或油门踏板17的操作量。油门操作检测部111对应于加速操作检测部的一例。制动操作检测部112基于制动踏板传感器34的检测结果，检测制动踏板18的操作的有无及/或制动踏板18的操作量。制动操作检测部112对应于制动操作检测部的一例。

换挡判定部113基于角度检测器31的检测结果，判定换挡操作构件14的位置对应于选择位置P1、P2、P3、P4、P5中的哪一个位置。换挡判定部113使判定出的挡位的指示灯23点亮。

换挡判定部113在换挡操作构件14移动到选择位置P1、P2、P3、P4、P5中的任意一个位置的情况下，当将移动目的地的选择位置维持了超过阈值(例如0.2秒)的时间时，判定为选择了移动目的地的选择位置的挡位。例如，当换挡操作构件14从选择位置P5向选择位置P3转动时，换挡判定部113判定为驾驶员切换后的挡位为N挡。换挡操作构件14在从选择位置P5向选择位置P3移动的过程中位于选择位置P4。如果换挡操作构件14维持选择位置P4的时间未超过阈值，则换挡判定部113不判定为选择了D挡。

锁定控制部114对利用电磁制动机构50的换挡操作构件14的限制进行控制。具体而言，锁定控制部114进行将向线圈52的通电切换到接通或断开的控制，在电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定的状态与锁定被解除的状态之间进行切换。

障碍物检测部115基于障碍物传感器36的检测结果，检测位于汽车1的车身周围的障碍物。

在汽车1的挡位的切换操作中的从一部分挡位向其他挡位变更的操作中设置有限制。例如，为了进行从P挡向P挡以外的挡位变更的操作，需要操作制动踏板18。这是用于防止驾驶员无意的起步的限制，通常是在汽车中设置的限制。

在本实施方式的换挡装置10中，在选择了P挡的状态下，也能够将在未操作换挡操作构件14的状态下操作制动踏板18作为条件，进行换挡操作构件14的操作。假设在挡位为P挡的情况下不存在制动踏板18的操作而进行使换挡操作构件14沿CW方向转动的操作时，锁定控制部114将换挡操作构件14锁定。由此，阻止了从P挡向R挡或N挡的切换。

该限制与驾驶员的意图无关，在变速器4成为P挡的情况下必定被实施。例如，在驾驶员为了从D挡向N挡或R挡切换而使换挡操作构件14沿CCW方向转动并错误地使换挡操作构件14成为选择位置P1的情况下也是同样的。

在锁定了换挡操作构件14的情况下，当成为换挡操作构件14未被操作的状态之后操作制动踏板18时，锁定被解除。即，如果驾驶员解除使换挡操作构件14绕CW方向旋转的力并且之后不操作制动踏板18，则无法解除锁定。

对此，换挡装置10在挡位切换到P挡之后的规定时间以内，将锁定换挡操作构件14的条件缓和。具体而言，在上述规定时间以内在P挡进行了使换挡操作构件14沿CW方向转动的操作之后，在操作了制动踏板18的情况下，解除换挡操作构件14的锁定。由此，能够防止从P挡的无意的急剧起步，并且实现驾驶员的操作性的提高。

[4.换挡装置的状态转变]

图6是与换挡操作相关的汽车1的状态转变图，示出与P挡以外的挡位和P挡之间的挡位的切换相关的换挡装置10的状态转变。

在图6中，将选择了P挡以外的挡位的状态设为状态S1。状态S1也可以是S挡、D挡、N挡及R挡中的任意一个挡。即，在状态S1中，换挡操作构件14处于选择位置P2-P5中的任意一个位置。

在状态S1中，当通过驾驶员的操作使换挡操作构件14转动到选择位置P1时，换挡装置10移至状态S2。在状态S2中，判定是进行了制动踏板18的操作(制动有效)还是未操作制动踏板18(制动无效)。

在状态S2中，在制动有效的情况下，换挡装置10移至状态S4。状态S4是电磁制动机构50断开且换挡操作构件14未被锁定的状态。在状态S4中，能够进行换挡操作构件14的操作。当进行了换挡操作构件14的操作时，切换到P挡以外的挡位，换挡装置10移至状态S1。

在状态S4中成为制动无效时，换挡装置10移至后述的状态S5。

在状态S2中成为制动无效的情况下，换挡装置10移至状态S3。状态S3是换挡操作构件14被锁定且能够将制动有效作为条件而解除锁定的状态。在状态S3中，例如，在驾驶员为了使换挡操作构件14转动而向CW方向施加了力的状态下成为制动有效时，锁定被解除。

如参照图4说明的那样，即便在电磁制动机构50锁定了换挡操作构件14的状态下，当驾驶员向换挡操作构件14施加力时，换挡操作构件14也从选择位置P1向选择位置P2侧稍微移动。该情况下的换挡操作构件14的转动量小于例如选择位置P1与选择位置P2之间的转动量，但能够通过角度检测器31进行检测。此外，当操作力被解除后，在操作载荷生成器44的作用下，换挡操作构件14返回到转动前的位置。因此，控制单元11基于角度检测器31的检测结果，判定在换挡操作构件14被锁定的状态下驾驶员是否向换挡操作构件14施加了力、以及是否解除了操作力。

锁定控制部114在状态S3及S5中基于角度检测器31的检测结果检测到换挡操作构件14从选择位置P1转动了时，开始向线圈52通电，将电磁制动机构50锁定。锁定控制部114在向线圈52的通电中基于角度检测器31的检测结果检测到换挡操作构件14返回到选择位置P1时，停止向线圈52通电。通过该控制，锁定控制部114无需在状态S3及状态S5中始终向电磁制动机构50通电。

在状态S3中，换挡装置10监视从状态S1移至状态S2之后的经过时间。换挡装置10在经过时间成为时间T以上的情况下，移至状态S5。时间T是预先设定的时间，相当于上述的规定时间。状态S5与状态S3同样，是换挡操作构件14被锁定的状态。在状态S5中，若在换挡操作构件14未被操作时成为制动有效，则移至状态S4，解除锁定。在状态S5中，当换挡操作构件14被操作时，即便成为制动有效，也不解除锁定。

此外，换挡操作判定部110在从状态S3移至状态S4时，参照油门操作检测部111的检测结果及障碍物检测部115的检测结果，对此在图6中未示出。换挡装置10在油门踏板17被操作的情况下以及在由障碍物传感器36检测到障碍物的情况下，取消从状态S3向状态S4的转移，维持状态S3。

[5.换挡装置的动作]

按照流程图对换挡装置10的动作进行说明。图7及图8是示出控制单元11的动作的流程图，是实现图6所示的状态转变的一例。图7及图8的动作由换挡操作判定部110执行。详细而言，换挡判定部113执行步骤ST1及步骤ST10的动作，锁定控制部114执行其他步骤的动作。

换挡操作判定部110按照换挡操作构件14的操作来选择挡位。换挡操作判定部110向换挡控制部103通知选择出的挡位，换挡控制部103将变速器4的挡位切换到所选择的挡位。通过换挡操作判定部110选择P挡(步骤ST1)而开始图7的动作。在步骤ST1中，换挡装置10移至状态S3(图6)。

换挡操作判定部110通过电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定(步骤ST2)，利用计时器开始进行时间的计数(步骤ST3)。在步骤ST3中，开始进行换挡装置10移至状态S3之后的经过时间的计数。

换挡操作判定部110判定所计数的经过时间是否为预先设定的时间T以下(步骤ST4)。在步骤ST4中经过时间为时间T以下的情况下(步骤ST4；是)，换挡操作判定部110维持状态S3。在该情况下，换挡操作判定部110基于角度检测器31的检测结果，判定换挡操作构件14是否被操作(步骤ST5)。

在换挡操作构件14未被操作的情况下(步骤ST5；否)，换挡操作判定部110返回到步骤ST4。在换挡操作构件14被操作的情况下(步骤ST5；是)，换挡操作判定部110判定制动踏板18是否被操作(步骤ST6)。

在制动踏板18被操作的情况下(步骤ST6；是)，换挡操作判定部110判定油门踏板17是否被操作(步骤ST7)。在油门踏板17未被操作的情况下(步骤ST7；否)，换挡操作判定部110判定是否由障碍物传感器36检测到障碍物(步骤ST8)。

在制动踏板18未被操作的情况下(步骤ST6；否)、在油门踏板17被操作的情况下(步骤ST7；是)、以及在由障碍物传感器36检测到障碍物的情况下(步骤ST8；是)，换挡操作判定部110不解除换挡操作构件14的锁定而返回到步骤ST4。

在步骤ST8中，在未由障碍物传感器36检测到障碍物的情况下(步骤ST8；否)，换挡操作判定部110移至状态S4，解除换挡操作构件14的锁定(步骤ST9)。换挡操作判定部110按照换挡操作构件14的操作来选择挡位，向换挡控制部103通知所选择的挡位，使其切换挡位(步骤ST10)。由此，换挡操作判定部110移至状态S1。

这样，在从挡位切换到P挡起到经过时间T为止的期间，换挡操作构件14被锁定，另一方面在换挡操作构件14被操作之后，允许锁定的解除。因此，驾驶员能够迅速地从P挡切换到其他的挡位。此外，作为解除锁定的条件，需要操作制动踏板18，驾驶员不会无意地将挡位切换到P挡以外，能够按照驾驶员的意图使汽车1起步。此外，作为解除锁定的条件，需要不操作油门踏板17，能够在更加稳定的状态下切换挡位。另外，作为解除锁定的条件，需要使障碍物传感器36检测不到障碍物，能够在确认了周围状况合适的基础上切换挡位。

在挡位切换到P挡之后的经过时间的计数超过时间T的情况下(步骤ST4；否)，换挡操作判定部110从状态S3移至状态S5。换挡操作判定部110判定制动踏板18是否被操作(步骤ST11)。

在制动踏板18未被操作的情况下(步骤ST11；否)，换挡操作判定部110判定换挡操作构件14是否被操作(步骤ST12)。在换挡操作构件14未被操作的情况下(步骤ST12；否)，换挡操作判定部110返回到步骤ST11。

在换挡操作构件14被操作的情况下(步骤ST12；是)，换挡操作判定部110例如进行在仪表盘12上点亮文字、图像、消息的显示或者警告灯的控制，引导驾驶员解除换挡操作构件14的操作(步骤ST13)。之后，换挡操作判定部110返回到步骤ST11。

在制动踏板18被操作的情况下(步骤ST11；是)，换挡操作判定部110判定换挡操作构件14是否被操作(步骤ST14)。在换挡操作构件14被操作的情况下(步骤ST14；是)，换挡操作判定部110移至步骤ST13，进行引导。

在换挡操作构件14未被操作的情况下(步骤ST14；否)，换挡操作判定部110移至状态S4，将换挡操作构件14的锁定解除(步骤ST15)。之后，换挡操作判定部110判定制动踏板18是否被操作(步骤ST16)。在为制动踏板18未被操作的状态的情况下(步骤ST16；否)，换挡操作判定部110将换挡操作构件14锁定(步骤ST18)，返回到步骤ST11。

另一方面，在制动踏板18被操作的情况下(步骤ST16；是)，换挡操作判定部110判定换挡操作构件14是否被操作(步骤ST17)。在换挡操作构件14未被操作的情况下(步骤ST17；否)，换挡操作判定部110返回到步骤ST16。

在换挡操作构件14被操作的情况下(步骤ST17；是)，换挡操作判定部110移至步骤ST10，按照换挡操作构件14的操作来选择挡位，向换挡控制部103通知所选择的挡位，使其切换挡位(步骤ST10)。由此，换挡操作判定部110移至状态S1。

[6.总结]

如以上说明的那样，应用了本发明的实施方式的换挡装置10具备：换挡操作构件14，其以能够转动的方式安装于汽车1；角度检测器31，其检测换挡操作构件14的转动方向上的位置；电磁制动机构50，其限制换挡操作构件14的转动；制动操作检测部112，其检测制动踏板18的操作；换挡判定部113，其基于换挡操作构件14的位置，判定多个挡位中的任意挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡(P挡)及与第1挡不同的第2挡(例如R挡)；以及锁定控制部114，其在制动踏板18的操作未被检测到的情况下，通过电磁制动机构50来限制换挡操作构件14的从与第1挡对应的第1位置(选择位置P1)转向与第2挡对应的第2位置(例如，选择位置P2)的转动，锁定控制部114在换挡操作构件14从第2位置向第1位置转动之后的规定时间内，能够解除换挡操作构件14的从第1位置转向第2位置的转动的限制。

根据该结构，在进行了选择停车用的P挡的操作之后的规定时间内，能够解除从P挡向其他的挡位切换的操作的限制。因此，能够减轻从P挡变更挡位的操作的负担，实现汽车1的操作性的提高。例如，在驾驶员无意地选择了P挡的情况下，能够容易进行从P挡向原本意图的挡位的切换。

在换挡操作构件14从第2位置转动到第1位置之后的规定时间内制动踏板18的操作被检测到的情况下，锁定控制部114解除换挡操作构件14的转动的限制。由此，在换挡操作构件14被锁定的状态下，能够将制动踏板18的操作作为条件来解除锁定。因此，可以一边维持能够可靠地防止从P挡向其他挡位的无意的换挡切换的结构，一边使驾驶员容易地解除换挡操作构件14的锁定，能够实现更进一步的操作性的提高。

在不存在制动踏板18的操作的状态下换挡操作构件14移动到相较于第1位置更靠近第2位置的一侧的情况下，锁定控制部114通过电磁制动机构50来限制换挡操作构件14的转动，在换挡操作构件14从第2位置转动到第1位置之后的规定时间内换挡操作构件14移动到相较于第1位置更靠近第2位置的一侧的状态下制动踏板18的操作被检测到的情况下，锁定控制部114解除换挡操作构件14的转动的限制。由此，能够通过电磁制动机构50，有效且可靠地锁定换挡操作构件14的操作。此外，由于一边在P挡锁定换挡操作构件14，一边在规定时间内根据制动踏板18的操作来解除锁定，因此，能够使驾驶员容易地解除换挡操作构件14的锁定，能够实现更进一步的操作性的提高。

在由于在没有制动踏板18的操作的状态下换挡操作构件14移动到相较于第1位置更靠近第2位置的一侧而通过电磁制动机构50限制了换挡操作构件14的转动的情况下，锁定控制部114将解除使换挡操作构件14转动的操作并操作制动踏板18作为条件来解除基于电磁制动机构50的限制，在换挡操作构件14从第2位置转动到第1位置之后的规定时间内，在换挡操作构件14移动到相较于第1位置更靠近第2位置的一侧的状态下制动踏板18的操作被检测到的情况下，锁定控制部114解除换挡操作构件14的转动的限制。因此，可以一边维持能够可靠地防止从P挡向其他挡位的无意的换挡切换的结构，一边使驾驶员容易地解除换挡操作构件14的锁定，能够实现更进一步的操作性的提高。

换挡操作判定部110具备检测针对汽车1的油门踏板17的操作的油门操作检测部111。在换挡操作构件14从第2位置转动到第1位置之后的规定时间内进行了针对油门踏板17的操作的情况下，锁定控制部114通过电磁制动机构50来限制换挡操作构件14的转动，直至针对油门踏板17的操作被解除为止。根据该结构，作为解除换挡操作构件14的锁定而能够从P挡变更挡位的条件，需要不操作油门踏板17，因此，能够在更加稳定的状态下从P挡切换挡位。

此外，具备检测汽车1的周围的障碍物的障碍物传感器36，在换挡操作构件14从第2位置转动到第1位置之后的规定时间内由障碍物传感器36检测到障碍物的期间，锁定控制部114通过电磁制动机构50来限制换挡操作构件14的转动。根据该结构，作为解除换挡操作构件14的锁定而能够从P挡变更挡位的条件，需要使障碍物传感器36检测不到障碍物。因此，在能够从P挡切换挡位时，能够确保周围状况是合适的。

[7.其他实施方式]

另外，本发明不限于上述实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够在各种方式中实施。

此外，例如，操作单元25不限于图4所示的结构。角度检测器31的结构也可以为检测换挡操作构件14的齿轮43或轴14a的旋转量的旋转编码器或光传感器，还可以为具有与齿轮43啮合的齿轮的检测器。或者，也可以为在换挡操作构件14上装配磁性体并对该磁性体的位置进行磁检测的检测器。此外，锁定换挡操作构件14的转动的结构不限于电磁制动机构50，例如，也可以为嵌合于增速机构46而阻止增速机构46的旋转的销和使销移动的致动器。或者，也可以为对换挡操作构件14赋予与被操作的方向相反的方向的旋转力的马达。

此外，在上述实施方式中例示了转盘形状的换挡操作构件14，但本发明不限于此。操作构件只要以能够转动的方式设置于汽车1且通过驾驶员使操作构件转动来进行换挡操作即可，也可以为杆形状等。

此外，在上述实施方式中，构成为控制单元11与ECU 101一起具备换挡操作判定部110，但换挡操作判定部110也可以与ECU101分体地构成。

本发明不限于图1所示的汽车1，能够应用于货物车辆、大型汽车、三轮汽车等由自动变速器驱动的全部车辆。

应用本发明的装置的硬件结构不限于图5的例子。此外，图7及图8是为了方便而将处理步骤分割为流程图的各步骤的操作例，应用了本发明的装置的动作不限于图7及图8所示的顺序。

Claims (7)

1.一种换挡操作判定装置，其中，

所述换挡操作判定装置具备：

操作构件，其以能够转动的方式安装于车辆；

操作检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；

锁定机构，其限制所述操作构件的转动；

制动操作检测部，其检测所述车辆的制动操作；

换挡判定部，其基于所述操作构件的位置，判定多个挡位中的任意挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡及与所述第1挡不同的第2挡；以及

锁定控制部，其在所述制动操作未被检测到的情况下，通过所述锁定机构来限制所述操作构件的从与所述第1挡对应的第1位置转向与所述第2挡对应的第2位置的转动，

所述锁定控制部在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，能够解除所述操作构件的从所述第1位置转向所述第2位置的转动的限制。

2.根据权利要求1所述的换挡操作判定装置，其中，

在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

3.根据权利要求2所述的换挡操作判定装置，其中，

在不存在所述制动操作的状态下所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的情况下，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动，

在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，在所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的状态下所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

4.根据权利要求3所述的换挡操作判定装置，其中，

在由于在没有所述制动操作的状态下所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧而通过所述锁定机构限制了所述操作构件的转动的情况下，所述锁定控制部将解除使所述操作构件转动的操作并执行所述制动操作作为条件来解除基于所述锁定机构的限制，

在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，在所述操作构件移动到相较于所述第1位置更靠近所述第2位置的一侧的状态下所述制动操作被检测到的情况下，所述锁定控制部解除所述操作构件的转动的限制。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的换挡操作判定装置，其中，

所述换挡操作判定装置具备加速操作检测部，该加速操作检测部检测针对所述车辆的油门操作部的操作，

在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内进行了针对所述油门操作部的操作的情况下，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动，直至针对所述油门操作部的操作被解除为止。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的换挡操作判定装置，其中，

所述换挡操作判定装置具备障碍物检测部，该障碍物检测部检测所述车辆的周围的障碍物，

在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内由所述障碍物检测部检测到所述障碍物的期间，所述锁定控制部通过所述锁定机构来限制所述操作构件的转动。

7.一种换挡装置，其中，

所述换挡装置具备：

换挡操作判定装置，其根据操作来判定车辆的挡位；以及

换挡控制部，其基于所述换挡操作判定装置的判定结果，切换所述车辆的挡位，

所述换挡操作判定装置具备：

操作构件，其以能够转动的方式安装于车辆；

操作检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；

锁定机构，其限制所述操作构件的转动；

制动操作检测部，其检测所述车辆的制动操作；

换挡判定部，其基于所述操作构件的位置来选择多个挡位中的任意挡位，所述多个挡位包括停车用的第1挡及与所述第1挡不同的第2挡；以及

锁定控制部，其在所述制动操作未被检测到的情况下，通过所述锁定机构来限制所述操作构件的从与所述第1挡对应的第1位置转向与所述第2挡对应的第2位置的转动，

所述锁定控制部在所述操作构件从所述第2位置转动到所述第1位置之后的规定时间内，能够解除所述操作构件的从所述第1位置转向所述第2位置的转动的限制。

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