JP2015501907A - キーを有する作動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は，シフトバイワイヤ式多段変速機の切換え段を選択するための技術的なシステムのための作動装置に関する。作動装置は少なくとも２つのキー（１）を有するキー装置と，技術的なシステムに伝達すべき電気的な制御信号の発生手段とを備える。この作動装置によれば，キー（１）の下側にプレッシャーパッド（３）が配置されていることにより，誤作動の防止機能が改善され，押し下げ状態にあるキー（１）を解放することが可能である。【選択図】図２a

Description

本発明は請求項１の前提部に記載した，キー装置で技術的なシステムを作動するための装置に関する。かかる作動装置は例えば，決して専らではないが，車両の多段変速機においてマニュアル式に切換え段を選択するため又は変速段を予備選択するために使用される。対応する作動装置により，車両変速機の稼動状態を電気的又は電子的な信号の伝達を介して変更できる。しかし，このように機械的な接続を介さずに電気的又は電子的に技術的なシステム又は変速機を制御する装置においては，操作者又は運転者は，公知の機械的な作動装置を介する作動とは異なって，一般的には制御命令の実施に関する直接的なフィードバック又は場合によっては制御命令の実施可能性が欠如していること関するフィードバックを全く受けない。

むしろ，キーと電気的又は電子的な信号伝達とを有する作動装置の場合には，被制御システム又は車両変速機は，作動装置のキーの１つが押された後で，特定の理由から，キーを押すことで得ようとする運転状態を取らないことがある。換言すればこれは，キーを押すことで選択され，制御されたシステム，例えば変速機の目標状態が，システム又は変速機の実際の切換状態と合致しないことを意味する。技術的なシステムの実際の運転状態と制御キーに対して与えられた（と推定される）制御命令とがこのように乖離することには種々の原因がある

例えば，自動変速機の制御又は変速段の選択のために，自動変速機を装備する車両はいわゆるシフトロック機能を装備する場合が多い。シフトロック機能を装備した車両の場合には，同時にフットブレーキが踏まれた場合にのみ，ニュートラル位置「N」から特に切換え位置「D」及び「R」が選択可能である。これは安全性を高め，エンジンが回転している場合に，例えば変速機の選択レバーが意図せずに押されることで走行段が入れられ，車両が制御不能に動かされることを阻止しようとするものである。

しかし，シフトロック機能を搭載したシフトバイワイヤ式車両変速機の，電気的又は電子的なキー制御装置の場合には，運転者はフットブレーキが踏まれていない場合に，例えば対応するキーを押すことで切換え位置「D」を選択することがある。しかしこの場合にはフットブレーキが踏まれていないので，変速機はシフトロック機能に基づき変わらずにニュートラル位置「N」に留まるのに対し，運転者はキー「D」を押した後では対応した走行段が入ったとの認識をもつことになる。この結果，この状態は潜在的な安全性リスクを持つことになる。なぜならこのような場合には，車両は例えば坂を意図せずに後方に転がるか，又は運転者は前進段に入ったという誤った思い込みで危険状態を十分な速さで脱出できないことになるからである。

更に例えば，作動装置とこの作動装置で制御されたシステム又は車両変速機との間で制御命令が誤って伝達されるか又は機能的に伝達されず，その結果として，作動装置で運転者により予備選択された変速機段がシステムによって認識されず，ひいては相応する制御命令が変速機へ与えられないことがある。

また時には，作動装置の異なるキーが不所望に同時に下がるという問題も発生する。そうした作動は，例えば人間の誤操作又は不適当な操作，子供のいたずら等により発生する。最近では，複数のキーの同時作動が作動装置に組み込まれたロジックにより認識され，操作者に対して基本的にフィードバックする可能性も存在する。しかし対応するソフトウェアによる解決策によっても，このようにキーが多重操作された場合に，誤った運転状態に陥り，車両が停止状態になることを常に防止可能というわけではない。例えば砂糖を含む飲料をこぼしたためにキーが動かなくなり，操作者がそうとは認識しないまま多重に切換え操作する恐れも更にある。この場合，各キーに組み込み済みのリセット要素，特にばね要素のみでは，キーを持ち上げられた位置に戻すために通常不十分である。従って使用者はこうした状況を認識すると，補助的道具によりキーを持ち上げようと試み，キーを破損してしまう恐れもあり，言うまでもなく車両の運転が遅延してしまう。

例えばドイツ特許発明第10 2004 054 617 B3号明細書は，前提部に記載の特徴を備えた作動装置を開示しており，関連する従来技術に関して更なる詳細情報を記載している。

独国特許第10 2004 054 617 B3号明細書

本発明の課題は，例えば多段変速機である技術的なシステムをキーにより電気的又は電子的に制御する作動装置を提供することであり，この作動装置により，従来技術における前述の欠点を克服することである。特に本発明により，許容することのできない複数のキーの同時作動を防止する。

本発明の課題は，請求項１に記載の特徴を備えた本発明の作動装置により解決される。好適な発展実施形態は，従属請求項により定義される。

本発明の装置はまず自体公知の形式で、少なくとも２つのキーを有するキー装置を備える。更に作動装置は，制御される技術的なシステムに切換え命令を伝達する電気的な制御信号を発生する手段とを備える。各キーにはリセット要素，特に戻しばねを割り当て可能であることは自明である。更にキーには通常の接点が割り当てられ，接点はキーの作動を介して接触される。また本発明の作動装置は，押し下げられる又は持ち上げられる際のキーの動きを導くための機械的なガイド手段と，規則的な弾性を有する密閉剤とを備え，作動装置の内部領域を外部からの汚れ及び湿気の浸入から保護する。

本発明に従い作動装置において，キーの下側にプレッシャーパッドが配置されていることを特徴とする。この場合，複数のキーに対して通常１つのみのプレッシャーパッドが割り当てられる。プレッシャーパッドはこの場合，１つのキーを押すとこのキーが押し下げられ，プレッシャーパッドの方向に動かされるよう構成される。プレッシャーパッドは，このキー又は他の押し下げられていないキーと共に，これらの押し下げられていないキーが持ち上げられた位置に留まり，押し下げることが不可能であるよう相互に作用を及ぼす。従ってプレッシャーパッドが好適には，既に１つのキーが押し下げられている場合に更なるキーが押し下げられることも防止する。更に例えば，押し下げ位置で動かなくなっている又は固着しているキーを，他のキー，好適には直に隣接するキーを押し下げることにより，再び単純な方法で持ち上げられた位置へ戻すことも可能である。そのためプレッシャーパッドは通常，１つのキーが押し下げられている場合に更なるキー又は残りのキーに接し，キーが多重に切換えられることを防止する，つまり更なるキーを持ち上げられた位置に確保し，及び／又は戻すようプレッシャーパッドの体積が設定される。

このため好適にはハウジングが備わる。ハウジングは，プレッシャーパッドの体積が主として，好適には専らキーの方向に移動可能であるような状態で，プレッシャーパッドをハウジング内部に収容する。従って，１つのみのキーを押し下げてプレッシャーパッドを押し下げると，好適にはプレッシャーパッドのみが更なるキーの方向に移動することになる。以下，「更なるキー」が遮断されている場合，この記述は作動装置が２つ以上のキーを備える通常のケースを考慮したものであり，２つのみのキーを備える作動装置が，求められる特許により保護されると理解されるべき場合にもそれは変わらない。プレッシャーパッドを密に収容する前述のハウジングは，通常キーの動きのガイド部も構成し，作動装置を構造的に一体化させる。

好適には，プレッシャーパッドとしてゲルパッドを備える。このゲルパッドとは通常，ゲルで充填されたパッドを指す。ゲルはこの場合カバー内部に含まれる。このカバーは本発明の各カバーと同様に，弾性又は非弾性カバーとすることが可能である。ゲルは非圧縮性で，更に高い粘性を有するがために好適であり，そのためプレッシャーパッドは，キーが作動する際に穏やかで均等に移動する。加えてパッドの内容物は一定の粘性による独自の剛性を有するため，例えば車両の運転の際に発生する加速の影響をほとんど受けないか，受けるにしても無視できる程度である。

この場合ゲルとは，少なくとも１つの固相及び１つの流体相からなる微細散乱システムと理解される。固相はこの場合，スポンジ状の三次元の網状組織を構成し，この網状組織の孔に流体（含水ゲル）又は気体（キセロゲル）が充填される。この場合，エアロゲルも注入可能であり，エアロゲルの網状組織は多孔性であり，空気中で気体として蓄積される。

好適な実施形態に従い，プレッシャーパッドは磁性流体又は強磁性流体を備える。この流体はゲル中の流体である。こうした流体には，例えば運転者に対し，キーを介してフィードバック信号を送信すべく励磁可能であるという利点がある。そのため例えば，プレッシャーパッド及びプレッシャーパッドに接する各キーを振動させるべく，低周波の交流電圧を印加可能であり，使用者の末端部位を介してこの振動を認識可能である。

更に作動装置が，流体を介して印加可能であり制御可能な磁場を発生する磁場発生装置を備え，流体の粘度に対する影響を制御することが好適である。これにより例えば，流体が既定の所望の挙動をとることが可能であるよう，流体に対する影響を適切に制御可能となる。代替的に作動装置は，そうした磁場発生装置と相互に作用し，磁場発生装置から印加可能であり，磁場発生装置を介して制御可能である磁場により，流体の粘度に制御された影響を与えることが可能であるよう備えることができる。この場合磁場発生装置は，好適には技術的なシステムに対して割り当てられる。磁場発生装置又は印加可能で制御可能な磁場の制御は，好適には作動装置に割り当てられた，特に電気的な制御信号の生成手段，又は技術的なシステムに割り当てられた磁場制御装置により実施される。磁場制御装置は，印加可能であり制御可能である磁場を，電気的な制御信号の生成手段から技術的なシステムへと伝達される電気的な制御信号を適切に考慮した上で，上述の如く又は下記で更に記述されるように制御可能であることが望ましい。

プレッシャーパッドに一定の隙間を設け，１つのキーが押し下げられている場合でも，キーが一定の可動性を有することも可能である。しかしながら，いずれにせよ押し下げることは他のキー，既に押し下げられていたキーを持ち上げることにつながる。プレッシャーパッドが好適には，キーのうちの１つのキーが押し下げられている場合，その時押し下げられていたこのキーが，プレッシャーパッドを介して，他のキーが押し下げ位置に押し下げられるのを防ぐよう構成される。換言すれば，プレッシャーパッドは１つのキーが押し下げられている場合，直に他のキーに接しているのみではない。この場合むしろプレッシャーパッドは追加的に，更なるキーが決して下がらないよう体積及び構成が設定され，ハウジング内に収容される。実際には１つのキーのみが押し下げ可能であり，それに対して他のキーは好適な実施形態において，プレッシャーパッドを介して，持ち上げられた位置に確実に固定される。

前述の発展形態の場合は，通常キーの各位置において全てのキーがプレッシャーパッドに接する。従って，プレッシャーパッドを介してキーは各運転状態に強制的に連動され，特に各キーが押し下げられることは，その時押し下げられていた他のキーが持ち上げられることに直接つながるのである。

この好適な実施形態は，プレッシャーパッドが予圧力を保ってキーに接することから作用を受けることができる。従って体積の設定により，プレッシャーパッドがキーの各位置において全てのキーに接するのではない。むしろ予圧力を介して体積が相殺されるため，作動装置を経済的に製造可能であり，更に，常にプレッシャーパッドがキーの各位置において全てのキーに確実に接するような緩衝器も実現される。この場合，ばねによる予圧力は，従来のばね要素つまり機械的なばね要素を介して生じさせることが可能である。代替的又は追加的に，ハウジング内部に密閉され，プレッシャーパッドの表面又は内部に作用する体積である圧縮可能な流体を介して，ばねによる予圧力を発生させることも可能である。

予圧力を有するパッドがキーに接することで，アイドルストロークがいずれにせよ防止される。また全てのキーを持ち上げられた位置に確保可能であり，個々のキーを押し下げて始めて，予圧力を発生する素子又は媒体が圧縮され，予圧力が更に高まる。この場合，予圧力を発生する手段又は媒体は，好適には１つのみのキーが押し下げ可能であり，一方他のキーは持ち上げられた位置に確保され，予圧力を発生する手段又は媒体が更に圧縮されても他のキーが押し下げられないように選択される。

この発展形態には，予圧力を容易に調整可能であり，従って押し下げられることに対するキーの抵抗力も容易に調整できるという利点がある。予圧力を発生する手段又は媒体を介して，実際の，温度に規定されるプレッシャーパッドの体積変動に対して圧縮が適正化され，外気温及び／又は運転温度が激しく変動する場合でも，装置が誤作動無く機能する

この場合，予圧力が圧縮可能な流体の密閉体積から影響を受けている限り，この流体が気体として，例えば-40°Ｃである最低の運転温度において，気体がすでに蒸発し，内圧が生じるよう選択されることが好適である。更に流体は，気体部分がまだ理想気体としては挙動せず，その代わり温度上昇に伴い，圧力上昇が漸減するよう選択されるべきである。こうした挙動により，好適に使用されている流体による，内圧に対する温度の影響が減少し，それに対応して駆動又は運転時の温度が変動する際に，本発明の作動装置の操作快適性が流体により均質化される。車両の通常の運転温度を考慮すると，温度間隔約-40°Cから+40°C，好適には85°Cまでの間隔において，流体の温度上昇に伴い圧力上昇が漸減すべきである。

可及的に費用対効果を高めて製造することを考慮すると，好適な発展形態に従い本発明においてプレッシャーパッドが，バッド充填材を包囲するプラスチックチューブにより構成されることを提案する。この場合，プラスチックチューブは特にフォームフィルシール方法により製造され，２本の横方向溶接シーム及びその間に伸びる縦方向溶接シームを有する。その際，まず切れ目の無いフォイルとして供給されるプラスチック製のフォイル素材からチューブが形成され，横方向の溶接シールにより，各端部が密閉されたパッドがこのチューブから形成される。

パッドを包囲するカバー素材はこの場合，作動装置のパッドを包囲する部分，特にパッドに接するキーに対して適応させる。なぜなら，パッドのカバー及びカバーと協同する表面との間で摩擦係数を低減させるか，又は静摩擦及び／又は動摩擦の可及的な近似値とするためである。これにより，スティックスリップ事象とも称される自励摩擦振動が大幅に防止される。代替的又は補足的に，例えば黒鉛又はシリコンを用いて，摩擦面の間に乾性潤滑を備えることも可能である。長期間にわたって内圧にさらされる本体においては，接線応力が軸方向応力の２倍になる（ケッセルの公式）ことを鑑み，カバーを形成するフォイル素材は異方性構造を備えることが可能である。従って，例えばフォイルを接線方向において繊維で補強することが可能である。

既述のように，カバー自体は非弾性又は弾性とすることが可能である。流体は，-40°から85°Cまでの温度範囲において依然として気体状の流体であり，好適には流動状態を備えるよう選択されるべきである。自明ではあるが，流体は使用者の健康又は環境に対して危険の無いよう選択されるべきである。更に流体は電子部品に対して攻撃性がなく，好適には無害であり，流体が漏れた場合でも作動装置の電気的及び電子的部品に悪影響が無いため，プレッシャーパッドに欠陥が生じた場合には単にプレッシャーパッドのみを交換すればよい。流体は，種々の液体を混合して準備可能であり，例えば炭化水素等を使用可能である。ゲルパッドの場合，ゲルパッドに気体状部分を混合することが有益である。気体状部分は，それ自体が圧縮によりゲル内で予圧力を発生する。気体状部分も，広範な沸点範囲を備えるよう選択されるべきである。水及びモノエチレングリコールの混合物は，通常冷却剤の主要構成剤として使用されるが，同様にプレッシャーバッド内の流体としても使用可能である。

流体を選択する場合，その触覚的特性の影響に関して，流体が非ニュートン性であり，むしろせん断速度に応じて粘性を変化させるよう選択可能である。流体は，チキソトロピー又はレオペクシーを示す挙動をとることが可能である。好適には，特にダイラタント流体とする。先に既述したように，磁性流体又は強磁性流体，又は磁性エラストマは電界又は磁界を介し，外部から流体特性に影響を及ぼすことができる。流体は振動によってのみ作動状態を示すのではない。むしろ作動装置が，前述の磁場発生装置及び／又は磁場制御装置のような手段を備えることが可能であり，この手段が，選択された流体の粘度に影響を与えるのである。そのため例えば，元来の温度に規定される粘度変動が，磁場の印加により相殺されるよう制御可能である。より高温の場合には，想定可能な運転温度域にわたって可能な限り一定の流動学的挙動をとることを目的として，例えば対応する制御により磁性流体を比較的硬質化させることにより，作動装置の操作快適性を一定の特性に保つ。制御装置は代替的又は補足的にロジックに接続可能であり，このロジックは，キーを介して伝達された流体の励起を介して，使用者に対して作動装置の所定の運転状態又は運転挙動を示す。そのため例えば，キーの更なる作動がもはや不可能である運転状態においては，流体の電磁的特性を介し，流体により高度の作動抵抗を与えることでそれを示す。基板となるロジックが，キーの作動により送信された命令が実行されないという信号を使用者に送信しようとする限り，例えば選択された流体が振動としてパッドに作用し，運転者に対し，命令が無視されているとの信号を送るのである。

本発明に関する更なる詳細及び利点は，添付図面に基づいて以下に詳述される。
第１実施形態においてキーが持ち上げられた位置にある場合の長手方向断面図である。 図１ａに示す，第１実施形態の運転状態における断面の概略図である。 図１ａ及び図１ｂの実施形態の，キーが押し下げ位置にある場合の図である。 図２ａに従いキーが押し下げ位置にある場合の，図１ｂに係る図である。 図２ａに従いキーが押し下げられていない位置にある場合の，図１ｂに係る図である。 第２実施形態の長手方向断面図である。 プレッシャーパッドの更なる実施形態の平面図である。 プレッシャーパッドの第３実施形態の平面図である。

図１ａ及び図１ｂが示す作動装置の第１実施形態は，ハウジング２内に移動可能に支承されたキー１を備える。図示されてはいないがガイド部及びスイッチ接点が備わり，それらはキー１の種々の位置を電気的又は電子的な信号に変換する。ハウジング２内にはプレッシャーパッド３が収容される。このプレッシャーパッド３は，図１ａ及び図１ｂに示された全てのキー１が持ち上げられた位置にある運転状態において，全面でハウジング２の内壁に接する。キー１に隣接して設けられたプレッシャーパッド３の上側のみが，ハウジング２内で自由な状態にある。実際には，キー１の下側とプレッシャーパッド３の上側との間に一定の隙間が存在する。

キー１の下側は，プレッシャーパッド３と相互作用し，弾性を有するハンチ形状を備える。キー１は，断面図（図１ｂ参照）において中央に構成された凹部４を備える。従ってキー１が下がると，横方向で凹部４に境を接する翼上の凸部５がまずプレッシャーパッド３に作用し，プレッシャーパッド３の体積がこの部分で膨らみ，特に凹部４内に挿入される（図２ｂ参照）。他の押し下げられていないキー１（図２ｃ参照）の場合にも，プレッシャーパッド３は同様の挙動をとる。この場合パーキング状態Ｐに割り当てられたキー１が完全に下がった後，プレッシャーパッド３は後退走行状態Ｒ，ニュートラル状態N及び前進走行状態Ｄに割り当てられた他のキー１に対してその下側に接し，これらのキー１を持ち上げられた位置（図２ａ，図２ｃ参照）に確保する。

図３は，実質的に上述の実施形態と同様に構成された更なる実施形態を示す。同一の部品には同一の符号を付記する。上述の実施形態に対して，図３による実施形態は更にばね装置６を備える。全てのキー１が持ち上げられた位置に固定される図３の初期位置において，ばね装置６によりプレッシャーパッド３が予圧力を保つ。ばね装置６はこの場合，コイルばねの形状の機械的なばね要素７を有するばね装置６として構成される。コイルばねは，端部キャップ８を介してプレッシャーパッド３に対して作用する。従ってばね装置６の凸部５により，図３に示された初期位置において，全てのキー１が持ち上げられた位置に確保される。ここで１つのキー１が押し下げられると，全てのキー１の下側に配置されたパッド３の体積が，全てのキー１の下側からばね装置６の方向へと押しのけられ，ばね装置６を圧縮する。ばね装置６はこの場合，この１つのキー１が押し下げ位置に到達すると最大限に圧縮されるよう構成される。これは例えば，端部キャップ８のシリンダカラーを適切に設計することにより達成可能である。こうして１つのキー１が押し下げ位置にある場合，残りのキー１が押し下げられることが防止される。

図４はプレッシャーパッド３の実施形態を示す。プレッシャーパッド３はこの場合，各キーに割り当てられたチャンバ９を構成し，チャンバ９はフローチャネル10を介して互いに接続する。図４の実施形態に従うプレッシャーパッド３は対応して連続体を構成し，その際各チャンバ９は１つのキー１の全面の下側となるよう構成される。このためハウジング２を，各チャンバ９を密に包囲する収容チャンバとすることが可能である。収容チャンバは，各フローチャネル10を収容するトンネルのみを介して互いに接続され，トンネルにより，プレッシャーパッド３がフローチャネル10の領域で放射状に拡がる可能性が防止される。このような形式で，フローチャネル10の体積を一定に保持しつつ，プレッシャーパッド３の体積をチャンバ９間でのみ変化可能とする。このようなフローチャネル10は，特に磁性流体又は磁界により影響を受ける流体に適している。

最後に図５は，プレッシャーパッドの第３実施形態の平面図を示す。プレッシャーパッドはゲルパッド11の形式である。ゲルパッド11の底部は，ゲルパッド11を取り付けるための固定部13を有するブラケット12を端部側で形成する。

１キー
２ハウジング
３プレッシャーパッド
４凹部
５凸部
６ばね装置
７ばね要素
８端部キャップ
９チャンバ
10 フローチャネル
11ゲルパッド
12ブラケット
13 固定部

Claims (12)

1. シフトバイワイヤ式多段変速機の切換え段を選択するための技術的なシステムのための作動装置であって，少なくとも２つのキー（１）を有するキー装置と，前記技術的なシステムに伝達する電気的な制御信号を発生する手段とを備え，前記キー（１）の下側にプレッシャーパッド（３）が配置されていることを特徴とする作動装置。
2. 請求項１に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）がゲルパッド（11）であることを特徴とする作動装置。
3. 請求項１又は２に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）が磁性流体又は強磁性流体を備えることを特徴とする作動装置。
4. 請求項３に記載の作動装置であって，該作動装置が磁場発生装置を備え，又は磁場発生装置と相互に作用し，前記流体の粘度に対して磁場による制御された影響を及ぼせるものとし，該磁場が前記磁場発生装置から印加可能であると共に該磁場発生装置を介して制御可能であることを特徴とする作動装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）は，前記キー（１）の１つが押し下げ位置にある場合，他のキー（１）の押し下げ位置への押し下げ，前記プレッシャーパッド（３）を介して防止されるよう構成されることを特徴とする作動装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）は，前記キー（１）の各位置において全ての前記キー（１）が前記プレッシャーパッド（３）に接するよう構成されていることを特徴とする作動装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）は予圧力を保って前記キー（１）に接することを特徴とする作動装置。
8. 請求項７に記載の作動装置であって，前記予圧力を生じさせるばね要素（７）を特徴とする作動装置。
9. 請求項７又は８に記載の作動装置であって，前記予圧力を生じさせるよう密閉された圧縮可能な流体を特徴とする作動装置。
10. 請求項１〜９に記載の作動装置であって，前記流体は温度上昇に応じて圧力上昇が漸減することを特徴とする作動装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）は，パッド充填材を包囲するプラスチックチューブにより構成されていることを特徴とする作動装置。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の作動装置であって，前記プレッシャーパッド（３）は，各前記キー（１）に対してチャンバ（９）を構成し，該チャンバ（９）はフローチャネル（10）を介して互いに接続することを特徴とする作動装置。

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