JP2018518411A - 走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための装置、並びに自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための装置を、走行レンジ選択レバーのポジションの検知が正確に且つ高い信頼性をもって行われるように改善する。【解決手段】本発明は、自動車の変速機設定を選択するための走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための装置に関する。当該装置は、走行レンジ選択レバーに配設された信号発生器と、該信号発生器から離間して配設された信号受信器とを有し、様々な走行レンジないし変速機設定において信号発生器と信号受信器の間の異なる相対位置が検知可能である。更に本発明は、対応の装置を備えた自動車に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の走行レンジないし変速機設定（ギア設定）を選択するための走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための装置に関する。当該装置は、走行レンジ選択レバーに配設された信号発生器と、該信号発生器から離間して配設された信号受信器とを有し、この際、様々な走行レンジないし変速機設定において信号発生器と信号受信器の間の異なる相対位置が検知可能である。更に本発明は、対応の装置を備えた自動車に関する。

冒頭に記載した形式の装置は、従来技術において既知である。自動車の自動変速機（Automatikgetriebe）並びに自動化手動変速機（automatisierte Schaltgetriebe）の操作は、典型的には走行レンジ選択レバーと変速機の間の直接的な機械連結を伴わずに行われる。これらの所謂「シフト・バイ・ワイヤ」システムでは、走行レンジ選択レバーのポジションが検知され、走行レンジ選択レバーのその都度のポジションから、例えば変速機内の補助モータにより引き続いて設定される所望の走行レンジないし変速機設定が決定される。

下記特許文献１から、走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための装置が公知である。走行レンジ選択レバーに配設された磁石の相対位置を検知するためのセンサが３次元で構成されている。このセンサは、３Ｄホールセンサとして構成されている。走行レンジ選択レバーは、１つの軸受フレーム内で二重に旋回可能に配設されている。磁石の南北軸線は、対としてそれらの旋回軸線に対して直角方向に構成されている。走行レンジ選択レバーの運動において、磁石から出る磁場は、磁石と共に回転する。ホールセンサは、磁場のこの変化を記録する。磁場の強さ並びに磁場の方向から、走行レンジ選択レバーの位置が一義的に決定される。

下記特許文献２から、シフトレバーの二軸式の旋回運動をシフトレバーポジションセンサの平面運動へ変換するための装置が公知である。シフトレバーの第１旋回軸線は、軸受ボルトにより構成される。保持器において互いに向かい合う２つの箇所には、更なる２つのボルトが装着されており、これらのボルトの対称軸線が、シフトレバーのための共通の第２旋回軸線を構成する。シフトレバーポジションセンサは、アクチュエータが装着された組立受容部を有するジョイントボディにより構成されている。

DE 10 2009 015 883 A1 DE 102 31 015 A1

従来技術における欠点は、磁石が、走行レンジ選択レバーの旋回時には円弧曲線に沿って運動を行うということである。円弧曲線上で運動する磁石の磁場は、特に運動の縁領域において弱い。それにより磁場の方向ベクトルの成分がセンサにより正確に検知されることはなく、このことは、走行レンジ選択レバーのポジションの誤った認識情報をもたらすことになる。

それから出発し、本発明の基礎となる課題は、冒頭に記載した形式の装置を、走行レンジ選択レバーのポジションの検知が正確に且つ高い信頼性をもって行われるように改善することである。

前記課題は、請求項１の特徴を有する装置により、並びに請求項１１の特徴を有する自動車により解決される。また本発明の有利な構成は、各々の下位請求項の対象である。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

自動車の変速機設定の選択用の走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための本発明による装置は、走行レンジ選択レバーに配設された少なくとも１つの信号発生器と、該信号発生器から離間して配設された少なくとも１つの信号受信器とを有する。選択可能な様々な走行レンジにおいてこれらの信号発生器と信号受信器の間の相対位置は異なり、これらの信号発生器と信号受信器により検知可能である。

本発明の意味において、走行レンジ選択レバー（以下「選択レバー」とも称する）とは、手動（マニュアル）で操作可能であり且つ自動車の変速機の少なくとも２つの異なる走行レンジ（ギヤセレクション）を選択可能とする全ての装置として理解される。この際、変速機の種類は、本発明にとって重要なことではない。変速機は、自動変速機でも自動化手動変速機でもよく、また同様に通常の手動変速機であってもよい。

本発明により、信号発生器は、シフトゲート機能からタッチゲート機能へ、又はその逆でタッチゲート機能からシフトゲート機能へ切り替えるために走行レンジ選択レバーを操作する際に、実質的に信号受信器に対して相対的に並進運動だけを行うことが提案されている。このことは、とりわけ、信号発生器から出る信号、例えば磁石から出る信号、ないし磁場の方向ベクトルが、信号受信器に対する相対的な並進運動により、信頼性をもって信号受信器により検知されて更に処理されるので、有利である。

既知のシステムにおいて、磁石は、走行レンジ選択レバーの傾動時には円弧曲線に沿った運動を行い、このことは、特に外側の測定領域では極めて弱い磁場の方向ベクトルだけが信号受信器へ当たるということをもたらしていた。このことは、結果として、誤りのある検知と、それにより走行レンジ選択レバーの間違ったポジション決定をもたらしてしまう。本発明によりこの問題は回避され、それにより信頼性があって確実なシフトプロセスが保証されている。

本発明の更なる第１構成は、信号発生器がリニアガイド（直線案内部）内で摺動可能に案内されていることを提案する。それにより信号発生器の精密に指向された（特定の方向に向けられた gerichtet）案内が提供されており、信号受信器による信号の正確な検知を行うことが可能である。特に例えば信号発生器として磁石を使用する場合には、正確に検知することのできる磁場の成分を信号として選択することが可能とされる。不正確な測定、又はむしろ、弱すぎる信号或いはむしろ誤った信号に基づく検知の故障は、回避可能である。

選択的な一実施形態により、走行レンジ選択レバーの運動を信号発生器へ伝達するために、走行レンジ選択レバーにその傾動軸線の外部で、即ちその傾動軸線以外のところで係合する操作要素が設けられている。走行レンジ選択レバーの運動により、該操作要素を介し、信号発生器と信号受信器の間の相対位置が変更される。走行レンジ選択レバーの傾動運動から信号発生器の並進運動への変換が行われる。該操作要素は、信号発生器の正確な並進運動をもたらす。走行レンジ選択レバーの傾動軸線以外のところの操作要素の係合は、正確な測定を保証し、それは、選択レバーの傾動運動が小さいときに既に、操作要素の係合の伝動作用に基づき、比較的大きなストローク、従って信号発生器の明らかな並進運動が行われるためであり、それにより特に磁場について精密に測定可能な信号の変化が達成される。

構造的に及び組立技術的に、信号発生器が、操作要素と作用的に結合されている受容部内に受容されていると、特に有利である。この受容部は、例えばケージ（かご状部材）として構成することが可能である。

本発明の更なる一構成において、信号発生器は、操作要素へ組み込まれている。例えば信号発生器は、射出成形により操作要素へ付設（angespritzt）されているか、又は射出成形により操作要素の一部により包囲（umgespritzt）されていることが可能である。このことは、例えば、プラスチック射出成形品としてインサート成形技術又はアウトサート成形技術により行われる。

ケージ（かご状部材）として受容部を構成することにより、構成部材の重量減少と同時に安定した構成が達成され、このことは、特に自動車分野において、自動車の稼動時の燃料及び／又は電気エネルギーの節約にとって中心的な役割をもつ。

本発明の更なる一構成により、信号発生器の直線運動は、当該装置の機械的な過負荷から保護する２つのストッパにより制限されている。つまり信号発生器の移動距離は制限されており、従って走行レンジ選択レバーの運動が激しい場合にも、応力がかかる構成部材の機械的な過負荷に至ることはない。

選択的な一実施形態により、信号発生器は、弾性的に受容部内ないしケージ内に受容されていることを提案することができる。つまり弾性的な復元力に対して信号発生器が摺動する場合に機械的な過負荷からの保護が提供されている。そのような弾性的な受容部でなければ、信号発生器は、制動されずにストッパに向かって移動することになり、それにより信号発生器自体も、信号発生器と相互作用する構成部材も、機械的に強く負荷され、このことは、高い応力をもたらし、従って各部材の破壊に至るまでの寿命を短縮させることになる。

選択的な更なる一実施形態により、走行レンジ選択レバーの傾動軸線に対して直角方向での旋回運動のために、信号発生器のための受容部は円筒状に構成されており、この際、円筒軸線は、走行レンジ選択レバーの旋回運動のための旋回軸線と一致する。走行レンジ選択レバーのポジションを検知するための当該装置は、旋回軸線に沿って車両縦方向において選択レバーを旋回運動することにより、個々のギヤ（Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄ）のシフトアップ又はシフトダウンを手動で達成できるように構成することが可能である。傾動軸線に沿った傾動運動では、個々のギヤのシフトアップとシフトダウンのために、シフトゲート機能（Schaltgassenfunktion）からタッチゲート機能（Tippgassenfunktion）への切り替え、又はその逆でタッチゲート機能からシフトゲート機能への切り替えを達成することができる。また代替的にそれらの機能を車両に対して対応的に逆とした方向においてシフトさせることも提案できる。

円筒部材として受容部を対称的に構成することにより、対称軸線／円筒軸線と旋回軸線を一致させることが可能であり、それにより比較的コンパクトな構成サイズが達成され、当該装置の組み立てが強く簡素化され、このことは、製造におけるコスト削減をもたらしてくれる。

本発明の更なる一構成では、傾動軸線に対して直角方向での走行レンジ選択レバーの円滑な旋回運動のために、少なくとも１つの支承部（軸受）が設けられていることが提案される。

構造的に及び組立技術的に、選択的な一実施形態により、少なくとも１つの前記支承部は、受容部の支承機構により構成されていると特に有利である。信号発生器のための受容部として且つ支承部としての二重機能により、当該装置の製造コスト及び全重量を減少させることができる。

本発明の更なる一実施形態により、旋回された位置から、通常の走行稼動のための所定位置へ走行レンジ選択レバーを戻すことは、受容部におけるばね弾性要素を用いて行われる。

本発明の意味では、走行レンジ選択レバーの傾倒状態に続き、例えば弾性的なリターン要素に基づき、所定の単安定位置（monostabile Lage）へ戻される、所謂単安定の走行レンジ選択レバーも考慮される。

本発明の独立した一思想は、前述の発明による装置を備えた自動車に関する。

本発明の更なる独立した一思想は、全シフト装置が、車両において、特に右ハンドル車において、１８０°回転して組込可能であるということにある。この際、メインゲート又はシフトゲートとタッチゲートとの間の切替機能に関する機能と操作は、そのまま維持される。

本発明の更なる目的、利点、特徴、並びに適用可能性は、図面に基づく一実施例の以下の説明から読み取れる。この際、本明細書の全記載事項及び／又は本図面の全記載事項は、それら自体で又はそれらの有意義な任意の組み合わせとして、請求項又はその従属関係におけるそれらのまとまりに依存せずとも、本発明の対象を構成するものとする。

本発明による装置の可能な一実施形態を斜視図として示す図であり、この図において走行レンジ選択レバーは、通常位置にある。 図１による装置を示す図であり、この図において走行レンジ選択レバーは、傾倒位置にある。 信号発生器の１つの位置を斜視図として示す図である。 図３による信号発生器の他の１つの位置を示す図である。 本発明による装置の他の一実施形態を走行レンジ選択レバーと共に斜視図として示す図である。 図５による実施形態の詳細図を示す図である。 代替的な一実施形態による操作要素の詳細図を示す図である。

以下、本発明の一実施例について説明する。図１は、走行レンジ選択レバー１（以下「選択レバー１」とも称する）のポジションを検知するための本発明による装置の可能な一実施形態を示しており、この際、選択レバー１は、通常位置１３、即ち通常の走行稼動のための所定位置にある。図２は、傾倒位置１４にある選択レバー１のための図１に対応の図を示している。

走行レンジ選択レバー１は、非図示のリンク機構において案内されており、様々な走行レンジ（ギヤセレクション）を選択するために用いられる。該リンク機構は、様々な走行レンジの順次的な配設構成をもつこともでき、第２の走行レンジ選択ゲートないしシフトゲートをもつこともできる。

走行レンジ選択レバー１は、所定の軸受フレーム内で二重（２つの軸線の周り）に旋回可能に支持されている。傾動軸線７の周りで車両横方向において選択レバー１を傾動運動することにより、変速機の機能は、シフトステージ（Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄ）を切り替えるためのシフトゲート機能から、手動で個々のギヤをシフトアップ又はシフトダウンするためのタッチゲート機能へ、又はその逆でタッチゲート機能からシフトゲート機能へ切り替え可能である。タッチゲート機能における走行レンジ選択レバー１の運動は、車両縦方向において旋回軸線１２の周りの旋回を必要とする。また代替的にそれらの機能を車両に対して対応的に逆とした方向においてシフトさせることも可能である。

走行レンジ選択レバー１のポジションを決定するために、少なくとも１つの信号発生器２と、少なくとも１つの信号受信器３が設けられている。信号発生器２は、ここで選択された実施例では、永久磁石として構成され、信号受信器３は、磁石２の磁場の測定を可能にするホールセンサとして構成されている。勿論、信号発生器は、例えば電磁石として構成することも可能である。

磁石２は、ケージ（かご状部材）６として構成されている受容部内に受容されており、該受容部は、当該装置１０のリニアガイド４内で摺動可能に案内されている。リニアガイド４は、走行レンジ選択レバー１のハウジング２０内に配設されている。ケージ６は、走行レンジ選択レバー１に枢動可能に摺設（angelenkt）されている操作要素５と作用的に結合されている。

走行レンジを選択するための走行レンジ選択レバー１の運動は、傾動軸線７又は旋回軸線１２の周りの旋回を必要とする。ケージ６内に配設された磁石２と、操作要素５との連結に基づき、磁石２は、傾動軸線７の周りの走行レンジ選択レバー１の傾動によりリニアガイド４内で摺動される。それにより磁石２とホールセンサ３の間の間隔が変更される。磁石２から出る磁場は、磁石２と共に直線的に運動する。ホールセンサ３は、磁場のこの変化を（検出）記録し、それにより走行レンジ選択レバー１のポジションが信頼性をもって正確に決定される。

磁石２の直径方向の磁化において、並進的な摺動軸線の方向に磁石２の北極と南極を対として配設することに基づき、磁石２から出る磁場は、直線摺動の方向において、例えば既知の装置におけるように円弧曲線に沿った運動の場合よりも強い。

旋回軸線１２に沿った走行レンジ選択レバー１の運動（旋回運動）により、磁石２は、旋回され、ないし回転運動を行い、この運動の結果として、磁石２から出る磁場も磁石２と共に旋回する。

追加的に、車両横方向における走行レンジ選択レバー１の運動（傾動運動）に限らず、ここで選択された実施例では車両縦方向において、旋回軸線１２の周りの選択レバー１の旋回運動も行われることが可能である。旋回軸線１２の周りの選択レバー１の旋回により、磁石２と、磁石２から出る磁場は、円弧曲線に沿って運動する。ホールセンサ３は、この変化も記録する。それにより走行レンジ選択レバー１のポジションは、精密に決定可能である。

本発明により、走行レンジ選択レバー１のより複雑な運動として、走行レンジ選択レバー１を傾動軸線７の周りにも旋回軸線１２の周りにも旋回させることも想定可能である。これらの運動によっても、磁石２から出る磁場は変化し、この変化がホールセンサ３により（検出）記録され、それにより走行レンジ選択レバー１の位置が一義的に決定可能である。

旋回軸線１２の周りの走行レンジ選択レバー１の円滑な傾動運動のために、少なくとも１つの支承部（軸受）１５が設けられている。好ましくは、選択レバー１は、旋回軸線１２に沿った運動（旋回運動）のために２つの支承部１５、１６を有するように構成されている。少なくとも一方の支承部１５は、ケージ６の支承機構により構成されている。

図３及び図４から見てとれるように、当該装置１０のハウジング２０にはストッパ８、９が設けられており、これらのストッパ８、９は、当該装置１０を走行レンジ選択レバー１の不適切な使用による損傷から保護する。更にケージ６内にばね弾性要素１７を設けることが可能であり、これらのばね弾性要素１７は、磁石２を確実に保持し、同様に磁石２を走行レンジ選択レバー１の激しい運動ないし不適切な運動による機械的な過負荷から保護する。

また同様に図３及び図４から、互いにほぼ９０度で配設されている２つのＵ字形状の開口部を有する固定部材（操作要素）５を見ることができる。固定部材５は、組立位置において、上方に開口したＵ字形状の部分を用い、連動部１９を介して走行レンジ選択レバー１と作用的に結合される。固定部材５の他方のＵ字形状の部分は、傾動軸線７を構成するボルト１８と作用的に結合される。これらの連結により、固定部材５が走行レンジ選択レバー１の傾動運動を、磁石２を有するケージ６の直線運動へ変換することが達成される。固定部材５は、可動に走行レンジ選択レバー１に枢動可能に摺設されている。

図３は、シフトゲート機能においてシフトレンジを変更するための走行レンジ選択レバー１のポジションを示している。図４には、ギヤのシフトアップとシフトダウンのためのタッチゲート機能における選択レバー１のポジションが図示されている。

傾動軸線７の周りの選択レバー１の運動は、この傾動軸線７の周りの固定部材５の回動をもたらし、その結果、固定部材５に配設されたケージ６がリニアガイド４内で直線的に動かされる。それによりホールセンサ３に対する磁石２の間隔が変更され、従って走行レンジ選択レバー１のポジションの正確な決定が可能である。

図５及び図６は、本発明の選択的な一実施例を示している。磁石２は、スライダ２１に配設されており、スライダ２１は、当該装置１０のリニアガイド２５内で摺動可能に案内されている。スライダ２１は、ばね２４により負荷されたカム２３を介して走行レンジ選択レバー１に枢動可能に摺設されている。

走行レンジを選択するための走行レンジ選択レバー１の運動は、傾動軸線７の周りの選択レバー１の傾動を必要とする。スライダ２１に配設された磁石２と、カム２３を介した走行レンジ選択レバー１との連結に基づき、磁石２は、スライダ２１のリニアガイド２５を介して摺動される。ホールセンサ３は、ホールセンサ３に対する磁石２のこの間隔変化を記録し、走行レンジ選択レバー１のポジションが信頼性をもって正確に決定される。

リニアガイド２５内に配設されたばね２２、２２は、スライダ２１をリニアガイド２５のハウジングにおいて支持させ、スライダ２１を走行レンジ選択レバー１の激しすぎる運動ないし不適切な運動による機械的な過負荷から保護する。

図７は、信号発生器２が操作要素５へ組み込まれている選択的な一実施形態を示している。例えば信号発生器２は、射出成形により操作要素５へ付設されているか、又は射出成形により操作要素５の一部により包囲されていることが可能である。

１ 走行レンジ選択レバー
２ 信号発生器
３ 信号受信器
４ リニアガイド
５ 操作要素（固定部材）
６ 受容部ないしケージ
７ 傾動軸線
８ ストッパ
９ ストッパ
１０ 本発明による装置
１１ 円筒軸線
１２ 旋回軸線
１３ 通常位置
１４ 傾倒位置
１５ 支承部
１６ 支承部
１７ ばね弾性要素
１８ ボルト
１９ 連動部
２０ ハウジング
２１ スライダ
２２ スライダばね
２３ カム
２４ カムばね
２５ リニアガイド

Claims (11)

1. 自動車の変速機設定を選択するための走行レンジ選択レバー（１）のポジションを検知するための装置（１０）であって、
   当該装置（１０）は、前記走行レンジ選択レバー（１）に配設された少なくとも１つの信号発生器（２）と、前記信号発生器（２）から離間して配設された少なくとも１つの信号受信器（３）とを有し、選択可能な様々な走行レンジにおいて前記信号発生器（２）と前記信号受信器（３）の間の相対位置は異なるものとして構成されており、
   前記信号発生器（２）は、シフトゲート機能からタッチゲート機能へ、又はその逆でタッチゲート機能からシフトゲート機能へ切り替えるために前記走行レンジ選択レバー（１）を操作する際に、実質的に前記信号受信器（３）に対して相対的に並進運動だけを行うこと
   を特徴とする装置（１０）。
2. 前記信号発生器（２）は、リニアガイド（４）内で摺動可能に案内されていること
   を特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記走行レンジ選択レバー（１）の運動を前記信号発生器（２）へ伝達するために、前記走行レンジ選択レバー（１）にその傾動軸線（７）以外のところで係合する操作要素（５）が設けられていること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の装置（１０）。
4. 前記信号発生器（２）は、リニアガイド（４）内で摺動可能である受容部内、特にケージ（６）内に受容されており、前記受容部（６）は、操作要素（５）と作用的に結合されていること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１０）。
5. 前記信号発生器（２）の直線運動は、２つのストッパ（８，９）により制限されていること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置（１０）。
6. 前記信号発生器（２）は、弾性的に受容部（６）内に受容されていること
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置（１０）。
7. 前記走行レンジ選択レバーの傾動軸線（７）に対して直角方向での傾動運動のために、前記信号発生器（２）のための受容部ないしケージ（６）は円筒状に構成されており、円筒軸線（１１）が、前記走行レンジ選択レバー（１）の傾動運動のための旋回軸線（１２）と一致すること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１０）。
8. 少なくとも１つの支承部（１５）が、傾動軸線（７）に対して直角方向での前記走行レンジ選択レバー（１）の傾動運動のために設けられていること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１０）。
9. 少なくとも１つの前記支承部（１５）は、受容部（６）の支承機構により構成されていること
   を特徴とする、請求項８に記載の装置（１０）。
10. 前記信号発生器（２）は、射出成形により操作要素（５）へ付設されているか、又は操作要素（５）へ組み込まれていること
    を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１０）。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（１０）を有する自動車。

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