JP4111825B2 - 自動車のギヤチェンジ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景、および技術の状態）
本発明は請求項１の前文に従う自動車のギヤ制御装置に関する。
【０００２】
自動車の手動ギヤチェンジは、通常は、車輌内のドライバー席に配置されているギヤ制御装置によって行われる。このギヤ制御装置は一般にギヤ・レバーを組合わされており、ドライバーはそのギヤ・レバーを通路に沿って移動させて所望のギヤ位置に位置させることができる。この通路は制御ゲートによって形成されている。ギヤ・レバーの動きを機械シャフトがギヤボックスに伝達する。この代わりに可撓ワイヤーがギヤ・レバーの動きをギヤボックスに伝達することもできる。このような機械的伝達装置は比較的大きな空間を占める。前記制御ゲートが存在するなどの要因によって、車輌に固定されている特定形式のギヤボックスに特に適したギヤ制御装置を使用することが必要となる。
【０００３】
車輌における半自動ギヤチェンジは、通常は、ギヤ・レバーによって同様に行われる。この場合、ドライバーはギヤ・レバーを所望のギヤ位置へ移動させることにより、またはギヤ・レバーのギヤチェンジ指示動作を行うことで、ギヤチェンジすることができる。これによりギヤ制御装置からギヤボックスへ電気信号が伝達されて、所望のギヤが係合される。これは、ギヤ・レバーの動きをギヤボックスへ伝達するために空間を占有するいずれの機械的伝達装置も必要としないことを意味する。クラッチ・ペダルも一般に必要なくなる。しかしながらドライバーにとっては、そのような半自動ギヤ制御装置で手動ギヤ制御装置と同じようなギヤチェンジ感覚を得ることは難しい。
【０００４】
（発明の概要）
本発明の目的は、実質的に全ての形式のギヤボックスに対して使用できるギヤ制御装置を提供することである。他の目的は、半自動ギヤ制御装置よりも実質的に大きな空間を占めることがなく、同時に、手動ギヤ制御装置と同じようなギヤチェンジ感覚を与えることのできるギヤ制御装置を提供することである。
【０００５】
前述した目的は、請求項１の特徴部分に示した内容を特徴とする冒頭に述べたギヤ制御装置によって達成される。ギヤ・レバーの動きが特定の通路に沿ってのみ許されるように制御ユニットが前記動力装置を制御するという事実は、制御ゲートと同じ機能を生じる。制御ユニットに適当なソフトウェアを備えることで、実質的にあらゆる形式の通路を得られるようになり、実質的に望まれるギヤ位置のあらゆるレイアウトを得られるようになる。このことは、制御ユニットのソフトウェアを適当に変更することで、実質的に望まれるあらゆる形式のギヤボックスに対して同じギヤ制御装置を簡単に連結できるということを意味する。
【０００６】
本発明の好ましい実施例によれば、前記動力装置は長さが可変であり、その第１の端部はギヤ・レバーに連結され、また第２の端部は車輌の静止構造部に連結される。そのような動力装置の長さを変更できる能力は、前記特定通路から外れたギヤ・レバーの動きを阻止するが通路範囲内の動きは許すように、制御されることができる。これに代えて、前記動力装置はギヤ・レバーに回転可能に連結されることができる。その場合、動力装置はギヤ・レバーの実質的に動かない下部に連結される。そのような動力装置の回転運動は、前記特定通路から外れたギヤ・レバーの動きを阻止するが通路範囲内での動きは許すように、制御されることができる。第１の動力装置がギヤ・レバーの第１の方向の動きを実質的に制限するように設計され、第２の動力装置が第１の方向に実質的に直角な第２の方向のギヤ・レバーの動きを制限するように設計されることが有利である。従来のギヤ・レバーは基本的に２つの互いに直交する方向へ移動可能なので、そのような設計はギヤ・レバーの比較的単純な制御装置を生む。そのような設計はまた、前記通路に沿うギヤ・レバーの移動に適当な制御装置を生む。前記動力装置の各々は電気モーターによって作動されるように設計されることが有利である。電気モーターの使用により、短い反応時間と、前記通路から外れたギヤ・レバーの動きを阻止するために必要な力とを動力装置に与えることができる。これに代えて、適当な空気式または油圧式の動力装置を使用することができる。
【０００７】
本発明の第２の好ましい実施例によれば、前記位置読取り装置は光学系とされる。光学系の位置読取り装置は、レバーの動きに悪影響を及ぼすことなく、非常に高い精度でギヤ・レバーの位置を読取れるようにする。このようなセンサーは、車輌の固定位置に取付けられた光検出器へ向けて赤外光ビームを伝えるダイオードをギヤ・レバーに組込むことができる。これに代わる位置読取り装置は、抵抗式、容量式、誘導式または磁気式とすることができる。ギヤ・レバーが前記ギヤ位置の１つへ移動されたとき、ギヤボックスのギヤ位置に対応するギヤを係合させるためにギヤボックスへ信号を送るように制御ユニットが設計される。そのような信号は電気信号とされ、電線を経てギヤボックスに伝えられることが有利である。ギヤ制御装置とギヤボックスとの間の電線は機械的伝達装置と比較して非常に僅かな空間しか必要としない。
【０００８】
本発明の他の好ましい実施例によれば、ギヤ制御装置が前記ギヤ位置にあるとき／ないときに、ドライバーにこれを認識させる表示を与えるように前記動力装置は設計されている。ギヤ・レバーがギヤ位置になったことをドライバーが手で感じとれるようにするために、ギヤ・レバーが関連するギヤ位置になる直前に剛的でない大きな抵抗力を前記動力装置は発生することができる。制御ユニットの適当なソフトウェアは、前記通路に沿うギヤ・レバーの位置に応じて異なる機能を前記動力装置に与えることで、ギヤチェンジ感覚を一層強めることができる。動力装置は、例えばギヤ・レバーにばね力、減衰力、脈動力または振動力を伝える。
【０００９】
本発明の他の好ましい実施例によれば、車輌の或る運転状態時に、前記ギヤ位置の１つ以上の位置へギヤ・レバーが移動することを防止するように制御ユニットが設計される。例えば車速のようなさまざまなパラメータによっては、或るギヤの係合が不適当となるか、および（または）車輌エンジンおよび駆動系統に損傷を与えかねない。従って、制御ユニットは不適当なギヤが誤って係合されることを防止する。
【００１０】
本発明の他の好ましい実施例によれば、前記ギヤ位置の１つは自動ギヤチェンジ機能の作動とされる。上述したギヤ制御装置を備えた車輌は、通常は、そのギヤ制御装置から受取った電気信号に従ってギヤボックスのギヤ比を変化させるギヤチェンジ機構を組付けられる。この制御ユニットを備えることで、ギヤチェンジに関連するパラメータに関する情報に基づいてギヤチェンジを行わねばならない場合に代わり、決定が非常に複雑となることはない。従って、ドライバーが車輌の自動ギヤチェンジを行うギヤ位置へギヤ・レバーを移動できることが有利となる。
【００１１】
本発明の好ましい実施例が例として、添付図面を参照して以下に説明される。
【００１２】
図１は従来の手動ギヤ制御装置を示している。ギヤ制御装置は、複数の相対的に間隔を隔てられたギヤ位置ｖ_1-5に位置することのできるギヤ・レバー１を組合わされている。ギヤ制御装置はまた制御ゲート２を組付けられており、制御ゲート２は特定の通路３に沿って前記ギヤ位置ｖ_1-5への移動を可能にする。この通路３の範囲は、車輌のドライバーがさまざまなギヤ位置ｖ_1-5の間にてギヤ・レバーをいかに移動させるかを正確に認識できるように、車輌で標準化されている。従来のギヤ制御装置が通常このような制御ゲート２を組付けられているという事実は、それらが制御ゲート２に対応する複数のギヤ（ｖ_1-5）を有するギヤボックスに連結できるように少なくとも制限されることを意味する。
【００１３】
図２は本発明の第１の実施例を示す。この例では、ギヤ・レバー１は上方から見られている。実質的に同じ設計である可変長の第１の動力装置４および可変長の第２の動力装置４は、それぞれギヤ・レバー１に連結された第１端部４ａと、車輌の静止構造部５に連結された第２端部４ｂとを有する。動力装置４の端部４ａ，４ｂは固定点に節動的に連結されている。２つの可変長の動力装置４の各々は、それらの長さを変更するように設計された電気モーター６を有する。適当な電気モーター６は、動力装置４が素早く長さを変化し、比較的大きな力を作用できるようにする。２つの可変長の動力装置４は、ギヤ・レバー１の大きさの主方向に対して実質的に直角な平面内で作用するように設計されている。動力装置４は、互いに約９０゜の角度を形成する２つの方向における範囲内で可変である。
【００１４】
光学系の位置読取り装置はダイオード７を組合わされており、このダイオードはギヤ・レバー１に堅固に配置される。ダイオード７は赤外光ビーム８を光検出器１０に組込まれた感光面９へ向けて放射する。光検出器１０は入射光の強度に関する第１の電流信号と、入射光の中心位置に関する第２の電流信号とを発信する。従って、ギヤ・レバーの位置は高い精度で決定することができる。ソフトウェアを容易に交換できるように組合わされた制御ユニット１１は、ギヤ・レバー１が特定の通路３に沿ってさまざまなギヤ位置ｖ_1-5へ移動できるようにして、ギヤ・レバー１の位置の認識に基づいて電気モーター６、従って動力装置４を作動および制御するように設計されている。制御ユニット１１のソフトウェアは、同じギヤ制御装置に対して異なる通路を与えるために変更することができる。図２で、点線はそのような通路３を示すのに用いられている。従って、いずれの制御ゲート２も必要ではない。何故なら、制御ユニット１１のソフトウェアが通路の範囲を定めるからである。ギヤ・レバー１が前記ギヤ位置ｖ_1-5のうちの１つの位置へ移動されたとき、制御ユニット１１は電線を経て電気信号をギヤボックス１２へ送るように設計されている。ギヤボックス１２は、ギヤ・レバー１のギヤ位置ｖ_1-5に対応するギヤに係合するギヤチェンジ機構を組合わされている。これは、ギヤ制御装置とギヤボックス１２との間に電線だけが配置されねばならないことを意味する。このような電線は非常に僅かな空間しか占有しない。新たなギヤの実際の係合は自動的に行われるので、車輌はクラッチ・ペダルを必要としない。
【００１５】
制御ユニット１１はギヤ・レバー１の位置に関する実質的に連続的な情報を位置読取り装置から受取る。これは、通路３の範囲に従わないようなギヤ・レバー１の移動方向を阻止するように、動力装置４に最大の力を発揮させるように制御ユニット１１が電気モーター６を作動できるようにする。ギヤ位置ｖ_1-5の１つにギヤ・レバー１が位置されたことを手で感じとれるようにして別のギヤに係合させるというドライバーの希望をかなえるために、そのギヤ位置ｖ_1-5の実質的に直前の箇所をギヤ・レバー１が通過したとき、動力装置４は剛的でない抵抗力の増大を発生させる。ギヤチェンジ感覚をさらに強めるために、前記通路３に沿うギヤ・レバー１の位置に応じて動力装置４が別の機能を行うようにする適当なソフトウェアが制御ユニット１１に使用できる。動力装置４は、手動ギヤ制御装置におけるのと同じギヤチェンジ感覚をドライバーに与えるように、例えば、ばね力、減衰力、脈動力または振動力をギヤ・レバー１に伝えることができる。車輌の或る運転状況において、制御ユニット１１はギヤ・レバー１が１以上のギヤ位置ｖ_1-5へ移動するのを防止するように設計される。車速のようなさまざまなパラメータによっては、或るギヤの係合は或る状況において不適当となる、および（または）車輌エンジンおよび駆動系統を損傷することになりかねない。従って、制御ユニット１１は不適当なギヤが誤って係合されることを防止する。前記ギヤ位置ｖ_1-5の１つには、自動ギヤチェンジ機能を作動させる機能を組み込むことができる。従って、上述したギヤ制御装置を備えた車輌は、そのギヤ制御装置から受取った２つの信号に基づいて望ましいギヤを係合させるギヤチェンジ機構を既に組込んでいる。制御ユニット１１を備えることで、ギヤチェンジ過程に関連するパラメータに関する情報に基づいてギヤチェンジすべき場合に代わり、決定が大きな変更を伴うことはない。従って、ドライバーが車輌の自動ギヤチェンジを行わせるそのようなギヤ位置ｖ _1-5 へギヤ・レバーを移動できる可能性を与えられることは有利である。
【００１６】
図３は本発明の他の実施例を示している。この実施例では、第１および第２の動力装置４が備えられている。各々の動力装置４は電気モーター６を組合わされている。各々の電気モーター６は、第１のスプロケット１４を備えた第１のシャフト１３から突出した突起を有する。チェーン１５が第１のスプロケット１４の動きを第２のシャフト１７上に配置されている第２のスプロケット１６に伝えるように設計されている。第２のシャフト１７はギヤ・レバー１の下部に適当に固定されている。ギヤ・レバー１のこの下部は実質的に不動の位置である。第２のシャフト１７は互いに実質的に直角に配置される。ギヤ・レバー１の高い位置の部分が通路に沿って移動できるように配置されるように、ギヤ・レバー１はその下部に対して角度を有することができる。ギヤ・レバー１の可動部分は位置読取り装置を組合わされる。この例では、位置読取り装置はギヤ・レバー１に強固に配置されている２つのダイオード７を組付けられている。各々のダイオード７は感光面９を備えたそれぞれの光検出器１０へ向けて赤外光ビーム８を放射するように設計されている。従って、ギヤ・レバー１の位置は前記レバーの２つの移動主方向で決定できる。ギヤ・レバー１の位置の認識に基づいて電気モーター６を作動および制御するために、制御ユニット１１は光検出器１０からの情報を受取るように設計されている。ギヤ・レバー１がギヤ位置へ移動されるとき、制御ユニット１１は電線を経てギヤボックス１２へ電気信号を送るように設計されている。ギヤボックス１２はギヤチェンジ機構を組合わされており、このギヤチェンジ機構はギヤ・レバー１のギヤ位置ｖ_1-5に対応するギヤを係合させる。この例では、各々の電気モーター６は、ギヤ・レバー１の実質的に直角方向のそれぞれの動きを防止または動きに影響を与えることを許されて、ギヤ・レバー１の可動部分のみが制御ユニット１１のソフトウェアで決定された通路３に沿って移動できるようになされる。
【００１７】
図２および図３に示したギヤ制御装置は、ギヤ数に関係なく実質的にあらゆる形式のギヤボックス１２に連結できるという利点を有する。異なる形式のギヤボックス１２に対するギヤ制御装置の取付けは、制御ユニット１１のソフトウェアを別のソフトウェアと交換するだけで達成される。個人の望みに適するように通路３を定めるソフトウェアを使用することも可能である。
【００１８】
本発明は記載した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲内で自由に変更することができる。例えば、図３の電気モーター６は、いずれの中間伝達部材を備えることなく、出力シャフトを経てギヤ・レバー１の下部へ直接に連結することができる。これに代えて、伝達部材を望まれる実質的にあらゆる種類の機能部材とすることができ、電気モーター６の出力シャフト１３とギヤ・レバー１の下部との間に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 手動ギヤ制御装置を模式的に示している。
【図２】 第１の実施例によるギヤ制御装置を示している。
【図３】 第２の実施例によるギヤ制御装置を示している。

Claims (8)

1. ギヤボックス（１２）においてそれぞれ特定のギヤチェンジが行われるようにする複数の相互に間隔を隔てたギヤ位置（ｖ_1-5）に位置されることのできるギヤ・レバーを組込んだ自動車用のギヤ制御装置であって、ギヤ・レバー（１）に連結された第１の動力装置（４）および第２の動力装置（４）と、ギヤ・レバー（１）の位置を検出するように設計された位置読取り装置（７−１０）と、制御ユニット（１１）に組込まれたソフトウェアによって定められる特定の通路（３）に沿ってのみギヤ・レバー（１）の動きを許すように、ギヤ・レバー（１）の位置の認識に基づいて前記第１および第２の動力装置（４）を制御するように設計された制御ユニット（１１）とを組込んでおり、前記第１の動力装置（４）がギヤ・レバー（１）の第１の方向の動きを実質的に制限するように設計され、また第２の動力装置（４）は第１の方向に実質的に直角な第２の方向のギヤ・レバー（１）の動きを制限するように設計されており、そのギヤ・レバー（１）が前記ギヤ位置（ｖ _1-5 ）の１つへ移動されたとき、ギヤ・レバー（１）のギヤ位置（ｖ _1-5 ）に対応するギヤボックス（１２）のギヤの係合を行わせるために、ギヤボックス（１２）へ信号を送るように制御ユニット（１１）が設計されていることを特徴とするギヤ制御装置。
2. 前記各々の動力装置（４）は長さが可変で、ギヤ・レバーに連結された第１の端部（４ａ）および車輌の静止構造部に連結された第２の端部（４ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載されたギヤ制御装置。
3. 前記各々の動力装置（４）がギヤ・レバー（１）に枢動可能に連結されていることを特徴とする請求項２に記載されたギヤ制御装置。
4. 前記各々の動力装置（４）が電気モーター（６）を組込んでいることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された装置。
5. 前記位置読取り装置（７−１０）が光学系であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたギヤ制御装置。
6. ギヤ・レバー（１）がギヤ位置（ｖ _1-5 ）へ移動するとき、またギヤ位置（ｖ _1-5 ）から外されるとき、ドライバーに認識させる表示を与えるように前記動力装置（４）が設計されていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたギヤ制御装置。
7. 車輌の所定の車速の運転状態にあるときに前記ギヤ位置（ｖ _1-5 ）の１つ以上へギヤ・レバー（１）が移動することを防止するように制御ユニット（１１）が設計されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載されたギヤ制御装置。
8. 前記ギヤ位置（ｖ _1-5 ）の１つが車輌の自動ギヤチェンジ機能を作動させる機能を有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載されたギヤ制御装置。

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