JP4917602B2 - シフトロックを備えた操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、技術的なシステムをマニュアル式に制御もしくは操作するための装置、すなわち特にシフトバイワイヤ式のギヤチェンジ変速機のシフト段を選び出すための、技術的なシステムのための操作装置であって、当該操作装置が、少なくとも２つのシフト位置を有する操作エレメントを有しており、当該操作装置が、該操作エレメントのシフトストロークを減少させるか、もしくは該操作エレメントをロックするための、補助エネルギによって駆動される少なくとも１つのアクチュエータを備えたロック装置を有している形式のものに関する。

このような形式の操作装置は、たとえば、シフト段のマニュアル式の選び出しもしくは自動車のギヤチェンジ変速機（Gangwechselgetriebe）におけるギヤ前選択のために使用される（ただしこれらの用途に限定されるものではない）。

自動車タイプ数が増大する中で、ギヤ前選択もしくは車両変速機の運転状態の制御は現在、電気式もしくは電子式の信号伝送によって行われる。しかし、技術的なシステムまたは変速機の、このように機械的な接続なしで十分に行われる電気式もしくは電子式の制御が、一連の特殊性をもたらすことはさしあたり不可避である。すなわち、オペレータもしくは運転者は、公知の機械式の操作装置を用いた操作とは異なり、一般に自身の操作意志が許されないものであることに関して直接的なフィードバックを受け取らない。

特定の状況において誤操作を回避するために、つまりたとえば自動車の運転者に特定の車両状態または障害（たとえばシフト機構と変速機との間の通信の故障）を信号報知するために、操作装置はしばしばロックシステムを装備している。このロックシステムは、ある特定の境界条件が存在すると、操作エレメントの特定の運動をもはや許さない。

すなわち、たとえば自動車分野から知られている、自動的なギヤチェンジ変速機のための操作装置の「キーロックシステム」は、ロック位置「P」における操作エレメントもしくはセレクトレバーのロック（パークロック）をもたらす。これによって特に、エンジンの始動前にセレクトレバーが走行段のうちの１つへ入れられ、これによって車両が既に始動時に不用意に動き出してしまうことを阻止しようとしている。

ロック装置の使用のための別の例は、自動化された車両変速機（オートメーティド・トランスミッション）においてはP／Nロックである。P／Nロックは、安全性の理由から、ブレーキペダルが踏まれた状態のときだけシフト位置「P」（パークロック）および「N」（ニュートラル）からのシフトアウトが行われ得るようにするために働く。このことは同じく、既に走行段を入れた瞬間に車両が不用意に発進してしまうことを阻止する目的のために働く。

操作エレメントと、この操作エレメントにより制御されるシステムとの間のいかなる機械的な結合もなしに、もしくはたとえばキーロックまたはP／Nロックのようなロック装置との機械的な結合なしでも十分となる電子式もしくは電子式の信号伝送を有する操作装置が普及しつつあるなかで、このようなロック機能を実現するためにはエレクトロメカニカル式のアクチュエータが頻繁に使用される。

このことは言い換えれば、操作エレメントの、状況に応じたロックがもはやリンク機構またはボーデンケーブルを介して行われるのではなく、単に電気信号もしくは電子信号が操作装置へ伝送されるに過ぎないことを意味する。この信号は次いで操作装置において変換されて、ロック装置の対応するアクチュエータを制御するために使用される。アクチュエータとしては、しばしば電磁作動式のアーマチュア（可動子）が使用される。

さらにしばしばシフトレバーの可動性が状況に応じて制限されるような、特にシフトバイワイヤ（shift-by-wire）式のギヤチェンジ変速機における多数のロックメカニズム（Sperrmimiken）に基づき、公知先行技術では、公知の操作装置において比較的複雑なロックシステムがしばしば必要となる。既存のロックシステムにおいては、制御もしくはロックがたいて電磁石の使用下に行われる。これらの電磁石はそれぞれ電流の流れに関連してアーマチュアを運動させる。しかしアーマチュアに関しては、両状態「通電」もしくは「非通電」に対応する２つの位置しか存在していない。

このことは言い換えれば、こうして１つのアクチュエータを用いて２通りのロック状態、たとえば「ロック」もしくは「アンロック」しか実現され得ないことを意味する。しかし、このことから、たとえばシフトバイワイヤ式の変速機の操作装置において使用されるような、ますます複雑化しているロックシステムにおいては、それ自体それぞれ２つの切換位置しか有しない電磁式のアクチュエータの数を増大させることが必要となる。

しかし、このことは、このような多数のアクチュエータのために用意されるべき構成スペースが容易に提供されていない限り不都合となる。さらに、このような電磁式のアクチュエータは、該アクチュエータに存在する銅巻線に基づいてかなりの質量を有しており、このことはシフトユニットの望ましくない重量増大を招く。特に、多数の別個のアクチュエータはシフトユニットのためにかかるコストの上昇をも生ぜしめ、このことは技術的な自動車システムの範囲におけるコスト圧迫に基づき、しばしば許容され得ない。

このような背景に鑑み、本発明の課題は、技術的なシステムの操作、たとえばギヤチェンジ変速機の電気式もしくは電子式のシフトバイワイヤ操作のための操作装置を改良して、ロック装置を有し、しかも上で挙げた公知先行技術の不都合を克服することのできるような操作装置を提供することである。特に、ロック装置は複雑なロックメカニズムの場合でも、できるだけ少数のアクチュエータを用いるだけで十分となり、これによって特に重量、構成スペースおよびコストが節約されることが望ましい。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有する操作装置、すなわちアクチュエータが、少なくとも３通りの互いに異なる切換状態を有していることを特徴とする、シフトロックを備えた操作装置により解決される。本発明の有利な構成は請求項２以下に記載されている。

本発明による操作装置は、さしあたり自体公知の形式で、少なくとも２つの互いに異なるシフト位置へもたらすことのできる操作エレメントを有している。さらに、当該操作装置は操作エレメントのシフトストロークを制限するか、もしくは操作エレメントをシフト運動に抗してロックするためのロック装置を有しており、この場合、このロック装置は可動のアーマチュアエレメントを備えた少なくとも１つのアクチュエータを有している。

しかし、本発明によれば、操作装置は、アクチュエータが、少なくとも３通りの互いに異なる切換状態を有するか、もしくは少なくとも３通りの互いに異なる切換状態を占めることができることによりすぐれている。

このことは言い換えれば、既に唯一つのアクチュエータを用いるだけで操作エレメントのための少なくとも３通りのロック状態が実現可能となることを意味する。

こうして、冒頭で述べた、手間のかかるシフトメカニズムもしくは多数のロック状態を有する操作装置における不都合が減じられるか、もしくは取り除かれる。なぜならば、少なくとも３つの互いに異なる切換状態を有するアクチュエータにより、既に唯一つのアクチュエータを用いるだけでも、たとえば変速機操作ユニットのシフトレバーの互いに異なる多数のロック状態を実現することができるからである。したがって、本発明によれば、構造的な手間が節約されると同時に、さらに特に複雑なロック要求において、重量、構成スペースおよびコストを公知先行技術に比べて減少させることができる。

本発明は第１に、ロック装置もしくはアクチュエータによって操作エレメントの相応する自由度の信頼性の良いロックが確保されている限りは、ロック装置もしくはアクチュエータが構造的にどのように形成されかつ配置されているのかとは無関係に実現される。補助エネルギの種類および出所は本発明によれば、やはりさしあたり重要ではない。

しかし、本発明の有利な構成では、アクチュエータが電気式に操作可能であるか、もしくはアクチュエータが、電磁式の作用原理に基づいている。電気式、特に電磁式に操作されるアクチュエータは信頼性が良く、そして操作装置もしくは変速機操作ユニットの比較的スペース節約的な構造を可能にする。

本発明のさらに別の有利な構成では、アクチュエータがリニアモータである。この構成には特に次のような利点がある。すなわち、リニアモータの使用により、一層多数の種々のシフト状態もしくはロック状態を、唯一つのアクチュエータによって実現することができる。なぜならば、リニアモータのアーマチュアエレメントはリニアモータの特別な特性に基づき、その線状の運動範囲内で実質的に任意に位置決めされ得るからである。したがって、リニアモータのアーマチュアエレメントの多数の種々の相対位置を、構造的にそれぞれ操作装置の、やはり互いに異なるロック状態に対応させることができる。

本発明のさらに別の有利な構成では、アクチュエータ、厳密に云うとアクチュエータの可動子を成すアーマチュアエレメントが、可動のロックスライドガイド機構（Sperrkulisse）に結合されている。このロックスライドガイド機構は実質的に任意のスライドガイド形状を持って形成され得るので、こうしてアーマチュアエレメントの単純な線状の運動にもかかわらず、比較的複雑なロックメカニズムを実現することができる。

この場合、アクチュエータが１つよりも多い可動のロックスライドガイド機構に結合されていると特に有利である。言い換えれば、このことは、互いに別個の複数の可動のロックスライドガイド機構あるいはまた可動のロックラッチ（Sperrriegel）が、同一のアクチュエータに結合されているか、もしくは同一のアクチュエータによって制御されることを意味する。このことは、こうして一層複雑なロックメカニズムが実現され得るという点で有利である。特にこうして、操作エレメントの種々異なる運動方向もしくは運動平面においてロック機能を同時に、または互いに別個に独立して実現することができる。

原理的に本発明は、操作装置がどのような形式であるのか、そしてどのような技術的なシステムが操作装置もしくは操作エレメントにより制御されるのか、とは無関係に実現される。しかし、本発明のさらに別の有利な構成では、操作エレメントが、自動車変速機、特にシフトバイワイヤ式の車両変速機もしくは自動変速機（オートマティックトランスミッション）のセレクトレバーである。車両変速機の操作の範囲において本発明は特に有利に使用され得る。なぜならば、この場合にはしばしば安全性にとって重要となる多数のロックシステムが形成され得るからである。この場合、これらのロックシステムは、できるだけ少ない構造的手間をかけるだけで操作エレメントの範囲に、たとえば自動車のフロントシートの間に収容され得る。

本発明のさらに別の有利な構成では、補助エネルギの消失時もしくは欠如時にロック装置と、所属のアクチュエータとは、操作エレメントがロックされているか、もしくは操作エレメントの可動性が最も大きく制限されている位置に位置している。このことは言い換えれば、たとえば操作装置の全故障時または電流消失時に操作エレメントの、手の触覚により直接に感知可能となるロックが行われることを意味する。

このことは特に、こうして補助エネルギがなくなった場合に、たとえば故障時に操作エレメントが自動的にロックされることが確保される点で有利である。これによってオペレータもしくは運転者には、当該システムが、いつでも運転できる状態にはないか、もしくは目下のところ操作装置を介して制御され得ないこと、つまりたとえば自動変速機の操作が不可能であることが誤解の余地なく信号報知される。

本発明のさらに別の有利な構成では、当該操作装置がさらに、ロック装置を機械式にロック解除するためのロック解除装置を有している。このロック解除装置は、特にロック装置の駆動装置の誤機能の場合のためのいわゆる「オーバライド機能（Override-Funktion）」として提供されている。したがって、ロック解除装置はロック装置のマニュアル式の機械的なロック解除によって、操作エレメントが、たとえば単にロック装置またはアクチュエータだけの故障時でも非常運転モードで操作され得ることを可能にする。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、車両変速機に用いられる操作装置の１実施例を部分的に断面して示す概略的な等角図であり；
図２は、図１に示した操作装置を操作位置で示す、図１に相当する等角図であり；
図３は、操作装置の別の実施例を第１のアクチュエータ位置で示す概略的な平面図であり；
図４は、図３に示した操作装置を第２のアクチュエータ位置で示す、図３に相当する平面図であり；
図５は、図３および図４に示した操作装置を第３のアクチュエータ位置で示す、図３および図４に相当する平面図である。

図１には、本発明による操作装置１の１実施例が等角図で示されている。この実施例では、自動化された車両変速機、つまりオートメーティッド・トランスミッションに用いられる操作装置１である。

図１および図２には、シフトレバー２として形成された操作エレメントが図示されている。この操作エレメントはジョイントボール３によって、操作装置１の半割断面されて図示されたハウジング４内に配置されている。ジョイントボール３を用いた懸吊により、シフトレバー２を走行方向で見て前後（矢印５）にも、走行方向に対して直交する横方向で左右に（矢印６）にも運動させることができる。

この場合、アクチュエータ７を有するロック装置８が設けられており、このロック装置８の働きにより、操作レバーもしくはシフトレバー２における運動自由度もしくは操作のためにその都度提供されているシフトストロークおよびその都度提供されているシフト方向が、自動車の運転状態もしくは走行状態に関連して、かつ別の境界条件に関連して、それぞれ制限されるか、もしくは解放され得るようになる。別の境界条件とは、特にブレーキペダルの状態（踏まれている／踏まれていない）またはイグニションロックの状態（イグニションスイッチオン／スイッチオフ）であってよい（ただしこれらに限定されるものではない）。

図１および図２に示した操作装置１もしくはシフトレバー２のロック装置８は、唯一つの電磁式のアクチュエータ７によってのみ制御される。ロック装置８はアクチュエータ７およびそのアーマチュアピン９の他に、特に走行方向に対して直交する横方向に往復運動可能なロックスライドガイド機構（Sperrkulisse）１０と、間接的にこのロックスライドガイド機構１０によって駆動される別のロックエレメント１１とを有している。図面から判るように、アーマチュアピン９とロックスライドガイド機構１０とは図１に示した状態ではその左側のストッパに当接して位置しており、図２に示した状態ではアーマチュアピン９が、アクチュエータ７の本体から引き出されて、これによってロックスライドガイド機構１０も図面で見て右側へ向かって移動させられている。

ロックスライドガイド機構１０は規定された切欠き輪郭１２を有している（図３、図４および図５も参照）。この切欠き輪郭１２は、シフトレバー２の下側の範囲に配置されたロック突起１３に対応している。これによって、アクチュエータ７のアーマチュアピン９の水平方向の位置もしくはアーマチュアピン９に結合されたロックスライドガイド機構１０の水平方向の位置に応じて、シフトレバー２の運動自由度は自動車の走行方向（つまりシフトレバー２の前後運動、破線付き矢印５参照）において多かれ少なかれ制限される。

それに対して、ロックスライドガイド機構１０を介して間接的にやはりアクチュエータ７によって駆動される付加的なロックエレメント１１は、走行方向に対して直交する横方向（破線付き矢印６）におけるシフトレバー２の運動自由度をロックするか、もしくは状況に応じて制限するために働く。しがたって、アクチュエータ７による付加的なロックエレメント１１の制御によって、シフトレバー２が、走行方向で相並んで位置する種々のシフトゲートの間で往復運動され得るのかどうか、またはこの往復運動が状況に応じてロックされるべきであるのかどうかを確定することができる。

したがって、図示の操作装置の決定的な利点は、唯一つのアクチュエータ７を用いるだけで走行方向（５）におけるシフトレバー２の可動性の多段式ロックも、走行方向に対して直交する横方向（６）におけるシフトレバー２の可動性の、状況に応じたロックも実現され得る点にある。こうして、構造的な手間、構成スペースおよび重量ならびに特にコストをも、大規模に節約することができる。

図３〜図５には、本発明によるロック装置を備えた操作装置１の別の実施例が示されている。図３〜図５に示した、アクチュエータ７とアーマチュアピン９とロックスライドガイド機構１０と切欠き輪郭１２とロック突起１３とを備えたロック装置１は、大体において図１および図２に示した操作装置１の対応する構成部分と一致している。

図３〜図５には、まずアクチュエータ７が認められる。このアクチュエータ７はアーマチュアピン９を介してロックスライドガイド機構１０に結合されている。このロックスライドガイド機構１０は再び切欠き輪郭１２を有しており、この切欠き輪郭１２は（図示の平面図で見て横断面しか認められない）操作レバー２に設けられたロック突起１３に対応する。

図３〜図５から特に良く判るように、走行方向における操作レバーもしくはシフトレバー２の可動性はロックスライドガイド機構１０のその都度の位置に関連して完全にロックされている（図３）か、またはロックスライドガイド機構１０により部分的に解放されている（図５）か、もしくは完全に解放されている（図４）。

図示の実施例において、アクチュエータ７は、通電されていない状態で該アクチュエータ７が図４に示した中間位置を取るように形成されている。このことは図示の実施例の場合に関しては、電流消失時またはアクチュエータの故障時にセレクトレバーが相変わらず、図３に示したその初期位置と、図４に示した中間位置との間で往復運動され得る点で有利である。

その結果、本発明によれば、操作レバーの所要のロック機能が、構造的に特に僅かな手間をかけるだけで、かつ比較的低いコストをかけるだけで実現可能となるような、電気式もしくは電子式に制御された技術的なシステムに用いられる操作装置、特に自動車のギヤチェンジ変速機に用いられる操作装置が提供されることが明らかとなる。したがって、自動車においては、本発明により実現可能となるロック機能によって、運転安全性および走行安全性の意味で、特に許されないシフト順序もしくは変速機状態の選択を信頼性良く阻止することができる。さらに、こうして特定のシフト要求が許されないことをオペレータもしくは運転者に手の触感により明確に信号報知することができる。

これによって、本発明は、特に自動車システムの範囲における使用時において技術的なシステムの安全性、エルゴノミ（人間工学）および操作性のために重要な貢献を果たす。

車両変速機に用いられる操作装置の１実施例を部分的に断面して示す概略的な等角図である。 図１に示した操作装置を操作位置で示す、図１に相当する等角図である。 操作装置の別の実施例を第１のアクチュエータ位置で示す概略的な平面図である。 図３に示した操作装置を第２のアクチュエータ位置で示す、図３に相当する平面図である。 図３および図４に示した操作装置を第３のアクチュエータ位置で示す、図３および図４に相当する平面図である。

符号の説明

１ 操作装置
２ シフトレバー、操作レバー
３ ジョイントボール
４ ハウジング半部
５ 走行方向
６ 横方向
７ アクチュエータ
８ ロック装置
９ アーマチュアピン
１０ ロックスライドガイド機構
１１ ロックエレメント
１２ 切欠き輪郭
１３ ロック突起

Claims (7)

1. 特にシフトバイワイヤ式のギヤチェンジ変速機のシフト段を選び出すための、技術的なシステムのための操作装置（１）であって、当該操作装置（１）が、少なくとも２つのシフト位置を有する操作エレメント（２）を有しており、当該操作装置（１）が、該操作エレメント（２）のシフトストロークを減少させるか、もしくは該操作エレメント（２）をロックするための、補助エネルギによって駆動される少なくとも１つのアクチュエータ（７）を備えたロック装置（８）を有している形式のものにおいて、アクチュエータ（７）が、少なくとも３通りの互いに異なる切換状態を有しており、第１の操作方向（５）に沿った操作エレメント（２）のシフトストロークを減少させるか、もしくは該操作エレメント（２）をロックするための可動のロックスライドガイド機構（１０）と、第２の操作方向（６）に沿った操作エレメント（２）のシフトストロークを減少させるか、もしくは該操作エレメント（２）をロックするための付加的なロックエレメント（１１）とが設けられており、前記アクチュエータ（７）が、直接に前記ロックスライドガイド機構（１０）に結合されており、前記付加的なロックエレメント（１１）が、前記ロックスライドガイド機構（１０）によって駆動されることを特徴とする、シフトロックを備えた操作装置。
2. アクチュエータ（７）が、電気式に操作可能である、請求項１記載の操作装置。
3. アクチュエータ（７）が、電磁式に操作可能である、請求項１または２記載の操作装置。
4. アクチュエータ（７）が、リニアモータである、請求項１または２記載の操作装置。
5. 操作エレメント（２）が、自動車変速機のセレクトレバーである、請求項１から４までのいずれか１項記載の操作装置。
6. 補助エネルギの欠如時にロック装置（８）とアクチュエータ（７）とが、ロック位置に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の操作装置。
7. 当該操作装置（１）が、ロック装置を克服するための機械式のロック解除装置を有している、請求項６記載の操作装置。

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