JP7373439B2 - シフト操作判定装置、および、シフト装置 - Google Patents

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Description

本発明は、シフト操作判定装置、および、シフト装置に関する。
従来、車両のシフト装置として、シフトレバーを用いるレバー式や、シフトノブを用いるダイヤル式のシフト装置が知られている。これらのシフト装置は、車両を駐車させる際に選択されるP(パーキング)レンジや、R(リバース)、N(ニュートラル)、D(ドライブ)等を含む複数のシフトレンジを有し、運転者は、シフトレバーやシフトノブを操作してシフトレンジを選択する。具体的には、P、R、N、D、Sの各シフトレンジが、シフトレバーやシフトノブ等の操作部材の操作範囲に並べて配置され、操作部材を動かす操作に応じて操作部材の位置に対応するシフトレンジが選択される。
この種のシフト装置では、運転者の意図に反して車両が移動可能とならないように、Pレンジから他のシフトレンジに切り替える操作に条件が設けられることがあった。例えば、特許文献1には、シフト装置において、ダイヤル式のシフト操作部材をPレンジの位置から回転させる際に、ブレーキペダルが踏み込まれていることを条件とする例の開示がある。
特開2013-47074号公報
特許文献1に記載されたように、Pレンジから他のシフトレンジに切り替える操作に条件がある場合、運転者が誤ってPレンジを選択する操作を行ってしまうと、条件を満たす操作が必要になる。例えば、運転者がシフトレンジをRレンジに切り替える意図をもってシフト操作部材を動かしたときに、意図せずシフト操作部材がPレンジの位置まで移動してしまった場合を想定する。この場合、運転者は、条件を満たすようにブレーキペダル等を操作しなければならず、煩雑な操作を強いられたように感じ、心理的な負荷を与える可能性があった。
本発明の目的は、車両のシフトレンジを切り替える操作において、運転者が意図せず駐車用のシフトレンジを選択する操作を行った場合の運転者の負荷を軽減することにある。
本発明の一の態様は、車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、前記操作部材の回動方向における位置を検出する操作検出部と、前記操作部材の回動を規制するロック機構と、前記車両の制動操作を検出する制動操作検出部と、駐車用の第1レンジ、及び、前記第1レンジとは異なる第2レンジを含む複数のシフトレンジのいずれかを、前記操作部材の位置に基づいて判定するシフト判定部と、前記制動操作が検出されていない場合、前記第1レンジに対応する第1位置から前記第2レンジに対応する第2位置への前記操作部材の回動を、前記ロック機構により規制するロック制御部と、を備え、前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記第1位置から前記第2位置への前記操作部材の回動の規制を解除可能とする、シフト操作判定装置である。
本発明の他の態様によると、前記ロック制御部は、前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記制動操作が検出された場合に前記操作部材の回動の規制を解除する。
本発明の他の態様によると、前記ロック制御部は、前記制動操作がない状態で前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した場合に、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制し、前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した状態で前記制動操作が検出された場合に、前記操作部材の回動の規制を解除する。
本発明の他の態様によると、前記ロック制御部は、前記制動操作がない状態で前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動したことにより、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制した場合、前記操作部材を回動させる操作の解除と、前記制動操作との両方がなされることを条件として前記ロック機構による規制を解除し、前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した状態で前記制動操作が検出された場合に、前記操作部材の回動の規制を解除する。
本発明の他の態様によると、前記車両のアクセル操作部に対する操作を検出する加速操作検出部を備え、前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間であって、前記アクセル操作部への操作が行われている場合、前記アクセル操作部への操作が解除されるまで、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制する。
本発明の他の態様によると、前記車両の周囲の障害物を検出する障害物検出部を備え、前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間であって、前記障害物検出部により前記障害物が検出されている間は、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制する。
本発明の他の態様は、操作に応じて車両のシフトレンジを判定するシフト操作判定装置と、前記シフト操作判定装置の判定結果に基づいて前記車両のシフトレンジを切り替えるシフト制御部と、を備え、前記シフト操作判定装置は、車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、前記操作部材の回動方向における位置を検出する操作検出部と、前記操作部材の回動を規制するロック機構と、前記車両の制動操作を検出する制動操作検出部と、駐車用の第1レンジ、及び、前記第1レンジとは異なる第2レンジを含む複数のシフトレンジを、前記操作部材の位置に基づいて選択するシフト判定部と、前記制動操作が検出されていない場合、前記第1レンジに対応する第1位置から前記第2レンジに対応する第2位置への前記操作部材の回動を、前記ロック機構により規制するロック制御部と、を備え、前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記第1位置から前記第2位置への前記操作部材の回動の規制を解除可能とする、シフト装置である。
本発明によれば、駐車用のシフトレンジを選択する操作が行われてから所定時間内は、駐車用のシフトレンジから他のシフトレンジへ切り替える操作の規制を解除可能となる。このため、シフトレンジを変更する操作の負担が軽減され、運転者の操作性の向上を図ることができる。例えば、運転者が意図せず駐車用のシフトレンジを選択した場合に、本来意図していたシフトレンジへ、容易に切り替えることが可能となる。
実施形態に係る自動車の駆動系の概略図。 自動車の運転席周辺の概略斜視図。 操作ユニットの平面図。 操作ユニットの要部断面図。 自動車の制御系のブロック図。 シフト操作に係る自動車の状態遷移図。 制御ユニットの動作を示すフローチャート。 制御ユニットの動作を示すフローチャート。
以下、図面を参照しながら、本発明を適用した一実施形態について説明する。
[1.自動車の変速制御の概要]
図1は、本発明を適用した実施形態に係る自動車1の駆動系の概略図である。図2は、自動車1の運転席周辺の概略斜視図である。
本実施形態で説明する自動車1は、駆動源としてエンジン2を搭載しており、エンジン2の出力をトランスミッション4およびドライブシャフト5を介して駆動輪に伝達する。なお、図示例では、自動車1は前輪6fを駆動輪とする前輪駆動車であるが、後輪6rを駆動輪とする後輪駆動車または前後両車輪6を駆動輪とする四輪駆動車とすることもできる。図1に、自動車1が前進するときの進行方向を符号Fで示す。
自動車1が搭載するトランスミッション4は、後述する制御ユニット11の制御により自動変速を行うオートマティックトランスミッション(AT)である。本実施形態では、トランスミッション4として、前進4段、後退1段のステップ式ATを例に挙げて説明するが、より多段のATであってもよいし、連続可変トランスミッション(CVT)であってもよい。また、トランスミッション4の機械的構成の制限はなく、トルクコンバータを有する構成であってもよいし、DCT(デュアルクラッチトランスミッション)であってもよい。
自動車1は、駆動源としてエンジン2の代わりにモータ・ジェネレータ3を搭載する電気自動車(EV)であってもよい。また、自動車1は、駆動源としてエンジン2とともにモータ・ジェネレータ3を搭載するハイブリッド車(HEV)であってもよい。モータ・ジェネレータ3は、車両走行用の電動機として機能するほか、回生用の発電機として機能してもよい。インバータ8は、二次電池であるバッテリ7からの電力供給とバッテリ7に対する電力供給(充電)とを制御し、減速時に減速エネルギを電力に変換回生して回生制動を発生する回生制動手段として機能する。自動車1は、複数のモータ・ジェネレータ3を搭載してもよい。例えば、エンジン2を始動するスタータ・モータ及びエンジン2の動力により発電する発電機として機能する第1のモータ・ジェネレータ3と、車両走行用の第2のモータ・ジェネレータ3とを備えてもよい。
自動車1は、自動車1の駆動系を制御する制御ユニット11を備える。制御ユニット11は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、周辺回路、入出力インターフェイス、各種ドライバ等を備える。
自動車1は、自動車1を加速させるアクセル操作部としてアクセルペダル17を備え、自動車1を減速させる制動操作用の操作部としてブレーキペダル18を備える。制御ユニット11には、自動車1の車速を検出する車速センサ32、アクセルペダル17の操作量を検出するアクセルペダルセンサ33、及び、ブレーキペダル18の操作を検出するブレーキペダルセンサ34が接続される。
自動車1は、アクセルペダル17がエンジン2のスロットル装置に機械的に連結された構成であってもよいし、制御ユニット11がアクセルペダルセンサ33の検出結果に基づきスロットル装置を制御する、いわゆるドライブバイワイヤを採用した車両であってもよい。また、自動車1は、ブレーキペダル18が自動車1の制動機構に機械的に連結された構成であってもよいし、制御ユニット11がブレーキペダルセンサ34の検出結果に基づき制動機構を制御する、いわゆるブレーキバイワイヤを採用した車両であってもよい。また、アクセルペダル17に替えて、レバー形状や、その他の形状のアクセル操作部を採用してもよく、ブレーキペダル18についても同様である。
自動車1は、トランスミッション4の変速を制御する構成として、制御ユニット11を含むシフト装置10を備える。シフト装置10は、制御ユニット11のほか、トランスミッション4のシフトレンジの変更操作に供されるシフト操作部材14と、シフト操作部材14の操作を検出する角度検出器31と、を備える。また、シフト装置10は、シフト操作部材14の操作を制限する電磁ブレーキ機構50を備える。シフト装置10は、車速センサ32、アクセルペダルセンサ33、及び、ブレーキペダルセンサ34を含んでもよい。シフト装置10は、シフト操作判定装置の一例に対応する。
自動車1には、障害物センサ36が設けられる。障害物センサ36は、自動車1の周囲の障害物を検出するセンサであり、例えば、超音波を利用して自動車1の車体から所定距離以内の物体を検出するソナーセンサが挙げられる。障害物センサ36は、レーザー光を利用して障害物を検出する光センサや、カメラの撮像画像をもとに障害物を検出する装置であってもよい。自動車1には、例えば図1に示すように、車体の前部および後部において、左右の端部に1個ずつ障害物センサ36が配置される。障害物センサ36は、不図示の制御線により制御ユニット11に接続され、検出結果を制御ユニット11に出力する。シフト装置10は、障害物センサ36を含んでもよい。
制御ユニット11は、エンジン2の駆動制御の他、シフト操作部材14の操作に応じてトランスミッション4のシフトレンジを選択するとともに、選択したシフトレンジに従ってトランスミッション4のギヤ段を変更するシフト制御を行う。なお、ギヤ段の変更は、トランスミッション4に接続する油圧回路に設けられた図示しないシフトソレノイドバルブを開閉駆動することによって行われる。また、自動車1が電気自動車またはハイブリッド車である場合、制御ユニット11はモータ・ジェネレータ3の駆動/回生も制御する。また、制御ユニット11は、自動車1が搭載する灯火機等を制御する機能や、自動車1のその他の機能を有していてもよい。以下ではトランスミッション4の制御に関する機能を説明する。
シフト操作部材14は、ダイヤル式の円柱状のつまみであり、自動車1を操縦する運転者の手によってシフト操作部材14を回動させる操作が行われる。運転者は、シフト操作部材14を回動させて、自動車1のトランスミッション4の変速モード、すなわちシフトレンジを切り替える操作を行うことができる。シフト操作部材14は、操作部材の一例に対応する。
自動車1のシフトレンジは、自動車1を駐車するときに選択されるP(パーキング)レンジ、自動車1を後退させるためのR(リバース)レンジ、トランスミッション4からドライブシャフト5に駆動力を伝達しない状態であるN(ニュートラル)レンジ、及び、自動車1を前進させるD(ドライブ)レンジを含む。トランスミッション4は、Pレンジでドライブシャフト5の回転を規制し、Nレンジでドライブシャフト5に駆動力および制動力のいずれも与えない構成であってもよい。また、自動車1は、Dレンジとは異なる前進用の1または複数のシフトレンジを有する。この種のシフトレンジは、Sレンジ、Lレンジ、D2レンジ、Bレンジ等と呼ばれ、本実施形態のトランスミッション4は、一例として、Sレンジを備える。これらのシフトレンジは、エンジン2またはモータ・ジェネレータ3の駆動軸に対するドライブシャフト5の減速比がDレンジよりも大きい。例えば、ドライブシャフト5にDレンジよりも大きい駆動トルクを与える目的や、エンジンブレーキや回生によってDレンジよりも強い制動力をドライブシャフト5に発生させる目的で選択される。
シフト操作部材14は、自動車1のインストルメントパネル19におけるステアリングホイール13の左側下方に設けられている。インストルメントパネル19において、シフト操作部材14が設けられた部位は、運転者がシフト操作部材14を操作しやすいように他の部位に比べて突出形成されていてもよい。シフト操作部材14の位置は図2の例に限られず、センターコンソールに設けてもよいし、他の位置に設けてもよい。
シフト操作部材14は、自動車1において選択されているシフトレンジを表示する表示パネル21とともにユニット化されて、操作ユニット25を構成する。
[2.操作ユニットの構成]
図3は、操作ユニット25の平面図である。
図3に示すように、シフト操作部材14は、時計回り方向(図中CW)および反時計回り方向(図中CCW)に回動可能である。操作ユニット25には、シフト操作部材14の上方に、表示パネル21が配置される。表示パネル21には、トランスミッション4のシフトレンジであるP、R、N、D、Sの表示が、シフト操作部材14の回転方向であるCW方向に沿って、順に配置されている。
運転者が、シフト操作部材14をCW方向またはCCW方向に回動させることにより、トランスミッション4のシフトレンジを選択する操作が行われる。
表示パネル21には、レンジ表示部22のP、R、N、D、Sの表示にそれぞれ対応する位置に、インジケータ23が配置されている。インジケータ23は、レンジ表示部22のP、R、N、D、Sの各位置にそれぞれ対応するインジケータ23a、23b、23c、23d、23eを含む。インジケータ23aは、LED等の光源を備え、トランスミッション4のシフトレンジとしてPレンジが選択されている状態で発光する。同様に、インジケータ23b、23c、23d、23eは、それぞれLED等の光源を備える。インジケータ23bは、トランスミッション4のシフトレンジとしてRレンジが選択されている状態で発光する。インジケータ23cはNレンジが選択されている状態で発光し、インジケータ23dはDレンジが選択されている状態で発光し、インジケータ23eはSレンジが選択されている状態で発光する。図3には、一例として、Pレンジが選択され、インジケータ23aが発光している状態を図示する。
自動車1では、メーターパネル12において、表示パネル21と同様の表示がなされる構成であってもよい。例えば、メーターパネル12に、トランスミッション4のシフトレンジであるP、R、N、D、Sの表示が配置され、選択中のシフトレンジの表示を発光させる構成としてもよい。
シフト操作部材14の回動方向には、トランスミッション4のシフトレンジの数に対応する選択位置P1、P2、P3、P4、P5が設定される。シフト操作部材14はCW方向およびCCW方向に無限に回転可能であり、後述するように、一定角度ごとに節度感(クリック感)が得られるようになっている。詳細には、選択位置P1、P2、P3、P4、P5に相当する角度毎にクリック感が得られる。例えば、シフトレンジPが選択されている状態で、シフト操作部材14をCW方向に回動させると、選択位置P2、P3、P4、P5でクリック感が得られる。また、シフトレンジSが選択されている状態で、シフト操作部材14をCCW方向に回動させると、選択位置P4、P3、P3、P2でクリック感が得られる。これにより、シフト操作部材14を、レンジ表示部22のP、R、N、D、Sの表示に合わせて段階的に回動させることが容易になり、シフトレンジを選択する操作の操作性が高められる。
シフト操作部材14と、選択位置P1-P5との相対位置は固定されない。シフト操作部材14は、選択位置P1からCCW方向に回動させる操作、および、選択位置P5からCW方向に回動させる操作が可能であり、この場合、選択中のシフトレンジは、PレンジまたはSレンジで変化しない。
図3は一構成例を示しており、自動車1は、トランスミッション4のシフトレンジとしてP、R、N、D、S、Lの6段階の選択が可能な構成であってもよい。また、SレンジやLレンジを有しない構成であってもよい。これらの場合、インジケータ23の数や選択位置の数は、シフト操作部材14の操作により選択されるシフトレンジの数に応じて、適宜に変更すればよい。また、レンジ表示部22におけるシフトレンジの配列は図3の例に限定されず、例えば、左回りではなく右回りに各シフトレンジの表示を配置した配列や、Lレンジの代わりにBレンジがある配列とすることもできる。
図4は、操作ユニット25の要部断面図であり、図3のA-A´断面の要部を示す。
シフト操作部材14は、操作ユニット25のケース41の上面に配置される。ケース41は、操作荷重生成器44、増速機構46、電磁ブレーキ機構50、及び、角度検出器31を収容する。
シフト操作部材14は、回動中心である軸14aを有し、軸14aは操作荷重生成器44によって支持される。
操作荷重生成器44は、例えば、シフト操作部材14の回動方向に沿って所定角度おきに形成されたカムと、カムに摺動するローラーとを備える。操作荷重生成器44は、軸14aを回動可能に支持し、軸14aの回転方向においてカム位置に対応する角度ごとに、軸14aの回動に抵抗を発生させる。これにより、シフト操作部材14を回動させる操作に対してクリック感を発生させる。
操作荷重生成器44は、シフト操作部材14の回動量が最低操作角度に満たない場合、カムに沿ってローラーが逆方向に移動するので、シフト操作部材14を回動前の位置に戻す作用を有する。このため、運転者がシフト操作部材14を回動させた回動量が小さい場合、シフト操作部材14が回動前の位置に戻るので、例えば運転者が意図しないシフトレンジの切り替えを防止できる。最低操作角度は、例えば、上記所定角度の半分である。
シフト操作部材14にはギヤ43が固定されている。ギヤ43は、シフト操作部材14とともに軸14aを中心として回動する。
増速機構46は、ギヤ43に係合する小径のギヤ46aを有し、軸54に接続される。増速機構46は、ギヤ43とギヤ46aとの歯数の比に応じた増速比で、ギヤ43の回転を増速して軸54に伝達する。
電磁ブレーキ機構50は、シフト操作部材14の回動を規制するロック機構の一例である。電磁ブレーキ機構50は、円筒形状のヨーク51、ヨーク51の内部に配置されたコイル52、及びアーマチュア53を有する。コイル52は制御ユニット11に接続され、制御ユニット11の制御により、コイル52への通電のオンおよびオフが切り替えられる。
アーマチュア53は、軸54の下部に連結され、軸54とともに回転可能である。
コイル52に通電されていない状態では、アーマチュア53は軸54とともに回転自在に支持される。この状態では、シフト操作部材14の回動に伴い、アーマチュア53が回動する。
コイル52に通電されると、ヨーク51が磁化されて、ヨーク51の磁力によってアーマチュア53の回動が規制される。このため、軸54の回動が規制され、シフト操作部材14の回転が阻止される。すなわち、シフト操作部材14が、回動しないようにロックされる。コイル52への通電がオフになると、シフト操作部材14のロックが解除される。
軸54の下端には被検出体56が連結される。被検出体56は、角度検出器31の内部に位置し、増速機構46及び軸54とともに回転する。角度検出器31は、被検出体56の回転量を検出するセンサであり、位置検出部の一例に対応する。角度検出器31は、被検出体56の回転量の検出結果を制御ユニット11に出力する。制御ユニット11は、角度検出器31の検出結果と増速機構46の増速比に基づく演算を行うことにより、シフト操作部材14の回転角度を検出できる。
電磁ブレーキ機構50は、電磁的にアーマチュア53の回動を規制する。このため、コイル52に流れる電流を調整することにより、コイル52の通電中に僅かなアーマチュア53の回動を許容する状態とすることができる。この場合、コイル52の通電中に運転者がシフト操作部材14にCW方向またはCCW方向の操作力を加えると、この操作力によって僅かにシフト操作部材14が回動する。この操作力が解除されると、操作荷重生成器44の作用により、シフト操作部材14が回動前の位置に戻される。
コイル52の通電中にシフト操作部材14に操作力が加わった場合、及び、操作力が解除された場合のシフト操作部材14の動きは、角度検出器31により検出可能である。従って、制御ユニット11は、角度検出器31の検出結果に基づいて、電磁ブレーキ機構50が回動を規制している間のシフト操作部材14への操作力の印加、及び、操作力の解除を検出できる。例えば、制御ユニット11は、コイル52の通電中にシフト操作部材14への操作力の解除を検出した場合に、コイル52への通電を停止する。
図4に示す構成は一例であり、例えば、操作荷重生成器44は、公知のディテント機構等を採用してもよい。また、角度検出器31は、被検出体56の回転量を磁気的に検出する構成であってもよいし、光センサを用いて検出する構成であってもよく、その他の検出方式を採用してもよい。また、電磁ブレーキ機構50がシフト操作部材14の回動を規制している間にシフト操作部材14に加わる操作力を検出する構成は、例えば圧電素子を用いてもよく、その他のセンサにより実現してもよい。
[3.制御ユニットの構成]
図5は、自動車1の制御系のブロック図である。
自動車1を制御する制御ユニット11は、ECU101、シフト制御部103、インターフェイス105、及び、シフト操作判定部110を備える。シフト操作判定部110は、アクセル操作検出部111、ブレーキ操作検出部112、シフト判定部113、ロック制御部114、及び、障害物検出部115を備える。制御ユニット11が備える各機能部は、独立したハードウェアで構成されてもよいし、1のハードウェアが複数の機能部を構成してもよい。例えば、プロセッサがプログラムを実行することにより、シフト操作判定部110の各部の機能を実現してもよい。
ECU101は、上述のように、アクセルペダルセンサ33及びブレーキペダルセンサ34の検出結果に基づいて、エンジン2やインバータ8を制御して、自動車1を走行させる。
シフト操作判定部110は、シフト操作部材14、アクセルペダル17、及びブレーキペダル18の操作を検出することにより、運転者の操作に対応するトランスミッション4のシフトレンジを判定する。
シフト制御部103は、トランスミッション4のシフトレンジを切り替えさせる制御機能を有する。シフト制御部103は、シフト操作判定部110がシフト操作部材14の操作に応じたシフトレンジを判定すると、シフト操作判定部110の判定結果に基づき、トランスミッション4のシフトレンジを切り替える。
インターフェイス105は、制御ユニット11の外部の機器と各種信号やデータを授受する回路であり、アクセルペダルセンサ33、ブレーキペダルセンサ34、障害物センサ36、トランスミッション4、及び、操作ユニット25に接続される。図1に示したように、制御ユニット11はエンジン2及びインバータ8に接続されるが、説明の便宜のため図5では省略する。
シフト操作判定部110が備えるアクセル操作検出部111は、アクセルペダルセンサ33の検出結果に基づき、アクセルペダル17の操作の有無、及び/または、アクセルペダル17の操作量を検出する。アクセル操作検出部111は、加速操作検出部の一例に対応する。ブレーキ操作検出部112は、ブレーキペダルセンサ34の検出結果に基づき、ブレーキペダル18の操作の有無、及び/または、ブレーキペダル18の操作量を検出する。ブレーキ操作検出部112は、制動操作検出部の一例に対応する。
シフト判定部113は、角度検出器31の検出結果に基づいて、シフト操作部材14の位置が選択位置P1、P2、P3、P4、P5のいずれに該当するかを判定する。シフト判定部113は、判定したシフトレンジのインジケータ23を点灯させる。
シフト判定部113は、シフト操作部材14が選択位置P1、P2、P3、P4、P5のいずれかに移動した場合、移動先の選択位置を、閾値(例えば、0.2秒)を超える時間だけ維持すると、移動先の選択位置のシフトレンジが選択されたと判定する。例えば、シフト操作部材14が、選択位置P5から選択位置P3へ回動されると、シフト判定部113は運転者が切り替えたシフトレンジがNレンジであると判定する。シフト操作部材14は、選択位置P5から選択位置P3に移動する過程で選択位置P4に位置する。シフト判定部113は、シフト操作部材14が選択位置P4を維持する時間が閾値を超えていなければ、Dレンジが選択されたと判定しない。
ロック制御部114は、電磁ブレーキ機構50によるシフト操作部材14の規制を制御する。具体的には、ロック制御部114は、コイル52への通電をオンまたはオフに切り替える制御を行い、電磁ブレーキ機構50がシフト操作部材14をロックする状態と、ロックが解除された状態とを切り替える。
障害物検出部115は、障害物センサ36の検出結果に基づき、自動車1の車体の周囲に位置する障害物を検出する。
自動車1のシフトレンジの切り替え操作のうち、一部のシフトレンジから他のシフトレンジへ変更する操作には制限が設けられている。例えば、Pレンジから、Pレンジ以外のシフトレンジに変更する操作を行うためには、ブレーキペダル18が操作される必要がある。これは、運転者が意図しない発進を防止するための制限であり、一般的に自動車において設けられる制限である。
本実施形態のシフト装置10においても、Pレンジが選択された状態では、シフト操作部材14を操作していない状態でブレーキペダル18が操作されることを条件として、シフト操作部材14の操作が可能となる。仮に、シフトレンジがPレンジである場合、ブレーキペダル18の操作がなく、シフト操作部材14をCW方向に回動させる操作が行われると、ロック制御部114がシフト操作部材14をロックする。これにより、PレンジからRレンジやNレンジへの切り替えが阻止される。
この制限は、運転者の意図にかかわらず、トランスミッション4がPレンジとなった場合には必ず実施される。例えば、運転者が、DレンジからNレンジやRレンジに切り替えるため、シフト操作部材14をCCW方向に回動させ、誤ってシフト操作部材14を選択位置P1にしてしまった場合も同様である。
シフト操作部材14がロックされた場合、シフト操作部材14が操作されない状態になってからブレーキペダル18が操作されると、ロックが解除される。つまり、運転者は、シフト操作部材14をCW方向に回す力を解除し、その後、ブレーキペダル18を操作しなければ、ロックを解除できない。
そこで、シフト装置10は、シフトレンジがPレンジに切り替えられてから所定時間以内は、シフト操作部材14をロックする条件を緩和する。具体的には、上記所定時間以内は、Pレンジでシフト操作部材14をCW方向に回動させる操作が行われた後に、ブレーキペダル18が操作された場合に、シフト操作部材14のロックを解除する。これにより、Pレンジからの意図しない急発進の防止を実現しつつ、運転者の操作性の向上を図ることができる。
[4.シフト装置の状態遷移]
図6は、シフト操作に係る自動車1の状態遷移図であり、Pレンジ以外のシフトレンジと、Pレンジとの間のシフトレンジの切り替えに関するシフト装置10の状態遷移を示す。
図6では、Pレンジ以外のシフトレンジが選択されている状態を、状態S1とする。状態S1は、Sレンジ、Dレンジ、Nレンジ、及びRレンジのいずれであってもよい。つまり、状態S1では、シフト操作部材14は選択位置P2-P5のいずれかにある。
状態S1で、運転者の操作によりシフト操作部材14が選択位置P1まで回動すると、シフト装置10は状態S2に移行する。状態S2では、ブレーキペダル18の操作がされている(ブレーキON)か、操作されていない(ブレーキOFF)かが判定される。
状態S2で、ブレーキONの場合、シフト装置10は状態S4に移行する。状態S4は、電磁ブレーキ機構50がオフであり、シフト操作部材14がロックされていない状態である。状態S4では、シフト操作部材14の操作が可能である。シフト操作部材14の操作が行われると、Pレンジ以外のシフトレンジに切り替えられ、シフト装置10は状態S1に移行する。
状態S4でブレーキOFFになると、シフト装置10は後述する状態S5に移行する。
状態S2でブレーキOFFとなった場合、シフト装置10は状態S3に移行する。状態S3は、シフト操作部材14がロックされていて、ブレーキONを条件としてロックを解除可能な状態である。状態S3では、例えば、運転者がシフト操作部材14を回動させるためにCW方向に力を加えている状態で、ブレーキONになるとロックが解除される。
図4を参照して説明したように、電磁ブレーキ機構50がシフト操作部材14をロックしている状態であっても、運転者がシフト操作部材14に力を加えると、シフト操作部材14は選択位置P1から選択位置P2側に僅かに移動する。この場合のシフト操作部材14の回動量は、例えば選択位置P1と選択位置P2の間の回動量に比べて小さいが、角度検出器31により検出可能である。また、操作力が解除されると、操作荷重生成器44の作用によってシフト操作部材14は回動前の位置に戻る。従って、制御ユニット11は、角度検出器31の検出結果に基づき、シフト操作部材14がロックされた状態で運転者がシフト操作部材14に力を加えているか否か、及び、操作力を解除したか否かを判定できる。
ロック制御部114は、状態S3及びS5において、角度検出器31の検出結果に基づきシフト操作部材14が選択位置P1から回動したことを検知すると、コイル52への通電を開始し、電磁ブレーキ機構50をロックする。ロック制御部114は、コイル52への通電中に、角度検出器31の検出結果に基づきシフト操作部材14が選択位置P1に戻ったことを検知すると、コイル52への通電を停止する。この制御により、ロック制御部114は、状態S3及び状態S5において常時、電磁ブレーキ機構50に通電する必要がない。
状態S3で、シフト装置10は、状態S1から状態S2に移行してからの経過時間を監視する。シフト装置10は、経過時間が時間T以上となった場合に、状態S5に移行する。時間Tは、予め設定された時間であり、上述した所定時間に相当する。状態S5は、状態S3と同様にシフト操作部材14がロックされた状態である。状態S5では、シフト操作部材14が操作されていないときにブレーキONになると、状態S4に移行してロックを解除する。状態S5では、シフト操作部材14が操作されているときにはブレーキONになってもロックが解除されない。
また、図6には示していないが、シフト操作判定部110は、状態S3から状態S4に移行する際に、アクセル操作検出部111の検出結果、及び、障害物検出部115の検出結果を参照する。シフト装置10は、アクセルペダル17が操作されている場合、及び、障害物センサ36により障害物が検出されている場合は、状態S3から状態S4への移行をキャンセルして、状態S3を維持する。
[5.シフト装置の動作]
シフト装置10の動作を、フローチャートに従って説明する。図7及び図8は、制御ユニット11の動作を示すフローチャートであり、図6に示した状態遷移を実現する一例である。図7及び図8の動作はシフト操作判定部110により実行される。詳細には、ステップST1及びステップST10の動作はシフト判定部113が実行し、他のステップの動作はロック制御部114が実行する。
シフト操作判定部110は、シフト操作部材14の操作に従ってシフトレンジを選択する。シフト操作判定部110は、選択したシフトレンジをシフト制御部103に通知し、シフト制御部103は、トランスミッション4のシフトレンジを、選択されたシフトレンジに切り替える。図7の動作は、シフト操作判定部110がPレンジを選択することにより(ステップST1)、開始される。ステップST1で、シフト装置10は状態S3(図6)に移行する。
シフト操作判定部110は、電磁ブレーキ機構50によってシフト操作部材14をロックし(ステップST2)、タイマーによる時間のカウントを開始する(ステップST3)。ステップST3では、シフト装置10が状態S3に移行してからの経過時間のカウントを開始する。
シフト操作判定部110は、カウントしている経過時間が、予め設定された時間T以下であるか否かを判定する(ステップST4)。ステップST4で、経過時間が時間T以下である場合(ステップST4;YES)、シフト操作判定部110は状態S3を維持する。この場合、シフト操作判定部110は、角度検出器31の検出結果に基づき、シフト操作部材14が操作されているか否かを判定する(ステップST5)。
シフト操作部材14が操作されていない場合(ステップST5;NO)、シフト操作判定部110はステップST4に戻る。シフト操作部材14が操作されている場合(ステップST5;YES)、シフト操作判定部110は、ブレーキペダル18が操作されているか否かを判定する(ステップST6)。
ブレーキペダル18が操作されている場合(ステップST6;YES)、シフト操作判定部110は、アクセルペダル17が操作されているか否かを判定する(ステップST7)。アクセルペダル17が操作されていない場合(ステップST7;NO)、シフト操作判定部110は、障害物センサ36により障害物が検出されているか否かを判定する(ステップST8)。
ブレーキペダル18が操作されていない場合(ステップST6;NO)、アクセルペダル17が操作されている場合(ステップST7;YES)、及び、障害物センサ36により障害物が検出されている場合(ステップST8;YES)、シフト操作判定部110は、シフト操作部材14のロックを解除せずにステップST4に戻る。
ステップST8で、障害物センサ36により障害物が検出されていない場合(ステップST8;NO)、シフト操作判定部110は、状態S4に移行して、シフト操作部材14のロックを解除する(ステップST9)。シフト操作判定部110は、シフト操作部材14の操作に従ってシフトレンジを選択し、選択したシフトレンジをシフト制御部103に通知して、シフトレンジを切り替えさせる(ステップST10)。これにより、シフト操作判定部110は状態S1に移行する。
このように、シフトレンジがPレンジに切り替えられてから、時間Tが経過するまでの間は、シフト操作部材14がロックされる一方、シフト操作部材14が操作されてからロックの解除を許可する。このため、運転者は速やかにPレンジから他のシフトレンジに切り替えることができる。また、ロックを解除する条件として、ブレーキペダル18が操作されることが必要であり、運転者が意図せずにシフトレンジがPレンジ以外に切り替わることがなく、運転者の意図に従って自動車1を発進させることができる。さらに、ロックを解除する条件として、アクセルペダル17が操作されていないことが必要であり、より安定した状態でシフトレンジを切り替えさせることができる。さらにまた、ロックを解除する条件として、障害物センサ36が障害物を検出していないことが必要であり、周囲の状況が適切であることを確認した上で、シフトレンジを切り替えさせることができる。
シフトレンジがPレンジに切り替えられてからの経過時間のカウントが、時間Tを超えた場合(ステップST4;NO)、シフト操作判定部110は、状態S3から状態S5に移行する。シフト操作判定部110は、ブレーキペダル18が操作されているか否かを判定する(ステップST11)。
ブレーキペダル18が操作されていない場合(ステップST11;NO)、シフト操作判定部110は、シフト操作部材14が操作されているか否かを判定する(ステップST12)。シフト操作部材14が操作されていない場合(ステップST12;NO)、シフト操作判定部110はステップST11に戻る。
シフト操作部材14が操作されている場合(ステップST12;YES)、シフト操作判定部110は、例えばメーターパネル12に文字、画像、メッセージの表示、或いは警告灯を点灯させる制御を行い、運転者に対してシフト操作部材14の操作を解除するよう案内する(ステップST13)。その後、シフト操作判定部110はステップST11に戻る。
ブレーキペダル18が操作されている場合(ステップST11;YES)、シフト操作判定部110は、シフト操作部材14が操作されているか否かを判定する(ステップST14)。シフト操作部材14が操作されている場合(ステップST14;YES)、シフト操作判定部110はステップST13に移行し、案内を行う。
シフト操作部材14が操作されていない場合(ステップST14;NO)、シフト操作判定部110は、状態S4に移行し、シフト操作部材14のロックを解除する(ステップST15)。その後、シフト操作判定部110は、ブレーキペダル18が操作されているか否かを判定する(ステップST16)。ブレーキペダル18が操作されていない状態であった場合(ステップST16;NO)、シフト操作判定部110は、シフト操作部材14をロックし(ステップST18)、ステップST11に戻る。
一方、ブレーキペダル18が操作されている場合(ステップST16;YES)、シフト操作判定部110は、シフト操作部材14が操作されているか否かを判定する(ステップST17)。シフト操作部材14が操作されていない場合(ステップST17;NO)、シフト操作判定部110はステップST16に戻る。
シフト操作部材14が操作されている場合(ステップST17;YES)、シフト操作判定部110はステップST10に移行し、シフト操作部材14の操作に従ってシフトレンジを選択し、選択したシフトレンジをシフト制御部103に通知して、シフトレンジを切り替えさせる(ステップST10)。これにより、シフト操作判定部110は状態S1に移行する。
[6.まとめ]
以上説明したように、本発明を適用した実施形態に係るシフト装置10は、自動車1に対して回動可能に取り付けられたシフト操作部材14と、シフト操作部材14の回動方向における位置を検出する角度検出器31と、シフト操作部材14の回動を規制する電磁ブレーキ機構50と、ブレーキペダル18の操作を検出するブレーキ操作検出部112と、駐車用の第1レンジ(Pレンジ)、及び、第1レンジとは異なる第2レンジ(例えば、Rレンジ)を含む複数のシフトレンジのいずれかを、シフト操作部材14の位置に基づいて判定するシフト判定部113と、ブレーキペダル18の操作が検出されていない場合、第1レンジに対応する第1位置(選択位置P1)から第2レンジに対応する第2位置(例えば、選択位置P2)へのシフト操作部材14の回動を、電磁ブレーキ機構50により規制するロック制御部114と、を備え、ロック制御部114は、第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間内は、第1位置から第2位置へのシフト操作部材14の回動の規制を解除可能とする。
この構成によれば、駐車用のPレンジを選択する操作が行われてから所定時間内は、Pレンジから他のシフトレンジへ切り替える操作の規制を解除可能となる。このため、Pレンジからシフトレンジを変更する操作の負担が軽減され、自動車1の操作性の向上を図ることができる。例えば、運転者が意図せずPレンジを選択した場合に、Pレンジから、本来意図していたシフトレンジへの切り替えを、容易に行うことができる。
ロック制御部114は、シフト操作部材14が第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間内は、ブレーキペダル18の操作が検出された場合にシフト操作部材14の回動の規制を解除する。これにより、シフト操作部材14がロックされた状態で、ブレーキペダル18の操作を条件としてロックを解除できる。このため、Pレンジから他のシフトレンジへの意図しないシフト切り替えを確実に防止できる構成を維持しながら、運転者が容易にシフト操作部材14のロックを解除させることができ、より一層の操作性の向上を図ることができる。
ロック制御部114は、ブレーキペダル18の操作がない状態でシフト操作部材14が第1位置よりも第2位置側に移動した場合に、電磁ブレーキ機構50によりシフト操作部材14の回動を規制し、シフト操作部材14が第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間内は、シフト操作部材14が第1位置よりも第2位置側に移動した状態でブレーキペダル18の操作が検出された場合に、シフト操作部材14の回動の規制を解除する。これにより、シフト操作部材14の操作を、電磁ブレーキ機構50によって効率よく、確実にロックすることができる。また、Pレンジではシフト操作部材14をロックしながら、所定時間内は、ブレーキペダル18の操作に応じてロックを解除するので、運転者が容易にシフト操作部材14のロックを解除させることができ、より一層の操作性の向上を図ることができる。
ロック制御部114は、ブレーキペダル18の操作がない状態でシフト操作部材14が第1位置よりも第2位置側に移動したことにより、電磁ブレーキ機構50によりシフト操作部材14の回動を規制した場合、シフト操作部材14を回動させる操作の解除と、ブレーキペダル18の操作との両方がなされることを条件として電磁ブレーキ機構50による規制を解除し、シフト操作部材14が第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間内は、シフト操作部材14が第1位置よりも第2位置側に移動した状態でブレーキペダル18の操作が検出された場合に、シフト操作部材14の回動の規制を解除する。このため、Pレンジから他のシフトレンジへの意図しないシフト切り替えを確実に防止できる構成を維持しながら、運転者が容易にシフト操作部材14のロックを解除させることができ、より一層の操作性の向上を図ることができる。
シフト操作判定部110は、自動車1のアクセルペダル17に対する操作を検出するアクセル操作検出部111を備える。ロック制御部114は、第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間であって、アクセルペダル17への操作が行われている場合、アクセルペダル17への操作が解除されるまで、電磁ブレーキ機構50によりシフト操作部材14の回動を規制する。この構成によれば、シフト操作部材14のロックを解除し、Pレンジからのシフトレンジの変更を可能とする条件として、アクセルペダル17が操作されていないことを必要とするため、より安定した状態でPレンジからシフトレンジを切り替えさせることができる。
また、自動車1の周囲の障害物を検出する障害物センサ36を備え、ロック制御部114は、第2位置から第1位置にシフト操作部材14が回動してから所定時間であって、障害物センサ36により障害物が検出されている間は、電磁ブレーキ機構50によりシフト操作部材14の回動を規制する。この構成によれば、シフト操作部材14のロックを解除し、Pレンジからのシフトレンジの変更を可能とする条件として、障害物センサ36が障害物を検出していないことを必要とする。このため、Pレンジからのシフトレンジの切り替えを可能とする際に、周囲の状況が適切であることを担保できる。
[7.他の実施形態]
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、操作ユニット25は図4に示した構成に限定されない。角度検出器31の構成は、シフト操作部材14のギヤ43や軸14aの回転量を検出するロータリーエンコーダや光センサであってもよいし、ギヤ43に噛み合うギヤを有する検出器であってもよい。或いは、シフト操作部材14に磁性体を装着し、この磁性体の位置を磁気的に検出する検出器であってもよい。また、シフト操作部材14の回動をロックする構成は、電磁ブレーキ機構50に限定されず、例えば、増速機構46に嵌合して増速機構46の回転を阻止するピンと、ピンを移動させるアクチュエータであってもよい。或いは、シフト操作部材14に、操作された方向とは逆方向の回転力を与えるモータであってもよい。
また、上記実施形態では、ダイヤル形状のシフト操作部材14を例示したが、本発明はこれに限定されない。操作部材は、自動車1に対して回動可能に設置され、運転者が操作部材を回動させることでシフト操作を行うものであればよく、レバー形状等であってもよい。
また、上記実施形態では、制御ユニット11がECU101とともにシフト操作判定部110を備える構成としたが、シフト操作判定部110が、ECU101とは別体として構成されてもよい。
本発明は、図1に示した自動車1に限らず、貨物車両、大型自動車、三輪自動車など、オートマティックトランスミッションにより駆動される全ての車両に適用可能である。
本発明を適用する装置のハードウェア構成は図5の例に限定されない。また、図7及び図8は、処理手順を便宜的にフローチャートの各ステップに分割した操作例であり、本発明を適用した装置の動作は、図7及び図8に示す順序に限定されない。
1 自動車(車両)
2 エンジン
3 モータ・ジェネレータ
4 トランスミッション
5 ドライブシャフト
6 車輪
10 シフト装置(シフト操作判定装置)
11 制御ユニット
12 メーターパネル
13 ステアリングホイール
14 シフト操作部材(操作部材)
17 アクセルペダル(アクセル操作部)
18 ブレーキペダル
19 インストルメントパネル
22 レンジ表示部
23、23a、23b、23c、23d、23e インジケータ
25 操作ユニット
31 角度検出器(操作検出部)
32 車速センサ
33 アクセルペダルセンサ
34 ブレーキペダルセンサ
36 障害物センサ
41 ケース
44 操作荷重生成器
46 増速機構
50 電磁ブレーキ機構(ロック機構)
101 ECU
103 シフト制御部
105 インターフェイス
110 シフト操作判定部
111 アクセル操作検出部(加速操作検出部)
112 ブレーキ操作検出部(制動操作検出部)
113 シフト判定部
114 ロック制御部
115 障害物検出部

Claims (7)

  1. 車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、
    前記操作部材の回動方向における位置を検出する操作検出部と、
    前記操作部材の回動を規制するロック機構と、
    前記車両の制動操作を検出する制動操作検出部と、
    駐車用の第1レンジ、及び、前記第1レンジとは異なる第2レンジを含む複数のシフトレンジのいずれかを、前記操作部材の位置に基づいて判定するシフト判定部と、
    前記制動操作が検出されていない場合、前記第1レンジに対応する第1位置から前記第2レンジに対応する第2位置への前記操作部材の回動を、前記ロック機構により規制するロック制御部と、を備え、
    前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記第1位置から前記第2位置への前記操作部材の回動の規制を解除可能とする、シフト操作判定装置。
  2. 前記ロック制御部は、前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記制動操作が検出された場合に前記操作部材の回動の規制を解除する、請求項1記載のシフト操作判定装置。
  3. 前記ロック制御部は、前記制動操作がない状態で前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した場合に、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制し、
    前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した状態で前記制動操作が検出された場合に、前記操作部材の回動の規制を解除する、請求項2記載のシフト操作判定装置。
  4. 前記ロック制御部は、前記制動操作がない状態で前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動したことにより、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制した場合、前記操作部材を回動させる操作の解除と、前記制動操作との両方がなされることを条件として前記ロック機構による規制を解除し、
    前記操作部材が前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記操作部材が前記第1位置よりも前記第2位置側に移動した状態で前記制動操作が検出された場合に、前記操作部材の回動の規制を解除する、請求項3記載のシフト操作判定装置。
  5. 前記車両のアクセル操作部に対する操作を検出する加速操作検出部を備え、
    前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間であって、前記アクセル操作部への操作が行われている場合、前記アクセル操作部への操作が解除されるまで、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制する、請求項1から4のいずれか一項に記載のシフト操作判定装置。
  6. 前記車両の周囲の障害物を検出する障害物検出部を備え、
    前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間であって、前記障害物検出部により前記障害物が検出されている間は、前記ロック機構により前記操作部材の回動を規制する、請求項1から5のいずれか一項に記載のシフト操作判定装置。
  7. 操作に応じて車両のシフトレンジを判定するシフト操作判定装置と、前記シフト操作判定装置の判定結果に基づいて前記車両のシフトレンジを切り替えるシフト制御部と、を備え、
    前記シフト操作判定装置は、
    車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、
    前記操作部材の回動方向における位置を検出する操作検出部と、
    前記操作部材の回動を規制するロック機構と、
    前記車両の制動操作を検出する制動操作検出部と、
    駐車用の第1レンジ、及び、前記第1レンジとは異なる第2レンジを含む複数のシフトレンジを、前記操作部材の位置に基づいて選択するシフト判定部と、
    前記制動操作が検出されていない場合、前記第1レンジに対応する第1位置から前記第2レンジに対応する第2位置への前記操作部材の回動を、前記ロック機構により規制するロック制御部と、を備え、
    前記ロック制御部は、前記第2位置から前記第1位置に前記操作部材が回動してから所定時間内は、前記第1位置から前記第2位置への前記操作部材の回動の規制を解除可能とする、シフト装置。
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