JPH05502121A - 乗物シュミレータのためのソレノイドを有するギアシフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 シュミレータのためのソレノイド　るギアシフト置方り背景 ２朋り技衝分団 本発明は乗物シュミレータの分野に属し特に、乗物のための現実感のあるコント ロール装置の操作感（ｌｏｏｋ　ａｎｄ　ｆｅｅｌ）　の模倣に属する。特（ミ 本発明は、疑似自動車と疑似ギアシフトを用いたマニュアルトランスミッション の自動車のギアシフトの操作において、オペレータにより感知される作用げｏｒ ｃｅｓ）をシュミレートするもで、この疑似ギアシフト（戯実際の乗物が、疑似 制御装置を使用している疑似乗物の操作と同様な形に操作される場合に感じられ るであろう現実感のあるな作用を模倣するためコンピュータ制御されている。

又狸技術り説朋 乗物シュミレータは長い間知られている。特に、飛行機シュミレータはパイロッ トをトレーニングするために長い間知られている。このようなフライトシュミレ ータ頃長い間、パイロットのトレーニングに使用されていたことが知られている 。このようなフライトシュミレータ（戴　ボウ（Ｇｈｏｕ）の米国特許４．　３ ４３゜６１０号とグウィーン（Ｇｗｙｎｎ）の米国特許４，３４５．８１７号に よって代表される。これら２つの特許（戴各々、３次元方向のシュミレータの自 由な働きを提供するためのモーションシステムとパイロットの視界を拡げるため の装置を提供する。

ボウシュ（Ｂｏｕｊｕ）　の米国特許２，８０６，４３０に開示されているよう な種々の運転シュミレータも知られている。この運転シュミレータ６戴エンジン の振動をシュミレートするため運転席と客席とを振動させる機構と、ペダル操作 とステアリングの抵抗感を提供するための機構を採用している。この機構鷹シュ ミレータの運転者に対してより現実的なフィードバックを与える。アクセルペダ ル、ブレーキペダル、クラッチペダル、ギアチェンジレバー、ステアリングホイ ールのような運転者によって操作される種々の制御装置を備えた乗物シュミレー タがフオエースｈ　（Ｆｏｅｒｓｔ）の米国特許４，３８３．８２７号に開示さ れている。この乗物シュミレータは、路上用乗物の運転シュミレーションを提供 するデジタルコンピュータを用いており、そこでは道路のシュミレーションがビ デオディスプレイ上に示され−　また運転者によって操作される制御装置からの 制御入力と完全に相互作用をする。ステアリングホイールに対するフィードバッ ク作用を備えた運転シュミレータは、１９７８年７月のフオルシュングシンステ イテユート　フユーア　アンスロポテクニノクのレポートＮｏ、ＦＢ−４１に発 表されたイー。

ステリングスのマノクファーデンシステムインコーポレイテイドの乗物シュミレ ータ（戴ステアリングホイールローダ−にプログラムされたステアリング制御ト ルクを含む。このシステム庫　ＤＣサーボユニットと、トルクセルと、サーボコ ントローラと、電力増幅器とケーブルとを備えている。トルクセルはトルクサー ボのためのフィードバックを提供する。サーボコントローラ／電力増幅器ユニッ トはＤＣ）ルクモーターを運転するために電子サーボ補償器と電力増幅器を備え る。スプリングの変動勾配がホストコンピュータのコマンドを介してリアルタイ ムで形成される。このステアリングホイールローダ−（戴様々な道路状況におけ る運転や乗物の挙動を評価するために主要な自動車製品の運転シュミレータに設 けられる。

カリフォルニア州ミルピタスのアタリゲームズインコーポレイテイツドにより生 産さね、”ハードドライブイン（商標）ｍの名で販売されている乗物シュミレー ションアーチイドゲーム１戯ステアリングホイールやブレーキやクラッチのよう な自動車の要素部品に対するフィードバック作用をシュミレートするためのシス テムを組込んである。この装置（戴特定の状況に適するギアシフトレバ−の移動 に抵抗するために電気操作のクラッチを駆動するコンピュータを有する実際のギ アシフトレバ−の操作感をシュミレートするためのギアシフト装置を含む。この ようなマニュアルトランスミッションのギアシフトレバ−の操作感をシュミレー トする装置のｍ個１ｅｔ、１９８９年１月１２日にモンクリエフらによって出願 された米国特許出願２９６５５２号に開示されており、この発明の名称は”コン ピュータ制御の現実的操作作用を用いた乗物シュミレータ用のギアシフビであり 、登録料は支払われている。この文献は参照文献として本明細書に組み込まれる 。

″ハードドライヴイン（商標）“製品のギアシフトシステムにおいて体験される 作用の現実的なシュミレーションであって、モンクリエフらの特許出願に記載さ れるシュミレーション（戯ハードウェア、ファームウェアとソフトウェアの複合 体の間の相互作用を相対的に含む結果として作り出される。生成される出力はと ても良好であるカー初期のシステムは相当なコストがかかる。それ故、実際の乗 物におけるマニュアルトランスミッションのギアシフトレバ−のオペレータによ って感じられる作用を、かなり現実的な条件下で、シュミレートすることが可能 であり、一方、構成が簡単で比較的安価であり、長い間の使用においても信置で きるギアシフトエミュレーションシステムの必要性が生じている。このような装 置は乗物シュミレータと同様にゲームにも応用される。

置方りヱ約 ここに機械的又は電気機械的要素の両方を有する疑似ギアシフトレバ−を用いる ことによって、実際の乗物における実際のマニュアルトランスミッションの操作 感を模倣するための装置と方法が開示されている。前記機械的、電気機械的要素 はギアシフト、位置センサ及び上記構成の全てに結合したコンピュータにおいて 選択的な作用を生成するためにある。コンピュータはギアシフトパターン内のギ アシフトの位置を感知する。また、コンピュータ（戴　シュミレータ内の他のコ ンピュータのような他の外部源からのデータを受け取る。このデータは、疑似ギ アシフトレバ−が仮定的に結合している疑似トランスミッションの疑似ギアに対 して適用されるトルク量を示している。クラッチの位置もまたコンピュータに受 け取られる。すると、コンピュータは、これら全ての条件に基づいてこれらと同 じような状況下で実際のトランスミッションにおいてオペレータがギアシフトレ バ−を移動することが可能かどうかに基づき、オペレータがギアシフトレバ−を 移動してもよいか否かの判断をする。オペレータがギアシフトレバ−を動かして もよいか否かの決定は、係合するギアの相対スリップ比（実施例参照）と、疑似 トランスミッションを伝わるトルクと、他のいくつかの要因に基づく。オペレー タは疑似トランスミッションを疑似ギアに入れることを許可されるべきではなり ）、と判断された場合鷹　コンピュータによってソレノイドが働き、これによっ て、疑似ギアシフトレバ−を回動させるピボット機構上に固定力が賦課される。

この力は現在のギア位置（例え＋ｆ、１速、２速、ニュートラル等）からのギア シフトレバ−の動きを不可能にするように与えられる。加えて、ある実施例にお り１てＩＬコンピュータは、抵抗力が実際のトランスミッションにおける運動を 遅くする状態に、ギア位置間の運動を制限するか完全には妨げない力を賦課する ことも可能である。

もし疑似トランスミッションのオペレータが疑似トランスミッションを特定のギ アに係合させると、コンピュータは位置センサを通じてこれを感知する。そして コンピユー對戴トランスミッションを通じてどれだけのトルフカ喉給されている のかを示している外部源から受け取ったトルクデータを調べる。トルクレベルが 高すぎる場合、コンピュータはソレノイドに働きかけ、ソレノイドを駆動し　ピ ボット機構に十分な力を適用して、疑似ギアシフトレバ−の動きを不可能にする ことによりオペレータが疑似ギアシフトレバ−をギアから外すことを制限する。

この作用＋ｉ　実際のマニュアルトランスミッションにおいて１４　同じ高トル クの状況下で、トランスミッションを現在使用されているギアから外すことがで きないという事実に基づく。しかしながら、このような高１７）トルクが存在し ない場合、コンピュータはソレノイドに働きかけず、オペレータが望む場合にＩ Ｌギアシフトを介してトランスミッションをギアから外すこと力呵能になる。

実際の乗物における多くのマニュアルトランスミッションはいわゆる同期ゲート を有している。実際のトランスミッションのギアシフトレバ−がギアに入ったり ギアから外れるときご同期ゲート”を通過しなければならない。同期ゲートは実 際のトランスミッションにおいて係合する２つのギアををほとんど同じ角速度に 獣　これによって、ギアは静かに且つスムーズに係合することを可能にする。

実際のトランスミッションシフトレバ−が同期ゲートを通って移動すると、同期 ゲートがその作用を行うことによって、ギアシフトレバ−を通じて力のわずかな 増加が感じられる。また、ギアシフトレバ−がトランスミッションをギアから外 してニュートラルに入れるとき、実際のトランスミッションのギアシフトレバ− 上の抗力の僅かな増加が生じる。本発明のギアシフトシュミレータは、ギアシフ トレバ−に連結しかつ近傍のプレートの戻り止めに抗してスプリングで付勢され た回転可能なアームを設けることにより、この小さな力の増加をシュミレートし 、同期ゲートが疑似ギアシフトパターン内にあると一般的に感じられる位置にギ アシフトレバ−がある時小さな抵抗力を創り出しそして、ギアシフトレバ−が同 期ゲートを通って移動するとき、ピボット機構に適用される抵抗力を増大しギア シフトレバ−を妨げるが停止させず、これによって実際のトランスミッションの 同期ゲートの感覚をエミュレートする。

図通シ１１１４悦明 図１は、典型的な本発明が使用されることができる乗物シュミレータあるＩ／） はゲームの概略図である。

図２（戯模擬ギアシフトレバ−と旋回各軸（中枢の）機構の好ましい実施例の一 部切欠き斜視図である。

図３は、図２の装置におけるギアシフトパターンを形成するためのギアシフトゲ ートの好ましい実施例の底平面図である。

図４（３図２の４−４で示される線に沿って切断した図２の装置の上横断面図で ある。

図５は、図４の５−５で示される線に沿って切断した図２の装置の横断面図であ る。

図６は、図４の６−６で示される線に沿って切断した図４の装置の横断面図であ る。

図７は、本発明の装置の電子回路のブロック図である。

図８は、図７に示されるソレノイドコントローラの回路図である。

図９Ａと図９Ｂ、は本発明のソレノイドを制御するソフトウェアのフロー図を構 成する。

第１０図（転位置決定のために使用されるソフトウェアウィンドウを示す疑似ギ アシフトパターンの図である。

の　な−日 図１において（戴本発明の説明を行うことができる典型的な乗物シュミレータの 環境が示されている。乗物シュミレータ１０はオペレータ用のシート１２と、操 作環境を表示するためのビデオディスプレイ１４とを備えている。ビデオディス プレイ１４はドライバーエレクトロニクス１６によって運転される。ドライバー エレクトロニクス１６は１またはそれ以上のＣＰＵすなわちマイクロプロセッサ と、他のインターフェイスエレクトロニクスとを備えていてもよい。ドライノく −エレクトロニクス１６はケーブル１８によってビデオディスプレイ１４に接続 されている。シュミレータのオペレータ（図示せず）（３種々の乗物コントロー ル装置、例え（ｆｌ　ステアリングホイール２０．アクセルペダル２２、クラッ チペダル２４、ブレーキペダル２６の前に座らされる。運転手は模擬ギアシフト レバ−３２を有する疑似ギアシフト２８を操作することができ、これは本明細書 中に開示される本発明の方法と装置の説明を行うものである。ギアシフト２８の 目的（戴実際の乗物におけるマニュアルトランスミッションのための実際のギア シフト２８の操作感を疑似体験することである。単数又は複数の制御ｃＰＵとイ ンターフェイスエレクトロニクス（以下、まとめて制御ユニット１６として言及 する）はケーブル３０によって模擬ギアシフト２８に接続されている。

各々のステアリングホイール２０．アクセル２２、クラッチ２４、及びブレーキ ２６は問題の制御装置における移動又は圧力を感知するためにそれぞれに接続さ れたトランスデユーサを有しある場合に１戯乗物シュミレータ１０でシュミレー トされるものと同様な状況下で実際の乗物の対応する制御装置に対応する操作に おいて運転者によって感じられるであろう実際の作用につれて、触覚的なフィー ドバックを運転者に与える。疑似ギアシフト２８は１又はそれ以上のトランスデ ユーサ（図示せず）を有獣このトランスデユーサは疑似ギアシフトレバ−３２を 操作するオペレータに対しフィードバンクを与え、ギアシフトパターン３４　（ 抽象的に表される）における疑似ギアシフトレバ−３２の位置を感知するカーこ れは図３の説明ととも番ミ詳細に説明される。もちろん、示されているギアシフ トパターン３４屯一般的なマニュアルトランスミッション乗物に普通に用いられ るパターンの１つである。ここで示され説明される特定のパターンは説明のため の目的のみで使用さね、このシステム１戴このような一般的なトランスミッショ ンでイ吏用されるどんなギアシフトパターンにおいても同様に適用される。

ステアリングホイール２０用のトランスデユーサ３６（戴運転者によるステアリ ングホイール２０の回転あるいは回転の停止を感知するために設けられている。

トランスデユーサ３６はアクセル２２に連結さね、疑似エンジン（図示せず）か ら疑似トランスミッション（図示せず）に供給しようとしているパワー量を感知 する。トランスデユーサ４０（戯　クラッチに連結さね、クラッチが押し下げら れたときこれを感知する。

制御ユニソ）１６１Ｌ上述の種々の乗物制御装置を通じて運転者から大刀された 全てのコマンドを感知し疑似世界における疑似乗物の位置、スピード及び運転方 向を計算する。運行スピード、ニンジン回転数ＲＰＭ、燃料や他の典型的な情報 は疑似計器パネルを介して運転者に示されるが、この疑似計器パネルは別個に独 立したユニット４４でもよく、ビデオディスプレイ１４上に表示された目盛りを 有するディスプレイであってもよい。計器４４はケーブル４６によって制御ユニ ット１６に接続されている。

制御ユニット１６の作用の１つｉｉ、マニュアルトランスミッションがシュミレ ートされる状態と同様な状態にあるときに、疑似ギアシフトレバ−３２を介して 、疑似ギアシフト２８にマニュアルトランスミッションの実際のギアシフトレバ −のような感覚を生じさせることである。これを行うため、制御ユニット１６１ ４ギアシフトパターン３４におけるギアシフトレバ−３２の位置に関する所定の 情報と、制御ユニット１６のマイクロプロセッサ又はコンピュータにより疑似ギ アシフトレバ−３２の動きに対する抵抗を生じさせる手段とを必要とする。

次に、実際の乗物におけるマニュアルトランスミッションのための実際のギアシ フトレバ−の操作感をエミュレートするために使用されることができる疑似ギア シフトレバ−機構の一実施例の機械的構成について説明する。この機械的構成は トランスデユーサを含み、このトランスデユーサは制御ユニット１６に情報を与 え、制御ユニット１６からのコマンドを実行して、ギアシフトレバ−３２の移動 に対する適当な抵抗力を生じさせる。

本発明を説明するために用いることができる疑似ギアシフトの機械４成の好まし い実施例は図２−６に示される。図２は疑似ギアシフト２８の一部切欠き斜視図 である。図３＋３図２に示されるギアシフトゲート５０の好ましい実施例の底面 図である。図４．５．６（飄図２．４に示される対応する図番号で示される切断 ラインで切断された疑似ギアシフト２８の断面図である。図２〜図６において、 同様の番号が付された要素はこれらの図面を通じて同じ機械的要素を表す。

まず、図２において、シフトレバ−３２はその上端にハンドグリップ３３を添装 している。シフトレバ−３２は、ハンドグリップ３３がら、ギアシフトゲート５ ０を形成するプレートにおける内のギアシフトパターンスロット４８を通って第 １支持プレートと結合するように下方に延びている。第１支持プレー１−５２１ 社シフティング操作の間、シフトレバ−を支持するため金属のような物質で構成 される。シフトレバ−３２ミ好ましくは、ハンダ付は又は溶接のような手段によ って支持プレート５２の表面の中央に堅固に添装される。

第１支持プレート５２の下端ＩＬ　ヒンジ５４のような回転部材を介して第１支 持プレート５２と同様な物質で形成された第２支持プレートの上端に結合してい る。第２支持プレート５６（戴ハウジング６４の互いに向がい合う壁６８．７０ 間に回転可能に結合している軸６６に機械的に固定されており、Ｘ軸を中心とし て回転する。このような構成において、ギアシフトパターンスロット４８内のＸ 軸方向のギアシフトレバ−３２の移動ｉ４　Ｙ軸に沿って設けられたヒンジ５４ を中心とした第１支持プレート５２の回転を生じさせる。ギアシフトパターンス ロット４８内でギアシフトレバ−３２がＹ方向に移動すると、第２支持プレート は、Ｘ軸に沿って設けられた軸６６を中心として回転を開始する。

第１支持平板５２の上部叫第１アーム５８の一端に接続されており、これによっ て第１アーム５１もまたヒンジ５４を中心として回転する。第１アーム５８の他 端は第２アーム６０の一端に接続されており、これによって第２アーム６０もま たヒンジ５４を中心として回転する。第２アーム６０の他端は、制御プレート６ ３の表面で添装されたポテンショメータ６２のような角度位置センサの回転可能 な軸と接続しており、この制御プレート６３は好ましくは支持プレート５２．５ ６に対応する物質で構成されている。制御プレート６３は軸６６に機械的に固定 されており、これによって軸６６の動きに従って軸を中心として回転する。

ヒンジ５４に対する第１支持プレート５２の位置（戴ギアシフトレバ−の位置に 対応する。この位置は、アーム５８．６０を介してポテンショメータ６２と連絡 しており、これによって、ギアシフトパターンスロット４８のＸ軸に関するギア シフトレバ−の位置を示す信号を生成する。この位置情報は、システム制御に使 用するため、ポテンショメータ６２から制御ユニット１６まで電気的に伝達され る。

ギアシフトパターンスロット４８のＹ軸に関するギアシフトレバ−の位置は、第 ２支持プレート５６の表面に固定されたポテンショメータ７２（図５に最も良く 示される）によって検出される。ポテンショメータ７２は、その軸を介して、第 ３アーム７４の一端に固定されており、この第３アームの他端は第４アーム７６ の一端に回転可能に接続されている。第４アーム７６の他端は、ハウジング壁６ ８に関して静止した位置に固定された部材７８上のピボット位置に回転可能に接 続されている。

この方法により、シフトパターン３４内のＹ方向のギアシフトレバ−３ｚの動き は、ポテンショメータ７２の軸の回転を生じさせ、これによって、ギアシフトレ バ−３２のＹ軸位置を示すポテンショメータ７２からの信号を配給する。この位 置情報ｉ戴　ポテンショメータ７２からシステム制御に使用される制御ユニット エ６へ電気的に伝達される。

制御プレート６３は軸６６との結合点から下方に伸びて戻り止めプレート８２の 基部に結合している。戻り止めプレート８２；戴以下に詳細に説明される“同期 ”操作のシュミレーションに使用するため、複数の１組の半円形戻り止め８３Ａ 、８３Ｂ、８３Ｃ（図６参照）をその下端に含んでいる。戻り止めプレート８２ は、好ましくは、プラスチックのような物質で形成さね一同様の材質で形成され た近傍のカラー８４とともに、戻り止め８３の衝撃を収容する程度の強度を与え る。

カラー８４；戴　ピボットアーム８８に固定された機械ボルト８６のような固定 部材の軸を中心として回転するように固定されている。ピボットアーム８８番線 ハウジング壁７０に添装された機械ボルト９０のような固定部材の軸の一端に回 転可能に固定されている。カラー８４はピボットアーム８８上に位置しこれによ って、戻り止めの一つに連携し戻り止め８３の１つに添った形で受け止められる 。好ましく（戴　一般的な４速マニユアルトランスミツシヨンにおいて、例えば 、戻り止めプレート８４の端部には３つの戻り止め８３が存在する。このような 場合、ギアシフトレバ−３２がニュートラル位置にあるとき、カラー８４は好ま しくは中心の戻り止め８３Ｂ内に収納される。

カラー８４（戴　ピボットアーム８８に付与された付勢力によって戻り止め８３ の１つの中に保持される。明示した実施例において、この付勢力鷹一端がハウジ ング壁７０に係止させたスプリング８４によって与えられる。このスプリングの 他端はピボットアーム８８の一部に係止している。ピボットアーム８８の一部は そのピボットアーム８８の上に所望の付勢力を与え、そこからカラー８４に付勢 力を与えるための位置関係にある。

カラー８４に供給される付勢力の量鷹　シフト操作中レミギアシフトレバーギが ギア位置間で移動する時、シュミレートされる自動車のギアシフトレバ−の同期 ゲートによって生成される作用をシュミレートするのに必要な量である。特に、 カラー８４を近傍の戻り止め８３内に収納するため、スプリング９２はピボット アーム８８上で上方に引き上がる。オペレータがギアシフトレバ−３２をＹ軸方 向で新しいギア位置（例え１！、ニュートラルからギアの１つへ又はその逆）に 入れようとすると、制御プレート６３と戻り止めプレート８２はシャフト６６を 中心として回転し戻り止めプレート８２の下端を移動させる。スプリング９２に よりカラー８４を介して戻り止め８３内に供給される付勢力（戴戻り止めプレー ト８２の移動に抵抗上　この抵抗はギアシフトレバ−を通じてオペレータに機械 的に伝達される。

オペレータ（図示せず）が十分な力を供給すると、スプリング９２によってピボ ットアーム８８に供給される付勢力は負けて、カラー８４は近傍の戻り止め８３ の外形に沿って回転するにつわう　ピボットアーム８８は戻り止めプレート８２ 　。

の下端から下方に移動する。一旦、近接する戻り止め８３間において、カラー８ ４が戻り止めプレート８２の下端の頂点を通過すると、オペレータによってギア シフトレバ−３２に供給される力と結合するスプリング付勢力は新しい戻り止め ８３のカラー８４に付加さぺ引き続いてギアシフトレバ−３２がギアシフトバタ ーンスロット４８内の新しいギア位置に入れられる。戻り止めプレート８２の下 端における戻り止め８３の好ましい形状の選択と、スプリング９２によって供給 される力の適切な選択により、シフト操作の際のカラー８４と戻り止め８３の間 の上述の関係（戴実際の乗物におけるギアシフト操作の同期ゲート操作をがなり 厳密にシュミレートすることができる。

実際の乗物操作と同機ギア位置間のシフティング１転クラツチペダルが床へと押 圧された場合や同期ゲートが適切に整夕１ルた場合のような適切な状態で可能で あり、クラッチが押圧されていない場合でもトランスミッションに適用されるト ルクによってはギア位置間の移動が可能である。しかしながら、同期ゲートが適 切に整列されていない又はトランスミッションに対して大きなトルクが供給され ていない状況下では、ギア位置は変えることができない。この状態も、また、本 発明の疑似ギアシフト２８においてシュミレートされる。

ギアシフトを行うことができない時の状況のシュミレーションを提供するため、 ピポットア〜ム８８の一部はソレノイド９４のピストン９３に回転可能に結合し ている。ソレノイド９４はハウジング壁７０に固着されており、ピボットアーム ８８に関してその固着位置に維持される。ソレノイド９４はＩＩＮＩｍユニット １６（図１）に電気的に連結されており、これによって、ソレノイド９４を起動 させたり、起動させなかったりする信号を受け取る。

ギアシフティングが可能な状態の間、制御ユニット１６はソレノイド６４をオフ 即ち起動していない状態に維持し、これによって、ギア位置間でギアシフトレバ −３２の移動を可能にする。しかしながら、制御ユニット１６が、ギアシフティ ングが可能でない状態であると判断すると、ソレノイド９４をオン即ち起動する 信号を送る。

ギア同期によってのみギアのシフティングが可能な状況下では、制御ユニット１ ６はソレノイドにパルス信号を供給し、これによって、抵抗力がエミュレートさ れる。シフティングが不可能な状態では、ソレノイド９４はそのピストン９３を ピボットアーム８８の取付位置に固定し、これによって、戻り止め８３の１つの 収納機構内にカラー８４を保持する。ソレノイドが起動している状態では、オペ レータは、ギア位置を変化させるのに十分な力をギアシフトレバ−３２に供給す ることができない。同期によってギアのシフティングが可能な場合、オペレータ はソレノイド９４の抵抗力に打ち勝つことができ、これによってギアを入れたり 外したりすることができる。コントロールユニット１６を用いてギアのシフティ ングが可能か否かを判断する方法は以下により詳細に説明される。

図３により、ギアシフトゲート５０の操作をより詳細に説明することが可能であ る。特へギアシフトゲート５０ｆｔ　ギア位置間でギアシフトレバ−３２（図２ ）を移動するオペレータによって与えられる力に十分に耐え得る金属または強化 プラスチックのような物質で構成されている。オペレータ（図示せずンが移動さ せることが可能であり、ギアシフトレバ−３２の移動可能な位置を定める軌跡は ギアシフトパターンスロット４８により形成される。

実際の自動車の操作の間、オペレータがニュートラル位置のギアシフトレバ−を リバースギア位置に移動すると、一般に、抵抗力がギアシフトレバ−に供給され る。これ（戴乗物の偶然のシフティングがリバースギア位置に入ることを防止す るのに役立つ。この状態（飄本発明において、機械ボルト９８のような固定部材 の軸に旋回可能に取付られるピボットアーム９６を使用することによりシュミレ ートさ九この機械ボルトはギアシフトゲート５ｏの内面に固定される。ピボット アーム９６は、ギアシフトゲート５０の内面に隣接して位置狐　リバース位置と 他のギア位置の入口の間のニュートラル位置を形成するギアシフトパターンスロ ット４８の部分を横切っている。

抵抗力は、ピボットアーム９６の開放端に固定さね、ギアシフトゲ−）５０の内 面と連結するように延びている付勢スプリング１００によって、ピボットアーム ９６に供給される。金属柱で構成される係上部材１０２ｉ４例え（戯ギアシフト ゲート５０の内面に位置し　これによって、ピボットアーム９６を付勢スプリン グ１００によって与えられる力に抗して、適切な位置に固定する。

操作において、オペレータがニュートラル位置内のギアシフトレバ−３２（図２ ）をリバースギア位置に移動すると、ギアシフトレバ−３２はピボットアーム９ ６に接触し、抵抗力は付勢スプリング１００からピボットアーム９６を介してギ アシフト３２に伝達される。この抵抗力は、実際の自動車のシフティング操作に おけるリバースギア位置へのシフティングにおいてオペレータが出会う抵抗力を シュミレートしたものである。

図４は、本発明の装置内のポテンショメータ６２．７２の好ましい構成の代表を 示す。特に、ポテンショメータ７２は第２支持プレート５６の表面に位置してお り、ポテンショメータ７２の回転可能な軸は、第２支持プレート５６の穴を通っ て第３アーム７４、第４アーム７６の接続点に延びていることが明確に示されて いる。もちろん、これらのポテンショメータ６２．７２の物理的構成（戴疑似ギ アシフト２８の他の要素と同様に、本発明の装置と作用を好ましく構成すれ（Ｉ 、種々の方法で形成されることが可能である。例え眠ポテンショメータ７２１戯 第３アーム７４のように第２支持プレート５６と同じ側に位置することが可能に であり、又はハウジング６４の壁に固定さね、好ましい操作が達成されるように アーム部材を介して第２支持プレート５６に結合されることが可能である。同様 に、ポテンショメータ６２（戴示されるように、制御プレート６３と機械的に連 結するように位置することが可能であり又は第１支持プレート５２上に位置しア ーム部材を介して制御プレート６３と結合することが可能である。

図５＋４Ｘ方向のレバー位置の検知のために、ギアシフトレバ−３２の位置が、 ポテンショメータ６２と係合する方法を説明する。特に、ギアシフトレバ−３２ が矢印１０３で示される方向に移動すると、第」アーム５８と第２アーム６０１ ＆ポテンシヨメータ６２の軸を矢印１０４で示される方向に回転させる。同様＆ へギアシフトレバ−が矢印１０５で示される方向に移動すると、ポテンショメー タ６２の軸は矢印１０２に示される方向に回転される。

図６は、Ｙ方向のレバー位置の検知のため、ギアシフトレバ−３２の位置が、ポ テンショメータ７２ど連絡する方法を説明する。より詳しくは、ギアシフトレバ −３２が矢印１０７で示される方向に移動すると、第３アーム７４と第４アーム ７６は、ポテンショメータ７２の軸を矢印１０８で示される方向に回転させる。

同様しなギアシフトレバ−が矢印１０９で示される方向に移動すると、ポテンシ ョメータ７２の軸は矢印１１１に示される方向に回転される。

図７において、本発明の一部を形成する電気装置の電気ブロック図が示されてい る。マイクロプロセッサ１１０ｉ４ギアシフトの特定の状態を感知狐疑似乗物の 状態に関するデータを受取り、現実世界の作用をシュミレートするデータに基い てソレノイド９４を制御するために、リード−オンリーメモリ（ＲＯＭ）に記録 されたプログラムを実行する。マイクロプロセッサ１１０はその作用の実行につ いて、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を用いている。マイクロプロセッサ１ １０は、メインフレームコンピュータ又はミニコンピユータでも良い力Ｃ１安価 で小さいことから、マイクロプロセッサが好ましい。

マイクロプロセッサは、シュミレートされる乗物とシュミレートされるトランス ミッションの状態をバス１１４上で表すトルクとスリップ比を受け取る。このデ ータは、制御ユニットＪ６内のモデルコンピユーティジョンプロセッサ（図示せ ず）から来るものであるが、これは本発明の一部ではない。

マイクロプロセッサ１１０は、各々ＸｌＹ位置センサ６２．７２を通じて上述し た方法で生成されるデータから疑似ギアシフトパターン３４における疑似ギアシ フト３２（図２）の位置を決定する。これらＸ、　Ｙ位置センサ６２．７２ｉ３ 好ましい実施例においてはポテンショメータであり、各々インターフェイス回路 １２６．１２８を通じてマイクロプロセッサ１１に結合される。位置センサのイ ンターフェイス回路１２６はバス１３２によりマクロプロセッサ１１０と結合し ている。

マイクロプロセッサ１１０１ｆ、位置センサ６２．７ｚとクラッチ位置センサ（ 図示せず）から集められるデータと、 コントロールユニット１６のモデルコンピュータジョンプロセッサからバス１１ ４を介して受け取られるトルク及びスリップ比データを用い、ギアシフト操作を 好ましい状態でシュミレートするため、ソレノイド９４が起動しているか否かを 評価する。マイクロプロセッサ１１０によるこの処理の詳細屯フロー図の説明と 連結して以下に説明される。基本的に１戴マイクロプロセツサ１１０１＆　シフ トレバ−３２がシフトパターンにおけるどの位置にあるがを決定しこれによって 、疑似トランスミッションが特定のギアに入っているか否かを決定することが可 能になる。そして、マイクロプロセッサ１１０１４エンジンによってトランスミ ッションのギアに与えられるトルクのレベルと、ギアシフトレバ−３２が疑似ト ランスミッションがギアに入っていない位置にある場合の係合するギア間のスリ ップ比のデータを得る。

スリップ比が大きすぎて効果的な噛み合いができないか否か又はクラッチが押し 下げられていないかどうか又はトルクが与えられているか杏かを決定するためシ ミ　これら全ての要因が結合される。これらの状況で（戴実際のトランスミッシ ョンはギアが入らず、マイクロプロセッサ１１０はバス１３４にコマンドを送り 、ソレノイドコントローラ１３６がソレノイド９４を起動し、疑似ギアシフトレ バ−３２が好ましいギア位置からさらに移動することを防止する。

同様番へ疑似トランスミッションがギアに入っている場合に（戴マイクロプロセ ッサ２１０ｆ＆）ランスミフシボンを伝わるトルクレベルが高すぎて、オペレー タが疑似トランスミッションをギアから外すことができないか否がを決定する。

疑似トランスミッションにおいてこのような状態が存在すると判断されると、マ イクロプロセッサ１．１０はバス１３４を通じて、ソレノイドコントローラ１３ ６にコマンドを送り、疑似ギアシフトレバ−３２が疑似トランスミッションがら 外れるように移動することを防止する。

ある実施例において、マイクロプロセッサ１１０ｉ戴また、制御ユニット１６内 のモデルコンピユーティジョンプロセッサ（図示せず）から受け取られたバス１ １４上のデータから、疑似トランスミッション内の疑似ギア間のスリップ比を決 定する。係合する２つのギアがかなり異なる速度で動いており、実際のトランス ミッションの同期ゲートが２つのギアが係合することが不可能であるということ をスリップ比が表している場合は、マイクロプロセッサ１１０はバス１３４にコ マンドを送り、ソレノイドコントローラ１３６にソレノイド９４を起動させ、ギ アシフトレバ−の動きを完全に停止させ、疑似トランスミッションが所望のギア に入れることができないようにする。ソレノイドコントローラ１３６のある実施 例はマイクロプロセッサからの信号を受け取り、ソレノイドを”オシ、”オフ” ご抵抗”という選択される状態に起動する制御信号を提供するための一般的な電 気装置を備えている。ＦＥＴ又はバイポーラトランジスタを用いる簡単な”オン “ごオフ”の作動方法も使用されることができる。

図８においては、ソレノイドコントローラ１３６の細部が示されている。ソレノ イドコントローラ１３６哄デユーテイサイクル又はパルス幅変調（ＰＷＭ）を用 い、特定のデユーティサイクル又はのＰＷＭ　“オンタイム”がバス１３４の一 部であるデータバス１６４上のマイクロプロセッサ１１０から受け取られるデジ タル信号によって決定される。バス１３４の第２部分はアドレスバス１７０であ る。ソレノイド９４は電磁コイル１７８を含む。コイル１７８鷹パワＭＯ３ＦＥ Ｔを起動する１対のブツシュ−プル方式のＮＰＮ、ＰＮＰ）ランジスタ１８０に よって起動される。

クロック１８４ｉ４　クロックライン１８８上のデユーティサイクルの制御のた め基本的なタイムベースを提供する。分局器１８６は、クロック周波数を低周波 数に分割し、これによってライン１９８上にロード信号ＬＤを提供する。ライン １８８上のペースクロック周波数は、１対のカウンタ１９０．１９２によってカ ウントされる。これらのカウンタは、ライン１９８土のロード信号が働いている とき、バス１９４上のデータを介してターミナルカウントでプリロードされるこ とができる。

デユーティサイクルは、０〜２５５　（１６進法で０ＯＨ−ＦＦＨ）の間の十進 法の数を表すデジタル値を、その出力がバス１９４を構成するラッチ１９６にロ ードすることによりセントされる。ラッチ１９６のローディング（戴マイクロプ ロセッサ１１０により、アドレスバス１７０の一部であるＳＥＬ信号ラインを介 してランチ１９６を選択することにより行われる。ラッチ１９６１Ｌ　データバ ス１６４上の適当なデータを置き換えることによりロードさね、これによって所 望のデユーティサイクルを決定り、、ＳＥＬ信号ラインが生じることを可能にす る。

これ１戴＋５ボルトの供給電圧がラッチのクロック入力を論理値ルベルにしこれ によって、データバス１６４上のデータをラッチ１９６にロードする。ライン１ ９８上のロード信号ＬＤが分周器１８６の出力上で起動されると、このデータは 出力バス１９４上に表さ決カウンタ１９２．１９０によってロードされる。

ライン１８８のクロッ列戴　２つのカウンタ１９０．１９２のクロック入力に適 用され、カウンタ１９０，１９２によりカウントされる。

カウンタ１９０．１９２は同期式２進カウンタである。カウンタ１９２がらライ ン２０２に出力されたリップルキャリー出力はカウンタ１９０に供給さね、これ によって、カウンタ１９０（戴　カウンタ２０２がそのターミナルカウントに達 する毎にカウントすることが可能になる。カウンタ１９０．１９２＋３バス１９ ４のデユーティサイクルデータによってロードされる初期値からカウントする。

カウンタ１９０からのライン２０４のリップルキャリー出力はブツシュ−プルト ランジスタ１８０のためのドライブ信号である。リップルキャリー出力が生じる と、カウンタ１９０．１９２は、ライン１９８上の次の駆動状態のロード信号Ｌ Ｄまでカウントを停止し　リップルキャリー出力はカウンタが再びカウントを開 始するまで活きている状態である。

タイム”は、ソレノイドコイル１７８がパワーＭＯＳＦＥＴによる電流で活動し ている状態で駆動する時間の量をコントロールするパルス幅変調又はデユーティ サイクルである。デユーティサイクルが高くなると、ソレノイドコイルはより” オタ次態になる。これ（戯疑似ギアシフトレバ−３２（図２）の移動に抵抗する より大きな抵抗力に変換される。

ソレノイドコイル（戴　リセット可能なヒユーズ２０６により保護されている。

好ましい実施例において（戯　ヒユーズ２０６はミッドウェストコンボネンツに より製造されたＰＣＴ１００ＯＰＦモデルである。基本的に（戴　ヒユーズ２０ ６は、エマルジョン内に懸濁された炭素粒子の集合であり、電流がそれを流れた とき哄加熱される。加熱がかなりのレベルに達すると、エマルジョンが膨張しこ れによって炭素粒子が遊離し、回路が開く。ソレノイド９４は１２ボルトでの連 続した操作のためにデザインされているが、パワーＭＯ３ＦＥＴを通じて２０ボ ルトの電源で駆動されているので、リセット可能なヒユーズ２０６が必要である 。高い駆動電圧が使用されると、インダクタは電流の急激な変化に対して遅い応 答しかしない事実にもかかわらず、ソレノイド９４により供給される力の量は急 激に増加する。実際のトランスミッションの良好なシュミレーションを得るため 、かなり急激な力の増加が実行されることが好ましい。デザインされた以上の電 圧によるソレノイドコイル１７８の駆動によって、ソレノイドコイル１７８のｄ ｉ／ｄｔの一時的な応答時間は低下獣ソレノイドコイル１７８を流れる電流の急 激な増加と、ギアシフトレバ−３２（図２）に与えられる急激な力の増加が得ら れる。この事実により、ソレノイドコイル１７８が焼き尽くされるのを防止する ためには、デユーティサイクルに上限がある。保護機構として、リセット可能な ヒユーズが用いられると、最大許容時間を越えた時間でソレノイドコイル１７８ にパワーが供給された場合、リセット可能なヒユーズ１戴　２０ボルト電源２０ ８からソレノイドコイル１７８を通る電流路を遮断する。

実際のトランスミッションの同期ゲートの感覚をシュミレートするために１戴ト ランスミツシヨンが特定の疑似ギアに入れられてもよいとマイクロプロセッサが 決定したとき、シャフトレバー３２が特定の状況においてゲート位置を横切って 移動するように、デユーティサイクルが増加させられる。

図９Ａ及び図９Ｂにおいて、図７におけるマイクロプロセッサ１１０によって実 行されるソフトウェアのフローチャートが示されており、このソフトウェアは疑 似ギアシフトのソレノイドの操作を制御する。システムの操作はパワーの起動又 はリセット状態から図９Ａに示されるステップ２１０に始まる。

ゲーム又はシュミレーションシステムの主要ループは、クレームされた発明に関 係のない多くのルーチンとサブルーチンを含む。それ故、主要ループの詳細はこ こでは説明されない。しかしながら、主要ループの１つ（戯電気的に操作可能な ソレノイド９４を処理するルーチンである。このルーチンｉＬ　図９Ａのスター トギアボックスルーチンブロック２２４で表される。このルーチン１３時間的中 断によって定期的に呼びだされ又は主要ループを実行しているＣＰＵ７５−主要 ループの実行においてギアボックスシュミレーションの取扱いルーチンを呼び出 すのに適した点に達したときに呼び出される。

ブロック２２６において、制御ユニット↓戴デユーティサイクル変数を予め選択 された数にセット獣引用した文献で説明されているよう番へ電磁クラッチがギア シフトレバ−に所定の最小量の抗力を付加獣ブレーキプレートに近接する電磁石 を保持させる。このデユーティサイクル変数は図８のラッチ１９６、カウンタ１ ９０．１９２に送られるデジタル数である。本発明のソレノイド９４の場合は、 ソレノイドプランジャーは底位置に保持さね、動作（ｆｌｉｇｈｔ）時間を最／ ＪＮに獣応答時間を向上させる。ソレノイドを有する実施例においてはブロック ２２６は必要でないが、これ＋４　ギアシフトレバ−上に導びかれる抗力のバッ クアップ方式を提供する。

ギアボックスシュミレーション用ソレノイドの取扱いルーチンにおける次のステ ップはブロック２２８で示される。このステップにおいて、位置センサ（戴疑似 ギアシフトパターン内のギアシフトレバ−位置の決定を読み込む。これは、図７ に示される位置センサインターフェイス回路１２６．１２８のアドレッシングと 、図７の装［６２，７ｚとして示されるＸ、Ｙ位置センサとして用いられるポテ ンショメータの抵抗値の読み込みを含む。基本的に；Ａ　このステップの目的は ギアシフトレバ−３２（図２）の位置を決定することである。しがしながら、ノ イズ環境においては、回路の種々の信号ラインに誘導的に結合される電気的なノ イズにより、ＸｌＹ位置センサがら誤った読み込みを受け取る可能性がある。そ れ故、オプショナルであるが、スルーレート（Ｓｌｅｗ　ｒａｔｅ）を所定の最 大レートに制限でし、ノイズスパイクがシステムにギアシフトレバ−の位置を誤 って判断させるのを防止するため、ソフトウェアフィルタを用いることが好まし い。すなわち、例えば、いくつかの理由により、ノイズによって、位置センサ出 力が所定のスルーレートより犬きぐ変化する場合、ソフトウェアフィルタは最大 スルーレートを所定の量に制限する。これはシステムのスムーズな操作を与え、 時々生じるノイズ（ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ）を除去する。

他の問題が位置センサの出力の判定において生じる。位置センサの出力は、ギア シフトレバ−機構と結合しているとき、ポテンショメータ又は位置センサの軸の 角度方向に依存して、同じギアシフトレバ−位置についての多くの異なる読み方 のいずれが１つを有する。それ故、乍々のユニットの構成において、たとえ任意 に与えられたサンプルロット中の様々なユニットの全てについてギアシフトレバ ーがシュミレートされた２速の位置にあったとしても、異なる位置センサの読み 方が得られる。しがしながら、全てのユニットにおいて一定なものは２つのギア 間あるいは２つの位置間の転移における角度である。それ故、疑似シフトパター ンにおける与えられた転移のためポテンショメータの軸の回転する角度は同じで ある。すなわち、ソフトウェアウィンドウの第２の目的（戴システム操作がらこ れら構成の多様性による影響を除去することである。

これは”ソフトウェアウィントゲを用いること；こより行われる。これらのウィ ンドウは構成エラーの影響を減少させるため”移動され”、そして、疑似ギアシ フトパターンにおけるギアシフトレバ−の位置鷹ソフトウェアウィンドウとＸ、 Ｙ位置センサの読みとを比較することにより決定される。例えば、好ましい実施 例において、ギアシフトレバ−が最大変位Ｘだけのため疑似ギアシフトパターン を通って水平に移動するとき、９２デジタルカウンタはＸの位置センサが移動し た総角度を表す。即ち、Ｘの位置トランスデユーサが最大変位Ｘ分で回転すると き、Ｘのトランスデユーサからのアナログ出力信号は９２によって分離されたデ ジタル信号を測定する。同様に、最大変位Ｙは８９によって分離された２つのデ ジタル数を測定する。ソフトウェアフィルタの他の作用＋ｊ　ＭＰＯＴＹ、ＭＰ ＯＴＸと呼ばれる２つのソフトウェア変数を調整することであり（以下、ソフト ウェア変数を単に変数と呼び、この変数はアドレスに又はアドレスが問題におけ る変数に一般に割り当てられるものに見いだされる数を含むメモリ位置を表す） 、これによって、ソフトウェアウィンドウ位置を調整獣構成エラーがシステムに 影響することを除去する。ＭＰＯＴＸとＭＰＯＴＹの値は、各々、Ｘ、　Ｙソフ トウェアウィンドウの端部の位置を表す。定数９２．８９はウィンドウの他端の 位置を決定する。

ソフトウェアフィルタの上述した作用は図９のブロック２３０で表される。ソフ トウェアフィルタ＋４　ｘ位置センサインターフェイスから受け取られたデジタ ル値とＸ変換のための最大所望スルーレートを比較することにより、スルーレー トを制限する。最大所望スルーレートを越えた場合、ソフトウェアフィルタは最 大所望スルーレートの最後の出力値から変化するＸ位置トランスデユーサ出力を 割り当てる。同じことはＹ位置変化においても行われる。本来、これらが最大所 望スルーレートより大きい値に変化する場合を除き、Ｘ、　Ｙ位置センサからの 生の値は読み込ま決受は取られる。もし、これらが所望スルーレートより速く変 化する場合、ポテンショメータの生の値は調整さね、これによって、これらは所 望スルーレートに変化する。

ソフトウェアフィルタのスルーレートの制限作用が行われた後、ソフトウェアウ ィンドウを調整する第２作用が行われる。この作用１戯スルーレート制限ルーチ ン（以下、インストラクションのルーチン、サブルーチン、シーケンスは、時々 、コードとして言及される）によって調整される生のポテンショメータ値と、Ｍ ＰＯＴＸとＭＰＯＴＹの値とを比較することにより行われる。受は取られた生の ポテンショメータの読み（調整されたものとして）がＭＰＯＴＸとＭＰＯＴＹ変 数より大きい場合、これらの変数は増加（インクリメント）さね　これによって 、ソフトウェアウィンドウのＸ、　Ｙ位置は上方に調整される。

生のポテンショメータ値（以下、時々、ＰＯＴ値と呼ぶ）がＭＰＯＴＸとＭＰＯ ＴＹ値を越えない場合、これらは低いウィンドウ、例えば、Ｍ、ＰＯＴＸ値マイ ナス９２、ＭＰＯＴＹ値マイナス８９に対してテストされる。生のＰＯＴ値がウ ィンドウの下端より低い場合、ＭＰＯＴＸとＭＰＯＴＹ変数は減少（デクリメン ト）する。これはソフトウェア位置比較ウィンドウの下方への移行である。ＭＰ ＯＴＸとＭＰＯＴＹ変数のための比較と調整のステップは、ブロック２３０のソ フトウェアフィルタステップが行われる毎に、実行される。これは、ウィンドウ がスルーレート制限コードから受け取った生のＰＯＴ値を囲むまでのソフトウェ ア位置比較ウィンドウの継続的な調整の効果である。

次に、疑似ギアシフトパターン内の実際のＸ、Ｙギア２フ８位置の決定が必要で ある。このコード（戴一連のテストを表すブロック２３２によって表ぎへ　これ はＰＯＴＸ値、ＰＯＴＹ値と呼ばれるソフトウェアフィルタで濾波されたＰＯＴ 値と、位置比較のために用いられるＸ、　Ｙソフトウェアウィンドウの種々の位 置とを比較する。これらの種々の位置（戴ニュートラルバンド及び種々のギア位 置から中立的に離れている同期バンドと同様＆へ例えζ戯　１速、２速、３速、 ４速及びバンクギアを形成する。

図１０は、典型的な４速の疑似ギアシフトパターンがＸ、　Ｙに関獣　どのよう に、対応するギア位置とニュートラルバンドを形成するかを説明している。図９ Ａのブロック２３２のステップは、Ｘ、Ｙ位置決定のため、ｘ、ｙ位置センサの 生のデータ、ブロック２３０でソフトウェアフィルタステップによって濾波され たＰＯＴＸ、ＰＯＴＹと、ソフトウェアウィンドウ内の複数の位置とを比較する 。

本来、図１０は、Ｘ位置決定力（、ＰＯＴＸとＰＯＴＹ値がテストされる値とし て疑似ギアシフトパターンの水平軸に沿った破線を用いることにより、行われる ことを示す。これら２つの分割線は図１Ｏに示されるＭＰＯＴＸマイナス７３と 、ＭＰＯＴＸマイナス２７である。Ｘ位置決定のためのソフトウェアウィンドウ は、図１０の破線２３４．２３６によって形成される。ライン２３４１Ｌ変数Ｍ Ｐ○ＴＸマイナス９２で形成されるソフトウェアウィンドウの下部域を形成する のに対しＭ２３６は変数ＭＰＯＴＸによって形成されるソフトウェアウィンドウ の上端を表す。図９Ａのソフトウェアフィルタステップ２３０によって濾波され る生の位置データはＰＯＴＸ変数である。

ブロック２３２で表されるコードｌ戴ＰＯＴＸ変数と、変数ＭＰＯＴＸマイナス ７３とＭＰＯＴＸマイナス２７によって形成されるソフトウェアウィンドウの位 置とを比較する１対のテストである。ＰＯＴＸがＭＰＯＴＸマイナス７３より小 さい場合、変数Ｘはゼロに設定さね、これはシフトレバーカｆ１変数ＭＰＯＴＸ マイナス７３によって表される分割線の左のどこがであることを意味する。

ＰＯＴＸ変数がＭＰＯＴＸマイナス７３より大きい場合、ＰＯＴＸ変数がＭＰ○ ＴＸマイナス２７によって表される変数より大きいか否かを決定する他の比較が 行われる。大きい場合、変数Ｘは１０にセットさね、これはギアシフトレバ−八 　２３８に示される３速、２４０の３速の同期バンド、２４２のニュートラルバ ンド、２４４４の４速のための同期バンド、２４６の４速等、図１０でＸ＝１０ で示されるバンドのどこかにあることを意味する。正確に（戯ギアシフトレバー 屑立置する場所は、ブロック２３２によって表される他のコードによってＹ位置 の決定が行われるまでは知ることができない。

ちょうど説明された２つのＸ位置決定テストより前へ変数Ｘは５に等しくセット されている。それ故、ちょうど説明された第２テストが失敗すると、変数Ｘの変 化は行われず、これ１礼疑似ギアシフトレバ−が図１２のＸ＝５で示されるバン ドのどこかにあることを意味する。これ（戴疑似ギアシフトレバ−が、２４８の 第１ギア位置、同期バンド又は２５０の１速等のいずれかにあることを意味して いる。

引続き行われるＸ位置比較テストにおいてｊｌ　Ｙ位置を決定するため、さらな る一連のテストを表すコードがある。このコードもまた図９Ａのブロック２３２ によって表１Ｌｆｔ、　Ｘ位置決定のためのコードより先又は後に行われること ができる。濾波されたＰＯＴＸ位置変数のためのテストより、多くの、ソフトウ ェア濾波されたＰＯＴＹ位置変数を比較するためのテストがある。この理白鷹疑 似ギアシフトパターン３４（図１）のために説明されなければならない２つの同 期バンドがあり、これによって、ギアからニュートラルにギア外からニュートラ ルにトランスミッションされるときに実際のギアシフトレバ−上の抵抗力の僅か な増加がシュミレートされることができるからである。同期バンドをシュミレー トする必要はなく、シフターの簡単な実施例（戴これを行うことなく操作される ことが理解されなければならない。

同期バンドシュミレーションを有するシフターの実施例においてＩＬ力のわずか な増加は、実際のトランスミッション内の同期要素の操作によるものであり、こ のトランスミッションは噛み合っている２つのギアを、ギアの噛み合いの前にほ とんど同じ角速度で回転させ、これによって、ギアのクラツシングを最小にする のに役立つ。濾波されたＰＯＴＹ位置データと比較して、Ｙ位置を決定する目的 のためのソフトウェアウィンド’ｙｔＪ夫々変数ＭＰＯＴＹ、ＭＰＯＴＹマイナ ス８９を表す破線２５２．２５４により形成される。種々の可能なＹ位置は図１ ０の左側にひよじした通りである。即ち変数Ｙは値０−４の範囲に設定すことが できる。Ｙ変数値１と３は、疑似ギアシフトレバ−３２が疑似同期バンド２５０ ．２５６に入っていることを示す。Ｙ位置の決定は、濾波されたＹ位置データＭ ＰＯＴＹがＹ位置ソフトウェアウィンドウ内の多くの位置より大きいか否かを決 定する一連のテストを表す。これらの種々の変数値は図１０の右端において、変 数ＭＰＯＴＹマイナス８９、ＭＰＯＴＹマイナス６３、ＭＰＯＴＹ？イｔス５３ 、ＭＰＯＴＹマイナス３７、ＭＰＯＴＹマイナス２７として表される。

この一連のテスト１戴変数値ＰＯＴＹと比較しそれが変数値ＭＰＯＴＹマイナス ２７より大きいか否かを決定することにより始める。もしそうなら、変数Ｙは４ に等しくセットされる。次に、変数ＰＯＴＹを変数ＭＰＯＴＹマイナス３７と比 較さね、それがこの値より大きいかどうかを決定する。もしそうなら、Ｙは３に 等しくセントする。もしそうでない場合は、ＰＯＴＹ変数はＭＰＯＴＹマイナス ５７と比較する。もし大きい場合、Ｙは２に等しくセットされる。このプロセス はＹ位置が決定されるまで続けられる。

一旦、Ｘ、　Ｙ変数値が決定されると、図１０の疑似ギアシフトパターンの位置 が判る。これは、Ｘ、　Ｙ変数値を組合せて、変数Ｚを発生させることにより行 われる。この変数Ｚは配列内へのアドレスとして用いられ、疑似トランスミッシ ョンのギアシフトレバ−位置を与える。

他の配列は疑似トランスミッション内の種々のギアのギア比に関するデータを含 む。疑似ギアシフトパターンにおける特定のギアのスリップ比データは疑似乗物 のエンジンに結合しているギアと、車輪に結合しているギアとの間の回転スピー ドの差を表す。例えば、第２ギアの場合、スリップ比（戴車輪に連結する”第２ ギア”と呼ばれるギアと、これと係合するエンジンに連結されるギアとの間の回 転速度の差である。これら２つのギア間のスリップ比が大きすぎる場合、ギアは 実際のトランスミッションにおいて過度に擦られなけれ１！、噛み合うことがで きない。スリップ比データは、示されておらず、モデルカリュキレーションプロ セッサ（図示せず。また本発明のシステムの一部ではない）のによってメモリ内 に書キ込まれる。モデルカリュキレーションプロセノサ（戴疑似乗物の状態を形 成する他のユーザー人力を受け取り、それらを適用して、疑似世界において乗物 がどのようにユーザー人力に応答しているかの表示データを発生させ、上述のス リップ比データやシフトトルクデータのような他のデータを発生させる。

シフトトルクデータは疑似トランスミッションを通って伝わるトルクの量を表す 。このシフトトルク１戴　自動車の状呟特くエンジンに適用されるパワーの状態 と、クラッチが係合しているか否かに依存する。クラッチが係合していないと、 パワーは疑似トランスミッションに伝達されず、シフトトルクは０である。

シフトトルクとスリップ比を用いる方法を更に詳細に説明する。

図９Ａのブロック２６６１Ｌ　モデルカリキュレーションプロセッサからシフト トルクとスリップ比変数値を得るプロセスを表す。ブロック２６６はこれらの変 数値が継続的に更新されることを表す。

次のブロックであるブロック２６８１Ｌ　ＬＯＣＫＯＵＴ変数をセントするプロ セスを表す。この変数（戴以下に説明されるコードを形成する決定において役割 をはなすセットアブ変数の１つであり、ソレノイドの操作を制御する。シフトト ルクが１０〜−１０の間である場合、ＬＯＣＫＯＵＴ変数はゼロにセットされる 。

さもなけれＩ！、ＬＯＣＫＯＵＴは１にセントされる。ＬＯＣＫＯＵＴが１にセ ットされている場合、高いトルク値が存在し、トランスミジョン内でギアを変え ることが困難あるいは不可能になることを意味する。実際のトイランスミッショ ンにおいては、高いトルクがトランスミッションを通って通過している場合、ト ランスミッションをギアから外すことが困難になる。さらに、大量のトルクがエ ンジンに連結しているギアに適用されている場合、トランスミッションをニュー トラルからギアへ入れることが困難又は不可能になる。

ブロック２７０は現在の状態に対しＬＯＣＫＩＮ変数をセットするためのプロセ スを表す。ＬＯＣＫＩＮは、２０より大きく−２０より小さい高いシフトトルク 値のため、ｌに等しくセットされる。ＬＯＣＫＯＵＴ変数はソレノイド９４、又 は引用された参考文献に開示されているタイプの電磁クラッチを操作するために 用いら汰シフトトルクが１０より大きく、−１０より小さい場合、ギアが入るの を防ぐ。ＬＯＣＫＩＮ変数（戴ソレノイド９４又は電磁クラッチを操作するため に用いらね、シフトトルクが２０より大きく、−２０より小さい場合、ギア内の 疑似トランスミッションをロックする。これらの領域の違い（戴実際のトランス ミッションに現れるであろう状態を反映する。ギアシフトの簡単な実施例におい ては、ＬＯＣＫＩＮとＬＯＣＫＯＵＴの両方を組み合わせて１つの変数にするこ とができ、このため、２つの変数間の差は問題なくなる。

ブロック２７２で表される次のステップＩＬ　５ＧＥＡＲと呼ばれる配列を入力 するため、Ｚ変数の値を用いたプロセスであり、これによって、トランスミッシ ョンがギアに入っている場合、疑似トランスミッションが何のギアに入っている かが決定される。すなわち、５ＧＥＡＲテーブルｌ戴Ｚ変数に関して疑似ギアシ フトパターンを形成する。所定のＺ値用として、線状の配列エントリーがあり、 これはＺ値で表されるギア、ギア数に関してＺ値で表される同期バンド、及びい くつかの実施例においてはギアのためのスリップ比を形成する。他の実施例にお いて哄スリップ比データ用のセパレートテーブルを使うことができる。疑似トラ ンスミッションがギアに係合している場合、変数５ＳＧＥＡＲは１に等しくセッ トされる。さもなけれ（！、変数５ＳＧＥＡＲはＯに等しくセットされる。変数 ５ＳＧＥＡＲは、セットアツプ変数の他の１つであり、これ＋４　どのようにソ レノイド又は電磁クラッチを操作するかについての決定をする場合に必要である 。

ブロック２７４ｆＬ　ギアシフトが同期ゲートに存在する場合に１戴ギアシフト レバ−が存在する同期ゲートの決定を行うＮＧＥＡＲと呼ばれる他のテーブルの 入力のプロセスを表す。この情報は、アドレスとしてＺ変数を用いることにより ＮＧＥＡＲテーブルから検索される。ＧＡＴＥ変数は、このテーブルアクセスの 結果に従ってセントされる。疑似ギアシフトレバ−が同期ギアの位置に入れられ ている場合、ＧＡＴＥ変数は１に等しくセットされる。さもなけれＥ　ＧＡＴＥ 変数は０に等しくセットされる。

ブロック２７６は、アドレスとしてＺ変数を用い、ギアスリップアレイを入力す るプロセスを示す。ギアスリップアレイ＋４疑似トランスミツシヨンにおける全 ての可能なギア用のスリップ比データを含む。このデータ１４　モデルカルキュ レーションプロセソサによって継続的に更新さね、このギアスリップアレイのエ ントリーは、ブロック２６６のプロセスで表されるように、継続的に更新されて いる。このアレイにアクセスすると、この適当なギアの現在のスリップ比が決定 さｔ′Ｌ、ＧＥＡＲＭＥＳＨ変数の値がセットされる。スリップ比が１５０より 大きく、−１５０より／」）′：！−い場合、ＧＥＡＲＭＥＳＨ変数はＯに等し くセットされる。

スリップ比が余り高過ぎて、オペレータによる疑似トランスミッションの意図的 な操作で必要なギアの噛み合いができない場合、ＧＥＡＲＭＥＳＨは０に等しい 。

例えば、疑似乗物が９０ｍｐｈの疑似速度で移動している場合、ＧＥＡＲＭＥＳ Ｈ変数は、一般に、オペレータが疑似トランスミッションを１速又はリバースに 入れることを不可能にするようにセットする。ギアシフトの簡単な実施例におい ては、ＧＥＡＲ，ＭＥＳＨは用いられない。その結果、シフターシュミレーショ ンは実際のトランスミッションよりいくぶん反射かにふくなる。

これによって、ソレノイド制御変数の全てのセットアツプ完成する。そして、プ ロセス鷹決定実行相に移り、ここで疑似トランスミッションの状、Ｂ、５＜　セ ットアツプされた変数の試験によって決定さね、実際の乗物の同様な状態での実 際のギアシフトレバ−の操作によって感じられるであろう力をエミュレートする ため、適当なデジタルワードが生じてソレノイド９４又は電磁クラッチに状況に 応じた抵抗力を発生させる。

ソレノイド９４又は電磁クラッチの制御のためのコード東回９Ｂのブロック２７ ６からテスト２８０までのバス２７８に沿った移行で始まる。このテストの目的 ｉＬ　５ＳＧＥＡＲ変数の値をチェックすることであり、これによって、疑似ト ランスミッションがギアに入っているかが決定される。そのような！、５ＳＧＥ ＡＲが１に等しくなり、”ｙｅｓ”パス（Ｙで示される。”ｎｏ”パスはＮで示 される）に沿ってテスト２８２へ移行する。テスト２８２の目的（戴シフトトル クのレベルを決定するため、ＬＯＣＫＩＮ変数が１に等しいかを決定することで ある。ＬＯＣＫｒＮが１に等しいと、高いシフトトルクが存在し、＝　ｙｅｓ” パスに沿ったＩ１０操作２８４への移行が行われる。このｌ１０ｍ乍を変数５Ｄ ＢＲＡＫＥを、ギアシフトレバ−中上のかなり高い抗力を示す９０Ｈ（１６進法 又はベース１６における９０、即ち１０進法又はベース１０における１４４）に セットし、ギアシフトレバ−が移動できないようにする。

シフトトルクが低い場合、”ｎＯｎバスに沿ったテスト２８６への移行が行われ る。テスト２８６の目的はＬＯＣＫＯＵＴ変数によって反映されるシフトトルク のレベルを決定することである。この変数（飄上述の変数ＬＯＣＫＩＮと異なる シフトトルクの領域のため、１に等しくセットされる。ＬＯＣＫＯＵＴが１に等 しい場合、高いシフトトルクが存在し、’ｙｅｓ’パスに沿った、１１０操作２ ８８への移行が行われる。Ｉ１０操作２８８において、５ＤＢＲＡＫＥ変数は５ ０Ｈにセントされている。Ｉ１０操作２８４の場合は、Ｉ１０操作２８８にセッ トされた１６進法の変数（３図８の１９０．１９２に示されるカウンターに書き 込まね、これによって、デユーティサイクルが制御される。このデユーティサイ クルは、ソレノイド９４又は電磁クラッチによってギアシフトレバ−３２上に付 加される抗力の量をセントする。デユーティサイクル数５０Ｈは、ギアシフトレ バ−３２が容易ではないが動く抵抗力のレベルを表す。

ＬＯＣＫＯＵＴが○に等しい場合、低いシフトトルクが存在り、、Ｉ１０操作２ ９０への移行が行われる。工／○操作２９０は変数５ＤＢＲＡＫＥを、低いデユ ーティサイクルに設定と疑似ギアシフトレバ−上のかなり低い抵抗力を表す１０ Ｈに設定する。

Ｉ１０操作２８４．２８８．２９０が行われた後、パス２９２に沿ったリターン 操作への移行が行わへ制御がソレノイドルーチンから主要ループに戻る。

テスト２８０の結果、疑似トランスミッションがギアに入っていない場合ごｎｏ ’″パスに沿ってテスト２９６への移行が行われる。簡単な実施例において；戴 ｙｅｓ”パスに沿ったテスト２９６とこれと関連する動作は省略さね、制御はブ ロック２８０から直ちにブロック３０８に流れる。

テスト２９６はＧＡＴＥ変数の値が１に等しいかどうかを決定する。そうであれ ば“疑似ギアシフトレバ−”は同期ゲートの位置にあり、”　Ｙｅｓ”パスウェ イに沿ったテスト３０２への移行が行われる。

テスト３０２はＬＯＣＫＯＵＴが１に等しく、変数ＧＥＡＲＭＥＳＨがＯに等し いかを決定する。これら２つの状態が真なら、テスト３０２の結果は真であり、 ”ｙｅｓ”パスニ沿った■／○操作３０４への移行が行わＬ　５ＤＢＲＡＫＥ変 数は９０Ｈにセットされる。　ｙｅｓ”バスウェイに沿った移行は、高いシフト トルクが存在し、高いスリップ比が存在することを意味している。これらの状況 下では、実際のトランスミッションにおいて１戴オペレータは同期ゲートの操作 によりトランスミッションをギアに入れることができない。従って、デユーティ サイクルは疑似ギアシフトレバ−に高い抵抗力を付加し　これによって、ギアシ フトレバ−は動かすことができない。シフトトルクが低いか、スリップ比が低い か或は両方とも低い場合＋３−ｎＯ”バスウェイに沿ったＩ１０操作３０６への 移行が行われる。Ｉ１０操作３０６においてｊ４　５ＤＢＲＡＫＥ変数は４０Ｈ にセットされ、疑似ギアシフトレバ−に中程度の抗力を付加する。

テスト２９６によって変数が０に等しいと決定されると、疑似トランスミッショ ンは、ギアにも同期ゲートにもない。このような場合、ｎｏ”バスウェイに沿っ たＩ１０操作３０８への移行が行われる。Ｉ１０操作３０８においてＩＬ　５Ｄ ＢＲＡＫＥ変数がＩＯＨにセットさね、ギアシフトに最小レベルの抗力が付加さ れる。

Ｉ１０操作３０４．３０６、又は３０８が行われた後、リターンブロック２９４ への移行が行わわ、主要ループへの戻りが行われる。

本発明は開示された好ましい実施例に基いて説明されたが、この技術に熟練する 者は本発明の真の精神と範囲を離れることなく行われる多くの修正を認識するこ とができる。このような全ての修正は添付される請求の範囲に含まれることを意 味する。

ＦＩＧ、１　、−−１゜ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ Ｆｌに、９＾ 要　約 疑似ギアシフ）　（２８）の現実的な感覚を創り出す装置であり、疑似乗物（１ ０）の疑似トランスミッションのためのギアシフト（２８）を含べ実際の乗物の 実際のギアシフトの実際のシフトパターン通じた視覚と動きをシュミレートする ため、ギアシフトレバ−（３２）とギアシフトパターン（３４）を有する。

ピボット機構結合ｉｉ、ギアシフトレバ−（３２）が少なくとも２つの軸を中心 として回転することを可能にするため、ギアシフトレバ−（３２）とハウジング （６４）とを結合する。

ソレノイド（９４）はピボット機構アームに連結し制御信号を受け取るための制 御信号入力を有し、ピボット機構アームに（８８）に適用される力の量を制御し 軸の少なくとも１に沿ったシフトレバ−（３２）の移動に対する抵抗力を生じさ せる。

制御コンピュータ（１６）は制御信号を発生させ、ソレノイド（９４）が一定量 の力をピボット機構結合に適用獣実際の乗物におけるギアシフトの対応する動き においてオペレータによって感じられるであろう実際の力をシュミレートする。

、、、＋、、＝、、、＋、、＋−，，ＰＣＴ／ＬＩＳ　９１１０５４４７国際調 査報告　ＵＳ　９１０５４４７

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンとトランスミッションのモデリング情報を含む疑似乗物のギアシフ トであり、 ギアシフトレバーと、 前記ギアシフトレバーと連結し、これによって、第１軸に沿ったギアシフトレバ ーの移動を提供する第１軸と、 ギアシフトレバーに連結し、第２軸に沿ったギアシフトレバーの移動を提供する 前記第１軸に直角な第２軸と、 前記第１軸に沿った機械的位置を第１センサ信号に変換するため、前記ギアシフ トレバーに連結した第１位置センサと、前記第２軸に沿った機械的位置を第２セ ンサ信号に変換するため、前記ギアシフトレバーに連結した第２位置センサと、 予め設定された複数の位置においてギアシフトレバーを選択的にロックするため の手段と、 ロック手段を、前記予め設定された複数の位置に保持するため、ロック手段と機 械的に連結しており、ソレノイド信号により制御されるソレノイドと、前記第１ 、第２センサ信号と、前記疑似乗物のエンジン及びトランスミッションモデリン グ信号に応答し、前記エンジン及びトランスミッションのモデリング信号が前記 ギアシフトレバーのシフティングを禁止していることを示している時、前記ロッ ク手段を予め設定された位置の１つに保持するソレノイド信号を発生する制御ユ ニットと を備えたギアシフト。
2. ２．前記制御ユニットは、前記ソレノイド信号を変調するための手段を有し、こ れによって、選択された抵抗力が前記ロック手段によって前記ギアシフトレバー に適期される請求項１記載のギアシフト。
3. ３．前記変調手段は、ギアの同期とクラッチの離脱を示す前記エンジンとトラン スミッションのモデリング情報に応答する請求項２記載のギアシフト。
4. ４．前記制御ユニットと電気的に連絡するクラッチ位置センサをさらに憶えた請 求項２記載のギアシフト。
5. ５．前記制御ユニットは、前記ギアシフトレバーが同期バンド中を通って動いて いる時、前記ギアシフトレバーの動きを制限する力を付加する請求項２記載のギ アシフト。
6. ６．前記トランスミッションモデリング情報は疑似トランスミッションのトルク データを含む請求項２記載のギアシフト。
7. ７．前記ロック手段は、前記ソレノイドのピストンの一端とスプリング付勢に回 転可能に連結しているアームと、回転可能なアームの結節に選択的に係合する前 記ギアシフトレバーを結合する戻り止めプレートを含む請求項２記載のギアシフ ト。
8. ８．前記第１位置センサはポテンショメータを含む請求項２記載のギアシフト。
9. ９．前記第２位置センサはポテンショメータを含む請求項２記載のギアシフト。
10. １０．前記所定のロック位置はギアシフトゲートで形成される請求項２記載のギ アシフト。
11. １１．前記ギアシフトゲートは、 ゲートの内側に回転可能に支持された回動アームと、ギアシフトレバーの不用意 なリバース位置への移動を防止するため疑似リバースギア位置にギアシフトレバ ーを入れることを妨げるために、前記アームの一端と前記ゲートとの間に係合す るスプリング付勢とを含むことを特徴とする請求項１０記載のギアシフト。
12. １２．オペレータによって制御される疑似エンジンと疑似トランスミッションを 有する乗物をシュミレートする運転者訓練システムにおけるギアシフト機構であ り、 オペレータによるギアシフトの動きに応答してギアシフトレバーの位置信号を生 成するギアシフトレバーと、 複数のギアシフトレバー位置において前記ギアシフトレバーを固定するロック機 械と、 前記ロック機構に機械的に係合し、第１のギアシフトレバー位置から第２のギア シフトレバー位置までの前記ギアシフトレバーの動きに対して選択的な機械的抵 抗を与えるソレノイドと、 前記ギアシフトレバーが、第１のギアシフトレバー位置から第２のギアシフトレ バー位置までの前記ギアシフトレバーの動きに対する抵抗値を示すデータを受け 、前記ソレノイドにソレノイド力を変化させるソレノイド制御信号を供給し、そ れによって前記ギアシフトレバーの動きに対する機械的抵抗を変化させるソレノ イド制御回路とを備えたギアシフト機構。
13. １３．前記ロック機構は、前記ソレノイドのピストンに一端を接続した回動可能 なアームと、前記回動可能なアームの小片に選択的に係合する前記ギアシフトレ バーに取付けられた戻り止めプレートを付勢するスプリングを備えた請求項１２ 記載のギアシフト。
14. １４．前記抵抗データは、クラッチの位置に応答することを特徴とする請求項１ ２記載のギアシフト。
15. １５．前記抵抗データは、トランスミッションのトルクに応答することを特徴と する請求項１２記載のギアシフト。
16. １６．前記抵抗データば、係合すべきギアの相対的スリップ比に応答することを 特徴とする請求項１２記載のギアシフト。
17. １７．前記抵抗データは、同期ゲート内にギアシフトが位置することに応答する ことを特徴とする請求項１２記載のギアシフト。
18. １８．前記ソレノイド制御信号はパルス幅変調回路に応答してデューティサイク ルに従ってソレノイド力の変化を周期的に行わせる請求項１２記載のギアシフト 。
19. １９．Ｘ−Ｙ座標システムにおいてギアシフトレバーの位置を決定するための位 置センサを有する請求項１２記載のギアシフト。
20. ２０．前記ソレノイド制御回路は前記位置センサのスルーレートを限定するソフ トウェアフィルタを有する請求項１９記載のギアシフト。
21. ２１．一端に複数の戻り止めを有して平面上に位置を設定するための手動アーム 手段と、 前記戻り止めに係合可能な小片を有するピボットアームと、前記ピボットアーム の非回動端に連結し所定の角度範囲で前記アームを動かすためのトランスデュー サ手段とを備えた可変抵抗位置ロック。
22. ２２．前記前記手動アーム手段は、ギアシフトレバーを備えた請求項２１記載の 位置ロック。
23. ２３．前記ピボットアームの非回動端に接続された付勢スプリングを備えた請求 項２１記載の位置ロック。
24. ２４．前記トランスデューサ手段はソレノイドを備えた請求項２１記載の位置ロ ック。
25. ２５．前記トランスデューサ手段は電磁クラッチを備えた請求項２１記載の位置 ロック。
26. ２６．前記トランスデューサ手段により前記ピボットアームに供給される抵抗を 変化させる手段を備えた 請求項２１記載の位置ロック。