JP4341818B2

JP4341818B2 - 車両の手動変速操作装置

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Publication number: JP4341818B2
Application number: JP2003298034A
Authority: JP
Inventors: 真一米; 健柴崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005067324A; WO2005019702A1; GB2420386B; DE112004001545B4; GB0604123D0; DE112004001545T5; US7454992B2; US20060236800A1; GB2420386A

Description

本発明は、車両の手動変速操作装置に関し、特に、変速用Ｈ型シフトパターン等における手動式シフトレバーの操作性を高めかつ誤操作を防止するのに適した車両の手動変速操作装置に関するものである。

乗用車等の車両の変速操作装置には、一般的には、オートマチックの変速操作装置と手動の変速操作装置の２つのタイプがある。オートマチックの変速操作装置では、シフトレバーを直線的に移行させ、かつ指定位置（「Ｄ」レンジ）にセットするだけで走行中に自動的にギヤチェンジが行われる。手動の変速操作装置では、各速度段階に対応するシフト位置を有しかつこれらのシフト位置の間をつなぐ移行経路が形成されたＨ型シフトパターンにおいて、移行経路に沿って変速用シフトレバーを手動で操作し適宜なシフト位置に移行させることによりギヤチェンジが行われる。なお、車両走行中、手動の変速操作装置で変速操作を行うときにはクラッチはオフにされている。また車両の変速操作装置には、上記２つのタイプの変速操作装置を組合せかつ選択可能に構成したものも存在する。

本発明に関連する技術を開示する文献として特許文献１を挙げる。この特許文献１は、自動車の変速のためのシフト装置において、誤操作を未然に防ぐための構造を開示している。この装置によれば、例えばオートマチックの変速操作装置でシフトレバーがドライブ（Ｄ）レンジにセットされている場合において、車速が特定の条件を満たしているときには、「Ｎ」や「Ｒ」等の他のレンジへ移行しようとしても、反発力による抵抗を制御機構で仮想的に作ることにより移行操作できないようにしている。これによりシフト装置での誤操作を防止する。

車両の手動変速操作装置では、従来において、運転者は、上記のＨ型シフトパターンの上で、移行経路に沿ってシフトレバーを或るシフト位置から他の所望のシフト位置に移行させなければならない。Ｈ型シフトパターンにおいて、シフト経路は機械的な構造を有し、シフトレバーの移行動作に対して機械的な制約を与える案内溝としての機能を有していた。他方、近年では、上記の手動変速操作装置に関して、完成した車両において、運転者の要望に対応して上記Ｈ型シフトパターンのパターン構造を変更するように構成された装置が提案されつつある。この装置は、手動変速操作装置において、シフトレバーの移行動作を案内しかつシフトレバーを所定のシフト位置にセットさせるＨ型シフトパターンを機械的構造物として作るのではなく、シフトレバーに対して電気・電子的な制御手段によって荷重すなわち反力を作り出すことによってＨ型シフトパターンを作り出すようにしている。

上記のごとく、車両の手動変速操作装置においてＨ型シフトパターンを電気・電子的な制御手段で荷重（反力）を生じさせ、仮想的に作り出すようにしたものでは、制御的手法でその他に様々な荷重を作り出すことができ、手動変速操作装置の機能をさらに向上させることが可能となる。

手動変速操作装置において上記の電気・電子的な制御手段で荷重すなわち反力を仮想的に作り出し、シフトレバーを操作する運転者に対して擬似的に力を与え、運転者の触覚に対して作用を与える技術は、ハプティック（haptic）技術として知られている。実際には、コンピュータとのインターフェース技術の一種であり、触覚あるいは感触を通して人間と機械との間で対話関係を作る技術である。
特開２００２−２５７２２２号公報

本発明の課題は、車両の手動変速操作装置で電気・電子的な制御手段を利用して仮想的にＨ型シフトパターン等を創出してシフトパターンの変更性および融通性を高めるようにしたものにおいて、さらにハプティック技術を応用して、シフトパターンで形成された移行経路によって案内されるシフトレバーの操作の容易性をさらに高め、かつ誤操作を防止する機能を高めることである。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、Ｈ型シフトパターン等でのシフトレバーの操作性を向上し、操作を容易化し、運転者の判断が確実なものとなるように支援し、誤操作を確実に防止できる車両の手動変速操作装置を提供することにある。

本発明に係る車両の手動変速操作装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両の手動変速操作装置（請求項１に対応）は、車両の走行制御状態に基づいて変速用シフトレバーの操作に関する選択可能なシフト位置を変更可能にした車両の手動変速操作装置であり、シフトレバーを任意のシフト位置に移行操作するとき、選択可能なシフト位置に対応する移行経路における移行操作を容易化する案内部を設け、案内部は、アクチュエータの反力によって運転者が体感できるように設定される仮想的な移行経路規定用ゲートであるように構成される。

上記の手動変速操作装置では、Ｈ型シフトパターン等をハプティック技術を利用して仮想的にかつ擬似的に作ると共に、当該シフトパターンで変速用シフトレバーを移行させようとするとき、シフトレバーを案内する移行経路で選択優先順位を設定し、選択優先順位の高い移行経路でのゲートとしての形状を変化させ、これによりシフトレバーを移行操作するとき、移行を行いやすいように所要の反力をハプティック技術で生じせしめ、これにより案内部を擬似的に生じさせ、移行操作の容易化を実現する。同時に、仮想的に作り出される反力を利用してシフトレバーの移行先としての望ましくない処を制限するようにしたので、誤操作を確実に防止することが可能となる。この構成では、特に、シフトレバーの移行操作でその移行経路を規定するゲートの形状をハプティック技術に基づく反力発生機構で擬似的に設定する。

さらに、上記の手動変速操作装置は、移行経路規定用ゲートの移行経路の分岐部の角部で移行すべき移行経路側に丸みを設定することで特徴づけられる。この構成では、移行経路規定用ゲートの移行経路の分岐部の所要の角部の形状を、ハプティック技術に基づく反力発生機構で擬似的に設定する。従って、Ｈ型シフトパターンにおいて、１つの選択可能なシフト位置に係る分岐部での反力が、他の選択可能なシフト位置に係る分岐部での反力に対して異なるように設定されている。これによって、シフトレバーに対する運転者の手動操作は制限を受け、移行すべき優先順位の高いシフト位置には容易に移行させ、かつ移行すべきでないシフト位置に対しては移行させないようにして誤操作を防ぐ。

第２の車両の手動変速操作装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、上記案内部は、シフトレバーを移行させるとき、当該移行を許容または制限する反力要素であることで特徴づけられる。ハプティック技術によれば反力発生機構によって運転者の操作に対してシフトレバーを介して仮想的に荷重を与え、シフトレバーの移行操作において移行しやすい経路や移行しにくい経路を設定する。これにより、シフトレバーの操作における許容状態または制限状態が擬似的に設定される。

第３の車両の手動変速操作装置（請求項３に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、車両の走行制御状態はシフトレバーのシフト位置であることを特徴とする。手動の変速操作装置では、仮想的に設定されたＨ型シフトパターンにおいて第１速、第２速等のシフトレバーのシフト位置が設定されているが、当該シフトレバーの最初のシフト位置に依存してシフトパターンが決定される。

第４の車両の手動変速操作装置（請求項４に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、車両の走行制御状態は車速であることを特徴とする。

本発明によれば、変速用シフトレバーの移行操作を案内するＨ型シフトパターンを利用して選択可能なシフト位置を変更可能にした車両の手動変速操作装置において、選択可能なシフト位置が２以上ある場合、選択優先順位の高い移行経路での移行操作を容易化する案内部を設けることで、シフトレバーの移行操作を走行条件に応じて積極的に設定でき、シフトの誤操作を防止することができる。

また本発明によれば、シフトレバーの最初のシフト位置に応じてシフトパターンにおける案内部を形成する移行経路規定用ゲートの分岐部の角部の丸みを変化させ、斜めの移行操作の操作性を向上することができる。

本発明によれば、Ｈ型シフトパターン等でのシフトレバーの操作性をより高い次元で向上し、操作を容易化し、運転者の判断が確実なものとなるように支援し、誤操作を確実に防止することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

本実施形態に係る車両の手動変速操作装置は、図１に示すごとき手動変速操作部１１を有している。手動変速操作部１１は、シフトレバー１３とその近傍に配置されたモニタ１２とを備える。手動変速操作部１１では孔１４が形成され、シフトレバー１３はこの孔１４に挿通されて装備されている。シフトレバー１３は、モニタ１２の操作パネル上で表示された線パターン１５に基づいて移行操作を行うことができる。モニタ１２の中央部の位置はニュートラル（Ｎ）の位置である。。

モニタ１２の操作パネル上に表示される線パターン１５は、図２に示されるごとく、１速から４速までのシフト位置から成る第１のＨ型シフトパターンと、３速、４速、５速、Ｒ（バック）までシフト位置から成る第２のＨ型シフトパターンとを備える手動変速用シフトパターンである。図２中の１〜５は変速段階の番号を示し、Ｎはニュートラル位置、Ｒはバック位置を示しておリ、これらはシフトレバーの位置を発光作用により表示する。モニタ１２の操作パネル上に表示される線パターン１５は、後述されるごとく、手動変速用シフトパターンとして可変であって、適宜に変化させられる。

図３および図４に従って本実施形態に係る車両の手動変速操作装置のシステム全体の構成を説明する。

図３において、手動変速操作部１１に設けられたシフトレバー１３は前後方向および左右方向に移行操作することにより、前述の第１および第２のＨ型シフトパターンにおける各シフト位置にセットすることができる。シフトレバー１３は前後および左右の各方向への操作を可能にする傾動自在に支持する傾動支持機構２１を有している。

傾動支持機構２１は、運転者によるシフトレバー１３の前後方向における操作に対して、これを検出する前後方向センサ２２とシフトレバー１３の動きに反力（荷重）を与える前後操作反力アクチュエータ２３とを備える。また同様に、傾動支持機構２１は、運転者によるシフトレバー１３の左右方向における操作に対して、これを検出する左右方向センサ２４とシフトレバー１３の動きに反力を与える左右操作反力アクチュエータ２５とを有する。前後方向および左右方向の各反力の大きさおよび方向は制御装置２６によって設定される。シフトレバー１３による前後方向の操作と左右方向の操作の組合せに基づいて前述したモニタ１２の線パターン１５で示された移行操作を行うことが可能となる。

上記において、シフトレバー１３は運転席の近傍に配置されている。このシフトレバー１３は、パイプ状のスティック本体１３ａの上端に操作グリップ１３ｂが固定されている。シフトレバー１３のスティック本体１３ａの下端部は、傾動支持機構２１によって前後方向および左右方向に傾動自在に設けられている。シフトレバー１３を前後方向および左右方向に傾動する操作は、シフトレバー１３の前後方向と左右方向の操作を可能にする回転軸に備えられたポテンショメータなどから成る前述の前後方向センサ２２と左右方向センサ２４により、その操作量が電気信号として検出できるようになっている。前後方向センサ２２と左右方向センサ２３の検出信号は制御装置２６に入力される。

また上記モニタ１２は、液晶等の薄型モニタとなっており、シフトレバー１３の近傍に設けられている。モニタ１２は、制御装置２６により設定された操作パネルを画像として視覚化している。視覚化された操作パネルでは、前述したように、条件に応じて変化させられる線パターン１５が表示される。なおモニタ１２は、各種のメータ類が設けられたメータパネルの部分に設けて表示させるように構成することもできる。

制御装置２６はコンピュータおよび駆動回路などから構成される。上記の前後方向センサ２２および左右方向センサ２４の出力信号をデジタル化して入力し、所定の処理を行い、変速機アクチュエータ３１と前後操作反力アクチュエータ２３と左右操作反力アクチュエータ２５とモニタ１２を所定制御の下に駆動する駆動信号を出力する。前後方向センサ２２および左右方向センサ２４の各出力信号の組合せで、シフトレバー１３のシフト位置に係る情報を取り出すことができる。また制御装置２６には車速センサ３２から車速に係る信号が入力される。制御装置２６は、図４に示すように、反力制御部４１と変速制御部４２と操作パターン設定部４３と操作パネル制御部４４を有している。

上記の変速機アクチュエータ３１は、制御装置２６から与えられる制御信号に基づき変速機３３を適宜に制御する。これによってシフトバイワイヤ（Shift By Wire）が実現される。このため、シフトレバー１３と変速機３３は機械的に接続されておらず、切り離されている。

操作パターン設定部４３は、シフトレバー１３のシフト位置、または車速センサ３２から与えられる車速情報に基づいて、その制御信号を、反力制御部４１と変速制御部４２と操作パネル制御部４４に出力する。シフトレバー１３のシフト位置であるか、または車速センサ３２から与えられる車速情報であるかは任意に選択することができる。操作パネル制御部４４によって、モニタ１２の操作パネルに表示された、シフトレバー１３の移行操作を規定する線パターン１５が表示される。

反力制御部４１は、操作パターン設定部４３で設定された操作パネルに対応するシフトレバー１３のシフト位置および移行経路に応じた反力を設定し、この反力は前後操作反力アクチュエータ２３と左右操作反力アクチュエータ２５を介してシフトレバー１３に付与される。反力制御部４１によって所要の反力を発生させることにより、シフトレバー１３の移行操作において、シフトレバー１３のシフト位置に応じて、または車速に応じて、移行操作を許容するまたは制限（禁止）する案内手段または案内部が仮想的におよび擬似的に作り出される。この案内部はシフトレバー１３の移行経路を規定するためのゲートの機能を有するものである。案内部の移行経路パターンについては後で説明される。

変速制御部４２は、操作パターン設定部４３により設定されたモニタ１２の操作パネルにおけるシフトレバー１３のシフト位置に基づいて、変速機３３のギヤの切り換えを行う変速機アクチュエータ３１を制御する。図２に示されたモニタ１２の操作パネルにおける線パターン１５で、例えば３速のシフト位置へシフトレバー１３を移行させると、前後方向センサ２２と左右方向センサ２４とでシフトレバー１３の前後方向および左右方向の操作量を検出し、当該操作量はそれぞれ変速制御部４２に入力される。モニタ１２の操作パネルにおける手動変速のための線パターン１５、すなわち上記移行経路パターンは操作パターン設定部４３によって設定されている。この状態で、変速制御部４２は、操作パターン設定部４３からの手動変速パターンを示す信号と、前後方向センサ２２および左右方向センサ２４からの信号とに基づいて、変速機３３のギヤ状態を、シフトレバー１３のシフト位置に合わせて変化させる。

次に、図５と図６を参照して、上記構成を有する車両の手動変速操作装置で実現される機能的な特徴を説明する。

本実施形態に係る手動変速操作装置では、モニタ１２で視覚化される操作パネル上に表示される線パターン１５、すなわちシフトレバー１３の変速用シフトパターンが、制御装置２６の反力制御部４１に基づき条件に応じて適宜に設定されるようになっている。シフトレバー１３に係る以下のシフトパターンは、前後と左右の２軸で規定される移行経路規定用のゲート（案内手段）を形成する。

図５の（Ａ）は、シフトレバー１３が１速のシフト位置５１にあるときのシフトパターンの一例を示している。このシフトパターン５２は、１速の位置から２速、４速、Ｒのシフト位置に移行できる移行経路を規定する案内用パターン（案内手段）である。従って、このシフトパターン５２によれば、シフトレバー１３は、１速から２速、４速、Ｒのいずれかのシフト位置に移行操作を行うことができるが、３速と５速のシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、１速から２速、４速、Ｒのいずれかのシフト位置への移行操作において、シフトパターン５２の移行経路での分岐部５２ａ，５２ｂ，５２ｃにおいてそれらの角部に丸み５３を作り、２速、４速、Ｒのシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。特にＲのシフト位置への角部の丸みを大きくしている。以上のシフトパターン５２は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図５の（Ｂ）は、シフトレバー１３が３速のシフト位置５５にあるときのシフトパターンの一例を示している。このシフトパターン５６は、３速の位置から２速、４速のシフト位置に移行できる移行経路を規定する案内用パターン（案内手段）である。従って、このシフトパターン５６によれば、シフトレバー１３は、３速から２速、４速のいずれかのシフト位置に移行操作を行うことができるが、１速と５速とＲのシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、３速から２速または４速のシフト位置への移行操作において、シフトパターン５６の移行経路での分岐部５６ａ，５６ｂにおいて２速側の角部に丸み５３を作り、２速のシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。以上のシフトパターン５６は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図５の（Ｃ）は、シフトレバー１３が５速のシフト位置５７にあるときのシフトパターンの一例を示している。このシフトパターン５８は、５速の位置から２速、４速のシフト位置に移行できる移行経路を規定する案内用パターン（案内手段）である。従って、このシフトパターン５８によれば、シフトレバー１３は、５速から２速、４速のいずれかのシフト位置に移行操作を行うことができるが、１速と３速とＲのシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、５速から２速または４速のシフト位置への移行操作において、シフトパターン５８の移行経路での分岐部５８ａ，５８ｂ，５８ｃにおいてその角部に丸み５３を作り、２速または４速のシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。以上のシフトパターン５８は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図５に示されたシフトレバー１３のシフトパターン５２，５６，５８は一例であって、当該シフトパターンは、シフトレバー１３の各初期位置に基づき、運転者の要求に応じて任意に設定することができる。

次に図６の（Ａ）は、シフトレバー１３が例えば４速のシフト位置６１にありかつ車速が低であるときのシフトパターンの一例を示している。このシフトパターン６２は、４速の位置から１速、３速、４速のシフト位置に移行できる移行経路を規定する案内用パターン（案内手段）である。従って、シフトレバー１３は、４速から１速、３速、４速のいずれかのシフト位置に移行操作を行うことができるが、２速とＲのシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、４速から１速、３速、５速のいずれかのシフト位置への移行操作において、シフトパターン６２の移行経路での分岐部６２ａ，６２ｂ，６２ｃにおいて角部に丸み５３を作り、１速、３速、５速のシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。特に１速のシフト位置への角部の丸み５３を大きくしている。以上のシフトパターン６２は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図６の（Ｂ）は、シフトレバー１３が例えば４速のシフト位置６１にありかつ車速が中〜高であるときのシフトパターンの一例を示している。このシフトパターン６６では、４速の位置から３速、５速のシフト位置に移行できる移行経路を規定するパターン（案内手段）である。従って、シフトパターン６６によれば、シフトレバー１３は、４速から３速、５速のいずれかのシフト位置への移行操作を行うことができるが、１速と２速とＲのシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、４速から３速または５速のシフト位置の移行操作において、シフトパターン６６の移行経路での分岐部６６ａにおいて角部に丸み５３を作り、５速等のシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。以上のシフトパターン６６は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図６の（Ｃ）は、シフトレバー１３が例えば４速のシフト位置６１にありかつ車速が中〜高（より高い車速）であるときの他のシフトパターンの例を示している。このシフトパターン６８では、４速の位置から５速のシフト位置に移行できる移行経路を規定するパターン（案内手段）である。従って、シフトパターン６８によれば、シフトレバー１３は、４速から５速のシフト位置への移行操作を行うことができるが、１速と２速と３速とＲのシフト位置には移行操作を行うことができない。さらに、４速から５速のシフト位置の移行操作において、シフトパターン６８の移行経路での分岐部６８ａに相当する部分において角部に丸み５３を作り、５速のシフト位置へのシフトレバー１３の移行操作を容易に行えるようにしている。以上のシフトパターン６８は、シフトレバー１３の案内部として、シフトレバー１３の最初のシフト位置の条件に基づき前述のごとく反力制御部４１によって作り出される。

図６に示されたシフトレバー１３のシフトパターン６２，６６，６８は一例であって、当該シフトパターンは、車速に基づき、運転者の要求に応じて任意に設定することができる。

図７は他の実施形態に係るシフトパターンの表示例を示す。このシフトパターンもモニタ１２で視覚化される操作パネル上に表示される線パターン１５である。当該線パターンは、前述した通り、制御装置２６の反力制御部４１に基づき条件に応じて適宜に設定されるようになっている。

図７の（Ａ）〜（Ｇ）で示された６つの移行操作用シフトパターンのそれぞれにおいて、シフト位置を示す丸エリアで、縦線丸エリア７１はシフトレバーの存在位置および位置確定エリア（信号を出す場合）を示し、白丸エリア７２は操作可能なシフト位置を示し、斜線丸エリア７３はなくなっているシフト位置を示している。また縦線長形エリア７４は、荷重パターンを切り替えるときの判定に使う位置エリアを示している。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

本発明は、乗用車等の車両の手動式の変速操作装置において、変速用シフトレバーに対して仮想的な力を与えることによりシフトレバーの移行可能経路を触覚的に与え、Ｈ型シフトパターンの操作性、可変性、融通性を高めるのに利用される。

手動変速操作部におけるモニタとシフトレバーの概観斜視図である。モニタの操作パネルに表示される変速のためのＨ型シフトパターンを示す線図である。本実施形態に係る車両の手動変速操作装置の全体のシステム構成を示す構成図である。制御装置に関連する構成を示すブロック図である。シフトレバーの最初のシフト位置に応じた仮想的なシフトパターンを説明するための説明図である。車速に応じた仮想的なシフトパターンを説明するための説明図である。他の実施形態に係るシフトパターンを説明するための説明図である。

符号の説明

１１手動変速操作部
１２モニタ
１３シフトレバー
１５線パターン
２１傾動支持機構
２２前後方向センサ
２３前後操作反力アクチュエータ
２４左右方向センサ
２５左右操作反力アクチュエータ
２６制御装置

Claims

車両の走行制御状態に基づいて変速用シフトレバーの操作に関する選択可能なシフト位置を変更可能にした車両の手動変速操作装置において、前記シフトレバーを任意の前記シフト位置に移行操作するとき、前記選択可能なシフト位置に対応する移行経路における移行操作を容易化する案内手段を設け、前記案内手段は、アクチュエータの反力によって運転者が体感できるように設定される仮想的な移行経路規定用ゲートであり、前記移行経路規定用ゲートは、移行経路の分岐部の角部で移行すべき移行経路側に丸みを設定することを特徴とする車両の手動変速操作装置。
前記案内手段は、前記シフトレバーを移行させるとき、当該移行を許容または制限する反力要素であることを特徴とする請求項１に記載の車両の手動変速操作装置。
前記車両の前記走行制御状態は前記シフトレバーのシフト位置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の手動変速操作装置。
前記車両の前記走行制御状態は車速であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の手動変速操作装置。