JP5164853B2 - 自動車用途に対するギアチェンジ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用途に対するギアチェンジ装置に係る。当該ギアチェンジ装置は、ギアレバーと、ギアレバーの動作及び／又はギアレバー上にかけられる力を検出し、ギアレバーの動作及び／又はギアレバーにおける力に依存して、センサ信号を発する、少なくとも１つのセンサと、トランスミッションを介してギアレバーに対して接続される少なくとも１つのアクチュエータとを有する。

かかるギアチェンジ装置は、ＷＯ ０３０８５４８１ Ａ（特許文献１）から既知である。この周知のギアチェンジ装置は、ジンバル機構を介してギアレバーに対して接続される、トゥースベルト（歯付きベルト）トランスミッションを介して２つの回転軸に対して接続される、２つのアクチュエータ及び２つのセンサを有する。力は、ギアレバーがアクチュエータによってシフトされる際にギアレバー上にかけられる。該力は、前に定められた動作パターンからそれる方向におけるギアレバーの動作に抵抗し、また、ユーザが皮膚感覚を受けるよう、可能である動作方向においてギアレバー上に対抗力を加える。

この周知のギアチェンジ装置がギアレバーを予め設定された位置から誤って滑脱させることを防ぐよう、アクチュエータはまた、ギアレバーがシフトされていない場合に、ギアレバーを設定位置に維持する力をギアレバー上に加えるよう、作動されなければならない。
ＷＯ ０３０８５４８１ Ａ

本発明は、冒頭に記載された種類のギアチェンジ装置を与える、ことを目的とし、当該装置においては、ギアレバーを適所に保持するようアクチュエータを作動させることが必須ではない。この目的に対して本発明に従ったギアチェンジ装置は、トランスミッションが自己制動（セルフブレーキング、ｓｅｌｆ−ｂｒａｋｉｎｇ）であること、また、センサ信号に依存して、アクチュエータがギアレバーをシフトする並びに／あるいはギアレバーの動作を可能にする、ことを特徴とする。したがってアクチュエータは、ギアレバーをシフトするよう、あるいはユーザがギアレバーをシフトし得るよう、使用され、ユーザは、アクチュエータの支援を有さずに、トランスミッションの自己制動特性により限られた範囲にのみシフトし得る。ギアレバーは、アクチュエータとギアレバーとの間における自己制動トランスミッションを有して誤って滑り得ない。ギアレバーは、アクチュエータが作動される場合にのみシフトされ得、該作動は、力がギアレバー上に加えられたあとに発生し、限られた動作を行なうことができる。

本発明に従ったギアチェンジ装置の一実施例は、トランスミッションがウォーム−ウォームホイールトランスミッション（ａ ｗｏｒｍ−ｗｏｒｍ ｗｈｅｅｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）である、ことを特徴とする。ウォーム−ウォームホイールトランスミッションは、この用途に対して大変適切な自己制動トランスミッションである。

本発明に従ったギアチェンジ装置の更なる一実施例においては、自動車において使用される際にギアチェンジ装置は、自動車の残りの部分によって形成される周囲（ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ）に対して接続されること、また、センサは、ギアレバー上にユーザによって加えられる力の結果として周囲に対するギアチェンジ装置の動作を検出すること、が特徴とされる。ギアチェンジ装置の動作の検出は、本願において、ギアチェンジ装置の速度（時間単位毎のシフト）の検出、とも称される。

望ましくは、ギアチェンジ装置は、少なくとも１つの可撓性要素を有する。該可撓性要素を有して、自動車において使用される際のギアチェンジ装置は、自動車の残りの部分によって形成される周囲に対して接続され、周囲に対するギアチェンジ装置の動作は、ギアレバー上にユーザによって加えられる力による弾性歪曲の結果である。ギアチェンジ装置は望ましくは、水平平面においてギアレバーを操作するよう、少なくとも２つの可撓性要素を介して周囲に対して接続される。

更には、ギアチェンジ装置は望ましくは、水平平面においてギアレバーを操作することができるよう、更なるセンサ及び更なるアクチュエータを有する。該更なるセンサは、他のセンサによって検出された方向に対して直角の方向におけるギアレバー上にかけられる力及び／又はギアレバーの動作を検出する。更なるアクチュエータは、更なるトランスミッションを介してギアレバーに対して接続され、また、センサ信号に依存して、他のアクチュエータの方向に対して直角の方向において、ギアレバーの動作を可能にする、並びに又はギアレバーをシフトする。

本発明に従ったギアチェンジ装置の更なる一実施例は、ギアレバーが所望される動作を行なうことを可能にし、ギアチェンジ装置がキャリア及びフレームも有する、ことを特徴とする。ギアレバーは、該キャリア上に存在する。フレームは、第１のシャフトの周りにピボットされ、前出の周囲に対して接続される。キャリアは、第１のシャフトに対して直角である第２のシャフトの周りにピボットされ、フレームに対して接続される。アクチュエータは、周囲に対して剛性に接続され、トランスミッションを介してフレームに接続される。

更なる一実施例において、更なるアクチュエータは、更なるトランスミッションを介してキャリアに剛性に接続される。該更なるトランスミッションのアウトプットシャフトは、フレームに対して固定される。

他の実施例において、更なるアクチュエータ及び更なるトランスミッションは、フレームに対して固定される。該アクチュエータは、補助トランスミッションを介して更なるトランスミッションのインプットシャフトに対して接続され、更なるトランスミッションのアウトプットシャフトは、キャリアに対して固定される。

更に他の実施例では、更なるアクチュエータは、周囲に対して剛性に接続され、トランスミッションのアウトプットシャフトの線上に存在する。該更なるアクチュエータは、補助トランスミッションを介して更なるトランスミッションのインプットシャフトに対して接続され、更なるトランスミッションのアウトプットシャフトは、キャリアに対して固定される。

また、本発明に従ったギアチェンジ装置の更なる一実施例は、ウォームがアクチュエータに対して接続され、ウォームホイールがギアレバーに対してがギアレバーに対して接続されること、及び、ギアチェンジ装置が、第１の装置、第２の装置、第３の装置、及び制御ユニットを有すること、を特徴とする。該第１の装置は、ウォームの回転速度を測定する。第２装置は、アクチュエータに対して伝達される動力を測定する。第３の装置は、遊びギアレバーを有して（ｗｉｔｈ ａｎ ｉｄｌｅ ｇｅａｒ ｌｅｖｅｒ）測定された動力に適切であるウォームの回転速度を探す。制御ユニットは、測定された回転速度と測定された動力から導かれる回転速度との間の差異に依存して、アクチュエータの速度を制御する。これによって、アクチュエータがギアレバーをシフトする速度又はアクチュエータによって可能とされるギアレバーの速度を、ユーザが所望するギアレバーをシフトする速度に適合させることは、可能となる。ユーザがギアレバーをはやくシフトすることを望む場合、ユーザは、ギアレバーをゆっくりとシフトさせたいと望む場合よりも強い力を加える。この力は、ウォームに対してウォームホイールを介して加えられ、より大きな摩擦力が克服されなければならない。これは、アクチュエータに対して伝達される動力に変化がない場合、ウォームがよりゆっくりと回転する、ことを意味する。これは、検出され、その後、制御ユニットは、更なる動力をアクチュエータに対して伝達することによってギアレバーをより早くシフトすることができる。

ユーザがどの方向にギアレバーをシフトすることを望んでいるかを検出するよう、ギアレバー上に加えられる力の方向は、ギアレバー上に加えられる力を検出する圧力センサを使用することによって、あるいは、ギアチェンジ装置を弾性的にサスペンドし且つ該サスペンション（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）の弾性歪曲を測定することによって、判断され得る。

センサが損傷し得るギアレバーの過負荷に対してセーフガードを作るよう、本発明に従ったギアチェンジ装置の更なる一実施例は、ギアレバーが端部から距離をおいた補助フレームに対して可動に接続され、該端部上には、ギアレバーの軸方向においてギアレバーに対してスプリング接続を有するボールが備えられる、ことを特徴とする。補助フレームはまた、ノッチを備えられる要素に対して接続され、ボールは、ノッチにおいて存在し、圧力センサは、要素と補助フレームとの間において存在する。設定された最大値より大きな力がギアレバー上に加えられる場合、ボールは、ノッチから飛び出る。力の最大許容値は、ボールがノッチへと押されるスプリング力を増大又は低減することによって設定され得る。

ノッチは、望ましくはカップ形状であり、平面の中央に存在する。ボールは、ノッチから飛び出る場合、スプリングによって平面まで押し戻される。続いてギアレバーを動かすことによって、ボールは、ノッチへと戻され得、本来の状態が復元される。望ましくは、ノッチの下方において更なる圧力センサがあり、ノッチにおけるボールの存在を検出する。

ギアレバーと補助フレームとの間の接続は、例えばある構造によって形成され得、該ある構造においては、ギアレバーは、第２のシャフトの周りにベアリング上でピボットされるアタッチメントにおいて第１のシャフトの周りにベアリングを有してピボットされる。該第２のシャフトは、第１のシャフトに対して直角において補助フレームにおけるベアリング上でピボットされる。これは例えば、ホルダにおける圧力センサによって行なわれ得、該ホルダは、細長いホールを介して補助フレームに対して固定される。

適切な周知のセンサは使われ得、該センサは例えば、ポテンショメータ、回転エンコーダ、単一又はダブルレーザビームを有する光学エンコーダ、磁性又は容量性エンコーダ、である。

本発明は、本発明に従ったギアチェンジ装置の実施例が示される図面に基づき、以下においてより完全に説明される。

図１は、本発明に従ったギアチェンジ装置の第１の実施例を示す。ギアチェンジ装置は、ギアチェンジ装置１が自動車において使用される際に自動車の残りの部分によって形成される周囲に対して、組立体フレーム２を介して接続される。ギアチェンジ装置１は、例えば自動車のギアボックスを操作するよう使用される、ギアレバー３を有する。ギアチェンジ装置はまた、複数のセンサ（図示せず）を有し、ギアレバー上にユーザによって加えられる力の結果として周囲に対するギアレバーの動作を検出する。ギアチェンジ装置は、周囲に対して可撓性要素（図示せず）を介して接続される。ユーザがギアレバー３上に力を加える場合、かかる可撓性要素は、弾性的に歪曲し、センサは、ギアレバーの動作又は弾性要素の歪曲を検出する。他の適切な周知のセンサは使用され得、該センサは例えば、ポテンショメータ、回転エンコーダ、単一又はダブルレーザビームを有する光学エンコーダ、磁性又は容量性エンコーダである。

ギアチェンジ装置はまた、２つのアクチュエータを有する。該アクチュエータは、この実施例及び以下に記載される全ての実施例において、電気モータ５，７によって形成され、また、トランスミッション９，１１を介してギアレバー３に対して接続される。トランスミッション９，１１は、自己制動であるウォーム−ウォームホイールトランスミッションによって形成される。ギアレバーは、アクチュエータとギアレバーとの間における自己制動トランスミッションにより、誤ってシフトされ得ない。ギアレバーは、アクチュエータが作動される場合にはシフトされ得ない。電気モータは、センサ信号に依存して、ギアレバーをシフトするか、あるいはギアレバーの動作を可能にする。この目的に対して、ギアチェンジ装置１は、プロセッサ（図示せず）を有する。該プロセッサは、センサからのセンサ信号を受信し、該信号をアクチュエータに対する制御信号へと処理することができる。そのため、ギアレバーは、前にプロセッサへと入れられたギアレバーに対して許可される動作の自由度を考慮して、ユーザによるギアレバー上の力の印加によって示される方向においてシフトされ得る。ギアレバーの動作速度は、これによって、ユーザがギアレバーをシフトするよう抵抗を克服しなければならないように感じられるようにされ、ギアレバーは、前に定められたパターンに対してギアレバーの動作の自由度を主に制限する、皮膚感覚（ｈａｐｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）をもたらす。

ギアチェンジ装置１はまた、上方にギアレバー３が固定されるキャリア１３、及びフレーム１５を有する。フレーム１５は、第１のシャフト１７の周りにピボットされ、組立体フレーム２に対して接続される。キャリア１３は、Ｕ字型のブレース（補強材）によって形成され、フレーム１５は、十字型にともに固定される３つのシャフト端部によって形成される。キャリア１３は、フレーム１５に対してピボットされ、故に第１のシャフトに対して直角である第２のシャフト１９の周りにピボットされる。電気モータ５は、トランスミッション９の筐体を介して組立体フレーム２に対して剛性に接続され、電気モータのアウトプットシャフトは、フレーム１５のシャフト端部の１つに対してトランスミッション９を介して接続される。更なる電気モータ７は、更なるトランスミッション１１の筐体を介してキャリア１３に対して剛性に接続され、電気モータ７のアウトプットシャフトは、フレーム１５のシャフト端部の１つに対して更なるトランスミッション１１を介して接続される。

図２は、図１に示されるギアチェンジ装置の変形を示す。第１の実施例の部分と同等である部分はすべて、同一の参照符号によって示される。このギアチェンジ装置２１において、更なるトランスミッション１１は、２つの直角のトランスミッションによって形成され、更なる電気モータ７は、ギアレバー３に対して固定される。これは、一実施例より更に小型の構造を与える。

図３は、本発明に従ったギアチェンジ装置の第２の実施例を示す。この場合も、第１の実施例の部分と同等である部分はすべて、同一の参照符号によって示される。このギアチェンジ装置２３において、更なる電気モータ７及び更なるトランスミッション１１は、フレーム１５に対して固定される。フレーム１５は、ここでもＵ字型ブレースによって形成される。電気モータ７のアウトプットシャフトは、ベルトトランスミッションによって形成される補助トランスミッション２４を介して、更なるトランスミッション１１のインプットシャフトに対して接続され、更なるトランスミッション１１のアウトプットシャフトは、キャリア１３に対して固定される。

図４は、図３中に示されるギアチェンジ装置の第２の実施例の変形を示す。第１の実施例の部分と同等である部分は全て、同一の参照符号によって示される。このギアチェンジ装置２７において、更なる電気モータ７は、組立体フレーム２に対して固定され、トランスミッション９のアウトプットシャフトの線上に存在する。更なる電気モータ５は、ここでも、補助ギア２５を介して更なるトランスミッション１１のインプットシャフトに対して接続される。更なるトランスミッション１１のアウトプットシャフトも、キャリア１３に対して固定される。

上述されたギアチェンジ装置の全ての実施例において、トランスミッション９，１１のウォームは、電気モータ５，７に対して接続され、ウォームホイールは、キャリア１３及びフレーム１５に対して接続される。ギアチェンジ装置はまた、ウォームの回転速度を測定する第１の装置（図示せず）、及び、電気モータに対して伝達される動力を測定する第２の装置（図示せず）を有する。ギアチェンジ装置はまた、（遊びギアレバーを有する）ウォームのどの回転速度が測定された動力に対して適切であるかを探す第３の装置（図示せず）、及び、測定された回転速度と測定された動力から導かれる回転速度との間の差異に依存して、電気モータの回転速度を制御する制御ユニット（図示せず）を有する。

図５は、過負荷に対してセーフガードを与える、ギアレバー３のサスペンション３１の一実施例を示す。ギアレバー３は、端部から距離をおいて２つのストリップ３３によって形成される補助フレームに対して可動に接続される。ギアレバーと補助フレームとの間の接続は、アタッチメント３５によって形成され、ギアレバー３は、第１のシャフトの周りにピボットされる。アタッチメント３５は、第２のシャフトの周りにピボットされ、ストリップ３３に対して接続される。

ボール３７は、ギアレバー２の端部上にあり、スプリングに対してギアレバーの軸方向において動かされ得るピンに対して固定される。ホルダ４１は、細長いホール３９を介してストリップ３３に対して接続される。要素４３は、このホルダにおいて存在し、４つの圧力センサ４５は、この要素とホルダとの間に存在する。ノッチ４７は、ボール３７がある要素にある。更なる圧力センサ（図中可視ではない）は、ノッチ４７の下部にあり、ノッチにおけるボール３７の存在を検出する。

設定された最大値より大きい力がギアレバー３上に加えられる場合、ボール３７は、ノッチ４７から飛び出る。力の最大許容値は、ボールがノッチへと押されるスプリン力を増大又は低減させることによって設定され得る。このスプリング力は、細長いホール３９において要素４３を動かすことによって設定され得る。

このギアレバー３のサスペンションは、ギアチェンジ装置の上述された実施例の各々において使用され得る。

本発明は図面に基づいて上述されてきたが、本発明が図示される実施例にのみ制限されるのではないことは、留意されるべきである。本発明はまた、請求項によって定義される範囲内において、図示される実施例から逸脱する全ての実施例にまで及ぶ。例えば、可撓性要素は省かれ得、その代わりに周囲におけるギアチェンジ装置のサスペンションに遊びがもたらされ得、周囲に対するギアチェンジ装置の小さな動作を容易にし得る。

本発明に従ったギアチェンジ装置の第１の実施例を図示する。 図１に示されるギアチェンジ装置の変形を図示する。 本発明に従ったギアチェンジ装置の第２の実施例を図示する。 図３に示されるギアチェンジ装置の変形を図示する。 ギアレバーのサスペンションの一実施例を図示する。

Claims (11)

1. 自動車用途に対するギアチェンジ装置であって：
   ・ ギアレバーと、
   ・ 該ギアレバーの動作及び／又は該ギアレバー上にかけられる力を検出し、該ギアレバーの前記動作及び／又は該ギアレバーにおける前記力に依存して、センサ信号を発する、少なくとも１つのセンサと、
   ・ トランスミッションを介して前記ギアレバーに対して接続される少なくとも１つのアクチュエータと、
   を有し、
   ・ 当該ギアチェンジ装置は、自動車において使用される際に該自動車の残りの部分によって形成される周囲に対して接続され、
   ・ 前記トランスミッションは、自己制動であり、
   ・ 前記アクチュエータは、前記センサ信号に依存して、前記ギアレバーをシフトし、並びに／あるいは前記ギアレバーの前記動作を可能にし、
   前記ギアレバーが上方に存在するキャリアと、
   第１のシャフトの周りにピボットされる、前記周囲に対して接続されるフレームと、
   を更に有し、
   前記キャリアは、第２のシャフトの周りにピボットされ、前記第１のシャフトに対して直角に前記フレームに対して接続され、
   前記アクチュエータは、前記周囲に対して剛性に接続され、前記トランスミッションを介して前記フレームに対して接続される、
   ことを特徴とするギアチェンジ装置。
2. 前記トランスミッションは、ウォーム−ウォームホイールトランスミッションである、
   ことを特徴とする請求項１記載のギアチェンジ装置。
3. ・ 前記センサは、前記ギアレバー上にユーザによってかけられる力の結果として前記周囲に対する前記ギアチェンジ装置の前記動作を検出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のギアチェンジ装置。
4. 前記ギアチェンジ装置は、少なくとも１つの可撓性要素を有し、該可撓性要素を有して、当該ギアチェンジ装置は、自動車において使用される際に前記自動車の前記残りの部分によって形成される前記周囲に対して接続され、前記周囲に対する前記ギアチェンジ装置の前記動作は、前記ギアレバー上にユーザによってかけられる前記力による前記可撓性要素の弾性歪曲の結果である、
   ことを特徴とする請求項３記載のギアチェンジ装置。
5. 更なるセンサと、更なるアクチュエータとを有し、
   前記更なるセンサは、他のセンサによって検出されるものに対して直角の方向における前記ギアレバーの動作及び／又は前記ギアレバー上にかけられる力を検出し、
   前記更なるアクチュエータは、更なるトランスミッションを介して前記ギアレバーに対して接続され、前記センサ信号に依存して、他のアクチュエータのものに対して直角の方向において、前記ギアレバーの前記動作を可能にし、並びに／あるいは、前記ギアレバーをシフトする、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のギアチェンジ装置。
6. 前記更なるアクチュエータは、前記更なるトランスミッションを介して前記キャリアに対して剛性に接続され、前記更なるトランスミッションのアウトプットシャフトは、前記フレームに対して固定される、
   ことを特徴とする請求項１記載のギアチェンジ装置。
7. 前記更なるアクチュエータ及び前記更なるトランスミッションは、前記フレームに対して固定され、前記アクチュエータは、補助トランスミッションを介して前記更なるトランスミッションのインプットシャフトに対して接続され、前記更なるトランスミッションの前記アウトプットシャフトは、前記キャリアに対して固定される、
   ことを特徴とする請求項１記載のギアチェンジ装置。
8. 前記更なるアクチュエータは、前記周囲に対して剛性に接続され、前記トランスミッションの前記アウトプットシャフトの線上にあり、前記更なるアクチュエータは、前記更なるトランスミッションの前記インプットシャフトに対して補助トランスミッションを介して接続され、前記更なるトランスミッションの前記アウトプットシャフトは、前記キャリアに対して固定される、
   ことを特徴とする請求項１記載のギアチェンジ装置。
9. 前記ウォームは、前記アクチュエータに対して接続され、前記ウォームホイールは、前記ギアレバーに対して接続され、
   当該ギアチェンジ装置は：
   ・ 前記ウォームの回転速度を測定する第１の装置と、
   ・ 前記アクチュエータに対して伝達される動力を測定する第２の装置と、
   ・ 前記ウォームのどの回転速度が遊びギアレバーを有する測定された動力に対して適切であるかを探す第３の装置と、
   ・ 測定された回転速度と前記回転速度から導かれる測定された動力との間の差異に依存して、前記アクチュエータの前記速度を制御する、制御ユニットと、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項２，又は３乃至８のうちいずれか一項記載のギアチェンジ装置。
10. 前記センサは、前記ギアレバー上にかけられる前記力を検出する圧力センサである、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のギアチェンジ装置。
11. 前記ギアレバーは、端部から距離をおいた補助フレームに対する可動接続を有し、該端部上においてボールを備えられ、該ボールは、前記ギアレバーに対して前記ギアレバーの軸方向におけるスプリング接続を有し、前記補助フレームに対して、ノッチを備えられる要素はまた接続され、前記ボールは、前記ノッチにおいて存在し、圧力センサは、前記要素と前記補助フレームとの間において存在する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のギアチェンジ装置。

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