(57)【要約】【課題】ミスシフトによって低速段にダウンシフトすることを防止し、車両のパワートレイン系部品に対してダメージを与えることのないシフト装置を提供する。【解決手段】シフト装置１０は、１本のセレクト経路４０と該セレクト経路４０に直交する３本のシフト経路４２を備えるＨ型シフトパターン３８に沿って、シフトレバー３２を入れ替えることによって手動変速機のギア段を操作する。シフト装置１０は、シフト経路４２のうち、上段で低速側の１つまたは２つの経路へのシフトレバー３２の進入をロックする上段ロック機構３４と、シフト経路４２のうち、下段で低速側へのシフトレバー３２の進入をロックする下段ロック機構３６とを備える。上段ロック機構３４および下段ロック機構３６は、手動変速機のギア段および回転数に基づいてシフト経路４２を低速段から選択的にロックする。【選択図】図１
2019052713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本のセレクト経路と前記セレクト経路に直交する複数のシフト経路とを備えるＨ型シフトパターンに沿ってシフトレバーを入れ替えることによって手動変速機のギア段を操作するシフト装置であって、
前記シフト経路のうち、前記セレクト経路から上段で低速側の１つまたは２つの経路への前記シフトレバーの進入をロックする上段ロック機構と、
前記シフト経路のうち、前記セレクト経路から下段で低速側の１つまたは２つの経路への前記シフトレバーの進入をロックする下段ロック機構と、
を備え、
前記上段ロック機構および前記下段ロック機構は、前記手動変速機のギア段および回転数に基づいて前記シフト経路を低速段から選択的にロックすることを特徴とするシフト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｈ型シフトパターンに沿ってシフトレバーを入れ替えることによって手動変速機のギア段を操作するシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機には自動変速機と手動変速機があり、多くの車両では自動変速機が採用されているが、手動変速機も機敏な操作性に基づいた需要があって、さらなる開発が進められている。エンジンの回転はクラッチを介して変速機で変速された後に駆動輪に伝達される。手動変速機のギア段は運転者がクラッチを遮断した状態でシフト装置を操作することにより行われ、その後、半クラッチを経てクラッチを再係合して動力伝達が再開される。
【０００３】
シフト装置は運転者が手で操作するシフトレバーと、該シフトレバーをギア段に対応して案内するＨ型シフトパターンとを備える。Ｈ型シフトパターンは１本のセレクト経路と該セレクト経路に直交する２〜３本のシフト経路を備える（例えば、特許文献１参照）。Ｈ型シフトパターンでは上段が左から１速、３速、５速の奇数段で、下段が左から２速、４速、６速の偶数段で、中段のセレクト経路はニュートラルになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０８００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の高速走行時で変速機が高速段となっている際、運転者がたとえば６速から４速にダウンシフトするつもりが誤って２速にダウンシフトしてしまうと手動変速機のインプットシャフトの回転数が過大となり、そのままクラッチを係合するとクラッチ板またはその他のパワートレイン系部品にダメージを与えたり寿命を低下させたりするおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、車両の高速走行時で変速機が高速段となっているときに、ミスシフトにより意図しない低速段にダウンシフトすることを防止することのできるシフト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるシフト装置は、１本のセレクト経路と前記セレクト経路に直交する複数のシフト経路とを備えるＨ型シフトパターンに沿ってシフトレバーを入れ替えることによって手動変速機のギア段を操作するシフト装置であって、前記シフト経路のうち、前記セレクト経路から上段で低速側の１つまたは２つの経路への前記シフトレバーの進入をロックする上段ロック機構と、前記シフト経路のうち、前記セレクト経路から下段で低速側の１つまたは２つの経路への前記シフトレバーの進入をロックする下段ロック機構と、を備え、前記上段ロック機構および前記下段ロック機構は、前記手動変速機のギア段および回転数に基づいて前記シフト経路を低速段から選択的にロックすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるシフト装置では、上段ロック機構と下段ロック機構により、手動変速機のギア段および回転数に基づいてシフト経路を低速段から選択的にロックすることができるため、車両の高速走行時で変速機が高速段となっているときに、ミスシフトにより意図しない低速段にダウンシフトすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるシフト装置が搭載される車両のパワートレイン系のブロック図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかるシフト装置の模式図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるシフト装置を下面からみた模式図である。
【図４】図４は、シフト装置の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本実施の形態にかかるシフト装置で、ロックシャフトを縮退させる様子を示す模式図である。
【図６】図６は、本実施の形態の変形例にかかるシフト装置を下面からみた模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるシフト装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態にかかるシフト装置１０は車両１２に搭載されている。シフト装置１０はフロアシフト型として説明するが、コラムシフト型などでもよい。車両１２においては、エンジン（Ｅ／Ｇ）１４の回転はクラッチ１６を介して手動変速機（Ｔ／Ｍ）１８で変速された後に駆動輪２０に伝達される。手動変速機１８のギア段の変更は運転者がクラッチ１６を遮断した状態でシフト装置１０を操作することにより行われ、その後、半クラッチを経てクラッチを再係合して動力伝達が再開される。
【００１２】
車両１２には、手動変速機１８のインプットシャフトの回転数Ｒを検出する回転センサ２２と、クラッチ１６のクラッチ位置を検出するストロークセンサ２４と、手動変速機１８のギア段を検出するシフトポジションセンサ２６が設けられている。回転センサ２２、ストロークセンサ２４およびシフトポジションセンサ２６の各信号はＥＣＵ２８に供給される。シフト装置１０はフロア本体３０と、フロア本体３０から突出して運転者によって操作されるシフトレバー３２と、ＥＣＵ２８によって制御される上段ロック機構３４および下段ロック機構３６とを有する。
【００１３】
図２に示すように、フロア本体３０にはシフトレバー３２をギア段に対応して案内するＨ型シフトパターン３８が設けられている。Ｈ型シフトパターン３８は、左右方向に延在する１本のセレクト経路４０と、セレクト経路４０に直交する３本のシフト経路４２と、セレクト経路４０の右端から下段方向に屈曲した１本のバックギア経路４３とを有する。なおＨ型シフトパターン３８は厳密には複数のＨ字が複合した変則形状であるが、通称Ｈ型パターンと呼ばれていることは周知のとおりである。Ｈ型シフトパターン３８は図２に示されるような視認される案内経路が設けられてなくても構わず、シフトレバー３２がこのパターンに沿って移動可能であればよい。
【００１４】
シフト経路４２は左シフト経路４２ａと、中央シフト経路４２ｂと、右シフト経路４２ｃからなる。左シフト経路４２ａはセレクト経路４０の左端に設けられ、低速のギア段に対応しており上段側が１速、下段側が２速に対応する。中央シフト経路４２ｂは左シフト経路４２ａの右隣に設けられ、中速のギア段に対応しており上段側が３速、下段側が４速に対応する。右シフト経路４２ｃは中央シフト経路４２ｂとバックギア経路４３の間に設けられ、高速のギア段に対応しており上段側が５速、下段側が６速に対応する。手動変速機１８では１速の変速比が最も大きくて大きなトルクを発生でき、６速の変速比が最も小さくて高速回転に適する。上段ロック機構３４および下段ロック機構３６は、フロア本体３０の内部における左シフト経路４２ａの左側に設けられている。図２、図３、図５、図６ではシフトレバー３２が６速に入っていて、高速運転している状態を例示している。
【００１５】
図３はシフト装置１０を車両１２のフロアの下面側から見た図である。なお、図３および図６は図２および図５と左右が逆になっているので留意されたい。図３に示すように、上段ロック機構３４と下段ロック機構３６は、それぞれモータ４４と、モータ４４によって回転する回転軸４６と、回転軸４６によって進退駆動されるロックシャフト４８とを備える。モータ４４は、回転軸４６がＨ型シフトパターン３８の方向を指向するようにフロア本体３０に固定されており、ＥＣＵ２８によって回転駆動される。モータ４４には減速機が含まれていてもよい。回転軸４６の外周面には雄ネジが形成され、ロックシャフト４８の内周面には回転軸４６の雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている。ロックシャフト４８は図示しない回転止部によって支持されながら、回転軸４６の回転にともなって軸方向に進退動作する。上段ロック機構３４における回転軸４６はＨ型シフトパターン３８の上段を指向している。上段ロック機構３４におけるロックシャフト４８は最縮退時には左シフト経路４２ａに重ならない位置となり、最伸出時には左シフト経路４２ａおよび中央シフト経路４２ｂに重なる位置となる。つまり、上段ロック機構３４によればシフトレバー３２が上段の１速位置に入ることをブロックする状態と、１速位置および３速位置に入ることをロックする状態と、１速位置，３速位置，５速位置についてロック無しの状態とに切り替えることができる。上段ロック機構３４によれば、１速位置および３速位置に対し個別にロック機構を設けるよりも１つのアクチュエータで足りて簡便である。
【００１６】
下段ロック機構３６における回転軸４６はＨ型シフトパターン３８の下段を指向している。下段ロック機構３６におけるロックシャフト４８は最縮退時には左シフト経路４２ａに重ならない位置となり、最伸出時には左シフト経路４２ａに重なる位置となる。つまり、下段ロック機構３６によればシフトレバー３２が下段の２速位置入ることをロックする状態と、２速位置，４速位置，６速位置についてロック無しの状態に切り替えることができる。下段ロック機構３６は設計条件により、ロックシャフト４８の進退量を長くして４速位置についてもロック可能にしてもよい。
【００１７】
ロックシャフト４８の進退量はＥＣＵ２８の作用下に制御される。モータ４４が例えばステッピングモータである場合には出力ステップパルス数により回転角が制御され、例えばＤＣモータである場合には回転軸４６の回転角を回転センサで検知するか、またはロックシャフト４８の進退量をストロークセンサまたはリミットスイッチで検知して制御する。
【００１８】
ＥＣＵ２８では、手動変速機１８のギア段およびインプットシャフトの回転数Ｒに基づいてシフト経路４２を低速段から選択的にロックするように上段ロック機構３４および下段ロック機構３６を制御し、以下の４つの状態の切り替えを行う。つまり、１速〜６速の全てについてロックのない状態、１速のみロックする状態、１速および２速をロックする状態、１速〜３速をロックする状態である。
【００１９】
ＥＣＵ２８における処理を具体的に説明する。ＥＣＵ２８は手動変速機１８におけるインプットシャフトの許容回転数Ａを記憶部に保持しておく。この許容回転数Ａはクラッチ１６におけるクラッチ板の強度、エンジン１４の過回転に対する強度、シンクロ耐久性などに基づいて決定されている。また、ＥＣＵ２８は手動変速機１８における１速〜６速までの各変速比の数値についても記憶部に保持しておく。
【００２０】
図４に示すように、まずステップＳ１において、回転センサ２２から手動変速機１８におけるインプットシャフトの現状の回転数Ｒを読み込むとともに、シフトポジションセンサ２６により現状のギア段を読み込む。
【００２１】
ステップＳ２において、手動変速機１８の１速〜３速のギア段に対応した想定インプット回転数Ｂを算出する。想定インプット回転数Ｂは、現状のギア段から１速〜３速にダウンシフトした際に想定されるインプットシャフトの回転数であり、回転数Ｒ、現状のギア段の減速比、ダウンシフトする対象となる１速〜３速のギア段に対応した減速比から算出される。
【００２２】
例えば、車両１２が高速走行してギア段が６速であるときに、クラッチ１６を遮断して２速にダウンシフトすると仮定する。この場合、車両１２、駆動輪２０および手動変速機１８の出力軸は短時間には慣性力で一定速度を維持しており、手動変速機１８をダウンシフトすると６速の変速比と２速の変速比との比により求まる想定インプット回転数Ｂは相当に高回転になることが想定され、そのままクラッチ１６を係合すると過剰なエンジンブレーキがかかるような状態となり、パワートレイン系にダメージを与えかねない。
【００２３】
ステップＳ３において、許容回転数Ａと１速〜３速のギア段に対応した想定インプット回転数Ｂとをそれぞれ比較する。
【００２４】
ステップＳ４において、ロックするギア段を決定する。１速〜３速のギア段に対応した想定インプット回転数Ｂを順にＢ１，Ｂ２，Ｂ３とするとき、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ許容回転数Ａ以上であるときには１速〜３速をロックする。Ｂ１≧Ａ、Ｂ２≧Ａ、Ｂ３＜Ａであるときには１速および２速をロックする。Ｂ１≧Ａ、Ｂ２＜Ａ、Ｂ３＜Ａであるときには１速だけをロックする。Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれぞれ許容回転数Ａより小さいときにはロックは行わない。なお、境界値付近で過剰な繰り返し動作、いわゆるチャタリングを起こさないように適度なヒステリシス特性をもたせてもよい。
【００２５】
ステップＳ５において、上段ロック機構３４と下段ロック機構３６を作動させて、上記決定に基づいてギア段のロック動作を行う。つまり、１速〜３速をロックする場合には、図２および図３に示すように上段ロック機構３４を作動させてロックシャフト４８により左シフト経路４２ａおよび中央シフト経路４２ｂの上段を塞ぐとともに下段ロック機構３６を作動させてロックシャフト４８により左シフト経路４２ａの下段を塞ぐ。１速および２速をロックする場合には上段ロック機構３４および下段ロック機構３６を作動させてそれぞれのロックシャフト４８により左シフト経路４２ａの上段と下段を塞ぐ。１速だけをロックする場合には上段ロック機構３４を作動させてロックシャフト４８で左シフト経路４２ａの上段を塞ぐ。これにより、運転者はシフトレバー３２をロックされたギア段の位置に入れようとしてもロックシャフト４８でブロックされて不適切なダウンシフトを防止することができる。
【００２６】
また、１速〜３速についてロックする必要がないときには、上段ロック機構３４および下段ロック機構３６のそれぞれのロックシャフト４８を縮退させておき、シフト経路４２を全て解放しておく。さらに、例えば１速、２速および３速がロックされている状態からインプットシャフトの回転数Ｒが低下してきて３速をロックする必要がなくなったときには、図５の白抜き矢印で示すように上段ロック機構３４のロックシャフト４８をやや縮退させ、左セレクト経路４２ａは塞いだまま中央シフト経路４２ｂを解放する。このようにシフト装置１０では状況の変化に応じてロックするギア段を適切に変更できる。
【００２７】
このような構成のシフト装置１０によれば、車両１２の高速走行時で手動変速機１８が高速段となっているときに、ミスシフトや悪戯操作により極端な低速段にダウンシフトすることを防止できる。ロックするべきギア段は許容回転数Ａに基づいて個別に決定するので、不適切なギア段だけをロックすることができる。また、手動変速機１８のインプットシャフトの回転数Ｒが許容回転数Ａを超えることはないため、クラッチ１６の再係合時にクラッチ板などの車両のパワートレイン系部品にダメージを与えたり、過大な負荷がかかることがなく、寿命低下をまねくことがない。
【００２８】
また、シフト装置１０では、図２の仮想線で示すように上段ロック機構３４および下段ロック機構３６の各ロックシャフト４８を右シフト経路４２ｃまで伸出可能な構成にしてもよい。この場合、ＥＣＵ２８ではストロークセンサ２４によりクラッチ位置を検出し、クラッチ１６が係合状態（完全遮断状態を除く半クラッチ状態および完全係合状態）であるときに各ロックシャフト４８を最大伸出させて上段下段ともシフト経路４２の全てを塞ぎ、現状のギア段位置から他の全てのギア段位置へのシフト操作を禁止させる。このような構成により、クラッチ１６の係合状態におけるシフト制限がなされて手動変速機１８にダメージを与えることが防止できる。なお、クラッチ１６が完全遮断状態になったときには上記の制御に戻り、１速〜３速のギア段位置への経路を選択的に塞ぐことにより不適切なダウンシフトだけを制限することができる。
【００２９】
図６に本実施の形態の変形例にかかるシフト装置１０ａを示す。シフト装置１０ａは、上記のシフト装置１０における上段ロック機構３４と下段ロック機構３６を上段ロック機構５０と下段ロック機構５２で置き換えたものである。上段ロック機構５０および下段ロック機構５２では、上記のモータ４４に代えてソレノイド５４が設けられている。それぞれのソレノイド５４はプランジャーにロック用のロックシャフト５６が結合されており、オン・オフ的に進退駆動される。ソレノイド５４は非通電時にロックシャフト５６が縮退しており、通電時に伸出する。
【００３０】
上段ロック機構５０のソレノイド５４ではロックシャフト５６により左シフト経路４２ａと中央シフト経路４２ｂの各上段を同時に塞いで、シフトレバー３２が１速位置および３速位置に入ることをブロックできる。下段ロック機構５２のソレノイド５４ではロックシャフト５６により左シフト経路４２ａの下段を塞いで、シフトレバー３２が２速位置に入ることをブロックできる。シフト装置１０ａによれば、上記のシフト装置１０ａと同様に車両１２の高速走行時で手動変速機１８が高速段となっているときに、ミスシフトや悪戯操作により極端な低速段にダウンシフトすることを防止できる。上段ロック機構５０によれば、１速位置および３速位置に対し個別にロック機構を設けるよりも１つのアクチュエータで足りて簡便である。
【００３１】
また、ソレノイド５４に接続される電線が断線故障した場合には全段のシフト操作が可能である。ショート故障した場合には通電遮断スイッチまたはヒューズを設けることで非通電となりロックシャフト５６が縮退して全段のシフト操作が可能となり、通常走行に支障がない。
【００３２】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１０ａ  シフト装置
１４  エンジン
１６  クラッチ
１８  手動変速機
２２  回転センサ
２４  ストロークセンサ
２６  シフトポジションセンサ
３０  フロア本体
３２  シフトレバー
３４  上段ロック機構
３６  下段ロック機構
３８  Ｈ型シフトパターン
４０  セレクト経路
４２  シフト経路
４２ａ  左シフト経路
４２ｂ  中央シフト経路
４２ｃ  右シフト経路
４４  モータ
４６  回転軸
４８  ロックシャフト
５０  上段ロック機構
５２  下段ロック機構
５４  ソレノイド
５６  ロックシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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