JP6605574B2 - 特に自動車用の制御要素 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は請求項１の前提部に係る制御要素に関する。
制御要素、例えばジョイスティック及び／またはカーソルセレクタの形で構成される電気式及び／または電子式切換デバイスは、自動車内の各機能を手動で作動及び／または起動するのに役立つ。その中でも、このような切換デバイスは、例えばカーラジオ、ナビゲーション装置、オンボードコンピュータ、または自動車内の同様の装置内にある電気式装置に対して、使用者がデータを入力するために利用される。特に、このような制御要素は、自動車内でシフトバイワイヤ式によって制御されるトランスミッション用の電子式ギアセレクタとしても利用され得る。

このような制御要素は、例えばセレクタレバーの形態で構成され得る把手を有する。把手は、支持部上に、把手をニュートラル位置から少なくとも１方向に手動で調整できるように可動搭載される。把手は、任意には調整位置に入るまで調整されてもよい。圧力要素は、ゲートのゲート経路内において案内され、弾性力を受け、把手と協働する。特に、これにより、把手が調整される際、把手に対して復元力がニュートラル位置の方向に作用する。このような制御要素において、把手が特にニュートラル位置で一定程度の遊びを有することが見られてきた。

本発明は、制御要素を、特にニュートラル位置での把手の遊びを減らすような手法で開発するという目的に基づいている。特に、把手は、可能な限り遊びのないようにして、使用者によって動作可能であるべきであり、そのニュートラル位置（ゼロ位置）は、可能な限り小さい遊び量を有するべきである。

この目的は、一般的な制御要素において、請求項１の特徴を特徴付けることによって達成される。
本発明に係る制御要素において、ゲート内にはカムが配置される。カムは、ゲート内で把手にテンションが付与されるように、把手に作用することにより、把手の動きの遊びを減らす。このような制御要素は、使用者に特に人間工学に基づいた操作を有利に提供する。特に、本明細書では、動きの遊びを減らすために、調整方向において、及び／または調整位置に向かう方向において、把手にテンションが付与されるように、カムがニュートラル位置にある把手に作用することが提供される。本発明のさらなる設計は、下位クレームの主題である。

使用者による制御要素の操作に関して人間工学をさらに高めるために、調整動作は、把手の枢動（ピボット動作）であり得る。把手は、第１及び／または第２枢軸を中心に、第１及び／または第２枢動方向に、移動自在であり得る。好ましくは、把手は、枢設されたセレクタレバーであり得る。コンパクトな設計において、把手の支持部は、ユニバーサルジョイントとして、特にはカルダンジョイントの形態で構成可能である。

ハウジングが、制御要素を保護するために設けられ得る。したがって、制御要素は、予め組み立て可能な構造ユニットを形成する。簡単な手法では、把手は、支持部内に枢設されるギアシフトシャフトを備え得る。さらに、ギアシフトシャフトは、使用者による把手の手動操作のために、ハウジングから突出し得る。

コンパクトかつ機能的に信頼性の高い設計では、ギアシフトシャフトは、ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイント内に、軸受ピンを用いて可動搭載することができる。さらに、ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイントは、ハウジング内に、ジャーナル及び／または軸受胴を用いて可動搭載することができる。軸受ピンの支持点、及び／または、ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイントの支持点は、正当化の観点からすきま嵌めのような簡単な手法で好都合には具体化され得る。カムとギアシフトシャフトとの間の協働により、使用者にはこの構造でも制御要素のほぼ遊びのない操作が提供され得る。

コンパクトな設計では、ギアシフトシャフト内に、弾性力を働かせる弾性要素及び圧力要素の案内ダクトが配置され得る。弾性要素は加圧バネからなり得る。さらに、圧力要素は、ピン、ボタン、ジャーナル等であり得る。

好ましくは、カムは、ゲートのゲート壁上に、より正確には特にゲート経路と向き合うように配置可能である。ゲートは、熱可塑性プラスチック材料でコスト効率良く構成可能である。簡単に製造するためには、ゲートの製造時に、カムがゲート壁上に射出成形されると都合がよい。さらに、把手の調整に対する触覚を生成するために、カム経路が３Ｄ（三次元）形状であると都合がよく、この場合、元来複雑な設計であるこのようなゲートも、射出成形によって簡単な手法で製造可能である。

制御要素の場合、調整及び／または調整位置を記録する手段を設けることも可能である。調整及び／または調整位置を記録する手段は、好都合には、調整及び／または調整位置を符号化する符号キャリアと、符号化を判定するセンサとを備え得る。コンパクトな形態では、ここでの全ての調整位置が、１つの符号キャリアを用いて記録されてもよい。符号キャリアは、特には種々の互いに区別可能な磁界を含む、磁気符号板でコスト効率良く構成でき、センサは磁気センサ、特に、符号板がシフトしたときに信号反転が起こる複数のホールセンサで構成可能である。コンパクトな設計では、符号キャリアは、把手の調整に対応して、符号キャリアが把手により動作され得るように、案内部材を用いてギアシフトシャフト上に搭載され得る。簡単にするために、ホールセンサがハウジング内に搭載されたプリント回路基板に取り付けられると好適である。

本発明の特に好ましい設計のために、以下のことを構築する必要がある。
入力装置であって、これを活用して、操作レバーを用いて、可能な限り遊びのない手法で、セレクタを複数の方向に作動させることが可能である、入力装置が形成されるべきである。操作レバーは、平常位置（ゼロ位置）では可能な限り遊びが少ない遊びを有するべきである。例として、入力装置はギアセレクタであり得る。

特に、作製という点において、以下の点が考慮されるべきである。
・費用対効果の高い方策
・少ない部品数
・操作レバーを作動させるための個々の機構の連結解除
・触覚符号化要素の良好な耐摩耗性
・小さなデザイン寸法
この目的のために、入力装置のゲート形状が形成され、ゲート形状がシステム内で操作レバーまたはギアシフトシャフトにテンションを付与する。入力装置内で操作レバーのゼロ位置を固定するために、ここでは以下のことを提供する。

操作レバーの切換動作は、ギアシフトレバーを用いて開始される。ギアシフトレバーはギアシフトシャフト上に着座する。ギアシフトシャフトは、ユニバーサルジョイントに軸受ピンを用いて搭載される。さらに、ユニバーサルジョイントは、ハウジング下部に、ジャーナルと軸受胴とを用いて搭載される。この軸受は、システムの分離に役立ち、水平方向及び垂直方向の両者の移動を保証する。個々の支持点は、すきま嵌めとして構成される。

加圧バネ及びボタンの案内ダクトは、ギアシフトシャフト内に配置され、ボタンは、加圧バネを用いてゲートのゲート経路内に圧入される。ゲートは、三次元（３Ｄ）形状をしており、この形状を介してセレクタの触覚が生じる。

信号変換は、案内部材を用いてギアシフトシャフト上に搭載される符号板を用いて行われる。この符号板は、符号板が変位した時に、ハウジング下部に搭載されたプリント回路基板に取り付けられる様々なホールセンサにおいて信号反転を生じさせる、様々な磁界を含んでいる。

カムや他の部材に関して、わずかにギアシフトシャフトにテンションを付与するカムが、ゲート壁に射出成形される。このテンション付与の結果、個々の支持点内にある残りの遊びは最小化され、よって、ギアシフトシャフトの、またはギアシフトレバー全体のゼロ位置での遊びの最適化が達成される。その結果、ギアシフトシャフトは、わずかな力の作用（ゼロ位置での遊び）でたわむことは不可能である。

これにより、システムにテンションを付与するカムを有する触覚ゲート、及び、改善されたゼロ位置を有する、入力装置が形成される。
本発明によって実現される利点は、特に以下において成り立つ。
・カムによるテンション付与の結果、ギアシフトシャフトは、自身のゼロ位置内で非常に堅固かつ確実に保持される。
・どんな場合でも必要となる部材、すなわちゲート上にカムを射出成形した結果、追加部材の必要がなく、これは費用対効果の高い方策であることを意味する。
・制御要素がコンパクトな構造を有するので、自動車内の限られた設置空間にも好適である。
・部材の製造公差がセレクタレバーのゼロ位置での遊びに及ぼす実質的な影響を有さず、制御要素の費用対効果が高いという点で有利である。

種々の発展や設計を伴う本発明の例示的実施形態を、各図面にて図示するとともに、以下に詳細に説明する。

平面図で示した制御要素である。 図１の線２−２に沿った断面を示す。 図２の線３−３に沿った断面を示す。 図１の線４−４に沿った断面を示す。 図４の拡大詳細図である。

図１は、自動車内の各機能を手動で作動させるのに役立ち、特にシフトバイワイヤ式切換デバイスのギアセレクタとして利用される制御要素１を示したものである。制御要素１には、セレクタレバー形式の可動把手２が設けられている。把手２は、把手２がニュートラル位置から少なくとも１方向、好ましくは異なる２方向４，５に調整可能なように、支持部３（図２参照）上に可動搭載されている。把手２は、使用者が把手２を手動で調整位置へ調整することができるように、関連する調整位置に調整可能である。使用者が把手２を相応に調整すると、それによって自動車内の所望の機能がそれぞれ起動及び／または作動する。

この場合における把手２は、枢動（ピボット運動）によって動くことが可能に設計されており、把手２は枢設されたレバーである。このために、把手２は、図２で分かるように、軸受ピン６を用いて第１枢動軸を中心に第１枢動方向４に、及び、ジャーナル及び／または軸受胴の形状の軸受７を用いて第２枢動軸を中心に第２枢動方向５に調整されてもよい。さらに、枢動方向４，５のそれぞれに枢動可能にするために、図３を参照して示されているように、把手２の支持部３は、カルダンジョイントまたはユニバーサルジョイントとして構成される。この場合、軸受ピン６及び／または軸受７の支持点、つまり、ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイント３の支持点は、すきま嵌めとして設計される。

図２でも明らかなように、圧力要素８は把手２と協働し、圧力要素８はゲート９のゲート経路１０内で案内される。圧力要素８は弾性要素１１を有しており、したがって弾性力を受けている。把手２の枢動時に圧力要素８がゲート経路１０内で案内される結果、把手の調整時には、把手２に対してニュートラル位置の方向に復元力が作用する。

図２を参照すると分かるように、把手２は、支持部３内に枢設されているギアシフトシャフト１２を備える。弾性力を働かせる弾性要素１１及び圧力要素８の案内ダクト１３が、ギアシフトシャフト１２内に配置されている。この場合の弾性要素１１は加圧バネで構成されている。圧力要素８は、ここではピン、ボタン、またはジャーナルである。図１によれば、制御要素１はまた、ハウジング１６を有しており、ギアシフトシャフト１２は、図２を参照して示されているように、使用者による把手２の手動操作のために、ハウジング１６から突出している。さらに、ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイント３が、ハウジング１６内で、より正確にはハウジング１６の下部で、軸受７を用いて可動搭載されている。

図５で分かるように、ゲート９内にはカム１４が配置されている。カム１４は、把手２に、より正確にはギアシフトシャフト１２に、ゲート９内で把手２にテンションが付与されて把手２の動きの遊びが減るように、作用する。特に、カム１４は、移動方向及び／または調整位置に向かう方向において把手２にテンションが付与されるように、ニュートラル位置にある把手２またはギアシフトシャフト１２に作用する。この作用の結果、ニュートラル位置において、把手２の動きの遊びの低減が達成される。カム１４はゲート９のゲート壁１５上に配置されており、ゲート壁１５は、ゲート経路１０に向かい合うことができる。カム１５は、好都合には熱可塑性プラスチック材料で構成され、射出成形によって製造される。よって、カム１４は、ゲート９の製造時にゲート壁１５上に射出成形される。図５によれば、ゲート経路１０は３Ｄ（三次元）形状であり、それによって把手２の移動に対して触覚が生じる。

さらに、制御要素１は、把手２に対する調整及び／または調整位置もしくは複数の調整位置を記録する手段を有している。調整及び／または調整位置を記録する手段は、案内されるように変位可能な、調整及び／または調整位置を符号化する符号キャリア１７（図４に示す）と、符号化を判定するセンサとを備える。符号キャリア１７は、例えば対応する磁気トラックを用いて調整及び／または調整位置を符号化する、種々の互いに区別可能な磁界を含む磁気符号板で構成されている。センサ（詳細には図示せず）は、ここでは磁気センサ、より正確には複数のホールセンサで構成されており、このセンサでは、符号板１７の変位に対応して信号反転が起こる。その結果、複数の調整位置が存在する場合でも、１つの符号キャリア１７を用いて把手２の全ての調整位置を記録可能であり、かつ、把手２の複雑な動きも検出可能である。符号キャリア１７は、ギアシフトシャフト１２上に、案内部材１８を用いて搭載され、これにより符号キャリア１７は、ギアシフトシャフト１２の調整に対応して変位してもよい。ホールセンサは、ハウジング１６内に搭載されたプリント回路基板１９に取り付けられる。

この種の制御要素１は、自動車内のギアセレクタに利用することができる。自動車のトランスミッションにおけるこのようなシフトバイワイヤ式切換デバイスの場合、把手２はシフトバイワイヤ式切換デバイスのセレクタレバーであり、シフトバイワイヤ式切換デバイスは、把手２の配置に関する対応する信号を生成する。信号はトランスミッションの制御に役立つ。しかし、本発明は説明及び図示してきた例示的実施形態に限定されない。むしろ、本発明は、当業者であれば本発明の請求項によって規定された本発明の範囲内で実現可能である、全ての変形を含んでいる。自動車での用途に加えて、この種の制御要素１は、コンピュータ、工作機械、家庭用電化製品等の入力手段として有利に使用することもできる。

１：制御要素
２：把手
３：支持部／ユニバーサルジョイント及び／またはカルダンジョイント
４，５：方向／枢動方向
６：軸受ピン
７：軸受
８：圧力要素
９：ゲート
１０：ゲート経路
１１：弾性要素
１２：ギアシフトシャフト
１３：案内ダクト
１４：カム
１５：ゲート壁
１６：ハウジング
１７：符号キャリア／符号板
１８：案内部材
１９：プリント回路基板

Claims (19)

1. 自動車内の機能を手動で作動させるための制御要素であって、ニュートラル位置から少なくとも１方向（４，５）に調整できるように、支持部（３）に搭載される把手（２）を有し、更には、前記把手（２）と協働する圧力要素（８）であって、ゲート（９）のゲート経路（１０）において案内され、弾性力を受ける圧力要素（８）を有する、制御要素において、
   カム（１４）は、前記ゲート経路（１０）と向き合うゲート壁上に配置された湾曲した凸状の表面を有する突起であり、前記突起が、前記ニュートラル位置において前記把手（２）の基部における凸状の表面と接触することにより、前記カム（１４）は、前記ゲート（９）内で前記把手（２）の行き先である調整位置に向かう方向に前記把手（２）にテンションが付与されるように、前記ニュートラル位置にある前記把手（２）に作用して、前記把手（２）の動きの遊びを減らすことを特徴とする制御要素。
2. 請求項１に記載の制御要素であって、前記把手（２）の位置が調整された時に前記ニュートラル位置の方向に復元力が前記把手（２）に対して作用することを特徴とする制御要素。
3. 請求項１または２に記載の制御要素であって、前記把手（２）は、第１及び第２枢動軸を中心に、互いに直交する第１及び第２枢動方向（４，５）に調整可能であることを特徴とする制御要素。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の制御要素であって、ハウジング（１６）が設けられており、前記把手（２）が前記支持部（３）内に枢設されているギアシフトシャフト（１２）を備え、前記ギアシフトシャフト（１２）が、使用者による前記把手（２）の手動操作のために、前記ハウジング（１６）から突出していることを特徴とする制御要素。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の制御要素であって、前記把手（２）は、前記支持部（３）内に枢設されているギアシフトシャフト（１２）を備え、前記把手（２）の前記支持部（３）は、ユニバーサルジョイントまたはカルダンジョイントとして構成されるジョイントを備えることを特徴とする制御要素。
6. 請求項５に記載の制御要素であって、前記ギアシフトシャフト（１２）が、前記ジョイント（３）に軸受ピン（６）を用いて可動搭載されていることを特徴とする制御要素。
7. 請求項６に記載の制御要素であって、前記ジョイント（３）が、ハウジング内に、ジャーナルまたは軸受胴を用いて可動搭載されていることを特徴とする制御要素。
8. 請求項６または７に記載の制御要素であって、前記軸受ピン（６）の支持点または、前記ジョイント（３）の支持点が更に、すきま嵌めとして設計されていることを特徴とする制御要素。
9. 請求項４から８のいずれか１項に記載の制御要素であって、弾性力を働かせる弾性要素（１１）及び前記圧力要素（８）の案内ダクト（１３）が前記ギアシフトシャフト（１２）に配置されていることを特徴とする制御要素。
10. 請求項９に記載の制御要素であって、前記弾性要素（１１）が加圧バネからなることを特徴とする制御要素。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の制御要素であって、前記カム（１４）は、前記ゲート（９）のゲート壁（１５）上に配置されていることを特徴とする制御要素。
12. 請求項１１に記載の制御要素であって、前記カム（１４）は、前記ゲート経路（１０）と向き合うゲート壁上に配置されていることを特徴とする制御要素。
13. 請求項１２に記載の制御要素であって、前記ゲート経路（１０）が、前記把手（２）の移動に対する触覚を生成するために３Ｄ（三次元）形状であることを特徴とする制御要素。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の制御要素であって、前記調整位置を記録する手段が設けられていることを特徴とする制御要素。
15. 請求項１４に記載の制御要素であって、前記調整位置を記録する手段は、前記調整位置を符号化する符号キャリア（１７）と、前記符号化を判定するセンサと、を備えることを特徴とする制御要素。
16. 請求項１５に記載の制御要素であって、前記調整位置を記録する手段は、複数の調整位置がある場合に全ての調整位置を１つの前記符号キャリア（１７）を用いて記録可能であるように構成されることを特徴とする制御要素。
17. 請求項１５または１６に記載の制御要素であって、前記符号キャリア（１７）は、磁気符号板で構成され、前記センサは、磁気センサで構成されていることを特徴とする制御要素。
18. 請求項１７に記載の制御要素であって、前記センサは、前記符号キャリア（１７）が変位すると信号反転が起こる複数のホールセンサで構成されていることを特徴とする制御要素。
19. 請求項１８に記載の制御要素であって、前記符号キャリア（１７）がギアシフトシャフト（１２）上に案内部材（１８）を用いて搭載され、前記ホールセンサがハウジング（１６）内に搭載されたプリント回路基板（１９）に取り付けられていることを特徴とする制御要素。

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