换挡操作判定装置及换挡装置的制作方法

1.本发明涉及换挡操作判定装置及换挡装置。


背景技术：

2.以往，作为车辆的换挡装置，已知有使用换挡杆的杆式或使用换挡旋钮的转盘式的换挡装置。这些换挡装置具有包含在车辆停车时选择的p(停车)挡、r(倒车)、n(空挡)、d(驱动)等在内的多个挡位，驾驶员对换挡杆或换挡旋钮进行操作来选择挡位。具体而言，p、r、n、d、s的各挡位并排地配置在换挡杆或换挡旋钮等操作构件的操作范围内，根据移动操作构件的操作，选择与操作构件的位置对应的挡位。
3.在这种换挡装置中，有时在驾驶员过度移动操作构件的情况下对挡位的选择设置制约。例如，在专利文献1中公开了以下的例子：在根据操作构件的转动来选择串联配置的多级挡位的换挡装置中，限制1次操作中的挡位的切换级数。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2013
‑
47074号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.在专利文献1所记载的结构中，在挡位的切换级数被限制的情况下，即便连续转动了操作构件，也成为不切换挡位的状态。因此，驾驶员如果不进行目视显示面板等行动，则可能不会注意到挡位的切换被限制。
9.本发明的目的在于，限制车辆的挡位的切换，并使驾驶员能够容易地识别挡位的切换被限制。
10.用于解决问题的手段
11.本发明的一个方案是一种换挡操作判定装置，其是具有换挡机构的车辆的换挡操作判定装置，该换挡机构能够切换包括第1挡、第2挡及第3挡的多个挡位，其中，所述换挡操作判定装置具备：操作构件，其以能够转动的方式安装于所述车辆；位置检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；换挡判定部，其基于所述操作构件的位置，判定由所述操作构件选择的挡位；以及限制部，其限制所述操作构件的转动，在所述操作构件从与所述第1挡对应的第1位置或者与所述第3挡对应的第3位置移动到与所述第2挡对应的第2位置，且在位于所述第2位置之后的规定时间内朝向所述第3位置移动了的情况下，所述限制部限制所述操作构件的转动。
12.根据本发明的其他方案，所述换挡判定部在所述操作构件持续所述规定时间以上地处于所述第2位置的情况下，将选择出的挡位判定为所述第2挡，在所述操作构件移动到所述第2位置而判定为选择了所述第2挡之后，所述限制部能够使所述操作构件从所述第2位置向所述第3位置转动。
13.根据本发明的其他方案，在所述操作构件移动到所述第2位置之后的规定时间内所述操作构件离开所述第2位置而朝向所述第3位置进行了移动，且在所述操作构件从所述第2位置向所述第3位置移动的速度比设定速度低的情况下，所述限制部不限制所述操作构件的转动。
14.根据本发明的其他方案，所述第2挡是输出所述车辆的前进方向的驱动力的挡位，所述第3挡是以比所述第2挡高的减速比输出所述车辆的前进方向的驱动力的挡位。
15.根据本发明的其他方案，所述换挡操作判定装置具备检测所述车辆的制动操作的制动操作检测部，在选择了所述第1挡的状态下所述制动操作未被检测到的情况下，所述限制部限制所述操作构件从所述第1位置向所述第2位置的转动，在选择了所述第1挡的状态下所述制动操作被检测到的情况下，所述限制部不限制所述操作构件的从所述第1位置转向所述第2位置的转动，限制所述操作构件的从所述第2位置转向所述第3位置的转动。
16.根据本发明的其他方案，所述操作构件在未被所述限制部限制的状态下，能够以不限制转动量的方式进行转动。
17.本发明的其他方案是一种换挡装置，其是具有换挡机构的车辆的换挡装置，该换挡机构能够切换包含括第1挡、第2挡及第3挡的多个挡位，其中，所述换挡装置具备：换挡操作判定装置，其根据操作来判定所述车辆的挡位；以及换挡控制部，其基于所述换挡操作判定装置的判定结果来切换所述车辆的挡位，所述换挡操作判定装置具备：操作构件，其以能够转动的方式安装于所述车辆；位置检测部，其检测所述操作构件的转动方向上的位置；换挡判定部，其基于所述操作构件的位置，判定由所述操作构件选择的挡位；以及限制部，其限制所述操作构件的转动，在所述操作构件从与所述第1挡对应的第1位置或者与所述第3挡对应的第3位置移动到与所述第2挡对应的第2位置，且在位于所述第2位置之后的规定时间内朝向所述第3位置移动了的情况下，所述限制部限制所述操作构件的转动。
18.发明的效果
19.根据本发明，能够限制驾驶员无意的挡位的变更，驾驶员能够通过操作感，容易地识别变更挡位的操作被限制的情况。
附图说明
20.图1是实施方式的汽车的驱动系统的概要图。
21.图2是汽车的驾驶席周边的概要立体图。
22.图3是操作单元的俯视图。
23.图4是操作单元的主要部分剖视图。
24.图5是汽车的控制系统的框图。
25.图6是与换挡操作相关的汽车的状态转变图。
26.图7是示出信息显示部的显示例的图。
27.图8是示出控制单元的动作的流程图。
28.附图标记说明
29.1 汽车(车辆)；
30.2 发动机；
31.3 电动发电机；
32.4 变速器(换挡机构)；
33.5 驱动轴；
34.6 车轮；
35.10 换挡装置(换挡操作判定装置)；
36.11 控制单元；
37.12 仪表盘；
38.13 方向盘；
39.14 换挡操作构件(操作构件)；
40.17 油门踏板；
41.18 制动踏板；
42.19 仪表板；
43.22 挡位显示部；
44.23 指示灯；
45.25 操作单元；
46.31 角度检测器(操作检测部)；
47.32 车速传感器；
48.33 油门踏板传感器；
49.34 制动踏板传感器；
50.36 障碍物传感器；
51.41 壳体；
52.44 操作载荷生成器；
53.46 增速机构；
54.50 电磁制动机构(限制部)；
55.60 信息显示部；
56.65、66 引导显示；
57.101 ecu；
58.103 换挡控制部；
59.105 接口；
60.110 换挡操作判定部；
61.111 油门操作检测部；
62.112 制动操作检测部；
63.113 换挡判定部；
64.114 锁定控制部(限制部)；
65.116 显示控制部。
具体实施方式
66.[1.汽车的变速控制的概要]
[0067]
图1是应用了本发明的实施方式的汽车1的驱动系统的概要图。图2是汽车1的驾驶席周边的概要立体图。
[0068]
在本实施方式中说明的汽车1搭载有发动机2作为驱动源，将发动机2的输出经由变速器4及驱动轴5传递到驱动轮。另外，在图示例中，汽车1是将前轮6f作为驱动轮的前轮驱动车，但也能够为将后轮6r作为驱动轮的后轮驱动车或者将前后两个车轮6作为驱动轮的四轮驱动车。在图1中，以标号f示出汽车1前进时的行进方向。
[0069]
汽车1所搭载的变速器4是通过后述的控制单元11的控制而进行自动变速的自动变速器(at)。在本实施方式中，作为变速器4，举出前进4级、后退1级的梯级式at的例子进行说明，但也可以为更多级的at，还可以为连续可变变速器(cvt)。此外，变速器4的机械结构没有限制，可以为具有变矩器的结构，也可以为dct(双离合器变速器)。变速器4对应于换挡机构的一例。
[0070]
汽车1也可以是代替发动机2而搭载电动发电机3作为驱动源的电动汽车(ev)。此外，汽车1也可以是将电动发电机3与发动机2一起搭载作为驱动源的混合动力车(hev)。电动发电机3除了作为车辆行驶用的电动机发挥功能之外，也可以作为再生用的发电机发挥功能。逆变器8作为再生制动单元发挥功能，该再生制动单元对来自作为二次电池的蓄电池7的电力供给和针对蓄电池7的电力供给(充电)进行控制，在减速时将减速能量转换成电力而使其再生，产生再生制动。汽车1也可以搭载多个电动发电机3。例如，也可以具备第1电动发电机3和车辆行驶用的第2电动发电机3，该第1电动发电机3作为起动发动机2的起动电机以及通过发动机2的动力进行发电的发电机发挥功能。
[0071]
汽车1具备对汽车1的驱动系统进行控制的控制单元11。控制单元11例如具备微型计算机等处理器、rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取存储器)、周边电路、输入输出接口、各种驱动器等。
[0072]
汽车1具备油门踏板17作为使汽车1加速的油门操作部，并且具备制动踏板18作为使汽车1减速的制动操作用的操作部。在控制单元11连接有检测汽车1的车速的车速传感器32、检测油门踏板17的操作量的油门踏板传感器33、以及检测制动踏板18的操作的制动踏板传感器34。
[0073]
汽车1可以是油门踏板17与发动机2的节气门装置机械地连结的结构，也可以是控制单元11基于油门踏板传感器33的检测结果对节气门装置进行控制的采用了所谓线控驱动的车辆。此外，汽车1可以是制动踏板18与汽车1的制动机构机械地连结的结构，也可以是控制单元11基于制动踏板传感器34的检测结果对制动机构进行控制的采用了所谓线控制动的车辆。此外，代替油门踏板17，也可以采用杆形状或其他形状的油门操作部，制动踏板18也是同样的。
[0074]
汽车1具备包含控制单元11的换挡装置10作为控制变速器4的变速的结构。换挡装置10除了具备控制单元11之外，还具备用于变速器4的挡位的变更操作的换挡操作构件14、以及检测换挡操作构件14的操作的角度检测器31。此外，换挡装置10具备限制换挡操作构件14的操作的电磁制动机构50。换挡装置10也可以包含车速传感器32、油门踏板传感器33及制动踏板传感器34。换挡装置10对应于换挡操作判定装置的一例。
[0075]
在汽车1中设置有障碍物传感器36。障碍物传感器36是检测汽车1的周围的障碍物的传感器，例如举出利用超声波来检测距汽车1的车身规定距离以内的物体的声纳传感器。障碍物传感器36也可以是利用激光来检测障碍物的光传感器、基于摄像头的摄像图像来检测障碍物的装置。在汽车1中，例如如图1所示，在车身的前部及后部的左右端部各配置有1
个障碍物传感器36。障碍物传感器36通过未图示的控制线而与控制单元11连接，将检测结果向控制单元11输出。换挡装置10也可以包含障碍物传感器36。
[0076]
控制单元11除了进行发动机2的驱动控制之外，还进行换挡控制，在该换挡控制中，根据换挡操作构件14的操作，选择变速器4的挡位，并且，按照选择出的挡位，变更变速器4的齿轮级。另外，通过对设置于与变速器4连接的液压电路的未图示的换挡电磁阀进行开闭驱动，来进行齿轮级的变更。此外，在汽车1为电动汽车或混合动力车的情况下，控制单元11也控制电动发电机3的驱动/再生。此外，控制单元11也可以具有对汽车1所搭载的照明器具等进行控制的功能、汽车1的其他功能。以下说明与变速器4的控制相关的功能。
[0077]
换挡操作构件14是转盘式的圆柱状的旋钮，由操纵汽车1的驾驶员的手进行使换挡操作构件14转动的操作。驾驶员能够使换挡操作构件14转动来进行切换汽车1的变速器4的变速模式即挡位的操作。换挡操作构件14对应于操作构件的一例。
[0078]
汽车1的挡位包含在将汽车1停车时选择的p(停车)挡、用于使汽车1后退的r(倒车)挡、处于不从变速器4向驱动轴5传递驱动力的状态的n(空挡)挡、以及使汽车1前进的d(驱动)挡。变速器4也可以为在p挡限制驱动轴5的旋转、在n挡不向驱动轴5赋予驱动力及制动力中的任意一方的结构。此外，汽车1具有与d挡不同的前进用的1个或多个挡位。这种挡位被称为s挡、l挡、d2挡、b挡等，作为一例，本实施方式的变速器4具备s挡。这些挡位的、驱动轴5相对于发动机2或电动发电机3的驱动轴的减速比大于d挡的减速比。例如，按照以下的目的来选择：对驱动轴5赋予比d挡大的驱动转矩的目的；通过发动机制动或再生而使驱动轴5产生比d挡强的制动力的目的。
[0079]
换挡操作构件14设置在汽车1的仪表板19中的方向盘13的左侧下方。在仪表板19中，设置有换挡操作构件14的部位也可以与其他部位相比突出形成，使得驾驶员容易操作换挡操作构件14。换挡操作构件14的位置不限于图2的例子，也可以设置于中控台，还可以设置于其他位置。
[0080]
换挡操作构件14与显示面板21一起被单元化，构成操作单元25，该显示面板21显示在汽车1中选择的挡位。
[0081]
[2.操作单元的结构]
[0082]
图3是操作单元25的俯视图。
[0083]
如图3所示，换挡操作构件14能够在顺时针方向(图中cw)及逆时针方向(图中ccw)上转动。在操作单元25中，在换挡操作构件14的上方配置有显示面板21。在显示面板21上，沿着换挡操作构件14的旋转方向、即cw方向依次配置有作为变速器4的挡位的p、r、n、d、s的显示。
[0084]
驾驶员通过使换挡操作构件14在cw方向或ccw方向上转动，进行选择变速器4的挡位的操作。
[0085]
在显示面板21上，在与挡位显示部22的p、r、n、d、s的显示分别对应的位置配置有指示灯23。指示灯23包括与挡位显示部22的p、r、n、d、s的各位置分别对应的指示灯23a、23b、23c、23d、23e。指示灯23a具备led等光源，在p挡被选择为变速器4的挡位的状态下发光。同样，指示灯23b、23c、23d、23e分别具备led等光源。指示灯23b在r挡被选择为变速器4的挡位的状态下发光。指示灯23c在选择了n挡的状态下发光，指示灯23d在选择了d挡的状态下发光，指示灯23e在选择了s挡的状态下发光。在图3中，作为一例，示出选择了p挡而指
示灯23a发光的状态。
[0086]
在汽车1中，也可以为在仪表盘12中进行与显示面板21同样的显示的结构。例如也可以构成为，在仪表盘12中配置有作为变速器4的挡位的p、r、n、d、s的显示，使选择中的挡位的显示发光。
[0087]
在换挡操作构件14的转动方向上设定有与变速器4的挡位的数量对应的选择位置p1、p2、p3、p4、p5。换挡操作构件14能够在cw方向及ccw方向上无限地旋转，如后所述，每隔固定角度而得到卡顿感(咔嗒感)。详细而言，按照每个与选择位置p1、p2、p3、p4、p5相应的角度得到咔嗒感。例如，在选择了挡位p的状态下使换挡操作构件14沿cw方向转动时，在选择位置p2、p3、p4、p5得到咔嗒感。此外，在选择了挡位s的状态下使换挡操作构件14沿ccw方向转动时，在选择位置p4、p3、p2、p1得到咔嗒感。由此，容易使换挡操作构件14与挡位显示部22的p、r、n、d、s的显示一致地阶段性转动，能够提高选择挡位的操作的操作性。
[0088]
换挡操作构件14与选择位置p1
‑
p5的相对位置未被固定。换挡操作构件14能够进行从选择位置p1沿ccw方向转动的操作、以及从选择位置p5沿cw方向转动的操作，在该情况下，选择中的挡位处于p挡或s挡而未变化。
[0089]
图3示出一个结构例，汽车1也可以构成为能够选择p、r、n、d、s、l这6个阶段来作为变速器4的挡位。此外，也可以构成为不具有s挡或l挡。在这些情况下，指示灯23的数量、选择位置的数量根据通过换挡操作构件14的操作而选择的挡位的数量适当变更即可。此外，挡位显示部22中的挡位的排列不限定于图3的例子，例如，也能够采用不是左旋而是右旋地配置了各挡位的显示的排列、或者代替l挡而具有b挡的排列。
[0090]
图4是操作单元25的主要部分剖视图，示出图3的a
‑
a
′
剖面的主要部分。
[0091]
换挡操作构件14配置在操作单元25的壳体41的上表面。壳体41收容操作载荷生成器44、增速机构46、电磁制动机构50及角度检测器31。
[0092]
换挡操作构件14具有作为转动中心的轴14a，轴14a被操作载荷生成器44支承。
[0093]
操作载荷生成器44例如具备沿着换挡操作构件14的转动方向每隔规定角度而形成的凸轮、以及在凸轮上滑动的辊。操作载荷生成器44将轴14a支承为能够转动，在轴14a的旋转方向上按照每个与凸轮位置对应的角度，使轴14a的转动产生阻力。由此，针对使换挡操作构件14转动的操作而产生咔嗒感。
[0094]
操作载荷生成器44在换挡操作构件14的转动量不满足最低操作角度的情况下，使辊沿着凸轮逆向地移动，因此，具有使换挡操作构件14返回到转动前的位置的作用。因此，在驾驶员使换挡操作构件14转动的转动量较小的情况下，换挡操作构件14返回到转动前的位置，因此，例如能够防止驾驶员无意的挡位的切换。最低操作角度例如是上述规定角度的一半。
[0095]
在换挡操作构件14上固定有齿轮43。齿轮43与换挡操作构件14一起以轴14a为中心进行转动。
[0096]
增速机构46具有与齿轮43卡合的小径的齿轮46a，且与轴54连接。增速机构46按照与齿轮43和齿轮46a的齿数比相应的增速比，使齿轮43的旋转增速而传递到轴54。
[0097]
电磁制动机构50是限制换挡操作构件14的转动的限制机构的一例，与后述的锁定控制部114一起构成限制部。电磁制动机构50具有圆筒形状的轭51、配置在轭51的内部的线圈52、以及电枢53。线圈52与控制单元11连接，通过控制单元11的控制，切换向线圈52的通
电的接通及断开。
[0098]
电枢53与轴54的下部连结，能够与轴54一起旋转。
[0099]
在未对线圈52通电的状态下，电枢53被支承为与轴54一起旋转自如。在该状态下，电枢53伴随着换挡操作构件14的转动而转动。
[0100]
当对线圈52通电后，轭51被磁化，通过轭51的磁力而限制了电枢53的转动。因此，轴54的转动被限制，换挡操作构件14的旋转受到阻止。即，换挡操作构件14被锁定而不转动。当向线圈52的通电成为断开时，换挡操作构件14的锁定被解除。
[0101]
在轴54的下端连结有被检测体56。被检测体56位于角度检测器31的内部，与增速机构46及轴54一起旋转。角度检测器31是检测被检测体56的旋转量的传感器，对应于位置检测部的一例。角度检测器31将被检测体56的旋转量的检测结果向控制单元11输出。控制单元11基于角度检测器31的检测结果和增速机构46的增速比进行运算，由此能够检测换挡操作构件14的旋转角度。
[0102]
电磁制动机构50以电磁的方式限制电枢53的转动。因此，通过调整在线圈52中流动的电流，能够成为在线圈52的通电中允许电枢53稍微转动的状态。在该情况下，当在线圈52的通电中由驾驶员对换挡操作构件14施加cw方向或ccw方向的操作力时，通过该操作力，换挡操作构件14稍微转动。当解除了该操作力时，在操作载荷生成器44的作用下，换挡操作构件14返回到转动前的位置。
[0103]
在线圈52的通电中对换挡操作构件14施加了操作力的情况以及解除了操作力的情况下的换挡操作构件14的移动能够通过角度检测器31来检测。因此，控制单元11基于角度检测器31的检测结果，能够检测电磁制动机构50限制转动的期间内的对换挡操作构件14的操作力的施加以及操作力的解除。例如，控制单元11在检测到在线圈52的通电中解除了对换挡操作构件14的操作力的情况下，停止向线圈52通电。
[0104]
图4所示的结构是一例，例如，操作载荷生成器44也可以采用公知的止动机构等。此外，角度检测器31可以是磁检测被检测体56的旋转量的结构，也可以是使用光传感器进行检测的结构，还可以采用其他检测方式。此外，在电磁制动机构50限制换挡操作构件14的转动的期间内检测对换挡操作构件14施加的操作力的结构例如可以使用压电元件，也可以通过其他传感器来实现。
[0105]
[3.控制单元的结构]
[0106]
图5是汽车1的控制系统的框图。
[0107]
控制汽车1的控制单元11具备ecu 101、换挡控制部103、接口105及换挡操作判定部110。
[0108]
换挡操作判定部110具备制动操作检测部112、换挡判定部113、锁定控制部114及显示控制部116。此外，换挡操作判定部110也可以具备油门操作检测部111。控制单元11所具备的各功能部也可以由独立的硬件构成，1个硬件也可以构成多个功能部。例如，也可以通过处理器执行程序来实现换挡操作判定部110的各部的功能。
[0109]
如上所述，ecu101基于油门踏板传感器33及制动踏板传感器34的检测结果，对发动机2和逆变器8进行控制，使汽车1行驶。
[0110]
换挡操作判定部110通过检测换挡操作构件14及制动踏板18的操作，来判定与驾驶员的操作对应的变速器4的挡位。
[0111]
换挡控制部103具有切换变速器4的挡位的控制功能。换挡控制部103在换挡操作判定部110判定与换挡操作构件14的操作相应的挡位后，基于换挡操作判定部110的判定结果，切换变速器4的挡位。
[0112]
接口105是控制单元11的与外部设备交换各种信号和数据的电路，至少与制动踏板传感器34、变速器4及操作单元25连接。也可以构成为在接口105连接有油门踏板传感器33、障碍物传感器36。如图1所示，控制单元11与发动机2及逆变器8连接，但为了方便说明，在图5中省略。
[0113]
油门操作检测部111基于油门踏板传感器33的检测结果，检测油门踏板17的操作的有无及/或油门踏板17的操作量。
[0114]
制动操作检测部112基于制动踏板传感器34的检测结果，检测制动踏板18的操作的有无及/或制动踏板18的操作量。制动操作检测部112对应于制动操作检测部的一例。
[0115]
换挡判定部113基于角度检测器31的检测结果，判定换挡操作构件14的位置对应于选择位置p1、p2、p3、p4、p5中的哪一个位置。换挡判定部113使判定出的挡位的指示灯23点亮。
[0116]
换挡判定部113在换挡操作构件14移动到选择位置p1、p2、p3、p4、p5中的任意一个位置的情况下，当将移动目的地的选择位置维持了超过预先设定的规定时间(例如0.2秒)的时间时，判定为选择了移动目的地的选择位置的挡位。将成为该判定基准的规定时间设为时间t，之后进行说明。
[0117]
锁定控制部114对利用电磁制动机构50的换挡操作构件14的限制进行控制。具体而言，锁定控制部114进行将向线圈52的通电切换到接通或断开的控制，在电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定的状态与锁定被解除的状态之间进行切换。
[0118]
在汽车1的挡位的切换操作中的从一部分挡位向其他的挡位变更的操作中设置有限制。例如，为了进行从p挡向p挡以外的挡位变更的操作，需要操作制动踏板18。这是用于防止驾驶员无意的起步的限制，通常是在汽车中设置的限制。
[0119]
在本实施方式的换挡装置10中，在选择了p挡的状态下，也能够将在未操作换挡操作构件14的状态下操作制动踏板18作为条件，进行换挡操作构件14的操作。假设在挡位为p挡的情况下不存在制动踏板18的操作而进行使换挡操作构件14沿cw方向转动的操作时，锁定控制部114将换挡操作构件14锁定。由此，阻止了从p挡向r挡或n挡的切换。在换挡操作构件14被锁定的情况下，当成为换挡操作构件14不被操作的状态之后操作制动踏板18时，锁定被解除。
[0120]
如上所述，当换挡操作构件14在选择位置p1、p2、p3、p4、p5中的任意一个位置维持了超过时间t时，换挡判定部113判定为选择了移动目的地的选择位置的挡位。例如，在换挡操作构件14从选择位置p5转动到选择位置p3的情况下，换挡判定部113判定为驾驶员切换后的挡位是n挡。在该移动的过程中，换挡操作构件14通过选择位置p4，但换挡判定部113不判定为选择了d挡。换挡判定部113在换挡操作构件14停在选择位置p4的状态为时间t以下的情况下，不判定为选择了d挡，在停在选择位置p4的时间超过了时间t的情况下，判定为选择了d挡。
[0121]
换挡操作判定部110在换挡操作构件14从选择位置p1、p2、p3中的任意一个位置沿cw方向转动了的情况下，对换挡操作构件14停在选择位置p4的时间进行计数。这里，在时间
t经过之前换挡操作构件14从选择位置p4朝向选择位置p5移动了的情况下，换挡操作判定部110通过电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定。即，换挡操作判定部110在判定为选择了d挡之前换挡操作构件14开始了向选择位置p5的转动的情况下，不选择s挡。由此，在驾驶员欲从p挡、r挡或n挡切换到d挡而错误地过度转动了换挡操作构件14的情况下，不选择s挡。
[0122]
s挡是减速比大于d挡的减速比的挡位，因此，在行驶中或起步时违反驾驶员的意图而从d挡切换到s挡时，汽车1可能示出与驾驶员期待的动作不同的行为。换挡操作判定部110通过锁定换挡操作构件14，能够防止违反驾驶员的意图而将挡位切换到s挡。当换挡操作构件14被锁定时，换挡操作构件14的操作感明显发生变化。因此，驾驶员能够在不观察画面等的状态下识别出换挡操作构件14被锁定。
[0123]
上述的动作在汽车1代替s挡而具有l挡或b挡的情况下也是同样的。
[0124]
换挡操作判定部110在换挡操作构件14从选择位置p1、p2、p3中的任意一个位置沿cw方向转动了的情况下，当停在选择位置p4的时间超过时间t时，判定为选择了d挡。
[0125]
显示控制部116使设置于仪表盘12的未图示的显示器显示与汽车1的动作状态相关的各种信息。例如，显示控制部116在仪表盘12的显示器中显示示出变速器4的挡位和换挡操作构件14的操作状态的信息显示部60(图7)。
[0126]
[4.换挡装置的状态转变]
[0127]
图6是与换挡操作相关的汽车1的状态转变图，示出进行了将挡位向d挡切换的操作时的换挡装置10的状态转变。在图6中，将选择了p挡、r挡、n挡的状态统一设为状态s1。在状态s1中，换挡操作构件14处于选择位置p1、p2、p3中的任意一个位置。
[0128]
在状态s1中，当通过驾驶员的操作使换挡操作构件14转动而到达选择位置p4时，换挡装置10移至状态s2。在状态s2下，换挡装置10开始维持d挡的时间的计数，移至状态s3。
[0129]
状态s3是在状态s2中开始了计数的时间为时间t以下的情况下的状态。在状态s3中，换挡操作构件14的转动未被锁定。
[0130]
当检测到在状态s3中换挡操作构件14沿cw方向转动而离开了选择位置p4时，换挡装置10向状态s4移动。状态s4是通过电磁制动机构50锁定了换挡操作构件14的转动的状态。在状态s4中，当驾驶员解除向换挡操作构件14施加的操作力后，通过操作载荷生成器44的作用，换挡操作构件14沿ccw方向转动，换挡操作构件14的位置返回到选择位置p4。此时的转动量比选择位置p4与选择位置p5的间隔小，但能够通过角度检测器31进行检测。换挡装置10在检测到换挡操作构件14的返回时，返回到状态s3，将换挡操作构件14的锁定解除。
[0131]
在状态s4中，换挡装置10在锁定换挡操作构件14时，在驾驶员能够视觉确认的范围内显示换挡操作构件14被锁定的引导。这里，图7示出状态s4中的显示的一例。
[0132]
图7是示出信息显示部60的显示例的图。信息显示部60通过显示控制部116的控制，例如显示在设置于仪表盘12的显示器中。
[0133]
在信息显示部60中配置有转盘图像61、挡位显示部63及换挡指示灯64。转盘图像61是模仿了换挡操作构件14的图像。挡位显示部63是并排示出能够由换挡操作构件14选择的挡位的图像。换挡指示灯64是在显示于挡位显示部63的挡位中指示当前选择的挡位的图像。换挡指示灯64可以是安装于显示器的led指示灯，也可以是模仿了led指示灯的图像。
[0134]
在换挡操作构件14未被锁定的状态下，在换挡装置10进行动作的期间显示转盘图
像61、挡位显示部63及换挡指示灯64。显示控制部116在换挡操作构件14被锁定的情况下，使引导显示65及引导显示66显示于信息显示部60。
[0135]
引导显示65通过文字来向驾驶员引导换挡操作构件14的操作。在图7的例子中，说明了驾驶员希望选择s挡的情况下的操作方法。引导显示66是与转盘图像61重叠配置的图像，将换挡操作构件14的cw方向的操作被限制的情况以图案化的形式示出。
[0136]
显示控制部116通过使信息显示部60显示引导显示65、66，能够向驾驶员报知换挡操作构件14被锁定、以及驾驶员应进行的操作方法。
[0137]
在状态s3中，当换挡操作构件14到达选择位置p4之后经过的时间超过时间t时，换挡装置10移至状态s5。状态s5是确定了d挡的选择的状态。在状态s5中，能够进行使换挡操作构件14沿ccw方向转动而选择p挡、r挡或n挡的操作，在该情况下，换挡装置10移至状态s1。此外，在状态s5中，使换挡操作构件14沿cw方向转动的操作未被限制，因此，能够进行选择s挡的操作。在该情况下，换挡装置10移至状态s6。状态s6是选择了s挡的状态。
[0138]
在状态s3中，有时即便换挡操作构件14沿cw方向移动，电磁制动机构50也未进行锁定。在状态s3中换挡操作构件14沿cw方向移动且移动的速度即转动速度比设定速度低的情况下，换挡装置10移至状态s6，将挡位切换到s挡。当换挡操作构件14被缓缓操作的情况下，误操作的可能性低，因此，切换到s挡符合驾驶员的意图。
[0139]
此外，也可以在状态s3中换挡操作构件14沿ccw方向移动了的情况下，进行挡位的切换。即，在状态s3中，也可以进行使换挡操作构件14沿ccw方向转动而选择p挡、r挡或n挡的操作。在该情况下，换挡装置10根据使换挡操作构件14沿ccw方向转动的操作，来切换挡位，移至状态s1。
[0140]
在图6的状态转变图中，采用了在状态s1中不包含s挡的结构。这是因为，在通过换挡操作构件14的操作将挡位从s挡切换到d挡之后、换挡操作构件14沿cw方向转动了的情况下，驾驶员误操作的可能性不高。但是，在这样的情况下，也可以在停在选择位置p4的时间为时间t以下时，将换挡操作构件14锁定。即，在状态s1中也可以包含s挡。在该情况下，在从状态s1移至状态s2之后，如以上参照图6所述。
[0141]
[5.换挡装置的动作]
[0142]
按照流程图对换挡装置10的动作进行说明。图8是示出控制单元11的动作的流程图，是实现图7的状态转变的一例。图8的动作由换挡操作判定部110执行。
[0143]
详细而言，由换挡判定部113执行步骤st1
‑
st5、st8、st11的动作，由锁定控制部114执行步骤st7、st10、st14、st15的动作。由锁定控制部114和显示控制部116执行步骤st13的动作，由换挡判定部113及换挡控制部103执行st6、st9、st12。
[0144]
换挡操作判定部110在由角度检测器31检测到换挡操作构件14到达选择位置p4时(步骤st1)，通过计时器开始进行计数(步骤st2)。
[0145]
换挡操作判定部110判定计数中的经过时间是否为预先设定的时间t以下(步骤st3)。在步骤st3中经过时间超过时间t的情况下(步骤st3；否)，换挡操作判定部110移至状态s5，将d挡确定为挡位(步骤st4)。之后，换挡操作判定部110等待基于换挡操作构件14的换挡操作(步骤st5)。在换挡操作构件14未被操作的期间(步骤st5；否)，维持d挡。在换挡操作构件14被操作的情况下(步骤st5；是)，进行与操作相应的挡位的判定，切换变速器4的挡位(步骤st6)。
[0146]
在经过时间为时间t以下的情况下(步骤st3；是)，换挡操作判定部110维持状态s3。在该情况下，换挡操作判定部110基于角度检测器31的检测结果，判定换挡操作构件14是否正在朝向选择位置p5移动(步骤st7)。即，换挡操作判定部110判定换挡操作构件14的位置是否移动到相较于选择位置p4更靠近选择位置p5侧的位置。
[0147]
在换挡操作构件14未移动到选择位置p5侧的情况下(步骤st7；否)，换挡操作判定部110判定换挡操作构件14是否沿着ccw方向转动而进行了n挡侧的换挡操作(步骤st8)。这里，在进行了n挡侧的换挡操作的情况下(步骤st8；是)，换挡操作判定部110进行与操作相应的挡位的判定，切换变速器4的挡位(步骤st9)。在未进行n挡侧的换挡操作的情况下(步骤st8；否)，换挡操作判定部110返回到步骤st3。
[0148]
在判定为换挡操作构件14移动到选择位置p5侧的情况下(步骤st7；是)，换挡操作判定部110判定使换挡操作构件14朝向选择位置p5转动的操作速度是否比设定速度比低(步骤st10)。换挡操作判定部110例如基于角度检测器31检测到的角度，计算每单位时间的转动量，设为操作速度。在操作速度比设定速度低的情况下(步骤st10；是)，换挡操作判定部110在检测到换挡操作构件14到达选择位置p5时(步骤st11)，将变速器4的挡位切换到s挡(步骤st12)。
[0149]
在换挡操作构件14的操作速度不比设定速度低的情况下(步骤st10；否)，换挡操作判定部110通过电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定，进行例如图7所示的引导显示(步骤st13)。换挡操作判定部110判定换挡操作构件14的操作是否被解除(步骤st14)，在操作未被解除的期间(步骤st14；否)进行等待。在换挡操作构件14沿ccw方向移动而返回到选择位置p4的情况下，换挡操作判定部110判定为操作被解除(步骤st14；是)，解除电磁制动机构50的锁定(步骤st15)，返回到步骤st3。
[0150]
[6.总结]
[0151]
如以上说明的那样，应用了本发明的实施方式的换挡装置10是汽车1的换挡装置10，该汽车1具有能够切换包括第1挡、第2挡及第3挡的多个挡位的变速器4。换挡装置10具备：以能够转动的方式安装于汽车1的换挡操作构件14；检测换挡操作构件14的转动方向上的位置的角度检测器31；基于换挡操作构件14的位置来判定由换挡操作构件14选择的挡位的换挡判定部113；以及限制换挡操作构件14的转动的锁定控制部114，锁定控制部114在换挡操作构件14从与p挡(第1挡)对应的选择位置p1(第1位置)或者与s挡(第3挡)对应的选择位置p5(第3位置)移动到与d挡(第2挡)对应的选择位置p4(第2位置)，且在位于选择位置p4之后的规定时间内朝向选择位置p5移动了的情况下，限制换挡操作构件14的转动。换言之，锁定控制部114在与换挡操作构件14的操作对应地移动的操作位置在到达选择位置p4之后的规定时间内朝向选择位置p5移动而离开了选择位置p4的情况下，限制换挡操作构件14的转动。
[0152]
根据该结构，在汽车1的挡位被切换之后未经过规定时间的期间内进行了进一步的换挡操作构件14的操作的情况下，限制换挡操作构件14的转动。由此，抑制因误操作引起的汽车1的挡位的切换，因此，能够限制换挡操作构件14的操作。此外，通过将换挡操作构件14锁定，能够使驾驶员容易识别挡位的切换被限制了的情况。
[0153]
换挡判定部113在换挡操作构件14持续规定时间以上而地处于选择位置p4的情况下，将选择出的挡位判定为第2挡，在换挡操作构件14移动到选择位置p4而判定为选择了第
2挡之后，锁定控制部114能够使换挡操作构件14从选择位置p4向选择位置p5转动。由此，在切换挡位的操作是误操作的可能性极低的状况下，不会妨碍换挡操作，因此，能够防止操作性的下降。
[0154]
在换挡操作构件14移动到选择位置p4之后的规定时间内换挡操作构件14离开选择位置p4而朝向选择位置p5进行了移动，且在换挡操作构件14从选择位置p4向选择位置p5移动的速度比设定速度低的情况下，锁定控制部114不限制换挡操作构件14的转动。根据该结构，在换挡操作构件14以低速被操作的情况下，不会妨碍换挡操作。因此，在为误操作的可能性极低的情况下不会使操作性下降。
[0155]
第2挡是输出汽车1的前进方向的驱动力的挡位，第3挡是以比第2挡高的减速比输出汽车1的前进方向的驱动力的挡位。根据该结构，在切换到使汽车1前进的挡位之后，在规定时间内限制向减速比更高的挡位切换，因此，在假设为错误的换挡操作的情况下，能够避免对汽车1的起步、加速造成影响。
[0156]
具备检测汽车1的制动踏板18的操作的制动操作检测部112，在选择了第1挡的状态下制动操作未被检测到的情况下，锁定控制部114限制换挡操作构件14的从选择位置p1转向选择位置p4的转动，在选择了第1挡的状态下制动操作被检测到的情况下，锁定控制部114不限制换挡操作构件14的从选择位置p1转向选择位置p4的转动，限制换挡操作构件14的从选择位置p4转向选择位置p5的转动。具体而言，锁定控制部114在制动踏板18未被操作时换挡操作构件14从p挡沿cw方向转动的情况下，将换挡操作构件14锁定。在为p挡且制动踏板18被操作的情况下，即便换挡操作构件14转动也不将其锁定。这里，锁定控制部114在为p挡且成为未锁定换挡操作构件14的状态的情况下，抑制将换挡操作构件14的从d挡转向s挡的转动锁定的状态。根据该结构，能够在制动踏板18未被操作的情况下限制挡位的切换，在解除了该限制的情况下，能够迅速地移至限制因误操作引起的挡位的切换的状态。
[0157]
换挡操作构件14在未被锁定控制部114限制的状态下，能够以不限制转动量的方式进行转动。根据该结构，通过利用电磁制动机构50将换挡操作构件14锁定，能够使驾驶员迅速地识别出操作被限制了。
[0158]
[7.其他实施方式]
[0159]
另外，本发明不限于上述实施方式的结构，在不脱离其主旨的范围内能够在各种方式中实施。
[0160]
显示信息显示部60的显示器不限于仪表盘12，例如也可以设置于仪表板19。例如，在仪表板19上设置有汽车导航装置的情况下，也可以通过显示控制部116的控制，在该汽车导航装置的显示器中显示信息显示部60。此外，也可以与仪表盘12或汽车导航装置分开配置显示汽车1的动作状态的信息显示器来显示信息显示部60。
[0161]
此外，也可以构成为在信息显示部60显示汽车1的行驶距离、蓄电池7的剩余容量、能够续航的距离、燃耗等信息。
[0162]
此外，例如，操作单元25不限于图4所示的结构。角度检测器31的结构也可以为检测换挡操作构件14的齿轮43或轴14a的旋转量的旋转编码器或光传感器，还可以为具有与齿轮43啮合的齿轮的检测器。或者，也可以为在换挡操作构件14上装配磁性体并对该磁性体的位置进行磁检测的检测器。此外，锁定换挡操作构件14的转动的结构不限于电磁制动机构50，例如，也可以为嵌合于增速机构46而阻止增速机构46的旋转的销和使销移动的致
动器。或者，也可以为对换挡操作构件14赋予与被操作的方向相反的方向的旋转力的马达。
[0163]
此外，在上述实施方式中例示了转盘形状的换挡操作构件14，但本发明不限于此。操作构件只要以能够转动的方式设置于汽车1且通过驾驶员使操作构件转动来进行换挡操作即可，也可以为杆形状等。此外，在上述实施方式中，构成为控制单元11与ecu 101一起具备换挡操作判定部110，但换挡操作判定部110也可以与ecu101分体地构成。
[0164]
本发明不限于图1所示的汽车1，能够应用于货物车辆、大型汽车、三轮汽车等由自动变速器驱动的全部车辆。
[0165]
应用本发明的装置的硬件结构不限于图5的例子。此外，图8是为了方便而将处理步骤分割为流程图的各步骤的操作例，应用了本发明的装置的动作不限于图8所示的顺序。