シフト装置
【課題】不正なアタックが困難な位置に簡素な構成のロック機構を設けることにより、小型でかつ防犯性が高いシフト装置を提供する。
【解決手段】シフトレバー２を中立位置でロックするロック機構として、シフトレバー２のシャフト１１の基端部に嵌合するロックソレノイド４０をシフト装置１の下部に設ける。シフトレバー２の操作範囲を規定するゲートブロック２０と、シフト装置１の下部板であるベースプレート４ｄとの間のスペースにロックソレノイド４０を配置することで、外部からのロック解除等の不正なアタックを極めて困難にする。かかる小型で簡素なロック機構を有するロック装置１により、車両における防犯性を高める。
【解決手段】シフトレバー２を中立位置でロックするロック機構として、シフトレバー２のシャフト１１の基端部に嵌合するロックソレノイド４０をシフト装置１の下部に設ける。シフトレバー２の操作範囲を規定するゲートブロック２０と、シフト装置１の下部板であるベースプレート４ｄとの間のスペースにロックソレノイド４０を配置することで、外部からのロック解除等の不正なアタックを極めて困難にする。かかる小型で簡素なロック機構を有するロック装置１により、車両における防犯性を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイスティックタイプの操作部に対しフォースフィードバックによる力覚付与制御が施されるシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遠隔操作が求められる多くの分野で、操作感覚を疑似的に再現して操作性能を向上させる力覚付与デバイスが注目されている。力覚付与技術を応用した入力装置は、機械的な入力機構に換えて操作部の操作状態を電気信号に変換して出力する、いわゆるバイワイヤ方式を採用し、操作状態の検出信号に基づく反力を操作部にフォースフィードバック制御することにより所与の条件に応じた力覚を操作者に与えるものである。
【０００３】
一方で自動車の分野においては、走行性能に加え、安全性、快適性及び環境等の観点から車両内の電子化が進み、エアコン、カーナビ、オーディオ等の様々な操作対象機器類が搭載されるのが一般的となっている。このような多種に渡る機器類を操作する操作者の負担を軽減するため、操作入力を運転席内の１つの入力装置で一元化できるジョイスティックタイプの力覚付与型入力装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このような力覚付与型の入力装置によれば、ジョイスティック操作部に例えば疑似的な節度感（クリックフィーリング）を生じさせ、または次にすべき操作を反力で促すような操作の支援制御といった多様な操作感を力覚として付与することが可能となる。また、操作対象機器の動作や操作の目的に応じて力覚パターンを適宜変更することで、多用途、多目的の入力装置として共有することができる。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、車両の自動変速機のシフトレンジを切換えるため一方向のみ往復操作され得るシフト装置（ＳＢＷ：Shift By Wire）に、上述の力覚付与技術を応用したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５８７８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１及び２に示されるような従来のシフト装置には、車両の停車時やイグニッションキーがオフの時にシフト操作部を強制的にロックするロック機構を備えていない。このため、従来のシフト装置は、車両の盗難や無断使用等の不正なアタックに対して脆弱であった。また、従来のシフト装置に盗難防止装置を設けようとした場合、不正なロック解除を防ぐために必要な筐体等が大型化するという課題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、不正なアタックが困難な位置に簡素な構成のロック機構を設けることにより、小型でかつ防犯性が高いシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］上記目的を達成するため本発明に係るシフト装置は、二次元上の任意の位置に操作可能なジョイスティック操作部と、前記ジョイスティック操作部に力を付与する駆動手段と、前記ジョイスティック操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック手段と、前記検出手段で検出される前記ジョイスティック操作部の操作状態に基づいて、前記ジョイスティック操作部を中立位置に制御するとともに、前記中立位置で前記ロック手段を作動させる制御手段と、を備える。
【００１０】
［２］また、前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック時に前記ジョイスティック操作部の下部に嵌合するソレノイドを備えて構成される。
【００１１】
［３］また、前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作範囲を規定するゲート部材内に配置されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシフト装置によれば、ジョイスティック操作部の下部に簡素な構成のロック機構を備えることにより、装置全体の大型化を招くことなく車両の盗難等に対する防犯性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態によるシフト装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、シフト装置の平面図である。図２（ｂ）は、シフト装置におけるロック機構の部分を拡大して示す断面図である。図２（ｃ）は、ロックソレノイドの内部構成を示す断面図である。
【図３】図３は、シフト装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、Ｘ軸における力覚パターンをグラフで例示する図である。図４（ｂ）は、Ｙ軸における力覚パターンをグラフで例示する図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、シフトレバーの種々の操作経路を示す操作パターンを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態によるシフト装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態によるシフト装置１の構成を示す分解斜視図である。このシフト装置１は、シフトレバー２と、ジョイスティック機構部３と、ジョイスティック機構部３を収納するケース部材４とを備えている。
【００１５】
シフトレバー２は、二次元（ＸＹ操作平面）上の任意の方向への傾倒操作が可能であり、操作者が手動で操作する把持部２ａと、皿状で下面が凹状に湾曲する被案内面を有する支持摺動部２ｂと、把持部２ａ及び支持摺動部２ｂを連結する支柱部２ｃとにより一体形成されている。
【００１６】
ジョイスティック機構部３は、シフトレバー２が先端部に固定されるシャフト１１と、シャフト１１の傾倒動作を一定の範囲に規定するゲート部材としてのゲートブロック２０とを備えている。シャフト１１は、例えば、柱状の棒状部材からなり、互いに直交するように設けられた第１キャリッジ１２及び第２キャリッジ１３の各長孔を貫通している。
【００１７】
第１キャリッジ１２は、四角形の管状の部材からなり、シャフト１１をその長孔の長手方向（Ｘ方向）に沿って傾倒可能に枢着させるＸ軸１４と、Ｘ軸１４に直交する方向（Ｙ方向）に突出するＹ軸１５とを備えている。各Ｙ軸１５は、第１キャリッジ１２の両外壁に一体に形成され、Ｙ軸１５の各両端部にはベアリング１６が嵌着されている。ベアリング１６がベアリングホルダ１７を介してジョイスティック機構部３の図示しないフレームに固定されることにより、第１キャリッジ１２は、当該フレームに対しＹ軸１５を中心に揺動可能とされている。
【００１８】
第２キャリッジ１３は、シャフト１１が貫通している長孔が形成される平板部と、当該平板部と直交するアーム部とが一体形成される外形Ｕ字状の部材から構成されている。第２キャリッジ１３の長孔は、Ｙ方向に沿って長く形成され、シャフト１１のＹ方向への傾倒動作を許容する一方で、Ｘ方向の傾倒に対しては第２キャリッジ１３を揺動させるように形成されている。
【００１９】
ゲートブロック２０は、上面部に四角形の開口を有する箱状の強度部材であり、シャフト１１の傾倒動作を所定の範囲に制限するために設けられている。すなわち、ゲートブロック２０の開口内部には、シャフト１１の基端部が挿入され、シャフト１１が最大ストローク傾倒する位置で当該基端部がゲートブロック２０の内壁に当接することにより、それ以上のシャフト１１の傾倒動作が規制される。
【００２０】
また、ジョイスティック機構部３は、２つのセクターギア２１，２６と、シフトレバー２及びシャフト１１の傾倒状態を検出する検出手段としての２つの回転センサ３２，３７と、シャフト１１を介してシフトレバー２に力を付与する駆動手段としてのＸモータ３１及びＹモータ３６とを備えている。セクターギア２１，２６は、それぞれ扇状の基端部に揺動軸が設けられ、その揺動軸を中心とする同一半径の周面部にギア歯２１ａ，２６ａが形成されている。
【００２１】
第１のセクターギア２１は、ジョイスティック機構部３の図示しないフレームにその揺動軸が枢着されて揺動可能であるとともに、第２キャリッジ１３のアーム部が同軸に連結している。第１のセクターギア２１のギア歯２１ａには、Ｘモータ３１のモータギア３１ａが噛合している。回転センサ３２は、例えば、モータギア３１ａに連結して回転する回転エンコーダ部とその回転数をカウントして回転角度あるいは回転位置を検出する光検出器等により構成されている。
【００２２】
第２のセクターギア２６は、その揺動軸が第１キャリッジ１２の一方のＹ軸１５に連結している。また、第２のセクターギア２６のギア歯２６ａには、Ｙモータ３６のモータギア３６ａが噛合している。また、回転センサ３７は、例えば、モータギア３６ａに連結して回転する回転エンコーダ部とその回転数をカウントして回転角度あるいは回転位置を検出する光検出器等により構成されている。
【００２３】
ここで、２つの回転センサ３２，３７は、フォトディテクタを用いた光検出方式のエンコーダで構成されている。また、回転センサ３２，３７は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた磁気検出方式のエンコーダであってもよい。回転センサ３２，３７は、Ｘモータ３１及びＹモータ３６の回転に応じて位相の異なる２つのパルスを出力する。これにより、Ｘモータ３１及びＹモータ３６の回転方向と回転量が検出される。また、回転センサ３２，３７の出力に基づいて、セクターギア２１，２６等を介して連結されているシャフト１１及びシフトレバー２のＸＹ操作平面における傾倒方向とその傾倒角度が同時に検出される。
【００２４】
ケース部材４は、ジョイスティック機構部３を内部に収容する箱状のケースフレーム４ａと、ケースフレーム４ａの上面部において突出する案内ドーム４ｂとを有して一体に形成される。また、案内ドーム４ｂの頂部には、略四角形の開口４ｃが形成されている。
【００２５】
シフトレバー２のシャフト１１は、その先端部がケース部材４の内側から案内ドーム４ｂの開口４ｃに挿入されてシフトレバー２の支柱部２ｃに固定される。このとき、シフトレバー２は、支持摺動部２ｂの下面である被案内面が案内ドーム４ｂの上面に支持され、かつ、その上面に対してＸＹの方向に摺動するように取り付けられる。
【００２６】
シフトレバー２がＸ方向に傾倒操作されシャフト１１が傾倒すると、これに連動して第２キャリッジ１３及び第２キャリッジ１３に軸を一にして連結するセクターギア２１が揺動する。これに伴いセクターギア２１のギア歯２１ａに噛合するモータギア３１ａが回転するので、その回転角に基づいて回転センサ３２によりシャフト１１のＸ方向における傾倒動作が検出される。同様に、シフトレバー２がＹ方向に傾倒操作されると、シャフト１１に係合する第１キャリッジ１２及びこれに連結するセクターギア２６が揺動する。これに伴いセクターギア２６のギア歯２６ａに噛合するモータギア３６ａが回転し、その回転角に基づいて回転センサ３７によりシャフト１１のＹ方向における傾倒動作が検出される。
【００２７】
さらに、Ｘモータ３１に駆動電流が供給されると、モータギア３１ａ、セクターギア２１及び第２キャリッジ１３を介してシャフト１１及びシフトレバー２にＸ方向に傾倒させるトルクが伝達される。同様にＹモータ３６に駆動電流が供給されると、モータギア３６ａ、セクターギア２６及び第１キャリッジ１２を介してシャフト１１及びシフトレバー２にＹ方向に傾倒させるトルクが伝達される。後述する制御部５０は、Ｘモータ３１及びＹモータ３６に駆動電流を供給し、回転センサ３２，３７が検出するシフトレバー２の操作状態に基づきフィードバック制御することにより、所望の反力をシフトレバー２に付与する力覚制御を行う。
【００２８】
図２（ａ）は、シフト装置１の平面図であり、シフトレバー２のロック機構を構成するロックソレノイド４０の配置を主に示す図である。また、図２（ｂ）は、ロック機構の部分を拡大して示す断面図である。さらに、図２（ｃ）は、ロックソレノイド４０の内部構成を示す断面図である。
【００２９】
図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ロックソレノイド４０は、ジョイスティック機構部３の下部にあたるゲートブロック２０内の中央位置で、ケース部材４の下部板であるベースプレート４ｄに固定されている。ロックソレノイド４０は、例えば図２（ｃ）に示されるように電磁石４２と、ロック部材４１と、バネ４３等を備えて構成される。ロック部材４１は、全体が柱状の例えば鉄系の金属磁性体からなり、略中央部のフランジ部４１ｂに当接するバネ４３によりケース４４から常時突出する方向に弾性力が付与されている。
【００３０】
シフトレバー２のシャフト１１の基端部には、凹状の嵌合部１１ａが形成されており、ＸＹ操作平面上の中心部（ＸＹ軸の原点）である中立位置にあるときにロックソレノイド４０のロック部材４１が突出して嵌合部１１ａと嵌合することで、シフトレバー２がその中立位置でロックされる。また、ロックソレノイド４０は、電磁石４２が励磁されることによりロック部材４１の底部４１ａが吸着されて、シャフト１１の嵌合部１１ａとの嵌合が解除される。これにより、シフトレバー２のロックも解除され、ＸＹ方向への傾倒操作が可能となる。
【００３１】
図３は、力覚付与型のシフト装置１のシステム構成を示すブロック図である。ここで制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭからなるメモリ、各種センサやスイッチが接続される入出力ポート、車載ＬＡＮコントローラ等をハードウエア回路として備え、ＣＰＵが予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って演算処理を実行するマイコンユニットとして構成される。制御部５０には、Ｘモータ３１、回転センサ３２、Ｙモータ３６、回転センサ３７が接続されている。制御部５０は、回転センサ３２，３７の出力に基づいて、シフトレバー２の操作状態（ＸＹ操作平面における傾倒方向とその傾倒角度）を演算して求め出力する。
【００３２】
また、制御部５０には、不揮発性のメモリ５１が接続されている。メモリ５１には、シフトレバー２の操作状態に応じて反力を付与する力覚制御、中立位置への自動復帰制御等をするための参照テーブルデータである力覚パターンデータ５２が予め記憶されている。制御部５０は、メモリ５１に記憶されている力覚パターンデータ５２を参照し、回転センサ３２，３７の出力から演算されるシフトレバー２の操作状態に基づいてＸモータ３１及びＹモータ３６のトルクを制御する。これにより、力覚パターンデータ５２に応じた反力がシフトレバー２に付与される。
【００３３】
また、制御部５０には、シフトレバー２のロック機構を構成するロックソレノイド４０が接続されている。制御部５０がロックソレノイド４０を非励磁または励磁状態に制御することで、シフトレバー２のロックまたはアンロックの状態が切換えられる。
【００３４】
（シフト装置の動作）
次に、本発明の実施の形態によるシフト装置１において、シフトレバー２を自動的に中立位置に復帰させる動作（モーメンタリ動作）を説明する。この自動復帰の動作は、制御部５０のＣＰＵが回転センサ３２，３７から得られるシフトレバー２の操作状態に基づいて、メモリ５１に記憶された力覚パターンを参照しながらＸモータ３１及びＹモータ３６のトルクをフォースフィードバックする力覚制御により実行される。
【００３５】
図４（ａ）は、Ｘ方向への傾倒操作量（Ｘストローク）を縦軸として、これに対するＸモータ３５に生じさせるトルクとの関係（Ｘ軸における力覚パターン）を例示するグラフである。図４（ｂ）は、Ｙ方向への傾倒操作量（Ｙストローク）を縦軸として、これに対するＹモータ３６に生じさせるトルクとの関係（Ｙ軸における力覚パターン）を例示するグラフである。これらの力覚パターンは、力覚パターンデータ５２として電子化されてメモリ５１に記憶されている。
【００３６】
制御部５０は、図４（ａ）に示されるＸ軸における力覚パターンを参照して、シフトレバー２のストロークがＸ＋側にあるとき、これとは逆向きの左方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＸモータ３１のトルクを制御する。また、シフトレバー２のストロークがＸ−側にあるときには、右方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＸモータ３１のトルクを制御する。
【００３７】
また、制御部５０は、図４（ｂ）に示されるＹ軸における力覚パターンを参照して、シフトレバー２のストロークがＹ＋側にあるときには、これとは逆向きの下方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＹモータ３６のトルクを制御し、同様に、シフトレバー２のストロークがＹ−側にあるときは、上方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＹモータ３６のトルクを制御する。
【００３８】
このように、シフトレバー２には、その操作量に応じてＸＹ操作平面上の中心部である中立位置に向けてＸモータ３１及びＹモータ３６からのトルクがフィードバックされる。これにより、シフト装置１の操作者は、常に中立位置に向かう操作反力を感じながらシフトレバー２を操作することとなる。
【００３９】
また、シフトレバー２が中立位置に戻されてイグニッションキースイッチがオフまたはロック位置に操作されると、制御部５０は、ロックソレノイド４０の電磁石４２を非励磁にする。このとき、ロックソレノイド４０のロック部材４１がバネ４３の弾性力の作用で突出し、シフトレバー２のシャフト１１の基端部（嵌合部１１ａ）に嵌合する。これにより、シフトレバー２が中立位置でロックされる。
【００４０】
また、イグニッションキースイッチがロック位置からオン位置に操作されると、制御部５０は、ロックソレノイド４０の電磁石４２に電流を供給して励磁状態にする。これにより、ロックソレノイド４０のロック部材４１が吸着され、シフトレバー２のロックが解除される。
【００４１】
（実施の形態による効果）
本実施の形態によれば、以下の技術的な効果が奏される。
［１］シフト装置１のシフトレバー２を中立位置でロックするロック機構を設けたことより、車両の盗難や無断使用等に対する防犯性を高めることができる。
［２］また、上記ロック機構をシフトレバー２のシャフト１１の基端部に嵌合するロックソレノイド４０により構成した。かかる小型で簡素化したロック機構を、不正アタックができないジョイスティック機構部３の下部に設けたことにより、シフト装置１の大型化を招かずに防犯性をより高めることができる。
［３］また、ロック機構を構成するロックソレノイド４０をゲートブロック２０及びベースプレート４ｄで画されるスペース内に配置することで、ロック機構に対する不正なアタックを極めて困難にすることができる。
【００４２】
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形、応用が可能である。
【００４３】
例えば、本発明は、図５（ａ）〜（ｆ）に示されるようなシフトレンジ切換えのための操作経路が規定された種々の操作パターンに対応するものでもよい。この場合、適用される車種等に応じてＨ形状のパターン、Ｉ形状のパターンや、これらの組合せとして種々の操作経路に対応可能である。また、図示は省略するが、任意の角度で交差する操作パターンを含む操作経路を有する操作パターン等にも対応することができる。これらの操作パターンにおいて、図５（ａ）〜（ｆ）に示されるホームポジション（Ｈ）やニュートラルポジション（Ｎ）等にロックソレノイドを配置して、シフトレバー２をロックする構成とすることができる。
【００４４】
また、本発明は、実施の形態で説明したＸＹ軸の原点の中立位置にシフトレバーを自動復帰させるモーメンタリ動作するものに限らず、例えば、図５（ａ）〜（ｆ）に例示される原点以外のシフトポジションにシフトレバーを留める制御（ステーショナリ動作）を行うシフト装置にも適用できる。例えば、ホームポジション（Ｈ）、ニュートラルポジション（Ｎ）またはパーキングポジション（Ｐ）等のＸＹ軸の原点ではないシフト位置でシフトレバー２をロックできるように、ロックソレノイドの配置を変更してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…シフト装置、２…シフトレバー、２ａ…把持部、２ｂ…支持摺動部、２ｃ…支柱部、３…ジョイスティック機構部、４…ケース部材、４ａ…ケースフレーム、４ｂ…案内ドーム、４ｃ…開口、４ｄ…ベースプレート、１１…シャフト、１１ａ…嵌合部、１２…第１キャリッジ、１３…第２キャリッジ、１４…Ｘ軸、１５…Ｙ軸、１６…ベアリング、１７…ベアリングホルダ、２０…ゲートブロック、２１…セクターギア、２１ａ…ギア歯、２６…セクターギア、２６ａ…ギア歯、３１…Ｘモータ、３１ａ…モータギア、３２…回転センサ、３６…Ｙモータ、３６ａ…モータギア、３７…回転センサ、４０…ロックソレノイド、４１…ロック部材、４１ａ…底部、４１ｂ…フランジ部、４２…電磁石、４３…バネ、４４…ケース、５０…制御部、５１…メモリ、５２…力覚パターンデータ、７０…安全管理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイスティックタイプの操作部に対しフォースフィードバックによる力覚付与制御が施されるシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遠隔操作が求められる多くの分野で、操作感覚を疑似的に再現して操作性能を向上させる力覚付与デバイスが注目されている。力覚付与技術を応用した入力装置は、機械的な入力機構に換えて操作部の操作状態を電気信号に変換して出力する、いわゆるバイワイヤ方式を採用し、操作状態の検出信号に基づく反力を操作部にフォースフィードバック制御することにより所与の条件に応じた力覚を操作者に与えるものである。
【０００３】
一方で自動車の分野においては、走行性能に加え、安全性、快適性及び環境等の観点から車両内の電子化が進み、エアコン、カーナビ、オーディオ等の様々な操作対象機器類が搭載されるのが一般的となっている。このような多種に渡る機器類を操作する操作者の負担を軽減するため、操作入力を運転席内の１つの入力装置で一元化できるジョイスティックタイプの力覚付与型入力装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このような力覚付与型の入力装置によれば、ジョイスティック操作部に例えば疑似的な節度感（クリックフィーリング）を生じさせ、または次にすべき操作を反力で促すような操作の支援制御といった多様な操作感を力覚として付与することが可能となる。また、操作対象機器の動作や操作の目的に応じて力覚パターンを適宜変更することで、多用途、多目的の入力装置として共有することができる。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、車両の自動変速機のシフトレンジを切換えるため一方向のみ往復操作され得るシフト装置（ＳＢＷ：Shift By Wire）に、上述の力覚付与技術を応用したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５８７８２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１及び２に示されるような従来のシフト装置には、車両の停車時やイグニッションキーがオフの時にシフト操作部を強制的にロックするロック機構を備えていない。このため、従来のシフト装置は、車両の盗難や無断使用等の不正なアタックに対して脆弱であった。また、従来のシフト装置に盗難防止装置を設けようとした場合、不正なロック解除を防ぐために必要な筐体等が大型化するという課題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、不正なアタックが困難な位置に簡素な構成のロック機構を設けることにより、小型でかつ防犯性が高いシフト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］上記目的を達成するため本発明に係るシフト装置は、二次元上の任意の位置に操作可能なジョイスティック操作部と、前記ジョイスティック操作部に力を付与する駆動手段と、前記ジョイスティック操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック手段と、前記検出手段で検出される前記ジョイスティック操作部の操作状態に基づいて、前記ジョイスティック操作部を中立位置に制御するとともに、前記中立位置で前記ロック手段を作動させる制御手段と、を備える。
【００１０】
［２］また、前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック時に前記ジョイスティック操作部の下部に嵌合するソレノイドを備えて構成される。
【００１１】
［３］また、前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作範囲を規定するゲート部材内に配置されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシフト装置によれば、ジョイスティック操作部の下部に簡素な構成のロック機構を備えることにより、装置全体の大型化を招くことなく車両の盗難等に対する防犯性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態によるシフト装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、シフト装置の平面図である。図２（ｂ）は、シフト装置におけるロック機構の部分を拡大して示す断面図である。図２（ｃ）は、ロックソレノイドの内部構成を示す断面図である。
【図３】図３は、シフト装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、Ｘ軸における力覚パターンをグラフで例示する図である。図４（ｂ）は、Ｙ軸における力覚パターンをグラフで例示する図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｆ）は、シフトレバーの種々の操作経路を示す操作パターンを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態によるシフト装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態によるシフト装置１の構成を示す分解斜視図である。このシフト装置１は、シフトレバー２と、ジョイスティック機構部３と、ジョイスティック機構部３を収納するケース部材４とを備えている。
【００１５】
シフトレバー２は、二次元（ＸＹ操作平面）上の任意の方向への傾倒操作が可能であり、操作者が手動で操作する把持部２ａと、皿状で下面が凹状に湾曲する被案内面を有する支持摺動部２ｂと、把持部２ａ及び支持摺動部２ｂを連結する支柱部２ｃとにより一体形成されている。
【００１６】
ジョイスティック機構部３は、シフトレバー２が先端部に固定されるシャフト１１と、シャフト１１の傾倒動作を一定の範囲に規定するゲート部材としてのゲートブロック２０とを備えている。シャフト１１は、例えば、柱状の棒状部材からなり、互いに直交するように設けられた第１キャリッジ１２及び第２キャリッジ１３の各長孔を貫通している。
【００１７】
第１キャリッジ１２は、四角形の管状の部材からなり、シャフト１１をその長孔の長手方向（Ｘ方向）に沿って傾倒可能に枢着させるＸ軸１４と、Ｘ軸１４に直交する方向（Ｙ方向）に突出するＹ軸１５とを備えている。各Ｙ軸１５は、第１キャリッジ１２の両外壁に一体に形成され、Ｙ軸１５の各両端部にはベアリング１６が嵌着されている。ベアリング１６がベアリングホルダ１７を介してジョイスティック機構部３の図示しないフレームに固定されることにより、第１キャリッジ１２は、当該フレームに対しＹ軸１５を中心に揺動可能とされている。
【００１８】
第２キャリッジ１３は、シャフト１１が貫通している長孔が形成される平板部と、当該平板部と直交するアーム部とが一体形成される外形Ｕ字状の部材から構成されている。第２キャリッジ１３の長孔は、Ｙ方向に沿って長く形成され、シャフト１１のＹ方向への傾倒動作を許容する一方で、Ｘ方向の傾倒に対しては第２キャリッジ１３を揺動させるように形成されている。
【００１９】
ゲートブロック２０は、上面部に四角形の開口を有する箱状の強度部材であり、シャフト１１の傾倒動作を所定の範囲に制限するために設けられている。すなわち、ゲートブロック２０の開口内部には、シャフト１１の基端部が挿入され、シャフト１１が最大ストローク傾倒する位置で当該基端部がゲートブロック２０の内壁に当接することにより、それ以上のシャフト１１の傾倒動作が規制される。
【００２０】
また、ジョイスティック機構部３は、２つのセクターギア２１，２６と、シフトレバー２及びシャフト１１の傾倒状態を検出する検出手段としての２つの回転センサ３２，３７と、シャフト１１を介してシフトレバー２に力を付与する駆動手段としてのＸモータ３１及びＹモータ３６とを備えている。セクターギア２１，２６は、それぞれ扇状の基端部に揺動軸が設けられ、その揺動軸を中心とする同一半径の周面部にギア歯２１ａ，２６ａが形成されている。
【００２１】
第１のセクターギア２１は、ジョイスティック機構部３の図示しないフレームにその揺動軸が枢着されて揺動可能であるとともに、第２キャリッジ１３のアーム部が同軸に連結している。第１のセクターギア２１のギア歯２１ａには、Ｘモータ３１のモータギア３１ａが噛合している。回転センサ３２は、例えば、モータギア３１ａに連結して回転する回転エンコーダ部とその回転数をカウントして回転角度あるいは回転位置を検出する光検出器等により構成されている。
【００２２】
第２のセクターギア２６は、その揺動軸が第１キャリッジ１２の一方のＹ軸１５に連結している。また、第２のセクターギア２６のギア歯２６ａには、Ｙモータ３６のモータギア３６ａが噛合している。また、回転センサ３７は、例えば、モータギア３６ａに連結して回転する回転エンコーダ部とその回転数をカウントして回転角度あるいは回転位置を検出する光検出器等により構成されている。
【００２３】
ここで、２つの回転センサ３２，３７は、フォトディテクタを用いた光検出方式のエンコーダで構成されている。また、回転センサ３２，３７は、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた磁気検出方式のエンコーダであってもよい。回転センサ３２，３７は、Ｘモータ３１及びＹモータ３６の回転に応じて位相の異なる２つのパルスを出力する。これにより、Ｘモータ３１及びＹモータ３６の回転方向と回転量が検出される。また、回転センサ３２，３７の出力に基づいて、セクターギア２１，２６等を介して連結されているシャフト１１及びシフトレバー２のＸＹ操作平面における傾倒方向とその傾倒角度が同時に検出される。
【００２４】
ケース部材４は、ジョイスティック機構部３を内部に収容する箱状のケースフレーム４ａと、ケースフレーム４ａの上面部において突出する案内ドーム４ｂとを有して一体に形成される。また、案内ドーム４ｂの頂部には、略四角形の開口４ｃが形成されている。
【００２５】
シフトレバー２のシャフト１１は、その先端部がケース部材４の内側から案内ドーム４ｂの開口４ｃに挿入されてシフトレバー２の支柱部２ｃに固定される。このとき、シフトレバー２は、支持摺動部２ｂの下面である被案内面が案内ドーム４ｂの上面に支持され、かつ、その上面に対してＸＹの方向に摺動するように取り付けられる。
【００２６】
シフトレバー２がＸ方向に傾倒操作されシャフト１１が傾倒すると、これに連動して第２キャリッジ１３及び第２キャリッジ１３に軸を一にして連結するセクターギア２１が揺動する。これに伴いセクターギア２１のギア歯２１ａに噛合するモータギア３１ａが回転するので、その回転角に基づいて回転センサ３２によりシャフト１１のＸ方向における傾倒動作が検出される。同様に、シフトレバー２がＹ方向に傾倒操作されると、シャフト１１に係合する第１キャリッジ１２及びこれに連結するセクターギア２６が揺動する。これに伴いセクターギア２６のギア歯２６ａに噛合するモータギア３６ａが回転し、その回転角に基づいて回転センサ３７によりシャフト１１のＹ方向における傾倒動作が検出される。
【００２７】
さらに、Ｘモータ３１に駆動電流が供給されると、モータギア３１ａ、セクターギア２１及び第２キャリッジ１３を介してシャフト１１及びシフトレバー２にＸ方向に傾倒させるトルクが伝達される。同様にＹモータ３６に駆動電流が供給されると、モータギア３６ａ、セクターギア２６及び第１キャリッジ１２を介してシャフト１１及びシフトレバー２にＹ方向に傾倒させるトルクが伝達される。後述する制御部５０は、Ｘモータ３１及びＹモータ３６に駆動電流を供給し、回転センサ３２，３７が検出するシフトレバー２の操作状態に基づきフィードバック制御することにより、所望の反力をシフトレバー２に付与する力覚制御を行う。
【００２８】
図２（ａ）は、シフト装置１の平面図であり、シフトレバー２のロック機構を構成するロックソレノイド４０の配置を主に示す図である。また、図２（ｂ）は、ロック機構の部分を拡大して示す断面図である。さらに、図２（ｃ）は、ロックソレノイド４０の内部構成を示す断面図である。
【００２９】
図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、ロックソレノイド４０は、ジョイスティック機構部３の下部にあたるゲートブロック２０内の中央位置で、ケース部材４の下部板であるベースプレート４ｄに固定されている。ロックソレノイド４０は、例えば図２（ｃ）に示されるように電磁石４２と、ロック部材４１と、バネ４３等を備えて構成される。ロック部材４１は、全体が柱状の例えば鉄系の金属磁性体からなり、略中央部のフランジ部４１ｂに当接するバネ４３によりケース４４から常時突出する方向に弾性力が付与されている。
【００３０】
シフトレバー２のシャフト１１の基端部には、凹状の嵌合部１１ａが形成されており、ＸＹ操作平面上の中心部（ＸＹ軸の原点）である中立位置にあるときにロックソレノイド４０のロック部材４１が突出して嵌合部１１ａと嵌合することで、シフトレバー２がその中立位置でロックされる。また、ロックソレノイド４０は、電磁石４２が励磁されることによりロック部材４１の底部４１ａが吸着されて、シャフト１１の嵌合部１１ａとの嵌合が解除される。これにより、シフトレバー２のロックも解除され、ＸＹ方向への傾倒操作が可能となる。
【００３１】
図３は、力覚付与型のシフト装置１のシステム構成を示すブロック図である。ここで制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭからなるメモリ、各種センサやスイッチが接続される入出力ポート、車載ＬＡＮコントローラ等をハードウエア回路として備え、ＣＰＵが予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って演算処理を実行するマイコンユニットとして構成される。制御部５０には、Ｘモータ３１、回転センサ３２、Ｙモータ３６、回転センサ３７が接続されている。制御部５０は、回転センサ３２，３７の出力に基づいて、シフトレバー２の操作状態（ＸＹ操作平面における傾倒方向とその傾倒角度）を演算して求め出力する。
【００３２】
また、制御部５０には、不揮発性のメモリ５１が接続されている。メモリ５１には、シフトレバー２の操作状態に応じて反力を付与する力覚制御、中立位置への自動復帰制御等をするための参照テーブルデータである力覚パターンデータ５２が予め記憶されている。制御部５０は、メモリ５１に記憶されている力覚パターンデータ５２を参照し、回転センサ３２，３７の出力から演算されるシフトレバー２の操作状態に基づいてＸモータ３１及びＹモータ３６のトルクを制御する。これにより、力覚パターンデータ５２に応じた反力がシフトレバー２に付与される。
【００３３】
また、制御部５０には、シフトレバー２のロック機構を構成するロックソレノイド４０が接続されている。制御部５０がロックソレノイド４０を非励磁または励磁状態に制御することで、シフトレバー２のロックまたはアンロックの状態が切換えられる。
【００３４】
（シフト装置の動作）
次に、本発明の実施の形態によるシフト装置１において、シフトレバー２を自動的に中立位置に復帰させる動作（モーメンタリ動作）を説明する。この自動復帰の動作は、制御部５０のＣＰＵが回転センサ３２，３７から得られるシフトレバー２の操作状態に基づいて、メモリ５１に記憶された力覚パターンを参照しながらＸモータ３１及びＹモータ３６のトルクをフォースフィードバックする力覚制御により実行される。
【００３５】
図４（ａ）は、Ｘ方向への傾倒操作量（Ｘストローク）を縦軸として、これに対するＸモータ３５に生じさせるトルクとの関係（Ｘ軸における力覚パターン）を例示するグラフである。図４（ｂ）は、Ｙ方向への傾倒操作量（Ｙストローク）を縦軸として、これに対するＹモータ３６に生じさせるトルクとの関係（Ｙ軸における力覚パターン）を例示するグラフである。これらの力覚パターンは、力覚パターンデータ５２として電子化されてメモリ５１に記憶されている。
【００３６】
制御部５０は、図４（ａ）に示されるＸ軸における力覚パターンを参照して、シフトレバー２のストロークがＸ＋側にあるとき、これとは逆向きの左方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＸモータ３１のトルクを制御する。また、シフトレバー２のストロークがＸ−側にあるときには、右方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＸモータ３１のトルクを制御する。
【００３７】
また、制御部５０は、図４（ｂ）に示されるＹ軸における力覚パターンを参照して、シフトレバー２のストロークがＹ＋側にあるときには、これとは逆向きの下方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＹモータ３６のトルクを制御し、同様に、シフトレバー２のストロークがＹ−側にあるときは、上方向の反力がシフトレバー２に作用するようにＹモータ３６のトルクを制御する。
【００３８】
このように、シフトレバー２には、その操作量に応じてＸＹ操作平面上の中心部である中立位置に向けてＸモータ３１及びＹモータ３６からのトルクがフィードバックされる。これにより、シフト装置１の操作者は、常に中立位置に向かう操作反力を感じながらシフトレバー２を操作することとなる。
【００３９】
また、シフトレバー２が中立位置に戻されてイグニッションキースイッチがオフまたはロック位置に操作されると、制御部５０は、ロックソレノイド４０の電磁石４２を非励磁にする。このとき、ロックソレノイド４０のロック部材４１がバネ４３の弾性力の作用で突出し、シフトレバー２のシャフト１１の基端部（嵌合部１１ａ）に嵌合する。これにより、シフトレバー２が中立位置でロックされる。
【００４０】
また、イグニッションキースイッチがロック位置からオン位置に操作されると、制御部５０は、ロックソレノイド４０の電磁石４２に電流を供給して励磁状態にする。これにより、ロックソレノイド４０のロック部材４１が吸着され、シフトレバー２のロックが解除される。
【００４１】
（実施の形態による効果）
本実施の形態によれば、以下の技術的な効果が奏される。
［１］シフト装置１のシフトレバー２を中立位置でロックするロック機構を設けたことより、車両の盗難や無断使用等に対する防犯性を高めることができる。
［２］また、上記ロック機構をシフトレバー２のシャフト１１の基端部に嵌合するロックソレノイド４０により構成した。かかる小型で簡素化したロック機構を、不正アタックができないジョイスティック機構部３の下部に設けたことにより、シフト装置１の大型化を招かずに防犯性をより高めることができる。
［３］また、ロック機構を構成するロックソレノイド４０をゲートブロック２０及びベースプレート４ｄで画されるスペース内に配置することで、ロック機構に対する不正なアタックを極めて困難にすることができる。
【００４２】
以上、本発明に好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々の変形、応用が可能である。
【００４３】
例えば、本発明は、図５（ａ）〜（ｆ）に示されるようなシフトレンジ切換えのための操作経路が規定された種々の操作パターンに対応するものでもよい。この場合、適用される車種等に応じてＨ形状のパターン、Ｉ形状のパターンや、これらの組合せとして種々の操作経路に対応可能である。また、図示は省略するが、任意の角度で交差する操作パターンを含む操作経路を有する操作パターン等にも対応することができる。これらの操作パターンにおいて、図５（ａ）〜（ｆ）に示されるホームポジション（Ｈ）やニュートラルポジション（Ｎ）等にロックソレノイドを配置して、シフトレバー２をロックする構成とすることができる。
【００４４】
また、本発明は、実施の形態で説明したＸＹ軸の原点の中立位置にシフトレバーを自動復帰させるモーメンタリ動作するものに限らず、例えば、図５（ａ）〜（ｆ）に例示される原点以外のシフトポジションにシフトレバーを留める制御（ステーショナリ動作）を行うシフト装置にも適用できる。例えば、ホームポジション（Ｈ）、ニュートラルポジション（Ｎ）またはパーキングポジション（Ｐ）等のＸＹ軸の原点ではないシフト位置でシフトレバー２をロックできるように、ロックソレノイドの配置を変更してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…シフト装置、２…シフトレバー、２ａ…把持部、２ｂ…支持摺動部、２ｃ…支柱部、３…ジョイスティック機構部、４…ケース部材、４ａ…ケースフレーム、４ｂ…案内ドーム、４ｃ…開口、４ｄ…ベースプレート、１１…シャフト、１１ａ…嵌合部、１２…第１キャリッジ、１３…第２キャリッジ、１４…Ｘ軸、１５…Ｙ軸、１６…ベアリング、１７…ベアリングホルダ、２０…ゲートブロック、２１…セクターギア、２１ａ…ギア歯、２６…セクターギア、２６ａ…ギア歯、３１…Ｘモータ、３１ａ…モータギア、３２…回転センサ、３６…Ｙモータ、３６ａ…モータギア、３７…回転センサ、４０…ロックソレノイド、４１…ロック部材、４１ａ…底部、４１ｂ…フランジ部、４２…電磁石、４３…バネ、４４…ケース、５０…制御部、５１…メモリ、５２…力覚パターンデータ、７０…安全管理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元上の任意の位置に操作可能なジョイスティック操作部と、
前記ジョイスティック操作部に力を付与する駆動手段と、
前記ジョイスティック操作部の操作状態を検出する検出手段と、
前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック手段と、
前記検出手段で検出される前記ジョイスティック操作部の操作状態に基づいて、前記ジョイスティック操作部を中立位置に制御するとともに、前記中立位置で前記ロック手段を作動させる制御手段と、を備えるシフト装置。
【請求項２】
前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック時に前記ジョイスティック操作部の下部に嵌合するソレノイドを備えて構成される、請求項１に記載のシフト装置。
【請求項３】
前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作範囲を規定するゲート部材内に配置されている、請求項２に記載のシフト装置。
【請求項１】
二次元上の任意の位置に操作可能なジョイスティック操作部と、
前記ジョイスティック操作部に力を付与する駆動手段と、
前記ジョイスティック操作部の操作状態を検出する検出手段と、
前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック手段と、
前記検出手段で検出される前記ジョイスティック操作部の操作状態に基づいて、前記ジョイスティック操作部を中立位置に制御するとともに、前記中立位置で前記ロック手段を作動させる制御手段と、を備えるシフト装置。
【請求項２】
前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作を規制するロック時に前記ジョイスティック操作部の下部に嵌合するソレノイドを備えて構成される、請求項１に記載のシフト装置。
【請求項３】
前記ロック手段は、前記ジョイスティック操作部の操作範囲を規定するゲート部材内に配置されている、請求項２に記載のシフト装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−６６６６５（Ｐ２０１２−６６６６５Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１２２１４（Ｐ２０１０−２１２２１４）
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２２日（２０１０．９．２２）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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