(57)【要約】【課題】禁止されている操作を操作者に操作感覚によって認識させることで、安全性の高い力覚付与型のシフト装置を提供する。【解決手段】シフト装置（１）は、シフトレバー（２）に反力を生じさせるＸモータ（３１）及びＹモータ（３６）を備える。メモリ（５１）には、正常な操作に対して設定される通常パターン（Ｐ１０）と禁止されている操作に対して設定される特別パターン（Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３）とを含む力覚パターンデータ（５２）が記憶される。操作規制手段は、一定の車速以上でドライブからリバースへシフトチェンジするという禁止されている操作を検出したとき、上記特別パターンを選択してシフトレバーの操作に対抗する反力を付与する力覚制御を行う。かかる禁止されている操作に対しては、通常パターンとは異なる違和感をシフトレバーに生じさせて規制する。これにより、操作者に誤操作を認識させ、禁止されている操作を防げるという安心感を与える。【選択図】図８
2012056426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者により操作されるシフトレバーと、
前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、
前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、
車速を検出する第２の検出手段と、
ドライブポジションからリバースポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、
前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記ドライブポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記ドライブポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える力覚付与型のシフト装置。
【請求項２】
禁止されている操作に対して設定される前記第２の力覚パターンは、前記リバースポジションへの操作に対抗する方向で、かつ前記リバースポジションに至る前で前記シフトレバーに付与される前記力が増加するように設定されている、請求項１に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項３】
禁止されている操作に対して設定される前記第２の力覚パターンは、前記リバースポジションへの操作に対抗して前記シフトレバーに付与される前記力が振動しながら増加するように設定されている、請求項１に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項４】
前記力覚制御手段は前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出して前記第２の力覚パターンを選択して前記駆動手段の力制御を行うことにより、前記シフトレバーが前記リバースポジションへシフトされる操作を規制する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項５】
操作者により操作されるシフトレバーと、
前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、
前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、
車速を検出する第２の検出手段と、
リバースポジションからドライブポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、
前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記リバースポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記リバースポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える力覚付与型のシフト装置。
【請求項６】
禁止されている操作に対して設定される前記第２の力覚パターンは、前記ドライブポジションへの操作に対抗する方向で、かつ前記ドライブポジションに至る前で前記シフトレバーに付与される前記力が増加するように設定されている、請求項５に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項７】
禁止されている操作に対して設定される前記第２の力覚パターンは、前記ドライブポジションへの操作に対抗して前記シフトレバーに付与される前記力が振動しながら増加するように設定されている、請求項５に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項８】
前記力覚制御手段は前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出して前記第２の力覚パターンを選択して前記駆動手段の力制御を行うことにより、前記シフトレバーが前記ドライブポジションへシフトされる操作を規制する、請求項５乃至７の何れか１項に記載の力覚付与型のシフト装置。
【請求項９】
操作者により操作されるシフトレバーと、
前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、
前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、
車速を検出する第２の検出手段と、
運転系のシフトポジションから他の運転系のシフトポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、
前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記運転系のシフトポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記運転系のシフトポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える力覚付与型のシフト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイスティック等からなるシフトレバーに反力としての力覚を付与する力覚付与型の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型デバイスが注目されている。力覚付与型の入力装置は、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の入力装置において、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、操作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入力装置によれば、ジョイスティック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、車両の自動変速機を切り換えるバイワイヤ方式のシフト装置（ＳＢＷ：Shift By Wire）において、一方向のみ往復傾倒操作可能なシフト装置に上述の力覚付与の技術を応用したものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところで、バイワイヤ方式のシフト装置（ＳＢＷシフト装置）において、上述したジョイスティックタイプの入力装置のように二次元上の任意の位置へのシフト操作を許容することにより、多用途、多目的の操作入力に対応させた構成は見当たらない。車両のシフト装置は、シフトレバーの操作経路に沿って、自動変速機におけるＰ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）及びＤ（ドライブ）等の各レンジにシフト操作させるシフトポジションが予め設定されており、例えばＤポジションからＲポジションへシフトレンジが直接切り換わるような想定外の危険なシフト操作を禁止する必要がある。
【０００７】
また、車両においては、走行中にＤレンジからＲレンジへのシフト操作、及びＲレンジからＤレンジへのシフト操作は禁止されている。従来のＳＢＷシフト装置では、走行中であってもこのようなシフト操作を機械的に行うことは可能となっている。その一方で、このようなシフト操作がされたときには、システム的に当該操作を無効または変速機をＮレンジの状態に自動的に切り換えることで、一応の安全性を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
上述したように汎用性の高いジョイスティックタイプの入力装置を車両のＳＢＷシフト装置として適用するには、ひとつには走行中にＤレンジ及びＲレンジ間のシフト操作を規制するという、走行安全性を確保する上での対策が講じられていることが必要不可欠である。
【００１０】
また、走行中に誤って例えばＤポジションからＲポジションへ機械的にシフト操作がされた場合、上述したようにシステム上は当該操作が無効とされても、運転中の操作者にとってはそれが禁止された誤操作であることを認識するのが難しく、分かりにくいという課題もあった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、禁止されている操作を操作者に操作感覚によって認識させ、または同時にその禁止されている操作を力覚により規制することで、安全性の高い力覚付与型の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】
【００１２】
［１］上記目的を達成するため本発明に係る力覚付与型のシフト装置は、操作者により操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、車速を検出する第２の検出手段と、ドライブポジションからリバースポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記ドライブポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記ドライブポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える。
【００１３】
［２］また、本発明に係る力覚付与型のシフト装置は、操作者により操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、車速を検出する第２の検出手段と、リバースポジションからドライブポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記リバースポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記リバースポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える。
【００１４】
［３］また、本発明に係る力覚付与型のシフト装置は、操作者により操作されるシフトレバーと、前記シフトレバーに力を付与する駆動手段と、前記シフトレバーの操作状態を検出する第１の検出手段と、車速を検出する第２の検出手段と、運転系のシフトポジションから他の運転系のシフトポジションへの操作経路において、正常な操作に対して設定される第１の力覚パターン及び禁止されている操作に対して設定される第２の力覚パターンをデータ化した力覚パターンデータを記憶する記憶手段と、前記第２の検出手段が一定以下の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記運転系のシフトポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第１の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行い、前記第２の検出手段が一定以上の車速を検出した状態で前記第１の検出手段が前記運転系のシフトポジションを起点とする前記シフトレバーの操作を検出したとき、前記第２の力覚パターンに従って前記シフトレバーの操作状態に基づく前記駆動手段の力制御を行う力覚制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一定の車速以上のときにシフトレバーを、例えば、ドライブからリバースへ、またはリバースからドライブへシフトチェンジするという、本来禁止されている操作を操作者はシフトレバーの操作感覚によって容易に認識できる。これにより、力覚付与型のシフト装置における安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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３】図３は、シフト装置において設定されるシフトポジションの配列とシフトレバーの軌道との位置関係を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態において、一定の車速以下で選択される通常の力覚パターンの例をグラフで示す図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第１の実施例をグラフで示す図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第２の実施例をグラフで示す図である。
【図７】図６は、第１の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第３の実施例をグラフで示す図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態による操作規制手段の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２の実施の形態において、一定の車速以下で選択される通常の力覚パターンの例をグラフで示す図である。
【図１０】図１９は、第２の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第１の実施例をグラフで示す図である。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第２の実施例をグラフで示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態において、一定の車速以上で選択される力覚パターンの第３の実施例をグラフで示す図である。
【図１３】図１３は、第２の実施の形態による操作規制手段の動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、シフトレバーの種々の操作経路を示す操作パターン図（ａ）〜（ｆ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態として、車両の自動変速機を切り換えるための、力覚付与型のシフト装置１について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（シフト装置）
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。
【００１９】
シフトレバー２は、二次元（ＸＹ面）上の任意の方向への傾倒操作（シフト操作）が可能なジョイスティック操作部であり、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。
【００２０】
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制するゲートブロック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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（反力）を生じさせ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。
【００２５】
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。また、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
ジョイスティック機構部３に備えられるシャフト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。
【００３０】
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。
【００３１】
更に、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。次に説明する力覚制御部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。
【００３２】
図２は、本実施の形態によるシフト装置１のシステム構成を示すブロック図である。力覚制御部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制御処理を実行する電子制御のマイコンユニットとして構成される。力覚制御部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。力覚制御部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面における傾倒方向とその傾倒角度）を演算して求め車両の自動変速機に出力する。また、力覚制御部５０は、シフトレバー２が所定の軌道（操作経路）を逸脱するような想定外の特別な操作あるいは異常な操作がされたときに、車両の安全管理装置（ブザーやランプ等の警報手段を含む）７０やエンジンＥＣＵ（図示せず）等にエラー信号を出力するようにも構成されている。
【００３３】
また、力覚制御部５０には、不揮発性のメモリ５１が接続されている。このメモリ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、ホームポジションへの自動復帰制御及びシフトレバー２の操作を所定の軌道のみに規制する軌道制御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。ここで、「力覚パターン」とは、シフトレバー２のストロークに対するＸモータ３１及びＸモータ３６に発生させるトルクとの関係特性をいう。力覚制御部５０は、次に具体的に説明する力覚パターンが電子データ化された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。
【００３４】
図３は、本実施の形態によるシフト装置１において設定される複数のシフトポジションの配列とシフトレバー２の軌道との位置関係（シフトパターン）を示す図である。シフトレバー２のＸＹ方向における物理的に移動操作可能な領域６９の限界は、図１に示したゲートブロック２０で画される。その全領域６９内に、本実施の形態では、シフトレバー２の操作許容エリア６７と、それ以外の操作規制エリア６８とが、互いに排他的に区分けされて設定されている。操作許容エリア６７は、シフトレバー２の操作経路に沿って設定されている。操作許容エリア６７の外縁部には、力覚制御による「反力の壁」が形成され、これにより操作許容エリア６７から逸脱して操作規制エリア６８内に入るようなシフト操作が禁止されている。
【００３５】
図３に示されるように、操作許容エリア６７には、車両の自動変速機のパーキング（「Ｐ」と略して表記する。）、リバース（「Ｒ」と略して表記する。）、ニュートラル（「Ｎ」と略して表記する。）及びドライブ（「Ｄ」と略して表記する。）の各レンジに対応するシフトポジションであるＰポジション６１、Ｒポジション６２、Ｎポジション６３及びＤポジション６４が順に配列して設定されている。
【００３６】
（第１の実施の形態による操作規制手段）
次に、シフト装置１に備えられるシフトレバー２の第１の実施の形態による操作規制手段を説明する。なお、ここで説明するシフトレバー２の操作規制手段は、力覚制御部５０のＣＰＵが回転センサ３７から得られるシフトレバー２のＹ方向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データ５２を参照しながらＹモータ３６のトルクをフィードバック制御することで実現される。そして、本実施の形態では、運転系のシフトポジションであるドライブポジションとリバースポジションの間でシフトレバー２の操作規制が行なわれる。
【００３７】
図４は、シフトレバー２がＤレンジにある状態において、一定の車速（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下の場合に選択される通常時の力覚パターン（これを「通常パターン」という。）Ｐ１０をグラフで例示する図である。図４に示される通常パターンＰ１０によれば、車速が例えば１０ｋｍ／ｈ以下の場合には、操作者はシフトレバー２をＹモータ３６のトルクによる若干の反力を受けながらＤポジション６４からＮポジション６３を経由してＲポジション６２へシフト操作することができる。なお、シフトレバー２に節度感を生じさせるため、図４に示されるようにＲポジション６２の手前でトルクが変化する特性が与えられている。
【００３８】
図５は、同じくシフトレバー２がＤレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターン（これを「特別パターン」という。）の第１の実施例である特別パターンＰ１１をグラフで示す図である。図５に示される特別パターンＰ１１によれば、Ｒポジション６２の手前でＹモータ３６のトルクが最大（Ｙｎｍａｘ）まで急激に立ち上がるように設定されている。すなわち、車速が一定以上の場合にシフトレバー２をＤポジション６４からＲポジション６２側にシフト操作しようとしても、シフトレバーの操作に対抗する「反力の壁」によってＲポジション６２への操作が規制される。
【００３９】
図６は、同じくシフトレバー２がＤレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターンの第２の実施例である特別パターンＰ１２をグラフで示す図である。図６に示される特別パターンＰ１２によれば、Ｒポジション６２への操作に対抗するようにＹモータ３６のトルクが振動しながら増加するように設定されている。これにより、車速が一定以上の場合にシフトレバー２をＤポジション６４からＲポジション６２側にシフト操作し場合に、Ｒポジション６２の近傍で「ゴツゴツ感」を受けながらそれより先のシフト操作が規制される。
【００４０】
図７は、同じくシフトレバー２がＤレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターンの第３の実施例である特別パターンＰ１３をグラフで示す図である。図７に示される特別パターンＰ１３によれば、Ｄポジション６４からＲポジション６２に至るシフト操作過程において、通常パターンＰ１０とは明らかに操作感覚が異なる特性カーブでＹモータ３６のトルクが増加するように設定されている。これにより、操作者が一定の車速以上の場合にシフトレバー２をＤポジション６４からＲポジション６２側に操作した場合に、その操作の過程で通常とは異なる違和感を受けながらそれより先のシフト操作が規制される。
【００４１】
（第１の実施の形態による操作規制手段の動作）
次に、力覚制御部５０のＣＰＵ（以下、単に「ＣＰＵ」という。）が回転センサ３７の出力から得られるシフトレバー２の操作状態に基づいて、禁止されている操作を規制し操作者に認識させ、かつ同時に規制する第１の実施の形態による操作規制手段の動作を説明する。
【００４２】
図８は、第１の実施の形態による操作規制手段の動作を示すフローチャートである。はじめにＣＰＵは、シフトレバー２がＤレンジ（Ｄポジション６４）にあるか否かを検出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵは、シフトレバー２がＤレンジにある場合に（ステップ１０：Ｙｅｓ）、車速が１０ｋｍ／ｈ以上か否か判定する（ステップＳ１１）。
【００４３】
車速が１０ｋｍ／ｈ以上であり（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、シフトレバー２のシフト操作が検出されると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは特別パターン（図５、図６及び図７で例示した特別パターンＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の何れか）に従った力覚制御をシフトレバー２に対して行う（ステップＳ１４）。
【００４４】
その一方で、車速が１０ｋｍ／ｈ以下であり（ステップＳ１１：Ｎｏ）、シフトレバー２のシフト操作が検出されると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは通常パターン（図４で例示した通常パターンＰ１０）に従った力覚制御をシフトレバー２に対して行う（ステップＳ１５）。
【００４５】
なお、シフトレバー２のＸ方向への傾倒操作に対しては、操作許容エリア６７の両側に「反力の壁」を作ることで所定の操作軌道から逸脱させないような力覚制御がＸモータ３１を介して同時にされる。
【００４６】
（第２の実施の形態による操作規制手段）
次に、シフト装置１に備えられるシフトレバー２の第２の実施の形態による操作規制手段を説明する。なお、ここで説明するシフトレバー２の操作規制手段は、力覚制御部５０のＣＰＵが回転センサ３７から得られるシフトレバー２のＹ方向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データ５２を参照しながらＹモータ３６のトルクをフィードバック制御することで実現される。そして、本実施の形態では、運転系のシフトポジションであるリバースポジションとドライブポジションの間でシフトレバー２の操作規制が行なわれる。
【００４７】
図９は、シフトレバー２がＲレンジ（Ｒポジション６２）にある状態において、一定の車速（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下の場合に選択される力覚パターンである通常パターンＰ２０をグラフで例示する図である。図９に示される通常パターンＰ２０によれば、後進する車速が例えば１０ｋｍ／ｈ以下の場合には、操作者はシフトレバー２をＹモータ３６のトルクによる若干の反力を受けながらＲポジション６２からＮポジション６３を経由してＤポジション６４へシフト操作することができる。なお、シフトレバー２に節度感を生じさせるため、図９に示されるようにＤポジション６４の手前でトルクが変化する特性が与えられている。
【００４８】
図１０は、同じくシフトレバー２がＲレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターンの第１の実施例である特別パターンＰ２１をグラフで示す図である。図１０に示される特別パターン２１によれば、Ｄポジション６４の手前でＹモータ３６のトルクが最大（Ｙｐｍａｘ）まで急激に立ち上がるように設定されている。すなわち、後進する車速が一定以上の場合にシフトレバー２をＲポジション６２からＤポジション６４側にシフト操作しようとしても、シフトレバーの操作に対抗する「反力の壁」によってＤポジション６４への操作が規制される。
【００４９】
図１１は、同じくシフトレバー２がＲレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターンの第２の実施例である特別パターンＰ２２をグラフで示す図である。図１１に示される特別パターンＰ２２によれば、Ｄポジション６４への操作に対抗するようにＹモータ３６のトルクが振動しながら増加するように設定されている。これにより、後進する車速が一定以上の場合にシフトレバー２をＲポジション６２からＤポジション６４側にシフト操作し場合に、Ｄポジション６４の近傍で「ゴツゴツ感」を受けながらそれより先のシフト操作が規制される。
【００５０】
図１２は、同じくシフトレバー２がＲレンジにある状態において、一定の車速以上の場合に選択される力覚パターンの第３の実施例である特別パターンＰ２３をグラフで示す図である。図１２に示される特別パターンＰ２３によれば、Ｒポジション６２からＤポジション６４に至るシフト操作過程において、通常パターンＰ２０とは明らかに操作感覚が異なる特性カーブでＹモータ３６のトルクが増加するように設定されている。これにより、操作者が一定の車速以上の場合にシフトレバー２をＲポジション６２からＤポジション６４側に操作した場合に、その操作の過程で通常とは異なる違和感を受けながらそれより先のシフト操作が規制される。
【００５１】
（第２の実施の形態による操作規制手段の動作）
次に、力覚制御部５０のＣＰＵが回転センサ３７の出力から得られるシフトレバー２の操作状態に基づいて、禁止されている操作を規制し操作者に認識させ、かつ同時に規制する第２の実施の形態による操作規制手段の動作を説明する。
【００５２】
図１３は、第２の実施の形態による操作規制手段の動作を示すフローチャートである。はじめにＣＰＵは、シフトレバー２がＲレンジ（Ｒポジション６２）にあるか否かを検出する（ステップＳ２０）。ＣＰＵは、シフトレバー２がＲポジション６２にある場合に（ステップ２０：Ｙｅｓ）、車速が１０ｋｍ／ｈ以上か否か判定する（ステップＳ２１）。
【００５３】
車速が１０ｋｍ／ｈ以上であり（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、シフトレバー２のシフト操作が検出されると（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは特別パターン（図１０、図１１及び図１２で例示した特別パターンＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の何れか）に従った力覚制御をシフトレバー２に対して行う（ステップＳ２４）。
【００５４】
その一方で、車速が１０ｋｍ／ｈ以下であり（ステップＳ２１：Ｎｏ）、シフトレバー２のシフト操作が検出されると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは通常パターン（図９で例示した通常パターンＰ２０）に従った力覚制御をシフトレバー２に対して行う（ステップＳ２５）。
【００５５】
なお、シフトレバー２のＸ方向への傾倒操作に対しては、操作許容エリア６７の両側に「反力の壁」を作ることで所定の操作軌道から逸脱させないような力覚制御がＸモータ３１を介して同時にされる。
【００５６】
（実施の形態による効果）
［１］第１の実施の形態の操作規制手段を備えるシフト装置１によれば、車速が一定以上の場合にＤポジション６４からＲポジション６２にシフト操作がされた場合、操作規制手段は特別パターンＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を選択してシフトレバーの操作に対抗する反力を付与する力覚制御を行う。操作者は、通常とは異なる操作感覚により違和感を覚え、禁止された操作をしたことを容易に認識することができる。
［２］また、第２の実施の形態の操作規制手段を備えるシフト装置１によれば、後進する車速が一定以上の場合にＲポジション６２からＤポジション６４にシフト操作がされた場合、操作規制手段は特別パターンＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を選択してシフトレバーの操作に対抗する反力を付与する力覚制御を行う。操作者は、通常とは異なる操作感覚により違和感を覚え、禁止された操作をしたことを容易に認識することができる。
［３］シフト装置１の操作規制手段は、車速が一定以上の場合にＤレンジからＲレンジまたはＲレンジからＤレンジへのシフトポジションへ切り換えるような禁止された操作を、電子的な力覚制御で生じさせる「反力の壁」により規制することができる。
［４］以上のことから本実施の形態では、操作者に対して、運転系のシフトポジションから他の運転系のシフトポジションへのシフト操作において禁止されている操作を防ぐことができるという安心感を与え、シフト装置１における安全性及び快適操作性を高めることができる。
【００５７】
以上、本発明に好適な実施の形態を複数説明したが、本発明はこれら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。例えば、本実施の形態に示したＩ形状のパターンだけでなく、種々の操作パターンに対応できる。図１４は、シフトレバーの種々の操作経路を示す操作パターン図（ａ）〜（ｆ）である。これによれば、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を有する操作パターンに対応できる。さらに、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可能である。
【００５８】
また、運転系のシフトポジションから他の運転系のシフトポジションへのシフト操作の操作規制において、上記示した実施の形態では、運転系のシフトポジションをドライブポジションとリバースポジションとしたが、図１４で示した種々のポジションでも対応可能である。例えば、図１４（ｃ）で示すシーケンス制御や（ｄ）で示す１速から５速等の種々の運転系のシフトポジションの間においても、同様のシフト操作の操作規制を行なうことが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
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、１１…シャフト、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、５０…力覚制御部、５１…メモリ、５２…力覚パターンデータ、６１…パーキング（Ｐ）ポジション、６２…リバース（Ｒ）ポジション、６３…ニュートラル（Ｎ）ポジション、６４…ドライブ（Ｄ）ポジション、６７…操作許容エリア、６８…操作規制エリア、６９…シフトレバーの操作可能な全領域、７０…安全管理装置、
Ｐ１０，Ｐ２０…通常パターン、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３…特別パターン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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