JP6542688B2 - シフト装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転操作により変速機のシフトレンジを切り替えるシフト装置に関する。

シフト装置では、ノブを回転操作することにより変速機のシフトレンジを切り替えるバイワイヤ式のシフト装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のシフト装置は、選択されるシフトレンジに応じた回転位置にノブを保持する節度機構を備えている。車両は、シフト装置のノブの操作位置に応じて変速機のシフトレンジを制御する制御装置を備えている。

特開２０１５−１０７６７１号公報

ところで、上記のようなバイワイヤ式のシフト装置には、シフト装置のノブの操作を規制するシフトロック機構が設けられている。シフトロック機構は、運転者がシフト装置のノブを操作した後に作動する。このため、シフトロック機構が作動することで発生した作動音によって運転者に違和感を与えるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シフトロック機構を作動させるときに運転者に与える違和感を抑制することのできるシフト装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決するシフト装置は、車両の変速機のシフトレンジを選択するために回転操作されるノブと、前記ノブの回転を規制するロック部材と、前記ロック部材を規制位置と非規制位置との間で変位させるカム部材と、前記カム部材を回転させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御部と、を備え、前記駆動源に設けられる第１ギヤと前記カム部材に設けられる第２ギヤとが噛合することにより前記駆動源の駆動力が前記カム部材に伝達され、前記制御部は、前記第１ギヤが回転を開始してから前記第１ギヤと前記第２ギヤとが噛み合わさって駆動力の伝達が開始される伝達開始時までに掛かる最大時間である第１設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を最低電圧に設定し、前記第１設定時間から予め設定した第２設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を前記最低電圧から徐々に増加させ、前記第２設定時間以降に第３設定時間を設定し、前記ロック部材を停止させる停止時間から所定時間手前に第４設定時間を設定し、前記制御部は、前記第３設定時間から前記第４設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を徐々に減少させ、前記第４設定時間から前記停止時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を一定値に設定することをその要旨としている。

上記構成によれば、第１ギヤと第２ギヤとの噛み合わせ時に駆動源の駆動を極力抑制することで、第１ギヤと第２ギヤとの噛み合わせに伴う音の発生を抑制することができる。また、駆動源の回転速度の変化があるとともに、ロック部材の急な移動があると、カム部材とロック部材とが離間して衝突音が発生する可能性がある。そこで、ロック部材の変位が小さいときに、駆動源に印加する電圧を増加させて回転速度を増加させることで、衝突音の発生を抑制することができる。また、駆動源を停止させる前に、駆動源に印加する電圧を減少させているので、駆動源を急激に停止させることによって各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。よって、シフトロック機構を作動させるときに運転者に与える違和感を抑制することができる。

上記シフト装置について、前記カム部材は、前記第４設定時間から前記停止時間までの間において前記ロック部材の移動が抑制された形状であることが好ましい。
上記構成によれば、カム部材が第４設定時間から停止時間までの間においてロック部材の移動を抑制した形状であるので、駆動源の駆動を停止させても各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。

上記シフト装置について、前記ロック部材の位置を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部によって前記ロック部材が前記規制位置又は前記非規制位置に到達していることを検出すると、前記駆動源への印加を停止することが好ましい。

上記構成によれば、ロック部材の位置によって制御部が駆動源への印加を停止するので、ロック部材の停止については時間ではなく、実際の位置によってロック部材を確実に停止させることができる。

上記シフト装置について、前記ロック部材の位置を検出する検出部を備え、前記停止時間を第５設定時間とし、前記制御部は、前記第５設定時間までに前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部材の移動が完了していないと判定したときは、前記第５設定時間以降に予め設定された第６設定時間から該第６設定時間以降に設定された第７設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を徐々に増加させることが好ましい。

上記構成によれば、例えば低温環境などで駆動源の動作が低下するときに、停止時間（第５設定時間）を過ぎてもカム部材の回転が完了せず、ロック部材の移動が完了しない可能性がある。そこで、このような場合に備えて、第５設定時間を過ぎてもロック部材の移動が完了しないときには、第６設定時間から第７設定時間まで再び駆動源に印加する電圧を徐々に増加させる。これにより、駆動源の動作が低下したとしても、駆動源に電圧を印加することで駆動源の動作が低下した分を補うことができる。

上記シフト装置について、前記ロック部材を前記規制位置側に付勢するばねを備え、前記ロック部材は、前記規制位置から前記非規制位置への移動は前記カム部材によって行われ、前記非規制位置から前記規制位置への移動は前記ばねによって行われることが好ましい。

上記構成によれば、ロック部材がばねによって付勢されているので、ロック部材とカム部材との接触状態を良好にすることができる。

本発明によれば、ノブを所定の操作位置に復帰させるときに運転者に与える違和感を抑制することができる。

シフト装置の一実施形態において、シフト装置が設置された車両の室内を示す斜視図。 同実施形態のシフト装置の構成を示す分解斜視図。 同実施形態のシフト装置の構成を示す斜視上面図。 同実施形態のシフト装置の構成を示す斜視下面図。 同実施形態のシフト装置のダイヤルノブ及びロータカムの位置関係を示す正面図。 同実施形態のシフト装置のダイヤルノブ、ロータカム、及び節度ピンの位置関係を示す下面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す上面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す部分上面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す部分上面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す部分上面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す部分上面図。 同実施形態のシフト装置のロック部材及びカム部材の位置関係を示す部分上面図。 同実施形態のシフト装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態のシフト装置による駆動源の制御を示す図。 シフト装置による駆動源の制御の変形例を示す図。

以下、図１〜図１４を参照して、シフト装置の一実施形態について説明する。
＜機械的な構成＞
図１に示すように、シフト装置１１は、車両のセンターコンソール１２に設けられる。シフト装置１１は、ケース１３及びケース１３に対して回転可能に設けられた円柱状のダイヤルノブ１４を有している。ケース１３は、センターコンソール１２の内部に設けられている。ダイヤルノブ１４は、センターコンソール１２の外部に露出している。ダイヤルノブ１４が回転操作されることにより図示しない変速機のシフトレンジが切り替えられる。

図２に示すように、ケース１３は、箱体状であるケース本体１３ａ及びケース本体１３ａの上部を被覆するカバー１３ｂを有する。カバー１３ｂには、ダイヤルノブ１４が貫通する孔１５が設けられている。ダイヤルノブ１４は、円筒状のノブボディ５０ａ及びノブボディ５０ａの上部周面に装着される円筒状のノブカバー５０ｂを有している。

ケース本体１３ａの上部には、環状溝２１が形成されている。この環状溝２１には、円環状のカム部材であるロータカム４０と、ロータカム４０の上にノブボディ５０ａの一部が回転可能に収納される。環状溝２１が形成されることにより内周壁２２及び外周壁２３が形成される。外周壁２３の上部のシフト装置の前側（紙面奥側）には、ダイヤルノブ１４の回転範囲（約１２０°）に亘って切欠２４が設けられている。外周壁２３の切欠２４の部分をガイド部２３ａとする。ガイド部２３ａは、ノブボディ５０ａを誘導するガイドとして機能する。また、外周壁２３の切欠２４の設けられた部分の下部には、ダイヤルノブ１４の回転範囲（約１２０°）に亘って貫通孔２５が設けられている。また、ガイド部２３ａの外側には、環状溝２１に沿って円弧状の弧状溝２６が形成されている。弧状溝２６には、図示しない位置検出用の磁石が設置される。外周壁２３の切欠２４の左側には、取付用のガイド孔２７が設けられている。

ロータカム４０は、環状溝２１内においてケース本体１３ａに対して摺動回転可能である。ロータカム４０は、外周に連続した歯が形成された歯車である。ロータカム４０の外周の一部には、ノブボディ５０ａに係合する箱体状の係合部４１が設けられている。係合部４１内には、ロータカム４０の回転位置を検出するためのカムポジションセンサ１０２が設けられている。カムポジションセンサ１０２は検出部に相当する。ロータカム４０は、取付用のガイド孔２７を通過するように環状溝２１に設置することで、環状溝２１に対する位置決めが行われる。ロータカム４０の上部には、２個のガイド部４３が設けられている。ガイド部４３は、ノブボディ５０ａの内壁に沿って設けられている。ガイド部４３は、ロータカム４０の回転を誘導するとともに、ノブボディ５０ａの内側に設けられた突部に当接することでロータカム４０の回転範囲を規制している。

ノブボディ５０ａの軸線方向における下部には、環状の大径部５１が設けられている。大径部５１には、切欠５３が設けられている。切欠５３は、ケース本体１３ａの弧状溝２６とガイド孔２７とを含む範囲に亘って形成されている。大径部５１の外部には、ガイド部２３ａを把持する把持部５４が設けられている。把持部５４は、ガイド部２３ａを摺動可能に把持することでノブボディ５０ａの回転を誘導する。また、ノブボディ５０ａには、把持部５４の反対側にロック用孔５５が設けられている。ロック用孔５５は、ロック部材９６が挿入されることでノブボディ５０ａの回転が規制される。ノブボディ５０ａの下面には、ダイヤルノブ１４の操作位置を検出するためのシフトポジションセンサが設けられている。

ノブボディ５０ａの軸線方向における上部には、大径部５１に連続した環状の小径部５２が設けられている。小径部５２の下部内壁には、ダイヤルノブ１４に節度を与える円板状の節度部５６が設けられている。節度部５６の下面には、節度面６０が形成されている（図４参照）。

ノブカバー５０ｂは、ノブボディ５０ａの小径部５２の周面を覆うかたちで固定されている。ノブカバー５０ｂはカバー１３ｂの孔１５に下方から挿入されて外部に露出した状態に維持される。

ケース本体１３aの上部には、２個の節度ピン３０がばね３１を介して設けられている。節度ピン３０は、ばね３１の付勢力によってノブボディ５０ａの節度面６０に当接した状態で設けられる（図４参照）。なお、節度部５６と節度ピン３０と等が節度機構として機能する。

ケース本体１３ａの上部には、ホルダ７１が固定される。ホルダ７１は、ノブボディ５０ａの内部に挿入されるかたちで設けられる。ホルダ７１の上部には、円板状のカバーパネル７２が取り付けられる。カバーパネル７２は、ノブボディ５０ａあるいはノブカバー５０ｂの開口部を内側から塞ぐ。また、カバーパネル７２は、ノブボディ５０ａ及びノブカバー５０ｂに対して相対的に回転可能である。カバーパネル７２には、複数の貫通孔７３が設けられている。貫通孔７３は、変速機のシフトレンジと同数（ここでは４つ）だけ設けられる。各貫通孔７３は、カバーパネル７２の中心からはずれた部位に、かつ外周に沿って一列に並んでいる。また、カバーパネル７２の上面（表面）には、シフトレンジの種別を示す複数のマーク７４が設けられている。ここではマーク７４として、パーキングレンジを示す「Ｐ」、リバースレンジを示す「Ｒ」、ニュートラルレンジを示す「Ｎ」、及びドライブレンジを示す「Ｄ」が各貫通孔７３に対応して外周に沿って一列に並んでいる。各マーク７４は、透光性を有する材料により形成されている。

また、ホルダ７１の内部には、マーク照明用のライトガイド７５及びレンジ報知用の複数のライトガイド７６がそれぞれ保持される。ライトガイド７５は、直方体状である。ライトガイド７５の幅は、カバーパネル７２における各マーク７４の形成範囲と同程度に設定されている。ライトガイド７５は、カバーパネル７２における各マーク７４の形成範囲の直下に位置する。ライトガイド７５は、自身の直下に設けられる図示しない光源からの光を各マーク７４の背面から照射する。すなわち、各マーク７４は、背面から照明される。また、各ライトガイド７６は、矩形薄板状である。各ライトガイド７６の先端部は、カバーパネル７２の下方から各貫通孔７３に嵌められて外部に露出する。各ライトガイド７６は、それらの直下に設けられる各光源（図示略）からの光をホルダ７１の上部へ導きつつ当該光を外部へ放出する。その時々で選択されるシフトレンジに対応するライトガイド７６の光源のみが点灯される。

図３及び図４に示すように、ケース１３には、駆動機構８０が設けられる。駆動機構８０は、ダイヤルノブ１４を回転させる機構であって、例えばダイヤルノブ１４がドライブ位置に回転された状態で車両の走行用駆動源が停止された際に作動する。駆動機構８０は、駆動源である第１モータ８１、ウォーム８２、ウォームホイール８３、連結軸８４、及び歯車８５を備えている。第１モータ８１は、ケース本体１３ａの内部に設けられている。第１モータ８１の駆動軸８１ａは、シフト装置の前後方向に延出している。駆動軸８１ａには、ウォーム８２が同軸上に取り付けられている。ウォーム８２には、駆動軸８１ａに直交し、シフト装置の上下方向に延出するウォームホイール８３が噛合されている。ウォーム８２とウォームホイール８３とによってウォームギヤが構成されている。ウォームホイール８３には、連結軸８４が固定されている。ケース本体１３ａの上部には、ロータカム４０を回転させる歯車８５を収容するギヤ収容部２８が設けられている。連結軸８４は、ケース本体１３ａの内部からケース本体１３ａのギヤ収容部２８に貫通している。連結軸８４のウォームホイール８３の接続されていない端部には、歯車８５が固定されている。歯車８５は、ロータカム４０に噛合する。よって、第１モータ８１の回転は、ウォーム８２、ウォームホイール８３、連結軸８４、及び歯車８５を介してロータカム４０に伝達される。図３及び図４は、ダイヤルノブ１４がパーキング位置に回転した状態を示している。

図３及び図４に示すように、ケース１３には、ダイヤルノブ１４の回転操作を規制するシフトロック機構９０が設けられている。シフトロック機構９０は、ダイヤルノブ１４がパーキングレンジ「Ｐ」に対応する操作位置であるパーキング位置に位置した状態で車両の駆動源が停止された際に作動する。シフトロック機構９０は、第２モータ９１、ウォーム９２、ウォームホイール９３、連結軸９４、カム部材９５、及びロック部材９６を備えている。第２モータ９１は、ケース本体１３ａの内部に設けられている。第２モータ９１の駆動軸９１ａは、シフト装置の前後方向に延出している。駆動軸９１ａには、ウォーム９２が同軸上に取り付けられている。ウォーム９２には、駆動軸９１ａに直交し、シフト装置の上下方向に延出するウォームホイール９３が噛合されている。ウォーム９２とウォームホイール９３とによってウォームギヤが構成されている。ウォームホイール９３には、連結軸９４が固定されている。ケース本体１３ａの上部には、ロック部材９６とロック部材９６に駆動力を伝達するカム部材９５とを収容するロック収容部２９が設けられている。連結軸９４は、ケース本体１３ａの内部からケース本体１３ａのロック収容部２９に貫通している。連結軸９４のウォームホイール９３の接続されていない端部には、カム部材９５が固定されている。よって、第２モータ９１の回転は、ウォーム９２、ウォームホイール９３、及び連結軸９４を介してカム部材９５に伝達される。なお、ウォーム９２が駆動源である第２モータ９１に設けられる第１ギヤに相当し、ウォームホイール９３がカム部材９５に設けられる第２ギヤに相当する。

カム部材９５は、ロック部材９６に当接し、カム部材９５が回転することによってロック部材９６を直線移動させる。ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５に突入する直方体状のロック部９６ａと、カム部材９５に当接する板状の当接部９６ｂとを有している。ロック部９６ａには、ロック部材９６の位置を検出するための磁石９８が設けられている。ロック部材９６の位置は、ロック収容部２９に設けられた図示しないロックポジションセンサによって磁石９８の磁束変化から検出される。なお、磁石９８とロックポジションセンサとが検出部として機能する。ロック部材９６は、ロック部材９６とロック収容部２９との間に設けられたばね９７によって常にノブボディ５０ａ側に付勢されている。つまり、ロック部材９６は、カム部材９５の長径部分が当接することでアンロック位置に移動し、カム部材９５の小径部分が当接するときにはばね９７に付勢されることでロック位置に移動する。図３及び図４は、シフトロック機構９０がダイヤルノブ１４の回転を規制している状態を示している。

図５に示すように、ロータカム４０は、ダイヤルノブ１４がパーキング位置に位置して、車両の電源が停止状態であるときには、ロータカム４０の係合部４１がノブボディ５０ａの切欠５３の左端側の近傍に位置している。ロータカム４０の係合部４１がノブボディ５０ａの切欠５３の左端側の近傍に位置しているため、ダイヤルノブ１４をパーキング位置からドライブ位置等へ、言い換えれば時計回りに回転操作不可能である。

図６に示すように、ノブボディ５０ａの節度部５６の節度面６０には、山部６２と谷部６１とが連続している。節度面６０には、２個の節度ピン３０に対してそれぞれ山部６２と谷部６１とが設けられている。節度面６０には、１個の節度ピン３０に対して節度部５６の回転方向に沿って４つの谷部６１（６１ｐ，６１ｒ，６１ｎ，６１ｄ）が設けられている。これらの谷部６１ｐ，６１ｒ，６１ｎ，６１ｄの各間と両端には、山部６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ）が設けられている。谷部６１と山部６２とは、ノブボディ５０ａの回転方向において滑らかに連続している。各谷部６１ｐ，６１ｒ，６１ｎ，６１ｄは、変速機の各シフトレンジ「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」を切り替える際に操作されるダイヤルノブ１４の操作位置に対応する。

節度ピン３０は、ばね３１の弾性力により節度面６０に押し付けられる方向へ常時付勢される。ノブボディ５０ａの回転に伴い節度ピン３０の先端は、節度面６０に対して弾性的に接触した状態で摺動するとともに、各谷部６１ｐ，６１ｒ，６１ｎ，６１ｄに順次係合される。これにより、ダイヤルノブ１４を介して適度な節度感などの操作感触が得られる。

なお、節度ピン３０が各谷部６１ｐ，６１ｒ，６１ｎ，６１ｄに係合されるときのノブボディ５０ａの操作位置は、各シフトレンジ「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」に対応する。ダイヤルノブ１４の操作を通じてノブボディ５０ａが各シフトレンジ「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」に対応する各操作位置に回転することにより変速機のシフトレンジが切り替えられる。

ロータカム４０は、通常時にはノブボディ５０ａの回転を規制しない状態に位置する。また、ロータカム４０は、ダイヤルノブ１４をパーキング位置に回転させるときのみ、第１モータ８１の駆動力によって係合部４１がノブボディ５０ａの切欠５３の左端に係合されて、ダイヤルノブ１４とともに回転される。

次に、図７〜１２を参照して、シフトロック機構９０のロック部材９６の変位について説明する。ロック部材９６は、カム部材９５の回転位置によって位置が変更される。カム部材９５の回転は、第２モータ９１の駆動軸９１ａが回転することによって回転する。

図７に示すように、シフトロック機構９０によってダイヤルノブ１４の回転が規制されているときには、カム部材９５の小径部９５ａがロック部材９６の当接部９６ｂに当接している。このとき、連結軸９４とロック部材９６の当接部９６ｂとの間にはカム部材９５の小径部９５ａが位置しているので、ロック部材９６はダイヤルノブ１４のノブボディ５０ａに突出して、ノブボディ５０ａのロック用孔５５に嵌挿している。つまり、ロック部材９６が規制位置に位置して、ダイヤルノブ１４の回転が規制されている。なお、カム部材９５の大径部９５ｂには、平面状の平面部９５ｃが設けられている。このカム部材９５の平面部９５ｃの面がロック部材９６の当接部９６ｂの面と平行となっているときを基準位置として「角度＝０°」とする。

図８に示すように、カム部材９５が基準位置から反時計回りに「角度＝４５°」回転すると、カム部材９５の小径部９５ａがロック部材９６の当接部９６ｂに当接する。「角度＝０°」〜「角度＝４５°」では、カム部材９５の径の長さが一緒なのでロック部材９６の位置は変化しない。このため、ロック部材９６はノブボディ５０ａに嵌挿した規制位置に位置している。このとき、ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５に嵌挿している。

図９に示すように、カム部材９５が基準位置から反時計回りに「角度＝９０°」回転すると、カム部材９５の小径部９５ａよりも軸からの距離が長い部分がロック部材９６の当接部９６ｂに当接する。このため、ロック部材９６はノブボディ５０ａから離間する方向に規制位置よりも少し移動する。このとき、ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５に嵌挿している。なお、カム部材９５の形状は、「角度＝０°」〜「角度＝９０°」の範囲においてロック部材９６の移動が抑制された形状である。

図１０に示すように、カム部材９５が基準位置から反時計回りに「角度＝１８０°」回転すると、カム部材９５の小径部９５ａよりも軸からの距離が更に長い部分がロック部材９６の当接部９６ｂに当接する。このため、ロック部材９６はノブボディ５０ａから離間する方向に規制位置よりも更に移動する。このとき、ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５から抜け出ている。よって、ダイヤルノブ１４の回転は可能である。

図１１に示すように、カム部材９５が基準位置から反時計回りに「角度＝２２５°」回転すると、カム部材９５の大径部９５ｂがロック部材９６の当接部９６ｂに当接する。このため、ロック部材９６はノブボディ５０ａから離間した非規制位置に移動する。このとき、ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５から抜け出ている。よって、ダイヤルノブ１４の回転は可能である。

図１２に示すように、カム部材９５が基準位置から反時計回りに「角度＝２７０°」回転すると、カム部材９５の大径部９５ｂがロック部材９６の当接部９６ｂに当接する。「角度＝２２５°」〜「角度＝２７０°」では、カム部材９５の径の長さが一緒なのでロック部材９６の位置は変化しない。このため、ロック部材９６はノブボディ５０ａから離間した非規制位置に位置している。このとき、ロック部材９６は、ノブボディ５０ａのロック用孔５５から抜け出ている。よって、ダイヤルノブ１４の回転は可能である。なお、カム部材９５の形状は、「角度＝２２５°」〜「角度＝２７０°」の範囲においてロック部材９６の移動が抑制された形状であって、ロック部材９６の移動がない形状である。

＜電気的な構成＞
次に、図１３を参照して、シフト装置１１の電気的な構成を説明する。
図１３に示すように、シフト装置１１は、シフトポジションセンサ１０１、カムポジションセンサ１０２、ロックポジションセンサ１０８、及び制御部１０３を有している。制御部１０３には、シフトポジションセンサ１０１及びカムポジションセンサ１０２がそれぞれ接続されている。また、制御部１０３には、第１モータ８１、第２モータ９１、及び光源１０４がそれぞれ接続されている。さらに、制御部１０３には、車両に設けられるエンジンスイッチ１０５、フットブレーキスイッチ１０６、及び変速機１０７もそれぞれ接続されている。

シフトポジションセンサ１０１は、ノブボディ５０ａの操作位置に応じた電気信号を生成する。カムポジションセンサ１０２は、ロータカム４０の回転位置に応じた電気信号を生成する。ロックポジションセンサ１０８は、ロック部材９６の位置に応じた電気信号を生成する。光源１０４は、ライトガイド７５及び複数のライトガイド７６に対して個別に光を供給する。光源１０４は、各ライトガイド７５，７６に対応する複数個の発光ダイオードを含んでいてもよい。エンジンスイッチ１０５は、車両の走行用駆動源である図示しないエンジンを停止あるいは始動させる際の操作を検出する。フットブレーキスイッチ１０６は、図示しないブレーキペダルが踏み込まれていることを検出する。

制御部１０３は、シフトポジションセンサ１０１により生成される電気信号に基づきダイヤルノブ１４の操作位置、正確にはノブボディ５０ａの操作位置「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」を検出する。そして、制御部１０３は、ノブボディ５０ａの操作位置に応じて変速機１０７のシフトレンジを切り替える旨の指令信号を生成する。また、制御部１０３は、ノブボディ５０ａの操作位置、並びにエンジンスイッチ１０５、フットブレーキスイッチ１０６のオンオフ状態に応じて第１モータ８１及び第２モータ９１の駆動を制御する。

なお、制御部１０３は、変速機１０７のシフトレンジをパーキングレンジに切り替えるべきとして予め設定された特定の事象が検出されるとき、ダイヤルノブ１４の操作位置にかかわらず、変速機１０７のシフトレンジを自動的にパーキングレンジに切り替えるための指令信号を生成する。特定の事象としては、たとえば車両の走行用駆動源としてエンジンが停止されたこと、あるいはメカニカルキーがキーシリンダから引き抜かれたこと、あるいはドアが開けられたことなどが考えられる。これら特定の事象は、エンジンスイッチ１０５を含む各種のセンサにより検出される。

また、制御部１０３は、各種のセンサを通じて特定の事象が検出されるとき、その時々のダイヤルノブ１４の状態に応じた制御を実行する。すなわち、特定の事象を検出するセンサにより生成される電気信号は、当該ダイヤルノブ１４の状態に応じた制御の実行契機となるトリガ信号として機能する。トリガ信号としては、たとえばエンジンスイッチ１０５がオフされた旨を示す電気信号、あるいはメカニカルキーがキーシリンダから引き抜かれた旨を示す電気信号、あるいはドアが開けられた旨を示す電気信号などである。

たとえば、制御部１０３は、特定の事象が検出されること、及びダイヤルノブ１４がパーキングレンジ「Ｐ」以外の他のシフトレンジ「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」に対応する操作位置に維持されていることを含む特定条件が成立するとき、ダイヤルノブ１４の自動復帰動作を実行する。すなわち、ダイヤルノブ１４を自動的にパーキングレンジ「Ｐ」に対応する操作位置であるパーキング位置に切り替える。

そして、制御部１０３は、ダイヤルノブ１４がパーキング位置に切り替えられて、フットブレーキの操作がなくなりフットブレーキスイッチ１０６がオフとなると、シフトロック機構９０を制御してダイヤルノブ１４の回転を規制する。また、制御部１０３は、フットブレーキが操作されてフットブレーキスイッチ１０６がオンとなると、シフトロック機構９０を制御してダイヤルノブ１４の回転の規制を解除する。

＜シフトロック動作＞
次に、図７〜図１４を併せて参照して、制御部１０３によるシフトロック動作の実行処理を説明する。

まず、制御部１０３がシフトロック機構９０を制御してダイヤルノブ１４の回転を規制する場合について説明する。ロック部材９６が非規制位置（図１２の状態）から規制位置（図７の状態）に変位する。

具体的には、図１４に示すように、制御部１０３は、第２モータ９１を駆動することによって駆動軸９１ａとともにウォーム９２を回転させる。このとき、制御部１０３は、ウォーム９２とウォームホイール９３とが噛み合わさって駆動力の伝達が開始される伝達開始時までに掛かる最大時間である第１設定時間ｔ１までの間は第２モータ９１に印加する電圧を最低電圧である第１電圧Ｖ１に設定する。第１電圧Ｖ１とは、第２モータ９１を駆動することができる最低の電圧である。なお、カム部材９５は、ウォーム９２とウォームホイール９３とが噛み合わさって駆動力の伝達が開始されるまでなので「角度＝２７０°」〜「角度＝２２５°」の間の前回停止時の位置からほぼ変化しない。図１４では便宜上０に「角度＝２７０°」と記載している。このように、噛み合わせ時に第２モータ９１の回転を極力抑制することで、ウォーム９２とウォームホイール９３との噛み合わせに伴う音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第２モータ９１を伝達開始時である第１設定時間ｔ１から予め設定した第２設定時間ｔ２までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第１電圧Ｖ１から徐々に増加させて第３電圧Ｖ３まで増加させる。第３電圧Ｖ３は、第１電圧Ｖ１よりも高い（Ｖ３＞Ｖ１）。第２設定時間ｔ２は、例えばカム部材９５が規制を開始する手前の位置である「角度＝１８０°」に達するまでの時間である。カム部材９５が「角度＝１８０°」に達するまでの間は、ロック部材９６は少しだけ移動するので、制御部１０３はこの間に第２モータ９１に印加する電圧を増加させる。ところで、カム部材９５の回動によってロック部材を移動させるときに、回転速度の変化があるとともに、ロック部材９６の急な移動があると、カム部材９５とロック部材９６とが離間して衝突音が発生する可能性がある。そこで、ロック部材９６の変位が小さいときに、第２モータ９１に印加する電圧を増加させて回転速度を増加させることで、衝突音の発生を抑制することができる。また、第２モータ９１に印加する電圧を徐々に増加させることで、装置によって異なる負荷のばらつきを吸収することができる。

続いて、制御部１０３は、第２設定時間ｔ２から第２設定時間ｔ２以降に設定された第３設定時間ｔ３までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第３電圧Ｖ３に維持する。第３設定時間ｔ３は、例えばカム部材９５が規制位置「角度＝９０°」に達するまでの時間である。このように、第２モータ９１に印加する電圧を高く設定することで、できる限り早くロック部材９６を移動させることができる。また、第２モータ９１に印加する電圧を一定に設定することで、カム部材９５とロック部材９６との衝突音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第３設定時間ｔ３から第４設定時間ｔ４までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を徐々に減少させる。第４設定時間ｔ４は、ロック部材９６を停止させる停止時間ｔ５から所定時間手前に設定される。所定時間は、第２モータ９１の回転を停止させるまでに掛かる時間に基づいて設定される時間である。第４設定時間ｔ４は、例えばカム部材９５が規制位置「角度＝４５°」に達するまでの時間である。このように、第２モータ９１を停止させる前に、第２モータ９１に印加する電圧を減少させているので、第２モータ９１を急激に停止させることによって各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第２電圧Ｖ２で一定値に設定する。第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１よりも高く、第３電圧Ｖ３よりも低い（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）。制御部１０３は、ロックポジションセンサ１０８からの信号によりロック部材９６が規制位置に達したと判断すると、第２モータ９１を停止させる。つまり、カム部材９５が「角度＝４５°」〜「角度＝０°」であるときに、制御部１０３は第２モータ９１の駆動を停止させることとなる。図１４では便宜上第５設定時間ｔ５に「角度＝０°」と記載している。よって、カム部材９５が第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間においてロック部材９６の移動を極力低下させた形状であるので、第２モータ９１の駆動を停止させても各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。また、ロック部材９６の停止については時間ではなく、実際の位置によってロック部材９６を確実に停止させることができる。なお、第４設定時間ｔ４になるまでに、ロックポジションセンサ１０８からの信号によりロック部材９６が規制位置に達したと制御部１０３が判断すると、第２モータ９１を停止させることもある。

次に、制御部１０３がシフトロック機構９０を制御してダイヤルノブ１４の回転の規制を解除する場合について説明する。ロック部材９６が規制位置（図７の状態）から非規制位置（図１２の状態）に変位する。

具体的には、図１４に示すように、制御部１０３は、第２モータ９１を駆動することによって駆動軸９１ａとともにウォーム９２を回転させる。このとき、制御部１０３は、ウォーム９２とウォームホイール９３とが噛み合わさって駆動力の伝達が開始される伝達開始時である第１設定時間ｔ１までに掛かる最大時間の間は第２モータ９１に印加する電圧を最低電圧である第１電圧Ｖ１に設定する。なお、カム部材９５は、ウォーム９２とウォームホイール９３とが噛み合わさって駆動力の伝達が開始されるまでなので「角度＝０°」〜「角度＝４５°」の間の前回停止時の位置からほぼ変化しない。図１４では便宜上０に「角度＝０°」と記載している。このように、噛み合わせ時に第２モータ９１の回転を極力抑制することで、ウォーム９２とウォームホイール９３との噛み合わせに伴う音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第２モータ９１を伝達開始時である第１設定時間ｔ１から予め設定した第２設定時間ｔ２までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第１電圧Ｖ１から徐々に増加させて第３電圧Ｖ３まで増加させる。第２設定時間ｔ２は、例えばカム部材９５が「角度＝９０°」に達するまでの時間である。カム部材９５が「角度＝４５°」〜「角度＝９０°」までの間は、ロック部材９６は少しだけ移動するので、制御部１０３はこの間に第２モータ９１に印加する電圧を増加させる。このように、ロック部材９６の変位が小さいときに、第２モータ９１に印加する電圧を増加させて回転速度を増加させることで、衝突音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第２設定時間ｔ２から第２設定時間ｔ２以降に設定された第３設定時間ｔ３までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第３電圧Ｖ３に維持する。第３設定時間ｔ３は、例えばカム部材９５が「角度＝１８０°」に達するまでの時間である。このように、第２モータ９１に印加する電圧を高く設定することで、できる限り早くロック部材９６を移動させることができる。また、第２モータ９１に印加する電圧を一定に設定することで、カム部材９５とロック部材９６との衝突音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第３設定時間ｔ３から第４設定時間ｔ４までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を徐々に減少させる。第４設定時間ｔ４は、例えばカム部材９５が「角度＝２２５°」に達するまでの時間である。このように、第２モータ９１を停止させる前に、第２モータ９１に印加する電圧を減少させているので、第２モータ９１を急激に停止させることによって各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。

続いて、制御部１０３は、第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間は、第２モータ９１に印加する電圧を第２電圧Ｖ２で一定値に設定する。制御部１０３は、ロックポジションセンサ１０８からの信号によりロック部材９６が非規制位置に達したと判断すると、第２モータ９１を停止させる。つまり、カム部材９５が「角度＝２２５°」〜「角度＝２７０°」であるときに、制御部１０３は第２モータ９１の駆動を停止させることとなる。図１４では便宜上第５設定時間ｔ５に「角度＝２７０°」と記載している。よって、カム部材９５が第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間においてロック部材９６の移動を極力低下させた形状であるので、第２モータ９１の駆動を停止させても各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。また、ロック部材９６の停止については時間ではなく、実際の位置によってロック部材９６を確実に停止させることができる。なお、第４設定時間ｔ４になるまでに、ロックポジションセンサ１０８からの信号によりロック部材９６が非規制位置に達したと制御部１０３が判断すると、第２モータ９１を停止させることもある。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ウォーム９２とウォームホイール９３との噛み合わせ時に第２モータ９１の駆動を極力抑制することで、ウォーム９２とウォームホイール９３との噛み合わせに伴う音の発生を抑制することができる。また、第２モータ９１の回転速度の変化があるとともに、ロック部材の急な移動があると、カム部材９５とロック部材９６とが離間して衝突音が発生する可能性がある。そこで、ロック部材９６の変位が小さいときに、第２モータ９１に印加する電圧を増加させて回転速度を増加させることで、衝突音の発生を抑制することができる。よって、シフトロック機構９０を作動させるときに運転者に与える違和感を抑制することができる。

（２）第２モータ９１を停止させる前に、第２モータ９１に印加する電圧を減少させているので、第２モータ９１を急激に停止させることによって各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。

（３）カム部材９５が第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間においてロック部材９６の移動を極力低下させた形状であるので、第２モータ９１の駆動を停止させても各部材間で発生する接触音の発生を抑制することができる。

（４）ロック部材９６の位置によって制御部１０３が第２モータ９１への印加を停止するので、ロック部材９６の停止については時間ではなく、実際の位置によってロック部材９６を確実に停止させることができる。

（５）ロック部材９６がばね９７によって付勢されているので、ロック部材９６とカム部材９５との接触状態を良好にすることができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・上記実施形態において、例えば低温環境などで第２モータ９１の動作が低下するときに備えて、停止時間ｔ５が経過してもロック部材９６の移動が完了しないときは第２モータ９１を更に駆動させる制御を追加してもよい。例えば図１５に示すように、停止時間ｔ５を第５設定時間ｔ５とする。制御部１０３は、第５設定時間ｔ５までにロックポジションセンサ１０８の検出結果に基づいてロック部材９６の移動が完了していないと判定したときは、第５設定時間ｔ５以降に予め設定された第６設定時間ｔ６まで第２モータ９１に印加する電圧を第２電圧Ｖ２に維持する。そして、制御部１０３は、第６設定時間ｔ６から第６設定時間ｔ６以降に設定された第７設定時間ｔ７までの間は第２モータ９１に印加する電圧を徐々に増加させて第３電圧Ｖ３まで増加させる。制御部１０３は、第７設定時間ｔ７以降は第３電圧Ｖ３に維持し、ロック部材９６の移動が完了するか、所定時間が経過したときに第２モータ９１の駆動を停止させる。

このような構成によれば、例えば低温環境などで第２モータ９１の動作が低下するときに、停止時間（第５設定時間）ｔ５を過ぎてもロータカム４０の回転が完了せず、ロック部材９６の移動が完了しない可能性がある。そこで、このような場合に備えて、第５設定時間ｔ５を過ぎてもロック部材９６の移動が完了しないときには、第６設定時間ｔ６から第７設定時間ｔ７まで再び第２モータ９１に印加する電圧を徐々に増加させる。これにより、第２モータ９１の動作が低下したとしても、第２モータ９１に電圧を印加することで第２モータ９１の動作が低下した分を補うことができる。

・また、上記第７設定時間ｔ７における電圧は、第３電圧Ｖ３よりも大きい第４電圧Ｖ４（Ｖ４＞Ｖ３）を設定してもよい。このようにすれば、第２モータ９１を動作させるために第３電圧Ｖ３では足りないときに第２モータ９１を動作させることができる可能性を高めることができる。

・上記実施形態において、特定条件である特定の事象は上記に限らず、運転席のシートベルトが解除されたことと運転席のドアが開けられたこととの組み合わせ等の他の事象であってもよい。

・上記実施形態では、ロータカム４０の係合部４１がノブボディ５０ａの切欠５３に係合することで、ロータカム４０がノブボディ５０ａを押して一緒に回転するようにした。しかしながら、ロータカム４０とノブボディ５０ａとの係合は係合部４１と切欠５３に限らず、他の構成によってロータカム４０とノブボディ５０ａとを係合させてもよい。

・上記実施形態では、第１モータ８１の駆動力を、ロータカム４０を介してノブボディ５０ａを回転させたが、ロータカム４０の構成を省略して、第１モータ８１の駆動力を、ギヤ等を介してノブボディ５０ａに直接伝達してもよい。

・上記実施形態では、パーキングレンジ「Ｐ」が自動復帰させる所定のシフトレンジとしたが、他のシフトレンジを自動復帰させる所定のシフトレンジとしてもよい。例えば、洗車させる際にニュートラルレンジ「Ｎ」に設定させる必要があるときには、運転者が洗車に対応する所定の操作を行うことでニュートラルレンジ「Ｎ」に自動復帰させる。

・上記実施形態では、円柱状のダイヤルノブ１４を採用したが、ダイヤルノブ１４の形状（ノブカバー５０ｂの外郭形状）は適宜変更してもよい。例えば、四角柱あるいは五角柱などの多角柱状、または楕円柱状のノブカバー５０ｂを採用してもよい。

・上記実施形態では、節度ピン３０と節度部５６との組み合わせを２組設けたが、節度ピン３０と節度部５６との組み合わせを１組のみ設けてもよいし、節度ピン３０と節度部５６との組み合わせを３組以上設けてもよい。

・上記実施形態では、ダイヤルノブ１４に対して４つの操作位置「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」を設定した。しかしながら、操作位置は、変速機１０７に設定されるシフトレンジに応じて適宜変更可能である。なお、各谷部６１と山部６２との個数及び配置間隔なども同様に変更可能である。

・上記構成において、操作位置を運転者が把握することができれば、節度部５６や節度ピン３０等により構成される節度機構を省略してもよい。
・上記実施形態では、ロック部材９６が規制位置から非規制位置への移動はカム部材９５によって行い、ロック部材９６が非規制位置から規制位置への移動はばね９７によって行う。しかしながら、ロック部材９６の移動をどちらもカム部材９５によって行ってもよい。

・上記実施形態では、制御部１０３がロックポジションセンサ１０８から取得したロック部材９６の位置に基づいて第２モータ９１の駆動を停止した。しかしながら、第２モータ９１の停止が間に合うように時間を設定できれば、制御部１０３が第２モータ９１の回転開始からの時間に基づいて第２モータ９１の駆動を停止してもよい。

・上記実施形態では、カム部材９５が第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間においてロック部材９６の移動を抑制した形状とした。しかしながら、第２モータ９１の駆動を制御することによって接触音の発生を抑制することができれば、カム部材９５が第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間においてロック部材９６の移動を抑制した形状としなくてもよい。

・上記実施形態では、第３設定時間ｔ３から第４設定時間ｔ４までの間は第２モータ９１に印加する電圧を徐々に減少させ、第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間は第２モータ９１に印加する電圧を一定値に設定した。しかしながら、第３設定時間ｔ３から第４設定時間ｔ４までの間は第２モータ９１に印加する電圧を徐々に減少させなくてもよい。また、第４設定時間ｔ４から停止時間ｔ５までの間は第２モータ９１に印加する電圧を一定値に設定しなくてもよい。

１１…シフト装置、１２…センターコンソール、１３…ケース、１３ａ…ケース本体、１３ｂ…カバー、１４…ダイヤルノブ、１５…孔、２１…環状溝、２２…内周壁、２３…外周壁、２３ａ…ガイド部、２４…切欠、２５…貫通孔、２６…弧状溝、２７…ガイド孔、２８…ギヤ収容部、２９…ロック収容部、３０…節度ピン、３１…ばね、４０…カム部材としてのロータカム、４１…係合部、４３…ガイド部、５０ａ…ノブボディ、５０ｂ…ノブカバー、５１…大径部、５２…小径部、５３…切欠、５４…把持部、５５…ロック用孔、５６…節度部、６０…節度面、６１，６１ｄ，６１ｎ，６１ｐ，６１ｒ…谷部、６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ…山部、７１…ホルダ、７２…カバーパネル、７３…貫通孔、７４…マーク、７５…ライトガイド、７６…ライトガイド、８０…駆動機構、８１…第１モータ、８１ａ…駆動軸、８２…ウォーム、８３…ウォームホイール、８４…連結軸、８５…歯車、９０…シフトロック機構、９１…駆動源としての第２モータ、９１ａ…駆動軸、９２…ウォーム、９３…ウォームホイール、９４…連結軸、９５…カム部材、９５ａ…小径部、９５ｂ…大径部、９５ｃ…平面部、９６…ロック部材、９６ａ…ロック部、９６ｂ…当接部、９７…ばね、９８…磁石、１０１…シフトポジションセンサ、１０２…カムポジションセンサ、１０３…制御部、１０４…光源、１０５…エンジンスイッチ、１０６…フットブレーキスイッチ、１０７…変速機、１０８…検出部としてのロックポジションセンサ、ｔ１…第１設定時間、ｔ２…第２設定時間、ｔ３…第３設定時間、ｔ４…第４設定時間、ｔ５…停止時間及び第５設定時間、ｔ６…第６設定時間、ｔ７…第７設定時間、Ｖ…駆動電圧、Ｖ１…最低電圧である第１電圧、Ｖ２…第２電圧、Ｖ３…第３電圧、Ｖ４…第４電圧。

Claims (5)

1. 車両の変速機のシフトレンジを選択するために回転操作されるノブと、
   前記ノブの回転を規制するロック部材と、
   前記ロック部材を規制位置と非規制位置との間で変位させるカム部材と、
   前記カム部材を回転させる駆動源と、
   前記駆動源を制御する制御部と、を備え、
   前記駆動源に設けられる第１ギヤと前記カム部材に設けられる第２ギヤとが噛合することにより前記駆動源の駆動力が前記カム部材に伝達され、
   前記制御部は、前記第１ギヤが回転を開始してから前記第１ギヤと前記第２ギヤとが噛み合わさって駆動力の伝達が開始される伝達開始時である第１設定時間までに掛かる最大時間の間は前記駆動源に印加する電圧を最低電圧に設定し、前記第１設定時間から予め設定した第２設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を前記最低電圧から徐々に増加させ、
   前記第２設定時間以降に第３設定時間を設定し、
   前記ロック部材を停止させる停止時間から所定時間手前に第４設定時間を設定し、
   前記制御部は、前記第３設定時間から前記第４設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を徐々に減少させ、前記第４設定時間から前記停止時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を一定値に設定する
   シフト装置。
2. 前記カム部材は、前記第４設定時間から前記停止時間までの間において前記ロック部材の移動が抑制された形状である
   請求項１に記載のシフト装置。
3. 前記ロック部材の位置を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記検出部によって前記ロック部材が前記規制位置又は前記非規制位置に到達していることを検出すると、前記駆動源への印加を停止する
   請求項１又は２に記載のシフト装置。
4. 前記停止時間を第５設定時間とし、
   前記制御部は、前記第５設定時間までに前記検出部の検出結果に基づいて前記ロック部材の移動が完了していないと判定したときは、前記第５設定時間以降に予め設定された第６設定時間から該第６設定時間以降に設定された第７設定時間までの間は前記駆動源に印加する電圧を徐々に増加させる
   請求項３に記載のシフト装置。
5. 前記ロック部材を前記規制位置側に付勢するばねを備え、
   前記ロック部材は、前記規制位置から前記非規制位置への移動は前記カム部材によって行われ、前記非規制位置から前記規制位置への移動は前記ばねによって行われる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のシフト装置。

Images