JP2003156141A - ハプティック入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作部と被操作部との動作タイミングの乖離
を抑制できて操作性及び信頼性に優れたハプティック入
力装置を提供することにある。 【解決手段】 ハプティック入力装置を、シフトノブ
（操作部）４と、シフトノブ４の操作状態を検知する第
１検知部５と、シフトノブ４にフォースフィードバック
用の外力を負荷する操作部用アクチュエータ６と、トラ
ンスミッション１０（被操作部）に備えられたギアシフ
ト用アクチュエータ１１の操作状態を検知する第２検知
部１２と、制御部８とを含んで構成する。制御部８に
は、第１検知信号ａと第２検知信号ｅの差信号を求める
演算部８ａと、当該演算部８ａによって求められた差信
号が許容値以下であるか否かを判定する判定部８ｂと、
差信号が許容値以上であると判定された場合にその差の
大きさに応じた前記操作部用アクチュエータ６の駆動信
号ｂを出力する出力部８ｃとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイワイヤ方式の
ギアシフト装置などに適用されるハプティック入力装置
に係り、特に、操作性及び信頼性の改善手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、バイワイヤ方式のギアシフト装
置に適用されているハプティック入力装置の一例を示
す。

【０００３】本例のハプティック入力装置は、保持体１
０１と、当該保持体１０１に回転自在に保持された回転
軸１０２と、当該回転軸１０２に下端部が固着されたシ
フトレバー１０３と、当該シフトレバー１０３の上端部
に取り付けられたシフトノブ１０４と、当該シフトノブ
１０４の操作状態、即ち、前記回転軸１０２の回転量及
び回転方向等を検知する検知部１０５と、前記回転軸１
０２及びシフトレバー１０３を介して前記シフトノブ１
０４にフォースフィードバック用の外力を負荷する操作
部用アクチュエータ１０６と、前記検知部１０５から出
力される検知信号ａを取り込んで前記操作部用アクチュ
エータ１０６の駆動信号ｂ及びトランスミッションコン
トローラ１０７へのギアシフト信号ｃを生成して出力す
る制御部１０８と、前記シフトノブ１０４のロック状態
を解除するロック解除スイッチ１０９とから構成されて
いる。

【０００４】なお、前記トランスミッションコントロー
ラ１０７には、被操作部であるトランスミッション１１
０に備えられたギアシフト用アクチュエータ１１１が接
続されており、前記トランスミッションコントローラ１
０７から出力されるトランスミッション操作信号ｄによ
ってギアシフト用アクチュエータ１１１が駆動され、こ
れによってトランスミッション１１０のギアシフト位置
が切り替えられる。

【０００５】本構成のハプティック入力装置によれば、
制御部１０８は、検知信号ａの現在値よりシフトノブ１
０４の現在のシフト位置を求めることができると共に、
シフトノブ１０４が操作されたときには、検知信号ａの
変化より、いずれのシフト位置への切替操作であるかを
求めることができるので、シフトノブ１０４が１のシフ
ト位置から他のシフト位置に向けて操作されたとき、そ
の過程で適度の抵抗感がシフトノブ１０４に負荷される
ように操作部用アクチュエータ６を駆動することによっ
て、シフトノブ１０４にシフト切替時のクリック感を付
与することができる。また、シフトノブ１０４が、例え
ばＰ（パーキング）レンジからＲ（リバース）レンジ
へ、或いは２ｎｄ（セカンド）レンジから１ｓｔ（ロ
ー）レンジへなど、特定レンジから他の特定レンジへ切
り替えられようとしている場合には、シフトノブ１０４
をロックする外力がシフトノブ１０４に負荷されるよう
に操作部用アクチュエータ１０６を駆動することによっ
て、ロック解除スイッチ１０９を操作しない限り、前記
特定レンジから他の特定レンジへのシフトノブ１０４の
操作を禁止することができる。

【０００６】したがって、本例のハプティック入力装置
を備えたギアシフト装置は、従来の機械式のギアシフト
装置と同様の感覚で使用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、バイワイヤ
方式のギアシフト装置は、機械式のギアシフト装置とは
異なり、シフトノブ１０４とトランスミッション１１０
とが機械的なリンク機構を介して接続されていないため
に、トランスミッション１１０の動作に関係なくシフト
ノブ１０４を操作することが原理的に可能であり、しか
も、バイワイヤ方式のギアシフト装置に備えられたシフ
トノブ１０４は、トランスミッション１１０のギアシフ
ト動作に比べて高速に操作することができるので、シフ
トノブ１０４の操作位置と実際のトランスミッション１
１０のギアシフト位置とが乖離しやすいという問題があ
る。

【０００８】かように、シフトノブ１０４の操作位置と
実際のトランスミッション１１０のギアシフト位置とが
乖離すると、運転者はシフトノブ１０４の操作位置に基
づいて自動車を運転するので、実際のトランスミッショ
ン１１０のギアシフト位置に適合しない不適当な運転が
行われやすく、種々の不都合が生じる。例えば、シフト
ノブ１０４をＰレンジからＤ（ドライブ）レンジまで高
速に操作することによってシフトノブ１０４の操作位置
と実際のトランスミッション１１０のギアシフト位置と
が乖離し、シフトノブ１０４がＤレンジに達しているに
も拘わらず、トランスミッション１１０のギアシフト位
置がＮ（ニュートラル）レンジになっているという状況
において、運転者がトランスミッション１１０のギアシ
フト位置はＤレンジに切り替えられていると信じて自動
車を発進させるためにアクセルを踏み込むと、自動車は
発進せず、エンジンが空吹かしされる。また、シフトノ
ブ１０４の操作位置がＤレンジに切り替えられているた
め、トランスミッション１１０のギアシフト位置は遅れ
てＤレンジに切り替わるが、このときにアクセルが踏み
込まれてエンジン回転数が高くなっていると、自動車が
急発進する。一方、これらの不都合を回避するために、
トランスミッション１１０のギアシフト位置が所望のギ
アシフト位置に切り替わったことを確認してから自動車
の運転を行うようにすると、運転者はトランスミッショ
ン１１０のレスポンスが悪いかのような違和感を覚え、
良好な運転感覚を得ることができない。

【０００９】なお、前記においては、バイワイヤ方式の
ギアシフト装置に適用されるハプティック入力装置を例
にとって説明したが、バイワイヤ方式で機械的に構成さ
れた被操作部を動作させる全てのハプティック入力装置
について、同様の不都合が発生する。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の不備を解消す
るためになされたものであって、その課題とするところ
は、操作部と被操作部との動作タイミングの乖離を抑制
できて操作性及び信頼性に優れたハプティック入力装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、操作部と、当該操作部の操作状態を検出
する第１検知部と、前記操作部に外力を与える操作部用
アクチュエータと、前記第１検知部より出力される第１
検知信号に基づいて操作される被操作部と、当該被操作
部の操作状態を検出する第２検知部と、前記第１検知信
号に基づいて前記操作部用アクチュエータの駆動を制御
する制御部と、前記第１検知信号と前記第２検知部より
出力される第２検知信号との差を予め設定された値と比
較し大小を判定する判定部とを有し、前記判定部で前記
第１検知信号と前記第２検知信号との差が前記予め設定
された値よりも大きいと判定した場合、前記制御部は、
前記操作部用アクチュエータを駆動して前記操作部に外
力を与えるという構成にした。

【００１２】このように、第１検知信号と第２検知信号
の差が予め設定された値よりも大きいと判定した場合に
制御部が操作部用アクチュエータを駆動して操作部に外
力を与えると、付与された外力によって操作部の動作が
制限され、操作部に対する被操作部の動作遅れが防止又
は抑制されるので、被操作部の動作遅れに起因する不都
合の発生を防止することができ、ハプティック入力装置
の操作性及び信頼性を向上することができる。

【００１３】本発明は、前記の課題を解決するため、前
記第１検知信号と前記第２検知信号の差が予め設定され
た値よりも大きい場合、前記制御部は、前記操作部用ア
クチュエータを駆動して、前記操作部に操作方向と逆方
向の外力を加えるという構成にした。

【００１４】このように、第１検知信号と第２検知信号
の差が予め設定された値よりも大きいと判定した場合に
制御部が操作部用アクチュエータを駆動して操作部に操
作方向と逆方向の外力を加えると、付与された外力によ
って操作部の操作速度を遅らせることができ、操作部に
対する被操作部の動作遅れを防止又は抑制することがで
きるので、ハプティック入力装置の操作性及び信頼性を
向上することができる。

【００１５】本発明は、前記の課題を解決するため、前
記第１検知信号と前記第２検知信号の差が予め設定され
た値よりも大きい場合、前記制御部は、前記操作部用ア
クチュエータを駆動して、前記操作部に警報用の振動を
加えるという構成にした。

【００１６】このように、第１検知信号と第２検知信号
の差が予め設定された値よりも大きいと判定した場合に
制御部が操作部用アクチュエータを駆動して操作部に警
報用の振動を加えると、操作部の操作速度が不適切であ
ることを運転者に感得させることができるので、操作部
に対する被操作部の遅れを抑制することができて、ハプ
ティック入力装置の操作性及び信頼性を向上することが
できる。

【００１７】本発明は、前記の課題を解決するため、前
記操作部が自動車のシフトノブであり、前記被操作部が
自動車のトランスミッションであるという構成にした。

【００１８】このように、本発明のハプティック入力装
置をシフトノブ及びトランスミッションを備えたバイワ
イヤ方式のギアシフト装置に適用すると、シフトノブの
操作位置とトランスミッションのギアシフト位置との不
一致を防止又は抑制することができ、当該不一致に起因
するエンジンの空吹かしや自動車の急発進といった不都
合を防止することができるので、バイワイヤ方式のギア
シフト装置の操作性及び信頼性を向上することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るハプティック
入力装置の一実施形態例を、バイワイヤ方式のギアシフ
ト装置に適用した場合を例にとって説明する。

【００２０】図１に示すように、本実施形態例に係るハ
プティック入力装置は、保持体１と、当該保持体１に回
転自在に保持された回転軸２と、当該回転軸２に下端部
が固着されたシフトレバー３と、当該シフトレバー３の
上端部に取り付けられたシフトノブ（操作部）４と、当
該シフトノブ４の操作状態、即ち、前記回転軸２の回転
量及び回転方向等を検知する第１検知部５と、前記回転
軸２及びシフトレバー３を介して前記シフトノブ４にフ
ォースフィードバック用の外力を負荷する操作部用アク
チュエータ６と、前記第１検知部５から出力される第１
検知信号ａ及びトランスミッション１０（被操作部）に
備えられたギアシフト用アクチュエータ１１の操作状
態、即ち、トランスミッション１０のギアシフト位置を
検知する第２検知部１２から出力される第２検知信号ｅ
を取り込んで前記操作部用アクチュエータ６の駆動信号
ｂ及びトランスミッションコントローラ７へのギアシフ
ト信号ｃを生成して出力する制御部８と、前記シフトノ
ブ４のロック状態を解除するロック解除スイッチ９とか
ら構成されている。

【００２１】前記第１検知部５及び第２検知部１２とし
ては、ロータリエンコーダや可変抵抗器などを用いるこ
とができ、前記操作部用アクチュエータ６及びギアシフ
ト用アクチュエータ１１としては、回転モータやリニア
モータそれにソレノイドなどを用いることができる。

【００２２】前記制御部８には、前記第１検知信号ａと
前記第２検知信号ｅの差信号（ａ−ｅ）を求める演算部
８ａと、当該演算部８ａによって求められた差信号が予
め定められた値以下であるか否かを判定する判定部８ｂ
と、当該判定部８ｂによって前記差信号が予め定められ
た値以上であると判定された場合にその差の大きさに応
じた前記操作部用アクチュエータ６の駆動信号ｂを出力
すると共に、前記第１検知信号ａに応じたトランスミッ
ションコントローラ７へのギアシフト信号ｃを出力する
出力部８ｃとが備えられている。なお、前記出力部８ｃ
は、前記駆動信号ｂを前記差信号の大きさに応じて演算
する構成とすることもできるし、前記駆動信号ｂと前記
差信号の大きさとの関係を示すテーブルを有していて、
前記差信号の大きさに応じた駆動信号ｂを選択する構成
とすることもできる。前記差信号の演算は、トランスミ
ッションコントローラ７で演算する構成としても良い。
また、差信号が予め定められた値以下であるか否かの判
定は、トランスミッションコントローラ７で判定する構
成としても良い。

【００２３】前記トランスミッションコントローラ７
は、前記ギアシフト用アクチュエータ１１に、前記トラ
ンスミッション１０のギアシフト位置を切り替えるため
のトランスミッション操作信号ｄを出力する。

【００２４】次に、前記実施形態例に係るハプティック
入力装置の動作を、図２に基づいて説明する。

【００２５】図２に示すように、制御部８は、第１検知
信号ａ及び第２検知信号ｅの現在値より、シフトノブ４
の現在のシフト位置及びトランスミッションの現在のギ
アシフト位置を繰り返し求めている（手順Ｓ−１，Ｓ−
２）。

【００２６】手順Ｓ−２において、シフトノブ４が操作
されたと判定された場合には、手順Ｓ−３に移行し、そ
のシフトノブ４の操作が、特定レンジから他の特定レン
ジへのシフト操作であるか否か、例えば、Ｐレンジから
Ｒレンジへのシフト操作であるか否か、２ｎｄレンジか
ら１ｓｔレンジへのシフト操作であるか否かが判定され
る。

【００２７】手順Ｓ−３において、シフトノブ４の操作
が、特定レンジから他の特定レンジへのシフト操作であ
ると判定された場合には、手順Ｓ−４に移行し、ロック
解除スイッチ９が操作されたか否かが判定される。

【００２８】そして、手順Ｓ−４において、ロック解除
スイッチ９が操作されていないと判定された場合には、
制御部８より操作部用アクチュエータ６に、シフトノブ
４をロック可能な外力をシフトノブ４に負荷するアクチ
ュエータ駆動信号ｂを出力して（手順Ｓ−５）、シフト
ノブ４をロックする（手順Ｓ−６）。これによって、不
用意なシフトノブ４の操作が防止され、自動車の急発進
や急制動などを防止することができる。

【００２９】また、手順Ｓ−４において、ロック解除ス
イッチ９が操作されていると判定された場合には、手順
Ｓ−７に移行し、第１検知信号ａと第２検知信号ｅの差
信号（ａ−ｅ）が予め定められた許容値以下であるか否
か判定される。

【００３０】手順Ｓ−７において、第１検知信号ａと第
２検知信号ｅの差信号（ａ−ｅ）が予め定められた許容
値以下であると判定された場合には、制御部８より操作
部用アクチュエータ６に、シフトノブ４に適度の抵抗感
を付与するためのアクチュエータ駆動信号ｂを出力して
（手順Ｓ−８）、操作に応じてシフトノブ４が新たなシ
フト位置に切り替えられる（手順Ｓ−９）。これによっ
て、シフトノブ４にシフト切替時の適度なクリック感を
付与することができ、シフトノブ４の操作性を良好なも
のにすることができる。

【００３１】また、手順Ｓ−９でシフトノブ４が新たな
シフト位置に切り替えられた後、制御部８はトランスミ
ッションコントローラ７にシフトノブ４の新たなシフト
位置に対応するギアシフト信号ｃを送信する（手順Ｓ−
１０）。トランスミッションコントローラ７は、受信し
たギアシフト信号ｃに応じたトランスミッション操作信
号ｄをギアシフト用アクチュエータ１１に送信し、トラ
ンスミッション１０のギアシフト位置をシフトノブ４の
新たなシフト位置に対応する位置に切り替える。これに
よって、当該切り替えられたギアシフト位置に応じた自
動車の運転が可能になる。

【００３２】手順Ｓ−７において、第１検知信号ａと第
２検知信号ｅの差信号（ａ−ｅ）が予め定められた許容
値以上であると判定された場合、手順Ｓ−１１に移行
し、制御部８は、出力部８ｃより前記差信号の大きさに
応じた駆動信号ｂを操作部用アクチュエータ６に出力
し、シフトノブ４に所要の外力を付与する。この場合、
シフトノブ４には、その操作方向と逆方向の外力を加え
ることもできるし、警報用の振動を加えることもでき
る。シフトノブ４に操作方向と逆方向の外力を加えた場
合には、付与された外力によってシフトノブ４の操作速
度を遅らせることができるので、シフトノブ４に対する
トランスミッション１０の動作遅れを防止又は抑制する
ことができるので、ハプティック入力装置の操作性及び
信頼性を向上することができる。また、シフトノブ４に
警報用の振動を加えた場合には、付与された外力によっ
てシフトノブ４の操作速度が不適切であることを運転者
に感得させることができるので、シフトノブ４に対する
トランスミッション１０の遅れを抑制することができ
て、ハプティック入力装置の操作性及び信頼性を向上す
ることができる。

【００３３】しかる後に、手順Ｓ−９に移行し、シフト
ノブ４が操作者の操作に応じて新たなシフト位置に切り
替えられる。また、制御部８はトランスミッションコン
トローラ７にシフトノブ４の新たなシフト位置に対応す
るギアシフト信号ｃを送信する（手順Ｓ−１０）。

【００３４】本例のハプティック入力装置は、シフトノ
ブ４及びトランスミッション１０を備えたバイワイヤ方
式のギアシフト装置に適用したので、シフトノブ４の操
作位置とトランスミッション１０のギアシフト位置との
不一致を防止又は抑制することができ、当該不一致に起
因するエンジンの空吹かしや自動車の急発進といった不
都合を防止することができて、バイワイヤ方式のギアシ
フト装置の操作性及び信頼性を向上することができる。

【００３５】なお、前記実施形態例においては、本発明
のハプティック入力装置をバイワイヤ方式のギアシフト
装置に適用した場合を例にとって説明したが、本発明の
要旨はこれに限定されるものではなく、バイワイヤ方式
で機械的に構成された被操作部を動作させる全ての場合
について適用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御部により第１検知信号と第２検知信号の差を算出
し、これら第１検知信号と第２検知信号の差が予め設定
された値よりも大きいと判定した場合に、制御部が操作
部用アクチュエータを駆動して操作部に外力を与えるよ
うにしたので、付与された外力によって操作部の動作が
制限され、操作部に対する被操作部の動作遅れが防止又
は抑制されて、被操作部の動作遅れに起因する不都合の
発生が防止される。よって、ハプティック入力装置の操
作性及び信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例に係るハプティック入力装置の構成
図である。

【図２】実施形態例に係るハプティック入力装置の動作
を示すフローチャートである。

【図３】従来例に係るハプティック入力装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 保持体 ２ 回転軸 ３ シフトレバー ４ シフトノブ（操作部） ５ 第１検知部 ６ 操作部用アクチュエータ ７ トランスミッションコントローラ ８ 制御部 ９ ロック解除スイッチ９ １０ トランスミッション １１ ギアシフト用アクチュエータ １２ 第２検知部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 則之 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 3J067 AA01 AB22 AB23 AC01 CA32 FA32 FB45 FB62 FB76 GA01 3J552 MA01 NA01 NB01 PA18 PA19 PA61 RB17 SA30 VA62W VA79W

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作部と、当該操作部の操作状態を検出
   する第１検知部と、前記操作部に外力を与える操作部用
   アクチュエータと、前記第１検知部より出力される第１
   検知信号に基づいて操作される被操作部と、当該被操作
   部の操作状態を検出する第２検知部と、前記第１検知信
   号に基づいて前記操作部用アクチュエータの駆動を制御
   する制御部と、前記第１検知信号と前記第２検知部より
   出力される第２検知信号との差を予め設定された値と比
   較し大小を判定する判定部とを有し、前記判定部で前記
   第１検知信号と前記第２検知信号との差が前記予め設定
   された値よりも大きいと判定した場合、前記制御部は、
   前記操作部用アクチュエータを駆動して前記操作部に外
   力を与えることを特徴とするハプティック入力装置。
2. 【請求項２】 前記第１検知信号と第２検知信号の差が
   予め設定された値よりも大きい場合、前記制御部は、前
   記操作部用アクチュエータを駆動して、前記操作部に操
   作方向と逆方向の外力を加えることを特徴とする請求項
   １に記載のハプティック入力装置。
3. 【請求項３】 前記第１検知信号と第２検知信号の差が
   予め設定された値よりも大きい場合、前記制御部は、前
   記操作部用アクチュエータを駆動して、前記操作部に警
   報用の振動を加えることを特徴とする請求項１に記載の
   ハプティック入力装置。
4. 【請求項４】 前記操作部が自動車のシフトノブであ
   り、前記被操作部が自動車のトランスミッションである
   ことを特徴とする請求項１に記載のハプティック入力装
   置。