JP6130261B2 - シフト装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転ノブを回転操作することでシフトポジションを切り替えるシフト装置に関する。

従来、車両には、シフトポジションを切り替える際に操作されるシフト装置が搭載されている。そして、装置の小型化や操作性の向上を目的として、シフトバイワイヤが採用されている。また、シフトレバーを操作するものではなく、回転ノブを回転操作することでシフトポジションを切り替えるダイヤルタイプのシフト装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のシフト装置では、シャフトの先端に回転ノブが取り付けられ、この回転ノブを操作することでシャフトを回転させて、シャフトの基端に設けられたセンサによって操作を検出している。

特表２００９−５１９８５５号公報

ところで、上記特許文献１に記載のシフト装置では、回転ノブに過大な力が加えられると、回転ノブとシャフトとの接続部分が破損したり、回転ノブ又はシャフトが破損したりするおそれがある。そして、破損した際には、検出部位に影響を与えて正確な検出ができなくなるおそれがある。そこで、回転ノブに過大な力が加えられたとしても検出部位への影響が極力抑えられるシフト装置が求められている。

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、回転ノブに過大な力が加えられたとしても検出部位への影響が極力抑えられるシフト装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
前記問題点を解決するシフト装置は、回転ノブを回転操作することでシフトポジションを切り替えるシフト装置において、前記回転ノブと、前記回転ノブを一体回転可能に支持する支持部材とを接続する接続部に応力集中部を形成し、前記回転ノブの操作を検出する検出部がケース内に設けられ、前記検出部に検出される被検出部が前記支持部材に設けられ、前記支持部材には、前記回転ノブに代わって回転操作可能な操作部を設ける。

本構成によれば、回転ノブと支持部材とを接続する接続部に応力集中部を形成したので、回転ノブに過大な力が加えられると、この応力集中部が意図的に破損する。そして、被検出部は支持部材に設けられているので、被検出部が破損の影響を受けず、被検出部が検出部に接触することもない。よって、回転ノブに過大な力が加えられたとしても検出部位への影響が極力抑えられる。
また、回転ノブに代わって回転操作可能な操作部を設けたので、回転ノブが外れると支持部材に設けられた操作部によって回転操作ができる。よって、破損したとしてもシフトポジションの切り替えができる。

前記シフト装置において、前記操作部は、前記回転ノブの内部に突出して形成されていることが好ましい。同構成によれば、操作部が回転ノブの内部に突出して形成されているので、回転ノブに過度な負荷が付与されて回転ノブが外れた際に、回転ノブとほぼ変わらない位置で操作でき、回転ノブの代わりとして操作し易い。

前記シフト装置において、前記応力集中部は、前記回転ノブに対する回転軸と交差する方向への操作力によって応力が集中する形状であることが好ましい。同構成によれば、回転ノブに対する通常の回転操作とは異なる回転軸と交差する方向への操作力によって応力集中部に応力が集中するので、偶発的な負荷に対して回転ノブを意図的に破損させることができる。

前記シフト装置において、前記回転ノブは、回転操作及び押圧操作が可能であり、前記回転ノブの回転操作のみ前記支持部材に伝達することにより、回転操作時のみ前記検出部を前記回転ノブに連動させるリンク機構を備えることが好ましい。同構成によれば、検出部及び被検出部で回転ノブの回転操作のみ検出し、それ以外の操作は他のセンサやスイッチ等で検出することになる。よって、１組の検出部及び被検出部によって回転ノブの複数方向の操作を検出する必要がないので、各操作を精度よく検出するのに有利となる。

本発明によれば、シフト装置において、回転ノブに過大な力が加えられたとしても検出部位への影響が極力抑えられる。

第１実施形態のシフト装置の全体構成を示す斜視図。 シフト装置の概略構成を示す断面図。 シフト装置の回転ノブの接続部が破損した状態を示す断面図。 シフト装置の回転ノブの接続部が破損した状態を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）は、第２実施形態のシフト装置の構成を示す断面図。 リンク機構の具体的構成を示す分解斜視図。 （ａ）は、シフト装置の回転ノブの接続部の応力集中部の形状を示す断面図、（ｂ）は、シフト装置の回転ノブの接続部の応力集中部の形状を示す斜視図。 シフト装置の回転ノブの接続部の形状を示す上面図。 シフト装置の回転ノブの接続部の形状を示す７−７断面図。 シフト装置の回転ノブの接続部の形状を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示されるように、シフト装置は、直方体状のケース１０に収容されている。ケース１０の上面１０ａには、開口部２１が下側に位置する有底円筒状の回転ノブ２０が回転可能及び押圧可能に取り付けられている。シフト装置は、この回転ノブ２０が回転操作されたことによる回転ノブ２０の操作位置を図示しないシフトＥＣＵに出力して、シフトＥＣＵにシフトポジションを切り替えさせる。また、シフト装置は、この回転ノブ２０が押圧操作されたことによる押圧検出をシフトＥＣＵに出力して、シフトＥＣＵにシフトポジションを切り替えさせる。例えば、回転操作にドライブ「Ｄ」、リバース「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」を割り当て、押圧操作にパーキング「Ｐ」を割り当てる。

図２に示されるように、シフト装置のケース１０は、センサを収容する底面が四角形の有底筒状のセンサケース１６と、センサケース１６の開口部６１を閉蓋する下側ケース１５と、下側ケース１５を覆うとともに、開口部３４が下側に位置する底面が四角形の有底筒状の上側ケース１３とが設けられている。センサケース１６の内底面６２には、磁力の変化を検出する検出部としてのセンサ素子６４が搭載された基板６３が設置されている。上側ケース１３の蓋部３１には、円形状の開口孔３２が形成されている。この上側ケース１３の開口孔３２の直径は、回転ノブ２０（凹部２４）の外径とほぼ同一に（わずかに大きく）形成されている。

下側ケース１５の中央には、円筒状の貫通部５１が設けられている。下側ケース１５の貫通部５１の側方には、一対のピン収容部５２が形成されている。ピン収容部５２には、一対の節度ピン５４が収容されている。節度ピン５４は、付勢ばね５５に付勢された状態でピン収容部５２に収容されている。

下側ケース１５と上側ケース１３との間には、回転ノブ２０を支持する段付き円筒状のノブガイド１４が収容されている。なお、ノブガイド１４が回転ノブ２０を支持する支持部材に相当する。ノブガイド１４は、上側ケース１３の内部に位置する大径部４１と、上側ケース１３の開口孔３２から突出する大径部４１よりも小径な小径部４２とを備えている。ノブガイド１４の内側中央には、大径部４１の下端よりも突出した円柱状のガイド軸部４４が設けられている。ガイド軸部４４と小径部４２とは、ガイド軸部４４の外周面と小径部４２の内壁とを架橋する架橋部４５によって架橋されている。ガイド軸部４４は、ガイド軸部４４の周方向の回転可能及び軸方向の摺動可能に下側ケース１５の貫通部５１に取り付けられている。ガイド軸部４４の下端部には、センサ素子６４に検出される被検出部としての磁石４６が固定されている。磁石４６とセンサ素子６４とは対向して配置されている。センサ素子６４は、磁石４６の回転による磁力の変化と、磁石４６の離間による磁力の変化とを検出する。センサ素子６４は、検出した磁力から回転ノブ２０の操作を算出して、シフトＥＣＵに出力する。

回転ノブ２０の内壁中央には、円柱状のノブ軸部２２が設けられている。ガイド軸部４４の上端部４４ａには、ノブ軸部２２を挿入して固定する軸固定穴４７が形成されている。よって、回転ノブ２０とノブガイド１４とは、一体に回転する。

ノブガイド１４の小径部４２は、上側ケース１３の上端よりも突出し、回転ノブ２０の開口部２１から回転ノブ２０の内部に突出している。ノブガイド１４の小径部４２の外周面には、凹凸が形成されている。そして、小径部４２が第２操作部４２ａとして機能する。回転ノブ２０がノブガイド１４から外れた際には、第２操作部４２ａを回転操作することでノブガイド１４を回転させて、シフトポジションを切り替えることができる。

ノブガイド１４の小径部４２と大径部４１との間の段差部４３の外面４３ａは、付勢ばね５５の付勢力によって上側ケース１３の蓋部３１の内面に近接する。段差部４３の内面４３ｂには、節度ピン５４が当接することで節度感を付与する節度面５６が形成されている。すなわち、節度ピン５４と節度面５６とによって節度機構５３が構成されている。

ノブガイド１４の大径部４１の下端面４１ａと下側ケース１５の上面５７との間には、隙間が設けられている。ノブガイド１４の架橋部４５の下面４５ａと下側ケース１５の貫通部５１の上端面５１ａとの間には、隙間が設けられている。

回転ノブ２０の外周面下部には、上側ケース１３の開口孔３２の内径にほぼ一致する（わずかに小さい）凹部２４が周方向に亘って形成されている。回転ノブ２０の凹部２４より上側部分の外径が上側ケース１３の開口孔３２の内径よりも十分大きい（回転ノブ２０の上側部分の外径＞開口孔３２の内径＞凹部２４の外径）ので、上面から見た際に、開口孔３２が回転ノブ２０の外周面上部によって見えなくなることで意匠性を向上させている。

回転ノブ２０が下方へ操作されると、ノブガイド１４の大径部４１の下端面４１ａと下側ケース１５の上面５７とが当接する。よって、回転ノブ２０を下方へ操作すると、付勢ばね５５の付勢力に抗しながら、回転ノブ２０とノブガイド１４とが一体に下方へ変位し、ノブガイド１４の大径部４１の下端面４１ａが下側ケース１５の上面５７に当接して下方への変位が規制される。回転ノブ２０に対する下方への操作を解除すると、付勢ばね５５の付勢力によって、ノブガイド１４の段差部４３の外面４３ａが上側ケース１３の蓋部３１の内面に近接する元の位置に復帰する。

ところで、本実施例のシフト装置には、回転ノブ２０に対して過度な力で操作が行われた際に、回転ノブ２０とノブガイド１４との接続部に応力集中部２３が設けられている。すなわち、回転ノブ２０のノブ軸部２２には、応力集中部２３が設けられている。ノブ軸部２２には、ノブ軸部２２の外径よりも小さい縮径部２３ａが形成されている。また、縮径部２３ａの上側には、ノブ軸部２２の外径と縮径部２３ａの外径とを結ぶテーパ状の上側テーパ部２３ｂが形成されている。縮径部２３ａの下側には、縮径部２３ａの外径とノブ軸部２２の外径とを結ぶテーパ状の下側テーパ部２３ｃが形成されている。ノブ軸部２２の応力集中部２３の断面形状は、軸方向において中央部分が細くなっている。よって、回転ノブ２０に対する通常の回転操作とは異なる回転軸と交差する方向への操作力によって応力集中部２３に応力が集中する。

次に、前述のように構成されたシフト装置の操作態様について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示されるように、シフト装置は、回転ノブ２０に対して回転操作や上面への押圧操作が行われると、センサ素子６４が磁力の変化として回転ノブ２０の操作を検出してシフトＥＣＵに出力することで、シフトＥＣＵにシフトポジションを切り替えさせる。ところで、シフト装置は、回転ノブ２０に通常操作ではあり得ない負荷が掛かった際には、回転ノブ２０とノブガイド１４との接続部に設けられた応力集中部２３が破断して、シフトポジションの切り替えは継続できるようにする。

すなわち、図３及び図４に示されるように、回転ノブ２０に通常操作ではあり得ない負荷が掛かった際には、ノブ軸部２２の縮径部２３ａが破断して回転ノブ２０がシフト装置から外れる。ノブ軸部２２の縮径部２３ａが破断して回転ノブ２０がシフト装置から取れると、ノブガイド１４の小径部４２が露出し、第２操作部４２ａを運転者が操作することが可能となる。第２操作部４２ａは、凹凸が形成されているので、容易に操作することができる。よって、回転ノブ２０に過度な操作力が負荷されたとしても、応力集中部２３が破断することで、他の部分が破損することを防ぎつつ、ノブガイド１４を操作することでシフトポジションの切り替えを可能とする。

以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）回転ノブ２０とノブガイド１４とを接続する接続部に応力集中部２３を形成したので、回転ノブ２０に過大な力が加えられると、この応力集中部２３が意図的に破損する。そして、磁石４６はノブガイド１４に設けられているので、磁石４６が破損の影響を受けず、磁石４６がセンサ素子６４に接触することもない。よって、回転ノブ２０に過大な力が加えられたとしても検出部位への影響が極力抑えられる。

（２）回転ノブ２０に代わって回転操作可能なノブガイド１４を設けたので、回転ノブ２０が外れるとノブガイド１４に設けられた第２操作部４２ａによって回転操作ができる。よって、破損したとしてもシフトポジションの切り替えができる。

（３）第２操作部４２ａが回転ノブ２０の内部に突出して形成されているので、回転ノブ２０に過度な負荷が付与されて回転ノブ２０が外れた際に、回転ノブ２０とほぼ変わらない位置で操作でき、回転ノブ２０の代わりとして操作し易い。

（４）回転ノブ２０に対する通常の回転操作とは異なる回転軸と交差する方向への操作力によって応力集中部２３に応力が集中するので、偶発的な負荷に対して回転ノブ２０を意図的に破損させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５及び図６に従って説明する。なお、第２実施形態は、磁石４６の取り付け構造を変更した実施例である。よって、第１実施形態と同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、磁石４６は、回転ノブ２０の回転操作のときのみ磁石４６の回転動作を許容するリンク機構７１を介してガイド軸部４４の先端に連結されている。つまり、磁石４６は、ガイド軸部４４に直接固定されるのではなく、リンク機構７１を介してガイド軸部４４に連結されている。リンク機構７１は、回転ノブ２０が押圧操作されたとき、ガイド軸部４４のみの上下動を許容することで、磁石４６をその場で維持し、回転ノブ２０が回転操作されたとき、ガイド軸部４４及び磁石４６の一体回転を許容する。

図５及び図６に示すように、リンク機構７１は、ガイド軸部４４の先端に設けられた突起７２と、この突起７２が係止される連結ピース７３とを備える。突起７２は、ガイド軸部４４の軸の直交方向に沿って両側に一対設けられるのが好ましい。連結ピース７３は、例えば略筒状に形成されるのが好ましい。この場合、連結ピース７３は、ガイド軸部４４の先端が挿し込まれる挿込穴７４と、突起７２を通すための一対のガイド溝７５とが形成される。磁石４６は、連結ピース７３の端部に取り付け固定されている。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、連結ピース７３は、挿込穴７４が形成される大径部７６と、磁石４６が取り付けられる小径部７７とを備える形状をなす。センサケース１６の内部には、センサケース１６の内部空間を区画する支持壁７８が設けられている。支持壁７８は、センサケース１６の内部を上下方向に２分割するように、水平方向に延びるように形成されるのが好ましい。支持壁７８には、連結ピース７３を挿通するための挿通孔７９が貫設されている。連結ピース７３は、大径部７６の縁部分が挿通孔７９の周縁に乗って抜け止めされつつ、挿通孔７９に回動可能に挿通されている。

さて、図５（ａ）→（ｂ）の流れで図示するように、回転ノブ２０が押圧操作されると、この操作に伴ってガイド軸部４４が下降する。このとき、ガイド軸部４４は下方向にスライド移動するものの、突起７２がガイド溝７５を通ることにより、連結ピース７３は動かず、その場で位置を保つ。つまり、回転ノブ２０が押圧操作されても、磁石４６を現在位置で保持される。なお、回転ノブ２０の押圧操作は、図示しないセンサやスイッチ等で検出される。

今度は、図５（ａ）の白抜き矢印で図示するように、回転ノブ２０が回転操作されると、突起７２がガイド溝７５の溝壁を押すことにより、ガイド軸部４４及び連結ピース７３が一体回転する。これにより、磁石４６も回転し、磁石４６からセンサ素子６４にかかる磁力（磁束の向き）が変化する。よって、センサ素子６４からシフトＥＣＵへ、磁石４６の回転位置に応じた検出信号が出力され、回転ノブ２０の回転操作の位置がシフトＥＣＵによって判定される。

以上、説明した実施形態によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（４）に加え、以下の効果を奏することができる。
（５）回転ノブ２０の回転操作を磁石４６及びセンサ素子６４で検出し、回転ノブ２０の押圧操作をそれ以外の他のセンサやスイッチ等で検出する。つまり、磁石４６及びセンサ素子６４では、回転ノブ２０の回転操作のみを検出すればよい。このため、磁石４６及びセンサ素子６４で回転及び押圧の両操作を検出しようとすると、押圧操作は精度よく検出することができない可能性があったが、この点について、両操作とも位置検出の精度を確保することができる。

（６）ガイド軸部４４にリンク機構７１を介することにより磁石４６を取り付けるようにした場合、磁石４６をセンサケース１６側に配置することができる。つまり、磁石４６及びセンサ素子６４を１つの部品としてユニット化（センサユニット）することができる。このため、磁石４６及びセンサ素子６４の位置関係は、センサユニットが製造された時点で一義的に決まることになる。よって、シフト装置の部品組み付け時に発生する可能性のあるばらつきが、磁石４６及びセンサ素子６４の位置関係に影響を及ぼし難くなるので、磁石４６及びセンサ素子６４の検出精度確保に有利となる。

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ができる。
・上記実施形態では、応力集中部２３には上側テーパ部２３ｂと縮径部２３ａと下側テーパ部２３ｃとを形成したが、図７（ａ）に示されるように、縮径部２３ａを省略して、上側テーパ部２３ｂと下側テーパ部２３ｃとのみを形成してもよい。

・上記構成において、応力集中部２３として切欠部を形成してもよい。例えば、図７（ｂ）に示されるように、外周の一部のみに切欠部２６を形成してもよい。このようにすれば、ノブ軸部２２には切欠部２６によって均一に力が掛からないので、過度な力が負荷された際に破断し易くなる。

・上記構成において、応力集中部２３として回転ノブ２０とノブガイド１４との接続部に複数の破断部を形成してもよい。例えば、図８及び図９に示されるように、回転ノブ２０の中央部２０ａと周辺部２０ｂとの間を複数の破断部２７で接続する。過度な負荷が付与された際には、破断部２７が破断して回転ノブ２０がシフト装置から外れる。回転ノブ２０が外れた際には、ノブガイド１４のガイド軸部４４を操作することで、シフトポジションの切り替えが可能である。

・上記実施形態では、回転ノブ２０のノブ軸部２２に応力集中部２３を形成したが、ノブ軸部２２とガイド軸部４４との接続部としてガイド軸部４４に応力集中部２３を形成してもよい。例えば、図１０に示されるように、ノブガイド１４のガイド軸部４４の上端に接続軸部４８を設け、回転ノブ２０の内面中央に接続軸部４８を固定する軸固定部２８を設ける。ノブガイド１４の接続軸部４８を回転ノブ２０の軸固定部２８に固定することで、回転ノブ２０とノブガイド１４とを接続する。そして、ノブガイド１４の接続軸部４８に応力集中部２３を形成する。

・上記実施形態では、回転ノブ２０が下方へ操作されると、ノブガイド１４の大径部４１の下端面４１ａと下側ケース１５の上面５７とが当接するようにしたが、ノブガイド１４の架橋部４５の下面４５ａと下側ケース１５の貫通部５１の上端面５１ａとが当接するようにしてもよい。また、回転ノブ２０が下方へ操作されると、ノブガイド１４の大径部４１の下端面４１ａと下側ケース１５の上面５７とが当接するとともに、ノブガイド１４の架橋部４５の下面４５ａと下側ケース１５の貫通部５１の上端面５１ａとが当接するようにしてもよい。

・上記実施形態では、節度機構５３の節度感によって回転ノブ２０の操作位置を運転者に認識させたが、ガイド軸部４４にモータの回転軸を接続し、モータの駆動によって操作感を付与してもよい。この場合、ガイド軸部４４の回転量を検出するセンサ素子を別途設けることが望ましい。

・上記実施形態では、ノブ軸部２２とノブガイド１４との接続を軸固定穴４７にノブ軸部２２を固定することで接続したが、軸固定穴４７に雌螺子を形成し、ノブ軸部２２に雄螺子を形成することで螺着して接続してもよい。

・上記構成において、各操作位置とシフトポジションとの割り当ては、任意に設定可能である。
・上記実施形態では、センサ素子６４が回転ノブ２０に対する操作を演算してシフトＥＣＵに出力したが、センサ素子６４が磁力の変化をシフトＥＣＵに出力して、シフトＥＣＵに操作を演算させてもよい。

・上記構成において、回転ノブ２０に対する押圧操作を可能とする隙間を省略して、回転操作のみを可能としてもよい。
・上記構成のシフト操作は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の各種車両に搭載可能である。

１０…ケース、１０ａ…上面、１３…上側ケース、１４…支持部材としてのノブガイド、１５…下側ケース、１６…センサケース、２０…回転ノブ、２１…開口部、２２…ノブ軸部、２３…応力集中部、２３ａ…縮径部、２３ｂ…上側テーパ部、２３ｃ…下側テーパ部、２４…凹部、３１…蓋部、３２…開口孔、３３…上端部、３４…開口部、４１…大径部、４１ａ…下端面、４２…小径部、４２ａ…第２操作部、４３…段差部、４３ａ…外面、４３ｂ…内面、４４…ガイド軸部、４４ａ…上端部、４５…架橋部、４５ａ…下面、４６…被検出部としての磁石、４７…軸固定穴、５１…貫通部、５１ａ…上端面、５２…ピン収容部、５３…節度機構、５４…節度ピン、５５…付勢ばね、５６…節度面、５７…上面、６１…開口部、６２…内底面、６３…基板、６４…検出部としてのセンサ素子、７１…リンク機構。

Claims (4)

1. 回転ノブを回転操作することでシフトポジションを切り替えるシフト装置において、
   前記回転ノブと、前記回転ノブを一体回転可能に支持する支持部材とを接続する接続部に応力集中部を形成し、
   前記回転ノブの操作を検出する検出部がケース内に設けられ、
   前記検出部に検出される被検出部が前記支持部材に設けられ、
   前記支持部材には、前記回転ノブに代わって回転操作可能な操作部を設ける
   ことを特徴とするシフト装置。
2. 請求項１に記載のシフト装置において、
   前記操作部は、前記回転ノブの内部に突出して形成されている
   ことを特徴とするシフト装置。
3. 請求項１又は２に記載のシフト装置において、
   前記応力集中部は、前記回転ノブに対する回転軸と交差する方向への操作力によって応力が集中する形状である
   ことを特徴とするシフト装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のシフト装置において、
   前記回転ノブは、回転操作及び押圧操作が可能であり、
   前記回転ノブの回転操作のみ前記支持部材に伝達することにより、回動操作時のみ前記検出部を前記回転ノブに連動させるリンク機構を備えた
   ことを特徴とするシフト装置。