JP6595107B2 - 車両用入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両の走行モードを切り替えるシフトセレクタとして用いて好適な車両用入力装置に関するものである。

自動車等の車両の走行モードの切り替えにシフトセレクタが用いられる。特許文献１に示されたシフトセレクタは、操作レバーを回動させることによってシフト変更が行われるようになっている。操作レバーの回動位置は、磁石と磁気センサによって非接触状態にて検出される。

特開２０１５−７９３７号公報

特許文献１に示したような非接触式のシフトセレクタは、操作レバーの目的位置への到達だけでなく回動中の動作位置を逐次把握できるという利点がある。しかし、磁石と磁気センサを用いるため、部品コストが高くなるという問題がある。また、専用のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）及び周辺回路も必要となることから、さらに費用が増大する。

一方、安価にシフトセレクタを構成するために、上述の非接触式に代えて機械式スイッチを用いることが考えられる。しかし、機械式スイッチを用いると、スイッチのオン及びオフによって操作レバーによるシフト変更を決定することになるため、非接触式のように操作レバーの回動中の状態を把握することができないという問題がある。
また、機械式スイッチを駆動するための荷重や接触時の感触が発生するため、操作レバーの操作感が悪くなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、機械式スイッチによって安価に構成できるとともに、操作レバーの回動中の状態を検出することができる車両用入力装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、機械式スイッチを用いても操作レバーの操作感を非接触式と同様の操作感に近づけることができる車両用入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車両用入力装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用入力装置は、初期位置から目的位置まで回動可能とされた操作レバーと、前記初期位置から前記目的位置まで前記操作レバーが回動する往動作時にオフからオンに切り替わり、前記目的位置から前記初期位置まで前記操作レバーが回動する復動作時にオンからオフに切り替わる機械式とされた第１スイッチと、前記往動作時に前記第１スイッチの後にオフからオンに切り替わり、前記復動作時に前記第１スイッチよりも先にオンからオフに切り替わる機械式とされた第２スイッチと、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの出力信号に基づいて前記操作レバーの回動状態を判断する制御部と、前記操作レバーの回動動作時に節度感を発生させる節度機構と、を備え、前記節度機構によって節度感を発生させる際の前記操作レバーの操作力が、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力よりも大きいものである。

操作レバーが回動して、第１スイッチ及び第２スイッチがオンになると、操作レバーが目的位置に到達したことが判断される。
操作レバーが初期位置から目的位置まで回動する往動作時には、第１スイッチのオンの後に第２スイッチがオンとされる。これにより、往動作時には、第１スイッチのオンによって操作レバーが回動中であることが検知される。
操作レバーが目的位置から初期位置まで回動する復動作時には、第１スイッチよりも先に第２スイッチがオフとされる。これにより、復動作時には、第１スイッチのオフによって操作レバーが回動中であることが検知される。
したがって、機械式スイッチを用いる場合であっても、第１スイッチと第２スイッチを順にオンやオフとすることで、操作レバーの回動中の状態を検出することができる。また、機械式スイッチを用いることによって構成できるので、磁石と磁気センサを用いて非接触式で操作レバーの回動状態を判断する場合に比べて安価に構成することができる。
車両用入力装置としては、例えば、車両の走行モードを切り替えるシフトセレクタが挙げられる。
なお、回動動作の方向としては、一方向の往復動に限られるものでなく、十字方向のような二方向の往復動、あるいは三方向以上の往復動としても良い。

操作レバーの回動動作時に節度感（クリック感）を節度機構によって与えることで、操作者に入力操作を認識させる。この節度感を発生させる際の操作力は、第１スイッチ及び第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力よりも大きくされている。これにより、第１スイッチ及び第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力は、節度感を発生させる操作力の大きさに隠れてしまい、操作者が第１スイッチ及び第２スイッチを押圧してオンにしたことを可及的に意識させないようにすることができる。したがって、機械式スイッチを用いたとしても、非接触式と同様の操作感に近づけることができる。
節度感を発生させる際の操作力は、例えば、第１スイッチ又は第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力の５倍以上、より好ましくは１０倍以上とされる。
節度機構は、例えば、操作レバーの動作に追従して動作する摺動部と、摺動部が摺動しつつ走行する摺動面を有するカム部材と、摺動部を摺動面に押圧する弾性部材とを備えている。

さらに、車両用入力装置は、前記第１スイッチを押圧してオンとする前記操作レバーの操作力が、前記第２スイッチを押圧してオンとする操作力よりも小さく、および／または、前記第１スイッチを押圧してオンとするストローク量が、第２スイッチを押圧してオンとするストローク量よりも小さい。

第１スイッチを押圧してオンとする操作レバーの操作力を、第２スイッチを押圧してオンとする操作力よりも小さくすることにより、往動作を行う際に、確実に第１スイッチを先にオンとすることができる。
第１スイッチを押圧してオンとするストローク量を、第２スイッチを押圧してオンとするストローク量よりも小さくすることにより、往動作を行う際に、確実に第１スイッチを先にオンとすることができる。

さらに、車両用入力装置は、前記操作レバーの前記往動作時の回動量を増幅して前記第１スイッチに伝達する増幅機構を備えている。

操作レバーの往動作時の回動量を増幅して第１スイッチに伝達することとしたので、初期位置から回動し始めた際に、微少の回動量であっても可及的速やかに第１スイッチをオンとすることができる。これにより、操作レバーの回動中の状態を迅速に検出することができる。

さらに、車両用入力装置は、前記第１スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第１接点を備え、前記第２スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第２接点を備えている。

第１スイッチ及び第２スイッチを、それぞれ、略同時に押圧される複数の可動端子と複数の固定端子とで構成し、複数の接点を用いるようにした。これにより、複数の接点のオン及びオフの切換状態を判断することによって、接点の故障検出が可能となる。また、いずれかの接点が故障した場合であっても、他の接点の状態を制御部が総合的に評価することによって、操作レバーの回動状態を判断し、使用を継続することができる。
可動端子としては、例えば、安価なラバードーム（rubber dome）と組み合わせた構成を用いることができる。

さらに、前記第２接点の数は、前記第１接点の数よりも多い。

第２スイッチは、操作レバーの目的位置への到達を最終的に判断する際に用いられるので、回動中の状態を検出する第１スイッチに比べて重要度が高い。したがって、第２スイッチの接点の数を、第１スイッチの接点の数よりも多くした。これにより、第２スイッチのいずれかの接点が故障しても、操作レバーの目的位置への到達を制御部が判断することが可能となり、使用を継続することができる。

さらに、前記第１接点は、２つとされ、前記第２接点は、３つとされている。

第１接点を２つとすることにより、いずれかの端子が故障した場合であっても、回動中であるか否かの判断は可能である。
第２接点を３つとすることにより、仮に１つの接点が故障した場合であっても残りの２つの接点によって、操作レバーによる入力のオン及びオフを判断することができる。また、操作レバーの目的位置への到達を、３つの第２接点の多数決で決定することで、確実で迅速な判断を実現することができる。
以上により、用いる接点の数を必要最小限とすることができ、安価に構成することができる。

さらに、前記制御部は、前記第１接点の動作状態と、前記第２接点の動作状態と、前記操作レバーの回動状態とを用いて、いずれかの前記接点の故障を判断する。

複数の接点を用いているので、操作レバーの回動状態と比較することで接点の故障を判断することができる。

さらに、前記制御部は、故障と判断した前記接点を除外し、残りの前記接点を用いて、前記操作レバーの回動状態を判断する。

複数の接点を用いているので、いずれかの接点が故障しても、残りの接点を用いて操作レバーの回動状態を判断することができる。
あるいは本発明の車両用入力装置は、初期位置から目的位置まで回動可能とされた操作レバーと、前記初期位置から前記目的位置まで前記操作レバーが回動する往動作時にオフからオンに切り替わり、前記目的位置から前記初期位置まで前記操作レバーが回動する復動作時にオンからオフに切り替わる機械式とされた第１スイッチと、前記往動作時に前記第１スイッチの後にオフからオンに切り替わり、前記復動作時に前記第１スイッチよりも先にオンからオフに切り替わる機械式とされた第２スイッチと、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの出力信号に基づいて前記操作レバーの回動状態を判断する制御部と、を備える車両用入力装置であって、前記第１スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第１接点を備え、前記第２スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第２接点を備え、前記制御部は、前記第１接点の動作状態と、前記第２接点の動作状態と、前記操作レバーの回動状態とを用いて、いずれかの前記接点の故障を判断するものである。

機械式スイッチを用いる場合であっても、第１スイッチと第２スイッチを順にオンやオフとすることで、操作レバーの回動中の状態を検出することができる。また、機械式スイッチを用いることによって構成できるので、磁石と磁気センサを用いて非接触式で操作レバーの回動状態を判断する場合に比べて安価に構成することができる。
節度感を発生させる際の操作力を、第１スイッチ及び第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力よりも大きくすることとしたので、操作者が第１スイッチ及び第２スイッチを押圧してオンにしたことを可及的に意識させないようにすることができる。したがって、機械式スイッチを用いたとしても、非接触式と同様の操作感に近づけることができる。

本発明の一実施形態に係るシフトセレクタを示した斜視図である。 図１のシフトセレクタからケースを取り外した状態を示した斜視図である。 図１のシフトセレクタのスイッチ周りを示した斜視図である。 操作レバーとスイッチとの位置関係を示した模式図である。 図４の状態から操作レバーを回動角度θ１だけ傾斜させた状態を示した模式図である。 図５の状態からさらに操作レバーを回動角度θ２まで傾斜させた状態を示した模式図である。 図６の状態から操作レバーを回動角度θ１まで戻した状態を示した側面図である。 図７の状態から操作レバーを初期位置まで復帰させた状態を示した模式図である。 節度用カムを示した斜視図である。 節度用カムと摺動軸とを示した斜視図である。 操作レバーの回動角度と操作力との関係を示したグラフである。 スイッチの配置を模式的に示した平面図である。 スイッチの電気的接続を示した図である。 操作レバーの往復動時の各スイッチの動作状態を示した模式図である。 １つの接点がオン故障している場合の故障検出の一例を示した模式図である。 １つの接点がオフ故障している場合の故障検出の一例を示した模式図である。 接点が押される順番を利用した故障検出の一例を示した模式図である。 接点の配置を利用した故障検出の一例を示した模式図である。 接点の冗長性を利用した故障検出の一例を示した模式図である。 接点履歴を利用した故障検出の一例を示した模式図である。

以下に、本発明の車両用入力装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、シフトセレクタ（車両用入力装置）１が示されている。シフトセレクタ１は、自動車（車両）の走行モードを切り替える際に使用する入力装置である。走行モードとしては、ドライブ（Ｄ）、バック（Ｒ）、シフトアップ（Ｍ＋）、シフトダウン（Ｍ−）等がある。

シフトセレクタ１は、運転者（操作者）が操作するシフトノブ３と、シフトノブ３の下方に固定された操作レバー５（図２参照）と、内部機器を収納するケース７とを備えている。シフトノブ３を平面視して縦方向及び横方向に回動させることで、シフト変更が行われる。

図２には、図１のケース７とシフトノブ３を取り外した状態が示されている。操作レバー５は、同図において上下方向に軸線を有する軸部材とされている。操作レバー５は、ホルダー９によってｙ軸回りに回動可能に保持されている。ホルダー９は、操作レバー５を取り囲むように形成された枠状体とされており、ケース７（図１参照）側に対してｘ軸回りに回動可能となっている。したがって、操作レバー５は、ホルダー９と協働することによって、ｘ軸回り及びｙ軸回りとされた十字方向に回動することができるようになっている。

操作レバー５は、鉛直方向（ｚ方向）に延在する状態がニュートラル（初期位置）とされ、この位置からｘ方向及びｙ方向の目的位置まで回動されるようになっている。
操作レバー５には、操作レバー５の側面から側方に突出するように、駆動用レバー１１が固定されている。駆動用レバー１１は、操作レバー５のｘ方向の両側およびｙ方向の両側のそれぞれに４つ設けられており、水平に延在する板状体とされている。

駆動用レバー１１は、図３に示されているように、下面側でアクチュエータ用カム１３を押圧する。アクチュエータ用カム１３は、駆動用レバー１１の突出方向に対して直交する方向に回動軸を有し、回動軸を挟んだ一端で第１スイッチ用アクチュエータ１５を上下動させ、他端で第２スイッチ用アクチュエータ１７を上下動させる。

後述する図４に示されているように、第１スイッチ用アクチュエータ１５の下方には、第１スイッチ１９が設けられている。第１スイッチ１９は、第１ラバードーム２０を２つ備えている。それぞれの第１ラバードーム２０の内側には可動端子４１ａが設けられ、各可動端子４１ａ下方には、対応する固定端子４１ｂが設けられている。ラバードーム２０を下方に押圧して変形することによって、可動端子４１ａと固定端子４１ｂとが接触するようになっている。

第２スイッチ用アクチュエータ１７の下方には、第２スイッチ２１が設けられている。第２スイッチ２１は、第２ラバードーム２２を３つ備えている。それぞれの第２ラバードーム２２の内側には可動端子４２ａが設けられ、各可動端子４２ａの下方には、対応する固定端子４２ｂが設けられている。第２ラバードーム２２を下方に押圧して変形することによって、可動端子４２ａと固定端子４２ｂとが接触するようになっている。

第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１は、後述する制御部５０（図１３参照）に電気的に接続されている。したがって、ラバードーム２０，２２と対応する固定端子とのオン及びオフの情報が制御部に送信されるようになっている。
制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。なお、図１３に示す本実施形態では、上記ＣＰＵにメモリ等の機能を備えさせたＭＣＵ（Micro Controller Unit）を制御部５０として用いている。

図４には、操作レバー５と、第１ラバードーム２０及び第２ラバードーム２２との位置関係が模式的に示されている。なお、同図では、操作レバー５の一側の駆動用レバー１１側（図において右側）のみにラバードーム２０，２２が設置されているが、他側の駆動用レバー１１側（図において左側）は図示が省略しているだけであって、実際にはラバードーム２０，２２が存在する。同様に、同図の紙面手前側と奥側にもラバードーム２０，２２が存在する。

図４に示されているように、操作レバー５は、回動中心５ａ回りに回動する。操作レバー５に固定された駆動用レバー１１の下方には、アクチュエータ用カム１３が設けられている。アクチュエータ用カム１３の一端側（同図において右側）の下方に第１スイッチ用アクチュエータ１５が配置され、アクチュエータ用カム１３の他端側の下方に第２スイッチ用アクチュエータ１７が配置されている。

アクチュエータ用カム１３の上面には、横断面が略半円形状とされたかまぼこ形の突起１３ａが設けられている。この突起１３ａと駆動用レバー１１との第１接触点Ｐ１が、ラバードーム２０，２２を押圧する際の力点となる。

ラバードーム２０，２２は、ラバーマット２３上に設けられている。ラバーマット２３の下方には基板２５が設置されている。基板２５上に、上述したラバードーム２０，２２に対応した固定端子４１ｂ，４２ｂが設けられている。

第１ラバードーム２０は、変形前の状態において、第２ラバードーム２２よりも高さが小さくされている。これにより、第１ラバードーム２０のストローク量が、第２ラバードーム２２のストローク量よりも小さくなっている。このため、第１ラバードーム２０の方が変形して先にスイッチがオンとなりやすくなっている。あるいは、第１ラバードーム２０の剛性を第２ラバードーム２２よりも小さくして、より小さな押圧力で第１ラバードーム２０を変形しやすいように構成しても良い。

図４の状態は、操作レバー５の軸線が鉛直方向に延在した初期位置（ニュートラル）となっている。この状態では、ラバードーム２０，２２は下方へ押圧されておらず、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１はオフとなっている。

図５には、図４の状態から操作レバー５を回動中心５ａ回りに先ず角度θ１だけ回動させた状態が示されている。この状態が、操作レバー５の回動中の状態となる。この状態では、力点となる第１接触点Ｐ１を介して駆動用レバー１１からアクチュエータ用カム１３に押圧力が伝達される。そして、アクチュエータ用カム１３と第２スイッチ用アクチュエータ１７との第２接触点Ｐ２が支点となり、アクチュエータ用カム１３と第１スイッチ用アクチュエータ１５との第３接触点Ｐ３が作用点となる。これにより、第１ラバードーム２０が下方へと押し付けられて変形し潰れ、可動端子４１ａが下方の固定端子４１ｂと接触することにより第１スイッチ１９がオンとされる。このとき、第２ラバードーム２２は、変形せずに初期状態の形状を保っており、第２スイッチ２１はオフとされる。
このようにして、先に第１ラバードーム２０の方を第２ラバードーム２２よりも先に変形させてオンするようにしている。これは、上述のように第１ラバードーム２０のストローク量と剛性とを第２ラバードーム２２よりもそれぞれ小さくしたことに起因する。さらには、第１接触点Ｐ１を力点として、第２接触点Ｐ２を支点とした増幅機構を採用することで、てこの原理を用いて第３接触点Ｐ３における変位量を増幅したことも寄与している。

図５の状態からさらに操作レバー５を回動中心５ａ回りにさらに回動させると、次は第３接触点Ｐ３が支点となる。なぜなら、第１ラバードーム２０が押し込まれて変形した後の状態となり可動端子４１ａと固定端子４１ｂとが接触しているので、剛性が大きくなるためである。そうすると、第１接触点Ｐ１が力点となり、第２接触点Ｐ２が作用点となる。これにより、第２接触点Ｐ２を介して伝達される押圧力により、第２ラバードーム２２が下方へと押し付けられて変形して潰れ、可動端子４２ａが下方の固定端子４２ｂと接触することにより第２スイッチ２１がオンとされる。このとき、第１ラバードーム２０は、変形後の形状を保っており、第１スイッチ１９はオンとされたままである。
この状態が図６に示されている。同図において、操作レバー５の回動中心５ａ回りの回動角度はθ２（＞θ１）となる。
図６の状態において、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１がオンとなり、シフト変更の判断が図示しない制御部５０によって行われる。

図７は、図６の状態から操作レバー５を初期位置の方向に回動（復動作）させて、回動角度θ１とした状態が示されている。同図に示されているように、第２ラバードーム２２が形状復帰して第２スイッチ２１がオフとされ、第１ラバードーム２０は押し下げられて変形された状態のままで、第１スイッチ１９はオンとされている。この状態は、図５に示した操作レバー５の回動中の状態と同じである。

図７の状態からさらに操作レバー５を初期位置の方向に回動（復動作）させると、図８に示すような初期位置に復帰する。図８に示されているように、第１ラバードーム２０も形状復帰して第１スイッチ１９がオフとされる。この状態は図４の状態と同じである。

［節度機構］
次に、操作レバー５を回動した際に節度感（クリック感）を与える節度機構６０について説明する。
節度機構６０は、図３に示すように、節度用カム（カム部材）３０を備えている。節度用カム３０は、操作レバー５の下方に設けられている。節度用カム３０の内部における底面には、図９に示すように、平面視して十字形状のカム溝３１が形成されている。この十字形状のカム溝３１は、操作レバー５がｘ方向及びｙ方向に回動する際の回動方向をガイドする形状となっている。十字形状が交差するカム溝３１の中央部分は、他の部分よりも深い深溝部３１ａをなっている。この深溝部３１ａを乗り越える際に、節度感が生じるようになっている。

図１０には、カム溝３１に対して摺動する摺動軸３３が設置された状態が示されている。摺動軸３３は、操作レバー５の下端に同軸上に延長して軸方向に移動可能な状態で保持されており、下端がカム溝３１に接するように配置されている。また、図示しないが、摺動軸３３と同軸に設けられたコイルばね（弾性部材）が摺動軸３３の外側を覆うように取り付けられており、このコイルばねによって摺動軸３３がカム溝３１に対して付勢されるようになっている。これにより、カム溝３１の深溝部３１ａを乗り越える際に節度感が生じる。

図１１には、操作レバー５を回動した際の回動角度に応じた操作力（Ｎ）が示されている。この操作力（Ｎ）は節度機構６０によって節度感を発生させる際の操作力と、第１ラバードーム２０及び第２ラバードーム２２を押圧してオンとする操作力との合力となっている。同図に示されているように、操作レバー５をｚ方向に一致した初期位置から傾けると、摺動軸３３がカム溝３１の深溝部３１ａを乗り越えて節度感を与える角度Ｂ（約１度）までは、操作力が約２０Ｎまで上昇する。節度感を与える角度Ｂまでの間の角度Ａ（回動角度θ１＝約０．６度に相当）において、図５に示したように第１ラバードーム２０が変形して潰れる。本実施形態では、この角度Ａを通過する際における節度機構６０によって節度感を発生させる際の操作力を、第１ラバードーム２０を押圧してオンとする操作力の１０倍以上に設定していることから、合力の操作力はラバードーム２０が無い場合に比べて微増しているものの、操作者は第１ラバードーム２０が変形して潰れたという感触を得ることがない。

角度Ｂにて節度感を与えられた後にさらに回動角度を増大させると、摺動軸３３が深溝部３１ａを乗り越えた後なので、操作力は回動角約４度の位置で約８Ｎまで減少し、角度Ｃに達する。角度Ｃは、図６に示したように第２ラバードーム２２が変形して潰れる回動角度（回動角度θ２＝約５．５度に相当）である。本実施形態では、この角度Ｃを通過する際における節度機構６０によって節度感を発生させる際の操作力を、第２ラバードーム２２を押圧してオンとする操作力の１０倍以上に設定していることから、合力の操作力がラバードーム２２が無い場合に比べて微増しているものの、操作者は第２ラバードーム２２が変形して潰れたという感触を得ることがない。
そしてさらに操作レバー５の可動角度を増大させると、角度Ｄ（約７度）に到達し、操作力が急上昇して回動が停止する。

このように、節度感を与える際の操作力を、第１ラバードーム２０及び第２ラバードーム２２が変形して潰れる際の操作力よりも相対的に大きく設定しておけば、操作レバー５の回動中に操作者がラバードーム２０，２２を変形して潰した際の感触を得ることがない。節度感を発生させる際の操作力は、例えば、ラバードーム２０，２２が変形して潰れる際の操作力の５倍以上、より好ましくは１０倍以上とされる。この操作力は、節度用カム３０の深溝部３１ａの深さやカム溝３１のカム面の形状、摺動軸３３をカム溝３１に対して付勢するコイルばねのバネ定数や、ラバードーム２０，２２の剛性等によって調整することができる。なお、これらを組み合わせることで、本実施形態では、節度機構６０によって節度感を発生させる際の操作力をラバードーム２０，２２が変形して潰れる際の操作力の１０倍以上に設定したが、それ以下の倍率でも操作者の操作感を損なわないように設定することが可能である。

［電気的接続］
次に、図１２及び図１３を用いて、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１の電気的接続について説明する。
図１２に示されているように、操作レバー５は十字状とされた４方向に回動可能となっている。具体的には、同図において上方向がＲ（後進）、下方向がＤ（前進）、右方向がＭ＋（シフトアップ）、左方向がＭ−（シフトダウン）となっている。

操作レバー５からみた４方向のそれぞれに、第１スイッチ１９を構成する第１接点４１と、第２スイッチ２１を構成する第２接点４２とが配置されている。第１接点４１は可動端子４１ａとこれに対応する固定端子４１ｂとで構成され、第２接点４２は可動端子４２ａとこれに対応する固定端子４２ｂとで構成される（図４参照）。
操作レバー５からみた４方向のそれぞれにおいて、第１接点４１は２つ、第２接点４２は３つ設けられている。操作レバー５からみて遠い側に第１接点４１が設けられ、操作レバー５からみて近い側に第２接点４２が設けられている。

操作レバー５からみた４方向のそれぞれにおいて、１つの第１接点４１と１つの第２接点４２（楕円の破線で囲った部分）がアナログポートに接続されており、残りの１つの第１接点４１と残りの２つの第２接点４２（三角の破線で囲った部分）がデジタルポートに接続されている。これにより、アナログポート及びデジタルポートのいずれか一方が仮に故障してもシフト検知が可能となり、また故障検知が可能となっている。

図１３には、制御部５０としてのＭＣＵ（Micro Controller Unit）に対するスイッチ１９，２１の接続例が示されている。同図における上方から、第１ラダー４４、第２ラダー４５、第３ラダー４６及び第４ラダー４７が設けられている。第１ラダー４４、第２ラダー４５、第３ラダー４６及び第４ラダー４７は、すべてがアナログポートに接続されている。これにより、抵抗ＲやキャパシタＣの定数を適宜設定することによって、Ｒ（後進）とＤ（前進）の区別や、Ｍ＋（シフトアップ）とＭ−（シフトダウン）の区別ができるようになっている。このように、アナログポートに接続する回路をラダー回路とすることにより、ＭＣＵのポート使用量を低減することができる。

第１ラダー４４と第２ラダー４５にはＲ（後進）とＤ（前進）とが組み合わされており、第３ラダー４６と第４ラダー４７にはＭ＋（シフトアップ）とＭ−（シフトダウン）が組み合わされている。Ｒ（後進）とＤ（前進）とを組合せ、Ｍ＋（シフトアップ）とＭ−（シフトダウン）とを組合せたのは、一方が他方に対して反対方向に操作レバー５を回動させる関係となっており、現実には同時にオンとなることはないからである。これにより、１つのラダーに異なるシフトチェンジを接続しても問題はなく、また現実に同時にオンとなることはないので仮に同時にオンとなれば故障であることを検出することができる。

［シフト変更判定］
次に、操作レバー５を操作した際に制御部がどのようにシフト変更を判定するのかについて説明する。
図１４には、操作レバー５の回動方向に対して、ニュートラル（Neutral：初期位置）、回動中（Move）及びシフト（Shift：目的位置）の判定の具体例が示されている。
第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１の各接点４１，４２が丸印で示されており、数字の１及び２が第１スイッチ１９の各接点４１に対応し、数字の３，４及び５が第２スイッチ２１の各接点４２に対応する。このように第１スイッチ１９が２つの接点４１で構成され、第２スイッチが３つの接点４２で構成される。そして、白丸がスイッチオフを示し、黒丸がスイッチオンを示す。

同図に示されているように、操作レバー５がニュートラルからシフトへと往方向に回動されるときは、１〜５の接点が全てオフとなったときにニュートラルと判断する。
１又は２の接点がオン、そして１及び２の接点がオンとなったときは回動中と判断する。また、１及び２の接点がオンとなった上で３〜５の接点のいずれか１つがオンとなったときも回動中と判断する。

１及び２の接点がオンとなった上で３〜５の接点のいずれか２つがオンとなったとき、及び、１〜５の全ての接点がオンとなったときにシフトと判断する。このように、１及び２の接点がオンとなった上で３〜５の接点の２つ以上がオンとなればシフトと判断する。すなわち、第２スイッチ２１の３つの接点４２の多数決でシフトを判断する。

逆に、操作レバー５がシフトからニュートラルへと復方向に回動されるときは、シフトの判断は上述と同じであるが、１又は２の接点がオンとなったときに回動中ではなくニュートラルと判断する。これは、仮に第１スイッチ１９のいずれかの接点４１が故障してオフとならない場合であっても制御部５０側でニュートラルと判断することで、運転操作に影響を及ぼさないためである。

［接点の故障検出］
次に、図１５〜図２０を用いて制御部５０による接点の故障検出について説明する。
図１５は、第２スイッチ２１の１つの接点がオン故障（例えばラバードームがオンの位置で固着してオンになったままオフにならない）した場合が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１４と同様となっており、さらに、丸印の外形が破線で示されている接点が故障を意味し、黒丸で外形が破線の場合はオン故障（オンになったままオフにならない）、白丸で外形が破線の場合はオフ故障（オフとなったままでオンにならない）を意味する。

図１５に示されているように、図中の上段左端のように１〜５の接点が全てオフとされたニュートラルから出発して、上段右端のように１〜５の接点が全てオンとされたシフトとされる往動作時は、図１４を用いて説明したロジックに従って判断する。そして、復動作時に、下段左端のように５の接点がオン故障した場合、下段左端から下段左から２番目の状態に変化しても、５の接点がオンとなったままなのでシフトと判断する。そして、下段左から３番目の状態に変化すると５の接点が故障してオンとなったままでも第２スイッチ２１の３つの接点のうち２つがオフとなったので回動中と判断する。このように、１つの接点が故障していても、３つの接点の多数決で判断するので、シフトから回動中への変化を判断することができる。したがって、第２スイッチ２１の接点が３つあれば多数決による判断によって接点故障に対応することができる。
その後、下段左から４番目の状態に変化しても、第１スイッチ１９の１の接点がオフとなったので、ニュートラルと判断する。このときに、制御部５０は５の接点がオン故障していることを検出することができる。

図１６は、第１スイッチ１９の１つの接点がオフ故障（例えばラバードーム内に異物が混入してオフになったままオンにならない）場合が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１５と同様となっている。
同図に示されているように、図中の上段左端のように１〜５の接点が全てオフとされたニュートラルから出発して操作レバー５をシフトへ向けて往方向に回動させていくと、上段左から２番目の状態になっても２の接点がオフ故障していると、未だニュートラルの状態と判断される。そして、上段左から３番目の状態に変化すると、１の接点がオンとなるので回動中と判断する。上段左から４番目の状態に変化すると、第２スイッチ２１の４の接点がオンとなる一方で２の接点がオフとなったままなので、制御部５０は２の接点がオフ故障であると判断する。その後の動作では、２の接点がオフ故障であると制御部５０は判断しているので、２の接点を判断対象から除外して操作レバー５の状態を判断する。同図から分かるように、２の接点を判断対象から除外しても、１の接点がオンとなっていれば３〜５の接点との組合せでシフトなのか回動中なのかを判断することができる。このように、第１スイッチ１９の接点は２つであっても接点故障に対応することができる。

図１７には、接点が押される順番を利用した故障検出が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１５と同様となっている。
同図に示すようないずれかの状態は、正常であれば第１スイッチ１９の接点４１が第２スイッチ２１の接点４２よりも先にオンとなるにも関わらず、第２スイッチ２１の接点４２が先にオンとなった場合に制御部５０は第１接点４１のオフ故障もしくは第２接点４２のオン故障と判断する。

図１８には、接点の配置を利用した故障検出が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１５と同様となっている。
同図に示すように、操作レバー５がＲ（後進）とＭ−（シフトダウン）の両方向に同時に回動することはないので、制御部５０は故障と判断する。同図の場合では、Ｍ−方向の１及び／又は２の接点のオン故障か、Ｒ方向の１の接点のオン故障かが発生していると判断できる。

図１９には、接点の冗長性を利用した故障検出が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１５と同様となっている。
同図に示されているようないずれかの状態が所定時間以上維持された場合には、故障と判断する。例えば、図１９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の状態は、第２スイッチ２１の接点４２の２つがオンとなっているので、シフトと判断されるが、所定時間以上経過しても３〜５のいずれかの接点がオフとなったままなので、制御部５０はオフ故障と判断する。また、図１９（ｄ）の状態は、２の接点がオンとなったままで所定時間以上経過すると、現実には回動中の動作時間は短いのでニュートラルと判断でき、この場合には制御部５０は２の接点がオン故障と判断する。上記の所定時間は適宜設定でき、制御部５０が定数として備えている。

図２０には、接点履歴を利用した故障検出が示されている。同図における接点４１，４２の状態の表記は図１５と同様となっている。
同図に示されているように、シフトからニュートラル（復動作）、ニュートラルからシフト（往動作）を繰り返しても２及び３の接点がオンにならない場合には、制御部５０は２及び３の接点がオフ故障であると判断する。このように、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１の接点数を複数とすれば故障していない接点でシフト及びニュートラルを判断できるので、接点履歴による故障を判断することができる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
機械式スイッチを用いる場合であっても、第１スイッチ１９と第２スイッチ２１を順にオンやオフとすることで、操作レバー５の回動中の状態を検出することができる。また、機械式スイッチを用いることによって構成できるので、磁石と磁気センサを用いて非接触式で操作レバーの回動状態を判断する場合に比べて安価に構成することができる。

操作レバー５の回動動作時に節度感を節度機構によって与えることで、操作者に入力操作を認識させることとし、この節度感を発生させる際の操作力を、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１を押圧してオンにするときの操作力よりも大きくすることとした。これにより、第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１を押圧してオンにするときの操作力は、節度感を発生させる操作力の大きさに隠れてしまい、操作者が第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１を押圧してオンにしたことを可及的に意識させないようにすることができる（図１１参照）。したがって、機械式スイッチを用いたとしても、非接触式と同様の操作感に近づけることができる。

第１スイッチ１９を押圧してオンとするストローク量を、第２スイッチ２１を押圧してオンとするストローク量よりも小さくすることとしたので、ニュートラルからシフトへ向かう往動作を行う際に、確実に第１スイッチ１９を先にオンとすることができる。

操作レバー５の往動作時の回動量を、アクチュエータ用カム１３（図４参照）を用いて増幅し、第１スイッチ１９に伝達することとしたので、ニュートラルから回動し始めた際に、微少の回動量であっても可及的速やかに第１スイッチ１９をオンとすることができる。これにより、操作レバー５の回動中の状態を迅速に検出することができる。

第１スイッチ１９及び第２スイッチ２１を、それぞれ、略同時に押圧される複数の可動端子４１ａ，４２ａと複数の固定端子４１ｂ，４２ｂとで構成された複数の接点４１，４２を用いるようにした。これにより、複数の接点４１，４２のオン及びオフの切換状態を制御部５０で判断することによって、接点４１，４２の故障検出が可能となる。また、いずれかの接点４１，４２が故障した場合であっても、他の接点４１，４２の状態を総合的に評価することによって、操作レバー５の回動状態を判断し、使用を継続することができる。

第２スイッチ２１は、操作レバー５の目的位置（シフト）への到達を最終的に判断する際に用いられるので、回動中の状態を検出する第１スイッチ１９に比べて重要度が高い。したがって、第２スイッチ２１の接点４２の数を、第１スイッチ１９の接点４１よりも多くした。これにより、第２スイッチ２１のいずれかの接点４２が故障しても、操作レバー５の目的位置への到達を制御部５０が判断することが可能となり、使用を継続することができる。

第１スイッチ１９の接点４１をそれぞれ２つとすることにより、いずれかの接点４１が故障した場合であっても、回動中であるか否かの判断が可能である。
第２スイッチ２１の接点４２をそれぞれ３つとすることにより、仮に１つの接点４２が故障した場合であっても残りの２つの端子によって、操作レバー５によるシフトを判断することができる。また、操作レバー５の目的位置（シフト）への到達を、３つの接点４２の多数決で決定することで、確実で迅速な判断を実現することができる。
以上により、用いる接点４１，４２の数を必要最小限とすることができ、安価に構成することができる。

複数の接点４１，４２を用いることとしたので、制御部５０は、操作レバー５の回動状態と比較することで接点４１，４２の故障を判断することができる。

複数の接点４１，４２を用いているので、制御部５０は、いずれかの接点４１，４２が故障しても、残りの接点４１，４２を用いて操作レバー５の回動状態を判断することができる。

なお、上述した実施形態では、操作レバー５の回動動作の方向として十字状の二方向を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｉ字状のような一方向の往復動、あるいは三方向以上の往復動としても良い。
また、初期位置をニュートラルとし、十字方向にドライブ（Ｄ）、バック（Ｒ）、シフトアップ（Ｍ＋）、シフトダウン（Ｍ−）を割り当てた例を説明したが、例えばシフトアップ（Ｍ＋）もしくはシフトダウン（Ｍ−）の代わりにパーキング（Ｐ）などの別の機能を割り当てるなど、シフトパターンは自由に設定しても良い。
また、操作レバー５からみて近い側に第２スイッチ２１を配置し、遠い側に第１スイッチ１９を配置した構成を例として説明した（図４参照）が、本発明はこれに限定されるものではなく、先に第１スイッチ１９がオンとされる構成であればよく、したがって、操作レバー５からみて近い側に第１スイッチ１９を配置し、遠い側に第２スイッチ２１を配置した構成であっても良い。
さらに、装置の設置状態は、操作レバー５が初期状態で鉛直である例で説明したが、例えば斜めに傾いた状態で設置しても良い。

１ シフトセレクタ（車両用入力装置）
３ シフトノブ
５ 操作レバー
７ ケース
９ ホルダー
１１ 駆動用レバー
１３ アクチュエータ用カム
１３ａ 突起
１５ 第１スイッチ用アクチュエータ
１７ 第２スイッチ用アクチュエータ
１９ 第１スイッチ
２０ 第１ラバードーム（可動端子）
２１ 第２スイッチ
２２ 第２ラバードーム（可動端子）
２３ ラバーマット
２５ 基板
３０ 節度用カム
３１ カム溝
３１ａ 深溝部
４１ 第１接点
４１ａ 可動端子
４１ｂ 固定端子
４２ 第２接点
４２ａ 可動端子
４２ｂ 固定端子
４４ 第１ラダー
４５ 第２ラダー
４６ 第３ラダー
４７ 第４ラダー
５０ 制御部
６０ 節度機構

Claims (14)

1. 初期位置から目的位置まで回動可能とされた操作レバーと、
   前記初期位置から前記目的位置まで前記操作レバーが回動する往動作時にオフからオンに切り替わり、前記目的位置から前記初期位置まで前記操作レバーが回動する復動作時にオンからオフに切り替わる機械式とされた第１スイッチと、
   前記往動作時に前記第１スイッチの後にオフからオンに切り替わり、前記復動作時に前記第１スイッチよりも先にオンからオフに切り替わる機械式とされた第２スイッチと、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの出力信号に基づいて前記操作レバーの回動状態を判断する制御部と、
   前記操作レバーの回動動作時に節度感を発生させる節度機構と、
   を備え、
   前記節度機構によって節度感を発生させる際の前記操作レバーの操作力が、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを押圧してオンにするときの操作力よりも大きい車両用入力装置。
2. 前記第１スイッチを押圧してオンとする前記操作レバーの操作力が、前記第２スイッチを押圧してオンとする操作力よりも小さく、
   および／または、
   前記第１スイッチを押圧してオンとするストローク量が、前記第２スイッチを押圧してオンとするストローク量よりも小さい請求項１に記載の車両用入力装置。
3. 前記操作レバーの前記往動作時の回動量を増幅して前記第１スイッチに伝達する増幅機構を備えている請求項１又は２に記載の車両用入力装置。
4. 前記第１スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第１接点を備え、
   前記第２スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第２接点を備えている請求項１から３のいずれかに記載の車両用入力装置。
5. 前記第２接点の数は、前記第１接点の数よりも多い請求項４に記載の車両用入力装置。
6. 前記第１接点は、２つとされ、
   前記第２接点は、３つとされている請求項５に記載の車両用入力装置。
7. 前記制御部は、前記第１接点の動作状態と、前記第２接点の動作状態と、前記操作レバーの回動状態とを用いて、いずれかの前記接点の故障を判断する請求項４から６のいずれかに記載の車両用入力装置。
8. 前記制御部は、故障と判断した前記接点を除外し、残りの前記接点を用いて、前記操作レバーの回動状態を判断する請求項７に記載の車両用入力装置。
9. 初期位置から目的位置まで回動可能とされた操作レバーと、
   前記初期位置から前記目的位置まで前記操作レバーが回動する往動作時にオフからオンに切り替わり、前記目的位置から前記初期位置まで前記操作レバーが回動する復動作時にオンからオフに切り替わる機械式とされた第１スイッチと、
   前記往動作時に前記第１スイッチの後にオフからオンに切り替わり、前記復動作時に前記第１スイッチよりも先にオンからオフに切り替わる機械式とされた第２スイッチと、
   前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの出力信号に基づいて前記操作レバーの回動状態を判断する制御部と、
   を備える車両用入力装置であって、
   前記第１スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第１接点を備え、
   前記第２スイッチは、略同時に押圧されて変位する複数の可動端子と、これら可動端子にそれぞれ対応した複数の固定端子とから構成される複数の第２接点を備え、
   前記制御部は、前記第１接点の動作状態と、前記第２接点の動作状態と、前記操作レバーの回動状態とを用いて、いずれかの前記接点の故障を判断する車両用入力装置。
10. 前記制御部は、故障と判断した前記接点を除外し、残りの前記接点を用いて、前記操作レバーの回動状態を判断する請求項９に記載の車両用入力装置。
11. 前記第１スイッチを押圧してオンとする前記操作レバーの操作力が、前記第２スイッチを押圧してオンとする操作力よりも小さく、
    および／または、
    前記第１スイッチを押圧してオンとするストローク量が、前記第２スイッチを押圧してオンとするストローク量よりも小さい請求項９又は１０に記載の車両用入力装置。
12. 前記操作レバーの前記往動作時の回動量を増幅して前記第１スイッチに伝達する増幅機構を備えている請求項９から１１のいずれかに記載の車両用入力装置。
13. 前記第２接点の数は、前記第１接点の数よりも多い請求項９から１２に記載の車両用入力装置。
14. 前記第１接点は、２つとされ、
    前記第２接点は、３つとされている請求項１３に記載の車両用入力装置。

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