JP7137591B2 - シフト装置、および、シフト装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、シフト装置、および、シフト装置の制御方法に関する。

従来、車両のシフト装置として、ダイヤル式の操作部材等を備えたものが知られている。この種のシフト装置は、車両を駐車させる際に選択されるＰ（パーキング）レンジや、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）等を含む複数のシフトレンジを有し、操作部材を回転させてシフトレンジを選択する。具体的には、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓの各シフトレンジが並べて配置され、操作部材を回動させる操作に応じて操作部材の位置に対応するシフトレンジが選択される。

特開２０１３－４７０７４号公報

特許文献１に記載された構成のように、操作部材を回動させてシフト操作を行う構成では、操作部材の回し過ぎや、車両の挙動を急変させるシフト変更を制限するため、操作部材の回動を制限することが考えられる。しかしながら、ダイヤル式の操作部材は素早い操作が可能であるため、操作部材の回動の制限が間に合わない可能性がある。例えば、操作部材の回動が実際に制限されるより前に、操作部材が動いてしまう可能性がある。

本発明の目的は、操作部材を回動させて車両のシフトレンジを切り替える構成において、操作部材の回動操作に対し、適切な規制を実現することにある。

本発明の一の態様は、第１レンジ及び第２レンジを含む複数のシフトレンジを有する車両のシフト機構に接続され、前記シフトレンジの切り替えを行うシフト装置であって、前記車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、前記操作部材の位置を検出する位置検出部と、前記操作部材が第１位置に移動した場合に前記第１レンジを選択し、前記操作部材が第２位置に移動した場合に前記第２レンジを選択し、選択した前記シフトレンジへの切り替えを前記シフト機構に実行させるシフト制御部と、前記操作部材の回動を規制する規制機構と、前記規制機構を制御することによって、前記操作部材の回動を規制する動作を前記規制機構に実行させる操作制御部と、前記シフト機構がシフト制限状態であるか否かを判定するシフト状態判定部と、を備え、前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合、前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されていない場合は、前記シフト制御部が前記第２レンジを選択し、前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されている場合は、前記シフト制御部が前記第１レンジを選択し、前記操作制御部が前記規制機構により前記操作部材の回動を規制させる、シフト装置である。

本発明の他の態様によると、前記シフト機構は、前記シフト制御部によって前記第１レンジが選択された場合に前記シフト機構を前記第１レンジにおいてロックするシフトロック部を備え、前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部によるロックの解除に支障がある場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する。

本発明の他の態様によると、前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部の温度が設定温度範囲を超える場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する。

本発明の他の態様によると、前記シフト制御部は、前記シフトロック部のロックを解除させる制御を実行可能であり、前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部のロックを解除させる制御が行われてから、設定された時間内に前記シフトロック部のロックが解除されない場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する。

本発明の他の態様によると、前記車両に搭載された表示部に、前記シフト制御部により選択された前記シフトレンジを表示させる表示制御部を備え、前記表示制御部は、前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合であって、前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されている場合は、前記シフト制御部が前記第１レンジを選択した後に、前記表示部に前記第１レンジの表示を実行させる。

本発明の他の態様によると、前記第１位置と前記第２位置とは前記操作部材の回動範囲において隣り合う位置である。

本発明の他の態様は、第１レンジ及び第２レンジを含む複数のシフトレンジを有する車両のシフト機構に接続され、前記シフトレンジの切り替えを行うシフト装置の制御方法であって、前記車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材の位置を検出し、前記操作部材が第１位置に移動した場合に前記第１レンジを選択し、前記操作部材が第２位置に移動した場合に前記第２レンジを選択し、選択した前記シフトレンジへの切り替えを前記シフト機構に実行させ、前記操作部材の回動を規制する規制機構を制御することによって、前記操作部材の回動を規制する動作を前記規制機構に実行させ、前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合、前記シフト機構がシフト制限状態であるか否かを判定し、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定していない場合は、前記シフトレンジとして前記第２レンジを選択し、前記シフト機構がシフト制限状態である場合と判定した場合は、前記第１レンジを選択し、前記規制機構により前記操作部材の回動を規制させる、シフト装置の制御方法である。

本発明によれば、操作部材が短時間に素早く操作された場合に、操作に対応してシフトレンジを切り替えることが可能であり、シフト機構がシフト制限状態であればシフトレンジを切り替えない。従って、操作部材を回動させて車両のシフトレンジを切り替える構成において、操作部材の回動操作を適切に規制できる。

実施形態に係る自動車の駆動系の概略図。 自動車の運転席周辺の概略斜視図。 操作ユニットの平面図。 操作ユニットの要部断面図。 操作位置の移動を示す説明図。 ディスプレイの表示例を示す図。 自動車の制御系のブロック図。 シフト装置の動作を示すフローチャート。 シフト装置の動作例を示すタイミングチャート。

［１．自動車の変速制御の概要］
図１は、本発明を適用した実施形態に係る自動車１の駆動系の概略図である。図２は、自動車１の運転席周辺の概略斜視図である。
本実施形態で説明する自動車１は、駆動源としてエンジン２を搭載しており、エンジン２の出力をトランスミッション４およびドライブシャフト５を介して駆動輪に伝達する。なお、図示例では、自動車１は前輪６ｆを駆動輪とする前輪駆動車であるが、後輪６ｒを駆動輪とする後輪駆動車または前後両車輪６を駆動輪とする四輪駆動車とすることもできる。図１に、自動車１が前進するときの進行方向を符号Ｆで示す。

自動車１が搭載するトランスミッション４は、後述する制御ユニット１１の制御により自動変速を行うオートマティックトランスミッション（ＡＴ）である。本実施形態では、トランスミッション４として、前進４段、後退１段のステップ式ＡＴを例に挙げて説明するが、より多段のＡＴであってもよいし、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）であってもよい。また、トランスミッション４の機械的構成の制限はなく、トルクコンバータを有する構成であってもよいし、ＤＣＴ（デュアルクラッチトランスミッション）であってもよい。トランスミッション４は、シフト機構の一例に対応する。

自動車１は、駆動源としてエンジン２の代わりにモータ・ジェネレータ３を搭載する電気自動車（ＥＶ）であってもよい。また、自動車１は、駆動源としてエンジン２とともにモータ・ジェネレータ３を搭載するハイブリッド車（ＨＥＶ）であってもよい。モータ・ジェネレータ３は、車両走行用の電動機として機能するほか、回生用の発電機として機能してもよい。インバータ８は、二次電池であるバッテリ７からの電力供給とバッテリ７に対する電力供給（充電）とを制御し、減速時に減速エネルギを電力に変換回生して回生制動を発生する回生制動手段として機能する。自動車１は、複数のモータ・ジェネレータ３を搭載してもよい。例えば、エンジン２を始動するスタータ・モータ及びエンジン２の動力により発電する発電機として機能する第１のモータ・ジェネレータ３と、車両走行用の第２のモータ・ジェネレータ３とを備えてもよい。

自動車１は、自動車１の駆動系を制御する制御ユニット１１を備える。制御ユニット１１は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、周辺回路、入出力インターフェイス、各種ドライバ等を備える。

自動車１は、自動車１を加速させるアクセル操作部としてアクセルペダル１７を備え、自動車１を減速させる制動操作用の操作部としてブレーキペダル１８を備える。制御ユニット１１には、自動車１の車速を検出する車速センサ３２、アクセルペダル１７の操作量を検出するアクセルペダルセンサ３３、及び、ブレーキペダル１８の操作を検出するブレーキペダルセンサ３４が接続される。

自動車１は、アクセルペダル１７がエンジン２のスロットル装置に機械的に連結された構成であってもよいし、制御ユニット１１がアクセルペダルセンサ３３の検出結果に基づきスロットル装置を制御する、いわゆるドライブバイワイヤを採用した車両であってもよい。また、自動車１は、ブレーキペダル１８が自動車１の制動機構に機械的に連結された構成であってもよいし、制御ユニット１１がブレーキペダルセンサ３４の検出結果に基づき制動機構を制御する、いわゆるブレーキバイワイヤを採用した車両であってもよい。また、アクセルペダル１７に替えて、レバー形状や、その他の形状のアクセル操作部を採用してもよく、ブレーキペダル１８についても同様である。

自動車１は、トランスミッション４の変速を制御する構成として、制御ユニット１１を含むシフト装置１０を備える。シフト装置１０は、制御ユニット１１のほか、トランスミッション４のシフトレンジの変更操作に供されるシフト操作部材１４と、シフト操作部材１４の操作を検出する角度検出器３１と、を備える。また、シフト装置１０は、シフト操作部材１４の操作を制限する電磁ブレーキ機構５０を備える。シフト装置１０は、車速センサ３２、アクセルペダルセンサ３３、及びブレーキペダルセンサ３４を含んでもよい。

自動車１には、障害物センサ３６が設けられる。障害物センサ３６は、自動車１の周囲の障害物を検出するセンサであり、例えば、超音波を利用して自動車１の車体から所定距離以内の物体を検出するソナーセンサが挙げられる。障害物センサ３６は、レーザー光を利用して障害物を検出する光センサや、カメラの撮像画像をもとに障害物を検出する装置であってもよい。障害物センサ３６は、不図示の制御線により制御ユニット１１に接続され、検出結果を制御ユニット１１に出力する。シフト装置１０は、障害物センサ３６を含んでもよい。

制御ユニット１１は、エンジン２の駆動制御の他、シフト操作部材１４の操作に応じてトランスミッション４のシフトレンジを選択するとともに、選択したシフトレンジに従ってトランスミッション４のギヤ段を変更するシフト制御を行う。なお、ギヤ段の変更は、トランスミッション４に接続する油圧回路に設けられた図示しないシフトソレノイドバルブを開閉駆動することによって行われる。また、自動車１が電気自動車またはハイブリッド車である場合、制御ユニット１１はモータ・ジェネレータ３の駆動／回生も制御する。また、制御ユニット１１は、自動車１が搭載する灯火機等を制御する機能や、自動車１のその他の機能を有していてもよい。以下ではトランスミッション４の制御に関する機能を説明する。

シフト操作部材１４は、ダイヤル式の円柱状のつまみであり、自動車１を操縦する運転者の手によってシフト操作部材１４を回動させる操作が行われる。運転者は、シフト操作部材１４を回動させて、自動車１のトランスミッション４の変速モード、すなわちシフトレンジを切り替える操作を行うことができる。シフト操作部材１４は、操作部材の一例に対応する。

自動車１のシフトレンジは、自動車１を駐車するときに選択されるＰ（パーキング）レンジ、自動車１を後退させるためのＲ（リバース）レンジ、トランスミッション４からドライブシャフト５に駆動力を伝達しない状態であるＮ（ニュートラル）レンジ、及び、自動車１を前進させるＤ（ドライブ）レンジを含む。トランスミッション４は、Ｐレンジでドライブシャフト５の回転を規制し、Ｎレンジでドライブシャフト５に駆動力および制動力のいずれも与えない構成であってもよい。また、自動車１は、Ｄレンジとは異なる前進用の１または複数のシフトレンジを有する。この種のシフトレンジは、Ｓレンジ、Ｌレンジ、Ｄ２レンジ、Ｂレンジ等と呼ばれ、本実施形態のトランスミッション４は、一例として、Ｓレンジを備える。これらのシフトレンジは、エンジン２またはモータ・ジェネレータ３の駆動軸に対するドライブシャフト５の減速比がＤレンジよりも大きい。例えば、ドライブシャフト５にＤレンジよりも大きい駆動トルクを与える目的や、エンジンブレーキや回生によってＤレンジよりも強い制動力をドライブシャフト５に発生させる目的で選択される。

トランスミッション４は、パーキングロック部７０を備える。パーキングロック部７０は、シフトレンジがＰレンジである場合に動作し、ドライブシャフト５につながる出力軸をロックするパーキングロック機構を有する。パーキングロック部７０は、制御ユニット１１の制御に従って、後述するアクチュエータ７２を動作させることにより、トランスミッション４をロックする状態と、ロックを解除した状態とを切り替える。パーキングロック部７０は、シフトロック部の一例に対応する。

シフト操作部材１４は、自動車１のインストルメントパネル１９におけるステアリングホイール１３の左側下方に設けられている。インストルメントパネル１９において、シフト操作部材１４が設けられた部位は、運転者がシフト操作部材１４を操作しやすいように他の部位に比べて突出形成されていてもよい。シフト操作部材１４の位置は図２の例に限られず、センターコンソールに設けてもよいし、他の位置に設けてもよい。

シフト操作部材１４は、自動車１において選択されているシフトレンジを表示する表示パネル２１とともにユニット化されて、操作ユニット２５を構成する。
また、メーターパネル１２には、ディスプレイ１５が配置される。ディスプレイ１５には、トランスミッション４において選択中のシフトレンジが表示される。ディスプレイ１５は、表示部の一例に対応する。

［２．操作ユニットの構成］
図３は、操作ユニット２５の平面図である。
図３に示すように、シフト操作部材１４は、時計回り方向（図中ＣＷ）および反時計回り方向（図中ＣＣＷ）に回動可能である。操作ユニット２５には、シフト操作部材１４の上方に、表示パネル２１が配置される。表示パネル２１には、トランスミッション４のシフトレンジであるＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓの表示が、シフト操作部材１４の回転方向であるＣＷ方向に沿って、順に配置されている。
運転者が、シフト操作部材１４をＣＷ方向またはＣＣＷ方向に回動させることにより、トランスミッション４のシフトレンジを選択する操作が行われる。

表示パネル２１には、レンジ表示部２２のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓの表示にそれぞれ対応する位置に、インジケータ２３が配置されている。インジケータ２３は、レンジ表示部２２のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓの各位置にそれぞれ対応するインジケータ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅを含む。インジケータ２３ａは、ＬＥＤ等の光源を備え、トランスミッション４のシフトレンジとしてＰレンジが選択されている状態で発光する。同様に、インジケータ２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅは、それぞれＬＥＤ等の光源を備える。インジケータ２３ｂは、トランスミッション４のシフトレンジとしてＲレンジが選択されている状態で発光する。インジケータ２３ｃはＮレンジが選択されている状態で発光し、インジケータ２３ｄはＤレンジが選択されている状態で発光し、インジケータ２３ｅはＳレンジが選択されている状態で発光する。図３には、一例として、Ｐレンジが選択され、インジケータ２３ａが発光している状態を示す。

シフト操作部材１４の回動方向には、トランスミッション４のシフトレンジの数に対応する選択位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が設定される。シフト操作部材１４はＣＷ方向およびＣＣＷ方向に無限に回転可能であり、後述するように、一定角度ごとに節度感（クリック感）が得られるようになっている。詳細には、選択位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５に相当する角度毎にクリック感が得られる。例えば、シフトレンジＰが選択されている状態で、シフト操作部材１４をＣＷ方向に回動させると、選択位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５でクリック感が得られる。また、シフトレンジＳが選択されている状態で、シフト操作部材１４をＣＣＷ方向に回動させると、選択位置Ｐ４、Ｐ３、Ｐ３、Ｐ２でクリック感が得られる。これにより、シフト操作部材１４を、レンジ表示部２２のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓの表示に合わせて段階的に回動させることが容易になり、シフトレンジを選択する操作の操作性が高められる。

シフト操作部材１４と、選択位置Ｐ１－Ｐ５との相対位置は固定されない。シフト操作部材１４は、選択位置Ｐ１からＣＣＷ方向に回動させる操作、および、選択位置Ｐ５からＣＷ方向に回動させる操作が可能であり、この場合、選択中のシフトレンジは、ＰレンジまたはＳレンジで変化しない。

図３は一構成例を示しており、自動車１は、トランスミッション４のシフトレンジとしてＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｓ、Ｌの６段階の選択が可能な構成であってもよい。また、ＳレンジやＬレンジを有しない構成であってもよい。これらの場合、インジケータ２３の数や選択位置の数は、シフト操作部材１４の操作により選択されるシフトレンジの数に応じて、適宜に変更すればよい。また、レンジ表示部２２におけるシフトレンジの配列は図３の例に限定されず、例えば、左回りではなく右回りに各シフトレンジの表示を配置した配列や、Ｌレンジの代わりにＢレンジがある配列とすることもできる。

図４は、操作ユニット２５の要部断面図であり、図３のＡ－Ａ´断面の要部を示す。
シフト操作部材１４は、操作ユニット２５のケース４１の上面に配置される。ケース４１は、操作荷重生成器４４、増速機構４６、電磁ブレーキ機構５０、及び、角度検出器３１を収容する。

シフト操作部材１４は、回動中心である軸１４ａを有し、軸１４ａは操作荷重生成器４４によって支持される。操作荷重生成器４４は、例えば、シフト操作部材１４の回動方向に沿って所定角度おきに形成されたカムと、カムに摺動するローラーとを備える。操作荷重生成器４４は、軸１４ａを回動可能に支持し、軸１４ａの回転方向においてカム位置に対応する角度ごとに、軸１４ａの回動に抵抗を発生させる。これにより、シフト操作部材１４を回動させる操作に対してクリック感を発生させる。

操作荷重生成器４４は、シフト操作部材１４の回動量が最低操作角度に満たない場合、カムに沿ってローラーが逆方向に移動するので、シフト操作部材１４を回動前の位置に戻す作用を有する。このため、運転者がシフト操作部材１４を回動させた回動量が小さい場合、シフト操作部材１４が回動前の位置に戻るので、例えば運転者が意図しないシフトレンジの切り替えを防止できる。最低操作角度は、例えば、上記所定角度の半分である。

シフト操作部材１４にはギヤ４３が固定されている。ギヤ４３は、シフト操作部材１４とともに軸１４ａを中心として回動する。
増速機構４６は、ギヤ４３に係合する小径のギヤ４６ａを有し、軸５４に接続される。増速機構４６は、ギヤ４３とギヤ４６ａとの歯数の比に応じた増速比で、ギヤ４３の回転を増速して軸５４に伝達する。

電磁ブレーキ機構５０は、シフト操作部材１４の回動を規制する規制機構の一例であり、後述する操作制御部１１４とともに規制部を構成する。電磁ブレーキ機構５０は、円筒形状のヨーク５１、ヨーク５１の内部に配置されたコイル５２、及びアーマチュア５３を有する。コイル５２は制御ユニット１１に接続され、制御ユニット１１の制御により、コイル５２への通電のオンおよびオフが切り替えられる。

アーマチュア５３は、軸５４の下部に連結され、軸５４とともに回転可能である。
コイル５２に通電されていない状態では、アーマチュア５３は軸５４とともに回転自在に支持される。この状態では、シフト操作部材１４の回動に伴い、アーマチュア５３が回動する。

コイル５２に通電されると、ヨーク５１が磁化されて、ヨーク５１の磁力によってアーマチュア５３の回動が規制される。このため、軸５４の回動が規制され、シフト操作部材１４の回転が阻止される。すなわち、シフト操作部材１４が、回動しないようにロックされる。コイル５２への通電がオフになると、シフト操作部材１４のロックが解除される。

軸５４の下端には被検出体５６が連結される。被検出体５６は、角度検出器３１の内部に位置し、増速機構４６及び軸５４とともに回転する。角度検出器３１は、被検出体５６の回転量を検出するセンサであり、位置検出部の一例に対応する。角度検出器３１は、被検出体５６の回転量の検出結果を制御ユニット１１に出力する。制御ユニット１１は、角度検出器３１の検出結果と増速機構４６の増速比に基づく演算を行うことにより、シフト操作部材１４の回転角度を検出できる。

電磁ブレーキ機構５０は、電磁的にアーマチュア５３の回動を規制する。このため、コイル５２に流れる電流を調整することにより、コイル５２の通電中に僅かなアーマチュア５３の回動を許容する状態とすることができる。この場合、コイル５２の通電中に運転者がシフト操作部材１４にＣＷ方向またはＣＣＷ方向の操作力を加えると、この操作力によって僅かにシフト操作部材１４が回動する。この操作力が解除されると、操作荷重生成器４４の作用により、シフト操作部材１４が回動前の位置に戻される。

コイル５２の通電中にシフト操作部材１４に操作力が加わった場合、及び、操作力が解除された場合のシフト操作部材１４の動きは、角度検出器３１により検出可能である。従って、制御ユニット１１は、角度検出器３１の検出結果に基づいて、電磁ブレーキ機構５０が回動を規制している間のシフト操作部材１４への操作力の印加、及び、操作力の解除を検出できる。

図４に示す構成は一例であり、例えば、操作荷重生成器４４は、公知のディテント機構等を採用してもよい。また、角度検出器３１は、被検出体５６の回転量を磁気的に検出する構成であってもよいし、光センサを用いて検出する構成であってもよく、その他の検出方式を採用してもよい。また、電磁ブレーキ機構５０がシフト操作部材１４の回動を規制している間にシフト操作部材１４に加わる操作力を検出する構成は、例えば圧電素子を用いてもよく、その他のセンサにより実現してもよい。

［３．シフト操作部材の操作位置］
図５は、操作位置の移動の概要を示す説明図である。
図５には、シフト操作部材１４が操作可能な範囲を操作範囲ＲＡで示し、シフト操作部材１４の操作を反映して移動する操作位置を、符号ＳＰで示す。操作範囲ＲＡは、シフト操作部材１４が回動操作できる回動範囲を、操作位置ＳＰの移動範囲として示すものである。

操作位置ＳＰは、制御ユニット１１が、シフト操作部材１４に対応付けて設定する仮想の位置である。制御ユニット１１は、シフト操作部材１４が操作された方向と操作量とに応じて操作位置ＳＰを移動させる。すなわち、操作位置ＳＰは、シフト操作部材１４のＣＷ方向の回動およびＣＣＷ方向の回動に伴って、操作範囲ＲＡの中をＣＷ方向及びＣＣＷ方向に移動される。図５は、シフト操作部材１４が回動する角度を水平方向の位置に置き換えて示しており、ＣＷ方向は図中右方向に相当し、ＣＣＷ方向は左方向に相当する。

操作範囲ＲＡには、選択位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が並んで位置する。操作範囲ＲＡには、選択位置Ｐ１を含む範囲Ｓ１、選択位置Ｐ２を含む範囲Ｓ２、選択位置Ｐ３を含む範囲Ｓ３、選択位置Ｐ４を含む範囲Ｓ４、及び、選択位置Ｐ５を含む範囲Ｓ５が設定される。制御ユニット１１は、操作位置ＳＰの位置が範囲Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５に含まれる場合、それぞれ、シフトレンジをＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、Ｓレンジとする。例えば、操作位置ＳＰが選択位置Ｐ１からＣＷ方向に移動して範囲Ｓ２に到達すると、制御ユニット１１は、選択中のシフトレンジを、ＰレンジからＲレンジに変更する。

制御ユニット１１は、シフト操作部材１４と操作位置ＳＰとの対応に関する設定を変更できる。
制御ユニット１１は、シフト操作部材１４の回動が停止した場合、操作位置ＳＰの位置を、停止時の操作位置ＳＰが属する範囲Ｓの中央となるように再設定する。例えば、操作位置ＳＰが範囲Ｓ１で停止した場合、制御ユニット１１は、操作位置ＳＰを、範囲Ｓ１の中央である選択位置Ｐ１に移動させる。その後、シフト操作部材１４が操作されると、操作位置ＳＰは選択位置Ｐ１を起点として移動される。

中間範囲Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、制御ユニット１１がシフトレンジを判定しない範囲である。制御ユニット１１は、操作位置ＳＰが中間範囲Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４を超えて移動した場合、シフトレンジを切り替える。選択位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、操作荷重生成器４４がシフト操作部材１４の操作荷重を変化させる所定角度に対応している。このため、操作位置ＳＰが範囲Ｓ１－Ｓ５のいずれかに含まれる位置で停止しやすく、中間範囲Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４で停止しにくい。

シフト操作部材１４は自由に回動可能であり、操作位置ＳＰが左端ＬＥよりもＣＣＷ方向に移動するような操作、或いは、操作位置ＳＰが右端ＲＥよりもＣＷ方向に移動するような操作が可能である。制御ユニット１１は、操作位置ＳＰが操作範囲ＲＡの左端ＬＥに達した後にシフト操作部材１４がＣＣＷ方向に回動した場合、操作位置ＳＰを左端ＬＥで停止させる。同様に、制御ユニット１１は、操作位置ＳＰが操作範囲ＲＡの右端ＲＥに達した後にシフト操作部材１４がＣＷ方向に回動した場合、操作位置ＳＰを右端ＲＥで停止させる。その後、シフト操作部材１４が停止すると、制御ユニット１１は、操作位置ＳＰを選択位置Ｐ１や選択位置Ｐ５に再設定する。また、制御ユニット１１は、電磁ブレーキ機構５０を動作させて、操作位置ＳＰが左端ＬＥと右端ＲＥに対応する範囲を超えないように、シフト操作部材１４の回動を制限してもよい。

本実施形態では、運転者がシフト操作部材１４によりシフトレンジを切り替える操作を、シフト操作Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ７、Ｍ８とし、図５に矢印で示す。シフト操作Ｍ１－Ｍ４はＣＷ方向のシフト操作であり、例えば、シフト操作Ｍ１は、ＰレンジからＲレンジへの操作であり、シフト操作Ｍ２はＲレンジからＮレンジへの操作である。シフト操作Ｍ５－Ｍ８はＣＣＷ方向のシフト操作であり、例えば、シフト操作Ｍ７は、ＮレンジからＲレンジへの操作であり、シフト操作Ｍ８はＲレンジからＤレンジへの操作である。

制御ユニット１１は、電磁ブレーキ機構５０を動作させることにより、シフト操作Ｍ１－Ｍ８に反力を発生させ、シフトレンジの切替を阻止、或いは制限できる。本実施形態では、制御ユニット１１は、ブレーキペダル１８が操作されていない状態でシフト操作Ｍ１が行われる場合に、電磁ブレーキ機構５０によりシフト操作部材１４の回動を制限する。この場合、シフト操作部材１４が操作されていない状態でブレーキペダル１８が操作されると、制御ユニット１１は、電磁ブレーキ機構５０による制限を解除する。同様に、制御ユニット１１は、シフト操作Ｍ２、Ｍ７に対し、制限を加えてもよい。

［４．メーターパネルにおける表示］
図６は、メーターパネル１２に設けられるディスプレイ１５の表示例を示す図である。
ディスプレイ１５は、制御ユニット１１の制御により、例えば、操作ユニット２５を模した表示を実行する。

ディスプレイ１５には、ダイヤル画像６１、シフトレンジ表示部６３、及び、シフトインジケータ６４が表示される。ダイヤル画像６１はシフト操作部材１４を模した画像である。シフトレンジ表示部６３は、シフト操作部材１４により選択可能なシフトレンジを並べて示す画像である。シフトインジケータ６４は、シフトレンジ表示部６３に表示されたシフトレンジの中で、現在選択されているシフトレンジを指示する画像である。シフトインジケータ６４は、ディスプレイに取り付けられたＬＥＤインジケータであってもよいし、ＬＥＤインジケータを模した画像であってもよい。

運転者は、メーターパネル１２に設置されたディスプレイ１５の表示により、選択されているシフトレンジを確認できる。このため、運転者は、シフト操作部材１４を操作した場合に、操作の結果をディスプレイ１５で目視できる。

ディスプレイ１５にシフトレンジを表示する態様は図６の例に限定されない。例えば、シフトレンジ表示部６３及びシフトインジケータ６４に替えて、選択中のシフトレンジを示す文字のみをディスプレイ１５の中央に表示してもよい。

［５．制御ユニットの構成］
図７は、自動車１の制御系のブロック図である。
制御ユニット１１は、いわゆるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の機能を有し、自動車１の各部を制御する。制御ユニット１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイコン等のプロセッサを備え、プロセッサによりプログラムを実行して、自動車１の各部を制御する。制御ユニット１１は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等で構成される制御用のハードウェアを備えてもよい。

制御ユニット１１は、上述のプログラムやハードウェアで構成される機能部として、走行制御部１０１、シフト制御部１０３、及び、インターフェイス１０５を備える。また、制御ユニット１１は、アクセル操作検出部１１１、ブレーキ操作検出部１１２、シフト状態判定部１１３、操作制御部１１４、及び、表示制御部１１６を備える。

走行制御部１０１は、アクセルペダルセンサ３３及びブレーキペダルセンサ３４の検出結果に基づいて、エンジン２やインバータ８を制御して、自動車１を走行させる。

シフト制御部１０３は、シフト操作部材１４の操作を検出することにより、運転者の操作に対応するトランスミッション４のシフトレンジを選択する。シフト制御部１０３は、選択したシフトレンジへの切り替えを指示する制御信号をトランスミッション４に出力し、トランスミッション４のシフトレンジを切り替えさせる。

詳細には、シフト制御部１０３は、角度検出器３１の検出結果に基づいて、シフト操作部材１４の位置が範囲Ｓ１－Ｓ５のいずれに該当するか判定し、判定した範囲に対応して、シフトレンジの切り替えを行う。この場合、シフト制御部１０３は、トランスミッション４のシフトレンジの切り替えを実行させ、インジケータ２３において点灯させるインジケータ２３を切り替える。

インターフェイス１０５は、制御ユニット１１の外部の機器と各種信号やデータを授受する回路であり、少なくとも、ディスプレイ１５、ブレーキペダルセンサ３４、トランスミッション４及び操作ユニット２５に接続される。インターフェイス１０５に、アクセルペダルセンサ３３や障害物センサ３６等が接続された構成であってもよい。図１に示したように、制御ユニット１１はエンジン２及びインバータ８に接続されるが、説明の便宜のため図７では図示を省略する。

トランスミッション４のパーキングロック部７０は、駆動回路７１、及び、アクチュエータ７２を備える。パーキングロック部７０は、上述のように、ドライブシャフト５につながる出力軸をロックするパーキングロック機構を備える。アクチュエータ７２は、パーキングロック機構を動かして、トランスミッション４の出力軸に嵌合する状態と、出力軸から切り離された状態とを切り替える。

駆動回路７１は、アクチュエータ７２に駆動電流を供給する回路、及び、駆動電流のオン／オフを切り替える回路を有する。駆動回路７１は、制御ユニット１１の制御に従ってアクチュエータ７２を駆動し、出力軸をロックする状態と、ロックが解除された状態とを切り替える。また、駆動回路７１は、アクチュエータ７２及び／またはパーキングロック機構の温度を検出する。例えば、駆動回路７１は、アクチュエータ７２の近傍に配置された不図示の温度センサを備え、温度センサが検出する温度を監視する。

アクチュエータ７２の温度は、アクチュエータ７２の作動状態によって上昇する。アクチュエータ７２が短時間に頻回の動作を実行した場合には、アクチュエータ７２の温度が、設定された温度範囲を超えて上昇することがある。このような場合、駆動回路７１は、アクチュエータ７２を保護するための保護制御を行う。保護制御は、例えば、駆動回路７１は、アクチュエータ７２の動作を一時的に停止させる動作である。この場合、駆動回路７１は、アクチュエータ７２が実行中の動作を完了させ、動作が完了してから温度が設定温度範囲内の温度になるまでアクチュエータ７２を動作させない。

駆動回路７１は、アクチュエータ７２の保護制御を実行する場合、保護制御の実行を示す制御信号を制御ユニット１１に出力する。駆動回路７１は、温度センサの検出値を制御ユニット１１に出力してもよい。また、駆動回路７１は、温度センサの検出値が設定温度範囲を超えたことを検知したときに、制御ユニット１１に制御信号を出力してもよい。

また、駆動回路７１は、温度センサを利用して直接温度を検出する構成に限定されない。例えば、駆動回路７１、或いはシフト状態判定部１１３が、アクチュエータ７２の動作状態に基づき、アクチュエータ７２の温度が設定温度範囲を超えるか否かを推定してもよい。この場合、設定温度範囲を超えると推定された場合に、駆動回路７１が保護制御を開始してもよい。

アクセル操作検出部１１１は、アクセルペダルセンサ３３の検出結果に基づき、アクセルペダル１７の操作の有無、及び／または、アクセルペダル１７の操作量を検出する。
ブレーキ操作検出部１１２は、ブレーキペダルセンサ３４の検出結果に基づき、ブレーキペダル１８の操作の有無、及び／または、ブレーキペダル１８の操作量を検出する。ブレーキ操作検出部１１２は、制動操作検出部の一例に対応する。

シフト状態判定部１１３は、パーキングロック部７０が、シフト制限状態であるか否かを判定する。シフト制限状態とは、パーキングロック部７０によるパーキングロックの実施、および、解除を行わせることに支障がある状態を指す。具体的には、駆動回路７１がアクチュエータ７２の保護制御を実行している状態が挙げられる。
また、シフト状態判定部１１３は、シフト状態判定部１１３が駆動回路７１に対してパーキングロックを有効にするよう指示を行ってから、設定された時間内にパーキングロックが有効にならない場合に、シフト制限状態であると判定してもよい。この場合、シフト状態判定部１１３は、駆動回路７１により、アクチュエータ７２の動作位置や動作状態を検出させ、トランスミッション４においてパーキングロックが有効になっているか否かを判定してもよい。

また、シフト制限状態は、例えば、パーキングロック部７０に供給される電源電圧が低く、パーキングロック部７０の動作に支障を生じている状態を含んでもよい。詳細には、バッテリ７の出力電圧が、アクチュエータ７２の駆動に十分な電圧を下回っている場合や、バッテリ７の出力電圧の不足により制御ユニット１１の動作に支障が生じる可能性がある場合が挙げられる。シフト状態判定部１１３は、例えば、バッテリ７の出力電圧を監視する機能を有していてもよい。また、シフト状態判定部１１３は、操作ユニット２５が制御ユニット１１に出力する信号の状態を監視する機能を有していてもよい。この場合、シフト制限状態は、操作ユニット２５の出力信号の状態が適正でない場合を含む。

操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０によるシフト操作部材１４の規制を制御する。具体的には、操作制御部１１４は、コイル５２への通電をオンまたはオフに切り替える制御を行い、電磁ブレーキ機構５０がシフト操作部材１４をロックする状態と、ロックが解除された状態とを切り替える。操作制御部１１４は、例えば、シフト制御部１０３がシフトレンジをＰレンジに切り替えることを通知した場合に、電磁ブレーキ機構５０をロックさせて、シフト操作部材１４の回動を規制させる。

自動車１のシフトレンジの切り替え操作のうち、一部のシフトレンジから他のシフトレンジへ変更する操作には制限が設けられている。例えば、Ｐレンジから、Ｐレンジ以外のシフトレンジに変更する操作を行うためには、ブレーキペダル１８が操作される必要がある。これは、運転者が意図しない自動車１の動作を防止するための制限であり、一般的に自動車において設けられる制限である。

本実施形態のシフト装置１０においても、Ｐレンジが選択された状態では、シフト操作部材１４を操作していない状態でブレーキペダル１８が操作されることを条件として、シフト操作部材１４の操作が可能となる。仮に、シフト制御部１０３が選択中のシフトレンジがＰレンジであって、ブレーキペダル１８の操作がない状態で、シフト操作部材１４をＣＷ方向に回動させる操作が行われると、操作制御部１１４が電磁ブレーキ機構５０を動作させてシフト操作部材１４をロックする。この場合、シフト操作部材１４が操作されない状態になってからブレーキペダル１８が操作されると、操作制御部１１４がロックを解除する。

表示制御部１１６は、ディスプレイ１５を駆動して、シフト制御部１０３が選択しているシフトレンジをディスプレイ１５に表示させる。

シフト操作部材１４を採用した自動車１では、運転者が素早くシフト操作を行うことができる。このため、制御ユニット１１がトランスミッション４や電磁ブレーキ機構５０を動作させる制御を行っている間に、シフト操作部材１４が操作される可能性がある。

一例として、図５に示す操作位置ＳＰが選択位置Ｐ２から範囲Ｓ１に移動し、この操作に対応して制御ユニット１１がトランスミッション４及び電磁ブレーキ機構５０を制御する場合を想定する。シフト制御部１０３は、操作位置ＳＰが範囲Ｓ１に到達したことをトリガーとして、トランスミッション４に対し、シフトレンジをＰレンジに切り替えさせる制御を行う。また、シフト制御部１０３は、駆動回路７１を制御して、アクチュエータ７２を動作させ、トランスミッション４の出力軸をロックさせる。また、シフト制御部１０３がＰレンジを選択することをトリガーとして、操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０によりシフト操作部材１４をロックする。これにより、ブレーキペダル１８が操作されない状態ではシフト操作部材１４を回動させることができなくなる。

この例において、運転者が、シフト操作部材１４が範囲Ｓ１に到達した後に素早くシフト操作部材１４をＣＷ方向に回動させると、電磁ブレーキ機構５０によるロックが間に合わず、シフト操作部材１４が回動してしまう可能性がある。これは、制御ユニット１１、角度検出器３１、電磁ブレーキ機構５０等の相互間の信号伝送遅延や制御ユニット１１の処理速度に起因する現象である。この現象は、信号伝送遅延や処理速度が実用上問題のない範囲であったとしても、運転者によるシフト操作部材１４の操作が極めて短時間に素早く行われた場合には、発生する可能性が否定できない。

操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達すると、シフト制御部１０３はシフトレンジとしてＲレンジを選択する。これに伴い、操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０によるシフト操作部材１４のロックを解除し、Ｒレンジに対応する状態に移行する。また、シフト制御部１０３は、駆動回路７１を制御して、パーキングロック部７０のパーキングロックを解除させる。このため、アクチュエータ７２の動作を短時間で切り替える制御を行う必要がある。このような制御を、パーキングロック部７０がシフト制限状態である場合に実行することは適切であるとはいえない。

一方、運転者が、Ｐレンジを選択してから短時間でＲレンジに切り替えるような操作を行った場合、運転者がＲレンジへの切り替えを意図していると考えられる。このため、運転者の意図に沿って、素早い操作に対応してシフトレンジを切り替えることには一定の有用性がある。

そこで、本実施形態では、シフト制御部１０３は、操作位置ＳＰが範囲Ｓ１に到達してから短時間で範囲Ｓ２に移動する操作が行われた場合に、シフト操作部材１４の操作を許容する。ＰレンジからＲレンジへのシフト操作は、ブレーキペダル１８が操作されなければ許容されないが、シフト操作部材１４をロックする制御が間に合わない可能性がある場合には、この操作を許容する。従って、シフト制御部１０３は、シフト操作部材１４の回動に対応してシフトレンジをＲレンジに切り替える。また、操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０による制限を行わない。

さらに、シフト制御部１０３は、シフト状態判定部１１３がシフト制限状態を検知している場合には、シフト操作部材１４の素早い操作を許容しない。この場合、シフト制御部１０３は、Ｒレンジへの切り替えを行わず、シフト操作部材１４に対応する操作位置ＳＰの位置を再設定する。操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０によるロックを実行させる。この結果、自動車１は、Ｐレンジが選択された状態となり、シフト操作部材１４をＣＷ方向に素早く回動させる操作がキャンセルされる。この動作によれば、シフト制限状態においてパーキングロック部７０等を動作させないため、自動車１の各部を保護できる。また、Ｐレンジが維持されることから安全上の懸念はない。
上記動作の詳細を、フローチャート及びタイミングチャートを参照して説明する。

［６．シフト装置の動作］
シフト装置１０の動作を、フローチャートに従って説明する。図８は、シフト装置１０の動作を示すフローチャートである。図８の動作は、制御ユニット１１により実行される。詳細には、ステップＳＴ１－ＳＴ６、ＳＴ１０－ＳＴ１４、ＳＴ１６の動作はシフト制御部１０３が実行し、ステップＳＴ７は操作制御部１１４が実行し、ステップＳＴ８、ＳＴ１７は表示制御部１１６が実行する。

シフト制御部１０３は、シフト操作部材１４が範囲Ｓ１に到達したことを検出すると（ステップＳＴ１）、タイマーによるカウントを開始する（ステップＳＴ２）。シフト制御部１０３は、トランスミッション４に対して制御信号を出力し、シフトレンジをＰレンジに切り替えさせる（ステップＳＴ５）。また、シフト制御部１０３は、駆動回路７１に対し制御信号を出力して、パーキングロック部７０のパーキングロックを有効にさせる（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の実行順序は適宜に変更可能であり、並行して実行されてもよい。

シフト制御部１０３は、カウント中の経過時間が、予め設定された時間ＴＳ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５で、経過時間が時間ＴＳを超えた場合（ステップＳＴ５；ＮＯ）、シフト制御部１０３は、シフトレンジをＰレンジと判定する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６では、シフト制御部１０３が、シフト操作部材１４の操作で選択されたシフトレンジがＰレンジであることを確定し、操作制御部１１４及び表示制御部１１６に対してＰレンジが選択されたことを通知する。ステップＳＴ６は、経過時間が時間ＴＳに達するまで操作位置ＳＰが範囲Ｓ１にとどまっている場合に実行される。

操作制御部１１４は、電磁ブレーキ機構５０によるシフト操作部材１４の操作制限を有効にする（ステップＳＴ７）。表示制御部１１６は、ディスプレイ１５に、選択中のシフトレンジがＰレンジであることを表示させる（ステップＳＴ８）。ステップＳＴ８の処理より前は、表示制御部１１６は、ディスプレイ１５の表示を、それ以前に選択されていたシフトレンジの表示のまま維持してもよいし、ステップＳＴ１で一時的に非表示としてもよい。

ステップＳＴ５で、経過時間が時間ＴＳを超えていない場合（ステップＳＴ５；ＹＥＳ）、シフト制御部１０３は、操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達したか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。ここで、操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達していない場合（ステップＳＴ１０；ＮＯ）、シフト制御部１０３はステップＳＴ５に戻る。

操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達した場合（ステップＳＴ１０；ＹＥＳ）、Ｒレンジが選択されたと判定する（ステップＳＴ１１）。シフト制御部１０３は、トランスミッション４に対して制御信号を出力し、シフトレンジをＲレンジに切り替えさせる（ステップＳＴ１２）。

ここで、シフト制御部１０３は、シフト状態判定部１１３の判定結果を参照し、シフト制限状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ１３）。
シフト制限状態である場合（ステップＳＴ１３；ＹＥＳ）、シフト制御部１０３は、トランスミッション４に対して、Ｐレンジへの切り替えを指示する制御信号を出力して、Ｒレンジへの切り替えをキャンセルする（ステップＳＴ１４）。さらに、シフト制御部１０３は、操作位置ＳＰを、Ｐレンジに対応する選択位置Ｐ１に再設定し（ステップＳＴ１５）、ステップＳＴ６に移行する。

シフト制限状態でない場合（ステップＳＴ１３；ＮＯ）、シフト制御部１０３は、シフト制御部１０３は、駆動回路７１に対し制御信号を出力して、パーキングロック部７０のパーキングロックを解除させる（ステップＳＴ１６）。シフト制御部１０３は、操作制御部１１４及び表示制御部１１６に対してＲレンジが選択されたことを通知する。表示制御部１１６は、ディスプレイ１５に、選択中のシフトレンジがＲレンジであることを表示させる（ステップＳＴ１７）。ステップＳＴ１７の処理より前は、表示制御部１１６は、ディスプレイ１５の表示を、それ以前に選択されていたシフトレンジの表示のまま維持してもよいし、ステップＳＴ１で一時的に非表示としてもよい。ステップＳＴ７とステップＳＴ８の実行順序は適宜に変更可能であり、並行して実行されてもよい。ステップＳＴ１４とＳＴ１５の実行順序も同様である。ステップＳＴ１６とＳＴ１７の実行順序も同様である。

図９は、シフト装置１０の動作例を示すタイミングチャートである。図９において、図９（ａ）は操作位置ＳＰに対応するシフトレンジを示し、図９（ｂ）はシフト制御部１０３がトランスミッション４に指示するシフトレンジを示す。図９（ｃ）はシフト制御部１０３が操作位置ＳＰの再設定を行う処理の実行状態を示す。図９（ｄ）は操作制御部１１４が電磁ブレーキ機構５０に指示する操作制限の状態を示し、図９（ｅ）は電磁ブレーキ機構５０による操作制限の実施状態を示す。図９（ｆ）はシフト制御部１０３から駆動回路７１へのパーキングロックの指示の状態を示し、図９（ｇ）は駆動回路７１が出力する制御信号を示す。図９（ｈ）はアクチュエータ７２の動作状態を示す。

図９の例は、シフト操作部材１４の操作により操作位置ＳＰが範囲Ｓ２から範囲Ｓ１に到達してからの動作例を示している。この例では、図９（ａ）に示すように、時刻Ｔ１で操作位置ＳＰが範囲Ｓ１に達し、その後時刻Ｔ２で操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達する。これは、時刻Ｔ１－Ｔ２間にシフト操作部材１４をＣＷ方向に回動させる操作に相当する。

シフト制御部１０３は、図９（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１で操作位置ＳＰが範囲Ｓ１に達したことを検知して、トランスミッション４に対しシフトレンジをＰレンジに切り替えるよう指示する。これに伴い、図９（ｆ）に示すように、シフト制御部１０３は駆動回路７１に対し、パーキングロックを有効にするよう指示する。駆動回路７１は、アクチュエータ７２を駆動し、図９（ｈ）に示すようにアクチュエータ７２は作動を開始する。

図９（ｄ）に示すように、時刻Ｔ１、Ｔ２において、操作制御部１１４は電磁ブレーキ機構５０に対する制御を行っていない。このため、図９（ｅ）に示すように、電磁ブレーキ機構５０は、Ｐ－Ｓ間のシフト操作部材１４の操作を制限する状態にある。すなわち、右端ＲＥからＣＷ方向への操作、及び、左端ＬＥからＣＣＷ方向へのシフト操作部材１４の回動を制限する状態である。

シフト制御部１０３は、時刻Ｔ２で操作位置ＳＰが範囲Ｓ２に到達したことに対応して、時刻Ｔ３でトランスミッション４に対し、シフトレンジをＲレンジに切り替えるよう指示する。

図９の例では、時刻Ｔ４で、駆動回路７１が、アクチュエータ７２の温度が設定温度範囲を超えたこと等に起因して、保護制御を開始する。この場合、図９（ｇ）に示すように、時刻Ｔ４で駆動回路７１が制御ユニット１１に対し、パーキングロック部７０への制御をキャンセルするよう要求が出される。

シフト制御部１０３は、キャンセル要求に基づき、Ｒレンジへの変更をキャンセルする。すなわち、図９（ｃ）に示すように、操作位置ＳＰを選択位置Ｐ１に再設定する。これにより、図９（ａ）に示すように、時刻Ｔ５で、操作位置ＳＰがＰレンジに対応する位置となる。また、シフト制御部１０３は、図９（ｂ）に示すように、時刻Ｔ５でトランスミッション４に対してＰレンジへの切り替えを指示する。

また、シフト制御部１０３が、シフトレンジをＰレンジに確定したことを操作制御部１１４に通知するので、図９（ｄ）に示すように、電磁ブレーキ機構５０にＰレンジに固定する操作制限（Ｐ－Ｐ制限）を実施させる制御が実行される。これにより、図９（ｅ）に示すように、電磁ブレーキ機構５０は、Ｐ－Ｐ制限を開始する。

一方、パーキングロック部７０においては、時刻Ｔ４でキャンセル要求が出されたため、図９（ｆ）に示すように、シフト制御部１０３から駆動回路７１への指示は、待機指示となる。これにより、図９（ｈ）に示すように、駆動回路７１は、アクチュエータ７２が時刻Ｔ３で開始した動作を完了させ、アクチュエータ７２はパーキングロックの状態を維持する。

［７．まとめ］
以上説明したように、本発明を適用した実施形態に係るシフト装置１０は、第１レンジ及び第２レンジを含む複数のシフトレンジを有する自動車１のトランスミッション４に接続され、シフトレンジの切り替えを行うシフト装置１０であって、自動車１に対して回動可能に取り付けられたシフト操作部材１４と、シフト操作部材１４の位置を検出する角度検出器３１と、シフト操作部材１４が第１位置に移動した場合に第１レンジを選択し、シフト操作部材１４が第２位置に移動した場合に第２レンジを選択し、選択したシフトレンジへの切り替えをトランスミッション４に実行させるシフト制御部１０３と、シフト操作部材１４の回動を規制する電磁ブレーキ機構５０と、シフト操作部材１４が第１位置に移動した場合に、電磁ブレーキ機構５０によってシフト操作部材１４の回動を規制させる操作制御部１１４と、トランスミッション４のシフト制限状態を判定するシフト状態判定部１１３と、を備え、シフト制御部１０３は、電磁ブレーキ機構５０によって規制される前にシフト操作部材１４が第１位置から第２位置に移動した場合、第２レンジを選択し、シフト状態判定部１１３によりシフト制限状態と判定された場合であって、電磁ブレーキ機構５０によって規制される前にシフト操作部材１４が第１位置から第２位置に移動した場合に、第１レンジを選択し、操作制御部１１４が電磁ブレーキ機構５０による規制を実行させる。

シフト装置１０が実行する制御方法は、自動車１に対して回動可能に取り付けられたシフト操作部材１４の位置を検出し、シフト操作部材１４が第１位置に移動した場合に第１レンジを選択し、シフト操作部材１４が第２位置に移動した場合に第２レンジを選択し、選択したシフトレンジへの切り替えをトランスミッション４に実行させ、シフト操作部材１４が第１位置に移動した場合に、シフト操作部材１４の回動を規制する電磁ブレーキ機構５０によって、シフト操作部材１４の回動を規制させ、電磁ブレーキ機構５０によって規制される前にシフト操作部材１４が第１位置から第２位置に移動した場合、第２レンジを選択し、トランスミッション４がシフト制限状態である場合であって、電磁ブレーキ機構５０によって規制される前にシフト操作部材１４が第１位置から第２位置に移動した場合に、第１レンジを選択して、電磁ブレーキ機構５０による規制を実行させる。

シフト装置１０、及び、シフト装置１０が実行する制御方法によれば、シフト操作部材１４が短時間に素早く操作された場合に、操作に対応してシフトレンジを切り替えることが可能であり、トランスミッション４がシフト制限状態であればシフトレンジを切り替えない。従って、シフト操作部材１４を回動させて自動車１のシフトレンジを切り替える構成において、シフト操作部材１４の回動操作を適切に規制できる。

ここで、電磁ブレーキ機構５０によって規制される前とは、例えば、図８に示した時間ＴＳに相当する、予め設定された所定時間が経過する前、ということができる。例えば、所定時間は、電磁ブレーキ機構５０による回動の規制が有効になるまでに要する時間を指す。また、第１位置は、例えば、範囲Ｓ１に相当し、第２位置は、範囲Ｓ２に相当するが、範囲Ｓ３－Ｓ５のいずれかから選択されてもよい。

上記構成において、トランスミッション４は、第１レンジにおいて自動車１の移動あるいはシフトをロックするパーキングロック部７０を備え、シフト状態判定部１１３は、パーキングロック部７０によるロックの解除に支障が発生している場合に、トランスミッション４がシフト制限状態であると判定する。この構成によれば、パーキングロック部７０の動作に支障が発生する可能性がある場合に、シフト操作部材１４の素早い操作に対応するシフトレンジの切り替えを行わない。このため、自動車１の動作に支障を来さないように、運転者の操作に対応してシフトレンジを切り替えることができ、シフト操作部材１４の操作を適切に規制できる。

上記構成において、シフト装置１０は、シフトをロックする電磁ブレーキ機構５０を備え、シフト状態判定部１１３は、電磁ブレーキ機構５０のロックの解除に支障が発生している場合に、シフト制限状態であると判定してもよい。この構成によれば、電磁ブレーキ機構５０の動作に支障が発生する可能性がある場合に、シフト操作部材１４の素早い操作に対応するシフトレンジの切り替えを行わない。このため、自動車１の動作に支障を来さないように、運転者の操作に対応してシフトレンジを切り替えることができ、シフト操作部材１４の操作を適切に規制できる。

シフト状態判定部１１３は、パーキングロック部７０のアクチュエータ７２の温度が設定温度範囲を超える場合に、トランスミッション４がシフト制限状態であると判定する。この構成によれば、パーキングロック部７０の動作に支障が発生する可能性を適切に判定できる。

シフト制御部１０３は、パーキングロック部７０のパーキングロックを解除する制御を行い、シフト状態判定部１１３は、シフト制御部１０３がパーキングロックを解除させる制御を行ってから、設定された時間内にパーキングロック部７０のロックが解除されない場合に、トランスミッション４がシフト制限状態であると判定する。この構成によれば、パーキングロック部７０の動作に支障が発生する可能性を適切に判定できる。

シフト装置１０は、自動車１に搭載されたディスプレイ１５に、シフト制御部１０３により選択されたシフトレンジを表示させる表示制御部１１６を備え、表示制御部１１６は、シフト操作部材１４が第１位置から第２位置に移動した場合、シフト制御部１０３が第１レンジを選択した後に、ディスプレイ１５に第１レンジの表示を実行させる。この構成によれば、シフト操作部材１４が短時間に素早く操作された場合に、ディスプレイ１５の表示が頻繁に切り替わることを防止できる。このため、運転者に違和感を持たせることなく。適切にシフトレンジを切り替えることができる。

シフト装置１０において、第１位置と第２位置とは操作範囲ＲＡにおいて隣り合う位置であり、操作制御部１１４は、表示制御部１１６がディスプレイ１５に第１レンジの表示を実行させた場合に、電磁ブレーキ機構５０により、第１位置から第２位置に向かうシフト操作部材１４の回動を規制させる。例えば、シフト操作部材１４の操作に応じて、ディスプレイ１５にＰレンジを表示させた場合に、シフト操作部材１４に対し、ＰレンジからＲレンジへの切り替えに相当する回動を規制する。この構成によれば、短時間におけるシフト操作部材１４の素早い操作に対応して、シフトレンジの切り替えを行うとともに、シフト操作部材１４の回動操作を適切に規制できる。

［８．他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

上記実施形態では、シフト制御部１０３が、ステップＳＴ５で時間ＴＳが経過してから、電磁ブレーキ機構５０の制限を実行させる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４の動作とともに、シフト制御部１０３が操作制御部１１４にＰレンジへの切り替えを通知してもよい。この場合、操作制御部１１４は、ステップＳＴ５の判定を経ずに、電磁ブレーキ機構５０によるＰレンジの操作制限を有効にする。この場合も、上記実施形態で説明したように、シフト操作部材１４の操作を適切に制限できるという効果が得られる。

また、上記実施形態では、シフト操作部材１４の操作により操作位置ＳＰが範囲Ｓ１から範囲Ｓ２に時間ＴＳ以内に移動した場合に、シフト制御部１０３が、シフト制限状態に応じてシフトレンジを切り替える例を説明した。本発明はこれに限定されず、例えば、操作位置ＳＰが範囲Ｓ２から範囲Ｓ３に移動される場合、或いは、その他のシフト操作部材１４の操作に対応して、上記動作を実行してもよい。

ディスプレイ１５は、メーターパネル１２に限らず、例えば、インストルメントパネル１９に設けられてもよい。
また、例えば、操作ユニット２５は図３及び図４に示した構成に限定されない。角度検出器３１の構成は、シフト操作部材１４のギヤ４３や軸１４ａの回転量を検出するロータリーエンコーダや光センサであってもよいし、ギヤ４３に噛み合うギヤを有する検出器であってもよい。或いは、シフト操作部材１４に磁性体を装着し、この磁性体の位置を磁気的に検出する検出器であってもよい。また、シフト操作部材１４の回動をロックする構成は、電磁ブレーキ機構５０に限定されず、例えば、増速機構４６に嵌合して増速機構４６の回転を阻止するピンと、ピンを移動させるアクチュエータであってもよい。或いは、シフト操作部材１４に、操作された方向とは逆方向の回転力を与えるモータであってもよい。

また、上記実施形態ではダイヤル形状のシフト操作部材１４を例示したが、操作部材は、自動車１に対して回動可能に設置され、運転者が操作部材を回動させて操作を行うものであればよく、レバー形状等であってもよい。

本発明は、図１に示した自動車１に限らず、貨物車両、大型自動車、三輪自動車など、オートマティックトランスミッションにより駆動される全ての車両に適用可能である。
本発明を適用する装置のハードウェア構成は、図７の例に限定されない。また、図８は、処理手順を便宜的にフローチャートの各ステップに分割した操作例であり、本発明を適用した装置の動作は、図８に示す順序に限定されない。また、図９に示したタイミングチャートは一例である。図９は制御ユニット１１の動作を模式化して示しているため、現実の長さと図９におけるサイズとが整合していなくてもよい。

１ 自動車（車両）
２ エンジン
３ モータ・ジェネレータ
４ トランスミッション（シフト機構）
５ ドライブシャフト
６ 車輪
７ バッテリ
８ インバータ
１０ シフト装置
１１ 制御ユニット
１２ メーターパネル
１３ ステアリングホイール
１４ シフト操作部材（操作部材）
１４ａ 軸
１５ ディスプレイ（表示部）
１７ アクセルペダル
１８ ブレーキペダル
１９ インストルメントパネル
２１ 表示パネル
２５ 操作ユニット
３１ 角度検出器（位置検出部）
３２ 車速センサ
３３ アクセルペダルセンサ
３４ ブレーキペダルセンサ
５０ 電磁ブレーキ機構（規制機構）
６３ シフトレンジ表示部
６４ シフトインジケータ
７０ パーキングロック部（シフトロック部）
７１ 駆動回路
７２ アクチュエータ
１０１ 走行制御部
１０３ シフト制御部
１０５ インターフェイス
１１０ シフト操作判定部
１１１ アクセル操作検出部
１１２ ブレーキ操作検出部
１１３ シフト状態判定部
１１４ 操作制御部

Claims (7)

1. 第１レンジ及び第２レンジを含む複数のシフトレンジを有する車両のシフト機構に接続され、前記シフトレンジの切り替えを行うシフト装置であって、
   前記車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材と、
   前記操作部材の位置を検出する位置検出部と、
   前記操作部材が第１位置に移動した場合に前記第１レンジを選択し、前記操作部材が第２位置に移動した場合に前記第２レンジを選択し、選択した前記シフトレンジへの切り替えを前記シフト機構に実行させるシフト制御部と、
   前記操作部材の回動を規制する規制機構と、
   前記規制機構を制御することによって、前記操作部材の回動を規制する動作を前記規制機構に実行させる操作制御部と、
   前記シフト機構がシフト制限状態であるか否かを判定するシフト状態判定部と、を備え、
   前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合、
   前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されていない場合は、前記シフト制御部が前記第２レンジを選択し、
   前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されている場合は、前記シフト制御部が前記第１レンジを選択し、前記操作制御部が前記規制機構により前記操作部材の回動を規制させる、シフト装置。
2. 前記シフト機構は、前記シフト制御部によって前記第１レンジが選択された場合に前記シフト機構を前記第１レンジにおいてロックするシフトロック部を備え、
   前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部によるロックの解除に支障がある場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する、請求項１記載のシフト装置。
3. 前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部の温度が設定温度範囲を超える場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する、請求項２記載のシフト装置。
4. 前記シフト制御部は、前記シフトロック部のロックを解除させる制御を実行可能であり、
   前記シフト状態判定部は、前記シフトロック部のロックを解除させる制御が行われてから、設定された時間内に前記シフトロック部のロックが解除されない場合に、前記シフト機構がシフト制限状態であると判定する、請求項２記載のシフト装置。
5. 前記車両に搭載された表示部に、前記シフト制御部により選択された前記シフトレンジを表示させる表示制御部を備え、
   前記表示制御部は、前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合であって、前記シフト状態判定部によりシフト制限状態と判定されている場合は、前記シフト制御部が前記第１レンジを選択した後に、前記表示部に前記第１レンジの表示を実行させる、請求項１から４のいずれか１項に記載のシフト装置。
6. 前記第１位置と前記第２位置とは前記操作部材の回動範囲において隣り合う位置である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシフト装置。
7. 第１レンジ及び第２レンジを含む複数のシフトレンジを有する車両のシフト機構に接続され、前記シフトレンジの切り替えを行うシフト装置の制御方法であって、
   前記車両に対して回動可能に取り付けられた操作部材の位置を検出し、
   前記操作部材が第１位置に移動した場合に前記第１レンジを選択し、前記操作部材が第２位置に移動した場合に前記第２レンジを選択し、選択した前記シフトレンジへの切り替えを前記シフト機構に実行させ、
   前記操作部材の回動を規制する規制機構を制御することによって、前記操作部材の回動を規制する動作を前記規制機構に実行させ、
   前記操作部材が前記第１位置に移動し、前記操作部材が前記第１位置に移動してから所定時間内に前記第１位置から前記第２位置に移動した場合、前記シフト機構がシフト制限状態であるか否かを判定し、
   前記シフト機構がシフト制限状態であると判定していない場合は、前記シフトレンジとして前記第２レンジを選択し、
   前記シフト機構がシフト制限状態である場合と判定した場合は、前記第１レンジを選択し、前記規制機構により前記操作部材の回動を規制させる、シフト装置の制御方法。

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