JP2008039112A - 自動変速機のシフト切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても、車両を安全な状態に保持する。
【解決手段】シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるマニュアルシャフト１０２と、マニュアルシャフト１０２により回転するディテントプレート１００と、ディテントプレート１００の回転により動作するロッド１０４と、変速機の出力軸に固定されたパーキングギア１０８と、パーキングギア１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６と、異常時車両固定用アクチュエータ７２とを含む。異常時車両固定用アクチュエータ７２は、運転者により引き上げられるノブ７２Ａと、ばねの付勢力に抗するノブ７２Ａの引き上げ力をプレート７２Ｃに伝達するロッド７２Ｂと、プレート７２Ｃにより引っ掛けられてマニュアルシャフト１０２を回転させるためのつめ部７２Ｄとから構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動変速機のシフトポジション（シフトレンジ）をモータ等からなるアクチュエータを介して切換える自動変速機のシフト切換装置に関し、特にシフト切換装置のアクチュエータが動作不能に陥った場合であっても、車両を安全な状態に保持できる自動変速機のシフト切換装置に関する。

車両に搭載される自動変速機の中には、トルクコンバータなどの流体継手と歯車式変速機構とから構成される有段式の自動変速機や、油圧によって有効径を変化させる２つのプーリとそれらプーリに巻き掛けらた金属ベルトとから構成される無段式の自動変速機がある。

有段式の自動変速機は、エンジンと、トルクコンバータ等の流体継手を介して接続される。有段式の自動変速機は、複数の動力伝達経路を有してなる変速機構（歯車式変速機構）から構成され、たとえば、アクセル開度および車速に基づいて自動的に動力伝達経路の切換えを行なう、すなわち自動的に変速比（走行速度段）の切換えを行なうように構成される。有段式の自動変速機においては、摩擦要素である、クラッチ要素やブレーキ要素やワンウェイクラッチ要素が、所定の状態に係合および解放されることにより、ギヤ段が決定される。

無段式の自動変速機も、エンジンとトルクコンバータ等の流体継手を介して接続される。たとえばベルト式無段変速機は、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現する。詳しくは、無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。

このようないずれのタイプの自動変速機においても、一般的に、自動変速機を有した車両には運転者により操作されるスライド式のシフトレバーが設けられ、シフトレバーのスライド操作に基づいて変速ポジション（たとえば、後進走行ポジション、ニュートラルポジション、前進走行ポジション）が設定されている。

最近では、こうしたスライド式のシフトレバーによるシフト操作装置のみならず、いわゆるシフト・バイ・ワイア方式のシフト操作装置も知られている。こうした方式のシフト操作装置では、運転者のシフト操作をセンサやスイッチ（センサ類）によって検出し、その検出信号に応じて複数のポジションの中の１つのポジションを選択する構成となっている。さらに、このようなシフト・バイ・ワイア方式の場合には、シフトレバーはスライド式に限定されるものではなく、いわゆるジョイスティック方式の操作子やプッシュボタン方式の操作子の採用も提案されている。このジョイスティック方式の操作子では、運転者が前後左右にレバーを傾動させることでシフト操作が行なわれるようになっている。

シフト・バイ・ワイア方式のシフト操作装置に関して、特開平３−２１９１６５号公報（特許文献１）は、シフト切換装置のアクチュエータの動作後シフトポジション信号とシフト指示信号とが不一致の場合にシフトポジションを強制的にパーキングポジションまたはニュートラルポジションへ切換えて走行を停止させ、その後の異常回避により正常なシフト制御を復帰させることが可能な自動変速機のシフト指示装置を開示する。この自動変速機のシフト指示装置は、操作部からのシフト指示を受けて対応する作動指示を発するシフトコントローラと、この作動指示により自動変速機のシフトポジションを切換えるアクチュエータと、シフトポジションを検出するためのシフトポジション検出部と、シフトポジションとシフト指示との一致、不一致を判断する判断部とを有する。アクチュエータ動作後に判断部が不一致の信号を出力しているときは、シフトポジションをパーキングポジションあるいはニュートラルポジションへ強制的に切換える。

この自動変速機のシフト指示装置によると、アクチュエータ動作後にシフトポジションとシフト指示とが不一致であるときは、シフトポジションを強制的にパーキングポジションあるいはニュートラルポジションへ切換えて車両走行を不能にするため、シフトポジション検出部の一時的な不良等によってシフト制御が停止されてしまうようなことが抑制される。
特開平３−２１９１６５号公報（特許第２５９５７４０号公報）

上述した特許文献１においては、アクチュエータの動作後に、シフトポジションとシフト指示との不一致であるときには、アクチュエータを用いてシフトポジションを強制的にパーキングポジションあるいはニュートラルポジションへ切換えている。

しかしながら、アクチュエータ自体が作動不能な状態に陥っているときには、シフトポジションとシフト指示との不一致であることを検出できても、シフトポジションを強制的にパーキングポジションあるいはニュートラルポジションへ切換えることができない。このような場合、シフトポジションが不定となるので、シフトポジションが運転者の意思に反することがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても、車両を安全な状態に保持できる、自動変速機のシフト切換装置を提供することである。

第１の発明に係るシフト切換装置は、車両に搭載された自動変速機のシフトを切換える。このシフト切換装置は、運転者による操作に従った電気信号に基づいて、アクチュエータにより機械要素を動かして複数のシフトポジションの中から操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるためのシフト切換手段と、アクチュエータの作動状態に関わらず、機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定する設定部材とを含む。

第１の発明によると、シフト切換手段は、上述したシフト・バイ・ワイア方式のように機械要素を組合わせてシフトポジションを切換えるのではなく、電気信号でアクチュエータを制御して自動変速機の機械要素であるマニュアルシャフトを回転させて、複数のシフトポジションの中から運転者の操作に対応する１つのシフトポジションに切換える。このアクチュエータが、たとえば、作動不可能な場合においては（ただし、アクチュエータは作動可能な場合であってもよい）、機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定することにより、運転者のシフト操作に反したシフトポジションの切換えを防止できる。たとえば、車両が停止している時であって、アクチュエータによりシフトポジションの切換えができない場合に、設定部材により機械要素の動きを設定して、非パーキングポジションへシフトポジションが切換えられることを回避してパーキングポジションを維持したり、車両が前進走行している時であって、アクチュエータによりシフトポジションの切換えができない場合に、設定部材により機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定して、パーキングポジションへシフトポジションが切換えられることを回避して非パーキングポジション（ここでは前進走行ポジション）を維持したりできる。その結果、シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても、車両を安全な状態に保持できる、自動変速機のシフト切換装置を提供することができる。

第２の発明に係るシフト切換装置においては、第１の発明の構成に加えて、シフト切換手段は、アクチュエータにより回転軸を正転および逆転させて複数のシフトポジションの中から操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるための手段を含む。設定部材は、回転軸を正転側および逆転側のいずれか一方の方向にのみ回転するように設定する部材を含む。

第２の発明によると、アクチュエータであるモータにより回転軸であるマニュアルシャフトを正転および逆転させることにより、複数のシフトポジションの中から操作に対応する１つのシフトポジションに切換えられる。このような形式のシフトポジション切換装置において、たとえば、シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても（ただし、アクチュエータは作動可能な状態であってもよい）、車両を安全な状態に保持できる。

第３の発明に係るシフト切換装置においては、第２の発明の構成に加えて、設定部材は、回転軸の円周上に設けられた係止部と、回転軸の近傍に設けられ、係止部に係合して回転軸の回転の作動範囲を予め定められた範囲に設定する部材とを含む。

第３の発明によると、回転軸であるマニュアルシャフトを、正転させることにより（ここでは便宜上時計回りを正転とする）パーキングポジションへ切換わり、逆転させることにより（ここでは便宜上反時計回りを逆転とする）非パーキングポジションへ切換えられる。このような形式のシフトポジション切換装置において、係止部が回転を設定する部材により引っ掛けられて、マニュアルシャフトの回転の作動範囲を予め定められた範囲に設定される。

第４の発明に係るシフト切換装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、設定部材は、パーキングポジション以外のシフトポジションへ切換えられることに対応する機械要素の動きを設定するものである。

第４の発明によると、車両が停止している時であって、アクチュエータによりシフトポジションの切換えができない場合に、設定部材により機械要素の動きを設定して、非パーキングポジションへシフトポジションが切換えられることを回避してパーキングポジションを維持することができる。

第５の発明に係るシフト切換装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、設定部材は、パーキングポジションへ切換えられることに対応する機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定するものである。

第５の発明によると、車両が前進走行している時であって、アクチュエータによりシフトポジションの切換えができない場合に、設定部材により機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定して、パーキングポジションへシフトポジションが切換えられることを回避して非パーキングポジション（ここでは前進走行ポジション）を維持することができる。

第６の発明に係るシフト切換装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、設定部材は、アクチュエータが作動不可能な状態においても作動可能な動力源により駆動されるものである。

第６の発明によると、アクチュエータは多くの場合電気モータであることが多い。この電気の供給が中断された場合であっても（すなわち、アクチュエータが作動不可能な状態であっても）、安全なシフトポジションを維持することができる。

第７の発明に係るシフト切換装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、設定部材は、アクチュエータの電力供給線とは別系統の電力供給線を介して供給された電力により発生する力および電力を必要としない機械的な力の少なくとも一方の力により駆動されるものである。

第７の発明によると、アクチュエータの電力供給線とは別系統の電力供給線により供給された電力により発生する力により安全なシフトポジションを維持することができる。また、電力を必要としない機械的な力（たとえば、運転者による特定のノブの引き上げ）により安全なシフトポジションを維持することができる。

第８の発明に係るシフト切換装置は、第３の発明の構成に加えて、設定部材が作動されていない時は、予め定められた、シフトポジションの切換えの障害にならない位置に保持するための保持手段をさらに含む。

第８の発明によると、設定部材が作動する時は、たとえば、アクチュエータが作動不可能な異常な状態の場合である。これ以外の場合であって（すなわち、設定部材が作動されていない場合）は、設定部材はシフトポジションの切換えの障害になることがないので、正常時には、通常の制御によりシフトポジションを切換えることができる。

第９の発明に係るシフト切換装置においては、第８の発明の構成に加えて、保持手段は、電力、弾性力、圧力および磁力のうち少なくとも１つを動力源とするものである。

第９の発明によると、電気モータ（電力）、ばねやゴム（弾性力）、油圧や空気圧（圧力）、磁力を用いて、設定部材をシフトポジションの切換えの障害にならないようにできる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本実施の形態に係る自動変速機のシフト切換装置を備えたシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態においては、異常発生時には、運転者の操作により、シフトポジションを、非ＰポジションからＰポジションに移動させる。

このシフト制御システム１０は、車両のシフトポジションを切換えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「ＥＦＩ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「ＳＢＷ（Shift By Wire）−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ（モータ）４２、エンコーダ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトポジションを切換えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的にはシフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションの切換えを行なう。

車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切換えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８は、特に限定されるものではないが、たとえば、イグニッションスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受付けた指示はＥＦＩ−ＥＣＵ３０に伝達される。たとえば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、図示しない補機バッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。

Ｐスイッチ２０は、シフトポジションをパーキングポジション（以下、「Ｐポジション」と呼ぶ）とパーキング以外のポジション（以下、「非Ｐポジション」と呼ぶ）との間で切換えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトポジションをＰポジションに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチであってもよい。入力部２４が受付けたドライバからの指示は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０、およびＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じＳＢＷ−ＥＣＵ４０に伝達される。なお、このようなＰスイッチ２０以外により、非ＰポジションからＰポジションにシフトポジションを切換えるものであってもよい。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジションをＰポジションと非Ｐポジションとの間で切換えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトポジションの状態をインジケータ２２に提示する。シフトポジションが非Ｐポジションであるときにドライバは入力部２４を押下すると、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０はシフトポジションをＰポジションに切換えて、インジケータ２２に現在のシフトポジションがＰポジションである旨を提示する。

アクチュエータ４２は、スイッチドリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検知する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリーエンコーダである。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行なう。

シフトスイッチ２６は、シフトポジションをドライブポジション（Ｄ）、リバースポジション（Ｒ）、ニュートラルポジション（Ｎ）、ブレーキポジション（Ｂ）などのポジションに切換えたり、またＰポジションに入れられているときには、Ｐポジションを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受付けたドライバからの指示はＥＦＩ−ＥＣＵ３０に伝達される。ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトポジションを切換える制御を行なうとともに、現在のシフトポジションの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機構から構成されているが、有段変速機構から構成されてもよい。

ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０またはＳＢＷ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトポジションの状態などを提示する。

図２に、シフト制御機構４８の構成を示す。シフトポジションは、Ｐポジション、非Ｐポジション（Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含み、さらにＤポジションに加えて１速固定のＤ１ポジションや１、２速固定（２速固定）のＤ２ポジションを含んでも良い）である。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるマニュアルシャフト１０２、マニュアルシャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って動作するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギア１０８、パーキングギア１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトポジションを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。ディテントプレート１００は、アクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションを切換えるシフト手段として機能する。マニュアルシャフト１０２、ディテントプレート１００、ロッド１０４、ディテントスプリング１１０およびころ１１２は、シフト切換機構の役割を果たす。また、エンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量に応じた計数値を取得する。

なお、図２の斜視図においては、ディテントプレート１００の谷（Ｐポジション位置）しか示していないが、実際には図２の拡大平面図に示すように、ディテントプレート１００には、Ｄ、Ｎ、Ｒ、Ｐの４つのポジションに対応する４つの谷が存在する。なお、以下においては、Ｄ、Ｎ、Ｒの各ポジションを（まとめて）非Ｐポジションとして、Ｐポジションと非Ｐポジションとの切換えについて説明する。しかしながら、本発明は、Ｐポジションと非Ｐポジションとの間における切換えに限定されるものではない。

図２は、シフトポジションが非Ｐポジションであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギア１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態からアクチュエータ４２によりマニュアルシャフト１０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパ部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴ってディテントプレート１００の頂部に設けられた４つの谷のうちの一方、すなわち非Ｐポジション位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰポジション位置１２４へ移る。ころ１１２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング１１０に設けられている。ころ１１２がＰポジション位置１２４に来るまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギア１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定され、シフトポジションがＰポジションに切換わる。

シフト制御システム１０においては、シフトポジション切換時にディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびマニュアルシャフト１０２などのシフト切換機構に係る負荷を低減するために、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて落ちるときの衝撃を少なくするように、アクチュエータ４２の回転量を制御する。

このようなシフト制御システム１０において、車両が停止している状態において、車両の電源系統に異常が発生して、シフトポジションの変更ができなくなった場合を想定して、以下のような運転者により操作される機構を有する異常時車両固定用アクチュエータ７２を備える。

異常時車両固定用アクチュエータ７２は、運転者により引き上げられるノブ７２Ａと、ばねの付勢力に抗するノブ７２Ａの引き上げ力をプレート７２Ｃに伝達するロッド７２Ｂと、プレート７２Ｃにより引っ掛けられてマニュアルシャフト１０２を回転させるために、マニュアルシャフト１０２に設けられた、つめ部７２Ｄとから構成される。図２に示すように、ノブ７２Ａを引き上げることにより、シフトポジションが非ＰポジションからＰポジションに切換えられる。

つめ部７２Ｄは、マニュアルシャフト１０２の円周表面に突出するように設けられ、たとえば平板の形状を有する。図３に示すように、つめ部７２Ｄが取り付けられる位置は、シフトポジションのＰポジションの位置と非ポジション（図３ではＤポジション）の位置とに関係する。図３に、一点鎖線によりロッド７２Ｂが最も伸びた、プレート７２Ｃの位置を「基準位置」として、実線によりロッド７２Ｂが最も縮んだプレート７２Ｃの位置を「作動位置」として、それぞれ示す。なお、ロッド７２Ｂは直線状の部材であるものに限定されない。

ロッド７２Ｂが最も伸びた状態においては、アクチュエータ４２の駆動力によりマニュアルシャフト１０２が回転されて、非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）およびＰポジションのいずれのポジションも選択可能な状態になる。一方、ロッド７２Ｂが最も縮んだ状態においては、アクチュエータ４２が駆動されたとしてもマニュアルシャフト１０２の回転が規制されて、Ｐポジションから非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）に移動させることができなくなる。また、ロッド７２Ｂが最も伸びた状態から縮んだ状態になることにより、シフトポジションはＤポジションからＰポジションに強制的に移される（太い矢示Ｐを参照）。ロッド７２Ｂが最も縮んだプレート７２Ｃの作動位置にある状態を、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態（運転者により引き上げられている状態）であるという。

なお、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態であるときには、ばねの付勢力に抗して運転者によりノブ７２Ａが引き上げられている状態であるので、運転者がノブ７２Ａの引き上げを中止してしまうと、ばねの付勢力によりプレート７２Ｃの位置が「基準位置」となり、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態でなくなる。また、この付勢力を与えるのは、ばねに限定されない。電力、ばね以外の弾性力、圧力および磁力などによるものであってもよい。さらに、プレート７２Ｃの位置が「基準位置」にある場合には、通常のシフトポジションの切換えが可能になる。

以上のような構造を有するシフト制御システム１０の動作について説明する。
車両の停止中において、イグニッションスイッチがＯＦＦでないにもかかわらず、インストルメントパネルのインジケータが全消灯した等の電源トラブルが発生すると、シフト・バイ・ワイア方式のシフト制御システム１０では、非ＰポジションをＰポジションに切換えることができない。さらに、手動式ではなく電気式のパーキングブレーキを備えた車両である場合にはパーキングブレーキも作動しない。

このような場合には、運転者が、ノブ７２Ａを引き上げて、異常時車両固定用アクチュエータ７２を作動状態にして、非ＰポジションからＰポジションに切換える。ノブ７２Ａを引き上げると、図３に示すようにシフトポジションがＰポジションに切換えられる。その後、運転者がノブ７２Ａを離すと、ばねの付勢力によりロッド７２Ｂが伸びてプレート７２Ｃの位置が「基準位置」まで戻る。しかしながら、シフトポジションはＰポジションの状態を保持している。

以上のようにして、本実施の形態に係るシフト制御装置を含むシフト制御システムによると、シフト・バイ・ワイア方式の車両において、電気系統のトラブルが発生しても、確実にシフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに切換えることが可能になる。

なお、異常時車両固定用アクチュエータ７２を作動状態にした場合のシフトポジションの切換え態様については、非ＰポジションからＰポジションへの切換えおよびそのシフトポジションの保持であっても、その逆である、Ｐポジションから非Ｐポジションへの切換えおよびそのシフトポジションの保持であってもよい。

＜第２の実施の形態＞
図４に、本実施の形態に係る自動変速機のシフト切換装置を備えたシフト制御システム１０００の構成を示す。第１の実施の形態においては運転者の操作により、シフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに移動させていたが、本実施の形態においては、電気的な駆動源によりＰポジションに移動させる。

図４に示すシフト制御システム１０００は、図１に示すシフト制御システム１０に加えて、さらに、シフト系統の電源の異常を検出して、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０に異常信号を出力するシフト系統電源異常検出部７０を備える。このシフト系統電源異常検出部７０は、シフト制御システム１０を含み、特にシフト制御機構４８に電力を供給する電源関係についての異常を全般的に検出する。上述したように、補機バッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動されるが、この電力供給線に電流センサを設けて、電流値を監視することにより、電源関係についての異常を全般的に検出する。

また、図４に示すシフト制御システム１０００は、シフト系統電源異常検出部７０により電源関係についての異常が検出された場合に、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０にて実行される後述のプログラムにより制御される、異常時車両固定用アクチュエータ７２０を備える。この異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、運転者の操作力ではなく、アクチュエータ４２の電源供給回路とは別回路で設けられた電源供給回路により駆動されるモータにより駆動される。また、この異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、アクチュエータ４２の電源供給回路とは別回路で設けられた電源供給回路により駆動される圧力発生源（ポンプ等）から供給される空気圧や油圧などの圧力で駆動するアクチュエータであってもよい。さらに、この異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、磁力等で駆動するアクチュエータであってもよい。

すなわち、この異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、後述するシフトポジションを決定するマニュアルシャフト１０２が回転する作動範囲を予め定められた範囲に設定する。たとえば、非ＰポジションからＰポジションにシフトポジションが移動するようにしてそのＰポジションを保持したり、Ｐポジションから非Ｐポジションにシフトポジションが移動するようにしてその非Ｐポジションを保持したりできるように、マニュアルシャフト１０２が回転する作動範囲を予め定められた範囲に設定する。これらのポジションを移動させる駆動源やポジションを保持させる駆動源は、アクチュエータ４２の駆動源とは別系統の駆動源であれば（すなわち、アクチュエータ４２が作動しなくなっても作動する）、その駆動源の種類は、電気、機械（空気圧、油圧、ばね、磁力等）に限定されない。

さらに、シフト制御機構４８０の一部として示された、異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、より具体的には、図５に示す構成を有する。なお、以下においては、異常時車両固定用アクチュエータ７２０の駆動源は電気モータであって、この電気モータへの電源供給回路と、アクチュエータ４２の電源供給回路とは別回路であるものとして、説明する。

異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、電気モータ７２０Ａと、電気モータ７２０Ａの駆動力をプレート７２Ｃに伝達するロッド７２Ｂと、プレート７２Ｃにより引っ掛けられてマニュアルシャフト１０２を回転させるために、マニュアルシャフト１０２設けられた、つめ部７２Ｄとから構成される。電気モータ７２０Ａは、たとえば、減速ギヤやベベルギヤを介して、異常時車両固定用アクチュエータ７２０を、図５に示す矢示Ｐ方向に、緩やかな速度で、伸ばしたり、矢示非Ｐ方向に縮めたりする。この電気モータ７２０Ａが、運転者の操作力の代わりの駆動力を発生させる。

なお、本実施の形態においても、電気モータ７２０Ａの非作動時には、ばねの付勢力により、プレート７２Ｃの位置が「基準位置」となり、異常時車両固定用アクチュエータ７２０が作動状態でなくなる。

図６を参照して、図４のＳＢＷ−ＥＣＵ４０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフト系統の電源供給を監視する。すなわち、シフト制御機構４８０のアクチュエータ４２への電力供給が正常に行なわれているか否かを監視する。

Ｓ２００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフト系統の電源供給に異常があるか否かを判断する。シフト系統の電源供給に異常があると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ)、この処理は終了する。

Ｓ３００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、現実のシフトポジションが非Ｐポジションであるか否かを判断する。この判断は、シフトポジションセンサからの信号に基づいて行なわれる。シフトポジションが非Ｐポジションであると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ４００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、車速Ｖを検出する、Ｓ５００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、車速Ｖがしきい値Ｖ（ＴＨ）以下であるか否かを判断する。ここで、しきい値Ｖ（ＴＨ）は、たとえば０に近い値が設定される。車速Ｖがしきい値Ｖ（ＴＨ）以下であると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ６００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ６００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用アクチュエータ７２０に作動指令を出力する。このとき、図５に示すようにロッド７２Ｂが上方向に縮められて、プレート７２Ｃが基準位置から上方向に「作動位置」まで移動する。このとき、プレート７２Ｃが一点鎖線により示されたつめ７２Ｄを引っ掛けて、実線により示されたつめ７２Ｄの位置まで、マニュアルシャフト１０２を矢示Ｐ方向（時計回り方向）に回転させる。

以上のような構造およびフローチャートを有するシフト制御システム１０００の動作について説明する。

シフト系統の電源供給を監視していて（Ｓ１００）、異常が発生して（Ｓ２００にてＹＥＳ）、シフトポジションが非Ｐポジションであって（Ｓ３００にてＹＥＳ）、車両が停止していると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、異常時車両固定用アクチュエータ７２０が作動される（Ｓ６００）。このとき、異常時車両固定用アクチュエータ７２０は、シフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに切換えるように作動される。すなわち、ロッド７２Ｂが上方向に縮むように、電気モータ７２０Ａが制御される。

以上のようにして、本実施の形態に係るシフト制御装置を含むシフト制御システムによると、シフト・バイ・ワイア方式の車両において、マニュアルシャフトを回転させるアクチュエータの電気系統のトラブルが発生しても、確実にシフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに切換えることが可能になる。

＜第２の実施の形態の変形例＞
上述のような図６に示すフローチャートによる処理に加えて、Ｓ６００の処理を実行した後に、シフト系統の電源供給の異常が解消されると（Ｓ２００にてＮＯ）、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用アクチュエータ７２に作動指令（Ｓ６００とは逆方向への作動指令）を出力する。このとき、図３に示すようにロッド７２Ｂが太い矢示Ｐの逆方向に伸ばされて、プレート７２Ｃが作動位置から下方向に基準位置まで戻る。このとき、プレート７２Ｃはつめ７２Ｄを引っ掛けることなく、マニュアルシャフト１０２をに回転させることはない。しかしながら、アクチュエータ４２によりマニュアルシャフト１０２を回転させて、非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）およびＰポジションのいずれも選択することができる。この場合、ばねによる付勢力を不要とすることも可能である。

さらに、シフト系統の電源供給の異常が検出された場合であって（Ｓ２００にてＹＥＳ）、Ｓ５００にて車速がしきい値Ｖ（ＴＨ）よりも大きい場合には（Ｓ５００にてＮＯ）、異常時車両固定用アクチュエータ７２を作動させて、プレート７２Ｃが作動位置から下方向に基準位置まで移動させるようにする。このようにすると、車両の走行中にマニュアルシャフト１０２がアクチュエータ４２により回転させることができなくなっても、その時点での状態を保持することができる。

なお、プレート７２Ｃを「基準位置」で保持するための駆動力は、電気モータに限定されないで、機械的に加えられる力であったり、空気圧や油圧等の圧力であったり、磁力等であったり、第１の実施の形態と同じくばねの付勢力であってもよい。

＜第３の実施の形態＞
本実施の形態においては、図７に示すように、異常時車両固定用アクチュエータ７２や異常時車両固定用アクチュエータ７２０において、運転者の操作による駆動力や、電気モータによる駆動力は、マニュアルシャフト１０２に沿って設けられた円弧状の部材１７２０Ｂを、マニュアルシャフト１０２の中心軸の周りを、ＤポジションからＰポジションに対応する位置まで回転させることにより発生される。

この円弧状の部材１７２０Ｂが最も反時計回りに回転した状態においては、アクチュエータ４２の駆動力によりマニュアルシャフト１０２が回転されて、非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）およびＰポジションのいずれのポジションも選択可能な状態になる。一方、この円弧状の部材１７２０Ｂが最も時計回りに回転した状態においては、アクチュエータ４２が駆動されたとしてもマニュアルシャフト１０２の回転が規制されて、Ｐポジションから非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）に移動させることができなくなる。

また、この円弧状の部材１７２０Ｂが時計回りに回転するときには、シフトポジションはＤポジションからＰポジションに強制的に移される（太い矢示Ｐを参照）。つめ部１７２０Ｄは、マニュアルシャフト１０２の円周表面に突出するように設けられ、たとえば平板の形状を有する。図５に示すように、つめ部１７２０Ｄが取り付けられる位置は、シフトポジションのＰポジションの位置と非ポジション（図７ではＤポジション）の位置とに関係する。図７に、一点鎖線によりこの円弧状の部材１７２０Ｂが最も反時計回りに回転した状態における、プレート１７２０Ｃの位置を「基準位置」として、実線によりこの円弧状の部材１７２０Ｂが最も時計回りに回転した状態におけるプレート１７２０Ｃの位置を「作動位置」として、それぞれ示す。この円弧状の部材１７２０Ｂが最も反時計回りに回転した状態におけるプレート１７２０Ｃの作動位置にある状態を、異常時車両固定用アクチュエータ７２、７２０が作動状態であるという。

このような円弧状の部材をアクチュエータとしても、前述の第１の実施の形態のように運転者の操作により、また、第２の実施の形態のように電気モータにより、異常時において、シフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに切換えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す図である。 図１のシフト制御機構４８の構成を示す図である。 異常時車両固定用アクチュエータの動作を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るシフト制御システム１０００の構成を示す図である。 図４のシフト制御機構４８０の構成を示す図である。 図４のＳＢＷ−ＥＣＵ４０で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る異常時車両固定用アクチュエータの動作を示す図である。

符号の説明

１０ シフト制御システム、２０ Ｐスイッチ、２２ インジケータ、２４ 入力部、２６ シフトスイッチ、２８ 車両電源スイッチ、３０ ＥＦＩ−ＥＣＵ、４０ ＳＢＷ−ＥＣＵ、４２ アクチュエータ、４６ エンコーダ、４８ シフト制御機構、５０ 表示部、５２ メータ、６０ 駆動機構、７０ シフト系統電源異常検出部、７２、７２０ 異常時車両固定用アクチュエータ、１００ ディテントプレート、１０２ マニュアルシャフト、１０４ ロッド、１０６ パーキングロックポール、１０８ パーキングギア、１１０ ディテントスプリング、１１２ ころ、１２０ 非Ｐポジション位置、１２２ 山、１２４ Ｐポジション位置。

Claims (9)

1. 車両に搭載された自動変速機のシフト切換装置であって、
   運転者による操作に従った電気信号に基づいて、アクチュエータにより機械要素を動かして複数のシフトポジションの中から前記操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるためのシフト切換手段と、
   前記アクチュエータの作動状態に関わらず、前記機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定する設定部材とを含む、自動変速機のシフト切換装置。
2. 前記シフト切換手段は、前記アクチュエータにより回転軸を正転および逆転させて複数のシフトポジションの中から前記操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるための手段を含み、
   前記設定部材は、前記回転軸を正転側および逆転側のいずれか一方の方向にのみ回転するように設定する部材を含む、請求項１に記載の自動変速機のシフト切換装置。
3. 前記設定部材は、
   前記回転軸の円周上に設けられた係止部と、
   前記回転軸の近傍に設けられ、前記係止部に係合して前記回転軸の回転の作動範囲を予め定められた範囲に設定する部材とを含む、請求項２に記載の自動変速機のシフト切換装置。
4. 前記設定部材は、パーキングポジション以外のシフトポジションへ切換えられることに対応する機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定する、請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
5. 前記設定部材は、パーキングポジションへ切換えられることに対応する機械要素の作動範囲を予め定められた範囲に設定する、請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
6. 前記設定部材は、前記アクチュエータが作動不可能な状態においても作動可能な動力源により駆動される、請求項１〜５のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
7. 前記設定部材は、前記アクチュエータの電力供給線とは別系統の電力供給線を介して供給された電力により発生する力および電力を必要としない機械的な力の少なくとも一方の力により駆動される、請求項１〜５のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
8. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記設定部材が作動されていない時は、予め定められた、シフトポジションの切換えの障害にならない位置に保持するための保持手段をさらに含む、請求項３に記載の自動変速機のシフト切換装置。
9. 前記保持手段は、電力、弾性力、圧力および磁力のうち少なくとも１つを動力源とする、請求項８に記載の自動変速機のシフト切換装置。

Images