JP2001271925A - 自動変速機のシフトレンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動変速機のシフトレンジをモータ等のアク
チュエータを用いて切り換えるシフトレンジ切換装置に
おいて、アクチュエータが動作不能になってもシフトレ
ンジの切り換えを継続できるようにする。 【解決手段】 ＡＣＴ出力軸１６端部の嵌合穴４３ａ
に、コントロールロッド３８が嵌合されている。シフト
レンジ切換時は、通常は、まずＡＣＴ出力軸４３を回転
させてコントロールロッド３８を各種シフトレンジに対
応した角度に回転させ、その後ＡＣＴ出力軸４３のみ再
び所定の回転基準位置に戻す。バッテリ上がり時等には
ＡＣＴ出力軸４３がロックしてしまうが、嵌合穴４３ａ
の内周壁とロッド先端の外周壁との間にはクリアランス
４５があるため、コントロールロッド３８に設けられた
補助切換レバーを操作することにより運転者が手動でコ
ントロールロッド３８を回転させ、シフトチェンジを継
続して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機のシフ
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
り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、運転者によるシフトレバーの
操作に従い自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフ
トレンジ切換装置においては、シフトレンジ切換用の動
力源として直流モータを備えたものが知られている。こ
の種のシフトレンジ切換装置によれば、自動変速機のシ
フトレンジを運転者によるシフトレバーの操作力によっ
て直接切り換える一般的な切換装置のように、シフトレ
バーとシフトレンジ切換機構とを機械的に接続する必要
がないことから、これら各部を車両に搭載する際のレイ
アウト上の制限がなく、設計の自由度を高めることがで
きる。また、車両への組み付け作業も簡単に行うことが
できる。

【０００３】ところで、上記シフトレンジ切換装置にお
いて、シフトレンジの切り換えに一つの直流モータを使
用していると、直流モータが故障した際に、自動変速機
のシフトレンジを切り換えることができなくなってしま
うという問題があった。そこで、従来より、例えば、実
用新案登録第２５３８３８７号に記載のように、シフト
レンジ切換機構の動力源として、各々別体に構成された
２つの駆動モータ（アクチュエータ）を設け、通常時に
は、２つのアクチュエータの内の一方を駆動することに
より、シフトレンジの切り換えを行うようにし、通常時
に使用されるアクチュエータが故障した際には、他方の
アクチュエータを駆動することにより、シフトレンジの
切り換えを継続して実行できるようにしたシフトレンジ
切換装置も考えられている。

【０００４】このように、シフトレンジ切換機構の動力
源として２つのアクチュエータを設け、これを選択的に
使用するようにした場合、通常時に使用されるアクチュ
エータが故障した際にでもシフトレンジの切り換えを行
うことができるので、車両の走行安全性を確保すること
ができる。しかしながら、シフトレンジ切換機構を、２
つのアクチュエータを用いて各々単独で駆動できるよう
に構成する必要があるため、各アクチュエータに付随す
る部品点数が多くなり、シフトレンジ切換装置のコスト
アップを招いてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、部品低減等の
ために、複数のトルク発生手段を備えたアクチュエータ
を一つ用いて、その複数のトルク発生手段のいずれかが
故障した場合にでも、故障していない他のトルク発生手
段にてシフトレンジ切換機構を駆動できるようにするこ
とも考えられる。このようにすれば、シフトレンジ切換
機構に対して複数のアクチュエータを設ける必要がない
ので、シフトレンジ切換機構にアクチュエータを設ける
ための部品点数を少なくすることができ、安全性の高い
シフトレンジ切換装置を安価に実現できることになる。

【０００６】しかしながら、上記公報に開示されたよう
に二つのアクチュエータを用いる方法、或いは一つのア
クチュエータに複数のトルク発生手段を備える方法は、
いずれも、アクチュエータ故障時の安全性を向上させる
ことはできるものの、車載バッテリ上がり等によりアク
チュエータへの通電ができなくなり、アクチュエータを
駆動できなくなった場合、シフトチェンジが不可能にな
ってしまうという問題がある。

【０００７】具体的には、例えば、駐車中にシフトレン
ジがＰ（パーキング）レンジにある状態でアクチュエー
タへの通電ができなくなり、アクチュエータが動作不能
になると、Ｐレンジから他のレンジへのシフトチェンジ
ができないため、車両を移動させる際には駆動輪をリフ
トした状態で移動させる必要がある。特に、道幅の狭い
道路にてこのような状況になると、緊急車両の通行の妨
げになる等の問題が生じる。

【０００８】また例えば、急勾配の道路で、シフトレン
ジがＰレンジ以外のレンジにある状態でエンストしてし
まい、アクチュエータへの通電ができなくなってアクチ
ュエータが動作不能になると、車両をそのまま駐車させ
る際にはサイドブレーキのみに頼るか或いは輪留め等を
直接設置することにより車両が移動しないようにしなけ
ればならない。

【０００９】そこで、アクチュエータに通電できずにア
クチュエータが動作不能になるという故障が発生した場
合でも、手動或いは別手段にてＰレンジから他のレンジ
へ、また、Ｐレンジ以外のレンジからＰレンジへ、シフ
トチェンジすることができるようにする必要がある。

【００１０】しかしながら、モータを用いたアクチュエ
ータは通常、減速機構を有しており、モータ回転軸の回
転出力をこの減速機構を介してシフトレンジ切換機構へ
伝達している。そのため、アクチュエータが動作不能と
なった状態でシフトレンジ切換機構にて直接手動でシフ
トチェンジしようとしても、減速機構が過大負荷となっ
てシフトチェンジすることはできない。また、手動の代
わりに別手段にてシフトチェンジしようとする場合で
も、何らかのパワーアシスト機構が必要となり、コスト
的にも現実的ではない。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、自動変速機のシフトレンジをモータ等のアクチュ
エータを用いて切り換えるシフトレンジ切換装置におい
て、アクチュエータが動作不能になってもシフトレンジ
の切り換えを継続できるようにすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するためになされた請求項１記載の自動変速機の
シフトレンジ切換装置は、例えば運転者がシフトレバー
を操作することにより、外部からシフトレンジの切換指
令が入力されると、制御手段が、その切換指令に従い、
駆動回路を介してアクチュエータを駆動することにより
シフトレンジ切換機構を動作させ、自動変速機のシフト
レンジを、パーキングを含む各種走行レンジのうち切換
指令に対応したシフトレンジに切り換える。アクチュエ
ータの出力軸（以下「ＡＣＴ出力軸」と称す）は、シフ
トレンジ切換機構の入力軸（以下「ＳＲ入力軸」と称
す）と機械的に結合されている。そして、アクチュエー
タから発生する出力は、ＡＣＴ出力軸を介してＳＲ入力
軸に伝達され、これによりシフトレンジ切換機構が動作
する。

【００１３】そして、本発明では、例えばバッテリ上が
りや駆動回路の異常、或いはアクチュエータの故障など
によりアクチュエータが動作不能になってもシフトレン
ジの切り換えを継続して実行できるようにするために、
ＡＣＴ出力軸とＳＲ入力軸との結合部に所定のクリアラ
ンスを設けている。そして、アクチュエータが動作不能
になった場合（即ち、ＡＣＴ出力軸がロックした場合）
には、別途設けた補助切換手段によってシフトレンジ切
換機構を駆動できるようにしている。ここで、ＡＣＴ出
力軸のロックとは、バッテリ上がり等の異常によりアク
チュエータが動作不能になることによって、切換指令に
かかわらずＡＣＴ出力軸がそのときの状態を保持したま
ま動かなくなることをいう。

【００１４】従って、本発明によれば、ＡＣＴ出力軸と
ＳＲ入力軸との結合部に所定のクリアランスを設けたこ
とにより、バッテリ上がり等によりアクチュエータが動
作不能になってＡＣＴ出力軸がロックしても、クリアラ
ンスの範囲内でＳＲ入力軸を動かすことができるため、
シフトレンジの切り換えを継続して行うことができる。

【００１５】尚、所定のクリアランスは、例えば、任意
のシフトレンジ位置にてＡＣＴ出力軸がロックした場合
に、補助切換手段によって全てのシフトレンジに切り換
えることができるように設けるのが好ましい。また、ア
クチュエータとしては、上記に例示したモータに限ら
ず、例えば油圧機構や空気圧機構など、シフトレンジを
設定された各種レンジに確実に切り換えることができる
ものであれば特に限定されない。そして、切換指令に対
応したシフトレンジへ切り換えるのに必要なアクチュエ
ータの動作量（つまり、ＡＣＴ出力軸の動作量）は、現
在のシフトレンジと切換先のシフトレンジとの相対関係
にクリアランス分を見込んで設定すればよい。

【００１６】ところで、本発明のようにＡＣＴ出力軸と
ＳＲ入力軸との結合部にクリアランスを設けたことによ
り、ＡＣＴ出力軸がロックしても補助切換手段によって
全てのシフトレンジに切り換えることが可能となるが、
アクチュエータが正常である通常時にシフトレンジを切
り換える際、アクチュエータを駆動し、ＡＣＴ出力軸に
よりＳＲ入力軸を動かして所定のシフトレンジに切り換
えた後、ＡＣＴ出力軸をそのままの位置にしておくと、
アクチュエータが動作不能になった場合に、補助切換手
段によっても他の全てのシフトレンジに切り換えること
ができなくなる。

【００１７】より具体的には、例えばアクチュエータが
モータ及び減速機構で構成されている場合であって、ア
クチュエータの駆動（つまり、ＡＣＴ出力軸の回転）に
よりＳＲ入力軸を各シフトレンジ毎に設定されたを所定
の角度だけ回転させることによってその回転角度に応じ
たシフトレンジに切り換えるものであり、しかもＳＲ入
力軸の回転範囲（例えば０〜５０°）において最大回転
角（例えば５０°）だけ回転させたときにＰレンジに切
り換わるように構成されている場合に、Ｐレンジに切り
換えた状態でそのままアクチュエータが動作不能になる
（即ち、ＳＲ入力軸を５０°回転させた状態でＡＣＴ出
力軸がロックする）と、Ｐレンジ以外の他のシフトレン
ジに戻す（即ち、ＡＣＴ出力軸を、Ｐレンジに切り換え
たときとは逆方向に回転させる）ことはできない。逆
に、Ｐレンジの状態からＰレンジ以外の任意のシフトレ
ンジに切り換えた状態（例えば、ＳＲ入力軸の回転角度
が３０°である状態）でＡＣＴ出力軸がロックした場
合、更にＳＲ入力軸の回転角度が０〜３０°の範囲に対
応したシフトレンジに切り換えることは可能であるが、
再びＰレンジに切り換える（即ち、ＳＲ入力軸を、Ｐレ
ンジに切り換える方向に回転させる）ことはできない。

【００１８】そこで、請求項２に記載のシフトレンジ切
換装置は、請求項１記載のシフトレンジ切換装置におい
て、シフトレンジを切り換えた後は、ＡＣＴ出力軸を所
定の基準位置に戻すようにしたものである。従って、請
求項２記載のシフトレンジ切換装置によれば、あるシフ
トレンジにおいてＡＣＴ出力軸がロックしても、補助切
換手段により他の任意のシフトレンジに切り換えること
ができ、安全性の高いシフトレンジ切換装置を提供する
ことができる。

【００１９】尚、ＡＣＴ出力軸とＳＲ入力軸との結合部
にはクリアランスがあるため、ＡＣＴ出力軸を所定の基
準位置に戻しても、ＳＲ入力軸まで回転してしまうこと
はない。また、所定の基準位置は、アクチュエータが動
作不能でそのＡＣＴ出力軸がロックした場合であって
も、ＳＲ入力軸をクリアランスの範囲内で動かすことに
よりＰレンジを含むあらゆるシフトレンジに切換可能な
位置にするのが望ましい。これにより、ＳＲ入力軸をそ
の動作範囲における最大範囲にまで動かすことによりＰ
レンジに切り換える場合でも、Ｐレンジに切り換えた後
は再びＡＣＴ出力軸を所定の基準位置にまで戻すため、
ＰレンジにてＡＣＴ出力軸がロックしても、Ｐレンジ以
外の任意のシフトレンジへの切り換えを補助切換手段に
より継続して行うことができる。

【００２０】また、通常、シフトレンジ切換機構は、Ａ
ＣＴ出力軸とＳＲ入力軸との結合部にクリアランスが設
けられていても、ＳＲ入力軸が切換指令に対応した任意
のシフトレンジ位置にて機械的に保持される構造にする
ものであるが、ＳＲ入力軸が、このクリアランスによっ
て、切換指令或いはＡＣＴ出力軸の動作とは無関係に動
いてしまうおそれのある場合は、請求項３記載のシフト
レンジ切換装置のように、請求項１又は２記載のシフト
レンジ切換装置におけるシフトレンジ切換機構に対し
て、更に、ディテント機構を設けるとよい。このディテ
ント機構は、シフトレンジ切換機構を所望のシフトレン
ジに対応した位置で機械的に保持できるように設ける周
知の機構である。

【００２１】従って、請求項３記載のシフトレンジ切換
装置によれば、アクチュエータの動作不能時にシフトレ
ンジの切り換えを継続して行うことができるだけでな
く、シフトレンジ切換機構にディテント機構を設けるこ
とにより、クリアランスがあってもより確実に所望のシ
フトレンジに切り換えることができ、より安全性の高い
シフトレンジ切換装置を提供することができる。

【００２２】次に、請求項４記載のシフトレンジ切換装
置は、請求項１〜３いずれかに記載のシフトレンジ切換
装置において、アクチュエータを、モータ及び減速機構
にて構成したものである。この請求項４記載のシフトレ
ンジ切換装置においては、ＡＣＴ出力軸とモータの回転
軸とが、減速機構を介して結合されており、モータの回
転は、その回転速度に対し、減速機構が有する減速比に
応じた回転速度に減速された上で、ＡＣＴ出力軸に伝達
される。

【００２３】ＡＣＴ出力軸とＳＲ入力軸との結合部は、
両軸が同心状に配置され、しかもＡＣＴ出力軸の端部に
おいてＡＣＴ出力軸の軸方向に形成された嵌合穴にＳＲ
入力軸の先端が嵌合されて構成されている。そして、嵌
合穴には、ＡＣＴ出力軸がロックしたときに補助切換手
段によってＳＲ入力軸を所定の回転角度の範囲内にて嵌
合穴内で回転させてシフトレンジの切り換えができるよ
うに、クリアランスが設けられている。

【００２４】このようにアクチュエータにモータを用い
ると、油圧機構を用いた場合に比べ、アクチュエータの
小型化が可能となり、しかもオイル漏れ・劣化等の油圧
機構特有の問題も生じないため、より安価にシフトレン
ジ切換装置を実現できる。特に、クリアランスは、ＡＣ
Ｔ出力軸の嵌合穴の形状及びＳＲ入力軸の先端の形状を
相互に適切に調整することによって形成できるため、ク
リアランスを設けることによってアクチュエータが大型
化することもない。

【００２５】従って、請求項４記載のシフトレンジ切換
装置によれば、請求項１〜３記載のシフトレンジ切換装
置と同等の作用効果に加え、アクチュエータにモータを
用いたことにより、シフトレンジ切換装置の小型化、低
価格化が可能となり、装置の信頼性もより向上させるこ
とができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用され
た自動変速機のシフトレンジ切換装置全体の構成を表す
ブロック図である。

【００２７】図１に示すように、シフトレンジ切換装置
は、運転者が図示しないシフトレバーを操作することに
より自動変速機２のシフトレンジを選択・指令するため
の操作部１０と、自動変速機２のシフトレンジの切換状
態を表示するための表示部１２と、シフトレンジ切換用
のアクチュエータの故障を車両乗員に報知するための警
報ランプ１３と、自動変速機２に組み込まれてシフトレ
ンジを切り換えるためのシフトレンジ切換機構１４と、
シフトレンジ切換機構１４を駆動するアクチュエータ１
６と、このアクチュエータ１６の駆動回路１８と、アク
チュエータ１６の出力軸（詳細は後述）に設置されてそ
の回転角度を検出する回転角センサ２０と、操作部１０
から入力されるシフトレンジの切換指令及び回転角セン
サ２０からの検出信号を受けて、自動変速機２のシフト
レンジが切換指令に対応した走行レンジとなるように駆
動回路１８を介してアクチュエータ１６を駆動し、シフ
トレンジ切換機構１４を動作させる制御回路２２と、ア
クチュエータの動作不能時（即ち、アクチュエータ１６
の出力軸がロックしたとき）に運転者が手動で直接シフ
トレンジ切換機構１４を動作させ、シフトレンジを切り
換えるための補助切換レバー２３と、駆動回路１８から
アクチュエータ１６への通電電流を監視するための電流
検出回路２５とから構成されている。

【００２８】尚、制御回路２２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ等からなるマイクロコンピュータにて構成されてお
り、アクチュエータ１６を駆動して自動変速機２のシフ
トレンジを切り換えるシフトレンジ切換制御に加えて、
表示部１２にシフトレンジの切換状態を表示するシフト
レンジ表示制御や、アクチュエータ１６の動作状態を監
視してその故障を判定し、故障判定時には警報ランプ１
３を点灯してその旨を車両乗員に報知する故障判定制御
も実行する。

【００２９】また、電流検出回路２５は実際には、駆動
回路１８からアクチュエータ１６に至る通電経路上に設
けられており、制御回路２２は、シフトレンジの切換時
に、この電流検出回路２５にて検出されたアクチュエー
タ１６への通電電流（実電流）を監視しつつ、駆動回路
１８を介してアクチュエータ１６を駆動し、その通電電
流から、アクチュエータの異常（モータ巻線の断線，短
絡等の異常）を判定する。

【００３０】シフトレンジ切換機構１４は、自動変速機
２のシフトレンジを、パーキング（Ｐ），リバース
（Ｒ），ニュートラル（Ｎ），ドライブ（Ｄ），セカン
ド（２）の各走行レンジに順に切り換えるためのもので
あり、図２に示す如く構成されている。

【００３１】即ち、シフトレンジ切換機構１４は、自動
変速機２内の図示しない摩擦係合装置の係合及び解放
を、上記各走行レンジの切換状態に応じて切換制御する
ためのレンジ切換弁３１及びマニュアルバルブ３２と、
各レンジを保持するためのディテントスプリング３３及
びディテントレバー３４と、シフトレンジがＰレンジに
切り換えられたときに、自動変速機２の図示しない出力
軸に設けられたパークギヤ３５にパークポール３６を嵌
合させて、出力軸の回転を停止させるパークロッド３７
と、既述した補助切換レバー２３と、ディテントレバー
３４及び補助切換レバー２３が固定されたコントロール
ロッド３８とから構成されている。

【００３２】このシフトレンジ切換機構１４は、コント
ロールロッド３８の回転により、ディテントレバー３４
をコントロールロッド３８の軸周りに回動させて、ディ
テントレバー３４に連結されたレンジ切換弁３１（延い
てはマニュアルバルブ３２）及びパークロッド３７を、
各走行レンジに対応した切換位置に制御する、周知のも
のであり、本実施形態では、こうしたシフトレンジの切
換を電動で行うために、コントロールロッド３８にアク
チュエータ１６の出力軸（ＡＣＴ出力軸４３）を直結し
ている。

【００３３】また、コントロールロッド３８に取り付け
られた補助切換レバー２３は、運転者が運転中にその先
端部を操作して、手動でコントロールロッド３８を回す
ことができるように設置されている。この補助切換レバ
ー２３は、通常は使用しないが、後述するように、ＡＣ
Ｔ出力軸４３がロックしたとき、手動でシフトチェンジ
する際に用いるものである。

【００３４】次に、自動変速機２のシフトレンジの切り
換えのために、コントロールロッド３８を回動させるア
クチュエータ１６は、図３に示す如く構成されている。
図３（ａ）は、アクチュエータ１６の概略構成を示すブ
ロック図であり、図３（ｂ）は、ＡＣＴ出力軸４３のＡ
−Ａ断面図である。

【００３５】図３（ａ）に示すように、アクチュエータ
１６は、動力発生源としてのモータ４１と、モータ４１
の出力回転軸４１ａに直結され、モータ４１の回転速度
を所定の減速比にて減速する減速機構４２と、減速機構
４２の出力回転軸４２ａに直結され、コントロールロッ
ド３８の先端部を勘合するための嵌合穴４３ａが形成さ
れたＡＣＴ出力軸４３とから構成される。

【００３６】尚、このモータ４１はいわゆるブラシレス
ＤＣモータであり、駆動回路１８から、モータ４１のス
テータを構成する３相巻線（図示せず）への通電電流を
制御回路２２にて制御することにより双方向に回転でき
るし、所望の回転位置で停止させることもできる。ま
た、ＡＣＴ出力軸４３には、既述した回転角センサ２０
が取り付けられている。そして、コントロールロッド３
８の先端（即ちＡＣＴ出力軸４３の嵌合穴４３ａに挿入
する部分であり、以下これを「ロッド先端」と称す）が
嵌合穴４３ａに嵌合されることにより、ＡＣＴ出力軸４
３とコントロールロッド３８とが直結されている。

【００３７】また、図３（ｂ）に示すように、ロッド先
端は、略長方形状の断面を有しており、ロッド先端の外
周壁のうち嵌合穴４３ａの内周壁と接触する部分は、そ
の嵌合穴４３ａの内周壁に沿うように円弧状に形成され
ている。ＡＣＴ出力軸４３の嵌合穴４３ａは、ロッド先
端を挿入でき、しかもＡＣＴ出力軸４３がロックしても
コントロールロッド３８を所定の回転角度の範囲内（本
実施形態では５０°）で自在に回転できるように、嵌合
穴４３ａの内周壁とロッド先端の外周壁との間にクリア
ランス４５が生じるように形成されている。

【００３８】シフトレンジの切換は、コントロールロッ
ド３８を回転させることにより行われ、コントロールロ
ッド３８の回転角度に応じて、各種シフトレンジに切り
換わるようになっている。具体的には、図３（ｂ）に示
すように、コントロールロッド３８は、２レンジの位置
からＰレンジの位置まで５０°の範囲で回転できるよう
になっており、ＡＣＴ出力軸４３を回転させることによ
りコントロールロッド３８を回転させて、所望のシフト
レンジに切り換えるようにしている。

【００３９】ＡＣＴ出力軸４３は、通常は所定の回転基
準位置（図３（ｂ）に示す位置）にあり、後述するよう
にシフトレンジ切換後は常にこの回転基準位置に戻るよ
うになっている。そしてＡＣＴ出力軸４３が常にこの回
転基準位置にあるため、例えばバッテリ上がり等により
駆動回路１８からの通電ができなくなってＡＣＴ出力軸
４３がロックしても、運転者が補助切換レバー２３を手
動操作してコントロールロッド３８を５０°の範囲内で
回転させることができ、２レンジ〜Ｐレンジまでの全て
のシフトレンジに切り換えることが可能となる。

【００４０】尚、上記のようにＡＣＴ出力軸４３はモー
タ４１の出力回転軸４１ａと、減速機構４２を介して結
合されているため、ＡＣＴ出力軸４３を仮に手動で回そ
うとしても、この減速機構４２が過大負荷となって、手
動で回すのは困難である。本実施形態では、シフトレン
ジを切り換えるためのＡＣＴ出力軸４３の回転を、操作
部１０から入力される切換指令に基づいて、制御回路２
２が駆動回路１８を介してモータ４１を回転制御するこ
とにより行う。既述の通り、駆動回路１８からアクチュ
エータ１６に至る通電経路上には、モータ４１に流れる
実電流を検出するための周知の電流検出回路２５が設け
られており、この電流検出回路２５からの検出信号は、
制御回路２２に入力される。

【００４１】制御回路２２は、操作部１０からシフトレ
ンジの切換指令が入力されると、電流検出回路２５から
の検出信号に基づき、モータ４１に流れる実電流を監視
しながら、駆動回路１８を制御（本実施形態ではＰＷＭ
制御）することにより、モータ４１に流れる電流をフィ
ードバック制御し、ＡＣＴ出力軸４３の回転を、コント
ロールロッド３８が所望のシフトレンジに対応した回転
角度にまで回転するように制御する、本発明の制御手段
としてのシフトレンジ切換制御を実行する。以下、シフ
トレンジ切換制御について説明する。

【００４２】図４は、制御回路２２にて実行されるシフ
トレンジ切換制御を表すフローチャートである。制御回
路２２では、ＣＰＵがＲＯＭからシフトレンジ切換制御
処理プログラムを読み出し、このプログラムに従って処
理を実行する。このシフトレンジ切換制御処理は、イグ
ニションスイッチ（図示せず）のオン後、継続して行わ
れるものである。

【００４３】この処理が開始されると、まずステップ
（以下「Ｓ」と略す）４１０にて、ＡＣＴ出力軸４３が
所定の回転基準位置にあるか否かが判断される。尚、Ａ
ＣＴ出力軸４３が所定の回転基準位置にあるか否かの判
断は、回転角センサ２０からの検出信号に基づいて制御
回路２２にて行われる。

【００４４】アクチュエータ１６が正常である限り、シ
フトレンジ切換時以外はＡＣＴ出力軸４３は常に所定の
回転基準位置にあるため、通常はＳ４１０にて肯定判断
され、Ｓ４２０に進む。仮に、何らかの要因でイグニシ
ョンスイッチのオン時にＡＣＴ出力軸４３が所定の回転
基準位置にない場合は、Ｓ４３０に進んでＡＣＴ出力軸
４３を回転基準位置に戻すように制御した上で、Ｓ４２
０に進む。

【００４５】Ｓ４２０では、現在のシフトレンジがどの
レンジに設定されているかを検出する。これは、シフト
レンジ切換機構１４におけるマニュアルバルブ３２内に
設けられたレンジ位置センサ（図示せず）からの検出信
号により検出される。一般に、自動車のエンジンを始動
させようとするときには、シフトレンジがＰレンジ又は
Ｎレンジにないと始動できないようになっているため、
通常はＳ４２０では、Ｐレンジ又はＮレンジが検出され
る。Ｓ４２０でシフトレンジの現在位置を検出した後
は、Ｓ４４０に進む。

【００４６】Ｓ４４０では、運転者によりシフトレンジ
切換操作が行われたか否かを判断する。この判断は、操
作部１０から制御回路２２へシフトレンジの切換指令が
入力されたか否かを判断することにより行われる。シフ
トレンジ切換操作が行われない間は、このＳ４４０の処
理を繰り返し行うが、シフトレンジ切換操作が行われ、
操作部１０から制御回路２２に切換指令が入力された場
合は、Ｓ４５０へ進む。

【００４７】Ｓ４５０では、操作部１０から入力された
切換指令に基づき、入力された所望のシフトレンジに切
り換えるために必要なＡＣＴ出力軸４３の回転方向及び
回転角度を設定する。そして、Ｓ４６０に進み、Ｓ４５
０にて設定された回転方向・角度に基づきＡＣＴ出力軸
４３を回転させる。これにより、コントロールロッド３
８が回転して、シフトレンジの切り換えが行われる。そ
して、切り換え後の新たなシフトレンジは、Ｓ４２０に
てなされる処理と同様、現在のシフトレンジ位置として
制御回路２２内のＲＡＭに記憶される。

【００４８】シフトレンジの切り換え後は、Ｓ４７０に
進み、ＡＣＴ出力軸４３を所定の回転基準位置に戻す。
その後は、再びＳ４４０に戻って、Ｓ４４０以降の処理
を上記と同様にして行う。つまり、制御回路２２は、操
作部１０からシフトレンジの切換指令が入力されると、
コントロールロッド３８の回転角度を現在の回転角度か
ら切換指令に対応した回転角度へと変化させるための電
流の制御パターンを設定し、回転角センサ２０からの検
出信号に基づきＡＣＴ出力軸４３の回転角度を監視しな
がら、その設定した電流制御パターンに沿って、モータ
４１に流れる電流をフィードバック制御することによ
り、ＡＣＴ出力軸４３の回転角度をシフトレンジの切換
指令に対応した回転角度に制御（換言すれば、コントロ
ールロッド３８の回転角度を制御）し、自動変速機２の
シフトレンジを切換指令に対応したレンジに切り換え
る。

【００４９】以上説明したように制御されるシフトレン
ジの切換制御について、その具体例を図５及び図６に基
づいて説明する。図５は、Ｐレンジから他のレンジへの
切換過程を表す説明図であり、図６は、Ｐレンジ以外の
シフトレンジからＰレンジへの切換過程を表す説明図で
ある。尚、図５、６は共に、ＡＣＴ出力軸４３のＡ−Ａ
断面図（図３（ａ）参照）に基づいて切換過程を説明し
たものである。

【００５０】例えばＰレンジからＲレンジへ切り換える
場合、図５（ａ）に示すように、切り換え前はコントロ
ールロッド３８がＰレンジに対応した回転角度の位置に
あり、ＡＣＴ出力軸４３は所定の回転基準位置にある。
運転者によりシフトレンジ切換操作が行われると、操作
部１０よりＲレンジへ切り換える旨の切換指令が制御回
路２２へ入力される。制御回路２２では、この切換指令
に基づき、Ｒレンジへ切り換えるために必要なＡＣＴ出
力軸４３の回転方向・角度を設定する。ＰレンジとＲレ
ンジとのコントロールロッド３８の回転角度差は２０°
である（図３（ｂ）参照）ため、この場合、「左へ２０
°」と設定される。そして、設定された回転方向・角度
に基づき、ＡＣＴ出力軸４３は、回転基準位置から左へ
２０°回転する。これによりコントロールロッド３８も
Ｒレンジに対応した角度に回転するため、Ｒレンジへの
切換が行われることになる。Ｒレンジへの切り換え後
は、ＡＣＴ出力軸４３のみ、右へ２０°回転させること
により、ＡＣＴ出力軸４３を所定の回転基準位置に戻
す。

【００５１】このようにしてＲレンジへの切り換えが行
われた後は、ＡＣＴ出力軸４３の内周壁とコントロール
ロッド３８の外周壁との間にはクリアランス５１がある
ため、万一、バッテリ上がり等によりモータ４１への通
電が不可能になってＡＣＴ出力軸４３がロックしてしま
った場合でも、このクリアランス５１の範囲内におい
て、補助切換レバー２３を操作してコントロールロッド
３８を回転することにより、シフトレンジを全てのレン
ジに直接手動にて切り換えることができる。

【００５２】ＰレンジからＮレンジへ切り換えるとき
は、図５（ｂ）に示すように、ＡＣＴ出力軸４３を回転
基準位置から左へ３０°回転させてコントロールロッド
３８をＮレンジに対応した回転角度に回転させることに
よりシフトレンジをＮレンジに切り換え、切り換え後は
ＡＣＴ出力軸４３を右に３０°回転させて再び所定の回
転基準位置に戻す。これにより、万一ＡＣＴ出力軸４３
がロックしても、クリアランス５２があるため、補助切
換レバー２３による手動でのシフトチェンジが可能とな
る。

【００５３】同様にして、ＰレンジからＤレンジへ切り
換えるときは、図５（ｃ）に示すように、Ｐレンジから
２レンジへ切り換えるときは、図５（ｄ）に示すよう
に、それぞれシフトレンジの切換制御が行われる。そし
て、いずれの場合もシフトレンジ切り換え後は必ずＡＣ
Ｔ出力軸４３を所定の回転基準位置に戻して、ＡＣＴ出
力軸４３のロック時には補助切換レバー２３にて任意の
シフトレンジに手動で切り換えることができるようにす
る。

【００５４】一方、例えばＲレンジからＰレンジに切り
換える場合は、図６（ａ）に示すように、切り換え前は
コントロールロッド３８がＲレンジに対応した回転角度
の位置にあり、ＡＣＴ出力軸４３は所定の回転基準位置
にある。運転者によりシフトレンジ切換操作が行われる
と、操作部１０よりＰレンジへ切り換える旨の切換指令
が制御回路２２へ入力される。制御回路２２では、この
切換指令に基づき、Ｐレンジへ切り換えるために必要な
ＡＣＴ出力軸４３の回転方向・角度を設定する。 この
とき、ＲレンジとＰレンジとのコントロールロッド３８
の回転角度差は２０°である（図３（ｂ）参照）ため、
コントロールロッド３８を右に２０°回転すればシフト
レンジの切り換えができるわけだが、これに合わせてＡ
ＣＴ出力軸４３を単に右に２０°回転するだけでは、コ
ントロールロッド３８を右に２０°回転することができ
ない。

【００５５】即ち、シフトレンジがＲレンジにあるとき
は、クリアランス６１があるため、ＡＣＴ出力軸４３を
右側に回転させてもコントロールロッド３８はすぐには
回転しない。この場合、まずＡＣＴ出力軸４３を右へ３
０°回転することでクリアランス６１がなくなり、そこ
から引き続きＡＣＴ出力軸４３を右へ回転させてはじめ
て、コントロールロッド３８も回転することになる。

【００５６】このため、図６（ａ）のようにＲレンジか
らＰレンジへ切り換える際には、このクリアランス６１
を見込んで回転角度が設定されることになり、この場合
は右へ５０°」と設定される。そして、設定された回転
方向・角度に基づき、ＡＣＴ出力軸４３は、右へ５０°
回転する。この結果、コントロールロッド３８は右へ２
０°回転し、Ｐレンジへの切換が行われることになる。
Ｐレンジへの切り換え後は、ＡＣＴ出力軸４３のみ、左
へ５０°回転させることにより、ＡＣＴ出力軸４３を再
び所定の回転基準位置に戻す。

【００５７】このようにしてＰレンジへの切り換えが行
われた後は、ＡＣＴ出力軸４３の内周壁とコントロール
ロッド３８の外周壁との間にはクリアランス６２がある
ため、万一、バッテリ上がり等によりモータ４１への通
電が不可能になってＡＣＴ出力軸４３がロックしてしま
った場合でも、補助切換レバー２３を操作してコントロ
ールロッド３８を左へ回転することにより、シフトレン
ジを直接手動にて任意のレンジに切り換えることができ
る。

【００５８】ＮレンジからＰレンジへ切り換えるとき
は、コントロールロッド３８を右へ３０°回転させれば
よいわけだが、図６（ｂ）に示すように、切り換え前は
クリアランス６３があるため、ＡＣＴ出力軸４３を右側
へ回転してもコントロールロッド３８はすぐには回転し
ない。そのため、コントロールロッド３８が回転すべき
角度（３０°）にこのクリアランス６３を見込んだ回転
角度をＡＣＴ出力軸４３の回転角度として設定する必要
があり、この場合、右へ５０度回転するように設定され
る。そして、ＡＣＴ出力軸４３を右へ５０°回転させる
ことにより、結果的にコントロールロッド３８は右へ３
０°回転され、シフトレンジがＰレンジに切り換わるこ
とになる。切り換え後はＡＣＴ出力軸４３を左に５０°
回転させて再び所定の回転基準位置に戻す。これによ
り、万一ＡＣＴ出力軸４３がロックしても、クリアラン
ス６４があるため、補助切換レバー２３による手動での
Ｐレンジ以外へのシフトチェンジが可能となる。

【００５９】同様にして、ＤレンジからＰレンジへ切り
換えるときは、図６（ｃ）に示すように、２レンジから
Ｐレンジへ切り換えるときは、図６（ｄ）に示すよう
に、それぞれシフトレンジの切換制御が行われる。そし
て、いずれの場合もシフトレンジ切り換え後は必ずＡＣ
Ｔ出力軸４３を所定の回転基準位置に戻して、ＡＣＴ出
力軸４３のロック時には補助切換レバー２３にて任意の
シフトレンジに手動で切り換えることができるようにす
る。

【００６０】また、Ｐレンジから他のレンジへの切り換
え、及びＰレンジ以外のレンジからＰレンジへの切り換
え以外の、あらゆるシフトチェンジのパターンにおいて
も、図示はしないものの、図５及び図６と同様、切換指
令に基づいてＡＣＴ出力軸４３の回転角度を設定して所
望のシフトレンジに切り換え、切り換え後はＡＣＴ出力
軸４３を再び所定の回転基準位置に戻すようにすればよ
い。

【００６１】ところで、バッテリ上がりによりエンジン
が始動できなくなった故にＡＣＴ出力軸４３がロックし
た場合は、エンジンが始動しない、或いはスタータが回
らないといったことなどから、運転者はバッテリ上がり
であることや、その際シフトレンジを切り換える必要が
あるときには補助切換レバー２３を操作すればよいこと
等を、容易に認識できる。しかしながら、バッテリは正
常であるにもかかわらず、例えば駆動回路１８やモータ
４１の異常などによりＡＣＴ出力軸４３がロックするこ
とも考えられる。その場合、運転者は、通常のシフトレ
バー操作によるシフトレンジ切換ができないことを瞬時
に認識することは困難である。

【００６２】そこで、図４のシフトレンジ切換制御処理
において、Ｓ４６０の処理（即ち、ＡＣＴ出力軸４３を
回転させてシフトレンジを切り換える制御処理）が行わ
れている間には、この処理と並行して、図７に示す故障
判定報知制御処理が繰り返し行われる。図７は、制御回
路２２にて実行される故障判定報知制御を表すフローチ
ャートである。

【００６３】この処理が開始されると、まずＳ５１０に
て、電流検出回路２５からの検出信号に基づき、モータ
４１を流れる電流を検出する。そして、続くＳ５２０で
は、Ｓ５１０で検出したモータ４１を流れる電流が正常
であるか否かを判断する。つまり、例えばモータ４１の
ステータ巻線がグランド側に短絡していれば、検出した
電流が通常よりも異常に大きい過電流となり、逆に、モ
ータ４１のステータ巻線（図示せず）が断線している
か、或いは、駆動回路１８からモータ４１への通電経路
に断線・短絡等の異常が発生している場合には、検出し
た電流が連続して零になるので、ここでは、Ｓ５１０に
て検出したモータ４１の電流値が予め設定された異常判
定電流よりも大きいか、或いは、電流値零の状態が所定
時間以上続いているときに、モータ４１又はその駆動系
に異常があると判断する。

【００６４】次に、Ｓ５２０にて、モータ４１に流れる
電流は正常であると判断された場合には、一旦当該処理
を終了し、所定時間経過後に再度Ｓ５１０以降の処理を
実行する。一方、Ｓ５２０にて、モータ４１を流れる電
流が異常であると判断された場合には、Ｓ５３０に移行
する。そして、Ｓ５３０では、シフトレンジの切り換え
のために、モータ４１への通電を継続すると、モータ４
１やその駆動回路１８に過電流が流れて、これら各部が
焼損するおそれがあるため、以降のモータ４１に対する
通電制御を禁止する。

【００６５】そして、Ｓ５３０の処理を実行すると、今
度はＳ５４０に移行して、運転席の前方に設けられた警
報ランプ１３を点灯することにより、運転者等の車両乗
員に対して、シフトレンジ切換装置におけるモータ４１
が故障している旨を報知した後、当該処理を終了する。

【００６６】これにより、バッテリは正常であるにもか
かわらず、駆動回路１８やモータ４１の異常などにより
ＡＣＴ出力軸４３がロックした場合であっても、運転者
はその異常を即座に知ることができ、補助切換レバー２
３の使用へ迅速に対処することができる。

【００６７】以上説明したように、本実施形態の自動変
速機のシフトレンジ切換装置においては、嵌合穴４３ａ
を、その内周壁とロッド先端の外周壁との間にクリアラ
ンスが生じるように形成し、これにより、ＡＣＴ出力軸
４３がロックしても、補助切換レバー２３を操作するこ
とによって、手動にてシフトチェンジができるようにし
ている。

【００６８】従って、本実施形態のシフトレンジ切換装
置によれば、ＡＣＴ出力軸４３とコントロールロッド３
８との結合部において、ＡＣＴ出力軸４３の端部の嵌合
穴４３ａを、ロッド先端を挿入したときにこのロッド先
端の外周壁と嵌合穴４３ａの内周壁との間に所定のクリ
アランスが生じるように形成したことにより、バッテリ
上がり等によりアクチュエータ１６が動作不能になって
ＡＣＴ出力軸４３がロックしても、クリアランスの範囲
内でコントロールロッド３８を動かすことができるた
め、シフトレンジの切り換えを継続して行うことができ
る。

【００６９】しかも、シフトレンジ切換直後は常にＡＣ
Ｔ出力軸４３を所定の回転基準位置に戻すようにしてい
るため、あるシフトレンジにおいてＡＣＴ出力軸４３が
ロックしても、補助切換レバー２３により他の任意のシ
フトレンジに切り換えることができる。例えば、駐車中
にシフトレンジがＰレンジにある状態でバッテリ上がり
等によりＡＣＴ出力軸４３がロックしても、補助切換レ
バー２３によりＰレンジ以外の他の任意のシフトレンジ
に切り換えることができ、駆動輪を回転できるようにす
ることができる。また例えば、急勾配の道路で、シフト
レンジがＰレンジ以外のレンジにある状態でエンスト
し、ＡＣＴ出力軸４３がロックしても、補助切換レバー
２３によりＰレンジに切り換えることができ、より確実
に車両を駐車させることができる。そのため、安全性の
高いシフトレンジ切換装置を提供することができる。

【００７０】更に、シフトレンジ切換機構１４には、デ
ィテントスプリング３３及びディテントレバー３４から
なるディテント機構が設けられているため、ＡＣＴ出力
軸４３とコントロールロッド３８との結合部にクリアラ
ンスがあってもより確実に所望のシフトレンジに切り換
え、そのシフトレンジを保持することができ、より安全
性の高いシフトレンジ切換装置を提供することができ
る。

【００７１】更にまた、アクチュエータ１６はその動力
発生源としてモータ４１を用いているため、例えば油圧
アクチュエータを用いる場合に比べ、オイルの劣化等の
問題がなく、駆動回路１８も電気回路にてより小型に構
成できるため、シフトレンジ切換装置の小型化、低価格
化が可能となり、装置の信頼性もより向上させることが
できる。

【００７２】また、バッテリが正常であるにもかかわら
ずモータ４１又はその駆動系に異常があった場合は、警
報ランプ１３を点灯することにより、その旨を運転者等
の車両乗員に対して報知するため、モータ４１又はその
駆動系の異常時にも、運転者はその異常を即座に知るこ
とができ、補助切換レバー２３にてシフトチェンジする
ための準備を即座にすることができる。

【００７３】ここで、本実施形態の構成要素と本発明の
構成要素の対応関係を明らかにする。本実施形態におい
て、制御回路２２は本発明の制御手段に相当し、ＡＣＴ
出力軸４３は本発明のアクチュエータの出力軸に相当
し、コントロールロッド３８は本発明のシフトレンジ切
換機構の入力軸に相当し、補助切換レバー２３は本発明
の補助切換手段に相当し、所定の回転基準位置は本発明
の所定の基準位置に相当する。また、図４のＡＣＴ出力
軸回転制御処理は、本実施形態の制御手段にてなされる
処理に相当する。

【００７４】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記実施形態では、アクチュエータ１６の
動力発生源としてブラシレスＤＣモータを用いたが、こ
れに限らず例えばステッピングモータやスイッチドリラ
クタンスモータなど、コントロールロッド３８を所望の
回転角度に確実に回転制御できるモータであれば何でも
よい。また、モータに限らず、例えば、直線運動する油
圧ロッドを利用した油圧アクチュエータを用い、油圧駆
動回路にてこれを駆動制御するようにしてもよく、アク
チュエータの動力発生源は適宜選定すればよい。

【００７５】クリアランスの形状も、上記実施形態で示
した形状（図３（ｂ）参照）に限らず、例えば図８に示
すように、嵌合穴４３ａの内周壁に、突起部８１をＡＣ
Ｔ出力軸４３の軸方向に連続して形成するようにしても
よい。この場合も、上記実施形態と同等の作用効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用された自動変速機のシフトレン
ジ切換装置全体の構成を表すブロック図である。

【図２】 本実施形態のシフトレンジ切換機構の概略構
成を表す説明図である。

【図３】 本実施形態のアクチュエータの構成を示す説
明図であり、（ａ）はアクチュエータの概略構成を示す
ブロック図、（ｂ）はＡＣＴ出力軸のＡ−Ａ断面図であ
る。

【図４】 制御回路にて実行されるシフトレンジ切換制
御を表すフローチャートである。

【図５】 Ｐレンジから他のレンジへの切換過程を表す
説明図である。

【図６】 Ｐレンジ以外のシフトレンジからＰレンジへ
の切換過程を表す説明図である。

【図７】 制御回路にて実行される故障判定報知制御を
表すフローチャートである。

【図８】 ＡＣＴ出力軸の嵌合穴の形状の、他の例を表
す断面図である。

【符号の説明】 ２…自動変速機、１０…操作部、１２…表示部、１３…
警報ランプ、１４…シフトレンジ切換機構、１６…アク
チュエータ、１８…駆動回路、２０…回転角センサ、２
２…制御回路、２３…補助切換レバー、２５…電流検出
回路、３１…レンジ切換弁、３２…マニュアルバルブ、
３３…ディテントスプリング、３４…ディテントレバ
ー、３５…パークギヤ、３６…パークポール、３７…パ
ークロッド、３８…コントロールロッド、４１…モー
タ、４１ａ，４２ａ…出力回転軸、４２…減速機構、４
３…ＡＣＴ出力軸、４３ａ…嵌合穴、４５，５１，５
２，６１，６２，６３，６４…クリアランス、８１…突
起部

フロントページの続き (72)発明者 山田 悦史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 麻 弘知 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 堀 政史 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 Ｆターム(参考） 3D040 AA12 AA34 AB01 AC27 AC42 AF21 3J067 AA01 AA21 AB02 AB23 AC01 BA01 BA51 CA31 DA01 DA31 DB32 EA21 FB46 FB73 GA01 3J552 MA01 MA12 NA01 NB01 PB02 QC10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動変速機のシフトレンジを、パーキン
   グを含む各種走行レンジに切り換えるためのシフトレン
   ジ切換機構と、 前記シフトレンジ切換機構の動力源をなすアクチュエー
   タと、 前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、 外部操作によって入力される切換指令に従い前記駆動回
   路を介して前記アクチュエータを駆動することにより、
   前記自動変速機のシフトレンジを前記切換指令に対応し
   たシフトレンジに制御する制御手段とを備えた自動変速
   機のシフトレンジ切換装置であって、 前記アクチュエータの出力軸がロックしたときに、前記
   シフトレンジ切換機構の入力軸を補助切換手段により動
   かして前記シフトレンジの切り換えができるように、前
   記出力軸と前記入力軸との結合部に所定のクリアランス
   を設けたことを特徴とする自動変速機のシフトレンジ切
   換装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記シフトレンジを切
   り換えた後、前記アクチュエータの出力軸を所定の基準
   位置に戻すことを特徴とする請求項１記載の自動変速機
   のシフトレンジ切換装置。
3. 【請求項３】 前記シフトレンジ切換機構は、シフトレ
   ンジを各種走行レンジに対応した位置で機械的に保持す
   るためのディテント機構を備えていることを特徴とする
   請求項１又は２記載の自動変速機のシフトレンジ切換装
   置。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータはモータ及び減速機
   構からなり、 前記出力軸は、前記モータの回転軸と減速機構を介して
   結合されることにより前記回転軸の回転に伴って回転す
   るものであって、 前記結合部は、前記出力軸と前記入力軸とが同心状に配
   置され、且つ前記出力軸の端部に前記出力軸の軸方向に
   形成された嵌合穴に、前記入力軸の先端が嵌合されて構
   成されており、 前記クリアランスは、前記出力軸がロックしたときに、
   前記補助切換手段により、前記入力軸を所定の回転角度
   の範囲内にて前記嵌合穴内で回転させて前記シフトレン
   ジの切り換えができるように、前記嵌合穴に設けられて
   いることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の自
   動変速機のシフトレンジ切換装置。