JP2004230952A - シフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造 - Google Patents

シフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造 Download PDF

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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
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    • F16H2061/323Electric motors actuators or related electrical control means therefor for power assistance, i.e. servos with follow up action

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  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

【課題】シフトバイワイヤシステムのフェール時に、運転者が手動でレンジ切り換えを行うことができる。
【解決手段】セレクトスイッチ29a,29aからの信号によりレンジ切り換えを行うシフトバイワイヤシステムにおいて、コンソール12に伸縮可能なセレクトレバー2を設け、このセレクトレバー2の可動範囲に面してコンソールフィニッシャ12aに開口部22を形成するとともに、この開口部22を覆うカバー部材12bを設けた。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の従来技術としては、スイッチの押圧またはレバー操作等により所望のレンジが入力され、その入力情報に基づいて自動変速機のレンジ切り換えを制御する制御装置と、制御装置からの指令を受けて動作するモータと、そのモータ動力により自動変速機のレンジ位置が可変される機構とを備えたシフトバイワイヤシステムが公知である。
【0003】
そして、バッテリ上がりなどを含むモータフェール時には、セレクト操作を無効にすることにより、運転者にシフトバイワイヤシステムの異常を確実に認識させ、ブレーキ操作等を促す構成となっている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−1157号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、制御装置とモータとの間は電線のみにより電気的に結合されているため、▲1▼バッテリ上がり等の事態が発生したとき、▲2▼制御装置とモータをつなぐ電線が切断したとき、▲3▼制御装置の故障や自動変速機のシフト位置が可変される機構の故障が発生したとき、レンジ切り換えが不可能となる。
【0006】
また、状況によっては、運転者に警告を行うだけでなく、ドライブレンジからパーキングレンジあるいはニュートラルレンジへ切り換える必要が生じる場面も想定されうるが、これらの事態に対応することができなかった。
【0007】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、シフトバイワイヤシステムのフェール時に、運転者が手動でレンジ切り換えを行うことができるシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項1に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造では、運転者により操作されるセレクトスイッチの信号に応じて自動変速機のレンジ切り換え装置を駆動するレンジ切り換えアクチュエータを備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、車室内のフロアトンネルとコンソールとの間に設け、動力伝達部を介してレンジ切り換え装置と連結したセレクトレバーと、このセレクトレバーの可動範囲に面してコンソールフィニッシャに形成したセレクトレバー操作用開口部と、このセレクトレバー操作用開口部を着脱自在に覆うカバー部材と、前記セレクトレバーの操作位置を検出する操作位置検出手段と、運転者の操作力を補助するアシストトルクをセレクトレバーに出力するアシストアクチュエータと、検出されたセレクトレバーの操作位置に基づいてアシストトルクを制御するアシストトルク制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、前記セレクトレバーを伸縮可能とし、伸長時の長さをコンソールフィニッシャよりも上方へ突出するよう設定したことを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、前記セレクトレバーの上面軸方向に、少なくともドライバーを含む棒状体を挿入可能な挿入孔を設けたことを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、前記アシストトルクアクチュエータは、レンジ切り換えアクチュエータを兼ねることを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明では、通常の走行中においては、運転者はセレクトスイッチによりレンジ切り換えを行う。このとき、レンジ切り換え装置と連結されたセレクトレバーはレンジ切り換えに伴い揺動するが、セレクトレバーはコンソールに内設され、セレクトレバー操作用開口部はカバー部材により覆われているため、ステアリングレバーが邪魔になることがない。
【0013】
セレクトスイッチが故障したときには、セレクトレバー操作用開口部からカバー部材を取り外し、手をコンソール内部に差し入れてセレクトレバーを操作することによりレンジ切り換えを行うことができる。このとき、アシストアクチュエータがセレクトレバーの操作位置に応じてアシストトルクを出力し、運転者の操作力がアシストされるため、セレクトレバーを操作する必要操作力は低減され、短いセレクトレバーでも楽にレンジ切り換えを行うことができる。
【0014】
すなわち、本発明では、従来の機械的変速機構をそのまま残した状態でシフトバイワイヤシステムを構成しているため、セレクトスイッチが故障したとき、自動変速機のレンジ切り換え装置と連結されたセレクトレバーを用いてセレクト操作を行うことができる。さらに、バッテリ上がり等の異常事態においても手動によるセレクト操作が可能であり、信頼性が極めて高いフェールセーフ構造を提供できる。
【0015】
請求項2に記載の発明では、セレクトレバーを伸長させた状態でセレクト操作を行うことができるので、アシストアクチュエータの故障やバッテリ上がり等によりアシストトルクが作用しない場合であっても、十分な梃子力が得られ運転者に負担を掛けることなくレンジ切り換えを行うことができる。
【0016】
請求項3に記載の発明では、セレクトレバーの挿入孔にドライバー等の先の細い工具やペン等の棒状体を挿着することにより、セレクトレバーの全長を長くした状態でセレクト操作を行うことができ、十分な梃子力が得られ運転者に負担を掛けることなくレンジ切り換えを行うことができる。さらに、請求項2の伸縮するタイプと比較して、単純かつ安価な構成とすることができる。
【0017】
請求項4に記載の発明では、アシストトルクアクチュエータにレンジ切り換えアクチュエータを兼用させることにより、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造を実現する実施の形態を、第1実施例と第2実施例とに基づいて説明する。
【0019】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
図1は、第1実施例のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造が適用された車両の車室内を示す斜視図である。
【0020】
第1実施例において、セレクトレバー2は、コンソール12の内部に設けられている。そして、コンソール12のコンソールフィニッシャ12aには、セレクトレバー2の可動範囲に対応する開口部22が形成されている。この開口部22は、コンソールフィニッシャ12aの形状に沿って形成された着脱自在のカバー部材12bにより覆われている。
また、ステアリングホイール29には、自動変速機8(図2参照)のレンジ切り換えを行う2つのセレクトスイッチ29a,29bが設けられている。
【0021】
図2は、第1実施例の自動変速装置の構成を示す側面図である。
セレクトレバー2を有するコントロール部1は、運転席脇のフロアトンネル3とコンソール12との間に設けられている。このコントロール部1は、自動変速機8のレンジ切り換え装置であるディテント機構9(図5参照)の制御アーム10の上端部と、ロッド状のリンケージ11を介して連結されている。また、コントロール部1は、ワイヤーハーネス23を介して制御アンプ14と接続されている。なお、ディテント機構9の構造については後述する。
【0022】
図3はコントロール部1の構造を示す側面図、図4はコントロール部1の構造を示す背面図である。
セレクトレバー2は、下端の支点軸4を中心として車両の前後方向に揺動するよう設定されている。支点軸4には、この支点軸4と一体で上下方向に回動する制御レバー5の上端部が固定されている。また、支点軸4にはセクタギヤ6が固定され、このセクタギヤ6には、電動モータ7が連結されている。制御レバー5の下端部は、ロッド状のリンケージ11の一端と回動自在に連結されている。
【0023】
電動モータ7は、制御アンプ14から出力されるレンジ切り換え信号に応じてディテント機構9を駆動し、レンジ切り換えを行うレンジ切り換えアクチュエータとして機能するとともに、セレクトレバー2によるセレクト操作時に、運転者の操作力を補助するためのアシストトルクを出力するアシストアクチュエータとして機能する。
【0024】
セレクトレバー2の支点軸4には、セレクトレバー2のストローク角度を検出するポテンショメータ13が連結されている。この、ポテンショメータ13は、セレクトレバー2がP(パーキング)レンジ最端部に位置しているときを0度として、セレクトレバー2を操作したときのストローク角度を所定時間毎に検出する。
【0025】
制御アンプ14は、2つのセレクトスイッチ29a,29bからの信号に応じてレンジ切り換え信号により電動モータ7を駆動し、リンケージ11を介して制御アーム10を揺動させ、自動変速機8のレンジ切り換えを行う。このとき、現在のレンジ位置は、インストルメントパネル40(図1参照)に出力され、運転者による確認が可能である。
【0026】
また、制御アンプ14は、セレクトスイッチ29a,29bの故障時において、ポテンショメータ13により検出されたセレクトレバー2のストローク角度と、自動変速機8の機械的負荷力に応じて、電動モータ7の出力するアシストトルクの出力デューティ比をPWM(パルス幅変調)方式により制御する。なお、自動変速機8の機械的負荷力とは、セレクトレバー2のストローク角度に応じたディテント機構9の負荷力、動力伝達部(制御アーム10、リンケージ11等)のフリクションおよび電動モータ7の慣性力等をいう。
【0027】
すなわち、図6に示すように、セレクトレバー2の任意の動作角度における自動変速機8の機械的負荷力Fmisによる軸トルクは、予め判明しているので、その機械的負荷力Fmisによる軸トルクと逆の方向にアシストトルクTmotを出力するよう電動モータ7を制御することにより、運転者に負担を掛けることなく理想的な操作力Ftによる軸トルクが得られるものである。
【0028】
なお、D→Nレンジ方向へのセレクトでは、上述したP→Rレンジ方向における特性とは異なる機械的負荷特性を有しているため、その機械的負荷特性に応じて目標アシストトルクマップも別途設定する。よって、セレクトレバー2のアシスト制御においては、セレクトレバー2に操作方向を検出し、操作方向に応じたマップを用いてアシストトルクの制御を行う必要がある。
【0029】
セレクトレバー2の操作方向を検出する方法としては、ポテンショメータ13の取得最新値と前回取得値との増減差分による判定、または、目標アシストトルクマップ上の各レンジ停止位置の中央値に対するポテンショメータ13の大小判定等で行うことができる。また、目標アシストトルクマップは、セレクトレバー2の操作速度に応じて予め複数設定してもよい。セレクトレバー2の操作速度は、ストローク角度の変化率等から推定することができる。
【0030】
制御アンプ14は、セレクトスイッチ29a,29bの故障等を検出したとき、あるいは、制御アンプ14自身が故障したとき、インストルメントパネル40に設けられた図外のワーニングランプを点灯させ、運転者にセレクトスイッチ29a,29bによるセレクト操作が不可能となったことを警告表示するよう設定されている。また、ワーニングランプの点灯とともに、例えば、文字の表示により、後述するセレクトレバー2によるセレクト操作を促す構成としてもよい。
【0031】
次に、ディテント機構9の構造を図5を用いて説明する。
制御アーム10の下端部には回転シャフト15が設けられ、この回転シャフト15にディテントプレート16が支持されている。このディテントプレート16の上端には、カム山16aの間に4つのレンジ(P・R・N・D)に対応した谷部16bが形成されている。そして、この谷部16bにバネ板17の先端に形成されたディテントピン18を係合させ、選択されたレンジ位置を保持している。
【0032】
すなわち、セレクトレバー2を前後に操作することにより、その操作力がリンケージ11を介してディテントプレート16に伝達され、レンジ切り換え弁24のスプール24aが軸方向移動する。このスプール24aの移動により、レンジ切り換え弁24に供給される油圧の排出ポートが切り換えられ、図示しない各レンジの摩擦締結要素の締結、開放によって自動変速機8のレンジ切り換えが行われる。
【0033】
このとき、ディテントプレート16の移動に伴い、ディテントピン18がカム山16aを乗り越えて隣のレンジに対応した谷部16bへ係合し、係合したレンジ位置がバネ板17の弾力性により保持される。
【0034】
ディテントプレート16には、パーキングポール19の一端が回動自在に連結されている。このパーキングポール19は、セレクトレバー2をPレンジに移動させたとき、カム状プレート20を介してパーキングギヤ21の回転を阻止し、図外の駆動輪をロックするものである。これにより、勾配路上にPレンジで車両を駐車したとき、勾配に応じて駆動輪をロックするように車重負荷が加わり、パーキングポール19を咬む力として作用する。
【0035】
次に、セレクトレバー2の細部構造について説明する。
図7(イ)は、セレクトレバー2の細部構造を示す側面図である。
セレクトレバー2は、アウタレバー25とインナレバー26とから構成されている。
【0036】
アウタレバー25は、下方が開口した円柱状に形成され、下方開口からインナレバー26が挿着されている。図8に示すように、このアウタレバー25の側面には、開口部25cを有する凸部25aと係合穴25bとが形成されている。開口部25cには、外側から解除ピン27が圧入されている。この解除ピン27の両端は凸部25aの開口部25cよりも大径に形成され、凸部25aからの脱落が阻止されている。また、アウタレバー25の頂部には、ねじ穴25dが形成され、このねじ穴25dには、セレクトレバー取り付け部品25eがねじ込まれている。
【0037】
インナレバー26は、下端を支点軸4に回動自在に支持され、その上端にはロック機構収容部28が取り付けられている。ロック機構収容部28は、図9に示すように、スプリング28bにより付勢されたロックピン28aが内設されている。スプリング28bの一端側は保持部28cにより保持され、他端側でロックピン28aをロック機構収容部28の側面に形成された開口部28dの方向に付勢している。これにより、ロックピン28aは、開口部28dから半円部が露出した状態となっている。また、ロック機構収容部28の下端にはねじ部28eが形成され、このねじ部28eがインナレバー26の上端に形成されたねじ溝26aにねじ込まれて固定されている。
【0038】
図7(ロ)は、アウタレバー25を上方へ引き上げてセレクトレバー2を伸長させた状態であり、このとき、アウタレバー25の上部は、コンソールフィニッシャ12aの上方へ突出し、セレクトレバー2は、十分な梃子力が得られるような長さに設定されている。
【0039】
次に、作用を説明する。
[通常走行時]
通常の走行時においては、セレクトレバー2は、コンソールフィニッシャ12aの下方に隠れた状態であるため、セレクトスイッチ29a,29bを操作してレンジ切り換えを行う際に、セレクトレバー2の揺動が乗員に見えることはない。
【0040】
このとき、図7(イ)に示すように、セレクトレバー2において、ロック機構収容部28のロックピン28aが、スプリング28bの付勢力によりアウタレバー25の開口部25cへ突出しているため、アウタレバー25の上方移動が阻止されている。
【0041】
[セレクトスイッチ故障時]
セレクトスイッチ29a,29が故障し、セレクトスイッチ29a,29bにより自動変速機8のレンジ切り換えが不可能となった場合には、まず、コンソールフィニッシャ12aの開口部22からカバー部材12bを取り外す。
【0042】
続いて、開口部22からコンソール12内部へ手を差し入れ、アウタレバー25の解除ピン27をスプリング28bの付勢力に抗して押圧する。このとき、ロックピン28aと開口部25cとの係合が解除されるため、解除ピン27を押圧した状態でアウタレバー25をコンソールフィニッシャ12aの上方まで引き上げてセレクトレバー2を伸長させる。
【0043】
アウタレバー25を引き上げたとき、ロックピン28aがアウタレバー25の係合穴25bと係合してアウタレバー25の下方移動が阻止され、セレクトレバー2の伸長状態が保持される。運転者は、アウタレバー25のコンソールフィニッシャ12aから上方へ突出した部分を把持してセレクト操作を行う。
【0044】
このとき、電動モータ7のアシストトルクにより、セレクトレバー2を操作する必要操作力は小さくて済み、運転者は小さな操作力でレンジ切り換えを行うことができる。
【0045】
なお、ワイヤハーネス23の断線やバッテリ上がり等が原因で電動モータ7が駆動せず、アシストトルク無しでレンジ切り換えを行う場合でも、セレクトレバー2の伸長時は十分な梃子力が得られる長さに設定されているため、運転者に過大な負担は掛からない。
【0046】
次に、効果を説明する。
第1実施例のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
【0047】
(1) セレクトレバー2、制御アーム10およびリンケージ11等、従来の機械的変速機構をそのまま残した状態で、セレクトスイッチ29a,29bと電動モータ7によりシフトバイワイヤシステムを構成しているため、セレクトスイッチ29a,29bが故障したとき、自動変速機8のディテント機構9と連結されたセレクトレバー2を用いてセレクト操作を行うことができる。さらに、バッテリ上がり等の異常事態においても手動によるセレクト操作が可能である。
【0048】
(2) セレクトスイッチ29a,29bを用いたシフトバイワイヤシステムによりレンジ切り換えが行われているときには、セレクトレバー2はコンソールフィニッシャ12aの下方に隠れた状態となっているため、ステアリングレバー2が邪魔になることがない。
【0049】
(3) アウタレバー25を上方へ引き上げ、セレクトレバー2を伸長させた状態でセレクト操作を行うことができるので、電動モータ7の故障やバッテリ上がり等によりアシストトルクが作用しない場合であっても、十分な梃子力が得られ運転者に負担を掛けることなくレンジ切り換えを行うことができる。
【0050】
(4) 電動モータ7がシフトバイワイヤシステムにおけるレンジ切り換えアクチュエータと、セレクトレバー2のアシストトルクアクチュエータとを兼用しているため、部品点数が少なく安価に構成することができる。
【0051】
(第2実施例)
まず、構成を説明する。
図10は、第2実施例のセレクトレバーの構造を示す側面図である。
【0052】
第2実施例は、第1実施例におけるセレクトレバーの伸縮構造を廃止し、セレクトレバーの形状を変更した点のみが第1実施例と異なる。
セレクトレバー30は、コンソールフィニッシャ12aよりも下方に位置するような長さに設定され、その頂部には、工具挿入孔30aが形成されている。この工具挿入孔30aは、ドライバ31の軸部31aを挿入可能な径および十分な深さを有している。
【0053】
次に、作用を説明する。
[セレクトスイッチ故障時]
セレクトスイッチ29a,29が故障し、セレクトスイッチ29a,29bにより自動変速機8のレンジ切り換えが不可能となった場合には、図10(イ)に示すように、コンソールフィニッシャ12aの開口部22からカバー部材12bを取り外す。
【0054】
続いて、図10(ロ)のように開口部22へセレクトレバー30の工具挿入孔30aにドライバ31の軸部31aを挿入する。そして、図10(ハ)に示すように、工具挿入穴30aにドライバ31の軸部31aを完全に挿入した状態で、握り部31bを把持し、セレクトレバー2を操作してレンジ切り換えを行う。
【0055】
次に、効果を説明する。
第2実施例のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(5) セレクトレバー30の工具挿入孔30aにドライバー31の軸部31aを挿着することにより、セレクトレバー30の全長を長くした状態でセレクト操作を行うことができ、十分な梃子力が得られ運転者に負担を掛けることなくレンジ切り換えを行うことができる。さらに、第1実施例の伸縮するタイプと比較して、単純かつ安価な構成とすることができる。
【0056】
(その他の実施例)
以上、本発明の実施の形態を第1および第2実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は第1および第2実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【0057】
例えば、第2実施例では、工具挿入孔にドライバの軸部を挿着する例を示したが、ドライバに限らず、ボールペン等、細くて所定の剛性を有するものを差し込んでセレクトレバー2を操作してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の自動変速装置が適用された車両の車室内を示す斜視図である。
【図2】第1実施例の自動変速装置の構成を示す側面図である。
【図3】コントロール部の構造を示す側面図である。
【図4】コントロール部の構造を示す背面図である。
【図5】ディテント機構の構造を示す斜視図である。
【図6】セレクトレバーの動作角度に応じた自動変速機の負荷特性を示す図である。
【図7】セレクトレバーの細部構造を示す側面図である。
【図8】アウタレバーの構造を示す縦断面図である。
【図9】インナレバーの構造を示す縦断面図である。
【図10】第2実施例のセレクトレバーの構造を示す側面図である。
【符号の説明】
1 コントロール部
2 セレクトレバー
3 フロアトンネル
4 支点軸
5 制御レバー
6 セクタギヤ
7 電動モータ
8 自動変速機
9 ディテント機構
10 制御アーム
11 リンケージ
12 コンソール
12a コンソールフィニッシャ
12b カバー部材
13 ポテンショメータ
14 制御アンプ
15 回転シャフト
16 ディテントプレート
16a カム山
16b 谷部
17 バネ板
18 ディテントピン
19 パーキングポール
20 カム状プレート
21 パーキングギヤ
22 開口部
23 ワイヤハーネス
24 レンジ切り換え弁
25 アウタレバー
25a 凸部
25b 係合穴
25c 開口部
25d ねじ穴
25e セレクトレバー取り付け部品
26 インナレバー
26a ねじ溝
27 解除ピン
28 ロック機構収容部
28a ロックピン
28b スプリング
28c 保持部
28d 開口部
28e ねじ部
29 ステアリングホイール
29a セレクトスイッチ
29b セレクトスイッチ
30 セレクトレバー
30a 工具挿入孔
31 ドライバ
31a 軸部
31b 握り部
40 インストルメントパネル

Claims (4)

  1. 運転者により操作されるセレクトスイッチの信号に応じて自動変速機のレンジ切り換え装置を駆動するレンジ切り換えアクチュエータを備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、
    車室内のフロアトンネルとコンソールとの間に設け、動力伝達部を介してレンジ切り換え装置と連結したセレクトレバーと、
    このセレクトレバーの可動範囲に面してコンソールフィニッシャに形成したセレクトレバー操作用開口部と、
    このセレクトレバー操作用開口部を着脱自在に覆うカバー部材と、
    前記セレクトレバーの操作位置を検出する操作位置検出手段と、
    運転者の操作力を補助するアシストトルクをセレクトレバーに出力するアシストアクチュエータと、
    検出されたセレクトレバーの操作位置に基づいてアシストトルクを制御するアシストトルク制御手段と、
    を備えることを特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造。
  2. 請求項1に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、
    前記セレクトレバーを伸縮可能とし、伸長時の長さをコンソールフィニッシャよりも上方へ突出するよう設定したことを特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造。
  3. 請求項1に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、
    前記セレクトレバーの上面軸方向に、少なくともドライバーを含む棒状体を挿入可能な挿入孔を設けたことを特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造において、
    前記アシストトルクアクチュエータは、レンジ切り換えアクチュエータを兼ねることを特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造。
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