JP2006162022A - シフトバイワイヤ式レンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機の、製造コスト、容積および質量増大を招くことなく、フェールセーフを実現できるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を提供する。
【解決手段】発進摩擦要素を具えた自動変速機のレンジ切換弁を切換えるマニュアルシャフトのレンジ位置を、セレクトレバー３により選択したレンジに対応させて、モータ４の駆動により切換えるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置において、
前記モータ４の電気的制御がフェールした場合において、前記マニュアルシャフトのレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定するとともに、
前記セレクトレバー３がドライブ位置以外の場合には、前記発進摩擦要素を開放させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の自動変速機に用いられるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置に関するものである。

従来、自動車に用いられる自動変速機においては、セレクトレバーに機械的に連結された、自動変速機のレンジ切換を制御するレンジ切換弁を、運転者がセレクトレバーを操作することにより所定のレンジ位置に切換えて、レンジを切換えることが行われてきたが、たとえば特許文献１に記載され、図１に示すように、レンジ切換弁１を切換えるマニュアルシャフト２の回転駆動を、セレクトレバー３により選択したレンジに基づいて、当該マニュアルシャフト２に図示しないウォームギア等により連結されたモータ４を駆動させることにより行う、いわゆるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置が提案されている。なお、図中５はマニュアルシャフト２の回転位置を検出する角度センサを示し、当該角度センサ５により検出した角度に基づき、シフトバイワイヤコントロールユニット６は前記モータ４を制御する。

加えて、シフトバイワイヤコントロールユニット６にはＣＡＮ（車両の通信規格：自動変速機コントローラー、エンジンコントローラ、アンチロックブレーキシステムなどに接続）より、アクセル開度、エンジン回転数が入力されている。また、図中、Ｐはパーキング位置を、Ｒはリバース位置を、Ｎはニュートラル位置を、Ｄはドライブ位置を示す。
ここで、マニュアルシャフト２とレンジ切換弁１とは図示しないレバー機構を介して連結され、例えば、マニュアルシャフト２がＡ方向に回転させられると、レンジ切換弁１はＢ方向に移動させられて、ドライブ位置を取り、ライン油圧が図示しない発進摩擦要素たる前進クラッチを駆動するためのシリンダに送り込まれて、発進摩擦要素が締結されて、所望のレンジ切換が行われる。
特開平５−２０３０４２号公報

しかし、このようなシフトバイワイヤ式レンジ切換装置においては、モータ４、角度センサ５およびシフトバイワイヤコントロールユニット６から構成される電気的制御系統がフェールして、マニュアルシャフトの正確な位置制御ができなくなった場合に、マニュアルシャフト２がモータ４により意図しない角度で回転駆動され、レンジ切換弁１が意図しないレンジ位置に切換えられて、運転者の意図しないレンジが選択されてしまうおそれがあった。このような不具合を防止して、フェールセールを実現するために、図示しないサブモータ、サブシフトバイワイヤコントロールユニットおよびサブ角度センサを設けて、フェール時にマニュアルシャフト２を別途制御してレンジ切換弁１を切換可能な冗長系を構成することも考えられるが、自動変速機７内に、サブモータ、サブ角度センサ、サブシフトバイワイヤコントロールユニットをそれぞれ新たに設ける必要があるため、コスト増大を招くとともに、当該シフトバイワイヤ式レンジ切換装置を適用した自動変速機全体の容積および質量増大を招いてしまうという問題点があった。

ところで、従来、自動変速機において車両の発進を制御する要素として、トルクコンバータが用いられてきたが、近年は、トルクコンバータに代えて湿式多板クラッチを用いた発進クラッチ等の発進摩擦要素が提案され、有段変速機（ＡＴ）や無段変速機（ＣＶＴ）等に適用されている。さらに、近年においては、前輪および後輪の一方にエンジンを連結し、エンジンにより駆動される駆動輪にオルタネータを連結し、当該オルタネータにより発電した電力により駆動される補助モータにより他方の車輪を駆動してトルク補助を行う、電動四輪駆動車や、パーキングブレーキをスイッチのオンオフに基づいて電気指令的に締結または開放する電動パーキングブレーキも実用化されている。このため、これらの新機軸を前述したフェールセーフを実現するために利用して協調制御を行うことは、コスト、容積および質量増大を招くことを防止する上で非常に有効であると考えられる。

本発明の目的は、上述した課題を解決することであり、自動変速機の、製造コスト、容積および質量増大を招くことなく、フェールセーフを実現できるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を提供することにある。

請求項１に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置は、発進摩擦要素を具えた自動変速機のレンジ切換弁を切換えるマニュアルシャフトのレンジ位置を、セレクトレバーにより選択したレンジに対応させて、モータの駆動により切換えるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置において、
前記モータの電気的制御がフェールした場合において、前記マニュアルシャフトのレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定するとともに、
前記セレクトレバーがドライブ位置以外の場合には、前記発進摩擦要素を開放させることを特徴とする。

請求項１に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置によれば、モータの電気的制御がフェールした場合においても、マニュアルシャフトの位置を強制的にドライブ位置として、セレクトレバーがドライブ位置である場合には前記発進摩擦要素を締結するため、背景技術において記載したような冗長系を構成することなく、発進、走行、停止を行うことができるとともに、前記セレクトレバーがドライブ位置以外の場合には、発進、走行、停止の全てにおいて、前記発進摩擦要素を開放させるため、運転者の意図しないレンジが選択されてしまうことを防止することができる。また、背景技術において述べたような冗長系を構成する必要がないため、自動変速機全体のコスト、容積および質量増大を招くことを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を適用した、車両のシステム構成図である。
シフトバイワイヤ式レンジ切換装置の一部をなす、シフトバイワイヤコントロールユニット６にはセレクトレバー３から当該レバーの位置が入力されて、それに基づき、シフトバイワイヤコントロールユニット６はモータ４に駆動信号を出力し、それにより、マニュアルシャフト２が回転駆動され、当該マニュアルシャフト２の回転位置を角度センサ５により検出し、当該回転位置の情報はシフトバイワイヤコントロールユニット６にフィードバック入力される。

通常時、シフトバイワイヤコントロールユニット６には図示しない自動変速機を制御する自動変速機コントロールユニット８が接続されており、シフトバイワイヤコントロールユニット６は、図示しない発進摩擦要素を具えた自動変速機のレンジ切換弁を切換えるマニュアルシャフト２のレンジ位置を、セレクトレバー３により選択したレンジに対応させて、モータ４の駆動により切換える。
なお、セレクトレバー３、シフトバイコントロールユニット６、マニュアルシャフト２、モータ４、角度センサ５の基本的な構成は、図１に示した従来のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置と同様である。

シフトバイコントロールユニット６は、セレクトレバー３から入力されるセレクトレバー位置信号と角度センサから入力される回転位置信号とを照らし合わせ、両者に差異が生じている場合には、モータ４の電気的制御がフェールしたと判断し、フェール時には以下の動作を実行する。シフトバイコントロールユニット６はモータ４にドライブ位置を選択するよう駆動信号を出力し、
マニュアルシャフト２のレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定する。
同時にシフトバイコントロールユニット６は、セレクトレバー３がドライブ位置以外の場合には、前記発進摩擦要素を開放させるべく、自動変速機コントロールユニット８に、後述の発進摩擦要素協調制御フラグを出力する。（請求項１に相当）

なお、フェール時にマニュアルシャフト２のレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定するためには、モータ４をマニュアルシャフトがドライブ位置となるよう回転駆動させた後は、回転駆動させないよう制御することが必要である。
あるいは、フェール時にマニュアルシャフト２のレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定するにあたり、上述した構成および制御に替えて、マニュアルシャフト２がドライブ位置に回転する方向に常に付勢されるよう、付勢手段としての図示しないスプリングをマニュアルシャフト２に設け、フェール時には、モータ４の電源を切ることもできる。

これによれば、モータ４の電気的制御がフェールした場合においても、マニュアルシャフト２の位置を強制的にドライブ位置として、セレクトレバー３がドライブ位置である場合には図示しない発進摩擦要素を締結するため、背景技術において記載したような冗長系を構成することなく、発進、走行、停止を行うことができるとともに、セレクトレバー３がドライブ位置以外の場合には、発進、走行、停止の全てにおいて、図示しない発進摩擦要素を開放させるため、運転者の意図しないレンジが選択されてしまうことを防止することができる。また、背景技術において述べたような冗長系を構成する必要がないため、自動変速機７全体のコスト、容積および質量増大を招くことを防止することができる。

加えて、シフトバイワイヤコントロールユニット６には図示しない電動パーキングブレーキを制御する、電動パーキングブレーキコントロールユニット９が接続されて、パーキングブレーキをスイッチのオンオフに基づいて電気指令的に締結または開放する電動パーキングブレーキを具える自動車に適用されるとともに、
セレクトレバー３がパーキング位置の場合には、図示しない電動パーキングブレーキのスイッチのオンオフにかかわらず、前記電動パーキングブレーキを締結させるべく、シフトバイワイヤコントロールユニット６は電動パーキングブレーキコントロールユニット９に電動パーキングブレーキ協調制御フラグを出力する。（請求項２に相当）

これによれば、モータ４の電気的制御がフェールした場合においても、セレクトレバー３をパーキング位置とすることにより、図示しない電動パーキングブレーキのスイッチのオンオフにかかわらず、電動パーキングブレーキを締結させて、背景技術において記載したような冗長系を構成することなく、車両の停止状態を実現することができる。

さらに、シフトバイワイヤコントロールユニット６には図示しない電動四輪駆動車を制御する、電動四輪駆動車コントロールユニット１０が接続されて、前輪および後輪の一方にエンジンを連結し、エンジンにより駆動される図示しないオルタネータにより発電した電力により駆動される図示しない補助モータにより他方の車輪を駆動してトルク補助を行う電動四輪駆動車に適用されるとともに、
セレクトレバー３がリバース位置の場合に、図示しない前記補助モータを後退駆動させるべく、電動四輪駆動車協調制御フラグを出力する。（請求項３に相当）

これによれば、モータ４の電気的制御がフェールした場合においても、セレクトレバー３をリバース位置とすることにより、発進摩擦要素を開放するとともに、図示しない補助モータを後退駆動させて、背景技術において記載したような冗長系を構成することなく、車両の後退および停止を実現することができる。
ただし、補助モータは車輪に常に連結されていることを前提とする。
このように、モータの電気的制御がフェールした場合に、発進摩擦要素、電動パーキングブレーキあるいは電動四輪駆動車と協調制御することにより、冗長系を構成することなくリンプホーム的、つまりは縮退的な運転を可能にすることができる。

図３は、本発明に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置の制御内容を示すマップ図である。
セレクトレバー３のレンジ位置は、通常時においてもフェール時においても変化はない。
マニュアルシャフト２のレンジ位置は、フェール時には、ドライブ位置以外つまりは、パーキング位置、リバース位置、ニュートラル位置にある場合には、強制的にドライブ位置として固定される。

発進摩擦要素のクラッチ圧は、フェール時に、前述したシフトバイワイヤコントロールユニットから、自動変速機コントロールユニットに発進摩擦要素制御フラグが出力されて、セレクトレバーがドライブ位置以外にある場合において、オフとされて、発進摩擦要素を開放する。
電動パーキングブレーキ制御は、フェール時にセレクトレバーがパーキング位置にある場合にオンとされる。
電動四輪駆動車制御は、フェール時にセレクトレバーがリバース位置にある場合に、オンとされる。

図４は、本発明のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置の制御内容を、一例として、セレクトレバー３をドライブ位置→ニュートラル位置→リバース位置→パーキング位置→ドライブ位置のパターンでシフトさせて、最初のドライブ位置選択時にモータ４の電気的制御がフェールした場合において示すチャートである。
セレクトレバー３がドライブ位置にある場合に、モータ４の電気的制御がフェールして、シフトバイワイヤフェールフラグが立ち上がると、マニュアルシャフト２を強制的にドライブ位置として固定する。その後、アクセルペダルを戻すとともに、ブレーキペダルを踏み込むと、アクセル開度がゼロとなり、ブレーキが立ち上がり、車速が減少する。車速が減少してゼロとなると、クラッチ圧をゼロとする通常の発進摩擦要素の制御を行う。（ａ）

その後、セレクトレバー３をニュートラル位置とし、（ｂ）さらにその後、セレクトレバーをリバース位置とすると、電動四輪駆動車協調制御フラグが立ち上がり、アクセルペダルを踏み込んで、アクセル開度を上昇させると、後方への車速が上昇する。その後、アクセルペダルを戻して、ブレーキペダルを踏み込むと、車速は減少して車両は停止する。（ｃ）
その後、セレクトレバー３をパーキング位置とすると、電動四輪駆動車協調制御フラグは立下り、電動パーキングブレーキ協調制御フラグが立ち上がる。これにより、電動パーキングブレーキが締結される。（ｄ）

さらに、セレクトレバー３をドライブ位置とし、ブレーキペダルを踏み込んでいる間は、車速はゼロであり、クラッチ圧はゼロである。ここから、ブレーキペダルを戻して、アクセルペダルを踏み込むと、アクセル開度が上昇するとともに、発進時のみ発進摩擦要素を滑らせるべくクラッチ圧が立ち上がり、車速が上昇する。（ｅ）

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。

本発明のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置は、発進摩擦要素を使用した自動変速機を用いた自動車に用いて好適なものであって、冗長系を構成することなく、レンジ切換弁を切換えるマニュアルシャフトを駆動するモータの電気制御のフェール時に、縮減的な運転を可能とし、フェールセーフを実現するものである。

従来のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を示す模式図である。 本発明に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置を示すブロック図である。 本発明に係るシフトバイワイヤ式レンジ切換装置の制御内容を示すマップ図である。 本発明のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置の制御内容を示すチャートである。

符号の説明

１ レンジ切換弁
２ マニュアルシャフト
３ セレクトレバー
４ モータ
５ 角度センサ
６ シフトバイワイヤコントロールユニット
７ 自動変速機
８ 自動変速機コントロールユニット
９ 電動パーキングブレーキコントロールユニット
１０ 電動四輪駆動車コントロールユニット

Claims (3)

1. 発進摩擦要素を具えた自動変速機のレンジ切換弁を切換えるマニュアルシャフトのレンジ位置を、セレクトレバーにより選択したレンジに対応させて、モータの駆動により切換えるシフトバイワイヤ式レンジ切換装置において、
   前記モータの電気的制御がフェールした場合において、前記マニュアルシャフトのレンジ位置を強制的にドライブ位置として固定するとともに、
   前記セレクトレバーがドライブ位置以外の場合には、前記発進摩擦要素を開放させることを特徴とするシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。
2. パーキングブレーキをスイッチのオンオフに基づいて電気指令的に締結または開放する電動パーキングブレーキを具える自動車に適用されるとともに、
   前記セレクトレバーがパーキング位置の場合には、前記電動パーキングブレーキのスイッチのオンオフにかかわらず、前記電動パーキングブレーキを締結させることを特徴とする請求項１に記載のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。
3. 前輪および後輪の一方にエンジンを連結し、エンジンにより駆動されるオルタネータにより発電した電力により駆動される補助モータにより他方の車輪を駆動してトルク補助を行う電動四輪駆動車に適用されるとともに、
   前記セレクトレバーがリバース位置の場合に、前記補助モータを後退駆動させることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のシフトバイワイヤ式レンジ切換装置。

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