JP2007309393A - シフトバイワイヤのフェールセーフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 フェール時に手動の操作部を容易に見つけ、すぐに操作を行うことができるシフトバイワイヤのフェールセーフ構造を提供すること。
【解決手段】 アクチュエータ部３を制御するコントローラ２と、アクチュエータ部３と制御アーム７１を接続して切換動作伝達系となるコントロールケーブル６と、アクチュエータ部３のケーブル取り付け部分である取り付けレバー３２を手動操作で動作させる操作ハンドル５と、コントローラ２が異常を検知した際に、操作ハンドル５を収納した部分の蓋８２を開き、操作ハンドル５の位置をドライバに認識させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シフトバイワイヤのフェールセーフ構造の技術分野に属する。

従来では、シフトバイワイヤにおいて、セレクトスイッチ故障によるフェール時のシフト切り換え用に、着脱式のカバーを備えたコンソール内にシフト切り換え装置と連結された手動操作部と、手動操作部の位置検出手段を備え、手動操作部の操作位置によりアクチュエータが操作トルクをアシストしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２３０９５２号公報（第２−１０頁、全図）

しかしながら、従来のシフトバイワイヤのフェールセーフ構造にあっては、フェール時に手動で操作を行うことができるが、普段は使わないため手動操作部は見えないところにあり、フェール時にあわててしまうと手動操作部を見つけるのに時間がかかってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、フェール時に手動の操作部を容易に見つけ、すぐに操作を行うことができるシフトバイワイヤのフェールセーフ構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、ドライバにより操作されるセレクト入力手段の信号に応じて自動変速機のレンジ切換装置を駆動するアクチュエータ部を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、前記アクチュエータ部を制御する制御手段と、前記アクチュエータ部と前記レンジ切換装置を接続して切換動作伝達系となるケーブルと、前記アクチュエータ部の前記ケーブル取り付け部分を手動操作で動作させる手動レンジ切換手段と、前記制御手段が異常を検知した際に、前記手動レンジ切換手段を収納した部分の蓋部を開き、前記手動レンジ切換手段の位置をドライバに認識させる位置認識手段と、を備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、フェール時に手動の操作部を容易に見つけ、すぐに操作を行うことができる。

以下、本発明のシフトバイワイヤのフェールセーフ構造を実現する実施の形態を、請求項１に係る発明に対応する実施例１と、実施例２〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。

実施例１のシフトバイワイヤシステムは、セレクト操作装置部１、コントローラ２、アクチュエータ部３、操作ハンドル５、コントロールケーブル６、自動変速機７、蓋開閉部８を主要な構成としている。
セレクト操作装置部１は、セレクト操作部１１と操作検出部１２からなる。
セレクト操作部１１は、切り換えたいセレクトポジションに操作を行うレバーを備えるものである。このセレクト操作部１１は、スイッチであってもよい。
操作検出部１２は、セレクト操作部１１への操作入力により、どのポジションがセレクトされたかを検出し、コントローラ２へ出力を行う。

コントローラ２は、操作検出部１２からの入力と、位置センサ３３からの入力より、操作検出部１２で検出されたセレクトポジションに、位置センサ３３で検出される自動変速機７のシフトポジションが一致するように、アクチュエータ部３のモータ３１を駆動制御する。
また、コントローラ２は、自己診断等により異常を検出し、異常の際には、ソレノイド８１を駆動する。

アクチュエータ部３は、モータ３１、減速部４、操作ハンドル５、取り付けレバー３２、位置センサ３３、支点軸３４を主要な構成としている。
モータ３１は、コントローラ２の制御により、軸４３へ回転出力する。
取り付けレバー３２は、ウォームホイール４２の回転が支点軸３４を介して伝達され、レバー先端部にコントロールケーブル６が取り付けられる。

位置センサ３３は、支点軸３４部分に設けられ、ウォームホイール４２、又は支点軸３４の固定部材に対する回転変位角度を検出する。検出値はコントローラ２へ出力する。
支点軸３４は、図示しない軸支構造により回転する軸であり、ウォームホイール４２、取り付けレバー３２と固定されともに回転変位する。

減速部４は、ウォーム４１、ウォームホイール４２、軸４３で構成される。
軸４３の内部へモータ３１の出力軸３１１を圧入又は、出力軸３１１の一部をＣ形状にするなどして、回転を伝達する構造にする。
軸４３のなかほどには、ウォーム４１を設け、支点軸３４にはウォームホイール４２を設けて係合させる。

操作ハンドル５は、図１に示すように、支点軸３４から外周方向に伸びるレバーを設けたものである。
コントロールケーブル６は、図１に示すように、アクチュエータ部３の取り付けレバー３２と自動変速機７の制御アーム７１を接続するプッシュプルが可能なケーブルである。
自動変速機７は、レンジポジションの切り換えを行う油圧制御をするマニュアルバルブを駆動させる制御アーム７１を外部に備えている。この制御アーム７１にコントロールケーブル６の一端が取り付けられることで、レンジポジションがアクチュエータ部３により制御されることになる。実施例１では、自動変速機７は、シフトバイワイヤシステム特有の構造を要求されない。既存のものをそのまま使用できる。

次に、蓋開閉部８の構造説明を行う。
図２は、実施例１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けるセンターコンソールに設けた蓋開閉部の説明斜視図である。図３は、実施例１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ける蓋開閉部の構造説明図である。
実施例１では、図２に示すようにセンターコンソール９に開閉する蓋８２を設け、この蓋８２を設けたセンターコンソール９の部分に、アクチュエータ部３を設けるようにする。

この蓋８２を設けた部分の断面を示すのが図３である。この蓋８２は、下辺部分に回転軸部を設けることにより開閉する構造であり、この回転軸部には、ねじりばね８４を設けて、閉じている際にねじりばね８４の付勢力が蓋８２を開く方向に働くようにする。

また、蓋８２には、図３(b)に示すように、開いた状態で上方へ立設した部分を設け、そこに穴形状を設けてロック穴８２１とする。
次に、蓋８２の上辺より上方のセンターコンソール９の内側に、ソレノイド８１を設ける。ソレノイド８１は、電磁力により進退するプランジャ８１１を備え、この進退方向を下方にして、閉じた蓋８２のロック穴８２１へ向かうように設ける。

また、棒状のプランジャ８１１の下方には、鍔状の部分を設け、この鍔状部分とソレノイド本体との間にばね８１２を設けるようにする。これにより、ソレノイド８１は、駆動電源オフの際にばね８１２の付勢力によって、プランジャ８１１が下方に向かって進出した状態になるようにする。
また、プランジャ８１１の下方には、リターンノブ８３を係合させる。リターンノブ８３は、センターコンソール９の蓋８２の上方の外側に設けた溝９１に係合して上下動可能に設けられたものであり、プランジャ８１１と一体となって移動が可能なように固定されている。

次に、自動変速機７のディテント構造について説明する。
図４は、自動変速機７のディテント構造を示す斜視図である。
制御アーム７１には回転シャフト７２が設けられ、この回転シャフト７２にディテントプレート７３が支持されている。ディテントプレート７３の上端には、カム山７３ａの間に５つのレンジ（Ｐ・Ｒ・Ｎ・Ｄ・Ｌ）に対応した谷部７３ｂが形成されている。そして、この谷部７３ｂにバネ板７４の先端に形成されたディテントピン７５を係合させ、選択されたセレクト位置を保持することにより、車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトを防止している。

すなわち、モータ３１の駆動力により回転シャフト７２が回動し、この回動に応じてディテントプレート７３がディテントピン７５に対して相対移動する。このとき、ディテントピン７５がカム山７３ａを乗り越えて隣のレンジに対応した谷部７３ｂと係合し、係合状態がバネ板７４の弾性力により保持される。この弾性力がセレクト操作する際の主要な負荷力となる。

なお、ディテントプレート７３には、パーキングロッド７６の一端が回動自在に連結されている。このパーキングロッド７６は、レンジポジションをＰレンジに移動させたとき、カム状プレート７７を介してパーキングギア７８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、パーキングロッド７６を咬む力として作用する。

次に作用を説明する。
[シフトバイワイヤシステム]
実施例１のシフトバイワイヤシステムについて説明する。
例えば、ドライバがセレクト操作部１１を操作して、連続的にあるいはスイッチによる択一的に切り換えたいセレクトポジションを入力すると、セレクトポジジョンが操作検出部１２により検出され、コントローラ２へ出力される。

また、位置センサ３３では、ウォームホイール４２、または取り付けレバー３２の回転変位が、基準位置（例えばＰレンジ相当位置）からのストローク角度として検出され、コントローラ２へ出力される。

よって、コントローラ２は、セレクトポジションの入力があった場合に、位置センサ３３からのレンジポジションと比較し、異なる場合には、レンジポジションがセレクトポジションと一致するようアクチュエータ部３のモータ３１を駆動する。モータ３１の駆動力は、ウォーム４１、ウォームホイール４２で減速されるとともに、支点軸３４周りの駆動へと変換され、取り付けレバー３２を回転変位させてコントロールケーブル６のプッシュプル動作を行う。
これにより、自動変速機７の制御アーム７１を回転動作させ、図示しないマニュアルバルブを動作させることによりレンジポジションの切り換えを行う。
実施例１のシフトバイワイヤシステムでは、操作ハンドル５を設けるのみでコストを抑制した構造で、バイワイヤが本質的に持つ、フェール時への対処としての配線やコントローラ、センサ等を複数系にしなければならないという問題を解決している。

［自動変速機の操作反力特性］
図５は、Ｐ→Ｒレンジ方向におけるモータ３１の出力軸に発生する操作反力を示す特性図である。この操作反力特性は、出力軸における操作反力[N]を作動位置（ストローク角度）と対比させたものである。

また、モータ３１の出力軸における操作反力は、上述した自動変速機７のディテントで発生する負荷力に、コントロールケーブル６の摩擦力、電動モータのイナーシャ等を合成したものである。よって、モータ３１によるレンジ切り換えは、この操作反力以上の駆動力が必要となる。

図５に示すように、Ｐ→Ｒレンジ方向に操作したときに発生する操作反力は、各レンジ間において、初めにモータ３１の駆動方向と逆方向（Ｄ→Ｎレンジ方向）に発生し、ピーク後に向きを変えて操作方向と同一方向（Ｐ→Ｒレンジ方向）に発生し、レンジ切り換え位置（停止位置）付近でゼロに収束した状態となる。この特性は、ディテントピン７５が、カム山７３ａを乗り越える際に発生する負荷力に起因している。すなわち、ディテントピン７５がカム山７３ａを乗り越えるまでは、バネ板７４を付勢する図示しないバネの付勢力により抵抗力が発生し、ディテントピン７５がカム山７３ａを乗り越えた後は、ディテントピン７５が次のカム山７３ａの溝又は溝７３ｂに落ち込んで引き込み力が発生するためである。

[フェール時のハンドル操作]
通常時では、アクチュエータ部３の操作ハンドル５を収納しているセンターコンソール９の蓋８２は、図３(a)に示すように、閉じた状態となっている。
この状態では、蓋８２のロック穴８２１に、ソレノイド８１のばね８１２で付勢され下方に進出したプランジャ８１１の先端（下端）部分が挿入して係合していることにより蓋８２が閉じた状態でロックされる。また、この際には、リターンノブ８３の下面が、蓋８２のロック穴８２１の周辺に面接するため、蓋８２の閉じた状態が安定して維持される。

この実施例１のシフトバイワイヤシステムにおいて、バッテリーあがりや、配線のショートや断線、コントローラ２の異常、モータ３１や位置センサ３３の異常などが発生すると、セレクト操作装置部１の操作が自動変速機７に反映されない異常な状態となる。

その際には、この異常の発生を、例えば図示しない自己診断機能などによりコントローラ２は検知したならば、ソレノイド８１を駆動させる。
すると、ソレノイド８１の内部のコイルで発生する電磁力により、プランジャ８１１がソレノイド８１の内部に退行する。つまり図３の状態で上方へ移動する。その際には、ばね８１２が圧縮され、プランジャ８１１とともにリターンノブ８３が上方へ移動する。

これにより蓋８２のロック穴８２１とプランジャ８１１の先端（下端）が係合しなくなり、また、リターンノブ８３の下面とロック穴８２１の周囲との面接が解除される。
よって、蓋８２が自由な状態となるが、蓋８２の回転軸部分では、開方向へねじりばね８４により付勢されているために、蓋８２が開く(図３（b）参照)。

この蓋が開く動作により、ドライバは、操作ハンドル５の位置を強く知り認識するため、操作ハンドル５を探す動作をすることなく、すぐに操作ハンドル５によるレンジ切り換え操作を行うことができる。

このようにして、操作ハンドル５を容易に確認したならば、操作ハンドル５を操作して、取り付けレバー３２を支点軸３４に対して回転させ、コントロールケーブル６のプッシュプルによりレンジ切り換えを手動で行う。
この手動のレンジ切り換えの際には、メータ等のレンジポジションを示す表示を見ながら操作するのが容易な操作となる。

次に、効果を説明する。
実施例１のシフトバイワイヤのフェールセーフ構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)ドライバにより操作されるセレクト操作装置部１の信号に応じて自動変速機７の制御アーム７１を駆動するアクチュエータ部３を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、アクチュエータ部３を制御するコントローラ２と、アクチュエータ部３と制御アーム７１を接続して切換動作伝達系となるコントロールケーブル６と、アクチュエータ部３のケーブル取り付け部分である取り付けレバー３２を手動操作で動作させる操作ハンドル５と、コントローラ２が異常を検知した際に、操作ハンドル５を収納した部分の蓋８２を開き、操作ハンドル５の位置をドライバに認識させるようにしたため、フェール時に手動の操作部を容易に見つけ、すぐに操作を行うことができる。

実施例２のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造は、操作ハンドルの位置を認識させる手段として、ブザーとインジケータを設けるようにした例である。
構造を説明する。
図６は実施例２のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。
実施例２では、操作ハンドル５の設置位置は、ドライバが操作しやすい位置であればよく、内部へ収納されていても、外部へ露出していてもよい。
操作ハンドル５が配置されている位置の近傍に、音を発するブザー８５と、光を発するインジケータ８６を設ける。ブザー８５及びインジケータ８６は、コントローラ２に電気的に接続し、コントローラ２により制御する。

次に作用を説明する。
[フェール時のハンドル操作]
実施例２では、コントローラ２が異常を検出したならば、ブザー８５を鳴らすとともに、インジケータ８６を点灯させるようにする。
これによりドライバは、操作ハンドル５の位置を強く知り認識するため、操作ハンドル５を探す動作をすることなく、すぐに操作ハンドル５によるレンジ切り換え操作を行うことができる。

効果を説明する。実施例２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、以下の効果を有する。
(2)ドライバにより操作されるセレクト操作装置部１の信号に応じて自動変速機７の制御アーム７１を駆動するアクチュエータ部３を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、アクチュエータ部３を制御するコントローラ２と、アクチュエータ部３と制御アーム７１を接続して切換動作伝達系となるコントロールケーブル６と、アクチュエータ部３のケーブル取り付け部分である取り付けレバー３２を手動操作で動作させる操作ハンドル５と、コントローラ２が異常を検知した際に、ブザー８５を鳴らすとともに、インジケータ８６を点灯させて、操作ハンドル５の位置をドライバに認識させるようにしたため、フェール時に手動の操作部を容易に見つけ、すぐに操作を行うことができる。

実施例３のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造は、アクチュエータ部と操作ハンドルをプッシュプルで動作するケーブルで接続するようにした、例である。
構造を説明する。
図７は実施例３のシフトバイワイヤシステムのフェール構造の説明図である。
実施例３では、ブザー８５、インジケータ８６を設けている点は、実施例２と同様である。
実施例３では、操作ハンドル５を、途中に回転軸５１を設けた回転動作を行うものにし、回転軸５１に対して、反対側の端に、プッシュプル式のケーブル５２を接続する。ケーブル５２の反対側は、コントロールケーブル６が接続されている取り付けレバー３２に取り付けるようにする。
その他構成は、実施例１、２と同様であるので、説明を省略する。

作用を説明する。
[フェール時のハンドル操作]
実施例３において、ブザー８５、インジケータ８６による作用は、実施例２と同様である。
実施例３では、アクチュエータ部３と操作ハンドル５をケーブル５２で接続しているため、操作ハンドル５を設けたい位置にスペース上の制約等がある場合に、操作ハンドル５部分のみを設置すればよく、アクチュエータ部３は別の位置に配置できるため、配置の自由度が拡がる。また、操作ハンドル５を操作した際、ケーブル５２がプッシュプルするレバーは、自動変速機７の制御アーム７１を操作するためコントロールケーブル６を接続するアクチュエータ部３の取り付けレバー３２であるため、新たなレバーを設けることなく、コストを抑制して、配置の自由度を拡げることができる。

効果を説明する。実施例３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、上記(2)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)操作ハンドル５とアクチュエータ部３の取り付けレバー３２をケーブル５２で接続する構造にしたため、コストを抑制して、配置の自由度を拡げることができる。

実施例４のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造は、アクチュエータ部と操作ハンドルをプッシュプルで動作するケーブルで接続するようにし、さらに、アクチュエータ部の支点軸に設けたレバーにケーブルを接続する例である。
構造を説明する。
図８は実施例４のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。
ブザー８５、インジケータ８６を設けている点は、実施例２と同様である。
実施例４では、取り付けレバー３２と別に、且つ別の方向に伸長するようにレバー３５を設ける。そして、操作ハンドル５の回転軸５１と反対側の端部とレバー３５をケーブル５２で接続する。
その他構成は、実施例１、２と同様であるので、説明を省略する。

作用を説明する。
[フェール時のハンドル操作]
実施例４において、ブザー８５、インジケータ８６による作用は、実施例２と同様である。
実施例４では、コスト面では、実施例３に劣るものの、コントロールケーブル６を引き出す方向と、別の方向にケーブル５２を引き出すことができるため、アクチュエータ部３と操作ハンドル５の位置関係の自由度をさらに拡げることができる。

効果を説明する。実施例４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、上記(2)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(4)操作ハンドル５とアクチュエータ部３に取り付けレバー３２と別に設けたレバー３５をケーブル５２で接続する構造にしたため、アクチュエータ部３と操作ハンドル５の配置の自由度をさらに拡げることができる。

以上、本発明のシフトバイワイヤのフェールセーフ構造を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例では、ドアの開閉、ブザー、インジケータについて説明したが、さらに、メータ内の表示器に操作ハンドルの位置と操作方法を表示させるようにしてもよい。
この場合には、表示を見ることで、操作ハンドルの位置と操作方法を知ることができ、予め覚えることが不要となるため便利である。

実施例１のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。 実施例１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けるセンターコンソールに設けた蓋開閉部の説明斜視図である。 実施例１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ける蓋開閉部の構造説明図である。 自動変速機のディテント構造を示す斜視図である。 Ｐ→Ｒレンジ方向におけるモータ３１の出力軸に発生する操作反力を示す特性図である。 実施例２のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。 実施例３のシフトバイワイヤシステムのフェール構造の説明図である。 実施例４のシフトバイワイヤシステムのフェールセーフ構造の説明図である。

符号の説明

１ セレクト操作装置部
１１ セレクト操作部
１２ 操作検出部
２ コントローラ
３ アクチュエータ部
３１ モータ
３１１ 出力軸
３２ レバー
３３ 位置センサ
３４ 支点軸
３５ レバー
４ 減速部
４１ ウォーム
４２ ウォームホイール
４３ 軸
５ 操作ハンドル
５１ 回転軸
５２ ケーブル
６ コントロールケーブル
７ 自動変速機
７１ 制御アーム
７２ 回転シャフト
７３ａ カム山
７３ ディテントプレート
７３ｂ 溝
７３ｂ 谷部
７４ バネ板
７５ ディテントピン
７６ パーキングロッド
７７ カム状プレート
７８ パーキングギア
８ 蓋開閉部
８１ ソレノイド
８１１ プランジャ
８１２ ばね
８２１ ロック穴
８２ 蓋
８３ リターンノブ
８４ ねじりばね
８５ ブザー
８６ インジケータ
９ センターコンソール
９１ 溝

Claims (1)

1. ドライバにより操作されるセレクト入力手段の信号に応じて自動変速機のレンジ切換装置を駆動するアクチュエータ部を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、
   前記アクチュエータ部を制御する制御手段と、
   前記アクチュエータ部と前記レンジ切換装置を接続して切換動作伝達系となるケーブルと、
   前記アクチュエータ部の前記ケーブル取り付け部分を手動操作で動作させる手動レンジ切換手段と、
   前記制御手段が異常を検知した際に、前記手動レンジ切換手段を収納した部分の蓋部を開き、前記手動レンジ切換手段の位置をドライバに認識させる位置認識手段と、
   を備えることを特徴とするシフトバイワイヤのフェールセーフ構造。

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