JP2008095889A - 自動変速機のレンジ切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両１用の自動変速機３におけるシフトレンジを必要に応じて選択するレンジ切替装置２０において、パーキング荷重が過大になるような状況ではパーキングレンジＰを成立不可能にして、従来例のようにパーキングレンジＰから他のシフトレンジに変更できなくなるという不具合そのものを発生させないようにする。
【解決手段】停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生すると、パーキングレンジＰへの変更を禁止するフェールセーフ処理を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用の自動変速機におけるシフトレンジを必要に応じて選択するレンジ切替装置に関する。

車両用の自動変速機では、一般的に、選択可能なシフトレンジとして、パーキングレンジ（Ｐ），リバースレンジ（Ｒ），ニュートラルレンジ（Ｎ），ドライブレンジ（Ｄ）等が設定されている。

このシフトレンジの選択方法としては、一般的に、車両の運転席付近に設置されるシフトレバーを運転者が操作することによって行うようになっている。

なお、ドライブレンジＤでは、運転状況に応じて自動的に最適な変速段を成立させるようになっている。

ここで、シフトレンジを選択するためのレンジ切替装置としては、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーと、ディテントレバーとシフトレバーとを連動連結するためのシフトケーブルとを含んで構成されている。

つまり、このレンジ切替装置では、シフトレバーを車両運転者が操作することに伴いシフトケーブルおよびディテントレバーを介してマニュアルバルブの状態を適宜に変更し、前記シフトチェンジ操作で選択したシフトレンジを成立させるようになっている。

ところで、前記シフトケーブルを用いる方式では、シフトケーブルのレイアウトに制約が多い等の不具合があり、近年では、いわゆるシフト・バイ・ワイヤと呼ばれる方式が考えられている（例えば特許文献１参照。）。

この技術は、シフトレバーとディテントレバーとをシフトケーブルで連結せずに切り離して、シフトレバーを車両運転者が操作すると、その選択されたシフトレンジの位置をセンサ等で検出し、この検出したシフトレンジを成立させるようにディテントレバーをモータ等のアクチュエータで駆動することによってマニュアルバルブの状態を適宜に変更するように構成されている。

なお、一般的に、レンジ切替装置には、パーキングレンジＰを成立させたときに、自動変速機のアウトプットシャフトを回転不可能なロック状態とするためのパーキングロック手段が設けられている（例えば特許文献２参照。）。

このパーキングロック手段は、アウトプットシャフトに外装固定されるパーキングギアにパーキングロックポールの爪を係止させることによってアウトプットシャフトを回転不可能なロック状態とする一方で、前記爪をパーキングギアから抜き出すことによってアウトプットシャフトを回転可能なアンロック状態とすることができるようになっている。
特開２００１−１８２８２７号公報 特開２００１−２９５９２２号公報

上記従来例では、停車時にシフトレバーの操作でパーキングレンジＰが選択されると、仮に車両の姿勢が前傾または後傾している場合であっても、パーキングレンジＰを成立させるようになっている。

ところが、前記車両が傾斜している場合には、車輪から自動変速機のアウトプットシャフトに、それを回そうとするトルク（パーキング荷重）が働くことになり、それに伴い、パーキングギアに係止しているパーキングロックポールの爪が強く噛み込む傾向となる。

したがって、前記車両の傾斜角度が大きければ大きい程、前記トルクが増大し、パーキングギアへのパーキングロックポールの爪の噛み込みが強くなってしまう。

このような状況では、パーキングレンジＰから他のシフトレンジに変更しようとしても、前述したようにパーキングギアに強く噛み込んでいるパーキングロックポールの爪をパーキングギアから抜き出すことが困難になる。

このような不具合に対し、上記従来例では、前述したような状況においてパーキングレンジＰから他のシフトレンジに変更するにあたって、モータ等でパワーアシストすることによってパーキングロックポールの爪をパーキングギアから強引に抜き出すような対策を講じている。

このように強引にパーキング解除させるような構成を採用していると、パーキングギアやパーキングロックポールの爪に過荷重が付与されるために、それらが破損しやすくなることが懸念される。

また、車両で例えばキャンピングカー等のような被牽引車両を牽引する場合において、前述したような状況になると、前記パーキング荷重が車両単独の場合に比べてさらに増大するために、パーキングレンジＰから他のシフトレンジに変更することが完全に不可能になるおそれがある。

そのため、万一、前述したような状況になってしまうと、パーキング解除するには、車両から被牽引車両を引き離したり、あるいはレッカー車両等でもって車両を吊り上げて強制移動させたりするといった、大掛かりな対策を講じなければならなくなる等、多大な労力やコストが必要になることが懸念される。

本発明は、車両用の自動変速機におけるシフトレンジを必要に応じて選択するレンジ切替装置において、停車時にパーキング荷重が過大になるような状況ではパーキングレンジを成立させないようにし、従来例のようにパーキングレンジから他のシフトレンジに変更できなくなるという不具合そのものを発生させないようにすることを目的としている。

本発明は、車両用の自動変速機におけるシフトレンジを必要に応じて選択するレンジ切替装置であって、停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生していると、パーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理を実行することを特徴としている。

なお、前記パーキング荷重とは、停車時における車両の傾斜姿勢、自重、積載物、牽引車両等のパラメータに起因して自動変速機のアウトプットシャフトに働くトルクのことである。また、仮に、現在停車していてパーキングレンジを成立させている状態において他のシフトレンジに変更する場合に必要となる力のことを、パーキング解除荷重ということにする。

ここで、平坦路に停車している場合のように車両の姿勢が水平であれば、パーキング荷重はほぼゼロと考えられ、パーキング解除荷重も最小となるが、登坂路や降坂路等の坂道に停車している場合のように車両の姿勢が大きく傾斜していると、パーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が共に大きくなる。当然ながら、車両の傾斜姿勢においては、駆動輪にかかる重量物が重いほど、パーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が増大する。

そこで、本発明の構成では、停車時に例えば車両の姿勢が大きく傾斜していること等に起因してパーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が共に大きくなっている場合に、パーキングレンジへの変更を禁止するようにしている。

換言すれば、停車時にパーキングレンジに変更するにあたって、仮にパーキングレンジを成立させたと仮定し、このパーキングレンジから他のレンジに変更不可能な状況か否かを推定し、変更不可能となる状況であればパーキングレンジへの変更を禁止させるようにし、変更可能な状況であればパーキングレンジへの変更を許可するようにしているのである。

このようにパーキングレンジへの変更が禁止された場合、運転者に対し現在の停車状態が駐車するのに相応しくない状況であって現在の停車場所から他の場所へ移動させるほうが懸命であると判らせることが可能になる。

これにより、従来例のようにパーキングレンジを成立させた後でパーキング解除することが困難になるような状況にならずに済む。そのため、例えばパーキングロック手段に過大なパーキング荷重が働くこと自体を未然に防げるようになるので、パーキングロック手段の万一の破損を回避できるようになる。しかも、従来例のようにモータ等でパワーアシストしてパーキングレンジからの他のレンジへ強引に変更する必要がなくなるので、余分な設備を装備せずに済む。

好ましくは、前記パーキング荷重は、停車状態での車両の傾斜姿勢や自重等のパラメータに起因して自動変速機のアウトプットシャフトに働くトルクとされる。

この構成では、パーキング荷重を特定しており、このパーキング荷重がアウトプットシャフトに働くことが明確になる。

好ましくは、前記レンジ切替装置は、人的に操作されてシフトレンジを選択するためのシフト操作手段と、シフト操作手段で選択されたシフトレンジを成立させるための駆動手段と、パーキングレンジが選択されたときに自動変速機のアウトプットシャフトを回転不可能な状態とするためのパーキングロック手段と、シフト操作手段で選択されたシフトレンジや走行状態に応じて適宜のシフトレンジを成立させるよう前記駆動手段やパーキングロック手段を制御する変速処理を実行する制御手段とを含んで構成されており、前記制御手段が、前記フェールセーフ処理を実行する構成とされる。

この構成では、レンジ切替装置の構成やフェールセーフ処理を実現する構成を明確にしている。

好ましくは、前記制御手段は、前記フェールセーフ処理を実行する手段として、停車時にパーキング荷重を推定する負荷推定手段と、この負荷推定手段で推定した結果と所定の閾値とを比較してパーキングレンジへ変更可能か否かを判定する判定手段と、判定手段により変更不可能と判定した場合にパーキングレンジへの変更を禁止する対処手段とを含んで構成される。

この構成では、制御手段においてフェールセーフ処理を実行するための構成を明確にしている。

好ましくは、前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーと、このディテントレバーを適宜方向に回転駆動するためのアクチュエータとを有し、前記レンジ切替装置は、前記シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段と、前記ディテントレバーを必要に応じて物理的に不動とするためのロック手段とをさらに含み、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記アクチュエータを電気的に制御することにより選択されたシフトレンジを成立させる変速処理と、停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生している場合に前記ロック手段で前記ディテントレバーを不動にロックさせることによってパーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理とを実行する構成とされる。

この構成では、フェールセーフ処理の内容として、ディテントレバーを不動にロックするという機械的な形態にしており、そのために、予測される不具合の発生を確実に回避できるようになる。

好ましくは、前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーと、このディテントレバーを適宜方向に回転駆動するためのアクチュエータとを有し、前記レンジ切替装置は、前記シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段をさらに含み、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記アクチュエータを電気的に制御することにより選択されたシフトレンジを成立させる変速処理と、停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生している場合に前記シフト操作手段でパーキングレンジが選択されても前記アクチュエータを非駆動とすることによりパーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理とを実行する構成とされる。

この構成では、フェールセーフ処理による動作を電子制御でもって行うようにしている。これにより、余分な設備を追加する必要がない等、設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。

好ましくは、前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーを有し、前記レンジ切替装置は、前記ディテントレバーと前記シフト操作手段とを機械的に連動連結するためのシフトケーブルと、前記ディテントレバーを必要に応じて物理的に不動とするためのロック手段とをさらに含み、前記制御手段は、前記フェールセーフ処理の実行時に、前記ロック手段で前記ディテントレバーを不動にロックさせる構成とされる。

この構成では、フェールセーフ処理による動作としてディテントレバーを不動に拘束することによって、パーキングレンジへのシフト操作を禁止するようにしている。しかも、ロック手段を装備するだけであって、従来例のようにモータ等のパワーアシスト手段を装備する場合に比べて、設備の簡素化ならびに設備コストの軽減を図るうえで有利となる。

好ましくは、前記レンジ切替装置は、前記フェールセーフ処理を実行したとき、車両運転者にパーキングレンジへの変更が禁止されていることを報知する構成とされる。

この構成によれば、パーキングレンジへの変更が禁止されたことが運転者に報知されるから、運転者は車両に異常が発生したのではないと認識できるようになり、この認識によって、現在の停車状態が駐車するのに相応しくない状況であると認識することができる。このことから、前記報知は、運転者に対し、現在の停車場所から他の場所へ移動せよとの明確なアドバイスになるのである。

本発明によれば、停車時にパーキング荷重が過大になるような状況、つまり例えば車両が坂道などに大きく傾斜した姿勢で停車しているような状況であると、パーキングレンジを成立させないようにし、従来例のようにパーキングレンジから他のシフトレンジに変更できなくなるという不具合そのものを発生させないようにすることができる。

これにより、例えばパーキングロック手段の構成要素としてのパーキングギアやパーキングロックポール等の破損を回避することが可能になる他、従来例で説明したようなモータ等のパワーアシスト手段が不要になる等、設備コストを軽減するうえで有利となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１から図１４に本発明の一実施形態を示している。

まず、図１および図２を参照して、本発明の適用対象となる車両の一例についての概要を説明する。図１は、本発明の適用対象となる車両の一例を模式的に示す側面図、図２は、図１の車両のパワートレインを模式的に示す図である。

これらの図において、１はフロントエンジン・リアドライブ（ＦＲ）形式の車両を示している。この車両１では、エンジン２で発生する回転動力が自動変速機３で適宜に変速されてプロペラシャフト４およびデファレンシャル５を介して左右の後輪６に伝達されるようになっている。

なお、エンジン２と自動変速機３とでパワートレインが構成されている。エンジン２はエンジン制御装置７で、自動変速機３はトランスミッション制御装置８で制御されるようになっている。これらエンジン制御装置７とトランスミッション制御装置８とは、必要に応じて互いに情報を送受可能に接続されている。また、車両１には、積載物９が積載されている。

自動変速機３は、図２に示すように、主として、インプットシャフト１１、トルクコンバータ１２、オイルポンプ１３、変速機構部１４、油圧制御装置１５、アウトプットシャフト１６等を含んで構成されている。

この自動変速機３の動作としては、要するに、エンジン２のクランクシャフト（図示省略）の回転がトルクコンバータ１２を介してインプットシャフト１１に入力されると、このインプットシャフト１１に入力された回転を、変速機構部１４で適宜の変速比に変速してアウトプットシャフト１６から出力する。

変速機構部１４は、詳細に図示していないが、例えば複数段の遊星機構を用いる構成とされるが、その他に、例えばＣＶＴと呼ばれる無段変速機構を用いる構成等とすることが可能である。

油圧制御装置１５は、前述した変速機構部１４の変速動作を制御するもので、詳細に図示していないが、変速機構部１４に用いる各種のブレーキやクラッチの係合動作を制御する複数のリニアソレノイドバルブや、各リニアソレノイドバルブに必要に応じて作動油を供給するマニュアルバルブ１７を少なくとも備えている。

マニュアルバルブ１７は、運転者によるシフトレバー２１の操作に対応したニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤまたはリバースレンジＲを成立するために、適宜のポートから適宜のリニアソレノイドバルブにそれぞれ作動油を供給するものである。

このマニュアルバルブ１７は、スプールバルブと呼ばれる形態とされており、図示省略している各種の給油ポートや排出ポートを有するバルブボディ１７ａと、バルブボディ１７ａに軸方向変位可能に収納されているスプール１７ｂとを有している。

このマニュアルバルブ１７は、スプール１７ｂをその軸方向一方または他方に変位させて所定位置に位置決めすることにより、適宜、パーキングレンジＰ、リバースレンジＲ、ニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤを成立させるようになっている。例えばバルブボディ１７ａは、自動変速機３のケースの一部として一体的に形成される。

エンジン制御装置７とトランスミッション制御装置８とは、一般的に公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされていて、共に同様のハードウエア構成である。ここでは、本発明に関連するトランスミッション制御装置８のみを例に挙げて説明する。

トランスミッション制御装置８は、油圧制御装置１５を制御することにより変速機構部１４における適宜の変速段つまり動力伝達経路を成立させるもので、図４に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、バックアップＲＡＭ８４と、入力インタフェース８５と、出力インタフェース８６とを双方向性バス８７によって相互に接続した構成になっている。

ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶された各種制御プログラムや制御マップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ８２には、変速機構部１４の変速処理や本発明の特徴を適用したフェールセーフ処理を制御するための各種制御プログラムが記憶されている。前記フェールセーフ処理は、後で詳細に説明する。ＲＡＭ８３は、ＣＰＵ８１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ８４は、各種の保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インタフェース８５には、少なくとも、アクセル開度センサ９１、エンジン回転数センサ９２、入力軸回転数センサ９３、出力軸回転数センサ９４、レンジポジションセンサ９５、斜度センサ９６、Ｇセンサ９７、積載物重量センサ９８等が接続されている。また、出力インタフェース８６には、少なくとも、下記するレンジ切替装置２０のアクチュエータ３３、ロック機構２４、報知装置２５等が接続されている。

なお、アクセル開度センサ９１は、アクセル（図示省略）の踏み込み量を検出するものである。エンジン回転数センサ９２は、トルクコンバータ１２に伝達されるエンジン２の回転数ＮＥを検出するものである。入力軸回転数センサ９３は、インプットシャフト１１の回転数ＮＴを検出するものである。出力軸回転数センサ９４は、アウトプットシャフト１６の回転数ＮＯを検出するものである。レンジポジションセンサ９５は、シフトレバー２１の位置がパーキングレンジ（Ｐ），リバースレンジ（Ｒ），ニュートラルレンジ（Ｎ），ドライブレンジ（Ｄ）等のどこにあるのかを検出するものである。

前述した斜度センサ９６は、車両１の傾斜角度を検出するものである。Ｇセンサ９７、例えばＡＢＳシステムに用いるものであって、この出力を利用している。積載物重量センサ９８は、車両１に搭載される積載物９の重量を検出するものである。

上述したような車両１には、運転者による要求に応じて自動変速機３の変速段（パーキングレンジＰ，リバースレンジＲ，ニュートラルレンジＮ，ドライブレンジＤ等）を成立するためのレンジ切替装置２０を備えている。

このレンジ切替装置２０は、図３に示すように、主として、シフト操作手段としてのシフトレバー２１と、駆動手段としての駆動ユニット２２と、パーキングロック手段としてのパーキングロック機構２３と、ロック手段としてのロック機構２４と、報知装置２５とを含んで構成されている。

シフトレバー２１は、車両１の運転席近傍に設置されるもので、人的に操作されて任意のシフトレンジに配置されるものである。

駆動ユニット２２は、シフトレバー２１で選択されたシフトレンジを成立させるために、上述したシフトレンジ切替用の油圧制御装置１５の一構成要素であるマニュアルバルブ１７の状態を変更するものであって、トランスミッション制御装置８により制御される。つまり、この実施形態では、トランスミッション制御装置８が請求項に記載の制御手段として機能するように構成されているが、トランスミッション制御装置８と別の独立した制御装置として構成することも可能である。

この駆動ユニット２２は、図３に示すように、主として、ディテントレバー３１と、シフトコントロールシャフト３２と、アクチュエータ３３と、ラッチレバー３４とを含んで構成されている。

ディテントレバー３１は、シフトレバー２１により選択されるシフトレンジ（例えばパーキングレンジＰ、リバースレンジＲ、ニュートラルレンジＮならびにドライブレンジＤ）に連係して例えば四段階に傾動されるものであり、その傾動姿勢に応じてマニュアルバルブ１７のスプール１７ｂを軸方向に変位させるものである。

このディテントレバー３１は、シフトコントロールシャフト３２の一端に一体に結合されており、シフトコントロールシャフト３２と一体的に回動するようになっている。

このディテントレバー３１の扇形アーム３１ａには、波形溝が設けられている。この波形溝は、シフトレバー２１における四段階のシフトポジション（パーキングレンジＰ、リバースレンジＲ、ニュートラルレンジＮならびにドライブレンジＤ）に対応する数（四つ）の溝を有しており、四つの溝の近傍には、図３，図６ならびに図７に示すように、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄというマークが付記されている。

ここで、このディテントレバー３１の二股の一方アーム３１ｂには、マニュアルバルブ１７のスプール１７ｂの前端が結合されており、他方アーム３１ｃには、パーキングロック機構２３のパーキングロックロッド４３の前端が結合されている。

ここで、ディテントレバー３１を適宜傾動させるとスプール１７ｂが軸方向に進退変位されることにより、パーキングレンジＰ、リバースレンジＲ、ニュートラルレンジＮ、ドライブレンジＤを成立させるようになっている。

シフトコントロールシャフト３２は、自動変速機３のケース等に回動可能に支持されており、アクチュエータ３３によって適宜方向に回転駆動されるようになっている。

アクチュエータ３３は、シフトコントロールシャフト３２を適宜方向に回転駆動することによってディテントレバー３１を適宜方向に傾動させるもので、詳細に図示していないが例えば適宜のモータと減速機構（ウォームギア等）とを含んで構成されている。

ラッチレバー３４は、ディテントレバー３１の四段階の傾動姿勢を個別に保持するもので、後端がマニュアルバルブ１７のバルブボディ１７ａに取り付けられた板ばね等からなる本体の先端に、ディテントレバー３１の扇形アーム３１ａにおける波形溝のいずれかに係合されるピン３４ａが設けられた構成になっている。

パーキングロック機構２３は、パーキングレンジＰが選択されたときに自動変速機３のアウトプットシャフト１６を回転不可能な状態とするものであって、主として、パーキングギア４１と、パーキングロックポール４２と、パーキングロックロッド４３とを有している。

パーキングギア４１は、アウトプットシャフト１６に外装固定され、パーキングロックポール４２は、パーキングギア４１に対して遠近変位可能に傾動自在に支持されており、パーキングギア４１の歯間に係入、離脱可能とされる爪４２ａが設けられている。

パーキングロックロッド４３は、一端がディテントレバー３１に連結されていて、ディテントレバー３１の回動動作によってアウトプットシャフト１６と略平行に前端側または後端側に変位されるようになっている。

このパーキングロックロッド４３の他端には、パーキングロックポール４２を傾動させるためのテーパコーン４４が設けられており、テーパコーン４４をパーキングギア４１に押圧するようにコイルスプリング４５で付勢するようになっている。

なお、４６はスナップリングで、このスナップリング４６は、パーキングロックロッド４３に固定されるように係合されており、コイルスプリング４５の一端を受け止めるものである。

このパーキングロック機構２３の動作を説明する。

まず、図１０および図１１に示すように、ディテントレバー３１の回動動作によってパーキングロックロッド４３を例えば後端側にスライド変位させると、テーパコーン４４がパーキングロックポール４２を上向きに押し上げて、その爪４２ａをパーキングギア４１の歯間に係入させることによって、アウトプットシャフト１６を回転不可能なロック状態とする。なお、図１０および図１１において、矢印に（×）を記入しているのは、不動になっていることを意味している。

一方、図８および図９に示すように、ディテントレバー３１の回動動作によってパーキングロックロッド４３を例えば前端側にスライド変位させると、テーパコーン４４によるパーキングロックポール４２の押し上げ力を解除し、パーキングロックポール４２が下向きに下がるので、その爪４２ａがパーキングギア４１の歯間から抜け出ることによってアウトプットシャフト１６を回転可能なアンロック状態とする。なお、図８および図９において、矢印に（○）を記入しているのは、可動になっていることを意味している。

このようなパーキングロック機構２３の場合、例えば登坂路や降坂路等のような坂道に車両１を止め、パーキングレンジＰにロックしている状態では、後輪６からパーキングギア４１を回そうとする力が働き、これを阻止する方向の付勢力により、パーキングロックポール４２の爪４２ａがパーキングギア４１に噛み込む形となるため、パーキングレンジＰからパーキングロックポール４２の爪４２ａを抜くためには大きなパーキング解除荷重が必要となると言える。

ロック機構２４は、ディテントレバー３１を必要に応じて物理的に不動とするもので、ソレノイドプランジャとされている。

このロック機構２４の動作としては、まず、図７に示すように、ソレノイドプランジャからなるロック機構２４のプランジャ２４ａを突出させてディテントレバー３１のロック孔３１ｄに係入させると、ディテントレバー３１を不動とするロック状態とすることができ、また、図６に示すように、ロック機構２４のプランジャ２４ａをシリンダ内に退入させてディテントレバー３１のロック孔３１ｄから離脱させると、ディテントレバー３１を傾動可能とするアンロック状態とすることができる。

次に、上述したような構成のレンジ切替装置２０の動作について、図４および図５を参照して詳細に説明する。

要するに、車両１を停車させたときに所定値以上のパーキング荷重が発生すると、パーキングレンジＰへの変更を禁止するフェールセーフ処理を実行するように工夫している。

前記パーキング荷重とは、停車時における車両１の傾斜姿勢、自重、積載物９等のパラメータに起因して自動変速機３のアウトプットシャフト１６に働くトルクＴのことである。また、仮に、現在停車していてパーキングレンジＰを成立させている状態において他のシフトレンジに切り替える場合に必要となる力のことを、パーキング解除荷重ということにする。

なお、アウトプットシャフト１６に働くトルクＴは、下記の式によって算出することができる。

Ｔ＝〔ｒ（Ａ＋Ｂ）ｇｃｏｓθ〕／ｉ
この式において、ｒは車輪（図１では後輪６）の動荷重半径（ｍ）、Ａは車両１の自重（ｋｇ）、Ｂは積載物９の重量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ²）、ｉはデファレンシャル５の比、θは車両１の傾斜角度である。

ここで、例えば図１に示すように、車両１が平坦路に停車していて水平な姿勢になっていれば、パーキング荷重はほぼゼロと考えられ、パーキング解除荷重も最小となるが、車両１が登坂路や降坂路等の坂道に停車している場合のように車両１の姿勢が例えば図１２に示すように水平線Ｓに対して大きく前傾または図１３に示すように後傾していると、パーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が共に大きくなる。また、当然ながら、車両１の傾斜姿勢においては、駆動輪である後輪６にかかる重量が重いほど、パーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が増大する。

このように、車両１の停車時に、例えば車両１の姿勢が大きく傾斜していて、パーキング荷重ならびにパーキング解除荷重が共に大きくなっている場合に、パーキングレンジＰへの変更を禁止するようにしている。

具体的に、図５のフローチャートを参照して、レンジ切替装置２０の動作について詳細に説明する。

そもそも、通常の変速処理では、シフトレバー２１でシフト選択されると、その選択されたレンジがシフトポジションセンサ９５で検出される。この検出されたレンジポジションに基づき、トランスミッション制御装置８がアクチュエータ３３を正方向または逆方向に適宜回転駆動させ、シフトコントロールシャフト３２を図６の矢印で示すように回転駆動し、このシフトコントロールシャフト３２と一体にディテントレバー３１が同一方向に回転する。

このとき、ディテントレバー３１の扇形アーム３１ａにおける係合溝の隣り合う溝間の山を乗り越えることによってラッチレバー３４が一旦弾性変形してピン３４ａが次の溝に係合することになり、ディテントレバー３１がラッチレバー３４により位置決め保持される。

このディテントレバー３１の傾動によりマニュアルバルブ１７のスプール１７ｂがスライドされ、マニュアルバルブ１７が「Ｐ」，「Ｒ」，「Ｎ」，「Ｄ」のうちの選択されたレンジへと切り替えられる。これにより、油圧制御装置１５が適宜に駆動されて変速機構部１４内で適宜の動力伝達経路が成立されることになる。

図５に示すフローチャートは、自動変速機１の変速制御に関するメインフローチャートの一部であり、一定周期毎に繰り返される。

ここで、車両１が停車すると、図５に示すフローチャートにエトンリーし、まず、ステップＳ１において、斜度センサ９６、Ｇセンサ９７、積載物重量センサ９８からの検出出力を取り込むことにより、上述した計算式に基づいてパーキング荷重（トルクＴ）を推定する。

次いで、ステップＳ２において、シフトレバー２１がパーキングレンジＰにシフトチェンジされたか否かを調べる。ここでは、シフトポジションセンサ９５からの検出出力に基づき選択されたレンジを認識する。

ここで、例えばパーキングレンジＰ以外のレンジが選択された場合には前記ステップＳ２で否定判定し、このフローチャートを抜けて、図示省略の変速処理に関するプログラムに移行するが、パーキングレンジＰが選択された場合には前記ステップＳ２で肯定判定し、続くステップＳ３に移行する。

このステップＳ３では、パーキングレンジＰへ変更可能か否かを調べる。ここでは、前記ステップＳ１で推定したパーキング荷重（トルクＴ）が予め規定した所定の閾値Ｘ以上であるか否かを調べる。

ここで、Ｔ＜Ｘの場合、つまり停車車両１の傾斜角度θが所定未満に小さい場合には前記ステップＳ３で否定判定し、ステップＳ４に移行して、パーキングレンジＰへの変更を許可する。このとき、ロック機構２４を図６に示すようにアンロック状態にする。なお、図６において矢印に（○）を記入しているのは、可動になっていることを意味している。

その後、ステップＳ５において、パーキングレンジＰを成立させる。このとき、アクチュエータ３３を正方向または逆方向に適宜回転駆動させ、シフトコントロールシャフト３２を図６の矢印で示すように回転駆動することにより、このシフトコントロールシャフト３２と一体にディテントレバー３１を傾動させるとともに、パーキングロックレバー４３をスライドさせて、図１０および図１１に示すように、テーパコーン４４でパーキングロックポール４２を上向きに押し上げて、その爪４２ａをパーキングギア４１の歯間に係入させることによって、アウトプットシャフト１６を物理的に回転不可能なロック状態とする。

しかし、Ｔ≧Ｘの場合、つまり停車車両１の傾斜角度θが所定以上大きい場合には前記ステップＳ３で肯定判定し、続くステップＳ６において、パーキングレンジＰへの変更を禁止する。このとき、ロック機構２４を図７に示すようにロック状態にする。なお、図７において、矢印に（×）を記入しているのは、不動になっていることを意味している。

引続き、ステップＳ７において、報知装置２５を駆動することにより、車両運転者に「パーキングレンジＰへの変更が禁止されている」ことを報知する。なお、前記報知装置２５は、例えば警告音を鳴らす各種のブザーとされる他、例えば文字、数字あるいは記号等で前述したような警告メッセージあるいは警告に該当する合図を表示する適宜の表示パネルとされる。この報知によって、パーキングレンジＰへの変更が禁止されたことが運転者に報知されるから、運転者は車両に異常が発生したのではないと認識できるようになり、この認識によって、現在の停車状態が駐車するのに相応しくない状況であると認識することができる。このことから、前記報知は、運転者に対し、現在の停車場所から他の場所へ移動せよとのアドバイスになる。

そして、ステップＳ８において、シフトレバー２１がニュートラルレンジＮに戻されたか否かを調べる。このとき、シフトポジションセンサ９５の検出出力に基づき選択されたレンジを認識する。

ここで、ニュートラルレンジＮに戻されなければ、ステップＳ８で否定判定し、前記ステップＳ３へ戻り、ニュートラルレンジＮに戻されるのを待つ。

一方、ニュートラルレンジＮに戻されれば、ステップＳ８で肯定判定し、続くステップＳ９に移行して、現在パーキングレンジＰへの変更を禁止している状態を解除するとともに、報知装置２５を非駆動として報知動作を停止させてから、このフローチャートを抜ける。

ちなみに、この後で再度シフトレバー２１がパーキングレンジＰに動かされると、上記ステップＳ１にエトンリーされるが、パーキングレンジＰ以外のレンジ（Ｒ，Ｄ）に動かされると、その選択されたレンジ（Ｒ，Ｄ）を成立させる変速処理を実行する。

なお、このようなトランスミッション制御装置８による動作において、ステップＳ１が請求項に記載の負荷推定手段に、また、ステップＳ３が請求項に記載の判定手段に、さらにステップＳ４〜Ｓ９が請求項に記載の対処手段にそれぞれ相当している。したがって、トランスミッション制御装置８が、負荷推定手段、判定手段、対処手段等として機能するように構成されているのである。

以上説明したように、この実施形態では、車両１の停車時にパーキングレンジＰに変更するにあたって、仮にパーキングレンジＰを成立させたと仮定し、このパーキングレンジＰから他のレンジに変更不可能な状況か否かを推定し、変更不可能となる状況、つまり車両１が坂道などに大きく傾斜して停車しているような状況であれば、パーキングレンジＰへの変更を禁止させるようにし、変更可能な状況であればパーキングレンジＰへの変更を許可するようにしている。

このようにパーキングレンジＰへの変更が禁止された場合、運転者に対し現在の停車状態が駐車するのに相応しくない状況であって、現在の停車場所から他の場所へ移動させるほうが好ましいと判らせることが可能になる。

これにより、従来例のようにパーキングレンジＰを成立させた後でパーキング解除することが困難になるような状況にならずに済む。そのため、例えばパーキングロック機構２３に過大なパーキング荷重が働くこと自体を未然に防げるようになるので、パーキングロック機構２３の万一の破損を回避できるようになる。その他、従来例のようにモータ等でパワーアシストしてパーキングレンジＰからの他のレンジへ強引に変更する必要がなくなるので、余分な設備を装備せずに済む。

なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、いろいろな変形や応用が考えられる。

（１）本発明の適用対象とする自動変速機の基本構成は、上記実施形態で説明したようなＦＲ形式に用いるタイプに限定されず、他の構成、例えばＦＦ形式に用いるタイプの自動変速機にも適用できる。

（２）上記実施形態では、車両１単独の場合を例に挙げているが、例えば図１４に示すように、車両１の後部にキャンピングカー等のような被牽引車両１０を牽引するようにした場合に本発明がさらに有効となる。

というのは、前述したような車両１に被牽引車両１０を牽引させた場合、停車時の車両１の姿勢が傾斜しているような状況になると、パーキング荷重が車両１単独の場合に比べてさらに増大するために、一旦パーキングレンジＰを成立させてしまうと、このパーキングレンジＰから他のシフトレンジに変更することが完全に不可能になるおそれがある。

しかしながら、上記実施形態で詳細に説明しているように、停車時の車両１の姿勢が傾斜している状況になると、フェールセーフ処理でもってパーキングレンジＰへの変更を禁止させるようにすることによって、前述したような不具合の発生を未然に防止できるから、図１４に示すように被牽引車両１０を牽引する場合つまりパーキング荷重が過大になる場合に、本発明は特に有効となるのである。

この実施形態の場合でのパーキング荷重、つまりアウトプットシャフト１６に働くトルクＴを算出する計算式は次のようになる。

Ｔ＝〔ｒ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）ｇｃｏｓθ〕／ｉ
この式において、ｒは車輪（図１では後輪６）の動荷重半径（ｍ）、Ａは車両１の自重（ｋｇ）、Ｂは積載物９の重量（ｋｇ）、Ｃは被牽引車両１０の重量（ｋｇ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ²）、ｉはデファレンシャル５の比、θは車両１の傾斜角度である。

前述した被牽引車両１０の重量Ｃは、トーイング重量センサ等を用いることによって検出することができる。

（２）上記実施形態では、フェールセーフ処理時にパーキングレンジＰへの変更を禁止するためにロック機構２４を用いるように構成しているが、このロック機構２４を用いずに、単に、シフトレバー２１でパーキングレンジＰが選択されたことをシフトポジションセンサ９５で検出したときに、トランスミッション制御装置８でアクチュエータ３３を非駆動とすることによりパーキングレンジＰへの変更を禁止する形態とすることも可能である（請求項６に対応）。

この実施形態の構成では、フェールセーフ処理による動作を電子制御でもって行うようにしているから、余分な設備を追加する必要がない等、設備コストの上昇を抑制するうえで有利となる。

（３）上記実施形態では、シフト・バイ・ワイヤと呼ばれるタイプのレンジ切替装置２０を例に挙げているが、一般的に公知のシフトケーブルを用いるタイプとすることも可能である（請求項７に対応）。

この場合も、上述した実施形態と同様に、ロック機構２４を用いることによってフェールセーフ処理においてパーキングレンジＰへの変更を禁止するように動作させるようにすればよい。このようにすれば、シフトレバー２１そのものを不動にできる。そのため、パーキングレンジＰへの変更禁止が行われていることを確実に運転者に知らせることができ、好ましい。

この実施形態の構成では、フェールセーフ処理による動作としてディテントレバー３１を不動に拘束することによって、パーキングレンジＰへのシフト操作を禁止するようにしているから、ロック機構２４を装備するだけであって、従来例のようにモータ等のパワーアシスト手段を装備する場合に比べて、設備の簡素化ならびに設備コストの軽減を図るうえで有利となる。

（４）上記実施形態では、シフト操作手段を、車両室内のフロアに設置されるシフトレバー２１とした例を挙げているが、図示していないが、ハンドルと呼ばれるステアリングに付設されるシフトボタンやパドルシフトレバーを用いるタイプであっても、本発明を適用できる。

（５）上記実施形態では、ディテントレバー３１を機械的に不動とするためのロック機構２４を用いるようにしていて、シフトレバー２１はパーキングレンジＰに動かせるようにした例を挙げているが、図示していないが、例えばシフトレバー２１に一般的に公知のシフトロック機構を装備させることによって、パーキング荷重が所定値以上のときのフェールセーフ処理としてシフトレバー２１そのものをパーキングレンジＰへ動かせないように構成することも可能である。

本発明の適用対象となる車両の一例を模式的に示す側面図である。 図１の車両のパワートレインを模式的に示す図である。 本発明に係る自動変速機のレンジ切替装置の一実施形態を示す概略構成の斜視図である。 図３のトランスミッション制御装置を示す構成ブロック図である。 図３のレンジ切替装置による動作説明に用いるフローチャートである。 図３のレンジ切替装置におけるロック機構をアンロック状態にした斜視図である。 図３のレンジ切替装置におけるロック機構をロック状態にした斜視図である。 図３のパーキングロック機構をアンロック状態にした正面図である。 図８の側面図である。 図３のパーキングロック機構をロック状態にした正面図である。 図１０の側面図である。 図１の車両の姿勢を前傾させた状態を示す図である。 図１の車両の姿勢を後傾させた状態を示す図である。 本発明の適用対象となる車両の他例を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ 車両
２ エンジン
３ 自動変速機
４ プロペラシャフト
５ デファレンシャル
６ 後輪
８ トランスミッション制御装置
１１ インプットシャフト
１２ トルクコンバータ
１４ 変速機構部
１５ 油圧制御装置
１６ アウトプットシャフト
１７ マニュアルバルブ
２０ レンジ切替装置
２１ シフトレバー（シフト操作手段）
２２ 駆動ユニット（駆動手段）
２３ パーキングロック機構（パーキングロック手段）
２４ ロック機構（ロック手段）
３１ 駆動ユニットのディテントレバー
３１ｄ ディテントレバーのロック孔
３２ 駆動ユニットのシフトコントロールシャフト
３３ 駆動ユニットのアクチュエータ
３４ 駆動ユニットのラッチレバー
４１ パーキングギア
４２ パーキングロックポール
４２ａ 爪
４３ パーキングロックロッド
９５ シフトポジションセンサ
９６ 斜度センサ
９７ Ｇセンサ
９８ 積載物重量センサ

Claims (8)

1. 車両用の自動変速機におけるシフトレンジを必要に応じて選択するレンジ切替装置であって、
   停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生していると、パーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理を実行することを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
2. 請求項１に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記パーキング荷重は、停車状態での車両の傾斜姿勢や自重等のパラメータに起因して自動変速機のアウトプットシャフトに働くトルクとされることを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
3. 請求項１または２に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   人的に操作されてシフトレンジを選択するためのシフト操作手段と、
   シフト操作手段で選択されたシフトレンジを成立させるための駆動手段と、
   パーキングレンジが選択されたときに自動変速機のアウトプットシャフトを回転不可能な状態とするためのパーキングロック手段と、
   シフト操作手段で選択されたシフトレンジや走行状態に応じて適宜のシフトレンジを成立させるよう前記駆動手段やパーキングロック手段を制御する変速処理を実行する制御手段とを含んで構成されており、
   前記制御手段が、前記フェールセーフ処理を実行することを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
4. 請求項３に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記制御手段は、前記フェールセーフ処理を実行する手段として、停車時にパーキング荷重を推定する負荷推定手段と、この負荷推定手段で推定した結果と所定の閾値とを比較してパーキングレンジへ変更可能か否かを判定する判定手段と、判定手段により変更不可能と判定した場合にパーキングレンジへの変更を禁止する対処手段とを含んで構成されることを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
5. 請求項３または４に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーと、このディテントレバーを適宜方向に回転駆動するためのアクチュエータとを有し、
   前記シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段と、前記ディテントレバーを必要に応じて物理的に不動とするためのロック手段とをさらに含み、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記アクチュエータを電気的に制御することにより選択されたシフトレンジを成立させる変速処理と、停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生している場合に前記ロック手段で前記ディテントレバーを不動にロックさせることによってパーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理とを実行することを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
6. 請求項３または４に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーと、このディテントレバーを適宜方向に回転駆動するためのアクチュエータとを有し、
   前記シフト操作手段で選択されるシフトレンジの位置を検出する検出手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記アクチュエータを電気的に制御することにより選択されたシフトレンジを成立させる変速処理と、停車時に所定値以上のパーキング荷重が発生している場合に前記シフト操作手段でパーキングレンジが選択されても前記アクチュエータを非駆動とすることによりパーキングレンジへの変更を禁止するフェールセーフ処理とを実行することを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
7. 請求項３または４に記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記駆動手段は、回動可能に支持されかつ適宜方向に回転駆動されることに伴い自動変速機に備えるシフトレンジ切替用の油圧制御装置の一構成要素であるマニュアルバルブの状態を変更するためのディテントレバーを有し、
   このディテントレバーと前記シフト操作手段とを機械的に連動連結するためのシフトケーブルと、前記ディテントレバーを必要に応じて物理的に不動とするためのロック手段とをさらに含み、
   前記制御手段は、前記フェールセーフ処理の実行時に、前記ロック手段で前記ディテントレバーを不動にロックさせることを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の自動変速機のレンジ切替装置において、
   前記フェールセーフ処理を実行したとき、車両運転者にパーキングレンジへの変更が禁止されていることを報知することを特徴とする自動変速機のレンジ切替装置。

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