JP2008106919A - 自動変速機のシフト切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトバイワイヤ方式のシフト切換装置においてアクチュエータであるモータの消費電力を低減させるとともに小型化を実現する。
【解決手段】ＳＢＷ−ＥＣＵは、マニュアルバルブの位置を変更するマニュアルシャフトの回転角度を検出するステップ（Ｓ１００）と、マニュアルシャフトの回転角度に対応する出力トルク指令値をモータに出力するステップ（Ｓ２００）と、シフトポジションの変更指示があると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、シフトポジションの変更に対応するトルクを出力トルク指令値に合成した合成出力トルク指令値を算出するステップ（Ｓ４００）と、合成出力トルク指令値をモータに出力するステップ（Ｓ５００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、自動変速機のシフトポジション（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換える自動変速機のシフト切換装置に関し、特にシフト切換装置の機構を簡素化できて小型化および省電力化が可能な、自動変速機のシフト切換装置に関する。

車両に搭載される自動変速機の中には、トルクコンバータなどの流体継手と歯車式変速機構とから構成される有段式の自動変速機や、油圧によって有効径を変化させる２つのプーリとそれらプーリに巻き掛けらた金属ベルトとから構成される無段式の自動変速機がある。

有段式の自動変速機は、エンジンと、トルクコンバータ等の流体継手を介して接続される。有段式の自動変速機は、複数の動力伝達経路を有してなる変速機構（歯車式変速機構）から構成され、たとえば、アクセル開度および車速に基づいて自動的に動力伝達経路の切換えを行なう、すなわち自動的に変速比（走行速度段）の切換えを行なうように構成される。有段式の自動変速機においては、摩擦要素である、クラッチ要素やブレーキ要素やワンウェイクラッチ要素が、所定の状態に係合および解放されることにより、ギヤ段が決定される。

無段式の自動変速機も、エンジンとトルクコンバータ等の流体継手を介して接続される。たとえばベルト式無段変速機は、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現する。詳しくは、無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。なお、金属ベルトを用いない無段変速機も存在する。

このようないずれのタイプの自動変速機においても、一般的に、自動変速機を有した車両には運転者により操作されるスライド式のシフトレバーが設けられ、シフトレバーのスライド操作に基づいて変速ポジション（たとえば、後進走行ポジション、ニュートラルポジション、前進走行ポジション）が機械的に設定される。

最近では、こうしたスライド式のシフトレバーにより機械的に変速ポジションが切換えられるシフト操作装置のみならず、いわゆるシフトバイワイヤ方式のシフト操作装置も知られている。こうした方式のシフト操作装置では、運転者のシフト操作をセンサやスイッチ（センサ類）によって検出し、その検出信号に応じて複数のポジションの中の１つのポジションを電気的に選択する構成となっている。

シフトバイワイヤ方式のシフト操作装置に関して、特開２００１−２７１９１７号公報（特許文献１）は、アクチュエータの通電電力の無駄を省く自動変速機のシフトポジション切換装置を開示する。この自動変速機のシフトポジション切換装置は、自動変速機のシフトポジションを、パーキングを含む各種走行ポジションに切換えるためのシフトポジション切換機構である。自動変速機のシフトポジション切換装置は、シフトポジション切換機構の動力源をなし、複数のトルク発生部を備えた１つのアクチュエータと、１つのアクチュエータを構成する複数のトルク発生部に対して各々独立して設けられ、各トルク発生部に電源電力を供給することによりアクチュエータを駆動する複数の駆動回路と、外部操作によって入力される切換指令に従い複数の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、自動変速機のシフトポジションを切換指令に対応したシフトポジションに制御する制御部とを備える。複数のトルク発生部はシフトポジションを全ての走行ポジションに切換可能なトルクを各々単独で発生できるように構成されている。電源から複数のトルク発生部への通電経路には、各通電経路毎にスイッチング素子と抵抗との並列回路が設けられ、制御部は、複数のトルク発生部が正常か否かを判定する異常判定部を備える。この異常判定部により、複数のトルク発生部が全て正常と判定されたときは、スイッチング素子をオフにして、抵抗を介してトルク発生部へ電力を供給し、複数のトルク発生部のいずれかが異常と判定されたときは、少なくとも、正常なトルク発生部への通電経路に設けられたスイッチング素子をオンにして、正常なトルク発生部への電力供給をスイッチング素子を介して行なう。

この自動変速機のシフトポジション切換装置によると、各トルク発生部に対する電源電力の無駄な供給（換言すれば過剰トルクの発生）を防ぐことができ、各トルク発生部の発熱も低減できる。また、トルク発生部のいずれかが異常の時には、正常なトルク発生部が単独でシフトポジション切換に必要なトルクを発生できるため、万一、正常なトルク発生部が１つだけになった場合でも、その残った１つのトルク発生部のみでシフトポジションを切換えることができる。
特開２００１−２７１９１７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されたシフトポジション切換装置においては、パーキングポジション（Ｐポジション）を含む各種ポジション（後進走行（Ｒ）ポジション、ニュートラル（Ｎ）ポジション、前進走行（Ｄ）ポジション）に対応する、複数の谷部を有するディテントレバー（ディテントプレートとも呼ばれる）をアクチュエータであるモータ（このモータのステータに複数の励磁回路を設けている）で回転させる。

ディテントプレートは、ディテントプレート自体が回転することにより、マニュアルバルブの位置を要求されたシフトポジションに対応した位置に切換える。マニュアルバルブは、自動変速機内の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を、要求されたシフトポジションを実現する状態（係合状態および解放状態）に切換えるように油圧回路を制御する。

このような機能を有するため、ディテントプレートは、要求されたシフトポジションに対応する回転位置で停止した状態を保持する必要がある。このため、ディテントプレートには、回転を制限するために、ディテントスプリングの先端に設けられたころが係合する複数の谷部を有する。このため、シフトポジションを、たとえばＰポジションからＤポジションに切換えるときには、ディテントスプリングの力に抗して、Ｐポジションに対応する谷部に係合したころを、Ｄポジションに対応する谷部まで、３つの山部（ＰポジションとＲポジションとの間の山部、ＲポジションとＮポジションとの間の山部、ＮポジションとＤポジションとの間の山部）を乗り越えさせるように、モータを作動させる。このため、山部を乗り越えるときに、モータから大きなトルクを発生させる必要がある。さらに、このような、山部と谷部とを有するディテントプレートやディテントスプリングを設ける必要がある。さらに、エンジンの始動可否を判断するために、自動変速機のシフトポジションがニュートラルポジションにあることを検出するニュートラルスタートスイッチも備えなければならない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、シフトバイワイヤ方式のシフト切換装置であって、アクチュエータの消費電力を低減させるとともに小型化を実現できる、自動変速機のシフト切換装置を提供することである。

第１の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、運転者による操作に従った電気信号に基づいて、供給された電力により作動するアクチュエータによりマニュアルバルブの位置を変更して、複数のシフトポジションの中から操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるためのシフト切換手段と、マニュアルバルブの位置に対応する物理量を検出するための検出手段と、マニュアルバルブの位置に対応させて設定されたトルクであって、シフト切換要求がない場合においてマニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクを、アクチュエータから発生させるようにアクチュエータを制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば、マニュアルバルブの位置に対応する物理量としてアクチュエータで回転される回転軸の回転角度が検出される。回転軸の回転によりマニュアルバルブの位置が変更される。このマニュアルバルブの位置に対応させて設定されたトルクであって、かつ、シフト切換要求がない場合においてマニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクが、アクチュエータから発生される。このため、従来のように、機械的にマニュアルバルブの位置が保持するための機構（従来のシフト切換装置が有した、回転軸に連結されたプレートの回転を制限してシフトポジションを固定するスプリングおよびころならびにプレートに設けられたころが係合する谷部）を必要としない。このため、シフト切換装置の機構を簡略化できる。また、車種毎に谷部を有する、形状の異なるディテントプレートを設計する必要がなくなる。さらに、プレートに設けられたころが係合する谷部を必要としないのでシフトポジションの切換時にアクチュエータに供給する電力を低減させることができる。さらに、マニュアルバルブの位置に対応する物理量を検出するので、ニュートラルスタートスイッチを設ける必要をなくすことも可能になる。その結果、シフトバイワイヤ方式のシフト切換装置であって、アクチュエータの消費電力を低減させるとともに小型化を実現できる、自動変速機のシフト切換装置を提供することができる。

第２の発明に係る自動変速機のシフト切換装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、各シフトポジションを含む予め定められた範囲内においては略０になるように設定されたトルクをアクチュエータから発生させるようにアクチュエータを制御するための手段を含む。

第２の発明によると、アクチュエータから発生されるトルクは、各シフトポジションを含む予め定められた範囲内においては略０である。すなわち、各シフトポジションを含む不感帯域（ヒステリシス性を持たせている領域）が設定されている。このため、シフトポジションにおいてアクチュエータがハンチングすることを回避できる。

第３の発明に係る自動変速機のシフト切換装置においては、第２の発明の構成に加えて、予め定められた範囲内においては、各シフトポジションにおいて必要な油圧を自動変速機の摩擦係合要素を切換える油圧回路に供給することができるものである。

第３の発明によると、各シフトポジションを含む予め定められた範囲内においては、必要な油圧が自動変速機の摩擦係合要素を切換える油圧回路に供給できるので、要求されたシフトポジションを油圧回路で実現することができる。

第４の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、シフト切換要求がある場合においては、シフト切換要求がない場合におけるトルクとは異なるトルクを、アクチュエータから発生させるようにアクチュエータを制御するためのシフト切換制御手段をさらに含む。

第４の発明によると、シフト切換要求がある場合においては、シフト切換要求がなくマニュアルバルブの位置を保持するトルクとは異なるトルクが、アクチュエータから発生される。このため、マニュアルバルブの位置をシフト切換要求に対応させて変更することができる。

第５の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、シフト切換要求がある場合においては、シフト切換要求がない場合におけるトルクとシフト切換要求に対応したトルクとを合成することにより生成されたトルクを、アクチュエータから発生させるようにアクチュエータを制御するためのシフト切換制御手段をさらに含む。

第５の発明によると、シフト切換要求がある場合においてはそのシフト切換要求に対応したトルクが、シフト切換要求がなくマニュアルバルブの位置を保持するトルクと合成される。この合成されたトルクが、アクチュエータから発生される。このため、マニュアルバルブの位置をシフト切換要求に対応させて変更することができる。

第６の発明に係る自動変速機のシフト切換装置においては、第４または５の発明の構成に加えて、シフト切換制御手段は、シフトポジションの切換中においては、シフトポジションの切換後においてマニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクよりも小さいトルクを、アクチュエータから発生させるようにアクチュエータを制御するための手段を含む。

第６の発明によると、シフトポジションの切換中においては、シフトポジションの切換後においてマニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクをよりも小さいトルクがアクチュエータから出力される。このため、シフトポジションの切換中におけるアクチュエータの消費電力を低減させることができる。

第７の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、アクチュエータへの電力の供給がされない場合であって、シフトポジションがパーキングポジションである場合には、機械的にマニュアルバルブの位置が変更されないようにロックするパーキングロック機構をさらに含む。

第７の発明によると、車両の電源がオフにされているときであっても、電力により作動するアクチュエータによりシフトポジションを保持するようにすると、シフトポジションを保持するためのトルクをアクチュエータで発生させ続けなければならない。これでは、補機バッテリの蓄電電力を無駄に消費してしまう。しかしながら、機械的にマニュアルバルブの位置が変更されないようにロックするため、補機バッテリの蓄電電力の無駄な消費を回避できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本実施の形態に係る自動変速機のシフト切換装置を備えたシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態においては、谷部および山部を有さないディテントプレートを備え、アクチュエータであるモータの出力トルクを制御することによりディテントプレートの回転位置を保持する。さらに、電源オフ時には、アクチュエータであるモータから出力されたトルクによるディテントプレートの回転位置の保持が不可能であるので（モータへの給電が遮断される）、機械的にディテントプレートをＰ位置に保持するＰ位置固定用アクチュエータを有する。

このシフト制御システム１０は、車両のシフトポジションを切換えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「ＥＦＩ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「ＳＢＷ（Shift By Wire）−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ（モータ）４２、回転角度検出センサ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトポジションを切換えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的にはシフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションの切換えを行なう。

車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切換えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８は、特に限定されるものではないが、たとえば、イグニッションスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受付けた指示はＥＦＩ−ＥＣＵ３０に伝達される。たとえば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、図示しない補機バッテリから電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。

Ｐスイッチ２０は、シフトポジションをパーキングポジション（以下、「Ｐポジション」と呼ぶ）とパーキング以外のポジション（以下、「非Ｐポジション」と呼ぶ）との間で切換えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトポジションをＰポジションに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチであってもよい。入力部２４が受付けたドライバからの指示は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０、およびＥＦＩ−ＥＣＵ３０を通じＳＢＷ−ＥＣＵ４０に伝達される。なお、このようなＰスイッチ２０以外により、非ＰポジションからＰポジションにシフトポジションを切換えるものであってもよい。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジションをＰポジションと非Ｐポジションとの間で切換えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトポジションの状態をインジケータ２２に提示する。シフトポジションが非Ｐポジションであるときにドライバは入力部２４を押下すると、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０はシフトポジションをＰポジションに切換えて、インジケータ２２に現在のシフトポジションがＰポジションである旨を提示する。

アクチュエータ４２は、スイッチドリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」または「モータ」と記載する）により構成され、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。回転角度検出センサ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転したマニュアルシャフト１０２の回転角度（絶対角度）を検出する。

シフトスイッチ２６は、シフトポジションをドライブポジション（Ｄ）、リバースポジション（Ｒ）、ニュートラルポジション（Ｎ）、ブレーキポジション（Ｂ）などのポジションに切換えたり、またＰポジションに入れられているときには、Ｐポジションを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受付けたドライバからの指示はＳＢＷ−ＥＣＵ４０を経由してＥＦＩ−ＥＣＵ３０に伝達される。ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトポジションを切換える制御を行なうとともに、現在のシフトポジションの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機構から構成されているが、有段変速機構から構成されてもよい。

ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０またはＳＢＷ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトポジションの状態などを提示する。

このシフト制御システム１０においては、後述するように、従来のディテントプレートでは有していた谷部および山部を有さない。ディテントプレートの回転およびその保持は、アクチュエータ４２であるモータの出力トルクを制御することにより行なわれる。エンジンが停止して電源オフ時には、アクチュエータ４２であるモータから出力されたトルクによるディテントプレートの回転位置の保持が不可能であるので（モータへの給電が遮断される）、シフト制御システム１０は、機械的にディテントプレートをＰ位置に保持するＰ位置固定用アクチュエータ７０を有する。このＰ位置固定用アクチュエータ７０は、電力の供給が停止するとバネ等の力により進行する機能を有する。

図２に、シフト制御機構４８の構成を示す。シフトポジションは、Ｐポジション、非Ｐポジション（Ｒ、Ｎ、Ｄの各ポジションを含み、さらにＤポジションに加えて１速固定のＤ１ポジションや１、２速固定（２速固定）のＤ２ポジションを含んでも良い）である。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるマニュアルシャフト１０２、マニュアルシャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って動作するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギア１０８およびパーキングギア１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６を含む。従来のシフト制御機構が有した、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトポジションを固定するディテントスプリングおよびころは有さず、ディテントプレート１００はこのころが係合する谷部も有さない。すなわち、図２の拡大平面図に示すように、ディテントプレート１００には、Ｄ、Ｎ、Ｒ、Ｐの４つのポジションに対応する４つの谷部（点線で示す）が存在しない。

ディテントプレート１００は、アクチュエータ４２により駆動されてシフトポジションを切換えるシフト手段として機能する。マニュアルシャフト１０２、ディテントプレート１００、ロッド１０４および（ディテントスプリングおよびころの代わりの）アクチュエータ４２は、シフト切換機構の役割を果たす。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からの出力トルク指令信号を受けたアクチュエータ４２は、マニュアルシャフト４２を所望の位置（従来の谷部の位置）まで回転させたり、その位置（谷部に対応する位置）でマニュアルシャフト４２が回転しないように保持する。なお、回転角度検出センサ４６は、マニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度を検出する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、マニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度に基づいて、アクチュエータ４２から出力すべきトルクを示す出力トルク指令信号を、アクチュエータ４２に出力する。

ディテントプレート１００は、ディテントプレート１００自体が回転することにより、係合部２２０によりポジション切換弁２１０が作動されて、マニュアルバルブ２００の位置を要求されたシフトポジションに対応した位置に切換える。マニュアルバルブ２００の作動に基づいて、自動変速機内の摩擦係合要素（クラッチやブレーキ）を要求されたシフトポジションを実現する状態（係合状態および解放状態）に切換えるように、自動変速機の油圧回路が制御される。

すなわち、シフト制御機構４８は、自動変速機の摩擦係合装置（クラッチやブレーキ）の係合および解放を、各シフトポジションの切換状態に応じて切換制御するためのポジション切換弁２１０およびマニュアルバルブ２００を備える。このシフト制御機構４８は、マニュアルシャフト１０２の回転により、ディテントプレート１００をマニュアルシャフト１０２の軸周りに回転させて、係合部２２０を介してディテントプレート１００に連結されたポジション切換弁２１０（ひいてはマニュアルバルブ２００）およびロッド１０４を、各シフトポジションに対応した切換位置に制御する。

図２は、シフトポジションが非Ｐポジションであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギア１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態からアクチュエータ４２によりマニュアルシャフト１０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパ部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。

Ｐポジションに対応する位置までディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギア１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定され、シフトポジションがＰポジションに切換わる。

本実施の形態に係るシフト制御システム１０においては、シフトポジション切換時にディテントプレート１００を回転させ、かつ、所定の位置（Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジション）で保持させる機能を、ディテントプレートの谷部に係合するころやころに連結されたスプリングで行なわない。このシフト制御システム１０においては、回転角度検出センサ４６によりマニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度を検出して、この絶対的な回転角度に基づいてアクチュエータ４２から出力するトルクを算出する。

図３を参照して、マニュアルシャフト１０２の（絶対的な）回転角度とアクチュエータ４２への出力トルク指令値との関係について説明する。

図３の横軸は、マニュアルシャフト１０２の回転角度であって、縦軸はアクチュエータ４２への出力トルク指令値である。縦軸のプラス側がＤポジション側である。なお、ここでは、プラス側のトルク指令値の最大値もマイナス側のトルク指令値の最大値も同じＴ（１）としているが、これに限定されるものではない。

図３に示す太線がアクチュエータ４２への出力トルク指令値である。マニュアルシャフト１０２の回転角度がＰポジションに対応する位置近傍においては、Ｐポジションに対応する位置までマニュアルシャフト１０２を回転させて保持するために、アクチュエータ４２への出力トルク指令値が設定されている。

より詳しくは、マニュアルシャフトの回転角度がＰポジションよりも反Ｄポジション側にあると、プラスのトルクＴ（１）がアクチュエータ４２から出力されマニュアルシャフト１０２がＤポジション側に回転される（矢示Ｘ（Ｐ）参照）。一方、マニュアルシャフトの回転角度がＰポジションよりもＤポジション側にあると、マイナスのトルクＴ（１）がアクチュエータ４２から出力されマニュアルシャフト１０２が反Ｄポジション側に回転される（矢示Ｙ（Ｐ）参照）。このようにすると、マニュアルシャフトの回転角度がＰポジション近傍である場合に、Ｐポジションに対応する回転角度まで回転され、反Ｄポジション側にずれるとプラスのトルクＴ（１）がアクチュエータ４２から出力され、Ｄポジション側にずれるとマイナスのトルクＴ（１）がアクチュエータ４２から出力され、Ｐポジションに対応する位置に保持される。他のシフトポジションにおいても同じである（Ｒポジションにおける矢示Ｘ（Ｒ）および矢示Ｙ（Ｒ）、Ｎポジションにおける矢示Ｘ（Ｎ）および矢示Ｙ（Ｎ）、Ｄポジションにおける矢示Ｘ（Ｄ）および矢示Ｙ（Ｄ）参照）。

図３の各シフトポジション近傍には、出力トルク指令値が０の領域を有する。これは、ヒステリシス性を持たせてハンチングを防止するための不感帯域である。図３のＤポジション近傍の拡大図である図４を参照してこの不感帯域について説明する。

図４に示すように、マニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度α（ｄｅｇ）〜β（ｄｅｇ）の間に不感帯域が設けられる。この不感帯域の幅Ｂは、幅Ａよりも狭く設定される。幅Ａは、マニュアルバルブ２００が自動変速機の摩擦係合要素にＤポジションを形成することができる油圧を供給可能なマニュアルシャフト１０２の回転角度の範囲（回転角度α（ｄｅｇ）〜β（ｄｅｇ））である。このような不感帯域を設けることにより、マニュアルシャフト１０２の位置がハンチングにより不安定になることを回避できる。

本実施の形態に係るシフト制御機構４８は、従来のようにディテントプレート１００の回転を制限してシフトポジションを固定するディテントスプリングおよびころを有さず、アクチュエータ４２からの出力トルク（図３に示す出力トルク）によりディテントプレート１００の回転を制限している。このため、アクチュエータ４２からの出力トルクが加えられなくなるとディテントプレート１００の回転を制限することができない。このため、本実施の形態に係るシフト制御機構４８は、上述したように、機械的にディテントプレートをＰ位置に保持するＰ位置固定用アクチュエータ７０を有する。

図５および図６を参照してこのＰ位置固定用アクチュエータ７０について説明する。なお、図５が電力が供給されている状態（非Ｐ位置）であって、図６が電力の供給が停止されている状態（Ｐ位置）である。

図５および図６に示すように、Ｐ位置固定用アクチュエータ７０は、電力の供給が停止するとバネ等の力により進行するピン７０Ｄを有するソレノイドアクチュエータ７０Ｃと、マニュアルシャフト１０２と同じ回転軸を有する回転体７０Ａと、回転体７０Ａに設けられピン７０Ｄが嵌合する穴部７０Ｂとを含む。

図５に示すように、車両の電源がオフにされないで（エンジンオフされないで）、ソレノイドアクチュエータ７０Ｃに電力が供給されている非Ｐ位置（Ｐ位置であっても構わない）の状態では、ピン７０Ｄは進行しないで、穴部７０Ｂとも嵌合しないし、マニュアルシャフト１０２の回転の支障にもならない。

図６に示すように、車両の電源がオフにされて（エンジンオフされて）、ソレノイドアクチュエータ７０Ｃへの電力の供給が停止されているＰ位置の状態では、ピン７０Ｄが進行して、穴部７０Ｂと嵌合する。ピン７０Ｄと穴部７０Ｂとが嵌合することにより、マニュアルシャフト１０２が回転できなくなる。

なお、このＰ位置固定用アクチュエータ７０は、電源オフ時において作動されるので、ＥＣＵ（電源オフでＥＣＵも作動停止）により制御されるものではなく、ソレノイドアクチュエータ７０Ｃへ電力が供給されているとピン７０Ｄが進行しないで、電力が供給されなくなるとピン７０Ｄが進行するものである。

図７を参照して、図１のＳＢＷ−ＥＣＵ４０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰返し実行される。さらに、このフローチャートが開始されたときにはシフトポジションの変更指示がない状態（運転者がシフトレバーを操作していない状態）であると想定する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、マニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度を検出する。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、回転角度検出センサ４６から入力された信号に基づいて、マニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度を検出する。

Ｓ２００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、マニュアルシャフト１０２の回転角度に対応する、アクチュエータ４２の出力トルク指令値をアクチュエータ４２であるモータに出力する。このときの出力トルク指令値は、図３に示すトルク指令値である。

Ｓ３００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジションの変更指示があるか否かを判断する。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトスイッチ２６から入力された信号に基づいて、シフトポジションの変更指示があるか否か（運転者がシフトレバーを操作したか否か）を判断する。シフトポジションの変更指示があると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ)、この処理は終了する。

Ｓ４００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジションの変更に対応するトルクを、図３に示す出力トルク指令値に合成して、合成出力トルク指令値を算出する。

Ｓ５００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、シフトポジション変更指示に対応する、アクチュエータ４２の出力トルク指令値として、合成出力トルク指令値をアクチュエータ４２であるモータに出力する。

以上のような構造およびフローチャートを有するシフト制御システム１０の動作について説明する。

シフト制御システム１０において、運転者がシフトレバーを操作していないと（シフトポジションの変更指示がない）と、マニュアルシャフト１０２の回転角度が検出されて（Ｓ１００）、現在のシフトポジションを保持するように（すなわち、ディテントプレート１００に連結されたマニュアルシャフト１０２が回転しないように）、マニュアルシャフト１０２の回転角度に対応した出力トルク指令値がアクチュエータ４２であるモータに出力される（Ｓ２００）。

このとき、図３に示すような出力トルク指令値がアクチュエータ４２に出力されるので、ディテントスプリングおよびころならびにこのころが係合する谷部も有さないディテントプレートであっても、各シフトポジションを保持できる。

運転者がシフトレバーを操作すると（シフトポジションの変更指示があると）（Ｓ３００にてＹＥＳ）、ポジション変更に対応するトルクが図３の出力トルク指令値に合成される（Ｓ４００）。図８にポジション変更（ここでは、ＲポジションからＤポジションとする）に対応するトルクを示す。ＲポジションからＤポジションへシフトポジションを変更する場合には、Ｎポジションを経由するが、このときマニュアルシャフト１０２はトルクＴ（２）で回転できると想定する。

図８において実線で示すＲポジションからＤポジションへの変更に対応するトルクが、図８において点線で示す出力トルク指令値に合成されると、図９に示す合成出力トルクが算出される。この合成出力トルクが、アクチュエータ４２の出力トルク指令値として、アクチュエータ４２であるモータに出力される（Ｓ５００）。アクチュエータ４２であるモータは、マニュアルシャフト１０２の回転角度を回転角度検出センサ４６で検出しながら図９に示す合成出力トルクをマニュアルシャフト１０２に付与して、Ｒポジションに対応する回転角度からＤポジションに対応する回転角度まで、マニュアルシャフト１０２を回転させる。

さらに、電源がオフにされると（Ｐポジションでイグニッションスイッチがオフにされてエンジンも停止してオルタネータによる補機用バッテリの充電もできなくなると）、Ｐ位置固定用アクチュエータ７０のソレノイドアクチュエータ７０Ｃへの電力の供給が遮断されてソレノイドアクチュエータ７０Ｃのピン７０Ｄが進行する。進行したピン７０Ｄは、マニュアルシャフト１０２と同じ回転軸を有する回転体７０Ａの穴部７０Ｂに嵌合して、マニュアルシャフト１０２を機械的に固定する。

以上のようにして、本実施の形態に係るシフト制御システムによると、マニュアルシャフトの絶対的な回転角度を検出して、シフトポジションの変更指示がない限り、その回転角度を保持できる出力トルク指令値がアクチュエータに出力される。また、シフトポジションの変更指示があると、その変更指示に対応したトルクを出力トルク指令値と合成した合成出力トルク指令値がアクチュエータに出力される。このため、ディテントスプリングおよびころならびにこのころが係合する谷部も有さないディテントプレートであっても、各シフトポジションを保持でき、シフト制御システムの構成部品を簡素化できる。また、谷部も有さないディテントプレートであるので、シフトポジションの変更時において消費されるアクチュエータの電力を低減させつつ、シフトポジションの変更指示に対応できる。さらに、電源オフ時には、アクチュエータに電力が供給されなくても、機械的にマニュアルシャフトの固定するので、アクチュエータに電力を供給する補機バッテリのバッテリ上がりを回避できる。

なお、回転角度検出センサ４６によりマニュアルシャフト１０２の絶対的な回転角度を検出しているので、ニュートラルスタートスイッチ（ＮＳＷ）をなくすことも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す図である。 図１のシフト制御機構４８の構成を示す図である。 図２のマニュアルシャフトの回転角度とモータへの出力トルク指令値との関係を示す図である。 図３の詳細図である。 Ｐ位置固定用アクチュエータの動作を示す図（通電）である。 Ｐ位置固定用アクチュエータの動作を示す図（非通電）である。 図１のＳＢＷ−ＥＣＵ４０で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 トルク合成により生成されるモータへの出力トルク指令値を示す図である。 図８のトルク合成より生成されたモータへの出力トルク指令値を示す図である。

符号の説明

１０ シフト制御システム、２０ Ｐスイッチ、２２ インジケータ、２４ 入力部、２６ シフトスイッチ、２８ 車両電源スイッチ、３０ ＥＦＩ−ＥＣＵ、４０ ＳＢＷ−ＥＣＵ、４２ アクチュエータ、４６ 回転角度検出センサ、４８ シフト制御機構、５０ 表示部、５２ メータ、６０ 駆動機構、７０ Ｐ位置固定用アクチュエータ、１００ ディテントプレート、１０２ マニュアルシャフト、１０４ ロッド、１０６ パーキングロックポール、１０８ パーキングギア、２００ マニュアルバルブ、２１０ ポジション切換弁、２２０ 係合部。

Claims (7)

1. 車両に搭載された自動変速機のシフト切換装置であって、
   運転者による操作に従った電気信号に基づいて、供給された電力により作動するアクチュエータによりマニュアルバルブの位置を変更して、複数のシフトポジションの中から前記操作に対応する１つのシフトポジションに切換えるためのシフト切換手段と、
   前記マニュアルバルブの位置に対応する物理量を検出するための検出手段と、
   前記マニュアルバルブの位置に対応させて設定されたトルクであって、シフト切換要求がない場合において前記マニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクを、前記アクチュエータから発生させるように前記アクチュエータを制御するための制御手段とを含む、自動変速機のシフト切換装置。
2. 前記制御手段は、各前記シフトポジションを含む予め定められた範囲内においては略０になるように設定されたトルクを前記アクチュエータから発生させるように前記アクチュエータを制御するための手段を含む、請求項１に記載の自動変速機のシフト切換装置。
3. 前記予め定められた範囲内においては、各前記シフトポジションにおいて必要な油圧を前記自動変速機の摩擦係合要素を切換える油圧回路に供給することができる、請求項２に記載の自動変速機のシフト切換装置。
4. 前記シフト切換装置は、シフト切換要求がある場合においては、シフト切換要求がない場合におけるトルクとは異なるトルクを、前記アクチュエータから発生させるように前記アクチュエータを制御するためのシフト切換制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
5. 前記シフト切換装置は、シフト切換要求がある場合においては、シフト切換要求がない場合におけるトルクと前記シフト切換要求に対応したトルクとを合成することにより生成されたトルクを、前記アクチュエータから発生させるように前記アクチュエータを制御するためのシフト切換制御手段をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
6. 前記シフト切換制御手段は、シフトポジションの切換中においては、シフトポジションの切換後においてマニュアルバルブの位置が保持されるように設定されたトルクをよりも小さいトルクを、前記アクチュエータから発生させるように前記アクチュエータを制御するための手段を含む、請求項４または５に記載の自動変速機のシフト切換装置。
7. 前記シフト切換装置は、アクチュエータへの電力の供給がされない場合であって、シフトポジションがパーキングポジションである場合には、機械的に前記マニュアルバルブの位置が変更されないようにロックするパーキングロック機構をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。

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