JP2010163049A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機が搭載されている車両において、シフトフィーリングを改善することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車両は、車両の移動速度の増大を抑制するブレーキを作動させるブレーキアクチュエータ１０８と、パーキングおよび非パーキングの切換を指示するためのシフトレバー１１４と、シフトレバー１１４によって与えられるパーキング指示に応じてパーキングギヤの回転軸を固定するパーキングポールとを含む。パーキングポールには、パーキングギヤの歯とパーキングポールの凸部が当ってしまうような固定が有効に働かない角度が存在する。制御装置は車両が移動してパーキングポールによる固定が有効に働くようになるまでの間はブレーキアクチュエータ１０８に車両の移動速度の増大を抑制させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、特に車両をパーキング状態に移行させる際の制御に関する。

特開２００２−２９５６５７号公報（特許文献１）には、車両が傾斜している状態でパーキング解除する際に、大きな音やシフトショックなどが発生することが開示されている。すなわち、坂路でシフトレバーをパーキングポジションに設定する際に、路面の傾斜および自重によりパーキングギヤに負荷がかかった状態となる。このためパーキングギヤの設計は、比較的強度を高く設定しているのが通例である。

特開２００２−２９５６５７号公報 特開２００１−１６５３１２号公報 特開平５−１８０３３５号公報 特開２００２−１６８３３３号公報 特開平９−３０３５３９号公報

自動変速機が搭載されている車両のシフトフィーリングは、自動変速機に必須の機能である駐車機構によって大きな影響を受ける。この駐車機構は、車両が坂路にある場合でも確実に駐車できるよう設計する必要がある。このため駐車機構の要求仕様が厳しく設定されており、結果的にシフトレバーのシフト荷重が大きな設定とならざるを得ない。

この発明の目的は、シフトフィーリングを改善することができる車両の制御装置を提供することである。

本発明による車両の制御装置は、車両の移動速度の増大を抑制する抑制手段と、車両の移動に連動して回転する回転軸と、パーキングおよび非パーキングの切換を指示する指示手段と、指示手段によって与えられるパーキング指示に応じて回転軸を固定する固定手段とを含む車両の制御装置であって、上記固定手段には、回転軸の回転角度において固定が有効になる角度と固定が有効に働かない角度とが存在する。そして、本車両の制御装置は、パーキング指示に応じて固定手段による固定が有効に働くまでの間は抑制手段に車両の移動速度の増大を抑制させる。

好ましくは、抑制手段は、回転軸に連動して回転するいずれかの軸に設けられたブレーキを含む。

より好ましくは、上記ブレーキは、車輪の軸に設けられた電子制御ブレーキ若しくはパーキングブレーキ、または自動変速機内部のブレーキである。

好ましくは、制御装置は、坂路の勾配が大きいほど、または車両の重量が大きいほど抑制手段に車両移動速度の抑制度合を強めるように指示する。

本発明によれば、車両のシフトフィーリングの改善またはシフトに関連する部品の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の全体構成図である。 本発明の実施の形態における、自動変速機内のシフト切換機構の構成を示す図である。 本実施の形態においてＥＣＵが実行する制御を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態における、道路勾配に応じたブレーキ油圧の落とし方を設定する例を示した図である。

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は、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両の全体構成を示す図である。この車両は、ＦＦ（Front engine Front drive）車両である。なお、本実施の形態に係る自動変速機の制御装置を搭載した車両は、ＦＦ以外の車両であってもよい。

図１を参照して、車両は、エンジン１０２と、自動変速機１０４と、ドライブシャフト１２０，１２２と、前輪１２４，１２６と、ブレーキブースタ１３６と、マスタシリンダ１０６と、ブレーキアクチュエータ１０８と、ブレーキ油圧回路１１０と、ブレーキ機構１１２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン１０２は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。なお、エンジン１０２の代わりに回転電機などを用いてもよい。

自動変速機１０４は、トルクコンバータと、プラネタリーギヤユニット３０００とを含む。プラネタリーギヤユニット３０００には、クラッチおよびブレーキなどの複数の摩擦係合要素が設けられる。それぞれの要素における係合力はＥＣＵ１００からの制御信号に基づいて油圧回路４０００により制御される。それぞれの要素における係合力が変化することにより、所望のギヤ段が形成され、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。自動変速機１０４の出力ギヤは、ディファレンシャルギヤと噛合っている。

また、自動変速機１０４には、一方端がシフトレバー１１４に連結されたシフトケーブルが接続されており、シフトレバー１１４の操作に連動してシフトケーブルが動作することによってシフトの切換が行なわれる。

ディファレンシャルギヤにはドライブシャフト１２０，１２２がスプライン嵌合などによって連結されている。ドライブシャフト１２０，１２２を介して、左右の前輪１２４，１２６に動力が伝達される。

ドライブシャフト１２２の前輪１２６側の一方端には、ブレーキディスク１３８が設けられる。ブレーキディスク１３８には、ブレーキ機構１１２が設けられる。ブレーキ機構１１２は、ホイールシリンダを有し、ホイールシリンダは、ブレーキパッド（図示せず）を介してブレーキディスク１３８を挟み込むように設けられる。ブレーキ機構１１２は、ブレーキ油圧回路１１０の一方端に接続され、ブレーキ油圧回路１１０内の油圧が上昇すると、ホイールシリンダにかかる油圧が上昇する。油圧の上昇に応じて、ホイールシリンダがブレーキパッドを介してブレーキディスク１３８を挟み込む力が増加する。ブレーキパッドとブレーキディスク１３８との間に生じる摩擦力が増加すると、前輪１２６の回転が制限される。したがって、ブレーキ機構１１２における油圧が上昇すると、車両には、上昇した油圧に応じた制動力が発生する。なお、ブレーキ機構１１２は、車両の４つの車輪の各々に設けられるが、図１では代表して１つが示されている。また、本実施の形態において、ブレーキ機構１１２は、ディスクブレーキであるとして説明したが、たとえば、ドラムブレーキであってもよい。

マスタシリンダ１０６は、ブレーキ油圧回路１１０の他方端に接続される。マスタシリンダ１０６は、内部にピストン（図示せず）が設けられている。そして、ブレーキブースタ１３６からの入力に応じて、ピストンが移動することにより、マスタシリンダ１０６内の油圧が上昇し、それに応じて、ブレーキ油圧回路１１０内の油圧が上昇する。

ブレーキブースタ１３６は、エンジン１０２の運転時の吸気側の負圧を利用して、ブレーキペダル１３２に入力された踏力を倍力させて、マスタシリンダ１０６に伝達する。なお、ブレーキブースタ１３６の構造、作用については、周知の技術であるため詳細な説明はここでは行なわない。

マスタシリンダ１０６とブレーキ油圧回路１１０とは、ブレーキアクチュエータ１０８を介して接続される。ブレーキアクチュエータ１０８は、電磁弁と電動ポンプとを含む。ブレーキアクチュエータ１０８は、ＥＣＵ１００からの制御信号を受信して、電磁弁と電動ポンプとを作動させて、ブレーキ油圧回路１１０内の液圧を上昇させたり下降させたりする。ブレーキ油圧回路１１０は、ブレーキアクチュエータ１０８からブレーキ機構１１２に接続され、内部にブレーキ液が充填される液体通路（配管）である。

ＥＣＵ１００には、車速センサ１１８と、ブレーキペダル１３２に設けられたストップランプスイッチ１３０と、マスタシリンダ１０６の液圧センサ１２８と、Ｇセンサ１４０とがハーネスなどを介して電気的に接続されている。

車速センサ１１８は、ドライブシャフト１２０の回転数から車両の速度を検知し、車速を表わす信号をＥＣＵ１００に送信する。車速センサ１１８は、車両の各車輪に設けられる。

ポジションスイッチ１１６は、シフトレバー１１４の位置を検知する。ポジションスイッチ１１６は、シフトレバー１１４の位置を表す信号をＥＣＵ１００に送信する。

ストップランプスイッチ１３０は、ブレーキペダル１３２のオン／オフ状態を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１００に送信する。なお、ストップランプスイッチ１３０の代わりに、ブレーキペダル１３２のストローク量を検知するストロークセンサを設けてもよい。

液圧センサ１２８は、マスタシリンダ１０６内部の液圧（ブレーキマスタシリンダ圧Ｐ）を検知し、液圧を表わす信号をＥＣＵ１００に送信する。

Ｇセンサ１４０は、車両が走行あるいは停止する路面勾配の傾斜度Ｇを表わす信号をＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、車速センサ１１８、ポジションスイッチ１１６、ストップランプスイッチ１３０、液圧センサ１２８およびＧセンサ１４０などから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の状態となるように、機器類を制御する。本実施の形態に係る自動変速機の制御装置は、ＥＣＵ１００により実現される。

図２は、自動変速機１０４内のシフト切換機構２４８の構成を示す図である。以下、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、２速固定のＤ２ポジションを含んでも良い）とを含む。

シフト切換機構２４８は、レバー２４２により回転されるシャフト２０２、シャフト２０２の回転に伴って回転するディテントプレート２００、ディテントプレート２００の回転に伴って動作するパーキングロッド２０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ２０８、パーキングギヤ２０８をロックするためのパーキングポール２０６、ディテントプレート２００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２１０およびころ２１２を含む。ディテントプレート２００は、レバー２４２により駆動されてシフトポジションを切換える。

なお、図２の斜視図においては、ディテントプレート２００の谷（Ｐポジション位置）しか示していないが、実際には図２の拡大平面図に示すように、ディテントプレート２００には、Ｄ、Ｎ、Ｒ、Ｐの４つのポジションに対応する４つの谷が存在する。なお、以下においては、Ｄ、Ｎ、Ｒの各ポジションを（まとめて）非Ｐポジションとして、Ｐポジションと非Ｐポジションとの切換について説明する。

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、パーキングポール２０６がパーキングギヤ２０８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。この状態からレバー２４２によりシャフト２０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート２００を介してパーキングロッド２０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、パーキングロッド２０４の先端に設けられたテーパ状のカム２１４によりパーキングポール２０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート２００の回転に伴ってディテントプレート２００の頂部に設けられた２つの谷のうちの一方、すなわち非Ｐポジション位置２２０にあったディテントスプリング２１０のころ２１２は、山２２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰポジション位置２２４へ移る。ころ２１２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング２１０に設けられている。ころ２１２がＰポジション位置２２４に来るまでディテントプレート２００が回転したとき、パーキングポール２０６は、パーキングポール２０６の突起部分がパーキングギヤ２０８の歯部間に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ポジションに切り換わる。

シャフト２０２は、先端に取付けられたレバー２４２がシフトケーブルによって操作されることに応じて回転する。このシフトケーブルは、シフトレバーに連結されている。したがって、シフトレバーを操作するとシャフト２０２が回転する。

なお、図２において、ポジションスイッチ１１６によって検知されたシフトレバー１１４の位置を表す信号に従って、電気制御によりシフトを切換えるシフトバイワイヤ機構を採用する場合には、シャフト２０２をレバー２４２に代えてモータで回転させるようにしてもよい。

この駐車機構は、運転手がシフトレバーを操作することでパーキングロッド２０４の先端のカム２１４がパーキングポール２０６を押上げてパーキングギヤ２０８と噛み合うことで車両を動かないようにしている。

パーキングギヤ２０８の凸部とパーキングポール２０６の先端部が当るようなパーキングギヤの回転角のときにはパーキングギヤ２０８とパーキングポール２０６とは噛み合うことができない。このような場合を非噛み合い時という。非噛み合い時では、パーキングギヤが少し回転したとき、すなわち車両が少し動いたときにパーキングポール２０６が噛み合い位置に押上げられるようカムスプリング２１６が設けられている。このような機構を待ち機構という。

坂路においては運転手がフットブレーキを離した際に車両が加速していくため、ある程度の坂路でも待ち機構により確実に噛み合いが可能となるようにカムスプリング２１６の諸元（荷重特性またはバネ定数）は決められている。この非噛み合い時の角度位相関係でシフトレバーをパーキング位置に動かすためには、通常のシフト荷重に追加してカムスプリング２１６を縮める必要があるため、シフトレバーを動かすのにさらに重く感じることになる。

必要なカムスプリング荷重は車両重量や、ギヤ比、タイヤサイズに応じて変わる。このため、基本的には一番厳しい条件で駐車機構が設計される必要がある。カムスプリング荷重を弱くすればシフトフィーリングは改善するが、駐車機構の要件から簡単にカムスプリング２１６の荷重を小さくすることはできない。

そこで、本実施の形態では、従来坂路においてずり下がりの防止などに用いられているヒルホールド制御を応用して、坂路駐車時（ドライバがシフトレバーをパーキング位置に設定してフットブレーキを離すとき）に一定時間フットブレーキの油圧を残すように制御を行なう。この際の坂路勾配の判定はヒルホールド制御と同様のものを使用すればよい。

図３は、本実施の形態においてＥＣＵ１００が実行する制御を説明するためのフローチャートである。本フローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ１００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図３を参照して、まず処理が開始されるとステップＳ１においてＥＣＵ１００は、道路勾配を検出する。この道路勾配の検出は、たとえば、図１のＧセンサ１４０を用いて行なうことができる。

続いてステップＳ２においてヒルホールド制御中であるか否かが判断される。ヒルホールド制御とは、たとえばドライバが坂路においてブレーキを踏んで車両を停車させた後ブレーキを離した場合などグリップ力によって車両が現在位置を維持できないほど急な登り勾配であるような場合に、ドライバがアクセルを踏むなどして発進の意思を示すまでブレーキを効かせておくような制御をいう。ヒルホールド制御中でなければ、処理はステップＳ２からステップＳ６に進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ２においてヒルホールド制御中であると判断された場合にはステップＳ３に処理が進む。ステップＳ３では、ＥＣＵ１００は道路勾配に応じたブレーキ油圧の落とし方を決定する。

図４は、道路勾配に応じたブレーキ油圧の落とし方を設定する例を示した図である。
図４を参照して、横軸には時間が示され、縦軸にはブレーキ油圧係数が示されている。そしてＰ（Ａ），Ｐ（Ｂ），Ｐ（Ｃ），Ｐ（Ｄ）は、それぞれ坂路勾配がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄである場合のブレーキ油圧係数を示している。ここで坂路勾配はＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄである。なお、ブレーキ油圧の落とし方（制御方法）については、車両毎の要求（坂路での車両保証性能による）に合せて適合する。

再び図３を参照して、ステップＳ３においてブレーキ油圧の落とし方が決定されると、ステップＳ４においてシフトレバーが非パーキングからパーキングに変化したか否かが判断される。ここで、シフトレバーの変化が検出されていない場合には、ステップＳ４からステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ４においてシフトレバーの変化が検出された場合にはステップＳ４からステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、ステップＳ３で決定されたブレーキ油圧の落とし方に基づいてブレーキ油圧を落とす制御が行なわれる。そしてステップＳ５からＳ６に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

図４に示したように、坂路勾配においてブレーキ残油圧を調整することで、車両のずり下がり速度を一定にし、駐車機構の設計要件（坂路でも確実にパーキングに入ること）から決まっている部品の諸元（たとえばカムスプリング２１６の強さやパーキングポール２０６およびパーキングギヤ２０８の強度などの諸元）を変更できる。これによりさらなる最適設計が可能となる。このような部品は、シフトフィーリングに大きく影響しているため、本実施の形態の制御を織り込む前提で最低限の機能を満たす諸元に変更できると、駐車機構の設計要件は満足したままでシフトフィーリングの設計自由度が増すという効果がある。

本実施の形態によれば、自動変速機を搭載する車両において、駐車機構の設計要件からシフトフィーリングの設計自由度が制限されていたものが、制限が緩和される。そして、駐車機構の設計要件は満足しつつ、シフトフィーリングの設計自由度が広がり、シフトバイワイヤ機構の車両においては、図２のシャフト２０２を回転させるモータの小型化も可能となる。

最後に、図１等を用いて本発明の実施の形態について総括する。本発明の実施の形態に係る車両の制御装置において、車両は、車両の移動速度の増大を抑制するブレーキを作動させるためのブレーキアクチュエータ１０８と、車両の移動に連動して回転するパーキングギヤ２０８の回転軸と、パーキングおよび非パーキングの切換を指示するためのシフトレバー１１４と、シフトレバー１１４によって与えられるパーキング指示に応じてパーキングギヤ２０８の回転軸を固定するパーキングポール２０６とを含む。パーキングポール２０６には、パーキングギヤ２０８の回転角度において固定が有効になる角度とパーキングギヤ２０８の歯とパーキングポール２０６の凸部が当ってしまうような固定が有効に働かない角度とが存在する。制御装置は、パーキング指示に応じてパーキングポール２０６による固定が有効に働くまでの間は、ブレーキアクチュエータ１０８に車両の移動速度の増大を抑制させる。

なお、本実施の形態においては、フットブレーキに連動して動作するブレーキアクチュエータ１０８、ブレーキ油圧回路１１０およびブレーキを車両の移動速度の抑制手段として用いた例を示したが、これに代えて抑制手段としてパーキングブレーキまたは自動変速機内部のブレーキを用いてもよい。

制御装置として働くＥＣＵ１００は、図４に示すように坂路の勾配が大きいほど、車両の移動速度の抑制度合を強めるすなわちブレーキ油圧係数を大きくするように指示を行なう。さらに坂路に勾配に代えてまたは坂路の勾配に加えて車両の重量が大きいほど車両移動速度の抑制度合を強めるように指示を行なわせてもよい。

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。

１００ ＥＣＵ、１０２ エンジン、１０４ 自動変速機、１０６ マスタシリンダ、１０８ ブレーキアクチュエータ、１１０ ブレーキ油圧回路、１１２ ブレーキ機構、１１４ シフトレバー、１１６ ポジションスイッチ、１１８ 車速センサ、１２０，１２２ ドライブシャフト、１２４，１２６ 前輪、１２８ 液圧センサ、１３０ ストップランプスイッチ、１３２ ブレーキペダル、１３６ ブレーキブースタ、１３８ ブレーキディスク、１４０ Ｇセンサ、２００ ディテントプレート、２０２ シャフト、２０４ パーキングロッド、２０６ パーキングポール、２０８ パーキングギヤ、２１０ ディテントスプリング、２１２ ころ、２１４ カム、２１６ カムスプリング、２４２ レバー、２４８ シフト切換機構、３０００ プラネタリーギヤユニット、４０００ 油圧回路。

Claims (4)

1. 車両の制御装置であって、
   前記車両は、
   前記車両の移動速度の増大を抑制する抑制手段と、
   前記車両の移動に連動して回転する回転軸と、
   パーキングおよび非パーキングの切換を指示する指示手段と、
   前記指示手段によって与えられるパーキング指示に応じて前記回転軸を固定する固定手段とを含み、
   前記固定手段には、前記回転軸の回転角度において固定が有効になる角度と固定が有効に働かない角度とが存在し、
   前記制御装置は、前記パーキング指示に応じて前記固定手段による固定が有効に働くまでの間は前記抑制手段に前記車両の移動速度の増大を抑制させる、車両の制御装置。
2. 前記抑制手段は、前記回転軸に連動して回転するいずれかの軸に設けられたブレーキを含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記ブレーキは、車輪の軸に設けられた電子制御ブレーキ若しくはパーキングブレーキ、または自動変速機内部のブレーキである、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御装置は、坂路の勾配が大きいほど、または車両の重量が大きいほど前記抑制手段に車両移動速度の抑制度合を強めるように指示する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。

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