JP2013199165A

JP2013199165A - シフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置

Info

Publication number: JP2013199165A
Application number: JP2012067702A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kinoshita; 貴博木下; Koichi Inoue; 浩一井上
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03
Also published as: CN103318151A; US20130252784A1; DE102013102633A1

Abstract

【課題】パーキングレンジの選択時にロック機構が作動しない場合であっても車輪を確実に固定可能なシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置を提供する。
【解決手段】ドライバがパーキングレンジへのシフト要求を入力するパーキングレンジ操作部４０と、パーキングレンジ操作部からのシフト要求に応じて、自動変速機の状態をパーキングレンジ状態へ推移させる制御部１０と、自動変速機の実際の状態がパーキングレンジ状態であるか否かを判別する故障判別手段１１と、アクチュエータによって車両の車輪を制動するブレーキ装置５０とを備えるシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置を、制御部は、パーキングレンジ操作部からパーキングレンジへのシフト要求があった後、故障判別手段において自動変速機の実際の状態がパーキングレンジ状態でないと判別された場合に、ブレーキ装置によって前記車輪を制動させる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に設けられる自動変速機のレンジ選択操作を電気的な信号で行なうシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置に関し、特にパーキングレンジの選択時にロック機構が作動しない場合であっても車輪を確実に固定可能なものに関する。

自動車等の車両に設けられる自動変速機は、シフトレバー等を用いてドライバがレンジ選択操作をすることにより、前進（Ｄ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、後退（Ｒ）レンジ、パーキング（Ｐ）レンジ等を切り替える。
従来、このようなレンジ切替装置は、シフトレバーと機械的なリンケージによって連動するマニュアルバルブを有して構成される場合が一般的であったが、近年、レンジ選択スイッチと自動変速機との間に機械的な連動手段を持たず、電気的な信号でレンジ選択を行うシフトバイワイヤシステムが提案されている。

このようなシフトバイワイヤシステムにおいては、レンジ選択操作に応じてアクチュエータによってバルブを切り替えて前進、後退、ニュートラル等の各状態を作り出すとともに、パーキングレンジが選択された場合には、機械的なロック機構を作動させて自動変速機の出力軸をロックし、車両の動き出しを防止している。

しかし、上述したようなシステムにおいて、ドライバがパーキングレンジを選択する操作をしたにも関わらず、故障等によってロック機構が作動しないなど、本来のパーキングレンジでの状態とならない場合には、ドライバの意図しない車両の動き出し等が生じる懸念がある。
従来、このようなシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフに関する従来技術として、例えば特許文献１には、搭乗者がＰレンジの指示を入力した後、所定期間内に自動変速機のシフトレンジがＰレンジに移行しないとき、搭乗者に対して音や光などによって警告することが記載されている。
また、特許文献２には、自動変速機においてＰレンジ時に作動するロック機構の動作と電動式のパーキングブレーキ装置とを連動させ、Ｐレンジから走行レンジへシフトされた場合に、ロック機構の係合解除後にパーキングブレーキを解除するとともに、走行レンジからＰレンジへのシフト時にロック機構を係合させるとともにパーキングブレーキを制動状態とすることが記載されている。

特開２００７− ３２８１９号公報特開２００７−２８４０３６号公報

しかし、特許文献１に記載された技術においては、故障等の発生時に警告は発するものの、結局車輪が固定されるものではないため、ドライバが警告を看過したり、対応を誤った場合には車両の動き出しを防止することができない。
一方、特許文献２に記載されたように、パーキングレンジの選択時に自動的に電動式のパーキングブレーキ装置を作動させれば、車両の動き出しを防止することは可能であるが、このように常時パーキングレンジが選択される都度電動パーキングブレーキを作動させた場合、電動パーキングブレーキ装置の駆動頻度が高くなり、電力消費や機械的耐久性の確保が問題となる。

また、例えば寒冷地等ではパーキングブレーキ装置の凍結等が懸念されることから、ドライバがパーキングブレーキを使用しない場合もあるため、このようなパーキングレンジと電動パーキングブレーキ装置との連動制御自体がドライバによってキャンセルされることも懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、パーキングレンジの選択時にロック機構が作動しない場合であっても車輪を確実に固定可能なシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、ドライバがパーキングレンジへのシフト要求を入力するパーキングレンジ操作部と、前記パーキングレンジ操作部からの前記シフト要求に応じて、自動変速機の状態をパーキングレンジ状態へ推移させる制御部と、前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態であるか否かを判別する故障判別手段と、アクチュエータによって車両の車輪を制動するブレーキ装置とを備えるシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置であって、前記制御部は、前記パーキングレンジ操作部から前記パーキングレンジへのシフト要求があった後、前記故障判別手段において前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態でないと判別された場合に、前記ブレーキ装置によって前記車輪を制動させることを特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置である。
これによれば、パーキングレンジへのシフト要求があるにも関わらず、故障等によって自動変速機の実際の状態がパーキングレンジ状態とならない場合に、ブレーキ装置によって車輪を制動させることによって、車輪を固定して意図しない車両の動き出しを防止することができる。
また、故障が発生していない場合には、電動パーキングブレーキ装置をパーキングレンジ選択の都度作動させる必要がないため、装置の作動頻度が低減され、機械的耐久性の確保が容易となる。また、電動パーキングブレーキの駆動に要する電力も低減される。

請求項２に係る発明は、前記ブレーキ装置は、電動アクチュエータによってパーキングブレーキを駆動させる電動パーキングブレーキ装置であ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システムのフェイルセーフ装置である。
これによれば、フェイルセーフ用に用いるブレーキ装置として電動パーキングブレーキ装置を用いることによって、制動状態とした後は電力、動力等を供給しなくても車両を停止状態に維持することができる。

請求項３に係る発明は、前記自動変速機は、パーキングレンジへのシフト時に、アクチュエータにより駆動され出力軸の回転をロックするロック機構を有し、前記故障判別手段は、前記アクチュエータの駆動位置情報に基づいて前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態であるか否かを判別することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置である。
これによれば、簡単な構成によってパーキングロック機構の状態を検出し、適切にフェイルセーフ制御を行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、パーキングレンジの選択時にロック機構が作動しない場合であっても車輪を確実に固定可能なシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置を提供することができる。

本発明を適用したシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置の実施例の構成を示すブロック図である。図１のフェイルセーフ装置における制御概要を示すフローチャートである。

本発明は、パーキングレンジの選択時にロック機構が作動しない場合であっても車輪を確実に固定可能なシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置を提供する課題を、ドライバからパーキングレンジ要求がありかつ故障等によってパーキングレンジにシフトできない場合に、電動パーキングブレーキ装置を制動状態とすることによって解決した。

以下、本発明を適用したシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置（以下、単に「フェイルセーフ装置」と称する。）の実施例について説明する。
実施例のフェイルセーフ装置は、例えばＣＶＴ、ステップＡＴ等の自動変速機とシフトレバー等のレンジ選択操作部との間に機械的な連動機構を持たず、前進（Ｄ）レンジ、後退（Ｒ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、パーキング（Ｐ）レンジの選択を、電気的な信号によって行うシフトバイワイヤシステムが搭載された乗用車等の自動車に搭載されるものである。

図１は、実施例のフェイルセーフ装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、フェイルセーフ装置は、シフトバイワイヤ制御ユニット１０、パーキングロック機構２０、パーキングロックアクチュエータ３０、パーキング（Ｐ）レンジスイッチ４０、電動パーキングブレーキ装置５０等を備えて構成されている。

シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、パーキングロック機構２０等を制御するものであって、例えばＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、パーキングロック機構２０、パーキングロックアクチュエータ３０等の故障を判別する故障判定部１１を備えている。
この故障判定部１１については、後に詳しく説明する。

パーキングロック機構２０は、自動変速機がパーキングレンジ状態にあるときに、出力軸を機械的にロックして車両の動き出しを防止するものである。

パーキングロックアクチュエータ３０は、例えばソレノイドや電動モータ等の電動アクチュエータであって、シフトバイワイヤ制御ユニット１０からの駆動信号に基づいて作動してパーキングロック機構２０を駆動し、解除状態からロック状態へ、又は、ロック状態から解除状態へ推移させるものである。
パーキングロックアクチュエータ３０は、パーキングロック機構２０と機械的な連動機構によって連結されている。

パーキングロックアクチュエータ３０は、シフト位置センサ３１を備えている。
シフト位置センサ３１は、パーキングロック機構２０との連動機構と連結されたパーキングロックアクチュエータ３０の可動部分の位置（シフト位置）を検出するものである。
シフト位置センサ３１は、その検出値を含むシフト位置情報を、シフトバイワイヤ制御ユニット１０に伝達する。

Ｐレンジスイッチ４０は、ドライバがレンジ選択操作を入力するシフトレバー等の操作部に設けられ、ドライバがＰレンジを選択する操作をした場合にオンされるものである。
Ｐレンジスイッチ４０は、オン状態となったときに、シフトバイワイヤ制御ユニット１０にＰレンジ要求信号を伝達する。
シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、Ｐレンジ要求信号に応じて、自動変速機の油圧バルブ等を制御して、前進クラッチ、後退クラッチのいずれも係合解除された非走行状態とするとともに、パーキングロックアクチュエータ３０に駆動信号を伝達し、パーキングロック機構２０をロック状態とする。

電動パーキングブレーキ装置５０は、車両の駐停車時に車輪を固定して車両の動き出しを防止するものである。
電動パーキングブレーキ装置５０は、パーキングブレーキ５１、パーキングブレーキアクチュエータ５２、電動パーキングブレーキ制御ユニット５３等を有して構成されている。

パーキングブレーキ５１は、例えば、車両の後輪ハブ部に設けられたドラム式等の機械式ブレーキである。
パーキングブレーキ５１は、サービスブレーキとして用いられるディスクブレーキのロータ内径側に形成されたドラム、及び、このドラム内径側に摩擦部材であるブレーキシューを当接させる駆動機構等を有して構成されている。

パーキングブレーキアクチュエータ５２は、例えばボーデンケーブル等の機械的なリンケージを介して、パーキングブレーキ５１を駆動し、制動状態と解除状態とを移行させるものである。
パーキングブレーキアクチュエータ５２は、例えば、電動モータ及びその出力回転を減速するギヤ列等を有し、ボーデンケーブルを牽引又は弛緩させるものである。

電動パーキングブレーキ制御ユニット５３は、パーキングブレーキアクチュエータ５２に駆動信号を伝達し、パーキングブレーキアクチュエータ５２を制御するものである。
電動パーキングブレーキ制御ユニット５３は、例えば車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ通信システム等を用いて、シフトバイワイヤ制御ユニット１０と通信可能となっている。

以下、上述したフェイルセーフ装置におけるフェイルセーフ制御について説明する。
図２は、フェイルセーフ制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ０１：Ｐレンジ要求信号有無判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、Ｐレンジスイッチ４０からＰレンジ要求信号が入力されているか否かを判別する。
Ｐレンジ要求信号が入力されている場合には、シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、パーキングロックアクチュエータ３０に対してパーキングロック機構２０をロックさせるため、駆動信号を伝達する。
また、このとき、図示しないトランスミッション制御ユニットは、自動変速機の前進クラッチ、後退クラッチがともに解除される非走行状態とする。
そして、ステップＳ０２に進む。
一方、Ｐレンジ要求信号が入力されていない場合は、処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０２：Ｐレンジ不可故障検出判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット１０の故障判定部１１は、シフトバイワイヤシステムに故障が発生しているか否かを判別する。
ここで、判別対象となる故障としては、例えば、パーキングロックアクチュエータ３０のメカニカルロック、パーキングロックアクチュエータ３０の駆動回路故障（例えば、断線、天絡、地絡等）、シフト位置センサ３１の故障（例えば、断線、天絡、地絡等）、ＣＡＮ通信システム等の通信故障（例えば、天絡、地絡、バスオフ、データ異常等）、シフトバイワイヤ制御ユニット１０自体の故障などが含まれる。
故障が判定された場合には、ステップＳ０３に進む。
一方、故障が判定されなかった場合には、処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０３：実シフト位置判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット１０の故障判定部１１は、パーキングロックアクチュエータ３０のシフト位置センサ３１から、現在の実際のシフト位置に関する情報を取得する。
そして、取得されたシフト位置が、本来のパーキングレンジ状態に相当する位置（自動変速機の出力軸のロックが可能である位置）である場合には、一連の処理を終了する。
一方、取得されたシフト位置が、本来のパーキングレンジ状態に相当する位置にない場合は、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：電動パーキングブレーキ作動要求＞
シフトバイワイヤ制御ユニット１０は、電動パーキングブレーキ装置５０の電動パーキングブレーキ制御ユニット５３に作動要求信号を伝達する。
これを受けた電動パーキングブレーキ制御ユニット５３は、パーキングブレーキアクチュエータ５２に駆動信号を伝達し、パーキングブレーキ５１を解除状態から制動状態に移行させて処理を終了する。

以上説明した実施例によれば、シフトバイワイヤシステムのパーキングロック機構やそのアクチュエータ等に故障が発生し、ドライバがＰレンジ要求をしているが自動変速機の出力軸をロックできない場合に、フェイルセーフ制御として電動パーキングブレーキ装置を制動状態とすることによって、車両の動き出しを防止することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、シフトバイワイヤ装置の構成や、判別対象となる故障は、上述した実施例のものに限定されない。
また、実施例では、故障発生時に電動パーキングブレーキを作動させて車両の動き出しを防止しているが、例えばサービスブレーキのフルード液圧を発生可能な挙動制御装置及びブレーキ液圧を保持する液圧保持装置等を用いて、サービスブレーキによって車両の動き出しを防止してもよい。

１０シフトバイワイヤ制御ユニット１１故障判定部
２０パーキングロック機構
３０パーキングロックアクチュエータ３１シフト位置センサ
４０Ｐレンジスイッチ
５０電動パーキングブレーキ装置５１パーキングブレーキ
５２パーキングブレーキアクチュエータ
５３電動パーキングブレーキ制御ユニット

Claims

ドライバがパーキングレンジへのシフト要求を入力するパーキングレンジ操作部と、
前記パーキングレンジ操作部からの前記シフト要求に応じて、自動変速機の状態をパーキングレンジ状態へ推移させる制御部と、
前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態であるか否かを判別する故障判別手段と、
アクチュエータによって車両の車輪を制動するブレーキ装置と
を備えるシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置であって、
前記制御部は、前記パーキングレンジ操作部から前記パーキングレンジへのシフト要求があった後、前記故障判別手段において前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態でないと判別された場合に、前記ブレーキ装置によって前記車輪を制動させること
を特徴とするシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置。
前記ブレーキ装置は、電動アクチュエータによってパーキングブレーキを駆動させる電動パーキングブレーキ装置であること
を特徴とする請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置。
前記自動変速機は、パーキングレンジへのシフト時に、アクチュエータにより駆動され出力軸の回転をロックするロック機構を有し、
前記故障判別手段は、前記アクチュエータの駆動位置情報に基づいて前記自動変速機の実際の状態が前記パーキングレンジ状態であるか否かを判別すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシフトバイワイヤシステムのフェイルセーフ装置。