JP3905326B2 - 自動変速機のシフトレンジ切換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機の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り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運転者によるシフトレバーの操作に従い自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトレンジ切換装置においては、例えば特開平５−４４５１１号公報に開示されるように、シフトレンジ切換用の動力源として直流モータを備えたものが知られている。
【０００３】
この種のシフトレンジ切換装置によれば、自動変速機のシフトレンジを運転者によるシフトレバーの操作力によって直接切り換える一般的な切換装置のように、シフトレバーとシフトレンジ切換機構とを機械的に接続する必要がないことから、これら各部を車両に搭載する際のレイアウト上の制限がなく、設計の自由度を高めることができる。また、車両への組み付け作業を簡単に行うことができるという利点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記シフトレンジ切換装置において、シフトレンジの切り換えに一つの直流モータを使用していると、直流モータが故障したり、その駆動回路に異常が発生したとき、自動変速機のシフトレンジを切り換えることができなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば特開平２０００−１７０９０５号公報に開示されるように、同期モータに２組のモータ巻線および駆動回路を内臓し、切換時に各モータ巻線を同時に通電することにより、一方のモータ巻線の断線または駆動回路の故障等によりモータとしての機能を失ったときでも、他方のモータ巻線に通電することでアクチュエータを駆動し、シフトレンジの切換を継続して実行できるようにしたシフトレンジ切換装置が考えられている。
【０００６】
ところが、特開平２０００−１７０９０５号公報に開示されるシフトレンジ切換装置で用いられる同期モータにおいては、モータの回転角度が判らない状態ではアクチュエータを駆動することができないという問題があり、何らかの方法でモータの回転角度を知る必要があった。
【０００７】
一般に、モータの回転角度を知るためには、▲１▼アクチュエータの位置センサにアブソリュート型の位置センサ、またはポテンショメータのように常に絶対位置を検出できるセンサを用いる、▲２▼相対位置を検出できるセンサをアクチュエータに取り付け、常時通電してセンサの出力信号を処理して絶対位置に変換し、アクチュエータの位置を把握するという方法が考えられる。
【０００８】
しかしながら、▲１▼常に絶対位置を検出できるセンサを用いる方法では、アブソリュート型のエンコーダは高価であり、またポテンショメータのような接触型のセンサはブラシの磨耗等を考慮する必要があり、耐久信頼性が低いという問題があった。
【０００９】
また、▲２▼相対位置を検出できるセンサに常時通電してセンサの出力信号を絶対位置に変換する方法では、バッテリ上がりを招く原因となるためにエンジンを停止している状態ではセンサに通電し続けることができないばかりでなく、バッテリを交換するときには通電を継続することが不可能であり、常に絶対位置を検出することはできないという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、アクチュエータの絶対位置を把握してシフトレンジを切り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、耐久信頼性が高く製造コストを低減する自動変速機のシフトレンジ切換装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または２記載のシフトレンジ切換装置によると、外部操作によって入力される切換指令に従い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レンジを切換指令に対応したシフトレンジに制御する。そして、アクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を不揮発性の書換可能な記憶手段に記憶し、電源手段から制御手段に供給される電力が遮断され再度導入されたとき、記憶手段に記憶されたアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を読み出し初期値として設定する。
【００１２】
このため、電源手段から制御手段に電力が再度供給されたとき、上記の初期値を用いて制御を開始することで、アクチュエータの絶対位置を把握することができ、シフトレンジ切換機構を駆動して自動変速機のシフトレンジを切り換え、車両を走行させることが可能となる。なお、電源手段から制御手段への電力の供給が遮断されているとき、自動変速機のシフトレンジはシフトレンジ切換機構により保持されているので、この間、自動変速機のシフトレンジが切り換わることはない。したがって、電源手段から制御手段に電力が再度供給されたとき、記憶手段に記憶されたアクチュエータの回転位置と、実際のアクチュエータの回転位置とがずれることはなく、制御手段はアクチュエータを正常に制御することができる。
【００１３】
さらに従来のように、アクチュエータの位置センサにアブソリュート型の位置センサ、またはポテンショメータのように常に絶対位置を検出できるセンサを用いたり、相対位置を検出できるセンサをアクチュエータに取り付け、常時通電してセンサの出力信号を処理して絶対位置に変換し、アクチュエータの位置を把握したりしなくてよいので、耐久信頼性を向上し、製造コストを低減することができる。
【００１４】
本発明の請求項１記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置によると、電源手段から制御手段への電力の供給を遮断または導入する切換手段が電源手段から制御手段への電力の供給を遮断する前に、アクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を記憶手段に記憶する。このため、運転者がイグニッションスイッチ等を操作してエンジンの運転状態をオフにし電源手段から制御手段への電力の供給を遮断した後、再び運転者がエンジンの運転状態をオンにして電源手段から制御手段に電力が再度供給されたとき、記憶手段に記憶されたアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を読み出して制御を開始する。したがって、アクチュエータの絶対位置を常に把握することができ、車両を確実に走行させることができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置によると、電源手段から制御手段への電力の供給を遮断または導入する切換手段が電源手段から制御手段への電力の供給を導入している間、記憶手段に記憶されているアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を現在位置に書き換える。このとき、電源手段やワイヤハーネス等の電気系統の寿命や故障などのトラブルにより電源手段から制御手段への電力の供給が遮断された場合、使用者は電気系統を点検・修理する。そして、電気系統が正常状態に復帰した後、電源手段から制御手段に電力が再度供給されたとき、記憶手段で書き換えられたアクチュエータの回転位置および自動変速機のシフトレンジ位置を読み出して制御を開始する。したがって、アクチュエータの絶対位置を常に把握することができ、車両を確実に走行させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明が適用された第１実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置のシステム構成を示すブロック図である。
図１に示すように、シフトレンジ切換装置は、アクチュエータ１、アクチュエータ制御回路２、シフトスイッチ３、自動変速機４、バッテリ５、リレー６、イグニッションスイッチ（ＩＧ）７およびニュートラルスタートスイッチ（ＮＳＷ）８から構成される。
【００１７】
アクチュエータ１は、モータ１０１、減速ギヤ１０２およびインクリメンタル型エンコーダ式位置検出センサ１０３で構成され、自動変速機４のマニュアルシャフト４０１と、減速ギア１０２の出力軸と、ＮＳＷ８とが一体となって回転するように自動変速機４に組み付けられている。
アクチュエータ制御回路２は、モータ制御部２０１と、カウンタ２０２と、モータ制御部２０１に内蔵された不揮発性の書換可能な半導体記憶装置（メモリ）２０３と、シフトスイッチ３およびＮＳＷ８からの信号、ならびにブレーキ信号や車速信号を受ける信号入力段２０４とで構成されている。モータ制御部２０１は制御手段を構成し、メモリ２０３は記憶手段を構成している。
【００１８】
シフトスイッチ３は、アクチュエータ制御回路２の信号入力段２０４に電気的に接続され、運転者が図示しないシフトレバーを操作することにより、自動変速機４のシフトレンジを選択・指令するためのものである。
自動変速機４は、図２に示すディテント機構４０を備えている。シフトレンジ切換機構としてのディテント機構４０は、自動変速機４のシフトレンジを、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ）の各走行レンジに順に切り換えるためのものである。
【００１９】
図２に示すように、ディテント機構４０は、自動変速機４内の図示しない摩擦係合装置の係合及び解放を、上記各走行レンジの切換状態に応じて切換制御するためのスプール弁４０４及びマニュアルバルブ４０５と、各レンジを保持するためのディテントスプリング４０３及びディテントプレート４０２と、シフトレンジがＰレンジに切り換えられたとき、自動変速機４の図示しない出力軸に設けられたパークギヤ４０８にツメ４０７を嵌合させ、出力軸の回転を停止させるロッド４０６と、ディテントプレート４０２が固定されたマニュアルシャフト４０１とから構成されている。
【００２０】
ディテント機構４０は、図１に示すアクチュエータ１によりマニュアルシャフト４０１が回転すると、ディテントプレート４０２を介してスプール弁４０４がマニュアルバルブ４０５の内部で摺動し、油圧回路を切り換えて自動変速機４のシフトレンジを切り換える。
アクチュエータ作動完了後にアクチュエータの通電を停止したときは、ディテントスプリング４０３とディテントプレート４０２により切り換えたシフトレンジは保持される。
【００２１】
また、Ｐレンジへの切り替えは、アクチュエータ１によりマニュアルシャフト４０１を回転させ、ディテントプレート４０２を介してロッド４０６が図２に示す矢印Ａ方向に押され、ロッド４０６の先端に設けられたテーパー部によりツメ４０７が図２に示す矢印Ｂ方向に押し上げられて、自動変速機４の出力軸に固定されたパークギヤ４０８とツメ４０７が機械的にロックして車両の駆動軸が機械的に係止されてＰレンジに切り換わる。
電源手段としてのバッテリ５は、エンジン駆動時に図示しないオルタネータにより充電されており、アクチュエータ制御回路２に電力を供給している。 切換手段としてのリレー６は、ＩＧ７のオン／オフ状態によりバッテリ５からアクチュエータ制御回路２への電力の供給、遮断を切り換えるためのものである。ＩＧ７は、運転者の操作により図示しないエンジンの駆動をオンまたはオフに切り換えるためのものである。
【００２２】
ＮＳＷ８は、アクチュエータ制御回路２の信号入力段２０４に電気的に接続され、自動変速機４のマニュアルシャフト４０１と一体に回転可能な図示しないブラシを有しており、このブラシによりＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジの各レンジの接点とコモンとが導通することで自動変速機４のシフトレンジ位置を検出することができる。
【００２３】
次に、上記構成のシフトレンジ切換装置の作動について、図１、図３および図４を用いて説明する。
運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態をオンにし、ＩＧ７のオン状態によりリレー６を通じてバッテリ５からアクチュエータ制御回路２に電力が供給され、シフトスイッチ３からアクチュエータ制御回路２にシフトレンジの切換指令が入力されると、モータ制御部２０１はモータ１０１の回転角度を所望のシフトレンジに対応した回転角度に制御する。すると、アクチュエータ１はマニュアルシャフト４０１を回転させて自動変速機４のシフトレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジ)を切り換える。
【００２４】
このとき、自動変速機４のシフトレンジの位置関係は、例えばＰレンジを基準と考えるとＲレンジはＰレンジから約２０度の位置、Ｎレンジは約３０度の位置、Ｄレンジは約４０度の位置、２レンジは約５０度の位置、Ｌレンジは約６０度の位置にある。アクチュエータ１が減速比１／６０の減速ギア１０２を内蔵しているとすると、モータ１０１の回転位置に直すと、ＲレンジはＰレンジからモータ１０１の３回転と１２０度の位置、Ｎレンジは５回転の位置、Ｄレンジは６回転と２４０度の位置、２レンジは８回転と１２０度の位置、Ｌレンジは１０回転の位置ということになり、この位置情報はモータ制御部２０１に内蔵されたマイコンに予め書き込まれている。
【００２５】
そして、位置検出センサ１０３は、モータ１０１のロータの回転に伴ってパルスを出力し、その出力値をカウンタ２０２がカウントして、モータ１０１の回転回数と回転角度位置をモータ制御部２０１に伝達する。モータ制御部２０１はカウンタ２０２から入力したモータ１０１の回転回数と回転角度位置、つまり自動変速機４のシフトレンジがシフトスイッチ３の指令値と一致しているか判断し、両者を一致させるようにモータ１０１を駆動してシフトレンジの切換制御を実行する。
【００２６】
モータ制御部２０１は、エンジンの運転状態をＩＧ７のオン／オフ状態により検出し（図３に示すステップＳ１０）、運転者の操作によりＩＧ７がオフの状態なったとき（図３に示すステップＳ２０）、リレー６の通電を保持し（図３に示すステップＳ３０）、カウンタ２０２から出力されるモータ１０１の回転回数と回転角度（図３に示すステップＳ４０）をメモリ２０３に書き込み（図３に示すステップＳ５０）、書き込みが終了したらリレー６を切断してシステムの電源をオフにする（図３に示すステップＳ６０）。
【００２７】
運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態を再びオンにし、リレー６がオン状態となったときには、メモリ２０３からモータ１０１の回転回数と回転角度を読み出し（図４に示すステップＳ７０）、この値を初期値として設定し制御を開始する。
【００２８】
なお、アクチュエータ１に通電していない場合、自動変速機４のシフトレンジは、ディテント機構４０により保持されているので、ＩＧ７のオフ状態において自動変速機４のシフトレンジが切り換わることはない。つまり、ＩＧ７のオフ時にモータ１０１の回転回数と回転角度が変わることはない。従って、バッテリ５からモータ制御部２０１に電力が再度供給されたとき、メモリ２０３に記憶されたアクチュエータ１の回転位置と、アクチュエータ１の実際の回転位置とがずれてしまうことはなく、アクチュエータ制御回路２は正常にアクチュエータ１を制御することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明の第１実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置においては、外部操作によって入力される切換指令に従いアクチュエータ１を駆動することにより、自動変速機４のシフトレンジを切換指令に対応したシフトレンジに制御する。そして、アクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を不揮発性の書換可能なメモリ２０３に記憶し、バッテリ５からモータ制御部２０１に供給される電力が遮断され再度導入されたとき、メモリ２０３に記憶されたアクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を読み出し初期値として設定する。
【００３０】
このため、バッテリ５からモータ制御部２０１に電力が再度供給されたとき、上記の初期値を用いて制御を開始することで、アクチュエータ１の絶対位置を把握することができ、アクチュエータ１を駆動して自動変速機４のシフトレンジを切り換え、車両を走行させることが可能となる。
【００３１】
さらに従来のように、アクチュエータ１の位置検出センサ１０３にアブソリュート型の位置センサ、またはポテンショメータのように常に絶対位置を検出できるセンサを用いたり、相対位置を検出できるセンサをアクチュエータ１に取り付け、常時通電してセンサの出力信号を処理して絶対位置に変換し、アクチュエータ１の位置を把握したりしなくてよいので、耐久信頼性を向上し、製造コストを低減することができる。
【００３２】
また第１実施例においては、バッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給を遮断または導入するリレー６がバッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給を遮断する前に、メモリ２０３にアクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を記憶する。このため、運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態をオフにしバッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給を遮断した後、再び運転者がエンジンの運転状態をオンにしてバッテリ５からモータ制御部２０１に電力が再度供給されたとき、メモリ２０３に記憶されたアクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を読み出して制御を開始する。したがって、アクチュエータ１の絶対位置を常に把握することができ、車両を確実に走行させることができる。
【００３３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図５および図６に示す。第２実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置のシステム構成は、図１に示す第１実施例と同様であるので説明を省略する。
以下、第２実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置の作動について、第１実施例と異なる部分についてのみ、図１、図５および図６を用いて説明する。
【００３４】
モータ制御部２０１は、ＩＧ７がオンの状態でリレー６の通電が保持されているとき、カウンタ２０２から出力されるモータ１０１の回転回数と回転角度をメモリ２０３に常に書き込む（図５に示すステップＳ８０）。すなわち、メモリ２０３に記憶されているアクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を現在位置に書き換える。
【００３５】
ここで、バッテリ５やワイヤハーネス等の電気系統の寿命や故障などのトラブルにより、バッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給が遮断された場合、使用者は電気系統を点検・修理する。そして、電気系統が正常状態に復帰した後、運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態を再びオンにし、リレー６がオン状態となったときには、メモリ２０３からモータ１０１の回転回数と回転角度を読み出し（図６に示すステップＳ００）、この値を初期値として設定し制御を開始する。
【００３６】
第２実施例においては、バッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給を遮断または導入するリレー６がバッテリ５からモータ制御部２０１への電力の供給を導入している間、メモリ２０３に記憶されているアクチュエータ１の回転位置および自動変速機４のシフトレンジ位置を現在位置に書き換えることにより、アクチュエータ１の絶対位置を常に把握することができ、車両を確実に走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１実施例によるシフトレンジ切換装置のディテント機構の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施例によるシフトレンジ切換装置の作動を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の第１実施例によるシフトレンジ切換装置の作動を説明するためのフロー図である。
【図５】本発明の第２実施例によるシフトレンジ切換装置の作動を説明するためのフロー図である。
【図６】本発明の第２実施例によるシフトレンジ切換装置の作動を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
１０１ モータ
１０２ 減速ギア
１０３ 位置検出センサ
２ アクチュエータ制御回路
２０１ モータ制御部（制御手段）
２０２ カウンタ
２０３ メモリ（記憶手段）
２０４ 信号入力段
３ シフトスイッチ
４ 自動変速機
５ バッテリ（電源手段）
６ リレー（切換手段）
７ ＩＧ
８ ＮＳＷ
４０ ディテント機構（シフトレンジ切換機構）

Claims (2)

1. 自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切り換えるためのシフトレンジ切換機構と、
   前記シフトレンジ切換機構の動力源となるアクチュエータと、
   外部操作によって入力される切換指令に従い前記アクチュエータを駆動することにより、前記自動変速機のシフトレンジを前記切換指令に対応したシフトレンジに制御する制御手段と、
   前記制御手段に電力を供給する電源手段と、
   前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を記憶する不揮発性の書換可能な記憶手段と、
   前記電源手段から前記制御手段への電力の供給を遮断または導入する切換手段と、
   を備え、
   前記記憶手段は、前記切換手段が前記電源手段から前記制御手段への電力の供給を遮断する前に、前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を記憶し、
   前記制御手段は、前記電源手段から供給される電力が遮断され再度導入されたとき、前記記憶手段に記憶された前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を読み出し初期値として設定することを特徴とする自動変速機のシフトレンジ切換装置。
2. 自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切り換えるためのシフトレンジ切換機構と、
   前記シフトレンジ切換機構の動力源となるアクチュエータと、
   外部操作によって入力される切換指令に従い前記アクチュエータを駆動することにより、前記自動変速機のシフトレンジを前記切換指令に対応したシフトレンジに制御する制御手段と、
   前記制御手段に電力を供給する電源手段と、
   前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を記憶する不揮発性の書換可能な記憶手段と、
   前記電源手段から前記制御手段への電力の供給を遮断または導入する切換手段と、
   を備え、
   前記記憶手段は、前記切換手段が前記電源手段から前記制御手段への電力の供給を導入している間、前記記憶手段に記憶されている前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を現在位置に書き換えて記憶し、
   前記制御手段は、前記電源手段から供給される電力が遮断され再度導入されたとき、前記記憶手段に記憶された前記アクチュエータの回転位置および前記自動変速機のシフトレンジ位置を読み出し初期値として設定することを特徴とする自動変速機のシフトレンジ切換装置。

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