JP4508089B2

JP4508089B2 - 車両のレンジ切換え装置

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Publication number: JP4508089B2
Application number: JP2005335045A
Authority: JP
Inventors: 玄昌田中; 和道香山; 敦竹内; 哲生梅村; 和雄竹本
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP2007139102A

Description

本発明は、シフトバイワイヤシステムにおいて使用する車両のレンジ切換え装置に関する。

従来、特許文献１記載の車両のレンジ切換え装置が知られている。この車両ムのレンジ切換え装置は、運転者により変速レンジが選択されるレンジ選択手段と、レンジ選択手段からの入力信号に基づいて制御信号を出力する制御手段と、制御信号により制御されるモータと、モータの回転を伝達する動力伝達手段と、動力伝達手段によりレンジ選択手段で選択された変速レンジに対応した位置に切換えられるレンジ切換え手段と、レンジ切換え手段の位置を検出する位置検出手段とを備えている。

このレンジ切換え装置によれば、レンジ選択手段の故障又は誤操作の場合において、直前の変速レンジと運転者の意図とを考慮して変速レンジの切換えを行なうか否かを判断しているため、快適な操舵性を確保することができると考えられる。
特開２００４−２５１３０９号公報

しかし、上記従来の車両のレンジ切換え装置では、レンジ選択手段の故障又は誤操作については考慮されているものの、位置検出手段の故障については考慮されていない。そのため、このレンジ切換え装置では、運転者の意図に沿った変速レンジに切換えられるとはかぎらない。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、位置検出手段が故障した場合であっても、運転者の意図に沿った変速レンジに切換えられることができる車両のレンジ切換え装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジを選択可能なレンジ選択手段によって前記パーキングレンジが選択された場合はパーキング位置、前記リバースレンジが選択された場合はリバース位置、前記ニュートラルレンジが選択された場合はニュートラル位置及び前記ドライブレンジが選択された場合はドライブ位置に移動可能なスプールを有するレンジ切換え手段と、前記スプールが前記パーキング位置、前記リバース位置、前記ニュートラル位置又は前記ドライブ位置に位置することをそれぞれ検出する位置検出手段と、前記レンジ選択手段からの入力信号及び前記位置検出手段からの検出信号に基づいて制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号に基づいて制御されるモータと、前記モータの回動を前記スプールに伝達するディテントレバーの切換え領域の両端に前記パーキングレンジと対応するパーキングレンジ溝及び前記ドライブレンジと対応するドライブレンジ溝が設けられたディテント機構を有し、前記スプールが前記パーキング位置又はドライブ位置まで移動すると前記モータの回動をそれぞれ規制する動力伝達手段と、車両の車速を検出し、車速信号を前記制御手段に送出する車速センサと、を備え、前記制御手段は、前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させることである。

請求項２に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項１において、前記制御手段は、前記モータが駆動中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させることである。

請求項３に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項１において、前記制御手段は、前記モータが停止中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させ、前記レンジ選択手段によって選択されている要求レンジが変更されず、又は該要求レンジと前記位置検出手段の故障が検出される前に前記位置検出手段によって検出されたスプールの位置に対応する実レンジとが同じである場合、前記スプールが前記実レンジに対応する位置に保持されることである。

請求項４に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、パーキングロッドがパーキングレンジに対応するパーキング位置に位置するとパーキングロックを行い、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジに対応するノットパーキング位置に位置するとロック解除を行うパーキング機構と、前記パーキングロッドがパーキング位置又は前記ノットパーキング位置に位置することをそれぞれ検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの検出信号に基づいて制御信号を出力する制御手段と、前記制御信号に基づいて制御されるモータと、前記モータの回動を前記パーキングロッドに伝達するディテントレバーの切換え領域に前記パーキングレンジと対応するパーキング溝及び前記パーキングレンジ以外のレンジと対応するノットパーキング溝のみが設けられ前記パーキングロッドが前記パーキング位置又はノットパーキング位置まで移動したときに前記モータの回動をそれぞれ規制する動力伝達手段と、車両の車速を検出し、車速信号を前記制御手段に送出する車速センサと、を備え、前記制御手段は、前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記モータを前記ディテント機構により回動が規制されるまで回動させ、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させることである。

請求項５に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項４において、前記制御手段は、前記モータが駆動中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させることである。

請求項６に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項４において、前記制御手段は、前記モータが停止中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させ、選択されているレンジが変更されない場合、前記パーキングロッドを移動させないことである。

請求項７に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータのロック電流を検出することにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することである。

請求項８に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータのロック電流を所定時間以上検出することにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することである。

請求項９に係る車両のレンジ切換え装置の特徴は、請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータを所定時間回転させることにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することである。

請求項１に係る車両のレンジ切換え装置においては、選択された要求レンジがドライブレンジである場合は、動力伝達手段の一方の移動端で移動が規制されるまでモータを回転させることによりスプールをドライブ位置に移動させるので、その要求レンジを選択した運転者の意思に沿ってドライブレンジに切換えを行うことができる。また、選択された要求レンジがドライブレンジでない場合は、動力伝達手段の他方の移動端で移動が規制されるまでモータを回転させることによりスプールをパーキング位置に移動させるので、運転者がアクセルペダルを踏み込んだとしても車両の逆走や加速を防止することができる。したがって、この車両のレンジ切換え装置によれば、位置検出手段が故障した場合であっても、運転者の意図に沿った要求レンジに切換えられるので、車両が運転者の意図と相違する方向に駆動されることがない。

請求項２に係る車両のレンジ切換え装置においては、レンジ切換え中に位置検出手段の異常が発生したとき、運転者の意図に沿った要求レンジに切換えられるので、車両が運転者の意図と相違する方向に駆動されることがない。

請求項３に係る車両のレンジ切換え装置においては、前記レンジ選択手段によって選択されている要求レンジが変更されない場合、又は変更されても該要求レンジと前記位置検出手段の故障が検出される前に前記位置検出手段によって検出されたスプールの位置に対応する実レンジとが同じである場合、前記スプールが前記実レンジに対応する位置に保持されるので、運転者の意図に沿った要求レンジに保持される。

請求項４に係る車両のレンジ切換え装置においては、選択された要求レンジがパーキングレンジである場合は、動力伝達手段の一方の移動端で移動が規制されるまでモータを回転させることによりパーキングロッドをパーキング位置に移動させるので、その要求レンジを選択した運転者の意思に沿ってパーキングロックを行うことができる。また、選択された要求レンジがパーキングレンジでない場合は、動力伝達手段の他方の移動端で移動が規制されるまでモータを回転させることによりパーキングロッドをノットパーキング位置に移動させるので、その要求レンジを選択した運転者の意思に沿ってロック解除を行うことができる。

請求項５に係る車両のレンジ切換え装置においては、レンジ切換え中に位置検出手段の異常が発生したとき、運転者の意図に沿ってパーキング機構が作動されるので、車両が運転者の意図と相違する方向に駆動されることがない。

請求項６に係る車両のレンジ切換え装置においては、選択されているレンジが変更されない場合、前記パーキングロッドを移動させないので、異常が発生する前の要求レンジに対応してパーキング機構が作動する。

請求項７に係る車両のレンジ切換え装置においては、モータのロック電流が検出されれば、モータは動力伝達手段によって一方又は他方の回動が規制されたと判断することができる。

請求項８に係る車両のレンジ切換え装置においては、モータのロック電流が所定時間以上検出されれば、モータは動力伝達手段によって一方又は他方の回動が規制されたと判断することができる。

請求項９に係る車両のレンジ切換え装置においては、所定時間が経過すればモータは動力伝達手段によって一方又は他方の回動が規制されたと判断することができる。

本発明に係るシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置を具体化した実施形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。実施形態１のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置は、図１に示すように、レンジ選択手段としてのセレクタスイッチ１、車速センサ２、制御手段としてのコントロールユニット３、モータ４、動力伝達手段５、レンジ切換え手段としてのスプール６及び位置検出手段としての位置センサ８を備えている。

セレクタスイッチ１には、車両の駐車を要求するＰレンジ（パーキングレンジ）、後退走行を要求するＲレンジ（リバースレンジ）、停止を要求するＮレンジ（ニュートラルレンジ）及び前進走行を要求するＤレンジ（ドライブレンジ）を表わす文字（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）が表示されている。運転者がセレクタスイッチ１を操作することによって、１つの要求レンジが選択され、入力信号としてのシフト信号Ｓ１がコントロールユニット３に入力される。なお、本実施形態においては、レンジ選択手段としてセレクタスイッチ１を用いたが、運転者によって選択された要求レンジに対応するシフト信号Ｓ１を発生させることができるものであれば、例えば、シフトボタン、シフトレバー、音声入力装置等であっても採用することができる。

車速センサ２は車両の車速を検出し、検出された車速信号Ｖ１がコントロールユニット３に入力される。また、コントロールユニット３にはスプール６の位置を検出する位置センサ８からの位置信号Ｐ１が入力される。コントロールユニット３はシフト信号Ｓ１、車速信号Ｖ１及び位置信号Ｐ１に基づいて、モータ４の回転方向や回転開始・停止のタイミングを制御する制御信号Ｃ１をモータ４に出力する。

モータ４は、その出力軸をギヤボックス７内に挿入して、ギヤボックス７の外側に取付けられている。このモータ４には直流モータが用いられ、コントロールユニット３から出力される制御信号Ｃ１により制御される。

動力伝達手段５は、減速機構１０、ボールナット１２、アーム１３、レンジ制御軸１４及びディテント機構９を有している。減速機構１０は、モータ４の出力軸に固定された小径の平歯車１０ａと、ボールネジ軸１１に固定されるとともに、平歯車１０ａと噛合する大径の平歯車１０ｂとからなり、モータ４の出力軸の回転速度を減速してボールネジ軸１１に伝達する。さらに、ボールネジ軸１１は、ボールネジ軸１１の軸線方向に移動可能に支持されたボールナット１２にモータ４の回動、すなわち回転運動をボールナット１２の直線運動に変換して伝達する。そして、ボールナット１２は、その一端側で二股に分かれているとともにボールナット１２と揺動可能に支持されており、その他端側に形成された矩形の孔１３ｂにレンジ制御軸１４が嵌合されたアーム１３にボールナット１２の直線運動を揺動運動に変換してレンジ制御軸１４に伝達する。このため、ボールネジ軸１１が回転すると、ボールナット１２がボールネジ軸１１の軸線に沿って移動し、ボールナット１２と揺動可能に連結されたアーム１３がレンジ制御軸１４を中心に揺動する。また、アーム１３がレンジ制御軸１４を中心に揺動すると、孔１３ｂを介してレンジ制御軸１４が回転するようになっている。これら平歯車１０ａ、１０ｂ、ボールネジ軸１１、ボールナット１２及びアーム１３はギヤボックス７内に収納されている。また、レンジ制御軸１４は一端側がギヤボックス７内に収納され、他端側がギヤボックス７から突出している。ディテント機構９については後述する。なお、本実施形態においては、減速機構１０として平歯車１０ａ、１０ｂを用い、ボールネジ軸１１とボールナット１２とにより、モータ４の回動を減速しているが、これらの代わりに、例えば、プラネタリギヤやウォームギヤなどを用いてもよい。

レンジ切換え手段としてのスプール６は、バルブボディ９０内に配設され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動可能にされている。より詳細には、スプール６は、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置及びＤレンジに対応するＤ位置に移動できるようになっており、このスプール６が軸方向に移動することにより、バルブボディ９０内の油路を切換えて、所定の要求レンジを設定することができる。また、スプール６の基端側がＬ字型に屈曲されて後述するディテントレバーの一部に係合している。

位置センサ８はギヤボックス７に収納され、位置センサ８の中央にはレンジ制御軸１４の一端が接続されている。この位置センサ８はレンジ切換え手段である切換え部材であるスプール６の位置を検出するものであり、例えばポテンショメータを用いれば、レンジ制御軸１４の回転角度に対応した電圧を出力することができる。また、手動でレンジ切換えが可能なリリース棒１５が、その一端をギヤボックス７から突出して設けられている。ディテント機構９は、ディテントレバー２０、ディテントスプリング２１及びローラ２２を有している。図２に示すように、ディテントレバー２０は板状をなし、下部には矩形の孔２３が形成されている。この孔２３には、レンジ制御軸１４の他端が嵌合されている。このため、ディテントレバー２０は、レンジ制御軸１４を揺動中心として、矢印Ｃ、Ｄ方向に揺動することになる。また、ディテントレバー２０の右側下部には、アーム部２６が形成され、アーム部２６にはスプール６のフック部６ａが係合される孔２７が穿設されている。ディテントレバー２０の上部には、４個の切換え領域として、図２中の右から順にレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが設けられている。そして、これらレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの間には凸部ｂ、ｄ、ｆが形成されている。また、各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの切換え位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１がスプール６のＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置に対応している。

ディテントスプリング２１は、図１に示すように、長板状の部材によって形成されており、後端がバルブボディ９０に固定されている。また、ディテントスプリング２１の先端は二股に分かれており、ローラ２２が回動自在に支持されている。ディテントスプリング２１全体は板ばねとして作用し、ローラ２２をディテントレバー２０の傾斜面に押圧して、ディテントレバー２０を精度よく位置決め保持するようになっている。

以上の構成をしたシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置の動作について、図２により、ＰレンジからＲレンジへの切換えを例に説明する。Ｐレンジにおいては、ディテントスプリング２１のローラ２２は、レンジ溝ａ内の切換え位置ａ１に配置されている。運転者によりセレクタスイッチ１がＰレンジからＲレンジに切換えられると、これに対応したシフト信号Ｓ１がコントロールユニット３に入力される。コントロールユニット３はシフト信号Ｓ１に基づいた制御信号Ｃ１をモータ４に出力する。これにより、モータ４の出力軸の回転運動が減速機構１０、ボールネジ軸１１、ボールナット１２、アーム１３、レンジ制御軸１４へと減速、変換されつつ伝達される。レンジ制御軸１４の回転により、ディテントレバー２０が矢印Ｃ方向に回転するとともに、スプール６が矢印Ｂ方向に移動する。

そして、コントロールユニット３は、位置センサ８の出力電圧が凸部ｂに対応する値になったとき、モータ４の回転を停止する。モータ４の回転が停止されると、ディテントレバー２０は、ディテントスプリング２１の弾性力に基づくローラ２２の付勢力により回転される。こうして、ローラ２２は、レンジ溝ｃ内の切換え位置ｃ１に精度よく位置決め保持される。これにより、Ｐ位置にあったスプール６は、精度よくＲ位置に配置される。その他のレンジ切換え動作についても同様である。

次に、このシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置における処理を図３〜図１１に示すフローチャート等を用いて説明する。車両のイグニッションスイッチがＯＮにされると、コントロールユニット３に電源が供給され、図３に示すレンジ切換えプログラムの実行が開始される。

レンジ切換えプログラムの実行が開始されると、ステップＳ１０において位置センサ異常判定サブルーチン、ステップＳ１１において目標レンジ位置判定サブルーチン、ステップＳ１２において実レンジ位置設定サブルーチンが順次コールされ、初期化される。このレンジ切換えプログラムは、タイマ割り込み等により所定時間毎に実行される。

次に、各サブルーチンについて説明する。図４に示す位置センサ異常判定サブルーチンの実行が開始されると、ステップＳ２０において位置センサ８から入力した位置信号Ｐ１が正常であるか否かをチェックする。位置信号Ｐ１が正常である場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２１に進み、位置信号Ｐ１が異常である場合（ＮＯ）、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２１では異常判定フラグをクリア（０）し、位置センサ８が正常であると記憶して、ステップＳ２３に進む。また、ステップＳ２２では異常判定フラグをセット（１）し、位置センサ８が異常であると記憶して、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３においては、車両が走行中であるか否かをチェックする。車速センサ２から入力した車速信号Ｖ１に基づいて求められた現在の車速が所定値以上である場合（ＹＥＳ）、車両は走行中であると判断してステップＳ２４に進み、現在の車速が所定値より小さい場合（ＮＯ）、車両は走行中でないと判断してステップＳ２５に進む。なお、所定値とは、５〜１０ｋｍ／ｈに相当する値である。ステップＳ２４では走行状態フラグをセット（１）し、車両が走行中であると記憶して、ステップＳ２６に進む。また、ステップＳ２５では走行状態フラグをクリア（０）し、車両が走行中でないと記憶して、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６においては、要求レンジの変更があるか否かをチェックする。セレクタスイッチ１から新たに入力したシフト信号Ｓ１が、前回位置センサ異常判定サブルーチンが実行されたときに記憶されたシフト信号Ｓ１と異なっている場合（ＹＥＳ）、要求レンジが変更されたと判断してステップＳ２７に進み、新たに入力したシフト信号Ｓ１が、前回位置センサ異常判定サブルーチンが実行されたときに記憶されたシフト信号Ｓ１と同じ場合（ＮＯ）、要求レンジは変更されない判断してステップＳ２８に進む。ステップＳ２７ではレンジ変更フラグをセット（１）し、要求レンジが変更されたと記憶して、レンジ切換えプログラムに戻る。また、ステップＳ２８ではレンジ変更フラグをクリア（０）し、要求レンジは変更されないと記憶して、レンジ切換えプログラムに戻る。

図５に示す目標レンジ位置判定サブルーチンの実行が開始されると、ステップＳ３０において異常判定フラグが正常であるか否かをチェックする。異常判定フラグが正常（０）である場合（ＹＥＳ）、レンジ切換えプログラムに戻り、異常判定フラグが異常（１）である場合（ＮＯ）、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１においては、走行状態フラグが走行中であるか否かをチェックする。走行状態フラグが走行中（１）である場合（ＹＥＳ）、レンジ切換えプログラムに戻り、走行状態フラグが走行中でない（０）場合（ＮＯ）、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２においては、モータ４が駆動中か否かをチェックする。コントロールユニット３からモータ４に出力される制御信号Ｃ１がＯＮにされている場合（ＹＥＳ）、モータ４が駆動中であり、ステップＳ３４に進む。また、制御信号Ｃ１がＯＦＦにされている場合（ＮＯ）、モータ４は停止中であり、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３においては、レンジ変更があるか否かをチェックする。レンジ変更がない（レンジ変更フラグ０）場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進み、レンジ変更がある（レンジ変更フラグ１）場合（ＮＯ）、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９では、要求レンジと実レンジが同じであるか否かをチェックする。同じである場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進み、異なる場合（ＮＯ）、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４においては、要求レンジがＤレンジか否かをチェックする。要求レンジがＤレンジの場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３７に進み、要求レンジがＤレンジでない場合（ＮＯ）、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６においては、目標レンジ位置をＰ位置に設定して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、車両が走行中でない場合（車速が５〜１０ｋｍ／ｈ以下）であって、セレクタスイッチ１がＤレンジからＰレンジに切換えられ、スプール６をＤ位置からＰ位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合がある。この場合は、後述する実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、スプール６をＰ位置に切換える。これにより、レンジ切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合、運転者の意図に沿ったレンジ切換えが行われるため、車両の逆走を防止できる。また、坂道等で異常が発生した場合であって、運転者が車両から離れた場合であっても、車両が動き出すことはない。さらに、例えば、セレクタスイッチ１がＤレンジからＰレンジに切換えられ、スプール６をＤ位置からＰ位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生し、スプール６をＰ位置に切換える処理が終了した後、セレクタスイッチ１をＤレンジに切換えた場合、後述する実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、位置センサ８に異常が発生する前のＤレンジにスプール６を切換える。これにより、位置センサ８に異常が発生して車両が停止した後であっても、車両を移動することが可能になる。

ステップＳ３７においては、目標レンジ位置をＤ位置に設定して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、車両が走行中でない場合（車速が５〜１０ｋｍ／ｈ以下）であって、セレクタスイッチ１がＮレンジからＤレンジに切換えられ、スプール６をＮ位置からＤ位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合がある。この場合は、後述する実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、スプール６をＤ位置に切換える。これにより、レンジ切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合、運転者の意図に沿ったレンジ切換えが行われるため、車両の逆走を防止できる。

ステップＳ３８においては、目標レンジ位置を位置センサ８に異常が発生する前のレンジ位置に保持して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、セレクタスイッチ１がＤレンジからＲレンジに切換えられ、スプール６をＤ位置からＲ位置に切換えが終了してモータが駆動停止している状態で、例えば、運転者がＲレンジ中にブレーキを踏み続けて車両を停止させていたり、クリープ力で車両を後退させている中で位置センサ８に異常が発生した場合は、後述する実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、位置センサ８に異常が発生する前のＲレンジにスプール６を保持する。これにより、位置センサ８に異常が発生してＲレンジでブレーキを踏み続けて車両を停止させていたり、クリープ力で車両を後退させている状態であっても、Ｒレンジが継続されることになる為運転者の意図に沿ったレンジに保持される。図６に示す実レンジ位置設定サブルーチンの実行が開始されると、ステップＳ４０において走行状態フラグが走行中であるか否かをチェックする。走行状態フラグが走行中（１）である場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。この場合は、車両が所定速度（５〜１０ｋｍ／ｈ）以上であり、レンジ変更の有無、位置センサ８の異常の有無にかかわらずレンジが切換えられることはない。また、走行状態フラグが走行中でない（０）場合（ＮＯ）、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１においては、異常判定フラグが正常であるか否かをチェックする。異常判定フラグが正常（０）である場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４２に進み、異常判定フラグが異常（１）である場合（ＮＯ）、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４２においては、要求レンジに基づいてモータ４を駆動する。ステップＳ４３においては、モータ４を停止するブレーキポイントを設定する。そして、ステップＳ４４においては、位置センサ８から入力した位置信号Ｐ１によりブレーキポイントに到達するまで待ち、ブレーキポイントに到達した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。このステップＳ４２からの処理が通常のレンジ切換え操作である。なお、ブレーキポイントはディテントレバー２０の凸部ｂ、ｄ、ｆの位置に設定している。

ステップＳ４５においては、目標レンジ位置に基づいてモータ４を駆動する。ステップＳ４６においては、モータ４のロック電流が検出されるまで待ち、ロック電流が検出された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。このステップＳ４５からの処理が位置センサ８の異常時にスプール６をＰ位置又はＤ位置にして、車両の安全を確保するフェールセーフ処理である。ここで、モータ４を制御する制御信号Ｃ１とモータ４のモータ電流との関係を図７に示す。図７（Ａ）が制御信号Ｃ１のグラフであり、図７（Ｂ）がモータ電流のグラフである。コントロールユニット３から制御信号Ｃ１がＯＮにされると、少し遅れてモータ４にモータ電流が流れる。モータ４が駆動されてモータ軸、すなわち、モータの出力軸が回転すると、ボールネジ軸１１にモータの回動が伝達され、ボールナット１２がボールネジ軸１１の軸線に沿って移動する。これに伴って、ボールナット１２に揺動可能に支持されたアーム１３がレンジ制御軸１４を中心に揺動し、アーム１３の他端に支持されたレンジ制御軸１４が回転する。レンジ制御軸１４が回転すると、ディテントレバー２０がレンジ制御軸１４を揺動中心として揺動し、スプール６がＰ位置又はＤ位置に向かって移動する。そして、アーム１３がボールネジ軸１１の一端又は他端に達すると、アーム１３の移動が規制されてモータ４は過負荷状態となり、モータ４にロック電流が流れる。この時には、ローラ２２はディテントレバー２０のレンジ溝ａ又はｇ内に位置している。コントロールユニット３が時刻ｔ０においてモータ４のロック電流を検出すると、後述するステップＳ４７において、コントロールユニット３から制御信号Ｃ１がＯＦＦにされる。これに伴い、モータ４にモータ電流が流れなくなり、モータ４は停止する。なお、モータ電流はバッテリ電圧及び温度によって異なるため、ロック電流であるか否かは、モータ電流がバッテリ電圧及び温度からテーブル等を使用して求めた閾値を超えているか否かで判断している。

ここで、ステップＳ４６の代わりに、図８に示すステップＳ５０からステップＳ５３までのステップを採用することができる。ステップＳ５０ではモータ４のロック電流が検出されるまで待ち、ロック電流が検出された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５１に進む。ステップＳ５１ではタイマをクリアしてスタートさせてカウントを開始し、ステップＳ５２ではタイマをインクリメント（＋１）してカウントアップする。ステップＳ５３では所定時間ｔ１が経過するまでステップＳ５２に戻ってタイマをインクリメント（＋１）し、所定時間ｔ１が経過した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。すなわち、この場合、モータ４のロック電流が検出されてから所定時間ｔ１が経過した後、モータ４を停止している。モータ４を制御する制御信号Ｃ１とモータ４のモータ電流との関係を図９に示す。図９（Ａ）が制御信号Ｃ１のグラフであり、図９（Ｂ）がモータ電流のグラフである。その他は図７と同様である。また、ロック電流であるか否かの判断はステップＳ４６と同様である。

また、ステップＳ４６の代わりに、図１０に示すステップＳ５５からステップＳ５７までのステップを採用することもできる。ステップＳ５５ではタイマをクリアしてスタートさせてカウントを開始し、ステップＳ５６ではタイマをインクリメント（＋１）してカウントアップする。ステップＳ５７では所定時間ｔ２が経過するまでステップＳ５６に戻ってタイマをインクリメント（＋１）し、所定時間ｔ２が経過した場合（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。すなわち、この場合、コントロールユニット３により制御信号Ｃ１がＯＮにされてから所定時間ｔ２が経過した後、モータ４を停止している。この時間ｔ２は、レンジ切換え最大時間（ＤレンジとＰレンジとの間の切換えにおけるモータ４の駆動時間）を基に決定される。モータ４を制御する制御信号Ｃ１とモータ４のモータ電流との関係を図１１に示す。図１１（Ａ）が制御信号Ｃ１のグラフであり、図１１（Ｂ）がモータ電流のグラフである。その他は図７と同様である。また、ロック電流であるか否かの判断はステップＳ４６と同様である。

ステップＳ４７においては、コントロールユニット３により制御信号Ｃ１がＯＦＦにされ、モータ４を停止する。ステップＳ４７の実行後、レンジ切換えプログラムに戻る。ここで、レンジが切換えられた場合は、前述のように、ディテント機構９によってローラ２２がレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇ内の切換え位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１に精度よく位置決め保持され、その結果、スプール６は精度よくＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置に配置される。

実施形態２のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置の機械的構成を図１２に示す。図１２において、図１と同様の機械的構成と同一の構成については同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。

このレンジ切換え装置では、動力伝達手段５は、減速機構１０、ボールナット１２、アーム１３、レンジ制御軸１４及びディテント機構３９を有している。ディテント機構３９は、ディテントレバー３０、ディテントスプリング２１及びローラ２２を有している。図１３に示すように、ディテントレバー３０は板状をなし、下部には矩形の孔３１が形成されている。この孔３１には、レンジ制御軸１４の他端が嵌合されている。このため、ディテントレバー３０は、レンジ制御軸１４を揺動中心として、矢印Ｃ、Ｄ方向に揺動することになる。また、ディテントレバー３０の左側上部には後述するパーキング機構４０のパーキングロッド４１が係合される孔３２が穿設されている。ディテントレバー３０の上部には、２個の切換え領域としてレンジ溝ｈ、ｊが設けられている。そして、これらレンジ溝ｈ、ｊの間には凸部ｉが形成されている。また、レンジ溝ｈ、ｊの切換え位置ｈ１、ｊ１がパーキングロッド４１のロック位置、解除位置に対応している。そして、Ｐレンジがロック位置に対応し、ノットＰレンジ（Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）が解除位置に対応している。なお、レンジ溝ｈ、ｊと切換え位置ｈ１、ｊ１との関係は、実施形態１における各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇと切換え位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１との関係と同様である。

図１２に示すように、レンジ切換え手段としてのパーキング機構４０は、パーキングロッド４１、ウェッジ４３、圧縮バネ４４、サポート４５及びパーキングポール５０を備えている。パーキングロッド４１は基端側がＬ字型に屈曲されてディテントレバー３０に係合され、円錐状のウェッジ４３はパーキングロッド４１の先端側に遊嵌されて移動可能にされている。圧縮バネ４４はパーキングロッド４１に固定された鍔部４２とウェッジ４３とに連結され、サポート４５はパーキングロッド４１の先端側の下方に配置されている。また、パーキングポール５０は基端側の軸５１を中心にほぼ上下方向に揺動自在に配設されており、上側には自動変速機の出力軸に固定されたパーキングギヤ５２に対して係脱可能な爪５３が突設されている。

以上の構成をしたシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置の動作について、図１３により、セレクタスイッチ１によりノットＰレンジ（Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）からＰレンジへの切換えを説明する。ノットＰレンジにおいては、ディテントスプリング２１のローラ２２は、レンジ溝ｊ内の切換え位置ｊ１に配置されている。運転者によりセレクタスイッチ１がノットＰレンジからＰレンジに切換えられると、これに対応したシフト信号Ｓ１がコントロールユニット３に入力される。コントロールユニット３はシフト信号Ｓ１に基づいた制御信号Ｃ１をモータ４に出力する。これにより、モータ４の出力軸の回転運動が減速機構１０、ボールネジ軸１１、ボールナット１２、アーム１３、レンジ制御軸１４へと減速、変換されつつ伝達される。レンジ制御軸１４の回転により、ディテントレバー３０が矢印Ｃ方向に回転するとともに、パーキングロッド４１が矢印Ｅ方向に移動する。この際、パーキングロッド４１に固定された鍔部４２が圧縮バネ４４を介してウェッジ４３を矢印Ｅ方向に付勢する。これにより、ウェッジ４３がサポート４５とパーキングポール５０との間に入り込んでパーキングポール５０を押し上げ、爪５３をパーキングギヤ５２に噛合させて、パーキングロックを行うことができる。しかし、爪５３がパーキングギヤ５２の歯先に当たっているときは、爪５３とパーキングギヤ５２とは噛合されず、ウェッジ４３は圧縮バネ４４により付勢された状態で待機することになる。この状態で、車輪が少し動きパーキングギヤ５２が回転すると、爪５３がパーキングギヤ５２の歯溝に入り込んで、パーキングロックを行うことができる。

セレクタスイッチ１によりＰレンジからノットＰレンジ（Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）へ切換えられた場合は、モータ４、減速機構１０、ボールネジ軸１１等により、ディテントレバー３０が矢印Ｄ方向に回転するとともに、パーキングロッド４１が矢印Ｆ方向に移動する。これにより、ウェッジ４３がサポート４５とパーキングポール５０との間から引き抜かれ、パーキングポール５０が下方に揺動して、爪５３がパーキングギヤ５２の歯溝から引き抜かれる。こうして、ロック解除が行われる。

次に、このシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置における処理を図１４、図１５等に示すフローチャート等を用いて説明する。ただし、実施形態１のフローチャートと同じ処理のステップについては同一の符号を用いることとし、その説明を省略る。

車両のイグニッションスイッチがＯＮにされると、コントロールユニット３に電源が供給され、図１４に示すレンジ切換えプログラムの実行が開始される。レンジ切換えプログラムのステップＳ１１１では目標レンジ位置判定サブルーチンがコールされる。なお、ステップＳ１０及びステップＳ１２は図３と同様である。

図１５に示す目標レンジ位置判定サブルーチンのステップＳ１３４においては、要求レンジがノットＰレンジか否かをチェックする。要求レンジがノットＰレンジの場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１３７に進み、要求レンジがＰレンジである場合（ＮＯ）、ステップＳ１３６に進む。

ステップＳ１３６においては、目標レンジ位置をロック位置に設定して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、車両が走行中でない場合（車速が５〜１０ｋｍ／ｈ以下）であって、セレクタスイッチ１がＤレンジからＰレンジに切換えられ、パーキングロッド４１を解除位置からロック位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合がある。この場合は、図６の実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、パーキングロッド４１をロック位置に切換える。これにより、レンジ切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合、運転者の意図に沿ったレンジ切換えが行われるため、車両の逆走を防止できる。また、坂道等で異常が発生した場合であって、運転者が車両から離れた場合であっても、車両が動き出すことはない。

図１５のステップＳ１３７においては、目標レンジ位置を解除位置に設定して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、車両が走行中でない場合（車速が５〜１０ｋｍ／ｈ以下）であって、セレクタスイッチ１がPレンジからＤレンジに切換えられ、パーキングロッド４１をロック位置から解除位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合がある。この場合は、図６の実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、パーキングロッド４１を解除位置に切換える。これにより、レンジ切換え中に位置センサ８に異常が発生した場合、運転者の意図に沿ったレンジ切換えが行われるため、車両の逆走を防止できる。

図１５のステップＳ１３８においては、目標レンジ位置を位置センサ８に異常が発生する前のロック位置又は解除位置に保持して、レンジ切換えプログラムに戻る。これに該当する例としては、セレクタスイッチ１がＤレンジからＰレンジに切換えられ、パーキングロッド４１を解除位置からロック位置に切換え中に位置センサ８に異常が発生し、パーキングロッド４１をロック位置に切換える処理が終了した後、セレクタスイッチ１をＤレンジに切換えた場合がある。この場合は、図６の実レンジ位置設定サブルーチンにおいて、位置センサ８に異常が発生する前の解除位置にパーキングロッド４１を切換える。これにより、位置センサ８に異常が発生して車両が停止した後であっても、車両を移動することが可能になる。

なお、本実施形態では、本発明のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置をロック位置と解除位置との２ポジションの切換えのみに使用している。そのため、Ｎレンジ、Ｄレンジ、Ｒレンジの切換えには別途の機構が必要である。

以上において、本発明のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置を実施形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施形態１のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置の模式図。実施形態１に係り、ディテントレバーの正面図。実施形態１に係り、レンジ切換えプログラムのフローチャート。実施形態１に係り、位置センサ異常判定サブルーチンのフローチャート。実施形態１に係り、目標レンジ位置判定サブルーチンのフローチャート。実施形態１に係り、実レンジ位置設定サブルーチンのフローチャート。実施形態１に係り、制御信号とモータ電流のグラフ。実施形態１に係り、実レンジ位置設定サブルーチンの一部のフローチャート。実施形態１に係り、制御信号とモータ電流のグラフ。実施形態１に係り、実レンジ位置設定サブルーチンの一部のフローチャート。実施形態１に係り、制御信号とモータ電流のグラフ。実施形態２のシフトバイワイヤシステムのレンジ切換え装置の模式図。実施形態２に係り、ディテントレバーの正面図。実施形態２に係り、レンジ切換えプログラムのフローチャート。実施形態２に係り、目標レンジ位置判定サブルーチンのフローチャート。

符号の説明

１…レンジ選択手段（切換えスイッチ）、３…制御手段（コントロールユニット）、４…モータ、５、３５…動力伝達手段、６、４０…レンジ切換え手段（６…スプール、４０…パーキング機構）、８…位置検出手段（位置センサ）。

Claims

パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジを選択可能なレンジ選択手段によって前記パーキングレンジが選択された場合はパーキング位置、前記リバースレンジが選択された場合はリバース位置、前記ニュートラルレンジが選択された場合はニュートラル位置及び前記ドライブレンジが選択された場合はドライブ位置に移動可能なスプールを有するレンジ切換え手段と、
前記スプールが前記パーキング位置、前記リバース位置、前記ニュートラル位置又は前記ドライブ位置に位置することをそれぞれ検出する位置検出手段と、
前記レンジ選択手段からの入力信号及び前記位置検出手段からの検出信号に基づいて制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に基づいて制御されるモータと、
前記モータの回動を前記スプールに伝達するディテントレバーの切換え領域の両端に前記パーキングレンジと対応するパーキングレンジ溝及び前記ドライブレンジと対応するドライブレンジ溝が設けられたディテント機構を有し、前記スプールが前記パーキング位置又はドライブ位置まで移動すると前記モータの回動をそれぞれ規制する動力伝達手段と、
車両の車速を検出し、車速信号を前記制御手段に送出する車速センサと、を備え、
前記制御手段は、前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させることを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項１において、前記制御手段は、前記モータが駆動中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させることを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項１において、前記制御手段は、前記モータが停止中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記レンジ選択手段によって前記ドライブレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記ドライブレンジが選択されている場合は、前記スプールを前記ドライブ位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記スプールを前記パーキング位置又は前記ドライブ位置に位置させ、前記レンジ選択手段によって選択されている要求レンジが変更されず、又は該要求レンジと前記位置検出手段の故障が検出される前に前記位置検出手段によって検出されたスプールの位置に対応する実レンジとが同じである場合、前記スプールが前記実レンジに対応する位置に保持されることを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
パーキングロッドがパーキングレンジに対応するパーキング位置に位置するとパーキングロックを行い、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジに対応するノットパーキング位置に位置するとロック解除を行うパーキング機構と、
前記パーキングロッドがパーキング位置又は前記ノットパーキング位置に位置することをそれぞれ検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段からの検出信号に基づいて制御信号を出力する制御手段と、
前記制御信号に基づいて制御されるモータと、
前記モータの回動を前記パーキングロッドに伝達するディテントレバーの切換え領域に前記パーキングレンジと対応するパーキング溝及び前記パーキングレンジ以外のレンジと対応するノットパーキング溝のみが設けられ前記パーキングロッドが前記パーキング位置又はノットパーキング位置まで移動したときに前記モータの回動をそれぞれ規制する動力伝達手段と、
車両の車速を検出し、車速信号を前記制御手段に送出する車速センサと、を備え、
前記制御手段は、前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させることを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項４において、前記制御手段は、前記モータが駆動中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させることを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項４において、前記制御手段は、前記モータが停止中であり、かつ前記車両の車速が所定速度未満で前記位置検出手段の故障が検出されたときに、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記パーキング位置に移動させる方向に、前記パーキングレンジ以外のレンジが選択されている場合は、前記パーキングロッドを前記ノットパーキング位置に移動させる方向に、前記動力伝達手段により前記モータの回動が規制されるまで前記モータを回動させて、前記パーキングロッドを前記パーキング位置又はノットパーキング位置に位置させ、選択されているレンジが変更されない場合、前記パーキングロッドを移動させないことを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータのロック電流を検出することにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータのロック電流を所定時間以上検出することにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することを特徴とする車両のレンジ切換え装置。
請求項１乃至６において、前記制御手段は、前記モータを所定時間回転させることにより、前記モータが前記動力伝達手段によって回動を規制されたと判断することを特徴とする車両のレンジ切換え装置。