JP4882586B2 - 自動変速機のシフト切換装置 - Google Patents

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り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アクチュエータが動作不能に陥った場合であっても、車両を安全な状態に保持できる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。

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（以下、運転者をドライバと記載する場合がある）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、パーキングポジション（Ｐポジション）後進走行ポジション（Ｒポジション）、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進走行ポジション（Ｄポジション））が設定されている。

最近では、こうしたスライド式のシフトレバーによるシフト操作装置のみならず、いわゆるシフト・バイ・ワイア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つのポジションを選択する構成となっている。さらに、このようなシフト・バイ・ワイア方式の場合には、シフトレバーはスライド式に限定されるものではなく、いわゆるジョイスティック方式の操作子やプッシュボタン方式の操作子の採用も提案されている。このジョイスティック方式の操作子では、運転者が前後左右にレバーを傾動させることでシフト操作が行なわれるようになっている。

シフト・バイ・ワイア方式のシフト操作装置に関して、特開２００３−２８２９３号公報（特許文献１）は、電動モータ等の故障時に変速ポジションを機械的に切換えるバックアップ機構を設けることにより、信頼性を向上させる車両用変速制御装置を開示する。この車両用変速制御装置は、車両に設けられるケーシングと、ケーシングに設けられ変速機の変速ポジションを切換えるための駆動トルクを発生する電動モータと、ケーシングに回動可能に設けられ電動モータの回転を変速機側に出力して変速ポジションを切換える出力軸と、外部から入力される変速操作信号に応じて変速ポジションを切換えるための電動モータを制御するモータ制御部とからなる車両用変速制御装置であって、電動モータとは別に機械的な操作力によって出力軸を回動操作し変速ポジションを切換えるバックアップ用の変速ポジション切換機構を備える。

この車両用変速制御装置によると、たとえば、電動モータ、モータ制御部等が故障により作動不能となった場合に、変速ポジション切換機構は、運転者等の機械的な操作力によって出力軸を回動操作でき、変速機の変速ポジションをバックアップ状態で切換えることができる。
特開２００３−２８２９３号公報

しかしながら、このようなシフト・バイ・ワイア方式のアクチュエータやそのアクチュエータの制御機器の故障時のバックアップとして設けられる変速ポジション切換機構は、たとえば、シフト・バイ・ワイアシステムが正常に動作している場合において作動されると、以下のような問題を発生する可能性がある。変速ポジション切換機構によりパーキングポジションへ強制的に自動変速機のシフトポジションが切換えられて、このときにシフト・バイ・ワイアシステムが正常に作動しており、かつ、シフトレバーがパーキングポジション以外の非パーキングポジション（前進走行ポジションや後進走行ポジション）であると、シフト・バイ・ワイアシステムは、シフトポジションを非パーキングポジションに切換えようと自動変速機を制御する。その結果、バックアップシステムとしての変速ポジション切換機構によるシフトポジションの切換制御と、シフト・バイ・ワイアシステムによるシフトポジションの切換制御とが背反する。

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、シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても車両を安全な状態に保持できるバックアップ用の切換機構を備え、シフト切換装置が正常な場合にこの切換機構が誤操作されても車両が異常な状態に陥ることを回避できる、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、アクチュエータにより機械要素を動か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電気的シフト切換手段と、運転者による操作によりシフトポジションを切換えるための機械的シフト切換手段と、電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常であるときに機械的シフト切換手段の作動を検出すると、電気的シフト切換手段の動作を制限するための制限手段とを含む。

第１の発明によると、電気的シフト切換手段は、上述したシフト・バイ・ワイア方式のように機械要素を組合わせてシフトポジションを切換えるのではなく、電気信号でアクチュエータを制御して自動変速機の機械要素であるマニュアルシャフトを回転させて、複数のシフトポジションの中から運転者の操作に対応する１つのシフトポジションに切換える。このアクチュエータが、たとえば、作動不可能な場合においては（ただし、アクチュエータは作動可能な場合であってもよい）、機械的シフト切換手段によりシフトポジションを（たとえば非ＰポジションからＰポジションに）切換えることができる。ところが、運転者が誤って機械的シフト切換手段を操作して、電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常であるときに機械的シフト切換手段が作動されると、制御対象が自動変速機のシフト機構の１つであるのに２つの制御指令が発生する。このような場合には、電気的シフト切換手段の動作を制限して、機械的シフト切換手段の作動を優先させる。その結果、シフト切換装置のアクチュエータが作動不能な状態に陥っても車両を安全な状態に保持できるバックアップ用の切換機構（機械的シフト切換手段）を備え、シフト切換装置（電気的シフト切換手段）が正常な場合にこの切換機構が誤操作されても車両が異常な状態に陥ることを回避できる、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、制限手段は、電気的シフト切換手段の動作を制限することに加えて、車両の駆動力を制限するための手段を含む。

第２の発明によると、車両の駆動力を制限するので、たとえ、電気的シフト切換手段の動作を制限して、機械的シフト切換手段の作動を優先させることにより、一時的に走行ポジション（ＤポジションやＲポジション）が自動変速機で形成されたとしても車両の駆動力が制限されているので、車両の不用意な動きを回避することができる。

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１の発明の構成に加えて、制限手段は、運転者による操作に従った電気信号に基づく要求シフトポジションと、自動変速機の実シフトポジションとが一致していない場合に、電気的シフト切換手段の動作を制限するための手段を含む。

第３の発明によると、電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常であるときには、電気的シフト切換手段は、運転者による操作に従った電気信号に基づく要求シフトポジションと自動変速機の実シフトポジションとが不一致の場合には一致するようにシフトポジションを切換えようとする。一方、機械的シフト切換手段は、このような電気的シフト切換手段の動作とは関係なく、たとえばシフトポジションを非ＰポジションからＰポジションに切換えようとする。このため、制御指令が整合しない可能性があるので、電気的シフト切換手段の動作を制限して、機械的シフト切換手段の作動を優先させて、制御指令の競合を回避できる。

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、車両の状態により制限手段による制限期間を設定するための設定手段をさらに含む。

第４の発明によると、車両の状態が不用意な挙動をしない場合においては、たとえば制限期間を短くすることにより、非定常な状態を極力短くすることができる。

第５の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、機械的シフト切換手段の作動が検出されなくなると、制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む。

第５の発明によると、機械的シフト切換手段の作動が検出されなくなると、制御指令が整合しない可能性がなくなる（整合する）。このため、電気的シフト切換手段の動作を制限したり、車両の駆動力を制限したりすることを解除して、非定常な状態から定常な状態にすることができる。

第６の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、車両のイグニッションスイッチがオフにされると、制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む。

第６の発明によると、イグニッションスイッチがオフにされると、制御指令が整合しない可能性がなくなり（整合する）、また、車両の不用意な動きもない。このため、電気的シフト切換手段の動作を制限したり、車両の駆動力を制限したりすることを解除して、非定常な状態から定常な状態にすることができる。

第７の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、運転者による操作に従った電気信号に基づく要求シフトポジションと、自動変速機の実シフトポジションとが一致すると、制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む。

第７の発明によると、要求シフトポジションと実シフトポジションとが一致すると、制御指令が整合しない可能性がなくなる（整合する）。このため、電気的シフト切換手段の動作を制限したり、車両の駆動力を制限したりすることを解除して、非定常な状態から定常な状態にすることができる。

第８の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、機械的シフト切換手段の作動履歴を記憶するための手段をさらに含む。

第８の発明によると、機械的シフト切換手段の作動履歴を記憶しておいて、どのような状態で作動されたのかを分析することができる。

第９の発明に係る自動変速機のシフト切換装置は、第１〜８のいずれかの発明の構成に加えて、電気的シフト切換手段によるシフト制御が正常であるときに機械的シフト切換手段の作動を検出すると、運転者に警告を報知するための手段をさらに含む。

第９の発明によると、電気的シフト切換手段によるシフト制御が正常であるにもかかわらず、バックアップ用の機械的シフト切換手段が操作されたため、運転者の誤操作であることが考えられる。このため、運転者に警告を報知して、誤操作の可能性を運転者に認知させることができる。

第１０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１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、機械的シフト切換手段は、アクチュエータが作動不可能な状態においても作動可能な動力源により作動されるものである。

第１０の発明によると、電気的シフト切換手段のアクチュエータは多くの場合電気モータであることが多い。この電気の供給が中断された場合であっても（すなわち、アクチュエータが作動不可能な状態であっても）、機械的シフト切換手段によりシフトポジションを切換えることができる。

第１１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１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、機械的シフト切換手段は、電力を必要としない機械的な力により作動されるものである。

第１１の発明によると、電力を必要としない機械的な力（たとえば、運転者による特定のノブの引き上げ）により、シフトポジションを切換えることができる。

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、異常発生時には、運転者の操作により、シフトポジションを、非ＰポジションからＰポジションに移動させる。

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り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、エンコーダ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り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り換えを行なう。

車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切り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）との間で切り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、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り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り換えるために、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ポジションに切り換えて、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」と表記する）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。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検出する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ相、Ｂ相およびＺ相の信号を出力するロータリーエンコーダである。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行なう。

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り換えたり、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り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。

図２に示すように、シフトスイッチ２６は、たとえば、シフトレバー１１０２と、シフトレバー１１０２が摺動される第１の溝１１０４と、シフトレバー１１０２が摺動される第２の溝１１０６と、シフトレバー１１０２が摺動される第３の溝１１０８と、シフトレバー１１０２が摺動される第４の溝１１１０とから構成される。

第１の溝１１０４に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（下端）まで到達して、予め定められた時間以上、シフトレバー１１０２が運転者により保持されることによりブレーキポジションに設定される。このとき、シフトレバー１１０２は、矢印１１２６で示すように移動される。

第２の溝１１０６に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（右端）まで到達して、予め定められた時間以上、シフトレバー１１０２が運転者により保持されることによりニュートラルポジションに設定される。このとき、シフトレバー１１０２は、矢印１１２０で示すように移動される。

第２の溝１１０６に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（右端）まで到達して、さらに第３の溝１１０８に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（上端）まで到達して、予め定められた時間以上、シフトレバー１１０２が運転者により保持されることにより後進走行ポジションに設定される。このとき、シフトレバー１１０２は、矢印１１２２で示すように移動される。

第２の溝１１０６に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（右端）まで到達して、さらに第４の溝１１１０に沿ってシフトレバー１１０２がその終端（下端）まで到達して、予め定められた時間以上、シフトレバー１１０２が運転者により保持されることにより前進走行ポジションに設定される。このとき、シフトレバー１１０２は、矢印１１２４で示すように移動される。

図２に示すシフト切換装置１１１０のシフトレバー１１０２は、運転者がシフトレバー１１０２から手を離している状態の中立位置にあることを示す。すなわち、図２に示すように、中立位置にあるシフトレバー１１０２を、矢印１１２０のように動かすことにより自動変速機がニュートラル状態となるニュートラルポジションに、矢印１１２２のように動かすことにより自動変速機が後進走行状態となる後進走行ポジションに、矢印１１２４のように動かすことにより前進走行ポジションに、矢印１１２６のように動かすことにより自動変速機が前進走行状態となる前進走行ポジションであってエンジンブレーキ作動状態となるブレーキポジションに設定される。なお、以下の説明においては、ブレーキポジション（Ｂポジション）についての説明は割愛する。

また、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０には、自動変速機に設けられたＮＳＷ（Neutral Start Switch）から実際に自動変速機のシフトポジションがどの位置にあるのかを示すＮＳＷ接点信号が入力される。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０には、後述する異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａが基準位置にあることを検出する異常時車両固定用ノブ基準位置センサ７２０からオン信号が入力される（ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａが基準位置にあると判断できる）。運転者によりノブ７２Ａが引き上げられ基準位置から外れるとこの信号がオフになり（ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａが作動位置にあると判断できる）、運転者によりノブ７２Ａが引き上げられたことを検出する。なお、この異常時車両固定用ノブ基準位置センサ７２０に加えて、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態になることを検出するセンサを設けてもよい。

なお、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。特に、エンジンの出力を制限して車両の駆動力を制限する。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。

図３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、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、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１１０およびころ１１２を含む。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り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、ディテントスプリング１１０およびころ１１２は、シフト切換機構の役割を果たす。また、エンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量に応じた計数値を取得する。

なお、図３の斜視図においては、ディテントプレート１００の谷（Ｐポジション位置）しか示していないが、実際には図３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えについて説明する。しかしながら、本発明は、Ｐポジションと非Ｐポジションとの間における切換えに限定されるものではない。

図３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３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３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１００の回転に伴ってディテントプレート１００の頂部に設けられた４つの谷のうちの一方、すなわち非Ｐポジション位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の谷、すなわちＰポジション位置１２４へ移る。ころ１１２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング１１０に設けられている。ころ１１２がＰポジション位置１２４に来る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ポジションに切り換わる。

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、ディテントスプリング１１０およびマニュアルシャフト１０２などのシフト切換機構に係る負荷を低減するために、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて落ちるときの衝撃を少なくするように、アクチュエータ４２の回転量を制御する。

このようなシフト制御システム１０において、車両が停止している状態において、車両の電源系統に異常が発生して、シフトポジションの変更ができなくなった場合を想定して、以下のような運転者により操作される機構を有する異常時車両固定用アクチュエータ７２を備える。

異常時車両固定用アクチュエータ７２は、運転者により引き上げられるノブ７２Ａと、ばねの付勢力に抗するノブ７２Ａの引き上げ力をプレート７２Ｃに伝達するロッド７２Ｂと、プレート７２Ｃにより引っ掛けられてマニュアルシャフト１０２を回転させるために、マニュアルシャフト１０２に設けられた、つめ部７２Ｄとから構成される。図３に示すように、ノブ７２Ａを引き上げることにより、シフトポジションが非ＰポジションからＰポジションに切り換えられる。

つめ部７２Ｄは、マニュアルシャフト１０２の円周表面に突出するように設けられ、たとえば平板の形状を有する。図４に示すように、つめ部７２Ｄが取り付けられる位置は、シフトポジションのＰポジションの位置と非ポジション（図４ではＤポジション）の位置とに関係する。図４に、一点鎖線によりロッド７２Ｂが最も伸びた、プレート７２Ｃの位置を「基準位置」として、実線によりロッド７２Ｂが最も縮んだプレート７２Ｃの位置を「作動位置」として、それぞれ示す。なお、ロッド７２Ｂは直線状の部材であるものに限定されない。

ロッド７２Ｂが最も伸びた状態においては、アクチュエータ４２の駆動力によりマニュアルシャフト１０２が回転されて、非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）およびＰポジションのいずれのポジションも選択可能な状態になる。一方、ロッド７２Ｂが最も縮んだ状態においては、アクチュエータ４２が駆動されたとしてもマニュアルシャフト１０２の回転が規制されて、Ｐポジションから非Ｐポジション（Ｄポジション、Ｎポジション、Ｒポジション）に移動させることができなくなる。また、ロッド７２Ｂが最も伸びた状態から縮んだ状態になることにより、シフトポジションはＤポジションからＰポジションに強制的に移される（太い矢示Ｐを参照）。ロッド７２Ｂが最も縮んだプレート７２Ｃの作動位置にある状態を、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態（運転者により引き上げられている状態）であるという。

なお、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態であるときには、ばねの付勢力に抗して運転者によりノブ７２Ａが引き上げられている状態であるので、運転者がノブ７２Ａの引き上げを中止してしまうと、ばねの付勢力によりプレート７２Ｃの位置が「基準位置」となり、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態でなくなる。また、この付勢力を与えるのは、ばねに限定されない。電力、ばね以外の弾性力、圧力および磁力などによるものであってもよい。さらに、プレート７２Ｃの位置が「基準位置」にある場合には、通常のＳＢＷ−ＥＣＵ４０およびアクチュエータ４２によるシフトポジションの切り換えが可能になる。

なお、上述したように異常時車両固定用アクチュエータ７２は、運転者の力により作動されるが、本発明はこれに限定されない。異常時車両固定用アクチュエータ７２は、アクチュエータ４２の電力供給線とは別系統の電力供給線を介して供給された電力により作動されるものであってもよい。さらに、詳しくは、異常時車両固定用アクチュエータ７２は、電力以外の、弾性力、圧力および磁力などにより作動されるものであってもよい。

図５を参照して、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り返し実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０自体が正常であるか否かを判断する。このとき、たとえば、以下のようにしてＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が正常であるか否かをセルフチェックする。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、予め定められた時間間隔で、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０（他のＥＣＵでもよい）から特定のコマンド（セルフチェックを要求するコマンド）および変数を受信する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、その変数を予めＳＢＷ−ＥＣＵ４０内に設定された演算式に代入した結果をＥＦＩ−ＥＣＵ３０に送信する。ＥＦＩ−ＥＣＵ３０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０から受信した結果が正しい場合には、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０にセットされた正常フラグを送信する。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、この正常フラグの状態を記憶しておいて、正常フラグがセットされていると、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０自体が正常であると判断する。なお、この逆に、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０（他のＥＣＵでもよい）自体が正常であるか否かを判断するために、上述したＥＦＩ−ＥＣＵ３０が実行した正常フラグをＥＦＩ−ＥＣＵ３０に送信する処理を行なう。このように、複数のＥＣＵ間で、互いにセルフチェックができるように構成しておくと、ＥＣＵ自体で自己が正常に動作しているか否かを判断することができる。ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０自体が正常であると判断すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ９００へ移される。

Ｓ２００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用ノブ７２Ａは作動位置にあるか否かを判断する。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用ノブ基準位置センサ７２０から入力された信号がオフであると異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にないことに基づいて、作動位置にあると判断する。このようにすることにより、フェールセーフ側に設計することができる。なお、上述したように、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動状態になることを検出するセンサを設けて、このセンサからの信号に基づいて、異常時車両固定用ノブ７２Ａは作動位置にあるか否かを判断するようにしてもよい。異常時車両固定用ノブ７２Ａは作動位置にあると判断されると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ３００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ３００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、エンジンが作動しているか否かを判断する。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ３０から受信した信号（たとえば、エンジン回転数信号）に基づいて、エンジンが作動しているか否かを判断する。エンジンが作動していると判断されると（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、ＮＳＷ接点信号に基づいて、自動変速機の実際のシフトポジション（実シフトポジション）を判定する。

Ｓ５００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、実シフトポジションはＰポジション以外であるか否かを判断する。実シフトポジションはＰポジション以外であると判断されると（Ｓ５００にてＹＥＳ）（すなわち、Ｒポジション、Ｎポジション、Ｄポジションのいずれか）、処理はＳ６００へ移される。もしそうでないと（Ｓ５００にてＮＯ）（すなわち、Ｐポジション）、この処理は終了する。

Ｓ６００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、制限制御を開始する。制限制御には、シフト・バイ・ワイアシステムの動作制限制御および駆動力制限制御とを含む。シフト・バイ・ワイアシステムの動作制限制御とは、シフトスイッチ２６から入力された要求シフトポジションと実シフトポジションとが不一致であっても、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からアクチュエータ４２に作動指令信号を出力しないことである。すなわち、シフト・バイ・ワイアシステムにより要求シフトポジションになるように実シフトポジションを修正しない。また、駆動力制限制御とは、エンジンのスロットルバルブの開度を制限するようにしたり、インジェクタからの燃料噴射を停止（フューエルカット）させるようにしたりする信号を、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０からＥＦＩ−ＥＣＵ３０に送信して、エンジンの出力を制限または停止する。さらに、パワートレーンにおいて駆動力の伝達を遮断するようにしてもよい。この駆動力の遮断として、
（１）自動変速機における走行時に必ず係合される摩擦係合要素（クラッチ）の解放、
（２）ＥＣＢ（Electronically Controlled Break）の作動、
（３）ＥＰＢ（Electronically Parking Break）の作動等がある。

Ｓ７００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用ノブ７２Ａが基準位置にあって、かつ、シフトスイッチ２６により検出される要求シフトポジションとＮＳＷ接点信号により判定される実シフトポジションとが一致しているか否か（シフトポジションの不一致が解消しているか否か）を判断する。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、異常時車両固定用ノブ基準位置センサ７２０から入力された信号がオンであると異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にあること判断する。異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にあると判断され、かつ、シフトポジションの不一致が解消している判断されると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００へ移される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ７００へ戻されて、異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にあると判断され、かつ、シフトポジションの不一致が解消している判断されるまで制限制御が継続される。

Ｓ８００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、制限制御を解除する。これにより、シフト・バイ・ワイアシステム制限制御および駆動力制限制御が停止される。このＳ８００の処理後、この処理は終了する。

Ｓ９００にて、ＳＢＷ−ＥＣＵ４０は、不揮発性ＲＯＭ（Read Only Memory)に「シフト・バイ・ワイアシステムのＳＢＷ−ＥＣＵが正常でないこと」を示すダイアグを書き込む。このＳ９００の処理後、この処理は終了する。

なお、Ｓ２００の処理は、以下のように行なってもよい。
１）シフトスイッチ２６からＰポジションへの切換要求が入力されていないにもかかわらず、エンコーダ４６のカウント数が予め定められたカウントしきい値（このカウントしきい値は適宜設定される）を越えて変化した場合に、異常時車両固定用ノブ７２Ａが作動位置にある（すなわち、異常時車両固定用７２０が作動）と判断。
２）ＮＳＷ接点信号に基づいて判断された実シフトポジションとシフトスイッチ２６から入力された信号に基づいて判断された要求シフトポジションとの不一致の場合に、異常時車両固定用ノブ７２Ａが作動位置にある（すなわち、異常時車両固定用７２０が作動）と判断。

なお、上述した制限制御（シフト・バイ・ワイアシステムの動作制限制御および駆動力制限制御）の期間については、車両の状態（不用意に動くか否か等）に基づいて変化させることも可能である。

なお、Ｓ７００の処理は、以下のように行なってもよい。異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にあると判断されたことに加えて（あるいは代えて）、
１）車両電源スイッチ２８（イグニッションスイッチ）がオフにされたことを検出するとＳ８００の処理を実行するように判断。
２）Ｐスイッチ２０が作動されたことを検出するとＳ８００の処理を実行するように判断。

さらに、Ｓ７００の処理は、異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置にあると判断されるか、または、シフトポジションの不一致が解消している判断されると、Ｓ８００の処理を実行するように判断してもよい。

さらに、上述のフローチャートの処理に加えて、以下のような処理を加えても構わない。シフト・バイ・ワイアシステムが正常であるにもかかわらず、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動されたときに、
１）不揮発性ＲＯＭに「シフト・バイ・ワイアシステム正常時に異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動されたこと」を示すダイアグを書き込む。
２）異常時車両固定用アクチュエータ７２に機械的な操作痕跡を残す。
３）運転者に警告を出力する。

さらに、異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動されたときに、不揮発性ＲＯＭに「異常時車両固定用アクチュエータ７２が作動されたこと」を示すダイアグを書き込むようにしてもよい。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、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の動作を、図６および図７に示すタイミングチャートを参照して、説明する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ４０が正常であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、運転者が異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａを引き上げると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、車両のエンジンが作動中であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、自動変速機の実シフトポジションが判定される（Ｓ４００）。

図６および図７においては、運転者が異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａを引き上げたタイミングが時刻ｔ（１）であって、異常時車両固定用アクチュエータ７２の作動を検出したタイミングが時刻ｔ（２）である。なお、図６および図７では、タイミングチャートでより表わし易いように、異常時車両固定用アクチュエータ７２の作動をエンコーダ４６のカウント値で検出している例を示している。

実シフトポジションがＰポジション以外であると（Ｓ５００にてＹＥＳ）、制限制御が開始される（Ｓ６００）。シフト・バイ・ワイアシステムの動作制限制御として、シフトスイッチ２６に基づく要求シフトポジションになるような作動指令信号をＳＢＷ−ＥＣＵ４０からアクチュエータ４２へ出力しない。また、駆動力制限制御として、エンジンの出力が制限されたり（スロットルバルブ開度制限）停止されたり（フューエルカット）、駆動力の駆動輪への伝達が中断される。

運転者が異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａから手を離すと、図３および図４に示すようにばねの付勢力により、異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置に戻る（このタイミングが図５の時刻ｔ（３）であって制限制御フラグはＯＮのまま）。さらに、Ｐスイッチ２０が操作されると、図５の１段目のシフトポジション信号（要求シフトポジション）と図５の２段目のＮＳＷ接点信号（実シフトポジション）とが一致して、シフトポジション不一致が解消して（Ｓ７００にてＹＥＳ）、制限制御が解除される。このタイミングが図５の時刻ｔ（４）である。

さらに、図６は、運転者が異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａから手を離す前にＰスイッチ２０を操作した場合についてのタイミングチャートを示す。時刻ｔ（５）においてＰスイッチ２０が操作されて、図６の１段目のシフトポジション信号（要求シフトポジション）と図６の２段目のＮＳＷ接点信号（実シフトポジション）とが一致して、シフトポジション不一致が解消する（制限制御フラグはＯＮのまま）。この時刻ｔ（５）の後の時刻ｔ（６）において運転者が異常時車両固定用アクチュエータ７２のノブ７２Ａから手を離すと、図３および図４に示すようにばねの付勢力により、異常時車両固定用ノブ７２Ａは基準位置に戻り（Ｓ７００にてＹＥＳ）、制限制御が解除される。

以上のようにして、本実施の形態に係る自動変速機のシフト切換装置によると、ＳＢＷ−ＥＣＵの異常時等において運転者の操作により強制的にシフトポジションをＰポジションに変更する異常時車両固定用アクチュエータを有する場合において、運転者が誤ってこのアクチュエータを作動させても、シフト・バイ・ワイアシステムの動作を制限して整合性を確保するとともに、駆動力を制限して車両の不用意な動きを回避することができる。

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のシフトスイッチ２６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。 異常時車両固定用アクチュエータの動作を示す図である。 本発明の実施の形態に係るシフト制御システム１０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。 本発明の実施の形態に係るシフト制御システム１０の動作を示すタイミングチャート（その１）である。 本発明の実施の形態に係るシフト制御システム１０の動作を示すタイミングチャート（その２）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 エンコーダ、４８ シフト制御機構、５０ 表示部、５２ メータ、６０ 駆動機構、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、１１０ ディテントスプリング、１１２ ころ、１２０ 非Ｐポジション位置、１２２ 山、１２４ Ｐポジション位置、７２０ 異常時車両固定用ノブ基準位置センサ。

Claims (12)

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、アクチュエータにより機械要素を動か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電気的シフト切換手段と、
   運転者による操作によりシフトポジションを切換えるための機械的シフト切換手段と、
   前記電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常であるか否かを判定する判定手段と、
   前記電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常であると前記判定手段が判定しているときに前記機械的シフト切換手段の作動を検出すると、前記アクチュエータを作動させるための指令信号の出力を一時的に停止させることによって前記電気的シフト切換手段の動作を一時的に制限するための制限手段とを含む、自動変速機のシフト切換装置。
2. 前記制限手段は、前記電気的シフト切換手段の動作を制限することに加えて、車両の駆動力を制限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. 前記制限手段は、前記運転者による操作に従った電気信号に基づく要求シフトポジションと、自動変速機の実シフトポジションとが一致していない場合に、前記電気的シフト切換手段の動作を制限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。
4. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記車両の状態により前記制限手段による制限期間を設定するための設定手段をさらに含む、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. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記機械的シフト切換手段の作動が検出されなくなると、前記制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
6. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記車両のイグニッションスイッチがオフにされると、前記制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいず
   れかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
7. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記運転者による操作に従った電気信号に基づく要求シフトポジションと、自動変速機の実シフトポジションとが一致すると、前記制限手段による制限を解除するための手段をさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
8. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記機械的シフト切換手段の作動履歴を記憶するための手段をさらに含む、請求項１〜７のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
9. 前記自動変速機のシフト切換装置は、前記電気的シフト切換手段によるシフト制御が正常であるときに前記機械的シフト切換手段の作動を検出すると、運転者に警告を報知するための手段をさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
10. 前記機械的シフト切換手段は、前記アクチュエータが作動不可能な状態においても作動可能な動力源により作動される、請求項１〜９のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
11. 前記機械的シフト切換手段は、電力を必要としない機械的な力により作動される、請求項１〜９のいずれかに記載の自動変速機のシフト切換装置。
12. 前記制限手段は、前記電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常でないと前記判定手段が判定しているときは、前記電気的シフト切換手段の動作の一時的な制限を行なわずに前記電気的シフト切換手段によるシフト切換動作が正常でないこと示す情報をメモリに書き込む、請求項１に記載の自動変速機のシフト切換装置。

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