JP5229643B2 - シフトバイワイヤシステム - Google Patents

Description

本発明は自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムに関する。

従来、車両制御の分野において、車両状態を変化させるアクチュエータを車両の運転者の指令によってバイワイヤ制御回路により電気制御するバイワイヤシステムが実用化されている。例えば、運転者の指令によって車両の自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが知られている。シフトバイワイヤシステムでは、例えば電動のアクチュエータを回転させて自動変速機の変速機構部を駆動することによりシフトレンジを切り替える。ここで用いられるアクチュエータは、高速で回転するモータ部、および当該モータ部の回転を減速して出力する減速部を有している。また、モータ部としてＳＲモータ等のブラシレスモータを採用する場合、アクチュエータには、モータ部の回転角の変化分に応じたパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダが設けられることが一般的である。このエンコーダによりモータ部の最適な励磁通電制御が可能となる。

特許第４２４８２９０号公報

ところで、アクチュエータの回転により自動変速機の変速機構部を正確に駆動するには、アクチュエータの減速部の出力軸の絶対的な回転位置（絶対位置）を検出し、検出した絶対位置に基づきアクチュエータを回転させる必要がある。出力軸の絶対位置を検出する方法としては、非接触式であれば、出力軸上にリニア出力センサ、または、出力軸の回転角の絶対値を出力するアブソリュート型のエンコーダを設定する方法が考えられる。接触式であれば、出力軸上に従来自動変速機等に搭載されているニュートラルスイッチ等を設定する方法が考えられる。また、アクチュエータのモータ部上に多回転対応のアブソリュート型のエンコーダを設定することによっても出力軸の絶対位置を検出可能である。

しかしながら、接触式の場合、信頼性および耐久性の面で劣ることと、出力軸の回転位置を検出できても回転角までは検出できないため、シフトバイワイヤシステムで採用するのはフェイルセーフ上、望ましくない。また、アブソリュート型のエンコーダは、構造が複雑でコストが高く、多回転対応の場合はさらにその傾向がある。また、リニア出力センサも比較的コスト高の傾向がある。

特許文献１には、駐車用のレンジである「Ｐレンジ」、または、Ｐレンジ以外のレンジである「非Ｐレンジ」のいずれかにシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが開示されている。このシフトバイワイヤシステムでは、モータ部の励磁通電制御用のインクリメンタル型のエンコーダのみを用いて、アクチュエータの出力軸の絶対位置に対応する基準位置を学習し、学習した基準位置と所定回転量とに基づき、出力軸の絶対位置を設定および検出している。このように、出力軸の絶対位置を検出するのにインクリメンタル型のエンコーダのみを用いることで、システムの低コスト化を図っている。

特許文献１のシフトバイワイヤシステムは、車両電源がオンしたとき、自動変速機のシフトレンジの両端レンジ（Ｐレンジまたは非Ｐレンジ）のうち少なくとも一方（出力軸の絶対位置）に対応する基準位置を学習する。ここで、Ｐレンジまたは非Ｐレンジのどちらの基準位置を学習するかについては、車両電源がオンしたときの車両の状態（車速）に応じて決定している。これにより、車両電源の瞬断後の電源復帰（電源オン）時においても安全かつ速やかに車両を通常の制御状態に戻すことを可能としている。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では自動変速機のシフトレンジが２つ（Ｐレンジおよび非Ｐレンジ）であることを前提としているため、当該技術を、例えば「Ｐレンジ（両端レンジのうちの一方）、後進用のレンジであるＲレンジ、中立のレンジであるＮレンジ、および、前進用のレンジであるＤレンジ（両端レンジのうちの他方）の４つのレンジを含む自動変速機」の切り替え制御にそのまま適用した場合、様々な問題が生じるおそれがある。例えば実レンジがＮレンジのとき（車輪に駆動トルクが伝達されていない状態のとき）に車両電源の瞬断が生じ、その後、電源が復帰した場合、学習制御によってシフトレンジがＤレンジまたはＰレンジに入ることにより車両が突然前進または（後進および）停止するため、運転者に危険や不安を感じさせるおそれがある。また、例えば実レンジがＲレンジのとき（後進時）に車両電源の瞬断が生じ、その後、電源が復帰した場合、学習制御によってシフトレンジがＤレンジまたはＰレンジに入ることにより車両が突然前進（逆走）または停止するため、運転者に危険や不安を感じさせるおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、車両電源が瞬断しても安全に通常の制御状態に復帰可能なシフトバイワイヤシステムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車両の運転者により操作されるシフト選択手段からの信号に応じて自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムであって、アクチュエータとディテントプレートとディテントスプリングと制御部とを備える。アクチュエータは、電力により回転するモータ部、当該モータ部の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダ、および、モータ部の回転を減速して出力する減速部を有する。ディテントプレートは、アクチュエータの減速部に接続するよう設けられることでアクチュエータにより回転駆動され、第１凹部、第２凹部および複数の中間凹部を有する。第１凹部は、ディテントプレートの回転方向の一方側に形成されている。第２凹部は、ディテントプレートの回転方向の他方側に形成されている。複数の中間凹部は、第１凹部と第２凹部との間に形成されている。ディテントスプリングは、規制部を有し、当該規制部が第１凹部、複数の中間凹部または第２凹部に嵌り込むことでディテントプレートの回転を規制することにより、自動変速機のシフトレンジを固定可能である。制御部は、シフト選択手段からの信号に基づき目標レンジを決定する目標レンジ決定手段を有し、自動変速機のシフトレンジが、目標レンジ決定手段により決定された目標レンジとなるようアクチュエータの回転を制御する。より具体的には、目標レンジ決定手段は、シフト選択手段の信号、ブレーキ信号および車速信号等に基づき目標レンジを決定する。

ここで、第１凹部は、駐車用のレンジであるＰレンジに対応している。また、第１凹部は、第２凹部とは反対側に第１壁を有している。第２凹部は、前進用のレンジである「Ｄレンジまたは最低速段レンジ」に対応している。複数の中間凹部は、それぞれ、後進用のレンジであるＲレンジ、中立のレンジであるＮレンジ、または、「最低速段レンジ以外の前進用のレンジ」に対応している。

制御部は、第１位置学習手段および電源オン判別手段を有している。第１位置学習手段は、第１凹部の第１壁にディテントスプリングの規制部が当接することによってアクチュエータの回転が規制される方向にアクチュエータを回転させ、このときエンコーダから出力されたパルス信号のカウント値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態を検出することにより、Ｐレンジに対応するアクチュエータの第１基準位置を学習する。

制御部は、第１基準位置を学習することにより、例えば、予め記憶されている複数の所定値（第１基準位置から各シフトレンジに対応する位置までのアクチュエータの回転量を示す所定値）と第１基準位置とに基づき、各シフトレンジに対応するアクチュエータの回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータを回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。

電源オン判別手段は、車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものか、車両電源が瞬断した後の復帰によるものかを判別する。
本発明では、制御部は、車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものであると電源オン判別手段により判別された場合、第１位置学習手段により第１基準位置を学習する。通常のオン操作により車両電源がオンしたときは、通常、実レンジはＰレンジであり、車両は停止した状態であると考えられる。そのため、このとき、第１基準位置の学習が開始されても実レンジはＰレンジのまま（車両は停止状態を維持したまま）なので、安全に、第１基準位置を学習でき、通常の制御状態に移行することができる。また、例えば実レンジがＤレンジ等Ｐレンジ以外のレンジのとき車両電源が何らかの理由によりオフし、その後、運転者による通常のオン操作により車両電源がオンした場合、車両は停止状態のため、第１基準位置の学習が開始されることで車輪がロック（Ｐロック）されても何ら不都合はない。

一方、車両電源がオンしたとき、当該オンが、車両電源が瞬断した後の復帰によるものであると電源オン判別手段により判別された場合、制御部は、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう運転者に通知するとともに、アクチュエータを駆動しないことにより、そのときの実レンジを維持する。

上記構成により、本発明では、車両電源が瞬断した後の電源オン時、そのときの実レンジが維持される。また、このとき、制御部は、シフトレンジの切替要求については受け付けないが、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう運転者に通知するため、運転者の混乱を回避することができる。ここで、運転者が車両を停止し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンすると、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものであると電源オン判別手段により判別され、車両が停止した状態で、第１基準位置の学習が実施される。これにより、シフトバイワイヤシステムは、通常の制御状態に復帰する。なお、運転者によるオフ操作があったとき、エンコーダから出力されるパルス信号のカウント値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態となるまで、第１凹部の第１壁にディテントスプリングの規制部が当接することによってアクチュエータの回転が規制される方向にアクチュエータを回転させ、その後、車両電源のオフシーケンスに入れば、次の車両電源のオン操作時、実レンジがＰレンジの状態で車両電源がオンされる。

このように、本発明によるシフトバイワイヤシステムは、車両電源が瞬断しても安全に通常の制御状態に復帰可能である。また、本発明では、アクチュエータの回転位置を検出するのにインクリメンタル型のエンコーダを用いているため、システム全体の構成を簡単にすることができる。よって、シフトバイワイヤシステムの小型化および低コスト化を図ることができる。
さらに、本発明によるシフトバイワイヤシステムは、電源オン判別手段による判別後の処理が比較的単純なため、システム全体および制御ソフト（プログラム）を容易に構築することができる。

請求項２に記載の発明では、シフトレンジの切替要求があった場合、シフトレンジは切替不可であることを運転者に警告する警告手段をさらに備える。本発明では車両電源がオンしたとき、当該オンが、車両電源が瞬断した後の復帰によるものであると判別された場合、シフトレンジの切替要求の受け付けを不可とするが、このとき、運転者からシフトレンジの切替要求があった場合、警告手段により、シフトレンジは切替不可であることを運転者に警告することで運転者の混乱を回避できる。

本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムを含む車両制御システムを示す概略図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムのアクチュエータを示す断面図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムの変速機構部およびその近傍を示す図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムのディテントプレートを示す図。 本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステムによるアクチュエータの回転位置の学習に関する処理フローを示す図。 本発明の第２実施形態によるシフトバイワイヤシステムのディテントプレートを示す図。

以下、本発明の複数の実施形態によるシフトバイワイヤシステムを図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、以下の説明では、電子制御ユニットを「ＥＣＵ」と略記する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるシフトバイワイヤシステム３を含む車両制御システム１を示している。例えば四輪の車両に搭載される車両制御システム１は、自動変速機制御システム２、シフトバイワイヤシステム３、エンジン制御システム４および統合ＥＣＵ１０などから構成されている。

自動変速機制御システム２、シフトバイワイヤシステム３およびエンジン制御システム４は、それぞれＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４を有している。ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４は、いずれもマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路である。ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４は、それぞれ車内のＬＡＮ回線１７を経由して電気的または光学的に相互に接続されている。また、ＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３、ＥＣ−ＥＣＵ１４および統合ＥＣＵ１０は、車両の電源であるバッテリ１８に電気的に接続されており、このバッテリ１８から供給された電力によって作動する。統合ＥＣＵ１０は、上述のＡＴ−ＥＣＵ１２、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３およびＥＣ−ＥＣＵ１４と共同して車両制御システム１全体を制御する。本実施形態において、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲の「制御部」に対応する。

自動変速機制御システム２は、車両の自動変速機２０を油圧により駆動する。自動変速機制御システム２は、自動変速機２０のシフトレンジおよび変速段を切り替える油圧回路２１を備えている。本実施形態では、自動変速機２０には、走行レンジとして前進用のレンジであるＤレンジおよび後進用のレンジであるＲレンジと、非走行レンジとして駐車用のレンジであるＰレンジおよび中立のレンジであるＮレンジとが設定されている。油圧回路２１は、レンジ位置選択機構としてのスプールバルブであるマニュアルバルブ２２を有している。マニュアルバルブ２２は、軸方向へ移動することにより、油圧回路２１を切り替える。マニュアルバルブ２２が油圧回路２１を切り替えることにより、自動変速機２０は上記のシフトレンジのいずれかに設定される。自動変速機２０は、いずれかのシフトレンジで締結する複数の摩擦係合要素を備えている。油圧回路２１に設置されている複数の電磁弁２３は、対応する摩擦係合要素を油圧により駆動する。これにより、各摩擦係合要素は、電磁弁２３から供給される油圧によって締結または解放される。

ＡＴ−ＥＣＵ１２は、油圧回路２１の電磁弁２３などの電気要素に電気的に接続されている。これにより、ＡＴ−ＥＣＵ１２は、各電磁弁２３からの出力油圧を電気的に制御する。ＡＴ−ＥＣＵ１２によって電磁弁２３からの出力油圧を制御することにより、自動変速機２０の各摩擦係合要素は締結または解放される。また、本実施形態の場合、ＡＴ−ＥＣＵ１２は、例えば自動変速機２０の出力軸の回転数などから車両の速度を検出する車速センサ２４と電気的に接続している。ＡＴ−ＥＣＵ１２は、車速センサ２４から出力された検出信号を受信して車速を検出し、各電磁弁２３を制御する。

シフトバイワイヤシステム３は、自動変速機制御システム２のマニュアルバルブ２２、および、パーキングロック機構７０（図３）を駆動するアクチュエータ３０、および変速機構部３１等を備えている。電磁駆動式のアクチュエータ３０は、モータ部３２、エンコーダ３４および減速部３３などを有している。
ここで、アクチュエータ３０について説明する。本実施形態では、アクチュエータ３０は、スイッチトリラクタンス（ＳＲ）モータであり、永久磁石を用いることなく駆動力を発生するブラシレスモータである。図２に示すように、モータ部３２は、回転方向に配列された複数のコイル３６が結線されているステータ３５を有している。また、モータ部３２は、ステータ３５の内側にロータ３７を有している。ロータ３７は、中心部に軸部材３８を有し、アクチュエータ３０のハウジングに回転可能に支持されている。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２の複数のコイル３６に所定のタイミングで順次通電し、ロータ３７および軸部材３８を回転させる。
本実施形態では、エンコーダ３４は、アクチュエータ３０のハウジング内に設けられている。エンコーダ３４は、ロータ３７と一体に回転する磁石と、ハウジングに固定された基板に実装され、磁石と対向配置されて磁石における磁束発生部の通過を検出する、磁気検出用のホールＩＣ等により構成されている。エンコーダ３４は、モータ部３２（ロータ３７）の回転角の変化分に応じてパルス信号を出力する。

上述のように、本実施形態でのエンコーダ３４は、モータ部３２の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダである。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４から出力されたパルス信号に応じてカウント用の値（カウント値）を減少（カウントダウン）または増大（カウントアップ）させる。これにより、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、モータ部３２（ロータ３７）の回転状態を検出可能である。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４によってモータ部３２の回転状態を検出することにより、モータ部３２を脱調させることなく高速回転させることができる。なお、車両電源のオン毎（シフトバイワイヤシステム３の起動毎）に、モータ部３２の励磁通電相学習（エンコーダ３４から出力されたパルス信号に応じたカウント値と通電相の同期）のための初期駆動制御が行われる。この初期駆動制御により、アクチュエータ３０の回転を適切に制御できるようになる。
減速部３３は、モータ部３２（軸部材３８）の回転運動を減速して変速機構部３１に伝達する。変速機構部３１は、減速部３３から出力された回転駆動力をマニュアルバルブ２２、および、パーキングロック機構７０へ伝達する。

変速機構部３１は、図３に示すようにマニュアルシャフト５１、ディテントプレート５２およびディテントスプリング５５などを有している。マニュアルシャフト５１は、アクチュエータ３０の減速部３３に接続し、モータ部３２の回転駆動力によって回転駆動される。ディテントプレート５２は、マニュアルシャフト５１から径方向外側に伸びてマニュアルシャフト５１と一体に構成されている。これにより、ディテントプレート５２は、マニュアルシャフト５１と一体にアクチュエータ３０によって回転駆動される。ディテントプレート５２には、マニュアルシャフト５１と平行に突出するピン５４が設置されている。ピン５４は、マニュアルバルブ２２と接続している。その結果、ディテントプレート５２がマニュアルシャフト５１とともに回転することにより、マニュアルバルブ２２は軸方向へ往復移動する。すなわち、変速機構部３１は、アクチュエータ３０の回転駆動力を直線運動に変換してマニュアルバルブ２２に伝達する。

ディテントプレート５２は、図４に示すように、マニュアルシャフト５１の径方向外側に第１凹部６１、中間凹部６２、中間凹部６３、第２凹部６４を有している。第１凹部６１は、ディテントプレート５２の回転方向の一方側に形成されている。第２凹部６４は、ディテントプレート５２の回転方向の他方側に形成されている。中間凹部６２および中間凹部６３は、第１凹部６１と第２凹部６４との間に形成されている。

本実施形態では、第１凹部６１は、自動変速機２０のシフトレンジである「Ｐレンジ」に対応して形成されている。また、第１凹部６１は、第２凹部６４とは反対側に第１壁６５を有している。中間凹部６２は、「Ｒレンジ」に対応して形成されている。中間凹部６３は、「Ｎレンジ」に対応して形成されている。第２凹部６４は、「Ｄレンジ」に対応して形成されている。また、第２凹部６４は、第１凹部６１とは反対側に第２壁６６を有している。

ディテントスプリング５５は、先端に規制部としてのディテントローラ５３を有している。マニュアルシャフト５１を経由してディテントプレート５２に回転方向の所定の力が加わると、ディテントローラ５３は図４に示すように各凹部６１〜６４間に形成される凸部を乗り越えて隣接する他の凹部６１〜６４へ移動する。その結果、アクチュエータ３０によってマニュアルシャフト５１を回転させることにより、マニュアルバルブ２２の軸方向の位置、および、パーキングロック機構７０の状態が変化し、自動変速機２０のシフトレンジが変更される。

ディテントローラ５３が第１凹部６１、中間凹部６２、中間凹部６３、第２凹部６４のいずれかに嵌り込むことでディテントプレート５２の回転を規制することにより、マニュアルバルブ２２の軸方向の位置、および、パーキングロック機構７０の状態が決定される。これにより、自動変速機２０のシフトレンジが固定される。
本実施形態では、図４に示すようにシフトレンジが「Ｐレンジ」側から「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」および「Ｄレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の減速部３３が回転する方向を、正回転方向と定義している。一方、シフトレンジが「Ｄレンジ」側から「Ｎレンジ」、「Ｒレンジ」および「Ｐレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の減速部３３が回転する方向を、逆回転方向と定義している。

図４に示すように、本実施形態では、ディテントプレート５２の回転可能範囲は、第１壁６５とディテントローラ５３とが当接する位置から、第２壁６６とディテントローラ５３とが当接する位置までの範囲となる。ただし、図４に示す回転可能範囲はディテントローラ５３との関係におけるディテントプレート５２の回転可能範囲のため、ディテントスプリング５５の撓み量、伸び量、およびマニュアルシャフト５１の捩れ量等を含めると、ディテントプレート５２の絶対的な回転可能範囲は、図４に示す回転可能範囲よりも大きくなる。

図３は、シフトレンジが「Ｄレンジ」であるとき、すなわち、「Ｐレンジ」以外のレンジであるときのパーキングロック機構７０の状態を示している。この状態では、パーキングギア７４は、パーキングロックポール７３によってロックされていない。そのため、車両の車輪の回転は妨げられない。この状態から、アクチュエータ３０の減速部３３が逆回転方向に回転すると、ディテントプレート５２を介してロッド７１が図３に示す矢印Ｘの方向に押され、ロッド７１の先端に設けられたテーパ部７２がパーキングロックポール７３を図３に示す矢印Ｙの方向に押し上げる。その結果、パーキングロックポール７３がパーキングギア７４に噛み合い、パーキングギア７４がロックされる。その結果、車輪の回転が規制された状態となる。このとき、ディテントスプリング５５のディテントローラ５３はディテントプレート５２の第１凹部６１に嵌り込んだ状態であり、自動変速機２０の実際のレンジ（以下、「実レンジ」という。）は「Ｐレンジ」である。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０のモータ部３２およびエンコーダ３４、ならびに、シフト選択手段としてのレンジセレクタ４５のセレクタセンサ４６等に電気的に接続している。
セレクタセンサ４６は、車両の運転者がレンジセレクタ４５を操作することにより指令したレンジ（以下、「指令レンジ」という。）を検出する。セレクタセンサ４６は、検出した信号をＳＢＷ−ＥＣＵ１３へ出力する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、セレクタセンサ４６から出力された指令レンジに関する信号に基づき、目標レンジを決定する。より具体的には、本実施形態では、セレクタセンサ４６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサ２４の信号等に基づき目標レンジを決定する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「目標レンジ決定手段」として機能する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、自動変速機２０のシフトレンジが、目標レンジ決定手段により決定された目標レンジとなるようアクチュエータ３０の回転を制御する。これにより、自動変速機２０の実レンジが、運転者の意図するレンジに切り替わる。

本実施形態のエンコーダ３４は、インクリメンタル型のエンコーダのため、モータ部３２の相対的な回転位置しか検出することができない。そのため、アクチュエータ３０を回転させることでシフトレンジを所望のレンジに切り替えるにあたっては、アクチュエータ３０の減速部３３の絶対位置に対応する基準位置を学習しておく必要がある。アクチュエータ３０の基準位置を学習した後は、学習した基準位置と所定回転量（制御定数。後述の第１所定値。）とに基づき各シフトレンジに対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、ディテントプレート５２の回転可能範囲の端部（Ｐレンジ）に対応するアクチュエータ３０の基準位置を学習する。

また、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、基準位置を学習した後においては、当該基準位置と、所定回転量と、エンコーダ３４からのパルス信号のカウント値（モータ部３２の回転位置）とに基づく演算により、そのときの実レンジを間接的に検出することができる。本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、検出した実レンジの情報を、統合ＥＣＵ１０を経由して、車両の運転席前方に設けられた表示装置４７に表示する。これにより、運転者は、その時点の実レンジを確認することができる。
本実施形態では、図４に示す各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）のそれぞれの範囲内にディテントローラ５３の中心が位置するときのモータ部３２の回転位置に基づき、対応する実レンジを検出可能である。上述の「アクチュエータ３０の基準位置の学習」については、後に詳述する。

ＥＣ−ＥＣＵ１４は、車両の内燃機関（以下、「エンジン」という。）４０のスロットル４１、インジェクタ４２、およびアクセルペダル４３のアクセルセンサ４４に電気的に接続している。スロットル４１は、エンジン４０の吸気通路を流れる吸気の流量を調整する。インジェクタ４２は、エンジン４０の吸気通路または各気筒へ噴射する燃料の量を調整する。アクセルセンサ４４は、車両の運転者によるアクセルペダル４３の操作量を検出し、検出した信号をＥＣ−ＥＣＵ１４に出力する。このような構成により、ＥＣ−ＥＣＵ１４は、車両の運転者によってアクセルペダル４３が操作されると、その操作に基づいてスロットル４１およびインジェクタ４２などを電気的に制御する。その結果、ＥＣ−ＥＣＵ１４は、エンジン４０の回転数および出力トルクを調整する。

次に、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による「アクチュエータ３０の基準位置の学習」について説明する。本実施形態では、アクチュエータ３０の基準位置の学習としては、第１基準位置の学習を実施することを想定している。ここで、第１基準位置とは、図４に示すようにディテントスプリング５５のディテントローラ５３が第１凹部６１の第１壁６５に当接した状態におけるアクチュエータ３０の回転位置のことであり、シフトレンジのうちＰレンジに対応する位置である。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、第１基準位置の学習を行うとき、まず、第１凹部６１の第１壁６５にディテントスプリング５５のディテントローラ５３が当接することによってアクチュエータ３０の回転が規制される方向、すなわち、逆回転方向にアクチュエータ３０を回転させる（図４参照）。これにより、ディテントローラ５３が第１壁６５に当接するとともに押されることによって、ディテントスプリング５５が撓み始める。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４から出力されたパルス信号のカウント値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態を検出することにより、ディテントプレート５２およびアクチュエータ３０（モータ部３２）の回転が停止したと判定する。前記カウント値の最小値または最大値のいずれを監視するかは、エンコーダ３４の特性に応じて設定される。いずれにしても最小値または最大値が所定時間変化しないことは、ディテントプレート５２が動かなくなった状態を示す。ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、このときのカウント値を、アクチュエータ３０の第１基準位置に対応する値として、記憶部１５（図１参照）のうち例えばＲＡＭ等の揮発性メモリに記憶する。これにより、アクチュエータ３０の第１基準位置の学習が完了する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲における「第１位置学習手段」として機能する。

記憶部１５には、予め、第１基準位置から各シフトレンジに対応する位置までのモータ部３２の回転量を示す複数の所定値（以下、「第１所定値」という。）が記憶されている。そのため、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、第１位置学習手段により第１基準位置の学習をした後においては、第１基準位置と各第１所定値とに基づき各シフトレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる「通常制御状態」になる。

上述のように、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、第１位置学習を行うことにより、以降、シフトバイワイヤシステム３の通常制御（運転者からの指令レンジに基づき実レンジを変更する制御）が可能な状態（通常制御状態）となる。なお、第１所定値は、設計値であり、ディテントプレート５２の各凹部間の角度、各係合部材間のあそび、および、ディテントスプリング５５の撓み量等を考慮して設定されている。また、第１所定値は、記憶部１５のうち例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されているため、記憶部１５への車両電源の供給が絶たれても消去されることはない。

上述のように、本実施形態では、エンコーダ３４によってはアクチュエータ３０の絶対的な回転位置を検出できないものの、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３が第１基準位置を学習することにより、第１基準位置と第１所定値とに基づき各シフトレンジに対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。

次に、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３による「アクチュエータ３０の基準位置の学習」に関する処理について、図５に示す処理フローに基づき説明する。
図５に示すように、Ｓ１０１では、車両電源がオンすることにより、車両制御システム１に電源が投入される。ここで、車両電源がオンする場合としては、「運転者が車両を停車し例えばイグニッションキーにより意識的に車両電源をオフし、その後、再びイグニッションキーによりオン（正常オン）する場合」および「運転者の意思とは関係なく何らかの不具合等により車両電源がオフし、再び自動でオン（瞬断後オン）する場合」を含む。

Ｓ１０２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、Ｓ１０１での電源オンが、運転者による通常のオン操作によるもの（正常オン）か、車両電源が瞬断した後の復帰によるもの（瞬断後オン）かを判別する。ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、前回車両電源がオフしたときに記憶部１５に記憶済みであった「電源オフに関する情報」を参照することにより、前記判別を行う。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３および記憶部１５は、特許請求の範囲における「電源オン判別手段」として機能する。なお、車両電源がオフするときの「電源オフに関する情報」を記憶する処理については、後述のＳ１０７で説明する。

電源オン判別手段により、「Ｓ１０１での電源オンは、運転者による通常のオン操作によるもの（正常オン）である」と判別した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、処理はＳ１０３へ移行する。一方、「Ｓ１０１での電源オンは、車両電源が瞬断した後の復帰によるもの（瞬断後オン）である」と判別した場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、処理はＳ１１１へ移行する。なお、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、前記判別後、Ｓ１０３またはＳ１１１へ移行する前に、「電源オフに関する情報」の内容を消去（クリア）しておく。

Ｓ１０３では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０の初期駆動制御を行う。これにより、アクチュエータ３０の回転を適切に制御できるようになる。Ｓ１０３の後、処理はＳ１０４へ移行する。
Ｓ１０４では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、第１位置学習手段として機能し、アクチュエータ３０の第１基準位置を学習する。Ｓ１０４の後、処理はＳ１０５へ移行する。

Ｓ１０５では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトバイワイヤシステム３（アクチュエータ３０）の通常制御を行う。すなわち、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、記憶部１５に記憶されている第１所定値とＳ１０４で学習した第１基準位置とから、各シフトレンジに対応するアクチュエータ３０の回転位置を都度演算し、演算した回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させる。通常制御では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、「目標レンジ決定手段」として機能することによりセレクタセンサ４６の信号、ブレーキの信号、および、車速センサ２４の信号等に基づき目標レンジを決定し、自動変速機２０のシフトレンジが、決定した目標レンジとなるようアクチュエータ３０の回転を制御する。

Ｓ１１１では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、統合ＥＣＵ１０を経由して、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう、表示装置４７に表示することにより運転者に通知する。なお、ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、統合ＥＣＵ１０に接続されたスピーカ４８（図１参照）により、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう、音声で運転者に通知してもよい。また、このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０を駆動しないことにより、そのときの実レンジを維持（レンジホールド）する。

また、Ｓ１１１において、セレクタセンサ４６からの信号に基づき、運転者からシフトレンジの切替要求があったと判断した場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、スピーカ４８により「シフトレンジは切替不可であること」を運転者に警告する。なお、ここで、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、表示装置４７への表示により「シフトレンジは切替不可であること」を運転者に警告してもよい。このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３、統合ＥＣＵ１０、スピーカ４８および表示装置４７は、特許請求の範囲における「警告手段」として機能する。

Ｓ１１２では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、運転者による車両電源のオフ操作があったか否かを判断する。ここで、「運転者による車両電源のオフ操作」とは、例えば運転者がブレーキにより車両を停車させ、イグニッションキーにより車両電源をオフすることを指す。運転者による車両電源のオフ操作があったと判断した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、処理はＳ１１３へ移行する。一方、運転者による車両電源のオフ操作がない場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、処理はＳ１１１へ戻る。

Ｓ１１３では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、エンコーダ３４からのパルス信号のカウント値が所定時間変化しない状態となるまで、アクチュエータ３０を逆回転方向（図４参照）に回転させる。これにより、実レンジがＰレンジに切り替えられる。

Ｓ１０５およびＳ１１３の後のＳ１０６では、運転者により車両電源のオフ操作が行われた場合、「電源オフに関する情報」として「車両電源のオフが通常のオフ操作により行われたこと（瞬断ではないこと）」を示す情報を記憶部１５に記憶する。ここで、「電源オフに関する情報」は、記憶部１５のうち例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶されるため、記憶部１５への電源の供給が絶たれても消去されることはない。なお、ここで記憶した「電源オフに関する情報」は、次回車両電源がオンした後（上述のＳ１０２）の処理において、電源オンの種別を判別するための情報として参照される。

Ｓ１０７で車両電源がオフすると、図５に示す一連の処理は終了する。ここで、車両電源がオフする場合としては、「運転者が車両を停車し例えばイグニッションキーにより意識的に車両電源をオフ（正常オフ）する場合」および「運転者の意思とは関係なく何らかの不具合等により車両電源がオフ（瞬断オフ）する場合」を含む。
なお、Ｓ１０７で車両電源がオフされても、Ｓ１０６で記憶部１５に記憶された「電源オフに関する情報」は消去されない。

以上説明したように、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０の第１基準位置を学習することにより、予め記憶されている複数の第１所定値（第１基準位置から各シフトレンジに対応する位置までのアクチュエータ３０の回転量を示す所定値）と第１基準位置とに基づき各シフトレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、および、Ｄレンジ）に対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。

また、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、電源オン判別手段として機能し、車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものか、車両電源が瞬断した後の復帰によるものかを判別する。
ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものであると電源オン判別手段により判別された場合、第１位置学習手段により第１基準位置を学習する。通常のオン操作により車両電源がオンしたときは、通常、実レンジはＰレンジであり、車両は停止した状態であると考えられる。そのため、このとき、第１基準位置の学習が開始されても実レンジはＰレンジのまま（車両は停止状態を維持したまま）なので、安全に、第１基準位置を学習でき、通常の制御状態に移行することができる。また、例えば実レンジがＤレンジ等Ｐレンジ以外のレンジのとき車両電源が何らかの理由によりオフし、その後、運転者による通常のオン操作により車両電源がオンした場合、車両は停止状態のため、第１基準位置の学習が開始されることで車輪がロック（Ｐロック）されても何ら不都合はない。

一方、車両電源がオンしたとき、当該オンが、車両電源が瞬断した後の復帰によるものであると電源オン判別手段により判別された場合、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう運転者に通知するとともに、アクチュエータ３０を駆動しないことにより、そのときの実レンジを維持する。

上記構成により、本実施形態では、車両電源が瞬断した後の電源オン時、そのときの実レンジが維持される。また、このとき、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切替要求については受け付けないが、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう運転者に通知するため、運転者の混乱を回避することができる。ここで、運転者が車両を停止し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンすると、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものであると電源オン判別手段により判別され、車両が停止した状態で、第１基準位置の学習が実施される。これにより、シフトバイワイヤシステム３は、通常の制御状態に復帰する。なお、本実施形態では、運転者によるオフ操作があったとき実レンジをＰレンジへ切り替えた上で車両電源をオフするため、次の車両電源のオン操作時、実レンジがＰレンジの状態で車両電源がオンされる。

このように、本実施形態によるシフトバイワイヤシステム３は、車両電源が瞬断しても安全に通常の制御状態に復帰可能である。また、本実施形態では、アクチュエータ３０の回転位置を検出するのにインクリメンタル型のエンコーダを用いているため、システム全体の構成を簡単にすることができる。よって、シフトバイワイヤシステム３の小型化および低コスト化を図ることができる。
さらに、本実施形態によるシフトバイワイヤシステム３は、電源オン判別手段による判別後の処理が比較的単純なため、システム全体および制御ソフト（プログラム）を容易に構築することができる。

また、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、シフトレンジの切替要求があった場合、シフトレンジは切替不可であることを運転者に警告する警告手段として機能する。本実施形態では車両電源がオンしたとき、当該オンが、車両電源が瞬断した後の復帰によるものであると判別された場合、シフトレンジの切替要求の受け付けを不可とするが、このとき、運転者からシフトレンジの切替要求があった場合、警告手段により、シフトレンジは切替不可であることを運転者に警告することで運転者の混乱を回避できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるシフトバイワイヤシステムの構成部品のうちの１つ（ディテントプレート）を図６に示す。第２実施形態は、物理的な構成としては、ディテントプレートのみが第１実施形態と異なる。

図６に示すように、本実施形態では、ディテントプレート５７は、マニュアルシャフト５１の径方向外側に第１凹部７１、中間凹部７２、中間凹部７３、中間凹部７４、中間凹部７５、第２凹部７６を有している。第１凹部７１は、ディテントプレート５７の回転方向の一方側に形成されている。第２凹部７６は、ディテントプレート５７の回転方向の他方側に形成されている。中間凹部７２〜７５は、第１凹部７１と第２凹部７６との間に形成されている。

本実施形態では、第１凹部７１は、自動変速機２０のシフトレンジである「Ｐレンジ」に対応して形成されている。また、第１凹部７１は、第２凹部７６とは反対側に第１壁７７を有している。中間凹部７２は、「Ｒレンジ」に対応して形成されている。中間凹部７３は、「Ｎレンジ」に対応して形成されている。中間凹部７４は、「Ｄレンジ」に対応して形成されている。中間凹部７５は、自動変速機２０の前進用レンジのうちのセカンドレンジである「２レンジ」に対応して形成されている。第２凹部７６は、自動変速機２０の前進用レンジのうちの最低速段レンジである「Ｌレンジ」に対応して形成されている。また、第２凹部７６は、第１凹部７１とは反対側に第２壁７８を有している。

このように、本実施形態は、自動変速機のシフトレンジが「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６つのレンジからなる車両に適用される例を示している。
本実施形態では、図６に示すようにシフトレンジが「Ｐレンジ」側から「Ｌレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の減速部３３が回転する方向を、正回転方向と定義している。一方、シフトレンジが「Ｌレンジ」側から「Ｐレンジ」側へ切り替わるときにアクチュエータ３０の減速部３３が回転する方向を、逆回転方向と定義している。

図６に示すように、本実施形態では、ディテントプレート５７の回転可能範囲は、第１壁７７とディテントローラ５３とが当接する位置から、第２壁７８とディテントローラ５３とが当接する位置までの範囲となる。ただし、図６に示す回転可能範囲はディテントローラ５３との関係におけるディテントプレート５７の回転可能範囲のため、ディテントスプリング５５の撓み量、伸び量、およびマニュアルシャフト５１の捩れ量等を含めると、ディテントプレート５７の絶対的な回転可能範囲は、図６に示す回転可能範囲よりも大きくなる。

本実施形態における第１基準位置の学習に関する制御、ならびに、その他の制御については、上述の第１実施形態の説明において「Ｄレンジ」を「Ｌレンジ」に、「第１凹部６１」を「第１凹部７１」に、「第２凹部６４」を「第２凹部７６」に読み替えれば、第１実施形態の制御と同様である。
すなわち、本実施形態では、ＳＢＷ−ＥＣＵ１３は、アクチュエータ３０の第１基準位置を学習することにより、予め記憶されている複数の第１所定値と第１基準位置とに基づき各シフトレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、および、Ｌレンジ）に対応するアクチュエータ３０の回転位置を演算により求め、当該演算により求めた回転位置となるようアクチュエータ３０を回転させることで、実レンジを所望のシフトレンジに切り替えることができる。
上記構成により、本実施形態によるシフトバイワイヤシステムは、第１実施形態と同様、車両電源が瞬断しても安全に通常の制御状態に復帰可能である。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、第１凹部がＰレンジに対応し、第２凹部が「Ｄレンジまたは最低速段レンジ（Ｌレンジ等）」に対応し、中間凹部がＲレンジおよびＮレンジに対応するのであれば、中間凹部は、いくつ形成されていてもよい。すなわち、本発明を適用可能な自動変速機のレンジの数は、４つまたは６つに限らない。
上述の実施形態では、警告手段により、運転者に対し警告を行う例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、運転者に対し、警告手段による警告を行わないこととしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、警告手段を備えないこととしてもよい。
本発明によるシフトバイワイヤシステムは、無段変速機（ＣＶＴ）、およびＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの４ポジションを切り替えるＨＶ（ハイブリッド車）の自動変速機（Ａ／Ｔ）等のレンジ切替に用いることもできる。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

３ ・・・・・・・シフトバイワイヤシステム
１３ ・・・・・・ＳＢＷ−ＥＣＵ（制御部、目標レンジ決定手段、トルク制御手段、第１位置学習手段、電源オン判別手段）
２０ ・・・・・・自動変速機
３０ ・・・・・・アクチュエータ
３４ ・・・・・・エンコーダ
４５ ・・・・・・レンジセレクタ（シフト選択手段）
５２、５７ ・・・ディテントプレート
５３ ・・・・・・ディテントローラ（規制部）
５５ ・・・・・・ディテントスプリング
６１、７１ ・・・第１凹部
６２、６３、７２、７３、７４、７５ ・・・中間凹部
６４、７６ ・・・第２凹部
６５、７７ ・・・第１壁

Claims (2)

1. 車両の運転者により操作されるシフト選択手段の信号に応じて自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムであって、
   電力により回転するモータ部、当該モータ部の回転に応じてパルス信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダ、および、前記モータ部の回転を減速して出力する減速部を有するアクチュエータと、
   前記減速部に接続するよう設けられることで前記アクチュエータにより回転駆動され、回転方向の一方側に形成される第１凹部、回転方向の他方側に形成される第２凹部、および、前記第１凹部と前記第２凹部との間に形成される複数の中間凹部を有するディテントプレートと、
   規制部を有し、当該規制部が前記第１凹部、前記複数の中間凹部または前記第２凹部に嵌り込むことで前記ディテントプレートの回転を規制することにより、前記自動変速機のシフトレンジを固定可能なディテントスプリングと、
   前記シフト選択手段からの信号に基づき目標レンジを決定する目標レンジ決定手段を有し、前記自動変速機のシフトレンジが、前記目標レンジ決定手段により決定された前記目標レンジとなるよう前記アクチュエータの回転を制御する制御部と、を備え、
   前記第１凹部は、駐車用のレンジであるＰレンジに対応するとともに、前記第２凹部とは反対側に第１壁を有し、
   前記第２凹部は、前進用のレンジである「Ｄレンジまたは最低速段レンジ」に対応し、
   前記複数の中間凹部は、それぞれ、後進用のレンジであるＲレンジ、中立のレンジであるＮレンジ、または、「前記最低速段レンジ以外の前記前進用のレンジ」に対応し、
   前記制御部は、
   前記第１壁に前記規制部が当接することによって前記アクチュエータの回転が規制される方向に前記アクチュエータを回転させ、このとき前記エンコーダから出力されたパルス信号のカウント値の最小値または最大値が所定時間変化しない状態を検出することにより、前記Ｐレンジに対応する前記アクチュエータの第１基準位置を学習する第１位置学習手段、および、
   車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものか、車両電源が瞬断した後の復帰によるものかを判別する電源オン判別手段、を有し、
   車両電源がオンしたとき、当該オンが、運転者による通常のオン操作によるものであると前記電源オン判別手段により判別された場合、前記第１位置学習手段により前記第１基準位置を学習し、
   車両電源がオンしたとき、当該オンが、車両電源が瞬断した後の復帰によるものであると前記電源オン判別手段により判別された場合、「シフトレンジを切り替える場合は、停車し、一旦車両電源をオフした後、再度、車両電源をオンする」よう運転者に通知するとともにシフトレンジの切替要求の受け付けを不可とし、前記アクチュエータを駆動しないことにより、そのときの実レンジを維持することを特徴とするシフトバイワイヤシステム。
2. シフトレンジの切替要求があった場合、シフトレンジは切替不可であることを運転者に警告する警告手段をさらに備え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。

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