JP5618005B1 - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

電動のシフトアクチュエータ（１６）を動作させて自動変速機（２）のレンジを切り替えるとともに、スタータモータ（７）を動作させてエンジン（１）を始動させるようにした車両の制御装置において、例えばアイドリングストップした車両の乗員がシフトレバー（１１）を操作したとき（時刻ｔ０）、これに対応するシフトアクチュエータ（１６）の動作を開始させ（時刻ｔ１）、それから所定の期間が経過した後（時刻ｔ４）に、スタータモータ（７）の動作（クランキング）を開始させる。これにより車両の発進応答性を高めつつ、バッテリ電圧（Ｖ）の低下によるシフトアクチュエータ（１６）の動作への悪影響を抑制し、かつ、ショックの発生やドライバビリティの低下も抑制する。

Description

本発明は、車両のエンジンの始動や自動変速機のレンジの切り替えを行う制御装置に関連し、特に、乗員の操作に応じて電動アクチュエータを動作させ、自動変速機のレンジを切り替えるようにしたものに関する。

従来より、車両の乗員によって操作されるシフトレバーと、変速機の油圧制御回路との機械的な連結を切り離し、シフトレバーの操作状況をセンサやスイッチにより検出して、電動のシフトアクチュエータにより油圧制御回路のマニュアルバルブを動作させるようにした、いわゆるシフトバイワイヤ（以下、ＳＢＷと略称）方式の変速制御装置は公知である（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１に開示されている制御システムでは、アイドリングストップしたエンジンをドライバのシフト操作に応じて再始動させるようにしている。例えば、シフトレバーの前進走行レンジ（Ｄ）への切り替え操作に応じて、エンジンを始動するためのクランキングを開始し、エンジン回転が吹け上がって始動完了と判定した後にシフトアクチュエータを動作させて、マニュアルバルブの弁位置をニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジへ切り替える。

特開２０１０−１７３６０７号公報

ところが、前記の従来例のようにエンジンの始動が完了してからシフトアクチュエータを動作させるようにすると、車両の発進の応答性が低くなってしまう。すなわち、図８に一例を示すように、乗員の操作（時刻ｔ０）に応じてクランキングが開始され（エンジン始動モード：時刻ｔ１〜）、エンジン回転数Ｎｅが上昇して（Ｎｅ≧Ｎｅ＊）始動完了と判定された（時刻ｔ２）後に、シフトアクチュエータの動作が開始されて（ＡＣＴ：時刻ｔ３〜）マニュアルバルブが前進走行レンジに切り替わり（時刻ｔ４）、それから前進クラッチが係合されて（時刻ｔ５）、発進することになるからである。

そこで、車両の発進までの時間を短縮するために、図９に示すようにクランキングの開始と略同時にシフトアクチュエータを動作させる（ＡＣＴ：時刻ｔ１〜）ことも考えられるが、こうすると、スタータモータの動作に伴うバッテリ電圧Ｖの急低下の影響により、シフトアクチュエータの動作が鈍くなったり、不安定になったりすることがあり（図には模式的にジグザグのラインＡＣＴとして示す）、場合によってはフェール判定がなされる虞もある。

また、始動時にエンジン回転数Ｎｅが急上昇する最中（時刻ｔ１〜ｔ５）にマニュアルバルブの弁位置が切り替わる（時刻ｔ３）ことになり、増大するオイルポンプの吐出圧が一気に前進クラッチに作用して係合ショックが発生するとともに、あたかも車両が飛び出すかのように感じる（つまりドライバビリティが低下する）心配もある。

かかる諸点に鑑みて本発明の目的は、アイドリングストップからの車両の発進応答性を高めつつも、バッテリ電圧の低下によるシフトアクチュエータの動作への悪影響を軽減し、自動変速機のレンジの切り替え動作の安定化を図るとともに、ショックの発生やドライバビリティの低下を抑制することにある。

前記の目的を達成するために本発明では、先にシフトアクチュエータの動作を開始させるとともに、それから暫くの間はスタータモータの動作開始を遅らせるようにした。

すなわち、本発明は、電動のシフトアクチュエータの動作によって自動変速機のレンジを切り替えるとともに、スタータモータの動作によってエンジンを始動させる車両の制御装置を対象として、前記シフトアクチュエータとスタータモータとに、同一のバッテリから電力が供給されるように構成されている場合に、車両の乗員により、前記自動変速機のレンジを非走行レンジから走行レンジへ切り替える単一の操作が行われるのに応じて、前記シフトアクチュエータを動作させて、自動変速機のレンジを切り替えるとともに、このシフトアクチュエータの動作が開始してから所定の期間、即ち、当該シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構が動作を完了するまで、若しくは惰性で動作を完了する状態になるまで、のいずれかの期間が経過した後に、前記スタータモータの動作を開始させて、エンジンを始動させることを特徴とする。

前記の発明特定事項によると、車両の停車中に乗員が、自動変速機のレンジを非走行レンジから走行レンジへ切り替える単一の操作をすることによって、シフトアクチュエータの動作が開始され、自動変速機のレンジが切り替えられるとともに、そのシフトアクチュエータの動作開始から所定の期間が経過した後にスタータモータが動作を開始する。よって、このスタータモータの動作に伴いバッテリの電圧が急激に低下しても、シフトアクチュエータの動作への悪影響は軽減され、自動変速機のレンジの切り替え動作を安定的に確保することができる。

また、そのレンジの切り替えが完了すれば前進クラッチの係合により車両を発進させることができるので、エンジンのクランキングの後、始動完了が判定されればすぐにも発進できるようになり、車両の発進応答性が向上する。しかも、始動に伴うエンジン回転の吹け上がりは自動変速機のレンジの切り替えが完了してからになるので、ショックの発生やドライバビリティの低下も抑制できる。

より具体的に、前記のようにシフトアクチュエータの動作にバッテリ電圧の低下の影響が及ぶことを抑制するために、前記所定の期間を、シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構が動作を完了するまでとした場合は、スタータモータの動作に伴いバッテリ電圧が急低下しても、シフトアクチュエータの動作に悪い影響が及ぶことはない。

また、前記所定の期間を、シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構が、惰性で動作を完了する状態になるまでとした場合は、所定の期間が終了してスタータモータの動作が開始し、バッテリ電圧が急低下してシフトアクチュエータの動作が不安定になったとしても、レンジ切り替え機構は惰性で動作を完了する。

そして、前記のような所定期間の経過を判定するためには、例えば前記シフトアクチュエータの動作位置を検出するセンサを備え、このセンサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するようにしてもよい。

また、前記シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構の動作位置を検出するセンサを備え、このセンサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するようにしてもよい。

また、前記シフトアクチュエータが自動変速機の油圧制御回路のマニュアルバルブの弁位置を変更して、自動変速機のレンジを切り替えるものである場合は、該マニュアルバルブの弁位置を検出するセンサを備え、このセンサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するようにしてもよい。

さらに、前記シフトアクチュエータに動作を開始させるための指令信号を出力してから予め設定した時間が経過したことによって、前記所定の期間の経過を判定するようにしてもよい。この場合には、前記のようにシフトアクチュエータやレンジ切り替え機構の動作が完了するまでの時間、あるいは油圧制御回路のマニュアルバルブの切り替えが完了するまでの時間を調べて、制御の応答遅れも考慮して適合した時間を設定すればよい。

例えば、一般的なシフトレバーの場合はパーキングレンジ（Ｐ）から前進走行レンジ（Ｄ）までの切り替えに要する時間が比較的長く、ニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）までの時間は比較的短いので、前記所定の期間の経過を判定する時間の長さは、前記シフトアクチュエータの動作によって切り替えられる自動変速機のレンジによって異ならせることが好ましい。

以上、説明したように本発明に係る車両の制御装置によると、電動のシフトアクチュエータにより自動変速機のレンジを切り替えるとともに、スタータモータによりエンジンを始動させる場合に、そのシフトアクチュエータの動作が開始してから所定の期間が経過した後に、スタータモータの動作を開始させるようにしたから、このスタータモータの動作に伴いバッテリ電圧が急激に低下しても、シフトアクチュエータの動作への悪影響は軽減できる。よって、車両の発進応答性を高めつつ、自動変速機のレンジの切り替え動作を安定的に確保することができ、クラッチ係合ショックの発生やドライバビリティの低下も抑制できる。

実施形態に係る車両のパワートレーンの概略構成図である。 自動変速機における変速機構部の一例を示すスケルトン図である。 自動変速機における各変速段毎のクラッチやブレーキの係合状態を示す図である。 自動変速機のレンジ切り替え機構の一例を示す斜視図である。 レンジ切り替え機構のディテントプレートの拡大図であって、ニュートラルレンジの状態を示す。 前進走行レンジの状態を示す図５Ａ相当図である。 ニュートラルレンジから前進走行レンジへの切り替え途中を示す図５Ａ相当図である。 自動変速機のレンジ切り替えおよびエンジン始動の制御ルーチンを示すフローチャート図である。 レンジ切り替えのためのシフトアクチュエータ等の動作と、始動に伴うバッテリ電圧の低下およびエンジン回転数の上昇とを示すタイミングチャート図である。 エンジンを始動してからレンジ切り替えを行うようにした従来例に係る図７相当図である。 クランキングと略同時にレンジ切り替えを行うようにした場合の図７相当図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動変速機を搭載したＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）の車両に本発明を適用した場合について説明する。まず、図１には車両のパワートレーンの概略構成を示し、同図において符号１はエンジンを、また、符号２は自動変速機を表している。

−エンジン−
エンジン１は一例として多気筒ガソリンエンジンであって、吸気通路１ａを流れる空気（吸気）の流量を調整するスロットルバルブ３の開度が、乗員によるアクセルペダルの踏み操作とは独立して調整されるものである。スロットルバルブ３の開度は、例えばアクセル操作量や制御上の条件などに基づいて調節される。吸気通路１ａには吸気量を計測するエアフローメータ１０１が配設されている。

また、エンジン１には各気筒毎に燃料を供給するためのインジェクタ４を備えており、このインジェクタ４による燃料の噴射量は、前記の吸気量に対して好適な空燃比となるように調整される。こうして噴射された燃料と空気との混合気が気筒内で燃焼し、ピストンが押し下げられることによって、エンジン１のクランクシャフト１ｂが回転する。このクランクシャフト１ｂの回転数（エンジン回転数Ｎｅ）を検出するためにクランク角センサ１０２が設けられている。

前記エアフローメータ１０１やクランク角センサ１０２などからの信号は、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit：以下、ＥＧ−ＥＣＵという）６に入力され、これを受けてＥＧ−ＥＣＵ６は、スロットルバルブ３のアクチュエータ３ａに指令信号を出力して、目標吸気量となるようにスロットル開度を制御する。なお、目標吸気量は、エンジン回転数Ｎｅやアクセル操作量などに応じて決定される。

詳細は図示しないが、ＥＧ−ＥＣＵ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭ等を含んだ一般的な構成のものであり、後述するＥＣＴ−ＥＣＵ８やＳＢＷ−ＥＣＵ１４と互いに必要な情報を双方向で送受信可能に接続されている。ＥＧ−ＥＣＵ６のＲＯＭには、エンジン１の運転制御のための各種プログラムや、それらプログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。

また、エンジン１には、その始動時にクランクシャフト１ｂを強制回転（クランキング）させるスタータモータ７が装備され、図示しない車載バッテリから電力の供給を受けて動作するようになっている。本実施形態ではアイドリングストップ制御により自動停止した後のエンジン再始動時に、詳しくは後述するようにＥＧ−ＥＣＵ６からの指令信号を受けてスタータモータ７が動作される。

−自動変速機−
自動変速機２は、エンジン１から入力される回転動力を変速し、出力軸１０から駆動輪側に出力するもので、主として、トルクコンバータ２０、変速機構部３０、油圧制御回路４０等を備えている。図２に一例を示すように、トルクコンバータ２０は、入力側のポンプインペラ２１と、出力側のタービンランナ２２と、トルク増幅機能を発現するステータ２３と、ワンウェイクラッチ２４とを備えており、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２との間で流体を介して動力伝達を行う。

また、トルクコンバータ２０には、入力側のポンプインペラ２１と出力側のタービンランナ２２とを直結するロックアップクラッチ２６も設けられている。ロックアップクラッチ２６は、必要に応じてポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを直結する係合状態と、ポンプインペラ２１とタービンランナ２２とを切り離す解放状態と、これら係合状態と解放状態との中間の半係合状態とのいずれかに切り替えられる。

変速機構部３０は、トルクコンバータ２のタービンシャフトから入力軸９に入力される回転動力を段階的に変速する歯車変速機構であって、図２に示すように、フロントプラネタリギヤユニット３１と、リアプラネタリギヤユニット３２と、中間回転体としての中間ドラム３３と、第１〜第４クラッチＣ１〜Ｃ４と、第１，第２ブレーキＢ１，Ｂ２とを含んで構成されている。

本実施形態では、フロントプラネタリギヤユニット３１はダブルピニオンタイプとされており、第１サンギヤＳ１と、第１リングギヤＲ１と、複数個のインナーピニオンギヤＰ１と、複数個のアウターピニオンギヤＰ２と、第１キャリアＣＡ１とを含む構成である。第１サンギヤＳ１は、ケース２ａに固定されて回転不可能とされている。第１リングギヤＲ１は第３クラッチＣ３を介して中間ドラム３３に支持され、この第３クラッチＣ３によって中間ドラム３３と一体回転可能な状態または相対回転可能な状態に切り替えられる。第１リングギヤＲ１の内径側には第１サンギヤＳ１が同心状に挿入されている。

また、複数個のインナーピニオンギヤＰ１および複数個のアウターピニオンギヤＰ２は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１との間の環状空間において円周方向に間隔を開けて介装されており、各インナーピニオンギヤＰ１が第１サンギヤＳ１に噛合される一方、各アウターピニオンギヤＰ２はインナーピニオンギヤＰ１と第１リングギヤＲ１とに噛合されている。

第１キャリアＣＡ１は、両ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を回転可能に支持するとともに、中心軸部が入力軸９に一体的に連結されている。第１キャリアＣＡ１において両ピニオンギヤＰ１，Ｐ２を支持する各支持軸部が第４クラッチＣ４によって、中間ドラム３３と一体回転可能な状態または相対回転可能な状態に切り替えられる。中間ドラム３３は、第１リングギヤＲ１の外径側に回転可能に配置されており、第１ブレーキＢ１を介してケース２ａに回転不可能な状態または相対回転可能な状態に支持されている。

一方、リアプラネタリギヤユニット３２はラビニオタイプであり、大径の第２サンギヤＳ２と、小径の第３サンギヤＳ３と、第２リングギヤＲ２と、複数個のショートピニオンギヤＰ３と、複数個のロングピニオンギヤＰ４と、第２キャリアＣＡ２とを含む構成である。第２サンギヤＳ２は、中間ドラム３３に連結され、第３サンギヤＳ３は、第１クラッチＣ１を介してフロントプラネタリギヤユニット３１の第１リングギヤＲ１に一体回転可能または相対回転可能に連結され、第２リングギヤＲ２は、出力軸１０に一体に連結されている。

また、複数個のショートピニオンギヤＰ３は、第３サンギヤＳ３に噛合され、複数個のロングピニオンギヤＰ４は、第２サンギヤＳ２および第２リングギヤＲ２に噛合するとともにショートピニオンギヤＰ３を介して第３サンギヤＳ３に噛合されている。さらに、第２キャリヤＣＡ２は、複数個のショートピニオンギヤＰ３および複数個のロングピニオンギヤＰ４を回転可能に支持しており、その中心軸部が第２クラッチＣ２を介して入力軸９に連結されている。この第２キャリアＣＡ２において各ピニオンギヤＰ３，Ｐ４を支持する各支持軸部は、第２ブレーキＢ２およびワンウェイクラッチＦ１を介してケース２ａに支持されている。

第１クラッチＣ１は、リアプラネタリギヤユニット３２の第３サンギヤＳ３をフロントプラネタリギヤユニット３１の第１リングギヤＲ１に対して一体回転可能な係合状態または相対回転可能な解放状態に切り替える。同様に第２クラッチＣ２は、リアプラネタリギヤユニット３２の第２キャリヤＣＡ２を入力軸９に対して係合または解放状態に切り替える。第３クラッチＣ３は、フロントプラネタリギヤユニット３１の第１リングギヤＲ１を中間ドラム３３に対して係合または解放状態に切り替える。第４クラッチＣ４は、フロントプラネタリギヤユニット３１の第１キャリアＣＡ１を中間ドラム３３に対して係合または解放状態に切り替える。

また、第１ブレーキＢ１は、中間ドラム３３を自動変速機１のケース２ａに対して回転不可能な係合状態または相対回転可能な解放状態に切り替える。同様に第２ブレーキＢ２は、リアプラネタリギヤユニット３２の第２キャリアＣＡ２をケース２ａに対して係合または解放状態に切り替える。ワンウェイクラッチＦ１は、リアプラネタリギヤユニット３２の第２キャリアＣＡ２の一方向のみの回転を許容する。

そして、前記の第１〜第４クラッチＣ１〜Ｃ４および第１，第２ブレーキＢ１，Ｂ２はいずれも湿式多板摩擦係合要素からなり、それらが油圧制御回路４０から供給される油圧を受けて個別に係合、解放されることによって、適宜の変速段（前進１〜８速段、後進段）が成立する。一例として図３の係合表には、前記のクラッチやブレーキＣ１〜Ｃ４、Ｂ１，Ｂ２およびワンウェイクラッチＦ１の係合または解放状態と、各変速段との関係を示す。この係合表において、○印は「係合状態」、×印は「解放状態」、◎印は「エンジンブレーキ時に係合状態」、△印は「駆動時のみ係合状態」を表している。

油圧制御回路４０の基本構成は公知なので、ここでは詳細な図示や説明は省略するが、オイルポンプで発生した油圧を所定のライン圧に調整する圧力制御部と、前記のように変速機構部３０のクラッチおよびブレーキＣ１〜Ｃ４、Ｂ１，Ｂ２への油圧を調整してそれらを適宜、係合または解放させるための、複数のソレノイドバルブやコントロールバルブなどを含んで構成されている。なお、オイルポンプとしては機械式のものの他に、電動のものも備えており、後述するアイドリングストップの際は電動のオイルポンプが駆動される。

そして、前記したソレノイドバルブなどには、トランスミッションＥＣＵ（Electronic Controlled Transmission-ECU：以下、ＥＣＴ−ＥＣＵという）８から出力される指令信号が入力される。このＥＣＴ−ＥＣＵ８も、前記のＥＧ−ＥＣＵ６と同様の公知の構成であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭならびにバックアップＲＡＭ等を含んでおり、車両の運転状態やアクセル操作量になど応じて、油圧制御回路４０のソレノイドバルブなどを制御する。

また、油圧制御回路４０は、自動変速機２のレンジ（例えば、ニュートラルレンジ（Ｎ）、前進走行レンジ（Ｄ）、後進走行レンジ（Ｒ）またはパーキングレンジ（Ｐ））を切り替えるためのマニュアルバルブ４２（図４を参照）を備えている。マニュアルバルブ４２は、一例として公知のスプールバルブであって、ライン圧を前記のソレノイドバルブやコントロールバルブに供給し、これらを介して前記クラッチおよびブレーキＣ１〜Ｃ４、Ｂ１，Ｂ２への係合油圧の供給を可能にする。

詳しくはマニュアルバルブ４２は、車両の乗員によるシフトレバー１１やパーキングスイッチ１２の操作によって選択される目標レンジに対応して、後述のレンジ切り替え機構１３により「Ｐ」、「Ｒ」、「Ｎ」、「Ｄ」の各位置にスライドされる。すなわち、シフトレバー１１により選択された目標レンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）に対応して、シフトレバー位置センサ１０６から目標レンジ信号が出力され、この信号をＥＣＴ−ＥＣＵ８を介して受け取ったＳＢＷ−ＥＣＵ１４が、以下に説明するようにレンジ切り替え機構１３を動作させる。

ＳＢＷ−ＥＣＵ１４、即ちシフトバイワイヤＥＣＵ（Shift By Wire-ECU）１４は、前記ＥＧ−ＥＣＵ６やＥＣＴ−ＥＣＵ８と同様にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭならびにバックアップＲＡＭ等を含んだ構成である。ＳＢＷ−ＥＣＵ１４は、マニュアルバルブ４２の各位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）に対応してレンジ位置センサ１０３（図４を参照）から出力されるレンジ位置信号によって実際のレンジを認識し、この実際のレンジが目標レンジ（シフトレバー位置センサ１０６からの目標レンジ信号によって認識）になるように、レンジ切り替え機構１３を動作させる。

なお、レンジ位置センサ１０３は、例えば公知のニュートラルスタートスイッチとすればよい。ニュートラルスタートスイッチは、以下に説明するレンジ切り替え機構１３のマニュアルシャフト１５ａの回転角度を検出するものであり、この回転角度は、ディテントプレート１５と連動するマニュアルバルブ４２の位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）と相対関係があるので、当該回転角度を検出することでマニュアルバルブ４２の位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を検出することができる。

−レンジ切り替え機構−
図４に一例を示すように本実施形態のレンジ切り替え機構１３は、マニュアルバルブ４２のスプール４２ａと連動し、これを位置決めするディテントプレート１５と、このディテントプレート１５を傾動させるためのシフトアクチュエータ１６とを備えている。また、本実施形態では、レンジ切り替え機構１３にパーキング機構１７が一体化されている。シフトアクチュエータ１６は電動式であって、スタータモータ７と同じ車載バッテリから電力の供給を受けるようになっている。

ディテントプレート１５は、シフトアクチュエータ１６により傾動されて、マニュアルバルブ４２のスプール４２ａやパーキング機構１７のパーキングロッド１７ｃを段階的に押し引きし、位置決めする。ディテントプレート１５と、マニュアルシャフト１５ａと、ディテントスプリング１５ｂとを含んで、ディテント機構が構成される。なお、ディテントスプリング１５ｂは、図の例ではマニュアルバルブ４２のバルブボディ４２ｂに支持されている。

詳しくは、ディテントプレート１５は扇形状とされ、その傾動（回転）中心となる領域を略垂直に貫通する状態でマニュアルシャフト１５ａが固定され、シフトアクチュエータ１６により回転されるようになっている。ディテントプレート１５の外周には波形部が形成され、そのいずれかの谷にディテントスプリング１５ｂのローラ１５ｃが嵌って、位置決め保持するようになっている。

詳しくは図５に拡大して示すように、ディテントプレート１５の外周の波形部には、連動するマニュアルバルブ４２の各位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）に対応して４つの谷が並んでいる。そして、それら４つの谷のいずれかに（図５Ａでは「Ｎ」の谷に、また、図５Ｂでは「Ｄ」の谷に）ディテントスプリング１５ｂのローラ１５ｃが嵌ることによって、ディテントプレート１５は、マニュアルバルブ４２の各位置（図５Ａでは「Ｎ」、図５Ｂでは「Ｄ」）に対応するように位置決め保持される。

シフトアクチュエータ１６は、電動モータ１６ａとその回転を減速する減速機構１６ｂとエンコーダ１６ｃとを含み、この減速機構１６ｂの出力軸（図示省略）が前記のマニュアルシャフト１５ａに例えばスプライン嵌合により一体回転可能に連結されている。なお、パーキング機構１７は、自動変速機１の出力軸１０を回転不可能なロック状態あるいは回転可能なアンロック状態に切り替えるもので、出力軸１０に外装されたパーキングギヤ１７ａと、パーキングロックポール１７ｂと、パーキングロッド１７ｃとを含んで構成されている。

次に、前記のレンジ切り替え機構１３の基本的な動作を説明すると、まず、車両の乗員がシフトレバー１１やパーキングスイッチ１２を手動操作することにより、自動変速機１のパーキングレンジ（Ｐ），リバースレンジ（Ｒ），ニュートラルレンジ（Ｎ），ドライブレンジ（Ｄ）等のいずれかが選択される。この選択に応じてシフトレバー位置センサ１０６やパーキングスイッチ１２から信号が出力される。

これらの信号を受けてＳＢＷ−ＥＣＵ１４は、前記の選択された目標レンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を認識し、シフトアクチュエータ１６の出力軸を所定角度（即ち、ディテントプレート１５の外周のいずれかの谷同士の間隔に相当する角度であり、図５Ａのθ、２×θ、３×θのいずれか）だけ、正回転または逆回転させる。これによりマニュアルシャフト１５ａおよびディテントプレート１５が前記の所定角度、傾動される。

一例としてシフトレバー１１によりニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）への操作が行われたとき、目標レンジ信号がＮ→Ｄと変化する。この信号を受けたＳＢＷ−ＥＣＵ１４は、選択された目標レンジ（Ｄ）に対応する目標回転角（図５Ａのθ）を設定して、電動モータ１６ａへの通電を開始する。そして、電動モータ１６ａのロータ回転角に相当する信号をエンコーダ１６ｃから入力し、このロータ回転角が前記の目標回転角と一致するように電動モータ１６ａをフィードバック制御する。

このような電動モータ１６ａの制御によりディテントプレート１５は、図５Ａの状態から角度θだけ図の反時計回りに傾動して、ディテントスプリング１５ｂのローラ１５ｃが「Ｎ」の谷から押し出され、図５Ｃに示すように山を１つ越えて移動し、図５Ｂに示すように隣の「Ｄ」の谷に嵌ることになる。これに伴い、図示しないがマニュアルバルブ４２のスプール４２ａが軸方向にスライドされ、マニュアルバルブ４２のレンジがＮ→Ｄと切り替えられる。

なお、乗員がパーキングスイッチ１２を手動操作して、パーキングレンジ（Ｐ）が選択された場合には、ディテントプレート１５の傾動に伴いパーキングロッド１７ｃが押され、パーキングロックポール１７ｂが持ち上げられて、その爪１７ｄがパーキングギヤ１７ａの歯間に係入される。これにより、自動変速機１の出力軸１０が非回転状態になるとともに、マニュアルバルブ４２が「Ｐ」位置に停止して、全てのクラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１，Ｂ２が解放されるようになる。

−エンジン再始動時の制御−
本実施形態の車両は、その停止時に所定の条件が成立すれば自動的にエンジン１を停止させるようにしたもの（いわゆるアイドリングストップ）であり、その後に乗員によってシフトレバー１１の所定の操作が行われると、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。この場合、エンジン１の始動が完了すれば、すぐに車両を発進させることができるように、クランキングの開始とともにレンジ切り替え機構１３も動作させることが考えられる。

しかしながら、そうしてクランキングのためのスタータモータ７の動作を開始させるとともに、すぐにレンジ切り替え機構１３のシフトアクチュエータ１６も動作させようとすると、バッテリ電圧の低下によってシフトアクチュエータ１６の動作が鈍くなったり、不安定になったりすることがある。

具体的には図９に一例を示すように、車両の乗員の操作（時刻ｔ０）に応じてクランキングが開始されると（エンジン始動モード：時刻ｔ１〜）、エンジン回転数Ｎｅが上昇し始めるのと同時にバッテリの電圧Ｖが急激に低下する（時刻ｔ１〜ｔ２）。この電圧低下の影響で電動のシフトアクチュエータ１６の動作（即ち電動モータ１６ａの動作）は、図には模式的にジグザグのラインＡＣＴとして示すように不安定なものになってしまい、電圧が過度に低下した場合はフェール判定がなされる虞もある。

また、同図に表れているようにクランキングの後に完爆（時刻ｔ４）したエンジン１の回転数Ｎｅがさらに上昇する最中（時刻ｔ１〜ｔ５）に、自動変速機２のレンジ切り替え動作が完了して（時刻ｔ３）、マニュアルバルブ４２が前進走行レンジ（Ｄ）に切り替わることになるので、増大するオイルポンプの吐出圧が一気に作用することによって変速機構部３０の第１クラッチＣ１が急に係合し、ショックが発生する虞がある。

さらに、そうして第１クラッチＣ１が急に繋がると、吹け上がるエンジン１の回転力がトルクコンバータ２０によって増幅されつつ急に変速機後部３０に入力し、出力軸１０から駆動輪側へ伝達されるようになるから、乗員は車両が飛び出すかのように感じてしまい、ドライバビリティの低下する心配もある。

そこで、本実施形態では、まず、シフトアクチュエータ１６によりレンジ切り替え機構１３を動作させて、自動変速機２を前進走行レンジ（Ｄ）に切り替えるとともに、この切り替え動作の完了後にスタータモータ７の動作を開始させることによって、バッテリ電圧の低下がシフトアクチュエータ１６の動作に影響を及ぼさないようにした。こうすることで、車両の発進応答性を高めつつ自動変速機２のレンジ切り替え動作を安定化し、しかも、ショックの発生やドライバビリティの低下を抑制できる。

以下、図６に示すフローチャートを参照して具体的に、ＳＢＷ−ＥＣＵ１４およびＥＧ−ＥＣＵ６により協働して行われるレンジ切り替えおよびエンジン始動の制御ルーチンについて説明する。この制御ルーチンは、車両のアイドリングストップ中に一定周期（例えば数ｍｓｅｃ〜数十ミリｓｅｃ程度）毎に実行される。

図示の制御ルーチンにおいてスタート後のステップＳ１では、まず、シフトレバー位置センサ１０６からの信号を入力したＳＢＷ−ＥＣＵ１４によってシフト切り替えの有無が、即ち、乗員によるシフトレバー１１の操作が行われて、目標レンジが切り替えられたか否かが、認識される。そして、目標レンジの切り替えが認識されず否定判定（ＮＯ）であれば一旦、制御ルーチンを終了する（エンド）。

一方、目標レンジの切り替えを認識して肯定判定（ＹＥＳ）すれば、ＳＢＷ−ＥＣＵ１４は、選択された目標レンジに対応する目標回転角分の指令信号（レンジ切り替え指令）を、レンジ切り替え機構１３のシフトアクチュエータ１６に出力する（ステップＳＴ２）。この指令信号を受けてシフトアクチュエータ１６が動作し、レンジ切り替え機構１３のディテントプレート１５が傾動（回転）されることで、マニュアルバルブ４２の位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）が、選択された目標レンジへと切り替えられる。

このとき、図５Ａ〜Ｃを参照して上述したように、傾動するディテントプレート１５の波形部に対して相対的にディテントスプリング１５ｂのローラ１５ｃが移動し、波形部の１つの谷から押し出されて１つまたは２つ以上の山を乗り越えた後に、目標レンジに対応する谷に嵌るようになる。そして、その際のディテントプレート１５の位置（マニュアルシャフト１５ａの回転角度）に対応するレンジ位置信号がレンジ位置センサ１０３から出力される。

このレンジ位置信号を受けて実際のレンジを認識したＳＢＷ−ＥＣＵ１４は、実際のレンジが目標レンジと同じであればレンジ切り替えの完了を認識する（ステップＳＴ３）。そして、切り替え完了後の実際のレンジ位置を表すレンジ情報の信号をＥＧ−ＥＣＵ６に出力する（ステップＳＴ４）。

つまり、本実施形態では、乗員によるシフトレバー１１の操作に応じて、まず、ＳＢＷ−ＥＣＵ１４によりレンジ切り替え機構１３のシフトアクチュエータ１６が動作され、これによりレンジの切り替え動作が完了して、マニュアルバルブ４２の位置が目標レンジに切り替わった後に、その情報（レンジ情報）がＥＧ−ＥＣＵ６に提供される。

一方、ＥＧ−ＥＣＵ６は、前記のようにＳＢＷ−ＥＣＵ１４から送信されたレンジ情報の信号を受信し（ステップＳＴ５）、このレンジ情報から、エンジン１を再始動するレンジ操作が行われたか否か判定する（ステップＳＴ６）。例えば、パーキングレンジ（Ｐ）やニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）や後進走行レンジ（Ｒ）への切り替え操作、あるいは前進走行レンジ（Ｄ）からニュートラルレンジ（Ｎ）を経て前進走行レンジ（Ｄ）への切り替え操作であれば、肯定判定（ＹＥＳ）し、それ以外の切り替え操作であれば否定判定（ＮＯ）して一旦、制御ルーチンを終了する。

以下では一例として、ニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）への切り替えについて説明するが、それ以外であってもエンジン１を再始動するようなレンジ切り替えであれば同様である。

すなわち、まず、ニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）への切り替え操作であれば、前記ステップＳＴ６で肯定判定（ＹＥＳ）してステップＳＴ７に進み、ＥＧ−ＥＣＵ６は、エンジン１の制御モードをアイドリングストップモードからエンジン始動モードへと切り替える。続いてステップＳＴ８においてＥＧ−ＥＣＵ６は、スタータモータ７へ指令信号（スタータ指令）を出力する。

これによりスタータモータ７の動作が開始されて、エンジン１のクランキングが始まるとともに、図示はしないがＥＧ−ＥＣＵ６により燃料噴射および点火の制御が開始され、気筒内で混合気が燃焼して、エンジン回転が吹け上がる。そこで、エンジン回転数Ｎｅが所定の判定回転数Ｎｅ＊を超えたか否か（完爆？）判定して（ステップＳＴ９）、否定判定（ＮＯ）であればステップＳＴ１０に進み、所定のスタータ駆動時間制限内であれば肯定判定（ＹＥＳ）して、前記ステップＳＴ８に戻る。

一方、エンジン回転数Ｎｅが判定回転数Ｎｅ＊を超えて、ステップＳＴ９で肯定判定（ＹＥＳ）すればステップＳＴ１１に進み、ＥＧ−ＥＣＵ６はエンジン制御モードをエンジン始動モードから通常運転モードへと切り替えて、ステップＳＴ１２でスタータモータ７を停止させた後に、制御ルーチンを終了する（エンド）。なお、前記のステップＳＴ９において完爆判定が行われないまま、ステップＳＴ１０においてスタータ駆動時間制限をオーバーすれば、否定判定（ＮＯ）して前記ステップＳＴ１２に進み、スタータモータ７を停止させて、制御ルーチンを終了する（エンド）。

以上、説明したエンジン再始動時の制御によると、一例を図７のタイムチャートに示すように、アイドルストップしたエンジン１の再始動の際に、まず自動変速機２のレンジの切り替えを行って、その完了後にエンジン１のクランキングを開始する。例えば、ニュートラルレンジ（Ｎ）でアイドルストップしている場合に、車両の乗員によってシフトレバー１１が操作され（時刻ｔ０）、目標レンジとして前進走行レンジ（Ｄ）が選択されると、シフトレバー位置センサ１０６から出力される目標レンジ信号を受けてＳＢＷ−ＥＣＵ１４が、シフト切り替えを認識する（時刻ｔ１）。

そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ１４からの指令信号を受けてレンジ切り替え機構１３のシフトアクチュエータ１６が動作し（ＡＣＴ：時刻ｔ１〜）、ディテントプレート１５が傾動して、マニュアルバルブ４２の位置（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）が前進走行レンジ（Ｄ）に切り替えられる（時刻ｔ２）。これによりレンジ位置センサ１０３から出力されるレンジ位置信号を受けてＳＢＷ−ＥＣＵ１４はレンジ切り替え完了の情報をＥＧ−ＥＣＵ６に送信する。

この情報を受けたＥＧ−ＥＣＵ６においてエンジン制御モードがアイドリングストップモードからエンジン始動モードへと切り替えられ（時刻ｔ３）、所定の待ち時間の経過後にＥＧ−ＥＣＵ６からスタータモータ７へ指令信号（スタータ指令）が出力されて（時刻ｔ４）、スタータモータ７が動作を開始する。即ち、エンジン１のクランキングが開始される。

このスタータモータ７の動作開始（クランキング開始）に伴い、図７に示すようにバッテリ電圧Ｖが急激に低下するが、このときには既にシフトアクチュエータ１３の動作は完了しているので、その動作、即ちレンジ切り替え機構１３の動作による自動変速機２のレンジ切り替えに悪い影響が及ぶことはない。

そして、クランキングの後、自律的な運転を開始して吹け上がるエンジン１の回転数Ｎｅが判定回転数Ｎｅ＊を超えると（時刻ｔ５）エンジン１の始動は完了し、ＥＧ−ＥＣＵ６においてエンジン制御モードはエンジン始動モードから通常運転モードへと切り替えられる。図の例では、そのようなエンジン１の始動と並行してＥＣＴ−ＥＣＵ８により変速機構部３０の第１クラッチＣ１の係合制御が行われており、これも完了して第１クラッチＣ１が係合されれば（時刻ｔ６）、車両は発進することになる。

したがって本実施形態に係る車両の制御装置によると、アイドリングストップした車両の乗員がシフトレバー１１を操作し、例えば非走行レンジ（Ｐ，Ｎ）から走行レンジ（Ｄ，Ｒ）に切り替えると、レンジ切り替え機構１３が動作して自動変速機２のレンジを走行レンジに切り替えるとともに、スタータモータ７によるエンジン１のクランキングが開始される。つまり、単一のシフト操作に応じて自動変速機２のレンジの切り替えとエンジン１の始動とが実行され、車両の発進準備が整うことになる。

その際、レンジ切り替え機構１３の電動のシフトアクチュエータ６が動作を開始してから所定の期間が経過して、自動変速機２のレンジの切り替えが完了してからクランキングを開始させるようにしているので、スタータモータ７の動作の開始に伴いバッテリ電圧Ｖが急激に低下しても、そのことがシフトアクチュエータ６の動作（即ちレンジの切り替え動作）に悪い影響を与える心配はない。

よって、特許文献１に記載の従来例のようにエンジン１の始動完了後に自動変速機２のレンジを切り替える場合に比べて、車両の発進応答性を高めつつ、バッテリ電圧Ｖの低下による悪影響を解消し、自動変速機２のレンジ切り替えの動作を安定的に確保することができる。

また、始動の際に吹け上がるエンジン回転数Ｎｅの急上昇は、自動変速機２のレンジの切り替えが完了してからになり、上昇するオイルポンプの吐出圧が変速機構部３０の第１クラッチＣ１に徐々に作用することになるので、クラッチ係合ショックの発生やドライバビリティの低下を抑制できる。

さらに、本実施形態では、前記のようなレンジ切り替え動作の完了をレンジ位置センサ１０３からの信号（レンジ位置信号）によって認識するようにしているので、前記のような技術的作用・効果を得る上で有利になる。但し、必ずしもレンジの切り替え動作が完了してからではなく、要は、レンジ切り替えのためのシフトアクチュエータ１６の動作を開始してから暫くの間（所定の期間が経過するまで）、スタータモータ７の動作を遅延させればよい。

具体的に前記実施形態の変形例として、シフトアクチュエータ１６によって駆動されるレンジ切り替え機構１３が、惰性で動作を完了する状態になるまでの期間、スタータモータ７の動作を遅延させるようにしてもよい。レンジ切り替え機構１３が惰性で動作を完了する状態とは、例えば図５Ｃに示すように、ディテントスプリング１５ｂのローラ１５ｃが、ディテントプレート１５の波形部において目標レンジに対応する谷の直前の山を越えた状態とすればよい。

この状態になるまでスタータモータ７の動作を遅延させれば、その動作の開始に伴いバッテリの電圧が急激に低下し、シフトアクチュエータ１６の動作が鈍くなったり、不安定になったりしても、ディテントプレート１５の波形部の山を越えたローラ１５ｃは、ディテントスプリング１５ｂのばね力によって惰性で谷に嵌ることになり、レンジ切り替え機構１３の動作は問題なく完了するからである。

−他の実施形態−
以上、説明した実施形態（変形例を含む）の記載はあくまで例示に過ぎず、本発明の構成や用途などについても限定することを意図しない。例えば前記の実施形態などでは、自動変速機２のレンジ切り替えが完了したこと、またはレンジ切り替え動作の開始から所定の期間が経過したことを、レンジ位置センサ１０３からの信号（レンジ位置信号）により判定するようにしているが、これには限定されない。

例えば、シフトアクチュエータ１６の電動モータ１６ａのロータ回転角を検出するエンコーダ１６ｃ（シフトアクチュエータ１６の動作位置を検出するセンサ）からの信号に基づいて、シフトアクチュエータ１６の動作が完了したこと、または動作の開始から所定の期間が経過したことを判定するようにしてもよい。

また、図示はしないが、マニュアルバルブ４２のスプール４２ａの位置を検出するようにセンサを設け、このセンサからの信号に基づいて、レンジ切り替え機構１３の動作（言い換えるとシフトアクチュエータ１６の動作）が完了したこと、または動作の開始から所定の期間が経過したことを判定するようにしてもよい。

さらに、ＳＢＷ−ＥＣＵ１４からシフトアクチュエータ１６（電動モータ１６ａ）に動作を開始させるための指令信号を出力してから予め設定した時間が経過したことによって、シフトアクチュエータ１６の動作が完了したこと、または動作の開始から所定の期間が経過したことを判定することもできる。すなわち、例えばシフトアクチュエータ１６によってディテントプレート１５が所定角度傾動される時間を調べて、制御の応答遅れも考慮して適合した時間を設定すればよい。

この場合、図５Ａに一例を示すように、ニュートラルレンジ（Ｎ）から前進走行レンジ（Ｄ）まで切り替える場合のディテントプレート１５の傾動角度（θ）に比べて、パーキングレンジ（Ｐ）から前進走行レンジ（Ｄ）までの傾動角度（３×θ）は大きいので、その傾動に要する時間も異なるものとなる。よって、切り替える前のレンジと後のレンジとの関係に応じて、異なる長さの時間を設定することが好ましい。

さらにまた、本発明は、前記実施形態のようにレンジ切り替え機構１３によって油圧制御回路２０のマニュアルバルブ４２を動作させるようにした構成にも限定されず、マニュアルバルブ４２を有しない油圧制御回路において、ソレノイドバルブ（電動のシフトアクチュエータに相当）の動作によりレンジを切り替えるように構成した自動変速機にも適用できる。

また、前記の実施形態などは、一例として前進８速の自動変速機２を搭載したＦＲ車両に対して本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、前進５速や前進６速等の自動変速機を搭載した車両や、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両や４輪駆動車に適用することも可能である。また、変速機の構成としては、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）であってもよい。

加えて車両の駆動力源についても前記実施形態のようなガソリンエンジンに限定されず、本発明は、ディーゼルエンジン等の他のエンジンを搭載した車両にも適用可能である。また、駆動力源としてエンジンのみを搭載した車両にも限定されず、例えばハイブリッド車両（駆動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載した車両）にも本発明を適用することができる。

本発明は、車両の発進応答性を高めつつ、シフトバイワイヤ方式の自動変速機のレンジ切り替え動作を安定的に確保することができ、しかもショックの発生やドライバビリティの低下も抑制できるので、特にアイドルストップする乗用車に適用して効果が高い。

１ エンジン
２ 自動変速機
６ ＥＧ−ＥＣＵ
７ スタータモータ
１１ シフトレバー
１３ レンジ切り替え機構
１４ ＳＢＷ−ＥＣＵ
１６ シフトアクチュエータ
１６ｃ エンコーダ（シフトアクチュエータの動作位置を検出するセンサ）
１０３ レンジ位置センサ（レンジ切り替え機構の動作位置を検出するセンサ）

Claims (6)

1. 電動のシフトアクチュエータの動作によって自動変速機のレンジを切り替えるとともに、スタータモータの動作によってエンジンを始動させる車両の制御装置であって、
   前記シフトアクチュエータとスタータモータとに、同一のバッテリから電力が供給されるように構成され、
   車両の乗員により、前記自動変速機のレンジを非走行レンジから走行レンジへ切り替える単一の操作が行われるのに応じて、前記シフトアクチュエータを動作させ、自動変速機のレンジを切り替えるとともに、このシフトアクチュエータの動作を開始させてから、当該シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構が動作を完了するまで、若しくは惰性で動作を完了する状態になるまで、のいずれかである所定の期間が経過した後に、前記スタータモータの動作を開始させて、エンジンを始動させるように構成したことを特徴とする車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記シフトアクチュエータの動作位置を検出するセンサを備え、
   前記センサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するように構成した、車両の制御装置。
3. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記シフトアクチュエータによって駆動される自動変速機のレンジ切り替え機構の動作位置を検出するセンサを備え、
   前記センサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するように構成した、車両の制御装置。
4. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記シフトアクチュエータが自動変速機の油圧制御回路のマニュアルバルブの弁位置を変更して、自動変速機のレンジを切り替えるものであり、
   前記マニュアルバルブの弁位置を検出するセンサを備え、このセンサからの信号に基づいて前記所定の期間の経過を判定するように構成した、車両の制御装置。
5. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記シフトアクチュエータに動作を開始させるための指令信号を出力してから予め設定した時間が経過したことによって、前記所定の期間の経過を判定するように構成した、車両の制御装置。
6. 請求項５に記載の車両の制御装置において、
   前記所定の期間の経過を判定する時間の長さが、前記シフトアクチュエータの動作によって切り替えられる自動変速機のレンジによって異なる、車両の制御装置。

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