JP5943714B2 - シフトバイワイヤ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機のレンジ切替を、アクチュエータを用いて行なうシフトバイワイヤ制御装置に関し、特に被牽引車両の重量によりパーキングロック機構が係合状態に固着することを簡単な構成により確実に防止するとともに、車両を停止状態に維持可能なものに関する。

自動車等に設けられるＣＶＴや、プラネタリギヤ式ステップＡＴ等の自動変速機においては、前進クラッチ、後退クラッチ等の係合要素への供給油圧を制御することによって、前進、後退、中立レンジ等の切り替えを行っている。
従来、一般にこのような前進、後退、中立レンジの切り替えは、ドライバが操作する操作レバーと機械的なリンケージで接続されたマニュアルバルブによって行っていた。
また、近年では、操作レバーと変速機との間に機械的なリンケージを設けず、電気的な信号のみによって走行レンジの切り替えを行う、いわゆるシフトバイワイヤ化が提案されている。

シフトバイワイヤ化された自動変速機においては、パーキングレンジが選択された場合には、機械的に出力軸の回転をロックするロック機構を係合させることによって、車両の動き出しを防止している。
しかし、例えば車両が比較的重量の大きいキャンピングカーなどのトレーラーを牽引した状態で、急勾配のある路面に車両を停車させた場合、ロック機構に作用する力が通常時に対して著しく大きくなり、係合解除が不可能となって走行不能になることが懸念される。

上述した問題に関する従来技術として、例えば特許文献１には、トーイング重量センサを用いて被牽引車両の重量を検出し、自車両重量、積載物重量、車両の傾斜角度、最終減速比などからロック機構が設けられるアウトプットシャフト部のトルクを算出し、ロック機構の係合可否を判別するとともに、ロック機構を係合させない場合にはドライバに報知することが記載されている。

特開２００８−９５８８９号公報

しかし、上述した特許文献１に記載された技術のように、トーイング重量センサによって被牽引車両の重量を測定しようとした場合、連結部等に例えばロードセル等の荷重検出手段を配置する必要があるが、この場合コストや重量が著しく増加してしまう。また、エンジントルク等を用いて被牽引車両の重量を検出することも考えられるが、この場合、エンジントルクは推定値を用いることになるため、検出制度を高めることは困難である。
このため、より簡素な手法によってトレーラー牽引時のパーキングロック機構の固着を防止する技術が要望されている。
また、特許文献１に記載された技術においては、パーキングロック機構を作動させない場合にはドライバにその旨が報知されるものの、ドライバが適切な対処を行なわなかった場合には、傾斜によって車両が動き出してしまうことが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、被牽引車両の重量によりパーキングロック機構が係合状態に固着することを簡単な構成により確実に防止するとともに、車両を停止状態に維持可能なシフトバイワイヤ制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、ドライバがパーキングレンジへのシフト要求を入力するパーキングレンジ操作部と、前記パーキングレンジ操作部からの前記シフト要求に応じて、自動変速機に設けられたロック機構を係合させる制御部と、車両前後方向の路面傾斜を検出する傾斜検出手段と、アクチュエータによって車両の車輪を制動するブレーキ装置と、自車両と被牽引車両との連結部に設けられるとともに該連結部の連結を検出する連結部スイッチとを備えるシフトバイワイヤ制御装置であって、前記制御部は、前記パーキングレンジへのシフト要求があった際に、前記連結部スイッチが前記連結部の連結を検出しかつ前記路面傾斜が所定値以上であった場合には、前記ロック機構を非係合状態にするとともに、前記ブレーキ装置を制動状態とすることを特徴とするシフトバイワイヤ制御装置である。

本発明によれば、連結部の連結を検出する連結部スイッチは、例えば連結動作に応じてオンオフされる接点式のスイッチ等によって簡単に構成することができ、簡素な構成によって被牽引車両の連結有無を確実に検出することが可能である。
このようなスイッチは、例えば、その回路が被牽引車両のブレーキランプ等の灯火類を点灯させるための配線のコネクタを通過するよう構成することが可能であり、この場合、コネクタ接点の導通、遮断を利用してコネクタの接続有無を検出し、これに基づいて牽引の有無を検出することが可能である。
そして、被牽引車両が連結されかつ所定値以上の路面傾斜が検出された場合に、ロック機構を非係合状態とすることによって、被牽引車両の重量によりロック機構が係合状態に固着することを簡単な構成により確実に防止することができる。
また、アクチュエータによって作動するブレーキ装置を制動状態とすることによって、車両の動き出しを防止することができる。このようなブレーキ装置として、例えば、電動パーキングブレーキ装置を用いることができる。

本発明を適用したシフトバイワイヤ制御装置の実施例の構成を模式的に示すブロック図である。 図１のシフトバイワイヤ制御装置に設けられるトーイングスイッチの構成を示す図である。 図１のシフトバイワイヤ制御装置におけるパーキングレンジシフト要求時の制御を示すフローチャートである。

本発明は、被牽引車両の重量によりパーキングロック機構が係合状態に固着することを簡単な構成により確実に防止するとともに、車両を停止状態に維持可能なシフトバイワイヤ制御装置を提供する課題を、トレーラーが連結される連結器の連結をスイッチによって検出し、車両の前後方向加速度が所定値以上である場合に、パーキングレンジへのシフト要求に対してパーキングロック機構を係合させることなく電動パーキングブレーキを制動状態にすることによって解決した。

以下、本発明を適用したシフトバイワイヤ制御装置の実施例について説明する。
実施例のシフトバイワイヤ制御装置は、例えば、ガソリンエンジン等のエンジンを走行用動力源とする乗用車等の自動車に設けられ、ＣＶＴ、ステップＡＴ等の自動変速機のレンジ切替を行うものである。
図１は、実施例のシフトバイワイヤ制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
シフトバイワイヤ制御装置は、レンジ切替装置１０、アクチュエータ２０、シフトバイワイヤ制御ユニット３０等を有して構成されている。

レンジ切替装置１０は、自動変速機の前進（Ｄ）レンジ、後退（Ｒ）レンジ、ニュートラル（Ｎ）レンジ、パーキング（Ｐ）レンジをアクチュエータ２０によって切替えるものである。
レンジ切替装置１０は、前進クラッチ及び後退クラッチをそれぞれ締結、解除する油圧制御機構、及び、出力軸を機械的にロックするパーキングロック機構等を有して構成されている。
Ｄレンジは、前進クラッチが締結され、後退クラッチは解除された状態となっている。
Ｒレンジは、前進クラッチが解除され、後退クラッチは締結された状態となっている。
Ｎレンジは、前進クラッチ、後退クラッチがともに解除された状態となっている。
Ｐレンジは、前進クラッチ、後退クラッチがともに解除されるとともに、パーキングロック機構が作動（係合）した状態となっている。

アクチュエータ２０は、レンジ切替装置１０を駆動してレンジの切替動作を行なわせる例えばモータ、ソレノイド等の電動アクチュエータである。
アクチュエータ２０は、内部の駆動部材の位置等に基いて、レンジ切替装置１０がどのレンジ（シフト位置）にあるかを検出するシフト位置センサ２１を備えている。
シフト位置センサ２１が検出したシフト位置情報は、シフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達される。

シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、アクチュエータ２０を制御してレンジ切替装置１０にレンジ切替動作を行なわせるものである。
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、ＣＰＵ等の情報処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。

シフトバイワイヤ制御ユニット３０には、セルフシャットリレー３１、レンジスイッチ３２、トーイングスイッチ３３、バッテリ電圧センサ３４、前後Ｇセンサ３５、車速センサ３６等が、車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ通信システム等を介して接続されている。

セルフシャットリレー３１は、シフトバイワイヤ制御ユニット３０に電力を供給するとともに、ドライバが図示しないイグニッションスイッチをオフした場合には、シフトバイワイヤ制御ユニット３０のシャットダウンが完了するまで電力を供給した後に、シフトバイワイヤ制御ユニット３０からのセルフシャット制御信号に応じて電源供給を遮断するものである。

レンジスイッチ３２は、ドライバがレンジ切替操作（選択操作）を入力するシフトレバー等の操作部に設けられ、シフトレバーによって選択されたレンジに応じたレンジ要求信号をシフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達する。
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、レンジスイッチ３２からのレンジ要求信号に応じて、アクチュエータ２０を駆動し、レンジ切替装置１０を動作させる。

トーイングスイッチ３３は、トレーラー（被牽引車両）の連結有無を検出するスイッチである。
トーイングスイッチ３３は、トレーラーとの連結部に設けられ、トレーラーに設けられたブレーキランプを点灯させるためのコネクタに内蔵されている。

図２は、トーイングスイッチ３３の構成を示す図である。
自車両のブレーキランプＬ１及びトレーラーのブレーキランプＬ２は、車両の電源１０１から電力供給を受け点灯する。ブレーキランプＬ２に電力を供給する配線は、ブレーキランプＬ１に電力を供給する配線から分岐している。
電源１０１と各ブレーキランプＬ１、Ｌ２との間には、ブレーキペダルの踏み込み時にオンされるブレーキランプスイッチ１０２が設けられている。
ブレーキランプスイッチ１０２と、トレーラーのブレーキランプＬ２との間には、トレーラーの非牽引時に切り離しが可能なコネクタＣが設けられている。

トーイングスイッチ３３は、プルアップ抵抗Ｒ１を介して電源から電力が供給される第１の信号線１１１と、プルダウン抵抗Ｒ２を介してボディ接地された第２の信号線１１２とを、コネクタＣの自車両側に接続するとともに、コネクタＣのトレーラー側に設けられたジャンパ線１１３によって、コネクタＣの連結時に第１の信号線１１１と第２の信号線１１２とを短絡させるようにしたものである。
トーイングスイッチ３３には、この短絡有無（コネクタＣの連結有無）を検出するトーイングスイッチ検出ユニット１２０を備えている。
トーイングスイッチ検出ユニット１２０は、第１の信号線１１１の電圧を検出するスイッチＳＷ１、及び、ブレーキランプスイッチ１０２とブレーキランプＬ１との間の電圧を検出するスイッチＳＷ２を備え、さらに、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２と接続されたＣＰＵ１２１を備えている。
スイッチＳＷ２とＣＰＵ１２１との間には、プルダウン抵抗Ｒ３が設けられている。
上述した構成により、トーイングスイッチ検出ユニット１２０は、コネクタＣの連結有無すなわちトレーラーの連結有無を検出可能となっており、その検出結果はシフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達される。

バッテリ電圧センサ３４は、シフトバイワイヤ制御装置に電力を供給するバッテリの電圧を検出し、シフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達する。

前後Ｇセンサ３５は、車体の前後方向に作用する加速度を検出することによって、自車両が停車している路面の前後方向の傾斜（勾配）を判別するものである。
前後Ｇセンサ３５は、判別された勾配値をシフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達する。

車速センサ３６は、例えば車輪ハブ部に設けられたトーンホイールの回転速度に応じた車速パルス信号を生成するとともに、車速パルス信号の間隔に応じて車速を検出するものである。
車速センサ３６は、検出された車速をシフトバイワイヤ制御ユニット３０に伝達する。

また、シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、電動パーキングブレーキ制御ユニット４０、ドライバ警報装置５０等に接続されている。

電動パーキングブレーキ制御ユニット４０は、機械式のパーキングブレーキ４１と機械的なリンケージによって接続されたアクチュエータ４２を制御し、パーキングブレーキ４１の制動、解除を切替えるものである。

ドライバ警報装置５０は、例えば警報音を発するブザー又はスピーカ、警告灯、絵記号や文字等の画像を表示する画像表示装置等によって、ドライバに警報を発するものである。

上述した実施例のシフトバイワイヤ制御装置は、トレーラーの牽引時でありかつ車両が所定値以上の傾斜を有する勾配路上にある場合に、パーキングロック機構の固着を防止するため、パーキングレンジへのシフト（パーキングロック機構の係合）を禁止するとともに、パーキングブレーキ４１を制動状態とする制御を実行する。
以下、これらの制御について詳細に説明する。
図３は、図１のシフトバイワイヤ制御装置におけるパーキングレンジシフト要求時の制御を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：パーキングレンジシフト要求有無判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、レンジスイッチ３２からパーキングレンジへのシフト要求があったか否かを判別する。
パーキングレンジへのシフト要求があった場合はステップＳ０２に進み、シフト要求がなかった場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０２：トーイング判定成立判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、トーイングスイッチ３３がトレーラーとの連結を検出し、トーイング判定が成立したか否かを判別する。
トーイング判定が成立した場合はステップＳ０３に進み、成立しない場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０３：路面勾配値判断＞
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、前後Ｇセンサ３５の出力に基いて算出される路面の車両前後方向の勾配値が、予め設定された所定値(閾値)以上であるか否かを判別する。
勾配値が所定値以上である場合はステップＳ０５に進み、所定値未満である場合はステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：パーキングレンジシフト＞
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、アクチュエータ２０に駆動信号を出力し、アクチュエータ２０によってレンジ切替装置１０を駆動して自動変速機をパーキングレンジにシフトさせる。
これによって、自動変速機に設けられたパーキングロック機構は、解除状態から係合状態へ推移する。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０５：Ｐレンジシフト禁止・電動パーキングブレーキ作動・警告出力＞
シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、レンジ切替装置１０によるパーキングレンジへの切り替え（パーキングロック機構の係合）を禁止してパーキングロック機構を解放状態に維持するとともに、電動パーキングブレーキ制御ユニット４０に作動要求信号を伝達し、パーキングブレーキ４１を制動状態に推移させる。
また、シフトバイワイヤ制御ユニット３０は、ドライバ警報装置５０に作動要求信号を伝達し、ドライバに対して警告を出力させる。
その後、一連の処理を終了（リターン）する。

以上説明したように、本実施例によれば、トレーラーの連結を検出するトーイングスイッチ３３は、一対の信号線をジャンパ線で短絡させることによって簡単に構成することができ、トレーラーのブレーキランプＬ２を点灯させるためのコネクタＣに容易に組み込むことが可能であることから、簡単な構成によってトレーラーの連結有無を検出することが可能である。
そして、トレーラーが連結されかつ所定値以上の路面傾斜が検出された場合に、パーキングレンジへのシフトを禁止し、パーキングロック機構を非係合状態とするとともに、電動パーキングブレーキ装置により車両の動き出しを防止することによって、トレーラーの重量によりパーキングロック機構が係合状態に固着することを防止するとともに、車両の動き出しを防止して停止状態に維持することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
例えば、シフトバイワイヤ制御装置の構成は上述した実施例のものに限らず、適宜変更することができる。
例えば、トーイングスイッチの回路構成などは実施例に限定されず、適宜変更することができる。
また、路面の傾斜検出も、前後Ｇセンサを用いたものに限らず、他の手法によるものであってもよい。

１０ レンジ切替装置 ２０ アクチュエータ
２１ シフト位置センサ ３０ シフトバイワイヤ制御ユニット
３１ セルフシャットリレー ３２ レンジスイッチ
３３ トーイングスイッチ ３４ バッテリ電圧センサ
３５ 前後Ｇセンサ ３６ 車速センサ
４０ 電動パーキングブレーキ制御ユニット
４１ パーキングブレーキ ４２ アクチュエータ
５０ ドライバ警報装置
１０１ 電源 １０２ ブレーキランプスイッチ
１１１ 第１の信号線 １１２ 第２の信号線
１２０ トーイングスイッチ検出ユニット
１２１ ＣＰＵ
Ｌ１，Ｌ２ ブレーキランプ Ｒ１ プルアップ抵抗
Ｒ２ プルダウン抵抗 Ｒ３ プルダウン抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (1)

1. ドライバがパーキングレンジへのシフト要求を入力するパーキングレンジ操作部と、
   前記パーキングレンジ操作部からの前記シフト要求に応じて、自動変速機に設けられたロック機構を係合させる制御部と、
   車両前後方向の路面傾斜を検出する傾斜検出手段と、
   アクチュエータによって車両の車輪を制動するブレーキ装置と、
   自車両と被牽引車両との連結部に設けられるとともに該連結部の連結を検出する連結部スイッチと
   を備えるシフトバイワイヤ制御装置であって、
   前記制御部は、前記パーキングレンジへのシフト要求があった際に、前記連結部スイッチが前記連結部の連結を検出しかつ前記路面傾斜が所定値以上であった場合には、前記ロック機構を非係合状態にするとともに、前記ブレーキ装置を制動状態とすること
   を特徴とするシフトバイワイヤ制御装置。

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