JP5981972B2 - シフトバイワイヤ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータを用いて変速レンジを自動的に切り換えるシフトバイワイヤ方式の自動変速機に関し、特に車両の状態に応じて変速レンジを強制的にパーキングレンジに切り換えるシフトバイワイヤ制御装置に関する。

従来、ソレノイド等の電動アクチュエータを用い、各変速レンジ（前進レンジ（Ｄレンジ）、後進レンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、パーキングレンジ（Ｐレンジ））を切り換えるシフトバイワイヤ方式の車両用自動変速機において、安全性向上のため、車両を停止し運転者が降車する際に、変速レンジがパーキングレンジ以外に設定されていると、変速レンジをパーキングレンジに強制的に切り換えるオートパーキング制御の技術が知られている。

例えば、運転席のドアの開扉が検出され、運転者のシートベルトの非装着が検出されると、車両が停止準備に入ったとみなし、変速レンジをパーキングレンジに強制的に切り換える技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、運転者の降車する動作を検出した際に、シフトレンジがパーキングレンジ以外にあるとき、車両のシフトレンジをパーキングレンジに強制的に移行させる技術も開示されている（例えば、特許文献２）。同様に、誤操作防止や安全性向上を目的として、車両速度が所定速度未満となり、運転者がシートベルトを非装着した状態となり、かつ、運転席の荷重が所定値以下となると、変速レンジをパーキングレンジに切り換える技術も開示されている（例えば、特許文献３）。

特開２０１３−１９９９６３号公報 特開２００３−１５６１４０号公報 特開２００７−１７０５４６号公報

しかし、上述した特許文献１〜３の技術において、例えば、シートベルトの非装着状態を検出するシートベルトスイッチが何らかの原因により故障した場合、つまり、シートベルトの装着を解除した（非装着状態）にも拘らず、シートベルトスイッチが依然として装着状態を検出したままだと、変速レンジをパーキングレンジに切り換えることができなくなってしまう。

本発明は、このような問題に鑑み、車両の状態を検出するスイッチやセンサが故障したとしても変速レンジを適切にパーキングレンジに切り換えることが可能なシフトバイワイヤ制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のシフトバイワイヤ制御装置は、シフトレバーで選択されたシフトレンジに対応した電気信号によりアクチュエータを駆動することでシフトチェンジを行うシフトバイワイヤ制御装置において、運転者の行動に起因する第１の車両状態を検出する第１の検出部と、運転者の行動に起因する第１の車両状態とは異なる第２の車両状態を検出する第２の検出部と、第１の検出部と第２の検出部の検出結果が、それぞれ所定の条件を満たすと、シフトレバーで選択されたシフトレンジの状態に拘わらず、シフトレンジの状態をパーキングレンジに切り換えるオートパーキング制御を実行するオートパーキング制御部と、第１の車両状態に変化が生じたにも拘わらず、第１の検出部がその車両状態の変化を検出できていない場合、第１の検出部が故障していると判定する故障判定部と、を備え、オートパーキング制御部は、第１の検出部が故障していると判定された場合、第１の検出部の検出結果に拘わらず、第２の検出部の検出結果に基づいてオートパーキング制御を実行することを特徴とする。

第１の検出部は、運転者がシートベルトを装着した状態を検出するシートベルトスイッチであって、第２の検出部は、車両のドアの開閉状態を検出するドアスイッチであって、故障判定部は、運転者が乗車してから、車両が所定速度に到達するまでの間にシートベルトスイッチの検出結果の変化を一度も確認できていない場合、シートベルトスイッチが故障していると判定し、オートパーキング制御部は、シートベルトスイッチが故障していると判定された場合、シートベルトスイッチの検出結果に拘わらず、ドアスイッチが開状態を検出したことをもってオートパーキング制御を実行してもよい。また、第１の車両状態は、運転者のシートベルトの装着状態、車両のドアの開閉状態、および、運転者の着座状態のうちいずれかであり、第２の車両状態は、運転者のシートベルトの装着状態、車両のドアの開閉状態、および、運転者の着座状態のいずれかで、第１の車両状態とは異なる車両状態であってもよい。

車両の状態を検出するスイッチやセンサが故障したとしても、変速レンジを適切にパーキングレンジに切り換えることが可能となる。

車両の全体構成を説明する図である。 シートベルトスイッチの検出結果の推移を示した説明図である。 故障判定部の判定処理を示すフローチャートである。 オートパーキング制御部の処理を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明の限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、車両１００の全体構成を説明する図である。車両１００は、エンジン１０２と、変速機１０４と、駆動輪１０６と、ドライブシャフト１０８と、ステアリング１１０と、ドア１１２と、運転席１１４と、シートベルト１１６と、ドアスイッチ１３０と、シートベルトスイッチ１３２と、車速センサ１３４と、シフトバイワイヤ制御装置１４０とを含んで構成されている。エンジン１０２は、車両１００の駆動源であり、エンジン１０２からの動力が変速機１０４とドライブシャフト１０８を介して、駆動輪１０６に伝達される。変速機１０４は、シフトバイワイヤ制御装置１４０からの制御指令に基づいて、変速機１０４自体に設けられた変速レンジを切り換え、エンジン１０２の回転数およびトルクを走行に適した回転数およびトルクに変換する。また、ステアリング１１０により車両１００の操舵が可能となる。

変速機１０４は、無段変速装置やプラネタリギヤ式ステップＡＴ等の自動変速機であり、車両１００の運転席１１４近傍に設けられたシフトレバーで選択されたシフトレンジに対応して前進レンジ（以下、Ｄレンジという）、後進レンジ（以下、Ｒレンジという）、ニュートラルレンジ（以下、Ｎレンジという）、および、パーキングレンジ（以下、Ｐレンジという）へのシフトチェンジをレンジ切換装置によって行っている。レンジ切換装置は、シフトレバーと機械的に接続されたリンケージ機構で行う方式ではなく、電気信号にのみよって行う、いわゆるシフトバイワイヤ方式となっている。具体的には、レンジ切換装置は、前進クラッチや後進クラッチへの油圧を選択的に供給するマニュアルバルブと、変速機１０４の出力軸を機械的にロックするパーキングロック機構と、モータやソレノイド等によってマニュアルバルブとパーキングロック機構を駆動する電動のアクチュエータと、アクチュエータの駆動を制御するシフトバイワイヤ制御装置１４０からなっている。

シフトバイワイヤ制御装置１４０は、シフトレバーによって選択されたレンジポジションをレンジスイッチによって検出し、レンジスイッチに応じてアクチュエータを駆動して以下の制御を行う。例えば、Ｄレンジは、前進クラッチを締結し、後進クラッチを解除する。Ｒレンジは、前進クラッチを解除し、後進クラッチを締結する。Ｎレンジは、前進クラッチ、後進クラッチをともに解除する。Ｐレンジは、前進クラッチ、後進クラッチをともに解除するとともに、パーキングロック機構を作動する。なお、シフトレバーには、運転者がシフトレバーの操作を終えた後、自動的に所定のホーム位置に戻る自己復帰機構が備えられている。

ドア１１２は、乗員（運転者を含む）が車両１００に乗降するための扉である。また、ドア１１２の周辺には、運転席１１４のドア１１２の開閉状態を検出するドアスイッチ１３０が設けられている。

運転席１１４の周囲には、運転者の身体を運転席１１４に拘束するためのシートベルト１１６が設けられ、シートベルト１１６のアンカ部１１８にはシートベルトスイッチ１３２が設けられている。運転者がシートベルト１１６を装着したときにシートベルトスイッチ１３２は装着状態（ＯＦＦ）を検出し、装着していないときに非装着状態（ＯＮ）を検出する。

また、ドライブシャフト１０８の周辺には、車速センサ１３４が設けられ、車両１００の走行速度を検出する。

シフトバイワイヤ制御装置１４０は、中央制御部１４２と、データ保持部１４４とを備えている。中央制御部１４２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成され、シフトバイワイヤ制御装置１４０全体を制御する。また、中央制御部１４２は、以下に示す、故障判定部１４６とオートパーキング制御部１４８としても機能する。データ保持部１４４は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、中央制御部１４２の処理に必要な様々な情報を保持する。

故障判定部１４６は、運転者の行動に起因する車両状態（第１の車両状態）を検出するスイッチやセンサ（第１の検出部）が、そのスイッチやセンサが検出すべき車両状態に変化が生じたにも拘わらず、その車両状態の変化を検出できていない場合、そのスイッチやセンサは故障していると判定する。ここでは、故障判定の対象としてシートベルトスイッチ１３２を挙げて説明する。具体的に、故障判定部１４６は、運転者が車両１００に乗車してから車両１００が所定速度に到達するまでの間に、シートベルトスイッチ１３２の検出結果の変化を一度も確認できていない場合、シートベルトスイッチ１３２が故障していると判定することになる。

図２は、シートベルトスイッチ１３２の検出結果の推移を示した説明図である。ここでは、運転者が乗車してから車両１００の走行速度が所定速度に到達するまでの任意のタイミングで、運転者がシートベルト１１６を装着したときのシートベルトスイッチ１３２のＯＮ／ＯＦＦ状態の推移を示している。

シートベルトスイッチ１３２が正常に動作している場合、図２（ａ）に示すように、シートベルト１１６を装着したタイミングで、シートベルトスイッチ１３２の検出結果が非装着状態（ＯＮ）から装着状態（ＯＦＦ）に推移する。したがって、故障判定部１４６は、シートベルトスイッチ１３２の検出結果の変化を確認することができるため、シートベルトスイッチ１３２は故障していないと判定することができる。

一方、シートベルトスイッチ１３２が故障し、非装着状態（ＯＮ）に固着していると（非装着状態固着故障）、運転者がシートベルト１１６を装着したとしても、シートベルトスイッチ１３２の検出結果は、図２（ｂ）に示すように、非装着状態から装着状態に推移せず、非装着状態に固着したままとなる。したがって、故障判定部１４６は、運転者が乗車してから車両１００が所定速度に到達するまでの間に、シートベルトスイッチ１３２の検出結果の変化を確認していないので、シートベルトスイッチ１３２が故障していると判定することになる。

同様に、シートベルトスイッチ１３２が故障し、装着状態（ＯＦＦ）に固着していると（装着状態固着故障）、図２（ｃ）に示すように、運転者が車両１００に乗車する（シートベルト１１６を装着する）前からシートベルトスイッチ１３２の検出結果は装着状態に固着しており、シートベルト１１６を装着してもその装着状態は変化しない。したがって、故障判定部１４６は、運転者が乗車してから車両１００が所定速度に到達するまでの間に、シートベルトスイッチ１３２の検出結果の変化を確認していないので、やはり、シートベルトスイッチ１３２が故障していると故障判定部１４６は判定する。以下、このような故障判定部１４６の判定処理の具体的な流れを説明する。

なお、実際は、シートベルトスイッチ１３２が装着状態（ＯＦＦ）に固着する故障（装着状態固着故障）を起こした場合に、シートベルト１１６の装着を解除したとしても（非装着状態）、シートベルトスイッチ１３２が依然として装着状態を検出したままとなり、変速レンジをパーキングレンジに切り換えることができないことが課題である。したがって、故障判定部１４６は、図２（ｃ）のように、シートベルトスイッチ１３２が装着状態（ＯＦＦ）に固着している状態のみを故障と判定するのが望ましい。

（故障判定部１４６の判定処理）
図３は、故障判定部１４６の判定処理を示すフローチャートである。図３に示すように、まず、故障判定部１４６は、ドア１１２のドアロックが解除されたか否かによって運転者が車両１００に乗車したか否かを判定する（Ｓ２００）。その結果、ドアロックが解除されて運転者が乗車したと判定した場合（Ｓ２００におけるＹＥＳ）、故障判定部１４６は、装着フラグおよび非装着フラグをＯＦＦにリセットする（Ｓ２０２）。また、ドアロックが解除されず、運転者が乗車していないと判定した場合（Ｓ２００におけるＮＯ）、当該故障判定部１４６の判定処理を終了する。ここで、装着フラグは、シートベルトスイッチ１３２が装着状態を検出したか否かを示し、ＯＮで装着状態を検出したこと、ＯＦＦで装着状態を検出していないことを表す。同様に、非装着フラグは、シートベルトスイッチ１３２が非装着状態を検出したか否かを示し、ＯＮで非装着状態を検出したこと、ＯＦＦで非装着状態を検出していないことを表す。

続いて、故障判定部１４６は、シートベルトスイッチ１３２が装着状態を検出しているか否かを判定する（Ｓ２０４）。その結果、シートベルトスイッチ１３２が装着状態を検出していれば（Ｓ２０４におけるＹＥＳ）、装着フラグをＯＮにする（Ｓ２０６）。また、シートベルトスイッチ１３２が装着状態を検出していない場合（Ｓ２０４におけるＮＯ）、非装着フラグをＯＮにする（Ｓ２０８）。

続いて、故障判定部１４６は、車両１００の走行速度が所定速度に到達したか否かを判定する（Ｓ２１０）。その結果、車両１００の走行速度が所定速度に到達していない場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、装着状態判定ステップ（Ｓ２０４）からの処理を繰り返す。また、車両１００の走行速度が所定速度に到達している場合（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、故障判定部１４６は、装着フラグおよび非装着フラグの状態が共にＯＮであるか否かを判定する（Ｓ２１２）。その結果、装着フラグおよび非装着フラグの状態がともにＯＮの場合（Ｓ２１２におけるＹＥＳ）、故障判定部１４６は、シートベルトスイッチ１３２が故障していない（正常）と判定し（Ｓ２１４）、当該故障判定部１４６の判定処理を終了する。また、装着フラグおよび非装着フラグの状態の少なくともいずれか一方がＯＦＦの場合（Ｓ２１２におけるＮＯ）、故障判定部１４６はシートベルトスイッチ１３２が故障していると判定し（Ｓ２１６）、当該故障判定部１４６の判定処理を終了する。

（オートパーキング制御）
オートパーキング制御部１４８は、運転者の行動に起因する車両状態を検出するスイッチまたはセンサの検出結果に基づき、オートパーキング制御（シフトレンジの状態に拘わらず、シフトレンジの状態をパーキングレンジに切り換える制御）を実行する。ここでは、オートパーキング制御部１４８が、シートベルトスイッチ１３２およびドアスイッチ１３０の検出結果に基づいてオートパーキング制御を実行する例を挙げて説明する。具体的に、オートパーキング制御部１４８は、シートベルト１１６の非装着状態、かつ、運転席のドア１１２が開扉されている状態、すなわち、シートベルトスイッチ１３２が非装着状態を検出し、かつ、ドアスイッチ１３０が開状態を検出した状態で、変速レンジをパーキングレンジに切り換えるオートパーキング制御を実行する。

ただし、シートベルトスイッチ１３２が何らかの原因により故障していた場合、例えば、上述したように、シートベルト１１６の装着を解除した（非装着状態）にも拘らず、シートベルトスイッチ１３２が依然として装着状態を検出したままだと（装着状態固着故障）、オートパーキング制御部１４８は、変速レンジをパーキングレンジに切り換えることができなくなってしまう。そこで、本実施形態において、オートパーキング制御部１４８は、スイッチまたはセンサの検出結果に加え、故障判定部１４６の判定結果に基づいてオートパーキング制御を実行する。

具体的に、オートパーキング制御部１４８は、故障判定部１４６によってシートベルトスイッチ１３２（第１の検出部）が故障していると判定された場合、シートベルトスイッチ１３２の検出結果に拘わらず、ドアスイッチ１３０（第２の検出部）が開状態を検出したことをもってオートパーキング制御を実行する。

図４は、オートパーキング制御部１４８の処理を示すフローチャートである。まず、故障判定部１４６は、シートベルトスイッチ１３２が故障しているか否かを判定する（Ｓ３００）。その結果、シートベルトスイッチ１３２が故障していないと判定すると（Ｓ３００におけるＮＯ）、故障判定部１４６は、シートベルトスイッチ１３２が非装着状態（ＯＮ）を検出しているか否かを判定する（Ｓ３０２）。

そして、シートベルトスイッチ１３２が非装着状態を検出していると判定された場合（Ｓ３０２におけるＹＥＳ）、または、シートベルトスイッチ１３２が故障していると判定された場合（Ｓ３００におけるＹＥＳ）、オートパーキング制御部１４８はドアスイッチ１３０が開状態を検出しているか否かを判定する（Ｓ３０４）。

オートパーキング制御部１４８は、ドアスイッチ１３０が開状態を検出していると判定すると（Ｓ３０４におけるＹＥＳ）、オートパーキング制御を実行し（Ｓ３０６）、当該オートパーキング制御部１４８の処理を終了する。

ここで、シートベルトスイッチ１３２は故障していないと故障判定部が判定し（Ｓ３００におけるＮＯ）、かつ、シートベルトスイッチ１３２が非装着状態を検出していない場合（Ｓ３０２におけるＮＯ）、または、ドアスイッチ１３０が開状態を検出していない場合（Ｓ３０４におけるＮＯ）、オートパーキング制御部１４８は、オートパーキング制御を実行せずに当該オートパーキング制御部１４８の処理を終了する。

つまり、オートパーキング制御部１４８は、シートベルトスイッチ１３２は故障していないと故障判定部１４６が判定すれば、そのスイッチを含む他のスイッチまたはセンサの検出結果に基づいてオートパーキング制御を実行する。一方、シートベルトスイッチ１３２は故障していると故障判定部１４６が判定すれば、シートベルトスイッチ１３２の検出結果を除き、その他のスイッチまたはセンサの検出結果にのみ基づいて、オートパーキング制御を実行する。

（他の実施形態）
上述した実施形態において、故障判定部１４６がシートベルトスイッチ１３２（第１の検出部）は故障していると判定した場合に、オートパーキング制御部１４８が、ドアスイッチ１３０（第２の検出部）の検出結果に基づいてオートパーキング制御を実行する例を挙げて説明した。しかし、かかる場合に限らず、故障判定部１４６が、車両１００に設けられているスイッチまたはセンサのうち任意に選択した運転者の行動に起因する車両状態（第１の車両状態）を検出するスイッチまたはセンサ（第１の検出部）の故障を判定してもよい。そして、オートパーキング制御部１４８は、第１の検出部が故障していると判定された場合、第１の検出部の検出結果に拘わらず、運転者の行動に起因する第１の車両状態とは異なる第２の車両状態を検出する第２の検出部の検出結果に基づいてオートパーキング制御を実行すればよい。

第１の検出部および第２の検出部としては、シートベルトスイッチ１３２やドアスイッチ１３０の他、着座センサといった車両状態を検出するスイッチやセンサを対象とすることができる。ここで、着座センサは、運転者が車両１００に乗車し、着座したときの荷重が所定の重さ以上（着座状態）であるか否かを検出することで運転者が着座したことを検出する。

また、故障判定部１４６は、以下のような基準で、このようなスイッチやセンサが故障していることを判定する。

例えば、ドアスイッチ１３０の場合、故障判定部１４６は、ドア１１２のドアロックが解除されて（運転者が乗車して）から、車両が所定速度に到達するまでの間に、ドアスイッチ１３０の検出結果に変化が確認できないときに、ドアスイッチ１３０が故障していると判定する。そして、オートパーキング制御部１４８は、ドアスイッチ１３０が故障していないときは、他のスイッチやセンサの検出結果が所定の条件を満たし、かつ、ドアスイッチ１３０が開状態を検出したときに、オートパーキング制御を実行する。一方、ドアスイッチ１３０が故障しているときは、ドアスイッチ１３０の検出結果に拘らず、他のスイッチやセンサの検出結果が所定の条件を満たしたときに、オートパーキング制御を実行する。

また、着座センサの場合、故障判定部１４６は、ドア１１２のドアロックが解除されて（運転者が乗車して）から、車両が所定速度に到達するまでの間に、着座センサの検出結果に変化が確認できないときに、着座センサが故障していると判定する。そして、オートパーキング制御部１４８は、着座センサが故障していないときは、他のスイッチやセンサの検出結果が所定の条件を満たし、かつ、着座センサが、荷重が所定の重さ未満の状態を検出したときに、オートパーキング制御を実行する。一方、着座センサが故障しているときは、着座センサの検出結果に拘らず、他のスイッチやセンサの検出結果が所定の条件を満たしたときに、オートパーキング制御を実行する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、アクチュエータを用いて変速レンジを自動的に切り換えるシフトバイワイヤ方式の自動変速機において、特に車両の状態に応じて変速レンジを強制的にパーキングレンジに切り換えるシフトバイワイヤ制御装置に利用することができる。

１００ 車両
１０２ エンジン
１０４ 変速機
１０６ 駆動輪
１０８ ドライブシャフト
１１０ ステアリング
１１２ ドア
１１４ 運転席
１１６ シートベルト
１１８ アンカ部
１３０ ドアスイッチ（第２の検出部）
１３２ シートベルトスイッチ（第１の検出部）
１３４ 車速センサ
１４０ シフトバイワイヤ制御装置
１４２ 中央制御部
１４４ データ保持部
１４６ 故障判定部
１４８ オートパーキング制御部

Claims (3)

1. シフトレバーで選択されたシフトレンジに対応した電気信号によりアクチュエータを駆動することでシフトチェンジを行うシフトバイワイヤ制御装置において、
   運転者の行動に起因する第１の車両状態を検出する第１の検出部と、
   運転者の行動に起因する前記第１の車両状態とは異なる第２の車両状態を検出する第２の検出部と、
   前記第１の検出部と前記第２の検出部の検出結果が、それぞれ所定の条件を満たすと、前記シフトレバーで選択された前記シフトレンジの状態に拘わらず、該シフトレンジの状態をパーキングレンジに切り換えるオートパーキング制御を実行するオートパーキング制御部と、
   前記第１の車両状態に変化が生じたにも拘わらず、前記第１の検出部がその車両状態の変化を検出できていない場合、該第１の検出部が故障していると判定する故障判定部と、
   を備え、
   前記オートパーキング制御部は、前記第１の検出部が故障していると判定された場合、該第１の検出部の検出結果に拘わらず、前記第２の検出部の検出結果に基づいて前記オートパーキング制御を実行することを特徴とするシフトバイワイヤ制御装置。
2. 前記第１の検出部は、運転者がシートベルトを装着した状態を検出するシートベルトスイッチであって、
   前記第２の検出部は、車両のドアの開閉状態を検出するドアスイッチであって、
   前記故障判定部は、運転者が乗車してから、車両が所定速度に到達するまでの間に前記シートベルトスイッチの検出結果の変化を一度も確認できていない場合、該シートベルトスイッチが故障していると判定し、
   前記オートパーキング制御部は、前記シートベルトスイッチが故障していると判定された場合、該シートベルトスイッチの検出結果に拘わらず、前記ドアスイッチが開状態を検出したことをもって前記オートパーキング制御を実行す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制御装置。
3. 前記第１の車両状態は、運転者のシートベルトの装着状態、車両のドアの開閉状態、および、運転者の着座状態のうちいずれかであり、
   前記第２の車両状態は、前記運転者のシートベルトの装着状態、前記車両のドアの開閉状態、および、前記運転者の着座状態のいずれかで、前記第１の車両状態とは異なる車両状態であ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制御装置。

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