JP6251305B2 - シフトバイワイヤ制御装置 - Google Patents

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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))を自動的に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、かつ、運転者のシートベルトの非装着状態が検出されると、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が検出されると、車両の変速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、運転者のシートベルトの非装着状態が検出され、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強制的に切り換える技術も知られている(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、シートベルトを装着している(装着状態)にも拘らず、シートベルトスイッチが非装着状態を検出し続けると、ドアを開扉するだけで変速レンジがパーキングレンジに強制的に切り換えられてしまう。
例えば、ドアを開扉した状態で後方を視認しながら車両をバックさせる場合、シートベルトが装着状態であればドアの開扉によって変速レンジがパーキングレンジになることはないので、運転の利便性を確保できる。しかし、上記のようにシートベルトスイッチが故障して非装着状態を検出し続けた場合、運転者は、シートベルトさえ装着していれば、ドアを開扉しても車両をバックできると考えているところ、ドアの開扉のみによって変速レンジがパーキングレンジに切り換わり、車両のバック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運転の利便性を確保す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、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変速レンジを切り換える本発明のシフトバイワイヤ制御装置は、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、オートパーキング制御を実行しないことを特徴とする。
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、運転の利便性を確保す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、本発明を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。
(車両100)
図1は、車両100の全体構成を説明する図である。運転者がアクセルペダル110を操作すると、その操作量に応じたエンジン112の動力が変速機126とドライブシャフト116を介して駆動輪118に伝達される。また、運転者がステアリング120を操作すると、その操作量が駆動輪118に伝達され、車両100の操舵が可能となる。
また、運転者が、運転席近傍に配されたシフトレバー122を操作すると、レンジ切換装置124によって、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る変速機126の変速レンジが、シフトレバー122で選択されたシフトレンジに対応した変速レンジに切り換えられ、エンジン112の回転数およびトルクが走行に適した回転数およびトルクに変換される。変速レンジとしては、例えば、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)、および、パーキングレンジ(Pレンジ)が設けられている。
レンジ切換装置124は、シフトレバー122と機械的に接続されたリンケージ機構で変速レンジを切り換える方式ではなく、電気信号のみによって変速レンジを切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ方式となっている。具体的に、レンジ切換装置124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(図示せず)と、変速機126の出力軸を機械的にロックするパーキングロック機構(図示せず)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(図示せず)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128を含んで構成される。
シフトバイワイヤ制御装置128は、シフトレバー122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、前進レンジでは、前進クラッチを締結し、後進クラッチを解除する。後進レンジでは、前進クラッチを解除し、後進クラッチを締結する。ニュートラルレンジでは、前進クラッチ、後進クラッチをともに解除する。パーキングレンジでは、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122には、運転者がシフトレバー122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設けられている。
運転席130の周囲には、運転者の身体を運転席130に拘束するためのシートベルト132が設けられ、シートベルト132のアンカ部134にはシートベルトスイッチ136が設けられている。シートベルトスイッチ136は、運転者がシートベルト132を装着したときに装着状態を検出し、装着していないときに非装着状態を検出する。
また、車両100の側面には、乗員(運転者を含む)が車両100に乗降するためのドア138が設けられ、運転席130のドア138の周辺には、ドア138の開閉状態を検出するドアスイッチ140が設けられている。ドアスイッチ140は、運転席130のドア138が開いているとき開状態を検出し、運転席130のドア138が閉まっているとき閉状態を検出する。
また、ドライブシャフト116の周辺には、車速センサ142が設けられ、車速センサ142によって車両100の走行速度が検出される。
(シフトバイワイヤ制御装置128)
シフトバイワイヤ制御装置128は、中央制御部150と、データ保持部152とを備えている。中央制御部150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128全体を制御する。また、中央制御部150は、以下に示す、オートパーキング制御部154と、故障判定部156としても機能する。データ保持部152は、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、中央制御部150の処理に必要な様々な情報を保持する。
オートパーキング制御部154は、車両100を停止し運転者が降車する際に、車両100の状態を検出するスイッチやセンサ、例えば、シートベルトスイッチ136が、シートベルト132の非装着状態を検出し、かつ、ドアスイッチ140が、運転席130のドア138の開状態を検出すると、パーキングレンジ以外に設定されている変速レンジをパーキングレンジに強制的に切り換える、所謂、オートパーキング制御を行う。かかるオートパーキング制御により運転者の誤操作を防止し、安全性を向上することができる。
しかし、シートベルトスイッチ136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132を装着している(装着状態)にも拘らず、シートベルトスイッチ136が非装着状態を検出し続けると、ドア138を開扉するだけで変速レンジがパーキングレンジに強制的に切り換えられてしまうこととなる。例えば、ドア138を開扉した状態で、後方を視認しながら車両100をバックさせる場合、シートベルト132が装着状態であればドアの開扉によって変速レンジがパーキングレンジになることはないので、運転の利便性を確保できる。しかし、上記のようにシートベルトスイッチ136が故障して非装着状態を検出し続けた場合、運転者は、シートベルト132さえ装着していれば、ドア138を開扉しても車両100をバックできると考えているところ、ドア138の開扉のみによって変速レンジがパーキングレンジに切り換わり、車両100のバックができなくなってしまう。
そこで、本実施形態では、車両100の状態を検出するスイッチやセンサ(ここでは、シートベルトスイッチ136)の故障を判定し、それらのスイッチやセンサが故障していれば、変速レンジを安易にパーキングレンジに切り換えないようにして運転の利便性を確保する。
したがって、故障判定部156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が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136を挙げて説明する。具体的に、故障判定部156は、運転者が車両100に乗車してから車両100の速度が所定速度(例えば20km/h)に到達するまでの間に、シートベルトスイッチ136の検出結果の変化(例えば、非装着状態→装着状態)を一度も確認できていない場合、シートベルトスイッチ136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136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132を装着したときのシートベルトスイッチ136が検出する装着状態/非装着状態の推移を示している。
シートベルトスイッチ136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132を装着したタイミングで、シートベルトスイッチ136の検出結果が非装着状態から装着状態に推移する。したがって、故障判定部156は、シートベルトスイッチ136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136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136が故障し、非装着状態に固着していると(非装着状態固着故障)、運転者がシートベルト132を装着したとしても、シートベルトスイッチ136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156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136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136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136が故障し、装着状態に固着していると(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132を装着する)前からシートベルトスイッチ136の検出結果は装着状態に固着しており、シートベルト132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156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136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136が故障していると判定する。以下、このような故障判定部156の判定処理の具体的な流れを説明する。
なお、本実施形態では、特に、シートベルトスイッチ136が非装着状態に固着する故障(非装着状態固着故障)を起こした場合に、シートベルト132を装着したとしても(装着状態)、シートベルトスイッチ136が依然として非装着状態を検出したままとなり、変速レンジがパーキングレンジに切り換わってしまうことを問題としている。したがって、故障判定部156は、図2(b)のように、シートベルトスイッチ136が非装着状態に固着している状態のみを故障と判定し、シートベルトスイッチ136が装着状態に固着している状態を故障と判定しないとしてもよい。
(故障判定部156の判定処理)
図3は、故障判定部156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、故障判定部156は、まず、ドア138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いると判定した場合(S200におけるYES)、故障判定部156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ていないと判定した場合(S200におけるNO)、当該故障判定部156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136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示す。同様に、非装着フラグは、シートベルトスイッチ136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示す。
続いて、故障判定部156は、シートベルトスイッチ136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136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136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156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た場合(S210におけるYES)、故障判定部156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156は、装着状態に変化があるのでシートベルトスイッチ136が故障していない(正常)と判定し(S214)、当該故障判定部156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156はシートベルトスイッチ136が故障していると判定し(S216)、当該故障判定部156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154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を実行する。ここでは、オートパーキング制御部154が、シートベルトスイッチ136およびドアスイッチ140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154は、シートベルト132の非装着状態、かつ、運転席130のドア138が開扉されている状態(第2の車両状態)、すなわち、シートベルトスイッチ136が非装着状態を検出し、かつ、ドアスイッチ140が開状態を検出すると、変速レンジをパーキングレンジに切り換える。
ただし、シートベルトスイッチ136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、運転者がシートベルト132を装着している(装着状態)にも拘らず、シートベルトスイッチ136が依然として非装着状態を検出し続けると(非装着状態固着故障)、オートパーキング制御部154は、ドア138が開扉されただけで変速レンジをパーキングレンジに強制的に切り換えてしまう。そこで、本実施形態において、オートパーキング制御部154は、スイッチまたはセンサの検出結果に加え、故障判定部156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154は、故障判定部156によってシートベルトスイッチ(第1の検出部)136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136やドアスイッチ140の検出結果に拘わらずオートパーキング制御を実行しない。
図4は、オートパーキング制御部154の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154は、まず、故障判定部156がシートベルトスイッチ136の故障を検出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136の故障を検出していないと判定すると(S300におけるNO)、オートパーキング制御部154は、シートベルトスイッチ136が非装着状態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136が非装着状態を検出していると判定されると(S302におけるYES)、オートパーキング制御部154は、ドアスイッチ140が開状態を検出しているか否かを判定する(S304)。その結果、ドアスイッチ140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154の処理を終了する。
ここで、シートベルトスイッチ136の故障を検出していると判定した場合(S300におけるYES)、シートベルトスイッチ136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140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154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154の処理を終了する。
ここで、オートパーキング制御部154は、故障判定部156がシートベルトスイッチ136は故障していないと判定すれば、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、故障判定部156がシートベルトスイッチ136は故障していると判定すれば、無条件にオートパーキング制御を実行しない。
(他の実施形態)
上述した実施形態においては、第1の検出部としてシートベルトスイッチ136を挙げ、第2の検出部としてドアスイッチ140を挙げ、故障判定部156が、シートベルトスイッチ136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を実行しない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156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)を検出する他の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154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、オートパーキング制御を実行しなければよい。
第1の検出部としては、シートベルトスイッチ136の他、ドアスイッチ140や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、この場合、故障判定部156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140の場合、故障判定部156は、ドア138のドアロックが解除されて(運転者が乗車して)から、車両の速度が所定速度に到達するまでの間に、ドアスイッチ140の検出結果に変化が確認できないときに、ドアスイッチ140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154は、ドアスイッチ140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140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140が故障しているときは、ドアスイッチ140の検出結果に拘らず、オートパーキング制御を実行しない。
また、着座センサの場合、故障判定部156は、ドア138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154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、オートパーキング制御を実行しない。
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。
例えば、上述した実施形態において、シートベルト132を装着しつつ(装着状態)、ドア138を開扉する場合に、オートパーキング制御が実行されないことを望むシチュエーションとして、ドア138を開扉した状態で、運転者が後方を視認しながら車両100をバックさせる場合を挙げたが、かかる場合に限らず、ガソリンスタンド等で料金を支払う場合、また、ドライブスルー等で商品を受け取る場合などがある。また、ドアスイッチ140が運転席130のドア138以外の開閉も検出する場合、運転者がシートベルト132を装着している状態で、運転者以外の乗員が他のドア138を開けて乗降する場合や、他のドア138を開けて荷物を積み降ろしする場合にも適用できる。
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利用することができる。
100 車両
120 ステアリング
122 シフトレバー
124 レンジ切換装置
128 シフトバイワイヤ制御装置
132 シートベルト
136 シートベルトスイッチ(第1の検出部)
138 ドア
140 ドアスイッチ(第2の検出部)
154 オートパーキング制御部
156 故障判定部

Claims (2)

  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変速レンジを切り換える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、前記オートパーキング制御を実行しない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。
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