JP6387890B2

JP6387890B2 - 車両用駆動装置

Info

Publication number: JP6387890B2
Application number: JP2015083702A
Authority: JP
Inventors: 松原　正人; 正人松原; 允人舘野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-04-15
Also published as: JP2016205423A

Description

本発明は車両用駆動装置に係り、特に、運転者の要求レンジと制御レンジとが相違するレンジ異常を監視する技術に関するものである。

(a) 複数の動力伝達状態を電気制御によって切り換えることができる動力伝達機構と、(b) 車輪の回転を阻止するパーキングロック状態とその車輪の回転を許容する非パーキングロック状態とを電気制御によって切り換えることができるパーキングロック装置と、(c) 駐車用のパーキングレンジと走行用の走行レンジとを含む複数の制御レンジの何れかを択一的に選択して要求することができるレンジ選択部材と、(d) そのレンジ選択部材によって選択された要求レンジに応じて対応する制御レンジを成立させるように前記動力伝達機構および前記パーキングロック装置を電気的に制御するレンジ切換制御部と、を有する所謂ＳＢＷ（シフトバイワイヤ）方式の車両用駆動装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−８０５６５号公報

しかしながら、このようなＳＢＷ方式の車両用駆動装置においては、断線等の電気的な故障により運転者の要求レンジと制御レンジとが一致しなくなる可能性があり、フェールセーフ等の観点からそのようなレンジ異常を速やかに検出することが望まれる。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、運転者の要求レンジと制御レンジとが相違するレンジ異常を速やかに検出できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、(a) 複数の動力伝達状態を電気制御によって切り換えることができる動力伝達機構と、(b) 車輪の回転を阻止するパーキングロック状態とその車輪の回転を許容する非パーキングロック状態とを電気制御によって切り換えることができるパーキングロック装置と、(c) 駐車用のパーキングレンジと走行用の走行レンジとを含む複数の制御レンジの何れかを択一的に選択して要求することができるレンジ選択部材と、(d) そのレンジ選択部材によって選択された前記制御レンジである要求レンジを成立させるように前記動力伝達機構および前記パーキングロック装置を電気的に制御するレンジ切換制御部と、を有する車両用駆動装置において、(e) 前記レンジ選択部材によって選択された前記要求レンジに応じて、前記複数の制御レンジの中からその要求レンジと異なる異常レンジを設定するとともに、前記制御レンジを切り換える切換要求に従ってその異常レンジを更新する一方、その異常レンジと、前記動力伝達機構および前記パーキングロック装置の制御状態によって定まる前記制御レンジとを比較して、その制御レンジと前記異常レンジとが一致する場合に異常判定を行うレンジ異常監視手段を備えており、(f) 前記レンジ切換制御部は、前記レンジ選択部材による前記パーキングレンジから前記走行レンジへの切換要求に従って前記パーキングロック装置を前記非パーキングロック状態へ切り換えるとともに前記動力伝達機構を前記走行レンジに対応する動力伝達状態へ切り換えてその走行レンジを成立させた直後に、前記レンジ選択部材によって前記パーキングレンジへ切り換える切換要求が為された場合、前記動力伝達機構に関して前記走行レンジに対応する動力伝達状態への切換が確定した後に前記パーキングレンジに対応する動力伝達遮断状態へ切り換えるようになっており、(g) 前記レンジ異常監視手段は、前記レンジ選択部材による前記パーキングレンジから前記走行レンジへの切換要求に従って前記パーキングロック装置が前記非パーキングロック状態へ切り換えられ、その走行レンジが成立させられた直後に、前記レンジ選択部材によって前記パーキングレンジへの切換要求が為された場合は、そのパーキングレンジへの切換要求に伴う前記異常レンジの更新を行わないことを特徴とする。

このような車両用駆動装置においては、運転者の要求レンジに応じて異常レンジを設定し、その異常レンジと制御レンジとを比較して異常判定を行うレンジ異常監視手段を備えているため、要求レンジと制御レンジとが異なるレンジ異常を速やかに検出することができる。また、走行レンジへの切換要求に従ってパーキングロック装置が非パーキングロック状態へ切り換えられ、その走行レンジが成立させられた直後に、パーキングレンジへの切換要求が為されても、異常レンジが更新されないため、走行レンジからパーキングレンジへ切り換えるタイミングと異常レンジの更新タイミングとのずれに起因するレンジ異常の誤判定が防止される。

例えば、パーキングレンジにおいて前進走行用のＤレンジが要求されると、異常レンジとしてＲレンジが設定されるとともに、パーキングロック装置が非パーキングロック状態へ切り換えられてＤレンジが成立させられるが、その切換直後にパーキングレンジへの切換要求が為され、異常レンジとして走行レンジ（Ｄレンジなど）が設定されると、一時的に制御レンジ（Ｄレンジ）と異常レンジとが一致してレンジ異常と誤判定される可能性があった。すなわち、パーキングレンジへの切換に際して動力伝達機構をニュートラルにする切換制御は、制御レンジとしてＤレンジへの切換が確定した後、すなわち動力伝達機構が前進走行状態に切り換えられた後に実行され、それまでは制御レンジがＤレンジに維持されるのに対し、異常レンジの更新は、パーキングレンジへの切換要求が受け付けられると直ちに行われるため、それ等のタイミングのずれによって更新後の異常レンジ（Ｄレンジなど）と切換前の制御レンジ（Ｄレンジ）とが一時的に一致するタイミングがあった。

本発明が適用された車両用駆動装置の概略構成を説明する図で、制御系統の要部を併せて示した図である。図１のレンジ異常監視部によってレンジ異常を監視する際に要求レンジに応じて設定される異常レンジを説明する図である。図１のレンジ異常監視部によって実行される制御の一部を具体的に説明するフローチャートである。図１のレンジ異常監視部によってレンジ異常監視制御が行われた場合の各部の作動状態を説明するタイムチャートの一例である。

本発明は、駆動力源としてエンジンを備えているエンジン駆動車両、電動モータを備えている電気自動車、或いはその両方を備えているハイブリッド車両など、種々の車両用駆動装置に適用され得る。動力伝達機構は、例えば有段または無段の自動変速機や前後進切換装置、或いは遊星歯車機構およびモータジェネレータを有する電気的な動力制御機構などで、パーキングレンジが要求された場合に動力伝達を遮断するニュートラルにできることが望ましい。

パーキングレンジから走行レンジへ切り換えられた直後にパーキングレンジへ切り換える要求が為されても、その切換要求に伴う異常レンジの更新が行われないようにするため、例えばパーキングレンジへの切換要求自体をキャンセルするように構成されるが、パーキングレンジへの切換要求自体は受け入れてレンジ切換制御を実行するとともに、異常レンジの更新を一定時間だけ遅延させるようにしても良いなど、種々の態様が可能である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された車両用駆動装置１０の制御系統を含む概略構成図である。この車両用駆動装置１０は、走行用の駆動力源としてエンジン１２を備えており、エンジン１２から出力された駆動力は、動力伝達機構１６、ディファレンシャル装置１８、および一対の車軸２０を経て左右の駆動輪２２に伝達される。動力伝達機構１６は、複数の動力伝達状態を電気制御によって切り換えることができるもので、遊星歯車式や２軸噛合式等の有段変速機、ベルト式等の無段変速機、或いは遊星歯車機構およびモータジェネレータを有する電気的な動力制御機構などを備えており、無段変速機の場合は遊星歯車式等の前後進切換装置が直列に設けられる。そして、何れの場合も、複数の動力伝達状態として、動力伝達を遮断するＮ（ニュートラル）モード、前進走行用のＤ（ドライブ）モード、前進走行時にエンジンブレーキを効かせることができるＢ（ブレーキ）モード、後進走行用のＲ（リバース）モードを成立させることができる。

上記動力伝達機構１６の出力歯車にはパーキングギヤが設けられており、パーキングロック装置（Ｐロック装置）２４によりパーキングロックポールが噛み合わされることにより、出力歯車すなわち駆動輪２２の回転が機械的に阻止されるようになっている。パーキングロック装置２４は、パーキングロックポールを電気制御によって駆動するもので、電動モータ等のシフトアクチュエータ２６を備えており、上記のように駆動輪２２の回転を阻止するパーキングロック状態（Ｐロック状態）と、パーキングロックポールとパーキングギヤとの噛合いを解除して駆動輪２２の回転を許容する非パーキングロック状態（非Ｐロック状態）とを、電気制御によって切り換えることができる。

車両用駆動装置１０は、エンジン１２や動力伝達機構１６、Ｐロック装置２４等を制御するコントローラとして電子制御装置３０を備えている。電子制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うもので、エンジン１２の出力制御を行うエンジン制御部３２、動力伝達機構１６のモード切換制御やＰロック装置２４のＰロック状態、非Ｐロック状態の切換制御を行うレンジ切換制御部３４を備えている。この電子制御装置３０には、シフトレバー４０の操作ポジションＰshを表す信号が操作ポジションセンサ４２から供給されるとともに、Ｐ（パーキング）スイッチ４４のＯＮ信号が供給される他、アクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Ａcc、エンジン１２のスロットル弁開度θth、エンジン回転速度ＮＥ、動力伝達機構１６の出力歯車の回転速度（出力回転速度）Ｎout 、シフトアクチュエータ２６によるＰロック装置２４の切換状態ＰＬなど、制御に必要な各種の信号が各センサから供給される。Ｐロック装置２４の切換状態ＰＬは、Ｐロック状態か非Ｐロック状態かを表すもので、何れでもない場合は切換中を意味する。

シフトレバー４０およびＰスイッチ４４は運転者によって操作されるもので、運転席横やインストルメントパネル等の運転席の近傍に配設されており、車両を駐車するＰ（パーキング）レンジと走行可能な走行レンジとを含む複数の制御レンジの何れかを択一的に選択して要求することができるレンジ選択部材に相当する。前記レンジ切換制御部３４は、これ等のシフトレバー４０またはＰスイッチ４４によって選択された要求レンジに従って、対応する制御レンジを成立させるように前記動力伝達機構１６およびパーキングロック装置２４を電気的に制御する。すなわち、この車両用駆動装置１０は、所謂ＳＢＷ（シフトバイワイヤ）方式で動力伝達機構１６およびパーキングロック装置２４を制御するものである。

シフトレバー４０は、選択可能な操作ポジションＰshとしてＲポジション、Ｎポジション、Ｄポジション、およびＢポジションを備えており、それ等の操作ポジションＰshへ択一的に移動操作されるとともに、ホームポジションであるＭポジションへばね等により自動的に戻されるようになっている。Ｒポジションは後進走行を行うためのＲ（リバース）レンジを制御レンジとして選択する位置で、Ｒレンジが要求されると、レンジ切換制御部３４により動力伝達機構１６がＲモードに切り換えられるとともにＰロック装置２４が非Ｐロック状態に切り換えられてＲレンジが成立させられる。Ｎポジションは動力伝達を遮断するＮ（ニュートラル）レンジを制御レンジとして選択する位置で、Ｎレンジが要求されると、レンジ切換制御部３４により動力伝達機構１６がＮモードに切り換えられるとともにＰロック装置２４が非Ｐロック状態に切り換えられてＮレンジが成立させられる。Ｄポジションは前進走行を行うためのＤ（ドライブ）レンジを制御レンジとして選択する位置で、Ｄレンジが要求されると、レンジ切換制御部３４により動力伝達機構１６がＤモードに切り換えられるとともにＰロック装置２４が非Ｐロック状態に切り換えられてＤレンジが成立させられる。このＤレンジでは、動力伝達機構１６が複数の前進ギヤ段を有する場合、スロットル弁開度θthおよび車速Ｖ（出力回転速度Ｎout に対応）等に応じて前進ギヤ段が切り換えられる。無段変速機の場合は、同様にスロットル弁開度θthおよび車速Ｖ等に応じて変速比が連続的に変更される。Ｂポジションは前進走行時にエンジンブレーキを効かせることができるＢ（ブレーキ）レンジを制御レンジとして選択する位置で、Ｄレンジを前提として選択できるレンジであり、そのＢレンジが要求されると、レンジ切換制御部３４により動力伝達機構１６がＢモードに切り換えられるとともにＰロック装置２４は非Ｐロック状態に維持される。上記Ｒレンジ、Ｄレンジ、およびＢレンジは走行レンジに相当する。

Ｐスイッチ４４は、ばね等により自動的にＯＦＦ状態に復帰する押し釦スイッチで、運転者によって押込み操作される毎にＯＮ信号を電子制御装置３０に出力する。このＰスイッチ４４は、駐車用のＰ（パーキング）レンジを制御レンジとして選択するためのもので、Ｐレンジが要求されると、レンジ切換制御部３４により動力伝達機構１６がＮモードに切り換えられるとともにＰロック装置２４がＰロック状態に切り換えられてＰレンジが成立させられる。

レンジ切換制御部３４はまた、上記シフトレバー４０またはＰスイッチ４４によって選択された要求レンジと、動力伝達機構１６およびＰロック装置２４の制御状態によって定まる制御レンジとを比較して、それ等が相違するレンジ異常か否かを判定するレンジ異常監視部３６を備えている。すなわち、シフトレバー４０またはＰスイッチ４４によって選択された要求レンジに応じて、予め定められた定義に従って異常レンジを設定し、その異常レンジと動力伝達機構１６およびＰロック装置２４の制御状態によって定まる制御レンジとが一致する場合に異常判定が行われる。図２は、要求レンジに応じて異常レンジを設定する定義を具体的に示した図で、要求レンジがＰレンジまたはＮレンジの時には、異常レンジとしてＤレンジ、Ｂレンジ、およびＲレンジが設定され、制御レンジがＤレンジ、Ｂレンジ、またはＲレンジの場合に異常判定が為される。要求レンジがＤレンジまたはＢレンジの時には、異常レンジとしてＲレンジが設定され、制御レンジがＲレンジの場合に異常判定が為される。また、要求レンジがＲレンジの時には、異常レンジとしてＤレンジおよびＢレンジが設定され、制御レンジがＤレンジまたはＢレンジの場合に異常判定が為される。このレンジ異常監視部３６はレンジ異常監視手段に相当し、異常レンジは比較レンジに相当する。

ここで、図４に示すように、制御レンジがＰレンジの駐車中に、シフトレバー４０がＤポジションへ操作されてＤレンジへの切換要求が検出されると（時間ｔ１）、その切換要求に従って異常レンジがＲレンジに更新される一方、動力伝達機構１６がＤモードへ切り換えられるとともにＰロック装置２４が非Ｐロック状態へ切り換えられる。Ｐロック装置２４がＰ・非Ｐ切換中から非Ｐロック確定になると（時間ｔ２）、制御レンジとしてＤレンジが成立するとともに、次のレンジ切換要求が受け付けられるようになる。すなわち、Ｐロック装置２４がＰ・非Ｐ切換中の間は、レンジ切換要求がキャンセルされるが、Ｐロック装置２４がＰ・非Ｐ切換中から非Ｐロック確定に切り換わる直前にＰスイッチ４４が押込み操作されると、Ｐロック装置２４が非Ｐロック確定になってＤレンジが成立した直後にＰレンジへの切換要求が受け付けられるとともに、異常レンジがＤレンジ、Ｂレンジ、およびＲレンジに更新される。これに対し、Ｐレンジへの切換に際して動力伝達機構１６をＮモードにする切換制御は、制御レンジとしてＤレンジへの切換が確定した後、すなわち動力伝達機構１６がＤモードに切り換えられた後に実行され、それまでは制御レンジがＤレンジに維持されるため、更新後の異常レンジ（Ｄレンジ、Ｂレンジ、Ｒレンジ）と切換前の制御レンジ（Ｄレンジ）とが一時的に一致するタイミングがあり、誤ったレンジ異常判定が為されてレンジ異常判定フラグがＯＮになる可能性があった。図４の一点鎖線は、このように制御レンジがＤレンジへ切り換わった直後にＰレンジへの切換要求が受け付けられてレンジ異常判定が為された場合である。Ｐロック装置２４の「Ｐロック確定」は、Ｐロック状態が一定時間以上継続した場合で、「非Ｐロック確定」は、非Ｐロック状態が一定時間以上継続した場合であり、どちらでもない状態が「Ｐ・非Ｐ切換中」である。

本実施例のレンジ異常監視部３６は、このような誤ったレンジ異常判定を防止するため、図３に示すフローチャートに従って信号処理を行うようになっている。図３のフローチャートは、所定のサイクルタイムで繰り返し実行されるもので、ステップＳ１では、シフトアクチュエータ２６によるＰロック装置２４の切換状態が非Ｐロック確定か否かを判断する。非Ｐロック確定の場合には、ステップＳ２を実行し、前回のサイクル時におけるＰロック装置２４がＰ・非Ｐ切換中か否かを判断する。すなわち、Ｐレンジの状態でシフトレバー４０によってＤレンジやＲレンジの走行レンジが選択され、その走行レンジへの切換要求に従ってＰロック装置２４がＰロック状態から非Ｐロック状態へ切り換えられた直後か否かを判断するのであり、非Ｐロック状態へ切り換えられた直後の場合は、ステップＳ３を実行する。

ステップＳ３では、Ｐスイッチ４４が押込み操作されてＰレンジへの切換要求中か、またはシフトレバー４０がＢポジションへ操作されてＢレンジへの切換要求中か否かを判断する。そして、ＰレンジまたはＢレンジへの切換要求中の場合は、ステップＳ４を実行し、異常レンジの更新を中止して前回値を維持する。すなわち、図４に示すようにＤレンジへの切換要求の場合は、異常レンジとしてＲレンジを維持し、Ｒレンジへの切換要求の場合は、異常レンジとしてＤレンジおよびＢレンジを維持するのであり、これにより異常レンジの更新タイミングと動力伝達機構１６をＮモードへ切り換える切換タイミング、すなわち制御レンジの切り換わりタイミングとのずれに起因するレンジ異常の誤判定が防止される。ステップＳ４は、例えばＰレンジまたはＢレンジへの切換要求そのものをキャンセルして異常レンジの前回値を維持するように定められる。図４の実線は、このようにＰレンジへの切換要求そのものをキャンセルした場合で、制御レンジとしてＤレンジが維持されている。なお、１サイクルタイム経過後の次回の信号処理の際には、ステップＳ２の判断がＮＯ（否定）となるため、Ｐレンジへの切換要求が継続している場合には、その切換要求が受け入れられて要求レンジがＰレンジになり、要求レンジに応じて異常レンジが更新されるが、その時点では既に動力伝達機構１６はＤモードで速やかにＮモードへ切り換えられるため、レンジ異常と誤判定する恐れはない。

このように、本実施例の車両用駆動装置１０においては、運転者の要求レンジに応じて異常レンジを設定し、その異常レンジと制御レンジとを比較して両者が一致する場合に異常判定を行うレンジ異常監視部３６を備えているため、要求レンジと制御レンジとが異なるレンジ異常を速やかに検出することができる。また、走行レンジへの切換要求に従ってＰロック装置２４が非Ｐロック状態へ切り換えられ、その走行レンジが成立させられた直後に、Ｐレンジへの切換要求が為された場合は、その切換要求がキャンセルされて異常レンジが更新されないため、異常レンジの更新タイミングと動力伝達機構１６をＮモードへ切り換える切換タイミング、すなわち制御レンジの切り換わりタイミングとのずれに起因するレンジ異常の誤判定が防止される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用駆動装置１６：動力伝達機構２４：パーキングロック装置３０：電子制御装置３４：レンジ切換制御部３６：レンジ異常監視部（レンジ異常監視手段）４０：シフトレバー（レンジ選択部材）４４：Ｐスイッチ（レンジ選択部材）

Claims

複数の動力伝達状態を電気制御によって成立させることができる動力伝達機構と、
車輪の回転を阻止するパーキングロック状態と該車輪の回転を許容する非パーキングロック状態とを電気制御によって切り換えることができるパーキングロック装置と、
駐車用のパーキングレンジと走行用の走行レンジとを含む複数の制御レンジの何れかを択一的に選択して要求することができるレンジ選択部材と、
該レンジ選択部材によって選択された前記制御レンジである要求レンジを成立させるように前記動力伝達機構および前記パーキングロック装置を電気的に制御するレンジ切換制御部と、
を有する車両用駆動装置において、
前記レンジ選択部材によって選択された前記要求レンジに応じて、前記複数の制御レンジの中から該要求レンジと異なる異常レンジを設定するとともに、前記制御レンジを切り換える切換要求に従って該異常レンジを更新する一方、該異常レンジと、前記動力伝達機構および前記パーキングロック装置の制御状態によって定まる前記制御レンジとを比較して、該制御レンジと前記異常レンジとが一致する場合に異常判定を行うレンジ異常監視手段を備えており、
前記レンジ切換制御部は、前記レンジ選択部材による前記パーキングレンジから前記走行レンジへの切換要求に従って前記パーキングロック装置を前記非パーキングロック状態へ切り換えるとともに前記動力伝達機構を前記走行レンジに対応する動力伝達状態へ切り換えて該走行レンジを成立させた直後に、前記レンジ選択部材によって前記パーキングレンジへ切り換える切換要求が為された場合、前記動力伝達機構に関して前記走行レンジに対応する動力伝達状態への切換が確定した後に前記パーキングレンジに対応する動力伝達遮断状態へ切り換えるようになっており、
前記レンジ異常監視手段は、前記レンジ選択部材による前記パーキングレンジから前記走行レンジへの切換要求に従って前記パーキングロック装置が前記非パーキングロック状態へ切り換えられ、該走行レンジが成立させられた直後に、前記レンジ選択部材によって前記パーキングレンジへの切換要求が為された場合は、該パーキングレンジへの切換要求に伴う前記異常レンジの更新を行わない
ことを特徴とする車両用駆動装置。