(57)【要約】【課題】レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでの間に車両の異常挙動が現れにくくなるように制御する。【解決手段】エンジン運転中に実シフトレンジが目標シフトレンジと一致しているか否かを監視し、実シフトレンジが目標シフトレンジと一致していると判定されれば、車両駆動力抑制制御フラグをＯＦＦして車両駆動力抑制制御を行わないようにする。この場合は、運転者のアクセル操作やエンジン運転状態に応じて、空気系、点火系、燃料系を制御してエンジン出力を制御する。一方、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であると判定されれば、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、車両駆動力抑制制御フラグをＯＮして車両駆動力抑制制御を実行する。この場合は、例えば、実アイドル開度を強制的にアイドル時の開度（又はその付近）まで閉じてエンジン出力を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的なアクチュエータを駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構と、運転者の要求する目標シフトレンジを運転者の操作により入力するレンジ切換操作手段とを備え、前記レンジ切換操作手段により入力された目標シフトレンジに応じて前記電気的なアクチュエータを駆動制御して前記レンジ切換機構のシフトレンジを前記目標シフトレンジに切り換えるレンジ切換機構の制御装置において、
前記レンジ切換機構の実シフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、
前記シフトレンジ検出手段で検出された実シフトレンジが前記目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず前記実シフトレンジが前記目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力を抑制する車両駆動力抑制制御を実行する制御手段と
を備えていることを特徴とするレンジ切換機構の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記車両駆動力抑制制御の実行中に車両駆動源となるエンジンの出力を抑制するように制御することで前記車両駆動力を抑制することを特徴とする請求項１に記載のレンジ切換機構の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両駆動力抑制制御の実行中にスロットル開度をアイドル時の開度又はその付近に制御することで前記車両駆動力を抑制することを特徴とする請求項１に記載のレンジ切換機構の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者のレンジ切換操作に応じてモータ等の電気的なアクチュエータを駆動制御してレンジ切換機構のシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両は、電子制御化が進み、特許文献１（特開２００４−１２５０６１号公報）に示すように、運転者のレンジ切換操作（シフトレバーの操作）をスイッチ等で検出して、その検出信号に基づいてモータ等の電気的なアクチュエータを駆動制御してレンジ切換機構のシフトレンジを運転者の要求する目標シフトレンジに切り換える、いわゆるシフトバイワイヤ方式のレンジ切換制御システムが開発されている。
【０００３】
更に、特許文献１のシステムでは、自動変速機の故障時に車両の異常挙動を防止することを目的として、自動変速機の実シフトレンジを検出して、その実シフトレンジを目標シフトレンジと比較して両者が不一致であるか否かで自動変速機の異常の有無を判定して、その異常を検出したときに、エンジン側から駆動輪側への動力伝達系を遮断して、エンジンの動力が駆動輪に伝達されないようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１２５０６１号公報（第１頁、第４頁〜第５頁参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、運転者のレンジ切換操作により目標シフトレンジが切り換えられてからモータの駆動が開始されて実シフトレンジが目標シフトレンジに切り換えられるため、目標シフトレンジが切り換えられてから実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでのモータ駆動時間に相当する“シフトレンジの切り換え遅れ時間”が生じてしまう。従って、上記特許文献１のシステムでは、目標シフトレンジが切り換えられてからシフトレンジの切り換え遅れ時間以上に設定された所定の待ち時間が経過するまで待機して、その待ち時間経過後に実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるか否かで自動変速機の異常の有無を判定することになる。
【０００５】
このような異常判定システムでは、目標シフトレンジが切り換えられてから自動変速機の異常が検出されるまでに少なくともシフトレンジの切り換え遅れ時間分の検出遅れ時間が生じるため、実際に異常が発生したときに、その異常が検出されるまでの検出遅れ時間中に車両の挙動異常が発生することは防止できない。
【０００６】
また、目標シフトレンジの切り換えに応じてレンジ切換機構が正常に動作する場合でも、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達する前にアクセルペダルの踏み込み等の操作が行われると、目標シフトレンジに到達する前のシフトレンジ（つまり運転者の意図しないシフトレンジ）で、エンジン出力が増大して車両駆動力（車輪の駆動力）が増大してしまう可能性があり、それによって、運転者の予期しない車両の異常挙動が発生する懸念がある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでの間に車両の異常挙動が現れにくくなるように制御できるレンジ切換機構の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、電気的なアクチュエータを駆動源としてシフトレンジを切り換えるレンジ切換機構と、運転者の要求する目標シフトレンジを運転者の操作により入力するレンジ切換操作手段とを備え、前記レンジ切換操作手段により入力された目標シフトレンジに応じて前記電気的なアクチュエータを駆動制御して前記レンジ切換機構のシフトレンジを前記目標シフトレンジに切り換えるレンジ切換機構の制御装置において、前記レンジ切換機構の実シフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段を備え、前記シフトレンジ検出手段で検出された実シフトレンジが前記目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず前記実シフトレンジが前記目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力（車輪の駆動力）を抑制する車両駆動力抑制制御を制御手段によって実行するようにしたものである。
【０００９】
本発明では、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず実シフトレンジが目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力を抑制する車両駆動力抑制制御を実行するようにしたので、実際にレンジ切換動作の異常が発生した場合に、その異常が検出される前でも、車両駆動力抑制制御によって車両の挙動異常が現れにくくなるように制御できる。また、目標シフトレンジの切り換えに応じてレンジ切換機構が正常に動作する場合に、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達する前にアクセルペダルの踏み込み等の操作が行われても、車両駆動力抑制制御によって車両の挙動異常が現れにくくなるように制御できる。これにより、本発明では、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでの間に車両の異常挙動が現れにくくなるように制御できる。
【００１０】
この場合、車両駆動力抑制制御は、例えば自動変速機内部のクラッチ等の摩擦係合要素の係合力を弱めて摩擦係合要素を滑りやすくする等して自動変速機内部で車両駆動力を抑制するようにしても良いが、請求項２のように、車両駆動力抑制制御の実行中に車両駆動源となるエンジンの出力を抑制するように制御することで車両駆動力を抑制するようにしても良い。ここで、エンジンの出力抑制の方法は、例えば、スロットル開度が開かれることを禁止したり、或は、スロットル開度を強制的に閉じ方向に制御したり、点火時期を遅角補正したり、一部の気筒の燃焼を燃料カット等により休止する減筒運転を行うようにしても良く、勿論、これらのうちの２つ以上の制御を組み合わせて実施するようにすると良い。これらのエンジンの出力抑制制御によって車両駆動力を確実に抑制することができる。
【００１１】
また、請求項３のように、車両駆動力抑制制御の実行中にスロットル開度をアイドル時の開度又はその付近に制御することで車両駆動力を抑制するようにしても良い。このようにすれば、車両駆動力抑制制御の実行中にエンジン出力をアイドル回転継続（エンジンストール防止）に必要な最低限の出力まで確実に抑制することができ、車両の異常挙動をより確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１及び図２に基づいてレンジ切換機構１１の構成を説明する。
レンジ切換機構１１は、自動変速機１２のレンジを、例えば、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）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１１の駆動源となるモータ１３（電気的なアクチュエータ）は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構１４（図２参照）を内蔵し、この減速機構１４の回転軸に嵌合連結された出力軸１５の回転位置を検出する出力軸センサ１６が設けられている。この出力軸センサ１６は、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄの各レンジに対応する回転角度範囲でオン（ＯＮ）する４個の接点を有するスイッチにより構成され、いずれの接点がオン状態であるかを判別することによって実シフトレンジを検出するようになっている。これにより、出力軸センサ１６は、特許請求の範囲でいうシフトレンジ検出手段として機能する。
【００１３】
一方、出力軸１５には、自動変速機１２の油圧回路のマニュアルバルブ１７を切り換えるためのディテントレバー１８が固定されている。このディテントレバー１８にはＬ字形のパーキングロッド１９が固定され、このパーキングロッド１９の先端部に設けられた円錐体２０がロックレバー２１に当接している。このロックレバー２１は、円錐体２０の位置に応じて軸２２を中心にして上下動してパーキングギヤ２３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ２３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ２３がロックレバー２１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。
【００１４】
また、ディテントレバー１８には、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４が連結され、モータ１３によって出力軸１５と一体にディテントレバー１８を回動させることで、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置を切り換えて自動変速機１２に内蔵された油圧クラッチを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかの状態に切り換える。
【００１５】
ディテントレバー１８には、スプール弁２４を上記各レンジに対応する位置に保持するための４個の保持凹部２５が形成され、ディテントレバー１８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ２６がマニュアルバルブ１７に固定されている。このディテントバネ２６の先端に設けられた係合部２７がディテントレバー１８の目標シフトレンジの保持凹部２５に嵌まり込むことで、ディテントレバー１５が目標シフトレンジの回転位置で保持されて、マニュアルバルブ１７のスプール弁２４の位置が目標シフトレンジの位置で保持されるようになっている。尚、ディテントレバー１８とディテントバネ２６等からディテント機構２８が構成されている。
【００１６】
Ｐレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１に接近する方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１を押し上げてロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２３に嵌まり込んでパーキングギヤ２３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２の出力軸（車両の駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。
【００１７】
Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド１９がロックレバー２１から離れる方向に移動して、円錐体２０の太い部分がロックレバー２１から抜け出てロックレバー２１が下降し、それによって、ロックレバー２１の凸部２１ａがパーキングギヤ２０から外れてパーキングギヤ２０のロックが解除され、自動変速機１２の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。
【００１８】
一方、モータ１３には、ロータの回転位置を検出するためのエンコーダ３１が設けられている。このエンコーダ３１は、例えば磁気式のロータリエンコーダにより構成されており、モータ１３のロータの回転に同期してＡ相、Ｂ相、Ｚ相のパルス信号をレンジ切換制御装置３２に出力するように構成されている。このレンジ切換制御装置３２に設けられたレンジ切換制御用ＥＣＵ３３（マイクロコンピュータ）は、エンコーダ３１から出力されるＡ相信号とＢ相信号の立ち上がり／立ち下がりの両方のエッジをカウントして、そのエンコーダカウント値に応じてモータ駆動回路３４によってモータ１３の通電相を所定の順序で切り換えることでモータ１３を回転駆動する。
【００１９】
この際、Ａ相信号とＢ相信号の発生順序によってロータの回転方向を判定し、正回転方向（Ｐレンジ→Ｄレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントアップし、逆回転方向（Ｄレンジ→Ｐレンジの回転方向）ではエンコーダカウント値をカウントダウンする。これにより、モータ１３が正回転／逆回転のいずれの方向に回転しても、エンコーダカウント値とモータ１３の回転位置との対応関係が維持されるため、正回転／逆回転のいずれの回転方向でも、エンコーダカウント値によってモータ１３の回転位置を検出して、その回転位置に対応した相の巻線に通電してモータ１３を回転駆動することが可能となる。尚、エンコーダ３１のＺ相信号は、ロータの基準回転位置を検出するのに用いられる。
【００２０】
本実施例では、レンジ切換機構１１の実シフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段として出力軸センサ１６を用いるようにしたが、この出力軸センサ１６を省略して、エンコーダカウント値によって実シフトレンジを検出するようにしても良い（エンコーダ３１をシフトレンジ検出手段として用いるようにしても良い）。
【００２１】
運転者が自動変速機１２のシフトレバーを操作すると、そのシフトレバーの操作位置（目標シフトレンジ）がシフトレンジ検出装置３６によって検出され、このシフトレンジ検出装置２８の出力信号（目標シフトレンジの信号）がレンジ切換制御用ＥＣＵ３３に入力される。これにより、レンジ切換制御用ＥＣＵ３３は、目標シフトレンジに対応する目標回転角（エンコーダカウント値の目標値）を設定して、モータ１３への通電を開始し、エンコーダカウント値が目標値と一致する位置で停止するようにモータ１３をフィードバック制御する。
【００２２】
ところで、運転者のレンジ切換操作により目標シフトレンジが切り換えられてからモータ１３の駆動が開始されて実シフトレンジが目標シフトレンジに切り換えられるため、目標シフトレンジが切り換えられてから実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでのモータ１３の駆動時間に相当する“シフトレンジの切り換え遅れ時間”が生じてしまう。従って、前記特許文献１のように、目標シフトレンジが切り換えられてからシフトレンジの切り換え遅れ時間以上に設定された所定の待ち時間が経過するまで待機して、その待ち時間経過後に実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるか否かでレンジ切換動作の異常の有無を判定すると、目標シフトレンジが切り換えられてからレンジ切換動作の異常が検出されるまでに少なくともシフトレンジの切り換え遅れ時間分の検出遅れ時間が生じてしまうため、実際に異常が発生したときに、その異常が検出されるまでの検出遅れ時間中に車両の挙動異常が発生することは防止できない。
【００２３】
また、目標シフトレンジの切り換えに応じてレンジ切換機構１１が正常に動作する場合でも、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達する前にアクセルペダルの踏み込み等の操作が行われると、目標シフトレンジに到達する前のシフトレンジ（つまり運転者の意図しないシフトレンジ）で、エンジン出力が増大して車両駆動力（車輪の駆動力）が増大してしまう可能性があり、それによって、運転者の予期しない車両の異常挙動が発生する懸念がある。
【００２４】
そこで、本実施例では、エンジン運転中に出力軸センサ１６の出力に基づいて検出した実シフトレンジが目標シフトレンジと一致しているか否かを監視し、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力を抑制する車両駆動力抑制制御を実行することで、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでの間に車両の異常挙動が現れにくくなるように制御する。
【００２５】
この場合、車両駆動力抑制制御は、例えば自動変速機１２内部のクラッチ等の摩擦係合要素の係合力を弱めて摩擦係合要素を滑りやすくする等して自動変速機１２内部で車両駆動力を抑制するようにしても良いが、車両駆動力抑制制御の実行中に車両駆動源となるエンジンの出力を抑制するように制御することで車両駆動力を抑制するようにすると良い。ここで、エンジンの出力抑制の方法は、例えば、スロットル開度が開かれることを禁止したり、或は、スロットル開度を強制的に閉じ方向に制御したり、点火時期を遅角補正したり、一部の気筒の燃焼を燃料カット等により休止する減筒運転を行うようにしても良く、勿論、これらのうちの２つ以上の制御を組み合わせて実施するようにしても良い。これらのエンジンの出力抑制制御によって車両駆動力を確実に抑制することができる。
【００２６】
本実施例では、レンジ切換制御用ＥＣＵ３３又はエンジン制御用ＥＣＵ３７がエンジン運転中に図３のレンジ不一致監視ルーチンを所定周期で実行することで、特許請求の範囲でいう制御手段として機能し、エンジン運転中に出力軸センサ１６の出力に基づいて検出した実シフトレンジが目標シフトレンジと一致しているか否かを監視して（ステップ１０１）、実シフトレンジが目標シフトレンジと一致していると判定されれば、車両駆動力抑制制御フラグをＯＦＦして車両駆動力抑制制御を行わないようにする（ステップ１０２）。この場合は、運転者のアクセル操作やエンジン運転状態に応じて、空気系（電子スロットルシステム３８）、点火系、燃料系を制御してエンジン出力（車両駆動力）を制御する。
【００２７】
一方、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であると判定されれば、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、車両駆動力抑制制御フラグをＯＮして車両駆動力抑制制御を実行する（ステップ１０３）。この場合は、例えば、エンジン制御用ＥＣＵ３７から電子スロットルシステム３８に出力する目標スロットル開度をアイドル時の開度（又はその付近）に設定して、実アイドル開度を強制的にアイドル時の開度（又はその付近）まで閉じる。このようにすれば、車両駆動力抑制制御の実行中にエンジン出力をアイドル回転継続（エンジンストール防止）に必要な最低限の出力まで確実に抑制することができ、車両の異常挙動を確実に防止することができる。
【００２８】
以上説明した本実施例では、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力抑制制御を実行するようにしたので、実際にレンジ切換動作の異常が発生した場合に、その異常が検出される前でも、車両駆動力抑制制御によって車両の挙動異常が現れにくくなるように制御できる。また、目標シフトレンジの切り換えに応じてレンジ切換機構１１が正常に動作する場合に、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達する前にアクセルペダルの踏み込み等の操作が行われても、車両駆動力抑制制御によって車両の挙動異常が現れにくくなるように制御できる。これにより、本実施例では、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジに到達するまでの間に車両の異常挙動が現れにくくなるように制御できる。
【００２９】
尚、図１に示すレンジ切換装置は、ディテントレバー１８の回動動作に連動して自動変速機のＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの４つのレンジを切り換えるように構成されているが、５つ以上のレンジを切り換えるように構成しても良く、勿論、Ｐレンジとその以外のレンジ（ＮｏｔＰレンジ）の２つのレンジのみを切り換えるレンジ切換装置にも、本発明を適用して実施できる。
【００３０】
また、車両を前進方向に駆動する走行レンジが複数存在するシステム（Ｄレンジの他に、例えば、Ｌレンジ、２レンジ等が設けられたシステム）では、実シフトレンジと目標シフトレンジとが両方とも車両を前進方向に駆動する走行レンジである場合は、実シフトレンジと目標シフトレンジとが不一致であっても、車両駆動力の作用方向が同じであるため、車両の異常挙動が現れにくい。従って、実シフトレンジと目標シフトレンジとが両方とも車両を前進方向に駆動する走行レンジである場合は、車両駆動力抑制制御を行う必要はない。要するに、非駆動レンジ（Ｐレンジ又はＮレンジ）と走行レンジとの間の切り換え、非駆動レンジと後退レンジ（Ｒレンジ）との間の切り換え、及び、走行レンジと後退レンジとの間のレンジ切り換えが行われる場合に、実シフトレンジが目標シフトレンジと不一致であるときに、レンジ切換動作の異常の有無を問わず、実シフトレンジが目標シフトレンジと一致するまで車両駆動力抑制制御を実行するようにすれば良い。
【００３１】
また、本実施例のレンジ切換操作手段は、シフトレバーとシフトレンジ検出装置３６によって構成したが、シフトレバー以外の操作部材で運転者の要求するシフトレンジを入力する構成としても良い。
その他、本発明は、レンジ切換機構１１の構成を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例におけるレンジ切換装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例のレンジ不一致監視ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１１…レンジ切換機構、１２…自動変速機、１３…モータ（電気的なアクチュエータ）、１４…減速機構、１５…出力軸、１６…出力軸センサ（シフトレンジ検出手段）、１７…マニュアルバルブ、１８…ディテントレバー、１９…パーキングロッド、２１…ロックレバー、２３…パーキングギヤ、２４…スプール弁、２５…保持凹部、２６…ディテントバネ、２７…係合部、２８…ディテント機構、３１…エンコーダ、３２…レンジ切換制御装置、３３…レンジ切換制御用ＥＣＵ（制御手段）、３６…シフトレンジ検出装置（レンジ切換操作手段）、３７…エンジン制御用ＥＣＵ（制御手段）、３８…電子スロットルシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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