(57)【要約】【課題】ニュートラルスタートスイッチを必要としないシフト制御システムを実現する。【解決手段】シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、アクチュエータ４２、エンコーダ４６およびシフト制御機構４８により基準位置の学習制御を実行する場合には、補機バッテリ１６からアクチュエータ４２に電力を供給するように切替器１４を制御する回路と、基準位置の学習制御後には、補機バッテリ１６の電圧値よりも高い電圧値の電力を、オルタネータ１８からアクチュエータ４２に供給するように切替器１４を制御する回路とを含む。【選択図】        図１
2005024044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータにより駆動されてシフトポジションを切り替えるためのシフト手段と、
所定のシフトポジションにおいて、前記アクチュエータの所定方向の回転を規制するための規制手段と、
前記アクチュエータを回転させる回転制御手段と、
前記アクチュエータに電力を供給する電力供給手段と、
前記電力供給手段により前記アクチュエータに供給される電力値を変更するように、前記電力供給手段を制御するための制御手段とを含む、自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項２】
前記電力供給手段は、低電圧電力供給手段と、高電圧電力供給手段と、前記低電圧電力供給手段および前記高電圧電力供給手段のいずれか一方から前記アクチュエータに電力を供給するように、前記制御手段により切替えられるための切替手段とを含む、請求項１に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項３】
前記切替手段は、
前記規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには前記低電圧電力供給手段により前記アクチュエータが駆動されるように電力を供給し、
前記規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動されるときには前記高電圧電力供給手段により前記アクチュエータが駆動されるように電力を供給するように、切替えるための手段を含む、請求項１または２に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項４】
前記規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動されるときは、シフトポジションを切り替えるときである、請求項３に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項５】
シフトポジションを切り替えるときは、アクチュエータの動力によりパーキング機構が作動され、シフトポジションがＰポジションと非Ｐポジション間で切り替えられるときである、請求項４に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項６】
前記規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには、所定のシフトポジションに応じたアクチュエータの基準位置を設定するときである、請求項３に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項７】
前記規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには、車両のシステム起動前に所定のシフトポジションに応じたアクチュエータの基準位置を設定するときであり、
前記低電圧電力供給手段は、前記車両が走行可能な状態となる前に前記アクチュエータに電力を供給することが可能な第１のバッテリである、請求項３に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項８】
前記車両は、走行用モータを備え、前記高電圧電力供給手段は、前記走行用モータに電力を供給する第２のバッテリである請求項７に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【請求項９】
前記車両は、エンジン駆動発電機を備え、前記高電圧電力供給手段は、前記エンジン駆動発電機である請求項７に記載の自動変速機のシフトレンジ切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のシフトレンジをモータ等からなるアクチュエータを介して切り替える自動変速機のシフトレンジ切替装置に関し、特にシフトレンジの基準位置を的確に把握することができる自動変速機のシフトアクチュエータの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運転者によるシフトレバーの操作に従い自動変速機のシフトレンジを電気制御により切り替えるシフトレンジ切替装置においては、シフトレンジ切替用の動力源として電動機（たとえば直流モータ）を備えたものが知られている。
【０００３】
このようなシフトレンジ切替装置によれば、自動変速機のシフトレンジを運転者によるシフトレバーの操作力によって直接切り替える一般的な切替装置のように、シフトレバーとシフトレンジ切替機構とを機械的に接続する必要がないことから、これら各部を車両に搭載する際のレイアウト上の制限がなく、設計の自由度を高めることができる。また、車両への組み付け作業を簡単に行うことができるという利点があった。
【０００４】
このようなシフトレンジ切替装置においては、自動変速機のシフトレンジを、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ）の各走行レンジに順に切り替えるためのシフトレンジ切替機構を備えている。このシフトレンジ切替機構は、自動変速機内の摩擦係合装置の係合および解放を、各走行レンジの切替状態に応じて切替制御するためのスプール弁およびマニュアルバルブと、アクチュエータおよびニュートラルスタートスイッチと一体に回転可能なマニュアルシャフトとを有している。
【０００５】
ここで、ニュートラルスタートスイッチは自動変速機のシフトレンジを検出するためのものである。シフトレンジ切替機構は、アクチュエータによりマニュアルシャフトが回転すると、スプール弁がマニュアルバルブ内部で摺動し、油圧回路を切り替えて自動変速機のシフトレンジを切り替える。
【０００６】
このようなシフトレンジ切替装置では、一般に、マニュアルバルブを自動変速機に組み付ける際の組み付け位置精度はあまり高くなく、そのため、ニュートラルスタートスイッチは自動変速機に組み付け後に個体ごとに組み付け角度を調整する必要があった。
【０００７】
また、ニュートラルスタートスイッチと同様に、アクチュエータも運転者の指示したとおり正確にシフトレンジを切り替える必要があるため、自動変速機に組み付け後に組み付け角度の調整を個体ごとに行なっていた。しかしながら、アクチュエータは個体ごとのばらつきが大きいため、組み付け角度の調整に過大な工数を必要としていた。また、アクチュエータの故障時には、アクチュエータのアセンブリ交換を行うのであるが、そのときにもアクチュエータの組み付け角度を調整する必要があり、整備が困難であるという問題があった。
【０００８】
特開２００２−３１０２９４号公報（特許文献１）は、アクチュエータの組み付けが容易で、シフトレンジを正確に切り替える自動変速機のシフトレンジ切替装置を開示する。このシフトレンジ切替装置は、自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切り替えるためのシフトレンジ切替機構と、シフトレンジ切替機構の動力源となるアクチュエータと、外部操作によって入力される切替指令に従いアクチュエータを駆動することにより、自動変速機のシフトレンジを切替指令に対応したシフトレンジに制御する制御回路と、自動変速機のシフトレンジ位置を検知して制御回路に検出信号を送出する検出回路とを備えた自動変速機のシフトレンジ切替装置である。制御回路は、検出回路の検出信号から自動変速機のシフトレンジ位置の基準値を設定し、基準値に基づいてアクチュエータを制御する。
【０００９】
特許文献１に開示された自動変速機のシフトレンジ切替装置によると、外部操作によって入力される切替指令に従いアクチュエータを駆動することにより、自動変速機のシフトレンジを切替指令に対応したシフトレンジに制御する。そして、自動変速機のシフトレンジ位置を検知する検出回路の検出信号から自動変速機のシフトレンジ位置の基準値を設定し、この基準値に基づいてアクチュエータを制御する。このため、シフトレンジ切替機構の組み付け位置精度およびアクチュエータの個体ごとのばらつきに関係なく、アクチュエータを自動変速機に組み付ける際の組み付け角度を調整する工程を不要にし、アクチュエータを自動変速機に組み付けることが容易になる。したがって、アクチュエータの組み付けおよび整備が容易になるとともに、シフトレンジ切替機構を駆動して自動変速機のシフトレンジを正確に切り替えることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３１０２９４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された自動変速機のシフトレンジ切替装置では、アクチュエータの組み付けおよび整備が容易になるという効果を発現するとしても、自動変速機のシフトレンジ位置を検知する検出回路（ニュートラルスタートスイッチ）の出力信号よりカウンタのカウント値を参照することで各レンジの中心を示すカウント値を算出することが必要になる。各レンジを指し示すカウント値を基準値として設定して、この基準値に基づいてアクチュエータを制御することにより、アクチュエータの個体ごとのばらつきに関係なく、アクチュエータを自動変速機に組み付ける際の組み付け角度を調整する工程を不要にし、アクチュエータを自動変速機に組み付けることが容易にするものであるので、ニュートラルスタートスイッチが必須となる。このため、ニュートラルスタートスイッチによる、重量の増加およびコスト上昇という問題がある。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ニュートラルスタートスイッチを不要とした自動変速機のシフトレンジ切替装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置は、アクチュエータにより駆動されてシフトポジションを切り替えるためのシフト手段と、所定のシフトポジションにおいて、アクチュエータの所定方向の回転を規制するための規制手段と、アクチュエータを回転させる回転制御手段と、アクチュエータに電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段によりアクチュエータに供給される電力値を変更するように、電力供給手段を制御するための制御手段とを含む。
【００１４】
第１の発明によると、電力供給手段により電力が供給されたアクチュエータが回転制御手段によりその回転が制御されて、シフトポジションが切り替えられる。所定のシフトポジション（たとえばＰポジション）において、規制手段によりアクチュエータの所定方向の回転を規制してアクチュエータの基準位置を定めることができる。このため、ニュートラルスタートスイッチが不要になる。特に、第１の発明においては、制御手段が電力供給手段を制御して、たとえば、基準位置を定める場合とそうではない場合とに応じて、アクチュエータに供給される電力値を変更する。さらに具体的に例示すると、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動される場合（基準位置を定める場合）には低い電圧で電力を供給して、規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動される場合（シフトポジションを切替える場合）には、高い電圧で電力を供給する。このようにすると、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動される場合（基準位置を定める場合）には低い電圧でアクチュエータが回転されるので規制手段を含む構成機器に過大な荷重が加わらない。そのため、そのような過大な荷重に耐え得るような強度設計が不要になる。一方、パーキング機構の係合動作（非ＰポジションからＰポジションへのシフトレンジ切替）や、パーキング機構の非係合動作（Ｐポジションから非Ｐポジションへのシフトレンジ切替）の場合には、高い電圧でアクチュエータが回転されるので、坂路において車重がパーキング機構にかかっている場合に良好にシフトレンジ切替を実行することができる。その結果、ニュートラルスタートスイッチを不要とした自動変速機のシフトレンジ切替装置を提供することができる。
【００１５】
第２の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第１の発明の構成に加えて、電力供給手段は、低電圧電力供給手段と、高電圧電力供給手段と、低電圧電力供給手段および高電圧電力供給手段のいずれか一方からアクチュエータに電力を供給するように、制御手段により切替えられるための切替手段とを含む。
【００１６】
第２の発明によると、アクチュエータであるモータで発生する回転トルクを、アクチュエータに供給される電圧値や電流値を変更する（電力値を変更する）ことにより、変化させるようにすることができる。
【００１７】
第３の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、切替手段は、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには低電圧電力供給手段によりアクチュエータが駆動されるように電力を供給し、規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動されるときには高電圧電力供給手段によりアクチュエータが駆動されるように電力を供給するように、切替えるための手段を含む。
【００１８】
第３の発明によると、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動される場合（基準位置を定める場合）には低い電圧で電力を供給して、規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動される場合（シフトポジションを切替える場合）には、高い電圧で電力を供給する。このようにすると、基準位置を定める場合には低い電圧でアクチュエータが回転されるので規制手段を含む構成機器に過大な荷重が加わらない。一方、非ＰポジションとＰポジションとの間でのシフトレンジ切替の場合には、高い電圧でアクチュエータが回転されるので、坂路において車重がパーキング機構にかかっている場合に良好にシフトレンジ切替を実行することができる。
【００１９】
第４の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第３の発明の構成に加えて、規制手段により規制されない方向にアクチュエータが駆動されるときは、シフトポジションを切り替えるときであるものである。
【００２０】
第４の発明によると、シフトポジションを切り替えるときには、高い電圧でアクチュエータに電力を供給して大きなトルクが発生するので、たとえ、坂路において車重がパーキング機構にかかっている場合であっても、良好にシフトレンジ切替を実行することができる。
【００２１】
第５の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第４の発明の構成に加えて、シフトポジションを切り替えるときは、アクチュエータの動力によりパーキング機構が作動され、シフトポジションがＰポジションと非Ｐポジション間で切り替えられるときであるものである。
【００２２】
第５の発明によると、非ＰポジションからＰポジションへの切替（Ｐ入り）やＰポジションから非Ｐポジションへの切替（Ｐ抜き）の場合には、高い電圧でアクチュエータが回転されるので、坂路において車重がパーキング機構にかかっている場合に良好にシフトレンジ切替を実行することができる。
【００２３】
第６の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第３の発明の構成に加えて、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには、所定のシフトポジションに応じたアクチュエータの基準位置を設定するときであるものである。
【００２４】
第６の発明によると、たとえば、所定のポジションであるＰポジションにおいて、低い電圧でアクチュエータを回転させて規制手段における基準位置を設定することができる。このとき、高い電圧でアクチュエータが回転されるわけではないので、規制手段を含む構成機器について過大な荷重に耐え得るような強度設計が不要になる。
【００２５】
第７の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第３の発明の構成に加えて、規制手段により規制される方向にアクチュエータが駆動されるときには、車両のシステム起動前に所定のシフトポジションに応じたアクチュエータの基準位置を設定するときである。低電圧電力供給手段は、車両が走行可能な状態となる前にアクチュエータに電力を供給することが可能な第１のバッテリであるものである。
【００２６】
第７の発明によると、たとえば、車両のシステム起動前である車両の停止中にはシフトポジションはＰポジションにある。このときに、システム起動前（車両が走行可能な状態となる前）でも電力の供給が可能な第１のバッテリからアクチュエータに低い電圧で電力を供給してアクチュエータを回転させて、規制手段における基準位置を設定することができる。
【００２７】
第８の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第７の発明の構成に加えて、このシフトレンジ切替装置が搭載される車両は、走行用モータを備える。高電圧電力供給手段は、走行用モータに電力を供給する第２のバッテリであるものである。
【００２８】
第８の発明によると、たとえば、車両のシステム起動後（イグニッションスイッチがオンされた後）である車両の走行中にはシフトポジションはＰポジションと非Ｐポジションとの間の移動を含む。複数のシフトポジションの間を移動する。このときに、車両の走行用モータに電力を供給する第２のバッテリからアクチュエータに電力が供給される。第２のバッテリは、車両の走行用モータを回転させるために高電圧の電池である。したがって、高電圧の電力を供給してアクチュエータを回転させて、シフトレンジを変更することができる。
【００２９】
第９の発明に係る自動変速機のシフトレンジ切替装置においては、第７の発明の構成に加えて、このシフトレンジ切替装置が搭載される車両は、エンジン駆動発電機を備える。高電圧電力供給手段は、エンジン駆動発電機であるものである。
【００３０】
第９の発明によると、たとえば、車両のシステム起動後（イグニッションスイッチがオンされた後）である車両の走行中にはシフトポジションはＰポジションと非Ｐポジションとの間の移動を含み、複数のシフトポジションの間を移動する。このときに、車両のエンジン駆動発電機（オルタネータ）からアクチュエータに電力が供給される。エンジン駆動発電機は、第１のバッテリを充電するために用いられる発電機であって第１の電池よりも高電圧である。したがって、高電圧の電力を供給してアクチュエータを回転させて、シフトレンジを変更することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３２】
図１は、実施の形態に係るシフト制御システム１０の構成を示す。本実施の形態のシフト制御システム１０は、車両のシフトレンジを切り替えるために用いられる。シフト制御システム１０は、Ｐスイッチ２０、シフトスイッチ２６、車両電源スイッチ２８、車両制御装置（以下、「Ｖ−ＥＣＵ」と表記する）３０、パーキング制御装置（以下、「Ｐ−ＥＣＵ」と表記する）４０、アクチュエータ４２、エンコーダ４６、シフト制御機構４８、表示部５０、メータ５２および駆動機構６０を含む。シフト制御システム１０は、電気制御によりシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムとして機能する。具体的にはシフト制御機構４８がアクチュエータ４２により駆動されてシフレンジの切替を行なう。
【００３３】
車両電源スイッチ２８は、車両電源のオン・オフを切り替えるためのスイッチである。車両電源スイッチ２８がドライバなどのユーザから受付けた指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。たとえば、車両電源スイッチ２８がオンされることにより、補機バッテリ１６から電力が供給されて、シフト制御システム１０が起動される。
【００３４】
Ｐスイッチ２０は、シフトレンジをパーキングレンジ（以下、「Ｐレンジ」と呼ぶ）とパーキング以外のレンジ（以下、「非Ｐレンジ」と呼ぶ）との間で切り替えるためのスイッチであり、スイッチの状態をドライバに示すためのインジケータ２２、およびドライバからの指示を受付ける入力部２４を含む。ドライバは、入力部２４を通じて、シフトレンジをＰレンジに入れる指示を入力する。入力部２４はモーメンタリスイッチであってもよい。入力部２４が受付けたドライバからの指示は、Ｖ−ＥＣＵ３０、およびＶ−ＥＣＵ３０を通じＰ−ＥＣＵ４０に伝達される。
【００３５】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、シフトレンジをＰレンジと非Ｐレンジとの間で切り替えるために、シフト制御機構４８を駆動するアクチュエータ４２の動作を制御し、現在のシフトレンジの位置をインジケータ２２に提示する。シフトレンジが非Ｐレンジであるときにドライバは入力部２４を押下すると、Ｐ−ＥＣＵ４０はシフトレンジをＰレンジに切り替えて、インジケータ２２に現在のシフトレンジがＰレンジである旨を提示する。
【００３６】
アクチュエータ４２は、スイッチドリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と表記する）により構成され、Ｐ−ＥＣＵ４０からの指示を受けてシフト制御機構４８を駆動する。エンコーダ４６は、アクチュエータ４２と一体的に回転し、ＳＲモータの回転状況を検知する。本実施の形態のエンコーダ４６は、Ａ層、Ｂ層およびＺ層の信号を出力するロータリエンコーダである。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６から出力される信号を取得してＳＲモータの回転状況を把握し、ＳＲモータを駆動するための通電の制御を行なう。
【００３７】
シフトスイッチ２６は、シフトレンジをドライブレンジ（Ｄ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ブレーキレンジ（Ｂ）などのレンジに切り替えたり、またＰレンジに入れられているときには、Ｐレンジを解除したりするためのスイッチである。シフトスイッチ２６が受付けたドライバからの指示はＶ−ＥＣＵ３０に伝達される。Ｖ−ＥＣＵ３０は、ドライバからの指示に基づき、駆動機構６０におけるシフトレンジを切り替える制御を行なうとともに、現在のシフトレンジの状態をメータ５２に提示する。駆動機構６０は、無段変速機構から構成されているが、有段変速機構から構成されてもよい。
【００３８】
Ｖ−ＥＣＵ３０は、シフト制御システム１０の動作を統括的に管理する。表示部５０は、Ｖ−ＥＣＵ３０またはＰ−ＥＣＵ４０が発したドライバに対する指示や警告などを表示する。メータ５２は、車両の機器の状態やシフトレンジの状態などを提示する。
【００３９】
アクチュエータ４２は、シフトアクチュエータＥＣＵ１２に接続され、アクチュエータ４２の作動状態がシフトアクチュエータＥＣＵ１２に伝達される。シフトアクチュエータＥＣＵ１２は切替器１４に接続され、切替器１４には補機バッテリ１６とオルタネータ１８とが接続されている。切替器１４はシフトアクチュエータＥＣＵ１２からの指示信号に基づいて、アクチュエータ４２に補機バッテリ１６から電力を供給するか、オルタネータ１８にて発電された電力を供給するかのいずれか一方を選択する。補機バッテリ１６はたとえば、鉛蓄電池である。
オルタネータ１８は、エンジンのクランク軸に設けられたクランク軸プーリに接続されたプーリおよびベルトを介してエンジンにより回転され交流電力を発電しレクチファイヤ呼ばれる整流機構により直流に変換される。このオルタネータ１８により１４Ｖ程度の電圧値を有する直流電力が発生される。
【００４０】
すなわち、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、後述するプログラムを実行することにより、切替器１４に対して切替信号を出力し、アクチュエータ４２に補機バッテリ１６から電圧値１２Ｖの電力またはオルタネータ１８から電圧値１４Ｖの電力のいずれかの電力を供給するように制御する。
【００４１】
図２は、シフト制御機構４８の構成を示す。以下、シフトレンジ、Ｐレンジ、非Ｐレンジを意味し、非Ｐレンジにおける、Ｒ、Ｎ、Ｄ、Ｂの各レンジを含まない。シフト制御機構４８は、アクチュエータ４２により回転されるシャフト１０２、シャフト１０２の回転に伴って回転するディテントプレート１００、ディテントプレート１００の回転に伴って動作するロッド１０４、図示しない変速機の出力軸に固定されたパーキングギア１０８、パーキングギア１０８をロックするためのパーキングロックポール１０６、ディテントプレート１００の回転を制限してシフトレンジを固定するディテントスプリング１１０およびころ１１２を含む。ディテントプレート１００は、アクチュエータ４２により駆動されてシフトレンジを切り替えるシフト手段として機能する。シャフト１０２、ディテントプレート１００、ロッド１０４、ディテントスプリング１１０およびころ１１２は、シフト切替機構の役割を果たす。またエンコーダ４６は、アクチュエータ４２の回転量に応じた計数値を取得する計数手段として機能する。
【００４２】
図２はシフトレンジが非Ｐレンジであるときの状態を示している。この状態では、パーキングロックポール１０６がパーキングギア１０８をロックしていないので、車両の駆動軸の回転は妨げられない。この状態からアクチュエータ４２によりシャフト１０２を時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１００を介してロッド１０４が図２に示す矢印Ａの方向に押され、ロッド１０４の先端に設けられたテーパ部によりパーキングロックポール１０６が図２に示す矢印Ｂの方向に押し上げられる。ディテントプレート１００の回転に伴ってディテントプレート１００の頂部に設けられた２つの谷のうちの一方、すなわち非Ｐレンジ位置１２０にあったディテントスプリング１１０のころ１１２は、山１２２を乗り越えて他方の山、すなわちＰレンジ位置１２４へ移る。ころ１２２は、その軸方向に回転可能にディテントスプリング１１０に設けられている。ころ１１２がＰレンジ位置１２４に来るまでディテントプレート１００が回転したとき、パーキングロックポール１０６は、パーキングギア１０８と嵌合する位置まで押し上げられる。これにより、車両の駆動軸が機械的に固定され、シフトレンジがＰレンジに切り替わる。
【００４３】
実施の形態に係るシフト制御システム１０では、シフトレンジ切替時にディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびシャフト１０２などのシフト切替機構に係る負荷を低減するために、Ｐ−ＥＣＵ４０が、ディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２を乗り越えて落ちるときの衝撃を少なくするように、アクチュエータ４２の回転量を制御する。
【００４４】
図３は、ディテントプレート１００の構成を示す。それぞれの谷において、山１２２から離れた側に位置する面を壁と呼ぶ。すなわち壁は、Ｐ−ＥＣＵ４０により以下により制御を行なわない状態でディテントスプリング１１０のころ１１２が山１２２をのり越えて谷に落ちるときに、ころ１１２とぶつかる位置に存在する。Ｐレンジ位置１２４における壁を「Ｐ壁」と呼び、非Ｐレンジ位置１２０における壁を「非Ｐ壁」と呼ぶ。ころ１２２がＰレンジ位置１２４から非Ｐレンジ位置１２０に移動する場合、Ｐ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突しないようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、非Ｐ壁２１０がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「非Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。またころ１１２が非Ｐレンジ位置１２０からＰレンジ位置１２４に移動する場合、Ｐ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突しないようにアクチュエータ４２を制御する。具体的には、Ｐ−ＥＣＵ４０は、Ｐ壁２００がころ１１２に衝突する手前の位置でアクチュエータ４２の回転を停止する。この位置を「Ｐ目標回転位置」と呼ぶ。
Ｐ−ＥＣＵ４０によるアクチュエータ４２の制御により、シフトレンジ切替時においてディテントプレート１００、ディテントスプリング１１０およびシャフト１０２などのシフト切替機構に係る負荷を大幅に低減することができる。負荷を低減することによりシフト切替機構の軽量化、低コスト化を図ることもできる。
なお、本実施の形態においては、後述する制御が行なわれることにより、さらなるシフト切替機構の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００４５】
図４は、アクチュエータ４２の制御方法を説明するための図である。アクチュエータ４２は、ディテントプレート１００を回転する。アクチュエータ４２の回転は、Ｐ壁２００および非Ｐ壁２１０により規制される。図４はアクチュエータ４２の回転制御を行なう上でのＰ壁２００の位置および非Ｐ壁２１０の位置を概念的に示す。Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置までをアクチュエータ４２の稼働回転量と呼ぶ。稼働回転量は、エンコーダ４６の計数値から求められる実際の稼働回転量（以下、「実稼働回転量」と呼ぶ）と、設計により定められた稼働回転量（以下、「設計稼働回転量」と呼ぶ）を含む。
【００４６】
現在のシフトレンジは、Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置から所定回転量の範囲内にある場合に決定される。シフトレンジの判定基準として、Ｐロック判定位置およびＰ解除判定位置を設定し、Ｐ壁位置からＰロック判定位置の範囲、および非Ｐ壁位置からＰ解除判定位置までの範囲を、シフトレンジ判定範囲とする。具体的には、エンコーダ４６で検出されたアクチュエータ４２の回転量がＰ壁位置からＰロック判定位置の範囲にあるときには、シフトレンジがＰレンジであることを判定し、一方でアクチュエータ４２の回転量は非Ｐ壁位置からＰ解除判定位置の範囲にあるときには、シフトレンジが非Ｐレンジであることを判定する。なお、アクチュエータ４２の回転量がＰロック判定位置からＰ解除判定位置の間にあるときには、シフトレンジが不定またはシフトが切替中であることを判定する。以上の判定は、Ｐ−ＥＣＵ４０により実行される。
【００４７】
Ｐ目標回転位置は、Ｐ壁位置とＰロック判定位置との間に設定される。Ｐ目標回転位置は、非ＰレンジからＰレンジへの切替時に、Ｐ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、Ｐ壁位置から所定のマージンをもって定められる。マージンは、経時変化などによりガタを考慮して余裕を持って設定される。これによりある程度の使用回数であれば経時変化を吸収することができ、シフトレンジ切替時におけるＰ壁２００ところ１１２との衝突を回避できる。
【００４８】
同様に、非Ｐ目標回転位置は、非Ｐ壁位置とＰ解除判定位置との間に設定される。非Ｐ目標回転位置は、Ｐレンジから非Ｐレンジへの切替時に、非Ｐ壁２１０がディテントスプリング１１０のころ１１２に衝突しない位置であり、非Ｐ壁位置から所定のマージンを持って定められる。マージンは経時変化などによるガタを考慮して余裕を持って設定され、ある程度の使用回数であれば経時変化を吸収することができ、シフトレンジ切替時における非Ｐ壁２１０ところ１１２との衝突を回避することができる。なお、非Ｐ壁位置からのマージンとＰ壁位置からのマージンとは同一である必要はなく、ディテントプレート１００の形状に依存して異なってもよい。
【００４９】
以上、Ｐ壁位置および非Ｐ壁位置が検出されていることを前提にアクチュエータ４２の制御方法を示した。Ｐ壁位置または非Ｐ壁位置は、Ｐレンジ位置１２４または非Ｐレンジ位置１２０におけるシフトレンジ判定範囲および目標回転位置を定めるための基準位置となる。以下では、相対的な位置情報を検出するエンコーダ４６を用いて、アクチュエータ４２の位置制御を行なう方法、具体的には基準位置となる壁位置を検出する方法を示す。
【００５０】
Ｐ−ＥＣＵ４０またはＶ−ＥＣＵ３０は、前回の車両電源スイッチ２８のオフ時におけるシフトレンジを記憶しておく。車両電源スイッチ２８がオンされるとき、Ｐ−ＥＣＵ４０は記憶していたシフトレンジを現在のシフトレンジに設定する。壁位置検出制御は、現在のシフトレンジにおける壁位置を検出する。なお前回のシフトレンジを記憶していない場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０は車速に基づいて現在のシフトレンジを定める。具体的に、たとえば車速が３ｋｍ／ｈ以下の低速にある場合には、Ｖ−ＥＣＵ３０は現在のシフトレンジをＰレンジと定め、また３ｋｍ／ｈよりも速い中高速にある場合には、現在のシフトレンジを非Ｐレンジと定める。なお、前回のシフトレンジを記憶していない状態で車速が中高速にある場合とは、たとえば車両の走行中に電源が瞬断されて、現在のシフトレンジのデータを消失したような状況に相当する。ほとんどの場合は、車両電源スイッチ２８のオン時、車速が低速であることが判定され、現在のシフトレンジがＰレンジと定められることになる。
【００５１】
図５（ａ）は、Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。Ｐ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２を回転させる回転制御信号、およびアクチュエータ４２のＰ壁位置、すなわち基準位置を設定する位置設定手段として機能する。Ｐ壁位置検出制御では、まず、アクチュエータ４２によりディテントプレート１００を時計回り方向、すなわちＰ壁２００がディテントスプリング１１０のころ１１２に向かう方向に回転させ、ころ１１２とＰ壁２００とを接触させる。
Ｐ壁２００は、Ｐレンジ位置において、アクチュエータ４２の時計回り方向の回転を規制する規制手段として機能する。なおＰ壁２００は、ディテントスプリング１１０およびころ１１２と協同して規制手段を構成するようにしてもよい。図５（ａ）において、矢印Ｆ１は、アクチュエータ４２による回転力、矢印Ｆ２は、ディテントスプリング１１０によるばね力、矢印Ｆ３は、ロッド１０４による押し戻し力を示す。点線で示すディテントプレート１００′は、Ｐ壁２００ところ１１２とが接触した位置を示す。したがって、ディテントプレート１００′の位置を検出することがＰ壁２００の位置を検出することに相当する。
【００５２】
ディテントプレート１００は、Ｐ壁２００ところ１１２との接触後も、点線で示す位置から、アクチュエータ４２の回転力Ｆ１により時計回り方向に、ディテントスプリング１１０のばね力に抗して回転される。これによりディテントスプリング１１０に撓みが生じて、ばね力Ｆ２が増加し、またロッド１０４による押し戻し力Ｆ３も増加する。回転力Ｆ１が、ばね力Ｆ２および押し戻し力Ｆ３と釣り合ったところでディテントプレート１００の回転が停止する。
【００５３】
ディテントプレート１００の回転停止は、エンコーダ４６により取得される計数値の状態に基づいて判定される。Ｐ−ＥＣＵ４０は、エンコーダ４６の計数値の最小値または最大値が所定時間変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４２の回転停止を判定する。計数値の最小値または最大値のいずれかを監視するかは、エンコーダ４６に応じて設定されればよく、いずれにしても最小値または最大値が所定時間変化しないことは、ディテントプレート１００が動かなくなった状態を示す。
【００５４】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、回転停止時のディテントプレート１００の位置を暫定的なＰ壁位置（以下、「暫定Ｐ壁位置」と呼ぶ）として検出し、またディテントスプリング１１０の撓み量または撓み角を算出する。撓み量または撓み角の算出は、Ｐ−ＥＣＵ４０に予め保持されている、アクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップを用いて行なわれる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、マップから暫定Ｐ壁位置検出時のアクチュエータ４２への印加電圧に対応する撓み量ないし撓み角を算出する。なお、アクチュエータ４２の印加電圧の代わりに、バッテリ電圧を用いたマップであってもよい。バッテリ電圧はＰ−ＥＣＵ４０により監視されており、容易に検出することができる。なお、この場合は、バッテリからアクチュエータ４２までのワイヤハーネスなどによる電圧降下分を考慮してマップが作成されることになる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、このマップを用いて、算出した撓み量または撓み角から、暫定Ｐ壁位置をマップ補正し、マップ補正した位置をＰ壁位置として確定する。Ｐ壁位置を確定することによりＰロック判定位置およびＰ目標回転位置を設定することができる。なお、印加電圧に対する撓み量または撓み角に関係するマップの代わりに、アクチュエータ４２の出力トルクに対応する撓み量または撓み角の関係を示すマップであってもよいし、マップを用いて算出する代わりに、撓み量または撓み角を検出するセンサを設け、それにより検出するようにしてもよい。
【００５５】
図５（ｂ）は、非Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。Ｐ−ＥＣＵ４０は、アクチュエータ４２を回転させる回転制御手段およびアクチュエータ４２の非Ｐ壁位置、すなわち基準位置を設定する位置設定手段として機能する。非Ｐ壁位置検出制御では、まず、アクチュエータ４２によりディテントプレート１００を反時計回り方向、すなわち非Ｐ壁２１０がディテントスプリング１１０のころに向かう方向に回転させ、ころ１１２と非Ｐ壁２１０を接触させる。非Ｐ壁２１０は、非Ｐレンジ位置において、アクチュエータ４２の反時計回り方向の回転を規制する規制手段として機能する。なお非Ｐ壁２１０は、ディテントスプリング１１０およびころ１１２と協同して規制手段を構成するようにしてもよい。図５（ｂ）において、矢印Ｆ１はアクチュエータ４２による回転力、矢印Ｆ２は、ディテントスプリング１１０によるばね力、矢印Ｆ３は、ロッド１０４による引張り力を示す。点線で示すディテントプレート１００’’は、非Ｐ壁２１０ところ１１２とが接触した位置を示す。したがって、ディテントプレート１００’’の位置を検出することが、非Ｐ壁２１０の位置を検出することに相当する。
【００５６】
ディテントプレート１００は、非Ｐ壁２１０ところ１１２との接触後も点線で示す位置からアクチュエータ４２の回転力Ｆ１により、ディテントスプリング１１０の引張り力に抗して反時計回り方向に回転される。これによりディテントスプリング１１０に延びが生じて、ばね力Ｆ２が増加し、またロッド１０４により引張り力Ｆ３も増加する。回転力Ｆ１が、ばね力Ｆ２および引張り力Ｆ３と釣り合ったところでディテントプレート１００の回転が停止する。
【００５７】
ディテントプレート１００の回転停止はエンコーダ４６により取得される計数値に基づいて判定される。具体的にはエンコーダ４６の計数値の最大値または最小値が所定時間変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４２の回転停止が判定される。
【００５８】
Ｐ−ＥＣＵ４０は、回転停止時のディテントプレート１００の位置を暫定的な非Ｐ壁位置（以下、「暫定非Ｐ壁位置」と呼ぶ）として検出し、また、ディテントスプリング１１０の延び量を算出する。延び量の算出は、Ｐ−ＥＣＵ４０に予め保持されている、アクチュエータ４２への印加電圧に対応する延び量の関係を示すマップを用いて行なわれる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、マップから暫定非Ｐ壁位置検出時のアクチュエータ４２への印加電圧に対応する延び量を算出する。Ｐ−ＥＣＵ４０はこのマップを用いて、算出した延び量から、暫定非Ｐ壁位置をマップ補正し、マップ補正した位置を非Ｐ壁位置として確定する。非Ｐ壁位置を確定することにより、Ｐ解除判定位置および非Ｐ目標回転位置を設定することができる。なお、印加電圧に対する延び量の関係を示すマップの代わりに、アクチュエータ４２の出力トルクに対応する延び量の関係を示すマップであってもよいし、マップを用いて算出する代わりに、延び量を検出するセンサを設け、それにより検出するようにしてもよい。
【００５９】
以上のように、壁位置検出制御では、現在のシフトレンジにおける壁位置を検出する。既に、Ｐ壁位置から非Ｐ壁位置までの間の実稼働回転量が検出されている場合には、この実稼働回転量を用いて、他方のシフトレンジにおける壁位置を算出することもできる。実稼働回転量は、一方のシフトレンジにおける壁位置検出制御を行なって壁位置を検出した後、他方のシフトレンジにおける壁位置検出制御を行なって他方の壁位置を検出することで、２つの壁位置の間の範囲を測定することができる。Ｐ−ＥＣＵ４０は、測定した実稼働回転量を記憶する。一旦、実稼働回転量を取得すれば、Ｐ−ＥＣＵ４０は、一方のシフトレンジにおける壁位置を算出すると、その壁位置から実稼働回転量だけ回転した位置を他方のシフトレンジにおける壁位置と設定することができ、２つのシフトレンジにおけるシフトレンジ範囲および目標回転位置を設定することができる。
【００６０】
以上のことから、Ｐレンジおよび非Ｐレンジの双方の壁位置の検出は、Ｐ−ＥＣＵ４０が実稼働回転量を記憶していない場合に行なえばよい。たとえば車両の工場出荷時やＰ−ＥＣＵ４０におけるデータが消失したような場合に、両壁位置の検出が行なわれる。また、実稼働回転量を記憶している場合であっても、所定の切替回数やトリップ数毎に両壁位置の検出制御を行なってもよい。たとえば、シフトレンジの切替が数万回行なわれた場合には、摩耗によるガタ量が増加する。実稼働回転量にも誤差が生じてくる。そのため実稼働回転量を改めて測定することにより経時変化に対応した壁位置検出を行なうことができる。さらに、イグニッションスイッチがオンする度に行なうようにしてもよい。
【００６１】
図６を参照して、シフトアクチュエータＥＣＵで実行される壁位置検出制御における電源制御について説明する。
【００６２】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、イグニッションスイッチがオンしたか否かを判断する。たとえばこれはスタータ信号がオンしたり、車両電源スイッチ２８がオンしたりしたことを検知したか否かにより行なわれる。イグニッションスイッチがオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００へ戻される。
【００６３】
Ｓ２００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、補機バッテリ１６からアクチュエータ４２へ電源供給を開始する。このとき、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は切替器１４に対して補機バッテリ１６からアクチュエータ４２へ電力を供給するように切替信号を送信する。
【００６４】
Ｓ３００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、シフトアクチュエータ初期位置学習制御を実行する。この初期位置学習制御が、前述した、基準位置学習制御であって壁位置検出制御である。Ｓ４００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、初期位置学習の制御が終了したか否かを判断する。初期位置学習の制御が終了すると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ３００へ戻され、シフトアクチュエータの初期位置学習制御が継続して行なわれる。
【００６５】
Ｓ５００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、エンジンの始動を行なう。具体的には、エンジンＥＣＵにエンジン始動指令が出力される。Ｓ６００にて、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、オルタネータ１８からアクチュエータ４２に電力供給を開始する。このとき、シフトアクチュエータＥＣＵ１２は、切替器１４に対してオルタネータ１８からアクチュエータ４２に電力が供給されるように切替信号を出力する。
【００６６】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るシフト制御システムにおける初期位置学習制御の動作について説明する。
【００６７】
車両がＰポジションで停止中にイグニッションスイッチを運転者がオンにすると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、補機バッテリ１６から切替器１４を介してアクチュエータ４２に電力の供給が開始される（Ｓ２００）。シフトアクチュエータの初期位置学習制御が実行され（Ｓ３００）、初期位置学習制御が終了するまで（Ｓ４００にてＹＥＳ）、この初期位置学習制御が繰返し行なわれる。
【００６８】
すなわち、たとえば、前述したように、Ｐ−ＥＣＵ４０が、エンコーダ４６の計数値の最大値または最小値が所定時間（たとえば６０ｍｓ以上）変化しない場合に、ディテントプレート１００およびアクチュエータ４０の回転停止を判定する。この判断をもってシフトアクチュエータＥＣＵ１２は、初期位置学習制御の終了と判断する。エンジンが始動され（Ｓ５００）、オルタネータ１８により高い電圧値（１４Ｖ）の電力がアクチュエータ４２に供給される。
【００６９】
すなわち、イグニッションスイッチがオンされたときに初期位置の学習制御が実行される際には、補機バッテリ１６の低い電圧値（１２Ｖ）の電力が切替器１４を介してアクチュエータ４２に供給されて初期位置学習制御が実行される。その後、初期位置学習制御の実行が終了すると、エンジンが始動され（Ｓ５００）、アクチュエータ４２にはオルタネータ１８により発電された高い電力値（１４Ｖ）の電力が供給される。
【００７０】
この結果、初期位置学習制御が実行される場合には補機バッテリ１６から低い電圧値（１２Ｖ）の電力が、初期位置学習制御が終了した後はエンジンが始動されエンジンにより駆動されるオルタネータ１８からの高い電圧値（１４Ｖ）の電力が供給される。
【００７１】
そのため、図７に示すように、シフトアクチュエータ作動端検出の学習制御実施時にディテント関係部品にトルク反力の負荷が発生するが、この場合には、補機バッテリ１６から低い電圧値（１２Ｖ）の電力がアクチュエータ４２に供給されるためこれらのトルク反力の負荷を低減させることができる。このため図７に示すようなディテント関係部品に高い電圧（１４Ｖ以上）で初期位置学習制御がされたときのトルク反力の負荷に対抗するだけの強度を有するような設計をする必要がなくなる。
【００７２】
また、このような初期位置学習制御が終了した後は、オルタネータ１８により発電された高い電力値（１４Ｖ）の電力がアクチュエータに供給されるため、高い電圧でアクチュエータが駆動され大きなトルクを発生させることができる。そのため、Ｐレンジと非Ｐレンジとの間におけるシフトポジションの切替をたとえ車両が坂路に停止中であって、さらに乗員数が多く車重が重たい場合であっても良好なシフトポジションの切替を実現することができる。
【００７３】
その結果、ニュートラルスイッチが不要になるシフト制御システムを実現できるとともに、初期学習時におけるアクチュエータに供給される電圧値を低くしたため、過度なトルクを発生させることがなく、ディテント関係部品に大きな強度を持たせる必要はなくなる。初期学習以降は、オルタネータから高い電圧の電力をアクチュエータに供給するため、シフトポジションの切替を容易に行なうことができる。
【００７４】
なお、本実施の形態においては、高い電圧をオルタネータにより供給するものとしたが、たとえばハイブリッド車や電気自動車などにおいて車両駆動用モータに電力を供給する高電圧のバッテリを搭載している場合には、この高電圧のバッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して１４Ｖ程度の電圧をアクチュエータに供給するようにしてもよい。
【００７５】
また、上述した実施の形態においては電圧を変更するようにしてアクチュエータに発生するトルクを変更するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、電流値を変更するようにして、アクチュエータにより発生するトルクを変更するようにしてもよい。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシフト制御システムの構成を示す図である。
【図２】シフト制御機構の構成を示す図である。
【図３】ディテントプレートの構成を示す図である。
【図４】アクチュエータの制御方法を説明するための図である。
【図５】Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図および非Ｐ壁位置を検出する制御方法を説明するための図である。
【図６】シフトアクチュエータＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るシフト制御システムの動作の一部を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  シフト制御システム、２０  Ｐスイッチ、２２  インジケータ、２４  入力部、２６  シフトスイッチ、２８  車両電源スイッチ、３０  Ｖ−ＥＣＵ、４０  Ｐ−ＥＣＵ、４２  アクチュエータ、４６  エンコーダ、４８  シフト制御機構、５０  表示部、５２  メータ、６０  駆動機構、１００  ディテントプレート、１０２  シャフト、１０４  ロッド、１０６  パーキングロックポール、１０８  パーキングギア、１１０  ディテントスプリング、１１２  ころ、１２０  非Ｐレンジ位置、１２２  山、１２４  Ｐレンジ位置、２００  Ｐ壁、２１０  非Ｐ壁、１２  シフトアクチュエータＥＣＵ、１４  切替器、１６  補機バッテリ、１８  オルタネータ。
【図１】
2005024044.tif 000003
【図２】
2005024044.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005024044.tif 000007
【図６】
2005024044.tif 000008
【図７】
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