JP4833097B2 - シフトバイワイヤ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された自動変速機のシフトレンジをバイワイヤ制御によって切り換えるシフトバイワイヤ装置に関する。

近年、車両制御の分野において、車両状態を変化させるアクチュエータを車両搭乗者の指令によってバイワイヤ制御回路により電気制御するバイワイヤシステムの採用が拡大している。例えば、車両搭乗者の指令によって車両の自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトバイワイヤシステムが公知である（特許文献１、特許文献２参照）。

ところで、車両には、種々の異常が生じたとき、確実に駐車および牽引可能であることが要求される。従来の車両の場合、自動変速機のシフトレンジをＰレンジに切り換える、またはパーキングブレーキを使用することにより、車両を駐車可能である。また、自動変速機のシフトレンジをＰレンジから他のレンジへ切り換えることにより、車両は容易に牽引可能である。

しかしながら、シフトバイワイヤ装置を適用した車両の場合、自動変速機のシフトレンジは電気的に切り換えられる。そのため、例えばバッテリ上がりや断線など、電源または電力供給系統に異常が生じると、自動変速機のシフトレンジの切り換えが困難になる。また、近年では、パーキングブレーキも電動化されている。その結果、電源または電力供給系統に異常が生じると、車両の確実な駐車が図れないおそれがある。さらに、シフトレンジがＰレンジに切り換えられると、Ｐレンジを解除することが困難となり、車両の牽引も困難になるおそれがある。

特開２００１−２７１９１７号公報 特表２００４−５１３３０７号公報

そこで、本発明の目的は、電源または電力供給系統に異常が生じても、車両が確実に駐車され、その後の移動が容易なシフトバイワイヤ装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、レンジ位置切換手段およびレンジ制御手段に供給する電力を蓄えるキャパシタを備えている。そのため、例えば電源または電力供給系統などに異常が生じても、レンジ位置切換手段およびレンジ制御手段はキャパシタに蓄えられた電力によって駆動される。したがって、自動変速機のシフトレンジを確実にＰレンジへ切り換えることができ、車両を確実に駐車することができる。

また、請求項１記載の発明では、手動Ｐレンジ解除手段を備えている。これにより、キャパシタの電力によって自動変速機のシフトレンジがＰレンジに切り換えられた後、電源からの電力に頼ることなく自動変速機のシフトレンジはＰレンジ以外に切り換えられる。そのため、例えば電源または電力供給系統などに異常が生じても、自動変速機のシフトレンジは手動でＰレンジ以外に切り換えられる。したがって、駐車した車両を例えば牽引などによって容易に移動することができる。

また、請求項１記載の発明では、弾性部材はロッド部材を初期位置側へ押し付けている。ロッド部材が初期位置側へ移動するとき、レンジ位置切換手段はＰレンジ側へ駆動される。一方、ロッド部材が初期位置にあるとき、ロッド部材とレンジ位置切換手段との結合は解除されている。そのため、ロッド部材が弾性部材によって初期位置側へ押し付けられているとき、レンジ位置切換手段はロッド部材と干渉することなく駆動される。
また、弾性部材がロッド部材を押し付ける力は、自動変速機のシフトレンジを保持するディテント力より弱く設定されている。そのため、一旦Ｐレンジを解除すると、解除したシフトレンジが維持される。
さらに、手動Ｐレンジ解除手段によってＰレンジを解除した後、レンジ位置切換手段がモータによる通常作動によって自動変速機をＰレンジに切り換えると、ロッド部材は弾性部材の押し付け力によって初期位置へ復帰する。そのため、ロッド部材とレンジ位置切換手段との結合が解除される。したがって、駐車した車両を容易に移動することができるとともに、手動Ｐレンジ解除手段が自動変速機の通常の作動を妨げることがない。
請求項２記載の発明では、ロッド部材がレンジ位置切換手段と結合して初期位置とは反対側へ移動したとき、自動変速機のシフトレンジが、Ｐレンジから他のいずれかのシフトレンジに切り換えられる。このときも、弾性部材がロッド部材を押し付ける力はディテント力より弱く設定されている。したがって、手動Ｐレンジ解除手段によって自動変速機のシフトレンジをＰレンジ以外のシフトレンジに切り換えたとき、切り換えられた位置のシフトレンジが維持される。

請求項３記載の発明では、キャパシタは動力源のスイッチがオンされると電源から電力が充電される。このとき、キャパシタは、少なくとも一回自動変速機のシフトレンジをＰレンジへ切り換え可能な電力を蓄えている。そのため、例えば電源や電力供給系統に異常が生じたときでも、自動変速機のシフトレンジは確実にＰレンジへ切り換えられる。したがって、車両を確実に駐車することができる。

請求項４記載の発明では、キャパシタは車両の他のシステムのキャパシタと共用されている。近年、バイワイヤシステムなどによって、車両の各部が電気的に制御されている。車両を電気的に制御する場合、例えば電源のバックアップおよびフェイルセーフの確保のために、キャパシタを搭載することがある。一方、電源や電力供給系統に異常が生じたとき、車両の各部のシステムがキャパシタに蓄えられている電力を要求するものではない。したがって、同時に電力が要求されないシステムのキャパシタを共用することができ、部品点数の低減を図ることができる。

請求項５記載の発明では、手動Ｐレンジ解除手段のロッド部材に力を加えるレバーは、車両の運転席から操作可能な位置に設けられている。これにより、例えば電源や電力供給系統の異常によってレンジ位置切換手段の作動が停止しているときでも、運転者は自動変速機のシフトレンジをＰレンジへ切り換えることができる。また、このレバーは、通常の車両の運転時において目視困難な位置に設けられている。そのため、運転者が誤ってレバーを操作することが回避される。したがって、安全性を高めることができる。

請求項６記載の発明では、レンジ位置切換手段のモータはブラシレスモータである。ブラシレスモータは、レンジ制御手段から所定の通電パターンで通電することによって作動する。そのため、例えば電源とレンジ位置切換手段とを直結しても、レンジ位置切換手段は作動しない。また、レバーの操作は認証が要求される。そのため、例えば車両の所有者など、認証を実施可能な者によってレバーの操作が許容される。したがって、車両の盗難を防止することができ、安全性を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電子制御ユニットを「ＥＣＵ」と略記する。
図１は、本発明の一実施形態によるシフトバイワイヤ装置を適用した車両制御システム１０を示している。例えば四輪車両に搭載されている車両制御システム１０は、自動変速機制御装置２０、シフトバイワイヤ装置（以下、シフトバイワイヤ装置を「ＳＢＷ装置」とする。）３０、動力源制御装置４０、統合ＥＣＵ１１およびＰレンジ解除部５０などから構成されている。

自動変速機制御装置２０、ＳＢＷ装置３０および動力源制御装置４０は、それぞれＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１、ＰＵ−ＥＣＵ４１を有している。統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＰＵ−ＥＣＵ４１は、いずれもマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路である。統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＰＵ−ＥＣＵ４１は、それぞれ車両内の回線を経由して電気的または光学的に相互に接続されている。また、統合ＥＣＵ１１、ＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＰＵ−ＥＣＵ４１は、車両の電源であるバッテリ１２と電気的に接続されており、このバッテリ１２から電力供給系統１３を経由して供給された電力によって作動する。統合ＥＣＵ１１は、上述のＡＴ−ＥＣＵ２１、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびＰＵ−ＥＣＵ４１と共同して車両制御システム１０の全体を制御する。

自動変速機制御装置２０は、車両の自動変速機６０を油圧により駆動する。自動変速機制御装置２０は、自動変速機６０のシフトレンジおよび変速段を切り換える油圧回路６１を備えている。自動変速機６０には、走行レンジとして前進レンジであるＤレンジおよび後進レンジであるＲレンジと、非走行レンジとして駐車レンジであるＰレンジおよび中立レンジであるＮレンジなどのシフトレンジが設定されている。油圧回路６１は、レンジ位置を選択するマニュアルバルブ６２を有している。マニュアルバルブ６２は、移動することにより油圧回路６１を切り換える。マニュアルバルブ６２が油圧回路を切り換えることにより、自動変速機６０は上記のシフトレンジのいずれかに設定される。自動変速機６０は、いずれかのシフトレンジまたは変速段で締結する摩擦係合要素を備えている。これにより、各摩擦係合要素は、電磁弁６３から供給される油圧によって締結または解放される。

ＡＴ−ＥＣＵ２１は、油圧回路６１の電磁弁６３などの電気要素に電気的に接続している。これにより、ＡＴ−ＥＣＵ２１は、各電磁弁６３からの出力油圧を電気的に制御する。ＡＴ−ＥＣＵ２１によって電磁弁６３からの出力油圧を制御することにより、自動変速機６０の各摩擦係合要素は締結または解放される。また、本実施形態の場合、ＡＴ−ＥＣＵ２１は、例えば自動変速機６０の出力軸の回転数などから車両の速度を検出する車速センサ２２と電気的に接続している。ＡＴ−ＥＣＵ２１は、車速センサ２２から出力された検出信号を受信して車両の速度を検出し、各電磁弁６３を制御する。

ＳＢＷ装置３０は、自動変速機６０のマニュアルバルブ６２を駆動するアクチュエータ３２を備えている。電磁駆動式のアクチュエータ３２は、モータ３３およびエンコーダ３４を有している。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、モータ３３に駆動信号を出力する。これにより、モータ３３は、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１から入力された駆動信号にしたがって回転する。モータ３３の回転運動は、図２に示すように減速部３５などで減速された後、図３に示すように伝達機構部７０に伝達される。伝達機構部７０は、モータ３３から出力された駆動力をマニュアルバルブ６２に伝達する。ＳＢＷ装置３０のアクチュエータ３２は、特許請求の範囲のレンジ位置切換手段を構成している。また、ＳＢＷ装置３０のＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、特許請求の範囲のレンジ制御手段を構成している。

図１および図２に示すようにアクチュエータ３２のモータ３３は、ブラシレスモータである。そのため、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、所定の通電パターンでモータに電力を供給する。すなわち、アクチュエータ３２のモータ３３としてブラシレスモータを採用することにより、アクチュエータ３２はＳＢＷ−ＥＣＵ３１からの制御を受けなければ作動しない。これにより、例えばアクチュエータ３２とバッテリ１２とを直結しても、モータ３３を有するアクチュエータ３２は作動しない。その結果、例えば車両が駐車中であり自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」にあるとき、アクチュエータ３２とバッテリ１２とを直結しても自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」以外に切り換わらない。したがって、車両の盗難防止を図ることができ、安全性を高めることができる。

伝達機構部７０は、図３に示すように駆動軸部材７１、ディテントプレート７２およびローラ７３などを有している。駆動軸部材７１は、アクチュエータ３２に接続し、アクチュエータ３２によって回転駆動される。ディテントプレート７２は、駆動軸部材７１から径方向外側に伸びて駆動軸部材７１と一体に回転可能に取り付けられている。これにより、ディテントプレート７２は、アクチュエータ３２によって回転駆動される。ディテントプレート７２は、駆動軸部材７１と平行に突出するピン７４を有している。ピン７４は、マニュアルバルブ６２に接続している。その結果、ディテントプレート７２が駆動軸部材７１とともに回転することにより、マニュアルバルブ６２は軸方向へ往復移動する。すなわち、伝達機構部７０は、アクチュエータ３２の回転駆動力を直線運動に変換してマニュアルバルブ６２に伝達する。

ディテントプレート７２は、径方向において駆動軸部材７１と反対側の端部に複数の凹部７２１を有している。凹部７２１は、それぞれ自動変速機６０のシフトレンジに対応している。ローラ７３は、板ばね７５の先端に支持されている。ローラ７３がディテントプレート７２の凹部７２１のいずれかに噛み合うことによって、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置が決定される。駆動軸部材７１を経由してディテントプレート７２に回転力が加わると、ローラ７３は隣接する他の凹部７２１へ移動する。その結果、アクチュエータ３２によって駆動軸部材７１を回転させることにより、マニュアルバルブ６２の軸方向の位置が変化し、自動変速機６０はシフトレンジが変更される。

自動変速機６０は、図３に示すようにパーキングロック部６１０を有している。パーキングロック部６１０は、パーキングギヤ６１１の外周部に形成されている凹部６１２にロックアーム６１３の爪６１４を噛み合わせることにより、自動変速機６０の出力軸の回転を規制する。パーキングロック部６１０のロッド６１５は、略Ｌ字形状に形成されている。ロッド６１５は、一端がディテントプレート７２に固定され、他端がテーパコーン状のコーンヘッド６１６に接続している。コーンヘッド６１６は、スプリング６１７によって軸方向へ往復移動可能にロックアーム６１３に押し付けられている。ディテントプレート７２の回転によってコーンヘッド６１６が軸方向へ往復移動することにより、コーンヘッド６１６はロックアーム６１３を図３の上下へ駆動する。ディテントプレート７２のＰレンジに対応する凹部７２１とストッパ７３とが噛み合う角度までディテントプレート７２が回転すると、マニュアルバルブ６２が「Ｐレンジ」に切り換えられるとともに、コーンヘッド６１６がロックアーム６１３を押し付け、ロックアーム６１３の爪６１４がパーキングギヤ６１１の凹部６１２に噛み合う。その結果、自動変速機６０の出力軸は機械的に回転が規制され、自動変速機６０のＰレンジが達成される。

ＳＢＷ装置３０は、図１に示すようにキャパシタ３６を備えている。キャパシタ３６は、電源であるバッテリ１２とＳＢＷ−ＥＣＵ３１との間に設けられている。キャパシタ３６は、バッテリ１２から供給される電力を蓄える。キャパシタ３６は、本実施形態のようにＳＢＷ装置３０に専用として設けてもよく、他のシステムと共用して設けてもよい。例えば車両制御システム１０に図示しない電気ブレーキ装置を備える場合、電気ブレーキ装置のキャパシタを共用してもよい。また、キャパシタ３６は、バッテリ１２から供給される電力を蓄え、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびアクチュエータ３２に蓄えた電力を供給可能であれば、任意の位置に設けることができる。

ニュートラルスイッチ３７は、自動変速機６０の実際のシフトレンジを検出する。ニュートラルスイッチ３７は、マニュアルバルブ６２の位置を検出する。ニュートラルスイッチ３７は、マニュアルバルブ６２が「Ｐレンジ」、「Ｒレンジ」、「Ｎレンジ」または「Ｄレンジ」のいずれにあるかを検出し、検出したマニュアルバルブ６２の位置を電気信号としてＳＢＷ−ＥＣＵ３１に出力する。

ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、アクチュエータ３２のモータ３３およびエンコーダ３４、ニュートラルスイッチ３７、ならびに車両のレンジ入力手段としてのレンジセレクタ８０と電気的に接続している。車両の搭乗者は、レンジセレクタ８０から所望のシフトレンジを入力する。エンコーダ３４は、例えばロータリエンコーダなどである。エンコーダ３４は、モータ３３の回転角度に応じたパルス信号を出力し、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１でパルス信号をカウントすることによりモータ３３の回転角度を検出する。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１はモータ３３の回転角度に応じてモータ３３の駆動をフィードバック制御する。上述のように自動変速機６０のシフトレンジは、モータ３３の回転角度によって変化する。そのため、エンコーダ３４のパルス信号をカウントすることにより検出されるモータ３３の回転角度は、自動変速機６０で実現されているシフトレンジを間接的に示している。

本実施形態の場合、レンジセレクタ８０は、Ｄレンジスイッチ８１、Ｒレンジスイッチ８２、Ｐレンジスイッチ８３およびＮレンジスイッチ８４を有している。車両の搭乗者は、Ｄレンジスイッチ８１またはＲレンジスイッチ８２から所望の走行レンジをＳＢＷ−ＥＣＵ３１へ入力する。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、Ｄレンジスイッチ８１またはＲレンジスイッチ８２から入力があると、アクチュエータ３２によって自動変速機６０のシフトレンジを入力されたレンジへ切り換える。また、車両の搭乗者は、Ｐレンジスイッチ８３またはＮレンジスイッチ８４から所望の非走行レンジをＳＢＷ−ＥＣＵ３１へ入力する。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、Ｐレンジスイッチ８３またはＮレンジスイッチ８４から入力があると、アクチュエータ３２によって自動変速機６０のシフトレンジを入力されたレンジへ切り換える。これらの自動変速機６０のシフトレンジを選択するレンジセレクタ８０は、例えば車両のコンソールボックスやハンドルなどのように搭乗者が操作しやすい位置に設けられている。また、レンジセレクタ８０は、スイッチによる入力に限らず、レバーによる入力であってもよい。

ＰＵ−ＥＣＵ４１は、車両の動力源４２と電気的に接続している。車両の動力源４２としては、例えば内燃機関、電気モータまたはこれらの組み合わせなどが適用される。内燃機関としては、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、あるいはエタノールなどその他の燃料で駆動されるエンジンが適用される。内燃機関を動力源４２とする場合、ＰＵ−ＥＣＵ４１は、吸気の流量および燃料の噴射量などを制御することにより、動力源４２の出力を制御する。また、モータを動力源４２とする場合、ＰＵ−ＥＣＵ４１は、供給する電力の電圧、電流あるいは周波数などを制御することにより、動力源４２の出力および回転方向を制御する。ＰＵ−ＥＣＵ４１は、車両の搭乗者によってアクセルペダル４３が操作されると、その操作に基づいて動力源４２を制御する。その結果、ＰＵ−ＥＣＵ４１は、動力源４２の回転数および出力トルクを調整する。なお、動力源４２の運転状態の入力は、アクセルペダル４３に限らず、例えばアクセルレバーやアクセルスイッチなどの任意の手段を採用することができる。

車両制御システム１０は、車両スイッチ１４を備えている。車両スイッチ１４は、動力源４２をはじめとする車両制御システム１０全体の運転をオンまたはオフする。すなわち、車両スイッチ１４は、特許請求の範囲のスイッチである。例えば動力源４２として内燃機関を搭載している車両の場合、車両スイッチ１４としてはイグニッションスイッチを適用することができる。また、例えば動力源４２としてモータを搭載している車両の場合、車両スイッチ１４としてモータの電源スイッチを適用することができる。統合ＥＣＵ１１は、車両スイッチ１４のオンまたはオフを検出する。

統合ＥＣＵ１１には、車両スイッチ１４だけでなく、例えば制動装置検出部１５、シートベルト脱着検出部１６、ドア開閉検出部１７および荷重検出部１８などが接続している。制動装置検出部１５は、車両の制動装置９１に接続している。制動装置検出部１５は、車両の制動装置９１が作動しているか否かを検出する。この場合、制動装置検出部１５は、例えば図示しないブレーキペダルが搭乗者によって踏み込まれているか否かを検出する。シートベルト脱着検出部１６は、シートベルト９２の脱着を検出する。シートベルト９２を図示しないハーネスに接続することにより、シートベルト脱着検出部１６はシートベルト９２の装着を検出する。ドア開閉検出部１７は、車両のドア９３の開閉を検出する。荷重検出部１８は、運転席９４に搭乗者が着席しているか否かを検出する。荷重検出部１８は、運転席９４に加わる荷重が所定値以下になると、搭乗者が着席していないと判断する。

手動Ｐレンジ解除部としてのＰレンジ解除部５０は、ＳＢＷ装置３０に設けられている。Ｐレンジ解除部５０は、ＳＢＷ装置３０のアクチュエータ３２を外部から駆動する。Ｐレンジ解除部５０は、図２および図４に示すようにロッド部材５１、回転板部材５２、弾性部材としてのスプリング５３を有している。ロッド部材５１は、アクチュエータ３２のモータ３３の軸方向に対し概ね垂直に設けられている。アクチュエータ３２のモータ３３の回転が減速部３５を経由して回転板部材５２に伝達される。回転板部材５２が回転すると、伝達機構部７０を経由してマニュアルバルブ６２が駆動される。回転板部材５２は、図４に示すように歯部５４を有している。歯部５４は、ロッド部材５１の軸方向において一方の端部側に設けられている歯部５５と噛み合い可能である。回転板部材５２の歯部５４は、回転板部材５２の周方向において少なくとも一部に設けられている。なお、歯部５４は、回転板部材５２の周方向の全周に設けてもよい。

ロッド部材５１は、軸方向において歯部５５とは反対側の端部が図１に示すようにレバー５６に接続している。搭乗者がレバー５６を操作することにより、ロッド部材５１は軸方向へ移動する。ロッド部材５１は、スプリング５３によって図４の右方すなわち初期位置側へ押し付けられている。そのため、レバー５６を経由してロッド部材５１に力が加わっていないとき、ロッド部材５１はスプリング５３によって図４に示す初期位置へ移動する。ロッド部材５１が初期位置にあるとき、ロッド部材５１の歯部５５は回転板部材５２の歯部５４との噛み合いが解除されている。これにより、ロッド部材５１が初期位置にあるとき、回転板部材５２すなわちアクチュエータ３２はロッド部材５１と干渉することなく駆動される。

ロッド部材５１が初期位置側へ移動するとき、図５に示すように回転板部材５２は図５の時計方向へ回転する。これにより、アクチュエータ３２に接続するマニュアルバルブ６２によって自動変速機６０のシフトレンジはＰレンジ側へ切り換えられる。そして、ロッド部材５１が初期位置に移動することにより、ロッド部材５１と回転板部材５２との噛み合いが解除される。

ロッド部材５１が初期位置にあるとき、ロッド部材５１と回転板部材５２との噛み合いは解除されている。そのため、回転板部材５２の回転は、ロッド部材５１によって妨げられない。その結果、図６に示すように自動変速機６０のシフトレンジがＤレンジに切り換えられるとき、ロッド部材５１の歯部５５と回転板部材５２の歯部５４とは噛み合わず、回転板部材５２はロッド部材５１から力を受けない。

ロッド部材５１に接続するレバー５６は、車両の運転席９４に座っている搭乗者によって操作可能な位置に設けられている。一方、レバー５６は、車両の運転席９４からは搭乗者が目視困難な位置に設けられている。これにより、通常の運転時におけるレバー５６の誤操作が防止される。したがって、車両の安全性を高めることができる。また、ロッド部材５１に接続するレバー５６は、操作をする際に認証を必要とする。レバー５６は、図１に示すように例えば蓋がついた容器５７に収容されている。例えばレバー５６が収容されている容器５７は、車両のキーなどによって蓋の開閉が許容される。車両のキーは、通常車両の所有者のみが有している。そのため、車両のキーを認証に用いることにより、レバー５６操作時の安全性が向上する。したがって、車両の盗難防止を図ることができる。なお、レバー５６の操作の認証は、上記の例のように蓋を有する容器５７の開閉に限らず、任意の手法を採用することができる。

次に、上記の構成による車両制御システム１０のＳＢＷ装置３０の作動について説明する。
（電力系統異常時）
バッテリ１２などの電源または電力供給系統１３などの配線に異常が生じると、バッテリ１２からＳＢＷ装置３０への電力の供給が停止する。一方、キャパシタ３６には、車両スイッチ１４がオンされるごとにバッテリ１２から電力が充電される。これにより、バッテリ１２または電力供給系統１３に異常が生じ、ＳＢＷ装置３０への電力の供給が停止しても、ＳＢＷ装置３０はキャパシタ３６に蓄えられている電力によって作動する。また、キャパシタ３６に蓄えられている電力は、統合ＥＣＵ１１やその他のＥＣＵに供給してもよい。

具体的には、バッテリ１２または電力供給系統１３に異常が生じ、電力の供給が停止すると、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」に切り換え可能な状態であるか否かを判断する。例えば車両が走行中の場合、自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」に切り換えると、車両に予期しない挙動が生じ、安全性が低下するおそれがある。そこで、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、例えば車速センサ２２や統合ＥＣＵ１１から車両の走行状態を入手する。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、制動装置検出部１５、シートベルト脱着検出部１６、ドア開閉検出部１７および荷重検出部１８などの出力値から、車両が安全に停止したか否かを検出する。この間、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１および統合ＥＣＵ１１などの各部は、キャパシタ３６に蓄えられている電力によって駆動される。

ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、車両が安全に停止されたと判断すると、アクチュエータ３２へ所定の電力を供給する。そして、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、アクチュエータ３２によってマニュアルバルブ６２を駆動し、自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」に切り換える。ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、キャパシタ３６に蓄えられている電力によってアクチュエータ３２を駆動し、自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」に切り換える。すなわち、自動変速機６０のマニュアルバルブ６２は「Ｐレンジ」に切り換えられるとともに、パーキングロック部６１０は自動変速機６０の出力軸の回転を機械的に規制する。

キャパシタ３６は、上述のようにＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびアクチュエータ３２へ電力を供給する。キャパシタ３６は、自動変速機６０のシフトレンジを少なくとも一回は「Ｐレンジ」へ切り換えるのに十分な電力を蓄えている。これにより、バッテリ１２からＳＢＷ装置３０への電力の供給が停止しても、少なくとも一回は自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」へ切り換えられる。したがって、車両を安全に駐車することができる。

自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」へ切り換える場合、車両の搭乗者がその時期を指示してもよい。例えば車両が安全な場所に確実に駐車されたとき、車両の搭乗者がＰレンジスイッチ８３を押すことにより、キャパシタ３６に蓄えられている電力によって自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」に切り換わる構成としてもよい。また、ＳＢＷ−ＥＣＵ３１は、上述のように種々のセンサから取得した情報から自動的に自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」へ切り換えてもよい。

（Ｐレンジ解除）
バッテリ１２などの電源または電力供給系統１３などの配線に異常が生じても、上述のように自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」に切り換えられる。これにより、車両は安全に駐車される。一方、停止した車両を例えば牽引などによって移動する場合、自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」以外に切り換える必要がある。本実施形態では、Ｐレンジ解除部５０を操作することにより、自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」以外に切り換えられる。

自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」のとき、図４および図５に示すようにロッド部材５１はスプリング５３の押し付け力によって初期位置にある。この自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」から解除するとき、車両の搭乗者はロッド部材５１に接続するレバー５６を操作する。レバー５６を操作することにより、ロッド部材５１はスプリング５３の押し付け力に抗して図５の左方へ移動する。これにより、図７に示すようにロッド部材５１の歯部５５は、回転板部材５２の歯部５４と噛み合って移動する。その結果、回転板部材５２は、図５に示す位置から図７に示す位置へ反時計方向へ回転する。回転板部材５２が図５から図７の反時計方向へ回転することにより、回転板部材５２に接続しているマニュアルバルブ６２も移動し、自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」から例えば「Ｎレンジ」に切り換えられる。

このとき、スプリング５３がロッド部材５１を初期位置側へ押し付ける力は、自動変速機６０のディテント力、すなわち自動変速機６０のシフトレンジを維持する力よりも小さい。ディテント力は、ディテントプレート７２の凹部７２１と噛み合っているローラ７３が隣接する凹部７２１へ移動するために必要な力である。このディテント力は、アクチュエータ３２の駆動力よりも小さい。そのため、アクチュエータ３２が駆動力を発生すると、ディテントプレート７２およびマニュアルバルブ６２は駆動される。一方、本実施形態の場合、スプリング５３がロッド部材５１を押し付ける力は、このディテント力よりも小さい。そのため、ディテントプレート７２は、ロッド部材５１にスプリング５３の押し付け力が加わっても回転しない。すなわち、自動変速機６０のシフトレンジは、スプリング５３の押し付け力によって切り換わることがない。その結果、ロッド部材５１に接続するレバー５６を操作して自動変速機６０のシフトレンジを「Ｐレンジ」から例えば「Ｎレンジ」に切り換えたとき、自動変速機６０のシフトレンジは「Ｎレンジ」に維持される。

上述のようにレバー５６を経由してロッド部材５１を操作することにより、自動変速機６０のシフトレンジは「Ｐレンジ」から他のレンジへ切り換えられる。そのため、バッテリ１２からＳＢＷ装置３０への電力の供給が停止し、自動変速機６０のシフトレンジが「Ｐレンジ」に切り換えられた後でも、アクチュエータ３２の駆動力に依存することなく自動変速機６０のシフトレンジは切り換えられる。したがって、安全に駐車された車両を、例えば牽引などによって容易に移動することができる。

（ロッド部の復帰）
自動変速機６０のシフトレンジが手動で「Ｐレンジ」から解除された後、バッテリ１２などの電源または電力供給系統１３などの配線が異常から復帰すると、ＳＢＷ装置３０は通常通り作動する。このとき、ＳＢＷ装置３０の作動にともなってアクチュエータ３２が駆動されると、回転板部材５２は図７から図５の時計方向へ回転する。これにより、例えば図７に示すように「Ｎレンジ」で回転板部材５２と噛み合っているロッド部材５１は、図７の右方へ移動する。そして、スプリング５３の押し付け力により、図４、図５および図６に示すようにロッド部材５１は初期位置へ移動する。その結果、ロッド部材５１と回転板部材５２との噛み合いは解除される。したがって、ロッド部材５１は初期位置に復帰し、回転板部材５２を含むアクチュエータ３２はロッド部材５１と干渉することなく作動することができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態では、バッテリ１２や電力供給系統１３に異常が生じたときでも、統合ＥＣＵ１１、ならびにＳＢＷ装置３０のＳＢＷ−ＥＣＵ３１およびアクチュエータ３２はキャパシタ３６に蓄えられている電力によって少なくとも一回は自動変速機６０を「Ｐレンジ」に切り換える。したがって、車両を安全かつ確実に停車することができる。

また、本発明の一実施形態では、自動変速機６０のシフトレンジは、レバー５６を操作することにより手動で「Ｐレンジ」から解除される。これにより、駐車された車両を例えば牽引などにより容易に移動することができる。また、自動変速機６０のシフトレンジを手動で「Ｐレンジ」から解除するＰレンジ解除部５０は、通常の動作時においてロッド部材５１がスプリング５３によって初期位置に移動している。ロッド部材５１が初期位置にあるとき、ロッド部材５１は回転板部材５２と噛み合わない。したがって、バッテリ１２や電力供給系統１３に異常がないとき、Ｐレンジ解除部５０がアクチュエータ３２および自動変速機６０の作動を妨げることはなく、ＳＢＷ装置３０の作動を確実に達成することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置を適用した車両制御システムの構成を示すブロック図。 図４のII−II線で切断した断面図。 本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置を適用した車両制御システムの伝達機構部の概略を示す模式図。 本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置のアクチュエータを示す概略図。 本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置のアクチュエータを示す概略図であって、ロッド部材が初期位置にあり、シフトレンジがＰレンジの状態を示す図。 本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置のアクチュエータを示す概略図であって、ロッド部材が初期位置にあり、シフトレンジがＤレンジの状態を示す図。 本発明の一実施形態によるＳＢＷ装置のアクチュエータを示す概略図であって、ロッド部材が初期位置から移動し、シフトレンジがＮレンジに切り換えられた状態を示す図。

符号の説明

１０：車両制御システム、１１：統合ＥＣＵ、１２：バッテリ（電源）、１３：電力供給系統、１４：車両スイッチ（スイッチ）、２０：自動変速機制御装置、２１：ＡＴ−ＥＣＵ、３０：ＳＢＷ装置（シフトバイワイヤ装置）、３１：ＳＢＷ−ＥＣＵ（レンジ制御手段）、３２：アクチュエータ（レンジ位置切換手段）、３３：モータ、３６：キャパシタ、４０：動力源制御装置、４１：ＰＵ−ＥＣＵ、４２：動力源、５０：Ｐレンジ解除部（手動Ｐレンジ解除手段）、５１：ロッド部材、５３：スプリング（弾性部材）、５６：レバー、６０：自動変速機

Claims (6)

1. 動力源から入力されたトルクを変速して出力する自動変速機と、
   モータによって駆動され、前記自動変速機のシフトレンジをＰレンジ、Ｒレンジ、ＮレンジまたはＤレンジのいずれかに切り換えるレンジ位置切換手段と、
   電源から前記モータへ供給する電力を制御し、前記自動変速機をいずれかのシフトレンジに制御するレンジ制御手段と、
   前記レンジ位置切換手段および前記レンジ制御手段に供給する電力を蓄えるキャパシタと、
   前記自動変速機のシフトレンジを、前記モータの駆動力を用いることなく前記Ｐレンジから他のいずれかのシフトレンジに切り換える手動Ｐレンジ解除手段と、
   を備え、
   前記手動Ｐレンジ解除手段は、
   前記レンジ位置切換手段と結合可能であり、前記レンジ位置切換手段に外部からの駆動力を伝達するロッド部材と、
   前記ロッド部材を、前記レンジ位置切換手段が前記Ｐレンジ側へ切り換えられる方向の初期位置側へ押し付ける弾性部材と、を有し、
   前記ロッド部材が初期位置にあるとき前記ロッド部材と前記レンジ位置切換手段との結合は解除され、前記弾性部材が前記ロッド部材を押し付ける力は前記自動変速機のシフトレンジを保持するディテント力より弱く設定され、
   前記手動Ｐレンジ解除手段によって前記自動変速機のシフトレンジが前記Ｐレンジから他のいずれかのシフトレンジに切り換えられた後、前記レンジ位置切換手段が前記自動変速機のシフトレンジを前記Ｐレンジに切り換えると、前記ロッド部材は前記初期位置へ復帰するシフトバイワイヤ装置。
2. 前記ロッド部材が前記レンジ位置切換手段と結合して前記初期位置とは反対側へ移動したとき、前記自動変速機のシフトレンジが、前記Ｐレンジから他のいずれかのシフトレンジに切り換えられる請求項１記載のシフトバイワイヤ装置。
3. 前記動力源のオンまたはオフを入力するスイッチを備え、
   前記キャパシタは、前記スイッチがオンになると前記電源から電力が充電され、
   前記キャパシタは、前記電源または電力供給系統に異常が生じたとき、前記レンジ位置切換手段および前記レンジ制御手段へ前記自動変速機のシフトレンジを前記Ｐレンジへ少なくとも一回切り換え可能な電力を蓄える請求項１または２記載のシフトバイワイヤ装置。
4. 前記キャパシタは、車両に搭載された他のシステムのキャパシタと共用されている請求項１、２または３記載のシフトバイワイヤ装置。
5. 前記ロッド部材に力を加えるレバーを備え、
   前記レバーは、車両の運転席から操作可能な位置であって、通常時において目視困難な位置に設けられている請求項１から４のいずれか一項記載のシフトバイワイヤ装置。
6. 前記モータはブラシレスモータであって、
   前記レバーは、操作に認証を要求する請求項５記載のシフトバイワイヤ装置。

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