JP2009041622A - シフト制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気制御によってシフト位置を切り換えるシフトバイワイヤ方式のシフト制御装置において、パーキングレンジ時においてパーキングギヤおよびパーキングロックポールの噛合状態を容易に検出することができるシフト制御装置を提供する。
【解決手段】パーキング位置にあるディテントプレート120を予め定められた角度だけ回転させるように電動アクチュエータ44を駆動させる駆動制御手段132と、その駆動制御手段132によりディテントプレート120がその予め定められた角度だけ回転させたときの電動アクチュエータ44の発生トルクに基づいてパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定する噛合状態判定手段136とを、含むため、パーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を容易に判定することができる。
【選択図】図10
【解決手段】パーキング位置にあるディテントプレート120を予め定められた角度だけ回転させるように電動アクチュエータ44を駆動させる駆動制御手段132と、その駆動制御手段132によりディテントプレート120がその予め定められた角度だけ回転させたときの電動アクチュエータ44の発生トルクに基づいてパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定する噛合状態判定手段136とを、含むため、パーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を容易に判定することができる。
【選択図】図10
Description
本発明は、電気制御によってシフト位置を切り換えるシフトバイワイヤ方式のシフト制御装置に係り、特に、パーキング位置において基準位置(基準回転位置)を学習させるシフト制御装置に関するものである。
シフトバイワイヤ方式と呼ばれる、ワイヤ(電線)を介して送られた電気的指令信号に従ってシフトレンジを切り換えるシフト制御装置が実現されている。このようなシフトバイワイヤ方式のシフト制御装置では、通常、基準位置(基準回転位置)を設定し、この基準位置に基づいて電動アクチュエータを適切に回転制御して、シフトレンジを好適に制御している。例えば、特許文献1に記載のシフト制御システムにおいては、規制手段(壁)への突き当たりをエンコーダの計測数に応じて判定することで基準位置を学習させている。このようにすることで、相対的な位置情報しか取得できないエンコーダであっても基準位置を基にシフトレンジを好適に制御することができる。
ところで、シフトレンジがパーキングレンジにあるときに基準位置(基準回転位置)を学習させる場合、自動変速機の出力軸の回転を規制するパーキングロック機構が正常作動した状態を前提に基準位置が学習される。具体的には、自動変速機の出力軸に設けられたパーキングギヤにパーキングポールが噛み合わされてパーキングギヤの回転が規制された状態を前提にして基準位置が学習される。図13は、パーキングギヤ200およびパーキングロックポール202が正常に噛み合わされた状態を示す図である。このように噛み合わされることでパーキングギヤ200の回転が規制される。また、図14は、パーキングギヤ200とパーキングロックポール202とが正常に噛み合わされた状態における、ディテントプレート204と係合部208の位置関係を示す図であり、図13に対応するものである。図14に示すように、正常に噛み合わされた状態では、ディテントプレート204に形成されている複数個の凹凸部からなる節度機構206のパーキング位置に対応する凹部205に係合部208が落ち込んだ状態となる。このような状態にあるときに基準位置(基準回転位置)が学習されると、正しい基準位置が設定され、電動アクチュエータの適切な制御が可能となる。
ところが、シフトレンジがパーキングレンジにあるとき、場合によっては図15に示すように、パーキングギヤ200の歯車の頂部とパーキングロックポール202の噛合部の頂部とが当接しあい、互いに噛み合わない状態で停止することがある。このとき、図16に示すように、ディテントプレート204の節度機構206の凹部205に係合部208が完全に落ち込まず係合部208が不完全な位置(回転位置)で停止させられる。このような状態にあるときに基準位置(基準回転位置)が学習されると、パーキングレンジでの基準位置が精度よく設定されない可能性があった。このことは、特許文献1をはじめとしたシフトバイワイヤ方式のシフト制御装置の何れにも記載はなく、上記のようにシフトレンジがパーキングレンジにあってもパーキングギヤ200とパーキングロックポール202とが噛合状態なのか否かを判定することなく基準位置を設定するものであった。これにより、精度の高い電動アクチュエータ44の制御が困難となる可能性がった。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、電気制御によってシフト位置を切り換えるシフトバイワイヤ方式のシフト制御装置において、パーキングレンジ時においてパーキングギヤおよびパーキングロックポールの噛合状態を容易に検出することができるシフト制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、請求項1にかかる発明の要旨とするところは、(a)ギヤの噛合いによりパーキングロックを行うパーキングロック手段と、そのパーキングロック手段をギヤの噛合状態が変化するように回転駆動する電動アクチュエータと、そのパーキングロック手段の回転角度を検出する回転角センサとを、備えたシフト制御装置において、(b)前記電動アクチュエータを所定量または所定時間だけ駆動させる駆動制御手段と、(c)その駆動制御手段により前記電動アクチュエータを駆動したときの前記電動アクチュエータの発生トルクに基づいて前記パーキングロック手段の噛合状態を判定する噛合状態判定手段とを、含むことを特徴とする。
また、請求項2にかかる発明の要旨とするところは、請求項1のシフト制御装置において、前記パーキングロック手段は、パーキングギヤと噛み合う噛合位置に回動可能に設けられたパーキングロックポールと、該パーキングロックポールに係合するテーパ部材に挿し通されて該テーパ部材を一端部において支持するパーキングロッドと、該パーキングロッドに設けられて該テーパ部材をその小径方向へ付勢するスプリングと、前記パーキングロッドの他端部に回動可能に接続されて節度機構により少なくともパーキング位置に位置決めされるディテントプレートと、該ディテントプレートに固設されて一軸まわりに回転可能に支持されたシャフトとを、含むことを特徴とする。
また、請求項3にかかる発明の要旨とするところは、請求項2のシフト制御装置において、前記駆動制御手段は、シフト位置が前記パーキング位置にあるときに、前記電動アクチュエータを駆動させることを特徴とする。
また、請求項4にかかる発明の要旨とするところは、請求項2または3のシフト制御装置において、前記駆動制御手段は、前記ディテントプレートの回転角と前記予め定められた角度との差が解消されるように、前記電動アクチュエータへ供給される駆動電流をフィードバック制御するものであることを特徴とする。
また、請求項5にかかる発明の要旨とするところは、請求項2乃至4のいずれか1つのシフト制御装置において、前記駆動制御手段は、前記テーパ部材を前記パーキングロックポールから離れる方向へ前記ディテントプレートを前記予め定められた角度だけ回転させるものであり、前記噛合状態判定手段は、前記電動アクチュエータの発生トルクが予め定められた判定値を越えるときに、前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定することを特徴とする。
また、請求項6にかかる発明の要旨とするところは、請求項2乃至5のいずれか1つのシフト制御装置において、前記噛合状態判定手段によって前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定されたとき、前記回転角センサによる検出角度を前記ディテントプレートのパーキング位置に設定する回転位置学習手段を有することを特徴とする。
また、請求項7にかかる発明の要旨とするところは、請求項2乃至6のいずれか1つのシフト制御装置において、前記ディテントプレートは、前記パーキング位置のための凹部を備え、前記節度機構は、その凹部内に係合する係合部を先端部に有し、基端部が位置固定に設けられたスプリング部材を含むものであることを特徴とする。
請求項1にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記電動アクチュエータを所定量または所定時間だけ駆動させる駆動制御手段と、その駆動制御手段により前記電動アクチュエータを駆動したときの前記電動アクチュエータの発生トルクに基づいて前記パーキングロック手段の噛合状態を判定する噛合状態判定手段とを、含むため、電動アクチュエータの発生トルクを検出することで容易にギヤの噛合状態を判定することができる。
また、請求項2にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記電動アクチュエータによりディテンプレートを回転させたときの電動アクチュエータの発生トルクに基づいて前記パーキングギヤとパーキングロックポールとの噛合状態を判定するため、容易に前記噛合状態を判定することができる。
また、請求項3にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記駆動制御手段は、シフト位置が前記パーキング位置にあるときに、前記電動アクチュエータを駆動させるため、パーキング位置における噛合状態を正確に判定することができる。
また、請求項4にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記駆動制御手段は、前記ディテントプレートの回転角と前記予め定められた角度との差が解消されるように、前記電動アクチュエータへ供給される駆動電流をフィードバック制御するものであるため、ディテントプレートの回転角が予め定められた角度となるまで電動アクチュエータを精度よく制御することができる。
また、請求項5にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記駆動制御手段は、前記テーパ部材を前記パーキングロックポールから離れる方向へ前記ディテントプレートを前記予め定められた角度だけ回転させるものであり、前記噛合状態判定手段は、前記電動アクチュエータの発生トルクが予め定められた判定値を越えるときに、前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定するため、電動アクチュエータの発生トルクを検出して前記判定値と比較することで容易にパーキングギヤとパーキングロックポールとの噛合状態を判定することができる。
また、請求項6にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記噛合状態判定手段によって前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定されたとき、前記回転角センサによる検出角度を前記ディテントプレートのパーキング位置に設定する回転位置学習手段を有するため、非噛合時において回転位置(基準位置)が学習されることが回避され、常に高い精度の基準回転位置(基準位置)を学習させることができる。
また、請求項7にかかる発明のシフト制御装置によれば、前記ディテントプレートは、前記パーキング位置のための凹部を備え、前記節度機構は、その凹部内に係合する係合部を先端部に有し、基端部が位置固定に設けられたスプリング部材を含むものであるため、スプリング部材の弾性力に応じて運転者にシフト操作時の節度感を与えることができる。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明が適用された車両用の自動変速機10の構成を説明する骨子図である。また、図2は、自動変速機10の複数のギヤ段(変速段)を成立させる際の摩擦係合装置(係合要素)の作動の組み合わせを説明する作動図表(係合作動表)である。この自動変速機10は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース(以下、ケースと表す)30内において、ダブルピニオン型の第1遊星歯車装置12を主体として構成されている第1変速部14と、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置16およびダブルピニオン型の第3遊星歯車装置18を主体として構成されている第2変速部20とを共通の軸心C上に備え、入力軸22の回転を変速して出力軸24から出力する。入力軸22は入力回転部材に相当するものであり、本実施例では走行用の動力源であるエンジン26によって回転駆動されるトルクコンバータ28のタービン軸である。出力軸24は出力回転部材に相当するものであり、例えば差動歯車装置(終減速機)70や一対の車軸72等を順次介して左右の駆動輪74を回転駆動する(図3参照)。なお、この自動変速機10は中心線(軸心)Cに対して略対称的に構成されており、図1の骨子図においてはその軸心Cの下半分が省略されている。
第1遊星歯車装置12は、サンギヤS1、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤP1、そのピニオンギヤP1を自転および公転可能に支持するキャリヤCA1、ピニオンギヤP1を介してサンギヤS1と噛み合うリングギヤR1を備え、サンギヤS1、キャリアCA1、およびリングギヤR1によって3つの回転要素が構成されている。キャリヤCA1は入力軸22に連結されて回転駆動され、サンギヤS1は回転不能にケース30に一体的に固定されている。リングギヤR1は中間出力部材として機能し、入力軸22に対して減速回転させられて、回転を第2変速部20へ伝達する。本実施例では、入力軸22の回転をそのままの速度で第2変速部20へ伝達する経路が、予め定められた一定の変速比(=1.0)で回転を伝達する第1中間出力経路PA1であり、第1中間出力経路PA1には、入力軸22から第1遊星歯車装置12を経ることなく第2変速部20へ回転を伝達する直結経路PA1aと、入力軸22から第1遊星歯車装置12のキャリヤCA1を経て第2変速部20へ回転を伝達する間接経路PA1bとがある。また、入力軸22からキャリヤCA1、そのキャリヤCA1に配設されたピニオンギヤP1、およびリングギヤR1を経て第2変速部20へ伝達する経路が、第1中間出力経路PA1よりも大きい変速比(>1.0)で入力軸22の回転を変速(減速)して伝達する第2中間出力経路PA2である。
第2遊星歯車装置16は、サンギヤS2、ピニオンギヤP2、そのピニオンギヤP2を自転および公転可能に支持するキャリヤCA2、ピニオンギヤP2を介してサンギヤS2と噛み合うリングギヤR2を備えている。また、第3遊星歯車装置18は、サンギヤS3、互いに噛み合う複数対のピニオンギヤP2およびP3、そのピニオンギヤP2およびP3を自転および公転可能に支持するキャリヤCA3、ピニオンギヤP2およびP3を介してサンギヤS3と噛み合うリングギヤR3を備えている。
第2遊星歯車装置16および第3遊星歯車装置18では、一部が互いに連結されることによって4つの回転要素RM1〜RM4が構成されている。具体的には、第2遊星歯車装置16のサンギヤS2によって第1回転要素RM1が構成され、第2遊星歯車装置16のキャリヤCA2および第3遊星歯車装置のキャリヤCA3が互いに一体的に連結されて第2回転要素RM2が構成され、第2遊星歯車装置16のリングギヤR2および第3遊星歯車装置18のリングギヤR3が互いに一体的に連結されて第3回転要素RM3が構成され、第3遊星歯車装置18のサンギヤS3によって第4回転要素RM4が構成されている。この第2遊星歯車装置16および第3遊星歯車装置18は、キャリアCA2およびCA3が共通の部材にて構成されているとともに、リングギヤR2およびR3が共通の部材にて構成されており、且つ第2遊星歯車装置16のピニオンギヤP2が第3遊星歯車装置18の第2ピニオンギヤを兼ねているラビニヨ型の遊星歯車列とされている。
第1回転要素RM1(サンギヤS2)は、第1ブレーキB1を介してケース30に選択的に連結されて回転停止され、第3クラッチC3を介して中間出力部材である第1遊星歯車装置12のリングギヤR1(すなわち第2中間出力経路PA2)に選択的に連結され、さらに第4クラッチC4を介して第1遊星歯車装置12のキャリヤCA1(すなわち第1中間出力経路PA1の間接経路PA1b)に選択的に連結されている。第2回転要素RM2(キャリヤCA2およびCA3)は、第2ブレーキB2を介してケース30に選択的に連結されて回転停止させられるとともに、第2クラッチC2を介して入力軸22(すなわち第1中間出力経路PA1の直結経路PA1a)に選択的に連結されている。第3回転要素RM3(リングギヤR2およびR3)は、出力軸24に一体的に連結されて回転を出力するようになっている。第4回転要素RM4(サンギヤS3)は、第1クラッチC1を介してリングギヤR1に連結されている。なお、第2回転要素RM2とケース30との間には、第2回転要素RM2の正回転(入力軸22と同じ回転方向)を許容しつつ逆回転を阻止する一方向クラッチF1が第2ブレーキB2と並列に設けられている。
第3回転部材RM3の外周側には、後述するパーキングロック機構50の一部を構成し、パーキングロックポール106と噛み合うことにより出力軸24の回転を阻止するパーキングギヤ108が固設されている。
図2に戻り、この係合作動表は、自動変速機10の各ギヤ段を成立させる際のクラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2の作動状態を説明する図表であり、「○」は係合状態を、「(○)」はエンジンブレーキ時のみ係合状態を、空欄は解放状態をそれぞれ表している。このように、自動変速機10においては、3組の遊星歯車装置12、16、18を備え、クラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2を選択的に係合することにより変速比γ(=入力軸回転速度NIN/出力軸回転速度NOUT)が異なる複数のギヤ段例えば前進8段の多段変速が達成される。また、特に、第2ブレーキB2と並列に一方向クラッチF1が設けられていることから、第1ギヤ段(1st )を成立させる際に、第2ブレーキB2はエンジンブレーキ時には係合させられる一方、駆動時には解放させられる。
また、各ギヤ段毎に異なる変速比は、第1遊星歯車装置12、第2遊星歯車装置16、および第3遊星歯車装置18の各ギヤ比ρ1、ρ2、ρ3によって適宜定められる。また、クラッチC1〜C4、およびブレーキB1、B2(以下、特に区別しない場合は単にクラッチC、ブレーキBと表す)は、多板式のクラッチやブレーキなど油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合装置(以下、係合装置という)であり、油圧制御回路76(図3参照)内のリニアソレノイドバルブSL1〜SL6の励磁、非励磁や電流制御により、係合、解放状態が切り換えられるとともに係合、解放時の過渡油圧などが制御される。
図3は、図1の自動変速機10などを制御するために車両に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。電子制御装置100は、例えば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ことにより、エンジン26の出力制御や自動変速機10の変速制御等を実行するようになっており、必要に応じてエンジン制御用やリニアソレノイドバルブSL1〜SL6を制御する変速制御用等に分けて構成される。
図3において、車両に設けられた図示しないセンサやスイッチなどから、例えばクランク角度(位置)ACR(°)およびエンジン26の回転速度NEに対応するクランクポジションを検出するクランクポジションセンサ、トルクコンバータ28のタービン回転速度NTすなわち自動変速機10の入力軸22の回転速度NINを検出するタービン回転速度センサ、車速Vに対応する出力軸24の回転速度NOUTを検出する出力軸回転速度センサ、エンジン26の吸入空気量QAIRを検出する吸入空気量センサ、手動変速操作装置としてのシフトレバー40のレバーポジション(操作位置)PSHを検出するシフトポジションセンサ42、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度Accを検出するアクセル開度センサ、吸気配管に設けられた電子スロットル弁の開き角すなわちスロットル弁開度θTHを検出するスロットルポジションセンサ、常用ブレーキであるフットブレーキの操作の有無を表すブレーキ操作信号BONを検出するブレーキスイッチ、油圧制御回路76内の作動油の温度であるAT油温TOILを検出するためのAT油温センサ、車両の加速度(減速度)Gを検出するための加速度センサ等から、クランク角度(位置)ACR(°)およびエンジン回転速度NE、タービン回転速度NT(=入力軸回転速度NIN)、車速V、出力軸回転速度NOUT、吸入空気量QAIR、シフトポジションPSH、アクセル開度Acc、スロットル弁開度θTH、ブレーキ操作信号BON、AT油温TOIL、加速度(減速度)Gなどを表す信号が電子制御装置100に供給される。
上記アクセルペダルは、運転者の要求する車両駆動力に応じて踏み込み操作されるもので、出力操作部材に相当し、その操作量であるアクセル開度Accは加速要求量に相当する。
電子制御装置100からは、エンジン26の出力制御の為のエンジン出力制御指令信号SE、例えば電子スロットル弁の開閉を制御するためのスロットルアクチュエータへの駆動信号や燃料噴射装置から噴射される燃料の量を制御するための噴射信号やイグナイタによるエンジン26の点火時期を制御するための点火時期信号などが出力されている。また、自動変速機10の変速制御の為の変速制御指令信号SP、例えば自動変速機10の変速段を切り換えるために油圧制御回路76内のリニアソレノイドバルブSL1〜SL6の励磁、非励磁などを制御するためのバルブ指令信号やライン油圧PLを制御するためのリニアソレノイドバルブSLTへの駆動信号などが出力されている。さらに、シフトレバー40が後述する「P」ポジションに位置させられる場合には、出力軸24の回転を阻止するパーキングロックを行うために、電動モータ、ソレノイドなどからなる電動アクチュエータ44を作動させる信号SAが出力されている。
図4は、クラッチCおよびブレーキBの各油圧アクチュエータの作動を制御するリニアソレノイドバルブSL1〜SL6等に関する回路図であって、油圧制御回路76の要部を示す回路図である。
図4において、クラッチC1、C2、およびブレーキB1、B2の各油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)78、80、86、88には、油圧供給装置90から出力されたDレンジ圧(前進レンジ圧、前進油圧)PDがそれぞれリニアソレノイドバルブSL1、SL2、SL5、SL6により調圧されて供給され、クラッチC3およびC4の各油圧アクチュエータ82、84には、油圧供給装置90から出力されたライン油圧PL1がそれぞれリニアソレノイドバルブSL3、SL4により調圧されて供給されるようになっている。なお、ブレーキB2の油圧アクチュエータ88には、リニアソレノイドバルブSL6の出力油圧およびリバース圧(後進レンジ圧、後進油圧)PRのうち何れか供給された油圧がシャトル弁99を介して供給される。
油圧供給装置90は、エンジン26によって回転駆動される機械式のオイルポンプ68(図1参照)から発生する油圧を元圧としてライン油圧PL1(第1ライン油圧PL1)を調圧する例えばリリーフ型のプライマリレギュレータバルブ(第1調圧弁)92、第1調圧弁92によるライン油圧PL1の調圧のために第1調圧弁92から排出される油圧を元圧としてライン油圧PL2(第2ライン油圧PL2、セカンダリ圧PL2)を調圧するセカンダリレギュレータバルブ(第2調圧弁)94、アクセル開度Acc或いはスロットル弁開度θTHで表されるエンジン負荷等に応じたライン油圧PL1、PL2に調圧されるために第1調圧弁92および第2調圧弁94へ信号圧PSLTを供給するリニアソレノイドバルブSLT、ライン油圧PL1を元圧としてモジュレータ油圧PMを一定値に調圧するモジュレータバルブ96、およびワイヤ(電線)を介して電気的に連結されるシフトレバー40の操作に伴い電動アクチュエータ44が作動させられて油路が切り換えられることにより入力されたライン油圧PL1をシフトレバー40が「D」ポジション或いは「B」ポジションへ操作されたときにはDレンジ圧PDとして出力し或いは「R」ポジションへ操作されたときにはリバース圧PRとして出力するマニュアルバルブ98等を備えており、ライン油圧PL1、PL2、モジュレータ油圧PM、Dレンジ圧PD、およびリバース圧PRを供給する。
リニアソレノイドバルブSL1〜SL6は、基本的には何れも同じ構成であり、電子制御装置100により独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータ78〜88の油圧が独立に調圧制御されてクラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2の係合圧が制御される。そして、自動変速機10は、例えば図2の係合作動表に示すように予め定められた係合装置が係合されることによって各変速段が成立させられる。また、自動変速機10の変速制御においては、例えば変速に関与するクラッチCやブレーキBの解放と係合とが同時に制御される所謂クラッチ・ツウ・クラッチ変速が実行される。例えば、図2の係合作動表に示すように5速→4速のダウンシフトでは、クラッチC2が解放されると共にクラッチC4が係合され、変速ショックを抑制するようにクラッチC2の解放過渡油圧とクラッチC4の係合過渡油圧とが適切に制御される。このように、自動変速機10の係合装置(クラッチC、ブレーキB)がリニアソレノイドバルブSL1〜SL6により各々制御されるので、係合装置の作動の応答性が向上される。或いはまた、その係合装置の係合/解放作動の為の油圧回路が簡素化される。
シフトレバー40は例えば運転席の近傍に配設され、図5に示すように、車両前後(縦)方向に配列された3つの「R」ポジション、「N」ポジション、「D」ポジションと、それに平行に配列された手動操作用の「+」ポジション、「B」ポジション、「−」ポジションとへH型パターンで操作されるようになっている。本実施例では、P位置へ操作してパーキングロックするためのP操作釦41が別スイッチとして設けられている。
上記「R」ポジションは自動変速機10の出力軸24の回転方向を逆回転とするための後進走行ポジション(位置)であり、「N」ポジションは自動変速機10内の動力伝達が遮断されるニュートラル状態とするための中立ポジションであり、「D」ポジションは自動変速機10の変速を許容する変速範囲(Dレンジ)で第1ギヤ段「1st」〜第8ギヤ段「8th」の総ての前進ギヤ段を用いて自動変速制御を実行させる前進走行ポジションであり、「B」ポジションはギヤ段の変化範囲を制限する複数種類の変速レンジすなわち高車速側のギヤ段が異なる複数種類の変速レンジを切り換えることにより手動変速が可能な前進走行ポジションである。P操作釦41の操作により選択される「P」ポジションは自動変速機10内の動力伝達経路を解放しすなわち自動変速機10内の動力伝達が遮断されるニュートラル状態(中立状態)とし且つパーキングロック機構50によって機械的に出力軸24の回転を阻止(パーキングロック)するための駐車ポジションである。
上記「B」ポジションにおいては、シフトレバー40の操作毎に変速範囲をアップ側にシフトさせるための「+」ポジション、シフトレバー40の操作毎に変速範囲をダウン側にシフトさせるための「−」ポジションが備えられている。例えば、「B」ポジションにおいては、「8」レンジ〜「L」レンジの何れかがシフトレバー40の「+」ポジション或いは「−」ポジションへの操作に応じて変更される。また、「B」ポジションにおける「L」レンジは第1ギヤ段「1st」にて第2ブレーキB2を係合させて一層エンジンブレーキ効果が得られるためのエンジンブレーキレンジでもある。
上記「D」ポジションは自動変速機10の変速可能な例えば図2に示すような第1速ギヤ段乃至第8速ギヤ段の範囲で自動変速制御が実行される制御様式である自動変速モードを選択するシフトポジションでもあり、「B」ポジションは自動変速機10の各変速レンジの最高速側ギヤ段を超えない範囲で自動変速制御が実行されると共にシフトレバー40の手動操作により変更された変速レンジ(すなわち最高速側ギヤ段)に基づいて手動変速制御が実行される制御様式である手動変速モードを選択するシフトポジションでもある。
図6は、前記P操作釦41の操作により「P」ポジションが選択された場合にギヤの噛合いによりパーキングロックを行うパーキングロック機構50の構成とそのパーキングロック機構50を駆動する電動アクチュエータ44等を説明する図である。なお、本実施例において「シフト位置」は、P位置、R位置、N位置、D位置を意味し、R位置、N位置、およびD位置は非P位置と称される。なお、本実施例のパーキングロック機構50が本発明のパーキングロック手段に対応している。
パーキングロック機構50は、自動変速機10の出力軸24に固定されたパーキングギヤ108と噛み合う噛合位置へ回動可能に設けられて選択的にパーキングギヤ108をロックするパーキングロックポール106と、パーキングロックポール106に係合するテーパ部材114に挿し通されてテーパ部材114を一端部において支持するパーキングロッド104と、パーキングロッド104に設けられてテーパ部材114をその小径方向へ付勢するスプリング119と、パーキングロッド104の他端部に回動可能に接続されて節度機構により少なくともパーキング位置に位置決めされるディテントプレート120と、ディテントプレート120に固設されて一軸まわりに回転可能に支持されたシャフト102と、シャフト102を回転駆動する電動アクチュエータ44と、シャフト102の回転角度を検出するロータリエンコーダ46と、ディテントプレート120の回転に節度を与えて各シフト位置に固定するディテントスプリング110およびその先端部に設けられた係合部112とを、備えている。本発明のシフト制御装置は、上記パーキングロック機構50並びに電子制御装置100を含んで構成される。なお、本実施例のロータリエンコーダ46が本発明の回転角センサに対応しており、ディテントスプリング110が本発明のスプリング部材に対応している。
ディテントプレート120は、シャフト102を介して電動アクチュエータ44の駆動軸に作動的に連結されており、パーキングロッド104、ディテントスプリング110、係合部112などと共に電動アクチュエータ44により駆動されて変速機のシフト位置を切り替えるためのシフト位置決め部材として機能する。シャフト102、ディテントプレート120、パーキングロッド104、ディテントスプリング110、および係合部112は、シフト切替機構の役割を果たす。ディテントプレート120の頂部には、一対の内壁面126と128との間においてP位置、R位置、N位置、D位置に対応して設けられた4つの凹部が形成されており、それらのうちの端に位置する凹部124がP位置に対応している。また、ロータリエンコーダ46は、電動アクチュエータ44の駆動量すなわち回転量に応じた計数値(エンコーダカウント)を取得するためのパルス信号を出力する。
図6は、シフト位置がP位置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がパーキングギヤ108をロックしており、車両の駆動軸の回転は妨げられている。この状態から、電子制御装置100より作動のための信号SAを受けた電動アクチュエータ44によりシャフト102が図6に示す矢印Cの方向に所定量だけ回転されると、ディテントプレート120を介してパーキングロッド104が図6に示す矢印Aの方向に押され、パーキングロッド104の先端に設けられたテーパー部材114によりパーキングロックポール106が図6に示す矢印Bの方向に押し下げられる。ディテントプレート120の回転に伴って、ディテントプレート120の頂部にP位置、R位置、N位置、D位置に対応して設けられた4つの凹部(谷)のうちの端に位置する谷、すなわち図7に示すP位置凹部124にあったディテントスプリング110の係合部112は、山122を乗り越えて他方の谷のいずれか、すなわち非P位置121(図7参照)へ移る。係合部112は、その軸心まわり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。係合部112が非P位置121に到達するまでディテントプレート120がC方向へ回転したとき、パーキングロックポール106は、パーキングギヤ108と噛み合うことのない位置まで押し下げられる。これにより、出力軸24およびこれに連結された車両の駆動輪74が機械的に固定されなくなり、シフト位置が非P位置に切り替えられる。電動アクチュエータ44によりシャフト102がD方向に回転させられると、上記と逆の作動によりシフト位置がP位置に切り替えられる。また、ディテントプレート120に形成された凹部、その凹部に係合する係合部112、および基端部が位置固定に設けられたディテントスプリング110によって節度機構が構成され、ディテントスプリング110の弾性力によって節度感が得られるようになっている。
図8はパーキングロッド104の先端に設けられたテーパ部材114まわりの構造と作動を説明するための図である。テーパ部材114は外周面に斜面を有する円錐形状となっており、パーキングロッド104に対して軸心方向の移動可能に嵌め入れられている。また、パーキングロッド104の先端部は、径方向に拡径されており、その端面とテーパ部材114の小径側の端面とが互いに当接することでテーパ部材114のパーキングロッド104の先端側への移動が規制されている。さらに、パーキングロッド104には、軸心方向の移動不能にスナップリング118が嵌め着けられており、このスナップリング118とテーパ部材114の大径側の端面との間にはスプリング119が介装されている。このスプリング119の弾性力によって、テーパ部材114がパーキングロッド104の先端側に付勢され、通常はテーパ部材114の小径側の端面とパーキングロッド104の拡径部の端面とが当接させられている。
テーパ部材114の鉛直下方側の斜面は、支持部材116に当接することで支持され、パーキングロッド104が矢印E方向に移動させられると、テーパ部材114の斜面によって、テーパ部材114の鉛直上方側の斜面に当接するパーキングロックポール106が矢印Fに示す鉛直上方に移動させられる。これにより、パーキングロックポール106が回動させられ、パーキングギヤ108とパーキングロックポール106とがロックさせられる構造となっている。具体的には図13に示すように、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態となる。また、このときのディテントプレート120および係合部112の位置関係は、図14に示すように、ディテントプレート120の凹部124に係合部112が完全に係合された状態となる。
一方、図15に示すように、パーキングロックポール106およびパーキングギヤ108の噛合部の端部が互いに当接しあい、これらが完全に噛み合わない状態となることがある。このようなとき、図9に示すように、パーキングロッド104の矢印E方向への移動に対してパーキングロックポール106が矢印F方向に移動しないため、テーパ部材114も同様に軸心方向への移動が規制される。これにより、スプリング119が圧縮させられる。このとき、図16に示すように、ディテントプレート120の凹部124に係合部112が不完全に係合された状態となる。このような位置関係で回転位置(基準位置)が学習されると、正確な回転位置(基準位置)が設定されず、精度の高い電動アクチュエータ44の制御が出来なくなる可能性がある。そこで、本発明においては、回転位置(基準位置)の学習にあたり、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが完全に噛み合った状態か否かを判定し、完全に噛み合った状態と判定されたとき、回転位置(基準位置)を学習させる制御を実施する。以下、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態か否かを判定する制御を中心に説明する。
図10は、前記電子制御装置100の要部、すなわちパーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態か否かを判定し、電動アクチュエータ44の回転位置(基準位置)を学習させる制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
Pレンジ判定手段130は、現在のレンジ位置が駐車ポジションである「P」ポジションに位置された状態か否かを判定する。具体的には、P操作釦41が運転者によって押し入れられた状態であるか否かを判定する。
駆動制御手段132は、Pレンジ判定手段130によって現在のレンジ位置が「P]ポジションに位置された状態と判定されると、ディテントプレート120が予め定められた角度だけ回転されるように、電動アクチュエータ44をロータリエンコーダ46の所定カウント分だけ駆動させる。なお、駆動制御手段132は、テーパ部材114がパーキングロックポール106から離れる方向、すなわち「P」ポジションから非P位置側へ電動アクチュエータ44を所定カウントだけ駆動させることで、ディテントプレート120を予め定められた角度だけ回転させる。また、前記所定カウントは非常に小さなカウント数に設定されており、これに伴いディテントプレート120の予め定められた角度も非常に小さな角度範囲に設定されている。
駆動制御手段132は、電動アクチュエータ44の駆動指令に対し、常に所定カウント分だけ駆動される、すなわちディテントプレート120の回転角と予め定められた角度との差が解消されるように、電動アクチュエータ44へ供給される駆動電流のフィードバック制御を実行する。また、駆動制御手段132は、電動アクチュエータ44を所定カウントだけ駆動させると一定時間だけ保持し、また元の状態に復帰させる。
発生トルク検出手段134は、前記駆動制御手段132によって電動アクチュエータ44をロータリエンコーダ46の所定カウントだけ駆動させた際の発生トルクを検出するものである。具体的には、電動アクチュエータ44を駆動させる際に供給される駆動電流を検出し、その駆動電流に基づいて発生トルクを検出する。ここで、発生トルクは、例えば予め設定された駆動電流と発生トルクとの関係マップ或いは関係式などに基づいて検出される。
噛合状態判定手段136は、駆動制御手段132によってディテントプレート120が予め定められた角度だけ回転させたとき、発生トルク検出手段134によって検出された電動アクチュエータ44の発生トルクに基づいてパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定する。具体的には、噛合状態判定手段136は、発生トルク検出手段134によって検出された電動アクチュエータ44の発生トルクが予め定められた判定値を越えるときに、パーキングギヤ108とパーキングロックポール106とが完全に噛み合っているものと判定する。
図11は、電動アクチュエータ44によってロータリエンコーダ46の所定カウント分だけパーキングロッド104を非P位置(R位置、N位置、D位置)側へ回転させたときに発生する電動アクチュエータ44の発生トルクの大きさを示したものである。なお、図11の下方の実線に示す段付形状のグラフは、電動アクチュエータ44によってシャフト102がロータリエンコーダ46の所定カウントだけ非P位置側へ回転させられ、ディテントプレート120が予め定められた角度だけ非P位置側へ回転させられた状態を示している。なお、本実施例においては、図11に示すように3カウント分だけ回転させられ、シャフト102が3カウント分回転させられることで、ディテントプレート120が予め定められた角度だけ回転させられる。
また、図11の上方に示す実線および破線で示す図が、そのときに電動アクチュエータ44から発生する発生トルクの大きさを示したものである。図11の実線に示すように、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108の噛合時においては、発生トルクが大きく、予め定められた判定値として機能する一点鎖線で示すP噛合判定トルクを越える状態となる。一方、非噛合時においては、破線で示すように発生トルクが小さく、P噛合判定トルクを越えない状態となる。なお、前記判定値として機能するP噛合判定トルクは、予め実験的に設定されるものであり、例えば噛合時の電動アクチュエータ44の発生トルクの下限値付近に設定されている。
ここで、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが完全に噛み合った状態では、図8に示すようにテーパ部材114が軸心方向に移動させられ、スナップリング118とテーパ部材114との間に介装されたスプリング119は、ほとんど圧縮されない。ここで、電動アクチュエータ44によってディテントプレート120を予め定められた角度だけ非P位置側へ回転させるとき、図6においては、シャフト102が矢印C方向に回転させられることととなる。このとき、上述したように、スプリング119はほとんど圧縮されていないことから、スプリング119の弾性復帰力による矢印A方向に働く付勢力はほとんど無いため、矢印C方向への回転を助成することがなく、電動アクチュエータ44からは図11の実線に示すP噛合判定トルクを越える発生トルクが出力される。
一方、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合わない状態では、図9に示すように、テーパ部材114の移動が阻止され、スナップリング118とテーパ部材114との間に介装されたスプリング119は、圧縮された状態となる。ここで、電動アクチュエータ44によってディテントプレート120を予め定められた角度だけ非P側位置へ回転させるとき、図6においては、矢印C方向へ回転させられることとなる。このとき、上述したように、スプリング119は圧縮されていることから、スプリング119の弾性復帰力によって矢印A方向へパーキングロッド114を移動させる付勢力が生じている。この付勢力がパーキングロッド102を矢印C方向へ回転させる方向、言い換えれば矢印C方向への回転を助成する方向に働くため、電動アクチュエータ44からは図11の破線に示すようにP噛合判定トルクを越えない程度の発生トルクが出力される。
そして、噛合状態判定手段136は、電動アクチュエータ44の発生トルクがP噛合判定トルクを越えるとき、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態(噛合状態)と判定し、一方、電動アクチュエータ44の発生トルクがP噛合判定トルクを越えないとき、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合わない状態(非噛合状態)と判定する。
回転位置学習手段138は、噛合状態判定手段136によってパーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合っていると判定されたとき、ロータリエンコーダ46による検出角度(位置)をディテントプレート120のパーキング位置と判定し、この位置を基準位置(基準回転位置)として学習させる。具体的には、噛合状態判定手段136によってパーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合っていると判定されたとき、ロータリエンコーダ46のカウント値を一端リセットさせることで、この位置を基準位置として設定する。
なお、駆動制御手段132は電動アクチュエータ44を所定カウント分(所定量)だけ駆動させる他に、電動アクチュエータ44を所定時間だけ駆動させてそのときの電動アクチュエータ44の発生トルクを検出することによっても容易に噛合状態を判定することができる。すなわち所定時間だけ電動アクチュエータ44を駆動させた時の発生トルクに基づいて、噛合状態判定手段136によりパーキングロック機構50の噛合状態を判定しても同様の効果を得ることができる。
図12は、前記電子制御装置100の要部すなわちパーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態が否かを判定し、電動アクチュエータ44の回転位置(基準位置)を学習させる制御機能の要部を説明するフローチャートである。
先ず、Pレンジ判定手段130に対応するSA1において、現在のシフトレンジが「P」ポジションであるか否かを判定する。SA1が否定されると、本ルーチンは終了させられる。SA1が肯定されると、駆動制御手段132に対応するSA2において、電動アクチュエータ44を所定カウント(本実施例において3カウント)分だけ駆動させる。そして、発生トルク検出手段134および噛合状態判定手段136に対応するSA3において、電動アクチュエータ44から発生する発生トルクを検出すると共に、検出された発生トルクが所定値に対応するP噛合判定トルク以上か否かを判定する。SA3が否定されると、本ルーチンは終了させられる。
SA3が肯定されると、噛合状態判定手段136に対応するSA4において、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合っているものと判定する。そして回転位置学習手段138に対応するSA5において、ロータリエンコーダ46のカウント値がリセットされることで、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合った状態での基準位置(回転位置)が設定される。
上述のように、本実施例によれば、電動アクチュエータ44を所定量または所定時間だけ駆動させる駆動制御手段132と、その駆動制御手段132により電動アクチュエータ44を駆動したときの電動アクチュエータ44の発生トルクに基づいてパーキングロック機構50の噛合状態を判定する噛合状態判定手段136とを、含むため、電動アクチュエータ44の発生トルクを検出することで容易にパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定することができる。
また、本実施例によれば、電動アクチュエータ44によりディテンプレート120を回転させたときの電動アクチュエータ44の発生トルクに基づいてパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定するため、容易に前記噛合状態を判定することができる。
また、本実施例によれば、駆動制御手段132は、シフト位置がパーキング位置にあるときに、電動アクチュエータを駆44動させるため、パーキング位置における噛合状態を正確に判定することができる。
また、本実施例によれば、駆動制御手段132は、ディテントプレート120の回転角と予め定められた角度との差が解消されるように、電動アクチュエータ44へ供給される駆動電流をフィードバック制御するものであるため、ディテントプレート120の回転角が予め定められた角度となるまで電動アクチュエータ44を精度よく制御することができる。
また、本実施例によれば、駆動制御手段132は、テーパ部材114をパーキングロックポール106から離れる方向へディテントプレート120を予め定められた角度だけ回転させるものであり、噛合状態判定手段136は、電動アクチュエータ44の発生トルクが予め定められたP噛合判定トルクを越えるときに、パーキングギヤ108にパーキングロックポール106が噛み合っているものと判定するため、電動アクチュエータ44の発生トルクを検出してP噛合判定トルクと比較することで容易にパーキングギヤ108とパーキングロックポール106との噛合状態を判定することができる。
また、本実施例によれば、噛合状態判定手段136によってパーキングギヤ108にパーキングロックポール106が噛み合っているものと判定されたとき、ロータリエンコーダ46による検出角度をディテントプレート120のパーキング位置に設定する回転位置学習手段138を有するため、非噛合時において回転位置(基準位置)が学習されることが回避され、常に高い精度の基準回転位置(基準位置)を学習させることができる。
また、本実施例によれば、ディテントプレート120は、パーキング位置のための凹部124を備え、節度機構は、その凹部内に係合する係合部112を先端部に有し、基端部が位置固定に設けられたディテントスプリング110を含むものであるため、ディテントスプリング110の弾性力に応じて運転者にシフト操作時の節度感を与えることができる。
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、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合わない状態において、スプリング119により矢印A方向に付勢力が働いて、結果的に電動アクチュエータ44の発生トルクが小さくなる構成であったが、テーパ部材114の構成或いはパーキングロック機構50の構成によっては、パーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合わない状態において電動アクチュエータ44から発生する発生トルクが大きくなる態様も考えられる。このようなときは、発生トルクがP噛合判定トルクよりも小さいときにパーキングロックポール106とパーキングギヤ108とが噛み合うものと判定する制御態様であっても構わない。また、前述したようにパーキングロック機構50およびテーパ部材114の構成は一例であり、他の構成であっても、電動アクチュエータ44によってディテントプレート120が回転させられる構成であれば、本発明を適用することができる。
また、前述の実施例では、ロータリエンコーダ46の3カウント分だけ電動アクチュエータ44を駆動させて噛合状態を判定するものであったが、所定カウントは3カウントに限定されず、適宜変更しても構わない。
また、前述の実施例では、電動アクチュエータ44の駆動電流を検出し、この駆動電流に基づいて発生トルクに変換しているが、必ずしも発生トルクに変換することはなく、直接駆動電流を判定値にして噛合状態を判定することもできる。
また、前述の実施例では、P操作釦41の操作に応答して、電動アクチュエータ44によってディテントプレート120のP位置への操作或いはP位置からの解除操作が行われていたが、P操作釦41に替えて、シフトレバー40が操作可能な「P」ポジションが設けられ、その「P」ポジションが電気的に検知されるようにしてもよい。
また、前述の実施例では、駆動源としてエンジン26が設けられていたが、これに限られず、例えば、エンジン26以外に電動機のトルクによって駆動輪74が駆動されるハイブリッド車両であってもよい。
また、前述の実施例では、自動変速機としての有段式の自動変速機10が用いられていたが、例えば無段変速機(CVT)等の他の形式の動力伝達装置が設けられていても、パーキングロックが電動アクチュエータによって作動させられる態様のものであれば、本発明は適用され得る。また、有段式の自動変速機10が備えられる場合にも、自動変速機の構造は前述の実施例のものに限定されず、遊星歯車装置の数や変速段数、およびクラッチC、ブレーキBの数が遊星歯車装置のどの要素と選択的に連結されているかなどに特に限定はない。
なお、上述したの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。
44:電動アクチュエータ 46:ロータリエンコーダ(回転角センサ) 50:パーキングロック機構(パーキングロック手段) 102:シャフト 104:パーキングロッド 106:パーキングロックポール 108:パーキングギヤ 110:ディテントスプリング(スプリング部材) 112:係合部 114:テーパ部材 119:スプリング 120:ディテントプレート 124:凹部 132:駆動制御手段 136:噛合状態判定手段 138:回転位置学習手段
Claims (7)
- ギヤの噛合いによりパーキングロックを行うパーキングロック手段と、該パーキングロック手段をギヤの噛合状態が変化するように回転駆動する電動アクチュエータと、該パーキングロック手段の回転角度を検出する回転角センサとを、備えたシフト制御装置であって、
前記電動アクチュエータを所定量または所定時間だけ駆動させる駆動制御手段と、
該駆動制御手段により前記電動アクチュエータを駆動したときの前記電動アクチュエータの発生トルクに基づいて前記パーキングロック手段の噛合状態を判定する噛合状態判定手段とを、含むことを特徴とするシフト制御装置。 - 前記パーキングロック手段は、パーキングギヤと噛み合う噛合位置に回動可能に設けられたパーキングロックポールと、該パーキングロックポールに係合するテーパ部材に挿し通されて該テーパ部材を一端部において支持するパーキングロッドと、該パーキングロッドに設けられて該テーパ部材をその小径方向へ付勢するスプリングと、前記パーキングロッドの他端部に回動可能に接続されて節度機構により少なくともパーキング位置に位置決めされるディテントプレートと、該ディテントプレートに固設されて一軸まわりに回転可能に支持されたシャフトとを、含むことを特徴とする請求項1のシフト制御装置。
- 前記駆動制御手段は、シフト位置が前記パーキング位置にあるときに、前記電動アクチュエータを駆動させることを特徴とする請求項2のシフト制御装置。
- 前記駆動制御手段は、前記ディテントプレートの回転角と前記予め定められた角度との差が解消されるように、前記電動アクチュエータへ供給される駆動電流をフィードバック制御するものであることを特徴とする請求項2または3のシフト制御装置。
- 前記駆動制御手段は、前記テーパ部材を前記パーキングロックポールから離れる方向へ前記ディテントプレートを前記予め定められた角度だけ回転させるものであり、
前記噛合状態判定手段は、前記電動アクチュエータの発生トルクが予め定められた判定値を越えるときに、前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1つのシフト制御装置。 - 前記噛合状態判定手段によって前記パーキングギヤに前記パーキングロックポールが噛み合っているものと判定されたとき、前記回転角センサによる検出角度を前記ディテントプレートのパーキング位置に設定する回転位置学習手段を有することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1つのシフト制御装置。
- 前記ディテントプレートは、前記パーキング位置のための凹部を備え、
前記節度機構は、該凹部内に係合する係合部を先端部に有し、基端部が位置固定に設けられたスプリング部材を含むものであることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1つのシフト制御装置。
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