JP2012106539A - シフトバイワイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時に、運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込む事態が生じても衝突による衝撃の増加を防ぐ。
【解決手段】エアバッグ制御回路７は、加速度センサ４３および着座位置センサ４４から車両の衝突判定を行ない、衝突判定時にエアバッグ６を膨張展開させるとともに、シフトバイワイヤ制御回路５へエアバッグ６の作動信号を与える。一方、シフトバイワイヤ制御回路５は、エアバッグ制御回路７からエアバッグ６の作動信号が与えられると（衝突発生時）、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータ４を制御して実レンジを強制的にＮレンジに切り替える。これにより、衝突時に運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込んでしまっても、エンジン出力は車輪に伝達されないため、衝突時に誤ってアクセルが踏まれることによる衝撃の増加を防ぐことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動変速機の実レンジ切替部（実レンジの切替を行なう機械的手段）を、電動アクチュエータによって切り替えるシフト・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）に関し、特に、車両衝突時における乗員への衝撃を抑える技術に関する。

車両衝突時の乗員の衝撃を抑える技術として、エアバッグが車両に搭載されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されるエアバッグは、エアバッグ制御回路によって作動が制御される。エアバッグ制御回路は、車両の加速度を検出する加速度センサ、および車両乗員の着座位置を検出する着座位置センサを搭載し、加速度センサの検出出力に応じた衝突の激しさ、および位置センサの検出出力に応じたエアバッグに対する乗員の距離に基づいて、エアバッグの作動制御を行なう。

エアバッグは、車両の衝突時に作動して、乗員を保護することを目的としている。
しかし、車両の衝突時に、運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込んで車両が加速して衝突による衝撃を増大させる場合がある。
このような事態が生じると、エアバッグの作動により乗員を保護する効果が十分に得られなくなってしまう。このため、誤ってアクセルを踏込むことで衝突の衝撃が増加する不具合を回避する技術の開発が望まれている。

特開２００１−１９９３０５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の衝突時に、運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込む事態が生じても、衝突による衝撃の増加を防ぐことのできるシフトバイワイヤの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１のシフトバイワイヤは、車両の衝突を検出した際、あるいは車両の衝突を予測した際に、シフトバイワイヤ制御回路における強制Ｎレンジ切替手段（制御プログラム）が、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータを通電制御して実レンジをＮ（ニュートラル）レンジに切り替える。
このように、車両の衝突時に実レンジをＮレンジに切り替えることで、エンジンからトランスミッションへの駆動力の伝達を絶つことができる。
このため、車両の衝突時に、運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込んでしまっても、エンジン出力は車輪に伝達されないため、車両が誤って加速する不具合を回避することができ、衝突時に誤ってアクセルが踏まれることによる衝撃の増加を防ぐことができる。

［請求項２の手段］
請求項２の車両は、シフトバイワイヤ制御回路とは別に、車両の衝突を検出した際にエアバッグを作動させるエアバッグ制御回路を搭載し、このエアバッグ制御回路は、エアバッグの作動時に、「エアバッグの作動信号」をシフトバイワイヤ制御回路に与えるように設けられる。
そして、請求項２のシフトバイワイヤ制御回路は、エアバッグ制御回路から「エアバッグの作動信号」を受けると、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータを通電制御して実レンジをＮレンジに切り替える。
このように、請求項２のシフトバイワイヤは、車両の衝突判定として、エアバッグ制御回路の判定結果を用いるため、シフトバイワイヤ制御回路に独立した車両衝突検出手段を搭載する必要がなく、コスト上昇を抑えて本発明を実施することができる。

［請求項３の手段］
請求項３のエアバッグ制御回路は、車両の加速度を検出する加速度センサ、および車両乗員の着座位置を検出する着座位置センサに基づいて車両の衝突の判定を行なう車両衝突検出手段（制御プログラム）を有し、この車両衝突検出手段が車両の衝突を判定した際に、エアバッグを作動させるとともに、エアバッグの作動信号をシフトバイワイヤ制御回路に与える。
このように、請求項３のエアバッグ制御回路は、加速度センサと着座位置センサに基づいて車両の衝突判定を行なうものである。

（ａ）エアバッグ制御回路（エアバッグＥＣＵ）の制御例を示すフローチャート、（ｂ）シフトバイワイヤ制御回路（ＳＢＷ・ＥＣＵ）の制御例を示すフローチャートである。 エアバッグ装置とシフトバイワイヤの概略構成図である。 シフトバイワイヤのシステム構成図である。

図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
シフトバイワイヤは、
・車両の乗員によって操作されて手動レンジの設定を行なう手動レンジ操作部１と、
・機械的な作動によって自動変速機２の実レンジの切り替えを行なう実レンジ切替部３と、
・実レンジ切替部３を駆動して実レンジの切り替えを行なう電動アクチュエータ４と、
・この電動アクチュエータ４を通電制御して、手動レンジの設定に応じた実レンジの切り替えを行なうシフトバイワイヤ制御回路５とを具備する。

また車両は、シフトバイワイヤ制御回路５とは別に、車両の衝突を検出した際にエアバッグ６を作動させるエアバッグ制御回路７を搭載する。
このエアバッグ制御回路７は、エアバッグ６の作動時に、「エアバッグ６の作動信号」をシフトバイワイヤ制御回路５に与えるように設けられている。
そして、シフトバイワイヤ制御回路５には、エアバッグ制御回路７から「エアバッグ６の作動信号」を受けると、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータ４を通電制御して実レンジをＮレンジに切り替える強制Ｎレンジ切替手段（制御プログラム）が設けられている。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を図面を参照して説明する。実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。

シフトバイワイヤは、上述したように、
・車両の乗員によって操作されて手動レンジ（手動設定されたＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ等）の設定を行なう手動レンジ操作部１と、
・機械的な作動によって自動変速機２の実レンジ（自動変速機２における実際のシフトレンジ）の切り替えを行なう実レンジ切替部３と、
・実レンジ切替部３を駆動して実レンジの切り替えを行なう電動アクチュエータ４と、
・この電動アクチュエータ４を通電制御して、手動レンジの設定に応じた実レンジの切り替えを行なうシフトバイワイヤ制御回路５とを具備する。

手動レンジ操作部１は、車両の運転手に操作容易な位置に設けられたシフトレバーを有し、このシフトレバーによって設定された手動レンジに応じた信号（手動レンジの設定信号）を、シフトバイワイヤ制御回路５に出力するように設けられている。

実レンジ切替部３は、機械的な可動により自動変速機２の実レンジの切り替えを行なうものであり、電動アクチュエータ４によって駆動されるシフトレンジ切替機構８およびパーキング切替機構９で構成される。

電動アクチュエータ４は、実レンジ切替部３を駆動する動力発生部であり、通電により回転動力を発生する電動モータ（例えば、スイッチド・リラクタンス・モータ等）と、この電動モータの回転出力を減速して出力する減速機（例えば、サイクロイド減速機等）とを備える。
また、電動アクチュエータ４には、電動モータ（ロータ）の回転角度、あるいは減速機の出力軸の回転角度の少なくとも一方を検出するエンコーダが搭載されており、検出信号をシフトバイワイヤ制御回路５に出力している。

ここで、図２を参照して、シフトレンジ切替機構８およびパーキング切替機構９を説明する。
シフトレンジ切替機構８およびパーキング切替機構９は、電動アクチュエータ４の出力軸（具体的には、減速機の出力軸）によって切替駆動されるものである。
シフトレンジ切替機構８は、油圧バルブボディ１１（自動変速機２の油圧制御を行なう油圧装置のハウジング）に設けられたマニュアルスプール弁１２（シフトレンジに応じた油路の選択設定を行なう弁体）をシフトレンジに応じた適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない摩擦係合装置（油圧クラッチ等）への油圧供給路を切り替えて、摩擦係合装置の係合状態をコントロールするものである。

パーキング切替機構９は、車両の駆動軸（ドライブシャフト等）と連動して回転するパーキングギヤ１３に、固定部材（自動変速機２のハウジング等）に回動可能に支持されるパークポール１４の噛合および噛合解除を実行させて、パーキングギヤ１３のロック（パーキング状態）とアンロック（パーキング解除状態）の切り替えを実行するものである。具体的に、パーキングギヤ１３の凹部１３ａとパークポール１４の凸部１４ａの係脱によってパーキング切替機構９のロックとアンロックの切り替えが行われるものであり、パーキングギヤ１３の回転を規制することで、ドライブシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して車両の駆動輪がロックされて、車両のパーキング状態が達成される。

電動アクチュエータ４によって駆動されるコントロールロッド１５には、略扇形状を呈したディテントプレート１６が取り付けられ、コントロールロッド１５とディテントプレート１６が一体に回転するように設けられている。
ディテントプレート１６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部１６ａが設けられており、油圧バルブボディ１１（または自動変速機２の内部）に固定されたディテントスプリング１７の先端の係合部１７ａが凹部１６ａに嵌まり合うことで、切り替えた実レンジを保持するようになっている。
なお、この実施例では板バネを用いたディテント機構を示すが、コイルスプリングなどを用いた他のディテント機構であっても良い。

ディテントプレート１６には、マニュアルスプール弁１２を駆動するためのピン１８が取り付けられている。
ピン１８は、マニュアルスプール弁１２の端部に設けられた溝１９に噛合しており、ディテントプレート１６がコントロールロッド１５によって回動操作されると、ピン１８が円弧駆動されて、ピン１８に噛合するマニュアルスプール弁１２が油圧バルブボディ１１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド１５を図２中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１６を介してピン１８がマニュアルスプール弁１２を油圧バルブボディ１１の内部に押し込み、油圧バルブボディ１１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２の実レンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド１５を回転させると、ピン１８がマニュアルスプール弁１２を油圧バルブボディ１１から引き出し、油圧バルブボディ１１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２の実レンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

ディテントプレート１６には、パークポール１４を駆動するためのパークロッド２１が取り付けられている。このパークロッド２１の先端には円錐部２２が設けられている。
この円錐部２２は、自動変速機２のハウジングの突出部２３とパークポール１４の間に介在されるものであり、コントロールロッド１５を図２中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート１６を介してパークロッド２１が図２中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部２２がパークポール１４を押し上げる。すると、パークポール１４が軸１４ｂを中心に図２中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール１４の凸部１４ａがパーキングギヤ１３の凹部１３ａに噛合し、パーキング切替機構９によるロック状態（パーキング状態）が達成される。

逆方向へコントロールロッド１５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド２１が図２中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール１４を押し上げる力が無くなる。パークポール１４は、図示しないねじりコイルバネにより、図２中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール１４の凸部１４ａがパーキングギヤ１３の凹部１３ａから外れ、パーキングギヤ１３がフリーになり、パーキング切替機構９のアンロック状態（パーキング解除状態）が達成される。

電動アクチュエータ４の通電制御を行なうシフトバイワイヤ制御回路５は、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶手段、入力回路、出力回路、電源回路等を用いた周知構造のマイクロコンピュータを搭載する制御装置であり、演算結果に基づいて電動アクチュエータ４に搭載される電動モータの通電制御を行なう。
なお、図３に示す符号３１は、シフトバイワイヤ制御回路５による電動モータの通電信号を、電動モータの駆動信号に変換するＥＤＵ（エレクトロニック・ドライブ・ユニットの略）である。

シフトバイワイヤ制御回路５には、手動レンジ操作部１で設定された手動レンジを読み取る『手動レンジ読取手段』、エンコーダの出力から電動モータの回転速度、回転数、回転角度を把握する『モータ読取手段』、手動レンジ読取手段の手動レンジと自動変速機２の実レンジ（電動アクチュエータ４によって設定されるシフトレンジ切替機構８およびパーキング切替機構９におけるシフトレンジ）が一致するように電動モータを制御する『シフト制御手段』など、種々の制御プログラムが搭載されている。

一方、車両は、図２に示すように、車両の衝突時に乗員の衝撃を緩和させるエアバッグ装置４１を搭載している。
エアバッグ装置４１は、衝突時に膨張して乗員を保護するエアバッグ６（運転席エアバッグ、助手席エアバッグ等）と、このエアバッグ６を膨張展開させる起動装置４２と、車両の衝突時に起動装置４２を作動させるエアバッグ制御回路７とで構成されている。
なお、起動装置４２は、エアバッグ制御回路７の指示により作動する点火装置と、この点火装置の発熱により多量のガスを発生するガス発生剤とを有し、ガスの発生によりエアバッグ６を膨張展開させるものである。

エアバッグ制御回路７は、上述したシフトバイワイヤ制御回路５と同様、周知構造のマイクロコンピュータを搭載する制御装置であり、車両の衝突を判定する車両衝突検出手段（制御プログラム）を備える。以下に車両衝突検出手段の具体例を開示するが、例示する衝突判定技術は一例であって、限定されるものではない。
エアバッグ制御回路７には、図２に示すように、車両の加速度を検出する加速度センサ４３、および車両乗員の着座位置を検出する着座位置センサ４４が接続されている。

エアバッグ制御回路７の車両衝突検出手段は、加速度センサ４３によって検出された車両の加速度（Ｇ）と、着座位置センサ４４によって検出された乗員の移動とから、車両の衝突判定を行なうように設けられている。
そして、エアバッグ制御回路７は、車両衝突検出手段が車両の衝突を判定した際に、起動装置４２を作動させる。これにより、車両の衝突時にエアバッグ６を膨張展開させることができる。
また、エアバッグ制御回路７には、車両衝突検出手段が車両の衝突を判定した際に、エアバッグ制御回路７からシフトバイワイヤ制御回路５へ「エアバッグ６の作動信号」を与えるように設けられている。

このエアバッグ制御回路７の制御例を、図１（ａ）を参照して説明する。
キースイッチがＯＮされると（スタート）、先ず加速度センサ４３および着座位置センサ４４のセンサ信号を読み込む（ステップＳ１）。
次に、読み込んだセンサ値から衝突の有無を判定する（ステップＳ２）。具体的にステップＳ２では、加速度センサ４３によって検出された車両の加速度が予め設定された衝撃加速度に達して、且つ着座位置センサ４４によって乗員の移動が検出された際に車両の衝突の判定を行なうものである。

このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合（衝突無し）は、ステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合（衝突判定）は、エアバッグ装置４１の作動処理を行なう（ステップＳ３）。具体的にステップＳ３では、点火装置に作動指示を与えてエアバッグ６を膨張展開させる。
また、ステップＳ３の実行と同時に、シフトバイワイヤ制御回路５へ「エアバッグ６の作動信号」を与える（ステップＳ４）。その後、この制御を終了する（エンド）。
なお、上記の制御例では、衝突時にエアバッグ装置４１に作動処理を行なってからシフトバイワイヤ制御回路５へ「エアバッグ６の作動信号」を発信する例を示したが、逆でも良い。

一方、シフトバイワイヤ制御回路５には、車両の衝突を検出した際に、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータ４を通電制御して実レンジ切替部３の実レンジを強制的にＮレンジに切り替える強制Ｎレンジ切替手段（制御プログラム）が設けられている。
具体的に、シフトバイワイヤ制御回路５は、車両の衝突を検出する手段として、上述したエアバッグ制御回路７の車両衝突検出手段を利用するものであり、エアバッグ制御回路７からシフトバイワイヤ制御回路５へ「エアバッグ６の作動信号」が与えられると、手動レンジの設定状態に関わらず、電動アクチュエータ４によって実レンジをＮレンジに切り替えるように設けられている。

このシフトバイワイヤ制御回路５の制御例を、図１（ｂ）を参照して説明する。
シフトバイワイヤ制御回路５には、強制Ｎレンジ切替手段の制御ルーチンが設けられており、この制御ルーチンに進入すると（スタート）、エアバッグ制御回路７から「エアバッグ６の作動信号」を受信したか否かの判定を行なう（ステップＳ５）。
このステップＳ５の判定結果がＮＯの場合（エアバッグ６の作動信号を受信していない場合：衝突無し）は、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの場合（エアバッグ６の作動信号を受信した場合：衝突有り）は、電動アクチュエータ４を通電制御して実レンジ切替部３の実レンジをＮレンジに切り替える（ステップＳ６）。その後、この制御を終了する（エンド）。

（実施例１の効果）
実施例１のシフトバイワイヤは、上述したように、車両の衝突時（エアバッグ６の作動信号を受信した場合）に実レンジ切替部３（具体的にはシフトレンジ切替機構８）の実レンジを強制的にＮレンジに切り替えることで、エンジンからトランスミッションへの駆動力の伝達を絶つことができる。
このため、衝突時に運転者が誤ってブレーキではなくアクセルを踏込んでしまっても、エンジン出力は車輪に伝達されないため、車両が誤って加速する不具合を回避することができ、衝突時に誤ってアクセルが踏まれることによる衝撃の増加を防ぐことができる。

また、車両の衝突の判定として、エアバッグ制御回路７の判定結果を用いるため、シフトバイワイヤ制御回路５に独立した車両衝突検出手段を搭載する必要がない。このため、シフトバイワイヤのコスト上昇を抑えて本発明を実施することができる。

上記の実施例では、シフトバイワイヤ制御回路５がエアバッグ制御回路７から「エアバッグ６の作動信号」を受けることでシフトバイワイヤ制御回路５が実レンジをＮレンジに切り替える例を示したが、シフトバイワイヤ制御回路５において衝突判定を行なうようにしても良い。即ち、シフトバイワイヤ制御回路５が衝突判定を行なった際に実レンジをＮレンジに切り替えるように設けても良い。

上記の実施例では、衝突時（具体的には、衝突の発生時）に実レンジをＮレンジに切り替える例を示したが、種々のセンサ類（例えば、ステレオカメラ等）や解析技術に基づいて衝突予測がなされて、衝突が回避不能と判断された場合（具体的には、衝突が予測された場合における衝突の直前）に実レンジをＮレンジに切り替えるように設けて、衝突時にエンジンと駆動輪との動力伝達を遮断するように設けても良い。

１ 手動レンジ操作部
２ 自動変速機
３ 実レンジ切替部
４ 電動アクチュエータ
５ シフトバイワイヤ制御回路
６ エアバッグ
７ エアバッグ制御回路
４３ 加速度センサ
４４ 着座位置センサ

Claims (3)

1. 車両乗員によって操作されて手動レンジの設定を行なう手動レンジ操作部（１）と、
   機械的な作動によって自動変速機（２）の実レンジの切り替えを行なう実レンジ切替部（３）と、
   前記実レンジ切替部（３）を駆動して実レンジの切り替えを行なう電動アクチュエータ（４）と、
   この電動アクチュエータ（４）を通電制御して、手動レンジの設定に応じた実レンジの切り替えを行なうシフトバイワイヤ制御回路（５）と、
   を具備するシフトバイワイヤにおいて、
   前記シフトバイワイヤ制御回路（５）は、車両の衝突を検出した際、あるいは前記車両の衝突を予測した際に、手動レンジの設定状態に関わらず、前記電動アクチュエータ（４）を通電制御して前記実レンジ切替部（３）の実レンジをＮレンジに切り替える強制Ｎレンジ切替手段を備えることを特徴とするシフトバイワイヤ。
2. 請求項１に記載のシフトバイワイヤにおいて、
   前記車両は、前記シフトバイワイヤ制御回路（５）とは別に、前記車両の衝突を検出した際にエアバッグ（６）を作動させるエアバッグ制御回路（７）を搭載し、
   このエアバッグ制御回路（７）は、前記エアバッグ（６）の作動時に、前記エアバッグ（６）の作動信号を前記シフトバイワイヤ制御回路（５）に与えるように設けられ、
   前記シフトバイワイヤ制御回路（５）は、前記エアバッグ制御回路（７）から前記エアバッグ（６）の作動信号を受けると、手動レンジの設定状態に関わらず、前記電動アクチュエータ（４）を通電制御して前記実レンジ切替部（３）の実レンジをＮレンジに切り替えることを特徴とするシフトバイワイヤ。
3. 請求項２に記載のシフトバイワイヤにおいて、
   前記エアバッグ制御回路（７）は、前記車両の加速度を検出する加速度センサ（４３）、および車両乗員の着座位置を検出する着座位置センサ（４４）に基づいて前記車両の衝突の判定を行なう車両衝突検出手段を有し、
   この車両衝突検出手段が前記車両の衝突を判定した際に、前記エアバッグ（６）を作動させるとともに、前記エアバッグ（６）の作動信号を前記シフトバイワイヤ制御回路（５）に与えるように設けられることを特徴とするシフトバイワイヤ。

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