特開 2024-178859 車両のシフト切替制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178859

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】車両のシフト切替制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/18 20060101AFI20241218BHJP

   F16H 59/02 20060101ALI20241218BHJP

   F16H 61/16 20060101ALI20241218BHJP

   F16H 59/66 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

F16H61/18

F16H59/02

F16H61/16

F16H59/66

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097336

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】真弓 凌輔

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 淳史

【テーマコード（参考）】

3J552

【Ｆターム（参考）】

3J552MA01

3J552MA07

3J552NA02

3J552NB01

3J552NB05

3J552NB08

3J552PA18

3J552PA51

3J552PB10

3J552QC08

3J552RA21

3J552RA28

3J552RB25

3J552RB28

3J552TB13

3J552VA62W

3J552VB04W

3J552VB05W

3J552VE03W

(57)【要約】

【課題】車両のオフロード走行中又は車両の傾斜状態である場合に、ドライバーが誤ってシフト操作スイッチに触れても、車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生することが防止される、車両のシフト切替制御装置を提供する。
【解決手段】非駆動レンジへのシフト要求判定部１４６により、オフロード走行モート中にシフト操作スイッチ１２２の操作によって非駆動レンジへのシフト要求が出されたと判定された場合には、シフト要求棄却部１５０によりその非駆動レンジへのシフト要求が棄却される。これにより、車両のオフロード走行中又は車両の傾斜状態である場合にドライバーが誤ってシフト操作スイッチ１２２に触れても、車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生することが防止される、
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シフト操作スイッチの操作に基づくシフトレンジ要求に従ってシフトアクチュエータが駆動レンジと非駆動レンジとを切り替えるシフト切替機構と、オフロード走行モード選択スイッチが操作されると、車両をオフロード走行モードへ切り替える駆動モード切替部とを備える車両のシフト切替制御装置であって、
前記車両が前記オフロード走行モード中又は車両の傾斜状態であるときに、前記シフト操作スイッチの操作により非駆動レンジへのシフト要求が出されたか否かを判定する非駆動レンジへのシフト要求判定部と、
前記シフト要求判定部により、前記車両がオフロード走行モード中又は車両の傾斜状態であるときに前記シフト操作スイッチの操作によって非駆動レンジへのシフト要求が出されたと判定された場合には、前記駆動モード切替部に対する非駆動レンジへのシフト要求を棄却するシフト要求棄却部とを、備える
ことを特徴とする車両のシフト切替制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シフト操作に基づくシフトレンジ要求に従ってシフトアクチュエータがシフトレンジを変更する車両のシフト切替制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

車両では、一般に、シフト操作スイッチの操作に基づくシフト要求に従ってシフトアクチュエータが切り替えるシフトレンジとして、たとえばドライブ（Ｄ）レンジ、リバース（Ｒ）レンジなどの駆動レンジと、たとえばニュートラル（Ｎ）レンジ、パーキング（Ｐ）レンジなどの非駆動レンジとに切り替える所謂ＳＢＷ式のシフト切替機構が、備えられる。たとえば、特許文献１に記載の車両の制御装置がそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－０９５８８９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そして、車両では、未舗装路、砂地路、泥濘路などのオフロードの走行に際して、オフロード走行モード選択スイッチが操作されると、車両の駆動力及び制動力を環境に合わせて最適に制御する駆動モードを選択する駆動モード切替装置が、さらに備えられる。

【0005】

ところで、複雑な形状のオフロード路面を低速走行する場合、ドライバーによりオフロード走行モード選択スイッチやパークスイッチが操作されるのであるが、オフロード走行により車両が傾いたり揺動したりしてドライバーの姿勢が揺れた状態で操作されるので、誤ってシフト操作スイッチやパークスイッチに触れて車両が駆動レンジから非駆動レンジへ切り替えられてしまうという場合があった。駆動レンジから非駆動レンジへ誤って切り替えられると、意に反して車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生するという問題がある。

【0006】

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、車両のオフロード走行中又は車両の傾斜状態である場合に、ドライバーが誤ってシフト操作スイッチやパークスイッチに触れても、車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生することが防止される、車両のシフト切替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】

【0007】

本発明の要旨とするところは、（ａ）シフト操作スイッチの操作に基づくシフト要求に従ってシフトアクチュエータが駆動レンジと非駆動レンジとを切替えるシフト切替機構と、オフロード走行モード選択スイッチが操作されると、車両をオフロード走行モードへ切り替える駆動モード切替部とを備える車両のシフト切替制御装置であって、（ｂ）前記車両の走行状態がオフロード走行中又は前記車両が傾斜状態であるときに、前記シフト操作スイッチの操作により非駆動レンジへのシフト要求が出されたか否かを判定する非駆動レンジへのシフト要求判定部と、（ｃ）前記シフト要求判定部により、前記車両の走行状態がオフロード走行中又は前記車両が傾斜状態であるときに前記シフト操作スイッチの操作によって非駆動レンジへのシフト要求が出されたと判定された場合には、前記駆動モード切替部に対する前記シフト要求を棄却するシフト要求棄却部を、備えることにある。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、シフト要求判定部により、車両の走行状態がオフロード走行中又は車両の傾斜状態であるときに前記シフト操作スイッチの操作によって非駆動レンジへのシフト要求が出されたと判定された場合には、前記シフト要求棄却部により、前記駆動モード切替部に対する前記シフト要求が棄却される。これにより、ドライバーがオフロード走行中や車両の傾斜状態において誤ってシフト操作スイッチに触れても、車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生することが防止される、

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施例の、シフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムを有する車両のシフト切替制御装置を説明する図であるとともに、シフトレンジ切替などを制御するために車両に設けられている制御系統の要部を説明するブロック図である。

【図2】図１のシフト制御機構の構造を示す図である。

【図3】図１の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。

【図4】図１の電子制御装置の他の制御作動例の要部を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例0011】

図１は、本発明が適用される、ハイブリッド駆動車両の駆動装置１０の概略構成を説明する図であると共に、駆動装置１０におけるシフト切替制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。図１において、駆動装置１０は、動力源として機能する、エンジン１２、ＴＭ用回転機ＭＧＭ、及びＴＦ用回転機ＭＧＦを備えている。駆動装置１０は、左右一対の前輪１４と、左右一対の後輪１６と、エンジン１２等からの動力を前輪１４及び後輪１６へそれぞれ伝達する動力伝達装置１８と、を備えている。エンジン１２、ＴＭ用回転機ＭＧＭ、及びＴＦ用回転機ＭＧＦは、車両の動力源である。

【0012】

駆動装置１０では、後述する電子制御装置１３０によって、スロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置２０が制御されることにより、エンジン１２の出力トルクであるエンジントルクＴeが制御される。

【0013】

ＴＭ用回転機ＭＧＭ及びＴＦ用回転機ＭＧＦは、各々、所謂モータジェネレータである。ＴＭ用回転機ＭＧＭ及びＴＦ用回転機ＭＧＦは、各々、車両用駆動装置１０に備えられたインバータ２２を介して、車両用駆動装置１０に備えられたバッテリ２４に接続されている。ＴＭ用回転機ＭＧＭ及びＴＦ用回転機ＭＧＦは、後述する電子制御装置１３０によってインバータ２２が制御されることにより、ＴＭ用回転機ＭＧＭの出力トルクであるＭＧＭトルクＴmgm及びＴＦ用回転機ＭＧＦの出力トルクであるＭＧＦトルクＴmgfが制御される。

【0014】

動力伝達装置１８は、動力分配装置及び自動変速機を有するハイブリッド用のトランスミッション２６と、トランスファ２８と、フロントプロペラシャフト３０と、リヤプロペラシャフト３２と、フロントディファレンシャル３４と、リヤディファレンシャル３６と、左右一対のフロントドライブシャフト３８と、左右一対のリヤドライブシャフト４０と、を備えている。

【0015】

図２は、ハイブリッド用のトランスミッション２６内の自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトレンジ切換機構５８と、自動変速機の出力軸を回転不能に固定するパーキングロック装置５６とのシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）方式を用いたシフト制御機構を示す斜視図である。シフトレンジ切換機構５８は、図１に示すシフト操作スイッチ１２２のシフト操作に応答して出力される電気的信号（操作信号）Pｓｈに基づいて作動させられる電動式のシフトアクチュエータ６６と、そのシフトアクチュエータ６６の出力軸に例えば減速装置等を介して連結されたマニュアルシャフト６８と、マニュアルシャフト６８に固設され、各シフトレンジに応じて走行位置（Ｄレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ）位置及び非走行位置（Ｐレンジ）のいずれかに回動させられる板状のディテントプレート７０と、を備えている。

【0016】

図２に示すように、マニュアルシャフト６８とディテントプレート７０とは相対回転不能に固定されている。シフトアクチュエータ６６は、例えばステップモータにて構成されている。そして、シフトアクチュエータ６６の作動位置すなわちシフトアクチュエータ６６のロータの回転角度は、ロータリエンコーダ７２により検出される。

【0017】

ディテントプレート７０は、その外周端縁部のカム面形状に従って、予め設定された走行位置及び非走行位置のいずれかに位置決めされる。ディテントプレート７０の上方に位置する外周端縁部には、走行位置及び非走行位置のいずれかに位置決めするためのカム面凹部７８が形成されている。カム面凹部７８には、基端部が固定されたディテントスプリング８６の先端部に回転可能に支持された係合ローラ８８が押圧されている。

【0018】

これにより、係合ローラ８８が複数のカム面凹部７８として形成されたＤ、Ｎ、Ｒ位置用の凹部とＰ位置用の凹部のいずれかに落ち込むことによりディテントプレート７０が走行位置及び非走行位置のいずれかの回動位置に位置決めされ、各シフト位置に応じて予め設定された回動位置のいずれかに位置決めされるようになっている。

【0019】

パーキングロック装置５６は、図１に示すハイブリッド用のトランスミッション２６の図示しない出力軸に連結されたパーキングギヤ４８と、一軸心まわりに回動させられることでパーキングギヤ４８と噛み合う爪部９１を有し、出力軸を回転不能に固定するパーキングロックポール９０と、パーキングロックポール９０に係合するテーパ部材９２に挿し通されてそのテーパ部材９２を一端部において支持するパーキングロッド９４と、テーパ部材９２をその小径側へ付勢するスプリング９６とを備えて構成されている。

【0020】

上記パーキングロッド９４の他端部は、ディテントプレート７０の下端部に連結されており、テーパ部材９２は、ディテントプレート７０が回動させられることでそのテーパ部材９２の小径側または大径側へ移動させられるようになっている。

【0021】

車両の駆動装置１０は、エンジン１２、ＴＭ用回転機ＭＧＭ及びＴＦ用回転機ＭＧＦ、及びトランスファ２８などを制御する制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置１３０を備えている。電子制御装置１３０は、エンジン制御用、変速制御用、シフト切替制御用等の各コンピュータを含んで構成される。

【0022】

電子制御装置１３０には、車両用駆動装置１０に備えられた各種センサ等（例えばエンジン回転速度センサ１１０、タービン回転速度センサ１１２、ＡＴ出力回転速度センサ１１４、アクセル開度センサ１１６、スロットル弁開度センサ１１８、加速度センサ１２０など）による検出値に基づく各種信号等（例えばエンジン回転速度Ｎｅ、ＡＴ入力回転速度Ｎi、車速Ｖに対応するＡＴ出力回転速度Ｎｏ、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θａｃｃ、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θｔｈ、車両８の前後加速度Ｇｘ及び左右加速度Ｇｙなど）が、それぞれ供給される。

【0023】

車両のフロントパネルには、運転者による操作が解除されると中立ポジションへ戻る自動復帰型のシフト操作スイッチ１２２と、パークスイッチ１２６とが設けられている。電子制御装置１３０には、シフト操作スイッチ１２２の操作位置を検出する為の位置センサであるシフトセンサ１２４からのシフト操作スイッチ位置信号Ｐｓｈ、トランスミッション２６のシフトレンジを非ＰレンジからＰレンジへ切り替える為のパークスイッチ１２６におけるスイッチ操作を表すパークスイッチ信号Ｐｏｎ、パーキングロックを作動或いは解除する為のパーキングロック装置５６のシフトアクチュエータ６６（図２）の回転量を示す回転量信号Ｒｏ等が、それぞれ供給される。

【0024】

車両１０のフロントパネルには、マルチインフォメーションディスプレイ（ユーザインターフェース表示器）１３２と、マルチインフォメーションディスプレイ１３２に表示された、未舗装路、砂地路、泥濘路等の複数種類の走行モードからいずれの走行モードを選択するオフロード走行モード選択スイッチ１３４と、マルチテレインセレクトスイッチ１３６とを備えられている。マルチテレインセレクトスイッチ１３６が操作されると、オフロードでの走破性を高めるために、駆動力を最大限に利用できるように駆動力及び制動力を環境に合わせて最適に制御される。

【0025】

電子制御装置１３０は、ハイブリッド制御部１４０、駆動制御部１４２、及びシフト制御部１４４を、機能的に備えている。シフト制御部１４４は、非駆動レンジへのシフト要求判定部１４６、オフロードモード判定部１４８、シフト要求棄却部１５０、オフロード環境の車両傾斜状態判定部１５２を、有している。

【0026】

電子制御装置１３０は、予め記憶されたＡＴギヤ段変速マップから実際の車速および要求出力に基づいてトランスミッション２６の変速判断を行い、変速判断された変速段が得られるようにてトランスミッション２６の変速制御を実行する為の変速指令信号を図示しない油圧制御回路へ出力する。

【0027】

ハイブリッド制御部１４０は、エンジン１２の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部としての機能と、インバータ２２を介してＴＭ用回転機ＭＧＭ及びＴＦ用回転機ＭＧＦの作動を制御する回転機制御制御部としての機能と、を含んでおり、それらの制御機能によりエンジン１２、ＴＭ用回転機ＭＧＭ、及びＴＦ用回転機ＭＧＦによるハイブリッド駆動制御等を実行する。

【0028】

駆動制御部１４２は、シフト要求に従って駆動モードを切り替える駆動モード切替部を含み、オフロード走行モード選択スイッチ１３４の操作に応じてたとえば未舗装路、砂地路、泥濘路等の複数種類のオフロード走行モードからいずれかのオフロード走行モードを選択するとともに、マルチテレインセレクトスイッチ１３６が操作されると、オフロードでの走破性を高めるために、低速走行時の駆動力を最大限に利用できるように駆動力及び制動力を環境に合わせて最適に制御する。

【0029】

シフト制御部１４４は、シフト操作スイッチ１２２の操作位置及びパークスイッチ１２６の操作に基づくシフト要求に応じて、パーキングレンジ（Ｐレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、ドライブレンジ（Ｄレンジ）のうちのいずれかのシフトレンジを成立させる。

【0030】

非駆動レンジへのシフト要求判定部１４６は、駆動レンジ（Ｒレンジ、Ｄレンジ）から非駆動レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）へのシフト要求があるか否かを、シフト操作スイッチ１２２の操作位置に基づいて判定する。オフロードモード判定部１４８は、オフロード走行モード選択スイッチ１３４の操作に応じて、未舗装路、砂地路、泥濘路等の複数種類のオフロード走行モードのうちのいずれかのオフロード走行が選択されているか否かを判定する。

【0031】

シフト要求棄却部１５０は、車両のオフロード走行中又は車両の傾斜状態において、駆動レンジ（Ｒレンジ、Ｄレンジ、Ｂレンジ）から非駆動レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）へのシフト要求があった場合には、そのシフト要求を棄却（無効化）し、非駆動レンジへの切替を禁止するとともに、たとえばマルチインフォメーションディスプレイ１３２を用いて報知する。

【0032】

車両傾斜状態判定部１５２は、加速度センサ１２０から得られた車両の前後加速度Ｇx及び左右加速度Ｇyなどが予め設定された所定値以上となった場合は、車両の傾斜状態と判定する。車両傾斜状態判定部１５２により車両の傾斜状態が判定されると、シフト要求判定部１４６により非駆動レンジへのシフト要求があった場合でも、シフト要求棄却部１５０により、そのシフト要求が棄却（無効化）されて、非駆動レンジへの切替が禁止される。

【0033】

図３は、電子制御装置１３０の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図３のステップＳ１( 以下、ステップを省略する)において、駆動レンジ（Ｒレンジ、Ｄレンジ、Ｂレンジ）から非駆動レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）へのシフト要求の発生が読み込まれる。次に、オフロードモード判定部１４８に対応するＳ２では、車両の駆動モードがオフロード走行モードであるか否かが判断される。このＳ２の判断が肯定される場合は、シフト要求棄却部１５０に対応するＳ３において、そのシフト要求が棄却（無効化）され、Ｓ４において、そのシフト要求の棄却が、たとえばマルチインフォメーションディスプレイ１３２で告知される。しかし、Ｓ２の判断が否定される場合は、Ｓ５において、駆動レンジから非駆動レンジへのシフト要求が受け付けられる。

【0034】

図４は、電子制御装置１３０の制御作動の他の例の要部を説明するフローチャートである。図４のＳ１１では、駆動レンジ（Ｒレンジ、Ｄレンジ、Ｂレンジ）から非駆動レンジ（Ｐレンジ、Ｎレンジ）へのシフト要求の発生が読み込まれ、Ｓ１２では、車両の傾斜状態が取得される。次いで、車両傾斜状態判定部１５２に対応するＳ１３では、車両の傾斜状態であるか否かが判断される。このＳ１３の判断が肯定される場合は、Ｓ１４において、駆動レンジから非駆動レンジへのシフト要求が棄却（無効化）され、Ｓ１５において、そのシフト要求の棄却が、たとえばマルチインフォメーションディスプレイ１３２で告知される。しかし、Ｓ１３の判断が否定される場合は、Ｓ１６において、駆動レンジから非駆動レンジへのシフト要求が受け付けられる。

【0035】

上述のように、本実施例の電子制御装置１３０によれば、非駆動レンジへのシフト要求判定部１４６により、オフロード走行中にシフト操作スイッチ１２２の操作によって非駆動レンジへのシフト要求が出されたと判定された場合には、シフト要求棄却部１５０によりその非駆動レンジへのシフト要求が棄却される。これにより、ドライバーが誤ってシフト操作スイッチ１２２やパークスイッチ１２６に触れても、車両の駆動力抜けや、車両の固定が発生することが防止される、

【0036】

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形態様で実施できる。

【0037】

例えば、前述の実施例の車両は、駆動力源としてエンジン１２およびＴＭ用回転機ＭＧＭ、ＴＦ用回転機ＭＧＦを備えたハイブリッド車両であったが、エンジン１２のみを駆動源とする車両や、ＴＦ用回転機ＭＧＦのみを駆動源とする電動車両であっても差し支えない。

【0038】

また、トランスミッション２６内の変速機は、有段変速機、ベルト式無段変速機、電機式無段変速機などのいずれであってもよい。

【0039】

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。

【符号の説明】

【0040】

１０：駆動装置、１２：エンジン、１４：前輪、１６：後輪、１８：動力伝達装置、２０：エンジン制御装置、２２：インバータ、２４：バッテリ、２６：トランスミッション、２８：トランスファ、３０：フロントプロペラシャフト、３２：リヤプロペラシャフト、３４：フロントディファレンシャル、３６：リヤディファレンシャル、３８：フロントドライブシャフト、４０：リヤドライブシャフト、４８：パーキングギヤ、５０：マニュアルバルブ、５６：パーキングロック装置、５８：シフトレンジ切換機構、６６：シフトアクチュエータ、６８：マニュアルシャフト、７０：ディテントプレート、７２：ロータリエンコーダ、７８：カム面凹部、８６：ディテントスプリング、８８：係合ローラ、９０：パーキングロックポール、９１：爪部、９２：テーパ部材、９４：パーキングロッド、９６：スプリング、１１０：エンジン回転速度センサ、１１２：タービン回転速度センサ、１１４：ＡＴ出力回転速度センサ、１１６：アクセル開度センサ、１１８：スロットル弁開度センサ、１２０：加速度センサ、１２２：シフト操作スイッチ、１２４：シフトセンサ、１２６：パークスイッチ、１３０：電子制御装置、１３２：マルチインフォメーションディスプレイ、１３４：オフロード走行モード選択スイッチ、１３６：マルチテレインセレクトスイッチ、１４０：ハイブリッド制御部、１４２：駆動制御部、１４４：シフト制御部、１４６：非駆動レンジへのシフト要求判定部、１４８：オフロードモード判定部、１５０：シフト要求棄却部、１５２：オフロード環境の車両傾斜状態判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】