JP2003148600A - 自動変速機の電動式レンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マニュアルシャフトの角度をレンジに対応する
目標角度に一致させるべくモータをフィードバック制御
する電動式レンジ切換装置において、フィードバック制
御の収束性を向上させる。 【解決手段】モータの電源電圧及び温度から時定数を設
定し（Ｓ６，Ｓ７）、目標角度の切り換えに対して前記
時定数で応答するマニュアルシャフトの角度を推定する
（Ｓ８）。そして、前記推定した角度と実際のマニュア
ルシャフトの角度との偏差に基づいて補正値を設定し
（Ｓ９）、実際の角度と要求レンジに対応する目標角度
との偏差に基づき演算されるフィードバック制御値（Ｓ
４，Ｓ５）を、前記補正値で補正する（Ｓ１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータで回転駆動
されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを
駆動する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レンジ切り換え要求に基づい
てモータを作動させ、目標レンジに対応する角度付近に
までマニュアルシャフトが回転すると、マニュアルシャ
フトの角度が目標レンジに対応する角度になるようにフ
ィードバック制御して停止させる構成の自動変速機の電
動式レンジ切換装置が知られている（特開平７−３０５
７７０号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レンジ切り
換え要求に基づいてモータを作動させたときの過渡応答
は、モータの電源電圧や温度などに影響されて変化し、
係る過渡応答のばらつきによりオーバーシュートやハン
チングが発生して、目標レンジに対応する目標角度への
収束性が悪化する場合があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、モータの過渡応答が電源電圧や温度などの外乱に
影響されて変化しても、目標角度への収束性を確保でき
る自動変速機の電動式レンジ切換装置を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１記載
の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフ
トによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、
マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標
角度になるようにモータをフィードバック制御する自動
変速機の電動式レンジ切換装置において、前記目標角度
と所定の時定数とに基づいて過渡応答におけるマニュア
ルシャフトの角度を推定し、該推定角度と実際の角度と
の偏差に応じてモータを補正制御する構成とした。

【０００６】上記構成によると、目標角度変化に対する
マニュアルシャフトの角度変化が所定の時定数に基づい
て推定され、該応答特性に対する実際の角度の偏差に応
じてモータを補正制御することで、前記時定数による過
渡応答（理想応答）に対するずれを補正して、前記時定
数による応答（理想応答）に近づけるようにする。請求
項２記載の発明では、前記時定数を、モータの基準電源
電圧及び基準温度状態に適合する値として予め記憶する
構成とした。

【０００７】上記構成によると、過渡応答に影響するモ
ータの電源電圧及びモータの温度がそれぞれ基準状態で
あるときの時定数に基づいて、過渡時のマニュアルシャ
フトの角度が推定され、該推定角度に対するずれが補正
されることで、基準電源電圧及び基準温度状態での応答
に近づけるようにする。請求項３記載の発明では、前記
時定数を、モータの電源電圧に応じて変更する構成とし
た。

【０００８】上記構成によると、電源電圧によって変化
する過渡応答に対応してマニュアルシャフトの角度変化
を推定し、該推定される角度と実際の角度との偏差に応
じてモータを補正制御することで、そのときの電源電圧
での理想応答に近づけるようにする。請求項４記載の発
明では、前記時定数を、モータの温度に応じて変更する
構成とした。

【０００９】上記構成によると、モータ温度によって変
化する過渡応答に対応してマニュアルシャフトの角度変
化を推定し、該推定される角度と実際の角度との偏差に
応じてモータを補正制御することで、そのときのモータ
温度での理想応答に近づけるようにする。請求項５記載
の発明では、前記時定数を、モータの電源電圧及び温度
に応じて変更する構成とした。

【００１０】上記構成によると、モータの電源電圧及び
温度によって変化する過渡応答に対応してマニュアルシ
ャフトの角度変化を推定し、該推定される角度と実際の
角度との偏差に応じてモータを補正制御することで、そ
のときの電源電圧及び温度での理想応答に近づけるよう
にする。

【００１１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、マニュア
ルシャフトの角度変化の過渡応答を、所定時定数での理
想応答に近づける補正がなされるから、目標角度へのフ
ィードバック制御において、過渡応答のばらつきによる
オーバーシュートやハンチングの発生を回避することが
できるという効果がある。

【００１２】請求項２記載の発明によると、過渡応答の
変動要因の主なものである電源電圧及び温度が基準状態
での理想の過渡応答に近づける補正がなされるから、実
際の電源電圧及び温度が基準状態に近い通常状態におい
て、他の外乱に影響されることなく理想の応答特性が得
られ、オーバーシュート・ハンチングの発生を抑止し
て、目標角度への収束性を向上させることができるとい
う効果がある。

【００１３】請求項３記載の発明によると、そのときの
モータ電源電圧での理想の過渡応答に、その他の外乱に
影響された実際の過渡応答に近づけるから、種々の外乱
があってもそのときのモータ電源電圧に適した過渡応答
として、モータ電源電圧の変動を要因とするオーバーシ
ュート・ハンチングの発生を回避でき、以って、目標角
度への収束性を向上させることができるという効果があ
る。

【００１４】請求項４記載の発明によると、そのときの
モータ温度での理想の過渡応答に、その他の外乱に影響
された実際の過渡応答に近づけるから、種々の外乱があ
ってもそのときのモータ温度に適した過渡応答として、
モータ温度の変動を要因とするオーバーシュート・ハン
チングの発生を回避でき、以って、目標角度への収束性
を向上させることができるという効果がある。

【００１５】請求項５記載の発明によると、そのときの
電源電圧及び温度での理想の過渡応答に、その他の外乱
に影響された実際の過渡応答に近づけるから、種々の外
乱があってもそのときの電源電圧及び温度に適した過渡
応答として、電源電圧及び温度の変動を要因とするオー
バーシュート・ハンチングの発生を回避でき、以って、
目標角度への収束性を向上させることができるという効
果がある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は、実施の形態における自動変速機の電動式
レンジ切換装置のシステム構成図である。この図１にお
いて、車両用自動変速機１には、電動式レンジ切換装置
のアクチュエータとしてのモータ２が取り付けられる。

【００１７】前記モータ２の出力軸には減速機構３が設
けられ、該減速機構３を介してマニュアルシャフト４を
回転駆動するよう構成される。前記マニュアルシャフト
４には、該マニュアルシャフト４を複数のレンジにそれ
ぞれ対応する角度に位置決めするためのディテント機構
５が取り付けられる。前記ディテント機構５は、図２に
示すように、マニュアルシャフト４に固定されて一体に
回転するディテントレバー５Ａ、ディテントレバー５Ａ
の周縁に各レンジに対応して形成される凹部に係合する
ローラを支持すると共に、該ローラを切欠きに向けて押
圧付勢するディテントスプリング５Ｂから構成され、マ
ニュアルシャフト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレン
ジ，Ｄレンジ，２レンジ，１レンジのいずれかに対応す
る角度に位置決めする。

【００１８】前記マニュアルシャフト４の回転運動は、
ディテントレバー５Ａとマニュアルバルブ６（スプール
バルブ）との係合によって、マニュアルバルブ６の軸方
向運動に変換され、マニュアルバルブ６がバルブボディ
７内で軸方向に変位することで、油圧ポートの開閉が切
り換えられ、各シフトレンジを設定するための摩擦係合
要素の解放・締結が制御される。

【００１９】前記ディテントレバー５Ａに一端が取り付
けられるロッド８の他端には、カム９が取り付けられ、
揺動可能に支持されたパーキングポール１０が前記カム
９との摺接によって揺動駆動され、Pレンジ位置におい
ては、パーキングポール１０の爪１０ａがパーキングギ
ヤ１１の凹部１１ａに噛み合って、パーキングギヤ１１
が固定されるようになっている。

【００２０】また、前記マニュアルシャフト４には、該
マニュアルシャフト４の角度を検出するポテンショメー
タ２１が備えられる一方、各レンジのいずれに切り換え
られているかを検出するインヒビタースイッチ２２が設
けられる。また、運転者によって操作されるＡ／Ｔセレ
クトレバーでＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，２，１のいずれのレンジ
が選択されているかを検出するレンジセレクトスイッチ
２３が設けられている。

【００２１】前記ポテンショメータ２１，インヒビター
スイッチ２２及びレンジセレクトスイッチ２３からの信
号は、Ａ／Ｔコントロールユニット（Ａ／Ｔ Ｃ／Ｕ）
２４に入力される。前記Ａ／Ｔコントロールユニット２
４は、レンジセレクトスイッチ２３からの信号に基づき
運転者が選択しているレンジを判定し、該レンジに対応
する位置にマニュアルシャフト４（マニュアルバルブ）
を駆動すべく、前記ポテンショメータ２１で検出される
実際の角度に基づいて前記モータ２を制御する。

【００２２】また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２
４には、自動変速機１のＡＴＦ（オートマチック・トラ
ンスミッション・フルード）の温度を検出する油温セン
サ２５の検出信号が入力される。更に、前記Ａ／Ｔコン
トロールユニット２４は、前記モータ２の電源であるバ
ッテリ２６の電圧ＶＢをモニタするようになっている。

【００２３】以下、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２
４によるモータ制御の詳細を、図３のフローチャートに
従って説明する。ステップＳ１では、レンジセレクトス
イッチ２３の信号から運転者による選択レンジを判別す
る。ステップＳ２では、前記ステップＳ１で判別した選
択レンジに対応するマニュアルシャフト４の目標角度を
設定する。

【００２４】ステップＳ３では、前記ポテンショメータ
２１で検出されるマニュアルシャフト４の実角度を入力
する。ステップＳ３以降では、ステップＳ４，５の処理
と、ステップＳ６〜９の処理とが並行して実行される。
ステップＳ４では、前記目標角度と実角度との偏差Ｅｒ
ｒ（Ｅｒｒ＝目標角度−実角度）を演算する。

【００２５】ステップＳ５では、前記偏差Ｅｒｒに基づ
く比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）によって、モー
タ２のフィードバック制御信号を設定する。尚、前記偏
差Ｅｒｒの絶対値が所定値以下になるまで、要求回転方
向に対応する固定の制御信号をモータ２に出力するオー
プン制御（フィードホワード制御）を行なわせ、前記偏
差Ｅｒｒの絶対値が所定値以下になってから前記ＰＩＤ
制御によるフィードバックを開始させる構成であっても
良い。

【００２６】また、フィードバック制御を比例・積分・
微分制御に限定するものではなく、例えばスライディン
グモード制御などを用いる構成としても良い。一方、ス
テップＳ６では、モータ２の電源電圧であるバッテリ電
圧ＶＢと、モータ２の温度に相関するＡＴＦ温度を検出
する。ステップＳ７では、前記バッテリ電圧ＶＢとＡＴ
Ｆ温度とに応じて時定数Ｔを予め記憶したマップを参照
して、ステップＳ６で検出したバッテリ電圧ＶＢ及びＡ
ＴＦ温度に対応する時定数Ｔを検索する。

【００２７】前記時定数Ｔは、モータの作動開始に対す
るマニュアルシャフト４の角度のステップ応答を示すも
のであり、該時定数Ｔは、図４に示すように、温度が高
いときほど長く、また、図５に示すように、電源電圧が
低くなるほど長く設定される。ステップＳ８では、目標
角度のステップ変化に対し、前記ステップＳ７で求めた
時定数Ｔに従ってマニュアルシャフト４の角度が変化す
るものとして、過渡応答時の角度を推定する。

【００２８】ステップＳ９では、ポテンショメータ２１
で検出された実際の角度と、前記ステップＳ８で推定し
た過渡応答時の角度との偏差に基づいて、実際の角度を
前記ステップＳ８で推定した角度に近づけるための補正
値を設定する。ステップＳ１０では、前記フィードバッ
ク制御信号と補正値との合計値を最終的な制御信号とし
て演算し、次のステップＳ１１では、前記最終的な制御
信号を、モータ２への電源供給を制御する駆動回路に出
力する。

【００２９】前記マニュアルシャフト４の角度のステッ
プ応答における時定数は、モータ２の電源電圧や温度な
どによって変化するが、前記ステップＳ６で推定される
角度は、前記モータ２の電源電圧であるバッテリ電圧Ｖ
Ｂ及びモータ２の温度に相関するＡＴＦ温度に基づく時
定数Ｔに従って推定されるものである。従って、ステッ
プＳ６で推定される角度は、モータ２の電源電圧及び温
度による時定数の変化を見込んだ理想の応答を示し、該
理想応答に対して実際の応答が電源電圧及び温度以外の
外乱によってずれると、前記補正値によって係るずれの
吸収が図られ、そのときの電源電圧及び温度での理想応
答で角度が変化するように修正されるから、オーバーシ
ュート・ハンチングの発生を回避して、目標角度への収
束性を向上させることができる。

【００３０】尚、図３のフローチャートでは、電源電圧
及び温度から時定数Ｔを設定させる構成としたが、図６
又は図７のフローチャートに示すように、電源電圧の
み、温度のみから時定数Ｔを設定させることができる。
図６のフローチャートのステップＳ６Ａ，Ｓ７Ａに示す
ように、電源電圧（バッテリ電圧ＶＢ）のみから時定数
Ｔを設定させる場合には、そのときの電源電圧での理想
の過渡応答に、その他の外乱（温度を含む）に影響され
た実際の過渡応答に近づけるから、特に、電源電圧が過
渡応答に大きく影響する場合であれば、簡便な構成で理
想応答に制御でき、目標角度への収束性を向上させるこ
とができる。

【００３１】同様に、図７のフローチャートのステップ
Ｓ６Ｂ，Ｓ７Ｂに示すように、モータ温度（ＡＴＦ温
度）のみから時定数Ｔを設定させる場合には、そのとき
の温度での理想の過渡応答に、その他の外乱（電源電圧
を含む）に影響された実際の過渡応答に近づけるから、
特に、温度が過渡応答に大きく影響する場合であれば、
簡便な構成で理想応答に制御でき、目標角度への収束性
を向上させることができる。

【００３２】更に、図８のフローチャートのステップＳ
７Ｃに示すように、時定数Ｔを固定値として与える構成
としても良く、固定値としては、モータ２の基準電源電
圧（基準バッテリ電圧）及び基準温度状態（基準ＡＴＦ
温度）に適合する値を予め記憶させることが好ましい。
係る構成とすれば、実際の電源電圧及び温度が基準状態
に近い通常状態であれば、他の外乱に影響されることな
く理想の応答特性が得られることになり、簡便な構成
で、オーバーシュート・ハンチングの発生を抑止し、目
標角度への収束性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動変速機の電動式レンジ切換装置を示すシス
テム構成図。

【図２】マニュアルシャフトの駆動機構を示す斜視図。

【図３】モータ制御の第１実施形態を示すフローチャー
ト。

【図４】モータ温度と時定数との相関を示す線図。

【図５】モータの電源電圧と時定数との相関を示す線
図。

【図６】モータ制御の第２実施形態を示すフローチャー
ト。

【図７】モータ制御の第３実施形態を示すフローチャー
ト。

【図８】モータ制御の第４実施形態を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】 １…自動変速機 ２…モータ ３…減速機構 ４…マニュアルシャフト ５…ディテント機構 ６…マニュアルバルブ ２１…ポテンショメータ ２２…インヒビタースイッチ ２３…レンジセレクトスイッチ ２４…Ａ／Ｔコントロールユニット ２５…油温センサ ２６…バッテリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータで回転駆動されるマニュアルシャフ
   トによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、
   前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する
   目標角度になるように前記モータをフィードバック制御
   する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、 前記目標角度と所定の時定数とに基づいて過渡応答にお
   ける前記マニュアルシャフトの角度を推定し、該推定角
   度と実際の角度との偏差に応じて前記モータを補正制御
   することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装
   置。
2. 【請求項２】前記時定数を、前記モータの基準電源電圧
   及び基準温度状態に適合する値として予め記憶すること
   を特徴とする請求項１記載の自動変速機の電動式レンジ
   切換装置。
3. 【請求項３】前記時定数を、前記モータの電源電圧に応
   じて変更することを特徴とする請求項１記載の自動変速
   機の電動式レンジ切換装置。
4. 【請求項４】前記時定数を、前記モータの温度に応じて
   変更することを特徴とする請求項１記載の自動変速機の
   電動式レンジ切換装置。
5. 【請求項５】前記時定数を、前記モータの電源電圧及び
   温度に応じて変更することを特徴とする請求項１記載の
   自動変速機の電動式レンジ切換装置。