JP2003161369A - 自動変速機のレンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レンジ切換バルブ（マニュアルバルブ）をモー
タで駆動するレンジ切換装置において、通常制御でハン
チングが発生することを回避しつつ、バルブが中間位置
で停止したときに脱出させることができるようにする。 【解決手段】ハードウェアに故障がない状態で（Ｓ１，
Ｓ２）、制限時間内でレンジ切り換えが完了しないとき
には（Ｓ５）、一旦フェールセーフ状態にして運転者に
非常スイッチを操作させる（Ｓ６，Ｓ７）。非常スイッ
チが操作されると（Ｓ８）、フェールセーフを解除する
と共に（Ｓ９）、一時的にモータトルクを通常よりも大
きくして（Ｓ１０）、停止位置からのバルブの動き出し
を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンジ切換バルブ
をアクチュエータによって複数のレンジ位置に駆動する
構成の自動変速機のレンジ切換装置に関し、詳しくは、
レンジ切換バルブが中間位置で停止した場合の対策技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レンジ切換バルブ（マニュア
ルバルブ）をモータ等のアクチュエータによって複数の
レンジ位置に駆動する構成の自動変速機のレンジ切換装
置が知られており、特開平５−０８７２３３号公報に開
示されるレンジ切換装置では、レンジ切換バルブが中間
位置にあるときにフェール処理に移行させる構成の開示
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記レンジ
切換バルブが、オーバーシュートやアンダーシュートに
よって中間位置に止まってしまう場合があるが、この場
合、フェール処理としてアクチュエータの駆動を停止さ
せてしまうと、車両走行が不能になってしまい、フェー
ル処理としては好ましくない。

【０００４】しかし、レンジ切換バルブを駆動するため
のアクチュエータ制御においては、あるレンジ位置から
別のレンジ位置に向けてハンチングすることなく駆動で
きるようにすることが望まれるため、例えばレンジ切換
バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置と
の偏差に基づいてアクチュエータを制御させる場合に
は、上記要求に対応したゲインの設定が行われることに
なる。

【０００５】従って、停止した中間位置からレンジ切換
バルブを動かそうとしても、偏差としては小さいため、
中間の停止状態から動かすためのトルクを発生させるこ
とができず、たとえアクチュエータやアクチュエータ駆
動回路が正常であっても、中間の停止位置から動かすこ
とができなくなってしまうという問題があった。本発明
は上記問題点に鑑みなされたものであり、通常制御時に
おけるハンチングの発生を回避しつつ、オーバーシュー
トやアンダーシュートによって中間位置に止まってしま
った場合に、係る停止状態から脱出させることができる
自動変速機のレンジ切換装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【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、レンジ切換バルブをアクチュエータによっ
て複数のレンジ位置に駆動する構成の自動変速機のレン
ジ切換装置において、前記レンジ切換バルブが各レンジ
位置に対応する位置の中間で停止したときに、前記アク
チュエータのトルクを一時的に通常よりも大きくして、
前記レンジ切換バルブを駆動する構成とした。

【０００７】上記構成によると、レンジ切換バルブが中
間位置に停止すると、該停止状態からレンジ切換バルブ
を動かすために、一時的にアクチュエータのトルクを大
きくする。請求項２記載の発明では、レンジ切換バルブ
をアクチュエータによって複数のレンジ位置に駆動する
構成の自動変速機のレンジ切換装置において、制限時間
内でレンジの切り換えが完了しないときに、前記アクチ
ュエータの駆動を停止させるフェールセーフ状態に移行
させると共に、該フェールセーフ状態への移行を警告す
る一方、前記フェールセーフ状態を任意にキャンセルす
るための操作部を備え、前記操作部の操作によって前記
フェールセーフ状態のキャンセルが指示されたときに、
前記アクチュエータのトルクを一時的に通常よりも大き
くして前記アクチュエータ駆動を再開させるよう構成し
た。

【０００８】上記構成によると、オーバーシュートやア
ンダーシュートなどによってレンジ切換バルブが中間位
置で止まってしまって、制限時間内にレンジの切り換え
が完了しないと、アクチュエータの駆動を停止させるフ
ェールセーフ状態に移行するが、運転者が警告に基づい
て操作部を操作することによって前記フェールセーフ状
態のキャンセルを指示すると、アクチュエータ駆動を再
開させる。

【０００９】そして、前記フェールセーフ状態の解除に
伴って停止状態からレンジ切換バルブを動かすときに
は、一時的にアクチュエータのトルクを大きくする。請
求項３記載の発明では、前記アクチュエータの制御信号
が、通常、前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レ
ンジに対応する目標位置との偏差に基づくフィードバッ
ク制御によって設定される構成であり、前記偏差に基づ
く制御信号に代えて、予め設定した制御信号を一時的に
出力することで、前記アクチュエータのトルクを通常よ
りも大きくする構成とした。

【００１０】上記構成によると、通常のレンジ切り換え
制御時には、制御偏差に応じてアクチュエータをフィー
ドバック制御するが、中間位置に停止している状態から
レンジ切換バルブを動かす場合には、一時的にフィード
バック制御信号に代えて、中間位置からの脱出に必要な
トルクを発生させ得るものとして予め設定された制御信
号をアクチュエータに出力させる。

【００１１】請求項４記載の発明では、予め設定された
一定時間だけ前記アクチュエータのトルクを大きくする
構成とした。上記構成によると、中間位置に停止してい
るレンジ切換バルブを動かす場合、制御開始から一定時
間だけアクチュエータのトルクを通常よりも大きくし
て、停止状態からの動き出しを行わせ、その後通常の制
御に復帰させる。

【００１２】請求項５記載の発明では、前記アクチュエ
ータのトルクを増大させる制御の開始時点におけるレン
ジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標
位置との偏差の所定割合だけレンジ切換バルブが動くま
での間、前記アクチュエータのトルクを大きくする構成
とした。上記構成によると、中間位置に停止しているレ
ンジ切換バルブを動かす場合、制御開始時点の位置偏差
の所定割合だけレンジ切換バルブが動くまでの間、アク
チュエータのトルクを通常よりも大きくして、停止状態
からの動き出しを行わせ、その後通常の制御に復帰させ
る。

【００１３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、レンジ切
換バルブが中間位置に停止したときに、アクチュエータ
のトルクを一時的に増大させることで、通常制御では動
かすことができないレンジ切換バルブを動かすことがで
き、要求レンジ位置への移動を可能にできるという効果
がある。

【００１４】請求項２記載の発明によると、制限時間内
でレンジ切り換えが完了しない場合に、フェールセーフ
状態に移行させ、かつ、該フェールセーフ状態への移行
を警告することで、異常状態での不用意な運転操作が回
避される一方、運転者が上記異常状態を認識した上でフ
ェールセーフ状態のキャンセルを指示した場合に、アク
チュエータのトルクを一時的に増大させることで、レン
ジ切換バルブを停止状態から動かすようにするので、安
全を確保しつつ運転可能な状態に復帰させることができ
るという効果がある。

【００１５】請求項３記載の発明によると、レンジ切換
バルブが中間位置で停止し、制御偏差としては比較的小
さいために、通常制御では停止状態から動かすことがで
きないときに、一時的に制御偏差とは無関係にアクチュ
エータを駆動させるので、通常制御時におけるハンチン
グの発生を回避しつつ、中間停止位置から脱出させるこ
とができるという効果がある。

【００１６】請求項４記載の発明によると、中間位置に
停止した状態からの動き出しに必要な時間に限定して、
アクチュエータのトルクを増大させるので、過剰なトル
クによって、オーバーシュートしてしまうことを回避で
きるという効果がある。請求項５記載の発明によると、
レンジ切換バルブが、要求レンジ位置までの移動量の所
定割合まで移動した時点で、アクチュエータのトルクを
通常に戻すので、停止位置に関わらずに常に必要な期間
だけアクチュエータのトルクを増大させることができ、
レンジ切換バルブを停止位置から確実に動かすことがで
きると共に、オーバーシュートの発生を回避できるとい
う効果がある。

【００１７】

【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、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。

【００１８】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から構成される。

【００１９】そして、上記構成によってマニュアルシャ
フト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎ
レンジ，Ｄレンジ（ドライブレンジ），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。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５
Ａとマニュアルバルブ６（レンジ切換バルブ）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
シフトレンジに応じてライン圧を配送する。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。そして、前記Ａ／Ｔコントロールユ
ニット２４は、上記スイッチ・センサからの信号に基づ
く演算処理によって、運転者が選択しているレンジに対
応する位置にマニュアルシャフト４を回転駆動すべく、
前記モータ２を制御する。

【００２３】具体的には、レンジセレクトスイッチ２３
から要求されるマニュアルシャフト４の目標角度と、前
記ポテンショメータ２１で検出される実際の角度との偏
差に応じた比例・積分・微分制御によって、モータ２の
駆動信号をフィードバック制御する。本実施形態では、
モータ２に対する電源供給を高周波でＯＮ・ＯＦＦする
ときのＯＮ時間割合で平均印加電圧を制御するようにな
っており、前記駆動信号は、前記ＯＮ時間割合を示すデ
ューティ比（％）として演算される。

【００２４】また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２
４には、図３のフローチャートに示すようなフェールセ
ーフ処理機能が備えられている。図３のフローチャート
において、まず、ステップＳ１では、モータやモータ通
電回路などのハードウェアに故障が発生しているか否か
を診断する。ステップＳ２では、ステップＳ１の診断の
結果、ハードウェアに故障が発生していると診断された
か否かを判別する。

【００２５】ハードウェアに故障がある場合には、ステ
ップＳ３へ進んで、フェールセーフ処理としてモータ２
への通電を遮断する。また、次のステップＳ４では、ハ
ードウェアに故障が発生したことを、警告装置２９によ
って運転者に警告する。前記警告装置２９は、車両のコ
ンソール・パネルなどに設けられる警告ランプやモニタ
装置、又は、ブザーや合成音声などを発生するスピーカ
などによって構成される。

【００２６】一方、ステップＳ２でハードウェアに故障
がないと判断されると、ステップＳ５へ進み、予め記憶
された制限時間を超えてもレンジ切り換えが完了してい
ないか否かを判別する。制限時間内でレンジ切り換えが
完了している場合には、そのまま本ルーチンを終了させ
るが、オーバーシュートやアンダーシュートなどによっ
てマニュアルシャフト４が中間位置で止まってしまっ
て、制限時間を超えてもレンジ切り換えが完了しない場
合には、ステップＳ６へ進む。

【００２７】ステップＳ６では、フェールセーフ処理と
してモータ２への通電を停止させる。次のステップＳ７
では、制御異常の発生を、前記ステップＳ３と同様にし
て運転者に警告すると同時に、同じくコンソール・パネ
ルなどに設けられる非常スイッチ３０（操作部）の押圧
操作を運転者に促すための表示などを行う。

【００２８】ステップＳ８では、運転者によって非常ス
イッチ３０が押圧操作されたか否かを判別し、運転者に
よって非常スイッチ３０が押圧操作されると、ステップ
Ｓ９へ進む。ステップＳ９では、前記ステップＳ６にお
けるフェールセーフ処理をキャンセルしてモータ２への
通電を許可する。

【００２９】次のステップＳ１０では、フェールセーフ
処理の解除から所定期間だけ、予め記憶されたデューテ
ィ比（例えば１００％）の制御信号をモータ２に出力さ
せ、その後通常のフィードバック制御に戻す処理を行う
（図４参照）。オーバーシュートやアンダーシュートな
どによってマニュアルシャフト４が中間位置で止まって
しまっている場合には、角度偏差が小さいために大きな
デューティ比の制御信号が設定されず、フェールセーフ
処理を解除しても、停止状態から動き出させるためのト
ルクを発生させることができない。

【００３０】即ち、切り換え前のレンジ位置から切り換
え後のレンジ位置に向かってマニュアルシャフト４を動
かすときに、ハンチングが発生しないようにフィードバ
ックゲインを設定すると、オーバーシュートやアンダー
シュートが発生して停止したときに、偏差が小さいため
にマニュアルシャフト４を動かすだけのトルクを発生さ
せることができない。

【００３１】そこで、オーバーシュートやアンダーシュ
ートが発生してマニュアルシャフト４が中間位置に停止
したときには、制御偏差から演算されるデューティ比よ
りも大きなデューティ比の制御信号を出力させること
で、モータ２の印加電圧を通常よりも高くして、モータ
トルクを増大させ、中間位置に停止しているマニュアル
シャフト４を動かすようにする。

【００３２】ここで、フェールセーフ処理の解除から予
め記憶されたデューティ比（例えば１００％）の制御信
号をモータ２に出力する期間は、簡易には一定の時間と
することができるが、より好ましくは、停止位置におけ
る角度偏差の所定割合だけマニュアルシャフト４が回転
するまでの期間とすることができる。上記のように、必
要な回転角の所定割合だけ回転するまでの期間とすれ
ば、マニュアルシャフト４の動き出しが遅くても、確実
に大きなトルクを発生させ続けることができ、また、角
度偏差の大きさに無関係に必要な期間だけ大きなトルク
を発生させることができ、通常制御への復帰が遅くなっ
てオーバーシュートしてしまうことを回避できる。

【００３３】尚、上記実施形態では、運転者による非常
スイッチ３０の押圧操作を条件に、一時的にモータトル
クを増大させる制御を実行させるようにしたが、中間位
置にマニュアルシャフト４が停止したときに、自動的に
モータトルクを増大させる制御を実行させることも可能
である。また、トルクを増大させる制御を行っても、マ
ニュアルシャフト４を目標レンジ位置に駆動できない場
合には、再度フェールセーフ状態に戻って、回復不能で
あることを運転者に警告するようにすると良い。

【００３４】更に、トルクを増大させる制御において、
フィードバック制御によって設定されるデューティ比
を、予め記憶してある補正値で増大補正することで、モ
ータ２の印加電圧を高くして、モータトルクを増大させ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動変速機の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】フェールセーフ処理の詳細を示すフローチャー
ト。

【図４】フェールセーフ解除時のモータの制御デューテ
ィを示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…自動変速機 ２…モータ（アクチュエータ） 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（レンジ切換バルブ） 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 ２９…警告装置 ３０…非常スイッチ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J067 AA01 AB23 BA58 CA31 FB76 GA01 3J552 MA01 NA01 PB01 PB06 PB08 QB07 QC04 QC10 RA19 TA01 TB11 VA62Z VA77W VA80W VD17Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レンジ切換バルブをアクチュエータによっ
   て複数のレンジ位置に駆動する構成の自動変速機のレン
   ジ切換装置において、 前記レンジ切換バルブが各レンジ位置に対応する位置の
   中間で停止したときに、前記アクチュエータのトルクを
   一時的に通常よりも大きくして、前記レンジ切換バルブ
   を駆動することを特徴とする自動変速機のレンジ切換装
   置。
2. 【請求項２】レンジ切換バルブをアクチュエータによっ
   て複数のレンジ位置に駆動する構成の自動変速機のレン
   ジ切換装置において、 制限時間内でレンジの切り換えが完了しないときに、前
   記アクチュエータの駆動を停止させるフェールセーフ状
   態に移行させると共に、該フェールセーフ状態への移行
   を警告する一方、 前記フェールセーフ状態を任意にキャンセルするための
   操作部を備え、 前記操作部の操作によって前記フェールセーフ状態のキ
   ャンセルが指示されたときに、前記アクチュエータのト
   ルクを一時的に通常よりも大きくして前記アクチュエー
   タ駆動を再開させるよう構成したことを特徴とする自動
   変速機のレンジ切換装置。
3. 【請求項３】前記アクチュエータの制御信号が、通常、
   前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応
   する目標位置との偏差に基づくフィードバック制御によ
   って設定される構成であり、 前記偏差に基づく制御信号に代えて、予め設定した制御
   信号を一時的に出力することで、前記アクチュエータの
   トルクを通常よりも大きくすることを特徴とする請求項
   １又は２記載の自動変速機のレンジ切換装置。
4. 【請求項４】予め設定された一定時間だけ前記アクチュ
   エータのトルクを大きくすることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１つに記載の自動変速機のレンジ切換装
   置。
5. 【請求項５】前記アクチュエータのトルクを増大させる
   制御の開始時点におけるレンジ切換バルブの実際の位置
   と要求レンジに対応する目標位置との偏差の所定割合だ
   けレンジ切換バルブが動くまでの間、前記アクチュエー
   タのトルクを大きくすることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか１つに記載の自動変速機のレンジ切換装置。