JP2003247640A - 自動変速機のレンジ切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータによってレンジ切換バルブを駆動する
装置において、モータの回転速度が速すぎて、ハンチン
グが発生することを防止しつつ、フィードバック制御に
よる収束応答性を確保できるようにする。 【解決手段】 レンジ切換バルブの実位置と目標位置と
の偏差に応じて、モータ駆動信号のデューティ比を演算
する。一方、モータの回転速度及び回転加速度を検出
し、該検出した回転速度及び回転加速度から前記デュー
ティ比の上限値ＭＡＸを設定する。そして、前記フィー
ドバックデューティを前記上限値以下に制限すること
で、モータ回転速度を抑制する。

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する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レンジ切換バルブをモータに
よって複数のレンジ位置に駆動する構成とし、レンジ切
換バルブの検出位置に基づいて前記モータをフィードバ
ック制御する自動変速機のレンジ切換装置が知られてい
る（特開平５−０８７２３３号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パーキング
レンジ（Ｐレンジ）からのシフト時は、パーキングギヤ
の噛み合わせを解除する必要があるため、他のシフト時
に比べて大きなモータトルクが要求されるが、係る最大
トルクの要求に合わせてトルク容量の大きなモータを用
いると、モータの大型化によってイナーシャが大きくな
るため、要求レンジ位置に収束させるときの応答性が悪
化してしまう。

【０００４】ここで、Ｐレンジからのシフト時に、モー
タの電源電圧を昇圧し、該昇圧によってパーキングギヤ
の解放に必要なトルクを確保する構成とすれば、小型の
モータでＰレンジからのシフトを可能にできる。しか
し、昇圧回路による昇圧にばらつきが生じ、また、同じ
Ｐレンジからのシフト時でも負荷トルクが変化するた
め、パーキングギヤの噛み合わせが解除された直後のモ
ータ回転速度にばらつきが生じる。

【０００５】そして、パーキングギヤの噛み合わせが解
除された直後のモータ回転速度が通常よりも速くなる場
合には、レンジ切換バルブが目標位置付近に向けて速い
速度で変位することになり、ハンチングが発生する可能
性がある。上記ハンチングの発生を、フィードバックゲ
インを低くすることで回避しようとすると、収束応答性
の低下を招くことになり、ハンチング回避と収束応答性
の確保とを両立させることが困難であった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、種々のばらつき要因によって、レンジ切換バルブ
が目標位置に向けて変位する速度がばらついても、収束
応答性を低下させることなくハンチングの発生を回避で
きるレンジ切換装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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であって、前記レン
ジ切換バルブの検出位置に応じて前記アクチュエータの
駆動信号をフィードバック制御する自動変速機のレンジ
切換装置において、前記アクチュエータの速度及び／又
は加速度に応じて、前記駆動信号の上限値を変化させる
構成とした。

【０００８】上記構成によると、レンジ切換バルブを駆
動するアクチュエータの速度及び／又は加速度に応じ
て、アクチュエータの駆動信号の上限値（レンジ切換バ
ルブの変位量を増大させる側の制限値）が変化し、該上
限値以下に駆動信号を制限することで、アクチュエータ
速度（レンジ切換バルブの変位速度）をコントロールす
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記上限値を、ア
クチュエータの速度及び／又は加速度が大きいときほ
ど、より小さい値に変更する構成とした。上記構成によ
ると、アクチュエータの速度及び／又は加速度が大き
く、レンジ切換バルブが目標位置に向けて速い速度で変
位するときには、アクチュエータの駆動信号の最大値を
より小さく制限することで、速度を緩めるようにする。

【００１０】請求項３記載の発明では、前記アクチュエ
ータがモータであり、前記速度及び／又は加速度とし
て、前記モータの回転速度及び／又は回転加速度を検出
する構成とした。上記構成によると、モータの回転力に
よってレンジ切換バルブを変位させる構成において、前
記モータの回転速度及び／又は回転加速度を検出して、
モータ駆動信号の上限値（指示トルクの上限値）を設定
する。

【００１１】請求項４記載の発明では、前記アクチュエ
ータの電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、少なくとも
パーキングレンジからのシフト時に前記昇圧回路を動作
させる構成とした。上記構成によると、シフトに要求さ
れる駆動トルクが他のシフト時に比べて大きくなるパー
キングレンジからのシフト時に、昇圧回路を動作させる
ことで、要求トルクの確保を図る一方、負荷トルクが大
きくかつ昇圧を行わせることで、アクチュエータの速度
がばらついたときには、アクチュエータの駆動信号の上
限値を変化させて、アクチュエータ速度をコントロール
する。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、アクチュ
エータの速度が速いとき又は急に速くなるときに、アク
チュエータの駆動信号の上限値を変化させることで、レ
ンジ切換バルブが目標位置付近になってからの制御応答
性を低下させることなく、レンジ切換バルブが目標位置
付近に近づくときの変位速度を適切に制御でき、ハンチ
ングの発生を防止しつつ収束応答性を確保することがで
きるという効果がある。

【００１３】請求項２記載の発明によると、アクチュエ
ータ速度が適正値よりも速いときほど、アクチュエータ
の駆動信号をより小さく制限することで、速度を確実に
緩めることができ、以って、レンジ切換バルブが目標位
置付近に近づくときの変位速度が速過ぎてハンチングが
発生することを回避できるという効果がある。請求項３
記載の発明によると、モータの回転力によってレンジ切
換バルブを変位させる構成において、モータの回転速度
が速いとき又は急に速くなるときに、モータの駆動信号
の上限値（指示トルクの上限値）を変化させて、モータ
回転速度をコントロールするので、レンジ切換バルブが
モータトルクで目標位置付近に近づくときの変位速度を
適切に制御でき、ハンチングの発生を防止しつつ収束応
答性を確保す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、電源電圧の
昇圧によって、比較的小型のアクチュエータを用いつ
つ、パーキングレンジからのシフト時において必要とさ
れる最大トルクを確保することができる一方、昇圧ばら
つきやパーキングレンジからのシフトにおける負荷トル
クのばらつきなどがあって、アクチュエータの速度が大
きくばらついても、レンジ切換バルブが目標位置付近に
近づくときの変位速度を適切に制御でき、ハンチングの
発生を防止しつつ収束応答性を確保することができると
いう効果がある。

【００１５】

【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、後述するレンジ切換バルブ６
を駆動するためのモータ２（アクチュエータ）が取り付
けられる。

【００１６】前記モータ２の出力軸には減速歯車機構３
が設けられ、該減速歯車機構３を介してレンジ切換シャ
フト４を回転駆動するよう構成される。前記レンジ切換
シャフト４には、該レンジ切換シャフト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、レンジ切換シャフト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、該ローラを前記凹
部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。

【００１７】そして、前記ディテント機構５は、上記構
成によってレンジ切換シャフト４を、Ｐレンジ（パーキ
ングレンジ），Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎレンジ
（ニュートラルレンジ），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。前記レンジ切換シャフト４の回転運動
は、ディテントレバー５Ａとレンジ切換バルブ６との係
合によって、レンジ切換バルブ６の軸方向運動に変換さ
れ、レンジ切換バルブ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。

【００１８】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。

【００１９】また、前記レンジ切換シャフト４には、該
レンジ切換シャフト４の角度を連続的に検出するポテン
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スイッチ２
２が設けられる。また、運転者によって操作されるレン
ジセレクトレバーで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。

【００２０】前記ポテンショメータ２１，インヒビタス
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）２
４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、レンジセレクトスイッチ２３に対応するレ
ンジ切換シャフト４の目標角度を設定し、前記ポテンシ
ョメータ２１で検出される実際の角度が前記目標角度に
一致するように、前記モータ２の駆動信号をフィードバ
ック制御する。

【００２１】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時間割合を示すオンデューティ比（％）と
して演算される。また、前記モータ２は車載バッテリを
電源とするが、図１に示すように、該バッテリ電圧ＶＢ
（基準電圧）を昇圧する昇圧回路３１が設けられてお
り、該昇圧回路３１を介して得られる電圧を最大印加電
圧として、駆動回路３２がモータ２の平均印加電圧を制
御する。

【００２２】即ち、昇圧回路３１の作動停止状態では、
バッテリ電圧ＶＢが最大電圧としてモータ２に印加さ
れ、昇圧回路３１によって昇圧される場合には、バッテ
リ電圧ＶＢよりも高い電圧が最大電圧としてモータ２に
印加されるようになっている。図３のフローチャート
は、前記レンジ切り換え制御を示すものであり、まず、
ステップＳ１では、レンジ切り換え要求が発生したか否
かを判別する。

【００２３】そして、レンジ切り換え要求の発生時に
は、ステップＳ２へ進み、該レンジ切り換え要求が、Ｐ
レンジから他のレンジへのシフト要求であるか否かを判
別する。Ｐレンジから他のレンジにシフトするときに
は、パーキングポール１０とパーキングギヤ１１との係
合状態を解放するのに要するトルクが余分に必要で、他
のシフト時に比べてモータ２に要求されるトルクが大き
くなる。

【００２４】そこで、ステップＳ２で、Ｐレンジから他
のレンジへのシフト要求であることが判別されると、ス
テップＳ３へ進み、シフト要求の発生時から所定時間だ
け前記昇圧回路３１を動作させて、モータ２の電源電圧
をバッテリ電圧ＶＢよりも高める設定を行う。Ｐレンジ
以外のレンジからのシフト時であるときには、ステップ
Ｓ３を迂回してステップＳ４へ進む。

【００２５】ステップＳ４では、前記ポテンショメータ
２１で検出されたレンジ切換シャフト４の実際の角度を
読み込む。次のステップＳ５では、前記ステップＳ４で
検出したレンジ切換シャフト４の実際の角度と、切り換
え後のレンジに対応するレンジ切換シャフト４の目標角
度との偏差に基づく比例・積分・微分制御によって、モ
ータ２の駆動信号のデューティ比を演算する。

【００２６】ステップＳ６では、モータ２の出力軸の回
転速度を、例えばモータ２に付設された回転センサ３３
からの信号に基づいて検出する。ステップＳ７では、予
めモータ２の回転速度（rad／sec）に応じて前記デュー
ティ比の上限値を記憶したテーブルを参照し、そのとき
の回転速度に対応する上限値を検索する。

【００２７】ステップＳ８では、予めモータ２の回転加
速度（rad／sec²）に応じて前記デューティ比の上限値
の修正係数Ｋを記憶したテーブルを参照し、そのときの
回転加速度に対応する修正係数Ｋを検索する。前記上限
値は、回転速度が速いほど通常値よりも小さい値に設定
され、前記修正係数Ｋは、加速度が大きくなるほど、
１．０よりも小さい値に設定される。

【００２８】ステップＳ９では、前記ステップＳ７で求
めた上限値を前記ステップＳ８で設定した修正係数Ｋに
よって修正して、最終的な上限値ＭＡＸを算出する。従
って、前記最終的な上限値ＭＡＸは、モータ２の回転速
度が速いほど小さく、かつ、回転速度が増大変化傾向に
ある場合には、増大割合が大きいほど更に小さい値に設
定される。

【００２９】尚、前記上限値ＭＡＸを、回転速度或いは
回転加速度のみから設定させる構成としても良く、回転
加速度のみから上限値ＭＡＸを設定させる場合には、加
速度が大きいときほど上限値ＭＡＸを小さくすれば良
い。また、本実施形態の場合、レンジ切換シャフト４の
回転速度とモータ２の回転速度とは比例するから、ポテ
ンショメータ２１によってレンジ切換シャフト４の回転
速度及び／又は回転加速度を検出して、該回転速度及び
／又は回転加速度から上限値ＭＡＸを設定させることが
できる。

【００３０】ステップＳ１０では、前記ステップＳ５で
演算したデューティ比が、前記上限値ＭＡＸを超える場
合には、デューティ比を上限値ＭＡＸとして、上限値Ｍ
ＡＸを超えるデューティ比の設定を回避する処理を行
う。そして、次のステップＳ１１では、要求される回転
方向に応じてモータ２に前記デューティ比の駆動信号を
出力し、ステップＳ１２では、実際のレンジ切換シャフ
ト４の角度が目標角度を含む所定範囲内になったか否か
を判別し、前記所定範囲内になるまではステップＳ４に
戻ってフィードバック制御を継続させ、前記所定範囲内
になるとステップＳ１３へ進んでモータ２を停止させ
る。

【００３１】上記構成によると、レンジ切り換えにおい
て、レンジ切換シャフト４が回転負荷の大きな区間を越
えて回転し、負荷が軽減されることで回転速度が増大す
るときに、適正レベルを超える速度でモータ２が回転す
ると、デューティ比が制限されることで回転速度が緩め
られ、過剰な速度で目標角度付近にまで回転し、ハンチ
ングが発生することが回避される。

【００３２】特に、Ｐレンジからのシフト時には、負荷
トルクのばらつきや昇圧の影響を受けて、モータ２の回
転速度が急に増大する可能性があるが、上記のようにし
てデューティ比の上限値ＭＡＸを小さくして、デューテ
ィ比を小さく制限すれば、確実に回転速度を抑制でき、
ハンチングの発生を回避できる。また、回転速度のコン
トロールを上限値ＭＡＸで行うから、目標角度付近にな
ってからデューティ比が制限されることがなく、また、
目標角度付近で制御応答性が得られるゲインを用いるこ
とができ、収束応答性が確保される。

【００３３】尚、上記実施形態では、シフト開始直後か
ら目標角度と実際の角度との偏差に基づくフィードバッ
ク制御を行わせる構成としたが、要求回転角の所定割合
まで回転するまでの間は、予め設定したデューティ比の
駆動信号に保持させ、その後、偏差に基づくフィードバ
ック制御に移行させる構成であっても良く、この場合、
シフト初期段階で保持させるデューティ比を含め、モー
タ２に出力されるデューティ比が上限値ＭＡＸを上回る
ことがないように制限すればよい。

【００３４】また、上記実施形態では、昇圧回路３１を
備える構成としたが、昇圧回路３１を備えない構成であ
っても良く、更に、昇圧回路３１を備える構成において
Ｐレンジ以外のレンジからのシフト時にも昇圧回路３１
を動作させる構成であっても良い。

【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】レンジ切換シャフトの駆動機構を示す斜視図。

【図３】レンジ切り換え制御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（アクチュエータ） ３…減速機構 ４…レンジ切換シャフト ５…ディテント機構 ６…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 ３１…昇圧回路 ３２…駆動回路 ３３…回転センサ

Claims (4)

【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であって、前記レン
   ジ切換バルブの検出位置に応じて前記アクチュエータの
   駆動信号をフィードバック制御する自動変速機のレンジ
   切換装置において、 前記アクチュエータの速度及び／又は加速度に応じて、
   前記駆動信号の上限値を変化させ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】前記上限値を、前記アクチュエータの速度
   及び／又は加速度が大きいときほど、より小さい値に変
   更することを特徴とする請求項１記載の自動変速機のレ
   ンジ切換装置。
3. 【請求項３】前記アクチュエータがモータであり、前記
   速度及び／又は加速度として、前記モータの回転速度及
   び／又は回転加速度を検出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】前記アクチュエータの電源電圧を昇圧する
   昇圧回路を備え、少なくともパーキングレンジからのシ
   フト時に前記昇圧回路を動作させ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。