JP2004108400A - 自動変速機のレンジ切換え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータによってレンジ切換えシャフトを回転駆動するレンジ切換え装置において、モータ制御におけるレンジ切換シャフトの目標角度として、当初からばらつき影響を学習した値を用いることができるようにする。
【解決手段】自動変速機のオフライン時に、所定パターンに従ってレンジ切換えを自動的に行う学習モードを実行させ、該学習モードによりレンジが切換えられるときに、各レンジの目標角度を学習させる。前記学習においては、所定角度範囲内でレンジ切換シャフトの角速度がピーク値を示したときの角度に基づいて、各レンジの目標角度を学習する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的に駆動制御されるアクチュエータによって自動変速機のレンジ切換えを行うレンジ切換え装置に関し、詳しくは、各レンジの制御目標位置を学習する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電気的に駆動制御されるアクチュエータと、ディテント機構で各レンジに対応する角度に位置決めされるレンジ切換えシャフトとの間の動力伝達経路に所定の遊び量が設けられ、前記レンジ切換えシャフトの回転によって複数のレンジに切換えられる自動変速機のレンジ切換え装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、レンジ切換バルブ（レンジ切換シャフト）の検出位置のずれを補償すべく、各レンジの制御目標位置を学習する構成が知られており、例えば特許文献２に開示される装置では、特定のレンジ位置と認識される範囲内で、位置検出値の変化が微小になったときに、そのときの位置検出値を前記特定のレンジ位置における学習値としていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−２８００８３号公報
【特許文献２】
特開平０７−０８１４４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記目標位置の学習は、従来、運転者のシフト切換え要求に従ってアクチュエータが駆動されるときに行われる構成であったため、ユーザーの使用当初においては、目標位置の精度が悪く、レンジ切換え制御の精度を確保できず、また、運転者の要求しないレンジ（切換えパターン）においては学習が進行せず、使用頻度の低いレンジへの切換え制御精度が他のレンジに比較して大きく低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ユーザーによる使用当初から、各レンジにおける目標位置として大きな誤差を有しない値を使用でき、以って、レンジ切換えの制御精度が高く商品性に優れたレンジ切換え装置を提供できるように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、予め設定されたパターンでレンジ切換えを自動的に行う学習モードを有し、該学習モードによってレンジ切換えが行われるときに、各レンジに対応する目標位置を学習する構成とした。
上記構成によると、学習モードが実行されると、自動的に予め設定されたパターンでレンジ切換えが行われ、これによって各レンジへのシフトを経験させ、該シフト時に目標位置の学習を行わせる。
【０００８】
従って、運転者によるレンジ切換え要求の操作を待つことなく、各レンジにおける目標位置を学習させることができる。
請求項２記載の発明では、自動変速機のオフライン時に、前記学習モードを実行させる構成とした。
上記構成によると、自動変速機に対してアクチュエータやセンサなどを組み付ける製造工程が終了した後のオフライン時に、学習モードが実行され、自動的に各レンジへのシフトを経験させ、該シフト時に目標位置の学習を行わせる。
【０００９】
従って、車両としてユーザーに使用される前の、レンジ切換えが実際の走行に関与しない状況で、各レンジの目標位置を学習させることができ、該自動変速機が車両に搭載されて実際に走行するときには、当初から高い精度でレンジ切換え制御を行わせることができる。
請求項３記載の発明では、アクチュエータでレンジ切換シャフトが回転駆動され、該レンジ切換シャフトの回転運動によってレンジ切換バルブを各レンジ位置に変位させる構成において、前記レンジ切換シャフトの角速度，角加速度，角速度と角加速度との積算値のいずれか１つがピーク値を示す角度に基づいて、目標位置を学習する構成とした。
【００１０】
上記構成によると、レンジ切換えシャフトは、遊びを有するディテント機構の引き込み作用によって、各レンジに対応する角度近傍で回転変動を生じるので、係る回転変動の発生を、角速度，角加速度又は角速度と角加速度との積算値の変化として捉える。
具体的には、角速度，角加速度又は角速度と角加速度との積算値がピーク値を示す角度（ピーク発生角度）を求め、該ピーク発生タイミングを基準に各レンジにおける目標位置を学習する。
【００１１】
従って、ディテント機構の引き込み動作を基準に、レンジ切換バルブの目標位置を精度良く学習することができる。
【００１２】
【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え装置のシステム構成図である。
この図１において、車両に搭載される自動変速機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。
【００１３】
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。
尚、前記減速歯車機構３の最終段とレンジ切換シャフト４との連結部には、回転方向に所定の遊び量が設けられている。
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を複数のレンジそれぞれに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。
【００１４】
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。
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。
【００１５】
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。
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。
【００１６】
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、自動変速機１が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２２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スイッチ２３が設けられている。
【００１７】
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）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、レンジセレクトスイッチ２３から判断されるレンジ切換え要求に応じて、図３のフローチャートに示すようにして前記モータ２を駆動制御する。
【００１８】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、レンジ切換え要求が発生したか否かを、現在のレンジとレンジセレクトスイッチ２３で要求されているレンジとを比較して判断する。
レンジ切換え要求が発生すると、ステップＳ２へ進み、目標レンジに対応するレンジ切換シャフト４の目標角度を設定する。
【００１９】
次のステップＳ３では、レンジ切換シャフト４の角度が目標角度の所定角度（例えば２°）だけ手前の角度になっているか否かを判別し、目標角度の所定角度だけ手前の角度になるまでは、ステップＳ４へ進んで、レンジ切換え方向に対応する回転方向にモータ２を駆動して、レンジ切換シャフト４を回転させる。
そして、レンジ切換シャフト４の角度が目標角度の所定角度だけ手前の角度になると、ステップＳ５へ進んでモータ２の駆動を停止させ、その後は、ディテント機構５の引き込み動作によってレンジ切換シャフト４が自走して目標レンジ位置に位置決めされるようにする。
【００２０】
上記のＡ／Ｔコントロールユニット２４によるモータ２の電気的な駆動制御によって、レンジ切換シャフト４が回転することで、自動変速機１のレンジが運転者の要求するレンジに切換えられる。
また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、ポテンショメータ２１による検出角度のずれを補償すべく、前記レンジ毎の目標角度を学習する機能を有しており、係る学習制御を、図４のフローチャートに従って説明する。
【００２１】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、現在のレンジとレンジセレクトスイッチ２３で要求されているレンジとを比較して、レンジ切換えの要求が発生したか否かを判別する。
そして、レンジ切換え要求が発生すると、ステップＳ１５へ進み、前記図３のフローチャートに示すようにして、要求レンジへのレンジ切換え制御を行う。
【００２２】
そして、該レンジ切換え制御時に、目標角度を学習させるべくステップＳ１６へ進む。
一方、ステップＳ１１で、レンジ切換え要求がないと判別されると、ステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、学習モードの実行信号が前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４入力したか否かを判別する。
【００２３】
前記学習モードの実行信号は、例えば自動変速機１に対してモータ２やポテンショメータ２１が取り付けられる製造工程のオフライン時に、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４に接続される検査装置に設けられた学習モードスイッチがオペレータによって操作されると、前記検査装置から前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４に出力されるようになっている。
【００２４】
尚、自動変速機１のオフライン時に、モータ２を直接検査装置に接続し、該検査装置に設けられたスイッチがオペレータによって操作されると、学習モードが起動し、前記検査装置がモータ２を駆動制御する構成であっても良い。
この場合、後述する目標角度の学習結果を、検査装置のメモリにそれぞれの自動変速機１に対応させて記憶させ、該記憶結果を当該自動変速機１と組み合わされるＡ／Ｔコントロールユニット２４に転送させるか、検査装置に対して着脱自在に個々の自動変速機１に対応させるメモリを装着し、該メモリを後で当該自動変速機１と組み合わされるＡ／Ｔコントロールユニット２４に組み付けるようにしても良い。
【００２５】
ステップＳ１２で、学習モードの実行が判断されると、ステップＳ１３へ進み、予め設定されたパターンでレンジ切換えの全パターンを実行させる学習モードを実行させる（図５参照）。
前記学習モードにおけるレンジ切換えパターンは、図５に示すように、最初ＰレンジからＲレンジへの切換えを実行させると、所定時間後にＲレンジからＮレンジへの切換えを実行させ、更に所定時間後にＮレンジからＤレンジへの切換えを実行させるようにして、レンジ切換えの全パターンを実行させるようになっている。
【００２６】
レンジ切換えの全パターンには、ＤレンジからＰレンジへの切換えのような他のレンジを飛び越しての切換えが含まれ、更に、ＰレンジからＤレンジ方向への切換えと共に、逆方向のＤレンジからＰレンジ方向への切換えが含まれる。
具体的には、Ｐ→Ｒ，Ｒ→Ｎ，Ｎ→Ｄ，Ｄ→Ｎ，Ｎ→Ｒ，Ｒ→Ｐ，Ｐ→Ｎ，Ｎ→Ｐ，Ｐ→Ｄ，Ｄ→Ｐ，Ｒ→Ｄ，Ｄ→Ｒの１２種類のレンジ切換えを全て実行した後、Ｐレンジに戻って自動切換えを終了させるようにしてある。
【００２７】
尚、上記ステップＳ１３においても、目標角度の初期値に基づき、図３のフローチャートに示しようにして、切換え要求後の目標レンジに切換えるようにする。
ステップＳ１３では、所定パターンでの自動的なレンジ切換えが全て終了したか否かを判別し、自動的なレンジ切換えが完了すると、そのまま本ルーチンを終了させる。
【００２８】
一方、自動的なレンジ切換えの途中であるときには、レンジセレクトスイッチ２３によるレンジ切換え要求に従ってモータ２が駆動制御される場合と同様にして、ステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１６では、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の角度を読み込む。
【００２９】
ステップＳ１７では、前記ステップＳ１６で読み込んだ角度が、レンジ毎に予め設定される目標角度の初期値を含む各レンジの基準角度範囲（学習角度範囲）のいずれかに含まれるか否かを判別する。
基準角度範囲内であるときには、ステップＳ１８へ進み、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の角度を微分して、角速度を算出する。
【００３０】
次のステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出される角速度にデジタルローパスフィルタ処理（ＬＰＦ）を施す。
ステップＳ２０では、前記ローパスフィルタ処理後の角速度が、ディテント機構５の引き込み動作によってピーク値を示すときのポテンショメータ２１による検出角度を求める。
【００３１】
例えば、ポテンショメータ２１の検出角度が、Ｐ→Ｄ切換え方向で減少変化するものとすると、このときの角速度は、マイナスの値として算出されるので、Ｐ→Ｄ切換え方向では、ステップＳ２０で角速度のマイナスのピーク値を求め、ピーク値を示したときのポテンショメータ２１による検出角度を参照する。
一方、Ｄ→Ｐ切換え方向ではポテンショメータ２１の検出角度が増大変化するから、ステップＳ２０でプラスのピーク値を求め、ピーク値を示したときのポテンショメータ２１による検出角度を参照する。
【００３２】
レンジ切換え時に、ディテント機構５の引き込み動作が開始されると、角速度の絶対値が急激に増大してピーク値を示すことになり、この角速度がピーク値を示すタイミングは、角速度にローパスフィルタ処理を施したことで、実際のピーク位置よりも遅れた角度位置として検出される。
しかし、ローパスフィルタ処理（ＬＰＦ）後の角速度がピーク値を示す角度と、ディテント機構５の谷位置とのずれ角は一定であるから、前記ＬＰＦ後の角速度がピーク値を示す角度からディテント機構５の谷位置角度を推定することが可能であり、例えば、Ｐ→Ｄ切換え時には、Ｒ，Ｎ，Ｄの各レンジの目標角度を学習させることができる。
【００３３】
そこで、ステップＳ２１では、ＬＰＦ後の角速度がピーク値を示した角度と、予め記憶された補正角度とに基づいて、当該レンジにおける谷位置角度を求める。
前記谷位置角度とは、ディテント機構５によりレンジ切換シャフト４が位置決めされたときの角度である。
【００３４】
尚、角加速度がピーク値を示す角度から谷位置角度を検出させることも可能で、この場合も、角加速度にローパスフィルタ処理を施し、該ローパスフィルタ処理が施された角加速度に基づいてピーク発生タイミングを検出することで、谷位置角度を求めることができる。
また、ローパスフィルタ処理が施された角速度と、ローパスフィルタ処理が施された角加速度との積算値が、ピーク値を示す角度から、ディテント機構５の谷位置角度を求めることが可能である。
【００３５】
更に、角速度，角加速度，角速度×角加速度が、判定値を横切る２点での角度をそれぞれ求め、これら角度の中央値をピーク発生角度として算出し、該中央値から谷位置角度を求めるようにしても良い。
また、各レンジの目標角度は、切換え方向毎に個別に学習させることが好ましく、例えば、Ｒレンジの目標角度は、Ｐレンジから切換えられる場合と、Ｄ或いはＮレンジから切換えられる場合とで個別に学習させると良い。
【００３６】
ステップＳ２１では、前記谷位置角度に基づいて当該レンジにおける目標角度を更新学習させる。
ここで、学習モードに従ってレンジ切換えが自動的に行われる場合には、レンジ切換えの全パターンが実行され、全ての目標角度が学習されるから、自動変速機１のオフライン時には、各レンジの目標角度が学習更新を経験していることになる。
【００３７】
従って、自動変速機１が車両に搭載され、通常にレンジセレクトスイッチ２３によるレンジ切換え要求に従ってモータ２が駆動制御されるときには、当初から高い制御精度でモータ２を駆動制御させることができ、レンジ切換えの種類によって制御精度に大きなばらつきを生じることもない。
更に、オフライン時の学習結果が、自動変速機１が車両に搭載されて通常にレンジセレクトスイッチ２３によるレンジ切換え要求に従ってモータ２が駆動制御されるときに更新されるから、ポテンショメータ２１の経時変化に対しても目標角度を追従変化させることができ、制御精度を維持させることができる。
【００３８】
尚、上記では、レンジ切換シャフト４の角速度，角加速度，角速度と角加速度との積算値がピーク値を示す角度位置に基づいて目標角度を学習させる構成としたが、特開平０７−０８１４４８号公報に開示されるように、各レンジ位置と認識される範囲内で、位置検出値の変化が微小になったときに、そのときの位置検出値を当該レンジにおける目標位置として学習させる構成であっても良く、目標角度（目標位置）の学習方法を限定するものではない。
【００３９】
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）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え装置において、
レンジの切換え方向毎に各レンジにおける目標位置を個別に学習する構成とし、前記学習モードにおいて前記目標位置に対応する全てのレンジ切換えパターンを実行させることを特徴とする自動変速機のレンジ切換え装置。
【００４０】
上記構成によると、例えばＲレンジの目標位置（目標角度）は、Ｐレンジから切換えられる場合と、Ｄ或いはＮレンジから切換えられる場合とで個別に学習され、切換え方向に応じて２つの目標位置の中から選択してアクチュエータ制御に用いるようにし、係る切換えパターンの違いを全て経験するように、アクチュエータを駆動制御する。
【００４１】
従って、切換え方向の違いによって適正な目標位置が異なる場合に対応して、目標位置を学習モードにおいて全て学習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】レンジ切換シャフトの角度制御を示すフローチャート。
【図４】目標角度の学習制御を示すフローチャート。
【図５】学習モードによるレンジ切換えパターン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…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

Claims (3)

1. 電気的に駆動制御されるアクチュエータと、ディテント機構で各レンジに対応する位置に位置決めされるレンジ切換バルブとの間の動力伝達経路に所定の遊び量が設けられ、
   前記レンジ切換バルブの検出位置とレンジ毎の目標位置とに基づいて前記アクチュエータを制御する構成の自動変速機のレンジ切換え装置において、
   予め設定されたパターンでレンジ切換えを自動的に行う学習モードを有し、
   該学習モードによってレンジ切換えが行われるときに、各レンジに対応する目標位置を学習することを特徴とする自動変速機のレンジ切換え装置。
2. 前記自動変速機のオフライン時に、前記学習モードを実行させ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え装置。
3. 前記アクチュエータでレンジ切換シャフトが回転駆動され、該レンジ切換シャフトの回転運動によって前記レンジ切換バルブを各レンジ位置に変位させる構成であって、
   前記レンジ切換シャフトの角速度，角加速度，角速度と角加速度との積算値のいずれか１つがピーク値を示す角度に基づいて、前記目標位置を学習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え装置。

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