JP2005054916A - 自動変速機のセレクトアシスト装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 セレクトレバーとレンジ位置切り換え装置の機械的連結により信頼性を確保しつつ、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を図ることができ、しかも要求に応じたセレクトレバー操作力特性を得ることができる自動変速機のセレクトアシスト装置を提供する。
【解決手段】 アシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を検出する速度センサ50を設け、速度センサ50で検出した速度に応じて減力分を算出する速度ゲイン乗算器51を設け、アシストアクチュエータ9への制御指令から減力分を差し引くようにした。
【選択図】 図3
【解決手段】 アシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を検出する速度センサ50を設け、速度センサ50で検出した速度に応じて減力分を算出する速度ゲイン乗算器51を設け、アシストアクチュエータ9への制御指令から減力分を差し引くようにした。
【選択図】 図3
Description
本発明は、自動変速機を備えた車両において、ドライバのセレクトレバー操作力を補助する自動変速機のセレクトアシスト装置の技術分野に属する。
従来、自動変速機のセレクトレバーは、ロッドやケーブル等の操作力伝達手段を介して自動変速機のマニュアルバルブと機械的に連結されている。セレクトレバーに入力されるドライバの操作力は、操作力伝達手段を介してマニュアルバルブに伝達され、操作量に応じてレンジ位置が切り換えられる(例えば、特許文献1参照)。
一方、セレクトレバーとマニュアルバルブとが電気的に接続された、いわゆるシフトバイワイヤ技術を用いたものが知られている。この従来技術は、マニュアルバルブを作動するアクチュエータを設け、セレクトレバーの回動操作を電気信号に変化してアクチュエータを駆動することにより、レンジ位置を切り換えるものである(例えば、特許文献2参照)。
特開平9−323559号公報
特開2003−97694号公報
セレクトレバーの操作時には、操作力伝達手段のフリクション、ディテントの抵抗等、機械的な操作反力が発生するため、大きな操作力が要求される。よって、ドライバの必要操作力を小さくするために、セレクトレバーの長さを十分な梃子力が得られる長さに設定する必要がある。
したがって、上記従来技術のうち前者にあっては、セレクトレバーの長さに起因して形状が大きくなるため、設置場所に制約が多く、車室内におけるレイアウト自由度が低いという問題があった。
一方、後者では、アクチュエータの採用によってセレクトレバーを短く設計でき、前者と比較してレイアウト自由度は高くなる。ところが、セレクトレバーとマニュアルバルブとが機械的に連結していないため、フェール時にレンジ切り換えが不能となる。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、セレクトレバーとレンジ位置切り換え装置の機械的連結によりレンジ切り換えを可能としつつ、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を図ることができ、しかも要求に応じたセレクトレバー操作力特性を得ることができる自動変速機のセレクトアシスト装置を提供することにある。
上述の目的を達成するため、本発明請求項1に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置では、自動変速機のレンジ位置切り換え装置と連結されたセレクトレバーへの入力操作力を検出する入力操作力検出手段と、前記セレクトレバーの操作位置を検出する操作位置検出手段と、前記セレクトレバーにドライバの操作力を補助するアシスト力を出力するアシストアクチュエータと、検出された入力操作力と操作位置に基づいて、アシストアクチュエータに対しアシスト力を変化させる制御指令を出力するアシスト力制御手段と、を有し、前記アシスト力制御手段は、ドライバによるセレクトレバーへの必要操作力となる目標操作反力特性を前記セレクトレバーの操作位置に対して設定する目標操作反力特性設定部と、前記目標操作反力特性により得られる目標操作反力と、前記入力操作力検出手段により検出された入力操作力との偏差に基づいて、フィードバック制御分であるフィードバックアシスト力を設定するフィードバック制御部と、設定されたフィードバックアシスト力を目標アシスト力とし、アシストアクチュエータに対し制御指令を出力するアシスト力制御部と、を備える自動変速機のセレクトアシスト装置であって、操作速度又は前記アシストアクチュエータのアシスト速度を検出する速度検出手段を設け、同速度検出手段で検出した速度に応じて減力分を算出する減力分算出部を設け、アシストアクチュエータへの制御指令から減力分を差し引くようにしたことを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、レンジ位置からのセレクトレバーの操作初動域では、前記減力分算出部で算出する減力分を軽減又はなくすようにした、ことを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、前記速度検出手段が、前記操作位置検出手段で検出したセレクトレバーの操作位置を微分して速度を検出する、ことを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、アシストアクチュエータとして電動モータを用いるようにし、前記速度検出手段が、アシスト力制御部から前記電動モータへの制御指令から速度を検出するようにした、ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明では、セレクトレバーとレンジ位置切り換え装置の機械的連結を保持しつつ、ドライバのレバー操作力をアシストアクチュエータで補助することにより、信頼性の確保と、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を共に達成できる。
さらに、セレクトレバーとレンジ位置切り換え装置との機械的連結を保持しながらも、目標操作反力特性設定部において、ドライバにとって節度感のある良好な目標操作反力特性を、ディテントの負荷特性等に影響されることなく自由に設定できる。
また、本発明では、アシスト力制御部は、目標操作反力特性により得られる目標操作反力と入力操作力との偏差に基づいて設定したフィードバックアシスト力を目標アシスト力とし、アシストアクチュエータに制御指令を出力する。
さらに、セレクトレバーとレンジ位置切り換え装置との機械的連結を保持しながらも、目標操作反力特性設定部において、ドライバにとって節度感のある良好な目標操作反力特性を、ディテントの負荷特性等に影響されることなく自由に設定できる。
また、本発明では、アシスト力制御部は、目標操作反力特性により得られる目標操作反力と入力操作力との偏差に基づいて設定したフィードバックアシスト力を目標アシスト力とし、アシストアクチュエータに制御指令を出力する。
よって、本発明では、フィードバック制御による高精度の目標追従性とを両立でき、要求に応じた、すなわち、目標操作反力特性に沿ったセレクトレバー操作力特性を得ることができる。
また、操作速度又は前記アシストアクチュエータのアシスト速度を検出する速度検出手段を設け、同速度検出手段で検出した速度に応じて減力分を算出する減力分算出部を設け、アシストアクチュエータへの制御指令から減力分を差し引くようにするため、急激なアシスト力の増加を抑制して制御を安定化し、オーバーシュートが抑制されるため高いゲイン設定ができる。
また、吸込み領域では、アシスト力が大きく減力されることにより操作目標となるレンジ位置を越えてしまうオーバーストロークを防ぐことができ、より安全性を向上させることができる。
また、操作速度又は前記アシストアクチュエータのアシスト速度を検出する速度検出手段を設け、同速度検出手段で検出した速度に応じて減力分を算出する減力分算出部を設け、アシストアクチュエータへの制御指令から減力分を差し引くようにするため、急激なアシスト力の増加を抑制して制御を安定化し、オーバーシュートが抑制されるため高いゲイン設定ができる。
また、吸込み領域では、アシスト力が大きく減力されることにより操作目標となるレンジ位置を越えてしまうオーバーストロークを防ぐことができ、より安全性を向上させることができる。
請求項2に記載の発明では、レンジ位置からのセレクトレバーの操作初動域では、前記減力分算出部で算出する減力分を軽減又はなくす。ドライバはセレクトレバーが停止したレンジ位置から、操作し始める際には、操作力がまだ小さいため、操作感に対して敏感となる。本発明では、この操作感に敏感な操作初期領域で減算分を軽減又はなくすようにすることで、減算分による操作感への影響がないようにできる。
請求項3に記載の発明では、前記速度検出手段が、前記操作位置検出手段で検出したセレクトレバーの操作位置を微分して速度を検出するため、別に装置を設けることなくコストを抑制して速度を検出できる。
請求項4に記載の発明では、アシストアクチュエータとして電動モータを用いるようにし、前記速度検出手段が、アシスト力制御部から前記電動モータへの制御指令から速度を検出するようにしたため、別に装置を設けることなくコストを抑制して速度を検出できる。
以下に、本発明の自動変速機のセレクトアシスト装置を実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図1は第1実施例の自動変速装置の構成を示す側面図、図2はアシストアクチュエータの細部構造を示す要部斜視図である。
図1は第1実施例の自動変速装置の構成を示す側面図、図2はアシストアクチュエータの細部構造を示す要部斜視図である。
第1実施例の自動変速装置は、セレクト機構部1と、コントロールケーブル8と、アシストアクチュエータ9と、コントロールケーブル18と、自動変速機19と、コントロールユニット(アシスト力制御手段)22とを主要な構成としている。
前記セレクト機構部1は、ドライバにより操作されるセレクトレバー2を有し、例えば、運転席脇のセンタクラスタ3に設けられている。セレクトレバー2の上端には、セレクト操作時にドライバが把持するためのセレクトノブ4が付設されている。セレクトレバー2は、支点軸5を中心として回動操作され、従来の一般的なセレクトレバーよりも250mm短い100mmに設定されている。
前記セレクトレバー2の下端部には、セレクトレバージョイント7を介してプッシュプル式のコントロールケーブル8が接続されている。コントロールケーブル8は、入力レバージョイント11を介してアシストアクチュエータ9の入力レバー10と回動自在に接続されている。すなわち、セレクトレバー2の回転運動が直線運動に変換され、セレクトレバー2の操作により発生した操作力が入力レバー10に伝達される。
前記入力レバー10は、回動可能に設けられた出力軸12を介して出力レバー13と連結されている。出力軸12には、ウォームギア14が設けられており、このウォームギア14は、減速機構を備えた電動モータ15のモータ出力軸16と噛み合っている。
前記出力レバー13には、出力レバージョイント17を介してプッシュプル式のコントロールケーブル18が接続されている。コントロールケーブル18は、自動変速機19の制御アーム20と接続されている。すなわち、コントロールケーブル18により出力レバー13の回転運動が直線運動に変換され、ドライバの操作力と電動モータ15の駆動力との合成力が自動変速機19の制御アーム20に伝達される。
前記出力軸12には、入力レバー10とウォームギア14との間に生じるゆがみ(ねじれ)を検出するトルクセンサ(入力操作力検出手段)21が設けられている。このトルクセンサ21により検出された操作力信号は、図外の増幅アンプにより信号増幅され、コントロールユニット22にワイヤハーネス23を介して伝達される。トルクセンサ21の検出信号により、セレクトレバー操作における操作力が推定可能となる。
前記ウォームギア14には、位置検出のための接触子24が取り付け固定されている。この接触子24がウォームギア14と一体に回動し、図示しない基板に印刷されたカーボン抵抗と電気的に接触することにより、セレクトレバー2のストローク角度に応じた電圧信号をコントロールユニット22に出力する。この接触子24とカーボン抵抗とからポテンショメータ(操作位置検出手段)25が構成されている。
このポテンショメータ25は、セレクトレバー2がPレンジ位置で停止しているときの角度を基点角度として、セレクトレバー2のストローク角度を随時検出する。
前記コントロールユニット22は、検出されたセレクトレバー2のストローク角度と、ドライバの操作力とに基づいて目標アシスト力を設定し、電動モータ15の出力をPWM制御する。
前記電動モータ15には、出力軸部分に電動モータ15の出力回転速度を検知する速度センサ(速度検出手段)50を設ける。
図3に、コントロールユニット22の制御ブロック図を示す。
前記セレクト機構部1において、レンジ切り換え操作されたセレクトレバー2のストローク変化は、コントロールケーブル8を介してアシストアクチュエータ9のポテンショメータ25へ入力される。ポテンショメータ25では、セレクトレバー2の操作量に応じたストローク角度が検出され、ストローク角度信号としてコントロールユニット22へ出力される。
前記セレクト機構部1において、レンジ切り換え操作されたセレクトレバー2のストローク変化は、コントロールケーブル8を介してアシストアクチュエータ9のポテンショメータ25へ入力される。ポテンショメータ25では、セレクトレバー2の操作量に応じたストローク角度が検出され、ストローク角度信号としてコントロールユニット22へ出力される。
また、セレクトレバー2の操作力は、コントロールケーブル8を介してアシストアクチュエータ9のトルクセンサ21へ入力される。トルクセンサ21では、セレクトレバー2の操作力が検出され、操作力信号としてコントロールユニット22へ出力される。
ポジション・操作開始・方向判別ブロック33では、ストローク角度信号に基づいて、現在のセレクトレバー2のストローク角度を判定する。また、ストローク角度信号とストローク角度信号の微分値および操作力信号から、セレクトレバー2の操作開始、操作方向、操作速度および操作加速度を判別し、判別結果を目標テーブルブロック34とモータ駆動制御ブロック45へ出力する。
目標テーブルブロック(目標操作反力特性設定部)34では、ストローク角度信号と、ポジション・操作開始・方向判別ブロック33によって求められたセレクトレバー2の操作方向等から、セレクトレバー2のストローク角度に応じた目標操作反力が算出され、加算器35へ出力される。
ここで、セレクトレバー2のストローク角度によって、目標操作反力は異なるため、目標テーブルブロック34には、ストローク角度毎の目標操作反力がテーブル化して格納されている。
加算器35は、操作力信号と目標操作反力の偏差を算出し、算出結果をFB制御部36へ出力する。
FB制御部(フィードバック制御部)36は、乗算器37と、加算器38と、乗算器39と、積分器40とから構成されている。乗算器37は、操作力信号と目標操作反力の偏差に比例ゲインを乗じた値を加算器38へ出力する(比例出力)。乗算器39は、操作力信号と目標操作反力の偏差に積分ゲインを乗じた値を積分器40へ出力する。積分器40では、乗算器39の出力を積分演算して加算器38へ出力する(積分出力)。加算器38では、比例出力と積分出力の和であるフィードバックアシスト力を加算器41に出力する。
速度ゲイン乗算器(減力算出部)51は、速度センサ50で検知した電動モータ15の出力回転速度に速度ゲインを乗じた値を加算器41に出力する。
加算器41では、FB制御部36からの出力(フィードバックアシスト力)、すなわち目標アシスト力から、乗算器51で算出した減力分を減算した値をモータ駆動制御ブロック45へ出力する。
モータ駆動制御ブロック(アシスト力制御部に相当)45は、目標アシスト力に基づいて、電動モータ15を駆動する。
次に、自動変速機19のディテントの構造について説明する。
図4は、自動変速機19のディテントの構造を示す斜視図である。
制御アーム20には回転シャフト26が設けられ、この回転シャフト26にディテントプレート27が支持されている。ディテントプレート27の上端には、カム山27aの間に5つのレンジ(P・R・N・D・L)に対応した谷部27bが形成されている。そして、この谷部27bにバネ板28の先端に形成されたディテントピン29を係合させ、選択されたレンジ位置を保持することにより、車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトを防止している。
図4は、自動変速機19のディテントの構造を示す斜視図である。
制御アーム20には回転シャフト26が設けられ、この回転シャフト26にディテントプレート27が支持されている。ディテントプレート27の上端には、カム山27aの間に5つのレンジ(P・R・N・D・L)に対応した谷部27bが形成されている。そして、この谷部27bにバネ板28の先端に形成されたディテントピン29を係合させ、選択されたレンジ位置を保持することにより、車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトを防止している。
すなわち、セレクトレバー2の操作力により回転シャフト26が回動し、この回動に応じてディテントプレート27がディテントピン29に対して相対移動する。このとき、ディテントピン29がカム山27aを乗り越えて隣のレンジに対応した谷部27bと係合し、係合状態がバネ板28の弾性力により保持される。この弾性力が、セレクトレバー2を操作する際の主要な負荷力となる。
なお、ディテントプレート27には、パーキングポール30の一端が回動自在に連結されている。このパーキングポール30は、セレクトレバー2をPレンジに移動させたとき、カム状プレート31を介してパーキングギア32の回転を阻止し、図外の駆動輪をロックするものである。これにより、勾配路上にPレンジで車両を駐車したとき、勾配に応じて駆動輪をロックするように車重負荷が加わり、パーキングポール30を咬む力として作用する。
次に、作用を説明する。
[セレクトレバーのアシスト制御処理]
図5は、コントロールユニット22で実行されるセレクトレバー2のアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
[セレクトレバーのアシスト制御処理]
図5は、コントロールユニット22で実行されるセレクトレバー2のアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS1では、トルクセンサ21の操作力信号から操作力を読み込み、ステップS2へ移行する。
ステップS2では、ポテンショメータ25のストローク角度信号からストローク角度を読み込み、ステップS3へ移行する。
ステップS3では、セレクトレバー2のストローク角度と前回の制御周期において読み込んだストローク角度の増減差分から、セレクトレバー2の操作方向を演算し、ステップS4へ移行する。
ステップS4では、セレクトレバー2のストローク角度と前回の制御周期において読み込んだストローク角度の変化率から、セレクトレバー2の操作速度を演算するとともに、操作速度の微分値からセレクトレバー2の操作加速度を演算し、ステップS5へ移行する。
ステップS5では、目標テーブル読み込み処理を実施し、ステップS6へ移行する。
ステップS6では、電動モータ15の回転出力速度を読み込み、ステップS7へ移行する。
ステップS7では、読み込んだ電動モータ15の回転出力速度から減力分Fvを設定し、ステップS8へ移行する。
ステップS8では、読み込んだ目標テーブルからFBアシスト力を設定し、ステップS9へ移行する。
ステップS9では、設定したFFアシスト力から減力分Fvを差し引いて目標アシスト力を設定し、ステップS10へ移行する。
ステップS10では、目標アシスト力となるように電動モータ15の出力デューティ比を制御し、本制御を終了する。
[自動変速機の操作反力特性]
図6は、P→Rレンジ方向におけるセレクトレバー2、正確には、ドライバの把持するセレクトノブ4に発生する操作反力を示す特性図である。この操作反力特性は、電動モータ15を駆動していない状態で、ドライバがP→Rレンジ方向にセレクトレバー2を操作したとき、アシストアクチュエータ9の出力軸12において操作反力として検出された軸トルクを、セレクトノブ4に発生する操作反力Fm[N]として換算し、ポテンショメータ25により取得されるストローク角度と対比させたものである。
図6は、P→Rレンジ方向におけるセレクトレバー2、正確には、ドライバの把持するセレクトノブ4に発生する操作反力を示す特性図である。この操作反力特性は、電動モータ15を駆動していない状態で、ドライバがP→Rレンジ方向にセレクトレバー2を操作したとき、アシストアクチュエータ9の出力軸12において操作反力として検出された軸トルクを、セレクトノブ4に発生する操作反力Fm[N]として換算し、ポテンショメータ25により取得されるストローク角度と対比させたものである。
この操作反力は、上述した自動変速機19のディテントで発生する負荷力に、コントロールケーブル8,18の摩擦力、電動モータ15のイナーシャ等を合成したものである。すなわち、電動モータ15によるアシスト力がない状態でレンジ切り換えを行うには、この操作反力Fm以上の手動操作力が必要となる。
図6に示すように、セレクトレバー2をP→Rレンジ方向に操作したときに発生する操作反力Fmは、各レンジ間において、初めにセレクトレバー2の操作方向と逆方向(D→Nレンジ方向)に発生し、ピーク後に向きを変えて操作方向と同一方向(P→Rレンジ方向)に発生し、レンジ切り換え位置(停止位置)付近でゼロに収束した状態となる。この特性は、ディテントピン29がディテントプレート27のカム山27aを乗り越える際に発生する負荷力に起因している。すなわち、ディテントピン29がカム山27aを乗り越えるまでは、バネ板28の付勢力により抵抗力が発生し、ディテントピン29がカム山27aを乗り越えた後は、ディテントピン29が次のカム山27aの溝に落ち込んで引き込み力(慣性力)が発生するためである。
[目標操作反力特性]
図7は、P→Rレンジ方向におけるセレクトレバー2の目標操作反力を示す特性図である。この目標操作反力特性は、ドライバにとって節度感のある良好な操作特性が得られる目標操作反力Ft[N]を、セレクトレバー2のストローク角度に応じて予め設定したものである。
図7は、P→Rレンジ方向におけるセレクトレバー2の目標操作反力を示す特性図である。この目標操作反力特性は、ドライバにとって節度感のある良好な操作特性が得られる目標操作反力Ft[N]を、セレクトレバー2のストローク角度に応じて予め設定したものである。
[FB制御]
第1実施例では、目標アシスト力を、実際の操作力と目標操作反力Ftとの偏差に基づいて設定したフィードバックアシスト力FFb[N]とすることにより、急峻で大きなトルク偏差を伴うセレクトレバーのアシスト制御において、応答性と外乱抑制性を高いレベルで両立でき、良好な操作特性を実現できる。
[オーバーストロークについて]
第1実施例において、例えば図6に示すPレンジ→Rレンジへの操作反力特性がマイナスとなる吸込み領域において、入力操作力に対するアシストが強く継続されると、確定したレンジ位置を操作位置が越えてしまうオーバーストロークの発生が懸念される。
これに対し、第1実施例では、速度センサ50、速度ゲイン乗算器51を設けて、速度を考慮した制御を行っている。
第1実施例において、例えば図6に示すPレンジ→Rレンジへの操作反力特性がマイナスとなる吸込み領域において、入力操作力に対するアシストが強く継続されると、確定したレンジ位置を操作位置が越えてしまうオーバーストロークの発生が懸念される。
これに対し、第1実施例では、速度センサ50、速度ゲイン乗算器51を設けて、速度を考慮した制御を行っている。
[速度による減力]
〈1〉基本的な制御
第1実施例では、セレクトレバー2をドライバが操作すると、目標操作反力Ftで操作が行えるようにアシストアクチュエータ9のフィードバック制御が行なわれるが、そのアシスト力から、速度センサ50で検知した電動モータ15の回転出力速度に速度ゲインを乗じた値を減算する。
つまり、ドライバによるセレクトレバー2の操作速度が速い際に、その速度に対応するように速くなるアシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を減力分に考慮する制御となる。
よって、セレクトレバー2の操作速度が大きいことが、電動モータ15の回転出力速度の大きさとなり、その分、減力分が大きくなる。
これにより、セレクトレバー2を速く操作すると、速度を上げた分強く操作されていることとなるが、その分アシストが小さくなるので、適度な操作力となる。
〈2〉吸込み領域(オーバーストローク)
速い速度でセレクトレバー2が操作されると、吸込み領域においては、ディテント力によって、セレクトレバー2を吸込む方向、つまり操作速度を速くさせる側に動くことになるが、セレクトレバー2が速く操作される分、速度ゲイン乗算器51からの減力分が大きくなるので、適度な速度で移動することになり、操作目標のレンジ位置を越えてしまうことがなくなる。
〈1〉基本的な制御
第1実施例では、セレクトレバー2をドライバが操作すると、目標操作反力Ftで操作が行えるようにアシストアクチュエータ9のフィードバック制御が行なわれるが、そのアシスト力から、速度センサ50で検知した電動モータ15の回転出力速度に速度ゲインを乗じた値を減算する。
つまり、ドライバによるセレクトレバー2の操作速度が速い際に、その速度に対応するように速くなるアシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を減力分に考慮する制御となる。
よって、セレクトレバー2の操作速度が大きいことが、電動モータ15の回転出力速度の大きさとなり、その分、減力分が大きくなる。
これにより、セレクトレバー2を速く操作すると、速度を上げた分強く操作されていることとなるが、その分アシストが小さくなるので、適度な操作力となる。
〈2〉吸込み領域(オーバーストローク)
速い速度でセレクトレバー2が操作されると、吸込み領域においては、ディテント力によって、セレクトレバー2を吸込む方向、つまり操作速度を速くさせる側に動くことになるが、セレクトレバー2が速く操作される分、速度ゲイン乗算器51からの減力分が大きくなるので、適度な速度で移動することになり、操作目標のレンジ位置を越えてしまうことがなくなる。
[制御の安定化]
アシストアクチュエータ9の電動モータ15の速度の大きさに対応して減力分が大きくなることは、さらに制御の安定化をもたらす。
急激な目標アシスト力の変化要求に対して、フィードバック制御が対応しようとすると、目標アシスト力を超える変化をさせた後に値を追従させるオーバーシュートを行ってしまう。しかし、第1実施例ではこの動きに対して、電動モータ15の速度の大きさに対応して減力分が大きくなるため、オーバーシュートしにくくなり、制御としては安定する。
また、このことはフィードバック制御においてゲインを高く設定できることとなり、さらに制御の追従性を向上でき、その分操作フィーリングが向上できる。
アシストアクチュエータ9の電動モータ15の速度の大きさに対応して減力分が大きくなることは、さらに制御の安定化をもたらす。
急激な目標アシスト力の変化要求に対して、フィードバック制御が対応しようとすると、目標アシスト力を超える変化をさせた後に値を追従させるオーバーシュートを行ってしまう。しかし、第1実施例ではこの動きに対して、電動モータ15の速度の大きさに対応して減力分が大きくなるため、オーバーシュートしにくくなり、制御としては安定する。
また、このことはフィードバック制御においてゲインを高く設定できることとなり、さらに制御の追従性を向上でき、その分操作フィーリングが向上できる。
次に効果を説明する。
本実施の形態の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
本実施の形態の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)セレクトレバー2は従来のセレクトレバーよりも車室内空間への突出量が150mm程度少なく、さらに、セレクトレバー2と制御アーム20はコントロールケーブル8,18を介して連結されているため、従来品よりも車室内レイアウトの自由度が大きく、インストルメントパネル等、車室内の任意箇所にセレクトレバー2を設定できる。
また、セレクトレバー2と制御アーム20がコントロールケーブル8,18によって機械的に連結されているため、アシストアクチュエータ9やコントロールユニット22がフェールした場合でも、ドライバは手動でレンジ位置を切り換えることができ、安全性を確保できる。
また、アシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を検出する速度センサ50を設け、速度センサ50で検出した速度に応じて減力分を算出する速度ゲイン乗算器51を設け、アシストアクチュエータ9への制御指令から減力分を差し引くようにしたため、急激なアシスト力の増加を抑制して制御を安定化し、オーバーシュートが抑制されるため高いゲイン設定ができる。
また、吸込み領域では、アシスト力が大きく減力されることにより操作目標となるレンジ位置を越えてしまうオーバーストロークを防ぐことができ、より安全性を向上させることができる。
また、セレクトレバー2と制御アーム20がコントロールケーブル8,18によって機械的に連結されているため、アシストアクチュエータ9やコントロールユニット22がフェールした場合でも、ドライバは手動でレンジ位置を切り換えることができ、安全性を確保できる。
また、アシストアクチュエータ9の電動モータ15の回転出力速度を検出する速度センサ50を設け、速度センサ50で検出した速度に応じて減力分を算出する速度ゲイン乗算器51を設け、アシストアクチュエータ9への制御指令から減力分を差し引くようにしたため、急激なアシスト力の増加を抑制して制御を安定化し、オーバーシュートが抑制されるため高いゲイン設定ができる。
また、吸込み領域では、アシスト力が大きく減力されることにより操作目標となるレンジ位置を越えてしまうオーバーストロークを防ぐことができ、より安全性を向上させることができる。
第2実施例は、レンジ位置からのセレクトレバーの操作初動域では、減力分算出部で算出する減力分を軽減又はなくすようにした自動変速機のセレクトアシスト装置の例である。
まず構成を説明する。
図8はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第2実施例では、速度ゲイン乗算器51から加算器41への出力の途中にスイッチ53を設け、ポテンショメータ25からの操作位置信号から減力を行う領域かどうかを、テーブルデータを参照して判断するブレーキ適用位置テーブル52を設けている。
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略する。
次に作用を説明する。
まず構成を説明する。
図8はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第2実施例では、速度ゲイン乗算器51から加算器41への出力の途中にスイッチ53を設け、ポテンショメータ25からの操作位置信号から減力を行う領域かどうかを、テーブルデータを参照して判断するブレーキ適用位置テーブル52を設けている。
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略する。
次に作用を説明する。
[操作フィーリングの向上]
第2実施例では、確定した操作位置であるレンジ位置にセレクトレバー2の操作位置が停止している状態から、操作が開始されると、その初動状態にあることをブレーキ適用テーブル52が操作位置とテーブルデータから判断し、速度ゲイン乗算器51からの出力が加算器41で減算されないようにスイッチ53をOFFにするよう操作する。
これによって、ドライバが操作感に敏感な領域に、減力分による影響が出ないようにし、操作フィーリングを向上させることができる。
第2実施例では、確定した操作位置であるレンジ位置にセレクトレバー2の操作位置が停止している状態から、操作が開始されると、その初動状態にあることをブレーキ適用テーブル52が操作位置とテーブルデータから判断し、速度ゲイン乗算器51からの出力が加算器41で減算されないようにスイッチ53をOFFにするよう操作する。
これによって、ドライバが操作感に敏感な領域に、減力分による影響が出ないようにし、操作フィーリングを向上させることができる。
次に効果を説明する。
第2実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
第2実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
(2)レンジ位置からのセレクトレバー2の操作初動域では、速度ゲイン乗算器51で算出する減力分をなくすようにしたため、ドライバはセレクトレバー2が停止したレンジ位置から、操作し始める際には、操作力がまだ小さいため、操作感に対して敏感となるが、この操作感に敏感な操作初期領域で減算分をなくすようにすることで、減算分による操作感への影響がないようにでき、操作フィーリングを向上できる。
第3実施例は、セレクトレバーの操作位置を微分して速度を検出する自動変速機のセレクトアシスト装置の例である。
まず、構成を説明する。
図9はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第3実施例では、微分器54によってポテンショメータ25からの操作位置信号を微分するようにして操作速度を算出し、この速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算して加算器41に出力するようにしている。
他の構成は第1実施例と同様であるので、説明を省略する。
次に作用を説明する。
まず、構成を説明する。
図9はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第3実施例では、微分器54によってポテンショメータ25からの操作位置信号を微分するようにして操作速度を算出し、この速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算して加算器41に出力するようにしている。
他の構成は第1実施例と同様であるので、説明を省略する。
次に作用を説明する。
[コストの抑制作用]
第3実施例では、別に速度センサを設けることなく、ポテンショメータ25からの操作位置信号を時間微分して速度を検出し、コストを抑制している。
第3実施例では、別に速度センサを設けることなく、ポテンショメータ25からの操作位置信号を時間微分して速度を検出し、コストを抑制している。
次に効果を説明する。
第3実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
第3実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
(3)微分器54が、ポテンショメータ25で検出したセレクトレバー2の操作位置を微分して速度を検出するため、別に装置を設けることなくコストを抑制して速度を検出できる。
第4実施例は、アシスト力制御部から電動モータへの制御指令から速度を検出するようにした自動変速機のセレクトアシスト装置の例である。
まず、構成を説明する。
図10はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第4実施例では、モータ駆動制御ブロック45により駆動される電動モータ15の駆動電圧を検知するモータ駆動電圧検知ブロック56を設け、このモータ駆動電圧検知ブロック56で検知した駆動電圧から回転出力速度を推測する速度推測演算部55を設け、速度推測演算部55で推測した速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算してその結果を加算器41に出力するようにしている。
他の構成は第1実施例と同じであるので説明を省略する。
次に作用を説明する。
まず、構成を説明する。
図10はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第4実施例では、モータ駆動制御ブロック45により駆動される電動モータ15の駆動電圧を検知するモータ駆動電圧検知ブロック56を設け、このモータ駆動電圧検知ブロック56で検知した駆動電圧から回転出力速度を推測する速度推測演算部55を設け、速度推測演算部55で推測した速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算してその結果を加算器41に出力するようにしている。
他の構成は第1実施例と同じであるので説明を省略する。
次に作用を説明する。
[コストの抑制作用]
第4実施例では、モータ駆動制御ブロック45により出力される駆動電圧の出力デューティ比の変化を速度推測演算部55で検知して、電動モータ15の回転出力速度を推測演算する。速度センサを設けずに電動モータ15の駆動電圧で速度を推測することによりコストを抑制する。
第4実施例では、モータ駆動制御ブロック45により出力される駆動電圧の出力デューティ比の変化を速度推測演算部55で検知して、電動モータ15の回転出力速度を推測演算する。速度センサを設けずに電動モータ15の駆動電圧で速度を推測することによりコストを抑制する。
次に効果を説明する。
第4実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
第4実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、第1実施例の(1)の効果に加えて、次に列挙する効果を得ることができる。
(4)アシストアクチュエータ9として電動モータ15を用いるようにし、モータ駆動制御ブロック45から電動モータ15への制御指令から速度を検出するようにしたため、別に装置を設けることなくコストを抑制して速度を検出できる。
第5実施例は、アシスト力制御部から電動モータへの制御指令から速度を検出するようにした自動変速機のセレクトアシスト装置の例である。
まず、構成を説明する。
図11はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第5実施例では、モータ駆動制御ブロック45により駆動される電動モータ15の駆動電流を検知するモータ駆動電流検知ブロック57を設け、このモータ駆動電流検知ブロック57で検知した駆動電流から回転出力速度を推測する速度推測演算部55を設け、速度推測演算部55で推測した速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算してその結果を加算器41に出力するようにしている。
まず、構成を説明する。
図11はコントロールユニット22の制御ブロック図である。
第5実施例では、モータ駆動制御ブロック45により駆動される電動モータ15の駆動電流を検知するモータ駆動電流検知ブロック57を設け、このモータ駆動電流検知ブロック57で検知した駆動電流から回転出力速度を推測する速度推測演算部55を設け、速度推測演算部55で推測した速度に速度ゲイン乗算器51で速度ゲインを乗算してその結果を加算器41に出力するようにしている。
第5実施例の速度推測演算部55は、図12に示すように加算器551、乗算器552、加算器553、積分器554、積分器555、ディテント力テーブル556からなる。
加算器553は、モータ駆動電流検知ブロック57で検知した電流を換算したトルク値と、乗算器552からのトルク値ズレ分及びディテント力テーブルからのディテント力によるトルク値との偏差を算出して積分器554に出力する。
積分器554は、トルク値を加速度に換算して積分演算して速度の推定値を算出し、速度ゲイン乗算器51及び積分器555に出力する。
積分器555は、速度の推定値を積分演算して角度の推定値を算出し、ディテント力テーブル556及び加算器551に出力する。
ディテント力テーブル556は、角度の推定値からテーブルデータを参照して相当するディテント力によるトルク値を加算器に出力する。
加算器551は、ポテンショメータ25からの角度の実測値と積分器555からの角度の推定値との偏差を算出して乗算器552に出力する。
乗算器552は、角度の実測値と推定値の偏差にゲインを乗じて、この偏差分のトルク値を算出して加算器553に出力する。
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略する。
このように、アシストアクチュエータ9の電動モータ15の電流値から速度を推定するようにしてもよい。
他の構成は第1実施例と同様であるので説明を省略する。
このように、アシストアクチュエータ9の電動モータ15の電流値から速度を推定するようにしてもよい。
[推定速度の精度向上作用]
第5実施例の速度推定演算部55は、モータ駆動電流検知ブロック57からの駆動電流から得るトルク値とディテント力分のトルク値の差、つまりつり合いを超えて操作速度となる分のトルク値を、積分器554で変換し積分演算することにより速度を算出するが、さらにその速度を積分器555で積分した推定角度と実測角度の偏差を加算器551で算出してフィードバックすることにより、推定角度と実測角度の偏差を小さくする。推定角度が実測角度に近づくことは、推定角度の微分で求められる推定速度が実際の速度に近づくことになり、精度が向上する。
第5実施例の速度推定演算部55は、モータ駆動電流検知ブロック57からの駆動電流から得るトルク値とディテント力分のトルク値の差、つまりつり合いを超えて操作速度となる分のトルク値を、積分器554で変換し積分演算することにより速度を算出するが、さらにその速度を積分器555で積分した推定角度と実測角度の偏差を加算器551で算出してフィードバックすることにより、推定角度と実測角度の偏差を小さくする。推定角度が実測角度に近づくことは、推定角度の微分で求められる推定速度が実際の速度に近づくことになり、精度が向上する。
よって、第5実施例の速度推測演算部55の構成により推定速度の精度が向上できる。
他の作用、構成は第1実施例、第4実施例と同じであるので説明を省略する。
(その他の実施の形態)
以上、本発明の実施の形態を第1実施例〜第5実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成はこれら実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、第1実施例では、セレクトレバー2の入力操作力を検出する入力操作力検出手段としてトルクセンサ21を用いたが、電動モータ15への供給電流値や電動モータ15の回転数等から入力操作力を推定する構成としてもよい。
第1実施例では、セレクトレバー2と自動変速機19の制御アーム20をコントロールケーブル8,18で連結する構成を示したが、セレクトレバー2の操作力を制御アーム20に伝える操作力伝達手段は任意であり、ロッドやリンケージを用いた構成としてもよい。
セレクトレバー2の形状や大きさは任意であり、指先で操作可能なスイッチ形状としてもよい。また、目標操作反力特性も、セレクトレバー2の形状に応じて良好な操作特性が得られる特性に変更する。
以上、本発明の実施の形態を第1実施例〜第5実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成はこれら実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、第1実施例では、セレクトレバー2の入力操作力を検出する入力操作力検出手段としてトルクセンサ21を用いたが、電動モータ15への供給電流値や電動モータ15の回転数等から入力操作力を推定する構成としてもよい。
第1実施例では、セレクトレバー2と自動変速機19の制御アーム20をコントロールケーブル8,18で連結する構成を示したが、セレクトレバー2の操作力を制御アーム20に伝える操作力伝達手段は任意であり、ロッドやリンケージを用いた構成としてもよい。
セレクトレバー2の形状や大きさは任意であり、指先で操作可能なスイッチ形状としてもよい。また、目標操作反力特性も、セレクトレバー2の形状に応じて良好な操作特性が得られる特性に変更する。
第5実施例では、電動モータの駆動電流を直接検知しているが、電動モータへの印加電圧と内部抵抗値から算出するようにしてもよい。
実施例の速度検出手段には、速度センサを用いるもの、検出操作位置から算出するもの、電動モータの駆動電圧、駆動電流から算出するものを示したが、他の方法により速度を検出するものであってもよい。
実施例の速度検出手段には、速度センサを用いるもの、検出操作位置から算出するもの、電動モータの駆動電圧、駆動電流から算出するものを示したが、他の方法により速度を検出するものであってもよい。
1 セレクト機構部
2 セレクトレバー
3 センタクラスタ
4 セレクトノブ
5 支点軸
7 セレクトレバージョイント
8 コントロールケーブル
9 アシストアクチュエータ
10 入力レバー
11 入力レバージョイント
12 出力軸
13 出力レバー
14 ウォームギア
15 電動モータ
16 モータ出力軸
17 出力レバージョイント
18 コントロールケーブル
19 自動変速機
20 制御アーム
21 トルクセンサ
22 コントロールユニット
23 ワイヤハーネス
24 接触子
25 ポテンショメータ
26 回転シャフト
27 ディテントプレート
27a カム山
27b 谷部
28 バネ板
29 ディテントピン
30 パーキングポール
31 カム状プレート
32 パーキングギア
33 方向判別ブロック
34 目標テーブルブロック
35 加算器
36 FB制御部
37 乗算器
38 加算器
39 乗算器
40 積分器
41 加算器
42 FF制御部
43 FF補償テーブルブロック
44 乗算器
45 モータ駆動制御ブロック
50 速度センサ
51 速度ゲイン乗算器
52 ブレーキ適用位置テーブル
53 スイッチ
54 微分器
55 速度推測演算部
551 加算器
552 乗算器
553 加算器
554 積分器
555 積分器
556 ディテント力テーブル
56 モータ駆動電圧検知ブロック
57 モータ駆動電流検知ブロック
2 セレクトレバー
3 センタクラスタ
4 セレクトノブ
5 支点軸
7 セレクトレバージョイント
8 コントロールケーブル
9 アシストアクチュエータ
10 入力レバー
11 入力レバージョイント
12 出力軸
13 出力レバー
14 ウォームギア
15 電動モータ
16 モータ出力軸
17 出力レバージョイント
18 コントロールケーブル
19 自動変速機
20 制御アーム
21 トルクセンサ
22 コントロールユニット
23 ワイヤハーネス
24 接触子
25 ポテンショメータ
26 回転シャフト
27 ディテントプレート
27a カム山
27b 谷部
28 バネ板
29 ディテントピン
30 パーキングポール
31 カム状プレート
32 パーキングギア
33 方向判別ブロック
34 目標テーブルブロック
35 加算器
36 FB制御部
37 乗算器
38 加算器
39 乗算器
40 積分器
41 加算器
42 FF制御部
43 FF補償テーブルブロック
44 乗算器
45 モータ駆動制御ブロック
50 速度センサ
51 速度ゲイン乗算器
52 ブレーキ適用位置テーブル
53 スイッチ
54 微分器
55 速度推測演算部
551 加算器
552 乗算器
553 加算器
554 積分器
555 積分器
556 ディテント力テーブル
56 モータ駆動電圧検知ブロック
57 モータ駆動電流検知ブロック
Claims (4)
- 自動変速機のレンジ位置切り換え装置と連結されたセレクトレバーへの入力操作力を検出する入力操作力検出手段と、
前記セレクトレバーの操作位置を検出する操作位置検出手段と、
前記セレクトレバーにドライバの操作力を補助するアシスト力を出力するアシストアクチュエータと、
検出された入力操作力と操作位置に基づいて、アシストアクチュエータに対しアシスト力を変化させる制御指令を出力するアシスト力制御手段と、
を有し、
前記アシスト力制御手段は、
ドライバによるセレクトレバーへの必要操作力となる目標操作反力特性を前記セレクトレバーの操作位置に対して設定する目標操作反力特性設定部と、
前記目標操作反力特性により得られる目標操作反力と、前記入力操作力検出手段により検出された入力操作力との偏差に基づいて、フィードバック制御分であるフィードバックアシスト力を設定するフィードバック制御部と、
設定されたフィードバックアシスト力を目標アシスト力とし、アシストアクチュエータに対し制御指令を出力するアシスト力制御部と、
を備える自動変速機のセレクトアシスト装置であって、
操作速度又は前記アシストアクチュエータのアシスト速度を検出する速度検出手段を設け、
同速度検出手段で検出した速度に応じて減力分を算出する減力分算出部を設け、
アシストアクチュエータへの制御指令から減力分を差し引くようにしたことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。 - 請求項1に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
レンジ位置からのセレクトレバーの操作初動域では、前記減力分算出部で算出する減力分を軽減又はなくすようにした、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記速度検出手段が、
前記操作位置検出手段で検出したセレクトレバーの操作位置を微分して速度を検出する、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。 - 請求項1または請求項2に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
アシストアクチュエータとして電動モータを用いるようにし、
前記速度検出手段が、
アシスト力制御部から前記電動モータへの制御指令から速度を検出するようにした、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003287112A JP2005054916A (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 自動変速機のセレクトアシスト装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003287112A JP2005054916A (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 自動変速機のセレクトアシスト装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005054916A true JP2005054916A (ja) | 2005-03-03 |
Family
ID=34366212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003287112A Withdrawn JP2005054916A (ja) | 2003-08-05 | 2003-08-05 | 自動変速機のセレクトアシスト装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005054916A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007063773A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Calsonic Kansei Corporation | 自動変速機のセレクトアシスト装置 |
-
2003
- 2003-08-05 JP JP2003287112A patent/JP2005054916A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007063773A1 (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-07 | Calsonic Kansei Corporation | 自動変速機のセレクトアシスト装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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