JP2005127425A - 自動変速装置のセレクトアシスト機構 - Google Patents

自動変速装置のセレクトアシスト機構 Download PDF

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光生 吉川
Yuichi Tanii
勇一 谷井
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尚樹 乗松
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Abstract

【課題】電源の消費電力量を抑制しつつ、イグニッションがOFFされた後にセレクトレバーの操作アシストを行うことが可能な自動変速装置のセレクトアシスト機構を提供すること。
【解決手段】 電源コントロールユニット60の電源制御部62は、セレクトレバー2のレンジ位置を検出し、セレクトレバー2のレンジ位置に応じて、アシストアクチュエータ9やアシストコントロールユニット22等の自動変速装置100への駆動電力の供給停止タイミングを送らせることによって、イグニッションをOFFしたときに、セレクトレバー2がエンジンの始動開始可能位置にない場合であっても、一定時間の間、セレクトレバーのアシスト機能を有効にする。
【選択図】 図1

Description

自動変速装置のセレクトアシスト機構に関する。
車両の自動変速装置において、モータ等の駆動力を用いて運転者が行うセレクトレバー(操作レバー、シフトレバー)の動作をアシストすることによって、セレクトレバーの操作負担を軽減するとともに、セレクトレバーを含むシフトデバイスのショートストローク化を図る自動変速装置のセレクトアシスト機構が提案されている(例えば引用文献1参照)。
このセレクトアシスト機構は、車両のイグニッションがOFFになり電源(バッテリ)から電流が供給されなくなると、アシスト作業を終了する構成となっている。
特開2003−4135号公報
しかしながら、一般的な車両では、エンジン始動時の暴走を防止するために、セレクトレバーのシフト位置がパーキング又はニュートラルに設定されていなければ、イグニッションスイッチをONしてエンジンをスタートすることができない構造となっている。このため、上述したセレクトアシスト機構において、セレクトレバーのシフト位置がパーキング又はニュートラル以外の位置でイグニッションスイッチをOFFした場合、後にエンジンをスタートするためにはセレクトレバーの操作アシストがない状態でパーキング又はニュートラル位置へセレクトレバーを移動させる必要が生じるため、運転者に操作負担がかかるという問題があった。
このような操作負担を軽減させるために、イグニッションスイッチのON/OFFに拘わらずに常にセレクトアシスト機構を駆動させる方法も考えられるが、この方法ではセレクトアシスト機構に常時電流を供給し続ける必要が生ずるため、イグニッションOFF時の電力消費量が多くなってしまうという問題があった。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、電源の消費電力量を抑制しつつ、イグニッションOFFされた後にセレクトレバーの操作アシストを行うことが可能な自動変速装置のセレクトアシスト機構を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、セレクトレバーの操作により生じた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対して、当該セレクトレバーの操作補助を行うためのアシスト力を付加するアシストアクチュエータと、検出された前記操作力と前記操作位置とに基づいて、前記アシスト力の調整を行うアシスト力制御手段とを備えた自動変速装置のセレクトアシスト機構であって、バッテリより供給される供給電力の制御を行う電源制御手段と、イグニッションがOFFされてからの経過時間を算出するタイマ手段とを備え、前記電源制御手段は、前記イグニッションがOFFされてから所定時間経過するまでの間、前記セレクトレバーに対するアシスト力の付加を可能とするために、所定時間だけ供給電力の停止を遅らせる処理を行う自動変速装置のセレクトアシスト機構であることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の自動変速装置のセレクトアシスト機構において、前記電源制御手段が、前記イグニッションがOFFされた時の前記セレクトレバーの操作位置を検出し、該操作位置がエンジンを始動開始可能なレンジ位置にある場合には、前記供給電力停止処理を遅らせることなく供給電力を停止させることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の自動変速装置のセレクトアシスト機構において、前記電源制御手段が、前記イグニッションがOFFされた時の前記セレクトレバーの操作位置を検出し、該操作位置がパーキングのレンジ位置にある場合には、前記供給電力停止処理を遅らせることなく供給電力を停止させることを特徴とする。
請求項1に係る発明によれば、イグニッションをOFFしたときに、セレクトレバーがエンジンの始動開始可能位置にない場合であっても、所定時間セレクトレバーのアシスト機能を有効にすることができる。このため、イグニッションOFF後に運転者がセレクトレバーをエンジンの始動開始可能位置に操作する場合、セレクトレバーに対してアシスト力が加えられるので、運転者は軽い操作力でセレクトレバーの操作を行うことができ、操作負担を軽減させることが可能となる。
また、所定時間だけ駆動電力を供給し、所定時間経過後は電力供給を停止するので、常時電力を供給し続ける必要がなく、イグニッションOFF時の電力消費量を最小限に抑えることが可能となる。
請求項2に係る発明において、イグニッションOFF時にセレクトレバーがエンジンの始動開始可能位置にある場合には、セレクトレバーを他のレンジ位置に移動させることなくエンジンを始動させることが可能であるため、セレクトレバーのアシスト付加処理を行う必要がない。このため、電源制御部が供給電力の停止を遅らせる処理を行うことなく供給電力を停止させることによって、電力消費量を更に抑制させることが可能となる。
特に、請求項3に示すように、パーキングの操作位置はエンジンの始動開始に最適なレンジ位置であるため、供給電力の停止を遅らせる必要性に乏しい。このため。レンジ位置がパーキングである場合には、供給電力の停止を遅らせる処理を行うことなく供給電力を停止させることによって、電力消費量を更に抑制させることが可能となる。
以下、本発明に係るセレクトアシスト機構を備えた自動変速装置を、図面を用いて説明する。
図1に示すように、自動変速装置100は、セレクトユニット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、自動変速ユニット19と、アシストコントロールユニット(アシスト力制御手段)22と、電源コントロールユニット60とを備えている。
セレクトユニット1は、運転者により操作されるセレクトレバー2を有しており、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、セレクト操作時に運転者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る。
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、図2に示すように、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。
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。
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、自動変速ユニット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、運転者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ユニット19の制御アーム20に伝達される。
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、アシスト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。
ウォームギア14には、位置検出のための接触子24が固定されている。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アシストコントロールユニット22と電源コントロールユニット60とに出力する。この接触子24とカーボン抵抗とによってポテンショメータ(操作位置検出手段)25が構成されている。
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。
アシスト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、運転者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の出力デューティ比をPWM制御する。
電源コントロールユニット60は、アシストアクチュエータ9及びアシストコントロールユニット22へ供給される駆動電力のON/OFF制御を行う。電源コントロールユニット60には、図3に示すように、イグニッション65のON/OFFを示すイグニッション信号とポテンショメータ25のストローク角度信号とが入力される。電源コントロールユニット60は、ポテンショメータ25により受信したストローク角度信号よりセレクトレバー2のレンジ位置を検出するレンジ検出部61と、レンジ検出部61で検出されるレンジ位置とイグニッション信号より検出されるイグニッションのON/OFF状態とに基づいて、アシストアクチュエータ9及びアシストコントロールユニット22へ供給する駆動電力のON/OFFを判断する電源制御部62とを有している。電源制御部62は、タイマ64(タイマ手段)を備えており、イグニッション65がOFFされたタイミングとセレクトレバー2のレンジ位置とを判断して、駆動電力OFFを行うタイミングを変更する。
図4は、アシストコントロールユニット22の構成を示したブロック図である。セレクトユニット1において、レンジ切り換え操作がな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アシストコントロールユニット22と電源コントロールユニット60とへ出力される。
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、操作力信号としてアシスト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(必要に応じては操作速度および操作加速度)を判別し、判別結果をFF補償テーブル43と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。
さらに、ポジション・操作開始・方向判別ブロック33では、中間停止と判断すると中間停止信号を中間停止防止制御ブロック50に出力する。
目標テーブルブロック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。
FF制御部42は、FF補償テーブル43と乗算器44とから構成されている。FF補償テーブル43は、ストローク角度信号、操作速度および操作加速度に対応して予め設定された値を、乗算器44へ出力する。乗算器44では、FFアシスト力にFFゲインを乗じた値、すなわちフィードフォワードアシスト力を加算器41へ出力する。
加算器41では、FB制御部36とFF制御部42の出力和(フィードバックアシスト力+フィードフォワードアシスト力)、すなわち目標アシスト力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。
中間停止防止制御ブロック50では、セレクトレバー2が中間停止した際に、セレクトレバー2を正規のレンジ位置に移動させるために電動モータ15に流す電流値と方向を、入力信号から算出されるシステムの状態から算出して出力する。
次に、自動変速ユニット19のディテントの構造について説明する。自動変速ユニット19の制御アーム20には、図5に示すように、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、アシスト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を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
アシストコントロールユニット22は、ステップS1において、トルクセンサ21の操作力信号を受信することにより操作力の読み込みを行う。次に、アシストコントロールユニット22は、ステップS2において、ポテンショメータ25のストローク角度信号を受信することによりストローク角度の読み込みを行う。その後、アシストコントロールユニット22は、ステップS3において、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の操作方向を演算する。
次に、アシストコントロールユニット22は、ステップS4において、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、処理をステップS5に移行する。
ステップS5において、アシストコントロールユニット22は、FF補償テーブル読み込み処理を実施して、FF補償テーブルより、予め設定された複数のテーブルの中から、ストローク角度、操作速度および操作加速度に応じて最適なものを選択する。
さらにステップS6において、アシストコントロールユニット22は、目標テーブル読み込み処理を実施し、その後ステップS7において、読み込んだFF補償テーブルからFFアシスト力を設定し、処理をステップS8へ移行する。
ステップS8では、アシストコントロールユニット22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において、設定したFFアシスト力とFBアシスト力との和から目標アシスト力の設定を行う。
その後、ステップS10において、アシストコントロールユニット22は、電動モータ15の出力デューティ比を目標アシスト力にあわせて制御する。そして、アシストコントロールユニット22は、セレクトレバー2が正規のレンジ位置の問で中間停止しているかどうかを判断し、中間停止している場合には、セレクトレバー2を正規のレンジ位置に復帰させるために、電動モータの駆動電流、駆動方向を算出する中間停止防止処理を実施して制御を終了する。
このように、アシストコントロールユニット22セレクトレバーのレンジ位置を判断してセレクトレバーの動作をアシストすることによって、運転者によるセレクトレバーの操作負担を軽減することが可能となる。
一方、電源コントロールユニット60の電源制御部62は、アシストコントロールユニット22と平行してアシストアクチュエータ9とアシストコントロールユニット22への駆動電力供給判断処理を行う。
電源制御部62は、図7のフローチャートに示すように、ステップS21において、受信したストローク角度信号よりレンジ検出部61が検出したセレクトレバー2のレンジ位置情報を読み込む。次に電源制御部62は、ステップS22において、イグニッション65よりイグニッションのON/OFF状態を示すイグニッション情報を読み込む。
その後、電源制御部62は、ステップS23において、イグニッション情報よりイグニッション65がOFFとなっているか否かの判断を行う。電源制御部62が、イグニッション65がONの状態にあると判断した場合(ステップS23のNOの場合)には、再度ステップS1に戻り同様の処理を繰り返す。電源制御部62がイグニッション65はOFFの状態にあると判断した場合(ステップS23のYESの場合)、電源制御部62はステップS24において、セレクトレバー2のレンジ位置が、エンジンの始動開始可能位置、つまりパーキング又はニュートラルの位置であるか否かの判断を行う。
セレクトレバー2がパーキング又はニュートラルのレンジ位置にある場合(ステップS24においてYESの場合)、電源制御部62は、ステップS25においてアシストアクチュエータ9とアシストコントロールユニット22への駆動電力供給を停止し、自動変速装置100におけるセレクトレバーのアシスト処理を終了する。
セレクトレバー2がパーキング又はニュートラルのレンジ位置にない場合(ステップS24においてNOの場合)、電源制御部62は、ステップS26においてタイマ64をONにし、ステップS27においてタイマ64が所定時間、例えば30秒経過したか否かの判断を行い、30秒経過したと判断した後にステップS28においてタイマーをOFFし、ステップS25において駆動電力供給を停止して処理を終了する。
このように、電源コントロールユニット60の電源制御部62において、セレクトレバー2のレンジ位置を検出し、セレクトレバー2のレンジ位置に応じて、アシストアクチュエータ9やアシストコントロールユニット22等の自動変速装置100への駆動電力の供給停止タイミングを送らせることによって、イグニッションをOFFしたときに、セレクトレバーがエンジンの始動開始可能位置にない場合であっても、所定時間の間、セレクトレバーのアシスト機能を有効にすることができる。このため、運転者はセレクトレバーをエンジンの始動開始可能位置に操作する際に、アシスト力の付加により軽い操作力でセレクトレバー操作を行うことが可能となり、操作負担を軽減させることが可能となる。
また、所定時間だけ駆動電力を供給し、所定時間経過後は電力供給を停止するので、常時電力を供給し続ける必要がなく、イグニッションOFF時の電力消費量を最小限に抑えることが可能となる。
さらに、イグニッションOFF時にセレクトレバー2がエンジンの始動開始可能位置にある場合には、セレクトレバー2を他のレンジ位置に移動させることなくエンジンを始動させることが可能であるため、セレクトレバー2を他のレンジ位置に移動させる必要がなくアシスト付加処理を行う必要性に乏しい。このため、セレクトレバー2がエンジンの始動開始可能位置にある場合(ステップS24のYESの場合)には、電源制御部62は所定時間の経過を待たずに供給電力を停止させることによって、電力消費量を更に抑制することが可能となる。
図8及び図9は、電源制御部62における別の駆動電力供給判断処理を示したフローチャートである。図7のフローチャートに示した処理と同様の処理については同一のステップ番号を付してある。
図8に示すように、図7に示した処理のうちレンジ位置情報を読み込む処理(ステップS21)とレンジ位置がパーキング又はニュートラルであるか否かの判断処理(ステップS24)を削除して駆動電力供給処理を実行することにより、イグニッションがOFFされた場合30秒経過後に一律に電力供給処理を終了することとしてもよい。このように電源制御部62の処理を変更することによって、イグニッションをOFFしたときに、セレクトレバーのレンジ位置に拘わらず、30秒の間セレクトレバーのアシスト機能を有効にすることができる。
また、図9に示すように、図7に示したステップS26の処理(タイマ64をONする処理)の後に、再度ステップS21と同様にセレクトレバー2のレンジ位置の読み込みを行い(ステップS30)、セレクトレバー2のレンジ位置がパーキング又はニュートラルの位置であるか否かの判断(ステップS31)を追加してもよい。このようにタイマ64がONされた後に、再度セレクタレバーのレンジ位置を判断し、タイマ64が開始されてから30秒経過する前にセレクトレバー2がパーキング又はニュートラルに変更された場合(ステップS27)には、30秒経過前であっても、タイマ64をOFFして駆動電力供給停止処理(ステップS25)を行うように処理を変更してもよい。このように処理を変更することによって、セレクトレバー2がエンジンの始動開始可能位置に変更された後であって、タイマ64がONされた後30秒経過するまでの間に消費される電力量をさらに抑えることが可能となる。
以上、本発明に係るセレクトアシスト機構を備えた自動変速装置100を、図面を用いて詳細に説明したが、本発明は上述した形態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での設定変更等があってもよい。例えば、上記実施の形態では、タイマ64をONしてから駆動電力供給を停止するまでの時間を30秒としたが、必ずしも30秒に限定されず、必要に応じて、30秒以下(例えば10秒、20秒等)や30秒以上(例えば60秒、90秒等)であってもよい。また、一般的に、イグニッションをOFFする場合、つまりエンジンを停止する場合には、セレクトレバー2をパーキングに設定して車両を停止させるため、図7及び図9に示したステップS24及びステップS31のレンジ位置判断において、電源制御部62は、レンジ位置がパーキングの場合のみYESの判断を行うように処理を変更しても良い。
自動変速装置の構成を示した概略図である。 アシストアクチュエータの細部構造を示した斜視図である。 電源コントロールユニットの構成を示したブロック図である。 アシストコントロールユニットの構成を示したブロック図である。 自動変速ユニットのディテント構造を示した斜視図である。 アシストコントロールユニットにおけるセレクトレバーのアシスト処理を示したフローチャートである。 電源コントローラにおける駆動電源供給制御処理を示したフローチャートである。 電源コントローラにおける駆動電源供給制御処理を示したフローチャートの第1の変形例である。 電源コントローラにおける駆動電源供給制御処理を示したフローチャートの第21の変形例である。
符号の説明
1 セレクトユニット
9 アシストアクチュエータ
19自動変速ユニット
21 トルクセンサ(入力操作力検出手段)
22 アシストコントロールユニット(アシスト力制御手段)
25 ポテンショメータ(操作位置検出手段)
60 電源コントロールユニット
61 レンジ検出部
62 電源制御部
64 タイマ(タイマ手段)
100 自動変速装置

Claims (3)

  1. セレクトレバーの操作により生じた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対して、当該セレクトレバーの操作補助を行うためのアシスト力を付加するアシストアクチュエータと、
    検出された前記操作力と前記操作位置とに基づいて、前記アシスト力の調整を行うアシスト力制御手段と
    を備えた自動変速装置のセレクトアシスト機構であって、
    バッテリより供給される供給電力の制御を行う電源制御手段と、
    イグニッションがOFFされてからの経過時間を算出するタイマ手段とを備え、
    前記電源制御手段は、前記イグニッションがOFFされてから所定時間経過するまでの間、前記セレクトレバーに対するアシスト力の付加を可能とするために、所定時間だけ供給電力の停止を遅らせる処理を行うことを特徴とする自動変速装置のセレクトアシスト機構。
  2. 前記電源制御手段は、前記イグニッションがOFFされた時の前記セレクトレバーの操作位置を検出し、該操作位置がエンジンを始動開始可能なレンジ位置にある場合には、前記供給電力停止処理を遅らせることなく供給電力を停止させることを特徴とする請求項1に記載の自動変速装置のセレクトアシスト機構。
  3. 前記電源制御手段は、前記イグニッションがOFFされた時の前記セレクトレバーの操作位置を検出し、該操作位置がパーキングのレンジ位置にある場合には、前記供給電力停止処理を遅らせることなく供給電力を停止させることを特徴とする請求項1に記載の自動変速装置のセレクトアシスト機構。
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