JP2006123726A - 自動変速機のセレクトアシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結によりフェール時のレンジ切り換え操作を可能にしつつ、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】 第１回転部１３と第２回転部１７との相対変位量を検出する位置センサ６を設け、コントローラ３は、相対変位量による比例演算を行う比例演算部３２と、相対変位量による積分演算を行う積分演算部３１と作動位置による微分演算を行う微分演算部３３と、比例演算値と積分演算値と微分演算値から指令値を演算する加算器３４，３５を備えた。
【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の操作に応じて、自動変速機のセレクト位置を制御で切り換え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、操作量に応じてセレクト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、セレクト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、セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結によりフェール時のレンジ切り換え操作を可能にしつつ、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、本発明に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置では、セレクトレバーと自動変速機のセレクト位置切換装置とがセレクト操作力伝達系により連結され、前記セレクト操作力伝達系にはドライバによるセレクト操作力をアシストするアシストアクチュエータが設けられた自動変速機のセレクトアシスト装置において、前記セレクト操作力伝達系を、セレクトレバーに連結した第１連結部材と、前記セレクト位置切換装置に連結した第２連結部材と、限界量までの相対変位を許容しつつ前記両連結部材を連結する相対変位許容連結機構と、を有する構成とし、かつ、前記アシストアクチュエータを第２連結部材に設定し、前記アシストアクチュエータの駆動を制御するアシスト制御手段を設け、前記セレクト位置切換装置の作動位置を検出する作動位置検出手段を設け、前記アシスト制御手段は、セレクトレバーの操作に前記作動位置を追従させる制御演算を行い、且つ前記制御演算値に作動位置を微分したものを加算して、セレクトレバーの操作に対するアシストアクチュエータの駆動の立上り、立下りを鈍くしたことを特徴とする。

本発明では、セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結を保持しつつ、ドライバのセレクトレバーの操作に応じて自動変速機のセレクト位置切換装置の切り換えを制御駆動で行うことにより、フェール時のレンジ切り換え操作の確保と、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。

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は実施例１の自動変速装置の構成を示す側面図、図２はセレクト部の細部構造を示す要部斜視図である。

実施例１の自動変速装置は、図１に示すように、セレクト部１、アシストアクチュエータ２、コントローラ３、コントロールケーブル４、自動変速機５を主要な構成としている。
セレクト部１は、セレクトレバー１１、セレクトノブ１２、第１回転部１３（第１連結部材に相当する）、チェック機構部１４、ウォームホイール１６、第２回転部１７（第２連結部材に相当する）、ケーブル取付レバー１８、支点軸１９からなる。
セレクトレバー１１は、運転席から操作可能な位置に設けられ、セレクトレバー１１の先端には、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１２が付設されている。セレクトレバー１１は、第１回転部１３に取り付けられ、第１回転部１３は支点軸１９を中心に回動操作される。結果的にセレクトレバー１１は、回動操作可能となる。セレクトレバー１１は、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。

さらに、支点軸１９には、回転自在に第２回転部１７を設ける。第２回転部１７は、第１回転部１３と同軸となるが、相対回転可能な構造にする。
第２回転部１７の一端側には、ウォームホイール１６を設け、このウォームホイールと反対側には、ケーブル取付レバー１８を設ける。このケーブル取付レバー１８にコントロールケーブル４の端部を取り付け、反対側の端部を自動変速機５の制御アーム５１に取り付ける。
同じ回転軸（支点軸１９）に対して相対回転が可能な第１回転部１３と第２回転部１７において、第１回転部１３には、円周方向に対して所定の長さである遊び溝１３１を設ける。第２回転部１７には、遊び溝１３１内に位置するよう突起１７１を設ける。これにより、第１回転部１３と第２回転部１７の相対回転は遊び溝１３１の間を突起１７１が移動できる範囲となる。（第１回転部１３の遊び溝１３１と第２回転部１７の突起１７１で相対変位許容連結機構である遊び連結機構を構成する）

アシストアクチュエータ２は電動モータであり、その出力軸には、ウォーム２１を設けて、ウォームホイール１６と係合させてウォームギアを構成し、アシストアクチュエータ２により第２回転部１７を回転駆動させる構造にする。さらに、支点軸１９の部分には、第１回転部１３と第２回転部１７との相対回転ストローク角度、つまり相対変位量を検出する位置センサ６（相対変位量検出手段に相当する）を設ける。また、支点軸１９の部分には、固定部材に対する第２回転部１７のストローク角度、つまり、コントロールケーブル４を介して自動変速機５の制御アーム５１の回転位置を検出する位置センサ６２（作動位置検出手段に相当する）を設ける。
さらに、第１回転部１３のセレクトレバー１１の反対側には、チェック機構部１４を設けている。チェック機構部１４は、第１回転部１３から外周側に突出させたピン１４１と、ピン１４１に係合する溝部１４２からなる。ピン１４１は詳細には図示しないが内部から先端を突出方向にバネで付勢する構造である。このピン１４１の先端を溝部１４２に係合させる。溝部１４２は、５つのレンジ（P・R・N・D・L）に対応した谷部１４２ａを形成するよう波形状にしたものである（図には、省略して４つの溝を示している）。このチェック機構部１４により、選択されたセレクト位置が保持されるようにし、操作を伴わない例えば車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトの入力を防止する。

コントローラ３（アシスト制御手段に該当する）は、検出された相対位置に基づいて、アシストアクチュエータ２の指令値を設定し、電動モータの出力デューティ比をＰＷＭ制御する。
図３にコントローラ３の制御ブロック図を示す。
セレクト部１において、レンジ切り換え操作されたセレクトレバー１１のストローク変化は、第１回転部１３と第２回転部１７の相対回転変化となり、遊び溝１３１と突起１７１との相対変位量の変化となる。この相対変位量の変化は、位置センサ６で検出され、コントローラ３へ出力される。また、第２回転部１７の回転変位は、位置センサ６２で検出され、コントローラ３へ出力される。

積分演算部３１は、積分器３１１と乗算器３１２からなる。積分器３１１は、入力された相対変位量を積分演算する。乗算器３１２は、積分器３１１の出力に積分ゲインを乗じる。

比例演算部３２は、乗算器３２１からなり、相対変位量に比例ゲインを乗じる。

微分演算部３３は、微分器３３１と乗算器３３２からなる。微分器３３１は、入力された作動位置を微分演算する。乗算器３３２は、微分器３３１の出力に微分ゲインを乗じる。

加算器３４は、積分演算部３１の出力と比例演算部３２の出力を加算する。

加算器３５は、加算器３４の出力と微分演算部３３の出力を加算する。

モータ駆動制御部３６は、加算器３５からの出力を駆動指令値として、駆動指令値に基づいて、アシストアクチュエータ２を駆動する。
なお、実施例１のコントローラ３では、積分演算部３１と比例演算部３２は、CPU1内部で実行されるものとし、微分演算部３３はアナログ回路で構成する。

次に、自動変速機５のディテント構造について説明する。
図４は、自動変速機５のディテント構造を示す斜視図である。
制御アーム５１には回転シャフト５２が設けられ、この回転シャフト５２にディテントプレート５３が支持されている。ディテントプレート５３の上端には、カム山５３ａの間に５つのレンジ（Ｐ・Ｒ・Ｎ・Ｄ・Ｌ）に対応した谷部５３ｂが形成されている。そして、この谷部５３ｂにバネ板５４の先端に形成されたディテントピン５５を係合させ、選択されたセレクト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、アシストアクチュエータ２の作動力又はセレクトレバー１１の操作力により回転シャフト５２が回動し、この回動に応じてディテントプレート５３がディテントピン５５に対して相対移動する。このとき、ディテントピン５５がカム山５３ａを乗り越えて隣のレンジに対応した谷部５３ｂと係合し、係合状態がバネ板５４の弾性力により保持される。この弾性力がセレクト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５３には、パーキングロッド５６の一端が回動自在に連結されている。このパーキングロッド５６は、セレクトレバー１１をＰレンジに移動させたとき、カム状プレート５７を介してパーキングギア５８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、パーキングロッド５６を咬む力として作用する。
実施例１では、自動変速機５とセレクト部において、それぞれディテント力（チェック力）が働くようにしている。

次に作用を説明する。
［自動変速機のセレクト位置制御処理］
図５は、コントローラ３で実行されるセレクト位置制御処理の基本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、位置センサ６からの相対位置変位量信号を入力して、相対位置の変位量を読み込む。

ステップＳ２では、読み込んだ相対位置から、相対位置の中点からの偏差を演算する。

ステップＳ３では、相対位置の中点からの偏差から、モータトルク指令値を設定する。

ステップＳ４では、モータトルク指令値に従ってアシストアクチュエータ２の電動モータを駆動する。

［自動変速機の操作反力特性］
図６は、Ｐ→Ｒレンジ方向いおけるアシストアクチュエータ２の出力軸に発生する操作反力、及び連結状態においてセレクトノブ１２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、出力軸における操作反力[N]及びセレクトレバー１１における操作反力[N]をセレクトレバー１１の操作位置（ストローク角度）と対比させたものである。

なお、セレクトレバー１１の操作力が自動変速機５へ伝達される場合には、セレクトレバー１１における操作反力は、上述したセレクト部１におけるディテントで発生する負荷力に機構の摩擦力等を合成したものである。よって、レンジ切り換え制御中、レンジ切り換え操作を行う場合には、この操作反力以上の手動操作を必要とする。

また、アシストアクチュエータ２の電動モータの出力軸における操作反力は、上述した自動変速機５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４の摩擦力、電動モータのイナーシャ等を合成したものである。よって、アシストアクチュエータ２によるレンジ切り換えは、この操作反力以上の駆動力が必要となる。
図６に示すように、セレクトレバー１１をＰ→Ｒレンジ方向に操作したときに発生する操作反力は、各レンジ間において、初めにセレクトレバー１１の操作方向、又はアシストアクチュエータ２の駆動方向と逆方向（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５５又はピン１４１が、カム山５３ａ又は溝部１４２のカム山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５５又はピン１４１がカム山５３ａ又は溝部１４２のカム山を乗り越えるまでは、バネ板５４又はピン１４１を付勢する図示しないバネの付勢力により抵抗力が発生し、ディテントピン５５又はピン１４１がカム山５３ａ又は溝部１４２のカム山を乗り越えた後は、ディテントピン５５又はピン１４１が次のカム山５３ａの溝又は溝５３ｂに落ち込んで引き込み力（慣性力）が発生するためである。

［自動変速機のレンジ切り換え制御］
実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、操作前の状態の例として、第１回転部１３と第２回転部１７は非連結状態であり、遊び溝１３１内において、突起１７１は相対位置が中点の位置、つまり、どちらの操作方向に対しても余裕分を有する状態となっている（図８(a)参照）。

この状態から、例えばセレクトレバー１１を操作し始めると、この遊び溝１３１と突起１７１の相対変位量が変化する。しかし、非連結状態における位置範囲内であるので、コントロールケーブル４に動きはない。この相対変位量の変化は、位置センサ６で検出され、積分演算部３１、比例演算部３２、微分演算部３３でその相対位置の偏差に応じたモータ駆動制御指令値が設定されて、アシストアクチュエータ２の電動モータが駆動される。アシストアクチュエータ２の駆動出力は、ウォーム２１によりウォームホイール１６に伝達され、第２回転部１７が回転し、コントロールケーブル４を介して自動変速機５の制御アーム５１が駆動されて自動変速機のセレクト位置が切り換えられる。

なお、第２回転部１７の回転によりコントロールケーブル４が進退することにより、遊び溝１３１と突起１７１の相対位置は、中点近傍に復帰する。
つまり、積分演算部３１、比例演算部３２、微分演算部３３の制御により相対位置変位量を、相対位置の中点近傍に保持することにより、図８(a)〜(c)に示すようにセレクトレバー１１の操作による動きに追従させて自動変速機の制御アーム５１を駆動して、セレクト位置を切り換えることになる。
この動きは、あたかもセレクトレバー１１と自動変速機５の制御アーム５１がコントロールケーブル４で接続されているかのような動きとなる。
なお、例として、ＰレンジからＲレンジに移動させる際の相対位置の変化状態を図７に示す。セレクトレバー１１に入力される角度を操作角、制御アーム５１の角度を作動角とした場合、操作角と作動角の関係は、非連結状態を保ちつつ図７に示すような状態となる。つまり、制御開始当初は、操作角に対して作動角が遅れて追従し、ディテントによる次レンジへの吸い込み力によって、制御後半は、操作角に対して作動角が先行するのである。

［操作フィーリングの向上作用］
実施例１では、上記に説明したように通常の制御が行われている場合、第１回転部１３の遊び溝１３１と、第２回転部１７の突起１７１の相対位置が中点に保たれるため、操作の途中で、第１回転部１３と第２回転部１７が機械的伝達系として接続して、そのショックがセレクトレバー１１に伝達されて操作フィーリングを低下させてしまうことがない。

これにより、実施例１における操作フィーリングは、セレクト部１のチェック機構部１４のみによって生成されることになる。よって、溝部１４２とピン１４１におけるカム山の形状、大きさ、ばねの強さ等を、従来に対して小さいセレクトレバー１１の軽い操作フィーリングを非常に良好にする構成にできるのである。

［急な坂道における発進時の操作フィーリングの向上作用と小型軽量化］
急な坂道を発進しようとしてＰレンジからＤレンジへセレクト操作する場合には、パーキングロッドを引き抜く力が大きくなるため操作力が重くなる。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、このように負荷が大きい場合には、遊び溝１３１の端部に突起１７１が当接する、つまり遊び機構における遊び量がない状態となってドライバのセレクトレバー１１へ入力される操作力が第２回転部１７、コントロールケーブル４に伝達され、これにアシストアクチュエータ２の電動モータのアシスト力を加算してパーキングロッド５６を引き抜くため、操作フィーリングとしては軽い操作となり、システムとしては、電動モータの定格を小さくできシステムの小型軽量化となる。

［急激なシフト操作における操作フィーリングの向上作用とコスト低減作用］
本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置において、急激なセレクト操作をした場合には、遊び溝１３１の端部に突起１７１が当接する、つまり遊び機構における遊び量がない状態となってドライバのセレクトレバー１１へ入力される操作力が第２回転部１７、コントロールケーブル４に伝達され、これにアシストアクチュエータ２の電動モータのアシスト力が加算される。よって、操作フィーリングとしては軽快な操作となり、システムとしては、電動モータへの応答性の要求が緩和され、モータの定格小型化となる。

［セレクトレバーと自動変速機の制御アームの機械的連結］
さらに、実施例１において、フェール時には、セレクトレバー１１を、非連結状態の位置範囲を超えて操作すれば、その操作方向において、可動量つまり遊び量がなくなり、連結状態となって、コントロールケーブル４を介して、その操作力によって、自動変速機５の制御アーム５１を操作することができる。

[アシストアクチュエータの制御に与える操作位置の影響について]
本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、第１回転部１３と第２回転部１７は遊び量を持った係合となっている。また、セレクトレバー１１側に設けられたチェック機構部１４は、自動変速機５のディテント機構よりも軽い力関係となるよう設定されている。これにより、実施例１におけるセレクトレバー１１は、軽い力で操作を可能にしている。
よって、操作を意図しないセレクトレバー１１への接触等により、セレクトレバー１１及び連結された第１回転部１３は、変位を生じ、アシストアクチュエータ２を誤作動させてしまう可能性がある。

アシストアクチュエータ２の制御には、比例制御(P制御）、積分制御(I制御)、微分制御(D制御)によるPID制御を採用している。このPID制御のように微分制御を用いたもの、もしくはこれに準じたものでは、セレクトレバー１１の操作速度が速い場合に、その速度に応じた制御分を得ることができるため、良好な追従性を得ることができる。しかしながら、上記のように操作意図なくセレクトレバー１１に接触等した場合、ほとんどは、変位量はわずかで、変位速度が大きいこととなる。すると、PID制御において、微分制御としては、比較的大きな入力となる。よって、この入力に応じたアシストアクチュエータ２の制御量が演算され、その分の作動により、誤作動の可能性が生じる。このように、レンジ位置の切り換え意図のないセレクトレバー１１の動きに対して、アシストアクチュエータ２が敏感に反応するという問題がある。
図１０を参照して説明すると、図１０(a)に示すように変位が小さく、変化速度が大きい入力があると、図１０(c)に示すように微分制御としては、比較的大きな入力となり、微分演算制御量も大きくなる。

よって、操作速度への効果が大きい微分制御がレンジ位置切り換えの誤動作を誘引しやすくすることになる。これは、自動変速機のセレクトアシスト装置独特の課題である。
本実施例１では、この課題を解決し、微分制御の速度への効果と誤動作の防止を両立させている。

[アシストアクチュエータの駆動の立上り、立下りを緩やかにする作用]
本実施例１では、微分演算部３３は、位置センサ６２で検出する作動位置を入力として、微分演算を行う。図７(a)に示すように、アシストアクチュエータ２による作動位置は、操作位置に対し、初期で遅れを生じる。
よって、遅れを生じる作動位置の変化速度に対応する演算となるため、微分演算分は、相対変位量もしくは操作位置を入力とする場合に比べて、やや遅れた立上り、立下りとなる。アシストアクチュエータが充分な駆動をしている状態では、操作位置に対して作動位置は、遅れが小さくなるため、微分演算で、作動位置を入力としていることによる遅れは小さくなる。
このように立上り、立下りが緩やかになる。

図９に示すように、セレクトレバー１１に、変位量は小さく変化速度が大きい入力がある場合、微分演算部３３では、その操作位置の速度変化に対しては、敏感に反応せず、操作位置の変化に応じた比例制御、積分制御によるアシストアクチュエータ２の駆動による作動位置の変化に反応して、微分演算が行われる。実施例１のPID制御では、比例演算部３２が操作位置の変化に近い演算となるため、微分演算には、この制御分が含まれた駆動による入力となり、適度に立上り、たち下がりが遅れつつ、本来の微分制御に近い制御となる。
よって、操作意図なくセレクトレバー１１に小さい変位量で速い変化速度の入力が与えられても、アシストアクチュエータが敏感に反応することがなくなる。よって、誤動作の発生を充分に抑制することができる。立上り以降立下りまでは、アシストアクチュエータの作動速度が大きくなるため、微分演算値も充分なものが得られるため、操作による速度変化に対しては、その速度変化に応じた制御量を得ることになる。

[微分演算部をアナログ回路にした作用]
実施例１では、微分演算部３３をアナログ回路としている。
CPUで微分演算を行場合、アナログ信号で検出される作動位置信号をA/D変換する。A/D変換を行うと、標本化、量子化により、飛び飛びのデジタルデータとなってしまう。すると、微分演算の精度が低下する。よって、その制御フローで下流となる制御にも影響を与えることになる。
本実施例１では、微分演算部３３をアナログ回路としているので、より精度よく演算を行うことになる。
本実施例１では、微分演算を作動位置により演算することで、誤作動を充分に抑制しているが、このように誤作動につながる可能性がある本来敏感な制御部分については、精度をよくすることによって、誤差分の変化入力が大きな制御演算結果とならないようにすることは重要である。よって、実施例１において、微分演算部３３をアナログ回路としていることも、誤動作を充分に抑制することにつながることになる。

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。
(1)セレクトレバー１１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１１と制御アーム５１は遊び量を持ってコントロールケーブル４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１１を設定できる。
また、セレクトレバー１１と制御アーム５１がコントロールケーブル４によって、遊び量を有し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２やコントローラ３がフェールした場合でも、ドライバは手動でセレクト位置を切り換えることができる。

また、第１回転部１３の遊び溝１３１、第２回転部１７の突起１７１の係合により非連結状態と連結状態とを設け、設定遊び量内で中立状態を保持するため、通常の操作の際に非連結状態から連結状態となることによる違和感を生じないようにできる。
また、実施例１においては、通常の状態を非連結状態とするため、連結状態の際に受ける後段の摩擦抵抗を受けることなく、セレクトレバー１１の小型化に合わせた軽い力で操作する良好な操作フィーリングをセレクト部１のチェック機構部１４で生じさせることができる。
また、実施例１においては、非連結状態の遊び量を有するため、セレクトレバー１１側と自動変速機５側の組付の際に互いに同期させる調整等を簡略化でき、車両への組付性を向上させることができる。

また、セレクト操作系の負荷が過大となる急な坂道での発進や急激なセレクト操作の際には、ドライバの操作力にモータのアシスト力が加わり、操作を軽快にできる。また、操作力を伝達できるために、システムとしてモータ定格の小型化やモータへの応答性要求の緩和化ができる。

さらに、本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置におけるシフトバイワイヤシステムに対する有利な作用効果について、比較して説明する。
上記に挙げた作用効果において、(A)通常時は、手動操作力を自動変速機に伝達することなくアクチュエータの作動力によりレンジ切り換えを行う。(B)フェール時は、アクチュエータの作動力を用いることなく、手動操作力によりレンジ切り換えを行う。(C)過大な負荷が生じる場合には、手動操作力とアクチュエータの作動力を加算したものによりレンジ切り換えを行う（アシスト状態）。特に(B),(C)は、シフトバイワイヤシステムに対し有利な作用効果である。

さらに、(A)と(C)の状態も可変であることが有利である。つまり、本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、走行状況に応じて、ドライバの操作力とアシストアクチュエータによるアシスト力の比率を変えることができる。例えば、走行速度が高い時にＲレンジからＰレンジにシフトしようとする場合に、モータのアシスト力を弱めることにより、ドライバの操作力を高くして（操作を重くして）フィンガータッチの誤セレクトによって車が急停止することが防止できる。このように、操作フィーリングの向上に加えて、誤セレクトの防止や、それにつながるものを抑制することが操作を重くすることで実現できるのである。

さらにシフトバイワイヤシステムと比較すると、ポテンショメータ（位置センサ）のゼロ点の経時移動や電源電圧の変動、回路入力電圧のドリフトなどの外乱に対して、シフトバイワイヤシステムでは制御系の応答性や位置決め精度が劣化しやすい。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、制御系に多少の変動があってもドライバはメカリンクを通じてその変動分を吸収して操作できるためシステムのロバスト安定性に優れている。
さらに、シフトバイワイヤシステムがシステムダウンした際には、非常用レバーを探して通常と異なる操作をする必要がありパニックに陥ったドライバには負担が大きい。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では操作力が重くなるものも通常と同様のセレクト操作のまま平常心で運転を続けられる。

さらに、実施例１では、コントローラ３の微分演算部３３は、セレクトレバー１１の操作に作動位置を追従させる制御演算を行い、且つ制御演算値に作動位置を微分したものを加算して、セレクトレバー１１の操作に対するアシストアクチュエータ２の駆動の立上り、立下りを鈍くしたため、セレクトレバーへの操作速度への対応を維持しつつ、誤動作を防止することができる。
またさらに、実施例１では、不要なアシストアクチュエータ２の駆動が低減できる。微分演算部３３への入力を作動位置としたことにより、上記説明のように、操作意図のない接触等による敏感な反応をアシストアクチュエータ２が行わないため、例えば、セレクトレバー１１への接触の度に起動するようなことがなくなるのである。

(2)第１回転部１３と第２回転部１７との相対変位量を検出する位置センサ６を設け、コントローラ３は、相対変位量による比例演算を行う比例演算部３２と、相対変位量による積分演算を行う積分演算部３１と作動位置による微分演算を行う微分演算部３３と、比例演算値と積分演算値と微分演算値から指令値を演算する加算器３４，３５を備えるため、PID制御による良好な追従性を維持し、(1)と同様に、セレクトレバー１１の操作に対するアシストアクチュエータ２の駆動の立上り、立下りを鈍くし、セレクトレバーへの操作速度への対応を維持しつつ、誤動作を防止することができる。

(3)微分演算部３３は、アナログ回路であるため、精度を向上することにより、誤動作を防止することができる。また、制御をより厳密に行うことができる。

実施例２は、微分演算をCPUで行うようにした例である。すなわち、図１１に示すように微分演算部３３を、積分演算部３１、比例演算部３２と共に、CPU2内で演算されるものとしている。このような構成であってもよい。
その他構成、作用効果は実施例１と同様であるので、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実施例１、実施例２に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は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。
セレクトレバー１１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。
位置センサの例として、ブラシと基板の接触位置が可変するポテンショメータを例として挙げておく。
実施例においては、PID制御について説明したが、PD制御のように微分制御を含むものであればよい。また、別の制御であっても、微分制御に相当するものであればよいものとする。

実施例１、実施例２では、相対変位許容連結機構の例として遊び連結機構を示したが、遊び連結機構以外であっても、例えば、限界弾性変位量までの弾性変位を許容しつつ両連結部材と連結する弾性連結機構であってもよい。
弾性連結機構について具体的に説明すると、実施例１において、第１回転部１３の遊び溝１３１に係合して遊び溝１３１内に位置する突起１７１に対し、遊び溝１３１の両端側から中点位置に向かって突起１７１を付勢するようにバネを両側に設ける。チェック機構部１４は設けない。すると、自動変速機５のディテント力によりコントロールケーブル４を介して作動位置に回転して位置する第２回転部１７の突起１７１によりバネが伸縮され、バネ力により第１回転部１３つまり、セレクトレバー１１の位置が決まる。弾性連結機構では、このようにバネを介して自動変速機側のディテントを伝達することでセレクトレバー１１への操作反力が生成される。また、制御は、同様に遊び溝の中点位置、つまり弾性変位量を０にするよう制御されることで、セレクトレバー１１の操作に自動変速機５の作動が追従する動きをさせるのである。この弾性連結機構も相対変位許容連結機構の例である。

実施例１、実施例２では、遊び連結機構の例として、遊び量を許容する溝と
突起、アシストアクチュエータをセレクト部に設けたが、図１２に示すように、第２回転部１７及びアシストアクチュエータを自動変速機５に設けるようにしてもよい。図１５を参照して具体的に説明すると、自動変速機５の制御アーム５１を第２回転部１７に接続して設け、第２回転部１７の回転によって制御アーム５１がレンジ位置を切り換える構造にする。この第２回転部１７には、ウォームホイール１６を設け、アシストアクチュエータ２のウォーム２１を係合させる。よって、アシストアクチュエータ２は自動変速機５側に設ける。セレクトレバー１１が設けられた第１回転部１３の遊び溝１３１内を移動する突起１７１には、コントロールケーブル４の一端を取付け、他端を第２回転部１７に取り付ける。このような構成であってもよい。

また、遊び連結機構の例として、遊び連結機構、アシストアクチュエータをコントロールケーブルの途中に設けた例を図１３、図１４に示す。
この例においては、遊び連結機構は、コントロールケーブル８ａとコントロールケーブル８ｂの接続部分で形成されるとともに、位置センサ７１によりその相対変位量が検出される。セレクトレバー１１側のコントロールケーブル８ｂは、ジョイント９１により入力レバー９２に接続し、自動変速機５側のコントロールケーブル８ｅは、ジョイント９６により出力レバー９５に接続する。この入力レバー９２と出力レバー９５は、同一の回転軸となる出力軸９４に接続した構造にする。出力軸９４には、ウォームホイール９３を設け、アシストアクチュエータの電動モータ９７の出力軸にウォーム９８を設けてウォームホイール９３と係合させる。このようにコントロールケーブルの途中に遊び連結機構、アシストアクチュエータを設ける構成にしてもよく、また、遊び連結機構における相対位置変位量が発生する部分で直接、変位量を検出するようにしてもよい。

第１実施例の自動変速機の構成を示す側面図である。 アクチュエータの細部構造を示す要部斜視図である。 コントローラの制御ブロック図である。 自動変速機のディテントの構造を示す斜視図である。 コントロールユニットで実行されるレンジ切り換え制御の処理の基本的な流れを示すフローチャートである。 Ｐ→Ｒレンジ方向においてセレクトレバーに発生する操作反力を示す特性図である。 Ｐ→Ｒレンジへの操作におけるセレクトレバーの操作角とアクチュエータの作動角、及び相対位置の特性を示す説明図である。 セレクトレバーの操作とアクチュエータの動作を示す説明図である。 操作位置、比例制御分、微分制御分、積分制御分のタイムチャートである。 操作位置、比例制御分、微分制御分、積分制御分のタイムチャートである。 実施例２におけるコントローラの制御ブロック図である。 実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例を示す図である。 実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例を示す図である。 実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例のリンク部分を示す図である。

符号の説明

１ セレクト部
１１ セレクトレバー
１２ セレクトノブ
１３ 第１回転部
１３１ 溝
１４ チェック機構部
１４１ ピン
１４２ 溝部
１４２ａ 谷部
１６ ウォームホイール
１７ 第２回転部
１７１ 突起
１８ ケーブル取付レバー
１９ 支点軸
２ アシストアクチュエータ
２１ ウォーム
３ コントローラ
３１ 積分演算部
３１１ 積分器
３１２ 乗算器
３２ 比例演算部
３２１ 乗算器
３３ 微分演算部
３３１ 微分器
３３２ 乗算器
３４ 加算器
３５ 加算器
３６ モータ駆動制御部
４ コントロールケーブル
５ 自動変速機
５１ 制御アーム
５２ 回転シャフト
５３ ディテントプレート
５３ａ カム山
５３ｂ 溝（谷部）
５４ バネ板
５５ ディテントピン
５６ パーキングロッド
５７ カム状プレート
５８ パーキングギア
６ 位置センサ
６２ 位置センサ
７１ 位置センサ
８ａ コントロールケーブル
８ｂ コントロールケーブル
８ｅ コントロールケーブル
９１ ジョイント
９２ 入力レバー
９３ ウォームホイール
９４ 出力軸
９５ 出力レバー
９６ ジョイント
９７ 電動モータ
９８ ウォーム

Claims (3)

1. セレクトレバーと自動変速機のセレクト位置切換装置とがセレクト操作力伝達系により連結され、前記セレクト操作力伝達系にはドライバによるセレクト操作力をアシストするアシストアクチュエータが設けられた自動変速機のセレクトアシスト装置において、
   前記セレクト操作力伝達系を、セレクトレバーに連結した第１連結部材と、前記セレクト位置切換装置に連結した第２連結部材と、限界量までの相対変位を許容しつつ前記両連結部材を連結する相対変位許容連結機構と、を有する構成とし、かつ、前記アシストアクチュエータを第２連結部材に設定し、
   前記アシストアクチュエータの駆動を制御するアシスト制御手段を設け、
   前記セレクト位置切換装置の作動位置を検出する作動位置検出手段を設け、
   前記アシスト制御手段は、
   セレクトレバーの操作に前記作動位置を追従させる制御演算を行い、且つ前記制御演算値に作動位置を微分したものを加算して、セレクトレバーの操作に対するアシストアクチュエータの駆動の立上り、立下りを鈍くした、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
2. 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、
   前記第１連結部材と前記第２連結部材との相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、
   前記アシスト制御手段は、
   前記相対変位量による比例演算を行う比例演算手段と、
   前記相対変位量による積分演算を行う積分演算手段と、
   前記作動位置による微分演算を行う微分演算手段と、
   比例演算値と積分演算値と微分演算値から指令値を演算する指令値演算手段と、
   を備え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。
3. 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、
   前記微分演算手段は、アナログ回路である、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
   

Images