JP2007064268A

JP2007064268A - 自動変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2007064268A
Application number: JP2005248222A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Ozaki; 哲司小崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-15

Abstract

【課題】車両の自動変速機を変速する際に、シフトショックや発進不良を発生させることなく、運転者のレンジ切換操作に応じて確実に変速段を目標変速段に切り換えることができるようにする。
【解決手段】運転者がシフトレバーをＮレンジからＤレンジへ操作してＮ→Ｄレンジ切換指令が発生した時点で、レンジ切換機構のモータを起動してスプール弁のスプールをＤレンジポート開き位置に向けて駆動する。その後、モータのエンコーダのカウント値に基づいてスプール弁１６のスプール３４がＤレンジポート開き位置に到達したことを確認した時点で、Ｎ→Ｄレンジの変速制御（油圧制御弁による各摩擦係合要素の油圧制御）を開始する。その後、スプール弁１６のスプール３４がＤレンジ位置に到達した時点で、モータを停止させてスプール弁１６の駆動を終了する。これにより、Ｎ→Ｄレンジの切り換えが完了する。
【選択図】図４

Description

本発明は、運転者のレンジ切換操作に応じてモータ等のアクチュエータを駆動して自動変速機のシフトレンジを切り換える自動変速機の制御装置に関する発明である。

近年、車両の自動変速機は、電子制御化が進み、例えば特許文献１（特開２００２−２８６１２８号公報）に示すように、運転者によるシフトレバーの操作位置（シフトレンジ）をスイッチ等で検出して、その検出信号に基づいてレンジ切換機構のスプール弁をモータ（アクチュエータ）で駆動して自動変速機内部の油圧回路を切り換えると共に、自動変速機内部の複数の摩擦係合要素に作用させる油圧を油圧制御弁によって個別に制御して、各摩擦係合要素の係合と解放を選択的に切り換えて変速するようにしたものがある。

尚、シフトレバーの操作位置を検出するシステムは、例えば特許文献２（特開２００３−２９４１３４号公報）に示すように、運転者のシフトレバーの操作に応じてオン・オフされる複数のスイッチを設けて、これら複数のスイッチのオン・オフの組み合わせ（ビットパターン）によって、シフトレバーの操作位置を検出するようにしたものが知られている。
特開２００２−２８６１２８号公報（第２頁〜第４頁等）特開２００３−２９４１３４号公報（第１頁等）

この種のシフトレンジ切換装置においては、運転者のシフトレバーの操作に応じてスプール弁が駆動され、設計的な位置ズレを考慮して確実に油圧回路が切り換わるタイミングで油圧制御弁による摩擦係合要素の油圧制御を開始する必要がある。

しかし、アクチュエータでスプール弁を駆動するシステムでは、バッテリ電圧低下等によるアクチュエータの駆動力低下や異物の噛み込み等による抵抗力増大によってスプール弁による油圧回路の切り換わりが遅れた場合に、油圧回路が切り換わる以前に、油圧制御弁による摩擦係合要素の油圧制御が開始される可能性がある。もし、油圧回路が切り換わる以前に、摩擦係合要素の油圧制御が開始されると、油圧回路が切り換わる以前の制御出力分が摩擦係合要素の油圧に反映されないため、摩擦係合要素の油圧が不適切になることによるシフトショックや発進不良を発生させることになる。

また、運転者が操作するシフトレバーの切換装置は、ディテント機構によって各シフトレンジの中間位置で保持されることなく、所定のシフトレンジに入りやすく設計されているが、希に運転者が故意にシフトレバーを中間位置で保持したり、シフトレバーの機械的な引っ掛かり等によって運転者の意思に反してシフトレバーが中間位置で止まってしまうことがある。このような状態は、制御装置側では、シフトレバー操作位置の検出システムの故障で発生したものなのか、シフトレバーが中間位置で止まったことにより発生したものなのかを区別できないため、発進性を確保する必要上、油圧回路の切り換わりが不明な状態でも、バックアップ制御を実行して摩擦係合要素の油圧制御を開始する必要があり、これによってシフトショックが発生することになる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、シフトショックや発進不良を発生させることなく、運転者のレンジ切換操作に応じて確実に変速段を目標変速段に切り換えることができる自動変速機の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、自動変速機のシフトレンジを切り換えるためのレンジ切換機構と、このレンジ切換機構を駆動するアクチュエータと、運転者のレンジ切換操作により入力されるレンジ切換指令に従って前記アクチュエータを駆動制御して前記レンジ切換機構のレンジ切換動作を制御するレンジ切換制御手段と、前記レンジ切換機構のレンジ切換動作に応じて自動変速機の複数の摩擦係合要素に作用させる油圧を油圧制御弁によって個別に制御することで各摩擦係合要素の係合と解放を選択的に切り換えて変速する変速制御手段とを備え、前記レンジ切換機構は、前記各摩擦係合要素に油圧を供給する油圧回路を切り換えるスプール弁を有すると共に、該スプール弁のスプールを前記アクチュエータによって駆動するように構成され、前記レンジ切換制御手段は、前記スプール弁のスプールの位置を検出又は推定するスプール位置検出手段を備え、該スプール位置検出手段によって前記スプール弁のスプールが前記レンジ切換指令に応じた目標位置に到達するタイミングを判断して前記変速制御手段に前記油圧制御弁による前記摩擦係合要素の油圧制御を開始させるタイミングを決定するようにしたものである。

このようにすれば、スプール弁により油圧回路が切り換わったことを確認してから摩擦係合要素の油圧制御を開始するという制御が可能になるため、油圧回路が切り換わる以前に摩擦係合要素の油圧制御が開始されることを確実に防止することができ、シフトショックや発進不良を発生させることなく、運転者のレンジ切換操作に応じて確実に変速段を目標変速段に切り換えることができる。しかも、例えば、運転者が故意にシフトレバーを中間位置で保持したり、シフトレバーの機械的な引っ掛かり等によって運転者の意思に反してシフトレバーが中間位置で止まってしまった場合でも、アクチュエータによってスプール弁のスプールを走行レンジの位置まで駆動し、これをスプール位置検出手段によって確認してから摩擦係合要素の油圧制御を開始するという制御が可能となり、シフトショックを発生することなく、非常時の発進性を確保できるという利点もある。

この場合、請求項２のように、スプール位置検出手段は、アクチュエータの作動量を検出してこれをスプール弁のスプールの位置に換算するようにしても良い。このようにすれば、アクチュエータの作動量を検出するセンサ等の出力を利用してスプール弁のスプールの位置を検出することができるので、スプール弁のスプールの位置を検出する専用のセンサ等を設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

しかしながら、本発明は、請求項３のように、スプール弁のスプールの位置を直接検出し又は該スプールと一体的に動作する部材の位置を該スプールの位置情報として検出する構成としても良く、この構成でも、前述した本発明の目的は十分に達成することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。エンジン１１の出力軸（クランク軸）には自動変速機１２の入力軸が連結されている。この自動変速機１２内部の構成は図示しないが、エンジン１１の出力軸によって回転駆動されるトルクコンバータと、このトルクコンバータの出力軸（タービン軸）に連結された変速歯車機構と、この変速歯車機構を構成する複数の歯車の中から動力を伝達する歯車の組み合わせ（変速比）を切り換える摩擦係合装置と、この摩擦係合装置の動作状態を油圧で切り換える油圧回路等が自動変速機１２内に設けられている。また、油圧回路には、摩擦係合装置を構成するクラッチ、ブレーキ等の各摩擦係合要素に供給する油圧を制御する複数の油圧制御弁１３と、シフトレバーのシフト操作に連動してモータ１４（アクチュエータ）によって切り換えられるレンジ切換機構１５（図２参照）のスプール弁１６が設けられている。このスプール弁１６は、シフトレバーのシフト操作に連動して切り換えられるいわゆるマニュアルバルブとして機能する。

自動変速機１２の変速動作を制御する変速制御ＥＣＵ１７（変速制御手段）は、各摩擦係合要素に供給する油圧を油圧センサ１８で検出して、その検出油圧と車速センサ１９の出力信号等に基づいて油圧回路の各油圧制御弁１３の開閉動作を制御して各摩擦係合要素に供給する油圧を制御することで変速段を目標変速段に切り換える。

一方、レンジ切換ＥＣＵ２０（レンジ切換制御手段）は、シフトレバーの操作位置を検出するシフトレンジ検出装置２１の出力信号（レンジ切換指令信号）に基づいてモータ１４を駆動制御することで、運転者のレンジ切換操作に応じてレンジ切換機構１５のスプール弁１６の切換動作を制御する。この際、レンジ切換ＥＣＵ２０は、モータ１４の回転に同期してパルスを周期的に出力するエンコーダ２６の出力パルスをカウントすることで、モータ１４の回転角度（作動量）を確認しながらモータ１４の回転角度ひいてはスプール弁１６の切換動作を制御する。

このレンジ切換ＥＣＵ２０と、変速制御ＥＣＵ１７と、エンジン１１の運転状態を制御するエンジンＥＣＵ２２は、車両に搭載されたバッテリ２３から電源ライン２７を介して電源が供給されると共に、これら３つのＥＣＵ２０，１７，２２は、通信ライン２４を介して相互に制御信号や各種データ信号を送受信するように構成されている。

次に、図２に基づいてレンジ切換機構１５の構成を説明する。
レンジ切換機構１５は、自動変速機１２のシフトレンジを、例えばパーキングレンジ（Ｐ）、リバースレンジ（Ｒ）、ニュートラルレンジ（Ｎ）、ドライブレンジ（Ｄ）に切り換えるためのものである。このレンジ切換機構１５の駆動源となるモータ１４は、例えばスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等の同期モータにより構成され、減速機構を内蔵している。

このモータ１４の出力軸２５には、自動変速機１２の油圧回路のスプール弁１６を切り換えるためのディテントレバー２８が固定されている。このディテントレバー２８にはＬ字形のパーキングロッド２９が固定され、このパーキングロッド２９の先端部に設けられた円錐体３０がロックレバー３１に当接している。このロックレバー３１は、円錐体３０の位置に応じて軸３２を中心にして上下動してパーキングギヤ３３をロック／ロック解除するようになっている。このパーキングギヤ３３は、自動変速機１２の出力軸に設けられ、このパーキングギヤ３３がロックレバー３１によってロックされると、車両の駆動輪が回り止めされた状態（パーキング状態）に保持される。

また、ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４が連結され、モータ１４の出力軸２５によってディテントレバー２８を回動させることで、スプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を切り換えて、自動変速機１２のシフトレンジを、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジのいずれかに切り換える。ディテントレバー２８には、スプール弁１６のスプール３４を上記各レンジに対応する位置に保持するための４個の凹部３５が形成されている。

一方、ディテントレバー２８を各レンジに対応する位置に保持するためのディテントバネ３６がスプール弁１６に固定され、このディテントバネ３６の先端に設けられた係合部３７がディテントレバー２８の目標レンジの凹部３５に嵌まり込むことで、ディテントレバー２８が目標レンジの回転角で保持されて、スプール弁１６のスプール３４の位置が目標レンジの位置で保持されるようになっている。これらディテントレバー２８とディテントバネ３６とからスプール弁１６の操作量（スプール３４の操作位置）を各レンジの位置に係合保持するためのディテント機構３８（節度機構）が構成されている。

Ｐレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１に接近する方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１を押し上げてロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３３に嵌まり込んでパーキングギヤ３３をロックした状態となり、それによって、自動変速機１２の出力軸（駆動輪）がロックされた状態（パーキング状態）に保持される。

一方、Ｐレンジ以外のレンジでは、パーキングロッド２９がロックレバー３１から離れる方向に移動して、円錐体３０の太い部分がロックレバー３１から抜け出てロックレバー３１が下降し、それによって、ロックレバー３１の凸部３１ａがパーキングギヤ３０から外れてパーキングギヤ３０のロックが解除され、自動変速機１２の出力軸が回転可能な状態（走行可能な状態）に保持される。

図３及び図４に示すように、スプール弁１６のスリーブ３９には、油圧源（オイルポンプ）につながる給油ポートＩＮと、Ｄレンジポート、Ｒレンジポート等が設けられ、このスリーブ３９内をスプール３４が軸方向に移動して、スプール３４のランドが給油ポートＩＮとＤレンジポート又はＲレンジポートとの間の油路を開閉することで、油圧回路を切り換える。例えば、図４（ａ）に示すように、スプール３４がＮレンジの位置では、給油ポートＩＮに対してＤレンジとＲレンジの両方のポートが遮断され、スプール３４がＮレンジの位置からＤレンジの位置に移動する際に、図４（ｂ）に示すように、スプール３４のランドがＤレンジポートを開いてから、図４（ｃ）に示すＤレンジの位置まで移動する。図４（ｂ）に示すように、Ｄレンジポートが開くことで、油圧回路が切り換えられ、油圧制御弁１３による摩擦係合要素の油圧制御が実行可能な状態となる。

本実施例では、レンジ切換ＥＣＵ２０は、モータ１４に設けられたエンコーダ２６の出力パルスのカウント値に基づいてモータ１４の回転角度（作動量）を検出してこれをスプール弁１６のスプール３４の位置に換算するスプール位置検出手段として機能し、エンコーダ２６の出力パルスのカウント値に基づいてスプール弁１６のスプール３４の位置が油圧制御開始位置［Ｎ→Ｄレンジの切り換えでは図４（ｂ）に示すＤレンジポート開き位置］に到達したことを確認したときに、変速制御ＥＣＵ１７に油圧制御弁１３による摩擦係合要素の油圧制御を開始させるようにしている。

以上説明した本実施例のレンジ切換制御は、レンジ切換ＥＣＵ２０と変速制御ＥＣＵ１７とが協調して図５のＮ→Ｄレンジ切換制御ルーチンに従って実行される。Ｎ→Ｒレンジ等の他のレンジへの切り換えも同様のルーチンによって実行される。

図５のＮ→Ｄレンジ切換制御ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、運転者がシフトレバーをＮレンジ（Ｐレンジ）からＤレンジへ操作してＮ→Ｄレンジ切換指令が発生するまで待機し、このＮ→Ｄレンジ切換指令が発生した時点で、ステップ１０２に進み、レンジ切換機構１５のモータ１４を起動してスプール弁１６のスプール３４を図４（ｂ）に示すＤレンジポート開き位置に向けて駆動する。

この後、ステップ１０３に進み、モータ１４のエンコーダ２６の出力パルスのカウント値（モータ１４の回転角度）に基づいてスプール弁１６のスプール３４の位置を検出して、スプール弁１６のスプール３４がＤレンジポート開き位置（つまり油圧回路が切り換わる位置）に到達したか否かを判定し、スプール３４がＤレンジポート開き位置に到達していなければ、スプール弁１６の駆動を継続する。

その後、モータ１４のエンコーダ２６の出力パルスのカウント値に基づいてスプール弁１６のスプール３４がＤレンジポート開き位置に到達したことを確認した時点で、上記ステップ１０３で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０４に進み、Ｎ→Ｄレンジ油圧制御開始を変速制御ＥＣＵ１７に要求する。これにより、変速制御ＥＣＵ１７は、Ｎ→Ｄレンジの変速制御を開始して、油圧制御弁１３による各摩擦係合要素の油圧制御を開始する。

この後、ステップ１０５に進み、スプール弁１６のスプール３４が図４（ｃ）に示すＤレンジ位置に到達したか否かを判定し、スプール３４がＤレンジ位置に到達するまでスプール弁１６の駆動を継続する。そして、スプール３４がＤレンジ位置に到達した時点で、モータ１４を停止させてスプール弁１６の駆動を終了する。これにより、Ｎ→Ｄレンジの切り換えが完了する。

以上説明した本実施例によれば、モータ１４のエンコーダ２６の出力パルスのカウント値に基づいてスプール弁１６のスプール３４がＤレンジポート開き位置に到達して油圧回路が切り換わったことを確認した時点で、油圧制御弁１３による各摩擦係合要素の油圧制御を開始するようにしたので、油圧回路が切り換わる以前に摩擦係合要素の油圧制御が開始されることを確実に防止することができ、シフトショックや発進不良を発生させることなく、運転者のレンジ切換操作に応じて確実に変速段を目標変速段に切り換えることができる。しかも、例えば、運転者が故意にシフトレバーを中間位置で保持したり、シフトレバーの機械的な引っ掛かり等によって運転者の意思に反してシフトレバーが中間位置で止まってしまった場合でも、モータ１４によってスプール弁１６のスプール３４をＤレンジ位置まで駆動し、これをエンコーダ２６の出力パルスのカウント値に基づいて確認してから摩擦係合要素の油圧制御を開始するという制御が可能となり、シフトショックを発生することなく、非常時の発進性を確保できるという利点もある。

しかも、本実施例では、モータ１４の作動量（回転角度）を検出するエンコーダ２６の出力パルスのカウント値をスプール弁１６のスプール３４の位置に換算するようにしたので、モータ１４のフィードバック制御に用いるエンコーダ２６の出力パルスのカウント値を利用してスプール弁１６のスプールの位置を検出することができる。このため、スプール弁１６のスプール３４の位置を検出する専用のセンサ等を設ける必要がなく、低コスト化の要求を満たすことができる。

しかしながら、本発明は、スプール弁１６のスプール３４の位置をセンサ等で直接検出したり、或は、該スプール３４と一体的に動作する部材（例えばディテントレバー２８、出力軸２５等）の位置を該スプール３４の位置情報として検出する構成としても良い。

また、図２に示すレンジ切換機構１５は、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄの各レンジに切り換えるようにしたが、これに加えて、セカンドレンジ（２）やローレンジ（Ｌ）を追加しても良く、或は、非走行レンジと走行レンジの２つのレンジのみを切り換えるレンジ切換機構を搭載したシステムにも本発明を適用して実施できる。

その他、本発明は、シフトレバーの操作でシフトレンジを切り換える構成に限定されず、スイッチ操作等でシフトレンジを切り換える構成にしても良い等、種々変更して実施できる。

本発明の一実施例の自動変速機の制御システム全体の構成を概略的に示す図である。レンジ切換機構を示す斜視図である。スプール弁の駆動制御システムを示す図である。スプール弁のスプールがＮレンジ位置からＤレンジポート開き位置を経てＤレンジ位置に到達するまでの状態を説明する図である。Ｎ→Ｄレンジ切換制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン、１２…自動変速機、１３…油圧制御弁、１４…モータ（アクチュエータ）、１５…レンジ切換機構、１６…スプール弁、１７…変速制御ＥＣＵ（変速制御手段）、２０…レンジ切換ＥＣＵ（レンジ切換制御手段，スプール位置検出手段）、２１…シフトレンジ検出装置、２２…エンジンＥＣＵ、２６…エンコーダ、２８…ディテントレバー、２９…パーキングロッド、３１…ロックレバー、３３…パーキングギヤ、３５…凹部、３６…ディテントバネ、３７…係合部、３８…ディテント機構

Claims

自動変速機のシフトレンジを切り換えるためのレンジ切換機構と、
前記レンジ切換機構を駆動するアクチュエータと、
運転者のレンジ切換操作により入力されるレンジ切換指令に従って前記アクチュエータを駆動制御して前記レンジ切換機構のレンジ切換動作を制御するレンジ切換制御手段と、前記レンジ切換機構のレンジ切換動作に応じて自動変速機の複数の摩擦係合要素に作用させる油圧を油圧制御弁によって個別に制御することで各摩擦係合要素の係合と解放を選択的に切り換えて変速する変速制御手段とを備え、
前記レンジ切換機構は、前記各摩擦係合要素に油圧を供給する油圧回路を切り換えるスプール弁を有すると共に、該スプール弁のスプールを前記アクチュエータによって駆動するように構成され、
前記レンジ切換制御手段は、前記スプール弁のスプールの位置を検出又は推定するスプール位置検出手段を備え、該スプール位置検出手段によって前記スプール弁のスプールが前記レンジ切換指令に応じた目標位置に到達するタイミングを判断して前記変速制御手段に前記油圧制御弁による前記摩擦係合要素の油圧制御を開始させるタイミングを決定することを特徴とする自動変速機の制御装置。
前記スプール位置検出手段は、前記アクチュエータの作動量を検出してこれを前記スプール弁のスプールの位置に換算することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の制御装置。
前記スプール位置検出手段は、前記スプール弁のスプールの位置を直接検出し又は該スプールと一体的に動作する部材の位置を該スプールの位置情報として検出することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機の制御装置。