JP2007107672A - レンジ切換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンジ切換装置１におけるモータ４の負担を軽減して無駄な電力消費を回避しつつも、追従性高く確実に変速モードを切換可能なシフトレンジ制御部３を提供する。
【解決手段】モータ４の回転は、ボールねじ機構５によって往復運動に変換されてディテントレバー４０を回転させる。ディテントレバー４０に連繋されたスプール７が軸方向に移動して自動変速機１２の変速モードを切り換える。ディテント機構９によって各レンジに付勢されたディテントレバー４０を回転させている最中に、その逆回転が必要な新しい要求レンジが指令されると、レンジシフト制御部３は、移動位置に最も近いレンジ位置で一端ディテントレバー４０を停止させ、その後、停止したレンジから変更後の要求レンジへの回転を開始させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者が設定した要求レンジを検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータを起動／制動させて自動変速機の変速モードを切り換えるレンジ切換装置の制御装置に関する。

従来の自動変速機を備えた車輌では、シフトレバーの操作量が、自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブへ機械的に伝達されて、油路を直接に切り換えることにより、変速モード（例えば、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）が切り換えられる。

これに対して、いわゆるシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムの自動変速機を備えた車輌では、運転者が設定した変速モードをポジションセンサ等で検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータやソレノイドを作動させて、電気制御的に自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブを切り換えている。

特許文献１には、運転者が操作するシフトレバーのポジションをポジションセンサで読み取って、マニュアルバルブのスプール（油路切換軸）をモータ駆動により出し入れすることにより、自動変速機に変速モードを設定するレンジ切換装置が示される。ここでは、ディテント機構によって、スプールがＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジそれぞれの停止位置へ付勢されている。また、ディテント機構の回転角度をエンコーダで読み取ってスプールの移動位置を検知しており、ディテント機構によって強制的にスプールが停止位置へ位置補正される範囲でモータ駆動を停止している。

特開２００５−２０７５７０号公報

特許文献１に示されるレンジ切換装置は、モータ駆動によって、従来の機械的な直接駆動と同程度の追従性を確保して、操作レバーの切換操作に違和感を生じさせることなくレンジ切換を行うことができる。

しかし、シフトレバーの操作を誤ってレンジを入れ間違え、あわてて正しいレンジへ入れ直した際には、追従性高くモータの起動、反転を繰り返すことになり、安価な直流モータ等ではモータの負担が大きい。特に、入れ直しの前後でスプールの移動方向が逆になる場合、反転に伴ってモータに大電流が流れて負担が大きくなり易く、電源ノイズが発生して、電力消費の無駄も多くなる。さらに、モータ駆動回路にも大電流が流れることもあり、モータ駆動回路の耐久性を低下させることにもなる。

しかしながら、操作レバーの切換設定のたびに待ち時間を設けて、安定した設定状態に応じてモータを起動していたのでは、操作レバーの切換操作と車体の応答との時間差に違和感を生じてしまう。

本発明は、モータの負担を軽減して、無駄な電力消費を回避しつつも、追従性高く変速モードを切り換え可能なレンジ切換装置の制御装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明（例えば、図１参照）は、車両の走行レンジを、運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材（７）、前記所定の走行レンジになるように前記切換部材（７）を移動させるモータ（４）、前記切換部材（７）を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータ（４）を制御するモータ制御手段（３）を備えたレンジ切換装置（１）の制御装置において、前記切換部材（７）の移動位置を検知する検知手段（８）と、前記運転者の要求レンジに対応する前記切換部材（７）の位置と前記移動位置とを比較する比較手段（Ｓ１６）とを有し、前記モータ制御手段（３）は、前記レンジ切換装置（１）により運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジへの前記切換部材（７）の移動が完了する前に運転者によって要求レンジを変更された場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、前記比較手段（Ｓ１６）の比較結果に基づいて、前記要求レンジに対応する所定の走行レンジまで到達しているか否かを判断し、該判断に応じて前記切換部材（７）の移動方向を継続または変更するようにしたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１の制御装置における前記モータ制御手段（３）が、予め定められた停止すべき走行レンジの制動位置に前記移動位置が達すると（Ｓ１９のＹＥＳ）前記モータ（４）を制動させ（Ｓ２０）、かつ、変更された後の前記要求レンジに対応する所定の走行レンジが前記切換部材（７）の移動方向に無い場合（Ｓ１６のＹＥＳ）には、前記移動方向における前記移動位置から最初の制動位置で前記モータ（４）を制動させて（Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０）前記切換部材（７）の移動方向を変更するものである。

請求項３に係る発明は、請求項１の制御装置における前記モータ制御手段（３）が、予め定められた停止すべき走行レンジの制動位置に前記移動位置が達すると（Ｓ１９のＹＥＳ）前記モータ（４）を制動させ（Ｓ２０）、かつ、変更された後の前記要求レンジに対応する所定の走行レンジが前記切換部材（７）の移動方向にある場合（Ｓ１６のＮＯ）には、変更された後の前記要求レンジの前記制動位置まで前記モータ（４）の作動を継続させる（Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）ものである。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれかの制御装置において、変更された後の前記要求レンジに対応する走行レンジの範囲に前記切換部材（７）が到達するまで、車両の動力伝達を許可しない不許可手段（Ｓ３５、Ｓ４５）を備えたものである。

なお、説明中の括弧を付した記号は、添付した図面における相当する構成部材に付された参照記号であるが、この参照記号は、図面を参照して各請求項の構成や作用効果の理解を容易にするための便宜に過ぎず、請求項の構成部材の実施形態を限定するものではない。

請求項１に記載されたレンジ切換装置の制御装置は、切換部材が停止した状態で、運転者によって要求レンジが変更されると、モータ制御手段がモータを起動して、要求レンジに対応する所定の走行レンジへ向かって切換部材を移動させ、検知手段によって検知される移動位置が所定の走行レンジとなるようにモータを制動して停止させる。

しかし、切換部材の移動中に運転者によって要求レンジが変更されると、モータ制御手段は、当初の要求レンジに対応する走行レンジへの移動制御を破棄し、変更された後の要求レンジへ向かう移動制御を開始する。これにより、当初の要求レンジの停止位置へ向かう制動と停止とが不要となり、不必要な制動と停止とによる電力消費が節約されるとともに変更された後の要求レンジへの移動が円滑で速やかなものとなる。

請求項２のレンジ切換装置の制御装置は、切換部材の移動中に、切換部材の移動方向を反転しなければならないような要求レンジへの変更が行われると、当初の要求レンジに対応する走行レンジへ切換部材が移動するのを待たないで、また、直ちにモータの回転を反転する等しないで、移動方向の直近の制動位置でモータを制動して切換部材を停止させた後に、変更された後の要求レンジに対応する走行レンジへの移動を開始させる。

従って、モータを直ちに反転させる制御に比較してモータの負担が軽減され、反転時に大電流が流れて電源ノイズを発生することが少なくなり、モータの電力消費も少なくて済み、モータ制御回路への大電流が流入することも防止できるので、耐久性を向上させることができる。

また、当初の要求レンジへ切換部材を停止させた後に、変更後の停止位置へ移動開始する制御に比較して、切換部材の無駄な移動量が減って、その分、変更後の停止位置へ切換部材を速く移動して、変速モードの切換が完了する。つまり、運転者の切換操作に対して追従性高く変速モードを切換可能となる。

請求項３のレンジ切換装置の制御装置は、変更された後の要求レンジに対応する走行レンジが切換部材の移動方向前方に位置する場合には、結果的に不必要となる当初の要求レンジにおける制動停止を省略して、変更された後の要求レンジへ向かってモータの駆動を継続する。

従って、変更される以前の要求レンジに対応する走行レンジでの不必要な制動停止に伴う時間ロスと電力消費とが無くなり、切換操作に対する自動変速機の変速モード変更の追従性が増す。

請求項４のレンジ切換装置の制御装置は、切換部材の移動中（モータの作動中）に要求レンジが変更されると、変更された後の要求レンジに対応する走行レンジの範囲に切換部材が到達するまで、自動変速機の動力伝達（クラッチ係合等）を許可しない。

従って、変更される以前の要求レンジに応じた変速モードや切換部材が通過した停止位置の変速モードは、自動変速機の出力には反映されず、車両が運転者の意図しない動作応答をすることがない。

以下、本発明の一実施形態である自動変速機１２のレンジ切換装置１について、図面を参照しながら詳細に説明する。レンジ切換装置１は、シフトスイッチ２を操作して、自動変速機１２にＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジの４段階の変速モードを設定しているが、本発明は、従来のシフトレバー型の入力装置やボタンスイッチ等を操作して、３段階以下または５段階以上の変速モードを設定する実施形態にも利用可能である。

また、特許文献１に示される各実施形態でも、本発明に係る制御を利用可能であるが、特許文献１に示される自動変速機やレンジ切換装置の一般的な構造、一般的な製造方法、一般的な制御方法等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。

本発明の車両のレンジ切換装置は、以下に説明する実施形態の構成部材には限定されず、構成部材の一部または全部を同等な機能の別の構成部材によって置き換えた種々の実施形態で実施可能である。

なお、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。

＜レンジ切換装置＞
図１は本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図、図２はレンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図、図３はモータ制御回路の説明図、図４はディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。

図１に示すように、本実施形態のレンジ切換装置１は、車輌に搭載される自動変速機（例えば多段自動変速機や無段変速機（ＣＶＴ））１２に組み込まれている。

図１に示すように、本実施形態におけるレンジ切換装置１は、複数の停止位置で前記停止位置に応じた変速モードを自動変速機１２に設定するスプール７と、スプール７をそれぞれの停止位置へ向かって付勢するディテント機構９と、スプール７を複数の停止位置の間で移動させるモータ４と、スプール７の移動位置を検知する位置センサ８とを備え、運転者が設定した要求レンジに基づいてモータ４を制御してスプール７を移動させ、移動位置が要求レンジの制動位置に達するとモータ４を制動する。

そして、本実施形態のレンジシフト制御部３は、図６に示すように、運転者が第１の要求レンジを設定した後、第２の要求レンジに変更した場合（Ｓ１４のＹＥＳ）、第１の要求レンジに基づく信号によりモータ４を起動するステップＳ２０と、第２の要求レンジと位置センサ８による移動位置とを比較するステップＳ１６と、ステップ１６による比較結果に基づいて、移動位置が第２の要求レンジに速く近付くようにモータ４を制御するステップＳ１５〜Ｓ１８とを備える。

そして、レンジシフト制御部３は、ステップＳ１６によって移動位置が第２の要求レンジの制動位置を通り過ぎていると判断されると（Ｓ１６のＹＥＳ）、ステップＳ１５〜Ｓ１８は、移動方向の最も近いレンジの制動位置にて制動させ（Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０）、そして第２の要求レンジに向かうようにモータ４を制御する（Ｓ１１〜Ｓ２１）。

そして、本実施形態のレンジシフト制御部３は、ステップＳ１６によって移動位置が第２の要求レンジの制動位置に達していないと判断されると（Ｓ１６のＮＯ）、ステップＳ１５〜Ｓ１８は、第２の要求レンジの制動位置にて制動させるように（Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）モータ４を制御する。

そして、本実施形態のレンジシフト制御部３は、図７、図８に示すように、第２の要求レンジでスプール７が要求レンジの範囲内に到達するまで、自動変速機１２による動力伝達を許可しないステップＳ３５、Ｓ４５を有する。

シフトスイッチ２は、運転者が操作して自動変速機１２に変速モードを設定するスイッチである。シフトスイッチ２には、自動変速機１２のＰ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジの各変速モードが表示されている。シフトスイッチ２は、運転者によって直接、操作されて上述の変速モードのうちから１つの変速モードを選択される。そして、設定された変速モードに対応するシフト信号Ｓ１をレンジシフト制御部３へ入力する。

なお、シフトスイッチ２は、運転者の意思を反映することができるもの、すなわち運転者によって選択された変速モードに対応するシフト信号Ｓ１を発生させることができるものであれば、シフトスイッチ２以外のものに置き換えてもよい。例えば、シフトボタン、シフトレバー、音声入力装置等を使用することができる。

レンジシフト制御部３は、シフトスイッチ２で発生されたシフト信号Ｓ１に基づいてモータ駆動部４ａを作動させて、モータ４の起動／制動／回転方向を制御する。位置センサ８は、マニュアルシャフト３４の回転角度位置を検知して、間接的にスプール７の位置を検知する（図４参照）。レンジシフト制御部３は、位置センサ８から入力される出力電圧に基づいて、スプール７の移動位置と、各変速モードに対応するスプール７の停止位置とを識別してモータ４の回転方向を定め、また、起動と制動のタイミングを制御する。

レンジシフト制御部３は、シフトスイッチ２からのシフト信号Ｓ１に基づいて、モータ４によりスプール７の動作を制御して変速モードを切り換えるマイコン制御回路、いわゆるシフトバイワイヤシステム（ＳＢＷ）をコントロールするためのコントロールユニット（ＳＢＷ−ＣＵ）である。

Ａ／Ｔ制御部（自動変速機電子制御ユニット：Ａ／Ｔ ＥＣＵ）１２ａは、自動変速機１２の外側に取り付けられて自動変速機１２の全体を制御するもので、後述するように、レンジシフト制御部３からの許可信号を受けて自動変速機１２のクラッチ締結を行う。

図２に示すように、ケース部材１０は、自動変速機１２（図１）に固定され、マニュアルシャフト３４の駆動機構と、レンジシフト制御部３と、モータ駆動部４ａとを格納している。ケース１０から突出したマニュアルシャフト３４がディテントレバー４０を回転して、スプール７を軸方向に移動させる。

モータ４は、その出力軸をケース部材１０内に挿入するようにして、ケース部材１０の外側に取り付けられている。モータ４としては、永久磁石を有する直流モータが使用される。モータ４の出力は、その出力軸に固定した出力ギア２６からギア２５へ伝達されてボールねじ軸２１を回転させる。

本実施形態では、ギア２５の回転を往復運動に変換するために、ボールねじ機構５を採用している。ボールねじ機構５は、ボールねじ軸２１とボールナット２２との間に不図示の多数のボール２３を循環可能に介装しており、ボールねじ軸２１に対してボールナット２２が軸方向へ移動可能に係合されている。

ボールナット２２は、不図示の案内機構によって回転止めされているので、ボールねじ軸２１の回転に対して、回転不能／軸方向移動可能である。ボールナット２２の両側面には、ボールねじ軸２１に直交する方向に係合溝２７が形成されている。係合溝２７には、後述するアーム部材６の一端が係合される。

ボールねじ機構５は、回転運動を直線運動に、また、この逆に直線運動を回転運動に変換できる。ボールねじ軸２１を回転させると、ボールナット２２が軸方向に移動する一方、ボールナット２２を軸方向に移動させた場合にも、比較的容易に、ボールねじ軸２１が回転する。

ここで、比較的容易とは、ボールねじ軸２１に作用するディテント機構９の付勢力が、ギア２５から出力ギア２６を経て、外からモータ４を強制回転させ、これにより、スプール７が所定の停止位置へ位置決めされる程度に容易という意味である。

アーム部材６は、先端側が上側と下側とに別れた二股部３０を有している。二股部３０の先端の円板状の部分がボールナット２２の係合溝２７に係合している。アーム部材６の回転中心側には矩形の透孔３３が穿設され、透孔３３には、マニュアルシャフト３４の一方の端部に形成された角柱状の嵌合部３８が嵌合されている。マニュアルシャフト３４は、アーム部材６とディテントレバー４０とを連結して、マニュアルシャフト３４を中心にして一体に回転させる。マニュアルシャフト３４の他方の端部に形成された角柱状の嵌合部４４は、ディテントレバー４０の透孔４３に嵌合されている。

従って、ボールナット２２が軸方向に移動するのに伴って、二股部３０がマニュアルシャフト３４を中心に回転すると、アーム部材６がマニュアルシャフト３４を回転駆動して、ディテントレバー４０を回転させる。

位置センサ８は、筐体がケース部材１０の内部に固定され、中央を貫通して回転可能に配置されたマニュアルシャフト３４の回転角度位置（スプール７の軸方向位置）を検知する。位置センサ８には、ポテンショメータが採用されていて、マニュアルシャフト３４の回転角度位置に対応した電圧が出力される。

マニュアルシャフト３４の回転角度位置と、スプール７の軸方向位置とは、ディテントレバー４０を介して、図４に示すように、一対一対応しているので、以下の説明では、位置センサ８の出力でスプール７の軸方向位置を説明する。なお、位置センサ８には、角度位置に応じたデジタル値を出力する光学エンコーダや磁気スケールを採用してもよい。

スプール（切換部材）７は、バルブボディ１１内に配設されたマニュアルバルブ３５に挿入された軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在な弁体部材である。スプール７は、軸方向に移動することにより、バルブボディ１１内の油路を切り換えて、自動変速機１２（図１）に所定の変速モードを設定する。スプール７は、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置、Ｄレンジに対応するＤ位置の間で往復移動できる。スプール７の先端にはフック３６が固定され、フック３６の先端側がディテントレバー４０の係合孔３７に回転自在に挿入されている。

ディテント機構９は、ディテントレバー４０と、ディテントスプリング４１と、ローラ４２とを有している。ディテントレバー４０の回転中心の透孔４３には、マニュアルシャフト３４の嵌合部４４が嵌合しており、ディテントレバー４０は、マニュアルシャフト３４を回転中心として回転する。

ディテントレバー４０の一方の回動端であるアーム部４６には、上述したフック３６の係合孔３７が穿設されている。回転するディテントレバー４０は、フック３６を押し引きして、スプール７を軸方向位置に移動させる。ディテントレバー４０の中間位置には、不図示のパーキング機構の一部が係合される透孔４５が穿設されている。

ディテントレバー４０の他方の回動端（上部）には、スプール７の４つのレンジ位置（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ）に対応させたレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが形成され、レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇは、凸部ｂ、ｄ、ｆで相互に隔てられている。

ディテントスプリング４１は、長板状のバネ材料によって形成され、その基端部４８がバルブボディ１１に固定されている。ディテントスプリング４１の先端には二股部５０が形成され、二股部５０の間に、ローラ４２が回動自在に支持されている。

ディテントスプリング４１は、回動自在なローラ４２をディテントレバー４０のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの傾斜面に押圧して、ローラ４２が各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底に到達するまでディテントレバー４０を回転させる。これにより、スプール７をＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置、Ｄ位置に精度よく位置決め保持できる。

図３の（ａ）に示すように、モータ駆動部４ａは、レンジシフト制御部３の出力信号に応じて４つのスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御して、モータ４にバッテリー５０を接続し、モータ４の起動／制動／回転方向を制御する。正転／逆転／制動の各動作に対応するスイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４のＯＮ／ＯＦＦ組み合わせは図３の（ｂ）に示すとおりで、図３の（ａ）には正転時の電流の流れを破線で図示する。制動に際しては図３の（ｂ）のブレーキの行に示されるように、モータ４、スイッチ素子ＦＥＴ３、ＦＥＴ４の閉回路を形成して、モータ４の発電エネルギーを消費する。

図４に示すように、位置センサ８の出力電圧は、ローラ４２が係合するディテントレバー４０（すなわちマニュアルシャフト３４）の回転角度位置に対応している。マニュアルシャフト３４の回転角度位置は、スプール７（図２）の軸方向位置に対応している。ティントレバー４０には、上述したように、凸部ｂ、ｄ、ｆで相互に隔てられたレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇが形成されている。そして、ローラ４２がディテントレバー４０のレンジ溝ａ内にあって、ディテントレバー４０が比較的容易に揺動することができる状態では、ディテントレバー４０は、ディテントスプリング４１（図２）の弾性力に基づくローラ４２の付勢力によって停止位置ａ１に向かって付勢される。

レンジ溝ａ内の停止位置ａ１は、ローラ４２がレンジ溝ａ内にあるときにモータ４を制動させて、ディテントレバー４０を停止させた際に、ローラ４２の付勢力によってディテントレバー４０が強制回動されてローラ４２が落ち着く位置である。

レンジ溝ｃ内の停止位置ｃ１は、ローラ４２がレンジ溝ｃ内にあるときにモータ４を制動させて、ディテントレバー４０を停止させた際に、ローラ４２の付勢力によってディテントレバー４０が強制回動されてローラ４２が落ち着く位置である。

なお、レンジ溝ｅの一部に設定される停止位置ｅ１、及びレンジ溝ｇの一部に設定される停止位置ｇ１については、上述の停止位置ａ１、ｃ１と同様であるので、説明は省略する。

また、図４の（ａ）に示される停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１は、シフトスイッチ２（図１）を操作して設定されるＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジに対応して位置決められるスプール７の軸方向位置に対応している。例えば、シフトスイッチ２でＰレンジが選択されると、マニュアルシャフト３４が停止位置ａ１に回動され、これにより、スプール７がＰレンジ位置に位置決めされる。レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇは、幅を持った領域（切換領域）であり、厳密には、これらレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの底の停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１がスプール７のＰレンジ位置、Ｒレンジ位置、Ｎレンジ位置、Ｄレンジ位置にそれぞれ対応している。

レンジシフト制御部３は、位置センサ８（図１）の出力電圧からディテントレバー４０の回転角度位置を判別して、シフトスイッチ２からのシフト信号Ｓ１に応じた新しい停止位置へスプール７を移動させる。

このとき、図４の（ａ）に示すように、ローラ４２がレンジ溝ａにあれば、停止位置ｃ１、ｅ１、ｇ１の手前に制動位置（ブレーキポイント：ＢＰ）ｃ２、ｅ２、ｇ２が設定される。また、図４の（ｂ）に示すように、ローラ４２がレンジ溝ｇにあれば、停止位置ｅ１、ｃ１、ｇ１の手前に制動位置ｅ３、ｃ３、ａ３が設定される。

レンジシフト制御部３は、位置センサ８の検出信号が制動位置ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３、ａ３に達したときに、図３の（ｂ）のブレーキの行に示されるように、スイッチ素子ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４をＯＮ／ＯＦＦ制御する。そして、その後のローラ４２の停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１への移動（つまりディテントレバー４０の回転）をディテント機構９の付勢力に委ねる。

例えば、図４の（ａ）に示すように、ローラ４２がＰレンジのレンジ溝ａに位置しているときに、Ｒレンジへの切換操作が実行されると、レンジシフト制御部３は、停止位置ａ１でモータ４を正転起動し、位置センサ８の出力電圧が制動位置ｃ２に対応する値になったときに、モータ４を制動する。これにより、ローラ４２は、レンジ溝ａ内から凸部ｂを越えてレンジ溝ｃ内に入り、ディテント機構９によって停止位置ｃ１に位置決め停止される。

図２に示すように、モータ４が起動されると、ボールねじ軸２１が回転し、この回転によってボールナット２２が、ボールねじ軸２１に沿って移動して、アーム部材６を揺動させる。これにより、マニュアルシャフト３４を介して、ディテントレバー４０が回転して、スプール７がＲレンジの停止位置へ向かって軸方向に移動する。

そして、モータ４が制動されると、ディテントレバー４０は、ディテントスプリング４１の弾性力に基づくローラ４２の付勢力により回転され、この回転によって、ローラ４２は、レンジ溝ｃ内の停止位置ｃ１に精度よく位置決め保持される。ディテント機構９の付勢力がディテントレバー４０を回転させると、マニュアルシャフト３４、アーム部材６を介してボールナット２２が軸方向に移動され、ボールねじ軸２１が回転する。従って、Ｐレンジの停止位置にあったスプール７は、精度よくＲレンジの停止位置に位置決め停止される。

また、図４の（ｂ）に示すように、ローラ４２が停止位置ｇ１に位置しているときにＲレンジへの切換操作が行われると、レンジシフト制御部３は、停止位置ｇ１でモータ４を逆転起動し、位置センサ８の出力電圧が制動位置ｃ３に対応する値になったときに、モータ４を制動する。これにより、ローラ４２は、レンジ溝ｇ内から凸部ｆ、ｄを越えてレンジ溝ｃ内に入り、ディテント機構９によって停止位置ｃ１に位置決め停止される。

このように、ローラ４２から見て停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１の手前に位置する制動位置ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３、ａ３でモータ４を制動することにより、最小時間でほぼ確実にローラ４２を各レンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇの谷底に誘導して停止できる。そして、マニュアルシャフト３４の回転抵抗が経時変化で増大しても、停止位置ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１に近付いた状態で変速モードの設定を確実に実行できる。また、万が一制動が遅れたり、制動力が不十分だったりした場合でも、勢いで凸部ｂ、ｄ、ｆを乗り越えて次のレンジ溝ａ、ｃ、ｅ、ｇにローラ４２が進入しない。

そして、ローラ４２を谷底に位置させた状態でモータ４を逆転することにより、ローラ４２が上り傾斜面に位置する場合よりも起動負荷を軽減することができる。また、モータ４の回転（ディテントレバー４０の回転）が完全に停止した状態でモータ４を逆方向へ起動することにより、回転中に逆回転させる場合に比較してモータ４の負荷や消費電力を軽減できる。

＜切換制御＞
図５は本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図、図６はレンジシフト制御部による切換制御のフローチャート、図７、図８はレンジシフト制御部による許可制御のフローチャートである。

図５に示すように、現在レンジ判定部３ａは、位置センサ８の出力電圧を検知して、自動変速機１２に設定された現在の変速モードを判定する。要求レンジ判定部３ｂは、シフトスイッチ２の設定状態を検知して、変速モードの切換操作の有無と、変更後の変速モード、すなわち運転者の要求レンジとを判定する。

図２、図５を参照して図６に示すように、現在のシフトスイッチ２の設定状態である要求レンジと、自動変速機１２に設定された現在の変速モードである現在レンジとが一致しなくなると（Ｓ１１のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、要求レンジの停止位置の手前に制動位置を設定して、モータ４を起動させ（Ｓ１２）、要求レンジの停止位置へ向かってスプール７を移動開始させる。

そして、スプール７の移動中に運転者がシフトスイッチ２を操作しなければ（Ｓ１４のＮＯ）、レンジシフト制御部３は、位置センサ８の出力電圧が当初の制動位置の値に達するのを待って（Ｓ１９のＹＥＳ）、モータ４の制動を開始する（Ｓ２０）。そして、位置センサ８の出力電圧が要求レンジの停止位置になるのを確認して（Ｓ２１のＹＥＳ）、切換制御を終了する。

しかし、スプール７の移動中に運転者がシフトスイッチ２を切り換えてしまうと（Ｓ１４のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、変更後の要求レンジの停止位置に停止させるための制動位置を求め（Ｓ１５）、その制動位置を通り過ぎているか否かを判定する（Ｓ１６）。そして、通り過ぎていれば（Ｓ１６のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、移動方向前方の最も近い停止位置を求め、その停止位置の手前の制動位置を新たな制動位置として（Ｓ１７）、上述したＳ１９〜Ｓ２１の制御を行う。これにより、レンジシフト制御部３は、ひとまずスプール７の移動を停止させ（Ｓ２１のＹＥＳ）、ステップＳ１１へ戻って、変更後の要求レンジの停止位置への移動（モータ４の逆回転させて移動方向を変更する）を開始させる。

そして、ステップＳ１６で変更後の要求レンジの制動位置に達していなければ（Ｓ１６のＮＯ）、レンジシフト制御部３は、不必要なモータ４の停止を行うことなく、変更後の要求レンジの制動位置に目標を置き換えて（Ｓ１８）、上述したＳ１９〜Ｓ２１の制御を行う。これにより、そのままスムーズに要求レンジの停止位置にスプール７を誘導して停止させる（Ｓ２１のＹＥＳ）。

また、目標の制動位置に達する前に（Ｓ１９のＹＥＳ）、再び要求レンジが切換操作されると（Ｓ１４のＹＥＳ）、上記したステップ１５〜１８の制御を再び変更された後の要求レンジについて行う。

すなわち、本実施形態の制御では、シフト開始前レンジ(現在レンジ)から新たなレンジ（第１の要求レンジ）へ設定がなされて、現在レンジ→第１の要求レンジへのモータ駆動中に、第２の要求レンジが設定された場合、移動位置が移動方向で見て第２の要求レンジの制動位置（マニュアルシャフト３４開始角度）より手前にある場合、現在実行中のシフトにおける制動位置を第２の要求レンジの制動位置に置き換える（Ｓ１８）。

しかし、移動位置が既に要求レンジの制動位置を通り過ぎていて、引き返す必要がある場合、第１の要求レンジの制動位置を現在実行中のシフト方向におけるもっとも手前のレンジの制動位置に置き換え（Ｓ１７）、現在実行中のシフトをもっとも手前のレンジへのシフトに変更して実行する（Ｓ１９〜Ｓ２１）。そして、もっとも手前のレンジへのシフト完了後、モータ４を反転させて要求レンジへのシフトを実行する（Ｓ１１〜Ｓ２１）。

また、マニュアルシャフト３４の回転角度が、変更前の要求レンジにおける制動位置を超えて、既に制動を実行中の場合（Ｓ２０）には、変更前の要求レンジへのシフト完了後に、変更後の要求レンジへのシフトを実行する（Ｓ１１〜Ｓ２１）。

図５に示すように、Ｄ切替許可判定部Ｆ２は、ＡＴ制御部１２ａにＤレンジでの自動変速を許可する。Ｒ切替許可判定部Ｆ３は、ＡＴ制御部１２ａにＲレンジでの自動変速を許可する。

図２、図５を参照して、図７に示すように、位置センサ８の出力電圧がＤレンジ範囲にある場合（Ｓ３１のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、要求レンジがＤレンジか否か（Ｓ３２）、および、Ｄレンジから他のレンジへのシフト動作中でないか否か（Ｓ３３）を判定する。

そして、要求レンジがＤレンジであって（Ｓ３２のＹＥＳ）、Ｄレンジから他のレンジへのシフト動作中でなければ（Ｓ３３のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、ＡＴ制御部１２ａに対して、Ｄレンジの係合を許可する（Ｓ３４）が、これに該当しなければＤレンジの係合を許可しない（Ｓ３５）。

すなわち、前進レンジへの切替制御の許可・不許可をＡＴ制御部１２ａに指令する為のフラグを設け、当フラグは、運転者の要求レンジがＤレンジ（Ｓ３２のＹＥＳ）、かつシャフト角度がＤレンジの範囲内（Ｓ３１のＹＥＳ）、かつＤレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合（Ｓ３３のＹＥＳ）のみ、ＯＮにセットされる（Ｓ３４）。

また、図２、図５を参照して、図８に示すように、位置センサ８の出力電圧がＲレンジ範囲にある場合（Ｓ４１のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、要求レンジがＲレンジか否か（Ｓ４２）、および、Ｒレンジから他のレンジへのシフト動作中でないか否か（Ｓ４３）を判定する。

そして、要求レンジがＲレンジであって（Ｓ４２のＹＥＳ）、Ｒレンジから他のレンジへのシフト動作中でなければ（Ｓ４３のＹＥＳ）、レンジシフト制御部３は、ＡＴ制御部１２ａに対して、Ｒレンジの係合を許可する（Ｓ４４）が、これに該当しなければＲレンジの係合を許可しない（Ｓ４５）。

すなわち、後退レンジへの切替制御の許可・不許可をＡＴ制御部１２ａに指令する為のフラグを設け、当フラグは、運転者の要求レンジがＲレンジ（Ｓ４２のＹＥＳ）、かつシャフト角度がＲレンジの範囲内（Ｓ４１のＹＥＳ）、かつＲレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合（Ｓ４３のＹＥＳ）のみ、ＯＮにセットされる（Ｓ４４）。

＜比較例の制御＞
図９は比較例の制御の説明図である。比較例の制御では、シフトスイッチ２の切換設定があるたびに、変更後の要求レンジの制動位置を求めて、変更前の制動位置に置き換えるものとする。この場合、図５に示すモータ駆動部４ａは、制動位置が変更されると、変更後の制動位置へ向かってモータ４の駆動を継続または反転することになる。

比較例の制御において、例えば、図９の（ａ）に示すように、ＮレンジからＤレンジへの移動中にシフト操作が行われて、シフトレンジ制御部３がＤレンジからＲレンジへと制動位置を変更したとする。すると、変更後の制動位置が移動方向の後方にあるため、モータ駆動部４ａは、モータ４の制御を正転から逆転へと切り換える。このとき、モータ４の駆動中に、回転を反転させようとした場合、モータ駆動部４ａ内に、過大な電流が発生し、モータ駆動部４ａに過負荷を生じる可能性がある。

これに対して本実施形態の制御では、直近のレンジで通常の停止を行った後に反転を行うので過負荷を生じない。

比較例の制御において、例えば、図９の（ｂ）に示すように、Ｄレンジで停止した状態から制動位置を設定してＲレンジへ移動、停止を行った場合、マニュアルシャフト３４は、正しくＲレンジの停止位置で停止する。しかし、マニュアルシャフト３４の回転が完全に停止していない状態で、制動位置をＲレンジの制動位置へ変更して、モータ４をそのように駆動すると、Ｒレンジの制動位置に達した時点のマニュアルシャフト３４の回転速度が違ってしまって、Ｒレンジの中心位置をずれてマニュアルシャフト３４が停止する可能性がある。言い換えれば、ディテントレバー４０のレンジ溝の谷底以外の地点からシフトを行うと、レンジ溝の谷底から行う通常のシフトとは異なり、ねらいの停止位置に停止しない可能性がある。このとき、シフトレンジ制御部３は、再びモータ４を起動して正しいレンジ位置へシフトを再実行するので、レンジ切換の時間が伸びてしまう。

これに対して本実施形態の制御では、ディテントレバー４０のレンジ溝の谷底で停止した状態からシフトを行うのでマニュアルシャフト３４が再現性高く動作して正しい停止位置で停止する。

比較例の制御において、例えば、図９の（ｃ）に示すように、ＮレンジからＲレンジへの移動中にＲレンジからＤレンジへの切換設定が行われたとする。このとき、運転者がアクセルを踏んでいると、ディテント機構９（図２）の付勢力に打ち勝ってＤレンジを抜け出すまでのわずかな時間、自動変速機１２で瞬時のＲレンジの係合を生じて車体ショックが発生する。

これに対して本実施形態の制御では、シフトが完了するまで待って自動変速機１２の係合を行うので車体ショックが防止される。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態のレンジ切換装置１は、モータ４手段が停止した後に、ディテント機構９がスプール７を停止位置へ移動して自動変速機に正しく変速モードを設定する。モータ４の通電をしなくても、設定された変速モードは、ディテント機構９によって安定に保持される。

本実施形態のレンジシフト制御部３は、図６に示すように、通常のスプール７が停止した状態で、運転者によって第１の要求レンジへの設定切換が行われると（Ｓ１１のＹＥＳ）、モータ４を起動して、第１の要求レンジへ向かってスプール７を移動させ（Ｓ１２）、位置センサ８によって検知される移動位置が制動位置に達すると（Ｓ１９のＹＥＳ）モータ４を制動して、残りの移動をディテント機構９に委ねる。

しかし、制動に至らないスプール７の移動中に第２の要求レンジへの設定変更が行われると（Ｓ１４のＹＥＳ）、ステップＳ１５〜Ｓ１８は、第１の要求レンジの制動位置を破棄して、第２の要求レンジと移動中の移動位置とに基づいて制動位置を選択し直す。これにより、第１の要求レンジの停止位置へ向かう制動と停止とが不要となり、不必要な制動と停止とによる電力消費が節約されるとともに第２の要求レンジへの移動が円滑で速やかなものとなる。

本実施形態のレンジシフト制御部３は、スプール７の移動中に、スプール７の移動方向を反転しなければならないような第２の要求レンジが設定されると（Ｓ１６のＹＥＳ）、変更前の第１の要求レンジの停止位置へスプール７が移動するのを待たないで、また、直ちにモータ４の回転を反転する等しないで、移動方向の直近レンジでスプール７を停止させた（Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２０）後に、変更後の第２の要求レンジへの移動を開始させる（Ｓ１１〜Ｓ２１）。

従って、モータ４を直ちに反転させる制御に比較してモータ４の負担が軽減され、反転時に大電流が流れて電源ノイズを発生することが少なくなり、モータ４の電力消費も少なくて済む。

また、変更前の第１の要求レンジの停止位置へスプール７を停止させた後に、変更後の第２の要求レンジへ移動開始する制御に比較して、スプール７の無駄な移動量が減って、その分、第２の要求レンジへスプール７を速く移動して、変速モードの切換が完了する。つまり、運転者の切換操作に対して追従性高く自動変速機１２の変速モードを切換可能となる。

本実施形態のレンジシフト制御部３は、変更後の第２の要求レンジの制動位置がスプール７の移動方向前方に位置する場合には、結果的に不必要となる第１の要求レンジにおける制動停止を省略して、第２の要求レンジへ向かってモータ４の駆動を継続する。

従って、第１の要求レンジにおける不必要な制動停止に伴う時間ロスと電力消費とが無くなり、切換操作に対する自動変速機１２の変速モード変更の追従性が増す。

本実施形態のレンジシフト制御部３は、図７、図８に示すように、スプール７の移動中（モータ４の作動中）に第２の要求レンジが設定されると、変更後の第２の要求レンジの停止位置にスプール７が停止するまで、自動変速機の動力伝達（クラッチ係合等）を許可しない。

従って、変更前の第１の要求レンジの変速モードやスプール７が通過したレンジの変速モードは、自動変速機１２の出力には反映されず、車両が運転者の意図しない動作応答をすることがない。

本実施形態のレンジシフト制御部３は、車室内に設けられたSW入力に基づきモータを駆動することによりレンジ切換弁を切り換えるSBWシステムのうち、ドライバからのシフト要求に基づき、現在レンジから要求レンジ方向へモータ駆動を開始し、所定角度にて制動を開始するシステムにおいて、ドライバからの要求に基づいたレンジシフトを実行中に、つぎのシフト切替要求が発生した場合においても、確実に最終的な目標レンジへの切換を実現するとともに、レンジ切換遅れに伴うドライバ認識レンジとマニュアルシャフト角度のズレによる危険を回避する。

例えば、ＮレンジからＤレンジの切換実行中にＲレンジへの切換操作が行われた場合、モータ４の駆動中の急激な逆転が行われないため、モータ駆動部４ａの過負荷を防止できる。

例えば、ＮレンジからＤレンジの切換実行中にＲレンジへの切換操作が行われた場合、ＤレンジからＲレンジへのシフト切換実行開始時の状況のバラツキ（シフト開始時の角度、および回転速度）が無いため、通常のＤレンジからＲレンジへのシフト制御と同じ制御を利用でき、確実なシフトが可能となる。

そして、内部クラッチを開放することにより、Ｄレンジにおいてもニュートラル状態とすることが可能な自動変速機１２においては、通常のＤレンジ判定に加えて、要求レンジ判定および切換過程判定を行ってアンド条件にてセットされる許可・不許可フラグを追加することにより、ＮレンジからＤレンジへの切換実行中にＲレンジへの切換操作が行われた場合でも、運転者の認識と異なるレンジへの瞬間的な切り換りによる車体ショックを防止できる。

同様にして、通常のＲレンジ判定に加えて、要求レンジ判定および切換過程判定を行ってセットされる許可・不許可フラグを追加することにより、ＮレンジからＲレンジへの切換実行中にＤレンジへの切換操作が行われた場合でも、運転者の認識と異なるレンジへの瞬間的な切り替わりによる車体ショックを防止できる。

また、モータやエンジン等の動力源と、トランスミッションの出力軸との間に駆動力切断機構が無いハイブリッド車両システム等においても、通常の現在レンジ判定に加えて、要求レンジ判定および切換過程判定を行ってアンド条件にてセットされる許可・不許可フラグを追加することにより、同様にして、ＮレンジからＤレンジへの切換実行中にＲレンジへの切換操作が行われた場合や、ＮレンジからＲレンジへの切換実行中にＤレンジへの切換操作が行われた場合に、運転者の認識と異なるレンジへの切り換りショックを防止することが可能となる。

本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図である。 レンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図である。 モータ制御回路の説明図である。 ディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。 本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図である。 レンジシフト制御部による切換制御のフローチャートである。 レンジシフト制御部によるＤレンジ切換許可制御のフローチャートである。 レンジシフト制御部によるＲレンジ切換許可制御のフローチャートである。 比較例の制御の説明図である。

符号の説明

１ レンジ切換装置
２ シフトスイッチ
３ モータ制御手段（シフトレンジ制御部）
４ モータ
６ アーム部材
７ 切換部材（スプール）
８ 検知手段（位置センサ）
９ ディテント手段（ディテント機構）
１２ａ 自動変速機電子制御ユニット
２１ ボールねじ軸
２２ ボールナット
３４ マニュアルシャフト
４０ ディテントレバー
４２ ローラ
５０ バッテリー
Ｓ１５〜Ｓ１８ 制御手段
Ｓ１６ 比較手段
ａ１、ｃ１、ｅ１、ｇ１ 停止位置
ｃ２、ｅ２、ｇ２、ｅ３、ｃ３、ａ３ 制動位置

Claims (4)

1. 車両の走行レンジを、運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材、
   前記所定の走行レンジになるように前記切換部材を移動させるモータ、
   前記切換部材を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータを制御するモータ制御手段、を備えたレンジ切換装置の制御装置において、
   前記切換部材の移動位置を検知する検知手段と、
   前記運転者の要求レンジに対応する前記切換部材の位置と前記移動位置とを比較する比較手段と、を有し、
   前記モータ制御手段は、前記レンジ切換装置により運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジへの前記切換部材の移動が完了する前に運転者によって要求レンジを変更された場合、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記要求レンジに対応する所定の走行レンジまで到達しているか否かを判断し、該判断に応じて前記切換部材の移動方向を継続または変更するようにしたことを特徴とするレンジ切換装置の制御装置。
2. 前記モータ制御手段は、予め定められた停止すべき走行レンジの制動位置に前記移動位置が達すると前記モータを制動させ、かつ、変更された後の前記要求レンジに対応する所定の走行レンジが前記切換部材の移動方向に無い場合には、前記移動方向における前記移動位置から最初の制動位置で前記モータを制動させて前記切換部材の移動方向を変更することを特徴とする請求項１記載のレンジ切換装置の制御装置。
3. 前記モータ制御手段は、予め定められた停止すべき走行レンジの制動位置に前記移動位置が達すると前記モータを制動させ、かつ、変更された後の前記要求レンジに対応する所定の走行レンジが前記切換部材の移動方向にある場合には、変更された後の前記要求レンジの前記制動位置まで前記モータの作動を継続させることを特徴とする請求項１記載のレンジ切換装置の制御装置。
4. 変更された後の前記要求レンジに対応する走行レンジの範囲に前記切換部材が到達するまで、車両の動力伝達を許可しない不許可手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のレンジ切換装置の制御装置。
   

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