JP2007154972A - 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】 コントローラ３は、位置センサ６１の検出結果からセレクトレバー１１の操作速度を演算する擬似微分部３５と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果を減少させずにピークホールドするピークホールド部３７と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、セレクトレバー１１の操作速度を減速させるよう制御する加算器３３とを備えた。
【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、前記アシスト制御手段で制御に用いる速度の演算結果は、減少方向の値の変化を抑制する、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に対する第２回転部１７のストローク角度、もしくは、第２回転部１７に対する第１回転部１３のストローク角度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。
さらに、支点軸１９の部分には、固定部材に対する第１回転部１３のストローク角度を検出する位置センサ６１（操作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。この相対回転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、セレクトレバー１１のストローク変化は、固定部材に対する第１回転部１３の回転変化となる。この回転変化は位置センサ６１で検出され、コントローラ３へ出力される。

コントローラ３は、AD変換部３１、フィードバック制御部３２、加算器３３、AD変換部３４、擬似微分部３５、乗算器３６、ピークホールド部３７、モータ駆動制御部３８を主要な構成としている。
AD変換部３１は、位置センサ６で検出する相対変位量をデジタル信号へ変換する。
フィードバック制御部３２は、位置センサ６で検出した相対変位量を偏差入力として、偏差入力を小さくするようフィードバック制御による駆動指令値を演算し加算器３３へ出力する。

加算器３３は、フィードバック制御部３２の出力からピークホールド部３７の出力を減算して、駆動指令値としてモータ駆動制御部３８へ出力する。
なお、加算器３３は、ピークホールド部３７の出力が所定の閾値より小さい場合には、減算しないようにする。
AD変換部３４は、位置センサ６１で検出する操作位置をデジタル信号へ変換する。
擬似微分部３５は、位置センサ６１で検出した操作位置を擬似微分演算して、操作速度を演算する。

乗算器３６は、操作速度値に予め設定されたゲインを乗算する。
なお、このゲインの特性によって、所定の速度以上の速度値にゲインを乗算する。
ピークホールド部３７は、操作速度にゲインを乗じたもののピークホールドを行い、さらに高い値が入力されるまでは、それまでで最も高い値を保持し、出力するようにする。
モータ駆動制御部３８は、駆動指令値に従って、アシストアクチュエータ２を駆動する。

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レンジ方向に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、駆動指令部３２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、PID制御演算部３５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。

次に作用を説明する。
[ダンピング制御について]
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、考案したコントローラのブロック図を図９に示す。
図９に示すブロック図では、位置センサ６で検出する相対変位量を偏差入力として、この相対変位量を小さくするようにフィードバック制御による駆動指令値を出力する。つまり、基本的にはフィードバック制御により、上記図８について説明したように、セレクトレバー１１の側に、自動変速機５の側を追従させる。

さらに、図９に示すブロック図による制御では、位置センサ６１で検出する操作位置から、操作位置の速度を演算し、図６、図７で説明したように、セレクトレバー１１のピン１４１が溝部１４２のチェック山を越えたことにより引き込まれる。また、自動変速機５のディテント機構において、ディテントピン５５がカム山５３ａを乗り越えたことにより引き込まれる。
この吸い込み領域において、操作位置を微分演算した速度情報に応じて、アシストアクチュエータ２の出力を減少させるダンピング制御を行っている。

図１０は、位置センサ６１の出力値、速度情報、ダンピング値を示す説明図である。
位置センサ６１は、コストを抑制したポテンショメータを用いている。この位置センサ６１の出力は、図１０の線ｐ１に示す通りであり、この位置センサ６１の出力から速度情報を演算で取り出したものが図１０の線ｐ２に示すものである。
演算により得た、この速度情報は精度が荒く、ダンピングゲインを乗じると図１０の線ｐ３に示すように振動したものとなる。この情報をそのまま制御に用いると、この信号に応じたアシストアクチュエータ２の駆動となり、それがセレクトレバー１１を解してドライバの手に伝わるため、操作フィーリングが低下する。よって、速度抑制のためにダンピング制御におけるダンピングゲインをさらに上げたい場合に、さらにゲインを上げると振動の振幅が大きくなり、セレクトレバー１１上の振動になってしまう。

実施例１では、位置センサ６１の分解能を上げるようなコストの増大まねくことなく、現状の分解能において、この問題を解決している。

[速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理]
図１１は、実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図で、以下、各ステップについて説明する。

なお、速度フィードバックを含むことによりダンピング制御が実行されるものである。また、以下説明は、図５における説明と重複する部分があるが、図５では、基本的な制御処理の流れを説明するものであり、図１１は実施例１の特徴を充分に説明するものである。

ステップＳ１１では、位置センサ６，６１から、相対変位量、操作位置のセンサ値を入力し、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、相対変位量を偏差入力とするフィードバック制御演算を例えばPID制御演算により演算し、駆動指令値を出力し、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３では、操作位置を擬似微分することにより、操作速度を演算し、ステップＳ１４へ進む。

なお、以下のステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を速度フィードバック値の演算部とする。

ステップＳ１４では、操作速度にゲインを乗じて、速度フィードバック値を演算する。damp_val=speed×Kdと、ステップ内には表現する。

ステップＳ１５では、速度フィードバック値と、それまでの速度ピークホールド値を比較し、速度ピークホールド値より速度フィードバック値が大きいならばステップＳ１６へ進み、速度ピークホールド値が速度フィードバック値以上であるならばステップＳ１７へ進む。このステップＳ１５の比較判断をステップ内では、damp_hold<damp_valで表現する。

ステップＳ１６では、速度ピークホールド値を更新する。つまり、この時点の速度フィードバック値を新たに速度ピークホールド値となるように、記憶等の処理を行う。ステップ内では、damp_hold=damp_valで表現する。

ステップＳ１７では、PID制御演算による駆動指令値から、速度フィードバック値、つまり速度ピークホールド値を減算して、駆動指令値を演算して、出力する。ステップ内では、Duty=PID結果−速度FB値（damp_hold）で表現する。

ステップＳ１８では、出力された駆動指令値に従って、アシストアクチュエータ２が駆動される。

[ピークホールド作用]
実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、ステップＳ１６の処理により、速度フィードバック値のピークホールド処理が行われる。
つまり、フィードバック制御分から速度フィードバック値を減算する処理が、加算器３３によりステップＳ１７の処理で行われる際に、この速度フィードバック値は、速度の加算方向にのみ値を更新し、減算を行わないようにする。

このピークホールド処理により、速度フィードバック値は、上限のみが更新されていくものとなるため、減少する変化がなくなり、速度フィードバック値は振動的な変化をしなくなる。そのため、最終的な駆動指令値の出力も振動的な動きをしなくなる。
よって、駆動指令値は安定し、アシストアクチュエータ２は振動的な動きを生じないため、ドライバへ違和感を与えることがなくなる。

さらに、本作用について説明を加える。実施例１では、操作目標であるレンジ位置の安定点、つまり、ディテント機構やチェック機構における谷、言い換えると溝の底に向かって、山の頂点から下がっていく際に、速度に応じて、アシスト力を減らす制御である。
この速度に比例する減算分は、粘性の概念に近いものとなり、ディテント機構及びチェック機構において、山から加速して谷底へ向かう動きに粘りを持たせることになる。

このことは、速度が速くなり過ぎることによる弊害、例えば、目標のレンジ位置を跳び越しやすくしてしまう。あるいは、目標のレンジ位置付近で往復して、位置が安定するまでの時間がかかる。遊び溝１３１と突起１７１の許容相対変位量の限界になりやすくなる。などの機械的な効果だけでなく、セレクトレバー１１を介して、ドライバが感じる操作感を良好にするものである。
つまり、操作を速くしすぎても安心できる適度な抵抗感を得ることができるのである。

また、実施例１のセレクトアシスト制御では、操作位置及び作動位置が目標のレンジ位置に近づくことによる相対変位量の減少が、停止閾値に達することにより、または停止閾値内に一定時間以上となることにより、制御停止が行われる。そのために、速度フィードバック量は、この停止判定時まで、ピークホールドするようにすればよい。

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で制御に用いる速度の演算結果は、減少方向の値の変化を抑制するため、速度の演算結果を用いた駆動制御が、振動する駆動制御となることを抑制することにより、駆動制御量が安定し、アシストアクチュエータの振動的な動きが生じないようにできる。

(2)コントローラ３は、位置センサ６１の検出結果からセレクトレバー１１の操作速度を演算する擬似微分部３５と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果を減少させずにピークホールドするピークホールド部３７と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、セレクトレバー１１の操作速度を減速させるよう制御する加算器３３とを備えたため、速度情報の減少を無くして、振動する動きを非常に抑制でき、コストを抑制して、良好な操作フィーリングが得られるようにできる。

(6)加算器３３は、ピークホールド部３７におけるピークホールド値に比例した制御量を、フィードバック制御部３２から出力されるアシストアクチュエータの駆動指令値から減算して、アシストアクチュエータ２の駆動を減速させるため、速度情報の減少を無くして、振動する動きを非常に抑制できる。

実施例２は、速度フィードバック値を一定期間、保持するようにし、保持している間は、速度フィードバック値を減少させない例である。
構成を説明する。
図１２は、実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラのブロック図である。
ピーク一時ホールド部３９は、一定の時間において、ピークホールドを行う。つまり、ピーク値を一定時間保持し、保持期間中には、値の減少を行わないようにする。
その他構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

作用を説明する。
[速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理]
図１３は、実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図で、以下、各ステップについて説明する。
なお、実施例１の図１１のフローチャートと同様のステップについては、同じ符号を図１３に付し、説明を省略する。

ステップＳ２１では、速度フィードバック値のピーク値のホールド時間をカウントアップする。ステップ内では、time_cnt++で表現する。

ステップＳ２２では、ホールド時間が予め設定した所定時間を超えたかどうかを判断し、超えたならばステップＳ１７へ進み、超えないならばＳ１６へ進む。ステップ内では、time_cnt>TIMEで表現する。

ステップＳ２３では、ホールド時間のカウンタをクリアする。ステップ内では、time_cnt=0で表現する。

[一時的なピークホールド作用]
実施例２では、ピークホールド値を一定時間保持する。しかし、保持しているピーク値よりも、大きな値がある場合には、ステップＳ１６の処理により、ピーク値を更新する。ピーク値を更新した場合には、ステップＳ２３の処理によりホールド時間をクリアする。

ピーク値の更新がない場合には、そのピーク値をステップＳ２１、Ｓ２２でカウント、判断して、一定時間保持し、減少した値の出力がないようにする。
実施例２では、ピーク値が一定時間保持された後は、実際に値が減少していると、実際の値に伴って、速度フィードバック値が減少することになる。
しかしながら、一定時間の保持により、その振動的な動きの周期が非常に伸ばされることになって、振動としてドライバに感じさせなくなる。
また、操作の途中で、手で止めるなどした場合のドライバの操作に、より速く対応することができる。
その他作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

効果を説明する。
実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、上記(1),(4)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)ピーク一時ホールド部３９は、ピークホールドしたセレクトレバー１１の操作速度の演算結果を一定の保持期間後に減少させるため、振動周期を伸ばすことにより振動回数を減らすようにして、振動として感じないようにできる。

実施例３は、速度フィードバック値の減少方向には、レートリミッタを設けた例である。
構成を説明する。
図１４は実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラのブロック図である。
レートリミッタ部４０は、演算部４０１、加算器４０２、記憶部４０３、加算器４０４、リミッタ４０５、加算器４０６からなり、乗算器３６の出力に対して、減少方向には、レートリミッタとなるようにする。

演算部４０１は、レートリミッタ部４０の出力からＺ−１演算を行い、出力する。
加算器４０２は、ゲイン３６の出力から演算部４０１の出力を減じる。これにより、加速度を演算する。
記憶部４０３は、増分のリミット値を記憶し、出力する。
加算器４０４は、増分のリミット値から加算器４０２の出力を減算して出力する。
リミッタ４０５は、速度フィードバック値が増加方向にある場合には、リミッタがかからないようにし、そのまま出力されるようにし、速度フィードバック値が減少方向にある場合には、リミッタがかかるようにして、出力する。
加算器４０６では、乗算器３６の出力とリミッタ４０５の出力を加算する。
その他構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

作用を説明する。
[速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理]
図１５は、実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図で、以下、各ステップについて説明する。
なお、実施例１の図１１のフローチャートと同様のステップについては、同じ符号を図１５に付し、説明を省略する。

ステップＳ３１では、速度フィードバック値の加速度を演算し、ステップＳ３２へ進む。ステップ内では、damp_diff=damp_val-damp_val_zと表現する。

ステップＳ３２では、レートリミッタ演算を行う。ステップ内では、damp_comp=LIMIT_VAL-damp_diff LIMIT(damp_comp,255,0)で表現する。

ステップＳ３３では、速度フィードバック値を更新する。ステップ内では、damp_hold=damp_val+damp_compで表現する。

ステップＳ３４では、次の演算のために、速度フィードバック値の前回値を保持する。ステップ内では、damp_val_z=Control_dampで表現する。

[レートリミッタ作用]
実施例３では、レートリミッタ部４０によるステップＳ３２の処理により、速度フィードバック値が、前回の検出・演算時に対して、増加方向の場合には、リミッタ４０５による制限を行わない。次に、速度フィードバック値が、前回の検出・演算時に対して、減少方向の場合には、リミッタ４０５による制限を行う。

すると、結果的には、図１６に示すように、速度フィードバック値は、増加に対して、減少の場合には、徐々にしか変化しないようになる。つまり、増加しやすく、減少しにくい動きになる。
これによって、速度フィードバック値が減少しにくくすることによって、振動的な動きに対して、振動の振幅を小さくすることになる。これによって、ドライバが振動と感じないようにする。
その他作用は実施例１と同様であるため説明を省略する。

効果を説明する。実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、上記(1),(4)の効果に加えて以下の効果を有する。
(4)コントローラは、位置センサ６１の検出結果からセレクトレバー１１の操作速度を演算する擬似微分部３５と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果が減少する際には、少ない量で段階的に減少させるリミッタ４０５を作動させるレートリミッタ部４０と、セレクトレバー１１の操作速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、セレクトレバー１１の操作速度を減速させるよう制御する速度フィードバック分をフィードバック制御の出力から減じる加算器３３とを備えたため、振動の振幅を小さくして、ドライバが感じないような振動にすることで、操作フィーリングへ影響がないようにする。

（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３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。

また、相対変位量検出手段として、支点軸１９の部分に、固定部材に対する第１回転部１３のストローク角度、つまりセレクトレバー１１の操作角度を検出する位置センサ６１（操作位置検出手段に相当する）を設け、さらに支点軸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）を設けてもよい。位置センサ６１で検出した操作位置と、位置センサ６２で検出した作動位置の偏差を演算することにより、相対変位量を得る。その場合には、位置センサ６１または位置センサ６２との組み合わせで、相対変位量と作動位置を直接または演算で得ることができる。

実施例１〜実施例３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３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１７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１７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１８、図１９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。

実施例１では、操作位置を得るために固定部材に対する第１回転部１３の回転位置を検出する位置センサ６１を設けたが、作動位置を得るために固定部材に対する第２回転部１７の回転位置を検出する位置センサ６２を設けて、相対変位量と作動位置から、操作位置を演算するようにしてもよい。
また、実施例１〜３では、自動変速機のセレクトアシスト装置として、許容相対変位を有する連結機構により相対回転運動を行う第１回転部１３と第２回転部１７を有する構造であったが、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であれば、他の構成であってもよい。
図２０は、実施例の他の自動変速機のセレクトアシスト装置の構成例を示す側面図である。なお、対応する部分には、実施例１と同様の符号を付す。
図２０に示す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１１と、自動変速機５の制御アームをケーブルにより連結し、ケーブルの途中にトルクセンサ１００とアシストアクチュエータ２を設けて、トルクセンサ１００は、セレクトレバー１１からの操作トルク入力とともに、ディテント機構による力を受ける制御アーム５１からのトルク入力も検出し、アシストアクチュエータ２は、自動変速機５の制御アームを作動させるとともに、セレクトレバー１１の操作感をも生成する構成である。この構成によっても、フェール時の機械的連結が成される。また、軽いトルクでのセレクト操作を可能にする。このような自動変速機のセレクトアシスト装置であってもよい。

また、アシスト制御手段で制御に用いる速度の演算結果は、アシストアクチュエータの作動位置から演算される作動速度であってもよい。この場合には、演算結果である作動速度をピークホールドし、このピークホールド値にゲインを乗じた値を駆動指令値から減算する。これによっても、駆動指令値を安定させ、振動的な動きを抑制する効果を得ることができる。作用については実施例１と同様となる。このような構成にした場合に得られる効果について以下に述べる。

(5)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１３と、自動変速機５に連結した第２連結部１７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遊び溝１３１と突起１７１の係合部と、を有する構成とし、かつ、アシストアクチュエータ２を第２連結部１７に設定し、相対変位量を検出する位置センサ６を設け、アシストアクチュエータ２の作動位置を検出する位置センサ６２を設け、作動位置の検出結果から作動速度を演算し、作動速度の演算結果を減少させずにピークホールドし、作動速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、作動速度を減少させるよう駆動指令値から、作動速度にゲインを乗じた値を減算するため、上記説明の(1)の効果を、第１回転部１３と第２回転部１７の相対回転をベースとする機構で、省スペースに実現でき、振動する動きを非常に抑制でき、コストを抑制して、良好な操作フィーリングを得られるようにできる。

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。 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、考案したコントローラのブロック図である。 位置センサ６１の出力値、速度情報、ダンピング値を示す説明図である。 実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラのブロック図である。 実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラのブロック図である。 実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラで実行される速度フィードバックを含むフィードバック制御の処理の流れを示すフローチャート図である。 実施例３の自動変速機のセレクトアシスト装置の速度フィードバック値の例を示すグラフ図である。 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。 実施例の他の自動変速機のセレクトアシスト装置の構成例を示す側面図である。

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 遊び溝
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 AD変換部
３２ フィードバック制御部
３３ 加算器
３４ AD変換部
３５ 擬似微分部
３６ 乗算器
３７ ピークホールド部
３８ モータ駆動制御部
３９ ピーク一時ホールド部
４０ レートリミッタ部
４０１ 演算部
４０２ 加算器
４０３ 記憶部
４０４ 加算器
４０５ リミッタ
４０６ 加算器
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
７ イグニッションスイッチ
６１ 位置センサ
６２ 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 (6)

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、
   前記アシスト制御手段で制御に用いる速度の演算結果は、減少方向の値の変化を抑制する、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
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、
   ドライバのセレクト操作を検出する操作検出手段を設け、
   前記アシスト制御手段は、
   前記操作検出手段の検出結果からセレクトレバーの操作速度を演算する操作速度演算手段と、
   セレクトレバーの操作速度の演算結果を減少させずにピークホールドするピークホールド手段と、
   セレクトレバーの操作速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、セレクトレバーの操作速度を減速させるよう制御するダンピング制御手段と、
   を備えた、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
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、
   前記ピークホールド手段は、
   ピークホールドしたセレクトレバーの操作速度の演算結果を一定の保持期間後に減少させる、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
4. 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、
   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、
   ドライバにセレクト操作を検出する操作検出手段を設け、
   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、
   前記アシスト制御手段は、
   前記操作検出手段の検出結果からセレクトレバーの操作速度を演算する操作速度演算手段と、
   セレクトレバーの操作速度の演算結果が減少する際には、少ない量で段階的に減少させるレートリミッタを作動させるレートリミッタ手段と、
   セレクトレバーの操作速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、セレクトレバーの操作速度を減速させるよう制御するダンピング制御手段と、
   を備えた、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
5. 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、
   相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、
   前記アシストアクチュエータの作動位置を検出する作動位置検出手段を設け、
   前記作動速度の演算結果を減少させずにピークホールドするピークホールド手段と、
   前記作動速度の演算結果が予め設定した閾値を越えると、作動速度を減少させるよう制御するダンピング制御手段と、
   を備えた、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
6. 請求項２又は請求項５に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
   前記ダンピング制御手段は、
   前記ピークホールド手段におけるピークホールド値に比例した制御量を、前記アシストアクチュエータの駆動制御量から減算して、前記アシストアクチュエータの駆動を減速させる、
   ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。

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