JP2017203487A - ディテント位置学習装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトロッドのディテント位置を適切に学習できるようにする。
【解決手段】シフトロッド１０を押圧する押圧部１４と、シフトロッド１０の移動に対して抗力を生じさせる凹部１２と、を備えた変速機１において、ディテント位置を学習するディテント位置学習装置５において、シフトロッド１０の位置を検出する変位センサ５５と、アクチュエータ６の推力を、抗力よりも小さくなるように制御する供給制御部５２と、推力が抗力よりも小さくなるように制御されてシフトロッド１０がＸ方向に移動されて凹部１２が押圧部１４と係合して停止した場合の複数の第１位置データと、Ｙ方向に移動されて凹部１２が押圧部１４と係合して停止した場合の複数の第２位置データとからそれぞれ同数の処理対象データを特定する位置データ取得部５３と、処理対象データに基づいて、ディテント位置を決定する位置決定部５４と、を有するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機におけるシフトロッドのディテント位置を学習するディテント位置学習装置に関する。

従来、変速機においては、変速ギヤとシャフトとの結合を行うためのスリーブが設けられている。スリーブは、例えば、シフトロッドに固定されたシフトフォークに係合しており、シフトロッドの移動に伴って移動されることにより、変速ギヤとシャフトとの結合を行う。

シフトロッドには、例えば、スリーブが変速ギヤとシャフトとを適切に結合している位置（ギヤイン位置）や、スリーブが変速ギヤとシャフトとを結合していない位置（ニュートラル位置）に存在する場合に、シフトロッドを対応する位置に位置決めするための凹部が設けられている。この凹部によると、シフトロッドを押圧する押圧部と係合して、シフトロッドが位置決めされる。ここで、凹部が押圧部と係合することにより位置決めされるシフトロッドの位置をディテント位置という。

例えば、変速機において、自動変速機のレンジ切換えを行うレンジ切換え装置において、ディテント機構が凹部の谷に向かって移動して自然停止した時の位置を変速機レンジに対応する位置とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１９０３４９号公報

シフトロッドをディテント位置に移動させる制御時においては、ディテント位置を適切に把握する必要がある。例えば、シフトロッドのディテント位置は、予め設計で決まっているので、シフトロッドの所定の移動方向における変位を検出する変位センサのセンサ値を用いて、ディテント位置を推定することができる。しかしながら、この場合には、変位センサをシフトロッドに合わせて高精度に変速機に取り付けておかなければならず、非常に困難であるとともに、非常に手間がかかる。

本発明は、シフトロッドのディテント位置を適切に学習することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るディテント位置学習装置は、変速機の変速を行うためのシフトフォークが固定されるシフトロッドと、シフトロッドを所定方向に移動させるアクチュエータと、シフトロッドを前記所定方向と交差する方向から押圧する押圧部と、シフトロッドの所定の位置に形成され、押圧部と係合することにより、シフトロッドの所定方向の移動に対して抗力を生じさせる凹部と、を備えた変速機において、シフトロッドの凹部に押圧部が係合することによりシフトロッドが係止される位置であるディテント位置を学習するディテント位置学習装置であって、シフトロッドの所定方向における位置を検出する位置検出センサと、アクチュエータのシフトロッドを移動させる推力を、押圧部が凹部に係合した場合における抗力よりも小さくなるように制御する推力制御手段と、推力が抗力よりも小さくなるように制御されて、シフトロッドが第１方向に移動されて凹部が押圧部と係合して停止した場合における位置検出センサにより検出された複数の第１位置データと、推力が抗力よりも小さくなるように制御されてシフトロッドが第１方向と反対の第２方向に移動されて凹部が押圧部と係合して停止した場合における位置検出センサにより検出された複数の第２位置データとからそれぞれ同数の処理対象データを特定する特定手段と、特定手段によって特定された処理対象データに基づいて、ディテント位置を決定する決定手段と、を有する。

上記ディテント位置学習装置において、特定手段は、所定の時間以内に得られた第１位置データと、第２位置データとを処理対象データとして特定してもよい。

また、上記ディテント位置学習装置において、特定手段は、時間的に連続して検出した、第１位置データと、第２位置データとを処理対象データとして特定してもよい。

また、上記ディテント位置学習装置において、アクチュエータは、作動油により駆動される油圧アクチュエータであり、特定手段は、油圧アクチュエータにおける作動油の温度が、所定の範囲内である場合における、第１位置データと、第２位置データとを処理対象データとして特定してもよい。

本発明によれば、シフトロッドのディテント位置を適切に学習することができる。

本発明の一実施形態に係る変速機のディテント位置学習装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るディテント位置学習処理のフローチャートである。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る変速機のディテント位置学習装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係る変速機のディテント位置学習装置を示す模式的な全体構成図である。

変速機１は、例えば、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。変速機１のディテント位置学習装置５は、変速機１の変速を操作するための１以上のシフトロッド１０と、シフトロッド１０を所定の位置（ディテント位置）に位置決めするための押圧部１４と、シフトロッド１０を移動させるための推力を与えるアクチュエータ６とを有する。

シフトロッド１０は、所定の方向（図中ＸＹ方向）に延びた形状をし、図示しないシフトロッドガイド等により、所定方向へ移動可能に支持されている。シフトロッド１０の一端は、アクチュエータ６の後述する油圧シリンダ３０のピストン３１に接続されている。

シフトロッド１０には、変速機１の図示しないスリーブと係合するシフトフォーク２０が固定されている。したがって、シフトロッド１０が移動すると、それに伴ってシフトフォーク２０及びスリーブが移動することとなる。本実施形態では、シフトロッド１０を移動させた位置により、スリーブを図示しない第１変速ギヤのドグギヤと適切に噛合する位置（第１ギヤイン位置）と、スリーブを図示しない第２変速ギヤのドグギヤと適切に噛合する位置（第２ギヤイン位置）と、スリーブが第１の変速ギヤのドグギヤ及び第２の変速ギヤのドグギヤのいずれとも噛合しない位置（ニュートラル位置）との何れかの位置に合わせることができる。

押圧部１４は、弾性部材１５と、ロックボール１６とを有する。ロックボール１６は、例えば、金属製の球状の部材である。弾性部材１５は、例えば、金属製のバネであり、一端が変速機ケース２に固定され、他端がロックボール１６に接続されている。弾性部材１５は、シフトロッド１０の外周面にロックボール１６を接触させた状態で、圧縮された状態、すなわち付勢された状態となっている。したがって、弾性部材１５の付勢力によってロックボール１６がシフトロッド１０の外周に常時押し付けられるようになっている。すなわち、シフトロッド１０は、ＸＹ方向と交差する方向から押圧部１４によって押圧されている。

シフトロッド１０には、押圧部１４のロックボール１６と係合することにより、シフトロッド１０の位置決めを行うための１以上の凹部（第１凹部１１、第２凹部１２、第３凹部１３）が形成されている。これら凹部１１〜１３は、例えば、略円錐状の窪みであるが、ロックボール１６と係合する形状であれば、この形状に限られず、例えば、半球状や部分球状の窪みであってもよい。ここで、シフトロッド１０の凹部１１〜１３にロックボール１６が係合している場合においては、凹部１１〜１３とロックボール１６との係合により、シフトロッド１０の所定方向への移動に対する抗力が発生するので、シフトロッド１０をその位置から移動させるためには、その抗力を超える推力が必要となる。

第１凹部１１は、スリーブが第１ギヤイン位置にある場合にロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。第２凹部１２は、スリーブがニュートラル位置にある場合に、ロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。第３凹部１３は、スリーブが第２ギヤイン位置にある場合に、ロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。ここで、シフトロッド１０のいずれかの凹部１１〜１３がロックボール１６と係合している場合におけるシフトロッド１０の位置をディテント位置という。

アクチュエータ６は、油タンク４５に貯留された油（作動油）を供給する油圧ポンプ４０と、油圧ポンプ４０により供給された油の圧力を所定の圧力に調整して下流の配管４２に流す圧力調整弁４１と、配管４２に供給されている油を下流側に供給するか否かを切り替えるオン／オフ弁４３，４４と、オン／オフ弁４３，４４の下流に配置された油圧シリンダ３０とを有する。

油圧シリンダ３０は、ピストン３１に区切られたキャップ側空間３２と、ヘッド側空間３３とを有する。ピストン３１には、前述のようにシフトロッド１０の一端が接続されている。油圧シリンダ３０は、キャップ側空間３２に油が供給され、ヘッド側空間３３から油が排出されると、ピストン３１及びシフトロッド１０をＹ方向に移動させ、キャップ側空間３２から油が排出され、ヘッド側空間３３に油が供給されると、ピストン３１及びシフトロッド１０をＸ方向に移動させる。油圧シリンダ３０によるシフトロッド１０を移動させる際の推力は、キャップ側空間３２又はヘッド側空間３３に供給される油の圧力により決まり、シフトロッド１０の移動速度は、キャップ側空間３２又はヘッド側空間３３に供給される油の量によって決まる。

オン／オフ弁４３は、配管４２から油圧シリンダ３０のキャップ側空間３２へ油を供給する状態（オン：開弁）及び配管４２から油圧シリンダ３０のキャップ側空間３２へ油を供給しない状態（オフ：閉弁）を切り替える。オン／オフ弁４３は、配管４２から油圧シリンダ３０のキャップ側空間３２へ油を供給しない状態においては、キャップ側空間３２から排出される油を油タンク４５に排出することができるようになっている。

オン／オフ弁４４は、配管４２から油圧シリンダ３０のヘッド側空間３３へ油を供給する状態（オン）及び供給しない状態（オフ）を切り替える。オン／オフ弁４４は、配管４２から油圧シリンダ３０のヘッド側空間３３へ油を供給しない状態においては、ヘッド側空間３３から排出される油を油タンク４５に排出することができるようになっている。

ディテント位置学習装置５は、位置検出センサの一例としての変位センサ５５と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）５０とを備える。

変位センサ５５は、シフトロッド１０の所定方向（ＸＹ方向）の変位（位置）を測定する。なお、変位の基準位置は、任意の位置であってよい。変位センサ５５のセンサ値（位置データ）は、電気的に接続されたＥＣＵ５０に送信される。

ＥＣＵ５０は、アクチュエータ６等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。

ＥＣＵ５０は、変速制御部５１と、推力制御手段の一例としての供給制御部５２と、特定手段の一例としての位置データ取得部５３と、決定手段の一例としての位置決定部５４とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

変速制御部５１は、図示しない操作レバーによる運転者の変速操作を検出した場合、又は、アクセル開度や車速等に基づいて、変速の必要性を検出した場合に、供給制御部５２に変速指示を送信する。変速指示としては、第１ギヤイン位置からニュートラル位置への変更指示、第２ギヤイン位置からニュートラル位置への変更指示、ニュートラル位置から第１ギヤイン位置への変更指示、ニュートラル位置から第２ギヤイン位置への変更指示とがある。

供給制御部５２は、変速制御部５１からの指示に従ってシフトロッド１０を移動させるために、圧力調整弁４１と、オン／オフ弁４３及びオン／オフ弁４４とを制御する。

具体的には、供給制御部５２は、圧力調整弁４１により、油圧ポンプ４０から供給される油の圧力を所定の圧力に調整させる制御を行う。本実施形態では、供給制御部５２は、凹部１１〜１３とロックボール１６とが係合している位置から移動を開始する際には、油圧シリンダ３０によるシフトロッド１０を移動させる際の推力が、凹部１１〜１３とロックボール１６との係合によって発生する、シフトロッド１０の所定方向への移動に対する抗力よりも大きくなるように圧力を制御し、その後、移動先の凹部１１〜１３にロックボール１６が到達する前に、油圧シリンダ３０によるシフトロッド１０を移動させる際の推力が、凹部１１〜１３とロックボール１６との係合によって発生する、シフトロッド１０の所定方向への移動に対する抗力よりも小さくなるように圧力を制御する。したがって、移動先の凹部１１〜１３にロックボール１６が到着すると、凹部１１〜１３とロックボール１６とが係合して、シフトロッド１０が停止することとなる。

また、供給制御部５２は、変速制御部５１から、第２ギヤイン位置からニュートラル位置への変更指示、又はニュートラル位置から第１ギヤイン位置への変更指示（すなわち、シフトロッド１０をＹ方向に移動させる指示）があった場合には、オン／オフ弁４３をオン、且つオン／オフ弁４４をオフとし、第１ギヤイン位置からニュートラル位置への変更指示、又はニュートラル位置から第２ギヤイン位置への変更指示（すなわち、シフトロッド１０をＸ方向に移動させる指示）があった場合には、オン／オフ弁４３をオフ、且つオン／オフ弁４４をオンとする。なお、シフトロッド１０を停止させておく指示があった場合には、供給制御部５２は、オン／オフ弁４３及びオン／オフ弁４４をオフとする。

位置データ取得部５３は、変速制御部５１から変速指示を受け付け、その変速指示が、Ｘ方向からのニュートラル位置への変更指示（第１ギヤイン位置からの変更指示）である場合には、シフトロッド１０がニュートラル位置に対応するディテント位置（凹部１２がロックボール１６と係合する位置：凹部１２によるディテント位置）に停止したことを検出すると、その際の変位センサ５５からの位置データをＸ方向側からの位置データ（第１位置データ）として、ＥＣＵ５０内の図示しない記憶部（例えば、メモリ）に記憶する。

また、位置データ取得部５３は、変速制御部５１から変速指示を受け付け、その変速指示による変速が、Ｙ方向からのニュートラル位置への変更指示（第２ギヤイン位置からの変更指示）である場合には、シフトロッド１０がニュートラル位置に対応するディテント位置に停止したことを検出すると、その際の変位センサ５５からの位置データをＹ方向側からの位置データ（第２位置データ）として、ＥＣＵ５０内の記憶部に記憶する。

なお、シフトロッド１０がニュートラル位置に対応するディテント位置に停止したことは、例えば、変位センサ５５からの位置データが予めディテント位置として把握している位置データの近傍であって、位置データに変化がないことにより検出することができる。

本実施形態では、位置データ取得部５３は、検出した第１位置データ及び第２位置データを検出した順に並べて記憶部に記憶するようにしている。

位置データ取得部５３は、記憶部に記憶された第１位置データ及び第２位置データの中から、ディテント位置を推定するために用いる処理対象データを特定し、位置決定部５４に渡す。位置データ取得部５３は、第１位置データと第２位置データとのそれぞれのデータが同数となるように処理対象データを特定する。このように、処理対象データにおいては、第１位置データと、第２位置データとが同数であるので、ディテント位置を決定する際における、シフトロッド１０の移動方向の違いによるディテント位置の検出における偏りの影響を低減することができる。このため、これら処理対象データによると、シフトロッド１０の凹部１２の中心においてロックボール１６が係合している位置（ディテント位置の中心）を適切に検出することができる。

処理対象データを特定する方法としては、例えば、検出された時刻が所定時間内にある第１位置データと第２位置データとを処理対象データとしてもよく、また、時間的に連続した第１位置データ及び第２位置データ、すなわち、記憶部において連続して記憶されている第１位置データ及び第２位置データを処理対象データとしてもよい。このように処理対象データを、検出時刻が所定時間内にある第１位置データ及び第２位置データや、時間的に連続した第１位置データ及び第２位置データとすると、ディテント位置を決定する際における、変速機１の状態の違いによるディテント位置検出の変動の影響を低減することができる。

位置決定部５４は、位置データ取得部５３から渡された処理対象データに基づいて、シフトロッド１０の凹部１２がロックボール１６と係合する位置（凹部１２によるディテント位置）を決定する。凹部１２によるディテント位置を決定する方法としては、処理対象データの相加平均をとって、その平均値を凹部１２によるディテント位置としてもよく、処理対象データの確率分布を求め、その期待値を凹部１２によるディテント位置としてもよく、これに限られず、その他の任意の統計処理により凹部１２によるディテント位置を決定してもよい。

位置決定部５４は、決定した凹部１２によるディテント位置をＥＣＵ５０の記憶部に記憶する。このように、ＥＣＵ５０の記憶部に記憶された凹部１２によるディテント位置は、変速機１における変速を行う際に、シフトロッド１０を移動させる際の目標位置として利用される。例えば、凹部１２によるディテント位置によると、凹部１２によるディテント位置の中心を適切に表しているので、変位センサ５５による位置データにより、凹部１２からロックボール１６が抜けているか否かを適切に把握できる。また、例えば、凹部１２と凹部１１又は凹部１３との間隔とは、規定値となっているので、凹部１２によるディテント位置から凹部１１又は凹部１３がロックボール１６と係合する位置を適切に算出することができる。

次に、本発明の一実施形態に係るディテント位置学習装置５によるディテント位置学習処理について説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係るディテント位置学習処理のフローチャートである。

このディテント位置学習処理は、例えば、変速機１を搭載した車両を生産した直後や、この車両に対する検査時（例えば、車検時）に実行されてもよく、車両を走行している際に実行されてもよい。

位置データ取得部５３は、変速制御部５１から変速指示を受け付けると、その変速指示が、ニュートラル位置への移動であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この結果、ニュートラル位置への移動でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、位置データ取得部５３は、再びステップＳ１１を実行する。

一方、ニュートラル位置への移動である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、位置データ取得部５３は、Ｘ方向からのニュートラル位置への変更指示（第
１ギヤイン位置からの変更指示）であるか否かを判定し（ステップＳ１２）、Ｘ方向からのニュートラル位置への変更指示である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、シフトロッド１０がニュートラル位置に対応するディテント位置に停止したことを検出すると、その際の変位センサ５５からの位置データをＸ方向側からの位置データ（第１位置データ）として、ＥＣＵ５０内の記憶部に記憶する（ステップＳ１３）。

一方、Ｘ方向からのニュートラル位置への変更指示でない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、位置データ取得部５３は、シフトロッド１０がニュートラル位置に対応するディテント位置に停止したことを検出すると、その際の変位センサ５５からの位置データをＹ方向側からの位置データ（第２位置データ）として、ＥＣＵ５０内の記憶部に記憶する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１３又はステップＳ１４を実行した後に、位置データ取得部５３は、記憶部に記憶された第１位置データ及び第２位置データの中に処理対象データがあるか否かを検出する（ステップＳ１５）。

この結果、記憶部に記憶された第１位置データ及び第２位置データの中に処理対象データを特定できた場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、位置データ取得部５３は、処理対象データを位置決定部５４に引き渡す（ステップＳ１６）。ここで、位置データ取得部５３は、第１位置データと第２位置データとのそれぞれのデータが同数となるような処理対象データを特定して、位置決定部５４に引き渡す。

位置決定部５４は、引き渡された処理対象データに基づいて、凹部１２によるディテント位置を決定し、その位置をＥＣＵ５０の記憶部に記憶する（ステップＳ１７）。本実施形態では、位置決定部５４は、既に引き渡されている処理対象データと、新たに引き渡された処理対象データとに基づいて、凹部１２によるディテント位置を決定する。

一方、記憶部に記憶された第１位置データ及び第２位置データの中に処理対象データを特定できなかった場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、位置データ取得部５３は、処理をステップＳ１１に進める。

以上説明したように、本実施形態に係るディテント位置学習装置によると、シフトロッド１０がＸ方向側から移動した場合の凹部１２によるディテント位置を示す第１位置データと、シフトロッド１０がＹ方向側から移動した場合の凹部１２によるディテント位置を示す第２位置データとの中からそれぞれ同数とする処理対象データを特定し、その処理対象データに基づいて、凹部１２によるディテント位置を決定するようにしたので、シフトロッド１０の移動方向の違いによる凹部１２によるディテント位置の検出における偏りの影響を低減することができ、高精度に凹部１２によるディテント位置を学習することができる。より具体的には、凹部１２の中心においてロックボール１６が係合している位置（ディテント位置の中心）を検出することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態において、アクチュエータ６における油の温度を測定するようにし、その温度が所定の範囲内にある場合において検出された、第１位置データと、第２位置データとを処理対象データとして特定するようにしてもよく、このようにすると、アクチュエータ６の動作状態が近い場合における第１位置データと、第２位置データとをディテント位置の決定に用いることができるので、より高精度にディテント位置を決定することができる。

また、上記実施形態では、シフトロッド１０を油圧によって駆動させるアクチュエータ６を備え、油圧を制御することによりシフトロッド１０の推力を制御するようにしていたが、本発明はこれに限られず、シフトロッド１０を電磁アクチュエータ、例えばモータによって駆動させるアクチュエータを備えるようにし、モータに供給する電力を制御することにより推力を制御するようにしてもよい。

１ 変速機
２ 変速機ケース
５ ディテント位置学習装置
６ アクチュエータ
１０ シフトロッド
１１ 第１凹部
１２ 第２凹部
１３ 第３凹部
１４ 押圧部
３０ 油圧シリンダ
４１ 圧力調整弁
４３，４４ オン／オフ弁
５０ ＥＣＵ
５１ 変速制御部
５２ 供給制御部
５３ 位置データ取得部
５４ 位置決定部
５５ 変位センサ

Claims (4)

1. 変速機の変速を行うためのシフトフォークが固定されるシフトロッドと、前記シフトロッドを所定方向に移動させるアクチュエータと、前記シフトロッドを前記所定方向と交差する方向から押圧する押圧部と、前記シフトロッドの所定の位置に形成され、前記押圧部と係合することにより、前記シフトロッドの前記所定方向の移動に対して抗力を生じさせる凹部と、を備えた変速機において、前記シフトロッドの前記凹部に前記押圧部が係合することにより前記シフトロッドが係止される位置であるディテント位置を学習するディテント位置学習装置であって、
   前記シフトロッドの前記所定方向における位置を示す位置データを検出する位置検出センサと、
   前記アクチュエータの前記シフトロッドを移動させる推力を、前記押圧部が凹部に係合した場合における前記抗力よりも小さくなるように制御する推力制御手段と、
   前記推力が前記抗力よりも小さくなるように制御されて前記シフトロッドが第１方向に移動されて前記凹部が前記押圧部と係合して停止した場合における前記位置検出センサにより検出された複数の第１位置データと、前記推力が前記抗力よりも小さくなるように制御されて前記シフトロッドが前記第１方向と反対の第２方向に移動されて前記凹部が前記押圧部と係合して停止した場合における前記位置検出センサにより検出された複数の第２位置データとからそれぞれ同数のデータを処理対象データとして特定する特定手段と、
   前記特定手段によって特定された処理対象データに基づいて、前記ディテント位置を決定する決定手段と、
   を有するディテント位置学習装置。
2. 前記特定手段は、所定の時間以内に得られた前記第１位置データと、前記第２位置データとを処理対象データとして特定する
   請求項１に記載のディテント位置学習装置。
3. 前記特定手段は、時間的に連続して検出した、前記第１位置データと、前記第２位置データとを処理対象データとして特定する
   請求項１又は請求項２に記載のディテント位置学習装置。
4. 前記アクチュエータは、作動油により駆動される油圧アクチュエータであり、
   前記特定手段は、前記油圧アクチュエータにおける前記作動油の温度が、所定の範囲内である場合における、前記第１位置データと、前記第２位置データとを処理対象データとして特定する
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のディテント位置学習装置。

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