JP3067506B2 - 自動変速機のレンジ切換弁の自走検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的制御に基づいて
駆動されるアクチュエータにより切換えられる自動変速
機のレンジ切換弁の自走検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動変速機において、前後進の各走行レ
ンジあるいはニュートラルレンジやパーキングレンジの
選択は、レンジ切換弁（マニュアルバルブ）の切換えに
よって行われる。このレンジ切換弁は、従来一般にシフ
トレバーの手動操作に連動して切換えられていたが、こ
れを電気的な制御で行う構成の自動変速機が既に提案さ
れている。

【０００３】例えば、特開平５−９９３２６号公報に
は、電気的な制御によって駆動するモータ（アクチュエ
ータ）によりコントロール軸を回転させ、このコントロ
ール軸の回転により、自動変速機のレンジ切換弁を動作
させて、複数のレンジポジションに切換える自動変速機
の制御装置が開示されている。

【０００４】この装置においては、前記モータからレン
ジ切換弁への動力伝達経路の一部に所定の遊び量（ガ
タ）が設けられており、この遊び量が組込まれたディテ
ント機構により、複数のレンジポジションで確実な位置
決めがなされるようになっている。

【０００５】即ち、目標レンジポジションの近傍にレン
ジ切換弁が動作すると、ディテント機構がレンジ切換弁
を目標のレンジポジションに向けて自走させ、同レンジ
ポジションに位置決めする。そして、この自走を検出す
ることで、モータの駆動を停止させるように制御してい
る。

【０００６】上記特開平５−９９３２６号公報において
は、この自走検出を、切換弁の実動作位置を検出する切
換弁動作位置センサの出力と、アクチュエータの動作位
置を検出するアクチュエータ動作位置センサの出力との
比較により確認する方法を併せて開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この２
つのセンサの出力の比較により確認する方法は、第１に
センサを２つ必要とするためにコスト高となること、第
２に２つのセンサの検出値（絶対値）の設定（セッティ
ング）にばらつきがあったりすると両者の検出値の差が
非リニアにばらつくため、自走を早期に且つ正確に判定
することが必ずしもできない場合がある、等の不具合が
あった。

【０００８】ところで、本来、自走の検出は、該自走が
開始すると切換弁の実動作位置を検出する切換弁実動作
位置検出センサの出力が急激に変化するため、理論的に
は、該センサの出力の変化を確認することにより行うこ
とができる。即ち、例えばレンジ切換弁を駆動するコン
トロール軸の回転角変化、即ち回転スピードが所定値を
超えたときに、自走が発生したと判断することができ
る。

【０００９】しかしながら、現実にはこの自走は極めて
短時間で終ってしまうため、センサ出力の変化が大きい
と観察できるのも極めて短時間のみとなってしまい、該
変化を必ずしも的確に確認できないという問題がある。
つまり速いスピードでコントロール軸が自走した場合
は、１回か２回しか自走と判断するためのデータをとれ
ないことがあり、ノイズが入った場合、正確な判断がで
きない恐れがある。

【００１０】この場合、サンプリング時間を短くすれ
ば、データ数は多くとれるようになるが、反面、高速演
算の可能なコンピュータが必要となる上に、スピードの
変化が小さくなるため、やはりノイズに弱くなる恐れが
ある。

【００１１】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、センサを２個準備する必要がな
く、したがってこれらの出力値の相互のばらつきの問題
等の発生する余地もなく、しかもコントロール軸の回転
スピードに関係なく、自走と判断するためのデータ数を
多くとれるようにし、低コストで的確に自走発生の判断
を行えるようにした自動変速機のレンジ切換弁の自走検
出装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、図１
にその要旨を示すように、電気的制御に基づいて駆動さ
れるアクチュエータと、該アクチュエータにより所定の
遊び量付きのディテント機構を介して複数のレンジポジ
ションで位置決めされるレンジ切換弁と、を有する自動
変速機のレンジ切換弁の自走検出装置において、前記レ
ンジ切換弁の実動作位置を検出する切換弁動作位置検出
手段と、前記アクチュエータによってレンジ切換弁が移
動させられたとき、前記ディテント機構に遊び量がない
と仮定した場合のレンジ切換弁の推定位置を演算する推
定位置演算手段と、前記切換弁動作位置検出手段の検出
するレンジ切換弁の実動作位置と前記推定位置演算手段
の出力するレンジ切換弁の推定位置との偏差に応じてデ
ィテント機構の自走によりレンジ切換弁が移動したと判
断する自走判断手段と、を備えたことにより、上記課題
を解決したものである。

【００１３】

【作用】本発明においては、推定位置演算手段がディテ
ント機構に遊びがないと仮定した場合のレンジ切換弁の
推定位置を演算し、一方、切換弁動作位置検出手段がレ
ンジ切換弁の実動作位置を検出する。

【００１４】したがって、推定位置と実動作位置の偏差
が所定誤差以上に開いた場合は、レンジ切換弁が自走し
た状態にあると見做せ、自走判断手段が自走発生と判断
し得ることになる。自走した場合、その後遊び量が詰め
られるまでの間は、偏差が開いたままとなる。したがっ
て、その偏差が縮まるまでの時間については、サンプリ
ングデータを集めて自走発生の真偽を確かめることがで
きる。又、センサも１個のみで足りるため、低コスト化
でき、２つのセンサの出力（絶対値）のセッティングの
問題も解消される。

【００１５】なお、前記自走判断手段が、切換弁動作位
置検出手段及び推定位置演算手段の出力を一定時間間隔
でサンプリングしており、そのサンプリングしたデータ
による判定結果が所定回数以上同じ場合に、自走により
レンジ切換弁が移動したと判断するように構成されてい
ると、一層正確に自走を判断することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００１７】図３に自動変速機のシフトレンジを切換え
るためのレンジ切換弁３０及びその駆動系の概要が斜視
図で示されている。このレンジ切換弁３０はスプールバ
ルブ形式であって、自動変速機の制御のための基本油圧
となるライン油圧が供給されている。このレンジ切換弁
３０は、スプール３０ａを軸方向に操作することで、そ
の排出ポートを切換えて、各シフトレンジを設定するた
めの摩擦係合装置（図示略）の係合及び解放を制御す
る。

【００１８】３２は、モータ（アクチュエータ）５０と
レンジ切換バルブ３０を繋ぐコントロール軸であり、こ
の軸３２上にはウォームホイール５６が固定されてい
る。このウォームホイール５６に対しては、直流モータ
５０の駆動軸５２に設けられたウォーム５４が噛み合っ
ている。従って、コントロール軸３２には、モータ５０
の回転がウォーム５４とウォームホイール５６との噛み
合いにより減速して伝達される。

【００１９】コントロール軸３２の回転は、その軸上に
固定されているディテントレバー３６の回動を通じて、
レンジ切換弁３０のスプール３０ａをその軸線方向に移
動させる。なお、ウォームホイール５６の近くには、こ
のウォームホイール５６の回転位置、つまりレンジ切換
弁３０の切換え位置（実動作位置）を検出できる可変抵
抗器などの切換弁動作位置センサ２２が配置されている
（後述）。

【００２０】ディテントレバー３６は扇形状のものであ
り、その外周には複数個の凹凸部３６ａが形成されてい
る。これら凹凸部３６ａのうちの一つの凹部に対し、デ
ィテントスプリング３８の端部に設けられたローラ３８
ａが係合するようになっている。これによりコントロー
ル軸３２の回転位置、つまりレンジ切換弁３０の複数の
レンジ切換え位置を決めるディテント機構３４が構成さ
れている。

【００２１】図４に前記コントロール軸の端部とウォー
ムホイール５６のボス部５８との係合部分が拡大して示
されている。この図面で明らかなように、コントロール
軸３２の端部は断面矩形状に形成されていて、この部分
がボス部５８の内部に挿入されている。そして、この係
合部分には、相互間の回転伝達方向に関して所定の遊び
量δが設けられている。即ち、この遊び量δは、前記モ
ータ５０とレンジ切換弁３０との間の動力伝達経路に設
けられており、前記モータ５０の駆動に伴うウォームホ
イール５６の回転力は前記遊び量δを詰めた後にコント
ロール軸３２に伝達されることとなる。

【００２２】前記コントロール軸３２の回転により、既
に説明したように前記ディテントレバー３６を通じてレ
ンジ切換弁３０が切換えられる。このときレンジ切換弁
３０の各レンジポジションにおいて、前記ディテントス
プリング３８のローラ３８ａはディテントレバー３６の
凹凸部３６ａの一つの凸部を乗り越えては隣の凹部に係
合するといった動作を繰り返す。

【００２３】従って、前記ローラ３８ａが凹凸部３６ａ
の一つの凸部を越えてから凹部に至るまでの間は、前記
ディテントスプリング３８の弾性力に基づいて前記コン
トロール３２がモータ５０の駆動とは無関係に前記遊び
量δの範囲内で自走することとなる。

【００２４】この自走の特に初期の段階をここでは「引
込」という。「引込」とは、ディテントスプリング３８
のローラ３８ａが、ディテントレバー３６の凹凸部３６
ａの一つの凸部を乗り越えて、隣の凹部に引込まれる現
象を指している。

【００２５】なお、この自走の直後からモータ５０の駆
動による前記ウォームホイール５６の回転によって遊び
量δが再び詰められるまでの間は、前記コントロール軸
３２の回転量、つまりレンジ切換弁３０の動作量はほと
んど変化しない。

【００２６】図２に前記モータ５０を電気制御で駆動す
るための信号系統図を示す。この図において、レンジ選
択スイッチ１０は自動変速機ＡＴのシフトレンジを選択
するために運転者によるレバー装置に対応して切換えら
れるポジションスイッチ、あるいは運転者が直接操作す
る操作スイッチ等である。

【００２７】図において、レンジ制御部２０（ＳＢＷ制
御部）にはマイクロコンピュータが使用され、このマイ
クロコンピュータは、自動変速機ＡＴのシフトレンジ切
換えのための各種ソフトウエア処理に必要なプログラム
を記憶させた読みだし専用メモリ（ＲＯＭ）、このプロ
グラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、プログ
ラムに必要な変数等を一時的に記憶できる書き込み可能
メモリ（ＲＡＭ）等を主体として構成されている。

【００２８】前記レンジ制御部２０には、前記レンジ選
択スイッチ１０の操作によって出力されるレンジ信号、
自動変速機ＡＴの側に設けられた切換弁動作位置センサ
２２から出力される検出信号が共に入力される。又、レ
ンジ制御部２０からは、前記レンジ信号に応じた駆動信
号が前記モータ５０の駆動回路に出力される。

【００２９】前記切換弁動作位置センサ２２は、前記レ
ンジ切換弁３０の実動作位置（現在位置）を検出するた
めのセンサで、図３に示すように例えばロータリー形式
のポテンショメータを用いて前記コントロール軸３２の
回転角を電圧変化として検出する。なお、この切換弁動
作位置センサ２２から出力される検出信号は、アナログ
信号であるから、図に示すＡ／Ｄコンバータ２４により
デジタル信号に変換された後、前記レンジ制御部２０に
入力される。

【００３０】図５にシフトレンジをＰレンジからＬレン
ジ方向に切換えた時の前記切換弁動作位置センサ２２の
検出電圧値の変化をグラフで示す。図６にシフトレンジ
をＬレンジからＰレンジ方向に切換えた時の前記切換弁
動作位置センサ２２の検出電圧値の変化をグラフで示
す。これらの図から明らかなように、前記レンジ切換弁
３０の各レンジポジションでの切換弁動作位置センサ
（ポテンショメータ）２２の検出電圧値は、Ｌレンジ、
２レンジ、Ｄレンジ、Ｎレンジ、Ｒレンジ、Ｐレンジの
順に高くなリ、この逆順に低くなるように設定されてい
る。

【００３１】又、前述したように、各レンジポジション
において、レンジ切換弁３０がディテント機構３４の機
能により前記遊び量δの範囲で自走したとき、切換弁動
作位置センサ２２の電圧値が瞬間的に大きく変化する。
この自走後は、モータ５０の駆動に基づいて遊び量δが
再び詰められる時間が経過するまで、切換弁動作位置セ
ンサ２２の電圧値はほとんど変化せず、フラットにな
る。

【００３２】そして、前記レンジ制御部２０は、シフト
レンジの切換え時における切換弁動作位置センサ２２か
らの検出信号（レンジ切換弁３０の実動作位置）を所定
時間毎にサンプリングする機能と、サンプリングしたデ
ータを用いてディテント機構３４に遊び量が存在しない
と仮定した場合の切換弁動作位置センサ２２の出力（レ
ンジ切換弁の位置、あるいはコントロール軸の回転位置
に相当する）を推定する機能と、推定した出力と切換弁
動作位置センサ２２からの直接の出力との偏差に基づい
て、自走が発生したか否かを判断する機能とを備えてい
る。

【００３３】また、自走発生の判断結果によりレンジポ
ジションを判定したり、その判定結果によりアクチュエ
ータに停止信号を送る機構も備えている（ここでは、こ
れらの機能についての説明は省略する）。

【００３４】次に、その制御フローについて図７を参照
しながら説明する。

【００３５】なお、フローの説明に入る前に、フローチ
ャート中で用いている符号について予め説明しておく。

【００３６】ＦＬＨ … 引込を検出したことを示すフ
ラグ。 θ_n … コントロール軸の回転位置（＝ポテンショメ
ータ電圧）。 Ｎ … 引込判定の回数。 Ｋ … エラー判定回数。 Ｍ … 引込判定をキャンセル、つまり無効とするた
めの判定回数。エラー回数ＫがＭ以上のとき引込判定を
キャンセルする。 ｊ … 最初に引込検出してからのθ_n の検出回数。
初期値は１である。なお、ｊ＝１は最初の引込検出を表
すが、検出していない段階もｊ＝１には含まれている。 Θ_n,j,L … Ｌレンジ側へのシフト時のｊ回目の推定位
置。 Θ_n,j,P … Ｐレンジ側へのシフト時のｊ回目の推定位
置。

【００３７】これらは、ｊ回検出前のθ_n-j からの推定
位置という形で、次式のように定義されている。

【００３８】Θ_n,j,L ＝θ_n-j −ｊ・Ｓ_j Θ_n,j,P ＝θ_n-j ＋ｊ・Ｓ_j 但し、 Ｓ_j ＝｜θ_n-j −θ_n-j-1 ｜＋ε （ε＝誤差） である。

【００３９】図８〜図１０は、それぞれこれらの値の関
係を、ｊ＝１、ｊ＝２、ｊ＝ｊの場合に分けて示してい
る。なお、便宜上、図８〜図１０は誤差εを無視した状
態で表示してある。以下、図７並びに図８〜図１０を参
照しながら制御フローの内容を説明する。

【００４０】この制御がスタートすると、ステップ１０
１でモータ５０が作動中であるか否かを判断する。モー
タ作動中の場合は、ステップ１０２でコントロール軸３
２が作動中か否かを判断し、作動中の場合はステップ１
０３に進み、現在のレンジが目標レンジとその手前のレ
ンジの間にあるか否かを判断する。

【００４１】ステップ１０１〜１０３の判断のうちいず
れかがＮＯの場合は、この回の処理を終了し、他の処理
に移る。ステップ１０１〜１０３の判断が全部ＹＥＳの
場合は、ステップ１０４以降の処理に進む。

【００４２】ステップ１０４では、Ｌレンジ側へのシフ
トか否かを判断する。ＹＥＳの場合はＬレンジ側へのシ
フト、ＮＯの場合はＰレンジ側へのシフトということを
意味する。

【００４３】Ｌレンジ側へのシフトの場合は、ステップ
１１３に進み、ここで引込検出フラグＦＬＨが１か否か
を判断する。最初はフラグＦＬＨ＝１ではないから、ス
テップ１１４に進み、ここでθ_n ＞Θ_n,j,L か否かを判
断する。つまり実動作位置（θ_n ）が推定位置（Θ
_n,j,L ）より大きいか否かを判断する。なお、ここで
は、誤差ε（ε＞０）が与えられていることにより、推
定位置は図８〜１０の点線で示す位置よりも下回った位
置になる。

【００４４】ステップ１１４の判断がＹＥＳの場合は、
推定位置と実動作位置の偏差の開きがない（＝実動作位
置が推定位置と誤差ε範囲内で一致）ということである
から、引込検出（自走の初期段階の検出）とは見做さ
ず、ステップ１１５にて、ｊ＝１、Ｋ＝０として、処理
終了となる。

【００４５】ステップ１１４の判断がＮＯの場合は、引
込検出、つまり自走が始まったと判断し、ステップ１１
２に進み、ここでｊ＝２、引込フラグＦＬＨ＝１とし
て、この回の処理を終了する。ｊ＝２としたのは、ここ
で引込検出後、２回目のサンプリングに移ることを表し
ている。

【００４６】次の回の処理では、ステップ１１３の判断
がＹＥＳとなって、ステップ１１６に進み、ここでθ_n
＞Θ_n,j,L か否かを再び判断する。ここで、再びＮＯの
判断が出る、つまり引込状態が継続していることが検出
されると、ステップ１０７に進んで、ｊをインクリメン
トする。

【００４７】ついで、ステップ１０８でｊの値が判定回
数Ｎ以上となったか否かを判断し、Ｎ未満の場合はその
まま処理を終了し、Ｎ以上の場合はステップ１０９に
て、引込現象を正式に「自走発生」と判定し、フラグＦ
ＬＨをリセットし、ｊ＝１、ｋ＝０として、この回の処
理を終了する。

【００４８】自走発生と判定した場合は、その時点でア
クチュエータを停止する等の処理を別のフローで行う。

【００４９】一方、ステップ１１６の判断がＹＥＳ、つ
まり前回は引込検出と判断したにもかかわらず、今回は
引込状態が検出されなかった場合は、ステップ１１７に
進む。そして、ここでｊの値及びＫの値をインクリメン
トする。

【００５０】このＫの値は、一旦引込検出したにも拘ら
ず、以降のサンプリングで引込状態でないと判断した回
数を表す。つまり、ノイズなどが原因で引込発生を誤検
出した場合は、以降において引込でない状態が検出され
るはずである。したがって、引込状態でない検出回数を
ここでカウントしているのである。

【００５１】ステップ１１７の次は、ステップ１１８で
このＫの値がＭ回以上になったか否かを判断し、Ｍ回以
上の場合はステップ１１９に進んで、引込検出フラグＦ
ＬＨをリセットし、ｊ＝１、Ｋ＝０とする。即ち、ここ
では引込でない状態が所定回数Ｍ以上検出された場合
は、最初の引込検出が検出ミスであったということにし
て、引込判断をリセットし、初期状態に戻すのである。

【００５２】以上はＰレンジ側からＬレンジ側へのシフ
トの場合であったが、Ｌレンジ側からＰレンジ側へのシ
フトの場合は、ステップ１０４からステップ１０５に進
み、ここでフラグＦＬＨが１か否かを判断し、初回はＦ
ＬＨ＝１ではないので、ステップ１１０に進んで、θ_n
＜Θ_n,j,P か否かを判断する。

【００５３】ステップ１１０の判断がＹＥＳの場合は、
推定位置と実動作位置の偏差の開きがない（＝実動作位
置が推定位置と誤差ε範囲内で一致）ということである
から、引込検出（自走の初期段階の検出）とは見做さ
ず、ステップ１１１にて、ｊ＝１、Ｋ＝０として、処理
終了となる。

【００５４】ステップ１１０の判断がＮＯの場合は、引
込検出、つまり自走が始まったと判断し、ステップ１１
２に進み、ここでｊ＝２、引込フラグＦＬＨ＝１とし
て、この回の処理を終了する。

【００５５】次の回の処理では、ステップ１０５の判断
がＹＥＳとなって、ステップ１０６に進み、ここでθ_n
＜Θ_n,j,P か否かを再び判断する。ここで、再びＮＯの
判断が出る、つまり引込状態が継続していることが検出
されると、ステップ１０７に進んで、ｊをインクリメン
トする。ついで、ステップ１０８でｊの値が判定回数Ｎ
以上となったか否かを判断し、Ｎ未満の場合はそのまま
処理を終了し、Ｎ以上の場合はステップ１０９にて、引
込現象を正式に「自走発生」と判定し、フラグＦＬＨを
リセット、ｊ＝１、ｋ＝０として、この回の処理を終了
する。

【００５６】ステップ１０６の判断がＹＥＳ、つまり前
回は引込検出と判断したにもかかわらず、今回は引込状
態が検出されなかった場合は、ステップ１１７に進む。
そして、ここでｊの値及びＫの値をインクリメントし、
Ｌレンジ側へのシフトの場合と同様に、ステップ１１８
でＫの値がＭ回以上になったか否かを判断し、Ｍ回以上
の場合はステップ１１９に進んで、引込判断をリセット
し、初期状態に戻す。

【００５７】このように、この実施例の制御では、自走
スピードに関係なく、推定位置と実動作位置との偏差に
基づいて自走判断を行うので、判断に時間的な余裕を持
たせることができ、何回ものサンプリングデータに基づ
いて的確に自走判断を行うことができる。特に最初に引
込検出してから、所定割合以上引込状態を検出した場合
だけ自走と判断し、何回か引込検出がされなかった場合
には、引込の判断自体をキャンセルするので、ノイズに
よる誤検出の影響を排除することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンジ切換弁の自走スピードに関係なく、自走の発生を
判断するためのデータ数が多くとれるようになり、自走
の発生を低コストで的確に判断できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例の電気信号系統を示す構成図

【図３】自動変速機のシフトレンジを切換えるためのレ
ンジ切換弁とその駆動系の概要を表した斜視図

【図４】コントロール軸とウォームホイールとの係合部
分を表す平面図

【図５】本発明の実施例におけるレンジ切換弁を、Ｐレ
ンジ側からＬレンジ側に操作した場合の切換弁動作位置
センサ（ポテンショメータ）の検出電圧値の変化を示す
特性図

【図６】本発明の実施例におけるレンジ切換弁を、Ｌレ
ンジ側からＰレンジ側に操作した場合の切換弁動作位置
センサ（ポテンショメータ）の検出電圧値の変化を示す
特性図

【図７】本発明の一実施例の制御フローチャート

【図８】本発明の一実施例の動作時の切換弁動作位置セ
ンサ（ポテンショメータ）の検出電圧値の変化を示す特
性図

【図９】図８の次のサンプリング時点における図８と同
様の図

【図１０】図８の時点からｊ回目のサンプリング時点に
おける図８と同様の図

【符号の説明】

２０…レンジ制御部 ２２…切換弁動作位置センサ ３０…レンジ切換弁 ３４…ディテント機構 ３６…ディテントレバー ５０…モータ（アクチュエータ） δ…遊び量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 63/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気的制御に基づいて駆動されるアクチュ
   エータと、該アクチュエータにより所定の遊び量付きの
   ディテント機構を介して複数のレンジポジションで位置
   決めされるレンジ切換弁と、を有する自動変速機のレン
   ジ切換弁の自走検出装置において、 前記レンジ切換弁の実動作位置を検出する切換弁動作位
   置検出手段と、 前記アクチュエータによってレンジ切換弁が移動させら
   れたとき、前記ディテント機構に遊び量がないと仮定し
   た場合のレンジ切換弁の推定位置を演算する推定位置演
   算手段と、 前記切換弁動作位置検出手段の検出するレンジ切換弁の
   実動作位置と前記推定位置演算手段の出力するレンジ切
   換弁の推定位置との偏差に応じてディテント機構の自走
   によりレンジ切換弁が移動したと判断する自走判断手段
   と、 を備えたことを特徴とする自動変速機のレンジ切換弁の
   自走検出装置。