JP3455855B2 - 変速機のシフト方法及びその装置 - Google Patents

変速機のシフト方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用変速機をシフト
するための閉ループ制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術において、変速機−シフトサ
ーボ機構を幾つかの位置に駆動するため比例−積分−微
分制御回路が用いられてきた。しかしながら、シフト動
作は、シフトサーボ機構間における製造誤差、同様に、
磨耗、車両用変速機の環境における極端な温度変化（華
氏-40 度から+300度まで）及びその他の変数のため、常
に最適であるとは限らなかった。比較的強力かつ低摩擦
のサーボ機構のために選択された（制御回路内の）比例
微分ゲイン定数を、よりパワーの弱い又はより摩擦の大
きいサーボ機構に用いたとき、十分な働きを得ることが
できない。反対に、本質的に低速のサーボ機構に最適な
ゲイン定数を選択すると、より速度の速いものにおいて
はオーバーシュート及び振動を招来する。
【０００３】最適な制御定数は、又、特定シフトのタス
クに依存するものである。例えば、ポジション１からポ
ジション２へシフトするための最良の制御定数は、ポジ
ション２からポジション３へシフトするための最良の制
御定数とも、又、ポジション２からポジション１へシフ
トを戻すための最良の制御定数でさえとも同じではな
い。
【０００４】低速サーボ機構は、高速サーボ機構にとっ
て最良の比例ゲイン（加速）及び微分ゲイン（動的ブレ
ーキ）より、大きな比例ゲイン及び小さな微分ゲインで
最良に機能することがわかっている。
【０００５】上述の理由により、各サーボ機構及び各ポ
ジショニング−タスクに対して異なる制御定数（パラメ
ータ）を与えること及び温度及び磨耗条件に対応して定
数を変えることが望ましい。回路自身を監視しかつ補正
する、適応生のある回路が望まれている。
【０００６】本発明の例として、第１に、例えば、比例
及び微分ゲイン定数の整合した組み合わせからなる、制
御定数のマトリクス（例えば、２×19のマトリクス）が
定められる。（勿論、このマトリクスにおいて、他のパ
ラメータと変えてもよいし、もしくは加えてもよい。）
定数のこれらの組み合わせは徐々に小さくなる微分ゲ
イン値と組み合わされた徐々に大きくなる比例ゲイン値
からなる。マトリクスをアドレスするための「ポイン
タ」は、異なったサーボ機構−ポジショニングに関連す
ることのできる19個のアドレスを有している。当初、ポ
インタは中心設定位置に配置される。
【０００７】２番目に、目標領域又は範囲が各目標位置
のまわりに定められる。これらはシフト機構部材のため
の最終位置の受け入れられる値の領域である。もし、機
構部材の最終位置が目標領域内にある場合、ポジショニ
ング−タスクは完全である。この領域内のオーバーシュ
ートは受け入れることができる。
【０００８】３番目に、サーボ機構がなんらかのポジシ
ョニング−タスクを実施した後、その実施内容を点検
し、システムを改善する。例えば、全体のシフト時間が
長すぎる場合、プログラムに記憶された所定の規則に応
じてポインタを自動的に移動する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、さまざまなシステムパラメータ（例えば、比
例、積分及び微分ゲイン）を有し、そのうちの幾つかが
変速機をシフトするサーボ機構の新しい作業に応じて変
更される変速機制御方法及びその装置を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の構成を次の通りとした。即ち、シフトコマ
ンドに応じて機械式シフト部材を移動するサーボ機構
と、前記シフト部材の位置を検知するセンサと、該セン
サからの信号を受け、前記シフト部材を要求された目標
位置に駆動するフィードバック制御ループとを有する変
速機のシフト方法であって、前記シフト部材を所定の位
置に到達させるための時間を測定するステップと、所定
の位置への到達時間が限界時間より大きい場合には前記
フィードバック制御ループのゲインを変更するステップ
とを有する構成とした。
【００１１】
【作用】他の目的は、比例及び微分ゲイン定数の組合わ
されたマトリクスが形成され、シフト実行のそれまでの
来歴に基づき、使用するため適切な組み合わせが選択さ
れる、変速機をシフトするための制御システムを提供す
ることである。
【００１２】他の目的は、比例ゲイン定数の中間値が微
分ゲイン定数の中間値と組み合わされ、比例ゲイン定数
の中間値より小さい値が微分ゲイン定数の中間値より大
きい値と組み合わされ、比例ゲイン定数の中間値より大
きい値が微分ゲイン定数の中間値より小さい値と組み合
わされ、シフタの特性及びシフタの作動してる状態に応
じて適正な組み合わせが自動的に選択される、変速機を
シフトするための制御システムを提供することである。
【００１３】他の目的は、サーボ機構に対する位置の許
容目標領域が各目標位置の回りに形成され、サーボ機構
の各最終位置がシフト時に監視され、もしそれが目標領
域内にある時にはシフトは完全であると考えられる、変
速機のシフトするための制御システムを提供することで
ある。
【００１４】本発明の他の目的は、もし、目標領域の最
初の境界に到達する時間が超過したとき、サーボ機構の
モータの加速度及び速度利用するための動力を大きくす
るために、回路の比例ゲイン定数を増加し、回路の微分
ゲイン定数を減少し、又、ゲインの変化量が最初の境界
に到達するのに要する時間に基づく、変速機をシフトす
るためのサーボ機構の制御システムを提供することであ
る。
【００１５】他の目的は、もし、目標領域の最初の境界
に到達する時間が許容され、しかしオーバーシュートが
超過するとき、振動を減少させ、かつ全シフト時間を改
善するため、比例ゲイン定数を減少し、かつ微分ゲイン
定数を増加し、又、ゲインの変化量がオーバーシュート
量に基づく、変速機をシフトするための制御方法及びサ
ーボ機構装置を提供することである。
【００１６】他の目的は、もし、目標領域の最初の境界
に到達する時間が許容され、かつその領域内のオーバー
シュート量が許容されるとき、システムの振動を引き起
こすことなく、サーボ機構用モータの加速度及び速度を
改善するため、比例ゲイン定数を増加し、かつ微分ゲイ
ンを減少する、変速機をシフトするためのサーボ機構の
制御システムを提供することである。
【００１７】他の目的は、装置の温度が検知され、その
温度がゲイン定数選択の一因となり、又、ゲイン定数の
十分大きなマトリクスが与えられ、広い温度範囲に対す
る補償を可能とする、上記の様な制御装置を提供するこ
とである。
【００１８】他の目的は、サーボ機構が後の使用のため
（例えば、セットアップ時に）学習しかつある定数を保
持することを可能とする適応性のある制御回路（及び、
必要な場合、温度反応回路）にメモリが与えられてい
る、上記のような制御システムを提供することである。
【００１９】他の目的は、上述の装置の機能を実行する
ための方法を提供することである。
【００２０】更に他の目的は、本発明の説明、図面及び
請求の範囲により明らかになるであろう。
【００２１】
【実施例】本発明の好適な実施例において、例えば入力
軸、副軸及び出力軸を有する機械式同期変速機が用いら
れる。この変速機はギヤ比が９：１から１：１の前進６
段及びギヤ比が９：１の後進１段を有している。変速機
のシフトは図１及び２に概略的に示された機構により実
施される。
【００２２】図１にレールアセンブリ10が示されてい
る。このレールアセンブリ10は後進ギヤレール12、１段
／２段ギヤレール14、３段／４段ギヤレール16、及び５
段／６段ギヤレール18を含んでいる。各々のレール12、
14、16、18は、レバー20、22、24、26をそれぞれ有し、
前後方向（Ｙ軸）に滑動する。
【００２３】これらのレバーは、従来技術において、
「フォーク」と呼ばれることが多い。また、図１には、
4つの 「 溝付ドグ25、27、29、31 」 が記載されており、こ
れらは、各レール12、14、16、18にそれぞれ固定されて
いる。Ｙ軸上のレバー20、22、24、26の前方位置におい
ては、選択ギヤはそれぞれ後進、１段、３段又は５段で
あり、後方位置においては、選択ギヤはそれぞれ２段、
４段又は６段である。
【００２４】図２に関連して以下に説明するレール選択
アクチュエータは、一度に１つのレールを選択する。ギ
ヤをシフトする手段28を図２に示す。ボールスクリュー
機構30は、フィンガ19に係合し、電線34、36を有する２
方向永久磁石直流モータ32によって駆動される。ボール
スクリュー機構30は、モータ32がボールスクリュー機構
30のスクリューを回転させたとき、フィンガ19をシャフ
ト23(Ｘ軸)に沿って滑動させる。シャフト23は、レール
12、14、16、18に垂直であり、フィンガ19は、これらの
レールを横切るように移動する。 シャフト23上のフィン
ガ19のＸ軸位置に応じて、フィンガ19の下端部が溝付ド
グ25、27、29、31の1つに係合し、これにより、対応す
るレール12、14、16、18の1つを選択する。このように
して、一度に1つのが選択される。
【００２５】同様に、ボールスクリュー機構38は、シャ
フト23に固定されたクレビス40に係合して、シャフト23
を小角度回転させ、これにより、ボールスクリュー機構
38が作動されたとき、フィンガ19が小角度回転する。こ
の機構38は、電線44，46によって通電して両方向に回転
可能な永久磁石直流モータ42によって駆動される。選択
されたいずれかのレール(例えばレール18)は、フィンガ
19の回転によって、前方または後方(Ｙ軸方向)に移動し
て、ギヤ比の選択を行う。
【００２６】各ボールスクリュー機構30、38には位置フ
ィードバック信号を電子制御装置に送る位置センサ48、
50がそれぞれ具備されている。
【００２７】図３は、モータ32、42及びそれらの各位置
測定フィードバック装置48、50の部分的電気回路図であ
る。位置測定装置48は可変抵抗器であって、その端子52
のひとつに接続された12ボルト、及び他の端子54に接続
された接地電位を有している。可変抵抗器48のアーム56
はボールスクリュー機構30の位置に応じて移動する。
【００２８】同様に、レール選択アクチュエータの位置
検知器50も可変抵抗器である。その可動アーム58は、こ
のアーム58の直流電圧がボールスクリュー機構38の位置
の測定値であるように、ボールスクリュー機構38と機械
的に連結されている。
【００２９】比例−積分−微分制御回路の結線 記載された好適な実施例において、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）81はシフト機構及び他の装置を制御する。ＥＣＵは
比例−積分−微分制御回路を含んでいる。多くの機能が
ＥＣＵ81の一部であるマイクロコンピュータ132 により
実行される。本発明に含まれるアルゴリズムを実行する
マイクロコンピュータのフローチャート（図７）が与え
られており、本発明を実施するために従来公知のプログ
ラム技術のみが要求される。しかしながら、更に明確に
するため、機能のアナログによる変形例が示されてい
る。図４はＥＣＵ81のソフトウエアのアナログ図であ
る。
【００３０】Ｙ軸位置センサ48により端子134 に信号が
与えられ、減算器136 及びしきい値比較器138 に送られ
る。端子142 の減算器136 に入力される基準値は、レバ
ー26の前方位置へのシフト操作の最適位置（目標）を記
憶するデータレジスタから送られる。端子134 の位置信
号と端子142 の最適目標位置との差は端子144 のエラー
信号である。
【００３１】そのエラー信号は可変ゲイン比例増幅器14
8 を通過する。このゲインはゲイン−制御端子150 の信
号により制御される。ゲインは以下に記載のマトリクス
から選択される。増幅器148 はエラー信号を処理するた
め比例チャンネルである。端子152 におけるその出力は
加算器154 に入力される。
【００３２】端子144 のエラー信号は、又、エラーの
「変化の時間比」を抽出する微分増幅器155 により処理
される。その出力は可変ゲイン増幅器156 により処理さ
れ、そのゲインは端子158 の信号により制御されてい
る。又、そのゲインは下記のマトリクスにより選択され
る。増幅器155 、156 は微分チャンネルを有し、その出
力は加算器154 の端子160 に送られる。
【００３３】端子144 のエラー信号を受け取る第３のチ
ャンネルは積分回路162 であり、その出力は加算器154
の端子168 に送られる。加算器154 は比例、微分、及び
積分成分を有する端子170 の出力信号を発する。比例及
び微分成分は制御可能なゲインを有している。端子170
の信号はパルス幅モジュレータ（ＰＷＭ）172 の制御端
子に送られ、定周波のパルス列のパルス幅を制御する。
パルス周波数はブロック174により設定される。パルス
幅モジュレータ172 はその出力端子83にＰＷＭ信号列を
出力する。その出力端子83は図５の論理回路82の一部で
ある。
【００３５】図４の端子134 におけるセンサ48からの位
置信号は、又、しきい値比較器138210 に送られる。比
較器138 は内部境界レジスタ178 からの他の入力信号を
受け取る。レジスタ178 は目標最適位置に対応する目標
領域の内部境界の位置を記憶している。目標領域の幅の
1/2 が、ブロック180 において、目標最適位置レジスタ
140 の内容から差し引かれ、目標領域の内部境界の位置
を示すデータを作製する。
【００３５】同様に、ブロック206 は目標領域の大きさ
の半分を目標に加え、外部境界をレジスタ208 に記憶す
る。端子134 の位置信号がレジスタ208 に記憶された外
部境界を超過したとき、比較器210 においてオーバシュ
ートが検知される。オーバシュートの量は図７のブロッ
ク71に送られる。比較器138 は、タイマ184 のストップ
端子に接続された端子182 に論理信号を出力する。タイ
マ184 のスタート端子はシフト命令インジケータ185 か
らの信号を受け取る。タイマの出力におけるデータ端子
186 のグループはシフト時間レジスタ187 に接続されて
いる。
【００３６】システムの他の位置フィードバック装置か
らの信号のために、同様なアナログ回路を書くことがで
きる。
【００３７】比例−積分−微分制御回路の作用 図４の制御ループを説明するため、第５ギヤから第６ギ
ヤにシフトすることが要求されたと仮定する。第６ギヤ
の位置は目標最適位置レジスタ140 に入力されている。
センサ48はレバー26の実際の瞬間的位置を示す信号を端
子134 に発生させる。目標レジスタ140 の内容量は減算
器136 において端子134 のデジタル化された実際の位置
信号から差し引かれ、端子144 にてエラー信号が発生す
る。
【００３８】可変ゲイン比例増幅器148 は加算器154 の
入力側152 にエラー信号の比例成分を与える。
【００３９】エラー信号の微分バージョンが微分器155
及び可変ゲイン増幅器156により作成され、信号のその
成分が加算器154に入力される。
【００４０】端子144 のエラー信号は積分器162 におい
て積分され、その結果が加算器154れられる。加算器の
出力170 によりパルス幅モジュレータ172 の出力側83の
パルス幅を制御する。
【００４１】端子170 における加算器からの出力信号
は、図５に示すような、論理回路82の方向制御入力端子
84によるモータ132 の回転方向を制御するために用いら
れる。
【００４２】ＥＣＵモータ駆動回路の結線 図５において、モータ32が、その正逆回転操作を可能と
する従来の切換回路内に概略的に示されている。バッテ
リ60はその正端子62と接地端子64との間に12ボルトの直
流電力を与える。
【００４３】電子スイッチ66、68、70、72は電界効果ト
ランジスタで、それぞれドレーン、ソース、及びゲート
端子を有しており、ゲート端子がスイッチの作動を制御
し、公称負荷電流がドレーンからゲートに流れる。ゲー
ト端子はそれぞれ符号74、76、78、80で示されている。
【００４４】論理回路は符号82で示され、その入力端子
のコマンドに応じてスイッチ66、68、70、72の作動を制
御する。これらの入力端子はパルス幅モジュレーション
（ＰＷＭ）端子83、方向端子84、ＬＤＵＭＰ端子86、Ｅ
ＮＡＢＬＥ端子88を含んでいる。
【００４５】論理回路82への他の入力信号には端子90に
おけるバッテリ電圧存在信号がある。端子63におけるバ
ッテリ電圧は直列型トランジスタ92及び論理増幅器94に
より処理される。これらの最終出力電圧は論理回路82と
両立できる２重論理レベルである。
【００４６】論理回路82は４個のＡＮＤゲート96、98、
100 、104 からなり、それらの出力はゲート端子74、7
6、78、80に接続されている。ＡＮＤゲートの出力側に
おける論理１信号はそのゲート端子に接続されたスイッ
チを閉鎖する。
【００４７】各々のＡＮＤゲートは３個の入力端子を有
している。ＰＷＭ端子83はＡＮＤゲート100 、96の入力
端子106 、108 にそれぞれ接続されている。方向端子84
はＡＮＤゲート96、98の入力端子110 、112 にそれぞれ
接続され、かつインバータ106 の入力端子に接続されて
いる。インバータ106 の出力はＡＮＤゲート100 、104
の入力端子114 、116 にそれぞれ接続されている。
【００４８】ＬＤＵＭＰ端子86はＡＮＤゲート104 、98
の入力端子118 、120 に接続されている。ＥＮＡＢＬＥ
端子88はＡＮＤゲート104 、98の入力端子122 、124 に
接続されている。論理回路82のバッテリ検知端子90はＡ
ＮＤゲート100 、96の入力端子126 、128 にそれぞれ接
続されている。
【００４９】図５において、バッテリ電圧が端子63にか
かっているとき、論理１が増幅器94によりＡＮＤゲート
100 、96に適用される。バッテリ電圧がない場合には、
ＡＮＤゲートを遮断し、シフトモータ32のいずれの方向
への作動をも防止する。これが安全性に関する特徴であ
る。
【００５０】ＥＣＵ81は、又、論理０信号をＥＮＡＢＬ
Ｅ端子88又はＬＤＵＭＰ端子86のいずれかに与えること
により、モータ32の働きをなくすることができる。これ
は、ＡＮＤゲート98、104 が大地電位とモータ32のいず
れかの端子との接続を防止するため、論理０信号をスイ
ッチ68、72のゲート端子にそれぞれ与えることによる。
【００５１】さらに、図５において、ＥＣＵ81は、レバ
ー26を前方に移動することが要求されたとき、論理１信
号を方向端子84に与えることにより、モータ32の作動方
向を制御する。これは、論理１をＡＮＤゲート96、98の
入力側に与え、かつ論理０を（インバータ106 を介し
て）ＡＮＤゲート100 、104 に与えることによりなされ
る。この時、前方スイッチ66、68のみが閉鎖することが
できる。逆に、方向端子84における論理０により、スイ
ッチ66、68を不能とし、かつ後方スイッチ70、72の働き
を可能とすることができる。
【００５２】ＥＣＵモータ駆動回路の作用 図５の回路の作用の一例において、ＡＮＤゲート96、98
は方向信号によりその働きが可能となり、かつＡＮＤゲ
ート100 、104 が不能となるので、スイッチ70, 72は閉
鎖することができない。電圧がかかっていて、端子90の
論理１により示されるように、端子86、88におけるＬＤ
ＵＭＰ及びＥＮＡＢＬＥ信号が論理１と仮定すると、Ａ
ＮＤゲート98の出力は論理１であり、そのためスイッチ
68を閉鎖することができる。
【００５３】ＡＮＤゲート96の出力はＰＷＭ端子83にお
ける論理信号の単独の制御のもとにある。スイッチ66は
そのゲート端子74においてパルス幅モジュレート信号を
受け取る。この信号は加算器154 の端子170 における信
号に依存するデューティーサイクルを有している。従っ
て、スイッチ66は、ある平均ＯＮ時間を有する制御可能
なデューティーサイクルのため択一的に開閉される。平
均ＯＮ時間はモータ32の端子34にかかる平均正電圧を制
御する。従って、モータ32は加算器154 の出力側におけ
るコマンドに応じて変化する入力電力を受け取る。
【００５４】モータ32はボールスクリュー機構30を作動
させ、制御された速度でレバー26を移動する。レバー26
はレール18上の第６ギヤ位置に接近するに従い、図４の
レジスタ178 に記憶された、目標領域の内部境界にあ
う。しきい値比較器138 はレバー26が内部境界にあるこ
とを検知し、端子182 に論理１信号を発する。
【００５５】シフトコマンドの発生時から内部境界への
到達時までのレバー26の通過時間はタイマ184 により測
定される。レジスタ187 のタイマ出力情報はアルゴリズ
ム回路に送られ、図７のフローチャートのアルゴリズム
を実行し、図６のポインタを移動して可変ゲイン増幅器
148 、156 に対して適切なゲインを選択する。ゲイン制
御信号の値はポインタ位置レジスタに記憶される。こう
して、可変ゲイン増幅器のゲインは位置決め装置の適切
な速度、オーバーシュート、等に対して調整される。
【００５６】ＰＷＭ信号のデューティーサイクルを変化
させることにより、ＥＣＭ81はモータ32にかけられる平
均電圧を制御する。これにより、本発明における摩擦の
ようなシステム・パラメータの変化を補償し、又、本発
明の譲受人に譲渡された共に出願中の発明のように、バ
ッテリ電圧の変化を補償する。
【００５７】上述の方法により、ＥＣＵ81はモータ32の
作動及びレバー26の前後方向の移動を制御する。
【００５８】同様な回路はモータ42及び他のレールのモ
ータを制御する。
【００５９】パラメータ調整アルゴリズムのフローチャ
ート 図７に、制御パラメータ（本実施例においてはゲイン）
の調整に関するアルゴリズムを示すフローチャートが図
示されている。プログラムは入力51から開始される。シ
フトを実行するのに必要な時間が測定され、ブロック53
の所定の基準値と比較される。もし、シフト時間（Ｓ
Ｔ）が12制御ループに等しいかもしくはより小の場合に
は、シフトの実行が満たされ、プログラムはライン55に
沿って進行し、57でプログラムを出る。
【００６０】しかしながら、シフト時間が12より大の場
合には、プログラムはライン59をブロック61に進行し、
ここで、所定の目標領域（ＴＴ）に到達する時間が吟味
される。もし、目標領域の内部境界に到達する時間が11
より大である場合には、プログラムは、ライン63を進行
し、ポインタ設定を増加する命令を出すブロック64に至
る。増加量は目標領域に到達する時間の関数であって、
増加時間に伴い増加する。ポインタの新規の位置におい
て、マトリクスは比例時間の増加及び微分時間の減少を
要求する。シフト機構を駆動する力が次のシフトの間に
大きくなる。流れはライン67に沿って出口57に進行す
る。
【００６１】ブロック61に戻って、もし、目標領域に至
る時間が11より大でない場合には、流れはライン69に沿
ってブロック71に進行する。ブロック71において、オー
バーシュート（図４のブロック210 からの）が基準位置
と比較され、３A/D ビットの移動距離を超過するか否か
が確認される。もし、超過している場合には流れはライ
ン73に沿ってブロック75に進行し、そこで、コマンドが
発生され、オーバーシュート（ＯＳ）量に依存する量ま
でポインタ位置を減少する。この変化がモータの動力を
減少する。流れは更にライン77に沿って出口57に至る。
【００６２】ブロック71に戻って、オーバーシュートが
３より大でない場合には、流れはライン79に沿って進行
し、ポインタを増加させる。流れは更にライン67に沿っ
て出口57に至る。
【００６３】このようにして、システムはそれ自身の実
行状態を監視し、補正する。
【００６４】実行データ 図６において、パラメータ・マトリクスの19個のアドレ
スの各々に対する比例ゲイン及び微分ゲインの代表的な
ある値が示されている。Ｋ１は比例ゲインであり、Ｋ２
は微分ゲインである。これらの値は説明的な試験に用い
られ、その結果は図８ないし13に示されている。
【００６５】図８ないし11はデータ表で、その記入項目
はシフトを実行するために必要とされ、ループ内に表わ
された時間である。各表の記入項目に続く括弧内の数字
は、シフト時の比例及び微分ゲイン値のマトリクス・ア
ドレスを表わしている。パラメータ調整はここに示され
ている。
【００６６】第１列は単に表の行番号である。第２列は
１段／２段レールから後進レールにシフトする時間を表
わしている。第３列は後進レールから１段／２段レール
への時間である。第４列は１段／２段レールから３段／
４段レールへアップシフトする時間である。第５列は３
段／４段レールから５段／６段レールへのシフトする時
間である。第６列は５段／６段レールから３段／４段レ
ールへダウンシフトする時間であり、第７列は３段／４
段から１段／２段レールへシフトする時間である。これ
らのすべてのデータのためのバッテリ電圧は＋12ボルト
である。情報は第１のシフトから記録された。
【００６７】図８は本発明のアルゴリズム及びそのため
の装置を用いた高速シフタの性能である。目標領域は、
目標領域が±７ユニットであるシフト位置５／６を除
き、±９ユニットである。オーバーシュート・デルタ
は、デルタが４ユニットである目標位置５／６を除き、
±６ユニットである。許容速度は、許容速度が３である
位置５／６を除き、４である。
【００６８】さらに図８において、行A.V において、各
列２ないし７に対する平均シフト時間が示されており、
右端にはそれらの平均の、すべての平均が示されてい
る。
【００６９】行S.D において、各列のデータに対する標
準偏差が示されている。
【００７０】行AV-5において、５回目後の、列２−７の
各々に対するシフト時間の平均が示されている。行AV-5
の右端には、６列の平均値が示されている。行SD-5に
は、５回目のシフト後のシフトに対する標準偏差が示さ
れている。
【００７１】図９において、本発明によるアルゴリズム
及びその装置の恩恵を受けない同様な高速シフタに対す
る類似したデータが示されている。この状態における行
AV-5の右端には、このタイプの５番目のシフト後の平均
としての12.94 の数字が示されている。これは、図８の
対応する11.22 よりも長い。行SD-5に示されたような図
８の標準偏差はアルゴリズムのない場合の1.87である。
これは、アルゴリズムの恩恵を浴している、図８の標準
偏差1.51と比較しても好ましくない。
【００７２】図10において、低速シフタに対する同様な
データが示されている。ポインタ・マトリクスの定項は
図８及び９と同様であり、領域の範囲、デルタの範囲、
速度及びバッテリ電圧も同様である。この場合、５回目
のシフト後のシフトの平均時間は11.39 （行AV-5参照）
である。行SD-5に示すように、アルゴリズムを使用した
標準偏差は0.75である。
【００７３】図11において、アルゴリズムなしで試験さ
れた低速シフタの結果が示されている。５回目のシフト
後の平均AV-5は12.33 制御ループであり、これは図10の
11.39 制御ループと比較しても好ましくない。図11に示
す標準偏差は0.52であり、これは図10の0.75標準偏差よ
り幾らか小さい。
【００７４】アルゴリズムによりシフト時間は高速シフ
タにおいて約14％、低速シフタにおいて約８％短縮され
ている。
【００７５】図12は適応補償の有効性を示したものであ
る。適応性のあるアルゴリズムがユニット（即ち、異な
るシフト機構）間の無矛盾性を改善したか否かの統計上
の試験は、95％の信頼性レベルにおいて補償が無矛盾性
を改善していることを示している。
【００７６】統計的Ｆ試験は、適応性のあるアルゴリズ
ムが同一ユニットのシフト間の無矛盾性を改善しないと
いう仮説（２）が拒絶されることを示している。
【００７７】第３の仮説、即ち、補償によりシフト時間
が短縮されるという仮説は、60％及び75％間の信頼性レ
ベルで受け入れられている。
【００７８】図13は、製造誤差に対する補償がない場合
のシフトの統計的分析を示しており、又、製造誤差に対
する補償した場合のシフトの統計的分析との比較をして
いる。テーブル内の各記入項目は25のシフトを示してい
る。列は上記の図８−11の説明により定義されたもので
ある。テーブルに記入された項目はシフト時間である。
【００７９】無補償の標準偏差は0.93であり、一方、有
補償の標準偏差は0.66である。
【００８０】無補償の最大シフト時間は、母集団が正常
（３標準偏差）であるとき、14.6である。有補償の最大
シフト時間は、母集団が正常であるとき、13.3である。
【００８１】このように、製造補償は、標準偏差を29％
減少させ、かつ最大シフト時間を、ある仮定では９％減
少させることが示している。このことは意義のある改善
である。
【００８２】ポインタ・メモリを有する実施例 図14における簡略化されたブロック図は、ソフトウエア
・プログラムの機能を示しており、装置の先行作動から
マトリクス・ポインタの最終設定までメモリに記憶さ
れ、次回の始動時のポインタの始動位置として使用され
る。
【００８３】装置の先行作動からの最終ゲイン値が先行
−最終−設定レジスタ191 にロードされる。セレクタ19
3 が、先行最終設定がポインタをイニシャライズする作
動モードを選択したとき、中間設定レジスタ195 は使用
されない。
【００８４】ポインタ・レジスタ197 は、始動時に、先
行−最終−設定レジスタ191 の内容がロードされる。次
に、ポインタ・レジスタ197 が、ポインタ199 が装置の
先行作動の最終位置に配置された設定位置においてポイ
ンタ199 をイニシャライズする。
【００８５】他の実施例 さらに他の実施例は、温度センサ200 （図２）を有して
いる。その信号は、アナログ／デジタルコンバータ202
でデジタル化され、図７のフローチャートの温度入力ブ
ロック204 に送られる。その信号は、ブロック65、75 の
ポインタ位置機能をそれぞれ上方及び下方に付勢し、低
温時の作動を容易化する。択一的には、極端な温度は、
マトリクスの補助アドレス位置を採用できる。
【００８６】本発明は、少数の実施例のみにより説明し
たが、この原理を利用した多くの他の形態が可能であ
る。本発明の範囲は請求の範囲により限定される。
【００８７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、シフトコマンドに応じて機械式シフト部材を移動す
るサーボ機構と、シフト部材の位置を検知するセンサ
と、センサからの信号を受け、シフト部材を要求された
目標位置に駆動するフィードバック制御ループとを有す
る変速機を制御する方法であって、シフト部材を所定の
位置に到達させるための時間を測定し、所定の位置への
到達時間が限界時間より大きい場合にはフィードバック
制御ループのゲインを変更することにより、様々なシフ
トの条件に適したゲインを選択することができ、適応性
に富んだ良好なシフト制御を得ることができる。
【００８８】さらに、本発明の変速機制御装置はシフト
コマンドに応じて変速機をシフトするサーボ機構を備え
ており、このサーボ機構は少なくとも比例チャンネルゲ
イン及び微分チャンネルゲインを含む装置パラメータを
有し、シフトを実行する時機を選択する手段と、シフト
時間を所定基準時間と比較する手段と、このシフト時間
に応じて少なくとも比例及び微分チャンネルを変更する
手段とを有していることにより、様々なシフトの条件に
適したゲインを選択することができ、適応性に富み、シ
フト時間を短縮できる良好なシフト制御を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた機械式同期変速機の一部を示す
機械的概略図である。
【図２】シフタ機構の機械的概略図である。
【図３】変速機用シフトアクチュエータの、モータ及び
ポジション・フィードバック・センサを示す電気的概略
図の一部である。
【図４】変速機のシフトに使用されるポジション・フィ
ードバック・制御サーボ機構の電子制御装置の簡略ブロ
ック図である。
【図５】シフタを駆動する永久磁石式ＤＣモータに接続
する簡略化したモータ駆動回路の概略図である。
【図６】異なった環境で選択可能な制御回路定数の組合
わせを示すマトリクス図である。
【図７】シフトサーボ機構の制御パラメータを調整する
ためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】本発明を用いた高速シフタの動作を示す表図で
ある。
【図９】本発明を用いない場合の高速シフタの動作を示
す表図である。
【図１０】本発明を用いた低速シフタの動作を示す表図
である。
【図１１】本発明を用いない場合の低速シフタの動作を
示す表図である。
【図１２】変速機内のシフトにおける、及び異なる変速
機におけるシフト動作の無矛盾性に関する本発明の結果
を示しており、シフト時間の改善を示す表図である。
【図１３】製造誤差を原因とする動作の変化に対する補
正がある場合と、ない場合における、様々なシフトタス
クに対するシフト時間及び標準偏差を示す表図である。
【図１４】ポインタの先の最終設定がメモリに記憶さ
れ、起動時にポインタの設定をイニシャライズするのに
使用される第２実施例を示す概略回路図である。
【符号の説明】
26 機械式シフト部材 48 位置測定装置 61 比較手段 184 タイマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−143385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−57947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−140069（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229961（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 63/20

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シフトコマンド(140)に応じて機械式シ
    フト部材(19)を移動するサーボ機構と、前記シフト部材
    の位置を検知するセンサ(48,50)と、該センサからの信
    号を受け、前記シフト部材を要求された目標位置に駆動
    するフィードバック制御ループとを有する変速機のシフ
    ト方法であって、 前記シフト部材を所定の位置に到達させるための時間(1
    84)を測定するステップと、前記 所定の位置への到達時間が閾値時間より大きい場合
    には前記フィードバック制御ループのゲイン（65、75、
    148、156)を変更するステップとを有し、 該ゲインを変更するステップは、前記制御ループ内で少
    なくとも比例チャンネル及び微分チャンネルを与え、そ
    の微分チャンネル・ゲイン(156)が減少した時、比例チ
    ャンネル・ゲイン(148)を増加し、微分チャンネル・ゲ
    インが増加した時、比例チャンネル・ゲインを減少させ
    るステップを有している ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 さらに、前記ゲインを変更するステップ
    の前に所定の中間値(195)の微分チャンネル・ゲイン及
    びこれに対応する値の比例チャンネル・ゲインで開始す
    るステップを有し、前記時間を測定して次のシフト時の
    ゲインを変更するステップを繰り返すことにより、自動
    的にプログラムし直して適応制御することを特徴とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項３】 さらに、前記要求された目標位置の回り
    に、前記シフト部材の最終位置の目標領域を形成し、 シフトの間、前記シフト部材の最終位置を監視し、前記
    シフト部材が前記目標領域内にあることがわかった時、
    シフトを終了するステップを有してなることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 さらに、所定のオーバーシュート境界を
    越えるオーバーシュートを測定し、前記所定のオーバー
    シュート境界に到達する時間が前記閾値時間より大きく
    ないが、前記オーバーシュート境界を超えるオーバーシ
    ュート量が所定量を超過する場合、前記比例ゲインを減
    少させ、かつ、前記微分ゲインを増加させてオーバーシ
    ュートを減少させることにより、前記変速機が作動され
    ている とき、適応制御するステップを更に含むことを特
    徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 さらに、所定のオーバーシュート境界を
    越えるオーバーシュートを測定し、前記所定のオーバー
    シュート境界に到達する時間が前記閾値時間より大きく
    なく、かつ、前記オーバーシュート境界を越えるオーバ
    ーシュート量が所定量を超過しない場合、前記比例ゲイ
    ンを増加させ、かつ、前記微分ゲインを減少させるステ
    ップを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 シフトコマンドに応じてサーボ機構によ
    り変速機をシフトするための変速機制御装置であって、
    前記サーボ機構は、少なくとも比例チャンネルゲイン及
    び微分チャンネルゲインを含む装置パラメータを有し、前記サーボ機構 のシフトを実行する時機を選ぶ手段と、 シフト時間を所定の基準時間と比較する手段と、 前記シフト時間に応じて、少なくとも前記比例チャンネ
    ルゲイン及び前記微分チャンネルゲインを変更する手段
    と、 前記シフト時間に応じて前記ゲインの変更量を調整する
    手段と を有することを特徴とする変速機制御装置。
  7. 【請求項７】 さらに、比例チャンネルゲイン及び微分
    チャンネルゲインの組合わせのマトリクスと、 前記シフト時間に基づいて、次に使用する比例ゲインお
    よび微分ゲインの一組を前記マトリクスから選択する手
    段とを有し、これにより、前記変速機が作動されているとき、自動的
    にプログラムし直して適応制御する ことを特徴とする請
    求項６に記載の変速機制御装置。
  8. 【請求項８】 さらに、当該制御装置の作動中に、前記
    マトリクスから自動的に選択されたゲイン定数を記憶す
    るメモリ手段と、当該制御装置の次の作動のために、前記記憶されたゲイ
    ン定数を使用して、前記サーボ機構をイニシャライズす
    る 手段とを含むことを特徴とする請求項７に記載の変速
    機制御装置。
  9. 【請求項９】 さらに、微分ゲインの中間値と組合わさ
    れた比例ゲインの中間値から起動する手段と、 中間値より大きい微分ゲインと組合わされた中間値より
    小さい比例ゲインおよび中間値より小さい微分ゲインと
    組合わされた中間値より大きい比例ゲインからなる他の
    組合わせを記憶する手段とを含むことを特徴とする請求
    項7に記載の変速機制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記サーボ機構は、シフト部材を含
    み、さらに、 前記シフト部材の位置を監視する手段と、 前記シフト部材の所定の目標位置の回りに、該シフト部
    材の位置の目標領域を形成する境界を確定する手段と、前記シフト部材が前記目標領域の最初の境界に 到達する
    時間を測定する手段と、前記最初の境界に 到達する時間が所定の閾値時間を超過
    する場合、前記比例ゲインを増加し、これに応じて、前
    記微分ゲインを減少する手段とを含むことを特徴とする
    請求項９に記載の変速機制御装置。
  11. 【請求項１１】 さらに、所定のオーバーシュート境界
    を超過する前記シフト部材のオーバーシュート量を測定
    する手段と、 前記オーバーシュートが所定量より小さい場合、前記比
    例ゲインを増加し、これに応じて、前記微分ゲインを減
    少する手段とを含むことを特徴とする請求項10に記載の
    変速機制御装置。
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