JP4030739B2 - 自動変速機の電動式レンジ切換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニュアルバルブの切り換えを行うマニュアルシャフトをモータで回転駆動する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、マニュアルシャフトの角度をポテンショメータで検出し、該検出角度が要求レンジに対応する目標値になるように、前記マニュアルシャフトを回転駆動するモータをフィードバック制御する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置が知られている。
【０００３】
特開平０７−２８００８３号公報に開示される電動式レンジ切換装置では、レンジ切り換え中に、ポテンショメータで検出されるシャフト角度の変化速度が所定値以上になったときに、ディテント機構によるシャフトの引き込み動作の開始と判断し、その後前記変化速度が微小である状態が一定時間以上継続したときに、前記一定時間内にポテンショメータで検出されたシャフト角度の平均値を、実際のレンジ位置に対応するシャフト角度検出値として学習する構成となっている。
【０００４】
上記構成によって、ポテンショメータの出力値のずれによって、モータのフィードバック制御の精度が悪化することが回避される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにシャフト角度の検出値の変化速度に基づいて引き込み動作の開始を判断する構成では、角度検出信号にノイズが重畳したときに、誤判断を生じ易いという問題があった。
また、検出角度の変化速度が一定時間以上微小であるときに引き込み完了（停止状態）を判断するが、通過するレンジ位置ではマニュアルシャフトがディテント機構の遊びで停止状態になるのが１０ms程度の微小時間で、然も、ディテント機構のスプリングの振動による検出角度の変動があるため、引き込み完了の判断を精度良く行うのが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、実際のレンジ位置に対応するマニュアルシャフトの角度検出値をより精度良く学習できる自動変速機の電動式レンジ切換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトを、ディテント機構により複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするよう構成されると共に、回転角センサで検出される前記マニュアルシャフトの角度を、要求レンジに対応する目標値に一致させるべく前記モータを制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
回転角センサで検出されるマニュアルシャフトの角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、前記学習用角度データに交差する前記回転角センサによる検出角度に基づいて、前記目標値又は前記回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する構成とした。
【０００８】
上記構成によると、レンジ切り換えに伴ってマニュアルシャフトが回転駆動され、各レンジ毎に予め設定された角度範囲内に入ると、該角度範囲への侵入時における角度変化速度が求められる。
そして、該侵入時の変化速度のまま角度が変化すると仮定した場合の時間毎の角度を示す学習用角度データが設定される。
【０００９】
一方、実際の検出角度は、前記角度範囲に侵入した後で、ディテント機構の引き込み動作が開始されることで、前記侵入時の変化速度よりもより急激に増大又は減少変化するようになるが、引き込み動作が完了すると検出角度が大きく変動しない状態になり、この引き込み動作の完了状態で前記学習用角度データが検出角度に追い付いて交差することになる。
【００１０】
従って、前記交差が発生した時点の検出角度が、引き込み動作完了状態での検出角度、即ち、当該レンジに対応すべき検出角度となり、該引き込み動作完了状態での検出角度に基づいて、レンジ毎の目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する。
請求項２記載の発明では、回転角センサで検出されるマニュアルシャフトの角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、前記学習用角度データと前記回転角センサで検出された角度との偏差に基づき、ディテント機構によるレンジ位置へのマニュアルシャフトの引き込み動作が開始されたか否かを判別し、引き込み動作の開始が判別された後に、前記偏差に基づき引き込み動作が完了したか否かを判別し、該引き込み動作の完了が判別されたときの回転角センサによる検出角度に基づいて、目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する構成とした。
【００１１】
上記構成によると、実際の検出角度は、ディテント機構の引き込み動作が開始されることで、所定範囲に侵入したときの変化速度よりもより急激に増大又は減少変化するようになるから、センサによる検出角度と学習用角度データとの偏差が大きくなり、これによって引き込み動作の開始が判断される。
一方、引き込み動作が完了すると、センサによる検出角度が大きく変動しない状態になり、この引き込み動作の完了状態で前記学習用角度データが検出角度に追い付いて交差し、前記偏差はその絶対値が小さくなると共に、交差後は偏差の方向（大小関係）が逆転することになるから、このような傾向に合致しているか否かに基づいて引き込み動作の完了が判断される。
【００１２】
引き込み動作完了状態での検出角度は、当該レンジに対応すべき検出角度であるから、該引き込み動作完了が判断されたときの検出角度に基づいて、レンジ毎の目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する。
請求項３記載の発明では、上記請求項２の構成において、引き込み動作の完了が判別されたときの回転角センサによる検出角度と、回転角センサによる前回の検出角度との平均値を演算し、該平均値に基づいて補正値を学習する構成とした。
【００１３】
上記構成によると、引き込み動作の完了が、学習用角度データと検出角度との偏差に基づいて判断されると、該判断時の検出角度をそのときのレンジに対応すべき角度とするのではなく、前回値と今回値との平均値をそのときのレンジに対応すべき角度とする。
請求項４記載の発明では、回転角センサによる検出角度の変化速度の低周波成分を抽出し、該低周波成分に基づいて学習用角度データを設定する構成とした。
【００１４】
上記構成によると、検出角度の変化速度の低周波成分を抽出することで、検出角度の微振動やノイズの重畳による影響を排除し、マニュアルシャフトの角度の平均的な変化速度を求め、該変化速度から学習用角度データを設定する。
請求項５記載の発明では、前記補正値を、マニュアルシャフトの回転方向毎に個別に学習する構成とした。
【００１５】
上記構成によると、マニュアルシャフトの回転方向毎に補正値を学習させ、回転方向に応じて補正に用いる補正値を使い分ける。
請求項６記載の発明では、回転角センサによる検出角度に基づいて演算された最新の補正値と前回までの制御用補正値との偏差の絶対値が所定値以上であるときに、前記制御用補正値を所定値だけ最新の補正値に近づけ、前記制御用補正値によって目標値又は回転角センサの検出値を補正する構成とした。
【００１６】
上記構成によると、新たに補正値が演算される毎に、目標値又は回転角センサの検出値を補正するのに用いる補正値を最新のものに切り換えるのではなく、新たな補正値とそれまでに補正制御に用いていた制御用補正値との偏差が所定以上に拡大したときに、制御用補正値を最新の補正要求に所定値だけ近づけるようにし、最新の補正値に対して応答遅れを有して制御用補正値が近づくようにする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、学習用角度データに対する実際の検出角度の交差に基づいて引き込み動作の完了を判断するから、引き込み完了状態の判断に継続性が要求されず、引き込み完了状態が短い時間であっても学習が可能であり、かつ、検出角度の微振動に大きな影響を受けずに補正値の学習を行わせることができるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、学習用角度データに対する実際の検出角度の偏差から引き込み動作を精度良く判断でき、かつ、引き込み動作の開始が判断されていることを前提に引き込み動作の完了を判断させるので、引き込み動作の完了が誤判断されることを回避でき、以って、誤学習の発生を未然に防止できるという効果がある。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、引き込み動作の完了状態に適合すべき検出角度を、完了状態での角度検出値に変動があっても、精度良く求めることができるという効果がある。
請求項４記載の発明によると、角度検出値のばらつきに影響されて、学習用角度データの設定に用いる変化速度が大きく変動することが回避され、引き込み動作がない場合に対応する学習用角度データを精度良く設定できるという効果がある。
【００２０】
請求項５記載の発明によると、回転角センサがヒステリシスを有する場合であっても、各レンジに対応する検出角度を精度良く学習させることができ、回転方向によるモータ制御精度のばらつきを回避できるという効果がある。
請求項６記載の発明によると、レンジ切り換え毎に演算される補正値のばらつきによって補正制御が大きく変動することがなく、安定的でかつ高精度な補正制御を行わせることができるという効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における自動変速機の電動式レンジ切換装置のシステム構成図である。
この図１において、車両用自動変速機１には、電動式レンジ切換装置のアクチュエータとしてのモータ２が取り付けられる。
【００２２】
前記モータ２の出力軸には減速機構３が設けられ、該減速機構３を介してマニュアルシャフト４を回転駆動するよう構成される。
前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４を複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするためのディテント機構５が取り付けられる。前記ディテント機構５は、マニュアルシャフト４に固定されて一体に回転するディテントレバー５Ａ、ディテントレバー５Ａの周縁に各レンジに対応して形成される切欠きに係合するローラを支持すると共に、該ローラを切欠きに向けて押圧付勢するディテントスプリング５Ｂなどから構成され、マニュアルシャフト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ，２レンジ，１レンジのいずれかに対応する角度に位置決めする。
【００２３】
前記マニュアルシャフト４の回転運動は、図示省略したマニュアルバルブ（スプールバルブ）の軸方向の動きに変換されるようになっており、マニュアルバルブが軸方向に変位することで、油圧ポートの開閉が切り換えられ、各シフトレンジを設定するための摩擦係合要素の解放・締結が制御される。
また、前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４（ディテントレバー５Ａ）の角度を検出する回転角センサとしてのポテンショメータ１１が備えられる一方、各レンジのいずれに切り換えられているかを検出するインヒビタースイッチ１２が設けられる。
【００２４】
また、運転者によって操作されるＡ／ＴセレクトレバーでＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，２，１のいずれのレンジが選択されているかを検出するレンジセレクトスイッチ１３が設けられている。
前記ポテンショメータ１１，インヒビタースイッチ１２及びレンジセレクトスイッチ１３からの信号は、Ａ／Ｔコントロールユニット（Ａ／Ｔ Ｃ／Ｕ）２０に入力される。
【００２５】
前記Ａ／Ｔコントロールユニット２０は、レンジセレクトスイッチ１３からの信号に基づき運転者が選択しているレンジを判定し、該レンジに対応する位置にマニュアルシャフト４（マニュアルバルブ）を駆動すべく、前記ポテンショメータ１１で検出される実際の角度が、選択レンジに対応する目標値に一致するように、前記モータ２をフィードバック制御する。
【００２６】
ここで、前記ポテンショメータ１１の出力と各レンジに対応するマニュアルシャフト４の角度との相関が設計値からずれていると、上記フィードバック制御の結果、マニュアルシャフト４の角度が、レンジに対応すべき位置からずれることになってしまう。
そこで、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２０は、図２，３のフローチャートに示すルーチンに従って、前記ポテンショメータ１１の出力特性のずれを検出し、かつ、検出したずれ量に基づき、前記目標値を補正するための補正値を学習する。
【００２７】
図２，３のフローチャートに示すルーチンは所定微小時間毎に実行され、ステップＳ１００では、レンジ切り換えに伴って回転駆動されるときのマニュアルシャフト４の回転速度を検出する。
前記回転速度（角度の変化速度）は、本ルーチン実行周期間におけるポテンショメータ１１の出力（検出角度）の変化量として求められるが、前記変化量をローパスフィルタに通過させて、低周波成分を抽出させるようにする。
【００２８】
尚、図４の（Ｂ）は、ローパスフィルタで処理される前の変化速度を示し、図４（Ｃ）は、ローパスフィルタで処理された後の変化速度を示す。
ステップＳ１０１では、ポテンショメータ１１による検出角度が、各レンジ毎に設定される所定範囲内であるか否かを判別する（図４（Ａ）参照）。
検出角度が、レンジ毎の所定範囲のいずれにも該当しない場合には、ステップＳ１０２へ進み、位置学習用角度データにポテンショメータ１１による検出角度をセットし、かつ、各フラグ（速度保持フラグ，引き込み検出フラグ，引き込み完了フラグ）を全て０にリセットする。
【００２９】
一方、検出角度が、レンジ毎の所定範囲に含まれるようになると、ステップＳ１０３へ進み、速度保持フラグに１がセットされているか否かを判別する。
検出角度がレンジ毎の所定範囲のいずれにも含まれない場合には、前記ステップＳ１０２で、前記速度保持フラグが０にリセットされるから、レンジ毎の所定範囲に始めて入ったときには速度保持フラグ＝０であり、ステップＳ１０３でＮＯと判断されてステップＳ１０４へ進む。
【００３０】
ステップＳ１０４では、前記速度保持フラグに１をセットし、かつ、今回ステップＳ１００で検出されたマニュアルシャフト４の回転速度、即ち、前記所定範囲に侵入したときの回転速度を、保持速度にセットする。
前記速度保持フラグに１がセットされることで、次回からは、ステップＳ１０４を迂回してステップＳ１０５へ進むことになる。
【００３１】
ステップＳ１０５では、前記保持速度に基づいて位置学習用角度データを算出する。
具体的には、前回までの位置学習用角度データから、保持速度を示す前記変化量だけ変化させた値を、今回の位置学習用角度データとする。
検出角度がレンジ毎の所定範囲のいずれにも含まれないときに、ステップＳ１０２でポテンショメータ１１による最新の検出角度が位置学習用角度データにセットされるが、前記レンジ毎の所定範囲に入ると、前記位置学習用角度データは、侵入時の速度（保持速度）のまま変化するものとして、実際の検出角度とは無関係に設定される。
【００３２】
ステップＳ１０６では、レンジの切り換え方向がＰ→Ｌ方向であるか、逆向きのＬ→Ｐ方向であるかを判別する。
尚、本実施形態では、Ｐ→Ｌ方向がポテンショメータ１１による検出角度が減少変化する方向で（図４参照）、Ｌ→Ｐ方向がポテンショメータ１１による検出角度が増大変化する方向である。
【００３３】
ステップＳ１０６で、制御方向がＰ→Ｌ方向であると判別されたとき、即ち、ポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、ステップＳ１０７へ進む。
ステップＳ１０７では、位置学習用角度データとポテンショメータ１１による検出角度との偏差を、
偏差＝位置学習用角度データ−ポテンショメータ１１による検出角度
として算出させる。
【００３４】
一方、ステップＳ１０６で、制御方向がＬ→Ｐ方向であると判別されたとき、即ち、ポテンショメータ１１による検出角度が増大変化するときには、ステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、位置学習用角度データとポテンショメータ１１による検出角度との偏差を、
偏差＝ポテンショメータ１１による検出角度−位置学習用角度データ
として算出させる。
【００３５】
例えば、制御方向がＰ→Ｌ方向であってポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、ディテント機構５の引き込み動作が開始すると、角度が急激に減少変化することになり（図５参照）、一定の保持速度で変化する位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度よりも大きくなり、前記偏差はプラスの値として算出される。
【００３６】
逆に、制御方向がＬ→Ｐ方向であってポテンショメータ１１による検出角度が増大変化するときには、ディテント機構５の引き込み動作によって、一定の保持速度で変化する位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度よりも小さくなるから、やはり前記偏差はプラスの値として算出される。
即ち、ステップＳ１０６〜１０８による偏差の演算処理は、制御方向がいずれの方向であっても、引き込み動作に伴って発生する偏差がプラスの値として算出されるようにするものである。
【００３７】
ステップＳ１０９では、前記偏差が予め設定された引き込み開始しきい値（＞０）よりも大きくなったか否かを判別する。
前記偏差が引き込み開始しきい値よりも大きくなると、ディテント機構５の引き込み動作が開始されたものと判断し、ステップＳ１１０へ進んで、引き込み検出フラグに１をセットする。
【００３８】
ステップＳ１１１では、前記引き込み検出フラグに１がセットされているか否かを判別し、引き込み検出フラグ＝１であれば、ステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、前記偏差が予め設定された引き込み完了しきい値（＜０）よりも小さいか否かを判別する。
例えば、制御方向がＰ→Ｌ方向であり、ポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、引き込み動作が開始されることで、ポテンショメータ１１による検出角度がそれまでよりも速い速度で減少するようになる結果、一定の速度で減少変化する位置学習用角度データよりもポテンショメータ１１による検出角度が小さい値を示すようになる。
【００３９】
しかし、引き込み動作が完了すると、ポテンショメータ１１による検出角度は、略一定の値を示すようになるため（図４（Ａ）及び図５参照）、この略一定の値を示す間に、位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度を追い抜き、前記偏差がマイナスに転じることになるものであり、ポテンショメータ１１による検出角度の軌跡に位置学習用角度データの軌跡が交差することになる。
【００４０】
前記ステップＳ１１２における判別は、上記のようにして、位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度を追い抜いた直後であるか否かを判別するものである。
ステップＳ１１２で、偏差＜引き込み完了しきい値であると判別されると、ステップＳ１１３へ進み、引き込み完了フラグに１がセットされているか否かを判別する。
【００４１】
引き込み完了フラグ＝０であって、始めて「偏差＜引き込み完了しきい値」になったときには、ステップＳ１１４〜ステップＳ１１７へ進む。
ステップＳ１１４では、前記引き込み完了フラグに１をセットし、次のステップＳ１１５では、ステップＳ１０６と同様にして制御方向の判別を行う。
ステップＳ１１５で、制御方向がＰ→Ｌ方向であると判別されると、ステップＳ１１６へ進んで、Ｐ→Ｌ方向用の位置学習を行い、制御方向がＬ→Ｐ方向であると判別されると、ステップＳ１１７へ進んで、Ｌ→Ｐ方向用の位置学習を行わせる。
【００４２】
即ち、ステップＳ１１５における制御方向の判別に基づきステップＳ１１６又はステップＳ１１７へ進んで、制御方向別に、レンジ毎の角度目標値を補正するための学習補正値を学習させる。
前記ステップＳ１１６及びステップＳ１１７では同様な処理が行われ、その詳細は、図６のフローチャートは示してある。
【００４３】
ステップＳ２００では、ディテント機構５の谷位置に対応するポテンショメータ１１の検出角度（ディテント谷位置角度）を、下式に従って算出する。
ディテント谷位置角度＝（現在の検出角度＋前回の検出角度）／２
現在のポテンショメータ１１の検出角度は、図５に示すように、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差した直後の値であり、前回のポテンショメータ１１の検出角度は、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差する直前の値になるから、現在の検出角度と前回の検出角度との平均は、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差した時点における検出角度に略相当することになる。
【００４４】
ステップＳ２０１では、前記ステップＳ２００で演算したディテント谷位置角度から、当該レンジ位置における角度の基準値を減算し、該減算結果を最新学習値にセットする。
最新学習値＝ディテント谷位置角度−レンジ位置基準値
前記レンジ位置基準値は、レンジ毎の角度目標値の設計値であり、上記最新学習値は、ポテンショメータ１１の検出角度の設計値に対するずれ量を示すことになる。
【００４５】
ステップＳ２０２では、前回までの制御用学習値とステップＳ２０１で求めた最新学習値との偏差の絶対値が、設定値よりも大きいか否かを判別する。
前記偏差の絶対値が設定値よりも大きい場合には、ステップＳ２０３へ進み、前回までの制御用学習値を所定値だけ最新学習値に近づける更新処理を行う。
前記制御用学習値とは、レンジ毎の角度目標値（レンジ位置基準値）を補正するのに用いる学習値であって、該制御用学習値で補正した目標値に、ポテンショメータ１１の検出角度が一致するように、前記モータ２をフィードバック制御する。
【００４６】
レンジ目標値＝制御用学習値＋レンジ位置基準値
尚、前記制御用学習値は、前述のようにマニュアルシャフト４の回転方向毎に学習され、補正は、そのときの回転方向に対応する補正値を用いて行われる。
前記制御用学習値と、ポテンショメータ１１の検出角度のずれ量を示す最新学習値との偏差が大きい場合には、前回までの制御用学習値をそのまま継続して用いた場合、マニュアルシャフト４を要求レンジに対応する位置に精度良く制御することができなくなってしまう可能性がある。
【００４７】
但し、前記最新学習値にはばらつきが生じるから、最新学習値をそのまま制御用学習値とすると、誤学習によって目標値が急変する可能性があるので、制御用学習値を最新学習値に向けて徐々に近づけることで、誤学習による目標値の急変を回避するようにしてある。
尚、ポテンショメータ１１の角度検出の特性は全体的にシフトするので、前記制御用学習値は、全レンジの目標値の補正に用いる。
【００４８】
また、上記実施形態では、前記制御用学習値によって角度目標値を補正する構成としたが、目標値（レンジ位置基準値）と比較させるポテンショメータ１１の検出角度を、前記制御用学習値によって補正する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における自動変速機の電動式レンジ切換装置を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態においてポテンショメータの出力特性のずれを補正するための補正値の学習を示すフローチャート。
【図３】図２と共に、前記補正値の学習を示すフローチャート。
【図４】実施形態において学習に用いるパラメータの特性を示すタイムチャート。
【図５】図４（Ａ）のＸ部分の拡大図。
【図６】実施形態における制御用学習値の更新処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…自動変速機
２…モータ
３…減速機構
４…マニュアルシャフト
５…ディテント機構
１１…ポテンショメータ
１２…インヒビタースイッチ
１３…レンジセレクトスイッチ
２０…Ａ／Ｔコントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニュアルバルブの切り換えを行うマニュアルシャフトをモータで回転駆動する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、マニュアルシャフトの角度をポテンショメータで検出し、該検出角度が要求レンジに対応する目標値になるように、前記マニュアルシャフトを回転駆動するモータをフィードバック制御する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置が知られている。
【０００３】
特開平０７−２８００８３号公報に開示される電動式レンジ切換装置では、レンジ切り換え中に、ポテンショメータで検出されるシャフト角度の変化速度が所定値以上になったときに、ディテント機構によるシャフトの引き込み動作の開始と判断し、その後前記変化速度が微小である状態が一定時間以上継続したときに、前記一定時間内にポテンショメータで検出されたシャフト角度の平均値を、実際のレンジ位置に対応するシャフト角度検出値として学習する構成となっている。
【０００４】
上記構成によって、ポテンショメータの出力値のずれによって、モータのフィードバック制御の精度が悪化することが回避される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにシャフト角度の検出値の変化速度に基づいて引き込み動作の開始を判断する構成では、角度検出信号にノイズが重畳したときに、誤判断を生じ易いという問題があった。
また、検出角度の変化速度が一定時間以上微小であるときに引き込み完了（停止状態）を判断するが、通過するレンジ位置ではマニュアルシャフトがディテント機構の遊びで停止状態になるのが１０ms程度の微小時間で、然も、ディテント機構のスプリングの振動による検出角度の変動があるため、引き込み完了の判断を精度良く行うのが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、実際のレンジ位置に対応するマニュアルシャフトの角度検出値をより精度良く学習できる自動変速機の電動式レンジ切換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトを、ディテント機構により複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするよう構成されると共に、回転角センサで検出される前記マニュアルシャフトの角度を、要求レンジに対応する目標値に一致させるべく前記モータを制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
回転角センサで検出されるマニュアルシャフトの角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、前記学習用角度データに交差する前記回転角センサによる検出角度に基づいて、前記目標値又は前記回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する構成とした。
【０００８】
上記構成によると、レンジ切り換えに伴ってマニュアルシャフトが回転駆動され、各レンジ毎に予め設定された角度範囲内に入ると、該角度範囲への侵入時における角度変化速度が求められる。
そして、該侵入時の変化速度のまま角度が変化すると仮定した場合の時間毎の角度を示す学習用角度データが設定される。
【０００９】
一方、実際の検出角度は、前記角度範囲に侵入した後で、ディテント機構の引き込み動作が開始されることで、前記侵入時の変化速度よりもより急激に増大又は減少変化するようになるが、引き込み動作が完了すると検出角度が大きく変動しない状態になり、この引き込み動作の完了状態で前記学習用角度データが検出角度に追い付いて交差することになる。
【００１０】
従って、前記交差が発生した時点の検出角度が、引き込み動作完了状態での検出角度、即ち、当該レンジに対応すべき検出角度となり、該引き込み動作完了状態での検出角度に基づいて、レンジ毎の目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する。
請求項２記載の発明では、回転角センサで検出されるマニュアルシャフトの角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、前記学習用角度データと前記回転角センサで検出された角度との偏差に基づき、ディテント機構によるレンジ位置へのマニュアルシャフトの引き込み動作が開始されたか否かを判別し、引き込み動作の開始が判別された後に、前記偏差に基づき引き込み動作が完了したか否かを判別し、該引き込み動作の完了が判別されたときの回転角センサによる検出角度に基づいて、目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する構成とした。
【００１１】
上記構成によると、実際の検出角度は、ディテント機構の引き込み動作が開始されることで、所定範囲に侵入したときの変化速度よりもより急激に増大又は減少変化するようになるから、センサによる検出角度と学習用角度データとの偏差が大きくなり、これによって引き込み動作の開始が判断される。
一方、引き込み動作が完了すると、センサによる検出角度が大きく変動しない状態になり、この引き込み動作の完了状態で前記学習用角度データが検出角度に追い付いて交差し、前記偏差はその絶対値が小さくなると共に、交差後は偏差の方向（大小関係）が逆転することになるから、このような傾向に合致しているか否かに基づいて引き込み動作の完了が判断される。
【００１２】
引き込み動作完了状態での検出角度は、当該レンジに対応すべき検出角度であるから、該引き込み動作完了が判断されたときの検出角度に基づいて、レンジ毎の目標値又は回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習する。
請求項３記載の発明では、上記請求項２の構成において、引き込み動作の完了が判別されたときの回転角センサによる検出角度と、回転角センサによる前回の検出角度との平均値を演算し、該平均値に基づいて補正値を学習する構成とした。
【００１３】
上記構成によると、引き込み動作の完了が、学習用角度データと検出角度との偏差に基づいて判断されると、該判断時の検出角度をそのときのレンジに対応すべき角度とするのではなく、前回値と今回値との平均値をそのときのレンジに対応すべき角度とする。
請求項４記載の発明では、回転角センサによる検出角度の変化速度の低周波成分を抽出し、該低周波成分に基づいて学習用角度データを設定する構成とした。
【００１４】
上記構成によると、検出角度の変化速度の低周波成分を抽出することで、検出角度の微振動やノイズの重畳による影響を排除し、マニュアルシャフトの角度の平均的な変化速度を求め、該変化速度から学習用角度データを設定する。
請求項５記載の発明では、前記補正値を、マニュアルシャフトの回転方向毎に個別に学習する構成とした。
【００１５】
上記構成によると、マニュアルシャフトの回転方向毎に補正値を学習させ、回転方向に応じて補正に用いる補正値を使い分ける。
請求項６記載の発明では、回転角センサによる検出角度に基づいて演算された最新の補正値と前回までの制御用補正値との偏差の絶対値が所定値以上であるときに、前記制御用補正値を所定値だけ最新の補正値に近づけ、前記制御用補正値によって目標値又は回転角センサの検出値を補正する構成とした。
【００１６】
上記構成によると、新たに補正値が演算される毎に、目標値又は回転角センサの検出値を補正するのに用いる補正値を最新のものに切り換えるのではなく、新たな補正値とそれまでに補正制御に用いていた制御用補正値との偏差が所定以上に拡大したときに、制御用補正値を最新の補正要求に所定値だけ近づけるようにし、最新の補正値に対して応答遅れを有して制御用補正値が近づくようにする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、学習用角度データに対する実際の検出角度の交差に基づいて引き込み動作の完了を判断するから、引き込み完了状態の判断に継続性が要求されず、引き込み完了状態が短い時間であっても学習が可能であり、かつ、検出角度の微振動に大きな影響を受けずに補正値の学習を行わせることができるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、学習用角度データに対する実際の検出角度の偏差から引き込み動作を精度良く判断でき、かつ、引き込み動作の開始が判断されていることを前提に引き込み動作の完了を判断させるので、引き込み動作の完了が誤判断されることを回避でき、以って、誤学習の発生を未然に防止できるという効果がある。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、引き込み動作の完了状態に適合すべき検出角度を、完了状態での角度検出値に変動があっても、精度良く求めることができるという効果がある。
請求項４記載の発明によると、角度検出値のばらつきに影響されて、学習用角度データの設定に用いる変化速度が大きく変動することが回避され、引き込み動作がない場合に対応する学習用角度データを精度良く設定できるという効果がある。
【００２０】
請求項５記載の発明によると、回転角センサがヒステリシスを有する場合であっても、各レンジに対応する検出角度を精度良く学習させることができ、回転方向によるモータ制御精度のばらつきを回避できるという効果がある。
請求項６記載の発明によると、レンジ切り換え毎に演算される補正値のばらつきによって補正制御が大きく変動することがなく、安定的でかつ高精度な補正制御を行わせることができるという効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における自動変速機の電動式レンジ切換装置のシステム構成図である。
この図１において、車両用自動変速機１には、電動式レンジ切換装置のアクチュエータとしてのモータ２が取り付けられる。
【００２２】
前記モータ２の出力軸には減速機構３が設けられ、該減速機構３を介してマニュアルシャフト４を回転駆動するよう構成される。
前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４を複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするためのディテント機構５が取り付けられる。前記ディテント機構５は、マニュアルシャフト４に固定されて一体に回転するディテントレバー５Ａ、ディテントレバー５Ａの周縁に各レンジに対応して形成される切欠きに係合するローラを支持すると共に、該ローラを切欠きに向けて押圧付勢するディテントスプリング５Ｂなどから構成され、マニュアルシャフト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ，２レンジ，１レンジのいずれかに対応する角度に位置決めする。
【００２３】
前記マニュアルシャフト４の回転運動は、図示省略したマニュアルバルブ（スプールバルブ）の軸方向の動きに変換されるようになっており、マニュアルバルブが軸方向に変位することで、油圧ポートの開閉が切り換えられ、各シフトレンジを設定するための摩擦係合要素の解放・締結が制御される。
また、前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４（ディテントレバー５Ａ）の角度を検出する回転角センサとしてのポテンショメータ１１が備えられる一方、各レンジのいずれに切り換えられているかを検出するインヒビタースイッチ１２が設けられる。
【００２４】
また、運転者によって操作されるＡ／ＴセレクトレバーでＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，２，１のいずれのレンジが選択されているかを検出するレンジセレクトスイッチ１３が設けられている。
前記ポテンショメータ１１，インヒビタースイッチ１２及びレンジセレクトスイッチ１３からの信号は、Ａ／Ｔコントロールユニット（Ａ／Ｔ Ｃ／Ｕ）２０に入力される。
【００２５】
前記Ａ／Ｔコントロールユニット２０は、レンジセレクトスイッチ１３からの信号に基づき運転者が選択しているレンジを判定し、該レンジに対応する位置にマニュアルシャフト４（マニュアルバルブ）を駆動すべく、前記ポテンショメータ１１で検出される実際の角度が、選択レンジに対応する目標値に一致するように、前記モータ２をフィードバック制御する。
【００２６】
ここで、前記ポテンショメータ１１の出力と各レンジに対応するマニュアルシャフト４の角度との相関が設計値からずれていると、上記フィードバック制御の結果、マニュアルシャフト４の角度が、レンジに対応すべき位置からずれることになってしまう。
そこで、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２０は、図２，３のフローチャートに示すルーチンに従って、前記ポテンショメータ１１の出力特性のずれを検出し、かつ、検出したずれ量に基づき、前記目標値を補正するための補正値を学習する。
【００２７】
図２，３のフローチャートに示すルーチンは所定微小時間毎に実行され、ステップＳ１００では、レンジ切り換えに伴って回転駆動されるときのマニュアルシャフト４の回転速度を検出する。
前記回転速度（角度の変化速度）は、本ルーチン実行周期間におけるポテンショメータ１１の出力（検出角度）の変化量として求められるが、前記変化量をローパスフィルタに通過させて、低周波成分を抽出させるようにする。
【００２８】
尚、図４の（Ｂ）は、ローパスフィルタで処理される前の変化速度を示し、図４（Ｃ）は、ローパスフィルタで処理された後の変化速度を示す。
ステップＳ１０１では、ポテンショメータ１１による検出角度が、各レンジ毎に設定される所定範囲内であるか否かを判別する（図４（Ａ）参照）。
検出角度が、レンジ毎の所定範囲のいずれにも該当しない場合には、ステップＳ１０２へ進み、位置学習用角度データにポテンショメータ１１による検出角度をセットし、かつ、各フラグ（速度保持フラグ，引き込み検出フラグ，引き込み完了フラグ）を全て０にリセットする。
【００２９】
一方、検出角度が、レンジ毎の所定範囲に含まれるようになると、ステップＳ１０３へ進み、速度保持フラグに１がセットされているか否かを判別する。
検出角度がレンジ毎の所定範囲のいずれにも含まれない場合には、前記ステップＳ１０２で、前記速度保持フラグが０にリセットされるから、レンジ毎の所定範囲に始めて入ったときには速度保持フラグ＝０であり、ステップＳ１０３でＮＯと判断されてステップＳ１０４へ進む。
【００３０】
ステップＳ１０４では、前記速度保持フラグに１をセットし、かつ、今回ステップＳ１００で検出されたマニュアルシャフト４の回転速度、即ち、前記所定範囲に侵入したときの回転速度を、保持速度にセットする。
前記速度保持フラグに１がセットされることで、次回からは、ステップＳ１０４を迂回してステップＳ１０５へ進むことになる。
【００３１】
ステップＳ１０５では、前記保持速度に基づいて位置学習用角度データを算出する。
具体的には、前回までの位置学習用角度データから、保持速度を示す前記変化量だけ変化させた値を、今回の位置学習用角度データとする。
検出角度がレンジ毎の所定範囲のいずれにも含まれないときに、ステップＳ１０２でポテンショメータ１１による最新の検出角度が位置学習用角度データにセットされるが、前記レンジ毎の所定範囲に入ると、前記位置学習用角度データは、侵入時の速度（保持速度）のまま変化するものとして、実際の検出角度とは無関係に設定される。
【００３２】
ステップＳ１０６では、レンジの切り換え方向がＰ→Ｌ方向であるか、逆向きのＬ→Ｐ方向であるかを判別する。
尚、本実施形態では、Ｐ→Ｌ方向がポテンショメータ１１による検出角度が減少変化する方向で（図４参照）、Ｌ→Ｐ方向がポテンショメータ１１による検出角度が増大変化する方向である。
【００３３】
ステップＳ１０６で、制御方向がＰ→Ｌ方向であると判別されたとき、即ち、ポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、ステップＳ１０７へ進む。
ステップＳ１０７では、位置学習用角度データとポテンショメータ１１による検出角度との偏差を、
偏差＝位置学習用角度データ−ポテンショメータ１１による検出角度
として算出させる。
【００３４】
一方、ステップＳ１０６で、制御方向がＬ→Ｐ方向であると判別されたとき、即ち、ポテンショメータ１１による検出角度が増大変化するときには、ステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、位置学習用角度データとポテンショメータ１１による検出角度との偏差を、
偏差＝ポテンショメータ１１による検出角度−位置学習用角度データ
として算出させる。
【００３５】
例えば、制御方向がＰ→Ｌ方向であってポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、ディテント機構５の引き込み動作が開始すると、角度が急激に減少変化することになり（図５参照）、一定の保持速度で変化する位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度よりも大きくなり、前記偏差はプラスの値として算出される。
【００３６】
逆に、制御方向がＬ→Ｐ方向であってポテンショメータ１１による検出角度が増大変化するときには、ディテント機構５の引き込み動作によって、一定の保持速度で変化する位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度よりも小さくなるから、やはり前記偏差はプラスの値として算出される。
即ち、ステップＳ１０６〜１０８による偏差の演算処理は、制御方向がいずれの方向であっても、引き込み動作に伴って発生する偏差がプラスの値として算出されるようにするものである。
【００３７】
ステップＳ１０９では、前記偏差が予め設定された引き込み開始しきい値（＞０）よりも大きくなったか否かを判別する。
前記偏差が引き込み開始しきい値よりも大きくなると、ディテント機構５の引き込み動作が開始されたものと判断し、ステップＳ１１０へ進んで、引き込み検出フラグに１をセットする。
【００３８】
ステップＳ１１１では、前記引き込み検出フラグに１がセットされているか否かを判別し、引き込み検出フラグ＝１であれば、ステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、前記偏差が予め設定された引き込み完了しきい値（＜０）よりも小さいか否かを判別する。
例えば、制御方向がＰ→Ｌ方向であり、ポテンショメータ１１による検出角度が減少変化するときには、引き込み動作が開始されることで、ポテンショメータ１１による検出角度がそれまでよりも速い速度で減少するようになる結果、一定の速度で減少変化する位置学習用角度データよりもポテンショメータ１１による検出角度が小さい値を示すようになる。
【００３９】
しかし、引き込み動作が完了すると、ポテンショメータ１１による検出角度は、略一定の値を示すようになるため（図４（Ａ）及び図５参照）、この略一定の値を示す間に、位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度を追い抜き、前記偏差がマイナスに転じることになるものであり、ポテンショメータ１１による検出角度の軌跡に位置学習用角度データの軌跡が交差することになる。
【００４０】
前記ステップＳ１１２における判別は、上記のようにして、位置学習用角度データがポテンショメータ１１による検出角度を追い抜いた直後であるか否かを判別するものである。
ステップＳ１１２で、偏差＜引き込み完了しきい値であると判別されると、ステップＳ１１３へ進み、引き込み完了フラグに１がセットされているか否かを判別する。
【００４１】
引き込み完了フラグ＝０であって、始めて「偏差＜引き込み完了しきい値」になったときには、ステップＳ１１４〜ステップＳ１１７へ進む。
ステップＳ１１４では、前記引き込み完了フラグに１をセットし、次のステップＳ１１５では、ステップＳ１０６と同様にして制御方向の判別を行う。
ステップＳ１１５で、制御方向がＰ→Ｌ方向であると判別されると、ステップＳ１１６へ進んで、Ｐ→Ｌ方向用の位置学習を行い、制御方向がＬ→Ｐ方向であると判別されると、ステップＳ１１７へ進んで、Ｌ→Ｐ方向用の位置学習を行わせる。
【００４２】
即ち、ステップＳ１１５における制御方向の判別に基づきステップＳ１１６又はステップＳ１１７へ進んで、制御方向別に、レンジ毎の角度目標値を補正するための学習補正値を学習させる。
前記ステップＳ１１６及びステップＳ１１７では同様な処理が行われ、その詳細は、図６のフローチャートは示してある。
【００４３】
ステップＳ２００では、ディテント機構５の谷位置に対応するポテンショメータ１１の検出角度（ディテント谷位置角度）を、下式に従って算出する。
ディテント谷位置角度＝（現在の検出角度＋前回の検出角度）／２
現在のポテンショメータ１１の検出角度は、図５に示すように、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差した直後の値であり、前回のポテンショメータ１１の検出角度は、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差する直前の値になるから、現在の検出角度と前回の検出角度との平均は、位置学習用角度データがポテンショメータ１１の検出角度と交差した時点における検出角度に略相当することになる。
【００４４】
ステップＳ２０１では、前記ステップＳ２００で演算したディテント谷位置角度から、当該レンジ位置における角度の基準値を減算し、該減算結果を最新学習値にセットする。
最新学習値＝ディテント谷位置角度−レンジ位置基準値
前記レンジ位置基準値は、レンジ毎の角度目標値の設計値であり、上記最新学習値は、ポテンショメータ１１の検出角度の設計値に対するずれ量を示すことになる。
【００４５】
ステップＳ２０２では、前回までの制御用学習値とステップＳ２０１で求めた最新学習値との偏差の絶対値が、設定値よりも大きいか否かを判別する。
前記偏差の絶対値が設定値よりも大きい場合には、ステップＳ２０３へ進み、前回までの制御用学習値を所定値だけ最新学習値に近づける更新処理を行う。
前記制御用学習値とは、レンジ毎の角度目標値（レンジ位置基準値）を補正するのに用いる学習値であって、該制御用学習値で補正した目標値に、ポテンショメータ１１の検出角度が一致するように、前記モータ２をフィードバック制御する。
【００４６】
レンジ目標値＝制御用学習値＋レンジ位置基準値
尚、前記制御用学習値は、前述のようにマニュアルシャフト４の回転方向毎に学習され、補正は、そのときの回転方向に対応する補正値を用いて行われる。
前記制御用学習値と、ポテンショメータ１１の検出角度のずれ量を示す最新学習値との偏差が大きい場合には、前回までの制御用学習値をそのまま継続して用いた場合、マニュアルシャフト４を要求レンジに対応する位置に精度良く制御することができなくなってしまう可能性がある。
【００４７】
但し、前記最新学習値にはばらつきが生じるから、最新学習値をそのまま制御用学習値とすると、誤学習によって目標値が急変する可能性があるので、制御用学習値を最新学習値に向けて徐々に近づけることで、誤学習による目標値の急変を回避するようにしてある。
尚、ポテンショメータ１１の角度検出の特性は全体的にシフトするので、前記制御用学習値は、全レンジの目標値の補正に用いる。
【００４８】
また、上記実施形態では、前記制御用学習値によって角度目標値を補正する構成としたが、目標値（レンジ位置基準値）と比較させるポテンショメータ１１の検出角度を、前記制御用学習値によって補正する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における自動変速機の電動式レンジ切換装置を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態においてポテンショメータの出力特性のずれを補正するための補正値の学習を示すフローチャート。
【図３】図２と共に、前記補正値の学習を示すフローチャート。
【図４】実施形態において学習に用いるパラメータの特性を示すタイムチャート。
【図５】図４（Ａ）のＸ部分の拡大図。
【図６】実施形態における制御用学習値の更新処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…自動変速機
２…モータ
３…減速機構
４…マニュアルシャフト
５…ディテント機構
１１…ポテンショメータ
１２…インヒビタースイッチ
１３…レンジセレクトスイッチ
２０…Ａ／Ｔコントロールユニット
Claims (6)
- モータで回転駆動されるマニュアルシャフトを、ディテント機構により複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするよう構成されると共に、
回転角センサで検出される前記マニュアルシャフトの角度を、要求レンジに対応する目標値に一致させるべく前記モータを制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
前記回転角センサで検出される角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、前記学習用角度データに交差する前記回転角センサによる検出角度に基づいて、前記目標値又は前記回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装置。 - モータで回転駆動されるマニュアルシャフトを、ディテント機構により複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするよう構成されると共に、
回転角センサで検出される前記マニュアルシャフトの角度を、要求レンジに対応する目標値に一致させるべく前記モータを制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
前記回転角センサで検出される角度が各レンジ毎に予め設定された所定範囲に入ったときの角度検出値の変化速度を求め、前記所定範囲に入った後前記変化速度を保って変化する学習用角度データを設定し、
前記学習用角度データと前記回転角センサで検出された角度との偏差に基づき、前記ディテント機構によるレンジ位置への前記マニュアルシャフトの引き込み動作が開始されたか否かを判別し、
前記引き込み動作の開始が判別された後に、前記偏差に基づき前記引き込み動作が完了したか否かを判別し、
該引き込み動作の完了が判別されたときの前記回転角センサによる検出角度に基づいて、前記目標値又は前記回転角センサの検出値を補正するための補正値を学習することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装置。 - 前記引き込み動作の完了が判別されたときの前記回転角センサによる検出角度と、前記回転角センサによる前回の検出角度との平均値を演算し、該平均値に基づいて前記補正値を学習することを特徴とする請求項２記載の自動変速機の電動式レンジ切換装置。
- 前記回転角センサによる検出角度の変化速度の低周波成分を抽出し、該低周波成分に基づいて前記学習用角度データを設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機の電動式レンジ切換装置。
- 前記補正値を、前記マニュアルシャフトの回転方向毎に個別に学習することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動変速機の電動式レンジ切換装置。
- 前記回転角センサによる検出角度に基づいて演算された最新の補正値と前回までの制御用補正値との偏差の絶対値が所定値以上であるときに、前記制御用補正値を所定値だけ最新の補正値に近づけ、前記制御用補正値によって前記目標値又は前記回転角センサの検出値を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動変速機の電動式レンジ切換装置。
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