JP4030840B2 - 自動変速機のレンジ切換え装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的に駆動制御されるアクチュエータによっ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関し、詳しくは、各レンジの制御目標位置を学習する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電気的に駆動制御されるアクチュエータと、ディテント機構で各レンジに対応する位置に位置決めされるレンジ切換バルブとの間の動力伝達経路に所定の遊び量が設けられる構成であって、レンジ毎の前記レンジ切換バルブの目標位置に基づいて前記アクチュエータを制御する自動変速機のレンジ切換え装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、レンジ切換バルブの位置を検出するセンサの検出出力のずれを補償すべく、各レンジの制御目標位置を学習する構成が知られており、例えば特許文献２に開示される装置では、特定のレンジと認識される範囲内で、位置検出値が安定したときに、そのときの検出位置を前記特定のレンジにおける目標位置として学習していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０７−２８００８３号公報
【特許文献２】
特開平０７−０８１４４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記目標位置の学習は、当該レンジを経験して初めて可能であるため、切換えられる機会の少ないレンジでは学習が進行せず、レンジ切換えの制御性能がレンジ間で大きくばらつくという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、レンジ切換えの頻度に大きく影響されることなく、全レンジでの学習進行速度を向上させることができる自動変速機のレンジ切換え装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、ディテント機構で位置決めされたときのレンジ切換バルブの検出位置に基づいて当該レンジにおける目標位置を学習する一方、該学習結果に基づいて他のレンジでの目標位置を推定学習する構成とした。
【０００７】
上記構成によると、あるレンジに切換えられ、ディテント機構によりレンジ切換バルブが位置決めされると、そのときの位置検出結果から、当該レンジにおける目標位置を学習するが、同時に、そのときのレンジとは異なる他のレンジにおける目標位置を、前記学習結果から推定して学習させる。
従って、切換えられたレンジだけではなく、その他のレンジについても同時に目標位置の学習を行わせることができ、レンジ切換えの制御性能がレンジ間で大きくばらつくことを回避できる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、レンジ切換バルブの位置を検出するセンサの組み付け位置の調整が行われる特定レンジでの基準位置と、特定レンジ以外のレンジに位置決めされたときの検出位置との相関に基づいて、他のレンジにおける目標位置を推定学習する構成した。
上記構成によると、位置検出を行うセンサを組み付けるときに、特定レンジでの検出値を一定に揃えるように調整されるから、例えば前記特定レンジをＮレンジとして、Ｐレンジでのディテント機構による位置決め状態で目標位置を学習したとすると、Ｎレンジでの基準位置及びＰレンジでの学習結果から、センサの出力特性がおおよそ推定され、該推定結果からＰ，Ｎレンジ以外のレンジ（Ｒ，Ｄレンジ等）における真の目標位置を推定する。
【０００９】
従って、位置調整が行われる特定レンジ以外の１つのレンジで目標位置の学習を行うことで、残る他のレンジでの目標位置を推定学習させることができる。
請求項３記載の発明では、前記他のレンジにおいて、前記ディテント機構で位置決めされたときの検出位置に基づき学習した結果を優先的に用いる構成とした。
【００１０】
上記構成によると、例えばＲレンジに切換えられたときに、Ｒレンジでの目標位置を学習すると、その後Ｐレンジに切換えられて目標位置が学習されても、該Ｐレンジでの学習結果からＲレンジの目標位置を更新させず、Ｒレンジに切換えられたときに学習した結果をそのまま用いるようにする。
従って、実際に当該レンジに切換えられたときに学習した信頼性の高い学習結果が、別のレンジでの結果から推定される比較的信頼性の低い目標位置に置き換えられてしまうことを回避できる。
【００１１】
【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レンジ切換え装置のシステム構成図である。
この図１において、車両に搭載される自動変速機１には、後述するレンジ切換バルブ６を駆動するためのモータ２（アクチュエータ）が取り付けられる。
【００１２】
前記モータ２の出力軸には減速歯車機構３が設けられ、該減速歯車機構３を介してレンジ切換シャフト４を回転駆動するよう構成される。
尚、前記減速歯車機構３の最終段とレンジ切換シャフト４との連結部には、回転方向に所定の遊び量が設けられている。
前記レンジ切換シャフト４には、該レンジ切換シャフト４を複数のレンジそれぞれに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。
【００１３】
前記ディテント機構５は、図２に示すように、レンジ切換シャフト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凹部に係合するローラを支持すると共に、該ローラを前記凹部に向けて押圧付勢するディテントスプリング５Ｂから構成される。
そして、前記ディテント機構５は、上記構成によってレンジ切換シャフト４を、Ｐレンジ（パーキングレンジ），Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎレンジ（ニュートラルレンジ），Ｄレンジ（ドライブレンジ），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。
【００１４】
前記レンジ切換シャフト４の回転運動は、ディテントレバー５Ａとレンジ切換バルブ６との係合によって、レンジ切換バルブ６の軸方向運動に変換され、レンジ切換バルブ６がバルブボディ７内で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、各シフトレンジに応じてライン圧を配送する。
前記ディテントレバー５Ａに一端が取り付けられるロッド８の他端には、カム９が取り付けられ、揺動可能に支持されたパーキングポール１０が前記カム９との摺接によって揺動駆動され、Ｐレンジ位置においては、パーキングポール１０の爪１０ａがパーキングギヤ１１の凹部１１ａに噛み合って、パーキングギヤ１１が固定されるようになっている。
【００１５】
また、前記レンジ切換シャフト４には、該レンジ切換シャフト４の角度を連続的に検出するポテンショメータ２１が備えられる一方、自動変速機１が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スイッチ２２が設けられる。
尚、前記ポテンショメータ２１は、Ｎレンジにおけるセンサ出力が基準値に一致するように、取り付け時に調整される。
【００１６】
また、運転者によって操作されるレンジセレクトスイッチ２３が設けられている。
前記ポテンショメータ２１，インヒビタスイッチ２２及びレンジセレクトスイッチ２３からの信号は、Ａ／Ｔコントロールユニット（Ａ／Ｔ Ｃ／Ｕ）２４に入力される。
【００１７】
そして、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、レンジセレクトスイッチ２３に対応するレンジ切換シャフト４の目標角度（レンジ切換バルブ６の目標位置に相当）を設定し、前記ポテンショメータ２１で検出される実際の角度が前記目標角度に一致するように、前記モータ２の駆動信号（電源供給を高周波でＯＮ・ＯＦＦするデューティ駆動信号）をフィードバック制御する。
【００１８】
上記のＡ／Ｔコントロールユニット２４によるモータ２の電気的な駆動制御によって、レンジ切換シャフト４が回転することで、自動変速機１のレンジが運転者の要求するレンジに切換えられる。
また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、ポテンショメータ２１による検出角度のずれを補償すべく、前記レンジ毎の目標角度（目標位置）を学習する機能を有しており、係る学習制御を、図３のフローチャートに従って説明する。
【００１９】
尚、前記ポテンショメータ２１は、前述のように、Ｎレンジにおけるセンサ出力が基準値に一致するように、取り付け時に調整されるので、目標角度の学習はＮレンジ以外の各レンジで行われる。
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、前記ディテント機構５による位置決めが行われている状態で、前記ポテンショメータ２１で検出されたレンジ切換シャフト４の角度を、谷位置角度として求める。
【００２０】
前記谷位置角度とは、前記ディテント機構５において、ディテントレバー５Ａの周縁に形成される凹部の谷にローラが位置して、レンジ切換シャフト４が特定のレンジに対応して位置決めされている状態での角度を示す。
前記谷位置角度を求める方法としては、特開平０７−０８１４４８号公報に開示されるように、特定のレンジと認識される範囲内で、角度検出値の変化が微小になったときに、そのときの検出角度を前記特定のレンジにおける谷位置角度とする方法がある。
【００２１】
また、前記ディテント機構５による引き込み動作を、検出角度から求められる角速度及び／又は角加速度から判断し、例えば角速度及び／又は角加速度がピーク値を示したときのレンジ切換シャフト４の角度を基準に、谷位置角度を求めるようにしても良い。
図４のフローチャートは、角速度がピーク値を示す角度に基づき谷位置角度を求める処理を示す。
【００２２】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、ポテンショメータ２１で検出されたレンジ切換シャフト４の角度を読み込む。
ステップＳ１２では、前記ステップＳ１１で読み込んだ角度が、レンジ毎に予め設定される基準目標角度を含む各レンジの基準角度範囲（学習角度範囲）のいずれかに含まれるか否かを判別する。
【００２３】
基準角度範囲内であるときには、ステップＳ１３へ進み、前記ポテンショメータ２１で検出されたレンジ切換シャフト４の角度を微分して、角速度を算出する。
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出される角速度にデジタルローパスフィルタ処理（ＬＰＦ）を施す。
【００２４】
ステップＳ１５では、前記ローパスフィルタ処理後の角速度がピーク値を示したときのポテンショメータ２１による検出角度を求める。
例えば、ポテンショメータ２１の検出角度が、Ｐ→Ｄ切換え方向で減少変化するものとすると、このときの角速度は、マイナスの値として算出されるので、Ｐ→Ｄ切換え方向では、ステップＳ１５で角速度のマイナスのピーク値を求め、ピーク値を示したときのポテンショメータ２１による検出角度を参照する。
【００２５】
一方、Ｄ→Ｐ切換え方向ではポテンショメータ２１の検出角度が増大変化するから、ステップＳ１５でプラスのピーク値を求め、ピーク値を示したときのポテンショメータ２１による検出角度を参照する。
レンジ切換え時に、ディテント機構５の引き込み動作が開始されると、角速度の絶対値が急激に増大してピーク値を示すことになり、この角速度がピーク値を示すタイミングは、角速度にローパスフィルタ処理を施したことで、実際のピーク位置よりも遅れた角度位置として検出される。
【００２６】
しかし、ローパスフィルタ処理（ＬＰＦ）後の角速度がピーク値を示す角度と、ディテント機構５の谷位置とのずれ角は一定であるから、前記ＬＰＦ後の角速度がピーク値を示す角度からディテント機構５の谷位置角度を推定することが可能である。
そこで、ステップＳ１６では、ＬＰＦ後の角速度がピーク値を示した角度と、予め記憶された補正角度とに基づいて、当該レンジにおける谷位置角度を求める。
【００２７】
尚、角加速度がピーク値を示す角度から谷位置角度を検出させることも可能で、この場合も、角加速度にローパスフィルタ処理を施し、該ローパスフィルタ処理が施された角加速度に基づいてピーク発生タイミングを検出することで、谷位置角度を求めることができる。
また、ローパスフィルタ処理が施された角速度と、ローパスフィルタ処理が施された角加速度との積算値が、ピーク値を示す角度から、ディテント機構５の谷位置角度を求めることが可能である。
【００２８】
更に、角速度，角加速度，角速度×角加速度が、判定値を横切る２点での角度をそれぞれ求め、これら角度の中央値をピーク発生角度として算出し、該中央値から谷位置角度を求めるようにしても良い。
谷位置角度をステップＳ１で検出すると、ステップＳ２では、前回までの当該レンジにおける目標角度を読み出し、ステップＳ３では、ステップＳ１で検出した谷位置角度と前回までの目標角度との偏差を演算する。
【００２９】
偏差＝谷位置角度−前回までの目標角度
ステップＳ４では、次回の目標角度の演算に用いる行き過ぎ量を、前記偏差に基づいて演算する。
前記行き過ぎ量は、前記偏差の符号に応じて設定される値であり、前記偏差の符号がプラスであればプラスの角度に、前記偏差の符号がマイナスであればマイナスの角度に設定される。
【００３０】
また、前記行き過ぎ量は、偏差が０であれば０で、偏差が０でないときの絶対値が一定になるように予め設定される。
前記行き過ぎ量の絶対値は、ポテンショメータ２１の出力をＡ／Ｄ変換して読み込むときのＡ／Ｄ変換誤差以上に設定され、Ａ／Ｄ変換誤差があっても、前記偏差の符号が次回学習時に反転するようにしてある。
【００３１】
本実施形態では、前記行き過ぎ量の絶対値を、角度検出の最小単位角とする。
ステップＳ５では、当該レンジに対応する次回の目標角度を、前記前回までの目標角度，偏差，行き過ぎ量に基づいて、以下のようにして算出する。
次回の目標角度＝前回までの目標角度＋偏差＋行き過ぎ量
ここで、前回までの目標角度＋偏差＝谷位置角度であり、前記行き過ぎ量は、偏差がプラスであればプラスの値に、マイナスであればマイナスの値に設定されるから、次回の目標角度は、今回の谷位置検出角度を行き過ぎ量だけ行き過ぎる値として設定される。
【００３２】
然も、角度検出値がＡ／Ｄ変換誤差により検出毎にばらついても、前記偏差の符号が次回学習時に反転するような値に行き過ぎ量が設定されるから、角度検出のばらつきがあっても、目標角度が学習毎に増減を繰り返す収束状態に速やかに移行させることができる。
ステップＳ６では、今回谷位置角度を検出して目標角度の学習を行ったレンジ以外のレンジ（Ｎレンジを除く）における目標角度を、今回の学習結果に基づいて推定学習する処理を行う。
【００３３】
レンジ切換シャフト４の角度を検出するポテンショメータ２１は、前述のように、Ｎレンジにおけるセンサ出力が基準値に一致するように、取り付け時に調整されるので、レンジ切換シャフト４の角度とポテンショメータ２１の出力との相関は、Ｎレンジでの出力を固定として、図５に示すように、ポテンショメータ２１毎にばらつく。
【００３４】
即ち、レンジ切換シャフト４の角度とポテンショメータ２１の出力との相関を示すＳ字状のカーブがＮレンジでの位置を中心に回転した特性に、ポテンショメータ２１の出力特性が個々にばらつく。
従って、例えばＰレンジに切換えられてＰレンジで目標角度を学習した場合には、学習更新後のＰレンジでの目標角度と固定であるＮレンジでの目標角度との相関から、他のレンジ（Ｒ，Ｄレンジ等）の真の目標角度を略推定することができる。
【００３５】
図６のフローチャートは、前記ステップＳ６の処理内容を詳細に示すものであり、ステップＳ２１では、前記ステップＳ５における目標角度の学習を経験していないレンジ（Ｎレンジを除く）があるか否かを判別する。
Ｎレンジを除く全てのレンジで、ステップＳ５の学習を経験している場合には、本ルーチンをそのまま終了させる。
【００３６】
ディテント機構５により位置決めされたときの検出角度に基づく目標角度の学習は、あるレンジでの学習結果を他のレンジに反映させる学習よりも信頼性が高く、ステップＳ５での学習結果をステップＳ６で更新させるのは好ましくない。
そこで、ステップＳ５の学習を経験したレンジについては、ステップＳ６での処理の対象外として、ステップＳ５での学習結果を、ステップＳ６の推定学習よりも優先させて用いるようにする。
【００３７】
一方、ステップＳ２１で、Ｎレンジを除くレンジでステップＳ５の学習を経験していないレンジ（以下、谷位置未学習レンジという）があると判断されたときには、ステップＳ２２へ進む。
ステップＳ２２では、予めポテンショメータ２１の出力特性がばらついたときの複数のばらつきパターン毎（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・）に各レンジでの検出角度を記憶したマップを参照することで、谷位置未学習レンジでの目標角度を求める。
【００３８】
例えば、今回の学習されたレンジがＰレンジで、学習後の目標角度が、フローチャート中の図に示すＡの特性上の値であったとすると、同じ特性Ａ上で谷位置未学習レンジに対応する角度を、それぞれのレンジにおける新たな目標角度として学習させる。
尚、複数の特性のいずれにも合致しない学習結果であった場合には、補間演算によって谷位置未学習レンジでの目標角度を演算させる。
【００３９】
ステップＳ２２で、谷位置未学習レンジの目標角度を求めると、ステップＳ２３では、ステップＳ２２で求めた目標角度（推定学習値）を当該レンジにおける新たな目標角度として更新記憶させる。
図７のフローチャートは、ステップＳ６の処理内容の第２実施形態を示すものであり、ステップＳ３１で谷位置未学習レンジがあると判断されると、ステップＳ３２へ進む。
【００４０】
ステップＳ３２では、今回ステップＳ５で学習された目標角度と、該目標角度の基準値との偏差を演算する。
前記目標角度の基準値とは、ポテンショメータ２１の基準出力特性上で各レンジに対応する検出角度である。
次のステップＳ３３では、前記ステップＳ３２で求めた偏差を他のレンジでの偏差に変換するための係数を設定する。
【００４１】
前記変換係数は、ステップＳ５で学習を行ったレンジと、推定学習を行わせるレンジとの組み合わせ毎に設定され、例えば、今回学習を行ったレンジがＰレンジであり、推定学習を行うレンジがＲレンジであったとすると、係数ａを変換係数とする。
そして、ステップＳ３４では、ステップＳ３２で求めた偏差にステップＳ３３で求めた変換係数を乗算して、推定学習を行うレンジでの基準目標角度と真の目標角度との偏差を推定し、これを基準目標角度に加算することで、目標角度の推定学習値を算出する。
【００４２】
推定学習値＝偏差×変換係数＋基準目標角度
即ち、例えばＰレンジにおける基準目標角度と学習値との偏差と、Ｒレンジにおける基準目標角度と学習値との偏差とは、ポテンショメータ２１が取り付け時にＮレンジを基準に調整されるから常に一定の比率であると見なして、谷位置未学習レンジの目標角度を推定させるものである。
【００４３】
ステップＳ３５では、ステップＳ３４で求めた目標角度（推定学習値）を当該レンジにおける新たな目標角度として更新記憶させる。
上記のステップＳ６における推定学習が行われたレンジに切換えられたときには、谷位置角度の検出結果に基づく学習が行われ、目標角度が更新学習される。
上記構成によると、Ｎレンジ以外のレンジで谷位置角度の検出結果に基づく目標角度の学習が行われると、学習を行ったレンジ以外の未学習レンジも同時に目標角度が推定学習されるので、各レンジ毎の個別学習の完了を待つことなく、全レンジについて真の谷位置付近を目標としたレンジ切換え制御を行わせることができるようになる。
【００４４】
尚、上記では、Ｎレンジと谷位置角度に基づく学習が行われたレンジとを基準に、ポテンショメータ２１の出力特性を推定させる構成としたが、谷位置角度に基づく学習が行われた２つのレンジでの学習後目標角度に基づいて、ポテンショメータ２１の出力特性を推定させ、該推定結果から谷位置未学習レンジでの目標角度を求めるようにしても良い。
【００４５】
また、目標角度の学習を、各レンジでレンジ切換え方向毎に個別に行わせるようにしても良い。
更に、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機のレンジ切換え装置において、位置検出の特性パターンを予め複数を記憶し、前記ディテント機構で位置決めされたレンジで学習された目標位置と前記複数の特性パターン上の検出位置とから、そのときの特性パターンを推定し、該推定された特性パターン上から、他のレンジにおける目標位置を求めることを特徴とする自動変速機のレンジ切換え装置。
【００４６】
上記構成によると、前記ディテント機構で位置決めされたレンジで学習された目標位置が、予め記憶された複数の特性パターンのうちのどのパターン上の値であるかを判断することで、実際の特性パターンを特定し、該特定したパターン上の値として他のレンジにおける目標位置を求める。
従って、位置検出のばらつきパターンが想定される場合に、他のレンジにおける目標位置を高い精度で推定することができる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動変速機のレンジ切換え装置において、位置検出の基準特性パターンを予め記憶し、前記ディテント機構で位置決めされたレンジで学習された目標位置と前記基準特性パターン上での検出位置との偏差を求め、該偏差を他のレンジにおける偏差に変換して、該変換された偏差に基づいて他のレンジにおける基準特性パターン上の検出位置を補正して、他のレンジにおける目標位置を求めることを特徴とする自動変速機のレンジ切換え装置。
【００４７】
上記構成によると、基準特性パターンからのずれ量が、実際にディテント機構で位置決めされたレンジで学習されると、前記ずれ量から他のレンジにおけるずれ量を推定し、該推定結果に基づいて基準特性パターン上の検出位置（基準目標位置）を補正して、目標位置を推定する。
従って、簡易に他のレンジにおける目標位置を推定学習させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動変速機のレンジ切換え装置を示すシステム構成図。
【図２】レンジ切換シャフトの駆動機構を示す斜視図。
【図３】目標角度の学習制御を示すフローチャート。
【図４】谷位置検出を示すフローチャート。
【図５】ポテンショメータの特性ばらつきを示す線図。
【図６】他レンジにおける推定学習の第１実施形態を示すフローチャート。
【図７】他レンジにおける推定学習の第２実施形態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（アクチュエータ）、３…減速機構、４…レンジ切換シャフト、５…ディテント機構、６…レンジ切換バルブ、２１…ポテンショメータ、２２…インヒビタースイッチ、２３…レンジセレクトスイッチ、２４…Ａ／Ｔコントロールユニット

Claims (3)

1. 電気的に駆動制御されるアクチュエータと、ディテント機構で各レンジに対応する位置に位置決めされるレンジ切換バルブとの間の動力伝達経路に所定の遊び量が設けられ、
   前記レンジ切換バルブの検出位置とレンジ毎の目標位置とに基づいて前記アクチュエータを制御する自動変速機のレンジ切換え装置において、
   前記ディテント機構で位置決めされたときの前記レンジ切換バルブの検出位置に基づいて当該レンジにおける前記目標位置を学習する一方、
   該学習結果に基づいて他のレンジでの目標位置を推定学習することを特徴とする自動変速機のレンジ切換え装置。
2. 前記レンジ切換バルブの位置を検出するセンサの組み付け位置の調整が行われる特定レンジでの基準位置と、前記特定レンジ以外のレンジに位置決めされたときの検出位置との相関に基づいて、他のレンジにおける目標位置を推定学習することを特徴とする請求項１記載の自動変速機のレンジ切換え装置。
3. 前記他のレンジにおいて、前記ディテント機構で位置決めされたときの検出位置に基づき学習した結果を優先的に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の自動変速機のレンジ切換え装置。

Images