JP4038379B2

JP4038379B2 - 自動変速機のレンジ切換装置

Info

Publication number: JP4038379B2
Application number: JP2002049509A
Authority: JP
Inventors: 弘之湯浅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003247640A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンジ切換バルブをアクチュエータによって複数のレンジ位置に駆動する構成の自動変速機のレンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レンジ切換バルブをモータによって複数のレンジ位置に駆動する構成とし、レンジ切換バルブの検出位置に基づいて前記モータをフィードバック制御する自動変速機のレンジ切換装置が知られている（特開平５−０８７２３３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パーキングレンジ（Ｐレンジ）からのシフト時は、パーキングギヤの噛み合わせを解除する必要があるため、他のシフト時に比べて大きなモータトルクが要求されるが、係る最大トルクの要求に合わせてトルク容量の大きなモータを用いると、モータの大型化によってイナーシャが大きくなるため、要求レンジ位置に収束させるときの応答性が悪化してしまう。
【０００４】
ここで、Ｐレンジからのシフト時に、モータの電源電圧を昇圧し、該昇圧によってパーキングギヤの解放に必要なトルクを確保する構成とすれば、小型のモータでＰレンジからのシフトを可能にできる。
しかし、昇圧回路による昇圧にばらつきが生じ、また、同じＰレンジからのシフト時でも負荷トルクが変化するため、パーキングギヤの噛み合わせが解除された直後のモータ回転速度にばらつきが生じる。
【０００５】
そして、パーキングギヤの噛み合わせが解除された直後のモータ回転速度が通常よりも速くなる場合には、レンジ切換バルブが目標位置付近に向けて速い速度で変位することになり、ハンチングが発生する可能性がある。
上記ハンチングの発生を、フィードバックゲインを低くすることで回避しようとすると、収束応答性の低下を招くことになり、ハンチング回避と収束応答性の確保とを両立させることが困難であった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、種々のばらつき要因によって、レンジ切換バルブが目標位置に向けて変位する速度がばらついても、収束応答性を低下させることなくハンチングの発生を回避できる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、ディテント機構で位置決めされるレンジ切換シャフトをモータで回転駆動し、前記レンジ切換シャフトの回転運動をレンジ切換バルブの軸方向運動に変換することによって、前記レンジ切換バルブを複数のレンジ位置に駆動する構成であって、前記レンジ切換バルブの検出位置に応じて前記モータの駆動信号をフィードバック制御する自動変速機のレンジ切換装置において、前記モータの回転速度及び／又は回転加速度が大きいときほど、前記駆動信号の上限値をより小さい値に変更する構成とした。
【０００８】
上記構成によると、モータの回転速度及び／又は回転加速度が大きく、レンジ切換バルブが目標位置に向けて速い速度で変位するときには、モータの駆動信号の上限値（指示トルクの上限値）をより小さい値に変更することで、モータの回転速度を緩めるようにする。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記モータの電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、少なくともパーキングレンジからのシフト時に前記昇圧回路を動作させる構成とした。上記構成によると、シフトに要求される駆動トルクが他のシフト時に比べて大きくなるパーキングレンジからのシフト時に、昇圧回路を動作させることで、要求トルクの確保を図る一方、負荷トルクが大きくかつ昇圧を行わせることで、モータの回転速度が大きいときには、モータの駆動信号の上限値をより小さい値に変更させて、モータ速度をコントロールする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、モータの回転速度が速いとき又は急に速くなるときに、モータの駆動信号の上限値（指示トルクの上限値）をより小さい値に変更して、モータ回転速度をコントロールするので、レンジ切換バルブがモータトルクで目標位置付近に近づくときの変位速度を適切に制御でき、ハンチングの発生を防止しつつ収束応答性を確保することができるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の発明によると、電源電圧の昇圧によって、比較的小型のモータを用いつつ、パーキングレンジからのシフト時において必要とされる最大トルクを確保することができる一方、昇圧ばらつきやパーキングレンジからのシフトにおける負荷トルクのばらつきなどがあって、モータの速度が大きくなっても、レンジ切換バルブが目標位置付近に近づくときの変位速度を適切に制御でき、ハンチングの発生を防止しつつ収束応答性を確保することができるという効果がある。
【００１５】
【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、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。
【００１６】
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。
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、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。
【００１７】
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。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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。
また、運転者によって操作されるレンジセレクトレバーで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２３が設けられている。
【００２０】
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／ＴＣ／Ｕ）２４に入力される。
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の駆動信号をフィードバック制御する。
【００２１】
本実施形態では、モータ２に対する電源供給を高周波でＯＮ・ＯＦＦするときのＯＮ時間割合で平均印加電圧を制御するようになっており、前記駆動信号は、前記ＯＮ時間割合を示すオンデューティ比（％）として演算される。
また、前記モータ２は車載バッテリを電源とするが、図１に示すように、該バッテリ電圧ＶＢ（基準電圧）を昇圧する昇圧回路３１が設けられており、該昇圧回路３１を介して得られる電圧を最大印加電圧として、駆動回路３２がモータ２の平均印加電圧を制御する。
【００２２】
即ち、昇圧回路３１の作動停止状態では、バッテリ電圧ＶＢが最大電圧としてモータ２に印加され、昇圧回路３１によって昇圧される場合には、バッテリ電圧ＶＢよりも高い電圧が最大電圧としてモータ２に印加されるようになっている。図３のフローチャートは、前記レンジ切り換え制御を示すものであり、まず、ステップＳ１では、レンジ切り換え要求が発生したか否かを判別する。
【００２３】
そして、レンジ切り換え要求の発生時には、ステップＳ２へ進み、該レンジ切り換え要求が、Ｐレンジから他のレンジへのシフト要求であるか否かを判別する。
Ｐレンジから他のレンジにシフトするときには、パーキングポール１０とパーキングギヤ１１との係合状態を解放するのに要するトルクが余分に必要で、他のシフト時に比べてモータ２に要求されるトルクが大きくなる。
【００２４】
そこで、ステップＳ２で、Ｐレンジから他のレンジへのシフト要求であることが判別されると、ステップＳ３へ進み、シフト要求の発生時から所定時間だけ前記昇圧回路３１を動作させて、モータ２の電源電圧をバッテリ電圧ＶＢよりも高める設定を行う。
Ｐレンジ以外のレンジからのシフト時であるときには、ステップＳ３を迂回してステップＳ４へ進む。
【００２５】
ステップＳ４では、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の実際の角度を読み込む。
次のステップＳ５では、前記ステップＳ４で検出したレンジ切換シャフト４の実際の角度と、切り換え後のレンジに対応するレンジ切換シャフト４の目標角度との偏差に基づく比例・積分・微分制御によって、モータ２の駆動信号のデューティ比を演算する。
【００２６】
ステップＳ６では、モータ２の出力軸の回転速度を、例えばモータ２に付設された回転センサ３３からの信号に基づいて検出する。
ステップＳ７では、予めモータ２の回転速度（rad／sec）に応じて前記デューティ比の上限値を記憶したテーブルを参照し、そのときの回転速度に対応する上限値を検索する。
【００２７】
ステップＳ８では、予めモータ２の回転加速度（rad／sec²）に応じて前記デューティ比の上限値の修正係数Ｋを記憶したテーブルを参照し、そのときの回転加速度に対応する修正係数Ｋを検索する。
前記上限値は、回転速度が速いほど通常値よりも小さい値に設定され、前記修正係数Ｋは、加速度が大きくなるほど、１．０よりも小さい値に設定される。
【００２８】
ステップＳ９では、前記ステップＳ７で求めた上限値を前記ステップＳ８で設定した修正係数Ｋによって修正して、最終的な上限値ＭＡＸを算出する。
従って、前記最終的な上限値ＭＡＸは、モータ２の回転速度が速いほど小さく、かつ、回転速度が増大変化傾向にある場合には、増大割合が大きいほど更に小さい値に設定される。
【００２９】
尚、前記上限値ＭＡＸを、回転速度或いは回転加速度のみから設定させる構成としても良く、回転加速度のみから上限値ＭＡＸを設定させる場合には、加速度が大きいときほど上限値ＭＡＸを小さくすれば良い。
また、本実施形態の場合、レンジ切換シャフト４の回転速度とモータ２の回転速度とは比例するから、ポテンショメータ２１によってレンジ切換シャフト４の回転速度及び／又は回転加速度を検出して、該回転速度及び／又は回転加速度から上限値ＭＡＸを設定させることができる。
【００３０】
ステップＳ１０では、前記ステップＳ５で演算したデューティ比が、前記上限値ＭＡＸを超える場合には、デューティ比を上限値ＭＡＸとして、上限値ＭＡＸを超えるデューティ比の設定を回避する処理を行う。
そして、次のステップＳ１１では、要求される回転方向に応じてモータ２に前記デューティ比の駆動信号を出力し、ステップＳ１２では、実際のレンジ切換シャフト４の角度が目標角度を含む所定範囲内になったか否かを判別し、前記所定範囲内になるまではステップＳ４に戻ってフィードバック制御を継続させ、前記所定範囲内になるとステップＳ１３へ進んでモータ２を停止させる。
【００３１】
上記構成によると、レンジ切り換えにおいて、レンジ切換シャフト４が回転負荷の大きな区間を越えて回転し、負荷が軽減されることで回転速度が増大するときに、適正レベルを超える速度でモータ２が回転すると、デューティ比が制限されることで回転速度が緩められ、過剰な速度で目標角度付近にまで回転し、ハンチングが発生することが回避される。
【００３２】
特に、Ｐレンジからのシフト時には、負荷トルクのばらつきや昇圧の影響を受けて、モータ２の回転速度が急に増大する可能性があるが、上記のようにしてデューティ比の上限値ＭＡＸを小さくして、デューティ比を小さく制限すれば、確実に回転速度を抑制でき、ハンチングの発生を回避できる。
また、回転速度のコントロールを上限値ＭＡＸで行うから、目標角度付近になってからデューティ比が制限されることがなく、また、目標角度付近で制御応答性が得られるゲインを用いることができ、収束応答性が確保される。
【００３３】
尚、上記実施形態では、シフト開始直後から目標角度と実際の角度との偏差に基づくフィードバック制御を行わせる構成としたが、要求回転角の所定割合まで回転するまでの間は、予め設定したデューティ比の駆動信号に保持させ、その後、偏差に基づくフィードバック制御に移行させる構成であっても良く、この場合、シフト初期段階で保持させるデューティ比を含め、モータ２に出力されるデューティ比が上限値ＭＡＸを上回ることがないように制限すればよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、昇圧回路３１を備える構成としたが、昇圧回路３１を備えない構成であっても良く、更に、昇圧回路３１を備える構成においてＰレンジ以外のレンジからのシフト時にも昇圧回路３１を動作させる構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動変速機のレンジ切換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】レンジ切り換え制御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
３１…昇圧回路
３２…駆動回路
３３…回転センサ

Claims

ディテント機構で位置決めされるレンジ切換シャフトをモータで回転駆動し、前記レンジ切換シャフトの回転運動をレンジ切換バルブの軸方向運動に変換することによって、前記レンジ切換バルブを複数のレンジ位置に駆動する構成であって、前記レンジ切換バルブの検出位置に応じて前記モータの駆動信号をフィードバック制御する自動変速機のレンジ切換装置において、
前記モータの回転速度及び／又は回転加速度が大きいときほど、前記駆動信号の上限値をより小さい値に変更することを特徴とする自動変速機のレンジ切換装置。
前記モータの電源電圧を昇圧する昇圧回路を備え、少なくともパーキングレンジからのシフト時に前記昇圧回路を動作させ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装置。