JP4735118B2 - シフトレバーの基準位置決定装置 - Google Patents

Description

本発明は、シフトレバーの基準位置決定装置に関し、詳しくは、所定のシフト位置に対応する基準の検出位置を決定する装置に関する。

特許文献１には、ポテンショメータから出力される電圧値と基準出力電圧とを比較して、シフトレバーのシフトポジションを検出する一方、特定のシフト位置に操作されているときのポテンショメータの出力電圧値から、電圧とシフトポジションとの関係を補正する装置が開示されている。
特開２００２−１２０５８７号公報

ところで、手動変速機におけるシフトレバーにおいて、特にニュートラル位置は、シフトレバーの位置ばらつきが大きく、また、センサ出力とシフトポジションとの関係を学習しようとしても、運転者がシフトレバーに手を置いているために本来のニュートラルにおけるレバー位置からずれている場合があり、シフトレバーの本来のニュートラル位置を特定することが困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、シフトレバーの位置ばらつきが大きく、また、シフトレバーが本来のシフト位置から一時的にずれることがあっても、所定のシフト位置に対応する本来のレバー位置を特定することができるシフトレバーの基準位置決定装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係るシフトレバーの基準位置決定装置は、シフトレバーに連動して出力が変化するセンサを備え、所定シフト位置へのシフト状態における前記センサの検出出力に基づき、前記所定シフト位置に対応するセンサ検出位置の候補を複数設定すると共に、各候補位置に前記シフトレバーが留まった頻度をそれぞれ求め、該頻度に基づいて前記所定シフト位置に対応する基準のセンサ検出位置を決定することを特徴とする。

かかる構成によると、所定シフト位置でのシフトレバー位置の候補を複数設定することで、本来のシフトレバー位置と共に、例えば運転者がシフトレバーに手を添えたためにずれた位置との双方を、候補位置に含めることができ、更に、複数の候補位置それぞれにシフトレバーが留まった頻度から、本来のシフトレバー位置と、運転者がシフトレバーに手を添えるなどの外乱に影響されたシフトレバー位置とを区別して、本来のシフトレバー位置を基準のセンサ検出位置として決定させることができる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係るシフトレバーの基準位置決定装置を含む車両用エンジン・動力伝達系及びその制御系を示す。
図１において、エンジン１には図示省略したクラッチを介して手動式変速機２が連結されており、手動変速機２の変速段は、シフトレバー３の操作によって任意に選択される。

前記シフトレバー３は、図２（Ａ）に示すようなシフトゲート４に沿って移動する。
前記シフトゲート４は、図２における上下方向（車両の前後方向）であるストローク方向と図２における左右方向（車両の左右方向）であるセレクト方向とに沿って設けられ、セレクト方向に沿って延設されるニュートラルゲート部４ａと、前記ニュートラルゲート部４ａの左端から前後に延設される１‐２ゲート部４ｂ、前記ニュートラルゲート部４ａの中央付近から前後に延設される３‐４ゲート部４ｃ、前記ニュートラルゲート部４ａの右端から前後に延設される５‐Ｒゲート部４ｄとからなり、前記ニュートラルゲート部４ａにシフトレバー３が位置する場合には、３‐４ゲート部４ｃが交わる中央付近（ニュートラル位置）に向けてシフトレバー３が付勢されるようになっている。

そして、１‐２ゲート部４ｂの前端部にシフトレバー３を位置させると１速に、１‐２ゲート部４ｂの後端部にシフトレバー３を位置させると２速に、３‐４ゲート部４ｃの前端部にシフトレバー３を位置させると３速に、３‐４ゲート部４ｃの後端部にシフトレバー３を位置させると４速に、５‐Ｒゲート部４ｄの前端部にシフトレバー３を位置させると５速に、５‐Ｒゲート部４ｄの後端部にシフトレバー３を位置させると後退に、変速される。

ここで、図３に示すように、前記シフトレバー３に連動するシャフト５を介して手動変速機２の変速段が切り換えられるようになっている。
即ち、前記シフトレバー３の前記ストローク方向に沿った動きに連動してシャフト５が軸方向に進退し、前記シフトレバー３の前記セレクト向に沿った動きに連動して前記シャフトが軸周りに回転し、このシャフト５の軸方向及び軸周りの動きによって各変速段のギヤの噛み合せが行われる。

前記シャフト５の軸方向の移動位置、即ち、シフトレバー３のストローク方向における移動位置を連続的に検出するストロークセンサ１１と、前記シャフト５の軸周りの回転位置、即ち、前記シフトレバー３のセレクト方向における移動位置を連続的に検出するセレクトセンサ１２とが設けられている。
前記ストロークセンサ１１及びセレクトセンサ１２の検出信号は、エンジンコントロールモジュール（以下、ＥＣＭという）１３に入力される。

前記ＥＣＭ１３は、マイクロコンピュータを含んで構成され、前記ストロークセンサ１１，セレクトセンサ１２からの信号の他、クラッチペダル１４の踏み込み量から前記クラッチの完全締結状態を検出する第１クラッチスイッチ１５、前記クラッチペダル１４の踏み込み量から前記クラッチの完全解放状態を検出する第２クラッチスイッチ１６、手動式変速機２の出力軸から車速ＶＳＰを検出する車速センサ１７、エンジン１の回転数Ｎｅ（rpm）を検出するエンジン回転センサ１８、前記手動変速機２のニュートラル状態を検出するニュートラルスイッチ１９などからの信号が入力される。

前記ＥＣＭ１３は、上記各種センサ・スイッチからの信号に基づいて、運転者による変速操作時（クラッチ解放時）に、エンジン回転を変速後の回転に近づけてクラッチ締結時の変速ショックを緩和する回転同期制御を行う。
以下に、前記回転同期制御の概略を、図３中に示す制御ブロック図に従って説明する。
まず、目標ギヤ算出部１０１では、前記ストロークセンサ１１，セレクトセンサ１２で検出されるシフトレバー３の位置変化から次の変速段（目標ギヤ）を判断する。

そして、目標回転数算出部１０２では、そのときの車速と次の変速段（目標ギヤ）とから目標エンジン回転数（rpm）を算出する。
一方、変速時制御判定部１０３では、クラッチペダル１４の踏み込みから回転同期制御の実行判定を行い、回転数Ｆ／Ｂ制御部１０４では、変速時制御判定部１０３の判定結果を受けて、前記目標エンジン回転数に実際のエンジン回転数Ｎｅ（rpm）を近づけるためのエンジントルク要求を出力する。

前記エンジントルク要求を受けたエンジントルク制御部１０５では、要求のエンジントルクを発生させるべく、電制スロットル２１の開度制御や点火時期の進遅角制御を行う。
前記電制スロットル２１は、スロットルバルブ２１ａをモータ等のスロットルアクチュエータ２１ｂで開閉駆動する装置である。
尚、前記回転同期制御の実行・停止を任意に指定するためのスイッチ３０が設けられると共に、前記回転同期制御の作動状態を示すインジケータランプ３１が設けられており、ｏｎ／ｏｆｆ判定部１０６では、スイッチ３０のオン・オフを判断し、前記インジケータランプ３１の点灯を制御すると共に、前記変速時制御判定部１０３に回転同期制御を実行させるか否かを指示する。

ここで、シフトレバー３の実際の位置に対して前記ストロークセンサ１１，セレクトセンサ１２の検出出力にばらつきがあると、シフト位置の判定領域を誤判断のない狭い領域に限定する必要が生じるため、シフト位置の検出遅れが生じ、前記回転同期制御を応答良く実行させることができない。
そこで、本実施形態では、図３のニュートラル位置学習部１０７でシフトレバー３のニュートラル位置を学習し、該学習結果に基づいて前記目標ギヤ算出部１０１が次の変速段を判断するようになっている。

上記ニュートラル位置の学習によって、シフトレバー３の位置検出精度が改善され、これによりシフト位置の判定領域を広げて変速段の判定及び回転同期制御が応答良く行えるようになる。
図４のフローチャートは、前記ニュートラル位置の学習処理を示す。
図４のフローチャートに示すルーチンは一定時間毎に実行され、まず、ステップＳ１では、エンジン１の運転状態（Ｎｅ＞０）であって、かつ、そのときの車速が０km/hであるか否かを判別する。

エンジン１の運転状態（Ｎｅ＞０）であって、かつ、そのときの車速が０km/hであるときには、ステップＳ２へ進み、クラッチペダル１４を踏んでいないクラッチの完全締結状態であるか否かを判別する。
エンジン１が回転しているのに車速が０km/hとなるのは、クラッチが解放されているか、及び／又は、変速機がニュートラル状態である場合であり、クラッチの完全締結状態であれば、変速機のニュートラル状態が推定される。

尚、上記ニュートラル判断処理に加え、或いは、上記ニュートラル判断処理に代えて、ニュートラルスイッチ１９が変速機のニュートラル状態を検出しているか否かを判断させることができる。
ニュートラル状態が検出されると、換言すれば、シフトレバー３がニュートラルに位置していると推定されると、ステップＳ３へ進み、ストロークセンサ１１及びセレクトセンサ１２で検出されるシフトレバー３の位置が、所定範囲内で変動しているか否かを判断することで、シフトレバー３が略停止しているか否かを判断する。

エンジン１の運転に伴う振動でシフトレバー３が振動し、ストロークセンサ１１及びセレクトセンサ１２の出力が変動することがあるため、係る振動による変動内であるか否かを、ステップＳ３で判断する。
ここで、ストロークセンサ１１の出力が所定範囲内で変動していて、シフトレバー３の操作状態ではないと推定されると、ステップＳ１４へ進んで、タイマーＴ０をカウントアップする。

次のステップＳ５では、前記タイマーＴ０の値が所定値Ｔ１を超えているか否かを判断する。
前記タイマーＴ０の値が所定値Ｔ１を超えている場合には、その位置に留まっていると判断して、ステップＳ７以降に進む。
一方、エンジン１の停止状態であるとき、そのときの車速が０km/hでないとき、ストロークセンサ１１の出力が所定範囲を超えて変動しているときには、ステップＳ６へ進み、前記タイマーＴ０を０にリセットすると共に、後述するタイマーＴｃを０にリセットした後、本ルーチンを終了させる。

また、前記タイマーＴ０の値が所定値Ｔ１以下であるときには、そのまま本ルーチンを終了させる。
シフトレバー３がニュートラル領域内の一定位置に所定時間Ｔ１を越えて位置していると判断され、ステップＳ７へ進むと、現在位置がニュートラル位置の候補Ａの領域内である否かを判断する（図２（Ｂ）参照）。

そして、現在位置がニュートラル位置の候補Ａの領域内であれば、候補Ａの領域内に留まった頻度を判断すべく、ステップＳ８へ進んで、候補Ａ領域用のタイマーＴａをカウントアップし、候補Ａに留まっていた累積時間が計測されるようにする。
一方、候補Ａが確定されていない場合、又は、現在位置が候補Ａの領域内でない場合には、ステップＳ９へ進み、現在位置がニュートラル位置の候補Ｂの領域内である否かを判断する。

そして、現在位置がニュートラル位置の候補Ｂの領域内であれば、候補Ｂの領域内に留まった頻度を判断すべく、ステップＳ１０へ進んで、候補Ｂ領域用のタイマーＴｂをカウントアップし、候補Ｂに留まっていた累積時間が計測されるようにする。
前記タイマーＴａ及びタイマーＴｂの値は、イグニッションスイッチがＯＦＦされても記憶保持されるものとする。

一方、候補Ｂが確定されていない場合、又は、現在位置が候補Ｂの領域内でない場合には、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、今回検出されたシフトレバー３の位置を、ニュートラル位置の候補Ｃとし、候補Ｃ用のタイマーＴｃをカウントアップさせる。
前記タイマーＴｃは、前記ステップＳ６でゼロにリセットされるから、継続して同じ位置に留まっていれば、タイマーＴｃは順次カウントアップされることになる。

尚、前記候補Ａ，Ｂ，Ｃは、振動等によって変動し得る範囲を包含する所定の大きさをもつ領域として設定される（図２（Ｂ）参照）。
ステップＳ１２では、タイマーＴｃの値がタイマーＴｂの値よりも大きいか否かを判断する。
そして、タイマーＴｃの値がタイマーＴｂの値よりも大きい場合には、ステップＳ１３へ進み、現在のシフトレバー３の位置を候補Ｂに設定し、タイマーＴｂの値をタイマーＴｃの値に入れ替える処理を行う。

また、ステップＳ１４では、タイマーＴｂの値がタイマーＴａの値よりも大きいか否かを判断する。
そして、タイマーＴｂの値がタイマーＴａの値よりも大きい場合には、ステップＳ１５へ進み、候補Ａのシフトレバー位置と候補Ｂのシフトレバー位置とを入れ替え、タイマーＴｂの値とタイマーＴａの値とを入れ替える処理を行う。

従って、候補Ａのシフトレバー位置が、ニュートラル状態で最も長い時間留まっていた位置となるので、このシフトレバー３が位置する頻度が最も大きい候補Ａの中心位置をシフトレバー位置の基準のニュートラル位置とする。
例えば、候補Ａ，Ｂが確定していない学習の初期状態においては、シフトレバー３がある位置に留まると、タイマーＴａ，Ｔｂは０に保持されているので、取りあえず、そのときのシフトレバー位置が候補Ａとして設定される。

その後に異なる位置にシフトレバー３が位置するようになると、その位置が今度は候補Ｂに設定され、更に、タイマーＴｂの値がタイマーＴａを大きくなれば、候補Ｂの位置がそれまでの候補Ａの位置に入れ替わって、候補Ａの位置となる。
更に、候補Ａ，Ｂが確定した後で、更に別の位置にシフトレバー３が位置するようになると、その位置に留まっていた時間が候補Ａ，Ｂに留まっていた時間よりも長くなれば、入れ替えがなされるが、候補Ａ，Ｂに留まっていた時間よりも短い場合には、候補Ａ，Ｂを変更することなく、基準のニュートラル位置が保持される。

従って、運転者がニュートラル位置でシフトレバー３に手を置いているために、真のニュートラル位置とは異なる位置に一時的になったとしても、一般的には、シフトレバー３に手を触れていない状態で自動的に戻るデフォルト位置になる時間がもっとも長くなるので、結果的に、前記デフォルト位置を、基準のニュートラル位置として決定することができる。

基準のニュートラル位置が決定されると、この基準のニュートラル位置からの変位量から、シフトレバー３のストローク方向及び／又はセレクト方向の位置を特定する。
例えば、各変速段に変速されたと判断するシフト位置領域のストローク方向及び／又はセレクト方向の閾値を、基準のニュートラル位置からの変位量に基づいて規定し、前記ストロークセンサ１１，セレクトセンサ１２で検出されたシフトレバー３の位置が、前記閾値で規定される領域に含まれるか否かに基づいて、シフトレバー３によるセレクト位置を判断する。

尚、タイマーＴａによる計測時間が所定時間以上になり、デフォルト位置が基準のニュートラル位置として決定されたと推定された後は、経時的な劣化等によってデフォルト位置が長い時間をかけて変化するため、学習の速度を遅くすることができ、例えば、図４のフローチャートに示すルーチンの実行周期を長くすることで、学習速度を遅くすることができる。

また、上記実施形態では、ストローク方向及びセレクト方向の双方の検出結果を学習させたが、ストローク方向のみを学習させても良い。
更に、ニュートラル位置以外の各変速段位置で同様の学習を行わせることが可能であるが、ニュートラル位置以外では、シフトレバー位置が大きく動くことがなく、複数の候補位置に基づく学習はニュートラル位置の学習に最も適している。

また、設定を記憶保持させる候補をＡ，Ｂの２つに限定するものではなく、候補位置の数を３つ以上としても良い。
また、候補Ａ，Ｂ，Ｃとして設定するシフトレバー３の位置を予め設定した領域内に限定することが好ましく、更に、候補Ａ，Ｂとして設定する領域の広さを、その領域に留まっていた時間の長さに応じて段階的狭めるようにしても良い。

更に、候補Ａ，Ｂ，Ｃに留まっていた頻度を累積時間で判断する代わりに、候補Ａ，Ｂ，Ｃに所定時間以上留まった回数で判断することができ、更に、回数と累積時間との双方から、頻度を判断させることができる。
また、タイマーＴａ，Ｔｂの値に応じた重み付けを行って、候補Ａの位置と候補Ｂの位置との間の位置を、基準のニュートラル位置として決定させることができる。

実施形態におけるエンジン，動力伝達系及び制御系を示すシステム図。 同上実施形態におけるシフトゲートを示す図。 同上実施形態における回転同期制御の詳細を示すブロック図。 同上実施形態におけるニュートラル位置の学習を示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…手動式変速機、３…シフトレバー、１１…ストロークセンサ、１２…セレクトセンサ、１３…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）、１４…クラッチペダル、１５…第１クラッチスイッチ、１６…第２クラッチスイッチ、１７…車速センサ、１８…エンジン回転センサ、１９…ニュートラルスイッチ

Claims (9)

1. シフトレバーに連動して出力が変化するセンサを備え、所定シフト位置へのシフト状態における前記センサの検出出力に基づき、前記所定シフト位置に対応するセンサ検出位置の候補を複数設定すると共に、各候補位置に前記シフトレバーが留まった頻度をそれぞれ求め、該頻度に基づいて前記所定シフト位置に対応する基準のセンサ検出位置を決定することを特徴とするシフトレバーの基準位置決定装置。
2. 前記所定シフト位置へのシフト状態で、前記シフトレバーが略同一の位置に所定時間以上留まっていることが検出されたときに、当該位置を前記候補位置とすることを特徴とする請求項１記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
3. 前記候補位置の数を予め限定し、前記頻度に基づいて候補位置の入れ替えを行うことを特徴とする請求項１又は２記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
4. 前記頻度として、前記シフトレバーが各候補位置に留まった時間及び／又は回数の積算値をそれぞれ求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
5. 前記所定シフト位置がニュートラル位置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
6. 前記ニュートラル位置に対応する基準のセンサ検出位置からの変位量に基づいて、他のシフト位置へのシフト操作を判断することを特徴とする請求項５記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
7. 車速が０でかつクラッチペダルを踏んでいない状態、及び／又は、変速機のニュートラル状態を、ニュートラル位置へのシフト状態と判断することを特徴とする請求項５又は６記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
8. 前記センサとして、前記シフトレバーに連動して軸方向に変位すると共に軸周りに回動するシャフトの軸方向位置を検出するストローク方向センサと、前記シャフトの軸周りの回転位置を検出するセレクト方向センサとを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のシフトレバーの基準位置決定装置。
9. 前記ストローク方向センサで検出される前記シャフトの軸方向位置について、前記所定シフト位置に対応する基準のセンサ検出位置を決定することを特徴とする請求項８記載のシフトレバーの基準位置決定装置。

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