JP4886135B2 - 自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置、及び自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置内の位置識別センサを調整するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置、及び自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置内の位置識別センサを調整するための方法に関する。
【０００２】
個人用自動車のためのオートマチックトランスミッションは通常電子制御されている。このための制御装置は、従来いわゆる「スタンドアローンユニット」として、環境影響から保護する制御箱内に設けられるか、または直接車両室内で使用されていた。これに対して最近では、電子制御素子とこれに属するセンサ系をコスト及び品質の理由からオートマチックトランスミッションに直接組み込むようになってきている。トランスミッション内電子素子の作動の基本的なシステム要求は、広い温度領域、例えば−４０°Ｃ〜１４０°Ｃに亘って機能可能であること、トランスミッション−ＡＴＦ−オイルに対する密閉、及び振動に対する十分な強度、例えば３ｇ、である。最適化された温度設計は、セラミック基板上の電子回路を伝熱性接着剤を用いて例えばアルミニウムから成るメタルシャーシに接着することによって達成される。
【０００３】
オートマチックトランスミッション用の通常のトランスミッション制御器は、回転数センサ、圧力センサ及び温度センサの他に、位置識別センサを有しており、この位置識別センサによって、オートマチックトランスミッションのどのドライビング領域が使用されているのかが検出される。後者は、例えば、いわゆるセレクト領域スイッチを位置“Ｐ”（Ｐａｒｋ）、“Ｒ”（Ｒｅｔｏｕｒ）、“Ｎ”（Ｎｅｕｔｒａｌ）または“Ｄ”（Ｄｒｉｖｅ）のうちのいずれか１つに入れることによって行われる。セレクト領域スイッチ−以下ではセレクタレバーとも称される−は、オートマチックトランスミッションに機械的に結合されており、直線的にまたは回転式に動くセレクタスライドを操作する。セレクタスライドはトランスミッション制御器の水理的部分に組み込まれている。位置識別センサを用いてセレクタスライドの位置を検出することによって、セットされたドライビングポジションが電子制御装置に伝達される。
【０００４】
位置識別に関しては、周囲の媒質、つまりトランスミッションオイルから保護するためにハウジング内にオイルに対して密閉された独立型センサを設けることが公知である。相応の線路によるセンサと制御装置との電気的接続も、オイルに対して密閉されているよう設計されていなければならない。
【０００５】
センサの構成に関してはさまざまな測定原理が考えられる。刊行物DE 196 03 197 C1からホール効果に基づいた磁界センサの使用が公知である。このような装置では、測定品質は、マグネットとセンサ素子との間の空隙に著しく影響される。したがって、符号化された磁気ディスクまたは発信器マグネットが組み込まれた、スライダとして形成されたトリガ機構（ＰＥＳスライダ）は、精確な許容差でセンサハウジングの案内溝に案内されている。トランスミッション内部のセレクタスライドは、このＰＥＳスライダに噛み合っており、ロッドまたはボーデンケーブルを介して車両室内のセレクタレバーに堅固に結合されている。セレクタレバーがある１つの位置から他の位置へ動かされると、トランスミッション内のセレクタスライドを介して可動のＰＥＳスライダも位置調節され、これによりトランスミッション電子素子は新たなセレクタレバー位置を読み取ることができる。
【０００６】
ホール効果に基づいた位置識別センサは、電気機械的にスイッチ原理またはスライダ原理に基づいた位置識別センサと同様に専らディジタル式に実現されている。システムの絶対精度は、関与する電気的及び機械的コンポーネントの一連の許容差に応じて得られる。車両内への取付後の静的な補正はもはや不可能である。
出願後に公開されたヨーロッパ公開公報EP 1 046 839 A2から、位置識別センサを備えた自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置が公知である。このセンサは、セレクタスライドの位置に依存してアナログ出力信号を送出し、電子制御素子内に記憶されたアルゴリズムによって作動中でも調整可能である。
刊行物DE 43 40 917 A1から、同様に位置識別センサを備えた自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置が公知である。この装置においても、センサはセレクタスライドの位置に依存してアナログ出力信号を送出する。位置識別センサは、電子制御素子内に記憶されたキャリブレーションプログラムによって調整可能である。
【０００７】
本発明の技術的課題は、高精度の位置識別センサを簡単かつ低コストに電子制御装置内に組み込むこと、及び車両内への取付後にセンサの調整を可能にする方法を提供することである。
【０００８】
この課題は、独立請求項の特徴を有する電子制御装置及び方法によって解決される。本発明の有利な変形は従属請求項に記載されている。
【０００９】
位置識別センサに関しては、ディジタル（ホールセンサ）のセンサ原理だけでなく、例えばＰＬＣＤ（permanentmagnetic linear contactless displacementsensor)に基づいたアナログのセンサ原理も公知である。ＰＬＣＤはコイル構造に基づいており、発信器マグネットのセンサに対する位置に基づいて、アナログ出力信号、有利には電圧信号を生成する。但し、前記コイル構造は、例えばＡＳＩＣ構成素子として集積電子評価回路を含んでいる。
【００１０】
位置識別センサでは、セレクト領域（Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤ）の検出精度が決定的な品質指標である。ディジタル位置識別センサとは対照的に、アナログ位置識別センサでは、センサを静的に調整することにより、位置識別センサの製造ならびにそのトランスミッション内及び車両内への取付の許容差を大幅に低減し、システムの精度を高めることができる。
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、位置識別のための手段を備えた制御装置の概略図であり、
図２は、ＰＬＣＤセンサ素子を有する位置識別センサの斜投影図であり、
図３は、ＰＬＣＤセンサ素子の出力信号の特性曲線であり、
図４は、位置識別センサのセレクト領域の概略図であり、
図５は、位置識別センサの調整のための本発明による方法のフローチャートである。
【００１３】
図１では、自動車のオートマチックトランスミッション用の電子制御装置がハウジング１を有している。このハウジング１の内部２は、液体の浸入に対して、特にオイルに対して密閉されている。内部２には、回路支持体３、例えばプリント基板またはフレックス導体フィルムが、構成素子によって概略的に図示された制御素子４とともに収納されている。ＰＬＣＤとして実現され、場合によってはさらに制御・評価電子素子を有する位置識別センサ５も同様にハウジング１の内部に配置されている。有利には、位置識別センサ５は電子制御素子４の回路支持体３上に直接配置されている。
【００１４】
位置識別センサ５を用いることによって、セレクタスライド１０の位置を検出し、電子制御素子に伝達することができる。なお、セレクタスライド１０は、ロッドまたはボーデンケーブルを介して車両室内の図示されていないセレクタレバーに堅固に結合されている。例えばＰＬＣＤのような誘導性センサを使用する場合、発信器素子とセンサ素子との間の空隙は、公知のホールセンサを使用する場合に比べて明らかに重大ではない。したがって、発信器マグネット１１はセレクタスライド１０に取付ることができる。付加的なＰＥＳスライダ内に精確な許容差で案内することは必ずしも必要ではない。
【００１５】
本発明によれば、セレクタスライド１０の位置を識別するために、例えばＰＬＣＤに基づいたアナログセンサ原理が使用される。このようなセンサはコイル構造２０に基づいており、このコイル構造は、集積評価回路２１とともに、例えばＡＳＩＣ構成素子の形態でセンサハウジング２２内に収納されている（図２）。
【００１６】
図３には、ＰＬＣＤの可能な出力信号がセレクタスライドの位置に依存して図示されている。この場合、センサ素子の出力側は、安全性の理由から冗長性のある差動インタフェースとして実現してもよい。これにより出力電圧信号Ｕ_Ａの他に相補的信号Ｕ_ＡＫが生じる。出力電圧信号Ｕ_Ａを相補的信号Ｕ_ＡＫと比較することで、ＰＬＣＤの誤動作が識別される。直線的な電圧信号は、ＰＬＣＤ構成素子内に組み込まれたＡ／Ｄ変換器によって、同様にＰＬＣＤ内部で離散的な出力値に変換することができる。この場合、センサ素子の出力側はシリアルインタフェースまたはバスインタフェースとして実現してもよい。
【００１７】
発信器マグネット１１を備えたセレクタスライド１０によって直線的に配置された切換点が予め設定される。この場合、ドライビングポジションＦと介在位置Ｚと許容範囲Ｔとの間で区別がなされる（図４）。自動車のトランスミッション内の位置識別センサは安全性に関連する部分であるので、位置識別センサの高い信頼性と作動の確実性が保証されなければならない。セレクタスライドのドライビングポジションＦと介在位置Ｚは一意的に識別されなければならない。例えばホール素子を備えたディジタル位置識別センサとは違って、アナログ位置識別センサでは、自動車の製造段階、とりわけトランスミッションの製造または部品交換の際に、所望のシステム精度が保証されるように作業場で静的に調整することができる。
【００１８】
位置識別センサ５のキャリブレーション状態−校正されているか校正されていないか−を迅速にかつ低コストで確定することができるように、電子制御素子４内には、例えばソフトウェアビットの形態の状態識別子が設けられており、このソフトウェアビットは電子制御素子４の不揮発性メモリ内に格納されている。位置識別センサ５が調整されていない間は、このビットは例えば論理値１にセットされている。この場合、トランスミッション制御器は緊急時モードに切換られ、この緊急時モードは、例えば車両室内の警報灯を介してドライバまたはオペレータに通知される。位置識別センサが調整または校正され、それにより安全な作動ひいては安全な走行モードが保証されている場合にのみ、ソフトウェアビットは例えば論理値０にリセットされ、トランスミッション制御器は通常モードに移行する。
【００１９】
位置識別センサ５の調整のため、電子制御素子４内にキャリブレーションプログラムが格納されている。このプログラムは、例えば位置識別センサ５のシリアルインタフェースを介してスタート信号によって開始される。調整の際に最大の精度を保証するために、設けられた切換位置の各々ひいてはこれに属するセレクト領域Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤが、有利には２〜５回繰り返し選択されなければならない。このために必要なセレクタレバーの位置調整は、通常はオペレータによって手動で行われるが、例えばロボットにより自動化することもできる。セレクタレバーによってセレクト領域が選択されると（ステップＳ１）、ステップＳ２では、セレクタレバーが目下どのセレクト領域にあるかが決定される。このために、例えば位置識別センサ５から出力される出力電圧が、個々のセレクト領域Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤのそれぞれの上方電圧限界値ならびに下方電圧限界値と比較される。この場合、これらの限界値は電子制御素子４の不揮発性メモリ内に標準的に格納してもよい。位置識別センサ５の出力電圧の信号レベルが所定の期間に亘って一定ならば、相応の信号レベルはステップＳ３において電子制御素子４の揮発性メモリに格納される。ステップＳ１，Ｓ２及びＳ３は、セレクト領域Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤの各々に対して、所定の数の、例えば２〜５の格納された信号レベルが電子制御素子４の不揮発性メモリ内に現れるまで、繰り返される（ステップＳ４）。この場合有利には、セレクタレバーは設けられた切換位置の各々を順次連続して動き、このプロセスは、記憶された信号レベルの必要数に応じてセレクト領域ごとに繰り返される。その際、発生する信号レベルが所定の期間の間一定であり、電子制御素子４の不揮発性メモリ内に格納できる間は、個々の切換位置の各々が維持される。
【００２０】
電子制御素子４の揮発性メモリ内に、各セレクト領域に対して信号レベルに対する既定数が記憶されていれば、ステップＳ５において記憶された値に基づいてそのつどのセレクト領域に対する信号レベル帯域が決定される。このために、例えばそれぞれのセレクト領域に対して記憶されている信号レベルから平均値を形成し、この平均値の周りに所定の許容範囲を設定してもよい。また、信号レベルの最小値及び最大値の各々を信号レベル帯域の端値として使用することも考えられる。ついで、求められた信号レベル帯域は、ステップＳ６において電子制御素子４の不揮発性メモリ内に格納される。これを以て調整プロセスは終了し、状態識別子はリセットされ、トラスミッション制御器は通常の作動状態に移行する。
【００２１】
位置識別センサ５の出力側がシリアルインタフェースまたはバスインタフェースとして実現され、電子制御素子４に離散的な出力値が伝送される場合にも、類似の方法を使用することができる。
【００２２】
図５を用いて説明される、位置識別センサ５の調整のための方法は、単なる例と見なされるべきものである。調整の品質のためには、個々のセレクト領域に対する信号レベル帯域が、位置識別センサ５の出力信号の相応する所定数の信号レベルに基づいて決定されることが決定的に重要である。この場合、セレクト領域に対する信号レベル検出のシーケンスは重要ではない。また、個々のセレクト領域に対する信号レベル帯域を相互に無関係に決定し記憶することも考えられる。つまり、１つのセレクト領域に対する信号レベル帯域は、この特定のセレクト領域に対する信号レベルの必要数が記憶されるとすぐに決定され記憶される。しかしその際、すべてのセレクト領域に対する信号レベルが電子制御素子４の不揮発性メモリ内に記憶された場合にのみ、識別子がリセットされるように注意しなければならない。
【００２３】
位置識別センサの調整ための方法が、設けられたすべてのセレクト領域Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤに対する相応の信号レベルまたは電圧値の測定による決定に関して例示的に示された。しかし、本発明による方法は、設けられたセレクト領域Ｐ、Ｒ、Ｎ及びＤのうちの少なくとも２つから成る各組合せに対しても適用できる。その際、有利には２つの端位置Ｐ及びＤが使用される。測定技術によらずに求められたセレクト領域に対する信号レベル帯域は、切換点の直線配置に基づいて計算することができる。また、ただ１つのセレクト領域の相応する信号レベルまたは電圧値を測定技術により検出し、そこから相応するセレクト領域の基準値からの偏差を求めることも可能である。そしてこの偏差は残りのセレクト領域に転送され、セレクト領域の基準値はそれに応じて補正される。基準値は、この場合例えば製造者のデータ及び経験値に基づいて設定され、電子制御素子４の不揮発性メモリ内に格納される。
【００２４】
調整プロセスをオペレータにとってできるだけ便利に構成するためには、調整プロセスの間、電子制御素子を診断インタフェースを介してサービス装置と接続すると有利である。このようにして、オペレータはサービス装置の出力ユニットを介して調整プロセスの目下のステータスを知ることができ、調整プロセスをコンピュータ制御で実行することができる。その際、目下選択されている切換位置に対する信号レベルがいつ無事に記憶されたか、及び新たな切換位置をいつ選択すべきかは、例えばオペレータへのインストラクションという形でオペレータに通知される。同様に、調整プロセスが無事に終了したことも報告される。
【００２５】
電子制御素子４がこのような診断インタフェースを有していない場合、またはこのようなサービス装置が使用できない場合、オペレータは、少なくとも位置識別センサ５の出力信号の信号レベルが所定の期間の間一定であり、相応の信号レベルが電子制御素子４の揮発性メモリ内に記憶されることが保証されている間、例えば１ｓの間は、セレクタレバーが１つの切換位置に保持されているよう注意しなければならない。
【００２６】
本発明は、例として、オートマチックトランスミッション内に直接組み込まれたトランスミッション制御装置に関して説明された。しかし、本発明はいわゆる「スタンドアローンユニット」に対しても適用可能である。
【００２７】
車両製造の間または部品交換の後のアナログ位置識別センサ５の調整は、トランスミッション及び車両への取付許容差を低コストで大幅に低減することができるという大きな利点を提供する。本発明による調整方法とともにアナログ位置識別センサを使用することによって、ディジタル位置識別センサ５とは対照的に、オートマチックトランスミッションのセレクト領域をシステム全体の許容差とはほとんど無関係に非常に精確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 位置識別のための手段を備えた制御装置の概略図である。
【図２】 ＰＬＣＤセンサ素子を有する位置識別センサの斜投影図である。
【図３】 ＰＬＣＤセンサ素子の出力信号の特性曲線である。
【図４】 位置識別センサのセレクト領域の概略図である。
【図５】 位置識別センサの調整のための本発明による方法のフローチャートである。

Claims (5)

1. 自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置であって、
   前記電子制御装置は、
   ハウジング（１）と、
   前記ハウジング（１）内に収納された、オートマチックトランスミッション制御のための電子制御素子（４）と、
   前記ハウジング（１）内に収納され、かつ前記電子制御素子（４）と電気的に接続されたセレクタスライド（１０）の位置を検出するための位置識別センサ（５）とを有し、
   前記位置識別センサ（５）は、
   前記セレクタスライド（１０）の位置に依存するアナログ出力信号（Ｕ_Ａ）を送出し、
   前記電子制御素子（４）内のキャリブレーションプログラムを用いて静的に調整可能であり、
   前記電子制御素子（４）内に、前記位置識別センサ（５）のキャリブレーションの状態、すなわち前記位置識別センサ（５）が調整されているか否か、を表す状態識別子が設けられており、
   前記位置識別センサ（５）を調整するために、前記電子制御素子（４）内に下記のステップを含むキャリブレーションプログラムが格納されている、すなわち、
   −セレクタレバー上のセレクト領域を選択するステップ（Ｓ１）、
   −前記セレクタレバーのセレクト領域を求めるステップ（Ｓ２）、
   −信号レベルを前記電子制御素子（４）の不揮発性メモリに格納するステップ（Ｓ３）、
   −少なくとも２つのセレクト領域に対してそれぞれ所定の数の信号レベルが前記電子制御素子（４）の前記揮発性メモリに格納されるまで、ステップＳ１〜Ｓ３を繰り返すステップ（Ｓ４）、
   −前記格納された信号レベルに基づいて信号レベル帯域を求めるステップ（Ｓ５）、
   −前記求められた信号レベル帯域を前記電子制御素子の前記不揮発性メモリに格納するステップ（Ｓ６）、
   −すべてのセレクト領域に対して信号レベル帯域が前記電子制御素子（４）の不揮発性メモリに格納されたら、前記電子制御素子（４）内の前記状態識別子をリセットし、前記電子制御素子（４）を通常モードに移行させるステップ（Ｓ７）
   を含むキャリブレーションプログラムが格納されている、ことを特徴とする自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置。
2. 発信器マグネットが前記セレクタスライド（１０）に直接配置されている、請求項１記載の装置。
3. 前記位置識別センサ（５）の出力側は、出力信号（Ｕ_Ａ）の他に相補的信号（Ｕ_ＡＫ）を送出する冗長性のある差動インタフェースとして実現されている、請求項１または２記載の装置。
4. 前記位置識別センサ（５）はＰＬＣＤ（permanentmagnet linear contactless displacementsensor）として形成されている、請求項１から３のいれずか１項記載の装置。
5. セレクタスライド（１０）の位置に依存してアナログ出力信号を送出する、自動車オートマチックトランスミッション用の電子制御装置内の位置識別センサ（５）を調整するための方法において、
   ａ）セレクト領域（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）のうちの１つを選択し、
   ｂ）セレクタスライド（１０）がどのセレクト領域（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に位置しているかを求め、
   ｃ）位置識別センサ（５）の出力信号の信号レベルを求め、電子制御素子（４）のメモリに格納し、
   ここで前記セレクト領域のうちの少なくとも２つ（Ｐ、Ｄ）のそれぞれに対して信号レベルに対する既定数が記憶されるまで、ステップａ）〜ｂ）を繰り返し、
   ｄ）前記記憶された信号レベルに基づいて、各セレクト領域（Ｐ、Ｄ）に対する信号レベル帯域を求め、前記電子制御素子（４）の不揮発性メモリに格納し、
   ｅ）前記記憶された信号レベルに基づいて、残りのセレクト領域（Ｒ、Ｎ）に対する信号レベル帯域を計算し、同様に前記電子制御素子（４）の不揮発性メモリに格納し、
   ｆ）すべてのセレクト領域（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に対して信号レベル帯域が前記電子制御素子（４）の不揮発性メモリに格納されている場合にのみ、前記位置識別センサ（５）のキャリブレーションの状態を表す、すなわち前記位置識別センサ（５）が調整されているか否かを表す、前記電子制御素子（４）内の状態識別子をリセットし、前記電子制御素子（４）を通常モードに移行させる、ことを特徴とする位置識別センサを調整するための方法。

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