JP4071483B2 - 自動変速機のレンジ切換装置 - Google Patents

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し、詳しくは、レンジ切換バルブが中間位置で停止した場合の対策技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レンジ切換バルブ（マニュアルバルブ）をモータ等の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が知られており、特開平５−０８７２３３号公報に開示されるレンジ切換装置では、レンジ切換バルブが中間位置にあるときにフェール処理に移行させる構成の開示がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記レンジ切換バルブが、オーバーシュートやアンダーシュートによって中間位置に止まってしまう場合があるが、この場合、フェール処理としてアクチュエータの駆動を停止させてしまうと、車両走行が不能になってしまい、フェール処理としては好ましくない。
【０００４】
しかし、レンジ切換バルブを駆動するためのアクチュエータ制御においては、あるレンジ位置から別のレンジ位置に向けてハンチングすることなく駆動できるようにすることが望まれるため、例えばレンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差に基づいてアクチュエータを制御させる場合には、上記要求に対応したゲインの設定が行われることになる。
【０００５】
従って、停止した中間位置からレンジ切換バルブを動かそうとしても、偏差としては小さいため、中間の停止状態から動かすためのトルクを発生させることができず、たとえアクチュエータやアクチュエータ駆動回路が正常であっても、中間の停止位置から動かすことができなくなってしまう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、通常制御時におけるハンチングの発生を回避しつつ、オーバーシュートやアンダーシュートによって中間位置に止まってしまった場合に、係る停止状態から脱出させることができる自動変速機のレンジ切換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、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であって、前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差に基づくフィードバック制御によって前記アクチュエータの制御信号が設定される自動変速機のレンジ切換装置において、前記レンジ切換バルブが各レンジ位置に対応する位置の中間で停止したときに、前記偏差に基づく制御信号に代えて、予め設定した制御信号を一時的に出力することで、前記アクチュエータのトルクを一時的に通常よりも大きくして、前記レンジ切換バルブを駆動する構成とした。
【０００７】
上記構成によると、通常のレンジ切り換え制御時には、制御偏差に応じてアクチュエータをフィードバック制御するが、中間位置に停止している状態からレンジ切換バルブを動かす場合には、一時的にフィードバック制御信号に代えて、中間位置からの脱出に必要なトルクを発生させ得るものとして予め設定された制御信号をアクチュエータに出力させる。請求項２記載の発明では、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おいて、制限時間内でレンジの切り換えが完了しないときに、前記アクチュエータの駆動を停止させるフェールセーフ状態に移行させると共に、該フェールセーフ状態への移行を警告する一方、前記フェールセーフ状態を任意にキャンセルするための操作部を備え、前記操作部の操作によって前記フェールセーフ状態のキャンセルが指示されたときに、前記アクチュエータのトルクを一時的に通常よりも大きくして前記アクチュエータ駆動を再開させるよう構成した。
【０００８】
上記構成によると、オーバーシュートやアンダーシュートなどによってレンジ切換バルブが中間位置で止まってしまって、制限時間内にレンジの切り換えが完了しないと、アクチュエータの駆動を停止させるフェールセーフ状態に移行するが、運転者が警告に基づいて操作部を操作することによって前記フェールセーフ状態のキャンセルを指示すると、アクチュエータ駆動を再開させる。
【０００９】
そして、前記フェールセーフ状態の解除に伴って停止状態からレンジ切換バルブを動かすときには、一時的にアクチュエータのトルクを大きくする。請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記アクチュエータの制御信号が、通常、前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差に基づくフィードバック制御によって設定される構成であり、前記偏差に基づく制御信号に代えて、予め設定した制御信号を一時的に出力することで、前記アクチュエータのトルクを通常よりも大きくする構成とした。
【００１０】
上記構成によると、通常のレンジ切り換え制御時には、制御偏差に応じてアクチュエータをフィードバック制御するが、中間位置に停止している状態からレンジ切換バルブを動かす場合には、一時的にフィードバック制御信号に代えて、中間位置からの脱出に必要なトルクを発生させ得るものとして予め設定された制御信号をアクチュエータに出力させる。
【００１１】
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、予め設定された一定時間だけ前記アクチュエータのトルクを大きくする構成とした。上記構成によると、中間位置に停止しているレンジ切換バルブを動かす場合、制御開始から一定時間だけアクチュエータのトルクを通常よりも大きくして、停止状態からの動き出しを行わせ、その後通常の制御に復帰させる。
【００１２】
請求項５記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記アクチュエータのトルクを増大させる制御の開始時点におけるレンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差の所定割合だけレンジ切換バルブが動くまでの間、前記アクチュエータのトルクを大きくする構成とした。上記構成によると、中間位置に停止しているレンジ切換バルブを動かす場合、制御開始時点の位置偏差の所定割合だけレンジ切換バルブが動くまでの間、アクチュエータのトルクを通常よりも大きくして、停止状態からの動き出しを行わせ、その後通常の制御に復帰させる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、レンジ切換バルブが中間位置で停止し、制御偏差としては比較的小さいために、通常制御では停止状態から動かすことができないときに、一時的に制御偏差とは無関係にアクチュエータを駆動させるので、通常制御時におけるハンチングの発生を回避しつつ、中間停止位置から脱出させ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、制限時間内でレンジ切り換えが完了しない場合に、フェールセーフ状態に移行させ、かつ、該フェールセーフ状態への移行を警告することで、異常状態での不用意な運転操作が回避される一方、運転者が上記異常状態を認識した上でフェールセーフ状態のキャンセルを指示した場合に、アクチュエータのトルクを一時的に増大させることで、レンジ切換バルブを停止状態から動かすようにするので、安全を確保しつつ運転可能な状態に復帰させることができるという効果がある。
【００１５】
請求項３記載の発明によると、請求項２記載の発明の効果に加えて、レンジ切換バルブが中間位置で停止し、制御偏差としては比較的小さいために、通常制御では停止状態から動かすことができないときに、一時的に制御偏差とは無関係にアクチュエータを駆動させるので、通常制御時におけるハンチングの発生を回避しつつ、中間停止位置から脱出させることができるという効果がある。
【００１６】
請求項４記載の発明によると、中間位置に停止した状態からの動き出しに必要な時間に限定して、アクチュエータのトルクを増大させるので、過剰なトルクによって、オーバーシュートしてしまうことを回避できるという効果がある。
請求項５記載の発明によると、レンジ切換バルブが、要求レンジ位置までの移動量の所定割合まで移動した時点で、アクチュエータのトルクを通常に戻すので、停止位置に関わらずに常に必要な期間だけアクチュエータのトルクを増大させることができ、レンジ切換バルブを停止位置から確実に動かすことができると共に、オーバーシュートの発生を回避できるという効果がある。
【００１７】
【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、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。
【００１８】
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、図２に示すように、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凹部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から構成される。
【００１９】
そして、上記構成によってマニュアルシャフト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎ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。
前記マニュアルシャフト４の回転運動は、ディテントレバー５Ａとマニュアルバルブ６（レンジ切換バルブ）との係合によって、マニュアルバルブ６の軸方向運動に変換され、マニュアルバルブ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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の角度を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ースイッチ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２３が設けられている。
【００２２】
前記ポテンショメータ２１，インヒビタースイッチ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。
そして、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、上記スイッチ・センサからの信号に基づく演算処理によって、運転者が選択しているレンジに対応する位置にマニュアルシャフト４を回転駆動すべく、前記モータ２を制御する。
【００２３】
具体的には、レンジセレクトスイッチ２３から要求されるマニュアルシャフト４の目標角度と、前記ポテンショメータ２１で検出される実際の角度との偏差に応じた比例・積分・微分制御によって、モータ２の駆動信号をフィードバック制御する。
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時間割合を示すデューティ比（％）として演算される。
【００２４】
また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４には、図３のフローチャートに示すようなフェールセーフ処理機能が備えられている。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ１では、モータやモータ通電回路などのハードウェアに故障が発生しているか否かを診断する。
ステップＳ２では、ステップＳ１の診断の結果、ハードウェアに故障が発生していると診断されたか否かを判別する。
【００２５】
ハードウェアに故障がある場合には、ステップＳ３へ進んで、フェールセーフ処理としてモータ２への通電を遮断する。
また、次のステップＳ４では、ハードウェアに故障が発生したことを、警告装置２９によって運転者に警告する。
前記警告装置２９は、車両のコンソール・パネルなどに設けられる警告ランプやモニタ装置、又は、ブザーや合成音声などを発生するスピーカなどによって構成される。
【００２６】
一方、ステップＳ２でハードウェアに故障がないと判断されると、ステップＳ５へ進み、予め記憶された制限時間を超えてもレンジ切り換えが完了していないか否かを判別する。
制限時間内でレンジ切り換えが完了している場合には、そのまま本ルーチンを終了させるが、オーバーシュートやアンダーシュートなどによってマニュアルシャフト４が中間位置で止まってしまって、制限時間を超えてもレンジ切り換えが完了しない場合には、ステップＳ６へ進む。
【００２７】
ステップＳ６では、フェールセーフ処理としてモータ２への通電を停止させる。
次のステップＳ７では、制御異常の発生を、前記ステップＳ３と同様にして運転者に警告すると同時に、同じくコンソール・パネルなどに設けられる非常スイッチ３０（操作部）の押圧操作を運転者に促すための表示などを行う。
【００２８】
ステップＳ８では、運転者によって非常スイッチ３０が押圧操作されたか否かを判別し、運転者によって非常スイッチ３０が押圧操作されると、ステップＳ９へ進む。
ステップＳ９では、前記ステップＳ６におけるフェールセーフ処理をキャンセルしてモータ２への通電を許可する。
【００２９】
次のステップＳ１０では、フェールセーフ処理の解除から所定期間だけ、予め記憶されたデューティ比（例えば１００％）の制御信号をモータ２に出力させ、その後通常のフィードバック制御に戻す処理を行う（図４参照）。
オーバーシュートやアンダーシュートなどによってマニュアルシャフト４が中間位置で止まってしまっている場合には、角度偏差が小さいために大きなデューティ比の制御信号が設定されず、フェールセーフ処理を解除しても、停止状態から動き出させるためのトルクを発生させることができない。
【００３０】
即ち、切り換え前のレンジ位置から切り換え後のレンジ位置に向かってマニュアルシャフト４を動かすときに、ハンチングが発生しないようにフィードバックゲインを設定すると、オーバーシュートやアンダーシュートが発生して停止したときに、偏差が小さいためにマニュアルシャフト４を動かすだけのトルクを発生させることができない。
【００３１】
そこで、オーバーシュートやアンダーシュートが発生してマニュアルシャフト４が中間位置に停止したときには、制御偏差から演算されるデューティ比よりも大きなデューティ比の制御信号を出力させることで、モータ２の印加電圧を通常よりも高くして、モータトルクを増大させ、中間位置に停止しているマニュアルシャフト４を動かすようにする。
【００３２】
ここで、フェールセーフ処理の解除から予め記憶されたデューティ比（例えば１００％）の制御信号をモータ２に出力する期間は、簡易には一定の時間とすることができるが、より好ましくは、停止位置における角度偏差の所定割合だけマニュアルシャフト４が回転するまでの期間とすることができる。
上記のように、必要な回転角の所定割合だけ回転するまでの期間とすれば、マニュアルシャフト４の動き出しが遅くても、確実に大きなトルクを発生させ続けることができ、また、角度偏差の大きさに無関係に必要な期間だけ大きなトルクを発生させることができ、通常制御への復帰が遅くなってオーバーシュートしてしまうことを回避できる。
【００３３】
尚、上記実施形態では、運転者による非常スイッチ３０の押圧操作を条件に、一時的にモータトルクを増大させる制御を実行させるようにしたが、中間位置にマニュアルシャフト４が停止したときに、自動的にモータトルクを増大させる制御を実行させることも可能である。
また、トルクを増大させる制御を行っても、マニュアルシャフト４を目標レンジ位置に駆動できない場合には、再度フェールセーフ状態に戻って、回復不能であることを運転者に警告するようにすると良い。
【００３４】
更に、トルクを増大させる制御において、フィードバック制御によって設定されるデューティ比を、予め記憶してある補正値で増大補正することで、モータ２の印加電圧を高くして、モータトルクを増大させても良い。
【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】マニュアルシャフトの駆動機構を示す斜視図。
【図３】フェールセーフ処理の詳細を示すフローチャート。
【図４】フェールセーフ解除時のモータの制御デューティを示すタイムチャート。
【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…マニュアルシャフト
５…ディテント機構
６…マニュアルバルブ（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
２９…警告装置
３０…非常スイッチ

Claims (5)

1. 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であって、前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差に基づくフィードバック制御によって前記アクチュエータの制御信号が設定される自動変速機のレンジ切換装置において、
   前記レンジ切換バルブが各レンジ位置に対応する位置の中間で停止したときに、前記偏差に基づく制御信号に代えて、予め設定した制御信号を一時的に出力することで、前記アクチュエータのトルクを一時的に通常よりも大きくして、前記レンジ切換バルブを駆動することを特徴とする自動変速機のレンジ切換装置。
2. 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おいて、
   制限時間内でレンジの切り換えが完了しないときに、前記アクチュエータの駆動を停止させるフェールセーフ状態に移行させると共に、該フェールセーフ状態への移行を警告する一方、前記フェールセーフ状態を任意にキャンセルするための操作部を備え、前記操作部の操作によって前記フェールセーフ状態のキャンセルが指示されたときに、前記アクチュエータのトルクを一時的に通常よりも大きくして前記アクチュエータ駆動を再開させるよう構成したことを特徴とする自動変速機のレンジ切換装置。
3. 前記アクチュエータの制御信号が、通常、前記レンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差に基づくフィードバック制御によって設定される構成であり、前記偏差に基づく制御信号に代えて、予め設定した制御信号を一時的に出力することで、前記アクチュエータのトルクを通常よりも大きくすることを特徴とする請求項２記載の自動変速機のレンジ切換装置。
4. 予め設定された一定時間だけ前記アクチュエータのトルクを大きく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レンジ切換装置。
5. 前記アクチュエータのトルクを増大させる制御の開始時点におけるレンジ切換バルブの実際の位置と要求レンジに対応する目標位置との偏差の所定割合だけレンジ切換バルブが動くまでの間、前記アクチュエータのトルクを大きく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レンジ切換装置。

Images