(57)【要約】【課題】  セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結によりフェール時のレンジ切り換え操作を可能にしつつ、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を図ることができ、しかも要求に応じたセレクトレバー操作力特性を得ることができる自動変速機のセレクトアシスト装置を提供する。【解決手段】  コントローラ３が、セレクトレバー２の操作に対しアシストアクチュエータ２の作動を追従させる制御を行うとともに、セレクトレバー２の操作に対するアシストアクチュエータ２の作動の遅れに対応する見込み分を制御指令に組み込む補正制御を行った。【選択図】      図３
2006077817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セレクトレバーと自動変速機のセレクト位置切換装置とがセレクト操作力伝達系により連結され、前記セレクト操作力伝達系にはドライバによるセレクト操作力をアシストするアシストアクチュエータが設けられた自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記セレクト操作力伝達系を、セレクトレバーに連結した第１連結部材と、前記セレクト位置切換装置に連結した第２連結部材と、限界量までの相対変位を許容しつつ前記両連結部材を連結する相対変位許容連結機構と、を有する構成とし、かつ、前記アシストアクチュエータを第２連結部材に設定し、
前記アシストアクチュエータを制御するアシスト制御手段を設け、
前記アシスト制御手段は、
前記セレクトレバーの操作に対し前記アシストアクチュエータの作動を追従させる制御を行うとともに、前記セレクトレバーの操作に対する前記アシストアクチュエータの作動の遅れに対応する見込み分を制御指令に組み込む制御を行う、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、
前記アシスト制御手段は、
相対変位量が０に近づくように駆動指令値を演算する第１駆動指令演算手段と、
相対変位量から、駆動指令値の補正を行える状態の判定を行う状態判定手段と、
前記状態判定手段の判定結果に基づき、相対変位量が０に近づく制御の遅れ分に対応する見込み制御量を組み込むよう補正する第２駆動指令演算手段と、
前記第１駆動指令演算手段と前記第２駆動指令演算手段との演算結果から、駆動指令値を演算する第３駆動指令演算手段と、
を備えることを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記第２駆動指令演算手段が演算する駆動指令値は、
現レンジ位置に隣接するレンジ位置への切り換えに必要な駆動力に相当する駆動指令値より小さく設定されている、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項４】
請求項２に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記第２駆動指令演算手段は、
前記状態判定手段が駆動指令値の補正を行えると判定したタイミングの相対変位量に応じて動的に補正を行う、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項５】
請求項４に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記第２駆動指令演算手段の動的な補正演算は、
高周波域のゲインを低周波域よりも高くした伝達関数の演算に相当するものである、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記第２駆動指令演算手段の動的な補正演算は、
前記状態判定手段による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、補正演算処理への入力を０にする、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項７】
請求項１に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、
前記アシスト制御手段は、
相対変位量を偏差入力としてPID制御演算により駆動指令値を演算するPID制御演算手段と、
相対変位量から、駆動指令値の補正を行える状態の判定を行う状態判定手段と、
前記状態判定手段による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、前記PID制御演算手段のD制御への入力を０として、かつ前記PID制御演算手段の出力を０にする補正手段と、
を備えることを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項８】
請求項７に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記PID制御演算手段のI制御は、
前記状態判定手段による判定結果が補正を行えると判定した場合にはResetを１とし、前記状態判定手段による判定結果が補正を行えないと判定した場合にはResetを０とし、
中間変数＝｛（入力×サンプル時間）＋１演算前の中間変数｝×Reset
により中間変数を演算し、
出力＝中間変数×積分ゲイン
により演算して出力する、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項９】
請求項２〜請求項５に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
第３駆動指令演算手段は、
前記状態判定手段による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、駆動を停止させる、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【請求項１０】
請求項２〜請求項９に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記状態判定手段は、
相対変位量が所定量に達するか、または相対変位量の変化速度が所定速度に達すると、補正を行えると判定する、
ことを特徴とする自動変速機のセレクトアシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機を備えた車両において、ドライバのセレクトレバーの操作に応じて、自動変速機のセレクト位置を制御で切り換える自動変速機のセレクトアシスト装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動変速機のセレクトレバーは、ロッドやケーブル等の操作力伝達手段を介して自動変速機のマニュアルバルブと機械的に連結されている。セレクトレバーに入力されるドライバの操作力は、操作力伝達手段を介してマニュアルバルブに伝達され、操作量に応じてセレクト位置が切り換えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、セレクトレバーとマニュアルバルブとが電気的に接続された、いわゆるシフトバイワイヤ技術を用いたものが知られている。この従来技術は、マニュアルバルブを作動するアクチュエータを設け、セレクトレバーの回動操作を電気信号に変化してアクチュエータを駆動することにより、セレクト位置を切り換えるものである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３２３５５９号公報
【特許文献２】特開２００３−９７６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セレクトレバーの操作時には、操作力伝達手段のフリクション、ディテントの抵抗等、機械的な操作反力が発生するため、大きな操作力が要求される。よって、ドライバの必要操作力を小さくするために、セレクトレバーの長さを十分な梃子力が得られる長さに設定する必要がある。
【０００５】
したがって、上記従来技術のうち前者にあっては、セレクトレバーの長さに起因して形状が大きくなるため、設置場所に制約が多く、車室内におけるレイアウト自由度が低いという問題があった。
【０００６】
一方、後者では、アクチュエータの採用によってセレクトレバーを短く設計でき、前者と比較してレイアウト自由度は高くなる。ところが、セレクトレバーとマニュアルバルブとが機械的に連結していないため、フェール時にレンジ切り換えが不能となる。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結によりフェール時のレンジ切り換え操作を可能にしつつ、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を図ることができ、しかも要求に応じたセレクトレバー操作特性を得ることができる自動変速機のセレクトアシスト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置では、セレクトレバーと自動変速機のセレクト位置切換装置とがセレクト操作力伝達系により連結され、前記セレクト操作力伝達系にはドライバによるセレクト操作力をアシストするアシストアクチュエータが設けられた自動変速機のセレクトアシスト装置において、前記セレクト操作力伝達系を、セレクトレバーに連結した第１連結部材と、前記セレクト位置切換装置に連結した第２連結部材と、限界量までの相対変位を許容しつつ前記両連結部材を連結する相対変位許容連結機構と、を有する構成とし、かつ、前記アシストアクチュエータを第２連結部材に設定し、前記アシストアクチュエータを制御するアシスト制御手段を設け、前記アシスト制御手段は、前記セレクトレバーの操作に対し前記アシストアクチュエータの作動を追従させる制御を行うとともに、前記セレクトレバーの操作に対する前記アシストアクチュエータの作動の遅れに対応する見込み分を制御指令に組み込む制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、セレクトレバーとセレクト位置切換装置の機械的連結を保持しつつ、ドライバのセレクトレバーの操作に応じて自動変速機のセレクト位置切換装置の切り換えを制御駆動で行うことにより、フェール時のレンジ切り換え操作の確保と、セレクトレバーの小型化によるレイアウト自由度の拡大を共に達成できる。
また、許容範囲内で中立状態を保持することによって、通常の操作状態では、自動変速機側の作動のための力をセレクトレバーが全く必要としないようにして良好な軽い操作フィーリングを実現でき、且つ通常の操作の際に遊び量がなくなることによる操作の違和感を生じないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の自動変速機のセレクトアシスト装置を実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の自動変速装置の構成を示す側面図、図２はセレクト部の細部構造を示す要部斜視図である。
【００１２】
実施例１の自動変速装置は、図１に示すように、セレクト部１、アシストアクチュエータ２、コントローラ３、コントロールケーブル４、自動変速機５を主要な構成としている。
セレクト部１は、セレクトレバー１１、セレクトノブ１２、第１回転部１３（第１連結部材に相当する）、チェック機構部１４、ウォームホイール１６、第２回転部１７（第２連結部材に相当する）、ケーブル取付レバー１８、支点軸１９からなる。
セレクトレバー１１は、運転席から操作可能な位置に設けられ、セレクトレバー１１の先端には、セレクト操作時にドライバが把持するためのセレクトノブ１２が付設されている。セレクトレバー１１は、第１回転部１３に取り付けられ、第１回転部１３は支点軸１９を中心に回動操作される。結果的にセレクトレバー１１は、回動操作可能となる。セレクトレバー１１は、従来の一般的なセレクトレバーよりも250mm短い100mmに設定されている。
【００１３】
さらに、支点軸１９には、回転自在に第２回転部１７を設ける。第２回転部１７は、第１回転部１３と同軸となるが、相対回転可能な構造にする。
第２回転部１７の一端側には、ウォームホイール１６を設け、このウォームホイールと反対側には、ケーブル取付レバー１８を設ける。このケーブル取付レバー１８にコントロールケーブル４の端部を取り付け、反対側の端部を自動変速機５の制御アーム５１に取り付ける。
同じ回転軸（支点軸１９）に対して相対回転が可能な第１回転部１３と第２回転部１７において、第１回転部１３には、円周方向に対して所定の長さである遊び溝１３１を設ける。第２回転部１７には、遊び溝１３１内に位置するよう突起１７１を設ける。これにより、第１回転部１３と第２回転部１７の相対回転は遊び溝１３１の間を突起１７１が移動できる範囲となる。（第１回転部１３の遊び溝１３１と第２回転部１７の突起１７１で遊び連結機構を構成する）
【００１４】
アシストアクチュエータ２は電動モータであり、その出力軸には、ウォーム２１を設けて、ウォームホイール１６と係合させてウォームギアを構成し、アシストアクチュエータ２により第２回転部１７を回転駆動させる構造にする。さらに、支点軸１９には、第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位量を検出する位置センサ６（相対変位量検出手段に相当する）を設ける。
さらに、第１回転部１３のセレクトレバー１１の反対側には、チェック機構部１４を設けている。チェック機構部１４は、第１回転部１３から外周側に突出させたピン１４１と、ピン１４１に係合する溝部１４２からなる。ピン１４１は詳細には図示しないが内部から先端を突出方向にバネで付勢する構造である。このピン１４１の先端を溝部１４２に係合させる。溝部１４２は、５つのレンジ（P・R・N・D・L）に対応した谷部１４２ａを形成するよう波形状にしたものである（図には、省略して４つの溝を示している）。このチェック機構部１４により、選択されたセレクト位置が保持されるようにし、操作を伴わない例えば車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトの入力を防止する。
【００１５】
コントローラ３（アシスト制御手段に該当する）は、検出された相対位置に基づいて、アシストアクチュエータ２の指令値を設定し、電動モータの出力デューティ比をＰＷＭ制御する。
図３にコントローラ３の制御ブロック図を示す。
セレクト部１において、レンジ切り換え操作されたセレクトレバー１１のストローク変化は、第１回転部１３と第２回転部１７の相対回転変化となり、遊び溝１３１と突起１７１との相対変位量の変化となる。この相対位置の変化は位置センサ６で検出され、中点位置からの相対位置変位量としてコントローラ３へ出力される。
【００１６】
第１駆動指令演算部３１は、位置センサ６からの相対変位量から、相対変位量を０に近づけるよう駆動指令値を演算し、出力する。
状態判定部３３は、相対変位量が所定量に達したかどうかにより補正を行えるかどうかを判定し、判定結果を出力する。
第２駆動指令演算部３４は、状態判定部３３で補正を行えると判定した際に、補正値を演算し、出力する。
第３駆動指令演算部３５は、第１駆動指令演算部３１からの駆動指令値と第２駆動指令演算部３４からの駆動指令値の補正値から、駆動指令値を演算し、出力する。
モータ駆動制御部３２は、制御指令値に基づいて、アシストアクチュエータ２の電動モータを駆動する。
【００１７】
次に、自動変速機５のディテント構造について説明する。
図４は、自動変速機５のディテント構造を示す斜視図である。
制御アーム５１には回転シャフト５２が設けられ、この回転シャフト５２にディテントプレート５３が支持されている。ディテントプレート５３の上端には、カム山５３ａの間に５つのレンジ（Ｐ・Ｒ・Ｎ・Ｄ・Ｌ）に対応した谷部５３ｂが形成されている。そして、この谷部５３ｂにバネ板５４の先端に形成されたディテントピン５５を係合させ、選択されたセレクト位置を保持することにより、車両の振動等に起因する意図しないレンジセレクトを防止している。
【００１８】
すなわち、アシストアクチュエータ２の作動力又はセレクトレバー１１の操作力により回転シャフト５２が回動し、この回動に応じてディテントプレート５３がディテントピン５５に対して相対移動する。このとき、ディテントピン５５がカム山５３ａを乗り越えて隣のレンジに対応した谷部５３ｂと係合し、係合状態がバネ板５４の弾性力により保持される。この弾性力がセレクト操作する際の主要な負荷力となる。
【００１９】
なお、ディテントプレート５３には、パーキングロッド５６の一端が回動自在に連結されている。このパーキングロッド５６は、セレクトレバー１１をＰレンジに移動させたとき、カム状プレート５７を介してパーキングギア５８の回転を阻止し、図外の駆動輪をロックするものである。これにより、勾配路上にＰレンジで車両を駐車したとき、勾配に応じて駆動輪をロックするように車重負荷が加わり、パーキングロッド５６を咬む力として作用する。
実施例１では、自動変速機５とセレクト部において、それぞれディテント力（チェック力）が働くようにしている。
【００２０】
次に作用を説明する。
［自動変速機のセレクト位置制御処理］
図５は、コントローラ３で実行されるセレクト位置制御処理の基本処理の流れを示すフローチャートである。
【００２１】
ステップＳ１では、位置センサ６からの相対位置変位量信号を入力して、相対位置の変位量を読み込む。
【００２２】
ステップＳ２では、相対変位量が０に近づくよう第１駆動指令値を演算する。
【００２３】
ステップＳ３では、相対変位量が所定値に達したかどうかで補正を行えるかどうかの状態判定を行う。
【００２４】
ステップＳ４では、状態判定結果が、補正を行える判定結果から補正を行えない判定結果に切り換ったかどうかを判断し、切り換ったならばステップＳ５へ進み、切り換っていないならばステップＳ１３へ進む。
【００２５】
ステップＳ５では、中間変数を相対変位量とする。
【００２６】
ステップＳ６では、状態判定結果が、補正を行える判定結果を維持しているかどうかを判断し、補正を行える判定結果を維持しているならばステップＳ７へ進み、補正を行えない判定結果を維持しているならばステップＳ１４へ進む。
【００２７】
ステップＳ７では、第２駆動指令演算部の入力値を中間変数の値とする。
【００２８】
ステップＳ８では、第２駆動指令演算部での伝達関数を用いた演算G(s)によって、第２駆動指令値を演算する。
【００２９】
ステップＳ９では、状態判定結果が、補正を行える判定結果を維持しているかどうかを判断し、補正を行える判定結果を維持しているならばステップＳ１０へ進み、補正を行えない判定結果を維持しているならばステップＳ１５へ進む。
【００３０】
ステップＳ１０では、第１駆動指令値と第２駆動指令値を加算して、第３駆動指令値を演算する。
【００３１】
ステップＳ１１では、予め定められた範囲で第３駆動指令値を制限する。
【００３２】
ステップＳ１２では、第３駆動指令値に従ってアシストアクチュエータ２の電動モータを駆動する。
【００３３】
ステップＳ１３では、中間変数を第２駆動指令演算部への入力値の前回値とする。
【００３４】
ステップＳ１４では、第２駆動指令演算部への入力値を０とする。
【００３５】
ステップＳ１５では、第３駆動指令値を０とする。
【００３６】
［自動変速機の操作反力特性］
図６は、Ｐ→Ｒレンジ方向いおけるアシストアクチュエータ２の出力軸に発生する操作反力、及び連結状態においてセレクトノブ１２に発生する操作反力を示す特性図である。この操作反力特性は、出力軸における操作反力[N]及びセレクトレバー１１における操作反力[N]をセレクトレバー１１の操作位置（ストローク角度）と対比させたものである。
【００３７】
なお、セレクトレバー１１の操作力が自動変速機５へ伝達される場合には、セレクトレバー１１における操作反力は、上述したセレクト部１におけるディテントで発生する負荷力に機構の摩擦力等を合成したものである。よって、レンジ切り換え制御中、レンジ切り換え操作を行う場合には、この操作反力以上の手動操作を必要とする。
【００３８】
また、アシストアクチュエータ２の電動モータの出力軸における操作反力は、上述した自動変速機５のディテントで発生する負荷力に、コントロールケーブル４の摩擦力、電動モータのイナーシャ等を合成したものである。よって、アシストアクチュエータ２によるレンジ切り換えは、この操作反力以上の駆動力が必要となる。
図６に示すように、セレクトレバー１１をＰ→Ｒレンジ方向に操作したときに発生する操作反力は、各レンジ間において、初めにセレクトレバー１１の操作方向、又はアシストアクチュエータ２の駆動方向と逆方向（Ｄ→Ｎレンジ方向）に発生し、ピーク後に向きを変えて操作方向と同一方向（Ｐ→Ｒレンジ方向）に発生し、レンジ切り換え位置（停止位置）付近でゼロに収束した状態となる。この特性は、ディテントピン５５又はピン１４１が、カム山５３ａ又は溝部１４２のカム山を乗り越える際に発生する負荷力に起因している。すなわち、ディテントピン５５又はピン１４１がカム山５３ａ又は溝部１４２のカム山を乗り越えるまでは、バネ板５４又はピン１４１を付勢する図示しないバネの付勢力により抵抗力が発生し、ディテントピン５５又はピン１４１がカム山５３ａ又は溝部１４２のカム山を乗り越えた後は、ディテントピン５５又はピン１４１が次のカム山５３ａの溝又は溝５３ｂに落ち込んで引き込み力（慣性力）が発生するためである。
【００３９】
［自動変速機のレンジ切り換え制御］
実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、操作前の状態の例として、第１回転部１３と第２回転部１７は非連結状態であり、遊び溝１３１内において、突起１７１は相対位置が中点の位置、つまり、どちらの操作方向に対しても余裕分を有する状態となっている（図８(a)参照）。
【００４０】
この状態から、例えばセレクトレバー１１を操作し始めると、この遊び溝１３１と突起１７１の相対位置変位量が変化する。しかし、非連結状態における位置範囲内であるので、コントロールケーブル４に動きはない。この相対位置変位量の変化は、位置センサ６で検出され、第１駆動指令演算部３１でその相対位置の偏差に応じたモータ駆動制御指令値が設定されて、アシストアクチュエータ２の電動モータが駆動される。アシストアクチュエータ２の駆動出力は、ウォーム２１によりウォームホイール１６に伝達され、第２回転部１７が回転し、コントロールケーブル４を介して自動変速機５の制御アーム５１が駆動されて自動変速機のセレクト位置が切り換えられる。
【００４１】
なお、第２回転部１７の回転によりコントロールケーブル４が進退することにより、遊び溝１３１と突起１７１の相対位置は、中点近傍に復帰する。
つまり、第１駆動指令演算部３１の制御により相対位置変位量を、相対位置の中点近傍に保持することにより、図８(a)〜(c)に示すようにセレクトレバー１１の操作による動きに追従させて自動変速機の制御アーム５１を駆動して、セレクト位置を切り換えることになる。
この動きは、あたかもセレクトレバー１１と自動変速機５の制御アーム５１がコントロールケーブル４で接続されているかのような動きとなる。
なお、例として、ＰレンジからＲレンジに移動させる際の相対位置の変化状態を図７に示す。セレクトレバー１１に入力される角度を操作角、制御アーム５１の角度を作動角とした場合、操作角と作動角の関係は、非連結状態を保ちつつ図７に示すような状態となる。つまり、制御開始当初は、操作角に対して作動角が遅れて追従し、ディテントによる次レンジへの吸い込み力によって、制御後半は、操作角に対して作動角が先行するのである。
【００４２】
［操作フィーリングの向上作用］
実施例１では、上記に説明したように通常の制御が行われている場合、第１回転部１３の遊び溝１３１と、第２回転部１７の突起１７１の相対位置が中点に保たれるため、操作の途中で、第１回転部１３と第２回転部１７が機械的伝達系として接続して、そのショックがセレクトレバー１１に伝達されて操作フィーリングを低下させてしまうことがない。
【００４３】
これにより、実施例１における操作フィーリングは、セレクト部１のチェック機構部１４のみによって生成されることになる。よって、溝部１４２とピン１４１におけるカム山の形状、大きさ、ばねの強さ等を、従来に対して小さいセレクトレバー１１の軽い操作フィーリングを非常に良好にする構成にできるのである。
【００４４】
［急な坂道における発進時の操作フィーリングの向上作用と小型軽量化］
急な坂道を発進しようとしてＰレンジからＤレンジへセレクト操作する場合には、パーキングロッドを引き抜く力が大きくなるため操作力が重くなる。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、このように負荷が大きい場合には、遊び溝１３１の端部に突起１７１が当接する、つまり遊び機構における遊び量がない状態となってドライバのセレクトレバー１１へ入力される操作力が第２回転部１７、コントロールケーブル４に伝達され、これにアシストアクチュエータ２の電動モータのアシスト力を加算してパーキングロッド５６を引き抜くため、操作フィーリングとしては軽い操作となり、システムとしては、電動モータの定格を小さくできシステムの小型軽量化となる。
【００４５】
［急激なセレクト操作における操作フィーリングの向上作用とコスト低減作用］
本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置において、急激なセレクト操作をした場合には、遊び溝１３１の端部に突起１７１が当接する、つまり遊び機構における遊び量がない状態となってドライバのセレクトレバー１１へ入力される操作力が第２回転部１７、コントロールケーブル４に伝達され、これにアシストアクチュエータ２の電動モータのアシスト力が加算される。よって、操作フィーリングとしては軽快な操作となり、システムとしては、電動モータへの応答性の要求が緩和され、モータの定格小型化となる。
【００４６】
［セレクトレバーと自動変速機の制御アームの機械的連結］
さらに、実施例１において、フェール時には、セレクトレバー１１を、非連結状態の位置範囲を超えて操作すれば、その操作方向において、可動量つまり遊び量がなくなり、連結状態となって、コントロールケーブル４を介して、その操作力によって、自動変速機５の制御アーム５１を操作することができる。
【００４７】
[操作位置に対する作動位置の遅れについて]
上記のように、急激なセレクト操作により、遊び機構における遊びがなくなっても、アシスト力が加算され、セレクト操作は問題なく軽い力で操作される。しかし、遊びがなくなる際のショックは、違和感としてドライバが感じることがあるため、通常の制御においては、遊びがなくなることが発生するのを抑制したい。そのため、急なセレクト操作に対するアシストアクチュエータ２の制御の応答性を向上させるという課題が生じる。特に実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置においては、図７に示すように操作前半に、ディテントプレートの山を越えること、制御上の遅れから操作位置に対してアシストアクチュエータ２の作動位置が遅れる傾向があるという困難性が生じていた。これに対し、本実施例１では、アシストアクチュエータの制御に補正制御分を加算するよう補正することで課題を解決している。
【００４８】
[補正制御分による応答性向上]
実施例１における制御を図９、図１０を参照して説明する。
操作位置と作動位置は、図９(a)に示すように操作前半で操作位置が先行し、操作後半で作動位置が先行する。これにより相対変位量の変化は図９(b)に示す変化となる。
コントローラ３の第１駆動指令演算部３１は、このように相対変位量が変化すると、比例制御(P制御)として図９(d)に示す制御分を演算し、積分制御(I制御)として図９(e)に示す制御分を演算し、微分制御(D制御)として図９(f)に示す制御分を演算する。このようにして演算された制御分が加算され(P分＋I分＋D分)、図９(g)に示すようにPID制御分となる。
【００４９】
また、操作が開始され、相対変位量が所定値に達すると、状態判定部３３が補正可能な状態と判定し、作動が次のレンジ位置に達して相対変位量が所定値以下になると、状態判定部３３が補正不可能な状態と判定する。状態判定部３３からの判定結果の出力信号は、図９(c)のようになる。本実施例１では、状態判定部３３の判定結果は、アシストアクチュエータ２の駆動開始判定、駆動終了判定と同様に処理される。つまり、第３駆動指令演算部３５によるステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１５の処理により、状態判定部３３が補正可能と判定している期間のみ、PID制御の演算結果が出力されることになる。（図９(h)参照）
【００５０】
さらに、第２駆動指令演算部３４では、操作開始による状態判定部３３が補正可能と判断するタイミングにおいて、ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ８の処理により、高周波域のゲインを低周波域よりも高くした伝達関数に、入力値を相対変位量とする演算を行い、図１０(b)に示す第２駆動指令値を演算する。この第２駆動指令値が操作初期の遅れに対する補正制御分となる。
補正制御分を演算する際に、相対変位量から求めるようにすることで、生じた相対変位に対応した動的な制御演算となり、一定の補正量にするよりも、より実際の状態に即した補正制御分が演算される。
ステップＳ９により状態判定が補正可能な状態であることを確認後、この第２駆動指令値を第１駆動指令演算部３１のPID制御分に加算し、図１０(d)に示す第３駆動指令値を演算する。この第３駆動指令値では、図１０(d)の丸枠部分に示す立ち上がりエッジ部分により、アシストアクチュエータ２の駆動による作動位置が操作位置によりすばやく追従する、言い換えると相対変位量をすばやく抑えることになる。
この第３駆動指令値は、ステップＳ１１で所定値以下に制限されることにより、第２駆動指令値による補正演算分のみにより、次のレンジ位置まで作動位置が達することがないようにしている。
【００５１】
なお、実施例１では、ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ８の処理により、高周波域のゲインを低周波域よりも高くした伝達関数に、入力値を相対変位量とする演算を行い、第２駆動指令値を演算したが、図１０(a)に示すように、状態判定部３３の判定結果出力を、第２駆動指令値を演算する伝達関数のへの入力としてもよい。
【００５２】
次に効果を説明する。
本実施の形態の自動変速機のセレクトアシスト装置にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)セレクトレバー１１は従来のセレクトレバーよりも車室内空間への突出量が150mm程度少なく、さらに、セレクトレバー１１と制御アーム５１は遊び量を持ってコントロールケーブル４を介して連結されているため、従来品よりも車室内レイアウトの自由度が大きく、インストルメントパネル等、車室内の任意箇所にセレクトレバー１１を設定できる。
また、セレクトレバー１１と制御アーム５１がコントロールケーブル４によって、遊び量を有して機械的に連結されているため、アシストアクチュエータ２やコントローラ３がフェールした場合でも、ドライバは手動でセレクト位置を切り換えることができる。
【００５３】
また、第１回転部１３の遊び溝１３１、第２回転部１７の突起１７１の係合により非連結状態と連結状態とを設け、設定遊び量内で中立状態を保持するため、通常の操作の際に非連結状態から連結状態となることによる違和感を生じないようにできる。
また、実施例１においては、通常の状態を非連結状態とするため、連結状態の際に受ける後段の摩擦抵抗を受けることなく、セレクトレバー１１の小型化に合わせた軽い力で操作する良好な操作フィーリングをセレクト部１のチェック機構部１４で生じさせることができる。
また、実施例１においては、非連結状態の遊び量を有するため、セレクトレバー１１側と自動変速機５側の組付の際に互いに同期させる調整等を簡略化でき、車両への組付性を向上させることができる。
【００５４】
また、セレクト操作系の負荷が過大となる急な坂道での発進や急激なセレクト操作の際には、ドライバの操作力にモータのアシスト力が加わり、操作を軽快にできる。また、操作力を伝達できるために、システムとしてモータ定格の小型化やモータへの応答性要求の緩和化ができる。
【００５５】
さらに、本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置におけるシフトバイワイヤシステムに対する有利な作用効果について、比較して説明する。
上記に挙げた作用効果において、(A)通常時は、手動操作力を自動変速機に伝達することなくアクチュエータの作動力によりレンジ切り換えを行う。(B)フェール時は、アクチュエータの作動力を用いることなく、手動操作力によりレンジ切り換えを行う。(C)過大な負荷が生じる場合には、手動操作力とアクチュエータの作動力を加算したものによりレンジ切り換えを行う（アシスト状態）。特に(B),(C)は、シフトバイワイヤシステムに対し有利な作用効果である。
【００５６】
さらに、(A)と(C)の状態も可変であることが有利である。つまり、本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、走行状況に応じて、ドライバの操作力とアシストアクチュエータによるアシスト力の比率を変えることができる。例えば、走行速度が高い時にＲレンジからＰレンジにシフトしようとする場合に、モータのアシスト力を弱めることにより、ドライバの操作力を高くして（操作を重くして）フィンガータッチの誤セレクトによって車が急停止することが防止できる。このように、操作フィーリングの向上に加えて、誤セレクトの防止や、それにつながるものを抑制することが操作を重くすることで実現できるのである。
【００５７】
さらにシフトバイワイヤシステムと比較すると、ポテンショメータ（位置センサ）のゼロ点の経時移動や電源電圧の変動、回路入力電圧のドリフトなどの外乱に対して、シフトバイワイヤシステムでは制御系の応答性や位置決め精度が劣化しやすい。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、制御系に多少の変動があってもドライバはメカリンクを通じてその変動分を吸収して操作できるためシステムのロバスト安定性に優れている。
さらに、シフトバイワイヤシステムがシステムダウンした際には、非常用レバーを探して通常と異なる操作をする必要がありパニックに陥ったドライバには負担が大きい。本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では操作力が重くなるものも通常と同様のセレクト操作のまま平常心で運転を続けられる。
【００５８】
さらに、実施例１では、コントローラ３が、セレクトレバー２の操作に対しアシストアクチュエータ２の作動を追従させる制御を行うとともに、セレクトレバー２の操作に対するアシストアクチュエータ２の作動の遅れに対応する見込み分を制御指令に組み込む制御を行うため、セレクトレバー２の操作位置に対してアシストアクチュエータ２の作動位置が遅れやすい操作初期において、よりすばやく作動位置を追従させるよう応答性を向上させることができる。
【００５９】
(2)コントローラ３は、相対変位量が０に近づくように駆動指令値を演算する第１駆動指令演算部３１と、相対変位量から、駆動指令値の補正を行える状態の判定を行う状態判定部３３と、状態判定部３３の判定結果に基づき、相対変位量が０に近づく制御の遅れ分に対応する見込み制御量を組み込むよう補正する第２駆動指令演算部３４と、第１駆動指令演算部３１と第２駆動指令演算部３４との演算結果から、駆動指令値を演算する第３駆動指令演算部３５とを備えるため、状態判定部３３が補正を行える状態となった場合に、第１駆動指令演算部３５の駆動指令値を第２駆動指令演算部３４で補正して、相対変位をすばやく中点位置へ戻すことができる。
【００６０】
(3)現レンジ位置に隣接するレンジ位置への切り換えに必要な駆動力に相当する駆動指令値より小さく設定されているため、補正分のみによって、次のレンジ位置まで作動させてしまうようなことがないようにする。
【００６１】
(4)第２駆動指令演算部３４は、状態判定部３３が駆動指令値の補正を行えると判定したタイミングの相対変位量に応じて動的に補正を行うため、より実際の即した補正量の算出を行うことができる。
【００６２】
(5)第２駆動指令演算部３４の動的な補正演算は、高周波のゲインを低周波よりも高くした伝達関数の演算に相当するものであるため、補正の開始に伴う入力値の速い変化により、高周波のゲインが結果に現れやすいため、高周波のゲインを大きくして動的な補正演算を行うことで、より相対変位をすばやく中点位置へ戻すことができる。
【００６３】
(6)第２駆動指令演算部３４の動的な補正演算は、状態判定部３３による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、第２駆動指令演算部３４で行う補正演算処理への入力を０にするため、操作開始の際の動的な補正演算への入力値は、０から相対変位量へ変化する。ステップ入力のように変化させることにより、遅れに対する補正制御分として充分な補正値がより確実に得られるようにできる。
【００６４】
(9)第３駆動指令演算部３５は、状態判定部３３による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、駆動を停止させるため、状態判定部３３による判定結果の出力をアシストアクチュエータ２の起動、停止判断として使用し、セレクトレバー２の操作がなく、制御を行う必要がない場合に、アシストアクチュエータ２を停止させることによって、不要電力の消費の抑制や、摺動による位置センサ６の劣化を抑えることができる。
【００６５】
(10)状態判定部３３は、相対変位量が所定量に達するか、または相対変位量の変化速度が所定速度に達すると、補正を行えると判定する。実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置において、補正制御を最も効果的に作用させるには、実施例１のように、所定の相対変位量又は所定の相対変位量の速度になると、アシストアクチュエータ２の起動を行うとともに、補正制御分の加算、制御実行を行うことである。
一方、アシスト制御の起動判定は、例えば、セレクトレバー２の操作位置がレンジ位置の停留位置付近で操作意思なく移動した場合、アシストアクチュエータ２の起動判定が行われ、制御が起動し、操作意思のない動きに追従するようアシストアクチュエータ２を作動させてしまったような場合であっても、操作位置が次レンジ位置まで移動するような位置まで移動しなければ、追従させるアシストアクチュエータ２の作動位置が次レンジ位置まで移動することはない。
【００６６】
しかしながら、補正制御分は見込み制御分であるため、操作意思のないセレクトレバー２の移動に対し、補正制御分が加わることにより、次レンジ位置への移動が可能な操作力を得ることは考えられる。
よって、状態判定部３３は、アシストアクチュエータ２の起動判定を兼ねるように、相対変位量が所定量に達するか、相対変位量の変化速度が所定速度に達するかにし、その所定量又は所定速度は、操作意思のない操作では、起動を判定しないようにすることで、確実に操作意思のある場合のみ、起動させ、かつ良好な応答性を得ることができるのである。
【実施例２】
【００６７】
実施例２は、駆動指令値をPID制御により演算し、状態判定結果が補正不可の場合にPID制御のD制御への入力を０として、かつPID制御演算の出力を０にし、さらに、I制御の演算式に乗じる変数を状態判定結果が補正可の場合に１、補正不可の場合に０とした例である。
図１１は実施例２におけるコントローラ３の制御ブロック図である。
【００６８】
駆動指令演算部３６（PID制御演算手段に相当する）は、入力される相対変位量に対し、PID制御により駆動指令値の演算を行う。さらに、状態判定部３３からの入力により補正可となる間は相対変位量を入力値とし、補正不可の場合には、D制御への入力値を０にする。
また、I制御は、次の演算式によって行う。中間変数＝{(入力×サンプル時間)＋１演算前の中間変数}×Resetとし、出力＝中間変数×積分ゲインとする。さらに、この式において、状態判定部３３の判定結果により、補正可能な場合Reset=1、補正不可能な場合Reset=0とする。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００６９】
作用を説明する。
[補正制御分による応答性向上]
実施例２における制御を、図１２を参照して説明する。
実施例２では、PID制御への入力により補正制御分を制御に組み込む。実施例２では、状態判定部３３が補正可能と判定しない、つまり所定閾値まで相対変位量が達しない場合には、PID制御のD制御への入力を０にする（図１２(a)参照）。相対変位量が所定閾値に達し、状態判定部３３が補正可能と判定すると、D制御への入力を相対変位量へ切り換える。すると、その変化が急俊であるため、D制御分として図１２(b)に示すように駆動指令値の立ち上がりが高いピークを持つようになる。これにより、アシストアクチュエータ２の駆動による作動位置が操作位置によりすばやく追従する、言い換えると相対変位量をすばやく抑えることになる。
【００７０】
また、次のレンジ位置への操作が終了する際には、相対変位量が所定閾値を下回るため、その際にもD制御部分への入力が相対変位量から０となる急俊な変化が発生し、D制御分として高いピークを持つように演算されるところであるが、状態判定部３３の結果が補正不可となることにより、演算出力が０となり、このピークは制御出力値に反映されない。
【００７１】
また、駆動指令演算部３６では、I制御の演算を中間変数＝{(入力×サンプル時間)＋１演算前の中間変数}×Resetとし、出力＝中間変数×積分ゲインとしている。実施例２では、PID制御により駆動指令値を決定し、かつ、実施例１と同様に状態判定部３３が補正可能と判定しない状態では、アシストアクチュエータ２の駆動を行わない。しかし、その場合、駆動を行わない駆動指令値が出力されるが、PID制御演算は継続される。よって、アシストアクチュエータ２の駆動停止中の相対変位量のずれ（定常偏差）により、I制御出力が大きくなり、駆動を行うよう駆動指令値が出力される際の駆動指令値を急変させる可能性がある。実施例２のI制御では、状態判定部３３が補正可能と判定しない状態では、Reset＝０とすることで、アシストアクチュエータ２の駆動停止中のI制御分を０にするリセット処理を行って、駆動指令値の急変が生じないようにしている。
【００７２】
効果について説明する。実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置は、上記(1)の効果に加えて以下の効果を有する。
(7)相対変位量を検出する位置センサ６を設け、コントローラ３は、相対変位量を偏差入力としてPID制御演算により駆動指令値を演算する駆動指令演算部３６と、相対変位量から、駆動指令値の補正を行える状態の判定を行う状態判定部３３と、状態判定部３３による判定結果が補正を行えないと判定した場合には、駆動指令演算部３６がD制御への入力を０として、かつ駆動指令演算部３６が出力を０にするため、D制御は所定の状態を満たす時点で０から相対変位量に入力を切り換えることによって、補正制御分を演算に組み込むことを簡単な構成で実現でき、相対変位をすばやく抑えることができる。
【００７３】
(8)駆動指令演算部３６のI制御は、状態判定部３３による判定結果が補正を行えると判定した場合にはReset＝１とし、状態判定部３３による判定結果が補正を行えないと判定した場合にはReset＝０とし、中間変数＝{(入力×サンプル時間)＋１演算前の中間変数}×Resetにより中間変数を演算し、出力＝中間変数×積分ゲインにより演算して出力するため、アシストアクチュエータ２の駆動停止中の相対変位量のずれ（定常偏差）によって、アシストアクチュエータの制御駆動開始時に駆動指令値が急変することを防止できる。
【００７４】
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態を実施例１、実施例２に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
セレクトレバー１１の形状や大きさは任意であり、指先で操作可能なスイッチ形状としてもよい。
【００７５】
実施例１では、相対変位許容連結機構の例として、遊び量を許容する溝と突起、アシストアクチュエータをセレクト部に設けた遊び連結機構を示したが、図１３に示すように、第２回転部１７及びアシストアクチュエータを自動変速機５に設けるようにしてもよい。図１３を参照して具体的に説明すると、自動変速機５の制御アーム５１を第２回転部１７に接続して設け、第２回転部１７の回転によって制御アーム５１がレンジ位置を切り換える構造にする。この第２回転部１７には、ウォームホイール１６を設け、アシストアクチュエータ２のウォーム２１を係合させる。よって、アシストアクチュエータ２は自動変速機５側に設ける。セレクトレバー１１が設けられた第１回転部１３の遊び溝１３１内を移動する突起１７１には、コントロールケーブル４の一端を取付け、他端を第２回転部１７に取り付ける。このような構成であってもよい。
【００７６】
また、遊び連結機構の例として、遊び連結機構、アシストアクチュエータをコントロールケーブルの途中に設けた例を図１４、図１５に示す。
この例においては、遊び連結機構は、コントロールケーブル８ａとコントロールケーブル８ｂの接続部分で形成されるとともに、位置センサ７１によりその相対変位量が検出される。セレクトレバー１１側のコントロールケーブル８ｂは、ジョイント９１により入力レバー９２に接続し、自動変速機５側のコントロールケーブル８ｅは、ジョイント９６により出力レバー９５に接続する。この入力レバー９２と出力レバー９５は、同一の回転軸となる出力軸９４に接続した構造にする。出力軸９４には、ウォームホイール９３を設け、アシストアクチュエータの電動モータ９７の出力軸にウォーム９８を設けてウォームホイール９３と係合させる。このようにコントロールケーブルの途中に遊び連結機構、アシストアクチュエータを設ける構成にしてもよく、また、遊び連結機構における相対位置変位量が発生する部分で直接、変位量を検出するようにしてもよい。
【００７７】
実施例１、実施例２では、相対変位許容連結機構の例として遊び連結機構を示したが、遊び連結機構以外であっても、例えば、限界弾性変位量までの弾性変位を許容しつつ両連結部材と連結する弾性連結機構であってもよい。
弾性連結機構について具体的に説明すると、実施例１において、第１回転部１３の遊び溝１３１に係合して遊び溝１３１内に位置する突起１７１に対し、遊び溝１３１の両端側から中点位置に向かって突起１７１を付勢するようにバネを両側に設ける。チェック機構部１４は設けない。すると、自動変速機５のディテント力によりコントロールケーブル４を介して作動位置に回転して位置する第２回転部１７の突起１７１によりバネが伸縮され、バネ力により第１回転部１３つまり、セレクトレバー１１の位置が決まる。弾性連結機構では、このようにバネを介して自動変速機側のディテントを伝達することでセレクトレバー１１への操作反力が生成される。また、制御は、同様に遊び溝の中点位置、つまり弾性変位量を０にするよう制御されることで、セレクトレバー１１の操作に自動変速機５の作動が追従する動きをさせるのである。この弾性連結機構も相対変位許容連結機構の例である。
また、弾性機構の弾性体については、ばねに限定しない。例えば、ピストン・シリンダの遊びを有する構造の内部に弾性のある部材を封入したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施例の自動変速機の構成を示す側面図である。
【図２】セレクト部の細部構造を示す要部斜視図である。
【図３】コントローラの制御ブロック図である。
【図４】自動変速機のディテントの構造を示す斜視図である。
【図５】コントロールユニットで実行されるレンジ切り換え制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】Ｐ→Ｒレンジ方向においてセレクトレバーに発生する操作反力を示す特性図である。
【図７】Ｐ→Ｒレンジへの操作におけるセレクトレバーの操作角とアクチュエータの作動角、及び相対位置の特性を示す説明図である。
【図８】セレクトレバーの操作とアクチュエータの動作を示す説明図である。
【図９】操作位置、作動位置、相対位置、基本制御値を示すタイムチャート図である。
【図１０】補正分を加算する状態を示す制御値のタイムチャート図である。
【図１１】実施例２におけるコントローラの制御ブロック図である。
【図１２】実施例２における補正の状態を示す制御値のタイムチャート図である。
【図１３】実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例を示す図である。
【図１４】実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例を示す図である。
【図１５】実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置の他の例のリンク部分を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  セレクト部
１１  セレクトレバー
１２  セレクトノブ
１３  第１回転部
１３１  溝
１４  チェック機構部
１４１  ピン
１４２  溝部
１４２ａ  谷部
１６  ウォームホイール
１７  第２回転部
１７１  突起
１８  ケーブル取付レバー
１９  支点軸
２  アシストアクチュエータ
２１  ウォーム
３  コントローラ
４  コントロールケーブル
５  自動変速機
６  位置センサ
【図１】
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【図２】
2006077817.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006077817.tif 000011
【図１０】
2006077817.tif 000012
【図１１】
2006077817.tif 000013
【図１２】
2006077817.tif 000014
【図１３】
2006077817.tif 000015
【図１４】
2006077817.tif 000016
【図１５】
2006077817.tif 000017