(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】  第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位を、許容範囲の中立状態となるよう制御し、第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位量の検出を、歯車Ｂ６１２で回転させる磁石６１３と、基板のMRセンサ部６１４との相対変位で、磁気により非接触で検出した。【選択図】      図３
2006077820.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、
前記セレクトレバーの操作に対し両連結部材の相対変位が、許容範囲内の中立状態となるよう前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段を設け、
前記相対変位を検出する相対変位検出手段を設け、
前記相対変位検出手段は、
磁気により非接触で、相対変位を検出するものである、
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、
前記相対変位検出手段は、
磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界発生手段で発生させた磁界を検出する磁界検出手段と、
を備え、
前記磁界発生手段と前記磁界検出手段との相対変位を検出する、
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３】
請求項１又は請求項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、
相対変位の変化速度を磁気により非接触で検出する相対速度検出手段を設け、
前記アシスト制御手段は、相対変位量と相対速度からアシストアクチュエータの駆動指令値を演算する、
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４】
請求項３に記載の自動変速機のセレクトアシスト装置において、
前記相対速度検出手段は、
磁界を発生させる磁界発生手段と、
磁界の変化を検出するコイルと、
を備え、
磁界の変化速度から相対変位の変化速度を検出する、
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、
前記相対速度検出手段の磁界発生手段と、
前記相対変位検出手段の磁界発生手段と、
を共通化した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、前記セレクトレバーの操作に対し両連結部材の相対変位が、許容範囲内の中立状態となるよう前記アシストアクチュエータを駆動制御するアシスト制御手段を設け、前記相対変位を検出する相対変位検出手段を設け、前記相対変位検出手段は、磁気により非接触で、相対変位を検出するものであることを特徴とする。
なお、請求項中の「中立状態」とは、許容範囲内で相対変位が許容される状態を指すものとする。
【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該当する）を設ける。
ここで、位置センサ６の構成について詳細に説明する。
図９は位置センサ６を設置したセレクト部１の断面図、図１０は位置センサ６の一部切欠断面図である。
ウォームホイール１６は、支点軸１９に直結させ、セレクトレバー１１の軸は、図９に示すように支点軸１９が貫通する構造にすることで、同一軸に対しそれぞれ回転する構造にする。このセレクトレバー１１の軸部には、内部空間を有するケース６１６を設け、支点軸１９に直交するセレクトレバー１１側のケース６１６の内面に基板６１５を設ける。次に、基板６１５上に、磁気の強さにより抵抗が変化するMR素子を有し、MRセンサ部６１４を設ける。MRセンサ部６１４に対向する位置のケース６１６内面には、MRセンサ部６１４に向かって突出した軸支部を設ける。このMRセンサ部６１４と、対向する位置に設けた軸支部により軸支するように歯車Ｂ６１２を回転自在に軸支して設ける。
【００１５】
この歯車Ｂ６１２のMRセンサ部６１４に対向する部分には、図１０に示すように、厚みのある半円形状ごとにN,S極となるよう着磁した磁石６１３（磁界発生手段に相当する）を設け、歯車Ｂ６１２と一体となって回転する構成にする。
次に、ウォームホイール１６と接続する支点軸１９には、支点軸１９と一体となり回転する歯車Ａ６１１を設け、歯車Ａ６１１の外周歯面を歯車Ｂ６１２の外周歯面と係合させる。また、歯車Ａ６１１と歯車Ｂ６１２は、歯車Ｂ６１２の径を歯車Ａ６１１より小さくして、所定の角度範囲で回転する歯車Ａ６１１に対し、１８０度未満の回転を歯車Ｂ６１２が行うようにする。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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。
【００１８】
駆動指令演算部３１は、位置センサ６からの相対変位量に対し、PID制御により、駆動指令値を演算する。駆動指令演算部３１は、比例ゲインを乗算する乗算器３１１からなる比例制御部分と、微分演算を微分演算部３１２で行い、微分ゲインを乗算器３１３で乗じる微分演算部分と、積分演算を積分演算部３１４で行い、積分ゲインを乗算器３１５で乗じる積分演算部分と、比例・微分・積分の演算結果を加算する加算器からなる。
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
ステップＳ２では、読み込んだ相対位置から、相対位置の中点からの偏差を演算する。
【００２５】
ステップＳ３では、相対位置の中点からの偏差から、モータトルク指令値を設定する。
【００２６】
ステップＳ４では、モータトルク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。
【００２７】
［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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［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）。
【００３１】
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、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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
［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。
【００３４】
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。
【００３５】
［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。
【００３６】
［急激なシフ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。
【００３７】
［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。
【００３８】
[位置センサにおける課題]
第１回転部１３と第２回転部１７の相対位置を検出する位置センサとしては、可変抵抗となる接触面に対し、電気的に接触するブラシが摺動することで、抵抗値を変化させるものが考えられる。しかし、可変抵抗となる接触面とブラシが摺動するため、摺動による劣化がある。摺動による劣化は検出値の変化をもたらすこととなり、好ましいものではなかった。
これに対し、本実施例１では、磁気により非接触の位置センサ６にしている。
【００３９】
[相対変位量の検出作用]
(a)セレクトレバーの回転による相対変位量の検出作用
セレクトレバー１１が操作されると、支点軸１９に対してセレクトレバー１１と接続して設けたケース６１６が支点軸１９を中心に回転する。すると、支点軸１９に固定された歯車Ａ６１１に対し、歯車Ｂ６１２は公転しながら自転する。
歯車Ｂ６１２が自転すると、磁石６１３が自転するが、MRセンサ部６１４は、ケース６１６と共に公転する回転のみとなる。よって、MRセンサ部６１４から見ると、対向する磁石６１３がMRセンサ部６１４に対し、相対回転する。
【００４０】
すると、Ｎ極、Ｓ極の中央付近を最も磁場の強い状態として回転するため、この磁場の変化によりMR素子が抵抗値を変化することで、その回転位置が検知できる。さらに、実施例１で用いたMRセンサ部６１４には、MR素子が４５度位相をずらすよう２箇所に設けられることにより、図１１に示す特性を得ることで、±９０°の絶対値を得ることができる。
このようにして、セレクトレバー１１の操作は磁気により非接触で相対変位量として検出される。
【００４１】
(b)ウォームホイールの回転による相対変位量の検出
アシストアクチュエータ２の駆動力がウォームホイール１６に伝達されることにより、支点軸１９が回転する。支点軸１９が回転すると、歯車Ａ６１１が一体となって回転する。すると、歯車Ａ６１１と歯面を係合させた歯車Ｂ６１２が回転する。しかし、MRセンサ部６１４には回転は伝達されないため、MRセンサ部６１４に対して磁石６１３が相対回転することになり、(a)の場合と同様、相対変位量が検出される。よって、アシストアクチュエータ２によるウォームホイール１６の作動は磁気により非接触で相対変位量として検出される。
【００４２】
以上、(a),(b)より、セレクトレバー１１、ウォームホイール１６の両方が回転した場合も、その相対変位量が磁気により非接触で検出される。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、実施例１では、第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位量の検出を、磁気により非接触で検出するため、摺動による劣化を無くし、正確な検出を行うことができ、これによりアシストアクチュエータ２の制御をより正確に行うことができる。
【００５０】
(2)位置センサ６は、磁界を発生する磁石６１３と、磁石の磁界を検出するMRセンサ部６１４を備えるため、磁石６１３とMRセンサ部６１４を相対回転させるようにして、磁石６１３とMRセンサ部６１４により相対変位を非接触で検出できる。
【００５１】
また、磁石を磁界の発生手段とすることで、磁気回路や磁気コイルを設けないことによるコスト抑制効果を得ることができる。
【実施例２】
【００５２】
実施例２は、磁気による相対変位の変化速度を検出でき、磁界検出手段としてホール素子を用いた例である。
実施例２では、図１２、図１３に示すように位置センサ７１と相対速センサ７２を設けている。
まず、支点軸１９を中心に回転可能な第１回転部１３の一部に磁石７１３（磁界発生手段に相当する）を設ける。磁石７１３は、例えば時計回り方向側にＮ極、反時計回り方向にＳ極となるように回転方向で極が分かれるように設ける。
次に、この磁石７１３に対向する第２回転部１７の位置に、図１３に示すように磁石７１３に向かって磁性体を突出させた突部７２１を設ける。突部７２１には、コイル７２２を巻きつける。突部７２１、コイル７２２が相対速度検出手段に相当し、磁石７１３を含めて相対速センサ７２を構成する。
【００５３】
さらに、磁性体を、突部７２１に対し両回転方向に伸ばした形状にし、突部７２１から時計回り方向、反時計回り方向に所定の間隔をあけて磁石に向かって突出させ、その先端にそれぞれ、ホール素子部７１１、７１２（磁界検出手段に相当する）を設ける。これに磁石を含めて位置センサ７１を構成する。
次に、図１４を参照して実施例２の制御ブロック図について説明する。
駆動指令演算部３３は、位置センサ７１からの相対変位量、相対速センサ７２からの相対速度に対し、PID制御により、駆動指令値を演算する。駆動指令演算部３３は、相対変位量に対し比例ゲインを乗算する乗算器３３１からなる比例制御部分と、相対速度に対し微分ゲインを乗算する乗算器３３２からなる微分演算部分と、相対変位量に対し積分演算を積分演算部３３３で行い、積分ゲインを乗算器３３４で乗じる積分演算部分と、比例・微分・積分の演算結果を加算する加算器からなる。
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。
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。
【００５４】
次に作用を説明する。
[相対速度の検出]
第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位が生じる動きに対し、第１回転部１３に設けた磁石７１３とコイル７２２の相対位置が変化すると、図１３に示すようにいずれかの磁極の端部がコイル７２２に近づくことになる。このＮ極・Ｓ極の配置により、磁石７１３はそれぞれ端部が最も強い磁界を発するため、相対移動すると、コイル７２２内を通過する磁束量に変化が生じ、その変化によりコイル７２２は電圧を得る。さらに、例えば、磁石７１３のＳ極がコイル７２２に近づくと、Ｓ極は突部７２１に近づき、Ｎ極は、隣の磁性体の突部分に近づくことになる。すると、Ｎ極からＳ極への磁束が磁性体で損失少なく誘導される磁気回路を構成することになるため、コイル７２２への磁束変化を大きくでき、より大きな電圧変化を得ることができる。この磁束の変化で得る電圧変化は、言い換えれば、単位時間当たりの磁束変化量に応じた電圧ということができる。さらに、単位時間当たりの磁束変化をもたらすのは、単位時間あたりの相対位置の変化であるから、コイル７２２の電圧変化は、相対速度を検出していることになる。
【００５５】
さらに、コイル７２２へＮ極が近づく場合とＳ極が近づく場合とでは、コイル７２２内を通過する磁束の方向が異なるため、検出する電圧の正負が逆転することになり、変位方向をも検出できることになる。
【００５６】
[相対変位量の検出]
実施例２では、位置センサ７１としてホール素子を用いている。ホール素子は、通過する磁束量に応じて検出電圧を出力する。また、通過する磁束の方向により検出電圧の正負が逆転する。実施例２では、図１６に示すように２つのホール素子部７１１，７１２のホール素子を直列に接続する回路構成にした場合、例えば磁石７１３のＮ極がホール素子部７１１に近づくと、Ｎ極自体がホール素子部７１１に近づくことと、Ｓ極が突部７２１に近づき磁気回路が形成されることにより、ホール素子部７１１の出力は、大きくなり、ホール素子部７１２の出力が小さくなって、例えば正方向の検出電圧が大きくなる。よって、図１６に示すように、正負の方向を含めて、確実に相対変位量が検出される。
【００５７】
[コストの抑制]
実施例２では、位置センサ７１と相対速センサ７２が、同じ磁石７１３を磁界の発生手段としている。さらに、位置センサ７１では、２つのホール素子部７１１，７１２が同じ磁石７１３を磁界の発生手段としている。これによりコストが抑制される。
【００５８】
[ノイズの影響に対する作用]
PID制御の特に微分制御において、相対変位量を微分演算する場合、その相対位置の検出にノイズの影響があると、ノイズによる変化を相対変位量の変化速度と演算してしまうという問題があった。特に、接触点の摺動により抵抗を変化させるセンサの場合、振動等の影響で接触力が変化することが考えられ、この問題が生じやすい。
これに対し、本実施例２では、磁石７１３からの磁束の変化を捉えて相対速度を検出するため、非接触の検出となり、上記のような問題を生じないようにする。
また、相対変位量から比例・微分・積分を演算するのに対し、相対速度に実際の検出結果が入力されるため、制御演算の信頼性が向上する。
【００５９】
効果を説明する。実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置では、上記(1),(2)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(3)相対変位の変化速度を磁気により非接触で検出する相対速センサ７２を設け、コントローラ３は、相対変位量と相対速度からアシストアクチュエータ２の駆動指令値を演算するため、ノイズの影響なく、精度のよい制御を行うことができる。
【００６０】
(4)相対速センサ７２は、磁界を発生させる磁石７１３と磁界の変化を検出するコイル７２２を備え、磁界の変化から相対変位の変化速度を検出するため、コストを抑制して、第１回転部１３と第２回転部１７の相対変位で、磁石７１３とコイル７２２が相対変位するようにし、変化速度を非接触で、検出することができる。
【００６１】
(5)位置センサ７１と相対速センサ７２が同じ磁石７１３を磁界の発生手段とするため、コストを抑制することができる。
その他作用効果は、実施例１と同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００６２】
実施例３は、実施例２の磁界検出手段として、MRセンサを設けた例である。
実施例３では、実施例２のホール素子部７１１，７１２を設けず、MRセンサ部をそれぞれ設ける。その場合、MRセンサ部に関する回路構成は、図１７のようになる。
MRセンサ部は、磁束の方向で、その抵抗値を変化させ、磁束の方向に関係ないため、図１７のように２つのMRセンサ部の間と２つの抵抗の間の電圧差を取るようにして、図１７(b)のような特性を得るようにして相対位置を検出してもよい。
その他構成、作用効果は実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
（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３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。
異常を判定した場合には、駆動を停止させるのではなく、駆動出力を抑制した状態にしてもよい。
【００６４】
実施例１〜実施例３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。
【００６５】
実施例１〜実施例３では、遊び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が、図１８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１８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。
【００６６】
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１９、図２０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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】アクチュエータ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】位置センサ及びセレクト部の一部の断面図である。
【図１０】位置センサの一部切欠断面図である。
【図１１】MRセンサの出力特性を示す説明図である。
【図１２】実施例２における位置センサ、相対速センサ、セレクト部の一部を示す説明図である。
【図１３】実施例２における位置センサ、相対速センサの説明図である。
【図１４】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１５】実施例２における相対速センサの出力特性を示す説明図である。
【図１６】実施例２における位置センサの回路構成と出力特性を示す説明図である。
【図１７】実施例３における位置センサの回路構成と出力特性を示す説明図である。
【図１８】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１９】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２０】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】
【００６８】
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
３１  駆動指令演算部
３１１  乗算器
３１２  微分演算部
３１３  乗算器
３１４  積分演算部
３１５  乗算器
３２  モータ駆動制御部
３３  駆動指令演算部
３３１  乗算器
３３２  乗算器
３３３  積分演算部
３３４  乗算器
４  コントロールケーブル
５  自動変速機
５１  制御アーム
５２  回転シャフト
５３ａ  カム山
５３ｂ  谷部（溝）
５４  バネ板
５５  ディテントピン
５６  パーキングロッド
５７  カム状プレート
５８  パーキングギア
６  位置センサ
６１１  歯車Ａ
６１２  歯車Ｂ
６１３  磁石
６１４  MRセンサ部
６１５  基板
６１６  ケース
７１  位置センサ
７１１  ホール素子部
７１２  ホール素子部
７１３  磁石
７２  相対速センサ
７２１  突部
７２２  コイル
【図１】
2006077820.tif 000003
【図２】
2006077820.tif 000004
【図３】
2006077820.tif 000005
【図４】
2006077820.tif 000006
【図５】
2006077820.tif 000007
【図６】
2006077820.tif 000008
【図７】
2006077820.tif 000009
【図８】
2006077820.tif 000010
【図９】
2006077820.tif 000011
【図１０】
2006077820.tif 000012
【図１１】
2006077820.tif 000013
【図１２】
2006077820.tif 000014
【図１３】
2006077820.tif 000015
【図１４】
2006077820.tif 000016
【図１５】
2006077820.tif 000017
【図１６】
2006077820.tif 000018
【図１７】
2006077820.tif 000019
【図１８】
2006077820.tif 000020
【図１９】
2006077820.tif 000021
【図２０】
2006077820.tif 000022