(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの対向して係合しているピニオン（３、４）間の、モータ式スライドギア（２）を有するギアシフトアクチュエータ（１）のニュートラル位置の学習方法であって、バネ（７）を有する補助システムが設けられている前記スライドギアを動かすための機械アセンブリに作用する、自身の作動モータによって位置が制御されているコマンド要素（５）を含み、前記バネは、第１に、前記スライドギアの歯が、ギアシフトのためにドッグ結合される前記ピニオンの歯と当接しているときに、エネルギーを蓄積することができ、第２に、前記ピニオンの前記歯の間の前記スライドギアの前記歯の係合を補助するため、拡張することによって前記エネルギーを元に戻すことができ、前記学習方法は、前記コマンド要素（５）の前記位置をスキャンすることによって、及び、前記コマンド要素（５）上で推定される前記抵抗トルクの値が、前記スライドギア（２ａ）の前記歯の前記２つのピニオン（３ａ、４ａ）の前記歯に当接したことを表す閾値を超えたときの前記コマンド要素（５）の前記位置を検出することによって、前記スライドギア（２）が前記ピニオン（３、４）に向かって動く間の前記コマンド要素上の抵抗トルクを推定することで、前記アクチュエータ（１）の前記ニュートラル位置を判定することを特徴とする、学習方法。
【請求項２】
当接位置間の距離を計算する第１のステップを含み、行程の終わりで前記スライドギア（２ａ）の前記歯がピニオン（３ａ、４ａ）の歯の間で直接係合している場合に前記ステップが繰り返されることを特徴とする、請求項１に記載の学習方法。
【請求項３】
前記スライドギア（２）の前記当接位置を測定する第２のステップを含むことを特徴とし、前記コマンド要素（５）を特定された当接位置に置くことと、続いて、前記コマンド要素がその位置に確実に留まるようにするため、前記作動モータ（６）をオフにすることによって前記コマンド要素を解放することからなる、請求項２に記載の学習方法。
【請求項４】
前記コマンド要素（５）の前記抵抗トルクの前記推定は、作動モータ（６）の電流の測定値を用いた、前記作動モータの速度の観測と、前記速度の測定値とに基づくことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の学習方法。
【請求項５】
前記抵抗トルクは、観測された速度と測定された速度との間の差分を用いて、コントローラ内で推定されることを特徴とする、請求項４に記載の学習方法。
【請求項６】
前記観測された速度は、トルク係数によって補正された前記電流の測定値から得られた理論上のトルクと、トルクの推定値から得られた理論上のトルクとの差分を表す項を、積分することによって得られることを特徴とする、請求項５に記載の学習方法。
【請求項７】
前記コマンド要素（５）の前記抵抗トルク値が、前記コマンド要素の行程全体にわたって規則的に記録されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の学習方法。
【請求項８】
前記コマンド要素（５）が速度設定点によって駆動されることを特徴とする、請求項７に記載の学習方法。
【請求項９】
前記コマンド要素がランプ位置設定点によって駆動されることを特徴とする、請求項７に記載の学習方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット化されたトランスミッション用のギアシフトアクチュエータのコマンドに関する。
【０００２】
具体的には、本発明の目的は、２つの対向して係合しているピニオン間の、モータ式スライドギアを有するギアシフトアクチュエータのニュートラル位置の学習方法であり、バネを有する補助システムが設けられているスライドギアを動かすための機械アセンブリに作用する、作動モータによって位置が制御されているコマンド要素を含む。このバネは、第１に、スライドギアの歯がピニオンの歯と当接し、ギアシフトのためにドッグ結合しているときに、エネルギーを蓄積することができる。バネは、第２に、このピニオンの歯の間にスライドギアの歯を係合するのを補助するため、拡張することによってこのエネルギーを元に戻すことができる。
【背景技術】
【０００３】
燃焼機関またはハイブリッドのパワートレインのうちのあるものは、ドッグ付きのトランスミッションを有する。このトランスミッションのギア比は、平らな歯すなわちドッグを有するカプラによって、機械的同期装置なしに係合する。これらのトランスミッションは、概して「ロボット化」されている。即ち、これらのトランスミッションの操作はマニュアルトランスミッションのそれであるが、ギアシフトは自動化されている。
【０００４】
ＦＲ３０１２８６１は、モータ式スライドギアドッグトランスミッション用の衝撃吸収ギアシフトアクチュエータと、その制御方法を開示している。アクチュエータは、モータ式コマンド要素（即ち作動フィンガー）と、バネを有する機械的補助システムとを含む。このバネは、第１に、スライドギアの歯（ドッグ）が、ギアシフトのためにドッグ結合されるピニオンの歯と当接しているときに、エネルギーを蓄積することができる。バネは、第２に、歯の係合を補助するため、拡張することによってこのエネルギーを元に戻すことができる。この補助の原理は、スライドギアの歯とピニオンの歯が当接するときにアクチュエータによって供給されたエネルギーを保存するバネを圧縮することと、ドッグ結合が可能なときにフォークを加速することによって、このエネルギーを解放することからなる。得られる加速は、バネの収縮次第であり、したがって歯が当接しているステップの間に、電気モータによって伝えられるトルク次第である。提案されている制御方法は、スライドギアのピニオンへの当接を検出し、それによってコマンド要素に加えられるトルクを制限することに基づいている。
【０００５】
シフトアクチュエータを取り付けた後の重要なステップは、機械的なニュートラルの位置、即ち、ギア比が何も係合していないときの、２つのピニオンの間のスライドギアの中央の静止位置を学習することである。この学習の目的は、アクチュエータが、ニュートラルを中央配置するため、動作中に正しい位置設定点を受信できることである。取り付け用クリアランスが多数存在するため、ニュートラルの位置は、１つの製品ごとに大きく異なり得る。したがって、先立ってニュートラル位置を学習することなしには、実際のニュートラルが選択された設定点上に確実にあるようにすることは不可能である。
【０００６】
作動モータが位置制御を行い、それによってコマンド要素の動きの統御が可能になるため、本発明によって、アクチュエータのコマンド要素の位置の測定値及び作動モータ内を流れている電流から、コマンド要素の特徴的な位置を特定することが可能になる。
【発明の概要】
【０００７】
この目的のため、本発明は、スライドギアが２つのピニオンに向かって動く間のコマンド要素上の抵抗トルクを観測することによって、スライドギアの歯が２つのピニオンそれぞれの歯と当接したときのコマンド要素の位置を特定することで、アクチュエータのニュートラル位置を判定することを提案する。
【０００８】
好ましくは、本方法は、コマンド要素上で推定された抵抗トルクの値が、スライドギアの当接を表す閾値を超えたときのコマンド要素の位置を検出することによって、当接位置間の距離を計算する第１のステップを含む。
【０００９】
第１のステップの後には、スライドギアの当接位置をより微細に測定する第２のステップが続いてよい。第２のステップは、コマンド要素を特定された当接位置に置くことと、続いて、コマンド要素がその位置に確実に留まるようにするため、作動モータをオフにすることによってコマンド要素を解放することからなる。
【００１０】
提案の方法は、バネが圧縮されていることを確認するために、コマンド要素上の抵抗力を推定する、観測技法を使用する。この方法は、当接位置の非常に正確な推定を可能にする動作のシーケンスを含む。
【００１１】
本発明の他の特性および利点は、添付図面を参照しながら以下の非限定的な実施形態の説明を読むことによって、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本件のアクチュエータの概略図である。
【図２】本方法の第１のステップの要約である。
【図３】抵抗トルクを推定するアルゴリズムである。
【図４】スライドギアの歯がピニオンの歯に係止されている状態の、本方法の第１のステップを示す。
【図５】スライドギアの歯がピニオンの歯に係止されていない状態の、本方法の第２のステップを示す。
【図６】本方法の第２のステップを示す。
【図７】第２のステップが失敗するケースを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の目的である方法は、図２から図７に示されている。本方法は、図１のように、２つの対向する係合ピニオン３、４の間にモータ式スライドギア２を有するギアシフトアクチュエータ１の、ニュートラル位置を学習することを可能にしている。アクチュエータ１は、作動フィンガーまたは他のシステムといった、コマンド要素５を含む。コマンド要素５は、その作動モータ６によって位置制御される。コマンド要素５は、バネ７を有する補助システムを備えるスライドギアを動かす機械アセンブリに対して作用する。バネ７は、ギアをシフトするためスライドギア２ａの歯がピニオン３ａ及び４ａの歯と当接するときに、エネルギーを蓄積することができる。続いて、バネ７は、このピニオンの歯の間にスライドギアの歯を係合するのを補助するために拡張することによって、このエネルギーを回復する。
【００１４】
本発明の方法は主に、
−  「位置スキャン」と呼ばれる、第１のステップであって、抵抗力を記録することを伴い、コマンド要素上の抵抗トルクの推定値が、スライドギアの当接を表す閾値を超えたときのコマンド要素の位置を検出することによって、当接と呼ばれる、係止している歯と歯の位置間の距離が計算される、第１のステップ、
−  これらの位置に関する所定の精度を得るために、特定された当接位置を調節する第２のステップ、
の２つのステップを含む。
【００１５】
第２のステージが終了すると、スライドギアの歯のピニオンの歯に対する２つの当接位置が、それらの間の機械的ニュートラル位置をそれらの当接位置から推論するのに十分な精度で、生み出される。
【００１６】
第１のステップは、図２で要約されている。同ステップは、コマンド要素の行程に沿ってコマンド要素の抵抗力を推定することによってコマンド要素の位置を少なくとも１度スキャンすることと、力の閾値を規定することと、コマンド要素の行程上で、いつこの閾値が超えられたかを記憶することと、からなる。このためまず、コマンド要素は、許容される行程全体をカバーする。コマンド要素上の抵抗トルクの値は、規則的に、例えば０．２ｍｍごとに、記録される。この目的のため、コマンド要素５は、速度設定点またはランプ位置設定点によって、即ち、直線的に到達可能な全ての位置をスキャンし得るものによって、駆動され得る。
【００１７】
コマンド要素上の抵抗トルクの推定は、好ましくは、図３によるいわゆる「観測」方法によって行われる。この方法は、作動モータの電流の測定値を用いた、作動モータ（駆動モータ）の速度の観測と、この速度の測定値とに基づく。抵抗トルクは、作動モータ６の、観測された速度と測定された速度との間の差分を用いて、コントローラ内で推定される。観測された速度は、トルク係数によって補正された電流の測定値から得られた理論上のトルクと、トルクの推定値から得られた理論上のトルクとの差分を表す項を、積分することによって得られる。
【００１８】
トルクを直接計算するのに対して、この観測法の利点は、測定のノイズに関して頑健性が大きいということと、ダイナミクスが大きいということである。この方法は、（ノイズを増幅する短所がある）導関数の計算を一切含まず、ノイズをフィルタリングする積分の計算のみを含んでいる。ＰＩ（比例積分）コントローラによって、観測された速度が測定された速度に向かって収束することが可能になり、そのパラメータ化によって、推定のダイナミクスや推定の精度を増進することが可能になる。コマンド要素の抵抗トルクの非常に微細な偏差の識別を可能にするため、精度が追求される。
【００１９】
９０％のケースで、スライドギアの歯が、ピニオンの歯と当接する。図４のグラフは、この状況を示す。曲線（Ａ）は、フィンガーの設定点を再現しており、曲線（Ｂ）は、フィンガーの測定された位置を再現している。歯と歯の間の係止を強調するため、スライドギアによって駆動されるフォークの位置が、よく見えるように（Ｂ’）として追加されているが、この位置は、通常、アクチュエータ上で検出不可能である。最後に、曲線（Ｃ）が、推定された抵抗トルクの値を示している。この例では、力は０．２ｍｍごとに記録された。バネの圧縮は、一方では−１．８ｍｍの位置の直前から、また他方では１．６ｍｍの位置の直前から、開始する。ニュートラルの空間は、約３．４ｍｍである。精度が十分ではないが、第２の計算がこの精度を向上するように意図されている。
【００２０】
図５は、歯のアラインメントが良好なスキャンテスト（約１０％の場合）を示す。スライドギアのドッグ２ａが、ピニオンのドッグの間に直接係合している。行程全体を通じて、抵抗トルクは増大しない。９０％のケースで歯が係止するため、歯の当接を回避するためにシャフトの角度を調整しようとすることは意味がない。シャフトが回転していることで、行程の終わりにスライドギア２ａの歯が直接ピニオン３ａの歯と４ａの歯との間で係合している場合に、第１のステップを反復することによって、新たな試みを始めることが可能になる。これらの試みは、迅速に成功する。実際、５回のスキャンの後に、スライドギアの歯２ａがピニオンの歯に当接しなかったのは、０．００１％のケースのみであった。
【００２１】
これらの位置をスキャンするとき、コマンド要素上の抵抗トルクは絶対値として記録される。力の閾値は、それを超えたときにはフィンガーがもはや完全にフリーではなくなる、即ち補助バネが圧縮されることが確実な値として規定される。それは、例えば約２００Ｎｍである。抵抗トルクが閾値未満に留まる２つの位置間の距離（ｄ）が計算され、両者間の実際の差分（ｅ）と比較される。この距離がこの差分よりも大きい（ｄ＞ｅ）場合、スライドギアの歯は、ピニオンの歯に当接していない。例えば、スライドギアを回転させるため、車両の作動モータに対してトルク要求を送ることによって、当該トランスミッションシャフトが回転される。ｄ＜ｅとなるまで、スキャンが反復される。第１のステップが終了すると、当接位置の第１の推定が生み出される。
【００２２】
スライドギアの当接位置のより微細な測定値を提供する、第２のステップに進むことが可能である。第２のステップは、ステップ１で特定された当接位置にコマンド要素を置くことと、次いでコマンド要素がその位置に確実に留まるようにするため、作動モータをオフにすることによってコマンド要素を解放することからなる。この目的のため、コマンド要素は、既に計算されている歯の係止用の位置に移動される。このとき、作動モータが遮断されることによってコマンド要素が解放される。バネが圧縮されているかどうかに応じて、バネがフィンガーを押し戻すか、または押し戻さない。第１のステップから、係止位置が０．２ｍｍ以内であることが分かっている場合、モータがオフにされた後も、コマンド要素は、実際の当接位置に対して約０．０３ｍｍの精度で係止レベルに留まる。図６は、これに該当する。
【００２３】
しかし、コマンド要素が置かれた位置が実際の当接位置から遠すぎる（少なくとも０．２ｍｍである）場合は、図７の結果につながる。第１のステップが実施されていない場合は、特にこれが該当する。モータがオフにされているときは、実際の当接位置を超えているので、バネは強力に圧縮される。コマンド要素上の抵抗力（曲線Ｃ）は、急激に上昇する。十分な精度で当接位置を知ることが必須である。実際、バネが過度に圧縮されている場合は、バネによってフィンガーが戻され、フィンガーは当接位置に留まらなくなる。逆に、モータによってセットされた位置が実際の当接位置よりも前であって、バネの圧縮が進行中でない場合、コマンド要素は、引き続き他の応力を受けていることができるだろう。このことは、コマンド要素を移動することができ、その位置を失わせることができる、硬さ試験ゾーン（ｈａｒｄ  ｉｍｐａｃｔｉｎｇ  ｚｏｎｅｓ）において特に該当する。
【００２４】
結論として、本発明はアクチュエータにおいて既に利用可能な情報を使用するため、特定の装置の設置を必要としない。要求される精度のレベルに応じて、第１のステップで十分であり得るが、第２のステップによってより微細な精度が提供され、第１のステップの動作の正しさがチェックされる。
【００２５】
本方法は、コマンド要素の行程の１回目のスキャンによって当接位置が確立されていない場合には、当接位置の新たな決定を要求する。スライドギアのピニオンに対する当接は、フォークの位置では容易に識別され得るが、アクチュエータの位置ではそれほど容易ではない。歯が当接することなく、ドッグ連結が直接である場合、取り付け用クリアランスがあるということは、ニュートラル位置を十分な精度で知り得ないことを意味する。実際、歯が歯に対してという形でフォークが係止しているとき、アクチュエータは依然として、補助バネを圧縮することによって自由に動くことができるが、アクチュエータが動いている間の歯の歯に対する係止は、事実上目に見えない。この学習はアクチュエータモジュールによって実施されるため、アクチュエータモジュールは、フォークの位置の測定値を有していない。本発明は、歯の歯に対する位置を特定する、特に信頼性が高く有効な手段であって、トランスミッションの「機械的にニュートラル」な位置の確保を可能にするのに十分に精度の高い手段を提供する。
【図１】
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【図２】
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【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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