(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は、操作位置に対する作動位置の応答の理想特性である規範モデル及び、実際の作動位置の応答特性として設定されるプラントモデルの比を用いるフィードフォワード制御演算を行う第１駆動指令値演算部３１と、操作位置から設定される目標作動位置へ作動位置の検出値を近づけるようフィードバック制御演算を行う第２駆動指令値演算部３３とを備えた。【選択図】      図３
2007315426.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位置を検出する手段と、
前記相対変位許容連結機構における相対変位量を検出する手段と、
前記アシストアクチュエータの駆動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、
前記操作位置に対する前記アシストアクチュエータの作動位置の理想的な応答特性を表した規範モデルに基づいて、前記操作位置から目標作動位置を演算する手段と、
前記アシストアクチュエータへの駆動指令値から作動位置までの動的な特性を表すプラントモデルと前記規範モデルに基づいて、前記操作位置から第１の駆動指令値を演算するフィードフォワード演算手段と、
前記相対変位量と前記操作位置から前記作動位置を演算する手段と、
前記目標作動位置と前記作動位置の偏差が小さくなるように、第２の駆動指令値を演算するフィードバック演算手段と、
前記第１駆動指令値と前記第２駆動指令値から、前記駆動指令値を演算する手段と、
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、
前記フィードフォワード演算手段は、前記目標作動位置演算手段の途中演算結果を用いて、前記第１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３】
請求項１または請求項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、
前記プラントモデルの伝達関数の一部を、前記規範モデルの伝達関数の一部に用いた、
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位置を検出する手段と、前記相対変位許容連結機構における相対変位量を検出する手段と、前記アシストアクチュエータの駆動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、前記操作位置に対する前記アシストアクチュエータの作動位置の理想的な応答特性を表した規範モデルに基づいて、前記操作位置から目標作動位置を演算する手段と、前記アシストアクチュエータへの駆動指令値から作動位置までの動的な特性を表すプラントモデルと前記規範モデルに基づいて、前記操作位置から第１の駆動指令値を演算するフィードフォワード演算手段と、前記相対変位量と前記操作位置から前記作動位置を演算する手段と、前記目標作動位置と前記作動位置の偏差が小さくなるように、第２の駆動指令値を演算するフィードバック演算手段と、前記第１駆動指令値と前記第２駆動指令値から、前記駆動指令値を演算する手段と、を備えることを特徴とする。
【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。
【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で相対変位許容連結機構である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の部分には、固定部材に対する第１回転部１３のストローク角度、つまりセレクトレバー１１の操作角度を検出する位置センサ６１（操作位置検出手段に相当する）を設け、さらに支点軸１９の部分には、第１回転部１３に対する第２回転部１７のストローク角度、もしくは、第２回転部１７に対する第１回転部１３のストローク角度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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。この相対回転の変化は位置センサ６，６０で検出され、コントローラ３へ出力される。
コントローラ３は、第１駆動指令値演算部３１、目標作動位置演算部３２、第２駆動指令値演算部３３、作動位置演算部３４、第３駆動指令値演算部３５を主要な構成としている。
【００１７】
第１駆動指令値演算部３１は、操作位置の検出値から、駆動指令値を演算する。つまり、言い換えると、操作位置を入力とするフィードフォワード制御演算により、第１の駆動指令値を演算する。
目標作動位置演算部３２は、操作位置の検出値から、操作位置に対する作動位置の目標値を演算し、出力する。
【００１８】
第２駆動指令値演算部３３は、減算器３３１とFB制御部３３２を主要な構成とし、目標作動位置と算出した作動位置の偏差を小さくするよう第２の駆動指令値を演算する。
減算器３３１は、目標作動位置と算出した作動位置の偏差を算出する。
FB制御部３３２は、減算器３３１で算出した偏差を小さくするように駆動指令値を演算する。
作動位置演算部３４は、相対変位量と操作位置から作動位置を演算する。
第３駆動指令値演算部３５は、第１駆動指令値演算部３１の出力と第２駆動指令値演算部３３の出力を加算する。
モータ駆動制御部３６は、制御指令値に従って、アシストアクチュエータ２を駆動する。
【００１９】
図９は実施例１のコントローラ３の制御ブロック図における目標作動位置演算部３２と第１駆動指令値演算部３１のさらに詳細な制御ブロック図である。
図４において、目標作動位置演算部３２と第１駆動指令値演算部３１は、乗算器３６１，３６６〜３６８，３７０〜３７２、加算器３６２，３６９，積分器３６３，３６４、演算器３６５からなる。
【００２０】
乗算器３６１は、入力値である操作角（操作位置）にωｎ２（ωｎは非減衰固有周波数とする）をゲインとして乗算し、加算器３６２へ加算分として出力する。
加算器３６２は、乗算器３６１からの加算分、乗算器３７１の減算分、乗算器３７２の減算分を加算する演算を行い、結果を乗算器３６６、積分器３６３に出力する。
積分器３６３は、入力値に１／ｓ（ｓは演算子）を乗じる積分演算を行い、乗算器３６７，３７１、積分器３６４に出力する。
【００２１】
積分器３６４は、入力値に１／ｓ（ｓは演算子）を乗じる積分演算を行い、乗算器３６８，３７２、演算器３６５に出力する。
演算器３６５は、入力値に１／（τｓ＋１）を乗じる演算（１次遅れ演算）を行い、目標作動角（目標作動位置）を出力する。
乗算器３６６は、入力値にマスのゲインであるＪを乗算して、加算器３６９へ出力する。
【００２２】
乗算器３６７は、入力値にダンパのゲインであるＤを乗算して、加算器３６９へ出力する。
乗算器３６８は、入力値にバネのゲインであるＫを乗算して、加算器３６９へ出力する。このＫは、さらに具体的には、ディテント特性を考慮したものになる。
加算器３６９は、乗算器３６６〜３６８の出力を加算して、乗算器３７０へ出力する。
【００２３】
ここで、ＪとＤが定数ではなく、動作状態によって変化する値である場合は、例えば以下のように対応する。
(a)変化量が小さい場合には、そのまま定数とみなして制御する。
(b)動作状態と各パラメータの関係をあらかじめ実験によって求める。
これをテーブル化したものを用いて、動作状態で検索し、パラメータの値を求める。求められた値に従って制御する。
また、Ｋに関しては、ディテント特性を考慮したものであるため、明らかに一定値ではなく、作動角に従って変化する値である。Ｋが定数でない本実施例の場合は、上記演算方法に対し、以下の変更を行う。乗算器３６８を、作動角とディテント発生力の関係（ディテント特性）を表わすテーブルに変更する（図６参照）。
【００２４】
乗算器３７０は、１次遅れの係数である１／Ｋａを乗算して、第１駆動指令値として出力する。
乗算器３７１は、積分器３６３の出力にゲインとして２ζωｎ（ζは減衰係数とし、ωｎは非減衰固有周波数とする）を乗算し、減算分として、加算器３６２へ出力する。
乗算器３７２は、積分器３６４の出力にゲインとしてωｎ２を乗算し、減算分として、加算器３６２へ出力する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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流れを示すフローチャートである。
【００２９】
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読み込む。
【００３０】
ステップＳ２では、操作位置に対する、アシストアクチュエータの作動位置の理想的な応答特性を表わした規範モデルに基づいて、操作位置からアシストアクチュエータの目標作動位置を演算する。
【００３１】
ステップＳ３では、アシストアクチュエータへの駆動指令値から作動位置までの動的な特性を表わすプラントモデルと、規範モデルに基づいて、操作位置から第１の駆動指令値を演算する。
【００３２】
ステップＳ４では、操作位置と作動位置の差である相対変位量と操作位置から、作動位置を演算する。
【００３３】
ステップＳ５では、目標作動位置と作動位置の偏差が小さくなるように、第２の駆動指令値を演算する。
【００３４】
ステップＳ６では、第１の駆動指令値と、第２の駆動指令値から駆動指令値を演算する。
【００３５】
ステップＳ７では、駆動指令値に従ってアシストアクチュエータの電動モータを駆動する。
【００３６】
［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）。
【００３７】
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。相対変位量と操作位置はそれぞれ、位置センサ６，６１で検出され、これらの値を用いて駆動指令値を演算し、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。
【００３８】
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、相対位置を中点近傍に制御することにより、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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
［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。
【００４２】
［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。
【００４３】
［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。
【００４４】
[フィードバック制御について]
例えば、特開２００６−６４００３に示される自動変速機のセレクトアシスト装置では、操作位置（操作角）を目標値とし、作動位置（作動角）をフィードバックして、目標値との偏差である相対変位量を小さくするように駆動指令値を演算し、相対変位量を許容される範囲内に抑えようとしている。
しかしながら、フィードバック制御は、偏差が発生してから、駆動指令値が押さえ込もうとするため、モータの負荷になるディテント力が非線形なバネ特性を示すものに対しては、負荷の変化に対応できず、目標とする範囲内で制御することが難しいものであった。
【００４５】
また、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２の操作が軽い操作となるために、平均的なセレクト操作にかかる時間は、さらに短くなる傾向となり、具体的には数百ｍｓの時間により次レンジ位置へのレンジ位置切換えが可能となる。
これに対して、フィードバック制御のみでの対応は難しくなっていた。
本実施例１では、これらの課題をさらに解決している。
【００４６】
[フィードフォワード制御を加え、規範モデルとプラントモデルを設定する制御について]
実施例１では、アシストアクチュエータ２の制御を、フィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御を行う構成にし、さらに、規範モデルとプラントモデルを設定した２自由度モデルマッチング制御を行う。
【００４７】
図１０は、実施例１におけるアシストアクチュエータや機構等をプラントモデルとして設定した制御ブロック図である。
図１０の制御ブロック図は、FF（フィードフォワード）制御部４１、規範モデル４２、FB（フィードバック）制御部４３、プラントモデル４４、加算器４５，４６からなる。
また、FF制御部４１における伝達関数をＦ／Ｐ、規範モデル４２における伝達関数をＦ、FB制御部４３における伝達関数をＫ、プラントモデル４４における伝達関数をＰとする。
【００４８】
実施例１の制御ブロックにおいて、規範モデル４２を設定し、FF制御部４１を設定するとともに、FF制御部４１における伝達関数をＦ／Ｐと設定したことにより、FF制御部４１のＰと実際のプラントが一致していれば、操作角（操作位置）から作動角（作動位置）までの伝達関数を規範モデル４２のＦで指定することができる。FF制御部４１のＰと実際のプラントが一致しないと、作動角は、操作角から規範モデル４２を使って演算した目標作動角に一致しなくなるが、FB制御部４３によるフィードバック制御によって、目標作動角に近づくように駆動指令値を補正する。
【００４９】
このような制御ブロックの構成にすることにより、フィードフォワードとフィードバックを有する制御ではあるが、フィードフォワードを主とした制御方法で、追従性能を規範モデルによって設定することができる。プラントモデル４４が、厳密に実際のプラントと一致していなくても、その場合は、FB制御部４３によるフィードバック制御が働くことによって、規範モデル４２の応答に近づけていくことができる。
【００５０】
実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、コントローラ３の制御ブロックにおいて、図１０の制御ブロックに対応した制御ブロックを設けている。
つまり、FF（フィードフォワード）制御部４１に相当する第１駆動指令値演算部３１を設け、規範モデル４２に相当する目標作動位置演算部３２を設け、FB（フィードバック）制御部４３に相当するFB制御部３３２を設け、プラントモデル４４には具体的な機械構成、機構部分、アシストアクチュエータ２やディテント機構などが相当することになり、加算器４５に相当する加算器３４，３３１を設け，加算器４６に相当する加算器３５を設ける。
これにより、図１０を参照して説明した作用を図３のコントローラ３で得ることができる。
【００５１】
さらに、実施例１では、FF（フィードフォワード）制御部４１に相当する第１駆動指令値演算部３１と、規範モデル４２に相当する目標作動位置演算部３２を図９に示すように一体化して設けることにより、構成が複雑化することを抑制し、ひいてはコストを抑制する。
【００５２】
つまり、図１０において、FF（フィードフォワード）制御部４１の伝達関数Ｆ／Ｐと、規範モデル４２の伝達関数のＦにおいて、共通するＦ部分を一体化しているのである。
実施例１において、プラント伝達関数Ｐは、１／（Ｊｓ２＋Ｄｓ＋Ｋ）・Ｋａ／（τｓ＋１）と設定している。ここで、Ｊはマスのゲイン、Ｄはダンパのゲイン、Ｋはバネのゲイン、Ｋａは一次遅れ部分の係数である。
つまり、実施例１では、近似的にプラントＰをバネ（Ｋ）、マス（Ｊ）、ダンパ（Ｄ）系の伝達関数とモータのＬＲ回路の一次遅れによって設定している。
【００５３】
また、実施例１において、規範モデルの伝達関数Ｆは、ωｎ２／（ｓ２＋２ζωｎｓ＋ωｎ２）・１／（τｓ＋１）と設定している。ここで、ωｎは非減衰固有角周波数、ζは減衰係数、τは時定数である。
このプラント伝達関数Ｐ、規範モデルの伝達関数Ｆにより第１駆動指令値演算部３１と目標作動位置演算部３２を実現したのが、図９に示す制御ブロック図である。
【００５４】
つまり、図９における制御ブロック図において、乗算器３６１，３７１，３７２、加算器３６２、積分器３６３，３６４、演算器３６５が、規範モデルの伝達関数Ｆの演算部分、つまり目標作動位置演算部３２である。
これに対して、目標作動位置演算部３２の途中に演算される中間変数を用いることにより第１駆動指令値演算部３１を少ない構成で実現する。
つまり、加算器３６２から積分器３６３への出力をゲインＪに乗算器３６６で乗算することによりＪｓ２の演算を行うようにし、積分器３６３の出力をゲインＤに乗算器３６７で乗算することによりＤｓの演算を行うようにし、積分器３６４の出力をゲインＫに乗算器３６８で乗算することによりＫの演算を行うようにする。
【００５５】
これを加算器３６９で加算してＪｓ２＋Ｄｓ＋Ｋの演算とし、１／Ｋａを乗算器３７０で乗算して、Ｆ／Ｐの演算、つまり第１駆動指令値の演算とする。
なお、１次遅れ演算である１／（τｓ＋１）は、第１駆動指令値演算部３１がフィードフォワード制御としてＦ／Ｐの演算を行うため、演算式上打ち消されるため、演算が省略される。
これにより、第１駆動指令値演算部３１は、規範モデルとプラントモデルを考慮したフィードフォワード制御が可能となる。プラントモデルが考慮されることにより、フィードフォワード制御分を主の制御とすることができる。
このように、第１駆動指令値演算部３１と目標作動位置演算部３２は、ともに規範モデルＦを使用するが、図１０のまま分けて演算するのではなく、目標作動位置（目標作動角）の演算における中間変数を第１駆動指令値演算に用いることにより演算量を抑えることができる。
【００５６】
フィードバック制御のみの場合、及びフィードバック制御を主とする場合には、発生する相対変位量（相対角）をフィードバック制御により抑え込む必要があったが、実施例１では、フィードバックの負担が軽くなり、FB制御部３３２のゲインを低くすることができる。
これは、FB制御部３３２のゲインを低くして、レンジ位置切換えごとに発生する相対変位量（相対角）を大きくするもので、追従性が十分にあり、相対変位量の許容遊び量に対して余裕が十分あるならば、相対変位量の発生は増加するがFB制御部３３２のゲインを下げて、安定性を改善させる方向へのチューニングが可能である。
【００５７】
図１１は自動変速機のセレクトアシスト装置において、特開２００６−６４００３に示すフィードバック制御のみの場合と実施例１のようにフィードバック制御にプラントモデルと規範モデルを考慮したフィードフォワード制御を加えた場合の操作角、作動角、相対角のＰレンジ位置からＲレンジ位置へ切換えを行った場合の変化を示すタイムチャートである。
図１１(a)は、特開２００６−６４００３に示すフィードバック制御のみの場合を示し、図１１(b)は、実施例１のフィードバック制御にプラントモデルと規範モデルを考慮したフィードフォワード制御を加えた場合である。
図１１(a)に示す特開２００６−６４００３のようなフィードバック制御のみの場合には、図７に示した操作位置を作動位置が追い越す領域において、操作位置を多く追い越してしまう追従性の低下部分が見られる。これは、相対角の変化からも明らかである。
【００５８】
これに対して、図１１(b)に示すように、フィードフォワード制御を主とする図３，図９，図１０に示すブロック構成による制御では、操作位置を作動位置が追い越す領域においても、他の領域においても良好な追従性を得ることができる。
これは相対角の図１１(a),(b)の比較においても明らかである。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
さらに、実施例１では、コントローラ３は、操作位置に対する作動位置の応答の理想特性である規範モデルに基づいて演算する目標作動位置演算部３２、及び、フィードフォワード制御演算を行う第１駆動指令値演算部３１と、操作位置から設定される目標作動位置へ作動位置の検出値を近づけるようフィードバック制御演算を行う第２駆動指令値演算部３３と、を備えるため、プラントモデルと規範モデルを考慮したフィードフォワードを主として駆動指令値を演算できるために、操作位置に対する作動位置の追従性を向上させることができる。
【００６６】
(2)コントローラ３は、操作位置を入力として、作動位置の応答の理想特性である規範モデルから、第２駆動指令値演算部３３で用いる目標作動位置を演算する目標作動位置演算部３２を備えたため、規範モデルとプラントモデルの制御上合致しない部分をフィードバック制御により吸収できるため、厳密なモデルの設定を必要とせずに、操作位置に対する作動位置の追従性を向上させることができる。
【００６７】
(3)第１駆動指令値演算部３１は、目標作動位置演算部３２における規範モデルの演算の途中演算結果である中間変数、加算器３６２の出力、積分器３６３の出力、積分器３６４の出力を用いることにより、規範モデル演算を省略するため、演算量を抑制でき、コストを抑制できる。
【００６８】
(4)プラントモデルの駆動指令値に対する駆動力の遅れを示す伝達関数を、規範モデルの伝達関数の一部としたため、第１駆動指令値演算部３１ではＦ／Ｐの演算であるため、演算式上打ち消されて、演算を省略することになり、演算量を抑制でき、コストを抑制できる。
【実施例２】
【００６９】
実施例２は、モータの遅れ時定数と、規範モデルの時定数が異なる場合の例である。
構成を説明する。
図１２は実施例２のコントローラ３の制御ブロック図における目標作動位置演算部３２と第１駆動指令値演算部３１のさらに詳細な制御ブロック図である。
なお、図９と同等の制御ブロック要素については、同じ符号を付し説明を省略する。
【００７０】
演算部３８１は、規範モデルの１次遅れ演算として１／（τ２ｓ＋１）の演算を行う。
【００７１】
演算部３８２は、１次遅れ演算部分のＦ／Ｐの演算として、（τ１ｓ＋１）／（τ２ｓ＋１）の演算を行う。
【００７２】
作用を説明する。
実施例２では、プラント伝達関数Ｐは、１／（Ｊｓ２＋Ｄｓ＋Ｋ）・Ｋａ／（τ１ｓ＋１）と設定している。
また、実施例２では、規範モデルの伝達関数Ｆは、ωｎ２／（ｓ２＋２ζωｎｓ＋ωｎ２）・１／（τ２ｓ＋１）と設定している。
【００７３】
つまり、モータの遅れ時定数τ１と規範モデルの１次遅れ時定数τ２のように、τ１、τ２が異なる場合には、図１２のように制御ブロックを構成すれば、Ｆ／Ｐの演算を実施例１と同様に行うことができる。
【００７４】
その他、構成、作用効果は実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００７５】
（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。
【００７６】
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。
位置センサの例として、ブラシと基板の接触位置が可変するポテンショメータを例として挙げておく。
【００７７】
実施例１、実施例２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。
【００７８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【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の処理の基本的な流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例の自動変速機のセレクトアシスト装置のテーブルデータの例を示す説明図である。
【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】実施例１のコントローラの制御ブロック図における目標作動位置演算部と第１駆動指令値演算部のさらに詳細な制御ブロック図である。
【図１０】実施例１におけるアシストアクチュエータや機構等をプラントモデルとして設定した制御ブロック図である。
【図１１】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、フィードバック制御のみの場合とフィードバック制御にプラントモデルと規範モデルを考慮したフィードフォワード制御を加えた場合の操作角、作動角、相対角のＰレンジ位置からＲレンジ位置へ切換えを行った場合の変化を示すタイムチャートである。
【図１２】実施例２のコントローラ３の制御ブロック図における目標作動位置演算部３２と第１駆動指令値演算部３１のさらに詳細な制御ブロック図である。
【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】
【００８０】
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  遊び溝
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  第１駆動指令値演算部
３２  目標作動位置演算部
３３  第２駆動指令値演算部
３４  作動位置演算部
３５  第３駆動指令値演算部
３６  モータ駆動制御部
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
５３  ディテントプレート
５３ａ  カム山
５３ｂ  溝（谷部）
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
６１  位置センサ
８ａ  コントロールケーブル
８ｂ  コントロールケーブル
８ｅ  コントロールケーブル
９１  ジョイント
９２  入力レバー
９３  ウォームホイール
９４  出力軸
９５  出力レバー
９６  ジョイント
９７  電動モータ
９８  ウォーム
【図１】
2007315426.tif 000003
【図２】
2007315426.tif 000004
【図３】
2007315426.tif 000005
【図４】
2007315426.tif 000006
【図５】
2007315426.tif 000007
【図６】
2007315426.tif 000008
【図７】
2007315426.tif 000009
【図８】
2007315426.tif 000010
【図９】
2007315426.tif 000011
【図１０】
2007315426.tif 000012
【図１１】
2007315426.tif 000013
【図１２】
2007315426.tif 000014
【図１３】
2007315426.tif 000015
【図１４】
2007315426.tif 000016
【図１５】
2007315426.tif 000017