(57)【要約】【課題】レンジの切換えを精度良く行うことができるようにする。【解決手段】レンジ制御回動部材と、レンジ制御回動部材の回転角度を検出する位置検出部と、変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定する目標角度設定処理手段と、目標角度、及び位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動する駆動部制御処理手段と、レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する負荷推定処理手段と、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整する制動調整処理手段とを有する。【選択図】図１
2007139104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者による変速指示部材の操作に従って回動させられるレンジ制御回動部材と、該レンジ制御回動部材の回転角度を検出する位置検出部と、前記変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定する目標角度設定処理手段と、前記目標角度、及び前記位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動する駆動部制御処理手段と、前記レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する負荷推定処理手段と、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整する制動調整処理手段とを有することを特徴とするレンジ切換制御システム。
【請求項２】
前記負荷推定処理手段は、変更先のレンジの切換位置より手前の第１のタイミングから第２のタイミングまでの間に、レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項３】
前記第１のタイミングは、駆動部の駆動を開始するタイミングである請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項４】
前記第１のタイミングは、駆動部の制動を開始する前において駆動部の駆動を停止させるタイミングである請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項５】
前記第２のタイミングは、駆動部の制動を開始するタイミングである請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項６】
前記負荷推定処理手段は、ディテントレバーから受ける負荷以外の負荷を推定する請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項７】
前記負荷推定処理手段は、前記駆動部から受ける回転のエネルギー、ディテントレバーから受ける仕事のエネルギー、及び前記駆動部が行った仕事のエネルギーに基づいて前記負荷を推定する請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項８】
前記制動力は、駆動部を制動することによって発生させられる制動力である請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項９】
前記制動開始点は、駆動部の制動を開始する制動開始タイミングである請求項１に記載のレンジ切換制御システム。
【請求項１０】
運転者による変速指示部材の操作に従って回動させられるレンジ制御回動部材の回転角度を検出し、前記変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定し、該目標角度、及び位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動し、前記レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定し、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整することを特徴とするレンジ切換制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンジ切換制御システム及びレンジ切換制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動変速機を備えた車両においては、運転者がシフトレバーを操作することによって、Ｐ（パーキング）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ及び、Ｎ（ニュートラル）レンジ及びＤ（ドライブ）レンジの各レンジのうちの所定のレンジを選択すると、マニュアルバルブが切り換えられ、所定の油圧が発生させられ、該油圧がマニュアルバルブから出力される。この場合、運転者によって選択されたレンジの情報を、電気信号に変換し、電気信号によってモータを駆動し、マニュアルバルブを切り換えるようにしたシフトバイワイヤ（ＳＢＷ）システムが提供されている。
【０００３】
該シフトバイワイヤシステムにおいては、モータとマニュアルバルブとの間に、ディテント機構が配設され、前記モータが駆動されると、ボールねじ等によって発生させられた直進運動によってマニュアルシャフトが回動させられ、該マニュアルシャフトと連結され、前記ディテント機構を構成するディテントレバーが回動させられる。このとき、ディテントレバーに各レンジと対応させて形成されたレンジ溝にローラを位置させることによって、ディテントレバーの位置決めが行われ、マニュアルバルブのスプールの位置決めが行われる。
【０００４】
その場合、前記マニュアルバルブのスプールの位置を検出するためにマニュアルシャフトの回転角度を位置センサによって検出するようにしていて、該位置センサによって検出された回転角度、すなわち、検出角度とあらかじめ設定された目標角度との偏差に基づいて、制御装置においてフィードバック制御が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１０６２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のシフトバイワイヤシステムにおいては、マニュアルシャフトに、ディテントレバーを回動させたときに、ローラがレンジ溝に沿って移動するのに伴って発生する負荷が加わるだけでなく、モータの出力軸を回転させたとき、マニュアルシャフト自体を回動させたとき、ボールねじを作動させたとき等に摺（しゅう）動摩擦によって発生する負荷が加わる。しかも、各負荷には、各部品自体の固体差、周囲の温度、その他の環境等によってばらつきが存在する。
【０００６】
そのため、制御装置によって、マニュアルシャフトが所定の位置に到達したときに、モータの駆動を停止させたり、モータを制動したりするだけでは、レンジの切換えを精度良く行うことができない。
【０００７】
本発明は、前記従来のシフトバイワイヤシステムの問題点を解決して、レンジの切換えを精度良く行うことができるレンジ切換制御システム及びレンジ切換制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明のレンジ切換制御システムにおいては、運転者による変速指示部材の操作に従って回動させられるレンジ制御回動部材と、該レンジ制御回動部材の回転角度を検出する位置検出部と、前記変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定する目標角度設定処理手段と、前記目標角度、及び前記位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動する駆動部制御処理手段と、前記レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する負荷推定処理手段と、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整する制動調整処理手段とを有する。
【０００９】
本発明の他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記負荷推定処理手段は、変更先のレンジの切換位置より手前の第１のタイミングから第２のタイミングまでの間に、レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する。
【００１０】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記第１のタイミングは、駆動部の駆動を開始するタイミングである。
【００１１】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記第１のタイミングは、駆動部の制動を開始する前において駆動部の駆動を停止させるタイミングである。
【００１２】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記第２のタイミングは、駆動部の制動を開始するタイミングである。
【００１３】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記負荷推定処理手段は、ディテントレバーから受ける負荷以外の負荷を推定する。
【００１４】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記負荷推定処理手段は、前記駆動部から受ける回転のエネルギー、ディテントレバーから受ける仕事のエネルギー、及び前記駆動部が行った仕事のエネルギーに基づいて前記負荷を推定する。
【００１５】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記駆動力は、駆動部を制動することによって発生させられるである。
【００１６】
本発明の更に他のレンジ切換制御システムにおいては、さらに、前記制動開始点は、駆動部の制動を開始する制動開始タイミングである。
【００１７】
本発明のレンジ切換制御方法においては、運転者による変速指示部材の操作に従って回動させられるレンジ制御回動部材の回転角度を検出し、前記変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定し、該目標角度、及び位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動し、前記レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定し、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、レンジ切換制御システムにおいては、運転者による変速指示部材の操作に従って回動させられるレンジ制御回動部材と、該レンジ制御回動部材の回転角度を検出する位置検出部と、前記変速指示部材の操作に基づいて、現在のレンジの切換位置又はあらかじめ決定された位置から変更先のレンジの切換位置までの目標角度を設定する目標角度設定処理手段と、前記目標角度、及び前記位置検出部によって検出された回転角度である検出角度に基づいて、駆動部を駆動する駆動部制御処理手段と、前記レンジ制御回動部材に加わる負荷を推定する負荷推定処理手段と、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つを調整する制動調整処理手段とを有する。
【００１９】
この場合、レンジ制御回動部材に加わる負荷が推定され、推定された負荷に基づいて前記駆動部を制動するための制動力、前記駆動部を制動させる制動開始点のうちの少なくとも一つが調整されるので、変更先のレンジの切換位置において、レンジ制御回動部材を確実に停止させることができる。したがって、レンジの切換えを精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、駆動源としてのエンジンを駆動することによって発生させられた回転を駆動輪に伝達して走行させられるエンジン型の車両に搭載されるレンジ切換制御システムについて説明する。
【００２１】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるレンジ切換制御システムの駆動機構部を示す斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態におけるディテントレバーを示す図である。
【００２２】
図において、１１はレンジ切換制御システムであり、該レンジ切換制御システム１１は、車両に搭載される多段自動変速機、無段変速機（ＣＶＴ）等の自動変速機に組み込まれる。また、１２は操作者である運転者が走行レンジを選択するために操作することによって、電気信号であるシフト信号Ｓ１を発生させる変速指示部材としてのシフトレバーである。そして、運転者の操作に基づいてシフトレバー１２が所定の位置に置かれると、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ及びＤレンジの各レンジのうちの一つのレンジが選択され、シフトレバー１２において、選択されたレンジに対応するシフト信号Ｓ１が発生させられる。本実施の形態においては、変速指示部材として、シフトレバー１２が使用されるようになっているが、該シフトレバー１２に代えて、シフトボタン、シフトスイッチ、音声入力装置等を使用することができる。そして、１３は、該シフトレバー１２と所定のラインで接続され、シフトレバー１２からシフト信号Ｓ１を受けて、制御信号を発生させ、所定の制御を行う制御装置である。該制御装置１３は、図示されないＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭ等の記録装置から成り、コンピュータとして機能し、各種のプログラム、データ等に基づいて演算処理を行う。
【００２３】
また、１４は、前記制御装置１３から制御信号を受けて駆動され、回転を発生させる変速用の駆動部としてのモータであり、該モータ１４は、図示されない出力軸をハウジングｈｇ内に挿入するようにして、ハウジングｈｇの外側に取り付けられ、回転方向、回転時間、回転タイミング等が前記制御装置１３によって制御される。本実施の形態においては、前記モータ１４として、ロータに永久磁石を備えた直流モータが使用される。
【００２４】
そして、１５はモータ１４の回転の回転運動を直進運動に変換する第１の運動方向変換部としてのボールねじであり、該ボールねじ１５は、モータ１４からの回転を受けて回転させられる第１の変換要素としてのボールねじ軸２１、及びボールねじ軸２１に対して軸方向に移動自在に配設され、ボールねじ軸２１と螺（ら）合させられる第２の変換要素としてのボールナット２２を備える。また、前記モータ１４の出力軸に小径のギヤｇ１が、前記ボールねじ軸２１に大径のギヤｇ２が取り付けられ、ギヤｇ１、ｇ２が噛（し）合させられる。したがって、モータ１４の回転をギヤｇ１、ｇ２によって減速させてボールねじ軸２１に伝達することができる。なお、本実施の形態においては、前記第１の運動方向変換部として、ボールねじ１５が使用されるようになっているが、該ボールねじ１５に代えてローラねじを使用することができる。
【００２５】
また、１６は前記ボールねじ１５から出力された直進運動に従って揺動させられる揺動部材としてのアーム部材であり、該アーム部材１６は、左右に別れた二股部３３を備え、二股部３３の先端に、係合部としての一対の円柱状の突起３６が形成され、該各突起３６と、前記ボールナット２２の左右に形成された被係合部としての各溝２７とがそれぞれ係合させられる。そして、前記アーム部材１６の基端部には、矩（く）形の透孔３７が形成され、該透孔３７に、第１のレンジ制御回動部材としてのマニュアルシャフト３４の一方の端部に形成された嵌（かん）合部３８が嵌合される。
【００２６】
したがって、前記ボールナット２２が軸方向に移動するのに伴って、アーム部材１６が、前記透孔３７を揺動中心にして揺動し、透孔３７を介してマニュアルシャフト３４を回動させる。なお、前記透孔３７及び嵌合部３８によって、アーム部材１６とマニュアルシャフト３４との相対回転を規制する第１の回転規制部が構成される。なお、前記ボールねじ１５、アーム部材１６、マニュアルシャフト３４等は、ハウジングｈｇ内に配設される。
【００２７】
また、１９は、前記アーム部材１６の揺動及びマニュアルシャフト３４の回動に伴って、揺動運動を直進運動に変換する第２の運動方向変換部としてのディテント機構、３５は、自動変速機のバルブボディ３１内に配設され、前記ディテント機構１９から出力される直進運動を受けて所定の油圧を発生させるレンジ切換部材としての、かつ、油圧発生部材としてのマニュアルバルブ、１８は位置検出部としての位置センサ１８である。該位置センサ１８は、マニュアルバルブ３５内において進退（図２において左右方向に移動）させられるスプール１７の位置を検出するために、中央を貫通するマニュアルシャフト３４の回転角度を検出し、回転角度に応じた電圧、すなわち、出力電圧を発生させ、センサ出力として前記制御装置１３に送る。
【００２８】
前記ディテント機構１９は、第２のレンジ制御回動部材としての、かつ、位置決め部材としてのディテントレバー４０、バルブボディ３１に取り付けられた付勢部材としてのディテントスプリング４１、及び該ディテントスプリング４１の先端に回転自在に配設され、前記ディテントレバー４０を所定の位置で保持するための係合部材としての、かつ、回転体としてのローラ４２を有する。
【００２９】
前記ディテントレバー４０は、板状の部材から成り、マニュアルシャフト３４の回動を受ける回動伝達部４４、該回動伝達部４４から所定の方向に向けて突出させて形成された位置決め部４５、及び前記回動伝達部４４から所定の他の方向に向けて突出させて形成されたアーム部４６を有し、前記回動伝達部４４に矩形の透孔４３が形成され、該透孔４３に前記マニュアルシャフト３４の他方の端部に形成された角柱状の嵌合部３９が嵌合される。そして、ディテントレバー４０は、前記マニュアルシャフト３４を揺動中心として、矢印Ａ、Ｂ方向に揺動させられる。なお、前記透孔４３及び嵌合部３９によって、マニュアルシャフト３４とディテントレバー４０との相対回転を規制する第２の回転規制部が構成される。
【００３０】
また、前記アーム部４６に穴４７が形成され、該穴４７にスプール１７の一端に形成された連結部４８が挿入される。したがって、前記ディテントレバー４０が矢印Ａ、Ｂ方向に揺動させられるのに伴って、スプール１７は、矢印Ｃ、Ｄ方向に進退させられ、Ｐレンジに対応するＰ位置、Ｒレンジに対応するＲ位置、Ｎレンジに対応するＮ位置、及びＤレンジに対応するＤ位置に置かれ、バルブボディ３１内の油路を切り換えて、所定のレンジを設定する。
【００３１】
また、前記ディテントレバー４０において、位置決め部４５の外周縁に、切換領域としての、かつ、被係止部位としての４個のレンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｄｎ、ｄｄがバルブボディ３１側から反対側にかけて形成される。そして、各レンジ溝ｄｐ、ｄｒ間、レンジ溝ｄｒ、ｄｎ間、及びレンジ溝ｄｎ、ｄｄ間に、制御切換点としての山ｍｐｒ、ｍｒｎ、ｍｎｄが、レンジ溝ｄｐ側の端部に山ｍｐが、レンジ溝ｄｄ側の端部に山ｍｄが形成される。前記レンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｄｎ、ｄｄは、スプール１７のＰ位置、Ｒ位置、Ｎ位置及びＤ位置に対応させて形成され、ローラ４２が、各レンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｄｎ、ｄｄと選択的に係合させられ、しかも、各レンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｄｎ、ｄｄの所定の位置、本実施の形態においては、各レンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｐｄｎ、ｄｄの最も深い位置に設定された切換位置ｐｐ、ｐｒ、ｐｎ、ｐｄに置かれると、前記スプール１７が位置決めされて、Ｐ位置、Ｒ位置、Ｎ位置及びＤ位置に置かれる。なお、前記ローラ４２が切換位置ｐｐ、ｐｒ、ｐｎ、ｐｄに置かれることによって、マニュアルシャフト３４及びディテントレバー４０も、それぞれ、Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ及びＤレンジの各レンジの切換位置に置かれる。
【００３２】
ディテントスプリング４１は、ほぼ長板状の部材によって形成され、基端部がバルブボディ３１に固定され、先端に二股部４９を備える。そして、該二股部４９に、ローラ４２が回転自在に支持される。ディテントスプリング４１は、所定の付勢力でローラ４２をディテントレバー４０側に付勢し、各レンジ溝ｄｐ、ｄｒ、ｄｎ、ｄｄに押し付けて、ディテントレバー４０を位置決めし、保持する。
【００３３】
なお、前記ディテントレバー４０には、回動させるに当たり基準位置が設定される。そして、該基準位置から各切換位置ｐｐ、ｐｒ、ｐｎ、ｐｄまでの回転角度、及び基準位置から各山ｍｐｒ、ｍｒｎ、ｍｎｄまでの回転角度、並びに各回転角度に対応する出力電圧が、制御装置１３に配設された図示されない記録装置に電圧／角度変換マップとして記録される。
【００３４】
次に、前記構成のレンジ切換制御システム１１の動作について、ＰレンジからＲレンジへの切換を例に説明する。
【００３５】
まず、Ｐレンジにおいて、前記ローラ４２は、レンジ溝ｄｐの切換位置ｐｐに置かれている。そして、運転者が、シフトレバー１２を操作して、レンジをＰレンジからＲレンジに切り換えると、これに対応したシフト信号Ｓ１が制御装置１３に送られる。該制御装置１３の図示されないレンジ切換処理手段は、レンジ切換処理を行い、モータ１４を駆動し、ボールねじ軸２１を回転させる。この回転により、ボールナット２２が、図２において左方向に移動させられ、これに伴い、アーム部材１６が図２において時計回りに回動させられる。
【００３６】
次に、アーム部材１６の回動が、マニュアルシャフト３４を介してディテントレバー４０に伝達され、該ディテントレバー４０が矢印Ａ方向に回動させられるとともに、スプール１７が矢印Ｃ方向に移動させられる。そして、前記レンジ切換処理手段は、ローラ４２がＲレンジの切換位置ｐｒに到達し、位置センサ１８の出力電圧が切換位置ｐｒに対応する値になると、モータ１４の駆動を停止させる。
【００３７】
次に、前記制御装置１３の動作について説明する。
【００３８】
図１は本発明の第１の実施の形態における制御装置の動作を説明するブロック図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャート、図５は本発明の第１の実施の形態における目標角度マップを示す図、図６は本発明の第１の第１の実施の形態におけるディテントレバーの動作を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるモータの動作を示すタイムチャート、図８は本発明の第１の実施の形態における駆動信号を示す図、図９は本発明の第１の実施の形態における回転角度とディテントトルクとの関係図である。
【００３９】
図１において、１２はシフトレバー、１３は制御装置、１４はモータ（Ｍ）、１８は位置センサである。
【００４０】
前記制御装置１３において、９１は目標角度設定処理手段としての目標角度設定部、９２は変換処理手段としての、かつ、電圧／角度変換処理手段としての電圧／角度変換部、９４は制御部、９６は減算器演算処理手段としての減算器である。なお、前記目標角度設定部９１、電圧／角度変換部９２、制御部９４、減算器９６等によってレンジ切換処理手段が構成される。
【００４１】
運転者がシフトレバー１２を操作して、現在のレンジから変更先のレンジ（目標レンジ）にレンジを変更すると、前記レンジ切換処理手段は、シフトを開始し、前記目標角度設定部９１は、目標角度設定処理を行い、目標角度θｅを設定する。そのために、目標角度設定部９１の図示されないレンジ判定処理手段は、レンジ判定処理を行い、シフトレバー１２からシフト信号Ｓ１を受け、シフト信号Ｓ１に基づいて現在のレンジ及び変更先のレンジを判定する。続いて、目標角度設定部９１の図示されない目標角度算出処理手段は、目標角度算出処理を行い、図５の目標角度マップを参照し、現在のレンジの切換位置を初期位置としたときの、変更先のレンジの切換位置までの目標角度θｅを読み出す。
【００４２】
なお、前記目標角度マップには、現在のレンジ及び変更先のレンジに対応させて目標角度θｅがテーブルとして記録される。
【００４３】
例えば、現在のレンジがＲレンジであり、変更先のレンジがＮレンジであって、Ｒ−Ｎ切換えを行う場合、目標角度マップから目標角度θｅとしてθｒｎが読み出され、設定される。
【００４４】
また、前記電圧／角度変換部９２は、電圧／角度変換処理を行い、位置センサ１８（図２）の出力電圧を読み込むとともに、前記電圧／角度変換マップを参照し、位置センサ１８の出力電圧に対応する回転角度を検出角度θｓとして算出し、検出角度θｓを減算器９６に送る。該減算器９６は、演算処理を行い、目標角度θｅ及び検出角度θｓを読み込み、目標角度θｅから検出角度θｓを減算し、偏差である角度差δθを算出し、該角度差δθを制御部９４に送る。
【００４５】
続いて、該制御部９４の図示されない駆動部制御処理手段としてのモータ制御処理手段は、駆動部制御処理としてのモータ制御処理を行い、角度差δθを読み込み、該角度差δθに基づいてフィードバック制御、本実施の形態においては、ＰＩ制御を行い、角度差δθに応じた電圧指令値ｖｂを発生させ、電圧指令値ｖｂに対応するモータ制御信号をモータ１４に送り、前記電圧指令値ｖｂに対応する目標トルクＴＭ* でモータ１４を駆動する。そして、該モータ１４の駆動に伴って、ローラ４２は、現在のレンジのレンジ溝から変更先のレンジのレンジ溝に向けて移動を開始する。
【００４６】
図６に示されるように、例えば、Ｒ−Ｎ切換えを行う場合、目標角度θｅとしてθｒｎが設定されると、タイミングｔ１でモータ１４が駆動され、ローラ４２は、Ｒレンジの切換位置ｐｒから山ｍｒｎに向けて矢印Ｅ方向に移動を開始する。そして、タイミングｔ２で山ｍｒｎを通過すると、ローラ４２は、Ｎレンジの切換位置ｐｎに向けて矢印Ｆ方向に更に移動させられる。
【００４７】
ところで、タイミングｔ３で切換位置ｐｎに到達すると、モータ１４の駆動が停止させられ、Ｒ−Ｎ切換えが終了するが、ローラ４２が切換位置ｐｎで急激に停止させられると、モータ１４、ディテント機構１９等に衝撃が発生し、モータ１４、ディテント機構１９等を破損させてしまう。
【００４８】
そこで、ローラ４２が切換位置ｐｎに到達する前に、図７に示される所定のタイミングｔａでマニュアルシャフト３４があらかじめ設定された停止点に到達すると、モータ１４の駆動を停止させ、マニュアルシャフト３４があらかじめ設定された制動開始点に到達すると、モータ１４を制動し、切換位置ｐｎで緩やかに停止させるようにしている。
【００４９】
そのために、前記モータ制御処理手段の停止処理手段は、停止処理を行い、検出角度θｓを読み込み、検出角度θｓがあらかじめ設定された第１の設定角度としての停止角度θａｐになると、モータ１４の駆動を停止させ、続いて、検出角度θｓがあらかじめ設定された第２の設定角度としての停止角度θｂｐになると、モータ１４の回生を行うことによってモータ１４を制動する。
【００５０】
続いて、前記制御部９４の図示されない制御終了判定処理手段は、制御終了判定処理を行い、ローラ４２が切換位置ｐｎに到達し、マニュアルシャフト３４及びディテントレバー４０の回動が停止させられたかどうかを判断する。そのために、前記制御終了判定処理手段は、検出角度θｓを読み込んで微分し、検出角度θｓが変化する傾きを検出角度変化量δθｓとして算出し、該検出角度変化量δθｓが零（０）になったかどうか、又は正負が反転したかどうか（正の値から負の値に、又は負の値から正の値に変化したかどうか）によって第１の制御終了条件が成立したかどうかを判断する。そして、第１の制御終了条件が成立すると、所定の設定時間が経過するまでの間、前記検出角度変化量δθｓの絶対値が閾値δθｔｈ１以下であるかどうかによって、第２の制御終了条件が成立したかどうかを判断する。
【００５１】
そのために、前記制御装置１３には図示されないタイマが配設され、前記制御終了判定処理手段は、第１の制御終了条件が成立すると、タイマによる計時を開始する。
【００５２】
そして、前記第１、第２の制御終了条件が成立すると、前記制御終了判定処理手段は、ローラ４２が切換位置ｐｎに到達し、マニュアルシャフト３４及びディテントレバー４０の回動が停止させられたと判断し、制御終了判定を行う。そして、モータ制御処理手段はモータ制御処理を終了する。
【００５３】
ところで、モータ１４の出力軸を回転させたとき、マニュアルシャフト３４自体を回動させたとき、ボールねじ１５を作動させたとき等に摺動摩擦によって摩擦抵抗が発生し、該摩擦抵抗がマニュアルシャフト３４に負荷として加わる。しかも、各負荷には、各部品自体の固体差、周囲の温度、その他の環境等によってばらつきが存在する。
【００５４】
そのため、制御装置１３によって、モータ１４の駆動を開始したり、一定の角度でモータ１４を制動したり、モータ１４の駆動を停止させたりするだけでは、レンジの切換えを精度良く行うことができない。
【００５５】
そこで、本実施の形態においては、モータ１４を駆動した後、所定のタイミングで、マニュアルシャフト３４に加わる負荷を推定し、推定された負荷に基づいて、モータ１４の制動を調整するようにしている。
【００５６】
そのために、前記モータ制御処理手段の負荷推定処理手段は、負荷推定処理を行い、マニュアルシャフト３４が、Ｒレンジの切換位置である駆動開始点に置かれ、検出角度θｓが駆動開始角度θｒｐと等しくなり、モータ１４の駆動が開始されるタイミングｔ１を第１のタイミングとして設定し、マニュアルシャフト３４が制動開始点に到達し、検出角度θｓが制動開始角度θｂｐと等しくなり、モータ１４の制動が開始されるタイミングｔｂを第２のタイミングとして設定し、前記第１のタイミングにおける駆動開始角度θｒｐを第１の角度θ１として、前記第２のタイミングにおける制動開始角度θｂｐを第２の角度θ２としてセットする。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、検出角度θｓが駆動開始角度θｒｐ及び制動開始角度θｂｐと等しくなるタイミングｔ１、ｔｂを第１、第２のタイミングとして設定しているが、モータ１４の駆動が開始されたタイミングｔ１を第１のタイミングとし、モータ１４の駆動が開始されてから所定の時間が経過したタイミングを第２のタイミングとして設定することができる。
【００５８】
ところで、Ｒ−Ｎ切換えを行う場合、マニュアルシャフト３４の回転角度θが第１の角度θ１から第２の角度θ２になるまでに、マニュアルシャフト３４がモータ１４から受ける回転のエネルギーＪｒｔは、マニュアルシャフト３４の慣性モーメントをＩｎとすると、
【００５９】
【数１】
2007139104.tif 000003
になる。なお、マニュアルシャフト３４の回転角度θが第１の角度θ１である場合、マニュアルシャフト３４は停止しているので、値ｄθ／ｄｔは零である。
【００６０】
また、回転角度θが第１、第２の角度θ１、θ２間で変化する間に、図９に示されるようなディテントトルクＴ（θ）が発生し、該ディテントトルクＴ（θ）がマニュアルシャフト３４に伝達される。そして、マニュアルシャフト３４がディテントレバー４０から受ける仕事のエネルギーＪｄｔは、
【００６１】
【数２】
2007139104.tif 000004
になる。
【００６２】
そして、モータ１４の駆動が開始されてから、マニュアルシャフト３４の回転角度θが第２の角度θ２になるまでに、モータ１４が行った仕事のエネルギーＪｍｔは、モータ１４に供給される電流Ｉｍ（ｔ）を積分することによって算出され、モータ１４の駆動が開始されたタイミングがｔ１であり、回転角度θが第２の角度θ２に到達したときのタイミングがｔｂであるので、
【００６３】
【数３】
2007139104.tif 000005
になる。ここで、エネルギーの保存則によって、
Ｊｍｔ＝Ｊｒｔ＋Ｊｄｔ
になる。
【００６４】
ところが、前述されたように、モータ１４の出力軸を回転させたとき、マニュアルシャフト３４自体を回動させたとき、ボールねじ１５を作動させたとき等に摺動摩擦によって摩擦抵抗が発生し、該摩擦抵抗がマニュアルシャフト３４に負荷として加わる。そこで、マニュアルシャフト３４が受ける負荷のエネルギーをＪｌｄとすると、エネルギーＪｍｔは、
Ｊｍｔ＝Ｊｒｔ＋Ｊｄｔ＋Ｊｌｄ
になり、前記エネルギーＪｌｄは、
Ｊｌｄ＝Ｊｍｔ−（Ｊｒｔ＋Ｊｄｔ）
になる。
【００６５】
続いて、前記負荷推定処理手段は、前記エネルギーＪｒｔ、Ｊｄｔ、Ｊｍｔを算出するとともに、エネルギーＪｌｄを算出し、回転角度θが第１、第２の角度θ１、θ２間で変化する間にマニュアルシャフト３４が受ける負荷トルクの平均値、すなわち、平均負荷トルクＴｌｄ
Ｔｌｄ＝Ｊｌｄ／（θ２−θ１）
を算出する。このようにして、マニュアルシャフト３４が受ける負荷を推定することができる。
【００６６】
続いて、前記モータ制御処理手段の制動変量調整処理手段としての、かつ、制動調整処理手段としての制動レベル設定処理手段は、制動変量調整処理としての、かつ、制動調整処理制動レベル設定処理を行い、前記平均負荷トルクＴｌｄを読み込み、モータ１４を制動する際の制動力を表す制動変量としての制動レベルを算出し、設定する。
【００６７】
本実施の形態においては、該制動レベルを、低い側の＃０から高い側の＃９までの１０段階で変更することができ、前記平均負荷トルクＴｌｄが大きいほど、回生による制動力が小さくても、回転角度θの微分で表されるマニュアルシャフト３４の回転速度ｄθを低くしやすくなり、前記平均負荷トルクＴｌｄが小さいほど、回生による制動力を大きくしないと、マニュアルシャフト３４の回転速度ｄθを低くしにくくなる。したがって、前記制動レベル設定処理手段は、前記平均負荷トルクＴｌｄが大きいほど、制動レベルを低く、平均負荷トルクＴｌｄが小さいほど、制動レベルを高くする。
【００６８】
なお、本実施の形態において、モータ１４の駆動回路を構成する各トランジスタに、図８に示されるような駆動信号を送ることによって、モータ１４を駆動したり、回生したりすることができるようになっている。そして、スイッチング素子をスイッチングすることによって、前記駆動信号をオン・オフさせ、かつ、駆動信号の制御周期をＴｄとしたときのオン時間Ｔｏｎ又はオフ時間Ｔｏｆｆを変更することによって、前記制動レベルが変更される。すなわち、制動レベルが＃０である場合、オン時間Ｔｏｎが零にされ、制動レベルの段階が高くなるほど、オン時間Ｔｏｎが長くされる。
【００６９】
続いて、前記モータ制御処理手段の制動処理手段は、制動処理を行い、制動レベルを読み込み、制動レベルに従って前記駆動信号のオン時間Ｔｏｎ又はオフ時間Ｔｏｆｆを変更し、制動を実行する。
【００７０】
このように、モータ１４を駆動したときの、マニュアルシャフト３４に加わる負荷に応じて、制動レベルを変更することができるので、各負荷に、各部品自体の固体差、周囲の温度、その他の環境等によってばらつきが存在しても、変更先のレンジの切換位置において、マニュアルシャフト３４を確実に停止させることができる。したがって、レンジの切換えを精度良く行うことができる。
【００７１】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１  モータ１４を駆動する。
ステップＳ２  モータ１４の駆動を停止し、駆動開始角度θｒｐを第１の角度θ１としてセットする。
ステップＳ３  制動開始角度θｂｐを第２の角度θ２としてセットし、平均負荷トルクＴｌｄを算出する。
ステップＳ４  平均負荷トルクＴｌｄに従って制動レベルを設定する。
ステップＳ５  制動レベルに従って制動を実行し、リターンする。
【００７２】
次に、モータ１４の駆動を停止させたときに、平均負荷トルクＴｌｄを算出するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７３】
図１０は本発明の第２の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャートである。
【００７４】
この場合、前記負荷推定処理手段は、第１のレンジ制御回動部材としてのマニュアルシャフト３４（図２）が、停止点に置かれ、検出角度θｓが停止角度θａｐと等しくなり、変速用の駆動部としてのモータ１４の駆動が停止させられるタイミングｔａを第１のタイミングとして設定し、マニュアルシャフト３４が制動開始点に到達し、検出角度θｓが制動開始角度θｂｐと等しくなり、モータ１４の制動が開始されるタイミングｔｂを第２のタイミングとして設定し、前記第１のタイミングにおける停止角度θａｐを第１の角度θ１として、前記第２のタイミングにおける制動開始角度θｂｐを第２の角度θ２としてセットする。
【００７５】
なお、本実施の形態においては、検出角度θｓが停止角度θａｐ及び制動開始角度θｂｐと等しくなるタイミングｔａ、ｔｂを第１、第２のタイミングとして設定しているが、モータ１４の駆動が開始されてから所定の時間が経過した所定の二つのタイミングを第１、第２のタイミングとして設定することができる。
【００７６】
ところで、Ｒ−Ｎ切換えを行う場合、マニュアルシャフト３４の回転角度θが第１の角度θ１から第２の角度θ２になるまでに、マニュアルシャフト３４がモータ１４から受ける回転のエネルギーＪｒｔは、マニュアルシャフト３４の慣性モーメントをＩｎとすると、
【００７７】
【数４】
2007139104.tif 000006
になる。
【００７８】
また、回転角度θが第１、第２の角度θ１、θ２間で変化する間に、図９に示されるようなディテントトルクＴ（θ）が発生し、該ディテントトルクＴ（θ）がマニュアルシャフト３４に伝達される。そして、マニュアルシャフト３４がディテントレバー４０から受ける仕事のエネルギーＪｄｔは、
【００７９】
【数５】
2007139104.tif 000007
になる。
【００８０】
ここで、マニュアルシャフト３４が受ける負荷のエネルギーをＪｌｄとすると、該エネルギーＪｌｄは、回転角度θが第１、第２の角度θ１、θ２間で変化する間に、エネルギーＪｒｔとエネルギーＪｄｔとの差で表すことができ、
Ｊｌｄ＝Ｊｒｔ−Ｊｄｔ
となる。
【００８１】
続いて、前記負荷推定処理手段は、前記エネルギーＪｒｔ、Ｊｄｔを算出するとともに、エネルギーＪｌｄを算出し、回転角度θが第１、第２の角度θ１、θ２間で変化する間にマニュアルシャフト３４が受ける平均負荷トルクＴｌｄ
Ｔｌｄ＝Ｊｌｄ／（θ２−θ１）
を算出する。このようにして、マニュアルシャフト３４が受ける負荷を推定することができる。
【００８２】
続いて、前記制動レベル設定処理手段は、前記平均負荷トルクＴｌｄを読み込み、モータ１４を制動する際の制動力を表す制動レベルを算出し、設定する。
【００８３】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１  モータ１４を駆動する。
ステップＳ１２  モータ１４の駆動を開始し、停止角度θａｐを第１の角度θ１としてセットする。
ステップＳ１３  制動開始角度θｂｐを第２の角度θ２としてセットし、平均負荷トルクＴｌｄを算出する。
ステップＳ１４  平均負荷トルクＴｌｄに従って制動レベルを設定する。
ステップＳ１５  制動レベルに従って制動を実行し、リターンする。
【００８４】
次に、平均負荷トルクＴｌｄに応じて制動を開始するタイミングを変更するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００８５】
図１１は本発明の第３の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャート、図１２は本発明の第３の実施の形態におけるモータの動作を示すタイムチャートである。
【００８６】
この場合、前記制動処理手段の制動変量調整処理手段としての、かつ、制動調整処理手段としての制動開始タイミング設定処理手段は、制動変量調整処理としての、かつ、制動調整処理としての制動開始タイミング設定処理を行い、前記平均負荷トルクＴｌｄを読み込み、平均負荷トルクＴｌｄに応じた変速用の駆動部としてのモータ１４（図２）の制動変量としての、制動を開始するタイミング、すなわち、制動開始タイミングを算出し、設定する。
【００８７】
本実施の形態においては、前記平均負荷トルクＴｌｄが大きいほど、モータ１４の制動開始タイミングが遅くても、回転角度θの微分で表されるマニュアルシャフト３４の回転速度ｄθを低くしやすくなり、前記平均負荷トルクＴｌｄが小さいほど、制動開始タイミングを早くしないと、マニュアルシャフト３４の回転速度ｄθを低くしにくくなる。
【００８８】
そこで、制動開始タイミング設定処理手段は、前記平均負荷トルクＴｌｄが大きいほど、制動開始角度θｂｐを大きくしてθｂｐＨとし、制動開始タイミングをあらかじめ設定されたタイミングｔｂより遅くし、平均負荷トルクＴｌｄが小さいほど、制動開始角度θｂｐを小さくしてθｂｐＬとし、制動開始タイミングをタイミングｔｂより速くする。
【００８９】
このように、モータ１４を駆動したときの、第１のレンジ制御回動部材としてのマニュアルシャフト３４に加わる負荷に応じて、制動開始タイミングを変更することができるので、各負荷に、各部品自体の固体差、周囲の温度、その他の環境等によってばらつきが存在しても、変更先のレンジの切換位置において、マニュアルシャフト３４を確実に停止させることができる。したがって、レンジの切換えを精度良く行うことができる。
【００９０】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２１  モータ１４を駆動する。
ステップＳ２２  モータ１４の駆動を停止し、駆動開始角度θｒｐを第１の角度θ１としてセットする。
ステップＳ２３  制動開始角度θｂｐを第２の角度θ２としてセットし、平均負荷トルクＴｌｄを算出する。
ステップＳ２４  制動開始角度θｂｐを決定する。
ステップＳ２５  制動開始角度θｂｐに従って制動を実行し、リターンする。
【００９１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における制御装置の動作を説明するブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるレンジ切換制御システムの駆動機構部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるディテントレバーを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における目標角度マップを示す図である。
【図６】本発明の第１の第１の実施の形態におけるディテントレバーの動作を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるモータの動作を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における駆動信号を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における回転角度とディテントトルクとの関係図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるレンジ切換処理手段の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるモータの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１１    レンジ切換制御システム
１２    シフトレバー
１３    制御装置
１４    モータ
１８    位置センサ
３４    マニュアルシャフト
４０    ディテントレバー
９１    目標角度設定部
９４    制御部
【図１】
2007139104.tif 000008
【図２】
2007139104.tif 000009
【図３】
2007139104.tif 000010
【図４】
2007139104.tif 000011
【図５】
2007139104.tif 000012
【図６】
2007139104.tif 000013
【図７】
2007139104.tif 000014
【図８】
2007139104.tif 000015
【図９】
2007139104.tif 000016
【図１０】
2007139104.tif 000017
【図１１】
2007139104.tif 000018
【図１２】
2007139104.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月29日(2005.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007139104.tif 000020
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007139104.tif 000021