(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駆動指令値から第２駆動指令値を減算することによりD先行PI制御を行うようにし、さらに、D制御分となる第２駆動指令値の演算に用いる作動速度を推定する作動速度推定部３２は、セレクト位置切換装置への伝達系の擬似モデルを状態推定器として取り込み、これにより作動速度を推定する作動速度演算部３２２とし、作動位置とばね定数の関係から求められるばね定数、作動位置、駆動指令値から作動速度推定値を演算する。【選択図】      図３
2007225056.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の駆動を制御するアシスト制御手段を設け、
相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、
前記セレクト位置切換装置の作動位置を検出する作動位置検出手段を設け、
前記アシスト制御手段は、
相対変位量の検出値が小さくなるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段と、
作動速度を推定する作動速度推定手段と、
前記作動速度から第２の駆動指令値を演算する第２駆動指令値演算手段と、
第１の駆動指令値と第２の駆動指令値から最終的な駆動指令値を演算する最終駆動指令値演算手段と、
を備え、
前記作動速度推定手段は、
前記セレクト位置切換装置の作動位置を各レンジ位置相当の位置に保持しようとする前記セレクト位置切換装置に備えられたチェック機構によって発生する力の作動位置に対する傾き相当値をチェックばね定数として前記作動位置検出手段からの作動位置から求める手段と、
前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作伝達系のイナーシャと前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作連結系の粘性摩擦係数を基に、前記チェックばね定数と、前記作動位置と、前記駆動指令値から前記作動速度を演算する手段と、
からなるように構成した、
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、相対変位量を検出する相対変位量検出手段を設け、前記セレクト位置切換装置の作動位置を検出する作動位置検出手段を設け、前記アシスト制御手段は、相対変位量の検出値が小さくなるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段と、作動速度を推定する作動速度推定手段と、前記作動速度から第２の駆動指令値を演算する第２駆動指令値演算手段と、第１の駆動指令値と第２の駆動指令値から最終的な駆動指令値を演算する最終駆動指令値演算手段と、を備え、前記作動速度推定手段は、前記セレクト位置切換装置の作動位置を各レンジ位置相当の位置に保持しようとする前記セレクト位置切換装置に備えられたチェック機構によって発生する力の作動位置に対する傾き相当値をチェックばね定数として前記作動位置検出手段からの作動位置から求める手段と、前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作伝達系のイナーシャと前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作連結系の粘性摩擦係数を基に、前記チェックばね定数と、前記作動位置と、前記駆動指令値から前記作動速度を演算する手段と、からなるように構成した、ことを特徴とする。
【０００９】
ここで、本発明についてのクレーム対応図について説明する。
図１９は本発明のクレーム対応図である。
図１９のクレーム対応図と対応させた請求項１を以下に示す。
【００１０】
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の駆動を制御するアシスト制御手段を設け、相対変位量を検出する相対変位量検出手段ａを設け、前記セレクト位置切換装置の作動位置を検出する作動位置検出手段ｂを設け、前記アシスト制御手段は、相対変位量の検出値が小さくなるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算手段ｃと、作動速度を推定する作動速度推定手段ｄと、前記作動速度から第２の駆動指令値を演算する第２駆動指令値演算手段ｅと、第１の駆動指令値と第２の駆動指令値から最終的な駆動指令値を演算する最終駆動指令値演算手段ｆとを備え、前記作動速度推定手段ｄは、前記セレクト位置切換装置の作動位置を各レンジ位置相当の位置に保持しようとする前記セレクト位置切換装置に備えられたチェック機構によって発生する力の作動位置に対する傾き相当値をチェックばね定数として前記作動位置検出手段からの作動位置から求める手段ｄ１と、前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作伝達系のイナーシャと前記アシストアクチュエータを含む前記アシストアクチュエータから前記セレクト位置切換装置にいたる前記セレクト操作連結系の粘性摩擦係数を基に、前記チェックばね定数と、前記作動位置と、前記駆動指令値から前記作動速度を演算する手段ｄ２と、からなるように構成した、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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】
【００１２】
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】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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）
【００１６】
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２回転部１７のストローク角度、つまり制御レバー５１へ連結する作動角度を検出する位置センサ６２（作動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。
【００１７】
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。
【００１８】
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６２，６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、作動速度推定部３２、第２駆動指令値演算部３３、最終駆動指令値演算部３４、モータ駆動制御部３５を主要な構成としている。
【００１９】
第１駆動指令値演算部３１は、相対変位量の検出値を偏差とし、偏差を０に近づけるように駆動指令値を演算する。具体的には、PI制御演算により駆動指令値を演算する。
作動速度推定部３２は、作動位置の検出値と、最終的な駆動指令値から作動速度を推定する。
【００２０】
第２駆動指令値演算部３３は、作動速度に所定のゲインを乗じて、第２の駆動指令値を演算する。
最終駆動指令値演算部３４は、第１の駆動指令値から第２の駆動指令値を減算する演算により、最終的な駆動指令値を演算する。
モータ駆動制御部３５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。
【００２１】
次に、作動速度推定部３２について、さらに説明する。
図９は、実施例１の作動速度推定部のブロック図である。
実施例１の作動速度推定部３２は、ばね定数演算部３２１と作動速度演算部３２２からなる。
ばね定数演算部３２１は、ディテント機構をばねモデルとした際に、図１２に示す作動位置とばね定数の関係を示すよう予め設けられたデーブルデータから、作動位置の検出値を入力として、ばね定数を求め、出力する。
なお、図１２の作動位置とばね定数の関係は、図１１に示す作動位置とディテント機構におけるばね発生力の関係より求まるものである。
作動速度演算部３２２は、ばね定数、作動位置、最終的な駆動指令値を入力として、作動速度を演算して出力する。詳細は、後述する。
【００２２】
次に作動速度演算部３２２について、さらに説明する。
図１０は、実施例１の作動速度演算部のブロック図である。
実施例１の作動速度演算部では、図１１に示すように、第２回転部１７から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及びディテント機構、つまり遊び溝１３１による言わばバックラッシュ下流側（ＡＴ側）を１つのプラントとして制御モデル化したものをまず考える。そして、それをオブザーバとしてそっくり取り込む形で作動速度を演算させるブロックを成すのである。
【００２３】
図１３は、実施例１の第２回転部から自動変速機側の制御対象であるプラントのブロック図である。
図中の記号を説明する。図１０，図１３中のＪは被駆動軸周りのイナーシャ、Ｄは被駆動軸周りの粘性摩擦係数、Ｋはばね定数、Ｇは減速比、ｓはラプラス演算子である。
図１３の概略を説明すると、入力された駆動トルクにより、作動位置の変位（作動角）の出力を得るためには、ばね系の発生力による抵抗と粘性抵抗の影響を受けつつ出力されるものであることがわかる。本モデルは実験等により確認されていることが望ましい。
【００２４】
この図１３に示すプラントがオブザーバの形で取り込まれた図１０の作動速度演算部３２２は、乗算器３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｅ，３２２ｈ，３２２ｉ，３２２ｊ、設定出力部３２２ｃ、演算部３２２ｄ，３２２ｇ、加算器３２２ｆ，３２２ｋからなる。
乗算器３２２ａは、駆動指令値に減速比に相当するゲインを乗じる。
乗算器３２２ｂは、乗算器３２２ａの出力値に1/Jに相当するゲインを乗じる。
設定出力部３２２ｃは、設定されるＡを記憶し出力する。値Ａは、演算部３２２ｄで演算されるf(u)の極の値が負の値になるように設定される。
【００２５】
演算部３２２ｄは、f(u)=-u-D/Jで示される演算を行う。この演算出力はオブザーバの極となる。
乗算器３２２ｅは、演算部３２２ｄの出力と、作動速度演算部３２２の出力となる作動速度推定値を乗算する。
加算器３２２ｆは、乗算器３２２ｅの出力と、乗算器３２２ｂの出力とを加算する。
演算部３２２ｇは、加算器３２２ｆの出力に対して1/sで表される積分演算を行う。
【００２６】
乗算器３２２ｈは、作動位置の検出値と、ばね定数演算部３２１からのばね定数を乗じる演算を行う。
乗算器３２２ｉは、乗算器３２２ｈの出力値に1/Jに相当するゲインを乗じる。
乗算器３２２ｊは、設定出力部３２２ｃの出力である値Ａと、作動位置の検出値を乗じる演算を行う。
加算器３２２ｋは、乗算器３２２ｊの出力と演算部３２２ｇの出力を加算し、作動速度推定値として出力する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
［自動変速機の操作反力特性］
図６は、Ｐ→Ｒレンジ方向に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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
［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）。
【００３９】
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。この相対変位量の変化は、位置センサ６で検出され、第１駆動指令値演算部３１、第２駆動指令値演算部３３、最終駆動指令値演算部３４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。
【００４０】
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、駆動指令値演算部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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
［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。
【００４５】
［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。
【００４６】
[アシストアクチュエータの制御方式について]
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フィードバック制御方式としては、PID制御がある。PID制御は、比例制御分(P制御）、積分制御分(I制御）、微分制御分(D制御）を加算するものである。
このPID制御の場合には、目標値を操作位置、制御量を作動位置、偏差は相対変位量となる。
【００４７】
これに対して、D先行PI制御によりアシストアクチュエータ２を制御することを考案した。
D先行PI制御によりアシストアクチュエータ２を制御すると、D制御の入力が、偏差ではなく制御量となり、また、演算値をPI制御量に加算するのではなく、減算するという点でPID制御と異なるものとなった。
【００４８】
さらに、D先行PI制御によりアシストアクチュエータ２を制御すると、操作位置の変化に対して、D制御は直接反応せず、PI制御で作動位置（作動角）が動き出してから、初めて、D制御が働き出すため、手のぶつかりや車両振動などによるレンジ切換え意図のない操作位置(操作角）の変化に対して、作動位置が不必要に反応してしまうことを抑えることができる。故に、操作力を軽くしたいという自動変速機のセレクトアシスト装置の狙いに対して、相性の良い制御方式であると考えた。
【００４９】
D先行PI制御におけるD制御の演算は、制御量、つまり作動位置を微分して所定のゲインをかけるということであるが、これを実行するマイコンでは、所定サンプリング時間による離散時間演算を行うために、純粋な微分演算を行うことはできない。そのため、擬似微分を行うか、もしくは微分値相当（作動速度）を直接検出することが考えられるが、擬似微分では、制御性能が劣り、微分値相当の直接検出では、センサが必要となりコスト増につながるという問題があった。
本実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、これらの課題を解決している。
【００５０】
[アシスト制御処理]
図１４は実施例１のコントローラ３で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
【００５１】
ステップＳ１１では、相対変位量、作動位置を位置センサ６，６２により検出する。
【００５２】
ステップＳ１２では、相対変位量から第１の駆動指令値を演算する。
【００５３】
ステップＳ１３では、作動位置からばね定数を求める（図１２参照）。
【００５４】
ステップＳ１４では、ばね定数、作動位置、駆動指令値から作動速度を求める。
【００５５】
ステップＳ１５では、作動速度から第２の駆動指令値を演算する。
【００５６】
ステップＳ１６では、第１の駆動指令値から第２の駆動指令値を減算して、駆動指令値を求める。
【００５７】
[精度のよい作動速度を推定しアシスト制御を行う作用]
実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置では、作動速度推定部３２が、状態推定器（オブザーバ）として機能する作動速度演算部３２２を備えることによって、センサによる作動速度の検出なしに、精度よく作動速度を推定することができる。
さらに、この状態推定器としての機能による作動速度の推定には、ばね定数演算部３２１で、図１２に示すように予め作動位置とばね定数のデータテーブルを用意し、これを用いるようにすることで、さらに作動速度の推定の精度を向上させる。
【００５８】
よって、コストを抑制しつつD先行PI制御の特性を生かして用いることができる。
図１５は、実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラにおける一巡伝達関数のボード線図である。
図１５では、擬似微分器により作動速度演算を行うD先行PI制御、速度センサにより作動速度を検出したD先行PI制御、実施例１の状態推定器を組み込んだ作動速度の推定を行う場合のD先行PI制御を、比較試験し、結果をボード線図上に示したものである。
【００５９】
ゲインが０dBをクロスする周波数は、制御の応答性のよさを示すものである。図１５では、すべて同じ値となるように調整し、応答性を同等レベルとすることを条件としている。
実施例１の作動速度推定を行うものは、擬似微分を行うものよりも改善でき、作動速度をセンサで実際に検出するものに近い、つまり精度のよい推定による正確な制御を行うことができる。
【００６０】
そのことが、図１５(a)においては、安定余裕（ゲインマージン）としても現れ、図１５(b)においては、安定余裕（位相マージン）としても現れている。
つまり、現実に則して適確に制御できることにより、安定余裕が生まれるのである。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
さらに、実施例１では、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ａ）を設け、セレクト位置切換装置の作動位置を検出する位置センサ６２（作動位置検出手段ｂ）を設け、アシスト制御手段は、相対変位量の検出値が小さくなるように第１の駆動指令値を演算する第１駆動指令値演算部３１（第１駆動指令値演算手段ｃ）と、作動速度を推定する作動速度推定部３２（作動速度推定手段ｄ）と、作動速度から第２の駆動指令値を演算する第２駆動指令値演算部３３（第２駆動指令値演算手段ｅ）と、第１の駆動指令値と第２の駆動指令値から最終的な駆動指令値を演算する最終駆動指令値演算部３４（最終駆動指令値演算手段ｆ）とを備え、作動速度推定部３２（作動速度推定手段ｄ）は、セレクト位置切換装置の作動位置を各レンジ位置相当の位置に保持しようとするセレクト位置切換装置に備えられたチェック機構によって発生する力の作動位置に対する傾き相当値をチェックばね定数として作動位置検出手段からの作動位置から求めるチェックばね定数演算部３２１（手段ｄ１）と、アシストアクチュエータを含むアシストアクチュエータからセレクト位置切換装置にいたるセレクト操作伝達系のイナーシャとアシストアクチュエータを含むアシストアクチュエータからセレクト位置切換装置にいたるセレクト操作連結系の粘性摩擦係数を基に、チェックばね定数と、作動位置と、駆動指令値から作動速度を演算する作動速度演算部３２２（手段ｄ２）と、からなるように構成した、ことを特徴とするため、コストを抑制しつつ、作動速度をセンサで検出するのと同等の制御性能を得ることができる。
【実施例２】
【００６８】
実施例２の自動変速機のセレクトアシスト装置は、ばね発生力、作動位置、駆動指令値から作動速度の推定を行う例である。
図１６は、実施例２における作動速度推定部のブロック図である。
実施例２では、作動速度推定部３２を、ばね発生力演算部３６１と作動速度演算部３６２で構成する。
ばね発生力演算部３６１は、図１１に示すディテント機構部の特性である作動位置とばね発生力の関係をテーブルデータとし、ばね発生力を求める。
作動速度演算部３６２については後述する。
【００６９】
図１７は、実施例２における作動速度演算部３６２のブロック図である。なお、図１０と同様の処理を行うものについては、同じ符号を付し、説明を省略する。
実施例２の作動速度演算部３６２のブロック図では、図１０に対して、乗算器３２２ｈによるばね力の演算がないものとなっている。
【００７０】
作用を説明する。
[アシスト制御処理]
図１８は実施例２のコントローラ３で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。なお、図１４と同様の処理については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ２１では、作動位置からばね発生力を求める（図１１参照）。
【００７２】
ステップＳ２２では、ばね発生力、作動位置、駆動指令値から作動速度を求める。
【００７３】
[精度のよい作動速度を推定しアシスト制御を行う作用]
実施例２では、状態推定器としての機能による作動速度の推定を行う作動速度演算部３６２により、センサによる作動速度の検出なしに、精度よく作動速度を推定する。
さらに、ばね発生力演算部３６１により、図１１に示すように予め作動位置とばね発生力のデータテーブルを用意し、これを用いるようにすることで、さらに作動速度の精度を向上させる。このようにしても、コストを抑制しつつD先行PI制御の特性を生かして用いることができる。
【００７４】
さらに、ばね定数を求める演算を省略することができる。また、ばね定数は作動位置に応じて変化するので、作動位置を入力とするテーブルデータで求める必要がある。ディテント機構は、中間停止を生じにくくするために、ディテントプレート５３の山の頂上を鋭角的にする傾向にあり、その結果、テーブルデータは頂上付近の値が、それ以外の領域に比べると非常に大きな値となる。故に、ばね定数を求める場合にはばね定数の量子化誤差が問題になりやすく、実施例２では、この問題を回避することができる。
【００７５】
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にあっては、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(2)作動速度推定部３２は、ばね発生力演算部３６１と作動速度演算部３６２からなり、ばね発生力と作動位置の検出値、駆動指令値から作動速度を推定する。さらに、ばね発生力演算部３６１は、作動位置とばね発生力のテーブルデータからばね発生力を求める。そのため、ばね定数を求める必要がなく、量子化誤差の問題も発生しないようにでき、コストを抑制しつつ、作動速度をセンサで検出するのと同等の制御性能を得ることができる。
【００７６】
（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。
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。
また、位置センサ６以外の相対変位量検出手段として、位置センサ６２に加えて、支点軸１９の部分に、固定部材に対する第１回転部１３のストローク角度を検出する位置センサ（操作位置検出手段に相当する）を設けるようにしてもよい。その場合には、２つのセンサの組み合わせで、相対変位量を演算で得ることができる。
【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。
【００７８】
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２０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１９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。
【００７９】
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２１、図２２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。
【００８０】
実施例１、実施例２に示した構成、フローチャートがソフトもしくは回路等で設けられるものは、自動変速機のセレクトアシスト装置に要求される仕様、性能などによって、実施例１、実施例２のいずれがベストモードとされてもよい。また、装置への要求、装置構成、例えばアシストアクチュエータの静粛性、振動伝達経路等によっては、実施例１、実施例２の一部が組み合わされる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【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】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】実施例１の作動速度推定部のブロック図である。
【図１０】実施例１の作動速度演算部のブロック図である。
【図１１】テーブルデータである作動位置とばね発生力の関係を示すグラフ図である。
【図１２】テーブルデータである作動位置とばね定数の関係を示すグラフ図である。
【図１３】実施例１の第２回転部から自動変速機側の制御対象であるプラントのブロック図である。
【図１４】コントローラ３で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】実施例１の自動変速機のセレクトアシスト装置のコントローラにおける一巡伝達関数のボード線図である。
【図１６】実施例２における作動速度推定部のブロック図である。
【図１７】実施例２における作動速度演算部３６２のブロック図である。
【図１８】実施例２のコントローラ３で実行されるアシスト制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】本発明のクレーム対応図である。
【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を示す図である。
【図２１】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２２】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】
【００８２】
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  作動速度推定部
３３  第２駆動指令値演算部
３４  最終駆動指令値演算部
３５  モータ駆動制御部
３２１  ばね定数演算部
３２２  作動速度演算部
３２２ａ  乗算器
３２２ｂ  乗算器
３２２ｃ  設定出力部
３２２ｄ  演算部
３２２ｅ  乗算器
３２２ｆ  加算器
３２２ｇ  演算部
３２２ｈ  乗算器
３２２ｉ  乗算器
３２２ｊ  乗算器
３２２ｋ  加算器
３６１  ばね発生力演算部
３６２  作動速度演算部
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
６２  位置センサ
７  イグニッションスイッチ
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】
2007225056.tif 000003
【図２】
2007225056.tif 000004
【図３】
2007225056.tif 000005
【図４】
2007225056.tif 000006
【図５】
2007225056.tif 000007
【図６】
2007225056.tif 000008
【図７】
2007225056.tif 000009
【図８】
2007225056.tif 000010
【図９】
2007225056.tif 000011
【図１０】
2007225056.tif 000012
【図１１】
2007225056.tif 000013
【図１２】
2007225056.tif 000014
【図１３】
2007225056.tif 000015
【図１４】
2007225056.tif 000016
【図１５】
2007225056.tif 000017
【図１６】
2007225056.tif 000018
【図１７】
2007225056.tif 000019
【図１８】
2007225056.tif 000020
【図１９】
2007225056.tif 000021
【図２０】
2007225056.tif 000022
【図２１】
2007225056.tif 000023
【図２２】
2007225056.tif 000024