(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるように前記モータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの電源電圧に応じて変更することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装置。
【請求項２】
モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるように前記モータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの温度に応じて変更することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装置。
【請求項３】
モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるように前記モータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、
前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの電源電圧及び温度に応じて変更することを特徴とする自動変速機の電動式レンジ切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レンジ切り換え要求に基づいてモータを作動させ、目標レンジに対応する角度付近にまでマニュアルシャフトが回転すると、マニュアルシャフトの角度が目標レンジに対応する角度になるようにフィードバック制御して停止させる構成の自動変速機の電動式レンジ切換装置が知られている（特開平７−３０５７７０号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レンジ切り換え要求に基づいてモータを作動させたときの過渡応答は、モータの電源電圧や温度などに影響されて変化し、係る過渡応答のばらつきによりオーバーシュートやハンチングが発生して、目標レンジに対応する目標角度への収束性が悪化する場合があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、モータの過渡応答が電源電圧や温度などの外乱に影響されて変化しても、目標角度への収束性を確保できる自動変速機の電動式レンジ切換装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるようにモータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの電源電圧に応じて変更する構成とした。
【０００８】
上記構成によると、電源電圧によって変化する過渡応答に対応してマニュアルシャフトの角度変化を推定し、該推定される角度と実際の角度との偏差に応じてモータを補正制御することで、そのときの電源電圧に見合う応答に近づけるようにする。請求項２記載の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるように前記モータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの温度に応じて変更する構成とした。
【０００９】
上記構成によると、モータ温度によって変化する過渡応答に対応してマニュアルシャフトの角度変化を推定し、該推定される角度と実際の角度との偏差に応じてモータを補正制御することで、そのときのモータ温度に見合う応答に近づけるようにする。請求項３記載の発明では、モータで回転駆動されるマニュアルシャフトによってマニュアルバルブを駆動する構成であって、前記マニュアルシャフトの角度が要求レンジに対応する目標角度になるように前記モータをフィードバック制御する自動変速機の電動式レンジ切換装置において、前記目標角度のステップ変化に対して所定の時定数で変化する応答でのマニュアルシャフトの角度を推定し、前記推定した前記応答での角度と実際の角度との偏差に応じて前記モータの制御信号を補正すると共に、前記時定数を、前記モータの電源電圧及び温度に応じて変更する構成とした。
【００１０】
上記構成によると、モータの電源電圧及び温度によって変化する過渡応答に対応してマニュアルシャフトの角度変化を推定し、該推定される角度と実際の角度との偏差に応じてモータを補正制御することで、そのときの電源電圧及び温度に見合う応答に近づけるようにする。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、そのときのモータ電源電圧に見合う過渡応答に、その他の外乱に影響された実際の過渡応答を近づけるから、種々の外乱があってもそのときのモータ電源電圧に適した過渡応答として、モータ電源電圧の変動を要因とするオーバーシュート・ハンチングの発生を回避でき、以って、目標角度への収束性を向上させることができるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の発明によると、そのときのモータ温度に見合う過渡応答に、その他の外乱に影響された実際の過渡応答を近づけるから、種々の外乱があってもそのときのモータ温度に適した過渡応答として、モータ温度の変動を要因とするオーバーシュート・ハンチングの発生を回避でき、以って、目標角度への収束性を向上させることができるという効果がある。
【００１５】
請求項３記載の発明によると、そのときの電源電圧及び温度に見合う過渡応答に、その他の外乱に影響された実際の過渡応答を近づけるから、種々の外乱があってもそのときの電源電圧及び温度に適した過渡応答として、電源電圧及び温度の変動を要因とするオーバーシュート・ハンチングの発生を回避でき、以って、目標角度への収束性を向上させることができるという効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態における自動変速機の電動式レンジ切換装置のシステム構成図である。
この図１において、車両用自動変速機１には、電動式レンジ切換装置のアクチュエータとしてのモータ２が取り付けられる。
【００１７】
前記モータ２の出力軸には減速機構３が設けられ、該減速機構３を介してマニュアルシャフト４を回転駆動するよう構成される。
前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４を複数のレンジにそれぞれ対応する角度に位置決めするためのディテント機構５が取り付けられる。
前記ディテント機構５は、図２に示すように、マニュアルシャフト４に固定されて一体に回転するディテントレバー５Ａ、ディテントレバー５Ａの周縁に各レンジに対応して形成される凹部に係合するローラを支持すると共に、該ローラを切欠きに向けて押圧付勢するディテントスプリング５Ｂから構成され、マニュアルシャフト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジ，２レンジ，１レンジのいずれかに対応する角度に位置決めする。
【００１８】
前記マニュアルシャフト４の回転運動は、ディテントレバー５Ａとマニュアルバルブ６（スプールバルブ）との係合によって、マニュアルバルブ６の軸方向運動に変換され、マニュアルバルブ６がバルブボディ７内で軸方向に変位することで、油圧ポートの開閉が切り換えられ、各シフトレンジを設定するための摩擦係合要素の解放・締結が制御される。
【００１９】
前記ディテントレバー５Ａに一端が取り付けられるロッド８の他端には、カム９が取り付けられ、揺動可能に支持されたパーキングポール１０が前記カム９との摺接によって揺動駆動され、Pレンジ位置においては、パーキングポール１０の爪１０ａがパーキングギヤ１１の凹部１１ａに噛み合って、パーキングギヤ１１が固定されるようになっている。
【００２０】
また、前記マニュアルシャフト４には、該マニュアルシャフト４の角度を検出するポテンショメータ２１が備えられる一方、各レンジのいずれに切り換えられているかを検出するインヒビタースイッチ２２が設けられる。
また、運転者によって操作されるＡ／ＴセレクトレバーでＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，２，１のいずれのレンジが選択されているかを検出するレンジセレクトスイッチ２３が設けられている。
【００２１】
前記ポテンショメータ２１，インヒビタースイッチ２２及びレンジセレクトスイッチ２３からの信号は、Ａ／Ｔコントロールユニット（Ａ／Ｔ  Ｃ／Ｕ）２４に入力される。
前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、レンジセレクトスイッチ２３からの信号に基づき運転者が選択しているレンジを判定し、該レンジに対応する位置にマニュアルシャフト４（マニュアルバルブ）を駆動すべく、前記ポテンショメータ２１で検出される実際の角度に基づいて前記モータ２を制御する。
【００２２】
また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４には、自動変速機１のＡＴＦ（オートマチック・トランスミッション・フルード）の温度を検出する油温センサ２５の検出信号が入力される。
更に、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４は、前記モータ２の電源であるバッテリ２６の電圧ＶＢをモニタするようになっている。
【００２３】
以下、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４によるモータ制御の詳細を、図３のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、レンジセレクトスイッチ２３の信号から運転者による選択レンジを判別する。
ステップＳ２では、前記ステップＳ１で判別した選択レンジに対応するマニュアルシャフト４の目標角度を設定する。
【００２４】
ステップＳ３では、前記ポテンショメータ２１で検出されるマニュアルシャフト４の実角度を入力する。
ステップＳ３以降では、ステップＳ４，５の処理と、ステップＳ６〜９の処理とが並行して実行される。
ステップＳ４では、前記目標角度と実角度との偏差Ｅｒｒ（Ｅｒｒ＝目標角度−実角度）を演算する。
【００２５】
ステップＳ５では、前記偏差Ｅｒｒに基づく比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）によって、モータ２のフィードバック制御信号を設定する。
尚、前記偏差Ｅｒｒの絶対値が所定値以下になるまで、要求回転方向に対応する固定の制御信号をモータ２に出力するオープン制御（フィードホワード制御）を行なわせ、前記偏差Ｅｒｒの絶対値が所定値以下になってから前記ＰＩＤ制御によるフィードバックを開始させる構成であっても良い。
【００２６】
また、フィードバック制御を比例・積分・微分制御に限定するものではなく、例えばスライディングモード制御などを用いる構成としても良い。
一方、ステップＳ６では、モータ２の電源電圧であるバッテリ電圧ＶＢと、モータ２の温度に相関するＡＴＦ温度を検出する。
ステップＳ７では、前記バッテリ電圧ＶＢとＡＴＦ温度とに応じて時定数Ｔを予め記憶したマップを参照して、ステップＳ６で検出したバッテリ電圧ＶＢ及びＡＴＦ温度に対応する時定数Ｔを検索する。
【００２７】
前記時定数Ｔは、モータの作動開始に対するマニュアルシャフト４の角度のステップ応答を示すものであり、該時定数Ｔは、図４に示すように、温度が高いときほど長く、また、図５に示すように、電源電圧が低くなるほど長く設定される。
ステップＳ８では、目標角度のステップ変化に対し、前記ステップＳ７で求めた時定数Ｔに従ってマニュアルシャフト４の角度が変化するものとして、過渡応答時の角度を推定する。
【００２８】
ステップＳ９では、ポテンショメータ２１で検出された実際の角度と、前記ステップＳ８で推定した過渡応答時の角度との偏差に基づいて、実際の角度を前記ステップＳ８で推定した角度に近づけるための補正値を設定する。
ステップＳ１０では、前記フィードバック制御信号と補正値との合計値を最終的な制御信号として演算し、次のステップＳ１１では、前記最終的な制御信号を、モータ２への電源供給を制御する駆動回路に出力する。
【００２９】
前記マニュアルシャフト４の角度のステップ応答における時定数は、モータ２の電源電圧や温度などによって変化するが、前記ステップＳ６で推定される角度は、前記モータ２の電源電圧であるバッテリ電圧ＶＢ及びモータ２の温度に相関するＡＴＦ温度に基づく時定数Ｔに従って推定されるものである。
従って、ステップＳ６で推定される角度は、モータ２の電源電圧及び温度による時定数の変化を見込んだ理想の応答を示し、該理想応答に対して実際の応答が電源電圧及び温度以外の外乱によってずれると、前記補正値によって係るずれの吸収が図られ、そのときの電源電圧及び温度での理想応答で角度が変化するように修正されるから、オーバーシュート・ハンチングの発生を回避して、目標角度への収束性を向上させることができる。
【００３０】
尚、図３のフローチャートでは、電源電圧及び温度から時定数Ｔを設定させる構成としたが、図６又は図７のフローチャートに示すように、電源電圧のみ、温度のみから時定数Ｔを設定させることができる。
図６のフローチャートのステップＳ６Ａ，Ｓ７Ａに示すように、電源電圧（バッテリ電圧ＶＢ）のみから時定数Ｔを設定させる場合には、そのときの電源電圧での理想の過渡応答に、その他の外乱（温度を含む）に影響された実際の過渡応答に近づけるから、特に、電源電圧が過渡応答に大きく影響する場合であれば、簡便な構成で理想応答に制御でき、目標角度への収束性を向上させることができる。
【００３１】
同様に、図７のフローチャートのステップＳ６Ｂ，Ｓ７Ｂに示すように、モータ温度（ＡＴＦ温度）のみから時定数Ｔを設定させる場合には、そのときの温度での理想の過渡応答に、その他の外乱（電源電圧を含む）に影響された実際の過渡応答に近づけるから、特に、温度が過渡応答に大きく影響する場合であれば、簡便な構成で理想応答に制御でき、目標角度への収束性を向上させることができる。
【００３２】
更に、参考例としては、図８のフローチャートのステップＳ７Ｃに示すように、時定数Ｔを固定値として与える構成とすることができ、固定値としては、モータ２の基準電源電圧（基準バッテリ電圧）及び基準温度状態（基準ＡＴＦ温度）に適合する値を予め記憶させることが好ましい。係る構成とすれば、実際の電源電圧及び温度が基準状態に近い通常状態であれば、他の外乱に影響されることなく理想の応答特性が得られることになり、簡便な構成で、オーバーシュート・ハンチングの発生を抑止し、目標角度への収束性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動変速機の電動式レンジ切換装置を示すシステム構成図。
【図２】マニュアルシャフトの駆動機構を示す斜視図。
【図３】モータ制御の第１実施形態を示すフローチャート。
【図４】モータ温度と時定数との相関を示す線図。
【図５】モータの電源電圧と時定数との相関を示す線図。
【図６】モータ制御の第２実施形態を示すフローチャート。
【図７】モータ制御の第３実施形態を示すフローチャート。
【図８】モータ制御の参考例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…自動変速機
２…モータ
３…減速機構
４…マニュアルシャフト
５…ディテント機構
６…マニュアルバルブ
２１…ポテンショメータ
２２…インヒビタースイッチ
２３…レンジセレクトスイッチ
２４…Ａ／Ｔコントロールユニット
２５…油温センサ
２６…バッテリ
【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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【図８】
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