(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機のシフトレンジを、パーキングを含む各種走行レンジに切り換えるためのシフトレンジ切換機構と、
前記シフトレンジ切換機構の動力源となるアクチュエータと、
外部操作によって入力される切換指令に従い前記アクチュエータを駆動することにより、前記自動変速機のシフトレンジを前記切換指令に対応したシフトレンジに制御する制御手段と、
前記自動変速機のシフトレンジ位置を検知して前記制御手段に検出信号を送出する検出手段と、
前記アクチュエータの駆動に伴いパルス信号を出力する位置検出センサと、
前記位置検出センサが出力するパルス信号をカウントし前記制御手段にカウント値を送出するカウンタと、を備えた自動変速機のシフトレンジ切換装置であって、
前記制御手段は、前記アクチュエータを一方向に駆動することで前記検出手段から送出される「所定のシフトレンジ位置」に対応する検出信号がオフからオンまたはオンからオフに切り換わったときに前記カウンタから送出されたカウント値と、前記アクチュエータを前記一方向とは反対の方向に駆動することで前記検出手段から送出される前記「所定のシフトレンジ位置」に対応する検出信号がオフからオンまたはオンからオフに切り換わったときに前記カウンタから送出されたカウント値と、に基づき算出した値を前記自動変速機の前記「所定のシフトレンジ位置」の基準値として設定し、前記基準値に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする自動変速機のシフトレンジ切換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記基準値から前記アクチュエータの制御マップを作成し、前記制御マップに従って前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記基準値から目標値を設定し、前記切換指令の値が前記目標値の範囲内となるように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記基準値と前記切換指令の値との偏差を算出し、この偏差を補正するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のシフトレンジをモータ等からなるアクチュエータを介して切り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、運転者によるシフトレバーの操作に従い自動変速機のシフトレンジを切り換えるシフトレンジ切換装置においては、例えば特開平５−４４５１１号公報に開示されるように、シフトレンジ切換用の動力源として直流モータを備えたものが知られている。
【０００３】
この種のシフトレンジ切換装置によれば、自動変速機のシフトレンジを運転者によるシフトレバーの操作力によって直接切り換える一般的な切換装置のように、シフトレバーとシフトレンジ切換機構とを機械的に接続する必要がないことから、これら各部を車両に搭載する際のレイアウト上の制限がなく、設計の自由度を高めることができる。また、車両への組み付け作業を簡単に行うことができるという利点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記シフトレンジ切換装置において、シフトレンジの切り換えに一つの直流モータを使用していると、直流モータが故障したり、その駆動回路に異常が発生したとき、自動変速機のシフトレンジを切り換えることができなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、例えば特開平２０００−１７０９０５号公報に開示されるように、同期モータに２組のモータ巻線および駆動回路を内臓し、切換時に各モータ巻線を同時に通電することにより、一方のモータ巻線の断線または駆動回路の故障等によりモータとしての機能を失ったときでも、他方のモータ巻線に通電することでアクチュエータを駆動し、シフトレンジの切換を継続して実行できるようにしたシフトレンジ切換装置が考えられている。
【０００６】
ところで、特開平２０００−１７０９０５号公報に開示されるシフトレンジ切換装置においては、自動変速機のシフトレンジを、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ）の各走行レンジに順に切り換えるためのシフトレンジ切換機構を備えている。このシフトレンジ切換機構は、自動変速機内の摩擦係合装置の係合及び解放を、上記各走行レンジの切換状態に応じて切換制御するためのスプール弁及びマニュアルバルブと、アクチュエータ及びニュートラルスタートスイッチと一体に回転可能なマニュアルシャフトとを有している。ここで、ニュートラルスタートスイッチは自動変速機のシフトレンジを検出するためのものである。シフトレンジ切換機構は、アクチュエータによりマニュアルシャフトが回転すると、スプール弁がマニュアルバルブ内部で摺動し、油圧回路を切り換えて自動変速機のシフトレンジを切り換える。
【０００７】
上記構成のシフトレンジ切換装置では、一般に、マニュアルバルブを自動変速機に組み付ける際の組み付け位置精度はあまり高くなく、そのため、ニュートラルスタートスイッチは自動変速機に組み付け後に個体ごとに組み付け角度を調整する必要があった。
【０００８】
また、ニュートラルスタートスイッチと同様に、アクチュエータも運転者の指示したとおり正確にシフトレンジを切り換える必要があるため、自動変速機に組み付け後に組み付け角度の調整を個体ごとに行っていた。
しかしながら、アクチュエータは個体ごとのばらつきが大きいため、組み付け角度の調整に過大な工数を必要としていた。また、アクチュエータの故障時には、アクチュエータのアセンブリ交換を行うのであるが、そのときにもアクチュエータの組み付け角度を調整する必要があり、整備が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、アクチュエータの組み付けが容易な自動変速機のシフトレンジ切換装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、シフトレンジを正確に切り換える自動変速機のシフトレンジ切換装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のシフトレンジ切換装置によると、制御手段は、外部操作によって入力される切換指令に従いアクチュエータを駆動することにより、自動変速機のシフトレンジを切換指令に対応したシフトレンジに制御する。本発明は、自動変速機のシフトレンジ位置を検知して制御手段に検出信号を送出する検出手段、アクチュエータの駆動に伴いパルス信号を出力する位置検出センサ、および、当該位置検出センサが出力するパルス信号をカウントし制御手段にカウント値を送出するカウンタを備えている。そして、制御手段は、アクチュエータを一方向に駆動することで検出手段から送出される「所定のシフトレンジ位置」に対応する検出信号がオフからオンまたはオンからオフに切り換わったときにカウンタから送出されたカウント値と、アクチュエータを前記一方向とは反対の方向に駆動することで検出手段から送出される前記「所定のシフトレンジ位置」に対応する検出信号がオフからオンまたはオンからオフに切り換わったときにカウンタから送出されたカウント値と、に基づき算出した値を自動変速機の前記「所定のシフトレンジ位置」の基準値として設定し、この基準値に基づいてアクチュエータを制御する。このため、シフトレンジ切換機構の組み付け位置精度およびアクチュエータの個体ごとのばらつきに関係なく、アクチュエータを自動変速機に組み付ける際の組み付け角度を調整する工程を不要にし、アクチュエータを自動変速機に組み付けることが容易になる。したがって、アクチュエータの組み付けおよび整備が容易になるとともに、シフトレンジ切換機構を駆動して自動変速機のシフトレンジを正確に切り換えることができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置によると、基準値からアクチュエータの制御マップを作成し、この制御マップに従ってアクチュエータを制御するので、アクチュエータを自動変速機に組み付けた後にアクチュエータの組み付け角度を調整しなくてもよい。したがって、アクチュエータに組み付け位置の基準を検出する手段等を設けることなく、アクチュエータの絶対位置を把握することができ、簡単な構成で正確にシフトレンジを切り換えることができる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置によると、基準値から目標値を設定し、外部操作による指令値が目標値の範囲内となるようにアクチュエータを制御するので、アクチュエータを自動変速機に組み付けた後にアクチュエータの組み付け角度を調整しなくてもよい。したがって、アクチュエータに組み付け位置の基準を検出する手段等を設けることなく、アクチュエータの絶対位置を把握することができ、簡単な構成で正確にシフトレンジを切り換えることができる。
【００１３】
本発明の請求項４記載の自動変速機のシフトレンジ切換装置によると、基準値と外部操作による指令値との偏差を算出し、この偏差を補正するようにアクチュエータを制御するので、アクチュエータを自動変速機に組み付けた後にアクチュエータの組み付け角度を調整しなくてもよい。したがって、アクチュエータに組み付け位置の基準を検出する手段等を設けることなく、アクチュエータの絶対位置を把握することができ、簡単な構成で正確にシフトレンジを切り換えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用された一実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置のシステム構成を表すブロック図である。
図１に示すように、シフトレンジ切換装置は、アクチュエータ１、アクチュエータ制御回路２、シフトスイッチ３、自動変速機４、バッテリ５、リレー６、イグニッションスイッチ（ＩＧ）７およびニュートラルスタートスイッチ（ＮＳＷ）８から構成される。
【００１５】
アクチュエータ１は、モータ１０１、減速ギヤ１０２およびインクリメンタル型エンコーダ式位置検出センサ１０３で構成され、自動変速機４のマニュアルシャフト４０１と、減速ギア１０２の出力軸と、ＮＳＷ８とが一体となって回転するように自動変速機４に組み付けられている。
アクチュエータ制御回路２は、モータ制御部２０１と、カウンタ２０２と、モータ制御部２０１に内蔵された不揮発性の書換可能な半導体記憶装置（メモリ）２０３と、シフトスイッチ３およびＮＳＷ８からの信号、ならびにブレーキ信号や車速信号を受ける信号入力段２０４とで構成されている。ここで、モータ制御部２０１は制御手段を構成している。
【００１６】
シフトスイッチ３は、アクチュエータ制御回路２の信号入力段２０４に電気的に接続され、運転者が図示しないシフトレバーを操作することにより、自動変速機４のシフトレンジを選択・指令するためのものである。
【００１７】
自動変速機４は、図２に示すディテント機構４０を備えている。シフトレンジ切換機構としてのディテント機構４０は、自動変速機４のシフトレンジを、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）、セカンド（２）、ロー（Ｌ）の各走行レンジに順に切り換えるためのものである。
【００１８】
図２に示すように、ディテント機構４０は、自動変速機４内の図示しない摩擦係合装置の係合及び解放を、上記各走行レンジの切換状態に応じて切換制御するためのスプール弁４０４及びマニュアルバルブ４０５と、各レンジを保持するためのディテントスプリング４０３及びディテントプレート４０２と、シフトレンジがＰレンジに切り換えられたとき、自動変速機４の図示しない出力軸に設けられたパークギヤ４０８にツメ４０７を嵌合させ、出力軸の回転を停止させるロッド４０６と、ディテントプレート４０２が固定されたマニュアルシャフト４０１とから構成されている。
【００１９】
ディテント機構４０は、図１に示すアクチュエータ１によりマニュアルシャフト４０１が回転すると、ディテントプレート４０２を介してスプール弁４０４がマニュアルバルブ４０５の内部で摺動し、油圧回路を切り換えて自動変速機４のシフトレンジを切り換える。
アクチュエータ作動完了後にアクチュエータの通電を停止したときは、ディテントスプリング４０３とディテントプレート４０２により切り換えたシフトレンジは保持される。
また、Ｐレンジへの切り替えは、アクチュエータ１によりマニュアルシャフト４０１を回転させ、ディテントプレート４０２を介してロッド４０６が図２に示す矢印Ａ方向に押され、ロッド４０６の先端に設けられたテーパー部によりツメ４０７が図２に示す矢印Ｂ方向に押し上げられて、自動変速機４の出力軸に固定されたパークギヤ４０８とツメ４０７が機械的にロックして車両の駆動軸が機械的に係止されてＰレンジに切り換わる。
バッテリ５は、エンジン駆動時に図示しないオルタネータにより充電されており、アクチュエータ制御回路２に電力を供給している。リレー６は、ＩＧ７のオン／オフ状態によりバッテリ５からアクチュエータ制御回路２への電力の供給、遮断を切り換えるためのものである。ＩＧ７は、運転者の操作により図示しないエンジンの駆動をオンまたはオフに切り換えるためのものである。
【００２０】
検出手段としてのＮＳＷ８は、自動変速機４のシフトレンジ位置を検出するためのものであり、アクチュエータ制御回路２の信号入力段２０４に電気的に接続され、自動変速機４のマニュアルシャフト４０１と一体に回転可能な図３、図４および図５に示すブラシ８０１を有している。ブラシ８０１は、アクチュエータ１によりマニュアルシャフト４０１が回転されると、マニュアルシャフト４０１の回転方向に従って図３に示す矢印Ｃ方向または図５に示す矢印Ｄ方向に移動する。ブラシ８０１が図３に示す位置から矢印Ｃ方向に移動した場合、Ｐレンジの接点８０３とコモン８０２とが導通し、Ｐレンジを検出する。同様に、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジの各接点８０４、８０５、８０６、８０７、８０８とコモン８０２とが導通することで各レンジに切り換わったことを検出するようになっている。ここで、図２に示すマニュアルバルブ４０５は自動変速機４にノックピン等で位置決めされているわけではなく、また、各部の遊びや加工精度の点で個体毎にばらつきがあるため、ＮＳＷ８で検出するシフトレンジ位置と、実際の自動変速機４のシフトレンジ位置とが一致するように、ＮＳＷ８を自動変速機４に組み付ける際に組み付け角度が調整され、上記のばらつきが吸収されている。
【００２１】
次に、上記構成をもつシフトレンジ切換装置のアクチュエータ１の組み付け手順について、図１および図３〜図８を用いて説明する。
図３に示すように、ＮＳＷ８のブラシ８０１がＰレンジの外側にある状態で、自動変速機４にアクチュエータ１を組み付け、アクチュエータ１をＰレンジから矢印Ｃ方向に駆動し、位置検出センサ１０３の出力パルスをカウンタ２０２でカウントする。このとき、ＮＳＷ８の信号は順番に、導通なし、Ｐレンジ導通、導通なし、Ｒレンジ導通、導通なし、Ｎレンジ導通、導通なし、Ｄレンジ導通、導通なし、２レンジ導通、導通なし、Ｌレンジ導通と切り換わる。このときのＮＳＷ８の出力信号とカウンタ２０２のカウント値との関係を図６に示す。同様に、図５に示すように、ＮＳＷ８のブラシ８０１がＬレンジの外側にある状態からアクチュエータ１をＬレンジから矢印Ｄ方向に駆動したときのＮＳＷ８の出力信号とカウンタ２０２のカウント値との関係を図７に示す。
【００２２】
ここで、図６に示す出力信号（off→Ｐon）のカウント値が１１０で、図７に示す出力信号（Ｐon→off）のカウント値が９０となっている。本来両者は一致するはずであるが、両者のカウント値がずれてしまうのは、減速ギア１０２や、マニュアルシャフト４０１とアクチュエータ１およびＮＳＷ８との接合部に機械的な遊びがあるためである。したがって、図８に示すように、図６に示す出力信号（off→Ｐon）のカウント値と、図７に示す出力信号（off→Ｐon）のカウント値との平均値である１５０がＰレンジの中心を示すカウント値となる。同様に、Ｒレンジの中心を示すカウント値は３５０、Ｎレンジの中心を示すカウント値は５５０、Ｄレンジの中心を示すカウント値は７５０、２レンジの中心を示すカウント値は９５０、Ｌレンジの中心を示すカウント値は１１５０となる。
【００２３】
以上のようにして各レンジの中心を示すカウント値を知ることができ、各レンジを指し示すカウント値を基準値として設定し、この基準値に基づいてアクチュエータ１を制御することにより、アクチュエータ１を自動変速機４に組み付けた後にアクチュエータ１の組み付け角度を調整しなくても、正確にシフトレンジを切り換えることができる。なお上記手順では、Ｐレンジの中心を示すカウント値として、図６に示す出力信号（off→Ｐon）のカウント値と、図７に示す出力信号（off→Ｐon）のカウント値との平均値を採用したが、Ｐレンジの中心を示すカウント値としては、図６に示す出力信号（Ｐon→off）のカウント値と、図７に示す出力信号（Ｐon→off）のカウント値との平均値を採用してもよいし、図６に示す出力信号（off→Ｐon）および（Ｐon→off）のカウント値、ならびに図７に示す出力信号（off→Ｐon）および（Ｐon→off）のカウント値のすべての平均値を採用してもよい。上記のことは、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジの各レンジの中心を示すカウント値についても同様である。
【００２４】
また、上記基準値に基づいてアクチュエータ１を制御する方法としては、アクチュエータ１の制御マップを自動的に作成してモータ制御部２０１に内蔵されたマイコンにこの制御マップを書き込み、制御マップに従ってアクチュエータ１を制御したり、基準値から目標値を設定し、メモリ２０３の空エリアにこの目標値を書き込んでシフトスイッチ３の指令値が目標値の範囲内となるようにアクチュエータ１を制御したり、または基準値とシフトスイッチ３の指令値との偏差を補正するようにアクチュエータ１を制御したりすることができる。
【００２５】
次に、自動変速機のシフトレンジ切換装置の作動について、図１を用いて説明する。
運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態をオンにし、ＩＧ７のオン状態によりリレー６を通じてバッテリ５からアクチュエータ制御回路２に電力が供給され、シフトスイッチ３からアクチュエータ制御回路２にシフトレンジの切換指令が入力されると、モータ制御部２０１はモータ１０１の回転角度を所望のシフトレンジに対応した回転角度に制御する。すると、アクチュエータ１はマニュアルシャフト４０１を回転させて自動変速機４のシフトレンジ（Ｐレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、Ｄレンジ、２レンジ、Ｌレンジ)を切り換える。
【００２６】
このとき、自動変速機４のシフトレンジの位置関係は、例えばＰレンジを基準と考えるとＲレンジはＰレンジから約２０度の位置、Ｎレンジは約３０度の位置、Ｄレンジは約４０度の位置、２レンジは約５０度の位置、Ｌレンジは約６０度の位置にある。アクチュエータ１が減速比１／６０の減速ギア１０２を内蔵しているとすると、モータ１０１の回転位置に直すと、ＲレンジはＰレンジからモータ１０１の３回転と１２０度の位置、Ｎレンジは５回転の位置、Ｄレンジは６回転と２４０度の位置、２レンジは８回転と１２０度の位置、Ｌレンジは１０回転の位置ということになり、この位置情報はモータ制御部２０１に内蔵されたマイコンまたはメモリ２０３にアクチュエータ１の制御マップまたは目標値や基準値として書き込まれている。
【００２７】
そして、位置検出センサ１０３は、モータ１０１のロータの回転に伴ってパルスを出力し、その出力値をカウンタ２０２がカウントしてモータ１０１の回転回数と回転角度位置をモータ制御部２０１に伝達する。モータ制御部２０１はカウンタ２０２から入力したモータ１０１の回転回数と回転角度位置、つまり自動変速機４のシフトレンジがシフトスイッチ３の指令値と一致しているか判断し、両者を一致させるようにモータ１０１を駆動してシフトレンジの切換制御を実行する。
【００２８】
モータ制御部２０１は、エンジンの運転状態をＩＧ７のオン／オフ状態により検出し、運転者の操作によりＩＧ７がオフの状態なったときリレー６の通電を保持し、カウンタ２０２から出力されるモータ１０１の回転回数と回転角度をメモリ２０３に書き込み、書き込みが終了したらリレー６を切断してシステムの電源をオフにする。
運転者がＩＧ７を操作してエンジンの運転状態を再びオンにし、リレー６がオン状態となったときには、メモリ２０３からモータ１０１の回転回数と回転角度を読み出し、この値を初期値として設定し制御を開始する。
【００２９】
なお、アクチュエータ１に通電していない場合、自動変速機４のシフトレンジは、ディテント機構４０により保持されているので、ＩＧ７のオフ状態において自動変速機４のシフトレンジが切り換わることはない。つまり、ＩＧ７のオフ時にモータ１０１の回転回数と回転角度が変わることはない。従って、バッテリ５からモータ制御部２０１に電力が再度供給されたとき、メモリ２０３に記憶されたアクチュエータ１の回転位置と、アクチュエータ１の実際の回転位置とがずれてしまうことはなく、アクチュエータ制御回路２は正常にアクチュエータ１を制御することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の一実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置においては、自動変速機４のシフトレンジ位置を検知するＮＳＷ８の出力信号よりカウンタ２０２のカウント値を参照することで各レンジの中心を示すカウント値を算出し、各レンジを指し示すカウント値を基準値として設定し、この基準値に基づいてアクチュエータ１を制御することにより、ディテント機構４０の組み付け位置精度およびアクチュエータ１の個体ごとのばらつきに関係なく、アクチュエータ１を自動変速機４に組み付ける際の組み付け角度を調整する工程を不要にし、アクチュエータ１を自動変速機４に組み付けることが容易になる。したがって、アクチュエータ１の組み付けおよび整備が容易になるとともに、ディテント機構４０を駆動して自動変速機４のシフトレンジを正確に切り換えることができる。
【００３１】
さらに、本実施例においては、アクチュエータ１の制御マップを自動的に作成してモータ制御部２０１に内蔵されたマイコンにこの制御マップを書き込み、制御マップに従ってアクチュエータ１を制御したり、基準値から目標値を設定し、メモリ２０３の空エリアにこの目標値を書き込んでシフトスイッチ３の指令値が目標値の範囲内となるようにアクチュエータ１を制御したり、または基準値とシフトスイッチ３の指令値との偏差を補正するようにアクチュエータ１を制御したりすることで、アクチュエータ１を自動変速機４に組み付けた後にアクチュエータ１の組み付け角度を調整しなくてもよい。したがって、アクチュエータ１に組み付け位置の基準を検出する手段等を設けることなく、アクチュエータ１の絶対位置を把握することができ、簡単な構成で正確にシフトレンジを切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による自動変速機のシフトレンジ切換装置を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のディテント機構の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のＮＳＷを平面に展開した状態を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のＮＳＷを平面に展開した状態を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のＮＳＷを平面に展開した状態を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のＮＳＷの出力信号とカウンタのカウント値との関係を説明するためのデータ図である。
【図７】本発明の一実施例によるシフトレンジ切換装置のＮＳＷの出力信号とカウンタのカウント値との関係を説明するためのデータ図である。
【図８】本発明の一実施例による各レンジのカウント値を示すデータ図である。
【符号の説明】
１    アクチュエータ
１０１    モータ
１０２    減速ギア
１０３    位置検出センサ
２    アクチュエータ制御回路
２０１    モータ制御部（制御手段）
２０２    カウンタ
２０３    メモリ
２０４    信号入力段
３    シフトスイッチ
４    自動変速機
５    バッテリ
６    リレー
７    ＩＧ
８    ＮＳＷ（検出手段）
４０    ディテント機構（シフトレンジ切換機構）
【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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