JP2007107673A - レンジ切換装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者がシフトスイッチを操作して要求レンジを切り換えた際に、要求レンジの正しい停止位置へスプール7を移動して停止させ、要求レンジを自動変速機12に確実に設定できるレンジ切換装置の制御装置を提供する。
【解決手段】ディテント機構9によってスプール7は各レンジの停止位置にラッチされている。レンジシフト制御部3は、モータ4を起動してスプール7を移動させ、切り換え前レンジと要求レンジとに応じて予め定められた制動位置でモータ4を制動させて、残りの移動をディテント機構9に委ねる。停止したスプール7の位置が要求レンジの正しい停止位置を外れていれば、レンジシフト制御部3は、停止した位置と正しい停止位置との間に補正制動位置を設定してモータ4を起動させ、補正制動位置に達するとモータ4を制動する。
【選択図】図1
【解決手段】ディテント機構9によってスプール7は各レンジの停止位置にラッチされている。レンジシフト制御部3は、モータ4を起動してスプール7を移動させ、切り換え前レンジと要求レンジとに応じて予め定められた制動位置でモータ4を制動させて、残りの移動をディテント機構9に委ねる。停止したスプール7の位置が要求レンジの正しい停止位置を外れていれば、レンジシフト制御部3は、停止した位置と正しい停止位置との間に補正制動位置を設定してモータ4を起動させ、補正制動位置に達するとモータ4を制動する。
【選択図】図1
Description
本発明は、運転者が選択した要求レンジを検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータを起動/制動させて自動変速機の変速モードを切り換えるレンジ切換装置の制御装置に関する。
従来の自動変速機を備えた車輌では、シフトレバーの操作量が、自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブへ機械的に伝達されて、油路を直接に切り換えることにより、変速モード(例えば、Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)が切り換えられる。
これに対して、いわゆるシフトバイワイヤ(SBW)システムの自動変速機を備えた車輌では、運転者が選択した要求レンジをポジションセンサ等で検知して電気信号に変換し、この電気信号に応じてモータやソレノイドを作動させて、電気制御的に自動変速機の油圧システムのマニュアルバルブを切り換えている。
特許文献1には、マニュアルバルブのスプール(油路切換軸)を連結したディテントレバーを回転させるモータ駆動機構を設け、シフトレンジ制御部が、モータの回転方向と起動/制動のタイミングを制御して、自動変速機に変速モードを設定するレンジ切換装置が示される。
シフトレンジ制御部は、運転者が操作するシフトレバーのポジションをポジションセンサで読み取るとともに、ディテントレバーの回転角度をエンコーダで読み取ってスプールの現在位置を検知している。そして、ディテントレバーを複数の停止位置にラッチするディテント機構がスプールをPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジのそれぞれの停止位置へ付勢しており、シフトレンジ制御部は、ディテント機構によって強制的にスプールが各レンジ位置へ位置補正される範囲でモータ駆動を停止させている。
特許文献1に示されるレンジ切換装置は、ディテント機構による自律的な位置決めが期待できる範囲までスプールを移動させると、モータを制動して、その後の停止位置までのスプールの移動と位置決めとはディテント機構に委ねている。これにより、安価な直流モータを用いた簡単な制御によって、高速で確実な変速モードの切り換えを可能にしている。
しかしながら、特許文献1に示されるレンジ切換装置は、ディテント機構の凸部に対応する位置でモータが停止するようにブレーキポイントが一意に設定されている。また、現在選択されているレンジ位置について考慮しておらず、現在選択されている所定のレンジから運転者によって選択された要求レンジにそれぞれモータを停止させるためのブレーキポイントが個々にそれぞれ設定されていない。そのため、例えば、RレンジからNレンジと、PレンジからNレンジとのように、現在選択されているレンジが異なり、運転者が選択した要求レンジが同じといった場合、要求レンジの手前で停止したり、要求のレンジを通り越したりなどして、運転者が選択した要求レンジが自動変速機にうまく設定されない可能性がある。
さらに、スプールを移動させるモータ駆動機構やディテント機構の機械部品が劣化していたり、極端な寒冷地でエンジン起動直後だったりした場合、ディテント機構の付勢に打ち勝ってスプールが各レンジの間である中間位置で停止してしまい、運転者が選択した要求レンジが自動変速機にうまく設定されない可能性がある。
本発明は、レンジ切換装置を制御して、現在選択されているレンジ位置から運転者が選択した要求レンジに速やかにスプールを移動させて、運転者が選択した要求レンジを自動変速機に確実に設定できるレンジ切換制御装置を提供することを目的としている。
さらに、万が一、スプールが各レンジの中間位置で停止した場合に、速やかにスプールを正常な停止位置へ移動させて、運転者が選択した要求レンジを自動変速機に確実に設定できるレンジ切換制御装置を提供することを目的としている。
請求項1に係る発明(例えば、図1、図6参照)は、車輌の走行レンジを運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材(7)、前記所定の走行レンジになるように前記切換部材(7)を移動させるモータ(4)、および前記切換部材(7)を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータ(4)を制御するモータ制御手段(3)を備えたレンジ切換装置の制御装置において、前記切換部材(7)の移動位置を検知する検知手段を有し、前記モータ制御手段(3)は、前記切換部材(7)の移動位置から前記切換部材(7)を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材(7)の制動位置(図7表)に基づいて前記モータ(4)を制御するものである。
請求項2に係る発明は、請求項1のレンジ切換装置の制御装置において、前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置と前記移動位置を比較し、前記切換部材(7)が前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置に相当するか否かを判断する比較手段(S14)と、前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置と前記移動位置との中間に前記切換部材(7)の補正制動位置を定める補正手段(S21)とを有し、前記比較手段によって前記移動位置が前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置に相当しないと判断された場合(S14のYES)に、前記補正制動位置に基づいて前記モータ(4)を制御するものである。
請求項3に係る発明は、請求項2のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正制動位置は、前記切換部材(7)の移動位置から前記切換部材(7)を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材(7)の制動位置であり、前記切換部材(7)の移動位置と前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置に基づいて予め定められている(図7:表)ものである。
請求項4に係る発明は、請求項3のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置から近いほど前記補正制動位置を前記切換部材(7)の移動位置に近づくように変更し、前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置から遠いほど前記補正制動位置を前記切換部材(7)の移動位置から遠くなるように変更するものである。
請求項5に係る発明は、請求項3のレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置に相当しないと判断された前記移動位置から前記補正制動位置までの距離を、該移動位置から前記所定の走行レンジに対応する位置までの距離に比例させるように変更する(図11:線図)ものである。
請求項6に係る発明は、請求項3乃至5いずれかのレンジ切換装置の制御装置において、前記補正手段は、前記モータ(4)の電源電圧に応じて前記補正制動位置を変更し、前記電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材(7)の位置に相当しないと判断された前記移動位置から遠い位置に前記補正制動位置を変更する(図13:線図)ものである。
請求項7に係る発明は、請求項3乃至6いずれかのレンジ切換装置の制御装置において、前記モータ制御手段(3)は、前記補正制動位置へ向かって前記切換部材(7)を移動させる際には、前記制動位置へ向かって前記切換部材(7)を移動させる際よりも、前記モータ(4)への印加電圧を実質的に減少させる(図8:センサ角度傾き)ものである。
なお、説明中の括弧を付した記号は、添付した図面における相当する構成部材に付された参照記号であるが、この参照記号は、図面を参照して各請求項の構成や作用効果の理解を容易にするための便宜に過ぎず、請求項の構成部材の実施形態を限定するものではない。
請求項1のレンジ切換装置の制御装置は、運転者が要求レンジの指令操作を行うと、モータを起動させて要求レンジに対応する所定の走行レンジへ向かって切換部材を移動させ、予め定められた制動位置でモータを制動させることにより、所定の走行レンジに対応する位置に切換部材を停止させる。これにより、通常は、自動変速機に正しく変速モードが設定される。
請求項2のレンジ切換装置の制御装置は、移動を経て停止させた切換部材が所定の走行レンジに対応する位置から外れている場合、即座に補正制動位置を定めて所定の走行レンジに対応する位置へ向かって切換部材を再移動させる。従って、最初の移動で万が一、切換部材が所定の走行レンジに対応する位置へうまく停止できなかったとしても、2回目の移動によってほぼ確実に切換部材を所定の走行レンジに対応する位置へ停止して、要求レンジを正しく自動変速機に設定できる。
なお、2回目の移動でも切換部材が要求レンジの正しい停止位置に停止しない場合、再度、2回目に停止した位置と目標の停止位置との間に補正制動位置を設定して3回目の移動を実行してもよい。しかし、そのような場合は、機械的、環境的な異常事態の可能性が高いので、3回目の移動を行う代わりに所定のアラーム処理が行われてもよい。
請求項3のレンジ切換装置の制御装置は、所定の走行レンジに対応する位置を外れた位置について、補正制動位置(の基準値)が予め定められている。従って、所定の走行レンジへ向かって切換部材を移動させて制動位置で制動させる同じ手順、同じ構成で、正しい位置への再移動と制動の制御を実行できる。
請求項4のレンジ切換装置の制御装置は、正しい停止位置からの距離、すなわち再移動によって埋め合わせなければいけない距離に応じてモータを作動させる距離を変化させる。つまり、再移動の距離が長いほどモータを作動させる距離を長くして、要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を確実に近付ける。
請求項5のレンジ切換装置の制御装置は、切換部材が停止した位置が正しい停止位置から遠い場合には、それが近い場合よりも長い距離に渡ってモータを作動させ続ける。従って、機械的な抵抗が大きくて正しい停止位置から遠い位置で停止した場合でも、正しい停止位置へ十分に近付けてモータを制動することによって、確実に要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を誘導できる。
請求項6のレンジ切換装置の制御装置は、モータの電源電圧が低い場合には、同じ補正制動位置へ達したときの切換部材の移動速度、すなわち切換部材を駆動する機構の慣性力が少ないので、正しい停止位置により近い位置でモータを制動する。電源電圧が高い場合には、逆に、勢いがつき過ぎるので、正しい停止位置から遠い位置でモータを制動する。従って、電源電圧が変化しても、要求レンジの正しい停止位置へ切換部材を確実に誘導して位置決め停止できる。
請求項7のレンジ切換装置の制御装置は、運転者の選択操作に応じてレンジ間の切換を行う1回目の移動時よりも小さな電圧をモータに印加して、実際に停止した位置から補正制動位置までの2回目の移動を行う。従って、1回目の移動をパワフルで迅速なものとする一方、2回目の移動を繊細でゆるやかなものとして、要求レンジの正しい停止位置に近接して実行される補正制動位置での制動タイミングが万が一少し遅れても、隣接する次のレンジ範囲へ切換部材を進入させない。従って、1回目の移動によるレンジ切換の高い応答性と2回目の移動による要求レンジの正しい停止位置への確実な誘導とが両立する。
以下、本発明の一実施形態である自動変速機12のレンジ切換装置1について、図面を参照しながら詳細に説明する。レンジ切換装置1は、シフトスイッチ2を操作して、自動変速機12にPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジの4段階の変速モードを設定しているが、本発明は、従来のシフトレバー型の入力装置やボタンスイッチ等を操作して、3段階以下または5段階以上の変速モードを設定する実施形態にも利用可能である。
また、特許文献1に示される各実施形態でも、本発明に係る制御を利用可能であるが、特許文献1に示される自動変速機やレンジ切換装置の一般的な構造、一般的な製造方法、一般的な制御方法等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、煩雑を避けるべく、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。
なお、各図面において、同一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有するものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。
<レンジ切換装置>
図1は本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図、図2はレンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図、図3はモータ制御回路の説明図、図4はディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。本実施形態のレンジ切換装置1は、車輌に搭載される自動変速機(例えば多段自動変速機や無段変速機(CVT))12に組み込まれている。
図1は本実施形態のレンジ切換装置を組み込んだ自動変速機の制御系の部分的なブロック図、図2はレンジ切換装置の機械的な構成を説明する斜視図、図3はモータ制御回路の説明図、図4はディテント機構と位置センサの出力との関係の説明図である。本実施形態のレンジ切換装置1は、車輌に搭載される自動変速機(例えば多段自動変速機や無段変速機(CVT))12に組み込まれている。
図1に示すように、本実施形態のレンジ切換装置1は、運転者によって走行レンジが選択されるレンジ選択手段としてのシフトスイッチ2と、シフトスイッチ2からの電気信号(シフト信号)S1に基づく電気信号(制御信号)を発生させるレンジシフト制御部3と、レンジシフト制御部3からの電気信号に基づいてモータ4を駆動制御する制御信号を発生させるモータ駆動部4aと、駆動制御されたモータ4の回転運動を直線運動に変換する変換機構5と、変換機構5の直線運動を揺動運動に変換するアーム部材6と、アーム部材6の揺動運動によって移動され、複数の停止位置で停止位置に応じた走行モードを自動変速機12に設定するスプール7と、スプール7をそれぞれの停止位置へ向かって付勢するディテント手段9と、スプール7を複数の停止位置の間で移動させるモータ4と、スプール7の現在位置を検知する検知手段8と、レンジシフト制御部3からの許可信号を受けて自動変速機12のクラッチ締結を行うA/T制御部12aとで構成されている。
シフトスイッチ2は、運転者が自ら操作して自動変速機12に設定したい要求レンジを選択するスイッチである。シフトスイッチ2には、自動変速機12のP(パーキング)レンジ、R(リバース)レンジ、N(ニュートラル)レンジ、D(ドライブ)レンジの各変速モードが表示されている。そして、切換設定された要求レンジに対応するシフト信号S1をレンジシフト制御部3へ入力する。 なお、シフトスイッチ2は、運転者の意思を反映することができるもの、すなわち運転者によって選択された要求レンジに対応するシフト信号S1を発生させることができるものであれば、シフトスイッチ2以外のものに置き換えてもよい。例えば、シフトボタン、シフトレバー、音声入力装置等を使用することができる
レンジシフト制御部3は、シフトスイッチ2で発生されたシフト信号S1に基づいてモータ駆動部4aを作動させることにより、モータ4の起動/制動/回転方向を制御する。位置センサ8は、マニュアルシャフト34の回転角度位置を検知して、間接的にスプール7の位置を検知する(図4参照)。レンジシフト制御部3は、位置センサ8から入力される出力電圧に基づいて、スプール7の現在位置と、各変速モードに対応するスプール7の停止位置とを識別してモータ4の回転方向を定め、また、起動と制動のタイミングを制御する。なお、レンジシフト制御部3は、シフトスイッチ2からのシフト信号S1に基づいて、モータ4によりスプール7の動作を制御して変速モードを切り換えるマイコン制御回路、いわゆるシフトバイワイヤシステム(SBW)をコントロールするためのコントロールユニット(SBW−ECU)である。
本実施形態のレンジ切換装置1を制御するレンジシフト制御部3は、図6に示すように、運転者が設定した要求レンジに基づいてモータ4を制御してスプール7を移動させ、現在位置が要求レンジの制動位置に達するとモータ4を制動するステップS11〜S20と、停止した現在位置と目標の停止位置とを比較するステップS14と、停止した現在位置と目標の停止位置との中間に補正制動位置を定めるステップS21と、ステップS14によって現在位置が目標の停止位置に相当しないと判断された場合(S14のNO)に、モータ4を制御してスプール7を再び移動させ(S22)、現在位置が補正制動位置に達すると(S23のYES)モータ4を制動させる(S18)ステップS21〜S23、S18とを有する。
そして、レンジシフト制御部3は、図11に示すように、ステップS21が、停止した現在位置から補正制動位置までの距離を、停止した現在位置から停止位置までの距離に比例させて補正制動位置を定める。
そして、レンジシフト制御部3は、図13に示すように、ステップS21が、モータ4の電源電圧に応じて補正制動位置を異ならせ、電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、停止位置から遠い位置に補正制動位置を定める。
そして、レンジシフト制御部3は、図8に示すように、ステップS21〜S23、S18が、補正制動位置へ向かってスプール7を移動させる際には、制動位置へ向かってスプール7を移動させる際よりも、モータ4への印加電圧を減少させる。
A/T制御部(自動変速機電子制御ユニット:A/T ECU)12aは、自動変速機12の外側に取り付けられて自動変速機12の全体を制御するもので、後述するように、レンジシフト制御部3からの許可信号を受けて自動変速機12のクラッチ締結を行う。
図2に示すように、ケース部材10は、自動変速機12(図1)に固定され、マニュアルシャフト34の駆動機構と、レンジシフト制御部3と、モータ駆動部4aとを格納している。ケース10から突出したマニュアルシャフト34がディテントレバー40を回転して、スプール7を軸方向に移動させる。
モータ4は、その出力軸をケース部材10内に挿入するようにして、ケース部材10の外側に取り付けられている。モータ4としては、永久磁石を有する直流モータが使用される。モータ4の出力は、その出力軸に固定した出力ギア26からギア25へ伝達されてボールねじ軸21を回転させる。
本実施形態では、ギア25の回転を往復運動に変換するために、ボールねじ機構5を採用している。ボールねじ機構5は、ボールねじ軸21とボールナット22との間に不図示の多数のボール23を循環可能に介装しており、ボールねじ軸21に対してボールナット22が軸方向へ移動可能に係合されている。
ボールナット22は、不図示の案内機構によって回転止めされているので、ボールねじ軸21の回転に対して、回転不能/軸方向移動可能である。ボールナット22の両側面には、ボールねじ軸21に直交する方向に係合溝27が形成されている。係合溝27には、後述するアーム部材6の一端が係合される。
ボールねじ機構5は、回転運動を直線運動に、また、この逆に直線運動を回転運動に変換できる。ボールねじ軸21を回転させると、ボールナット22が軸方向に移動する一方、ボールナット22を軸方向に移動させた場合にも、比較的容易に、ボールねじ軸21が回転する。
ここで、比較的容易とは、ボールねじ軸21に作用するディテント機構9の付勢力が、ギア25から出力ギア26を経て、外からモータ4を強制回転させ、これにより、スプール7が所定の停止位置へ位置決めされる程度に容易という意味である。
アーム部材6は、先端側に二股部30を有し、二股部30の先端の円板状の部分がボールナット22の係合溝27に係合している。アーム部材6の回転中心側には矩形の透孔33が穿設され、透孔33には、マニュアルシャフト34の一方の端部に形成された角柱状の嵌合部38が嵌合されている。マニュアルシャフト34は、アーム部材6とディテントレバー40とを連結して、マニュアルシャフト34を中心にして一体に回転させる。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44は、ディテントレバー40の透孔43に嵌合されている。
従って、ボールナット22が軸方向に移動するのに伴って、二股部30がマニュアルシャフト34を中心に回転すると、アーム部材6がマニュアルシャフト34を回転駆動して、ディテントレバー40を回転させる。
位置センサ8は、筐体がケース部材10に固定され、中央を貫通して回転可能に配置されたマニュアルシャフト34の回転角度位置(スプール7の軸方向位置)を検知する。位置センサ8には、ポテンショメータが採用されていて、マニュアルシャフト34の回転角度位置に対応した電圧が出力される。
マニュアルシャフト34の回転角度位置と、スプール7の軸方向位置とは、ディテントレバー40を介して、図4に示すように、一対一対応しているので、以下の説明では、位置センサ8の出力でスプール7の軸方向位置を説明する。なお、位置センサ8には、角度位置に応じたデジタル値を出力する光学エンコーダや磁気スケールを採用してもよい。
スプール(切換部材)7は、バルブボディ11内に配設されたマニュアルバルブ35に挿入されて、軸方向(矢印A、B方向)に移動自在な弁体部材である。スプール7は、軸方向に移動することにより、バルブボディ11内の油路を切り換えて、自動変速機12(図1)に所定の変速モードを設定する。スプール7は、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、Dレンジに対応するD位置の間で往復移動できる。スプール7の先端にはフック36が固定され、フック36の先端側がディテントレバー40の係合孔37に回転自在に挿入されている。
ディテント機構9は、ディテントレバー40と、ディテントスプリング41と、ローラ42とを有している。ディテントレバー40の回転中心の透孔43には、マニュアルシャフト34の嵌合部44が嵌合しており、ディテントレバー40は、マニュアルシャフト34を回転中心として回転する。
ディテントレバー40の一方の回動端であるアーム部46には、上述したフック36の係合孔37が穿設されている。回転するディテントレバー40は、フック36を押し引きして、スプール7を軸方向位置に移動させる。ディテントレバー40の中間位置には、不図示のパーキング機構が係合される透孔45が穿設されている。
ディテントレバー40の他方の回動端(上部)には、スプール7の4つのレンジ位置(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)に対応させたレンジ溝a、c、e、gが形成され、レンジ溝a、c、e、gは、凸部b、d、fで相互に隔てられている。
ディテントスプリング41は、長板状のバネ材料によって形成され、その基端部48がバルブボディ11に固定されている。ディテントスプリング41の先端には二股部50が形成され、二股部50の間に、ローラ42が回動自在に支持されている。
ディテントスプリング41は、回動自在なローラ42をディテントレバー40のレンジ溝a、c、e、gの傾斜面に押圧して、ローラ42が各レンジ溝a、c、e、gの谷底に到達するまでディテントレバー40を回転させる。これにより、スプール7を4つのレンジ位置(Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジ)に精度よく位置決め保持できる。
図3の(a)に示すように、モータ駆動部4aは、レンジシフト制御部3の出力信号に応じて4つのスイッチ素子FET1、FET2、FET3、FET4をON/OFF制御して、モータ4にバッテリー50を接続し、モータ4の起動/制動/回転方向を制御する。正転/逆転/制動の各動作に対応するスイッチ素子FET1、FET2、FET3、FET4のON/OFF組み合わせは図3の(b)に示すとおりである。
図3の(b)に記載されるON、OFFの意味は、例えば、正転時にはFET1とFET4がONである通電状態にされ、FET2とFET3がOFFである非通電状態にされることを示している。その他の逆転、ブレーキと停止の状態については、図3の(b)に記載するようにFET1、FET2、FET3とFET4をそれぞれ正転の状態で説明したような通電および非通電の状態にするON/OFF制御を行うため詳細については省略する。
なお、本実施形態では、FET1、FET2、FET3とFET4をそれぞれ図3の(b)に示すようにON/OFF制御したが、モータ4を正転、逆転、ブレーキと停止状態に出来れば、どのようなON/OFF制御を行ってもよい。
また、図3の(b)に示したモータ4の正転と逆転は、モータ4の所定の回転方向を正転と定め、その逆の回転方向を逆転と定めしているだけであり、図3の(a)に図示した正転時の電流の流れを破線のような設定に限るものではない。さらに、図3の(b)のモータ4のブレーキとは、モータ4を正転と逆転の両方向に回転しにくい状態、すなわちロックさせる状態にすることである。モータ4の停止とは、モータ4を正転と逆転の両方向に任意に回転させうる状態、すなわちフリーで回転し得る状態にし、FET1、FET2、FET3とFET4の全てを非通電状態にすることである。
制動に際しては図3の(b)のブレーキの行に示されるように、モータ4、スイッチ素子FET3、FET4の閉回路を形成して、バッテリー50からの電力供給を遮断して、モータ4の発電エネルギーを消費する。電圧検知部3cは、バッテリー50の電圧を検知する。また、制動としてFET1とFET2をON、FET3とFET4をOFFし、閉回路を形成しても良い。
図4の(d)に示すように、位置センサ8の出力電圧は、ローラ42が係合するディテントレバー40(すなわちマニュアルシャフト34)の回転角度位置に対応している。図4の(c)に示すように、マニュアルシャフト34の回転角度位置は、スプール7(図2)の軸方向位置に対応している。
図4の(a)に示すように、ティントレバー40には、上述したように、凸部b、d、fで相互に隔てられたレンジ溝a、c、e、gが形成されている。ローラ42がレンジ溝a内にあって、ディテントレバー40が比較的容易に揺動することができる状態では、ディテントレバー40は、ディテントスプリング41(図2)の弾性力に基づくローラ42の付勢力によって停止位置a1に位置決めされる。つまり、レンジ溝a内の停止位置a1は、ローラ42がレンジ溝a内にあるときにモータ4を制動させて、ディテントレバー40を停止させた際に、ローラ42の付勢力によってディテントレバー40が強制回動されてローラ42が落ち着く位置である。
同様にして、レンジ溝c内の停止位置c1は、ローラ42がレンジ溝c内にあるときにモータ4を制動させて、ディテントレバー40を停止させた際に、ローラ42の付勢力によってディテントレバー40が強制回動されてローラ42が落ち着く位置である。停止位置e1、停止位置g1についても同様である。
図4の(d)に示す停止位置a1、c1、e1、g1は、シフトスイッチ2(図1)を操作して選択されるPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジを自動変速機12に設定した際のスプール7の停止位置に対応している。シフトスイッチ2を通じてPレンジが選択されると、マニュアルシャフト34が停止位置a1に回動されて、スプール7がPレンジ位置に位置決めされる。レンジ溝a、c、e、gは、幅を持った領域であり、厳密には、これらレンジ溝a、c、e、gの一部である停止位置a1、c1、e1、g1がスプール7のPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジの停止位置にそれぞれ対応している。
レンジシフト制御部3(図1)は、位置センサ8(図2)の出力電圧からディテントレバー40の回転角度位置を判別して、シフトスイッチ2からのシフト信号S1に応じた新しい停止位置へスプール7を移動させる。
図4の(a)に示すように現在位置がPレンジであれば、レンジシフト制御部3は、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジに対応させて、移動方向の前方、停止位置の手前に制動位置(ブレーキポイント:BP)c2、e2、g2を設定する。また、図4の(b)に示すように現在位置がDレンジであれば、Nレンジ、Rレンジ、Pレンジに対応させて、移動方向の前方、停止位置の手前に制動位置e3、c3、a3を設定する。レンジシフト制御部3(図1)は、位置センサ8の検出信号が制動位置c2、e2、g2、e3、c3に達したときに、図3の(b)のブレーキの行に示されるように、スイッチ素子FET1、FET2、FET3、FET4を制御してモータ4への電力供給を停止して制動を行い、その後のローラ42の停止位置a1、c1、e1、g1への移動(つまりディテントレバー40の回転)をディテント機構9の付勢力に委ねる。
例えば、図4の(a)に示すように、ローラ42がPレンジのレンジ溝aに位置しているときに、Rレンジへの切換操作が実行されると、レンジシフト制御部3は、停止位置a1でモータ4を正転起動し、位置センサ8の出力電圧が制動位置c2に対応する値になったときに、モータ4を制動する。これにより、ローラ42は、レンジ溝a内から凸部bを越えてレンジ溝c内に入り、ディテント機構9によって切換位置c1に位置決め停止される。
このとき、図2に示すように、モータ4が起動されると、ボールねじ軸21が回転し、この回転によってボールナット22が、ボールねじ軸21に沿って移動して、アーム部材6を揺動させる。アーム部材6の揺動は、マニュアルシャフト34を介して、ディテントレバー40を回転させ、ディテントレバー40の回転がスプール7を軸方向に移動させてRレンジの停止位置へ向わせる。
そして、モータ4がレンジ溝cの下り坂途中で制動されると、ディテントレバー40は、ディテントスプリング41が後押しするローラ42の付勢力と、機構の慣性力とによってさらに回転され、この追加的な回転によって、ローラ42は、レンジ溝c内の停止位置c1に精度よく位置決め保持される。ディテント機構9の付勢力がディテントレバー40を回転させると、マニュアルシャフト34、アーム部材6を介してボールナット22が軸方向に移動され、ボールねじ軸21が回転する。従って、Pレンジの停止位置にあったスプール7は、精度よくRレンジの停止位置に位置決め停止される。
また、図4の(b)に示すように、ローラ42がDレンジの停止位置g1に位置しているときに、Rレンジへの切換操作が行われると、レンジシフト制御部3は、停止位置g1でモータ4を逆転起動し、位置センサ8の出力電圧が制動位置c3に対応する値になったときに、モータ4を制動する。これにより、ローラ42は、レンジ溝g内から凸部f、dを越えてレンジ溝c内に入り、ディテント機構9によって停止位置c1に位置決め停止される。
このように、現在位置から見て停止位置a1、c1、e1、g1の手前に位置する制動位置c2、e2、g2、e3、c3、a3でモータ4を制動することにより、最小時間でローラ42を各レンジ溝a、c、e、gの谷底へ確実に誘導して停止させることができる。また、マニュアルシャフト34の回転抵抗が経時変化で増大しても、停止位置a1、c1、e1、g1に近付いた状態でレンジ設定を確実に実行できる。また、万が一制動が遅れたり、制動力が不十分だったりした場合でも、勢いで凸部b、d、fを乗り越えて次のレンジ溝a、c、e、gにローラ42が進入しない。
<切換制御>
図5は本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図、図6はレンジシフト制御部による切換制御のフローチャート、図7はレンジシフト制御部が設定する制動位置および補助制動位置のマップ、図8は停止位置に達しない場合の制御のタイムチャート、図9は停止位置を越えた場合の制御のタイムチャートである。
図5は本実施形態のレンジ切換装置の制御系のブロック図、図6はレンジシフト制御部による切換制御のフローチャート、図7はレンジシフト制御部が設定する制動位置および補助制動位置のマップ、図8は停止位置に達しない場合の制御のタイムチャート、図9は停止位置を越えた場合の制御のタイムチャートである。
図5に示すように、現在レンジ判定部3aは、位置センサ8の出力電圧を検知して、自動変速機12に設定された現在ポジション(現在の変速モード)を判定する。要求レンジ判定部3bは、シフトスイッチ2の設定状態を検知して、要求レンジの切換操作の有無と、変更後の要求レンジ、すなわち運転者の要求レンジである指令ポジションとを判定する。
レンジシフト制御部3内のD切換許可判定部F2は、自動変速機12におけるDレンジ締結の許可・不許可をAT制御部12aに指令する。D切換許可判定部F2は、運転者の要求レンジがDレンジであって、位置センサ8の出力がDレンジの範囲内であって、Dレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合にDレンジ締結を許可する。
レンジシフト制御部3内のR切換許可判定部F3は、自動変速機12におけるRレンジ締結の許可・不許可をAT制御部12aに指令する。R切換許可判定部F3は、運転者の要求レンジがFレンジであって、位置センサ8の出力がRレンジの範囲内であって、Rレンジから他レンジへのシフト実行中でない場合にRレンジ締結を許可する。なお、レンジシフト制御部3内の上述したD切換許可判定部F2、R切換判定部F3以外にシフトスイッチ2に対応するその他のレンジ、例えば、Pレンジ、Nレンジに対する切換許可判定部をそれぞれ同様に有している。(不図示)
図2、図5を参照して図6に示すように、現在レンジ判定部3aによって現在ポジションが読み込まれ(S11)、要求レンジ判定部3bによって指令ポジションが読み込まれると(S12)、レンジシフト制御部3は、現在ポジションが指令ポジションに一致するか否かを判定する(S13)。そして、運転者によってシフトスイッチ2が操作されて、現在ポジションと指令ポジションとが一致しなくなると(S13のNO)、レンジシフト制御部3は、現在ポジション(位置センサ8の出力)がレンジ設定の停止位置にある(ローラ42がディテントレバー40のレンジ溝a、c、e、gの谷底にある)のか、停止位置を外れた位置で停止しているのかを判定する(S14)。
そして、現在ポジションが停止位置にあって、通常のシフト変更に該当する場合(S14のYES)、レンジシフト制御部3は、現在ポジションと指令ポジションとで図7に示すマップを参照してシフト変更の制動位置、すなわち、現在ポジションから見て指令ポジションの手前に位置する制動位置を設定する(S15)。
例えば、現在ポジションがPレンジで停止している場合、図7ではfromPとして記載され、運転者が選択した要求レンジがNレンジの場合、図7ではtoNと記載されている。したがって、この場合、制動位置としてpnが設定される。なお、図7、図15での制動位置マップの単位は角度の度であるが、センサの電圧をそのまま利用しても良い。
そして、レンジシフト制御部3は、現在ポジションでモータ4を起動させてディテントレバー40の回転を開始させ(S16)、設定された制動位置に達したか否かを判定する(S17)。そして、位置センサ8の出力が制動位置に達すると(S17のYES)、レンジシフト制御部3は、モータ4の制動を開始させ(S18)、現在ポジションが変化しなくなると、ディテントレバー40の停止と判断して(S19のYES)、モータ4の制動を解除して(S20)、制御の最初に戻る。
この1回目の移動で位置センサ8の出力が目標の停止位置に入っていれば、S11〜S13のフローが繰り返される状態でシフト動作が完了する。しかし、万が一、位置センサ8の出力が目標の停止位置から外れて、ローラ42がディテントレバー40のレンジ溝a、c、e、gの斜面に引っ掛かっていれば、現在ポジションと指令ポジション(目標の停止位置)とが一致せず(S13のNO)、また、現在ポジションがどの停止位置にも一致しない(S14のNO)ので、レンジシフト制御部3は、現在ポジションと指令ポジションとで図7に示すマップを参照して補正制動位置、すなわち、停止位置を外れた現在ポジションと目標の停止位置との間に位置する制動位置を求める(S21)。
例えば、現在ポジションがPであり、運転者が選択した要求レンジがNの場合、かつ、PレンジとRレンジの間でディテントレバー40が停止した場合、図7のマップより現在位置from PRと要求レンジNとの交差するprnが補正制動位置として設定される。またRレンジとNレンジの間でディテントレバー40が停止した場合、ここで図7のマップより現在位置from RNと要求レンジNとの交差するrnnが補正制動位置として設定される。
そして、レンジシフト制御部3は、現在ポジションでモータ4を起動させてディテントレバー40の回転を開始させる(S22)。このとき、レンジシフト制御部3は、図3の(a)に示すFET1、FET3をPWM制御して、1回目の駆動よりもモータ4への供給電力を少なくする。レンジシフト制御部3は、補正制動位置に達したか否かを判定して(S23)、補正制動位置に達すると(S23のYES)、モータ4の制動を開始させ(S18)、現在ポジションが変化しなくなるとディテントレバー40の停止と判断して(S19)、モータ4の制動を解除して(S20)、制御の最初に戻る。このようにして、ディテントレバー40は、ほぼ確実に目標の停止位置へ位置決め停止され、自動変速機12には、指令ポジションに一致した変速モードが設定される。
図8には1回目の移動で停止位置に達しなかった場合の制御がタイムチャートによって示される。図8に示すように、時刻t1でPレンジからNレンジへの切換操作がなされると、現在レンジがPレンジなので、図7の制動位置(ブレーキ指令角度)pnが設定されてモータ4が起動される。そして、モータ4によって駆動されるディテントレバー40の回転に伴って位置センサ8の出力電圧は増加する。時刻t2で位置センサ8の出力が制動位置pnに達すると、モータ4の制動が開始され、時刻t3でディテントレバー40の停止が確定して制動が解除される。
その後、再び現在ポジションと指令ポジションとが比較されて、現在ポジションが目標の停止位置に達していないRレンジとNレンジとの間である中間位置h2であったため、図7の補正制動位置rnrが設定され、印加電圧を下げて、1回目よりもゆっくりとモータ4を起動させた。そして、時刻t4で位置センサ8の出力が補正制動位置rnrに達すると、モータ4の制動が開始され、時刻t5でディテントレバー40の停止が確認されると、ディテントレバー40は、停止位置nへ位置決め停止されていた。
図9には1回目の移動で停止位置を通り過ぎて停止した場合の制御がタイムチャートによって示される。図9に示すように、時刻t1でPレンジからNレンジへの切換操作がなされると、図8の制御と同様に制動位置pnを設定してモータ4が起動される。時刻t2でモータ4の制動が開始され、時刻t3で制動が解除された時点では目標の停止位置nを通過していた。
その後、再び現在ポジションと指令ポジションとが比較されて、現在ポジションが目標の停止位置に達していないNレンジとDレンジとの間である中間位置h3であったため、図7の補正制動位置rnrが設定され、印加電圧を下げて、1回目よりもゆっくりとモータ4を起動させ、時刻t4で位置センサ8の出力が補正制動位置rnrに達すると、制動を開始し、時刻t5でディテントレバー40の停止が確認されて制動が解除されると、ディテントレバー40は、停止位置nへ位置決め停止されていた。
すなわち、指令ポジションがPレンジからNレンジに変化すると、レンジシフト制御部3は、図7のマップから制動位置pnを設定してモータ4を起動し、制動位置pnでモータ4を制動する。これにより、ほぼ確実にディテントレバー40は、ローラ42をレンジ溝e(図4)の底に位置させて、うまく止まる。
しかし、スプール7(図2)をNレンジに位置決めた状態でディテントレバー40が止まらないで、図8に示すようなRレンジとNレンジとの間である中間位置h2や図9に示すようなNレンジとDレンジとの間である中間位置h3で止まった場合も想定することはできる。
そして、停止した現在ポジションがNレンジに達していない中間位置h2であれば、RN領域と認識してモータ4を再度正転させ、図7に示す制動位置(ブレーキポイント)rnnまできたら制動して所定のNレンジに位置決め停止させる。しかし、停止した現在ポジションがNレンジを越えた中間位置h3であれば、ND領域と認識してモータ4を逆転させ、図7に示す制動位置ndnまできたら制動して所定のNレンジに位置決め停止させる。
<切換制御の変形例>
図10はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図、図11は補助制動位置の演算式の説明図、図12は変形例の制御を説明するタイムチャート、図13はバッテリー電圧に応じた補助制動位置の補正の説明図である。
図10はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図、図11は補助制動位置の演算式の説明図、図12は変形例の制御を説明するタイムチャート、図13はバッテリー電圧に応じた補助制動位置の補正の説明図である。
ところで、図7には停止した現在位置(現在ポジション)がどの領域(RN、ND)にあるかを判定して、固定値の補正制動位置(pnn、ndn)を設定しているが、補正制動位置は、目標の停止位置と停止した現在位置との距離に応じてきめ細かく調整してもよい。
図10に示すように、PレンジからNレンジへとシフトを行う場合、同じRN領域であっても、停止した現在位置iの場合は補正制動位置i’を設定し、停止した現在位置jの場合は補正制動位置j’を設定する。すなわち、図7のようなマップから一律に補正制動位置(pnn、ndn)を選択する代わりに、図11に示すように、停止した結果の現在位置xがNレンジの停止位置nに近いほど補助制動位置x’が現在位置xに近くなるように、また、Nレンジの停止位置nに遠いほど現在位置xから補助制動位置x’までの距離(ディテントレバー40の回転角度)が増すように補助制動位置x’を設定する。レンジシフト制御部3は、Rレンジからモータ4を起動してNレンジへシフトする際の制動位置rn(図7)とNレンジにうまく停止したときの制動位置nとを一次式で補間する演算式(図11)によって、補正制動位置x’を求める。
図12に示すように、時刻t1でPレンジからNレンジへの切換操作がなされると、現在位置がPレンジなので、図7の制動位置(ブレーキ指令角度)pnが設定されてモータ4が起動される。そして、時刻t2で位置センサ8の出力が制動位置pnに達すると、モータ4の制動が開始され、時刻t3でディテントレバー40の停止が確定して制動が解除される。
その後、再び現在位置と要求レンジの停止位置とが比較されて、現在位置が目標の停止位置に達していない中間位置xであったため、図11に示す補正制動位置x’が設定され、印加電圧を下げてモータ4が起動される。そして、時刻t4で位置センサ8の出力が補正制動位置x’に達すると、モータ4の制動が開始され、時刻t5でディテントレバー40の停止が確認されると、ディテントレバー40は、既に停止位置nへ停止していた。
ところで、中間位置xでモータ4を起動させる際には、ディテントレバー40が勢い余ってNレンジから飛び出さないように、図3の(a)に示すモータ駆動部4aがPWM制御を行ってモータ4への電力投入を低下させることは上述したとおりである。
このとき、図3の(a)に示す電圧検知部3cによってバッテリー50の出力電圧を検知して、シフトレンジ制御部3は、図13に示すように、補正制動位置xを補正することができる。バッテリー50の出力電圧が高い場合には、モータ4の起動の勢いが強まってNレンジから飛び出し易くなり、出力電圧が低い場合には、モータ4の起動の勢いが弱まってNレンジへ届かなくなり易いからである。
図13に示すように、バッテリー50の出力電圧が11V未満であれば演算式LL、出力電圧が11V〜13Vの範囲であれば演算式LM、出力電圧が13Vを越えていれば演算式LHを用いて補正制動位置i’をi’_L、i’_M、i’_H、補正制動位置j’をj’_L、j’_M、j’_H、補正制動位置x’をx’_L、x’_M、x’_Hへとそれぞれ3段階に補正する。
なお、バッテリー50の出力電圧に応じてPWM制御のデューティを変化させて、出力電圧が変化してもモータ4にほぼ一定の電力供給が行われるようにしても、同様な効果を期待できる。
<比較例の制御>
図14は比較例の制御のフローチャート、図15はレンジシフト制御部が設定する制動位置のマップ、図16は比較例の制御のタイムチャート、図17はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図である。図15のマップは、図7の現在ポジションがPレンジ、Rレンジ、NレンジとDレンジなどの所定レンジで有る場合、すなわち、現在ポジションが運転者によって選択可能な制動位置(例えば、Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジなど)に有る場合、運転者がシフトスイッチ2を駆動し、運転者が選択した要求レンジに移動させる場合に使用される基本制御マップである。
図14は比較例の制御のフローチャート、図15はレンジシフト制御部が設定する制動位置のマップ、図16は比較例の制御のタイムチャート、図17はディテントレバーとローラとの関係を示す模式図である。図15のマップは、図7の現在ポジションがPレンジ、Rレンジ、NレンジとDレンジなどの所定レンジで有る場合、すなわち、現在ポジションが運転者によって選択可能な制動位置(例えば、Pレンジ、Rレンジ、Nレンジ、Dレンジなど)に有る場合、運転者がシフトスイッチ2を駆動し、運転者が選択した要求レンジに移動させる場合に使用される基本制御マップである。
これに対し、図7のマップは、現在ポジションが運転者によって選択不可能な制動位置(例えば、PレンジとRレンジの間、RレンジとNレンジの間など)に有る場合、運転者が選択した要求レンジ対応した停止位置にスプール7を移動させるための補正制動位置マップをも含むマップである。比較例の制御は、図1〜図5を参照して説明したレンジ切換装置1に対して図6に示すフローチャートの制御を置き換えて適用される。
図2、図5を参照して図14に示すように、現在位置(現在ポジション)が読み込まれ(S21)、要求レンジの停止位置(指令ポジション)が読み込まれると(S22)、レンジシフト制御部3は、現在ポジションが指令ポジションに一致するか否かを判定する(S23)。そして、レンジシフト制御部3は、現在ポジションと指令ポジションとで図15に示すマップを参照してシフト変更の制動位置、すなわち、現在ポジションから見て指令ポジションの手前に位置する制動位置を設定する(S25)。
そして、レンジシフト制御部3は、現在ポジションでモータ4を起動させ(S26)、位置センサ8の出力が制動位置に達すると(S27のYES)、モータ4の制動を開始させる(S28)。そして、ディテントレバー40の回転が停止すると(S29のYES)、モータ4の制動を解除して(S30)、制御の最初に戻る。
例えば、図16に示すように、時刻t1でPレンジからNレンジへの切換操作がなされると、現在レンジがPレンジなので、図15の制動位置(ブレーキ指令角度)pnが設定されてモータ4が起動される。そして、時刻t2で位置センサ8の出力が制動位置Pnに達すると、モータ4の制動が開始され、時刻t3でディテントレバー40の停止が確定して制動が解除される。このようにして、自動変速機12には、指令ポジションに一致した変速モードが設定される。
図2に示すディテント機構9とボールネジ機構5とを組み合わせたシフトバイワイヤ(SBW)システムでは、例えば、PレンジからNレンジへの移動指示命令が発生した時に、モータ4を正転させて所定の制動位置に達したら、制動をかけ、後はディテント機構9の引き込み力によりNレンジの位置に確実にとめる構造となっている。しかし、制動した際の制動力が異常に不足した場合や、モータ4の摩擦(コギングトルク)や位置センサ8の摩擦トルク等が異常に大きい場合には、Nレンジの位置にうまくとまらなくて、中間位置に止まってしまう可能性がある。
図17に示すように、ディテントレバー40のレンジ溝eには、Pレンジからシフトを行う場合の制動位置pnが設定される。しかし、ディテントレバー40がローラ42をNレンジに位置決めて止まればよいが、停止した結果が、レンジ溝eの手前の位置a1、Nレンジ位置の手前の位置a2、さらには、Nレンジ位置を通り過ぎて位置a3で止まったりする可能性がある。
その際は、図6に示すような追加の制御を行って、再度、モータを正転または逆転させ、所定のレンジ位置に止めてやる必要がある。そのために、所定の停止位置に止まらなかった時は、その場所に応じた駆動方向と制動位置(ブレーキポイント)とを、例えば図7に示すように、決めてやる必要がある。つまり、図17に示すように、RN領域で停止していれば補正制動位置rnr、ND領域で停止していれば、補助制動位置ndnが設定される。
同様にしてPR領域、RN領域、ND領域について、隣接するレンジ領域P、R、N、Dへ移動させるための補助制動位置が図17に示すようにマップ化してシフトレンジ部3に蓄えられている。
補助制動位置(ブレーキポイント)の決め方としては、図7に示すような固定式と、図11、図13に示すような線形補間式とがある。さらに、レンジの間である中間位置で止まった後に駆動させるときに、バッテリー電圧が高いと、目標の停止位置に止まらず行き過ぎてしまう可能性がある。それを防止するために、モータ4を再度駆動する時のみ、PWM制御して電圧を落とす。例えば電圧が12V以上のときのみPWM制御をかけ、PWM制御のデューティ比を12V/バッテリー出力電圧(V)と定める。
<本実施形態の効果>
本実施形態のレンジ切換装置1では、モータ4とディテント手段とを共働させてスプール7を停止位置へ移動させることにより、自動変速機12に変速モードを設定する。そして、モータ4の通電をしなくても、自動変速機12に設定された変速モードは、ディテント機構9によって安定に保持される。レンジシフト制御部3は、図6に示すように、運転者がシフトスイッチ2を操作して要求レンジを設定すると(S13のNO)、モータ4を起動して、要求レンジへ向かってスプール7を移動させ(S16)、要求レンジの制動位置でモータ4への電力供給を停止して(S17、S18)、残りの移動を機構の慣性とディテント機構9の付勢とに委ねる。しかし、実際に停止した位置が正しい停止位置から外れてしまった場合(S14のNO)、再びモータ4を起動してスプール7を正しい停止位置へ向かって移動させる(S22)。そして、ステップS21が定めた補正制動位置で再びモータ4への電力供給を停止して(S23、S18)、残りの移動を機構の慣性とディテント機構9の付勢とに委ねる。
本実施形態のレンジ切換装置1では、モータ4とディテント手段とを共働させてスプール7を停止位置へ移動させることにより、自動変速機12に変速モードを設定する。そして、モータ4の通電をしなくても、自動変速機12に設定された変速モードは、ディテント機構9によって安定に保持される。レンジシフト制御部3は、図6に示すように、運転者がシフトスイッチ2を操作して要求レンジを設定すると(S13のNO)、モータ4を起動して、要求レンジへ向かってスプール7を移動させ(S16)、要求レンジの制動位置でモータ4への電力供給を停止して(S17、S18)、残りの移動を機構の慣性とディテント機構9の付勢とに委ねる。しかし、実際に停止した位置が正しい停止位置から外れてしまった場合(S14のNO)、再びモータ4を起動してスプール7を正しい停止位置へ向かって移動させる(S22)。そして、ステップS21が定めた補正制動位置で再びモータ4への電力供給を停止して(S23、S18)、残りの移動を機構の慣性とディテント機構9の付勢とに委ねる。
本実施形態のレンジ切換装置1では、運転者がシフトスイッチ2を操作して要求レンジの指令操作を行うと、モータ4を起動させて要求レンジに対応する所定の走行レンジへ向かってスプール7を移動させ、予め定められた制動位置でモータ4を制動させることにより、所定の走行レンジに対応する位置にスプール7を停止させる。これにより、通常は、自動変速機12に正しく変速モードが設定される。
しかし、移動を経て停止させたスプール7が所定の走行レンジに対応する位置から外れている場合、レンジシフト制御部3は、即座に補正制動位置を定めて所定の走行レンジに対応する位置へ向かってスプール7を再移動させる。従って、最初の移動で万が一、スプール7が所定の走行レンジに対応する位置へうまく停止できなかったとしても、2回目の移動によってほぼ確実にスプール7を所定の走行レンジに対応する位置へ停止して、要求レンジを正しく自動変速機12に設定できる。
なお、2回目の移動でもスプール7が要求レンジの正しい停止位置に停止しない場合、再度、2回目に停止した位置と正しい停止位置との間に補正制動位置を設定して3回目の移動を実行してもよい。しかし、そのような場合は、機械的、環境的な異常事態の可能性が高いので、3回目の移動を行う代わりに所定のアラーム処理が行われてもよい。
本実施形態のレンジ切換装置1では、所定の走行レンジに対応する位置を外れた位置について、図7に示すように、補正制動位置(の基準値)が予め定められている。従って、所定の走行レンジへ向かってスプール7を移動させて制動位置で制動させる同じ手順、同じ構成で、正しい位置への再移動と制動の制御を実行できる。
本実施形態のレンジ切換装置1では、正しい停止位置からの距離、すなわち再移動によって埋め合わせなければいけない距離に応じてモータ4を作動させる距離を変化させる。つまり、再移動の距離が長いほどモータ4を作動させる距離を長くして、要求レンジの正しい停止位置へスプール7を確実に近付ける。
本実施形態のレンジ切換装置1では、スプール7が停止した位置が正しい停止位置から遠い場合には、それが近い場合よりも長い距離に渡ってモータ4を作動させ続ける。従って、機械的な抵抗が大きくて正しい停止位置から遠い位置で停止した場合でも、正しい停止位置へ十分に近づけてモータ4を制動することによって、確実に要求レンジの正しい停止位置へスプール7を誘導できる。
本実施形態のレンジ切換装置1では、モータ4の電源電圧が低い場合には、同じ補正制動位置へ達したときのスプール7の移動速度、すなわちスプール7を駆動する機構の慣性力が少ないので、正しい停止位置により近い位置でモータ4を制動する。電源電圧が高い場合には、逆に、勢いがつき過ぎるので、正しい停止位置から遠い位置でモータ4を制動する。従って、電源電圧が変化しても、要求レンジの正しい停止位置へスプール7を確実に誘導して位置決め停止できる。
本実施形態のレンジ切換装置1では、運転者の選択操作に応じてレンジ間の切換を行う1回目の移動時よりも小さな電圧をモータ4に印加して、実際に停止した位置から補正制動位置までの2回目の移動を行う。従って、1回目の移動をパワフルで迅速なものとする一方、2回目の移動を繊細でゆるやかなものとして、要求レンジの正しい停止位置に近接して実行される補正制動位置での制動タイミングが万が一少し遅れても、隣接する次のレンジ範囲へスプール7を進入させない。従って、1回目の移動によるレンジ切換の高い応答性と2回目の移動による要求レンジの正しい停止位置への確実な誘導とが両立する。
1 レンジ切換装置
2 設定手段(シフトスイッチ)
3 モータ制御手段(レンジシフト制御部)
3c 電圧検知部
4 モータ
6 アーム部材
7 切換部材(スプール)
8 検知手段(位置センサ)
9 ディテント手段(ディテント機構)
12 自動変速機
12a 自動変速機電子制御ユニット
21 ボールねじ軸
22 ボールナット
40 ディテントレバー
50 バッテリー
a1,c1,e1,g1 停止位置
c2、e2、g2、e3、c3 制動位置
2 設定手段(シフトスイッチ)
3 モータ制御手段(レンジシフト制御部)
3c 電圧検知部
4 モータ
6 アーム部材
7 切換部材(スプール)
8 検知手段(位置センサ)
9 ディテント手段(ディテント機構)
12 自動変速機
12a 自動変速機電子制御ユニット
21 ボールねじ軸
22 ボールナット
40 ディテントレバー
50 バッテリー
a1,c1,e1,g1 停止位置
c2、e2、g2、e3、c3 制動位置
Claims (7)
- 車輌の走行レンジを、運転者の要求レンジに対応する所定の走行レンジに切り換える切換部材、
前記所定の走行レンジになるように前記切換部材を移動させるモータ、
前記切換部材を前記所定の走行レンジに切り換えるために前記モータを制御するモータ制御手段、を備えたレンジ切換装置の制御装置において、
前記切換部材の移動位置を検知する検知手段を有し、
前記モータ制御手段は、前記切換部材の移動位置から前記切換部材を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材の制動位置に基づいて前記モータを制御することを特徴とするレンジ切換装置の制御装置。 - 前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置と前記移動位置を比較し、前記切換部材が前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当するか否かを判断する比較手段と、
前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置と前記移動位置との中間に前記切換部材の補正制動位置を定める補正手段と、を有し、
前記比較手段によって前記移動位置が前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された場合に、前記補正制動位置に基づいて前記モータを制御することを特徴とする請求項1記載のレンジ切換装置の制御装置。 - 前記補正制動位置は、前記切換部材の移動位置から前記切換部材を前記所定の走行レンジに移動するために予め定められた前記切換部材の制動位置であり、前記切換部材の移動位置と前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に基づいて予め定められていることを特徴とする請求項2記載のレンジ切換装置の制御装置。
- 前記補正手段は、前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置から近いほど前記補正制動位置を前記切換部材の移動位置に近づくように変更し、前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置から遠いほど前記補正制動位置を前記切換部材の移動位置から遠くなるように変更することを特徴とする請求項3記載のレンジ切換装置の制御装置。
- 前記補正手段は、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された前記移動位置から前記補正制動位置までの距離を、該移動位置から前記所定の走行レンジに対応する位置までの距離に比例させるように変更することを特徴とする請求項3記載のレンジ切換装置の制御装置。
- 前記補正手段は、前記モータの電源電圧に応じて前記補正制動位置を変更し、前記電源電圧が高い場合には、低い場合よりも、前記比較手段によって前記所定の走行レンジに対応する切換部材の位置に相当しないと判断された前記移動位置から遠い位置に前記補正制動位置を変更することを特徴とする請求項3乃至5いずれか1項記載のレンジ切換装置の制御装置。
- 前記モータ制御手段は、前記補正制動位置へ向かって前記切換部材を移動させる際には、前記制動位置へ向かって前記切換部材を移動させる際よりも、前記モータへの印加電圧を減少させることを特徴とする請求項3乃至6いずれか1項記載のレンジ切換装置の制御装置。
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