JP3993755B2 - Shift-by-wire system - Google Patents

Description

【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の選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うシフトバイワイヤシステムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シフトバイワイヤシステムとしては、例えば、特開平５−２０３０４２号公報に記載のものが知られている。この公報に記載のシフトバイワイヤシステムは、電気制御に基づいて駆動するモータにより自動変速機のレンジ切換弁が切り換えられるとともに、図７に示すように、モータとレンジ切換弁との間の動力伝達系路に所定の遊び量δが設けられ、更にレンジ切換弁がディテント機構により複数のレンジポジションで位置決めされる。
【０００３】
このとき、レンジ切換弁の動作量を検出可能な位置センサが設けられ、この位置センサからの検出信号に基づき、所定時間内での検出値の変化量が所定値以下の時にモータの駆動を停止するよう制御される。これにより、ディテント機構のスプリング力などの設計条件にとらわれることなくモータロックなどを防止することで、モータの目標レンジポジションにおいて確実に停止させることができる技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のシフトバイワイヤシステムにあっては、図７に示すように、モータとレンジ切換弁との間の動力伝達系路であるコントロールシャフト１０１とウォームホイルの回転軸心部のボス部１００に所定の遊び量δが設けられているため、コントロールシャフト１０１の側面１０１ａと、コントロールシャフトの側面１０１ａとボス部１００との当接部１００ａが、コントロールシャフト１０１が作動する度にぶつかるため、耐久性を確保できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動変速機のシフトポジションの選択を電気制御に基づくモータ駆動により行うシフトバイワイヤシステムにおいて、耐久性を確保しつつ、確実に目標レンジポジションにシフト可能なシフトバイワイヤシステムを提供することにある。
【０００６】
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ドライバにより操作され、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジなどの各レンジに応じたシフトポジションを示すシフトスイッチ信号を出力するシフトスイッチと、自動変速機に設けられ、マニュアルバルブとパーキングロッド等を駆動するシフトアクチュエータと、前記シフトアクチュエータの駆動量を検出するポテンショメータ値を出力するポテンショメータと、前記シフトスイッチ信号に基づいて、現在のシフトポジションから前記シフトスイッチにより設定された前記シフトスイッチ信号が示すレンジに対応するシフトポジション目標値までの前記シフトアクチュエータの目標駆動量を算出するシフトアクチュエータ目標駆動量算出部と、算出された目標駆動量に基づいて前記シフトアクチュエータに駆動信号を出力するシフトアクチュエータ駆動信号出力部とを有し、前記ポテンショメータ値によりフィードバック制御を行うシフト制御手段と、を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、マニュアルバルブの位置を表すインヒビタスイッチ信号を出力するインヒビタスイッチを設け、前記シフト制御手段を、前記ポテンショメータ値と前記インヒビタスイッチ信号を制御周期毎に記憶する記憶部と、前記記憶部から予め設定された所定レンジへの切り替わりを表すインヒビタスイッチ信号の切り替わり目箇所を検索する切り替わり目検索部と、検索された切り替わり目制御周期におけるポテンショメータ値に前記所定のレンジのレンジ幅の半分に相当するアクチュエータ駆動量を加減して真のレンジ位置相当値を算出するレンジ位置相当値算出部と、前記真のレンジ位置相当値と前記目標駆動量との差を演算する補正量演算部と、演算された補正量に基づいて前記所定レンジに対応する目標値を補正する補正部と、を有する手段としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムにおいて、
前記所定レンジをリバースレンジまたはニュートラルレンジとし、
前記切り替わり目検索部は、シフトアクチュエータ駆動方向に対し前記所定レンジを通過するときの始点側を切り替わり目として検索することを特徴とする。
【０００８】
［発明の作用および効果］
請求項１記載のシフトバイワイヤシステムにあっては、、マニュアルバルブの位置を表すインヒビタスイッチ信号を出力するインヒビタスイッチが設けられている。そして、シフト制御手段が下記の制御部を有し、下記のシフト制御が行われる。すなわち、記憶部において、ポテンショメータ値とインヒビタスイッチ信号が制御周期毎に記憶され、切り替わり目検索部において、記憶部から予め設定された所定レンジへの切り替わりを表すインヒビタスイッチ信号の切り替わり目箇所が検索される。次に、レンジ位置相当値算出部において、検索された切り替わり目制御周期におけるポテンショメータ値に所定レンジのレンジ幅の半分に相当するシフトアクチュエータ駆動量を加減した真のレンジ位置中央値が算出され、補正量演算部において、真のレンジ位置相当値と目標駆動量との差が演算される。そして、補正部において、この演算された補正量に基づいて所定レンジに対応する目標値が補正される。
【０００９】
すなわち、ポテンショメータにより検出された検出値とはシフトアクチュエータの駆動量であり、シフトアクチュエータ自体の製品のばらつきや温度変化、経年変化などにより実際のマニュアルバルブの動きと一致しているとは限らない。よって、実際のマニュアルバルブの動きとポテンショメータの示す値とが一致しているかどうかをチェックする必要がある。ここで、インヒビタスイッチ信号の切り替わり目から所定レンジのレンジ幅の半分に相当するシフトアクチュエータ駆動量を加減した位置が真の所定レンジ位置相当値であることは事前に設定できる。尚、加減とはシフトアクチュエータの駆動方向により加算もしくは減算する必要があるからである。この真のレンジ位置相当値と、シフトアクチュエータの目標駆動量とを比較することで、シフトアクチュエータの駆動量に応じてマニュアルバルブの適正な位置決めが成されているかどうかを判断することができる。更に補正量を算出することで、予め設定された目標値を補正することが可能となり、常にマニュアルバルブを正確に位置決めすることができる。尚、従来技術のように、遊び等を用いて制御する必要がないため、耐久性の悪化を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載のシフトバイワイヤシステムでは、所定レンジがリバースレンジまたはニュートラルレンジとして設定されている。そして、切り替わり目検索部において、シフトアクチュエータ駆動方向に対しリバースレンジまたはニュートラルレンジを通過するときの始点側を切り替わり目として検索する。すなわち、運転者が例えばパーキングレンジからドライブレンジにシフトスイッチを操作した際、シフトアクチュエータはパーキングレンジ位置からドライブレンジ位置まで駆動し、リバースレンジ及びニュートラルレンジを通過する。このとき、記憶部に記憶されたリバースレンジまたはニュートラルレンジの始点側を切り替わり目として検索し、この切り替わり目の制御周期に記憶されたポテンショメータ値を用いて補正制御を行う。一方、運転者がドライブレンジからパーキングレンジにシフトスイッチを操作した際、シフトアクチュエータはドライブレンジ位置からパーキングレンジ位置まで駆動し、ニュートラルレンジ及びリバースレンジを通過する。このとき、記憶部に記憶されたリバースレンジまたはニュートラルレンジの始点側（すなわちＰ→Ｄ操作時と反対側のレンジ端部）を切り替わり目として検索し、この切り替わり目の制御周期に記憶されたポテンショメータ値を用いて補正制御を行う。よって、シフトスイッチの操作方向により、リバースレンジまたはニュートラルレンジの両側から補正制御を行うことが可能となり、より真の所定レンジ位置への収束性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるシフトバイワイヤシステムを実現する実施の形態を、請求項１〜請求項２に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体構成図である。図中１はシフトの選択位置を示すインジケータ、２は運転者に異常を知らせるフェイルランプ、３はイグニッションスイッチ、４はシフト位置を選択するシフトスイッチ、５はシフトロック機構である。また、２０はシフトコントロールユニット、４０は自動変速機６０を制御するＣＶＴコントロールユニット、５０はエンジンコントロールユニット、６０は自動変速機であり、６１は変速機構部、６２は自動変速機が選択しているレンジ信号を出力するインヒビタスイッチである。尚、本実施例では変速機構部６１にベルト式無段変速機を搭載しているが、有段変速機であっても何ら問題なく使用できる。３０はインヒビタスイッチ６２の近傍に設けられたシフトアクチュエータ、３１はメインモータ、３２はサブモータである。
【００１３】
図２は第１実施例のシフトバイワイヤシステムを表す全体システム図である。シフトコントロールユニット２０には、メインモータ３１の駆動電圧を演算するメインＣＰＵ２１ａと、このメインＣＰＵ２１ａにより演算された駆動電圧をメインモータ３１に供給するメインドライバ２１が備えられている。また、サブモータ３２の駆動電圧を演算するサブＣＰＵ２２ａと、このサブＣＰＵ２２ａにより演算された駆動電圧をサブモータ３２に供給するサブドライバ２２が備えられている。これらメインＣＰＵ２１ａとサブＣＰＵ２２ａは常に相互を監視し、異常を検出することができるよう構成されている。また、シフトコントロールユニット２０は、変速機構部６１の変速制御を行うＣＶＴコントロールユニット４０からの信号が入力されると共に、エンジンコントロールユニット５０に信号を出力する。
【００１４】
シフトアクチュエータ３０には、メインモータ３１又はサブモータ３２により駆動する歯車機構３３と、メインモータ３１の温度を検出する温度センサ３５と、歯車機構３３に連結し、インヒビタスイッチ６２を介してシフトレンジをコントロールするコントロールシャフト３６の回転角度を検出するポテンショメータ３４が備えられ、シフトコントロールユニット２０からの信号に基づいて駆動する。
【００１５】
次に、作用を説明する。
［Ｐレンジ，Ｒレンジ→Ｎレンジ，Ｄレンジ操作時］
図３はシフトコントロールユニット２０で実行されるＰレンジ→Ｎレンジ，Ｄレンジ方向へシフトチェンジする際のシフト位置補正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。
【００１６】
ステップ１０１では、現在のシフトポジションを読み込む。
【００１７】
ステップ１０２では、シフトスイッチ信号を読み込む。
【００１８】
ステップ１０３では、モータの回転駆動の目標値から目標駆動量を算出する。
【００１９】
ステップ１０４では、位置決め開始かどうかを判断し、位置決め開始であればステップ１０４Ａにおいてメモリを設定し、それ以外はステップ１０５へ進む。
【００２０】
ステップ１０５では、モータ駆動信号を出力する。
【００２１】
ステップ１０６では、ポテンショメータ３４の値とインヒビタスイッチ６２の信号を読み込みメモリ内に蓄積する。
【００２２】
ステップ１０７では、ポテンショメータ値が目標値に到達したかどうかを判断し、目標値に達していればステップ１０８へ進み、到達していなければステップ１０１へ進み、制御を繰り返す。
【００２３】
ステップ１０７Ａでは、モータ駆動出力を停止する。
【００２４】
ステップ１０８では、Ｘmsec経過させる。
【００２５】
ステップ１０９では、ポテンショメータ３４の変化率が０かどうかを判断し、０でなければ、０になるまで待つ。０であれば最終目標位置に到達したと判断し、ステップ１１０へ進む。
【００２６】
ステップ１１０では、メモリからＲ→Ｎのインヒビタスイッチ信号の切り替わり目制御周期を検索する。
【００２７】
ステップ１１１では、切り替わり目の制御周期のポテンショメータ値Ｐ_ＮにＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを加算した値ＰとＮレンジ目標値Ｐ_Ｎ ^＊との差△Ｐを次の式より演算する。
Ｐ＝Ｐ_Ｎ＋Ｐ_α
△Ｐ＝Ｐ−Ｐ_Ｎ ^＊
ステップ１１２では、△Ｐ＜０かどうかを判断し、△Ｐ＜０であればステップ１１３へ進み、△Ｐ≧０であればステップ１１４へ進む。
【００２８】
ステップ１１３では、基準位置補正として現在の基準位置である目標値に１を加算し補正する。
【００２９】
ステップ１１４では、△Ｐ＞０かどうかを判断し、△Ｐ＞０であればステップ１１５へ進み、△Ｐ＝０であれば本制御を終了する。
【００３０】
ステップ１１５では、基準位置補正として現在の基準位置である目標値に１を減算し補正する。
【００３１】
［作用］
ステップ１０１〜ステップ１０９において行われる制御は、通常のシフト操作によるモータ駆動の制御である。すなわち、現在のシフトポジションとシフトスイッチ信号からモータの目標駆動量を設定し、ポテンショメータから出力される実駆動量と目標駆動量を一致させる。
【００３２】
尚ステップ１０８でＸmsec経過させるのは、最終目標駆動量に到達するかどうかを判断するためにデータを安定化させるためである。これは、運転者がシフトスイッチを例えばＰレンジからＤレンジに操作した最、シフトスイッチ信号はＰレンジ信号，Ｒレンジ信号，Ｎレンジ信号，Ｄレンジ信号のそれぞれを出力する。このように、目標駆動量がその都度変更される場合があり、運転者のシフトスイッチの操作が終了し、最終レンジ位置に到達したかどうかを見極めるためである。
【００３３】
ステップ１１０〜ステップ１１５において行われる制御は、モータの目標駆動量を算出するための予め設定された目標値の基準位置補正制御である。図４はポテンショメータ値とインヒビタスイッチ信号を表すタイムチャートであり、図５はメモリに格納されるポテンショメータ値とインヒビタスイッチ信号を表す図である。
【００３４】
例として、運転者がＰ→Ｄレンジにシフトスイッチを操作した場合を例に説明する。図４のタイムチャートに示すように、シフトスイッチ信号に応じてモータが駆動され、ポテンショメータ値が上昇する。このとき、図５のメモリの概略図に示すように、メモリ内には各制御周期におけるポテンショメータ値Ｐとインヒビタスイッチ信号Ｓｎ（ｎ＝１〜７）が格納される。そして、最終レンジ位置に到達後、メモリからステップ１１０でＲ−Ｎ→Ｎの切り替わり目、すなわち、インヒビタスイッチ信号がＳ_４〜Ｓ_５に変化する場所を検索する。図５の例で示すと、制御周期ｔ_４からｔ_５に移行するところである。
【００３５】
本第１実施例では、真のＮレンジの中点は、インヒビタスイッチ信号Ｓ_５が出力されてからＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを加算した位置に設定されている。よって、ステップ１１１でポテンショメータ値Ｐ_Ｎ−１にＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを加算した値ＰとＮレンジ目標値Ｐ_Ｎ ^＊の差△Ｐを演算することで、設定された目標値の値が実際に目標位置に駆動しているかどうかを確認する。ここで、Ｐ_α＝２，Ｐ_Ｎ＝Ｎ（Ｎ＝１，２，３，・・・）とした場合、図５の場合であれば、Ｐ＝Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_αであるから、
△Ｐ＝Ｐ−Ｐ_Ｎ ^＊＝Ｐ_Ｎ−１＋Ｐ_α−Ｐ_Ｎ ^＊＝Ｎ―１＋２−Ｎ＝１
となる。よって、△Ｐ＞０であるため、ステップ１０３における目標値算出ステップにおいて、現基準位置の目標値から−１の基準位置に補正する。尚、仮に△Ｐが２以上であっても補正値は土１とする。これは、急激な基準位置の変化を抑制することで、制御の安定を図るためである。
【００３６】
また、この基準位置補正制御は、常にＮレンジのインヒビタスイッチ信号Ｓ_５を用いて行われる。これは、Ｎレンジで中心位置が確保されれば、他のレンジでは確実にレンジ位置が維持されるからである。
【００３７】
［Ｄレンジ→Ｎレンジ，Ｒレンジ，Ｐレンジ操作時］
図６はシフトコントロールユニット２０で実行されるＤレンジ→Ｎレンジ，Ｐレンジ方向へシフトチェンジする際のシフト位置補正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。
【００３８】
ステップ２０１では、現在のシフトポジションを読み込む。
【００３９】
ステップ２０２では、シフトスイッチ信号を読み込む。
【００４０】
ステップ２０３では、モータの回転駆動の目標値から目標駆動量を算出する。
【００４１】
ステップ２０４では、位置決め開始かどうかを判断し、位置決め開始であればステップ２０４Ａにおいてメモリを設定し、それ以外はステップ２０５へ進む。
【００４２】
ステップ２０５では、モータ駆動信号を出力する。
【００４３】
ステップ２０６では、ポテンショメータ３４の値とインヒビタスイッチ６２の信号を読み込みメモリ内に蓄積する。
【００４４】
ステップ２０７では、ポテンショメータ値Ｐ_Ｎが目標値以下に到達したかどうかを判断し、目標値以下に達していればステップ２０８へ進み、到達していなければステップ２０１へ進み、制御を繰り返す。
【００４５】
ステップ２０７Ａでは、モータ駆動出力を停止する。
【００４６】
ステップ２０８では、Ｘmsec経過させる。
【００４７】
ステップ２０９では、ポテンショメータ３４の変化率が０かどうかを判断し、０でなければ、０になるまで待つ。０であれば最終目標位置に到達したと判断し、ステップ２１０へ進む。
【００４８】
ステップ２１０では、メモリからＤ→Ｎのインヒビタスイッチ信号の切り替わり目制御周期を検索する。
【００４９】
ステップ２１１では、切り替わり目の制御周期のポテンショメータ値Ｐ_ＮにＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを減算した値ＰとＮレンジ目標値Ｐ_Ｎ ^＊との差△Ｐを次の式より演算する。
Ｐ＝Ｐ_Ｎ−Ｐ_α
△Ｐ＝Ｐ−Ｐ_Ｎ ^＊
ステップ２１２では、△Ｐ＞０かどうかを判断し、△Ｐ＞０であればステップ２１３へ進み、△Ｐ≦０であればステップ２１４へ進む。
【００５０】
ステップ２１３では、基準位置補正として現在の基準位置である目標値に１を加算し補正する。
【００５１】
ステップ２１４では、△Ｐ＞０かどうかを判断し、△Ｐ＞０であればステップ１１５へ進み、△Ｐ＝０であれば本制御を終了する。
【００５２】
ステップ２１５では、基準位置補正として現在の基準位置である目標値に１を減算し補正する。
【００５３】
［作用］
ステップ２０１〜ステップ２０９において行われる制御は、通常のシフト操作によるモータ駆動の制御であり、図３のフローチャートと基本的に同じであるため説明を省略する。ただし、ステップ２０７においてポテンショメータ値Ｐ_Ｎが目標値よりも小さくなるかどうかを判断している点が異なる。
【００５４】
ステップ２１０〜ステップ２１５において行われる制御は、モータの目標駆動量を算出するための予め設定された目標値の基準位置補正制御である。
【００５５】
例として、運転者がＤ→Ｐレンジにシフトスイッチ４を操作した場合を例に説明する。図４のタイムチャートに示すように、シフトスイッチ信号に応じてモータが駆動され、ポテンショメータ値が下降する。このとき、メモリ内には各制御周期におけるポテンショメータ値Ｐ_Ｎとインヒビタスイッチ信号Ｓｎ（ｎ＝１〜７）が格納される。そして、最終レンジ位置に到達後、メモリからステップ２１０でＤ−Ｎ→Ｎの切り替わり目を検索する。
【００５６】
本第１実施例では、真のＮレンジの中点は、インヒビタスイッチ信号Ｓ_５が出力されてからＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを減算した位置に設定されている。よって、ステップ２１１でポテンショメータ値Ｐ_Ｎ−１にＮレンジ幅の半分の駆動量Ｐ_αを減算した値ＰとＮレンジ目標値Ｐ_Ｎ ^＊の差△Ｐを演算することで、設定された目標値の値が実際に目標位置に駆動しているかどうかを確認する。△Ｐ＜０であれば、ステップ２０３における目標値算出ステップにおいて、現基準位置の目標値から−１の基準位置に補正する。尚、仮に△Ｐが土２以上であっても補正値は土１とする。これは、急激な基準位置の変化を抑制することで、制御の安定を図るためである。
【００５７】
以上説明したように、第１実施例のシフトバイワイヤシステムにあっては、ポテンショメータ３４により検出された検出値とはシフトアクチュエータ３０の駆動量であり、シフトアクチュエータ３０自体の製品のばらつきや温度変化、経年変化などにより実際のマニュアルバルブの動きと一致しているとは限らない。よって、実際のマニュアルバルブの動きとポテンショメータ３４の示す値とが一致しているかどうかをチェックする必要がある。ここで、インヒビタスイッチ信号の切り替わり目からニュートラルレンジのレンジ幅の半分に相当するシフトアクチュエータ駆動量Ｐ_αを加算もしくは減算した値が、真のＮレンジ位置相当値Ｐであることは事前に設定できるため、この真のレンジ位置相当値Ｐと、シフトアクチュエータのＮレンジ目標駆動量Ｐ_Ｎ ^＊とを比較することで、シフトアクチュエータの駆動量に応じてマニュアルバルブの適正な位置決めが成されているかどうかを判断することができる。更に補正量を算出することで、予め設定された目標値を補正することが可能となり、常にマニュアルバルブを正確に位置決めすることができる。尚、従来技術のように、遊び等を用いて制御する必要がないため、耐久性の悪化を防止することができる。
【００５８】
また、切り替わり目検索において、シフトアクチュエータ駆動方向に対しＮレンジを通過するときの始点側を切り替わり目として検索する。すなわち、運転者が例えばＰレンジからＤレンジにシフトスイッチ４を操作した際、シフトアクチュエータ３０はＰレンジ位置からＤレンジ位置まで駆動し、Ｒレンジ及びＮレンジを通過する。このとき、メモリに記憶されたＮレンジの始点側を切り替わり目として検索し、この切り替わり目の制御周期に記憶されたポテンショメータ値Ｐ_Ｎを用いて補正制御を行う。一方、運転者がＤレンジからＰレンジにシフトスイッチ４を操作した際、シフトアクチュエータ３０はＤレンジ位置からＰレンジ位置まで駆動し、Ｎレンジ及びＲレンジを通過する。このとき、メモリに記憶されたＮレンジの始点側（すなわちＰ→Ｄ操作時と反対側のレンジ端部）を切り替わり目として検索し、この切り替わり目の制御周期に記憶されたポテンショメータ値Ｐ_Ｎを用いて補正制御を行う。よって、シフトスイッチ４の操作方向により、Ｎレンジの両側から補正制御を行うことが可能となり、より真の所定レンジ位置への収束性を高めることができる。
【００５９】
（他の実施例）
以上、本発明のシフトバイワイヤシステムを第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。例えば、第１実施例ではＮレンジを用いて補正制御を行ったが、Ｒレンジを用いて補正制御を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のシフトバイワイヤシステムを示す全体システム図である。
【図２】第１実施例のシフトバイワイヤシステムの制御システム図である。
【図３】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおける位置補正制御を表すフローチャートである。
【図４】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるポテンショメータ値とインヒビタスイッチ信号を表すタイムチャートである。
【図５】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおけるメモリを表す概略図である。
【図６】第１実施例のシフトバイワイヤシステムにおける位置補正制御を表すフローチャートである。
【図７】従来技術における動力伝達系路に設けられた遊びδを表す概略図である。
【符号の説明】
１ インジケータ
２ フェイルランプ
３ イグニッションスイッチ
４ シフトスイッチ
５ シフトロック機構
２０ シフトコントロールユニット
２１ メインドライバ
２１ａ メインＣＰＵ
２２ サブドライバ
２２ａ サブＣＰＵ
３０ シフトアクチュエータ
３１ メインモータ
３２ サブモータ
３３ 歯車機構
３４ ポテンショメータ
３５ 温度センサ
３６ コントロールシャフト
４０ ＣＶＴコントロールユニット
５０ エンジンコントロールユニット
６０ 自動変速機
６１ 変速機構部（ベルト式無段変速機）
６２ インヒビタスイッチ
７１ パーキングギヤ
７２ パーキングポール
７２ａ パーキング爪
７３ スプリング
７４ パーキングロッド
７４ａ パーキングカム
７５ ディテントレバー
７５ａ 凹凸部
７６ ディテントスプリング
７６ａ ローラ
１００ ボス部
１００ａ 当接部
１０１ コントロールシャフト
１０１ａ 側面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a shift-by-wire system in which a shift range of an automatic transmission is selected by motor drive based on electric control.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a shift-by-wire system, for example, a system described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-203042 is known. In the shift-by-wire system described in this publication, a range switching valve of an automatic transmission is switched by a motor driven on the basis of electric control, and a power transmission system between the motor and the range switching valve as shown in FIG. A predetermined play amount δ is provided on the road, and the range switching valve is positioned at a plurality of range positions by the detent mechanism.
[0003]
At this time, a position sensor capable of detecting the operation amount of the range switching valve is provided, and based on the detection signal from this position sensor, the driving of the motor is stopped when the change amount of the detection value within a predetermined time is equal to or less than the predetermined value To be controlled. Thus, a technique is described in which the motor can be reliably stopped at the target range position by preventing the motor from being locked without being limited by design conditions such as the spring force of the detent mechanism.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional shift-by-wire system, as shown in FIG. 7, the control shaft 101, which is a power transmission path between the motor and the range switching valve, and the boss portion 100 of the rotational axis of the worm wheel are provided. Since the predetermined play amount δ is provided, the side surface 101a of the control shaft 101 and the contact portion 100a between the side surface 101a of the control shaft and the boss portion 100 collide each time the control shaft 101 is operated. There was a problem that could not be secured.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and its object is to ensure durability in a shift-by-wire system in which a shift position of an automatic transmission is selected by motor drive based on electric control. It is another object of the present invention to provide a shift-by-wire system that can reliably shift to a target range position.
[0006]
[Means for solving problems]
To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the shift switch is operated by a driver and outputs a shift switch signal indicating a shift position corresponding to each range such as a parking range, a reverse range, a neutral range, and a drive range. A shift actuator provided in the automatic transmission for driving a manual valve, a parking rod, etc., a potentiometer for outputting a potentiometer value for detecting a driving amount of the shift actuator, and a current shift based on the shift switch signal. a shift actuator target driving amount calculation unit for calculating a target driving amount of the shift actuator to shift position target value corresponding to the range indicated by the shift switch signal set by the shift switch from position, In a shift-by-wire system comprising: a shift actuator drive signal output unit that outputs a drive signal to the shift actuator based on the output target drive amount, and shift control means that performs feedback control based on the potentiometer value. An inhibitor switch that outputs an inhibitor switch signal indicating the position of the manual valve is provided, and the shift control means stores the potentiometer value and the inhibitor switch signal for each control period, and is preset from the storage unit. and switching point searching unit for searching the switching point locations inhibitor switch signal representative of switching to a predetermined range, ejection actuators corresponds to half the range width of the predetermined range in the potentiometer value in the retrieved switching point control period A range position corresponding value calculating unit for calculating the true range position equivalent value by adjusting the amount, and the correction amount calculation unit for calculating a difference between said target driving amount and the true range position equivalent value, computed corrected And a correction unit that corrects a target value corresponding to the predetermined range based on the amount.
[0007]
In invention of Claim 2, in the shift-by-wire system of Claim 1,
The predetermined range is a reverse range or neutral range,
The switching point search unit searches for the starting point when passing through the predetermined range in the shift actuator driving direction as a switching point.
[0008]
[Operation and effect of the invention]
In the shift-by-wire system according to the first aspect, an inhibitor switch for outputting an inhibitor switch signal indicating the position of the manual valve is provided. The shift control means has the following control unit, and the following shift control is performed. That is, the potentiometer value and the inhibitor switch signal are stored in the storage unit for each control cycle, and the switching point search unit searches for the switching point of the inhibitor switch signal indicating the switching to the predetermined range set in advance from the storage unit. The Next, the range position equivalent value calculation unit calculates the true range position median value obtained by adding or subtracting the shift actuator driving amount corresponding to half the range width of the predetermined range to the potentiometer value in the searched switching control cycle. In the amount calculation unit, the difference between the true range position equivalent value and the target drive amount is calculated. Then, the correction unit corrects the target value corresponding to the predetermined range based on the calculated correction amount.
[0009]
That is, the detected value detected by the potentiometer is the drive amount of the shift actuator, and does not always match the actual manual valve movement due to product variations, temperature changes, aging, etc. of the shift actuator itself. Therefore, it is necessary to check whether the actual manual valve movement matches the value indicated by the potentiometer. Here, it can be set in advance that the position obtained by adding or subtracting the shift actuator driving amount corresponding to half the range width of the predetermined range from the switching point of the inhibitor switch signal is a true predetermined range position equivalent value. The addition / subtraction is because it is necessary to add or subtract depending on the driving direction of the shift actuator. By comparing this true range position equivalent value with the target drive amount of the shift actuator, it is possible to determine whether or not the manual valve is properly positioned according to the drive amount of the shift actuator. Further, by calculating the correction amount, it is possible to correct the preset target value, and the manual valve can always be accurately positioned. In addition, since it is not necessary to control using a play etc. like the prior art, durability deterioration can be prevented.
[0010]
In the shift-by-wire system according to the second aspect, the predetermined range is set as a reverse range or a neutral range. Then, the switching point search unit searches the starting point side when passing through the reverse range or the neutral range with respect to the shift actuator driving direction as the switching point. That is, for example, when the driver operates the shift switch from the parking range to the drive range, the shift actuator is driven from the parking range position to the drive range position and passes through the reverse range and the neutral range. At this time, the start point side of the reverse range or neutral range stored in the storage unit is searched as a switching point, and correction control is performed using the potentiometer value stored in the control period of this switching. On the other hand, when the driver operates the shift switch from the drive range to the parking range, the shift actuator is driven from the drive range position to the parking range position and passes through the neutral range and the reverse range. At this time, the reverse range or neutral range start point stored in the storage unit (that is, the range end opposite to the P → D operation) is searched as a switching point, and the potentiometer stored in the control cycle of this switching Correction control is performed using the value. Therefore, it becomes possible to perform correction control from both sides of the reverse range or neutral range depending on the operation direction of the shift switch, and it is possible to improve the convergence to a true predetermined range position.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing a shift-by-wire system according to the present invention will be described based on a first example corresponding to claims 1 to 2.
[0012]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the shift-by-wire system of the first embodiment. In the figure, 1 is an indicator indicating a shift selection position, 2 is a fail lamp for notifying the driver of an abnormality, 3 is an ignition switch, 4 is a shift switch for selecting a shift position, and 5 is a shift lock mechanism. 20 is a shift control unit, 40 is a CVT control unit for controlling the automatic transmission 60, 50 is an engine control unit, 60 is an automatic transmission, 61 is a transmission mechanism, 62 is selected by the automatic transmission. This is an inhibitor switch that outputs a range signal. In the present embodiment, the belt-type continuously variable transmission is mounted on the transmission mechanism 61, but even a stepped transmission can be used without any problem. 30 is a shift actuator provided in the vicinity of the inhibitor switch 62, 31 is a main motor, and 32 is a sub motor.
[0013]
FIG. 2 is an overall system diagram showing the shift-by-wire system of the first embodiment. The shift control unit 20 includes a main CPU 21 a that calculates the drive voltage of the main motor 31 and a main driver 21 that supplies the drive voltage calculated by the main CPU 21 a to the main motor 31. Further, a sub CPU 22 a that calculates the driving voltage of the sub motor 32 and a sub driver 22 that supplies the driving voltage calculated by the sub CPU 22 a to the sub motor 32 are provided. The main CPU 21a and the sub CPU 22a are configured to always monitor each other and detect an abnormality. Further, the shift control unit 20 receives a signal from the CVT control unit 40 that performs the shift control of the transmission mechanism 61 and outputs a signal to the engine control unit 50.
[0014]
The shift actuator 30 is connected to the gear mechanism 33 driven by the main motor 31 or the sub motor 32, the temperature sensor 35 for detecting the temperature of the main motor 31, and the gear mechanism 33, and the shift range is controlled via the inhibitor switch 62. A potentiometer 34 for detecting the rotation angle of the control shaft 36 is provided, and is driven based on a signal from the shift control unit 20.
[0015]
Next, the operation will be described.
[P range, R range → N range, D range operation]
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of shift position correction control processing when the shift control unit 20 shifts from the P range to the N range and the D range, and each step will be described below.
[0016]
In step 101, the current shift position is read.
[0017]
In step 102, a shift switch signal is read.
[0018]
In step 103, the target drive amount is calculated from the target value of the rotational drive of the motor.
[0019]
In step 104, it is determined whether or not positioning is started. If positioning is started, the memory is set in step 104A. Otherwise, the process proceeds to step 105.
[0020]
In step 105, a motor drive signal is output.
[0021]
In step 106, the value of the potentiometer 34 and the signal of the inhibitor switch 62 are read and stored in the memory.
[0022]
In step 107, it is determined whether or not the potentiometer value has reached the target value. If the potentiometer value has reached the target value, the process proceeds to step 108, and if not, the process proceeds to step 101 to repeat the control.
[0023]
In step 107A, the motor drive output is stopped.
[0024]
In step 108, Xmsec elapses.
[0025]
In step 109, it is determined whether or not the rate of change of the potentiometer 34 is zero. If it is 0, it is determined that the final target position has been reached, and the routine proceeds to step 110.
[0026]
In step 110, the control cycle of the switching of the R → N inhibitor switch signal is retrieved from the memory.
[0027]
In step 111, a difference ΔP between a value P obtained by adding a driving amount P _α that is a half of the N range width to the potentiometer value P _N of the control cycle at the switching time and the N range target value P _N ^* is calculated from the following equation. .
P = P _N + P _α
ΔP = P−P _N ^*
In step 112, it is determined whether or not ΔP <0. If ΔP <0, the process proceeds to step 113, and if ΔP ≧ 0, the process proceeds to step 114.
[0028]
In step 113, 1 is added to the target value, which is the current reference position, for correction as the reference position correction.
[0029]
In step 114, it is determined whether or not ΔP> 0. If ΔP> 0, the process proceeds to step 115, and if ΔP = 0, this control is terminated.
[0030]
In step 115, 1 is subtracted from the target value, which is the current reference position, as a reference position correction.
[0031]
[Action]
The control performed in steps 101 to 109 is motor drive control by a normal shift operation. That is, the target drive amount of the motor is set from the current shift position and the shift switch signal, and the actual drive amount output from the potentiometer is matched with the target drive amount.
[0032]
Note that the elapse of Xmsec in step 108 is to stabilize the data in order to determine whether or not the final target drive amount is reached. This is because when the driver operates the shift switch from the P range to the D range, for example, the shift switch signal outputs a P range signal, an R range signal, an N range signal, and a D range signal. In this way, the target drive amount may be changed each time, so that it is determined whether the driver has finished operating the shift switch and has reached the final range position.
[0033]
The control performed in steps 110 to 115 is reference position correction control for a preset target value for calculating the target drive amount of the motor. FIG. 4 is a time chart showing the potentiometer value and the inhibitor switch signal, and FIG. 5 is a diagram showing the potentiometer value and the inhibitor switch signal stored in the memory.
[0034]
As an example, a case where the driver operates the shift switch in the P → D range will be described as an example. As shown in the time chart of FIG. 4, the motor is driven in accordance with the shift switch signal, and the potentiometer value increases. At this time, as shown in the schematic diagram of the memory in FIG. 5, the potentiometer value P and the inhibitor switch signal Sn (n = 1 to 7) in each control cycle are stored in the memory. Then, after reaching the final range position, the memory is searched in step 110 for the RN → N switching point, that is, the place where the inhibitor switch signal changes from S _{4 to} S ₅ . In the example of FIG. 5, the control period t ₄ is shifted to t ₅ .
[0035]
In the first embodiment, the midpoint of the true N-range is set at a position obtained by adding the half of the driving amount P _alpha of N range width from the output of the inhibitor switch signal S _5. Therefore, in Step 111, the set target value is calculated by calculating the difference ΔP between the value P obtained by adding the driving amount P _α that is half the N range width to the potentiometer value P _N−1 and the N range target value P _N ^*. Check whether the value of is actually driving to the target position. Here, when P _α = 2 and P _N = N (N = 1, 2, 3,...), In the case of FIG. 5, P = P _N−1 + P _α .
ΔP = P−P _N ^* = P _N−1 + P _α −P _N ^* = N−1 + 2−N = 1
It becomes. Therefore, since ΔP> 0, in the target value calculation step in step 103, the target value at the current reference position is corrected to the reference position of −1. Even if ΔP is 2 or more, the correction value is assumed to be soil 1. This is to stabilize the control by suppressing a sudden change in the reference position.
[0036]
Further, the reference position correction control is always performed using the inhibitor switch signal S ₅ of the N range. This is because if the center position is secured in the N range, the range position is reliably maintained in the other ranges.
[0037]
[D range → N range, R range, P range operation]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of shift position correction control processing when the shift control unit 20 performs a shift change from the D range to the N range and the P range, and each step will be described below.
[0038]
In step 201, the current shift position is read.
[0039]
In step 202, a shift switch signal is read.
[0040]
In step 203, the target drive amount is calculated from the target value of the rotational drive of the motor.
[0041]
In step 204, it is determined whether or not the positioning is started. If positioning is started, the memory is set in step 204A. Otherwise, the process proceeds to step 205.
[0042]
In step 205, a motor drive signal is output.
[0043]
In step 206, the value of the potentiometer 34 and the signal of the inhibitor switch 62 are read and stored in the memory.
[0044]
In step 207, it is determined whether or not the potentiometer value _PN has reached the target value or less. If the potentiometer value _PN has reached the target value or less, the process proceeds to step 208. If not, the process proceeds to step 201 to repeat the control.
[0045]
In step 207A, the motor drive output is stopped.
[0046]
In step 208, Xmsec elapses.
[0047]
In step 209, it is determined whether or not the rate of change of the potentiometer 34 is zero. If it is 0, it is determined that the final target position has been reached, and the routine proceeds to step 210.
[0048]
In step 210, the control cycle for switching the D → N inhibitor switch signal from the memory is retrieved.
[0049]
In step 211, the difference ΔP between the value P obtained by subtracting the driving amount P _α that is half the N range width from the potentiometer value P _N of the control cycle at the switching time and the N range target value P _N ^* is calculated from the following equation. .
P = P _N -P _α
ΔP = P−P _N ^*
In step 212, it is determined whether or not ΔP> 0. If ΔP> 0, the process proceeds to step 213, and if ΔP ≦ 0, the process proceeds to step 214.
[0050]
In step 213, 1 is added to the target value, which is the current reference position, for correction as the reference position correction.
[0051]
In step 214, it is determined whether or not ΔP> 0. If ΔP> 0, the process proceeds to step 115, and if ΔP = 0, this control is terminated.
[0052]
In step 215, 1 is subtracted from the target value, which is the current reference position, as a reference position correction.
[0053]
[Action]
The control performed in Step 201 to Step 209 is motor drive control by a normal shift operation and is basically the same as the flowchart of FIG. However, the difference is that it is determined in step 207 whether the potentiometer value _PN is smaller than the target value.
[0054]
The control performed in steps 210 to 215 is reference position correction control of a preset target value for calculating the target drive amount of the motor.
[0055]
As an example, a case where the driver operates the shift switch 4 in the D → P range will be described as an example. As shown in the time chart of FIG. 4, the motor is driven in accordance with the shift switch signal, and the potentiometer value decreases. At this time, the potentiometer value _PN and the inhibitor switch signal Sn (n = 1 to 7) in each control cycle are stored in the memory. Then, after reaching the final range position, a search is made from the memory at the switching point of DN → N in step 210.
[0056]
In the first embodiment, the midpoint of the true N-range is set at a position obtained by subtracting the half of the driving amount P _alpha of N range width from the output of the inhibitor switch signal S _5. Therefore, in step 211, the set target value is calculated by calculating the difference ΔP between the value P obtained by subtracting the driving amount P _α half the N range width from the potentiometer value P _N−1 and the N range target value P _N ^*. Check whether the value of is actually driving to the target position. If ΔP <0, in the target value calculation step in step 203, the target value at the current reference position is corrected to a reference position of -1. Even if ΔP is equal to or greater than soil 2, the correction value is assumed to be soil 1. This is to stabilize the control by suppressing a sudden change in the reference position.
[0057]
As described above, in the shift-by-wire system of the first embodiment, the detected value detected by the potentiometer 34 is the drive amount of the shift actuator 30, and the product variation of the shift actuator 30 itself, the temperature change, It does not always match the actual manual valve movement due to changes over time. Therefore, it is necessary to check whether the actual manual valve movement matches the value indicated by the potentiometer 34. Here, the value of the shift actuator driving amount P _alpha plus or subtraction corresponding to half the range width of the neutral range from th switching of the inhibitor switch signal, can be set in advance to be a true N range position corresponding values P Therefore, by comparing this true range position equivalent value P with the N range target drive amount P _N ^* of the shift actuator, it is determined whether the manual valve is properly positioned in accordance with the drive amount of the shift actuator. Can be judged. Further, by calculating the correction amount, it is possible to correct the preset target value, and the manual valve can always be accurately positioned. In addition, since it is not necessary to control using a play etc. like the prior art, durability deterioration can be prevented.
[0058]
Further, in the switching eye search, the starting point side when passing through the N range with respect to the shift actuator driving direction is searched as the switching eye. That is, for example, when the driver operates the shift switch 4 from the P range to the D range, the shift actuator 30 is driven from the P range position to the D range position, and passes through the R range and the N range. At this time, searching for the starting point side of the N range, which is stored in the memory as a switching point, correction control using the switching point potentiometer value P _N stored in the control cycle. On the other hand, when the driver operates the shift switch 4 from the D range to the P range, the shift actuator 30 is driven from the D range position to the P range position and passes through the N range and the R range. In this case, searching a first switching starting point side of the N range stored in the memory (ie P → D operation at the opposite side of the range end), the switching point potentiometer value P _N stored in the control cycle To perform correction control. Therefore, it is possible to perform correction control from both sides of the N range depending on the operation direction of the shift switch 4, and it is possible to improve the convergence to a true predetermined range position.
[0059]
(Other examples)
The shift-by-wire system of the present invention has been described based on the first embodiment, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and is described in each claim of the claims. Design changes and additions are allowed without departing from the scope of the present invention. For example, in the first embodiment, the correction control is performed using the N range, but the correction control may be performed using the R range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a shift-by-wire system of a first embodiment.
FIG. 2 is a control system diagram of the shift-by-wire system of the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart showing position correction control in the shift-by-wire system of the first embodiment.
FIG. 4 is a time chart showing a potentiometer value and an inhibitor switch signal in the shift-by-wire system of the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a memory in the shift-by-wire system of the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing position correction control in the shift-by-wire system of the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a play δ provided in a power transmission path in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Indicator 2 Fail lamp 3 Ignition switch 4 Shift switch 5 Shift lock mechanism 20 Shift control unit 21 Main driver 21a Main CPU
22 Sub-driver 22a Sub-CPU
30 Shift actuator 31 Main motor 32 Sub motor 33 Gear mechanism 34 Potentiometer 35 Temperature sensor 36 Control shaft 40 CVT control unit 50 Engine control unit 60 Automatic transmission 61 Transmission mechanism (belt type continuously variable transmission)
62 Inhibitor switch 71 Parking gear 72 Parking pole 72a Parking pawl 73 Spring 74 Parking rod 74a Parking cam 75 Detent lever 75a Concavity and convexity 76 Detent spring 76a Roller 100 Boss part 100a Contact part 101 Control shaft 101a Side

Claims (2)

ドライバにより操作され、パーキングレンジ、リバースレンジ、ニュートラルレンジ及びドライブレンジなどの各レンジに応じたシフトポジションを示すシフトスイッチ信号を出力するシフトスイッチと、
自動変速機に設けられ、マニュアルバルブとパーキングロッド等を駆動するシフトアクチュエータと、
前記シフトアクチュエータの駆動量を検出するポテンショメータ値を出力するポテンショメータと、
前記シフトスイッチ信号に基づいて、現在のシフトポジションから前記シフトスイッチにより設定された前記シフトスイッチ信号が示すレンジに対応するシフトポジション目標値までの前記シフトアクチュエータの目標駆動量を算出するシフトアクチュエータ目標駆動量算出部と、算出された目標駆動量に基づいて前記シフトアクチュエータに駆動信号を出力するシフトアクチュエータ駆動信号出力部とを有し、前記ポテンショメータ値によりフィードバック制御を行うシフト制御手段と、
を備えたシフトバイワイヤシステムにおいて、
マニュアルバルブの位置を表すインヒビタスイッチ信号を出力するインヒビタスイッチを設け、
前記シフト制御手段を、前記ポテンショメータ値と前記インヒビタスイッチ信号を制御周期毎に記憶する記憶部と、前記記憶部から予め設定された所定レンジへの切り替わりを表すインヒビタスイッチ信号の切り替わり目箇所を検索する切り替わり目検索部と、検索された切り替わり目制御周期におけるポテンショメータ値に前記所定のレンジのレンジ幅の半分に相当するアクチュエータ駆動量を加減して真のレンジ位置相当値を算出するレンジ位置相当値算出部と、前記真のレンジ位置相当値と前記目標駆動量との差を演算する補正量演算部と、演算された補正量に基づいて前記所定レンジに対応する目標値を補正する補正部と、を有する手段としたことを特徴とするシフトバイワイヤシステム。A shift switch that is operated by a driver and outputs a shift switch signal indicating a shift position corresponding to each range such as a parking range, a reverse range, a neutral range, and a drive range;
A shift actuator provided in an automatic transmission, for driving a manual valve, a parking rod, and the like;
A potentiometer for outputting a potentiometer value for detecting the driving amount of the shift actuator;
Shift actuator target drive that calculates a target drive amount of the shift actuator from a current shift position to a shift position target value corresponding to a range indicated by the shift switch signal set by the shift switch based on the shift switch signal A shift control means that includes a quantity calculation unit and a shift actuator drive signal output unit that outputs a drive signal to the shift actuator based on the calculated target drive amount, and performs feedback control based on the potentiometer value;
In a shift-by-wire system with
Provide an inhibitor switch that outputs an inhibitor switch signal indicating the position of the manual valve,
The shift control means searches for a storage unit that stores the potentiometer value and the inhibitor switch signal for each control period, and a switching point of the inhibitor switch signal that indicates switching from the storage unit to a predetermined range set in advance. A switching position search unit and a range position equivalent value calculation that calculates a true range position equivalent value by adding or subtracting an actuator drive amount corresponding to half the range width of the predetermined range to the potentiometer value in the searched switching point control cycle. A correction amount calculation unit that calculates a difference between the true range position equivalent value and the target drive amount, a correction unit that corrects a target value corresponding to the predetermined range based on the calculated correction amount, A shift-by-wire system, characterized in that 請求項１に記載のシフトバイワイヤシステムにおいて、
前記所定レンジをリバースレンジまたはニュートラルレンジとし、
前記切り替わり目検索部は、シフトアクチュエータ駆動方向に対し前記所定レンジを通過するときの始点側を切り替わり目として検索することを特徴とするシフトバイワイヤシステム。The shift-by-wire system according to claim 1,
The predetermined range is a reverse range or neutral range,
The switching eye search unit searches for a starting point when passing through the predetermined range with respect to the shift actuator driving direction as a switching eye.

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