JP2003166641A

JP2003166641A - 自動変速機のレンジ切換装置

Info

Publication number: JP2003166641A
Application number: JP2001362940A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yuasa; 弘之湯浅
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】レンジ切換バルブの位置を連続的に検出するセ
ンサの検出結果に基づきアクチュエータをフィードバッ
ク制御してレンジ切り換えを行うレンジ切換装置におい
て、前記センサが故障したときのレンジ切り換えを可能
にする。【解決手段】レンジ切換バルブの位置を連続的に検出す
るポテンショメータが故障すると（Ｓ５）、アクチュエ
ータ駆動を停止させるフェイルセーフ状態に移行させる
一方（Ｓ６）、センサ異常を警告し、かつ、非常スイッ
チの操作を指示する（Ｓ７）。運転者が非常スイッチを
操作すると（Ｓ８）、前記フェイルセーフ状態をキャン
セルすると共に（Ｓ９）、レンジ位置を検出するインヒ
ビタスイッチの信号からポテンショメータの仮想検出パ
ターンを設定し（Ｓ１０）、該仮想検出パターンに従っ
てアクチュエータを制御させる（Ｓ１１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンジ切換バルブ
をアクチュエータによって駆動する自動変速機のレンジ
切換装置に関し、詳しくは、レンジ切換バルブの位置を
連続的に検出する位置センサが故障したときの対策技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両用自動変速機において、
レンジ切換バルブ（マニュアルバルブ）をモータ等のア
クチュエータによって複数のレンジ位置に駆動する構成
のレンジ切換装置が知られている（特開平５−０８７２
３３号公報参照）。前記レンジ切換装置では、前記レン
ジ切換バルブの位置を連続的に検出するポテンショメー
タ等の位置センサを備え、該位置センサによる検出結果
と目標レンジに対応する目標位置との偏差に基づいて、
アクチュエータをフィードバック制御する場合があっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、位置セ
ンサの検出結果から、アクチュエータをフィードバック
制御する構成の場合、位置センサが故障して実際のバル
ブ位置を検出することができなくなると、レンジ切換バ
ルブの位置が不明になるため、アクチュエータによるバ
ルブ駆動を停止させるフェイルセーフ状態に移行させる
ようにしていた。

【０００４】しかし、例えばＰレンジにシフトされてい
る状態で、フェイルセーフに移行すると、モータやモー
タ駆動回路が正常であってもＰレンジに固定されるた
め、走行が全く不能になってしまうという問題があっ
た。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、一
般的に、位置センサと共に、レンジ位置を検出するスイ
ッチ（インヒビタ・スイッチ）が設けられることに着目
し、位置センサが故障した場合でも、最低限のレンジ切
り換え機能を発揮することができる自動変速機のレンジ
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、レンジ切換バルブをアクチュエータによっ
て複数のレンジ位置に駆動する構成であって、前記レン
ジ切換バルブの位置を連続的に検出する位置センサを備
え、該位置センサの検出結果に基づいて前記アクチュエ
ータをフィードバック制御する自動変速機のレンジ切換
装置において、前記位置センサが故障したときに、自動
変速機におけるレンジ位置を検出するレンジ位置スイッ
チの信号に基づいて前記アクチュエータを制御する構成
とした。

【０００６】上記構成によると、通常は、位置センサに
よってレンジ切換バルブの位置を連続的に検出し、その
結果からアクチュエータをフィードバック制御するが、
位置センサが故障すると、位置センサから実際のバルブ
位置を知ることができなくなるので、代わりに、レンジ
切換バルブがどのレンジに位置しているかを示すレンジ
位置スイッチの離散的な位置情報を用いて、アクチュエ
ータを制御する。

【０００７】尚、位置センサの故障には、センサ自体の
故障の他、センサ信号の出力ラインの断線などが含まれ
るものとする。請求項２記載の発明では、前記位置セン
サが故障したときに、前記レンジ位置スイッチによって
検出される現在のレンジ位置と目標のレンジ位置とか
ら、前記アクチュエータの時系列的な制御パターンを設
定し、該設定した制御パターンに従って前記アクチュエ
ータをフィードホワード制御する構成とした。

【０００８】上記構成によると、位置センサが故障する
と、レンジ位置スイッチによって現在のレンジ位置を検
出し、該検出した現在位置と目標位置とから予めアクチ
ュエータの制御パターンを設定し、該設定した制御パタ
ーンに従ってアクチュエータをフィードホワード制御す
る。請求項３記載の発明では、前記位置センサが故障し
たときに、前記レンジ位置スイッチによって検出される
現在のレンジ位置から目標のレンジ位置に向けて前記レ
ンジ切換バルブの位置が変化するときの前記位置センサ
の仮想検出パターンを設定し、該仮想検出パターンに基
づいて前記アクチュエータを制御する構成とした。

【０００９】上記構成によると、レンジ位置スイッチに
基づいて判断される現在のレンジ位置から目標レンジ位
置まで移動するときのレンジ切換バルブの位置変化パタ
ーンを仮想的に予め設定し、このパターンに従って位置
変化しているものと見なしてアクチュエータを制御す
る。請求項４記載の発明では、前記パターンが、前記位
置センサが正常であるときよりも長い時間でレンジが切
り換えられる特性として設定される構成とした。

【００１０】上記構成によると、位置センサが故障して
いて、前記制御パターン又は仮想検出パターンを用いて
アクチュエータを制御するときには、位置センサが正常
であるときよりも長い時間をかけてレンジ切り換えが行
われるように、前記制御パターン又は仮想検出パターン
が設定される。請求項５記載の発明では、前記位置セン
サの故障発生時に、該故障の発生を警告すると共に、前
記アクチュエータの駆動を停止させるフェイルセーフ状
態に移行させる一方、前記フェイルセーフ状態を任意に
キャンセルするための操作部を備え、該操作部の操作に
よって前記フェイルセーフ状態のキャンセルが指示され
たことを条件に、前記レンジ位置スイッチの信号に基づ
く前記アクチュエータの制御を行う構成とした。

【００１１】上記構成によると、位置センサが故障する
と、該位置センサの検出結果を用いたアクチュエータの
駆動制御が停止されるフェイルセーフ状態に移行すると
共に、位置センサが故障したためにフェイルセーフ状態
になっていることを運転者に警告する。そして、運転者
が、前記警告に基づいて操作部を操作すると、レンジ位
置スイッチの信号に基づくアクチュエータの制御が行わ
れる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、位置セン
サが故障したときに、レンジ位置スイッチに基づいて判
断される現在のレンジ位置からアクチュエータを制御す
ることで、レンジ切換バルブを目標レンジ位置に駆動す
ることが可能となり、位置センサが故障しても走行不能
になることを回避できるという効果がある。

【００１３】請求項２記載の発明によると、現在のレン
ジ位置から目標のレンジ位置に向けてどのようなパター
ンでアクチュエータを制御するかを設定することで、位
置センサを用いることなくレンジ切換バルブを目標位置
に駆動することができるという効果がある。請求項３記
載の発明によると、現在のレンジ位置から目標のレンジ
位置に向かう途中のレンジ切換バルブの位置変化を仮想
的に設定するので、位置センサが正常なときと同様にし
てアクチュエータを制御して、レンジ位置を切り換える
ことができるという効果がある。

【００１４】請求項４記載の発明によると、レンジ切り
換えがより長い時間かけて行われるようにすることで、
中間位置の検出が不能な状態でのオーバーシュートの発
生を回避できるという効果がある。請求項５記載の発明
によると、位置センサの故障によってレンジ位置が誤制
御されることを回避しつつ、運転者が意識的にレンジ位
置スイッチに基づく制御を許可することになるので、安
全に走行可能なレンジにシフトさせることができるとい
う効果がある。

【００１５】

【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、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。

【００１６】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から構成される。

【００１７】そして、上記構成によってマニュアルシャ
フト４を、Ｐレンジ，Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎ
レンジ，Ｄレンジ（ドライブレンジ），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。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５
Ａとマニュアルバルブ６（レンジ切換バルブ）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
シフトレンジに応じてライン圧を配送する。

【００１８】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。

【００１９】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の角度を連続的に検出する位置セ
ンサとしてのポテンショメータ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、
レンジ位置スイッチとしてのインヒビタスイッチ２２が
設けられる。また、運転者によって操作されるレンジセ
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。

【００２０】前記ポテンショメータ２１，インヒビタス
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／ＴＣ／Ｕ）２
４に入力される。そして、前記Ａ／Ｔコントロールユニ
ット２４は、上記スイッチ・センサからの信号に基づく
演算処理によって、運転者が選択しているレンジに対応
する位置にマニュアルシャフト４を回転駆動すべく、前
記モータ２を制御する。

【００２１】具体的には、レンジセレクトスイッチ２３
から要求されるマニュアルシャフト４の目標角度と、前
記ポテンショメータ２１で検出される実際の角度との偏
差に応じた比例・積分・微分制御によって、モータ２の
駆動信号をフィードバック制御する。本実施形態では、
モータ２に対する電源供給を高周波でＯＮ・ＯＦＦする
ときのＯＮ時間割合で平均印加電圧を制御するようにな
っており、前記駆動信号は、前記ＯＮ時間割合を示すデ
ューティ比（％）として演算される。

【００２２】尚、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、スライディングモード
制御を用いてフィードバックする構成であっても良い。
また、前記Ａ／Ｔコントロールユニット２４には、図３
のフローチャートに示すようなフェイルセーフ処理機能
が備えられている。図３のフローチャートにおいて、ま
ず、ステップＳ１では、モータやモータ通電回路などの
駆動系に故障が発生しているか否かを診断する。

【００２３】ステップＳ２では、ステップＳ１の診断の
結果、駆動系に故障が発生していると診断されたか否か
を判別する。モータ等の駆動系に故障がある場合には、
ステップＳ３へ進んで、フェイルセーフ処理としてモー
タ２への通電を遮断する。また、次のステップＳ４で
は、モータ２を含む駆動系に故障が発生したことを、警
告装置２９によって運転者に警告する。

【００２４】前記警告装置２９は、車両のコンソール・
パネルなどに設けられる警告ランプやモニタ装置、又は
／及び、ブザーや合成音声などを発生するスピーカなど
によって構成される。一方、ステップＳ２でモータ２等
の駆動系に故障がないと判断されると、ステップＳ５へ
進み、前記ポテンショメータ２１が故障しているか否か
を判別する。

【００２５】前記ポテンショメータ２１の故障には、ポ
テンショメータ２１自体の故障（固着故障等）の他、ポ
テンショメータ２１の信号ラインの断線・ショートを含
むものとする。そして、信号ラインの断線・ショート
は、ポテンショメータ２１の出力電圧値から判断でき、
また、ポテンショメータ２１自体の故障は、モータ２の
駆動状態での検出角度（出力電圧値）の変化から判断で
きる。

【００２６】ステップＳ５でポテンショメータ２１が正
常であると判断されたときには、本ルーチンをそのまま
終了させる。一方、ステップＳ５でポテンショメータ２
１が故障していると判断されると、ステップＳ６へ進ん
で、フェイルセーフ処理としてモータ２への通電を停止
させる。

【００２７】次のステップＳ７では、センサ異常の発生
を、前記ステップＳ３と同様にして運転者に警告すると
同時に、コンソール・パネルなどに設けられる非常スイ
ッチ３０（操作部）の押圧操作を運転者に促すための警
告を、同じく警告装置２９を用いて行う。ステップＳ８
では、運転者によって非常スイッチ３０が押圧操作され
たか否かを判別し、運転者によって非常スイッチ３０が
押圧操作されると、ステップＳ９へ進む。

【００２８】ステップＳ９では、前記ステップＳ６にお
けるフェイルセーフ処理をキャンセルしてモータ２への
通電を許可する。次のステップＳ１０では、前記インヒ
ビタスイッチ２２のＯＮ・ＯＦＦから判断される現在の
レンジ位置から、レンジセレクトスイッチ２３に基づい
て判断される要求のレンジ位置に向けてマニュアルバル
ブ６を駆動するときの、マニュアルバルブ６の位置変化
の仮想パターンを、ポテンショメータ２１の出力（検出
角度）の仮想パターンとして設定する。

【００２９】前記仮想パターンは、前記インヒビタスイ
ッチ２２のＯＮ・ＯＦＦから判断される現在のレンジ位
置に対応すべきポテンショメータ２１の検出角度から、
要求のレンジ位置に対応すべきポテンショメータ２１の
検出角度（目標角度）にまで、所定の時定数による一次
遅れ系で応答するものとして設定される（図４参照）。

【００３０】前記仮想パターンは、該仮想パターンと目
標角度との偏差（仮想偏差）に応じてモータ２を制御し
たときに、ポテンショメータ２１が正常であるときに比
べて、レンジ切り換えに長い時間が要するような特性と
して設定される。ステップＳ１１では、ポテンショメー
タ２１の検出角度に代えて、前記仮想パターンにおける
角度と目標角度との偏差（仮想偏差）を演算し、該仮想
偏差に基づく比例・積分・微分制御によって、モータ２
の駆動信号をフィードバック制御させる。

【００３１】そして、レンジセレクトスイッチ２３に基
づいて判断される要求のレンジ位置になったことを、イ
ンヒビタスイッチ２２の信号から判断すると、モータ２
の駆動を停止させる。上記のように、ポテンショメータ
２１が故障したときに、ポテンショメータ２１の仮想検
出パターンを設定する構成であれば、ポテンショメータ
２１が正常であるときと同様な処理でモータ２を駆動さ
せてレンジの切り換えを行わせることができ、ポテンシ
ョメータ２１の故障によって特定のレンジに固定されて
しまうことを回避でき、最低限の走行性を確保すること
ができる。

【００３２】尚、モータ２の制御は、制御偏差に基づく
全域フィードバック制御に限定されず、例えば所定の中
間開度になるまでは、一定のデューティ比の制御信号で
モータ２を駆動し、その後、ポテンショメータ２１の検
出角度に基づくフィードバック制御に移行させる構成で
あっても良く、この場合、ポテンショメータ２１が故障
したときには、仮想パターンにおける角度が所定の中間
開度になったか否かを判別し、所定の中間開度になった
後で、前記仮想偏差によるモータ２の制御を開始させる
ようにすれば良い。

【００３３】図５のフローチャートは、フェイルセーフ
処理の第２実施形態を示す。この図５のフローチャート
において、ステップＳ１０Ａ，ステップＳ１１Ａ以外の
各ステップは、前記図３のフローチャートと同様な処理
を行うので、以下では、処理内容が異なるステップＳ１
０Ａ，ステップＳ１１Ａのみを説明する。ステップＳ１
０Ａでは、前記インヒビタスイッチ２２のＯＮ・ＯＦＦ
から判断される現在のレンジ位置から、レンジセレクト
スイッチ２３に基づいて判断される要求のレンジ位置に
向けてマニュアルバルブ６を駆動するときの、モータ２
の時系列的な制御パターンを設定する。

【００３４】前記制御パターンは、制御開始からの経過
時間毎にモータ２の駆動信号のデューティ比を示すもの
であって、レンジ切り換えの種類毎に予め設定されてお
り、該制御パターンに従ってモータ２を制御した場合に
は、ポテンショメータ２１の検出結果に基づくフィード
バック制御を行った場合に比べて、より長い時間で徐々
にレンジが切り換えられるように適合されている。

【００３５】ステップＳ１１Ａでは、前記ステップＳ１
０Ａで設定された制御パターンに従ってモータ２をフィ
ードホワード制御し、インヒビタスイッチ２２の信号か
ら要求レンジになったことが判断されると、制御パター
ンの途中であっても直ちにモータ２の駆動を停止させる
ようにする。上記のように、ポテンショメータ２１が故
障したときに、所定の制御パターンに従って、モータ２
を制御させる構成とすれば、レンジ切り換えの応答が低
下するとしても、ポテンショメータ２１の故障によって
特定のレンジに固定されてしまうことを回避でき、最低
限の走行性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動変速機の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】フェイルセーフ処理の第１実施形態を示すフロ
ーチャート。

【図４】マニュアルバルブの角度位置変化の仮想パター
ンを示す線図。

【図５】フェイルセーフ処理の第２実施形態を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１…自動変速機２…モータ（アクチュエータ）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（レンジ切換バルブ）２１…ポテンショメータ２２…インヒビタスイッチ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２９…警告装置３０…非常スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンジ切換バルブをアクチュエータによっ
て複数のレンジ位置に駆動する構成であって、前記レンジ切換バルブの位置を連続的に検出する位置セ
ンサを備え、該位置センサの検出結果に基づいて前記ア
クチュエータをフィードバック制御する自動変速機のレ
ンジ切換装置において、前記位置センサが故障したときに、自動変速機における
レンジ位置を検出するレンジ位置スイッチの信号に基づ
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
動変速機のレンジ切換装置。
【請求項２】前記位置センサが故障したときに、前記レ
ンジ位置スイッチによって検出される現在のレンジ位置
と目標のレンジ位置とから、前記アクチュエータの時系
列的な制御パターンを設定し、該設定した制御パターン
に従って前記アクチュエータをフィードホワード制御す
ることを特徴とする請求項１記載の自動変速機のレンジ
切換装置。
【請求項３】前記位置センサが故障したときに、前記レ
ンジ位置スイッチによって検出される現在のレンジ位置
から目標のレンジ位置に向けて前記レンジ切換バルブの
位置が変化するときの前記位置センサの仮想検出パター
ンを設定し、該仮想検出パターン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請求項１記載の自
動変速機のレンジ切換装置。
【請求項４】前記パターンが、前記位置センサが正常で
あるときよりも長い時間でレンジが切り換えられる特性
として設定されることを特徴とする請求項２又は３記載
の自動変速機のレンジ切換装置。
【請求項５】前記位置センサの故障発生時に、該故障の
発生を警告すると共に、前記アクチュエータの駆動を停
止させるフェイルセーフ状態に移行させる一方、前記フェイルセーフ状態を任意にキャンセルするための
操作部を備え、該操作部の操作によって前記フェイルセーフ状態のキャ
ンセルが指示されたことを条件に、前記レンジ位置スイ
ッチの信号に基づく前記アクチュエータの制御を行うこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の自
動変速機のレンジ切換装置。