车辆的换档控制装置的制作方法

专利名称：车辆的换档控制装置的制作方法
技术领域：
本发明关于通过步进马达的工作电切换自动变速器的档位的车辆的换档控制装置。
背景技术：
已知包含换档切换机构的车辆的换档控制装置，该换档机构基于表示用于切换自动变速器的档位的操作装置的操作状态的操作信号，通过步进马达的工作电切换此自动变速器的档位。例如，作为被称为线控换档(SBW)的换档控制装置，专利文献1中记载的自动变速器的换档装置和专利文献2中记载的换档装置就是这样的装置。并且，在所述专利文献2中，作为换档机构的驱动源的步进马达(st印pingmotor)，例示了三相开关磁阻马达(SR马达)。在如此的步进马达中，能够采用例如如图9(a)所示的仅仅在1相绕组依次流过电流的1相励磁方式、如图9(b)所示的在2相同时依次流过电流的2相励磁方式、如图9(c)所示的交替切换1相和2相而依次流过电流的1-2相励磁方式等的励磁方式。在此图9中，例如设定各个励磁方式的励磁模式，使得每单位时间的步进马达的转子的步进角度(转角)为同一角度θ，也就是说成为相同的马达转速。此处，特别是，在采用1-2相励磁方式的情况下，通过设为组合1相励磁和2相励磁的励磁模式，由于相对于基准脉冲的步进角度是1相励磁方式和2相励磁方式的情况的一半，能够进行平滑细致的马达旋转控制。并且，也能够得到相对大的步进马达的输出转矩。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2005-24044号公报专利文献2 特开2009-92081号公报

发明内容
发明解决的问题在所述步进马达中，例如，设置了检测转子的转角的编码器，也就是与转子的旋转同步地连续输出脉冲信号的编码器。并且，基于从此编码器输出的脉冲信号的计数值，检测马达的旋转位置，通过以预定的顺序切换通电相，旋转驱动步进马达。在1-2相励磁方式中，步进角度是1相励磁方式和2相励磁方式的情况的一半，另一方面，与1相励磁方式和2相励磁方式相比，需要2倍的驱动脉冲(通信脉冲)，马达控制用的运算处理装置(CPU、ECU)的处理负荷高。因此，特别是，当步进马达的转速高时，因为随着编码器的脉冲信号的打断，处理负荷进一步变高，所以在1-2相励磁方式中，相比于1相励磁方式和2相励磁方式，对马达控制用的运算处理装置(CPU、ECU)要求高的处理能力，需要提高CPU的处理能力。因为在1-2相励磁方式中为了仅仅对应于步进马达的高旋转控制，使用例如使16位CPU成为32位CPU等的高性能的CPU，会导致成本增加，所以期望的是，确保换档需要的步进马达的输出转矩，并且，尽可能的降低CPU的处理负荷。
作为发现用于解决所述问题的方法，参照车辆的具体的形态在以下内容中说明进行讨论的情况。例如，能够考虑到在车辆停在坡道上的状态下，档位为使得与车辆一起旋转的旋转齿轮轮与锁止齿轮啮合的状态的停车档，从该停车档向解除该锁止状态的非停车档位切换档位时，所述换档机构的步进马达的必要转矩为最高。另一方面，在从停车档向非停车档的换档以外的换档中，例如，用于使自动变速器的手动阀工作，或者使得换档机构在旋转齿轮与锁止齿轮啮合的方向工作的转矩如果存在，则能够进行换档，换档机构的步进马达的必要转矩，与解除所述锁止状态时相比低得多的转矩就足够。在从停车档向非停车档的换档以外的换档中，存在相比于大的马达转矩更加需要换档响应性的情况。例如，在坡道中，与用于进行从行驶档(例如“D”档)并且开启制动的状态向停车档切换的预定操作同时地进行关闭制动的情况下，因为存在在成为所述锁止状态之前车辆在坡道上移动的可能性，所以期望快速、响应性良好地向停车档切换。如此，根据换档的种类，换档时需要的步进马达的输出特性不同。也就是说，相比于换档响应性(步进马达的高转速)而更加需要步进马达的高输出转矩，或者相反地相比于步进马达的高输出转矩而更加需要换档响应性(步进马达的高转速)。因此，在不考虑换档的种类，使步进马达的控制方法一律为相同的方法时，仅仅为了特定的换档控制，需要提高CPU的处理能力。如此的问题不是众所周知的，关于为了兼顾换档需要的步进马达的输出特性和CPU的处理负荷降低，根据换档种类切换步进马达的控制方法，还没有被提出来。本发明是以上述情况为背景而作出的，作为其目的，是提供能够兼顾换档需要的步进马达的输出特性和CPU的处理负荷降低的车辆的换档控制装置。用于解决问题的技术方案作为用于达成所述目的的本发明的要点，(a) —种车辆的换档控制装置，包含换档机构，该换档机构基于表示用于切换自动变速器的档位的操作装置的操作状态的操作信号，通过步进马达的工作电切换该自动变速器的档位，(b)在进行了第一换档控制的情况下，以1-2相励磁方式驱动所述步进马达，并且将该步进马达的转速设为预定的第一转速，所述第一换档控制是作为相比于档位的切换响应性而优先所述步进马达的高输出的换档控制而预先确定的，另一方面，(c)在进行了第二换档控制的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动所述步进马达，并且将该步进马达的转速设为比所述第一转速高的预定的第二转速，所述第二换档控制是作为相比于所述步进马达的高输出而优先档位的切换响应性的换档控制而预先确定的。发明效果如此，因为在进行了第一换档控制的情况下，以1-2相励磁方式驱动步进马达，并且将步进马达的转速设为预定的第一转速，所述第一换档控制是相比于档位的切换响应性而优先所述步进马达的高输出的换档控制，所述预定的第一转速相比于预定的第二转速设定为低旋转，所以得到换档需要的步进马达的输出转矩，并且即使是与1相励磁方式和2相励磁方式相比CPU的处理负荷高的1-2相励磁方式，因为与步进马达为低旋转相应地，抑制CPU处理负荷。另一方面，因为在进行了第二换档控制的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动步进马达，并且将步进马达的转速相比于预定的第一转速设定为高旋转的预定的第二转速，所述第二换档控制是相比于步进马达的高输出而优先档位的切换响应性的换档控制，所以能够得到换档需要的步进马达的转速，并且即使步进马达为高转速，与设为与1-2相励磁方式相比CPU的处理负荷低的1相励磁方式或者2相励磁方式相应地，抑制CPU处理负荷。如此，通过根据换档种类切换步进马达的转速和励磁方法(励磁方式)，能够兼顾换档需要的步进马达的输出特性和CPU的处理负荷降低。如此，能够降低例如车载用CPU的处理负荷，例如能够使32位CPU成为16位CPU等，降低车载用CPU的等级(性能)，构建便宜的系统。此处，优选的，所述第一换档控制，是从设为锁止状态的停车档位向解除该锁止状态的非停车档位的切换控制，所述锁止状态是锁止齿轮啮合于与车轮一起旋转的旋转齿轮的状态，所述第二换档控制，是从所述非停车档位向所述停车档位的切换控制。如此，能够适当执行可能相比于换档响应性更加需要步进马达的高输出转矩的、从停车档向非停车档的切换控制。并且，能够适当的执行可能相比于步进马达的高输出转矩而更加需要换档响应性的、从非停车档到停车档的切换控制。并且，优选的，所述第二换档控制，是从所述停车档向所述非停车档位的切换控制以外的档位切换控制。如此，能够适当的执行从停车档向非停车档的切换控制以外的、不需要步进马达比较高输出转矩的换档控制。并且，优选的，所述步进马达是三相步进马达。如此，通过根据换档的种类，切换三相步进马达的转速和励磁方法，由此能够兼顾换档时需要的步进马达的输出特性和CPU的处理负荷降低。并且，优选的，所述车辆，在从动力源向驱动轮的动力传递路径中包含所述自动变速器等的车辆用动力传递装置。作为该动力源，优选的使用例如通过燃料的燃烧产生动力的内燃机等的汽油发动机和/或柴油发动机等，但也能够单独使用电动机等其他的原动机，或者与发动机组合使用。并且，优选的，所述车辆用动力传递装置，由自动变速器单体、变矩器以及具有多个变速比的自动变速器，或者除了此自动变速器等之外还由减速机构部和/或差动机构部构成。此自动变速器，由以下变速器构成通过由接合装置选择性连结多组行星齿轮装置旋转要素，由此择一实现多个变速级(变速档)，例如具有前进4档、前进5档、前进6档，甚至更多的变速档等各种行星齿轮式自动变速器；在2个轴间包含始终啮合的多对变速齿轮，由同步装置择一使多对变速齿轮的任一个设为动力传递状态的同步啮合型平行2轴式变速器；属于此同步啮合型平行2轴式变速器的、能够由通过油压致动器驱动的同步装置自动的切换变速档的同步啮合型平行2轴式变速器；将作为动力传递部件行使功能的传动带卷挂于有效径可变的一对可变滑轮，能够无级的连续变化变速比的所谓带式无级变速器的自动变速器；包含围绕共同的轴心旋转的一对锥体和能够绕与此轴心交叉的旋转中心旋转的多个辊在此一对锥体间夹压，通过改变辊的旋转中心和轴心的交叉角，使得变速比可变的所谓牵引型无级变速器的自动变速器；作为电气式无级变速器而行使功能的自动变速器，其中包含将来自发动机的动力向第一电动机以及输出轴分配的、例如由行星齿轮装置构成的差动机构和设置在该差动机构的输出轴的第二电动机，通过此差动机构的差动作用将来自发动机的动力的主要部分机械的传递到驱动轮侧，将来自发动机的动力的剩余部分使用从第一电动机向第二电动机的电气路径进行电气传递，由此电气改变变速比；或者包含能够向发动机轴和/或输出轴等传递动力的、在具备电动机的所谓并式的混合动力车辆搭载的自动变速器等。
并且，优选的，所述旋转齿轮，被固定于例如所述自动变速器的输出旋转部件，也能够固定于对所述驱动轮保持动力传递状态的直接连结范围的其他的旋转部件。


图1是说明构成应用本发明的车辆的动力传递路径的概略结构的图，并且是说明用于控制自动变速器的换档等在车辆设置的控制系统的主要部分的框线图。图2是表示通过人为的操作切换自动变速器中多种档位的换档操作装置的一个例子的图。图3是表示电切换自动变速器的档位的换档机构的一个例子的立体图。图4是表示图3的换档机构的制动盘的一个例子的图。图5是示意表示驱动马达的结构的图。图6是表示用于驱动驱动马达的驱动电路的一个例子的电路结构图。图7是说明图1的电子控制装置的控制功能的主要部分的功能框线图。图8是说明电子控制装置的控制工作的主要部分即用于兼顾换档需要的驱动马达的输出特性和CPU的处理负荷降低的控制工作的流程图。图9是表示3相步进马达的励磁方式的一个例子的图，(a)是1相励磁方式，(b)是2相励磁方式，(c)是1-2相励磁方式，如此分别举例表示的图。图10是表示2相型的步进马达的励磁方式的一个例子的图，(a)是1相励磁方式，(b)是2相励磁方式，(c)是1-2相励磁方式，如此分别举例表示的图。
具体实施例方式以下，参照附图详细的说明本发明的实施例。实施例图1是说明构成应用了本发明的车辆10的从发动机12向驱动轮14的动力传递路径的概略结构的图，并且，是说明用于控制换档机构16等在车辆10设置的控制系统的主要部分的框线图。图1中，车辆10，包含换档机构16、自动变速器18、换档操作装置30等，采用通过电气控制切换自动变速器18的档位(换档范围)的线控换档(SBW)方式。并且，自动变速器18，优选的应用于在车辆中横置的FF(前置前驱)型车辆，将作为行驶用驱动力源的内燃机即发动机12的动力从构成了副轴齿轮对20的一方的作为自动变速器18的输出旋转部件的输出齿轮22，依次经由作为动力传递装置的副轴齿轮对20、主传动齿轮对M、差动齿轮装置(差动齿轮)26，以及一对车轴(传动轴(D/S)08等，向一对驱动轮14传递。由这些自动变速器18、副轴齿轮对20、主传动齿轮对M、差动齿轮装置(差动齿轮)26等，构成变速驱动桥(T/A)。并且，在车辆10，包含含有用于控制换档机构16的工作状态的换档控制装置的电子控制装置110。电子控制装置110，包含含有例如CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的所谓的微机而构成，通过CPU利用RAM的临时存储功能，并且，按照存储在ROM的程序进行信号处理，由此执行发动机12的输出控制、自动变速器18的变速控制、换档机构16的工作状态的切换控制也就是使用线控换档方式的自动变速器18的换档控制等。向电子控制装置110，分别供给例如表示用于切换自动变速器18的档位的作为操作装置的换档操作装置30的操作状态的操作信号，表示用于通过驱动马达50的工作电切换自动变速器18的档位的换档机构16的工作状态的位置信号等。作为换档操作装置30的操作信号，例如是对应于换档杆32的操作位置Psh的换档杆位置信号、表示P开关34的操作状态的P开关信号等。并且，作为换档机构16的位置信号，是例如来自编码器52的表示驱动马达50的转角的转角信号、来自空档开关传感器M的档位位置信号等。并且，从电子控制装置110，分别输出例如用于发动机12的输出控制的发动机输出控制指令信号、用于自动变速器18的变速控制的变速控制指令信号、用于切换自动变速器18的档位的也就是用于换档机构16的切换控制的换档控制指令信号、用于使指示器(显示装置)40工作，显示自动变速器18的换档状态的档位显示信号等。例如，电子控制装置110，基于来自换档传感器36以及选择传感器38的对应于操作位置Psh的换档杆位置信号和/或来自P开关34的P开关信号，向换档机构16输出换档控制指令，控制换档机构16的工作，电切换自动变速器18的档位。并且，电子控制装置110，基于来自换档机构16的位置信号判断自动变速器18的档位。并且，电子控制装置110，向指示器40输出用于显示档位状态的档位显示信号。指示器40，基于电子控制装置110输出的档位显示信号，显示自动变速器18的档位状态。图2是表示通过人为的操作在自动变速器18中切换多个种类的档位的作为切换装置(操作装置)的换档操作装置30的一个例子的图。此换档操作装置30，配设于例如驾驶席的附近，包含作为瞬时式操作元件即解除操作力时会自动的回复到原位置(初始位置)的自动回复式的操作元件的、向多个操作位置Psh操作的换档杆32。并且，本实施例的换档操作装置30，作为其他开关，在换档杆32的附近包含用于将自动变速器18的档位从停车档(P档)以外的非P档向停车档切换的作为瞬时式操作元件的P开关34。换档杆32，如图2所示，分别被操作到在车辆的前后方向或者上下方向也就是纵方向排列的3个操作位置Psh即R操作位置、N操作位置、D操作位置，和与其平行排列的M操作位置、B操作位置，将对应于操作位置Psh的换档杆位置信号向电子控制装置110输出。并且，换档杆32，是能够在R操作位置和N操作位置和D操作位置的相互之间在纵方向上操作，在M操作位置和B操作位置的相互之间在纵方向上操作，进一步的，能够在N操作位置和B操作位置的相互之间在与所述纵方向垂直的车辆的横方向上操作。P开关34，是例如瞬间式的按钮开关，每次由使用者按压操作时，向电子控制装置110输出P开关信号。例如，在自动变速器18的档位为非P档时如果按压P开关34，则如果满足车速V在P锁止许可车速Vp以下等的预定条件，则基于P开关信号使得档位成为P档。此P档，是切断自动变速器18内的动力传递路径，并且，成为执行由换档机构16机械的阻止驱动轮14的旋转的停车锁止(P锁止)的驻车档。换档操作位置30的M操作位置是换档杆32的初始位置(home position)，即使是进行了向M操作位置以外的操作位置Psh(R，N, D，B操作位置)的换档操作，如果驾驶者释放换档杆32，也就是说，没有作用到换档杆32的外力，则通过弹簧等的机械的机构使得换档杆32返回M操作位置。在将换档操作装置30向各个操作位置Psh换档操作时，通过电子控制装置110基于对应于操作位置Psh的换档杆位置信号切换到对应于换档操作后的操作位置Psh的自动变速器18的档位，并且，将其档位的当前的状态显示于指示器40。关于各个档位进行说明，通过将换档杆32向R操作位置换档操作，由此选择的后退档(R档)是，向驱动轮传递使车辆后退的驱动力的后退行驶档。并且，通过将换档杆32向N操作位置换档操作而选择的空档(N档)是，用于设为切断自动变速器18内的动力传递路径的空档状态的中立档位。通过将换档杆32向D操作位置换档操作而选择的前进档(D档)是，向驱动轮38传递使车辆前进的驱动力的前进行驶的档。例如，电子控制装置110，在档位是P档时，基于换档杆位置信号，判断为换档操作到了解除车辆10的移动防止(停车锁止)的预定操作位置Psh(具体的，是R操作位置、N操作位置、或者D操作位置)的情况下，如果满足制动开启等预定的条件，则对于换档机构16输出向对应于操作位置Psh的档位切换的换档控制指令信号，解除停车锁止，向此档位切换。并且，通过将换档杆32换档操作到B操作位置选择的B档位是，在D档位中发挥发动机制动效果使驱动轮14的旋转减速的减速前进行驶位置(发动机制动范围)。因此，电子控制装置110，在当前的档位为D档之外的档位时，即使是将换档杆32换档操作到B操作位置，其换档操作也无效，仅仅在为D档位的时候使得向B操作位置的换档操作有效。例如，即使是在P档位时驾驶者换档操作到B操作位置，也将档位就这样继续为P档位。在本实施例的换档操作装置30中，因为如果没有作用到换档杆32的外力，则返回M操作位置，所以仅仅视觉辨认换档杆32的操作位置Psh，不能识别选择中的档位。因此，在驾驶者容易看见的位置设置指示器40，包含选择中的档位为P档的情况，都在显示器40显
7J\ ο本实施例中采用所谓的线控换档装置，因为换档操作装置30是向所述纵方向即第一方向Pl和与其方向交叉(图2中垂直)的横方向即第二方向P2 二维的换档操作，所以为了向电子控制装置110输出其操作位置Psh作为位置传感器的检测信号，包含检测所述第一方向Pl的换档操作的作为第一方向检测部的换档传感器36，和检测所述第二方向P2的换档操作的作为第二方向检测部的选择传感器38。换档传感器36和选择传感器38的任一个都是向电子控制装置110输出作为对应于操作档位Psh的检测信号(换档杆位置信号)的电压，基于此检测信号电压，电子控制装置110识别(判定)操作位置？吣也就是说，可以说所述第一方向检测部(换档传感器36)和第二方向检测部(选择传感器38)作为整体，构成检测换档操作位置30的操作位置Psh的操作位置检测部。关于操作位置Psh的识别举一个例子，换档传感器36的检测信号电压Vsf，成为对应于表示R操作位置的第一方向第一位置Pl_l、表示M操作位置或者N操作位置的第一方向第二位置Pl_2、以及表示B操作位置或者D操作位置的第一方向第三位置Pl_3的各个位置的电压水平(低范围、中等范围、高范围内的各个电压)。并且，选择传感器38的检测信号电压VSL，成为对应于表示M操作位置或者B操作位置的第二方向第一位置P2_l、以及表示R操作位置、N操作位置、或者D操作位置的第二方向第二位置P2_2的各个位置的电压水平(低范围、高范围内的各个电压)。电子控制装置110是如上所述通过检测变化的所述检测信号电压Vsf，Va，通过各个电压水平的组合，识别操作位置PSH(R、N、D、M、B操作位置)。图3是表示作为进行机械的固定自动变速器18的输出齿轮22的旋转的停车锁止的P锁止机构(停车锁止机构)行使功能，按照所述换档杆位置信号和/或P开关信号进行工作的驱动马达50将自动变速器18的档位电切换为P档、R档、N档、D档的换档机构16的结构的一个例子的立体图。
在图3中，换档机构16，包含作为与车轮(驱动轮14) 一起旋转的旋转齿轮，被固定在自动变速器18的输出齿轮22的停车齿轮56、设置为能够旋转到与停车齿轮56啮合的啮合位置，通过选择性啮合于停车齿轮56，将输出齿轮22固定为不能旋转的作为锁止齿轮的车位锁杆58、插通与车位锁杆58接合的锥形部件60、在一个端部支持锥形部件60的停车杆62、设置在停车杆62，使锥形部件60向其小径的方向加载的弹簧64、能够旋转的连接于停车杆62的另一端部，由节制机构至少定位到对应于停车档的定位位置的制动盘66、固定设置在制动盘66，被支持为能够绕一个轴心旋转的手动轴68、旋转驱动手动轴68的驱动马达50、对制动盘66的旋转给予节制，将制动盘66固定为对应于各个档位的定位位置的制动弹簧70以及设置在其前端部的接合部72。并且，停车齿轮56，只要是处于如果其成为锁止状态则驱动轮14也成为锁止状态的关系，对设置位置没有限制，例如，能够在同心上固定于自动变速器18的输出齿轮22 (参照图1)。在制动盘66，手动阀90的滑阀元件92的一端，以经由设置在制动盘66的销74，能够绕此销74旋转，并且，能够相对于制动盘66，在连结手动轴68和销74的直线方向相对移动的方式设置，使得随着手动轴68的旋转，也就是制动盘66的手动轴68的绕轴心的旋转，手动阀90的滑阀元件92在其滑阀元件92的轴心方向上滑动。在能够滑动地收纳滑阀元件92的阀体94内，设置关于用于控制自动变速器18的变速工作等的电磁阀等的构成未图示的油压控制电路的油路的一部分。并且，手动阀90，随着滑阀元件92的滑动切换油路，例如在D档，将输入的管道油压PL作为前进档油压PD输出，在R档将输入的管道油压PL作为后退档油压ra输出，在N档或者P档切断管道油压PL。制动盘66，经由手动轴68工作地连接到驱动马达50，与停车杆62、制动弹簧70，接合部72等一起，由驱动马达50驱动，作为切换档位时的档位定位部件行使功能。在制动盘66的顶部，如图4所示，在一对内壁面76，78之间，形成分别对应于停车档指令位置P、后退档指令位置R、空档指令位置N、前进档指令位置D设置的4个凹部，位于其中端部的凹部80对应于停车档指令位置P。图3表示档位是停车档时，也就是说，换档机构16被停车锁止的锁止状态。此锁止状态中，车位锁杆58将停车齿轮56固定为不能旋转，阻止车辆10的输出齿轮22的旋转。从该状态，通过从电子控制装置110接受了用于换档工作的换档控制指令的驱动马达50，使得手动轴68在如图3所示的箭头A的方向上旋转，经由制动盘66，停车杆62在图3所示的箭头C的方向上移动，由于在停车杆62的前端设置的锥形部件60的移动，车位锁杆58能够在图3所示的箭头D的方向移动，并且，手动阀90的滑阀元件92在图3所示的箭头E的方向即滑阀元件92的轴心方向滑动。随着所述驱动马达50的工作即制动盘66的转动，在位于如图4所示的制动盘的66的顶部设置的4个凹部(谷)中的端部的凹部80中的制动弹簧70的接合部72，跨越凸部82，移动到其他的谷的任一个，也就是在图4所示的连续凹部84上移动。接合部72，能够绕其轴心旋转的设置于制动弹簧70。使得制动盘66向箭头A的方向旋转直到接合部72到达连续凹部84时，向箭头D的方向压下车位锁杆58直到不与停车齿轮56啮合的位置。由此，输出齿轮22以及与之连接的车辆10的驱动轮14不机械的固定。并且，通过定位到了对应于被切换的连续凹部84的位置的滑阀元件92，切换手动阀90的油路。另一方面，由驱动马达50使得手动轴68向箭头B方向旋转时，通过与上述相反的工作，将档位切换到停车档，并且将手动阀90的油路切换到对应于停车档的状态。这样，在本实施例的换档机构16中，对应于从换档操作装置36输出的换档杆位置信号以及P开关信号，由电子控制装置110控制驱动马达50，使得手动轴68绕其轴心旋转。由此，经由制动盘66，使得手动阀90的滑阀元件92机械的向一个直线方向移动，此滑阀元件92被定位于对应于4个档位也就是前进档、后退档、空档、以及停车档中的1个的位置，如此，切换油压控制电路的油路。并且，换档机构16，基于驾驶者的操作，将作为与作为车轮的驱动轮14 一起旋转的旋转齿轮56切换为作为锁止齿轮的车位锁杆58啮合于停车齿轮56的锁止状态和解除此锁止状态的非锁止状态。图5是示意表示驱动马达的结构的图。在图5中，驱动马达50，是作为换档机构16的驱动源使用的马达，例如由开关磁阻马达(Switched Reluctance Motor :SR马达)等的步进马达构成。驱动马达50，例如是定子100和转子102都具有凸极构造的SR马达，具有不需要永磁体、结构简单的优点。在圆筒状的定子100的内周部，例如等间隔的形成12个凸极100a。另一方面，在转子102的外周部，例如等间隔的形成8个凸极102a，随着此转子102的旋转，转子102的各个凸极10 与定子100的各个凸极IOOa隔着微小的间隙依次相对。在定子100的12个凸极100a，依次的卷绕U相、V相、W相的3相的合计12个绕组104。U相、V相、W相的合计12个绕组104依次卷绕。U相、V相、W相的合计12个绕组104的卷绕顺序，对于定子100的12个凸极100a，如图15所示，以例如V相一W相一U相一V相一W相一U相一V相—W相一U相一V相一W相一U相的顺序卷绕。并且，定子100的凸极IOOa以及转子102的凸极10 的数量没有特别限定，能够适当的变更。图6是表示用于驱动驱动马达50的驱动电路的一个例子的电路结构图。在图6中，驱动马达50，分别串联各相U，V，W的4个绕组104，Y连接U相、V相、W相的合计12个绕组104，构成1个系统的驱动线圈106。此驱动线圈106，以在车辆10搭载的未图示的电池作为电源Vb，由马达驱动器114驱动。并且，虽然在图6中所示的马达驱动器114的电路结构例中，是作为在每个各相U，V，W设置一个开关晶体管116的单极驱动方式的电路结构，但是也可以采用在每个各相U, V，W设置二个开关晶体管的双极驱动方式的电路结构。并且，本实施例中，构成为将连接了驱动线圈106的各相U，V，W的绕组104的一端的驱动线圈106的中性点Np连接于电池的正极(电压Vb)侧，驱动线圈106的各相U，V，W的绕组104的另一端被连接到各个开关晶体管116。马达驱动器114的各个开关晶体管116的接通/断开，由电子控制装置110的CPU112控制。并且，在驱动线圈106的中性点和电池的正极(电压Vb)之间，连接例如马达继电器108。此马达继电器108，在车辆电源接通时，根据来自电子装置110的CPU112的指令信号设定为接通(通电侧)。如此构成的驱动马达50，经由减速器等连接于手动轴68，接受来自电子控制装置110的指令(控制信号)，由线控换档系统旋转驱动手动轴68，驱动换档机构16。此时，向电子控制装置Iio供给从一体的设置在驱动马达50的编码器52输出的脉冲信号。编码器52，是例如检测转子102的转角的电磁式的旋转编码器，构成为与驱动马达50的转子102的旋转同步，向电子控制装置110输出A相、B相、Z相的脉冲信号。电子控制装置110，对从编码器52输出的A相信号和B相信号的上升沿/下降沿的两者的边缘计数，对应于此编码器计数值，由马达驱动器114以预定的顺序切换驱动马达50的通电相，如此旋转驱动马达50。此时，由A相信号和B相信号的产生顺序判定转子102的旋转方向，例如正向旋转(P档一D档的旋转方向)时对编码器计数值计数增加，反向旋转(D档一P档的旋转方向)时对编码器计数值计数减少。由此，不管是驱动马达50向正向旋转/反向旋转的任一个的方向旋转，因为能够维持编码器计数值和驱动马达50的转角的对应关系，所以在正向旋转/反向旋转的任一个的旋转方向，都由编码器计数值检测出驱动马达50的转角，向对应于此转角的相的绕组104通电，旋转驱动驱动马达50。并且，编码器52的Z相信号，用于检测转子102的基准转角。并且，设置在驱动马达50的空档开关传感器M，是由对应于手动轴68的转角(制动盘66的转角)，输出信号(输出电压)线性变化的转角传感器(例如电位计)构成的非接触式转角传感器。此输出信号(输出电压)作为转角信号以及档位信号输入到电子控制装置110，基于此输出信号(输出电压)的大小，判断手动轴68的转角，进一步的判断手动阀90的阀位置“P”、“R”、“N”、“D”也就是自动变速器18的档位。在如此构成的换档机构16中，例如由驾驶者操作换档操作装置30时，电子控制装置110，设定对应于由换档操作装置30选择的档位的目标转角(编码器计数值的目标值)以及直到成为此目标转角的转速(驱动马达50的转速(马达转速)Nm)。并且，电子控制装置110，开始对驱动马达50的通电，以所述设定的马达转速 旋转驱动驱动马达50，使得例如在驱动马达50的检测转角(编码器计数值)与目标转角一致的位置停止。进一步的，电子控制装置110，基于来自空档开关传感器M的输出信号，判定手动轴68的转角，也就是判定自动变速器18的档位是P档、R档、N档、D档的哪一个，判定是否正常进行了换档。此处，在由实施例那样的3相步进电机构成的驱动马达50中，能够采用例如如图9所示的1相励磁方式、2相励磁方式、1-2相励磁方式等的励磁方式。例如，在采用1-2相励磁方式的情况下，因为相对于基准脉冲的步进角度是1相励磁方式和2相励磁方式的情况的一半，能够进行平滑细致的马达旋转控制。并且，也能够得到相对大的驱动马达50的输出转矩(马达转矩)TM。反之，在1-2相励磁方式中，与1相励磁方式和2相励磁方式相比，需要2倍的驱动脉冲(通信脉冲)，电子控制装置110的CPU112的处理负荷变高。特别是，以高转速驱动驱动马达50时，CPUl 12的处理负荷进一步变高，所以在1-2相励磁方式中，相比于1相励磁方式和2相励磁方式，对CPUl 12要求高的处理能力。换档机构16的驱动马达50所需的马达转矩TM’，在例如在车辆10在坡路上停车的状态下档位是P档，停车齿轮56和车位锁杆58啮合的状态下从P档切换档位到非P档时，也就是说解除P锁止时为最高。另一方面，在解除P锁止以外的换档控制中，例如只要存在克服保持自动变速器18的手动阀90的滑阀元件92的制动弹簧70的转矩，就能够进行换档，考虑到必要的马达转矩TM’，为与解除P锁止时相比低得多的转矩就足够。在解除P锁止之外的换档控制中，存在相比于大的马达转矩Tm更加需要换档响应性的情况。例如，在坡路通过开启制动停车了的状态下处于D档时，与使用者进行的P开关34的按压操作同时地关闭制动的情况下，在没有迅速完成从D档向P档的换档控制时，存在车辆10在坡路上移动的可能性。因此，期望的是，确保换档必要的驱动马达50的输出特性(例如必要马达转矩TM’和用于确保响应性的马达转速Nm)，并且，尽可能的降低CPU112的处理负荷。此处，本实施方式中，电子控制装置110，在进行了相比于自动变速器18的换档响应性而优先驱动马达50的高输出(高马达转矩Tm)的换档控制而预定的第一换档控制的情况下，将驱动马达50的励磁方法设为1-2相励磁方式(也就是说以1-2相励磁方式驱动驱动马达50)，并且，使得驱动马达50的马达转速 设为作为预定的第一转速的第一马达转速 1。另一方面，电子控制装置110，在进行了相比于驱动马达50的高输出(高马达转矩Tm)而优先自动变速器18的换档响应性的换档控制而预定的第二换档控制的情况下，将驱动马达50的励磁方法设为1相励磁方式或者2相励磁方式(也就是说以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动所述步进马达)，并且，使得驱动马达50的马达转速Nm设为比第一马达转速 高的作为预定的第二转速的第二马达转速Nm2。所述第一马达转速，是为了即使在例如使驱动马达50的励磁方式为CPU112的处理负荷相对高的1-2相励磁方式的情况下，也将其处理负荷抑制为不需要更高性能的CPU而处于当前的CPU112能够充分提供的范围的、预先试验的求出设定的马达转速。并且，所述第二马达转速NM2，是为了即使在例如使驱动马达50的励磁方式为CPU112的处理负荷相对低的1相励磁方式或者2相励磁方式的情况下，也将其处理负荷抑制为不需要更高性能的CPU而处于当前的CPU112能够充分提供的范围的、预先试验的求出设定的马达转速。所述第一换档控制，是例如从P档向非P档的切换换档控制，也就是说解除P锁止的切换控制。并且，所述第二换档控制，是例如从非P档向P档的切换换档控制，也就是说执行P锁止的切换控制。并且，除了解除P锁止的切换控制以及执行P锁止的切换控制之外的换档控制，例如D档和N档之间的换档控制、R档和N档之间的换档控制、D档和R档之间的换档控制等，作为所述第一换档控制和所述第二换档控制中的任一个处理都可以，因为相比于解除P锁止的切换控制，不会要求更高的马达转矩TM，期望的是与执行P锁止的切换控制同样的，作为第二换档控制处理。也就是说，所述第二换档控制，作为解除P锁止的切换控制以外的换档控制也可以。更具体的，图7是说明电子控制装置110的控制功能的主要部分的功能框线图。在图7中，换档判定部也就是换档判定单元120，基于来自换档传感器36以及选择传感器38的检测信号电压Vsf，Va，判定驾驶者要求的操作位置Psh，判定驾驶者是否进行了用于切换自动变速器18的档位的换档操作。并且，换档判定单元120，基于来自P开关34的P开关信号，判定驾驶者是否进行了用于将自动变速器18的档位切换为P档的换档操作。也就是说，换档判定单元120，基于检测信号电压Vsf，Vsl以及P开关信号，判定是否由驾驶者要求了自动变速器18的换档。并且，换档判定单元120，基于例如基于来自空档传感器M的输出信号的自动变速器18的档位，判定是否有必要执行由驾驶者要求的自动变速器18的换档。档位判定部也就是档位判定单元122，在由换档判定单元120判定为有必要执行自动变速器18的换档的情况下，基于来自空档开关传感器M的输出信号判定自动变速器18的档位是否是P档。也就是说，档位判定单元122，判定由换档判定单元120判定为需要执行的自动变速器18的换档控制，是否是从P档到非P档的换档控制也就是解除P锁止的切换控制(第一换档控制)。换档控制部也就是换档控制单元124，在执行由换档判定单元120判定的换档时，在由档位判定单元122判定为此自动变速器18的换档控制是解除P锁止的切换控制(第一换档控制)的情况下，以1-2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的马达转速 为被设定为相对低的转速的第一马达转速 1。另一方面，换档控制单元124，在执行由换档判定单元120判定的换档时，在由档位判定单元122判定为此自动变速器18的换档控制不是解除P锁止的切换控制即解除P锁止的切换控制以外的换档控制(第二换档控制)的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的马达转速Nm为被设定为相对高的转速的第二马达转速 2。图8是说明电子控制装置110的控制工作的主要部分也就是用于兼顾换档必要的驱动马达50的输出特性(例如必要马达转矩TM’和用于确保响应性的马达转速Nm)和CPUl 12的处理负荷降低的控制工作的流程图，以例如数秒至数十秒程度的极短的周期反复执行。图8中，首先，在对应于换档判定单元120的步骤(以下，省略步骤)SlO中，例如基于检测信号电压VSF，Va以及P开关信号，判定是否由驾驶者要求了自动变速器18的换档。并且，基于例如基于来自空档开关传感器M的输出信号的自动变速器18的档位，判定是否有必要执行由驾驶者要求的自动变速器18的换档。所述SlO的判定为否定的情况下，完成本流程，为肯定的情况下，在对应于档位判定单元122的S20中，基于来自空档开关传感器54的输出信号，判定自动变速器18的档位是否是P档。也就是说，判定所述SlO中判定为需要执行的自动变速器18的换档控制，是否是从P档到非P档的换档控制即解除P锁止的切换控制(第一换档控制)。在所述S20的判断为肯定的时候，在对应于换档控制单元124的S30中，在执行所述SlO判定的自动变速器18的换档时，以1-2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的马达转速 为被设定为相对低的转速的第一马达转速。另一方面，在所述S20的判断为否定的情况下，在同样对应于换档控制单元124的S40中，在执行所述SlO判定的自动变速器18的换档时，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的马达转速 为被设定为相对高的转速的第二马达转速N 2。如上所述，根据本实施例，因为在进行了在相比于自动变速器18的换档响应性而优先驱动马达50的高输出(高马达转矩Tm)的第一换档控制的情况下，以1-2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的转速 为被设定为相对低转速的第一马达转速 1，所以在得到换档需要的驱动马达50的必要马达转矩TM’，并且即使是与1相励磁方式和2相励磁方式相比CPUl 12的处理负荷高的1-2相励磁方式，与驱动马达50为低转速相应地，抑制CPU处理负荷。另一方面，因为在进行了相比于驱动马达50的高输出(高马达转矩Tm)而优先换档响应性的第二换档控制的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得步进马达50的转速为被设定为相对高转速的第二马达转速NM2，所以能够得到换档需要的驱动马达的必要马达转矩TM’，并且即使是驱动马达50为高转速，与是与1-2相励磁方式相比CPU112的处理负荷低的1相励磁方式或者2相励磁方式相应地，抑制CPU处理负荷。这样，通过根据换档种类切换驱动马达50的马达转速 和励磁方法，由此能够兼顾换档需要的驱动马达50的输出特性(例如必要马达转矩TM’和用于确保响应性的马达转速Nm)和降低CPU112的处理负荷。由此，例如，以被设定为相对高转速的第二马达转速 2，以CPU112的处理负荷高的1-2相励磁方式驱动驱动马达50的情况相比，能够尽可能的降低CPU112的处理负荷，例如使32位CPU成为16位CPU等，降低车载用CPU112的等级(性能)，能够构建便宜的系统。并且，根据本实施例，因为所述第一换档控制是从P档到非P档的切换控制，所以能够适当的执行可能相比于换档响应性而更加需要驱动马达50的高马达转矩Tm的、从P档到非P档的切换控制。并且，所述第二换档控制是从非P档到P档的切换控制，所以能够适当的执行可能相比于驱动马达50的高马达转矩Tm更加需要换档响应性的、从非P档到P档的切换控制。并且，根据本实施例，因为所述第二换档控制是从P档到非P档的切换控制以外的换档控制，能够更适当的执行除了从P档到非P档的切换控制以外的不需要驱动马达50的相对高马达转矩 的换档控制。并且，根据本实施例，因为驱动马达50是三相步进马达，所以通过根据换档的种类切换马达转速 和励磁方法，能够兼顾换档所需的驱动马达50的输出特性和CPU112的处理负荷降低。以上，虽然基于附图详细的说明了本发明的实施例，但是本发明也同样适用于其他的形式。例如，所述的实施例中，虽然使用了 3相SR马达作为驱动马达50，但是不限于此，使用基于编码器52的输出信号的计数值，检测转子的旋转位置，依次切换马达的通电相的形式的其他步进马达也可以。例如，2相型的步进马达、4相的步进马达，5相的步进马达等，都能够适用于本发明。图10是表示2相型的步进马达的励磁方式的一个例子的图，(a)是1相励磁方式，(b)是2相励磁方式，(c)是1-2相励磁方式，如此分别举例表示的图。并且，驱动马达50，分别串联各相U，V，W的4个绕组104，将U相，V相，W相的合计12个绕组104分别进行Y连接，构成1个系统的驱动线圈106，但是，使用具有2个同样的驱动线圈106系统的双线圈的驱动马达也可以。并且，在所述的实施例中，虽然是在驱动马达设置了编码器52以及空档开关传感器M的结构，但不是一定限定为如此结构。例如，在驱动马达50的外部设置空档开关传感器M，直接检测手动轴68的旋转的结构也可以。并且，虽然编码器52是电磁式的旋转编码器，空档开关传感器M是由电位计等构成的非接触式转角传感器，但是，不限于此，能够采用种种的传感器。例如，编码器52，可以是光学式的编码器或者刷式的编码器等。并且，虽然手动轴68的转角(制动盘66的转角)由空档开关传感器M检测，但是，不限于此，例如，检测手动阀90的滑阀元件92的滑动量等，与手动轴68的旋转驱动一对一地对应而被驱动的部件的操作量(转角、移动量等)也可以。并且，在所述的实施例中，虽然用于切换档位的操作装置，是包含换档杆32以及P开关34的换档操作装置30，但是不限于此，只要是将驾驶者的换档意图变换为电气信号的操作装置即可。例如，可以是如下操作装置包含对应于各个档位的「P」、「R」、「N」、「D」等的操作位置(操作档位)、被操作到此操作位置的换档杆(操作体)、以及电气检测此换档杆被操作到所述各操作位置的操作位置传感器。并且，所述的实施例中，虽然将本发明应用于对应于「P」、「R」、「N」、「D」的各个档位而切换的换档机构16，但是，本发明不必须限定于此。例如，对应于除了「P」、「R」、「N」、「D」的各个档位还添加了 2档「2」或者低速档「L」的各个档位进行切换的换档机构等，其他的换档机构也可以。并且，也能够将本发明适用于与制动盘66的旋转工作连动地选择性切换P档和非P档的2个档位的换档结构。并且，所述情况仅仅是一个实施方式，本发明能够以基于本领域技术人员的知识，以增加了各种变更、改良的形态实施。符号的说明10 车辆14 驱动轮(车轮)16 换档机构18:自动变速器30 换档操作装置(操作装置)50 驱动马达(步进马达)56 停车齿轮(旋转齿轮)
58 车位锁杆(锁止齿轮) 110电子控制装置(换档控制装置)
权利要求
1.一种车辆的换档控制装置，包含换档机构，该换档机构基于表示用于切换自动变速器的档位的操作装置的操作状态的操作信号，通过步进马达的工作电切换该自动变速器的档位，其特征在于在进行了第一换档控制的情况下，以1-2相励磁方式驱动所述步进马达，并且将该步进马达的转速设为预定的第一转速，所述第一换档控制是作为相比于档位的切换响应性而优先所述步进马达的高输出的换档控制而预先确定的，另一方面，在进行了第二换档控制的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动所述步进马达，并且将该步进马达的转速设为比所述第一转速高的预定的第二转速，所述第二换档控制是作为相比于所述步进马达的高输出而优先档位的切换响应性的换档控制而预先确定的。
2.如权利要求1所述的车辆的换档控制装置，其特征在于所述第一换档控制，是从设为锁止状态的停车档位向解除该锁止状态的非停车档位的切换控制，所述锁止状态是锁止齿轮啮合于与车轮一起旋转的旋转齿轮的状态，所述第二换档控制，是从所述非停车档位向所述停车档位的切换控制。
3.如权利要求2所述的车辆的换档控制装置，其特征在于所述第二换档控制，是从所述停车档位向所述非停车档位的切换控制以外的档位切换控制。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆的换档控制装置，其特征在于所述步进马达是三相步进马达。
全文摘要
兼顾换档需要的步进马达的输出特性和CPU的处理负荷降低。在进行了相比于自动变速器18的换档响应性而优先驱动马达50的高马达转矩TM的第一换档控制(P→非P的切换控制)的情况下，以1-2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的转速NM为设定为相对低转速的第一马达转速NM1。另一方面，在进行了相比于驱动马达50的高马达转矩TM而优先换档响应性的第二换档控制(P→非P的切换控制以外的换档控制)的情况下，以1相励磁方式或者2相励磁方式驱动驱动马达50，并且，使得驱动马达50的转速NM为设定为相对高转速的第二马达转速NM2。
文档编号F16H61/28GK102597579SQ20098016219
公开日2012年7月18日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者板津直树, 野崎芳信 申请人:丰田自动车株式会社