(57)【要約】【課題】電動のモータ、または電動の弁により制御される空気圧アシストにより変速切換制御を行う変速装置において、変速装置内部の機械要素（例、シンクロ・リング、ギヤ、シャフトなど）が適当な速度で変位するように制御する。【解決手段】変速装置内部の機械要素の位置制御に伴い、機械要素が起動したら、電動のモータまたは電動の弁に供給する電流をいったん小さく制御することにより、機械要素の移動速度を適正に制御する。【選択図】図２
2006207710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動のアクチュエータにより機械要素を移動させる手段を含む変速装置において、
前記電動のアクチュエータの起動後にそのアクチュエータの駆動電流を小さく制御する手段を備えたことを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記駆動電流を小さく制御する手段は、駆動電流を一時的に停止させる手段を含む請求項１記載の変速装置。
【請求項３】
前記機械要素を移動させる手段は、シンクロ・リングをシンクロ・コーンに向けて移動させる手段を含む請求項２記載の変速装置。
【請求項４】
前記機械要素を移動させる手段によりその機械要素が所定の位置に達したタイミングで前記駆動電流を再び大きく制御する手段を備えた請求項３記載の変速装置。
【請求項５】
電動のバルブから供給される流体圧により機械要素を移動させる手段を含む変速装置において、その機械要素の起動後に前記電動のバルブの駆動電流を小さく制御する手段を備えたことを特徴とする変速装置。
【請求項６】
前記駆動電流を小さく制御する手段は、その駆動電流を小さく制御した後に大きくまたはさらに小さく制御する手段を含む請求項５記載の変速装置。
【請求項７】
前記機械要素を移動させる手段は、シンクロ・リングをシンクロ・コーンに圧接させる手段を含む請求項６記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車その他車両の変速装置に利用する。本発明は、車両のエンジン出力軸に設けた機械式変速装置の切換動作を実行するために、アクチュエータの動力源として、電動の駆動装置、または電動の流体バルブから供給される空気圧または油圧を利用する変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者が操作する変速レバーの位置情報、クラッチの位置情報、車速情報、その他の情報をリアルタイム入力情報として、変速装置の切換設定が車両の走行状態にたいして最適になるように、プログラム制御により変速動作を実行する変速装置が知られている。このためのハードウエア装置として、従来から知られている装置の一つは、本願出願人による先願として特許文献１に開示された装置である。この特許文献１に開示された従来例装置は、変速装置のセレクト動作およびシフト動作を駆動する動力源として電動モータを利用するものである。
【０００３】
さらに特許文献２または特許文献３に開示された装置には、変速装置のセレクト動作およびシフト動作に電動機の機械出力を直接に利用するのではなく、電動のバルブを介して供給される油圧を動力源として利用して、変速装置のセレクト動作およびシフト動作を実行するものである。すなわち電動の流体バルブを開閉制御し、このバルブを通過した流体圧を動力源として利用し、それぞれ変速装置のセレクト動作およびシフト動作を実行するものである。
【０００４】
この構造の変速装置について、下記特許文献２に流体圧を調節するための電動の制御弁を利用する構造の装置が開示されている。そしてこの変速装置がシフト動作を実行する際に、電動の制御弁に駆動電流を供給し電動機構を起動させた後に、その駆動電流をいったん遮断制御する技術が説明されている。さらに具体的には、この特許文献２には、電動の制御弁が起動し、その制御弁を通過した流体圧によるシリンダ出力動力により、シンクロ・リングをシンクロ・コーンに接近させるが、その接触前に、電動の制御弁に供給する電流を一時遮断してその接近速度を減じて、シンクロ・リングとシンクロ・コーンとの接触が穏やかに実行させるように配慮する、などが説明されている。この説明は特許文献２の請求項１後段および明細書００１０段その他にある。
【０００５】
また下記特許文献３には、同様に起動した弁運動の速度を小さく制御するために、上記制御弁に供給する電流を一時的に遮断する代わりに、電動機とレンジ切換シャフトとの機械的な連結を一時的に切り離すための構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３９２４２号公報（日野）
【特許文献２】特開２００３−１４８５９９号公報（日立ユニシア）
【特許文献３】特開２００３−１９４２１３号公報（日立ユニシア）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来例装置について、電動機または流体圧による機械動力を利用してシフト動作またはセレクト動作を実行する変速装置では、動作が起動されてからその動作が完了するまでの期間にわたり、動作を実行するスライド機構などの機械系に加えられる力が、その動作に最適になるように制御されていないことにある。これは表現する言葉は違うが上記特許文献２に記載の課題（０００３欄その他）に記載された事項と重なる部分を含む課題である。所望の程度に制御されていないことにより、装置から大きい動作音が発生する、経年変化にしたがって動作にムラが生じる、あるいは装置の部品寿命が短くなる、などの不都合を招く原因となる。
【０００７】
これをさらに詳しく説明すると、たとえばシフト動作を実行するために機械要素を起動させるタイミングでは、それまで軸方向に対して静止していたシンクロリングなどの機械要素に対して、ある程度の大きい力を加える必要がある。しかしその静止していた機械要素がいったん起動した後には、その機械要素に加える力を小さく制御すべきである。この力を小さく制御しないとその機械要素は勢いづいて、目標とする相手側機械要素にはげしく衝突するなどの不都合をきたすことになる。静止していた機械要素を起動させるに要する力は経年変化、あるいは装置温度により変動する。そして相応の力を加えて機械要素が起動したら、すべからく印加する力を弱くすればよいか、というと必ずしもそうではなく、シンクロリングがシンクロコーンに接触しこれを押圧するタイミングなどでは、ふたた
びシフト動作を実行するための機械要素に加える力を大きくすることが望ましい。ところが、従来例装置ではこのような機械要素に加えられる力が、電動機が発生する力であっても、流体圧による力であっても、これがかならずしも動作にしたがって適当な大きさに制御されていない、という欠点があった。
【０００８】
これに対して、上記特許文献２に記載された解決手段には「角度の変化幅が所定割合に達したときにモータへの電源供給を停止する」とある（段落０００４）。これは静止していた機械要素が起動した後に、その機械要素に加える力を小さくする一つの手法である。しかし、機械要素の移動を精密に制御するには、単に電源供給をオン、オフして制御するより、電源電流を供給しながら、その電流を小さく（または大きく）あるいは段階的に制御して、駆動および速度制御を継続して制御することの方が望ましい。
【０００９】
すなわち本発明は、電動機出力を利用して、または電動の制御弁により制御される流体圧（空気圧または油圧）を利用して、変速制御を実行する変速装置について、変速動作にあたり変速装置を構成する機械要素の変位が起動した後に、その機械要素を移動させるための負荷が変動しても、その制御を適正に継続することができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、被駆動体である機械要素の駆動時にその機械要素が移動を開始したら、電動の制御弁または電動機に供給する電流を小さく制御することを特徴とする。電動の制御弁から供給される油圧を利用して機械要素を移動させる形態については、上記「電流を小さく制御する」との表記には電流を停止することを含まない。しかし、電動機の出力により、油圧または空気圧などを介在させることなく、機械要素を直接に駆動する構成については、上記「電流を小さく制御する」には電流を実質的に停止する場合をも含んでもよいことにする。
【００１１】
すなわち本発明は、二つの発明を含み、第一の発明は、電動のアクチュエータにより機械要素を移動させる手段を含む変速装置において、前記電動のアクチュエータの起動後にそのアクチュエータの駆動電流を小さく制御する手段を備えたことを特徴とする変速装置である。上記「機械要素」には、シャフト、ギヤ、リング、ロッド、ブロック、バルブその他を含む。この型の変速装置については前記特許文献２および特許文献３のいずれにも記載がない。本発明の第二の発明は、電動のエア・バルブから供給される流体圧（気圧または液圧）により機械要素（例えばシンクロリング）を移動させる手段を含む変速装置において、その機械要素の起動後に前記電動の流体圧バルブの駆動電流を小さく制御する手段を含むことを特徴とする変速装置、である。
【００１２】
本発明は、前記機械要素を移動させる手段として、シンクロ・リングをシンクロ・コーンに向けて移動させる手段を含む構成とすることができる。本発明の装置は、前記機械要素を移動させる手段によりその機械要素が所定の位置に達したタイミングで前記駆動電流を再び大きく制御する手段を備えることができる。
【００１３】
前記駆動電流を小さく制御する手段は、その駆動電流を小さく制御した後に大きくまたはさらに小さく制御する手段を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を実施することにより、上記第一の発明および第二の発明について、ともに、変速装置の内部で変速動作に伴い移動する機械要素（具体的にはシンクロ・リングなど）が、起動後にむやみに高速で移動して、相手側の機械要素（具体的にはシンクロ・コーンなど）に衝突して、不審な音響を発生したり、あるいはこれを繰り返すうちに機械要素が変形または破損するなど不都合を回避することができる。また本発明により、装置温度あるいは経年変化その他の原因により、機械要素の運動特性が変化しても、つねに一定の制御を実行することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第一実施例）
図１を参照してこの実施例装置を説明すると、図１は変速装置およびその制御系を説明するための図である。変速装置６は車両の駆動装置のうち、クラッチ・ユニットと出力軸との間に設けられる装置であり、この装置は前進５段、後退１段の変速装置である。この装置は機械的かつ電気的にきわめて高度に複雑な装置であるが、この図１には本発明に関連する部分を模式的に表示する。
【００１６】
シフトモータ１は回転電動機であり、その出力はこの変速装置のシフト方向の機械的制御に必要な動力源となる。セレクトモータ２は同様に回転電動機であり、その出力はこの変速装置のセレクト方向の機械的制御に必要な動力源となる。シフトモータ１およびセレクトモータ２の駆動電流はそれぞれ制御回路５から供給される。制御回路５は、プログラム制御回路を内蔵するリレー装置であり、シフトモータ１およびセレクトモータ２に、それぞれ供給する電流およびその極性を制御する。これにより、シフトモータ１およびセレクトモータ２の回転方向、回転速度、回転トルクを制御することができる。
【００１７】
制御回路５には、運転者が操作する変速レバー１４の操作情報が入力する。また制御回路５には制御バス１８を介して、クラッチ制御回路１５、ブレーキ制御回路１６、およびエンジン制御回路１７の情報が入力する。クラッチ制御回路１５、ブレーキ制御回路１６、およびエンジン制御回路１７には、それぞれクラッチ・ペダル１９、ブレーキ・ペダル２０およびアクセル・ペダル２２の操作情報が入力する。また車輪回転センサ２１の出力情報はブレーキ制御回路１６を介して入力する。エンジン回転センサ２３の出力情報はエンジン制御回路１７を介して入力する。制御回路５の構成および動作については、広く知られているから、ここではその構成および動作の詳細を詳しく説明することを省略する。
【００１８】
シフトモータ１およびセレクトモータ２の機械出力は、それぞれシフトリンク８およびセレクトリンク９により変速装置の機械系に伝達される。現在のシフト位置およびセレクト位置は、それぞれシフト位置センサ３およびセレクト位置センサ４により検出され、制御回路５に入力情報として取り込まれる。これにより制御回路５はフィードバック制御を実行することができる。
【００１９】
図２に本発明に係るシフトモータ１の動作タイムチャートの一例を示す。図２（ａ）は横軸は経過時間を示し、縦軸はシフトモータ１に供給される電流を示す。図２（ｂ）の横軸は上記図２（ａ）の横軸と共通の時間軸であり、図２（ｂ）の縦軸はシフトモータ１により駆動されるシフト方向のストローク（機械変位）を表す。すなわち図２（ｂ）は、ニュートラル位置からシフト完了までの機械的な変位を時間の経過にしたがって表示する。
【００２０】
図２を参照して、時刻ｔ1 でシフトモータ１に駆動電流が供給される。これにより時刻ｔ2 でこのシフトモータ１が起動され、変速装置はニュートラル状態を離れる。ここで本発明の特徴として、シフトモータ１が起動した時刻ｔ2 から、このシフトモータ１に供給する電流を時間の経過にしたがって徐々に下げてゆく状態が示されている。この電流を下げている時間に、変速装置６の内部でシンクロ・リングが回転軸に沿って移動し、時刻ｔ3 でシンクロ・リングがシンクロ・コーンに当接する。時刻ｔ3 でシフトモータ１に供給する電流をやや大きく制御し、シンクロ・リングの回転を起動する。そして、時刻ｔ4 でシンクロ・コーンの回転速度がシンクロ・リングの回転速度と等しくなり、いわゆるシンクロ状態となる。さらにシフトリンク８が押し進められ、ついで時刻ｔ5 でギヤのかみ合わせが完了する。ここで供給されている電源電流が遮断されてシフト動作が完了する。
【００２１】
ここで本発明の特徴とするところは、シフトモータ１が起動した後に、そのシフトモータ１により駆動されるシフトリンク８の機械変位（ストローク）にしたがって、その供給電流を制御するところにある。とくに、シフトモータ１が起動した後には、その供給電流が徐々に低くなるように、あるいはステップ状に供給電流を制御しながら、シンクロ・リングをシンクロ・コーンに当接させることを特徴とする。このシフトモータ１に供給する電流を時間の経過にしたがってどのように制御するかは、被制御系の機械特性に応じて制御回路５の制御ソフトウエアに適宜設定され。すなわち、シフトモータ１により駆動されるシンクロ・リングの変位が、緩やかなかつ適正な速度で制御されるようにその動作特性が設定される。このように構成された本発明実施例装置では、シフトモータ１の回転負荷が小さくなっても、シフトモータ１の回転が無用に加速するようなことはなく、また何らかの原因により、シフトモータ１の負荷が大きくなっても回転を停止することがない。
【００２２】
ちなみにシフトモータ１の負荷が大きくなる主要な原因は、装置の温度変化また経年変化である。この構成により、つねに所定の制御された速度でシンクロ・リングの位置を移動させることができる。時刻ｔ2 から時刻ｔ3 の間に時間の経過に対してどのように電流を減少させるかは、それぞれの装置の特性に応じて設計上最適に決めることができる。
【００２３】
ここで繰り返すと、時刻ｔ2 でシフトモータ１に供給する電流をいったん遮断してしまうことも一つの方法であるが、電流を徐々に小さくし、あるいはステップ状に供給することで、慣性力の制御をより精密に行なうことが可能である。
【００２４】
（第二実施例）
図３は本発明第二実施例の実施対象となる駆動装置の構造図である。上記第一実施例では、駆動装置はシフトモータ１またはセレクトモータ２として説明したように、それぞれ変速装置の機械要素を駆動する動力源は電動のモータであったが、この第二実施例装置は、さらに大型の車両に実施するための装置であり、電動のモータにより空気圧制御弁を駆動し、その空気圧制御弁から供給される空気圧により出力ロッドを駆動するように構成された装置である。これは上記第一実施例より大型の車両に搭載される装置である。この装置についても同様に本発明を実施することができる。この装置は電動のモータによる左右方向の駆動を空気圧ピストンにより補助して、同様の作用を強力に実行する装置である。
【００２５】
図３を参照してこの装置の動作を説明する。電動のモータ３１の出力回転軸３２は、ボールねじ３３に連結されている。このボールねじ３３に螺合するナット３４が、このモータ３１の回転方向にしたがって、図の右方あるいは左方に変位する。この変位にしたがって第一のバルブ３５ａおよび第二のバルブ３５ｂが開閉する。すなわちナット３４が図の右方に移動することにより、ピストン３８が同じく右方に移動し、吸気ポート３６の空気圧を第一のエア室３７ａに導入する。これによりピストン３８がこの空気圧を受けて、出力軸３９を強力に図の右方に移動させる。電動のモータ３１が逆に回転して、ナット３４を図の左方に移動させることにより、ピストン３８が左方に移動し、吸気ポート３６の空気圧をエア室３７ｂに導入する。この空気圧により出力軸３９を強力に図の左方に移動させる。この出力軸３９には出力ロッド４０が連結されている。この出力ロッド４０が変速装置の機械入力となる。
【００２６】
図４にこの機械入力がどのように利用されるかを例示すると、この出力ロッド４０はシャフト４５およびインナーレバー４６を介して、この出力変位をシフターヘッド４７に伝達する。さらにシフトロッド４８を介して、シフトフォーク４９に取付けられたスリーブにより、変速機回転軸にあるシンクロリング（図示せず）をシンクロコーン（図示せず）に押圧するように作用する。
【００２７】
このように構成された装置について、図３に示すモータ３１に供給する電流を上記第一実施例で説明したように減速または増速の状態に制御する。この制御は前記第一実施例装置と同様に制御回路のソフトウエアにより設定され実行される。すなわち電動のモータ３１を起動するときには、モータ３１に大きい起動電流を供給する状態に制御する。そしてモータ３１が回転を開始して出力軸３９が移動している状態では、モータ３１に供給する電流を小さく制御する。あるいは階段状に供給する電流を制御する。このときモータ３１の回転速度が小さくなり、エア室３７ａに空気圧が導入されるタイミングを適正に調節することができる。これにより、出力軸に連結された機械要素が設計上予期されなかった高速で移動して、他の機械要素に衝突するような事態を回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
上記実施例装置として、電動制御による形態、および電動制御を空気圧により補助する形態を説明したが、電動制御により油圧を補助する形態の装置についても同様に本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例装置構成図（第一実施例）。
【図２】本発明実施例装置の作用を説明する動作特性図。
【図３】本発明の実施例装置構成図（第二実施例）。
【図４】本発明実施例装置の出力形態を説明する図。
【符号の説明】
【００３０】
１    シフトモータ
２    セレクトモータ
３    シフト位置センサ
４    セレクト位置センサ
５    制御回路
６    変速装置
７    アッパー・カバー
８    シフトリンク
９    セレクトリンク
１０    速度センサ
１１    局舎
１３    ロックポール
１４    変速レバー
１５    クラッチ制御回路
１６    ブレーキ制御回路
１７    エンジン制御回路
１８    制御バス
１９    クラッチ・ペダル
２０    ブレーキ・ペダル
２１    車輪回転センサ
２２    アクセル・ペダル
２３    エンジン回転センサ
３１    モータ
３２    モータの回転軸
３３    ボールねじ
３４    ボールねじのナット
３５ａ  第一のバルブ
３５ｂ  第二のバルブ
３６    吸気ポート
３７ａ  第一のエア室
３７ｂ  第二のエア室
３８    ピストン
３９    出力軸
４０    出力ロッド
４１    バルブ開閉部
４２    エア・アシスト部
４３    出力部
４５    シャフト
４６    インナーレバー
４７    シフターヘッド
４８    シフトロッド
４９    シフトフォーク
５０    変速機回転軸
【図１】
2006207710.tif 000003
【図２】
2006207710.tif 000004
【図３】
2006207710.tif 000005
【図４】
2006207710.tif 000006