(57)【要約】【課題】自動変速装置のシフト方向のストロークがシンクロ位置に接近したとき、あらゆる条件下でもギヤ鳴りが発生しないように、円滑のシフト方向のシンクロ制御を実行する。【解決手段】シフト方向のストローク制御について、はじめはシフト電流についてサーボ制御を行い、シンクロ位置が近づいたらサーボ制御を中断して、シフト電流をほぼ一定値に制御する。この一定値について、ギヤ鳴りが発生しない条件を設定しておけば、走行中の車両条件が変わっても常にギヤ鳴りのしないように動作させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機が発生する回転駆動力により機械要素のシフト方向位置制御を行う機械的手段と、その電動機に供給する電流を可変制御する電気的手段とを備えた自動変速装置において、
前記電気的手段は、前記機械要素の位置が所定位置に達するまでは前記機械要素の変位速度がほぼ一定になるように制御するとともに、その所定位置に達した後は前記電動機にあらかじめ設定されたほぼ一定の電流を供給する手段を備えたことを特徴とする自動変速装置。
【請求項２】
前記所定位置はシンクロ位置またはその近傍に設定された請求項１記載の自動変速装置。
【請求項３】
前記電動機が発生する機械的出力を補助する空気圧を利用する補助動力手段を備えた請求項１記載の自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車その他内燃機関を主動力とする車両の変速装置に利用する。とくに車両にプログラム制御装置を搭載し、運転者の細かい変速操作を必要とすることなく、そのプログラム制御装置の制御にしたがって、ギヤの組み合わせを自動的に変更する自動変速装置の改良に関する。本発明は、大型車両に適する装置として開発されたものであるが、大型車両にかかわらず、広く車両の自動変速装置に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速装置として、運転者が操作するアクセル・ペダルの踏込み量および自動的に計測される車速にしたがって、最適なギヤを自動的に選択設定する自動変速装置が広く利用されるようになった。このような自動変速装置をさらに積載量の大きい大型車両に装備するように、また既存の自動変速装置をさらに高性能化、経済化することが求められている。また自動変速装置はさまざまな場面で円滑な変速動作を行うことができるように設計されなければならない。すなわち、変速動作に伴い無用な急加速や無用な急減速が行われることがないように、また運転操作に伴い無用なギヤ鳴りなどが発生しないように設計されなければならない。
【０００３】
このための装置として、本願出願人の調査によれば、下記［特許文献１］に関連事項の記載がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３６２２３７（三菱ふそう）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者らは、大型車両に適用するための自動変速装置を設計する過程で、変速装置に電動機などのアクチュエータを取付けて変速動作を自動化する手法を検討すると、変速動作のあらゆる場面でこれを円滑に作動させるには課題が多いことがわかった。とくに変速装置のシフト方向の動作について、車両の走行条件あるいは運転者が操作するアクセル・ペダルの操作など、条件の異なるあらゆる場面でギヤ鳴りが発生することなく、円滑な動作を行うことができる装置を設計することはむつかしいことを経験した。
【０００６】
本願発明者らは、さまざまな条件でギヤ鳴りの発生する状況を詳しく観察した。その結果から、これから噛み合わせようとする二つのギヤについて、ＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）によりその位置を接近させる制御形態は優れているが、その周囲条件により最終的にギヤが噛み合う時の二つのギヤの相互接近速度が一定にならないことから、ＰＩＤ制御のみに依存すると無用なギヤ鳴りが発生する場合が生じるのではないかと考えるに至った。
【０００７】
本発明は、変速動作においてこれから噛み合わせる二つのギヤの相互位置を自動制御する場合に、周囲条件が変わってもギヤ鳴りが発生することがなく、円滑な噛み合わせ動作を実行することができる装置を提供することを目的とする。本発明は、自動変速動作について、とくに変速装置のシフト方向の動作について、その初期条件が変化しても、最終的に安定にギヤを噛み合わせ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】
【０００８】
本発明は、電動機（５）が発生する回転駆動力により機械要素のシフト方向位置制御を行う機械的手段（１、３）と、その電動機に供給する電流を可変制御する電気的手段（１、４）とを備えた自動変速装置において、前記電気的手段（１、４）は、前記機械要素の位置が所定位置に達するまでは前記機械要素の変位速度がほぼ一定になるように制御する。そして、その機械要素の位置が所定位置に達した後は（前記速度がほぼ一定になるように制御することをとりやめて）前記電動機にあらかじめ設定されたほぼ一定の電流を供給する手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記所定位置はシンクロ状態に達する位置またはその近傍に設定することが適当である。前記シフト方向の位置制御を行う電動機が発生する機械的出力を補助するために、空気圧を利用する補助動力手段を備えた、さらに大型車両用の装置についても、同様に本発明を実施することができる。
【００１０】
すなわち本発明の自動変速装置は、これから有効に噛み合わせようとするギヤに係る機械要素が、相互に接近する過程ではその機械要素の変位速度がほぼ一定になるように制御する。つまりその期間は速度がほぼ一定になるように電動機に供給する電流を可変に制御する。そしてその機械要素が相互に接近したときに（ほぼシンクロ状態になったときに）その変位速度一定の制御論理を中断して、電動機に供給する電流を設定された一定電流に切換えて制御を継続する。この構成により、二つの機械要素が衝突する時点では、衝突音が発生しない領域の最適速度を採用することができる。
【００１１】
なお、前記［特許文献１］に記載された請求項１または２およびその関連説明には、ギヤを投入するための制御目標値の設定をストロークにしたがって可変に実行することにより、円滑な変速動作を実行する装置が開示されている。しかしこの［特許文献１］に開示されている技術は、その段落００３０その他に説明されている内容から理解できるように、ストロークが目標位置に収束するまで距離偏差に基づくＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）を継続する旨の説明があり、制御対象の変位に応じてフィードバック制御を中止するとの技術思想はないものと理解される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、速度制御されて接近している二つの機械要素が、ギヤが噛み合う直前に衝突音を発生することのない一定電流による制御に変更されるから、機械要素の衝突音が発生する現象をあらゆる条件で解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。図１の左方からエンジンの回転動力が供給され、この変速装置１０を経由して、図の右方に連結される図外のプロペラ軸にその回転動力が出力される。この図は変速装置１０に、シフト方向１１の機械的入力、およびセレクト方向１２の機械的入力をそれぞれ与える機械装置を単純化して表示する。すなわち制御回路１は電子回路により構成された装置である。この制御回路１はいわゆる変速装置ＥＣＵであり、図外の運転者により操作される変速レバーと電気的な通信線により接続されている。また図示されていない接続線により、この車両の他の制御装置と電気信号線（または光信号線）により相互に接続され、クラッチの接断情報、運転操作によるアクセル・ペダルの操作情報、車速情報、エンジンの回転速度情報、その他変速装置の切換え動作に必要な情報が提供されている。
【００１４】
この制御回路１は、プログラム制御回路を内蔵する。この制御回路１は運転者が操作する変速レバー（図外）が発生するその操作位置情報、車速情報、アクセル・ペダル（これも図外）が発生する操作情報、その他を取込み、演算処理により最適な変速機位置を演算する。そしてその最適な変速機位置に基づき、シフト方向およびセレクト方向の制御出力を発生する。すなわちシフト方向電動機２に駆動電流を供給してシフト・ユニット３を駆動し、シフト・レバー４に対してシフト方向１１の動力を発生する。この動きはシフト方向位置センサ５により検出されて、制御回路１の検出入力にフィードバック接続される。同じく制御回路１はセレクト方向電動機６に駆動電流を供給してセレクト・ユニット７を駆動し、セレクト・レバー８に対してセレクト方向１２の動力を発生する。この動きはセレクト方向位置センサ９により検出されて制御回路１の検出入力にフィードバック接続される。
【００１５】
ここで本発明の特徴とするところは、このシフト方向電動機２に供給する電流値の制御にある。これを図２に示すタイム・チャートを用いて説明する。図２（ａ）は横軸に時間の経過をとり、縦軸にシフト方向ストロークを示す。シフト方向ストロークは図１に矢印１１により、その方向およびその可動範囲を示す。図２（ｂ）は上記（ａ）と同一の時間軸上にシフト電流を表示する。ここでシフト電流とはシフト方向電動機２に供給される電流値である。
【００１６】
すなわち制御回路１は、シフト方向電動機２に対して図２（ａ）に、一点鎖線で示す「目標ストローク」になるように、つまりシフト・レバー４がほぼ一定速度でシンクロ位置に接近するように、シフト電流を供給する。これはサーボ制御され図２（ｂ）のような電流値波形になる。そしてそのシフト・レバーの実ストロークは、図２（ａ）に表示するように、ほぼ勾配αで目標ストロークよりやや遅れて単調増大する曲線になる。
【００１７】
図２（ａ）に表示する領域Ａは位置制御領域であり、領域Ｂは電流制御領域である。実ストロークが点Ｐでこの位置制御領域Ａの限界に達すると、シフト方向電動機２に供給する電流を「目標値制御」から「一定電流制御」に転換する。これが本発明の最大の特徴である。この状態では、つまり電流が「目標値制御」から「一定電流制御」に転換されると、このときシフト方向ストロークはほぼシンクロ位置にあり、シフト方向電動機２には一定電流の供給をつづける。このシンクロ状態が継続して点Ｑでギヤが噛み合うと、シフト方向ストロークは二点鎖線で示す位置まで増大して安定する。このときシフト電流の供給は遮断される。このような電流制御により、シンクロ位置にあるとき噛み合うべき二つの機械要素はほぼ等速状態となっていて、シフト電流により発生する一定の押圧力が作用して、その直前の条件にかかわらず安定に二つの機械要素を噛み合わせることができる。
【００１８】
このような本発明の作用は単純であるが、円滑にギヤ・シフトを行うことができる効果は大きい。単純な作用であるから、出願人は、過去にこのような制御が試みられた実績があるかを懸念し調査したが、本願出願時点において発見されなかったことを付言する。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
さらに大型の車両あるいは変速段数の大きい車両にも本発明を実施することができる可能性が大きいものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の動作タイムチャート。
【符号の説明】
【００２１】
１    制御回路
２    シフト方向電動機
３    シフト・ユニット
４    シフト・レバー
５    シフト方向位置センサ
６    セレクト方向電動機
７    セレクト・ユニット
８    セレクト・レバー
９    セレクト方向位置センサ
１０    変速装置
１１    シフト方向を示す矢印
１２    セレクト方向を示す矢印
【図１】
2007321962.tif 000003
【図２】
2007321962.tif 000004