(57)【要約】【課題】従来よりも変速動作時間を大幅に短縮した自動変速機を提供する。【解決手段】本発明の自動変速機１は、複数の変速段の抜き動作及び入れ動作を行うシャフトと、該シャフトを駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、を備える自動変速機であって、該シャフト（フォークシャフト２、４、６）及び該駆動手段（レバー３、５、７）を複数備え、該制御手段は複数の該駆動手段を同時に制御することにより、第一の変速段の抜き動作と第二の変速段の入れ動作とを並行して行う。前記制御手段は、前記抜き動作及び必要に応じて前記入れ動作の進行状況を参照し、前記第一の変速段が抜ける以前に前記第二の変速段の該入れ動作を開始し、該第一の変速段が抜けた以降に該第二の変速段の該入れ動作を終了させる制御を行うことが好ましい。【選択図】図１
2007139132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の変速段の抜き動作及び入れ動作を行うシャフトと、該シャフトを駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、を備える自動変速機であって、
該シャフト及び該駆動手段を複数備え、該制御手段は複数の該駆動手段を同時に制御することにより、第一の変速段の抜き動作と第二の変速段の入れ動作とを並行して行うことを特徴とする自動変速機。
【請求項２】
前記変速段は抜き状態で遊転し入れ動作時に同期噛合する歯車対で形成され、前記シャフトは２つの該歯車対ごとに設けられるフォークシャフトであり、前記駆動手段は該フォークシャフトを駆動するレバー及びアクチュエータからなる、請求項１に記載の自動変速機。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第一の変速段の抜き動作の進行状況を検出する抜き状況検出部、及び／または前記第二の変速段の入れ動作の進行状況を検出する入り状況検出部を備える請求項１または２に記載の自動変速機。
【請求項４】
前記抜き動作及び前記入れ動作の前記進行状況はそれぞれ、動作経過時間、前記シャフトのストローク位置、該シャフトの動作速度、該シャフトの定められた位置への到達予測時間、前記アクチュエータへの入力、のいずれかまたは組み合わせである請求項３に記載の自動変速機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記抜き動作及び必要に応じて前記入れ動作の前記進行状況を参照し、前記第一の変速段が抜ける以前に前記第二の変速段の該入れ動作を開始し、該第一の変速段が抜けた以降に該第二の変速段の該入れ動作を終了させる制御を行う請求項３または４に記載の自動変速機。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において前記シャフトのストローク位置が規定位置に達したときに、前記第二の変速段の該入れ動作を開始する請求項５に記載の自動変速機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において前記動作経過時間が規定時間に達したときに、前記第二の変速段の該入れ動作を開始する請求項５に記載の自動変速機。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において、前記シャフトの前記ストローク位置及び前記動作速度と前記アクチュエータへの入力とから該シャフトの抜き位置への到達予測時間を求め、該到達予測時間が前記第二の変速段の前記入れ動作の所要時間以下となったときに、該入れ動作を開始する請求項５に記載の自動変速機。
【請求項９】
前記制御手段は、関連する温度を検出する温度検出部を備え、前記進行状況を参照する際に検出した温度をも参照する請求項３〜８に記載の自動変速機。
【請求項１０】
前記温度は、エンジン冷却水温度またはエンジンルーム雰囲気温度または変速機内部温度のいずれかである請求項９に記載の自動変速機。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記入れ動作を開始した以降に前記進行状況を参照して、前記駆動手段をフィードバック制御する請求項３〜１０に記載の自動変速機。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記抜き動作及び前記入れ動作の進行状況を統計的に処理し、該抜き動作及び該入れ動作の所要時間のばらつきを精度良く評価することにより、制御性能を自動的に向上する請求項３〜１１に記載の自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の自動変速機に関し、より詳細には変速動作時間を短縮した自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用変速機の操作方式の一つにマニュアル操作方式があり、運転者がシフトレバーを操作することにより、操作力が変速機内部に伝達されて変速動作が行われていた。近年では、運転者の負担を軽減するため、マニュアル操作方式の構造を活かしつつ、変速段を自動的に選定し、アクチュエータで駆動する自動変速機が用いられている。このようなマニュアル操作から進化した自動変速機は、通常所定の変速比を実現する多数の歯車対を備えている。そして、２つの歯車対ごとに、いずれか一方を選択して同期噛合させるシンクロメッシュ機構と、シンクロメッシュ機構を駆動するフォークシャフトと、さらに複数のフォークシャフトから一つを選択して駆動するインナーレバーと、を備えるのが一般的である。インナーレバーは通常、フォークシャフトを選択するセレクト動作と、歯車対を同期噛合させるシフト動作と、の両方を駆動するように構成されている。
【０００３】
従来の自動変速機では、変速動作は、抜き動作、セレクト動作、入れ動作の３動作により行われていた。最初の抜き動作では、インナーレバーがフォークシャフトを抜いて、シンクロメッシュ機構のスリーブとピースとが嵌合する位置から、遊転するニュートラル位置まで戻していた。次のシフト動作では、インナーレバーがニュートラル位置で新しい変速段のフォークシャフトに移動していた。そして最後の入れ動作では、インナーレバーが新しいフォークシャフトを入れて、シンクロメッシュ機構による同期噛合を実施していた。この３動作は、例えば特許文献１に開示されるように、通常１組のシフトアンドセレクト軸及びインナレバーにより行われていた。すなわち、シフトアンドセレクト軸の軸方向と回転方向への変位のうち、一方がフォークシャフトの選択に、他方がフォークシャフトの駆動に用いられていた。このため、変速比の異なる複数の歯車対が同時に噛合するおそれはなかった。
【特許文献１】特開２００４−１７６８９４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１組のシフトアンドセレクト軸及びインナレバーによる駆動では、抜き動作、シフト動作、入れ動作は、時系列的に順を追って行われる。このため、変速動作に時間を要し、また一時的に動力が伝達されなくなって惰性走行となることがあった。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、従来よりも変速動作時間を大幅に短縮した自動変速機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自動変速機は、複数の変速段の抜き動作及び入れ動作を行うシャフトと、該シャフトを駆動する駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、を備える自動変速機であって、該シャフト及び該駆動手段を複数備え、該制御手段は複数の該駆動手段を同時に制御することにより、第一の変速段の抜き動作と第二の変速段の入れ動作とを並行して行うことを特徴とする。
【０００７】
前記変速段は抜き状態で遊転し入れ動作時に同期噛合する歯車対で形成され、前記シャフトは２つの該歯車対ごとに設けられるフォークシャフトであり、前記駆動手段は該フォークシャフトを駆動するレバー及びアクチュエータからなる、ようにしてもよい。
【０００８】
本発明の自動変速機は、従来時系列的に順を追って行っていた抜き動作と入れ動作とを並行して行うようにして、変速動作時間を大幅に短縮することを主眼としている。本発明では、変速段の抜き動作及び入れ動作を行うシャフトと、シャフトを駆動する駆動手段とを、複数備えるようにしている。そして、複数の駆動手段は別々に独立して動作し、また独立して制御し得るように構成されている。例えば、同期噛合式変速機で２つの歯車対ごとにフォークシャフトが設けられた構成の場合、各フォークシャフトごとにレバー及びアクチュエータを設けることができる。これにより、抜き動作を行う第一のフォークシャフトと、入れ動作を行う第二のフォークシャフトとは、同時に動作し得るようになる。
【０００９】
第一の変速段の抜き動作と第二の変速段の入れ動作とを並行して行う場合、最も恐れることは、第一及び第二の変速段が同時に噛合係合あるいは摩擦係合して２箇所で動力を伝達する二重連結現象である。変速比の異なる２つの歯車対を同時に噛合係合させてしまえば、回転数の矛盾から歯車は破損し、変速機としての機能を失う。２箇所での摩擦係合は破損に至らないまでも、摩擦部分の摩耗が急速に進展し、寿命が極端に短縮されてしまう。この対策として、抜き動作及び入れ動作の進行状況を把握しつつ、適切に並行動作を制御する必要がある。
【００１０】
前記制御手段は、前記第一の変速段の抜き動作の進行状況を検出する抜き状況検出部、及び／または前記第二の変速段の入れ動作の進行状況を検出する入り状況検出部を備えることが好ましい。前記抜き動作及び前記入れ動作の前記進行状況はそれぞれ、動作経過時間、前記シャフトのストローク位置、該シャフトの動作速度、該シャフトの定められた位置への到達予測時間、前記アクチュエータへの入力、のいずれかまたは組み合わせであることが好ましい。
【００１１】
抜き動作及び入れ動作の進行状況を把握するため、それぞれの指標に対応して検出部を備えることができる。例えば、動作経過時間を検出するために制御手段の制御タイミングを計るクロックを備え、シャフトのストローク位置を検出するためにストロークセンサを備えることができる。また、シャフトの動作速度は、ストローク位置を一定時間間隔で検出し、微分演算して求めることができる。さらに、シャフトの到達予測時間は、残されたストローク長と動作速度から予測して求めることができる。
【００１２】
また、制御手段は、内蔵している制御データに基づいてアクチュエータへの入力を制御するようになっている。アクチュエータには油圧式や電気式などがあり、油圧情報や電圧電流情報をセンサにより検出することができる。アクチュエータへ入力された過去の実測値、あるいは制御データに示される未来の制御予定値は、シャフトのストローク位置及び動作速度の支配的な要因となる。
【００１３】
当然ではあるが、抜き動作及び入れ動作に関して上記の全ての指標を検出する必要はなく、制御の方法にあわせ適宜組み合わせて検出することが好ましい。
【００１４】
前記制御手段は、前記抜き動作及び必要に応じて前記入れ動作の前記進行状況を参照し、前記第一の変速段が抜ける以前に前記第二の変速段の該入れ動作を開始し、該第一の変速段が抜けた以降に該第二の変速段の該入れ動作を終了させる制御を行うことが好ましい。
【００１５】
例えば、抜き動作として第一の変速段のギヤの噛合係合が解けてシャフトが離隔したニュートラル位置まで移動し、入れ動作として第二の変速段でまずシャフトがニュートラル位置から移動を開始し、次にシンクロメッシュ機構での摩擦係合が始まり、最後に摩擦係合からギヤの噛合係合に移行して動作が終了する構成を考える。ここで、第一の変速段が抜ける以前すなわち噛合係合が解ける以前に、第二の変速段でシャフトの移動を開始する並行動作を行っても、直ちに支障は生じない。なぜなら、第二の変速段で摩擦係合が始まるまでにはシャフトが一定のストローク長だけ移動するための時間が必要であるため、その間に第一の変速段の噛合係合が解ければ、二重連結現象にはならないからである。そして、第一の変速段の噛合係合が解けた後であれば、いつ第二の変速段の摩擦係合が始まっても支障は生じない。
【００１６】
本発明の主旨は、第一の変速段の噛合係合が解けた直後に、第二の変速段で摩擦係合が始まるように制御することである。しかしながら、抜き動作及び入れ動作の所要時間にはばらつきがあるため、ある程度の時間的余裕をみて制御するのが好ましい。ごくまれに何らかの原因で両者の摩擦係合が短時間重なっても、直ちに変速機の破損は生じないので、これを許容してもよい。ただし、両者が同時に噛合係合する二重連結現象は、絶対に回避すべきである。一つの変速段が噛合位置にあるとき、他の変速段は摩擦係合までは進めても、同期噛合にまで進めないように機械的インターロック機構を設けるのは、一つの安全策である。
【００１７】
前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において前記シャフトのストローク位置が規定位置に達したときに、前記第二の変速段の該入れ動作を開始するようにしてもよい。具体的な制御の方法として、まずストローク位置による制御がある。
【００１８】
抜き動作及び入れ動作の特性は、周知のように横軸を動作経過時間、縦軸をシャフトのストローク位置とするストローク曲線で表現される。なお、変速段の違いや雰囲気温度などの変動要因の影響、動作時のばらつきなどはパラメータとして、ストローク曲線の位置を変動させる。このストローク曲線を用いて、上述のシャフトの規定位置を求めることができる。すなわち、入れ動作のストローク曲線を参照し、入れ動作開始から摩擦係合開始までの所要時間Ｔ１を求めることができる。次に、抜き動作のストローク曲線を参照し、摩擦係合終了時から時間Ｔ１だけ遡ったときのシャフトの位置Ｓ２が規定位置である。
【００１９】
始めから説明すると、まず抜き動作を開始するとともに、進行状況の指標としてシャフトのストローク位置を検出する。シャフトが規定位置Ｓ２に達したとき、入れ動作を開始する。以降は抜き動作と入れ動作が並行して進む。そして時間Ｔ１後に、抜き動作側の噛合係合が解けると同時に、入れ動作側の摩擦係合が開始される。最後に入れ動作側が噛合係合して変速動作が終了する。実用上は、実動作時のばらつきを考慮して時間的余裕を加え、入れ動作を開始することが好ましい。
【００２０】
前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において前記動作経過時間が規定時間に達したときに、前記第二の変速段の該入れ動作を開始するようにしてもよい。具体的な制御の方法の２番目として、動作経過時間による制御がある。ストローク位置の場合と同様、ストローク曲線を用いて動作経過時間の規定時間を求めることができる。まず、入れ動作開始から摩擦係合開始までの所要時間Ｔ１を求める。次に、抜き動作開始から噛合係合終了までの所要時間Ｔ３を求める。すると、後者から前者を差し引いた時間Ｔ４（＝Ｔ３−Ｔ１）が規定時間である。
【００２１】
始めから説明すると、まず抜き動作を開始するとともに、進行状況の指標として動作経過時間を検出する。規定時間Ｔ４が経過したとき入れ動作を開始すると、以降は抜き動作と入れ動作が並行して進む。そしてさらに時間Ｔ１後には、抜き動作側では所要時間Ｔ３が経過して噛合係合が解けると同時に、入れ動作側の摩擦係合が開始される。最後に入れ動作側が噛合係合して変速動作が終了する。
【００２２】
次に、制御の精度を向上する方法について説明する。上述のストローク位置あるいは動作経過時間による制御は毎回同一であり、変動要因の影響や動作時のばらつきは考慮されていない。このため、変速動作時の実際の進行状況を検出し、状況に見合った制御を行うことにより、制御の精度を向上することができる。すなわち、前記制御手段は、前記第一の変速段の前記抜き動作において、前記シャフトの前記ストローク位置及び前記動作速度と前記アクチュエータへの入力とから該シャフトの抜き位置への到達予測時間を求め、該到達予測時間が前記第二の変速段の前記入れ動作の所要時間以下となったときに、該入れ動作を開始するようにしてもよい。
【００２３】
この到達予測時間による方法では、毎回の変速動作で、抜き動作開始以降にリアルタイムで到達予測時間を求めながら、入れ動作の開始タイミングを見計らうようにしている。すなわち、シャフトのストローク動作が通常よりも緩い場合には到達予測時間が長くなるため、入れ動作の開始タイミングを遅くするように制御する。逆に、シャフトの動作が速い場合には到達予測時間が短くなって、入れ動作の開始タイミングを早めるように制御する。
【００２４】
前記制御手段は、関連する温度を検出する温度検出部を備え、前記進行状況を参照する際に検出した温度をも参照するようにしてもよい。また、前記温度は、エンジン冷却水温度またはエンジンルーム雰囲気温度または変速機内部温度のいずれかであることが好ましい。
【００２５】
上述のシャフトのストローク曲線は雰囲気温度の影響を受けるため、関連する温度を参照して補正することにより、制御をさらに高精度化することができる。温度検出部として新たに温度センサを設ける方法の他、従来から車両に設けられているセンサを利用し、制御手段で計測データを参照するようにしてもよい。一般的には、温度が低いと潤滑油の粘度が増して軸受け部の摺動抵抗が増加するため、抜き動作及び入れ動作の所要時間は延び、温度が高いと所要時間は減少する傾向にある。この温度特性は、車両の機種ごとに定量的に求めておき、例えば制御手段内にマップと呼ばれる制御用データとして記憶しておくことが好ましい。
【００２６】
前記制御手段は、前記入れ動作を開始した以降に前記進行状況を参照して、前記駆動手段をフィードバック制御するようにしてもよい。より一層の制御の高度化を図るために、フィードバック制御による方法を用いることができる。例えば、抜き動作と入れ動作が並行して進んでいる時間帯において、両者のシャフトのストローク位置及び動作速度とアクチュエータへの入力とを継続的に検出することができる。そして、抜き動作側の噛合係合終了時刻ｔｅと入れ動作側の摩擦係合開始時刻ｔｓとを随時予測し、ｔｅ≦ｔｓとなっているか比較することができる。比較した結果、いずれか一方の動作を緩くする必要が生じた場合には、アクチュエータへの入力を減じる制御を行えばよい。この制御の後に、再度の検出及び比較を行ってフィードバックすることができ、リアルタイムで再度アクチュエータへの入力を制御することができる。
【００２７】
前記制御手段は、前記抜き動作及び前記入れ動作の進行状況を統計的に処理し、該抜き動作及び該入れ動作の所要時間のばらつきを精度良く評価して、制御性能を自動的に向上するようにしてもよい。より一層の制御の高度化を図るために、所要時間のばらつきを学習して精度良く評価する方法を用いることができる。この方法では、実際に行った変速動作時の進行状況を実測して統計的に処理することにより、個々の車両に即した高精度な制御を行うことができる。なお、統計的な処理は、例えば制御手段に相当するＥＣＵ（電子制御装置）で、行うようにすることができる。
【００２８】
以上、制御の精度を向上する方法として、関連する温度を参照する方法、フィードバック制御による方法、統計的処理による学習の方法、を説明した。これらの方法のバリエーションや他の方法との組み合わせなど応用範囲は広く、限定はされない。また、本発明はシンクロメッシュ機構とフォークシャフトを備えた自動変速機に好適であるが、限定はされない。例えば、各変速段ごとにシャフトと、アクチュエータなどの駆動手段と、を備えた構成であっても適用可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の自動変速機では、変速段の抜き動作及び入れ動作を行うシャフト及び駆動手段を複数備え、制御手段は複数の駆動手段を同時に制御することにより、第一の変速段の抜き動作と第二の変速段の入れ動作とを並行して行うようにしている。そして、抜き動作及び入れ動作の進行状況を検出して参照し、第一の変速段が抜ける以前に第二の変速段の入れ動作を開始し、第一の変速段が抜けた以降に第二の変速段の入れ動作を終了させるようにしている。このため、２箇所で動力を伝達する二重連結現象を生じることなく、変速動作時間を大幅に短縮することができる。
【００３０】
また、変速動作に関連する温度を参照する方法や、フィードバック制御により駆動手段を制御する方法、変速動作時の進行状況を実測して統計的に処理する方法では、制御を一層高精度化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図７を参考にしながら説明する。図１は、本発明の実施例の自動変速機を説明する図である。実施例の自動変速機１は、前進５速と後進の各変速段をもつ同期噛合式の変速機である。自動変速機１は、１−２速用フォークシャフト２及び１−２速用レバー３、３−４速用フォークシャフト４及び３−４速用レバー５、５速−後進用フォークシャフト６及び５速−後進用レバー７と、図には省略されている各変速段のシンクロメッシュ機構及び歯車対、各レバー３、５、７を駆動するそれぞれのアクチュエータ、制御手段に相当する変速機用電子制御装置（変速ＥＣＵ）と、で構成されている。
【００３２】
１−２速用フォークシャフト２は、図中の上下方向に変位（セレクト動作）可能な軸部材である。１−２速用フォークシャフト２は１−２速用シンクロメッシュ機構に連結されており、シャフト２が下方に変位したときに図略の１速用歯車対を同期噛合させ、シャフト２が上方に変位したときに図略の２速用歯車対を同期噛合させるように形成されている。上下いずれにも変位していない中間位置は、変速段の入っていないニュートラル位置Ｎである。周知のようにシンクロメッシュ機構による同期噛合では、シャフトが変位するにつれ、まずコーン部の摩擦係合によって駆動側と従動側の速度が同期し、次にスリーブとピースとが嵌合して遊転していた歯車対が動力を伝達できるように噛合係合する。
【００３３】
１−２速用フォークシャフト２の略中央には、２箇所の突部２１、２２が設けられて、その間に１−２速用レバー３が係合している。１−２速用レバー３は、図略の１−２速用アクチュエータに連結されており、アクチュエータの駆動力により上下に変位して、１−２速用フォークシャフト２を駆動するようになっている。このフォークシャフト２の駆動により、抜き動作及び入れ動作が行われる。
【００３４】
３−４速用フォークシャフト４は、１−２速用フォークシャフト２に隣接して並べて配設されている。３−４速用フォークシャフト４及び３−４速用レバー５の構成は、上述の１−２速用と略同一である。また、５速−後進用フォークシャフト６及び５速−後進用レバー７の構成も、１−２速用と略同一である。
【００３５】
つまり、自動変速機１は三つのフォークシャフト２、４、６と、駆動手段である三つのレバー３、５、７及びアクチュエータとを備えている。
【００３６】
制御手段に相当する変速ＥＣＵは、アクチュエータへの入力を制御することにより、変速動作を行うものである。変速ＥＣＵはマイクロコンピュータを備え、内部に記憶された制御プログラム及び制御データによって所定の制御を行うようになっている。変速ＥＣＵは、車両に搭載された各種センサから走行速度や各部回転数、温度などの情報を収集するとともに、必要な演算を行うことによりアクチュエータへの入力の大きさ及びタイミングを求めて、制御している。変速ＥＣＵでは、三つあるアクチュエータを独立して制御することができ、並行動作が可能になっている。
【００３７】
なお、図１は自動変速機１が第２速に入った状態を示している。そして、図中の二つの矢印は第２速から第３速への変速動作を示している。すなわち、１−２速用レバー３の抜き動作と、３−４速用レバー５の入れ動作と、が並行して行われることを示している。
【００３８】
一方、従来の自動変速機９の構成及び変速動作を図２を参考にして説明する。従来の自動変速機９は、三つのフォークシャフト２、４、６と、インナーレバー９３とを備えている。インナーレバー９３が、アクチュエータの駆動力により上下に変位して抜き動作及び入れ動作を行う点は、本発明と同様である。また、インナーレバー９３は一つだけであり、ニュートラル位置Ｎで図中の横方向に変位（シフト動作）し、シャフト２、４、６間を移動することができるようになっている。
【００３９】
図２の（Ａ）〜（Ｄ）は、従来の自動変速機９の変速動作を時系列的に説明する図である。図２（Ａ）は、第２速に入った状態からの抜き動作を説明する図である。アクチュエータに駆動されてインンナーレバー９３は、フォークシャフト２を第２速の入り位置から図中上方のニュートラル位置Ｎまで駆動する。次に（Ｂ）で示されるように、インナーレバー９３は、ニュートラル位置Ｎで１−２速用フォークシャフト２から図中右方向の３−４速用フォークシャフト４へとシフト動作する。次に（Ｃ）で示されるように、インナーレバー９３は、フォークシャフト４をニュートラル位置Ｎから図中上方の第３速入り位置まで駆動する。（Ｄ）は変速動作後の第３速に入った状態を示している。
【００４０】
このように、従来の自動変速機９では、唯一つのインナーレバー９３により、抜き動作、シフト動作、入れ動作が時系列的に順を追って行われている。このため変速動作に時間を要している。
【００４１】
これに対して、実施例では三つのレバー３、５、７の並行動作を行うようにしており、以降では変速ＥＣＵにおける変速動作の各種制御方法を説明する。なお、例として第２速から第３速への変速動作を説明し、別の変速段の動作については適宜符号を読み替えた説明となるため省略する。
【００４２】
図３は、実施例の自動変速機１において、変速動作をストローク位置により制御する方法を示す説明図である。図中の上段はフォークシャフト２の第２速Ｖ２からニュートラル位置Ｎへの抜き動作のストローク曲線Ｃ２、下段はフォークシャフト４のニュートラル位置Ｎから第３速Ｖ３への入れ動作のストローク曲線Ｃ３である。これらのストローク曲線Ｃ２、Ｃ３は、前以て実際に抜き動作及び入れ動作を行って求めたものである。図中の横軸は動作経過時間を示し、縦軸はフォークシャフト２、４のストローク位置を示している。ストローク位置により、変速段は噛合係合状態ＭＸまたは遊転状態ＭＺ、あるいは両者の境界での摩擦係合状態ＭＹのうちいずれかの状態をとることになる。
【００４３】
まず下段の入れ動作のストローク曲線Ｃ３に注目すると、動作開始時刻ｔ１から摩擦係合状態ＭＹの開始時刻ｔ２までの所要時間Ｔ１（＝ｔ２−ｔ１）を求めることができる。次に、上段の抜き動作のストローク曲線Ｃ２を時間軸方向（図中左右方向）にずらすことにより、噛合係合状態ＭＸの終了時刻を前記ｔ２に一致させることができる。このとき、時刻ｔ１におけるストローク曲線Ｃ２上のストローク位置Ｓ２が規定位置となる。
【００４４】
すなわち、フォークシャフト２は、動作指令により駆動されるとまず時刻ｔ３で抜き動作を開始する、そして、フォークシャフト２が規定位置Ｓ２に達した時刻ｔ１に、フォークシャフト４の入れ動作が開始するように制御される。この時刻ｔ１以降は抜き動作と入れ動作は並行して進む。次に時刻ｔ２において、抜き動作側フォークシャフト２の噛合係合が解けると、同時に入れ動作側フォークシャフト４の摩擦係合が開始される。その次に時刻ｔ４で抜き動作側フォークシャフト２はニュートラル位置Ｎに達し、最後に時刻ｔ５で入れ動作側フォークシャフト４完全に第３速Ｖ３に入って変速動作が終了する。したがって、２つの変速段は二重連結現象を起こすことはなく、最短の時間で変速動作が行われる。
【００４５】
実際には、抜き動作と入れ動作の動作時間のばらつきにより、わずかの時間だけ摩擦係合による二重連結現象が生じるケースもあり得る。ただし、継続時間が短いのでダメージは小さく、許容することができる。これを防ぐために、ばらつきの時間分だけ、入れ動作の開始を遅らせるようにしてもよい。
【００４６】
図４は、実施例の自動変速機１において、変速動作を動作経過時間により制御する方法を示す説明図である。図３と同様、まず下段の入れ動作のストローク曲線Ｃ３に注目して、動作開始時刻ｔ１から摩擦係合状態ＭＹの開始時刻ｔ２までの所要時間Ｔ１（＝ｔ２−ｔ１）を求める。次に、上段の抜き動作のストローク曲線Ｃ２を時間軸方向（図中左右方向）にずらすことにより、噛合係合状態ＭＸの終了時刻を前記ｔ２に一致させる。その次に、ストローク曲線Ｃ２の動作開始時刻ｔ３から噛合係合状態ＭＸの終了時刻ｔ２までの所要時間Ｔ３（＝ｔ２−ｔ３）を求める。このとき、所要時間Ｔ１とＴ３との差の時間Ｔ４（＝Ｔ３−Ｔ１）が規定時間となる。
【００４７】
すなわち、フォークシャフト２は動作指令により駆動されるとまず時刻ｔ３で抜き動作を開始する、そして、時間Ｔ３後（すなわち時刻ｔ１）に、フォークシャフト４の入れ動作が開始するように制御される。以降は図３と同一のタイミングで制御される。
【００４８】
なお、図４の動作経過時間による制御で動作時間のばらつきを考慮する場合は、図５に示すようにストローク曲線Ｃ２、Ｃ３に幅を持たせて制御することになる。このとき、所要時間Ｔ１はばらつきの最小値、所要時間Ｔ３はばらつきの最大値とすれば、２つの変速段の二重連結現象は起きない。
【００４９】
さらに、この動作時間のばらつきを低減して高精度な制御を行うために、実測データを統計的に処理する方法がある。すなわち、実際の動作時のストローク曲線Ｃ２、Ｃ３、及び関連する温度やアクチュエータへの入力を、変速ＥＣＵで毎回実測し、統計的に処理することができる。これによれば、車両走行距離が伸びて実測データの蓄積が進むと、統計上の母数が増加してばらつきを正確に評価できるようになる。
【００５０】
次に、変速動作時の実際の進行状況を検出し、到達予測時間を用いた制御を行うことにより、制御の精度を向上する方法について説明する。図３及び図４の例では、前以て実測データから求めた規定位置あるいは規定時間により、毎回同じ制御を行っていた。これに対して図６に示される方法では、毎回の変速動作で、抜き動作開始以降にリアルタイムで到達予測時間を求めながら、入れ動作の開始タイミングを見計らうようにしている。
【００５１】
この方法では、図６の中段に示すように抜き動作側のアクチュエータへの入力、すなわち駆動モータへの入力電流Ｉを検出している。そして抜き動作開始時刻ｔ３以降の時刻ｔＸで、変速ＥＣＵの演算処理機能により抜き動作側フォークシャフト２のストローク位置及び動作速度を検出するとともに、入力電流Ｉを参照して、ストローク曲線Ｃ２０を予測している。次に予測した曲線Ｃ２０から、噛合係合状態ＭＸが解けるストローク位置Ｓ１へ到達するまでに要する時間を予測し、到達予測時間ＴＸとする。ここで、入れ動作側の動作開始から摩擦係合開始までの所要時間Ｔ１と、到達予測時間ＴＸとを比較し、前者のほうが大きく（Ｔ１≧ＴＸ）なった時点で、入れ動作を開始する制御が行われる。
【００５２】
この、到達予測時間ＴＸを用いた制御では、入れ動作を開始した後もリアルタイムで検出及びフィードバック制御を繰り返すことにより、一層の制御の高度化を図ることができる。すなわち、抜き動作側フォークシャフト２のストローク位置Ｓ１への到達予測時間ＴＸを予測するとともに、入れ側フォークシャフト４でも同様の予測を行い、時刻ｔ２を高精度に制御することができる。例えば、何らかの原因によりストローク曲線Ｃ２０、Ｃ３が変化しても、対応して駆動モータへの入力電流Ｉを増減する制御を行うことができる。このため、抜き動作側と入れ動作側は、二重連結現象を生じないように協調して動作し、最短の時間で変速動作を行うことができる。
【００５３】
参考までに、従来の自動変速機の制御方法を図７に示す。従来の方法では、抜き動作が時刻ｔ４で終了した後、インナーレバー９３がシフト動作するのに所要時間Ｔ９を要し、その後入れ動作が時刻ｔ１で開始される。したがって、本発明では、抜き動作と入れ動作とが並行する時間分と、シフト動作の時間分とが節約でき、変速動作時間は大幅に短縮される。
【００５４】
なお、本実施例では異なるフォークシャフトを並行動作させた場合に効果を生じ、ひとつのフォークシャフトで変速動作する場合には効果を生じない。例えば、第２速から第１速への変速動作では、フォークシャフト２を図中下方からニュートラル位置Ｎを経由して図中上方に駆動することになり、従来の動作、制御と変わらない。すべての変速動作で変速動作時間を短縮するためには、例えば各変速段ごとにシャフト及びアクチュエータを備えるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例の自動変速機を説明する図である。
【図２】従来の自動変速機の変速動作を時系列的に説明する図であり、（Ａ）は変速動作前の状態及び抜き動作、（Ｂ）はシフト動作、（Ｃ）は入れ動作、（Ｄ）は変速動作後の状態、をそれぞれ示している。
【図３】図１の実施例において、変速動作をストローク位置により制御する方法を示す説明図である。
【図４】図１の実施例において、変速動作を動作経過時間により制御する方法を示す説明図である。
【図５】図４の制御方法において、動作時間のばらつきを考慮してストローク曲線に幅を持たせる方法を示す説明図である。
【図６】図１の実施例において、変速動作を到達予測時間を用いて制御する方法を示す説明図である。
【図７】従来の自動変速機の制御方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：自動変速機
２：１−２速用フォークシャフト        ３：１−２速用レバー
４：３−４速用フォークシャフト        ５：３−４速用レバー
６：５速−後進用フォークシャフト      ７：５速−後進用レバー
９：従来の自動変速機                ９３：インナーレバー
Ｎ：ニュートラル位置
Ｖ２：第２速          Ｃ２：第２速の抜き動作のストローク曲線
Ｖ３：第３速          Ｃ３：第３速の入れ動作のストローク曲線
ＭＸ：噛合係合状態    ＭＹ：摩擦係合状態        ＭＺ：遊転状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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