(57)【要約】【課題】  環境温度によらず変速用の歯車を適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる電動式変速機を提供する。【解決手段】  電磁ソレノイド１の推力によって変速用の歯車を所望のギアポジションに移動させる電動式変速機において、電磁ソレノイド１のプランジャ２を推進するための複数個のコイル４と、これら複数個のコイル４のうち一個以上のコイル４を直列又は並列に電流が流れる電流経路を選択できる切換回路網５と、電磁ソレノイド１の環境温度を検出する温度検出手段６と、その検出された環境温度に基づいて切換回路網５における電流経路選択を制御する制御手段７とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁ソレノイドの推力によって変速用の歯車を所望のギアポジションに移動させる電動式変速機において、上記電磁ソレノイドのプランジャを推進するための複数個のコイルと、これら複数個のコイルのうち一個以上のコイルを直列又は並列に電流が流れる電流経路を選択できる切換回路網と、上記電磁ソレノイドの環境温度を検出する温度検出手段と、その検出された環境温度に基づいて上記切換回路網における電流経路選択を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電動式変速機。
【請求項２】
上記制御手段は、上記温度検出手段で検出された環境温度が高くなると、電流経路に含まれたコイルによる総起磁力が大きくなるように電流経路選択を制御することを特徴とする請求項１記載の電動式変速機。
【請求項３】
上記制御手段は、上記温度検出手段で検出された環境温度が所定値未満のときに電流経路に含まれていたコイルの個数より環境温度が所定値以上になったときに電流経路に含まれるコイルの個数が多くなるように電流経路選択を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電動式変速機。
【請求項４】
上記制御手段は、電流経路を新たに選択する以前に電流経路に含まれていたコイルを前回通電コイルとして記憶する記憶部を有し、電流経路を新たに選択するときは、上記記憶部に前回通電コイルとして記憶されたコイル以外のコイルが優先的に電流経路に含まれるように電流経路選択を制御することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電動式変速機。
【請求項５】
上記温度検出手段は、変速機の油温を環境温度として検出する油温センサであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電動式変速機。
【請求項６】
上記温度検出手段は、ラジエータの水温を環境温度として検出する水温センサであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電動式変速機。
【請求項７】
上記温度検出手段は、電磁ソレノイドのコイル温度を環境温度として検出する温度センサであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電動式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ソレノイドをアクチュエータとする電動式変速機に係り、環境温度によらず変速用の歯車を適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる電動式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を有する車両の変速機には、変速用の歯車を電気的な制御かつ電気的な駆動により移動させてギアを切り替えるものがある。この種の電動式変速機におけるアクチュエータとして電磁ソレノイドが用いられる。すなわち、電磁ソレノイドのプランジャが行うストローク運動を変速用の歯車が行う軸方向あるいは軸に直交する方向への移動運動に変換する機構を用い、電磁ソレノイドの推力によって変速用の歯車を所望のギアポジションに移動させることになる。
【０００３】
特許文献２に記載された電磁ソレノイドは、プランジャを作動させる低抵抗の作動用コイルとプランジャを保持する高抵抗の保持用コイルとを設け、プランジャを保持するときに作動用コイルと保持用コイルとを直列に接続して通電するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８６１３３号公報
【特許文献２】特開平８−１７８１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、変速用の歯車を所望のギアポジションに向けてギアが正しく噛み合う適正な位置まで移動させるには、変速用の歯車が当初の無推力時の位置からギアポジションの適正な位置に移動するまで、プランジャが所定距離のストローク運動を行って変速用の歯車を移動させる仕事をしなければならない。このためには、当然、プランジャに所定の推力が必要になる。
【０００６】
しかし、電磁ソレノイドのプランジャに生じる推力は、環境温度により変化する。すなわち、高温環境では推力が低下する。このため、電磁ソレノイドの環境温度が高くなって推力が低下すると、変速用の歯車を適正なギア噛み合い位置まで移動させることができなくなり、噛み合いの不足を招くことになる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、環境温度によらず変速用の歯車を適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる電動式変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、電磁ソレノイドの推力によって変速用の歯車を所望のギアポジションに移動させる電動式変速機において、上記電磁ソレノイドのプランジャを推進するための複数個のコイルと、これら複数個のコイルのうち一個以上のコイルを直列又は並列に電流が流れる電流経路を選択できる切換回路網と、上記電磁ソレノイドの環境温度を検出する温度検出手段と、その検出された環境温度に基づいて上記切換回路網における電流経路選択を制御する制御手段とを備えたものである。
【０００９】
上記制御手段は、上記温度検出手段で検出された環境温度が高くなると、電流経路に含まれたコイルによる総起磁力が大きくなるように電流経路選択を制御してもよい。
【００１０】
上記制御手段は、上記温度検出手段で検出された環境温度が所定値未満のときに電流経路に含まれていたコイルの個数より環境温度が所定値以上になったときに電流経路に含まれるコイルの個数が多くなるように電流経路選択を制御してもよい。
【００１１】
上記制御手段は、電流経路を新たに選択する以前に電流経路に含まれていたコイルを前回通電コイルとして記憶する記憶部を有し、電流経路を新たに選択するときは、上記記憶部に前回通電コイルとして記憶されたコイル以外のコイルが優先的に電流経路に含まれるように電流経路選択を制御してもよい。
【００１２】
上記温度検出手段は、変速機の油温を環境温度として検出する油温センサであってもよい。
【００１３】
上記温度検出手段は、ラジエータの水温を環境温度として検出する水温センサであってもよい。
【００１４】
上記温度検出手段は、電磁ソレノイドのコイル温度を環境温度として検出する温度センサであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１６】
（１）環境温度によらず変速用の歯車を適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１に示されるように、本発明に係る電動式変速機は、電磁ソレノイド１のプランジャ２を変換機構３に連結し、電磁ソレノイド１の推力によって変換機構３に連結されている変速用の歯車（図示せず）を無推力時の位置Ｐ０からギアポジションＰ１に移動させる電動式変速機である。この図では、無推力時における変速用の歯車の位置Ｐ０とギアポジションＰ１はプランジャ２の一端のストローク位置に置き換えて示してある。
【００１９】
変換機構３はプランジャのストローク運動を変速用の歯車の移動に変換できればよく、本発明に用いる変換機構３の具体的構造は特に限定しない。例えば、特許文献１に記載されているものを使用することができる。
【００２０】
この電動式変速機は、電磁ソレノイド１のプランジャ２を推進するための複数個のコイル４（４ａ，４ｂ，４ｃ，…）と、これら複数個のコイル４のうち一個以上のコイル４を直列又は並列に電流が流れる電流経路を選択できる切換回路網５と、電磁ソレノイド１の環境温度を検出する温度検出手段６と、その検出された環境温度に基づいて切換回路網５における電流経路選択を制御する制御手段７と、選択されている電流経路に駆動電流を印加するドライバ回路８を備えたものである。
【００２１】
なお、図１は、電動式変速機中の１個の電磁ソレノイド１を示したものである。車両の変速機には複数のギアポジションがあるので、１つ以上の変速用の歯車がそれらのギアポジションに移動できるよう、複数の電磁ソレノイド１及びリンク機構（図示せず）が設けられる。
【００２２】
また、変速用の歯車をギアポジションＰ１から無推力時の位置Ｐ０に戻すには、当該電磁ソレノイド１に対向する戻し用の電磁ソレノイドを設ける等の方策がある。
【００２３】
各々のコイル４ａ，４ｂ，４ｃは、巻き数、巻きピッチ、巻き径、巻き線長、巻き線の単位長当たり抵抗値、巻き線全長の抵抗値などの諸元が全て同じとする。よって、各コイル４ａ，４ｂ，４ｃに同じ電流が通電されたときに発生する磁界の強さは同じである。なお、個々のコイル４ａ，４ｂ，４ｃで諸元が異なるようにしてもよい。
【００２４】
複数個のコイル４ａ，４ｂ，４ｃは、軸方向に並べて配置されている。ただし、図示しない固定ヨークなどを設けることにより、各コイル４ａ，４ｂ，４ｃにより発生した磁界がプランジャ２に及ぼす吸引力（＝推力）が同じにしてあるものとする。
【００２５】
温度検出手段６は、熱電対等の温度センサを電磁ソレノイド温度環境専用としてコイル４の近傍に取り付けてもよいが、車両には、変速機の油温を検出する油温センサ、あるいはラジエータの水温を検出する水温センサなどの温度センサが従来より備えられているので、これらの温度センサの検出する温度が電磁ソレノイド１の環境温度を表しているものとし、これらの温度センサを電磁ソレノイド温度環境用に兼用してもよい。
【００２６】
図２（ａ）に示されるように、切換回路網５は、各コイル４ａ，４ｂ，４ｃの両端部を接続するタップ２１と、電源２２を接続するタップ２３と、ドライバ回路８を接続するタップ２５と、それぞれのタップ２１，２３，２５間を結ぶ回路を切り換えるスイッチボックス２６とを有する。電源２２には、定電圧電源、定電流電源を用いることができ、また、直流電源、交流電源を用いることができる。しかし、ここでは車載を考慮してＤＣ２４Ｖバッテリを用いる。
【００２７】
ドライバ回路８は、図示しない変速制御装置から変速用の歯車をギアポジションＰ１に移動させる指令を受けたときに、スイッチボックス２６の電流経路に通電し、変速用の歯車をギアポジションＰ１から自由にさせる指令を受けたときに、スイッチボックス２６の電流経路への通電を遮断するための、半導体もしくは機械的接点を有する回路である。
【００２８】
スイッチボックス２６の内部詳細構造は適宜に設計すればよいので、ここでは、切換回路網５が実現する望ましい電流経路を図２（ｂ）、図２（ｃ）に示しておくにとどめる。
【００２９】
図２（ｂ）の電流経路では、コイル４ａのみに電流が通電される。
【００３０】
図２（ｃ）の電流経路では、コイル４ｃとコイル４ｂに並列に電流が通電される。
【００３１】
これらの電流経路以外にもコイル４ａ，４ｂ，４ｃの組み合わせにより種々の電流経路が実現可能であることは言うまでもない。コイル４の個数が４個より多くなれば、さらに多種類の電流経路が実現可能である。
【００３２】
制御手段７が実行する制御ロジックは、温度検出手段６で検出された環境温度が高くなると、電流経路に含まれたコイルによる総起磁力が大きくなるように電流経路選択を制御するというものである。
【００３３】
より具体的には、制御手段７が実行する制御ロジックは、温度検出手段６で検出された環境温度が所定値未満のときに通電されていた（つまり、それまで電流経路に含まれていた）コイルの個数より環境温度が所定値以上になったときに通電される（つまり、電流経路に含まれることになる）コイルの個数が多くなるように電流経路選択を制御するというものである。例えば、環境温度が所定値未満のときにコイル４が１個のみ電流経路に含まれていたとすると、環境温度が所定値以上になったときコイル４が２個電流経路に含まれるような選択を行う。つまり、図２（ｂ）の電流経路から図２（ｃ）の電流経路に切り換えることになる。
【００３４】
また、制御手段７は、電流経路を新たに選択する以前に通電されていたコイル４を前回通電コイルとして記憶する記憶部９を有する。そして、制御手段７が実行する制御ロジックは、電流経路を新たに選択するときは、記憶部９に前回通電コイルとして記憶されたコイル４以外のコイル４が優先的に通電されるように電流経路選択を制御するというものである。
【００３５】
例えば、環境温度が所定値未満のときに図２（ｂ）のようにコイル４ａが通電されていたとすると、コイル４ａが前回通電コイルとして記憶部９に記憶される。よって、環境温度が所定値以上になって切換が必要になったとき、図２（ｃ）のように前回通電コイルのコイル４ａを含まない電流経路を選択することになる。これにより、コイル４ａだけの通電頻度や連続通電時間が多くなることが回避できる。
【００３６】
図１の電動式変速機の動作を説明する。
【００３７】
制御手段７は、温度検出手段６で検出された環境温度が所定値未満のとき、切換回路網５が図２（ｂ）の電流経路を選択するよう制御する。したがって、変速制御装置が変速用の歯車をギアポジションＰ１に移動させる指令を出すと、ドライバ回路８が現在選択されている図２（ｂ）の電流経路に駆動電流を印加することになるので、コイル４ａのみに駆動電流が流れる。これにより、プランジャ２が吸引され、その推力によって変速用の歯車が無推力時の位置Ｐ０からギアポジションＰ１に移動する。このとき、環境温度が低いので、コイル４ａのみによるプランジャ２の推力は十分高く、変速用の歯車をギアポジションＰ１の適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる。その後、変速制御装置が変速用の歯車をギアポジションＰ１から自由にさせる指令を出すと、ドライバ回路８が駆動電流を遮断し、ソレノイドの推力は解放される。ギアの位置は図示しないギアを動かすシフトアーム、シフトロッド上のディラント機構によって保持される。
【００３８】
次に、制御手段７は、温度検出手段６で検出された環境温度が所定値以上になると、切換回路網５が電流経路を例えば図２（ｃ）の電流経路に切り換えるよう制御する。したがって、変速制御装置が変速用の歯車をギアポジションＰ１に移動させる指令を出すと、ドライバ回路８が現在選択されている図２（ｃ）の電流経路に駆動電流を印加することになるので、コイル４ｂとコイル４ｃの両方に並列に駆動電流が流れる。これにより、プランジャ２が吸引され、その推力によって変速用の歯車が無推力時の位置Ｐ０からギアポジションＰ１に移動する。このとき、コイル４ａのみに駆動電流が流れた場合に比べて推力が増強されているので、環境温度が高温であることによる推力低下を補うことができ、変速用の歯車をギアポジションＰ１の適正なギア噛み合い位置まで移動させることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る電動式変速機と従来の電動式変速機における電磁ソレノイドの比較を行う。
【００４０】
図３（ａ）に示されるように、本発明の電動式変速機に用いる電磁ソレノイドは、プランジャ３１、プランジャ３１を案内するガイド（兼固定ヨーク）３２、プランジャ３１に磁力線を集中させるための可動ヨーク３３、これらガイド３２及び可動ヨーク３３の外周に巻き回された２つのコイル３４，３５、これらガイド３２、可動ヨーク３３及びコイル３４，３５を収容する外殻筐体３６を有する。図示のように、コイル３４とコイル３５は、巻き数、巻きピッチ、巻き径、巻き線長、巻き線の単位長当たり抵抗値、巻き線全長の抵抗値などの諸元が全て同じである。
【００４１】
一方、図３（ｂ）に示されるように、従来の電動式変速機に用いる電磁ソレノイドは、プランジャ３１、プランジャ３１を案内するガイド（兼固定ヨーク）３２、プランジャ３１に磁力線を集中させるための可動ヨーク３３、これらガイド３２及び可動ヨーク３３の外周に巻き回された１つのコイル３７、これらガイド３２、可動ヨーク３３及びコイル３７を収容する外殻筐体３６を有する。コイル３７は、図３（ａ）のコイル３４より軸方向の長さが長い。
【００４２】
一般に、電磁ソレノイドは、ストロークの大きさと推力との関係がほぼリニアな特性を有し、かつ、その特性が環境温度を指標として変わってくる。そこで、まず、従来の電磁ソレノイドについて特性を見ると、図４（ｂ）に示されるように、ストロークが大きくなると推力が大きくなるという特性を有することが分かる。さらに、環境温度を考慮すると、常温時の特性線に対し、−３０℃時の特性線は推力が高い側にあり、＋１２０℃時の特性線は推力が低い側にある。例えば、＋１２０℃時は、常温時に比べて約２５％推力が低下する。この図には、変速用の歯車を移動させるのに必要な必要推力線が示されている。この必要推力線より特性線が下に出ていると、変速用の歯車を移動させるのが困難となる。つまり、常温時では全ストローク範囲で必要推力が満たされているが、＋１２０℃時では、その特性線が必要推力線と交差する位置よりストロークが短い場合に必要推力が満たされない。すなわち、シフト不能な範囲（あるいは噛み合いが不良な範囲）が存在する。
【００４３】
本発明の電磁ソレノイドについて特性を見ると、図４（ａ）に示されるように、コイル２個（例えば、図３のコイル３４，３５）に通電をした場合は、コイル１個に通電をした場合に比べて同じストロークでも推力は大きい。よって、コイル２個に通電をした場合は、シフト不能な範囲に入ることがない。
【００４４】
このように、本発明の電磁ソレノイドでは、常温時及び低温時は１つのコイル（コイル３４、コイル３５のいずれか）に通電してプランジャ３１を推進させる。高温時（例えば＋１２０℃時）には２つのコイル３４，３５の両方に通電して推力を増加させる。これにより、高温下での推力の低下を補って必要推力を満たすことができ、シフト不能や噛み合い不良を回避することができる。
【００４５】
なお、１つのコイルのみ通電するときに、コイル３４とコイル３５とを交番に使用すると、各々のコイル３４，３５について負荷がかけられる頻度や継続時間を少なくして耐久性を増大させる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態を示す電動式変速機の構成図である。
【図２】図１中の切換回路網の詳細を示す図であり、（ａ）は切換回路網周辺の回路図、（ｂ）、（ｃ）は切換回路網による電流経路を示す等価回路図である。
【図３】（ａ）は本発明の電動式変速機に用いる電磁ソレノイドの断面図、（ｂ）は従来の電動式変速機に用いる電磁ソレノイドの断面図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の電磁ソレノイドの環境温度を指標とするストローク対推力特性の図、（ｂ）は図３（ｂ）の電磁ソレノイドの環境温度を指標とするストローク対推力特性の図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  電磁ソレノイド
２  プランジャ
３  変換機構
４，４ａ，４ｂ，４ｃ  コイル
５  切換回路網
６  温度検出手段
７  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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