(57)【要約】【課題】大型車両に採用する変速装置について、シフト方向の変位を電動機および空気圧シリンダにより協調制御する構造では、これにサーボ制御を施して電動機および空気圧シリンダの変位について調和をとるように設計すると、装置が複雑になりその規模が大きくなる。【解決手段】空気圧シリンダによる制御には個別のサーボ制御を省き、電動機による制御および空気圧シリンダによる制御について共通に電動機によるサーボ制御を施すように構成した。これにより動作が安定化するとともに装置規模を小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機の可動部材に変位動力を供給する電動機と、この電動機が発生する動力を補助する空気圧シリンダとを備えた変速装置において、
前記シリンダに供給される空気圧を観測する空気圧センサと、この空気圧センサの出力が所定範囲内になるように前記電動機に供給する電流を自動的に加減する手段とを設けたことを特徴とする変速装置。
【請求項２】
前記空気圧センサの被計測気圧取り入れ口を前記シリンダに空気圧を供給する管路のシリンダ直近に設けた請求項１記載の変速装置。
【請求項３】
前記シリンダはシフト方向のシリンダとセレクト方向のシリンダのうちシフト方向の変位動力を補助するシリンダである請求項１記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車その他車両に利用する変速装置の改良に関する。とくに変速動作のための動力として、電動力とともに圧縮空気を補助動力として利用する変速装置に関する。本発明は、大型自動車の自動変速装置に利用するために開発された装置であるが、広く電動力の他に空気圧を補助動力として利用する変速装置に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
職業的な運転者が運転操作を行うことの多い大型車両にも、自動変速装置を装備することが望まれるようになった。このような自動変速装置では変速動作を補助的に制御するために電動力を利用する、あるいは空気圧を利用するなどの装置が開発設計され、さまざまに知られるようになった。電動力を変速動作の補助動力として利用する装置では、円滑な動作が行われるように、発生する電動力をフィードバック制御により一定に制御する装置が利用されている。また空気圧を補助動力として利用する装置についても、供給する空気圧が設定された範囲内に維持されるように、フィードバック制御して円滑な変速制御を実行する装置が研究されている。
【０００３】
下記特許文献に表示するすでに開示された技術のほか、本願出願人による関連する技術であって本願出願時において未公開の先願として、特願２００５−２０９７４、および特願２００５−２０９７０７がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９２４２（日野）
【特許文献２】特開２００３−１４８５９９（日立ユニシア）
【特許文献３】特開２００３−１９４２１３（日立ユニシア）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者は、大型車両用の自動変速装置のセレクト動作またはシフト動作のために電動機出力を利用するように設計すると、車両の規模が大きくなるにしたがって、電動機のみではその瞬時出力が十分ではなく、その動作が遅れてシフト動作に要する時間がかかる場合があることを経験した。このために、電動機のほかに補助的に空気圧を利用する装置を設計し試作した。
【０００６】
この場合に従来の知識にしたがえば、電動機による変位制御および空気圧による変位制御のそれぞれにフィードバック制御手段を設け、二つのフィードバック制御手段の調和をとることが必要になる。電動機による制御は、電動機に供給する電流を検出しながらその電流を加減制御することにより、その変位速度が円滑になる。一方空気圧による制御は、空気圧シリンダに供給する空気圧を検出しながらその空気圧を制御することによりその変位速度が円滑になる。しかし空気圧による制御と電流の制御とはその制御の遅れ時間が異なるので、この二つの制御の調和をとることがむずかしい。またこれを克服するためには、空気圧についてさらにこまかい制御を行うことが必要になり、制御装置の機械構造が複雑になることが避けられない。
【０００７】
本発明はこれを解決するものであって、変速装置のシフト動作またはセレクト動作のために電動機出力および空気圧シリンダの出力を併用する装置について、シフト動作またはセレクト動作が実行される主要な期間にわたり、その被制御物体（シフト・ブロック、セレクト・ブロック）の動作速度をほぼ一定に制御することを目的とする。さらに本発明は、そのサーボ制御の機構を単純化するとともにその出力を一定とすることを目的とする。本発明は、電動機出力および空気圧シリンダの出力を共に利用する構造であっても、被制御系でその両出力の調和をとる必要のない、機構の簡単なサーボ制御装置を提供することを目的とする。本発明は、変速装置の動作に空気圧シリンダの出力を利用する場合にも、その制御回路の構造を単純化し、装置を経済化することを目的とする。本発明はいわゆる「ギヤ鳴り」ギヤが接近してから噛みあうまでに発生する騒音を低減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、変速装置のシフトあるいはセレクト動作のために電動機出力とともに空気圧による機械出力を利用する装置であって、空気圧についてはシリンダに供給する空気圧がかりに制御目標を越えて変動することがあっても、これを自動的に抑圧するようなそれ自体によるサーボ制御をとりやめ、電動機によるサーボ制御の分担を従来より拡大させることによりこれを救済して、全体の装置規模を小さくまとめることを特徴とする。
【０００９】
すなわち本発明は、変速機の変速動作に伴い機械的にその位置を移動する可動部材に変位動力を供給する電動機と、この電動機が発生する動力を補助する空気圧シリンダとをともに備えた変速装置であるが、前記シリンダに供給される空気圧を観測する空気圧センサと、この空気圧センサの出力が所定範囲内になるように前記電動機に供給する電流を自動的に加減して前記可動部材の移動速度が所定範囲になるように制御する手段とを設け、サーボ制御については電動機のみにこれを施し、空気圧シリンダについてはサーボ制御を行わない。前記空気圧センサは、空気圧を前記シリンダに供給する管路のシリンダ直近に設けることにより、負帰還制御の感度が上昇する。
【００１０】
上記電動機に供給する電流を加減する手段は、シフト方向の電動機あるいはセレクト方向の電動機についてそれぞれ設けることができるが、この二つの電動機のうち、シフト方向の変位動力を補助する電動機についてのみ設けても有効である。すなわち、大型車両ではシフト方向の制御は、その制御目標位置が一般に「４つないし５つの位置」（ニュートラル位置を含む）であるから、シフト方向制御に適用して変位の制御精度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
試験の結果から、電動機による制御の負担が増大することになるが、可変幅は実用的に十分に大きく、空気圧による制御を電気的制御に追従させることが可能であることが確かめられた。すなわち空気圧制御系を直接にこまかく制御する必要のないことがわかった。本発明により、変速装置の周辺に空気系のサーボ制御を行うための制御弁などを設ける必要がなくなるとともに、二つの制御系の調和をとるための回路手段が不要になり装置を簡単化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。この図は変速装置の上面を模式図として描いた図である。この図に示す機械装置の左端はエンジン側であり、具体的にはクラッチに接続される。同じく右端は動力の出力側であり、車軸を駆動するためのプロペラ軸に連結される。シフト方向の電動機１および空気圧シリンダ２は、この両者が協調して変速装置１０の機械的入力端に矢印で示すシフト方向の動き（ＳＨＩＦＴ）を与える。セレクト方向の電動機６は、変速装置の機械的入力端に矢印で示すセレクト方向の動き（ＳＥＬ）を与える。電動機１および６に駆動電流を供給する電源装置およびそのスイッチ回路は、図面が複雑になるのでこの図面に表示することを省略する。また空気圧シリンダ２に供給する空気圧源が設けられているが、これらもよく知られた装置であるので表示することを省略する。この変速装置１０の機械的出力は出力軸１１から取り出され、車両のプロペラ軸（図外）に連結される。
【００１３】
この図面に単純に一つのブロックで示す制御回路５は、その内部にインターフエイス回路およびプログラム制御回路を含む。その構成は本発明の説明に直接関係がないのでこれも詳しい説明は省略する。この制御回路５は、図外の装置からの入力信号９にしたがってシフト方向の機械動作を制御するための電気出力１２を発生し、相互に同期してセレクト方向の機械動作を制御するための電気出力１３を発生する。シフト方向およびセレクト方向についてそれぞれの機械的位置は、各時点でそれぞれ位置センサ４および８により検知され制御回路５に電気信号としてフィードバックされる。
【００１４】
この装置は制御回路５に到来する入力信号９にしたがって、変速装置１０のシフト方向の動作およびセレクト方向の動作を設定されたタイム・シークエンスにしたがって機械的に実行する。すなわち電動機１および空気圧シリンダ２の動きにより、変速装置１０のシフト方向の機械的位置制御を実行する。電動機６により、変速装置１０のセレクト方向の機械的位置制御を実行する。
【００１５】
この装置の構造を簡単に説明すると、空気圧シリンダ２の内部にピストンが設けられ、そのピストンによりその両面の空気圧の流通が遮断されている。このピストンで遮断された空間の一方に気圧が導入されるとピストンはその圧力差により気圧の低い側に変位する。電動機１の回転軸にはねじ溝が形成されている。このねじ溝に空気圧シリンダ２の内部に設けられたピストンの中心穴が螺合している。これにより電動機１が正方向もしくは逆方向に回転することにより、ピストンは空気圧シリンダ２の中を左右に移動する。この空気圧シリンダ２の電動機１の位置の反対側から、このピストンの動きが取出される。この構造により、電動機１の回転駆動力と空気圧シリンダ２内の空気圧力とが協調して、ピストンにその軸方向の駆動力を与えることになる。
【００１６】
ここで本実施例の特徴とするところは、シフト方向の制御について、電動機１と空気圧シリンダ２との動力分担を制御するための形態にある。本発明の装置では、空気圧シリンダ２の電動機１寄りの位置（図の右寄りの位置）に空気圧センサ３が設けられている。そしてこの空気圧センサ３は、空気圧シリンダ２の内部にあるピストンより電動機側（図の右側）の気圧を計測している。この計測値は制御回路５にリアルタイムで導入される。そしてその気圧計測値に応じてピストンの移動が円滑になるように、電動機１に供給する電流の大きさを制御する。
【００１７】
図２はこの装置の動作タイムチャートである。このタイムチャートは、それぞれ（ａ）に空気圧、（ｂ）に電動機６に供給する電流、（ｃ）に空気圧シリンダのシフトストロークを示す。図２（ａ）〜（ｃ）についてその横軸は互いに等しい時間軸である。この空気圧シリンダ２に印加される空気圧は、図２（ａ）のように時間の経過にしたがってこまかく変動する。上記空気圧センサ３はこの変動を検出して、あらかじめ設定された一定の幅を越えると、電動機１に供給する電流を制御してこれを小さい幅Δｐに収まるように補償する。すなわち空気圧センサ３の出力が上記幅Δｐを越えて低下するときには、電動機１に供給する電流を増大するように制御する。また空気圧センサ３の出力が上記幅Δｐを越えて上昇するときには、電動機１に供給する電流を減少するように制御する。この電流の様子を図２（ｂ）に示す。これは実測値であり細かい変動が表示されてやや分かりにくいが、空気圧の変動を補償するように電流を自動的に変化させている様子を示す。このような制御により、シフトストロークは図２（ｃ）に示すように円滑にその機械的位置を変位することになる。
【００１８】
本発明実施例装置では、変速装置のシフト方向の変位についてのみ本発明による制御系を設けているが、セレクト方向についても同様に空気圧センサを設けて同様な制御を行うことができることはいうまでもない。
【００１９】
本発明による制御系を付加することは、空気圧をセンサで検出して電動機に供給する電流を制御するものであって、空気圧を観測して空気圧の供給系を制御するものではない。この構造により空気圧を直接に制御する構成に比べて装置が簡単になるとともに、制御の遅れ時間が小さく、必要十分な効果が得られることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明実施例装置の要部ブロック構成図。
【図２】本発明実施例装置の動作を説明するタイムチャート。（ａ）は空気圧センサ３により観測される空気圧、（ｂ）は電動機１に供給される電流、（ｃ）はシフトストロークをそれぞれ表す。
【符号の説明】
【００２１】
１    電動機（シフト方向）
２    空気圧シリンダ（シフト方向）
３    空気圧センサ
４    位置センサ（シフト方向）
５    制御回路
６    電動機（セレクト方向）
８    位置センサ（セレクト方向）
９    入力信号
１０    変速装置
１１    出力軸
【図１】
2007285439.tif 000003
【図２】
2007285439.tif 000004