(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両等における変速機のギャチェンジ操作に応動して開閉されるギャチェンジスイッチと、該ギャチェンジスイッチのスイッチ出力にもとづき、前記ギャチェンジ中の設定時間はエンジンの点火回路を失火状態に制御する点火制御手段と、前記ギャチェンジスイッチの動作後一定時間は、該ギャチェンジスイッチのスイッチ出力をキャンセルして、前記失火状態を強制的に保持させるギャチェンジ出力キャンセル回路とを備えたギャチェンジ制御装置。
【請求項２】
前記一定時間が、前記ギャチェンジスイッチの動作時に急速充電されるコンデンサと、該コンデンサに並列接続された放電抵抗とによって定まる放電時定数により設定されていることを特徴とする請求項１に記載のギャチェンジ制御装置。
【請求項３】
前記ギャチェンジスイッチには、前記一定時間中オンとなって該ギャチェンジスイッチの出力をシャントする半導体スイッチが並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載のギャチェンジ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等におけるエンジンの回転数を変速して車輪に伝える変速機において、この変速機をギャチェンジ制御するのに用いるギャチェンジ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車などの車両では、速度を変えて走ったり、坂道を上り下りしたり、停止や前進あるいは後退したりという複雑な走行をする必要があるが、これをエンジンのみで行う場合には、巨大なエンジンを作る必要が生じ、その重量およびコストが著しく大きなものとなるほか、エネルギの利用効率も悪くなってしまう。
【０００３】
このため、エンジンの回転を変速機を介して車輪に伝えるようにし、ギャチェンジを中心とするトルク変換手段を介して運転操作に応じた車輪の駆動力と速度を得るようにしている。
【０００４】
この変速機は、例えば、小ギャと大ギャあるいは同程度の歯数のギャを上下２本のシャフトの間に何組みも、ドッグクラッチなどを介して噛み合わせ可能に配置したものからなり、この噛み合わせの切り換えに際してクラッチを一時的に外すようにクラッチ操作される。
【０００５】
図４はかかる従来のギャチェンジ機構を概念的に示す構成図である。同図について説明すると、１は車両用のエンジンであり、このエンジンの出力軸２には、断続機と呼ばれるクラッチ３を介してクラッチ軸４が接続されている。
【０００６】
また、このクラッチ軸４には回転伝達ギャ５が取り付けられており、この回転伝達ギャ５に対向する位置に、１速用ギャ６および２速用ギャ７が配置されている。ここで、１速用ギャ６は２速用ギャ７に対して外径寸法が大きく設定され、これらの間で所定の回転速度比が得られるようになっている。
【０００７】
なお、図示しないが、これらの１速用ギャ６および２速用ギャ７はシンクロメッシュなどを介して車輪駆動用の駆動軸に伝達可能となっている。８は前記回転伝達ギャ５，１速用ギャ６および２速用ギャ７を収納したケースで、このケース８内には底部に図示しない少量の潤滑オイルが収容されている。
【０００８】
かかる構成になるギャチェンジ機構では、エンジン１の回転が出力軸２および閉合中のクラッチ３，クラッチ軸４を介して回転伝達ギャ５に伝えられる。
【０００９】
いま、車両が１速で走行している場合を考えると、回転伝達ギャ５は図４（ａ）に示すように１速用ギャ６に噛合して、エンジン１の回転をこれらの各ギャ５，６により低速に変換して、車輪の駆動軸に伝達する。
【００１０】
ここで、車両を２速に変速して走行させようとする場合には、運転者はクラッチペダルを踏むなどして前記クラッチ３を図４（ｂ）に示すように開くとともに、回転伝達ギャ５の１速用ギャ６に対する噛合を解除するような操作を行う。
【００１１】
このため、回転伝達ギャ５は１速用ギャ６および２速用ギャ７のいずれにも噛合されず、続く運転者の操作によって、回転伝達ギャ５が２速用ギャ７に噛合される。
【００１２】
そして、このような回転伝達ギャ５の２速用ギャ７に対する噛合が図４（ｃ）に示すように確実に行われた後は、運転者はクラッチ３を徐々に繋ぐ操作を実施することで、エンジン１の回転をそのクラッチ３および回転伝達ギャ５を介して２速用ギャ７に伝達可能にし、車両をゆっくりかつスムースに２速にて走行可能にする。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のギャチェンジ機構にあっては、運転者はギャチェンジの操作ごとに、この操作の前後にクラッチ操作をしなければならず、この２つの操作を順次一定のタイミングで実施する作業が面倒であるほか、この操作の間、ハンドル操作に専念できず、緊急な事態に対応できなくなる場合があるという課題があった。
【００１４】
特に、レース用の車両などでは運転に専念することが望まれ、このようなクラッチ操作がレーサにとって極めて煩わしいという課題があった。
【００１５】
この発明は前記のような従来の課題を解決するためになされたものであり、クラッチ操作なしでギャチェンジを簡単に実現でき、これにより運転者は常に運転に専念することができるギャチェンジ制御装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、この発明はギャチェンジ操作によるギャチェンジスイッチのチャタリング動作によってギャチェンジ動作が不安定になるのを防止できるギャチェンジ制御装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的達成のために、請求項１の発明にかかるギャチェンジ制御装置は、車両等における変速機のギャチェンジの操作に応動して開閉されるギャチェンジスイッチと、該ギャチェンジスイッチのスイッチ出力にもとづき、前記ギャチェンジ中の設定時間はエンジンの点火回路を失火状態に制御する点火制御手段と、前記ギャチェンジスイッチの動作後一定時間は、ギャチェンジ出力キャンセル回路に、前記ギャチェンジスイッチのスイッチ出力をキャンセルさせ、前記失火状態を強制的に保持させるようにしたものである。
【００１８】
また、請求項２の発明にかかるギャチェンジ制御装置は、前記一定時間を、前記ギャチェンジスイッチの動作時に急速充電されるコンデンサと、該コンデンサに並列接続された放電抵抗とによって定まる放電時定数により設定するようにしたものである。
また、請求項３の発明にかかるギャチェンジ制御装置は、前記ギャチェンジスイッチに、前記一定時間中オンとなって該ギャチェンジスイッチの出力をシャントする半導体スイッチを並列接続するようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図１はこの発明のギャチェンジ制御装置を具体的に示す回路図であり、同図において、Ｄは交流電源に接続された整流用ダイオード、Ｃは平滑用コンデンサである。また、１１はギャチェンジ検出手段であり、ここではギャチェンジスイッチ１２からなり、これの一端は接地されている。
【００２０】
また、１３はギャチェンジ検出手段１１から抵抗１２ａを介して入力されたギャチェンジ検出信号を微分し、この微分波形を所定レベルにクリップする波形整形回路で、これが電源（＋１２Ｖ）に抵抗１４ａ，１４ｂを介して接続された２入力短絡タイプのナンドゲート１５と、微分回路を構成するコンデンサ１６および抵抗１７と、直列抵抗１８と、この直列抵抗１８に接続されたもう１つのナンドゲート１９とから構成されている。なお、１４Ｃはナンドゲート１５の入力端子と接地との間に接続されたノイズ吸収用のコンデンサ、ＱはＩＣ用の電源供給端子である。
【００２１】
また、２０はギャチェンジ出力キャンセル回路であり、このギャチェンジ出力キャンセル回路の直流電源の正負端子間には抵抗２１，電界効果トランジスタ２２，ダイオード２３およびコンデンサ２４と放電抵抗２５とからなる並列（時定数回路）が直列接続されている。
【００２２】
そして、この電界効果トランジスタ２２のゲートには、後述のワンショットマルチバイブレータの出力電圧を導入する抵抗２６が接続されている。
【００２３】
さらに、ギャチェンジ出力キャンセル回路２０において、前記ギャチェンジスイッチ１２および抵抗１２ａの接続点および接地間には半導体スイッチとしての電界効果トランジスタ２７が接続されており、この電界効果トランジスタ２７のゲートと前記ダイオード２３のカソードとの間に抵抗２８が接続されている。
【００２４】
さらに、３０は波形整形回路の出力信号を一定時間幅の矩形波パルスに整形する前記のワンショットマルチバイブレータであり、これが２つのナンドゲート３１，３２と、時定数回路を形成する可変抵抗３３およびコンデンサ３４とからなる。
【００２５】
３５はワンショットマルチバイブレータ３０からの矩形波パルスを受けてエンジンの点火回路３７に電界効果トランジスタ３９を介して点火制御信号を出力する点火制御回路であり、これが前記ナンドゲート３１の出力端子に一端が接続された抵抗３８と、この抵抗３８の他端にゲートを接続した前記電界効果トランジスタ３９と、前記抵抗３８の他端と接地との間に接続したコンデンサ４０とからなる。
【００２６】
また、４１はワンショットマルチバイブレータ３０が出力する矩形波パルスを受けて、前記点火回路３７が失火状態であることを表示する表示回路であり、これが前記ナンドゲート３１の出力端子に抵抗４２を介してベースが接続されたトランジスタ４３と、このトランジスタ４３のコレクタおよび正の電源ライン間に接続された発光ダイオード４４および抵抗４６の直列回路と、そのトランジスタ４３のエミッタおよび正の電源ライン間に接続された発光ダイオード４５および抵抗４７の電源ランプ回路４２とからなる。
【００２７】
なお、前記波形整形回路１３，ギャチェンジ出力キャンセル回路２０，ワンショットマルチバイブレータ３０，点火制御回路３５および表示回路４１は点火制御手段Ｐを構成している。
【００２８】
次に動作について、図２のギャチェンジ機構の動作に関連付けて説明する。いま、エンジン１の回転が出力軸２，閉合中のクラッチ３，クラッチ軸４を介して回転伝達ギャ５に伝えられている状態を、ギャチェンジ前の状態とする。
【００２９】
また、この状態では車両は１速で走行中であり、回転伝達ギャ５は図２（ａ）に示すように１速用ギャ６に噛合して、エンジン１の回転をこれらのギャ５，６により低速に変換して、車輪の駆動軸に伝達する。
【００３０】
そこで、車両を２速に変速して走行させようとする場合には、そのまま変速機を２速に入れるように直接ギャチェンジ操作する。つまり、クラッチ３の操作を全く行うことなくギャチェンジのみを行う。
【００３１】
このため、前記回転伝達ギャ５は１速用ギャ６から離れて、これとの噛合が解除されて、図２（ｂ）に示すように無負荷のフリー状態となり、回転速度が上昇する。なお、このときクラッチは閉じたままで開かれていない。
【００３２】
一方、１速から２速への前記ギャチェンジ操作によって、図１に示す回路中のギャチェンジスイッチ１２が図３（ａ）に示すようにオンとなり、これによって、これまで電源電圧のレベルにあったナンドゲート１５の入力側の電位が、図３（ｂ）に示すような接地電位に低下し、このナンドゲート１５の出力電位は図３（ｃ）に示すように再び反転する。
【００３３】
そして、この出力電位はコンデンサ１６および抵抗１７からなる微分回路に入力されて、図３（ｄ）に示すような微分波形に変換され、さらにこの微分波形のうち立ち上がった波形を適当なスレッシュホルドレベルでクリップして、図３（ｅ）に示すような整形波のパルス信号を出力させる。
【００３４】
また、この整形波のパルス信号はワンショットマルチバイブレータ３０に入力され、可変抵抗３３およびコンデンサ３４からなる時定数の影響を受けてナンドゲート３１の出力側に図３（ｆ）に示すような比較的大きい時間幅の矩形波の信号を出力する。なお、ナンドゲート３２の出力側には図３（ｇ）に示すような矩形波の信号を出力し、可変抵抗３３およびコンデンサ３４の接続点における電位は図３（ｈ）に示すような積分波形となる。
【００３５】
そして、このワンショットマルチバイブレータ３０の出力信号は点火制御回路３５に入力され、その出力信号が電界効果トランジスタ３９をオンする所定レベルに達すると、この電界効果トランジスタ３９を通して点火回路３７への制御入力電位が図３（ｉ）に示すように接地レベルに低下し、点火回路３７は失火状態となる。
【００３６】
すなわち、車両の変速機を２速にギャチェンジすることによって、回転伝達ギャ５は直ちに１速用ギャ６から前記のようにして離れ、続いて、エンジン１は失火状態に陥ることになり、回転伝達ギャ５の回転もその失火によって回転の上昇が抑えられる。
【００３７】
このため、この回転伝達ギャ５は、前記ギャチェンジの操作によって、従来のようなクラッチ操作がなくても、図２（ｃ）に示すように２速用ギャ７にスムースに噛合させることが可能となり、つまり、変速機を２速にギャチェンジして車両を２速にて走行させることができる。
【００３８】
このように、車両などの変速機のギャチェンジの際に、クラッチ操作をすることなく、１速から２速へスムースにギャチェンジを行うことができ、これにより車両の変速操作の簡素化を図ることができる。
【００３９】
なお、前記実施の形態では１速から２速へのギャチェンジについて説明したが、２速以上への変速段相互の図示しないギャチェンジも、前記失火制御によって前記実施の形態と同様にして実施可能となることは言うまでもない。
【００４０】
ところで、かかるギャチェンジ制御装置にあっては、前記ギャチェンジ操作によるギャチェンジスイッチ１２のチャタリング動作を伴うことがある。つまり、前記ギャチェンジスイッチ１２は接点の摩耗などによって、エンジンの振動を受けるなどしてこのギャチェンジスイッチ１２がオン，オフを繰り返すチャタリング現象を発生することがある。
【００４１】
従って、かかるチャタリング現象によれば、前記ギャチェンジ操作によって点火回路３７を失火動作させようとしても、再び前記点火が継続されてしまい、前記回転伝達ギャ５の２速用ギャ７への噛合をスムースに行えなくなるという場合が考えられる。
【００４２】
しかし、この発明では、変速のため前記ギャチェンジスイッチ１２が一旦オンとされると、前記のようにワンショットマルチバイブレータ３０の出力、すなわちナンドゲート３１からの時間幅の大きい矩形波出力が、抵抗２６を介して電界効果トランジスタ２２のゲートに印加される。
【００４３】
このため、この電界効果トランジスタ２２がオンとなり、電源から前記抵抗２１および逆流防止用のダイオード２３を介してコンデンサ２４に直ちに充電が行われる。
【００４４】
これと同時に、前記ダイオード２３および抵抗２８を介して電界効果トランジスタ２７のゲートにゲート電圧が印加されてることとなり、この電界効果トランジスタ２７が直ちにオンとなる。このため、ギャチェンジスイッチ１２のオン，オフのいかんに拘らず、このギャチェンジスイッチ１２側の抵抗１２ａの一端が接地され、結果として、そのギャチェンジスイッチ１２のスイッチ出力をキャンセル状態にして、ナンドゲート１５の入力電位を強制的にローレベルにする。
【００４５】
この結果、前記ワンショットマルチバイブレータ３０のナンドゲート３１の出力は、前記ギャチェンジスイッチ１２がオン操作されたときと同様に時間幅の大きい矩形波信号を出力する。
【００４６】
すなわち、前記ギャチェンジスイッチ１２のオン操作に続いて、スイッチ接点のチャタリングによって、これが再びオフとなるようなことがあっても、このオフ時にあっては、前記ギャチェンジスイッチ１２のオン時に前記コンデンサ２４に充電された電荷が、一定の時定数で放電抵抗２５に放電されて所定レベルの電位を保っているため、前記電界効果トランジスタ２７は引き続きオン状態となって、ナンドゲート１５の入力電位を低下させ、引き続き前記失火状態を維持することとなる。
【００４７】
そして、前記コンデンサ２４の放電により放電抵抗２５の両端に得られる電位が所定レベル以下に低下したとき、電界効果トランジスタ２７がオフとなることで、前記失火状態を停止し、前記時定数の時間内に回転伝達ギャ５の２速用ギャ７に対する噛合（ギャチェンジ）を完了して、再びエンジンの点火による加速を実現可能にする。
【００４８】
すなわち、この発明ではギャチェンジスイッチ１２の操作時に生じるチャタリングによって失火制御が不安定になるのを防止して、回転伝達ギャ５を２速用などの各ギャにスムースに噛合させることが可能にしている。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、車両等における変速機のギャチェンジ操作に応動して開閉されるギャチェンジスイッチと、該ギャチェンジスイッチのスイッチ出力にもとづき、前記ギャチェンジ中の設定時間はエンジンの点火回路を失火状態に制御する点火制御手段と、前記ギャチェンジスイッチの動作後一定時間は、ギャチェンジ出力キャンセル回路に、前記ギャチェンジスイッチのスイッチ出力をキャンセルさせ、前記失火状態を強制的に保持させるように構成したので、クラッチ操作なしでギャチェンジを簡単に実現でき、これにより運転者は常に安全運転，計画運転に専念できるほか、ギャチェンジ時に生じるギャチェンジスイッチのチャタリングに関係なく、点火回路の失火制御を保持して、スムースなギャチェンジを実現できるものが得られる効果がある。
【００５０】
また、請求項２の発明によれば、前記一定時間を、前記ギャチェンジスイッチの動作時に急速充電されるコンデンサと、該コンデンサに並列接続された放電抵抗とによって定まる放電時定数により設定するように構成したので、前記チャタリングの発生にも拘らず必要とする失火時間を確保して、この間に回転伝達ギャの変速側のギャへの噛合をスムースに実施および完了することができるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、請求項３の発明によれば、前記ギャチェンジスイッチに、前記一定時間中オンとなって該ギャチェンジスイッチの出力をシャントする半導体スイッチを並列接続するように構成したので、前記ギャチェンジスイッチのシャント制御を高速，かつ高感度に行わせることができ、かつ制御動作の安定化を期待できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態によるギャチェンジ制御装置を示す回路図である。
【図２】この発明によるギャチェンジの手順を説明するためのギャチェンジ機構を示す概念図である。
【図３】図１の回路各部における信号波形を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のギャチェンジの手順を説明するためのギャチェンジ機構を示す概念図である。
【符号の説明】
１  エンジン
１１  ギャチェンジ検出手段
１２  ギャチェンジスイッチ
２０  ギャチェンジ出力キャンセル回路
２４  コンデンサ
２５  放電抵抗
Ｐ  点火制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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