(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期装置を備えた機械式変速機と、
上記機械式変速機のギヤ位置を切り替える駆動手段と、
上記駆動手段のギヤ入れストロークの目標値を設定する目標値設定手段とを有するとともに、
上記目標値設定手段は、
ギヤ入れ開始から同期開始位置又は同期開始位置よりもギヤシフト完了位置寄りに設定される所定ストロークまでは、上記ギヤ入れストロークの目標値を比較的緩やかに増加させ、上記所定ストロークからギヤシフト完了位置までは、上記ギヤ入れストロークの目標値を比較的急激に増加させるように設定する
ことを特徴とする、機械式自動変速機の変速制御装置。
【請求項２】
上記目標値設定手段は、
上記ギヤ入れストローク開始から上記所定ストロークまでは上記ギヤ入れストロークの目標値をランプ状に増加させ、上記所定ストロークから上記ギヤシフト完了位置までは上記ギヤ入れストロークの目標値をステップ状に増加させるように設定する
ことを特徴とする、請求項１記載の機械式自動変速機の変速制御装置。
【請求項３】
上記同期開始位置はギヤ入れストロークの微分値が所定値以下の値に変化した時点とする
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の機械式自動変速機の変速制御装置。
【請求項４】
該駆動手段が電動モータである
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の機械式自動変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車の噛合状態を切り替えることにより変速を行なうようにした自動変速機に用いて好適の、機械式自動変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の変速機として、マニュアル車と同様な変速ギヤ機構及びクラッチ機構にそれぞれアクチュエータを付設して自動変速を行なえるようにした機械式自動変速機が開発、実用化されており、主にトラックやバス等の大型車を中心に適用されている。
【０００３】
図４はその要部構成を説明するための模式図であって、図示はしないがトランスミッション３にはシンクロ機構（同期装置）も設けられている。シャフト１１０上には２つのギヤ１０１，１０２がシャフト１１０に対して相対回転可能に設けられている。また、これらの２つのギヤ１０１，１０２の間には、シャフト１１０に対して一体に回転するシンクロナイザスリーブ１０３が設けられており、変速時には、このシンクロナイザスリーブ１０３と、２つのギヤ１０１，１０２のうちのいずれか一方とが同期した後係合することにより、シャフト１１０と上記一方のギアとが一体回転し、変速が完了する。
【０００４】
ところで、図示するように、シンクロナイザスリーブ１０３にはシフトフォーク１０４が係合している。また、シフトフォーク１０４には、シフトロッド等（図示省略）を介してスライディングレバー１０５が係合されており、このスライディングレバー１０５は駆動手段としてのエアシリンダ（アクチュエータ）１０６に連結されている。そして、このエアシリンダ１０６に対して高圧エアを供給したり、エアシリンダ１０６内のエアを排出したりすることにより、シンクロナイザスリーブ１０３を移動させてギヤの切換が行なわれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成した場合には、ギヤシフト時の各ギヤ１０１、１０２の同期開始位置までのエアシリンダ１０６の操作速度が過大になり、同期開始時にエアシリンダ１０６が同期開始位置で急停止したり、急停止によって過剰な同期操作力が発生したりすることが原因でショックが生じフィーリングが悪化する。
【０００６】
そこで、従来は図示するような油圧ダンパ１０７等の緩衝部材を設け、アクチュエータ（エアシリンダ）１０６の過度の操作速度を抑制しショックの発生を防止していた。
ところが、このような従来の技術では、緩衝部材１０７を設ける分だけコストが増加するとともに、システムの小型化が困難であるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、緩衝部材等を設けることなくシフトショックを低減しコストを低減してシステムの小型化、簡素化を図るようにした、機械式自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の機械式自動変速機の変速制御装置は、同期装置を備えた機械式変速機と、上記機械式変速機のギヤ位置を切り替える駆動手段と、上記駆動手段のギヤ入れストロークの目標値を設定する目標値設定手段とを有するとともに、上記目標値設定手段は、ギヤ入れ開始から同期開始位置又は同期開始位置よりもギヤシフト完了位置寄りに設定される所定ストロークまでは、上記ギヤ入れストロークの目標値を比較的緩やかに増加させ、上記所定ストロークからギヤシフト完了位置までは、上記ギヤ入れストロークを比較的急激に増加させるように設定することを特徴としている。
【０００９】
したがって、ギヤ入れ開始から所定ストロークまでは、比較的ゆっくりと駆動手段が作動し、所定ストローク以降は速やかに作動するので、ギヤ入れ時の駆動手段の速度過剰に起因するショックが抑制される。また、少なくとも同期開始位置までは駆動手段の駆動速度が抑制されることになり、ギヤ入れ時に発生するショックを抑制することができる。
また、好ましくは、上記目標値設定手段は、上記ギヤ入れストローク開始から上記所定ストロークまでは上記ギヤ入れストロークの目標値をランプ状に増加させ、上記所定ストロークから上記ギヤシフト完了位置までは上記ギヤ入れストロークの目標値をステップ状に増加させる（請求項２）。これにより、所定ストローク以降は速やかに駆動手段を作動させて、ギヤ入れを短時間で完了することができる。
【００１０】
なお、上記同期開始位置はギヤ入れストロークの微分値が所定値以下の値に変化した時点とするのが好ましい（請求項３）。これにより、同期開始を簡単且つ正確に判定することができる。
【００１１】
さらには、駆動手段として電動モータを適用するのが好ましい（請求項４）。この場合には、駆動手段の作動速度の制御が容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる機械式自動変速機の変速制御装置について説明すると、図１は（ａ），（ｂ）はともにその要部構成を説明するための模式図、図２は本装置が適用される自動変速機の要部機能に着目して示す模式図、図３はその特性を説明するための図である。
【００１３】
まず、本発明が適用される機械式自動変速機について図２を用いて簡単に説明すると、この自動変速機はエンジン１に付設されており、エンジン１の出力部に付設され摩擦クラッチを有するクラッチ機構（単にクラッチともいう）２と、このクラッチ機構２を介してエンジン１の出力部に接続された機械式自動変速機本体３とをそなえている。
【００１４】
また、クラッチ機構２は、クラッチ用アクチュエータとしてのクラッチ制御ユニット（クラッチブースタ）２１によって断接駆動されるようになっている。
変速機本体３は、ギヤシフトユニット（ＧＳＵ）３１によって変速操作されるようになっている。このギヤシフトユニット３１には、セレクト方向にシフトロッド等のシフト部材を駆動する電動モータ３２ａ〔図１（ａ）参照〕と、シフト方向にギヤシフト部材を駆動する駆動手段としての電動モータ３２ｂ〔図１（ｂ）参照〕とをそなえている。（以下、両電動モータを特に区別する必要がない場合には単に符号３２で示す。）そして、変速操作時には、電動モータ３２によって所要部位を駆動して、変速機本体３のギヤ機構の噛合状態を切り替えることにより変速段を所要の状態にシフト駆動するようになっている。
【００１５】
エンジン１はエンジン電子コントロールユニット（エンジンＥＣＵ）４２によって、クラッチ制御ユニット２１及びギヤシフトユニット３１は、変速機のための電子制御ユニットである変速機電子コントロールユニット（変速機ＥＣＵ）４１によって、それぞれ電気信号を通じて制御されるようになっている。
また、この機械式自動変速機は、ドライバの手動操作による変速段のシフト指令を電気信号としてクラッチ制御ユニット２１及びギヤシフトユニット３１に伝達してこれらのクラッチ制御ユニット２１及びギヤシフトユニット３１を遠隔操作する手動シフトモードと、車両の走行状態（例えば車速やエンジン負荷）に応じた最適変速段にするために変速段の切替が必要な時にクラッチ制御ユニット２１及びギヤシフトユニット３１の作動を制御する自動シフトモードとを選択して実行できるようになっている。
【００１６】
また、変速機ＥＣＵ４１には、チェンジレバーユニット５，車速センサ（車速検出手段）５１，クラッチストロークセンサ５２，クラッチペダル６の踏み込みを検出するクラッチスイッチ５３，変速機本体３の変速段を検出するトランスミッションギヤセンサ（図示略），クラッチ回転速度（すなわち、クラッチ機構２の出力側回転数）を検出するクラッチ回転数センサ５４，ブレーキペダル７が踏み込まれるとＯＮになりブレーキの作動を検出するストップランプスイッチ（ブレーキのエア圧を検知するタイプも含む）５６，エンジンＥＣＵ４２，エマージェンシスイッチ（図示略），インジケータ６０，パーキングブレーキスイッチ５９等がそれぞれ接続されており、各種の信号が入力されるようになっている（図２参照）。
【００１７】
また、エンジンＥＣＵ４２には、車速センサ５１，アクセル踏込量センサ５７，エンジン回転数センサ５８，変速機ＥＣＵ４１及びエキゾーストブレーキ系６１等がそれぞれ接続されている。なお、アクセル踏込量センサ５７はアクセルペダル８に付設される。
そして、チェンジレバーユニット５を通じて手動シフトモードが選択されると、変速機ＥＣＵ４１に設けられた手動変速用遠隔操作制御部（図示略）を介して、チェンジレバーユニット５からの指令に基づいて、ギヤシフトユニット３１やクラッチ制御ユニット２１が遠隔操作されるようになっている。
【００１８】
つまり、手動変速用遠隔操作制御部では、手動シフトモード時に、チェンジレバーユニット５のチェンジレバー５ａを手動操作するだけで、ギヤシフトユニット３１及びクラッチ制御ユニット２１を遠隔操作して、変速機本体３の要部及びクラッチ機構２を駆動しながら、クラッチ断，ギヤチェンジ，クラッチ接の動作を制御するようになっている。
【００１９】
また、チェンジレバー５ａを通じて自動シフトモードが選択されると、自動シフトモードを実施するようになっている。この自動シフトモード時には、変速機ＥＣＵ４１に設けられた自動変速用遠隔操作制御部（図示省略）を介して、各種の情報に基づきギヤシフトユニット３１及びクラッチ制御ユニット２１が遠隔操作されるとともに、エンジンＥＣＵ４２を介して、各種の情報に基づき電子ガバナ１１が遠隔操作されるようになっている。
【００２０】
ところで、ギヤシフトユニット３１の駆動系に着目すると、図１（ａ）に示すように、セレクト用の電動モータ３２ａにはセレクト方向に沿って設けられたボールネジ３３ａが接続されており、このボールネジ３３ａにナット３４ａが螺合している。また、ナット３４ａにはスライディングレバー３５が係合している。したがって、モータ３２ａが回転駆動するとボールネジ３３ａ上をナット３４ａがセレクト方向に直線運動して、スライディングレバー３５のセレクト位置が変更されるようになっている。なお、図示するように、ナット３４ａにはアングルセンサ３７ａが接続されており、このアングルセンサ３７ａではナット３４ａの直線運動を回転運動に変換して、その回転量を検出することでセレクト位置を検出するようになっている。
【００２１】
また、図１（ｂ）に示すように、電動モータ３２ｂには、シフト方向に沿って配設されたボールネジ３３ｂが接続されており、このボールネジ３３ｂにナット３４ｂが螺合している。また、ナット３４ｂにはアーム３６を介して上記スライディングレバー３５が係合している。また、アーム３６及びスライディングレバー３５はシャフト３８を中心に回動可能に支持されており、ナット３４ｂが直線運動することにより、スライディングレバー３５がシフト方向に揺動して、これによりギヤ入れ及びギヤ抜き動作（後述）が行なわれるようになっている。また、図示はしないが、シャフト３８にはアングルセンサが取り付けられており、シャフト３８の回転角度を検出することによりスライディングレバー３５のストロークを検出するようになっている。
【００２２】
なお、このギヤシフトユニット３１との接続部を除いては、変速機本体３は一般的な平行２軸歯車式のマニュアルトランスミッションと同様に構成されている。
そして、これらの電動モータ３２の駆動状態を適宜制御することにより、変速機本体３内の歯車の噛合状態が切り替えられるようになっている。例えばギヤチェンジを行なう際には、まず、クラッチ制御ユニット２１によりクラッチ２が切断され、その後シフト用の電動モータ３２ｂが駆動されることによりスライディングレバー３５がシフト方向に移動し、現在の変速段の噛み合いが解除される（以下、ギヤ抜きという）。
【００２３】
次に、セレクト用の電動モータ３１ａを駆動する必要性があれば、上記電動モータ３１ａを駆動し、その必要性がない場合には、セレクト用の電動モータ３１ａを停止させておく。そして、再びシフト用電動モータ３１ｂが駆動されることによりスライディングレバー３５が駆動されて、所望の変速段への切り換え（以下、ギヤ入れという）が行なわれ、ギヤチェンジが完了する。
【００２４】
ところで、上述の従来の技術の欄及び発明が解決しようとする課題の欄でも述べたように、スライディングレバー３５を駆動することにより、変速機３の内部ではシンクロナイザスリーブ（図４の１０３参照）が移動してギヤ入れが行なわれる。
この場合、シンクロナイザスリーブの移動速度を適正に制御しないと、シンクロナイザ機構（同期装置）が同期を開始する位置まで過大な速度でシンクロナイザスリーブが移動してしまい変速フィーリングが悪化する。このため、従来は油圧ダンパ等の緩衝部材を設けて、シンクロナイザスリーブの過大な移動速度（すなわち、スライディングレバー３５の移動速度）を抑制しショックの発生を防止しているが、このような緩衝部材を設けるとその分だけコストが増加する。
【００２５】
そこで、本発明の機械式自動変速機の変速制御装置では、変速機ＥＣＵ４１に変速機３のギヤ入れ時におけるスライディングレバー３５のストローク目標値（モータ３２ｂの駆動量の目標値）を設定するための目標値設定手段６１が設けられている。この目標値設定手段６１では、時間に対するシフト方向のストローク目標値が設定されており、ギヤ入れ開始から所定ストロークまでは、ギヤ入れストロークを比較的緩やかに増加させ、所定ストロークからギヤシフト完了位置までは、比較的急激に増加させるようになっている。
【００２６】
具体的には、目標値設定手段６１には図３に示すようなマップが設けられており、このマップに設定された目標値となるようにスライディングレバー３５のストローク、即ち、電動モータ３２ｂの駆動量が制御されるようになっている。
そして、本実施形態では、図３に線ａで示すように、ギヤ入れストローク開始から所定ストロークまではギヤ入れストロークを例えばランプ状に増加させ、所定ストロークからギヤシフト完了位置まではステップ状に増加させるようになっている。
【００２７】
なお、上記所定ストロークとは、本実施形態ではシンクロ機構における同期開始位置よりもギヤシフト完了寄りである。また、この所定のストローク量及びギヤシフト完了位置のストローク量は予め計算や実験により求めた数値であり変速機ＥＣＵ４１内に記憶されている。また、実際のギヤ入れストロークは上述のアングルセンサ（図示省略）により検出されるようになっている。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る機械式自動変速機の変速制御装置は上述のように構成されているので、変速時のギア入れ時には、スライディングレバー３５のストロークを図３に示すような特性となるように電動モータ３２ｂの駆動を制御することにより、従来の緩衝部材（図４参照）を設けることなくシフトチェンジ時におけるショックを抑制することができる。
【００２９】
つまり、同期位置まではスライディングレバー３５の操作速度を比較的抑制することにより、同期開始時のスライディングレバー３５の急停止に伴うショックが抑制されるとともに、シンクロ機構への押し付け力も低減されて、この押し付け力過大に起因するショックも抑制されることとなる。また、同期後は速やかにスライディングレバー３５を作動させることにより、同期後は、短時間でギヤチェンジを完了することができるのである。
【００３０】
また、従来の緩衝部材を不要とすることができるので自動変速機自体を小型化することができるとともに、コストの低減を図ることができる。
ところで、図３における線ｂは、実際のスライディングレバー３５のストロークを示している。この線ｂに示すように、変速機ＥＣＵ４１の目標値設定手段６１で制御目標が設定されると、同期開始位置まではこの目標値に沿ってスライディングレバー３５が作動する。ところが、同期開始位置までスライディングレバー３５が移動すると、その後はシンクロ機構が同期するまで、ギアの噛合が行なわれないため線ｂに示すように、同期位置まではギヤ入れストロークの傾き（即ちギヤ入れ速度）が緩やかとなる。そして、その後同期が完了すると、制御目標に追従するように、略ステップ状に変化する。その後は、ギヤシフト完了位置の制御目標と実ストロークとの偏差に基づきＰＩＤ制御を実施し、実ストロークを目標値に収束させる。
【００３１】
したがって、位置制御の目標ストロークをランプ状及びステップ状に与えるという簡素な手法で同期するまでのアクチュエータ（本実施形態では電動モータ３２ｂ）の作動速度を抑制することができるという利点があるほか、アクチュエータの作動速度を直接制御する場合に比べて複雑なロジックを必要としないという利点がある。
【００３２】
ところで、ギヤ入れ時のショックをアクチュエータの出力の制御により行なうことも考えられるが、このような制御を実行しようとすると、シンクロ機構の同期が開始し次第、出力制限を解除する必要があるため、同期開始位置あるいは同期開始タイミングを判定する必要が生じる。しかしながら、これらを判定するためには制御ロジックが複雑なものとなってしまう。
【００３３】
これに対して、本実施形態に係る機械式自動変速機の変速制御装置は、同期開始位置や同期開始タイミングを判定することなくギヤ入れ時のショックの抑制が可能であり、シンプルな手法でギヤ入れショックを解消することができ、緩衝部材を不要とすることができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上記実施形態では、ギヤ入れストローク開始から所定ストロークまでは目標ギヤ入れストロークをランプ状に増加させ、所定ストロークからギヤシフト完了位置までは目標ギヤ入れストロークをステップ状に増加させるように設定した場合について説明したが、ギヤ入れストローク開始から所定ストロークまでの間よりも、所定ストロークからギヤシフト完了位置までの間の方がギヤ入れストロークが急激（即ち、早い速度）であればよく、ランプ状やステップ状以外にも種々の特性を適用することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、所定ストロークをシンクロ機構における同期開始位置よりもギヤシフト完了位置寄りとして説明したが、この所定ストロークを同期開始位置に設定してもよい。そして、ギヤ入れストローク開始から同期開始位置まではギヤ入れストロークを緩やかに増加させ、同期開始位置以降は急激に増加させるのである。
【００３５】
なお、この場合、同期開始位置では、図３の線ｂに示すように、実ストロークの傾きが急激に変化するので、図示しないアングルセンサから得られる実ストロークの微分値（速度）の変化に基づいて同期開始を判定すればよい。この場合には、具体的にはギヤ入れストロークの微分値が所定値以下となった時点で同期が開始したと判定すればよく、これにより、同期開始を簡単且つ正確に判定することができる。また、これ以外にも電動モータ３２ａの出力の変化に基づき同期開始を判定するようにしてもよい。
【００３６】
さらには、作動速度の制御が可能であれば、駆動手段として電動モータ３２以外のアクチュエータ、エアシリンダを用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の機械式自動変速機の変速制御装置によれば、ギヤ入れ開始から同期開始位置又は同期開始位置よりもギヤシフト完了位置寄りに設定される所定ストロークまでは、比較的ゆっくりと駆動手段が作動し、所定ストローク以降は速やかに作動するので、緩衝部材を設けることなくギヤ入れ時における駆動手段の速度過剰に起因するショックを抑制することができる。また、緩衝部材を不要とすることができるので自動変速機自体を小型化することができるとともに、コストの低減を図ることができる。また、上記所定ストロークを同期開始位置又は同期開始位置よりもギヤシフト完了位置寄りに設定することにより、少なくとも同期開始位置までは駆動手段の駆動速度が抑制されることになり、ギヤ入れ時に発生するショックを確実に抑制することができるという利点がある（請求項１）。
【００３８】
また、ギヤ入れストローク開始から所定ストロークまではギヤ入れストロークの目標値をランプ状に増加させ、所定ストロークからギヤシフト完了位置まではギヤ入れストロークの目標値をステップ状に増加させるように設定することにより、所定ストローク以降は速やかに駆動手段を作動させて、ギヤ入れを短時間で完了することができる。また、駆動手段の作動速度を直接制御する場合に比べて複雑なロジックを必要としないという利点がある（請求項２）。
【００３９】
また、同期開始位置をギヤ入れストロークの微分値が所定値以下の値に変化した時点とすることにより、同期開始を簡単且つ正確に判定することができるという利点がある（請求項３）。
【００４０】
さらには、駆動手段として電動モータを適用することにより駆動手段の作動速度の制御が容易となる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）はとも本発明の一実施形態にかかる機械式自動変速機の変速制御装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる機械式自動変速機の変速制御装置の要部機能に着目して示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる機械式自動変速機の変速制御装置の特性を説明するための図である。
【図４】従来の機械式自動変速機について説明するための図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  クラッチ機構
３  変速機本体（機械式変速機）
３２ａ，３２ｂ  駆動手段（電動モータ）
６１  目標値設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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