(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリブンシャフト上のクラッチハブと同回転しかつ軸方向に移動可能であってニュートラル状態において中立位置に位置するスリーブと、該スリーブの軸方向への移動量に応じたシフト入れ領域から同期領域への変位で歯車変速機構の所定歯車への摩擦力を増大しつつ同期をとり、該スリーブが同期領域から押分け領域に移ると遊転して該所定歯車の外歯への該スリーブの内歯の噛合いを許容しシフトを完了させるシンクロナイザリングとをもつ操作機構と、該スリーブを軸方向に移動させる電気式あるいは流体圧式に駆動可能なアクチュエータとを具備した自動操作変速装置において、
前記アクチュエータの駆動動作に基づく前記アクチュエータの可動部材又は前記スリーブの移動量を検出する移動量検出手段と、
正規のシフト操作以外で前記移動量検出手段の検出した移動量が前記押分け領域の任意の一点のシフト抜け検出点から前記中立位置側の前記所定歯車の外歯に噛合う噛合い点より前記押分け領域に対応した値のときは、前記アクチュエータを現シフト状態へ再駆動し、検出した移動量が前記噛合い点より前記同期領域あるいは前記シフト入れ領域に対応した値のときは、前記スリーブを中立位置に戻した後に前記アクチュエータを現シフト状態へ再駆動する補完手段とを具備することを特徴とする自動操作変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、産業車両等の変速装置に関し、詳細には、変速を行う操作機構を流体圧式、電気式等のアクチュエータで自動操作するようにした自動操作変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のトランスミッション（Ｔ／Ｍ）において、変速用の歯車列に対する変速操作を流体圧式、電気式等のアクチュエータで行う自動操作変速装置がある。
図４には上記自動操作変速装置の概略構成の一例が示されている。図４に示す自動操作変速装置は、変速機ケース１に収納された歯車変速機構２と、歯車変速機構２の噛合い歯車の組合わせ（伝達状態）を切換えて変速比を設定する操作機構３と、操作機構３を流体圧式、電気式に駆動するアクチュエータ４、５と、アクチュエータ４、５を制御する制御手段６とから構成されている。制御手段６は、スイッチ、レバー等のマニュアル部材７の信号によりアクチェータ４、５を駆動するものであり、アクチェータ４、５が流体圧式の場合は流体圧制御装置、アクチェータ４、５が電気モータの場合はＥＣＵ等によって構成されている。
【０００３】
図４に示す自動操作変速装置は、マニュアルトランスミッション（以下、手動変速機）を想定しており、手動変速機の歯車変速機構２は、例えば入力シャフト、カウンタシャフト及び出力シャフト（ドリブンシャフト）上に配列された常時噛合い式歯車列の伝達状態を操作機構３によって切換えることにより所定の変速比が設定（シフト）される。
【０００４】
操作機構３は、コーン摩擦面により相対的にブレーキをかけるシンクロメッシュ機構が主に採用されており、このシンクロメッシュ機構とそのスリーブに係合したシフトフォークとから構成される。
シンクロメッシュ機構は、図５に示すように、出力シャフト上に相対回転不能に装着された図示しないクラッチハブの外周スプラインに内周スプライン８ａが嵌合されたスリーブ８と、該スリーブ８によって軸方向Ｘに押圧される（シフト初期にはスリーブ８の内周面に遠心方向に嵌合されたキー１０で押圧される）コーン状のシンクロナイザリング９とを具備するものであり、シンクロナイザリング９の外周にはスリーブ８の内周スプライン８ａに対向して外周歯９ｂが形成されている。
【０００５】
すなわち、シンクロメッシュ機構は、中立位置のスリーブ８が軸方向Ｘに移動してキー１０がシンクロナイザリング９の端面を同方向に押圧する（以下、この期間をシフト入れ領域という）と、スリーブ８の内周スプライン８ａとシンクロナイザリング９の外周歯９ｂとを図６に示すように、チャンファ面８ｂ、９ａがキー１０の幅によりずれた状態に規制（位相規制）する。これにより、スリーブ８は更に軸方向Ｘに移動可能になり、スリーブ８のチャンファ面８ｂがシンクロナイザリング９のチャンファ面９ａを押圧し、スリーブ８の内周スプライン８ａはシンクロナイザリング９の外周歯９ｂの溝間に入り込む。この領域を同期領域といい、スリーブ８が直接にシンクロナイザリング９を軸方向に押圧して歯車１１がシンクロナイザリング９の回転と同じになる。これにより同期が完了する。同期完了によりシンクロナイザリング９は遊転状態となり、スリーブ８はアクチュエータ４又は５のトルクで軸方向に移動し、その内周スプライン８ａが歯車１１の外歯１１ａの溝間に入り込み（以下、この期間を押分け領域という）、変速が完了する。
【０００６】
上記アクチュエータ４、５は、前記シフトフォークに軸方向の荷重を付与するもので、流体圧式の場合、液圧シリンダ、液圧モータが用いられ、電気式の場合は主にモータが用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記変速機構を流体圧シリンダや電気式モータ等のアクチュエータで動作させる場合、変速機構がある変速比に設定された状態に維持されるためには、アクチュエータは、操作機構のスリーブを軸方向に押す位置をとるが、アクチュエータは変速操作完了するとスリーブを軸方向に押す荷重をカットされ、代りにスリーブはＴ／Ｍ内のロックボール機構により保持される。
【０００８】
しかしながら、急な加減速、凹凸道路の走向、段差越え等で車両にショックがかかると、ロックボール機構の保持力が作用している軸方向と反対の方向に戻ってしまう、いわゆるシフト抜け現象を起すおそれがある。
シフト抜けの状態では、変速機構は出力シャフトと一体回転している歯車が該出力シャフトに対して遊転するニュートラル状態になり、ドライバーは意図しない車両の走行に不安を感じることとなる。
【０００９】
このようなニュートラル状態を自動的に元のシフト状態に戻す補完手段としては、アクチュエータのストロークセンサ等によりシフト抜けを検出し、アクチュエータを再駆動することが考えられるが、既述したようにシフト抜けの状態から再シフトするには、シフト入れ領域、同期領域及び押分け領域からなる期間が必要で、この期間、ドライバーは意図しない走行状態に曝される。
【００１０】
本発明は上記従来装置の問題点に鑑みなされたもので、シフト抜けによるニュートラル状態をできるだけ発現させず、かつシフト抜け状態を確実に補完するようにした自動操作変速装置を提供することを解決すべき課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明の発明者等は種々検討を重ね、同期領域や押分け領域でもシフト抜けの検出を行うことにより、常にニュートラル状態から再シフトさせることなく現シフト状態に補完できると考えた。すなわち、本発明の自動操作変速装置は、ドリブンシャフト上のクラッチハブと同回転しかつ軸方向に移動可能であってニュートラル状態において中立位置に位置するスリーブと、該スリーブの軸方向への移動量に応じたシフト入れ領域から同期領域への変位で歯車変速機構の所定歯車への摩擦力を増大しつつ同期をとり、該スリーブが同期領域から押分け領域に移ると遊転して該所定歯車の外歯への該スリーブの内歯の噛合いを許容しシフトを完了させるシンクロナイザリングとをもつ操作機構と、該スリーブを軸方向に移動させる電気式あるいは流体圧式に駆動可能なアクチュエータとを具備した自動操作変速装置において、該アクチュエータの駆動動作に基づく前記アクチュエータの可動部材又は前記スリーブの移動量を検出する移動量検出手段と、正規のシフト操作以外で前記移動量検出手段の検出した移動量が前記押分け領域の任意の一点のシフト抜け検出点から前記中立位置側の前記所定歯車の外歯に噛合う噛合い点より前記押分け領域に対応した値のときは、前記アクチュエータを現シフト状態へ再駆動し、検出した移動量が前記噛合い点より前記同期領域あるいは前記シフト入れ領域に対応した値のときは、前記スリーブを中立位置に戻した後に前記アクチュエータを現シフト状態へ再駆動する補完手段とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
本発明の自動操作変速装置は、ある変速比へのシフト状態において、スリーブの中立位置側への移動あるいはアクチュエータの可動部材の移動が移動量検出手段によって検出されると、補完手段は、ドライバーのシフト操作によるものか否かを判断し、ドライバーのシフト操作以外の外乱による移動の場合、移動量検出手段によって検出される移動量がスリーブの押分け領域の段階で現シフト状態を補完するようにアクチュエータを再駆動する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の自動操作変速装置において、アクチュエータは、油圧シリンダ、油圧モータ等の流体圧アクチュエータや、電気式モータを使用することができる。
移動量検出手段は、上記アクチュエータの可動部材（シフトフォークを含む可動部分）の位置を変位量を検出するストロークセンサや、スリーブの位置を検出する位置センサ等を用いることができる。
【００１４】
本発明の自動操作変速装置の補完手段は、ＥＣＵに書込まれたプログラムあるいは専用電気制御回路によって実現することができる。
補完手段は、正規のシフト操作以外で移動量検出手段の検出した移動量が押分け領域に対応した値のときは、アクチュエータを現シフト状態へ再駆動し、検出した移動量が同期領域あるいはシフト入れ領域に対応した値のときはスリーブを中立位置に戻した後（シフト抜き）にアクチュエータを現シフト状態へ再駆動することが好ましい。
【００１５】
これは、同期領域やシフト入れ領域の途中からアクチュエータを再駆動すると、正規にシフトしたときとは異なり、スリーブのチャンファ面８ｂとシンクロナイザリングのチャンファ面９ａが押し付け合うことなく、すり抜けが発生して、スリーブの内面スプライン８ａと歯車１１が相対回転をもった状態で噛合うことになり、ギヤ鳴りが発生する。これは再シフトが円滑に行われないばかりか、スプライン８ａ、歯車１１の破損にもつながる。ニュートラル状態から再シフトすれば、シンクロナイザリング９の外周スプライン９ｂとスリーブ８の内周スプライン８ａとのチャンファ面９ａ、８ｂ同士の先端は、確実に図６の実線の正しい位置関係となり、再シフトを円滑に行うことができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
図１に示すように、実施例の自動操作変速装置は、制御手段６が、マニュアルレバー７をもつスイッチ部６１とＥＣＵ６２とからなる電気的制御装置で構成されている。スイッチ部６１は、例えば各変速比に対応した接点部、ニュートラル位置に対応した接点部及びバックレンジに対応した接点部とをもち、各接点部からのスイッチング信号をＥＣＵ６２に送出している。ＥＣＵ６２は、スイッチ部６１からのスイッチング信号を指令信号として変速比のシフト制御を行う基本プログラムと、本発明の補完手段としてのシフト抜け時の補完プログラムをもつマイクロコンピュータであって、各プログラムに基づいて後述するセレクトアクチュエータ４０及びシフトアクチュエータ５０を駆動する駆動信号を発するものである。
【００１７】
歯車変速機構２は、入力シャフト、カウンタシャフト及び出力シャフト（ドリブンシャフト）と、各シャフトに装着され所定の常時噛合い状態にされた歯車列とからなり、出力シャフト上の歯車列は、それぞれ出力シャフトに対して遊転可能に装着されている。
上記歯車変速機構２は、操作機構としてのシンクロメッシュ機構３０によって歯車列のうち所定歯車が出力シャフトと同回転される操作を受ける。これにより、所定の変速比が歯車変速機構２に設定されることになる。
【００１８】
詳述すると、シンクロメッシュ機構３０は、図５にて説明するように、出力シャフト上に相対回転不能に装着された図示しないクラッチハブの外周スプラインに内周スプライン８ａが嵌合されたスリーブ８と、該スリーブ８によって軸方向Ｘに押圧されるコーン状のシンクロナイザリング９と、スリーブ８の内周面に遠心方向に嵌合されシフト初期（シフト入れ領域）にシンクロナイザリング９の端面を軸方向Ｘに押圧するキー１０とを具備するものである。キー１０は、シンクロナイザリング９の外周歯９ｂの溝の片側に寄った位置で回転するように位置決めされているため、スリーブ８が軸方向Ｘに移動するとき、図６で説明するように、スリーブ８の内周スプライン８ａとシンクロナイザリング９の外周歯９ｂとの各チャンファ面８ｂ、９ａとが常にずれた位相で向合うようにしている（位相規制）。
【００１９】
上記シンクロメッシュ機構３０の構成により、ニュートラル状態において中立位置に位置するスリーブ８が軸方向Ｘに移動を開始するシフト入れ領域において、シンクロナイザリング９はキー１０によって軸方向Ｘに押され、スリーブ８の速度に近づき、シフト入れ領域の終期にスリーブ８の内周スプライン８ａがシンクロナイザリング９の外周歯９ｂの溝に進入可能となる。スリーブ８が更に軸方向Ｘに移動すると同期領域（図３参照）となり、スリーブ８のチャンファ面８ｂがシンクロナイザリング９のチャンファ面９ａを押し、シンクロナイザリング９が歯車１１のコーン面に大きな摩擦力を付与する。これにより、歯車１１がスリーブ８の回転と同じになる。
【００２０】
歯車１１とスリーブ８の回転が同じになると、シンクロナイザリング９は遊転し、スリーブ８の進行を妨げなくなり、スリーブ８は押分け領域（図３参照）となってシンクロナイザリング９を通過し歯車１１の外周歯１１ａに噛合ってシフトを完了する。このスリーブ８がシンクロナイザリング９を通過し歯車１１の外周歯１１ａに噛合うスリーブ位置を噛合い点Ｅ（図３参照）とする。
【００２１】
上記シフトアクチュエータ５０は、上記シンクロメッシュ機構３０のスリーブ８を軸方向Ｘに移動させるものであり、ここでは、電気式モータを使用している。すなわち、電気式モータの回転軸にピニオンを設け、該ピニオンと噛合したラック（可動部材）をシフトフォークに連設してスリーブ８を軸方向Ｘに移動させる。  また、シフトアクチュエータ５０には、回転数の積算型あるいはラックでの実移動量を検出するストロークセンサ５１（移動量検出手段）が設けられており、該ストロークセンサ５１は、シフトフォークすなわち、スリーブ８の位置あるいは中立位置からの移動量をＥＣＵ６２に送出している。
【００２２】
上記セレクトアクチュエータ４０は、設定する変速比に対応したシンクロメッシュ機構３０を選択するものであり、シフトアクチュエータ５０をシフトフォークのそれぞれに設ける場合は不要となる。セレクトアクチュエータ４０を用いる構成としては、各シフトフォークと選択的に連結するセレクトシャフトがある操作機構に採用する。この場合、シフトアクチュエータ５０はセレクトシャフトをシフト動作させることになる。なお、以下の説明では各シフトフォークにそれぞれシフトアクチュエータ５０が設けられる構成を例にして説明する。
【００２３】
ところで、上記ＥＣＵ６２は、シフト抜け検出点Ｄと同期領域の完了点である前記噛合い点Ｅを記憶したメモリをもつ。シフト抜け検出点Ｄ（図３参照）は、押分け領域の任意の一点におけるスリーブ８の位置あるいは移動量に対応した値である。ＥＣＵ６２は、シフト操作以外にストロークセンサ５１から検出されるスリーブ８の検出位置あるいは検出移動量が、シフト抜け検出点より中立位置（ニュートラル）側の場合とシフト完了位置側の場合とで、以下のような再シフト動作を行う。
【００２４】
図２はＥＣＵ６２が行う補完プログラムのフローチャートである。また、図３は歯車１１の外周歯１１ａとスリーブ８の内周スプライン８ａとの噛合い状態によりシフト抜けをイメージした本実施例の動作説明図である。
ＥＣＵ６２は、通常のシフト操作時にシフトアクチュエータ５０を駆動してシフトを完了すると、図２に示す補完プログラムを実行する。補完プログラムは、Ｓ１「シフト抜け検出点を超えた？」→Ｓ２「シフト操作なし？」→Ｓ３「噛合い点を超えていない？」からなる判断処理をもつ。通常はＳ１を行うだけである。  Ｓ１では、図３に示すように、ストロークセンサ５１の検出位置あるいは検出移動量（以下、検出位置とする）Ｔを読込み、メモリ内のシフト抜け検出点ＤとＴとを比較する。そして、ある検出位置Ｔの値Ａがシフト抜け検出点Ｄよりニュートラル方向にあるとき、スリーブ８がシフト抜けしたと認識する。
【００２５】
ＥＣＵ６２は、シフト抜けを認識すると、Ｓ２によりドライバーによるシフト操作であるか否かをスイッチ部６１からの信号で判断する。そして、シフト操作である場合は、基本プログラムに移る。シフト抜けの認識時、シフト操作がないとすると、検出位置Ｔの値とメモリ内の噛合い点Ｅとの比較を行う（Ｓ３）。
ここで、検出位置Ｔは、必ずしも押分け領域で検出されるとは限らず、同期領域（値Ｂに相当）、シフト入れ領域で検出される場合もある。同期領域、シフト入れ領域で検出される場合、単にスリーブ８を軸方向Ｘ（シフト完了位置方向）へ駆動すると、スリーブ８がシンクロナイザリングをすり抜け、スリーブ８と歯車１１との回転差がある状態で噛合うことになる。即ち、同期作用が行われずギヤ鳴り現象が発生する。
【００２６】
本実施例では、このような不都合を回避して円滑な再シフトを行うため、Ｓ３を設けている。すなわちＳ３では、シフト抜け検出点Ｄを超えた検出位置ＴがこのＤ点と噛合い点Ｅの区間で検出される値Ａのとき（Ｙ）、Ｓ４「再押分け」を実行し、シフト抜け検出点Ｄを超えた検出位置ＴがＥ点を超えて同期領域（あるいはシフト入れ領域）で検出される値Ｂのとき（Ｎ）、Ｓ５を実行する。
【００２７】
Ｓ４では、スリーブ８の内周スプライン８ａが歯車１１の外周歯１１ａと噛合っている状態のため、そのままスリーブ８を軸方向Ｘに押しても問題なく再シフトを行うことができる。従って、ＥＣＵ６２は、シフトアクチュエータ５０にスリーブ８を軸方向Ｘに押圧する駆動信号を供給し、再押分けを行う。これにより、外乱による押分け領域でのシフト抜けを防止することができる。
【００２８】
しかして、Ｓ５では、スリーブ８に対しシフト抜き操作を行った後、再シフトを行う。従って、ＥＣＵ６２は、シフトアクチュエータ５０にスリーブ８を軸方向Ｘと反対のニュートラル方向に押圧する駆動信号を供給し、その後、スリーブ８を軸方向Ｘに押圧する駆動信号をシフトアクチュエータ５０に供給する。これにより、外乱による同期領域やシフト入れ領域でのシフト抜けを、ギヤ鳴りを生じることなく元のシフト状態に戻すことができる。
【００２９】
また、制御手段６は、シフト抜け検出でシフトアクチュエータ５０を上記補完プログラムと同様のシーケンシャルに動作させる流体圧制御装置により構成することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の自動操作変速装置においては、押分け領域でのシフト抜けと同期領域あるいはシフト入れ領域でのシフト抜けとを場合にわけて補完し、ドライバーの意図しないニュートラル状態を最小限に短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】  上記一実施例の動作を示すフローチャートである。
【図３】  上記一実施例の動作説明図である。
【図４】  自動操作変速装置の概略を示す構成図である。
【図５】  本発明に関係するシンクロメッシュ機構の動作を説明する動作説明図である。
【図６】  スリーブとシンクロナイザリングの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１…変速機ケース、２…歯車変速機構、３０…シンクロメッシュ機構、４０…セレクトアクチュエータ、５０…シフトアクチュエータ、５１…ストロークセンサ（移動量検出手段）、６１…スイッチ部、６２…ＥＣＵ（補完手段）。
【図１】
0004313452.tif 000002
【図２】
0004313452.tif 000003
【図３】
0004313452.tif 000004
【図４】
0004313452.tif 000005
【図５】
0004313452.tif 000006
【図６】
0004313452.tif 000007