JP2000027991A - 電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法 - Google Patents

電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法

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JP2000027991A JP10211940A JP21194098A JP2000027991A JP 2000027991 A JP2000027991 A JP 2000027991A JP 10211940 A JP10211940 A JP 10211940A JP 21194098 A JP21194098 A JP 21194098A JP 2000027991 A JP2000027991 A JP 2000027991A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な組立て作業を必要とせずに変速軸の回
転位置を正確に検知することが可能な電動式変速装置に
おける変速軸のニュートラル位置決定方法を提供する。 【解決手段】 駆動モータによって一方側または他方側
に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を検知す
る角度センサとを具備し、前記変速軸のニュートラル位
置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定の変速
制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュー
トラル位置決定方法において、一方側または他方側の回
動限界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検
知し、前記一方側および他方側の回動限界で検知された
回転角度の中間を変速軸のニュートラル位置として更新
登録する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ギアシフトおよび
クラッチの断続を電気的に行なう電動式変速装置におけ
る変速軸のニュートラル位置決定方法に係り、特に、駆
動モータによって揺動される変速軸の揺動方向および揺
動角度に基づいて、所定の変速制御を実行する電動式変
速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】クラッチペダル（あるいはクラッチレバ
ー）およびシフトチェンジレバーの双方を操作してギア
シフトを行なう従来の変速装置に対して、ギアシフトを
モータの動力を利用して行なう電動式変速装置が、特開
平５−３９８６５号公報に開示されている。これに対し
て、クラッチの断続もモータにより同時に行なうことが
考えられる。
【０００３】この場合は、駆動モータによって変速軸を
回動し、変速軸と連動してクラッチの断続を制御すると
共に、変速軸と連動するシフトドラムおよびシフトフォ
ークを介してスリーブをメーンシャフト上で駆動し、前
記スリーブを予定のギアに係合させて変速段を確立す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】クラッチの断続やシフ
トドラム等の回動を変速軸と連動させる場合、その動作
タイミングは変速軸の回転角度に基づいて決定する必要
があるので、変速軸の回転角度を正確に検知する必要が
ある。
【０００５】ここで、変速軸の回転位置を、変速軸の揺
動中心位置すなわちニュートラル位置からの相対的な回
転角度で代表させようとすると、変速軸がニュートラル
位置にあるときの角度センサの出力電圧が所定値を示す
ように、角度センサの取付け、あるいは角度センサと変
速軸との連結等を正確に行わなければならない。
【０００６】さらに、角度センサ等を正確に取り付ける
ことができたとしても、経年劣化によって角度センサの
感度が変化してしまうと、変速軸の回転位置を正確に検
知することができなくなってしまう。
【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、複雑な組立て作業を必要とせずに変速軸の回
転位置を正確に検知することが可能な電動式変速装置に
おける変速軸のニュートラル位置決定方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、駆動モータによって一方側または
他方側に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を
検知する角度センサとを具備し、前記変速軸のニュート
ラル位置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定
の変速制御を実行する電動式変速装置における変速軸の
ニュートラル位置決定方法において、以下のような手段
を講じた点に特徴がある。(1) 一方側または他方側の回
動限界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検
知し、各回転角度の中間点を変速軸のニュートラル位置
として更新登録する。(2) 一方側または他方側の回動限
界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検知
し、前記検知された各回転角度が、それぞれ一方側また
は他方側許容範囲内にあるか否かを判定し、前記各回転
角度がそれぞれ各許容範囲内にあれば、各回転角度を、
それぞれ一方側または他方側最大角度として更新登録す
ると共に、前記一方側または他方側許容範囲を縮小し、
前記各回転角度がそれぞれ前記一方側または他方側許容
範囲内になければ、当該一方側または他方側許容範囲を
拡大し、前記一方側および他方側最大角度の中間を変速
軸のニュートラル位置として更新登録する。
【０００９】上記した構成(1) によれば、変速軸が一方
側または他方側の回動限界まで揺動されれば、その際の
変速軸の各回転角度に基づいて変速軸のニュートラル位
置が求められるので、常に正確なニュートラル位置を求
められる。
【００１０】上記した構成(2) によれば、変速軸のニュ
ートラル位置検知が進ほど許容範囲が狭まるので、ノイ
ズ等の影響を受けて狂った回転角度が入力されても、こ
れを除去することができる。さらに、許容範囲を越える
回転角度が検知されるごとに前記許容範囲が徐々に広げ
られるので、許容範囲を越える回転角度が真の回転角度
である場合でも、これが除去され続けることはない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の電動式変速装置が搭載
される車両の操作部の平面図である。
【００１２】操作部には、電動変速用のシフトアップス
イッチ５１およびシフトダウンスイッチ５２と、前照灯
の向きを切り換えるディマースイッチ５３と、前照灯の
点灯／非点灯を切り換えるライティングスイッチ５４
と、エンジンのスタートスイッチ５５およびストップス
イッチ５６とが設けられている。本実施形態では、前記
各シフトスイッチ５１、５２を押下してオン操作するご
とに、シフトポジションがそれぞれ１段づつ上下にシフ
トする。
【００１３】図２は、本発明の一実施形態である電動式
変速装置の駆動系の主要部の構成を示した部分断面図で
ある。
【００１４】電気アクチュエータとしての駆動モータ１
は、減速ギア機構２を介してシフトスピンドル３を正逆
転方向へ回動させる。シフトスピンドル３（変速軸）の
回転位置（角度）は、その一端に設けられたアングルセ
ンサ２８によって検知される。シフトスピンドル３から
垂直に伸びたクラッチアーム６の一端には、シフトスピ
ンドル３の回転運動を直進運動に変換する変換機構８が
設けられている。変換機構８は、駆動モータ１によって
シフトスピンドル３がニュートラル位置から回動される
と、その回動方向とは無関係に、変速クラッチ５の接続
を回動過程で解除し、再びニュートラル位置まで逆向き
に回動される過程で接続状態に戻す。クラッチアーム６
および変換機構８は、シフトスピンドル３が予定角度
（例えば、±６度）まで回動された時点で変速クラッチ
５の接続が解除されるように構成されている。
【００１５】シフトスピンドル３に固定されたマスター
アーム７の一端は、シフトドラム軸８に設けられたクラ
ッチ機構９と係合し、駆動モータ１によってシフトスピ
ンドル３が回動されると、その回動方向に応じた方向へ
シフトドラム１０を回動させる。マスターアーム７およ
びクラッチ機構９は、シフトスピンドル３がニュートラ
ル位置からいずれかの方向へ回動されたときはシフトス
ピンドル３と係合してシフトドラム１０を回動し、ニュ
ートラル位置へ戻る方向へ回動されたときは、係合状態
を解除してシフトドラム１０を当該位置にとどめるよう
なクラッチ機構を構成する。
【００１６】各シフトフォーク１１の先端は、図４に関
して後述する各スリーブ３０の外周溝３１に係合し、シ
フトドラム１０の回動に応じて各シフトフォーク１１が
軸方向に平行移動されると、シフトドラム１０の回転方
向および回転角度に応じて、いずれかのスリーブがメー
ンシャフト４上で平行移動する。
【００１７】図４は、前記スリーブ３０の斜視図であ
り、メーンシャフト（図示省略）に対して軸方向に摺動
可能な状態で挿貫されている。スリーブ３０の外周側面
には、前記シフトフォーク１１の先端が係合される溝３
１が円周方向に沿って形成されている。スリーブ３０の
軸穴の外周部には、図５に関して後述するギア４０の凹
側ダボ４２と係合する複数の凸側ダボ３２が、環状フラ
ンジ３３と共に一体的に形成されている。
【００１８】図５は、前記ギア４０の斜視図であり、メ
ーンシャフト（図示省略）上の所定位置に回転自在に軸
支されている。ギア４０の軸穴の外周部には、前記スリ
ーブ３０の凸側ダボ３２と係合する複数の凹側ダボ４２
が、環状フランジ４３と一体的に形成されている。図３
は、前記スリーブ３０およびギア４０が各ダボ３２、４
２によって相互に係合した状態を示した概念図である。
【００１９】一方、図９、１０は、それぞれ従来のスリ
ーブ３８およびギア４８の斜視図であり、スリーブ３８
では、複数の凸側ダボ３９が、ギアの軸穴と同軸状にそ
れぞれ独立して設けられている。しかしながら、各凸側
ダボ３９を独立的に構成しようとすると、十分な強度を
確保するためには各凸側ダボ３９の底面積を比較的大き
くしなければならない。このため、従来技術では凸側ダ
ボ３９およびギア４０のダボ穴４９の回転方向に関する
幅の占める割合が大きくなり、凸側ダボ３９は、図示し
たように、４つ程度を設けていた。
【００２０】図１２は、従来のスリーブ３８の凸側ダボ
３９とギア４８のダボ穴４９との相対的な位置関係を模
式的に表現した図であり、ダボ穴４９の回転方向の幅Ｄ
２は凸側ダボ３９の幅Ｄ１の約２倍程度であった。この
ため、凸側ダボ３９がダボ穴４９内に係合（ダボイン）
できない期間Ｔａが、ダボインできる期間Ｔｂに比べて
長かった。
【００２１】これに対して、本実施形態では各凸側ダボ
３２が環状フランジ３３によって一体的に形成されてい
るので、図１３に示したように、十分な強度を保ったま
ま凸側ダボ３２の回転方向の幅Ｄ３およびギア４０の凹
側ダボ４２の幅Ｄ４を十分に短くすることができる。こ
のため、凸側ダボ３２をダボ穴４６にダボインできない
期間Ｔａを、ダボインできる期間Ｔｂに比べて短くする
ことができ、ダボインできる確率を向上させることが可
能になる。
【００２２】また、本実施形態では、ダボ穴４６の回転
方向の幅Ｄ５と凸側ダボ３２の幅Ｄ３との差を狭くする
ことができるので、両者の係合後における遊びを小さく
することができ、変速ショックや変速ノイズの低減が可
能になる。
【００２３】さらに、本実施形態では、図６に示したよ
うに、凸側ダボ３２のテーパを凸状に湾曲させる一方
で、図７に示したように、凹側ダボ４２のテーパを直線
状にしたので、図８に示したように、各ダボ３２、４２
を軸方向に線接触させることができる。このため、応力
の集中を防止することができ、ダボ強度を実質的に向上
させると共に、耐久性や耐摩耗性の向上が可能になる。
【００２４】このような構成において、前記スリーブ３
０がシフトフォーク１１によって予定位置まで平行移動
され、スリーブ３０の凸側ダボ３２がギア４０のダボ穴
４６にダボインすると、良く知られるように、メーンシ
ャフト４に対して空転状態で支持されていたギアがスリ
ーブによって当該メーンシャフト４に係合されて同期回
転する。この結果、クラッチシャフトからカウンタシャ
フト（共に図示せず）に伝達された回転力が、当該ギア
を介してメーンシャフト４に伝達される。
【００２５】なお、図示は省略するが、本発明の電動式
変速装置が搭載される車両のエンジンは４サイクルであ
り、クランクシャフトからメインシャフトへの動力伝達
系には、クランク軸上の遠心クラッチおよびメインシャ
フト上のクラッチを介してエンジンの動力が伝達され
る。したがって、エンジン回転数が所定値以下の場合
は、遠心クラッチがメインシャフト上のクラッチへの動
力伝達をカットしており、車両停止中であればギアを何
速へもシフトすることが可能になる。
【００２６】図１４は、本発明の一実施形態である電動
式変速装置の制御系の主要部の構成を示したブロック図
であり、図１５は、図１４に示したＥＣＵ１００の構成
例を示したブロック図である。
【００２７】図１４において、ＥＣＵ１００のＭＯＴＯ
Ｒ（＋）端子およびＭＯＴＯＲ（−）端子には前記駆動
モータ１が接続され、センサ信号端子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３
には、それぞれ車速を検知する車速センサ２６、エンジ
ン回転数を検知するＮe センサ２７および前記シフトス
ピンドル３の回転角度を検知する前記アングルセンサ２
８が接続されている。変速指令端子Ｇ１，Ｇ２には、前
記シフトアップスイッチ５１およびシフトダウンスイッ
チ５２が接続されている。
【００２８】バッテリ２１は、メインヒューズ２２、メ
インスイッチ２３およびヒューズボックス２４を介して
ＥＣＵ１００のＭＡＩＮ端子に接続されると共に、フェ
ールセーフ（Ｆ／Ｓ）リレー２５およびヒューズボック
ス２４を介してＶＢ端子にも接続されている。フェール
セーフ（Ｆ／Ｓ）リレー２５の励磁コイル２５ａはＲＥ
ＬＡＹ端子に接続されている。
【００２９】ＥＣＵ１００内では、図１５に示したよう
に、前記ＭＡＩＮ端子およびＲＥＬＡＹ端子が電源回路
１０６に接続され、電源回路１０６はＣＰＵ１０１に接
続されている。前記センサ信号端子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３
は、インターフェース回路１０２を介してＣＰＵ１０１
の入力端子に接続されている。前記変速指令端子Ｇ１，
Ｇ２は、インターフェース回路１０３を介してＣＰＵ１
０１の入力端子に接続されている。
【００３０】スイッチング回路１０５は、それぞれ直列
接続されたＦＥＴ，ＦＥＴおよびＦＥＴ，ＦＥＴ
を相互に並列接続して構成され、並列接続の一端は前
記ＶＢ端子に接続され、他端はＧＮＤ端子に接続されて
いる。ＦＥＴ，ＦＥＴの接続点はＭＯＴＯＲ（−）
端子に接続され、ＦＥＴ，ＦＥＴの接続点はＭＯＴ
ＯＲ（＋）端子に接続されている。各ＦＥＴ〜ＦＥＴ
は、ＣＰＵ１０１によってプリドライバ１０４を介し
て選択的にＰＷＭ制御される。ＣＰＵ１０１は、メモリ
１０７に記憶された制御アルゴリズムに基づいて各ＦＥ
Ｔ〜ＦＥＴを制御する。
【００３１】次いで、本発明の電動変速装置による変速
制御方法を、図１６〜２２のフローチャートおよび図２
３の動作タイミングチャートを参照して説明する。
【００３２】ステップＳ１０では、いずれかのシフトス
イッチがオン操作されたか否かが判定され、オン操作さ
れたと判定されると、ステップＳ１１では、オン操作さ
れたシフトスイッチが、シフトアップスイッチ５１およ
びシフトダウンスイッチ５２のいずれであるかが判定さ
れる。ここで、シフトアップスイッチ５１がオン操作さ
れたと判定されるとステップＳ１３へ進み、シフトダウ
ンスイッチ５２がオン操作されたと判定されると、ステ
ップＳ１２において、エンジン回転数Ｎe を変数Ｎe1と
して記憶した後にステップＳ１３へ進む。
【００３３】ステップＳ１３では、オン操作されたシフ
トスイッチに応じて、ＥＣＵ１００内の前記スイッチン
グ回路１０５を構成する各ＦＥＴが、図２３の時刻ｔ1
から選択的にＰＷＭ制御される。すなわち、シフトアッ
プスイッチ５１がオン操作されていれば、ＦＥＴ、
を遮断したまま、ＦＥＴが導通され、ＦＥＴが１０
０％のデューティー比でＰＷＭ制御される。この結果、
駆動モータ１はシフトアップ方向への回動を開始し、こ
れに連動してシフトスピンドル３も、ニュートラル位置
からシフトアップ方向への回動を開始する。
【００３４】一方、シフトダウンスイッチ５２がオン操
作されていれば、ＦＥＴ、を遮断したまま、ＦＥＴ
が導通され、ＦＥＴが１００％のデューティー比で
ＰＷＭ制御される。この結果、駆動モータ１は、前記シ
フトアップ方向とは逆向きのシフトダウン方向へ回動を
開始し、これに連動してシフトスピンドル３も、ニュー
トラル位置からシフトダウン方向への回動を開始する。
【００３５】このように、ＰＷＭ制御のデューティー比
を１００％に設定すると、シフトスピードを速くするこ
とができ、クラッチを素早く切り離すことができる。な
お、本実施形態では、シフトスピンドル３がニュートラ
ル位置から±５〜６度だけ回動するとクラッチが切れる
ように設計されている。
【００３６】ステップＳ１４では、第１タイマ（図示せ
ず）が計時を開始し、ステップＳ１５では、前記シフト
スピンドル３の回動角度θ0 が前記アングルセンサ２８
によって検知される。ステップＳ１６では、検知された
回動角度θ0 が第１基準角度θREF （本実施形態では、
ニュートラル位置から±１４度）を超えた（＋１４度以
上または−１４度以下；以後、単に±××度以上と表現
する）か否かが判定される。
【００３７】ここで、回動角度θ0 が±１４度以上と判
定されると、シフトフォーク１１によって平行移動され
たスリーブが正規の挿嵌（ダボイン）位置まで達してい
る可能性が高いのでステップＳ１７へ進むが、±１４度
以上に達していないと、スリーブが正規の挿嵌位置まで
達していないと判断できるので、後述するステップＳ３
０へ進む。
【００３８】スリーブが正規の挿嵌位置まで平行移動さ
れことが、時刻ｔ2 において、前記回動角度θ0 に基づ
いて検知されると、ステップＳ１７では前記第１タイマ
がリセットされる。ステップＳ１８では、回動中の駆動
モータ１に制動をかけるために、前記スイッチング回路
１０５の各ＦＥＴが制御される。すなわち、ＦＥＴ、
を遮断したまま、ＦＥＴ、が導通される。
【００３９】この結果、駆動モータ１が短絡されて回転
負荷となるので、シフトスピンドル３のシフトアップ方
向またはシフトダウン方向への駆動トルクに制動作用が
働き、シフトスピンドル３がストッパに当接する際の衝
撃を弱めることができ、強度的にもノイズ的にも有利に
なる。なお、ストッパに当接する際のシフトスピンドル
３の回転角度は、ニュートラル位置から±１８度であ
る。
【００４０】図１７のステップＳ１９では、制動時間を
規定するための第２タイマが計時を開始し、ステップＳ
２０では、第２タイマの計時時間が１５ｍｓを超えたか
否かが判定される。第２タイマの計時時間が１５ｍｓ超
えるまではステップＳ２１へ進み、後に詳述するエンジ
ン回転数（Ｎe ）制御が実行される。その後、時刻ｔ3
において、計時時間が１５ｍｓを超えると、ステップＳ
２２へ進んで第２タイマがリセットされる。
【００４１】ステップＳ２３では、オン操作されたシフ
トスイッチに応じて前記スイッチング回路１０５の各Ｆ
ＥＴが選択的にＰＷＭ制御される。すなわち、シフトア
ップ中であれば、ＦＥＴ、を遮断したまま、ＦＥＴ
が導通され、ＦＥＴが７０％のデューティー比でＰ
ＷＭ制御される。一方、シフトダウン中であれば、ＦＥ
Ｔ、を遮断したまま、ＦＥＴが導通され、ＦＥＴ
が７０％のデューティー比でＰＷＭ制御される。この
結果、スリーブ３０がギア４０側へ比較的弱いトルクで
押し付けられるので、ダボインまでに各ダボに加わる負
荷が軽減されるうえ、ダボイン状態を確実に保持できる
ようになる。
【００４２】ステップＳ２４では第３タイマが計時を開
始し、ステップＳ２５では、第３タイマの計時時間が７
０ｍｓを超えたか否かが判定される。計時時間が７０ｍ
ｓを超えていなければ、ステップＳ２６へ進んでＮe 制
御が実行される。また、計時時間が７０ｍｓを超えてい
ると、ステップＳ２７では前記第３タイマがリセットさ
れ、ステップＳ２８では、シフトスピンドル３のニュー
トラル位置（角度）θN を求めるためのニュートラル位
置補正制御が実行される。ステップＳ２９では、時刻ｔ
4 において、後述するクラッチＯＮ制御が開始される。
【００４３】なお、本実施形態における前記第３タイマ
のタイムアップ時間は、前記図１３に関して説明した、
ダボインできない期間Ｔａに基づいて決定されている。
すなわち、上記タイムアップ時間（７０ｍｓ）は、少な
くとも期間Ｔａが経過する時間は押し付け制御が実行さ
れるように設定されている。この間、スリーブ３０の凸
側ダボ３２とギア４０の凹側ダボ４２とが当接されるこ
とになるが、デューティー比が７０％まで減ぜられてい
るので、各ダボに加わる負荷は小さく、強度的に有利に
なる。
【００４４】また、第３タイマのタイムアップ時間は固
定値に限らず、例えばギアが１〜３速の範囲であれば７
０ｍｓでタイムアップし、４〜５速の範囲であれば９０
ｍｓでタイムアップするといったように、ギアの関数と
して可変的に設定されるようにしても良い。
【００４５】さらに、上記した実施形態ではＰＷＭ制御
時のデューティー比が固定であり、スリーブ３０がギア
４０側へ一定トルクで押し付けられるものとして説明し
たが、ＰＷＭ制御時のデューティー比を可変制御しても
良い。
【００４６】図２４は、前記ステップＳ２３において実
行されるＰＷＭ制御のデューティー比の可変制御方法を
示した図であり、本実施形態では、時刻ｔ3 において押
し付け制御が開始されると、初めの２０ｍＳは７０％の
デューティー比でＰＷＭ制御され、その後は１０ｍＳご
とに５０％のデューティー比および７０％のデューティ
ー比によるＰＷＭ制御が繰り返される。
【００４７】このように、スリーブ３０をギア４０側へ
一定トルクで押し付けるのではなく、押し付けトルクを
強めたり弱めたりして変動させれば、例えば７０％のデ
ューティー比に応じたトルクでスリーブ３０がギア４０
側へ押し付けられた際に凸側ダボ３２と凹側ダボ４２と
が当接してダボインできなかった場合でも、直ぐに押し
付けトルクが５０％のデューティー比に応じたトルクま
で低減される。このため、各ダボに加わる負荷が小さく
なって両者の相対的な回転が容易になり、良好なダボイ
ンが可能になる。
【００４８】一方、図１６の前記ステップＳ１６におい
て、回転角度θ0 が第１基準値未満であると判定される
と、当該処理は図１８のステップＳ３０へ進む。ステッ
プＳ３０では、前記第１タイマによる計時時間が２００
ｍｓを超えたか否かが判定され、初めは超えていないと
判定されるので、ステップＳ３１でＮe 制御を実行した
後に図１６のステップＳ１６へ戻る。
【００４９】その後、第１タイマの計時時間が２００ｍ
ｓを超え、今回のシフトチェンジが失敗に終ったと判断
されると、ステップＳ３２において第１タイマがリセッ
トされる。ステップＳ３３では、後述する再突入カウン
タのカウント値が参照され、リセット状態（＝０）であ
れば、再突入制御が未実行であると判断されてステップ
Ｓ３４へ進み、後述する再突入制御が初めて実行され
る。これは、シフトチェンジに時間がかかると運転者に
違和感を抱かせる場合があるからである。
【００５０】一方、再突入カウンタがセット状態（＝
１）であれば、再突入制御を実行したにもかかわらずシ
フトチェンジが成功しなかったものと判定され、シフト
チェンジを行なうことなくクラッチを接続するためにス
テップＳ３５へ進む。ステップＳ３５では再突入カウン
タがリセットされ、ステップＳ３６では、後述するクラ
ッチＯＮ制御が実行される。
【００５１】次いで、図１９のフローチャートを参照し
て前記再突入制御の制御方法を説明する。再突入制御と
は、シフトフォークによって軸方向へ平行移動されるス
リーブ３０が正規の嵌合位置まで移動できなかった場合
に、移動トルクを一時的に減じた後で再び所定トルクを
加えて再移動（突入）を試みる処理である。
【００５２】ステップＳ４０では、ＰＷＭ制御下にある
ＦＥＴ、すなわちシフトアップ中であればＦＥＴのデ
ューティー比が２０％に減ぜられ、シフトダウン中であ
ればＦＥＴのデューティー比が２０％に減ぜられる。
この結果、シフトフォーク１１によってスリーブ３０に
加えられる駆動トルクが弱まる。
【００５３】ステップＳ４１では第４タイマが計時を開
始し、ステップＳ４２では、第４タイマの計時時間が２
０ｍｓを超えたか否かが判定される。計時時間が２０ｍ
ｓを超えていなければ、ステップＳ４３へ進んでＮe 制
御が実行される。また、計時時間が２０ｍｓを超える
と、ステップＳ４４では第４タイマがリセットされ、ス
テップＳ４５では、前記再突入カウンタがセットされ
る。その後、当該処理は図１６の前記ステップＳ１３へ
戻り、駆動モータ１が再び１００％のデューティー比で
ＰＷＭ制御されるので、スリーブには当初の大きなトル
クが加えられることになる。
【００５４】本実施形態では、上記したようにシフトチ
ェンジが正常に行われないと、スリーブの押しつけトル
クを一時的に弱めた後、再び強いトルクで押し付けるよ
うにしたので、スリーブの再突入が容易に行えるように
なる。
【００５５】次いで、前記ステップＳ２８で実行される
ニュートラル位置補正制御の動作を、図２０のフローチ
ャートを参照して説明する。
【００５６】ステップＳ６０では、前記シフトスピンド
ル３の現在の回転角度θ0 が前記アングルセンサ２８に
よって検知される。ステップＳ６１では、シフトアップ
中およびシフトダウン中のいずれであるかが判定され、
シフトアップ中であればステップＳ６２へ進む。
【００５７】ステップＳ６２では、前記検知された回転
角度θ0 が、ノイズ成分を含まない正規の値であるか否
かを判定するために、予め登録されている許容角度下限
値θUMI と許容角度上限値θUMS との間の許容角度範囲
内にあるか否かが判定される。前記許容角度範囲の下限
値θUMI および上限値θUMS の初期値は比較的広く設定
されているので、初めは許容角度範囲内と判定されてス
テップＳ６３へ進む。
【００５８】ステップＳ６３では、前記検知された回転
角度θ0 が、予め登録されているシフトアップ時の最大
回転角度（アップ時最大角度）θUMと比較される。アッ
プ時最大角度θUMの初期値は、予め前記許容角度下限値
θUMI と同値に設定されているので、ここでは回転角度
θ0 がアップ時最大角度θUMよりも大きいと判断されて
ステップＳ６４へ進む。
【００５９】ステップＳ６４では、前記アップ時最大角
度θUMが前記回転角度θ0 に更新登録される。ステップ
Ｓ６５では、前記下限値θUMI および上限値θUMS で定
まる許容角度範囲を狭めるための補正値Ｗが、次式(1)
に基づいて演算される。 Ｗ＝ ｍａｘ（［θ0 −下限値θUMI ］，［θ0 −上限値θUMS ］）／ｎ…(1) ここで、［ａ］は数値ａの絶対値を求める関数を意味
し、ｍａｘ（ａ，ｂ）は数値ａ，数値ｂのうち大きい側
を選択する関数を意味する。また、変数ｎの初期値は
“２”に予め設定されている。
【００６０】ステップＳ６６では、前記変数ｎが“１”
だけインクリメントされる。ステップＳ６７では、次式
(2) 、(3) に基づいて前記下限値θUMI および上限値θ
UMSが更新登録される。 下限値θUMI ＝ｍａｘ（下限値θUMI ，θ0 −Ｗ） …(2) 上限値θUMS ＝ｍｉｎ（上限値θUMS ，θ0 ＋Ｗ） …(3) ここで、ｍｉｍ（ａ，ｂ）は数値ａ，数値ｂのうち小さ
い側を選択する関数を意味する。上記した(1) 〜(3) 式
によれば、前記検知された回転角度θ0 が、前記下限値
θUMI および上限値θUMS で定まる許容角度範囲内に収
まっている限り、前記許容角度範囲が徐々に狭まる。し
たがって、前記ステップＳ６２において、ノイズ成分を
含む回転角度θ0 を確実に除去できるようになる。
【００６１】なお、本実施形態では許容角度範囲から外
れるような回転角度θ0 が検知されると、当該処理はス
テップＳ６２からステップＳ６９へ進み、前記変数ｎが
“１”だけデクリメントされる。この結果、ステップＳ
６５で求められる補正値Ｗが大きくなって前記許容角度
範囲が若干広がる。したがって、許容角度範囲を越える
回転角度θ0 が連続的に検知されるようになると、やが
て当該回転角度θ0 が許容角度範囲内となり、ステップ
Ｓ６４においてアップ時最大角度θUMとして更新登録さ
れる。
【００６２】ステップＳ６８では、前記ステップＳ６４
で求めたアップ時最大角度θUMと、前記ステップＳ６１
においてシフトダウン中と判定された際に上記と同様に
して求められるシフトダウン時の最大回転角度（ダウン
時最大角度）θDMとが次式(4) に代入されてニュートラ
ル角度θN が求められる。 θN ＝（アップ時最大角度θUM＋ダウン時最大角度θDM）／２ …(4) 以上のようにしてニュートラル角度θN が求められて更
新登録されると、これ以後のシフトスピンドル３の回転
角度制御は、前記ニュートラル角度θN を基準にして実
行される。
【００６３】このように、本実施形態によればシフトス
ピンドル３の実際の回動範囲に基づいてニュートラル角
度θN が検知されるので、組み付け誤差や経時劣化に左
右されずに、常に正確なニュートラル位置を得られるよ
うになる。
【００６４】また、本実施形態によれば、ニュートラル
位置の補正が進むと、外乱によって回転角度θ0 の検出
値が突発的に狂っても、当該検出値は無視されるので、
外乱の有無にかかわらず正確なニュートラル位置を得ら
れるようになる。
【００６５】さらに、許容範囲を越える回転角度が検知
されるごとに許容角度範囲が徐々に広げられるので、例
えば角度センサの劣化等が原因で回転角度として従来よ
りも大きな値が検知されるようになっても、これが狂っ
た回転角度として除去され続けてしまうことがない。
【００６６】次いで、前記Ｎe 制御およびクラッチＯＮ
制御の動作を詳細に説明する前に、各制御の趣旨および
概略動作を、図２５、２６を参照して説明する。
【００６７】図２３に示したように、本実施形態では、
時刻ｔ1 でシフトスピンドル３の回動を開始すると、時
刻ｔ11でクラッチの接続が解除され、時刻ｔ3 でシフト
スピンドルの回動が完了する。その後、時刻ｔ4 まで押
しつけ制御を実行した後、クラッチの接続制御へ移行す
る。
【００６８】このとき、変速ショックを和らげるために
はクラッチを低速で接続する、換言すればシフトスピン
ドル３の回転速度を遅くする必要がある。一方、変速速
度はシフトスピンドル３の回転速度に依存するため、素
早い変速を実現するためには、シフトスピンドル３の回
転速度を早くする必要がある。
【００６９】そこで、本発明では上記した２つの条件を
同時に満足すべく、図２３に示したように、時刻ｔ4 か
らｔ5 までの、クラッチ接続される角度範囲の近傍まで
はシフトスピンドル３を高速回転させ、時刻ｔ5 以降
の、クラッチが接続状態へ至る角度範囲ではシフトスピ
ンドル３を低速回転させることにした。このような２段
リターン制御により、本実施形態では変速ショックの低
減と変速時間の短縮とを両立している。
【００７０】さらに、本実施形態では各ドライバのアク
セル操作に応じて、クラッチの接続タイミングを最適な
タイミングに制御している。図２５、２６は、それぞれ
シフトアップおよびシフトダウン時に実行されるクラッ
チＯＮ制御およびＮe 制御によってシフトスピンドル位
置θ0 およびエンジン回転数Ｎe が変化する様子を示し
た図である。
【００７１】図２５に示したように、シフトアップ時
は、アクセルを戻してシフトアップスイッチ５１をオン
操作し、その後、変速動作が実行されてクラッチが再接
続された後でアクセルを開けることが一般的であり、そ
の際のエンジン回転数Ｎe は実線ａで示した通りに変化
する。このとき、シフトスピンドルは実線Ａ，Ｂで示し
た通りに制御される。
【００７２】しかしながら、ドライバによっては、アク
セルを戻すことなくシフトアップスイッチ５１を操作し
たり、クラッチが再接続される前にアクセルを開ける場
合も考えられる。このような場合は、ドライバが速やか
なシフトチェンジを望んでいるのでクラッチを素早く接
続することが望ましい。
【００７３】そこで、本実施形態では、エンジン回転数
Ｎe が実線ｂのように変化した場合には、ドライバがア
クセルを戻すことなくシフトアップスイッチ５１を操作
したと判定し、また、エンジン回転数Ｎe が実線ｃのよ
うに変化した場合には、クラッチが接続されるタイミン
グよりも早くアクセルが開かれたと判定し、それぞれ、
実線Ｃ，Ｄで示したように、クラッチを直ちに接続する
クイックリターン制御を実行するようにした。
【００７４】一方、図２６に示したように、シフトダウ
ン時もアクセルを戻してシフトダウンスイッチ５２をオ
ン操作し、その後、変速動作が実行されてクラッチが再
接続された後でアクセルを開けることが一般的であり、
その際のエンジン回転数Ｎeは実線ａで示した通りに変
化する。このとき、シフトスピンドルは実線Ａ，Ｂで示
した通りに２段制御される。
【００７５】しかしながら、シフトダウン時にエンジン
が空吹かしされる場合もあり、このような場合には、ク
ラッチを素早く接続してもシフトショックが少ないの
で、素早くクラッチ接続することが望ましい。
【００７６】そこで、本実施形態では、エンジン回転数
Ｎe が実線ｂ，ｃのように変化した場合には、ドライバ
がエンジンが空吹かししたと判定し、それぞれ、実線
Ｃ，Ｄで示したようなクイックリターン制御を実行する
ようにした。
【００７７】次いで、上記した２段リターン制御および
クイックリターン制御を実現するＮe 制御およびクラッ
チＯＮ制御の動作を詳細に説明する。図２１は、前記ス
テップＳ２１、Ｓ２６、Ｓ３１、Ｓ４３で実行されるＮ
e 制御の制御方法を示したフローチャートである。
【００７８】ステップＳ５０では、今回のエンジン回転
数Ｎe が計測される。ステップＳ５１では、これまでに
計測されたエンジン回転数Ｎe のピークホールド値Ｎep
およびボトムホールド値Ｎebが、前記今回のエンジン回
転数Ｎe に基づいて更新される。ステップＳ５２では、
シフトアップ中およびシフトダウン中のいずれであるか
が判定され、シフトアップ中であればステップＳ５６へ
進み、シフトダウン中であればステップＳ５３へ進む。
【００７９】ステップＳ５６では、前記ステップＳ５０
で検知された今回のエンジン回転数Ｎe と前記ステップ
Ｓ５１で更新されるボトムホールド値Ｎebとの差分（Ｎ
e −Ｎeb）が５０rpm 以上であるか否かが判定される。
【００８０】当該判定は、シフトアップ時にアクセルが
閉じられているか否かの判定であり、前記差分が５０rp
m 以上であれば、ドライバがアクセルを戻すことなくシ
フトアップスイッチ５１を操作したか、あるいはクラッ
チが接続されるタイミングよりも早くアクセルが開かれ
たものと判定される。この場合は、クラッチを直ちに接
続すべくステップＳ５５へ進み、クイックリターンフラ
グＦをセットした後に当該処理を終了する。また、差分
が５０rpm 未満であれば、通常の制御を継続すべく、ク
イックリターンフラグＦをセットすることなく、当該エ
ンジン回転数制御を終了する。
【００８１】一方、前記ステップＳ５２においてシフト
ダウン中と判定されると、ステップＳ５３では、前記今
回のエンジン回転数Ｎe と前記ステップＳ１２で記憶さ
れたエンジン回転数Ｎe1との差（Ｎe −Ｎe1）が３００
rpm 以上であるか否かが判定され、前記差分が３００rp
m 以上であれば、さらにステップＳ５４において、前記
ステップＳ５１で更新されるピークホールド値Ｎepと今
回のエンジン回転数Ｎe との差（Ｎep−Ｎe ）が５０rp
m 以上であるか否かが判定される。
【００８２】当該判定は、シフトアップ時にドライバが
エンジンを空吹かししたか否かの判定であり、前記ステ
ップＳ５３、５４の判定がいずれの肯定であると、シフ
トアップ時にドライバが空吹かしをしたと判定されてス
テップＳ５５へ進み、前記クイックリターンクフラグＦ
をセットした後に当該処理を終了する。
【００８３】図２２は、前記ステップＳ２８、Ｓ３６で
実行されるクラッチＯＮ制御の制御方法を示したフロー
チャートである。
【００８４】ステップＳ７０では、車速が略０であるか
否かが判定される。本実施形態では、車速が３km/h以下
であれば略０と判定してステップＳ７２へ進み、シフト
スピンドル３の目標角度θT にニュートラル位置をセッ
トした後にステップＳ７３へ進む。これは、車両が略停
止した状態でのシフトであり、このような場合にはシフ
トショックが生じず、素早いシフトチェンジが望ましい
ためである。
【００８５】また、前記ステップＳ７０において、車速
が３km/h以上と判定されると、ステップＳ７１におい
て、シフトスピンドル３の回動がストッパによって制限
される角度（本実施形態では、±１８度）から６度だけ
戻った第２基準角度（すなわち、±１２度）を目標角度
θT にセットした後にステップＳ７３へ進む。ステップ
Ｓ７３では、アングルセンサ２８によって現在のシフト
スピンドル３の回転角度θ0 が検知され、ステップＳ７
４では、前記Ｎe 制御が実行される。
【００８６】ステップＳ７５では、比例積分微分（ＰＩ
Ｄ）制御用のＰＩＤ加算値が求められる。すなわち、前
記ステップＳ７３で検知された現在の回転角度θ0 およ
び目標角度θT の差分（θ0 −θT ）として表される比
例（Ｐ）項、Ｐ項の積分値である積分（Ｉ）項およびＰ
項の微分値である微分（Ｄ）項が、それぞれ求められて
加算される。ステップＳ７６では、前記求められたＰＩ
Ｄ加算値に基づいて、ＰＷＭ制御のデューティー比が決
定され、ステップＳ７７において、ＰＷＭ制御が実行さ
れる。
【００８７】図２７は、前記ＰＩＤ加算値とデューティ
ー比との関係を示した図であり、ＰＩＤ加算値の極性が
正であれば、その値に応じて正のデューティー比が選択
され、ＰＩＤ加算値の極性が負であれば、その値に応じ
て負のデューティー比が選択される。ここで、デューテ
ィー比の極性は、ＰＷＭ制御されるＦＥＴの組み合わせ
を示し、例えば５０％のデューティー比とは、ＦＥＴ
を導通させてＦＥＴを５０％のデューティー比でＰＷ
Ｍ制御することを意味し、−５０％とデューティー比と
は、ＦＥＴを導通させてＦＥＴを５０％のデューテ
ィー比でＰＷＭ制御することを意味する。
【００８８】ステップＳ７８では、第６タイマの計時時
間が１００ｍｓを超えたか否かが判定され、最初は第６
タイマが計時を開始していないのでステップＳ７９へ進
む。ステップＳ７９では、第５タイマの計時が開始され
る。ステップＳ８０では、第５タイマの計時時間が１０
ｍｓを超えたか否かが判定され、初めは超えていないの
でステップＳ７３へ戻り、前記ステップＳ７３〜Ｓ８０
の各処理が繰り返される。
【００８９】その後、図２３の時刻ｔ5 において、第５
タイマの計時時間が１０ｍｓを超えると、ステップＳ８
１では第５タイマがリセットされ、ステップＳ８２で
は、クイックリターンクフラグＦがセット状態にあるか
否かが判定される。ここで、クイックリターンクフラグ
Ｆがセット状態にあると、ステップＳ８３では、クイッ
クリターン制御を実行すべく、現在の目標角度から２な
いし４度だけ減じた角度が新たな目標角度として登録さ
れ、クイックリターンクフラグＦがセット状態ではない
と、ステップＳ８４において、現在の目標角度から０．
２度だけ減じた角度が新たな目標角度として登録され
る。
【００９０】ステップＳ８５では、目標角度がニュート
ラル角度に近いか否かが判定され、目標角度がニュート
ラル角度に十分に近付くまで前記ステップＳ７３〜Ｓ８
５の処理が繰り返される。その後、目標角度がニュート
ラル角度に十分に近付くと、ステップＳ８６では、目標
角度としてニュートラル角度が登録され、ステップＳ８
７では、第６タイマが計時を開始する。
【００９１】一方、前記ステップＳ７８において、第６
タイマの計時時間が１００ｍｓを超えたと判定される
と、ステップＳ９０では、第６タイマがリセットされ
る。ステップＳ９１では、クイックリターンクフラグＦ
がリセットされ、ステップＳ９２では、スイッチング回
路１０５のＰＷＭ制御が終了される。
【００９２】なお、高速走行時または高エンジン回転時
にギアがニュートラル状態からシフトされると、比較的
大きなエンジンブレーキが作用してエンジンに過大な負
荷が加わる。そこで、本実施形態では車速が１０ｋｍ／
ｈ以上またはエンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上であ
ると、シフトアップスイッチ５１がオン操作されても前
記図１６の制御を阻止する変速禁止システムが設けられ
ている。
【００９３】図１１は、前記変速禁止システムの機能ブ
ロック図である。ニュートラル検知部８１は、ギアがニ
ュートラル位置にあると“Ｈ”レベルの信号を出力す
る。車速判定部８２は、車速が１０ｋｍ／ｈ以上である
と“Ｈ”レベルの信号を出力する。エンジン回転数判定
部８３は、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上である
と“Ｈ”レベルの信号を出力する。
【００９４】ＯＲ回路８４は、車速判定部８２またはエ
ンジン回転数判定部８３の出力が“Ｈ”レベルであると
“Ｈ”レベルの信号を出力し、ＡＮＤ回路８５は、ＯＲ
回路８４の出力およびニュートラル検知部８１の出力が
“Ｈ”レベルであると“Ｈ”レベルの信号を出力する。
変速禁止部８６は、ＡＮＤ回路８５の出力が“Ｈ”レベ
ルであると、シフトアップスイッチ５１がオン操作され
ても前記図１６の制御を阻止する。
【００９５】但し、１速からの加速中で、車速が１０ｋ
ｍ／ｈ以上あるいはエンジン回転数が３０００ｒｐｍ以
上で誤ってニュートラルへシフトしてしまった場合は再
加速に時間がかかってしまうので、上記した変速禁止シ
ステムを付加するのであれば、車速走行中（例えば、車
速が３ｋｍ／ｈ以上）の場合にはニュートラルへのシフ
トを禁止するシステムを更に付加しても良い。
【００９６】
【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が達
成される。
【００９７】(1) 変速軸が一方側または他方側の回動限
界まで揺動されれば、その際の変速軸の各回転角度に基
づいて変速軸の中点（ニュートラル位置）が求められる
ので、常に正確なニュートラル位置を求められる。
【００９８】(2) 変速軸のニュートラル位置検知が進む
ほど、検知された回転角度の正当性を判別するための許
容範囲が狭まるので、ノイズ等の影響を受けて狂った回
転角度が入力されても、これを除去することができるの
みならず、その除去能力も徐々に向上する。
【００９９】さらに、許容範囲を越える回転角度が検知
されるごとに前記許容範囲が徐々に広げられるので、例
えば角度センサの劣化等が原因で回転角度として従来よ
りも大きな値が検知されるようになっても、これが狂っ
た回転角度として除去され続けてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動式変速装置が搭載される車両の操
作部の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態である電動式変速装置の駆
動系の主要部の構成を示した部分断面図である。
【図３】スリーブとギアとが係合した状態の概念図であ
る。
【図４】本発明のスリーブの斜視図である。
【図５】本発明のギアの斜視図である。
【図６】スリーブの凸側ダボ３２の部分拡大図である。
【図７】ギアの凹側ダボ４２の部分拡大図である。
【図８】凸側ダボ３２と凹側ダボ４２との係合状態を示
した図である。
【図９】従来のスリーブの斜視図である。
【図１０】従来のギアの斜視図である。
【図１１】変速禁止システムの機能ブロック図である。
【図１２】従来のスリーブとギアとの係合タイミングを
模式的に示した図である。
【図１３】本発明のスリーブとギアとの係合タイミング
を模式的に示した図である。
【図１４】本発明の一実施形態である電動式変速装置の
制御系の主要部の構成を示したブロック図である。
【図１５】図１４に示したＥＣＵ１００の構成例を示し
たブロック図である。
【図１６】本発明の一実施形態のフローチャート（その
１）である。
【図１７】本発明の一実施形態のフローチャート（その
２）である。
【図１８】本発明の一実施形態のフローチャート（その
３）である。
【図１９】本発明の一実施形態のフローチャート（その
４）である。
【図２０】本発明の一実施形態のフローチャート（その
５）である。
【図２１】本発明の一実施形態のフローチャート（その
６）である。
【図２２】本発明の一実施形態のフローチャート（その
７）である。
【図２３】本発明のよるシフトスピンドルの動作タイミ
ングチャートである。
【図２４】押し付け制御におけるデューティー比の可変
制御方法を示した図である。
【図２５】本発明のよるシフトスピンドルおよびエンジ
ン回転数の動作タイミングチャート（シフトアップ時）
である。
【図２６】本発明のよるシフトスピンドルおよびエンジ
ン回転数の動作タイミングチャート（シフトダウン時）
である。
【図２７】ＰＩＤ加算値とデューティー比との関係を示
した図である。
【符号の説明】
１…駆動モータ ２…減速ギア機構 ３…シフトスピンドル ５…変速クラッチ １０…シフトドラム １１…シフトフォーク ２８…アングルセンサ ３０…スリーブ ４０…ギア ５１…シフトアップスイッチ ５２…シフトダウンスイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動モータによって一方側または他方側
    に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を検知す
    る角度センサとを具備し、前記変速軸のニュートラル位
    置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定の変速
    制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュー
    トラル位置決定方法において、 一方側または他方側の回動限界まで揺動された変速軸の
    各回転角度をそれぞれ検知し、 前記一方側および他方側の回動限界で検知された回転角
    度の中間点を変速軸のニュートラル位置として更新登録
    することを特徴とする電動式変速装置における変速軸の
    ニュートラル位置決定方法。
  2. 【請求項２】 駆動モータによって一方側または他方側
    に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を検知す
    る角度センサとを具備し、前記変速軸のニュートラル位
    置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定の変速
    制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュー
    トラル位置決定方法において、 一方側または他方側の回動限界まで揺動された変速軸の
    各回転角度をそれぞれ検知し、 前記検知された各回転角度が、それぞれ一方側または他
    方側許容範囲内にあるか否かを判定し、 前記各回転角度がそれぞれ前記各許容範囲内にあれば、
    各回転角度を、それぞれ一方側または他方側最大角度と
    して更新登録すると共に、前記一方側または他方側許容
    範囲を縮小し、 前記各回転角度がそれぞれ前記一方側または他方側許容
    範囲内になければ、当該一方側または他方側許容範囲を
    拡大し、 前記一方側および他方側最大角度の中間を変速軸のニュ
    ートラル位置として更新登録することを特徴とする電動
    式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方
    法。
JP21194098A 1998-07-10 1998-07-10 電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法 Expired - Fee Related JP4165779B2 (ja)

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