JP2000130571A - 歯車変速機の制御方式および制御装置 - Google Patents

歯車変速機の制御方式および制御装置

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JP2000130571A JP10308967A JP30896798A JP2000130571A JP 2000130571 A JP2000130571 A JP 2000130571A JP 10308967 A JP10308967 A JP 10308967A JP 30896798 A JP30896798 A JP 30896798A JP 2000130571 A JP2000130571 A JP 2000130571A
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shift
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clutch mechanism
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Tatsuhiro Miyake
立洋 三宅
Yoshie Miyazaki
剛枝 宮崎
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Aisin AI Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバーの変速操作の要求に応じかつクラ
ッチ機構の耐久性への影響や車両ショック、異音の抑制
に有効な変速のための自動操作を実現する。 【解決手段】変速用の歯車列２は、その噛合い組合わせ
をクラッチ機構３を駆動するアクチュエータ７Ａ、７Ｂ
を操作する操作手段１０によって切換えることができ
る。操作手段１０は、操作レバー部材８とＥＣＵ９を備
えている。ＥＣＵ９は、操作バー部材８が操作されると
操作時期を判断し、その時のアクセル開度よりアクチュ
エータ７Ａ，７Ｂの作動速度を制御する。すなわち、ア
クセル開度の大きさに比例してアクチュエータ７Ａ，７
Ｂの作動速度を設定し、クラッチ機構３の切換え動作に
要する時間がアクセル開度に反比例するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変速用の歯車列の
噛合いの組合わせを切換えるブレーキ、クラッチ等の機
構を電気的に制御可能な流体圧式アクチュエータあるい
は電気式アクチュエータで動作させる自動操作が可能な
歯車変速機において、該アクチュエータの操作を制御す
る方式および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の変速機は、基本的に変速用の
歯車列と、該歯車列の組合せを切換える機構と、該機構
を操作する操作手段とを具備するものである。例えば変
速用の歯車列が複数のシャフト上に噛合い状態で装着さ
れる変速機では、歯車列の組合せを一種のクラッチ機構
であるシンクロメッシュ機構を操作手段によってシフト
アンドセレクト操作することにより切換え、エンジンか
らの回転動力を変速して出力する。
【０００３】上記変速機において、操作手段にクラッチ
機構を作動させる電気的制御可能な流体圧式あるいは電
気式のアクチュエータを設け、該アクチュエータをＥＣ
Ｕの指令で操作する自動操作タイプの歯車変速機が開発
されようとしている。この自動操作タイプの歯車変速機
においては、シンクロメッシュ機構等の耐久性を考慮し
かつ車両ショックや異音を抑えた変速を行うようにして
いる。
【０００４】シンクロメッシュ式変速機では、例えばシ
フトセレクトシャフトをシフトフォークから抜くシフト
抜き領域、シフトフォークをセレクトするセレクト領
域、シンクロナイザリングがギヤに摩擦接触する同期領
域及びスリーブがギヤと噛合する押分け領域の４つの領
域が存在し、同期領域の時間を短くするほどスリーブや
シンクロナイザリング、コーン等の耐久性が劣化し、押
分け領域でのシフトフォークのストローク速度を上げる
ほど異音や車両ショックが大きくなる。
【０００５】このため、自動操作方式を採る変速機で
は、シフトフォークを操作するアクチュエータの駆動量
（流体圧式では流速、圧力等、電気式では駆動電圧、電
流等）を、変速時間がある程度長くなるような値に設定
して機構の耐久性を高めたり異音や車両ショックが軽減
されるようしている。従って、従来の自動操作タイプの
変速機においては、機構の耐久性を高めたり、車両ショ
ックや異音が発生しないこと優先した考えでアクチュエ
ータを作動するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
シンクロメッシュ式変速機の場合、従来より人為操作に
よって作動させていたシンクロメッシュ機構をアクチュ
エータで駆動するもので、人為操作の要求に相当するア
クチュエータの作動が必要となる。すなわち、ドライバ
ーは、アクセルを大きく踏込んだとき、素早い変速操作
を行い、車速の立上がりが短時間で行われることを期待
する。このようなドライバーの要求に対しアクチュエー
タが機構の耐久性を重視した変速時間を無視した作動を
行うことは、ドライバーの変速時間に対する要求に機構
動作の応答が遅れ、ドライバーが違和感を感じるという
問題を生じる。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、変速時のアクセル開度によりドライバーの変速時間
に対する要求と機構の耐久性、車両ショック、異音の発
生にも考慮した自動操作を行う歯車変速機の制御方式お
よび制御装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の変速機の制御方式は、変速用の歯車列と、該歯車列
の噛合いの組合わせを切換えることにより変速を行うク
ラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するアクチュエー
タと、該アクチュエータを操作する操作手段とを備えた
歯車変速機の制御方式であって、前記操作手段への操作
に基づいて変速時期と判断した時、アクセル開度を検知
し、前記アクセル開度の大きさに比例して前記アクチュ
エータの作動速度を設定し、前記クラッチ機構の切換え
動作に要する時間を該アクセル開度に反比例するように
したことを特徴とするものである。
【０００９】同様に課題を解決した本発明の変速機の制
御装置は、変速用の歯車列と、該歯車列の噛合いの組合
わせを切換えるクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動
する電気的に制御可能なアクチュエータと、該アクチュ
エータの操作を制御するＥＣＵを有する操作手段とを備
えた歯車変速機の制御装置であって、前記ＥＣＵは、変
速時期を判断しアクセル開度を検知する判断手段と、該
アクセル開度の大きさに比例させた前記アクチュエータ
の作動速度あるいは該アクセル開度の大きさに反比例さ
せた変速時間を求め、得られた作動速度あるいは変速時
間で前記アクチュエータが作動するように該アクチュエ
ータへの駆動量を設定する演算手段と、該演算手段で求
めた駆動量の供給とともに前記アクチュエータに作動指
令を行う指令手段とを具備することを特徴とするもので
ある。
【００１０】
【作用】本発明の歯車変速機の制御方式においては、変
速時のアクセル開度が大きいほど、アクチュエータの作
動速度が早くされ、あるいはアクセル開度が大きいほど
短い時間で該アクチュエータの作動を完結させる。従っ
て、ドライバーの変速時間に対する要求に応じた自動操
作でアクチュエータを作動させることができる。
【００１１】また、アクセル開度が小さいときには、ア
クチュエータの作動速度が遅くされ、クラッチ機構の耐
久性への影響を軽減しかつ車両ショックや異音の抑制を
優先した変速が行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の歯車変速機の制御方式及
び制御装置は、手動変速機にも自動変速機にも適用する
ことができる。手動変速機に適用する場合、アクチュエ
ータはシフトセレクトシャフト又はシフトフォークに配
設することができる。シフトセレクトシャフトに配設す
る場合は、一つのアクチュエータでよい。シフトフォー
クに配設する場合で、該シフトフォークが複数あるもの
では、各シャフト毎にアクチュエータを配設しても、シ
フトセレクトレバーに相当する別途の切換手段を設けれ
ば、一つのアクチュエータでも可能である。
【００１３】自動変速機に適用する場合、アクチュエー
タは各箇所のクラッチやブレーキに配設する。アクチュ
エータは、直動シリンダ等の流体圧式アクチュエータ、
モータ等の電気アクチュエータを用いることができる。
モータの場合は、例えばラックアンドピニオン機構によ
りシフトセレクトシャフト又はシフトフォークのストロ
ーク動に変換することができる。
【００１４】変速時期の判断は、ドライバーの変速レバ
ー又は変速スイッチへの操作を検知したり、ＥＣＵの変
速マップに基づく変速指令を検知して行うことができ
る。操作手段は、ＥＣＵと電気スイッチ式の操作レバー
等から構成することができる。操作レバーは、手動変速
機の場合、Ｈ式操作レバーでも加速、減速式の直動レバ
ーでもよい。また、ステアリングホイール等に設けるス
イッチでもよい。ＥＣＵの演算手段は、アクセル開度と
変速時間の関係をデータ化したマップやアクセル開度と
アクチュエータの作動速度の関係をデータ化したマップ
を使用し、てアクセル開度に応じた変速時間、作動速度
を求めることができる。
【００１５】ＥＣＵが変速時間を設定する場合は、この
変速時間内に確実に一つの変速が完結するように、アク
チュエータの作動速度を変速の途中でも演算により変更
することができる。この場合、アクチュエータの作動位
置を検出するセンサの位置情報に基づいて変速速度を修
正することができる。ＥＣＵが変速速度を設定する場合
は、この変速速度を常に維持した変速を行う。
【００１６】
【実施例】本発明を更に実施例により詳細に説明する。
図１は本発明の歯車変速機の制御方式の一実施例を示す
フローチャートである。本実施例を採用する車両の変速
機は、図２に示すように、変速機本体１に歯車列２を備
え、該歯車列２はその噛合い組合わせを切換えるシンク
ロメッシュ機構としてのクラッチ機構３、３…を有す
る。クラッチ機構３は、各シフトフォーク４、４…によ
って歯車列２の軸方向にシフト可能に構成され、各シフ
トフォーク４の基端にはシフトセレクトシャフト５の先
端が選択的に係合する回転選択式のゲート部材６が取付
けられている。シフトセレクトシャフト５は、回転型の
セレクトアクチュエータ７Ａと直動型のシフトアクチュ
エータ７Ｂによって回転方向（セレクト方向）とシフト
方向に駆動される。
【００１７】アクチュエータ７Ａ、７Ｂは、油圧あるい
は電気で駆動され、油圧の場合は、油圧回路の作動油圧
や流量を制御する各電磁ソレノイド弁への電流の供給に
よって、電気の場合は、モータ等への電流の供給によっ
て、それぞれシフトセレクトシャフト５をセレクト動作
とシフト動作を行わせることができるものである。アク
チュエータ７Ａ、７Ｂは、シフト位置、セレクト位置を
検出するセンサ（図示略）を有している。また、アクチ
ュエータ７は、電気スイッチ式の操作レバー部材８とＥ
ＣＵ９からなる操作手段１０によって操作可能に構成さ
れている。
【００１８】そして、ＥＣＵ９には、少なくともアクセ
ルペダルの踏み角を検出するアクセル開度センサ１１が
接続されている。上記構成を具備した歯車変速機の制御
方式は、図１に示すように「変速時間優先の制御Ｓ３」
と「耐久性、異音に有効な制御Ｓ４」の２種類の制御を
選択的に行うものである。制御の手順は、例えばＥＣＵ
１０に組込まれたプログラムで設定される。図１におい
て、Ｓ１は変速操作の有無を判断するステップ、Ｓ２は
アクセル開度センサ１１の角度信号１１ａを検知して判
断するステップである。ＥＣＵ１０は、操作レバー部材
８が操作されるとＳ１で操作時期と判断し、アクセル開
度センサ１１から角度信号１１ａを取込む。そして、角
度信号１１ａの値が所定値θより大きいか等しい時、Ｅ
ＣＵ９は、「変速時間優先の制御Ｓ３」を行い、角度信
号１１ａの値が所定値θより小さい時、「耐久性、異音
に有効な制御Ｓ４」を行う。
【００１９】Ｓ３とＳ４の違いは、例えば変速時間の長
短、あるいは変速速度の速い遅いの二段階に設定するこ
とができる。Ｓ３の変速を行う場合は短い変速時間（速
い変速速度）でクラッチ機構３の切換えが完了するよう
に、電気アクチュエータ７へ供給する駆動電流量を大き
くする。駆動電流量が大きいと、シフトセレクトシャフ
ト５、シフトフォーク４及びクラッチ機構３の動作時間
が短くなり、シフト抜き領域、セレクト領域、同期領域
及び押分け領域からなる変速動作の各領域での時間が短
縮されて、ドライバーの変速操作に応じた変速動作を行
うことができる。Ｓ４の変速を行う場合は、電気アクチ
ュエータ７へ供給する駆動電流量を小さくする。駆動電
流量が小さければ、各領域の時間が長くなり、クラッチ
機構３の耐久性が優先され、かつ異音や車両ショックの
発生が抑えられる。
【００２０】駆動電流量は一定値でもよいが、シフト抜
き領域、セレクト領域、同期領域及び押分け領域からな
る変速動作の各領域に必要な大きさに変化させることも
できる。次に図２に示す歯車変速機の制御装置のより詳
細な実施例を図３に示すと共に他の制御方式を説明す
る。
【００２１】図３において、図２と共通の要素には同一
符号を付し、点線内がＥＣＵ９である。ＥＣＵ９は、操
作レバー部材８からの操作有りを示す信号８ａとアクセ
ル開度センサ１１からの角度信号１１ａとを入力し、角
度信号１１ａに基づいてシフトアクチュエータ７Ｂとセ
レクトアクチュエータ７Ａの作動速度を制御するもので
あり、シフトアクチュエータ７Ｂ、７Ａは、油圧および
流量の制御を行う電磁ソレノイド弁をもつ油圧回路１２
によって操作される。
【００２２】ＥＣＵ９は、操作有りを示す信号８ａと角
度信号１１ａとを入力し、信号８ａにより変速時期を判
断しかつ角度信号１１ａによりアクセル開度を検知する
判断手段９１と、角度信号１１ａのアクセル開度の大き
さに反比例させたシフトアクチュエータ７Ｂ、セレクト
アクチュエータ７Ａと変速時間（図４参照）を求め、得
られた変速時間でシフトアクチュエータ７Ｂ、セレクト
アクチュエータ７Ａが作動するように油圧回路１２の各
ソレノイド１２１〜１２４への供給電流量を設定する演
算手段９２と、該演算手段９２で求めた供給電流量の指
示値データ９２ａをアナログ信号に変換してその指令電
流値９３ａを出力すると共に、操作有りを示す信号８ａ
に基づく作動開始指令９３ｂを出力する指令手段９３
と、指令手段９３からの作動開始指令９３ｂａにより指
令電流値９３ａに応じた電力出力を油圧回路１２の各ソ
レノイド１２１〜１２４に供給する駆動回路９４とから
構成されている。
【００２３】油圧回路１２の各ソレノイド１２１〜１２
４は、油圧回路１２を介してシリンダ式のセレクトアク
チュエータ７Ａ、シフトアクチュエータ７Ｂへの作動油
圧及び作動油の流量を制御する各制御弁を駆動するもの
であって、作動油圧によりセレクトアクチュエータ７
Ａ、シフトアクチュエータ７Ｂの作動方向と作動圧が設
定され、流量によりセレクトアクチュエータ７Ａ、シフ
トアクチュエータ７Ｂの作動速度が設定される。これに
より、ＥＣＵ９は、変速時間を短くする場合、流量が多
くなるように制御弁の開度を大きくする電流を所定のソ
レノイドに供給する。反対に変速時間を長くする場合
は、流量が少なくなるように制御弁の開度を小さくする
電流をそのソレノイドに供給する。
【００２４】しかして、図３に示すシフトフォーク４を
操作する構成は、図２に示すシフトセレクトシャフト５
を例えば直交した二つのシャフト５Ａ、５Ｂとして模式
的に示しており、一方のシャフト５Ａは、セレクトアク
チュエータ７Ａのピストンと連設され、他方のシャフト
５Ｂはシフトアクチュエータ７Ｂのピストンと連設され
ている。
【００２５】しかして、ゲート部材６は、回転選択式で
なく、スライダ６Ａと該スライダ６Ａが嵌合状態で移動
する嵌合溝６Ｃをもった結合子６Ｂとから構成されてい
る。結合子６Ｂには、各シフトフォーク４の基端と連結
されている。そして、シャフト５Ａは、スライダ６Ａを
＋Ｘ方向に移動させることができる。なお、スライダ６
Ａの−Ｘ方向への移動は例えば図示しないバネにて行っ
ている。
【００２６】シャフト５Ｂを±Ｙ方向に移動させるシフ
トアクチュエータ７Ｂは、スライダ６Ａと一体的に構成
される。従って、この構成では、シフトアクチュエータ
７Ｂはセレクトアクチュエータ７Ａのセレクト動作に連
動して±Ｘ方向に移動することができる。上記油圧回路
１２、シフトアクチュエータ７Ｂ、セレクトアクチュエ
ータ７Ａ、ゲート回路６及びシフトフォーク４の構成に
より、セレクトアクチュエータ７Ａでスライダ６Ａが移
動して選択された結合子６Ｂは、シフトアクチュエータ
７Ｂの±Ｙ方向の作動によってスライダ６Ａを介して所
定のシフトフォーク４を±Ｙ方向にストロークさせ、ク
ラッチ機構３（図２）を動作させることができる。
【００２７】上記構成からなる歯車変速機の制御装置の
動作（制御方式）を図６を参照して説明する。図６に示
すフローチャートは、ＥＣＵ９に書き込まれたプログラ
ムに相当する。すなわち、ステップＳ１１〔変速操作さ
れたか〕は判断手段９１で行われ、操作レバー部材８か
らの信号８ａの有無を判断している。操作レバー部材８
が操作されない間はループ処理が行われ、信号８ａが検
出されるとステップＳ１２〔アクセル開度検知〕を行っ
てステップＳ１３に進む。
【００２８】ステップＳ１３〔アクセル開度に反比例さ
せた変速時間を演算〕は、演算手段９２で行われ、図４
に示すアクセル開度と変速時間のマップより変速時間を
求める。変速時間は図４のマップの直線性を利用して演
算によって求めてもよい。演算手段９２は、変速時間を
求めると、次ステップＳ１４〔変速時間内にシフトフォ
ークを挙動完結させるアクチュエータへの作動流体の流
量を求める〕へ進む。Ｓ１４は、具体的に変速内容（ス
ライダ６Ａの移動量）に応じたセレクトアクチュエータ
７Ａ及びシフトアクチュエータ７Ｂの作動に要する作動
時間が求めた変速時間と一致するように、セレクトアク
チュエータ７Ａ及びシフトアクチュエータ７Ｂの作動速
度を計算し、更にその作動速度を与える流量（流速）を
計算する。 続くステップＳ１５〔求めた流量がアクチ
ュエータへ送給されるように制御弁の開度を指示し作動
指令する〕は、Ｓ１４で求めた流量に対応した制御弁の
開度を計算し、この開度に制御弁を開く所定ソレノイド
への電流量を計算するものである。簡潔に言えば、変速
時間に対応した電流量を求めている。Ｓ１４、Ｓ１５の
計算は経験則から予め計算できるため、従って、図４の
マップは、アクセル開度に対応した電流量を示している
ことになり、ドライバーの変速操作があると、その要求
に応じた違和感のない作動速度でシフトアクチュエータ
７Ｂ及びセレクトアクチュエータ７Ａを作動できること
になる。
【００２９】すなわち、変速時のアクセル開度が大きい
ほど、シフトアクチュエータ７Ｂ、セレクトアクチュエ
ータ７Ａの作動速度が早くされ、ドライバーの変速時間
に対する要求に応じた制御をクラッチ機構３に与え、そ
の動作を完了することができる。また、アクセル開度が
小さいほど、シフトアクチュエータ７Ｂ、セレクトアク
チュエータ７Ａの作動速度が遅くされ、変速時間が長く
なってクラッチ機構３の耐久性、車両ショックや異音の
抑制を優先した自動変速を行うことができる。
【００３０】なお、ＥＣＵ９は、例えばシフトアクチュ
エータ７Ｂ、セレクトアクチュエータ７Ａの作動位置を
検出するセンサ（図示略）からの信号で変速時間内に変
速が行われるか否かを判断することができる。そして、
変速時間内に変速が完了しないと判断したり速すぎると
判断した場合は、シフトアクチュエータ７Ｂまたはセレ
クトアクチュエータ７Ａの作動速度を大きくしたり小さ
くしたりする。
【００３１】上記変速時間を基準に行う変速操作とは別
に、ＥＣＵ９は、変速時間を重視した変速操作を行うこ
とができる。この場合、演算手段９２は、図５に示す作
動速度とアクセル開度との関係を書き込んであるマップ
を使用することができる。図５のマップは、アクセル開
度の大きさに比例した作動速度が読出され、アクセルペ
ダルの踏み角が大きいほど、速い作動速度を設定し、こ
の作動速度を維持するようにシフトアクチュエータ７
Ｂ、セレクトアクチュエータ７Ａが作動される。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明の歯車変速機の
制御方式及び制御装置によれば、ドライバーの変速操作
の要求に応じて自動操作用のアクチュエータの作動速度
を早くしたり遅くできるようにしたので、ドライバーの
変速操作の要求にも満足できる自動操作と、クラッチ機
構の耐久性への影響や車両ショック、異音の抑制とに有
効な変速が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の歯車変速機の制御方式の一実施例を
示すフローチャートである。
【図２】 図１の制御方式を行う歯車変速機の制御装置
の構成を示す概略図である。
【図３】 図２に示す歯車変速機の制御装置をより具体
化した構成図である。
【図４】 図３のＥＣＵで使用するマップの一例であ
り、縦軸が変速時間、横軸がアクセル開度を表す特性図
である。
【図５】 図３のＥＣＵで使用するマップの別の例であ
り、縦軸が作動速度、横軸がアクセル開度を表す特性図
である。
【図６】 図３の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…変速機、２…歯車列、３…クラッチ機構、４…シフ
トフォーク、５…セレクトシャフト、６…ゲート部材、
７Ａ…セレクトアクチュエータ、７Ｂ…シフトアクチュ
エータ、８…操作レバー部材、９…ＥＣＵ、１０…操作
手段、１１…アクセル開度センサ、１２…油圧回路、９
１…判断手段、９２…演算手段、９３…指令手段。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変速用の歯車列と、該歯車列の噛合いの
    組合わせを切換えることにより変速を行うクラッチ機構
    と、該クラッチ機構を駆動するアクチュエータと、該ア
    クチュエータを操作する操作手段とを備えた歯車変速機
    の制御方式であって、 前記操作手段への操作に基づいて変速時期と判断した
    時、アクセル開度を検知し、 前記アクセル開度の大きさに比例して前記アクチュエー
    タの作動速度を設定し、前記クラッチ機構の切換え動作
    に要する時間を該アクセル開度に反比例するようにした
    ことを特徴とする歯車変速機の制御方式。
  2. 【請求項２】 変速用の歯車列と、該歯車列の噛合いの
    組合わせを切換えるクラッチ機構と、該クラッチ機構を
    駆動する電気的に制御可能なアクチュエータと、該アク
    チュエータの操作を制御するＥＣＵを有する操作手段と
    を備えた歯車変速機の制御装置であって、 前記ＥＣＵは、変速時期を判断しアクセル開度を検知す
    る判断手段と、該アクセル開度の大きさに比例させた前
    記アクチュエータの作動速度あるいは該アクセル開度の
    大きさに反比例させた変速時間を求め、得られた作動速
    度あるいは変速時間で前記アクチュエータが作動するよ
    うに該アクチュエータへの駆動量を設定する演算手段
    と、該演算手段で求めた駆動量の供給とともに前記アク
    チュエータに作動指令を行う指令手段とを具備すること
    を特徴とする歯車変速機の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記アクセル開度が所
    定量より大きい時、前記変速時間を短くする作動速度の
    駆動量を前記アクチュエータに設定し、該アクセル開度
    が所定量より小さい時、該変速時間を長くする作動速度
    となる駆動量を該アクチュエータに設定する請求項２記
    載の歯車変速機の制御装置。
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