JP2002098226A - 同期噛合式変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ショックの度合を定量化して、これを各種アク
チュエータの制御に有効に活用して、変速機に発生する
ショックを低減できる同期噛合式変速機の制御装置を提
供する。 【解決手段】車両加速度の時間変化率および／または出
力トルクの時間変化率からなるショック情報を求める演
算手段と、この演算手段により求めたショック情報に基
づいて車両に発生するショックを定量化するショック定
量化手段と、を備えることを特徴とする同期噛合式変速
機の制御装置。定量化されたショック度合に応じて、例
えば、シフトアチュエータ制御手段がシフトストローク
速度を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータに
よりクラッチ操作やシフト操作がなされる同期噛合式変
速機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、モータ等により駆動される車
両（乗用車、バス、トラック等）は、運転状況に応じた
速度、駆動力を得るために、変速機を備える。変速機に
は、一般に、オートマチックトランスミッション（Ａ
Ｔ）やＣＶＴの他に、マニュアルトランスミッション
（ＭＴ）がある。一般的なＭＴは、エンジン等の駆動源
から入力を受けて回転するカウンタシャフト（入力軸）
と、プロペラシャフト等に出力回転を伝達するメーンシ
ャフト（出力軸）と、カウンタシャフト上に配設固定さ
れた複数のカウンタギヤと、このカウンタギヤと常時噛
合うと共にメーンシャフト上に遊転可能に配設された複
数の遊転ギヤと、メーンシャフトと一体的に回転するシ
ンクロナイザハブの外周にスプライン嵌合して出力軸の
軸方向にストローク（スライド）可能なスリーブと、次
に述べるシンクロメッシュ機構とを備える。シンクロメ
ッシュ機構は、スリーブの移動に応じて、スリーブと遊
転ギヤとの間でシンクロナイザリング等を介して同期を
とり、スリーブと遊転ギヤとをスプライン嵌合させて所
望の変速段を達成するものである。

【０００３】このような、従来のＭＴでは、運転者自身
がクラッチ操作とシフト操作とを行うことにより、所望
の変速が達成されていた。例えば、シフト操作を行う場
合、運転者がフロア（またはコラム）シフトレバーを所
望の変速段に移動させると、シフトレバーの動きは、シ
フトフォークシャフトとその先端に設けられたシフトフ
ォークに伝えられ、シフトフォークに係止されたスリー
ブがスライドして、所望の変速段が達成される。

【０００４】ところが、最近、基本的な構造をＭＴとし
ながらも、運転者の操作負担を軽減するために、油圧、
空圧、電動等の駆動源（アクチュエータ）によりクラッ
チ操作やシフト操作が行われる変速機（以下では、この
ような変速機を「自動変速機」と称する。）が開発され
つつある。そして、アクチュエータを制御することによ
り、運転状況に応じた完全な自動変速や運転者の意思に
基づいた半自動的な変速を達成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の自
動変速機でも、クラッチの断続や変速に際して、回転変
動やトルク変動が各部材に生じることに変わりない。こ
のため、急激な回転変動等を伴うと乗員が不快に感じる
ショックを発生する。そして、自動変速機の開発に当
り、このようなショックが生じないように、クラッチア
クチュエータやシフトアクチュエータを制御することが
求められる。しかし、運転者が自らシフト操作を行う場
合ならいざしらず、微妙なシフト操作等をアクチュエー
タが行う場合、ショックの低減は容易ではなく、また、
各自動変速機の個体差や経年劣化等も加わるため、ショ
ックの低減は一層困難となる。

【０００６】そこで、本発明者は、先ず、そのショック
について定量的な評価を行うことを考え、次に、その定
量化されたショックの程度に応じて各種アクチュエータ
等を制御することにより、ショックの低減を図ることを
目指した。本発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであり、先ず、ショックを定量評価できる同期噛合
式変速機の制御装置を提供することを目的とする。次
に、そのショックの定量評価をショック低減に利用した
同期噛合式変速機の制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者はこの課題を解
決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、車両加速
度の時間変化率や出力トルクの時間変化率からなるショ
ック情報に基づいて、ショックを定量化することを思い
つき、本発明の同期噛合式変速機の制御装置を開発する
に至ったものである。

【０００８】すなわち、本発明の同期噛合式変速機の制
御装置は、駆動源から入力を受けて回転する入力軸と、
車両の駆動軸に出力する出力軸と、該入力軸の回転が伝
達される遊転ギヤと、該出力軸に回転を伝達するシンク
ロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイ
ザハブに対して軸方向に摺動可能であるスリーブと、該
スリーブが移動することにより該スリーブと該遊転ギヤ
とが同期して噛合い所定の変速段を達成するシンクロメ
ッシュ機構と、該駆動源との間に設けられたクラッチの
断続操作を行うクラッチアクチュエータと該スリーブを
移動させてシフト操作を行うシフトアクチュエータとの
少なくとも一方と、を備える同期噛合式変速機であっ
て、前記車両加速度の時間変化率および／または前記出
力トルクの時間変化率からなるショック情報を求める演
算手段と、該演算手段により求めたショック情報に基づ
いて該車両に発生するショックを定量化するショック定
量化手段と、を備えることを特徴とする。

【０００９】クラッチアクチュエータやシフトアクチュ
エータを備える同期噛合式変速機において、その制御装
置が、演算手段とショック定量化手段を備えることによ
り、車両に生じるショックを定量化でき、クラッチアク
チュエータやシフトアクチュエータの制御に有効に活用
することができる。そして、車両加速度の時間変化率や
出力トルクの時間変化率からなるショック情報に基づい
て、ショックを定量化するため、特別な振動センサ等を
必要とせずに、容易にショックの定量化が可能となる。
なお、演算手段とショック定量化手段とは、明確に区別
して考える必要は、必ずしもない。例えば、演算手段と
ショック定量化手段とを一体的に考えると、演算手段に
よる演算結果そのものを、ショックを定量評価したもの
と、考えることもできる。

【００１０】また、前記車両加速度は、車両自体の加速
度そのものに限られるものではなく、それを指標するも
のであれば良く、例えば、出力軸（変速機）の角加速度
や車軸の角加速度でも良い。また、出力トルクも同様で
あり、それを指標するものであれば良く、例えば、車軸
の出力トルクでも、変速機の出力軸の出力トルクでも良
い。

【００１１】また、本発明に係る同期噛合式変速機は、
クラッチアクチュエータとシフトアクチュエータとの少
なくとも一方を備えれば良く、両方を備える必要はな
い。例えば、駆動源がモータであれば、クラッチやクラ
ッチアクチュエータは必ずしも必要ではない。一方、駆
動源がエンジンでも、クラッチのみ自動化する場合であ
れば、シフトアクチュエータは不要となる。勿論、両方
を備えても良い。

【００１２】また、ショック情報についても同様であ
り、車両加速度の時間変化率と出力トルクの時間変化率
との少なくとも一方から構成されれば良い。勿論、両方
により構成されても良い。

【００１３】また、ショックも多形態あり、例えば、車
両走行中の加速度変化に基づくピッチングや車軸の捻れ
変化に基づくピッチング、それらの組合わせ等ある。ま
た、車両走行中に限らず、車両停止中であっても、車軸
のねじれ等によりショックは発生する。そして、それら
のショックを明確に分類することは容易ではないし、必
ずしもその必要もない。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の同期噛合式変速機
の制御装置に係る実施形態を挙げ、本発明をより具体的
に説明する。 （１）演算手段 演算手段は、車両加速度の時間変化率や出力トルクの時
間変化率からなるショック情報を求めるものである。 車両加速度の時間変化率は、例えば、検出した加速度
を時間で１階微分したり、検出した回転数を時間で２階
微分して求めることができる。出力トルクの時間変化率
についても、同様である（演算手段）。

【００１５】車両加速度は、車両に設けた加速度セン
サ（Ｇセンサ）等から直接検出しても良いし、検出した
出力回転数や車輪速等を微分して求めても良い。入力と
出力が連結状態にあるときは、入力回転数を検出し、そ
れを微分して車両加速度の時間変化率を求めることも可
能である。必要であれば、検出した入力回転数を減速比
等を用いて出力回転数に換算しても良い。出力トルクも
同様であり、車軸等に設けたトルクセンサから直接検出
しても良いが、出力回転数等を検出してそれを微分する
ことで求めることもできる。なお、入出力回転数、Ｇセ
ンサ、トルクセンサ等を、適宜上、検出手段と総称す
る。

【００１６】出力回転数は、メーンシャフト（変速機
の出力軸）、プロペラシャフト、ドライブシャフト等に
設けた出力回転数センサ等により検出できる。勿論、ス
ピードメータ用の回転数センサから得られる回転数信号
を利用しても良い。そこで、例えば、出力回転数を検出
する出力回転数検出手段を有し、前記演算手段は、該出
力回転数検出手段により検出された出力回転数の時間変
化率を算出して前記ショック情報を求めるものである、
と好適である。

【００１７】ところで、出力回転数センサ等を設ける
位置によっては、出力軸のねじれ等が影響して、検出し
た出力回転数等のみからでは、ショック情報を精度良く
求められない場合もある。そこで、例えば、前記演算手
段が、前記車両加速度の時間変化率および／または前記
出力トルクの時間変化率を補正する変化率補正手段を有
すると、好適である。特に、出力回転数からショック情
報を求める場合、ショックの発生箇所（つまり、ショッ
ク発生要因）がクラッチやシンクロメッシュ機構等であ
るにも拘らず、出力回転数を検出する位置（例えば、出
力回転数センサを設ける位置）が、例えば、プロペラシ
ャフト後端やドライブシャフト端等であると、正確なシ
ョック情報を得ることができない。そこで、予め算出し
ておいた係数等を用いて、変化率補正手段により補正を
行うと、後述のショックの定量化を一層精度良く行うこ
とができる。

【００１８】（２）ショック定量化手段 ショック定量化手段は、演算手段により求めたショック
情報に基づいて車両に発生するショックを定量化するも
のである。この定量化により、各種アクチュエータの制
御手段等はショック情報を利用し易くなり、各制御にそ
の値を反映させて、ショック低減を図ることが容易とな
る。具体的には、演算手段により得られた演算結果を変
数とした演算式（関数式）により、ショックを定量評価
することができる。勿論、演算結果を直接利用しても良
く、その場合は、関数式を傾き１の一次関数（ｙ＝ｘ）
と考えれば良い。また、マップ化された複数の閾値と比
較して、ショックの程度を離散的に分類して、ショック
を定量化しても良い。

【００１９】（３）ショック要因推定手段とショック低
減要求手段 本発明に係る制御装置は、さらに、前記ショック定量
化手段により定量化されたショックが所定値以上である
ときに該ショックの発生要因を推定するショック要因推
定手段と、該ショック要因推定手段により推定された該
ショックの発生要因に該ショックの程度に応じてショッ
ク低減要求を指令するショック低減要求手段とを備える
と、好適である。推定されたショック発生要因（例え
ば、各種アクチュエータ）に対して、そのショックの程
度に応じたショック低減要求が行なわれるため、適切な
ショックの低減を図れる。

【００２０】なお、「ショックが所定値以上であるとき
にショックの発生要因を推定する」こととしたのは、シ
ョックの程度も様々であり、乗員が体感できないショッ
クもある。このような場合、アクチュエータ等の制御に
問題がないため、敢てショックの発生要因を推定する必
要がないからである。なお、この所定値は、実験等を通
じて、各変速機や車両毎に、適宜設定しておくと良い。
なお、ショックの程度に正負が存在する場合は、その絶
対値で比較するか、正の上限値と負の下限値とを設定し
ておいて比較すると良い。

【００２１】具体例として、本発明に係る制御装置
が、さらに、前記ショック低減要求を受けて、前記シフ
トアクチュエータによるボーク時のシフトストローク速
度を変更するシフトアクチュエータ制御手段を備える
と、好適である。シフトアクチュエータによりスリーブ
を移動させてシフト操作を行う場合、シンクロメッシュ
機構による同期中にショックが発生し易い。特に、スリ
ーブのチャンファとシンクロナイザリングのチャンファ
とが接触して、シンクロナイザリングと遊転ギアのコー
ン部で同期摩擦が生じるボーク時にショックが発生し易
い。このようなショックは、シフトストローク速度を変
更することにより低減可能である。そこで、ショック低
減要求を受けたシフトアクチュエータ制御手段が、ショ
ック度合に応じて、そのシフトストローク速度を変更
（例えば、その速度を低下）することが、ショック低減
に有効となる。

【００２２】また、前記ショック要因推定手段は、シ
ョックの伝達遅れ時間を考慮したものであると、好適で
ある。前述したように、ショックの発生要因から出力回
転数等の検出手段まで離れていることが多い。このた
め、出力軸のねじれ等により、ショック要因が伝達され
て検出手段により検出されるまでに、多少の伝達時間遅
れを生じる。そこで、ショック要因推定手段は、このシ
ョックの伝達遅れ時間を考慮することで、そのショック
発生要因の的中精度を向上させることができる。

【００２３】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明の同期噛合式
変速機の制御装置をより具体的に説明する。 （全体構成）図１に、本発明の実施例に係る自動変速機
システムの全体をブロック図で示した。自動変速機シス
テムは、エンジンを駆動源とし、その駆動入力は、同期
噛合式変速機（以下、「変速機」と称する。）に伝達さ
れる。変速機は、詳細を図示していないが、断続可能な
乾式クラッチを介して、変速機に設けられたクラッチシ
ャフトに伝達される。さらに、その駆動入力は、変速機
のクラッチシャフトからメーンドライブギヤ→カウンタ
シャフト→カウンタギヤ→遊転ギヤ→スリーブ→シンク
ロナイザハブ→メーンシャフトと伝達されて、所定の減
速比の下、駆動出力となる。

【００２４】この自動変速機システムでは、乾式クラッ
チの断続を行うクラッチアクチュエータと、変速段に応
じてスリーブを選択するセレクトアクチュエータと、選
択されたスリーブをストローク（スライド）させるシフ
トアクチュエータと、これらのアクチュエータを制御し
て、変速制御を行う変速機用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とを備える。この変
速機用ＥＣＵが、本発明でいう制御装置の主体を為す。

【００２５】（制御装置）この変速機用ＥＣＵには、出
力回転数センサ（出力回転数検出手段）から出力回転数
信号が、シフトレバー若しくはステアリングスイッチか
ら変速段信号が、アクセルペダルおよびブレーキペダル
に設けられたペダルセンサから踏込量若しくは踏込の有
無に関するペダル信号が、それぞれ入力される。さら
に、変速機用ＥＣＵは、駆動源用ＥＣＵとの間で、変速
情報と駆動源情報とを相互に送受信している。これによ
り、この自動変速機システムでは、運転者の変速指示に
基づく変速の他、速度やスロットル開度等に基づいて完
全な自動変速を行うことも可能である。

【００２６】（１）ところで、本発明でいう演算手段、
ショック定量化手段、変化率補正手段、ショック要因推
定手段、シフトアクチュエータ制御手段は、変速機用Ｅ
ＣＵによって構成される。つまり、それらは、変速機用
ＥＣＵ内のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏポートに接
続されたインターフェース等で形成され、具体的な制御
内容は、プログラムにより処理される。それらの処理
を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

【００２７】先ず、ステップＳ１で、車両のシステム
がＯＮ状態かＯＦＦ状態か判断して、ＯＮ状態である限
り、つまり、全体としてもシステムが終了するまで、図
２のフローチャートに示す処理を繰返す。

【００２８】ステップＳ２で、ＣＰＵを主体とする演
算手段によりショック情報を求める。本実施例では、低
コスト化を図るべく、車両加速度の時間変化率をショッ
ク情報として利用した。この車両加速度の時間変化率
は、出力回転数検出手段である出力回転数センサから得
られた出力回転数信号を、時間に関して２階微分して求
めたものである。

【００２９】ステップＳ３で、演算手段により算出し
た車両加速度の時間変化率を、メモリ（ＲＯＭ等）に記
憶しておいた演算式に基づいて、数値化したショック度
合に変換する（ショック定量化手段）。

【００３０】ステップＳ４で、そのショック度合と予
め設定しておいた所定値とを比較して、低減が必要なシ
ョックか否かを判定する（ショック判定手段）。

【００３１】ステップＳ５で、ショック度合が所定値
以上であるとき、例えば、そのショックが認識された直
前に動作したアクチュエータの検出等を行って、ショッ
クの発生要因を推定する（ショック要因推定手段）。

【００３２】ステップＳ６で、推定された、ショック
の発生要因であるアクチュエータを制御している制御手
段（プログラム）に対し、ショック低減要求を指令す
る。ショック低減要求は、数値化されたショック度合に
応じて、ショック低減を図る方向に、アクチュエータの
制御変数を変更するように指令される（ショック低減要
求手段）。

【００３３】これら一連の処理を繰返すことにより、
各種アクチュエータの制御手段は、制御変数をより適切
な値に変更していく（学習制御）。仮に、一度の処理で
は完全にショックが抑制、防止されないとしても、何度
か繰返すうちに有感のショックが抑制、防止されてい
く。また、変速機各部の経年変化に伴うショックの発生
も有効に抑制、防止できる。

【００３４】（２）次に、シフトアクチュエータ制御手
段を例にとり、ショックの発生要因の推定とショック低
減要求の指令について、より詳細な一例を、図３のフロ
ーチャートに基づいて説明する。

【００３５】ステップＳ１１で、 シフトストローク
が設計上のボーク発生範囲内であり、かつ、入れ制御ま
たはボーク制御の実行中であるか（または、実行中であ
ったか）を判断する（ショック要因推定手段）。なお、
入れ制御とは、ニュトラル状態からボーク点まで所望の
スリーブを移動させてシフト操作を行う際における、シ
フトアクチュエータの制御をいう。

【００３６】ステップＳ１２で、ステップＳ１１の条
件が満足されると、ボーク時のショックと判断し、シフ
トアクチュエータ制御手段にショック度合に応じたショ
ック低減要求を指令する（ショック低減要求手段）。

【００３７】ステップＳ１３で、シフトアクチュエー
タ制御手段は、そのショック低減要求を受けて、シフト
ストローク速度をショック度合に応じて遅くなるよう
に、入れ制御時のシフトストローク速度の制御変数を変
更する。こうして、入れ制御に伴うショックの低減が図
られる。

【００３８】もちろん、ステップＳ１１の条件が不満
足であるときは、ボーク時以外のショックと判断され
（ステップＳ１４）、順に、他のショックの発生要因が
チェックされる（ステップＳ１５）。

【００３９】

【発明の効果】本発明の同期噛合式変速機の制御装置に
よれば、ショックの度合が定量化され、これを各種アク
チュエータの制御等に有効に活用することで、変速機に
発生するショックの低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動変速機システム全体
を示したブロック図である。

【図２】実施例の制御装置による一処理例を示すフロー
チャートである。

【図３】実施例のシフトアクチュエータ制御手段による
一処理例を示すフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 剛枝 愛知県西尾市小島町城山１番地 アイシ ン・エーアイ株式会社内 (72)発明者 神谷 充俊 愛知県西尾市小島町城山１番地 アイシ ン・エーアイ株式会社内 (72)発明者 市川 義裕 岐阜県岐阜市須賀３丁目11番11−202号 Ｆターム(参考） 3J552 MA04 MA13 MA17 NA01 NB01 PA02 RA02 SA26 SB31 SB33 SB35 TA10 TA11 TB18 UA03 VA03Z VA04W VA32Z VA37W VA37Z VA38W VA74W VA76W VB01Z VB08Z VC02W VC04W

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動源から入力を受けて回転する入力軸
   と、車両の駆動軸に出力する出力軸と、該入力軸の回転
   が伝達される遊転ギヤと、該出力軸に回転を伝達するシ
   ンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロ
   ナイザハブに対して軸方向に摺動可能であるスリーブ
   と、該スリーブが移動することにより該スリーブと該遊
   転ギヤとが同期して噛合い所定の変速段を達成するシン
   クロメッシュ機構と、該駆動源との間に設けられたクラ
   ッチの断続操作を行うクラッチアクチュエータと該スリ
   ーブを移動させてシフト操作を行うシフトアクチュエー
   タとの少なくとも一方と、を備える同期噛合式変速機で
   あって、 前記車両加速度の時間変化率および／または前記出力ト
   ルクの時間変化率からなるショック情報を求める演算手
   段と、 該演算手段により求めたショック情報に基づいて該車両
   に発生するショックを定量化するショック定量化手段
   と、 を備えることを特徴とする同期噛合式変速機の制御装
   置。
2. 【請求項２】前記演算手段は、前記車両加速度の時間変
   化率および／または前記出力トルクの時間変化率を補正
   する変化率補正手段を有する請求項１記載の同期噛合式
   変速機の制御装置。
3. 【請求項３】さらに、出力回転数を検出する出力回転数
   検出手段を有し、前記演算手段は、該出力回転数検出手
   段により検出された出力回転数の時間変化率を算出して
   前記ショック情報を求めるものである、請求項１記載の
   同期噛合式変速機の制御装置。
4. 【請求項４】さらに、前記ショック定量化手段により定
   量化されたショックが所定値以上であるときに該ショッ
   クの発生要因を推定するショック要因推定手段と、 該ショック要因推定手段により推定された該ショックの
   発生要因に該ショックの程度に応じてショック低減要求
   を指令するショック低減要求手段と、を備える請求項１
   記載の同期噛合式変速機の制御装置。
5. 【請求項５】前記ショック要因推定手段は、ショックの
   伝達遅れ時間を考慮したものである請求項４記載の同期
   噛合式変速機の制御装置。
6. 【請求項６】さらに、前記ショック低減要求を受けて、
   前記シフトアクチュエータによるボーク時のシフトスト
   ローク速度を変更するシフトアクチュエータ制御手段を
   備える請求項４記載の同期噛合式変速機の制御装置。