JP2007120572A - 常時噛合式変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータによりシフト操作が行われるときに、シフト操作に要する時間のばらつきを抑えることができる常時噛合式変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵは、シフトシリンダの油圧から算出された力積の値を記憶部から呼び出し（ステップＳ１００）、その力積の値からシフト操作に必要な力積を想定して、シフト操作に要する時間が所定の時間となるようにシフトシリンダの出力が補正される油圧回路の制御態様を決定する（ステップＳ１２０）。そして、このように決定された油圧回路の制御態様に基づいて変速機のシフト操作を実行する（ステップＳ１４０）。
【選択図】図８

Description

本発明は、アクチュエータによりシフト操作を行う常時噛合式変速機の制御装置に関するものである。

従来、特許文献１に示されるように、アクチュエータによりシフト操作を行うようにした常時噛合式変速機が知られている。このような常時噛合式変速機には、減速比の異なる複数のギア対毎に噛合クラッチが設けられている。そして、駆動源を所定の態様で制御してアクチュエータを駆動し、その噛合クラッチを選択的に作動させて、各ギア対を動力伝達状態又は動力非伝達状態とすることで所望の変速比が得られるようにしている。また、この噛合クラッチには、係合状態になる時に互いに回転数の異なる部位がスムーズに同期して回転できるように摩擦を利用した同期機構が設けられている。こうした常時噛合式変速機のシフト操作時には、まず、アクチュエータを駆動して変速比を決定していたギア対の噛合クラッチの係合を解き、引き続きアクチュエータを駆動して新たに設定される変速比を決定するギア対の噛合クラッチを作動させて、前記同期機構により噛合クラッチを係合状態にする。このように、駆動源から所定の態様で制御されるアクチュエータの駆動力によって常時噛合式変速機のシフト操作が行われるようになっている。
特開２００３−２７８８９７号公報

ところで、このような常時噛合式変速機にあっては、駆動源から所定の態様で制御されるアクチュエータの駆動力によってシフト操作を行うようにしているので、アクチュエータの動作環境や製造誤差等によりその駆動特性にばらつきが生じると、シフト操作に要する時間にばらつきが生じることとなる。また、アクチュエータにより作動される噛合クラッチには摩擦を利用した同期機構が設けられているため、摩擦面の摩耗等に起因して経年的に噛合クラッチの作動効率が低下すると、シフト操作に要する時間が長くなってしまう。シフト操作中はエンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に設けられたクラッチによってその動力伝達が断たれているため、このようにシフト操作に要する時間がばらつくと、前記クラッチにより動力伝達を断っておく時間、すなわち変速時間が長くなってしまうことがある。変速時間が長くなると、エンジンの出力が伝達されない車両の空走時間が長くなり、運転者に違和感を与える虞がある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、アクチュエータによりシフト操作が行われるときに、シフト操作に要する時間のばらつきを抑えることができる常時噛合式変速機の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、減速比の異なる複数のギア対に対して設けられる噛合クラッチと、同噛合クラッチを作動させるアクチュエータと、同アクチュエータを駆動する駆動源とを備え、前記駆動源を所定の態様で制御して前記アクチュエータを駆動し、前記噛合クラッチを選択的に作動させることによりシフト操作を行う常時噛合式変速機の制御装置において、前記アクチュエータに与えられる駆動力を検出する駆動力検出手段と、前記検出される駆動力からシフト操作に必要な力積を算出し、その算出結果に基づいて前記アクチュエータの出力が補正されるように前記駆動源を制御する制御手段とを備えることをその要旨としている。

同構成によれば、常時噛合式変速機の制御装置は、アクチュエータに与えられる駆動力からシフト操作に必要な力積を算出し、その算出結果に基づいてアクチュエータの出力が補正されるように駆動源を制御してシフト操作を行う。常時噛合式変速機のシフト操作は、アクチュエータの出力の時間積分値である力積がシフト操作に必要な力積を与えることで行われる。この構成のようにアクチュエータに与えられる実際の駆動力によって力積を算出すると、駆動源により制御されるアクチュエータの駆動特性のばらつきを含めて、シフト操作に必要な力積を算出することができる。また、アクチュエータに与えられる実際の駆動力によって力積を算出するため、噛合クラッチの作動効率等の影響を含めてシフト操作に必要な力積を精度よく算出することができる。そして、精度よく算出された力積に基づいてアクチュエータの出力を補正してシフト操作を行うため、シフト操作時間のばらつきを極力抑えることができるようになる。これにより、変速時間が長くなってしまうことを抑えることができ、変速中の車両の空走時間を短縮して、運転者に違和感を与えてしまうことを抑制することができる。

また、アクチュエータに与えられる実際の駆動力を検出しているため、アクチュエータを駆動する駆動源をフィードバック制御することにより、アクチュエータの出力を適宜調整しながらシフト操作を行うようにすることができ、シフト操作時間のばらつきをより一層抑えるように構成することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、前記アクチュエータは油圧シリンダで、前記駆動源は前記油圧シリンダに供給する作動油の油圧を調圧する油圧回路であり、前記駆動力検出手段は、前記油圧シリンダの油圧を検出し、前記制御手段は、前記油圧シリンダの出力が補正されるように前記油圧回路を制御することをその要旨としている。

同構成によれば、油圧回路を制御して油圧シリンダを駆動し、噛合クラッチを選択的に作動させることによりシフト操作を行う常時噛合式変速機の制御装置において、駆動力検出手段により検出される油圧シリンダの油圧からシフト操作に必要な力積を算出し、その算出結果に基づいて油圧シリンダの出力が補正されるように制御することができる。このため、油圧を利用したアクチュエータにより常時噛合式変速機のシフト操作を行う場合においても、油圧シリンダの実際の油圧からシフト操作に必要な力積を精度よく算出することができ、精度よく算出された力積に基づいて油圧シリンダの出力を補正することにより、シフト操作時間のばらつきを抑えるように構成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、前記制御手段は、前記油圧シリンダに供給される作動油の温度に応じて前記油圧回路の制御態様を修正することをその要旨としている。

同構成によれば、油圧シリンダに供給される作動油の温度に応じて油圧回路の制御態様を修正するため、温度による作動油の粘性変化により油圧の応答性が変化することを考慮してシフト操作時間のばらつきを抑えるように油圧回路を制御することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出される走行速度に応じて前記算出された力積の値を修正することをその要旨としている。

常時噛合式変速機のシフト操作時において、新たに設定される変速比を決定するギア対に設けられた噛合クラッチを係合状態にする際に、車両の駆動輪側と変速機の入力軸側との回転数を同期させる必要がある。この場合、変速機の入力軸側の慣性モーメントは、車両の駆動輪側の慣性モーメントに比べて無視できる値であるため、回転数を同期させるにあたっては、車両の駆動輪側の回転数、すなわち車両の走行速度によって必要な力積が変化する。

この点、請求項４に記載の構成によれば、車両の走行速度に応じて算出された力積の値を修正するため、シフト操作に必要な力積を車両の運転状態に応じてより適正に設定することができる。これにより、シフト操作時間のばらつきをより一層抑えることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、前記制御手段は、シフト操作に要した力積が前記算出された力積より所定量以上大きくなったときに、前記常時噛合式変速機が異常である旨判定することをその要旨としている。

同構成によれば、シフト操作に要した力積が算出された力積より所定量以上大きくなったときに常時噛合式変速機が異常である旨判定するため、上記のように精度よく算出されたシフト操作に必要な力積とシフト操作に実際に要した力積とを比較することで、常時噛合式変速機の異常を精度よく判定することができる。

以下、図１〜８を参照して、本発明にかかる常時噛合式変速機の制御装置の一実施形態について説明する。
図１は常時噛合式変速機である変速機１１を搭載した車両１の概略構成図である。車両１は、車両走行用の駆動源であるエンジン１２と、エンジン１２のクランクシャフト２１と変速機１１の入力軸２２とを連結状態又は非連結状態とするクラッチ１３と、変速機１１の出力軸２３が連結されて車両１の駆動輪２４を駆動する出力シャフト１４とを備えている。エンジン１２のクランクシャフト２１の出力は、クラッチ１３を介して変速機１１の入力軸２２に伝達され、変速機１１で設定された変速比によって減速される。変速機１１で減速された出力は、変速機１１の出力軸２３から出力シャフト１４に伝達され、出力シャフト１４は駆動輪２４を回転駆動する。

車両１は、変速機１１の変速制御を司るＥＣＵ１５と、変速機１１とクラッチ１３とを作動させる油圧回路１６とを更に備える。油圧回路１６は、ＥＣＵ１５により制御され、変速機１１の変速比を変更するためのセレクトシリンダ２５及びシフトシリンダ２６を駆動する。変速機１１は、減速比の異なる複数のギア対を有している。変速比を変更するときは、セレクトシリンダ２５により変速比を変更する対象となるギア対を選択するとともに、シフトシリンダ２６を駆動させて選択されたギア対が動力伝達状態又は動力切断状態となるようにする。

また、油圧回路１６は、ＥＣＵ１５により制御され、クラッチ１３を連結状態又は非連結状態に作動させるクラッチレリーズシリンダ２７を駆動する。変速機１１の変速比を変更するときには、クラッチ１３が非連結状態となるようにクラッチレリーズシリンダ２７を駆動する。すなわち、ＥＣＵ１５は、油圧回路１６を制御して各シリンダを駆動することにより変速機１１とクラッチ１３とを作動させ、所望のギア段を形成する。

また、ＥＣＵ１５には、運転者が変速モード又は変速比の設定を行うシフトレバー２８のシフト位置に対応した信号が入力され、出力シャフト１４の回転数を検出する走行速度検出手段としての回転数センサ２９の信号が入力される。

次に、変速機１１について説明する。図２は変速機１１の構成図である。変速機１１は、平行に配置された一対の入力軸２２及び出力軸２３と、入力軸２２及び出力軸２３に設けられた減速比の異なる５組のギア対４１〜４５とを備えている。ギア対４１〜４５は、ギア対４１からギア対４５へと順に減速比が小さくなるように構成されており、ギア対４１〜４５のうち１つが選択されて動力伝達状態となることにより、前進５段の変速比が設定される。

図２に示すように、ギア対４１〜４５を構成する２つのギアのうち、一方のギア４１ａ〜４５ａは入力軸２２又は出力軸２３に対して空転するように支持され、他方のギア４１ｂ〜４５ｂは入力軸２２又は出力軸２３と一体的に回転するように支持されている。そして、これらのギア対４１〜４５のギア４１ａ〜４５ａ，４１ｂ〜４５ｂはそれぞれが常に噛合うように配置されている。

入力軸２２又は出力軸２３対して空転するように支持されているギア４１ａ〜４５ａには、それぞれクラッチギア４６〜５０が設けられている。また、これらのクラッチギア４６〜５０に対向する位置には、噛合クラッチとしてのシンクロメッシュ機構５１〜５３が設けられている。シンクロメッシュ機構５１〜５３は、ギア４１ａ〜４５ａが支持されている入力軸２２又は出力軸２３とクラッチギア４６〜５０とを連結又は非連結とすることにより、ギア対４１〜４５を動力伝達状態と動力切断状態との間で切り換える。

ギア対４１〜４５を動力伝達状態と動力切断状態との間で切り換えるときは、セレクトシリンダ２５によりシンクロメッシュ機構５１〜５３のうち１つが選択され、シフトシリンダ２６により選択されたシンクロメッシュ機構５１〜５３が駆動される。シンクロメッシュ機構５１〜５３によりいずれか１つのクラッチギア４６〜５０が入力軸２２又は出力軸２３と連結されると、連結されたクラッチギア４６〜５０に係るギア対４１〜４５が動力伝達状態となり、そのギア対に対応する変速比を得ることができる。また、入力軸２２には後進ギア対５４が設けられ、カウンタシャフト（図示省略）に設けられたアイドルギアと噛合うことによって後進変速比を設定できるようになっている。

ここで、図３〜５を参照して、変速機１１のシンクロメッシュ機構５１について説明する。シンクロメッシュ機構５２，５３は、基本構成がシンクロメッシュ機構５１と同一であるため、その説明を省略する。シンクロメッシュ機構５１は、クラッチハブ６１と、スリーブ６２と、シンクロナイザキー６３と、キースプリング６４と、シンクロナイザリング６５，６６とを備えている。

クラッチハブ６１は、スプラインにより出力軸２３に嵌合しており、出力軸２３と共に回転する。スリーブ６２は、スプラインによりクラッチハブ６１の外周に嵌合しており（図示省略）、クラッチハブ６１と共に回転する。スリーブ６２の外周にはスリーブ６２を図３中の矢印方向に駆動するシフトフォーク６７が係合するための溝部６２ａが設けられている。シンクロナイザキー６３は、クラッチハブ６１の外周にある溝部に嵌っており（図示省略）、クラッチハブ６１と共に回転する。シンクロナイザキー６３の外周には突起部６３ａが設けられ、スリーブ６２に設けられた凹部６２ｂと係合している。キースプリング６４は、シンクロナイザキー６３をスリーブ６２側に付勢している。シンクロナイザリング６５は、ギア４１ａに円錐状に設けられたコーン部６８に嵌っている。シンクロナイザリング６５に設けられた溝にはシンクロナイザキー６３が係合しており（図示省略）、シンクロナイザリング６５とシンクロナイザキー６３とは共に回転する。

次に、シンクロメッシュ機構５１の作用について説明する。空転しているギア４１ａのクラッチギア４６と出力軸２３とが連結されるとき、すなわちギア対４１を動力切断状態から動力伝達状態に移行させて新たな変速比が設定されるときには、一般的にギア４１ａの回転数と出力軸２３の回転数とが一致していない。このため、シンクロメッシュ機構５１は、ギア４１ａの回転数と出力軸２３の回転数とを同期させた後に、ギア４１ａのクラッチギア４６と出力軸２３とを連結させるように動作する。

ギア４１ａのクラッチギア４６と出力軸２３とを連結してギア対４１を動力切断状態から動力伝達状態に移行させるときは、シフトフォーク６７を駆動しスリーブ６２を図３中の矢印Ａ方向に移動させる。スリーブ６２が移動すると、凹部６２ｂと突起部６３ａとの係合によってシンクロナイザキー６３がスリーブ６２と共に移動させられる。すると、図３に示すように、シンクロナイザキー６３はシンクロナイザリング６５と当接する。シンクロナイザキー６３はシンクロナイザリング６５をギア４１ａのコーン部６８に押し付けるため、コーン部６８において摩擦力を発生させる。これにより、ギア４１ａの回転数とシンクロナイザリング６５の回転数との同期が開始され、ギア４１ａの回転数と出力軸２３の回転数とが次第に等しくなる。

スリーブ６２を矢印Ａ方向に更に移動させると、凹部６２ｂと突起部６３ａとの係合が外れ、図４（ａ）に示すように、スリーブ６２に設けられたスプライン６２ｃとシンクロナイザリング６５に設けられたスプライン６５ａとが当接する。図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。スプライン６２ｃ及びスプライン６５ａには、互いに当接する方向の先端部にテーパ面６２ｄ，６５ｂが形成されている。スリーブ６２を矢印Ａ方向に移動させる力は、スプライン６２ｃのテーパ面６２ｄ及びスプライン６５ａのテーパ面６５ｂを通じてシンクロナイザリング６５に伝達される。このとき、シンクロナイザリング６５はギア４１ａのコーン部６８を更に強く押圧するため、コーン部６８における摩擦力は更に増加する。そして、ギア４１ａの回転数と出力軸２３の回転数とが同期する。

スリーブ６２を矢印Ａ方向に更に移動させると、図５（ａ）に示すように、スリーブ６２のスプライン６２ｃが、シンクロナイザリング６５のスプライン６５ａ及びギア４１ａに設けられたクラッチギア４６と噛合わされる。図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。これにより、ギア４１ａと出力軸２３とが連結され、ギア対４１が動力伝達状態となる。

なお、ギア対４１を動力伝達状態から動力切断状態に移行させるときは、スリーブ６２を図３中の矢印Ｂ方向に移動させることにより、スリーブ６２のスプライン６２ｃと、シンクロナイザリング６５のスプライン６５ａ及びギア４１ａに設けられたクラッチギア４６との噛合い状態を解除する。

また、ギア対４２を動力切断状態から動力伝達状態に移行させるときは、スリーブ６２を矢印Ｂ方向に移動させ、ギア対４１の場合と同様にシンクロナイザリング６６をギア４２ａのコーン部６９に押し付けてギア４２ａの回転数と出力軸２３の回転数とを同期させる。そして、スリーブ６２のスプライン６２ｃとギア４２ａのクラッチギア４７とを噛合わせて、ギア４２ａと出力軸２３とを連結する。また、ギア対４２を動力切断状態に移行させるときは、スリーブ６２を矢印Ａ方向に移動させる。

次に、シンクロメッシュ機構５１を作動させるアクチュエータとしてのシフトシリンダ２６について説明する。図６はシフトシリンダ２６とシフトシリンダ２６を駆動する油圧回路１６の要部とを示す構成図である。シフトシリンダ２６は、油圧シリンダであり、シリンダ内に設けられたピストン７１を挟んで、ロッド７２側の油室７３とそれとは反対側の油室７４とを備えている。ピストン７１は、図示しないスプリングによって中立位置に向かうように付勢されている。シフトシリンダ２６は、油圧回路１６によって油室７３，７４の油圧が調圧され、ロッド７２の往復運動によりシフトフォーク６７を作動させる。

駆動源としての油圧回路１６は、作動油が蓄えられているリザーバタンク７５と、リザーバタンク７５から作動油を圧送するオイルポンプ７６と、オイルポンプ７６から吐出された作動油を調圧する圧力制御ソレノイドバルブ７７と、油室７４に対する作動油の供給又は排出を行う３ポートのシフトソレノイドバルブ７８とを備えている。油室７３には圧力制御ソレノイドバルブ７７の出力圧が直接供給され、油室７４にはシフトソレノイドバルブ７８を介して供給されるようになっている。

また、シフトシリンダ２６には、ロッド７２のストロークを検出するストロークセンサ７９が設けられる。油室７３に接続される作動油の通路には、油室７３の油圧を検出する駆動力検出手段としての油圧センサ８０が設けられる。圧力制御ソレノイドバルブ７７と油室７３とを接続する作動油の通路には、作動油の温度を検出する温度センサ８１が設けられる。なお、この温度センサ８１は、作動油の温度を間接的に検出又は推定できるように構成されていてもよい。これらのセンサ７９，８０，８１により検出された信号は、ＥＣＵ１５に入力される。

次に、油圧回路１６により駆動されるシフトシリンダ２６の作用について説明する。圧力制御ソレノイドバルブ７７によって油室７３が排圧され且つシフトソレノイドバルブ７８によって油室７４が排圧されされると、ピストン７１が中立位置すなわちストロークの中間位置に位置させられ、ギア対４１，４２は動力切断状態となる。

ピストン７１が中立位置にある状態から、圧力制御ソレノイドバルブ７７により油室７３のみが昇圧されると、ピストン７１がロッド７２とは反対側へ駆動されることから、シンクロメッシュ機構５１のスリーブ６２とギア４１ａのクラッチギア４６とが噛合うため、ギア対４１は動力伝達状態となる。

また、ピストン７１が中立位置にある状態から、圧力制御ソレノイドバルブ７７により油室７３が昇圧され、且つシフトソレノイドバルブ７８によって油室７４も昇圧されると、油室７３と油室７４とに同じ油圧が作用することとなり、ピストン７１の両面の受圧面積差に従ってピストン７１がロッド７２側へ駆動される。これにより、シンクロメッシュ機構５１のスリーブ６２とギア４２ａのクラッチギア４７とが噛合うため、ギア対４２は動力伝達状態となる。

次に、上記のように構成された車両１において、変速機１１の変速比が変更される、すなわちシフト操作が行われるときの、制御手段としてのＥＣＵ１５が行う制御について説明する。変速機１１のシフト操作は、運転者によりシフトレバー２８が操作され変速操作が行われたとき、又は自動変速モード等に設定されており変速比の変更が必要と判断されたときに行われる。ここでは、変速機１１の変速比が１段から２段にシフトされる場合、すなわちギア対４１からギア対４２へと動力伝達状態が変更される場合について説明する。

変速機１１のシフト操作が行われるときには、変速に関与するギア対４１，４２及びシンクロメッシュ機構５１にエンジン１２の負荷が加わらないように、まず、クラッチ１３を連結状態から非連結状態へと切り換えておく必要がある。このため、ＥＣＵ１５は、油圧回路１６を制御してクラッチレリーズシリンダ２７を駆動し、変速機１１のシフト操作の開始に先立ってクラッチ１３を切断状態にする。

変速機１１のシフト操作が開始されると、ＥＣＵ１５は油圧回路１６を制御してセレクトシリンダ２５及びシフトシリンダ２６を駆動し、シンクロメッシュ機構５１を作動させる。これにより、ギア対４１を動力伝達状態から動力切断状態に移行させ、ギア対４２を動力切断状態から動力伝達状態に移行させる。図７は、変速機１１のシフト操作が行われるときの、油圧センサ８０により検出されるシフトシリンダ２６の油室７３の油圧と、ストロークセンサ７９により検出されるロッド７２のストロークとを示したものである。図７に示すように、ＥＣＵ１５は、シフト操作が開始された時点ｔ１から、油室７３及び油室７４の油圧を上昇させるように圧力制御ソレノイドバルブ７７及びシフトソレノイドバルブ７８を制御し、ピストン７１をロッド７２側へと駆動する。ロッド７２は、スリーブ６２とクラッチギア４６とが噛合ってギア対４１が動力伝達状態となっている位置Ｅから作動を開始し、時点ｔ２においてピストン７１が中立位置となる位置Ｆに達する。これにより、ギア対４１が動力切断状態となる。

ロッド７２は、引き続き作動させられ、時点ｔ３においてシンクロナイザキー６３がシンクロナイザリング６５と当接する直前の位置Ｇに達する。ロッド７２が位置Ｇに達したときに、ＥＣＵ１５は、圧力制御ソレノイドバルブ７７を制御して油室７３の油圧を低下させる。これは、その後に行われるギア４１ａの回転数と出力軸２３の回転数との同期状態において、シンクロナイザリング６６とギア４２ａのコーン部６９との間に発生する摩擦力が過大になることを抑制するためである。

そして、ロッド７２が位置Ｇから僅かに移動した位置Ｈになった時点ｔ４から同期期間が開始する。同期期間中は、シンクロナイザリング６６がコーン部６９に押し付けられる状態が継続するため、ロッド７２の移動速度が遅くなる。時点ｔ５においてギア４２ａの回転数と出力軸２３の回転数との同期が完了すると、スリーブ６２がクラッチギア４７と噛合う方向に移動するため、ロッド７２の移動速度が速くなる。このとき、ＥＣＵ１５は、圧力制御ソレノイドバルブ７７を制御して油室７３の油圧を上昇させて速やかにロッド７２を移動させる。ロッド７２は、スリーブ６２とクラッチギア４７とが噛合った状態となる位置Ｉに達し、ギア対４２が動力伝達状態になる。これにより、変速機１１の変速比が１段から２段に変更されるシフト操作が終了する。

また、変速比が他の段から他の段にシフトされるときについても同様に、ＥＣＵ１５が油圧回路１６を制御することにより変速比の変更に関与するシンクロメッシュ機構５１〜５３を作動させて変速機１１のシフト操作を行う。そして、ＥＣＵ１５は、変速機１１のシフト操作が行われた後にクラッチ１３を非連結状態から連結状態へと切り換え、車両１の変速動作を完了させる。

このようにして、ＥＣＵ１５は、油圧回路１６を所定の態様で制御して変速機１１のシフト操作を行うようにしている。ところで、シンクロメッシュ機構５１〜５３を駆動するシフトシリンダ２６が、動作環境や製造誤差等によりその駆動特性にばらつきが生じるようになると、シフト操作に要する時間にばらつきが生じてしまうことがある。また、シンクロメッシュ機構５１〜５３は、摩擦を利用して入力軸２２又は出力軸２３とギア４１ａ〜４５ａとの同期を行うため、摩耗等に起因して経年的にシフト操作に要する時間が変化してしまうことがある。このため、ＥＣＵ１５は、シフト操作に要する時間のばらつきを抑えるために、シフトシリンダ２６の油室７３における実際の油圧を油圧センサ８０で検出してシフト操作に必要な力積を算出しておき、その算出結果に基づいてシフトシリンダ２６の出力が補正されるように油圧回路１６を制御する。油室７３の油圧を用いて力積を算出すると、上記のようなシフト操作時間のばらつきや変化に関与する要素を含めてシフト操作に必要な力積を求めておくことができ、シフト操作に要する時間のばらつきを抑えることができる。

以下、ＥＣＵ１５が、シフト操作に必要な力積を算出して油圧回路１６を制御する手法について説明する。図８はＥＣＵ１５で処理するシフト操作制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、算出された力積に基づいて油圧回路１６を制御することで変速機１１のシフト操作に要する時間のばらつきを抑えるとともに、変速機１１の異常を判定するようにしたものである。

このシフト操作制御ルーチンは、変速機１１のシフト操作が実行されるタイミングごとに繰り返して行われる。シフト操作制御ルーチンが開始されると、ＥＣＵ１５は、ＥＣＵ１５内の記憶部に記憶されているシフト操作に実際に要した力積の値を呼び出す（ステップＳ１００）。ＥＣＵ１５の記憶部には、以前にシフト操作が行われたときに、油室７３の油圧を用いて算出されたシフト操作に要した力積の値が記憶されている。シフト操作に要する力積は、いずれのシンクロメッシュ機構５１〜５３が作動するかによって異なるため、ＥＣＵ１５は、設定される変速比等に応じて記憶部から呼び出す最も適切な力積の値を選択する。

次いで、ＥＣＵ１５は、回転数センサ２９で検出される回転数、すなわち車両１の走行速度に応じて、前記呼び出した力積の値を修正する（ステップＳ１１０）。シンクロメッシュ機構５１〜５３により回転数の同期が行われる際、変速機１１の入力軸２２側はクラッチ１３によってエンジン１２との連結が断たれており、変速機１１の出力軸２３側は車両１の駆動輪２４と連結された状態になっている。このため、入力軸２２側の慣性モーメントは、出力軸２３側の慣性モーメントに比べて無視できる値であるため、回転数の同期が行われる際に必要な力積は変速機１１の出力軸２３側の回転数、すなわち車両１の走行速度に応じて変化する。そこで、ＥＣＵ１５は、車両１の走行速度に応じて前記呼び出した力積の値を修正するようにしている。

次いで、ＥＣＵ１５は、上記のように求められた力積からシフト操作に必要な力積を想定し、シフト操作に要する時間が所定の時間となるようにシフトシリンダ２６の出力が補正される油圧回路１６の制御態様を決定する（ステップＳ１２０）。例えば、油室７３の油圧を用いて算出されたシフト操作に実際に要した力積の値が、当初想定されていた力積の値よりも大きくなっているような場合は、シフトシリンダ２６に作用させる油圧が大きくなるように油圧回路１６を制御し、シフト操作時間が所定の時間になるようにする。

次いで、ＥＣＵ１５は、温度センサ８１により検出される作動油の温度により、油圧回路１６の制御態様を修正する（ステップＳ１３０）。作動油の粘性は作動油の温度により変化するため、シフトシリンダ２６に作用させる油圧の応答性は作動油の温度により変化する。このため、ＥＣＵ１５は、作動油の温度により油圧回路１６の制御態様を修正し、シフト操作時間のばらつきを抑える。

そして、ＥＣＵ１５は、上記のように求められた油圧回路１６の制御態様に基づいて変速機１１のシフト操作を実行する（ステップＳ１４０）。このようにして、シフトシリンダ２６の油室７３の油圧を用いて算出された力積を基に、車両１の走行速度及び作動油の温度を勘案し、求められた油圧回路１６の制御態様によりシフト操作を行うため、シフト操作時間のばらつきを抑えることができる。なお、ＥＣＵ１５は、変速機１１のシフト操作の実行中に、油圧センサ８０によりシフトシリンダ２６の油室７３の油圧を監視しているため、油圧回路１６をフィードバック制御することにより、シフトシリンダ２６の出力を適宜調整しながらシフト操作を行うようにすることができ、シフト操作時間のばらつきをより一層抑えるようにすることができる。

次いで、ＥＣＵ１５は、油圧センサ８０から得られたシフト操作中の油室７３の油圧の値に基づいて、シフト操作に要した力積の値を算出する（ステップＳ１５０）。シフト操作時にシフトシリンダ２６のピストン７１がロッド７２とは反対側に駆動されるときは、シフトシリンダ２６の油室７３のみが昇圧されるため、油室７３の油圧にピストン７１の受圧面積を乗じて作動力を算出し、時間で積分することによってシフト操作に要した力積を算出する。一方、シフト操作時にシフトシリンダ２６のピストン７１がロッド７２側に駆動されるときは、シフトシリンダ２６の油室７３，７４が共に昇圧されるため、油室７３の油圧にピストン７１の両面の受圧面積差を乗じて作動力を算出し、時間で積分することによってシフト操作に要した力積を算出する。算出された力積の値はＥＣＵ１５の記憶部に記憶され、以後にシフト操作が行われるときに、このシフト操作制御ルーチンのステップＳ１００において参酌される。

次いで、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１５０で算出された力積の値が、ステップＳ１２０で想定されたシフト操作に必要な力積の値より所定量以上大きいか否かを判定する（ステップＳ１６０）。シフト操作に実際に要した力積の値が想定された力積の値に比べて過大となるときは、変速機１１が異常であると推定することができる。このため、ステップＳ１５０で算出された力積の値が、シフト操作前に想定された力積の値より所定量以上大きいときは、変速機１１が異常である旨の判定を行う（ステップＳ１７０）。変速機１１の異常判定が行われたときは、警告灯を点灯させる等の手法で運転者にその旨を通知する。そして、このルーチンを終了する。

このようにして、シフトシリンダ２６に作用する油圧を用いてシフト操作に実際に要した力積を精度よく算出し、その算出結果に基づいてシフトシリンダ２６の出力が補正されるように油圧回路１６を制御して変速機１１のシフト操作を行うため、シフト操作に要する時間のばらつきを抑えるようにすることができる。また、シフト操作に実際に要した力積の値から、変速機１１の異常を精度よく判定することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ＥＣＵ１５は、シフトシリンダ２６の油室７３の油圧から変速機１１のシフト操作に必要な力積を算出し、その算出結果に基づいてシフトシリンダ２６の出力が補正されるような油圧回路１６の制御態様を決定して変速機１１のシフト操作を行う。変速機１１のシフト操作は、シフトシリンダ２６の出力の時間積分値である力積がシフト操作に必要な力積を与えることで行われるため、シフトシリンダ２６に作用する実際の油圧によって力積を算出すると、シフトシリンダ２６の駆動特性のばらつきを含めて、シフト操作に必要な力積を算出することができる。また、シフトシリンダ２６に作用する実際の油圧によって力積を算出するため、シンクロメッシュ機構５１〜５３の摩擦部の摩耗状態によるシフト操作への影響を含めてシフト操作に必要な力積を精度よく算出することができる。そして、このように精度よく算出された力積に基づいてシフトシリンダ２６の出力を補正してシフト操作を行うため、シフト操作時間のばらつきを抑えることができる。これにより、シフト操作時にクラッチ１３が切断状態となるいわゆる変速時間が長くなってしまうことを抑えることができ、車両１の空走時間を短縮して、運転者に違和感を与えてしまうことを抑制することができる。

（２）上記実施形態では、ＥＣＵ１５は、回転数センサ２９で検出される車両１の走行速度に応じて、シフト操作に必要な力積の値を修正する。シンクロメッシュ機構５１〜５３により回転数の同期が行われる際、変速機１１の入力軸２２側の慣性モーメントは、変速機１１の出力軸２３側の慣性モーメントに比べて無視できる値であるため、回転数の同期が行われる際に必要な力積は出力軸２３側の回転数に応じて変化する。このため、車両１の走行速度に応じてシフト操作に必要な力積の値を修正すると、シフト操作に必要な力積を車両１の運転状態に応じてより適正に設定することができる。これにより、シフト操作時間のばらつきをより一層抑えることができる。

（３）上記実施形態では、ＥＣＵ１５は、温度センサ８１により検出される作動油の温度により、シフト操作を行うための油圧回路１６の制御態様を修正する。このため、温度による作動油の粘性変化により油圧の応答性が変化することを考慮してシフト操作時間のばらつきを抑えるように油圧回路１６を制御することができる。

（４）上記実施形態では、ＥＣＵ１５は、変速機１１のシフト操作の実行中に、油圧センサ８０によりシフトシリンダ２６の油室７３の油圧を監視している。このため、油圧回路１６をフィードバック制御することにより、シフトシリンダ２６の出力を適宜調整しながらシフト操作を行うようにすることができ、シフト操作時間のばらつきをより一層抑えるようにすることができる。

（５）上記実施形態では、ＥＣＵ１５は、シフト操作に実際に要した力積の値が、シフト操作前に想定された力積の値より所定量以上大きいときは、変速機１１が異常である旨の判定を行う。シフト操作に実際に要した力積に基づいて変速機１１が異常である旨の判定を行うため、変速機１１の異常を精度よく判定することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、変速機１１のシフト操作を行うためのアクチュエータとして、油圧シリンダからなるシフトシリンダ２６を用いているが、電源により駆動される電動モータをアクチュエータとして用いてもよい。この場合は、電動モータの駆動電流を検出し、検出された駆動電流から変速機１１のシフト操作に必要な力積を算出しておき、その算出結果に基づいて電動モータの出力が補正されるように電源を制御して、変速機１１のシフト操作を行う。このように構成しても、油圧シリンダを用いて変速機１１のシフト操作を行う場合と同様に、シフト操作時間のばらつきを抑えることができる。

・上記実施形態では、ギア対４１〜４５を動力伝達状態と動力切断状態との間で切り換えるために、シンクロメッシュ機構５１〜５３を噛合クラッチとして用いているが、シンクロメッシュ機構以外の同期噛合い式機構、例えばダブルコーンシンクロメッシュ機構等を噛合クラッチとして用いてもよい。

・上記実施形態では、圧力制御ソレノイドバルブ７７とシフトソレノイドバルブ７８とによって、シフトシリンダ２６の油室７３，７４に作用する油圧を制御しているが、１つのソレノイドバルブによって油室７３，７４に作用する油圧を制御するようにしてもよい。

・上記実施形態では、常時噛合式変速機である変速機１１を前進５段の変速比が設定できるように構成したが、５段以外の段数の変速比を設定できるように構成してもよい。

常時噛合式変速機を搭載した車両の概略構成図。 常時噛合式変速機の構成図。 シンクロメッシュ機構の同期動作前の状態を示す断面図。 （ａ）はシンクロメッシュ機構の同期動作中の状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。 （ａ）はシンクロメッシュ機構の同期動作後の状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図。 シフトシリンダと油圧回路の要部とを示す構成図。 変速機のシフト操作が行われるときタイムチャート。 シフト操作制御ルーチンのフローチャート。

符号の説明

１…車両、１１…変速機、１２…エンジン、１３…クラッチ、１４…出力シャフト、１５…ＥＣＵ、１６…油圧回路、２１…クランクシャフト、２２…入力軸、２３…出力軸、２４…駆動輪、２５…セレクトシリンダ、２６…シフトシリンダ、２７…クラッチレリーズシリンダ、２８…シフトレバー、２９…回転数センサ、４１〜４５…ギア対、４６〜５０…クラッチギア、５１〜５３…シンクロメッシュ機構、６１…クラッチハブ、６２…スリーブ、６３…シンクロナイザキー、６４…キースプリング、６５，６５…シンクロナイザリング、６７…シフトフォーク、７１…ピストン、７２…ロッド、７３，７４…油室、７５…リザーバタンク、７６…オイルポンプ、７７…圧力制御ソレノイドバルブ、７８…シフトソレノイドバルブ、７９…ストロークセンサ、８０…油圧センサ、８１…温度センサ。

Claims (5)

1. 減速比の異なる複数のギア対に対して設けられる噛合クラッチと、同噛合クラッチを作動させるアクチュエータと、同アクチュエータを駆動する駆動源とを備え、前記駆動源を所定の態様で制御して前記アクチュエータを駆動し、前記噛合クラッチを選択的に作動させることによりシフト操作を行う常時噛合式変速機の制御装置において、
   前記アクチュエータに与えられる駆動力を検出する駆動力検出手段と、
   前記検出される駆動力からシフト操作に必要な力積を算出し、その算出結果に基づいて前記アクチュエータの出力が補正されるように前記駆動源を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする常時噛合式変速機の制御装置。
2. 請求項１に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、
   前記アクチュエータは油圧シリンダで、前記駆動源は前記油圧シリンダに供給する作動油の油圧を調圧する油圧回路であり、
   前記駆動力検出手段は、前記油圧シリンダの油圧を検出し、
   前記制御手段は、前記油圧シリンダの出力が補正されるように前記油圧回路を制御する
   ことを特徴とする常時噛合式変速機の制御装置。
3. 請求項２に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、前記油圧シリンダに供給される作動油の温度に応じて前記油圧回路の制御態様を修正する
   ことを特徴とする常時噛合式変速機の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、
   車両の走行速度を検出する走行速度検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記検出される走行速度に応じて前記算出された力積の値を修正する
   ことを特徴とする常時噛合式変速機の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の常時噛合式変速機の制御装置において、
   前記制御手段は、シフト操作に要した力積が前記算出された力積より所定量以上大きくなったときに、前記常時噛合式変速機が異常である旨判定する
   ことを特徴とする常時噛合式変速機の制御装置。

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