JP3709956B2

JP3709956B2 - 電動式変速装置の変速制御方法

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Publication number: JP3709956B2
Application number: JP26819797A
Authority: JP
Inventors: 淳朗大田; 敏成茂原
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-13
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2017-09-13
Also published as: JPH1182711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式変速装置の変速制御方法に係り、特に、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の変速制御方法に関する。さらに具体的に言えば、車両が略停車状態のときに変速操作が行なわれると、クラッチの接続状態を解除してギアチェンジした後、クラッチを素早く接続するようにした電動式変速装置の変速制御方法に関する。
【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によって電気的に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。上記した従来技術では、駆動モータによりシフトドラムを双方向に間歇回転させ、これによって所望のシフトフォークを作動させてギアシフトを行なっている。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】
【発明が解決しようとする課題】
このような場合、従来の手動式変速装置を考えると、ギアがスムーズにシフトしない場合であっても、シフト操作を繰り返すことで最終的にはシフトチェンジを完了させることができる。また、シフトチェンジ後におけるクラッチ接続がスムーズに行なえるか否かも、ドライバのクラッチ操作に大きく依存する。
【０００４】
このように、従来の手動式変速装置では、シフト操作を繰り返すことなくシフトチェンジを完了させられるか否か、あるいはクラッチ接続をスムーズに行なえるか否かといった操作性の良否の多くが、ドライバの操作方法に大きく依存している。換言すれば、ドライバの学習効果によって良好な操作性を得ることができる。
【０００５】
これに対して、クラッチおよびシフトチェンジレバーの双方をモータで駆動する場合は、ドライバの操作内容に依存する部分がない。したがって、ギアシフトができない場合や、クラッチ接続がスムーズ、またはドライバの意思に応じて行なわれないと、ドライバに違和感を与えてしまう可能性があった。
【０００６】
例えば、接続解除されたクラッチを接続する際、車両走行中であれば、変速ショックを和らげるためにクラッチを低速で接続することが望ましい。しかしながら、車両停止中であれば変速ショックが生じないので速やかに接続することが望ましい。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、良好な操作性が得られる電動式変速装置の変速制御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、クラッチの断続が、モータ駆動される変速軸の回動に連動して行なわれる電動式変速装置の変速制御方法において、車両が略停車状態のときに変速操作が行なわれると、クラッチの接続状態を解除してギアチェンジした後、クラッチを素早く接続するようにした点に特徴がある。上記した構成によれば、車両走行中の変速ショックを防止しながら、車両停車状態では速やかなクラッチ接続が可能になる。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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の先端が係合される溝３１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。
【００１６】
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、４２によって相互に係合した状態を示した概念図である。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｄ２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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
このような構成において、前記スリーブ３０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。
【００２３】
なお、図示は省略するが、本発明が制御対象とする電動式変速装置の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いる。したがって、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。
【００２４】
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。
【００２５】
図１４において、ＥＣＵ１００のＭＯＴＯＲ（＋）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２８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。
【００２６】
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ＲＥＬＡＹ端子に接続されている。
【００２７】
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ＣＰＵ１０１の入力端子に接続されている。
【００２８】
スイッチング回路１０５は、それぞれ直列接続されたＦＥＴ▲１▼，ＦＥＴ▲２▼およびＦＥＴ▲３▼，ＦＥＴ▲４▼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▲１▼，ＦＥＴ▲２▼の接続点はＭＯＴＯＲ（−）端子に接続され、ＦＥＴ▲３▼，ＦＥＴ▲４▼の接続点はＭＯＴＯＲ（＋）端子に接続されている。各ＦＥＴ▲１▼〜ＦＥＴ▲４▼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ＦＥＴ▲１▼〜ＦＥＴ▲４▼を制御する。
【００２９】
次いで、本発明の電動変速装置による変速制御方法を、図１６〜２１のフローチャートおよび図２２の動作タイミングチャートを参照して説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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２２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▲１▼、▲３▼を遮断したまま、ＦＥＴ▲２▼、▲４▼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もシフトアップ方向への回動を開始する。
【００３２】
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▲２▼、▲４▼を遮断したまま、ＦＥＴ▲１▼、▲３▼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もシフトダウン方向への回動を開始する。
【００３３】
このように、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、シフトスピンドルが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。
【００３４】
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θ_REF（本実施形態では、±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。
【００３５】
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Ｓ３０へ進む。
【００３６】
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、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ＦＥＴが選択的にＰＷＭ制御される。
【００３７】
すなわち、シフトアップ中であれば、ＦＥＴ▲２▼、▲３▼は遮断したまま、ＦＥＴ▲１▼、▲４▼が１００％のデューティー比でＰＷＭ制御される。一方、シフトダウン中であれば、ＦＥＴ▲１▼、▲３▼は遮断したまま、ＦＥＴ▲２▼、▲４▼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１８度である。
【００３８】
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Ｓ２０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Ｓ２２へ進んで第２タイマがリセットされる。
【００３９】
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ＦＥＴ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▲１▼、▲３▼を遮断したまま、ＦＥＴ▲２▼、▲４▼が７０％のデューティー比でＰＷＭ制御される。一方、シフトダウン中であれば、ＦＥＴ▲２▼、▲４▼を遮断したまま、ＦＥＴ▲１▼、▲３▼が７０％のデューティー比でＰＷＭ制御される。この結果、スリーブがギア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。
【００４０】
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７０ｍｓを超えたか否かが判定される。計時時間が７０ｍｓ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Ｓ２７では、時刻ｔ₄において、後述するクラッチＯＮ制御が開始される。
【００４１】
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、凸側ダボと凹側ダボ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。
【００４２】
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７０ｍｓでタイムアップし、４〜５速の範囲であれば９０ｍｓ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。
【００４３】
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２００ｍｓ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。
【００４４】
その後、第１タイマの計時時間が２００ｍｓ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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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▲２▼、▲４▼、シフトダウン中であればＦＥＴ▲１▼、▲３▼のデューティー比が２０％に減じられる。この結果、シフトフォーク１１によってスリーブに加えられる駆動トルクが弱まる。
【００４８】
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２０ｍｓを超えたか否かが判定される。計時時間が２０ｍｓ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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２３、２４を参照して説明する。
【００５１】
図２２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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２２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。
【００５４】
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２３、２４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。
【００５５】
図２３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るが、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。
【００５６】
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、このような場合、ドライバは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。
【００５７】
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。
【００５８】
一方、図２４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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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２０は、前記ステップＳ２１、Ｓ２６、Ｓ３１、Ｓ４３で実行されるＮe 制御の制御方法を示したフローチャートである。
【００６２】
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。
【００６３】
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（Ｎe −Ｎeb）が５０rpm 以上であるか否かが判定される。
【００６４】
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５０rpm 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。
【００６５】
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３００rpm 以上であるか否かが判定され、前記差分が３００rpm 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５０rpm 以上であるか否かが判定される。
【００６６】
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。
【００６７】
図２１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。
【００６８】
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θ_T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ないことから、素早くシフトチェンジする方が望ましいためである。
【００６９】
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θ_T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Ｓ７４では、前記Ｎe 制御が実行される。
【００７０】
ステップＳ７５では、比例積分微分（ＰＩＤ）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θ_Tの差分（θ₀−θ_T）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ＰＩＤ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。
【００７１】
図２５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▲２▼，ＦＥＴ▲４▼が５０％のデューティー比でＰＷＭ制御されることを意味し、−５０％とデューティー比とは、ＦＥＴ▲１▼，ＦＥＴ▲３▼が５０％のデューティー比でＰＷＭ制御されることを意味する。
【００７２】
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１０ｍｓ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。
【００７３】
その後、図２２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Ｓ８１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。
【００７４】
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〜Ｓ８５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Ｓ８７では、第６タイマが計時を開始する。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
但し、１速からの加速中で、車速が１０ｋｍ／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。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、車両が略停車状態のときに変速操作が行なわれると、クラッチの接続状態を解除してギアチェンジした後、クラッチが素早く接続されるので、車両走行中の変速ショックを防止しながら、車両停車状態では速やかなクラッチ接続が可能になる。
【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
【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】本発明のよるシフトスピンドルの動作タイミングチェートである。
【図２３】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ェート（シフトアップ時）である。
【図２４】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ェート（シフトダウン時）である。
【図２５】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

駆動モータによって回動される変速軸と、前記変速軸の回動に連動してクラッチを断続する伝達機構と、前記変速軸の回動に連動してギアを切り換える変速機構とを具備した電動式変速装置の変速制御方法であって、
前記変速軸をクラッチの解除位置から接続位置まで回動させる際、前記駆動モータによる変速軸の回転制御を、車速が略停車状態であると判定できる予定速度以上であれば第１の手順で実行し、車速が前記予定速度以下であれば、前記第１の手順とは異なる第２の手順で実行し、
前記第２の手順では、前記変速軸が第１の手順よりも短時間で接続位置まで回動されることを特徴とする電動式変速装置の変速制御方法。