JP3984237B2 - アクチュエータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転数の同期機構を備えた変速機の制御装置に関し、特に同期機構の異常を検知する機能を備えた変速機の制御装置に関する。

車両に搭載される変速機として、運転者の手動操作によるセレクト動作とシフト動作により入力軸と出力軸間の動力伝達を行うマニュアル変速機（ＭＴ）のセレクト動作とシフト動作を、モータ等のアクチュエータで行うように構成した自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）が知られている。

かかる自動マニュアル変速機の制御装置においては、例えば、入力軸と一体に回転するカップリングスリーブを移動させることにより、シンクロナイザリングを介して該入力軸に相対回転自在に設けれたアイドルギヤに接触させ、カップリングスリーブとアイドルギヤの回転数を同期させてシフト動作を行う。そして、回転数を同期させる際の衝撃を和らげることで、運転者に与える変速ショックを低減することができると共に、回転数の同期機構を保護して長寿命化を図ることができる。

そこで、入力軸の回転数の変化率からシンクロナイザイリングとアイドルギヤ間で同期摩擦が発生し始める位置（ボーク点）を検知し、シフト動作の開始からボーク点まではカップリングスリーブに作用する圧力を高く設定して速やかにカップリングスリーブを移動させ、ボーク点からは該圧力を低く設定して変速ショックを和らげるようにした制御装置が提案されている（特許文献１参照）。

また、シフト動作開始後の入力軸の回転数の変化率からボーク点を判定し、ボーク点以降のシフト用アクチュエータの駆動電流を、シフト荷重に比例した同期初期電流値とした制御装置が提案されている（特許文献２参照）。

また、シフト動作時のカップリングスリーブの進行状況をカップリングスリーブの位置、変位、速度等に基づいて算出し、該進行状況からギヤ鳴りが発生していることを判定する制御装置が提案されている（特許文献３参照）。
特開平１１−２２８１６号公報 特開２０００−４６１７６号公報 特開２００２−７１００５号公報

変速機のシフト動作において、ボーク点以降のアクチュエータの出力制御を上述したように圧力或いはシフト荷重に基づいて行った場合に、同期機構に異常が発生してシンクロナイザリングによる回転数の同期作用が行われなくなると、回転数が同期していない状態でカップリングスリーブがアイドルギヤに当接してしまい、いわゆるギヤ鳴りが生じる。

また、上述したカップリングスリーブの進行状態からギヤ鳴りが発生していることを検知する場合は、実際にギヤ鳴りが生じたことを判定するものであるため、ギヤ鳴りに伴う同期機構のダメージを回避することができない。

そこで、本発明は、同期機構の異常によりギヤ鳴りが生じることを未然に防止し得る変速機の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、入力軸又は出力軸に一体回転自在に設けられてシフトフォークが接続されたカップリングスリーブと、該カップリングスリーブが設けられた軸に相対回転可能且つ軸動不可に設けられて、入力軸と出力軸とのうちの該カップリングスリーブが設けられていない側の軸と連結されたアイドルギヤと、該カップリングスリーブと該アイドルギヤとの間に、該カップリングスリーブと該アイドルギヤに対して回転自在且つ該カップリングスリーブが設けられた軸方向に移動自在に設けられて、シフト動作時に該カップリングスリーブと該アイドルギヤと接触して、摩擦力により該カップリングスリーブと該アイドルギヤの回転数を同期させるシンクロナイザリングとを備えた複数の変速段と、各変速段のシフトフォークに作用してカップリングスリーブを軸方向に移動させ、前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤとを係合させるシフト用アクチュエータとを備えた変速機の作動を制御する制御装置に関する。

前記カップリングスリーブの実位置を把握する実位置把握手段と、前記カップリングスリーブの実位置と所定の目標位置とが一致するように、前記シフト用アクチュエータに対する制御入力を決定して、前記変速機のシフト動作を行うシフト位置制御手段と、前記変速機のシフト動作が開始されて、前記カップリングスリーブの実位置と目標位置との偏差が所定の接触判定値以上となった後に、該偏差の変化率が所定の回転同期完了判定値以上となることなく、前記カップリングスリーブの実位置がボーク点から前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤとの接触箇所の手前までの範囲内で設定された異常判定位置に達したときに、該シフト動作を実行中の変速段の異常を検知する変速段異常検知手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、シフト動作の開始後、前記カップリングスリーブの実位置と目標位置との偏差が所定の接触判定値以上となることなく、前記カップリングスリーブの実位置がボーク点から前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤの接触箇所の手前までの範囲内に設けられた前記異常判定位置に達した場合は、前記シンクロナイザリングよる抗力が生じずに前記シンクロナイザリングが前記異常判定位置まで進行しており、前記シンクロナイザリングによりによる前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤの回転数の同期がなされていないと判断できる。そこで、この場合に、前記変速段異常検知手段は、シフト動作を実行中の変速段の異常を検知することができる。

また、前記シフト位置制御手段は、該変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作を中止することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記シフト位置制御手段によりシフト動作を中止することによって、前記カップリングスリーブが前記アイドルギヤに当接してギヤ鳴きが発生することを未然に防止することができる。

また、前記変速機の入力軸は駆動源の出力軸と接続され、前記シフト位置制御手段は、前記変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作がアップシフトであったときには、前記駆動源を停止させることなく異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことが可能なときは該１段高い変速段のシフト動作を行い、前記駆動源を停止させることなく異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことが不能なときには、異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、シフト動作をしようとした変速段に異常が生じていた場合に、前記駆動源が停止しないという条件の下でシフトアップの処理を継続することができる。一方、シフトアップの処理により前記駆動源が停止してしまう場合には、１段低い変速段のシフト動作を行うことで前記駆動源を停止させずに前記変速機による動力の伝達を継続することができる。

また、前記変速機の入力軸は駆動源の出力軸と接続され、前記シフト位置制御手段は、前記変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作がダウンシフトであったときには、前記駆動源の回転数が定格回転数を超えることなく異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことが可能なときは該１段低い変速段のシフト動作を行い、前記駆動源の回転数が定格回転数を超えることなく異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことが不能なときには、異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、シフト動作をしようとした変速段に異常が生じていた場合に、前記駆動源の回転数が定格回転数を超えないという条件の下でダウンシフトの処理を継続することができる。一方、ダウンシフトの処理により前記駆動源の回転数が定格回転数を超えてしまう場合には、１段高い変速段のシフト動作を行うことで、前記駆動源の回転数を定格回転数以下として前記変速機による動力の伝達を継続することができる。

また、前記シフト位置制御手段は、前記カップリングスリーブの実位置が目標位置と一致するように、前記カップリングスリーブの実位置と目標位置との偏差の減衰挙動と減衰速度を可変的に指定可能な応答指定型制御を用いて、少なくとも該偏差を状態量として、該状態量を変数とした線形関数により規定される切換関数上の平衡点に該状態量を収束させるように前記シフト用アクチュエータに対する制御入力を決定し、前記線形関数の演算係数を変更することによって、前記応答指定型制御の応答特性を決定することを特徴とする。

かかる本発明によれば、応答指定型制御により、前記線形関数の演算係数を変更して外乱抑制能力を可変して、前記カップリングスリーブの実位置が目標位置に一致するようにシフト動作を制御する場合に、変速段異常検知手段は、該制御に用いられる前記カップリングスリーブの実位置が目標位置との偏差を用いて、容易に変速段の異常を検知することができる。

本発明の実施の形態について、図１〜図１６を参照して説明する。図１は変速機の構成図、図２は図１に示した変速機に備えられた同期機構及びその制御装置の構成図、図３は図２に示した同期機構のモデル化の説明図、図４は図２に示した制御装置の制御ブロック図、図５は図４に示したスライディングモードコントローラの作用を示したグラフ、図６はコンプライアンスパラメータの変更による効果を示したグラフ、図７は到達則ゲインと適応則ゲインの設定条件を示したグラフ、図８は電流フィードバック処理を加えた制御装置の制御ブロック図、図９は制御工程の切換タイミングを示したグラフ、図１０はウェーブレット変換フィルタの構成図、図１１はウェーブレット変換フィルタにおけるデシメーション処理の説明図、図１２はカップリングスリーブの位置とコンプライアンスパラメータの設定テーブルを示した図、図１３〜図１４は制御装置の作動フローチャート、図１５は電流フィードバック処理を加えた制御装置の他の例の制御ブロック図、図１６は電流フィードバック処理を加えた制御装置の他の例の制御ブロック図である。

図１を参照して、変速機８０は車両に搭載されて、エンジン８１の出力をクラッチ８２と連結ギヤ９０を介して伝達するものである。そして、連結ギヤ９０はディファレンシャル９３のギヤ９１と噛合い、これによりエンジン８１の出力が駆動軸９２を介して駆動輪９４に伝達される。

変速機８０は、マイクロコンピュータやメモリ等により構成された電子ユニットである制御装置１（本発明の変速機の制御装置に相当する）によりその作動が制御され、制御装置１は、アクセルペダル９５、燃料供給制御ユニット９６、チェンジレバー９７、クラッチペダル９８、及びブレーキペダル９９の状態に応じて、セレクト用モータ１２、シフト用モータ１３（本発明のシフト用アクチュエータに相当する）、及びクラッチ用アクチュエータ１６を駆動することによって、変速機８０の変速動作を制御する。

変速機８０は、入力軸５、出力軸４、前進１〜６速ギヤ対７ａ〜７ｆ及び９ａ〜９ｆ、後進ギヤ軸８４及び後進ギヤ列８３，８５，８６を備えている。ここで、入力軸５、出力軸４、及び後進ギヤ軸８４は、互いに平行に配置されている。

前進１〜６速ギヤ対７ａ〜７ｆ及び９ａ〜９ｆは、互いに異なるギヤ比に設定されている。そして、入力側前進１速ギヤ７ａと入力側前進２速ギヤ７ｂは入力軸５と一体に設けられており、対応する出力側前進１速ギヤ９ａと出力側前進２速ギヤ９ｂは出力軸４に対して回転自在なアイドルギヤで構成されている。そして、１・２速用同期機構２ａにより、出力側前進１速ギヤ９ａと出力側前進２速ギヤ９ｂを選択的に出力軸４に接続した状態（変速確立状態）と、双方のギヤ９ａ，９ｂを共に出力軸４から遮断した状態（ニュートラル状態）とに切換えられる。

また、入力側前進３速ギヤ７ｃと入力側前進４速ギヤ７ｄは、入力軸５に対して回転自在のアイドルギヤで構成され、対応する出力側前進３速ギヤ９ｃと出力側前進４速ギヤ９ｄは、出力軸４と一体に設けられている。そして、３・４速用同期機構２ｂにより、入力側前進３速ギヤ７ｃと入力側前進４速ギヤ７ｄを選択的に入力軸５に接続した状態（変速確立状態）と、双方のギヤ７ｃ，７ｄを共に入力軸５から遮断した状態（ニュートラル状態）とに切換えられる。

同様に、入力側前進５速ギヤ７ｅと入力側前進６速ギヤ７ｆは、入力軸５に対して回転自在のアイドルギヤで構成され、対応する出力側前進５速ギヤ９ｅと出力側前進６速ギヤ７ｆは、出力軸４と一体に設けられている。そして、５・６速用同期機構２ｃにより、入力側前進５速ギヤ７ｅと入力側前進６速ギヤ７ｆを選択的に入力軸５に接続した状態（変速確立状態）と、双方のギヤ７ｅ，７ｆを共に入力軸５から遮断した状態（ニュートラル状態）とに切換えられる。

また、後進ギヤ列８３，８５，８６は、後進ギヤ軸８４に取り付けられた第１後進ギヤ８５と、入力軸５と一体に設けられた第２後進ギヤ８３と、出力軸４の１・２速用同期機構２ａと一体の第３後進ギヤ８６とにより構成されている。そして、第１後進ギヤ８５は、スプライン嵌め合いにより後進ギヤ軸８４に取り付けられている。これにより、第１後進ギヤ８５は後進ギヤ軸８４と一体に回転すると共に、第２後進ギヤ８３と第３後進ギヤ８６の双方と噛合う位置と、これらとの噛合いが解除される位置（ニュートラル位置）との間で、後進ギヤ軸８４の軸線方向に摺動自在となっている。

そして、各同期機構２ａ，２ｂ，２ｃ及び第１後進ギヤ８５には、シフトフォーク１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄがそれぞれ接続され、各シフトフォークの先端に設けられたシフトピース（図示しない）が、シフトアーム１１と選択的に係合される。シフトアーム１１はセレクト用モータ１２により回転し、各シフトフォークはシフトアーム１１が回転する円弧方向（セレクト動作方向）にほぼ直線的に並列して設けられている。そして、シフトアーム１１は、各シフトピースと係合する位置に、選択的に位置決めされる。

また、シフトアーム１１はいずれかのシフトピースと係合した状態で、シフト用モータ１３により入力軸５と平行な軸方向（シフト動作方向）に移動する。そして、シフトアーム１１は、ニュートラル位置と各変速段の確立位置（シフト位置）とに位置決めされる。

次に、図２は図１に示した同期機構２ｂの構成を示したものである。なお、同期機構２ｃの構成は同期機構２ｂと同様である。また、同期機構２ａは出力軸４に設けられている点で同期機構２ｂ，２ｃと相違するが、基本的な構成と作動内容は共通する。

同期機構２ｂには、入力軸５と一体に回転するカップリングスリーブ６、カップリングスリーブ６と入力側前進３速ギヤ７ｃの間の入力軸５に回転自在且つ入力軸５の軸方向に移動自在に設けられたシンクロナイザリング８ａ、カップリングスリーブ６と入力側前進４速ギヤ７ｄの間の入力軸５に回転自在且つ入力軸５の軸方向に移動自在に設けられたシンクロナイザリング８ｂ、及びカップリングスリーブ６と接続されたシフトフォーク１０ｂが備えられている。

そして、シフトフォーク１０ｂはシフト用モータ１３の作動に応じて軸方向に移動する（シフト動作）。セレクト動作によりシフトアーム１１（図１参照）をシフトフォーク１０ｂのシフトピース（図示しない）と係合させた状態で、シフト動作することにより、カップリングスリーブ６が、ニュートラル位置から入力側前進３速ギヤ７ｃの方向（３速選択時）又は入力側前進４速ギヤ７ｄの方向（４速選択時）に変位する。

カップリングスリーブ６の両端は中空構造となっており、中空部の内周面にスプライン３２ａ，３２ｂが形成されている。そして、シンクロナイザリング８ａの外周面にカップリングスリーブ６のスプライン３２ａと係合可能なスプライン３３ａが形成され、入力側前進３速ギヤ７ｃのシンクロナイザリング８ａと対向する部分の外周面にもカップリングスリーブ６のスプライン３２ａと係合可能なスプライン３４ａが形成されている。

同様に、シンクロナイザリング８ｂの外周面にカップリングスリーブ６のスプライン３２ｂと係合可能なスプライン３３ｂが形成され、入力側前進４速ギヤ７ｄのシンクロナイザリング８ｂと対向する部分の外周面にもカップリングスリーブ６のスプライン３２ｂと係合可能なスプライン３４ｂが形成されている。

そして、入力軸５と共に回転したカップリングスリーブ６をシフトフォーク１０ｂにより入力側３速前進ギヤ７ｃの方向に移動すると、カップリングスリーブ６とシンクロナイザリング８ａが接触し、さらにシンクロナイザリング８ａと入力側前進３速ギヤ７ｃも接触する状態となる。このとき、接触により生じる摩擦力により、シンクロナイザリング８ａを介してカップリングスリーブ６と入力側前進３速ギヤ７ｃの回転数が同期する。

このように、カップリングスリーブ６と入力側前進３速ギヤ７ｃの回転数が同期した状態で、カップリングスリーブ６をさらに入力側３速ギヤ７ｃの方向に移動させると、カップリングスリーブ６に形成されたスプライン３２ａが、シンクロナイザリング８ａに形成されたスプライン３３ａを通過して入力側前進３速ギヤ７ｃに形成されたスプライン３４ａと係合する。そして、これにより、入力軸５と出力軸４間で動力が伝達される状態（変速確立状態）となる。

同様にして、入力軸５と共に回転したカップリングスリーブ６をシフトフォーク１０ｂにより入力側前進４速ギヤ７ｄの方向に移動すると、シンクロナイザリング８ｂを介してカップリングスリーブ６と入力側前進４速ギヤ７ｄの回転数が同期する。そして、カップリングスリーブ６に形成されたスプライン３２ｂが、シンクロナイザリング８ｂに形成されたスプライン３３ｂを通過して入力側前進４速ギヤ７ｄに形成されたスプライン３４ｂと係合する。

また、シフト用モータ１３は制御装置１から出力される電圧Ｖin（本発明のアクチュエータに対する制御入力に相当する）の印加により作動し、回転数センサ１５によるシフト用モータ１３の回転数検出信号Ｅsが制御装置１に入力される。以下、カップリングスリーブ６を入力側前進３速ギヤ７ｃ（以下、アイドルギヤ７ｃという）の方向に移動させて、３速の変速段を確立するシフト動作を例に、制御装置１の作動について説明する。

制御装置１は、シフト用モータ１３の電機子に流れる電流Ｉm（以下、電機子電流という）を検出する電流検出部２０、回転数センサ１５からの回転数検出信号Ｅs等に基づいてカップリングスリーブ６の実位置Ｐscを把握する実位置把握部２１（本発明の実位置把握手段に相当する）、カップリングスリーブ６を移動させてシンクロナイザリング８ａを介してアイドルギヤ７ｃと係合させる過程におけるカップリングスリーブ６の目標位置Ｐsc_cmdを設定する目標位置設定部２２、シフト用モータ１３に流れる電流の目標値である目標電流（Ｉm_cmd）を設定する目標電流設定部２３、及びシフト用モータ１３に印加する電圧Ｖinを決定する電圧決定部２４（本発明のシフト位置制御手段及び変速段異常検知手段の機能を含む）を備えている。

そして、実位置把握部２１は、カップリングスリーブ６が移動を開始してから、シンクロナイザリング８ａとの接触によりカップリングスリーブ６とアイドルギヤ７ｃの回転数が同期して、シンクロナイザリング８ａを介してカップリングスリーブ６とアイドルギヤ７ｃとが係合するまで挙動を、慣性系物体と弾性系物体の衝突とみなしてモデル化し、該モデルに基づいてカップリングスリーブ６の実位置を把握する。

図３は該モデルを表したものであり、実位置把握部２１は、カップリングスリーブ６をシフト用モータ１３やシフトフォーク１０ｂ（図２参照）を含めて等価慣性がＪmである慣性系物体３０とみなし、シンクロナイザリング８ａ（図２参照）を等価慣性がＭsであってバネ係数がＫsである弾性系物体３１とみなして、カップリングスリーブ６の位置を把握する。なお、図２中、Ｔmはシフト用モータ１３の出力トルクであり、Ｐsc_defはシンクロナイザリング８ａ（図２参照）の待機位置である。以下、図３に示したモデルを表すモデル式の算出手順について説明する。

先ず、慣性系物体３０が弾性系物体３１に接触する前（カップリングスリーブ６がシンクロナイザリング８ａに接触する前）の連続時間系のモデル式の導出について説明する。

図１に示したシフト用モータ１３の運動方程式は以下の式（１）で表される。

但し、Ｊm：シフト用モータ１３及びシフトフォーク１０ｂを含めたカップリングスリーブ６の等価慣性、ω：シフト用モータ１３の回転速度（回転数センサ１５により検出される）、Ｔm：シフト用モータ１３の出力トルク。

また、シフト用モータ１３の出力トルクＴmとシフト用モータ１３の電機子電流Ｉmとの関係は以下の式（２）で表され、シフト用モータ１３の電機子に生じる電圧Ｖm（以下、電機子電圧という）と電機子の電気抵抗Ｒm（以下、電機子抵抗という）との関係は以下の式（３）で表される。

但し、Ｉm：シフト用モータ１３の電機子電流、Ｋm：トルク変換係数。

但し、Ｖm：シフト用モータ１３の電機子電圧、Ｒm：シフト用モータ１３の電機子抵抗。

したがって、上記式（１）に上記式（２）及び式（３）の関係を適用して、以下の式（４）を得ることができる。

さらに、シフト用モータ１３への印加電圧Ｖinと、シフト用モータ１３に生じる逆起電力との関係は以下の式（５）で表される。

但し、Ｖin：シフト用モータ１３への印加電圧、Ｋm’：逆起電力定数。

そして、上記式（５）の関係を上記式（４）に適用すると、以下の式（６）を得ることができる。

また、シフト用モータ１３の回転速度ω及び回転角度θと、慣性系物体３０の位置Ｐscとの関係は、以下の式（７）及び式（８）で表される。

但し、ω：シフト用モータ１３の回転速度、θ：シフト用モータ１３の回転角度、ｔ：シフト用モータ１３が作動を開始してからの経過時間、Ｒsc：シフト用モータ１３の回転角度θと慣性系物体３０の間のレバー比及びギヤ比。

したがって、上記式（７），式（８）から、以下の式（９），式（１０），式（１１）を得ることができる。

そして、上記式（９），式（１０），式（１１）を上記式（６）に代入すると、以下の式（１２）を得ることができる。

また、同期機構２ｂの制御に必要な要素として、カップリングスリーブ６の位置Ｐscの他に、シフト用モータ１３に掛かる負荷を検出するための電機子電流Ｉmがある。そこで、上記式（４）及び式（１１）から、電機子電流Ｉmに関するモデル式である以下の式（１３）を得る。

但し、Ｉm：シフト用モータ１３の電機子電流。

以上により、シフト用モータ１３への印加電圧Ｖinを入力とし、カップリングスリーブ６の実位置Ｐscとシフト用モータ１３の電機子電流Ｉmを出力とする１入力２出力系のモデルは、上記式（１２）と式（１３）により表すことができる。

次に、慣性系物体３０が弾性系物体３１と接触して、弾性系物体３１からの反力を受けるようになったとき（カップリングスリーブ６がシンクロナイザリング８と接触して、シンクロナイザリング８からの反力を受けるようになったとき）の連続時間系のモデル式の導出について説明する。

図２における慣性系物体３１の運動方程式は以下の式（１４）で表される。

但し、Ｍs：弾性系物体３１の等価慣性、Ｐsc_def：弾性系物体３１の待機位置、Ｋsc：弾性系物体３０のバネ定数、Ｆsc：弾性系物体３１が慣性系物体３０から受ける力（弾性系物体３１が慣性系物体３０に与える反力）。

上記式（１４）を反力（Ｆsc）について整理すると、以下の式（１５）の形で表される。

ここで、反力（Ｆsc）は、弾性系物体３１が慣性系物体３０に対して与える反力となり、該反力（Ｆsc）が掛かったときの慣性系物体３０の運動方程式は以下の式（１６）で表される。

この式（１６）を変形すると以下の式（１７）の形となり、シフト用モータ１３の逆起電力を考慮すると、シフト用モータ１３への印加電圧Ｖinと電機子電圧Ｖmとの関係は以下の式（１８）で表される。

また、式（１８）に上記式（１０）及び式（１１）を代入すると以下の式（１９）の形となり、式（１９）を整理して以下の式（２０）を得ることができる。

さらに、シフト用モータ１３の電機子電流Ｉmについては、上記式（１６）に上記式（１１）を代入して、以下の式（２１）を得ることができる。

以上により、弾性系物体３１からの反力を考慮したモデルは、上記式（２０）と式（２１）により表すことができる。

次に、上記式（２０）及び式（２１）により表される連続時間系のモデル式に基づいて、離散時間系のモデル式を導出する。

先ず、連続時間系のモデルの状態変数（ｘ1，ｘ2）を以下の式（２２）のように設定すると、上記式（２０）より、連続系のモデルを以下の式（２３）により表すことができる。

ここで、制御装置１のサンプリング周期をＴとすると、上記式（２３）は、オイラー近似により以下の式（２４）の形で表され、式（２４）を変形して以下の式（２５）及び式（２６）を得ることができる。

但し、ｔ：サンプリング時点、Ｔ：サンプリング周期。

さらに、オイラー近似により、上記式（２６）におけるｘ₂(t-T)は以下の式（２７）で表すことができる。

そして、上記式（２５）に上記式（２６）及び式（２７）を代入して整理すると、以下の式（２８）を得ることができる。

式（２８）におけるｔ＝ｋＴとして整理すると、以下の式（２９）の形となり、式（３０）を得ることができる。

そして、上記式（３０）における係数を以下の式（３１）に示したように置き換えると、式（３０）は以下の式（３２）の形で表すことができる。

そこで、制御装置１は、上記式（３２）により表される離散時間系のモデルにおける外乱項ｄを０とした以下の式（３３）で表されるモデルに基づいて、図４に示した構成により設計される。以下、図４に示した制御装置１の構成について説明する。

先ず、上記式（３３）で表されるモデルに対して、1)慣性系物体３０の実位置Ｐscを目標位置Ｐsc_cmdに迅速に追従させ、2)慣性系物体３０と弾性系物体３１の接触時のコンプライアンス性（ゴムのような弾性）を実現する、スライディングモードコントローラ４０の設計手順について説明する。

スライディングモードコントローラ４０は、応答指定型制御の一例であるスライディングモード制御を用いて、慣性系物体３０の挙動を制御する。そして、スライディングモードコントローラ４０には、上記式（３３）に基づいて実位置把握部２１により算出される慣性系物体３０の実位置Ｐscと、目標位置設定部２２により設定される慣性系物体３０の目標位置Ｐsc_cmdと、後述するコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ（本発明の演算係数に相当する）とが入力される。

そして、慣性系物体３０の実位置Ｐscと目標位置Ｐsc_cmdとの偏差Ｅscを以下の式（３４）に示したように定義すると、偏差Ｅscの収束挙動や外乱が偏差Ｅscに与える影響度合を指定する切換関数σ（本発明の線形関数に相当する）は、式（３４）の状態変数がＰsc(k)とＰsc（k-1）の２つであるため、以下の式（３５）のように定義される。

但し、ＶＰＯＬＥ：コンプライアンスパラメータ（切換関数設定パラメータ）。

スライディングモードコントローラ４０は、この切換関数σが、σ(k)＝０となるように制御入力を決定する。また、σ(k)＝０は、上記式（３５）から、以下の式（３６）の形に変形することができる。

ここで、式（３６）は入力のない１次遅れ系を意味しているため、スライディングモードコントローラ４０は、制御系の応答を上記式（３６）の１次遅れ系に収束させる制御を実行する。

したがって、図４（ａ）に示したように、縦軸をＥsc(k)とし横軸をＥsc(k-1)とした位相平面を設定すると、上記式（３６）は、該位相平面上の線形関数を意味することがわかる。また、上記式（３６）は入力のない１次遅れ系であるから、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ（本発明の演算係数に相当する）を以下の式（３７）の範囲内に設定して、該１次遅れ系を安定化させれば、時間の経過（ｋ→∞）により偏差（Ｅsc）が必ず０に収束する系となる。

このことから、図５（ａ）に示した位相平面上において、偏差の状態量（Ｅsc(k)，Ｅsc（k-1)、本発明の状態量に相当する）が切換関数（σ(k)＝０，本発明の切換関数に相当する）上に載ると、該状態量は入力のない１次遅れ系に拘束されるため、時間の経過と共に位相平面の原点{（Ｅsc(k)，Ｅsc(k-1)）＝（０，０）}に自動的に収束することになる。

そこで、スライディングモードコントローラ４０は、このような切換関数上での偏差の状態量（Ｅsc(k)，Ｅsc（k-1)）の挙動を利用して、図５（ａ）に示したように、上記式（３５）でσ＝０となるように制御入力Ｖinを決定することによって、該状態量を切換関数（σ(k)＝０）上に拘束し、外乱やモデル化誤差の影響を受けることなく、該状態量を位相平面の原点に収束させる。

なお、偏差の状態量が切換関数に漸近するまでの挙動（図中Ｐ1からＰ2までの過程）を到達モードといい、切換関数上を該状態量が自動的に原点方向に収束する挙動（図中Ｐ2からＰ0までの過程）をスライディングモードという。

また、上記式（３６）のコンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ）を正（０＜ＶＰＯＬＥ＜１）に設定すると、式（３６）で表される１次遅れ系は振動安定形となるため、偏差（Ｅsc）を収束させる制御においては好ましくない。そこで、コンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ）を−１から０の範囲（−１＜ＶＰＯＬＥ＜０）で決定することにより、偏差（Ｅsc）の収束応答を図５（ｂ）に示したように設定する。図５（ｂ）において、ａ，ｂ，ｃは、コンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ）をそれぞれ−１，−０．８，−０．５に設定した場合の偏差Ｅscの推移を示しており、この場合、ＶＰＯＬＥ＝−１に設定すると、偏差Ｅscは０に収束せずに一定値となる。

続いて、上記式（３６）の動特性、すなわち、スライディングモードコントローラ４０の応答指定特性について説明する。図６は、コンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ）を−０．５，−０．８，−０．９９，−１．０に設定して、σ＝０かつＥsc＝０である状態でステップ外乱Ｄを与えた場合の制御系の応答を示したグラフであり、縦軸を上から偏差Ｅsc、切換関数σ、外乱Ｄとし、横軸を時間ｋとしたものである。

図６から明らかなように、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの絶対値を小さくするほど、外乱Ｄが偏差Ｅscに与える影響が小さくなり、逆に、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの絶対値を大きくして１に近づけるほど、スライディングモードコントローラが許容する偏差Ｅscが大きくなるという特性がある。そして、このとき、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥに拘わらず切換関数の値σの挙動が同一となっていることから、外乱Ｄに対する許容量（外乱に対する抑制能力）をコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥによって指定できることがわかる。

そして、図３に示した慣性系物体３０と弾性系物体３１の接触時には、1)慣性系物体３０が弾性系物体３１により跳ね返される、2)慣性系物体３０が過大な衝突力により弾性系物体３１に押し込まれる、という状態となることを回避しつつ慣性系物体３０を弾性系物体３１に押付ける必要がある。

そこで、上述した特性に着目し、慣性系物体３０と弾性系物体３１の接触時には、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを−１の近傍に設定して外乱に対する偏差Ｅscの許容量を大きくする（外乱に対する抑制能力を低くする）ことによって、慣性系物体３０と弾性系物体３１が接触する際にシフト用モータ１３の作動によるコンプライアンス性を生じさせることが有効である。

これにより、慣性系物体３０と弾性系物体３１との接触時に過大な衝撃が生じることを抑制することができ、また、過大な力を弾性系モデル３１に与えることなく、慣性系モデル３０を弾性系モデル３１に押付けることができる、という効果が得られる。

この効果を図２に示した実際の同期機構に適用して考察すると、カップリングスリーブ６がシンクロナイザリング８ａに接触する際に生じる衝撃を和らげることができる。また、過大な力をシンクロナイザリング８ａに与えることなくカップリングスリーブ６をシンクロナイザリング８ａに押付けて、回転数数を同期させた上でカップリングスリーブ６とアイドルギヤ７ｃを係合することができる。

次に、スライディングモードコントローラ４０から出力される制御入力Ｖinは、以下の式（３８）に示したように、３つの制御入力の総和により設定される。

但し、Ｖin(k)：ｋ番目のサンプリング周期におけるシフト用モータ１３への印加電圧、Ｕeq(k)：ｋ番目のサンプリング周期における等価制御入力、Ｕrch(k)：ｋ番目の制御サイクルにおける到達則入力、Ｕadp(k)：ｋ番目のサンプリング周期における適応則入力。

なお、等価制御入力とは偏差の状態量（Ｅsc(k)，Ｅsc（k-1)）を切換関数（σ＝０）上に拘束するための入力であり、到達則入力とは該状態量を該切換関数に載せるための入力であり、適応則入力とはモデル化誤差や外乱を吸収して該状態量を該切換関数に載せるための入力である。

以下に、等価制御入力Ｕeq(k)、到達則入力Ｕrch(k)、及び適応則入力Ｕadp(k)の設定方法について説明する。

先ず、等価制御入力Ｕeqは、厳密には位相平面上の任意の場所において、偏差の状態量をその場所にホールドする機能を持つ。そのため、等価制御入力Ｕeqは、以下の式（３９）を満たす印加電圧Ｖinとして算出される。

式（３９）に上記式（３５）及び式（３４）を代入すると、以下の式（４０）が得られる。

そして、式（４０）に上記式（３３）を代入して整理することにより、等価制御入力Ｕeqについての以下の式（４１）を得ることができる。

次に、到達則入力Ｕrchは、以下の式（４２）により算出される。

但し、Ｆ：到達則ゲイン、Δ：切換振幅（機械的なバックラッシュやガタ等の非線形特性の吸収パラメータ）。

また、切換振幅Δをゼロ（Δ＝０）とすれば、上記式（４２）は以下の式（４３）の形で表される。

また、適応則入力Ｕadpは、以下の式（４４）により算出される。

但し、Ｇ：適応則ゲイン。

ここで、上記式（４１）の等価制御入力Ｕeq(k)、上記式（４３）の到達則入力Ｕrch(k)、及び上記式（４４）の適応則入力Ｕadp(k)を上記式（３８）に代入して得られる制御入力Ｕsl(k)をシフト用モータ１３への印加電圧Ｖinとして上記式（３３）に代入すると、以下の式（４５）が得られる。

そして、式（４５）に上記式（３４）及び式（３５）を適用してσについて整理すると、以下の式（４６）を得ることができる。

ここで、到達則入力Ｕrch(k)と適応則入力Ｕadp(k)の役割は、偏差状態量（Ｅsc(k)，Ｅsc(k-1)）を切換関数（σ＝０）上を移動させること、すなわち、上記式（４６）の安定化（σ→０）であるので、上記式（４６）が安定になるように到達則ゲインＦと適応則ゲインＧを決定する必要がある。

そこで、上記式（４６）をＺ変換すると、以下の式（４７）が得られ、式（４７）を変形して以下の式（４８）が得られる。

この場合、上記式（４８）が安定となる条件は、左辺の第２項と第３項の係数（Ｆ−２，ＧＴ＋１−Ｆ）が、図７の三角領域内に入る組合わせとなるので、これらの係数が該三角領域内に入る組合わせとなるようにＦ，Ｇの値を決定すればよい。

そして、スライディングモードコントローラ４０は、このようにして決定したＦ，Ｇの値により上記式（４３），式（４４）から到達則入力Ｕrch(k)と適応則入力Ｕadp(k)をそれぞれ決定し、また、上記式（４１）から等価制御入力Ｕeq(k)を決定して、上記式（３８）によりシフト用モータ１３に対する制御入力Ｖinを決定する。

次に、図２を参照して、実際の同期機構においては、カップリングスリーブ６とアイドルギヤ７ｃの回転数を同期させるため、一定の力でカップリングスリーブ６をシンクロナイズザリング８に押付ける必要がある。そこで、図２に示したモデルにおいて、慣性系物体３０と弾性系物体３１とが接触した後、一定の押付け力を慣性系物体３０から弾性系物体３１に加える制御を行うための構成が必要となる。

ここで、慣性系物体３０と弾性系物体３１とが接触した状態でのシフト用モータ１３の電機子電流Ｉmは上記式（２１）により示されるが、回転同期を図っている間は慣性系物体３０の加速度はゼロ（Ｐscの２階微分がゼロ）であると考えられるので、上気式（２１）は以下の式（４９）の形となる。

そして、一定の押付け力は、慣性系物体３０が弾性系物体３１から受ける力Ｆscの反力であるから、押付け力を一定に保つためには、以下の式（５０）の関係が成り立てばよい。

但し、Ｉm_cmd：目標電流値。

また、上記式（５０）を離散時間化して、実際の電機子電流Ｉmと目標電流値Ｉm_cmdとの偏差Ｅimを算出する以下の式（５１）を得ることができる。

ここで、上記式（２０）と式（２１）から分かるように、同期機構２は、シフト用モータ１３に印加する電圧Ｖinを入力とし、慣性系物体３０の位置Ｐscとシフト用モータ１３の電機子電流Ｉmを出力とする１入力２出力系のモデルとして表される。

しかし、慣性系物体３０と弾性系物体３１が接触するまでは、慣性系物体３０の位置Ｐscの制御のみを行えばよい。そのため、スライディングモードコントローラ４０は、同期機構２を、シフト用モータ１３に対する制御入力Ｖinを入力とし慣性系物体３０の位置Ｐscを出力とする１入力１出力系のモデルで表して制御を行えばよい。

そのため、シフト用モータ１３の電機子電流Ｉmのフィードバック制御を行なうためには、スライディングモードコントローラ４０を、１入力１出力系のモデルを対象としたものから１入力２出力系のモデルを対象としたものに切り換える必要がある。しかし、このようにスライディングモードコントローラ４０を切り換えると、入力Ｖinの不連続性が生じてスライディングモードコントローラ４０を切り換えた時の制御状態を安定化させることが難しい。

そこで、電圧決定部２４は、スライディングモードコントローラ４０の切り換えを行わず、以下に説明するように、スライディングモードコントローラ４０のコンプライアンス性を設定するコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを、シフト用モータ１３の電機子電流Ｉmのフィードバックにより調整することによって、慣性系物体３０から弾性系物体３１への押付け力を安定化させる。

先ず、電機子電流Ｉmのフィードバック制御は、1)電機子電流Ｉmの目標電流Ｉm_cmdに対する速応性、2)押付け力に比例する電機子電流Ｉmの安定性、を考慮して以下の式（５２）から式（５７）による簡易型のスライディングモード制御を用いて行う。

但し、Ｌimit：−１〜０の制限処理、Ｆ_Ｉm：到達則ゲイン、Ｇ_Ｉm：適応則ゲイン、ＰＯＬＥ_Ｉm：切換関数設定パラメータ、ＶＰＯＬＥ_bs：ＶＰＯＬＥの基準値、Ｕrch_Ｉm：到達則入力、Ｕadp_Ｉm：適応則入力。

電流フィードバック系の制御ブロック図を示すと図８のようになる。図８の制御ブロック図では、１入力２出力系のモデルを制御対象とするスライディングモードコントローラを用いる代わりに、１入力１出力のモデルを制御対象とするスライディングモードコントローラ４０の外に電機子電流Ｉmを制御する電流フィードバック部５０ａを備えた２重フィードバック系となっている。

なお、電流フィードバック部５０ａは、図４に示したコンプライアンスパラメータ算出部４１に含まれる。そして、減算器５１により上記式（５２）によって電流偏差Ｅ_Imが算出され、切換関数算出部５２により上記式（５３）によって切換関数σ_Ｉmの値が算出され、比例演算器５３により上記式（５４）によって到達則入力Ｕrch_Ｉmが算出され、積分器５５及び積分乗算器５６により上記式（５５）によって適応則入力Ｕadp_Ｉmが算出される。

また、加算器５７及び加算器５８により上記式（５６）によって電流フィードバックを反映させたコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ_Ｉmが算出され、リミッタ５９により上記式（５７）によって制限処理がなされてスライディングモードコントローラ４０に対するコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥが決定される。

次に、図４に示したコンプライアンスパラメータ算出部４１は、同期機構２の作動を制御するスライディングモードコントローラ４０のコンプライアンス性を設定するコンプライスパラメータＶＰＯＬＥを、以下の３つの工程に分けて設定する。

工程１：目標値追従制御…慣性系物体３０の位置Ｐscの制御と慣性系物体３０と弾性系物体３１の接触時のコンプライアンス性の制御。コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを慣性系物体３０の位置Ｐscに応じて決定する。

工程２：回転同期制御…弾性系物体３１への押付け力の制御。コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを、上述したシフト用モータ１３の電機子電流のフィードバックにより決定する。

工程３：静止制御…回転同期後（同期機構におけるカップリングスリーブ６とアイドルギヤ７ｃの係合が完了した後）の慣性系物体３０の前進挙動を停止する制御。コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを一定に保つ。

そして、コンプライアンスパラメータ算出部４１は、同期機構の機械的なバラツキや経年変化等により、工程１から工程２に切り換える位置や、工程２から工程３に切り換えるタイミングのばらつきや変化が生じても、安定して工程の切り換えを行う必要がある。以下に工程の切り換えタイミングを決定する方法について説明する。

図９の上段のグラフは、各工程の切り換わり時における慣性系物体３０の実位置Ｐsc（図中ｄ）と目標位置Ｐsc_cmd（図中ｅ）との偏差Ｅsc（＝Ｐsc−Ｐsc_cmd）の変化を示したものであり、縦軸が慣性系物体３０の実位置Ｐsc及び目標位置Ｐsc_cmdに設定され、横軸が時間ｔに設定されている。グラフから明らかなように、各工程の切り換え時には、偏差Ｅscが以下のように変化する。

・工程１から工程２への切り換え時：弾性系物体３１との接触により慣性系物体３０の移動が抑制されて、目標位置Ｐsc_cmdに対して実位置Ｐscが遅れる状態となり、偏差Ｅscが負方向に増大する。

・工程２から工程３への切り換え時：弾性系物体３１と慣性系物体３０の回転同期が終了して、慣性系物体３０の実位置Ｐscが目標位置Ｐsc_cmdに達すると、偏差Ｅscが正方向に減少する。

そこで、このような偏差Ｅscの変化を検出することによって各工程の切り換えを行い、図９の下段に示したように、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ（図中ｆ）の値を各工程に応じて設定すればよい。

しかし、図２に示した実際の同期機構は、機械的なバックラッシュやガタ、フリクションが大きい制御対象である。そのため、制御装置１のサンプリング周期を短く設定した方が制御性が高くなるが、サンプリング周期を短く設定して偏差Ｅscを算出すると、ＳＮ比が低下して偏差Ｅscの変化を検出し難くなる。そこで、電圧決定部２４に備えられたウェーブレット変換フィルタ４３（図４参照）は、以下に説明するように、偏差Ｅscにウェーブレット変換を施して偏差Ｅscの低周波成分のみを抽出することにより、偏差Ｅscの変化を検出し易くする。

ウェーブレット変換４３を用いたフィルタ（以下、ウェーブレット変換フィルタという）は、図１０（ａ）に示した構成を有し、以下の式（５８）によるハーフバンドローパスフィルタ処理とデシメーション処理を２回繰り返すことによってフィルタリングを行う。

但し、ｕ：入力データ、η：サンプリング周期の時系列番号。

図１０（ａ）に示した１段目のハーフバンドローパスフィルタ７０は、今回のサンプリング周期入力値Ｅsc(k)と前回のサンプリング周期の入力値Ｅsc(k-1)に対して上記式（５７）の処理を行い、２段目のハーフバンドローパスフィルタ７１は、１段目のハーフバンドローパスフィルタ７０の出力にデシメーション処理７２を施したＥsc_wv1(m1)の今回値と前回値（Ｅsc_wv1(m1)とＥsc_wv1(m1-1)）に対して、上記式（５８）の処理を行う。

図１０（ｂ）に示したように、ハーフバンドローパスフィルタ７０，７１は、サンプリング周波数の半分（ナイキスト周波数）以上の周波数成分を阻止し、低周波成分のゲインが１より大きいので、低周波成分に対するゲインを増幅する効果が得られる。

また、図１０（ａ）におけるデシメーション処理７２，７３（２↓）は間引き処理であり、図１１（ａ）に示したように、入力データｕを１つおきにサンプリングする間引き処理を行う。

ウェーブレット変換フィルタ４３は、ハーフバンドローパスフィルタ７０，７１による処理とデシメーション処理７２，７３を繰り返し施すことによって、図１１（ｂ）のグラフに示したようにゲインを増幅しつつ低周波成分Ｅsc_wvを抽出する。なお、図１１（ｂ）に示したグラフの縦軸はゲイン、横軸は周波数に設定されている。

そして、これにより、入力信号Ｅscの高周波成分が除去されると共に、入力信号Ｅscに対するゲインが増幅されるため、入力信号Ｅscの低周波成分の変化をＳＮ比を向上させて抽出することができる。

そして、コンプライアンスパラメータ算出部４１は、偏差Ｅscのウェーブレット変換値Ｅsc_wvの変化量であるΔＥsc_wv（＝Ｅsc_wv(m)−Ｅsc_wv(m-1)）を用いて、以下に示すように各工程の切り換えを行う。

・工程１から工程２への切り換え：Ｐsc＞Ｐsc_def 且つ Ｅsc_wv＞Ｘ_SCCNT
・工程２から工程３への切り換え：Ｐsc＞Ｐsc_def かつ ΔＥsc_wv＞Ｘ_SCDONE
但し、Ｐsc_vp：工程１におけるＶＰＯＬＥ可変開始位置、Ｘ_SCCNT：Ｅsc_wvの接触判定値、Ｘ_SCDONE：回転同期完了判定値。

以上説明した手法により構成された制御装置１により、図１に示した変速機８０の作動を制御する手順を図１３〜図１４に示したフローチャートに従って説明する。制御装置１は、自動車のメインコントローラ（図示しない）から変速機のシフトを指示する信号を受信すると、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２に進む。

そして、制御装置１は、メインコントローラによって選択された変速段を指示するギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdに応じて、目標位置設定部２２により、図１２（ａ）に示したようにカップリングスリーブ６の移動パターンを目標位置Ｐsc_cmdとして設定する。なお、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdと選択された変速段（ギヤ選択位置）との関係は以下の表（１）の通りである。

また、制御装置１は、工程１におけるコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの変更位置Ｐsc_vpと、シンクロナイザリングの待機位置Ｐsc_def、ＮＧＥＡＲ_cmdに応じた変速段のアイドルギヤ（９ｂ，９ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ）のチャンファ位置Ｐsc_chmfを設定する。なお、カップリングスリーブ６とアイドルギヤがシンクロナイザリング８（８ａ，８ｂ）と接触し、シンクロナイザイリング８とアイドルギヤ間で同期摩擦が発生し始めるボーク点は、シンクロナイザリング８の待機位置Ｐsc_defから若干チャンファ位置Ｐsc_chmf側となる。

そして、続くＳＴＥＰ３で、制御装置１は、実位置把握部２１により上記式（３３）によって算出されるカップリングスリーブ６の実位置Ｐscと目標位置Ｐsc_cmdとの偏差Ｅscを算出する。なお、図中ｋはｋ番目のサンプリング周期を意味し、Ｐsc(k)及びＰsc_cmd(k)はそれぞれｋ番目のサンプリング周期におけるカップリングスリーブ８の実位置と目標位置を表す。

次のＳＴＥＰ４で、制御装置１は、上述したウェーブレット変換フィルタ４３による処理を行って、偏差Ｅscのウェーブレット変換値Ｅsc_wvを算出する。なお、図中Ｅsc_wv(m)は、図１０（ａ）に示したようにｋ番目のサンプリング周期における偏差（Ｅsc(k)）に基づいて算出されたウェーブレット変換値を表している。

次のＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ７は、上述した各工程（工程１，工程２，工程３）の切り換えタイミングを判断する処理であり、ＳＴＥＰ５及びＳＴＥＰ６が工程１から工程２への切り換え条件を設定し、ＳＴＥＰ７は工程２から工程３への切り換え条件を設定している。

先ず、ＳＴＥＰ５でカップリングスリーブの実位置Ｐsc(k)が、シンクロナイザリング８の待機位置Ｐsc_defを通過するまではＳＴＥＰ２０に分岐し、図１２（ｂ）に示したコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの設定テーブルに従って、コンプライアンスパラメータ算出部４１がコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを０の近傍（例えば−０．２）に設定する。なお、図１２（ｂ）に示した設定テーブルは、縦軸がコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥに設定され、横軸がカップリングスリーブ６の実位置Ｐscに設定されている。

これにより、カップリングスリーブ６の移動を開始してからコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの変更位置Ｐsc_vpに到達するまでは、同期機構２のコンプライアンス性が低くなり、外乱の影響を抑制して安定してカップリングスリーブ６を移動させることができる。

また、カップリングスリーブ６がコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの変更位置Ｐsc_vpを通過した時に、コンプライアンスパラメータ算出部４１は、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを−１の近傍（例えば−０．９９）まで低下させる。このように、実際にカップリングスリーブ６とシンクロナイザリング８が接触する直前に予めコンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ）の値を低下させて同期機構２のコンプライアンス性を高めることによって、カップリングスリーブ６がシンクロナイザリング８に接触したときに生じる衝撃を和らげることができる。

そして、次のＳＴＥＰ６で、上述した工程１から工程２への切り換え条件であるＥsc_wv(m)＞Ｘ_SCCNTが成立したとき、すなわち、カップリングスリーブ６の実位置Ｐscと目標位置Ｐsc_cmdとの偏差Ｅscのウェーブレット変換値Ｅsc_wvが接触判定値Ｘ_SCCNTを超えて、カップリングスリーブ６とシンクロナイザリング８との接触が検知されたときにＳＴＥＰ７に進む。

ＳＴＥＰ７では、上述した工程２から工程３への切り換え条件であるΔＥsc_wv(m)＞Ｘ_SCDONEが成立したとき、すなわち、カップリングスリーブ６とシンクロナイザリング８との回転同期がなされて、カップリングスリーブ６がシンクロナイザリング８を通過してアイドルギヤと係合したときに、ＳＴＥＰ３０に分岐する。

一方、ＳＴＥＰ７で、ΔＥsc_wv(m)＞Ｘ_SCDONEが成立しないときにはＳＴＥＰ８に進み、電圧決定部２４は、カップリングスリーブ６の実位置Ｐscがボーク点からチャンファ位置Ｐsc_chmfの手前の範囲内で設定された異常判定位置（Ｐsc_chmf−α）に達しているか否かを判断する。

ここで、カップリングスリーブ６の実位置Ｐscが異常判定位置に達していたとき（Ｐsc≧Ｐsc_chmf−α）は、シンクロナイザリング８の磨耗等の不具合が生じて、カップリングスリーブスリーブ６とアイドルギヤとの回転数が同期していない状態で、カップリングスリーブ６がアイドルギヤに接近していると判断することができる。

そして、このままシフト動作を継続すると、回転数が同期していない状態でカップリングスリーブ６がアイドルギヤに当接し、ギヤ鳴りを生じてしまう。そこで、この場合は、図１４のＳＴＥＰ１４に分岐して電圧決定部２４は実行中のシフト動作を中止し、これによりギヤ鳴りの発生を未然に防止している。なお、ＳＴＥＰ６とＳＴＥＰ７により、変速段の異常を判断する構成が、本発明の変速段異常検知手段に相当する。

一方、カップリングスリーブ６の実位置Ｐscが異常判定位置（Ｐsc_chmf−α）に達していなかったとき（Ｐsc＜Ｐsc_chmf−α）には、ＳＴＥＰ９に進み、コンプライアンスパラメータ算出部４１は、工程１から工程２に切り換えて上述した電流フィードバックによるコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥの算出処理を実行する。

そして、電圧決定部２４は、このようにして算出したコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを用いてスライディングモードコントローラ４０によりシフト用モータ１３に対する制御入力Ｖinを算出し、該制御入力Ｖinをシフト用モータ１３に印加する。

このように、工程２においては、シフト用モータ１３の電機子電流Ｉmのフィードバック処理によりシフト用モータ１３の電機子電流Ｉmが目標電流Ｉm_cmdに維持されて、シフト用モータ１３の出力トルクが一定に制御され、カップリングスリーブ６のシンクロナイザリング８に対する押付け力を安定化させることができる。

そして、これにより、カップリングスリーブ６が過剰な力でシンクロナイザリング８に押付けられて、同期機構の破損が生じることを防止することができる。

また、工程３においては、ＳＴＥＰ３０において、目標位置設定部２２によりチャンファ位置Ｐsc_chmf以降のカップリングスリーブ６の目標位置Ｐsc_cmdが設定され、続くＳＴＥＰ３１で、コンプライアンスパラメータ算出部４１によりコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥが一定値Ｘ_VPOLE_ENDに設定される。そして、電圧決定部２４は、該コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ（＝Ｘ_VPOLE_END）を用いてスライディングモードコントローラ４０によりシフト用モータ１３に対する印加電圧Ｖinを算出し、該印可電圧Ｖinをシフト用モータ１３に印可してカップリングスリーブ６の移動を速やかに停止する。

これにより、カップリングスリーブ６とアイドルギヤとの係合が完了した後も、カップリングスリーブ６がアイドルギヤに過剰な力で押付けられて、同期機構の破損等が生じることを防止することができる。

次に、図１４を参照して、ＳＴＥＰ４０で同期機構の異常検知によりシフト動作を中止したときには、電圧決定部２４は、続くＳＴＥＰ４１で、中止したシフト動作がアップシフトであったか否かを判断する。そして、アップシフトであったときはＳＴＥＰ５０に分岐して、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが６速（ＮＧＥＡＲ_cmd＝６）に設定されているか否かを判断し、６速に設定されていたときはＳＴＥＰ６０に分岐して、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階下げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd−１）。これにより、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが、中止したシフト動作が実行される前のギヤ選択位置に設定される。

一方、ＳＴＥＰ５０で、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが６速に設定されていなかったときにはＳＴＥＰ５１に進み、電圧決定部２４は、変速段を１段階上げてもエンジン８１が停止しないかを確認し、エンジン８１が停止しなければＳＴＥＰ５２に進んで、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階上げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd＋１）。そして、ＳＴＥＰ４５に進んで、電圧決定部２４は、変更されたギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdに応じたシフト動作を実行する。これにより、エンジン８１を停止することなく、異常が生じた変速段を避けてアップシフトの処理を継続することができる。

また、ＳＴＥＰ５１で、変速段を１段階上げるとエンジン８１が停止すると判断できるときにはＳＴＥＰ６０に分岐し、電圧決定部２４は、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階下げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd−１）。これにより、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが、中止したシフト動作が実行される前のギヤ選択位置に設定される。そして、ＳＴＥＰ４５に進んで、電圧決定部２４は、変更されたギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdに応じたシフト動作を実行する。これにより、変速機８０を介してエンジン８１の動力の伝達を継続することができる。

また、ＳＴＥＰ４１で、中止したシフト動作がアップシフトではなくダウンシフトであったときは、ＳＴＥＰ４２に進み、電圧決定部２４は、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが１速に設定されている（ＮＧＥＡＲ_cmd＝１）か否かを判断する。そして、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが１速に設定されていたときは、ＳＴＥＰ７０に分岐してギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階上げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd＋１）。これにより、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが、中止したシフト動作が実行される前のギヤ選択位置に設定される。そして、ＳＴＥＰ４５に進んで、電圧決定部２４は、変更されたギヤ選択目標位置ＮＧＥＡＲ_cmdに応じたシフト動作を行う。

一方、ＳＴＥＰ４２で、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが１速に設定されていなかったときにはＳＴＥＰ４３に進み、電圧決定部２４は、変速段を１段階下げてもエンジン８１の回転数が定格回転数を超えないかを確認し、エンジン８１の回転数が定格回転数を超えなければＳＴＥＰ４４に進んで、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階下げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd−１）。そして、ＳＴＥＰ４５に進んで、電圧決定部２４は、更新されたギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdに応じたシフト動作を実行する。これにより、エンジン８１が定格回転数を超えて回転することを回避しつつ、異常が生じた変速段を避けてダウンシフトの処理を継続することができる。

また、ＳＴＥＰ４２で、変速段を１段階下げるとエンジン８１の過回転が生じると判断できるときにはＳＴＥＰ７０に分岐し、電圧決定部２４は、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdを１段階上げる（ＮＧＥＡＲ_cmd←ＮＧＥＡＲ_cmd＋１）。これにより、ギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdが、中止したシフト動作が実行される前のギヤ選択位置に設定される。そして、ＳＴＥＰ４５に進んで、電圧決定部２４は、更新されたギヤ選択目標値ＮＧＥＡＲ_cmdに応じたシフト動作を実行する。これにより、エンジン８１が定格回転数を超えて回転することを回避しつつ、変速機８０を介してエンジン８１の動力の伝達を継続することができる。

なお、本実施の形態では、上述したように、慣性系物体３０の位置Ｐscが目標位置Ｐsc_cmdに到達したときに、工程１による慣性系物体３０の位置に応じてコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを決定する制御から、工程２による弾性系物体３０への押付け力（モータ１０の電機子電流の大きさに比例する）に応じてコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを決定する制御に切り換えたが、アクチュエータによって駆動する機構の仕様によっては、シフト用モータ１３の電気子電流Ｉmの変化に応じて、制御態様の切換条件を設定してもよい。

また、本実施の形態では、図８に示した構成により、電流フィードバック部５０ａにおいて、上述した演算処理を行ってコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを決定したが、他の構成として、図１５に示したように、電流偏差（Ｉm−Ｉm_cmd）とコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥとの関係を予め設定した相関マップ６０を備えた電流フィードバック部５０ｂを用い、該相関マップ６０に電流偏差（Ｉm−Ｉm_cmd）を適用してコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを決定するようにしてもよい。

また、さらに他の構成として、図１６に示した電流フィードバック部５０ｃにより、Ｉ−ＰＤ制御を行ってコンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥを決定してもよい。なお、減算器５１，加算器５８，リミッタ５９は、図８に示した電流フィードバック部５０ａにおける同一符号の構成と同様である。

電流フィードバック部５０ｃにおいては、以下の式（５９）及び式（６０）を用いてコンプライアンスパラメータ（ＶＰＯＬＥ(k)）が算出される。具体的には、比例演算器６１により以下の式（５９）の右辺の第２項の演算が行われ、Ｚ変換器６２と減算器６３と微分演算器６４とにより式（５９）の右辺の第３項の演算が行われ、減算器５１と積分乗算器６６とにより式（５９）の右辺の第４項の演算が行われる。

但し、ＶＰＯＬＥ_Im(k)：ｋ番目のサンプリング周期におけるコンプライアンスパラメータ）、ＶＰＯＬＥ_bs：コンプライアンスパラメータの基準値、ＫＩＭＰ：比例項のフィードバックゲイン、ＫＩＭＤ：微分項のフィードバックゲイン、ＫＩＭＩ：積分項のフィードバックゲイン、Ｉm(k)：ｋ番目のサンプリング周期におけるモータ１０の電機子電流。

但し、Ｉm_cmd：目標電流値。

そして、加算器６７と加算器６８と加算器５８とにより、上記式（５９）の右辺の各項の加算が行われてＶＰＯＬＥ_Im(k)が算出され、リミッタ５９により上記式（５７）の制限処理が行われて、コンプライアンスパラメータＶＰＯＬＥ(k)が決定される。

また、本実施の形態では、電圧決定部２４は、外乱等の影響を考慮した適応則入力を有する適応スライディングモードを用いたが、該適応則入力を省略した一般のスライディングモード制御を用いるようにしてもよく、また、バックステッピング制御等の他の種類の応答指定型制御を用いることもできる。また、電圧決定部２４は、スライディングモード制御を用いて電流フィードバック処理を行ったが、スライディングモード制御を用いずに電流フィードバック処理を行う場合にも、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、実位置把握部２１は、図３に示したモデルに基づいてカップリングスリーブ６の実位置Ｐscを把握したが、位置センサを設けて該位置センサの位置検出信号とモータ１０とカップリングスリーブ６間のレバー比等から、直接的にカップリングスリーブ６の実位置Ｐscを把握するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、本発明のアクチュエータとしてシフト用モータ１３を用いた例を示したが、他の種類の電気アクチュエータや、空圧や油圧アクチュエータを用いた場合であっても、本発明の適用が可能である。

変速機の構成図。 図１に示した変速機に備えられた同期機構及びその制御装置の構成図。 図２に示した同期機構のモデル化の説明図。 図２に示した制御装置の制御ブロック図。 図４に示したスライディングモードコントローラの挙動を示したグラフ。 コンプライアンスパラメータの変更による効果を示したグラフ。 到達則ゲインと適応則ゲインの設定条件を示したグラフ。 電流フィードバック処理を加えた制御装置の制御ブロック図。 制御工程の切換タイミングを示したグラフ。 ウェーブレット変換フィルタの構成図。 ウェーブレット変換フィルタにおけるデシメーション処理の説明図。 目標位置とコンプライアンスパラメータの設定テーブルを示した図。 制御装置の作動フローチャート。 制御装置の作動フローチャート。 電流フィードバック処理を加えた制御装置の他の例の制御ブロック図。 電流フィードバック処理を加えた制御装置の他の例の制御ブロック図。

符号の説明

１…制御装置、２…同期機構、５…入力軸、６…カップリングスリーブ、７…被同期ギヤ、８…シンクロナイザリング、１０…シフトフォーク、１１…シフトアーム、１２…セレクト用モータ、１３…シフト用モータ、１５…回転数センサ、２０…電流検出部、２１…実位置把握部、２２…目標位置設定部、２３…目標電流設定部、２４…電圧決定部、３０…慣性系物体、３１…弾性系物体、８０…変速機、８１…エンジン

Claims (5)

1. 入力軸又は出力軸に一体回転自在に設けられてシフトフォークが接続されたカップリングスリーブと、該カップリングスリーブが設けられた軸に相対回転可能且つ軸動不可に設けられて、入力軸と出力軸とのうちの該カップリングスリーブが設けられていない側の軸と連結されたアイドルギヤと、該カップリングスリーブと該アイドルギヤとの間に、該カップリングスリーブと該アイドルギヤに対して回転自在且つ該カップリングスリーブが設けられた軸方向に移動自在に設けられて、シフト動作時に該カップリングスリーブと該アイドルギヤと接触して、摩擦力により該カップリングスリーブと該アイドルギヤの回転数を同期させるシンクロナイザリングとを備えた複数の変速段と、各変速段のシフトフォークに作用してカップリングスリーブを軸方向に移動させ、前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤとを係合させるシフト用アクチュエータとを備えた変速機の作動を制御する制御装置であって、
   前記カップリングスリーブの実位置を把握する実位置把握手段と、
   前記カップリングスリーブの実位置と所定の目標位置とが一致するように、前記シフト用アクチュエータに対する制御入力を決定して、前記変速機のシフト動作を行うシフト位置制御手段と、
   前記変速機のシフト動作が開始されて、前記カップリングスリーブの実位置と目標位置との偏差が所定の接触判定値以上となった後に、該偏差の変化率が回転同期完了判定値以上となることなく、前記カップリングスリーブの実位置がボーク点から前記カップリングスリーブと前記アイドルギヤとの接触箇所の手前までの範囲内で設定された異常判定位置に達したときに、該シフト動作を実行中の変速段の異常を検知する変速段異常検知手段とを備えたことを特徴とする変速機の制御装置。
2. 前記シフト位置制御手段は、該変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作を中止することを特徴とする請求項１記載の変速機の制御装置。
3. 前記変速機の入力軸は駆動源の出力軸と接続され、
   前記シフト位置制御手段は、前記変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作がアップシフトであったときには、前記駆動源を停止させることなく異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことが可能なときは該１段高い変速段のシフト動作を行い、前記駆動源を停止させることなく異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことが不能なときには、異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことを特徴とする請求項２記載の変速機の制御装置。
4. 前記変速機の入力軸は駆動源の出力軸と接続され、
   前記シフト位置制御手段は、前記変速段異常検知手段によりシフト動作を実行中の変速段の異常が検知されたときに、該シフト動作がダウンシフトであったときには、前記駆動源の回転数が定格回転数を超えることなく異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことが可能なときは該１段低い変速段のシフト動作を行い、前記駆動源の回転数が定格回転数を超えることなく異常が検知された変速段よりも１段低い変速段のシフト動作を行うことが不能なときには、異常が検知された変速段よりも１段高い変速段のシフト動作を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の変速機の制御装置。
5. 前記シフト位置制御手段は、前記カップリングスリーブの実位置が目標位置と一致するように、前記カップリングスリーブの実位置と目標位置との偏差の減衰挙動と減衰速度を可変的に指定可能な応答指定型制御を用いて、少なくとも該偏差を状態量として、該状態量を変数とした線形関数により規定される切換関数上の平衡点に該状態量を収束させるように前記シフト用アクチュエータに対する制御入力を決定し、
   前記線形関数の演算係数を変更することによって、前記応答指定型制御の応答特性を決定することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の変速機の制御装置。

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