JP4165779B2

JP4165779B2 - 電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法

Info

Publication number: JP4165779B2
Application number: JP21194098A
Authority: JP
Inventors: 淳朗大田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: US6249734B1; JP2000027991A; CA2276935C; CA2276935A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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における変速軸のニュートラル位置決定方法に係り、特に、駆動モータによって揺動される変速軸の揺動方向および揺動角度に基づいて、所定の変速制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法に関する。
【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の動力を利用して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。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】
この場合は、駆動モータによって変速軸を回動し、変速軸と連動してクラッチの断続を制御すると共に、変速軸と連動するシフトドラムおよびシフトフォークを介してスリーブをメーンシャフト上で駆動し、前記スリーブを予定のギアに係合させて変速段を確立する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
クラッチの断続やシフトドラム等の回動を変速軸と連動させる場合、その動作タイミングは変速軸の回転角度に基づいて決定する必要があるので、変速軸の回転角度を正確に検知する必要がある。
【０００５】
ここで、変速軸の回転位置を、変速軸の揺動中心位置すなわちニュートラル位置からの相対的な回転角度で代表させようとすると、変速軸がニュートラル位置にあるときの角度センサの出力電圧が所定値を示すように、角度センサの取付け、あるいは角度センサと変速軸との連結等を正確に行わなければならない。
【０００６】
さらに、角度センサ等を正確に取り付けることができたとしても、経年劣化によって角度センサの感度が変化してしまうと、変速軸の回転位置を正確に検知することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、複雑な組立て作業を必要とせずに変速軸の回転位置を正確に検知することが可能な電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定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、駆動モータによって一方側または他方側に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を検知する角度センサとを具備し、前記変速軸のニュートラル位置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定の変速制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1) 一方側または他方側の回動限界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検知し、各回転角度の中間点を変速軸のニュートラル位置として更新登録する。
(2) 一方側または他方側の回動限界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検知し、前記検知された各回転角度が、それぞれ一方側または他方側許容範囲内にあるか否かを判定し、前記各回転角度がそれぞれ各許容範囲内にあれば、各回転角度を、それぞれ一方側または他方側最大角度として更新登録すると共に、前記一方側または他方側許容範囲を縮小し、前記各回転角度がそれぞれ前記一方側または他方側許容範囲内になければ、当該一方側または他方側許容範囲を拡大し、前記一方側および他方側最大角度の中間を変速軸のニュートラル位置として更新登録する。
【０００９】
上記した構成(1) によれば、変速軸が一方側または他方側の回動限界まで揺動されれば、その際の変速軸の各回転角度に基づいて変速軸のニュートラル位置が求められるので、常に正確なニュートラル位置を求められる。
【００１０】
上記した構成(2) によれば、変速軸のニュートラル位置検知が進ほど許容範囲が狭まるので、ノイズ等の影響を受けて狂った回転角度が入力されても、これを除去することができる。さらに、許容範囲を越える回転角度が検知されるごとに前記許容範囲が徐々に広げられるので、許容範囲を越える回転角度が真の回転角度である場合でも、これが除去され続けることはない。
【００１１】
【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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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（変速軸）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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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１１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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、図示は省略するが、本発明の電動式変速装置が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おり、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
次いで、本発明の電動変速装置による変速制御方法を、図１６〜２２のフローチャートおよび図２３の動作タイミングチャートを参照して説明する。
【００３２】
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。
【００３３】
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２３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▲４▼が導通され、ＦＥＴ▲２▼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、ニュートラル位置からシフトアップ方向への回動を開始する。
【００３４】
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▼が導通され、ＦＥＴ▲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、ニュートラル位置からシフトダウン方向への回動を開始する。
【００３５】
このように、ＰＷＭ制御のデューティー比を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３がニュートラル位置から±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。
【００３６】
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、ニュートラル位置から±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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、前記スイッチング回路１０５の各ＦＥＴが制御される。すなわち、ＦＥＴ▲２▼、▲３▼を遮断したまま、ＦＥＴ▲１▼、▲４▼が導通される。
【００３９】
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、ニュートラル位置から±１８度である。
【００４０】
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。
【００４１】
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▲４▼が導通され、ＦＥＴ▲２▼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▼が導通され、ＦＥＴ▲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３０がギア４０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。
【００４２】
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Ｓ２８では、シフトスピンドル３のニュートラル位置（角度）θ_Nを求めるためのニュートラル位置補正制御が実行される。ステップＳ２９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。
【００４３】
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、スリーブ３０の凸側ダボ３２とギア４０の凹側ダボ４２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。
【００４４】
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。
【００４５】
さらに、上記した実施形態ではＰＷＭ制御時のデューティー比が固定であり、スリーブ３０がギア４０側へ一定トルクで押し付けられるものとして説明したが、ＰＷＭ制御時のデューティー比を可変制御しても良い。
【００４６】
図２４は、前記ステップＳ２３において実行されるＰＷＭ制御のデューティー比の可変制御方法を示した図であり、本実施形態では、時刻ｔ₃において押し付け制御が開始されると、初めの２０ｍＳは７０％のデューティー比でＰＷＭ制御され、その後は１０ｍＳごとに５０％のデューティー比および７０％のデューティー比によるＰＷＭ制御が繰り返される。
【００４７】
このように、スリーブ３０をギア４０側へ一定トルクで押し付けるのではなく、押し付けトルクを強めたり弱めたりして変動させれば、例えば７０％のデューティー比に応じたトルクでスリーブ３０がギア４０側へ押し付けられた際に凸側ダボ３２と凹側ダボ４２とが当接してダボインできなかった場合でも、直ぐに押し付けトルクが５０％のデューティー比に応じたトルクまで低減される。このため、各ダボに加わる負荷が小さくなって両者の相対的な回転が容易になり、良好なダボインが可能になる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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３０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。
【００５２】
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▼のデューティー比が２０％に減ぜられ、シフトダウン中であればＦＥＴ▲３▼のデューティー比が２０％に減ぜられる。この結果、シフトフォーク１１によってスリーブ３０に加えられる駆動トルクが弱まる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
次いで、前記ステップＳ２８で実行されるニュートラル位置補正制御の動作を、図２０のフローチャートを参照して説明する。
【００５６】
ステップＳ６０では、前記シフトスピンドル３の現在の回転角度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Ｓ６１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Ｓ６２へ進む。
【００５７】
ステップＳ６２では、前記検知された回転角度θ₀が、ノイズ成分を含まない正規の値であるか否かを判定するために、予め登録されている許容角度下限値θ_UMIと許容角度上限値θ_UMSとの間の許容角度範囲内にあるか否かが判定される。前記許容角度範囲の下限値θ_UMIおよび上限値θ_UMSの初期値は比較的広く設定されているので、初めは許容角度範囲内と判定されてステップＳ６３へ進む。
【００５８】
ステップＳ６３では、前記検知された回転角度θ₀が、予め登録されているシフトアップ時の最大回転角度（アップ時最大角度）θ_UMと比較される。アップ時最大角度θ_UMの初期値は、予め前記許容角度下限値θ_UMIと同値に設定されているので、ここでは回転角度θ₀がアップ時最大角度θ_UMよりも大きいと判断されてステップＳ６４へ進む。
【００５９】
ステップＳ６４では、前記アップ時最大角度θ_UMが前記回転角度θ₀に更新登録される。ステップＳ６５では、前記下限値θ_UMIおよび上限値θ_UMSで定まる許容角度範囲を狭めるための補正値Ｗが、次式(1) に基づいて演算される。
Ｗ＝
ｍａｘ（［θ₀−下限値θ_UMI］，［θ₀−上限値θ_UMS］）／ｎ…(1)
ここで、［ａ］は数値ａの絶対値を求める関数を意味し、ｍａｘ（ａ，ｂ）は数値ａ，数値ｂのうち大きい側を選択する関数を意味する。また、変数ｎの初期値は“２”に予め設定されている。
【００６０】
ステップＳ６６では、前記変数ｎが“１”だけインクリメントされる。ステップＳ６７では、次式(2) 、(3) に基づいて前記下限値θ_UMIおよび上限値θ_UMSが更新登録される。
下限値θ_UMI＝ｍａｘ（下限値θ_UMI，θ₀−Ｗ） …(2)
上限値θ_UMS＝ｍｉｎ（上限値θ_UMS，θ₀＋Ｗ） …(3)
ここで、ｍｉｍ（ａ，ｂ）は数値ａ，数値ｂのうち小さい側を選択する関数を意味する。上記した(1) 〜(3) 式によれば、前記検知された回転角度θ₀が、前記下限値θ_UMIおよび上限値θ_UMSで定まる許容角度範囲内に収まっている限り、前記許容角度範囲が徐々に狭まる。したがって、前記ステップＳ６２において、ノイズ成分を含む回転角度θ₀を確実に除去できるようになる。
【００６１】
なお、本実施形態では許容角度範囲から外れるような回転角度θ₀が検知されると、当該処理はステップＳ６２からステップＳ６９へ進み、前記変数ｎが“１”だけデクリメントされる。この結果、ステップＳ６５で求められる補正値Ｗが大きくなって前記許容角度範囲が若干広がる。したがって、許容角度範囲を越える回転角度θ₀が連続的に検知されるようになると、やがて当該回転角度θ₀が許容角度範囲内となり、ステップＳ６４においてアップ時最大角度θ_UMとして更新登録される。
【００６２】
ステップＳ６８では、前記ステップＳ６４で求めたアップ時最大角度θ_UMと、前記ステップＳ６１においてシフトダウン中と判定された際に上記と同様にして求められるシフトダウン時の最大回転角度（ダウン時最大角度）θ_DMとが次式(4) に代入されてニュートラル角度θ_Nが求められる。
θ_N＝（アップ時最大角度θ_UM＋ダウン時最大角度θ_DM）／２ …(4)
以上のようにしてニュートラル角度θ_Nが求められて更新登録されると、これ以後のシフトスピンドル３の回転角度制御は、前記ニュートラル角度θ_Nを基準にして実行される。
【００６３】
このように、本実施形態によればシフトスピンドル３の実際の回動範囲に基づいてニュートラル角度θ_Nが検知されるので、組み付け誤差や経時劣化に左右されずに、常に正確なニュートラル位置を得られるようになる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、ニュートラル位置の補正が進むと、外乱によって回転角度θ₀の検出値が突発的に狂っても、当該検出値は無視されるので、外乱の有無にかかわらず正確なニュートラル位置を得られるようになる。
【００６５】
さらに、許容範囲を越える回転角度が検知されるごとに許容角度範囲が徐々に広げられるので、例えば角度センサの劣化等が原因で回転角度として従来よりも大きな値が検知されるようになっても、これが狂った回転角度として除去され続けてしまうことがない。
【００６６】
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２５、２６を参照して説明する。
【００６７】
図２３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３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。
【００６８】
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。
【００６９】
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２３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。
【００７０】
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２５、２６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。
【００７１】
図２５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で示した通りに制御される。
【００７２】
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る。このような場合は、ドライバが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。
【００７３】
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。
【００７４】
一方、図２６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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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２１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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
図２２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。
【００８４】
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ず、素早いシフトチェンジが望ましいためである。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
図２７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▲４▼を導通させてＦＥＴ▲２▼を５０％のデューティー比でＰＷＭ制御することを意味し、−５０％とデューティー比とは、ＦＥＴ▲１▼を導通させてＦＥＴ▲３▼を５０％のデューティー比でＰＷＭ制御することを意味する。
【００８８】
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。
【００８９】
その後、図２３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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００９７】
(1) 変速軸が一方側または他方側の回動限界まで揺動されれば、その際の変速軸の各回転角度に基づいて変速軸の中点（ニュートラル位置）が求められるので、常に正確なニュートラル位置を求められる。
【００９８】
(2) 変速軸のニュートラル位置検知が進むほど、検知された回転角度の正当性を判別するための許容範囲が狭まるので、ノイズ等の影響を受けて狂った回転角度が入力されても、これを除去することができるのみならず、その除去能力も徐々に向上する。
【００９９】
さらに、許容範囲を越える回転角度が検知されるごとに前記許容範囲が徐々に広げられるので、例えば角度センサの劣化等が原因で回転角度として従来よりも大きな値が検知されるようになっても、これが狂った回転角度として除去され続けてしまうことがない。
【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る。
【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】本発明の一実施形態のフローチャート（その７）である。
【図２３】本発明のよるシフトスピンドルの動作タイミングチャートである。
【図２４】押し付け制御におけるデューティー比の可変制御方法を示した図である。
【図２５】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ャート（シフトアップ時）である。
【図２６】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ャート（シフトダウン時）である。
【図２７】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一方側または他方側に揺動される変速軸と、前記変速軸の回転角度を検知する角度センサとを具備し、前記変速軸のニュートラル位置からの揺動方向および揺動角度に基づいて所定の変速制御を実行する電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法において、
一方側または他方側の回動限界まで揺動された変速軸の各回転角度をそれぞれ検知し、
前記検知された各回転角度が、それぞれ一方側または他方側許容範囲内にあるか否かを判定し、
前記各回転角度がそれぞれ前記各許容範囲内にあれば、各回転角度を、それぞれ一方側または他方側最大角度として更新登録すると共に、前記一方側または他方側許容範囲を縮小し、前記一方側および他方側最大角度の中間を変速軸のニュートラル位置として更新登録し、
前記各回転角度がそれぞれ前記一方側または他方側許容範囲内になければ、当該一方側または他方側許容範囲を拡大し、前記一方側または他方側最大角度を維持して、前記ニュートラル位置を更新登録しないことを特徴とする電動式変速装置における変速軸のニュートラル位置決定方法。