JP4203430B2

JP4203430B2 - Ｍｔシフトアクチュエータ

Info

Publication number: JP4203430B2
Application number: JP2004051780A
Authority: JP
Inventors: 秀和西村; 優介藤津; 吉龍杉山; 宏治佐藤
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005241444A

Description

本発明は、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）のシフトレバーをシフトさせるＭＴシフトアクチュエータに関する。

自動車を屋外で実際に走行させることにより自動車の走行試験を行なうのは大変であり、このため従来より、ダイナモメータで自動車にかかる負荷を模擬するなどして実験室内で自動車の走行試験が行なわれている。

この実験室内での自動車の走行試験において、マニュアルトランスミッションを搭載した自動車の走行試験ではシフトレバーのシフトを常に一定に安定して行なう必要があり、そのためシフトレバーを自動的にシフトさせるＭＴシフトアクチュエータが採用されて排気ガスの量や燃費等の測定が行なわれている。

特許文献１には、シフトレバーのシフトに加え、さらに、クラッチペダル、ブレーキペダルおよびアクセルペダルの操作を行なう実車自動車操作装置の一例が開示されている。

図１は、従来のＭＴシフトアクチュエータの制御方法を示した図である。

ここでは、シフトレバーを所定の初期状態から所定の終端状態まで変化させるにあたり、シフトレバーの各時点における位置を表わす指令値と、アクチュエータにより操作されているシフトレバーの位置情報を表わすフィードバック値とを比較し、フィードバック値が指令値どおりとなるようにアクチュエータを制御するというフィードバックによるシフトレバーの位置制御が行なわれる。ここで、シンクロナイザ機構に接触したときなどにシフトレバーに無理に荷重が加えられないよう荷重制限値を設けている。

このような制御方法を採用し、シフトレバーは、基本的にはあらかじめ定められた時間的に変化する位置パターンに応じて作動するように操作されるとともに、無理な荷重がかかりそうなときには荷重を制限して無理な荷重を回避した安全なシフト操作が行なわれる。
特許第３１２１９２３号公報

しかしながら、上述の従来の制御方法では、荷重制限値の時間的なパターンをあらかじめ設定しておく必要がある。このパターンを設定するにあたっては、図１に示すように、荷重制限値の切換えの各タイミングＦＰ１，ＦＰ２と、各ステップ（各時間領域）における荷重制限値Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を設定する必要があり、これらの設定はカットアンドトライで繰り返し調整して最適な値を見い出す必要があり、事前準備に時間がかかるという問題がある。

また、上記の従来の制御方法は、上述のとおり、シフトレバーの位置の時間変化パターンを定めておいてシフトレバーをそのパターンどおりに動かそうという「位置制御」を基本とするものであるが、人間が実際にシフトレバーを操作するときには、そのシフトレバーを操作するための位置の時間変化パターンを意識しているのではなく、シフトレバーに手で力を加え、シンクロナイザ機構に接触したかどうか、あるいは終端状態まで行き着いたかどうか等をそのシフトレバーからの反力で感じ取ることにより操作を行なっており、上記の従来の制御方法により実現されるシフトレバーの操作と人間による実際の操作との間に差異があり、‘人間らしい’操作からかけ離れたものになっている。自動車のシフトレバーの操作は実際の運転では人間により行なわれるものであるため、実験室での走行試験においても人間の操作に近い操作を行なうことが、正確な走行試験を行なうため、あるいは排気ガスの量や燃費の正確な測定のために必要である。

本発明は、上記事情に鑑み、従来よりも人間の操作に近づけた操作を行なうことのできるＭＴシフトアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のＭＴシフトアクチュエータは、マニュアルトランスミッションのシフトレバーを所定の初期状態から所定の終端状態にシフトさせるＭＴシフトアクチュエータにおいて、
シフトレバーに時間的に変化する力を加えることによりシフトレバーを初期状態から終端状態への切換え操作を行なう操作部と、
操作部に、時間的に変化する力パターンを表わす制御情報を与える制御部とを備え、
上記制御部は、
シフトレバーを初期状態から終端状態までシフトさせる間に操作部に与えるモデルとしての力パターンを表わす第１の制御情報を生成するモデル情報生成部と、
第１の制御情報に対応したシフトレバーのモデルとしての時間的に変化する位置及び速度を表わす第１の位置及び速度情報を生成するシミュレーション部と、
シフトレバーの位置及び速度を検出あるいは推定することによりシフトレバーの位置及び速度を表わす第２の位置及び速度情報を生成するセンシング部と、
第１の位置及び速度情報により表される位置及び速度と第２の位置及び速度により表わされる位置及び速度との間の差分の位置及び速度に応じた力パターンを表わす第２の制御情報を生成するフィードバック情報生成部と、
第１の制御情報と第２の制御情報とを合成して、時間的に変化する力パターンを表わす第３の制御情報を生成する情報合成部とを有し、
操作部は、上記第３の制御情報の入力を受けて、シフトレバーに、その第３の制御情報に応じた時間的に変化する力を加えるものであることを特徴とする。

本発明のＭＴシフトアクチュエータは、基本的に力の時間的変化パターン（力パターン）を与えることによりシフトレバーを操作するものであり、位置の時間的変化パターンを与える従来例と比べ、人間のシフトレバー操作に近い操作が行われる。

また、本発明のＭＴシフトアクチュエータは、力パターンを生成してシフトレバーを操作するとともに、その力パターンに対応するシフトレバーの位置及び速度の時間的変化パターンを生成し実際のシフトレバーの位置及び速度と比較して、シフトレバーの操作に対するフィードバックを行なう構成であり、そのときの状態（シンクロナイザ機構に接触した場合や接触せずにスムーズにシフトが行なわれた場合など）に応じた正確な操作が行なわれる。

本発明においては、上記のモデル情報生成部で生成される第１の制御情報（モデルとしての力パターン）をあらかじめ定めておく必要があるが、これは、終端状態制御等、従来から知られているアルゴリズムを採用して定めればよく、あるいはカットアンドトライで定める場合であっても許容範囲が広く、図１を参照して説明した従来のパラメータＦＰ１，ＦＰ２，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を定めるよりも極めて単純に定めることができ、従来と比べ設定作業は容易である。

ここで本発明のＭＴシフトアクチュエータにおいて、上記情報合成部は、第１の制御情報と第２の制御情報とを合成するにあたり、シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、その接触が検出されない場合と比べ、第１の制御情報の影響を抑えた合成を行なうものであることが好ましい。その影響の抑え方の極限として、上記情報合成部は、シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、第１の制御情報の影響を遮断して、第２の制御情報を第３の制御情報として操作部に与えるものであってもよい。

ここで、シンクロナイザ機構への接触の検出については、上記第１の位置及び速度情報により表わされる位置及び速度の両方もしくは一方と、上記第２の位置及び速度情報により表わされる位置及び速度の両方もしくは一方との間に所定以上の差異が生じたことをもってシンクロナイザ機構に接触したものとしてもよく、あるいは、シフトレバーに歪ゲージ等を取り付けておいてそのシフトレバーに実際に加えられた力を計測し、その力が所定の大きさを越えたことをもってシンクロナイザ機構に接触したものとしてもよい。

人間がシフトレバーを操作する場合、シフトレバーを操作していってシンクロナイザ機構に接触したときは、そのシンクロナイザ機構が同期するまでの間暫くその状態のまま待つことによりシフトレバーの無理な操作を回避している。本発明のＭＴシフトアクチュエータにおいてシンクロナイザ機構に接触したときなどに上記第１の制御情報の影響を抑えると、シフトレバーの無理な操作が回避される。

さらに、上記本発明のＭＴシフトアクチュエータにおいて、上記モデル情報生成部により生成される第１の制御情報により表わされる力パターンが終端状態に対応する終端の力まで変化したタイミングで、第１の位置及び速度情報を、その終端状態に対応する終端の位置及び速度を表わす情報に固定する情報固定部を有することが好ましい。

こうすることにより、シフトレバーが終端状態に達するまでに予定された時間よりも長い時間がかかったときに第１の制御情報が無くなることが回避され、終端近傍での操作が安定的に行なわれる。

また、上記本発明のＭＴシフトアクチュエータにおいて、上記操作部は、シフトレバーの、所定のシフト方向へのシフト操作を担当する第１のアクチュエータと、シフトレバーの、そのシフト方向に交わる所定のセレクト方向へのシフト操作を担当する第２のアクチュエータとを備え、上記制御部は、第１のアクチュエータによるシフトレバーのシフト操作用の制御情報と、第２のアクチュエータによるシフトレバーのシフト操作用の制御情報を生成するものであることが好ましい。

シフトレバーは２次元的に移動するように操作されるが、上記のように第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを備え、それら２つのアクチュエータを別々の制御情報で別々に制御するとそれぞれは一次元的な制御で済み、全体の制御システムが簡単になる。

さらに、本発明のＭＴシフトアクチュエータにおいて、上記モデル情報生成部は、初期状態と終端状態とシフト完了時間との組合せに応じた力パターンを表わす第１の制御情報を生成するものであることが好ましい。

例えばニュートラルから一速へのシフト、一速から二速へのシフト等について別々に、さらにシフト完了時間ごとに別々に第１の制御情報（モデルとしての力パターン）を作成しておくことにより、あらゆるシフト操作に対処することができる。

以上説明したように、本発明によれば、従来よりも人間の操作に近づけたシフト操作を行なわせることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図２は、本発明のＭＴシフトアクチュエータの一実施形態の構成を示すブロック図である。

この図２に示すＭＴシフトアクチュエータ１０は、シフトレバー２０をシフト操作するものであり、制御部１００と操作部２００とで構成されている。制御部１００は、モデル情報生成部１１０、シミュレーション部１２０、情報固定部１３０、センシング部１４０、フィードバック情報生成部１５０、および情報合成部１６０により構成されている。

操作部２００は、シフトレバー２０に時間的に変化する力を加えることによりそのシフトレバー２０を初期状態から終端状態へ切り換える操作を行なうものであり、制御部１００は、操作部２００に、時間的に変化する力パターンを表わす制御情報Ｓ３を与えるものである。操作部２００は、制御部１００からの制御情報Ｓ３の入力を受けて、シフトレバー２０に、その制御情報Ｓ３に応じた力を加える。

ここで、制御部１００を構成するモデル情報生成部１１０は、シフトレバー２０を初期状態から終端状態までシフトさせる間に操作部２００に与えるモデルとしての力パターンを表わす制御情報Ｓ１を生成する。この生成された制御情報Ｓ１は、シミュレーション部１２０及び情報合成部１６０に入力される。

シミュレーション部１２０は、本実施形態では、モデル情報生成部１１０で生成された制御情報Ｓ１の入力を受けて、その制御情報Ｓ１に対応した、シフトレバー２０のモデルとしての時間的に変化する位置及び速度を表わす位置及び速度情報Ｓ１１を生成する。この位置及び速度情報Ｓ１１により表わされる位置及び速度は時間的に変化するが、情報固定部１３０では、モデル情報生成部１１０により生成される制御情報Ｓ１により表わされる力パターンが終端状態に対応する終端の力まで変化したタイミングで、第１の位置及び速度情報Ｓ１１がその終端状態に対応する終端の位置及び速度を表わす情報に固定される。

ここでは、終端状態に達する前はシミュレーション部１２０により生成された位置及び速度を表わす時間的に変化する値を持つとともに、終端状態に達したタイミング以降はその終端状態の位置及び速度を表わす値に固定された位置及び速度情報を、位置及び速度情報Ｓ１１´と表現する。

また、センシング部１４０はシフトレバー２０の位置及び速度をリアルタイムで検出あるいは推定することにより、シフトレバー２０の位置及び速度を表わす第２の位置及び速度情報Ｓ１２を生成する。

フィードバック情報生成部１５０では、情報固定部１３０から出力された位置及び速度情報Ｓ１１´により表わされる位置及び速度と、センシング部１４０により生成された位置及び速度情報Ｓ１２により表される位置及び速度との間の差分の位置及び速度が求められ、差分の位置及び速度情報に応じた力パターンを表わす制御情報Ｓ２が生成される。

情報合成部１６０では、モデル情報生成部１１０で生成された制御情報Ｓ１とフィードバック生成部１５０で生成された制御情報Ｓ２とが合成されて、時間的に変化する力パターンを表わす制御情報Ｓ３が生成され、その制御情報Ｓ３が操作部２００に与えられる。ここで、情報合成部１６０では、制御情報Ｓ１と制御情報Ｓ２とを合成するにあたり、位置及び速度情報Ｓ１１´により表わされる位置及び速度と位置及び速度情報Ｓ１２により表わされる位置及び速度との間に所定以上の差異が生じた場合に、その所定以上の差異が生じていない場合と比べ、制御情報Ｓ１の影響を抑えた合成が行なわれる。

本実施形態では具体的には、情報合成部１６０は、位置及び速度情報Ｓ１１´により表わされる位置及び速度と位置及び速度情報Ｓ１２により表わされる位置及び速度との間に所定以上の差異が生じた場合にシンクロナイザ機構に接触したものとして制御情報Ｓ１の影響が遮断され、制御情報Ｓ２が制御情報Ｓ３として操作部２００に与えられる。

尚、ここでは、位置及び速度情報Ｓ１１´により表わされる位置及び速度と位置及び速度情報Ｓ１２により表わされる位置及び速度との間に所定以上の差異が生じたことをもってシンクロナイザ機構への接触を検出しているが、シフトレバーに、歪ゲージ等、そのシフトレバーに加わった力を検出するセンサを備えておき、そのセンサによりシフトレバーに所定以上の力が加わったことをもってシンクロナイザ機構への接触を検出してもよい。

以下、本実施形態をさらに具体的に説明する。

図３は、本実施形態で対象としているシフトレバーのシフトパターンを示す図である。

ここでは、シフトレバーは、前進における１速から５速までと、後退と、ニュートラルとの７つの切換状態があり、例えばニュートラルから１速までシフトするときは、ニュートラルの状態が初期状態、１速にシフトされた状態が終端状態となり、例えば１速から２速にシフトするときは、１速の状態が初期状態、２速の状態が終端状態となる。またここでは、図の上下方向、すなわち各シフト段にシフトする方向をシフト方向、それに直角な、シフトの各段を選ぶ方向をセレクト方向と称する。例えば３速から１速にシフトするときは、先ずシフト方向にシフトして３速から外し、さらにセレクト方向にシフトし、再度シフト方向にシフトすることにより１速に切り換えることになる。

図４は、図２の操作部の機構的な構成部分を示した図であり、図４（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ平面図および正面図である。

この操作部２００は、ロッド２１０と、ＡＣサーボモータ２２０及びそのＡＣサーボモータ２２０の回転駆動力をボールねじを用いて直線運動に変換してロッド２１０をシフト方向（図３参照）に移動させるアクチュエータ２３０と、もう１つのＡＣサーボモータ２４０及びそのＡＣサーボモータ２４０の回転駆動力をボールねじを用いて直線運動に変換して、ロッド２１０、ＡＣサーボモータ２２０、及びアクチュエータ２３０の全体をセレクト方向（図３参照）に移動させるもう１つのアクチュエータ２５０と、ロッド２１０の先端部に固定されて、そのロッド２１０の動きを、マニュアルトランスミッション３０の切換えを行なうためのシフトレバー２０先端のシフトノブ２１に伝えるカップリング２６０とにより構成されている。カップリング２６０は、中空円柱状のものであり、このカップリング２６０により、シフト操作に応じてシフトノブ２１の高さが変化するのを吸収している。このカップリング２６０の内側には、人間の手の剛性を表現するため、ゴムスポンジが貼り付けられている。

ここで、２つのＡＣサーボモータ２２０，２４０は、図２に示す制御部１００からの制御情報Ｓ３によりそのトルクあるいは回転が制御されるが、制御部１００では、それら２つのＡＣサーボモータ２２０，２４０それぞれを制御するための各制御情報Ｓ３を独立に生成し、それら別々の制御情報によりのＡＣサーボモータ２２０，２４０が同期して制御される。

本実施形態では、図２に示すシミュレーション部１２０は、図４に示す操作部２００及びシフトレバー２０の全体の動特性を、シフト方向とセレクト方向とのそれぞれについてシミュレートするものであるが、ここでは、その全体の動特性を、シフト方向とセレクト方向とのそれぞれについて１自由度の振動系と見なして近似したノミナルモデルを作成してシミュレートしている。

図５は、シフト方向あるいはセレクト方向の一方の制御アルゴリズムを示す図である。

ここにはモデルとしての力パターンを表わす制御信号Ｕ_fscが入力され、この制御信号Ｕ_fscは、ノミナルモデル１２１に入力されるとともに第１のスイッチングオペレータ１６１を経由して加算オペレータ１６２に入力される。またノミナルモデル１２１の出力信号は第２のスイッチングオペレータ１３１を経由して差分オペレータ１５１に入力される。この差分オペレータ１５１には、操作部２００（図４参照）を含む制御対象２０１からシフトレバーの位置と速度を表わす信号も入力され、この差分オペレータ１５１ではそれら２つの信号の差分演算により差分の位置と速度を表わす差分信号が生成される。その差分信号１５１は、位置及び速度から力を求めるフィードバックオペレータ１５２に入力されその差分信号に応じた力パターンを表わす制御信号が求められて加算オペレータ１６２に入力される。この加算オペレータ１６２では、入力されてきた２つの制御信号を加算することにより制御対象２０１を制御するための制御信号が生成されて制御対象２０１に入力される。

ここで第１のスイッチングオペレータ１６１には、制御信号Ｕ_fscのほか、値ゼロの制御信号が入力され、第１のスイッチングオペレータ１６１では、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したと判断した際に、値ゼロの制御信号に切り換える。シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したということは、ノミナルモデル１２１から出力される信号が表わす位置及び速度のうちの一方と、制御対象２０１から得られる信号が表わすシフトレバーの実際の位置及び速度の一方とを比較し、双方の位置又は双方の速度があるしきい値以上離れたことを持って、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したものと判断される。

あるいは、シフトレバーに歪ゲージを取り付けておき、その歪ゲージでシフトレバーに加わった力を検出してそのシフトレバーに所定以上の力が加わったことをもってシンクロナイザ機構に接触したものと判断してもよい。

図５に示す制御アルゴリズムは、制御対象２０１を、フィードフォワード制御入力（制御信号Ｕ_fsc）とフィードバック制御入力（フィードバックオペレータ１５２の出力）との双方の制御入力を加算して制御する２自由度系の制御アルゴリズムであるが、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したと判断した際に値ゼロの制御信号に切り換えると、フィードフォワード制御入力がゼロとなり、制御対象２０１は、フィードバック制御入力のみにより制御されることになる。こうすると、小さめの制御入力により外乱が抑圧され、より正確な制御が可能となる。

また、第２のスイッチングオペレータ１３１は、終端状態制御における終端時刻以降、目標値を終端状態量Ｘ_fに固定するためのスイッチである。

ここで、図５に示す制御アルゴリズムを図２に示すＭＴシフトアクチュエータ１０と対比すると、以下のとおりとなる。

図５の制御アルゴリズムには図２のモデル情報生成部１１０に対応する要素は明示されておらず、制御信号Ｕ_fscを図５のアルゴリズムに供給する要素が図２のモデル情報生成部１１０に対応する。また、ノミナルモデル１２１が、図２のシミュレーション部１２０に対応し、第２のスイッチングオペレータ１３１が図２の情報固定部１３０に対応し、制御対象２０１からシフトレバーの位置と速度を表わす信号を受け取る要素が図２のセンシング部１４０に対応し、差分オペレータ１５１とフィードバックオペレータ１５２との複合が図２のフィードバック情報生成部１５０に対応し、第１のスイッチングオペレータ１６１と加算オペレータ１６２の複合が情報合成部１６０に相当する。また、制御対象２０１は、図２の操作部２００とシフトレバー２０とを含む制御対象全体に対応する。

次に、図５の制御アルゴリズムを用いた実験結果について説明する。

図６〜図９は、アイドリング状態でニュートラルから１速へのギア変速を行ったときのシフト方向（図３参照）の実験結果を示す図であり、図６は位置の時間変化を表わすグラフ、図７は速度の時間変化を表わすグラフ、図８はシフトノブに加えられた力の時間変化を表わすグラフ、及び、図９は、制御対象２０１へ入力される制御信号の時間変化を示すグラフである。また、図６，図７において、破線は、ノミナルモデルの出力値、実線はシフトレバーから得た実測値である。また、図８は、シフトレバーに歪ゲージを取り付けて測定したシフトノブに実際に加わった力の実測値である。

すなわち、シフトノブに図９に示すように力を加えるよう指示し、シフトノブには実際には図８に示すように力が加えられ、図６，図７に破線で示すように位置及び速度を制御しようとしていたにもかかわらず、図６，図７に実線で示すように位置及び速度が変化したことを表わしている。

図６から分かるように、約０．０６Ｓから０．１Ｓの間でシフトレバーがシンクロナイザ機構に接触した位置でほぼ停止となり、効率よく力をシンクロナイザ機構へ伝え、ギア変速が行われている。

図１０〜図１３は、アイドリング状態でニュートラルから１速へのギア変速を行なったときのセレクト方向（図３参照）の実験結果を示す図であり、図１０〜図１３は、図６〜図９と同様に、それぞれ、信号の時間変化を表わすグラフ、速度の時間変化を表わすグラフ、シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフ、及び制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。また、これも図６，図７と同様、図１０，図１１において、破線はノミナルモデルの出力値（目標値）、実線はシフトレバーから得た実測値である。

セレクト方向についてはシフトレバーはシンクロナイザ機構に接触することはなく、位置及び速度の双方とも目標値どおりに変化している。

図１４〜図１７は、エンジンを３０００ｒｐｍで回転させた状態で１速から２足へのギア変速を行なったときのシフト方向（図３参照）の実験結果を示す図であり、図１４〜図１７は、図６〜図９と同様、それぞれ、信号の時間変化を表わすグラフ、速度の時間変化を表わすグラフ、シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフ、及び制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。また、これも図６，図７と同様、図１４，図１５において破線はノミナルモデルの出力値（目標値）、実線はシフトレバーから得た実測値である。

図１４からわかるように、約０．０７Ｓから０．１Ｓの間ではシフトレバーがシンクロナイザ機構に接触してほぼ停止しており、力が効率よくシンクロナイザへ伝えられ、ギア変速が行なわれている。

図１８〜図２１は、図１４〜図１７と同様、エンジン３０００ｒｐｍで回転させた状態で１速から２速へのギア変速を行なったときのシフト方向の実験結果を示す図であり、図１８〜図２１は、図１４〜図１７と同様、それぞれ、信号の時間変化を表わすグラフ、速度の時間変化を表わすグラフ、シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフ、及び制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。

ただし、これら図１８〜図２１は、図５に示す制御アルゴリズムは採用せずに、前述した従来例と同様の位置決め制御を行なったときの実験結果を表しており、比較例に相当する。制御対象はこれまで説明した実験における制御対象と全く同一である。

図２１から分かるように、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触してほぼ停止している期間（約０．０７Ｓ〜０．１Ｓの期間）では、過大な力を加えてシフトレバーを無理矢理に動かそうとしている。このように、従来例の場合、人間の操作とは異なる操作が行なわれる。

図２２は、本発明で採用することのできるもう１つの制御アルゴリズムを示した図である。図５に示す制御アルゴリズムとの相違点についてのみ説明する。

図５に示す制御アルゴリズムの場合、第１のスイッチングオペレータ１６１には、制御信号Ｕ_fscと値ゼロとが入力されて切り換えられたが、図２２に示す制御アルゴリズムの場合、アッテネータ（減衰器）１６３が設けられており、第１のスイッチングオペレータ１６１には、制御信号Ｕ_fscがそのまま入力されるとともに、その制御信号Ｕ_fscがアッテネータ１６３で減衰を受けその減衰された制御信号Ｕ_fscが入力される。第１のスイッチングオペレータは、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したときに減衰された制御信号を加算オペレータ１６２に伝えるように切り換える。

図５に示す制御アルゴリズムの場合、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触すると値ゼロに切り換えられ、フィードフォワード制御入力がゼロになるが、図２２の制御アルゴリズムではフィードフォワードの制御入力はゼロにはならず、減衰によりフィードフォワード制御入力の影響が弱められ、相対的にフィードバック制御入力の影響の強い制御が行なわれる。このように、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したときに、フィードフォワード制御入力の影響をゼロにするのではなく、ある程度の影響を残しておいてもよい。

また、図５の制御アルゴリズムでは、第２のスイッチングオペレータ１３１を備え、その第２のスイッチングオペレータ１３１には、ノミナルモデル１２１の出力値（目標値）と、終端状態の目標値ｘ_fとの双方が入力され、ノミナルモデル１２１の出力値が終端状態に達した時点で終端状態の目標値ｘ_fに切り換えられているが、終端状態に達した時点のノミナルモデル１２１の出力値は、すなわち終端状態の目標値ｘ_fそのものであり、したがって、図２２の制御アルゴリズムでは、終端状態の目標値ｘ_fをノミナルモデル１２１の出力値とは別に入力することはせずに、ホールドオペレータ１３２を用意し、終端状態におけるノミナルモデル１２１の出力値をホールドするようにしたものである。このホールドオペレータ１３２を備えることによっても、図５の第２のスイッチングオペレータ１３１を備えた場合と同じ演算が行なわれる。

この図２２に示す制御アルゴリズムの場合、第１のスイッチングオペレータ１６１、加算オペレータ１６２、及びアッテネータ１６３の複合が、図２に示す情報合成部１６０に対応し、ホールドオペレータ１３２が図２の情報固定部１３０に対応する。

尚、これまで説明してきた実施形態は、図２に示すモデル情報生成部１１０に目標値としての力の時間変化パターンをあらかじめ記憶させておいて、実際の制御を行なう際にその力の目標値の時間変化パターン（制御情報Ｓ１、図５，図２２の制御信号Ｕ_fsc）を出力し、その力の目標値の時間変化パターンをシミュレーション部１２０（図５，図２２のノミナルモデル１２１）に入力して位置と速度の目標値の時間変化パターン（図２の位置及び速度情報Ｓ１１、図５，図２２のノミナルモデル１２１の出力値）を得る構成であるが、モデル情報生成部１１０で生成される力の目標値の時間変化パターン及びシミュレーション部１２０（図５，図２２のノミナルモデル）でのシミュレーションアルゴリズムは、いずれも、このＭＴシフトアクチュエータを構成する際に例えば予備実験等により組み立てるものである。したがって、モデル情報生成部１１０で生成した力の目標値の時間変化パターン（制御情報Ｓ１）をシミュレーション部１２０に入力してそのシミュレーション部１２０で位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）を生成するという構成は必ずしも必要ではなく、例えばシミュレーション部１２０で位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）をあらかじめ決められたとおりに生成し、その位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）をモデル情報生成部１１０に入力して、その入力された位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）に応じた力の目標値の時間変化パターン（制御情報Ｓ１）を生成するように構成してもよく、あるいは力の目標値の時間変化パターン（制御情報Ｓ１）と位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）との双方をあらかじめ決定しておいて、モデル情報生成部１１０とシミュレーション部１２０のそれぞれからそれら力の目標値の時間変化パターン（制御情報Ｓ１）と位置と速度の目標値の時間変化パターン（位置及び速度情報Ｓ１１）を相互に同期をとって生成するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、シフトレバーの位置と速度を検出する旨説明したが、例えば位置のみを検出しその位置の時間変化から速度を推定するなど、直接に検出する代わりに推定が含まれていてもよい。

従来のＭＴシフトアクチュエータの制御方法を示した図である。本発明のＭＴシフトアクチュエータの一実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態で対象としているシフトレバーのシフトパターンを示す図である。図２の操作部の機構的な構成部分を示した図である。シフト方向あるいはセレクト方向の一方の制御アルゴリズムを示す図である。位置の時間変化を表わすグラフである。速度の時間変化を表わすグラフである。シフトノブに加えられた力の時間変化を表わすグラフである。制御対象へ入力される制御信号の時間変化を示すグラフである。信号の時間変化を表わすグラフである。速度の時間変化を表わすグラフである。シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフである。制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。信号の時間変化を表わすグラフである。速度の時間変化を表わすグラフでである。シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフである。制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。信号の時間変化を表わすグラフである。速度の時間変化を表わすグラフである。シフトノブに加えられた力の実測値の時間変化を表わすグラフである。制御対象への入力制御信号の時間変化を示すグラフである。本発明で採用することのできるもう１つの制御アルゴリズムを示した図である。

符号の説明

１０ＭＴシフトアクチュエータ
２０シフトレバー
２１シフトノブ
３０マニュアルトランスミッション
１００制御部
１１０モデル情報生成部
１２０シミュレーション部
１２１ノミナルモデル
１３０情報固定部
１３１第２のスイッチングオペレータ
１３２ホールドオペレータ
１４０センシング部
１５０フィードバック情報生成部
１５１差分オペレータ
１５２フィードバックオペレータ
１６０情報合成部
１６１第１のスイッチングオペレータ
１６２加算オペレータ
１６３アッテネータ
２００操作部
２０１制御対象
２１０ロッド
２２０，２４０ＡＣサーボモータ
２３０，２５０アクチュエータ
２６０カップリング

Claims

マニュアルトランスミッションのシフトレバーを所定の初期状態から所定の終端状態にシフトさせるＭＴシフトアクチュエータにおいて、
前記シフトレバーに時間的に変化する力を加えることにより該シフトレバーを前記初期状態から前記終端状態への切換え操作を行なう操作部と、
前記操作部に、時間的に変化する力パターンを表わす制御情報を与える制御部とを備え、
前記制御部は、
前記シフトレバーを前記初期状態から前記終端状態までシフトさせる間に前記操作部に与えるモデルとしての力パターンを表わす第１の制御情報を生成するモデル情報生成部と、
前記第１の制御情報に対応した、前記シフトレバーのモデルとしての時間的に変化する位置及び速度を表わす第１の位置及び速度情報を生成するシミュレーション部と、
前記シフトレバーの位置及び速度を検出あるいは推定することにより該シフトレバーの位置及び速度を表わす第２の位置及び速度情報を生成するセンシング部と、
前記第１の位置及び速度情報により表わされる位置及び速度と前記第２の位置及び速度情報により表わされる位置及び速度との間の差分の位置及び速度に応じた力パターンを表わす第２の制御情報を生成するフィードバック情報生成部と、
前記第１の制御情報と前記第２の制御情報とを合成して、時間的に変化する力パターンを表わす第３の制御情報を生成する情報合成部とを有し、
前記操作部は、前記第３の制御情報の入力を受けて、前記シフトレバーに、該第３の制御情報に応じた時間的に変化する力を加えるものであることを特徴とするＭＴシフトアクチュエータ。
前記情報合成部は、前記第１の制御情報と前記第２の制御情報とを合成するにあたり、シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、該接触が検出されない場合と比べ、前記第１の制御情報の影響を抑えた合成を行なうものであることを特徴とする請求項１記載のＭＴシフトアクチュエータ。
前記情報合成部は、シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、前記第１の制御情報の影響を遮断して、前記第２の制御情報を前記第３の制御情報として前記操作部に与えるものであることを特徴とする請求項１記載のＭＴシフトアクチュエータ。
前記モデル情報生成部により生成される第１の制御情報により表わされる力パターンが前記終端状態に対応する終端の力まで変化したタイミングで、前記第１の位置及び速度情報を、該終端状態に対応する終端の位置及び速度を表わす情報に固定する情報固定部を有することを特徴とする請求項１記載のＭＴシフトアクチュエータ。
前記操作部は、前記シフトレバーの、所定のシフト方向へのシフト操作を担当する第１のアクチュエータと、前記シフトレバーの、前記シフト方向に交わる所定のセレクト方向へのシフト操作を担当する第２のアクチュエータとを備え、
前記制御部は、前記第１のアクチュエータによる前記シフトレバーのシフト操作用の制御情報と、前記第２のアクチュエータによる前記シフトレバーのシフト操作用の制御情報とを生成するものであることを特徴とする請求項１記載のＭＴシフトアクチュエータ。
前記モデル情報生成部は、初期状態と終端状態とシフト完了時間との組合せに応じた力パターンを表わす第１の制御情報を生成するものであることを特徴とする請求項１記載のＭＴシフトアクチュエータ。