JP4209863B2

JP4209863B2 - Ｍｔシフトアクチュエータ

Info

Publication number: JP4209863B2
Application number: JP2005141297A
Authority: JP
Inventors: 秀和西村; 裕介會澤; 勇井上
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP2006317338A

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ける、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、人間の代わりにシフトレバーを自動的にシフトする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ブロック線図である。

図１に示すＭＴシフトアクチュエータ１は、シフトレバー（Ｐｒ）１１、シフトレバーの実際の軌道を表すフィードバック軌道値とシフトレバーの目標軌道を表す目標軌道値ｒｆとが入力されて差分がとられる差分オペレータ１２、および、差分オペレータ１２においてとられた差分に応じて修整された目標軌道値が入力されるフィードバックオペレータ（Ｋ）１３で構成されている。

差分オペレータ１２は、入力されてくるフィードバック軌道値と、このフィードバック軌道値に対応する目標軌道値ｒｆとの間の差分に応じた修整を入力されてくる目標軌道値ｒｆに対して加える。

フィードバックオペレータ１３では、差分オペレータによる修整が加えられて入力されてきた修整済目標軌道値で表される目標軌道へとシフトレバーを導くための力パターンが生成されて出力される。

図２は、図１に示すＭＴシフトアクチュエータによって操作されたシフトレバーの１速から２速にかけての軌道を示すグラフ図である。尚、以下では、シフトレバーの軌道を表すグラフ図の縦軸では、ニュートラル位置を位置０としている。

図２には、図１に示すＭＴシフトアクチュエータ１によって操作されたシフトレバーの実際の軌道が実線で示されていると共に、目標としていた軌道が一点鎖線で示されている。尚、図１に示すＭＴシフトアクチュエータ１がフィードバック制御のみを行っており、図２においては、このＭＴシフトアクチュエータ１によるシフトレバーの実際の軌道を‘ＯｎｌｙＦＢ’として実線で示し、目標軌道の方をＦＳＣ（ＦｉｎａｌＳｔａｔｅＣｏｎｔｒｏｌ）として一点鎖線で示している。

図２からは、図１に示すＭＴシフトアクチュエータ１による制御では、シフトレバーが目標軌道から遅れがちであることが読みとれる。

そこで、図１に示すＭＴシフトアクチュエータ１にフィードフォワード制御を加えることが考えられる。

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、フィードバック制御にフィードフォワード制御を加えると、シフトレバーの各時点における目標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実際の位置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ことができる。

図３は、フィードフォワード制御が組み入れられたＭＴシフトアクチュエータのブロック線図である。

図３に示すＭＴシフトアクチュエータ２は、図１に示す構成に加え、加算オペレータ２１をその構成要素としており、この加算オペレータ２１では、目標とする力パターンであるフィードフォワード制御入力Ｕ_fscと、フィードバックオペレータ１３から出力されたフィードバック制御入力とが合成される。

このＭＴシフトアクチュエータ２においては、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したときにシンクロナイザ機構に無理な荷重が加えられないように、シンクロナイザ機構への接触を検出した場合には、加算オペレータ２１における合成においてフィードフォワード制御入力Ｕ_fscを弱めることが考えられる。

図４は、図３に示すＭＴシフトアクチュエータによって操作されたシフトレバーの１速から２速にかけての軌道を示すグラフ図である。

図４には、図２に示す場合と比べ、シフトレバーの実際の軌道が目標軌道（ＦＳＣ）に対して追随している様子が示されている。

また、図４には、シフト操作に熟練した人間によるシフトレバーの軌道も示されている。
特許第３１２１９２３号公報

図４に示す、熟練した人間のシフト操作によるシフトレバーの軌道と、図３に示すＭＴシフトアクチュエータ２のシフト操作によるシフトレバーの軌道とを比較すると、シンクロナイザ機構との接触後である０．３（ｓ）以降において、図３に示すＭＴシフトアクチュエータ２によるシフト操作が熟練した人間のシフト操作に比べて遅れていることが読みとれる。

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ＭＴシフトアクチュエータ２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は図４に示すように差異がある。しかし、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、
上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このシフトレバーを上記初期状態から上記終端状態への切換え操作を行なう操作部と、
上記操作部に、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、
上記制御部は、
上記シフトレバーを上記初期状態から上記終端状態までシフトさせる間に上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、
上記第１の制御情報に対応した、上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および速度を表わす第１の位置および速度情報を生成するシミュレーション部と、
上記シフトレバーの位置および速度を検出あるいは推定することによりこのシフトレバーの位置および速度を表わす第２の位置および速度情報を生成するセンシング部と、
上記第１の位置および速度情報により表わされる位置および速度と上記第２の位置および速度情報により表わされる位置および速度との間の差分の位置およ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、
上記第１の制御情報と上記第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、
上記フィードバック制御部は、シンクロナイザ機構への接触が検出された時点よりも遅れた所定のタイミングで上記第２の位置および速度情報から上記第２の制御情報への変換係数を切り換えるものであり、
上記操作部は、上記第３の制御情報の入力を受けて、上記シフトレバーに、この第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。

ここで、上記フィードバック制御部は、上記所定のタイミングで、上記第１の制御情報の上記第３の制御情報への影響と比べ、上記第２の制御情報の上記第３の制御情報への影響が相対的に大きくなるように、上記変換係数を切り替えるものであることが好ましい。

本発明のＭＴシフトアクチュエータによれば、シンクロナイザ機構への接触が検出された時点よりも遅れた所定のタイミングで第２の位置および速度情報からの第２の制御情報への変換係数を大きくして第３の制御情報における第２の制御情報の割合を第１の制御情報に比べ増加させることで、シンクロナイザ機構を抜けた後のシフトレバーの実際の軌道を図４に示すＦＳＣ側に寄らせる。これにより、シフトレバーの実際の軌道を結果として、熟練した人間による軌道に近づけることができる。

また、上記情報合成部は、上記第１の制御情報と上記第２の制御情報とを合成するにあたり、上記シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、この接触が検出されない場合と比べ、上記第１の制御情報の影響を抑えた合成を行うものであること、あるいは、上記シンクロナイザ機構への接触が検出された場合に、上記第１の制御情報の影響を遮断して、上記第２の制御情報を上記第３の制御情報として上記操作部に与えるものであることも好ましい態様である。

このように、シンクロナイザ機構への接触が検出された場合には、第３の制御情報への第１の制御情報の影響を抑えるかあるいは遮断することができれば、シフトレバーへの無理な操作が回避される。

ここで、上記シフトレバーへの加速度を取得しこの加速度に基づいてシンクロナイザ機構への接触を検出する接触検出部を備えるものであってもよい。

また、上記接触検出部は、上記加速度に基づいて、上記シフトレバーの、上記シンクロナイザ機構への接触を検出すると共に接触後のこのシンクロナイザ機構からの離脱を検出するものであって、
上記フィードバック制御部は、上記接触検出部で検出されたシンクロナイザ機構からの離脱のタイミングを上記所定のタイミングとして、この所定のタイミングで上記第２の位置および速度情報から上記第２の制御情報への変換係数を切り換えるものであることが好ましい。

このようにすると、シンクロナイザ機構への負担の軽減を図ることができる。

また、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上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、上記第１の位置及び速度情報を、こ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態様である。

このようにすることにより、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５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。

図５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により生成された第２の位置及び速度情報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、シフトレバー２０がマイナスの所定値以上の加速度で移動したと判定された場合、即ちシフトレバー２０がシンクロナイザ機構に接触した場合に、接触する前と比べ、制御情報Ｓ３における制御情報Ｓ１の影響を制御情報Ｓ２よりも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では、シフトレバーの加速度がマイナスの所定値以上になっ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。

また、フィードバック情報生成部１５０では、加速度がマイナスの所定値以上となった後に加速度がプラスの所定値以上となったタイミング、即ち、シフトレバー２０がシンクロナイザ機構に接触した後にシンクロ機構を抜けてシフトが可能となったタイミングで、センシング部１４０により生成された第２の位置及び速度情報Ｓ１２の制御情報Ｓ２における割合を相対的に増加させる。このようにすることで、制御情報Ｓ２の制御情報Ｓ３への影響を制御情報Ｓ１に対して相対的に増加させることができる。

なお、ここでは、シフトレバーの位置情報の２階微分値からシフトレバーの加速度を求め、求めた加速度がマイナスの所定値以上にな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いるが、位置及び速度情報のうちの速度情報の１階微分値が所定値以上になったことをもって、あるい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、さらには、シフトレバー２０に歪ゲージ等を備え、そのシフトレバー２０に加わった力から加速度を得るものであってもよい。

以下、本実施形態をさらに具体的に説明する。

図６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２０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７は、図５の操作部の機構的な構成部分を示した図であり、図７（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６参照）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６参照）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５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５に示すシミュレーション部１２０は、図７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８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７参照）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。その差分信号は、位置及び速度から力を求める、第１フィードバックオペレータ１５２ａおよび第２フィードバックオペレータ１５２ｂに入力される。

ここで、データ抽出オペレータ（Ｃ）１４２には、制御対象２０１からシフトレバーの位置および速度を表わす信号が入力されており、このデータ抽出オペレータ１４２では、これら位置および速度を表わす信号から位置を表す信号のみを抽出する。２階微分オペレータ（Ｓ２）１４１には、この位置を表す信号が入力され、この２階微分オペレータ（Ｓ２）１４１では、これについての２階微分値を演算し、演算値を表す信号を第１スイッチングオペレータ１６１および第３スイッチングオペレータ１６３に入力する。第３スイッチングオペレータ１６３では、２階微分オペレータ１４１から入力されている信号が、マイナスの所定値以上の加速度を表していると判定した場合、即ちシフトレバーがシンクロナイザ機構に接触した場合には、図８に２点鎖線で示すようにスイッチングするようになっており、この場合、第３のスイッチングオペレータ１６３は、第１フィードバックオペレータ１５２ａおよび第２フィードバックオペレータ１５２ｂのうちの第２フィードバックオペレータ１５２ｂで生成された方の制御信号を加算オペレータ１６２に入力する。

第１フィードバックオペレータ１５２ａと第２フィードバックオペレータ１５２ｂとでは、第１フィードバックオペレータ１５２ａに比べ第２フィードバックオペレータ１５２ｂの方がゲインが大きくなるようにされており、このようにゲインを大きくすることで、操作部２００（図７参照）を含む制御対象２０１からのシフトレバーの位置と速度を表わす信号の割合がより増加することになる。

一方の第１スイッチングオペレータ１６１には、制御信号Ｕ_fscのほか、値０の制御信号が入力されており、第１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場合には、図８に２点鎖線で示すように値０の制御信号を加算オペレータ１６２に入力する。

加算オペレータ１６２では、第１スイッチングオペレータ１６１および第３スイッチングオペレータ１６３それぞれから入力されてきた２つの制御信号を加算することにより制御対象２０１を制御するための力パターンが生成される。

図８に示す制御アルゴリズムでは、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触すると、第１スイッチングオペレータ１６１を図８の２点鎖線で示すように切り替えることで、図５に示す制御信号Ｓ１をゼロにする。このため、加算オペレータ１６２から出力される力パターンは、フィードバック制御入力のみとなり、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、シフトレバーがシンクロナイザ機構との接触から抜けたことは、２階微分オペレータ１４１からの信号がプラスの所定値以上となることで判定され、シンクロナイザ機構との接触から抜けた後の、第３スイッチングオペレータ１６３におけるスイッチングを図８に点線で示すようにすることで、制御対象２０１に対する力パターンをフィードバック制御入力による影響の多いものとし、シフトレバーの実際の軌道を図４に一点鎖線で示すＦＳＣ側に寄らせることで、結果として、シフトレバーの実際の軌道を熟練した人間による軌道に近づけることができる。

尚、図８に示す制御アルゴリズムを図５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８の制御アルゴリズムには図５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８のアルゴリズムに供給する要素が図５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５のシミュレーション部１２０に対応し、第２スイッチングオペレータ１３１が図５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５のセンシング部１４０に対応し、差分オペレータ１５１と第１および第２フィードバックオペレータ１５２ａ、１５２ｂと第３スイッチングオペレータ１６３との複合が図５のフィードバック情報生成部１５０に対応し、第１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５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。尚、第２スイッチングオペレータ１３１は、終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。

図８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９は、図４に対応するシフトレバーの軌道を示す図である。

図９には、図４に示す場合と比べ、シンクロナイザ機構との接触後の応答性が向上した様子が示されている。

以上に説明したように、本実施形態のＭＴアクチュエータによれば、従来よりも人間の操作に近づけた操作を行なうことができる。

尚、以上に説明した実施形態では、シフトレバーがシンクロナイザ機構に接触したときに、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く、また、シンクロナイザ機構からの離脱のタイミングで、第１フィードバックオペレータ１５２ａからの第２フィードバックオペレータ１５２ｂへの切替を行った場合を例に挙げたが、シンクロナイザ機構への接触が検出された時点よりも遅れた所定のタイミングであればこれに限るものではない。

また、図８の制御アルゴリズムでは、第２スイッチングオペレータ１３１を備え、その第２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、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てもよく、このホールドオペレータを備えることによっても、図８の第２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。

また、以上に説明した実施形態では、図５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８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８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５の位置及び速度情報Ｓ１１、図８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８のノミナルモデル１２１）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。

さらに、以上に説明した実施形態では、シフトレバー２１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ブロック線図である。図１に示すＭＴシフトアクチュエータによって操作されたシフトレバーの１速から２速にかけての軌道を示すグラフ図である。フィードフォワード制御が組み入れられたＭＴシフトアクチュエータのブロック線図である。図３に示すＭＴシフトアクチュエータによって操作されたシフトレバーの１速から２速にかけての軌道を示すグラフ図である。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５の操作部の機構的な構成部分を示した図であり、図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ平面図および正面図である。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。図４に対応するシフトレバーの軌道を示す図である。

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スイッチングオペレータ
１４０センシング部
１４１２階微分オペレータ
１４２データ抽出オペレータ
１５０フィードバック情報生成部
１５１差分オペレータ
１５２ａ第１フィードバックオペレータ
１５２ｂ第２フィードバックオペレータ
１６０情報合成部
１６１第１スイッチングオペレータ
１６２加算オペレータ
１６３第３スイッチングオペレータ
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および速度を表わす第１の位置およ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およ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および速度を表わす第２の位置および速度情報を生成するセンシング部と、
前記第１の位置および速度情報により表わされる位置および速度と前記第２の位置および速度情報により表わされる位置および速度との間の差分の位置およ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、
前記フィードバック制御部は、シンクロナイザ機構への接触が検出された時点よりも遅れた所定のタイミングで前記第２の位置および速度情報から前記第２の制御情報への変換係数を切り換えるものであり、
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。
前記フィードバック制御部は、前記所定のタイミングで、前記第１の制御情報の前記第３の制御情報への影響と比べ、前記第２の制御情報の前記第３の制御情報への影響が相対的に大きくなるように、前記変換係数を切り替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、前記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、前記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。
前記シフトレバーへの加速度を取得し該加速度に基づいてシンクロナイザ機構への接触を検出する接触検出部を備えた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。
前記接触検出部は、前記加速度に基づいて、前記シフトレバーの、前記シンクロナイザ機構への接触を検出すると共に接触後の該シンクロナイザ機構からの離脱を検出するものであって、
前記フィードバック制御部は、前記接触検出部で検出されたシンクロナイザ機構からの離脱のタイミングを前記所定のタイミングとして、該所定のタイミングで前記第２の位置および速度情報から前記第２の制御情報への変換係数を切り換えるものであることを特徴とする請求項５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。