JP4715318B2 - 変速操作装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動的な変速装置を備えた車両等における変速操作用アクチュエータの制御装置、特に、互いに反対のシフト方向に駆動する２個の電磁ソレノイドアクチュエータを備えた電気的変速操作装置の、非常用制御装置に関するものである。

車両の運転の容易化さらには運転者の疲労軽減のために、イージードライブを目的とする各種の車両用動力伝達装置が開発され、市販車両にも採用されている。トルクコンバータと遊星歯車を組み込んだ変速装置を搭載するいわゆるＡＴ車がその代表的なものであるが、ＡＴ車以外にも、マニュアル車と同様な平行軸歯車機構式変速機を使用して、これと自動クラッチとを組み合わせ、コンピュータ等の電子制御装置により車両の走行状態に応じて自動的に変速段を切り換える動力伝達装置が存在する。このような動力伝達装置の変速機は、電子制御装置の指令に応じて変速段を切り換えるアクチュエータを備えている。

平行軸歯車機構式変速機では、通常、シフトフォークが固着された複数本のフォークシャフトが並列に配置されており、フォークシャフトを軸方向に移動させ、シフトフォークにより変速スリーブを所望の変速段のギヤ（ドグ歯）に噛合わせて、変速を行っている。変速機には、フォークシャフトを移動させるためのシフト&セレクトレバーが備えられ、これは複数本のフォークシャフトの中の1本に係合して軸方向に移動させる。移動させるフォークシャフトを選択するため、シフト&セレクトレバーは、変速機のニュートラル状態ではフォークシャフトの軸と直角方向に可動であるとともに、変速スリーブをギヤと噛合わせるよう軸方向にも可動となっている。シフト&セレクトレバーの、フォークシャフトの軸と直角方向の動きをセレクトと、軸方向の動きをシフトと呼んでいる。

自動的に変速段を切り換える平行軸歯車機構式変速機には、シフト&セレクトレバーをセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、該レバーをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとが設置されている。このようなセレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータとしては、一般に空気圧や油圧等の流体圧を作動流体とした流体圧シリンダが用いられる。しかし、これらの流体圧シリンダを用いる場合は、流体圧源と各アクチュエータとを接続する配管が必要であるとともに、作動流体の流路を切り換えるための電磁切り換え弁を配設する必要があり、スペースを要すると同時に、装置全体の重量が重くなるという問題がある。

近年、圧縮空気源や油圧源を具備していない車両に搭載する変速機の変速操作装置として、電動モータによって構成したセレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータが提案されている。電動モータによって構成したセレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータは、流体圧シリンダを用いたアクチュエータのように流体圧源と接続する配管や電磁切り換え弁を用いる必要がない。その結果、装置全体をコンパクトで且つ軽量に構成することができるけれども、電動モータを用いたアクチュエータにおいては所定の作動力を得るために減速機構を設ける必要がある。この減速機構としては、ボールネジ機構を用いたものあるいは歯車機構を用いたものがあるが、これらの減速機構を用いたアクチュエータは、耐久性、作動速度において必ずしも満足し得るものではない。

このような事情から、本出願人は、セレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータの駆動源として電磁ソレノイドを使用し、減速機構等を用いることなく、シフト&セレクトレバーをシフト方向及びセレクト方向に作動することができる電気的変速操作装置を開発した。特開２００３−１４１０５号公報に開示されたこの電気的変速操作装置について、図１〜図３により説明する。

図１は電磁ソレノイドを使用した電気的変速操作装置の平面図であって、セレクトアクチュエータの部分を破断して示すものであり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
変速操作装置１は筒状のケーシング２を有し、ケーシング２の端部側方には電磁ソレノイドアクチュエータを備えたセレクト操作装置３が、端部下方には同じく電磁ソレノイドアクチュエータを備えたシフト操作装置４がそれぞれ装着されている。また、図２に示すように、ケーシング２の中央下部には開口２１が設けてあり、その下方には、複数本のフォークシャフトのそれぞれに固着されたシフトブロック５１〜５４が並列に配置される。これらのシフトブロックには凹部が形成されており、変速機のニュートラル状態では、全てのシフトブロックの凹部が軸方向に整列し、シフト&セレクトレバー５０がセレクト方向に移動できるようになる。シフトブロック及びフォークシャフトの中の一つは、図３にも２点鎖線で表されている。

ケーシング２内に略水平状態に配置されたコントロールシャフト６は、一端部がケーシング２に取り付けられた軸受２２に、他端部が軸受２３に回動可能に支持されている。コントロールシャフト６の中間部６１には外歯スプラインが形成されており、これに、中心孔に内歯スプライン５６を形成したシフト&セレクトスリーブ５５がスプライン嵌合され、コントロールシャフト６の軸方向に摺動可能となっている。シフト&セレクトスリーブ５５は、径方向に突出して形成されたシフト&セレクトレバー５０を有し、このシフト&セレクトレバー５０は、ケーシング２の中央下部の開口２１から下方に突き出して、その先端がシフトブロック５１〜５４の凹部の一つに係合する。例えば，図２の左端のシフトブロック５１に係合したときは、シフト&セレクトレバー５０をシフト方向（図の上下方向）に移動させると変速機の１速段又は後退段のギヤに変速スリーブを噛合わせることができる。

シフト&セレクトスリーブ５５の下部には，セレクト操作レバー３１の先端部が嵌め込まれており、これにより、シフト&セレクトスリーブ５５はコントロールシャフト６のスプライン部分を軸方向（セレクト方向）に摺動し、シフト&セレクトレバー５０が目的のシフトブロックに係合ように位置させる。セレクト操作レバー３１は、図１の破断部に示すとおり、軸３２を中心として左右に回動してシフト&セレクトスリーブ５５を移動させる。セレクト操作レバー３１を回動させるため、電磁ソレノイド３５を備えたセレクトアクチュエータ３０がケーシング２に装着され、可動鉄心３６に固定された中心軸３７が、リンク機構３４を介して、セレクト操作レバー３１と一体の作動レバー３８に連結されている。

シフト&セレクトスリーブ５５のセレクト位置は、セレクトアクチュエータ３０のソレノイド３５に作用する電圧を変化させることによって制御される。シフト&セレクトスリーブ５５の右側（図２）には，これを左方に押圧する３個のばね６２〜６４がコントロールシャフト６の周りを取り巻く形で配置されており、これらのばねのばね定数は、右側のものほど大きく設定されている。電磁ソレノイド３５両端に電圧が印加されず電流がゼロのときは、可動鉄心３６に固定された中心軸３７及びリンク機構３４は図１の実線の位置にあり、シフト&セレクトスリーブ５５はばね６２〜６４に押されて図２に示す最も左方に位置する状態となる。この位置では、シフト&セレクトレバー５０は、１速−後退用のフォークシャフトのシフトブロック５１に係合する。

電磁ソレノイド３５両端に例えば２Ｖの電圧をかけると、中心軸３７は図１の下方に少量移動し、シフト&セレクトスリーブ５５が、左方のばね６２を圧縮しながらシフト&セレクトレバー５０を２速−３速用のシフトブロック５２に係合させる。同様に、４Ｖの電圧をかけるとばね６２と６３が圧縮されて、シフト&セレクトレバー５０は４速−５速用のシフトブロック５３に係合される。８Ｖの電圧をかけたときは、中心軸３７がさらに下降し、リンク機構３４は図１の２点鎖線の位置となって全てのばね６２〜６４が圧縮され、シフト&セレクトレバー５０は６速用のシフトブロック５４に係合されることとなる。このようなシフト&セレクトレバー５０のセレクト方向の移動は、変速機がニュートラル状態でないと実行できない。なお、変速機を制御する際にセレクト位置を検出するため、セレクト位置センサ３９が設けてあり、シフト&セレクトスリーブ５５とレバーにより連結されている。

一方、シフト&セレクトレバー５０のシフト方向の移動は、シフト&セレクトスリーブ５５にスプライン嵌合するコントロールシャフト６を回動することにより行われる。そのため、シフト操作装置４として、コントロールシャフト６の右側端部にはシフト操作ロッド４０が嵌め込まれるとともに、その位置のケーシング２には、電磁ソレノイドを備えた２個のシフトアクチュエータ４１、４２が装着されている。

図３に示すように、シフトアクチュエータ４１、４２の可動鉄心４１１、４２１が固着された中心軸４１２、４２２は、シフト操作ロッド４０の両端にそれぞれ連結される。右側のシフトアクチュエータ４１の電磁ソレノイド４１３に通電されると、可動鉄心４１１は固定鉄心４１４に吸引されて上昇し、シフト操作ロッド４０の右端部が上に移動する。これにより、シフト操作ロッド４０は揺動して左側のシフトアクチュエータ４２の可動鉄心４２１を押し下げ、同時にコントロールシャフト６を反時計方向に回動させる。コントロールシャフト６にスプライン嵌合されたシフト&セレクトスリーブ５５も反時計方向に回動し、シフト&セレクトレバー５０の先端部を右側に動かし、これに係合するシフトブロック５１を右に移動させる。左側のシフトアクチュエータ４２の電磁ソレノイド４２３に通電したときは、可動鉄心４２１が固定鉄心４２４に吸引されて上昇し、シフト操作ロッド４０、シフト&セレクトレバー５０等には逆の動きが生じ、シフトブロック５１は左に移動することとなる。

シフト操作装置４にはシフト位置制御手段（図示せず）が接続されており、変速操作においては、まずクラッチを切断した後、シフトアクチュエータ４１、４２への通電量を制御しながらシフトブロックを移動し、変速スリーブを現在のギヤ段の噛合いから外して変速機をニュートラル状態とする。例えば、変速機が２速であってシフトアクチュエータ４１の可動鉄心４１１が上昇し、シフト&セレクトレバー５０の先端部及び２速−３速用のシフトブロック５２が右端に位置しているとすると、これを１速に変速するには、まずシフトアクチュエータ４２に通電してシフト操作ロッド４０を図３の水平位置の方向に移動させ、シフト&セレクトレバー５０をニュートラル位置に達するとここで停止する必要がある。そのため、シフト操作ロッド４０が水平位置となる手前において、シフトアクチュエータ４１にも通電して可動鉄心４１１に吸引力を作用させる。この吸引力はシフトアクチュエータ４２の可動鉄心４２１にはブレーキ力として働き、慣性により上昇中の可動鉄心４２１をシフト操作ロッド４０が水平位置、すなわちニュートラル位置に停止させる。この状態でセレクトアクチュエータ３０への通電を遮断すると、シフト&セレクトレバー５０は、１速−後退用のシフトブロック５１と係合し、さらに、シフトアクチュエータ４２に通電することにより、シフト&セレクトレバー５０は左方向にシフトして１速用のギヤに変速スリーブが噛合うことになる。

変速時におけるシフトアクチュエータ４１、４２への通電量を制御し、シフト&セレクトレバー５０のシフト位置を変更するため、図２に示すように、コントロールシャフト６の左端部にはシフトストロークセンサ４３が取り付けられている。このシフトストロークセンサ４３は、コントロールシャフト６の回動量を検出することにより、シフト&セレクトレバー５０の先端部のシフト方向位置を検出するものであり、シフト&セレクトレバー５０のシフト方向位置の制御は、シフトストロークセンサ４３の検出値をフィードバックしてシフトアクチュエータ４１、４２への通電量を調整する制御によって実行される。

また、シフト&セレクトスリーブ５５の上方には断面半円状の溝５７が形成されるとともに、ケーシング２にはばねで押圧されるボールを備えたいわゆるディテント機構７が設けられている。そのボールは、シフト&セレクトスリーブ５５がニュートラル位置であると溝５７に落ち込み、これにより、シフト&セレクトレバー５０をニュートラル位置に安定させる役目を果たす。そして、変速操作装置には、シフト&セレクトスリーブ５５がニュートラル位置であることを検出するニュートラルセンサ５８が設置されており、これは、例えばディテント機構のボールの落ち込みによってニュートラル状態を検出するものである。

このように、上述の電気的変速操作装置は、電磁ソレノイドを備えたアクチュエータを装備するので減速機構を必要とせず、作動が迅速で耐久性においても優れている。また、シフト位置を制御する２個のシフトアクチュエータが一対となって縦方向に置かれている。そのため、電磁ソレノイドアクチュエータの一対の可動鉄心に作用する重力の影響を互いに相殺するとともに、車両の加減速に伴う前後方向の加速度が可動鉄心の動きに与える影響をなくし、常に一定のシフト作動力を得ることができる。なお、この電気的変速操作装置は、電子制御装置により車両の走行状態に応じて自動的に変速段を切り換える自動変速装置に限らず、運転者が変速段をマニュアルで切り換える変速機においても、変速機を操作するときの運転者の操作力を軽減させる操作力助勢装置として使用することができる。
特開２００３−１４１０５号公報

上述の電気的変速操作装置では、シフト位置を変更するため電磁ソレノイドを備えた２個のシフトアクチュエータが設置され、各々のシフトアクチュエータへの通電量を、シフトストロークセンサの検出値に応じて調整する制御を行ってシフト位置を変更しており、これにより迅速、確実な変速操作を実現している。しかし、万一、シフトストロークセンサが故障しそうした制御が実行不能の事態となると、シフト位置をニュートラル位置に戻すことが困難であるという問題がある。

シフトストロークセンサが故障してシフト位置の検出が不能になるような緊急事態では、高速走行は非常に危険であり、低速でとりあえず安全な場所に移動するか、修理工場等の設備まで車両を搬入しなければならない。低速走行あるいは車両の後退のためには、シフト&セレクトレバーを１速−後退用のシフトブロックと係合させなければならないが、高速段の状態にある変速機のギヤ段を変速するには、まずシフトアクチュエータを作動させてシフト位置をニュートラルとする必要がある。
流体圧シリンダを用いるシフトアクチュエータにおいては、単位時間当りの作動流体の供給量又は排出量を小さくし、低速でアクチュエータを作動させることができる。シフトアクチュエータを低速で作動させ、ニュートラルセンサ（シフトストロークセンサとは別に設けられている。）により、フォークシャフトがニュートラル位置となったことを検出した時にアクチュエータの作動を停止することによって、流体圧アクチュエータでは比較的容易にシフト位置をニュートラル位置に戻すことが可能である。

これに対し、電磁ソレノイドの通電により可動鉄心を吸引するシフトアクチュエータを配置した電気的変速操作装置では、可動鉄心の重量及び速度が大きく、慣性が大きくなる。そのため、シフトストロークセンサが故障しシフト位置のフィードバックが不能の状況において、フォークシャフトのシフト位置をニュートラル位置に停止させる、つまり、図3において2個のシフトアクチュエータで駆動されるシフト操作ロッド４０を水平状態で停止させるには、技術的に相当な困難を伴う。本発明は、シフト位置を変更するため電磁ソレノイドで駆動される２個のシフトアクチュエータが設置された電気的変速操作装置において、シフトストロークセンサが故障した際に、特別の装置を設けることなく、シフト位置をニュートラル位置に戻すことを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明は、シフトストロークセンサの検出値を使用せずに、２個のシフトアクチュエータの電磁ソレノイドへの通電量を制御して、シフト位置をニュートラル位置とするものである。すなわち、本発明は、
「車両の変速機のシフト&セレクトレバーをシフト方向に移動させるシフト操作装置であって、そのシフト操作装置は、
電磁ソレノイドと可動鉄心を有しシフト方向の一方向に前記シフト&セレクトレバーを駆動する第１電磁ソレノイドアクチュエータと、電磁ソレノイドと可動鉄心を有しシフト方向の反対方向に前記シフト&セレクトレバーを駆動する第２電磁ソレノイドアクチュエータと、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置に応じた検出値を出力するシフトストロークセンサと、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置がニュートラル位置であることを検出するニュートラルセンサとを備えており、さらに、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置を制御するシフト位置制御手段を備え、そのシフト位置が、前記シフトストロークセンサの検出値に応じて前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータへの通電量を変えることにより制御されるシフト操作装置において、
前記シフト位置制御手段は前記シフトストロークセンサが故障したときに作動する非常用ニュートラル操作制御手段を有し、その非常用ニュートラル操作制御手段が、
前記シフトストロークセンサが故障したときは、前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータのいずれか一方に所定時間通電した後、その通電を停止し、
次いで、通電しなかった他方の電磁ソレノイドアクチュエータに所定幅のパルス状電流を所定周期で通電するとともに、通電した一方の電磁ソレノイドアクチュエータには、前記パルス状電流に対し逐次増大する位相遅れを持たせた所定幅のパルス状電流を通電し、
前記ニュートラルセンサにより前記シフト&セレクトレバーのシフト位置がニュートラル位置であることを検出したときは、両方の電磁ソレノイドアクチュエータへの通電を停止するよう構成されている」
ことを特徴とするシフト操作装置となっている。

通常、車両には、例えば変速レバー等の、運転者が操作するニュートラル指令信号を発信する手段が備えられているが、請求項２に記載のように、前記非常用ニュートラル操作制御手段は、前記ニュートラル指令信号が発信され、かつ、前記車両のブレーキが作動状態であるとき以外は、その作動を実行できないよう構成されていることが好ましい。

本発明は、２個の電磁アクチュエータを用いてシフト位置を制御するシフト操作装置における、シフトストロークセンサの失陥時のニュートラル操作方法として、すなわち方法の発明として実施することができる。この場合は、請求項３に記載のように、
「車両の変速機のシフト&セレクトレバーをシフト方向に移動させるシフト操作装置が、
電磁ソレノイドと可動鉄心を有しシフト方向の一方向に前記シフト&セレクトレバーを駆動する第１電磁ソレノイドアクチュエータと、電磁ソレノイドと可動鉄心を有しシフト方向の反対方向に前記シフト&セレクトレバーを駆動する第２電磁ソレノイドアクチュエータと、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置に応じた検出値を出力するシフトストロークセンサと、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置がニュートラル位置であることを検出するニュートラルセンサとを備えており、さらに、
前記シフト&セレクトレバーのシフト位置を制御するシフト位置制御手段を備え、そのシフト位置が、前記シフトストロークセンサの検出値に応じて前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータへの通電量を変えることにより制御されるシフト操作装置における、前記シフトストロークセンサが故障したときのニュートラル操作の制御方法であって、
前記シフトストロークセンサが故障したときは、前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータのいずれか一方に所定時間通電した後、その通電を停止し、
次いで、通電しなかった他方の電磁ソレノイドアクチュエータに所定幅のパルス状電流を所定周期で通電するとともに、通電した一方の電磁ソレノイドアクチュエータには、前記パルス状電流に対し逐次増大する位相遅れを持たせた所定幅のパルス状電流を通電し、
前記ニュートラルセンサにより前記シフト&セレクトレバーのシフト位置がニュートラル位置であることを検出したときは、両方の電磁ソレノイドアクチュエータへの通電を停止する」
ことを特徴とするニュートラル操作の制御方法となる。

本発明の前提となるシフト操作装置は、互いに反対方向にシフトさせる２個の電磁ソレノイドアクチュエータを用い、シフト位置制御手段によりその通電量をシフトストロークセンサの検出値に応じて変更して、シフト&セレクトレバーのシフト位置を制御する。そのため、シフトストロークセンサの失陥等の故障時にあってはシフト位置の制御が不能となるが、本発明では、非常用ニュートラル操作制御手段が設けられており、シフトストロークセンサの検出値を使用することなく、シフト位置をニュートラルとすることができる。

非常用ニュートラル操作制御手段は、シフトストロークセンサの故障が検知されると、まず２個の電磁ソレノイドアクチュエータのいずれか一方に所定時間通電した後、その通電を停止する。これによってシフト&セレクトレバーのシフト位置が確定されることとなる。次いで、２個の電磁ソレノイドアクチュエータのそれぞれにパルス状電流を通電するパルス駆動制御を実行する。ここでは、通電しなかった電磁ソレノイドアクチュエータに所定幅のパルス状電流を所定周期で通電するとともに、通電した電磁ソレノイドアクチュエータには、そのパルス状電流に対し逐次増大する位相遅れを持たせた所定幅のパルス状電流を通電する。

シフト位置を確定するときに通電しなかった電磁ソレノイドアクチュエータに対しパルス状電流を通電すると、パルス幅の時間だけ可動鉄心が吸引され、シフト&セレクトレバーがニュートラル方向、いわゆるギヤ抜き方向に動く力が作用する。逆に、通電した電磁ソレノイドアクチュエータにパルス状電流を通電すると、確定されたシフト位置の方向、いわゆるギヤイン方向に動く力が働く。後者に通電するパルス状電流について位相遅れを与えたときは、シフト&セレクトレバーには、始めに位相差分だけニュートラル方向の力が作用し、パルス電流が重なる期間はニュートラル方向及びギヤイン方向の力が重複して作用し、その後位相差分だけ、確定されたシフト位置に戻すギヤイン方向の力が作用する。位相差が少量であると、シフト&セレクトレバーは、ニュートラル方向に少し移動した後確定されたシフト位置に戻ることとなる。

パルス駆動制御においては、両方の電磁ソレノイドアクチュエータに通電するパルス状電流の位相差は逐次増大するよう制御される。その結果、位相差の期間にシフト&セレクトレバーがニュートラル方向に移動する量はパルス毎に増加し、遂にはニュートラル位置まで達する。ニュートラルセンサによってニュートラル位置であることを検出した時点で可動鉄心の動きを停止させると、シフト&セレクトレバーをニュートラル位置で停止することができる。

このように、本発明のシフト操作装置では、シフトストロークセンサの故障時にあっても、２個の電磁ソレノイドアクチュエータにパルス電流を通電することにより、変速機をニュートラル状態とすることができる。パルス電流の電流値やパルス幅は適宜設定することが可能であって、可動鉄心を低速で駆動するよう設定すれれば、シフト&セレクトレバーは低速で移動してスムースにニュートラルのシフト位置となる。また、本発明の非常用ニュートラル操作制御手段は、シフト操作装置に本来装備された電磁ソレノイドアクチュエータの通電を制御する装置を使用するものであるから、シフトストロークセンサの故障に対処する特別の装置を付加する必要はない。このような作用効果が、請求項３の方法の発明においても達成されるのは明らかである。

本発明の非常用ニュートラル操作制御手段は、シフトストロークセンサの故障時において電磁ソレノイドアクチュエータを駆動し、変速機のギヤを噛合わせるシフト操作装置を作動させるものである。そのため、作動中に万一エンジンが回転しクラッチが接続すると、車両が発進する虞れが生じる。請求項２の発明のように、非常用ニュートラル操作制御手段を、運転者が操作する変速レバー等によるニュートラル指令信号が発信され、かつ、車両のブレーキが作動状態であるとき以外は、その作動を実行できないよう構成したときは、たとえ誤作動があったとしても車両が発進することはなく、安全にニュートラル操作を行うことができる。

以下、図面によって本発明のシフト操作装置について説明するが、本発明のシフト操作装置を構成する機器及び変速機全体の構成は、図１乃至図３に示す、２個の電磁ソレノイドアクチュエータを使用した電気的変速操作装置と変わるものではなく、シフト&セレクトレバーのセレクト操作を含め、変速操作装置全体の基本的な作動は同一である。すなわち、シフト操作は、シフト&セレクトスリーブ５５にスプライン嵌合するコントロールシャフト６を回動することにより行われ、そのため、コントロールシャフト６の端部にはシフト操作ロッド４０が嵌め込まれている。シフト操作ロッド４０の一端には、可動鉄心４１１とソレノイド４１３を備えた第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１が連結され、これは、シフト&セレクトレバー５０を図３において右側に移動させる。また、シフト操作ロッド４０の他端には、可動鉄心４２１とソレノイド４２３を備えた第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２が連結され、第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１とは反対に、シフト&セレクトレバー５０を左側に移動させる。

コントロールシャフト６の他端部には、シフトストロークセンサ４３が取り付けられている。シフトストロークセンサ４３は、コントロールシャフト６の回転位置、つまりシフト&セレクトレバー５０のシフト位置に応じた検出値を出力し、シフト位置制御手段はその検出値を用いてシフト位置を制御する。例えば、２速のギヤ段にある変速機をニュートラル位置とするには、前述の変速操作と同様、まず第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２に通電してその可動鉄心４２１を上昇させるギヤ抜きを行う。そして、シフトストロークセンサ４３により検出されるシフト&セレクトレバー５０のシフト位置が、ニュートラル位置の手前の所定位置となったときは、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２への通電を断つとともに第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に通電する。これにより、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１にブレーキ力が作用し、シフト&セレクトレバー５０はニュートラル位置に停止する。しかし、シフトストロークセンサ４３が故障し検出値が失陥した場合には、こうした制御は不能となる。

シフトストロークセンサ４３が故障したときに実行される、本発明の非常用ニュートラル操作制御手段の作動について、図４及び図５により説明する。図４は非常用ニュートラル操作制御手段の作動手順を示すフローチャートであり、図５はパルス電流制御において両電磁ソレノイドアクチュエータに付与するパルスパターンを表す図であって、その上方には、非常用ニュートラル制御手段の作動中におけるシフト＆セレクトレバーのシフト位置の変化を表す作動図を併せて示す。

走行中にシフトストロークセンサ４３の故障が検知されると（図４のＳ１）、警報の発信により運転者はまず車両を停止させ、変速機をニュートラルとするため変速レバーをニュートラルにセットする。フローチャートでは、ニュートラル信号が発信されたか否かを判断し（Ｓ２）、これが発信されているときは車両の足踏みブレーキ（サービスブレーキ）及びパーキングブレーキが作動しているか否かを判断する（Ｓ３）。変速機をニュートラルに操作する場合はクラッチを切断して行われるが、万一クラッチが接続したときにはエンジンが回転していると車両が突発的に発進を起こす虞れがあり、これらの判断を実行するのは、ニュートラルへの操作中に誤って車両が発進するのを防止するためである。ステップ２、３の条件が整わない間は、非常用ニュートラル操作制御手段でのニュートラル操作は待機状態に維持される。

ステップ２、３の判断がＹＥＳであるとステップ５４に進み、２個のシフト用電磁ソレノイドアクチュエータ４１、４２のいずれか一つに一定の時間通電する。この通電は５００ｍｓｅｃ程度行えば十分であり、これにより、通電された方の可動鉄心が上昇し、シフト＆セレクトレバー５０の位置は右端部又は左端部に確定され、ギヤインの状態となる。説明の便宜上、以下ではシフト＆セレクトレバーが２速−３速用のシフトブロック５２に係合しており、第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に通電してシフト＆セレクトレバー５０の位置を右端部に確定させたとする。

シフト＆セレクトレバー５０の位置を右端部に確定させた後、ステップ５のパルス駆動制御を実行する。ここでは、図５に示すように、通電しなかった第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２に所定幅のパルスを所定の周期で印加する一方、通電した第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に対しては、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２のパルスに位相遅れを持たせた同一幅のパルスを印加し、その位相遅れを逐次増加させる。第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２へ印加するパルスのパルス幅及び周期、あるいは位相遅れの量などは、電磁ソレノイドアクチュエータの可動鉄心の速度等をにらみながら適宜設定可能であるが、この実施例では、通電しなかった第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２には、パルス幅８０ｍｓｅｃのパルスを３００ｍｓｅｃの周期で付与しており、また、第１電磁ソレノイドアクチュエータ４２へ加えるパルスの位相遅れは、最初が２０ｍｓｅｃ、その後１パルスごとに８ｍｓｅｃずつ増加させている。

シフト＆セレクトレバー５０の位置が右端であると第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１は最下部にある。これにｔ１の時点でパルス状電流を加えると、パルス幅の期間中可動鉄心４２１にはギヤ抜き方向の吸引力が働き、上方へ移動を開始する。しかし、２０ｍｓｅｃの後には位相の遅れたパルスが第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に印加されるため、その可動鉄心４１１にはギヤイン方向の吸引力が働き、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１にブレーキ力が作用する。第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１の可動鉄心４１１と固定鉄心４１４との距離は、パルス駆動制御の始めにおいては、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２のそれよりも短いから、ソレノイドの吸引によるブレーキ力が大きく、上方の図に示されるように、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１は上昇を停止するとともに短時間で最下部まで戻ることとなる。

第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に印加するパルスの位相遅れ、換言すれば、ブレーキ力の作用開始時点の遅れは、1パルス毎に８ｍｓｅｃずつ増大するよう設定されている。その結果、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１が上昇する移動量は徐々に大きくなり、第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１のソレノイドの吸引によるブレーキ力は次第に低下する。このような複数回のパルスを両電磁ソレノイドアクチュエータに印加すると、ｔ２の時点では第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１は、そのストロークの中間位置、すなわちシフト操作ロッド４０が水平となりシフト＆セレクトレバー５０がニュートラルとなる位置に達する。
ニュートラル位置にはニュートラルセンサ５８が設置してあり、また、ボールと溝とを備えたディテント機構７が設けられている。ニュートラルセンサ５８によりシフト＆セレクトレバー５０がニュートラル位置に達したことが検出されると（Ｓ６）、ステップＳ７の終了操作に進む。

第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１は、ニュートラルである中間位置に達した時も慣性によって上昇を続けているので、ステップＳ７の終了操作では、これをニュートラル位置に停止する必要がある。そのため、ニュートラルセンサ５８によりシフト＆セレクトレバー５０がニュートラル位置に達したことが検出されると、第１電磁ソレノイドアクチュエータ４１に１パルスだけ印加しブレーキ力を作用させた後、両電磁ソレノイドアクチュエータへのパルス状電流の通電を停止する。ニュートラル位置に設けられたディテント機構７は、シフト＆セレクトレバー５０がニュートラル位置から外れようとすると一定の抵抗力を与える。この抵抗力とパルスによるブレーキ力とによって、第２電磁ソレノイドアクチュエータ４２の可動鉄心４２１は、ニュートラル位置に確実に停止するようになる。

これに加え、ステップＳ７の終了操作では、セレクトアクチュエータ３０を通常の約５０％の駆動力により５００ｍｓｅｃ程度の短時間駆動してもよい。一般に変速機には「２重噛合い防止機構」が備えてあり、一つのフォークシャフトがニュートラルの位置でない限り、他のフォークシャフトのシフト方向の移動は阻止され位置が固定される。セレクトアクチュエータ３０を駆動してシフト＆セレクトレバー５０をセレクト方向に動かすと、シフト＆セレクトレバー５０は２速及び３速用シフトブロックと隣り合うシフトブロックに接触し、その動きにブレーキ力が働いてニュートラル位置での停止がより確実となる。

終了操作が終わった時点で、ニュートラル位置確認のステップＳ８に進む。ここでは、ニュートラルセンサ５８の信号が継続していることを確認し、さらに、上記セレクト操作と同様にセレクトアクチュエータ３０を通常の約５０％の駆動力により操作して、シフト＆セレクトレバー５０がセレクト方向に移動可能か否かをチェックする。セレクトセンサ３９（図２参照）によって、１シフトブロック分以上セレクト方向に移動できることが確認されたときは、シフト＆セレクトレバー５０はニュートラル位置にあるとして、非常用ニュートラル操作制御手段の作動を終了する。もしもセレクト方向への移動ができないときは、ステップＳ５に戻ってパルス駆動制御のリトライを実行し、移動可能となったときに終了させるようにする。

このようにしてシフト＆セレクトレバー５０をニュートラル位置とした後、セレクトアクチュエータ３０への通電を停止すると、シフト＆セレクトレバー５０は、ばね６２〜６４に押圧され１速及び後退段用のシフトブロック５１に係合する。運転者は変速レバーを操作して変速機を１速段又は後退段に設定し、車両を低速で走行させながら安全な場所に移動したり修理工場等に搬送したりすることとなる。

以上詳述したように、本発明は、シフト位置を変更するため電磁ソレノイドで駆動される２個のシフトアクチュエータが設置された電気的変速操作装置において、シフト位置制御手段に非常用ニュートラル操作制御手段を設けて、シフトストロークセンサが故障した際に両シフトアクチュエータをパルス電流で駆動することにより、特別の装置を設けることなく、シフト位置をニュートラル位置に戻すものである。上述の実施例では、故障時に２速にあったシフト＆セレクトレバー５０をニュートラル位置とする場合について説明したが、他の速度段であったとしても同様なニュートラル操作が可能であるのは言うまでもない。また、電磁ソレノイドで駆動される２個のシフトアクチュエータが、変速機を操作するときの運転者の操作力を軽減させる操作力助勢装置として用いられる変速装置に対しても、本発明の非常用ニュートラル操作制御手段が適用可能であるのは明らかである。

本発明の制御装置が適用される電気的変速操作装置の一部破断平面図である。 図１のA−A断面図である。 図１のB−B断面図である。 本発明の非常用ニュートラル操作制御手段の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の非常用ニュートラル操作制御手段における通電パターン及びシフト＆セレクトレバーのシフト位置の変化を表す特性図である。

符号の説明

１ 変速操作装置
２ ケーシング
３ セレクト操作装置
４ シフト操作装置
４０ シフト操作ロッド
４１ 第１電磁ソレノイドアクチュエータ
４２ 第１電磁ソレノイドアクチュエータ
４１３、４２３ 電磁ソレノイド
４１１、４２１ 可動鉄心
４３ シフトストロークセンサ
５０ シフト＆セレクトレバー
５１〜５４ シフトブロック
５５ シフト＆セレクトスリーブ
５８ ニュートラルセンサ
６ コントロールシャフト

Claims (3)

1. 車両の変速機のシフト&セレクトレバー（５０）をシフト方向に移動させるシフト操作装置（４）であって、そのシフト操作装置（４）は、
   電磁ソレノイド（４１３）と可動鉄心（４１１）を有しシフト方向の一方向に前記シフト&セレクトレバー（５０）を駆動する第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）と、電磁ソレノイド（４２３）と可動鉄心（４２１）を有しシフト方向の反対方向に前記シフト&セレクトレバー（５０）を駆動する第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）と、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置に応じた検出値を出力するシフトストロークセンサ（４３）と、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置がニュートラル位置であることを検出するニュートラルセンサ（５８）とを備えており、さらに、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置を制御するシフト位置制御手段を備え、そのシフト位置が、前記シフトストロークセンサ（４３）の検出値に応じて前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）への通電量を変えることにより制御されるシフト操作装置（４）において、
   前記シフト位置制御手段は前記シフトストロークセンサが故障したときに作動する非常用ニュートラル操作制御手段を有し、その非常用ニュートラル操作制御手段が、
   前記シフトストロークセンサ（４３）が故障したときは、前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）のいずれか一方に所定時間通電した後、その通電を停止し、
   次いで、通電しなかった他方の電磁ソレノイドアクチュエータに所定幅のパルス状電流を所定周期で通電するとともに、通電した一方の電磁ソレノイドアクチュエータには、前記パルス状電流に対し逐次増大する位相遅れを持たせた所定幅のパルス状電流を通電し、
   前記ニュートラルセンサ（５８）により前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置がニュートラル位置であることを検出したときは、両方の電磁ソレノイドアクチュエータ（４１、４２）への通電を停止するよう構成されていることを特徴とするシフト操作装置。
2. 前記車両は運転者が操作するニュートラル指令信号を発信する手段を備えており、前記非常用ニュートラル操作制御手段が、前記ニュートラル指令信号が発信され、かつ、前記車両のブレーキが作動状態であるとき以外は、その作動を実行できないよう構成された請求項1記載のシフト操作装置。
3. 車両の変速機のシフト&セレクトレバーをシフト方向に移動させるシフト操作装置（４）が、
   電磁ソレノイド（４１３）と可動鉄心（４１１）を有しシフト方向の一方向に前記シフト&セレクトレバー（５０）を駆動する第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）と、電磁ソレノイド（４２３）と可動鉄心（４２１）を有しシフト方向の反対方向に前記シフト&セレクトレバー（５０）を駆動する第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）と、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置に応じた検出値を出力するシフトストロークセンサ（４３）と、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置がニュートラル位置であることを検出するニュートラルセンサ（５８）とを備えており、さらに、
   前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置を制御するシフト位置制御手段を備え、そのシフト位置が、前記シフトストロークセンサ（４３）の検出値に応じて前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）への通電量を変えることにより制御されるシフト操作装置（４）における、前記シフトストロークセンサ（４３）が故障したときのニュートラル操作の制御方法であって、
   前記シフトストロークセンサ（４３）が故障したときは、前記第１電磁ソレノイドアクチュエータ（４１）及び前記第２電磁ソレノイドアクチュエータ（４２）のいずれか一方に所定時間通電した後、その通電を停止し、
   次いで、通電しなかった他方の電磁ソレノイドアクチュエータに所定幅のパルス状電流を所定周期で通電するとともに、通電した一方の電磁ソレノイドアクチュエータには、前記パルス状電流に対し逐次増大する位相遅れを持たせた所定幅のパルス状電流を通電し、
   前記ニュートラルセンサ（５８）により前記シフト&セレクトレバー（５０）のシフト位置がニュートラル位置であることを検出したときは、両方の電磁ソレノイドアクチュエータ（４１、４２）への通電を停止することを特徴とするニュートラル操作の制御方法。

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