JP5237180B2 - 変速操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ等の駆動でマニュアル・トランスミッションを変速動作させる変速操作装置に関する。

近年燃料費の高騰、地球温暖化等の問題から、車両の燃費向上が叫ばれている。このため燃費性能に優れるマニュアル・トランスミッション車の自動変速化が進められている。

しかし、どのように優れた自動変速システムでもあっても、ツインクラッチ等の複雑な構造を使用しない限り、変速時に運転者に与える違和感は残存する。

これは、変速時に変速ギヤにトルクを掛けないようにするため、必ず動力が遮断されて車両の加速度が一旦零になることを免れず、変速完了後に招く運転者の意に反した車両の2次加速度が大きくなり、これが運転者の違和感となっている。

一方、ツインクラッチ等は構造が複雑で重く高価であり、燃費性能も通常のマニュアル・トアランスミッションに比べて劣るものであった。

特開２００５−２４１４４４号公報

解決しようとする問題点は、ツインクラッチ等の複雑な構造を使用しない限り、変速時に運転者に与える違和感は残存し、ツインクラッチ等は構造が複雑で重く高価であり、燃費性能も通常のマニュアル・トアランスミッションに比べて劣る点である。

本発明は、ツインクラッチ等を用いずに運転者の違和感を抑制するため、複数段の歯車組からなり噛合可動部の移動による結合を介し変速を行なわせ断続可能な発進クラッチの接続によりエンジンの出力を変速して伝達するマニュアル・トランスミッションと、前記噛合可動部を移動させる変速アクチュエータと、前記発進クラッチを断続させるクラッチ・アクチュエータと、エンジン回転を制御するアクセル・ペダルの操作を検出するアクセル・センサと、前記アクセル・センサの検出信号に基づき前記アクセル・ペダルの特定の操作態様に応じて前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させる変速制御部と、 を備えた変速操作装置であって、前記変速制御部に、前記アクセル・ペダルの特定の操作態様を設定し、前記変速制御部が、前記アクセル・センサの検出信号により前記特定の操作態様を満たすと判断した場合に前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させることを特徴とする。

本発明の変速操作装置は、複数段の歯車組からなり噛合可動部の移動による結合を介し変速を行なわせ断続可能な発進クラッチの接続によりエンジンの出力を変速して伝達するマニュアル・トランスミッションと、前記噛合可動部を移動させる変速アクチュエータと、前記発進クラッチを断続させるクラッチ・アクチュエータと、エンジン回転を制御するアクセル・ペダルの操作を検出するアクセル・センサと、前記アクセル・センサの検出信号に基づき前記アクセル・ペダルの特定の操作態様に応じて前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させる変速制御部と、 を備えた変速操作装置であって、前記変速制御部に、前記アクセル・ペダルの特定の操作態様を設定し、前記変速制御部が、前記アクセル・センサの検出信号により前記特定の操作態様を満たすと判断した場合に前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させる。

このため、運転者の意図に応じたアクセル操作により変速アクチュエータを動作させマニュアル・トランスミッションを変速させることができるから、変速完了後に車両の２次加速度が大きくなっても運転者に用意があり、違和感になることを抑制することができる。

マニュアル・トランスミッションを変速アクチュエータと共に示す断面図である。（実施例１） ガイド・プレートの平面図である。（実施例１） セレクト・プレートを主に示す一部を透視した平面図である。（実施例１） 変速操作装置のブロック図である。（実施例１） 変速操作装置を適用したステアリング・ホイールの正面図である。（実施例１） ステアリング・ホイールを変速コントローラと共に示す図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。（実施例１） 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視におけるステアリング・ホイールの断面図である。（実施例１） 変速操作部及び操作反力モータを示す正面図である。（実施例１） アクセル・ペダルの特定の操作態様を示すアクセル開度変化のタイムチャートである。（実施例１）

ツインクラッチ等を用いずに運転者の違和感を抑制するという目的を、アクセル・センサの検出信号に基づきアクセル・ペダルの特定の操作態様に応じて変速アクチュエータを動作させる変速制御部により実現した。

［マニュアル・トランスミッション］
図１は、本発明実施例１の変速操作装置を適用するマニュアル・トランスミッションを変速アクチュエータと共に示す断面図、図２は、ガイド・プレートの平面図、図３は、セレクト・プレートを主に示す一部を透視した平面図である。

図１で示すマニュアル・トランスミッション１は、本発明実施例の変速操作装置２により操作される。マニュアル・トランスミッション１は、複数段の歯車組からなりシンクロナイズ機構による同期を介した噛合可動部としてのカップリング・スリーブ３，５，・・の選択的な移動により変速を行なわせる構造である。

マニュアル・トランスミッション１は、一般的なマニュアル・トランスミッションに適用したものであり、シフト・レバー７を、運転者操作のものからリンク機構連動のものに変更した。

カップリング・スリーブ３，５の選択的な移動は、シフト・レバー７の動作により、シフト・ロッド９、シフト・フォーク１１，１３を介して行われる。

マニュアル・トランスミッション１には、エンジンからトルク伝達が行われ、その断続は、発進クラッチ１５により行われる。発進クラッチ１５は、クラッチ・アクチュエータ１７の動作で切断される構成となっている。クラッチ・アクチュエータ１７は、電動モータ及びギヤ機構などにより構成されている。但し、クラッチ・アクチュエータ１７として、電動モータ等以外の油圧動作の機構等を用いることもできる。

シフト・レバー７は、球面軸受け１９によりトランス・ミッション・ケース２１側に支持され、いわゆるＨパターンと呼ばれる操作形態により球面軸受け１９を中心にＸＹ方向に変速動作を行う構成である。シフト・レバー７の下端は、ストライキング・ロッド２０の一端側に結合され、ストライキング・ロッド２０の他端に、連携ロッド２２を介して前記シフト・ロッド９が連動構成されている。

従って、シフト・レバー７のＸ方向（紙面直交方向）の動作でストライキング・ロッド２０の回転を惹起し、連携ロッド２２を介してシフト・ロッド９を軸回転させ、セレクト操作が行なわれる。シフト・ロッド９のＹ方向の動きでストライキング・ロッド２０、連携ロッド２２を介してシフト・ロッド９を軸方向移動させ、シフト操作が行なわれる。

シフト・レバー７の動作は、変速アクチュエータであるシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５により行われる。

シフト・モータ２３は、後述するシフト連動ワイヤ４３と共にシフト変速アクチュエータ２４を構成し、セレクト・モータ２５は、後述するセレクト連動ワイヤ４５と共にセレクト変速アクチュエータ３０を構成する。

シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の回転は、変速制御部である変速コントローラ２６により制御される。変速コントローラ２６には、変速位置検出センサ２８及びアクセル・センサ１００からの検出信号が入力されるようになっている。

変速位置検出センサ２８は、カップリング・スリーブ３，５が変速位置に移動したことを検出するものである。すなわち、変速位置検出センサ２８は、ストライキング・ロッド２０の回転及び移動を検出し、この検出信号により変速コントローラ２６がマニュアル・トランスミッション１の変速段を判断する。

アクセル・センサ１００は、エンジン回転を制御するアクセル・ペダル１０２の操作を検出するものであり、回転角からアクセル開度を検出する。

前記シフト・レバー７を動作させると前記のようにカップリング・スリーブ３，５の選択的な移動が行われる。この移動は、ガイド・プレート２７によりガイドされる構成となっている。ガイド・プレート２７は、トランス・ミッション・ケース２１側に固定されている。

シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５は、本実施例において電動モータで構成され、車体側のモータ・ブラケット２９，３１に取り付けられている。両モータ２３，２５の出力軸３３，３５には、駆動アーム３７，３９が取り付けられている。駆動アーム３７，３９とシフト・レバー７，セレクト・プレート４１との間に、シフト連動ワイヤ４３，セレクト連動ワイヤ４５が介設されている。

シフト 連動ワイヤ４３及びセレクト連動ワイヤ４５は、ワイヤ・インナ４７，４９及びワイヤ・アウタ５１，５３からなっている。シフト連動ワイヤ４３は、後述するコイル・スプリング６１，６３と共に緩衝部５８を構成し、シフト反力を緩衝する。セレクト連動ワイヤ４５は、後述するコイル・スプリング７３，７５と共に待ち機構５６を構成し、一方のガイド部、例えば２速のガイド部８１等におけるセレクト動作の動作エネルギを蓄積する。

駆動アーム３７とシフト・レバー７との間では、シフト連動ワイヤ４３のワイヤ・インナ４７が、駆動アーム３７及びシフト・レバー７に結合部相対回転自在に結合されている。連動ワイヤ４７の一端側は、モータ・ブラケット２９の固定側である壁部５５を貫通し、壁部５５の両側でワイヤ・アウタ４３にばね受け５７，５９が固定されている。ばね受け５７，５９と壁部５５との間に、弾性体としてコイル・スプリング６１，６３が介設されている。ワイヤ・アウタ５１は、シフト連動ワイヤ４３の他端側において固定側であるトランス・ミッション・ケース２１側のワイヤ・ブラケット６５に固定されている。

駆動アーム３９とセレクト・プレート４１との間では、セレクト連動ワイヤ４５のワイヤ・インナ４９が、駆動アーム３９及びセレクト・プレート４１に結合部相対回転自在に結合されている。セレクト連動ワイヤ４５の一端側は、モータ・ブラケット３１の固定側である壁部６７を貫通し、壁部６７の両側でワイヤ・アウタ５３にばね受け６９，７１が固定されている。ばね受け６９，７１と壁部６７との間に、弾性体としてコイル・スプリング７３，７５が介設されている。ワイヤ・アウタ５３は、セレクト連動ワイヤ４５の他端側において固定側であるトランス・ミッション・ケース２１側のワイヤ・ブラケット７７に固定されている。

図２のように、ガイド・プレート２７は、６段変速用を示し、１〜６段のシフト・ポジションに応じた前進用のガイド部７９，８１，８３，８５，８７，８９と後退用のＲのガイド部９１とニュートラル用のガイド部９３とを備えている。なお、ガイド・プレート２７のガイド部の数は、マニュアル・トランスミッション１の段数に図示上厳密には一致していないが、実際の設計では厳密に一致させるものである。

このガイド・プレート２７により、シフト・レバー７を、前記変速アクチュエータであるシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５により動作させるとき、一方のガイド部、例えば２速のガイド部８１からニュートラル用のガイド部９３を介して他方のガイド部である３速のガイド部８３へシフト動作からセレクト動作を経てシフト動作させるようにガイドすることができる。すなわち、ガイド・プレート２７により、前進用のガイド部７９，８１，８３，８５，８７，８９と後退用のＲのガイド部９とへシフト・セレクト動作をガイドすることができる。

図３のように、セレクト・プレート４１は、セレクト部材を構成し、トランス・ミッション・ケース２１側にセレクト・プレート支持軸９５を介して回転自在に支持されている。セレクト・プレート４１には、第１，第２，第３，第４傾斜ガイド面９７，９９，１０１，１０３が設けられている。第１傾斜ガイド面９７は、変速段の２速から３速及び４速から５速へのシフト・アップのガイド、第２傾斜ガイド面９９は、５速から４速及び３速から２速へのシフト・ダウンのガイド、第３傾斜ガイド面１０１は、１速飛びの１速から３速及び３速から５速へのガイド、第４傾斜ガイド面１０３は、Ｒから１速へのガイド、１速飛びの６速から４速及び４速から２速への飛び変速のガイドを行う。

図３の変速パターンは、Ａ列に１速２速 、Ｂ列に３速４速、Ｃ列に５速６速、Ｄ列に後退のポジションＲを設定している。

図３では、セレクト・プレート４１によりシフト・レバー７が３速、４速間のニュートラル位置にあることを示している。なお、図３では、説明上、各変速段のシフト・レバー７を全て図示している。この状態では、シフト・モータ２３の正逆回転によりニュートラル位置Ｎから３速、４速の何れへもセレクト・プレート４１の動作なしにシフトさせることができる。１速−２速，３速−４速，５速−６速間でも、セレクト・プレート４１の動作なしにシフトさせることができる。

シフト・レバー７を２速から３速及び４速から５速、５速から４速及び３速から２速、１速飛びの１速から３速及び３速から５速、１速飛びの６速から４速及び４から２速、Ｒから１速へのシフト時は、セレクト・プレート４１が動作する。

例えば、２速から３速へのシフトでは、セレクト・モータ２５の設定値として２速から３速へのセレクト距離に応じた回転により駆動アーム３９を介してセレクト連動ワイヤ４５のワイヤ・インナ４９が引かれる。このワイヤ・インナ４９の引きによりセレクト・プレート４１がセレクト・プレート支持軸９５を中心に回転しようとしてシフト・レバー７をＸ方向へ付勢する。この付勢によりシフト・レバー７は、ガイド部８１内でＸ方向に押し付けられる。

同時にワイヤ・インナ４９の引きによりセレクト連動ワイヤ４５の湾曲が壁部６７及びワイヤ・ブラケット７７間で引き延ばされ、セレクト連動ワイヤ４５が全体的にモータ・ブラケット３１側へ移動する。このセレクト連動ワイヤ４５の移動によりコイル・スプリング７３が圧縮され、エネルギが蓄えられる。

また、シフト・モータ２３が２速から３速へのシフトのために回転するとセレクト連動ワイヤ４５のワイヤ・インナ４７が駆動アーム３７を介してＹ方向へ押し出される。このワイヤ・インナ４７の押し出しによりシフト・レバー７がガイド部８１内でＸ方向に押し付けられたままニュートラル位置Ｎ側へＹ方向へのみ移動する。

このＹ方向への移動によりシフト・レバー７がガイド部８１から外れるとセレクト・モータ２５側のコイル・スプリング７３が弾性復帰し、セレクト連動ワイヤ４５の湾曲が壁部６７及びワイヤ・ブラケット７７間で瞬時に元に戻り、セレクト・モータ２５が予め回転してワイヤ・インナ４９を押し出した量（セレクト距離）に応じてセレクト・プレート４１が瞬時に回転する。

このセレクト・プレート４１の回転によりシフト・レバー７が第１傾斜ガイド面９７に摺動ガイドされ、シフト・モータ２３の回転によるワイヤ・インナ４７の押し出しと相俟って、３速のガイド部８３へ向かってニュートラル用のガイド部９３を斜めに最短距離を移動し、且つ３速のガイド部８３へ入り込む。

従って、シフト・レバー７がシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５による駆動で操作されるにも関わらず、運転者がマニュアル操作で２速から３速へ素早くシフト・アップする最短の滑らかな移動軌跡を実現することができる。

これに対し、シフト・レバー７がシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５による駆動で操作されるとき、一般的にはシフト・レバー７が２速のガイド部８１内をＹ方向へ移動し、ニュートラル用のガイド部９３に位置したときＸ方向へ直角に３速側のニュートラル位置まで移動する。ここで再びＹ方向へ直角に移動して３速のガイド部８３内に位置決められる。このような移動により、シフト・レバー７は、鉤状のいわゆるＨパターンの移動軌跡を取る。

このシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の駆動によるシフト・レバー７の移動に際し、シフト・モータ２３は、ニュートラル位置で一旦停止し、セレクト・モータ２５がシフト・レバー７のＸ方向の移動のための駆動を開始する。このシフト・レバー７のＸ方向の移動のための駆動終了後、シフト・モータ２３がシフト・レバー７のＹ方向の移動のための駆動を開始する。

従って、素早いシフト操作のときにシフト・モータ２３に急激な加減速が要求される。このため、シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の急加減速のための大電力を必要とし、また慣性質量相当の大きなトルクがシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５に働く。結果として、現実的にはシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５による素早い変速動作は実現困難な状況となっていた。

この比較から明らかなように、本実施例では、シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５を用いたシフト・レバー７の操作でありながら、運転者の操作感に応じた的確、迅速な操作を行わせることが可能となる。

シフト・レバー７が２速から３速へ素早く移動し停止すると、ワイヤ・インナ４７に停止の際の駆動力及び反力が衝撃として伝達される。この場合、シフト連動ワイヤ４３の壁部５５及びワイヤ・ブラケット６５間での湾曲が若干縮み或いは延びることで上記同様にコイル・スプリング６３或いは６１が撓み、衝撃を吸収することができる。

すなわち、急激なレバー操作によりマニュアル・トランスミッション１の内部変速機構がシンクロナイズ機構に衝突するとき、操作系に加わる衝撃力を緩和するとともに、コイル・スプリング６１，６３によりシフト・モータ２３の運動エネルギをコイル・スプリング６１，６３の撓みエネルギに変換し、適正なシンクロナイズ加圧力と時間とを生み出し、スムーズで素早い変速動作を可能とする。

かかる動作は、４速から５速、５速から４速及び３速から２速、１速飛びの１から３速及び３速から５速、１速飛びの６速から４速及び４速から２速、Ｒから１速へのシフトにおいても連動ワイヤ４３，４５及びコイル・スプリング６１，６３，７３，７５、セレクト・プレート４１の第１，第２，第３，第４傾斜ガイド面９７，９９，１０１，１０３との共働によりほぼ同様に行われる。

［変速操作装置］
図４は、変速操作装置のブロック図、図５は、同変速操作装置を適用したステアリング・ホイールの正面図、図６は、ステアリング・ホイールを変速コントローラと共に示す図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視におけるステアリング・ホイールの断面図、図８は、変速操作部及び操作反力モータを示す正面図である。

図４のように、変速操作装置２は、前記変速コントローラ２６を備え、この変速コントローラ２６の入力ポートに、変速操作部１０５と、発進クラッチ・スイッチ１０７と、クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９と、飛びスイッチ１１１と、後退許可スイッチ１１３と、変位位置検出センサ２８と、エンジン回転数センサ１１４と、機能選択スイッチ１１６と、ニュートラル・スイッチ１１８と、アクセル・センサ１００とが接続されている。変速コントローラ２６の出力ポートには、操作反力モータ１１５と、シフト・モータ２３と、セレクト・モータ２５と、クラッチ・アクチュエータ１７と、エンジン・コントローラ１１７とが接続されている。

変速コントローラ２６は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、変速操作部１０５の変速操作信号に基づいて前記シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作を制御する。

また、変速コントローラ２６は、アクセル・センサ１００の検出信号に基づき前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様に応じて前記変速アクチュエータである前記シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作を制御する。

変速コントローラ２６は、本実施例においてクラッチ制御部でもあり、変速操作部１０５の変速操作信号の入力により発進クラッチ１５を切断動作させると共に変速操作部１０５の変速操作信号の入力終了により発進クラッチを接続動作させるようにクラッチ・アクチュエータ１７を制御する。

変速操作部１０５は、シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作を制御するために変速操作信号を出力可能であり、図５〜図８のように変速パドル部１１９及び変速回転角センサ１２１を備えている。

変速パドル部１１９は、アップ・パドル１２３及びダウン・パドル１２５を一体に形成したものであり、操作反力モータ１１５の駆動軸に取り付けられている。変速パドル部１１９には、アップ・パドル１２３側においてステアリング・ホイール・ボス１２９との間に図７のようにリターン・スプリング１２６が介設されている。変速パドル部１１９は、アップ・パドル１２３及びダウン・パドル１２５の何れを引き操作しても手を離せばリターン・スプリング１２６の付勢力により中立位置へ自動的に復帰する。

操作反力モータ１１５は、ステアリング装置におけるステアリング・ホイール１２７のステアリング・ホイール・ボス１２９に取り付けられている。

変速回転角センサ１２１は、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作による操作反力モータ１１５の駆動軸の正逆回転角を検出し、その回転角を変速コントローラ２６へ入力する。変速コントローラ２６は、変速回転角センサ１２１からの信号によりアップ・パドル１２３及びダウン・パドル１２５の操作量、操作速度を判断する。

変速コントローラ２６は、本実施例において操作反力制御部でもあり、前記カップリング・スリーブ３，５移動に際する反力に応じた操作反力を発生させるように前記操作反力モータ１１５を制御する。操作反力モータ１１５は、本実施例の操作反力発生部を構成し、例えば電動モータで構成されている。この操作反力モータ１１５は、前記変速操作部５のアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作に対し前記カップリング・スリーブ３，５移動に際する反力に応じた操作反力を付与可能となっている。

カップリング・スリーブ３，５移動に際する反力は、前記マニュアル・トランスミッション１のシンクロナイズ機構の作動に起因する。例えば、変速操作によりシンクロナイズ機構が働くとき操作反力モータ１１５が駆動され、駆動軸を介してアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５に操作反力を付与する。本実施例では、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作力に逆らうトルク又は振動トルクを操作反力として発生させる。

このため、シフト操作が終了していないことがアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５を介して手に伝わる。

操作反力制御部として変速コントローラ２６は、前記変速位置検出センサ２８がカップリング・スリーブ３，５の変速位置への移動を検出したとき前記操作反力を前記シンクロナイズ機構の作動に起因する反力より減少又は増大させる。操作反力を減少させるときは、負の力を発生させることもできる。

本実施例では、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作反力を減少させ、カップリング・スリーブ３，５がシンクロナイズ機構での同期後にシフト完了の情報を手に伝達することができる。

アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作反力を増大させる場合は、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作に対して操作反力モータ１１５により逆方向のトルクを発生させる。

変速回転角センサ１２１は、本実施例において操作状態検出センサでもあり、前記アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作力又は操作速度の少なくとも一方として、操作速度を検出する。操作速度は、変速回転角センサ１２１の検出する回転角から回転角速度が求められ、この回転角速度から回転速度すなわち操作速度が求められる。

変速制御部として変速コントローラ２６は、前記変速回転角センサ１２１が検出する前記アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作力又は操作速度の少なくとも一方として、操作速度に応じて前記シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作力又は動作速度の少なくとも一方として、動作速度を制御する。

すなわち、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５が早く操作されればその操作速度に応じてシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の回転速度が増大し、素早い動作が行われる。

発進クラッチ・スイッチ１０７は、クラッチ・パドル部１３１及びクラッチ回転角センサ１３３からなっている。クラッチ・パドル部１３１には、変速パドル部１１９と同様にステアリング・ホイール・ボス１２９との間に図７のようにリターン・スプリング１３５が介設されている。クラッチ・パドル部１３１を引き操作しても手を離せばリターン・スプリング１３５の付勢力により中立位置へ自動的に復帰する。

クラッチ・パドル部１３１の左右いずれかを引くと、クラッチ回転角センサ１３３が操作に応じた回転角を検知し、変速コントローラ２６へ出力する。変速コントローラ２６は、クラッチ制御部としてアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作とは無関係にクラッチ・アクチュエータ１７を制御し発進クラッチ１５を断続する。

クラッチ・パドル部１３１がゆっくりと操作されると発進クラッチ１５もこれに応じてゆっくりと断続され、クラッチ・パドル部１３１が早くと操作されると発進クラッチ１５もこれに応じて早く断続される。例えば、クラッチ・パドル部１３１を引いて発進クラッチ１５を切断した後、クラッチ・パドル部１３１を素早く離すと発進クラッチ１５は、素早く接続され、同ゆっくり離すと同徐々に接続される。

クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９、飛びスイッチ１１１、後退許可スイッチ１１３、機能選択スイッチ１１６、ニュートラル・スイッチ１１８は、ステアリング装置におけるステアリング・ホイール１２７のスポーク部１３６に設けられている。

クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９は、変速コントローラ２６による変速操作部１０５の変速操作に応じた発進クラッチ１５の断続制御をキャンセルするものであり、ＯＮ操作により変速操作部１０５を操作しても発進クラッチ１５は断続されず、ＯＦＦ操作により変速操作部１０５の変速操作により発進クラッチ１５が自動的に断続される。

飛びスイッチ１１１は、前記変速操作部１０５操作時に同時操作させることで前記変速制御部である変速コントローラ２６が前記シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作を制御して前記変速段を１速飛びに変速させる。例えば、１速飛びの１速から３速及び３速から５速、６速から４速及び４速から２速へのシフト・アップ、シフト・ダウンを行わせる。

後退許可スイッチ１１３は、前記変速操作部１０５操作時の同時操作の有無により前記変速制御部１０５が前記シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の動作を制御して前記変速段の後退段Ｒへの変速の許可及び禁止を選択する。例えば、変速操作部１０５操作時に後退許可スイッチ１１３を同時に操作してＯＮとしたときのみ変速コントローラ２６は、シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５を制御して後退段Ｒへの変速を許可する。

機能選択スイッチ１１６は、クラッチ制御部としての変速コントローラ２６とエンジン制御部としてのエンジン・コントローラ１１７とを選択して制御可能とする。

ニュートラル・スイッチ１１８は、変速位置がどのポジションにあっても、操作により直ちにニュートラルＮのポジションにシフトさせる。

エンジン回転数センサ１１４は、エンジンの回転数を検出して変速コントローラ２６へ入力する。

エンジン・コントローラ１１７は、車速信号など各種センサの入力によりエンジンを総合的に制御すると共に、変速操作部１０５の変速操作信号により変速コントローラ２６を介しエンジンの燃料カット又は点火カットを行う。

［変速操作］
変速操作は、後述する変速操作部１０５の、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作により行われる。

図３の変速パターンは、上記のようにＡ列 、B列、C列、Ｄ列を設定している。例えば、1速へのシフト・ダウンのためダウン・パドル１２５を引き付けると、変速操作信号として変速回転角センサ１２１の信号が変速コントローラ２６へ入力される。この信号の入力により、クラッチ・アクチェタ１７により発進クラッチ１５が自動的に切られる。同時に変速コントローラ２６から変速回転角センサ１２１の信号に応じた信号でシフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５に信号が出力され、シフト・レバー７が１速２速間へ移動すると共に1速側へシフト動作する。

このときシンクロナイズ機構が働いていると、ダウン・パドル１２５に操作反力が発生し、シフト動作が終了すると反力は消滅する。

ダウン・パドル１２５を放すと発進クラッチ１５が結合され、シフト・ダウン操作が終了する。

次にシフト・アップのため、アップ・パドル１２３を引き付けると、同様に発進クラッチ１５が自動的に切れ、シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５が逆回転し、シフト・レバー７を２速に移動させる。アップ・パドル１２３を放せば、発進クラッチ１５が自動的に接続され、シフト・アップが終了する。

アップ・パドル１２３を再び引き付けると、発進クラッチ１５が切れると共にシフト・レバー７は、シフト・モータ２３及びセレクト・モータ２５の駆動により上記のように３速へ円滑に移動する。アップ・パドル１２３を放せば発進クラッチ１５が接続され、３速へのシフト・アップは終了する。

なお、既存のマニュアル・トランスミッションへの適用では、２速から３速への変速時、始めにシフト・モータ２３のみ作動させ、シフト・レバー７がＮ位置へ移動したことを位置センサーが検出し、この検出によりセレクト・モータ２５が回転を始め、シフト・レバー７をＡ列からＢ列に移動させるように動作させることも可能である。さらにＮ位置からはシフト・モータ２３によりシフト・レバー７が３速に移動し、アップ・パドル１２３を放せば発進クラッチ１５が接続され、シフト・アップは終了する。

［アクセル・ペダル・シフト］
図９は、アクセル・ペダルの特定の操作態様を示すアクセル開度変化のタイムチャートである。

図９のように、変速コントローラ２６は、前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として一定時間内にアクセル開度θが全閉となる場合に、前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５により前記マニュアル・トランスミッション１をシフト・アップさせる。

また本実施例において、変速コントローラ２６は、前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として一定時間内にアクセル開度θが一定以上に大きくなってから収束する場合に、前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５により前記マニュアル・トランスミッション１をシフト・ダウンさせる。

シフト・アップの一例としては、一定時間であるＴｕ１−Ｔｕ２間に任意のアクセル開度θｕｘ１よりアクセル全閉θｍｉｎとなることをアクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として変速コントローラ２６に設定する。

この設定により、アクセル・ペダル１０２を少し踏み込んで離せば（アクセル全閉θｍｉｎ）変速コントローラ２６の制御により発進クラッチ１５が切られ、マニュアル・トランスミッション１が１速にシフト・アップされ、次いで発進クラッチ１５が接続される。

この接続により、アクセル・ペダル１０２を踏み込めば、１速での走行を行うことができる。なお、１速へのシフトは、アップ・パドル１２３を用いて行わせることもできる。

１速での走行においてアクセル・ペダル１０２を離せば変速コントローラ２６の制御により発進クラッチ１５が切られ、マニュアル・トランスミッション１が２速にシフト・アップされ、次いで発進クラッチ１５が接続される。

この接続により、アクセル・ペダル１０２を踏み込めば、２速での走行を行うことができる。

同様に、アクセル・ペダル１０２の操作により３速、４速、５速、６速へとシフト・アップさせることができる。

このように、シフト・アップをアクセル・ペダル１０２のアクセル全閉θｍｉｎへの戻しにより行わせるが、一般的なマニュアル操作によるシフト・アップにおいても、変速時は必ずアクセル・ペダル１０２をアクセル全閉θｍｉｎに戻すため、２〜６速へのシフト・アップにおけるアクセル操作としては、何ら変更されることはない。

しかも、アクセル・ペダル１０２のアクセル全閉θｍｉｎへの戻しは、運転者の意志によるため、例え２次加速度が大きくても運転者が違和感を覚えることが抑制される。

また、アクセル・ペダル１０２の操作に集中することができ、変速後にアクセル・ペダル１０２の踏み込み操作に迅速に移行することができる。このため、加速も円滑に行われ、運転者が違和感を覚えることが抑制される。

シフト・ダウンの一例としては、一定時間であるＴｄ１−Ｔｄ２間に任意のアクセル開度θｄｘ１より設定点θｄｘ２を上回り、一定時間であるＴｄ２−Ｔｄ３間に設定点θｄｘ３となることをアクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として変速コントローラ２６に設定する。

この設定により、例えば４速走行中にアクセル・ペダル１０２を急激に踏み込んでから戻してシフト・ダウンの操作態様を満たすと、変速コントローラ２６の制御により発進クラッチ１５が切られ、マニュアル・トランスミッション１が３速にシフト・ダウンされ、次いで発進クラッチ１５が接続される。

この接続により、アクセル・ペダル１０２を踏み込めば、４速から３速へシフト・ダウンさせて高速走行などでの加速走行を行わせることができる。

同様に、その他の変速位置において同様の操作によりシフト・ダウンさせることができる。

一般に、アクセル・ペダル１０２の急激な踏み込み操作により加速感が得られないとき、運転者はシフト・ダウンの必要性を感じ、アクセル・ペダル１０２を一旦戻し、シフト・ダウンを行うことがある。

したがって、図９で示すシフト・ダウンの態様は、一般的なマニュアル操作によるシフト・ダウンにおけるアクセル操作に近似し、シフト・ダウンにおけるアクセル操作として、運転者の違和感を抑制することができる。

しかも、シフト・ダウンにより２次加速度が大きくても運転者の意志によるため違和感を覚えることが抑制される。

また、アクセル・ペダル１０２の操作に集中することができ、シフト・ダウン後にアクセル・ペダル１０２の踏み込み操作へ迅速に移行することができる。このため、加速も円滑に行われ、運転者が違和感を覚えることが抑制される。

なお、シフト・ダウンは、一般のキック・ダウン・スイッチの構成を採用することもできる。

また、アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として変速コントローラ２６に設定するのは、シフト・アップ、シフト・ダウンの他、ニュートラル等も同様に行わせることができる。

このように、変速が運転者の意思により行われるので、変速時の違和感を運転者に与えない。また実施例の変速操作装置２は、車両停止のための減速時や、長い下り坂等の場合、変速コントローラ２６がエンジン回転、アクセル開度等を判断し、運転者の意思が無くても自動的に変速する等の完全自動機能化することもできる。

すなわち、車両の走行状態を検出する走行状態検出部としてのエンジン回転数センサ１１４、アクセル・センサ１００等を備え、前記変速コントローラ２６は、長い下り坂走行などの車両の走行状態を考慮して前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５の動作を行わせ、完全自動機能化することができる。

本実施例の変速操作装置によれば、変速のための シフト・レバーやクラッチ・ペタルの操作を不要とし又は少なくし、その上運転者に変速時の違和感を与えない。

また従来のマニュアル・トランスミッションをベースとするため、安価であり、オートマチック・トランスミッションに比べ、効率が良く燃費が良いことは周知の事実である。

さらに、ツインクラッチ等を使用せず、構造が簡単で軽量且つ安価である。

［操作反力］
通常、マニアル・トランスミッションには、変速を円滑にするため慣性タイプの同期装置（シンクロナイズ機構）が装着されている。このため同期が終了するまで、カップリング・スリーブ３，５は所定位置にとどまりシフト操作は終了しない。従ってシフト・ロッド９及びシフト・フォーク１１，１３も所定の位置に停止している。この状態を変速位置検出センサ２８が検出し、変速コントローラ２６の制御により操作反力モータ１１５がアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作力に逆らうトルクまたは振動トルクを発生させる。このためシフト操作が終了していないことがアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５を介して手に伝わる。

同期が完了し、カップリング・スリーブ３，５、シフト・ロッド９、シフト・フォーク１１，１３が所定の位置に移動すると、変速位置検出センサ２８の検出に応じて変速コントローラ２６が操作反力モータ１１５を制御してトルクを減少させるかまたは逆方向のトルクを発生させ、シフト完了の情報を手に伝達する。

［クラッチ断続］
変速時、カップリング・スリーブ３，５の噛み合いクラッチ部分に負荷トルクが存在していると、摩擦力により噛み合いクラッチを操作できない。またシンクロナイズ機構による同期も難しい。従って、変速時には上記のように一時的に発進クラッチ１５を切り離し、トルクを消滅させる必要がある。この場合の発進クラッチ１５の断接は素早く行う必要がある。また車両の発進時は切り離された発進クラッチ１５を滑らせながら徐々に結合する必要がある。微速運転の場合は、発進クラッチ１５を滑らせるいわゆる半クラッチを使用する必要がある。このように使用状況により、発進クラッチ１５の結合スピードは使い分ける必要がある。

本実施例の場合、変速操作部５を操作すると、直ちに変速回転角センサ１２１の検出信号が変速コントローラ２６に送られ、クラッチ・アクチェタ１７を作動させ、発進クラッチ１５を切り離す。このため、変速部の負荷トルクが消滅し上記変速動作をスムーズに行うことができる。

変速動作終了後、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５を放してゆくと、その動きを変速回転角センサ１２１が細かく検出する。この検出に応じて変速コントローラ２６がクラッチ・アクチェタ１７に出力し、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の動きに連動して発進クラッチ１５の接続を行わせることができる。

従って、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５から指を素早く放せば、発進クラッチ１５は素早く接続され、ゆっくり放せば徐々に接続される。すなわち、上記したように素早い変速操作、緩やかな発進、急発進等に必要なクラッチ操作を自由に使い分けることができる。

更に発進クラッチ専用の発進クラッチ・スイッチ１０７を設けることで、シフト操作せず発進クラッチ１５のみの断接をし、或いは半クラッチ状態を作り出すことも可能である。また従来のクラッチ・ペタルをそのまま残す組み合わせも可能である。このため熟練したドライバーの技量を十分に生かすことが可能である。

更に、エンジン回転角センサ１１４の検出によるエンジン回転数が設定値以下になると、変速コントローラ２６からクラッチ・アクチェタ１７に信号が送られ、発進クラッチ１５が切り離され、エンストを防止することができる。また後退速Ｒにシフトされた等、特定の場合、クラッチ・アクチェータ１７にエンジン回転数に感応した出力命令、例えば、エンジン回転数の２乗に比例したクラッチ結合力を発揮するようなエネルギを与えるようにして自動発進クラッチとすることもできる。

［クラッチ・キャンセル等］
クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９は、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５を操作しても発進クラッチ１５が反応しないように切り替えるためのものである。クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９を操作せずＯＦＦであるときは、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作及び発進クラッチ１５の断続が連動する。クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９を操作してＯＮにすると、アップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５の操作及び発進クラッチ１５の断続が連動しないポジションに切り替えることができる。

上記したように変速時には噛み合いクラッチ部への負荷トルクを排除する必要があり通常それは発進クラッチ１５の操作により行う。しかし、レース等で、すばやい変速が必要なとき、発進クラッチ１５を切り離し、再び結合していると無駆動時間が長くなりタイムロスにつながる。

このような場合、一般的に発進クラッチ１５は接続させたまま、アクセル操作等で負荷を抜き一瞬にシフト動作を終了するような高度なテクニックが使用される。

この高度なテクニックに対応可能にするためクラッチ・キャンセル・スイッチ１０９を設け、上記連動、非連動を使い分けできるようにする。

他に、クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９に複数のポジションを設けて、発進時のみアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５と発進クラッチ１５とが連動させ、或いはシフト・ダウン時のみ連動させる構成にすることも可能である。

機能選択スイッチ１１６の操作により、変速コントローラ２６によるアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５と発進クラッチ１５との連動、エンジン・コントローラ１１７による制御とを選択することができる。この場合、エンジン・コントローラ１１７は、前記変速操作部１０５の変速操作信号によりエンジンの燃料カット又は点火カットを行なわせることが可能である。

運転状態を検知しプログラム制御によりアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５と発進クラッチ１５との最適な連動を自動的に切り替えるようにすることもできる。

後退許可スイッチ１１３の同時操作時のみ後退速へシフト・ダウンさせることができる。例えば３速、２速、１速、ニュトラルＮと順次シフト・ダウンし、続けてダウン・パドル１２５を操作をしても、後退許可スイッチ１１３を同時に操作しない限り、後退速Ｒへシフト操作することができない。

ニュートラル・スイッチ１１８を操作すると、直ちにクラッチ・アクチェタ１７及びシフト・モータ２３が駆動され、変速位置がどのポジションにあってもニュートラルＮのポジションにシフトされる。

飛びスイッチ１１１を操作してアップ・パドル１２３又はダウン・パドル１２５を操作すると、一段飛び越してシフト・アップ又はシフト・ダウンさせることができる。

なお、クラッチ・キャンセル・スイッチ１０９、飛びスイッチ１１１、後退許可スイッチ１１３、機能選択スイッチ１１６、ニュートラル・スイッチ１１８は、選択的に或いは全てを省略することができる。

［実施例１の効果］
本発明実施例１の変速操作装置２は、複数段の歯車組からなりカップリング・スリーブ３，５，・・の移動による結合を介し変速を行なわせ断続可能な発進クラッチ１５の接続によりエンジンの出力を変速して伝達するマニュアル・トランスミッション１と、前記カップリング・スリーブ３，５，・・を移動させるシフト・モータ２３、セレクト・モータ２５と、前記発進クラッチ１５を断続させるクラッチ・アクチュエータ１７とを備えた変速操作装置２において、エンジン回転を制御するアクセル・ペダル１０２の操作を検出するアクセル・センサ１００と、前記アクセル・センサ１００の検出信号に基づき前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様に応じて前記クラッチ・アクチュエータ１７及びシフト・モータ２３、セレクト・モータ２５を動作させる変速コントローラ２６とを備えた。

シフト・アップの一例としては、一定時間であるＴｕ１−Ｔｕ２間に任意のアクセル開度θｕｘ１よりアクセル全閉θｍｉｎとなることをアクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として変速コントローラ２６に設定する。

シフト・ダウンの一例としては、一定時間であるＴｄ１−Ｔｄ２間に任意のアクセル開度θｄｘ１より設定点θｄｘ２を上回り、一定時間であるＴｄ２−Ｔｄ３間に設定点θｄｘ３となることをアクセル・ペダル１０２の特定の操作態様として変速コントローラ２６に設定する。

このため、運転者の意図に応じたアクセル操作によりシフト・モータ２３、セレクト・モータ２５を動作させマニュアル・トランスミッション１を変速させることができるから、変速完了後に車両の２次加速度が大きくなっても運転者に用意があり、違和感になることを抑制することができる。

また、アクセル・ペダル１０２の操作に集中することができ、シフト・ダウン後にアクセル・ペダル１０２の踏み込み操作へ迅速に移行することができる。このため、加速も円滑に行われ、運転者が違和感を覚えることが抑制される。

前記変速コントローラ２６は、前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様が一定時間内にアクセル開度が全閉θｍｉｎとなる場合に前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５により前記マニュアル・トランスミッション１をシフト・アップさせる。

このように、シフト・アップをアクセル・ペダル１０２のアクセル全閉θｍｉｎへの戻しにより行わせるが、一般的なマニュアル操作によるシフト・アップにおいても、変速動作時は必ずアクセル・ペダル１０２をアクセル全閉θｍｉｎに戻すため、２〜６速へのシフト・アップにおけるアクセル操作としては、何ら変更されることはない。

しかも、アクセル・ペダル１０２のアクセル全閉θｍｉｎへの戻しは、運転者の意志によるため、例え２次加速度が大きくても運転者が違和感を覚えることが抑制される。

また、アクセル・ペダル１０２の操作に集中することができ、変速後にアクセル・ペダル１０２の踏み込み操作に迅速に移行することができる。このため、加速も円滑に行われ、運転者が違和感を覚えることが抑制される。

前記変速コントローラ２６は、前記アクセル・ペダル１０２の特定の操作態様が一定時間内にアクセル開度が一定以上に大きくなってから収束する場合に前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５により前記マニュアル・トランスミッション１をシフト・ダウンさせる。

このように、シフト・ダウンをアクセル・ペダル１０２の急激な踏み込み操作と、その時運転者がシフト・ダウンの必要性を感じ、アクセル・ペダル１０２を戻し、シフト・ダウンするアクセル操作は、一般的なマニュアル操作によるシフト・ダウンにおけるアクセル操作に近似し、シフト・ダウンにおけるアクセル操作として、運転者の違和感を抑制することができる。

しかも、シフト・ダウンにより２次加速度が大きくても運転者の意志によるため違和感を覚えることが抑制される。

また、アクセル・ペダル１０２の操作に集中することができ、シフト・ダウン後にアクセル・ペダル１０２の踏み込み操作へ迅速に移行することができる。このため、加速も円滑に行われ、運転者が違和感を覚えることが抑制される。

前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５は、運転者のマニュアル操作により前記カップリング・スリーブ３，５，・・を移動させるためにシフト・レバー７をシフト動作又はシフト・セレクト動作させる。

このため、シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５のマニュアル操作も可能とし、より汎用性が向上する。

走行状態検出部としてのエンジン回転数センサ１１４、アクセル・センサ１００等を備え、前記変速コントローラ２６は、長い下り坂走行などの車両の走行状態を考慮して前記シフト・モータ２３、セレクト・モータ２５の動作を行わせ、完全自動機能化することができる。
[その他]
上記実施例では、シンクロナイズ機構を備えたマニュアル・トランスミッション１としたが、シンクロナイズ機構を備えず、ドグ・クラッチを噛合可動部とし、その移動による結合を介し変速を行なわせるマニュアル・トランスミッションにも適用することができる。

実施例では、動力源として電動モータを使用しているが、その他油圧、空圧、それらの電動との組み合わせも可能である。

１ マニュアル・トランスミッション
２ 変速操作装置
３，５ カップリング・スリーブ
７ シフト・レバー
２３ シフト・モータ
２４ シフト変速アクチュエータ
２５ セレクト・モータ
２６ 変速コントローラ（変速制御部）
３０ セレクト変速アクチュエータ
１００ アクセル・センサ
１０２ アクセル・ペダル

Claims (5)

1. 複数段の歯車組からなり噛合可動部の移動による結合を介し変速を行なわせ断続可能な発進クラッチの接続によりエンジンの出力を変速して伝達するマニュアル・トランスミッションと、
   前記噛合可動部を移動させる変速アクチュエータと、
   前記発進クラッチを断続させるクラッチ・アクチュエータと、
   エンジン回転を制御するアクセル・ペダルの操作を検出するアクセル・センサと、
   前記アクセル・センサの検出信号に基づき前記アクセル・ペダルの特定の操作態様に応じて前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させる変速制御部と、
   を備えた変速操作装置であって、
   前記変速制御部に、前記アクセル・ペダルの特定の操作態様を設定し、
   前記変速制御部が、前記アクセル・センサの検出信号により前記特定の操作態様を満たすと判断した場合に前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させる、
   ことを特徴とする変速操作装置。
2. 請求項１記載の変速操作装置であって、
   前記変速制御部に、前記アクセル・ペダルの操作によるアクセル開度が一定時間内に全閉となることを前記特定の操作態様として設定し、
   前記変速制御部が、前記特定の操作態様を満たすと判断した場合に前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させ前記マニュアル・トランスミッションをシフト・アップさせる、
   ことを特徴とする変速操作装置。
3. 請求項１又は２記載の変速操作装置であって、
   前記変速制御部に、前記アクセル・ペダルの操作によるアクセル開度が一定時間内に一定以上に大きくなってから収束することを前記特定の操作態様として設定し、
   前記変速制御部が、前記特定の操作態様を満たすと判断した場合に前記クラッチ・アクチュエータ及び変速アクチュエータを動作させ前記マニュアル・トランスミッションをシフト・ダウンさせる、
   ことを特徴とする変速操作装置。
4. 請求項１〜３の何れか1項記載の変速操作装置であって、
   前記変速アクチュエータは、運転者のマニュアル操作により前記噛合可動部を移動させるためにシフト・レバーをシフト動作又はシフト・セレクト動作させる、
   ことを特徴とする変速操作装置。
5. 請求項１〜４の何れか1項記載の変速操作装置であって、
   車両の走行状態を検出する走行状態検出部を備え、
   前記変速制御部は、前記車両の走行状態を考慮して前記変速アクチュエータの動作を行わせる、
   ことを特徴とする変速操作装置。

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