以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
<第1の実施の形態>
図1を参照して、本実施の形態に係る変速機の制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、エンジン150で発生した駆動力が、クラッチ200、変速機100、デファレンシャルギヤ400およびドライブシャフト402を介して車輪404に伝達されることにより走行する。エンジン150、クラッチ200および変速機100は、ECU(Electronic Control Unit)500により制御される。本実施の形態に係る変速機の制御装置は、ECU500において実行されるプログラムにより実現される。
エンジン150は、ガソリンエンジンである。なお、ガソリンエンジンの代わりに、ディーゼルエンジンであってもかまわない。クラッチ200は、エンジン150のクランクシャフト600に連結されている。クラッチ出力軸202は、スプライン310を介して変速機100の入力軸302に連結されている。
変速機100は、常時噛み合い式のギヤトレーンから構成されている。変速機100における変速段の選択について詳細は後述するが、アクチュエータ304,305によりシフトフォークシャフトを選択、摺動させることにより行なわれる。アクチュエータ304,305は、油圧により作動するものであってもよく、電力により作動するものであってもよい。本実施の形態において、アクチュエータ304,305は、たとえば、電動モータである。
ECU500には、アクセル開度センサ502、ポジションセンサ504、車速センサ506、タイミングロータ508の外周に対向して設けられたクランクポジションセンサ510、入力軸回転数センサ512および出力軸回転数センサ514から信号が送信される。
アクセル開度センサ502は、アクセルペダルのアクセル開度を検出する。ポジションセンサ504は、シフトレバーのシフトポジションを検出する。たとえば、運転者により変速段の変更に対応するシフトレバーの操作が行なわれると、変速指令がECU500に送信される。車速センサ506は、車速を検出する。クランクポジションセンサ510はエンジン回転数NEを検出する。入力軸回転数センサ512は、変速機100の入力軸302の回転数NIを検出する。出力軸回転数センサ514は、変速機100の出力軸306の回転数NOを検出する。
ECU500は、これらのセンサから送信された信号、メモリ(図示せず)に記憶されたプログラムおよびマップなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ECU500は、エンジン100、クラッチ200、変速機100およびアクチュエータ304,305を制御する。
図2を参照して、本実施の形態において変速機100は、筐体としての変速機ケース101と、変速機ケース101の端部に取付けられたコントロールカバー102と、変速機ケース101内部を貫通し、矢印141で示す方向にスライド可能であり、かつ矢印142で示す方向に回動可能であるシフトセレクトレバー103とを有する。
変速機100は、車両の走行状態に応じてエンジンの回転速度および回転トルクを変換して駆動輪に伝える装置である。変速機100の本体を構成する変速機ケース101は金属製であり、さまざまな構成部品が取付けられる。変速機ケース101は内部空間101iを有し、この内部空間101iを封止するようにコントロールカバー102がボルトにより変速機ケース101に取付けられている。
変速機ケース101およびコントロールカバー102に保持されるように、内部空間101iにシフトセレクトレバー103が配置される。シフトセレクトレバー103はスライドボールベアリング111によりコントロールカバー102に保持され、かつスライドボールベアリング112により変速機ケース101に保持される。シフトセレクトレバー103は棒状部材であり、変速機ケース101を貫通するように配置される。
スライドボールベアリング111,112は、シフトセレクトレバー103を矢印141で示す方向にスライド可能に、かつ矢印142で示す方向に回動可能に保持する。したがって、内部空間101iにおいてシフトセレクトレバー103はスライドすることが可能で、かつ回動することが可能であり、シフトセレクトレバー103が動作すると、この動作に応じてシフトセレクトレバー103に取付けられた各構成部材も動作する。
シフトセレクトレバー103が変速機ケース101から取出された部分では、シフトセレクトレバー103はゴム製のブーツ113に覆われている。ブーツ113はシフトセレクトレバー103の端部を保護して、外部から内部空間101i内へ塵や水分などが混入することを防止する役割を果たす。シフトセレクトレバー103が矢印141で示す方向にスライドするため、このスライド量を吸収すべく、ブーツ113は矢印141で示す方向に伸縮自在に設けられる。
シフトアウターレバー129がシフトセレクトレバー103の端部に取付けられる。このシフトアウターレバー129と、アクチュエータ304,305とがギヤ等を介して回転方向およびスライド方向に移動可能になるように設けられる。
すなわち、アクチュエータ304,305は、シフトアウターレバー129を介してシフトセレクトレバー103を回転方向(矢印142で示す方向)およびスライド方向(矢印141で示す方向)に移動させる。
アクチュエータ304は、ECU500からの制御信号に基づいて、シフトアウターレバー129を回転させて、シフトセレクトレバー103を回転方向に移動させる。また、アクチュエータ305は、ECU500からの制御信号に基づいて、シフトアウターレバー129をスライド方向に移動させて、シフトセレクトレバー103をスライド方向に移動させる。なお、アクチュエータ304,305は、直接シフトセレクトレバー103を回転方向およびスライド方向に移動させるように設けられてもよい。
シフトセレクトレバー103の端部には、シフトアシスト機構であるマスダンパ114が取付けられる。マスダンパ114は、シフトセレクトレバー103のシフト(回転)方向の荷重を補助させる働きがあるため、トランスミッション内部におけるギヤの噛み合いをスムーズに行なえ、かつ、シフト時の各部で発生する金属接触による振動を室内へ伝えることを防止できる。
シフトセレクトレバー103には、インナーレバーNo.1(第1インナーレバー128)が固定されている。第1インナーレバー128はスロテッドピン118によりシフトセレクトレバー103に固定されており、シフトセレクトレバー103とともに矢印141で示す方向にスライドし、かつ矢印142で示す方向に回動する。第1インナーレバー128は3つのシフトヘッド120,121,122のいずれかに係合し、シフトヘッド120,121,122のいずれかを所定の方向にスライドさせることが可能である。
図2では、第1インナーレバー128が中央の3速−4速用のシフトヘッド121に係合している。第1インナーレバー128はロックボールアッシ105と接触している。ロックボールアッシ105は、各変速段における第1インナーレバー128の位置を位置決めするための部材である。ロックボールアッシ105は変速機ケース101に固定されている。
第1インナーレバー128を覆うようにインターロックプレート104がシフトセレクトレバー103に嵌め合わせられている。シフトセレクトレバー103の外周にインターロックプレート104が嵌まり合っており、インターロックプレート104はシフトセレクトレバー103に対して自由に回転することが可能となる。
インターロックプレート104が第1インナーレバー128と接触しており、第1インナーレバー128がインターロックプレート104のスライド方向の移動(矢印141方向の移動)を規制する。このため、シフトセレクトレバー103が矢印141で示す方向に移動すれば、この移動に伴い、第1インナーレバー128およびインターロックプレート104も矢印141で示す方向に移動する。
これに対して、矢印142で示す回動方向については、インターロックプレート104はシフトセレクトレバー103の回動に従わず、シフトセレクトレバー103と別の動作をすることが可能とされる。
インターロックプレート104は二重噛み合い防止装置であり、第1インナーレバー128が2つのシフトヘッドを選択することを防止する役割を果たす。図2では、両端のシフトヘッド120,122をインターロックプレート104が押えているため、これらのシフトヘッド120,122を第1インナーレバー128が駆動させることを防止できる。
インターロックプレート104に隣接するように、スロテッドピン117によりインナーレバーNo.2(第2インナーレバー106)が固定されている。ゲートプレートとしての第2インナーレバー106は中心部に穴の開いたドーナツ形状であり、この穴にシフトセレクトレバー103が嵌め合わせられている。第2インナーレバー106はハイ側セレクトスプリング115により付勢されている。
ハイ側セレクトスプリング115はセレクトスプリングシート138と第2インナーレバー106とに接触し、第2インナーレバー106およびシフトセレクトレバー103をセレクトスプリングシート138から遠ざかる方向に付勢する。ハイ側セレクトスプリング115はコイルばねにより構成される。
セレクトインナーレバー107が第2インナーレバー106と反対側に設けられる。セレクトインナーレバー107はシフトセレクトレバー103を受入れ、かつスロテッドピン119によりシフトセレクトレバー103に固定される。セレクトインナーレバー107はロー側セレクトスプリング116に接触しており、ロー側セレクトスプリング116はセレクトスプリングシートに接触している。ロー側セレクトスプリング116はセレクトインナーレバー107およびシフトセレクトレバー103を、セレクトスプリングシートから遠ざかる方向に付勢している。
変速機ケース101には係合部としてのゲートピン108を支持するための支持部130が取付けられている。支持部130は変速機ケース101に捩じ込まれていてもよく、または変速機ケース101に圧入されていてもよい。支持部130の先端のピン形状部分がゲートピン108である。
第2インナーレバー106の表面には複数本のゲート溝110が形成されており、ゲート溝110は変速機のシフトゲートパターンに従った形状となっている。各変速段に変速されると、支持部130のゲートピン108がゲート溝110に嵌まり合う。これにより、シフト後のセレクト方向(矢印141で示す方向)のシフトセレクトレバー103のガタを防止することが可能となっている。本実施の形態においてゲートプレートである第2インナーレバー104に形成されたゲート溝110がシフトセレクトレバーの移動範囲を制限するシフトゲートに対応する。
1速−2速用のシフトヘッド122は、1速−2速用のフォークシャフト125を保持している。3速−4速用のシフトヘッド121は、3速−4速用のフォークシャフト124を保持している。5速−リバース用のシフトヘッド120は、5速−リバース用のフォークシャフト123を保持している。それぞれのフォークシャフト123,124,125は互いに平行に延びており、フォークシャフト123,124,125の延びる方向はシフトセレクトレバー103の延びる方向とほぼ直交する方向であり、かつエンジンの回転軸(クランクシャフト)とほぼ平行な方向とされる。
フォークシャフト124は3速−4速用のシフトフォーク126を保持している。フォークシャフト125は、1速−2速用のシフトフォーク127を保持している。それぞれのシフトフォーク126,127はハブスリーブを保持しており、シフトフォーク126,127がハブスリーブを前後方向に移動させることで変速が行なわれる。すなわち、本実施の形態において変速機100は、シンクロメッシュ機構を用いた常時噛み合い式のものである。なお、シンクロメッシュ機構として、キータイプ、サーボタイプ(ポルシェタイプ)、ピンタイプ、コンスタントロード型などのさまざまな機構を採用することが可能である。
図3に示すように、図2中の矢印IIで示す方向から見たゲートプレートの平面図において、第2インナーレバー106のゲートプレート106aは、複数本のゲート溝110を有する。ゲート溝110は、1速用溝131、2速用溝132、3速用溝133、4速用溝134、5速用溝135および後退用溝136を有する。この実施の形態では、5速の変速機を示しているが、これに限定されるものではなく、さらに少ない段数(たとえば4速)または多い段数(6速)などの変速機に本発明を適用することが可能である。また、図3ではニューラル状態を示している。
1速用溝131、3速用溝133および5速用溝135は互いに隣接するように配置される。2速用溝132、4速用溝134および後退用溝136は互いに隣接するように配置される。1速用溝131から5速用溝131から135および後退用溝136は、図3で示すように平行に形成され、各溝におけるニュートラル側角部は面取りされた形状である。また、この実施の形態では第2インナーレバー106にゲート溝110を形成する構成を示しているが、これに限られるものではなく、シフトセレクトレバー103の表面にゲート溝110を設けてもよい。あるいは、支持部130側にゲート溝が形成され、第2インナーレバー106側にゲートピンが形成されるようにしてもよい。
図4に示すように、図2中のIII−III線に沿った断面図において、インターロックプレート104は、平坦部104aと、平坦部104aに連なる凹部104bとを有する。インターロックプレート104の中央部に切欠きが設けられており、この切欠きに第1インナーレバー128が嵌まり合っている。
第1インナーレバー128はシフトヘッド120から122のいずれかに係合し、これらのシフトヘッド120から122をフォークシャフト123から125の延びる方向にスライドさせることが可能である。このシフトヘッド120から122のスライドに伴い、シフトヘッド120から122に連結されたそれぞれのフォークシャフト123から125もスライドする。
次に、図2で示す変速機100の変速動作について説明する。図5に示すように、1速へのシフト時のインターロックプレート104および第1インナーレバー128の断面図において、まず1速にシフトする段階では、シフトセレクトレバー103がアクチュエータ304,305により移動されることにより、インターロックプレート104および第1インナーレバー128が動き、第1インナーレバー128が1速−2速用のシフトヘッド122に係合する。シフトヘッド122に係合した第1インナーレバー128は図5の上方向へ移動する。互いにほぼ平行に延びるフォークシャフト123,124,125は、それぞれシフトヘッド120,121,122に接続されており、シフトヘッド122が移動すると、この移動がフォークシャフト125に伝導し、フォークシャフト125がシフトフォーク127によりハブスリーブを移動させる。これにより1速への変速が行なわれる。このとき、図6で示すように、各変速段における第2インナーレバー106の平面図において、ゲートピン108は1速用溝131に嵌まり合う。なお、ニューラル時には、図6の実線で示す位置にゲートピン108が位置しており、ゲートピン108はいずれのゲート溝110にも嵌まり合っていない。2速へのシフト時には、ゲートピン108は2速用溝132に嵌まり合っている。3速へのシフト時にはゲートピン108は3速用溝133に嵌まり合っている。4速へのシフト時にはゲートピン108は4速用溝134に嵌まり合っている。5速へのシフト時には、ゲートピン108は5速用溝134に嵌まり合っている。後退へのシフト時には、ゲートピン108は後退用溝136に嵌まり合っている。
本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500は、このように構成される変速機100の変速動作時に、予め記憶されたゲート溝110の形状における移動経路を選択し、選択された移動経路に沿って、ゲートピン108がシフトゲートであるゲート溝110に対して相対的に移動するようにアクチュエータ304およびアクチュエータ305を制御して、シフトセレクトレバー103の回転方向(矢印142で示す方向)の移動(シフト操作)およびスライド方向(矢印141で示す方向)の移動(セレクト操作)を同時に行なう。
具体的には、ECU500は、たとえば、運転者のシフトレバーの操作によりポジションセンサ504から2速から3速への変速指令を受信したときに、メモリに記憶された複数のゲート溝110上の移動経路の中から2速から3速への変速動作に対応する移動経路を読み出す。ECU500は、読み出された移動経路に沿ってゲートピン108がゲート溝110に対して相対的に移動するように、アクチュエータ304,305を制御する。
以下、本実施の形態における移動経路の設定方法について説明する。移動経路は、変速前の変速段と変速後の変速段との間に設定される経路である。ECU500のメモリには、図7に示すゲート溝110の形状が詳細に記憶される。すなわち、ECU500のメモリには、各変速段(1速〜5速およびリバース)が選択されたときのゲート溝110におけるゲートピン108の相対的な位置が記憶される。さらに、ECU500のメモリには、各変速段間における変速の前後にゲートピン108が通過するゲート溝110の角部の頂点の位置が記憶される。角部の頂点の位置は、好ましくは、この位置においてゲートピン108がゲート溝110を押圧しない位置、あるいは、この位置において第1インナーレバー128が、シフトヘッド120,121,122のいずれかを移動不可能な方向にを押圧しない位置が望ましい。なお、図7の紙面の左右方向のセレクト(X)方向がシフトセレクトレバー103のスライド方向(矢印141で示す方向)に対応し、紙面の上下方向のシフト(Y)方向がセレクトレバー103の回転方向(矢印142で示す方向)に対応する。
本実施の形態において、たとえば、2速から3速への移動経路を設定する方法について説明するが、その他の変速(たとえば、3速から4速、4速から5速あるいは3速から2速等)についても同様である。そのため、詳細な説明は繰り返さない。2速から3速への移動経路は、図8に示すように、A点からF点を直線で結ぶ経路で形成される。A点は2速が選択されたときのゲート溝110におけるゲートピン108の位置を示し、F点は、3速が選択されたときのゲートピン108の位置を示す。B点〜E点は、メモリに記憶されたゲート溝110の角部の頂点の位置である。
すなわち、2速から3速への移動経路は、ゲート溝110上の2速に対応するゲートピン108の位置(A点)と、ゲート溝110の角部の頂点(B点〜E点)と、3速に対応するゲートピン108の位置(F点)とをそれぞれ直線で結んで形成される経路である。このとき、A点からF点の移動経路は、2速から3速への変速動作時において、ゲートピン108がゲート溝110を押圧することなく、また、第1インナーレバー128の移動中にシフトヘッド120,121,122のいずれかに対して、移動不可能な方向に押圧することのない経路である。
図8に示すように、2速から3速への移動経路は、ゲート溝110におけるシフト方向およびセレクト方向の平面において、予め定められた傾きを有するA点−B点の直線経路とB点−C点の直線経路と、C点−D点の直線経路と、D点−E点の直線経路と、E点−F点の直線経路が組み合わされて形成される。
以上のような構成を有する変速機100において、シフトセレクトレバー103の移動がシフト方向およびセレクト方向に組み合わされると、変速機100の構成部品同士が接触する場合がある。構成部品同士が接触面の粗さにより食い付いて摺動抵抗が増加するような場合には、変速動作時に、シフトセレクトレバー103(すなわち、ゲートピン108)の動きが停滞するという可能性がある。変速動作時に、シフトセレクトレバー103の動きが停滞すると、変速に要する時間が長くなったり、あるいは変速動作が行なえなかったりする可能性がある。そのため、変速動作の安定性が確保できない場合がある。
そこで、本発明は、ECU500が変速前の変速段から変速後の変速段までの移動履歴に応じて、通常の変速時に選択される移動経路とは異なる移動経路に沿ってゲートピン108がゲート溝110に対して相対的に移動するようにアクチュエータ304,305を制御する点に特徴を有する。
具体的には、ECU500は、変速前の変速段から変速後の変速段への過去のシフト回数(すなわち、変速前の変速段から変速後の変速段への、ゲートピン108の過去の移動回数)が予め定められた回数以下であると、シフト回数が予め定められた回数を越える、通常の変速時に選択される移動経路(たとえば、2速段から3速段への変速時であれば図8に示すような経路)と異なる移動経路に沿ってゲートピン108が移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。
以下、図9を参照して、本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU500は変速指令があるか否かを判断する。たとえば、ECU500は、運転者のシフトレバーの操作によりポジションセンサ504から、たとえば1速段から2速段あるいは2速段から3速段等の変速指令を受信すると変速指令ありと判断する。変速指令があると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、この処理は終了する。
S102にて、ECU500は、受信された変速指令に対応する変速(たとえば、1速から2速への変速)の過去のシフト回数が予め定められた回数以下であるか否かを判断する。具体的には、ECU500は、変速終了毎に対応する変速のカウント値を増加させて過去のシフト回数に対応するカウント値をメモリ等に記憶させる。ECU500は、メモリに記憶されたシフト回数が予め定められた回数以下であるか否かを判断する。
なお、「予め定められた回数」は、ゲートピンの移動が停滞しない程度に変速機100の構成部品同士の接触面が滑らかになると判断できる回数であって、実験等により適合されるものである。ここで、「変速機100の構成部品」とは、たとえば、シフトセレクトレバー103、インターロックプレート104、フォークシャフト123,124,125、シフトフォーク126,127等であるが、変速機100の変速動作時に回動あるいは摺動により接触する全ての構成部品が含まれるものとする。シフト回数が予め定められた回数以下であると(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、この処理は終了する。
S104にて、ECU500は、初期変速処理を実行する。本実施の形態において、「初期変速処理」とは、ECU500がシフト回数が予め定められた回数を越えた場合に選択される移動経路とは異なる移動経路に沿ってゲート溝に対してゲートピン108が相対的に移動するようにアクチュエータ304,305を制御する処理をいう。「異なる移動経路」とは、シフト回数が予め定められた回数を越えているときに選択される移動経路に沿ってゲートピン108が移動する場合よりも、変速機100の構成部品同士の接触頻度が高くなる経路である。本実施の形態においては、シフト回数が予め定められた回数以下であるときの移動経路は、ゲート溝110により制限される移動範囲の境界に接近する、ジグザグ状の移動経路である。
図10に、ゲートピン108が1速段に対応する位置から2速段に対応する位置に移動する際のジグザグ状の移動経路の一例を示す。ECU500のメモリには、A(1)〜A(16)までのゲート溝110における経由点の位置情報が予め記憶される。A(1)は、1速段に対応する位置であって、A(16)は、2速段に対応する位置である。
1速段から2速段への変速に対応するシフト回数が予め定められた回数を越える場合は、ECU500は、図10の実線に示すように、A(1)からA(16)へと略直線にゲートピン108が移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。
一方、1速段から2速段への変速に対応するシフト回数が予め定められた回数以下であると、ECU500は、図10の破線に示すように、A(1)からA(2)〜A(15)を経由してA(16)にゲートピン108が移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。
A(2)〜A(15)の位置は、シフト回数が予め定められた回数を越える場合に選択される移動経路に沿ってゲートピン108を移動する場合よりも、変速機100の構成部品同士の接触頻度が高くなる経路になるように設定されればよく、たとえば、ゲートピン108がゲート溝110により制限された移動範囲の境界に接近する、ジグザグ状の軌跡を描くように設定される。
好ましくは、ゲートピン108をゲート溝110により制限された移動範囲の境界線に対して直角に近い角度で移動し、その後直角に近い角度で境界から離れるように移動するような移動経路であることが望ましい。
このようにすると、接触した変速機100の構成部品同士が離れる際、接触した方向と逆方向に離れることになる。すなわち、接触した構成部品の接触面間が食い付くような面粗さを有していても接触後の構成部品を容易に引き離すことができる。そのため、ゲートピン108が停滞することはない。
また、本実施の形態においては、1速段に対応する位置から2速段に対応する位置までにおいてA(n)とA(n+1)とが1速用溝131、2速用溝132の中心線(図6の1速段から2速段への破線)を挟んで対向する境界線側に交互に配置される(なお、nは2以上14以下の整数)。さらに、本実施の形態において、A(1)〜A(16)の間には、14個の経由点を設定しているが、特に14個に限定されるものではない。
ECU500は、1速段から2速段への変速後においては、1速段から2速段への変速のシフト回数に対応するカウント値に「1」を加算する。なお、2速段から1速段への変速時において、ECU500は、A(16)からA(15)〜A(2)を経由してA(1)までゲートピン108が移動するようにアクチュエータ304,305を制御するようにしてもよいし、A(16)とA(1)との間に、A(15)〜A(2)と異なる位置の複数の経由点を設定するようにしてもよい。
また、2速段−3速段間、3速段−4速段間および4速段−5速段間等のその他の組合せの変速についても、同様に図10に示すようなジグザグ状の移動経路となるように複数の経由点が設定される。その詳細な説明は繰り返さない。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500の動作について説明する。
運転者がシフトレバーを操作するなどして、1速段から2速段への変速指令があって(S100にてYES)、1速段から2速段へのシフト回数が予め定められた回数以下であると(S102にてYES)、初期変速処理が実行される(S104)。
このとき、ゲートピン108は、1速段に対応する位置から2速段に対応する位置に向けてジグザグ状に移動する。ゲートピン108の移動に応じて、変速機100の内部の各構成部品が回動あるいは摺動して構成部品同士が接触する。シフト回数が予め定められた回数を越えると(S102にてNO)、接触を繰り返していた構成部品の接触面が滑らかになり、接触面における食い付きが抑制される。そのため、通常の変速動作時における摺動抵抗が減少される。すなわち、変速動作時におけるゲートピン108の停滞が抑制される。
以上のようにして、本実施の形態に係る変速機の制御装置によると、移動履歴である過去のシフト回数が予め定められた回数以下であると、ジグザグ状の移動経路に沿ってゲートピンが移動する。ジグザグ状の移動経路にはゲート溝により制限された移動範囲の境界に接近する経路が含まれる。そのため、ゲートピンが移動する際には、変速機の構成部品同士の接触の頻度が上昇する。これにより、移動回数が予め定められた回数を越えるまでの間に、構成部品同士の接触が繰り返されて接触面が滑らかになる。そのため、構成部品同士の接触面における食い付きを抑制することができる。これにより、ゲートピンが移動する際の構成部品の摺動抵抗の増加を抑制することができる。そのため、変速動作時においてゲートピンを変速前の変速段に対応する位置から変速後の変速段に対応する位置へと停滞することなく滑らかに移動させることができる。したがって、安定した変速動作を行なうことができる変速機の制御装置を提供することができる。
さらに移動経路は、ゲート溝により制限された移動範囲の境界に接近する、ジグザグ状の経路である。そのため、ゲートピンが、シフトゲートにより制限された移動範囲の境界線に対して直角に近い角度で接近し、その後直角に近い角度で境界から離れるようなジグザグ状の軌跡を描くようにすると、接触した構成部品同士が離れる際、接触した方向と逆方向に離れることになる。すなわち、接触した構成部品の接触面間が食い付くような面粗さを有していても接触後の構成部品を容易に引き離すことができる。これにより、ゲートピンを停滞させることなく、変速後の変速段に対応する位置まで移動させることができる。したがって、安定した変速動作を行なうことができる。
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る変速機の制御装置について説明する。本実施の形態に係る変速機の制御装置が搭載される車両の構成は、上述の第1の実施の形態に係る変速機の制御装置が搭載される車両の構成と比較して、ECU500で実行されるプログラムの制御構造が異なる。それ以外の構成は、上述の第1の実施の形態に係る変速機の制御装置が搭載される車両の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
本実施の形態において、ECU500はゲートピン108が停滞した状態を検知して、停滞した状態が予め定められた時間継続すると、停滞する直前のゲートピン108の移動方向と反対側の方向に移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。本実施の形態において、「移動履歴」とは、ゲートピン108が予め定められた時間継続して停滞している状態を指す。さらに、ECU500は、停滞した状態が予め定められた時間継続すると、ゲートピン108が変速前の変速段に対応する位置に移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。さらに、ECU500は、ゲートピン108が変速前の変速段に対応する位置に移動すると、変速後の変速段に対応する位置に向けて、少なくともゲートピン108が停滞した位置から予め定められた距離だけ離隔して移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。本実施の形態においては、ECU500が上述したようにアクチュエータ304,305を制御する点を特徴とする。
以下、図11を参照して、本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
S200にて、ECU500は変速指令があるか否かを判断する。変速指令があると(S200にてYES)、処理はS202に移される。もしそうでないと(S200にてNO)、この処理は終了する。
S202にて、ECU500は、ゲートピン108のゲート溝110に対する相対的な移動経路の記憶を開始する。具体的には、ECU500は、変速動作が開始されてからの、ゲートピン108のシフト操作(すなわち、シフトセレクトレバー103の回転方向)の移動量およびセレクト操作(すなわち、シフトセレクトレバー103のスライド方向)の移動量を検知する。
本実施の形態においては、ゲートピン108あるいはゲートピン108と一体的に移動(あるいは回動)する構成部品のシフト操作の移動量およびセレクト操作の移動量をストロークセンサ(図示せず)を用いて直接検知するものであるが、特にこれに限定されるものではない。たとえば、シフト操作の移動量は変速動作が開始されてからのアクチュエータ304の作動量に基づいて検知され、セレクト操作の移動量はアクチュエータ305の作動量に基づいて検知されるものとしてもよい。
また、ECU500は、予め定められたサンプリング時間毎にシフト操作の移動量およびセレクト操作の移動量を検知して記憶しておくようにしてもよいし、時々刻々検知して記憶しておくようにしてもよく、移動量の検知方法については特に限定されるものではない。また、ストロークセンサが設けられる位置については、ゲートピン108あるいはゲートピン108と一体的に移動(あるいは回動)する構成部品のシフト操作方向に対応する移動量およびセレクト操作方向に対応する移動量が検知できれば、特に限定されるものではない。
S204にて、ECU500はストロークが停滞しているか否かを判断する。具体的には、ECU500は、ゲートピン108の移動、すなわち、アクチュエータ304,305の作動が停止状態であるか否かを判断する。たとえば、ECU500は、変速動作中であるにも関わらず、予め定められた時間以上継続してゲートピン108のシフト操作およびセレクト操作の移動量が変化していない場合には、アクチュエータ304,305が停止状態であると判断する。ストロークが停滞していると(S204にてYES)、処理はS206に移される。もしそうでないと(S204にてNO)、この処理は終了する。
S206にて、ECU500は駆動力判定処理を実行する。駆動力判定処理については後述するが、本実施の形態において「駆動力」とは、ゲートピン108の停止状態におけるアクチュエータ304,305にかかる荷重負荷を指す。
S208にて、ECU500は、駆動力判定処理の結果に基づいて駆動力があるか否かを判断する。駆動力があると(S208にてYES)、処理はS210に移される。もしそうでないと(S208にてNO)、この処理は終了する。
S210にて、ECU500は、記憶した移動経路の逆順路で変速前の位置までゲートピン108が移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。なお、本実施の形態においては、ECU500は、記憶した移動経路の逆順路で変速前の位置までゲートピンを移動させるようにしたが、停滞した位置から停滞する前の移動方向と反対側の方向に移動させれば、変速前の位置までの経路は特に限定されるものではない。
S212にて、ECU500は、ゲートピン108が予め定められた回避経路に沿って変速後の変速段に対応する位置まで移動するようにアクチュエータ304,305を制御する。「予め定められた回避経路」は、少なくともゲートピン108が停止した位置から予め定められた距離以上離隔して移動する経路に設定されれば特に限定されるものではない。好ましくは変速前の位置から変速後の位置までにおいて、図6の破線に示す、ゲート溝110の各変速段に対応する溝131〜136におけるシフト方向の中央線あるいはゲート溝110のセレクト方向の中央線に沿った経路であることが望ましい。
なお、ECU500は、予め定められた回避経路に代えてゲートピン108が停滞した位置を全て記憶し、記憶された位置から予め定められた距離以上離隔する経路を学習し、更新した経路に沿って変速後の変速段に対応する位置までゲートピン108を移動させるようにようにしてもよい。
次に、図12を参照して、本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500で実行される駆動力判定処理のプログラムの制御構造について説明する。
S300にて、ECU500は、ゲートピン108が予め定められた領域内であるか否かを判断する。ECU500は、ストロークセンサによりゲート溝110におけるゲートピン108のシフト操作の移動量およびセレクト操作の移動量に基づいて、相対位置を検知する。ECU500は、検知されたゲートピン108の相対位置が予め定められた領域内であるか否かを判断する。
「予め定められた領域」とは、ゲートピン108が停滞することが想定され得る領域であって、製造直後の変速機であるほど変速機100の構成部品同士の食い付きが発生し易い領域である。これらの領域は実験等により適合される。
図13の斜線部にB(1)〜B(28)により形状が規定されるゲート溝110に対しての、上述の予め定められた領域を示す。なお、B(1)〜B(28)の位置情報については、ECU500のメモリに予め記憶される。図13の斜線部は、B(1)〜B(28)により規定されるゲート溝110により制限されるゲートピン108の移動範囲の境界線から予め定められた距離だけ離隔する位置までの領域を示すものである。
なお、ゲートピン108がニュートラル側から各変速段に向けて移動して、図13に示す破線を越えるときに、対応する変速段のギヤにハブスリーブが嵌合する。すなわち、ゲートピン108は、破線を越える前後においても、摺動抵抗の増加が想定され得る。したがって、予め定められた領域には、破線から予め定められた距離だけ離隔する位置までの領域を含む。
ゲートピン108の位置が予め定められた領域内であると(S300にてYES)、処理はS302に移される。もしそうでないと(S300にてNO)、処理はS306に移される。
S302にて、ECU500は、ゲートピン108が停滞している位置において荷重負荷があるか否かを判断する。具体的には、ECU500は、アクチュエータ304,305に対して電力が供給されているか否かを判断する。ECU500は、供給される電力量と、ゲートピン108の位置とに基づいて、ストロークセンサからアクチュエータ304,305までの間における、変速機100の構成部品に撓みが生じているか否かを判断する。
供給される電力量とゲートピン108の位置とに基づく撓み量については、実験等により予めマップとしてメモリに記憶されるものである。たとえば、ゲートピン108の位置と、シフト操作方向に対応するアクチュエータ304への供給電力量およびセレクト操作方向に対応するアクチュエータ305への供給電力量とに基づいて、実験等により撓み量を算出しておき、メモリに記憶される。
ECU500は、撓みが生じているとあるいは撓み量が予め定められた量以上であると、ゲートピン108が停滞している位置において荷重負荷があると判断する。ゲートピン108が停滞している位置において荷重負荷があると(S302にてYES)、処理はS304に移される。もしそうでないと(S302にてNO)、S306に移される。S304にて、ECU500は駆動力ありと判定する。S306にて、ECU500は駆動力なしと判定する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る変速機の制御装置であるECU500の動作について説明する。
運転者がシフトレバーを操作するなどして、2速から3速への変速指令があると(S200にてYES)、ゲートピン108が2速に対応する位置から3速に対応する位置に移動するように、アクチュエータ304,305が制御される。このとき、ストロークセンサにより、ゲートピン108のシフト操作の移動量およびセレクト操作の移動量が検知されて、ゲートピン108の移動経路が記憶される(S202)。
変速動作中に、ゲートピン108が停滞した状態となり、停滞した状態が予め定められた時間以上継続すると、ストロークが停滞していると判断されて(S204にてYES)、駆動力判定処理が実行される(S206)。
ストロークが停滞しているときのゲートピン108の位置が図13に示す斜線部の領域内であって(S300にてYES)、撓みが生じていると判断されるなどして、ゲートピン108が停滞している位置において荷重負荷があると判断されると(S302にてYES)、駆動力ありと判定される(S304)。なお、ゲートピン108の位置が図13に示す斜線部の領域外であったり(S300にてNO)、あるいは、撓みが生じていない場合においては(S302にてNO)、駆動力なしと判定される(S306)。この場合、変速機100が故障していると判断するようにしてもよい。
駆動力ありと判定されると(S208にてYES)、ゲートピン108は、記憶した移動経路の逆順路で変速前の2速段の位置まで移動する(S210)。ゲートピン108が変速前の2速段の位置まで移動すると、予め定められた回避経路に沿って3速段まで移動される(S212)。
以上のようにして、本実施の形態に係る変速機の制御装置によると、接触していた構成部品同士を接触方向と逆方向に移動させることができるため、接触した構成部品の接触面が食い付いていても接触状態の構成部品を容易に引き離すことができる。すなわち、速やかにゲートピンの移動の停滞を解除することができる。その後、変速前の変速段に対応する位置にゲートピンを移動させた後に、停滞した位置から予め定められた距離以上離隔して変速後の変速段に対応する位置に向けて移動させることにより、変速動作に支障が生じる位置を回避して、確実に変速後の変速段に対応する位置までゲートピンを移動させることができる。したがって、安定した変速動作を行なうことができる変速機の制御装置を提供することができる。
さらに、ゲートピンが停滞し、かつ駆動力なしと判定される場合には、変速機の故障が判定することができるため、部品故障と食い付きとを明確に判定することができるため、部品故障の誤判定を抑制することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 変速機、101 変速機ケース、102 コントロールカバー、103 シフトセレクトレバー、104 インターロックプレート、105 ロックボールアッシ、106 第2インナーレバー、107 セレクトインナーレバー、108 ゲートピン、110 ゲート溝、111,112 スライドボールベアリング、113 ブーツ、114 マスダンパ、115 ハイ側セレクトスプリング、116 ロー側セレクトスプリング、117,118,119 スロテッドピン、120,121,122 シフトヘッド、123,124,125 フォークシャフト、126,127 シフトフォーク、128 第1インナーレバー、130 支持部、131 1速用溝、132 2速用溝、133 3速用溝、134 4速用溝、135 5速用溝、136 後退用溝、138 セレクトスプリングシート、141,142 矢印、150 エンジン、200 クラッチ、202 クラッチ出力軸、204 クラッチディスク、206 クラッチハウジング、208 プレッシャプレート、210 ダイヤフラムスプリング、212 クラッチレリーズシリンダ、214 レリーズフォーク、216 レリーズスリーブ、222 クラッチソレノイドバルブ、300 変速機、302 入力軸、304,305 アクチュエータ、310 スプライン、500 ECU、502 アクセル開度センサ、504 ポジションセンサ、506 車速センサ、510 クランクポジションセンサ、512 入力軸回転数センサ、514 出力軸回転数センサ、600 クランクシャフト。