JP3783539B2

JP3783539B2 - 変速機のシフト操作装置

Info

Publication number: JP3783539B2
Application number: JP2000264663A
Authority: JP
Inventors: 久美石若
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP2002039370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラック等の車両における変速機のチェンジレバーのシフト操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラック等車両の変速機においては、運転席近傍に配設されたチェンジレバーを運転者がセレクト及びシフト方向に操作し、このチェンジレバーの変位をケーブル或いはロッド等の伝動部材を介して変速機のセレクト制御部材及びシフト制御部材に伝達し、所望の変速操作を行なうようにした所謂マニュアルトランスミッションが広く採用されている。この種の変速機操作装置では、一般に、チェンジレバーのセレクト操作に必要な操作力は小さく運転者の負担は軽いが、シフト操作に必要な操作力は相対的に可成大きく、運転者の疲労が大きいので、主として安全運転確保の観点から、運転者のシフト操作力を軽減する種々の動力援力装置即ちパワーアシスト装置が既に提案されている。
【０００３】
上記従来のパワーアシスト装置には、車載バッテリをエネルギー源とする電動モータを設け、同電動モータの駆動力によりシフト操作力をアシストし軽減するようにした装置が、例えば特許第２９８７１２１号明細書等に開示されている。（以下場合により、既提案の装置という）
車両の走行中、運転者はチェンジレバーを或る任意の変速段に操作している状態からニュートラル位置に所謂ギヤ抜きシフト操作を行ない、続いて上記ニュートラル位置から他の変速段に所謂ギヤ入れシフト操作を行なう変速操作を頻繁に行なうが、上記既提案の装置では、上記ギヤ抜きシフト操作及びギヤ入れシフト操作の双方において、上記電動モータの駆動力に基づくシフト操作力のアシストが行なわれる。
【０００４】
上記ギヤ抜きシフト操作時の電動モータの回転は、運転者がチェンジレバーをニュートラル位置に操作したとき、通常変速機に設けられているニュートラルスイッチがニュートラル位置を検知して上記電動モータへの電流供給を遮断することによって停止するが、電動モータには慣性があるため、上記ニュートラル位置で電流の供給を停止しても、チェンジレバーに連動してシフトレールを駆動するスライディングレバーがニュートラル位置で停止せず、ニュートラル位置を通り過ぎてしまう不具合がある。いまこれを図７及び図８に示した前進５段及び後進段を有する変速機の変速操作部分の概念的構成図について説明する。図中符号０１は後進段と前進１速とを選択するシフトレールに作動的に連結された第１のジョー、０２は前進２速と３速とを選択するシフトレールに作動的に連結された第２のジョー、０３は前進４速と５速とを選択する第３のジョー、０４は運転者が操作するチェンジレバーに連動して駆動されるスライディングレバーである。
【０００５】
運転者がチェンジレバーを操作して、スライディングレバー０４を上記第１ないし第３ジョー０１〜０３のニュートラル位置に夫々設けられた係合溝０５，０６又は０７の何れかに係合させることによって作動すべきシフトレールがセレクトされ、次に運転者がチェンジレバーをシフト方向に操作することによって、所望の走行段が選択される。（なお、図では、スライディングレバー０４が第２のジョー０２に係合している場合が例示されている。）
上述した電動モータの慣性によって、図中で距離Ｒで示すようにスライディングレバー０４が正しいニュートラル位置から大きくオーバストロークすると、隣接する第１ジョー０１又は第３ジョー０３に属する他の走行段に変速操作する際に、スライディングレバー０４が第１又は第３ジョー０１又は０３に干渉するためにセレクト操作が円滑に行なわれず、運転者はチェンジレバーをニュートラルに向うシフト操作方向とは逆方向に若干戻して係合溝０６を隣接する係合溝０５及び０７とセレクト方向に整合させたのち、所望のセレクト操作を行なう必要があるため、操作フィーリングが著しく損なわれる不具合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、運転者がチェンジレバーをシフト操作する際の操作力を軽減するアシスト力を生起する電動モータを備えた上記既提案の装置を含む電動式パワーアシスト装置における上述した問題点を改善し、運転者がチェンジレバーを任意の変速段のシフト位置からニュートラル位置にシフト操作する際に、電動モータの慣性に起因して、上記チェンジレバーに連動するシフトレールがニュートラル位置を超えてオーバストロークすることに基づく操作フィーリングの悪化を効果的に解消し又は少なくとも大幅に低減することを、主たる目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたもので、シフト操作時にチェンジレバーのシフト操作力を検知するシフト操作力検出手段と、上記チェンジレバーに伝動部材を介し連結された変速機のシフト軸と、上記チェンジレバーからシフト軸にいたる適宜のシフト系部材に作動的に連結されてシフト操作位置を検知する位置センサと、上記シフト軸に作動的に連結され上記チェンジレバーのシフト操作に応答して上記シフト軸を回転させることにより上記シフト操作力をアシストする電動モータと、上記シフト操作力検出手段により検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータに供給すべきアシスト電流を設定するアシスト電流算出部、上記チェンジレバーを任意の変速段シフト位置からニュートラル位置にシフト操作する際に、上記検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータへのアシスト電流の供給を停止するシフト操作位置を設定する電流供給停止位置算出部、及び上記アシスト電流算出部で設定された電流を上記電流供給停止位置算出部で設定されたシフト操作位置まで上記電動モータに供給するモータ駆動回路を備えたモータ駆動制御手段とを具備したことを特徴とする変速機のシフト操作装置を提案するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施形態を、図１ないし図６を参照して具体的に説明する。先ず、図１はトラック等の変速機におけるシフト操作系を概念的に示し、符号１０は車室内の運転席近傍に配設され運転者によって枢軸１２の回りに回動操作されるチェンジレバー、１４は同チェンジレバー１０に取付けられ、運転者のシフト操作力を検知するシフト操作力検出手段であって、歪ゲージ、ポテンシオメータ等が適宜採用される。１６は変速機に設けられたシフト軸であって、自身の軸線の回りの回動によりスライディングレバー１８及びジョー２０を介してシンクロスリーブ２２を備えたシフトレール２４を軸線方向に変位させることによって所望の変速段が達成されるように構成されている。
【０００９】
上記シフト軸１６には、クロスシャフトレバー２６の一端が固着され、同クロスシャフトレバー２６の他端は、連結ロッド２８を介して反転レバー３０の一端に枢着されている。同反転レバー３０はその中間部分を支持軸３２に回転自在に支持されると共に、他端には上記チェンジレバー１０に連結されたシフトケーブル又はロッド等の駆動部材３４が枢着されている。技術上良く知られているように、チェンジレバー１０には変速機のセレクト操作を行なうセレクトケーブル又はロッド等のセレクト用駆動部材が連結され、同セレクト用駆動部材は変速機のセレクトレバー等セレクト操作部材に連結されている。図７及び図８に示した変速機と同一の変速パターンの場合、上記ジョー２０及びシフトレール２４は、同様に３組並設され、運転者がチェンジレバー１０をセレクト操作することによって所望のジョー２０が選択され、選択されたジョー２０に係合するスライディングレバー１８を上記シフト軸１６を介し回動させることによりシフトレール２４を軸線方向に変位させるように構成されているが、図１では、便宜上その一組だけが示されている。
【００１０】
また、上記シフト軸１６には、アシストレバー３６の一端が固着され、同アシストレバー３６の他端に設けた長孔に、総括的に符号３８で示したアシスト装置の出力端が枢着連結されている。アシスト装置３８は、減速装置付の可逆転電動モータ４０と同電動モータ４０の回転運動を直線運動に変換するボールねじ４２を備えている。さらに、シフト軸１６には、センサアーム４４の一端が固着され、同センサアーム４４の他端には連結ロッド４６を介し位置センサ４８の入力腕５０が枢着されている。上記位置センサ４８は上記連結ロッド４６を介してシフト軸１６の回転角位置を検知し、ひいては、スライディングレバー１８及びジョー２０を介してシフトレール２４の軸線方向の変位即ちシフト操作位置を検知するものであり、ポテンシオメータ等シフト操作位置に応じた信号を出力する装置が適宜採用される。
【００１１】
車室内における運転席前方にクラッチペダル５２が配設され、同クラッチペダル５２にはクラッチスイッチ５４が設けられていて、運転者によりクラッチペダル５２が踏込まれたとき、上記クラッチスイツチ５４から上記電動モータ４０の駆動を制御するモータ駆動制御手段としてのコントロールユニット５６に信号が供給される。また、同コントロールユニット５６には、上記チェンジレバー１０に設けられたシフト操作力検出手段１４の出力信号及びシフト操作位置を検出する位置センサ４８の出力信号が供給され、かつ内蔵する駆動回路を介して上記電動モータ４０に駆動出力を供給する。
【００１２】
車両の走行中、運転者が変速操作を行なう際に、クラッチペダル５２を踏込んでエンジンから変速機への動力の伝達を遮断したのち、チェンジレバー１０を操作する。例えば、図７及び図８に示した変速パターンを有する変速機において、２速から３速に変速する場合、チェンジレバー１０を２速シフト位置からニュートラルに入れ、セレクト操作を行なうことなくそのまま３速にシフト操作する。また、例えば１速から２速に変速する場合は、チェンジレバー１０を１速シフト位置からギヤ抜きしてニュートラルに入れ、次にセレクト操作を行なって２速及び３速用のジョー２０を選択し、次に３速へのギヤ入れシフト操作を行なう。上記セレクト操作と較べて相対的に大きな操作力を必要とする上記ギヤ抜き及びギヤ入れシフト操作に当り、運転者がチェンジレバー１０を枢軸１２の回りに一方向、例えば反時計方向に回動させると、駆動部材３４を介して反転レバー３０が支持軸３２の回りを時計方向に回動し、連結ロッド２８及びクロスシャフトレバー２６を介してシフト軸１６が自身の軸線の回りに時計方向に回動する。（即ちケーブル等の駆動部材３４、反転レバー３０及び連結ロッド２８によりチェンジレバー１０とシフト軸１６とを作動的に連結する伝動部材が形成される。）上記シフト軸１６の回転によりスライディングレバー１８及びジョー２０を介してシフトレール２４が図中左方に駆動されて所望の変速段が得られるのであるが、上記クラッチペダル５２の踏込み操作がクラッチスイッチ５４により検知されてコントロールユニット５６に入力され、同コントロールユニット５６から後に説明する態様で上記アシスト装置３８の電動モータ４０に駆動出力が供給される。電動モータ４０の回転がボールねじ４２により直線運動に変換されてアシストレバー３６を上記シフト軸１６の回転方向と同方向に回動させ、上記チェンジレバー１０をシフト操作する運転者の所要操作力を軽減する所謂アシスト力が生起されることとなり、運転者の疲労が軽減されることとなる。
【００１３】
さて、上記変速操作時に運転者が行なうチェンジレバー１０のシフト操作は、交通事情等により緩急種々の操作速度で行なわれる。図３は横軸に時間（ｓｅｃ）をとり、縦軸にチェンジレバー１０のシフト操作力検出手段１４により検知されるシフト操作力即ちチェンジレバー１０の入力荷重（Ｎ）をとって、図中実線Ｓ_１で速い操作時を、一点鎖線Ｓ_２で通常程度の操作時を、また点線Ｓ_３で緩やかな操作を行なう三つのシフト操作入力パターンを示す。何れのシフト操作パターンＳ_１〜Ｓ_３もシフト操作開始直後の入力荷重が大きく、時間の経過と共に各々略一定値となるが、操作速度が大きい程、入力荷重の立上りが急峻で、かつ入力荷重のレベルが高い。従って、上記アシスト装置３８のアシスト力は、運転者がチェンジレバー１０を急速にシフト操作しシフト操作力が大きい場合には大きく、相対的に緩やかに操作しシフト操作力が小さい場合は相応して小さく設定されることが適当である。
【００１４】
次に図４は、図１に示したシフト操作装置において、上記アシスト装置３８が出力して欲しいアシスト力を概念的に示したものである。図中Ａ_１は、中立位置から或る変速段にシフト操作を行なう所謂ギヤ入れ時のチェンジレバー１０におけるシフト操作力即ち入力荷重と、その際に望ましいアシスト装置３８のアシスト力即ち電動モータ４０に供給されるべきアシスト電流に相応するアシスト力指令値との関係を示し、また図中Ａ_２は、変速機が或る変速手段にシフト操作されている状態からチェンジレバー１０を中立位置に向い操作する所謂ギヤ抜き時におけるシフト操作力と、その際に望ましいアシスト装置３８のアシスト力（アシスト力指令値）との関係を示す。図示のように、ギヤ抜き時の所要アシスト力Ａ_２は、ギヤ入れ時の所要アシスト力Ａ_１に較べて小さいが、たとえギヤ抜き時のアシストＡ_２が小さくても、パワーアシスト装置３８が作動して電動モータ４０が回転するので、シフトレール２４及びジョー２０が丁度ニュートラル位置に達したときに、上記位置センサ４８のニュートラル位置信号に基づいて、電動モータ４０への電流供給を停止しても同電動モータは直ちには停止せず、慣性によって、時間と共に急速に減衰するがなお微小時間回転するので、上述したようなオーバストロークが発生する。
【００１５】
図６は、縦軸に上記シフトレール２４のストローク量をとり横軸に時間をとって、上記オーバストローク量の発生態様を示したものである。縦軸の０点は、ギヤ抜きシフト操作の開始点即ちシフトレール２４が或る任意の走行変速段に位置している点であり、図中Ｎ位置はニュートラル位置を示す。図示の変速機では、上記走行変速段からニュートラル位置までのシフトレール２４のストローク量が１０．５ｍｍの場合が例示されている。上記ギヤ抜きシフト操作に際して、シフトレール２４が丁度ニュートラル位置に達したとき、位置センサ４８のニュートラル位置信号に基づいて、電動モータ４０の電流供給を停止した場合、慣性によって同図中にＲ_１（ｍａｘ）で示したような大きいオーバストロークが発生する。従って、前記図８の場合と同様に、ギヤ抜きシフト操作を行ったジョー２０と、隣接する他の変速段のジョー２０との間に上記オーバストローク量に相当するずれが生じるので、隣接するジョー２０に属する変速段へのシフト操作が必要な場合、セレクト操作が円滑に行なわれず、操作フィーリングが著しく損なわれることとなる。
【００１６】
上記ギヤ抜きシフト操作時のシフトレール２４のオーバストローク量を効果的に低減するために、図５に実線Ｘで示されているように電動モータ４０への電流供給を停止する位置（縦軸に上記シフトレール２４のストロークにおける電流オフ位置として示す）を、チェンジレバー１０に設けた上記シフト操作検知手段１４が検知されたシフト操作力（横軸に入力荷重として示す）に応じて、ニュートラル位置（Ｎ位置）以前の位置に設定する。上記電流オフ位置は、電動モータ４０の慣性モーメント、回転数及びアシスト装置３８からシフトレール２４に到るシフト操作系の機械的摩擦抵抗等に関係するので、上記Ｘ線の或る点で電流がオフされたとき、電動モータ４０の慣性によってシフトレール２４がニュートラル位置に対し可及的に小さいオーバストローク位置で停止し、又は逆にニュートラル位置に近い直前の位置で停止するように設定することができる。一例として、上記オフ位置を適宜に設定することにより、図６に実線で示したよう、ニュートラル位置で電流をオフしたときのオーバストロークＲ_１（ｍａｘ）に較べてシフト操作上実際には全く問題がない程度の極めて小さいオーバストロークＲ_２（ｍａｘ）しか発生しないように設定することができる。
【００１７】
図２は上記コントロールユニット５６の概念的構成を示すブロック図である。コントロールユニット５６は、クラッチペダル５２が踏込まれクラッチスイッチ５４が閉成されることによりシフト操作開始と判断する。ソフト操作力検出手段１４で検知されたシフト操作力を表わす信号がコントロールユニット５６内のアシスト電流算出部５８に供給され、同アシスト電流算出部５８では、図４においてギヤ入れ時には、アシスト力指令値Ａ_１が算出され、またギヤ抜き時にはアシスト力指令値Ａ_２が算出され、夫々電流指令値としてモータ駆動回路６０に供給され、本発明が対象とするギヤ抜きシフト操作時には同モータ駆動回路６０から上記アシスト力指令値Ａ_２に相応する電流が電動モータ４０に供給される。一方、上記シフト操作力検出手段１４で検知されたシフト操作力を表わす信号がコントロールユニット５６内の電流オフ位置算出部６２に供給され、同電流オフ位置算出部６２には、上記図５に示した電流オフ位置とシフト操作力即ち入力荷重との関係を設定したマップが収容されている。さらに、上記電流オフ位置算出部６２には、位置センサ４８の出力信号即ちシフトレール２４のシフト操作中におけるストロークを示す信号が供給されている。従って、上記ギヤ抜きシフト操作中に、シフトレール２４がその時のシフト操作力に応じた電流オフ位置に達したことが位置センサ４８により検知されたとき、電流オフ位置算出部６２から電流オフ指令がモータ駆動回路６０に供給され、電動モータ４０への給電が停止される。電動モータ６０は電流供給を遮断された後、慣性により時間と共に減衰する回転を行ない図６に実線で示されているように、ニュートラル位置に極めて近い位置に達するので、隣接するジョー２０へのセレクト操作が必要な変速操作の場合でも、当該セレクト操作及びこれに連続するシフト操作を円滑に行なうことができる利点がある。
【００１８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々の変更・修正を加え実施することができる。例えば、位置センサ４８は、チェンジレバー１０からシフト軸１６にいたるシフト操作系の任意の部材に作動的に連結することができ、またアシスト装置３８は、例示した電動モータ４０とボールねじ４２との組合せではなく、電動モータ４０の回転を揺動腕の回動変位に変換してシフト軸１６等シフト操作系部材アシスト力を供給するように変更することができる。
【００１９】
叙上のように、本発明に係る変速機のシフト操作装置は、シフト操作時にチェンジレバーのシフト操作力を検知するシフト操作力検出手段と、上記チェンジレバーに伝動部材を介し連結された変速機のシフト軸と、上記チェンジレバーからシフト軸にいたる適宜のシフト系部材に作動的に連結されてシフト操作位置を検知する位置センサと、上記シフト軸に作動的に連結され上記チェンジレバーのシフト操作に応答して上記シフト軸を回転させることにより上記シフト操作力をアシストする電動モータと、上記シフト操作力検出手段により検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータに供給すべきアシスト電流を設定するアシスト電流算出部、上記チェンジレバーを任意の変速段シフト位置からニュートラル位置にシフト操作する際に、上記検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータへのアシスト電流の供給を停止するシフト操作位置を設定する電流供給停止位置算出部、及び上記アシスト電流算出部で設定された電流を上記電流供給停止位置算出部で設定されたシフト操作位置まで上記電動モータに供給するモータ駆動回路を備えたモータ駆動制御手段とを具備したことを特徴とし、変速機の変速操作時、特にギヤ抜き操作に続いてセレクト操作を行なったのち他の変速段へのシフト操作が必要な場合に、一連の変速操作を円滑に行なうことができ、操作フィーリングを向上し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１におけるコントロールユニット５６の構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるチェンジレバー１０のシフト操作時における入力荷重の種々のパターンを示す入力荷重−時間線図である。
【図４】シフト操作時の入力荷重とアシスト力指令値との関係を示した線図である。
【図５】図１におけるアシスト装置３８の電動モータ４０に対する電流供給の停止位置と入力荷重との関係を設定するマップである。
【図６】電動モータ４０の電流供給をニュートラル位置で停止した場合のシフトレールのストローク量（点線で示す）と、図５のマップに従いニュートラル位置以前で電動モータ４０の電流供給を停止した場合のシフトレールのストローク量（実線で示す）とを対比して示した線図である。
【図７】前進５段及び後進段を備えた変速機における変速操作部分を示す要部斜視図である。
【図８】図７に示した変速操作部分の概略平面図である。
【符号の説明】
１０…チェンジレバー、１４…シフト操作力検出手段、１６…シフト軸、２４…シフトレール、２６，２８，３０及び３４…伝動部材、３６…アシストレバー、３８…アシスト装置、４０…電動モータ、４２…ボールねじ、４８…位置センサ、５２…クラッチペダル、５４…クラッチスイッチ、５６…コントロールユニット（モータ駆動制御手段）、５８…アシスト電流算出部、６０…モータ駆動回路、６２…電流オフ位置算出部。

Claims

シフト操作時にチェンジレバーのシフト操作力を検知するシフト操作力検出手段と、
上記チェンジレバーに伝動部材を介し連結された変速機のシフト軸と、
上記チェンジレバーからシフト軸にいたる適宜のシフト系部材に作動的に連結されてシフト操作位置を検知する位置センサと、
上記シフト軸に作動的に連結され上記チェンジレバーのシフト操作に応答して上記シフト軸を回転させることにより上記シフト操作力をアシストする電動モータと、
上記シフト操作力検出手段により検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータに供給すべきアシスト電流を設定するアシスト電流算出部、上記チェンジレバーを任意の変速段シフト位置からニュートラル位置にシフト操作する際に、上記検知されたシフト操作力に応じ上記電動モータへのアシスト電流の供給を停止するシフト操作位置を設定する電流供給停止位置算出部、及び上記アシスト電流算出部で設定された電流を上記電流供給停止位置算出部で設定されたシフト操作位置まで上記電動モータに供給するモータ駆動回路を備えたモータ駆動制御手段とを具備したことを特徴とする変速機のシフト操作装置。