JP4622053B2 - 変速機のシフトアシスト装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された変速機の変速操作におけるシフト操作力を軽減するためのシフトアシスト装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
変速操作におけるシフト操作力が大きい大型のトラックやバスにおいては、シフト操作力を軽減するためのシフトアシスト装置を備えている。このような大型車両に装備するシフトアシスト装置は、その作動源として一般に圧縮空気が用いられている。作動源として圧縮空気を用いるシフトアシスト装置は、変速レバーに連結された変速操作機構を変速レバーのシフト動作と同方向に作動せしめる空気圧シリンダからなるシフトアクチュエータを具備している。しかるに、大型車両は一般にブレーキの作動源として圧縮空気を使用しているのでシフトアシスト装置にこの圧縮空気を利用することができるが、小型および中型車両のように圧縮空気源としてのコンプレッサーを具備していない車両においては空気圧シリンダからなるシフトアクチュエータを用いたシフトアシスト装置を装備することはできない。しかしながら、近年小型および中型車両にもシフトアシスト装置を装備する要望が高まり、電動モータを用いたシフトアシスト装置が提案されており、例えば特開平5ー87237号公報および特許第2987121号公報等に開示されている。電動モータを用いたシフトアシスト装置において、円滑なシフト操作を行うためには、運転者による変速レバーの操作状況に応じて電動モータの駆動力を制御することが望ましい。上記特開平5ー87237号公報および特許第2987121号公報に開示されたフトアシスト装置は、変速レバーのシフト方向への操作力を検出し、この操作力に応じて電動モータの駆動力を制御している。また、特許第2987121号公報には、シフト操作速度を検出し、シフト操作速度が速くなるに従い電動モータの駆動力の上昇速度を速くする技術が開示されている。
【0003】
同期装置を備えた変速機のシフト操作においては、ギヤインには同期作用時に最も操作力を必要とし、次にドッグ歯のチャンファとクラッチスリーブのスプラインのチャンファとの係合時に操作力を必要とする。また、ギヤ抜き時にはギヤ抜き操作開始時からドッグ歯とクラッチスリーブのスプラインとの噛合が解除されるまでの間が操作力を必要とする。しかるに、操作力に応じて電動モータの駆動力を制御するシフトアシスト装置においては、操作力が所定値に達してから電動モータを駆動するので、操作力が大きくなってからアシスト力が発生するまでにタイムラグが存在する。従って、運転者はシフト操作において電動モータが駆動してアシスト力が発生する直前で大きな力を感じることになる。このような問題を解決するために本出願人は、シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーを備え、該シフトストロークセンサーの検出信号に基づきシフトストローク位置に対応してシフトアシスト用の電動モータを制御するようにした変速機のシフトアシスト装置を特願2000ー46173号として提案した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
変速操作は運転者によってそれぞれ癖があり、従ってシフトアシスト力も運転者の癖を考慮した制御を行うことが望ましい。変速操作における運転者の癖として、シフト操作速度はシフトアシスト力を決定するに際して最も大きな要素である。即ち、シフト操作速度が速い程シフトアシスト力を大きくすることが望ましい。しかるに、シフト操作速度はシフト機構のシフトストローク位置によって大きく変化する。即ち、ギヤ抜き時とギヤイン時によってシフト操作速度は異なり、また、ギヤイン時においても同期作用時とその他のシフトストローク領域では操作速度が大きく異なる。従って、運転者の癖を反映しているシフトストローク領域の操作速度を検出して、この操作速度に基づいてシフトアシスト力を決定することが望ましい。
【0005】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術的課題は、運転者の癖を最も大きく反映している所定のシフトシフトストローク領域での操作速度の平均値に基づいてシフトアシスト力を決定するようにした変速機のシフトアシスト装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するために、
「変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度を検出するとともに平均シフト操作速度を求め、
該シフト機構のシフトストローク位置に対応して設定された初期設定電力と、該ギヤ抜き操作時における該平均シフト操作速度に基づいて算出された補正電力とを加算して該電動モータを駆動せしめる駆動電力を求め、該求めた駆動電力で該電動モータを駆動せしめる」ことを特徴とする変速機のシフトアシスト装置が提供される。
【0007】
ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度は、上記同期装置のクラッチスリーブとドッグ歯との噛合が解除するシフトストローク位置からニュートラル位置までの所定区間の操作速度であることが望ましい。この場合に、本発明のシフトアシスト装置は、
「変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、
ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度を、該同期装置のクラッチスリーブとドッグ歯との噛合が解除するシフトストローク位置からニュートラル位置までの所定区間の操作速度として検出するとともに平均シフト操作速度を求め、該平均シフト操作速度に基づいて該電動モータの駆動電力を演算し、該演算した駆動電力で該電動モータを駆動せしめる」
ことを特徴とする変速機のシフトアシスト装置として構成される。
【0008】
また、電動モータの駆動電力を、ギヤイン操作時において平均シフト操作速度を求め、この平均シフト操作速度に基づいて演算することもできる。この場合は、
「変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、
ギヤイン操作時におけるシフト操作速度を、該同期装置の同期終了位置からギヤイン最終シフトストローク位置までの所定区間の操作速度として検出するとともに平均シフト操作速度を求め、該平均シフト操作速度に基づいて該電動モータの駆動電力を演算し、該演算した駆動電力で該電動モータを駆動せしめる」
ことを特徴とする変速機のシフトアシスト装置として構成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された変速機のシフトアシスト装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【0010】
図1には、本発明に従って構成された変速機のシフトアシスト装置を備えた変速機構の概略構成図が示されている。
図1に示す変速機構は、同期装置を備えた変速機2の変速操作を行う変速レバー3と、該変速レバー3に連結された変速操作機構5と、該変速操作機構5を変速レバー3のシフト動作方向と同方向に作動せしめるためのシフトアシスト装置8を具備している。
【0011】
変速機2は図2に示すように前進5段、後進1段の歯車機構を具備している。この変速機2は、入力軸21と、該入力軸21と同一軸上に配設された出力軸22と、該出力軸22と平行に配設されたカウンターシャフト23とを具備している。入力軸21には駆動歯車241(図示の実施形態においては第5速歯車)が装着され、出力軸22には、第4速歯車242、第3速歯車243、第2速歯車244、第1速歯車245、および後進歯車246が回転可能に配設されている。また、出力軸22には、第5速歯車241と第4速歯車242との間と、第3速歯車243と第2速歯車244との間、および第1速歯車245と後進歯車246との間にそれぞれ同期装置25a、25bおよび25cが配設されている。一方、上記カウンターシャフト23には、上記第5速歯車241、第4速歯車242、第3速歯車243、第2速歯車244、第1速歯車245と常時噛み合うカウンター歯車261、262、263、264、265が設けられているとともに、上記後進歯車246と図示しないアイドル歯車を介して噛み合いするカウンター歯車266が設けられている。
【0012】
次に、上記同期装置25a、25bおよび25cについて図3を参照して説明する。なお、図示の同期装置25a、25bおよび25cは実質的に同一の構成であるので、第5速歯車241と第4速歯車242との間に配設された同期装置25aについて説明する。
図示の同期装置25aは、周知のキー式同期装置からなっており、出力軸22に装着されたクラッチハブ251と、該クラッチハブ251の外周に設けられた外歯スプラインに摺動可能に嵌合されたクラッチスリーブ252と、上記クラッチハブ251に径方向に設けられた複数個(例えば3個)のキー溝251a内にそれぞれ配設されたキー253と、該キー253の両端部内側に配設されキー253をクラッチスリーブ252に向けて押圧するキースプリング254、254と、第5速歯車241および第4速歯車242にそれぞれ設けられたドッグ歯241aおよび242aと、第5速歯車241および第4速歯車242にそれぞれ設けられたコーン面241bおよび242b上にそれぞれ配設されたシンクロナイザーリング255および256とからなっている。このように構成された同期装置25aは、クラッチスリーブ252の外周に設けられた環状溝252aに後述する変速操作機構5を構成するシフト機構のシフトロッドに装着されたシフトフォークが嵌合され、このシフトフォークによってクラッチスリーブ252が図において左または右方向に摺動せしめられることにより、該クラッチスリーブ252のスプライン252bと上記シンクロナイザーリング255の歯およびドッグ歯241aまたはシンクロナイザーリング256およびドッグ歯242aと噛み合うようになっている。なお、図示の同期装置は周知の構成であるため、更に詳細な説明については省略する。
【0013】
上述した同期装置25a、25bおよび25cは、変速レバー3と、該変速レバー3に連結された変速操作機構5によって作動せしめられる。変速レバー3は、図1において紙面に垂直な方向(セレクト方向)および左右方向(シフト方向)に図示しない軸を中心として傾動可能に構成されている。この変速レバー3は、上記同期装置25a、25bおよび25cを作動するために図4に示す変速パターンに沿って操作される。変速レバー3のノブ31にはシフトノブスイッチ4が配設されている。シフトノブスイッチ4は、変速レバー3のノブ31をシフト方向に傾動する際にその作動方向を検出するために第1のスイッチ41(SWI)と第2のスイッチ42(SW2)を備えている。このシフトノブスイッチ4は、例えば変速レバー3のノブ31を図1において左方(第1のシフト方向)に傾動すると第1のスイッチ41(SWI)がONし、変速レバー3を図1において右方(第2のシフト方向)に傾動すると第2のスイッチ42(SW2)がONするように構成されている。また、シフトノブスイッチ4は、変速レバー3のノブ31から手を放すと第1のスイッチ41(SW1)および第2のスイッチ42(SW2)ともOFFするように構成されており、このON・OFF信号を後述するコントローラに送る。このようにシフトノブスイッチ4は、変速レバー3の第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段として機能する。なお、このようなシフトノブスイッチは、例えば実開昭56ー97133号公報に開示されているように周知技術であるため、更に詳細な説明については省略する。
【0014】
次に、上記変速レバー3に連結され上述した同期装置25a、25bおよび25cを作動する変速操作機構5について図1および図5を参照して説明する。
変速操作機構5は、シフト機構6とセレクト機構7とからなっている。シフト機構6は、変速レバー3に一端が連結されたプッシュプルケーブル61と、該プッシュプルケーブル61の他端と一端部が連結されたコントロールレバー62と、該コントロールレバー62の他端部に連結され変速機2の図示しないケースカバーに回動可能に支持されたコントロールロッド63と、該コントロールロッド63に軸方向に摺動可能にスプライン嵌合されたシフトレバー64を具備している。このシフトレバー64は、その先端部がシフトロッド651、652、653にそれぞれ装着されたシフトブロック661、662、663と選択的に係合するようになっている。シフトロッド651、652、653には上記同期装置25a、25b、25cのクラッチスリーブの外周に設けられた環状溝と係合する図示しないシフトフォークがそれぞれ装着されている。なお、上記各シフトロッド651、652、653間には周知のインターロック機構が配設されており、2本のシフトロッドが同時に作動しないようになっている。なお、上記シフト機構6は周知の構成であるため、更に詳細な説明については省略する。
【0015】
上記シフトレバー64は、セレクト機構7によって軸方向に摺動され所定のセレクト位置に位置付けられる。セレクト機構7は、変速レバー3に一端が連結されたプッシュプルケーブル71と、該プッシュプルケーブル71の他端と一端部が連結され中間部が支軸73を中心として回動可能に支持されたセレクトレバー72とを具備しており、該セレクトレバー72の他端が上記シフトレバー64の取付けボス部641の外周面に形成された嵌合溝642に係合している。従って、変速レバー3をセレクト方向に作動することによりプッシュプルケーブル71およびセレクトレバー72を介してシフトレバー64がコントロールロッド63上を軸方向に摺動せしめられる。そして、シフトレバー64の他端が上記シフトブロック661、662、663と選択的に係合せしめられる。なお、上記セレクト機構7は周知の構成であるため、更に詳細な説明については省略する。
【0016】
図示の実施形態におけるセレクト機構7は、シフトレバー64のセレクト方向の位置を検出するためのセレクト位置検出センサー75(SES)を備えている。このセレクト位置検出センサー75(SES)は、上記セレクトレバー72とロッド76およびレバー77を介して連結され、セレクトレバー72の作動角によってシフトレバー64のセレクト方向の位置を検出するポテンショメータからなっており、その検出信号をコントローラ10に送る。
【0017】
図示の実施形態においては、上述したシフト機構6を変速レバー3のシフト動作方向と同方向に作動せしめるためのシフトアシスト装置8を具備している。シフトアシスト装置8は、動力源としての正転および逆転駆動可能な電動モータ81(M1)を備えている。この電動モータ81(M1)には減速機82が連結されており、減速機82の出力軸821に作動レバー83の一端部が装着されている。作動レバー83の他端部と上記コントロールレバー62が連結ロッド84によって連結されている。このように構成されたシフトアシスト装置8は、電動モータ81(M1)を正転駆動すると作動レバー83を矢印83aで示す方向に作動し、連結ロッド84を介してコントロールレバー62を矢印62aで示す方向に作動してアシストする。一方、シフトアシスト装置8は、電動モータ81(M1)を逆転駆動すると作動レバー83を矢印83bで示す方向に作動し、連結ロッド84を介してコントロールレバー62を矢印62bで示す方向に作動してアシストする。
【0018】
図示の実施形態におけるシフトアシスト装置8は、シフト機構のシフトストローク位置を検出するためのシフトストロークセンサー85(SIS)を備えている。このシフトストロークセンサー85(SIS)は、上記コントロールレバー62とロッド86およびレバー87を介して連結され、コントロールレバー62の作動角によってシフトストローク位置を検出するポテンショメータからなっており、その検出信号をコントローラ10に送る。
【0019】
コントローラ10は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)101と、制御プログラムや後述するクラッチ接続速度制御マップ等を格納するリードオンリメモリ(ROM)102と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)103と、タイマー(T)104と、カウンター(C)105と、入力インターフェース106および出力インターフェース107とを備えている。このように構成されたコントローラ10の入力インターフェース106には、上記シフトノブスイッチ4を構成する第1のスイッチ41(SWI)と第2のスイッチ42(SW2)、セレクト位置検出センサー75(SES)およびシフトストロークセンサー85(SIS)の検出信号が入力される。また、入力インターフェース106には、図示しないエンジンと変速機2との間に配設されるクラッチを作動するクラッチペダル9の操作状態を検出するクラッチペダルスイッチ91(SW3)の検出信号が入力される。このクラッチペダルスイッチ91(SW3)は、クラッチペダル9が開放即ち踏み込まれていない状態(クラッチ接状態)ではOFFしており、クラッチを断するためにクラッチペダル9が踏み込まれるとON信号を出力する。なお、シフトノブスイッチ4およびシフトストロークセンサー85(SIS)からの信号に基づいてクラッチを自動的に断・接制御するオートクラッチを搭載した場合には、上記クラッチペダル9の代わりにクラッチの係合量を検出するクラッチストロークセンサーの検出信号が入力インターフェース106に入力される。一方、出力インターフェース107からは上記電動モータ81(M1)等に制御信号を出力する。
【0020】
次に、シフトストローク位置に対応したアシスト力について図6を参照して説明する。図6には上述したクラッチスリーブ252のスプライン252bと、第5速歯車241用のシンクロナイザーリング255の歯255aおよびドッグ歯241aと、第4速歯車242用のシンクロナイザーリング256の歯256aおよびドッグ歯242aとのニュートラル状態での位置関係が示されている。図6に示す実施形態においてはニュートラル状態でのクラッチスリーブ252のシフトストローク位置をP6としている。このニュートラル状態から第5速歯車241側(図6において左側)へクラッチスリーブ252を移動し、第5速歯車241用のシンクロナイザーリング255の歯255aのチャンファ前端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン時における同期開始位置)がP5、第5速歯車241用のシンクロナイザーリング255の歯255aのチャンファ後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン時における同期終了位置)がP5a、シンクロナイザーリング255の歯255aの後端に達する位置のシフトストローク位置がP4、第5速歯車241用のドッグ歯241aのチャンファ前端に達する位置のシフトストローク位置がP3、ドッグ歯241aのチャンファ後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤ抜き時におけるクラッチスリーブ252のドッグ歯241aとの噛合が解除するシフトストローク位置)がP2、ドッグ歯241aの後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン最終シフトストローク位置)がP1とされている。
【0021】
一方、ニュートラル状態から第4速歯車242側(図6において右側)へクラッチスリーブ252を移動し、第4速歯車242用のシンクロナイザーリング256の歯256aのチャンファ前端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン時における同期開始位置)がP7、第4速歯車242用のシンクロナイザーリング256の歯256aのチャンファ後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン時における同期終了位置)がP7a、シンクロナイザーリング256の歯256aの後端に達する位置のシフトストローク位置がP8、第4速歯車242用のドッグ歯242aのチャンファ前端に達する位置のシフトストローク位置がP9、ドッグ歯242aのチャンファ後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤ抜き時におけるクラッチスリーブ252のドッグ歯242aとの噛合が解除するシフトストローク位置)がP10、ドッグ歯242aの後端に達する位置のシフトストローク位置(ギヤイン最終シフトストローク位置)がP11とされている。このシフトストローク位置は、上記シフトストロークセンサー85(SIS)によって検出される。なお、シフトストロークセンサー85(SIS)は、図示の実施形態においてはシフトストローク位置がP1のときに最も小さい値の電圧信号を出力し、シフトストローク位置がP11側に行くに従い出力電圧が漸次増大しP11のときに最も大きい値の電圧信号を出力するように構成されている。
【0022】
図6に示すニュートラル状態からクラッチスリーブ252を第4速歯車242側および第5速歯車241側へシフト操作する際(ギヤイン時)に、変速レバー3には上記P7およびP5のシフトストローク位置即ち同期作用が開始される位置から同期作用が終了するP8およびP4迄の同期範囲に最も大きな操作力が作用する。従って、ギヤイン時には少なくとも同期範囲に上記電動モータ81(M1)を駆動してシフト操作をアシストすればよい。また、ギヤイン操作時に変速レバー3には、上記P9およびP3からP10およびP2迄のシフトストローク位置即ちクラッチスリーブ252のスプライン252bのチャンファとドッグ歯242aまたは241aのチャンファとの係合範囲に上記同期範囲よりは小さいが比較的大きな力が作用する。従って、ギヤイン時にはドッグ歯とクラッチスリーブのチャンファとの係合期間にも上記電動モータ81(M1)を駆動してシフト操作をアシストすることが望ましい。一方、第4速歯車242または第5速歯車241にギヤインしている状態、即ちクラッチスリーブ252が上記P11またはP1のシフトストローク位置にある状態からニュートラル状態に戻す際(ギヤ抜き時)には、クラッチスリーブ252のスプライン252bが上記P10またはP2のシフトストローク位置即ちドッグ歯のチャンファ後端を通過する迄の期間に比較的大きな力が作用する。従って、このギヤ抜き時にはギヤイン状態からドッグ歯のチャンファ後端を通過する迄のシフトストローク間(ドッグ歯とクラッチスリーブ252の噛合範囲)に上記電動モータ81(M1)を駆動してシフト操作をアシストすればよい。
【0023】
なお、ギヤ抜き時のアシスト力は上記ギヤイン時のアシスト力より小さくてよい。このアシスト力の制御は、電動モータ81(M1)に印加する電力(電圧または電流)を制御することによって実行される。なお、電動モータ81(M1)を駆動する回転方向は、クラッチスリーブ252を図6において左方に向けて作動するとき(上記シフトノブスイッチ4の第1のスイッチ41(SWI)がONしているとき)は例えば正転で、クラッチスリーブ252を図6において右方に向けて作動するとき(上記シフトノブスイッチ4の第2のスイッチ42(SW2)がONしているとき)は例えば逆転される。例えば、第5速歯車241にギヤインしている状態から第4速にシフトダウンする場合には、図6に示すようにP1からP2までの間即ちクラッチスリーブ252のスプライン252bがドッグ歯241aのチャンファ後端を通過する迄の期間(ドッグ歯とクラッチスリーブ252の噛合期間)電動モータ81(M1)はV1の電圧で逆転駆動され、その後P5までの間に徐々に電圧を下げて電動モータ81(M1)の駆動を停止する。このギヤ抜き時におけるアシスト力、即ち電動モータ81(M1)に印加する電圧V1は、図示の実施形態においてはギヤ抜き時におけるシフトストローク位置に対応して設定された初期設定電圧V1aと、ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度に基づいて算出された補正電圧とを加算して求める。なお、ギヤ抜き時における電動モータ81(M1)に印加する電圧V1の決定方法については、後で詳細に説明する。
【0024】
そして、ニュートラル位置P6からクラッチスリーブ252が同期作用の開始位置であるP7に達すると、電動モータ81(M1)は上記V1より高い電圧V2で逆転駆動され、図6に示す実施形態においてはクラッチスリーブ252のスプライン252bがドッグ歯242aのチャンファ後端に相当する上記P10を通過する迄の期間電圧V2での逆転駆動が維持される。このギヤイン時におけるアシスト力、即ち電動モータ81(M1)に印加する電圧V2は、ギヤイン時におけるシフトストローク位置に対応して設定された初期設定電圧V2aと、ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度に基づいて算出された補正電圧とを加算して求める。なお、ギヤイン時における電動モータ81(M1)に印加する電圧V2の決定方法については、後で詳細に説明する。
【0025】
上述したようにして、クラッチスリーブ252が上記P10を通過すると電動モータ81(M1)に印加する電圧を徐々に下げ、P11のシフトストローク位置で電動モータ81(M1)の駆動を停止する。以上のように、図示の実施形態におけるシフトアシスト装置においては、シフトストローク位置に対応してアシスト力が制御されるので、電動モータの駆動時にタイムラグが発生することがなく、シフト操作の全ストロークに渡って変速レバーの操作力を均一化することができる。
【0026】
次に、変速操作時における上記コントローラ10のシフトアシスト制御について、図7および図8に示すフローチャートを参照して説明する。図7はシフトアシスト制御のメインルーチンを示すフローチャートであり、図8はシフト操作速度を求めるためのサブルーチンを示すフローチャートである。
先ず、コントローラ10は図7に示すメインルーチンのステップS1において、クラッチペダルスイッチ91(SW3)がONされているか否か、即ちクラッチペダル9が踏み込まれてクラッチが断されたか否かをチェックする。なお、オートクラッチを搭載した場合には、クラッチの係合量を検出するクラッチストロークセンサーからの信号に基づいて、クラッチの係合量が半クラッチより断側か否かをチェックする。ステップS1においてクラッチペダルスイッチ91(SW3)がONされていない場合は、コントローラ10はクラッチが断されないので変速意思がないものと判断し、ステップS2に進んで電動モータ81(M1)を停止して終了する。
【0027】
ステップS1においてクラッチペダルスイッチ91(SW3)がONされていればコントローラ10はクラッチが断され変速意思があるものと判断して、ステップS3に進みセレクト位置検出センサー75(SES)によって検出されたシフトレバー64のセレクト方向位置が所定のセレクト位置に位置付けられているか否かをチェックする。即ちシフトレバー64が上記シフトロッド651、652、653にそれぞれ装着されたシフトブロック661、662、663のいずれか1つのみと係合する位置関係にあるか否かをチェックする。ステップS3においてシフトレバー64が所定のセレクト位置に位置付けられていない場合には、コントローラ10はこの状態で電動モータ81(M1)が駆動されるとシフトレバー64が2つのシフトブロックと係合することになると判断し、ステップS2に進んで電動モータ81(M1)を停止して終了する。もし、シフトレバー64が所定のセレクト位置に位置付けられていない状態で電動モータ81(M1)が駆動されると、シフトレバー64が2つのシフトブロックと係合して2本のシフトロッドを同時に作動することになるため、インターロック機構が機能してシフトロッドの作動が規制されるので、駆動されている電動モータ81(M1)に焼付きが発生する。しかるに、図示の実施形態においては上述したようにシフトレバー64が所定のセレクト位置に位置付けられていない場合には、ステップS2に進んで電動モータ81(M1)を停止するので、上記電動モータ81(M1)の焼付きを未然に防止することができる。
【0028】
上記ステップS3においてセレクト位置検出センサー75(SES)によって検出されたシフトレバー64のセレクト方向位置が所定のセレクト位置に位置付けられている場合に、コントローラ10はステップS4に進んで上記シフトノブスイッチ4の第1のスイッチ41(SW1)がONされているか否か、即ち第1速、第3速、第5速側へ変速操作を開始したか否かをチェックする。ステップS4において第1のスイッチ41(SW1)がONされていれば、コントローラ10はステップS5に進んで電動モータ81(M1)の回転方向を正転に設定し、更にステップS6に進んでシフトストロークセンサー85(SIS)によって検出されたシフトストローク位置PがP2より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252がドッグ歯241aのチャンファ後端よりギヤイン側か否かをチェックする。ステップS6においてシフトストローク位置PがP2より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252がドッグ歯241aのチャンファ後端よりギヤイン側にあり、シフトアシストをする必要がないと判断し、ステップS7に進んで電動モータ81(M1)に印加する電圧を徐々に低下してシフトストローク位置PがP1に達したら電圧を零(0)にする。
【0029】
ステップS6においてシフトストローク位置PがP2より大きい場合には、コントローラ10はステップS8に進んでシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252が同期開始位置からドック歯のチャンファとの係合位置の範囲にあるか否かをチェックする。ステップS8においてシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252が同期開始位置からドック歯のチャンファとの係合位置の範囲にありギヤイン時のシフトアシストをする必要があると判断し、ステップS9に進み電動モータ81(M1)を駆動するための電圧V2を演算する(V2=V2a+(1/Ts)C2)。この電圧V2を求める計算式において、V2aは初期設定電圧、Tsはギヤ抜き時における上記シフトストローク位置PがP2からP5およびP10からP7間を移動する平均シフト操作時間(この平均シフト操作時間Tsは所定の区間をシフトする平均操作時間であるので、平均シフト操作速度とみることができる)、C2は定数である。このように、図示の実施形態においては、ギヤイン時におけるアシスト力、即ち電動モータ81(M1)に印加する電圧V2は、ギヤ抜き時における上記シフトストローク位置がP2からP5およびP10からP7間のシフト操作時間(シフト操作速度)Tsに基づいて決定される。上記のようにしてギヤイン時において電動モータ81(M1)に印加する電圧V2が求められたら、コントローラ10はステップS10に進んで電動モータ81(M1)をV2の電圧で駆動する。
【0030】
ここで、所定区間の平均シフト操作速度(平均シフト操作速度)Tsの求め方の一実施形態について、図8に示すサブルーチンを参照して説明する。この図8に示すサブルーチンは、図7に示すメインルーチンを実行中に例えば5msec毎に割り込み制御される。
先ず、コントローラ10は、ステップP1においてギヤ抜き時であるか否かをチェックする。このギヤ抜き時であるか否かは、シフト方向検出手段として機能する上記シフトノブスイッチ4の第1のスイッチ41(SW1)がONしておりシフトストローク位置がP7からP11のシフトストローク区間に位置する場合、または、上記シフトノブスイッチ4の第2のスイッチ42(SW2)がONしておりシフトストローク位置がP1からP5のシフトストローク区間に位置する場合に、コントローラ10はギヤ抜き時であると判定する。
【0031】
ステップP1においてギヤ抜き時でると判定した場合には、コントローラ10はステップP2に進んでシフトストローク位置PがP7以上でP10以下であるか否かをチェックする。ステップP2においてシフトストローク位置PがP7以上でP10以下である場合には、コントローラ10はステップP3に進んでシフトストローク位置PがP10からP7にシフト操作する間のシフト操作時間(T)を計測する。即ち、シフト操作時間(T)は、シフトストローク位置PがP7以上でP10以下に位置している間は5msec毎にプラス1(+1)される。上記ステップP2においてシフトストローク位置PがP7以上でP10以下でない場合には、コントローラ10はステップP4に進んでシフトストローク位置PがP2以上でP5以下であるか否かをチェックする。ステップP4においてシフトストローク位置PがP2以上でP5以下である場合には、コントローラ10は上記ステップP3に進んでシフトストローク位置PがP2からP5にシフト操作する間のシフト操作時間(T)を計測する。以上のように、ギヤ抜き時でシフトストローク位置PがP7以上でP10以下およびP2以上でP5以下である期間は、シフト操作時間(T)が5msec毎にプラス1(+1)される。なお、図示の実施形態において、ギヤ抜き時におけるシフトストローク位置PがP7以上でP10以下およびP2以上でP5以下の区間におけるシフト操作時間(シフト操作速度)を検出しているのは、上記区間の変速操作速度が運転者の癖を最も大きく反映していると考えられるからである。なお、シフト操作時間(シフト操作速度)を検出するるシフトストローク区間としては、ギヤ抜き時におけるクラッチスリーブのドッグ歯との噛合が解除するシフトストローク位置P2およびP10からニュートラル位置P6までの所定区間が望ましい。
【0032】
上記ステップP1においてギヤ抜き時ではないと判定したとき、および上記ステップP4においてシフトストローク位置PがP2以上でP5以下でない場合には、コントローラ10はステップP5に進んで計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の2倍より大きいか否か(T>Ts×2)、或いは計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の0.5倍より小さいか否か(T<Ts×0.5)をチェックする。これは計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)と大きく変化している場合には平均シフト操作時間(Ts)を崩すことになり、計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)と大きく変化している場合にこの値を除外するためにチェックする。従って、データとして除外する値を平均シフト操作時間(Ts)の何倍にするかは任意に設定すればよい。
【0033】
ステップP5において計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の2倍以下、或いは計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の0.5倍以上の場合、即ち計測したシフト操作時間(T)が異常値でない場合には 、コントローラ10はステップP6に進んで計測したシフト操作時間(T)が零(0)か否かをチェックする。上記ステップP3を実行していればシフト操作時間(T)は零(0)でなく、ステップP3を実行していない場合にはギヤ抜き時におけるシフトストローク位置PがP7以上でP10以下およびP2以上でP5以下の区間におけるシフト操作速度を検出していないので零(0)となる。ステップP6においてシフト操作時間(T)が零(0)でない場合には、コントローラ10はステップP7に進んで平均シフト操作時間(Ts)を更新する。この更新する平均シフト操作時間(Ts)は、例えば、Ts=(Ts×4+T)/5で求める。このように平均シフト操作時間(Ts)を4倍した値と今回測定したシフト操作時間(T)との平均を求めるようにしたのは、今までの平均シフト操作時間(Ts)を重視したほうが大きく変動することがなく、運転者の癖を反映することができるからである。
【0034】
以上のようにして、平均シフト操作時間(Ts)を更新したならば、コントローラ10はステップP8に進んでシフト操作時間(T)をクリアする。また、上記ステップP5において計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の2倍より大きい場合、或いは計測したシフト操作時間(T)が今までの平均シフト操作時間(Ts)の0.5倍より小さい場合には、コントローラ10は計測したシフト操作時間(T)は異常値であると判断し、ステップP8に進んでシフト操作時間(T)をクリアする。なお、上記ステップP6においてシフト操作時間(T)が零(0)の場合にも、コントローラ10はステップP8に進んでシフト操作時間(T)をクリアする。このように平均シフト操作時間(Ts)は変速操作が行われる都度更新されており、上記ステップPにおける電動モータ81(M1)に印加する電圧V2の演算においては、この更新された平均シフト操作時間(Ts)が用いられる。
【0035】
次に、図7に示すメインルーチンに戻って説明を続けると、上記ステップS8においてシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さい状態でない場合には、コントローラ10はステップS11に進んでシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252が両シンクロナイザーリング255と256との間に位置しているか否かをチェックする。ステップS11においてシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252が両シンクロナイザーリング255と256との間に位置しておりシフト操作をアシストする必要がないと判断し、ステップS12に進み電動モータ81(M1)の駆動を停止する。
【0036】
ステップS11においてシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さい状態でない場合には、コントローラ10はステップS13に進んでシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252とドッグ歯242aとの噛合が外れギヤ抜きが完了したか否かをチェックする。ステップS13においてシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252とドッグ歯242aとの噛合が外れギヤ抜きが完了したものと判断し、ステップS14に進んで電動モータ81(M1)に印加する電圧を徐々に低下してシフトストローク位置PがP7に達したら電圧を零(0)にする。
【0037】
上記ステップS13においてシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さい状態でない場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252とドッグ歯242aとが噛合中でありギヤ抜き時のシフトアシストをする必要があると判断し、ステップS15に進み電動モータ81(M1)を駆動するための電圧V1を演算する(V1=V1a+(1/Ts)C2)。この電圧V1を求める計算式において、V1aは初期設定電圧、Tsは上記図8に示すフローチャートに基づいて求められたギヤ抜き時における上記シフトストローク位置PがP2からP5およびP10からP7間を移動する平均シフト操作時間(この平均シフト操作時間Tsは所定の区間をシフトする平均操作時間であるので、平均シフト操作速度とみることができる)、C1は定数である。このように、図示の実施形態においては、ギヤ抜き時におけるアシスト力、即ち電動モータ81(M1)に印加する電圧V1は、ギヤ抜き時における上記シフトストローク位置がP2からP5およびP10からP7間のシフト操作時間(シフト操作速度)Tsに基づいて決定される。上記のようにしてギヤイン時において電動モータ81(M1)に印加する電圧V1が求められたら、コントローラ10はステップS16に進んで電動モータ81(M1)をV1の電圧で駆動する。
【0038】
次に、上記ステップS4においてシフトノブスイッチ4の第1のスイッチ41(SW1)がONされていない場合について説明する。
ステップS4においてシフトノブスイッチ4の第1のスイッチ41(SW1)がONされていない場合には、コントローラ10はステップS17に進んで第2のスイッチ42(SW2)がONされているか否か、即ち第2速、第4速、後進側へ変速操作を開始したか否かをチェックする。ステップS17において第2のスイッチ42(SW2)がONされていない場合には、コントローラ10は変速意思がないものと判断し、ステップS2に進んで電動モータ81(M1)を停止して終了する。
【0039】
ステップS17において第2のスイッチ42(SW2)がONされていれば、コントローラ10はステップS18に進んで電動モータ81(M1)の回転方向を逆転に設定し、更にステップS19に進んでシフトストロークセンサー85(SS)によって検出されたシフトストローク位置PがP10以上か否か、即ちクラッチスリーブ252がドッグ歯242aのチャンファ後端よりギヤイン側か否かをチェックする。ステップS19においてシフトストローク位置PがP10より大きい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252がドッグ歯242aのチャンファ後端よりギヤイン側にあり、シフトアシストをする必要がないと判断し、上記ステップS7に進んで電動モータ81(M1)に印加する電圧を徐々に低下してシフトストローク位置PがP11に達したら電圧を零(0)にする。
【0040】
ステップS19においてシフトストローク位置PがP10より小さい場合には、コントローラ10はステップS20に進んでシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252が同期開始位置からドック歯のチャンファとの係合位置の範囲にあるか否かをチェックする。ステップS20においてシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252が同期開始位置からドック歯のチャンファとの係合位置の範囲にありギヤイン時のシフトアシストをする必要があると判断し、上記ステップS9に進みギヤイン時における電動モータ81(M1)に印加する電圧V2を演算し、ステップS10に進んでステップS9において求めた駆動電圧V2で電動モータ81(M1)を駆動する。
【0041】
上記ステップS20においてシフトストローク位置PがP7以上でP10より小さい状態でない場合には、コントローラ10はステップS21に進んでシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252が両シンクロナイザーリング255と256との間に位置しているか否かをチェックする。ステップS21においてシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252が両シンクロナイザーリング255と256との間に位置しておりシフト操作をアシストする必要がないと判断し、上記ステップS12に進み電動モータ81(M1)の駆動を停止する。
【0042】
ステップS21においてシフトストローク位置PがP5以上でP7より小さい状態でない場合には、コントローラ10はステップS22に進んでシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さいか否か、即ちクラッチスリーブ252とドッグ歯241aとの噛合が外れギヤ抜きが完了したか否かをチェックする。ステップS22においてシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さい場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252とドッグ歯241aとの噛合が外れギヤ抜きが完了したものと判断し、上記ステップS14に進んで電動モータ81(M1)に印加する電圧を徐々に低下してシフトストローク位置PがP5に達したら電圧を零(0)にする。
【0043】
上記ステップS22においてシフトストローク位置PがP2以上でP5より小さい状態でない場合には、コントローラ10はクラッチスリーブ252とドッグ歯241aとが噛合中でありギヤ抜き時のシフトアシストをする必要があると判断し、上記ップS15に進みギヤ抜き時における電動モータ81(M1)に印加する電圧V1を演算し、ステップS16に進んでステップS15において求めた駆動電圧V1で電動モータ81(M1)を駆動する。
【0044】
なお、上述した実施形態においては、平均シフト操作速度をギヤ抜き時における同期装置のクラッチスリーブとドッグ歯との噛合が解除するシフトストローク位置P10、P2からシンクロナイザーリングの歯のチャンファ前端に達するシフトストローク位置P7、P5の区間の操作速度に基づいて求める例を示したが、平均シフト操作速度はギヤイン時における操作速度に基づいて求めても運転者の癖を反映させることができる。このギヤイン時における平均シフト操作速度求める場合は、同期装置の同期終了位置P7a、P5aからギヤイン最終シフトストローク位置P11、P1までの所定区間の操作速度に基づいて求めることが望ましい。
【0045】
【発明の効果】
本発明による変速機のシフトアシスト装置は以上のように構成されているので、以下に述べる作用効果を奏する。
【0046】
即ち、本発明によれば、所定のシフトシフトストローク領域での平均シフト操作速度に基づいてシフトアシスト用電動モータの駆動電力を演算し、該演算した駆動電力で電動モータを駆動せしめるように構成したので、運転者の癖を反映したシフトアシスト力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された変速機のシフトアシスト装置を備えた変速機構の概略構成図。
【図2】図1に示す変速機の歯車機構を示す概略構成図。
【図3】図2の変速機に装備される同期装置の断面図。
【図4】図1に示す変速機構の変速レバーのシフトパターンを示す図。
【図5】図1に示す変速機構を構成するシフト機構の要部斜視図。
【図6】図2に示す同期装置のクラッチスリーブのシフトストローク位置とシフトアシスト装置の電動モータに印加する電圧との関係を示す説明図。
【図7】本発明に従って構成された変速機のシフトアシスト装置を構成するコントローラのシフトアシスト制御の動作手順を示すフローチャート。
【図8】本発明に従って構成された変速機のシフトアシスト装置を構成するコントローラの平均シフト操作速度を求める制御の動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
2:変速機
21:変速機の入力軸
22:変速機の出力軸
23:変速機のカウンターシャフト
241:駆動歯車(第5速歯車)
241a:ドッグ歯
242:第4速歯車
242a:ドッグ歯
243:第3速歯車
244:第2速歯車
25a、25b、25c:同期装置
261、262、263、264、265、266:カウンター歯車
251:クラッチハブ
252:クラッチスリーブ
253:キー
254:キースプリング
255、256:シンクロナイザーリング
3:変速レバー
31:変速レバーのノブ
4:シフトノブスイッチ
41:第1のスイッチ(SWI)
42:第2のスイッチ(SW2)
5:変速操作機構
6:シフト機構
61:プッシュプルケーブル
62:コントロールレバー
63:コントロールロッド
64:シフトレバー
651、652、653:シフトロッド
661、662、663:シフトブロック
7:セレクト機構
71:プッシュプルケーブル
72:セレクトレバー
75:セレクト位置検出センサー(SES)
8:シフトアシスト装置
81:電動モータ(M1)
82:減速機
83:作動レバー
84:連結ロッド
85:シフトストロークセンサー(SIS)
86:ロッド
87:レバー
9:クラッチペダル
91:クラッチペダルスイッチ(SW3)
10:コントローラ
Claims (3)
- 変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度を検出するとともに平均シフト操作速度を求め、
該シフト機構のシフトストローク位置に対応して設定された初期設定電力と、該ギヤ抜き操作時における該平均シフト操作速度に基づいて算出された補正電力とを加算して該電動モータを駆動せしめる駆動電力を求め、該求めた駆動電力で該電動モータを駆動せしめることを特徴とする変速機のシフトアシスト装置。 - 変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、
ギヤ抜き操作時におけるシフト操作速度を、該同期装置のクラッチスリーブとドッグ歯との噛合が解除するシフトストローク位置からニュートラル位置までの所定区間の操作速度として検出するとともに平均シフト操作速度を求め、該平均シフト操作速度に基づいて該電動モータの駆動電力を演算し、該演算した駆動電力で該電動モータを駆動せしめることを特徴とする変速機のシフトアシスト装置。 - 変速レバーに連結され変速機の同期装置を作動をせしめるシフト機構を、該変速レバーのシフト動作方向と同方向に作動せしめるための電動モータを備えた変速機のシフトアシスト装置において、
該シフト機構のシフトストローク位置を検出するシフトストロークセンサーと、
該変速レバーの第1のシフト方向および第2のシフト方向への作動に対応した信号を出力するシフト方向検出手段と、
該シフトストロークセンサーおよび該シフト方向検出手段の検出信号に基づいて駆動信号を該電動モータに出力するコントローラと、を具備し、
該コントローラは、該変速レバーのシフト方向と該シフト機構のシフトストローク位置に基づいて、該変速レバーの操作が、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯との噛合から解除するギヤ抜き操作であるか、該同期装置のクラッチスリーブをドッグ歯と噛合させるギヤイン操作であるかを判定し、
ギヤイン操作時におけるシフト操作速度を、該同期装置の同期終了位置からギヤイン最終シフトストローク位置までの所定区間の操作速度として検出するとともに平均シフト操作速度を求め、該平均シフト操作速度に基づいて該電動モータの駆動電力を演算し、該演算した駆動電力で該電動モータを駆動せしめることを特徴とする変速機のシフトアシスト装置。
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