JP2005106165A - 変速機のシフト制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 変速時のシフト軸のシフト荷重を適切に制御する変速機のシフト制御装置を提供する。
【解決手段】 シフト軸の移動目標位置である目標シフト変位とシフトストロークセンサによるシフト軸の実シフト変位との偏差に基づいて、シフト軸を移動させる電動モータへ駆動電圧パルスを設定するPID制御手段と、電動モータへの駆動電圧パルスのデューティ比を直接指示するデューティ指示制御とを備え、シフト軸が変速機のギヤ同士の同期位置近傍のときは、デューティ指示制御手段を用い(デューティ指示制御区間)、前段ギヤの位置からニュートラル位置を経由した同期位置手前までと、同期後の位置から次段ギヤの位置までのときは、PID制御手段を用いて(PID制御区間)、電動モータを駆動させて、シフト軸を移動させる。つまり、シフト軸の位置に応じて、PID制御手段又はデューティ指示制御手段を切換えて、シフト軸を移動させて、シフト操作を行う。
【選択図】 図3
【解決手段】 シフト軸の移動目標位置である目標シフト変位とシフトストロークセンサによるシフト軸の実シフト変位との偏差に基づいて、シフト軸を移動させる電動モータへ駆動電圧パルスを設定するPID制御手段と、電動モータへの駆動電圧パルスのデューティ比を直接指示するデューティ指示制御とを備え、シフト軸が変速機のギヤ同士の同期位置近傍のときは、デューティ指示制御手段を用い(デューティ指示制御区間)、前段ギヤの位置からニュートラル位置を経由した同期位置手前までと、同期後の位置から次段ギヤの位置までのときは、PID制御手段を用いて(PID制御区間)、電動モータを駆動させて、シフト軸を移動させる。つまり、シフト軸の位置に応じて、PID制御手段又はデューティ指示制御手段を切換えて、シフト軸を移動させて、シフト操作を行う。
【選択図】 図3
Description
本発明は、車両等の変速機のシフト操作を行うシフト制御装置に関する。
バスやトラック等の大型の車両では、手動変速機と同等の構造の機械式変速機に、クラッチを自動的に断接可能なクラッチ装置と、電動モータ等のアクチュエータによる駆動力を用いて変速操作を行うシフト制御装置等とを組み合わせた機械式自動変速機(以下、AMTと略す)が用いられている。上記構成により、変速指示に合わせて、自動的にクラッチを断接して、自動的に変速を行うことができる。特に、大型の変速機を有するトラック、バス等の車両においては、シフト操作時の運転者の負担を軽減して、円滑なシフト操作を行なえるようにしている。
上記シフト制御装置の1つとして、電動GSU(Gear Shift Unit)を用いているものがある。電動GSUは、変速機の上部に設けられており、変速機内部のギヤを選択するシフト軸に係合するスライディングレバーと、スライディングレバーを介してシフト軸を移動させる電動モータのアクチュエータと、シフト軸の位置を検出するシフト位置センサ等を有している。AMTにおけるシフト操作時には、電動モータを用いてシフト軸を移動させると共に、シフト位置センサからの出力値をフィードバックしてシフト軸の位置を制御することで、所定のギヤ段を選択してシフト操作を行なう。
具体的には、上記電動GSUにおいて、シフト軸の移動目標位置(目標シフト変位)を設定し、その移動目標位置と実際のシフト軸の位置(実シフト変位)との偏差を求め、PID制御により移動目標位置に実際のシフト軸の位置を追従させることで、電動GSUによるシフト軸の位置制御、つまり、シフト操作を行なっている。
電動GSUのスライディングレバーが変速機のシフト軸(実際は、シフト軸を保持するジョー)を押す荷重は、シフトデューティで決まる。このシフトデューティとは、電動GSUにおいて、シフト軸を移動させる電動モータに与える駆動電圧のパルス幅比を示すものである。従来のシフト制御では、シフト軸の位置制御を行うためにPID制御を用いており、目標シフト変位と実シフト変位との偏差により、自ずとシフトデューティが決まり、シフトデューティ、即ち、シフト荷重自体の制御は行っていない。そのため、ギヤの同期時のシフト荷重が、適正なシフト荷重値に対して過大又は過小となってしまうおそれがある。
又、変速機のシンクロ機構が磨耗した場合、同期位置(図3の同期位置参照)が初期の位置に比べてギヤ入り位置(図3の次段位置参照)側へずれる。これにより、ギヤの同期時の実シフト変位と目標シフト変位(図3のramp range2)の差が小さくなるため、PID制御により決定されるシフトデューティが小さくなり、シフト荷重が適正値より小さくなってしまうおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、変速時のシフト軸のシフト荷重を適切に制御する変速機のシフト制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明に係る請求項1の変速機のシフト制御装置は、
変速機のギヤのシフト操作を行なうシフト軸を、電動モータを用いてシフト方向に移動させるシフト移動手段と、
シフト軸のシフト方向の位置を検出するシフト位置検出手段と、
変速操作の指示に応じ、電動モータを駆動して、シフト移動手段によりシフト軸を移動させて変速を行なう制御手段とを有する。
更に、制御手段が、
シフト軸の移動目標位置とシフト位置検出手段によるシフト軸の位置との偏差に基づいて、電動モータへの駆動電圧パルスを設定するPID制御手段と、
電動モータへの駆動電圧パルスのデューティ比を直接指示するデューティ指示制御手段とを備え、
シフト軸の位置に応じて、PID制御手段又はデューティ指示制御手段とを切換えて、電動モータを駆動する。
なお、変速操作の指示は、シフトレバーの操作位置に応じて、手動変速モードでは、運転者の操作によりギヤ段が直接指示され、又、自動変速モードでは、車両の運転状況に応じてギヤ段が自動的に指示される。
変速機のギヤのシフト操作を行なうシフト軸を、電動モータを用いてシフト方向に移動させるシフト移動手段と、
シフト軸のシフト方向の位置を検出するシフト位置検出手段と、
変速操作の指示に応じ、電動モータを駆動して、シフト移動手段によりシフト軸を移動させて変速を行なう制御手段とを有する。
更に、制御手段が、
シフト軸の移動目標位置とシフト位置検出手段によるシフト軸の位置との偏差に基づいて、電動モータへの駆動電圧パルスを設定するPID制御手段と、
電動モータへの駆動電圧パルスのデューティ比を直接指示するデューティ指示制御手段とを備え、
シフト軸の位置に応じて、PID制御手段又はデューティ指示制御手段とを切換えて、電動モータを駆動する。
なお、変速操作の指示は、シフトレバーの操作位置に応じて、手動変速モードでは、運転者の操作によりギヤ段が直接指示され、又、自動変速モードでは、車両の運転状況に応じてギヤ段が自動的に指示される。
上記課題を解決する本発明に係る請求項2の変速機のシフト制御装置は、
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、変速機のギヤ同士の周速度が同期するシフト軸の同期位置を設定値として有し、シフト軸の位置が同期位置近傍のときには、デューティ指示制御手段を用いて、電動モータが駆動されて、シフト軸が移動される(デューティ指示制御区間)。
シフト軸の他の位置、例えば、前段ギヤの位置からニュートラル位置を経由して同期位置手前まで、又、同期完了後の位置から次段ギヤの位置までは、シフト軸の目標位置と実際の位置との偏差に基づきPID制御により、電動モータが駆動されて、シフト軸の位置制御が行われる(PID制御区間)。
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、変速機のギヤ同士の周速度が同期するシフト軸の同期位置を設定値として有し、シフト軸の位置が同期位置近傍のときには、デューティ指示制御手段を用いて、電動モータが駆動されて、シフト軸が移動される(デューティ指示制御区間)。
シフト軸の他の位置、例えば、前段ギヤの位置からニュートラル位置を経由して同期位置手前まで、又、同期完了後の位置から次段ギヤの位置までは、シフト軸の目標位置と実際の位置との偏差に基づきPID制御により、電動モータが駆動されて、シフト軸の位置制御が行われる(PID制御区間)。
上記課題を解決する本発明に係る請求項3の変速機のシフト制御装置は、
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、シフト軸の位置が同期位置の所定値以内となったとき、PID制御手段からデューティ指示制御手段へ切換えて、デューティ指示制御手段の使用を開始して、電動モータを駆動する。
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、シフト軸の位置が同期位置の所定値以内となったとき、PID制御手段からデューティ指示制御手段へ切換えて、デューティ指示制御手段の使用を開始して、電動モータを駆動する。
上記課題を解決する本発明に係る請求項4の変速機のシフト制御装置は、
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、変速機のギヤ同士が噛合って係合するシフト軸の係合位置を設定値として有し、シフト軸の位置が係合位置の所定値以内となったとき、デューティ指示制御手段の使用を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、変速機のギヤ同士が噛合って係合するシフト軸の係合位置を設定値として有し、シフト軸の位置が係合位置の所定値以内となったとき、デューティ指示制御手段の使用を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
上記課題を解決する本発明に係る請求項5の変速機のシフト制御装置は、
上記変速機のシフト制御装置において、
変速機のクラッチ装置のクラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段と、
変速機の出力軸の回転数により車速を検出する車速検出手段とを有し、
制御手段が、クラッチ回転数検出手段によるクラッチの回転数と、車速検出手段による車速に基づいて算出された次段ギヤの回転数とが略同等となったとき、デューティ指示制御手段の使用を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
つまり、変速機のギヤ同士の同期の完了を、クラッチの回転数と車速に基づいて算出された次段ギヤの回転数とが略同等の回転数になったことにより判断し、そのタイミングでデューティ指示制御手段を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
上記変速機のシフト制御装置において、
変速機のクラッチ装置のクラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段と、
変速機の出力軸の回転数により車速を検出する車速検出手段とを有し、
制御手段が、クラッチ回転数検出手段によるクラッチの回転数と、車速検出手段による車速に基づいて算出された次段ギヤの回転数とが略同等となったとき、デューティ指示制御手段の使用を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
つまり、変速機のギヤ同士の同期の完了を、クラッチの回転数と車速に基づいて算出された次段ギヤの回転数とが略同等の回転数になったことにより判断し、そのタイミングでデューティ指示制御手段を終了して、デューティ指示制御手段からPID制御手段へ切換えて、電動モータを駆動する。
上記課題を解決する本発明に係る請求項6の変速機のシフト制御装置は、
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、PID制御手段からデューティ指示制御手段へ切換えたとき、電動モータへの駆動電圧パルスを、所定の変化速度で所定のデューティ比まで変化させる。
つまり、デューティ指示制御手段の使用開始時に、所定の変化速度で所定のデューティ比まで駆動電圧パルスを変化させることで、デューティ比の急激な変化を避ける。
上記変速機のシフト制御装置において、
制御手段が、PID制御手段からデューティ指示制御手段へ切換えたとき、電動モータへの駆動電圧パルスを、所定の変化速度で所定のデューティ比まで変化させる。
つまり、デューティ指示制御手段の使用開始時に、所定の変化速度で所定のデューティ比まで駆動電圧パルスを変化させることで、デューティ比の急激な変化を避ける。
本発明によれば、シフト軸の移動時に、PID制御/デューティ指示制御を適切に切換え、ギヤ同士の同期時にはデューティ指示制御によりシフトデューティを直接制御して、適切なシフト荷重を用いることができるので、構成部品に過大な負荷をかけることなく、素早くスムーズなシフト操作が可能となる。又、変速機のシンクロ機構の磨耗等による経時変化が生じても、ギヤ同士の同期時のシフト荷重は変わることがなく、適切なシフト荷重でシフト操作を行うことができる。
又、本発明によれば、ギヤ同士の同期完了の判定を、クラッチの回転数と次段ギヤの回転数とが略同等となることで行うので、シフト操作時間を短縮することができる。
又、本発明によれば、デューティ指示制御を開始する際、所定の変化速度を持って、指示シフトデューティまで変化させるので、ギヤ同士の同期時のショックを緩和することができる。
機械式自動変速機(AMT)において、変速時には、電動GSUによりシフト軸を移動させて、ギヤ段のシフト操作を行う。具体的には、シフト軸が、現在のギヤ段の位置からニュートラル位置を経由して、次段ギヤの位置へ移動することで、次段ギヤが選択される。このシフト軸の次段ギヤの位置への移動時、つまり、ギヤ入れ時には、ギヤ同士の周速度が当初異なるため、ギヤ同士が同じ周速度となる「同期」と、その後のギヤ同士が噛合う「係合」と、2段階のステップを経てギヤ入れが完了する。ギヤ同士の同期動作は、その開始から完了までに、ギヤ同士の相対位置に所定の幅を持って行われ、同様にギヤ同士の係合動作も、その開始から完了までに、ギヤ同士の相対位置に所定の幅を持って行われる。更に、同期から係合までのギヤ同士の相対位置にも所定の幅がある。これらのギヤ同士の相対位置は、シフト操作を行なうシフト軸の位置と相関し、適切なシフト操作を行なうためには、シフト軸の位置の適切な制御が必要である。
従来は、シフト軸の位置制御のみに着目してシフト操作が行われており、例えば、PID制御を用いて、目標位置に対してシフト軸の実際の位置を追従するように制御していた。しかしながら、PID制御のみを用いて、シフト軸の位置制御を行った場合、必ずしも適切なシフト荷重にてシフト軸が移動されているとは限らず、場合によってはシフト荷重が過大又は過小となり、構成部品に過大な負荷がかかったり、シフト軸の移動に時間がかかったりしていた。そこで、本発明では、シフト軸の移動制御として、PID制御とデューティ指示制御を適切に切換え、ギヤ同士の同期時には、PID制御を用いずにシフトデューティを直接指示することで、過大又は過小なシフト荷重を防止すると共に、経時変化(シンクロ機構の磨耗等)した場合にも、過大又は過小なシフト荷重を防止して、シフト軸にかかる適切なシフト荷重を制御することを特徴としている。なお、このシフトデューティは、シフト軸を移動させる電動GSUの電動モータに与える駆動電圧パルスのデューティ比(パルス幅比)を指示することで制御される。
又、シフトデューティを直接指示するときは、ギヤ同士の同期時のショックを緩和するため、所定の変化速度を持って、指示シフトデューティまで変化させてもよい。
又、ギヤ同士の同期完了の判定を、クラッチの回転数と次段の回転数(変速機の出力軸の回転数から次段ギヤのギヤ比で換算した回転数)とが同等となることで行ってもよい。
以下、図面を用いて、上記特徴を有する本発明に係るシフト制御装置を詳細に説明する。
最初に、本発明に係るシフト制御装置が用いられる変速機及びその関連装置について説明する。図1に示す構成は、本発明に係るシフト制御装置が用いられるものの一例であり、同等の機能を有するものであれば、この構成に限定しない。又、実施例2においても、図1と同等の構成を前提として説明を行う。
図1は、本発明に係るシフト制御装置が用いられるエンジン、クラッチ装置及び変速機の概略構成図である。
エンジン1からクラッチ装置2を介して変速機3に伝達された出力を変速するために、本発明に係るシフト制御装置は、変速機3の上部に設けた電動GSU4を制御することで、変速機3内部のシフト制御を行なって適切なギヤ段を選択している。
クラッチ装置2は通常用いられている機械摩擦式クラッチ装置でよいが、クラッチ板の断接動作を手動及び自動で実施可能であり、変速機3が変速される際には、変速に合わせて自動的に断接されるように構成されている。クラッチ板の自動断接のアクチュエータとしては、例えば、油圧等の流体圧を用いて制御するものでよい。クラッチ装置2の入力側には、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ5が設けられ、クラッチ装置2の出力側には、クラッチ板の回転数を検出するクラッチ回転数センサ6(クラッチ回転数検出手段)が設けられており、変速後のクラッチ板の接続動作時には、エンジン1とクラッチ板との回転速度を同期させて接続する。
変速機3は、シンクロメッシュ機構のギヤを有する出力シャフトと、後退段を含め複数の前進段を有する変速段のギヤとを組み合わせて構成されており、後述する電動GSU4によりシフト軸の位置が制御されて、所定のギヤ段が選択される。具体的には、出力シャフトが有するシンクロナイザスリーブの外周に設けられた溝部にシフトフォークが係合され、このシフトフォークがシフト軸を介して電動GSU4によりストローク駆動される。そして、変速時には、シフト軸のストローク動作により、シフトフォーク、シンクロナイザスリーブを介して、出力シャフトのギヤが所定の変速段のギヤに噛合うことで、ギヤの回転が出力シャフトに円滑に伝達されるように構成されている。
変速操作の指示は、シフトレバー7aの位置及び動作に応じて行われる。図1に示すように、シフトレバー7aは、主に、自動変速モードと手動変速(ギヤ段固定)モードを有し、シフトレバー位置検出センサ7bを用いて、シフトレバー7aの位置及び動作を検知している。シフトレバー位置検出センサ7bは、AMT用ECU(電子コントロールユニット)9に接続されており、AMT用ECU9に入力されたシフトレバー位置検出センサ7bからの検出信号L1に応じて、自動変速モード(シフトレバー7aがDレンジに位置する)のときは、車両の運転状況(例えば、車速やエンジン負荷)に応じて、最適なシフト位置(ギヤ段)が選択されるように制御されており、車両の運転状況が変化して、最適なシフト位置が変更される場合、AMT用ECU9からのGSU制御信号L3により、電動GSU4が最適なギヤ段の選択を行う。又、手動変速モード(シフトレバー7aがHレンジに位置する)のときは、シフトレバー7aのシフトアップ又はシフトダウン操作が行われた場合、AMT用ECU9からのGSU制御信号L3により電動GSU4がギヤ段のアップ/ダウンを行う。
変速機の変速制御は、エンジン1の回転数の制御やクラッチ装置2の断接制御等、他の装置と連動して行われている。そのため、AMT用ECU9は、エンジン1の制御を行うために設けられたエンジン用ECU10と、直接、又は共通の通信ラインLcを介して、制御上必要な信号や情報をやり取りしている。例えば、アクセルペダル8aに設けられたアクセル開度センサ8bからのアクセル開度信号L2は、AMT用ECU9、エンジン用ECU10両方に接続されており、クラッチ装置2のエンジン回転数センサ5からのエンジン回転数信号L7は、エンジン用ECU10を介してAMT用ECU9に接続されている。又、クラッチ装置2のクラッチ回転数センサ6からのクラッチ回転数信号L5はAMT用ECU9へ接続されており、クラッチ装置2への断接制御信号L6はAMT用ECU9から出力されて、変速時のクラッチ装置2の断接制御が行われる。又、変速機3の出力軸近傍には、出力軸の回転数から車速を検出する車速センサ19(車速検出手段)が設けられており、車速センサ19からの車速信号L8は、AMT用ECU9に入力されて、後述するギヤ同士の同期完了検出に用いられる。
なお、上記AMT用ECU9及びエンジン用ECU10は、マイクロコンピュータ(CPU)、メモリ(プログラムやデータを有するROMと、演算作業領域となるRAMとを有する。)及び入出力信号の処理回路となるインタフェイスとで構成されているものである。AMT用ECU9は、本発明に係る制御手段を有し、上述したセンサ等から入力された情報に基づき、制御プログラムにより適切な制御信号が出力されて、本発明に係る制御が実施される。
図2は、本発明に係るシフト制御装置が制御する電動GSUの概略構成図である。(a)は上面図を示し、(b)は(a)のB−B線矢視断面図、(c)は(a)のC−C線矢視断面図である。
本発明に係るシフト制御装置が制御する電動GSU4は、変速機3の上部に配設されており、手動式のシフト装置に代わって電動式でシフト操作を行なうものである。図2に示すように、電動GSU4は、AMT用ECU9からのGSU制御信号L4により作動する電動モータのシフトモータ11、セレクトモータ12と、シフトモータ11、セレクトモータ12により各々駆動され、互いに直交する方向に設けられた2つのボールネジ13、14と、シフト方向のボールネジ13のナット13aに取付けられたガイドシャフト15と、セレクト方向のボールネジ14のナット14aに取付けられ、ガイドシャフト15に貫通されたストライカ16とを有し、ストライカ16下部に設けられたスライディングレバー16aが図示していない変速機内部のシフト軸に嵌合されている。つまり、シフト軸(ストライカ16)を移動させるシフト移動手段として、シフトモータ11及びシフト方向のボールネジ13を有し、セレクト移動手段として、セレクトモータ12及びセレクト方向のボールネジ14を有する構成である。
更に、ナット13a、14a(ストライカ16)の位置を検出するシフト位置検出手段及びセレクト位置検出手段となるシフトストロークセンサ17及びセレクトストロークセンサ18を有する。シフトストロークセンサ17及びセレクトストロークセンサ18は、ナット13a、14a(ストライカ16)の位置を角度の変化として検出するアングルセンサであり、センサの回転軸を中心に回転するセンサバー17a、18aが各々のナット13a、14aに接続されている。ガイドシャフト15はセレクト方向のボールネジ14と同一方向に配設され、セレクトモータ12の回転により、ストライカ16はセレクト方向へ移動可能であり、シフトモータ11の回転により、ストライカ16はシフト方向へ移動可能である。この時、センサバー17a、18aの先端は、ナット13a、14aの移動とともに移動に応じた回転角となり、この角度を検出して、ストライカ16の位置、即ちシフト軸の位置を正確に把握することができる。シフトストロークセンサ17及びセレクトストロークセンサ18からは現在のストライカ16の位置を示す信号(GSU制御信号L4)が、AMT用ECU9にフィードバックされて、シフト軸の位置制御が行われて、変速機3のギヤ段が選択される。
なお、変速機3はギヤ段の数に応じた複数のシフト軸を有しており、所定の1つのシフト軸を移動させることで、隣り合う2つのギヤ段が選択できるように構成されている。例えば、1つのシフト軸は1段目ギヤと2段目ギヤを、他の1つのシフト軸は3段目ギヤと4段目ギヤを選択できるように構成され、1段目ギヤから2段目ギヤへシフト操作する場合には、上述のシフト軸の位置制御を行って、1−2段目ギヤのシフト軸を2段目ギヤ方向へ移動させて2段目ギヤを選択し、2段目ギヤから3段目ギヤへシフト操作する場合には、スライディングレバーが、ニュートラル位置にてセレクト方向へ移動して、1−2段目ギヤのシフト軸から3−4段目ギヤのシフト軸へ移動し、その後、3−4段目ギヤのシフト軸を3段目ギヤ方向へ移動させて3段目ギヤを選択する。
図3は、本発明に係る変速機のシフト制御装置において、その実施形態の一例を示すシフト制御のタイムチャートであり、図4は、そのフローチャートである。
なお、図3中の実シフト変位及び目標シフト変位は、シフトストロークセンサが検出する検出値及び電動GSUが指示する設定値であり、その電圧値(V)を縦軸にして図示した。又、シフト変位にともなうシフト荷重、シフトデューティ及びクラッチ回転数の変化も併記した。
なお、図3中の実シフト変位及び目標シフト変位は、シフトストロークセンサが検出する検出値及び電動GSUが指示する設定値であり、その電圧値(V)を縦軸にして図示した。又、シフト変位にともなうシフト荷重、シフトデューティ及びクラッチ回転数の変化も併記した。
本発明に係るシフト制御装置では、図3に示すように、シフト軸の移動制御を、PID制御区間とデューティ指示制御区間とに分け、PID制御区間では、シフト軸の実際の位置である実シフト変位が、設定されたシフト軸の目標シフト変位(移動目標位置)に追従するように、それらの偏差に基づいてPID制御により自動的にシフトデューティを指示し、デューティ指示制御区間では、シフト軸を移動させる電動モータの駆動電圧パルスのデューティを直接指示して、シフト軸の移動制御、つまり、シフト操作を行なう。
具体的には、ニュートラル(N)位置から次段ギヤ位置へ移動する際に、同期位置手前の第1目標位置の目標シフト変位(図3中のramp range1)と実シフト変位の差が所定値(si thres)以内となったときに、デューティ指示制御区間の開始位置としてPID制御からデューティ指示制御へ切換え、係合位置手前の第2目標位置の目標シフト変位(図3中のramp range2)と実シフト変位の差が所定値(si thres)以内となったときに、デューティ指示制御区間の終了位置としてデューティ指示制御からPID制御へ切換える。
なお、上記所定値(si thres)は、デューティ指示制御の開始又は終了位置への到達判定の閾値となるものであり、本実施例では、同期手前位置と係合手前位置で同じ大きさとしたが、異なる大きさとしてもよく、又、ギヤ段に応じて各々異なるものを用いてもよい。
なお、上記所定値(si thres)は、デューティ指示制御の開始又は終了位置への到達判定の閾値となるものであり、本実施例では、同期手前位置と係合手前位置で同じ大きさとしたが、異なる大きさとしてもよく、又、ギヤ段に応じて各々異なるものを用いてもよい。
本実施例のシフト制御を示す図4のフローチャートを、図3のタイムチャートを参照して説明する。
(ステップS1)
変速操作の指示によりギヤ入れが開始され、目標シフト変位の目標位置をニュートラル位置(N)とし、図3中の前段のギヤ位置からニュートラルへ、シフト軸の実シフト変位が目標シフト変位に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
変速操作の指示によりギヤ入れが開始され、目標シフト変位の目標位置をニュートラル位置(N)とし、図3中の前段のギヤ位置からニュートラルへ、シフト軸の実シフト変位が目標シフト変位に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
(ステップS2)
シフト軸の実シフト変位がニュートラル位置(N)となったら、目標シフト変位の目標位置を同期手前位置の第1目標位置(ramp range1)とし、シフト軸の実シフト変位が第1目標位置(ramp range1)に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
シフト軸の実シフト変位がニュートラル位置(N)となったら、目標シフト変位の目標位置を同期手前位置の第1目標位置(ramp range1)とし、シフト軸の実シフト変位が第1目標位置(ramp range1)に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
(ステップS3)
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になるまでPID制御を行う。
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になるまでPID制御を行う。
(ステップS4、S5)
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になったら、目標シフト変位の目標位置を係合手前位置の第2目標位置(ramp range2)とする。ここで、PID制御からデューティ指示制御へ切換え、シフトデューティは、所定シフトデューティ(duty)まで、所定変位速度(duty speed)の傾きで変化(図3の場合は上昇)させる。このように、PID制御からデューティ指示制御へ切換えた場合、所定変位速度(duty speed)の傾きで所定シフトデューティ(duty)まで変化させることで、急激にシフト荷重が変化しないようにして、ギヤ同士の同期時のショックが発生しないようにしている。
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になったら、目標シフト変位の目標位置を係合手前位置の第2目標位置(ramp range2)とする。ここで、PID制御からデューティ指示制御へ切換え、シフトデューティは、所定シフトデューティ(duty)まで、所定変位速度(duty speed)の傾きで変化(図3の場合は上昇)させる。このように、PID制御からデューティ指示制御へ切換えた場合、所定変位速度(duty speed)の傾きで所定シフトデューティ(duty)まで変化させることで、急激にシフト荷重が変化しないようにして、ギヤ同士の同期時のショックが発生しないようにしている。
(ステップS6、S7)
シフト軸の実シフト変位が、第2目標位置の所定値(ramp range2±si thres)以内になるまで、所定シフトデューティ(duty)で同期を進める。図3に示すように、ギヤが同期する区間をデューティ指示制御とすることで、適切なシフト荷重にて同期を進めることができる。なお、この所定シフトデューティ(duty)は、変速機や車両の大きさ等に応じて、適切に設定する。
シフト軸の実シフト変位が、第2目標位置の所定値(ramp range2±si thres)以内になるまで、所定シフトデューティ(duty)で同期を進める。図3に示すように、ギヤが同期する区間をデューティ指示制御とすることで、適切なシフト荷重にて同期を進めることができる。なお、この所定シフトデューティ(duty)は、変速機や車両の大きさ等に応じて、適切に設定する。
(ステップS8、S9)
シフト軸の実シフト変位が、第2目標位置の所定値(ramp range2±si thres)以内になったら、デューティ指示制御からPID制御へ切換え、目標シフト変位の変位速度を所定速度(si speed)とし、最終的な目標シフト変位の目標位置を、次段のギヤ入り位置である第3目標位置(ramp range3)として、PID制御を行う。つまり、ギヤ同士の同期完了を、シフト軸の実シフト変位の位置により判定して、デューティ指示制御からPID制御へ切換えている。そして、目標シフト変位が第3目標位置(ramp range3)になったら、目標シフト変位の目標位置を第3目標位置(ramp range3)のままとして、PID制御にてシフト軸を移動させる。
シフト軸の実シフト変位が、第2目標位置の所定値(ramp range2±si thres)以内になったら、デューティ指示制御からPID制御へ切換え、目標シフト変位の変位速度を所定速度(si speed)とし、最終的な目標シフト変位の目標位置を、次段のギヤ入り位置である第3目標位置(ramp range3)として、PID制御を行う。つまり、ギヤ同士の同期完了を、シフト軸の実シフト変位の位置により判定して、デューティ指示制御からPID制御へ切換えている。そして、目標シフト変位が第3目標位置(ramp range3)になったら、目標シフト変位の目標位置を第3目標位置(ramp range3)のままとして、PID制御にてシフト軸を移動させる。
(ステップS10)
シフト軸の実シフト変位が、第3目標位置(ramp range3)となったら、ギヤ入れ動作の終了となり、シフト操作が終了する。
シフト軸の実シフト変位が、第3目標位置(ramp range3)となったら、ギヤ入れ動作の終了となり、シフト操作が終了する。
なお、従来との比較のため、シフト制御を全てPID制御にて行った場合のシフトデューティの変化を、図3中に一点鎖線にて図示した。これからわかるように、本実施例の場合、従来のPID制御のみの場合と比較して、過大であったシフトデューティが低減されて、適切なシフトデューティ、つまり、シフト荷重でシフト制御が行われることとなり、シフト制御時の変速ショックやシンクロ機構の磨耗等を低減することができる。
図5は、本発明に係る変速機のシフト制御装置において、その実施形態の他の一例を示すシフト制御のタイムチャートであり、図6は、そのフローチャートである。
本実施例でも、実施例1において説明した変速機及びその関連装置において(図1、図2参照)、本発明に係るシフト制御を行っている。
本実施例でも、実施例1において説明した変速機及びその関連装置において(図1、図2参照)、本発明に係るシフト制御を行っている。
実施例1では、デューティ指示制御からPID制御への切換えを、実シフト変位の位置により判断しているため、同期完了の判定が遅れて、シフト操作時間が長くなってしまう場合がある。そこで、本実施例では、ギヤの同期完了の判定を、接続されるギヤ同士の周速度の同期を検知することで、シフト操作時間をより短縮できるようにしている。具体的には、実施例1を用いて説明すると、図3中に示すクラッチ回転数が、その時の車速に相当する回転数rcになる(I)のタイミングで、デューティ指示制御からPID制御へ切換えればよい。従って、本実施例では、制御の切換えのタイミングをクラッチ回転数及び車速を用いて、変速機のギヤ同士の同期を判断して、最適な切換えのタイミングを検出し、シフト時間の更なる短縮を図っている。ギヤ同士の同期は、実質的には、接続されるクラッチ側のギヤの回転数と変速機側のギヤとの回転同期をもって、同期とするので、実シフト変位の位置での判断より、この判断がより正確である。又、ギヤ同士が同期してからギヤ入り位置へ進むのが理想的なシフト動作である。
本実施例でも、図5に示すように、実施例1と同様、シフト軸の移動制御を、PID制御区間とデューティ指示制御区間に分け、PID制御区間では、実シフト変位が目標シフト変位に追従するようにPID制御を行い、デューティ指示制御区間では、デューティを直接指示して制御する。
具体的には、ニュートラル(N)位置から次段ギヤ位置へ移動する際に、同期位置手前の第1目標位置の目標シフト変位(図5中のramp range1)と実シフト変位の差が所定値(si thres)以内となったときに、デューティ指示制御区間の開始位置としてPID制御からデューティ指示制御へ切換え、クラッチ回転数が、次段ギヤの回転数、具体的には、変速機の出力軸の回転数を次段ギヤのギヤ比で換算した値(rc±r thres)以内になったときに、デューティ指示制御区間の終了位置としてデューティ指示制御からPID制御へ切換える。つまり、実施例1とは、デューティ指示制御からPID制御へ切換えるタイミングが異なる。
本実施例のシフト制御を示す図6のフローチャートを、図5のタイムチャートを参照して説明する。
(ステップS11)
変速操作の指示によりギヤ入れが開始され、目標シフト変位の目標位置をニュートラル位置(N)として、図5中の前段のギヤ位置からニュートラルへ、シフト軸の実シフト変位が目標シフト変位に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
変速操作の指示によりギヤ入れが開始され、目標シフト変位の目標位置をニュートラル位置(N)として、図5中の前段のギヤ位置からニュートラルへ、シフト軸の実シフト変位が目標シフト変位に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
(ステップS12)
シフト軸の実シフト位置がニュートラル(N)となったら、目標シフト変位の目標位置を同期手前位置の第1目標位置(ramp range1)とし、シフト軸の実シフト変位が第1目標位置(ramp range1)に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
シフト軸の実シフト位置がニュートラル(N)となったら、目標シフト変位の目標位置を同期手前位置の第1目標位置(ramp range1)とし、シフト軸の実シフト変位が第1目標位置(ramp range1)に追従するように、PID制御にてシフトデューティを決定して、シフト軸を移動させる。
(ステップS13)
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になるまでPID制御を行う。
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になるまでPID制御を行う。
(ステップS14、S15)
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になったら、目標シフト変位の目標位置を係合手前位置の第2目標位置(ramp range2)とする。ここで、PID制御からデューティ指示制御へ切換え、シフトデューティは、所定シフトデューティ(duty)まで、所定変位速度(duty speed)の傾きで変化(図5の場合も上昇)させる。このように、PID制御からデューティ指示制御へ切換えた場合、所定変位速度(duty speed)の傾きで所定シフトデューティ(duty)まで変化させることで、急激にシフト荷重が変化しないようにして、ギヤ同士の同期時のショックが発生しないようにしている。
シフト軸の実シフト変位が、第1目標位置の所定値(ramp range1±si thres)以内になったら、目標シフト変位の目標位置を係合手前位置の第2目標位置(ramp range2)とする。ここで、PID制御からデューティ指示制御へ切換え、シフトデューティは、所定シフトデューティ(duty)まで、所定変位速度(duty speed)の傾きで変化(図5の場合も上昇)させる。このように、PID制御からデューティ指示制御へ切換えた場合、所定変位速度(duty speed)の傾きで所定シフトデューティ(duty)まで変化させることで、急激にシフト荷重が変化しないようにして、ギヤ同士の同期時のショックが発生しないようにしている。
(ステップS16、S17)
クラッチ回転数が、次段の回転数、具体的には、変速機(T/M)の出力軸の回転数を次段ギヤのギヤ比で換算した値(rc±r thres)以内になるまで、所定シフトデューティ(duty)で同期を進める。図5に示すように、ギヤ同士が同期する区間をデューティ指示制御とすることで、適切なシフト荷重にて同期を進めることができる。
ここで、次段ギヤの回転数の換算値(rc)は、車速センサにより検出された車速に基づいて換算された値である。又、上記所定値(r thres)は、ギヤ同士の同期完了の判定、つまり、デューティ指示制御の終了判定の閾値となるものである。
クラッチ回転数が、次段の回転数、具体的には、変速機(T/M)の出力軸の回転数を次段ギヤのギヤ比で換算した値(rc±r thres)以内になるまで、所定シフトデューティ(duty)で同期を進める。図5に示すように、ギヤ同士が同期する区間をデューティ指示制御とすることで、適切なシフト荷重にて同期を進めることができる。
ここで、次段ギヤの回転数の換算値(rc)は、車速センサにより検出された車速に基づいて換算された値である。又、上記所定値(r thres)は、ギヤ同士の同期完了の判定、つまり、デューティ指示制御の終了判定の閾値となるものである。
(ステップS18、S19)
クラッチ回転数が、次段ギヤの所定回転数(rc±r thres)以内になったら、デューティ指示制御からPID制御へ切換え、目標シフト変位の変位速度を所定速度(si speed)とし、最終的な目標シフト変位の目標位置を、次段のギヤ入り位置である第3目標位置(ramp range3)として、PID制御を行う。つまり、クラッチ回転数が次段ギヤの回転数(rc±r thres)以内になったら、ギヤ同士の同期の完了と判定して、デューティ指示制御からPID制御へ切換える。そして、目標シフト変位が第3目標位置(ramp range3)になったら、目標シフト変位を第3目標位置(ramp range3)のままとして、PID制御にてシフト軸の移動を行う。なお、デューティ指示制御からPID制御へ切換える際は、PID制御からデューティ指示制御へ切換える際と異なり、シフトデューティがPID制御により大きく設定されても、実効的なシフト荷重が過大になることはないため、図5の領域(III)に示すような不連続で、大きいシフトデューティを用いてもかまわない。
クラッチ回転数が、次段ギヤの所定回転数(rc±r thres)以内になったら、デューティ指示制御からPID制御へ切換え、目標シフト変位の変位速度を所定速度(si speed)とし、最終的な目標シフト変位の目標位置を、次段のギヤ入り位置である第3目標位置(ramp range3)として、PID制御を行う。つまり、クラッチ回転数が次段ギヤの回転数(rc±r thres)以内になったら、ギヤ同士の同期の完了と判定して、デューティ指示制御からPID制御へ切換える。そして、目標シフト変位が第3目標位置(ramp range3)になったら、目標シフト変位を第3目標位置(ramp range3)のままとして、PID制御にてシフト軸の移動を行う。なお、デューティ指示制御からPID制御へ切換える際は、PID制御からデューティ指示制御へ切換える際と異なり、シフトデューティがPID制御により大きく設定されても、実効的なシフト荷重が過大になることはないため、図5の領域(III)に示すような不連続で、大きいシフトデューティを用いてもかまわない。
本実施例は、実施例1とは、このデューティ指示制御からPID制御へ切換えるタイミングが異なり(図5の一点鎖線(II)が実施例1における切換えのタイミングを示す)、クラッチ回転数と変速機の出力軸の回転数(実際はギヤ段での換算値)とが略同一回転になったことで、実質的な同期完了と判断するので、切換えのタイミングが早くなり、シフト時間の短縮を図ることができる。
(ステップS20)
シフト軸の実シフト変位が第3目標位置(ramp range3)となったら、ギヤ入れ動作の終了となり、シフト操作が終了する。
シフト軸の実シフト変位が第3目標位置(ramp range3)となったら、ギヤ入れ動作の終了となり、シフト操作が終了する。
1 エンジン
2 クラッチ装置
3 変速機
4 電動GSU
5 エンジン回転数センサ
6 クラッチ回転数センサ
7a シフトレバー
7b シフトレバー位置検出センサ
8a アクセルペダル
8b アクセル開度検出センサ
9 AMT用ECU
10 エンジン用ECU
11 シフトモータ
12 セレクトモータ
13 ボールネジ
14 ボールネジ
15 ガイドシャフト
16 ストライカ
16a スライディングレバー
17 シフトストロークセンサ
18 セレクトストロークセンサ
19 車速センサ
2 クラッチ装置
3 変速機
4 電動GSU
5 エンジン回転数センサ
6 クラッチ回転数センサ
7a シフトレバー
7b シフトレバー位置検出センサ
8a アクセルペダル
8b アクセル開度検出センサ
9 AMT用ECU
10 エンジン用ECU
11 シフトモータ
12 セレクトモータ
13 ボールネジ
14 ボールネジ
15 ガイドシャフト
16 ストライカ
16a スライディングレバー
17 シフトストロークセンサ
18 セレクトストロークセンサ
19 車速センサ
Claims (6)
- 変速機のギヤのシフト操作を行なうシフト軸を、電動モータを用いてシフト方向に移動させるシフト移動手段と、
前記シフト軸のシフト方向の位置を検出するシフト位置検出手段と、
変速操作の指示に応じ、前記電動モータを駆動して、前記シフト移動手段により前記シフト軸を移動させて変速を行なう制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記シフト軸の移動目標位置と前記シフト位置検出手段による前記シフト軸の位置との偏差に基づいて、前記電動モータへの駆動電圧パルスを設定するPID制御手段と、
前記電動モータへの駆動電圧パルスのデューティ比を直接指示するデューティ指示制御手段とを備え、
前記シフト軸の位置に応じて、前記PID制御手段又は前記デューティ指示制御手段とを切換えて、前記電動モータを駆動することを特徴とする変速機のシフト制御装置。 - 請求項1記載の変速機のシフト制御装置において、
前記制御手段は、前記変速機のギヤ同士の周速度が同期する前記シフト軸の同期位置を設定値として有し、前記シフト軸の位置が前記同期位置近傍のときに、前記デューティ指示制御手段を用いることを特徴とする変速機のシフト制御装置。 - 請求項1又は請求項2記載の変速機のシフト制御装置において、
前記制御手段は、前記シフト軸の位置が前記同期位置の所定値以内となったとき、前記PID制御手段から前記デューティ指示制御手段へ切換えることを特徴とする変速機のシフト制御装置。 - 請求項3記載の変速機のシフト制御装置において、
前記制御手段は、前記変速機のギヤ同士が噛合って係合する前記シフト軸の係合位置を設定値として有し、前記シフト軸の位置が前記係合位置の所定値以内となったとき、前記デューティ指示制御手段から前記PID制御手段へ切換えることを特徴とする変速機のシフト制御装置。 - 請求項3記載の変速機のシフト制御装置において、
前記変速機のクラッチ装置のクラッチの回転数を検出するクラッチ回転数検出手段と、
前記変速機の出力軸の回転数により車速を検出する車速検出手段とを有し、
前記制御手段は、前記クラッチ回転数検出手段によるクラッチの回転数と、前記車速検出手段による車速に基づいて算出された次段ギヤの回転数とが略同等となったとき、前記デューティ指示制御手段から前記PID制御手段へ切換えることを特徴とする変速機のシフト制御装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の変速機のシフト制御装置において、
前記制御手段は、前記PID制御手段から前記デューティ指示制御手段へ切換えたとき、前記電動モータへの駆動電圧パルスを、所定の変化速度で所定のデューティ比まで変化させることを特徴とする変速機のシフト制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003339706A JP2005106165A (ja) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | 変速機のシフト制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003339706A JP2005106165A (ja) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | 変速機のシフト制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2005106165A true JP2005106165A (ja) | 2005-04-21 |
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ID=34534826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003339706A Pending JP2005106165A (ja) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | 変速機のシフト制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005106165A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007085382A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Yamaha Motor Co Ltd | 自動変速装置 |
JP2007139109A (ja) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 変速システム |
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KR101315818B1 (ko) | 2011-05-31 | 2013-10-08 | 현대 파워텍 주식회사 | 자동 변속기의 스테틱 쉬프트 변속 제어방법 |
JP2017166608A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | クノールブレムゼ商用車システムジャパン株式会社 | トランスミッション制御装置、制御方法及びプログラム |
-
2003
- 2003-09-30 JP JP2003339706A patent/JP2005106165A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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