專利名稱：電動式變速裝置的變速控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動式變速裝置的變速控制方法，特別是涉及以電氣方式進行齒輪換檔及離合器分離接合的電動式變速裝置的變速控制方法。
對于通過操作離合器踏板(或離合器操縱桿)及換檔操縱桿兩者進行齒輪換檔的現(xiàn)有的變速裝置，在特開平5-39865號公報中已經(jīng)公開了借助馬達以電氣方式進行齒輪換檔的電動式變速裝置。上述的現(xiàn)有技術(shù)是通過驅(qū)動馬達使換檔鼓雙向間歇轉(zhuǎn)動，從而使所要求的換檔撥叉動作而進行齒輪換檔。另外，也可以考慮同時利用馬達執(zhí)行離合器的分離接合。
在此種場合，如考慮現(xiàn)有的手動式變速裝置，則即使在齒輪不能平穩(wěn)換檔的場合，也可以通過反復進行換檔操作而最后完成換檔。此外，換檔后的離合器的分離接合是否平穩(wěn)在很大程度上依賴于駕駛員對離合器的操作。
于是，在現(xiàn)有的手動式變速裝置中，不反復進行換檔操作能否完成換檔，或者是離合器的分離接合是否平順的所謂操縱性是否良好等很多問題在很大程度上依賴于駕駛員的操縱方法。換言之，良好的操縱性可以通過駕駛員的學習效果而得到。
與上述相反，在利用馬達驅(qū)動離合器和換檔操縱桿兩者的情況下，不存在依賴于駕駛員的操作內(nèi)容的部分。因此，在不能進行齒輪換檔的場合，或者如果離合器的分離接合不平穩(wěn)或不能按照駕駛員的意思進行時，就可能使駕駛員感到不舒服。
比如，在套筒移向齒輪側(cè)之際，為了實現(xiàn)迅速變速，必須使套筒高速移動。但是，如使套筒就按原樣那樣高速地與齒輪結(jié)合，會發(fā)生變速沖擊及變速噪音。
此外，即使使套筒向齒輪側(cè)移動而使兩者結(jié)合，有時也會出現(xiàn)結(jié)合不完全和套筒與齒輪脫離結(jié)合的情況。即使套筒與齒輪接觸上，也會有由于套筒與齒輪的各齒造成的凸凹結(jié)合尚未結(jié)束而需要等待嚙合定時的情況。在這種場合，如果套筒與齒輪以大扭矩結(jié)合，會有負荷加于換檔機構(gòu)之上。
另外，如果在套筒沒有與齒輪接合的狀態(tài)下一直以一定的扭矩將套筒壓向齒輪，則因為兩者之間的相對轉(zhuǎn)動受到阻礙，其相對位置無法迅速進入正常的結(jié)合位置，接合時間會延長。
本發(fā)明的目的就是要提供一種可以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題、具有良好操作性的電動式變速裝置的變速控制方法。
為達到上述目的，在本發(fā)明中所采用的控制方法是令套筒和齒輪的結(jié)合動作，在與由馬達驅(qū)動的變速軸的轉(zhuǎn)動連動而進行的電動式變速裝置的變速控制方法中，直到確立變速段為止，一直將上述驅(qū)動馬達產(chǎn)生的扭矩作為上述變速軸的位置的函數(shù)進行控制。
因為變速軸的轉(zhuǎn)角與套筒的位置對應，所以，如果相應于變速軸的轉(zhuǎn)動位置對驅(qū)動馬達的扭矩進行控制，則可以相應于套筒的位置對于將套筒壓向齒輪側(cè)的扭矩進行控制。


圖1是裝設本發(fā)明的電動式變速裝置的車輛的操作部分的平面圖。
圖2是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的電動式變速裝置的驅(qū)動系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的局部剖面圖。
圖3是套筒和齒輪結(jié)合狀態(tài)的示意圖。
圖4是本發(fā)明的套筒的斜視圖。
圖5是本發(fā)明的齒輪的斜視圖。
圖6是套筒的凸側(cè)榫32的局部放大圖。
圖7是齒輪的凹側(cè)榫42的局部放大圖。
圖8是凸側(cè)榫32和凹側(cè)榫42的結(jié)合狀態(tài)的局部放大圖。
圖9是現(xiàn)有的套筒的斜視圖。
圖10是現(xiàn)有的齒輪的斜視圖。
圖11是變速禁止系統(tǒng)的功能框圖。
圖12是示出現(xiàn)有的套筒和齒輪的結(jié)合的時序模式圖。
圖13是示出本發(fā)明的套筒和齒輪的結(jié)合的時序模式圖。
圖14是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的電動式變速裝置的控制系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)框圖。
圖15是圖14所示出的ECU100的結(jié)構(gòu)例框圖。
圖16是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之一)。
圖17是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之二)。
圖18是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之三)。
圖19是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之四)。
圖20是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之五)。
圖21是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之六)。
圖22是本發(fā)明一實施形態(tài)的流程圖(之七)。
圖23是根據(jù)本發(fā)明的換檔軸的操作時序圖。
圖24是顯示壓緊控制中占空比的可變控制方法的示圖。
圖25是根據(jù)本發(fā)明的換檔軸及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的操作時序圖(換高檔時)。
圖26是根據(jù)本發(fā)明的換檔軸及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的操作時序圖(換低檔時)。
圖27是顯示PID加法值和占空比之間的關(guān)系的圖。
下面參照附圖對本發(fā)明予以詳細說明。圖1是裝設本發(fā)明的電動式變速裝置的車輛的操作單元的平面圖。
在操作單元中設置有電動變速用的換高檔開關(guān)51及換低檔開關(guān)52、前照燈(車頭燈)方向切換用的變光開關(guān)53、前照燈的開燈/關(guān)燈切換用的照明開關(guān)、發(fā)動機啟動開關(guān)55以及止動開關(guān)56。在本實施形態(tài)中，上述各換檔開關(guān)51、52按下時是接通，分別使檔位上下移動一個檔位。
圖2是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的電動式變速裝置驅(qū)動系統(tǒng)的主要部分結(jié)構(gòu)的局部剖面圖。
用作電氣執(zhí)行器的驅(qū)動馬達1通過減速齒輪機構(gòu)2使換檔軸3向正反兩個方向轉(zhuǎn)動。換檔軸3(變速軸)的轉(zhuǎn)動位置(角度)由設置于其一端的角度傳感器28檢測。在由換檔軸3垂直伸出的離合器桿6的一端上設置有將換檔軸3的轉(zhuǎn)動變換為直線運動的變換機構(gòu)8。變換機構(gòu)8，在換檔軸3由驅(qū)動馬達1轉(zhuǎn)動而離開空檔位置時，會使變速離合器5的連接在轉(zhuǎn)動過程中解除，與其轉(zhuǎn)動方向無關(guān)；并且可通過逆向轉(zhuǎn)動過程到達空檔位置而重新返回連接狀態(tài)。離合器桿6及變換機構(gòu)8的構(gòu)成使得在換檔軸3轉(zhuǎn)動到預定角度(比如±6度)的時刻時解除變速軸5的連接。
如果固定在換檔軸3上的主桿7的一端與設置在換檔鼓軸8上的離合器機構(gòu)9結(jié)合，通過驅(qū)動馬達1轉(zhuǎn)動換檔軸3時，則將使換檔鼓10向著與換檔軸3的轉(zhuǎn)動方向相應的方向轉(zhuǎn)動。主桿7和離合器機構(gòu)9構(gòu)成的離合器機構(gòu)可以在換檔軸3從空檔位置向兩個方向任何一個方向轉(zhuǎn)動時使與換檔軸3結(jié)合的換檔鼓10轉(zhuǎn)動，在向著返回空檔位置的方向轉(zhuǎn)動時，解除結(jié)合狀態(tài)并使換檔鼓10停止于該位置。
如各換檔撥叉11的前端，與下文對圖4所述的各套筒30的外周溝31結(jié)合，隨著換檔鼓10的轉(zhuǎn)動而使各換檔撥叉11在軸方向上平移時，某一個套筒將根據(jù)換檔鼓10的轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)角在主軸4上平移。
圖4是上述套筒30的斜視圖，是套筒相對主軸(圖中未示出)處于可以在軸方向上滑動的狀態(tài)。在套筒30的外周側(cè)面上，沿圓周方向形成有與上述換檔撥叉11的前端結(jié)合的溝31。在套筒30的軸孔的外周部上，和環(huán)狀法蘭33一體形成有與下文對圖5所述的齒輪40的凹側(cè)榫42結(jié)合的多個凸側(cè)榫32。
圖5是上述齒輪40的斜視圖，軸支持在主軸(圖中未示出)上的預定位置并可自由轉(zhuǎn)動。在齒輪40軸孔的外周部一體形成與上述套筒30的凸側(cè)榫32結(jié)合的凹側(cè)榫42及環(huán)狀法蘭43。圖3示出上述套筒30和齒輪40的各個榫32、42相互結(jié)合的狀態(tài)。
另一方面，圖9和圖10分別是現(xiàn)有的套筒38和齒輪48的斜視圖，在套筒38上，多個凸側(cè)榫39分別獨立設置成為和齒輪的軸孔同軸的狀態(tài)。但是，要使各凸側(cè)榫39獨立構(gòu)成，則為了保證強度足夠，就必須使各凸側(cè)榫39的底面積做得比較大。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，相對凸側(cè)榫39及齒輪40的榫孔49的轉(zhuǎn)動方向上的寬度所占的比例很大，凸側(cè)榫39，如圖所示，設置4個左右。
圖12是示出現(xiàn)有的套筒38的凸側(cè)榫39和齒輪48的榫孔49的相對位置關(guān)系的模式圖，榫孔49的轉(zhuǎn)動方向上的寬度D2大約為凸側(cè)榫39的寬度D1的2倍。因此，凸側(cè)榫39不能與榫孔49結(jié)合(嵌合)的時間Ta比能合榫的時間Tb長。
與此相反，在本實施形態(tài)中，因為各凸側(cè)榫32是由環(huán)狀法蘭33一體地形成的，如圖13所示，在原樣地保證足夠強度的同時凸側(cè)榫32在轉(zhuǎn)動方向上的寬度D3及凹側(cè)榫42的寬度D4可以做得很短。因此，凸側(cè)榫32不能與齒孔46嵌合的時間Ta可以比能嵌合的時間Tb短，從而可以提高嵌合的幾率。
此外，在本實施形態(tài)中，因為齒孔46在轉(zhuǎn)動方向上的寬度D5和凸側(cè)榫32的寬度D3之差可以很小，所以可以使兩者結(jié)合后的游隙很小，從而降低變速沖擊和變速噪音。
另外，在本實施形態(tài)中，如圖6所示，一方面凸側(cè)榫32的錐度為凸狀彎曲，另一方面，如圖7所示，凹側(cè)榫42的錐度為直線狀，因此，如圖8所示，各齒32、42在軸方向上的接觸為線接觸。因此，可以防止應力集中而實質(zhì)上提高齒的強度，與此同時還可以提高耐久性和耐磨性。
在這種結(jié)構(gòu)中，如果利用換檔撥叉11使上述套筒30平移到預定位置，且套筒30的凸側(cè)榫32與齒輪40的齒孔46嵌合，則如眾所周知，相對主軸4處于空轉(zhuǎn)支持狀態(tài)的齒輪通過套筒與該主軸4結(jié)合而同步轉(zhuǎn)動。結(jié)果，由離合器軸向空檔軸(圖中均未示出)傳遞的轉(zhuǎn)動力就通過該齒輪傳遞到主軸4。
另外，圖中未示出，裝設本發(fā)明的電動式變速裝置的車輛的發(fā)動機是4沖程發(fā)動機，在由曲軸到主軸的動力傳遞系統(tǒng)中，是通過曲軸上的離心式離合器及主軸上的離合器傳遞發(fā)動機動力。然而，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)低于預定值時，離心式離合器會切斷對主軸上的離合器的動力傳遞，假如車輛處于停止中，齒輪可以向任何速度換檔。
圖14是示出本發(fā)明一實施形態(tài)的電動式變速裝置的控制系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)框圖，圖15是圖14所示出的ECU100的結(jié)構(gòu)例框圖。
在圖14中，ECU100的MOTOR+(馬達+)端子及MOTOR-(馬達-)端子與上述驅(qū)動馬達1連接，傳感器信號端子S1、S2、S3分別與檢測車速的車速傳感器26、檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)的Ne傳感器27以及檢測上述換檔軸3的轉(zhuǎn)角的上述角度傳感器28連接。變速指令端子G1、G2與上述換高檔開關(guān)51及換低檔開關(guān)52連接。
蓄電池21通過主熔斷絲22、總開關(guān)23及熔斷絲盒24連接到ECU100的MAIN端子，同時還通過故障自動防護(F/S)繼電器25及熔斷絲盒24連接到VB端子。故障自動防護(F/S)繼電器25的勵磁繞組25a連接于RELAY(繼電器)端子。
在ECU100內(nèi)，如圖15所示，上述MAIN端子及RELAY端子與電源回路106連接，而電源回路106與CPU101連接。上述傳感器信號端子S1、S2、S3通過接口回路102連接到CPU101的輸入端子。上述變速指令端子G1、G2通過接口回路103與CPU101的輸入端子連接。
開關(guān)回路105由分別串聯(lián)的FET①和FET②以及FET③和FET④再相互并聯(lián)而構(gòu)成，并聯(lián)的一端與上述VB端子連接，而另一端與GND端子連接。FET①和FET②的連接點與MOTOR-端子連接，而FET③和FET④的連接點與MOTOR+端子連接。各個FET①～FET④由CPU101通過前級激勵104有選擇地進行PWM控制。CPU101根據(jù)在存儲器107中存儲的控制算法控制各個FET①～FET④。
下面，參照圖16～22的流程圖及圖23的操作時序圖說明根據(jù)本發(fā)明的電動變速裝置的變速控制方法。
在步驟S10判斷是否有某一個換檔開關(guān)接通，如判斷有接通的，則在步驟S11判斷所接通的換檔開關(guān)是換高檔開關(guān)51及換低檔開關(guān)52中的哪一個。如果在此處判斷是換高檔開關(guān)51接通，就進入步驟S13，如果判斷是換低檔開關(guān)52接通，就在步驟S12中將發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne作為Nel進行存儲后進入步驟S13。
在步驟S13中，根據(jù)接通的換檔開關(guān)，ECU100內(nèi)的構(gòu)成上述開關(guān)回路105的各FET從圖23的時刻t1開始有選擇地進行PWM控制。也即如果換高檔開關(guān)51接通，在FET①、FET③斷開的情況下FET④導通，F(xiàn)ET②以100％占空比受到PWM控制。其結(jié)果，驅(qū)動馬達1開始向換高檔方向轉(zhuǎn)動，換檔軸3與其連動開始從空檔位置向換高檔方向轉(zhuǎn)動。
另一方面，如果換高檔開關(guān)52接通，在FET②、FET④斷開的情況下FET①導通，F(xiàn)ET③以100％占空比受到PWM控制。其結(jié)果，驅(qū)動馬達1開始向換高檔方向的反方向轉(zhuǎn)動，換檔軸3與其連動開始從空檔位置向換低檔方向轉(zhuǎn)動。
這樣，如設定PWM控制的占空比為100％，就可以加快換檔速度，可以迅速地斷開離合器。還有，本實施形態(tài)的設計是在換檔軸3從空檔位置開始轉(zhuǎn)動到±5～6度時就斷開離合器。
在步驟S14第一計時器(圖中未示出)開始計時，在步驟S15由上述的角度傳感器28檢測上述換檔軸3的轉(zhuǎn)角θ0。在步驟S16判斷所檢測到的轉(zhuǎn)角θ0是否超過第一基準角度θref(在本實施形態(tài)中從空檔位置算起±14度，即達到+14度以上或-14度以下，下文僅記為±xx度以上)。
如判斷轉(zhuǎn)角θ0為±14度以上，則因為借助換檔撥叉11平移的套筒達到正常的嵌入(嵌合)位置的可能性很大，就進入步驟S17；如判斷轉(zhuǎn)角θ0未達到±14度以上，則因為可以判斷套筒未達到正常的嵌入位置，就進入后述的步驟S30。
如果在時刻t2，根據(jù)上述轉(zhuǎn)角θ0檢測到齒輪已平移到正常的嵌入位置，則在步驟S17中將上述第一計時器復位。在步驟S18中，為了對轉(zhuǎn)動中的驅(qū)動馬達執(zhí)行制動，要對上述開關(guān)回路105的各個FET進行控制。即在切斷FET②、③的情況下FET①、④導通。
結(jié)果，因為驅(qū)動馬達1短路而成為轉(zhuǎn)動負荷，使換檔軸3向換高檔方向或換低檔方向的驅(qū)動扭矩受到制動作用，可以使換檔軸3與限制器接觸之際的沖擊減弱，無論在強度方面還是在噪音方面都有利。此外，與限制器接觸之際換檔軸3的轉(zhuǎn)角為距離空檔位置±18度。
在圖17的步驟S19，用于規(guī)定制動時間的第二計時器開始計時，而在步驟S20判斷第二計時器的計時時間是否超過15ms。第二計時器的計時時間達到超過15ms時，則進入步驟S21執(zhí)行后面所詳述的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)(Ne)控制。之后，在時刻t3，當計時時間超過15ms時，進入步驟S22使第二計時器復位。
在步驟S23中，根據(jù)接通的換檔開關(guān)對上述開關(guān)回路105的各個FET有選擇地進行PWM控制。即，如是換高檔，在切斷FET①、③的情況下，F(xiàn)ET④導通，F(xiàn)ET②以70％的占空比進行PWM控制。另一方面，如是換低檔，在切斷FET②、FET④的情況下，F(xiàn)ET①導通，F(xiàn)ET③以70％的占空比進行PWM控制。結(jié)果，因為套筒30是以比較弱的扭矩壓緊于齒輪40側(cè)，除了可減輕在嵌合之前加到各榫上的負荷之外，可以可靠地保持嵌合狀態(tài)。
在步驟S24第三計時器開始計時，在步驟S25判斷第三計時器的計時時間是否超過70ms。如未超過70ms，則進入步驟S26執(zhí)行Ne控制。如計時時間超過70ms，則在步驟S27使上述第三計時器復位，在步驟S28執(zhí)行用于求出換檔軸3的空檔位置(角度)θN的空檔位置修正控制。在步驟S29，在時刻t4開始后述的離合器ON控制。
另外，本實施形態(tài)的上述第三計時器的“時間已到”時間由針對上述圖13所說明的不能嵌合時間Ta決定。即上述“時間已到”時間(70ms)要設定為至少在期間Ta經(jīng)過的時間內(nèi)執(zhí)行壓緊控制。在此期間，套筒30的凸側(cè)榫32和齒輪40的凹側(cè)榫42會接觸上，因為占空比減小達到70％，所以加到各個榫上的負荷小，對強度有利。
另外，第三計時器的“時間已到”時間并不限于是固定值，也可設定為隨齒輪而變化的函數(shù)，比如在齒輪在1～3速的范圍“時間已到”為70ms，在4～5速的范圍“時間已到”為90ms。
除此之外，在上述實施形態(tài)中，是對PWM控制的占空比是固定值時套筒30以一定的扭矩壓緊齒輪40側(cè)的情況進行了說明，但也可對PWM控制時的占空比實行可變控制。
圖24是說明在上述步驟S23中執(zhí)行的壓緊控制的占空比的可變控制方法的圖，在本實施形態(tài)中，如在時刻t3開始壓緊控制，則在初始的20ms是以70％的占空比進行PWM控制，而在其后每10ms輪換以50％的占空比和70％的占空比進行PWM控制。
于是，假設不是以一定的扭矩將套筒30壓緊于齒輪40側(cè)，而是使壓緊扭矩忽強忽弱地變化，比如即使在以相應于70％的占空比的扭矩將套筒30壓緊于齒輪40側(cè)之際，凸側(cè)榫32不能與凹側(cè)榫42接觸嵌合時，可以馬上將壓緊扭矩減小為與50％的占空比相應的扭矩。因此，施加于各齒的負荷減小，兩者之間的相對轉(zhuǎn)動容易，可以達到良好的嵌合。
另一方面，在圖16的上述步驟S16中，如判斷轉(zhuǎn)角θ0未達到第一基準值，則該處理進入圖18的步驟S30。在步驟S30判斷根據(jù)上述第一計時器的計時時間是否超過200ms，首先判斷未超過時，則在步驟S31執(zhí)行Ne控制之后返回圖16的步驟S16。
之后，如判斷第一計時器的計時時間超過200ms，判斷此次的換檔以失敗終結(jié)時，在步驟S32中復位第一計時器。在步驟S33中，參考下述的再入計數(shù)器的計數(shù)值，如是復位狀態(tài)(=0)，判斷為未執(zhí)行再入控制而進入步驟S34，首先執(zhí)行下述的再入控制。這是因為有時換檔需要時間而使駕駛員感到不舒服之故。
另一方面，如再入計數(shù)器是置位狀態(tài)(=1)，判斷為盡管執(zhí)行了再入控制，換檔并未成功，為了不換檔連接離合器而進入步驟S35。在步驟S35使再入計數(shù)器復位，在步驟36執(zhí)行下述的離合器ON控制。
下面參考圖19的流程圖說明上述再入控制的控制方法。所謂再入控制是指當借助換檔撥叉使在軸方向上平移的套筒30未能移動到正常的嵌入位置時，暫時減小移動扭矩之后重新施加預定扭矩嘗試再移動(再入)的一種處理。
在步驟S40中，處于PWM控制之下的FET，即換高檔中的FET②和換低檔中的FET③的占空比減小為20％。結(jié)果，通過換檔撥叉11加于套筒30的驅(qū)動扭矩減弱。
在步驟S41第四計時器開始計時，在步驟S42判斷第四計時器計時時間是否超過20ms。如計時時間未超過20ms，則進入步驟S43執(zhí)行Ne控制。另外，如計時時間超過20ms，則在步驟S44復位第四計時器，并在步驟S45對上述再入計數(shù)器置位。之后，該處理返回圖16的上述步驟S13，驅(qū)動馬達1重新以100％的占空比進行PWM控制，而在套筒上又加上起初的大扭矩。
在本實施形態(tài)中，如上所述，如換檔未能正常進行，則在作用在套筒上的壓緊扭矩暫時減弱之后強行壓緊扭矩重新作用，套筒的再入可容易進行。
下面參考圖20的流程圖說明上述步驟S28中所執(zhí)行的空檔位置修正控制的動作。
在步驟S60利用上述角度傳感器28檢測上述換檔軸3現(xiàn)在的轉(zhuǎn)角θ0。在步驟S61判斷是換高檔中和換低檔中的哪一個，如是換高檔，就進入步驟S62。
在步驟S62判斷檢測出的上述轉(zhuǎn)角θ0是否處于預先登錄的容許角度下限值θUMI和容許角度上限值θUMS之間的容許角度范圍內(nèi)，以便判斷其是否是不包含噪音分量的正常值。因為上述容許角度下限值θUMI和容許角度上限值θUMS的初始值可在比較寬的范圍內(nèi)設定，首先判斷是在容許角度范圍之內(nèi)就進入步驟S63。
在步驟S63，將上述檢測到的轉(zhuǎn)角θ0與預先登錄的換高檔時的最大轉(zhuǎn)角(換高檔時的最大角度)θUM比較。因為換高檔時最大角度θUM的初始值預先設定為與上述容許角度下限值θUMI同值，此處判斷轉(zhuǎn)角θ0比換高檔時最大角度θUM為大，就進入步驟S64。
在步驟S64，將上述換高檔時大角度θUM重新登錄為上述轉(zhuǎn)角θ0。在步驟S65，按下面的式(1)計算將根據(jù)上述下限值θUMI和上限值θUMS確定的容許角度范圍進行縮小的修正值W。
W=max([θ0-下限值θUMI]，[θ0-上限值θUMS])/n……(1)這里，[a]表示求a的絕對值，max(a,b)表示選擇數(shù)值a，數(shù)值b之中的大者。另外，變數(shù)a的初始值預先設定為“2”。
在步驟S66，上述變量n加“1”。在步驟S67，根據(jù)下式(2)、(3)重新登錄上述下限值θUMI和上限值θUMS。
下限值θUMI=max(下限值θUMI,θ0-W)……(2)上限值θUMS=min(上限值θUMS,θ0+W)……(3)式中min(a,b)表示選擇數(shù)值a，數(shù)值b之中的小者。根據(jù)上述式(1)～(3)，只要檢測出的上述轉(zhuǎn)角θ0是處于由下限值θUMI和上限值θUMS確定的容許角度范圍內(nèi)，就可將上述容許角度范圍慢慢縮小。不過在上述步驟S62要確實將包含噪音分量的轉(zhuǎn)角θ0去掉。
此外，在本實施形態(tài)中，如檢測到超出容許角度范圍的轉(zhuǎn)角θ0，該處理就由步驟S62進入步驟S69，上述變量n減“1”。結(jié)果，在步驟S65求得的修正值W增大而使上述容許角度范圍稍微擴大。當時，如果連續(xù)檢測到超越容許角度范圍的轉(zhuǎn)角θ0，而不久該轉(zhuǎn)角θ0進入容許角度范圍之內(nèi)，則在步驟S64將之作為換高檔時最大角度θUM重新登錄。
在步驟S68中，將在上述步驟S64中求得的換高檔時最大角度θUM和在上述步驟S61中判斷為換低檔中之際同樣求得的換低檔時最大轉(zhuǎn)角(換低檔時最大角度)θDM代入下式(4)可求出空檔角度θ0。
θN=(換高檔時最大角度θUM+換低檔時最大角度θDM)/2……(4)如果將如上求得的空檔角度θN重新登錄，其后的換檔軸3的轉(zhuǎn)角控制就將以上述空檔角度θN作為基準而執(zhí)行。
這樣，按照本實施形態(tài)，因為是根據(jù)換檔軸3的實際轉(zhuǎn)動范圍檢測空檔角度θN，所以不會受組裝誤差以及時效老化所影響而總是可以得到正確的空檔位置。
另外，按照本實施形態(tài)，如進行空檔位置修正，即使由于干擾而使轉(zhuǎn)角θ0的檢測值發(fā)生突發(fā)紊亂，由于可忽略該檢測值，所以無論有無干擾都可以得到正確的空檔位置。
此外，因為每當檢測到超越容許范圍的轉(zhuǎn)角時都可以慢慢擴大容許角度范圍，比如，即使由于角度傳感器老化等原因而使檢測到的轉(zhuǎn)角大于原來值，也并非將其作為紊亂轉(zhuǎn)角去掉而繼續(xù)。
下面，在詳細說明上述Ne控制及離合器ON控制的動作之前，參考圖25、26說明各控制的宗旨及大概動作。
如圖23所示，在本實施形態(tài)中，如果在時刻t1使換檔軸3的轉(zhuǎn)動開始，在時刻t11解除離合器的連接，在時刻t3換檔軸的轉(zhuǎn)動完成。之后，直到到達時刻t4執(zhí)行了壓緊控制之后轉(zhuǎn)移到離合器連接控制。
此時，為緩和變速沖擊必須低速連接離合器，換言之，必須使換檔軸3的轉(zhuǎn)速減慢。另一方面，由于變速速度取決于換檔軸3的轉(zhuǎn)速，為了實現(xiàn)迅速變速，必須加快換檔軸3的轉(zhuǎn)速。
于是，在本發(fā)明中，必須同時滿足上述兩個條件，如圖23所示，從時刻t4直到時刻t5為止，直到達到離合器連接角度范圍的附近，使換檔軸3高速轉(zhuǎn)動，在時刻t5以后，在直到離合器達到連接狀態(tài)為止的角度范圍中使換檔軸3低速轉(zhuǎn)動。通過這種兩段回程控制，在本實施形態(tài)中同時做到減小沖擊和縮短變速時間。
此外，在本實施形態(tài)中是根據(jù)各駕駛員的加速踏板操作對離合器連接定時進行最優(yōu)定時控制。圖25、26分別是由于換高檔及換低檔時執(zhí)行離合器ON控制及Ne控制使換檔軸位置θ0及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne變化的狀態(tài)圖。
如圖25所示，換高檔時一般是退回加速踏板接通換高檔開關(guān)51，之后，執(zhí)行變速動作使離合器再連接之后打開加速踏板，此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne的變化如實線a所示。此時，換檔軸控制如實線A、B所示。
但是，考慮到駕駛員有時也會不退回加速踏板并接通換高檔開關(guān)51，或是在離合器再連接之前打開加速踏板。在這種場合，駕駛員希望快速換檔，所以最好是迅速連接離合器。
于是，在本實施形態(tài)中，在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne如實線b所示那樣變化的場合，判斷駕駛員未退回加速踏板而接通換高檔開關(guān)51，或是在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne如實線c所示那樣變化的場合，判斷較離合器連接定時為早打開加速踏板之時，則分別如實線C、D所示，執(zhí)行立即連接離合器的快速回程控制。
另一方面，如圖26所示，換低檔時一般是退回加速踏板接通換低檔開關(guān)52，之后，執(zhí)行變速動作使離合器再連接之后打開加速踏板，此時的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne的變化如實線a所示。此時，對換檔軸的控制為如實線A、B所示的兩段控制。
但是，換低檔時有時發(fā)動機要空轉(zhuǎn)，在這種場合，因為即使迅速連接離合器換檔沖擊也很小，所以希望迅速連接離合器。
于是，在本實施形態(tài)中，在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne如實線b、c所示那樣變化的場合，駕駛員判斷發(fā)動機已空轉(zhuǎn)過，則可分別執(zhí)行如實線C、D所示的快速回程控制。
下面，詳細說明實現(xiàn)上述的兩段回程控制及快速回程控制的Ne控制及離合器ON控制的動作。圖21是示出通過上述步驟S21、步驟S26、步驟S31、步驟S43執(zhí)行Ne控制的控制方法的流程圖。
在步驟S50測定現(xiàn)在的發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)Ne。在步驟S51中，將到此為止所測定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne的峰保持值Nep及底保持值Neb根據(jù)上述的現(xiàn)在的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne進行更新。在步驟S52中判斷是換高檔中和換低檔中的哪一個，如是換高檔中，就進入步驟S56，如是換低檔中，就進入步驟S53。
在步驟S56判斷在上述步驟S50中所檢測的現(xiàn)在的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne和在上述步驟S51中更新的谷保持值Neb的差(Ne-Neb)是否在50rpm以上。
該判斷，在換高檔時是判斷加速踏板是否關(guān)閉，在上述差在50rpm以上時，判斷駕駛員是否未退回加速踏板而操作換高檔開關(guān)51，或是較離合器連接定時為早打開加速踏板。在此場合進入馬上連接離合器的步驟S55，在對快速回程標志F置位之后該處理結(jié)束。另外，假如在差不滿50rpm，繼續(xù)通常的控制，對快速回程標志F不進行置位，該發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制結(jié)束。
另一方面，如在上述步驟S52中判斷是換低檔中，則在步驟S53判斷上述現(xiàn)在的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne和在上述步驟S12中存儲的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Nel之差(Ne-Nel)是否超過300rpm，如上述差分為300rpm以上，則進一步在步驟S54判斷以上述步驟S51更新的峰保持值Nep和現(xiàn)在的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)Ne的差(Nep-Ne)是否在50rpm以上。
該判斷，在換高檔時是判斷發(fā)動機是否空轉(zhuǎn)，如果上述步驟S53、54的判斷是任何一個的肯定，則在判斷換高檔時駕駛員判斷經(jīng)過了空轉(zhuǎn)時就進入步驟S55，在對上述快速回程標志置位之后該處理結(jié)束。
圖22是示出通過上述步驟S28、步驟S3執(zhí)行離合器ON控制的控制方法的流程圖。
在步驟S70判斷車速是否大致為0。在本實施形態(tài)中，如車速在3km/h以下就判斷大致為0而進入步驟S72，并在換檔軸3的目標角度θT設定空檔位置之后進入步驟S73。這是車輛處于大致停止狀態(tài)的換檔，因為最好在這種場合不產(chǎn)生換檔沖擊而迅速換檔。
另外，如果在上述步驟S70中判斷車速在3km/h以上時，在步驟S71將從利用限制器限制換檔軸3的轉(zhuǎn)動的角度(在本實施形態(tài)中為±18度)退回6度的第二基準角度(即±12度)設定為目標角度之后進入步驟S73。在步驟S73中，利用角度傳感器28檢測現(xiàn)在的換檔軸3的轉(zhuǎn)角θ0，在步驟S74執(zhí)行上述Ne控制。
在步驟S75中，求出比例積分微分(PID)控制用的PID加法值。即分別求出以在上述步驟S73中檢測到的現(xiàn)在的轉(zhuǎn)角θ0及目標角度θT的差分(θ0-θT)表示的比例(P)項、P項的積分值積分(I)項及P項的微分值微分(D)項并進行相加。在步驟S76中，根據(jù)所求出的上述PID值，決定PWM控制的占空比，而在步驟S77執(zhí)行PWM控制。
圖27顯示了上述PID加法值和占空比之間的關(guān)系，如PID加法值的極性為正，則根據(jù)該值選擇正的占空比，如PID加法值的極性為負，則根據(jù)該值選擇負的占空比。此處占空比的極性表示PWM控制的FET的組合，比如50％的占空比的意味是使FET④導通而以50％的占空比對FET②進行PWM控制，-50％的占空比的意味是使FET①導通而以50％的占空比對FET③進行PWM控制。
在步驟S78中，判斷第六計時器的計時時間是否超過100ms，因為最初第六計時器未開始計時，進入步驟S79。在步驟S79第五計時器開始計時。在步驟S80判斷第五計時器的計時時間是否超過10ms，因為最初未超過，返回步驟S73，重復上述步驟S73～S80的各步處理。
之后，在圖23的時刻t5，如第五計時器的計時時間超過10ms，在步驟81復位第五計時器，在步驟S82判斷快速回程標志F是否已處于置位狀態(tài)。在此處如果快速回程標志F已處于置位狀態(tài)，則在步驟S83中執(zhí)行快速回程控制，將從現(xiàn)在的目標角度減小2至4度的角度作為新的目標角度登錄，如果快速回程標志F不處于置位狀態(tài)，則在步驟S84中將從現(xiàn)在的目標角度減小0.2度的角度作為新的目標角度登錄。
在步驟S85中，判斷目標角度是否接近空檔角度，并且反復進行上述步驟S73～S85的處理直到目標角度十分靠近空檔角度。之后，如果目標角度十分靠近空檔角度，則在步驟S86將空檔角度作為目標角度登錄，并在步驟S87第六計時器開始計時。
另一方面，如果在上述步驟S78判斷第六計時器的計時時間超過100ms，則在步驟S90中將第六計時器復位。在步驟S91中將快速回程標志F復位，而在步驟S92結(jié)束開關(guān)回路105的PWM控制。
此外，在高速行駛或發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)時齒輪從空檔狀態(tài)換檔，會有比較大的發(fā)動機制動作用而將過大的負荷施加于發(fā)動機之上。此處，在本實施形態(tài)中，設置有車行速在10km/h以上或發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在3000rpm以上時即使換高檔開關(guān)51接通也可阻止上述圖16的控制的變速禁止系統(tǒng)。
圖11是變速禁止系統(tǒng)的功能框圖?？諜n檢測單元81在齒輪處于空檔位置時輸出“H”電平信號。車速判斷單元82在車速在10km/h以上時輸出“H”電平信號。發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷單元83在發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在3000rpm以上時輸出“H”電平信號。
OR回路84在車速判斷單元82或發(fā)動機轉(zhuǎn)速判斷單元83輸出“H”電平信號時輸出“H”電平信號，AND回路85在OR回路84的輸出及空檔檢測單元81的輸出均為“H”電平信號時輸出“H”電平信號。變速禁止單元86在AND回路85輸出“H”電平信號時，即使換高檔開關(guān)51接通也可阻止上述圖16的控制。
但是，在處于從1速加速中時，車速在10km/h以上或發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)在3000rpm以上時在誤掛空檔的場合，因為再加速需要時間，如果附加上述變速禁止系統(tǒng)，在車輛行駛中(比如車速3km/h以上)時，也可以另外附加禁止掛空檔的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明可以達到如下的效果。
(1)在套筒向齒輪移動之際，因為如果換檔軸達到基準角度，對套筒的移動需要制動，即使使套筒高速移動到基準位置，套筒和齒輪也可平穩(wěn)結(jié)合。因此，可以做到快速變速，并且可以抑制變速沖擊和變速噪音。
(2)在轉(zhuǎn)動驅(qū)動馬達使套筒向齒輪側(cè)移動之際，因為在移動后也是以比較弱的力將套筒一直壓緊于齒輪側(cè)，所以除了可以使套筒和齒輪可靠地結(jié)合之外，換檔機構(gòu)不需要大的負荷。
(3)在轉(zhuǎn)動驅(qū)動馬達使套筒向齒輪側(cè)移動之際，因為壓緊扭矩忽強忽弱，比如以比較大的扭矩將套筒壓緊于齒輪側(cè)之際，即使在凸側(cè)榫和凹側(cè)榫接觸時不能嵌合的場合，可以馬上減小壓緊扭矩，使榫上所加的負荷減小而使兩者的相對轉(zhuǎn)動容易。因此，套筒和齒輪的相對位置能迅速進入到可能結(jié)合的位置而實現(xiàn)良好的嵌合。
權(quán)利要求
1．一種電動式變速裝置的變速控制方法，該方法利用驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動變速軸，通過與變速軸連動的換檔鼓及換檔撥叉在主軸上驅(qū)動套筒使上述套筒與預定的齒輪結(jié)合而確立變速段，其特征在于以上述驅(qū)動馬達產(chǎn)生的扭矩作為上述變速軸的轉(zhuǎn)動位置的函數(shù)進行控制，直到上述變速段確立。
2．如權(quán)利要求1所述的電動式變速裝置的變速控制方法，其特征在于上述驅(qū)動馬達在上述變速軸到達基準角度之前產(chǎn)生一個方向的扭矩，在到達上述基準角度之后僅在預定時間內(nèi)產(chǎn)生另一方向的扭矩。
3．如權(quán)利要求2所述的電動式變速裝置的變速控制方法，其特征在于上述基準角度是上述變速軸的轉(zhuǎn)動正要受到機械制動的轉(zhuǎn)動界限前的角度。
4．如權(quán)利要求1所述的電動式變速裝置的變速控制方法，其特征在于使上述驅(qū)動馬達產(chǎn)生第一扭矩而轉(zhuǎn)動上述變速軸，并在上述變速軸到達預定角度之后，產(chǎn)生比上述第一扭矩小的第二扭矩。
5．如權(quán)利要求1所述的電動式變速裝置的變速控制方法，其特征在于使上述驅(qū)動馬達產(chǎn)生一定的扭矩而轉(zhuǎn)動上述變速軸，并在上述變速軸到達預定角度之后，產(chǎn)生其大小反復變化的變動扭矩。
6．如權(quán)利要求4或5所述的電動式變速裝置的變速控制方法，其特征在于上述預定角度是通過變速軸的轉(zhuǎn)動間接地驅(qū)動的上述套筒與齒輪接觸的角度。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供操縱性優(yōu)異的變速裝置的變速控制方法。在利用驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動變速軸、通過與變速軸連動的換檔鼓及換檔撥叉在主軸上驅(qū)動套筒使上述套筒與預定的齒輪結(jié)合的電動式變速裝置的變速控制方法中,當套筒移動到與齒輪接觸的位置,驅(qū)動馬達起初的20ms以70%的占空比進行PWM控制,其后每10ms以50%的占空比及70%的占空比交換進行PWM控制。
文檔編號F16H63/00GK1221858SQ9811915
公開日1999年7月7日 申請日期1998年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月13日
發(fā)明者大田淳朗, 茂原敏成, 成田識, 鈴木修 申請人:本田技研工業(yè)株式會社