专利名称：电动式变速装置的变速控制方法
技术领域：
本发明涉及电动式变速装置的变速控制方法，特别是涉及以电气方式进行齿轮换档及离合器分离接合的电动式变速装置的变速控制方法。
对于通过操作离合器踏板(或离合器操纵杆)及换档操纵杆两者进行齿轮换档的现有的变速装置，在特开平5-39865号公报中已经公开了借助马达以电气方式进行齿轮换档的电动式变速装置。上述的现有技术是通过驱动马达使换档鼓双向间歇转动，从而使所要求的换档拨叉动作而进行齿轮换档。另外，也可以考虑同时利用马达执行离合器的分离接合。
在此种场合，如考虑现有的手动式变速装置，则即使在齿轮不能平稳换档的场合，也可以通过反复进行换档操作而最后完成换档。此外，换档后的离合器的分离接合是否平稳在很大程度上依赖于驾驶员对离合器的操作。
于是，在现有的手动式变速装置中，不反复进行换档操作能否完成换档，或者是离合器的分离接合是否平顺的所谓操纵性是否良好等很多问题在很大程度上依赖于驾驶员的操纵方法。换言之，良好的操纵性可以通过驾驶员的学习效果而得到。
与上述相反，在利用马达驱动离合器和换档操纵杆两者的情况下，不存在依赖于驾驶员的操作内容的部分。因此，在不能进行齿轮换档的场合，或者如果离合器的分离接合不平稳或不能按照驾驶员的意思进行时，就可能使驾驶员感到不舒服。
比如，在套筒移向齿轮侧之际，为了实现迅速变速，必须使套筒高速移动。但是，如使套筒就按原样那样高速地与齿轮结合，会发生变速冲击及变速噪音。
此外，即使使套筒向齿轮侧移动而使两者结合，有时也会出现结合不完全和套筒与齿轮脱离结合的情况。即使套筒与齿轮接触上，也会有由于套筒与齿轮的各齿造成的凸凹结合尚未结束而需要等待啮合定时的情况。在这种场合，如果套筒与齿轮以大扭矩结合，会有负荷加于换档机构之上。
另外，如果在套筒没有与齿轮接合的状态下一直以一定的扭矩将套筒压向齿轮，则因为两者之间的相对转动受到阻碍，其相对位置无法迅速进入正常的结合位置，接合时间会延长。
本发明的目的就是要提供一种可以解决上述现有技术的问题、具有良好操作性的电动式变速装置的变速控制方法。
为达到上述目的，在本发明中所采用的控制方法是令套筒和齿轮的结合动作，在与由马达驱动的变速轴的转动连动而进行的电动式变速装置的变速控制方法中，直到确立变速段为止，一直将上述驱动马达产生的扭矩作为上述变速轴的位置的函数进行控制。
因为变速轴的转角与套筒的位置对应，所以，如果相应于变速轴的转动位置对驱动马达的扭矩进行控制，则可以相应于套筒的位置对于将套筒压向齿轮侧的扭矩进行控制。
图1是装设本发明的电动式变速装置的车辆的操作部分的平面图。
图2是示出本发明一实施形态的电动式变速装置的驱动系统的主要部分的结构的局部剖面图。
图3是套筒和齿轮结合状态的示意图。
图4是本发明的套筒的斜视图。
图5是本发明的齿轮的斜视图。
图6是套筒的凸侧榫32的局部放大图。
图7是齿轮的凹侧榫42的局部放大图。
图8是凸侧榫32和凹侧榫42的结合状态的局部放大图。
图9是现有的套筒的斜视图。
图10是现有的齿轮的斜视图。
图11是变速禁止系统的功能框图。
图12是示出现有的套筒和齿轮的结合的时序模式图。
图13是示出本发明的套筒和齿轮的结合的时序模式图。
图14是示出本发明一实施形态的电动式变速装置的控制系统的主要部分的结构框图。
图15是图14所示出的ECU100的结构例框图。
图16是本发明一实施形态的流程图(之一)。
图17是本发明一实施形态的流程图(之二)。
图18是本发明一实施形态的流程图(之三)。
图19是本发明一实施形态的流程图(之四)。
图20是本发明一实施形态的流程图(之五)。
图21是本发明一实施形态的流程图(之六)。
图22是本发明一实施形态的流程图(之七)。
图23是根据本发明的换档轴的操作时序图。
图24是显示压紧控制中占空比的可变控制方法的示图。
图25是根据本发明的换档轴及发动机转数的操作时序图(换高档时)。
图26是根据本发明的换档轴及发动机转数的操作时序图(换低档时)。
图27是显示PID加法值和占空比之间的关系的图。
下面参照附图对本发明予以详细说明。图1是装设本发明的电动式变速装置的车辆的操作单元的平面图。
在操作单元中设置有电动变速用的换高档开关51及换低档开关52、前照灯(车头灯)方向切换用的变光开关53、前照灯的开灯/关灯切换用的照明开关、发动机启动开关55以及止动开关56。在本实施形态中，上述各换档开关51、52按下时是接通，分别使档位上下移动一个档位。
图2是示出本发明一实施形态的电动式变速装置驱动系统的主要部分结构的局部剖面图。
用作电气执行器的驱动马达1通过减速齿轮机构2使换档轴3向正反两个方向转动。换档轴3(变速轴)的转动位置(角度)由设置于其一端的角度传感器28检测。在由换档轴3垂直伸出的离合器杆6的一端上设置有将换档轴3的转动变换为直线运动的变换机构8。变换机构8，在换档轴3由驱动马达1转动而离开空档位置时，会使变速离合器5的连接在转动过程中解除，与其转动方向无关；并且可通过逆向转动过程到达空档位置而重新返回连接状态。离合器杆6及变换机构8的构成使得在换档轴3转动到预定角度(比如±6度)的时刻时解除变速轴5的连接。
如果固定在换档轴3上的主杆7的一端与设置在换档鼓轴8上的离合器机构9结合，通过驱动马达1转动换档轴3时，则将使换档鼓10向着与换档轴3的转动方向相应的方向转动。主杆7和离合器机构9构成的离合器机构可以在换档轴3从空档位置向两个方向任何一个方向转动时使与换档轴3结合的换档鼓10转动，在向着返回空档位置的方向转动时，解除结合状态并使换档鼓10停止于该位置。
如各换档拨叉11的前端，与下文对图4所述的各套筒30的外周沟31结合，随着换档鼓10的转动而使各换档拨叉11在轴方向上平移时，某一个套筒将根据换档鼓10的转动方向及转角在主轴4上平移。
图4是上述套筒30的斜视图，是套筒相对主轴(图中未示出)处于可以在轴方向上滑动的状态。在套筒30的外周侧面上，沿圆周方向形成有与上述换档拨叉11的前端结合的沟31。在套筒30的轴孔的外周部上，和环状法兰33一体形成有与下文对图5所述的齿轮40的凹侧榫42结合的多个凸侧榫32。
图5是上述齿轮40的斜视图，轴支持在主轴(图中未示出)上的预定位置并可自由转动。在齿轮40轴孔的外周部一体形成与上述套筒30的凸侧榫32结合的凹侧榫42及环状法兰43。图3示出上述套筒30和齿轮40的各个榫32、42相互结合的状态。
另一方面，图9和图10分别是现有的套筒38和齿轮48的斜视图，在套筒38上，多个凸侧榫39分别独立设置成为和齿轮的轴孔同轴的状态。但是，要使各凸侧榫39独立构成，则为了保证强度足够，就必须使各凸侧榫39的底面积做得比较大。因此，在现有技术中，相对凸侧榫39及齿轮40的榫孔49的转动方向上的宽度所占的比例很大，凸侧榫39，如图所示，设置4个左右。
图12是示出现有的套筒38的凸侧榫39和齿轮48的榫孔49的相对位置关系的模式图，榫孔49的转动方向上的宽度D2大约为凸侧榫39的宽度D1的2倍。因此，凸侧榫39不能与榫孔49结合(嵌合)的时间Ta比能合榫的时间Tb长。
与此相反，在本实施形态中，因为各凸侧榫32是由环状法兰33一体地形成的，如图13所示，在原样地保证足够强度的同时凸侧榫32在转动方向上的宽度D3及凹侧榫42的宽度D4可以做得很短。因此，凸侧榫32不能与齿孔46嵌合的时间Ta可以比能嵌合的时间Tb短，从而可以提高嵌合的几率。
此外，在本实施形态中，因为齿孔46在转动方向上的宽度D5和凸侧榫32的宽度D3之差可以很小，所以可以使两者结合后的游隙很小，从而降低变速冲击和变速噪音。
另外，在本实施形态中，如图6所示，一方面凸侧榫32的锥度为凸状弯曲，另一方面，如图7所示，凹侧榫42的锥度为直线状，因此，如图8所示，各齿32、42在轴方向上的接触为线接触。因此，可以防止应力集中而实质上提高齿的强度，与此同时还可以提高耐久性和耐磨性。
在这种结构中，如果利用换档拨叉11使上述套筒30平移到预定位置，且套筒30的凸侧榫32与齿轮40的齿孔46嵌合，则如众所周知，相对主轴4处于空转支持状态的齿轮通过套筒与该主轴4结合而同步转动。结果，由离合器轴向空档轴(图中均未示出)传递的转动力就通过该齿轮传递到主轴4。
另外，图中未示出，装设本发明的电动式变速装置的车辆的发动机是4冲程发动机，在由曲轴到主轴的动力传递系统中，是通过曲轴上的离心式离合器及主轴上的离合器传递发动机动力。然而，在发动机的转数低于预定值时，离心式离合器会切断对主轴上的离合器的动力传递，假如车辆处于停止中，齿轮可以向任何速度换档。
图14是示出本发明一实施形态的电动式变速装置的控制系统的主要部分的结构框图，图15是图14所示出的ECU100的结构例框图。
在图14中，ECU100的MOTOR+(马达+)端子及MOTOR-(马达-)端子与上述驱动马达1连接，传感器信号端子S1、S2、S3分别与检测车速的车速传感器26、检测发动机转数的Ne传感器27以及检测上述换档轴3的转角的上述角度传感器28连接。变速指令端子G1、G2与上述换高档开关51及换低档开关52连接。
蓄电池21通过主熔断丝22、总开关23及熔断丝盒24连接到ECU100的MAIN端子，同时还通过故障自动防护(F/S)继电器25及熔断丝盒24连接到VB端子。故障自动防护(F/S)继电器25的励磁绕组25a连接于RELAY(继电器)端子。
在ECU100内，如图15所示，上述MAIN端子及RELAY端子与电源回路106连接，而电源回路106与CPU101连接。上述传感器信号端子S1、S2、S3通过接口回路102连接到CPU101的输入端子。上述变速指令端子G1、G2通过接口回路103与CPU101的输入端子连接。
开关回路105由分别串联的FET①和FET②以及FET③和FET④再相互并联而构成，并联的一端与上述VB端子连接，而另一端与GND端子连接。FET①和FET②的连接点与MOTOR-端子连接，而FET③和FET④的连接点与MOTOR+端子连接。各个FET①～FET④由CPU101通过前级激励104有选择地进行PWM控制。CPU101根据在存储器107中存储的控制算法控制各个FET①～FET④。
下面，参照图16～22的流程图及图23的操作时序图说明根据本发明的电动变速装置的变速控制方法。
在步骤S10判断是否有某一个换档开关接通，如判断有接通的，则在步骤S11判断所接通的换档开关是换高档开关51及换低档开关52中的哪一个。如果在此处判断是换高档开关51接通，就进入步骤S13，如果判断是换低档开关52接通，就在步骤S12中将发动机转数Ne作为Nel进行存储后进入步骤S13。
在步骤S13中，根据接通的换档开关，ECU100内的构成上述开关回路105的各FET从图23的时刻t1开始有选择地进行PWM控制。也即如果换高档开关51接通，在FET①、FET③断开的情况下FET④导通，FET②以100％占空比受到PWM控制。其结果，驱动马达1开始向换高档方向转动，换档轴3与其连动开始从空档位置向换高档方向转动。
另一方面，如果换高档开关52接通，在FET②、FET④断开的情况下FET①导通，FET③以100％占空比受到PWM控制。其结果，驱动马达1开始向换高档方向的反方向转动，换档轴3与其连动开始从空档位置向换低档方向转动。
这样，如设定PWM控制的占空比为100％，就可以加快换档速度，可以迅速地断开离合器。还有，本实施形态的设计是在换档轴3从空档位置开始转动到±5～6度时就断开离合器。
在步骤S14第一计时器(图中未示出)开始计时，在步骤S15由上述的角度传感器28检测上述换档轴3的转角θ0。在步骤S16判断所检测到的转角θ0是否超过第一基准角度θref(在本实施形态中从空档位置算起±14度，即达到+14度以上或-14度以下，下文仅记为±xx度以上)。
如判断转角θ0为±14度以上，则因为借助换档拨叉11平移的套筒达到正常的嵌入(嵌合)位置的可能性很大，就进入步骤S17；如判断转角θ0未达到±14度以上，则因为可以判断套筒未达到正常的嵌入位置，就进入后述的步骤S30。
如果在时刻t2，根据上述转角θ0检测到齿轮已平移到正常的嵌入位置，则在步骤S17中将上述第一计时器复位。在步骤S18中，为了对转动中的驱动马达执行制动，要对上述开关回路105的各个FET进行控制。即在切断FET②、③的情况下FET①、④导通。
结果，因为驱动马达1短路而成为转动负荷，使换档轴3向换高档方向或换低档方向的驱动扭矩受到制动作用，可以使换档轴3与限制器接触之际的冲击减弱，无论在强度方面还是在噪音方面都有利。此外，与限制器接触之际换档轴3的转角为距离空档位置±18度。
在图17的步骤S19，用于规定制动时间的第二计时器开始计时，而在步骤S20判断第二计时器的计时时间是否超过15ms。第二计时器的计时时间达到超过15ms时，则进入步骤S21执行后面所详述的发动机转数(Ne)控制。之后，在时刻t3，当计时时间超过15ms时，进入步骤S22使第二计时器复位。
在步骤S23中，根据接通的换档开关对上述开关回路105的各个FET有选择地进行PWM控制。即，如是换高档，在切断FET①、③的情况下，FET④导通，FET②以70％的占空比进行PWM控制。另一方面，如是换低档，在切断FET②、FET④的情况下，FET①导通，FET③以70％的占空比进行PWM控制。结果，因为套筒30是以比较弱的扭矩压紧于齿轮40侧，除了可减轻在嵌合之前加到各榫上的负荷之外，可以可靠地保持嵌合状态。
在步骤S24第三计时器开始计时，在步骤S25判断第三计时器的计时时间是否超过70ms。如未超过70ms，则进入步骤S26执行Ne控制。如计时时间超过70ms，则在步骤S27使上述第三计时器复位，在步骤S28执行用于求出换档轴3的空档位置(角度)θN的空档位置修正控制。在步骤S29，在时刻t4开始后述的离合器ON控制。
另外，本实施形态的上述第三计时器的“时间已到”时间由针对上述图13所说明的不能嵌合时间Ta决定。即上述“时间已到”时间(70ms)要设定为至少在期间Ta经过的时间内执行压紧控制。在此期间，套筒30的凸侧榫32和齿轮40的凹侧榫42会接触上，因为占空比减小达到70％，所以加到各个榫上的负荷小，对强度有利。
另外，第三计时器的“时间已到”时间并不限于是固定值，也可设定为随齿轮而变化的函数，比如在齿轮在1～3速的范围“时间已到”为70ms，在4～5速的范围“时间已到”为90ms。
除此之外，在上述实施形态中，是对PWM控制的占空比是固定值时套筒30以一定的扭矩压紧齿轮40侧的情况进行了说明，但也可对PWM控制时的占空比实行可变控制。
图24是说明在上述步骤S23中执行的压紧控制的占空比的可变控制方法的图，在本实施形态中，如在时刻t3开始压紧控制，则在初始的20ms是以70％的占空比进行PWM控制，而在其后每10ms轮换以50％的占空比和70％的占空比进行PWM控制。
于是，假设不是以一定的扭矩将套筒30压紧于齿轮40侧，而是使压紧扭矩忽强忽弱地变化，比如即使在以相应于70％的占空比的扭矩将套筒30压紧于齿轮40侧之际，凸侧榫32不能与凹侧榫42接触嵌合时，可以马上将压紧扭矩减小为与50％的占空比相应的扭矩。因此，施加于各齿的负荷减小，两者之间的相对转动容易，可以达到良好的嵌合。
另一方面，在图16的上述步骤S16中，如判断转角θ0未达到第一基准值，则该处理进入图18的步骤S30。在步骤S30判断根据上述第一计时器的计时时间是否超过200ms，首先判断未超过时，则在步骤S31执行Ne控制之后返回图16的步骤S16。
之后，如判断第一计时器的计时时间超过200ms，判断此次的换档以失败终结时，在步骤S32中复位第一计时器。在步骤S33中，参考下述的再入计数器的计数值，如是复位状态(=0)，判断为未执行再入控制而进入步骤S34，首先执行下述的再入控制。这是因为有时换档需要时间而使驾驶员感到不舒服之故。
另一方面，如再入计数器是置位状态(=1)，判断为尽管执行了再入控制，换档并未成功，为了不换档连接离合器而进入步骤S35。在步骤S35使再入计数器复位，在步骤36执行下述的离合器ON控制。
下面参考图19的流程图说明上述再入控制的控制方法。所谓再入控制是指当借助换档拨叉使在轴方向上平移的套筒30未能移动到正常的嵌入位置时，暂时减小移动扭矩之后重新施加预定扭矩尝试再移动(再入)的一种处理。
在步骤S40中，处于PWM控制之下的FET，即换高档中的FET②和换低档中的FET③的占空比减小为20％。结果，通过换档拨叉11加于套筒30的驱动扭矩减弱。
在步骤S41第四计时器开始计时，在步骤S42判断第四计时器计时时间是否超过20ms。如计时时间未超过20ms，则进入步骤S43执行Ne控制。另外，如计时时间超过20ms，则在步骤S44复位第四计时器，并在步骤S45对上述再入计数器置位。之后，该处理返回图16的上述步骤S13，驱动马达1重新以100％的占空比进行PWM控制，而在套筒上又加上起初的大扭矩。
在本实施形态中，如上所述，如换档未能正常进行，则在作用在套筒上的压紧扭矩暂时减弱之后强行压紧扭矩重新作用，套筒的再入可容易进行。
下面参考图20的流程图说明上述步骤S28中所执行的空档位置修正控制的动作。
在步骤S60利用上述角度传感器28检测上述换档轴3现在的转角θ0。在步骤S61判断是换高档中和换低档中的哪一个，如是换高档，就进入步骤S62。
在步骤S62判断检测出的上述转角θ0是否处于预先登录的容许角度下限值θUMI和容许角度上限值θUMS之间的容许角度范围内，以便判断其是否是不包含噪音分量的正常值。因为上述容许角度下限值θUMI和容许角度上限值θUMS的初始值可在比较宽的范围内设定，首先判断是在容许角度范围之内就进入步骤S63。
在步骤S63，将上述检测到的转角θ0与预先登录的换高档时的最大转角(换高档时的最大角度)θUM比较。因为换高档时最大角度θUM的初始值预先设定为与上述容许角度下限值θUMI同值，此处判断转角θ0比换高档时最大角度θUM为大，就进入步骤S64。
在步骤S64，将上述换高档时大角度θUM重新登录为上述转角θ0。在步骤S65，按下面的式(1)计算将根据上述下限值θUMI和上限值θUMS确定的容许角度范围进行缩小的修正值W。
W=max([θ0-下限值θUMI]，[θ0-上限值θUMS])/n……(1)这里，[a]表示求a的绝对值，max(a,b)表示选择数值a，数值b之中的大者。另外，变数a的初始值预先设定为“2”。
在步骤S66，上述变量n加“1”。在步骤S67，根据下式(2)、(3)重新登录上述下限值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)表示选择数值a，数值b之中的小者。根据上述式(1)～(3)，只要检测出的上述转角θ0是处于由下限值θUMI和上限值θUMS确定的容许角度范围内，就可将上述容许角度范围慢慢缩小。不过在上述步骤S62要确实将包含噪音分量的转角θ0去掉。
此外，在本实施形态中，如检测到超出容许角度范围的转角θ0，该处理就由步骤S62进入步骤S69，上述变量n减“1”。结果，在步骤S65求得的修正值W增大而使上述容许角度范围稍微扩大。当时，如果连续检测到超越容许角度范围的转角θ0，而不久该转角θ0进入容许角度范围之内，则在步骤S64将之作为换高档时最大角度θUM重新登录。
在步骤S68中，将在上述步骤S64中求得的换高档时最大角度θUM和在上述步骤S61中判断为换低档中之际同样求得的换低档时最大转角(换低档时最大角度)θDM代入下式(4)可求出空档角度θ0。
θN=(换高档时最大角度θUM+换低档时最大角度θDM)/2……(4)如果将如上求得的空档角度θN重新登录，其后的换档轴3的转角控制就将以上述空档角度θN作为基准而执行。
这样，按照本实施形态，因为是根据换档轴3的实际转动范围检测空档角度θN，所以不会受组装误差以及时效老化所影响而总是可以得到正确的空档位置。
另外，按照本实施形态，如进行空档位置修正，即使由于干扰而使转角θ0的检测值发生突发紊乱，由于可忽略该检测值，所以无论有无干扰都可以得到正确的空档位置。
此外，因为每当检测到超越容许范围的转角时都可以慢慢扩大容许角度范围，比如，即使由于角度传感器老化等原因而使检测到的转角大于原来值，也并非将其作为紊乱转角去掉而继续。
下面，在详细说明上述Ne控制及离合器ON控制的动作之前，参考图25、26说明各控制的宗旨及大概动作。
如图23所示，在本实施形态中，如果在时刻t1使换档轴3的转动开始，在时刻t11解除离合器的连接，在时刻t3换档轴的转动完成。之后，直到到达时刻t4执行了压紧控制之后转移到离合器连接控制。
此时，为缓和变速冲击必须低速连接离合器，换言之，必须使换档轴3的转速减慢。另一方面，由于变速速度取决于换档轴3的转速，为了实现迅速变速，必须加快换档轴3的转速。
于是，在本发明中，必须同时满足上述两个条件，如图23所示，从时刻t4直到时刻t5为止，直到达到离合器连接角度范围的附近，使换档轴3高速转动，在时刻t5以后，在直到离合器达到连接状态为止的角度范围中使换档轴3低速转动。通过这种两段回程控制，在本实施形态中同时做到减小冲击和缩短变速时间。
此外，在本实施形态中是根据各驾驶员的加速踏板操作对离合器连接定时进行最优定时控制。图25、26分别是由于换高档及换低档时执行离合器ON控制及Ne控制使换档轴位置θ0及发动机转数Ne变化的状态图。
如图25所示，换高档时一般是退回加速踏板接通换高档开关51，之后，执行变速动作使离合器再连接之后打开加速踏板，此时的发动机转数Ne的变化如实线a所示。此时，换档轴控制如实线A、B所示。
但是，考虑到驾驶员有时也会不退回加速踏板并接通换高档开关51，或是在离合器再连接之前打开加速踏板。在这种场合，驾驶员希望快速换档，所以最好是迅速连接离合器。
于是，在本实施形态中，在发动机转数Ne如实线b所示那样变化的场合，判断驾驶员未退回加速踏板而接通换高档开关51，或是在发动机转数Ne如实线c所示那样变化的场合，判断较离合器连接定时为早打开加速踏板之时，则分别如实线C、D所示，执行立即连接离合器的快速回程控制。
另一方面，如图26所示，换低档时一般是退回加速踏板接通换低档开关52，之后，执行变速动作使离合器再连接之后打开加速踏板，此时的发动机转数Ne的变化如实线a所示。此时，对换档轴的控制为如实线A、B所示的两段控制。
但是，换低档时有时发动机要空转，在这种场合，因为即使迅速连接离合器换档冲击也很小，所以希望迅速连接离合器。
于是，在本实施形态中，在发动机转数Ne如实线b、c所示那样变化的场合，驾驶员判断发动机已空转过，则可分别执行如实线C、D所示的快速回程控制。
下面，详细说明实现上述的两段回程控制及快速回程控制的Ne控制及离合器ON控制的动作。图21是示出通过上述步骤S21、步骤S26、步骤S31、步骤S43执行Ne控制的控制方法的流程图。
在步骤S50测定现在的发动机的转数Ne。在步骤S51中，将到此为止所测定的发动机转数Ne的峰保持值Nep及底保持值Neb根据上述的现在的发动机转数Ne进行更新。在步骤S52中判断是换高档中和换低档中的哪一个，如是换高档中，就进入步骤S56，如是换低档中，就进入步骤S53。
在步骤S56判断在上述步骤S50中所检测的现在的发动机转数Ne和在上述步骤S51中更新的谷保持值Neb的差(Ne-Neb)是否在50rpm以上。
该判断，在换高档时是判断加速踏板是否关闭，在上述差在50rpm以上时，判断驾驶员是否未退回加速踏板而操作换高档开关51，或是较离合器连接定时为早打开加速踏板。在此场合进入马上连接离合器的步骤S55，在对快速回程标志F置位之后该处理结束。另外，假如在差不满50rpm，继续通常的控制，对快速回程标志F不进行置位，该发动机转数控制结束。
另一方面，如在上述步骤S52中判断是换低档中，则在步骤S53判断上述现在的发动机转数Ne和在上述步骤S12中存储的发动机转数Nel之差(Ne-Nel)是否超过300rpm，如上述差分为300rpm以上，则进一步在步骤S54判断以上述步骤S51更新的峰保持值Nep和现在的发动机转数Ne的差(Nep-Ne)是否在50rpm以上。
该判断，在换高档时是判断发动机是否空转，如果上述步骤S53、54的判断是任何一个的肯定，则在判断换高档时驾驶员判断经过了空转时就进入步骤S55，在对上述快速回程标志置位之后该处理结束。
图22是示出通过上述步骤S28、步骤S3执行离合器ON控制的控制方法的流程图。
在步骤S70判断车速是否大致为0。在本实施形态中，如车速在3km/h以下就判断大致为0而进入步骤S72，并在换档轴3的目标角度θT设定空档位置之后进入步骤S73。这是车辆处于大致停止状态的换档，因为最好在这种场合不产生换档冲击而迅速换档。
另外，如果在上述步骤S70中判断车速在3km/h以上时，在步骤S71将从利用限制器限制换档轴3的转动的角度(在本实施形态中为±18度)退回6度的第二基准角度(即±12度)设定为目标角度之后进入步骤S73。在步骤S73中，利用角度传感器28检测现在的换档轴3的转角θ0，在步骤S74执行上述Ne控制。
在步骤S75中，求出比例积分微分(PID)控制用的PID加法值。即分别求出以在上述步骤S73中检测到的现在的转角θ0及目标角度θT的差分(θ0-θT)表示的比例(P)项、P项的积分值积分(I)项及P项的微分值微分(D)项并进行相加。在步骤S76中，根据所求出的上述PID值，决定PWM控制的占空比，而在步骤S77执行PWM控制。
图27显示了上述PID加法值和占空比之间的关系，如PID加法值的极性为正，则根据该值选择正的占空比，如PID加法值的极性为负，则根据该值选择负的占空比。此处占空比的极性表示PWM控制的FET的组合，比如50％的占空比的意味是使FET④导通而以50％的占空比对FET②进行PWM控制，-50％的占空比的意味是使FET①导通而以50％的占空比对FET③进行PWM控制。
在步骤S78中，判断第六计时器的计时时间是否超过100ms，因为最初第六计时器未开始计时，进入步骤S79。在步骤S79第五计时器开始计时。在步骤S80判断第五计时器的计时时间是否超过10ms，因为最初未超过，返回步骤S73，重复上述步骤S73～S80的各步处理。
之后，在图23的时刻t5，如第五计时器的计时时间超过10ms，在步骤81复位第五计时器，在步骤S82判断快速回程标志F是否已处于置位状态。在此处如果快速回程标志F已处于置位状态，则在步骤S83中执行快速回程控制，将从现在的目标角度减小2至4度的角度作为新的目标角度登录，如果快速回程标志F不处于置位状态，则在步骤S84中将从现在的目标角度减小0.2度的角度作为新的目标角度登录。
在步骤S85中，判断目标角度是否接近空档角度，并且反复进行上述步骤S73～S85的处理直到目标角度十分靠近空档角度。之后，如果目标角度十分靠近空档角度，则在步骤S86将空档角度作为目标角度登录，并在步骤S87第六计时器开始计时。
另一方面，如果在上述步骤S78判断第六计时器的计时时间超过100ms，则在步骤S90中将第六计时器复位。在步骤S91中将快速回程标志F复位，而在步骤S92结束开关回路105的PWM控制。
此外，在高速行驶或发动机高速旋转时齿轮从空档状态换档，会有比较大的发动机制动作用而将过大的负荷施加于发动机之上。此处，在本实施形态中，设置有车行速在10km/h以上或发动机转数在3000rpm以上时即使换高档开关51接通也可阻止上述图16的控制的变速禁止系统。
图11是变速禁止系统的功能框图。空档检测单元81在齿轮处于空档位置时输出“H”电平信号。车速判断单元82在车速在10km/h以上时输出“H”电平信号。发动机转速判断单元83在发动机转数在3000rpm以上时输出“H”电平信号。
OR回路84在车速判断单元82或发动机转速判断单元83输出“H”电平信号时输出“H”电平信号，AND回路85在OR回路84的输出及空档检测单元81的输出均为“H”电平信号时输出“H”电平信号。变速禁止单元86在AND回路85输出“H”电平信号时，即使换高档开关51接通也可阻止上述图16的控制。
但是，在处于从1速加速中时，车速在10km/h以上或发动机转数在3000rpm以上时在误挂空档的场合，因为再加速需要时间，如果附加上述变速禁止系统，在车辆行驶中(比如车速3km/h以上)时，也可以另外附加禁止挂空档的系统。
根据本发明可以达到如下的效果。
(1)在套筒向齿轮移动之际，因为如果换档轴达到基准角度，对套筒的移动需要制动，即使使套筒高速移动到基准位置，套筒和齿轮也可平稳结合。因此，可以做到快速变速，并且可以抑制变速冲击和变速噪音。
(2)在转动驱动马达使套筒向齿轮侧移动之际，因为在移动后也是以比较弱的力将套筒一直压紧于齿轮侧，所以除了可以使套筒和齿轮可靠地结合之外，换档机构不需要大的负荷。
(3)在转动驱动马达使套筒向齿轮侧移动之际，因为压紧扭矩忽强忽弱，比如以比较大的扭矩将套筒压紧于齿轮侧之际，即使在凸侧榫和凹侧榫接触时不能嵌合的场合，可以马上减小压紧扭矩，使榫上所加的负荷减小而使两者的相对转动容易。因此，套筒和齿轮的相对位置能迅速进入到可能结合的位置而实现良好的嵌合。
权利要求
1．一种电动式变速装置的变速控制方法，该方法利用驱动马达转动变速轴，通过与变速轴连动的换档鼓及换档拨叉在主轴上驱动套筒使上述套筒与预定的齿轮结合而确立变速段，其特征在于以上述驱动马达产生的扭矩作为上述变速轴的转动位置的函数进行控制，直到上述变速段确立。
2．如权利要求1所述的电动式变速装置的变速控制方法，其特征在于上述驱动马达在上述变速轴到达基准角度之前产生一个方向的扭矩，在到达上述基准角度之后仅在预定时间内产生另一方向的扭矩。
3．如权利要求2所述的电动式变速装置的变速控制方法，其特征在于上述基准角度是上述变速轴的转动正要受到机械制动的转动界限前的角度。
4．如权利要求1所述的电动式变速装置的变速控制方法，其特征在于使上述驱动马达产生第一扭矩而转动上述变速轴，并在上述变速轴到达预定角度之后，产生比上述第一扭矩小的第二扭矩。
5．如权利要求1所述的电动式变速装置的变速控制方法，其特征在于使上述驱动马达产生一定的扭矩而转动上述变速轴，并在上述变速轴到达预定角度之后，产生其大小反复变化的变动扭矩。
6．如权利要求4或5所述的电动式变速装置的变速控制方法，其特征在于上述预定角度是通过变速轴的转动间接地驱动的上述套筒与齿轮接触的角度。
全文摘要
本发明的目的是提供操纵性优异的变速装置的变速控制方法。在利用驱动马达转动变速轴、通过与变速轴连动的换档鼓及换档拨叉在主轴上驱动套筒使上述套筒与预定的齿轮结合的电动式变速装置的变速控制方法中,当套筒移动到与齿轮接触的位置,驱动马达起初的20ms以70%的占空比进行PWM控制,其后每10ms以50%的占空比及70%的占空比交换进行PWM控制。
文档编号F16H63/00GK1221858SQ9811915
公开日1999年7月7日 申请日期1998年9月11日 优先权日1997年9月13日
发明者大田淳朗, 茂原敏成, 成田识, 铃木修 申请人:本田技研工业株式会社