JP2004003674A - 車両用変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　原動機から駆動輪に至る動力伝達経路に自動クラッチとともに設けられた車両用変速機の制御装置において、自動クラッチ用制御装置の異常に対して自動的に対処できるようにした車両用変速機の制御装置を提供する。
【解決手段】　クラッチ制御系異常判定手段２０８により、自動クラッチの係合解放作動を制御するための自動クラッチ用制御装置が異常であると判定された場合には、自動ニュートラル制御手段２１２により、変速機のシフト用制御装置すなわちシフト・セレクトシャフト、それを駆動するセレクトシリンダおよびシフトシリンダなどにより変速機を自動的にニュートラル状態とする。このようにすれば、エンジンストールが防止されるとともに、停車中の移動が容易とされる。
【選択図】　　　図７

Description

　本発明は、車両用変速機の制御装置に関し、特に、クラッチアクチュエータ、シフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータを用いて自動的に変速操作を実行する制御装置に関するものである。

　原動機と駆動輪との間の動力伝達経路に設けられた車両用変速機を制御するための制御装置が知られている。そして、この変速機の制御装置の一種に、自動クラッチおよび／または変速機などの各機器が種々のアクチュータを介して電子制御装置により自動制御されることにより、一連の変速動作の一部若しくは全部が自動的に実行されるようになっているものがある。そして、このような装置では、電子制御装置或いはアクチュエータの不具合によって上記機器が自動制御不能となる場合があるため、非常用バックアップ手段として手動操作により自動クラッチの解放係合動作や変速機の変速動作をできる非常用手動操作部材を設けるとともに、車両の停止状態であるときにその非常用手動操作部材を有効化するようにしたものが提案されている。たとえば、特許文献１に記載された自動変速装置がそれである。

特許第２８２０７３２号公報

　しかしながら、上記従来の自動変速装置では、対処できる不具合が限られているだけでなく、所定の異常に対する対処のために手動操作部材の操作を必要とするため、特に自動変速機付き車両しか運転しない運転者などでは対応することが困難となり得るものであった。

　本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、変速動作の一部若しくは全部が自動的に実行されるようになっている車両用変速機において、異常発生に対して自動的に対処できるようにした車両用変速機の制御装置を提供することにある。

　かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、原動機から駆動輪に至る動力伝達経路に自動クラッチとともに設けられた車両用変速機の制御装置において、その自動クラッチの作動を制御するための自動クラッチ用制御装置が異常であるときには、前記変速機のシフト用制御装置によりその変速機を自動的にニュートラル状態とすることにある。

　このようにすれば、自動クラッチの作動を制御するための自動クラッチ用制御装置が異常であるときには、前記変速機のシフト用制御装置によりその変速機が自動的にニュートラル状態とされるので、エンジンストールが防止されるとともに、停車中の移動が容易とされる。

　ここで、好適には、上記自動クラッチ用制御装置の異常時には、車両運転状態に基づいて変速機がシフト用制御装置により自動的にニュートラル状態とされる。このようにすれば、たとえば車速、変速機のギヤ位置などに基づいて変速機が自動的にニュートラル状態とされるので、運転状態に対応して適切なときに変速機がニュートラル状態とされる利点がある。

　また、好適には、上記車両用変速機の制御装置では、自動クラッチ用制御装置の異常時において、車速が所定値よりも低く且つ変速機のギヤ段がニュートラル（中立）状態でないことに基づいて変速機が自動的にニュートラル状態とされる。このようにすれば、比較的低車速であり且つ変速機が中立状態でないときに、その変速機が自動的にニュートラル状態とされるので、可及的に車両が走行させられる一方で、エンジンストールによるショックが防止される利点がある。

　以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

　図１は、車両用駆動装置１０の概略構成を説明する骨子図であり、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）又はＭＲ（ミッドシップエンジン・リヤドライブ）車両用のものである。図１において、車両用駆動装置１０は、原動機或いは走行用駆動源としてのエンジン１２、自動クラッチ１４、変速機１６、差動歯車装置１８を備えている。自動クラッチ１４は、例えば図２に示す乾式単板式の摩擦クラッチで、エンジン１２のクランクシャフト２０に取り付けられたフライホイール２２、クラッチ出力軸２４に配設されたクラッチディスク２６、クラッチハウジング２８に配設されたプレッシャプレート３０、プレッシャプレート３０をフライホイール２２側へ付勢することによりクラッチディスク２６を挟圧して動力伝達するダイヤフラムスプリング３２、クラッチレリーズシリンダ３４によりレリーズフォーク３６を介して図の左方向へ移動させられることにより、ダイヤフラムスプリング３２の内端部を図の左方向へ変位させてクラッチを開放（遮断）するレリーズスリーブ３８を有して構成されている。

　変速機１６は、差動歯車装置１８と共に共通のハウジング４０内に配設されてトランスアクスルの一部を構成しており、そのハウジング４０内に所定量だけ充填された潤滑油に浸漬され、差動歯車装置１８と共に潤滑されるようになっている。変速機１６は、(a) 平行な一対の入力軸４２、出力軸４４間にギヤ比が異なり且つ常時噛み合わされた複数対の変速ギヤ対４６ａ〜４６ｅが配設されるとともに、それ等の変速ギヤ対４６ａ〜４６ｅに対応して複数のシンクロナイザ（回転同期装置）付噛合クラッチ４８ａ〜４８ｅが設けられた並行２軸常時噛合式の変速機構と、(b) それ等の噛合クラッチ４８ａ〜４８ｅの３つのクラッチハブスリーブ５０ａ、５０ｂ、５０ｃの何れかを選択的に移動させて変速段を切り換える図示しないシフト・セレクトシャフトとを備えており、前進５段の変速段が成立させられるようになっている。入力軸４２および出力軸４４には更に後進ギヤ対５４が配設され、図示しないカウンタシャフトに配設された後進用アイドル歯車と噛み合わされることにより後進変速段が成立させられるようになっている。なお、入力軸４２は、スプライン嵌合５５によって前記自動クラッチ１４のクラッチ出力軸２４に連結されているとともに、出力軸４４には出力歯車５６が配設されて差動歯車装置１８のリングギヤ５８と噛み合わされている。

　上記クラッチハブスリーブ５０ｂは噛合クラッチ４８ｂおよび４８ｃに共通のもので、クラッチハブスリーブ５０ｃは噛合クラッチ４８ｄおよび４８ｅに共通のものである。図示しないシフト・セレクトシャフトは、軸心まわりの回動可能且つ軸方向の移動可能に配設され、セレクトシリンダ７６（図３参照）により軸方向の３位置、すなわち前記クラッチハブスリーブ５０ｃと係合可能な第１セレクト位置、クラッチハブスリーブ５０ｂと係合可能な第２セレクト位置、およびクラッチハブスリーブ５０ａと係合可能な第３セレクト位置に位置決めされる。また、シフトシリンダ７８（図３参照）により軸心まわりの３位置、すなわち噛合クラッチ４８ａ〜４８ｅが何れも遮断され且つ後進変速段も成立しない中央の中立位置（図１の状態）と、その軸心まわりにおける両側の第１シフト位置（図１の右側）および第２シフト位置（図１の左側）とに位置決めされる。中立位置では、入力軸４２と出力軸４４との間の動力伝達が遮断される動力伝達遮断状態になる。

　上記第１セレクト位置の第１シフト位置では、噛合クラッチ４８ｅが連結されることにより変速比ｅ（＝入力軸４２の回転数Ｎ_IN／出力軸４４の回転数Ｎ_OUT ）が最も大きい第１変速段が成立させられ、第１セレクト位置の第２シフト位置では、噛合クラッチ４８ｄが連結されることにより変速比ｅが２番目に大きい第２変速段が成立させられる。第２セレクト位置の第１シフト位置では、噛合クラッチ４８ｃが連結されることにより変速比ｅが３番目に大きい第３変速段が成立させられ、第２セレクト位置の第２シフト位置では、噛合クラッチ４８ｂが連結されることにより変速比ｅが４番目に大きい第４変速段が成立させられる。この第４変速段の変速比ｅは略１である。第３セレクト位置の第１シフト位置では、噛合クラッチ４８ａが連結されることにより変速比ｅが最も小さい第５変速段が成立させられ、第３セレクト位置の第２シフト位置では後進変速段が成立させられる。

　前記差動歯車装置１８は傘歯車式のもので、一対のサイドギヤ８０Ｒ、８０Ｌにはそれぞれドライブシャフト８２Ｒ、８２Ｌがスプライン嵌合などによって連結され、左右の前輪（駆動輪）又は後輪（駆動輪）８４Ｒ、８４Ｌを回転駆動する。

　図３は、上記自動クラッチ１４および変速機１６において変速作動を実行させるための油圧制御回路の一例を示している。油圧ポンプ９４は、図示しない駆動モータを一体に備えた電動式ポンプであって、オイルパン或いはオイルタンク８８に還流した作動油を蓄圧装置９０へ圧送する。この蓄圧装置９０には元圧（アキュム圧）センサ９２が設けられており、この元圧センサ９２により検出された圧力Ｐ_A が予め設定された下限値Ｐ₀ を下まわると後述の変速機用電子制御装置１１６により図示しない駆動回路を介して油圧ポンプ９４が駆動されるが、圧力Ｐ_A が予め設定された通常の上限値Ｐ₁ を上まわると油圧ポンプ９４の駆動が停止させられるようになっている。この蓄圧装置９０内の油圧Ｐ_A は、クラッチソレノイド弁９８および調圧弁９５へ供給されるので、自動クラッチ１４を駆動するクラッチレリーズシリンダ３４、変速機１６の変速操作を行うセレクトシリンダ７６およびシフトシリンダ７８の元圧に対応している。上記クラッチソレノイド弁９８は、変速機用電子制御装置１１６からの指令に応じて自動クラッチ１４を係合させ或いは解放させる。上記調圧弁９５は、変速機用電子制御装置１１６からの指令に応じて調圧した変速駆動用制御油圧Ｐ_B をセレクトソレノイド弁１０２、シフトソレノイド弁１０４へ供給する。調圧弁９５の出力側に設けられた制御油圧センサ９６により検出される制御油圧Ｐ_B は、シンクロナイザに付加されるシフト荷重を適切として異音を低下させるために、たとえば図４に示すように、上記変速機用電子制御装置１１６によりスロットル開度、ギヤ段、アップ変速またはダウン変速、油温などに基づいて過渡的に調圧される。図示しないシフト・セレクトシャフトを軸方向に往復移動させるセレクトシリンダ７６および図示しないシフト・セレクトシャフトを軸心まわりに回転させるシフトシリンダ７８は変速アクチュエータとして機能しており、上記変速機用電子制御装置１１６によって制御されるセレクトソレノイド弁１０２、シフトソレノイド弁１０４によってシフト操作或いはセレクト操作を行うように作動させられる。セレクトシリンダ７６は、たとえば、図示しないシフト・セレクトシャフトを軸方向に往復移動させることにより、クラッチハブスリーブ５０ａ、５０ｂ、５０ｃにそれぞれ係合するシフトフォークのいずれかと選択的に連結させ、シフトシリンダ７８は、たとえば、図示しないシフト・セレクトシャフトを軸心まわりの３位置すなわち、一対のセレクト位置とそれ等の中間の中立位置とに移動させることによりクラッチハブスリーブ５０ａ、５０ｂ、５０ｃのいずれかを中立位置を挟む噛み合い位置へ移動させるのである。

　図５は、本実施例の車両用駆動装置１０の電気的制御系統を説明するブロック線図である。エンジン用電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit)１１４、変速機用電子制御装置（ＥＣＵ）１１６、ＡＢＳ（Antilock Brake System)用電子制御装置（ＥＣＵ）１１８は、通信回線を介してそれ等の間で必要な情報をやり取りする。これ等のＥＣＵ１１４、１１６、１１８は、何れもマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。なお、記憶機能に書換え可能なＲＯＭを使用し、必要に応じて書き換えながら使用することも可能である。エンジン用ＥＣＵ１１４には、イグニッションスイッチ１２０、エンジン回転数（Ｎ_E ）センサ１２２、車速（Ｖ）センサ１２４、スロットル弁開度（θ_TH）センサ１２６、吸入空気量（Ｑ）センサ１２８、吸入空気温（Ｔ_A ）センサ１３０、エンジン冷却水温（Ｔ_W ）センサ１３２、ニュートラルスイッチ１３３、ブレーキスイッチ１４４などが接続され、それぞれイグニッションスイッチ１２０の操作位置、エンジン回転数Ｎ_E 、車速Ｖ（出力軸４４の回転数Ｎ_OUT に対応）、スロットル弁開度θ_TH、吸入空気量Ｑ、吸入空気温（外気温）Ｔ_A 、エンジン冷却水温Ｔ_W 、ニュートラルスイッチ１３３の操作位置、ブレーキスイッチ１４４の操作位置などを表す信号が供給されるようになっており、それ等の信号に従ってスタータ（電動モータ）１３４を回転駆動してエンジン１２を始動したり、燃料噴射弁１３６の燃料噴射量や噴射時期を制御したり、イグナイタ１３８により点火プラグの点火時期を制御したりする。イグニッションスイッチ１２０は、「ＯＮ」および「スタート」位置を備えており、「スタート」位置へ操作されることによりエンジン用ＥＣＵ１１４はスタータ１３４を作動させてエンジン１２を始動する。

　変速機用ＥＣＵ１１６には、元圧センサ９２、制御油圧センサ９６、イグニッションスイッチ１２０、レバーポジション（Ｐ_SH）センサ１４０、マニュアルシフトスイッチ１４２、ブレーキスイッチ１４４、入力回転数（Ｎ_IN：入力軸４２の回転数）センサ１４６、クラッチストローク（Ｓ_CL）センサ１５０、オートモードスイッチ１５６、シフト位置センサ１５８、セレクト位置センサ１６０などが接続され、元圧Ｐ_A 、制御油圧Ｐ_B 、イグニッションスイッチ１２０の操作位置、シフトレバー１７０（図６参照）の操作レンジであるレバーポジションＰ_SH、マニュアルシフトによるアップダウン（±）、ブレーキのＯＮ、ＯＦＦ、入力回転数Ｎ_IN、自動クラッチ１４のストロークすなわちクラッチレリーズシリンダ３４のストロークＳ_CL、オートモードのＯＮ、ＯＦＦ、シフトシリンダ７８により駆動される図示しないシフト・セレクトシャフトの軸心まわり位置であるシフト位置、セレクトシリンダ７６により駆動される図示しないシフト・セレクトシャフトの軸方向位置であるセレクト位置などを表す信号がそれぞれ供給されるようになっている。そして、それ等の信号や、前記エンジン制御用ＥＣＵ１１４、ＡＢＳ用ＥＣＵ１１８から必要な信号を取り込むことにより、前記油圧ポンプ９４の作動を制御したり、クラッチソレノイドバルブ９８、セレクトソレノイドバルブ１０２、シフトソレノイドバルブ１０４を切換え制御したりすることにより、セレクトシリンダ７６およびシフトシリンダ７８の作動状態を切り換えて変速機１６の変速制御（前後進切換え制御を含む）を行うとともに、クラッチレリーズシリンダ３４の作動状態を切り換えて変速時に自動クラッチ１４の遮断、接続制御などを行う。

　シフトレバー１７０は、例えば運転席の横に配設されており、図６に示すように「Ｒ」、「Ｎ」、および「Ｓ」の３つの操作レンジに選択操作されて位置決め保持されるようになっており、レバーポジションセンサ１４０は、例えば複数のスライドスイッチや各操作レンジに配設された複数のＯＮ−ＯＦＦスイッチ等によってその操作レンジを検出する。そして、シフトレバー１７０が「Ｒ」レンジへ操作されると、変速機１６は後進変速段に切り換えられ、「Ｎ」レンジへ操作されると動力伝達遮断状態に切り換えられる。「Ｒ」レンジはリバースレンジに、「Ｎ」レンジはニュートラルレンジにそれぞれ相当する。オートモードスイッチ１５６によりオードモードが選択されている場合は、図示しない変速線図から実際の車速Ｖおよびアクセル開度（スロットル開度）に基づいて変速判断されることにより変速機１６が自動的に変速される。また、「Ｓ」レンジはマニュアルシフトレンジで、「Ｓ」レンジの上下、すなわち車両の前後方向位置には、「（＋）」位置および「（−）」位置が設けられており、マニュアルモードが選択されているときは、その「（＋）」位置または「（−）」位置へシフトレバー１７０が操作されると、そのことがマニュアルシフトスイッチ１４２によって検出され、変速機１６の複数の前進変速段がアップダウンされる。「（＋）」位置はアップ位置で、一回の操作毎に変速段はアップすなわち変速比ｅが小さい高速段側へ１段ずつ変速される一方、「（−）」位置はダウン位置で、一回の操作毎に変速段はダウンすなわち変速比ｅが大きい低速側の変速段へ１段ずつ変速される。なお、図示は省略するが、ステアリングホイールにも同様のマニュアルシフトスイッチが配設され、押圧操作で変速段をアップダウンできるようになっている。

　図５において、前記ＡＢＳ用ＥＣＵ１１８には、４本の車輪にそれぞれ配設された車輪速（Ｖ_W ）センサ１５２から車輪速Ｖ_W を表す信号が供給され、それ等の車輪速Ｖ_W を比較することにより、スリップの有無を検出してブレーキ油圧制御弁１５４を制御して各車輪のブレーキ油圧を制御することによりスリップの発生を抑制したり、或いは車輪速（Ｖ_W ）センサ１５２のフェイル（異常）を判定する。

　図７は、上記変速機用電子制御装置１１６の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。本実施例の変速機用電子制御装置１１６は、エンジン１２と変速機１６との間に設けられた自動クラッチ１４を係合解放制御するためのクラッチ制御系が異常であるため、車両停止時のエンジンストールが発生したり車両移動が不能となるような場合には、所定の運転状態であるときに変速機１６をニュートラル状態として、エンジン１２から左右の前輪（駆動輪）８４Ｒ、８４Ｌに至る動力伝達経路を解放させる。このため、上記変速機用電子制御装置１１６は、クラッチ制御系異常判定手段２０８、運転状態判定手段２１０、自動ニュートラル制御手段２１２を備えている。

　上記クラッチ制御系異常判定手段２０８は、自動クラッチ１４を係合解放制御するためのクラッチ制御系を構成する部品、たとえばクラッチストロークセンサ１５０、クラッチソレノイド弁９８、およびその駆動回路などの自動クラッチ用制御装置の構成部品の少なくとも１つ、あるいはシフト用制御装置以外の構成部品の少なくとも１つが異常であるか否かを判定する。運転状態判定手段２１０は、車両がたとえば１５ｋｍ／ｈ程度以下の低速走行であり、且つ変速機１６のギヤ段がニュートラル状態でないすなわち変速機１６のギヤが入っている状態であるか否かを判定する。すなわち、運転状態判定手段２１０は、自動クラッチ１４を解放しなくてもエンジンストールを発生させないか或いは車両が走行可能状態であるか否かを判定するものである。

　自動ニュートラル制御手段２１２は、上記クラッチ制御系異常判定手段２０８により自動クラッチ１４を係合解放制御するためのクラッチ制御系を構成する部品が異常であると判定され、且つ上記運転状態判定手段２１０により変速機１６にギヤが入っている車両の低速走行であると判定された場合は、変速機１６のギヤを抜いてニュートラル状態とすることにより、エンジンストールの発生を防止し、停車後の手押しや牽引による車両移動を可能とする。

　図８は、上記変速機用電子制御装置１１６の制御作動の要部すなわち自動ニュートラル制御ルーチンを説明するフローチャートである。前記クラッチ制御系異常判定手段２０８に対応するＳＣ１では、自動変速機１６の係合解放制御に関連する自動クラッチ用制御装置（部品）の異常であるか否かが判断される。このＳＣ１の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、前記運転状態判定手段２１０に対応するＳＣ２において、変速機１６のギヤ段が成立させられている車両の低速走行であるか否かが判断される。このＳＣ２の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、前記自動ニュートラル制御手段２１２に対応するＳＣ３において、変速機１６のギヤが抜かれてニュートラル状態とされることにより、エンジンストールの発生が防止され、停車後の手押しや牽引による車両移動が可能とされる。

　本実施例によれば、自動クラッチ１４の係合解放作動を制御するための自動クラッチ用制御装置が異常であるときには、変速機１６のシフト用制御装置すなわちシフト・セレクトシャフト、それを駆動するセレクトシリンダ７６およびシフトシリンダ７８などによりその変速機１６が自動的にニュートラル状態とされるので、エンジンストールが防止されるとともに、停車中の移動が容易とされる。

　また、本実施例によれば、上記自動クラッチ用制御装置の異常時には、車両運転状態に基づいて変速機１６がシフト用制御装置により自動的にニュートラル状態とされることから、たとえば車速Ｖ、変速機１６のギヤ位置などに基づいて変速機１６が自動的にニュートラル状態とされるので、運転状態に対応した適切な状態で変速機１６がニュートラル状態とされる利点がある。

　また、本実施例によれば、自動クラッチ用制御装置の異常時において、車速Ｖが所定値Ｖ₁ よりも低く且つ変速機１６のギヤ段がニュートラル（中立）状態でないことに基づいて変速機１６が自動的にニュートラル状態とされることから、比較的低車速であり且つ変速機１６が中立状態でないときに、その変速機１６が自動的にニュートラル状態とされるので、可及的に車両が走行させられる一方で、エンジンストールによるショックが防止される利点がある。

　以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例の変速機用制御装置が適用された車両用駆動装置の構成を概略示す骨子図である。 図１の車両用駆動装置の自動クラッチの構成を説明する図である。 図１の変速機および自動クラッチの作動を制御する油圧制御回路を説明する図である。 図１の変速機の変速期間内において、シフト荷重を適切とするために図３の調圧弁により調圧される駆動用制御油圧の変化を説明する図である。 図１の車両用駆動装置の制御系統を説明するブロック線図である。 図１の車両用駆動装置において用いられるシフトレバーを説明する斜視図である。 図５の変速機用電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図７の変速機用電子制御装置の制御作動の要部すなわち自動ニュートラル制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

１２：エンジン（原動機）
１４：自動クラッチ（自動変速用制御装置）
１６：変速機
７６：セレクトシリンダ（シフト用制御装置、自動変速用制御装置）
７８：シフトシリンダ（シフト用制御装置、自動変速用制御装置）
８４Ｒ、８４Ｌ：前輪（駆動輪）
９０：蓄圧装置（自動変速用制御装置）
９２：元圧センサ（自動変速用制御装置）
９４：油圧ポンプ（自動変速用制御装置）
９５：調圧弁（自動変速用制御装置）
９６：制御油圧センサ（自動変速用制御装置）
９８：クラッチソレノイド弁（自動変速用制御装置）
１０２：セレクトソレノイド弁（シフト用制御装置、自動変速用制御装置）
１０４：シフトソレノイド弁（シフト用制御装置、自動変速用制御装置）
１１６：変速機用電子制御装置
１４０：レバーポジションセンサ（自動変速用制御装置）
１５０：クラッチストロークセンサ（自動変速用制御装置）
１５２：車輪速センサ（自動変速用制御装置）
１５８：シフト位置センサ（自動変速用制御装置）
１６０：セレクト位置センサ（自動変速用制御装置）
１７０：シフトレバー

Claims (2)

1. 原動機から駆動輪に至る動力伝達経路に自動クラッチとともに設けられた車両用変速機の制御装置において、
   　前記自動クラッチの作動を制御するための自動クラッチ用制御装置が異常であるときには、前記変速機のシフト用制御装置により該変速機を自動的にニュートラル状態とすることを特徴とする車両用変速機の制御装置。
2. 前記自動クラッチ用制御装置の異常時には、車両運転状態に基づいて前記変速機をニュートラル状態に切り換えることを特徴とする請求項１の車両用変速機の制御装置。
   

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