JP2004270891A

JP2004270891A - 車両用変速機の制御装置

Info

Publication number: JP2004270891A
Application number: JP2003065718A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Yamashita; 貢山下; Akira Suzuki; 明鈴木; Tomoaki Ikeyama; 智章池山
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】変速機構におけるシンクロナイズ機構の耐久性を確保する。
【解決手段】車両用変速機は、第１軸１及び第２軸２と、第１軸上の歯車１３，１７及び第２軸上の歯車１１，１５とそれぞれ対をなす歯車１４，１８；１２，１６を軸上に有する出力軸３とを備え、対をなす歯車のいずれか一方は、軸に常時連結され、他方は第１及び第２のドッグクラッチ３１，３２を介して軸に選択的に連結可能とされた変速機構Ｍと、第１軸及び第２軸に動力を入力するＣ１クラッチ及びＣ２クラッチとを備える。制御装置は、Ｃ１クラッチの係合と、ドッグクラッチ３２による歯車対▲２▼の軸への連結による動力伝達時に、他の歯車対▲３▼をドッグクラッチ３１により軸に連結させるに際して、ドッグクラッチ３１を、中立位置に待機させて、Ｃ２クラッチを微小時間だけ係合させるタイアップ同期手段を有する。これにより、ドッグクラッチ３１係合時の他の歯車対と第２軸の回転差が短時間に解消し、シンクロナイズ機構の耐久性が確保される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用変速機の制御装置に関し、特に、常時噛合式の歯車変速機を主体とする車両用変速機のシフト制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される変速機として、常時噛合式の歯車変速機構と差動機構を組合せ、単独のギヤ対を通る動力伝達により達成される変速段の間に２つのギヤ対を通る並列的な動力伝達で達成される変速段を介在させることで、変速機構のギヤ配列に対してより多くの変速段を達成可能としながら、変速時のクラッチ操作によるトルク抜けが生じないようにした新構想の車両用変速機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６６９８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような変速機に使用される常時噛合式の歯車変速機構では、動力伝達させるギヤ対の選択が、ギヤ対を変速機構の入力軸又は出力軸に連結するドッグクラッチの作動によりなされる。このドッグクラッチ作動の際、入力軸又は出力軸の回転に対してギヤ対の回転を同期させるべく、ドッグクラッチにはシンクロナイズ機構が設けられている。シンクロナイズ機構は、入力軸又は出力軸に常時噛合うドッグクラッチのギヤ対への噛合いに先行させて、ドッグクラッチをギヤ対に摩擦係合させることで強制的に両者の回転を同期させるものであるため、回転差が極端に大きい係合に長期間使用されると摩耗が早まり、耐久性に問題を生じる。
【０００５】
そこで、変速に際して、ドッグクラッチを当初のギヤ対に対する噛合い状態から一旦中立位置に移動させた待機状態で保持し、その間のクラッチの引きずりにより回転数差が小さくなるのを待って所期の歯車対への噛合いを行わせるドッグクラッチの制御操作が必要となる。こうした制御によりシンクロナイズ機構の耐久性の確保は可能となるが、中立位置での待機時間が変速所要時間の遅れの原因となる。また、この待機時間は、車両の走行状態により変化するため、変速時間にばらつきが発生する。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑み案出されたものであり、変速機構におけるシンクロナイズ機構の耐久性を確保しながら、変速遅れや変速時間のばらつきを生じさせない車両用変速機の制御装置を提供することを主たる目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、軸上にそれぞれ歯車を有する第１軸及び第２軸と、前記第１軸上の歯車及び第２軸上の歯車とそれぞれ対をなす歯車を軸上に有する出力軸とを備え、対をなす歯車のいずれか一方は、軸に常時連結され、他方は第１及び第２のドッグクラッチを介して軸に選択的に連結可能とされた変速機構と、該変速機構の第１軸及び第２軸にそれぞれ原動機の動力を入力する少なくとも２つのクラッチとを備える車両用変速機の制御装置において、１つのクラッチの係合と、それにより動力が伝達される軸への第２のドッグクラッチによる歯車対の連結による動力伝達時に、他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させるに際して、第１のドッグクラッチを、他の歯車対を軸に連結させない中立位置に待機させて、他のクラッチを微小時間だけ係合させるタイアップ同期手段を設けたことを特徴とする。この構成における前記制御装置は、前記タイアップ同期手段による前記他のクラッチの係合後、該他のクラッチを解放した後、前記第１のドッグクラッチを噛合させる構成とされる。
【０００８】
前記車両用変速機は、より具体的には、前記少なくとも２つのクラッチと前記第１軸及び第２軸とを連結する差動機構が設けられた構成とされる。更に、前記クラッチは、３つのクラッチからなり、前記差動機構は、少なくとも３つの要素からなり、前記クラッチのうちの第１クラッチは、差動機構の第１の要素を介して前記第１軸に連結され、第２クラッチは、差動機構の第２の要素を介して前記第２軸に連結され、第３クラッチは、差動機構の第３の要素に連結された構成とされる。
【０００９】
前記タイアップ処理手段による、前記他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させる操作は、前記１つのクラッチを解放して更なる他のクラッチを係合させる変速の事前操作としてなされる。また、前記他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させる操作は、前記１つのクラッチを解放して更なる他のクラッチを係合させる変速の事後操作としてもなされる。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１記載の構成では、１つのクラッチの係合と、それにより動力が伝達される軸への第２のドッグクラッチによる歯車対の連結による動力伝達時に、タイアップ同期手段により、他の歯車対を軸に連結させない中立位置に待機させて、他のクラッチを微小時間だけ係合させることで、他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させるに際して、他の歯車対とそれを連結させる軸との回転差を短時間に少なくすることができるため、第１のドッグクラッチの係合にかかる負荷を軽減して、その耐久性、特にシンクロナイズ機構の耐久性を確保することができる。
【００１１】
次に、請求項２に記載の構成では、第１のドッグクラッチの係合にかかる負荷をタイアップ同期制御により軽減しながら、第１のドッグクラッチを噛合させることによる１つのクラッチと他のクラッチのタイアップを防ぐことができる。
【００１２】
次に、請求項３に記載の構成では、第１のドッグクラッチの中立位置での他のクラッチの微小時間係合により、差動機構を介して第１軸と第２軸が同期回転状態となることで、歯車対と軸との回転差が小さくなり、第１のドッグクラッチの係合にかかる負荷が軽減される。
【００１３】
また、請求項４に記載の構成では、差動機構の３要素をそれぞれクラッチを介して原動機に連結する入力要素、第１軸及び第２軸につながる出力要素又は空転要素として作動させることができるため、動力伝達中の１つのクラッチと更なる他のクラッチを掴み替えして入力要素を変更する変速に対して、変速に関与しない他のクラッチを利用して、空転要素として作動している要素を微小時間原動機に連結するタイアップ同期制御を実行することができる。これにより、タイアップ同期制御の実行時期の制約をなくすことができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の構成では、変速後の動力伝達に関与する歯車対の軸への連結をタイアップ同期制御により変速前に確立することになるので、該制御による歯車対の軸への連結のための時間を短縮することができ、これにより変速時間を大幅に短縮することができる。また、差動機構の同期回転を動力伝達に関与するクラッチと更なる他のクラッチの微小時間のタイアップにより強制的に生じさせ、それにより歯車対と軸の回転差を減少させることになるため、変速時間のばらつきを抑えることができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の構成では、変速後の動力伝達に関与しない歯車対の軸への連結をタイアップ同期制御により変速後に確立することになるので、変速時間に影響を与えることなく更なる変速に備える歯車対と軸との連結を予め確立しておくことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る車両用変速機の制御装置のシステム構成を示す。この変速機のギヤトレーンは、軸上にそれぞれ歯車１１，１３，１５，１７を有する第１軸１及び第２軸２と、第１軸１上の歯車１３，１７及び第２軸上の歯車１１，１５とそれぞれ対をなす歯車１４，１８，１２，１６を軸上に有する出力軸３とを備え、対をなす歯車のいずれか一方１１，１５，１４，１８は、軸に常時連結され、他方１２，１６，１３，１７はドッグクラッチ３１，３２を介して軸に選択的に連結可能とされた変速機構Ｍと、変速機構Ｍの第１軸１及び第２軸２にそれぞれ原動機としてのエンジンの動力を入力するクラッチＣ１及びクラッチＣ２（以下の説明において、略号を先に付して各クラッチを区別する）とを備えることを構成の基本とする。なお、図において、インプット回転、サン回転及びキャリア回転と表記するブロックは、それぞれインプット回転の検出手段、サンギヤ回転の検出手段、キャリア回転の検出手段を表し、Ｍ１及びＭ２と表記するブロックは、それぞれドッグクラッチ３１，３２のシフト機構を表し、矢印は、制御装置Ｕに対する信号の入出力とシフト機構による操作力の伝達を表す。
【００１７】
この変速機では、クラッチは、Ｃ１クラッチ、Ｃ２クラッチ及びＣ３クラッチの３つのクラッチからなり、更に、これらクラッチと第１軸１及び第２軸２とを連結する差動機構Ｓが設けられている。差動機構Ｓは、３つの要素からなり、クラッチのうちのＣ１クラッチは、差動機構Ｓの第１の要素２１を介して第１軸１に連結され、Ｃ２クラッチは、差動機構Ｓの第２の要素２２を介して第２軸２に連結され、Ｃ３クラッチは、差動機構Ｓの第３の要素２３に連結されている。
【００１８】
この形態の場合、変速機構Ｍは、複数の常時噛合式の歯車対１１〜１８を包含し、歯車対を通る動力伝達流れを選択する２つのドッグクラッチ３１，３２を有する。この変速機構Ｍは、内外二重の第１軸１及び第２軸２を差動機構Ｓに連結する入力手段とし、それらの軸上の歯車、すなわち各ドライブギヤ１１，１３，１５，１７から出力軸３上の各ドリブンギヤ１２，１４，１６，１８に平行軸で動力を伝達する構成とされている。第１軸１上の第２の歯車対▲２▼及び第４の歯車対▲４▼のドライブギヤ１３，１７は第１軸１に回転自在に支持され、それらの間に配置されたドッグクラッチ３２の軸方向移動により第１軸１に選択的に連結可能とされている。これら第２の歯車対▲２▼及び第４の歯車対▲４▼のドライブギヤ１３，１７と対をなすそれぞれのドリブンギヤ１４，１８は、それぞれ出力軸３に一体回転可能に連結されている。第２軸２上の第１の歯車対▲１▼及び第３の歯車対▲３▼のドライブギヤ１１，１５と図示を省略するリバース用のドライブギヤは、第２軸２に一体回転可能に連結されている。これら第１の歯車対▲１▼及び第３の歯車対▲３▼のドライブギヤ１１，１５と対をなすそれぞれのドリブンギヤ１２，１６は、出力軸３上に回転自在に支持され、それらの間に配置されたドッグクラッチ３１の軸方向移動により出力軸３に選択的に連結可能とされている。また、リバース用のドライブギヤとドッグクラッチ３１の外周歯で構成されるリバース用のドリブンギヤは、カウンタギヤを介して相互に噛合い、ドッグクラッチ３１の中立位置においてリバースギヤ列を通る動力伝達を可能としている。
【００１９】
差動機構Ｓを構成するプラネタリギヤは、サンギヤ２１と、リングギヤ２３と、サンギヤ２１とリングギヤ２３に個々に噛合い且つ相互に噛合うピニオンのキャリア２２を３要素とするダブルピニオン構成とされている。プラネタリギヤ２０のサンギヤ２１は、第１軸１に常時連結され、この第１軸１がＣ１クラッチを介して変速機の入力軸４に連結可能とされ、ピニオンを支持するキャリア２２は、第２軸２に常時連結されると共に、Ｃ２クラッチを介して入力軸４に連結可能とされている。リングギヤ２３は、Ｃ３クラッチを介して入力軸４に連結可能とされている。そして、変速機の入力軸４は、エンジンのフライホイールダンパに連結されている。
【００２０】
こうした構成からなる変速機は、図２にその作動を図表化して示すように、シフト機構Ｍ１，Ｍ２による変速機構Ｍのドッグクラッチ３１，３２の作動による歯車対▲１▼〜▲４▼の選択と、差動機構Ｓの３要素、すなわちキャリア、リングギヤ（作動図表にはリングと略記）、サンギヤ（同じくサンと略記）を介する動力伝達（これらの要素が関与する変速段に○印を付す）との組合せと順序により第１〜７速（１ｓｔ〜７ｔｈ）の変速段を達成する。これらのうち、キャリアを介する動力伝達は、Ｃ２クラッチの係合、リングギヤを介する動力伝達は、Ｃ３クラッチの係合、サンギヤを介する動力伝達は、Ｃ１クラッチの係合でなされる。なお、図表中の第３速及び第５速の達成時には、後に詳記するように、歯車対▲１▼及び歯車対▲２▼は動力伝達に関与しないが、本形態では、実際のシフトダウン時のドッグクラッチの操作をなくす意味で、これらの変速段達成時に予め３→２変速及び５→４変速に備えておくため、ドッグクラッチの位置を図表に示す位置としている。
【００２１】
次に、図２と図１のギヤトレーンを併せ参照して、各変速段達成時の作動を説明する。先ず、第１速（１ｓｔ）は、第１歯車対▲１▼をドッグクラッチ３１で出力軸３に連結し、Ｃ２クラッチを係合することでを達成される。この状態で、エンジンの回転がＣ２クラッチから差動機構Ｓ経由で変速機構Ｍの第２軸２に入り、ドライブギヤ１１に入力され、第１歯車対▲１▼で減速され、ドッグクラッチ３１を経て出力軸３に伝達される。このときの変速比は、第１歯車対▲１▼のギヤ比に従う第１速の変速比となり、この変速機の最低速段となる。なお、この第１速達成状態では、図２の作動図表にみるように、第２歯車対▲２▼の第１軸１への連結もドッグクラッチ３２により確立しているため、第１軸１と動力伝達中の第２軸２との間には、両歯車対▲１▼，▲２▼のギヤ比に従う中間ギヤ比の回転数比関係が成立しているが、第１軸１はＣ１クラッチの解放により動力伝達には関与しない。この関係は、両軸１，２につながる差動機構Ｓのサンギヤ２１とキャリア２２の回転数比関係ともなるが、この関係は、差動機構Ｓがリングギヤ２３解放状態にあることで、リングギヤ２３の空転により保たれる。また、この変速機は、格別の発進装置を持たないことから、この第１速で車両を発進させる場合は、Ｃ２クラッチを滑らせながら徐々に係合させるフリクション発進とされる。この点は、他の変速段で発進する場合の対応するクラッチについても同様である。
【００２２】
次に、第２速（２ｎｄ）は、変速機構Ｍの第１歯車対▲１▼をドッグクラッチ３１で出力軸３に連結し、第２歯車対▲２▼をドッグクラッチ３２で出力軸３に連結し、Ｃ３クラッチを係合することで達成される。ただし、本形態では、両ドッグクラッチによる前記連結状態は、図２の作動図表にみるように、１→２変速、３→２変速時とも既に確立されている。この変速段では、前述のように、両ドッグクラッチ３１，３２の係合により第１歯車対▲１▼と第２歯車対▲２▼が共に出力軸３に連結された状態となっていることで、第１歯車対▲１▼のドライブギヤ１１と第２歯車対▲２▼のドライブギヤ１３に連結する第２軸２と第１軸１との間に、第１歯車対▲１▼のギヤ比と第２歯車対▲２▼のギヤ比の中間のギヤ比が生成されており、第２軸２に連結するプラネアリギヤのサンギヤ２１と第１軸１に連結するキャリア２２の回転関係が定まっている。この状態が前変速段を第１速とする１→２変速で生じる場合、第１速での走行状態（Ｃ２クラッチからＣ３クラッチへの掴み替え前の状態）では、キャリア２２の回転はエンジン回転と等しい回転であるのに対して、サンギヤ２１の回転はそれより減速された回転（前記の回転関係）となり、リングギヤ２３はこれらの回転に規制されて空転しているのに対して、第２速へのシフトのためにＣ２クラッチを解放し、Ｃ３クラッチの係合に移行して（Ｃ２クラッチからＣ３クラッチへの掴み替え後の状態）、空転中のリングギヤ２３にエンジン回転が入力されることで、予め生成されている前記中間のギヤ比に従うリングギヤ２３からキャリア２２へのトルク伝達と、リングギヤ２３からキャリア２２経由でサンギヤ２１へのトルク伝達が並列的に生じ、これらのトルクが第１軸１と第２軸２経由で両歯車対▲１▼，▲２▼を介して出力軸３に伝達されて第２速の変速段が達成される。
【００２３】
第３速（３ｒｄ）は、変速機構Ｍの第２歯車対▲２▼をドッグクラッチ３２で出力軸３に連結し、Ｃ１クラッチを係合することで達成される。この場合も、ドッグクラッチ３２による前記連結状態は、図２の作動図表にみるように、２→３変速時については予め確立されている。この状態で、エンジンの回転がＣ１クラッチの係合によりサンギヤ２１を通過して第１軸１に入力され、その回転がドッグクラッチ３２を経て第２歯車対▲２▼に伝達され、そこで第２歯車対▲２▼のギヤ比で減速されて出力軸３に伝達される。なお、この変速段で第１軸１と第２軸２との間にトルク伝達に関与せずに生成されるギヤ比は、第１速及び第２速時と同様である。このことから、３→２変速の場合もＣ１クラッチ解放、Ｃ３クラッチ係合のクラッチ掴み替え操作のみとなる。
【００２４】
第４速（４ｔｈ）は、変速機構Ｍの第２歯車対▲２▼をドッグクラッチ３２で出力軸３に連結し、第３歯車対▲３▼をドッグクラッチ３１で出力軸３に連結し、Ｃ３クラッチを係合することで達成される。この場合、本形態では、ドッグクラッチ３２による第２歯車対▲２▼の連結は、３→４変速時には予め確立されており、ドッグクラッチ３１による第３歯車対▲３▼の連結は、５→４変速時には予め確立されているので、この変速段への変速時には、ドッグクラッチ係合については、いずれか一方のみが行われる。この変速段の場合、両ドッグクラッチ３１，３２の係合により第２歯車対▲２▼と第３歯車対▲３▼が共に出力軸３に連結された状態となることで、第２歯車対▲２▼のドライブギヤ１３と第３歯車対▲３▼のドライブギヤ１５に連結する第２軸２と第１軸１との間に、第２歯車対▲２▼のギヤ比と第３歯車対▲３▼のギヤ比の中間のギヤ比が生成され、第２軸２に連結するプラネアリギヤ２０のサンギヤ２１と第１軸１に連結するキャリア２２の回転関係が定まる。この状態が前変速段を第３速とする３→４変速で生じる場合、第３速での走行状態（Ｃ１クラッチからＣ３クラッチへの掴み替え前の状態）では、サンギヤ２１の回転はエンジン回転と等しい回転であるのに対して、キャリア２２の回転はそれより遥かに増速された回転となり、リングギヤ２３はこれらの回転に規制されて中間速で空転している。この状態でそのままＣ１クラッチを解放し、Ｃ３クラッチの係合に移行すると、空転中のキャリア２２の回転に従う第３歯車対▲３▼と出力軸３との間の回転差が大きい状態でドッグクラッチ３１を係合することになるので、本発明によるタイアップ同期制御、すなわち、Ｃ２クラッチを極短時間係合させてキャリア回転をエンジン回転に同期させる制御が実施される。この制御については、後に詳記する。このタイアップ同期制御によりキャリア回転とリングギヤ回転が共にエンジン回転に同期したところで、Ｃ１クラッチを解放し、Ｃ３クラッチの係合に移行して、空転中のリングギヤ２３にエンジン回転が入力されることで、予め生成された前記中間のギヤ比に従うリングギヤ２３からキャリア２２へのトルク伝達と、リングギヤ２３からキャリア２２経由でサンギヤ２１へのトルク伝達が並列的に生じ、これらのトルクが第１軸１と第２軸２経由で両歯車対▲２▼，▲３▼を介して出力軸３に伝達されて第４速の変速段が達成される。
【００２５】
一方、４→３変速時は、第３速達成時で述べたように、第４速で軸への連結が確立している第２歯車対▲２▼単独のトルク伝達に移行する作動となるため、４→３変速のために敢えて歯車対の連結を変更する必要はないが、事後の３→２変速等のシフトダウンに備える意味で、４→３変速に続く後処理として、第３歯車対▲３▼の軸への連結を第１歯車対▲１▼の軸への連結に切換えるドッグクラッチ３１の切換え操作を行なう。この操作の際も、３→４変速時と同様の回転差が生じているので、本発明によるタイアップ同期制御、すなわち、Ｃ２クラッチを極短時間係合させてキャリア回転をエンジン回転に同期させる制御が実施される。この制御についても、後に詳記する。
【００２６】
第５速（５ｔｈ）は、変速機構Ｍの第３歯車対▲３▼をドッグクラッチ３１で出力軸３に連結し、Ｃ２クラッチを係合することで達成される。この場合、本形態では、ドッグクラッチ３１による第３歯車対▲３▼の連結は、４→５変速時には予め確立されている。この状態で、エンジンの回転がＣ２クラッチの係合によりキャリア２２を通して第２軸２に入力され、その回転が第３歯車対▲３▼に伝達され、そこで第３歯車対▲３▼のギヤ比で増速され、ドッグクラッチ３２を経て出力軸３に伝達される。
【００２７】
第６速（６ｔｈ）は、変速機構Ｍの第３歯車対▲３▼をドッグクラッチ３１で出力軸３に連結し、第４歯車対▲４▼をドッグクラッチ３２で出力軸３に連結し、Ｃ３クラッチを係合することで達成される。この場合、本形態では、ドッグクラッチ３１による第３歯車対▲３▼の連結は、５→６変速、７→６変速時のいずれでも予め確立されており、ドッグクラッチ３２による第４歯車対▲４▼の連結は、７→６変速時には予め確立されているので、この変速段への変速時には、ドッグクラッチ係合については、５→６変速時のみドッグクラッチ３２による第４歯車対▲４▼の連結が行われる。この変速段の場合、両ドッグクラッチ３１，３２の係合により第３歯車対▲３▼と第４歯車対▲４▼が共に出力軸３に連結された状態となることで、第３歯車対▲３▼のドライブギヤ１５と第４歯車対▲４▼のドライブギヤ１７に連結する第２軸２と第１軸１との間に、第３歯車対▲３▼のギヤ比と第４歯車対▲４▼のギヤ比の中間のギヤ比が生成され、第２軸２に連結するプラネアリギヤ２０のサンギヤ２１と第１軸１に連結するキャリア２２の回転関係が定まる。この状態が前変速段を第５速とする５→６変速で生じる場合、第５速での走行状態（Ｃ２クラッチからＣ３クラッチへの掴み替え前の状態）では、キャリア２２の回転はエンジン回転と等しい回転であるのに対して、サンギヤ２１の回転はそれより増速された回転となり、リングギヤ２３はこれらの回転に規制されて空転している。そこで、この場合も先ずタイアップ同期制御を実施し、それに続けてＣ２クラッチを解放し、Ｃ３クラッチの係合に移行して、空転中のリングギヤ２３にエンジン回転が入力されることで、予め生成された前記中間のギヤ比に従うリングギヤ２３からキャリア２２へのトルク伝達と、リングギヤ２３からキャリア２２経由でサンギヤ２１へのトルク伝達が並列的に生じ、これらのトルクが第１軸１と第２軸２経由で両歯車対▲３▼，▲４▼を介して出力軸３に伝達されて第６速の変速段が達成される。
【００２８】
一方、６→５変速時は、第５速達成時で述べたように、第５速で軸への連結が確立している第３歯車対▲３▼単独のトルク伝達に移行する作動となるため、６→５変速のために敢えて歯車対の連結を変更する必要はないが、事後の５→４変速等のシフトダウンに備える意味で、６→５変速に続く後処理として、第４歯車対▲４▼の軸への連結を第２歯車対▲２▼の軸への連結に切換えるドッグクラッチ３２の切換え操作を行なう。この操作の際も、６→５変速時と同様の回転差が生じているので、本発明によるタイアップ同期制御、すなわち、Ｃ１クラッチを極短時間係合させてサンギヤ回転をエンジン回転に同期させる制御が実施される。この制御についても、後に詳記する。
【００２９】
第７速（７ｔｈ）は、変速機構Ｍの第４歯車対▲４▼をドッグクラッチ３２で出力軸３に連結し、Ｃ１クラッチを係合することで達成される。この場合も、ドッグクラッチによる前記連結状態は、６→７変速時には予め確立されている。この状態で、エンジンの回転がＣ１クラッチ経由で第１軸１に入力され、その回転がドッグクラッチ３１を経て第４歯車対▲４▼に伝達され、そこで第４歯車対▲４▼のギヤ比で増速されて出力軸に伝達される。
【００３０】
以上の各変速段達成の経緯から分かるように、このギヤトレーンでは、ドッグクラッチの切換え操作が３−４変速と５−６変速の際にのみ行われ、このときにドッグクラッチが回転数差の大きい状態で係合することになる。そこで、本発明に従い、１つのクラッチ（実施形態において、３→４変速時のＣ１クラッチ、４→３変速時のＣ３クラッチ、５→６変速時のＣ２クラッチ、６→５変速時のＣ３クラッチ）の係合と、それにより動力が伝達される軸への第２のドッグクラッチ（同じく、３→４及び４→３変速時のドッグクラッチ３２、５→６及び６→５変速時のドッグクラッチ３１）による歯車対の連結による動力伝達時に、他の歯車対を第１のドッグクラッチ（同じく、３→４及び４→３変速時のドッグクラッチ３１、５→６及び６→５変速時のドッグクラッチ３２）により軸に連結させるに際して、第１のドッグクラッチを、歯車対を軸に連結させない中立位置に待機させて、他のクラッチ（実施形態において、３→４及び４→３変速時のＣ２クラッチ、５→６及び６→５変速時のＣ１クラッチ）を微小時間だけ係合させるタイアップ処理手段を制御装置Ｕ内にプログラムとして設けている。
【００３１】
次の図３に示すフローは、タイアップ処理手段を含む変速制御のメインフローを示す。この制御は、変速前に行なうシフト駆動制御と、クラッチの掴み替え（ＣｔｏＣ）のための油圧制御と、変速後に行なうシフト駆動制御とから構成される。
【００３２】
次の図４に示すフローは、変速前に行なうシフト駆動制御を示す。この制御では、行なおうとする変速タイプが「３４ＵＰ」シフト（３→４変速）であるか、「５６ＵＰ」シフト（５→６変速）であるかの峻別により、それらに応じたタイアップ同期制御を行なう。また、図５に示すフローは、変速後に行なうシフト駆動制御を示す。この制御は、変速段の達成には直接関係ないが、先述のようにダウンシフトに予め備えておくための処理である。この場合は、行なわれた変速タイプが「４３ＤＯＷＮ」シフト（４→３変速）であるか、「６５ＤＯＷＮ」シフト（６→６変速）であるかの峻別により、それらに応じたタイアップ同期制御を行なう。
【００３３】
次の図６〜図９に示すフローは、各タイアップ同期制御の詳細を示す。図６に示す「３４ＵＰ」シフト時のタイアップ同期制御では、当初のステップでＭ１シフトレバーを１ｓｔ位置（この表記は変速段とは異なり、ギヤ対に対応する位置を表し、ギヤ対▲１▼を軸に連結する位置を意味する。他のシフトレバー位置の表記について同じ。）からニュートラル（Ｎ）位置へ移動させる処理を行ない、次のステップで、Ｃ２クラッチの油圧を最大とする処理を行ない、次のステップでガードタイマをセットする処理を行なう。こうして処理条件が整ったところで、次のキャリア回転の監視に入る。この判定は、インプット回転（エンジン回転）に対してキャリア回転が低下したか否かの判定であり、次のガードタイマ監視によりタイマ＝０（タイマ設定時間経過）までの時間で継続される。途中でキャリア回転の監視条件が成立（Ｙ）すると、次のステップで、Ｃ２クラッチの油圧をゼロとする処理を行ない、次のステップでＭ１シフトレバーをニュートラル（Ｎ）位置から３ｒｄ位置（ギヤ対▲３▼を軸に連結する位置）へ移動させる処理を行ない、タイアップ同期制御処理を終了する。
【００３４】
図７に示す「４３ＤＯＷＮ」シフト時のタイアップ同期制御も各ステップの実体的処理内容は「３４ＵＰ」シフト時のタイアップ同期制御と同様のものである。この場合、制御対象となるシフトレバーはＭ１、クラッチはＣ２クラッチ、監視対象となる要素はキャリアとなる。
【００３５】
図８に示す「５６ＵＰ」シフト時のタイアップ同期制御も各ステップの実体的処理内容は「３４ＵＰ」シフト時のタイアップ同期制御と同様のものである。この場合、制御対象となるシフトレバーはＭ２、クラッチはＣ１クラッチ、監視対象となる要素はサンギヤとなる。
【００３６】
図９に示す「６５ＤＯＷＮ」シフト時のタイアップ同期制御も各ステップの実体的処理内容は「３４ＵＰ」シフト時のタイアップ同期制御と同様のものである。この場合、制御対象となるシフトレバーはＭ２、クラッチはＣ１クラッチ、監視対象となる要素はサンギヤとなる。
【００３７】
次に示す図１０及び図１１は、変速タイプとシフトレバー位置の関係を変速前と変速後について図表化して示す。これらの図に◎印で示すシフトレバー位置への移行の際にタイアップ同期制御が実施される。図１０に示す変速前については、「３４ＵＰ」と「５６ＵＰ」時にタイアップ同期制御が実施され、図１１に示す変速後については、「４３ＤＯＷＮ」と「６５ＤＯＷＮ」時にタイアップ同期制御が実施される。
【００３８】
以上の構成からなる本実施形態の変速機では、図１２に常時噛合式の変速機を用いてクラッチ操作を自動化した変速機（図に自動Ｍ／Ｔと略記）との比較で本実施形態の変速機（図に本案と略記）の作動をダウンシフトの場合を例としてタイムチャートで示すように、駆動力の抜けの有無に加えて、作動の迅速性に大きな違いが生じることが分かる。すなわち、本案の場合、第１クラッチ（クラッチ１と表記）を係合状態のまま変速機構をニュートラル状態にシフトし、その状態で第２クラッチ（クラッチ２と表記）をタイアップ同期制御することで、アクセル開度、エンジン回転（Ｎ_Ｅ／Ｇ）、第１軸入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ１）及び駆動力を変化させずに、入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ２）をエンジン回転（Ｎ_Ｅ／Ｇ）を経て速やかに低速段の回転に同期させることができる。これに対して、従来の自動Ｍ／Ｔにおいては、変速に先だってアクセルオフとクラッチオフを同時に行なうことで駆動力がなくなり、ニュートラル状態へのシフト時に変速機構部の負荷が変わることで入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ）が落ち込み、ニュートラル状態でのクラッチオンとアクセルオンによりエンジン回転（Ｎ_Ｅ／Ｇ）と入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ）の低速段同期への回転上昇が始まり、低速段同期回転となったところで再びアクセルオフとクラッチオフを行なうことで再度入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ）が落ち込み、低速段へのシフトに伴って入力回転（Ｎｉｎｐｕｔ）が低速段同期回転に回復する。そして、この状態を待ってアクセルオンとクラッチオンを行なうことで駆動力が回復し、一連のシフト操作が完了する。このように全シフト期間を通じて駆動力は抜けた状態となる。
【００３９】
最後の図１３に示すタイムチャートは、タイアップ同期制御の効果を示す。この図は、横軸を同一スケールの時間軸とし、縦軸を同一スケールの回転数軸として、左側にタイアップ同期制御を実施した場合、右側に該制御を実施しない場合を３→４変速のときの実測値で対比するものである。タイアップ同期制御を行なわない場合のキャリア回転は、リングギヤ回転の低下につれて概ね一定勾配で緩やかに低下し、サンギヤ回転と同期するまでに略１秒を要しているのに対して、タイアップ同期制御を行なった場合は、そのためのＣ２クラッチ圧印加（図に矩形波のパルス状の油圧として現われている）と略同時にキャリア回転が急激に低下してサンギヤ回転との同期に至っていることが分かる。この同期回転に至るまでの時間は、回転変化開始からは略０．２５秒、Ｃ２クラッチ圧印加からは、その半分以下となる。なお、図におけるＣ１油圧は、第３速達成時にＣ１クラッチに供給されていた油圧、Ｃ３油圧は、第４速達成のためにＣ３クラッチに供給され始める油圧を表す。
【００４０】
かくして、この実施形態によれば、プラネタリギヤの３要素の回転を極めて端時間に同速回転にすることができ、それにより第１軸と第２軸の回転を入力回転と同速にすることができるため、ドッグクラッチに大きな負荷を生じさせることなく、速やかに歯車対と軸との連結を行なうことができる。したがって、タイアップ同期制御を変速のためのクラッチの掴み替え前に行なうことで、変速時間を大幅に短縮することができる。また、タイアップ同期制御を変速後に続けて行なうことで、変速時間に影響を与えることなく更なるシフトダウンに備える歯車対と軸との連結を予め確立しておくことができる。
【００４１】
以上、本発明の理解のために実施形態を挙げて説明したが、本発明は、例示の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に具体的な構成を変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用変速機をスケルトンとブロックで示すシステム図である。
【図２】実施形態の変速機の作動図表である。
【図３】実施形態の制御装置の変速処理を示すメインフローチャートである。
【図４】変速処理の変速前シフト駆動制御を示すフローチャートである。
【図５】変速処理の変速後シフト駆動制御を示すフローチャートである。
【図６】変速前シフト駆動制御のタイアップ同期制御を３→４変速時について示すフローチャートである。
【図７】変速前シフト駆動制御のタイアップ同期制御を５→６変速時について示すフローチャートである。
【図８】変速後シフト駆動制御のタイアップ同期制御を４→３変速時について示すフローチャートである。
【図９】変速後シフト駆動制御のタイアップ同期制御を６→５変速時について示すフローチャートである。
【図１０】変速前のシフトレバー位置を示す図表である。
【図１１】変速後のシフトレバー位置を示す図表である。
【図１２】実施形態の変速機の変速時の各要素の作動を従来のクラッチ操作を自動化した変速機と対比して示すタイムチャートである。
【図１３】実施形態の変速機のタイアップ同期制御実施時と非実施時の各要素の作動を対比して示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ｍ変速機構
Ｓ差動機構
Ｃ１〜Ｃ３クラッチ（第１、第２又は第３クラッチ）
１第１軸
２第２軸
３出力軸
１１〜１８歯車
２１サンギヤ（第１、第２又は第３の要素）
２２キャリア（第１、第２又は第３の要素）
２３リングギヤ（第１、第２又は第３の要素）
３１，３２ドッグクラッチ

Claims

軸上にそれぞれ歯車を有する第１軸及び第２軸と、前記第１軸上の歯車及び第２軸上の歯車とそれぞれ対をなす歯車を軸上に有する出力軸とを備え、対をなす歯車のいずれか一方は、軸に常時連結され、他方は第１及び第２のドッグクラッチを介して軸に選択的に連結可能とされた変速機構と、該変速機構の第１軸及び第２軸にそれぞれ原動機の動力を入力する少なくとも２つのクラッチとを備える車両用変速機の制御装置において、
１つのクラッチの係合と、それにより動力が伝達される軸への第２のドッグクラッチによる歯車対の連結による動力伝達時に、他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させるに際して、第１のドッグクラッチを、他の歯車対を軸に連結させない中立位置に待機させて、他のクラッチを微小時間だけ係合させるタイアップ同期手段を設けたことを特徴とする車両用変速機の制御装置。
前記制御装置は、前記タイアップ同期手段による前記他のクラッチの係合後、該他のクラッチを解放した後、前記第１のドッグクラッチを噛合させる、請求項１記載の車両用変速機の制御装置。
前記少なくとも２つのクラッチと前記第１軸及び第２軸とを連結する差動機構が設けられた、請求項１又は２記載の車両用変速機の制御装置。
前記クラッチは、３つのクラッチからなり、前記差動機構は、少なくとも３つの要素からなり、前記クラッチのうちの第１クラッチは、差動機構の第１の要素を介して前記第１軸に連結され、第２クラッチは、差動機構の第２の要素を介して前記第２軸に連結され、第３クラッチは、差動機構の第３の要素に連結された、請求項３記載の車両用変速機の制御装置。
前記他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させる操作は、前記１つのクラッチを解放して更なる他のクラッチを係合させる変速の事前操作としてなされる、請求項１〜４のいずれか１項記載の車両用変速機の制御装置。
前記他の歯車対を第１のドッグクラッチにより軸に連結させる操作は、前記１つのクラッチを解放して更なる他のクラッチを係合させる変速の事後操作としてなされる、請求項１〜４のいずれか１項記載の車両用変速機の制御装置。