JP2004270891A - 車両用変速機の制御装置 - Google Patents
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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
【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(NE/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(NE/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(NE/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
【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(NE/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(NE/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(NE/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 (6)
- 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。
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