JP2015086937A - Dog clutch control device of automatic transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用自動変速機に使用されるドグクラッチの制御装置に関する。 The present invention relates to a dog clutch control device used in an automatic transmission for a vehicle.
従来、車両のパワートレインには、エンジンや電動モータなどからの回転やトルクを、走行状況に応じて駆動輪に伝達するため、トルクや回転数を変換する変速機を備える。変速機には幾つかの種類がある。例えば駆動輪に連結された回転軸に相対回転可能かつ回転軸線方向に移動不能に嵌合された複数の遊転ギヤと、回転軸と平行に設けられたカウンタ軸に形成された複数のギヤとが常時噛み合った常時噛み合い式のものが知られている。この方式の変速機では、回転軸と一体回転し軸線方向に移動可能なスリーブと回転軸上で遊転可能な遊転ギヤとを回転軸に並設している。そして、スリーブを軸線方向に移動させスリーブのスプラインを遊転ギヤのドグクラッチ歯に係合させて遊転ギヤとスリーブ(回転軸)と、を一体回転させるものである。回転軸と一体回転する遊転ギヤとその遊転ギヤと噛合するカウンタ軸のギヤとが連動して回転することにより、回転軸のトルクや回転数をカウンタ軸に伝達する。そこで、歯数の異なった複数の遊転ギヤのうち、回転軸と一体回転させる遊転ギヤを選択してスリーブを係合させることにより、所望の変速動作を行なうことができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power train of a vehicle includes a transmission that converts torque and rotation speed in order to transmit rotation and torque from an engine, an electric motor, and the like to driving wheels according to traveling conditions. There are several types of transmissions. For example, a plurality of idler gears fitted to a rotation shaft connected to the drive wheel so as to be relatively rotatable and immovable in the direction of the rotation axis, and a plurality of gears formed on a counter shaft provided in parallel to the rotation shaft There is known an always-meshing type in which is always meshed. In this type of transmission, a sleeve that rotates integrally with the rotating shaft and moves in the axial direction and an idler gear that can freely rotate on the rotating shaft are arranged side by side on the rotating shaft. Then, the sleeve is moved in the axial direction, the spline of the sleeve is engaged with the dog clutch teeth of the idle gear, and the idle gear and the sleeve (rotary shaft) are integrally rotated. A free rotating gear that rotates integrally with the rotating shaft and a counter shaft gear that meshes with the free rotating gear rotate in conjunction with each other, thereby transmitting torque and rotational speed of the rotating shaft to the counter shaft. Therefore, a desired speed change operation can be performed by selecting an idler gear that rotates integrally with the rotating shaft from among a plurality of idler gears having different numbers of teeth and engaging the sleeve.
しかしながら、上記の変速動作においては、スリーブの遊転ギヤへの押付のタイミングによっては、スリーブと遊転ギヤとの噛合が良好に行なえない場合がある。このような場合にスリーブと遊転ギヤとを良好に噛合させるため、遊転ギヤ側へ押付けていたスリーブのトルクを一旦減じ、その後、改めて大きなトルクで遊転ギヤ側に押付ける技術が特許文献1に開示されている。特許文献1には、遊転ギヤ側へ押付けていたスリーブのトルクを一旦減じることによって、スリーブのスプラインの先端部と遊転ギヤのドグクラッチ歯の先端部とが当接して一体的に回転する状態を脱し、再びスリーブと遊転ギヤとの間に差回転数を発生させることができると記載されている。これにより、スリーブと遊転ギヤとは成り行きで係合し易くなるとされている。
However, in the above speed change operation, the sleeve and the idle gear may not be properly meshed depending on the pressing timing of the sleeve to the idle gear. In such a case, in order to satisfactorily mesh the sleeve and the idler gear, the technology of temporarily reducing the torque of the sleeve that has been pressed to the idler gear side and then pressing it again to the idler gear side with a large torque is disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示される方法では、スリーブの付勢トルクを減じることによって、スリーブと遊転ギヤとの間の差回転数を、付勢トルクを減じる前の状態に対して相対的に増加させてはいるが、スリーブの先端部は常にドグクラッチ歯の先端部に当接している。このため、回転軸の慣性力のみによって回転されるスリーブの回転数は、スリーブとドグクラッチ歯との間の摩擦によって、駆動輪に連結され強制的に回転されるドグクラッチ歯の回転数に急速に近づいていく。これにより、両者の間の差回転数は小さくなり迅速にスリーブと遊転ギヤとを係合させて変速することが困難となる。
However, in the method disclosed in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、変速時にスリーブを移動させてドグクラッチに係合させる場合、スリーブと遊転ギヤとの間の差回転数を大きく減少させず迅速に変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. When a sleeve is moved and engaged with a dog clutch at the time of shifting, a speed change operation is performed quickly without greatly reducing the differential rotational speed between the sleeve and the idle gear. It is an object of the present invention to provide a dog clutch control device for an automatic transmission that enables the above.
上記課題を解決するため、請求項1に係る自動変速機用ドグクラッチ制御装置は、自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリング、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたクラッチハブ、前記クラッチハブとスプラインで前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブ、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置、前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出して形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部、および前記スリーブの前記軸線方向の移動位置を検出するストローク位置センサを有し、前記スプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、前記ドグクラッチ部は、前記高歯と同数であり外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さいクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドッグクラッチ部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前記前端面より所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の前記後端位置まで延在して形成されているドグクラッチ変速機構と、前記ストローク位置センサの検出位置に基づいて前記軸動装置を制御し、前記スリーブを予め設定された複数の推力荷重で移動させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、第一推力荷重で前記スリーブを前記ドグクラッチ部側へ付勢して移動させ、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯方向へ変位して前記クラッチ前歯の先端部に位置した第一ストローク位置に到達すると、前記スリーブへの付勢力を、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯の先端部に変位可能である第二推力荷重とし、前記第二推力荷重で付勢される前記高歯の先端部と前記クラッチ後歯の先端部とが当接し前記スリーブの前記クラッチ後歯方向への移動が停止すると、前記ストローク位置センサの検出データに基づき前記高歯の先端部を前記クラッチ後歯の先端部から予め設定した距離離間した位置に位置させるように、予め設定した離間時間だけ前記軸動装置をフィードバック制御した後に、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯の先端部に位置した第二ストローク位置を超えて変位可能である第三推力荷重を前記スリーブに付与する離間リトライ制御を、前記高歯の先端部が前記第二ストローク位置を越えるまで繰り返し実行する。
In order to solve the above-mentioned problem, a dog clutch control device for an automatic transmission according to
このように、制御装置は、スリーブの高歯の先端部とドグクラッチ部のクラッチ後歯の先端部とが当接されると、スリーブがクラッチ後歯から予め設定された距離離間するように離間時間だけフィードバック制御する。これにより、スリーブとドグクラッチ部との間の摩擦によって両者のうち慣性力のみによって回転される側の回転数が、駆動輪に強制回転される側の回転数に急速に同期される虞はない。よって、以後、ドグクラッチ部の方向にスリーブを第三推力荷重で付勢し、ドグクラッチ部との噛合を試みる際、スリーブとドグクラッチ部との間に残存する大きな差回転数によってスリーブとドグクラッチ部とを迅速に噛合させ変速を完了させることができる。 In this manner, the control device allows the separation time so that the sleeve is separated from the clutch rear teeth by a predetermined distance when the high tooth tip of the sleeve and the tip of the clutch rear tooth of the dog clutch portion are brought into contact with each other. Only feedback control. Thus, there is no possibility that the rotational speed on the side rotated only by the inertial force due to the friction between the sleeve and the dog clutch portion is rapidly synchronized with the rotational speed on the side forcedly rotated by the drive wheels. Therefore, after that, when the sleeve is biased with the third thrust load in the direction of the dog clutch portion and attempts to mesh with the dog clutch portion, the sleeve and the dog clutch portion are separated by the large differential rotational speed remaining between the sleeve and the dog clutch portion. The gears can be quickly engaged to complete shifting.
請求項2に係る請求項1に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置では、前記制御装置は、前記離間時間の長さを、前記スリーブと前記ドグクラッチ部との間の差回転数に基づき設定する。
In the dog clutch control device for an automatic transmission according to
これにより、たとえば差回転数が大きいときには、離間時間を短くし、差回転数が小さいときには、離間時間を長くする等により、スリーブの各歯溝を、所望のドグクラッチ部の各クラッチ後歯に良好に噛合させることができ変速が迅速に行える。 Thus, for example, when the differential rotation speed is large, the separation time is shortened, and when the differential rotation speed is small, the separation time is lengthened. So that the gear can be shifted quickly.
請求項3に係る請求項1または2に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置は、前記高歯の先端部が、前記ドグクラッチ部の前記クラッチ後歯の先端部と当接後、前記ドグクラッチ部から離間する方向に弾かれた場合、前記第三推力荷重よりも大きな第四推力荷重を前記弾かれた直後に前記スリーブに付与する。 The dog clutch control device for an automatic transmission according to claim 1 or 2, wherein the tip portion of the high teeth contacts the tip portion of the clutch rear teeth of the dog clutch portion, and then the dog clutch portion When it is bounced away, a fourth thrust load larger than the third thrust load is applied to the sleeve immediately after the bounce.
これにより、弾かれた後、スリーブはすぐに大きな第四推力荷重で付勢されドグクラッチ部方向へ押し戻されて、スリーブの各歯溝を、ドグクラッチ部の各クラッチ後歯に噛合させて迅速に変速が行える。 As a result, the sleeve is immediately urged by a large fourth thrust load and pushed back in the direction of the dog clutch section after being struck, and each tooth groove of the sleeve meshes with each clutch rear tooth of the dog clutch section to quickly shift the gear. Can be done.
請求項4に係る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置は、前記制御装置は、前記高歯が前記第二ストローク位置を越えた場合、前記スリーブに前記第三推力荷重より大きな第五推力荷重を付与する。
The dog clutch control device for an automatic transmission according to any one of
これにより、スリーブの各歯溝を、迅速にドグクラッチ部の各クラッチ後歯に噛合させることができる。 Thereby, each tooth gap of a sleeve can be rapidly meshed with each clutch rear tooth of a dog clutch part.
<概要>
以下、本発明による自動変速機用ドグクラッチ制御装置を備えた自動変速機を車両に適用した実施形態について図面を参照して説明する。図1はその車両の構成を示す概要図である。車両Mは、図1に示すように、エンジン11、クラッチ12、自動変速機13、ディファレンシャル装置14、駆動輪(左右前輪)Wfl,Wfrを含んで構成されている。エンジン11は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン11の駆動力は、クラッチ12、自動変速機13、およびディファレンシャル装置14を介して駆動輪Wfl,Wfrに伝達されるように構成されている、いわゆるFF車両である。
<Overview>
Hereinafter, an embodiment in which an automatic transmission having a dog clutch control device for an automatic transmission according to the present invention is applied to a vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle. As shown in FIG. 1, the vehicle M includes an
クラッチ12は、制御装置(ECU)10の指令に応じて自動で断接されるように構成されている。自動変速機13は、ドグクラッチ変速機構を組み込んで例えば前進6段、後進1段を自動的に選択するものである。ディファレンシャル装置14は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速機13と一体的に形成されている。
The clutch 12 is configured to be automatically connected and disconnected in response to a command from a control device (ECU) 10. The
<自動変速機用ドグクラッチ制御装置>
自動変速機13は、図2に示すように、ケーシング22、入力シャフト24(本発明の回転軸および入力軸に相当する)、第1入力ギヤ26、第2入力ギヤ28、第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)、第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)、クラッチハブ34、スリーブ36、ストローク位置センサ38,38、軸動装置40、出力シャフト42(本発明の出力軸に相当する)、第1クラッチリング44(第1出力ギヤ)、第2クラッチリング46(第2出力ギヤ)、第3出力ギヤ48および第4出力ギヤ50を含んで構成されている。そして、第1クラッチリング44(第1出力ギヤ)、第2クラッチリング46(第2出力ギヤ)、クラッチハブ34、スリーブ36、ストローク位置センサ(図略)、軸動装置(図略)等により第1のドグクラッチ変速機構が構成される。また、第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)、第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)、クラッチハブ34、スリーブ36、ストローク位置センサ38,38、および軸動装置40等により第2のドグクラッチ変速機構が構成される。また、第1および第2のドグクラッチ変速機構と制御装置10等とによって自動変速機用ドグクラッチ制御装置が構成される。
<Dog clutch control device for automatic transmission>
As shown in FIG. 2, the
ケーシング22は、ほぼ有底円筒状に形成された本体22a、本体22aの底壁である第1壁22b、および本体22a内を入力シャフト24(入力軸)の軸線方向に区画する第2壁22cを含んで構成されている。なお、以降において、軸線方向といった場合は、入力軸の軸線方向のことをいうものとする。
The
入力シャフト24は、ケーシング22に回転自在に支承されている。すなわち、入力シャフト24の一端(図2における左端)が、軸受22b1を介して第1壁22bに軸承されている。また、入力シャフト24の他端(図2における右端)側が軸受22c1を介して第2壁22cに軸承されている。入力シャフト24の他端は、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結されている。よって、エンジン11の出力はクラッチ12が接続されているときに入力シャフト24に入力される。なお、本実施形態における入力シャフト24は、自動変速機13の入力軸に直結して回転連結され、回転軸線(軸線)CL回りに回転可能に軸承されるものである。
The
入力シャフト24には、第1入力ギヤ26、第2入力ギヤ28、第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)、および第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)が設けられている。第1および第2入力ギヤ26,28は、スプライン嵌合等で入力シャフト24に対して相対回転不能に固定されている。第3入力ギヤは、入力シャフト24に対して回転自在(遊転自在)に支承される第3クラッチリング30の外周に形成されている。第4入力ギヤは入力シャフト24に対して回転自在(遊転自在)に支承される第4クラッチリング32の外周に形成されている。さらに、入力シャフト24には、第3クラッチリング30と第4クラッチリング32との間にこれらと隣接して、クラッチハブ34がスプライン嵌合等で相対回転不能に固定されている。第3入力ギヤ30(第3クラッチリング)は、後述の第3出力ギヤ48と噛合し、第4入力ギヤ32(第4クラッチリング)は、後述の第4出力ギヤ50と噛合する。
The
ケーシング22には入力シャフト24と平行に出力シャフト42(出力軸)が設けられている。出力シャフト42は、ケーシング22に回転自在に支承されている。すなわち、出力シャフト42の一端(図2において左端)が軸受22b2を介して第1壁22bに軸承され、出力シャフト42の他端(図2において右端)が軸受22c2を介して第2壁22cに軸承されている。
The
出力シャフト42には、第1クラッチリング44(第1出力ギヤ)、第2クラッチリング46(第2出力ギヤ)、第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50および第5出力ギヤ52が設けられている。第1クラッチリング44(第1出力ギヤ)は、第1入力ギヤ26と噛合するものであり、外周面には第1入力ギヤ26と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第2クラッチリング46(第2出力ギヤ)は、第2入力ギヤ28と噛合するものであり、外周面には第2入力ギヤ28と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第3出力ギヤ48は、第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)と噛合するものであり、外周面には第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第4出力ギヤ50は第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)と噛合するものであり、外周面には第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第5出力ギヤ52は、ディファレンシャル装置14の入力ギヤ(図示省略)と噛合するものであり、外周面にはその入力ギヤと噛合するヘリカルギヤが形成されている。
The
第1クラッチリング44と第2クラッチリング46との間には、これらと隣接してクラッチハブ34がスプライン嵌合等で出力シャフト42に固定されている。第1クラッチリング44、第2クラッチリング46およびクラッチハブ34等の構成は、入力シャフト24における第3クラッチリング30、第4クラッチリング32およびクラッチハブ34と同様である。第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50および第5出力ギヤ52は、スプライン嵌合等で出力シャフト42に固定されている。エンジン11の駆動力は、入力シャフト24から入力し、出力シャフト42に伝達し最終的に第5出力ギヤ52を介してディファレンシャル装置14に出力される。
Between the first
なお、入力シャフト24の第2のドグクラッチ変速機構と出力シャフト42の第1のドグクラッチ変速機構とは同様の構成なので、入力シャフト24の第2のドグクラッチ変速機構を代表して説明する。
Since the second dog clutch transmission mechanism of the
<第2のドグクラッチ変速機構>
入力シャフト24とスプライン嵌合(図略)によって一体回転可能に支持されるクラッチハブ34は、図3および図5に示すように、平歯車状に形成され、クラッチハブ34の外周面にはスプライン歯34aが形成されている。スプライン歯34aは円周方向に同一のピッチで12本形成され、各スプライン歯34aは同一の歯先円の径で形成されている。スプライン歯34aの歯底円の径は、スリーブ36の高歯36a1および低歯36a2が、噛合可能な深さの噛合溝34a1、34a2に対応して形成されている。クラッチハブ34のスプライン歯34aにはスリーブ36の内歯36a(スプライン)がスライド自在に係合される。
<Second dog clutch transmission mechanism>
As shown in FIGS. 3 and 5, the
スリーブ36は略円環状に形成され、スリーブ36の外周には軸動装置40のフォーク40a(図2参照)が摺動可能に係合する外周溝36bが円周方向に形成されている。スリーブ36の内周に形成された内歯36a(スプライン)は、図3および図6に示すように、歯底円の径が同一に形成されるとともに、円周方向に同一のピッチで合計12本形成されている。内歯36aは歯丈の異なる高歯36a1と低歯36a2とを備えている。歯丈の高い高歯36a1は円周上に180度で対向して一対形成されている。その他10本の低歯36a2は同一の歯丈で高歯36a1よりも低い歯丈で形成されている。
The
図6に示すように、スリーブ36の高歯36a1および低歯36a2の第3および第4クラッチリング30,32にそれぞれ対向する両端面(前端面36a4,36a4)において、回転方向の前後に有する角には、回転方向に対して45度の面取面36a3がそれぞれ形成されている。これによって、後述する第3、第4クラッチリング30,32のドグクラッチ歯との衝突による衝撃で角部が欠落することはない。
As shown in FIG. 6, on both end faces (front end faces 36a4, 36a4) facing the third and fourth clutch rings 30, 32 of the high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 of the
隣り合う高歯36a1と低歯36a2との間、および隣り合う低歯36a2同士の間には歯溝36a5が形成されている。これらの歯溝36a5には、第3クラッチリング30のクラッチ前歯およびクラッチ後歯(いづれも図略)が嵌合する。また、同様に、後述する第4クラッチリング32のクラッチ前歯32b1およびクラッチ後歯32b2が嵌合する。スリーブ36の高歯36a1および低歯36a2は、前述したようにクラッチハブ34の噛合溝34a1、34a2にスライド可能に係合する。
A tooth gap 36a5 is formed between the adjacent high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 and between the adjacent low teeth 36a2. In these tooth grooves 36a5, clutch front teeth and clutch rear teeth (both not shown) of the third
入力シャフト24にはクラッチハブ34の両側に隣接して第3クラッチリング30および第4クラッチリング32が設けられている。なお、第3クラッチリング30と第4クラッチリング32とは、クラッチハブ34を中心にして略対称の構造なので、第4クラッチリング32についてのみ代表して説明する。
The
第4クラッチリング32は、入力シャフト24に、図略のベアリングを介して相対回転自在かつ回転軸線CL方向へ相対移動不能に設けられている。つまり、第4クラッチリング32の外周面に形成された第4入力ギヤは、入力シャフト24に対して相対回転自在に回転する遊転ギヤを構成する。第4クラッチリング32のクラッチハブ34と対向する面(噛合部)にはリング状の第4ドグクラッチ部32aが形成されている。第4ドグクラッチ部32aの外周にはスリーブ36の内歯36aと噛み合う複数のドグクラッチ歯32bが形成されている。ドグクラッチ歯32bは、歯丈の異なる2種類のクラッチ前歯32b1およびクラッチ後歯32b2を備えている。また、ドグクラッチ歯32bは、それぞれ同一の歯底円の径で、かつ円周方向に同じピッチで形成されている。
The fourth
クラッチ前歯32b1は、円周方向に180度回転した対向位置に一対(2本)設けられている。クラッチ前歯32b1は、歯先円の外径が、スリーブ36の高歯36a1の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯36a2の歯先円の内径より小さく形成されている。クラッチ前歯32b1は、噛合部を構成する第4ドグクラッチ部32aの前端面FEより回転軸線CL方向に第4ドグクラッチ部32aの後端位置REまで延在して形成される。クラッチ前歯32b1の前端面32b5とクラッチ前歯32b1のスリーブ36と噛合する側の両側面32b9との間には、回転方向に対して45度傾斜する第1面取部32b3がそれぞれ形成されている。第4クラッチリング32に対してスリーブ36が相対回転しながら接近した場合に、クラッチ前歯32b1は、スリーブ36の高歯36a1と係合し、低歯36a2とは係合しないようになっている。クラッチ前歯32b1のスリーブ36側の前端面32b5および第1面取部32b3を含んで、クラッチ前歯32b1の先端部が構成される。
A pair (two) of clutch front teeth 32b1 are provided at opposing positions rotated 180 degrees in the circumferential direction. The clutch front teeth 32b1 are formed such that the outer diameter of the tip circle is larger than the inner diameter of the tip circle of the high teeth 36a1 of the
クラッチ後歯32b2は、図3および図4に示すように、2本のクラッチ前歯32b1間に等間隔で各5本ずつ合計10本配設されている。そして、各歯先円の外径がスリーブ36の低歯36a2の歯先円の内径より大きく形成されている。クラッチ後歯32b2は、噛合部を構成する第4ドグクラッチ部32aの前端面FEから回転軸線CL方向に所定量t後退した位置から第4ドグクラッチ部32aの後端位置REまで延在して形成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, a total of ten clutch rear teeth 32b2 are provided between the two clutch front teeth 32b1 at five equal intervals. The outer diameter of each tip circle is formed larger than the inner diameter of the tip circle of the
クラッチ後歯32b2の前端面32b6とクラッチ後歯32b2のスリーブ36と噛合する側の両側面32b7との間には、回転方向に45度傾斜する第2面取部32b4が設けられている。第4クラッチリング32に対してスリーブ36が相対回転しながら接近し、第4クラッチリング32の所定量t後退した位置まで高歯36a1および低歯36a2が進入すると、クラッチ後歯32b2はスリーブの高歯36a1および低歯36a2と係合を開始する。クラッチ後歯32b2がスリーブの高歯36a1および低歯36a2と係合することにより、スリーブ36と第4クラッチリング32との間では、大きな回転トルクを安全かつ確実に伝達できる。クラッチ後歯32b2のスリーブ36側の前端面32b6および第2面取部32b4を含んで、クラッチ後歯32b2の先端部が構成される。
Between the front end surface 32b6 of the clutch rear teeth 32b2 and both side surfaces 32b7 of the clutch rear teeth 32b2 on the side meshing with the
また、スリーブ36の先端部(高歯36a1の前端面36a4)の位置を検出するストローク位置センサ38として、例えば光位置センサやリニアエンコーダ等の各種位置センサを使用する。
Further, various position sensors such as an optical position sensor and a linear encoder are used as the
図2に示す軸動装置40は、スリーブ36を軸線方向に沿って往復動させるものである。軸動装置40は、スリーブ36を付勢し第3クラッチリング30または第4クラッチリング32に押圧させている際に、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わるとスリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されている。
The
軸動装置40は、図2に示すように、フォーク40a、フォークシャフト40bおよび駆動装置40cを含んで構成されている。フォーク40aの先端部は、スリーブ36の外周溝36bの外周形状にあわせて形成されている。フォーク40aの基端部は、フォークシャフト40bに固定されている。フォークシャフト40bは、ケーシング22に入力軸の軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト40bの一端(図2における左端)が軸受22b3を介して第1壁22bに支承されている。また、フォークシャフト40bの他端(図2における右端)側がブラケット40dに固定されている。ブラケット40dは、第2壁22cより軸線方向に突出するガイド部材(回り止め)40eによって摺動可能である。また、ブラケット40dは、ナット部材40fに相対回転不能に固定されている。ナット部材40fは駆動装置40cを備えた駆動シャフト40hに進退可能に螺合されている。駆動シャフト40hは軸受22c3を介して第2壁22cに支承されている。
As shown in FIG. 2, the
駆動装置40cは、リニアアクチュエータ40i(図7参照)を駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアアクチュエータ40iとしては、例えば、ボールねじ式のリニアアクチュエータがある。これは例えば、内周方向に複数のコイルをステータ(図略)として配設させた円筒状のケーシングと、ステータに対して回転自在に設けられ該ステータと磁気的空隙を設けて対向する複数のN極磁石とS極磁石とが外周に交互に配設されたロータ(図略)と、ステータの回転軸線を中心にロータとともに一体回転する駆動シャフト40h(ボールねじ軸)と、駆動シャフト40hに螺合されるボールナットからなるナット部材40fとから構成される。駆動シャフト40hはナット部材40fに複数のボール(図略)を介して相対回転可能に螺入されている。
The
ステータの各コイルへの通電を制御することで、駆動シャフト40hが正逆双方向に任意に回転し、ナット部材40fおよびフォークシャフト40bを所定の推力荷重で往復動させるとともに、任意の位置に位置決めする。また、この駆動装置40は、駆動シャフト40hのリードを長く形成することで、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わった場合に、スリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されている。
By controlling the energization of each coil of the stator, the
フォークシャフト40bの第1壁22b付近には、ディテント機構58が設けられている。ディテント機構58は、図略のばねによってフォークシャフト40bを軸線と直交する方向に付勢するストッパ58aを備えている。ストッパ58aは、フォークシャフト40bの表面上に軸線と直行するように複数形成された三角溝59に係合されている。これにより、フォークシャフト40bの軸線方向の移動を、任意の位置で停止させ位置決め可能としている。
A
なお、本実施形態では、駆動装置としてボールねじ式リニアアクチュエータを採用した。しかし、スリーブ36を第3クラッチリング30または第4クラッチリング32に押圧している際、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わった場合に、スリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。
In the present embodiment, a ball screw type linear actuator is employed as the driving device. However, when the
<制御装置>
制御装置10は、図7に示すように、記憶部16、演算部18および制御部20を有している。記憶部16は、入力部であるストローク位置センサ38が検出したスリーブ36の先端部(高歯36a1の前端面36a4)の位置信号を取得し記憶する。
<Control device>
As illustrated in FIG. 7, the
演算部18は、記憶部16からスリーブ36の先端部(高歯36a1の前端面36a4)の位置信号を取得する。そして、スリーブ36の先端部と、第4ドグクラッチ部32aのクラッチ前歯32b1の先端部、クラッチ後歯32b2の先端部および第4ドグクラッチ部32aの後端位置REとの相対位置を演算するとともに、演算結果である相対位置信号を記憶部16に逐次送信する。ただし、このとき、相対位置信号ではなく、第4ドグクラッチ部32aの後端位置REの絶対位置を元に、スリーブ36をストロークさせたい絶対位置(例えば、後述する第一および第二ストローク位置S1、S2等)を演算し、当該演算結果を記憶部16に送信してもよい。その場合には、以降に説明する制御部20では、ストローク位置センサ38が検出した実際の検出値を第一および第二ストローク位置S1、S2の絶対位置と比較してスリーブ36のストロークの制御を行なえばよい。
The
制御部20は、記憶部16から相対位置信号を受信し、当該受信した相対位置信号に基づいて軸動装置40を駆動させるリニアアクチュエータ40iの推力荷重値および位置を制御する。なお、制御部20は、スリーブ36の先端部(高歯36a1の前端面36a4)の位置に応じて、それぞれ推力荷重値および位置を制御する第一、第二および第三制御部20a,20b,20cを有している。
The control unit 20 receives the relative position signal from the
<第一制御部>
第一制御部20aでは、スリーブ36のストローク位置をあらわす図8に示すように、制御開始位置S0から第一ストローク位置S1までの間で制御を実行する。以後、制御開始位置S0から第一ストローク位置S1までの間の領域を1段目歯領域と称す。制御が開始されると、第一制御部20aは、制御開始位置S0(図9参照)から第一推力荷重F1でスリーブ36を付勢し第4ドグクラッチ部32a側へ移動させる。
<First control unit>
In the first controller 20a, as shown in FIG. 8 showing the stroke position of the
ここで、第一ストローク位置S1とは、図8に示すように、クラッチ前歯32b1の第1面取部32b3と側面32b9との境界より若干、第4クラッチリング32側に進入した位置とする。つまり、第一ストローク位置S1に到達したということは、スリーブ36の高歯36a1および第4クラッチリング32のクラッチ前歯32b1の各先端部同士が当接して所定の差回転を有しながら連れ回りされる、もしくは両者の間の摩擦力により差回転がなくなり一体的に回転される、ということがない領域に到達したことを意味する。また、スリーブ36の高歯36a1が、クラッチ前歯32b1のスリーブ36側の前端面32b5および第1面取部32b3に衝突し、移動方向とは逆の方向に弾かれることのない領域に到達したことを意味する。
Here, as shown in FIG. 8, the first stroke position S1 is a position slightly approaching the fourth
上記において、第一推力荷重F1は、それまで停止していた軸動装置40を始動させるのに十分大きな推力荷重であるものとする。そして、スリーブ36の先端部(前端面36a4)が第一ストローク位置S1に到達するまでの間において、制御開始から図略のタイマによって計測した時間が、予め設定された制御時間T1を経過した場合には、第一推力荷重F1を高歯36a1の先端部(前端面36a4)をクラッチ前歯32b1の先端部(前端面32b5および第1面取部32b3を含む部位)に向かって変位可能とする推力荷重F2に減少させる(図9参照)。
In the above description, it is assumed that the first thrust load F1 is a thrust load sufficiently large to start the
そして、スリーブ36の先端部(前端面36a4)が第一ストローク位置S1に到達するまでの間において、スリーブ36の先端部が、クラッチ前歯32b1の先端部のうち前端面32b5および第1面取部32b3に当接し、スリーブ36の第4ドグクラッチ部32a方向への移動が停止した場合には、スリーブ36に付与する推力荷重を微弱な推力荷重F3に変更する(図略)。これにより、スリーブ36と第4ドグクラッチ部32aとの間の摩擦力が低減され、両者の間には確実に差回転が生じる。このため、やがて成り行きによって、スリーブ36の高歯36a1の先端部(前端面36a4)がクラッチ前歯32b1の周方向側方に係入され第一ストローク位置S1に到達する。
Until the tip end portion (front end surface 36a4) of the
しかし、スリーブ36の先端部が、クラッチ前歯32b1の先端部のうち前端面32b5および第1面取部32b3に衝突し、スリーブ36の付勢方向とは反対の方向に弾かれた場合には、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた推力荷重(例えば、第一推力荷重F1)よりも大きな第4ドグクラッチ部32a方向への推力荷重F4をスリーブ36に付与する(図略)。これにより、スリーブ36を迅速に第4ドグクラッチ部32a方向に反転させることができ、短時間での変速の実現に寄与する。
However, when the front end portion of the
そして、スリーブ36の高歯36a1の先端部(前端面36a4)が第4ドグクラッチ部32a方向へ変位してクラッチ前歯32b1の先端部に位置した第一ストローク位置S1に到達すると、第二制御部20bによってスリーブ36を制御する。
When the distal end portion (front end surface 36a4) of the high teeth 36a1 of the
<第二制御部>
第二制御部20bは、図8に示すように、スリーブ36の先端部(前端面36a4)が第一ストローク位置S1を越えてからクラッチ後歯の先端部に位置する第二ストローク位置S2に到達するまでの間を制御する制御部である。以後、第一ストローク位置S1から第二ストローク位置S2までの間の領域を2段目歯領域と称す。第二ストローク位置S2は、クラッチ後歯32b2の第2面取部32b4と側面32b7との境界より若干、第4クラッチリング32側に進入した位置とする。つまり、第二ストローク位置S2に到達したということは、スリーブ36の先端部(前端面36a4)が、クラッチ後歯32b2のスリーブ36側の前端面32b6および第2面取部32b4に衝突し、移動方向とは逆の方向に弾かれることのない領域に到達したことを意味する。
<Second control unit>
As shown in FIG. 8, the second controller 20b reaches the second stroke position S2 located at the tip of the clutch rear teeth after the front end (front end surface 36a4) of the
第二制御部20bでは、スリーブ36の高歯36a1の先端部(前端面36a4)が変位して第一ストローク位置S1を越えると、スリーブ36への付勢力を、第二推力荷重F5に変更する。第二推力荷重F5は、高歯36a1の先端部(前端面36a4)をクラッチ後歯32b2の先端部に向かって変位可能とするとともに、推力荷重F2よりも小さな推力荷重である。第二推力荷重F5は、高歯36a1の前端面36a4が、クラッチ後歯32b2の前端面32b6および第2面取部32b4に到達し衝突したときに、大きく弾かれることのない大きさの推力荷重である。また、第二推力荷重F5は、高歯36a1の前端面36a4が、クラッチ後歯32b2の前端面32b6および第2面取部32b4に到達したときに、クラッチ後歯32b2と相対回転せずに一体になって回転することのない大きさの推力荷重である。
In the second control unit 20b, when the distal end portion (front end surface 36a4) of the high teeth 36a1 of the
第二制御部20bでは、スリーブ36が第二推力荷重F5で付勢されスリーブ36の先端部(前端面36a4)が、クラッチ後歯32b2の前端面32b6または第2面取部32b4に当接し、スリーブ36の第4クラッチリング32方向への移動が停止した場合に離間リトライ制御を実行する。図9に示すように、離間リトライ制御では、フィードバック制御によってスリーブ36の高歯36a1の先端部(前端面36a4)の位置をクラッチ後歯32b2の先端部の前端面32b6から予め設定した距離Lだけ、予め設定した離間時間Tの間、離間させておく。このため、まず、スリーブ36に、第二推力荷重F5の付勢方向と反対方向に付勢する推力荷重F6を付与する。次に、推力荷重F6をスリーブ36に付与した直後に推力荷重F6とは反対方向の制動推力荷重F11をスリーブ36に付与する(図9参照)。このとき、上記制御は、ストローク位置センサ38の検出データに基づいて実施する。これらの制御によって、スリーブ36の高歯36a1の先端部(前端面36a4)の位置がクラッチ後歯32b2の先端部の前端面32b6から距離Lだけ離間した位置に到達すれば、スリーブ36への推力荷重の付与を停止する。その後は、スリーブ36の高歯36a1の先端部をクラッチ後歯32b2の先端部から距離Lだけ離間時間Tの間、離間させておく。なお、推力荷重F6は予め設定した一定の値でもよいし、フィードバック制御の状況に応じて随時変化させてもよい。また、制動推力荷重F11も一定の値ではなく随時、変更可能である。制動推力荷重F11の付与によって、スリーブ36が戻り方向(離間方向)に変位しすぎることを抑制できる。ただし、この態様に限らず、制動推力荷重F11は付与しなくてもよい。これによっても、相応の結果は得られる。
In the second control unit 20b, the
その後、離間リトライ制御では、離間時間Tが経過した後に、スリーブ36をクラッチ後歯32b2の先端部に変位可能とする第三推力荷重F7をスリーブ36に付与する。このような離間リトライ制御を、スリーブ36の高歯36a1の先端部がクラッチ後歯32b2の先端部に位置した第二ストローク位置S2を越えるまで繰り返し実行する。なお、図9には、2回、離間リトライ制御を試みた様子が示されている。そして、図9に示すようにスリーブ36の高歯36a1の先端部が第二ストローク位置S2を越えると、第三制御部20cに移行する。
Thereafter, in the separation retry control, after the separation time T has elapsed, a third thrust load F7 that allows the
また、図9には示していないが、高歯36a1の前端面36a4が、クラッチ後歯32b2の前端面32b6または第2面取部32b4と衝突し、スリーブ36の付勢方向とは反対の方向に弾かれた場合には、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた第3ドグクラッチ部32a方向への第三推力荷重F7よりも大きな第四推力荷重F8をスリーブ36に付与する。これにより、スリーブ36を迅速に第3ドグクラッチ部32a方向に反転させることができ、短時間での変速の実現に寄与する。
Although not shown in FIG. 9, the front end surface 36a4 of the high teeth 36a1 collides with the front end surface 32b6 of the clutch rear teeth 32b2 or the second chamfered portion 32b4, and is the direction opposite to the biasing direction of the
<第三制御部>
第三制御部20cは、スリーブ36の高歯36a1の先端部が第二ストローク位置S2を越えてからクラッチ後歯32b2の後端面(第4ドグクラッチ部32aの後端位置RE)に設定される第三ストローク位置S3に到達するまでの間を制御する制御部である(図8、図9参照)。以後、第二ストローク位置S2から第三ストローク位置S3までの間の領域を終端領域と称す。また、終端領域のうち、後端位置REから若干手前の位置までを係合領域と称す(図8参照)。係合領域は、スリーブ36の高歯36a1が、クラッチ後歯32b2と十分噛合しているといえる範囲をいう。
<Third control unit>
The third control portion 20c is set to the rear end surface of the clutch rear teeth 32b2 (the rear end position RE of the fourth dog
第三制御部20cでは、スリーブ36の高歯36a1の先端部が第二ストローク位置S2を越え、係合領域に到達していない場合には、迅速に係合領域まで到達するよう大きな第五推力荷重F9をスリーブ36に付与する(図9参照)。また、スリーブ36の高歯36a1の先端部が第二ストローク位置S2を越え、かつ係合領域に到達している場合には、スリーブ36の高歯36a1の先端部と第4ドグクラッチ部32aの後端面との衝突音を軽減させるため、微弱な推力荷重F10をスリーブ36に付与する(図9参照)。
In the third control unit 20c, when the tip of the high tooth 36a1 of the
<作動>
次に、上述した自動変速機用ドグクラッチ装置の作動について、図10至図13のフローチャートA,A1,A2,A3に基づき以下に説明する。フローチャートAは、制御開始から制御終了までの全体の制御を示している。フローチャートA1は、主に第一制御部20aの制御内容を示している。フローチャートA2は、主に第二制御部20bの制御内容を示している。また、フローチャートA3は、主に第三制御部20cの制御内容を示している。
<Operation>
Next, the operation of the above-described dog clutch device for an automatic transmission will be described below based on the flowcharts A, A1, A2, and A3 of FIGS. A flowchart A shows the overall control from the start of control to the end of control. The flowchart A1 mainly shows the control contents of the first control unit 20a. The flowchart A2 mainly shows the control contents of the second control unit 20b. Further, the flowchart A3 mainly shows the control contents of the third control unit 20c.
なお、スリーブ36の軸線方向への移動によって行なわれる変速には、シフトアップ変速とシフトダウン変速とがある。本実施形態においては、スリーブ36が第4クラッチリング32側から第3クラッチリング30側に移動する場合は、シフトダウン変速である。また、スリーブ36が第3クラッチリング30側から第4クラッチリング32側に移動する場合は、シフトアップ変速である。
Note that the shift performed by the movement of the
例えばシフトアップ変速において、スリーブ36が高速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第4クラッチリング32(第4入力ギヤ)が低速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合には、ドグクラッチが係合することによって、スリーブ36は第4クラッチリング32の慣性モーメントの大きな速回転に引き戻されて減速される。一方、シフトダウン変速においてスリーブ36が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第3クラッチリング30が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合には、ドグクラッチが係合することによって、スリーブ36の回転は第3クラッチリング30の慣性モーメントの大きな高速回転によって引き上げられ増速される。これらは、係合途中において、スリーブ36の高歯36a1の先端部と第3クラッチリング30または第4クラッチリング32の各クラッチ後歯の先端部とが当接し、差回転を有しながら連れ回っているときも同様である。以下の動作では、シフトアップ変速するときのスリーブ36の減速動作について説明する。
For example, in a shift-up shift, when the
<フローチャートA>
図10のフローチャートAに示すように、車両走行中に、制御装置10によって制御が開始されると、まず、ステップS10で変速開始要求の有無、つまりドグクラッチの入りの要求の有無の判定を行なう。変速開始要求は、図略のECUが車速、エンジン回転数、アクセル開度等のデータから判定するものである。変速開始要求がなければ、変速開始要求があるまでステップS10が繰り返し処理される。変速(たとえばシフトアップ変速)の開始要求があれば、ステップS20に移動する。
<Flowchart A>
As shown in the flowchart A of FIG. 10, when control is started by the
ステップS20では、ストローク位置センサ38の検出データに基づき、スリーブ36の軸線方向における位置を演算する。シフトアップ変速では、スリーブ36は、第3クラッチリング30から第4クラッチリング32方向に移動し、第3クラッチリング30から離脱する。そして、スリーブ36は、一旦、第3クラッチリング30にも第4クラッチリング32のも係合されていないニュートラル状態となる。図9における制御開始位置S0は、このニュートラル状態を示している。ステップS20では、ニュートラル状態におけるスリーブ36の軸線方向における位置から、スリーブ36の先端部と、第4ドグクラッチ部32aのクラッチ前歯32b1の先端部、クラッチ後歯32b2の先端部および第4ドグクラッチ部32aの後端位置REとの相対位置を演算する。ただし、ここでは、相対位置ではなくスリーブ36の先端部の絶対位置を演算して求めてもよい。そして、ステップS30(フローチャートA1)に移動する。
In step S20, the position of the
<フローチャートA1>
ステップS30(第一制御部20a)では、前述した1段目歯領域でのスリーブ36のドグ入り制御を行なう。ドグ入り制御では、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに所定の推力荷重が付加されるよう所定の制御電流を印加する。リニアアクチュエータ40iにより駆動シャフト40hを伸長させることで、フォークシャフト40bを移動させ、フォーク40aによりスリーブ36を第4クラッチリング32側にスライドさせる。スリーブ36は第4クラッチリング32に対して差回転数分だけ相対回転しながら接近する。
<Flowchart A1>
In step S30 (first control unit 20a), the
図11のフローチャートA1に示すように、ステップS32では、ステップS30に移動したときからの経過時間、すなわちドグ入り制御が開始されてからの経過時間が予め設定された制御時間T1を超えたか否かを判定する。制御時間T1を経過していれば、ステップS34に移動する。制御時間T1を経過していなければ、ステップS46に移動する。ステップS32を初めて通過するときには、通常、ステップS46に移動する。 As shown in the flowchart A1 of FIG. 11, in step S32, whether or not the elapsed time since moving to step S30, that is, the elapsed time since the start of the dog engagement control has exceeded a preset control time T1 is determined. Determine. If the control time T1 has elapsed, the process moves to step S34. If the control time T1 has not elapsed, the process moves to step S46. When passing through step S32 for the first time, the process usually moves to step S46.
ステップS46では、制御装置10が、予め設定された第一推力荷重F1を指示する。第一推力荷重F1は、ドグ入り制御の開始後にスリーブ36を第4クラッチリング32側に迅速に動かすために必要な十分大きな推力荷重とする(図9参照)。そして、ステップS38で、第一推力荷重F1に対応する軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する制御電流を決定し印加する。このとき、制御電流の大きさは、記憶部16が記憶する制御電流と推力荷重との関係を示すアクチュエータ特性マップから読み取るものとする。
In step S46, the
この後、図10のフローチャートAに戻り、ステップS50で、スリーブ36の高歯36a1の先端部が、第一ストローク位置S1を通過したか否かが判定される。通過していないと判定されると、フローチャートAのステップS30(フローチャートA1)に戻り、ステップS50で第一ストローク位置S1を通過したと判定されるまでフローチャートA1が繰り返し処理される。フローチャートAのステップS50でスリーブ36の高歯36a1の先端部が、第一ストローク位置S1を通過したと判定されると、ステップS60に移動する。ステップS60は、図12に示すフローチャートA2である。なお、以降においても、フローチャートA1が終了するたび、ステップS50での判定は行なわれるが、同様であるので詳細な説明は省略する。
Thereafter, returning to the flowchart A of FIG. 10, it is determined in step S50 whether or not the tip of the high teeth 36a1 of the
フローチャートA1の説明に戻る。ステップS32(フローチャートA1)で、制御時間T1を超えたと判定されたとき移動するステップS34では、スリーブ36の高歯36a1が第4クラッチリング32のクラッチ前歯32b1の前端面32b5又は第1面取部32b3に接触(当接)し、第一推力荷重F1の付勢方向とは逆の方向に弾かれ変位したか否かを判定する。この判定は、ストローク位置センサ38の検出データに基づき行なう。スリーブ36が、弾かれ変位したと判定されれば、ステップS36に移動し、スリーブ36に前述した推力荷重F4を付与するよう指示する。推力荷重F4は、スリーブ36が、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた、例えば第一推力荷重F1よりも大きな推力荷重とする。そして、前述と同様、ステップS38で、推力荷重F4に対応する制御電流を決定し、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。これにより、スリーブ36を迅速に第4ドグクラッチ部32a方向に反転させることができ、短時間での変速の実現に寄与する。
Returning to the description of the flowchart A1. In step S34 that moves when it is determined in step S32 (flow chart A1) that the control time T1 has been exceeded, the high teeth 36a1 of the
また、スリーブ36が、弾かれてないと判定されれば、ステップS40に移動する。ステップS40では、ストローク位置センサ38の検出データに基づき、スリーブ36の高歯36a1の先端部が、第4クラッチリング32のクラッチ前歯32b1の前端面32b5又は第1面取部32b3に接触して軸線方向の変位が停止したか否かが判定される。停止していれば、ステップS42に移動する。ステップS42では、スリーブ36に付与されていた、例えば第一推力荷重F1を微弱な推力荷重F3に変更する。そして、前述と同様、ステップS38で、推力荷重F3に対応する制御電流を決定し、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。これにより、スリーブ36と第4クラッチリング32とがロックアップし一体回転することを防止することができる。そして、スリーブ36と第4クラッチリング32とが一体回転せず、相対的に差回転すると、スリーブ36の高歯36a1は、やがて1段目歯領域のクラッチ前歯32b1の前端面32b5又は第1面取部32b3を超えることができる。
If it is determined that the
また、ステップS40において、スリーブ36の高歯36a1の先端部が1段目歯領域で停止しなければ、ステップS44に移動する。そして、高歯36a1の先端部をクラッチ後歯32b2の先端部なる前端面32b6に変位可能とする推力荷重F2をスリーブ36に付与するよう指示する。推力荷重F2は、第一推力荷重F1より若干小さな推力荷重である(図9参照)。そして、ステップS38で、推力荷重F2に対応する制御電流を決定し軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。
In step S40, if the tip of the high tooth 36a1 of the
そして、前述したように、フローチャートAのステップS50で、スリーブ36の高歯36a1の先端部が、第一ストローク位置S1を通過していないと判定されると、ステップS30(フローチャートA1)に戻る。そして、ステップS50で第一ストローク位置S1を通過したと判定されるまで繰り返し処理が行なわれる。ステップS50でスリーブ36の高歯36a1の先端部が、第一ストローク位置S1を通過したと判定されると、ステップS60に移動する。ステップS60は、図12に示すフローチャートA2である。
As described above, when it is determined in step S50 of the flowchart A that the tip of the high tooth 36a1 of the
<フローチャートA2>
ステップS60(第二制御部20b)では、スリーブ36の前述した2段目歯領域でのドグ入り制御を行なう。2段目歯領域でのドグ入り制御においても、スリーブ36は第4クラッチリング32に対して差回転数分だけ相対回転しながら接近する。フローチャートA2に移動した直後であれば、通常、後述するステップS62、ステップS68およびステップS76がすべてNOである。これにより、ステップS80において、スリーブ36に第一推力荷重F1に対して小さな荷重である第二推力荷重F5(図9参照)が付与されるよう指示される。第二推力荷重F5は、高歯36a1の先端部がクラッチ後歯32b2の先端部に向かって変位可能な推力荷重である。そして、ステップS66で、第二推力荷重F5に対応する制御電流を決定し、決定された制御電流を軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。
<Flowchart A2>
In step S60 (second control unit 20b), dog engagement control is performed in the above-described second stage tooth region of the sleeve. Also in the dog engagement control in the second stage tooth region, the
この後、フローチャートAに戻り、ステップS90、ステップS100が確認される。この段階では、例えば、スリーブ36の高歯36a1が1段目歯領域に戻っていないことを判定するステップS90は満足するが、スリーブ36は、第二ストローク位置S2には到達していない(ステップS100)とする。そこで、ステップS100からステップS60(フローチャートA2)に戻る。なお、ステップS90で、高歯36a1の先端部が、1段目歯領域に戻っていると判定されれば、ステップS30(フローチャートA1)に戻り、ステップS50で第一ストローク位置S1を通過するまで繰り返し処理が行なわれる。
Thereafter, returning to the flowchart A, step S90 and step S100 are confirmed. At this stage, for example, step S90 for determining that the high teeth 36a1 of the
フローチャートA2の説明に戻る。ステップS62では、スリーブ36の高歯36a1が第4クラッチリング32のクラッチ後歯32b2の先端部なる前端面32b6又は第2面取部32b4に接触(当接)し、推力荷重F2の付勢方向とは逆の方向に弾かれ変位したか否かを判定する。この判定は、ストローク位置センサ38の検出データに基づき行なう。スリーブ36が、弾かれ変位したと判定されれば、ステップS64に移動する。そして、スリーブ36に第四推力荷重F8を付与するよう指示する。このとき、第四推力荷重F8は、スリーブ36が、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた推力荷重よりも大きな第4ドグクラッチ部32a方向への推力荷重である。しかし、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた推力荷重は1つではない。その推力荷重は、上述したように2段目歯領域での処理が開始された直後では、第二推力荷重F5である。また、後述するステップS72で指示される第三推力荷重F7である場合もある。本実施形態においては、第二推力荷重F5<第三推力荷重F7である。そこで、弾かれる直前までスリーブ36に付与されていた推力荷重は、両者のうち、より大きな荷重である第三推力荷重F7とし、第四推力荷重F8は、第三推力荷重F7より大きな推力荷重とする。
Returning to the description of the flowchart A2. In step S62, the high teeth 36a1 of the
そして、ステップS66で、第四推力荷重F8に対応する制御電流を決定し軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。これにより、スリーブ36を迅速に第4ドグクラッチ部32a方向に反転させることができ、短時間での変速の実現に寄与する。
In step S66, a control current corresponding to the fourth thrust load F8 is determined and applied to the linear actuator 40i of the
この後、フローチャートAのステップS90、ステップS100に移動し再度、確認がされる。このように、フローチャートA2の処理が終了するたびに、ステップS90およびステップS100での確認がされる。しかし、内容は同じであるので、ステップS90およびステップS100での処理の説明については、以降省略する場合がある。 Thereafter, the process moves to step S90 and step S100 of the flowchart A to confirm again. In this way, every time the process of the flowchart A2 is completed, confirmation is made in step S90 and step S100. However, since the contents are the same, the description of the processing in step S90 and step S100 may be omitted hereinafter.
ステップS62において、スリーブ36が第4クラッチリング32のクラッチ後歯32b2の先端部なる前端面32b6又は第2面取部32b4に弾かれてないと判定された場合には、ステップS68に移動する。ステップS68では、後述する離間リトライ制御が実行中であるか否かが判定される。離間リトライ制御が実行されていなければ、ステップS76に移動し、離間リトライ制御が実行中であれば、ステップS70に移動する。
If it is determined in step S62 that the
ステップS76では、スリーブ36の高歯36a1の先端部とクラッチ後歯32b2の先端部とが当接し、スリーブ36のクラッチ後歯32b2方向への移動が停止したと判定されると、ステップS78に移動し、上述した離間リトライ制御を開始する。スリーブ36のクラッチ後歯32b2方向への移動が停止してないと判定されると、ステップS80に移動し、前述の処理を行なう。
In step S76, if it is determined that the tip of the high tooth 36a1 of the
ステップS78で離間リトライ制御が開始されたのちに、ステップS68を通過すると、離間リトライ制御中であるのでステップS70に移動する。ステップS70では、前述した予め設定された離間時間Tが経過したか否かが確認される。なお、離間時間Tは、図略のタイマによって計測を行なう。また、離間時間Tは、そのときの、スリーブ36と、第4クラッチリング32との間の差回転数に基づいて予め設定される。スリーブ36の回転数Nsは一般周知の回転センサ(図示略)にて確認し、第4ドグクラッチ部32aの回転数Ndも一般周知の回転センサ(図示略)にて確認する。そして、このスリーブ36とクラッチリング30との相対差回転(|Ns−Nd|)に基づいて、スリーブ36のスプライン36aがクラッチ後歯32b2に良好に噛合するよう離間時間Tを設定する。なお、離間時間Tは、相対差回転(|Ns−Nd|)だけでなく、スリーブ36の高歯36a1の先端部の前端面36a4がクラッチ後歯32b2における第二ストローク位置S2に到達するのに要する時間も考慮して設定することが好ましい。また、離間時間Tは、スリーブ36と、第4クラッチリング32との間の差回転数に基づいて設定するのではなく、予め設定しておき、記憶部16に記憶させておいてもよい。
If the separation retry control is started after the separation retry control is started in step S78, the separation retry control is being performed, and the process proceeds to step S70. In step S70, it is confirmed whether or not the previously set separation time T has elapsed. The separation time T is measured by a timer (not shown). Further, the separation time T is set in advance based on the differential rotational speed between the
これによって、第4ドグクラッチ部32aおよびスリーブ36が相対回転して直近のクラッチ後歯32b2とスリーブ36のスプライン36aとの噛合を適切に行なうことができる。さらに、第三推力荷重F7は、第4ドグクラッチ部32aおよびスリーブ36の噛合が適切に行なわれるために、スリーブ36および第4ドグクラッチ部32aの外径、噛合する各歯のピッチ、スリーブ36と第4ドグクラッチ部32aの相対回転速度等が考慮され演算される。ただし、これには限定されず、第三推力荷重F7は、一定の値でもよい。そして、ステップS70で、離間時間Tを経過していれば、ステップS72に移動する。
As a result, the fourth dog
ステップS72では、高歯36a1の先端部をクラッチ後歯32b2の先端部に位置した第二ストローク位置S2を超えて変位可能とする第三推力荷重F7をスリーブ36に付与する(図9参照)。これによって、スリーブ36の高歯36a1をクラッチ後歯32b2に噛合させるリトライを行なう。このように、本発明にかかる離間リトライ制御では、スリーブ36の高歯36a1をクラッチ後歯32b2から離間させた状態から再び噛合を試みる制御を行なう。このため、小さな慣性モーメントで大きな回転数を有するスリーブ36が、大きな慣性モーメントで小さな回転数を有する第4クラッチリング32に引きずられて差回転数が減少することはない。これにより、大きな差回転によって再び噛合させる時間を短縮することができるので迅速に変速を完了させることができる。
In step S72, a third thrust load F7 is applied to the
ステップS70で、離間時間Tを経過していなければ、ステップS74で引き続きフィードバック制御を行ない、離間時間Tが経過するまで、スリーブ36の高歯36a1をクラッチ後歯32b2から距離Lだけ離間させておく。フィードバック制御については、上述したとおりである。なお、このとき、離間する距離Lは、リトライしたときのスリーブ36の移動時間を短縮するために、微小である方が好ましいが、クラッチ後歯32b2の先端部から第一ストローク位置S1までの間を越えない範囲であればいくつでもよい。これにより、スリーブ36がニュートラル状態に向かって戻りすぎ、再度、フローチャートA1による制御を行なわなければならない状況の発生を防止できる。そして、ステップS66で、推力荷重F6に対応する制御電流を決定し軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。
If the separation time T has not elapsed in step S70, feedback control is continued in step S74, and the high teeth 36a1 of the
そして、この後、フローチャートAのステップS90およびステップS100の条件を満たせば、フローチャートA2を終了し、フローチャートAのステップS110に移動する。ステップS110は、図13に示すフローチャートA3である。 Thereafter, if the conditions of Step S90 and Step S100 of the flowchart A are satisfied, the flowchart A2 is terminated, and the process proceeds to Step S110 of the flowchart A. Step S110 is a flowchart A3 shown in FIG.
<フローチャートA3>
ステップS110(第三制御部20c)では、前述した終端領域(図8参照)でのスリーブ36のドグ入り制御を行なう。終端領域でのドグ入り制御では、スリーブ36は第4クラッチリング32に対して一体回転しながら接近する。
<Flowchart A3>
In step S110 (third control unit 20c), the
フローチャートA3に示すように、ステップS112では、ストローク位置センサ38の検出データに基づきスリーブ36の高歯36a1が、係合領域(図8参照)内にあるか否かを判定する。スリーブ36の高歯36a1が、係合領域内にあれば、ステップS114で、予め設定された一定の微弱な推力荷重F10を指示する(図9参照)。そして、ステップS118で、微弱な推力荷重F10に対応する制御電流を決定し、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。これにより、スリーブ36の高歯36a1の先端部と第4ドグクラッチ部32aの後端位置REの面とが衝突する際の衝突音が軽減される。
As shown in the flowchart A3, in step S112, it is determined based on the detection data of the
また、スリーブ36の高歯36a1が、係合領域内になければ、ステップS116に移動する。そして、一定の大きな第五推力荷重F9(図9参照)を指示する。そして、ステップS118で、第五推力荷重F9に対応する制御電流を決定し、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに印加する。これにより、スリーブ36の高歯36a1は、迅速に係合領域内に到達できる。これにより、迅速に変速動作が完了できる。
If the high teeth 36a1 of the
上述の説明から明らかなように、上記実施形態によれば、制御部20の第二制御部20bでは、スリーブ36の高歯36a1の先端部と第4ドグクラッチ部32aのクラッチ後歯32b2の先端部とが当接されると、スリーブ36は、予め設定された距離Lおよび離間時間Tだけクラッチ後歯32b2から離間するようフィードバック制御される。これにより、スリーブ36と第4ドグクラッチ部32aとの間の摩擦によって両者のうち慣性力のみによって回転される側の回転数が、駆動輪に強制回転される側の回転数に急速に同期される虞はない。よって、以後、第4ドグクラッチ部32aの方向にスリーブ36を第三推力荷重F7で付勢し、第4ドグクラッチ部32aとの噛合を試みる際、スリーブ36と第4ドグクラッチ部32aとの間に残存する大きな差回転数(相対差回転(Ns−Nd))によって両者を迅速に噛合させ変速を完了させることができる。
As is apparent from the above description, according to the above-described embodiment, in the second control unit 20b of the control unit 20, the distal end portion of the high teeth 36a1 of the
また、上記実施形態によれば、スリーブ36と第4クラッチリング32との差回転数(相対差回転(Ns−Nd))に基づいて、スリーブ36のスプライン36aがクラッチ後歯32b2に良好に噛合するための離間時間Tを設定する。これにより、たとえばスリーブ36と第4クラッチリング32との差回転数(相対差回転(Ns−Nd))が大きいときには、離間時間Tを短くし、差回転数が小さいときには、離間時間Tを長くする等により、スリーブ36の各歯溝を、所望の第4ドグクラッチ部32aの各クラッチ後歯32b2に良好に噛合させることができ変速が迅速に行える。
Further, according to the above embodiment, the
また、上記実施形態によれば、離間リトライ制御において、スリーブ36に制動推力荷重F11が付与されることにより、スリーブ36のクラッチ後歯32b2からの離間量を予め設定された距離Lの範囲内に収めることが容易になり、過剰に離間する虞がない。これにより、クラッチ後歯32b2から予め設定された距離Lだけ離間された位置から再度、スリーブ36を第4ドグクラッチ部32aに向かって付勢するときに、スリーブ36の移動距離が長すぎて変速時間が伸びてしまうことが防止される。また、予め設定された範囲内に収めることが容易となるのでスリーブ36が第一ストローク位置S1より手前の位置まで戻ってしまうことによる第一制御部20aによる制御のやり直しが防止できる。
Further, according to the above-described embodiment, the braking thrust load F11 is applied to the
また、上記実施形態によれば、制御装置10は、スリーブ36の高歯36a1の先端部が、第4ドグクラッチ部32aのクラッチ後歯32b2の先端部と当接後、第4ドグクラッチ部32a部から離間する方向に弾かれた場合、第三推力荷重F7よりも大きな第四推力荷重F8を弾かれた直後にスリーブ36に付与する。これにより、弾かれた後、スリーブ36はすぐに大きな推力荷重で付勢され第4ドグクラッチ部32a方向へ押し戻されて、スリーブ36の各歯溝を、迅速に各ドグクラッチ部32aの各クラッチ後歯32b2に噛合させて変速が行える。
Further, according to the above-described embodiment, the
また、上記実施形態によれば、制御装置10の第二制御部20bは、スリーブ36の高歯36a1が第二ストローク位置S2を越えた場合、スリーブ36に第三推力荷重F7より大きな第五推力荷重F9を付与する。これにより、スリーブ36の各歯溝を、迅速に各ドグクラッチ部32aのクラッチ後歯32b2に噛合させて変速を完了させることができる。
Further, according to the above embodiment, the second control unit 20b of the
なお、上記実施形態とは異なり、例えばシフトダウン変速をするときのように、スリーブ36が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第3クラッチリング30が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ36は増速され、スリーブ36と第3クラッチリング30との相対回転は上記と逆となる。そのため、高歯36a1が嵌入するクラッチ前歯32b1の歯溝32b10は、クラッチ前歯32b1に対して逆の位置の歯溝となる。その他の作用は、スリーブ36が減速する場合と同様である。
Unlike the above embodiment, when the
また、本実施形態におけるクラッチ前歯32b1はクラッチリング32の円周上に対向して2本のものとしたが、これに限定されず、例えば、クラッチリングの円周上に互いに均等な距離で3本或いはそれ以上配置されるものでもよい。
In addition, the clutch front teeth 32b1 in the present embodiment are two facing the circumference of the
また、本実施形態におけるドグクラッチ変速機構は、スリーブ36、第3クラッチリング30および第4クラッチリング32等より構成されるものとしたが、これに限定されず、例えば、スリーブ36、第1クラッチリング44(第1出力ギヤ)および第2クラッチリング46(第2出力ギヤ)等より構成するものでもよい。
In addition, the dog clutch transmission mechanism in the present embodiment is configured by the
また、回転軸を、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結される自動変速機の入力シャフト(入力軸)24としたが、これに限定されず、例えば自動変速機より駆動輪側に回転トルクを伝達する出力シャフトを回転軸としてもよい。具体的には、エンジンの出力軸にクラッチを介して連結される自動変速機の入力軸と、該入力軸に対して平行に設けられるとともに伝達ギヤを介して回転連結されるカウンタシャフトと、該カウンタシャフトに対して平行な回転軸線を有し、前記カウンタシャフトに設けられた複数の伝達ギヤに噛合する複数の遊転ギヤが設けられた出力シャフトとを有する自動変速機の構造において、この出力シャフトを回転軸としてもよい。この場合、スリーブ側が大きな慣性モーメントを有し、クラッチリング側が小さな慣性モーメント(フリー状態)を有するものとなる。
Further, although the rotation shaft is the input shaft (input shaft) 24 of the automatic transmission that is rotationally connected to the output shaft of the
また、自動変速機の入力軸に回転連結する回転軸とは、本実施形態のように回転軸が入力軸に直結している場合を含むものであり、自動変速機の出力軸に回転連結する回転軸とは、回転軸が出力軸(出力シャフト)に直結している場合を含むものである。 Further, the rotary shaft that is rotationally connected to the input shaft of the automatic transmission includes the case where the rotary shaft is directly connected to the input shaft as in this embodiment, and is rotationally connected to the output shaft of the automatic transmission. The rotating shaft includes a case where the rotating shaft is directly connected to the output shaft (output shaft).
また、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは明らかである。 In addition, when there are a plurality of embodiments, it is obvious that the features of each embodiment can be appropriately combined unless otherwise specified.
10・・・制御装置・自動変速機用ドグクラッチ制御装置、13・・・自動変速機、20・・・制御部、20a・・・第一制御部、20b・・・第二制御部、20c・・・第三制御部、24・・・入力軸・回転軸(入力シャフト)、30・・・クラッチリング・ドグクラッチ変速機構(第3クラッチリング)、32・・・クラッチリング・ドグクラッチ変速機構(第4クラッチリング)、32a・・ドグクラッチ部(第4ドグクラッチ部)、32b1・・・クラッチ前歯、32b2・・・クラッチ後歯、32b3・・・第1面取り面(クラッチ前歯の先端部)、32b4・・・第2面取り面(クラッチ後歯の先端部)、32b6・・・クラッチ後歯の前端面(クラッチ後歯の先端部)、32b7・・・クラッチ後歯の側面、32b9・・・クラッチ前歯の側面、34・・・クラッチハブ・ドグクラッチ変速機構、36・・・スリーブ・ドグクラッチ変速機構、36a・・・スプライン(内歯)、36a1・・・高歯、36a2・・・低歯、36a4・・・高歯の前端面(高歯の先端部)、36a5・・・歯溝(スプラインの歯溝)、38・・・ストローク位置センサ・ドグクラッチ変速機構、40・・・軸動装置・ドグクラッチ変速機構、42・・・出力軸(出力シャフト)、CL・・・軸線(回転軸線)、F1・・・第1推力荷重、F2、F3、F4・・・推力荷重、F5・・・第二推力荷重、F7・・・第三推力荷重、F8・・・第四推力荷重、F9・・・第五推力荷重、FE・・・前端面(ドグクラッチ部の前端面)、L・・・距離、RE・・・ドグクラッチ部の後端位置、S0・・・制御開始位置、S1・・・第一ストローク位置、S2・・・第二ストローク位置、S3・・・第三ストローク位置、T・・・離間時間、T1・・・制御時間、t・・・所定量。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、
前記ドグクラッチ部は、前記高歯と同数であり外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さいクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドッグクラッチ部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、
前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前記前端面より所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の前記後端位置まで延在して形成されているドグクラッチ変速機構と、
前記ストローク位置センサの検出位置に基づいて前記軸動装置を制御し、前記スリーブを予め設定された複数の推力荷重で移動させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
第一推力荷重で前記スリーブを前記ドグクラッチ部側へ付勢して移動させ、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯方向へ変位して前記クラッチ前歯の先端部に位置した第一ストローク位置に到達すると、前記スリーブへの付勢力を、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯の先端部に変位可能である第二推力荷重とし、
前記第二推力荷重で付勢される前記高歯の先端部と前記クラッチ後歯の先端部とが当接し前記スリーブの前記クラッチ後歯方向への移動が停止すると、前記ストローク位置センサの検出データに基づき前記高歯の先端部を前記クラッチ後歯の先端部から予め設定した距離離間した位置に位置させるように、予め設定した離間時間だけ前記軸動装置をフィードバック制御した後に、前記高歯の先端部が前記クラッチ後歯の先端部に位置した第二ストローク位置を超えて変位可能である第三推力荷重を前記スリーブに付与する離間リトライ制御を、前記高歯の先端部が前記第二ストローク位置を越えるまで繰り返し実行する自動変速機用ドグクラッチ制御装置。 A rotary shaft rotatably connected to one of an input shaft and an output shaft of an automatic transmission and rotatably supported around an axis, and a clutch rotatably supported on the rotary shaft and rotationally connected to the other of the input shaft and the output shaft A ring, a clutch hub fixed to the rotating shaft adjacent to the clutch ring, a sleeve fitted with the clutch hub and a spline so as to be movable in the axial direction, and an axial movement device for moving the sleeve in the axial direction A dog clutch portion that protrudes toward the sleeve of the clutch ring and engages and disengages with the spline in accordance with the axial movement of the sleeve; and a stroke position sensor that detects a movement position of the sleeve in the axial direction. Have
The spline is formed such that a plurality of high teeth are higher in height than the remaining low teeth,
The dog clutch portion has the same number as the high teeth, and the clutch front teeth whose outer diameter is larger than the inner diameter of the high teeth and smaller than the inner diameter of the low teeth are located at positions corresponding to the high teeth from the front end surface of the dog clutch portion. Formed to extend to the rear end position of the dog clutch part,
A dog clutch transmission mechanism in which a clutch rear tooth that can mesh with a tooth groove of the spline extends from a position retracted by a predetermined amount from the front end surface of the dog clutch portion to the rear end position of the dog clutch portion;
A control device that controls the axial movement device based on a detection position of the stroke position sensor and moves the sleeve with a plurality of preset thrust loads;
The controller is
The sleeve is urged and moved to the dog clutch portion side with a first thrust load, and the tip portion of the high tooth is displaced in the direction of the rear teeth of the clutch to the first stroke position located at the tip portion of the front tooth of the clutch. When it reaches, the urging force to the sleeve is a second thrust load that allows the tip of the high tooth to be displaced to the tip of the rear teeth of the clutch,
The detection data of the stroke position sensor when the tip of the high tooth urged by the second thrust load abuts the tip of the clutch rear tooth and the movement of the sleeve in the clutch rear tooth direction stops. The axial movement device is feedback-controlled for a preset separation time so that the tip portion of the high tooth is positioned at a preset distance away from the tip portion of the rear teeth of the clutch based on Separation retry control for applying a third thrust load to the sleeve, the tip of which is displaceable beyond the second stroke position where the tip is located at the tip of the clutch rear teeth, the tip of the high teeth is the second stroke A dog clutch control device for automatic transmission that is repeatedly executed until the position is exceeded.
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