JP2019019891A - transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変速機に関する。 The present invention relates to a transmission.
特許文献1には、シームレスシフト機構を備える変速機が開示されている。
図14に示すように、シームレスシフト機構を備える変速機100は、駆動源の出力回転が入力される入力軸2を有している。
As shown in FIG. 14, a
この入力軸2では、変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)が、入力軸2の回転軸Xa方向に間隔をあけて設けられている。
これら変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)に隣接する位置には、入力軸2と一体に回転するカムリング41、42、43が設けられている。
In the
カムリング41、42、43の外周には、回転軸Xa方向に沿ってカム溝45が設けられており、カム溝45には、カムリング41、42、43に外挿されたスリーブ51、52、53の係合突起57が係合している。スリーブ51、52、53の各々は、カム溝45に係合させた係合突起57により、カムリング41、42、43の外周で、カムリング41、42、43と一体回転可能、かつ回転軸Xa方向に変位可能に設けられている。
A
変速機100では、スリーブ51、52、53の回転軸Xa方向への移動により、変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)とスリーブ51、52、53の互いの対向面に設けたスリーブ歯部56およびギヤ歯部26の嵌合と離脱を切り替える。 そして、歯部同士を互いに係合させたスリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23との組み合わせを変更して、トルクの伝達経路を切り替えることで、変速段が変更される。
In the
スリーブ51、52、53の回転軸Xa方向の移動は、駆動機構15が備えるシフトドラム16を、モータMを用いて回転軸Xc回りに回動させることで制御される。
シフトドラム16の基部160の外周には、回転軸Xaを中心とする周方向に沿ってカム溝161、162、163が形成されており、カム溝161、162、163は、シフトドラムの周方向における角度位置に応じて回転軸Xc方向の位置が変化している。
The movement of the
カム溝161、162、163の各々には、シフトアーム81、82、83の係合ピン85が係合しており、シフトアーム81、82、83は、シフトロッド71、72、73に連結されている。シフトロッド71、72、73は、シフトフォーク61、62、63を介してスリーブ51、52、53に連結されている。
Engaging
そのため、シフトドラム16の回転軸Xc回りの回動に連動して、シフトロッド71、72、73とシフトフォーク61、62、63とが軸線X1、X2、X3方向に変位して、シフトフォーク61、62、63が外周に係合したスリーブ51、52、53を、回転軸Xa方向に駆動させる。
Therefore, in conjunction with the rotation of the
モータMのトルク制御により、スリーブ51、52、53には、スリーブ歯部56が適切な軌跡で移動してギヤ歯部26と嵌合するのに必要な駆動力が付与される。しかしながら、スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23はそれぞれ高速回転し、さらに双方の回転数には差がある。そのため、スリーブ歯部56の適切な軌跡と実際の軌跡とにはずれが生じ、スリーブ歯部56はギヤ歯部26と嵌合前に衝突することがある。衝突によってスリーブ51、52、53の回転軸Xa方向の移動速度が低減すると、スリーブ歯部56とギヤ歯部26が適切に嵌合せず、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の磨耗を招くおそれがある。
By the torque control of the motor M, the
そのため、スリーブ51、52、53の回転軸Xa方向の移動速度が低減することを防いで、スリーブ歯部56がギヤ歯部26と適切に嵌合させることで、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の磨耗を低減させることが求められている。
Therefore, it is possible to prevent the
本発明の変速機は、
回転軸と一体に回転し、カム溝を備えたカムリングと、
前記カムリングに隣接する前記回転軸上の位置で回転可能に支持され、前記回転軸を中心とする周方向に配置されたギヤ歯部を備えたギヤと、
前記カムリングの前記カム溝に係合する係合突起と、前記ギヤ歯部と嵌合可能なスリーブ歯部とを備えたスリーブと、
前記スリーブを回転軸方向に移動させる駆動力を付与して、前記スリーブ歯部の前記ギヤ歯部への嵌合及び離脱を切り替えるスリーブの駆動機構と、
前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の位相角差を検出する位相角差検出部と、
前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の位相角差に基づいて、前記スリーブ歯部を前記ギヤ歯部に嵌合させる際の前記スリーブ歯部の目標軌跡を決定する目標軌跡決定部と、
前記目標軌跡に基づいて、前記駆動機構が前記スリーブに付与する駆動力を制御する駆動制御部と、を有し、
前記駆動制御部は、前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の衝突が予測される衝突予測区間において、前記スリーブに付与する駆動力を増加する補正を行う構成とした。
The transmission of the present invention is
A cam ring that rotates integrally with the rotary shaft and has a cam groove;
A gear having a gear tooth portion that is rotatably supported at a position on the rotating shaft adjacent to the cam ring and is arranged in a circumferential direction around the rotating shaft;
A sleeve provided with an engagement protrusion that engages with the cam groove of the cam ring, and a sleeve tooth portion that can be fitted to the gear tooth portion;
A drive mechanism for the sleeve that applies a driving force to move the sleeve in the direction of the rotation axis, and switches fitting and disengagement of the sleeve tooth portion with the gear tooth portion;
A phase angle difference detector for detecting a phase angle difference between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion;
A target locus determination unit for determining a target locus of the sleeve tooth portion when the sleeve tooth portion is fitted to the gear tooth portion based on a phase angle difference between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion;
A drive control unit that controls a drive force applied to the sleeve by the drive mechanism based on the target locus,
The drive control unit is configured to perform correction to increase a driving force applied to the sleeve in a collision prediction section where a collision between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion is predicted.
本発明によれば、スリーブ歯部をギヤ歯部へ嵌合させる際に、スリーブはスリーブ歯部とギヤ歯部の位相角差に基づいて決定した目標軌跡に基づいて移動され、また衝突予測区間においては、スリーブに付与する駆動力を増加する補正が行われる。これによって、スリーブ歯部とギヤ歯部の衝突があっても、スリーブ歯部をギヤ歯部に適切に嵌合しやすくなり、スリーブ歯部とギヤ歯部の磨耗を低減させることができる。 According to the present invention, when the sleeve tooth portion is fitted to the gear tooth portion, the sleeve is moved based on the target locus determined based on the phase angle difference between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion, and the collision prediction section. In, correction for increasing the driving force applied to the sleeve is performed. Accordingly, even if there is a collision between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion, the sleeve tooth portion can be easily fitted into the gear tooth portion, and wear of the sleeve tooth portion and the gear tooth portion can be reduced.
以下、本発明の実施の形態に係る変速機を説明する。
図1は、変速機10の構成を説明する図である。図1の(a)は、変速機10全体の構成を説明する模式図であり、図1の(b)は、位置決め機構70を説明する図である。
図2は、シームレスシフト機構のカムリング、スリーブおよび変速用のギヤを説明する図である。
図3は、図2のスリーブおよび変速用のギヤを、回転軸Xa方向に離間して示した図である。
図4は、図3を、回転軸Xa方向の反対側から示した図である。
変速機10では、1〜3速の変速段に対応して、それぞれカムリング41、42、43、変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)およびスリーブ51、52、53が設けられている。図2〜図4では、代表して1速に対応する構成を図示している。図2では、入力軸2と1速ギヤ21を仮想線で示している。図2〜図4では、1速ギヤ21の外周に形成されたギヤ溝の図示は省略している。
Hereinafter, a transmission according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the
FIG. 2 is a diagram illustrating a cam ring, a sleeve, and a gear for speed change of the seamless shift mechanism.
FIG. 3 is a view showing the sleeve and the gear for shifting shown in FIG. 2 separated from each other in the direction of the rotation axis Xa.
FIG. 4 is a diagram showing FIG. 3 from the opposite side of the rotation axis Xa direction.
In the
図1の(a)に示すように、変速機10は、駆動源11の出力回転が、メインクラッチ12を介して入力される入力軸2を有している。入力軸2では、複数の変速用のギヤ21、22、23が、入力軸2の回転軸Xa方向に間隔をあけて並んでいる。複数の変速用のギヤ21、22、23は、それぞれ、1速ギヤ21、2速ギヤ22、および3速ギヤ23である。変速用のギヤ21、22、23の各々は、入力軸2で回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 1A, the
入力軸2では、変速用のギヤ21、22、23に隣接する位置に、入力軸2と一体に回転するカムリング41、42、43が設けられている。カムリング41、42、43の中央には貫通孔44が設けられており、貫通孔44の内周には回転軸Xa方向に延びるスプラインが設けられている(図2参照)。カムリング41、42、43は、入力軸2に回転軸Xa方向から外挿されて、入力軸2の外周にスプライン嵌合することによって、入力軸2に一体回転可能に連結されている。
In the
カムリング41、42、43の外周には、当該カムリング41、42、43の外周を回転軸Xa方向に延びるカム溝45が設けられている。カムリング41、42、43の外周においてカム溝45は、回転軸Xaを中心とする周方向に所定間隔で複数設けられている。
On the outer periphery of the cam rings 41, 42, 43,
カムリング41、42、43の外周には、回転軸Xa方向から見てリング状を成すスリーブ51、52、53が外挿されている。スリーブ51、52、53の各々は、カムリング41、42、43のカム溝45に係合する係合突起57を、カム溝45と同数有している。
スリーブ51、52、53の各々は、カム溝45に係合させた係合突起57により、カムリング41、42、43の外周で、回転軸Xa方向に移動可能、かつカムリング41、42、43と一体回転可能に設けられている。
Each of the
スリーブ51、52、53の外周には、シフトフォーク61、62、63の一端部61a、62a、63aが係合している。シフトフォーク61、62、63の他端部61b、62b、63bは、入力軸2に対して平行に配置されたシフトロッド71、72、73に連結されている。
One
シフトロッド71、72、73は、軸線X1、X2、X3方向に変位可能となっており、シフトフォーク61、62、63は、シフトロッド71、72、73の軸線X1、X2、X3方向の変位に連動して、回転軸Xa方向に変位する。
The
スリーブ51、52、53の外周には、シフトロッド71、72、73に連結されたシフトフォーク61、62、63が係合しているため、スリーブ51、52、53は、シフトロッド71、72、73の軸線X1、X2、X3方向の変位に伴って、回転軸Xa方向に移動する。
Since the
前記したように、入力軸2では、カムリング41、42、43に隣接して、変速用のギヤ21、22、23が設けられている。変速用のギヤは、1速ギヤ21、2速ギヤ22および3速ギヤ23である。カムリング41、42、43に外挿されたスリーブ51、52、53は、回転軸Xa方向で、変速用のギヤ21、22、23に対向している。
As described above, the
スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23の互いの対向面55、25には、スリーブ歯部56とギヤ歯部26が設けられている。スリーブ歯部56およびギヤ歯部26は、入力軸2の回転軸Xaを中心とする周方向に所定間隔で複数設けられている(図3および図4参照)。スリーブ歯部56およびギヤ歯部26は、それぞれ、回転軸Xa方向の突出長が異なる高歯と低歯(スリーブ高歯561とスリーブ低歯562、ギヤ高歯261とギヤ低歯262)が交互に並んでいる。高歯は低歯に比べて、回転軸Xa方向の突出長が長い。
A
実施の形態にかかる変速機10では、シフトフォーク61、62、63により、スリーブ51、52、53を回転軸Xa方向に駆動させることで、スリーブ51、52、53および変速用のギヤ21、22、23の互いの対向面55、25に設けたスリーブ歯部56とギヤ歯部26を嵌合させ、または離脱させる。スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23は、嵌合前はそれぞれ異なる回転数で回転しているが、スリーブ歯部56をギヤ歯部26に嵌合させると、入力軸2の回転がスリーブ歯部56からギヤ歯部26に伝達される。すなわち、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合および離脱の切り替えによって、入力軸2と変速用のギヤ21、22、23との間での回転の伝達/非伝達が切り替えられるようになっている。
In the
変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)の各々は、対応する伝達用のギヤ(第1伝達ギヤ31、第2伝達ギヤ32、第3伝達ギヤ33)に、それぞれ噛合している。伝達用のギヤ31、32、33は、出力軸3に相対回転不能に設けられている。
Each of the gears for speed change (
実施の形態にかかる変速機10では、例えば、1速ギヤ21のギヤ歯部26と、スリーブ51のスリーブ歯部56とを嵌合させて、1速ギヤ21と入力軸2とを一体回転可能に連結すると、入力軸2に入力された回転が、第1伝達ギヤ31を介して出力軸3に伝達される。これにより、入力軸2に入力された回転が、1速ギヤ21のギヤ比で変速されて、出力軸3に伝達されたのち、ファイナルギヤ35と、差動装置36を介して、駆動輪37に伝達される。
In the
変速機10では、ギヤ歯部26とスリーブ歯部56とを嵌合させる変速用のギヤ21、22、23とスリーブ51、52、53との組み合わせを変更することで、複数の変速段を実現するようになっている。
In the
変速用のギヤ21、22、23とスリーブ51、52、53には、それぞれのギヤ歯部26(ギヤ高歯261およびギヤ低歯262)とスリーブ歯部56(スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562)の位相角を検出する位相角センサPSが設置されている。位相角センサPSの出力値は、後述する制御部90に入力される。
The
変速機10は、変速段の切り替え時に、スリーブ51、52、53を回転軸Xa方向に駆動する駆動機構15を有している。駆動機構15は、前記したシフトフォーク61、62、63と、シフトロッド71、72、73の他に、シフトドラム16と、モータMと、シフトアーム81、82、83と、を有している。
The
シフトドラム16は、モータMの回転駆動力で、回転軸Xc回りに回転する円柱状の基部160を有している。この基部160の外周には、シフトフォーク61、62、63と同数のカム溝161、162、163が設けられている。
The
カム溝161、162、163は、基部160の外周を、回転軸Xcを中心とする周方向に沿って設けられており、カム溝161、162、163の各々には、シフトアーム81、82、83の一端に設けた係合ピン85が係合している。シフトアーム81、82、83の他端は、前記したシフトロッド71、72、73に連結されている。
The
カム溝161、162、163各々は、回転軸Xcを中心とする周方向における角度位置に応じて、回転軸Xc方向の位置が設定されている。そのため、カム溝161、162、163に係合ピン85を係合させたシフトアーム81、82、83の各々は、カム溝161、162、163内における係合ピン85の位置に応じて、回転軸Xc方向に変位するようになっている。
Each of the
したがって、モータMにより、シフトドラム16を回転軸Xc回りに回転させると、シフトアーム81、82、83の各々が、シフトドラム16の回転軸Xc回りの角度位置に応じて、回転軸Xc方向に変位する。
Therefore, when the
実施の形態では、カム溝161、162、163が、それぞれ1速、2速、3速の変速段に対応している。よって、例えば、カム溝161に係合ピン85を係合させたシフトアーム81が、回転軸Xc方向に変位すると、このシフトアーム81の変位に連動して、シフトロッド71が軸線X1方向に変位し、さらにシフトフォーク61が回転軸Xa方向に変位する。
In the embodiment, the
シフトフォーク61はスリーブ51の外周に係合しているため、シフトフォーク61の移動と共に、スリーブ51は回転軸Xa方向に移動する。そして、スリーブ51の移動方向に応じて、1速ギヤ21とスリーブ51の互いの対向面55、25に設けられたギヤ歯部26とスリーブ歯部56の嵌合および離脱を切り替えることで、入力軸2と1速ギヤ21との間での回転の伝達/非伝達が切り替えられる。
Since the
シフトドラム16には、シフトドラム16の回転角を検出する回転角センサRSが設置されている。また、シフトロッド71、72、73には、シフトロッド71、72、73のトルクを検出するトルクセンサTSが設置されている。回転角センサRSおよびトルクセンサTSの出力値は、後述する制御部90に入力される。
The
変速機10では、シフトロッド71、72、73の各々に、位置決め機構70が設けられている。図1の(b)に示すように、位置決め機構70は、合計3つの凹部70a、70b、70cが、軸線X1、X2、X3方向で直列に連なって形成されている。実施の形態では、合計3つの凹部70a、70b、70cのうちの何れかひとつに、スプリングSpで付勢されたボール75が弾発的に係合している。
In the
シフトロッド71の位置決め機構70の場合を例に挙げて説明すると、シフトロッド71が、ボール75を凹部70cに係合させた位置で保持されると、スリーブ51は、当該スリーブ51のスリーブ歯部56と1速ギヤ21の歯部26とを係合させた位置に保持される。すなわち、入力軸2に入力された回転が1速ギヤ21のギヤ比で変速されて出力軸3に伝達される位置(係合位置)で、スリーブ51が保持される。
The case of the
また、シフトロッド71が、ボール75を凹部70bに係合させた位置で保持されると、スリーブ51は、当該スリーブ51の歯部56と1速ギヤ21の歯部26とを離間させた位置に保持される。すなわち、入力軸2に入力された回転が1速ギヤ21を介して、出力軸3に伝達されない位置(中立位置)で、スリーブ51が保持される。
Further, when the
なお、実施の形態では、スリーブ51、52、53の一方側にのみ変速用のギヤが配置されているが、スリーブ51、52、53の他方側にもスリーブ歯部56を設けて、他の変速用のギヤを他方側に配置する構成としても良い。この場合には、ボール75を凹部70aに係合させた位置で、シフトロッド71、72、73を保持することで、スリーブ51、52、53のスリーブ歯部56を、他の変速用のギヤのギヤ歯部26に係合させた位置で保持することができるようになっている。
In the embodiment, the gear for shifting is arranged only on one side of the
図1の(a)に示すように、変速機10は制御部90を備えている。制御部90は、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)等のメモリを備えたCPU(Central Processing Unit)で構成する。制御部90は変速機10の各種動作の制御を行うが、実施の形態では、特に、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合の制御について説明する。制御部90の構成と動作の詳細については、後述する。なお、不図示であるが、制御部90には、車両のアクセルの開度、シフトレバーの位置およびブレーキの操作の有無を検出するセンサの検出値が入力される。制御部90は、それらのセンサの検出値に応じて変速段を切り替える。
As shown in FIG. 1A, the
以下、スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23の構成を具体的に説明する。ここでは、代表してスリーブ51と1速ギヤ21の構成を説明するが、1速ギヤ21の外周にギヤ比に応じたギヤ溝が形成されている以外は、他のスリーブ52、53および変速用のギヤ22、23も同様の構成である。
Hereinafter, the configuration of the
図2に示すように、スリーブ51と1速ギヤ21は、共に回転軸Xaを軸中心とし、一面が互いに対向するように配置された円板状の部材である。以下、単に「周方向」というときは、「回転軸Xaを中心とする周方向」を意味し、単に「径方向」というときは、「回転軸Xaの径方向」を意味する。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、スリーブ51は中央に貫通孔54が設けられている。スリーブ51の外周には、シフトフォーク61(図1の(a)参照)が係合する。スリーブ51の、1速ギヤ21との対向面55には、スリーブ歯部56が形成されている。スリーブ歯部56は、周方向に45°間隔で交互に配置されたスリーブ高歯561とスリーブ低歯562から構成される。すなわち、スリーブ歯部56においてそれぞれ4つのスリーブ高歯561とスリーブ低歯562が交互に配置される。
As shown in FIG. 3, the
スリーブ高歯561とスリーブ低歯562は、それぞれ略直方体であり、スリーブ51の貫通孔54の外縁に沿って配置されている。スリーブ高歯561とスリーブ低歯562は、スリーブ51の、1速ギヤ21との対向面55から回転軸Xa方向に1速ギヤ21に向かって突出する。スリーブ高歯561の回転軸Xa方向の突出長L1は、スリーブ低歯562の回転軸Xa方向の突出長L2よりも長くなっている。
The sleeve
スリーブ51の貫通孔54の内周には、円柱形状の4つの係合突起57が、90°間隔で設けられている。係合突起57は、貫通孔54の内周から内径側(回転軸Xa)側に突出する。
On the inner periphery of the through
図2に示すように、スリーブ51の貫通孔54にはカムリング41が挿入される。カムリング41の外径は、スリーブ51の貫通孔54の内径と略同じであるが、カムリング41の外周には、回転軸Xa方向に横切るカム溝45が形成されている。カム溝45は、回転軸Xa周りの周方向に90°間隔で、係合突起57と同数の4つが形成されている。カム溝45の径方向の深さは、係合突起57の突出長よりも僅かに長くなっている。このような構成によって、スリーブ51の貫通孔54にカムリング41を挿入すると、係合突起57がカム溝45に係合して、スリーブ51はカムリング41と一体的に回転する。
As shown in FIG. 2, the
図4に示すように、1速ギヤ21は中央に貫通孔24が設けられ、この貫通孔24に入力軸2が遊嵌されている。1速ギヤ21のスリーブ51との対向面25にはギヤ歯部26が設けられている。ギヤ歯部26は、周方向に45°間隔で交互に配置されたギヤ高歯261とギヤ低歯262、およびギヤ高歯261とギヤ低歯262の間の歯溝263から構成される。
As shown in FIG. 4, the
ギヤ高歯261とギヤ低歯262は、それぞれ略直方体である。歯溝263の周方向幅W1は、スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562の周方向最大幅W2よりも大きくなるように設定される。図示の例では、それぞれ4つのギヤ高歯261とギヤ低歯262が交互に配置される。図4に示すように、ギヤ高歯261とギヤ低歯262は、1速ギヤ21のスリーブ51との対向面25から回転軸Xa方向にスリーブ51に向かって突出する。ギヤ高歯261の回転軸Xa方向の突出長L3は、ギヤ低歯262の回転軸Xa方向の突出長L4よりも長い。
The gear
ギヤ高歯261およびギヤ低歯262の内径Di1は、スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562の内径Di2と一致する。すなわち、スリーブ歯部56とギヤ歯部26は、回転軸Xa方向から見た場合に、同一円周上に形成されている。
The inner diameter Di1 of the
以下、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合について、具体的に説明する。
図5は、スリーブ歯部56の移動とギヤ歯部26との嵌合を説明する図である。図5は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26を周方向に展開した図であり、回転軸Xa方向を紙面の上下方向に示し、周方向を紙面の左右方向に示している。実施の形態では、低速段から高速段への変速の際に、スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23がそれぞれ異なる回転数で回転している状態での、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合を説明する。図5は、一例として、2速から3速への変速の際の、スリーブ53と3速ギヤ23の嵌合を示している。
Hereinafter, the fitting of the
FIG. 5 is a diagram for explaining the movement of the
図5において、点線は嵌合前のスリーブ歯部56を示し、実線は嵌合後のスリーブ歯部56を示している。前記したように、スリーブ歯部56とギヤ歯部26は、回転軸Xa方向から見て同じ円周上に配置されている。そのため、回転軸Xaの径方向から見ると、嵌合前のスリーブ歯部56とギヤ歯部26は、回転軸Xa方向に所定距離離間して対向している。
In FIG. 5, the dotted line shows the
前記したように、スリーブ高歯561とスリーブ低歯562は略直方体である。スリーブ高歯561とスリーブ低歯562の、対向面55に接続する基端面と基端面に対向する先端面とを接続する4つの側面のうち、径方向に沿った面を径方向側面という。図5では、スリーブ高歯561の径方向側面561aと先端面561bを示している。同様に、略直方体のギヤ高歯261とギヤ低歯262の、対向面25に接続する基端面と基端面に対向する先端面とを接続する4つの側面のうち、径方向に沿った面を径方向側面という。図5では、ギヤ高歯261の径方向側面261aと、ギヤ低歯262の先端面262bを示している。
As described above, the sleeve
スリーブ53が、駆動機構15によって回転軸Xa方向に3速ギヤ23に向かって駆動されると、スリーブ歯部56がギヤ歯部26に近づいて嵌合する。スリーブ53が回転軸Xa方向に3速ギヤ23から離れるように駆動されると、スリーブ歯部56はギヤ歯部26から離脱する。
When the
より具体的には、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合とは、スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562が、ギヤ歯部26のギヤ高歯261とギヤ低歯262の間の歯溝263にそれぞれ突入し、かつスリーブ高歯561またはスリーブ低歯562の径方向一側面が、ギヤ高歯261またはギヤ低歯262の径方向一側面に接触した状態を意味する。
More specifically, the engagement between the
図5は、一例として、スリーブ高歯561の径方向一側面561aをギヤ高歯261の径方向一側面261aに接触させた状態の嵌合(以下、単に「スリーブ高歯561とギヤ高歯261の嵌合」という)を図示している。スリーブ高歯561と、ギヤ高歯261およびギヤ低歯262との関係をわかりやすくするために、図5では、スリーブ低歯562は図示を省略している。なお、スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562と、ギヤ高歯261およびギヤ低歯262の嵌合の組み合わせは、変速の態様に応じて適宜変更可能である。
FIG. 5 shows, as an example, fitting in a state in which one
ギヤ歯部26とスリーブ歯部56が嵌合する前は、スリーブ53と3速ギヤ23とは異なる回転数で回転している。そのため、嵌合前のスリーブ高歯561はギヤ高歯261に対して相対速度Vcで周方向に移動している状態である。図5では、紙面の左から右を、スリーブ高歯561の相対移動の方向としている。したがって、紙面左側が相対移動方向の上流側であり、紙面右側が相対移動方向の下流側である。
Before the
スリーブ高歯561がギヤ高歯261に対して周方向に相対移動していることによって、嵌合の際、スリーブ高歯561が歯溝263に垂直に入ることはできない。図5において一点鎖線の矢印Rで示すように、スリーブ高歯561は、ギヤ高歯261に対して所定の位相角差を有した位置から回転軸Xa方向の移動を開始して、斜めに歯溝263に突入する必要がある。スリーブ高歯561が歯溝263に斜めに突入することができるように、前記したように歯溝263の周方向幅は、スリーブ高歯561の周方向幅よりも大きく設定されている。歯溝263に入ったスリーブ高歯561の、相対移動方向下流側の径方向一側面561aが、ギヤ高歯261の相対移動方向上流側の径方向一側面261aに接触することで、スリーブ53と3速ギヤ23が一体的に回転するようになる。
Since the sleeve
スリーブ高歯561とギヤ高歯261の接触による磨耗を低減するためには、スリーブ高歯561とギヤ高歯261の径方向一側面561a、261aの接触部分の回転軸Xa方向の長さが、一定長(最低嵌合長)MFL以上あることが望ましい。スリーブ高歯561は、この最低嵌合長MFLを確保するためには、少なくとも、嵌合前のスリーブ高歯561とギヤ高歯261の離間距離と最低嵌合長MFLを合わせた距離D1を、回転軸Xa方向に移動する必要がある。
In order to reduce wear due to the contact between the sleeve
また、スリーブ高歯561が嵌合目標のギヤ高歯261に向かって移動する際に、嵌合目標のギヤ高歯261に隣接するギヤ低歯262に衝突しないように制御する必要がある。
図6は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突を示す図である。図6に示すように、スリーブ高歯561がギヤ低歯262に衝突すると、スリーブ高歯561の回転軸Xa方向の移動が停止してしまう。スリーブ高歯561は周方向に相対的に移動しているため、スリーブ低歯262とずれれば、回転軸Xa方向の移動が再開するが、移動速度は低減してしまう。これによって、スリーブ高歯561がギヤ高歯261と嵌合するまでに、スリーブ高歯561が回転軸Xa方向の距離D1の移動を完了できない可能性がある。この場合は、磨耗を低減するための最低嵌合長MFLが確保できない。
Further, when the sleeve
FIG. 6 is a diagram illustrating a collision between the
スリーブ高歯561が、隣接するギヤ低歯262との衝突しないように回転軸Xa方向の距離D1を移動するためには、スリーブ高歯561は嵌合の際に、以下のような軌跡(目標軌跡)を取ることが望ましい。
・嵌合開始位置から隣接するギヤ低歯262の通過位置までの区間(区間A)において、距離D1のうち、ギヤ低歯262の先端面262b近傍までの距離d2を移動する。
・ギヤ低歯262の通過位置から嵌合完了位置までの区間(区間B)において、残りの距離d3(D1−d2)を移動する。
In order to move the distance D1 in the direction of the rotation axis Xa so that the sleeve
In the section (section A) from the fitting start position to the passing position of the adjacent gear
In the section (section B) from the passing position of the gear
図5に、この目標軌跡Rを一点鎖線の矢印で示している。目標軌跡Rは、スリーブ高歯561およびスリーブ低歯562と、ギヤ高歯261およびギヤ低歯262の嵌合の組み合わせによって、それぞれ異なったものとなる。
In FIG. 5, this target locus R is indicated by a one-dot chain line arrow. The target trajectory R differs depending on the combination of the sleeve
制御部90は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の位相角差を参照して、スリーブ歯部56が目標軌跡Rに沿って移動するように、スリーブ53に付与する駆動力の制御を行う。ただし、スリーブ53と3速ギヤ23はそれぞれ高速回転しているため、位相角差の検出値、モータMの出力値、スリーブ歯部56やギヤ歯部26の寸法等の微妙な誤差によって、スリーブ歯部56の実際の軌跡は目標軌跡Rと異なってくる可能性がある。図6に示すように、実際の軌跡(二点鎖線の矢印)と目標軌跡R(一点鎖線の矢印)がずれると、例えば、スリーブ高歯561の先端面561bがギヤ低歯262の先端面262bに衝突する可能性がある。制御部90は、このような目標軌跡Rと実際の軌跡のずれによって生じる衝突を予め想定して、駆動力の補正を行う。
The
以下、制御部90の構成と動作の詳細を説明する。
図7は、制御部90の構成を示すブロック図である。
制御部90は、入力部91、位相角差検出部92、目標軌跡決定部93、衝突検出部94、移動検出部95、駆動制御部96、出力部97および記憶部98を備える。記憶部98には、各部の処理において必要な情報が記憶される。接続線は図示省略しているが、制御部90の各部は、特に記載がなくとも原則的にその処理結果を一旦記憶部98に記憶させ、必要なデータや処理対象を記憶部98から読み出すものとする。
Hereinafter, the configuration and operation of the
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the
The
入力部91は、変速用のギヤ21、22、23とスリーブ51、52、53のそれぞれに設置された位相角センサPSと、シフトドラム16に設置された回転角センサRSおよびシフトロッド71、72、73のトルクセンサTSの出力値が入力される。
The
位相角差検出部92は、入力部91に入力される位相角センサPSの出力値を用いて、嵌合を行うスリーブ51、52、53のスリーブ歯部56(スリーブ高歯561またはスリーブ低歯562)と、ギヤ歯部26(ギヤ高歯261またはギヤ低歯262)の位相角差を検出する。
The phase angle
衝突検出部94は、シフトロッド71、72、73のトルクセンサTSの出力値に基づいて、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突を検出する。シフトロッド71、72、73は、シフトフォーク61、62、63を介してスリーブ51、52、53に連結されている。そのため、スリーブ歯部56とギヤ歯部26が衝突すると、シフトロッド71、72、73のトルクセンサTSの出力値に変動が起きる。衝突検出部94は、嵌合を行うスリーブ51、52、53が連結されたシフトロッド71、72、73のトルクセンサTSの出力値を取得し、出力値の変動を閾値と比較することで、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突を検出する。衝突を検出するための閾値は、予め決定され、記憶部98に記憶されている。
The
移動検出部95は、シフトドラム16の回転角センサRSの出力値に基づいて、スリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動を検出する。シフトドラム16が回転することにより、シフトアーム81、82、83、シフトロッド71、72、73およびシフトフォーク61、62、63を介してスリーブ51、52、53が駆動される。したがって、シフトドラム16の回転角とスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動距離は対応している。移動検出部95は、シフトドラム16の回転センサの出力値を取得して、シフトドラム16の回転角の変化量からスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動を検出する。シフトドラム16の回転角の変化量とスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動距離の対応式は、予め決定され記憶部98に記憶されている。
The
目標軌跡決定部93は、位相角差検出部92が検出したスリーブ歯部56とギヤ歯部26の位相角差に基づいて、目標軌跡を決定する。目標軌跡は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の位相角差に応じた、スリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動を示す情報である。目標軌跡には、衝突予測区間の情報が含まれる。衝突予測区間とは、目標軌跡と実際の軌跡のずれによって、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が発生する可能性が高い区間である。
The target
駆動制御部96は、目標軌跡決定部93が決定した目標軌跡に基づいて、スリーブ51、52、53に付与する駆動力を決定する。駆動制御部96は、決定した駆動力を含む指令を生成して、出力部97を介してスリーブ51、52、53の駆動機構15のモータMに出力する。モータMが指令に従って駆動力をスリーブ51、52、53に付与して、スリーブ51、52、53を駆動させる。
The
駆動制御部96は、衝突予測区間においては、スリーブ51、52、53に付与する駆動力を増加させる補正を行う。前記したように、スリーブ歯部56が嵌合前にギヤ歯部26に衝突するとスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動速度が低減する。そこで、スリーブ歯部56が衝突の可能性の高い衝突予測区間を通過する際には、予め駆動力を増加させて移動速度を速めておく。これによって、ギヤ歯部26との衝突によってスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動が一時的に停止したとしても、移動再開後に移動速度をすみやかに回復することができる。
The
駆動制御部96は、衝突検出部94の検出結果を参照して、衝突予測区間においてスリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が検出されなかった場合に、スリーブ51、52、53に付与する駆動力を減少させる。
The
スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が無かった場合には、駆動力の増加によって移動速度は速まったままとなるため、スリーブ歯部56が、目標軌跡よりも回転軸Xa方向に進みすぎてしまい、ギヤ歯部26の歯溝263に突き当たる可能性がある。そこで、スリーブ歯部56が衝突予測区間を通過した後は、駆動力を減少させて、歯溝263への突き当たりを防止する。
When there is no collision between the
駆動制御部96は移動検出部95の検出結果を参照し、スリーブ歯部56がギヤ歯部26と嵌合する前に、目標軌跡が示す回転軸Xa方向の移動距離(図5のd3)の移動を完了したときは、スリーブ51、52、53の回転軸Xa方向の移動を終了させる。
The
以下、制御部90の動作の具体例を、フローチャートを用いて説明する。
図8は、制御部90の動作を説明するフローチャートである。
図9は、目標軌跡の決定処理の一例を説明する図である。
図10から図13は、嵌合処理におけるスリーブ歯部56とギヤ歯部26の状態を示す図であり、図10は嵌合開始時、図11は衝突予測区間の通過時、図12は衝突予測区間の通過後、図13は嵌合完了時の状態をそれぞれ示している。
Hereinafter, a specific example of the operation of the
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of target locus determination processing.
FIGS. 10 to 13 are views showing the state of the
動作例では、図6に示した2速から3速への変速の際のスリーブ53のスリーブ歯部56(スリーブ高歯561)と、3速ギヤ23のギヤ歯部26(ギヤ高歯261)との嵌合処理を説明する。なお、スリーブ53と1速ギヤ21、スリーブ53と2速ギヤ22の嵌合も、基本的に同様の処理を行う。
In the operation example, the sleeve tooth portion 56 (sleeve high tooth 561) of the
図8に示すように、位相角差検出部92は、入力部91に入力されたスリーブ53の位相角センサPSと、3速ギヤ23の位相角センサPSの出力値を取得して、嵌合対象となるスリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差を検出する(ステップS01)。位相角差検出部92は、入力部91に位相角センサPSの出力値が入力されるごとに、位相角差の検出を行う。位相角差検出部92が検出した位相角差は、駆動制御部96に入力される。
As shown in FIG. 8, the phase angle
目標軌跡決定部93は、位相角差検出部92が検出したスリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差に基づいて、目標軌跡を決定する(ステップS02)。
目標軌跡の一例は、図5の一点鎖線の矢印で示しているが、目標軌跡Rは、嵌合目標のギヤ高歯261の頂点を基準(位相角差=0°)として、スリーブ高歯561が回転軸Xa方向の移動を開始する位置(以降、「嵌合開始位置」という)と、回転軸Xa方向の移動を完了する位置(以降、「嵌合完了位置」という)を、それぞれ基準との位相角差(Δθstart、Δθend)で示している。目標軌跡Rは、また、嵌合開始位置(Δθstart)から嵌合完了位置(Δθend)までの位相角差の変動に応じた回転軸Xa方向の移動距離を示している。図示はしていないが、目標軌跡Rには、回転軸Xa方向の移動速度の情報も含む。
なお、図5では、スリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差を、スリーブ高歯561の周方向の相対移動方向上流側に位置する径方向一側面561aと、ギヤ高歯261の頂点との位相角差として示しているが、これに限られず、位相角差の基準とする位置は適宜変更可能である。
The target
An example of the target trajectory is indicated by a one-dot chain line arrow in FIG. 5, but the target trajectory R is based on the apex of the gear
In FIG. 5, the phase angle difference between the sleeve
以上のような目標軌跡を決定するための処理の一例を、図9に示している。目標軌跡決定部93は、まず、位相角差検出部92が検出したスリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差から、スリーブ高歯561のギヤ高歯261に対する周方向の相対速度Vcを算出する。具体的には、目標軌跡決定部93は、位相角差検出部92から、時間的に連続した二点(時刻t1、時刻t2)のスリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差(ΔD1、ΔD2)を取得し、以下の式(1)を用いて相対速度(Vc)を算出する。
Vc=(ΔD2−ΔD1)/(t2−t1) ・・・(1)
An example of the process for determining the target locus as described above is shown in FIG. First, the target
Vc = (ΔD2-ΔD1) / (t2-t1) (1)
前記したように、スリーブ高歯561は、嵌合開始位置(Δθstart)から嵌合完了位置(Δθend)までに回転軸Xa方向に距離D1を移動するが、その移動は、以下の二つに分けられる。
・嵌合開始位置(Δθstart)から隣接するギヤ低歯262の通過位置(Δθpass)までの区間Aの、距離d2の移動
・ギヤ低歯262の通過位置(Δθpass)から嵌合完了位置(Δθend)までの区間(区間B)の、距離d3の移動
As described above, the sleeve
The movement of the distance d2 in the section A from the fitting start position (Δθstart) to the passing position (Δθpass) of the adjacent gear
ギヤ低歯262の通過位置(Δθpass)と嵌合完了位置(Δθend)は、スリーブ高歯561、ギヤ低歯262およびギヤ高歯261の寸法により定まる固定値であり、記憶部98に記憶されている。目標軌跡決定部93は、スリーブ高歯561が、区間Bを周方向の相対速度Vcで移動するのにかかる時間Tbを、以下の式(2)により算出する。
Tb=(Δθpass−Δθstart)/Vc ・・・(2)
The passing position (Δθpass) and the fitting completion position (Δθend) of the gear
Tb = (Δθpass−Δθstart) / Vc (2)
目標軌跡決定部93は、スリーブ高歯561が、区間Bの回転軸Xa方向の移動距離d3を、時間Tbで移動するために必要な回転軸Xa方向の移動速度Vrを、以下の式(3)により算出する。
Vr=d3/Tb ・・・(3)
The target
Vr = d3 / Tb (3)
目標軌跡決定部93は、算出したスリーブ高歯561の回転軸Xa方向の移動速度Vrを用いて、区間Aの距離d2の移動にかかる時間Taを算出する。ここで、スリーブ高歯561の移動速度Vrが一定の場合は、距離d2を移動速度Vrで割ることにより時間Taが算出できるが(Ta=d2/Vr)、スリーブ53が駆動力を付与してから設定速度に達するまでの待機時間がある場合は、待機時間を含めた計算式を適宜設定する。
The target
目標軌跡決定部93は、時間Taと相対速度Vcを用いて、以下の関係式(5)により、嵌合開始位置Δθstartを決定する。
Δθstart−Δθpass=Ta*Vc ・・・(5)
The target
Δθstart−Δθpass = Ta * Vc (5)
目標軌跡決定部93は、以上の処理により、嵌合開始位置(Δθstart)から嵌合完了位置(Δθend)までの回転軸Xa方向の移動距離と移動速度の情報を含んだ目標軌跡を決定する。駆動制御部96は、さらに、目標軌跡に衝突予測区間の情報を含める。衝突予測区間の情報は、嵌合開始位置および嵌合完了位置と同様に、基準となるギヤ高歯261の頂点との位相角差で示す。
The target
衝突予測区間は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の寸法等に応じて適宜決定することができるが、例えば、図9に示すように、隣接するギヤ低歯262の先端面262bの頂点(Δθtop)から嵌合目標のギヤ高歯261側の端部(Δθpass)の区間Cとすることができる。スリーブ高歯561がこの衝突予測区間Cを通過するときにギヤ低歯262の先端面262bに近づくので、スリーブ高歯561とギヤ低歯262の衝突の可能性が高くなる。
The collision prediction section can be appropriately determined according to the dimensions of the
なお、スリーブ高歯561とギヤ低歯262の衝突は、スリーブ高歯561の実際の移動軌跡が、目標軌跡とずれることによって発生するため、ずれを考慮して、衝突予測区間はΔθtop〜Δθpassまでの区間Cよりも広い区間としても良い。
Note that the collision between the sleeve
目標軌跡決定部93は、以上の処理により決定した目標軌跡を、駆動制御部96に入力する。
The target
図8に示すように、駆動制御部96は、目標軌跡決定部93が入力した目標軌跡に基づいて、スリーブ53へ付与する駆動力Faを決定する(ステップS03)。
目標軌跡に示された回転軸Xa方向の移動速度を実現するのに必要な駆動力を決定する。駆動力の算出式は、予め決定して記憶部98に記憶させる。
As shown in FIG. 8, the
A driving force necessary to realize the moving speed in the direction of the rotation axis Xa indicated in the target locus is determined. The calculation formula for the driving force is determined in advance and stored in the
駆動制御部96は、位相角差検出部92の検出結果を参照し、スリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差が嵌合開始位置(Δθstart)になったところで、スリーブ53に駆動力Faを付与する(ステップS04)。具体的には、駆動制御部96は、スリーブ53に駆動力Faを付与する指令を、出力部97を介して、駆動機構15のモータMに出力する。
The
図10に示すように、モータMが指令に従ってスリーブ53に駆動力Faを付与することで、スリーブ高歯561は、嵌合目標のギヤ高歯261に向かって回転軸Xa方向の移動を開始する。
As shown in FIG. 10, when the motor M applies a driving force Fa to the
スリーブ53が回転軸Xa方向に移動する間、駆動制御部96は、位相角差検出部92、衝突検出部94および移動検出部95の検出結果を参照する。
While the
図8に示すように、駆動制御部96は、位相角差検出部92の検出結果を参照して、スリーブ高歯561が衝突予測区間に入ると(ステップS05:Yes)、駆動力Faを増加させる補正を行う(ステップS06)。
As illustrated in FIG. 8, the
駆動力の増加量Fbは固定値としても良いが、回転軸Xa方向の移動速度が速くなるほど駆動力の増加量Fbを大きくしても良い。駆動力の増加量Fbを可変とする場合は、例えば、回転軸Xa方向の移動速度と衝突による移動速度の低減量の対応を予め試験等を行って測定し、回転軸Xa方向の移動速度と増加量の対応テーブルを作成して、記憶部98に記憶させる。駆動制御部96は、対応テーブルを参照して、目標軌跡が示す回転軸Xa方向の移動速度に対応する駆動力の増加量Fbを取得する。
The increase amount Fb of the driving force may be a fixed value, but the increase amount Fb of the driving force may be increased as the moving speed in the direction of the rotation axis Xa increases. When the increase amount Fb of the driving force is variable, for example, the correspondence between the movement speed in the direction of the rotation axis Xa and the reduction amount of the movement speed due to the collision is measured by performing a test or the like in advance, and the movement speed in the direction of the rotation axis Xa An increase amount correspondence table is created and stored in the
駆動制御部96は、スリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差がΔθtopになったところで、すなわち、スリーブ高歯561が衝突予測区間Cに入ると、スリーブ53に駆動力Fa+Fbを付与する指令を、出力部97を介してシフトドラム16のモータMに出力する。図11に示すように、スリーブ高歯561は駆動力Fa+Fbを付与されて、衝突予測区間を移動する。
The
図8に示すように、駆動力をFa+Fbに増加させた後、衝突検出部94がスリーブ高歯561とギヤ低歯262の衝突を検出することなく(ステップS07:No)、衝突予測区間を出た場合は(ステップ08:Yes)、駆動制御部96は駆動力を減少させる補正を行う(ステップS09)。
As shown in FIG. 8, after the driving force is increased to Fa + Fb, the
駆動制御部96は、例えば、元の駆動力Faからさらに増加量Fbを差し引いた駆動力Fa−Fbを、補正後の駆動力としても良い。あるいは、駆動力の減少量についても、予め試験等を行って回転軸Xa方向の移動速度との対応テーブルを作成しても良い。ここでは、駆動力をFa+FbからFa−Fbに補正する例を説明する。
For example, the
駆動制御部96は、位相角差検出部92の検出結果を参照して、スリーブ高歯561とギヤ高歯261の位相角差がΔθpassになったところで、スリーブ53に駆動力Fa−Fbを付与する指令を、出力部97を介してモータMに出力する。図12に示すように、スリーブ高歯561は駆動力Fa−Fbを付与されて、さらに移動し、ギヤ歯部26の歯溝263に入る。
The
図8に示すように、駆動力をFa+Fbに増加させた後、衝突検出部94がスリーブ高歯561とギヤ低歯262の衝突を検出した場合(ステップS07:Yes)は、駆動制御部96は駆動力を減少させる補正は行わずに、ステップS10に進む。
As shown in FIG. 8, after the driving force is increased to Fa + Fb, when the
駆動制御部96は、移動検出部95の検出結果を参照し、スリーブ高歯561が回転軸Xa方向の距離D1の移動を完了すると(ステップS10:Yes)、モータMにスリーブ53への駆動力の付与を終了させる指令を出力する(ステップS11)。
The
前記したようにスリーブ高歯561の目標軌跡と実際の移動軌跡にはズレが生じる可能性があるため、スリーブ高歯561がギヤ高歯261と嵌合する前、すなわち両者の位相角差がΔθendになる前に、スリーブ高歯561が回転軸方向の距離D1の移動を完了することもある。よって、スリーブ高歯561が回転軸Xa方向の距離D1の移動を完了したところで、スリーブ53への駆動力の付与を終了することで、スリーブ高歯561がギヤ歯部26の歯溝263の突き当たることを防止する。
As described above, there is a possibility that the target locus of the sleeve
図13に示すように、スリーブ高歯561は、駆動力の付与の終了によって、回転軸方向の移動を停止した後、ギヤ高歯261に対する周方向の相対移動によって、嵌合完了位置(Δθend)まで移動する。スリーブ高歯561の径方向一側面561aがギヤ高歯261の径方向一側面261aに接触することによって、嵌合が完了する。
As shown in FIG. 13, the sleeve
以上のように、実施の形態ではスリーブ高歯561とギヤ高歯261の嵌合処理について説明したが、スリーブ高歯561をギヤ低歯262に嵌合させる場合またはスリーブ低歯562をギヤ高歯261に嵌合させる場合でも同様に嵌合処理を行うことができる。すなわち、それぞれ嵌合パターンに応じて目標軌跡を決定し、衝突予測区間に応じた駆動力の調整を行って、最低嵌合長MFLを確保するように嵌合の制御を行うことができる。
As described above, in the embodiment, the fitting process between the sleeve
以上の通り、実施の形態の変速機10は、
(1)入力軸2(回転軸)と一体に回転し、カム溝45を備えたカムリング41、42、43と、
カムリング41、42、43に隣接する入力軸2の回転軸Xa上の位置で回転可能に支持され、回転軸Xaを中心とする周方向に配置されたギヤ歯部26を備えた変速用のギヤ21、22、23(ギヤ)と、
カムリング41、42、43のカム溝45に係合する係合突起と、ギヤ歯部26と嵌合可能なスリーブ歯部56とを備えたスリーブ51、52、53と、
スリーブ51、52、53を回転軸Xa方向に移動させる駆動力を付与して、スリーブ歯部56のギヤ歯部26への嵌合及び離脱を切り替えるスリーブ51、52、53の駆動機構15と、
スリーブ歯部56とギヤ歯部26の位相角差を検出する位相角差検出部92と、
スリーブ歯部56とギヤ歯部26の位相角差に基づいて、スリーブ歯部56をギヤ歯部26に嵌合させる際のスリーブ歯部56の目標軌跡Rを決定する目標軌跡決定部93と、
目標軌跡Rに基づいて、駆動機構15がスリーブ51、52、53に付与する駆動力Faを制御する駆動制御部96と、を有し、
駆動制御部96は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が予測される衝突予測区間Cにおいて、スリーブ51、52、53に付与する駆動力Faを増加する補正を行う構成とした。
As described above, the
(1) Cam rings 41, 42, 43 that rotate integrally with the input shaft 2 (rotating shaft) and have
A gear for shifting, which is supported rotatably at a position on the rotation axis Xa of the
A
A phase
A target
A
The
駆動制御部96は、スリーブ歯部56の目標軌跡Rに従ってスリーブ51、52、53を駆動させるが、スリーブ51、52、53と変速用のギヤ21、22、23は高速回転をしているため、実際の軌跡には目標軌跡Rとのズレが生じて、スリーブ歯部56がギヤ歯部26と嵌合する前にギヤ歯部26と衝突し、スリーブ51、52、53の移動速度が低減するおそれがある。そのようなスリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が予測される衝突予測区間Cにおいて、スリーブ51、52、53に付与する駆動力を増加させることで、ギヤ歯部26との衝突によってスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動が一時的に停止したとしても、移動再開後に移動速度をすみやかに回復することができる。これによって、スリーブ歯部56を、最低嵌合長MFLを確保するための距離D1を移動させやすくなるため、スリーブ歯部56およびギヤ歯部26の磨耗を低減し耐久性を向上させることができる。
The
(2)駆動制御部96は、衝突予測区間Cにおけるスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動速度に基づいて、駆動力の増加量Fbを決定する。
(2) The
衝突予測区間Cにおけるスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動速度が速くなるほど、スリーブ歯部56がギヤ歯部26に衝突した後の移動速度の低下も大きくなる。駆動制御部96が、スリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動速度に基づいて駆動量の増加量Fbを決定することで、衝突によるスリーブ歯部56の移動速度の低下を低減して、スリーブ歯部56をギヤ歯部26との嵌合に必要な距離D1を移動させやすくすることができる。
As the moving speed of the
(3)スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突を検出する衝突検出部94をさらに備え、
駆動制御部96は、衝突予測区間Cにおいてスリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突が検出されなかった場合に、駆動力Faを減少させる。
(3) It further includes a
When the collision between the
スリーブ歯部56が前記ギヤ歯部26に衝突することなく、衝突予測区間Cを通過することもある。その場合に、スリーブ51、52、53に付与する駆動力Faを増加させたままだと、スリーブ51、52、53が変速用のギヤ21、22、23の歯溝263に勢い良く突き当たり、異音が発生したりスリーブ歯部56が磨耗する可能性がある。そこで、スリーブ歯部56と前記ギヤ歯部26の衝突を検出しないまま衝突予測区間Cを通過した場合は、駆動力をFa−Fbに減少させることで、スリーブ歯部56が変速用のギヤ21、22、23の歯溝263に突き当たる可能性を低減することができる。
The
(4)スリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動を検出する移動検出部95を備え、
スリーブ歯部56がギヤ歯部26と嵌合する前にスリーブ歯部56がギヤ歯部26との嵌合に必要とされる距離D1を移動したとき、駆動制御部96は、スリーブ51、52、53への駆動力の付与を終了する。
(4) provided with a
When the
スリーブ歯部56がギヤ歯部26と嵌合する前に、スリーブ歯部56がギヤ歯部26との嵌合に必要とされる距離D1を移動することもある。そのような場合にスリーブ51、52、53に付与する駆動力を増加させたままにすると、スリーブ歯部56が変速用のギヤ21、22、23の歯溝263に勢い良く突き当たり、異音が発生したりスリーブ歯部56が磨耗する可能性がある。そこで、スリーブ歯部56が距離D1の移動を完了した場合には、スリーブ51、52、53への駆動力の付与を終了することで、スリーブ歯部56が変速用のギヤ21、22、23の歯溝263に突き当たる可能性を低減することができる。
Before the
(5)スリーブ歯部56は、複数のスリーブ高歯561とスリーブ低歯562(スリーブ歯)がスリーブ51、52、53の周方向に間隔を空けて配置されて構成されたものであり、
ギヤ歯部26は、回転軸Xa方向の高さが異なるギヤ高歯261とギヤ低歯262が、ギヤの周方向に間隔を空けて交互に配置されて構成されたものであり、
目標軌跡は、スリーブ高歯561(スリーブ歯)がギヤ低歯262の近傍を通過してギヤ高歯261に嵌合する移動を示す軌跡であり、
衝突予測区間は、ギヤ低歯262の、頂点から嵌合目標のギヤ高歯261側の端部を含む区間であり、
駆動制御部96は、スリーブ高歯561(スリーブ歯)が衝突予測区間を通過する際に、スリーブ51、52、53に付与する駆動力を増加させる補正を行う
(5) The
The
The target locus is a locus indicating the movement of the sleeve high teeth 561 (sleeve teeth) passing through the vicinity of the gear
The collision prediction section is a section including the end of the gear
The
ギヤ歯部26は、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の嵌合性を上げるために、ギヤ高歯261とギヤ低歯262を交互に配置している。そのため、スリーブ高歯561は隣接するギヤ低歯262の近傍を通過してギヤ高歯261に嵌合する。この場合、スリーブ高歯561がギヤ低歯262の頂点からギヤ高歯261側の端部の近傍を通過する区間が、スリーブ歯部56とギヤ歯部26の衝突の可能性が高くなる。この区間においてスリーブ51、52、53の駆動力を増加させることで、衝突によるスリーブ歯部56の回転軸Xa方向の移動速度の低下を低減し、スリーブ歯部56をギヤ歯部26との嵌合に必要な距離D1まで移動させることができる。
In the
10 変速機
11 駆動源
12 メインクラッチ
15 駆動機構
16 シフトドラム
160 基部
161、162、163 カム溝
2 入力軸(回転軸)
21 1速ギヤ
22 2速ギヤ
23 3速ギヤ
25 対向面
26 ギヤ歯部 261 ギヤ高歯
262 ギヤ低歯
263 歯溝
3 出力軸
31 第1伝達ギヤ
32 第2伝達ギヤ
33 第3伝達ギヤ
35 ファイナルギヤ
36 差動装置
37 駆動輪
41、42、43 カムリング
45 カム溝
51、52、53 スリーブ
55 対向面
57 係合突起
56 スリーブ歯部
561 スリーブ高歯
562 スリーブ低歯
61、62、63 シフトフォーク
70 位置決め機構
70a、70b、70c 凹部
71、72、73 シフトロッド
75 ボール
81、82、83 シフトアーム
85 係合ピン
90 制御部
91 入力部
92 位相角差検出部
93 目標軌跡決定部
94 衝突検出部
95 移動検出部
96 駆動制御部
97 出力部
98 記憶部
PS 位相角センサPS
RS 回転角センサRS
TS トルクセンサTS
M モータ
Sp スプリング
R 目標軌跡
Xa 回転軸
Xc 回転軸
DESCRIPTION OF
21 First-
RS rotation angle sensor RS
TS Torque sensor TS
M Motor Sp Spring R Target locus Xa Rotating shaft Xc Rotating shaft
Claims (5)
前記カムリングに隣接する前記回転軸上の位置で回転可能に支持され、前記回転軸を中心とする周方向に配置されたギヤ歯部を備えたギヤと、
前記カムリングの前記カム溝に係合する係合突起と、前記ギヤ歯部と嵌合可能なスリーブ歯部とを備えたスリーブと、
前記スリーブを回転軸方向に移動させる駆動力を付与して、前記スリーブ歯部の前記ギヤ歯部への嵌合及び離脱を切り替えるスリーブの駆動機構と、
前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の位相角差を検出する位相角差検出部と、
前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の位相角差に基づいて、前記スリーブ歯部を前記ギヤ歯部に嵌合させる際の前記スリーブ歯部の目標軌跡を決定する目標軌跡決定部と、
前記目標軌跡に基づいて、前記駆動機構が前記スリーブに付与する駆動力を制御する駆動制御部と、を有し、
前記駆動制御部は、前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の衝突が予測される衝突予測区間において、前記スリーブに付与する駆動力を増加する補正を行うことを特徴とする、変速機。 A cam ring that rotates integrally with the rotary shaft and has a cam groove;
A gear having a gear tooth portion that is rotatably supported at a position on the rotating shaft adjacent to the cam ring and is arranged in a circumferential direction around the rotating shaft;
A sleeve provided with an engagement protrusion that engages with the cam groove of the cam ring, and a sleeve tooth portion that can be fitted to the gear tooth portion;
A drive mechanism for the sleeve that applies a driving force to move the sleeve in the direction of the rotation axis, and switches fitting and disengagement of the sleeve tooth portion with the gear tooth portion;
A phase angle difference detector for detecting a phase angle difference between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion;
A target locus determination unit for determining a target locus of the sleeve tooth portion when the sleeve tooth portion is fitted to the gear tooth portion based on a phase angle difference between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion;
A drive control unit that controls a drive force applied to the sleeve by the drive mechanism based on the target locus,
The transmission according to claim 1, wherein the drive control unit performs correction to increase a driving force applied to the sleeve in a collision prediction section in which a collision between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion is predicted.
前記駆動制御部は、前記衝突予測区間において前記スリーブ歯部と前記ギヤ歯部の衝突が検出されなかった場合に、前記駆動力を減少させる補正を行うことを特徴とする請求項1または2記載の変速機。 A collision detector for detecting a collision between the sleeve teeth and the gear teeth;
3. The drive control unit according to claim 1 or 2, wherein when the collision between the sleeve tooth portion and the gear tooth portion is not detected in the collision prediction section, the drive control unit performs correction to reduce the driving force. Gearbox.
前記スリーブ歯部が前記ギヤ歯部と嵌合する前に前記スリーブが前記ギヤ歯部との嵌合に必要とされる距離を移動したとき、前記駆動制御部は、前記スリーブへの駆動力の付与を終了することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の変速機。 A movement detecting unit for detecting movement of the sleeve tooth portion in the rotation axis direction;
When the sleeve moves a distance required for fitting with the gear tooth portion before the sleeve tooth portion is engaged with the gear tooth portion, the drive control unit is configured to reduce the driving force applied to the sleeve. The transmission according to any one of claims 1 to 3, wherein the application is terminated.
前記ギヤ歯部は、回転軸方向の高さが異なるギヤ高歯とギヤ低歯が、前記ギヤの周方向に間隔を空けて交互に配置されて構成されたものであり、
前記目標軌跡は、前記スリーブ歯が前記ギヤ低歯の近傍を通過して前記ギヤ高歯に嵌合する移動を示す軌跡であり、
前記衝突予測区間は、前記ギヤ低歯の頂点から嵌合目標のギヤ高歯側の端部を含む区間であり、
前記駆動制御部は、前記スリーブ歯が前記衝突予測区間を通過する際に、前記スリーブに付与する駆動力を増加させる補正を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の変速機。 The sleeve tooth portion is constituted by a plurality of sleeve teeth arranged at intervals in the circumferential direction of the sleeve,
The gear tooth portion is configured by alternately arranging gear high teeth and gear low teeth having different heights in the rotation axis direction at intervals in the circumferential direction of the gear,
The target locus is a locus indicating a movement in which the sleeve tooth passes through the vicinity of the gear low tooth and is fitted to the gear high tooth,
The collision prediction section is a section including an end portion on the gear high gear side of the fitting target from the top of the gear low tooth,
The said drive control part performs the correction | amendment which increases the drive force given to the said sleeve, when the said sleeve tooth | gear passes the said collision prediction area, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Gearbox.
Priority Applications (1)
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JP2017138545A JP2019019891A (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | transmission |
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-
2017
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