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)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017138545A JP2019019891A (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | transmission |
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|---|---|---|---|---|
| CN115111289A (en) * | 2022-06-30 | 2022-09-27 | 广汽埃安新能源汽车有限公司 | Tooth clutch control method and device, electronic equipment and storage medium |
-
2017
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| CN115111289B (en) * | 2022-06-30 | 2024-05-03 | 广汽埃安新能源汽车有限公司 | Tooth clutch control method and device, electronic equipment and storage medium |
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