JP6459715B2 - Dog clutch control system - Google Patents
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Description
本発明は、車両の変速を制御するドグクラッチ制御システムに関するものである。 The present invention relates to a dog clutch control system for controlling a shift of a vehicle.
従来、車両のパワートレインには、駆動に使用されるエンジンや電動モータなどの駆動装置により発生する駆動力を、走行状態に応じてギヤ段を変えて駆動輪へと伝達する変速機を備えている。変速機には複数の種類があるが、例えば、クラッチを介してエンジンに連結可能な入力シャフトに対して相対回転可能且つ入力シャフト方向に移動不能に嵌合された複数の遊転ギヤと、入力シャフトに略平行に設けられ且つ駆動輪に連結された出力シャフトに周接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変速機が知られている。この常時噛み合い式の変速機において、入力シャフトの軸方向に移動可能にスプライン嵌合されたスリーブが、入力シャフトにおいて二つの遊転ギヤに挟まれて並設されている。そして、この常時噛み合い式の変速機は、スリーブと摺動可能に連結されたシフトフォークを電動モータで入力シャフトの軸方向に移動させることによって、スリーブを入力シャフトの軸方向に移動させる。これにより、常時噛み合い式の変速機は、スリーブの内周に設けられた内歯(以下、スリーブ歯ともいう)を、二つの遊転ギヤのうち一つの遊転ギヤの被接合面の外周に設けられた被係合歯(以下、ドグクラッチ歯という)に係合させる。これにより、係合後の遊転ギアと入力シャフトとが一体回転する。そして、入力シャフトと一体回転する遊転ギヤとその遊転ギアと噛み合う出力シャフトのギヤとが連動して回転することにより、入力シャフトのトルクや回転数を出力シャフトに伝達することが可能である。更に、この常時噛み合い式の変速機において、複数の遊転ギヤが出力シャフトに対して相対回転可能且つ出力シャフト方向に移動不能に嵌合されており、出力シャフトに周接された複数のギヤとが常時噛み合っている。そして、出力シャフトの軸方向に移動可能にスプライン嵌合されたスリーブが、出力シャフトにおいて二つの遊転ギヤに挟まれて並設されている。そして、この常時噛み合い式の変速機は、スリーブと摺動可能に連結されたシフトフォークを電動モータで入力シャフトの軸方向に移動させることによって、スリーブを出力シャフトの軸方向に移動させ、二つの遊転ギヤのうち一つの遊転ギアとスリーブに係合させる。そして、上記入力シャフトまたは出力シャフトに設けられた複数の遊転ギヤは歯数が異なっており、この常時噛み合い式の変速機は、上記複数の遊転ギヤのうち、いずれか一つの遊転ギヤを選択してスリーブに係合させることにより、変速動作を行う。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle powertrain is provided with a transmission that transmits driving force generated by a driving device such as an engine or an electric motor used for driving to a driving wheel by changing a gear according to a traveling state. Yes. There are a plurality of types of transmissions. For example, a plurality of idler gears that are rotatable relative to an input shaft that can be connected to the engine via a clutch and immovable in the direction of the input shaft, and an
特許文献1には、この常時噛み合い式(ドグクラッチ)の変速機において、スリーブと摺動可能に連結されたシフトフォークを変位させる電動モータを、予め設定された第1デューティと、所定期間後に変速機潤滑オイル油温に応じて算出される第2デューティとで駆動する制御方法が開示されている。この制御方法は、スリーブ歯とドグクラッチ歯の係合時の打音低減のためデューティ比をゼロに下げて、慣性力のみでスリーブ歯をドグクラッチ歯の間の歯溝に挿入させて、スリーブ歯をドグクラッチ歯に嵌合させる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses that in this continuously meshing (dog clutch) transmission, an electric motor for displacing a shift fork slidably connected to a sleeve is provided with a first duty set in advance and a transmission after a predetermined period. A control method for driving with a second duty calculated according to the lubricating oil temperature is disclosed. In this control method, the duty ratio is reduced to zero in order to reduce the hitting sound when the sleeve teeth and the dog clutch teeth are engaged, and the sleeve teeth are inserted into the tooth gaps between the dog clutch teeth only by the inertia force. Engage with dog clutch teeth.
特許文献2には、スリーブ歯が高歯と低歯にて構成され、遊転ギヤの被接合面の外周に設けられたドグクラッチ歯がドグ前歯とドグ後歯にて構成されることが開示されている。特許文献3には、スリーブの高歯が、ドグ前歯に隣接する歯溝のみならず、ドグ後歯に隣接する歯溝にも嵌合可能なドグクラッチ機構が開示されている。
常時噛み合い式の変速機は、使用によりスリーブ歯とドグクラッチ歯が磨耗していくと、当接時に、スリーブ歯を元の位置に戻す方向に分力が発生するようになる。特許文献1の制御方法を用いた場合、当接時に推力を減らすことになるため、スリーブ歯とドグクラッチ歯が磨耗してくると、スリーブ歯とドグクラッチ歯との当接時に、スリーブ歯を元の位置に戻す方向に分力が発生するようになり、スリーブ歯はドグクラッチ歯を乗り越えて元の位置に戻される。その結果、スリーブ歯とドグクラッチ歯が係合するのに要する時間、すなわち変速に要する時間が増加するという問題があった。 When the sleeve teeth and the dog clutch teeth are worn by use, the constantly meshing transmission generates a component force in a direction to return the sleeve teeth to the original position when they are in contact. When the control method of Patent Document 1 is used, the thrust is reduced at the time of contact. Therefore, when the sleeve teeth and the dog clutch teeth are worn, when the sleeve teeth and the dog clutch teeth are contacted, the sleeve teeth are restored to the original state. A component force is generated in the direction of returning to the position, and the sleeve teeth get over the dog clutch teeth and return to the original position. As a result, there has been a problem that the time required for engaging the sleeve teeth and the dog clutch teeth, that is, the time required for shifting increases.
本発明の一態様は上記の問題に鑑みてなされたものであり、スリーブ歯とドグクラッチ歯が磨耗した時に、変速に要する時間を短縮することを可能とするドグクラッチ制御システムを提供することを課題とする。 One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a dog clutch control system capable of shortening the time required for shifting when the sleeve teeth and the dog clutch teeth are worn. To do.
本発明の一態様に係るドグクラッチ制御システムは、デファレンシャルエンジンが出力するエンジントルクが伝達される駆動軸にクラッチを介して回転連結可能であるか、または出力ギアを介してデファレンシャル装置と連結されるシャフトと、前記シャフトに固定されたクラッチハブと、内周に内歯が形成され、前記内歯で前記クラッチハブに対する相対回転が規制され、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記シャフトに支持されたスリーブと、前記クラッチハブに隣接して前記シャフトに相対回転自在且つ前記軸方向に相対移動不能に設けられ、外周にドグ後歯と前記ドグ後歯より歯丈が高く且つ前記スリーブに対向する端面が前記ドグ後歯の前記スリーブに対向する端面より前記スリーブ側に設けられたドグ前歯とが形成されたクラッチリングと、前記スリーブを前記シャフトの軸方向へ移動させる軸動装置と、前記スリーブと前記クラッチリングの相対速度を検出する相対速度検出部と、前記スリーブの前記内歯が前記ドグ後歯に隣接する歯溝から離れることを検出する離隔検出部と、前記ドグ後歯の端面に沿って前記スリーブの前記内歯が前記クラッチリングの周方向に移動していくときに、前記歯溝から離れたタイミングと、前記相対速度と前記歯溝間の間隔とを用いて決まる次の歯溝に対向する位置まで到達するまでの所要時間とに応じたタイミングで、前記スリーブの周方向に対して垂直な方向に前記スリーブに加える推力を第1の推力から第2の推力に増加させるよう前記軸動装置を制御する制御部と、を備える。 A dog clutch control system according to an aspect of the present invention is a shaft that can be rotationally connected via a clutch to a drive shaft to which engine torque output from a differential engine is transmitted, or a shaft that is connected to a differential device via an output gear. And a clutch hub fixed to the shaft; inner teeth are formed on the inner periphery; relative rotation with respect to the clutch hub is regulated by the inner teeth and supported by the shaft so as to be movable in the axial direction of the shaft A sleeve and an end face that is adjacent to the clutch hub and is relatively rotatable with respect to the shaft and not relatively movable in the axial direction, and has a dog rear tooth and a tooth height higher than the dog rear tooth on the outer periphery and facing the sleeve A dog front tooth provided on the sleeve side from an end surface of the dog rear tooth facing the sleeve. A chilling, an axial movement device that moves the sleeve in the axial direction of the shaft, a relative speed detection unit that detects a relative speed between the sleeve and the clutch ring, and the inner teeth of the sleeve adjacent to the dog rear teeth A separation detecting portion for detecting separation from the tooth groove, and when the inner teeth of the sleeve move in the circumferential direction of the clutch ring along the end surface of the dog rear tooth, Perpendicular to the circumferential direction of the sleeve at a timing according to the timing and the time required to reach the position facing the next tooth gap determined using the relative speed and the interval between the tooth gaps. And a controller that controls the axial movement device to increase the thrust applied to the sleeve in the direction from the first thrust to the second thrust.
この構成により、スリーブの内歯がクラッチリングの歯溝に対向する位置にあるとき、スリーブに加える推力すなわちスリーブに加える推力を増加させることができるので、内歯がクラッチリングの歯溝に嵌合する確率を上昇させることができる。そのため、平均的に変速に要する時間を短縮することができる。 With this configuration, when the internal teeth of the sleeve are in a position facing the tooth groove of the clutch ring, the thrust applied to the sleeve, that is, the thrust applied to the sleeve can be increased, so that the internal teeth fit into the tooth groove of the clutch ring. The probability of doing can be increased. Therefore, it is possible to shorten the time required for shifting on average.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記制御部は、前記所要時間から所定の時間を差分した時間が経過した時から前記所要時間が経過する時までの間、前記クラッチリングの周方向に対して垂直方向に前記スリーブに加える推力を前記第1の推力から前記第2の推力に増加させるよう前記軸動装置を制御してもよい。 In the dog clutch control system, the control unit is configured to perform a vertical direction with respect to a circumferential direction of the clutch ring from when a time obtained by subtracting a predetermined time from the required time to a time when the required time elapses. The axial movement device may be controlled to increase the thrust applied to the sleeve from the first thrust to the second thrust.
この構成により、前記スリーブの前記内歯が前記ドグ後歯に隣接する歯溝に対向する位置または前記ドグ前歯の側面に接触する位置まで到達前から、スリーブに加える推力を増加させることができるので、前記スリーブの前記内歯が前記ドグ後歯に隣接する歯溝に対向する位置に到達した際に、スリーブに加わる推力すなわち内歯に加わる推力は確実に増加した状態にあるので、スリーブの内歯をドグ後歯に隣接する歯溝に嵌合させる確率を上昇させることができる。 With this configuration, the thrust applied to the sleeve can be increased from before reaching the position where the inner teeth of the sleeve face the tooth gap adjacent to the dog rear teeth or the side surface of the dog front teeth. When the inner teeth of the sleeve reach the position facing the tooth groove adjacent to the dog rear teeth, the thrust applied to the sleeve, that is, the thrust applied to the inner teeth is in a state of being surely increased. It is possible to increase the probability of fitting the tooth into the tooth gap adjacent to the tooth after the dog.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記第2の推力は、前記内歯と前記ドグ前歯の側面との接触時の衝撃力で前記内歯が前記ドグ前歯を乗り越えないように決定された推力である。 In the dog clutch control system, the second thrust is a thrust determined so that the inner teeth do not get over the dog front teeth by an impact force at the time of contact between the inner teeth and the side surfaces of the dog front teeth.
この構成により、スリーブの内歯がドグ前歯の側面に接触する位置に到達した際に、内歯とドグ前歯の側面との接触時の衝撃力で内歯がドグ前歯を乗り越えないようにすることができる。 With this configuration, when the inner teeth of the sleeve reach the position where they contact the side surfaces of the front teeth of the dog, the inner teeth do not get over the front teeth of the dog due to the impact force between the inner teeth and the side surfaces of the front teeth of the dog. Can do.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記第1の推力は、前記スリーブと前記クラッチリングとの回転数差が所定の範囲内で維持できる推力であってもよい。 In the dog clutch control system, the first thrust may be a thrust capable of maintaining a rotational speed difference between the sleeve and the clutch ring within a predetermined range.
この構成により、スリーブの内歯をドグ後歯に接触させつつ、スリーブとクラッチリングとの回転数差をあまり減らさないようにすることができる。 With this configuration, it is possible to prevent the difference in the rotational speed between the sleeve and the clutch ring from being reduced so much while the inner teeth of the sleeve are brought into contact with the dog rear teeth.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記所定の時間は、前記軸動装置の応答遅れ時間及び前記制御部の処理遅れ時間の合計時間以上であってもよい。 In the dog clutch control system, the predetermined time may be equal to or longer than a total time of a response delay time of the axial movement device and a processing delay time of the control unit.
この構成により、ドグ後歯に隣接する歯溝に対向する位置またはドグ前歯の側面に接触する位置に到達する手前で、スリーブの内歯に第2の推力を付加しておくことができる。 With this configuration, the second thrust can be applied to the inner teeth of the sleeve before reaching the position facing the tooth groove adjacent to the dog rear teeth or the position contacting the side surfaces of the dog front teeth.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記スリーブの前記内歯を前記ドグ後歯に近づけていったときに前記スリーブの前記内歯が前記ドグ後歯の前記端面に最初に当接した場合、前記相対速度と前記内歯の周方向の磨耗幅とを用いて次の歯溝に対向する位置まで到達する最短時間から、前記相対速度と前記歯溝間の間隔とを用いて次の歯溝に対向する位置まで到達する最長時間まで、前記クラッチリングの周方向に対して垂直方向に前記スリーブに加える推力を前記第1の推力から前記第2の推力に増加させるよう前記軸動装置を制御してもよい。 In the dog clutch control system, when the internal teeth of the sleeve first come into contact with the end face of the dog rear teeth when the inner teeth of the sleeve are brought close to the dog rear teeth, the relative speed And the next tooth gap using the relative speed and the interval between the tooth spaces from the shortest time to reach the position facing the next tooth groove using the circumferential wear width of the inner teeth. The axial movement device may be controlled so that the thrust applied to the sleeve in the direction perpendicular to the circumferential direction of the clutch ring is increased from the first thrust to the second thrust until the longest time to reach the position. Good.
この構成により、ドグ後歯に隣接する歯溝に対向する位置に到達する最短時間から最長時間までの間、スリーブに加える推力を増加させることにより、ドグ後歯に隣接する歯溝に対向する位置に到達した際に、スリーブに加える推力すなわち内歯に加わる推力を確実に増加させることができるので、内歯がクラッチリングの歯溝に嵌合する確率を上昇させることができる。 With this configuration, by increasing the thrust applied to the sleeve from the shortest time to the longest time to reach the position facing the tooth groove adjacent to the dog rear tooth, the position facing the tooth groove adjacent to the dog rear tooth Therefore, the thrust applied to the sleeve, that is, the thrust applied to the internal teeth can be reliably increased, so that the probability that the internal teeth fit into the tooth spaces of the clutch ring can be increased.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記制御部は、前記スリーブの回転数と前記クラッチリングの回転数とを用いて、前記スリーブと前記クラッチリングが回転同期したか否かを判定し、前記回転同期したと判定した場合、前記第2の推力以上の第3の推力を前記スリーブに加えるよう前記軸動装置を制御してもよい。 In the dog clutch control system, the control unit determines whether or not the sleeve and the clutch ring are rotationally synchronized using the rotational speed of the sleeve and the rotational speed of the clutch ring, and the rotational synchronization is performed. If it is determined, the axial movement device may be controlled so that a third thrust equal to or greater than the second thrust is applied to the sleeve.
この構成により、内歯とドグ後歯またはドグ前歯が係合した後に、内歯をドグ後歯に隣接する歯溝の奥まで押し込むことができる。 With this configuration, after the inner teeth and the dog rear teeth or the dog front teeth are engaged, the inner teeth can be pushed into the back of the tooth gap adjacent to the dog rear teeth.
上記のドグクラッチ制御システムにおいて、前記スリーブの前記入力シャフトまたは前記出力シャフトの軸方向の位置であるストローク位置を検出するストローク位置センサを更に備え、前記制御部は、前記スリーブに加える推力を前記第2の推力に増加させた後の前記ストローク位置の時間変化量に応じて、前記スリーブの周方向に対して垂直な方向に前記スリーブに加える推力を変更するよう前記軸動装置を制御してもよい。 The dog clutch control system may further include a stroke position sensor that detects a stroke position that is an axial position of the input shaft or the output shaft of the sleeve, and the control unit applies a thrust applied to the sleeve. The axial movement device may be controlled so as to change the thrust applied to the sleeve in a direction perpendicular to the circumferential direction of the sleeve in accordance with a time change amount of the stroke position after being increased to .
この構成により、ストローク位置の時間変化量が大きい場合には、内歯、ドグ後歯及びドグ前歯の磨耗量が多いので大きな推力をスリーブの内歯に与えることにより、内歯とドグ後歯またはドグ前歯を係合させることができる。一方、ストローク位置の時間変化量が小さい場合には、内歯、ドグ後歯及びドグ前歯の磨耗量が少ないので、小さな推力で内歯とドグ後歯またはドグ前歯を係合させることができる。 With this configuration, when the amount of time change of the stroke position is large, the wear amount of the internal teeth, the dog rear teeth, and the dog front teeth is large, so by applying a large thrust to the internal teeth of the sleeve, the internal teeth and the dog rear teeth or The dog front teeth can be engaged. On the other hand, when the time change amount of the stroke position is small, the wear amount of the internal teeth, the dog rear teeth, and the dog front teeth is small, so that the internal teeth and the dog rear teeth or the dog front teeth can be engaged with a small thrust.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて本発明の実施形態に係る車両の構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るドグクラッチを有する自動変速機を備えた車両Mの概略図である。図1に示すように、車両Mは、エンジン11、クラッチ12、自動変速機(ドグクラッチ制御システム)13、デファレンシャル装置14、駆動輪(左右前輪)Wfl、Wfrを備える。エンジン11は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させる。エンジン11の駆動力は、クラッチ12、自動変速機13、及びデ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。車両MはいわゆるFF車両である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the vehicle according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle M including an automatic transmission having a dog clutch according to an embodiment of the present invention. 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段後段1段を自動的に選択する。デファレンシャル装置14は、ファイナルギヤおよびデ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
続いて、図2を用いて自動変速機13の構成について説明する。図2は、本発明の実施形態に係るドグクラッチを有する自動変速機13の概要図である。図2に示すように、自動変速機13は、ハウジング22、入力シャフト24、第1入力ギヤ26、第2入力ギヤ28、第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30、第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32、クラッチハブ34、スリーブ36、ストローク位置センサ38、軸動装置40、出力シャフト42、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、第3出力ギヤ48、及び第4出力ギヤ50を備える。
Next, the configuration of the
そして、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、クラッチハブ34、スリーブ36、及び軸動装置40等により第1のドグクラッチ変速機構が構成されている。また、第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30、第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32、クラッチハブ34、スリーブ36、ストローク位置センサ38、及び軸動装置40等により第2のドククラッチ変速機構が構成されている。また、前述の第1のドグクラッチ変速機構と第2のドグクラッチ変速機構と制御装置10等によりドグクラッチ制御システムが構成されている。
The first dog clutch transmission mechanism is configured by the first clutch ring (first output gear) 44, the second clutch ring (second output gear) 46, the
ハウジング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、及び本体22a内を左右方向に区画する第2壁22cを備える。
The
入力シャフト24は、ハウジング22に回転自在に支持されている。すなわち、入力シャフトの一端(図2に向かって左端)が軸受22b1を介して第1壁22bに軸受され、入力シャフト24の他端(図2に向かって右端)側が軸受22c1を介して第2壁22cに軸受されている。入力シャフト24の他端は、クラッチ12を介して、エンジンが出力するエンジントルクが伝達される駆動軸に回転連結可能である。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、軸線SCL周りに回転可能に軸受されている。
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、及び第4クラッチリング32が設けられている。第1入力ギヤ26及び第2入力ギヤ28は、例えば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に対して回転自在に支持されている第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に対して回転自在に支持されている第4クラッチリング32の外周に形成されている。更に、クラッチハブ34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、例えばスプライン嵌合等で相対回転不能(一体回転可能)に入力シャフト24に固定されている。第3クラッチリング30は後述する第3出力ギヤ48と噛み合い、第4クラッチリング32は、後述する第4出力ギヤ50と噛み合う。
The
ハウジング22には、入力シャフト24と略並行に出力シャフト42が設けられている。出力シャフト42は、ハウジング22に回転自在に支持されている。具体的には、出力シャフト42の一端(図2に向かって左端)が軸受22b2を介して第1壁22bに軸受され、出力シャフト42の他端(図2に向かって右端)が軸受22c2を介して第2壁22cに軸受されている。
The
出力シャフト42には、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50、及び第5出力ギヤ52が設けられている。第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44は、外周面にギヤ(例えば、ヘリカルギヤ)が形成されており、このギヤが第1入力ギヤ26と噛み合う。同様に、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46は、外周面にギヤ(例えば、ヘリカルギヤ)が形成されており、このギヤが第2入力ギヤ28と噛み合う。同様に、第3出力ギヤ48は、外周面にギヤ(例えば、ヘリカルギヤ)が形成されており、このギヤが第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30と噛み合う。同様に、第4出力ギヤ50は、外周面にギヤ(例えば、ヘリカルギヤ)が形成されており、このギヤが第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32と噛み合う。第5出力ギヤ52は、外周面にギヤ(例えば、ヘリカルギヤ)が形成されており、このギヤがデファレンシャル装置14の入力ギヤ(図示せず)と噛み合う。このように、出力シャフト42は、第5出力ギヤ52を介してデファレンシャル装置14と連結される。
The
本実施形態では、スリーブとクラッチリングの相対速度を検出する相対速度検出部80は、インプット回転数検出センサ39とアウトプット回転数検出センサ49とを有する。
インプット回転数検出センサ39は、入力シャフト24の近傍に設けられ、例えばロータリエンコーダからなる回転数検出センサである。インプット回転数検出センサ39は、入力シャフト24の回転数を検出する。インプット回転数検出センサ39は、第2のドグクラッチ変速機構でスリーブ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に係合させるときには、スリーブ回転数検出センサになる。例えば、インプット回転数検出センサ39は、この入力シャフト24の回転数をスリーブ36の回転数に決定する。
なお、インプット回転数検出センサ39は、第1のドグクラッチ変速機構でスリーブ36を第1クラッチリング44または第2クラッチリング46に係合させるときには、クラッチリング回転数検出センサにもなり得る。例えば、インプット回転数検出センサ39は、入力シャフト24の回転数を検出し、検出した入力シャフト24の回転数を、第1入力ギヤ26に対する第1クラッチリング44のギア比で割った値を、第1クラッチリング44の回転数に決定する。
In the present embodiment, the relative
The input rotation
The input rotation
アウトプット回転数検出センサ49は、出力シャフト42の近傍に設けられ、例えばロータリエンコーダからなる回転数検出センサである。アウトプット回転数検出センサ49は、出力シャフト42の回転数を検出する。アウトプット回転数検出センサ49は、第2のドグクラッチ変速機構でスリーブ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に係合させるときには、クラッチリング回転数センサとなる。例えば、アウトプット回転数検出センサ49は、出力シャフト42の回転数を検出し、検出した出力シャフト42の回転数に、第3出力ギヤ48と第3クラッチリング30との変速比を乗じた値を、第3クラッチリング30の回転数に決定する。
なお、アウトプット回転数検出センサ49は、第1のドグクラッチ変速機構でスリーブ36を第1クラッチリング44または第2クラッチリング46に係合させるときには、スリーブ回転数検出センサにもなり得る。出力シャフト42の回転数より第1のドグクラッチ変速機構のスリーブ36の回転数を検出する。
The output rotation
The output rotation
第1クラッチリング44と第2クラッチリング46との間にこれらと隣接して、クラッチハブ(ハブ)34が例えば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、及びクラッチハブ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、及びクラッチハブ34と同様であるのでその説明を省略する。第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50及び第5出力ギヤ52は、例えば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から入力されて出力シャフト42に伝達され、最終的に第5出力ギヤ52を介してデファレンシャル装置14に出力される。
Between the first
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
まず、図3及び図4を参照してクラッチハブ34について説明する。図3は、本発明の実施形態に係るドグクラッチ変速機構の分解斜視図である。図4は、本発明の実施形態に係るクラッチハブの正面図である。クラッチハブ34は、図3及び図4に示すように、入力シャフト24と嵌合する嵌合穴を有する。それとともに、クラッチハブ34は、平たい円柱状に形成され、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は例えば、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の歯先の径は同一である。スプライン歯34aの歯底の径は、スリーブ36の後述する内歯(スプライン)36aを構成する高歯36a1及び低歯36a2が、共に噛み合い可能な深さの噛合溝34a1となるよう、全て同一に形成されている。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(スプライン)36aがスライド自在に係合される。
First, the
続いて、図3及び図5を参照してスリーブ36について説明する。図5は、本発明の実施形態に係るスリーブ36の正面図である。スリーブ36は、内周に内歯36aが形成され、内歯36aでクラッチハブ34に対する相対回転が規制され、入力シャフト24(または出力シャフト42)の軸方向に移動可能に入力シャフト24(または出力シャフト42)に支持されている。図3に示すように、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のシフトフォーク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は、内周に複数の内歯が形成され、この内歯36aは例えば、図3及び図5に示すように、歯底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、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。
Next, the
スリーブ36の第3クラッチリング30及び第4クラッチリング32に対向する端面(図5の前端面36a4)であって、高歯36a1及び低歯36a2の軸線SCLに直角な面が回転方向の前後に有する角には、図5に示すように回転方向に対して45度の面取面36a3が形成されている。これによって、第3クラッチリング30、第4クラッチリング32の後述するドグクラッチ歯との衝撃で角部が欠落しづらくなっている。隣り合う高歯36a1と低歯36a2との間、及び隣り合う二つの低歯36a2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の後述するドグ前歯30b1(図6参照)及びドグ後歯30b2(図6参照)が嵌合する。また、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2がクラッチハブ34の噛合溝34a1に係合する。
The end surfaces of the
入力シャフト24において、クラッチハブ34に隣接する一方の側に第3クラッチリング30が設けられ、他方の側に第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と対向する面に形成されたドグクラッチ部がクラッチハブ34を中心にして略対称な構造であるので、第3クラッチリング30について代表して説明する。
In the
図6は、本発明の実施形態に係る第3クラッチリングの正面図である。図6に示すように、第3クラッチリング30は、図3及び図6に示すように、クラッチハブ34に隣接して入力シャフト24にベアリング(図示せず)を介して相対回転自在且つ軸線SCL方向に相対移動不能に設けられている(図2参照)。第3クラッチリング30の外周面に形成されたギヤは、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3クラッチリング30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3ドグクラッチ部30aが形成されている。
FIG. 6 is a front view of the third clutch ring according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the third
第3ドグクラッチ30a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30bが形成されている。ドグクラッチ歯30bは、歯丈の異なる2種類のドグ前歯30b1及びドグ後歯30b2を備える。また、ドグクラッチ歯30bは、歯底の径が同一であり、且つ円周方向に同じピッチで形成されている。ドグ前歯30b1は、円周方向に180度異なる対向位置に一対(2本)設けられている。ドグ前歯30b1は、歯先の外形が、スリーブ36の高歯36a1の歯先の内径より大きく、且つ低歯36a2の歯先の内径よりも小さく形成されている。これにより、第3クラッチリング30に対してスリーブ36が相対回転しながら接近した場合、上述したように、ドグ前歯30b1は、スリーブ36の高歯36a1と係合し、低歯36a2とは係合しない。
A plurality of dog
ドグ前歯30b1は、図3に示すように、噛合部を構成する第3ドグクラッチ部30aの前端面FEより軸線SCL方向に第3ドグクラッチ部30aの後端位置REまで延在して形成される。ドグ前歯30b1のスリーブ36側の両側面30b9には、回転方向より45度傾斜する面取部30b3が形成されている。ドグ前歯30b1のスリーブ36側の前端面30b5及び面取部30b3によって、ドグ前歯30b1の前端部が構成される。
As shown in FIG. 3, the dog front teeth 30b1 are formed to extend from the front end face FE of the third dog
図3及び図6に示すように、ドグ後歯30b2は、2本のドグ前歯30b1間の位相位置に各5本ずつ合計10本配設され、各歯先の外径がスリーブ36の低歯36a2の歯先の内径より大きく形成されている。ドグ後歯30b2は、噛合部を構成する第3ドグクラッチ部30aの前端面FEより軸線SCL方向にスリーブ36側より所定量tだけ後退した位置から第3ドグクラッチ部30aの後端位置REまで延在して形成されている。クラッチ後歯30b2のスリーブ36側の両側面30b7には、回転方向に45度傾斜する面取部30b4が設けられている。第3クラッチリング30に対してスリーブ36が相対回転しながら接近した場合、第3ドグクラッチ部30aの前端面FEより軸線SCL方向にスリーブ36側より所定量tだけ後退した位置まで高歯36a1及び低歯36a2が進入すると、ドグ後歯30b2はスリーブの高歯36a1または低歯36a2と係合する。ドグ後歯30b2がスリーブの高歯36a1または低歯36a2と係合することにより、大きな回転トルクを安全且つ確実に伝達することができる。
As shown in FIGS. 3 and 6, the dog rear teeth 30b2 are arranged in a total of ten at the phase position between the two dog front teeth 30b1, and the outer diameter of each tooth tip is a low tooth of the
このように、第3クラッチリング30及び第4クラッチリング32は、外周にドグ後歯30b2とドグ後歯30b2より歯丈が高く且つスリーブ36に対向する端面がドグ後歯30b2のスリーブ36に対向する端面よりスリーブ36側に設けられたドグ前歯30b1とが形成されている。
As described above, the third
なお、スリーブ36を第3クラッチリング30側に移動させた場合、高歯36a1がク
ラッチ前歯30b1の側面30b9をガイドとしないで、ドグクラッチ歯30bのいずれ
かの歯溝30b8,30b10(図6参照)に嵌入させることは可能である。但し、高歯36a1(および低歯36a2)がクラッチ後歯30b2の間の歯溝30b8に嵌入しようとすると、隣接するクラッチ後歯30b2の歯間距離は短いので、クラッチ後歯30b2に撥ねられることが多いと考えられる。そのため、迅速に高歯36a1をドグクラッチ歯30bと噛み合わせるため、高歯36a1をクラッチ前歯30b1の側面30b9でガイドして、クラッチ前歯30b1に隣接する歯溝30b10に高歯36a1が嵌入されること多いと考えられる。
When the
本実施形態では、ストローク位置センサ38は、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10から離れることを検出する離隔検出部の一例である。ストローク位置センサ38は、例えば、光位置センサまたはリニアエンコーダ等の各種位置センサである。ストローク位置センサ38は、例えば、スリーブ36の先端(高歯36a1の前端面36a4)の軸線SCL方向の位置をストローク位置として検出する。具体的には例えば、ストローク位置センサ38は、第3ドグクラッチ部30aの前端面FEに対するスリーブ36の先端(高歯36a1の前端面36a4)の位置をストローク位置として検出し、検出した位置を表す相対位置信号を制御部10へ出力する。すなわち、ストローク位置は、第3ドグクラッチ部30aの前端面FEに対する高歯36a1の第3ドグクラッチ部30a側の端面の位置を表す。なお、ストローク位置センサ38は、スリーブ36の先端のドグ後歯30b2の前端部に対する位置、またはスリーブ36の先端のドグクラッチ部30aの後端位置RE等に対する位置を検出してもよい。
In the present embodiment, the
図7は、本発明の実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。制御部10は、図7に示すように、入力部101、記憶部102、出力部103、及びCPU(Central Processing Unit)104を備える。入力部101、記憶部102、出力部103、及びCPU104は互いにバスを介して接続されており、互いに信号の伝送が可能である。入力部101は、ストローク位置センサ38から相対位置信号を取得し、スリーブ回転数検出センサ38からスリーブ36の回転数を表すスリーブ回転数信号を取得し、アウトプット回転数検出センサ49から第3クラッチリング30の回転数を表すクラッチリング回転数信号を取得する。記憶部102には、相対位置信号が表す相対位置、スリーブ回転数信号が表すスリーブ回転数、クラッチリング回転数信号が表すクラッチリング回転数に関する情報が記憶されていく。出力部103は、リニアアクチュエータ40iと接続され、出力部103はCPU104による指令に従って、制御信号を駆動装置40cへ出力する。CPU104は、演算を実行し、制御信号を出力部103から駆動装置40cへ出力させる。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control unit according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the
制御部10は、ストローク位置センサ38が出力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を制御する。また、制御部10は、検出されたスリーブ36の回転速度と検出された第3クラッチリング30の回転数とを用いて、軸動装置40を駆動させる駆動装置40cを制御する。
The
軸動装置40は、スリーブ36を入力シャフト24または出力シャフト42の軸方向へ移動させる。すなわち、軸動装置40は、スリーブ36を軸線SCL方向に沿って往復動させる。軸動装置40は、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。
The
図2に示すように、軸動装置40は、フォーク40a、フォークシャフト40b及び駆動装置40cを備える。フォーク40aの先端部は、スリーブ36の外周溝36bの外周形状に合わせて形成されている。フォークシャフト40bは、軸線方向に沿って摺動自在にハウジング22に支持されている。具体的には、フォークシャフト40bの一端(図2に向かって左端)が軸受22b3を介して第1壁22bに支持され、フォークシャフト40bの他端(図2に向かって右端)側がブラケット40dに固定され、ブラケット40dは第2壁22cに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とともに、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を備える駆動シャフト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に支持されている。
As shown in FIG. 2, the
駆動装置40cは例えば、リニアアクチュエータ40iを駆動源とするリニア駆動装置である。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、円筒状に形成され内周方向に複数のコイルをステータ(図示せず)として配設されたハウジングと、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***されたロータ(図示せず)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(ボールねじ軸)40h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を備える。駆動シャフト40hは、ナット部材40fに複数のボール(図示せず)を介して相対回転可能に螺入されている。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が正逆双方に任意に回転し、ナット部材40f及びフォークシャフト40bを往復動させるとともに、任意の位置に位置決め固定させる。また、この駆動装置40cは、駆動シャフト(ボールねじ軸)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。
The
フォークシャフト40bの第1壁22b付近には、シフトディテント機構58が設けられている。シフトディテント機構58は、不図示の付勢部材(コイルばね)でフォークシャフト40bの軸線に直角な方向に付勢されているロック部材62を備える。ロック部材62がフォークシャフト40bに軸線に沿って複数設けられている位置きめ凹部(三角溝)60に、ばね力で嵌まり込むことにより、フォークシャフト40bの軸線方向の摺動を任意の位置に位置決め可能に構成されている。これにより、第3クラッチリング30、第4クラッチリング32に対するスリーブ36の位置を、スリーブ36の高歯36aが第3クラッチリング30及び第4クラッチリング32のドグクラッチ部30a(具体的にはドグ前歯30b1)に接触しない中立位置、またはスリーブ36の高歯36aと第3クラッチリング30または第4クラッチリング32のドグクラッチ部30a(具体的にはドグ前歯30b1)等とが噛み合う噛合位置に位置決めする。
A
なお、本実施形態では、駆動装置40cとしてボールねじ式リニアアクチュエータを採用したが、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、他の駆動装置でもよく、例えばソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。
In this embodiment, a ball screw type linear actuator is employed as the driving
例えばシフトアップにおいて、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3クラッチリング30(第3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、スリーブ36は減速される。一方、シフトダウンにおいてスリーブ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、スリーブ36は増速される。以下の動作ではシフトアップするときのスリーブ36の減速動作を説明する。
For example, when shifting up, when the
次に、図8および図9を用いて上述したスリーブ36の高歯36a1の動きの概要について説明する。まず図8を用いて、新品時のスリーブ36にかける推力について説明する。図8は、本発明の実施形態における新品時のスリーブ36の動きの概念を示す図である。なお、図8、9、11、及び12は、第3クラッチリング30の外周から中心に向かってみた図を分かりやすいように略直線に引き伸ばして示している。また、図8及び9において、スリーブ36の高歯36a1の動きを代表して説明する。
Next, an outline of the movement of the high teeth 36a1 of the
図8に示すように、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2から離れた位置にあるとき、制御部10は、スリーブ36に、スリーブ36の回転方向とは垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、初期の推力F0を加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に初期の推力F0が加わる。初期の推力F0は、スリーブ36の高歯36a1をドグ後歯30b2のスリーブ36に対向する端面(以下、前端面)まで速やかに飛び込ませるための推力である。
As shown in FIG. 8, when the high teeth 36a1 of the
続いて、図8に示すように、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2と接したとき、不図示の低歯36a2は他のドグ後歯30b2に接する。スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2と接したとき、制御部10は、スリーブ36に、スリーブ36の回転方向に対して垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、第1の推力F1をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に第1の推力F1が加わる。ここで、第1の推力F1は、スリーブ36の高歯36a1とドグ後歯30b2とが当接して生じる摩擦力に抗して、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差が所定の範囲内で維持できる推力である。これにより、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差をあまり減らさないようにすることができる。そして、第1の推力F1を維持したまま、スリーブ36の高歯36a1がドグ前歯30b1に向かって(図8の向かって左方向に)相対的に移動する。
Subsequently, as shown in FIG. 8, when the high teeth 36a1 of the
スリーブ36の高歯36a1の側面がドグ前歯30b1の側面に衝突すると、この第1の推力F1によって、スリーブ36の高歯36a1はドグ前歯30b1とドグ後歯30b2との間の歯溝に挿入される。これにより、スリーブ36が第3クラッチリングに連れ回されるようになる。このとき、制御部10は、スリーブ36に、スリーブの回転方向に対して垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、第1の推力F1より大きな第3の推力F3をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に第3の推力F3が加わる。この第3の推力F3によって、この歯溝の底である後歯ストッパ30b11に、スリーブ36の高歯36a1の前端面が接触するまで、スリーブ36の高歯36a1が押し込まれる。この第3の推力F3は、スリーブ36の高歯36a1を、ドグ前歯30b1に隣接する歯溝30b10の底(後歯ストッパ30b11)まで押し込める推力である。
When the side surface of the high tooth 36a1 of the
続いて、スリーブ36及び第3クラッチリング30が磨耗した場合(以下、磨耗時という)のスリーブ36にかける推力について説明する。図9は、本発明の実施形態における磨耗時のスリーブ36の動きの概念を示す図である。図9に示すように、新品時と同様に磨耗時にも、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2から離れた位置にあるとき、制御部10は、スリーブ36に、スリーブの回転方向に対して垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、初期の推力F0をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に初期の推力F0が加わる。
Next, the thrust applied to the
続いて、新品時と同様に磨耗時にも、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面と最初に接触したときに、不図示の低歯36a2は他のドグ後歯30b2に接する。スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2の前端面と最初に接触したときから、高歯36a1の向かって左側の側面36a6が図9のF2区間にある間、制御部10は、スリーブ36に、スリーブの回転方向に対して垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、第1の推力F1をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に第1の推力F1が加わる。ここで、第1の推力F1は、スリーブ36の高歯36a1とドグ後歯30b2とが当接して生じる摩擦力に抗して、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差が所定の範囲内で維持できる(回転数差を減らさない)推力である。
Subsequently, when the high teeth 36a1 of the
続いて、高歯36a1の向かって左側の側面36a6が図9のF2区間にある間、制御部10は、スリーブ36に、スリーブの回転方向とは垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、第1の推力F1より大きな第2の推力F2をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に第2の推力F2が加わる。このため、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面と接しているときから、高歯36a1及び低歯36a2に第1の推力F1より大きな第2の推力F2をかけることができるため、高歯36a1及び低歯36a2が対応する歯溝30b8に嵌合する確率を上昇させることができる。
Subsequently, while the left side surface 36a6 toward the high teeth 36a1 is in the section F2 in FIG. 9, the
このように、制御部10は、F2区間でスリーブ36の周方向に対して垂直な方向に第1の推力F1をスリーブ36にかけ、F2区間でスリーブ36の周方向に対して垂直な方向に第2の推力F2をスリーブ36にかける制御を繰り返す。そして、スリーブ36の高歯36a1の側面がドグ前歯30b1の側面に衝突すると、第2の推力F2によって、ドグ前歯30b1とドグ後歯30b2との間の歯溝30b10に挿入される。これにより、スリーブ36が第3クラッチリング30に連れ回るようになる。このとき、制御部10は、スリーブ36に、スリーブ36の回転方向に対して垂直な方向(すなわちスリーブ36の周方向に対して垂直な方向)に、第2の推力F2以上の第3の推力F3をかけるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の高歯36a1及び低歯36a2に第3の推力F3が加わる。この第3の推力F3によって、この歯溝の底である後歯ストッパ30b11に、スリーブ36の高歯36a1の前端面が接触するまで、スリーブ36の高歯36a1が押し込まれる。それと同時に、この第3の推力F3によって、スリーブ36の低歯36a2の前端面が対応する歯溝30b8の底に接触するまで、スリーブ36の低歯36a2が押し込まれる。
Thus, the
このように、制御部10は、F2区間でスリーブ36の周方向に対して垂直な方向に第1の推力F1より大きな第2の推力F2を高歯36a1にかける制御を行う。この制御を実現するために、制御部10は、ドグ後歯30b2の端面に沿ってスリーブ36の内歯36a1が第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、歯溝30b8から離れたタイミングと、相対速度と歯溝間の間隔と基づいて決まる次の歯溝に対向する位置まで到達するまでの所要時間とに応じたタイミングで、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36に加える推力を第1の推力から第2の推力に増加させるよう前記軸動装置を制御するこれにより、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10に対向する位置にあるときに、スリーブ36の内歯36aに加える推力を増加するので、内歯36aが第3クラッチリング30の歯溝30b8、30b10に嵌合する確率を上昇させることができる。
As described above, the
その際、制御部10は、検出されたスリーブ36の回転速度と検出された第3クラッチリング30の回転数とを用いて、ドグ後歯30b2の前端面に沿ってスリーブ36の内歯36aが第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、ドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10に対向する位置まで到達するのに要する所要時間T1を決定する。これにより、制御部10は一例として、所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間(T1−Ta)が経過した時から所要時間T1が経過する時までの間、第3クラッチリング30の周方向に対して垂直方向にスリーブ36に加える推力を第1の推力F1から第2の推力F2に増加させるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝に対向する位置またはドグ前歯30b1の側面に接触する位置まで到達する前から、スリーブ36に加える推力を増加させることができるので、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10に対向する位置に到達した際に、スリーブ36に加わる推力すなわち内歯36a2に加わる推力は確実に増加した状態にあるので、スリーブ36の内歯36aをドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8またはドグ前歯30b1に隣接する歯溝30b10に嵌合させる確率を上昇させることができる。
なお、本実施形態では一例として制御部10は、所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間が経過した時から所要時間T1が経過する時までの間、推力を第1の推力F1から第2の推力F2に増加させたが、これに限ったものではない。制御部10は、決定された所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間が経過した時から所要時間T1が経過した時までの期間のいずれかの時に、スリーブ36の内歯36a1に加える推力を第1の推力F1から第2の推力F2に増加させるよう軸動装置40を制御してもよい。
At this time, the
In the present embodiment, as an example, the
所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間が経過した時から所要時間T1が経過する時までの間、第3クラッチリング30の周方向に対して垂直方向にスリーブ36に加える第2の推力F2は、内歯36a(具体的には高歯36a1)とドグ前歯30b1の側面との接触時の衝撃力で内歯36aがドグ前歯30b1を乗り越えないように決定された推力である。これにより、スリーブ36の内歯36a(具体的には高歯36a1)がドグ前歯30b1の側面に接触する位置に到達した際に、内歯36a(具体的には高歯36a1)とドグ前歯30b1の側面との接触時の衝撃力で内歯36a(具体的には高歯36a1)がドグ前歯を30b1乗り越えないようにすることができる。ここで、所定の時間Taは、例えば、軸動装置40の応答遅れ時間及び制御部10の処理遅れ時間の合計時間である。このように所定の時間Taを設定することにより、ドグ後歯30b2に隣接する歯溝に対向する位置またはドグ前歯30b1の側面に接触する位置に到達する手前で、スリーブ36の内歯36a1に第2の推力F2を付加しておくことができる。なお、所定の時間Taは、軸動装置40の応答遅れ時間及び制御部10の処理遅れ時間の合計時間より長い時間であってもよい。すなわち、所定の時間Taは、軸動装置40の応答遅れ時間及び制御部10の処理遅れ時間の合計時間以上である。
The second thrust applied to the
また、制御部10は、ドグ後歯30b2の端面に沿ってスリーブ36の内歯36a(具体的には高歯36a1)がクラッチリング30の周方向に移動していくときで且つ所要時間から所定の時間を差分した時間が経過した時から所要時間が経過する時までの間以外の期間において、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差が所定の範囲内で維持できる第1の推力F1をスリーブ36に加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、スリーブ36の内歯36a1をドグ後歯30b2に接触させつつ、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差をあまり減らさないようにすることができる。
Further, the
続いて、図10と図11を用いて、ドグ後歯30b2の前端面に沿ってスリーブ36の高歯36a1が第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、高歯36a1が次の歯溝30b8に到達するまでに要する所要時間(次の歯溝到達時間ともいう)の最小値Tminの決定方法について説明する。図10は、磨耗時のスリーブ36の高歯36a1の平面図である。図10に示すように、高歯36a1の周方向の幅がLslvで、磨耗時の高歯36a1の周方向の磨耗幅をLwearと定義する。
10 and 11, when the high teeth 36a1 of the
図11は、次の歯溝到達時間が最小になるときのスリーブ36の高歯36a1の位置を示す平面図である。スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2に最初に当接したとき、ドグ後歯30b2の歯幅のどの位置に当接したか分からないため、ドグ後歯30b2の前端面のうち、クラッチリングの周方向に移動していく先の歯溝に最も近い位置(図11の高歯36a1の位置)に当接したと仮定する。このときに、次の歯溝到達時間が最小になる。具体的には、次の歯溝に対向する位置まで到達する最短時間Tminは、スリーブ36と第3クラッチリング30の速度差を相対速度dvとすると、次の式(1)により算出される。
FIG. 11 is a plan view showing the position of the high teeth 36a1 of the
Tmin=Lmin/dv…(1) Tmin = Lmin / dv (1)
ここで、スリーブ36と第3クラッチリング30の速度差は、スリーブ36の回転数と第3クラッチリング30の回転数の差から求められる。但し、Lminは、クラッチリングの周方向に移動していく先の歯溝に最も近い位置(図11の高歯36a1の位置)に当接したときの高歯36a1の側面36a6と、次のドグ後歯30b2の角部30b12との間の第3クラッチリング30の周方向の距離であり、次の式(2)で表される。
Here, the speed difference between the
Lmin=Lwear(=Ldog−Lslv−(Lslv−Lwear))…(2) Lmin = Lwear (= Ldog-Lslv- (Lslv-Lwear)) (2)
ここで、Ldogは、歯溝30b8間の間隔であり、Lslvは、ドグ後歯30b2の歯幅及びドグ後歯30b2の歯溝の幅である。本実施形態では一例として、磨耗時の高歯36a1の周方向の磨耗幅Lwearは予め決められているものとして説明するが、制御部10は、後述するスリーブストローク量が大きいほど、磨耗時の高歯36a1の周方向の磨耗幅が大きくなるように更新してもよい。このような仮定の下で、制御部10は、内歯36aがドグ後歯30b2に最初に当接したとき、検出されたスリーブ36の回転速度と検出された第3クラッチリング30の回転数に加えて、高歯36a1の周方向の磨耗幅Lwearを用いて、例えば、式(1)に従って、次の歯溝に対向する位置まで到達する最短時間Tminを所要時間T1として決定する。
Here, Ldog is an interval between the tooth gaps 30b8, and Lslv is a tooth width of the dog rear teeth 30b2 and a tooth gap width of the dog rear teeth 30b2. In the present embodiment, as an example, it is assumed that the wear width Lwear in the circumferential direction of the high teeth 36a1 at the time of wear is predetermined, but the
続いて、図12を用いて、ドグ後歯30b2の前端面に沿ってスリーブ36の高歯36a1が第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、高歯36a1が次の歯溝30b8に到達するまでに要する所要時間(次の歯溝到達時間ともいう)の最大値Tmaxの決定方法について説明する。図12は、次の歯溝到達時間が最大になるときのスリーブ36の高歯36a1の位置を示す平面図である。スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2に2回目以降に当接したとき、ドグ後歯30b2の前端面のうちクラッチリングの周方向に移動していく先の歯溝に最も遠い位置(図12の高歯36a1の位置)に当接したと仮定する。このときに、次の歯溝到達時間が最大になる。具体的には、次の歯溝に対向する位置まで到達する最長時間Tmaxは、次の式(3)により算出される。
Subsequently, referring to FIG. 12, when the high teeth 36a1 of the
Tmax=Lmax/dv…(3) Tmax = Lmax / dv (3)
但し、Lmaxは、ドグ後歯30b2の前端面のうちクラッチリングの周方向に移動していく先の歯溝に最も遠い位置(図12の高歯36a1の位置)と、次のドグ後歯30b2の角部30b12との間の第3クラッチリング30の周方向の距離であり、次の式(4)で表される。
However, Lmax is the position farthest from the front tooth surface of the front end face of the dog rear tooth 30b2 that moves in the circumferential direction of the clutch ring (the position of the high tooth 36a1 in FIG. 12) and the next dog rear tooth 30b2. The circumferential distance of the third
Lmax=Ldog−Lslv…(4) Lmax = Ldog−Lslv (4)
このような仮定の下で、制御部10は、内歯36aがドグ後歯30b2に2回目以降に当接するとき、検出されたスリーブ36の回転速度と検出された第3クラッチリング30の回転数に加えて、ドグ後歯30b2のピッチと高歯36a1の周方向の磨耗幅Lwearとを用いて、例えば式(3)に従って、次の歯溝に対向する位置まで到達する最長時間Tmaxを所要時間T2として決定する。
Under such an assumption, the
このように、制御部10は、スリーブ36の内歯36aをドグ後歯30b2に近づけていったときにスリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2の端面に最初に当接した場合、相対速度dvと内歯の周方向の磨耗幅Lwearとを用いて次の歯溝に対向する位置まで到達する最短時間Tminから、相対速度dvと歯溝間の間隔Ldogとを用いて次の歯溝に対向する位置まで到達する最長時間Tmaxまで、第3クラッチリング30の周方向に対して垂直方向にスリーブ36に加える推力を第1の推力F1から第2の推力F2に増加させるよう軸動装置40を制御する。
As described above, when the
これにより、ドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10に対向する位置に到達する最短時間Tminから最長時間Tmaxまでの間、スリーブ36に加える推力を増加させることにより、ドグ後歯30b2に隣接する歯溝に対向する位置またはドグ前歯30b1の側面に接触する位置に到達した際に、スリーブ36に加わる推力すなわち内歯36aに加わる推力を確実に増加させることができるので、内歯36aがクラッチリング30の歯溝に嵌合する確率を上昇させることができる。
Accordingly, the thrust applied to the
続いて、図13〜図15を用いて、制御部10の動作を説明する。図13は、本発明の実施形態における制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図14は、図13のフローチャートの続きである。図15は、スリーブ36の高歯36a1が磨耗したときの、スリーブ推力、ストローク位置、スリーブ36の回転数(スリーブ回転数)、第3ドグクラッチ30aの回転数(ドグ回転数)、歯溝予測カウンタの時間経過の一例を示す図である。ここで、スリーブ推力は、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36の高歯36a1に加える推力である。また歯溝予測カウンタは、ドグ後歯30b2の前端面に沿ってスリーブ36の高歯36aが第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、スリーブ36の高歯36a1が当接したドグ後歯30b2の個数である。
Subsequently, the operation of the
以下、図13のフローチャートに従って制御部10の動作を説明する。
(ステップS101)まず、制御部10は、歯溝予測カウンタを0に設定する。
Hereinafter, the operation of the
(Step S101) First, the
(ステップS102)次に、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1に、初期の推力F0を加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、図15のスリーブ巣路トークに示すように、スリーブ推力F0をかけることにより、スリーブ36の高歯36a1のストローク位置がスリーブ36の高歯36a1が、ドグ後歯30b2の前端面(図15のドグ後歯端面)まで進む。
(Step S102) Next, the
(ステップS103)次に、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に接触したか否かを判定する。スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に接触したと判定された場合(YES、図15の時刻t1)、処理が図14のステップS201に進む。
(Step S103) Next, the
(ステップS104)ステップS103でスリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に接触していないと判定された場合(ステップS103 NO)、制御部10は、ストローク位置が閾値位置を越えてドグ後歯20b2に隣接する歯溝に入り込んでいるか否か判定する。ストローク位置が閾値位置を越えてドグ後歯20b2に隣接する歯溝に入り込んでいない場合(NO)、処理がステップS103に戻る。
(Step S104) When it is determined in step S103 that the high teeth 36a1 of the
(ステップS105)ステップS104でストローク位置が閾値位置を越えてドグ後歯20b2に隣接する歯溝に入り込んでいると判定された場合(ステップS104 YES)、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1に、第3の推力F3を加えるよう軸動装置40を制御する。上述したように、スリーブ推力の大きさは、F2<F2≦F3の関係を有する。これにより、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯20b2に隣接する歯溝30b8に更に押し込まれる。
(Step S105) When it is determined in step S104 that the stroke position exceeds the threshold position and enters the tooth gap adjacent to the dog rear tooth 20b2 (YES in step S104), the
(ステップS106)制御部10は、スリーブ36の高歯36a1が、ドグ後歯20b2に隣接する歯溝30b8の底である後歯ストッパに到達したか否か判定する。
(Step S106) The
(ステップS107)ステップS106でスリーブ36の高歯36a1が後歯ストッパに到達したと判定された場合(ステップS106 YES、図15の時刻t10)、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1にかけるスリーブ推力がゼロになるように軸動装置40を制御する。
(Step S107) When it is determined in step S106 that the high teeth 36a1 of the
(ステップS201)ステップS103でスリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に接触したと判定された場合(ステップS103 YES、図15の時刻t1)、制御部10は歯溝予測カウンタを1増加させる。これにより、図15に示すように、歯溝予測カウンタが1となる。
(Step S201) When it is determined in Step S103 that the high teeth 36a1 of the
(ステップS202)次に、制御部10は、タイマーTをリセットする。これにより、図15に示すようにタイマーTの値が0となる。これ以降、時間が経過した分だけ、タイマーTの値が増える。
(Step S202) Next, the
(ステップS203)次に、制御部10は、次の歯溝到達時間の最小値Tmin及び最大値Tmaxをそれぞれ式(1)及び式(3)に従って決定する。
(Step S203) Next, the
(ステップS204)次に、制御部10は、歯溝カウンタの値が1であるか否か判定する。この判定処理は、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に最初に当接したか否かを判定するものである。
(Step S204) Next, the
(ステップS205)ステップS204で歯溝カウンタの値が1であると判定された場合(ステップS204 YES)、すなわちスリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に最初に当接した場合、制御部10は、所要時間T1を次の歯溝到達時間の最小値Tminに設定し、所要時間T2を次の歯溝到達時間の最大値Tmaxに設定する。
(Step S205) When it is determined in Step S204 that the value of the tooth gap counter is 1 (YES in Step S204), that is, when the high teeth 36a1 of the
(ステップS206)ステップS204で歯溝カウンタの値が1でないと判定された場合(ステップS204 NO)、すなわちスリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に当接するのが2回目以上になる場合、制御部10は、所要時間T1を次の歯溝到達時間の最大値Tmaxに設定し、所要時間T2を次の歯溝到達時間の最大値Tmaxに設定する。
(Step S206) When it is determined in Step S204 that the value of the tooth gap counter is not 1 (NO in Step S204), that is, the high tooth 36a1 of the
(ステップS207)次に制御部10は、所要時間T1から所定の時間Taを差分した値(T1−Ta)が0より大きいか判定する。この判定処理は、第2の推力F2をかけるタイミングまでに時間の余裕があるか否か判定するものである。
(Step S207) Next, the
(ステップS208)ステップS207で所要時間T1から所定の時間Taを差分した値(T1−Ta)が0より大きいと判定された場合(ステップS207 YES)、制御部10は、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36の高歯36a1に第1の推力F1を加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、例えば、図15における時刻t1から時刻t2まで、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36の高歯36a1に第1の推力F1が加えられる。
(Step S208) If it is determined in Step S207 that the value (T1-Ta) obtained by subtracting the predetermined time Ta from the required time T1 is greater than 0 (YES in Step S207), the
(ステップS209)次に、制御部10は、タイマーTが所要時間T1から所定の時間Taを差分した値(T1−Ta)になったか否か判定する。この判定処理は、タイマーTをリセットしてから、時間(T1−Ta)が経過したか否かを判定するものである。タイマーTが値(T1−Ta)になっていない場合(NO)、制御部10は、そのまま待機する。
(Step S209) Next, the
(ステップS210)ステップS207で所要時間T1から所定の時間Taを差分した値(T1−Ta)が0以下と判定された場合(ステップS207 NO)、またはステップS209でタイマーTが値(T1−Ta)になった場合(ステップS209 YES)、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1に第2の推力F2を加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、例えば、図15における時刻t2から時刻t3まで、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36の高歯36a1に第2の推力F2が加えられる。
(Step S210) If the value (T1-Ta) obtained by subtracting the predetermined time Ta from the required time T1 is determined to be 0 or less in Step S207 (NO in Step S207), or the timer T is a value (T1-Ta) in Step S209. ) (YES in step S209), the
(ステップS211)次に、制御部10は、スリーブの回転数36と第3クラッチリングの回転数30とを用いて、スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したか否かを判定する。本実施形態では一例として、スリーブと前記クラッチリングが回転同期したか否かの判定は、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差の減少勾配Gを用いて行われる。スリーブ36の高歯36a1がドグ前歯30b1の側面に当接すると、図15の時刻t9の直前におけるスリーブ回転数が示すようにスリーブ36は急減速し、図15の時刻t9におけるスリーブ回転数Aに示すように、スリーブ回転数は第3クラッチリング30の回転数と一致する。このため、回転数差の減少勾配Gは大きくなる。このことを利用して、制御部10は、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差の減少勾配Gが、スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したと判定する勾配閾値Ga以上であるか否か判定する。
(Step S211) Next, the
(ステップS212)ステップS211で減少勾配Gが勾配閾値Ga未満であると判定された場合(ステップS211 NO)、スリーブ36のストローク位置の時間変化量が閾値を超えるか否か判定する。
図15の時刻t3前後のストローク位置の変化が示すように、磨耗時には、スリーブ36の高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面に当接した後に、歯溝に対向する位置のときに第2の推力F2を加えると、高歯36a1は歯溝に一旦少し入ってから歯溝の外に出る動きをするので、ストローク位置が軸線SCL方向に前後する(図15のB1)。一方、磨耗していない状態(新品状態)では、歯溝に対向する位置のときに第2の推力F2を加えると、高歯36a1は歯溝にそのまま入っていくので、ストローク位置が軸線SCL方向に前後しない。このことを利用して、制御部10は、ストローク位置の時間変化量が閾値を越える場合には、スリーブ36の高歯36a1が磨耗していると判断し、ストローク位置の時間変化量が閾値以下の場合、スリーブ36の高歯36a1は磨耗していない状態(新品状態)であると判断することができる。本実施形態では、制御部10は一例としてストローク位置をある一定の周期で取得するものとし、ストローク位置の時間変化量は例えば、前後の周期でのストローク位置の時間変化量であるものとする。
(Step S212) When it is determined in Step S211 that the decreasing gradient G is less than the gradient threshold Ga (NO in Step S211), it is determined whether or not the amount of time change in the stroke position of the
As shown by the change in the stroke position before and after time t3 in FIG. 15, when worn, the second tooth 36a1 of the
ステップS212でストローク位置の時間変化量が閾値を超えると判定された場合(YES)、スリーブ36の高歯36a1が磨耗しているので、処理がステップS201に戻る。例えば、図15における時刻t3において、ストローク位置の時間変化量が閾値を超えるので、処理がステップS201に戻り、歯溝予測カウンタの値が1増えて2となり、ステップS202でタイマーTが再度0になる。そして、歯溝予測カウンタの値が2なので所要時間T1に次の歯溝到達時間の最大値Tmaxが設定される。以降、時刻t3から時刻t4までスリーブ36の高歯36a1に第1の推力F1がかかり、時刻t4から時刻t5までスリーブ36の高歯36a1に第2の推力F2がかかる。そして、時刻t5において、ステップS211で回転同期していないと判定される。そして、図15のB2に示すようにストローク位置が軸線SCL方向に前後するので、ステップS212でスリーブ36のストローク位置の時間変化量が閾値を超えると判定される。その後、処理がステップS202に再度戻り、歯溝予測カウンタの値が更に1増えて3となり、ステップS202でタイマーTが再度0になる。
If it is determined in step S212 that the amount of change in the stroke position with time exceeds the threshold value (YES), the high teeth 36a1 of the
同様にして、時刻t5から時刻t6までスリーブ36の高歯36a1に第1の推力F1がかかり、時刻t6から時刻t7までスリーブ36の高歯36a1に第2の推力F2がかかる。そして、時刻t7において、ステップS211で回転同期していないと判定される。そして、図15のB3に示すようにストローク位置が軸線SCL方向に前後するので、ステップS212でストローク位置の時間変化量が閾値を超えると判定される。その後、処理がステップS202に再度戻り、歯溝予測カウンタの値が更に1増えて4となり、ステップS202でタイマーTが再度0になる。同様にして、時刻t7から時刻t8までスリーブ36の高歯36a1に第1の推力F1がかかり、時刻t8から時刻t9までスリーブ36の高歯36a1に第2の推力F2がかかる。
Similarly, the first thrust F1 is applied to the high teeth 36a1 of the
一方、図15の時刻t9において、減少勾配Gが勾配閾値Ga以上であるので(ステップS211 YES)、すなわち制御部10が回転同期したと判定するので、処理が図13のステップS105に進み、制御部10は、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向に第2の推力F2以上の第3の推力F3をスリーブ36の高歯36a1に加えるよう軸動装置40を制御する。例えば、図15における時刻t9において、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向に第3の推力F3が高歯36a1に加わる。そして、図15の時刻t9から時刻t10までのストローク位置の変化とスリーブ推力が示すように、内歯36aをドグ後歯30b1に隣接する歯溝の奥(ドグ後歯ストッパ)に到達するまで(図15では時刻t15まで)、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にこの第3の推力F3が高歯36a1に加え続けられる。このようにして、内歯36aをドグ後歯30b1に隣接する歯溝の奥まで押し込むことができる。
On the other hand, at time t9 in FIG. 15, since the decreasing gradient G is equal to or greater than the gradient threshold Ga (YES in step S211), that is, since it is determined that the
(ステップS213)ステップS212でスリーブ36のストローク位置の時間変化量が閾値以下と判定された場合(ステップS212 NO)、回転同期が起こらず、且つ高歯36a1がドグ後歯30b2の前端面と当接し且つスリーブ36のストローク位置の時間変化量が閾値を超えない場合であるので、スリーブ36の高歯36a1は磨耗していない状態(新品状態)である。この場合、制御部10は、タイマーTが所要時間T2になったか否か判定する。この判定処理は、タイマーTをリセットしてから所要時間T2が経過したか否かを判定するものである。タイマーTが所要時間T2になっていないと判定された場合(NO)、すなわちタイマーTをリセットしてから所要時間T2が経過していない場合、処理がステップS211に戻る。
(Step S213) If it is determined in Step S212 that the time variation of the stroke position of the
(ステップS214)ステップS213でタイマーTが所要時間T2になったと判定された場合(ステップS213 YES)、すなわちタイマーTをリセットしてから所要時間T2が経過した場合、制御部10は、スリーブ36の高歯36a1に、第1の推力F1を加えるよう軸動装置40を制御する。ここで、第2の推力F2より小さい第1の推力F1を高歯36a1に加えるのは、スリーブ36の高歯36a1は磨耗していない状態(新品状態)であるから、第1の推力F1を高歯36a1に加えても、ドグ前歯30b1を乗り越える分力は発生しないからである。
(Step S214) If it is determined in Step S213 that the timer T has reached the required time T2 (YES in Step S213), that is, if the required time T2 has elapsed since the timer T was reset, the
(ステップS215)ステップS211と同様に、制御部10は、スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したか否かを判定する。具体的には、制御部10は、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差の減少勾配Gが、勾配閾値Ga以上であるか否か判定する。回転数差の減少勾配Gが勾配閾値Ga未満の場合(NO)、処理がステップS214に戻る。一方、回転数差の減少勾配Gが勾配閾値Ga以上の場合、スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したとみなせるから、処理が図13のステップS105に進む。
(Step S215) Similar to step S211, the
このように、制御部10は、スリーブ36に加える推力をF2に増加させた後のストローク位置の時間変化量に応じて、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36の内歯36a1に加える推力を変更するよう軸動装置40を制御する。これにより、ストローク位置の時間変化量が大きい場合には、内歯36a1、ドグ後歯30b2及びドグ前歯30b1の磨耗量が多いので大きな推力をスリーブ36の内歯36a1に与えることにより、内歯36a1とドグ後歯30b2またはドグ前歯30b1を係合させることができる。一方、ストローク位置の時間変化量が小さい場合には、内歯36a1、ドグ後歯30b2及びドグ前歯30b1の磨耗量が少ないので、小さな推力で内歯36a1とドグ後歯30b2及びドグ前歯30b1を係合させることができる。
As described above, the
具体的には、制御部10は、スリーブ36に加える推力を増加させた後のストローク位置の時間変化量が予め決められた閾値未満の場合(ステップS212 NO)、第1の推力F1をスリーブ36の周方向に対して垂直方向にスリーブ36の高歯36a1に加えるよう軸動装置40を制御する。ストローク位置の時間変化量が閾値未満の場合、スリーブ36の高歯36a1は磨耗していない状態(新品状態)であるから、第1の推力F1でも、高歯36a1とドグ前歯30b1の側面との接触時の衝撃力で高歯36a1がドグ前歯30b1を乗り越えないので、高歯36a1とドグ前歯30b1を係合させることができる。
Specifically, when the time change amount of the stroke position after increasing the thrust applied to the
一方、制御部10は、スリーブ36に加える推力をF2に増加させた後のストローク位置の時間変化量が予め決められた閾値を越える場合(ステップS212 YES)、ステップS207〜S208に示すように、制御部10は、所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間が経過する時までの間は、第1の推力F1をスリーブ36の周方向に対して垂直方向にスリーブ36の高歯36a1に加えるよう軸動装置40を制御する。そして、ステップS209〜S210に示すように、制御部10は、所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間が経過した時から所要時間T1が経過する時までの間、スリーブ36の周方向に対して垂直方向に第2の推力F2を高歯36a1に加えるよう軸動装置40を制御する。これにより、ストローク位置の時間変化量が閾値を越える場合、スリーブ36の高歯36a1は磨耗している状態であるから、高歯36a1に第2の推力F2をかけることにより、高歯36a1とドグ前歯30b1の側面との接触時の衝撃力で高歯36a1がドグ前歯30b1を乗り越えないので、高歯36a1とドグ前歯30b1を係合させることができる。
On the other hand, when the time change amount of the stroke position after increasing the thrust applied to the
なお、本実施形態では、スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したか否かの判定は、スリーブ36と第3クラッチリング30との回転数差の減少勾配を用いて行われたが、これに限ったものではない。スリーブ36と第3クラッチリング30が回転同期したか否かの判定は、ストローク位置センサ38によって検出されたストローク位置を用いて行われてもよい。ここで、ストローク位置センサ38は、スリーブ36の高歯36a1の入力シャフト24または出力シャフト42の軸方向の位置であるストローク位置を検出する。
In the present embodiment, whether or not the
以上、本実施形態に係るドグクラッチ制御システムにおいて、制御部10は、ドグ後歯30b2の端面に沿ってスリーブ36の内歯36aが第3クラッチリング30の周方向に移動していくときに、歯溝30b8、30b10から離れたタイミングと、相対速度dvと歯溝間の間隔Ldogとを用いて決まる次の歯溝に対向する位置まで到達するまでの所要時間とに応じたタイミングで、スリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36に加える推力を第1の推力F1から第2の推力F2に増加させるよう軸動装置40を制御する。
As described above, in the dog clutch control system according to the present embodiment, the
これにより、スリーブ36の内歯36aが第3クラッチリング30の歯溝30b8、30b10に対向する位置にあるときスリーブ36の周方向に対して垂直な方向にスリーブ36に加える推力が増加するので、スリーブ36の内歯36aが歯溝30b8、30b10に挿入する可能性が上昇する。そのため、平均的に変速に要する時間を短縮することができる。
As a result, when the
なお、本実施形態では、離隔検出部の一例として、ストローク位置センサ38について説明したが、離隔検出部は、ストローク位置センサ38だけに限ったものではない。図15のC1、C2及びC3に示すように、スリーブ回転数は、スリーブ36の内歯36aの先端が歯溝30b8、30b10に一旦入って抜けるときに、単位時間あたりに急減する量が大きい。よって、離隔検出部は、インプット回転数検出センサ39であってもよく、インプット回転数検出センサ39は、スリーブ回転数の単位時間あたりの変化量から、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10から離れることを検出することができる。また、離隔検出部は、アウトプット回転数検出センサ49でもよく、アウトプット回転数検出センサ49は、スリーブ回転数の単位時間あたりの変化量から、スリーブ36の内歯36aがドグ後歯30b2に隣接する歯溝30b8、30b10から離れることを検出することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、制御部10は、スリーブ36に加える推力をF2に増加させた後のストローク位置の時間変化量によらず、次の機会に与える第2の推力F2を一定としたが、これに限ったものではなく、ストローク位置の時間変化量に応じて、第2の推力F2を変更してもよい。例えば、制御部10は、スリーブ36に加える推力をF2に増加させた後のストローク位置の時間変化量に応じて、所要時間T1から所定の時間Taを差分した時間(T1−Ta)が経過した時から所要時間T1が経過する時までの間に、第3クラッチリング30の周方向に対して垂直方向にスリーブ36の高歯36a1に加える第2の推力F2を変更するよう軸動装置40を制御してもよい。具体的には、制御部10は、ストローク位置の時間変化量が大きくなるほど、第2の推力F2が大きくなるよう軸動装置40を制御してもよい。ストローク位置の時間変化量が大きくなるほど磨耗幅が大きくなることが想定されるが、ストローク位置の時間変化量が大きく推力F2が大きくなるので、磨耗幅が大きくなっても、スリーブ36の高歯36a1が、ドグ後歯30b2の間の歯溝30b8またはドグ後歯30b1とドグ後歯30b2の間の歯溝30b10に嵌合する確率を維持することができる。
In the present embodiment, the
なお、発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。 The invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist.
10・・・制御部、13・・・自動変速機(ドグクラッチ制御システム)、22・・・ハウジング、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)、30a・・ドグクラッチ部(第3ドグクラッチ部)、30b1・・・クラッチ前歯、30b2・・・クラッチ後歯、30b3・・・面取り部(クラッチ前歯の面取部)、30b6・・・端面(クラッチ後歯の前端面)、30b8、30b10・・・歯溝、32・・・ドグクラッチ変速機構(第4クラッチリング)、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、36a5・・・歯溝(スプラインの歯溝)、38・・・ストローク位置センサ(離隔検出部)、39・・・インプット回転数検出センサ、40・・・軸動装置、40a・・・シフトフォーク、40b・・・フォークシャフト、42・・・出力軸(出力シャフト)、49・・・アウトプット回転数検出センサ、58・・・シフトディテント機構、60・・・位置決め凹部、60SL・・・左停止位置決め凹部、60SR・・・右停止位置決め凹部、61a,61b・・・傾斜面、62・・・ロック部材、70・・・傾斜面の端縁(頂部)、80・・・相対速度検出部、101・・・入力部、102・・・記憶部、103・・・出力部、104・・・CPU、FE・・・前端面(ドグクラッチ部の前端面)、RE・・・後端位置、SCL・・・軸線(回転軸線)、t・・・所定量。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記シャフトに固定されたクラッチハブと、
内周に内歯が形成され、前記内歯で前記クラッチハブに対する相対回転が規制され、前記シャフトの軸方向に移動可能に前記シャフトに支持されたスリーブと、
前記クラッチハブに隣接して前記シャフトに相対回転自在且つ前記軸方向に相対移動不能に設けられ、外周にドグ後歯と前記ドグ後歯より歯丈が高く且つ前記スリーブに対向する端面が前記ドグ後歯の前記スリーブに対向する端面より前記スリーブ側に設けられたドグ前歯とが形成されたクラッチリングと、
前記スリーブを前記シャフトの軸方向へ移動させる軸動装置と、
前記スリーブと前記クラッチリングの相対速度を検出する相対速度検出部と、
前記スリーブの前記内歯が前記ドグ後歯に隣接する歯溝から離れることを検出する離隔検出部と、
前記ドグ後歯の端面に沿って前記スリーブの前記内歯が前記クラッチリングの周方向に移動していくときに、前記歯溝から離れたタイミングと、前記相対速度と前記歯溝間の間隔とを用いて決まる次の歯溝に対向する位置まで到達するまでの所要時間とに応じたタイミングで、前記スリーブの周方向に対して垂直な方向に前記スリーブに加える推力を第1の推力から第2の推力に増加させるよう前記軸動装置を制御する制御部と、
を備えるドグクラッチ制御システム。 A shaft that can be rotationally connected via a clutch to a drive shaft to which engine torque output by the engine is transmitted, or a shaft that is connected to a differential device via an output gear;
A clutch hub fixed to the shaft;
Inner teeth are formed on the inner periphery, relative rotation to the clutch hub is restricted by the inner teeth, and a sleeve supported by the shaft so as to be movable in the axial direction of the shaft;
Adjacent to the clutch hub, the shaft is relatively rotatable with respect to the shaft and is not relatively movable in the axial direction, and has a dog rear tooth and a tooth height higher than the dog rear tooth on the outer periphery, and an end face facing the sleeve A clutch ring formed with dog front teeth provided on the sleeve side from an end surface of the rear teeth facing the sleeve;
An axial movement device for moving the sleeve in the axial direction of the shaft;
A relative speed detector for detecting a relative speed of the sleeve and the clutch ring;
A separation detecting unit for detecting that the internal teeth of the sleeve are separated from a tooth gap adjacent to the dog rear teeth;
When the inner teeth of the sleeve move in the circumferential direction of the clutch ring along the end surface of the dog rear teeth, the timing at which they are separated from the tooth grooves, the relative speed, and the interval between the tooth grooves The thrust applied to the sleeve in the direction perpendicular to the circumferential direction of the sleeve is changed from the first thrust to the first thrust at a timing according to the time required to reach the position facing the next tooth gap determined using A control unit for controlling the axial movement device to increase the thrust to 2;
A dog clutch control system comprising:
請求項1に記載のドグクラッチ制御システム。 The control unit applies a thrust force applied to the sleeve in a direction perpendicular to a circumferential direction of the clutch ring from when a time obtained by subtracting a predetermined time from the required time elapses to when the required time elapses. The dog clutch control system according to claim 1, wherein the axial movement device is controlled so as to increase from the first thrust to the second thrust.
請求項1または2に記載のドグクラッチ制御システム。 When the inner teeth of the sleeve first contact the end face of the dog rear teeth when the inner teeth of the sleeve are brought closer to the dog rear teeth, From the shortest time to reach the position facing the next tooth groove using the circumferential wear width of the inner teeth, to the position facing the next tooth groove using the relative speed and the interval between the tooth grooves. 2. The shaft driving device is controlled so that a thrust applied to the sleeve in a direction perpendicular to a circumferential direction of the clutch ring is increased from the first thrust to the second thrust until the longest time to reach. The dog clutch control system according to 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載のドグクラッチ制御システム。 The control unit determines whether the sleeve and the clutch ring are synchronized with each other using the rotational speed of the sleeve and the rotational speed of the clutch ring. The dog clutch control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the axial movement device is controlled to apply a third thrust greater than a thrust of 2 to the sleeve.
前記制御部は、前記スリーブに加える推力を前記第2の推力に増加させた後の前記ストローク位置の時間変化量に応じて、前記スリーブの周方向に対して垂直な方向に前記スリーブに加える推力を変更するよう前記軸動装置を制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載のドグクラッチ制御システム。 A stroke position sensor that detects a stroke position that is an axial position of the shaft of the sleeve;
The control unit applies the thrust to the sleeve in a direction perpendicular to the circumferential direction of the sleeve in accordance with a time change amount of the stroke position after increasing the thrust applied to the sleeve to the second thrust. The dog clutch control system according to any one of claims 1 to 4, wherein the axial movement device is controlled so as to be changed.
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