CN108006097A - 车辆用变速器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆用变速器的控制装置，在具备牙嵌式离合器的车辆用变速器中，能够抑制在刚向车辆系统供给电力之后的离合器卡合中的打齿。控制装置具备第一算出部及第二算出部，所以即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够通过检测输出轴(22)及副轴(20)的旋转位置来算出第一牙嵌部(34)的旋转位置及第二牙嵌部(38)的旋转位置。作为结果，即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够掌握第一牙嵌部(34)与第二牙嵌部(38)的相对旋转位置，所以能够以不产生第一牙嵌部(34)的牙嵌齿(46)与第二牙嵌部(38)的牙嵌齿(48)的打齿的方式使第一牙嵌部(34)与第二牙嵌部(38)卡合。

Description

车辆用变速器的控制装置
技术领域
本发明涉及具备牙嵌式离合器的车辆用变速器的控制装置。
背景技术
已知有具备多个牙嵌式离合器的车辆用变速器。专利文献1所记载的变速器就是这样的车辆用变速器。在专利文献1中记载了具备由驱动牙嵌部及非驱动牙嵌部构成的多个牙嵌式离合器C1～C6的自动变速器20。另外，在专利文献1中记载了基于驱动牙嵌部与非驱动牙嵌部的相对转速而在不会产生打齿的定时使牙嵌齿卡合的控制装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-206233号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的变速器中，在刚向车辆系统(ECU等)供给电力之后，驱动牙嵌部与非驱动牙嵌部的相对旋转位置不明，所以在电力供给后的最初的行驶时，以估计的方式将各牙嵌式离合器的驱动牙嵌部与非驱动牙嵌部卡合，将驱动牙嵌部与非驱动牙嵌部在动力传递状态下卡合的位置设定(学习)为零。此时，在以估计的方式使驱动牙嵌部与非驱动牙嵌部卡合的过渡期，有可能产生彼此的牙嵌齿进行碰撞的打齿。
本发明是以以上情况为背景而完成的，其目的在于，提供一种车辆用变速器的控制装置，在具备由第一牙嵌部及第二牙嵌部构成的牙嵌式离合器的车辆用变速器中，在刚向车辆系统供给电力之后使第一牙嵌部与第二牙嵌部卡合的情况下能够抑制打齿的发生。
用于解决课题的技术方案
第一发明的要旨在于，(a)一种车辆用变速器的控制装置，该车辆用变速器具备：牙嵌式离合器，由第一牙嵌部和第二牙嵌部构成，所述第一牙嵌部以不能相对旋转的方式设置于第一轴，所述第二牙嵌部以能够相对于所述第一轴进行相对旋转的方式设置在该第一轴的轴线方向上与所述第一牙嵌部相邻的位置；第一齿轮，以能够相对旋转的方式设置于所述第一轴，并且所述第二牙嵌部设置于该第一齿轮；第二齿轮，以不能相对旋转的方式设置于与所述第一轴平行地配置的第二轴，与所述第一齿轮啮合；及切换机构，对所述牙嵌式离合器的连接切断状态进行切换，所述控制装置的特征在于，具备：(b)第一算出部，检测所述第一轴的旋转位置，基于该第一轴的旋转位置算出所述第一牙嵌部的旋转位置；(c)第二算出部，检测所述第二轴的旋转位置，基于该第二轴的旋转位置算出所述第二牙嵌部的旋转位置；及(d)卡合控制部，基于所述第一牙嵌部的旋转位置和所述第二牙嵌部的旋转位置，使所述切换机构工作而使该第一牙嵌部与该第二牙嵌部卡合。
另外，第二发明的要旨在于，在第一发明的车辆用变速器的控制装置中，其特征在于，所述牙嵌式离合器及所述第一齿轮在所述第一轴上配置有多个。
另外，第三发明的要旨在于，在第一发明或第二发明的车辆用变速器的控制装置中，其特征在于，所述第一牙嵌部的牙嵌齿的数量及所述第二牙嵌部的牙嵌齿的数量被设定为所述第一齿轮与所述第二齿轮之间的齿轮比的倒数或该倒数的整数倍。
另外，第四发明的要旨在于，在第一发明至第三发明中的任一车辆用变速器的控制装置中，其特征在于，在所述第一轴及所述第二轴分别设置有主花键。
发明效果
根据第一发明的车辆用变速器的控制装置，由于第一牙嵌部与第一轴一体地旋转，所以能够基于第一轴的旋转位置算出第一牙嵌部的旋转位置。另外，由于第二轴与第二齿轮一体地旋转，并且第二齿轮与第一齿轮啮合，所以能够基于第二轴的旋转位置算出与第一齿轮一体地旋转的第二牙嵌部的旋转位置。因此，即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够通过检测第一轴及第二轴的旋转位置来算出第一牙嵌部的旋转位置及第二牙嵌部的旋转位置。作为结果，即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够算出第一牙嵌部与第二牙嵌部的相对旋转位置，所以能够以不会产生第一牙嵌部的牙嵌齿与第二牙嵌部的牙嵌齿的打齿的方式使第一牙嵌部与第二牙嵌部卡合。
另外，根据第二发明的车辆用变速器的控制装置，由于牙嵌式离合器和第一齿轮在第一轴上配置有多个，所以通过检测第一轴的旋转位置及第二轴的旋转位置能够算出各牙嵌式离合器的第一牙嵌部及第二牙嵌部的旋转位置。因此，在算出各牙嵌式离合器的第一牙嵌部及第二牙嵌部的旋转位置时，无需针对每个牙嵌式离合器设置检测第一牙嵌部及第二牙嵌部的旋转位置的传感器，所以能够减少传感器的数量。
另外，根据第三发明的车辆用变速器的控制装置，由于第一牙嵌部的牙嵌齿及第二牙嵌部的牙嵌齿被设定为第一齿轮与第二齿轮之间的齿轮比的倒数或该倒数的整数倍，所以第二齿轮旋转了一周时的第二牙嵌部的牙嵌齿的相位始终相同。因此，能够基于第二轴的旋转位置算出第二牙嵌部的牙嵌齿的旋转位置。
另外，根据第四发明的车辆用变速器的控制装置，由于在所述第一轴及所述第二轴分别设置有主花键，所以能够以该主花键为基准将第一牙嵌部、第一齿轮及第二齿轮组装于预先设定的规定的组装位置。另外，能够基于该主花键的旋转位置来规定第一轴及第二轴的绝对的旋转位置(绝对位置)。
附图说明
图1是简略地示出应用了本发明的车辆用变速器的构造的要点图。
图2是将图1的变速器的要点图中的规定的牙嵌式离合器取出而示出的图。
图3是从轴向观察图2的第一牙嵌部、能够与第一牙嵌部啮合的第二牙嵌部、及与第二牙嵌部一体地设置的变速齿轮、与变速齿轮啮合的副轴齿轮时的图。
图4是示出牙嵌齿、变速齿轮、副轴齿轮、角度传感器的配置的一个形态的图。
图5是示出齿轮比为1/3且牙嵌齿的数量为三个时的牙嵌齿的旋转位置关系的图。
图6是简略地示出图5中的各牙嵌齿的旋转位置关系的图。
图7是说明对图1的变速器的变速进行控制的电子控制装置的控制功能的功能框线图。
图8是说明图7的电子控制装置的控制工作的主要部分即变速器变速中的控制工作的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。此外，在以下的实施例中，对附图适当地进行了简化或变形，各部分的尺寸比及形状等不一定被准确地绘出。
实施例
图1是简略地示出应用了本发明的车辆用变速器10(以下，称作变速器10)的构造的要点图。变速器10设置于发动机12与驱动轮14之间的动力传递路径上，是通过使多个齿轮级(在本实施例中为5速)成立来以规定的变速比i使从发动机12输入的旋转减速或增速的平行双轴式的变速器。
变速器10具备：输入轴18，经由离合器16与发动机12以能够传递动力的方式连结；副轴20，相对于输入轴18平行地配置；及输出轴22，经由差动机构21等与驱动轮14以能够传递动力的方式连结。输入轴18及输出轴22与发动机12的曲轴24配置于相同的轴线CL1上，副轴20配置于与轴线CL1平行的轴线CL2上。此外，副轴20对应于本发明的第二轴，输出轴22对应于本发明的第一轴。
变速器10具备由互相啮合的一对齿轮构成的六个齿轮对。具体地说，从发动机12朝向驱动轮14侧依次具备输入齿轮对25、2速齿轮对26a、3速齿轮对26b、5速齿轮对26c、4速齿轮对26d及1速齿轮对26e。
输入齿轮对25由与输入轴18连接的输入齿轮27和与副轴20连接的副轴齿轮29构成。当输入轴18旋转时，经由输入齿轮27使副轴20旋转。
2速齿轮对26a由以能够相对旋转的方式设置于输出轴22的2速齿轮30a和以不能相对旋转的方式设置于副轴20并且与2速齿轮30a啮合的2速副轴齿轮32a构成。
3速齿轮对26b由以能够相对旋转的方式设置于输出轴22的3速齿轮30b和以不能相对旋转的方式设置于副轴20并且与3速齿轮30b啮合的3速副轴齿轮32b构成。
5速齿轮对26c由以能够相对旋转的方式设置于输出轴22的5速齿轮30c和以不能相对旋转的方式设置于副轴20并且与5速齿轮30c啮合的5速副轴齿轮32c构成。
4速齿轮对26d由以能够相对旋转的方式设置于输出轴22的4速齿轮30d和以不能相对旋转的方式设置于副轴20并且与4速齿轮30d啮合的4速副轴齿轮32d构成。
1速齿轮对26e由以能够相对旋转的方式设置于输出轴22的1速齿轮30e和以不能相对旋转的方式设置于副轴20并且与1速齿轮30e啮合的1速副轴齿轮32e构成。以下，在不特别进行区分的情况下，将各齿轮对26a～26e称作变速齿轮对26，将各变速齿轮30a～30e称作变速齿轮30，将各副轴齿轮32a～32e称作副轴齿轮32。此外，变速齿轮30对应于本发明的第一齿轮，副轴齿轮32对应于本发明的第二齿轮。
在输出轴22上配置有三个第一牙嵌式离合器28a～第三牙嵌式离合器28c，并且配置有五个变速齿轮30a～30e。
第一牙嵌式离合器28a在输出轴22的轴线CL1方向上设置于输入齿轮27与2速齿轮30a之间。第一牙嵌式离合器28a构成为具备：圆盘状的第一牙嵌部34a，以相对于输出轴22不能进行相对旋转且能够在轴线CL1方向上进行相对移动的方式设置；和圆盘状的第二牙嵌部38a，一体地设置于2速齿轮30a，且以相对于输出轴22能够进行相对旋转的方式设置。第一牙嵌部34a与第二牙嵌部38a在轴线CL1方向上配置于相邻的位置。
在第一牙嵌部34a的在轴线CL1方向上与2速齿轮30a相对的一侧以朝向第二牙嵌部38a突出的方式有多个牙嵌齿46a。多个牙嵌齿46a在周向上以等角度间隔配置。另外，在第二牙嵌部38a的在轴线CL1方向上与第一牙嵌部34a相对的一侧以朝向第一牙嵌部34a突出的方式形成有多个牙嵌齿48a。多个牙嵌齿48a在周向上以等角度间隔配置。
牙嵌齿46a与牙嵌齿48a形成于能够互相啮合的位置。因此，在行驶中，当第一牙嵌式离合器28a的第一牙嵌部34a在轴线CL1方向上朝向2速齿轮30a侧(即第二牙嵌部38a侧)移动时，通过第一牙嵌部34a的牙嵌齿46a与第二牙嵌部38a的牙嵌齿48a啮合，从而第一牙嵌部34a与第二牙嵌部38a卡合。此时，通过2速齿轮30a经由第一牙嵌式离合器28a与输出轴22以能够传递动力的方式连接，而切换为副轴20和输出轴22能够经由2速齿轮对26a来传递动力的状态，在变速器10中使第二速齿轮级2nd成立。
第二牙嵌式离合器28b在输出轴22的轴线CL1方向上设置于3速齿轮30b与5速齿轮30c之间。第二牙嵌式离合器28b构成为具备：圆盘状的第一牙嵌部34b，以相对于输出轴22不能进行相对旋转且能够在轴线CL1方向上进行相对移动的方式设置；圆盘状的第二牙嵌部38b，一体地设置于3速齿轮30b，且以相对于输出轴22能够进行相对旋转的方式设置；及圆盘状的第二牙嵌部38c，一体地设置于5速齿轮30c，且以相对于输出轴22能够进行相对旋转的方式设置。第一牙嵌部34b与第二牙嵌部38b在轴线CL1方向上配置于相邻的位置，并且第一牙嵌部34b与第二牙嵌部38c在轴线CL1方向上配置于相邻的位置。即，第一牙嵌部34b在轴线CL1方向上夹设于第二牙嵌部38b与第二牙嵌部38c之间。
在第一牙嵌部34b的在轴线CL1方向上与3速齿轮30b相对的一侧以朝向3速齿轮30b突出的方式形成有多个牙嵌齿46b。多个牙嵌齿46b在周向上以等角度间隔配置。另外，在第一牙嵌部34b的在轴线CL1方向上与5速齿轮30c相对的一侧以朝向5速齿轮30c突出的方式形成有多个牙嵌齿46c。多个牙嵌齿46c在周向上以等角度间隔配置。另外，在第二牙嵌部38b的在轴线CL1方向上与第一牙嵌部34b相对的一侧以朝向第一牙嵌部34b突出的方式形成有多个牙嵌齿48b。多个牙嵌齿48b在周向上以等角度间隔配置于能够与牙嵌齿46b啮合的位置。在第二牙嵌部38c的在轴线CL1方向上与第一牙嵌部34b相对的一侧以朝向第一牙嵌部34b突出的方式形成有多个牙嵌齿48c。多个牙嵌齿48c在周向上以等角度间隔形成于能够与牙嵌齿46c啮合的位置。
因此，在行驶中，当第二牙嵌式离合器28b的第一牙嵌部34b在轴线CL1方向上朝向3速齿轮30b侧(即第二牙嵌部38b侧)移动时，通过第一牙嵌部34b的牙嵌齿46b与第二牙嵌部38b的牙嵌齿48b啮合，从而第一牙嵌部34b与第二牙嵌部38b卡合。此时，通过3速齿轮30b经由第二牙嵌式离合器28b与输出轴22以能够传递动力的方式连接，而切换为副轴20与输出轴22能够经由3速齿轮对26b来传递动力的状态，在变速器10中使第三速齿轮级3rd成立。
另外，在行驶中，当第二牙嵌式离合器28b的第一牙嵌部34b在轴线CL1方向上朝向5速齿轮30c侧(即第二牙嵌部38c侧)移动时，通过第一牙嵌部34b的牙嵌齿46c与第二牙嵌部38c的牙嵌齿48c啮合，从而第一牙嵌部34b与第二牙嵌部38c卡合。此时，通过5速齿轮30c经由第二牙嵌式离合器28b与输出轴22以能够传递动力的方式连接，而切换为副轴20与输出轴22能够经由5速齿轮对26c来传递动力的状态，在变速器10中使第五速齿轮级5th成立。
第三牙嵌式离合器28c在输出轴22的轴线CL1方向上设置于4速齿轮30d与1速齿轮30e之间。第三牙嵌式离合器28c构成为具备：第一牙嵌部34c，以相对于输出轴22不能进行相对旋转且能够在轴线CL1方向上进行相对移动的方式设置；圆盘状的第二牙嵌部38d，一体地设置于4速齿轮30d，且以相对于输出轴22能够进行相对旋转的方式设置；及圆盘状的第二牙嵌部38e，一体地设置于1速齿轮30e，且以相对于输出轴22能够进行相对旋转的方式设置。第一牙嵌部34c与第二牙嵌部38d在轴线CL1方向上配置于相邻的位置，并且第一牙嵌部34c与第二牙嵌部38e在轴线CL1方向上配置于相邻的位置。即，第一牙嵌部34c在轴线CL1方向上夹设于第二牙嵌部38d与第二牙嵌部38e之间。
在第一牙嵌部34c的在轴线CL1方向上与4速齿轮30d相对的一侧以朝向4速齿轮30d突出的方式形成有多个牙嵌齿46d。牙嵌齿46d在周向上以等角度间隔配置。另外，在第一牙嵌部34c的在轴线CL1方向上与1速齿轮30e相对的一侧以朝向1速齿轮30e突出的方式形成有多个牙嵌齿46e。牙嵌齿46e在周向上以等角度间隔配置。另外，在第二牙嵌部38d的在轴线CL1方向上与第一牙嵌部34c相对的一侧以朝向第一牙嵌部34c突出的方式形成有多个牙嵌齿48d。多个牙嵌齿48d在周向上以等角度间隔配置于能够与牙嵌齿46d啮合的位置。在第二牙嵌部38e的在轴线CL1方向上与第一牙嵌部34c相对的一侧以朝向第一牙嵌部34c突出的方式形成有多个牙嵌齿48e。多个牙嵌齿48e在周向上以等角度间隔配置于能够与牙嵌齿46e啮合的位置。
因此，在行驶中，当第三牙嵌式离合器28c的第一牙嵌部34c在轴线CL1方向上朝向4速齿轮30d侧(即第二牙嵌部38d侧)移动时，通过第一牙嵌部34c的牙嵌齿46d与第二牙嵌部38d的牙嵌齿48d啮合，从而第一牙嵌部34c与第二牙嵌部38d卡合。此时，通过4速齿轮30d经由第三牙嵌式离合器28c与输出轴22以能够传递动力的方式连接，而切换为副轴20与输出轴22能够经由4速齿轮对26d来传递动力的状态，在变速器10中使第四速齿轮级4th成立。
另外，在行驶中，当第三牙嵌式离合器28c的第一牙嵌部34c在轴线CL1方向上朝向1速齿轮30e侧(即第二牙嵌部38e侧)移动时，通过第一牙嵌部34c的牙嵌齿46e与第二牙嵌部38e的牙嵌齿48e啮合，从而第一牙嵌部34c与第二牙嵌部38e卡合。此时，通过1速齿轮30e经由第三牙嵌式离合器28c与输出轴22以能够传递动力的方式连接，而切换为副轴20与输出轴22能够经由1速齿轮对26e来传递动力的状态，在变速器10中使第一速齿轮级1st成立。以下，在不特别进行区分的情况下，将第一牙嵌式离合器28a～第三牙嵌式离合器28c称作牙嵌式离合器28，将第一牙嵌部34a～第一牙嵌部34c称作第一牙嵌部34，将第二牙嵌部38a～38e称作第二牙嵌部38，将第一牙嵌部34的牙嵌齿46a～46e称作牙嵌齿46，将第二牙嵌部38的牙嵌齿48a～48e称作牙嵌齿48。
牙嵌式离合器28的第一牙嵌部34通过切换机构33而在轴线CL1方向上移动。切换机构33构成为包括致动器35、与第一牙嵌式离合器28a的第一牙嵌部34a嵌合的换档叉36a、与第二牙嵌式离合器28b的第一牙嵌部34b嵌合的换档叉36b、与第三牙嵌式离合器28c的第一牙嵌部34c嵌合的换档叉36c、及通过致动器35而旋转的换档轴40。
在换档轴40的外周面上形成有与换档叉36a卡合的换档槽42a、与换档叉36b卡合的换档槽42b、及与换档叉36c卡合的换档槽42c。换档槽42a～42c分别形成为不同的形状。详细地说，各换档槽42a～42c以如下方式形成：随着换档轴40向一个方向旋转而依次执行各牙嵌式离合器28的卡合切换，通过切换牙嵌式离合器28的连接切断状态而按照第一速齿轮级1st～第五速齿轮级5th的顺序依次升档。换言之，各换档槽42a～42c以如下方式形成：随着换档轴40向另一个方向旋转而依次执行各牙嵌式离合器28的卡合切换，通过切换牙嵌式离合器28的连接切断状态而按照第五速齿轮级5th～第一速齿轮级1st的顺序依次降档。此外，牙嵌式离合器28的卡合切换是指如下工作：与变速目标的齿轮级对应的牙嵌式离合器卡合，并且与变速前的齿轮级对应的牙嵌式离合器释放。
在此，每个齿轮级下的换档轴40的旋转位置预先确定，当判断为向规定的齿轮级变速时，通过利用致动器35使换档轴40旋转至与该规定的齿轮级相应的旋转位置，来切换牙嵌式离合器28的连接切断状态，从而变速为规定的齿轮级。此时，以不会产生在第一牙嵌部34的牙嵌齿46形成的轴线CL1方向的端面与在第二牙嵌部38的牙嵌齿48形成的轴线CL1方向的端面在卡合过渡期发生碰撞的所谓打齿(牙嵌齿打齿)的方式，控制致动器35的工作的定时及转速。这样，通过利用切换机构33切换牙嵌式离合器28的连接切断状态，来切换变速器10的齿轮级。
要想以在卡合过渡期牙嵌齿46与牙嵌齿48不会碰撞的方式使彼此的牙嵌齿46、48啮合，需要掌握牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置(相对旋转角)。以往，在刚向车辆系统供给电力之后，第一牙嵌部的牙嵌齿与第二牙嵌部的牙嵌齿之间的相对旋转位置不明，所以在刚向车辆系统供给电力之后的最初的行驶中，以估计的方式使各齿轮级的第一牙嵌部的牙嵌齿与第二牙嵌部的牙嵌齿卡合，将第一牙嵌部的牙嵌齿与第二牙嵌部的牙嵌齿啮合的状态下的第一牙嵌部的牙嵌齿与第二牙嵌部的牙嵌齿的相对旋转位置设定(学习)为初始值(例如零)。然而，在刚向车辆系统供给电力之后的最初的行驶中，由于以估计的方式使彼此的牙嵌齿卡合，所以有可能产生彼此的牙嵌齿进行碰撞的打齿，牙嵌齿的耐久性有可能降低。
在本实施例中，在刚向车辆系统供给电力之后，通过算出第一牙嵌部的牙嵌齿的旋转位置和第二牙嵌部的牙嵌齿的旋转位置，来抑制刚供给电力后的各牙嵌齿的打齿。以下，对成为用于抑制打齿的前提的构造及工作(控制)进行说明。
图2是将图1的变速器10的要点图中的规定的牙嵌式离合器28取出而示出的图。此外，在图2中，作为规定的牙嵌式离合器28，标注有第三牙嵌式离合器28c的标号。如图2所示，在副轴20上设置有检测该副轴20的旋转位置(旋转角)的旋转角传感器50。另外，在输出轴22设置有能够检测该输出轴22的旋转位置(旋转角)的旋转角传感器54。
本实施例的旋转角传感器50、54例如使用光学式的绝对式旋转编码器，且使用能够检测副轴20及输出轴22的旋转位置(绝对位置)的形式的传感器。绝对式旋转编码器构成为包括固定于旋转轴(副轴20、输出轴22)的旋转缝隙、发光元件及受光元件，从发光元件照射出的光通过旋转缝隙而作为光信号由受光元件检测到，通过将该光信号变换为电信号来检测旋转轴的旋转位置。在此，在绝对式旋转编码器中，旋转缝隙的缝隙形状在周向上不规则地变化，检测的光信号根据旋转轴的旋转位置而变化。绝对式旋转编码器存储有相对于该光信号的绝对位置信息，能够基于检测到的光信号来检测旋转轴的绝对位置。另外，即使是在切断电源之后刚刚再次接入电源之后，也能够通过检测光信号而立即检测出旋转轴的旋转位置(绝对位置)。
图3是从轴线CL1方向观察规定的变速齿轮30(第二牙嵌部38)、副轴齿轮32及第一牙嵌部34时的图。
若对图3进行说明，则配置有能够绕轴线CL2旋转的副轴20及能够绕轴线CL1旋转的输出轴22。在副轴20一体地(以不能相对旋转的方式)设置有副轴齿轮32。在输出轴22以能够相对于输出轴22进行相对旋转的方式设置有与副轴齿轮32啮合的变速齿轮30。而且，在输出轴22以相对于输出轴22不能进行相对旋转且能够在轴线CL1方向上进行相对移动的方式设置有第一牙嵌部34。
在变速齿轮30一体地设置有构成第二牙嵌部38的牙嵌齿48。在图3中仅示出了一个牙嵌齿48，但实际上在周向上以等角度间隔设置有多个牙嵌齿48。另外，在第一牙嵌部34一体地设置有牙嵌齿46。在图3中仅示出了一个牙嵌齿46，但实际上在周向上以等角度间隔设置有多个牙嵌齿46。
在副轴20设置有用于组装时的定位的主花键52。同样，在输出轴22设置有用于组装时的定位的主花键56。在组装时，以主花键52、56为基准进行组装，将第一牙嵌部34、变速齿轮30(第二牙嵌部38)及副轴齿轮32定位于例如图3所示的预先在设计上确定的规定位置。
对图3所示的各种角度β1～β7进行说明。在此，在图3中副轴20的顺时针方向对应于前进行驶中的旋转方向(正方向)，变速齿轮30的逆时针方向对应于前进行驶中的旋转方向(正方向)。
图3所示的角度β1表示副轴齿轮32的规定的啮合齿58与设置于副轴20上的主花键52之间的角度。角度β2表示以旋转角传感器50的安装位置为基准(零)的主花键52的旋转角。角度β3表示变速齿轮30的牙嵌齿48与变速齿轮30的规定的齿底之间的角度。角度β4表示设置于输出轴22上的主花键56与牙嵌齿46之间的角度。角度β5表示以旋转角传感器54的安装位置为基准(零)的主花键56的旋转角。角度β6表示以副轴齿轮32的啮合齿58与变速齿轮30的啮合齿60之间的啮合点O(平均位置、中心位置)为基准的旋转角传感器50的安装角度。角度β7表示以副轴齿轮32的啮合齿58与变速齿轮30的啮合齿60之间的啮合点O(平均位置、中心位置)为基准的旋转角传感器54的安装角度。在此，角度β2是由旋转角传感器50随时检测的读取值，角度β5是由旋转角传感器54随时检测的读取值。另一方面，角度β1、β3、β4、β6、β7是在设计时预先设定的设计值(规定值)。此外，啮合点O实际上在规定的范围内变动，但本实施例的啮合点O对应于该范围的中心位置(即，将输出轴22的轴线CL1与副轴20的轴线CL2连结的直线上的点)。
基于上述各种角度β1～β7，牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置基于下式(1)～下式(4)来算出。式(1)的Dogfrac是将牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置标准化后的值，取0～1.0的值。例如，在Dogfrac为0或1.0时，表示牙嵌齿46与牙嵌齿48处于相同的旋转位置。另外，在Dogfrac为0及1.0以外的值的情况下，表示牙嵌齿46的旋转位置与牙嵌齿48的旋转位置不同，在规定的范围内，牙嵌齿46与牙嵌齿48成为在旋转方向上完全分离的位置。通过基于该Dogfrac掌握牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置，在通过致动器35实现的卡合控制时能够抑制牙嵌齿46与牙嵌齿48的打齿。
在式(1)中，#dogs表示牙嵌齿46及牙嵌齿48的数量。在本实施例中，牙嵌齿46与牙嵌齿48被设定为相同的数量。此外，牙嵌齿46及牙嵌齿48的数量针对每个齿轮级适当变更。Δα表示牙嵌齿48与牙嵌齿46的相对旋转角。式(2)示出了式(1)的Δα的算出式。在式(2)中，αDogOSG表示以所述啮合点O为基准的第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)，αDogDR表示以啮合点O为基准的第一牙嵌部34的牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)。式(3)示出了式(2)的αDogOSG的算出式，i对应于规定的齿轮级下的变速齿轮30与副轴齿轮32之间的齿轮比。式(4)示出了式(2)的αDogDR的算出式。
Dogfrac＝(#dogs/360)×{Δαmodulo(360/#dogs)}…(1)
Δα＝αDogOSG-αDogDR…(2)
αDogOSG＝{(β6+β2-β1)×i}-β3…(3)
αDogDR＝β7+β5+β4…(4)
以下，对Dogfrac的算出进行具体说明。以下，作为一个形态，对将角度β1、角度β3、角度β4均设定为零并将角度β6、角度β7均设定为90度的情况进行说明。示意性地示出上述形态的图对应于图4。此外，在图4中，虽然在变速齿轮30上示出了第一牙嵌部34的牙嵌齿46，但实际上牙嵌齿46设置于第一牙嵌部34，所以牙嵌齿46与牙嵌齿48进行相对旋转。
如图4所示，在副轴齿轮32中，通过在主花键52的径向外侧配置啮合齿58的规定的齿顶，从而角度β1成为零。在变速齿轮30中，通过在牙嵌齿48的径向外侧配置啮合齿60的规定的齿底，从而角度β3成为零。通过在主花键56的径向外侧配置第一牙嵌部34的牙嵌齿46，从而角度β4成为零。通过将旋转角传感器54的安装位置设定为从啮合点O离开了90度的位置，从而角度β6成为90度。通过将旋转角传感器50的安装位置设定为从啮合点O离开了90度的位置，从而角度β7成为90度。
当在图4中应用式(3)时，αDogOSG成为下式(5)。另外，当应用式(4)时，αDogDR成为下式(6)。如式(5)所示，通过对从啮合点O起的主花键52的旋转位置(旋转角)乘以齿轮比i，来算出变速齿轮30中的从啮合点O起的牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)。另外，如式(6)所示，通过对从啮合点O起的旋转角传感器54的安装位置(90度)加上旋转角传感器54的检测值(β5)，来算出从啮合点O起的牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)。
αDogOSG＝(90+β2)×i…(5)
αDogDR＝90+β5…(6)
在此，各牙嵌齿46、48的数量#dogs如以下说明那样设定。具体地说，牙嵌齿的数量#dogs被设定为齿轮比i的倒数或齿轮比i的倒数的整数倍(#dogs成为整数的范围)。例如，在变速齿轮30的啮合齿60的齿数为30齿，副轴齿轮32的啮合齿58的齿数为10齿的情况下，齿轮比i成为1/3(＝啮合齿58的齿数(10齿)/啮合齿60的齿数(30齿))。此时，齿轮比i的倒数成为3，所以牙嵌齿的数量#dogs被设定为3、6、9…(3的倍数)中的任一个。通过这样设定牙嵌齿的数量#dogs，副轴齿轮32每旋转一周时的变速齿轮30上的牙嵌齿48的相位始终相同。由此，副轴齿轮32的每个旋转位置的牙嵌齿48的旋转位置始终相同。因此，通过检测副轴20的旋转位置，能够基于式(5)算出变速齿轮30上的牙嵌齿48的旋转位置。图5示出了齿轮比i为1/3且牙嵌齿的数量#dogs为三个时的牙嵌齿46与牙嵌齿48的旋转位置关系。如图5所示，式(2)的Δα成为牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)与牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)的差值。
另外，当将式(1)应用于上述形态时，由于牙嵌齿的数量#dogs为3，所以(360/#dogs)成为120。另外，Δαmodulo(360/#dogs)是Δα除以120后的余数，所以必定取0～120的值。并且，通过将该余数除以120，Dogfrac将取0～1.0的值。如图6所示，在Dogfrac为0或1.0时，牙嵌齿46与牙嵌齿48的相位完全一致。另外，随着牙嵌齿48接近牙嵌齿46，Dogfrac接近0或1.0。这样，Dogfrac是将牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置(相对旋转角)正规化后的值。
通过如以上那样算出Dogfrac，可掌握牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转位置，但如上所述，需要针对每个齿轮级将牙嵌齿的数量#dogs设定为最佳的数量。关于牙嵌齿的数量#dogs，若过少则由一个牙嵌齿承受的转矩变大而耐久性有可能降低，若过多则牙嵌齿46与牙嵌齿48之间的游隙变小所以在卡合中发生打齿的可能性变高。因此，关于牙嵌齿的数量#dogs，需要预先设置容许范围，以收敛于该容许范围的方式设定牙嵌齿的数量#dogs。另外，由于牙嵌齿的数量#dogs需要设定为齿轮比i的倒数或倒数的整数倍，所以关于规定齿轮比i的各啮合齿58、60的齿数也需要加以考虑。
例如，对于作为目标的齿轮比i，实现该齿轮比i的变速齿轮30的啮合齿60的齿数及副轴齿轮32的啮合齿58的齿数的组合存在多个。此外，也可以通过使齿轮比i相对于作为目标的值具有规定的容许幅度，来设为收敛于该范围的齿数的组合。另外，关于各齿轮的齿数，也根据设计上的限制来设定最小值及最大值，限定于处于该范围内的组合。实际上，针对实现作为目标的齿轮比i的各啮合齿58、60的齿数的组合中的每个组合求出牙嵌齿的数量#dogs，采用牙嵌齿的数量#dogs成为最佳的值的齿数。
以下，对具体的形态进行说明。例如，对目标的齿轮比i为0.444的情况进行说明。作为实现该齿轮比的齿数的组合，例如有(9，4)、(27，12)、(36，16)等。在上述括号内，左侧表示变速齿轮30的啮合齿60的齿数，右侧表示副轴齿轮32的啮合齿58的齿数。例如，关于(9，4)的组合，根据设计上的制约，啮合齿的齿数过少，所以将其排除。在(27，12)的组合中，齿轮比i的倒数成为(9/4)。该值是变速齿轮30的啮合齿60的齿数除以副轴齿轮32的啮合齿58的齿数而得到的值。另外，由于牙嵌齿的数量#dogs需要是整数，所以作为(9/4)的整数倍的最小值，牙嵌齿的数量#dogs成为9。在此，在牙嵌齿的数#dogs的容许范围例如是3～15的情况下，上述齿数的组合能够应用。另外，关于(36，16)的组合，牙嵌齿的数量#dogs也成为9，该组合也能够应用。采用这些能够应用的齿数的组合、即实现作为目标的齿轮比i且牙嵌齿的数量#dogs成为容许范围的啮合齿58、60的齿数的组合中的、适合其他设计条件的齿数的组合。
另一方面，作为接近目标的齿轮比i(＝0.444)的齿数的组合，例如有(29，13)。此外，在(29，13)的组合中，齿轮比i成为0.448。此时，齿轮比i的倒数成为(29/13)，该值的整数倍中的成为整数的最小值成为29。在该情况下，超过了牙嵌齿的数#dogs的容许范围(3～15)，所以不能应用。
如以上那样，针对每个齿轮级求出满足各齿轮级的齿轮比i的啮合齿58、60的齿数的组合中的、牙嵌齿的数量#dogs成为容许范围内的组合，来决定各齿轮级下的啮合齿58、60的齿数及牙嵌齿的数量#dogs。
图7是说明对如上述那样设定了各齿轮30、32的啮合齿58、60的齿数及牙嵌齿的数量#dogs的变速器10的变速进行控制的电子控制装置80(控制装置)的控制功能的功能框线图。
对电子控制装置80输入由旋转角传感器50检测的副轴20的旋转位置(旋转角)、具体地说是主花键52的旋转位置(即角度β2)和由旋转角传感器54检测的输出轴22的旋转位置(旋转角)、具体地说是主花键56的旋转位置(即角度β5)等。另外，从电子控制装置80输出使致动器35(即换档轴40)旋转至与各齿轮级相应的旋转位置的驱动信号等。此外，基于副轴20的旋转位置的时间变化算出副轴20的转速，基于输出轴22的旋转位置的时间变化算出输出轴22的转速。
电子控制装置80在功能上具备卡合控制部82(卡合控制单元)、第一算出部84(第一算出单元)、及第二算出部86(第二算出单元)。
当判断为向规定的齿轮级的变速后，卡合控制部82使用致动器35使换档轴40旋转至与该齿轮级对应的旋转位置。当致动器35及换档轴40旋转时，经由换档叉36使与变速目标的齿轮级对应的第一牙嵌部34朝向第二牙嵌部38在轴线CL1方向上移动，通过第一牙嵌部34的牙嵌齿46与第二牙嵌部38的牙嵌齿48啮合，从而第一牙嵌部34与第二牙嵌部38卡合，向规定的齿轮级变速。与此并行，通过换档轴40的旋转，在变速前卡合的第一牙嵌部34与第二牙嵌部38的卡合被解除。
在此，为了在卡合中(变速中)抑制第一牙嵌部34的牙嵌齿46与第二牙嵌部38的牙嵌齿48碰撞的打齿，需要掌握彼此的牙嵌齿46、48的相对旋转位置。于是，第一算出部84检测输出轴22的旋转位置(旋转角)，基于该输出轴22的旋转位置算出第一牙嵌部34的牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)。具体地说，第一算出部84基于上述的式(4)算出与以啮合点O为基准的第一牙嵌部34的牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)对应的角度αDogDR。
另外，第二算出部86检测副轴20的旋转位置(旋转角)，基于该副轴20的旋转位置算出第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)。具体地说，第二算出部86基于上述的式(3)算出与以啮合点O为基准的第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)对应的角度αDogOSG。此外，式(3)的齿轮比i与变速目标的齿轮级的齿轮比i对应。
卡合控制部82通过将由第一算出部84算出的与第一牙嵌部34的牙嵌齿46的旋转位置对应的角度αDogDR及由第二算出部86算出的与第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置对应的角度DogOSG应用于式(2)来算出牙嵌齿46与牙嵌齿48的相对旋转角Δα。而且，卡合控制部82基于式(1)算出Dogfrac。在此，牙嵌齿的数量#dogs应用与变速目标的齿轮级对应的牙嵌齿的数量#dogs。
当算出Dogfrac后，卡合控制部82判定该Dogfrac在牙嵌齿46及牙嵌齿48的啮合开始时刻(或即将开始啮合之前)是否处于不会产生打齿的范围内。所述规定范围将牙嵌齿46与牙嵌齿48之间的相对转速等纳入考虑来设定。当判定为Dogfrac处于规定范围内时，卡合控制部82通过使构成切换机构33的致动器35工作来使第一牙嵌部34与第二牙嵌部38卡合。
图8是说明电子控制装置80的控制工作的主要部分、即变速器10变速中的控制工作的流程图。该流程图在车辆行驶中反复执行。
在与卡合控制部82的控制功能对应的步骤S1(以下，省略步骤)中，判断是否应该使变速器10向规定的齿轮级变速。在基于例如预先设定的由车速V(或输出转速Nout)及加速器开度θacc(或节气门开度θth)构成的规定应该变速的齿轮级的变速映射而判断为应该向规定的齿轮级变速的情况下，S1被肯定。或者，在输出了基于驾驶员的手动操作的变速指令的情况下，S1也被肯定。在没有判断为执行变速的情况下，S1被否定，结束本例程。
在S1被肯定的情况下，在与第一算出部84的控制功能对应的S2中，基于式(4)算出与以啮合点O为基准的第一牙嵌部34的牙嵌齿46的旋转位置(旋转角)对应的角度αDogDR。在与第二算出部86的控制功能对应的S3中，基于式(3)算出与以啮合点O为基准的第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置(旋转角)对应的角度αDogOSG。在与卡合控制部82的控制功能对应的S4中，基于在S2中算出的角度αDogDR、在S3中算出的角度αDogOSG、式(1)、式(2)来算出Dogfrac。在与卡合控制部82的控制功能对应的S5中，判定在S4中算出的Dogfrac是否处于预先设定的规定范围内。在Dogfrac不处于规定范围的情况下，S5被否定而返回S2。在Dogfrac处于规定范围内的情况下，S5被肯定而前进至S6。在与卡合控制部82的控制功能对应的S6中，通过使致动器35旋转至与规定的齿轮级对应的旋转位置，来使与规定的齿轮级对应的牙嵌齿46与牙嵌齿48啮合。此时，由于致动器35以Dogfrac处于规定范围内为条件而工作，所以在变速中可抑制牙嵌齿46与牙嵌齿48的打齿。
另外，在本实施例中，由于使用了绝对式旋转编码器作为检测副轴20及输出轴22的旋转位置的旋转角传感器50、54，所以即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够检测各主花键52、56的旋转位置(旋转角)来算出各牙嵌齿46、48的旋转位置(旋转角)。因此，在刚向包括电子控制装置80的车辆系统供给电力之后将第一牙嵌部34及第二牙嵌部38卡合时，也能够掌握牙嵌齿46、48的相对旋转位置，所以能够抑制打齿。即，能够抑制以往实施的在最初的行驶时以估计的方式将牙嵌齿46与牙嵌齿48卡合来设定(学习)初始值时发生的打齿。由此，可抑制学习完成前的变速所引起的可靠性恶化、变速性能恶化。另外，由于无需进行在每次接入车辆电源时实施的学习，所以能够抑制长时间·高频度的学习所带来的违和感。另外，也无需为了避免该学习而针对每个变速齿轮设置旋转传感器，在车辆驻车中也无需始终检测旋转轴的旋转位置。
如上所述，根据本实施例，由于第一牙嵌部34与输出轴22一体地旋转，所以能够基于输出轴22的旋转位置算出第一牙嵌部34(牙嵌齿46)的旋转位置。另外，由于副轴20与副轴齿轮32一体地旋转并且该副轴齿轮32与变速齿轮30啮合，所以能够基于副轴20的旋转位置算出与变速齿轮30一体地旋转的第二牙嵌部38(牙嵌齿48)的旋转位置。因此，即使是在刚向车辆系统(电子控制装置80)供给电力之后，也能够通过检测输出轴22及副轴20的旋转位置来算出第一牙嵌部34的旋转位置及第二牙嵌部38的旋转位置。作为结果，即使是在刚向车辆系统供给电力之后，也能够掌握第一牙嵌部34与第二牙嵌部38的相对旋转位置，所以能够以不会产生第一牙嵌部34的牙嵌齿46与第二牙嵌部38的牙嵌齿48的打齿的方式使第一牙嵌部34与第二牙嵌部38卡合。
另外，根据本实施例，由于牙嵌式离合器28和变速齿轮30在输出轴22上配置有多个，所以通过检测输出轴22的旋转位置及副轴20的旋转位置，能够分别算出各牙嵌式离合器28a～28c的第一牙嵌部34及第二牙嵌部38的旋转位置。因此，在算出各牙嵌式离合器28的第一牙嵌部34及第二牙嵌部38的旋转位置时，无需针对每个牙嵌式离合器28设置检测第一牙嵌部34及第二牙嵌部38的旋转位置的传感器，所以能够减少传感器的数量。
另外，根据本实施例，由于第一牙嵌部34的牙嵌齿46及第二牙嵌部38的牙嵌齿48被设定为变速齿轮30与副轴齿轮32之间的齿轮比i的倒数或该倒数的整数倍，所以副轴齿轮32旋转了一周时的第二牙嵌部38的牙嵌齿48的相位始终相同。因此，能够基于副轴20的旋转位置算出第二牙嵌部38的牙嵌齿48的旋转位置。
另外，根据本实施例，由于在输出轴22及副轴20分别设置有主花键52、56，所以能够以该主花键52、56为基准将第一牙嵌部34、变速齿轮30及副轴齿轮32组装于规定的组装位置。另外，能够基于主花键52、56的旋转位置来规定副轴20及输出轴22的旋转位置(绝对位置)。
以上，虽然基于附图对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明也可以在其他形态中应用。
例如，在前述的实施例中，变速器10构成为能够变速成前进5速的变速级，但不一定限定于5速。即使是能够变速成例如2～4速或6速以上的变速级的变速器，也可以应用。换言之，在输出轴22上配置的牙嵌式离合器28的数量及变速齿轮30的数量不一定限定于本实施例，可以适当变更。
另外，在前述的实施例中，在第一算出部84之后第二算出部86执行，但也可以是第二算出部86在第一算出部84之前执行，还可以是第一算出部84及第二算出部86并行地执行。
另外，在前述的实施例中，在输出轴22上设置有牙嵌式离合器28，但也可以在副轴20上设置牙嵌式离合器28。
另外，在前述的实施例中，主花键52、56分别由向径向外侧突出的突起形成，但也可以是向径向内侧凹陷的凹部。即，只要能够设定为副轴20及输出轴22的旋转位置的基准即可，没有特别的限定。
另外，在前述的实施例中，牙嵌齿的数量#dogs的容许范围设定为例如3～15，但这只是一例，可以适当变更。
另外，在前述的实施例中，作为旋转角传感器50、54使用了光学式的绝对式旋转编码器，但只要是能够从刚向车辆系统供给电力之后起检测旋转轴的旋转位置(绝对位置)的传感器即可，可以适当使用。
此外，上述不过是一个实施方式，本发明能够以基于本领域技术人员的知识施加了各种变更、改良后的形态来实施。
标号说明
10：车辆用变速器
20：副轴(第二轴)
22：输出轴(第一轴)
28a～28c：牙嵌式离合器
30a～30e：变速齿轮(第一齿轮)
32a～32e：副轴齿轮(第二齿轮)
33：切换机构
34a～34c：第一牙嵌部
38a～38e：第二牙嵌部
46：牙嵌齿
48：牙嵌齿
52、56：主花键
80：电子控制装置(控制装置)
82：卡合控制部
84：第一算出部
86：第二算出部

Claims (4)

1.一种车辆用变速器的控制装置，该车辆用变速器(10)具备：
牙嵌式离合器(28)，由第一牙嵌部(34)和第二牙嵌部(38)构成，所述第一牙嵌部以不能相对旋转的方式设置于第一轴(22)，所述第二牙嵌部以能够相对于所述第一轴进行相对旋转的方式设置于在该第一轴的轴线(CL1)方向上与所述第一牙嵌部相邻的位置；
第一齿轮(30)，以能够相对旋转的方式设置于所述第一轴，并且所述第二牙嵌部设置于该第一齿轮；
第二齿轮(32)，以不能相对旋转的方式设置于与所述第一轴平行地配置的第二轴(20)，与所述第一齿轮啮合；及
切换机构(33)，对所述牙嵌式离合器的连接切断状态进行切换，
所述控制装置(80)的特征在于，具备：
第一算出部(84)，检测所述第一轴的旋转位置，基于该第一轴的旋转位置算出所述第一牙嵌部的旋转位置；
第二算出部(86)，检测所述第二轴的旋转位置，基于该第二轴的旋转位置算出所述第二牙嵌部的旋转位置；及
卡合控制部(82)，基于所述第一牙嵌部的旋转位置和所述第二牙嵌部的旋转位置，使所述切换机构工作而使该第一牙嵌部与该第二牙嵌部卡合。
2.根据权利要求1所述的车辆用变速器的控制装置，其特征在于，
所述牙嵌式离合器及所述第一齿轮在所述第一轴上配置有多个。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用变速器的控制装置，其特征在于，
所述第一牙嵌部的牙嵌齿(46)的数量及所述第二牙嵌部的牙嵌齿(48)的数量被设定为所述第一齿轮与所述第二齿轮之间的齿轮比(i)的倒数或该倒数的整数倍。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆用变速器的控制装置，其特征在于，
在所述第一轴及所述第二轴分别设置有主花键(56，52)。
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