JP2005114107A - 自動車の変速方法,自動車の変速装置,自動車用変速機の制御装置,自動車の変速装置のアクチュエータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
噛み合いクラッチの締結力を小さく抑えることで、軽量化によるエネルギー消費率の低減やシステムの小型化を目的とする。
【解決手段】
変速時に前記噛み合いクラッチの歯車と前記変速機の変速歯車との間に相対的に微弱な周期的トルク変動を与えながら当該噛み合いクラッチを軸方向に移動させて両歯車を開放すると共に、
前記噛み合いクラッチの歯車と前記変速機の変速歯車とが開放された後、前記噛み合いクラッチの歯車と前記変速機の別の変速歯車との間に相対的に微弱な周期的回転変動を与えながら当該噛み合いクラッチを軸方向に移動させて、両歯車を締結することを特徴とする自動車の変速方法。
【選択図】図11
Description
まず発進クラッチ3が開放され、エンジンと入力軸4とが切り離される。入力軸の回転が低下しようとするが、直ぐにモータ2が駆動され、入力軸4の駆動トルクをエンジンに代わってアシストするため、回転が維持される。
13は、振動発生装置18と入力軸回転算出装置16と出力軸回転算出装置17の出力値によりモータ2を制御する。エンジン1とモータ2の合成トルクは入力軸4を介して各歯車に伝えられる。各歯車に設けられた噛み合いクラッチ式の歯車締結装置である1−2変速用噛み合いクラッチ7と3−4変速用噛み合いクラッチ8と5−R変速用噛み合いクラッチ9は、1−2変速用締結力発生装置10と3−4変速用締結力発生装置11と5−R変速用締結力発生装置12により駆動される。出力軸5は各変速用噛み合いクラッチを介して駆動力が伝えられて車輪を駆動する。クラッチ3は、エンジン1の出力を切断可能な装置である。
ここで、噛み合いクラッチの噛み合い部分19に図3に示すトルク振動を印加することで、歯車に掛かる相対トルクが0となるクロスポイント22が多数発生する。このクロスポイントでは、噛み合い部分19の接触面に全く力が印加されていない状態であるため図2に示す開放側に微小距離であるが移動することができる。よって、クロスポイントを多数発生させると、小さな開放力で短時間の内に歯車を開放位置まで移動することができる。
x:回転距離(機械的余裕幅)
α:加速度(振幅42)
t:半周期(1/2・周期41=1/(2・周波数))
機械的な余裕幅は一定であるため、振幅と周波数の関係式は下式となる。
f:周波数
よって、振幅と周波数の関係は図5のようになる。1/2・α/2・t2 がxよりも小さくなるようにαとtを設定すれば、乗員に不快感を与えることなく噛み合いクラッチに振動を印加することができる。
17により検出可能である。この相対回転数は入力軸回転数−出力軸回転数で算出できる。この相対回転数を0±αで下式のように目標を設定する。
図2に示すように、噛み合いクラッチは歯車の山と谷が結合するため、回転位相は逆位相状態で締結させる必要がある。回転数の目標を前式のように設定すると、相対回転数が変化するため、相対回転数の積分である相対回転位置(=位相)を変化できる。この時の位相波形を図6に示す。この図に示すように、トルク振動と同様にクロスポイントが重要なタイミングとなる。ここでは逆位相のクロスポイントを多く発生させることで締結を容易にできる。位相の変化は、噛み合いクラッチの山と山が対応する位相から、山と谷が対応する位相を経由して次の山と山が対応する位相まで変化すれば逆位相のクロスポイントを発生できる。よって、これ以上の相対回転数は必要としない。このことは、噛み合いクラッチの歯のピッチ幅により回転振動周期71と回転振動振幅72を設定すればよいことになる。
p=rev・t
p:位相
rev:相対回転数
t:周期
しかし、回転数は目標の変化に対して印加されたトルクにより発生する加速度によって変化する。よって、相対回転数はトルクを一定にした場合、
rev=α・t
α:回転振動加速度(加速トルク)
となるので、この積分である下式を用いて入力軸側噛み合いリング20のトルクを制御することにより回転振動の振幅と周期が求まる。
本発明では、位相を必ず逆位相(山と谷が対応する位相)に持って行くことが大切である。振動開始時の位相が逆位相に近い状態から同位相の方向に制御した場合、計測・制御偏差や機差により、次の逆位相まで到達せずに同位相を中心に振動する場合が考えられる。
pp<1/2α・t2
pp:クラッチのピッチ幅相当の位相
となることが望ましい。しかし、前述しているとおり基本的にはピッチ幅相当以上の位相は必要ない。よってppの1〜1.5 倍を1/2α・t2 とすれば問題のない範囲で設定できる。
95まで移動しているタイミングである。
この場合、エンジン1には高応答性が必要であるが、モータ2は不要となる。
アシスト側の歯車の相対トルクは低くなっているため、トルク振動制御にてアシスト駆動装置の歯車を開放する。よって1回の変速で前述した変速装置の2倍の締結および開放動作が必要である。
ただし、Ne:第一入力軸回転速度,No:出力軸回転速度,G1.5:1.5速ギア比
噛み合いクラッチの歯の先端は両チャンファとなっている。ギア締結を繰り返し行うと、十数回に一回の割合で図6に示すようにギアドッグとスリーブの先端が接触した位置から奥へ噛み込まず、締結できない場合があった。
Tm,ギアの半径rgからFaは下式で表される。
したがって、Tmを小さくすればFxs−Fxaは大きくなり締結し易くなる。一方、反対側のチャンファで接触した場合は、逆にTmを大きくすればよい。しかし接触位置を検出することは困難であり、トルク印加の方向性を確定できない。
ただし、W:車両質量,r:車輪半径,Gf:ファイナルギア比,
Ga:第二入力軸ギア比
限度加速度dAcc/dtを0.05G とすると、本実施例では許容トルクTdbを
10Nm以下とすればよい。
車両駆動用原動機、
該原動機に接続された入力軸側変速歯車列、
該入力軸側変速歯車列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速歯車列、
該入力軸側歯車列または該出力軸側歯車列を各軸に締結もしくは開放できる噛み合いクラッチ、
該噛み合いクラッチを締結,開放するアクチュエータ、
該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ、
該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、
前記入力軸に接続され入力軸の駆動力を制御可能な変速用動力装置、
を設けた自動車用変速機において、各噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対回転数が正負反転するように変速用動力装置の回転数を振動制御することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
車両駆動用原動機、
該原動機に接続された入力軸側変速歯車列、
該入力軸側変速歯車列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速歯車列、
該入力軸側歯車列または該出力軸側歯車列を各軸に締結もしくは開放できる噛み合いクラッチ、
該噛み合いクラッチを締結,開放するアクチュエータ、
該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ、
該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、
前記入力軸に接続され入力軸の駆動力を制御可能な変速用動力装置、
を設けた自動車用変速機において、
各噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対トルク及び各噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対回転数が正負反転するように前記変速用動力装置のトルク及び、回転数を振動制御することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、トルク振動の振幅と周波数若しくは回転振動の振幅と周波数の少なくとも何れか一方を原動機から車輪までの機械的な余裕幅より求められる回転距離以下で振動するように設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、トルク振動の振幅と周波数若しくは回転振動の振幅と周波数の少なくとも何れか一方を噛み合いクラッチのピッチ幅から求められる位相の150%以内で振動するように設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、噛み合いクラッチの過渡状態を観測する締結ポジションセンサを設け、トルクまたは回転数の振動制御の開始,終了,切換えタイミングを締結ポジションセンサの値に応じて設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、トルクまたは回転数の振動制御の開始,終了,切換えタイミングを相対回転数の値に応じて設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、振動制御を行うための変速用動力発生装置に回転電機を用い、電流を振動制御させることを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様1または2の何れかに記載のものにおいて、振動制御を行うための変速用動力発生装置に多板クラッチを用い、当該多板クラッチの押し付け圧力を振動制御させることを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
車両駆動用原動機、
該原動機に接続された入力軸側変速歯車列、
該入力軸側変速歯車列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速歯車列、
該入力軸側歯車列または該出力軸側歯車列を各軸に締結もしくは開放できる噛み合いクラッチ、
該噛み合いクラッチを締結,開放するアクチュエータ、
該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ、
該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、
該入力軸に1つの回転軸を接続された差動機、
該差動機の他の1つの回転軸に接続された変速用動力装置、
該差動機の他の1つの回転軸に接続されたアシスト入力軸の変速歯車列、
該アシスト入力軸側変速歯車列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速歯車列、
該アシスト入力軸側歯車列または該出力軸側歯車列を各軸に締結もしくは開放できる噛み合いクラッチ、
を設けた自動車用変速機において、
各噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対トルク及び各噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対回転数が正負反転するように前記変速用動力装置のトルク及び、回転数を振動制御することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、トルク振動の振幅と周波数若しくは回転振動の振幅と周波数の少なくとも何れか一方を原動機から車輪までの機械的な余裕幅より求められる回転距離以下で振動するように設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、トルク振動の振幅と周波数若しくは回転振動の振幅と周波数の少なくとも何れか一方を噛み合いクラッチのピッチ幅から求められる位相の
150%以内で振動するように設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、噛み合いクラッチの過渡状態を観測する締結ポジションセンサを設け、トルクまたは回転数の振動制御の開始,終了,切換えタイミングを締結ポジションセンサの値に応じて設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、トルクまたは回転数の振動制御の開始,終了,切換えタイミングを相対回転数の値に応じて設定することを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、振動制御を行うための変速用動力発生装置に回転電機を用い、電流を振動制御させることを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
実施態様9に記載のものにおいて、振動制御を行うための変速用動力発生装置に多板クラッチを用い、当該多板クラッチの押し付け圧力を振動制御させることを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
噛み合いクラッチを操作して歯数の異なる複数の変速歯車組を選択的に切換えて、原動機からの駆動トルクを変速して車輪に伝達する自動車の変速装置のアクチュエータ用の制御装置であって、
前記噛み合いクラッチ操作用のアクチュエータ及び前記変速機の変速中に変速機の入力軸と出力軸との間の駆動トルクを補助する駆動トルク補助装置に制御信号を出力する自動車の変速装置のアクチュエータ制御装置において、
前記噛み合いクラッチ操作用のアクチュエータに制御信号を出力しているタイミングに同期して、前記駆動トルク補助装置に周期的に変動する制御信号を与える
ことを特徴とする自動車の変速装置のアクチュエータ制御装置。
Claims (10)
- 変速機の入力軸と出力軸の間に設けられた変速比の異なる複数の変速段の変速歯車組を選択的に切換えて原動機からの駆動トルクを変速して車輪に伝達するものであって、噛み合いクラッチを操作して変速比の異なる前記変速歯車組を選択的に切換える自動車の変速機の変速方法において、
変速時に前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に周期的トルク変動若しくは周期的回転数変動の少なくとも何れかを与えながら当該噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素とを開放若しくは締結することを特徴とする自動車の変速機の変速方法。 - 請求項1に記載した自動車の変速機の変速方法において、
変速時に前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に周期的トルク変動を与えながら当該噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素とを開放すると共に、
前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素とが開放された後、前記噛み合いクラッチの入力側要素と前記とは別の出力側要素との間に相対的に周期的回転変動を与えながら当該両要素を締結することを特徴とする自動車の変速機の変速方法。 - 変速機の入力軸と出力軸の間に設けられた変速比の異なる複数の変速段の変速歯車組を選択的に切換えて原動機からの駆動トルクを変速して車輪に伝達するものであって、噛み合いクラッチを操作して当該噛み合いクラッチの入力側要素を特定の変速段の変速歯車組に設けられている前記噛み合いクラッチの出力側要素から開放し、別の変速段の変速歯車組に設けられている前記噛み合いクラッチの出力側要素に締結する自動車の変速装置において、
前記変速時の前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の開放タイミングあるいは締結タイミングに同期して、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に、周期的トルク変動若しくは周期的回転数変動の少なくともいずれかを与える開放、締結調整装置を設けたことを特徴とする自動車の変速装置。 - 請求項3に記載された自動車の変速装置において、
前記変速時に前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の開放タイミングに同期して、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に、周期的トルク変動を与えると共に、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素とが開放された後、前記噛み合いクラッチの入力側要素と前記とは別の出力側要素との間に相対的に周期的回転変動を与える開放、締結調整装置を設けたことを特徴とする自動車の変速装置。 - 請求項3に記載されたものにおいて、前記開放,締結調整装置は、モータと、このモータの回転トルクを前記入力軸に伝達するトルク伝達機構とから構成し、当該モータによって前記周期的トルク変動若しくは周期的回転数変動の少なくとも何れかを与えることを特徴とする自動車の変速装置。
- 変速機の入力軸と出力軸の間に設けられた変速比の異なる複数の変速段の変速歯車組を選択的に切換えて原動機からの駆動トルクを変速して車輪に伝達するものであって、噛み合いクラッチを操作して当該噛み合いクラッチの入力側要素を特定の変速段の変速歯車組に設けられている前記噛み合いクラッチの出力側要素から開放し、別の変速段の変速歯車組に設けられている前記噛み合いクラッチの出力側要素に締結する変速段切換え装置と、 変速タイミングで前記入力軸と前記原動機とのトルク伝達経路を開放するクラッチ機構とを備える自動車の変速装置において、
前記変速時の前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の変速期間中に、前記入力軸にアシストトルクを供給するトルクアシスト装置を設けると共に、
当該トルクアシスト装置は前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の開放タイミング若しくは締結タイミングに同期して、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に、周期的トルク変動若しくは周期的回転数変動の少なくとも何れかを与えることを特徴とする自動車の変速装置。 - 請求項6に記載された自動車の変速装置において、
当該トルクアシスト装置は、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の開放タイミングに同期して、前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的に周期的トルク変動を与え、且つ前記噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素とが開放された後、前記とは別の噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間の締結タイミングに同期して前記とは別の噛み合いクラッチの入力側要素と出力側要素との間に相対的な周期的回転変動を与えることを特徴とする自動車の変速装置。 - 請求項6に記載したのものにおいて、前記トルクアシスト装置がモータで構成されていることを特徴とする自動車の変速装置。
- 噛み合いクラッチを操作して歯数の異なる複数の変速歯車組を選択的に切換えて、原動機からの駆動トルクを変速して車輪に伝達する自動車の変速装置のアクチュエータ用の制御装置であって、
前記噛み合いクラッチ操作用のアクチュエータ及び前記変速機の変速中に変速機の入力軸と出力軸との間の駆動トルクを補助する駆動トルク補助装置に制御信号を出力する自動車の変速装置のアクチュエータ制御装置において、
前記噛み合いクラッチ操作用のアクチュエータに制御信号を出力しているタイミングに同期して、前記駆動トルク補助装置に周期的に変動する制御信号を与える
ことを特徴とする自動車の変速装置のアクチュエータ制御装置。 - 車両駆動用原動機、
該原動機に接続された入力軸側変速歯車列、
該入力軸側変速歯車列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速歯車列、
該入力軸側歯車列または該出力軸側歯車列を各軸に締結もしくは開放できる噛み合いクラッチ、
該噛み合いクラッチを締結,開放するアクチュエータ、
該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ、
該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、
前記入力軸に接続され入力軸の駆動力を制御可能な変速用動力装置、
を設けた自動車用変速機において、
前記各噛み合いクラッチの締結,開放の何れかのタイミングで前記噛み合いクラッチの入力側と出力側の相対トルク若しくは相対回転数が正負反転するように前記変速用動力装置のトルク若しくは回転数の少なくとも何れかを振動制御する
ことを特徴とする自動車用変速機の制御装置。
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