JP2014122676A - 坂道発進補助システム - Google Patents

Abstract

【課題】坂道発進の補助においてショックを招きにくく円滑に行わせることを可能とする坂道発進補助システムを提供する。
【解決手段】駆動力伝達をクラッチ・アクチュエータ１０１１により締結調整可能な発進クラッチ１００５と、エンジン１０１３を操作するアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作を検出するアクセル・センサ１０２５と、自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ・ペダル１０３７の操作を検出するブレーキ・センサ１０２７と、ブレーキ・センサ１０２７によりブレーキ・ペダル１０３７の操作の解除が検出されアクセル・センサ１０２５によりアクセル操作がないと検出され又はアクセル操作が設定値以下であると検出されたときクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御して発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させるコントローラ１００７とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の坂道発進におけるブレーキ操作を補助する坂道発進補助装置に関する。

一般に、オートマチック・トランス・ミッションでは、いわゆるストール・トルクが発生するため、自動車の坂道発進を比較的容易に行わせることができる。

これに対し、マニュアル・トランス・ミッションでは、一般的にはストール・トルクが発生せず、坂道発進において、ブレーキ・ペダルの踏力を緩めてからアクセル・ペダルを踏み込むまでの間に車両が後退する事態を招く。

このような事態が起こると、運転者は後続車に接触することを避けるために慌ててアクセル・ペダルを踏み込む恐れがある。

このような問題に対し、坂道における車両の発進を補助する装置が特許文献1として提案されている。この装置では、停車時においてブレーキ・ペダルが所定に踏み込まれた状態で、自動クラッチ機構が切断状態であるときに、サービス・ブレーキ装置の制動力を保持するようにブレーキ圧を保持させ、その後アクセル・ペダルが所定に踏み込まれ自動クラッチ機構が接続状態になったときに発進判定してサービス・ブレーキ装置の制動力を解除すべくブレーキ圧を解除するようにしている。

しかし、このような装置では、坂道発進においてアクセル・ペダルが所定に踏み込まれ自動クラッチ機構が接続状態になったときに発進判定してサービス・ブレーキ装置の制動力を解除すべくブレーキ圧を解除するため、ブレーキ圧解除の瞬間にショックを招き易いという問題があった。

特開２００８−２３９０３４号公報

解決しようとする問題点は、坂道発進においてブレーキ圧保持により補助を行うため、ブレーキ圧解除の瞬間にショックを招き易いという点である。

本発明は、坂道発進の補助においてショックを招きにくく円滑に坂道発進を行わせることを可能とするため、自動車の坂道発進でのブレーキ操作部の操作を補助する坂道発進補助システムであって、前記自動車の駆動源からトランス・ミッションへの駆動力伝達をクラッチ・アクチュエータにより締結調整可能な発進クラッチと、前記駆動源を操作するアクセル・ペダルのアクセル操作を検出するアクセル・センサと、前記自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ操作部の操作を検出するブレーキ・センサと、前記ブレーキ・センサにより前記ブレーキ操作部の操作の解除が検出され前記アクセル・センサにより前記アクセル操作がないと検出され又は前記アクセル操作が設定値以下であると検出されたとき前記クラッチ・アクチュエータを制御して前記発進クラッチの締結力を調整しストール・トルクを発生させる制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明は、上記手段としたため、ブレーキ・センサによりブレーキ操作部の操作の解除が検出され、アクセル・センサによりアクセル操作がないと検出され又はアクセル操作が設定値以下であると検出されたとき、クラッチ・アクチュエータを制御して発進クラッチの締結力を調整しストール・トルクを発生させることができる。

このため、坂道発進の補助を、ブレーキ圧の保持ではなく、ストール・トルクで行うため、坂道発進時のショックを招き難くすることができる。

坂道発進補助システムのブロック図である。（実施例１） 坂道発進補助システムの構成図である。（実施例１） 坂道発進補助システムのフローチャートである。（実施例１） ミッション・ケースをほぼ省略したトランスミッションの一部切欠き構成図である。（実施例１） トランス・ミションの要部拡大断面図である。（実施例１） カム溝及びカム突起を示す展開図である。（実施例１） カム溝及びカム突起を示す展開図である。（実施例１） クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図である。（実施例１） クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図である（実施例１） クラッチ・カム・リングを示す斜視図である。（実施例１） クラッチ・リングを示す斜視図である。（実施例１） シフト・フォーク、チェック部、及び噛み合いクラッチとの関係を示す概略図である。（実施例１） シフト・フォーク、チェック部、及び噛み合いクラッチとの関係を示す概略図である。（実施例１） クラッチ・リングの要部展開図である。（実施例１） ドグ・クラッチの噛み合いを示し、（ａ）は、コースト噛み合い位置、（ｂ）は、待機噛み合い位置を示す要部展開図である。（実施例１） シフト・アップ時トランス・ミションの４速ギヤ噛み合いを示す概略図である。（実施例１） シフト・アップ時トランス・ミションの４速クラッチ・リングの離脱待機の位置を示す概略図である。（実施例１） ５速に変速終了時の概略図である。 シフト・ダウン時、4速5速がニュートラルであることを示す概略図である。（実施例１） シフト・アップ、シフト・ダウンのときのドラム溝の作動説明である。（実施例１）

坂道発進の補助においてショックを招きにくく円滑に行わせることを可能にするという目的を、自動車の坂道発進でのブレーキ操作部の操作を補助する坂道発進補助システムであって、自動車の駆動源からトランス・ミッションへの駆動力伝達をクラッチ・アクチュエータにより締結調整可能な発進クラッチと、駆動源を操作するアクセル・ペダルのアクセル操作を検出するアクセル・センサと、自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ操作部の操作を検出するブレーキ・センサと、前記ブレーキ・センサにより前記ブレーキ操作部の操作の解除が検出され前記アクセル・センサにより前記アクセル操作がないと検出され又は前記アクセル操作が設定値以下であると検出されたとき前記クラッチ・アクチュエータを制御して前記発進クラッチの締結力を調整しストール・トルクを発生させる制御部とを備えたことにより実現した。

［坂道発進補助システム］
図１は、坂道発進補助システムのブロック図、図２は、坂道発進補助システムの構成図である。

本発明を実現する図１、図２の実施例の坂道発進補助システム１００１は、自動車の坂道発進でのブレーキ操作部の操作を補助するものである。この坂道発進補助システム１００１に適用するトランス・ミッション１００３は、駆動力を伝達しながら噛合いクラッチの切り替えにより変速する、いわゆるシームレス・シフトである。このトランス・ミッション１００３と発進クラッチ１００５とを制御部としてのコントローラ１００７によって制御するものである。

トランス・ミッション１００３は、具体的構成は後述するが、噛合いクラッチ４７、４９、５１を備え、シフト・アクチュエータ１００９により切り替えられるようになっている。シフト・アクチュエータ１００９は、例えば、電動モータによって構成され、コントローラ１００７の出力ポート側に図示しない駆動回路を介して接続されている。

発進クラッチ１００５は、クラッチ・アクチュエータ１０１１により締結調整可能となっている。

この発進クラッチ１００５は、エンジン１０１３のクランク・シャフト１０１５とトランス・ミッション１００３のメイン・シャフト３との間に設けられ、エンジン１０１３の出力をトランス・ミッション１００３へ断続可能に伝達する。

発進クラッチ１００５は、一対の摩擦部材１０１９ａ、１０１９ｂがスプリング（図示せず。）により締結される。スプリングは、内径側に可動スリーブ（図示せず。）が結合され、可動スリーブが固定スリーブ（図示せず。）に対して軸方向移動調整される構成となっている。

固定スリーブ側には、ソレノイドで構成されたクラッチ・アクチュエータ１０１１が設けられ、クラッチ・アクチュエータ１０１１への通電制御により可動スリーブをスプリングの付勢力に抗して軸方向移動させようになっている。クラッチ・アクチュエータ１０１１は、コントローラ１００７の出力ポート側に図示しない駆動回路を介して接続されている。

なお、図示上、クラッチ・アクチュエータ１０１１は、発進クラッチ１００５側から離れているが、クラッチ・アクチュエータ１０１１は、発進クラッチ１００５側に構成されているものである。

また、発進クラッチ１００５は、電気的に制御する油圧アクチュエータ等により締結制御する構成にすることもできる。

コントローラ１００７の出力ポートには、その他ブザー１０２６が接続されている。

コントローラ１００７は、例えばマイクロ・コンピュータにより構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えている。コントローラ１００７の入力ポートには、アクセル・センサ１０２５、ブレーキ・センサ１０２７が接続され、車速センサ１０２９、シフト指示検出センサ１０３１、エンジン回転数センサ１０３３が接続されている。

アクセル・センサ１０２５は、エンジン１０１３を操作するアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作を検出し、アクセル開度をコントローラ１００７に入力する。ブレーキ・センサ１０２７は、自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ操作部であるブレーキ・ペダル１０３７の操作を検出し、コントローラ１００７に入力する。なお、ブレーキ操作部としては、パーキング・ブレーキを作動させるパーキング・ブレーキ・レバーを加え、或いはパーキング・ブレーキ・レバーに代えることもできる。

車速センサ１０２９は、自動車の車速を検出してコントローラ１００７に入力する。コントローラ１００７は、入力された車速が負であるか否かにより自動車の後退を判断する。すなわち、車速センサ１０２９及びコントローラ１００７は、本実施例においてブレーキ・センサ１０２７によりブレーキ・ペダル１０３７の踏み込み操作の解除が検出されているときに坂道での自動車の自然後退を車速＜０により検出する後退検出部を構成する。

そして、コントローラ１００７は、ブレーキ・センサ１０２７によりブレーキ・ペダル１０３３の操作の解除が検出されアクセル・センサ１０２５によりアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作がないと検出されたときクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御して発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させる。

なお、アクセル・ペダル１０３５のアクセル操作が設定値以下であると検出されたときクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御して発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させる構成にすることもできる。アクセル操作が設定値以下とは、ブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みからアクセル・ペダル１０３５ヘの踏み変えの初期の僅かな操作領域である。

また、本実施例では、坂道で自動車の自然後退が車速＜０により検出されると、コントローラ１００７は、その検出に応じて発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させる。

したがって、坂道でブレーキ・ペダル１０３７を踏み込んで停車している状態からブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みを止めてアクセル・ペダル１０３５に踏み変えるまでの間、ストール・トルクを発生させ、自動車の後退を抑制し、アクセル・ペダル１０３５ヘの踏み変えに余裕を持たせることができる。

このとき、コントローラ１００７は、内蔵するカウンタによりストール・トルク発生から設定時間経過により警報のための信号を出力する。この出力によりブザー１０２６が警報音を発生し、運転者に知らせることができる。運転者は、この警報音を聞くことにより、直ちにアクセル・ペダル１０３５でアクセル操作をし、走行状態へ移行させることができる。

したがって、ストール・トルクのまま乾式クラッチである発進クラッチ１００５が長時間滑る状態を防止することができる。

ブザー１０２６が警報音を発するときは、コントローラ１００７が制御バルブを制御して一旦ブレーキ圧を保持させ、ストール・トルクを解除することもでき、ストール・トルクのまま発進クラッチ１００５が滑ることをより確実に抑制できる。一旦保持されたブレーキ圧は、走行のためのアクセル操作で解除させることができ、円滑な走行に移行することができる。

さらに、コントローラ１００７は、アクセル・センサ１０２５が検出するアクセル操作に応じてクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御しストール・トルクを発生させる制御状態から発進クラッチ１００５の締結力を増加させ、１００％の締結状態とする。

したがって、アクセル操作による走行を円滑に行わせることができる。

シフト指示検出センサ１０３１は、手動又は自動によるシフト指示の信号を検出してコントローラ１００７に入力するものである。

シフト指示検出センサ１０３１は、例えば、シフト・レバーのマニュアルモードでの操作によりシフト・アップ又はシフト・ダウンが行われたとき、その操作信号を検出してシフト・レバーの操作信号としてコントローラ１００７に入力する。

自動によるシフト指示信号は、コントローラ１００７に入力されるエンジン回転数、アクセル開度、車速に基づくものであり、エンジン回転数センサ１０３３、アクセル・センサ１０２５、車速センサ１０２９からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度検出信号、車速検出信号の入力に基づき適切な変速段が算出され、指示することになる。

なお、変速を手動又は自動に切り換えて行わせることができる態様の、手動又は自動での何れかのみによる変速の切り換えを行える態様の何れにも構成することができる。

そして、コントローラ１００７にシフト指示信号が入力されると、コントローラ１００７は、クラッチ・アクチュエータ１０１１の制御により発信クラッチ１００５の締結力を徐々に低下させる。この低下によりセンサにより入力されている発進クラッチ１００５の入出力回転速度に差が生じた時点でシフト・アクチュエータ１００９により噛合いクラッチ４７、４９、５１の選択的な切り替えを行わせる。

噛合いクラッチ４７、４９、５１の選択的な切り替えが完了すると、クラッチ・アクチュエータ１０１１により発進クラッチ１００５が１００％の締結結合が行われる。
［変速制御及び発進クラッチ制御］
図３は、坂道発進補助システムのフローチャートである。

図３のフローチャートは、例えばエンジン１０１３が始動し、ブレーキ・ペダル１０３７が踏み込まれていることで実行される。

ステップＳ１（以下、ステップＳを端に「Ｓ」と略称する。）では、「ブレーキ圧保持？」の判断処理により、ストール・トルク時にブレーキ圧が保持されたか否かの判断が行われる。初回はブレーキ圧の保持は無く（ＮＯ）、Ｓ２に移行する。

Ｓ２では、「アクセル開度、ブレーキ操作、車速読み込み」の処理により、アクセル・ペダル１０３５のアクセル操作によるアクセル開度、ブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みによるブレーキ操作、車速センサ１０２９による車速の読み込みが行われ、Ｓ３に移行する。

Ｓ３では、「ブレーキ操作解除？」の判断処理により、ブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みが解除されたか否かが判断され、解除されていなければ（ＮＯ）、Ｓ２へ戻り、解除されれば（ＹＥＳ）、Ｓ４に移行する。

Ｓ４では、「アクセル開度ゼロ？」の判断処理により、アクセル・ペダル１０３５のアクセル操作が無く、アクセル開度がゼロであれば（ＹＥＳ）、Ｓ５に移行し、アクセル・ペダル１０３５のアクセル操作が有れば（ＹＥＳ）、Ｓ１０に移行する。

Ｓ５では、「車速＜０？」の判断処理により、車速＜０であれば自動車が坂道で自然後退すると判断し（ＹＥＳ）、Ｓ６に移行し、車速＝０であり、坂道でブレーキ・ペダル１０３５が解除されてはいるが自動車は後退せず停車している状態であると判断され（ＮＯ）、坂道発進補助システムの処理は終了する。車速＜０は、閾値を設定して判断し、運転者の実感としては、ほとんど後退しない程度のものにするのが好ましい。

Ｓ６では、「クラッチ・アクチュエータを制御してスト-ク・トルク発生」の処理により、コントローラ１００７がクラッチ・アクチュエータ１００７に駆動信号を出力し、発進クラッチ１００５を僅かに締結して坂道において車速＝０とするようなストーク・トルクを発生させる。このため、坂道発進において、ブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みからアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作に移行するまで、自動車をほぼ停止状態に安定させることができる。

Ｓ７では、「設定時間経過？」の判断処理により、コントローラ１００７は、内蔵するカウンタによりストール・トルク発生からの設定時間経過を判断し、経過していれば（ＹＥＳ）、Ｓ８に移行し、経過していなければ（ＮＯ）、Ｓ６に戻る。

Ｓ８では、「アクセル開度が設定値以上か？」の判断処理により、ストール・トルク発生後にアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作で坂道発進走行したか否かが判断され、設定値以上であれば（ＹＥＳ）、Ｓ１０に移行し、設定値を下回れば（Ｎ０）、ストール・トルクのまま停車しているので、Ｓ９に移行する。

Ｓ９では、「警報用信号出力、ブレーキ圧保持、ストーク・トルク解除」の処理により、コントローラ１００７が、警報用信号を出力してブザー１０２６で警報音を発生させ、同時に制御バルブ（図示せず）へ駆動信号を出力してブレーキ圧を保持させ、クラッチ・アクチュエータ１００７への駆動信号を停止してストーク・トルクを解除し、処理はリターンする。

Ｓ１では、「ブレーキ圧保持？」の判断処理が再度行われ、Ｓ９からリターンするとブレーキ圧が保持されているので（ＹＥＳ）、Ｓ１１に移行する。

Ｓ１１では、「アクセル開度が設定値以上？」の判断処理が行われ、この時点でアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作が行われたか否かが判断される。アクセル開度が設定値以上ではないと判断されれば（ＮＯ）、ブレーキ圧が保持されたまま坂道に停車している状態であるとし、処理はリターンする。アクセル開度が設定値以上であると判断されれば（ＹＥＳ）、坂道発進走行すると判断し、Ｓ１２に移行する。

Ｓ１２では、「ブレーキ圧解除」の処理により、制御バルブに信号が出力され、保持されていたブレーキ圧の解除が行われ、Ｓ１０に移行する。

Ｓ１０では、Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１２の何れかからの移行により「クラッチ１００％結合」の処理が行われ、アクセル開度に応じた坂道発進走行を行わせる。
［シームレス・シフト］
ここで、トランス・ミション１００３のシームレス・シフトの構造及び作用を説明する。

トランス・ミション１００３は、駆動力伝達軸であるメイン・シャフト３及びカウンタ・シャフト５に相対回転自在に支持された複数段の変速ギヤの各噛合いクラッチが駆動力伝達状態下で選択的に切り替えられて前記発進クラッチからの伝達出力を変速出力するものである。

このトランス・ミション１００３の噛合いクラッチ４７、４９、５１は、メイン・シャフト３に軸方向移動可能に複数備えられ軸方向の両サイドに２速以上はなれて変速ギヤとして２速ギヤ２１と５速ギヤ２７、４速ギヤ２５と６速ギヤ２９が配置され、カウンタ・シャフト５に同１速ギヤ１９と３速ギヤ２３が配置され、各両サイドの何れかの変速ギヤと選択的に噛み合って駆動出力軸に結合させるクラッチ・リング５９、６１、６３を備えている。

シフト・アクチュエータ１００９は、クラッチ・リング５９、６１、６３の変速ギヤに対する選択的な噛み合いを切り替えている。

下段と上段との変速ギヤに何れか一対のクラッチ・リング５９、６１、６３が各別に同時噛合いしたとき下段と上段との変速ギヤに噛合い方向と噛合い解除方向との異なる方向の軸力を各別に生じさせるガイド部Ｇを各クラッチ・リング５９、６１、６３と駆動力伝達軸との間に設けている。

以下、具体的に説明する。

図４は、ミッション・ケースをほぼ省略したトランス・ミッションの一部切欠き構成図、図５は、トランス・ミションの要部拡大断面図である。

図４、図５のように、トランス・ミション１００３は、駆動力伝達軸としてメイン・シャフト３及びカウンタ・シャフト５、アイドラ・シャフト７を備えている。これらメイン・シャフト３及びカウンタ・シャフト５は、軸受９、１１、１３、１５等によりミッション・ケース１７に回転自在に支持されている。アイドラ・シャフト７は、ミッション・ケース１７側に固定されている。

メイン・シャフト３とカウンタ・シャフト５とには、複数段の変速ギヤとして１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９が固定または相対回転自在に支持されている。

カウンタ・シャフト５上の１速ギヤ１９、３速ギヤ２３は、メイン・シャフト３の出力ギヤ３１、３３に噛合い、メイン・シャフト３上の２速ギヤ２１、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９は、カウンタ・シャフト５の入力ギヤ３５、３７、３９、４１にそれぞれ噛合っている。

アイドラ・シャフト７上のリバース・アイドラ４３は、軸方向移動によりメイン・シャフト３上の出力ギヤ４４及びカウンタ・シャフト５上の入力ギヤ４５に噛合い可能に配置されている。

１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ
２９は、複数の第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１によりメイン・シャフト３又はカウンタ・シャフト５に結合されてメイン・シャフト３からカウンタ・シャフト５へ変速出力可能となっている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１は、複数段の変速ギヤの上段への変速を、複数の第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１を変更して行なうようになっている。 すなわち、複数段の変速ギヤである１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９は、第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１を変更して変速を行うように配列されている。

例えば１速ギヤ１９から２速ギヤ２１への変速は、複数の第１、第２の噛合いクラッチ４７、４９を変更して行なう。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１は、基本的には同一構造であり、クラッチ・カム・リング５３、５５、５７、クラッチ・リング５９、６１、６３、クラッチ・リング５９、６１、６３及び１速ギヤ１９〜６速ギヤ２９の各対向面に形成されたクラッチ歯４７ａ、４７ｂ、４９ａ、４９ｂ、５１ａ、５１ｂ、１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａを備えている。

したがって、クラッチ・リング５９、６１、６３は、メイン・シャフト３、カウンタ・シャフト５の軸方向へ噛合い移動してクラッチ歯４７ａ、４７ｂ、４９ａ、４９ｂ、５１ａ、５１ｂ、１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａの選択的な噛合いにより変速出力のための結合を行わせる。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１のクラッチ・カム・リング５３、５５、５７には、への字状のカム溝６５、６７、６９が形成されている。第１の噛合いクラッチ４７のクラッチ・カム・リング５３は、カウンタ・シャフト５に結合され、一体回転可能となっている。第２、第３の噛合いクラッチ４９、５１のクラッチ・カム・リング５５、５７は、メイン・シャフト３に結合され、一体回転可能となっている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１のクラッチ・リング５９、６１、６３は、クラッチ・カム・リング５３、５５、５７の外周に嵌合配置され、軸方向へ移動可能となっている。クラッチ・リング５９、６１、６３の内周には、カム突起７１、７３、７５が形成され、カム溝６５、６７、６９に嵌合しガイドされるようになっている。

クラッチ・リング５９及びリバース・アイドラ４３には、後述するシフト・フォーク７７、７９が嵌合する周凹条８１、８３が形成されている。クラッチ・リング５９の外周には、さらに前記入力ギヤ４５が形成されている。クラッチ・リング６１、６３には、後述するシフト・フォーク８５、８７が嵌合する周凸条８９、９１が形成されている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１は、変速操作部９３により選択的に操作されるようになっている。リバース・アイドラ４３も、変速操作部９３により操作されるようになっている。

変速操作部９３は、ミッション・ケース１７内に備えられ、複数のシフト・フォーク７７、７９、８５、８７と複数のシフト・ロッド１０３、１０５、１０７、１０９とシフト・アーム１１１、１１３、１１５、１１７とシフト・ドラム１１９とを備えている。

シフト・フォーク７７、７９、８５、８７は、第１〜第３の各噛合いクラッチ４７、４９、５１毎及びリバース・アイドラ４３に備えられ、各噛合いクラッチ４７、４９、５１、リバース・アイドラ４３を連動させるものである。

シフト・ロッド１０３、１０５、１０７、１０９は、各シフト・フォーク７７、７９、８５、８７を支持している。

シフト・アーム１１１、１１３、１１５、１１７は、各シフト・ロッド１０３、１０５、１０７、１０９に結合されている。

シフト・ドラム１１９は、シフト溝１２０、１２１、１２３、１２５を備え、このシフト溝１２０、１２１、１２３、１２５に各シフト・アーム１１１、１１３、１１５、１１７の先端突部を係合させている。

シフト・フォーク８５、８７側とミッション・ケース１７側との間には、凹凸部１２７、１２９及びチェック部１３１、１３３が設けられている。シフト・フォーク９９側とミッション・ケース１７側との間にも、同一構造の、凹凸部及びチェック部が設けられているが、図示は省略する。

凹凸部１２７、１２９は、シフト・フォーク９５、９７に形成され、山形の位置決め凹部１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃを備えている。位置決め凹部１２７ａ、１２９ａは、ニュートラル位置に対応し、位置決め凹部１２７ｂ、１２７ｃ、１２９ｂ、１２９ｃは、コースト噛み合い位置に対応している。

チェック部１３１、１３３は、ミッション・ケース１７側に支持され、チェック・ボール１３１ａ、１３３ａをチェック・スプリング１３１ｂ、１３３ｂにより付勢し、凹凸部１２７、１２９に弾性力を持って係合させている。この係合により第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１をニュートラル位置とコースト噛合い位置とへ位置決めることができる。

トランス・ミション１００３の出力は、カウンタ・シャフト５の出力ギヤ１３５に噛合うフロント・デファレンシャル装置１３７から行う。

すなわち、シフト・レバーのマニュアル操作信号に基づき、或いはアクセル・ペダルの操作によるアクセル開度及び車速信号等に基づき、シフト・モータ（図示せず）によりシフト・ドラム１１９が回転駆動されると、シフト溝１２０、１２１、１２３、１２５のガイドにより何れかのシフト・アーム１１１、１１３、１１５、１１７を介してシフト・ロッド１０３、１０５、１０７、１０９が軸方向へ選択駆動される。

このシフト・ロッド１０３、１０５、１０７、１０９の選択駆動によりシフト・フォーク７７、７９、８５、８７の何れかを介して第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１、或いはリバース・アイドラ４３が選択操作される。この選択操作により、１速ギヤ１９〜６速ギヤ２９、リバース・アイドラ４３が選択的に動作し、シフト・アップ、シフト・ダウン、リバースのチェンジを行わせることができる。

前記変速操作部９３及び第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１に、前記変速操作部９３の動作により下段と上段の噛合いクラッチが２重噛合いした時、エンジンの出力トルクに係らず、機構上必然的に発生する内部循環トルクにより上段はドライブ方向のトルクが働きより深く噛み合う方向へ、下段はコースティング・トルクによりクラッチをニュートラル方向へ移動させて噛合いを解除する作用を有するガイド部Ｇを各段に設けている。

ガイド部Ｇは、前記のようにカム溝６５、６７、６９及びカム突起７１、７３、７５を第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１に備えている。カム溝６５、６７、６９及びカム突起７１、７３、７５により、第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１のコースト噛合い位置で駆動トルク及びコースティング・トルクを前記１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９に伝達し、コースト噛合い位置よりも噛合い離脱側へ移動した離脱待機の位置でのみコースティング方向トルクにより前記噛合いをニュートラル方向へガイドすることができる。

また、ガイド部Ｇは、移動力伝達機構Ｍを変速操作部９３に備え、後述する駆動斜面Fを第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１の正の駆動トルク伝達側のみに備えている。

駆動斜面Fは、ドライブ・トルクにより第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１のクラッチ・リング５９、６１、６３を離脱待機の位置へ移動させる移動力を発生させることができる。尚斜面Fは歯車側のクラッチ歯に設けても良く同様の機能を得ることが出来る。

図６、図７は、カム溝及びカム突起を示す展開図、図８、図９は、クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図、図１０は、クラッチ・カム・リングを示す斜視図、図１１は、クラッチ・リングを示す斜視図である。

図６〜図１１のように、カム溝６５、６７、６９は、クラッチ・カム・リング５３、５５、５７の外周面に周方向等間隔で複数形成されている。このカム溝６５、６７、６９は、ニュートラルに対応する部分を含めて軸方向の中央部にV形状部６５ａ、６７ａ、６９ａが形成され、その両側に平坦部６５ｂ、６７ｂ、６９ｂが形成されたものである。

このため、噛み合いクラッチ４７、４９、５１が非待機位置に位置する場合、該平坦部６５ｂ、６７ｂ、６９ｂにカム突起７１、７３、７５が位置するため、コースティング・トルクが作用しても、ニュートラル方向へのスラストは生ぜず、噛み合いを保つ。

カム突起７１、７３、７５は、クラッチ・リング５９、６１、６３の内周に周方向一定間隔で径方向に突設され、前記カム溝６５、６７、６９にそれぞれ嵌入し、ガイドされるようになっている。

したがって、第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１のコースト噛合い位置では、カム突起７１、７３、７５が平坦部６５ｂ、６７ｂ、６９ｂに位置して駆動トルク及びコースティング・トルクを前記１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９に伝達することができる。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７、４９、５１の離脱待機の位置では、カム突起７１、７３、７５がＶ形状部６５ａ、６７ａ、６９ａに位置するから、図６のようにコースティング方向トルクにより噛合いをニュートラル方向へガイドすることができる。

図１２、図１３は、シフト・フォーク、チェック部、及び噛合いクラッチとの関係を示す概略図、図１４は、クラッチ・リングの要部展開図、図１５は、ドグ・クラッチの噛合いを示し、（ａ）は、コースト噛合い位置、（ｂ）は、待機噛合い位置を示す要部展開図である。図１２〜図１５は、第３の噛合いクラッチについて説明する。第１、第２の噛合いクラッチについても同様であり、重複説明は省略する。

図１２〜図１５のように、第３の噛合いクラッチ５１は、クラッチ・リング６３のクラッチ歯５１ａ、５１ｂと４速ギヤ２５、６速ギヤ２９のクラッチ歯２５ａ、２９ａとが、周方向の配置において、歯幅よりも大きな相互間隔を有している。各クラッチ歯５１ａ、５１ｂ、２５ａ、２９ａの周方向噛合い面は、歯の根元が若干細くなるように傾斜形成されている。

クラッチ・リング６３のクラッチ歯５１ａ、５１ｂの根元には、駆動トルクを受ける噛合い面に前記駆動斜面Ｆがそれぞれ形成されている。

したがって、第３の噛合いクラッチ５１を、例えば６速ギヤ２９に噛合い結合させ、駆動トルクが働くと、図１５（ｂ）のように駆動斜面Ｆによってクラッチ・リング６３が移動する。このとき図１３に示す、シフト・フォーク８７の凹部１２９ｂがボール１３３ａを押しのけ、スプリング１３３ｂは加圧されエネルギを蓄える。

この移動を許すのはシフト・アーム１１７のガイドに対しシフト溝１２５に適宜軸方向の遊びを設けているからである。この移動によりクラッチ・リング６３は、図１２、図１５（ａ）のコースト噛合い位置よりも噛合い離脱側へ移動した離脱待機の位置となる。

次に駆動トルクがコースト方向に変化すると、歯は反対側に押し付けられ、図１４、図１５に示す斜面Fから離脱する。このため上記スプリング１３３ｂのエネルギにより凹部１２９ｂ、ボール１３３ａの作用で図１５（ａ）に示す深い噛み合い状態となる。この状態においては、図４、図５に示すカム突起７５がカム溝６９の軸方向端部側の平坦部６９ｂに位置するため、クラッチ・リング６３にスラストは発生しない。

一方上段への変速が開始された場合、図４に示すシフト・ドラム１１９が回転しているので下段のシフト溝１２５の形状によりシフト・アーム１１７のガイドに対する上記遊びをなくしコースト・トルクが作用しも離脱位置を保持する。このとき突起７５はカム溝６９の平坦部６９ｂから斜面部へ移動しているため上段ギヤの噛合いにより、下段ギヤにコースティング・トルクが負荷されると、カム溝６９の斜面によりニュートラル方向へ移動するスラスト分力を得ることができる。具体的な変速アクションについては後記する。
［シフト・アップ］
図１６は、シフト・アップ時トランス・ミションの４速ギヤ噛み合いを示す概略図、図１７は、シフト・アップ時トランス・ミションの４速クラッチ・リングの離脱待機
の位置を示す概略図、図１８は、５速に変速終了時の概略図、図１９は、シフト・ダウン時、4速5速がニュートラルであることを示す概略図である。

ここでは、説明を簡単にするため、４速（下段）から５速（上段）へのシフト・アップを主に説明する。他の段のシフト・アップも同様である。図中、ドライブ方向の矢印は、メイン・シャフト３を図上右から見て反時計回りに回転することを示す。

（４速→５速）
図１６〜図１９にシフト・アップ時の動きを示す。図１６の４速のクラッチ歯２５aにはドライブ・トルクが付加されているため前記したようにクラッチ・リング６３は斜面Fの作用により図１７のように離脱待機位置となる。つまり４速位置にあるクラッチ・リング６３の突起７５はカム溝６９の斜面に位置することとなる。このときシフト・ドラム１１９の回転により５速へのシフト・アップ操作が行われると、シフト溝１２３が働き、シフト・アーム１１５、シフト・ロッド１０７、シフト・フォーク８５を介してクラッチ・リング６１が操作される。この操作によりクラッチ・リング６１が５速ギヤ２７に噛み合い、４速ギヤ２５及び５速ギヤ２７が同時噛合いとなる。

このときエンジン出力トルクの如何に係らず同時噛み合いによる機構的必然による内部循環トルクにより４速側にはコースティング・トルク、５速側にはドライブ・トルクが発生する。このトルクがカム溝６９、６７の斜面の作用で４速位置にあるクラッチ・リング６３には図右側ニュートラル方向、５速位置のクラッチ・リング６１には図右側噛み合いを深める方向のスラストが発生し、それぞれのクラッチ・リング６３、６１を所定の位置に移動し、図１８に示すように５速へのシフト・アップを終了させる。

本発明実施例の特徴は、クラッチ・リング５９、６１、６３が軸方向へ移動するとき、カム溝６５、６７、６９の斜面の作用で、メイン・シャフト３またはカウンタ・シャフト５と同回転するカム・リング５３、５５、５７に対して相対的に下段側のクラッチ・リング５９、６１、６３は回転が遅れ、上段側のクラッチ・リング５９、６１、６３は回転が先行する。このような状況で回転する下段と上段との歯車のクラッチ歯１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａの相対速度をなくしダブル噛み合いを許容すると共に、シンクロ作用を発生し変速ショックを緩和する。
［エンジンブレーキが働いているときのシフト・アップ］
エンジンブレーキが作用しているときシフト・アップすると、４速位置にあるクラッチ・リング６３は待機位置に位置しない状態で変速が行われる。このときシフト・アップ操作によりクラッチ・リング６１が５速ギヤ２７に噛み合い、４速に更なるコースティング・トルクが働くが、４速位置のクラッチ・リング６３は離脱待機位置に無いため、ニュートラル方向へのスラスト分力は発生しない。

しかし、（１）エンジンブレーキ時のコースティング・トルクは加速時のトルクに比べ絶対値が小さく、噛み合いクラッチに働く摩擦力は小さい。（２）５速位置のクラッチ・リング６１はカム溝６７の斜面作用で強力なスラスト分力が発生する。

このスラストが５速位置のシフト・フォーク８５、シフト・ロッド１０７、シフト・ドラム１１９を経て、４速位置のシフト・ロッド１０９、シフト・フォーク８７へと伝達され、４速位置のクラッチ・リング６３を図右側のニュートラル方向へ駆動する。従って、このような場合でもシフト・アップへの支障は生じない。

またドライブ・トルクが働いている場合であっても、斜面Fがない場合、クラッチ・リング６３は離脱待機位置に位置しない。しかし、この場合であっても、上記５速位置のシフト機構からの力の伝達により、強制的にニュートラル方向へクラッチ・リング６３を移動できる。

このため斜面Fは本発明に必須のものではなく、変速をよりスムースにするためのものである。

また、本実施例はシフト・ドラム１１９のシフト溝１２０、１２１、１２３、１２５（円筒カム）によりシフト操作するが、平面カム、または各シフト・ロッドを制御された油圧や電動モータ、空気圧等で駆動しても本発明は成立する。
［シフト・ダウン ５速→４速］
減速時は加速時のような、シームレス・シフトの必要性は無い。減速は主にブレーキにより受け持たれ、エンジンからの出力は基本的に関係しないから、エンジンからの駆動トルクやエンジンブレーキトルクが途切れても問題ないためである。このため通常のマニアルトランス・ミションと同じように、まず上段の５速位置にあるクラッチ・リング６１を図1９に示すニュートラルに移動させ動力を遮断し、次にクラッチ・リング６３を４速ギヤ２５を噛み合わせることでシフト・ダウンする。

以上で、図１６の噛み合い状態となる。

このように本実施例はシフト・アップとシフト・ダウンで、噛み合い移行の形態が異なることを特徴とする。これは、上段と下段のシフト・リング６１、６３が独立しているためと円筒カム１１９のシフト溝１２５、１２３の連携形状による。

［シフト・アップ ４速→５速］
以下このようにシフト・アップとシフト・ダウンとで変速形態を異ならせる機構について図２０により説明する。図２０は、シフト・アップ、シフト・ダウンのときのドラム溝の作動説明である。

図１６に示す４速時、シフト・アーム１１７及びシフト・アーム１１５は、図２０に示す位置１１５aおよび位置１１７aにある。シフト・ドラム１１９がシフト・アップのため図手前側へ上から下へ回転すると、シフト溝１２３の斜面１２３aによりシフト・アーム１１５が位置１１５b１から、１１５b２、１１５ｃへと移動する。このときダブル噛み合いが生じシフト・アーム１１７は、位置１１７b１位置からカム・リング５７のカム溝６９の斜面の働きで、位置１１７b２に自動的に移動しニュートラルとなる。更にシフト・ドラム１１９の回転で位置１１７C に移行する。以上で４速から５速へのシフト・アップは終了する。
［シフト・ダウン ５速→４速］
５速でクラッチが噛み合っているとき、シフト・フォーク１１７はチェック部１３３により図４に示すようにニュートラル位置に保持されている。シフト・ドラム１１９が回転し、シフト溝１２５がシフト・アーム１１７に対し、図２０の位置１１７ｂ２にあって軸方向の遊びがあっても、上記チェック部１３３によりシフト・アーム１１７は位置１１７ｂ２においてニュートラルに保持される。

一方、シフト・アーム１１５は位置１１５ｃから、位置１１５ｂ1に移行し４速、５速とも図１９に示すようにニュートラルとなる。

更にシフト・ドラム１１９が回転するとシフト・フォーク１１７は、位置１１７ｂ2から位置１１７aに移行しクラッチ・リング６３が４速ギヤ２５のクラッチ歯２５ａと噛み合い、図１６のようにシフト・ダウンが完了する。
［作用効果］
本発明実施例は、自動車の坂道発進でのブレーキ・ペダル１０３７の操作を補助する坂道発進補助システム１００１であって、自動車のエンジン１０１３からトランス・ミッション１００３への駆動力伝達をクラッチ・アクチュエータ１０１１により締結調整可能な発進クラッチ１００５と、エンジン１０１３を操作するアクセル・ペダル１０３５のアクセル操作を検出するアクセル・センサ１０２５と、自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ・ペダル１０３７の操作を検出するブレーキ・センサ１０２７と、ブレーキ・センサ１０２７によりブレーキ・ペダル１０３７の操作の解除が検出されアクセル・センサ１０２５によりアクセル操作がないと検出され又はアクセル操作が設定値以下であると検出されたときクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御して発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させるコントローラ１００７とを備えた。

このため、坂道でブレーキ・ペダル１０３７を踏み込んで停車している状態からブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みを止めてアクセル・ペダル１０３５に踏み変えるまでの間、ストール・トルクを発生させてブレーキ操作を補助し、自動車の後退を抑制してアクセル・ペダル１０３５ヘの踏み変えに余裕を持たせることができる。

ブレーキ・センサ１０２７によりブレーキ操作の解除が検出されているときに坂道での車両の自然後退を検出する後退検出部として車速センサ１０２９及びコントローラ１００７を備え、コントローラ１００７は、後退検出に応じて発進クラッチ１００５の締結力を調整しストール・トルクを発生させる。

このため、自動車が坂道発進するとき、ブレーキ・ペダル１０３７の踏み込みを解除し自動車が後退しようとするときにストール・トルクを発生させ、アクセル・ペダル１０３５ヘの踏み変えに余裕を持たせることができる。

コントローラ１００７は、アクセル・センサ１０２５が検出するアクセル操作に応じてクラッチ・アクチュエータ１０１１を制御しストール・トルクを発生させる制御状態から発進クラッチ１００５の締結力を増加させる。

このため、アクセル操作により坂道発進を円滑に行わせることができる。

コントローラ１００７は、ストール・トルク発生から設定時間経過により警報のための信号を出力する。

このため、ブザー１０２６で警報することができ、ストール・トルクを発生させたまま坂道に停車している状況を運転者に知らせることができ、運転者に発進を促し、乾式クラッチである発進クラッチ１００５の保護を行わせ、耐久性を維持することができる。

このとき、ストール・トルクを解除し、ブレーキ圧を保持させることで、発進クラッチ１００５の保護をより確実に行わせることもできる。

トランス・ミッションは、駆動力を伝達しながら切り替え可能な噛合いクラッチ４７、４９、５１をシフト指示信号により切り替えるシフト・アクチュエータ１００９を備え、噛合いクラッチ４７、４９、５１は、メイン・シャフト３に軸方向移動可能に複数備えられ軸方向の両サイドに２速以上はなれて変速ギヤ１９、２１、２３、２５、２７、２９がそれぞれ配置され各両サイドの何れかの変速ギヤと選択的に噛み合ってメイン・シャフト３に結合させるクラッチ・リング５９、６１、６３を備え、シフト・アクチュエータ１００９は、クラッチ・リング５９、６１、６３の変速ギヤ（１９、２３）、（２１、２７）、（２５、２９）に対する選択的な噛み合いを切り替え、下段と上段との例えば変速ギヤ１９、２１に一対のクラッチ・リング５９、６１が各別に同時噛合いしたとき下段と上段との変速ギヤ１９、２１に噛合い方向と噛合い解除方向との異なる方向の軸力を各別に生じさせるカム溝６５、６７とカム突起７１、７３とを各クラッチ・リング５９、６１とメイン・シャフト３との間に設けた噛合いクラッチ４７、４９を備えている。噛合いクラッチ５１についても同様である。

このため、駆動力を伝達しながらいわゆるシームレスでシフト・アップ、シフト・ダウンの変速ができ、マニュアル・トラスミッションをベースとしたオートマチック・トランスミッション（ＭＡＴ）を達成することができる。

かかるＭＡＴにおいて、一般的なオートマチック・トランス・ミッションでは当然に発生するストール・トルクを、坂道発進の補助に限って発生させることで、乾式クラッチを用いながらＭＡＴの機能として一般的なオートマチック・トランス・ミッションに近い性能を引き出すことができる。

［その他］
本発明は、一般的なマニュアル・トランス・ミッションンにも同様に適用することができる。

後退検出部は省略することもできる。

パーキング・ブレーキの操作を補助する構成にすることもできる。

１００１ 坂道発進補助システム
１００３ トランス・ミション
１００５ 発進クラッチ
１００７ コントローラ（制御部、後退検出部）
１００９ シフト・アクチュエータ
１０１１ クラッチ・アクチュエータ
１０２５ アクセル・センサ
１０２６ ブザー
１０２７ ブレーキ・センサ
１０２９ 車速センサ（後退検出部）
３ メイン・シャフト（駆動力伝達軸）
５ カウンタ・シャフト（駆動力伝達軸）
１９ １速ギヤ（変速ギヤ）
２１ ２速ギヤ（変速ギヤ）
２３ ３速ギヤ（変速ギヤ）
２５ ４速ギヤ（変速ギヤ）
２７ ５速ギヤ（変速ギヤ）
２９ ６速ギヤ（変速ギヤ）
４７ 第１の噛合いクラッチ
４９ 第２の噛合いクラッチ
５１ 第３の噛合いクラッチ
５９、６１、６３ クラッチ・リング
Ｇ ガイド部

Claims (5)

1. 自動車の坂道発進でのブレーキ操作部の操作を補助する坂道発進補助システムであって、
   前記自動車の駆動源からトランス・ミッションへの駆動力伝達をクラッチ・アクチュエータにより締結調整可能な発進クラッチと、
   前記駆動源を操作するアクセル・ペダルのアクセル操作を検出するアクセル・センサと、
   前記自動車を制動するブレーキを作動させるブレーキ操作部の操作を検出するブレーキ・センサと、
   前記ブレーキ・センサにより前記ブレーキ操作部の操作の解除が検出され前記アクセル・センサにより前記アクセル操作がないと検出され又は前記アクセル操作が設定値以下であると検出されたとき前記クラッチ・アクチュエータを制御して前記発進クラッチの締結力を調整しストール・トルクを発生させる制御部と、
   を備えたことを特徴とする坂道発進補助システム。
2. 請求項1記載の坂道発進補助システムであって、
   前記ブレーキ・センサにより前記ブレーキ操作の解除が検出されているときに坂道での車両の自然後退を検出する後退検出部を備え、
   前記制御部は、前記後退検出部の検出に応じて前記発進クラッチの締結力を調整しストール・トルクを発生させる、
   ことを特徴とする坂道発進補助システム。
3. 請求項1又は２記載の坂道発進補助システムであって、
   前記制御部は、前記アクセル・センサが検出するアクセル操作に応じて前記クラッチ・アクチュエータを制御し前記ストール・トルクを発生させる制御状態から前記発進クラッチの締結力を増加させる、
   ことを特徴とする坂道発進補助システム。
4. 請求項1〜３の何れか１項記載の坂道発進補助システムであって、
   前記制御部は、前記ストール・トルク発生から設定時間経過により警報のための信号を出力する、
   ことを特徴とする坂道発進補助システム。
5. 請求項1〜４の何れか1項記載の坂道発進補助システムであって、
   前記トランス・ミッションは、駆動力を伝達しながら切り替え可能な噛合いクラッチをシフト指示信号により切り替えるシフト・アクチュエータを備え、
   前記噛合いクラッチは、前記駆動力を伝達する軸に軸方向移動可能に複数備えられ軸方向の両サイドに２速以上はなれて前記変速ギヤがそれぞれ配置され各両サイドの何れかの変速ギヤと選択的に噛み合って前記駆動出力軸に結合させるクラッチ・リングを備え、
   前記シフト・アクチュエータは、前記クラッチ・リングの前記変速ギヤに対する選択的な噛み合いを切り替え、
   前記下段と上段との変速ギヤに前記何れか一対のクラッチ・リングが各別に同時噛合いしたとき前記下段と上段との変速ギヤに噛合い方向と噛合い解除方向との異なる方向の軸力を各別に生じさせるガイド部を前記各クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に設けた、
   ことを特徴とする坂道発進補助システム。

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