JP2014149021A - 自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブに加える推力を高めて変速時間の短縮化を図ることができる自動変速装置を提供する。
【解決手段】制御装置２６は、第１および第２クラッチリング２８１，２８２の一方と係合した状態のスリーブ３１２を移動させるために、軸動装置３１３に所定の電流を供給し、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが係合していたクラッチリングのドグクラッチ部から離脱する前に、スリーブ３１２に移動方向とは逆方向の制動力を加えるために、前記軸動装置に前記所定電流より小さい制動電流を供給する。
【選択図】図１９

Description

本発明は、車両等に用いられる自動変速装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の自動変速装置は、第１および第２クラッチリング（固定ギヤ）と、第１および第２クラッチリングの間に軸線方向に移動可能に設けられたスリーブ（移動ギヤ）と、スリーブを軸線方向に移動させる軸動装置と、軸動装置を駆動する制御装置とを備えている。制御装置は、スリーブおよび第１クラッチリングのドグクラッチ部同士が係合した状態から、スリーブを第１および第２クラッチリング間に設定されている中立位置に向かって移動させるとき、以下の制御を行っている。すなわち、スリーブおよび第１クラッチリングのドグクラッチ部同士の係合が解除されてから、スリーブに対して移動方向とは逆方向の力を加え、スリーブを中立位置において停止させている。

特開２０１２−２２５４３６号公報

近年、変速時間を短縮させるため、第１および第２クラッチリングの間隔を狭くした自動変速装置が開発されている。しかし、特許文献１に示される自動変速装置では、例えば機構にガタが有る場合、スリーブが中立位置において移動停止したとき、スリーブが軸線方向に振れて第２クラッチリングに接触するおそれがある。スリーブが第２クラッチリングに接触すると、第２クラッチリングの回転数が高いときは、変速ショックや接触音が発生するという問題がある。そこで、スリーブに加える推力を小さくしてスリーブの軸線方向の振れを抑え、スリーブと第２クラッチリングとの接触を回避するようにすればよいが、変速時間が長くなるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、スリーブに加える推力を高めて変速時間の短縮化を図ることができる自動変速装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、自動変速装置の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に第１ギヤ比で回転連結された第１クラッチリングおよび第２ギヤ比で回転連結された第２クラッチリング、前記回転軸における前記第１および第２クラッチリングの間にこれらと隣接して固定されたハブ、前記ハブと相対回転が規制され前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブ、前記第１および第２クラッチリングの前記スリーブ側にそれぞれ突出して設けられ前記スリーブの軸動に応じて前記スリーブに形成されたスプラインとそれぞれ係脱可能に噛合する第１および第２ドグクラッチ部、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置、並びに前記スリーブの前記軸線方向の移動位置を検出するセンサを備えるドグクラッチ変速機構と、前記センサの検出位置に基づいて、前記軸動装置の作動を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１および第２クラッチリングの一方と係合した状態の前記スリーブを移動させるために、前記軸動装置に所定電流を供給し、前記スリーブのスプラインが前記係合していたクラッチリングのドグクラッチ部から離脱する前に、前記スリーブに移動方向とは逆方向の制動力を加えるために、前記軸動装置に前記所定電流より小さい制動電流を供給することである。

このように、制御装置は、スリーブのスプラインおよびクラッチリングのドグクラッチ部の係合が解除される前に、スリーブに移動方向とは逆方向の制動力を加える制御を行うので、当該係合解除後に制動力を加える制御と比較して、スリーブを第１および第２ドグクラッチ部の中立位置に収束させる時間を短縮させることができる。また、制御装置は、従来の制御よりも早い時点でスリーブに制動力を加えるので、スリーブが中立位置へ移動開始する際に加える従来の推力よりも大きな推力を加えることができる。よって、スリーブを中立位置に収束させる時間をさらに短縮させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記制動電流は、前記スリーブの移動を制御するフィードバック制御の開始時に加えるフィードフォワード電流であることである。

これにより、軸動装置に供給される電流が所定電流からフィードフォワード電流に小さくなるので、軸動装置の駆動速度は遅くなり、慣性力で移動しているスリーブには制動が掛かる。よって、所定電流を大きくすることができるので、スリーブを迅速に移動させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記軸動装置は、ボールねじ機構を備えたリニアアクチュエータであることである。

ボールねじ機構におけるリードを長く形成することで、スリーブのスプラインにクラッチリングのドグクラッチ部から反力が加わったときに、スリーブはその反力によって移動することができる。これにより、スリーブのスプラインおよびクラッチリングのドグクラッチ部の係合を確実に行うことができる。

本実施形態の自動変速装置を備えた車両の構成を示す概要図である。 図１の自動変速装置の構成を示すスケルトン図である。 図２の自動変速装置の一部の詳細を示す構成図である。 図２のドグクラッチ変速機構を構成する１速ギヤ、クラッチハブおよびスリーブを示す斜視図である。 図４の１速ギヤを示す平面図である。 図４の１速ギヤを示す側面図である。 図４のクラッチハブを示す平面図である。 図４のスリーブを示す平面図である。 図４のドグクラッチ変速機構のシフト前の状態を示す断面図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯とクラッチ前歯とが当接した状態を示す断面図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯および低歯とクラッチ後歯とが当接した状態を示す断面図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態を示す断面図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯とクラッチ前歯とが当接した状態を示す展開図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯とクラッチ前歯の傾斜面とが当接した状態を示す展開図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯および低歯とクラッチ後歯の接触面とが当接した状態を示す展開図である。 図４のドグクラッチ変速機構の高歯および低歯とクラッチ後歯とが噛み合った状態を示す展開図である。 変速制御装置により２速から３速に変速する場合の２速側の動作を示す図である。 変速制御装置により２速から３速に変速する場合の３速側の動作を示す図である。 変速制御装置によるスリーブの係合解除動作を示す図である。 変速制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 変速制御装置によるスリーブの移動処理の全体を示すメインフローチャートである。 変速制御装置によるスリーブの係合解除処理（係合解除制御）を示すフローチャートである。 変速制御装置によるスリーブの初期移動処理（初期ＦＢ制御）を示すフローチャートである。 変速制御装置によるスリーブの終期移動処理（終期ＦＢ制御）を示すフローチャートである。 変速制御装置によるスリーブのアイドル処理（アイドル制御）を示すフローチャートである。 変速制御装置による他のスリーブの係合解除処理を示すフローチャートである。 変速制御装置によるスリーブの移動時のスリーブ位置およびリニアアクチュエータ供給電流の経時変化を示す図である。

（１．自動変速装置を備えた車両の構成）
以下、本発明による自動変速装置の一実施形態を備えた車両について図面を参照して説明する。図１に示すように、車両Ｍは、エンジン１１、クラッチ１２、自動変速装置１３、ディファレンシャル装置１４、制御装置１５、駆動輪（左右前輪）Ｗｆｌ，Ｗｆｒ等を含んで構成されている。

エンジン１１は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン１１の駆動力は、クラッチ１２、自動変速装置１３、およびディ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（いわゆるＦＦ車両である）。
クラッチ１２は、制御装置１５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。
自動変速装置１３は、例えば前進６段、後進１段を自動的に選択するものである。
ディファレンシャル装置１４は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速装置１３と一体的に形成されている。

（２．自動変速装置の構成）
図２に示すように、自動変速装置１３は、ケーシング２１、ドライブシャフト２２、メーンシャフト２３、カウンタシャフト２４、ドグクラッチ変速機構２５１，２５２，２５３，２５４および制御装置１５に設けられている変速制御装置２６等を含んで構成されている。
ケーシング２１は、ほぼ円筒状に形成された本体２１ａ、本体２１ａ内を左右方向に区画する第１壁２１ｂおよび第２壁２１ｃ等で構成されている。

ドライブシャフト２２およびメーンシャフト２３は、同軸で配置され、カウンタシャフト２４は、ドライブシャフト２２およびメーンシャフト２３に平行に配置されている。ドライブシャフト２２、メーンシャフト２３およびカウンタシャフト２４は、ケーシング２１に回転可能に支承されている。
すなわち、ドライブシャフト２２の一端（左端）は、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸に回転連結され、ドライブシャフト２２の他端（右端）側は、軸受２７１を介して第１壁２１ｂに支承されている。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ドライブシャフト２２に入力される。

メーンシャフト２３の一端（左端）は、後述するドグクラッチ変速機構２５１を介してドライブシャフト２２の一端（右端）に回転連結可能に軸支され、メーンシャフト２３の他端（右端）側は、軸受２７２を介して第２壁２１ｃに支承されている。メーンシャフト２３が本願発明の回転軸である。なお、カウンタシャフト２４を本願発明の回転軸としてもよい。
カウンタシャフト２４の一端（左端）側は、軸受２７３を介して第１壁２１ｂに支承され、カウンタシャフト２４の他端（右端）側は、軸受２７４を介して第２壁２１ｃに支承されている。

そして、メーンシャフト２３には、クラッチ側から順に、５速又はリバースに変速するドグクラッチ変速機構２５１、２速又は１速に変速するドグクラッチ変速機構２５２が配置され、カウンタシャフト２４には、クラッチ側から順に、４速又は３速に変速するドグクラッチ変速機構２５３、６速に変速するドグクラッチ変速機構２５４が配置されている。各ドグクラッチ変速機構２５１，２５２，２５３，２５４は、後述する各速のギヤ２８１，２８２，２８３，２８４，２８５，２８６，２８Ｒを備えている。

ドライブシャフト２２の他端（右端）には、５速ギヤ２８５の回転中心がスプライン嵌合等で固定されている。メーンシャフト２３には、クラッチ１２側から順に、リバースギヤ２８Ｒが回転自在に支承され、４速ギヤ２８４の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、３速ギヤ２８３の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、２速ギヤ２８２が回転自在に支承され、１速ギヤ２８１が回転自在に支承され、６速ギヤ２８６の回転中心がスプライン嵌合等で固定されている。

カウンタシャフト２４には、５速ギヤ２８５に噛み合う第５カウンタギヤ２９５の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、リバースギヤ２８Ｒと１つのギヤ２９ｒを介して噛み合う第２カウンタギヤ２９Ｒの回転中心がスプライン嵌合等で固定され、４速ギヤ２８４に噛み合う第４カウンタギヤ２９４が回転自在に支承され、３速ギヤ２８３に噛み合う第３カウンタギヤ２９３が回転自在に支承され、２速ギヤ２８２に噛み合う第２カウンタギヤ２９２の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、１速ギヤ２８１に噛み合う第１カウンタギヤ２９１の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、６速ギヤ２８６に噛み合う第６カウンタギヤ２９６が回転自在に支承されている。１速ギヤ２８１および第１カウンタギヤ２９１の各外周面には、互いに噛合するギヤ（ヘリカルギヤ）が形成されている。他の互いに噛合するギヤにおいても同様である。

図３に示すように、ドグクラッチ変速機構２５２は、１速ギヤ（第１クラッチリング）２８１、２速ギヤ（第２クラッチリング）２８２、クラッチハブ（ハブ）３１１、スリーブ３１２、軸動装置３１３、位置検出センサ３１４等を含んで構成されている。ドグクラッチ変速機構２５３は、第３カウンタギヤ（第１クラッチリング）２９３、第４カウンタギヤ（第２クラッチリング）２９４、クラッチハブ（ハブ）３２１、スリーブ３２２、軸動装置３２３、位置検出センサ３２４等を含んで構成されている。他のドグクラッチ変速機構２５１も同様である。ただし、ドグクラッチ変速機構２５４は、第２クラッチリングは備えておらず、第１クラッチリングとして６速ギヤ２８６のみを備えている。以下では、ドグクラッチ変速機構２５２の詳細な構成について説明する。

クラッチハブ３１１は、１速ギヤ２８１と２速ギヤ２８２との間にこれらと隣接してスプライン嵌合等で固定されている。
１速ギヤ２８１のクラッチハブ３１１側の側面には、スリーブ３１２に形成されているスプライン３１２ａ（図４参照）に係合する第１ドグクラッチ部２８１ａが形成されている。同様に、２速ギヤ２８２のクラッチハブ３１１側の側面には、スリーブ３１２のスプライン３１２ａに係合する第２ドグクラッチ部２８２ａが形成されている。ここで、１速ギヤ２８１の第１ドグクラッチ部２８１ａは、２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａと同一構成であるため、図４〜図７には１速ギヤ２８１、クラッチハブ３１１およびスリーブ３１２を示して以下詳細に説明する。

図４および図５Ａ，Ｂに示すように、第１ドグクラッチ部２８１ａには、リング状の凸部２８１ａ１と、凸部２８１ａ１の外周において１８０度隔てて配置された２枚のクラッチ前歯２８１ｂ１と、凸部２８１ａ１の外周において２枚のクラッチ前歯２８１ｂ１の間に５枚ずつ等角度間隔で配置されたクラッチ後歯２８１ｃ１とが形成されている。クラッチ前歯２８１ｂ１およびクラッチ後歯２８１ｃ１は、凸部２８１ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝２８１ｄ１を空けて形成されている。

凸部２８１ａ１は、外径がスリーブ３１２に形成されているスプライン３１２ａの高歯３１２ａ１の内径より小さくなるように形成されている。クラッチ前歯２８１ｂ１は、外径がスプライン３１２ａの高歯３１２ａ１の内径より大きく、スプライン３１２ａの低歯３１２ｂ１の内径より小さくなるように形成されている。クラッチ後歯２８１ｃ１は、スプライン３１２ａのスプライン歯溝３１２ｃ１と噛合可能に形成されている。すなわち、クラッチ前歯２８１ｂ１は、低歯３１２ｂ１とは噛み合わず、高歯３１２ａ１と噛み合い可能に形成されている。クラッチ後歯２８１ｃ１は、高歯３１２ａ１および低歯３１２ｂ１と噛み合い可能に形成されている。

クラッチ前歯２８１ｂ１は、高歯３１２ａ１と同数枚（本例では、２枚）形成されている。スリーブ３１２の回転速度と１速ギヤ２８１の回転速度に大きな差が生じていても、２枚の高歯３１２ａ１が２枚のクラッチ前歯２８１ｂ１間に容易に入り込めるように、クラッチ前歯２８１ｂ１は少歯とされている。そして、クラッチ前歯２８１ｂ１は、高歯３１２ａ１と対応する位置で凸部２８１ａ１の前端面２８１ａ２からドグクラッチ部２８１ａの後端位置Ｐｅまで延在して形成されている。クラッチ後歯２８１ｃ１は、凸部２８１ａ１の前端面２８１ａ２から第１所定量ｄ１後退した位置からドグクラッチ部２８１ａの後端位置Ｐｅまで延在して形成されている。

クラッチ前歯２８１ｂ１の高歯３１２ａ１と対向する前端部には、高歯３１２ａ１と当接可能な接触面２８１ｂ４が形成され、さらに当該接触面２８１ｂ４の円周方向両側からドグクラッチ部２８１ａの後端位置Ｐｅ側に向かって傾斜する傾斜面２８１ｂ２が形成されている。クラッチ前歯２８１ｂ１の接触面２８１ｂ４は、凸部２８１ａ１の前端面２８１ａ２と面一もしくは平行な平面状に形成されている。

クラッチ後歯２８１ｃ１には、高歯３１２ａ１および低歯３１２ｂ１と当接可能な接触面２８１ｃ２、並びに接触面２８１ｃ２の円周方向両側から両側面２８１ｃ３まで延びる側方傾斜面２８１ｃ４が形成されている。クラッチ前歯２８１ｂ１の傾斜面２８１ｂ２がクラッチ前歯２８１ｂ１の側面２８１ｂ３と交差する位置Ｐｃは、クラッチ後歯２８１ｃ１の接触面２８１ｃ２より凸部２８１ａ１の前端面２８１ａ２側となるように、クラッチ前歯２８１ｂ１の傾斜面２８１ｂ２は形成されている。なお、クラッチ前歯２８１ｂ１の前端部の接触面２８１ｂ４と両傾斜面２８１ｂ２の交差部は、一般的な丸み面取り（Ｒ形状）に形成されている。

図４および図６に示すように、クラッチハブ３１１の外周面には、スリーブ３１２の内周面に形成されているスプライン３１２ａにメーンシャフト２３の軸線方向に摺動可能に係合するスプライン３１１ａが形成されている。スプライン３１１ａは、複数（例えば２つ）の溝３１１ａ１が残りの溝より深く形成されている。複数の溝３１１ａ１は、スリーブ３１２の複数の高歯３１２ａ１に対応するものである。

図４および図７に示すように、スリーブ３１２は、クラッチハブ３１１と一体回転するとともにクラッチハブ３１１に対して軸線方向に摺動可能であり、リング状に形成されたものである。スリーブ３１２の内周面には、クラッチハブ３１１の外周面に形成されているスプライン３１１ａに軸線方向に摺動可能に係合するスプライン３１２ａが形成されている。

スプライン３１２ａは、複数（例えば２つ）の高歯３１２ａ１が残りの低歯３１２ｂ１より歯丈が高く形成されている。高歯３１２ａ１および低歯３１２ｂ１における１速ギヤ２８１側の前端面の両端角部は、クラッチ前歯２８１ｂ１やクラッチ後歯２８１ｃ１と当接したときに衝撃で破損しないように、一般的な４５度面取り（Ｃ形状）に形成されている。また、スリーブ３１２の外周面には、周方向に沿って外周溝３１２ｄが形成されている。外周溝３１２ｄには、フォーク３１３ａの先端円弧部が周方向に沿って摺動可能に係合する。

図３に示すように、軸動装置３１３は、スリーブ３１２を軸線方向に沿って往復動させるものであり、スリーブ３１２を１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２に押圧させている際に、１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２から反力が加わった場合に、スリーブ３１２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。軸動装置３２３も同様である。

軸動装置３１３は、フォーク３１３ａ、フォークシャフト３１３ｂ、ディテント機構３１３ｃおよびリニアアクチュエータ３１３ｄ等を含んで構成されている。軸動装置３２３も同様に、フォーク３２３ａ、フォークシャフト３２３ｂ、ディテント機構３２３ｃおよびリニアアクチュエータ３２３ｄ等を含んで構成されている。以下では、軸動装置３１３について説明する。

フォーク３１３ａの先端部は、スリーブ３１２の外周溝３１２ｂの外周形状にあわせて形成されている。フォーク３１３ａの基端部は、フォークシャフト３１３ｂに固定されている。
フォークシャフト３１３ｂは、ケーシング２１に軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト３１３ｂの一端（右端）が軸受３１３ｅを介して第２壁２１ｃに支承され、フォークシャフト３１３ｂの他端（左端）側がブラケット３１３ｆに固定され、ブラケット３１３ｆは第１壁２１ｂより軸線方向に突出するガイド部材（回り止め）３１３ｇによって摺動可能であるとともに、ナット部材３１３ｈに相対回転不能に固定されている。ナット部材３１３ｈはリニアアクチュエータ３１３ｄを備えた駆動シャフト３１３ｉに進退可能に螺合されている。駆動シャフト３１３ｉは軸受３１３ｊを介して第１壁２１ｂに支承されている。

ディテント機構３１３ｃは、フォークシャフト３１３ｂの軸線方向の摺動位置、すなわちスリーブ３１２の移動位置を位置決めする機構である。ディテント機構３１３ｃは、図略のバネでフォークシャフト３１３ｂの軸線に直角な方向に付勢されているストッパ３１３ｃ１を備え、ストッパ３１３ｃ１がフォークシャフト３１３ｂに設けられている三角溝ｓ１，ｓｎ，ｓ２にバネ力で嵌まり込むことにより、フォークシャフト３１３ｂの軸線方向の摺動位置を位置決め可能に構成されている。

なお、ストッパ３１３ｃ１は、スリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび１速ギヤ２８１の第１ドグクラッチ部２８１ａが係合したとき三角溝ｓ１に嵌まり込み、スリーブ３１２が１速ギヤ２８１および２速ギヤ２８２の中間に設定されているニュートラル位置（中立位置）Ｎａ（図１０参照）に位置したとき三角溝ｓｎに嵌まり込み、スリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａが係合したとき三角溝ｓ２に嵌まり込むようになっている。

リニアアクチュエータ３１３ｄ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（図略）として配設させたケーシングと、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配設されたロータ（図略）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３１３ｉ（ボールねじ軸）と、駆動シャフト３１３ｉに螺合されるボールナットからなるナット部材３１３ｈとから構成される。

駆動シャフト３１３ｉはナット部材３１３ｈに複数のボール（図略）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３１３ｉが正逆双方向に任意に回転し、ナット部材３１３ｋ及びフォークシャフト３１３ｂ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、このリニアアクチュエータ３１３ｄは、駆動シャフト３１３ｉのリードを長く形成することで、１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２から反力が加わった場合に、スリーブ３１２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。これにより、スリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａの係合を確実に行うことができる。

なお、本実施形態では、リニアアクチュエータ３１３ｄ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３１２を１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２に押圧させている際に、１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２から反力が加わった場合に、スリーブ３１２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、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。
位置検出センサ３１４は、スリーブ３１２が移動するときの位置を検出するセンサであり、例えば光位置センサやリニアエンコーダ等の各種位置センサを使用する。

（３．ドグクラッチ変速機構の作動）
次に、ドグクラッチ変速機構２５２におけるスリーブ３１２の高歯３１２ａ１および低歯３１２ｂ１、並びに１速ギヤ２８１のクラッチ前歯２８１ｂ１およびクラッチ後歯２８１ｃ１の作動について、図８Ａ〜Ｄおよび図９Ａ〜Ｄを参照して説明する。ここで、例えば、スリーブ３１２が２速ギヤ２８２と噛み合って高速で回転し、１速ギヤ２８１が低速で回転している場合、スリーブ３１２をシフトさせて１速ギヤ２８１と噛み合わせるとスリーブ３１２は減速される。一方、スリーブ３１２が１速ギヤ２８１と噛み合って低速で回転し、２速ギヤ２８２が高速で回転している場合、スリーブ３１２をシフトさせて２速ギヤ２８２と噛み合わせるとスリーブ３１２は増速される。以下の説明では減速動作を説明する。

図８Ａに示すように、自動変速装置１３のシフト前においては、スリーブ３１２は、１速ギヤ２８１から離間している。そして、スリーブ３１２が、軸動装置３１３により軸線方向に沿って１速ギヤ２８１側に移動されると、図８Ｂおよび図９Ａに示すように、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ２が、クラッチ前歯２８１ｂ１の接触面２８１ｂ４と当接する。このとき、低歯３１２ｂ１は、何にも当接していない。これにより、多少ではあるが、スリーブ３１２は、減速される。

さらに、スリーブ３１２が、軸動装置３１３により軸線方向に沿って移動されると、図９Ｂに示すように、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ２（面取り部）が、クラッチ前歯２８１ｂ１の傾斜面２８１ｂ２と当接する。このとき、低歯３１２ｂ１は、何にも当接していない。これにより、スリーブ３１２は、大きく減速される。

さらに、スリーブ２６が、軸動装置３１３により軸線方向に沿って移動されると、図８Ｃおよび図９Ｃに示すように、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ２および低歯３１２ｂ１の前端面３１２ｂ２が、クラッチ後歯２８１ｃ１の接触面２８１ｃ２と当接する。これにより、多少ではあるが、スリーブ３１２は、減速される。

さらに、スリーブ３１２が、軸動装置３１３により軸線方向に沿って移動されると、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ２（面取り部）および低歯３１２ｂ１の前端面３１２ｂ２（面取り部）が、クラッチ後歯２８１ｃ１の側方傾斜面２８１ｃ４と当接する。クラッチ前歯２８１ｂ１およびクラッチ後歯２８１ｃ１は、凸部２８１ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝２８１ｄ１を空けて形成されているので、高歯２８１ａ１および低歯２８１ｂ１は、短時間で最寄りのクラッチ歯溝２８１ｄ１に飛び込むことができる。これにより、スリーブ３１２は、大きく減速される。

さらに、スリーブ３１２が、軸動装置３１３により軸線方向に沿って移動されると、図８Ｄおよび図９Ｄに示すように、高歯３１２ａ１および低歯３１２ｂ１は、クラッチ後歯２８１ｃ１と完全に噛み合い、スリーブ３１２と１速ギヤ２８１とは同期回転し、シフト動作が完了する。

（４．変速制御装置の制御動作）
次に、変速制御装置２６により、２速から３速に変速する場合の制御動作について説明する。図１０Ａに示すように、変速制御装置２６は、軸動装置３１３を制御し、２速ギヤ２８２に係合していたスリーブ３１２を、１速ギヤ２８１および２速ギヤ２８２間に設定されているニュートラル位置Ｎａに移動させて停止させる。そして、図１０Ｂに示すように、軸動装置３２３を制御し、第３カウンタギヤ２９３および第４カウンタギヤ２９４間に設定されているニュートラル位置Ｎｂに停止していたスリーブ３２２を、第３カウンタギヤ２９３に向かって移動させ第３カウンタギヤ２９３に係合させる。

ここで、本実施形態の自動変速装置１３では、１速ギヤ２８１および２速ギヤ２８２の間隔、並びに第３カウンタギヤ２９３および第４カウンタギヤ２９４の間隔を狭くすることにより、変速時間の短縮化を図っている。しかし、例えば機構にガタが有る場合、スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａにおいて停止したとき、スリーブ３１２が軸線方向に振れて１速ギヤ２８１に接触するおそれがある。スリーブが１速ギヤ２８１に接触すると、１速ギヤ２８１の回転数が高いときは、変速ショックや接触音が発生するという問題がある。

そこで、図１１に示すように、本実施形態の変速制御装置２６では、スリーブ３１２が係合していた２速ギヤ２８２とニュートラル位置Ｎａとの間に目標位置Ｐａを設定する。この目標位置Ｐａは、スリーブ３１２および２速ギヤ２８２の係合が解除され、且つスリーブ３１２が目標位置Ｐａに達したとき、スリーブ３１２が軸線方向に振れても１速ギヤ２８１に接触せず、ニュートラル位置Ｎａに近い位置に設定される。これにより、スリーブ３１２の移動速度を高めて目標位置Ｐａまで移動させることが可能となる。そして、目標位置Ｐａからニュートラル位置Ｎａまでは、スリーブ３１２が軸線方向に振れても１速ギヤ２８１に接触しない移動速度でスリーブを移動させる。すなわち、目標位置Ｐａまでのスリーブ３１２の移動速度Ｖａが、目標位置Ｐａからニュートラル位置Ｎａまでのスリーブ３１２の移動速度Ｖｂよりも速くなるように制御する。これにより、変速時間の短縮化を図ることができる。

（５．変速制御装置の構成）
図１２に示すように、変速制御装置２６は、位置設定部２６１と、ローパスフィルタ部２６２と、Ｉ制御部２６３と、ＦＦ制御部２６４と、ＰＤ制御部２６５と、Ｐ制御部２６６と、ＰＩ制御部２６７とを備えて構成されている。この変速制御装置２６は、周知のＰＩＤ制御およびフィードフォワード制御により、スリーブ３１２の位置から制御電流を生成してリニアアクチュエータ３１３ｄに供給する。
位置設定部２６１は、目標位置Ｐａおよびニュートラル位置Ｎａを切り替えて設定する。
ローパスフィルタ部２６２は、位置設定部２６１で設定される目標位置Ｐａおよびニュートラル位置Ｎａまでスリーブ３１２を滑らかに移動させるためのスリーブ３１２の位置を指令する。

Ｉ制御部２６３は、ローパスフィルタ部２６２からの指令位置と、位置検出センサ３２４からの検出位置との偏差の積分に比例した制御を行うための制御指令値を演算する。
ＦＦ制御部２６４は、位置設定部２６１で設定される目標位置Ｐａに基づいて、スリーブ３１２を速く移動させて目標位置Ｐａに早く収束させるためのフィードフォワード指令値を出力する。ＦＦ制御部２６４は、初期フィードバック制御（図１９の時点ｔ１〜ｔ３間の制御）の間、フィードフォワード指令値を出力する。このフィードフォワード指令値は、Ｉ制御部２６３で演算される制御指令値に加算される。

ＰＤ制御部２６５は、位置検出センサ３２４からの検出位置の偏差を時間微分して求めた速度に基づいて制御を行うための制御指令値を演算する。この制御指令値は、Ｉ制御部２６３で演算される制御指令値から減算される。
Ｐ制御部２６６は、発散を防止するために、Ｉ制御部２６３、ＦＦ制御部２６４およびＰＤ制御部２６５からの制御指令値と位置検出センサ３２４からの検出位置との偏差に比例した制御を行うための目標電流を演算する。
ＰＩ制御部２６７は、Ｐ制御部２６６からの目標電流と、リニアアクチュエータ３１３ｄからの検出電流との偏差および偏差の積分に応じて、実際の電流を目標電流と一致させる。

（６．変速制御装置の処理）
次に、変速制御装置２６の処理について、図１３から図１８のフローチャートおよび図１９のタイムチャートを参照して説明する。図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２のニュートラル位置Ｎａへの移動要求の有無を判断する（ステップＳ１）。そして、スリーブ３１２のニュートラル位置Ｎａへの移動要求が有る場合、スリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａの係合解除制御を行う（ステップＳ２）。すなわち、図１４に示すように、変速制御装置２６は、リニアアクチュエータ３１３ｄに所定電流を供給する（ステップＳ２１）。一方、ニュートラル位置Ｎａへの移動要求が無い場合には、移動要求が有るまで待機する。

すると、スリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａが係合している状態では、両者の静摩擦係数が大きいためスリーブ３１２は移動し難いが、図１９に示すように、スリーブ３１２には、時点ｔ０から所定電流Ｉａ分の移動方向の推力が加えられるので、スリーブ３１２は徐々に移動してスリーブ３１２のスプライン３１２ａが２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａから抜け始める。

次に、図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２が移動を開始したか否かを判断し（ステップＳ３）、スリーブ３１２が移動を開始したと判断したら、初期フィードバック制御を行う（ステップＳ４）。すなわち、図１５に示すように、変速制御装置２６は、目標位置Ｐａを設定し（ステップＳ４１）、ローパスフィルタ処理、すなわち目標位置Ｐａまでスリーブ３１２を滑らかに移動させるためのスリーブ３１２の位置を指令する（ステップＳ４２）。一方、スリーブ３１２が移動を開始したと判断しない場合には、ステップＳ２に戻る。

そして、スリーブ３１２の指令位置とスリーブ３１２の検出位置との偏差を演算し（ステップＳ４３）、偏差の積分値を演算する（ステップＳ４４）。そして、Ｉ制御部２６３は、偏差の積分値に積分ゲインを乗算して制御指令値ＩＡを演算し（ステップＳ４５）、ＰＤ制御部２６５は、偏差に比例ゲインを乗算して制御指令値ＩＢを演算し（ステップＳ４６）、偏差の時間変化に微分ゲインを乗算して制御指令値ＩＣを演算する（ステップＳ４７）。

そして、ＦＦ制御部２６４は、スリーブ３１２を速く移動させて目標位置Ｐａに早く収束させるためのフィードフォワード指令値を目標位置Ｐａに比例ゲインを乗算することにより求める（ステップＳ４８）。そして、ステップＳ４５で求めた制御指令値ＩＡに、ステップＳ４８で求めたフィードフォワード指令値ＩＤを加算し、ステップＳ４６で求めた制御指令値ＩＢおよびステップＳ４７で求めた制御指令値ＩＣを減算してスリーブ３１２を移動させるためにリニアアクチュエータ３１３ｄに供給する最終的な制御電流ＩＡ−ＩＢ−ＩＣ＋ＩＤを演算する（ステップＳ４９）。そして、リニアアクチュエータ３１３ｄの破壊防止のための電流値の上下限ガードを演算する（ステップＳ５０）。

すると、図１９に示すように、リニアアクチュエータ３１３ｄには、フィードバック制御を開始する時点ｔ１からｔ３の間においてフィードフォワード電流ＩＤが供給される。
そして、時点ｔ１から一旦減少した後に０に向かって増加する電流ＩＡ−ＩＢ−ＩＣ＋ＩＤが供給され、スリーブ３１２は目標位置Ｐａに向かって比較的速い速度で移動する。このとき、変速制御装置２６は、スリーブ３１２を図示実線で示すように滑らかに移動させるため、図示点線で示す指令位置でリニアアクチュエータ３１３ｄを制御する。

そして、図１９に示すように、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが、係合していた２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａから離脱する前、すなわち、スリーブ位置が目標位置Ｐａより前のＰｒに達する前（好ましくは直前）に、スリーブ３１２に移動方向とは逆方向の制動力を加える制御を行なっている。

この制動力は、リニアアクチュエータ供給電流がゼロクロス点に達してゼロクロス点を越えたとき、すなわちスリーブ位置がＰｂに達してＰｂを越えたときから加えられる。フィードバック制御の開始時点ｔ１からリニアアクチュエータ供給電流がゼロクロス点に至るまでは、スリーブ３１２のスプライン３１２ａを２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａから早く抜くためにリニアアクチュエータ供給電流を掛けるので、スリーブ３１２には制動力は掛からない。なお、ＰＩＤ制御のみでもスリーブ３１２に移動方向とは逆方向の制動力を加える制御を行なうことは可能である。

上述のフィードフォワード制御を行うことにより、スリーブ３１２を速く移動させて目標位置Ｐａに早く収束させることができ、また、上述のＰＩＤ制御を行うことにより、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが、係合していた２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２８２ａから離脱する前に、スリーブ３１２に制動を掛けることができるので、目標位置Ｐａにて迅速に停止させることができる。

次に、図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したか否かを判断（ステップＳ５）し、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束しない場合には前のステップＳ４に戻る。ステップＳ５にて、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束した場合には、図１９に示すように、図示点線で示すスリーブ３１２の指令位置と図示実線で示すスリーブ３１２の実際の位置との差が所定値より小さくなり、且つ当該差が所定値より小さくなった時点ｔ２から所定時間Ｔが経過した時点ｔ３において、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したと判断する。所定時間Ｔの経過を待っているので、目標位置Ｐａに移動したスリーブ３１２の軸線方向の振れを減衰させることができ、目標位置Ｐａからニュートラル位置Ｎａまでのスリーブ３１２の移動速度を高めることができる。

ここで、変速制御装置２６は、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したと判断したら、スリーブ３２２のスプライン３２２ａおよび第３カウンタギヤ２９３の第３ドグクラッチ部２９３ａの係合制御を開始する。すなわち、図１８に示すように、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束してスリーブ３１２のスプライン３１２ａおよび２速ギヤ２８２の第２ドグクラッチ部２９２ａの係合が解除されたと判断したら（ステップＳ９１）、ニュートラル位置Ｎｂに停止していたスリーブ３２２を第３カウンタギヤ２９３に向かって移動開始し、スリーブ３２２のスプライン３２２ａおよび第３カウンタギヤ２９３の第３ドグクラッチ部２９３ａを係合させる（ステップＳ９２）。

一方、図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したと判断したら、終期フィードバック制御を行う（ステップＳ６）。すなわち、図１６に示すように、変速制御装置２６は、ニュートラル位置Ｎａを設定し（ステップＳ６１）、以下は図１５に示すステップＳ４２からＳ５１までの処理のうち、フィードフォワード電流を求めて加算する処理（ステップＳ４８およびステップＳ４９のＩＤの加算）を除く処理を行う（ステップＳ６２〜Ｓ６９）。

すると、図１９に示すように、リニアアクチュエータ３１３ｄには、時点ｔ３から一旦増加した後に０に向かって減少する電流ＩＡ−ＩＢ−ＩＣが供給され、スリーブ３１２はニュートラル位置Ｎａに向かって比較的遅い速度、すなわち目標位置Ｐａに向かう速度よりも遅い速度で移動する。このとき、変速制御装置２６は、スリーブ３１２を図示実線で示すように滑らかに移動させるため、図示点線で示す指令位置でリニアアクチュエータ３１３ｄを制御する。

次に、図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａに収束したか否かを判断する（ステップＳ７）。スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａに収束しない場合には前のステップＳ６に戻る。ステップＳ７にて、スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａに収束した場合には、図１９に示すように、図示点線で示すスリーブ３１２の指令位置と図示実線で示すスリーブ３１２の実際の位置との差が所定値より小さくなった時点ｔ４において、スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａに収束したと判断する。

図１３に示すように、変速制御装置２６は、スリーブ３１２がニュートラル位置Ｎａに収束したと判断したら、アイドル制御を行い（ステップＳ８）、全ての処理を終了する。すなわち、図１７に示すように、変速制御装置２６は、リニアアクチュエータ３１３ｄに供給する電流を０に設定する（ステップＳ８１）。

（７．変速制御装置の他の処理）
上述の変速制御装置２６の処理においては、図１３のステップＳ５において、スリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したか否かの判断は、スリーブ３１２の指令位置と実際の位置との差が所定値より小さくなり、且つ当該差が所定値より小さくなってから所定時間Ｔが経過した時点ｔ３で行っている場合を説明した。しかし、スリーブ３１２の指令位置と実際の位置との差が所定値より小さくなった時点で、すなわち所定時間Ｔの経過を待たずに直ちにスリーブ３１２が目標位置Ｐａに収束したと判断し、終期フィードバック制御を開始するようにしてもよい。この場合も、目標位置Ｐａまでのスリーブ３１２の移動速度が、目標位置Ｐａからニュートラル位置Ｎａまでのスリーブ３１２の移動速度よりも速くなるように制御する。

また、上述の処理では、時点ｔ１において、リニアアクチュエータ３１３ｄに所定電流ＩＤを供給するフィードフォワード制御を行っているので、時点ｔ１からｔ２において、ローパスフィルタ処理の時定数を大きくすることができる。一方、変速時間は若干長くなるが、時点ｔ１からｔ２において、ローパスフィルタ処理の時定数を小さくすることにより、フィードフォワード制御を省略してフィードバック制御のみ行うようにしてもよい。

１３：自動変速装置、 ２３：メーンシャフト、 ２５２，２５３：ドグクラッチ変速機構、 ２６：変速制御装置、 ２８１：１速ギヤ（第１クラッチリング）、 ２８２：２速ギヤ（第２クラッチリング）、 ２８３：３速ギヤ、 ２８４：４速ギヤ、 ２９３：第３カウンタギヤ（第１クラッチリング）、 ２９４：第４カウンタギヤ（第２クラッチリング）、 ３１１，３２１：クラッチハブ（ハブ）、 ３１２，３２２：スリーブ、 ３１３，３２３：軸動装置、 ３１４，３２４：位置検出センサ、 ３１３ｄ、３２３ｄ：リニアアクチュエータ

Claims (3)

1. 自動変速装置の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、
   前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に第１ギヤ比で回転連結された第１クラッチリングおよび第２ギヤ比で回転連結された第２クラッチリング、前記回転軸における前記第１および第２クラッチリングの間にこれらと隣接して固定されたハブ、前記ハブと相対回転が規制され前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブ、前記第１および第２クラッチリングの前記スリーブ側にそれぞれ突出して設けられ前記スリーブの軸動に応じて前記スリーブに形成されたスプラインとそれぞれ係脱可能に噛合する第１および第２ドグクラッチ部、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置、並びに前記スリーブの前記軸線方向の移動位置を検出するセンサを備えるドグクラッチ変速機構と、
   前記センサの検出位置に基づいて、前記軸動装置の作動を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記第１および第２クラッチリングの一方と係合した状態の前記スリーブを移動させるために、前記軸動装置に所定の電流を供給し、前記スリーブのスプラインが前記係合していたクラッチリングのドグクラッチ部から離脱する前に、前記スリーブに移動方向とは逆方向の制動力を加えるために、前記軸動装置に前記所定電流より小さい制動電流を供給する自動変速装置。
2. 前記制動電流は、前記スリーブの移動を制御するフィードバック制御の開始時に加えるフィードフォワード電流である、請求項１に記載の自動変速装置。
3. 前記軸動装置は、ボールねじ機構を備えたリニアアクチュエータである請求項１又は２に記載の自動変速装置。

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