JP2016017538A - 変速機の制御装置 - Google Patents

変速機の制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2016017538A
JP2016017538A JP2014139055A JP2014139055A JP2016017538A JP 2016017538 A JP2016017538 A JP 2016017538A JP 2014139055 A JP2014139055 A JP 2014139055A JP 2014139055 A JP2014139055 A JP 2014139055A JP 2016017538 A JP2016017538 A JP 2016017538A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brake
torque
engagement mechanism
transmission
dog
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014139055A
Other languages
English (en)
Inventor
桑原 清二
Seiji Kuwabara
清二 桑原
弘紹 吉野
Hiroaki Yoshino
弘紹 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2014139055A priority Critical patent/JP2016017538A/ja
Priority to PCT/IB2015/001170 priority patent/WO2016001747A1/en
Publication of JP2016017538A publication Critical patent/JP2016017538A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04Smoothing ratio shift
    • F16H61/0437Smoothing ratio shift by using electrical signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00External control of clutches
    • F16D48/06Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00External control of clutches
    • F16D48/06Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/062Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure of a clutch system with a plurality of fluid actuated clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10System to be controlled
    • F16D2500/104Clutch
    • F16D2500/10443Clutch type
    • F16D2500/10462Dog-type clutch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/304Signal inputs from the clutch
    • F16D2500/3041Signal inputs from the clutch from the input shaft
    • F16D2500/30415Speed of the input shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/308Signal inputs from the transmission
    • F16D2500/30806Engaged transmission ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/316Other signal inputs not covered by the groups above
    • F16D2500/3165Using the moment of inertia of a component as input for the control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30Signal inputs
    • F16D2500/316Other signal inputs not covered by the groups above
    • F16D2500/3166Detection of an elapsed period of time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/502Relating the clutch
    • F16D2500/50236Adaptations of the clutch characteristics, e.g. curve clutch capacity torque - clutch actuator displacement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/506Relating the transmission
    • F16D2500/50607Facilitating engagement of a dog clutches, e.g. preventing of gear butting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/506Relating the transmission
    • F16D2500/50615Facilitating disengagement of a dog clutch, e.g. by applying a pretension on the disengaging elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/704Output parameters from the control unit; Target parameters to be controlled
    • F16D2500/70402Actuator parameters
    • F16D2500/70406Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04Smoothing ratio shift
    • F16H2061/0425Bridging torque interruption
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/006Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising eight forward speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0082Transmissions for multiple ratios characterised by the number of reverse speeds
    • F16H2200/0086Transmissions for multiple ratios characterised by the number of reverse speeds the gear ratios comprising two reverse speeds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2007Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with two sets of orbital gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/202Transmissions using gears with orbital motion characterised by the type of Ravigneaux set
    • F16H2200/2023Transmissions using gears with orbital motion characterised by the type of Ravigneaux set using a Ravigneaux set with 4 connections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2046Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with six engaging means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2064Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes using at least one positive clutch, e.g. dog clutch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2094Transmissions using gears with orbital motion using positive clutches, e.g. dog clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2306/00Shifting
    • F16H2306/40Shifting activities
    • F16H2306/46Uncoupling of current gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/663Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with conveying rotary motion between axially spaced orbital gears, e.g. RAVIGNEAUX
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F16H3/666Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another with compound planetary gear units, e.g. two intermeshing orbital gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

【課題】噛み合い式の係合機構をを解放させて変速する際の制御を簡素化することができる変速機の制御装置を提供する。【解決手段】傾斜面が形成された第1ドグ歯と第2ドグ歯との噛み合いにより二つの部材を係合させる第1係合機構を係合させ、相対回転する他の二つの部材の伝達トルク容量を変更することができる第2係合機構とを解放することにより設定される所定の変速段から、第1係合機構を解放しかつ第2係合機構を係合させることにより設定される所望の変速段へ変速する際に、第2係合機構の伝達トルク容量を増大させることにより、各ドグ歯の傾斜面同士を接触させて一方の部材を他方の部材から離隔させる推力を発生させて、第1係合機構を解放させるように構成されている(ステップS5)。【選択図】図1

Description

この発明は、噛み合うことによりトルクを伝達する第1係合装置と、伝達トルク容量を変化させることができる第2係合装置とを備えた変速機の制御装置に関し、特に、第1係合装置を解放させるとともに第2係合装置を係合させることにより変速を行うように構成された変速機の制御装置に関するものである。
特許文献1には、エンジンから出力されたトルクを変化させて駆動輪に伝達するように構成された変速機の制御装置が記載されている。この変速機は、ドグクラッチを介して入力軸から出力軸にトルクが伝達される動力伝達経路と、摩擦クラッチを介して入力軸から出力軸にトルクが伝達される動力伝達経路とを備えている。したがって、摩擦クラッチの伝達トルク容量の増大に伴って、ドグクラッチに作用するトルクが次第に低下するから、ドグクラッチを解放する場合には、前記摩擦クラッチの伝達トルク容量がある程度、上昇した後、ドグクラッチの解放を開始することになる。
そのドグクラッチの開始タイミングは、摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させ始めてからの経過時間によって定めることができる。しかしながら、摩擦クラッチやドグクラッチ、あるいはそれらの部材を制御する装置には、不可避的なばらつきがある。そのため、摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させ始めてから、ドグクラッチが解放可能な状態になるまでの時間には、不可避的なばらつきがある。したがって、摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させ始めてからの時間に基づいて、ドグクラッチを解放させ始めるタイミングを定めると、未だドグクラッチにトルクが作用していてドグクラッチを確実に解放させ得ない場合がある。そのため、特許文献1に記載された変速機の制御装置では、摩擦クラッチの伝達トルク容量を検出して、その検出された伝達トルク容量に基づいてドグクラッチを解放させるか否かを判断するように構成されている。
また、特許文献2には、遊星歯車機構を備えた変速機が記載されている。この変速機は、遊星歯車機構における一つの回転要素を、ハウジングなどの固定部に選択的に係合させることができるように噛み合い式のブレーキを設けている。また、そのブレーキを係合させている際に、ブレーキの係合および解放を制御する油圧アクチュエータへの油圧の供給を停止させることができるように、ノーマルクローズ型のドグクラッチを採用している。
なお、特許文献3には、工作機械に使用されるドグクラッチの形状が記載されている。このドグクラッチは、ドグ歯が噛み合っている際にバックラッシュが生じることを抑制し、かつ歯先同士が接触することによる噛み合い不良を抑制するために、ドグ歯における一方の側面が傾斜して形成されている。より具体的には、このドグクラッチは、一方向のみに回転する部分に使用されており、噛み合い動作時に歯先同士が接触した場合であっても、傾斜面に沿ってドグ歯が相対回転して、噛み合いが完了するような形状となっている。
特開2002−174335号公報 国際公開第2013/076827号 実開平2−21336号公報
特許文献1に記載された変速制御は、特許文献2および特許文献3に記載されているドグクラッチを解放する制御に適用することができる。しかしながら、その解放制御は、変速の判断が成立した後に、摩擦クラッチの伝達トルク容量を次第に増大させる制御を開始し、その伝達トルク容量を検出するとともに、予め定めた基準値と比較しその比較の結果に基づいてドグクラッチを解放させる制御を実行することになる。このように多数の制御ステップを経ることになるので、制御装置のみならず制御プロセスが複雑になる可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、噛み合い式の係合機構をを解放させて変速する際の制御を簡素化することができる変速機の制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、第1ドグ歯が形成された第1部材と、軸線方向に移動することにより前記第1ドグ歯に噛み合う第2ドグ歯が形成された第2部材とを備え、前記各ドグ歯を噛み合わせることにより前記第1部材と前記第2部材とがトルク伝達可能に連結する第1係合機構と、相対回転可能に設けられた第3部材と第4部材とをトルク伝達可能に連結するとともに、その伝達するトルク容量を変化させることができるように構成された第2係合機構とを備え、前記第1係合機構を係合させ、かつ前記第2係合機構を解放させることにより設定される所定の変速段から、前記第1係合機構を解放させ、かつ前記第2係合機構を係合させることにより前記所定の変速段よりも変速比が小さい所望の変速段へアップシフトするように構成され、第2係合機構の伝達トルク容量の増大に伴って、前記第1部材または前記第2部材に作用するトルクの方向が次第に反転するように構成された変速機の制御装置において、前記第1ドグ歯は、円周方向での一方を向いた第1歯面と、円周方向での他方を向いた第2歯面とを有し、前記第2ドグ歯は、前記第1歯面と対向する第3歯面と、前記第2歯面と対向する第4歯面とを有し、前記第1歯面と前記第3歯面とは、前記アップシフトの際にこれら第1歯面と第3歯面とを接触させる方向のトルクに応じて前記第1部材と前記第2部材とを軸線方向に離隔させる推力を発生させる傾斜面とされ、前記アップシフトの際に、前記第1部材と前記第2部材との間に作用するトルクが前記第1部材と前記第2部材とを軸線方向に押圧して離隔させる前記推力を発生させるトルクとなるように前記第2係合機構の伝達トルク容量を増大させるように構成されていることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記アップシフトの際に前記第2部材を前記第1部材から離隔させるための時間を求め、前記求められた時間に基づいて前記第2係合機構の伝達トルク容量を定めるように構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記第1係合機構は、ブレーキ機構を含むことを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項4の発明は、請求項1または2の発明において、前記第1部材と前記第2部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第1部材と前記第2部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構を含むように構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記第2部材を前記第1部材側に押圧する荷重を制御することができる推力発生機構を更に備え、前記推力発生機構により前記第2部材が前記第1部材側に押圧される荷重を、前記アップシフト時に低下させるように構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明において、前記変速機は、前記所定の変速段と、前記所望の変速段とで係合させられる第3係合機構を更に備えていることを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの発明において、少なくとも三つの回転要素を有する第1遊星歯車機構と、他の三つの回転要素を有する第2遊星歯車機構とを更に備え、前記各係合機構は、前記第1遊星歯車機構または前記第2遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を固定するように構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
この発明によれば、第1部材と第2部材とのそれぞれに形成されたドグ歯を噛み合わせることにより第1部材と第2部材とがトルク伝達可能に連結する第1係合機構と、相対回転する第3部材と第4部材とをトルク伝達可能に連結するとともに、その伝達するトルク容量を変化させることができる第2係合機構とを備えている。また、第1係合機構を係合させ、第2係合機構を解放することにより所定の変速段が設定され、第1係合機構を解放させかつ第2係合機構を係合させることにより、所定の変速段よりも変速比が小さい所望の変速段が設定されるように構成されている。さらに、第2係合機構の伝達トルク容量の増大に伴って、第1部材または第2部材に作用するトルクの方向が次第に反転するように構成されている。したがって、所定の変速段が設定されている際に、第2係合機構の伝達トルク容量を増大させることにより、第1部材または第2部材に作用するトルクが次第に低下し、その後に、第1部材または第2部材に作用するトルクの向きが反転する。また、第1ドグ歯における第1歯面と、第2ドグ歯における第2歯面とが対向しており、それらの歯面は、これらの歯面を接触させる方向のトルクに応じて第1部材と第2部材とを軸線方向に離隔させる推力を発生させる傾斜面とされている。そして、アップシフトする際には、第1部材と第2部材との間に作用するトルクが第1部材と第2部材とを軸線方向に押圧して離隔させる推力を発生させるトルクとなるように第2係合機構の伝達トルク容量を増大させる。したがって、第2係合機構の伝達トルク容量を制御すれば、第1係合機構を解放させることができ、かつ所望の変速段へアップシフトすることができる。そのため、上記のようにアップシフトする際における制御を簡素化することができる。
また、アップシフトする際に第2部材を第1部材から離隔させるための時間を求め、その求められた時間に基づいて第2係合機構の伝達トルク容量を定めるように構成されている。したがって、第2係合機構の伝達トルク容量を制御することにより、要求される変速応答性に応じた変速を行うことができる。
さらに、第2部材を第1部材側に押圧する推力発生機構を備えていれば、所定の変速段から所望の変速段への変速を行わない条件下で、第1歯面と第3歯面とが接触することによりそれら第1歯面と第3歯面とにトルクが掛かるような挙動になった場合であっても、推力発生機構により第2部材を第1部材側に押圧することにより、各ドグ歯が離隔してしまうことを抑制することができる。
この発明に係る制御装置の制御の一例を説明するためのフローチャートである。 ピストンを解放させるためのトルクが第2ブレーキに掛かるようにする際に、第1ブレーキの伝達トルク容量を定めるマップである。 図1に示す制御を実行した際における各ブレーキの伝達トルク、入力軸10のトルク、入力軸10の回転数、変速機から出力されるトルクの変化を示すタイムチャートである。 この発明における各係合機構を備えた変速機の構成の一例を示すスケルトン図である。 各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を示す係合表である。 その変速機における各回転要素の運転状態を示す共線図である。 第2ブレーキの構成の一例を説明するための断面図である。
この発明は、ドグ歯を噛み合わせることにより二つの部材をトルク伝達可能に連結する第1係合機構と、相対回転可能に設けられた二つの部材をトルク伝達可能に係合させ、その伝達するトルク容量を変化させることができる第2係合機構とを備えた変速機の制御装置である。そのように構成された各係合機構を有する変速機の構成の一例を図4に示している。図4に示す変速機は、車両に搭載されたものであって、従来知られているダブルピニオン型の遊星歯車機構(以下、第1遊星歯車機構1と記す)と、ラビニョ型の遊星歯車機構(以下、第2遊星歯車機構2と記す)とを有している。この変速機は、駆動力源であるエンジン3の出力軸4に、図示しないトルクコンバータを介して連結されており、入力されたトルクや回転数を変化させて出力するように構成されている。より具体的には、前進第1速段から前進第8速段までの変速段と、後進第1速段および後進第2速段の変速段とを設定することができるように構成され、エンジン3の目標回転数や、要求される駆動力などに応じていずれかの変速段を設定するように構成されている。なお、これらの遊星歯車機構が、この発明を実施した場合における第1遊星歯車機構および第2遊星歯車機構に相当する。
図4に示す変速機の構成を具体的に説明すると、まず、第1遊星歯車機構1は、ハウジングなどの固定部5に連結された第1サンギヤ6と、第1サンギヤ6に噛み合う第1インナーピニオンギヤ7と、第1インナーピニオンギヤ7に噛み合う第1アウターピニオンギヤ8と、第1アウターピニオンギヤ8に噛み合う第1リングギヤ9と、第1インナーピニオンギヤ7および第1アウターピニオンギヤ8を自転および公転可能に保持し、かつ入力軸10に連結された第1キャリヤ11とによって構成されている。すなわち、第1遊星歯車機構1は、エンジン3が駆動力を出力している際に、第1キャリヤ11が入力要素として機能し、第1サンギヤ6が反力要素として機能し、第1リングギヤ9が出力要素として機能するように構成された、三つの回転要素を有する差動機構である。また、第1遊星歯車機構1は、減速機として機能する。
図4に示す第2遊星歯車機構2は、入力軸10と同心円上に配置された第2サンギヤ12および第3サンギヤ13と、第3サンギヤ13に噛み合う第2インナーピニオンギヤ14と、第2インナーピニオンギヤ14および第2サンギヤ12に噛み合う第2アウターピニオンギヤ15と、第2インナーピニオンギヤ14および第2アウターピニオンギヤ15を自転および公転可能に保持する第2キャリヤ16と、第2アウターピニオンギヤ15に噛み合う第2リングギヤ17とによって構成されている。すなわち、第2遊星歯車機構2は、シングルピニオン型の遊星歯車機構とダブルピニオン型の遊星歯車機構とにおける第2キャリヤ16および第2リングギヤ17を共有して構成されており、第2サンギヤ12、第3サンギヤ13、第2キャリヤ16、第2リングギヤ17の四つの回転要素を有する差動機構として構成されている。
さらに、上述した第1遊星歯車機構1における各回転要素と、第2遊星歯車機構2における各回転要素とを選択的に係合させる複数のクラッチや、いずれかの回転要素を停止させるブレーキが設けられている。具体的には、第1リングギヤ9と第3サンギヤ13とを連結するように第1クラッチC1が設けられ、入力軸10または第1キャリヤ11と第2キャリヤ16とを連結するように第2クラッチC2が設けられ、第1リングギヤ9と第2サンギヤ12とを連結するように第3クラッチC3が設けられ、第1キャリヤ11と第2サンギヤ12とを連結するように第4クラッチC4が設けられている。これら各クラッチC1,C2,C3,C4は、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータなどの制御量に基づいて伝達トルク容量を変更することができるように構成されている。以下の説明では、摩擦力によりトルクを伝達し、かつ油圧アクチュエータに供給される油圧に応じて、その伝達トルク容量を変化させることができるように構成された摩擦クラッチを例に挙げて説明する。
また、ハウジングなどの固定部5と第2サンギヤ12とを連結することにより、第2サンギヤ12を停止させるように第1ブレーキB1が設けられ、同様に固定部5と第2キャリヤ16とを連結することにより、第2キャリヤ16を停止させるように第2ブレーキB2が設けられている。なお、図4に示す例では、第1ブレーキB1は、摩擦力を変化させること、すなわち、伝達トルク容量を変化させることにより第2サンギヤ12に作用させる制動力を制御することができる摩擦ブレーキによって構成され、第2ブレーキB2は、第2キャリヤ16と固定部5とが噛み合いことにより第2キャリヤ16を停止させるように構成されている。この第2ブレーキB2が、この発明を実施した場合における第1係合機構に相当する。
そして、エンジン3や各係合装置などを制御するための電子制御装置(以下、ECU18と記す)が設けられている。このECU18は、従来知られたものと同様にマイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、図示しないセンサから信号が入力され、その入力された信号と、予め記憶されたマップや演算式などとに基づいてエンジン3や各係合装置に出力する信号を定め、その定めた信号をエンジン3や各係合装置に出力するように構成されている。その一例としては、車速センサにより検出された車速と、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度との信号が、ECU18に入力される。そして、ECU18には、従来知られているように車速とアクセル開度とをパラメータとして予め用意された変速マップが記憶されており、上記入力された信号と変速マップとにより変速段を定める。ついで、その定められた変速段となるように、上記の各クラッチや各ブレーキに信号を出力する。その際に、変速段が変化することによるショックを抑制するためなど、種々の条件に応じて摩擦クラッチや摩擦ブレーキなどの伝達トルク容量を制御してもよい。
各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を、図5の係合表に示している。なお、図5において「○」は、クラッチまたはブレーキが係合している状態を示し、「−」は、クラッチまたはブレーキが解放している状態を示している。図5に示すように、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とを係合させることにより前進第1速段が設定され、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とを係合させることにより前進第2速段が設定され、第1クラッチC1と第3クラッチC3とを係合させることにより前進第3速段が設定され、第1クラッチC1と第4クラッチC4とを係合させることにより前進第4速段が設定され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とを係合させることにより前進第5速段が設定され、第2クラッチC2と第4クラッチC4とを係合させることにより前進第6速段が設定され、第2クラッチC2と第3クラッチC3とを係合させることにより前進第7速段が設定され、第2クラッチC2と第1ブレーキB1とを係合させることにより前進第8速段が設定される。また、第2ブレーキB2と第3クラッチC3とを係合させることにより後進第1速段が設定され、第2ブレーキB2と第4クラッチC4とを係合させることにより後進第2速段が設定される。なお、前進第6速段を設定している際の変速比が「1」となり、前進第1速段から前進第5速段までの変速段を設定している際の変速比は、「1」よりも大きくなり、前進第7速段および前進第8速段を設定している際の変速比は、「1」未満となる。また、上記前進第1速段が、この発明を実施した場合における所定の変速段に相当し、上記前進第2速段が、この発明を実施した場合における所望の変速段に相当し、第1ブレーキB1が、この発明を実施した場合における第2係合機構に相当し、第1クラッチC1が、この発明を実施した場合における第3係合機構に相当する。
図6は、各変速段毎における各回転要素の運転状態を共線図で示している。なお、図6における縦軸は、各回転要素の回転数を示しており、また、変速機に入力される回転数を一定として示している。以下の説明では、各回転要素の回転方向が、エンジン3の回転方向と同一方向の場合を、正回転と記し、エンジン3の回転方向と反対方向の場合を、負回転と記す。また、負回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または正回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、正トルクと記し、正回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または負回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、負トルクと記す。したがって、図6では、正回転が、「0」よりも上側となり、負回転が、「0」よりも下側になり、各回転要素に対して上方向に作用するトルクが、正トルクとなり、下方向に作用するトルクが、負トルクとなる。
上述したように第1遊星歯車機構1は、減速機として機能するように構成されており、エンジン3から伝達されたトルクを増幅して第1リングギヤ9から出力するように構成されている。また、前進第1速段では、第1クラッチC1が係合させられている。すなわち、上述したように第1リングギヤ9と第3サンギヤ13とが第1クラッチC1を介して連結されている。したがって、エンジン3から第1リングギヤ9を介して第3サンギヤ13に正トルクが入力されるので、その第3サンギヤ13が、第2遊星歯車機構2の入力要素として機能する。また、前進第1速段では、第2ブレーキB2が係合して第2キャリヤ16と固定部5とを連結しているので、第2キャリヤ16の回転数が「0」になるように維持される。したがって、その第2キャリヤ16が、第2遊星歯車機構2の反力要素として機能する。その結果、変速機に入力されたトルクは、変速機のギヤ比に応じて増幅されて第2リングギヤ17から出力される。なお、エンジン3から駆動力を出力している際には、第2キャリヤ16に負トルクが伝達される。
また、前進第2速段も前進第1速段と同様に第1クラッチC1が係合させられている。したがって、エンジン3から第1リングギヤ9を介して第3サンギヤ13に正トルクが入力されるので、その第3サンギヤ13が、第2遊星歯車機構2の入力要素として機能する。一方、前進第2速段では、第1ブレーキB1が係合して第2サンギヤ12と固定部5とを連結しているので、第2サンギヤ12の回転数が「0」になるように維持される。したがって、その第2サンギヤ16が、第2遊星歯車機構2の反力要素として機能する。その結果、変速機に入力されたトルクは、変速機のギヤ比に応じて増幅されて第2リングギヤ17から出力される。
上記のように設定される前進第1速段から前進第2速段にアップシフトする際には、第2ブレーキB2を解放するとともに、第1ブレーキB1を係合させる。一方、第2ブレーキB2は、上述したように噛み合いによってトルクを伝達するように構成されている。このように噛み合いによってトルクを伝達するブレーキは、伝達トルク容量を制御することができない。したがって、第2キャリヤ16が反力要素として機能しているときには、第2ブレーキB2に大きなトルクが掛かることにより、噛み合い面に大きな摩擦力が作用するので、第2ブレーキB2が解放しにくくなる場合がある。そのため、この変速機の制御装置では、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させて前進第1速段での反力として機能させた状態で第2ブレーキB2を解放させるように構成されている。すなわち、前進第1速段を設定して走行している際に、第2ブレーキB2に掛かる負トルクを低下させるように構成されている。
一方、第2ブレーキB2にトルクが掛かることを抑制するように第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させ、その後に、第2ブレーキB2を解放させ、更にその後に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させることにより、前進第2速段に移行する場合には、第2ブレーキB2が完全に解放されたことを判断する必要がある。そのため、第2ブレーキB2が完全に解放されたことを検出するセンサなどを設けると装置が大型化してしまう可能性があり、または第2ブレーキB2が解放されたことを待つことを要因として変速応答性が低下する可能性がある。また、第2ブレーキB2を解放させる制御と、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を変化させる制御との協調制御を行わなければならないため、変速制御が複雑になる可能性がある。
そのため、第2キャリヤ16に正トルクが伝達されるように、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させることにより、第2ブレーキB2を解放することができるように構成されている。図7は、その第2ブレーキB2の構成を説明するための模式図である。図7に示す第2ブレーキB2は、固定部5にスプライン係合したピストン19と、第2キャリヤ16とが噛み合うように構成されている。具体的には、第2キャリヤ16の側面とピストン19とが軸線方向で対向して設けられており、第2キャリヤ16におけるピストン19と対向した面には、軸線方向に突出した第1ドグ歯20が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成され、ピストン19における第2キャリヤ16と対向した面には、軸線方向に突出しかつ第1ドグ歯20と噛み合う第2ドグ歯21が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。このピストン19は、環状に形成された部材であって、その外周面と固定部5の内周面とがスプライン係合している。すなわち、ピストン19は、軸線方向に移動することができ、かつ回転することができないように固定部5に係合している。なお、ピストン19が、この発明を実施した場合における第2部材に相当する。
このピストン19を移動させるための推力発生機構22が設けられている。図7に示す例では、ピストン19が第2キャリヤ16から離隔するように、そのピストン19に荷重を作用させるリターンスプリング23と、そのリターンスプリング23のバネ力に対抗して推力を作用させるように、ピストン19の背面(第2キャリヤ16と対向した面とは反対側の面)側に設けられた油圧アクチュエータ24とによって推力発生機構22が構成されている。したがって、図7に示すピストン19は、油圧アクチュエータ24に供給される油圧を増大させることにより、ピストン19が第2キャリヤ16に接近し、それとは反対に、油圧アクチュエータ24に供給された油圧を低減させることにより、リターンスプリング23のバネ力によってピストン19が第2キャリヤ16から離隔するように構成されている。
また、図7に示すそれぞれのドグ歯20,21は、前進第1速段を設定してエンジン3から駆動力が伝達されている際に油圧アクチュエータ24に供給する油圧を低下させることができるように、すなわち、第1ドグ歯20と第2ドグ歯21とが接触している際に、ピストン19に対して、第2キャリヤ16から離隔させる推力が生じにくいように、各ドグ歯20,21の歯面が形成されている。具体的には、前進第1速段を設定して車両が走行している際にドグ歯20,21同士が接触する側面、すなわち、第1ドグ歯20と第2ドグ歯21とが対向した歯面25,26が、回転方向に対してほぼ直交して形成されている。これら、前進第1速段を設定して車両が走行している際に接触する第1ドグ歯20の歯面25が、この発明を実施した場合における第2歯面に相当し、第2ドグ歯21の歯面26が、この発明を実施した場合における第4歯面に相当する。なお、図7に示す例では、各歯面25,26が回転方向に対して直交して形成されているが、破線で示すように回転方向に対して所定の角度傾斜して形成されていてもよい。
一方、前進第1速段を設定している際に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させ始めると、まず、第2キャリヤ16に伝達される負トルクが低下する。そして、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を更に増大させると、第2キャリヤ16に伝達されるトルクの向きが反転して正トルクとなる。すなわち、第1ブレーキB1の伝達トルク容量の増大に伴って第2キャリヤ16に伝達されるトルクの向きが次第に反転する。そのように第2キャリヤ16に伝達されるトルクの向きが反転すると、ドグ歯20,21の噛み合いが反転する。そのため、この変速機の制御装置では、ドグ歯20,21の噛み合いを反転させ、かつ歯面27,28を接触させる方向のトルクに応じて、ピストン19が第2キャリヤ16から離隔する推力を発生させるように構成されている。具体的には、各ドグ歯20,21の噛み合いが反転することにより接触する面27,28を傾斜させている。言い換えると、各歯面25,26とは、円周方向で反対方向を向いた歯面27,28が、傾斜して形成されている。これら各歯面27,28が、この発明を実施した場合における第1歯面と第3歯面とに相当する。
ここで、各傾斜面27,28の形状について具体的に説明する。各ドグ歯20,21は、軸線方向と各歯面27,28とが成す角度θが所定値以上大きくなるように形成されている。すなわち、各歯面27,28が接触することにより、各歯面27,28に掛かるトルクに応じて、第2キャリヤ16からピストン19が離隔する方向に、そのピストン19に荷重を作用させるように構成されている。この傾斜角度θは、以下の式を満たす角度に設定することが好ましい。
B−C−μ×F>0 …(1)
なお、式(1)におけるBは、歯面28に荷重が作用した際に第2キャリヤ16からピストン19を離隔させるように、そのピストン19に作用する荷重である。すなわち、式(1)におけるBは、歯面28に掛かる垂直抗力Aと傾斜角度θに基づいて算出することができる。具体的には、以下により式(1)におけるBを算出することができる。なお、以下の式におけるFは、ピストン19に作用する回転方向の荷重である。
B=A×sinθ …(2)
A=F/cosθ …(3)
また、ピストン19が軸線方向に移動することにより摩擦力が生じるので、その摩擦力の軸線方向の成分が、ピストン19に作用する。その摩擦力の軸線方向の成分が、式(1)におけるCである。そのため、Cは、以下の式で求めることができる。なお、以下の式におけるμは、各ドグ歯20,21の接触面での摩擦係数である。
C=μ×A×cosθ …(4)
さらに、式(1)における「μ×F」は、ピストン19と固定部5とにより生じる摩擦力であって、μは、ピストン19と固定部5との接触面での摩擦係数である。
したがって、式(1)では、推力発生機構22がピストン19を押圧していない状態で各歯面27,28にトルクが掛かった場合に、ピストン19が移動することができる条件を示している。なお、リターンスプリング23は常時ピストン19を押圧するので、式(1)における左辺に、そのリターンスプリング23のバネ力を加算してもよい。
上述したように第2ブレーキB2を構成することにより、第1ブレーキB1により伝達するトルクを制御することで、ピストン19に荷重を作用させて第2ブレーキB2を解放させることができる。具体的には、前進第1速段が設定されているときに、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させることにより、第1ブレーキB1がその伝達トルク容量に応じた反力トルクを受け持つ。そのため、第2ブレーキB2に掛かるトルクが次第に低下する。すなわち、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2とが反力トルクを受け持つことになる。第1ブレーキB1の伝達トルク容量を更に増大させることにより、第2キャリヤ16には、正トルクが伝達されることになり、第2ブレーキB2の噛み合い方向が反転する。そのように第2ブレーキB2の噛み合い方向が反転することにより歯面27,28が接触するので、第2ブレーキB2が解放させられる。なお、第2ブレーキB2の噛み合いが反転したとしても、第2ブレーキB2が解放させられるまでの間は、各回転要素の回転数は変化しないので、第1ブレーキB1は、スリップした状態となる。また、第2ブレーキB2には、後進走行時やエンジンブレーキを作用させるときに、ピストン19が解放するように荷重が作用するが、推力発生機構22を備えているので、ピストン19が第2キャリヤ16から離隔することを抑制することができる。すなわち、他の摩擦ブレーキなどを設ける必要がない。
つぎに、上述したように構成された変速制御装置の制御の一例を、図1に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図1に示すフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行されている。図1に示す例では、まず、前進第1速段から前進第2速段への変速の要求があるか否かが判断される(ステップS1)。具体的には、上述したように車速とアクセル開度とに応じて前進第1速段から前進第2速段への変速の要求があるか否かを判断し、または、シフトレバーの位置や各種のスイッチの操作などに応じて変速の要求があるか否かを判断する。なお、アクセルペダルが踏み込まれている状態でアップシフトが要求されている時には、変速応答性を向上させることが好ましいので、アクセルペダルが踏み込まれている状態で、車速が所定の車速以上になることにより、前進第1速段から前進第2速段への変速の要求がある場合に、この制御を開始してもよい。前進第1速段から前進第2速段への変速の要求がなく、ステップS1で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。
それとは反対に、前進第1速段から前進第2速段への変速の要求があり、ステップS1で肯定的に判断された場合には、第2ブレーキB2に掛かるトルクを低下させるために、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させる(ステップS2)。このステップS2では、第1ブレーキB1による反力トルクのみにより前進第1速段を設定することができるように、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させる。したがって、この際の第1ブレーキB1における伝達トルク容量の目標値は、入力軸10に伝達されるトルクおよびその回転数と、車速と、前進第1速段でのギヤ比とに基づいて定められた値である。
さらに、第2ブレーキB2を制御する油圧アクチュエータ24の油圧を低下させる(ステップS3)。すなわち、ピストン19に作用させる推力を低下させる。具体的には、油圧アクチュエータ24の油圧室からオイルを排出させる。なお、ステップS3では、油圧を制御しながら低下させてもよく、単にオイルをドレーンしてもよい。また、ステップS3をステップS2に先行して開始してもよく、ステップS2とステップS3とを同時に開始してもよい。
油圧アクチュエータ24は、加工精度や温度などを要因として油圧の低下速度にばらつきがある。したがって、リターンスプリング23のバネ力のみによりピストン19を離隔させると、そのピストン19が完全に離隔するまでの時間がばらつく可能性がある。そのため、この変速機の制御装置では、リターンスプリング23のバネ力によりピストン19が移動することができる程度まで第2ブレーキB2に掛かるトルクが低下してから所定時間が経過すると、第2キャリヤ16に正トルクを伝達して、各歯面27,28にトルクを掛けることにより、ピストン19を解放側に押圧するように構成されている。したがって、上述したステップS2およびステップS3についで、ステップS2およびステップS3を開始してから、予め定められた所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS4)。このステップS4における所定時間は、歯面27,28を接触させずにピストン19が第2キャリヤ16から完全に離隔する可能性がある最短時間より短い時間に定められている。すなわち、リターンスプリング23のバネ力のみによりピストン19を押圧することにより、各ドグ歯20,21が解放される以前に、ステップS4の判断が成立するように、所定時間が定められている。
変速制御が開始されてから所定時間、経過していないことによりステップS4で否定的に判断された場合は、所定時間経過するまでステップS2およびステップS3を繰り返し実行する。それとは反対に、変速制御が開始されてから所定時間経過したことによりステップS4で肯定的に判断された場合は、第2キャリヤ16に正トルクが作用するように第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させる(ステップS5)。すなわち、第2ブレーキB2を解放させるためのトルクが、その第2ブレーキB2に掛かるように、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させる。具体的には、ピストン19を第2キャリヤ16が押圧し始めてから完全に離隔させるまでに要求される時間を求め、その時間でピストン19を離隔させることができるように第1ブレーキB1の伝達トルク容量を算出する。なお、ピストン19を第2キャリヤ16が押圧し始めてから完全に離隔させるまでに要求される時間は、アクセル開度やエンジン負荷、エンジン回転数もしくはタービン回転数などに基づいて定めることができる。また、上述したようにピストン19には、第2キャリヤ16に伝達されるトルクに応じて軸線方向の荷重が作用する。したがって、上記のように定められた時間と、上記所定時間経過時に設計または演算により算出される各ドグ歯20,21の噛み合い量とに基づいてピストン19に作用させる荷重を求め、その荷重に基づいて第1ブレーキB1の伝達トルク容量を算出することができる。なお、図2に示すようにピストン19を押圧し始めてから完全に離隔させるまでの時間と、第1ブレーキB1の伝達トルク容量とをパラメータとしたマップを予め用意していてもよい。
上述したように前進第1速段から前進第2速段への変速が開始された際に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させると、第2ブレーキB2に掛かるトルクが次第に低下し、各ドグ歯20,21の噛み合い量が低下した後に、更に第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させることにより、第2ブレーキB2を解放させるように、第2ブレーキB2にトルクが掛かる。すなわち、歯面27,28にトルクが掛かる。そのように第2ブレーキB2にトルクが掛かることにより、第2ブレーキB2が解放されてイナーシャ相に移行する。そのため、ステップS5についでイナーシャ相に移行したか否かを判断する(ステップS6)。具体的には、第2ブレーキB2が解放されれば、第2サンギヤ12の回転数が「0」に近づくように低下し始め、かつ入力軸10の回転数が低下し始めるので、入力軸10の回転数が変化し始めたか否かを判断する。この判断は、第2ブレーキB2が解放されたことを判断して、迅速にイナーシャ相の制御を開始させるためである。
変速制御が開始されて間もない場合などイナーシャ相に未だ移行しておらず、ステップS6で否定的に判断された場合には、イナーシャ相に移行するまでステップS6を繰り返し実行する。それとは反対に、イナーシャ相に移行したことによりステップS6で肯定的に判断された場合には、イナーシャ相における制御を開始し(ステップS7)、このルーチンを一旦終了する。なお、イナーシャ相では、第2サンギヤ12と入力軸10との回転数がともに変化し、駆動輪にトルクが伝達されない。そのため、エンジン3の出力が大きいと、エンジン3が吹き上げてしまうので、エンジン3の出力を低下させる。また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量が小さい場合には、エンジン3の回転数を低下させるようにトルクが作用せず、また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を、変速後に要求される伝達トルク容量まで増大させる時間が長くなる。そのため、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を、変速後に要求される伝達トルク容量程度の高さに設定する。そして、エンジン回転数(入力軸10の回転数)が、前進第2変速段における変速比と車速とに基づく回転数まで低下した後に、エンジン3の出力を要求駆動力に応じた値まで増大させるとともに、第1ブレーキB1がスリップしないように完全に係合させる。
図3(a)は、図1における制御を実行した際における各ブレーキB1,B2の伝達トルク、入力軸10のトルクの変化を示すタイムチャートであり、図3(b)は、入力軸10の回転数、自動変速機から出力されるトルク(第2リングギヤ17のトルク)の変化を示すタイムチャートである。図3(a)における実線は、第1ブレーキB1の伝達トルク(Tb1)、破線は、第2ブレーキB2の伝達トルク(Tb2)、一点鎖線は、入力軸10のトルク(Tt)を示し、図3(b)における実線は、入力軸10の回転数(Nt)、破線は、第2リングギヤ17のトルク(To)を示している。また、図3(a)には、各ブレーキB1,B2が駆動力を増大させる際に反力として機能する方向を正の値となるように示している。すなわち、前進第1速段では、第2ブレーキB2がそのように反力として機能するので、「0」よりも大きい値となっている。
図3(a)に示すように前進第1速段から前進第2速段への変速が開始されて、第1ブレーキB1の伝達トルクを増大させ始めると、その分、第2ブレーキB2の伝達トルクが低下し始める。なお、図3(a)では、第1ブレーキB1の伝達トルクを比例的に変化させているが、その変化のさせ方は特に限定されない。また、そのように第1ブレーキB1がトルクを伝達し始めると、トルク相に移行するので、第1ブレーキB1の伝達トルクの増大に伴って第2リングギヤ17に伝達されるトルクが低下する。
そして、第1ブレーキB1の伝達トルクが、所定の大きさまで大きくなると(t1時点)、第2ブレーキB2の伝達トルクが「0」となる。この際に、ピストン19が第2キャリヤ16から離隔する方向に所定値以上移動していれば、上述したステップS4で肯定的に判断されるので、更に第1ブレーキB1の伝達トルクが増大させられる(t2時点)。その結果、上述したように第2ブレーキB2の噛み合いが変化するとともに、ピストン19が解放される。なお、第2ブレーキB2を解放させるようにトルクを作用させた場合には、第2ブレーキB2のトルクが、第2リングギヤ17のトルクを低下させる方向に作用することになるので、第2ブレーキB2を解放させている間は、第2リングギヤ17のトルクが一時的に低下する。
上記のように第2ブレーキB2が解放した際には、第1ブレーキB1はスリップしており、また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量は、第2ブレーキB2を解放させるトルクが作用するように設定されるので、第2ブレーキB2が解放されると迅速に、入力軸10の回転数が低下し始める(t3時点)。つまり、イナーシャ相に移行する。そのため、イナーシャ相における制御が開始されるので、エンジン3が吹き上げることを抑制するために、入力軸10のトルクを低下させるとともに、その入力軸10のトルクに応じて第1ブレーキB1の伝達トルク容量が変化させられる。なお、エンジン3におけるスロットル開度を変化させることにより、入力軸10のトルクを変化させることができる。また、図3(a)では、第1ブレーキB1の伝達トルクが、t2時点以降に低下させられているが、要は、入力軸10のトルクと、第1ブレーキB1の伝達トルクとをバランスさせることにより、エンジン3が吹き上げることを抑制すればよいので、入力軸10のトルクを図3(a)よりも増大させれば、第1ブレーキB1の伝達トルクをt2時点と同等の値に維持することができる。
そして、入力軸10の回転数が、車速と前進第2速段におけるギヤ比とに基づいて算出される回転数まで低下すると、入力軸10のトルクを要求駆動力に応じたトルクに制御し、かつ第1ブレーキB1を完全に係合させる。なお、図3(a)では、第1ブレーキB1の伝達トルクを示しているので、前進第2速段に変速された後に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を最大値まで増大させたとしても、第1ブレーキB1の伝達トルクは変化しない。
上述したように第2ブレーキB2におけるピストン19に傾斜面を形成することにより、変速後における変速段を設定する第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させると、ピストン19が解放させられるように第2ブレーキB2にトルクが掛かり、その第2ブレーキB2を解放させることができる。また、第2ブレーキB2が解放させられると迅速にイナーシャ相に移行することができる。そのため、第2ブレーキB2に掛かるトルクが低下したことを判断するためや、第2ブレーキB2が解放されたことを判断するための時間を要することがないので、変速応答性を向上させることができる。また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を制御することにより、第2ブレーキB2を解放させることができるので、第2ブレーキB2を解放させるための制御と、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を変化させる制御とを協調させるなど、制御が複雑になることを抑制することができる。さらに、ピストン19を第2キャリヤ16により押圧して第2ブレーキB2を解放させるので、ピストン19の移動速度を向上させることができ、その結果、第2ブレーキB2を解放させ始めてから解放させ終わるまでの時間を短くすることができる。そのため、より一層変速応答性を向上させることができる。また、第2ブレーキB2を解放させるための他の装置を設ける必要がないので、変速制御装置が大型化することを抑制することができる。さらに、第2ブレーキB2を押圧する推力発生機構22の構造上のばらつき、または油圧アクチュエータ24から排出される油量のばらつきなどがあったとしても、第2ブレーキB2にトルクを掛けて第2ブレーキB2を解放させることにより、第2ブレーキB2が解放されるまでの時間がばらつくこと、すなわち、変速制御を開始してからイナーシャ相に移行するまでの時間がばらつくことを抑制することができる。
なお、この発明における第1係合機構は、最大変速比となる変速段(前進第1速段)を設定する際に係合させられるものに限らず、例えば、前進第2速段を設定する際に係合させられる係合機構であってもよい。すなわち、図4における第1ブレーキB1を、図7に示すようにドグ歯に傾斜面が形成された噛み合い式のブレーキとしてもよい。その場合には、前進第2速段から前進第3速段へ変速する際に、第3クラッチC3の伝達トルク容量を増大させることにより、第1ブレーキB1を解放させて変速することができる。
また、この発明における第1係合機構は、回転部材を停止させるように機能するものに限定されず、相対回転する部材を連結する、いわゆるクラッチとして機能するように構成されたものであってもよい。具体的には、図4における第1クラッチC1を、図7に示すようにドグ歯に傾斜面が形成された噛み合い式のクラッチに置き換えてもよい。そのように第1クラッチC1を噛み合い式のクラッチに置き換えた場合には、前進第5速段から前進第6速段に移行する際に、第4クラッチC4の伝達トルク容量を増大させることにより、第1クラッチC1を解放させるようにトルクを作用させることができる。
さらに、上述した例では、前進第1速段から前進第2速段へアップシフトする例を示したが、前進第1速段から前進第3速段へ、または前進第4速段へのアップシフトなど前進第2速段よりも高い変速段へ変速する場合にも適応することができる。そのようにいわゆる「飛び変速」を行う場合には、前進第3速段へアップシフトする際に第3クラッチC3の伝達トルク容量を増大させればよく、前進第4速段へアップシフトする際に第4クラッチC4の伝達トルク容量を増大させればよい。
また、図7には、第2キャリヤ16とピストン19とが対向する面にドグ歯を形成した構成を例に挙げて示しているが、従来知られているドグクラッチと同様に回転部材の外周面にドグ歯を形成し、そのドグ歯に噛み合うスリーブを軸線方向に移動させて、固定部5と回転部材とを係合させるように構成していてもよい。
さらに、この発明における変速機は、図4に示すように遊星歯車機構の回転要素同士を係合させ、またはいずれかの回転要素を固定することにより変速段を設定するものに限らず、特開2002−174335号公報に記載されたように構成されたもの、すなわち、入力軸に複数のギヤが相対回転可能に連結され、それらギヤのうちのいずれか一つのギヤと入力軸とをドグクラッチにより係合させて所定の変速段を設定し、他のギヤと入力軸とを摩擦クラッチにより係合させて、所定の変速段よりも変速比の小さい所望の変速段へ変速するように構成された変速機であってもよい。
1…第1遊星歯車機構、 2…第2遊星歯車機構、 5…固定部、 6,12,13…サンギヤ、 9,17…リングギヤ、 10…入力軸、 11,16…キャリヤ、 18…電子制御装置(ECU)、 19…ピストン、 20,21…ドグ歯、 22…推力発生装置、 23…リターンスプリング、 24…油圧アクチュエータ、 25,26,27,28…歯面。
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記第1係合機構は、ブレーキ機構として構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
請求項4の発明は、請求項1または2の発明において、前記第1係合機構は、前記第1部材と前記第2部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第1部材と前記第2部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構として構成されていることを特徴とする変速機の制御装置である。
一方、第2ブレーキB2にトルクが掛かることを抑制するように第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させ、その後に、第2ブレーキB2を解放させ、更にその後に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させることにより、前進第2速段に移行する場合には、第2ブレーキB2が完全に解放されたことを判断する必要がある。そのため、第2ブレーキB2が完全に解放されたことを検出するセンサなど別途を設けると装置が大型化してしまう可能性があり、または第2ブレーキB2が解放されたことを待つことを要因として変速応答性が低下する可能性がある。また、第2ブレーキB2を解放させる制御と、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を変化させる制御との協調制御を行わなければならないため、変速制御が複雑になる可能性がある。
変速制御が開始されて間もない場合などイナーシャ相に未だ移行しておらず、ステップS6で否定的に判断された場合には、イナーシャ相に移行するまでステップS5,S6を繰り返し実行する。それとは反対に、イナーシャ相に移行したことによりステップS6で肯定的に判断された場合には、イナーシャ相における制御を開始し(ステップS7)、このルーチンを一旦終了する。なお、イナーシャ相では、第2サンギヤ12と入力軸10との回転数がともに変化し、駆動輪にトルクが伝達されない。そのため、エンジン3の出力が大きいと、エンジン3が吹き上げてしまうので、エンジン3の出力を低下させる。また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量が小さい場合には、エンジン3の回転数を低下させるようにトルクが作用せず、また、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を、変速後に要求される伝達トルク容量まで増大させる時間が長くなる。そのため、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を、変速後に要求される伝達トルク容量程度の高さに設定する。そして、エンジン回転数(入力軸10の回転数)が、前進第2変速段における変速比と車速とに基づく回転数まで低下した後に、エンジン3の出力を要求駆動力に応じた値まで増大させるとともに、第1ブレーキB1がスリップしないように完全に係合させる。
そして、第1ブレーキB1の伝達トルクが、所定の大きさまで大きくなると(t1時点)、第2ブレーキB2の伝達トルクが「0」となる。この際に、第1ブレーキB1の伝達トルク容量を増大させ、かつ油圧アクチュエータ24の油圧を低下させ始めてから所定時間が経過していれば、上述したステップS4で肯定的に判断されるので、更に第1ブレーキB1の伝達トルクが増大させられる。その結果、上述したように第2ブレーキB2の噛み合いが変化するとともに、ピストン19が解放される(t2時点)。なお、第2ブレーキB2を解放させるようにトルクを作用させた場合には、第2ブレーキB2のトルクが、第2リングギヤ17のトルクを低下させる方向に作用することになるので、第2ブレーキB2を解放させている間は、第2リングギヤ17のトルクが一時的に低下する。

Claims (7)

  1. 第1ドグ歯が形成された第1部材と、軸線方向に移動することにより前記第1ドグ歯に噛み合う第2ドグ歯が形成された第2部材とを備え、前記各ドグ歯を噛み合わせることにより前記第1部材と前記第2部材とがトルク伝達可能に連結する第1係合機構と、
    相対回転可能に設けられた第3部材と第4部材とをトルク伝達可能に連結するとともに、その伝達するトルク容量を変化させることができるように構成された第2係合機構とを備え、
    前記第1係合機構を係合させ、かつ前記第2係合機構を解放させることにより設定される所定の変速段から、前記第1係合機構を解放させ、かつ前記第2係合機構を係合させることにより前記所定の変速段よりも変速比が小さい所望の変速段へアップシフトするように構成され、第2係合機構の伝達トルク容量の増大に伴って、前記第1部材または前記第2部材に作用するトルクの方向が次第に反転するように構成された変速機の制御装置において、
    前記第1ドグ歯は、円周方向での一方を向いた第1歯面と、円周方向での他方を向いた第2歯面とを有し、
    前記第2ドグ歯は、前記第1歯面と対向する第3歯面と、前記第2歯面と対向する第4歯面とを有し、
    前記第1歯面と前記第3歯面とは、前記アップシフトの際にこれら第1歯面と第3歯面とを接触させる方向のトルクに応じて前記第1部材と前記第2部材とを軸線方向に離隔させる推力を発生させる傾斜面とされ、
    前記アップシフトの際に、前記第1部材と前記第2部材との間に作用するトルクが前記第1部材と前記第2部材とを軸線方向に押圧して離隔させる前記推力を発生させるトルクとなるように前記第2係合機構の伝達トルク容量を増大させるように構成されていることを特徴とする変速機の制御装置。
  2. 前記アップシフトの際に前記第2部材を前記第1部材から離隔させるための時間を求め、
    前記求められた時間に基づいて前記第2係合機構の伝達トルク容量を定めるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の変速機の制御装置。
  3. 前記第1係合機構は、ブレーキ機構を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の変速機の制御装置。
  4. 前記第1部材と前記第2部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第1部材と前記第2部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構を含むように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の変速機の制御装置。
  5. 前記第2部材を前記第1部材側に押圧する荷重を制御することができる推力発生機構を更に備え、
    前記推力発生機構により前記第2部材が前記第1部材側に押圧される荷重を、前記アップシフト時に低下させるように構成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の変速機の制御装置。
  6. 前記変速機は、前記所定の変速段と、前記所望の変速段とで係合させられる第3係合機構を更に備えていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の変速機の制御装置。
  7. 少なくとも三つの回転要素を有する第1遊星歯車機構と、
    他の三つの回転要素を有する第2遊星歯車機構とを更に備え、
    前記各係合機構は、前記第1遊星歯車機構または前記第2遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を固定するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の変速機の制御装置。
JP2014139055A 2014-07-04 2014-07-04 変速機の制御装置 Pending JP2016017538A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014139055A JP2016017538A (ja) 2014-07-04 2014-07-04 変速機の制御装置
PCT/IB2015/001170 WO2016001747A1 (en) 2014-07-04 2015-06-29 Control device for transmission

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014139055A JP2016017538A (ja) 2014-07-04 2014-07-04 変速機の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016017538A true JP2016017538A (ja) 2016-02-01

Family

ID=53682740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014139055A Pending JP2016017538A (ja) 2014-07-04 2014-07-04 変速機の制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016017538A (ja)
WO (1) WO2016001747A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017166536A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 係合機構の制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2505881Y2 (ja) 1988-07-27 1996-08-07 本田技研工業株式会社 工作機械用の噛合いクラッチ
US5699871A (en) * 1994-09-21 1997-12-23 Nissan Motor Co., Ltd. Driving force transfer apparatus for four-wheel drive vehicle
JP3931033B2 (ja) 2000-12-01 2007-06-13 株式会社日立製作所 自動変速機の制御装置および制御方法
DE10304050B4 (de) * 2003-02-01 2019-11-21 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Schaltelementes eines Stufenautomatgetriebes
JP5146594B2 (ja) * 2009-04-24 2013-02-20 トヨタ自動車株式会社 回転噛合式係合装置
DE102010000859A1 (de) * 2010-01-13 2011-07-14 ZF Friedrichshafen AG, 88046 Verfahren zum Betreiben einer Getriebevorrichtung mit mehreren reibschlüssigen Schaltelementen und wenigstens einem formschlüssigen Schaltelement
CN103958932B (zh) 2011-11-22 2016-10-12 丰田自动车株式会社 车辆用自动变速器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017166536A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 トヨタ自動車株式会社 係合機構の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016001747A1 (en) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6115631B2 (ja) 車両の制御装置および方法
JP6123744B2 (ja) 変速機の制御装置
JP6285298B2 (ja) 自動変速機
US9109697B2 (en) Automatic transmission
EP2749790A2 (en) Torque assist system and automated manual transmission
JP2007113608A (ja) 変速制御装置
JP6015852B2 (ja) 車両の制御装置および方法
JP2009236264A (ja) 自動変速機の制御装置
JP6361527B2 (ja) 変速機の制御装置
US9140358B2 (en) Automatic transmission
JP2010281423A (ja) 同期噛合式変速機の変速装置及びその変速方法
US9951864B2 (en) Control apparatus for an automatic transmission
JP2016017538A (ja) 変速機の制御装置
JP2013032793A (ja) 自動変速機の変速制御装置
JP6790625B2 (ja) 車両の制御装置
JP2015175401A (ja) 自動変速機
JP2014074449A (ja) 変速装置の制御装置
JP6567912B2 (ja) 4輪駆動車両の動力伝達制御装置
JP6274060B2 (ja) 車両の制御装置及び制御方法
JP2010106968A (ja) 自動変速機の制御装置
JP5895817B2 (ja) 車両の走行制御装置
JP6459720B2 (ja) 車両用駆動装置
JP4506489B2 (ja) 自動変速機の変速制御装置
JP2009236261A (ja) 自動変速機の変速制御装置
JP2018025248A (ja) 自動変速機の制御装置