JP2017072181A - デュアルクラッチ式変速機 - Google Patents

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    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
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    • F16H61/00—Control 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
    • F16H61/68—Control 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 specially adapted for stepped gearings
    • F16H61/684—Control 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 specially adapted for stepped gearings without interruption of drive
    • F16H61/688—Control 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 specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

【課題】第２ギヤ群に属する一の駆動ギヤで車両を発進させる際にモータのトルクを使用せずに、第２クラッチ締結に伴う駆動力の回転変動を好適に抑制することが可能なデュアルクラッチ式変速機を提供する。【解決手段】第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する駆動ギヤを内側メインシャフトＩＭＳにプリシフトしておき、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤをセカンダリシャフトＳＳにシフトして第２クラッチＣ２を締結する。なお、好ましくは、プリシフトする駆動ギヤについては第１速段又は第３速段の駆動ギヤを選択し、シフトする駆動ギヤについては第２速段ギヤを選択する。また、内側メインシャフトの第１クラッチＣ１下流に遊星歯車機構７０を介してモータ３を接続する。【選択図】図５

Description

本発明は、駆動源からの駆動力が入力される入力軸並びに駆動源と入力軸との間の駆動力を断接するクラッチ機構をそれぞれ２個備えたデュアルクラッチ式変速機（ツインクラッチ式変速機）に関するものである。
デュアルクラッチ式変速機（ツインクラッチ式変速機）は、基本骨格として、奇数変速段に係る複数の駆動ギヤ（以下、「変速ギヤ」ともいう。）が相対回転可能に配設された第１入力軸と、偶数変速段に係る複数の駆動ギヤが相対回転可能に配設された第２入力軸と、各駆動ギヤをそれが属する第１入力軸又は第２入力軸に同期係合させる第１シンクロメッシュ機構又は第２シンクロメッシュ機構と、奇数変速段の駆動ギヤ及び偶数変速段の駆動ギヤの双方に噛み合う複数の従動ギヤが配設された出力軸と、駆動源と第１入力軸又は第２入力軸との間の駆動力を断接する第１クラッチ又は第２クラッチとを備えている。
デュアルクラッチ式変速機の変速の過程は、「シフト準備（プリシフト）」、「クラッチ切換（クラッチ繋ぎ換え）」、及び「シフト解除」という各過程から成っている。シフト準備とは、現走行に寄与する入力軸（以下、「現走行軸」ともいう。）に現変速段の変速ギヤが同期係合している間に、予め次変速段（以下、「目標変速段」ともいう。）の変速ギヤを現走行に寄与しない入力軸（以下、「他軸」ともいう。）に同期係合させることである。また、クラッチ切換とは現走行軸のクラッチ（以下、「現段クラッチ」ともいう。）を解放すると共に他軸のクラッチ（以下、「次段クラッチ」ともいう。）を締結し目標変速段を現変速段として確立させることである。また、シフト解除とはクラッチ切換後、１つ前の変速段（以下、「旧変速段」ともいう。）に係るシンクロメッシュ機構を中立位置に戻すことにより、旧変速段に係る変速ギヤの他軸に対する同期係合を解除することである。
ところで、モータのトルクによってエンジンの駆動力を補助（アシスト）する、或いはモータのトルクのみによって車両を走行させるために、第１クラッチ下流の第１入力軸の軸端にモータが結合されたデュアルクラッチ式変速機が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
上記モータを備えたデュアルクラッチ式変速機では、第１シンクロメッシュ機構が中立状態で且つ第２シンクロメッシュ機構がインギヤ状態のとき、第２クラッチを締結し、第２入力軸を介してエンジンの駆動力を駆動輪へ伝達し車両を前進させると共に、車両走行中に第１クラッチを締結し、第１入力軸を介してエンジンの駆動力で電力を発生させ、その電力でバッテリーを充電することが可能である。つまり、第１クラッチ及び第２クラッチの両方のクラッチを同時に締結した状態で車両を走行させることが可能である。
従って、例えば、第２クラッチを締結して偶数変速段で走行中に、バッテリーの残容量が少ない場合、第１クラッチを締結しエンジンの駆動力でモータを発電機として駆動してバッテリーを充電することが可能である。或いは、第１及び第２シンクロメッシュ機構が共に中立状態にある車両の停止中に第１クラッチを締結してバッテリーを充電している間に、２速ギヤを第２入力軸にシフトし、そして第２クラッチを締結して第２速段で発進することも可能である。
このように、上記デュアルクラッチ式変速機では、車両の走行・停止中においてクラッチの締結／解放が頻繁に行われる。図７（ｂ）は、第１及び第２シンクロメッシュ機構が共に中立状態にある車両の停止中に第２クラッチを締結して第２速段で発進した場合の、エンジン及び第２クラッチの回転時系列データ並びに第２クラッチの回転振幅、ドライブシャフトのトルク振幅および車体振動振幅の各時系列データを示すグラフである。なお、エンジン及び第２クラッチの回転時系列データについては回転数の時系列データによって表され、第２クラッチの回転振幅、ドライブシャフトのトルク振幅および車体振動振幅の各時系列データについては各回転数、トルク及び振動の時系列データをバンドパスフィルターにて抽出した変動時系列データによって表されている。
図から明らかな通り、時刻ｔ１に第２クラッチが締結され始めると、エンジンからの駆動力（回転）は変動しながら第２クラッチの回転変動となりドライブシャフトへ伝達されることが分かる。つまり、クラッチ締結に伴う駆動力の回転変動がそのままドライブシャフトまで伝達されやすいということが分かる。
ところで、このクラッチ締結に伴う駆動力の回転変動をモータのトルクによって抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１の［００８２］から［００８４］を参照。）。
特開２０１１−２０５７５号公報
上記モータを備えたデュアルクラッチ式変速機では、バッテリーが充電されていない場合、或いはバッテリーの残容量が少ない場合、モータを電動機として駆動することが出来ないため、クラッチ締結に伴う駆動力の回転変動を抑制することが出来ないという問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、車両を発進させる際にモータのトルクを使用せずに、クラッチ締結に伴う駆動力の回転変動を好適に抑制することが可能なデュアルクラッチ式変速機を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る変速機では、車両（１）を駆動する駆動力を発生する駆動源（２）と、第１断接手段（Ｃ１）を介して選択的に前記駆動源に結合する第１入力軸（ＩＭＳ）と、第２断接手段（Ｃ２）を介して選択的に前記駆動源（２）に結合する第２入力軸（ＳＳ）と、前記第１入力軸（ＩＭＳ）上に相対回転自在に設けられた１又は複数の駆動ギヤから成る第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）と、前記第１ギヤ群に属するいずれか１つの駆動ギヤを選択的に前記第１入力軸に同期係合する第１同期係合機構（４１、８１、８２）と、前記第２入力軸（ＳＳ）上に相対回転自在に設けられた１又は複数の駆動ギヤから成る第２ギヤ群（４２、４４、４６）と、前記第２ギヤ群に属するいずれか１つの駆動ギヤを選択的に前記第２入力軸に同期係合する第２同期係合機構（８３、８４）と、前記第１及び第２ギヤ群に属する各駆動ギヤに噛み合う１又は複数の従動ギヤ（５１、５２、５３）が相対回転不能に設けられた出力軸（ＣＳ）と、前記第１及び第２同期係合機構を制御する制御装置（１０）と、を備えた変速機（４）であって、前記制御装置（１０）は、前記第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤを選択し前記第２断接手段（Ｃ２）を締結して前記車両（１）を発進させる際、前記第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤを前記第１入力軸に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構（４１、８１、８２）を制御するように構成されていることを特徴とする。
上記構成では、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両が発進する際、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤを第１入力軸（ＩＭＳ）に予め同期係合（プリシフト）させるため、第１断接手段（Ｃ１）下流の第１入力軸に係る駆動系（以下、「第１駆動系」ともいう。）の慣性モーメント（イナーシャ）の大部分が第２入力軸（ＳＳ）に係る駆動系（以下、「第２駆動系」ともいう。）に対する負荷慣性となる。つまり、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤが第１入力軸（ＩＭＳ）にプリシフトされると、第２駆動系に対する負荷慣性が増大することになる。
第２駆動系に対する負荷慣性が増大することにより、第２駆動系の周波数伝達特性（周波数に関する入出力特性）に係る固有振動数が低周波数域に移動（シフト）するようになる。固有振動数が低周波数域にシフトすることにより、固有振動数より高周波数域においてゲインが低下するようになる。ゲインが低下することにより、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う駆動力の回転変動が好適に減衰されて、ドライブシャフト（６Ｌ、６Ｒ）に伝達される。これによりドライブシャフト（６Ｌ、６Ｒ）におけるトルク変動を低減させることが可能となる。その結果、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）が発進する際、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の第２の特徴は、前記制御装置（１０）は、前記第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤを選択し前記第２断接手段（Ｃ２）を締結して前記車両（１）を発進させる際、前記第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する前記駆動ギヤの内で最も低速段の駆動ギヤを前記第１入力軸（ＩＭＳ）に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構（４１、８１、８２）を制御するように構成されていることである。
上記構成では、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する駆動ギヤの内で最も低速段の駆動ギヤを第１入力軸（ＩＭＳ）に予め同期係合させるため、第２駆動系に対する負荷慣性が最も大きくなる。第２駆動系に対する負荷慣性が最大となるとき、固有振動数のシフト量も最大となると共にゲインの低下量も最大となる。これにより、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う駆動力の回転変動を好適に減衰させ、ドライブシャフト（６Ｌ、６Ｒ）におけるトルク変動を低減させることが可能となる。その結果、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）が発進する際、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の第３の特徴は、前記制御装置（１０）は、前記第２断接手段（Ｃ２）が完全に締結される迄に前記第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する前記駆動ギヤを前記第１入力軸（ＩＭＳ）に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構（４１、８１、８２）を制御することである。
上記構成では、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する駆動ギヤを第１入力軸（ＩＭＳ）に同期係合させるタイミングとしては、第２断接手段（Ｃ２）が締結開始される前、或いは第２断接手段（Ｃ２）が締結される間に行われるため、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う駆動力の回転変動を好適に減衰させることが可能となる。その結果、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）が発進する際、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の第４の特徴は、前記第１入力軸（ＩＭＳ）には該第１入力軸を駆動することが可能なモータ（３）が接続されていることである。
上記構成では、モータ（３）が第１入力軸（ＩＭＳ）に接続されているため、モータ（３）のイナーシャが第１駆動系のイナーシャに加わることになる。従って、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤを第１入力軸（ＩＭＳ）にプリシフトする場合、第２駆動系に対する負荷慣性が、モータ（３）が接続されていない場合に比べより大きくなる。その結果、第２駆動系に係る固有振動数の低周波数域へのシフト量並びにゲインの低下量はともに、モータ（３）が接続されていない場合に比べより大きくなる。これにより、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）が発進する際、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の第５の特徴は、前記モータ（３）には遊星歯車機構（７０）が接続され、該遊星歯車機構のサンギヤ（７１）は該モータ（３）のロータ（３ａ）と一体となって回転すると共に、キャリア（７３）は前記第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤと一体となって回転し、リングギヤ（７５）は前記第１同期係合機構（４１、８１、８２）によって選択的に回転を拘束されることである。
上記構成では、遊星歯車機構（７０）のサンギヤ（７１）はモータ（３）のロータ（３ａ）と一体となって回転すると共にキャリア（７３）は第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤと一体となって回転すると共に、リングギヤ（７５）は第１同期係合機構（４１、８１、８２）によって選択的に回転を拘束されるため、第１ギヤ群（７１、４３、４５、４７）に属する一の駆動ギヤを第１入力軸（ＩＭＳ）にプリシフトする場合、モータ（３）のイナーシャに加えて遊星歯車機構（７０）のイナーシャが負荷慣性として第１駆動系に加わることになる。これにより、第２駆動系に対する負荷慣性が大きくなる。その結果、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）が発進する際、第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の変速機によれば、第２ギヤ群（４２、４４、４６）に属する一の駆動ギヤで車両（１）を発進させる際、モータのトルクを使用せずに第２断接手段（Ｃ２）の締結に伴う車体（１）に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る変速機を備えた車両の構成例を示す概略図である。 図１に示す変速機のスケルトン図である。 本実施形態に係る車両の停止状態から第２速段で発進する発進制御を示すフロー図である。 第１速段にプレシフトした状態から車両が第２速段で発進する場合のトルクフローを示す説明図である。 第３速段にプレシフトした状態から車両が第２速段で発進する場合のトルクフローを示す説明図である。 車両が第２速段で発進する場合の第２クラッチから下流の周波数伝達特性を示す説明図である。 車両が第２速段で発進する場合の車体振動のタイムチャートを示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る車両の停止状態から第２速段で発進する発進制御を示すフロー図である。 本発明の他の実施形態に係る変速機のスケルトン図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る変速機４を備えた車両の構成例を示す概略図である。
本実施形態の車両１は、駆動源としてのエンジン２及びモータ３を備えたハイブリッド自動車の車両である。この車両１は、モータ３を制御するためのインバータ２０と、モータ３に電力を供給するバッテリー３０と、駆動源からの駆動力の回転数を所望の回転数に変速する変速機４と、変速機４から伝達される駆動力を左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲに分配するディファレンシャル機構５と、ディファレンシャル機構５によって分配された各駆動力を左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲにそれぞれ伝達する左右のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒと、左右のドライブシャフト６Ｌ，６Ｒによって伝達された駆動力を車両の推進力に変える左右の駆動輪ＷＬ，ＷＲとを備える。
ここで、モータ３は電動機及び発電機の双方の機能を含む。バッテリー３０は可逆的に充電又は放電可能な蓄電器であり、二次電池及びコンデンサを含む。また、エンジン２は燃焼エネルギーを回転エネルギーに変換する内燃機関であれば良く、燃料の種類及び過給器の有無は問わない。
また、車両１は、エンジン２、変速機４、インバータ２０及びバッテリー３０をそれぞれ制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を備える。電子制御ユニット１０は、複数の制御対象物に対し１つのユニットとして構成されるだけでなく、単一の制御対象物に対し１つのユニットとして構成されていても良い。例えばエンジン２を制御するためのエンジンＥＣＵ、モータ３やインバータ２０を制御するためのモータＥＣＵ、バッテリー３０を制御するためのバッテリーＥＣＵ、変速機４を制御するためのＡＴ−ＥＣＵなど複数のＥＣＵから構成されていても良い。本実施形態の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０は、エンジン２を制御するとともに、インバータ２０やバッテリー３０、変速機４を制御する１つのユニットとして構成されている。
電子制御ユニット１０は、各種の運転条件に応じて、モータ３のみを駆動源とするモータ単独走行（ＥＶ走行）をするように制御したり、エンジン２のみを駆動源とするエンジン単独走行をするように制御したり、エンジン２とモータ３の両方を駆動源として併用する協働走行（ＨＥＶ走行）をするように制御する。
また、電子制御ユニット１０には、制御パラメータとして、アクセルペダルセンサ３１からのアクセルペダル開度、ブレーキペダルセンサ３２からのブレーキペダル踏込量、シフトポジションセンサ３３からのギヤ段（現変速段）、モータ回転数センサ３４からのモータ回転数、残容量検出器３５からのバッテリー３０の残容量（ＳＯＣ）、バッテリー温度センサ３６からのバッテリー３０の温度、回転軸センサ３９からの内側メインシャフトＩＭＳ、外側メインシャフトＯＭＳ及びカウンタシャフトＣＳなどのシャフトスピード、の各種計測信号がリアルタイム又は必要に応じ入力されるようになっている。
モータ３は、エンジン２とモータ３との協働走行やモータ３のみの単独走行の際には、バッテリー３０の電気エネルギーを利用して車両１を走行させるための駆動力を発生する電動機として機能するとともに、車両１の減速時には、モータ３の回生により電力を発電する発電機として機能する。モータ３の回生時には、バッテリー３０は、モータ３により発電された電力（回生エネルギー）により充電される。
モータ３は、例えば、永久磁石から成る回転子（ロータ）３ａ（図２）と、ロータ３ａを囲むように３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線コイル（図示せず）が設けられた固定子（ステータ）３ｂ（図２）とによって構成された３相ブラシレスモータである。電子制御ユニット１０はロータ３ａの磁極位置（Ｎ極またはＳ極位置）を検出して、ロータ３ａの磁極位置に応じて各巻線コイルに流す相間（例えばＵ相−Ｖ相間）電流の向き（励磁方向）を順次切り換えてロータ３ａを一定方向に回転させる。
次に、本実施形態の車両が備える変速機４の構成を説明する。図２は、図１に示す変速機４のスケルトン図である。変速機４は、前進７速、後進１速の平行軸式トランスミッションであり、乾式のデュアルクラッチ式変速機（ツインクラッチ式変速機）である。
変速機４には、シャフトとして、エンジン２の機関出力軸をなすクランクシャフト２ａおよびモータ３に接続される内側メインシャフト（第１入力軸）ＩＭＳと、この第１入力軸ＩＭＳの外筒をなす外側メインシャフト（第２入力軸）ＯＭＳと、第１入力軸ＩＭＳにそれぞれ平行なセカンダリシャフト（第２入力軸）ＳＳ、アイドルシャフトＩＤＳ、リバースシャフトＲＶＳと、これらのシャフトに平行で出力軸をなすカウンタシャフトＣＳとが設けられる。
これらのシャフトのうち、外側メインシャフトＯＭＳがアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳおよびセカンダリシャフトＳＳに常時係合し、カウンタシャフトＣＳがさらにディファレンシャル機構５（図１）に常時係合するように配置される
また、変速機４は、奇数変速段用の第１クラッチＣ１と、偶数変速段用の第２クラッチＣ２とを備える。第１および第２クラッチＣ１，Ｃ２は乾式のクラッチである。第１クラッチＣ１は第１入力軸ＩＭＳに結合される。第２クラッチＣ２は、外側メインシャフトＯＭＳ（第２入力軸の一部）に結合され、外側メインシャフトＯＭＳ上に固定されたギヤ４８からアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳ及びセカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸の一部）に連結される。
第１入力軸ＩＭＳのモータ３よりの所定位置には、遊星歯車機構７０のサンギヤ７１が固定配置される。また、第１入力軸ＩＭＳの外周には、図２において左側から順に、遊星歯車機構７０のキャリア７３と、５速駆動ギヤ４５と、７速駆動ギヤ４７と、３速駆動ギヤ４３が配置される。５速駆動ギヤ４５、７速駆動ギヤ４７、３速駆動ギヤ４３はそれぞれ第１入力軸ＩＭＳに対して相対的に回転可能である。５速駆動ギヤ４５は、遊星歯車機構７０のキャリア７３に連結しており、１速駆動ギヤとしても兼用される。
更に、第１入力軸ＩＭＳ上には、５速駆動ギヤ４５と７速駆動ギヤ４７との間に５−７速シンクロメッシュ機構（第１同期係合機構）８１が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、３速駆動ギヤ４３に対応して３速シンクロメッシュ機構（第１同期係合機構）８２が軸方向にスライド可能に設けられる。所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（第１同期係合機構）をスライドさせて該ギヤ段の係合装置に係合させることにより、該ギヤ段が第１入力軸ＩＭＳに締結される。第１入力軸ＩＭＳの外周に相対回転可能に配置された各駆動ギヤは、カウンタシャフトＣＳ上に設けられた対応する各従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフトＣＳを回転駆動する。
セカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸）の外周には、図２において左側から順に、４速駆動ギヤ４４と、６速駆動ギヤ４６と、２速駆動ギヤ４２とが相対的に回転可能に配置される。更に、セカンダリシャフトＳＳ上には、４速駆動ギヤ４４と６速駆動ギヤ４６との間に４−６速シンクロメッシュ機構（第２同期係合機構）８３が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、２速駆動ギヤ４２に対応して２速シンクロメッシュ機構（第２同期係合機構）８４が軸方向にスライド可能に設けられる。この場合も、所望のギヤ段に対応するシンクロメッシュ機構（第２同期係合機構）をスライドさせて該ギヤ段の係合装置に係合させることにより、該ギヤ段がセカンダリシャフトＳＳ（第２入力軸）に締結される。
セカンダリシャフトＳＳの外周に相対回転可能に配置された各駆動ギヤも、カウンタシャフトＣＳ上に設けられた対応する各従動ギヤに噛み合い、カウンタシャフトＣＳを回転駆動する。なお、セカンダリシャフトＳＳに固定されたギヤ４９はアイドルシャフトＩＤＳ上のギヤ５７に噛み合っており、該アイドルシャフトＩＤＳから外側メインシャフトＯＭＳを介して第２クラッチＣ２に結合される。
リバースシャフトＲＶＳの外周には、リバース駆動ギヤ５８が相対的に回転可能に配置される。また、リバースシャフトＲＶＳ上には、リバース駆動ギヤ５８に対応してリバースシンクロメッシュ機構８５が軸方向にスライド可能に設けられ、また、アイドルシャフトＩＤＳに係合するギヤ５０が固定されている。
リバース走行する場合は、シンクロメッシュ機構８５を左方向へスライドさせてリバース駆動ギヤ５８をリバースシャフトＲＶＳに同期係合させ、更に後述するブレーキ４１を作動させる。そして第２クラッチＣ２を係合することにより、第２クラッチＣ２の回転が外側メインシャフトＯＭＳ及びアイドルシャフトＩＤＳを介してリバースシャフトＲＶＳに伝達され、リバース駆動ギヤ５８が回転される。リバース駆動ギヤ５８は第１入力軸ＩＭＳ上のギヤ５６に噛み合っており、リバース駆動ギヤ５８が回転するとき第１入力軸ＩＭＳは前進時とは逆方向に回転する。第１入力軸ＩＭＳの逆方向の回転は遊星歯車機構７０のサンギヤ７１、キャリア７３及びキャリア７３に連結したギヤ（５速駆動ギヤ）４５を介してカウンタシャフトＣＳに伝達される。
カウンタシャフトＣＳ上には、図２において左側から順に、４−５速従動ギヤ５１と、６−７速従動ギヤ５２と、２−３速従動ギヤ５３と、パーキング用ギヤ５４と、ファイナル駆動ギヤ５５とが固定配置される。ファイナル駆動ギヤ５５は、ディファレンシャル機構５のディファレンシャルリングギヤ（図示せず）と噛み合うようになっており、これにより、カウンタシャフトＣＳの出力軸の回転がディファレンシャル機構５の入力軸（つまり車両推進軸）に伝達される。また、遊星歯車機構７０のリングギヤ７５には、該リングギヤ７５の回転を停止するためのブレーキ４１が設けられる。
上記構成の変速機４では、５−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、５速駆動ギヤ４５が第１入力軸ＩＭＳに結合されて５速の変速段が選択され、右方向にスライドすると、７速駆動ギヤ４７が第１入力軸ＩＭＳに結合されて７速の変速段が選択される。また、３速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、３速駆動ギヤ４３が第１入力軸ＩＭＳに結合されて３速の変速段が選択される。また、ブレーキ４１のシンクロスリーブが右方向にスライドしてリングギヤ７５の回転が停止した状態で、５−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリーブを左方向にスライドすると１速の変速段が選択される。つまり、第１速段の減速比は遊星歯車機構７０の減速比と５速段の減速比とが掛け合わされた減速比となる。このように奇数の駆動ギヤ段を選択した状態で、第１クラッチＣ１を係合することにより、変速機４は奇数変速段（１速、３速、５速、又は７速）に設定される。
４−６速シンクロメッシュ機構８３のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、４速駆動ギヤ４４がセカンダリシャフトＳＳに結合され、右方向にスライドすると、６速駆動ギヤ４６がセカンダリシャフトＳＳに結合される。また、２速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、２速駆動ギヤ４２がセカンダリシャフトＳＳに結合される。このように偶数の駆動ギヤ段を選択した状態で、第２クラッチＣ２を係合することにより、変速機４は偶数変速段（２速、４速、又は６速）に設定される。
また、ブレーキ４１のシンクロスリーブが右方向にスライドしてリングギヤ７５の回転が停止した状態で、リバースシンクロメッシュ機構８５のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、リバース段に設定される。
図３は、本実施形態に係る車両の停止状態から第２速段で発進する発進制御を示すフロー図である。
車両１の停止中にイグニションキーＩＧがオンとなると、電子制御ユニット１０はステップＳ１の処理を行う。
ステップＳ１では、ドライバーから発進要求が有るか否かを判断する。電子制御ユニット１０はシフトポジションセンサ３３から信号を取り込み、現在のシフトポジションがＤレンジ等の走行ポジションであれば発進要求が有りと判断し、ステップＳ２の処理を実行する。それ以外のシフトポジションであれば、ドライバーからの発進要求が有るまで待機する。
ステップＳ２では、第１速段又は第３速段にプレシフトする。
第１速段にプレシフトする場合、電子制御ユニット１０は図２に示されるブレーキ４１のシンクロスリーブを右方向にシフトさせてリングギヤ７５をケース９０に係合させる。さらに５−７速シンクロメッシュ機構８１のシンクロスリーブを左方向にシフトさせて５速駆動ギヤを内側メインシャフトＩＭＳに同期係合させる。これにより第１速段がプレシフトされる。
一方、第３速段にプレシフトする場合、電子制御ユニット１０は図２に示される３速シンクロメッシュ機構８２のシンクロスリーブを右方向にシフトさせて３速駆動ギヤを内側メインシャフトＩＭＳに同期係合させる。これにより第３速段がプレシフトされる。
ステップＳ３では、第２速段にシフトする。電子制御ユニット１０は図２に示される２速シンクロメッシュ機構８４のシンクロスリーブを右方向にシフトさせて２速駆動ギヤ４２をセカンダリシャフトＳＳに同期係合させる。
ステップＳ４では、第２クラッチＣ２を締結する。これにより車両１は第２速段で発進する。
図４は、第１速段にプレシフトした状態から車両１が第２速段で発進する場合のトルクフローを示す説明図である。なお、トルクフローは点線にて表されている。以下同様とする。
第１速段にプレシフトする場合、図４において太線にて表示された第１クラッチＣ１から下流部分、すなわち内側メインシャフトＩＭＳ、サンギヤ７１、ロータ３ａ、リングギヤ７５、キャリア７３、５速駆動ギヤ４５、５−７速シンクロメッシュ機構８１、３速シンクロメッシュ機構８２及びギヤ５６が、４−５速従動ギヤ５１を介してカウンタシャフトＣＳに連結される。カウンタシャフトＣＳは２−３速従動ギヤ５３を介してセカンダリシャフトＳＳに連結している。つまり、第１速段にプレシフトすることにより、太線にて表示された部分が第２クラッチＣ２から下流の駆動系（第２駆動系）に対する負荷慣性となり、第２駆動系に対する負荷慣性が増加する。第２駆動系に対する負荷慣性が増加すると、詳細については後述するが、第２駆動系の固有振動数が低周波数域にシフトすることにより、固有振動数より高周波数域において振動レベルのゲインが低下する。これにより、第２クラッチＣ２の締結に伴う駆動力の回転変動を好適に減衰させることが可能となる。その結果、クラッチ締結により車体に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
同様に、図５は、第３速段にプレシフトした状態から車両１が第２速段で発進する場合のトルクフローを示す説明図である。
第３速段にプレシフトする場合、図５において太線にて表示された第１クラッチＣ１から下流部分、すなわち内側メインシャフトＩＭＳ、サンギヤ７１、ロータ３ａ、５−７速シンクロメッシュ機構８１、３速シンクロメッシュ機構８２、３速駆動ギヤ４３及びギヤ５６が、２−３速従動ギヤ５３を介してセカンダリシャフトＳＳに連結される。これにより第２クラッチＣ２から下流の第２駆動系に対する負荷慣性が増加し、第２クラッチＣ２から下流の駆動系の固有振動数が低下し、第２クラッチ締結に伴う駆動力の回転変動を好適に減衰させることが可能となる。その結果、クラッチ締結により車体に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
図６は、車両１が第２速段で発進する場合の第２クラッチＣ２から下流の周波数伝達特性を示す説明図である。
この説明図は、第２クラッチＣ２を締結した際に発生する振動がプレシフトの有無により第２クラッチＣ２から下流の第２駆動系においてどの程度増幅或いは減衰されて伝達されるかを周波数毎に示すグラフである。具体的には、例えば第２クラッチＣ２に近い外側メインシャフトＯＭＳにおける時間毎のトルクデータ（入力トルク信号）と、ドライブシャフトにおける時間毎のトルクデータ（出力トルク信号）との比（ゲイン）をＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数毎のゲインに変換したものである。なお、ゲインは常用対数で表されている。
また、図中の実線は、第１速段にプレシフトして２速発進（以下、「２Ｐｒｅ１」ともいう。）したときの第２駆動系の周波数伝達特性に係るゲイン曲線を表している。また、図中の一点鎖線は、第３速段にプレシフトして２速発進（以下、「２Ｐｒｅ３」ともいう。）したときの第２駆動系の周波数伝達特性に係るゲイン曲線を表している。さらに、図中の点線はプレシフト無しで２速発進（以下、「２ＰｒｅＮ」ともいう。）したときの第２駆動系の周波数伝達特性に係るゲイン曲線を表している。
また、図示の都合上、２ＰｒｅＮ、２Ｐｒｅ３又は２Ｐｒｅ１における第２駆動系の各固有振動数（固有値）については図示を省略してある。従って、各ゲイン曲線は、固有振動数より高周波数域の一部分の帯域のみが図示されている。
図６から明らかなように、第１速段又は第３速段にプレシフトする場合、２Ｐｒｅ１又は２Ｐｒｅ３の各ゲイン曲線は、固有振動数より高周波数域において２ＰｒｅＮのゲイン曲線よりも下方に位置するようになる。これは、第１速段又は第３速段にプレシフトする場合、２Ｐｒｅ１又は２Ｐｒｅ３の第２駆動系の固有振動数が、２ＰｒｅＮの固有振動数より低周波数域へシフトするためである。つまり、第１速段又は第３速段にプレシフトして第２速段で発進する場合、第２クラッチＣ２を締結した際に発生する振動は、各固有振動数より高周波数域において減衰するようになる。
また、図６より、第３速段にプレシフトする場合に比べ、第１速段にプレシフトする場合、第２クラッチＣ２を締結した際に発生する振動はより大きく減衰することが分かる。つまり、第１速段にプレシフトする場合、第２クラッチＣ２を締結した際に発生する振動をより大きく減衰させることが出来る。
図７は、車両１が第２速段で発進する場合の車体振動のタイムチャートを示す説明図である。なお、図７（ａ）は第１速段にプレシフトした状態で車両１が第２速段で発進する場合の車体振動のタイムチャートであり、同（ｂ）はプレシフト無しの場合の車体振動のタイムチャートである。
ここでは、既述した通り、車体振動データとして第２クラッチＣ２の回転振幅、ドライブシャフト６Ｌ,６Ｒのトルク振幅、および車体振動振幅の各タイムチャートが表示されている。
図７（ａ）に示されるように、時刻ｔ１に第２クラッチＣ２が締結され始めると、エンジン２からの駆動力（回転）がドライブシャフト６Ｌ,６Ｒへ伝達され始める。同時に、第２クラッチＣ２を締結する際に発生する振動がエンジンからの駆動力に重畳され、駆動力が回転変動しながらドライブシャフト６Ｌ,６Ｒへ伝達される。そして、時刻ｔ２に第２クラッチＣ２が完全に締結され、第２クラッチＣ２の回転数とエンジンの回転数が一致する。
図７（ａ）の時刻ｔ１から時刻ｔ２における第２クラッチＣ２の回転振幅（振れ幅）を見ると、図７（ｂ）のプレシフト無しに比べ回転振幅が著しく減衰していることが分かる。また、図７（ａ）の時刻ｔ１から時刻ｔ２におけるドライブシャフト６Ｌ,６Ｒのトルク振幅（振れ幅）を見ると、図７（ｂ）のプレシフト無しに比べトルク振幅が著しく減衰していることが分かる。つまり、第１速段にプレシフトすることにより、第２クラッチＣ２を締結する際に発生する駆動力の回転変動は減衰されてドライブシャフト６Ｌ,６Ｒへ伝達されることが分かる。その結果、第１速段にプレシフトした場合の車体振動振幅は、プレシフト無しの場合に比べ大幅に低減することになる。
なお、上述した事項は、車両１が奇数変速段に係る一の駆動ギヤを選択し第１クラッチＣ１を締結して発進する場合に対しても同様に適用される。この場合、上記第１入力軸にプリシフトされる変速ギヤとしてはセカンダリシャフトＳＳに配置された２速駆動ギヤ４２又は４速駆動ギヤ４４である。
つまり、この場合上記第１断接手段としては第２クラッチＣ２が該当し、上記第２断接手段としては第１クラッチＣ１が該当する。また、上記第１入力軸としてはセカンダリシャフトＳＳが該当し、上記第２入力軸としては内側メインシャフトＩＭＳが該当する。また、上記第１ギヤ群としては２速駆動ギヤ４２、４速駆動ギヤ４４及び６速駆動ギヤ４６から成る偶数変速段が該当し、上記第２ギヤ群としては１速駆動ギヤ、３速駆動ギヤ４３、５速駆動ギヤ４５及び７速駆動ギヤ４７から成る奇数変速段が該当する。更に、上記第１同期係合機構としては、４−６速シンクロメッシュ機構８３及び２速シンクロメッシュ機構８４が該当し、上記第２同期係合機構としては、５−７速シンクロメッシュ機構８１、３速シンクロメッシュ機構８２及びブレーキ機構４１が該当する。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態の一例を説明してきたが、本発明の実施形態は上記実施例だけに限定されるものでない。すなわち、本発明に係る技術的特徴の要旨を変更しない範囲において種々の技術的変更・修正を加えることが可能である。例えば、図８に示されるようにプレシフトするタイミングについては、第２速段にシフトした後に第１速段又は第３速段にプレシフトするようにしても良い。つまり、図３においてステップＳ３を実行した後にステップＳ２を実行するようにしても良い。
また、第２クラッチＣ２を締結しながら第１速段又は第３速段にプレシフトするようにしても良い。
更に、図９に示されるように、本発明は、内側メインシャフトＩＭＳにモータ３が接続されていない通常のデュアルクラッチ式変速機４’に対しても同様に適用することが可能である。この場合、モータ３に加えて遊星歯車機構７０及びブレーキ機構４１が不要となる。上記構成が不要となることにより、内側メインシャフトＩＭＳ上の変速ギヤの配置が左から順に、３速駆動ギヤ４３、５速駆動ギヤ及び１速駆動ギヤ４１’と、上記変速機４に対し変更になる。
また、上記変更に伴い、５−７速シンクロメッシュ機構８１が３−５速シンクロメッシュ機構８１’と、３速シンクロメッシュ機構８２が１速シンクロメッシュ機構８２’と、４−５速従動ギヤ５１が３−４速従動ギヤ５１’と、６−７速従動ギヤ５２が５−６速従動ギヤ５２’と、２−３速従動ギヤ５３が１−２速従動ギヤ５３’と、上記変速機４に対しそれぞれ変更になる。これら以外の構成については、上記変速機４の構成と同じである。
以上、本発明に係る変速機４,４’によれば、偶数変速段又は奇数変速段に係る一の駆動ギヤで車両１を発進させる際、モータのトルクを使用せずに第２クラッチＣ２又は第１クラッチＣ１の締結に伴う車両１に発生する振動を好適に抑制することが可能となる。
１ 車両
２ エンジン（駆動源）
２ａ クランクシャフト
３ モータ（電動機）
４ 変速機
５ ディファレンシャル機構
１０ 電子制御ユニット（制御装置）
２０ インバータ
３０ バッテリー
３１ アクセルペダルセンサ
３２ ブレーキペダルセンサ
３３ シフトポジションセンサ
３４ モータ回転数センサ
３５ 残容量検出器
３６ バッテリー温度センサ
３９ 回転軸センサ
４１ ブレーキ機構
４２，４４，４６ 駆動ギヤ
４３，４５，４７ 駆動ギヤ
７０ 遊星歯車機構
８１，８２ シンクロメッシュ機構
８３，８４ シンクロメッシュ機構
８５ リバースシンクロメッシュ機構
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
ＣＳ カウンタシャフト（出力軸）
ＩＤＳ アイドルシャフト
ＩＭＳ 内側メインシャフト
ＯＭＳ 外側メインシャフト
ＲＶＳ リバースシャフト
ＳＳ セカンダリシャフト

Claims (5)

  1. 車両を駆動する駆動力を発生する駆動源と、
    第１断接手段を介して選択的に前記駆動源に結合する第１入力軸と、
    第２断接手段を介して選択的に前記駆動源に結合する第２入力軸と、
    前記第１入力軸上に相対回転自在に設けられた１又は複数の駆動ギヤから成る第１ギヤ群と、
    前記第１ギヤ群に属するいずれか１つの駆動ギヤを選択的に前記第１入力軸に同期係合する第１同期係合機構と、
    前記第２入力軸上に相対回転自在に設けられた１又は複数の駆動ギヤから成る第２ギヤ群と、
    前記第２ギヤ群に属するいずれか１つの駆動ギヤを選択的に前記第２入力軸に同期係合する第２同期係合機構と、
    前記第１及び第２ギヤ群に属する各駆動ギヤに噛み合う１又は複数の従動ギヤが相対回転不能に設けられた出力軸と、
    前記第１及び第２同期係合機構を制御する制御装置と、を備えた変速機であって、
    前記制御装置は、前記第２ギヤ群に属する一の駆動ギヤを選択し前記第２断接手段を締結して前記車両を発進させる際、前記第１ギヤ群に属する一の駆動ギヤを前記第１入力軸に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構を制御するように構成されていることを特徴とする変速機。
  2. 前記制御装置は、前記第２ギヤ群に属する一の駆動ギヤを選択し前記第２断接手段を締結し前記車両を発進させる際、前記第１ギヤ群に属する前記駆動ギヤの内で最も低速段の駆動ギヤを前記第１入力軸に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構を制御す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。
  3. 前記制御装置は、前記第２断接手段が完全に締結される迄に前記第１ギヤ群に属する前記駆動ギヤを前記第１入力軸に予め同期係合させるように前記第１同期係合機構を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機。
  4. 前記第１入力軸には該第１入力軸を駆動することが可能なモータが接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の変速機。
  5. 前記モータには遊星歯車機構が接続され、該遊星歯車機構のサンギヤは該モータのロータと一体となって回転すると共に、キャリアは前記第１ギヤ群に属する一の駆動ギヤと一体となって回転し、リングギヤは前記第１同期係合機構によって選択的に回転を拘束されることを特徴とする請求項４に記載の変速機。
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