JP2019158084A - シームレスシフト式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】現変速段から次変速段への変速中、差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面へ接触することで発生する衝突音を防止すること。【解決手段】複数の変速ギヤ対１１in，１１out、１２in，１２out、１３in，１３outと、ギヤドグ３１と、スリーブドグ３２と、変速操作機構４と、ドグ歯抜きカム機構５と、を備える。変速操作機構４に有するカム作動用モータ６に対して制御指令を出力する変速機コントローラ７１を設ける。変速機コントローラ７１は、変速中、次変速段のスリーブドグ３２の締結ストロークがドグ歯締結開始ポイントに到達すると、カム作動用モータ６に対する出力をオフにする。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載されるシームレスシフト式変速機に関する。

従来、現変速段から次変速段への変速要求があると、スリーブドグのうち次変速段のスリーブドグに締結ストロークを与える。そして、次変速段のスリーブドグの締結ストロークが完了すると、現変速段のスリーブドグとギヤドグの間で発生する差回転を軸方向力に変換することで現変速段のドグ歯を解放する。これにより、ドグクラッチを用いながらも駆動力が途切れないようにしたシームレスシフト式変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１２７４７１号公報

従来のシームレスシフト式変速機にあっては、変速時に次変速段ギヤからのトルク循環により現変速段のギヤドグとスリーブドグに差回転が発生する。この差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面へ接触することにより衝突音が発生する、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、現変速段から次変速段への変速中、差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面へ接触することで発生する衝突音を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数の変速ギヤ対と、ドグクラッチ機構と、変速操作機構と、ドグ歯抜きカム機構と、を備える。
変速操作機構に有する変速アクチュエータに対して制御指令を出力する変速制御手段を設ける。
変速制御手段は、変速中、次変速段のスリーブドグの締結ストロークがドグ歯締結開始ポイントに到達すると、変速アクチュエータに対する出力をオフにする。

このように、現変速段のドグ歯解放を開始するタイミングを早めることで、現変速段から次変速段への変速中、差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面へ接触することで発生する衝突音を防止することができる。

実施例１のシームレスシフト式変速機が適用されたエンジン車両の駆動系及び変速制御系を示す全体システム図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機においてスリーブドグのドライブ歯面とギヤドグのドライブ歯面が接触しているドライブ状態を示す斜視図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機においてスリーブドグのコースト歯面とギヤドグのコースト歯面が接触しているコースト状態を示す斜視図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機において変速用カム機構であるドラム溝とブラケットピンとの周方向相対位置の設定例及びカム溝とドラム溝の傾斜角度設定例を示す図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機の変速機コントローラにて実行される１−２アップシフト時の変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 比較例のシームレスシフト式変速機において現変速段のスリーブドグとギヤドグの間で発生する差回転の原因であるトルク循環状態を示す説明図である。 比較例のシームレスシフト式変速機において低速段でのドラム溝とブラケットピンとの位置関係と高速段でのドラム溝とブラケットピンとの位置関係を示す説明図である。 比較例のシームレスシフト式変速機において低速段のドグ歯での衝突音発生作用を示す衝突音発生作用説明図である。 比較例のシームレスシフト式変速機において衝突音が発生するときのドグ歯解放カム機構の位置関係変化を示す説明図である。 比較例のシームレスシフト式変速機において１→２変速を実行した際の各特性を示すタイムチャートである。 実施例１のシームレスシフト式変速機において低速段でのドラム溝とブラケットピンとの位置関係と高速段でのドラム溝とブラケットピンとの位置関係を示す説明図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機において低速段のドグ歯での衝突音発生防止作用を示す衝突音発生防止作用説明図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機において衝突音発生が防止されるときのドグ歯解放カム機構の位置関係変化を示す説明図である。 実施例１のシームレスシフト式変速機において１→２変速を実行した際の各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明によるシームレスシフト式変速機を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

実施例１におけるシームレスシフト式変速機Ａは、前進３速を実現する変速機であり、走行用駆動源としてエンジンＥを搭載したエンジン車両（車両の一例）に適用したものである。以下、実施例１の構成を、「全体システム構成」、「変速制御処理構成」、「カム機構の構成」に分けて説明する。

［全体システム構成］
図１は、実施例１のシームレスシフト式変速機が適用されたエンジン車の駆動系及び変速制御系を示す。図１に基づいて全体システム構成を説明する。

シームレスシフト式変速機Ａは、図１に示すように、変速機ケース１のケース内部に、変速ギヤトレーン２と、ドグクラッチ機構３と、変速操作機構４と、ドグ歯抜きカム機構５と、を備えている。変速機ケース１のケース外部に、エンジンＥと、カム作動用モータ６（変速アクチュエータ）と、変速制御デバイス７（変速制御手段）と、を備えている。

変速ギヤトレーン２は、入力軸８と出力軸９に設けられ、互いに噛み合う１速ギヤ対１１in，１１outと、２速ギヤ対１２in，１２outと、３速ギヤ対１３in，１３outと、を有する平行２軸式ギヤトレーンである。

入力軸８の一端部には、メインクラッチ１０を介してエンジンＥが連結されている。入力軸８の軸上には、入力軸８に対して自由に回転可能な１速可動ギヤ１１inと２速可動ギヤ１２inと３速可動ギヤ１３inが設けられる。

出力軸９の軸上には、出力軸９に対して１速固定ギヤ１１outと２速固定ギヤ１２outと３速固定ギヤ１３outが固定される。

出力軸９の一端部には、出力ギヤ２１が設けられる。この出力ギヤ２１は、デファレンシャルギヤ２２のリングギヤ２３と噛み合って終減速ギヤ対を構成する。デファレンシャルギヤ２２の両サイドギヤには、それぞれドライブシャフト２４が連結される。ドライブシャフト２４のそれぞれ端部には、左右の駆動輪２５が装着されている。なお、互いに噛み合う３つのギヤを有するリバースギヤ列については図示並びに説明を省略する。

ドグクラッチ機構３は、ギヤドグ３１と、スリーブドグ３２と、の組み合わせにより構成される。ギヤドグ３１は、変速ギヤ対（１速ギヤ対１１in，１１out、２速ギヤ対１２in，１２out、３速ギヤ対１３in，１３out）のうち可動ギヤ（１１in、１２in、１３in）に設けられ、ギヤドグ歯３３を有する。スリーブドグ３２は、ギヤドグ３１のギヤドグ歯３３と噛み合うスリーブドグ歯３４を有する（図２及び図３参照）。

ギヤドグ３１は、１速ギヤドグ３１ａと、２速ギヤドグ３１ｂと、３速ギヤドグ３１ｃと、を有する。１速ギヤドグ３１ａは、１速ギヤ対１１ａ，１１ｂのうち軸固定されていない１速可動ギヤ１１ａの側面位置に固定され、１速ギヤドグ歯３３ａを有する。２速ギヤドグ３１ｂは、２速ギヤ対１２ａ，１２ｂのうち軸固定されていない２速可動ギヤ１２ａの側面位置に固定され、２速ギヤドグ歯３３ｂを有する。３速ギヤドグ３１ｃは、３速ギヤ対１３ａ，１３ｂのうち軸固定されていない３速可動ギヤ１３ａの側面位置に固定され、３速ギヤドグ歯３３ｃを有する。

スリーブドグ３２は、１速スリーブドグ３２ａと、２速スリーブドグ３２ｂと、３速スリーブドグ３２ｃと、を有する。１速スリーブドグ３２ａは、１速ギヤドグ３１ａの隣接位置に配置され、１速ギヤドグ歯３３ａと噛み合うスリーブドグ歯３４ａを有する。２速スリーブドグ３２ｂは、２速ギヤドグ３１ｂの隣接位置に配置され、２速ギヤドグ歯３３ｂと噛み合うスリーブドグ歯３４ｂを有する。３速スリーブドグ３２ｃは、３速ギヤドグ３１ｃの隣接位置に配置され、３速ギヤドグ歯３３ｃと噛み合うスリーブドグ歯３４ｃを有する。

変速操作機構４は、スリーブドグ３２に連結され、現変速段から次変速段への変速要求があると、次変速段のスリーブドグ３２に締結ストロークを与える機能を有する。

この変速操作機構４は、変速用ドラム４１と、ドラム溝４２と、シフトアーム４３と、シフトロッド４４と、シフトフォーク４５と、ブラケットピン４６と、チェックボール４７と、変速用カム機構４８を備える。変速用カム機構４８は、ドラム溝４２とブラケットピン４６の組み合わせにより構成され、変速用ドラム４１の回転運動をシフトフォーク４５のストローク運動に変換する。

変速用ドラム４１は、１つのカム作動用モータ６によりドラム中心軸を回転軸として回転する円筒形状ドラムである。この変速用ドラム４１には、１速ドラム溝４２ａと、２速ドラム溝４２ｂと、３速ドラム溝４２ｃとが円周上に形成されている。１速ドラム溝４２ａ、２速ドラム溝４２ｂ、３速ドラム溝４２ｃのそれぞれは、変速用ドラム４１が回転する各変速パターンにおいて、所望のシフトフォーク４５のストローク動作を実現する形状とされている。

シフトアーム４３は、１速シフトアーム４３ａと、２速シフトアーム４３ｂと、３速シフトアーム４３ｃと、を有する。１速シフトアーム４３ａの一端部には、１速ドラム溝４２ａの位置に配置される１速ブラケットピン４６ａが設けられ、他端部は後述する１速シフトロッド４４ａに固定されている。２速シフトアーム４３ｂの一端部には、２速ドラム溝４２ｂの位置に配置される２速ブラケットピン４６ｂが設けられ、他端部は後述する２速シフトロッド４４ｂに固定されている。３速シフトアーム４３ｃの一端部には、３速ドラム溝４２ｃの位置に配置される３速ブラケットピン４６ｃが設けられ、他端部は後述する３速シフトロッド４４ｃに固定されている。

シフトロッド４４は、入力軸８及び出力軸９に平行配置であり、軸方向に移動可能に設けられた１速シフトロッド４４ａと、２速シフトロッド４４ｂと、３速シフトロッド４４ｃとを有する。１速シフトロッド４４ａには、ロッド軸に形成された溝にバネ付勢されたボールを押し付けることで、１速シフトロッド４４ａの軸方向ストローク量を規定する１速チェックボール４７ａが設けられる。２速シフトロッド４４ｂには、１速チェックボール４７ａと同様の２速チェックボール４７ｂが設けられる。３速シフトロッド４４ｃには、１速チェックボール４７ａと同様の３速チェックボール４７ｃが設けられる。

シフトフォーク４５は、１速シフトフォーク４５ａと、２速シフトフォーク４５ｂと、３速シフトフォーク４５ｃと、を有する。１速シフトフォーク４５ａの一端部は１速シフトロッド４４ａに固定され、他端部は１速スリーブドグ３２ａに嵌合される。２速シフトフォーク４５ｂの一端部は２速シフトロッド４４ｂに固定され、他端部は２速スリーブドグ３２ｂに嵌合される。３速シフトフォーク４５ｃの一端部は３速シフトロッド４４ｃに固定され、他端部は３速スリーブドグ３２ｃに嵌合される。

ドグ歯抜きカム機構５は、スリーブドグ３２（１速スリーブドグ３２ａ、２速スリーブドグ３２ｂ、３速スリーブドグ３２ｃ）と、１速可動ギヤ１１inと２速可動ギヤ１２inと３速可動ギヤ１３inが設けられる入力軸８との間に設けられる。このドグ歯抜きカム機構５は、次変速段のドグ歯締結により現変速段のスリーブドグ３２とギヤドグ３１の間で発生する差回転を、軸方向力に変換することで現変速段の締結ドグ歯を解放する機能を有する。さらに、ドグ歯締結状態において、可動ギヤ１１in，１２in，１３inを入力軸８に対してトルク伝達可能に連結固定する機能を有する。

ドグ歯抜きカム機構５は、入力軸８に対し一体的に設けられたハブ５３に形成されたカム溝５１と、カム溝５１の溝内部に向かって突出配置されたスリーブピン５２と、を備える（図２及び図３参照）。

カム溝５１は、１速カム溝５１ａと、２速カム溝５１ｂと、３速カム溝５１ｃとを有する。１速カム溝５１ａは、入力軸８に固定又は一体に設けられた１速ハブ５３ａの円筒周面に彫り込んで形成されるＶ字溝である。２速カム溝５１ｂは、入力軸８に固定又は一体に設けられた２速ハブ５３ｂの円筒周面に彫り込んで形成されるＶ字溝である。３速カム溝５１ｃは、入力軸８に固定又は一体に設けられた３速ハブ５３ｃの円筒周面に彫り込んで形成されるＶ字溝である。

スリーブピン５２は、１速スリーブピン５２ａと、２速スリーブピン５２ｂと、３速スリーブピン５２ｃとを有する。１速スリーブピン５２ａは、１速スリーブドグ３２ａの内面から内径方向に突出して設けられる円柱状ピンである。２速スリーブピン５２ｂは、２速スリーブドグ３２ｂの内面から内径方向に突出して設けられる円柱状ピンである。３速スリーブピン５２ｃは、３速スリーブドグ３２ｃの内面から内径方向に突出して設けられる円柱状ピンである。

変速制御デバイス７は、変速要求時、カム作動用モータ６への電流指令により変速用ドラム４１の回転角度と回転方向を制御する変速機コントローラ７１を備える。なお、変速パターン毎に、予め変速用ドラム４１の回転角度範囲と回転方向が決められている。

変速機コントローラ７１は、車速センサ７２、アクセル開度センサ７３、１速スリーブストロークセンサ７４、２速スリーブストロークセンサ７５、３速スリーブストロークセンサ７６からの情報を入力する。さらに、エンジン回転センサ７７、入力軸回転センサ７８、インヒビタースイッチ７９、エンコーダ８０等からの情報を入力する。

この変速機コントローラ７１では、車速VSPとアクセル開度APOによる二次元座標面に各変速段領域を設定した周知の変速スケジュールを用いて変速制御を実行する。つまり、変速スケジュール上での運転点（VSP,APO）が、アップシフト線やダウンシフト線を横切ると、次変速段のスリーブドグ３２を締結ストロークする変速指令を出力する。

［カム機構の構成］
図２は、スリーブドグ歯３４のドライブ歯面とギヤドグ歯３３のドライブ歯面が接触しているドライブ状態を示す（ドライブ状態でスリーブドグ歯３４とギヤドグ歯３３が互いに接触する面をドライブ歯面とする）。図３は、スリーブドグ歯３４のコースト歯面とギヤドグ歯３３のコースト歯面が接触しているコースト状態を示す（コースト状態でスリーブドグ歯３４とギヤドグ歯３３が互いに接触する面をコースト歯面とする）。図４は、ドラム溝４２とブラケットピン４６との周方向相対位置の設定例及びカム溝とドラム溝の傾斜角度設定例を示す。以下、図２〜図４に基づいて変速用カム機構４８とドグ歯抜きカム機構５の構成を説明する。

変速用カム機構４８を、差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面に接触する前に、現変速段のスリーブドグ３２をスライドさせて現変速段の締結ドグ歯を解放する設定としている。この変速用カム機構４８を採用することで、コースト歯面接触による衝突音を防止している。

即ち、変速用ドラム４１を変速時に回転させたとき、スリーブドグ３２とギヤドグ３１との間で差回転が発生するまでは、図２に示すように、現変速段のスリーブドグ歯３４とギヤドグ歯３３のドライブ歯面同士が接触しているドライブ状態である。しかし、上記変速操作機構４を採用しないと、差回転の発生により現変速段のスリーブドグ歯３４とギヤドグ歯３３がドライブ歯面同士の接触から離れ、図３に示すように、スリーブドグ歯３４とギヤドグ歯３３のコースト歯面同士が接触してしまう。

これに対し、２速段側でドグ歯締結ストロークが完了するタイミングではなく、２速段側でドグ歯締結ポイントに到達するタイミングになると、現変速段の締結ドグ歯の解放を開始する変速用カム機構４８の設定としたものである。

即ち、低速段を１速段とし高速段を２速段とし、変速用ドラム４１を図４の上方向に回転させて１−２アップシフトを実行するときを例にとる。変速用カム機構４８は、２速段側でのドグ歯締結開始タイミングのとき、２速段での２速ドラム溝４２ｂと２速ブラケットピン４６ｂの周方向相対位置を図４の右上部に示す位置に設定している。そして、１速段での１速ドラム溝４２ａと１速ブラケットピン４６ａの周方向相対位置を図４の左上部に示す位置に設定している。

即ち、２速スリーブドグ３２ｂにてドグ歯締結により２速ブラケットピン４６ｂへ伝達されるトルクにより、２変速段側の２速ドラム溝４２ｂと２速ブラケットピン４６ｂで変速用ドラム４１を回転させる。そして、変速用ドラム４１の回転により、１変速段側の１速ドラム溝４２ａと１速ブラケットピン４６ａで１速スリーブドグ３２ａの解放ストロークを補助する設定としている。これにより、１速段側のドグ歯抜きカム機構５は、図４の左下部に示すように、１速スリーブピン５２ａが１速カム溝５１ａに沿ってニュートラル位置へスムーズに移動する。

このとき、２速ドラム溝４２ｂと２速ブラケットピン４６ｂで変速用ドラム４１を回転し易くする必要がある。このため、２速カム溝５１ｂのカム溝傾斜角度θv（図４の右下部）を、２速ドラム溝４２ｂのドラム溝傾斜角度θd（図４の右上部）より大きく設定している。

［変速制御処理構成］
図５は、変速機コントローラ７１にて実行される１−２アップシフト時の変速制御処理の流れを示す。以下、図５に基づいて１−２アップシフト時の変速制御処理構成を説明する。

ステップＳ１では、スタートに続いて、１−２アップシフト要求があるか否かが判断される。YES（１−２アップシフト要求有り）の場合はステップＳ２へ進み、NO（１−２アップシフト要求無し）の場合はステップＳ１の判断を繰り返す。

ステップＳ２では、ステップＳ１での１−２アップシフト要求が有りとの判断、或いは、ステップＳ３でのドグ歯締結開始ポイント未到達であるとの判断に続き、カム作動用モータ６に対して通電電流を出力し、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、ステップＳ２での通電電流の出力に続き、２速スリーブドグ３２ｂがドグ歯締結開始ポイントに到達したか否かを判断する。YES（ドグ歯締結開始ポイントに到達）の場合はステップＳ４へ進み、NO（ドグ歯締結開始ポイントに未到達）の場合はステップＳ２へ戻る。
ここで、２速スリーブドグ３２ｂがドグ歯締結開始ポイントに到達したか否かの判断は、２速スリーブストロークセンサ７５からのセンサ検出値がドグ歯締結開始ポイントを示す値になったかどうかで判断する。

ステップＳ４では、ステップＳ３でのドグ歯締結開始ポイントに到達との判断、或いは、ステップＳ５での１−２アップシフト未完了であるとの判断に続き、カム作動用モータ６に対する通電電流をゼロとし、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、ステップＳ４でのモータ電流ゼロ出力に続き、１−２アップシフトが完了したか否かを判断する。YES（１−２アップシフト完了）の場合はエンドへ進み、NO（１−２アップシフト未完了）の場合はステップＳ４へ戻る。
ここで、１−２アップシフトの完了の判断は、１速スリーブストロークセンサ７４からのセンサ値が完全解放ストローク位置に到達した値を示すことで行う。

つまり、２速スリーブドグ３２ｂがドグ歯締結開始ポイントに到達するまでは、ステップＳ２においてカム作動用モータ６に対し通電電流を出力することによって変速用ドラム４１が回転し、２速スリーブドグ３２ｂにドグ歯締結ストロークが与えられる。しかし、２速スリーブドグ３２ｂがドグ歯締結開始ポイントに到達して差回転が発生すると、ドグ歯抜きカム機構５での軸方向力により１速スリーブドグ３２ａに対しドグ歯解放ストロークが与えられる。

なお、１速スリーブドグ３２ａがドグ歯解放ストロークを完了するまで変速用ドラム４１が回転する関係にあるが、ドグ歯締結開始ポイントへの到達後の変速用ドラム４１の回転は、２速ブラケットピン４６ｂにより与えられる。

次に、実施例１の作用を、「比較例での変速制御作用」、「実施例１での変速制御作用」に分けて説明する。

［比較例での変速制御作用］
以下、図６〜図１０に基づいて比較例での変速制御作用を説明する。
まず、シームレスシフト式変速機は、トルク切れのないシームレスシフトを達成するために、低速段から高速段へのアップシフト時、高速段のドグクラッチを締結するとき、低速段のドグクラッチを解放しないで締結したままとされる。

よって、変速時、図６に示すように、高速段のギヤドグとスリーブドグがドグ歯締結を開始し、高速段経路にトルクの流れが発生すると、低速段のギヤドグとスリーブドグのドグ歯が締結状態を維持していることで循環トルクが発生する。このトルク循環により低速段のギヤドグとスリーブドグに差回転が発生する。即ち、低速段のギヤドグとスリーブドグとの間に差回転が発生することを利用し、差回転を許容しつつ差回転力を軸方向力（スラスト力）に変換するドグ歯抜きカム機構によって低速段のドグクラッチを解放するのがシームレスシフト式変速機である。

ここで、低速段から高速段へのアップシフト時、高速段のドグクラッチの締結ストロークが完了した後、低速段のドグクラッチの解放ストロークを開始するシームレスシフト式変速機を比較例とする。

この比較例の場合、変速用ドラムを図７の上方向に回転させて低速段から高速段へアップシフトを実行するとき、高速段側でドグ歯締結ポイントから変速を開始するタイミングで、低速段側ではドグ歯の解放が開始されない。つまり、図７に示すように、低速段のブラケットピンは、ドラム溝に非接触状態である。

高速段側でドグ歯締結ポイントに到達するまでは、低速段側のギヤドグとスリーブドグは、図８の右部に示すように、ギヤドグ歯とスリーブドグ歯のドライブ歯面が互いに接触している。しかし、高速段側でドグ歯締結ポイントからドグ歯が噛み合いを開始するとトルク循環が始まり、図８の左部に示すように、低速段のギヤドグとスリーブドグに差回転が発生する。この差回転発生により、低速段のギヤドグとスリーブドグの相対位置が変位し、ギヤドグ歯とスリーブドグ歯が、ドライブ歯面の接触状態から離れてコースト歯面に接触し衝突音が発生する。

そして、低速段側のギヤドグのコースト歯面でスリーブドグを押し始め、図９に示すように、ドグ歯抜きカム機構では、スリーブドグに連動するスリーブピンが、先にカム溝内を周方向に向かって移動する。その後、スリーブピンは、カム溝の斜面に沿ってニュートラル位置まで移動する。

比較例での1-2アップシフト制御作用を、図１０に基づいて説明する。
図１０において、時刻t1は1-2アップシフト制御開始時刻であり、アクチュエータに通電電流が印加され、変速用ドラムのドラム回転角が上昇を開始する。時刻t2はエンジン回転数/入力回転数の上昇開始時刻である。時刻t3は２速スリーブドグの締結ストローク開始時刻である。時刻t4は２速スリーブドグの完全締結ストロークへの到達時刻であると共に１速スリーブドグの解放ストローク開始時刻である。時刻t5は１速スリーブドグの解放ストローク終了時刻であると共にアクチュエータ電流をゼロにする時刻である。時刻t6はエンジン回転数/入力回転数が時刻t4での回転数へ復帰する時刻である。

このように、時刻t4にて２速側のドグ歯が締結を完了すると、１速側のドグ歯の解放を開始する。このため、比較例の場合、ギヤドグ歯とスリーブドグ歯がドライブ歯面の接触状態からコースト歯面に接触して衝突音が発生する、という課題がある。

［実施例１での変速制御作用］
実施例１は、上記課題に着目してなされたもので、２速段側において２速スリーブドグ３２ｂのドグ歯締結を開始するタイミングで、変速アクチュエータ４１に対する出力をオフにする変速制御デバイス７を採用した。以下、図１１〜図１４に基づいて実施例１での変速制御作用を説明する。

実施例１では、２速スリーブドグ３２ｂにてドグ歯締結開始タイミングになると変速アクチュエータ４１に対する出力がオフにされる。このため、変速操作機構４からドグ歯抜きカム機構５に加わる負荷が軽減される。よって、２速スリーブドグ３２ｂのドグ歯締結により１速段側のドグ歯抜きカム機構５において軸方向力の発生を開始すると、１速スリーブドグ３２ａのドグ歯解放が開始されることになる。

しかし、１速段側のドグ歯抜きカム機構５において発生する軸方向力が変速操作機構４からドグ歯抜きカム機構５に加わる負荷より低い間は、１速スリーブドグ３２ａのドグ歯解放が開始されない。加えて、２速スリーブドグ３２ｂにてドグ歯締結開始タイミングになると、変速アクチュエータ４１から変速用ドラム４１に対して回転力が与えられなくなる。

これに対し、変速用ドラム４１を図１１の上方向に回転させて低速段（１速段）から高速段（２速段）へアップシフトを実行するとき、２速段側でのドグ歯締結開始タイミングに到達すると、その後、２速ブラケットピン４６ｂが２速ドラム溝４２ｂと接触（図１１の×の位置）し、２速ブラケットピン４６ｂにより変速用ドラム４１を回転させるようにしている（図１１の上向きの矢印の方向へ力が働くため）。このため、変速用ドラム４１の回転に伴って、図１１に示すように、１速ブラケットピン４６ａは、１速ドラム溝４２ａに接触し、１速段側ではドグ歯解放ストロークが与えられる。

２速段側でドグ歯締結ポイントに到達するまでは、１速段側の１速ギヤドグ３１ａと１速スリーブドグ３２ａは、図１２の右部に示すように、１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａのドライブ歯面が互いに接触している。しかし、２速段側でドグ歯締結ポイントからドグ歯が噛み合いを開始するとトルク循環が始まり、図１２の左部に示すように、１速ギヤドグ３１ａと１速スリーブドグ３２ａに差回転が発生する。この差回転発生により、１速ギヤドグ３１ａと１速スリーブドグ３２ａの相対位置が変位し、１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａが、ドライブ歯面の接触状態から離れる。

しかし、２速スリーブドグ３２ｂにてドグ歯締結開始タイミングになると変速アクチュエータ４１に対する出力をオフにし、かつ、変速用ドラム４１に回転を与えている。よって、変速用カム機構４８により１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａがコースト歯面に接触する前に、１速ギヤドグ歯３３ａから１速スリーブドグ歯３４ａを抜いてしまう。つまり、１速ギヤドグ３１ａと１速スリーブドグ３２ａとのドグ歯解放タイミングを、比較例よりも早めることで、１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａのコースト歯面同士が接触することを回避する。

このため、１速ギヤドグ歯３３ａのコースト歯面で１速スリーブドグ３２ａを押すことがない。このため、ドグ歯抜きカム機構５では、図１３に示すように、１速スリーブドグ３２ａに連動する１速スリーブピン５２ａが、１速歯部５３ａに形成された１速カム溝５１ａに沿って直線的にニュートラル位置まで移動する。

実施例１での1-2アップシフト制御作用を、図１４に基づいて説明する。
図１４において、時刻t1は1-2アップシフト制御開始時刻であり、アクチュエータに通電電流が印加され、変速用ドラム４１のドラム回転角が上昇を開始する。時刻t2はエンジン回転数/入力回転数の上昇開始時刻である。時刻t3は２速スリーブドグ３２ｂの締結ストローク開始時刻である。時刻t4は２速スリーブドグ３２ｂの締結開始ポイントへの到達時刻であると共に１速スリーブドグ３２ａの解放ストローク開始時刻である。さらに、時刻t4はアクチュエータ電流をゼロにする時刻である。時刻t5は２速スリーブドグ３２ｂの締結ストローク完了時刻である。時刻t6は１速スリーブドグ３２ａの解放ストローク終了時刻である。時刻t7はエンジン回転数/入力回転数が時刻t5での回転数への復帰時刻である。

このように、時刻t4にて２速ギヤドグ歯３３ｂと２速スリーブドグ歯３４ｂが締結ポイントに到達すると、１速スリーブドグ３２ａをスライドさせて１速ドグ歯解放を開始する。これにより、時刻t4〜時刻t5の区間が、高速段の締結ストロークと低速段の解放ストロークが重なり合う区間となる。そして、高速段の締結ストロークが完了する前に１速スリーブドグ３２ａの解放ストロークを進行させておくことで、１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａのコースト歯面同士が接触することを回避する。このため、実施例１の場合、１速ギヤドグ歯３３ａと１速スリーブドグ歯３４ａがドライブ歯面の接触状態から離れてコースト歯面に接触することで発生する衝突音を防止できる。

以上説明したように、実施例１のシームレスシフト式変速機Ａにあっては、下記に列挙する効果を奏する。

(1) 入力軸８と出力軸９に設けられ、互いに噛み合う複数の変速ギヤ対（１速ギヤ対１１in，１１out、２速ギヤ対１２in，１２out、３速ギヤ対１３in，１３out）と、ギヤドグ３１と、スリーブドグ３２と、変速操作機構４と、ドグ歯抜きカム機構５と、を備える。
ギヤドグ３１は、変速ギヤ対のうち可動ギヤ１１in，１２in，１３inに設けられ、ギヤドグ歯３３を有する。
スリーブドグ３２は、ギヤドグ３１のギヤドグ歯３３と噛み合うスリーブドグ歯３４を有する。
変速操作機構４は、スリーブドグ３２に連結され、現変速段から次変速段への変速要求があると、次変速段のスリーブドグ３２に締結ストロークを与える。
ドグ歯抜きカム機構５は、スリーブドグ３２と可動ギヤ軸（入力軸８）との間に設けられ、次変速段のドグ歯締結により現変速段のスリーブドグ３２とギヤドグ３１の間で発生する差回転を、軸方向力に変換することで現変速段の締結ドグ歯を解放する。
変速操作機構４に有する変速アクチュエータ（カム作動用モータ６）に対して制御指令を出力する変速制御手段（変速機コントローラ７１）を設ける。
変速制御手段（変速機コントローラ７１）は、変速中、次変速段のスリーブドグ３２の締結ストロークがドグ歯締結開始ポイントに到達すると、変速アクチュエータ（カム作動用モータ６）に対する出力をオフにする。
このように、現変速段のドグ歯解放を開始するタイミングを早めることで、現変速段から次変速段への変速中、差回転の発生により現変速段のドグ歯がドライブ歯面から離れてコースト歯面へ接触することで発生する衝突音を防止することができる。
加えて、ドグ歯衝突を抑えることで、ギヤドグ歯３３を有するギヤドグ３１とスリーブドグ歯３４を有するスリーブドグ３２の耐久信頼性を向上させることができる。
さらに、変速時、変速アクチュエータ（カム作動用モータ６）に対する出力時間を短くすることができる。

(2) 変速操作機構４に、変速用ドラム４１に形成されるドラム溝４２と、スリーブドグ３２に嵌合するシフトフォーク４５に連結され、ドラム溝４２の位置に配置されるブラケットピン４６と、の組み合わせによる変速用カム機構４８を設ける。
変速用カム機構４８は、変速アクチュエータ（カム作動用モータ６）に対して出力オフになると、次変速段のドラム溝４２とブラケットピン４６で変速用ドラム４１を回転させ、現変速段のドラム溝４２とブラケットピン４６で現変速段のスリーブドグ３２を解放させる設定とする。
このように、次変速段のブラケットピン４６により変速用ドラム４１を回転させることで、現変速段のスリーブドグ３２の解放開始域で解放ストロークがアシストされ、コースト歯面に接触する前に現変速段の締結ドグ歯を確実に解放することができる。

(3) ドグ歯抜きカム機構５は、カム溝５１と、カム溝５１の溝内部に向かって突出配置されたスリーブピン５２と、を有する。
カム溝５１のうち次変速段のカム溝傾斜角度θvを、ドラム溝４２のうち次変速段のドラム溝傾斜角度θdより大きく設定する。
このように、次変速段のカム溝傾斜角度θv＞ドラム溝傾斜角度θdの関係に設定することで、次変速段のスリーブドグ３２の締結ストロークがドグ歯締結開始ポイントに到達した後、ブラケットピン４６により変速用ドラム４１の回転を促進することができる。

以上、本発明のシームレスシフト式変速機を実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、変速パターンとして、1-2アップシフトの例による変速作用を示した。しかし、変速パターンとしては、1-2アップシフト以外のアップシフトの例であっても良い。さらに、ダウンシフトの場合も差回転を軸方向力に変換することで現変速段の締結ドグ歯を解放するものであるため、様々なダウンシフトパターン例であっても良い。

実施例１では、アクチュエータとして、変速用ドラム４１の回転角度位置に応じてスリーブドグ３２の全てを変速段毎にストロークさせる１つのカム作動用モータ６とする例を示した。しかし、アクチュエータとしては、各スリーブドグをそれぞれ別のモータで動かす例であっても良いし、複数のスリーブドグを、例えば、アップシフトパターンとダウンシフトパターンに分け、変速パターン毎に別のモータで動かす例であっても良い。

実施例１では、本発明のシームレスシフト式変速機として、前進３速の変速段を有する変速機の例を示した。しかし、前進変速段や後退段の変速段数は、実施例１に限られるものではなく、例えば、前進４速段以上の変速段有する変速機の例としても勿論良い。

実施例１では、本発明のシームレスシフト式変速機をエンジン車に適用する例を示した。しかし、本発明のシームレスシフト式変速機は、ハイブリッド車や電気自動車等の他の車両に対しても適用することができる。

Ａ シームレスシフト式変速機
Ｅ エンジン
１ 変速機ケース
２ 変速ギヤトレーン
１１in，１１out １速ギヤ対
１２in，１２out ２速ギヤ対
１３in，１３out ３速ギヤ対
３ ドグクラッチ機構
３１ ギヤドグ
３２ スリーブドグ
３３ ギヤドグ歯
３４ スリーブドグ歯
４ 変速操作機構
４１ 変速用ドラム
４２ ドラム溝
４５ シフトフォーク
４６ ブラケットピン
５ ドグ歯抜きカム機構
５１ カム溝
５２ スリーブピン
５３ ハブ
６ カム作動用モータ（変速アクチュエータ）
７ 変速制御デバイス
７１ 変速機コントローラ（変速制御手段）
８ 入力軸（可動ギヤ軸）
９ 出力軸

Claims (3)

1. 入力軸と出力軸に設けられ、互いに噛み合う複数の変速ギヤ対と、
   前記変速ギヤ対のうち可動ギヤに設けられ、ギヤドグ歯を有するギヤドグと、前記ギヤドグのギヤドグ歯と噛み合うスリーブドグ歯を有するスリーブドグと、の組み合わせによるドグクラッチ機構と、
   前記スリーブドグに連結され、現変速段から次変速段への変速要求があると、次変速段のスリーブドグに締結ストロークを与える変速操作機構と、
   前記スリーブドグと可動ギヤ軸との間に設けられ、次変速段のドグ歯締結により現変速段のスリーブドグとギヤドグの間で発生する差回転を、軸方向力に変換することで現変速段の締結ドグ歯を解放するドグ歯抜きカム機構と、を備え、
   前記変速操作機構に有する変速アクチュエータに対して制御指令を出力する変速制御手段を設け、
   前記変速制御手段は、変速中、次変速段のスリーブドグの締結ストロークがドグ歯締結開始ポイントに到達すると、前記変速アクチュエータに対する出力をオフにする
   ことを特徴とするシームレスシフト式変速機。
2. 請求項１に記載されたシームレスシフト式変速機において、
   前記変速操作機構に、変速用ドラムに形成されるドラム溝と、前記スリーブドグに嵌合するシフトフォークに連結され、前記ドラム溝の位置に配置されるブラケットピンと、の組み合わせによる変速用カム機構を設け、
   前記変速用カム機構は、前記変速アクチュエータに対して出力オフになると、次変速段のドラム溝とブラケットピンで前記変速用ドラムを回転させ、現変速段のドラム溝とブラケットピンで現変速段のスリーブドグを解放させる設定とする
   ことを特徴とするシームレスシフト式変速機。
3. 請求項２に記載されたシームレスシフト式変速機において、
   前記ドグ歯抜きカム機構は、カム溝と、前記カム溝の溝内部に向かって突出配置されたスリーブピンと、を有し、
   前記カム溝のうち次変速段のカム溝傾斜角度を、前記ドラム溝のうち次変速段のドラム溝傾斜角度より大きく設定する
   ことを特徴とするシームレスシフト式変速機。