以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用された車両用変速機10の全体構造を説明するための骨子図である。車両用変速機10は、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路の一部を構成している。エンジン12から出力された動力は、車両用変速機10などを経由して駆動輪14に伝達される。なお、動力は、特に区別しない場合にはトルクや力も同意である。
エンジン12は、車両走行用の駆動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。
車両用変速機10は、エンジン12の回転を所定の変速比γで減速又は増速して、複数のギヤ段(例えば5段)を成立させる平行2軸式の有段変速機である。車両用変速機10は、エンジン12の動力が入力される入力軸16と、入力軸16に対して平行に配置されている出力軸18と、を備えている。出力軸18は、駆動輪14に動力伝達可能に連結されている。
車両用変速機10は、入力軸16の軸方向で、エンジン12から駆動輪14側に向かって順番に、1速ギヤ対20、4速ギヤ対22、3速ギヤ対24、2速ギヤ対26、および5速ギヤ対28を、備えている。なお、入力軸16および出力軸18は互いに平行に配置されていることから、入力軸16の軸方向は出力軸18の軸方向と実質的に同じである。
1速ギヤ対20は、1速ドライブギヤ20aと、その1速ドライブギヤ20aと噛み合う1速ドリブンギヤ20bと、から構成されている。1速ドライブギヤ20aは、入力軸16に相対回転不能に固定されている。1速ドリブンギヤ20bは、出力軸18に相対回転可能に設けられている。上記のように1速ギヤ対20が構成されることで、入力軸16が回転すると、その回転が1速ドライブギヤ20aを介して1速ドリブンギヤ20bに伝達される。
4速ギヤ対22は、4速ドライブギヤ22aと、その4速ドライブギヤ22aと噛み合う4速ドリブンギヤ22bと、から構成されている。4速ドライブギヤ22aは、入力軸16に相対回転不能に固定されている。4速ドリブンギヤ22bは、出力軸18に相対回転可能に設けられている。上記のように4速ギヤ対22が構成されることで、入力軸16が回転すると、その回転が4速ドライブギヤ22aを介して4速ドリブンギヤ22bに伝達される。
3速ギヤ対24は、3速ドライブギヤ24aと、その3速ドライブギヤ24aと噛み合う3速ドリブンギヤ24bと、から構成されている。3速ドライブギヤ24aは、入力軸16に相対回転不能に固定されている。3速ドリブンギヤ24bは、出力軸18に相対回転可能に設けられている。上記のように3速ギヤ対24が構成されることで、入力軸16が回転すると、その回転が3速ドライブギヤ24aを介して3速ドリブンギヤ24bに伝達される。
2速ギヤ対26は、2速ドライブギヤ26aと、その2速ドライブギヤ26aと噛み合う2速ドリブンギヤ26bと、から構成されている。2速ドライブギヤ26aは、入力軸16に相対回転不能に固定されている。2速ドリブンギヤ26bは、出力軸18に相対回転可能に設けられている。上記のように2速ギヤ対26が構成されることで、入力軸16が回転すると、その回転が2速ドライブギヤ26aを介して2速ドリブンギヤ26bに伝達される。
5速ギヤ対28は、5速ドライブギヤ28aと、その5速ドリブンギヤ28bと噛み合う5速ドリブンギヤ28bと、から構成されている。5速ドライブギヤ28aは、入力軸16に相対回転不能に固定されている。5速ドリブンギヤ28bは、出力軸18に相対回転可能に設けられている。上記のように5速ギヤ対28が構成されることで、入力軸16が回転すると、その回転が5速ドライブギヤ28aを介して5速ドリブンギヤ28bに伝達される。
また、出力軸18には、その出力軸18の軸方向で1速ドリブンギヤ20bと4速ドリブンギヤ22bとの間に、第1ドグクラッチ30が設けられている。第1ドグクラッチ30は、1速ドリブンギヤ20bに一体的に設けられている1速用駆動ドグ30aおよび4速ドリブンギヤ22bに一体的に設けられている4速用駆動ドグ30bと、出力軸18に対して相対回転不能、且つ、出力軸18に対して軸方向への相対移動可能に設けられている1−4速用被駆動ドグ30c(以下、被駆動ドグ30c)と、を含んで構成され、1速用駆動ドグ30aおよび4速用駆動ドグ30bと被駆動ドグ30cとの噛合状態が切り替えられることにより断接されるようになっている。なお、第1ドグクラッチ30が本発明のドグクラッチに対応し、1速用駆動ドグ30aおよび4速用駆動ドグ30bが本発明の駆動ドグに対応し、1−4速用被駆動ドグ30cが本発明の被駆動ドグに対応している。
第1ドグクラッチ30は、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路上に設けられ、1速ドリブンギヤ20bと出力軸18との間、または、4速ドリブンギヤ22bと出力軸18との間を、断接可能に設けられている。例えば、被駆動ドグ30cが、出力軸18に対して1速ドリブンギヤ20bに向かって相対移動させられると、1速用駆動ドグ30aと被駆動ドグ30cとが噛み合うことで、1速ギヤ段1stが成立させられる。このとき、1速ドリブンギヤ20bが、第1ドグクラッチ30を介して出力軸18に接続され、入力軸16と出力軸18とが、1速ギヤ対20を介して動力伝達可能に接続される。また、被駆動ドグ30cが、出力軸18に対して4速ドリブンギヤ22bに向かって相対移動させられると、4速用駆動ドグ30bと被駆動ドグ30cとが噛み合うことで、4速ギヤ段4thが成立させられる。このとき、4速ドリブンギヤ22bが、第1ドグクラッチ30を介して出力軸18に接続され、入力軸16と出力軸18とが、4速ギヤ対22を介して動力伝達可能に接続される。なお、図1に示す第1ドグクラッチ30は、被駆動ドグ30cが、1速用駆動ドグ30aおよび4速用駆動ドグ30bの何れにも噛み合わない動力伝達遮断状態(ニュートラル状態)を示している。
また、出力軸18には、その出力軸18の軸方向で3速ドリブンギヤ24bと隣り合う位置に、第2ドグクラッチ32が設けられている。第2ドグクラッチ32は、3速ドリブンギヤ24bに一体的に設けられている3速用駆動ドグ32aと、出力軸18に対して相対回転不能、且つ、出力軸18に対して軸方向への相対移動可能に設けられている3速用被駆動ドグ32b(以下、被駆動ドグ32b)と、を含んで構成され、3速用駆動ドグ32aと3速用被駆動ドグ32bとの噛合状態が切り替えられることにより断接されるようになっている。なお、第2ドグクラッチ32が本発明のドグクラッチに対応し、3速用駆動ドグ32aが本発明の駆動ドグに対応し、3速用被駆動ドグ32bが本発明の被駆動ドグに対応している。
第2ドグクラッチ32は、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路上に設けられ、3速ドリブンギヤ24bと出力軸18との間を断接可能に設けられている。例えば、被駆動ドグ32bが、出力軸18に対して3速ドリブンギヤ24bに向かって相対移動させられると、3速用駆動ドグ32aと被駆動ドグ32bとが噛み合うことで、3速ギヤ段3rdが成立させられる。このとき、3速ドリブンギヤ24bが第2ドグクラッチ32を介して出力軸18に接続され、入力軸16と出力軸18とが、3速ギヤ対24を介して動力伝達可能に接続される。なお、図1に示す第2ドグクラッチ32は、3速用駆動ドグ32aと被駆動ドグ32bとが噛み合わない動力伝達遮断状態(ニュートラル状態)を示している。
また、出力軸18には、その出力軸18の軸方向で2速ドリブンギヤ26bと5速ドリブンギヤ28bとの間に、第3ドグクラッチ34が設けられている。第3ドグクラッチ34は、2速ドリブンギヤ26bに一体的に設けられている2速用駆動ドグ34aおよび5速ドリブンギヤ28bに一体的に設けられている5速用駆動ドグ34bと、出力軸18に対して相対回転不能、且つ、出力軸18に対して軸方向への相対移動可能に設けられている2−5速用被駆動ドグ34c(以下、被駆動ドグ34c)と、を含んで構成され、2速用駆動ドグ34aおよび5速用駆動ドグ34bと被駆動ドグ34cとの噛合状態が切り替えられることにより断接されるようになっている。なお、第3ドグクラッチ34が本発明のドグクラッチに対応し、2速用駆動ドグ34aおよび5速用駆動ドグ34bが本発明の駆動ドグに対応し、2−5速用被駆動ドグ34cが本発明の被駆動ドグに対応している。
第3ドグクラッチ34は、エンジン12と駆動輪14との間の動力伝達経路上に設けられ、2速ドリブンギヤ26bと出力軸18との間、または、5速ドリブンギヤ28bと出力軸18との間を、断接可能に設けられている。例えば、被駆動ドグ34cが、出力軸18に対して2速ドリブンギヤ26bに向かって相対移動させられると、2速用駆動ドグ34aと被駆動ドグ34cとが噛み合うことで、2速ギヤ段2ndが成立させられる。このとき、2速ドリブンギヤ26bが、第3ドグクラッチ34を介して出力軸18に接続され、入力軸16と出力軸18とが、2速ギヤ対26を介して動力伝達可能に接続される。また、被駆動ドグ34cが、出力軸18に対して5速ドリブンギヤ28bに向かって相対移動させられると、5速用駆動ドグ34bと被駆動ドグ34cとが噛み合うことで、5速ギヤ段5thが成立させられる。このとき、5速ドリブンギヤ28bが、第3ドグクラッチ34を介して出力軸18に接続され、入力軸16と出力軸18とが、5速ギヤ対28を介して動力伝達可能に接続される。なお、図1に示す第3ドグクラッチ34は、被駆動ドグ34cが、2速用駆動ドグ34aおよび5速用駆動ドグ34bの何れにも噛み合わない動力伝達遮断状態(ニュートラル状態)を示している。
第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34は、何れもドグの断接過渡期(すなわち変速過渡期)においてトルク切れの生じないシームレス型のクラッチから構成されている。なお、シームレス型のクラッチについては公知の技術であるため、その説明を省略する。
第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34の各被駆動ドグ30c、32b、34cの外周部には、それぞれ環状の凹溝36a〜36cが形成されている。これら各凹溝36a〜36cには、それぞれシフトフォーク38a〜38cが嵌合している。さらに、各シフトフォーク38a〜38cは、それぞれバレル40に形成されているシフト溝42a〜42cに係合している。上記のように構成されることで、バレル40が回転すると、各シフトフォーク38a〜38cが、各シフト溝42a〜42cの形状に沿って出力軸18の軸方向に移動させられる。これに連動して、各シフトフォーク38a〜38cと嵌合する各被駆動ドグ30c、32b、34cが、出力軸18の軸方向に移動させられる。結果として、各被駆動ドグ30c、32b、34cが出力軸18の軸方向に移動させられることで、車両用変速機10の変速が実行される。
ここで、図1では正確に記載されていないが、バレル40が一方向に回転すると、1速ギヤ段1stから5速ギヤ段5thに向かって順次アップ変速させられ、バレル40が他方向に回転すると、5速ギヤ段5thから1速ギヤ段1stに向かって順次ダウン変速させられるように、各シフト溝42a〜42cの溝形状が形成されている。なお、バレル40は、電動モータ44によって回転駆動させられる。
車両用変速機10の変速が判断されると、変速先のギヤ段に対応する駆動ドグと被駆動ドグとの間の相対的な回転角である相対回転位置θdogに基づいて、駆動ドグと被駆動ドグとの衝突が生じないタイミングで、互いのドグが噛み合わされる。駆動ドグの回転角θdog1は、入力軸16に設けられている駆動側回転角センサ46(以下、駆動側センサ46)によって検出され、被駆動ドグの回転角θdog2は、出力軸18に設けられている被駆動側回転角センサ48(以下、被駆動側センサ48)によって検出される。なお、駆動ドグの回転角θdog1については、ギヤ対のギヤ比が考慮される。これら駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1および被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2から、駆動ドグと被駆動ドグとの相対回転位置θdogが算出される。
ところで、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1および被駆動側センサ48によって検出さる被駆動ドグの回転角θdog2に基づいて、駆動ドグと被駆動ドグとの相対回転位置θdogが算出されるが、車両用変速機10に伝達されるトルクによって入力軸16および出力軸18が捩られる。この入力軸16および出力軸18の捩れによって、各センサ46、48によって検出される駆動ドグおよび被駆動ドグの回転角θdog1,θdog2と、実際の駆動ドグおよび被駆動ドグとの回転角θdog1,θdog2とにずれが生じる。このずれに起因して、ドグクラッチの断接過渡期、すなわち車両用変速機10の変速過渡期において、駆動ドグと被駆動ドグとが衝突してショックや異音が発生する虞があった。この問題を解消するため、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1および被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2に対して、後述する補正を施すことにより、各センサ46、48によって検出される回転角θdog1,θdog2と実際のドグの回転角θdog1,θdog2との間のずれをなくす。
図2は、車両用変速機10の各種制御を実行する電子制御装置50の入出力系および電子制御装置50の制御機能を説明するための機能ブロック線図である。電子制御装置50は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェイス等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、車両用変速機10の変速制御を実行する。
電子制御装置50には、例えば駆動側センサ46によって検出される入力軸16の回転角θiおよび入力軸回転速度Niを表す信号、被駆動側センサ48によって検出される出力軸18の回転角θoおよび出力軸回転速度Noを表す信号、エンジン回転センサ52によって検出されるクランク軸の回転角θeおよびエンジン回転速度Neを表す信号、アクセル開度センサ54によって検出されるアクセルペダルの操作量であるアクセル開度θaccを表す信号、スロットル弁開度センサ56によって検出されるスロットル弁開度θthを表す信号、回転角センサ58によって検出されるバレル40の回転角θbrlを表す信号などが入力される。なお、被駆動側センサ48によって検出される出力軸18の回転角θoは、被駆動ドグの回転角θdog2と同値となる。また、駆動側センサ46によって検出される入力軸16の回転角θiに、各ギヤ段に対応する各ギヤ対のギヤ比が乗算されることで、駆動ドグの回転角θdog1が算出される。
電子制御装置50からは、バレル40の回転角θbrlを制御する電動モータ44を制御するための駆動信号Smなどが出力される。
電子制御装置50は、車両用変速機10の変速制御を実行する変速制御部70を機能的に備えている。変速制御部70は、例えばアクセル開度θaccおよび車速Vに基づいて所定のギヤ段への変速を判断すると、車両用変速機10をその所定のギヤ段に変速させるため、バレル40を所定のギヤ段に対応する回転角θbrlまで回転させる。なお、各ギヤ段毎のバレル40の回転角θbrlは、例えば車両出荷時において学習され、記憶部74に記憶されている。
変速制御部70は、所定のギヤ段への変速過渡期において、駆動側センサ46によって検出される入力軸16の回転角θiに基づいて所定のギヤ段を成立させるドグクラッチの駆動ドグの回転角θdog1を随時検出(算出)するとともに、被駆動側センサ48によって検出される出力軸18の回転角θoに基づいて所定のギヤ段を成立させるドグクラッチの被駆動ドグの回転角θdog2を随時検出する。また、変速制御部70は、変速過渡期において随時検出される駆動ドグの回転角θdog1および被駆動ドグの回転角θdog2から相対回転位置θdogを随時算出し、算出された相対回転位置θdogに基づいて、駆動ドグと被駆動ドグとが正常に噛み合うタイミングを判定する。具体的には、駆動ドグと被駆動ドグとが正常に噛み合う相対回転位置θdogの範囲が予め学習されており、相対回転位置θdogがその範囲内になると、駆動ドグと被駆動ドグとが噛み合うタイミングと判定される。変速制御部70は、相対回転位置θdogが前記範囲内に入ると駆動ドグと被駆動ドグとが正常に噛み合うタイミングと判断し、駆動ドグと被駆動ドグとが噛み合う方向にバレル40を回転させて駆動ドグと被駆動ドグとを噛み合わせる。駆動ドグと被駆動ドグとが互いに噛み合う相対回転位置θdogの範囲は、例えば車両出荷時において学習される。
ここで、車両用変速機10にトルクが伝達された状態では、入力軸16に捩れが生じるため、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1と実際の駆動ドグの回転角θdog1r(区別のため、実際の駆動ドグの回転角の符号をθdog1rとする)との間にずれが生じる。また、第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34は、変速過渡期においてトルク切れが発生しないシームレス型のクラッチであることから、変速過渡期においてもトルクが負荷されており、このトルクによる影響を受けることとなる。
センサ検出値補正部72は、車両用変速機10に伝達されるトルクに応じて、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1を補正することで、実際の駆動ドグの回転角θdog1rとのずれを抑制する。
車両用変速機10において、駆動ドグの回転角θdog1を検出するための駆動側センサ46が、各ギヤ段毎のトルク伝達経路上においてドグクラッチ(第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34)よりも上流側(すなわちエンジン12側)に設けられている。このような位置に駆動側センサ46が設けられている場合、エンジン12側から車両用変速機10にトルクが伝達されると、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1が、実際の駆動ドグの回転角θdog1rに比べて大きな値になる。
上記を考慮して、駆動側センサ46が、車両用変速機10の各ギヤ段毎の動力伝達経路上において各ドグクラッチよりも上流側に設けられている場合、センサ検出値補正部72は、車両用変速機10の動力伝達経路に伝達されるトルクが大きいほど、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1を減少側に大きく補正する。
ここで、車両用変速機10に伝達されるトルクは、エンジン12から車両用変速機10に入力される入力トルクであるエンジントルクTeに該当する。エンジントルクTeが大きくなると、その分だけ動力伝達経路を構成する入力軸16の捩れも大きくなる。このエンジントルクTeに比例して大きくなる入力軸16の捩れを相殺するように、エンジントルクTeが大きくなるほど回転角の補正量も大きくなる。なお、エンジントルクTeは、アクセル開度θaccおよびエンジン回転速度Ne等に基づいて随時算出される。
図3は、車両用変速機10が3速ギヤ段3rdに変速された状態で走行中における、車両用変速機10のトルク(実質的にはエンジントルクTe)の伝達状態を示している。図3では、図1で示したバレル40等が省略されている。また、エンジン12および駆動輪14等についても省略されている。図3において、破線で示す矢印が、3速ギヤ段3rdに変速されたときにトルクが伝達されるトルク伝達経路を示している。図3に示すように、3速用駆動ドグ32aと3速用被駆動ドグ32bとが噛み合うことで3速ギヤ段3rdが成立させられ、3速ギヤ対24および第2ドグクラッチ32を経由してトルクが下流側(駆動輪14側)に伝達されている。
3速用駆動ドグ32aの回転角θdog1は、駆動側センサ46によって検出されるが、駆動側センサ46が破線で示すトルク伝達経路上で3速用駆動ドグ32aよりも上流側(エンジン12側)に設けられているため、駆動側センサ46と3速用駆動ドグ32aとの間の動力伝達経路を構成する入力軸16がトルクによって捩れられる。すなわち、図3において入力軸16の破線で囲まれた部位(センサ影響部位)が、トルクによる捩れの影響を受けることとなり、このトルクによる入力軸16の捩れ分だけ、駆動側センサ46によって検出される3速用駆動ドグ32aの回転角θdog1が、実際の3速用駆動ドグ32aの回転角θdog1rよりも大きな値になる。この捩れによる影響をなくすため、センサ検出値補正部72は、駆動側センサ46によって検出される3速用駆動ドグ32aの回転角θdog1を減少側に補正する。
一方、3速用被駆動ドグ32bの回転角θdog2は、被駆動側センサ48によって検出されるが、被駆動側センサ48は、破線で示すトルク伝達経路から外れた位置に設けられている。従って、被駆動側センサ48と3速用被駆動ドグ32bとの間を繋ぐ出力軸18には捩りが生じない、すなわち被駆動側センサ48と3速用被駆動ドグ32bとの間で出力軸18の捩りによる影響を受けないため、被駆動側センサ48によって検出される3速用被駆動ドグ32bの回転角θdog2については補正されない。
図3は、車両用変速機10が3速ギヤ段3rdに変速された場合を一態様として示すものであるが、他のギヤ段においても同様に補正される。ここで、車両用変速機10に伝達されるトルクの大きさが同じであっても、変速されたギヤ段によって入力軸16の捩れ量は異なる。具体的には、駆動側センサ46から入力軸16の軸方向で離れた位置にギヤ対が設けられているギヤ段ほど、入力軸16の捩れが大きくなる。図4は、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1に対する各ギヤ段毎の回転角の補正量(補正角度)の関係を示す図である。なお、図4は、車両用変速機10に伝達されるトルクの大きさが同じ値である。図4に示すように、駆動側センサ46から入力軸16の軸方向で離れる側にギヤ対が設けられているギヤ段ほど、減少側への回転角の補正量が大きくなっている。上述したように、入力軸16の軸方向で駆動側センサ46から離れた位置にあるギヤ対ほど、入力軸16のトルクによる捩れが大きくなるためである。
これらを考慮して、各ギヤ段毎のトルクによる補正量マップが、予め作成されて記憶部74に記憶される。図5は、各ギヤ段毎のトルクによる回転角の補正量(補正角度)を算出するときに使用される補正量マップの一例である。図5において、縦の列がギヤ段に対応し、横の列が車両用変速機10に入力されるトルクに対応している。図5に示すように、各ギヤ段毎に、車両用変速機10に入力されるトルクに応じた回転角の補正量(補正角度)が補正量マップとして記憶されている。この補正量マップは、予め実験によって検出された捩れ量に基づいて作成されたり、車両用変速機10の構造(形状)および材質等から解析的に求められた捩れ量に基づいて作成される。
センサ検出値補正部72は、この補正量マップに現在のギヤ段および車両用変速機10に入力されるトルク(エンジントルクTe)を適用することで回転角の補正量を算出し、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1を算出された補正量だけ減少側に補正する。このように、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1が補正されることで、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1と実際の駆動ドグの回転角θdog1rとのずれが抑制される。なお、図5では、100Nm毎に補正量が設定されているが、トルクの幅は適宜される。また、実際のトルクに対して補正量マップを適用する場合には、補間法等が使用されることで補正量マップに基づいて補正量が近似的に算出される。
また、上記は車両用変速機10が所定のギヤ段に変速された場合について説明するものであったが、車両用変速機10の変速過渡期において、変速先のギヤ段の駆動ドグと被駆動ドグとの相対回転位置θdogを正確に把握する必要がある。特に、第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34は、変速過渡期においてもトルク切れが生じないシームレス側のクラッチであるため、トルク伝達による回転軸(入力軸16、出力軸18)の捩れが生じるため、変速過渡期においても駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1と実際の駆動ドグの回転角θdog1rとの間にずれが生じる。センサ検出値補正部72は、車両用変速機10の変速過渡期において、駆動側センサ46によって検出される、変速先のギヤ段に対応するギヤ対を構成する駆動ドグの回転角θdog1を、車両用変速機10に伝達されるトルクの大きさに応じて適宜補正する。
図6は、車両用変速機10が3速ギヤ段3rdから4速ギヤ段4thにアップ変速されるときのトルクの影響を示している。3速ギヤ段3rdから4速ギヤ段4thに変速される場合には、変速過渡期において、4速用駆動ドグ30bと1−4速用被駆動ドグ30c(以下、被駆動ドグ30c)との間の相対回転位置θdogを正確に把握する必要がある。なお、4速用駆動ドグ30bの回転角θdog1は駆動側センサ46によって検出され、被駆動ドグ30cの回転角θdog2は被駆動側センサ48によって検出される。ここで、4速ギヤ段4thに変速される直前は3速ギヤ段3rdが成立しており、3速ギヤ対24側にトルクが伝達されている。このとき、駆動側センサ46と4速用駆動ドグ30bとの間でトルクが伝達されるトルク伝達経路において破線で囲まれた部位(センサ影響部位)、すなわち入力軸16の破線で囲まれた部位においてトルクによる捩りが生じる。センサ検出値補正部72は、破線で囲まれた部位(センサ影響部位)での入力軸16の捩れを考慮し、図5の補正量マップにおいて4速ギヤ段4thに対応するトルクと回転角の補正量との関係に基づいて、駆動側センサ46によって検出される4速用駆動ドグ30bの回転角θdog1を補正する。一方、被駆動側センサ48と被駆動ドグ30cとの間を繋ぐ出力軸18にはトルクが伝達されず、被駆動側センサ48と被駆動ドグ30cとの間で捩れによる影響は生じないため、被駆動側センサ48によって検出された被駆動ドグ30cの回転角θdog2については補正されない。
図7は、車両用変速機10が3速ギヤ段3rdから2速ギヤ段2ndにダウン変速されるときのトルクの影響を示している。3速ギヤ段3rdから2速ギヤ段2ndに変速される場合には、2速用駆動ドグ34aと2−5速用被駆動ドグ34c(以下、被駆動ドグ34c)との間の相対回転位置θdogを正確に把握する必要がある。なお、2速用駆動ドグ34aの回転角θdog1は駆動側センサ46によって検出され、被駆動ドグ34cの回転角θdog2は被駆動側センサ48によって検出される。ここで、2速ギヤ段2ndに変速される直前は3速ギヤ段3rdが成立しており、3速ギヤ対24にトルクが伝達されている。このとき、駆動側センサ46と2速用駆動ドグ34aとの間を繋ぐ入力軸16のうちトルクが伝達される破線で囲まれた部位(センサ影響部位)においてトルクによる捩りが生じる。センサ検出値補正部72は、破線で囲まれた部位での入力軸16の捩れを考慮し、図5の補正量マップにおいて3速ギヤ段3rdに対応するトルクと回転角の補正量との関係に基づいて、駆動側センサ46によって検出される2速用駆動ドグ34aの回転角θdog1を補正する。
また、図7に示すように、車両用変速機10の3速ギヤ段3rdが成立したときにトルクが伝達される破線で示すトルク伝達経路において、2速ギヤ段2ndを成立させるための第3ドグクラッチ34が、3速ギヤ段3rdを成立させるための第2ドグクラッチ32よりも下流側(駆動輪14側)に設けられている。また、出力軸18上において、2速ギヤ段2ndを成立させるための2速ギヤ対26(2速ドリブンギヤ26b)が、3速ギヤ段3rdを成立させるための3速ギヤ対24(3速ドリブンギヤ24b)よりも下流側(駆動輪14側)に設けられている。このとき、被駆動側センサ48と変速先である2速ギヤ段2ndを成立させるための第3ドグクラッチ34(被駆動ドグ34c)とを繋ぐ出力軸18において、破線で囲まれた部位(センサ影響部位)で出力軸18が捩られる。従って、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグ34cの回転角θdog2が、実際の被駆動ドグ34cの回転角θdogr2に比べて大きくなる。センサ検出値補正部72は、出力軸18の破線で囲まれた部位(センサ影響部位)の捩れを考慮し、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグ34cの回転角θdog2を減少側に補正する。このように、車両用変速機10の変速過渡期においては、車両用変速機10の変速パターンに応じて、被駆動側センサ48によって検出される変速先の被駆動ドグの回転角θdog2についても適宜補正される。なお、変速過渡期の回転角の補正量は、変速パターン毎のトルクに対する補正量の変速時補正量マップが予め作成され、この変速時補正量マップに車両用変速機10に入力されるトルク(エンジントルクTe)が適用されることで求められる。前記変速時補正量マップは、予め実験的又は設計的に求められ、記憶部74に記憶されている。
図8は、電子制御装置50の制御作動の要部を説明するためのフローチャートであり、走行中に車両用変速機10に入力されるトルクに応じて、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1と実際の駆動ドグの回転角θdog1rとのずれ、および、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2と実際の被駆動ドグの回転角θdog2rとのずれを抑制するための制御作動を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、車両走行中において繰り返し実行される。
まず、変速制御部70に制御機能に対応するステップST1(以下、ステップを省略する)において、車両用変速機10が変速中であるかが判定される。ST1が否定される場合、駆動側センサ46によって検出される、現在のギヤ段の駆動ドグの回転角θdog1が、車両用変速機10に入力されるトルク(エンジントルクTe)に応じて減少側に補正される。ST1が肯定される場合、駆動側センサ46によって検出される、変速先のギヤ段の駆動ドグの回転角θdog1が、車両用変速機10に入力されるトルク(エンジントルクTe)に応じて減少側に補正される。さらに、変速パターンに応じて、被駆動側センサ48によって検出される、変速先のギヤ段の被駆動ドグの回転角θdog2が、車両用変速機10に伝達されるトルクに応じて減少側に補正される。そして、補正された駆動ドグ、被駆動ドグの回転角θdog1、θdog2に基づいて、変速制御が実行される。
上述のように、本実施例によれば、駆動側センサ46が、動力伝達経路上において各ドグクラッチ30〜34よりも上流側(エンジン12側)に設けられている場合、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1が、車両用変速機10に入力されるトルクが大きいほど、実際の駆動ドグの回転角θdog1rよりも大きい値になる。この場合には、トルクが大きいほど、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1が減少側に大きく補正されることで、駆動側センサ46によって検出される回転角θdog1と実際の駆動ドグの回転角θdog1rとのずれを抑制することができる。これより、駆動ドグの回転角θdog1の検出精度が向上するため、例えばドグクラッチの断接過渡期における駆動ドグと被駆動ドグとの衝突を抑制することができる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図9は、本発明の他の実施例に対応する車両用変速機100の構造を説明するための骨子図である。本実施例の車両用変速機100を前述した実施例の車両用変速機10と比較すると、入力軸16に設けられる駆動側回転角センサ46(駆動側センサ46)が、入力軸16の軸方向でエンジン12に対して反対側に設けられている。また、出力軸18に設けられている被駆動側回転角センサ48(被駆動側センサ48)が、出力軸18の軸方向で駆動輪14側に設けられている。なお、駆動側センサ46および被駆動側センサ48の配置以外の構造は、前述した車両用変速機10の構造と同じであるため、その説明を省略する。
上述した位置に駆動側センサ46が設けられている場合、所定のギヤ段に変速された状態で走行中、トルクが伝達されるトルク伝達経路上には駆動側センサ46が配置されない。一方、所定のギヤ段に変速された状態で走行中、トルクが伝達されるトルク伝達経路上に被駆動側センサ48が配置される。
図10は、車両用変速機100が所定のギヤ段として3速ギヤ段3rdに変速された状態で走行中におけるトルクの伝達状態を示している。図10に示されるように、3速用駆動ドグ32aと3速用被駆動ドグ32bとが噛み合うことで、3速ギヤ段3rdが成立させられている。このとき、車両用変速機100において、破線で示すトルク伝達経路を経由してトルクが駆動輪14側に伝達される。図10に示すように、駆動側センサ46と3速用駆動ドグ32aとの間を繋ぐ入力軸16にはトルクが伝達されない。従って、駆動側センサ46と3速用駆動ドグ32aとの間で入力軸16の捩れによる影響を受けない。このように、入力軸16の捩りによる影響を受けないため、駆動側センサ46によって検出される駆動ドグの回転角θdog1は補正されない。なお、3速ギヤ段3rd以外のギヤ段についても同様に、入力軸16の捩れの影響を受けないため補正されない。
一方、図10に示すように、被駆動側センサ48は、3速ギヤ段3rdに変速された状態において、破線で示すトルクが伝達されているトルク伝達経路上において第2ドグクラッチ32よりも下流側(駆動輪14側)に設けられている。このとき、第2ドグクラッチ32の3速用被駆動ドグ32bと被駆動側センサ48との動力伝達経路を構成する出力軸18にトルクが伝達されており、このトルクによって出力軸18が捩れられる。この出力軸18の捩れの影響を受けることで、被駆動側センサ48によって検出される3速用被駆動ドグ32bの回転角θdog2が、実際の3速用被駆動ドグ32bの回転角θdog2rに対して小さくなる。
上記を考慮して、センサ検出値補正部72は、被駆動側センサ48が破線で示すトルク伝達経路上において第2ドグクラッチ32よりも下流側に設けられている場合、車両用変速機100に入力されるトルクが大きいほど、被駆動側センサ48によって検出される3速用被駆動ドグ32bの回転角θdog2を増加側に大きく補正する。
図10は、車両用変速機100が3速ギヤ段3rdに変速された状態を一例として示すものであるが、他のギヤ段についても同様に補正される。ここで、車両用変速機100に入力されるトルクの大きさが同じであっても、変速されたギヤ段によって出力軸18の捩れ量は異なる。具体的には、出力軸18の軸方向で被駆動側センサ48から離れた位置にギヤ対が設けられているギヤ段ほど、出力軸18の捩れが大きくなる。
図11は、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2に対する各ギヤ段毎の回転角の補正量の関係を示す図である。なお、図11は、車両用変速機100に入力されるトルクの大きさが同じ値である。図11に示すように、被駆動側センサ48から出力軸18の軸方向で離れる側にギヤ対が設けられているギヤ段ほど、増加側への補正量が大きくなっている。上述したように、出力軸18の軸方向で被駆動側センサ48から離れた位置にあるギヤ対ほど、出力軸18の捩れ量が大きくなるためである。これらを考慮して、各ギヤ段毎のトルクによる回転角の補正量マップが、予め実験的又は設計的に作成されて記憶される。センサ検出値補正部72は、この補正量マップに現在のギヤ段および車両用変速機100に入力されるトルク(エンジントルクTe)を適用することで回転角の補正量を算出し、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2に算出された補正量を加算することで回転角θdog2を増加側に補正する。このように、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2が補正されることで、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2と実際の被駆動ドグの回転角θdog2rとのずれが抑制される。
また、上記は車両用変速機100が所定のギヤ段に変速された場合について説明するものであったが、車両用変速機100の変速過渡期にも、変速先のギヤ段の駆動ドグと被駆動ドグとの相対回転位置θdogを正確に把握する必要がある。
図12は、車両用変速機100が3速ギヤ段3rdから4速ギヤ段にアップ変速されるときのトルクの影響を示している。3速ギヤ段3rdから4速ギヤ段4thに変速される場合には、変速過渡期において、変速先である4速用駆動ドグ30bと1−4速用被駆動ドグ30c(以下、被駆動ドグ30c)との間の相対回転位置θdogを正確に把握する必要がある。なお、4速用駆動ドグ30bの回転角θdog1は駆動側センサ46によって検出され、被駆動ドグ30cの回転角θdog2は被駆動側センサ48によって検出される。ここで、4速ギヤ段4thに変速される直前は3速ギヤ段3rdが成立しており、3速ギヤ対24側にトルクが伝達されている。このとき、被駆動側センサ48と被駆動ドグ30cとの間を繋ぐ出力軸18において、破線で囲まれた部位(センサ影響部位)でトルクによる捩れが生じる。この出力軸18の捩れを考慮して、センサ検出値補正部72は、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグ30cの回転角θdog2を増加側に補正する。
また、図12に示すように、車両用変速機100の入力軸16上において、変速先である4速ギヤ段4thを成立させるための4速ギヤ対22の4速ドライブギヤ22aが、3速ギヤ段3rdを成立させるための3速ギヤ対24の3速ドライブギヤ24aよりも、上流側(エンジン12側)に設けられている。このとき、駆動側センサ46と4速ドライブギヤ22aとの間を繋ぐ入力軸16において、破線で囲まれた部位(センサ影響部位)で入力軸16が捩られる。従って、駆動側センサ46によって検出される4速用駆動ドグ30bの回転角θdog1が、実際の4速用駆動ドグ30bの回転角θdog1rに比べて小さくなる。センサ検出値補正部72は、入力軸16の破線で囲まれた部位(センサ影響部位)の捩れを考慮し、駆動側センサ46によって検出される4速用駆動ドグ30bの回転角θdog2を増加側に補正する。
上記は、3速ギヤ段3rdから4速ギヤ段4thへのアップ変速を一例にして説明するものであったが、他のギヤ段へのアップ変速又はダウン変速についても同様に制御される。各変速パターン毎の変速過渡期の回転角の補正量は、変速パターン毎のトルクに対する回転角の補正量の変速時補正量マップが予め作成され、この変速時補正量マップに車両用変速機100に入力されるトルク(エンジントルクTe)を適用することで求められる。前記変速時補正量マップは、実験的または設計的に求められ、記憶部74に記憶されている。なお、車両用変速機10の走行中における電子制御装置50による制御作動については、前述した実施例と基本的には変わらないため、その説明を省略する。
上述のように、本実施例によれば、被駆動側センサ48が、動力伝達経路上において各ドグクラッチ30〜34よりも下流側(駆動輪14側)に設けられている場合、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2が、車両用変速機100に入力されるトルクが大きいほど、実際の被駆動ドグの回転角θdog2よりも小さい値になる。この場合には、トルクが大きいほど、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2が増加側に大きく補正されることで、被駆動側センサ48によって検出される被駆動ドグの回転角θdog2と実際の被駆動ドグの回転角θdog2とのずれを抑制することができる。これより、被駆動ドグの回転角θdog2の検出精度が向上するため、例えばドグクラッチの断接過渡期における駆動ドグと被駆動ドグとの衝突を抑制することができる。
前述した各実施例1、2では、ギヤ段毎又は変速パターン毎のトルクに対する回転角の補正量を求める補正量マップに、実際のギヤ段又は変速パターンおよびトルクを適用することで回転角の補正量を求めるものであった。本実施例では、各ギヤ段又は変速パターン毎に求められた、駆動ドグおよび被駆動ドグの回転角θdog1,θdog2を補正する計算式を用いて、各センサ46、48によって検出された回転角θdog1,θdog2を補正する。
図13は、トルクと所定のギヤ段における噛合状態での相対回転位置θdogの学習値との関係を示している。図13に示す2つの点は、トルクAが負荷されたときに各センサ46、48によって検出された回転角θdog1,θdog2に基づいて算出された相対回転位置a(学習値)、および、トルクBが負荷されたときに各センサ46、48によって検出された回転角θdog1,θdog2に基づいて算出された相対回転位置b(学習値)をそれぞれ示している。これらは、例えば車両出荷時において予め学習される値である。
図14は、前記学習された2つの点を用いて算出される計算式に基づいて所定のトルクCのときの相対回転位置cを求める方法を説明する図である。図14において、学習された2つの点を結ぶ直線が、計算式(y=αx+β)に対応している。この計算式において、αは(b−a)/(B−A)に対応し、βは(aB−bA)/(B−A)となる。この計算式にトルクCを適用することで、トルクCのときの相対回転位置cが算出される。また、この計算式に基づいて、図5に示したようなマップを作成し、そのマップに基づいて補正することもできる。
上述のように、相対回転位置θdogを求める計算式に基づいて、相対回転位置θdogを補正することでも、実際の相対回転位置θdogとのずれを抑制することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例において、車両用変速機10、100に入力されるトルク変化(すなわちエンジントルクTeの変化)が大きい場合には補正を停止し、トルク変化が安定した後に補正を再度実行するものであっても構わない。例えば、トルク変化が予め設定されている閾値D[Nm/s]以上の状態が所定時間t1続いた場合には、各センサ46、48によって検出される回転角θdog1,θdog2の補正を停止する。また、回転角θdog1,θdog2の補正の停止中に、トルク変化が予め設定されている閾値E[Nm/s]以下の状態が所定時間t2続いた場合、回転角θdog1,θdog2の補正を再度実施する。なお、閾値D、Eの値は同じであってもよく、所定時間t1、t2についても同じ値であっても構わない。また、所定時間t1、t2の判定は実施することなく、閾値D、Eのみに基づいて、回転角θdog1,θdog2の補正の停止および再実施を判断するものであっても構わない。
また、前述の実施例では、車両用変速機10では、駆動側センサ46が入力軸16の軸方向でエンジン12側に設けられるとともに、被駆動側センサ48が出力軸18の軸方向でエンジン12側に配置され、車両用変速機100では、駆動側センサ46が入力軸16の軸方向で駆動輪14側に設けられるとともに、被駆動側センサ48が出力軸18の軸方向で駆動輪14側に設けられるものであったが、本発明は必ずしもこの態様に限定されない。例えば、駆動側センサ46が入力軸16の軸方向でエンジン12側に設けられる一方、被駆動側センサ48が出力軸18の軸方向で駆動輪14側に設けられるものであっても構わない。もしくは、駆動側センサ46が入力軸16の軸方向で駆動輪14側に設けられる一方、被駆動側センサ48が出力軸18の軸方向でエンジン12側に設けられるものであっても構わない。
また、前述の実施例では、出力軸18上に第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34が設けられていたが、入力軸16上に第1ドグクラッチ30〜第3ドグクラッチ34が設けられるものであっても構わない。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。