JP4168568B2 - 車両の変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主変速機がエンジンから遮断可能な車両の変速装置に係り、特に、走行開始時の潤滑不良をなくする車両の変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単体でも走行可能なトラクタヘッドにトレーラを連結する形式の大型のトラックなどでは、トレーラに荷を満載している場合、トレーラが空の場合、トラクタヘッド単体の場合などで、総重量負荷が大きく異なるが、どの場合の運転でも良好なエンジン状態を保ちつつ快適運転を行うために、普通の荷台付きトラックよりも変速段数をかなり多くしてある。例えば、４段変速が可能な主変速機の前段・後段に、副変速機として比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタと比較的変速比の大きい２段変速のレンジとを挿入し、これらスプリッタ、主変速機、レンジの組み合わせにより、総合で１６段変速が可能な構成としたものがある。このように多段変速を採用することにより、広い速度範囲にわたり良好なエンジン状態が得られるギア段選択を可能にすると共に無理のない加減速を行うことができる。
【０００３】
ギア段の切替えは、コントローラ（コンピュータ）を介しアクチュエータで行われるが、そのチェンジ操作は、コンピュータ制御によるオートマチック操作と、マニュアルチェンジ操作とが可能である。チェンジレバーは、安定位置であるＤポジション（＝Ｈポジション）から瞬時的に前傾・後傾させることが可能に構成されており、マニュアルチェンジの場合、チェンジレバーをＨポジションから前傾させるとシフトアップ操作、後傾させるとシフトダウン操作が運転者の要求としてコンピュータに認識される。そして、コンピュータが現在のギア段をそれより高速（または低速）のギア段に切り替える。このシフトアップ操作（またはシフトダウン操作）を繰り返すことで現状のギア段より順次高い（または低い）ギア段に変速できる。オートマチックチェンジの場合、チェンジレバーは操作することなくＤポジションのままで、コンピュータがエンジン状態や車速を考慮して最適のギア段を選択し、実行する。
【０００４】
主変速機は、メインシャフトとカウンタシャフトとを備えたもので、カウンタシャフト上のカウンタギア及びメインシャフト上のメインギア、ドグギアは、主変速機の変速段選択によらず、スプリッタによって駆動されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、主変速機の前段にスプリッタ（副変速機）を設けたものでは、スプリッタにニュートラルポジションを設けて主変速機をエンジンの駆動力（回転）から遮断可能に構成することが可能である。エンジンがかかったままでの停車時などに、主変速機をエンジンから遮断することで、主変速機の回転音をなくすることができる。これにより、例えば、運転者がエンジンをアイドル運転にして仮眠をとる際に騒音を小さくすることができる。
【０００６】
しかしながら、主変速機が停止している時間が長くなると、主変速機内の潤滑油が欠乏し、その後、走行を開始したときに潤滑不良の問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、走行開始時の潤滑不良をなくする車両の変速装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、主変速機の前段に副変速機を挿入し、この副変速機にニュートラルポジションを設けて前記主変速機をエンジンから遮断可能に構成するとともに、前記副変速機がニュートラルでないポジションに入れられたときに、前記エンジンに基づく回転を前記主変速機に備えられたカウンタシャフトに伝達可能に構成した車両の変速装置において、前記主変速機は、前記カウンタシャフトの回転により主変速機各部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を設けるとともに、少なくともエンジンが始動される以前に、前記副変速機をニュートラルでないポジションに入れて前記主変速機の連結を確保する連結確保機能を設けたものである。
【０００９】
前記連結確保機能は、車両の主電源が投入されたとき、前記副変速機をニュートラルでないポジションに切り替えてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
本発明に係る変速装置は、主変速機の前段に副変速機を挿入し、この副変速機にニュートラルポジションを設けて前記主変速機をエンジンから遮断可能に構成した車両の変速装置であって、停車時またはアイドル運転時に主変速機遮断機能を備え、さらに、図１に示した連結確保機能を備える。本発明を適用するに好適な車種として、コンピュータを介しアクチュエータによるギア段の切替えを採用したデイーゼルエンジン車両を例にとる。また、この車両は、クラッチの断接についてもコンピュータを介しアクチュエータで行うオートクラッチ機構を備え、さらにそのオートクラッチ機構にクラッチペダルによるマニュアル断接系を挿入したものである。以下、要部を説明する。
【００１２】
変速装置を含むエンジン駆動系は、図２に示されるように、クラッチ（図示せず）を介してエンジンに結合された多段変速機構２０１、多段変速機構２０１のアクチュエータを構成する空圧シリンダ系２０２、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ２０３、多段変速機構２０１の出力軸の回転数を車速情報として検出するアウトプット回転センサ２０２、変速に関わる制御ロジックを実行するコンピュータ（多段Ｔ／Ｍコントロールユニット）２０５、アクセルペダルの踏み込み量からアクセル開度を検出するアクセルセンサ２０６、運転者の変速操作要求をコンピュータに伝えるチェンジレバー２０７、チェンジ操作のオートマチック／マニュアルを指定するＡ／Ｍ切換スイッチ、非常時等の特別な場合にギア段を強制的に設定する非常用変速スイッチ２０８、マニュアル断接系を操作するクラッチペダル２０９、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキセンサ２１０、現在選択されているギア段を数字で表示する集合計器コンソール内のギア表示部２１１などを備えている。２１２は、点火等のエンジンに関わる制御ロジックを実行するコンピュータ（エンジンコントロールユニット）である。チェンジレバー２０７は、後進（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）またはホールド（Ｈ）の安定ポジションと、シフトアップ操作要求（ＵＰ）、シフトダウン操作（ＤＯＷＮ）の瞬時的ポジションとを有し、レバー頂部にＡ／Ｍ切換スイッチを配置したものである。
【００１３】
多段変速機構及び空圧シリンダ系の詳細を図３に示す。
【００１４】
多段変速機構は、４段変速が可能な主変速機３０１の前段に比較的変速比の小さい２段変速のスプリッタ３０２を挿入し、主変速機３０１の後段に比較的変速比の大きい２段変速のレンジ３０３を挿入したものである。スプリッタ３０２は、高速（Ｈ）、低速（Ｌ）、ニュートラルの３ポジションを有し、クラッチ３０４内のドリブンプレートが取り出したインプットシャフト３０５の回転をカウンタシャフト３０６にＨまたはＬの変速比で伝達するかまたは遮断することができる。主変速機３０１は、１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄ、４ｔｈ、Ｒｅｖ、ニュートラルの６ポジションを有し、カウンタシャフト３０６またはインプットシャフト３０５の回転を前進４段の変速比または反転してメインシャフト３０７に取り込むかまたは遮断することができる。レンジ３０３は、遊星歯車機構の中心に位置するサンギア３０８をメインシャフト３０７に固定し、サンギア３０８の外側に位置するプラネタリギア３０９を同軸保持するキャリア３１０をアウトプットシャフト３１１に固定したもので、プラネタリギア３０９の外側に位置するリングギア３１１の結合相手を変えることでメインシャフト３０７の回転をアウトプットシャフト３１１にＨまたはＬの変速比で伝達することができる。
【００１５】
３１２はカウンタシャフトブレーキであり、３１３はカウンタシャフト回転センサである。これらは、メインシャフト３０７上のドグギア３１４の回転とスリーブ３１５の回転とを同期させるために使用される。即ち、メカニカルなシンクロ機構をなくした電子シンクロ制御において、アウトプット回転センサ２０４の出力から計算されたスリーブ３１５の回転数に対してカウンタシャフト回転センサ３１３の出力から計算されたドグギア３１４の回転数が高い時に、カウンタシャフトブレーキ３１２をオンにしてドグギア３１４の回転数を下げ、互いの回転数が一致した瞬間にスリーブ３１５を噛合させることができる。また、スリーブ３１５の回転数に対してドグギア３１４の回転数が低いときには、クラッチ３０４を一時的に接にすること（これをダブルクラッチという）でカウンタシャフト３０６にエンジン回転を伝達させ、同時にエンジン制御によりドグギア３１４の回転数を上げ、ドグギア３１４対スリーブ３１５の回転数が一致した瞬間にスリーブ３１５を噛合させることができる。
【００１６】
図示しないが多段変速機構にはカウンタシャフト３０６の回転を利用して各部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構が設けられている。
【００１７】
空圧シリンダ系は、３つの電磁バルブ３３１，３３２，３３３でストローク制御されるスプリッタ用シリンダ３３４と、３つの電磁バルブ３３５，３３６，３３７でストローク制御されるセレクト用シリンダ３３８と、２つの電磁バルブ３３９，３４０でストローク制御されるスリーブシフト用シリンダ３４１と、２つの電磁バルブ３４２，３４３でストローク制御されるレンジ用シリンダ３４４と、１つの電磁バルブ３４５でオンオフ制御されるカウンタシャフトブレーキ３１２とを有し、これらの電磁バルブを組み合わせ動作させて、多段変速機構の各部を切り替えるようになっている。３４６はエア源である。
【００１８】
多段変速機構の動作を説明する。
【００１９】
オートマチック操作の場合、コンピュータによりアクセル開度と車速（アウトプットシャフト回転数）とでシフトアップマップまたはシフトダウンマップ（図示せず）が参照され、最適なギア段に目標ギア段が設定されると、オートクラッチ機構によりクラッチが開放され、スプリッタ、主変速機、レンジがそれぞれ空圧シリンダ系によって位置制御されることにより、目標ギア段への切替えが行われ、オートクラッチ機構によりクラッチが接続される。マニュアルチェンジ操作の場合は、運転者のシフトアップ操作またはシフトダウン操作をコンピュータが認識して現在のギア段より高速または低速の目標ギア段が設定され、切替えが行われる。オートクラッチ制御、即ち、クラッチの断接及びそれに伴う多段変速機構及び空圧シリンダ系の動作は、オートマチック操作でもマニュアルチェンジ操作でも同じであり、以下に説明する。
【００２０】
図４は、主変速機３０１、スプリッタ３０２、レンジ３０３のそれぞれで行われる動作を時間的順序に沿って表したものである。四角枠内は動作内容を枠右上はその動作に入る条件を示す。変速動作が開始され、同時にオートクラッチ制御によるクラッチ開放が開始される。クラッチ３０４が開き始めたことが検出されると、主変速機ではスリーブシフトによるギア抜きが開始される。また、目標ギア段が現在のギア段からスプリッタ変速を要する場合には、主変速機のギア抜きと並行してスプリッタ３０２においてもニュートラル位置へのギア抜きが開始される。
【００２１】
主変速機側では、主変速機３０１のギア抜きが完了しニュートラルになったことを条件に、主変速機３０１のセレクトが開始される。同時に、目標ギア段が現在のギア段からレンジ変速を要する場合には、レンジ３０３がＨからＬへまたはＬからＨへ切り替えられる。
【００２２】
一方、スプリッタ側では、クラッチ３０４が完全に開放されたか、または主変速機３０１のギア抜きが完了したことを条件に、ＨまたはＬへのギア入れが実行される。スプリッタ３０２にはメカニカルなシンクロ機構が設けられているため、インプットシャフト３０５の回転数とスプリッタ３０２のＨまたはＬギアの回転数との相違が緩和され、円滑なギア入れが達成される。なお、目標ギア段が現在のギア段からスプリッタ変速のみで可能な場合には、この段階で切り替えが完了する。
【００２３】
スプリッタ３０２のギア入れが終了し、レンジ３０３の切り替えが終了した時点で、主変速機３０１のギア抜きが完了していることを条件に、電子シンクロ制御が開始される。電子シンクロ制御では、ドグギア３１４の回転数がスリーブ３１５の回転数より所定値以上高いときには、カウンタシャフトブレーキ３１２をオンにしてドグギア３１４の回転数を下げ、ドグギア３１４の回転数がスリーブ３１５の回転数より所定値以上低いときには、ダブルクラッチ及びエンジン制御によりエンジン回転をインプットシャフト３０５に伝え、インプットシャフト３０５の回転数を高めてドグギア３１４の回転数を高める。このような電子シンクロ制御により、ドグギア３１４の回転数とスリーブ３１５の回転数とをほぼ一致させることができる。
【００２４】
主変速機３０１のセレクトが終了し、電子シンクロ制御において回転数差が規定値以内に達していれば、クラッチ３０４が完全に開放されていることを確認した上で、主変速機３０１のシフト（ギア入れ）が実行される。ドグギア３１４の回転数とスリーブ３１５の回転数とが一致しているので、円滑なギア入れが達成される。
【００２５】
この後、オートクラッチ制御によりクラッチ３０４が接続される。
【００２６】
次に、主変速機遮断機能を説明する。
【００２７】
車両が停車する際には、オートクラッチ制御によりクラッチ３０４が開放された後、スプリッタ３０２ではニュートラル位置へのギア抜きが行われ、主変速機３０１でもニュートラル位置へのギア抜きが行われる。その後、クラッチ３０４が連結されるが、クラッチ３０４が連結されても、主変速機遮断機能によりスプリッタ３０２がニュートラルに維持される。このため主変速機３０１は遮断され、停車後にアイドル運転が続けられても、カウンタシャフト３０６、メインシャフト３０７等が回転することはない。このようにして主変速機３０１の回転音による騒音が防止される。
【００２８】
なお、主変速機遮断機能は、スプリッタ３０２を固定的にニュートラルに維持するものとは限らない。アイドル運転が続けられる場合は、適宜な時間間隔でスプリッタ３０２をニュートラルでないポジションに入れてもよい。これにより、潤滑油が補給されるので、このアイドル運転の状態から走行を開始しても潤滑不良の問題は生じない。
【００２９】
次に、図１の連結確保機能の詳細を説明する。
【００３０】
前述のように主変速機遮断機能によりスプリッタ３０２がニュートラルに維持された場合、アイドル運転中にカウンタシャフト３０６の回転がないために各部への潤滑油の供給が止まり、潤滑油が自然に落ちていくことになる。また、適宜な時間間隔でスプリッタ３０２がニュートラルでないポジションに戻される場合でも、スプリッタがニュートラルになった状態でエンジンが停止されると、エンジン停止後は潤滑油が自然に落ちていくことになる。長時間のエンジン停止後、エンジンを始動したとき、スプリッタ３０２がニュートラルになっていると、主変速機３０１は回転しないので潤滑油は供給されない。運転者が十分な暖気運転を行ったつもりで走行を開始しても、実際には潤滑油が欠乏したままであるため、主変速機３０１に負荷がかかることになり好ましくない。そこで、本発明では、連結確保機能により、少なくともエンジンが始動される以前にスプリッタ３０２をニュートラルでないポジション、即ちＨまたはＬに入れて主変速機３０１の連結を確保する。具体的には、キースイッチにより車両の主電源が投入されたとき、スプリッタ３０２をＨかＬのうち適切なものに強制的に切り替える。
【００３１】
図１に示されるように、まず、主電源投入から所定時間、例えば、１０秒未満の間は、スプリッタ３０２がニュートラルであるかニュートラルでないかを判定し、ニュートラルであればスプリッタ３０２をＨまたはＬに切り替える。この連結確保機能は、コンピュータ内で数十ｍｓ間隔で定期的に呼び出されて処理される。
【００３２】
よって、主電源投入前にスプリッタ３０２がニュートラルでない場合には、主電源投入後もスプリッタ３０２は同じギア段に維持される。主電源投入前にスプリッタ３０２がニュートラルであった場合でも、この機能が最初に呼び出されたときに、スプリッタ３０２がＨまたはＬに切り替えられるので、爾後、呼び出されたときには、スプリッタ３０２がニュートラルでないという判断が成立し、スプリッタ３０２は同じギア段に維持される。結局、主電源投入から所定時間内の比較的早い時間にスプリッタ３０２がＨまたはＬに確保されることになる。主電源投入から短時間でキースイッチによりエンジンが始動されても、それ以前にスプリッタ３０２はＨまたはＬに確保されているので、エンジンが始動と同時にカウンタシャフト３０６が回転し始め、潤滑油の補給が開始される。従って、適宜な暖気運転の後、走行を開始すれば潤滑不良を起こすことなく快適な走行が実現される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３４】
（１）エンジンが始動される以前に副変速機がニュートラルでないポジションに入っているので、主変速機がエンジンに連結された状態でエンジンが始動され、ただちに潤滑油が補給される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す連結確保機能の流れ図である。
【図２】本発明の変速装置を搭載したエンジン駆動系の構成図である。
【図３】本発明の変速装置を適用する多段変速機構及び空圧シリンダ系の構成図である。
【図４】本発明の変速装置を適用する多段変速機構及び空圧シリンダ系の動作手順図である。
【符号の説明】
２０１ 多段変速機構
２０５ コンピュータ（コントローラ）
２０７ チェンジレバー
３０１ 主変速機
３０２ スプリッタ
３０３ レンジ
３０６ カウンタシャフト

Claims (2)

1. 主変速機の前段に副変速機を挿入し、この副変速機にニュートラルポジションを設けて前記主変速機をエンジンから遮断可能に構成するとともに、前記副変速機がニュートラルでないポジションに入れられたときに、前記エンジンに基づく回転を前記主変速機に備えられたカウンタシャフトに伝達可能に構成した車両の変速装置において、
   前記主変速機は、前記カウンタシャフトの回転により主変速機各部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を設けるとともに、
   少なくともエンジンが始動される以前に、前記副変速機をニュートラルでないポジションに入れて前記主変速機の連結を確保する連結確保機能を設けたことを特徴とする車両の変速装置。
2. 前記連結確保機能は、車両の主電源が投入されたとき、前記副変速機をニュートラルでないポジションに切り替えることを特徴とする請求項１記載の車両の変速装置。

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