つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図2には、この発明の一実施例である車両Veのパワートレーンおよび制御系統の一例が、模式的に示されている。まず、車両Veには、動力源としてエンジン1が設けられており、このエンジン1と、車両Veの駆動輪2との間に形成された動力伝達経路に、変速機3が設けられている。この変速機3は、入力回転数と出力回転数との比である変速比を段階的、つまり不連続に切り替え可能な有段変速機である。この変速機3は、有段変速機の一種である等速噛み合い式変速機であり、第1のクラッチ出力軸4および第2のクラッチ出力軸5および第1の変速機出力軸6および第2の変速機出力軸7を有している。第2のクラッチ出力軸5は円筒状に構成されており、第2のクラッチ出力軸5の内部に第1のクラッチ出力軸4が配置されている。また、第1のクラッチ出力軸4と第2のクラッチ出力軸5とが同軸上に配置され、第1のクラッチ出力軸4と第2のクラッチ出力軸5とが相対回転可能となるように構成されている。さらに、第1のクラッチ出力軸4および第2のクラッチ出力軸5に対して、第1の変速機出力軸6が平行に配置されているとともに、第1の変速機出力軸6と第2の変速機出力軸7とが平行に配置されている。
また、変速機3は、前進段を設定するための変速比設定機構として、第1速用歯車対8ないし第6速用歯車対13を有している。まず、第1速用歯車対8は、第1速ドライブギヤ14と、第1速ドライブギヤ14に噛合された第1速ドリブンギヤ15とにより構成されている。第1速ドライブギヤ14は第1のクラッチ出力軸4に設けられており、第1速ドライブギヤ14と第1のクラッチ出力軸4とが一体回転するように構成されている。これに対して、第1速ドリブンギヤ15は第1の変速機出力軸6に設けられており、第1速ドリブンギヤ15と第1の変速機出力軸6とが相対回転可能となるように構成されている。つぎに、第2速用歯車対9は、第2速ドライブギヤ16と、第2速ドライブギヤ16に噛合された第2速ドリブンギヤ17とにより構成されている。第2速ドライブギヤ16は第2のクラッチ出力軸5に設けられており、第2速ドライブギヤ16と第2のクラッチ出力軸5とが一体回転するように構成されている。これに対して、第2速ドリブンギヤ17は第1の変速機出力軸6に設けられており、第2速ドリブンギヤ17と第1の変速機出力軸6とが相対回転可能となるように構成されている。
さらに、第3速用歯車対10は、第3速ドライブギヤ18と、第3速ドライブギヤ18に噛合された第3速ドリブンギヤ19とにより構成されている。第3速ドライブギヤ18は第1のクラッチ出力軸4に設けられており、第3速ドライブギヤ18と第1のクラッチ出力軸4とが相対回転可能となるように構成されている。これに対して、第3速ドリブンギヤ19は第1の変速機出力軸6に設けられており、第3速ドリブンギヤ19と第1の変速機出力軸6とが一体回転するように構成されている。さらに、第4速用歯車対11は、第4速ドライブギヤ20と、第4速ドライブギヤ20に噛合された第4速ドリブンギヤ21とにより構成されている。第4速ドライブギヤ20は第2のクラッチ出力軸5に設けられており、第4速ドライブギヤ20と第2のクラッチ出力軸5とが相対回転可能となるように構成されている。これに対して、第4速ドリブンギヤ21は第1の変速機出力軸6に設けられており、第4速ドリブンギヤ21と第1の変速機出力軸6とが一体回転するように構成されている。
さらに、第5速用歯車対12は、第5速ドライブギヤ22と、第5速ドライブギヤ22に噛合された第5速ドリブンギヤ23とにより構成されている。第5速ドライブギヤ22は第1のクラッチ出力軸4に設けられており、第5速ドライブギヤ22と第1のクラッチ出力軸4とが相対回転可能となるように構成されている。これに対して、第5速ドリブンギヤ23は第1の変速機出力軸6に設けられており、第5速ドリブンギヤ23と第1の変速機出力軸6とが一体回転するように構成されている。さらに、第6速用歯車対13は、第6速ドライブギヤ24と、第6速ドライブギヤ24に噛合された第6速ドリブンギヤ25とにより構成されている。第6速ドライブギヤ24は第2のクラッチ出力軸5に設けられており、第6速ドライブギヤ24と第2のクラッチ出力軸5とが相対回転可能となるように構成されている。これに対して、第6速ドリブンギヤ25は第1の変速機出力軸6に設けられており、第6速ドリブンギヤ25と第1の変速機出力軸6とが一体回転するように構成されている。さらに、変速機3は、後進段を設定するための後進用歯車対26を有している。後進用歯車対26は、後進ドライブギヤ27および後進ドリブンギヤ28と、後進ドライブギヤ27および後進ドリブンギヤ28に噛合された後進アイドラギヤ29とにより構成されている。後進ドライブギヤ27は第2のクラッチ出力軸5に設けられており、後進ドライブギヤ27と第2のクラッチ出力軸5とが一体回転するように構成されている。これに対して、後進ドリブンギヤ28は第1の変速機出力軸6に設けられており、後進ドリブンギヤ28と第1の変速機出力軸6とが相対回転可能となるように構成されている。
そして、各変速用歯車対に対応して変速用係合装置が設けられている。この変速用係合装置は、変速比設定機構である変速用歯車対を構成する各ギヤと、各軸との間における動力伝達・遮断状態(伝達トルクの大小)を制御し、各変速比設定機構を各軸に対して選択的に動力伝達状態に設定するもので、この実施例においては、変速用係合装置として同期装置(シンクロナイザ)が設けられている。この同期装置(シンクロナイザ)は、例えば公知のシンクロメッシュ機構により構成されている。具体的には、第1速用歯車対8に対応する第1のシンクロナイザ30が、第1の変速機出力軸6に設けられている。第1のシンクロナイザ30は、第1の変速機出力軸6と一体回転し、かつ、第1の変速機出力軸6の軸線方向に動作可能なスリーブ31と、第1速ドリブンギヤ15と一体回転するアウターギヤ32と、スリーブ31と一体回転し、かつ、スリーブ31とともに軸線方向に動作可能なシンクロナイザーリング(図示せず)およびシンクロナイザーキー(図示せず)とを有している。スリーブ31にはインナーギヤ(図示せず)が形成されており、スリーブ31が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ32と、スリーブ31のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ32と、スリーブ31のインナーギヤとが係合された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第1速用歯車対8を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、スリーブ31が軸線方向で中立位置に動作されて、スリーブ31のインナーギヤと、アウターギヤ32とが解放された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第1速用歯車対8を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。
前記第2速用歯車対9に対応する第2のシンクロナイザ33が、第1の変速機出力軸6に設けられている。第2のシンクロナイザ33は、第1の変速機出力軸6と一体回転し、かつ、第1の変速機出力軸6の軸線方向に動作可能なスリーブ34と、第2速ドリブンギヤ17と一体回転するアウターギヤ35と、スリーブ34と一体回転し、かつ、スリーブ34とともに軸線方向に動作可能なシンクロナイザーリング(図示せず)およびシンクロナイザーキー(図示せず)とを有している。スリーブ34にはインナーギヤ(図示せず)が形成されており、スリーブ34が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ35とインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ35と、スリーブ34のインナーギヤとが係合された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第2速用歯車対9を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ35と、スリーブ34のインナーギヤとが解放された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第2速用歯車対9を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。
また、この第2のシンクロナイザ33は後進用歯車対26に対応するクラッチとしての機能を兼備している。すなわち、後進ドリブンギヤ28と一体回転するアウターギヤ36が設けられており、アウターギヤ36に対応するシンクロナイザーリング(図示せず)が設けられている。そして、スリーブ34が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ36とスリーブ34のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ36とスリーブ34のインナーギヤとが係合された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、後進用歯車対26を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ36とスリーブ34のインナーギヤとが解放された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、後進用歯車対26を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。なお、スリーブ34を軸線方向で中立位置に移動させると、スリーブ34のインナーギヤを、2つのアウターギヤ35,36から共に解放させることは可能であるが、スリーブ34のインナーギヤが軸線方向のいずれの位置にある場合でも、2つのアウターギヤ35,36のいずれか一方にのみ噛合する。
前記第3速用歯車対10に対応する第3のシンクロナイザ37が、第1のクラッチ出力軸4に設けられている。第3のシンクロナイザ37は、第1のクラッチ出力軸4と一体回転し、かつ、第1のクラッチ出力軸4の軸線方向に動作可能なスリーブ38と、第3速ドライブギヤ18と一体回転するアウターギヤ39と、スリーブ38と一体回転し、かつ、スリーブ38とともに軸線方向に動作可能なシンクロナイザーリング(図示せず)およびシンクロナイザーキー(図示せず)とを有している。スリーブ38にはインナーギヤ(図示せず)が形成されており、スリーブ38が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ39とスリーブ38のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ39とスリーブ38のインナーギヤとが係合された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第3速用歯車対10を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ39とスリーブ38のインナーギヤとが解放された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第3速用歯車対10を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。
また、この第3のシンクロナイザ37は第5速用歯車対12に対応するクラッチとしての機能を兼備している。すなわち、第5速ドライブギヤ22と一体回転するアウターギヤ40が設けられており、アウターギヤ40に対応するシンクロナイザーリング(図示せず)が設けられている。そして、スリーブ38が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ40とスリーブ38のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ40とスリーブ38のインナーギヤとが係合された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第5速用歯車対12を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ40とスリーブ38のインナーギヤとが解放された場合は、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間で、第5速用歯車対12を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。なお、スリーブ38を軸線方向で中立位置に移動させると、スリーブ38のインナーギヤを、2つのアウターギヤ39,40から共に解放させることは可能であるが、スリーブ38のインナーギヤが軸線方向のいずれの位置にある場合でも、2つのアウターギヤ38,39のいずれか一方にのみ噛合する。
前記第4速用歯車対11に対応する第4のシンクロナイザ41が、第2のクラッチ出力軸5に設けられている。第4のシンクロナイザ41は、第2のクラッチ出力軸5と一体回転し、かつ、第2のクラッチ出力軸5の軸線方向に動作可能なスリーブ42と、第4速ドライブギヤ20と一体回転するアウターギヤ43と、スリーブ42と一体回転し、かつ、スリーブ42とともに軸線方向に動作可能なシンクロナイザーリング(図示せず)およびシンクロナイザーキー(図示せず)とを有している。スリーブ42にはインナーギヤ(図示せず)が形成されており、スリーブ42が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ43とスリーブ42のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ43とスリーブ42のインナーギヤとが係合された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第4速用歯車対11を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ43とスリーブ42のインナーギヤとが解放された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第4速用歯車対11を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。
また、この第4のシンクロナイザ41は第6速用歯車対13に対応するクラッチとしての機能を兼備している。すなわち、第6速ドライブギヤ24と一体回転するアウターギヤ44が設けられており、アウターギヤ44に対応するシンクロナイザーリング(図示せず)が設けられている。そして、スリーブ42が軸線方向に動作することにより、アウターギヤ44とスリーブ42のインナーギヤとの係合・解放がおこなわれるように構成されている。このアウターギヤ44とスリーブ42のインナーギヤとが係合された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第6速用歯車対13を経由させて動力伝達をおこなうことが可能となる。これに対して、アウターギヤ44とスリーブ42のインナーギヤとが解放された場合は、第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間で、第6速用歯車対13を経由させて動力伝達をおこなうことが不可能となる。なお、スリーブ42を軸線方向で中立位置に動作させると、スリーブ42のインナーギヤを、2つのアウターギヤ43,44から共に解放させることは可能であるが、スリーブ42のインナーギヤが軸線方向のいずれの位置にある場合でも、2つのアウターギヤ43,44のいずれか一方にのみ噛合する。
一方、前記第1の変速機出力軸6と一体回転するドライブギヤ45と、前記第2の変速機出力軸7と一体回転するドリブンギヤ46とが噛合されている。さらに、変速機3は、エンジン1に接続される入力軸47を有している。そして、第1のクラッチ出力軸4と第1の変速機出力軸6との間、および第2のクラッチ出力軸5と第1の変速機出力軸6との間の二つの動力伝達経路へのエンジン1の出力トルクを、それぞれ伝達・遮断する第1,第2のクラッチC1,C2が設けられている。すなわち、第1のクラッチ出力軸4と入力軸47との間に、その間における伝達トルクを制御する第1のクラッチC1と、第2のクラッチ出力軸5と入力軸47との間に、その間における伝達トルクを制御する第2のクラッチC2とが設けられている。この第1のクラッチC1および第2のクラッチC2としては、例えば、摩擦クラッチ、電磁クラッチ、噛み合いクラッチなどを用いることが可能であり、具体的には、湿式の摩擦クラッチを用いることが可能である。つまり、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2を構成するプレートやディスクが、潤滑油により潤滑および冷却される。したがって、この第1のクラッチC1および第2のクラッチC2は、別々に伝達トルクもしくは係合圧を制御可能に構成された、いわゆるツインクラッチ(もしくはデュアルクラッチ)である。そして、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2の伝達トルクを高めると、第1のクラッチ出力軸4と第2のクラッチ出力軸5とがトルク伝達可能に連結される。このように、入力軸47に対して、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2が、並列に配置されている。
一方、前記エンジン1には内燃機関および外燃機関が含まれるが、この実施例では、内燃機関を用いている場合について説明する。内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジン、メタノールエンジンなどを用いることが可能である。この実施例では、エンジン1としてガソリンエンジンが用いられている場合について説明する。このエンジン1は、電子スロットルバルブ、燃料噴射量制御装置、点火時期制御装置などを有する公知のものである。
つぎに、車両Veの制御系統について説明する。第1のクラッチC1、第2のクラッチC2、第1ないし第4のシンクロナイザ30,33,37,41を、それぞれ別々に制御することの可能なアクチュエータが設けられている。この実施例では、アクチュエータとして油圧アクチュエータ48が用いられている。つまり、第1および第2のクラッチC1,C2、および、第1ないし第4のシンクロナイザ30,33,37,41は、いずれも油圧制御式の係合装置であり、各係合装置の伝達トルクを制御する油圧サーボ機構(図示せず)が設けられている。この油圧サーボ機構は、油圧室、シリンダ、ピストン等を有する公知のものであり、各油圧室の油圧が油圧アクチュエータ48により制御されるように構成されている。そして、各油圧サーボ機構の油圧室の油圧が、油圧アクチュエータ48により制御されるように構成されている。この油圧アクチュエータ48は、油圧回路およびソレノイドバルブなどを有する公知の構造を有している。さらに、油圧アクチュエータ48の油圧回路から作動油が潤滑系統に供給されて、変速機3の発熱部分、摺動部分などが、潤滑及び冷却されるように構成されている。
また、車両Veの全体を制御する総合電子制御装置49が設けられているとともに、エンジン1を制御するエンジン用電子制御装置50が設けられている。さらに、変速機3を制御するために乗員が操作するシフト操作装置51が設けられているとともに、変速機3における変速状態を表示するシフト状態表示装置52が設けられている。シフト操作装置51は、例えばシフトレバー、あるいはシフトボタン、あるいはシフトペダルなどにより操作する構造のいずれでもよい。シフト操作装置51の操作により、前進段(ドライブレンジ)、後進段(リバースレンジ)、ニュートラルレンジ、パーキングレンジなどを選択的に切り替え可能である。さらに、シフト状態表示装置52は、ランプ点灯、音声表示、ディスプレイ表示などの少なくとも1つの表示システムにより、シフトレンジおよび変速機3の変速段を出力する構成となっている。また、潤滑油および油圧アクチュエータ48の作動油の温度を検出する油温センサ53および各クラッチの軸線方向におけるスリーブの位置を検知するスリーブ位置センサ54が設けられている。
前記エンジン用電子制御装置50には、各種のセンサやスイッチの信号が入力される。このエンジン用電子制御装置50には、例えば、エンジン回転速度、吸入空気量、吸入空気温度、アクセル開度、スロットル開度、冷却水温などの信号が入力される。エンジン用電子制御装置50からは、エンジン1の電子スロットルバルブの開度、吸入空気量、点火時期、燃料噴射量などを制御する信号が出力される。前記総合電子制御装置49には、各種のセンサやスイッチの信号が入力される。総合電子制御装置49には、例えば、第1のクラッチ出力軸4の回転速度センサ55、第2のクラッチ出力軸5の回転速度センサ56、第2の変速機出力軸7の回転速度センサ57、潤滑油および作動油の温度、ブレーキペダルの操作状態、ナビゲーションシステムで得られる道路状況(登坂路およびその勾配を含む)、シフト操作装置51の操作状態、道路勾配センサ、加速度センサなどの信号が入力される。総合電子制御装置49からは、油圧アクチュエータ48を制御する信号、シフト状態表示装置52を制御する信号などが出力される。なお、エンジン用電子制御装置50と総合電子制御装置49との間で相互に信号の授受がおこなわれる。また、この実施例において、各種の回転部材の回転速度は、各種の回転部材の回転数と等価のパラメータである。
前記のシフト操作装置51の操作により、駆動レンジとして前進段(ドライブレンジ)および後進段(リバースレンジ)を選択的に切り替え可能であり、非駆動レンジとしてパーキングレンジおよびニュートラルレンジを選択的に切り替え可能である。まず、前進段が選択されている場合は、第1速ないし第6速を選択的に切り替え可能である。例えば、第1速を設定する場合は、第1のシンクロナイザ30のスリーブ31の動作により、第1のシンクロナイザ30のスリーブ31のインナーギヤとアウターギヤ32とが係合されるとともに、第1のクラッチC1が係合され、かつ、第2ないし第4のシンクロナイザ33,37,41のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第2のクラッチC2が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第1のクラッチC1および第1速用歯車対8を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第1速用歯車対8を構成する第1速ドライブギヤ14と第1速ドリブンギヤ15との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第1速が設定される。
また、変速機3で前進段の第2速を設定する場合は、第2のシンクロナイザ33のスリーブ34の動作により、スリーブ34のインナーギヤとアウターギヤ35とが係合されるとともに、第2のクラッチC2が係合され、かつ、第1および第3および第4のシンクロナイザ30,37,41のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第1のクラッチC1が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第2のクラッチC2および第2速用歯車対9を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第2速用歯車対9を構成する第2速ドライブギヤ16と第2速ドリブンギヤ17との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第2速が設定される。
また、変速機3で前進段の第3速を設定する場合は、第3のシンクロナイザ37のスリーブ38の動作により、スリーブ38のインナーギヤとアウターギヤ39とが係合されるとともに、第1のクラッチC1が係合され、かつ、第1および第2および第3のシンクロナイザ30,33,41のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第2のクラッチC2が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第1のクラッチC1および第3速用歯車対10を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第3速用歯車対10を構成する第3速ドライブギヤ18と第3速ドリブンギヤ19との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第3速が設定される。
さらに、変速機3で前進段の第4速を設定する場合は、第4のシンクロナイザ41のスリーブ42の動作により、スリーブ42のインナーギヤとアウターギヤ43とが係合されるとともに、第2のクラッチC2が係合され、かつ、第1ないし第3のシンクロナイザ30,33,37のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第1のクラッチC1が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第2のクラッチC2および第4速用歯車対11を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第4速用歯車対11を構成する第4速ドライブギヤ20と第4速ドリブンギヤ21との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第4速が設定される。
さらに、変速機3で前進段の第5速を設定する場合は、第3のシンクロナイザ37のスリーブ38の動作により、スリーブ38のインナーギヤとアウターギヤ40とが係合されるとともに、第1のクラッチC1が係合され、かつ、第1および第2および第4のシンクロナイザ30,33,41のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第2のクラッチC2が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第1のクラッチC1および第5速用歯車対12を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第5速用歯車対12を構成する第5速ドライブギヤ22と第5速ドリブンギヤ23との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第5速が設定される。
さらに、変速機3で前進段の第6速を設定する場合は、第4のシンクロナイザ41のスリーブ42の動作により、スリーブ42のインナーギヤとアウターギヤ44とが係合されるとともに、第2のクラッチC2が係合され、かつ、第1ないし第3のシンクロナイザ30,33,37のスリーブが全て中立位置に制御されるとともに、第1のクラッチC1が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第2のクラッチC2および第6速用歯車対13を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、第6速用歯車対13を構成する第6速ドライブギヤ24と第6速ドリブンギヤ25との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3の変速段として第6速が設定される。このように、変速機3は、前進段において第1速ないし第6速を選択的に切り替えることが可能である。つまり、変速機3は、変速比を段階的に、または不連続に切り替えることの可能な有段変速機である。
この実施例において、現在設定されている変速段、すなわち変速元の変速段(ギヤ段)から他の変速段(目標変速段)、すなわち変速先の変速段(ギヤ段)に切り替える場合は、現在の変速段(変速元の変速段)を設定しているシンクロナイザのスリーブを動作させて、現在の変速段(変速元の変速段)に対応するアウターギヤと、スリーブのインナーギヤとを解放するとともに、目標変速段(変速先の変速段)に対応するシンクロナイザのスリーブを動作させて、目標変速段(変速先の変速段)を設定するアウターギヤと、スリーブのインナーギヤとを係合させる制御が実行される。また、現在の変速段(変速元の変速段)から目標変速段(変速先の変速段)に切り替える場合に、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2の係合・解放状態を切り替える必要がある場合は、その切り替え制御が実行される。
この実施例において、前進段では、変速段を示す数字が小さいほど、変速機3における変速比が大きくなる。ここで、変速機3の変速比とは、入力軸47の回転速度を第2の変速機出力軸7の回転速度で割った値である。この実施例において、現在の変速段(変速元の変速段)における変速比よりも、目標変速段(変速先の変速段)における変速比の方が大きくなる変速制御がダウンシフトである。また、現在の変速段(変速元の変速段)における変速比よりも、目標変速段(変速先の変速段)における変速比の方が小さくなる変速制御がアップシフトである。そして、変速機3は、直近の変速段同士で変速を実行する場合に、第1のクラッチC1のトルク容量、および第2のクラッチC2のトルク容量が制御されるように構成された、いわゆるツインクラッチ式の変速機3である。つまり、変速機3の変速段を変更する場合は、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2の係合・解放を並行して実行する、いわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速となる。
さらに、この実施例においては、変速機3の変速段を切り替えるにあたり、自動変速制御とマニュアル変速制御とを選択可能である。マニュアル変速制御とは、乗員がシフト操作装置51をマニュアル操作することにより、第1速ないし第6速の変速段を選択的に切り替える制御である。また、自動変速制御とは、シフト操作装置51で前進段が選択されている場合に、車両Veの走行状態、例えば、車速およびアクセル開度および総合電子制御装置49に記憶されている変速マップ等に基づいて、変速判断をおこない、第1速ないし第6速の変速段を選択的に切り替える制御である。この場合、変速マップには、現在の変速段から他の変速段にアップシフトする場合の基準となるアップシフト線、および、現在の変速段から他の変速段にダウンシフトする場合の基準となるダウンシフト線が設けられている。
一方、シフト操作装置51の操作により、後進段が選択された場合は、第2のシンクロナイザ33のスリーブ34の動作により、スリーブ34のインナーギヤとアウターギヤ36とが係合されるとともに、第2のクラッチC2が係合されるとともに、第1および第3および第4のシンクロナイザ30,37,41のスリーブが全て中立位置に制御され、かつ、第1のクラッチC1が解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で、第2のクラッチC2および後進用歯車対26を経由して動力伝達をおこなうことが可能になるとともに、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間における変速比が、後進用歯車対26を構成する後進ドライブギヤ27と後進アイドルギヤ29と後進ドリブンギヤ28との歯数比に応じた値となる。すなわち、変速機3で後進段が設定される。なお、前進段が設定された場合と、後進段が設定された場合とでは、第2の変速機出力軸7の回転方向が逆となる。
上記のようにして、前進段または後進段が選択された場合は、入力軸47と第2の変速機出力軸7とが動力伝達可能に接続されるため、エンジン1が運転され、かつ、アクセルペダルが踏み込まれた場合、つまり、パワーオンの状態では、エンジントルクが変速機3を経由して駆動輪2に伝達されて、駆動力が発生する。これに対して、車両Veの惰力走行時、つまり、アクセルペダルが踏まれていないパワーオフの状態では、車両Veの運動エネルギに対応するトルクが、駆動輪2から変速機3を経由してエンジン1に伝達され、エンジンブレーキ力が生じる。なお、シフト操作装置51により、パーキングレンジまたはニュートラルレンジが選択された場合は、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2が共に解放される。このような制御により、入力軸47と第2の変速機出力軸7との間で動力伝達をおこなうことが不可能となる。
ここで、図2に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、駆動輪2もしくは第2の変速機出力軸7が、この発明の出力部材に相当し、第1速用歯車対8ないし第6速用歯車対13、および第1のクラッチ出力軸4、第2のクラッチ出力軸5、第1の変速機出力軸6により、この発明の複数の動力伝達経路が構成されている。また、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2が、この発明における複数のクラッチに相当している。そして、第1速用歯車対8ないし第6速用歯車対13が、この発明の変速比設定機構に相当し、第1ないし第4のシンクロナイザ30,33,37,41が、この発明の変速用係合装置に相当している。
(第1の制御例)
前述したように、この発明は、一方のクラッチがオン異常が生じた状態で走行を続ける場合に、変速ショックの発生を防止もしくは抑制することを目的としていて、そのために、この発明による制御装置は、以下の制御を実行するように構成されている。図1は、この発明の制御装置における第1の制御例を説明するためのフローチャートであって、このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。
図1において、この制御は、先ず、上位制御からの変速指令を受けることにより実行が開始される(ステップS0)。そして、変速先の変速段側のクラッチに、クラッチが係合状態で固定されてしまうもしくは固着してしまうオン異常が生じているか否かが判断される(ステップS10)。変速先の変速段側のクラッチにオン異常が生じていないことにより、このステップS10で否定的に判断された場合は、ステップS20へ進み、変速元の変速段側のクラッチに、オン異常が生じているか否かが判断される。変速元の変速段側のクラッチにオン異常が生じていないことにより、このステップS20で否定的に判断された場合は、すなわち変速先の変速段側のクラッチおよび変速元の変速段側のクラッチ共にオン異常は生じていない、つまり、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2共にオン異常は生じていないため、ステップS30へ進み、通常の変速制御が実行され、その後、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、変速先の変速段側のクラッチにオン異常が生じていることにより、前述のステップS10で肯定的に判断された場合には、ステップS11へ進み、ステップS11ないしS15による変速先クラッチ・オン異常時制御が実行される。ステップS11では、変速元の変速段側のクラッチが正常であるか否かが判断される。変速元の変速段側のクラッチに何らかの異常が生じていることにより、このステップS11で否定的に判断された場合は、変速機3での変速が行えない可能性があり、そのための他の制御もしくは操作を実行する必要があるため、この変速先クラッチ・オン異常時制御における以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
一方、変速元の変速段側のクラッチが正常であることにより、ステップS11で肯定的に判断された場合には、ステップS12へ進み、変速先の変速段のシンクロナイザが正常であるか否かが判断される。変速先の変速段のシンクロナイザに何らかの異常が生じていることにより、このステップS12で否定的に判断された場合は、前述のステップS11で否定的に判断された場合と同様に、変速機3での変速が行えない可能性があるため、この変速先クラッチ・オン異常時制御における以降の制御は行わず、このルーチンを一旦終了する。
一方、変速先の変速段のシンクロナイザが正常であることにより、ステップS12で肯定的に判断された場合には、ステップS13へ進み、エンジントルクと正常側のクラッチのトルク容量とを制御して、シンクロナイザの入力側の回転数と出力側の回転数とを同期させる同期制御が実行される。
同期制御が実行されると、シンクロナイザの入力側の回転数と出力側の回転数とが同期したか否かが判断される(ステップS14)。シンクロナイザの入力側の回転数と出力側の回転数とが未だ同期していないことにより、このステップS14で否定的に判断された場合は、ステップS13へ戻り、同様に制御が実行される。すなわち、これらステップS13,S14において、シンクロナイザの入力側の回転数と出力側の回転数とが同期するまで、同期制御の実行が継続される。
シンクロナイザの入力側の回転数と出力側の回転数とが同期したことにより、ステップS14で肯定的に判断された場合には、ステップS15へ進み、シンクロナイザが係合され、そして、その後このルーチンを一旦終了する。
ここで、上記の同期制御について、図3,図4を用いて具体的に説明する。図3は、例えば、第1のクラッチC1が正常に制御可能な状態で、第2のクラッチC2にオン異常が生じている状態を示している。また、図3において、符号Sy1,Sy2は、それぞれ第1のクラッチC1側である変速元の変速段のシンクロナイザ、および第2のクラッチC2側である変速先の変速段のシンクロナイザであって、シンクロナイザSy1は係合されていて、シンクロナイザSy2は解放されている状態を示している。また、符号G1,G2は、それぞれ第1のクラッチC1側である変速元の変速段の歯車対、および第2のクラッチC2側である変速先の変速段の歯車対であって、「歯車対G1のギヤ比>歯車対G2のギヤ比」(すなわち、歯車対G1がLowギヤ側で、歯車対G2がHighギヤ側)となっている。
図3に示す状態からアップシフトする場合、図4のタイムチャートに示すように、T1時点で、アップシフトの変速指令、すなわちLowギヤ側である歯車対G1から、Highギヤ側である歯車対G2への切り換え指令を受けると、同時に、エンジン1に対してトルクダウン指令が出力される(T2時点)。エンジントルクダウンと同期してシンクロナイザSy2のスリップ回転数が“0”になるように(T3期間)、第1のクラッチC1のトルク容量がフィードバック制御される(T4期間)。なお、スリップ回転数とは、入力側回転数と出力側回転数との回転数差のことである。
シンクロナイザSy2のスリップ回転数が“0”もしくはほぼ“0”になったこと、すなわちシンクロナイザSy2の入力側と出力側との回転数が同期したことが検出されると(T5時点)、アクチュエータが作動させられ、シンクロナイザSy2が係合される(T6時点)。また、シンクロナイザSy2の係合動作と同期して、第1のクラッチC1のトルク容量が“0”にされる(T7時点)。そして、トルクダウンされていたエンジントルクが復帰させられ(T8期間)、一連の同期制御が完了する。
図1のフローチャートに戻り、変速元の変速段側のクラッチにオン異常が生じていることにより、前述ステップS20で肯定的に判断された場合には、ステップS21へ進み、ステップS21ないしS26による変速元クラッチ・オン異常時制御が実行される。ステップS21では、変速先の変速段のシンクロナイザが係合される。すなわち、いわゆるプレシフトが行われる。
続いて、伝達トルク“0”漸近制御が実行される(ステップS22)。伝達トルク“0”漸近制御とは、エンジントルクを制御して、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクを“0”もしくはほぼ“0”へ徐々に近づける制御であり、駆動時にはエンジントルクを徐々に低減(スイープダウン)し、被駆動時にはエンジントルクを徐々に増大(スイープアップ)することにより、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクを“0”もしくはほぼ“0”に漸近させる制御である。
伝達トルク“0”漸近制御が実行されると、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクが“0”近辺の所定の範囲内にあるか否か、言い換えると、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクの絶対値が閾値として設定された“0”近辺の所定値未満であるか否かが判断される(ステップS23)。変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクが“0”近辺の所定の範囲内にないこと、言い換えると、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクの絶対値が閾値以上であることにより、このステップS23で否定的に判断された場合は、未だ変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクが“0”に近づいていないため、ステップS22へ戻り、同様に制御が実行される。すなわち、これらステップS22,S23において、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクが、“0”もしくはほぼ“0”になるまで、伝達トルク“0”漸近制御の実行が継続される。
一方、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクが“0”近辺の所定の範囲内にあること、言い換えると、変速元の変速段のシンクロナイザにおける伝達トルクの絶対値が閾値未満であることにより、ステップS23で肯定的に判断された場合には、ステップS24へ進み、変速元の変速段のシンクロナイザに対して解放指令が出力される。
変速元の変速段のシンクロナイザに対して解放指令が出力されると、変速元の変速段のシンクロナイザが実際に解放されたか否かが判断される(ステップS25)。変速元の変速段のシンクロナイザが未だ実際には解放されていないことにより、このステップS25で否定的に判断された場合は、ステップS24へ戻り、同様に制御が実行される。すなわち、これらステップS24,S25において、変速元の変速段のシンクロナイザが実際に解放されるまで、変速元の変速段のシンクロナイザに対して解放指令の出力が継続される。
変速元の変速段のシンクロナイザが実際に解放されたことにより、ステップS25で肯定的に判断された場合には、ステップS26へ進み、変速先の変速段側のクラッチが係合され、そして、その後このルーチンを一旦終了する。
(第2の制御例)
上記の第1の制御例では、クラッチのオン異常が検出された場合に、エンジントルクと正常側のクラッチのトルク容量とを制御することによって、オン異常が発生したクラッチ側のシンクロナイザの入力回転数と出力回転数とを同期させる同期制御が実行される例を示しているが、この発明の制御装置における第2の制御例として、エンジントルクと正常側のクラッチのトルク容量とを制御することに加えて、車速を制御することによって、シンクロナイザの同期制御を実行することが可能である。具体的には、走行中の車両Veの制動装置(図示せず)を制御して車速を調整すること、すなわち制動装置を制御して出力軸7の回転数を制御することによって、シンクロナイザの入力回転数と出力回転数とを同期させることもできる。
(その他の制御例)
上記の第1,第2の制御例では、クラッチのオン異常として、クラッチが完全に係合状態で固定されるもしくは固着する状態を想定した制御例を示しているが、クラッチが半係合状態で固定されるような異常の場合に、例えば次ぎに示すような制御もしくは操作を行い、クラッチを完全係合状態すなわちオン異常の状態に移行させることで、上記の第1,第2の制御例で示すような、この発明の制御装置による変速制御を実行することが可能である。すなわち、クラッチの半係合状態の異常が検出された場合、例えば、その半係合状態の異常が検出されたクラッチに対して、積極的にクラッチの滑りを助長するようにクラッチの係合状態を制御することによって、クラッチを強制的に固着させて半係合状態の異常が生じたクラッチをオン異常の状態に移行させる。あるいは、クラッチに湿式クラッチを用い、クラッチのフェーシング材質もしくは潤滑油中に、例えば二液混合型接着剤の主剤の成分を含有させておき、クラッチの半係合状態の異常が生じた場合に、クラッチの潤滑油中に前記二液混合型接着剤の硬化剤を添加することによって、クラッチを強制的に固着させて半係合状態の異常が生じたクラッチをオン異常の状態に移行させる。そして、半係合状態のクラッチがオン異常状態に移行されたならば、上記の第1,第2の制御例で示す、オン異常時の変速制御が実行される。
以上のように、この発明による複数クラッチ式変速機の変速制御装置によれば、エンジン1の出力トルクを伝達・遮断するクラッチC1,C2のいずれかにオン異常が生じた場合に、エンジン1の出力トルクと、オン異常が生じていないクラッチの伝達トルクとが制御されて、オン異常が発生したクラッチの出力側で変速比を設定する歯車対のシンクロナイザの入・出力側回転数が同期される。そして、シンクロナイザの入・出力側回転数が同期された状態でそのシンクロナイザが係合されることによって、前記歯車対が動力伝達状態に設定され、所定の変速比が設定される。そのため、一方のクラッチにオン異常が生じた場合であっても、オン異常が生じたクラッチ側のシンクロナイザの入・出力側回転数を同期させて係合することができ、オン異常が生じたクラッチ側の歯車対を動力伝達状態にして、その歯車対による所定の変速比を設定することができる。その結果、オン異常が生じたクラッチ側の歯車対で設定される変速比も含めて変速を行うことが可能になり、一方のクラッチにオン異常が生じた場合の変速時における変速ショックの発生を防止もしくは抑制することができる。
また、上記のように、一方のクラッチにオン異常が生じた場合に実行されるシンクロナイザの同期制御は、エンジン1の出力トルクおよびオン異常が生じていないクラッチの伝達トルクを制御することに併せて、出力部材すなわち駆動輪2もしくは第2の変速機出力軸7の回転数を制御することにより実行される。そのため、オン異常が発生したクラッチ側のシンクロナイザにおける入・出力側回転数の同期を早期に実現することができる。
そして、変速元の変速比を設定している歯車対が設けられている側のクラッチがオン異常が発生した場合に、変速先の変速比を設定する歯車対のシンクロナイザが予め係合される。そしてエンジン1の出力トルクを制御することにより、変速元の変速比を設定している歯車対のシンクロナイザが、その伝達トルクがほぼ“0”(“0”も含む)になるように制御される。そしてその伝達トルクがほぼ“0”になった時点で、変速元の変速比を設定している歯車対のシンクロナイザが解放され、変速先の変速比を設定する歯車対が設けられている側のクラッチが係合されることによって変速が実行される。そのため、オン異常が発生したしたクラッチが、変速元の変速比を設定している歯車対が設けられている側のクラッチであっても、オン異常が生じたクラッチ側の歯車対で設定される変速比も含めて変速を行うことができる。
ここで、上述した制御例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上記のステップS10,S20の機能的手段が、この発明の異常検出手段に相当する。また、ステップS13,S14の機能的手段が、この発明の異常時同期手段に相当し、ステップS15の機能的手段が、この発明の異常時変速手段に相当する。そして、ステップS21からS26の機能的手段が、この発明の変速元異常時制御手段に相当する。
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、図2に示すパワートレーンにおいては、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2が入力軸47に対して並列に配置され、第2の変速機出力軸7が駆動輪2に連結される構成となっているが、エンジントルクの伝達方向で、各変速用歯車対の下流側に、第1クラッチおよび第2のクラッチが設けられている構成とすることも可能である。
また、上述した具体例では、第1のクラッチC1および第2のクラッチC2の2つのクラッチによる複数クラッチ式変速機にこの発明に係る変速制御装置を用いた例を示しているが、3つもしくはそれ以上の複数のクラッチによる複数クラッチ式変速機を制御の対象とすることもできる。
1…エンジン、 2…駆動輪、 3…変速機、 4…第1のクラッチ出力軸、 5…第2のクラッチ出力軸、 6…第1の変速機出力軸、 7…第2の変速機出力軸、 8…第1速用歯車対、 9…第2速用歯車対、 10…第3速用歯車対、 11…第4速用歯車対、 12…第5速用歯車対、 13…第6速用歯車対、 30…第1のシンクロナイザ、 33…第2のシンクロナイザ、 37…第3のシンクロナイザ、 41…第4のシンクロナイザ、 47…入力軸、 49…総合電子制御装置、 C1…第1のクラッチ、 C2…第2のクラッチ、 Ve…車両。