JP4881964B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、トランスミッションのシャフトに相対回転自在に支持される前進用ギヤおよび後進用ギヤを、変速制御手段により制御される液圧サーボで作動する前後進切替機構により前記シャフトに選択的に結合することで、前進変速段または後進変速段を確立する車両の変速制御装置に関する。

路面摩擦係数が小さいの雪路等をスノーモードを選択して走行する際に、Ｄレンジから２速固定レンジあるいは１速固定レンジにシフトチェンジしたときに駆動輪のトルクが過剰になってスリップが発生するのを防止すべく、２速変速段あるいは１速変速段を確立する変速クラッチの係合油圧を低下させるものが、下記特許文献１により公知である。

またトラクションコントロール中にトランスミッションから駆動輪に伝達されるトルクを駆動輪のグリップ限界と見なし、トランスミッションの変速中に前記トルクを超えるトルクが駆動輪に伝達されないように、トランスミッションの変速クラッチに供給する係合油圧の上限値を制限するものが、下記特許文献２により公知である。

特開平６−４２６２３号公報 特開平１０−９６４６７号公報

ところで、雪路のような摩擦係数が小さい路面で車両を発進させる場合、運転者はリバースレンジで車両を一旦後進させた後に、Ｄレンジにシフトチェンジして車両を前進させることで、車両を前後に揺さぶりながら発進させることがある。このような場合に、運転者がシフトレバーをリバースレンジからＤレンジに操作したタイミングに合わせてチャンファ機構が作動し、リバース変速段から１速変速段にシフトチェンジするが、摩擦係数が高い路面と低い路面とでは駆動輪が後進回転から前進回転に切り替わるタイミングが異なるため、一般の高摩擦係数路面に適するようにチャンファ機構の作動タイミングを設定しておくと、上述した雪路での発進時にチャンファ機構が作動するタイミングが遅れてしまう。その結果、差回転が大きいシャフトおよびギヤをチャンファ機構で無理に結合する事態が発生し、前進変速段のスムーズな確立が妨げられたり、チャンファ機構の耐久性が低下したりする可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、低摩擦係数路面で後進走行レンジから前進走行レンジにシフトチェンジする際に、前後進切替機構のスムーズな作動および保護を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、トランスミッションのシャフトに相対回転自在に支持される前進用ギヤおよび後進用ギヤを、変速制御手段により制御される液圧サーボで作動する前後進切替機構により前記シャフトに選択的に結合することで、前進変速段または後進変速段を確立する車両の変速制御装置において、前記トランスミッションのシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段と、駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段とを備え、前記シフトレンジ検出手段が後進走行レンジから前進走行レンジへの切り替えを検出したとき、後進走行レンジにおいて前記スリップ状態検出手段が前記駆動輪のスリップ状態を検出した場合には、前記変速制御手段は前記液圧サーボに供給する液圧を基準液圧よりも増圧するとともに、前記液圧サーボに液圧を供給するタイミングを早めることを特徴とする車両の変速制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記変速制御手段は、前記液圧サーボに供給する液圧の増圧量を、後進走行レンジにおけるアクセル開度および車輪速に応じて算出することを特徴とする車両の変速制御装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記変速制御手段は、前記液圧サーボに液圧を供給するタイミングを、前記スリップ状態検出手段が前記駆動輪のスリップ状態を検出しない場合の、前記前後進切替機構の前進変速段側の差回転がゼロになるタイミングよりも早めることを特徴とする車両の変速制御装置が提案される。

尚、実施の形態のカウンタシャフト１２は本発明のシャフトに対応し、実施の形態の１速ドリブンギヤ２０は本発明の前進用ギヤに対応し、実施の形態のリバースドリブンギヤ２１は本発明の後進用ギヤに対応し、実施の形態のチャンファ機構２３は本発明の前後進切替機構に対応する。

請求項１の構成によれば、後進走行レンジにおいて駆動輪のスリップ状態が検出された後に、後進走行レンジから前進走行レンジにシフトチェンジされたとき、前進用ギヤをシャフトに結合すべく前後進切替機構の油圧サーボに供給する液圧を基準液圧よりも増圧するとともに、液圧サーボに液圧を供給するタイミングを早めるので、路面摩擦係数が小さいために、前進走行レンジにシフトチェンジした後に前後進切替機構の差回転がゼロになるタイミングが早まっても、そのタイミングに合わせて前後進切替機構を早期に作動させることが可能となり、前進変速段のスムーズな確立と前後進切替機構の耐久性向上とが可能となる。

また請求項２の構成によれば、前進変速段を確立すべく液圧サーボに供給する液圧の増圧量を、後進走行レンジにおけるアクセル開度および車輪速に応じて算出するので、リバースレンジで駆動輪が激しくスリップして路面との間の摩擦係数が小さくなり、それによって前後進切替機構の差回転がゼロになるタイミングが早まっても、その分だけ液圧サーボに高い液圧を供給することで、前後進切替機構により前進用ギヤをシャフトにスムーズに結合することができる。

また請求項３の構成によれば、液圧サーボに液圧を供給するタイミングを、スリップ状態検出手段が駆動輪のスリップ状態を検出しない場合の、前後進切替機構の前進変速段側の差回転がゼロになるタイミングよりも早めるので、低摩擦係数路面で駆動輪がスリップしたために前後進切替機構の前進変速段側の差回転がゼロになるタイミングが早まっても、その早まったタイミングに合わせて液圧サーボに液圧を供給することで、前後進切替機構により前進用ギヤをシャフトにスムーズに結合することができる。

トランスミッションの１速変速段確立時の状態を示す模式図 トランスミッションのリバース変速段確立時の状態を示す模式図 電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図 作用を説明するフローチャート 作用を説明するタイムチャート 液圧の加算値ＱＩＮＧＩＣＥを検索するマップを示す図

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１および図２は自動車用のトランスミッションＴの模式図であって、１速変速段およびリバース変速段の確立に関連する部分だけが示されている。トランスミッションＴは、相互に平行に配置されたメインシャフト１１と、カウンタシャフト１２と、リバースアイドルシャフト１３とを備えており、エンジンＥのクランクシャフト１４の駆動力がトルクコンバータ１５を介してメインシャフト１１に入力されるとともに、カウンタシャフト１２の駆動力がファイナルドライブギヤ１６およびファイナルドリブンギヤ１７を介して駆動輪Ｗに伝達される。

メインシャフト１１には１速ドライブギヤ１８およびリバースドライブギヤ１９が固設され、カウンタシャフト１２には１速ドリブンギヤ２０およびリバースドリブンギヤ２１が相対回転自在に支持される。１速ドライブギヤ１８は１速ドリブンギヤ２０に噛合し、またリバースドライブギヤ１９はリバースアイドルシャフト１３に支持したリバースアイドルギヤ２２を介してリバースドリブンギヤ２１に噛合する。

カウンタシャフト１２上の１速ドリブンギヤ２０およびリバースドリブンギヤ２１の間に、１速ドリブンギヤ２０およびリバースドリブンギヤ２１の何れか一方をカウンタシャフト１２に結合するチャンファ機構２３が配置される。チャンファ機構２３は、カウンタシャフト１２に固設したハブ２４に相対回転不能かつ軸方向摺動自在に支持されたスリーブ２５と、１速ドリブンギヤ２０に一体に形成されたドグ２０ａと、リバースドリブンギヤ２１に一体に形成されたドグ２１ａと、スリーブ２５に相対回転自在に係合するフォーク２６と、フォーク２６を軸方向に駆動する液圧サーボ２７とを備える。

図１に示すように、液圧サーボ２７でフォーク２６を右方向に駆動すると、スリーブ２５が中央位置から右位置に移動し、その内周面に形成されたチェンファがドグ２０ａに噛合することで、１速ドリブンギヤ２０がカウンタシャフト１２に結合される。その結果、エンジンＥの駆動力は、クランクシャフト１４→トルクコンバータ１５→メインシャフト１１→１速ドライブギヤ１８→１速ドリブンギヤ２０→スリーブ２５→ハブ２４→カウンタシャフト１２→ファイナルドライブギヤ１６→ファイナルドリブンギヤ１７の経路で駆動輪Ｗに伝達され、１速変速段が確立して車両を前進走行させる。

図２に示すように、液圧サーボ２７でフォーク２６を左方向に駆動すると、スリーブ２５が中央位置から左位置に移動し、その内周面に形成されてチェンファがドグ２１ａに噛合することで、リバースドリブンギヤ２１がカウンタシャフト１２に結合される。その結果、エンジンＥの駆動力は、クランクシャフト１４→トルクコンバータ１５→メインシャフト１１→リバースドライブギヤ１９→リバースアイドルギヤ２２→リバースドリブンギヤ２１→スリーブ２５→ハブ２４→カウンタシャフト１２→ファイナルドライブギヤ１６→ファイナルドリブンギヤ１７の経路で逆回転となって駆動輪Ｗに伝達され、リバース変速段が確立して車両を後進走行させる。

図３に示すように、チャンファ機構２３の液圧サーボ２７の作動を制御する電子制御ユニットＵは、シフトレンジ検出手段Ｍ１と、スリップ状態検出手段Ｍ２と、変速制御手段Ｍ３とを備える。シフトレンジ検出手段Ｍ１には、シフトレバーが選択するシフトレンジを検出するシフトレンジセンサＳａが接続され、スリップ状態検出手段Ｍ２には四輪の車輪速を検出する車輪速センサＳｂ…が接続され、変速制御手段Ｍ３には前記車輪速センサＳｂ…に加えてアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳｃが接続される。

シフトレンジ検出手段Ｍ１は、シフトレンジセンサＳａの出力に基づいて、シフトレバーがリバースレンジにあるかＤレンジにあるかを検出する。

スリップ状態検出手段Ｍ２は、車輪速センサＳｂ…の出力に基づいて、左右の駆動輪Ｗの平均車輪速と左右の従動輪の平均車輪速との差を算出し、その差が所定の閾値を超えた場合に、駆動輪Ｗがスリップしていることを検出する。即ち、雪路のような低摩擦係数路面では、エンジンＥの駆動力が伝達される駆動輪Ｗがスリップすると大きな車輪速が検出されるが、エンジンＥの駆動力が伝達されない従動輪は車体が殆ど停止しているために小さい車輪速しか検出されないため、両車輪速の差の基づいて駆動輪Ｗがスリップしていることを検出することができる。

ところで、路面摩擦係数が小さい雪路で車両がスタックしかかったような場合、運転者はリバースレンジで車両を一旦後進させた後に、Ｄレンジにシフトチェンジして車両を前進させることで、スタックを回避しながら車両を発進させることがある。このような場合に、図２に示すリバース変速段から図１に示す１速変速段にシフトチェンジすべく、液圧サーボ２７によってチャンファ機構２３のスリーブ２５がリバースドリブンギヤ２１のドグ２１ａに噛合する位置から１速ドリブンギヤ２０のドグ２０ａに噛合する位置へと右方向に駆動される。

このように、１速変速段を確立すべくチャンファ機構２３のスリーブ２５がハブ２４上を右方向に摺動して１速ドリブンギヤ２０のドグ２０ａに噛合するとき、ハブ２４は駆動輪Ｗの回転に連動して回転しているため、概ね停止状態にある１速ドリブンギヤ２０のドグ２０ａとの間に差回転があると、チャンファ機構２３にかじりが生じて耐久性に悪影響を及ぼす虞がある。そこで、変速制御手段Ｍ３がチャンファ機構２３の液圧サーボ２７に供給する液圧の大きさおよび供給タイミングを制御することで、チャンファ機構２３のハブ２４の回転数（つまりカウンタシャフト１２の回転数）と１速ドリブンギヤ２０の回転数との間の差回転が消滅する瞬間を狙ってスリーブ２５を駆動し、１速変速段をスムーズに確立するようになっている。

こここで、高摩擦係数路面および低摩擦係数路面における、前記差回転の大きさについて考える。高摩擦係数路面では駆動輪Ｗが路面をしっかりとグリップするため、車両をリバースレンジで後進走行させた後にＤレンジに切り換えて前進走行させる場合、車両は慣性で後方に移動し続けようとしてカウンタシャフト１２は後進方向に回転を続け、その回転を停止するまでに比較的に長い時間が要することになる。リバースレンジからＤレンジにシフトチェンジした場合の、チャンファ機構２３の液圧サーボ２７の１速変速段確立のための作動タイミングは、上述した高摩擦係数路面でカウンタシャフト１２の回転が停止してチャンファ機構２３の差回転が消滅するタイミングに合わせて設定されている。

しかしながら、雪路のような低摩擦係数路面では駆動輪Ｗと路面との間に発生する摩擦力が極めて小さいため、リバースレンジからＤレンジにシフトチェンジした場合に、車体が後方に移動しようとする慣性が殆ど作用せず、従って後進方向に回転していたカウンタシャフト１２は比較的に短い時間で回転を停止し、チャンファ機構２３の差回転が消滅するタイミングが早まることになる。

そこで本実施の形態では、リバースレンジにおいて低摩擦係数路面が検出された後にＤレンジにシフトチェンジされた場合、通常よりも早くチャンファ機構２３の液圧サーボを作動させることで、差回転が小さい状態でスリーブ２５を１速ドリブンギヤ２０のドグ２０ａに噛合させ、１速変速段のスムーズな確立およびチャンファ機構２３の保護を図っている。

上記作用を、図４のフローチャートおよび図５のタイムチャートを参照して更に説明する。

フローチャートのステップＳ１でシフトレンジ検出手段Ｍ１がリバースレンジを検出し、ステップＳ２でスリップ状態検出手段Ｍ２が低摩擦係数路面で駆動輪Ｗがスリップしたことを検出した後、ステップＳ３でシフトレンジ検出手段Ｍ１がリバースレンジからＤレンジへのシフトチェンジを検出すると、ステップＳ４でチャンファ機構２３のスリーブ２５の位置を確認する。その結果、チャンファ機構２３のスリーブ２５の位置がリバース側にあり、１速変速段が未だ確立していなければ、ステップＳ５でチャンファ機構２３の液圧サーボ２７に供給する液圧を通常（高摩擦係数路面の場合）の値よりも増圧するとともに、ステップＳ６で液圧サーボ２７に液圧を供給するタイミングを通常（高摩擦係数路面の場合）のタイミングよりも早め、これによりチャンファ機構２３の差回転がゼロになる瞬間を狙って１速変速段を確立する。

上記作用を図５のタイムチャートに基づいて更に説明すると、シフトレンジがリバースレンジにあるときに、低摩擦係数路面であると判定されて低摩擦係数路面判定フラグが「１」（低摩擦係数路面）にセットされると、シフトレンジがリバースレンジからＤレンジのシフトチェンジされると同時に、通常時に液圧サーボ２７に供給される液圧に、図６のマップから検索した加算値ＱＩＮＧＩＣＥが加算される。

図６のマップのパラメータは、リバースレンジにおいて車輪速センサＳｂ…が検出した最大車輪速と、その最大車輪速が検出された瞬間にアクセル開度センサＳｃが検出したアクセル開度とである。加算値ＱＩＮＧＩＣＥの値は、最大車輪速が大きいほど、かつアクセル開度が大きいほど大きくなるように設定される。その理由は高アクセル開度で駆動輪Ｗが激しくスリップしたときほど、雪路が掘られて駆動輪Ｗとの間の摩擦係数が小さくなり、その後にＤレンジにシフトチェンジしたときに駆動輪Ｗの車輪速（つまりカウンタシャフト１２の回転数）が速やかに低下するからである。

図５には、リバースレンジおよびＤレンジにおける駆動輪Ｗの車輪速が、高摩擦係数路面（破線参照）の場合と、低摩擦係数路面（実線参照）の場合とについて示されている。車輪速が後進側から前進側に切り替わる際にゼロになる瞬間が、低摩擦係数路面の場合の方が早まっていることが分かる。そして駆動輪Ｗの車輪速がゼロになる瞬間に、チャンファ機構２３のハブ２４と１速ドリブンギヤ２０との差回転がゼロになるが、その瞬間も低摩擦係数路面の場合の方が早まっていることが分かる。

通常は、高摩擦係数路面において前記差回転がゼロになる瞬間を狙って前後進切り替え実行指示フラグを「１」（実行指示）にセットしているが、低摩擦係数路面では、それよりも所定時間ΔＴだけ早めて前後進切り替え実行指示フラグが「１」（実行指示）にセットされ、それに応じて液圧サーボ２７に液圧が供給される。

このように、低摩擦係数路面においてリバースレンジからＤレンジにシフトチェンジした場合には、チャンファ機構２３の液圧サーボ２７に供給する液圧を高めるとともにも、その液圧を供給するタイミングを早めることで、チャンファ機構２３のスリーブ２５を通常時よりも早期に１速ドリブンギヤ２０側に移動させ、差回転の小さい状態でチャンファ機構２３で１速ドリブンギヤ２０をカウンタシャフト１２に結合することが可能になり、１速変速段のスムーズな確立とチャンファ機構２３の保護とが同時に達成される。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、スリップ状態検出手段Ｍ２の構成は種々のものが公知であるが、その何れを採用しても良い。

また実施の形態ではチャンファ機構２３をカウンタシャフト１２に設けているが、メインシャフトや、それ以外のシャフトに設けても良い。

１２ カウンタシャフト（シャフト）
２０ １速ドリブンギヤ（前進用ギヤ）
２１ リバースドリブンギヤ（後進用ギヤ）
２３ チャンファ機構（前後進切替機構）
２７ 液圧サーボ
Ｍ１ シフトレンジ検出手段
Ｍ２ スリップ状態検出手段
Ｍ３ 変速制御手段
Ｔ トランスミッション
Ｗ 駆動輪

Claims (3)

1. トランスミッション（Ｔ）のシャフト（１２）に相対回転自在に支持される前進用ギヤ（２０）および後進用ギヤ（２１）を、変速制御手段（Ｍ３）により制御される液圧サーボ（２７）で作動する前後進切替機構（２３）により前記シャフト（１２）に選択的に結合することで、前進変速段または後進変速段を確立する車両の変速制御装置において、
   前記トランスミッション（Ｔ）のシフトレンジを検出するシフトレンジ検出手段（Ｍ１）と、駆動輪（Ｗ）のスリップ状態を検出するスリップ状態検出手段（Ｍ２）とを備え、 前記シフトレンジ検出手段（Ｍ１）が後進走行レンジから前進走行レンジへの切り替えを検出したとき、後進走行レンジにおいて前記スリップ状態検出手段（Ｍ２）が前記駆動輪（Ｗ）のスリップ状態を検出した場合には、前記変速制御手段（Ｍ３）は前記液圧サーボ（２７）に供給する液圧を基準液圧よりも増圧するとともに、前記液圧サーボ（２７）に液圧を供給するタイミングを早めることを特徴とする車両の変速制御装置。
2. 前記変速制御手段（Ｍ３）は、前記液圧サーボ（２７）に供給する液圧の増圧量を、後進走行レンジにおけるアクセル開度および車輪速に応じて算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の変速制御装置。
3. 前記変速制御手段（Ｍ３）は、前記液圧サーボ（２７）に液圧を供給するタイミングを、前記スリップ状態検出手段（Ｍ２）が前記駆動輪（Ｗ）のスリップ状態を検出しない場合の、前記前後進切替機構（２３）の前進変速段側の差回転がゼロになるタイミングよりも早めることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両の変速制御装置。

Images