JP5088809B2 - シーケンシャル自動変速機 - Google Patents

Description

本発明はシーケンシャル自動変速機に関し、特に、変速時の衝撃（変速ショック）を抑制するのに好適なシーケンシャル自動変速機に関する。

車両用エンジンの自動変速機のシフト制御装置において、例えば、特開２００４−２８１１７号公報に記載された複数クラッチ式変速機のシフト制御装置では、運転者によるニュートラル待機指示が可能とされているシフト操作機構を備え、該シフト操作機構にてニュートラル待機指示がなされた場合には、シフト切り替えは行わずに、クラッチを解放している回転動力伝達系に属する変速機構をニュートラル状態に切り換えるように構成している。
特開２００４−２８１１７号公報

特許文献１に記載された自動変速機のシフト制御装置は、シフト操作機構がニュートラルの状態では変速ギヤはニュートラル状態になっている。そして、シフト操作機構がドライブ位置に切り替えられれば、低速ギヤから車速に応じたシフトアップが行われる。

しかし、下り坂等で車両が完全に停止していない場合において、シフト操作機構がニュートラルに操作されている状態から、シフト操作機構をドライブ位置に切り替えることがある。この場合、車速がある状態で低速ギヤに切り替わるので、大きいエンジンブレーキが働いて運転者に違和感を抱かせることがある。また、クラッチの負荷も増加する。したがって、このエンジンブレーキを低減して良好なシフトフィーリングを得られるようにし、かつクラッチの負荷を軽減したいという課題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑み、シフトフィーリングの向上とクラッチの負荷軽減を図ることができるシーケンシャル自動変速機を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、並列に設けられた二つのクラッチを介して入力されたクラッチを介してエンジンの回転を変速機出力軸に伝達する変速ギヤからなり、シフト位置としてニュートラルおよびドライブのいずれかを選択する選択手段と、前記変速ギヤを切り替える油圧制御手段とを有するシーケンシャル自動変速機において、シフト位置としてニュートラル位置が選択されていて、かつ該シーケンシャル自動変速機を搭載した車両の車速が、予め車速およびスロットル開度をパラメータとして設定した変速段における第１速の変速段に対応する最大車速未満に設定した車速基準値以上の場合は、前記油圧制御手段が、前記二つのクラッチを断ったままの状態で、車速およびスロットル開度をパラメータとして変速段を設定した変速マップに基づいて予め変速ギヤを切り替えておくように構成されている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、シフト位置としてニュートラル位置が選択されていて、かつ車速が前記車速基準値以下である場合は、前記油圧制御手段により前記変速ギヤをニュートラル位置に制御するように構成した点に第２の特徴がある。

上記特徴を有する本発明によれば、例えば、下り坂等で、ニュートラル位置が選択されているにもかかわらず車両が走行している場合は、変速ギヤが、そのときの車速やスロットル開度に適した変速段に切り替えられる。そして、車両が走行しているときに選択手段でニュートラル位置からドライブ位置へ切り替えられた場合、変速機はそのとき切り替えられている変速段で直ちにエンジンの回転を最適な変速比で駆動輪に伝達することができる。そして、その変速段から車速とスロットル開度に応じた変速が開始される。したがって、車両が走行している状態でクラッチがつながれると、最適な変速段での走行に移行することができるし、車速に対して低い変速段が選択されて急なエンジンブレーキがかかるのを防止できるので、シフトフィーリングの向上を図ることができる。また、クラッチ接続時の衝撃も緩和され、クラッチの負荷を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る自動変速機の要部拡大断面図である。自動変速機１００は、前進４速および後進１速を有する多段変速装置であり、例えば、４サイクルの単気筒エンジンに組み込まれる。

エンジン回転数が所定値（例えば、２０００ｒｐｍ）に達して図示しない発進クラッチがつながったときにエンジンの回転駆動力はプライマリギヤＧＰから自動変速機１００に入力される。プライマリギヤＧＰに伝えられた駆動力は、主軸としてのプライマリシャフトＳＰ、プライマリシャフトＳＰおよび副軸としてのカウンタシャフトＳＣに設けられる複数の歯車対による変速ギヤ列Ｇを介して、最終的に出力軸ＳＯに伝達される。プライマリギヤＧＰには、駆動力伝達時のショックを吸収するように、バネ６を内蔵した衝撃吸収機構が組み込まれている。

ツインクラッチを構成する第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２は、クラッチケースＣ１，Ｃ２をプライマリギヤＧＰ側に配し、インナドラムＡ１，Ａ２をプライマリギヤＧＰから遠い側に配した背中合わせで配置されている。第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２を油圧制御するための油圧発生源およびこれと連結される油路は、プライマリシャフトＳＰの左端部に集約されている。

各段の変速動作は、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２に与える油圧のオン・オフと、変速用のアクチュエータ（図示しない）に係合しているドッグクラッチとしての第１スリーブＭ１、第２スリーブＭ２、および第３スリーブＭ３の軸方向への摺動動作との組み合わせによって行われる。

第１クラッチＣＬ１と第２クラッチＣＬ２は、同じ部品の組み合わせからなる同一構成であり、以下では、第１クラッチＣＬ１を代表としてその構成を説明し、第２クラッチＣＬ２の対応構成部分をカッコを付して示す。

第１クラッチＣＬ１（ＣＬ２）には、プライマリギヤＧＰと固定的に結合されるクラッチケースＣ１（Ｃ２）の底部に、内側オイルシールＫ１（Ｋ２）および外側オイルシールＪ１（Ｊ２）を介して密閉挿入されたピストンＰ１（Ｐ２）が備えられている。ピストンＰ１（Ｐ２）は、プライマリシャフトＳＰの軸心に設けられた油路５（４）から作動油が圧送されると図示右方向（左方向）へ押し出され、一方、作動油の圧力が低下するとバネＦ１（Ｆ２）の弾発力によって元の位置に戻される。

また、ピストンＰ１（Ｐ２）の図示右側（左側）には、これに隣接してクラッチケースＣ１（Ｃ２）に対して回転方向に固定的かつ軸方向に摺動可能に連結された３枚のプレッシャプレートＢ１（Ｂ２）と、クラッチケースＣ１（Ｃ２）に固定的に結合された保持プレートＬ１（Ｌ２）とが配設されている。そして、プレッシャプレートＢ１（Ｂ２）と保持プレートＬ１（Ｌ２）との間には、インナドラムＡ１（Ａ２）に対して回転方向に固定的かつ軸方向に摺動可能に連結された３枚のクラッチプレートＤ１（Ｄ２）が、わずかな間隙をもって挟まれている。

上記構成により、油圧によってピストンＰ１（Ｐ２）が押し出され、プレッシャプレートＢ１（Ｂ２）とクラッチプレートＤ１（Ｄ２）とが接触して摩擦力が発生すると、クラッチケースＣ１（Ｃ２）を回転させているプライマリギヤＧＰの回転駆動力はインナドラムＡ１（Ａ２）に伝達されることになる。

プライマリシャフトＳＰの軸心に設けられたオイルギャラリ７には、二重管で構成された油路分配器１が挿入固定されている。これにより、供給油路２に与えられた油圧は、油路分配器１の内管から油路５を通じて第１クラッチＣＬ１のピストンＰ１を駆動し、一方、供給油路３に与えられた油圧は、油路分配器１の内管と外管の間から油路４を通じて第２クラッチＣＬ２のピストンＰ２を駆動することになる。

第１クラッチＣＬ１側のインナドラムＡ１は、外方プライマリシャフトＳＰ２と一体的に形成されており、一方、第２クラッチＣＬ２側のインナドラムＡ２は、プライマリシャフトＳＰと固定的に結合されている。そして、プライマリシャフトＳＰに回転自在に軸支された外方プライマリシャフトＳＰ２には、第１速ドライブギヤＩ１と第３速ドライブギヤＩ３とが一体的に設けられている。第１速ドライブギヤＩ１および第３速ドライブギヤＩ３は、カウンタシャフトＳＣにそれぞれ回転可能に軸支された第１速ドリブンギヤＯ１および第３速ドリブンギヤＯ３と常時噛み合わされている。

また、プライマリシャフトＳＰに回転自在に軸支された第２速ドライブギヤＩ２および第４速ドライブギヤＩ４は、カウンタシャフトＳＣとそれぞれ一体的に回転する第２速ドリブンギヤＯ２および第４速ドリブンギヤＯ４と常時噛み合わされている。カウンタシャフトＳＣの図示右端部に固定的に結合されている出力ギヤＧＯ１は、出力軸ＳＯに固定的に結合されている出力ギヤＧＯ２と噛み合わされており、カウンタシャフトＳＣに回転自在に軸支されたリバースギヤＯＲは、後進用出力軸の入力ギヤ（不図示）と常時噛み合わされている。

以下、自動変速機１００における変速動作を説明する。図３は、本発明に係る自動変速機１００の模式図である。前記と同一の符号は、同一または同等部分を示している。第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２に対してそれぞれ独立した油圧制御を行う油圧発生装置１０１は、制御ユニット１０２からの信号に基づいて駆動される。また、第１スリーブＭ１ないし第３スリーブＭ３の軸方向への摺動動作は、不図示のアクチュエータ等によってツインクラッチの動作と連動して行われる。

以下に、各変速段における、ツインクラッチへの油圧のオン・オフと、第１スリーブＭ１ないし第３スリーブＭ３の摺動動作との関係を説明する。まず、ニュートラル位置では、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２のいずれに対しても油圧が遮断され、プライマリギヤＧＰとクラッチケースＣ１，Ｃ２とがプライマリシャフトＳＰに対して一体的に空転している状態となる。次に、第１速では、第１クラッチＣＬ１に作動油の油圧がかかり、プライマリギヤＧＰの回転駆動力が外方プライマリシャフトＳＰ２に伝達される。そして、カウンタシャフトＳＣに対して回転方向に固定的かつ軸方向に摺動可能に連結された第１スリーブＭ１が、第１速ドリブンギヤＯ１側に摺動して結合することで、第１速ドライブギヤＩ１の回転が第１速ドリブンギヤＯ１および第１スリーブＭ１を介してカウンタシャフトＳＣに伝達される。カウンタシャフトＳＣの回転は出力ギヤＧＯ１および出力ギヤＧＯ２を介して出力軸ＳＯに伝達される。

次に、第２速では、作動油の供給先を第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２に切り替わり、切替バルブ１５４に対して切替ソレノイド１５５からの油圧が接続され、リニアソレノイドバルブ１５２からの作動油圧力が第２クラッチＣＬ２に接続される。したがって、第２クラッチＣＬ２が作動して、プライマリギヤＧＰの回転駆動力はプライマリシャフトＳＰに伝達される。これとともに、プライマリシャフトＳＰに対して回転方向に固定的かつ軸方向に摺動可能に連結された第３スリーブＭ３が、第２速ドライブギヤＩ２側に摺動して結合されることで、第２速ドライブギヤＩ２および第２速ドリブンギヤＯ２によるギヤ列を介してカウンタシャフトＳＣに回転駆動力が伝達される。

また、第３速では、油圧の供給先が第２クラッチＣＬ２から第１クラッチＣＬ１に再度切り替わり、カウンタシャフトＳＣに対して回転方向に固定的かつ軸方向に摺動可能に連結された第２スリーブＭ２が、第３速ドリブンギヤＯ３側に摺動して結合されることで、第３速ドライブギヤＩ３および第３速ドリブンギヤＯ３によるギヤ列を介してカウンタシャフトＳＣに回転駆動力が伝達される。

そして、第４速では、油圧の供給先が再度第１クラッチＣＬ１から第２クラッチＣＬ２に切り替わり、第２クラッチＣＬ２が作動すると、プライマリギヤＧＰの回転駆動力はプライマリシャフトＳＰに伝達され、第３スリーブが第４速ドライブギヤＩ４側に摺動して結合される。これにより、第４速ドライブギヤＩ４および第４速ドリブンギヤＯ４によるギヤ列を介してカウンタシャフトＳＣに回転駆動力が伝達される。

後進では、第１速時と同様、第１クラッチＣＬ１に油圧が接続される。それとともに、軸方向に摺動可能な第１速ドリブンギヤＯ１をリバースギヤＯＲ側に結合し、図示しない後進用アイドルギヤを介して出力軸ＳＯに動力が伝達される。

上述のように、自動変速機１００は、各変速ギヤ対を常時噛み合わせておき、かつ隣り合わせの変速ギヤへの回転駆動力の断接状態を２つのクラッチで交互に行うように構成されているため、変速ショックが少なく、かつ素早い変速操作が可能となる。

自動変速機１００の電子制御部を説明する。本電子制御部は、レンジ選択レバー（請求項１の選択手段に相当）の操作に従って選択されたニュートラル位置とドライブ位置とリバース位置とに応じた変速動作を制御する。ドライブ位置では第１速から第４速の間で１段ずつ変速段が切り替わっていくシーケンシャル動作で変速される。

図４は、電子制御部の動作を示すフローチャートである。同図において、ステップＳ１では、レンジ選択レバー４０（図１参照）の位置を判別する。この判別は、レンジ選択レバー４０の各モード選択位置毎に設けられる接点のどれが閉じている（オンになっている）かによって行われる。レンジ選択レバー４０がニュートラル位置にあれば、自動変速機１００をニュートラルに切り替える動作に進む。つまり、まずステップＳ２で第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２を断つ。ステップＳ３では、車速を周知の車速検出手段で検出する。ステップＳ４では検出された車速が車速基準値（例えば、３ｋｍ／時）未満であるか、すなわち実質的に停止しているといえる速度であるか否かを判断する。

車速が予め設定した車速基準値未満であれば、ステップＳ５でギヤをニュートラル状態にする。車速が車速基準値以上であれば、ステップＳ６に進み、後述する変速マップに従って変速段を決定する変速マップ制御で第１スリーブＭ１および第２スリーブＭ２を作動させてギヤを切り替える。ステップＳ７では、レンジ選択レバー４０がニュートラル位置のままか否かを判断する。レンジ選択レバー４０がニュートラル位置であればステップＳ４に進み、レンジ選択レバー４０がニュートラル位置以外であればステップＳ１に戻る。ステップＳ６の変速マップ制御では、車速やスロットル開度に応じて変速段は更新される。

レンジ選択レバー４０がドライブ位置であれば、ステップＳ１からステップＳ８に進む。ステップＳ８では、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２の切り替えと、変速マップ制御による第１スリーブＭ１および第２スリーブＭ２の移動によるギヤの切り替えを行う。

レンジ選択レバー４０の位置がリバース位置であれば、車両が後退することができるように自動変速機１００は制御されるが、後退時の処理は本発明の要部ではないので、説明を省略する。

図５は変速マップの一例を示す図である。同図において、縦軸はスロットル開度θＴＨ、横軸は車速Ｖを示す。車速Ｖとスロットル開度θＴＨとをパラメータとして変速段数（第１速〜第４速）が設定されているので、車速Ｖとスロットル開度θＴＨとに基づき、この変速マップに従って変速段が決定される。例えば、スロットル開度θＴＨがθＴＨ１で車速がＶ１のＡ点では変速段は第３速であり、その状態で車速が増大し、車速Ｖ２であるＢ点に移動したとすれば変速段は第４速に移行する。なお、変速マップはシフトアップ時用と、シフトダウン時用とで異なるものを用意するのがよい。

図１は、電子制御部の要部機能を示すブロック図である。図１において、車速判定部３６は車速センサ３７で検出された車速Ｖが記憶部３８に記憶された車速基準値Ｖｒｅｆ未満か否かを判定し、車速Ｖが車速基準値Ｖｒｅｆ未満であれば判定信号ＶＪ１を出力し、車速Ｖが車速基準値Ｖｒｅｆ未満でなければ判定信号ＶＪ２を出力する。

変速スイッチ３９はレンジ選択レバー４０の操作に応じてニュートラル位置、ドライブ位置、リバース位置を示す信号（電圧値）を出力する。ニュートラル判別部４１は変速スイッチ３９の出力に基づいてニュートラル位置を検出すると、ニュートラル信号Ｎｔを出力する。ニュートラル信号Ｎｔは油圧制御ユニット１０２に入力され、この油圧制御ユニット１０２を前記第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２を断つように動作させる。

車速判定部３６から出力される判定信号ＶＪ１はニュートラル信号Ｎｔによって開かれるゲートＧ１を介して変速マップ４３へ入力される。一方判定信号ＶＪ２はニュートラル信号Ｎｔによって開かれるもう一つのゲートＧ２を介して油圧制御ユニット１０２に入力される。判定信号ＶＪ２によって油圧制御ユニット１０２は変速機１００のギヤをニュートラルに切り替える。

変速マップ４３は、車速Ｖとスロットルセンサ４４で検出されるエンジンのスロットル開度θＴＨとに基づいて変速段を示す信号を油圧制御ユニット１０２に入力する。油圧制御ユニット１０２は、変速マップ４３から入力された変速段に変速機１００のギヤを切り替える。

この制御部のニュートラル判別部４１および車速判定部３６、並びにゲートＧ１，Ｇ２等の機能はマイクロコンピュータによって実現できる。また、車速基準値の記憶部３８や変速マップ４３はＲＯＭにより形成することができる。

なお、車速基準値Ｖｒｅｆは、第１速の変速段を選択するのに適した速度未満に設定するのが好ましい。例えば、変速マップ４３を設定した場合に、その第１速に対応する車速Ｖの最大値未満に設定する。つまり、図５に即していえば、車速Ｖ０未満に車速基準値Ｖｒｅｆを設定する。

このように、本実施形態によれば、レンジ選択レバー４０がニュートラル位置に操作されているときに、車速Ｖが車速基準値Ｖｒｅｆ以上であった場合、つまり実質的に車両が走行していると判定された場合は、変速段を車速Ｖとスロットル開度θＴＨとに応じた位置に切り替えておく。但し、第１クラッチＣＬ１および第２クラッチＣＬ２は断っておくのはもちろんである。こうすることによって、車両が走行している状態、つまり車速Ｖが車速基準値Ｖｒｅｆ以上である状態でニュートラル位置からドライブ位置にレンジ選択レバー４０の切り替え操作が行われたとしても、ギヤは車速Ｖに応じた変速段数に切り替わっているので、急激なエンジンブレーキがかかるおそれがないし、大きいエンジンブレーキによりクラッチに過大な負荷がかかるのも防止できる。

本発明の一実施形態に係る自動変速機の制御部の要部機能を示すブロック図である。 本発明に係る自動変速機の一実施形態に係る断面図である。 本発明に係る自動変速機の一実施形態に係る模式図である。 電子制御部の動作を示すフローチャートである。 変速マップの一例を示す図である。

符号の説明

１…油路分配器、 １０…エンジン、 ３６…車速判別部、 ４０…レンジ選択レバー、 ４１…ニュートラル判別部、 ４３…変速マップ、 １００…自動変速機、 ＣＬ１…第１クラッチ、 ＣＬ２…第２クラッチ、 ＧＰ…プライマリギヤ、 ＳＣ…カウンタシャフト、 ＳＩ…クランクシャフト、 ＳＯ…出力軸

Claims (1)

1. 並列に設けられた二つのクラッチ（ＣＬ１、ＣＬ２）を介して入力されたエンジンの回転を変速機出力軸に伝達する変速ギヤからなり、シフト位置としてニュートラルおよびドライブのいずれかを選択する選択手段（４０）と、前記変速ギヤを切り替える油圧制御手段（１０２）とを有するシーケンシャル自動変速機において、
   シフト位置としてニュートラル位置が選択されていて、かつ該シーケンシャル自動変速機を搭載した車両の車速が、予め車速およびスロットル開度をパラメータとして設定した変速段における第１速の変速段に対応する最大車速未満に設定した車速基準値（Ｖｒｅｆ）以上の場合は、前記油圧制御手段（１０２）が、前記二つのクラッチ（ＣＬ１、ＣＬ２）を断ったままの状態で、車速およびスロットル開度をパラメータとして変速段を設定した変速マップに基づいて予め変速ギヤを切り替えておくように構成されているとともに、
   シフト位置としてニュートラル位置が選択されていて、かつ車速が前記車速基準値（Ｖｒｅｆ）以下である場合は、前記油圧制御手段（１０２）により前記変速ギヤをニュートラル位置に制御するように構成したことを特徴とするシーケンシャル自動変速機。

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