JP5125075B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンと変速機との間に少なくとも流体継手を有し、上記変速機が自動変速の他に手動のシーケンシャルシフト操作が可能とされている動力伝達装置に係り、特に上記流体継手の油温が過高温になることに起因する流体継手内部部品の劣化や損傷を防止する技術に関するものである。

流体継手（フルードカップリング）は、船舶用、産業機械用、自動車用の動力伝達継手として従来から用いられている。流体継手を装備した車両用動力伝達装置においては、例えば特許文献１又は特許文献２に開示されるように、車両に搭載されたエンジンと変速機との間に少なくとも流体継手を介設して構成されている。なお、特許文献１においては、エンジンと変速機との間に流体継手と湿式多板クラッチを介設して構成されている。

このような車両用動力伝達装置に装備される流体継手は、例えばディーゼルエンジンのクランクシャフト（流体継手としての入力軸）に連結されたケーシングと、そのケーシングと対向して配設されケーシングに取り付けられたポンプと、そのポンプと対向配設された、入力軸と同一線上に配置された出力軸に取り付けられたタービンとを具備しており、駆動側のポンプの回転を流体（作動油）を仲介として被動側のタービンを回転させて、エンジンの動力を変速機側に伝達している。

上記流体継手においては、流体継手の滑りによるエネルギーロスをなくすため、ロックアップ装置を設け、このロックアップ装置を車速に対応させて断から接に作動させることにより、タービンをケーシングに接触させてポンプとタービンとを機械的に直結するようになっている。

ところで、上記変速機としては、乗用車等に採用されている全自動式のもの（ＡＴ）の他に、大型車に多く採用されている、手動変速機を基本構造とした自動式のもの（ＡＭＴ：自動化された手動変速機）がある。後者の変速機（ＡＭＴ）を備えた動力伝達装置においては、ドライバの意思で道路状況等に応じた変速を行うことが可能となる。

特開２００２−２９５６７３号公報 特開平２−１８０３６４号公報

しかしながら、上記動力伝達装置においては、ドライバの意思が働く手動のシーケンシャルシフト操作時に、ドライバによっては流体継手の内部部品（例えばゴム製ないし合成樹脂製のシール部品）の保護を考えずに燃費重視で出来るだけ高速段を使用する場合があり、このような場合、流体継手の内部の油温が許容温度を超えてしまい、内部部品の劣化や損傷（例えばシール部品の焼き付き）等、耐久性の低下を招くおそれがあった。

なお、トルクコンバータを具備するＡＴ車の自動変速機においては、トルクコンバータのスリップ量を検出する手段と、変速機に内蔵される油温センサからの検出温度と予め設定される設定温度とを比較する手段とを設け、上記スリップ量が所定値以上であり、且つ上記検出温度が設定温度を超える場合に、通常のロックアップ点データに対して低速側にシフトさせた高油温用のロックアップ点データ、及び又は通常の変速点データに対して高速側にシフトさせた高油温側にシフトさせた高油温用の変速点データを選択して変速制御するようにしたもの（特許文献２）もあるが、油温の昇温速度が非常に速く且つ降温しにくいため、油温に基づく制御では流体継手の内部部品の劣化や損傷を防止することが難しい。

本発明は、上記課題を解消し、シーケンシャルシフト操作時において流体継手の油温上昇に起因する内部部品の劣化や損傷を未然に防止することができ、耐久性の向上が図れる動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと変速機との間に少なくとも流体継手を有し、上記変速機は自動変速の他に手動のシーケンシャルシフト操作が可能とされている動力伝達装置において、上記エンジンの回転数と上記流体継手のタービン回転数との差が設定値以上で且つ該設定値以上の状態が設定時間継続したか否かを判定する滑り判定手段を有し、該滑り判定手段による判定が肯定されたときに、シフトチェンジ指令の有無を判定せず、現在の変速比より低い新変速比を設定し、該新変速比に基いた変速機入力軸回転数がロックアップ許諾回転数を超えたときに該新変速比を目標変速比に設定し、該目標変速比に基いてシフトダウン制御をすることを特徴とする。

本発明においては、上記流体継手を断接するロックアップ装置のロックアップが可能か否かを判定するロックアップ判定手段を有し、該ロックアップ判定手段の判定に応じてロックアップ制御をすることが好ましい。

また、上記ロックアップ判定手段は、現車速、現変速比、シフトダウン後の変速比から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数が予め設定されたロックアップ許諾回転数を超えるときにロックアップが可能と判定することが好ましい。

更に、上記ロックアップ許諾回転数は、シーケンシャルシフト操作時の各変速比で異なっていることが好ましい。

また、上記ロックアップ判定手段における現車速、現変速比、シフトダウン後の変速比から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数は、エンジンオーバーラン回転数を超えない値に設定されていることが好ましい。

本発明に係る動力伝達装置によれば、シーケンシャルシフト操作時における流体継手の油温上昇に起因する内部部品の劣化や損傷を未然に防止することができ、耐久性の向上が図れる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の概略図である。

図１に示すように、エンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）Ｅには、クラッチ機構１を介して変速機Ｔ／Ｍが接続されており、本実施形態の動力伝達装置はいわゆる自動化された手動変速機（ＡＭＴ）として構成されている。本実施形態の場合、クラッチ機構１は流体継手（フルードカップリング）２と湿式多板クラッチ（変速クラッチ）３とからなる。流体継手２は、エンジンＥから変速機Ｔ／Ｍに至る動力伝達経路の途中であってその上流側に設けられ、湿式多板クラッチ３は同下流側に直列に設けられる。なお、ここでいう流体継手とは、トルクコンバータを含む広い概念であり、現に本実施形態においてもトルクコンバータを用いている。

流体継手２は、エンジンＥの出力軸（クランク軸）１ａに接続されたケーシング１８と一体に回転するポンプ部４と、ケーシング１８内でポンプ部４に対向され湿式多板クラッチ３の入力側に接続されたタービン部５と、タービン部５とポンプ部４との間に介設されたステータ部６とからなっている。また、この流体継手２には、ポンプ部４とタービン部５との締結・切離を行うロックアップクラッチ７と、そのロックアップクラッチ７を作動する油圧回路１９からなるロックアップ装置２０を有する。

湿式多板クラッチ３は、その入力側が入力軸３ａを介してタービン部５に接続され、出力側が変速機Ｔ／Ｍの入力軸８に接続され、流体継手２と変速機Ｔ／Ｍとの間を断接するもので、常時はスプリング（図示せず）で断方向に付勢され、油圧回路１９からの圧油にて接にされる。

詳しくは、湿式多板クラッチ３は、油が満たされたクラッチケーシング（図示せず）内で、入力側と出力側とにそれぞれ複数枚ずつ互い違いにクラッチプレート（或いはクラッチディスク）がスプライン噛合され、これらクラッチプレート同士を押し付け合い、或いは解放して、湿式多板クラッチ３の接続・分断を行うものである。

変速機Ｔ／Ｍは、入力軸８と、これと同軸に配置された出力軸９と、これら入力軸８及び出力軸９に平行に配置された副軸１０とを有する。入力軸８には、入力主ギヤ１１が設けられている。出力軸９には、１速主ギヤＭ１と、２速主ギヤＭ２と、３速主ギヤＭ３と、４速主ギヤＭ４と、リバース主ギヤＭＲとがそれぞれ軸支されていると共に、６速主ギヤＭ６が固設されている。副軸１０には、入力主ギヤ１１に噛合する入力副ギヤ１２と、１速主ギヤＭ１に噛合する１速副ギヤＣ１と、２速主ギヤＭ２に噛合する２速副ギヤＣ２と、３速主ギヤＭ３に噛合する３速副ギヤＣ３と、４速主ギヤＭ４に噛合する４速副ギヤＣ４と、リバース主ギヤＭＲにアイドルギヤＩＲを介して噛合するリバース副ギヤＣＲとが固設されていると共に、６速主ギヤＭ６に噛合する６速副ギヤＣ６が軸支されている。

この変速機Ｔ／Ｍによれば、出力軸９に固定されたハブＨ／Ｒ１にスプライン噛合されたスリーブＳ／Ｒ１を、リバース主ギヤＭＲのドグＤＲにスプライン噛合すると、出力軸９がリバース回転し、上記スリーブＳ／Ｒ１を１速主ギヤＭ１のドグＤ１にスプライン噛合すると、出力軸９が１速相当で回転する。出力軸９に固定されたハブＨ／２３にスプライン噛合されたスリーブＳ／２３を、２速主ギヤＭ２のドグＤ２にスプライン噛合すると、出力軸９が２速相当で回転し、上記スリーブＳ／２３を３速主ギヤＭ３のドグＤ３にスプライン噛合すると、出力軸９が３速相当で回転する。

出力軸９に固定されたハブＨ／４５にスプライン噛合されたスリーブＳ／４５を、４速主ギヤＭ４のドグＤ４にスプライン噛合すると、出力軸９が４速相当で回転し、上記スリーブＳ／４５を入力主ギヤ１１のドグＤ５にスプライン噛合すると、出力軸９が５速相当（直結）で回転する。副軸１０に固定されたハブＨ６にスプライン噛合されたスリーブＳ６を、６速副ギヤＣ６のドグＤ６にスプライン噛合すると、出力軸９が６速相当で回転する。

上記各スリーブＳは、運転室内のシフトレバー２１を手動で切替え操作することで、ＥＣＵ２２及びアクチュエータ３０を介して駆動操作されるようになっている。シフトレバー２１は、例えば、ニュートラル位置、自動変速モード位置、リバース位置、シーケンシャルシフトモード位置に切替え可能になっている。また、シーケンシャルシフトモード位置では、例えば、シフトレバー２１を前方に押す度に変速機Ｔ／Ｍが一段ずつシフトアップされ、シフトレバー２１を後方に押す度に変速機Ｔ／Ｍが一段ずつシフトダウンされるようになっている。このようなシーケンシャルシフトモードでのシフトレバー２１の操作をシーケンシャルシフト操作という。

またシフトレバー２１によるギヤの切り替え操作の際には、先ず、ニュートラル位置で、湿式多板クラッチ３が断とされ、そのニュートラル位置から他の位置に切り替えた後は、湿式多板クラッチ３が接とされる。このシフトレバー２１の操作による操作位置がＥＣＵ（制御装置）２２に入力される。

また、アクセルペダル２３の踏み込み量は、センサ２４により検出され、その踏み込み量がＥＣＵ２２に入力される。ブレーキペダル２５の踏み込み量は、センサ２６で検出され、その踏み込み量がＥＣＵ２２に入力される。変速機Ｔ／ＭにおけるスリーブＳのギヤポジションは、センサ３１により検出され、そのギヤポジションがＥＣＵ２２に入力される。

また、本実施形態においては、変速機Ｔ／Ｍの入力主ギヤ１１又は入力主ギヤ１１に噛合する入力副ギヤ１２に、変速機Ｔ／Ｍの入力軸８の回転数（変速機入力軸回転数）を検出する回転センサ２７が設けられ、その回転センサ２７の検出値がＥＣＵ２２に入力される。６速主ギヤＭ６に、出力軸９の回転数（車速）を検出するセンサ３２が設けられ、その車速がＥＣＵ２２に入力される。

ＥＣＵ２２は、回転センサ２７の検出値（変速機入力軸回転数）が設定値（例えば８００ｒｐｍ）以下のときには、流体継手２のロックアップ装置２０（油圧回路１９）を断側に、設定値（例えば１０００ｒｐｍ）以上となったとき、ロックアップ装置２０（油圧回路１９）を接側に作動させてロックアップクラッチ７を接とするようになっている。

ここで、本実施形態においては、シーケンシャルシフト操作時における流体継手２の油温上昇に起因する内部部品の劣化や損傷を未然に防止するために、上記ＥＣＵ２２が、上記シーケンシャルシフト操作時において、上記エンジンＥの回転数と上記流体継手２のタービン回転数との差が設定値以上で且つ該設定値以上の状態が設定時間（例えば４秒）継続したか否かを判定する滑り判定手段を有し、該滑り判定手段による判定が肯定されたときに、自動変速のシフトダウン制御をするようになっている。

上記滑り判定の設定値は、例えば図２に示すようにエンジン回転数によって変わる定数であり、エンジン回転数に基づいて常時計算により算出されている。例えば、エンジン回転数が１０００ｒｐｍのとき、滑り判定の設定値は３００ｒｐｍであり、この場合、タービン回転数が７００ｒｐｍ未満になると滑り判定フラグがＯＮ（肯定）になる。

また、ＥＣＵ２２は、上記流体継手２を断接するロックアップ装置２０のロックアップが可能か否かを判定するロックアップ判定手段を有し、該ロックアップ判定手段の判定に応じてロックアップ制御をするように設定されている。この場合、上記ロックアップ判定手段は、現車速、現変速比（すなわち現在の変速段：現ギヤ段）、シフトダウン後の新変速比（すなわち新ギヤ段）から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数が予め設定されたロックアップ許諾回転数を超えるときにロックアップが可能と判定するように設定されている。

また、上記ロックアップ許諾回転数は、シーケンシャルシフト操作時の各変速比（各ギヤ段）で異なっており、各変速比（各ギヤ段）に１つの定数が設定されている。また、上記ロックアップ判定手段における現車速、現変速比、シフトダウン後の変速比から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数は、エンジンオーバーラン回転数を超えない値に設定されており、エンジンがオーバーラン回転数を超えることによる故障を防止している。

図３はシフトダウン制御の一例を示すフローチャートであり、図４はこのシフトダウン制御の前提条件となる滑り判定の一例を示すフローチャートである。この滑り判定においては、少なくとも次の６つの条件すなわち（１）シーケンシャルシフトモード（マニュアルモード）でギヤインしていること、（２）湿式多板クラッチ３が完接状態（クラッチ接）であること、（３）アクセル踏み込み量が５％を超えていること、（４）ロックアップ装置２０が断側（すなわちロックアップクラッチ７が断）（ロックアップＯＦＦ）であること、(５）車速が時速３ｋｍを超えていること、（６）エンジン回転数が８００ｒｐｍ以上であることを全て満足しているか否かを判定し（ステップＳ１１）、該判定が肯定である場合、エンジン回転数とタービン回転数との差が設定値を超えているか否かを判定し（ステップＳ１２）、該判定が肯定である場合、タイマーのインクリメントを行い（ステップＳ１３）、タイマーが設定時間（４秒）以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、該判定が肯定である場合、滑り判定フラッグがＯＮ（肯定）となる（ステップＳ１５）。なお、上記ステップＳ１１が否定である場合、或いは、ステップＳ１２が否定である場合には、タイマーのカウントをクリアにしてステップＳ１１に戻る。また、上記ステップＳ１４が否定である場合にもステップＳ１１に戻る。

上記滑り判定フラグがＯＮとなると、シフトダウン制御を行う。図３に示すように、先ずギヤ段ｎをｎ＝１と設定し（ステップＳ１）、新ギヤ段として現ギヤ段からｎ（この場合、１）を差し引いた段数を設定し（ステップＳ２）、該新ギヤ段が２以上であるか否かを判定し（ステップＳ３）、該判定が肯定である場合、新ギヤ段変速後の変速機入力軸回転数（現車速、現ギヤ段及びシフトダウン後の新ギヤ段から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数）が予め設定されたロックアップ許諾回転数を超えているか否かを判定し（ステップＳ４）、該判定が肯定である場合、新ギヤ段変更後のエンジン回転数（現車速、現ギヤ段及びシフトダウン後の新ギヤ段から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数）がエンジンオーバーラン回転数を超えない値か否かを判定し（ステップＳ５）、該判定が肯定である場合に目標ギヤ段を上記新ギヤ段に設定する（ステップＳ６）。

なお、上記ステップＳ３の判定が否定である場合、或いは、上記ステップＳ５の判定が否定である場合には、目標ギヤ段を現ギヤ段に設定する（ステップＳ７）。また、上記ステップＳ４の判定が否定である場合には、ｎ＝ｎ＋１と設定し（ステップＳ８）、上記ステップＳ２に戻る。

以上のようにして目標ギヤ段が設定されると共に、ＥＣＵ２２により該目標ギヤ段に変速機Ｔ／Ｍがシフトダウン制御される。この場合、ステップＳ６で終了する場合には、新ギヤ段に変速機Ｔ／Ｍが自動的にシフトダウンされると共にロックアップされる。これにより、流体継手の滑りが解消され、滑りに起因する油温の上昇が抑制される。この場合、ドライバの意思に反して自動的に変速機のシフトダウンが行われるため、シフトダウン時に警告音を発するように設定されていることが好ましい。一方、ステップＳ７で終了する場合には、目標ギヤ段が現ギヤ段であるため、変速機のシフトダウンは行われない。この場合、現状のままであり、流体継手の滑りによる油温の上昇が懸念されるため、警告音（車両の停車を促す目的で前記ステップＳ６の場合の警告音とは異なる警告音）を発するように設定されていることが好ましい。

次に、本実施形態に係る動力伝達装置の作動を説明する。

この動力伝達装置では、エンジンＥの動力が流体継手２、湿式多板クラッチ３、変速機Ｔ／Ｍという順で伝達される。

発進時、ロックアップクラッチ７と湿式多板クラッチ３は、断とされ、ドライバがシフトレバー２１の操作により、自動変速モード又はシーケンシャルシフトモードに切替えると、湿式多板クラッチ３が接となり、その状態では、流体継手２のタービン部５は、駆動輪側から止められているので，ポンプ部４のみが回転し、クリープ力が発生することになる。その後、ブレーキペダル２５を離したり、アクセルペダル２５を踏み込んだりすれば、タービン部５が回転して変速機Ｔ／Ｍ側に動力が伝達される。

発進後、ドライバがシーケンシャルシフトモードのままで車両を運転走行する場合があり、この場合、ＥＣＵ２２は、変速機Ｔ／Ｍの入力主ギヤ１１又は入力主ギヤ１１に噛合する入力副ギヤ１２の回転（入力軸回転数）を回転センサ２７で検出し、その検出値が、設定値（例えば、１０００ｒｐｍ）以上に達したときにロックアップクラッチ７が接となり、減速時や登坂路走行時など回転センサ２７の検出値が、設定値（例えば、８００ｒｐｍ）以下になったときにはロックアップクラッチ７が断となるように制御する。

本実施形態においては、上記シーケンシャルシフト操作時において、上記エンジンの回転数と上記流体継手のタービン回転数との差が設定値（例えば、３００ｒｐｍ）以上で且つ該設定値以上の状態が設定時間（例えば、４秒）継続したか否かを判定する滑り判定手段を有し、該滑り判定手段による判定が肯定されたときに、自動変速のシフトダウン制御を行うように構成されているため、シーケンシャルシフト操作時において流体継手２の油温上昇に起因する内部部品の劣化や損傷を未然に防止することができ、耐久性の向上が図れる。

すなわち、シーケンシャルシフト操作時において、上記エンジンＥの回転数と上記流体継手２のタービン回転数との差が設定値（例えば、３００ｒｐｍ）以上で且つ該設定値以上の状態が設定時間（例えば、４秒）継続しているということは、流体継手２に滑りが発生しており、この状態を放置すると、流体継手２内の油温が上昇して許容温度を超え、流体継手内部のシール部品の劣化や焼き付きを招くおそれがある。そこで、ＥＣＵ２２が上記滑り判定の条件を満足したとき、自動変速のシフトダウン制御を行うようにしたので、変速機Ｔ／Ｍにおける出力軸９側から入力軸８側に作用する回転数が増大し、流体継手２内部のタービン部５の回転数がポンプ部４の回転数に近づき、流体継手２の滑りが抑制され、油温の上昇を防止することができる。

また、本実施形態においては、ＥＣＵ２２が、上記流体継手２を断接するロックアップ装置２０のロックアップが可能か否かを判定するロックアップ判定手段を有し、該ロックアップ判定手段の判定に応じてロックアップ制御を行い、現車速、現ギヤ段、シフトダウン後の新ギヤ段から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数が予め設定されたロックアップ許諾回転数を超えるときにロックアップが可能と判定するようになっており、そのロックアップ許諾回転数は、シーケンシャルシフト操作時の各ギヤ段で異なっている（各ギヤ段に対応したロックアップ許諾回転数に設定されている）。これにより、上記自動変速のシフトダウン制御後にロックアップが行われるため、流体継手２の滑りが解消され、油温の上昇を防止することができ、油温上昇に起因する流体継手２の内部部品の劣化や損傷を未然に防止することができ、耐久性の向上が図れる。

更に、本実施形態においては、上記ロックアップ判定手段における現車速、現ギヤ段、シフトダウン後の新ギヤ段から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数が、エンジンオーバーラン回転数を超えない値に設定されているため、シフトダウン後のロックアップにより出力側からエンジンＥに作用する動力によりエンジンＥがオーバーラン回転数になることを防止することができ、エンジンの故障を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。例えば、変速機は無断変速機であってもよく、この場合、変速段に対応する変速比が制御される。なお、無段変速機のシーケンシャルモードは、無段階ではなく、ＡＭＴと同じように区切られた変速ステップ比で変速される。また、本発明における動力伝達装置は、必ずしも湿式多板クラッチを必要とするものではない。

本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の概略図である。 滑り判定の設定値の一例を示すグラフである。 シフトダウン制御の一例を示すフローチャートである。 滑り判定の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｅ エンジン
Ｔ／Ｍ 変速機
１ クラッチ機構
２ 流体継手

Claims (5)

1. エンジンと変速機との間に少なくとも流体継手を有し、上記変速機は自動変速の他に手動のシーケンシャルシフト操作が可能とされている動力伝達装置において、上記エンジンの回転数と上記流体継手のタービン回転数との差が設定値以上で且つ該設定値以上の状態が設定時間継続したか否かを判定する滑り判定手段を有し、該滑り判定手段による判定が肯定されたときに、シフトチェンジ指令の有無を判定せず、現在の変速比より低い新変速比を設定し、該新変速比に基いた変速機入力軸回転数がロックアップ許諾回転数を超えたときに該新変速比を目標変速比に設定し、該目標変速比に基いてシフトダウン制御をすることを特徴とする動力伝達装置。
2. 上記流体継手を断接するロックアップ装置のロックアップが可能か否かを判定するロックアップ判定手段を有し、該ロックアップ判定手段の判定に応じてロックアップ制御をすることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
3. 上記ロックアップ判定手段は、現車速、現変速比、シフトダウン後の変速比から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数が予め設定されたロックアップ許諾回転数を超えるときにロックアップが可能と判定することを特徴とする請求項２に記載のターボチャージャの制御装置。
4. 上記ロックアップ許諾回転数は、シーケンシャルシフト操作時の各変速比で異なっていることを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
5. 上記ロックアップ判定手段における現車速、現変速比、シフトダウン後の変速比から演算したシフトダウン後の変速機入力軸回転数は、エンジンオーバーラン回転数を超えない値に設定されていることを特徴とする請求項２記載の動力伝達装置。

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