JP5266158B2

JP5266158B2 - 変速機の制御装置

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Publication number: JP5266158B2
Application number: JP2009180705A
Authority: JP
Inventors: 仁志高山; 翔平高; 雅行貞清
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: JP2011033139A

Description

本発明は、変速機の回転軸に相対回転自在に支持したギヤを、アクチュエータにより作動する同期装置で前記回転軸に結合して変速段を確立する変速機の制御装置に関する。

変速機の同期装置をアクチュエータで作動させる際に、同期装置のスリーブのチャンファがブロッキングリングのチャンファに係合する瞬間にショックや異音が発生するのを防止すべく、前記係合時にアクチュエータがスリーブに与える移動速度を低減するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００８−１５１１９４号公報

ところで、変速時にショックや異音が発生するのは、同期装置のスリーブのチャンファがブロッキングリングのチャンファに係合する瞬間だけはなく、その後にスリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合する瞬間にも発生する。しかしながら、上記従来のものは、スリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合する瞬間のショックや異音に対する対策はなされていなかった。

特に、所謂ツインクラッチ式の自動変速機では、所定の変速段の確立中に次段の変速段を予めプリシフトしておき、一対のクラッチの繋ぎ代えにより前記所定の変速段を解除して前記プリシフトされている次段の変速段を確立する。よって、非変速中にプリシフトが実行されることになり、プリシフト時に同期装置が発生するショックや異音が乗員に認識される問題が顕著になる。またショックによるスリーブ、ブロッキングリング、ギヤ、ハブ等の部品の寿命低下を避けるために部品強度を高める必要があり、高価な材料や大型の部品が必要になってコストや重量が増加する問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、同期装置のスリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合する際のショックや異音を低減すること目的とする。

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、変速機の回転軸に相対回転自在に支持したギヤを、アクチュエータにより作動する同期装置で前記回転軸に結合して変速段を確立する変速機の制御装置であって、前記同期装置は、前記回転軸に結合されたハブと、前記ハブに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持されて前記アクチュエータで駆動されるスリーブと、前記スリーブおよび前記ギヤ間に配置されたブロッキングリングとを備え、前記アクチュエータで前記スリーブを駆動し、前記スリーブのチャンファを前記ブロッキングリングのチャンファに係合させることで前記回転軸および前記ギヤの回転を同期させた後に、前記スリーブのチャンファを前記ギヤのドグ歯に係合させて前記ギヤを前記回転軸に結合するものにおいて、前記スリーブのチャンファが前記ギヤのドグ歯に係合するときの前記アクチュエータの推力あるいは駆動速度は、前記アクチュエータの作動開始後の推力あるいは駆動速度のうちで最小に設定されていて、前記回動軸および前記ギヤの回転が同期完了後、前記スリーブのチャンファが前記ブロッキングリングのチャンファの掻き分けを終了したときの、前記アクチュエータの推力あるいは駆動速度よりも小さくなり、車両が所定の運転条件にあるときには、前記スリーブのチャンファが前記ギヤのドグ歯に係合するときの前記アクチュエータの推力あるいは駆動速度の低減制御を中止することを特徴とする変速機の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、前記所定の運転条件は、車速およびアクセル開度から判定されるキックダウンであることを特徴とする変速機の制御装置が提案される。

尚、実施の形態の油圧アクチュエータＡは本発明のアクチュエータに対応する。

請求項１の構成によれば、変速機の同期装置は、回転軸に結合されたハブと、ハブに相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持されてアクチュエータにより駆動されるスリーブと、スリーブおよびギヤ間に配置されたブロッキングリングとを備え、アクチュエータでスリーブを駆動し、スリーブのチャンファをブロッキングリングのチャンファに係合させて回転軸およびギヤの回転を同期させた後に、スリーブのチャンファをギヤのドグ歯に係合させてギヤを回転軸に結合する。スリーブチャンファがギヤのドグ歯に係合するときのアクチュエータの推力あるいは駆動速度を、回動軸およびギヤの回転が同期完了後、スリーブのチャンファがブロッキングリングのチャンファの掻き分けを終了したときのアクチュエータの推力あるいは駆動速度よりも小さく設定したので、スリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合するときのショックや異音を低減することができる。

さらにスリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合するときのアクチュエータの推力あるいは駆動速度を、アクチュエータの作動開始後の推力あるいは駆動速度のうちで最小に設定したので、ショックや異音の発生を一層効果的に低減することができる。

また特に車両が所定の運転条件にあるときには、スリーブのチャンファがギヤのドグ歯に係合するときのアクチュエータの推力あるいは駆動速度の低減制御を中止するので、変速の応答遅れを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、車速およびアクセル開度からキックダウンが判定されたとき、つまり素早い変速が要求されたときに、アクチュエータの推力あるいは駆動速度の低減制御を中止するので、キックダウン時における変速の応答遅れを防止することができる。

油圧アクチュエータおよび同期装置の構造を示す図。同期装置の作動の説明図。アクチュエータの作動を説明するタイムチャート。ブロッキングリングのチャンファの掻き分け時のショックおよび異音防止を説明するフローチャート。ギヤのドグ歯の掻き分け時のショックおよび異音防止を説明するフローチャート。インギヤの完了時のショックおよび異音防止を説明するフローチャート。スリーブのチャンファの加速斜面および減速斜面の説明図。変速機のシフトマップ。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、ツインクラッチ式の変速機の同期装置Ｓを挟んで２個の油圧アクチュエータＡ，Ａが設けられており、図中左側の油圧アクチュエータＡが作動してシフトフォーク１７を右動させると第１の変速段が確立し、図中右側の油圧アクチュエータＡが作動してシフトフォーク１７を左動させると第２の変速段が確立する。図１において、第１の変速段の確立に関わる部分と第２の変速段の確立に関わる部分とは実質的に同じ構造および作用であるため、図中左側の油圧アクチュエータＡによる第１の変速段の確立に関わる部分を中心に説明する。

同期装置Ｓは周知の構造を有するもので、変速機の回転軸（不図示）に結合されたハブ１１と、ハブ１１の外周面に軸方向摺動自在にスプライン嵌合する環状のスリーブ１２と、前記回転軸に相対回転自在に支持されたギヤ１３（ギヤ本体部分は不図示）と、ハブ１１およびギヤ１３間に相対回転自在に配置された環状のブロッキングリング１４と、ハブ１１およびブロッキングリング１４間に配置された環状のシンクロナイザースプリング１５とを備える。

スリーブ１２の内周面にはハブ１１の外周面にスプライン嵌合するチャンファ１２ａ…が形成され、ブロッキングリング１４の外周面にはスリーブ１２のチャンファ１２ａ…に係合可能なチャンファ１４ａ…が形成され、ギヤ１３の外周面にはスリーブ１２のチャンファ１２ａ…に係合可能なドグ歯１３ａ…が形成される。ブロッキングリング１４の内周にはテーパーコーン面１４ｂが形成され、ギヤ１３の外周には前記ブロッキングリング１４のテーパーコーン面１４ｂに当接するテーパーコーン面１３ｂが形成される。

同期装置Ｓおよび油圧アクチュエータＡ間に軸方向に配置されたシフトガイドロッド１６にシフトフォーク１７のガイド部１７ａが摺動自在に支持される。シフトフォーク１７
は、ガイド部１７ａを挟む一端側に油圧アクチュエータＡにより駆動される被駆動部１７ｂを備えるとともに、他端側にスリーブ１２の外周に形成した環状溝１２ｂに係合するフォーク状の駆動部１７ｃを備える。

油圧アクチュエータＡは、カップ状のシリンダ部材１８と、シリンダ部材１８の内周面により構成されるシリンダ１８ａに摺動自在に嵌合するピストン１９と、シリンダ１８ａの底壁とピストン１９の背面との間に区画された油室２０を備えており、この油室２０が油圧回路２１に接続される。油圧回路が供給する油圧を変化させることにより、油圧アクチュエータＡのピストン１９が発生する推力は任意に制御可能である。

図２は変速機の変速時における同期装置Ｓの作用を経時的に示すもので、図２（Ａ）の状態から油圧アクチュエータＡを駆動すると、そのピストン１９に押圧されたシフトフォーク１７が前進し、回転軸に固定したハブ１１にスプライン嵌合するスリーブ１２が前進する。スリーブ１２が前進する荷重がシンクロナイザースプリング１５を介してブロッキングリング１４に伝達され、ブロッキングリング１４がギヤ１３に向けて付勢される（図２（Ｂ）参照）。

スリーブ１２が更に前進すると、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…の歯先とブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…の歯先とが当接し、かつギヤ１３のテーパーコーン面１３ｂ（図１参照）とブロッキングリング１４のテーパーコーン面１４ｂ（図１参照）とが接触して摩擦力によるトルクが発生する（図２（Ｃ）参照）。スリーブ１２が更に前進すると、前記トルクによりギヤ１３の回転にスリーブ１２の回転（つまり回転軸の回転）が同期し、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…を掻き分けることが可能になる（図２（Ｄ）参照）。

ギヤ１３の回転にスリーブ１２の回転が同期すると前記トルクが消滅するため、スリーブ１２が更に前進すると、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…を掻き分けてスリーブ１２およびブロッキングリング１４が一体に結合され、更にスリーブ１２のチャンファ１２ａ…の歯先がギヤ１３のドグ歯１３ａ…の歯先に係合する（図２（Ｅ）参照）。スリーブ１２が更に前進すると、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…を掻き分け（図２（Ｆ）参照）、最終的にスリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…に係合して変速が完了する（図２（Ｇ）参照）。

図２（Ａ）は「ニュートラル」、図２（Ｂ）は「スプリング接触」、図２（Ｃ）は「ボーク」、図２（Ｄ）は「スプリング掻き分け」、図２（Ｄ）および（Ｅ）の間は「フリーフライト」、図２（Ｅ）は「ドグ歯接触」、図２（Ｆ）は「ドグ歯掻き分け」、図２（Ｇ）は「インギヤ」の各領域に対応する。

「ボーク」領域の開始時には、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…の歯先がブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…の歯先に係合してショックや異音が発生し、「ドグ歯接触」領域の開始時には、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…の歯先がギヤ１３のドグ歯１３ａ…の歯先に係合してショックや異音が発生し、また「インギヤ」領域の終了時には、スリーブ１２の端面がギヤ１３の本体部分の側面に係合してショックや異音が発生する。

本実施の形態では、油圧回路２１から油圧アクチュエータＡの油室２０に供給する油圧を調整してピストン１９の推力、即ちスリーブ１２の推力を制御することで、上記ショックや異音を低減する。

図３および図４に示すように、「ニュートラル」領域において長さＴａ１の期間ａでスリーブ１２の目標推力（油圧アクチュエータＡの目標推力）を大きい値Ｆａ１に維持し（ステップＳ１，Ｓ２）、スリーブ１２を停止状態から初期加速する。続く長さＴａ２の期間ｂでスリーブ１２の目標推力を前記Ｆａ１よりも小さい値Ｆａ２まで低減し、スリーブ１２を減速する（ステップＳ３，Ｓ４）。続く長さＴａ３の期間ｃでスリーブ１２の目標推力を前記Ｆａ２から前記Ｆａ１よりも大きいＦａ３まで、（Ｆａ３−Ｆａ２）／Ｔａ３の増加率で徐々に増加させる（ステップＳ５，Ｓ６）。

「ボーク」領域の開始時におけるスリーブ１２の移動速度は、それまでのスリーブ１２の推力の積分値に比例する。前記期間ｂでスリーブ１２の目標推力をＦａ２まで低減したことで、「ボーク」領域の開始時まで一定の目標推力Ｆａ１を維持する場合に比べて、「ボーク」領域の開始時におけるスリーブ１２の移動速度を低減し、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がびブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…に係合する際のショックや異音を低減することができる。

図３および図５に示すように、「ボーク」領域において目標推力Ｆｂ１（＝Ｆａ３）を出力し（ステップＳ１１）、その状態を次の「ブロッキングリング掻き分け」領域の直前の時刻ｄまで継続する（ステップＳ１２）。前記時刻ｄの判定は、ハブ１１およびギヤ１３の差回転の今回値をＮ_kとし、前回値をＮ_k-1とし、閾値をＴ_Delayとしたとき、ΔＮ_k／（ΔＮ_kーΔＮ_k-1）＜Ｔ_Delayにより判定することができる。

前記時刻ｄが判定されると、前記目標推力Ｆｂ１を目標推力Ｆｂ２まで低減する（ステップＳ１３）。これにより、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…を過剰な推力で掻き分けるのを防止する。続いて、時刻ｅにハブ１１およびギヤ１３の差回転の今回値ΔＮ_kが閾値Ｎ_Limit未満になるまで（ステップＳ１４）、前記目標推力Ｆｂ２を１サイクルにＤＦｂ２ずつ漸増する（ステップＳ１５）。これにより、必要最小限の推力でブロッキングリング１４のチャンファ１４ａ…を掻き分けながら、同期崩れ時の差回転の増加を最小限に抑える。

「ブロッキングリング掻き分け」領域の末期の時刻ｅから「フリーフライト」領域の時刻ｆまでは、小さい目標推力Ｆｂ３未満になるまで（ステップＳ１６）、目標推力をＤＦｂ３ずつ漸減する（ステップＳ１７）。これにより、「フリーフライト」領域に続く「ドグ歯掻き分け」領域の開始時のスリーブ１２の速度を低下させ、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…に衝突して発生するショックや異音を低減する。時刻ｆにおける目標推力Ｆｂ３は、油圧アクチュエータＡの作動を開始時（期間ａの開始時）以後の目標推力のうちで最小の値であり、もちろん「ボーク」領域の開始前の最小目標推力Ｆａ２よりも小さく、かつ「ブロッキングリング掻き分け」領域の終了時（時刻ｅ′）の目標推力Ｆｂ４よりも小さく設定されている。

図３および図６に示すように、「フリーフライト」領域の時刻ｆから．目標推力をそれまでの最小値であるＦｃ１（＝Ｆｂ３）に維持する（ステップＳ２１）、スリーブ１２のストロークの変化率が閾値以上であれば（ステップＳ２２）、車両が加速状態にあってスリーブ１２のチャンファ１２ａ…とギヤ１３のドグ歯１３ａ…とが加速斜面で当接しており、推力を増加せずともスリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…を掻き分け可能であると判断し（図７（Ａ）参照）、前記目標推力Ｆｃ１を増加することなく維持する。そして時刻ｈ′にスリーブ１２のストロークが限界位置に達すると（ステップＳ２３）、インギヤが完了したと判定して目標推力をゼロに減少する（ステップＳ２４）。

一方、スリーブ１２のストロークの変化率が時刻ｇにおいて閾値未満になると（ステッ
プＳ２２）、車両が減速状態にあってスリーブ１２のチャンファ１２ａ…とギヤ１３のドグ歯１３ａ…とが減速斜面で当接しており、推力を増加させなければスリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…を掻き分け不能であると判断し（図７（Ｂ）参照）、スリーブ１２のストロークが限界位置に達するまで（ステップＳ２５）、前記目標推力をＦｃ１からＤＦｃずつ漸増する（ステップＳ２６）。そして時刻ｈにスリーブ１２のストロークが限界位置に達すると、インギヤが完了したと判定して目標推力をゼロに減少する（ステップＳ２７）。

このように、インギヤが完了する直前の推力を必要最小限に抑えることで、スリーブ１２の端面がギヤ１３の本体部分の側面に衝突する際のショックや異音を低減することができる。

以上のように、図３の「ドグ歯掻き分け」領域の開始時（時刻ｇ）における目標推力Ｆｃ１は、「ブロッキングリング掻き分け」領域の終了時（時刻ｅ′）の目標推力Ｆｂ４よりも小さく設定されており、かつ油圧アクチュエータＡの作動開始以降の何れの目標推力よりも小さく設定されているので、スリーブ１２のチャンファ１２ａ…がギヤ１３のドグ歯１３ａ…に係合する際のショックや異音を効果的に低減することができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれシフトアップ時およびシフトダウン時の変速マップであり、アクセル開度および車速をパラメータとしてシフトアップおよびシフトダウンを行うタイミングを規定している。同図の斜線の領域は上述した変速時のショックや異音を低減するための油圧アクチュエータＡの制御を行う領域を示している。変速時のショックや異音を低減するための制御を行わないときの油圧アクチュエータＡの推力の特性は、図３に鎖線で示される。

図８（Ａ）のシフトアップ時における斜線の領域は低アクセル開度、低車速の領域であって、仮に斜線以外の領域（高アクセル開度、高車速の領域）で変速時のショックや異音を低減するための制御を行うと、変速応答性の低下によって加速性能が損なわれてしまうため、斜線以外の領域に限って変速時のショックや異音を低減するための油圧アクチュエータＡの制御を実行する。

図８（Ｂ）のシフトダウン時における斜線の領域は低アクセル開度、低車速の領域であって、仮に斜線以外の領域（高アクセル開度、高車速の領域）で変速時のショックや異音を低減するための制御を行うと、運転者が急加速を要求するキックダウン時の変速応答性の低下によって加速性能が損なわれてしまうため、斜線以外の領域に限って変速時のショックや異音を低減するための油圧アクチュエータＡの制御を実行する。

このように、変速時のショックや異音を低減するための油圧アクチュエータＡの制御を、低アクセル開度、低車速の領域に限定することで、ショックや異音を低減性能と変速応答性とを両立させることができる。

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、実施の形態では油圧アクチュエータＡの制御をツインクラッチ式の変速機に適用しているが、本発明の制御はツインクラッチ式以外の変速機に対しても適用することができる。

また本発明のアクチュエータは油圧アクチュエータに限定されず、電気アクチュエータであっても良い。

また実施の形態ではアクチュエータによりスリーブ１２の推力を制御しているが、スリーブ１２の移動速度を制御しても良い。

１１ハブ
１２スリーブ
１２ａスリーブのチャンファ
１３ギヤ
１３ａギヤのドグ歯
１４ブロッキングリング
１４ａブロッキングリングのチャンファ
Ａ油圧アクチュエータ（アクチュエータ）
Ｓ同期装置

Claims

変速機の回転軸に相対回転自在に支持したギヤ（１３）を、アクチュエータ（Ａ）により作動する同期装置（Ｓ）で前記回転軸に結合して変速段を確立する変速機の制御装置において、
前記同期装置（Ｓ）は、前記回転軸に結合されたハブ（１１）と、前記ハブ（１１）に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に支持されて前記アクチュエータ（Ａ）で駆動されるスリーブ（１２）と、前記スリーブ（１２）および前記ギヤ（１３）間に配置されたブロッキングリング（１４）とを備え、前記アクチュエータ（Ａ）で前記スリーブ（１２）を駆動し、前記スリーブ（１２）のチャンファ（１２ａ）を前記ブロッキングリング（１４）のチャンファ（１４ａ）に係合させることで前記回転軸および前記ギヤ（１３）の回転を同期させた後に、前記スリーブ（１２）のチャンファ（１２ａ）を前記ギヤ（１３）のドグ歯（１３ａ）に係合させて前記ギヤ（１３）を前記回転軸に結合するものにおいて、
前記スリーブ（１２）のチャンファ（１２ａ）が前記ギヤ（１３）のドグ歯（１３ａ）に係合するときの前記アクチュエータ（Ａ）の推力あるいは駆動速度は、前記アクチュエータ（Ａ）の作動開始後の推力あるいは駆動速度のうちで最小に設定されていて、前記回動軸および前記ギヤ（１３）の回転が同期完了後、前記スリーブ（１２）のチャンファ（１２ａ）が前記ブロッキングリング（１４）のチャンファ（１４ａ）の掻き分けを終了したときの、前記アクチュエータ（Ａ）の推力あるいは駆動速度よりも小さくなり、
車両が所定の運転条件にあるときには、前記スリーブ（１２）のチャンファ（１２ａ）が前記ギヤ（１３）のドグ歯（１３ａ）に係合するときの前記アクチュエータ（Ａ）の推力あるいは駆動速度の低減制御を中止することを特徴とする、に記載の変速機の制御装置。
前記所定の運転条件は、車速およびアクセル開度から判定されるキックダウンであることを特徴とする、請求項１に記載の変速機の制御装置。