JP5751418B2

JP5751418B2 - 機械式自動変速装置の制御システム

Info

Publication number: JP5751418B2
Application number: JP2011160929A
Authority: JP
Inventors: 哲郎小関
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: JP2013024347A

Description

本発明は、機械式自動変速装置の制御システムに関し、詳しくは、入力軸が逆回転での制御に関する。

車両の変速装置として、手動変速装置における変速機の操作（セレクト及びシフト）及びクラッチの断接をアクチュエータにより作動させることで自動変速を可能とする機械式自動変速装置が知られている。当該機械式自動変速装置は、例えば、特許文献１のように、変速時に変速装置のエンジンから駆動力が入力される入力軸と変速された駆動力を車軸に出力する出力軸の回転速度を検出し、入力軸回転速度と出力軸回転速度に目標変速ギヤ列のギヤ比を乗算して求められる目標回転速度（目標ギヤ入れ回転速度）との差が所定回転速度範囲内にあるときにギヤ入れを行うようにし、変速時のギヤ鳴りの防止、延いてはシンクロ機構を保護するようにしている。

特開２００４−７６８４１号公報

変速装置は、例えば、登坂路等の上り坂において、ギヤを前進段に入れクラッチを切った状態で車両が後進しているような場合や、降坂路等の下り坂において、ギヤを後進段に入れクラッチを切った状態で車両が前進しているような場合には、入力軸はエンジン回転方向とは反対の回転方向、所謂逆回転することになる。

しかしながら、このような入力軸の回転方向がエンジン回転方向に対して逆回転するような状況において、上記特許文献１の変速装置では、入力軸の逆回転を検出することができず、入力軸の回転速度と目標回転速度との差が所定回転速度範囲内となると変速を行うので、入力軸の逆回転時にはギヤ入れした際にギヤ鳴りが発生することとなる。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、入力軸が逆回転するような状況にでもギヤ鳴りの発生を防止することのできる機械式自動変速装置の制御システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の機械式自動変速装置の制御システムでは、車両に搭載され、内燃機関からの動力がクラッチを介して入力される入力軸と、前記車両の駆動輪に動力を出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に設けられる複数のギヤ列と、シフト操作部の操作に基づいて前記複数のギヤ列の係合状態を切り換える複数の切換手段とを有し、前記内燃機関から入力される動力を増減速し出力する変速手段と、前記内燃機関の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、前記入力軸の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、前記クラッチと前記複数の切換手段の作動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記シフト操作部が前進或いは後進へ操作されて、前記入力軸の回転方向が前記内燃機関の回転方向と逆方向である場合に、前記ギヤ列を無係合状態とし前記クラッチを接合して前記内燃機関の回転方向と前記入力軸の回転方向とを一致させた後に、前記ギヤ列を係合状態とする回転同期制御を行うことを特徴とする。

また、請求項２の機械式自動変速装置の制御システムでは、請求項１において、前記回転同期制御時の前記クラッチの接合は、完全に接合させることを特徴とする。
また、請求項３の機械式自動変速装置の制御システムでは、請求項１或いは２において、ギヤポジションを検出するギヤポジション検出手段と、前記出力軸の回転方向と回転速度を検出する第３の回転検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記ギヤポジション検出手段の検出結果と前記出力軸の回転方向とに基づき前記入力軸の回転方向を判定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、入力軸の回転方向が内燃機関の回転方向と逆方向である時に、ギヤ列のいずれかを係合状態とする前に、ギヤ列を無係合状態としてクラッチを接合して、内燃機関の回転方向と入力軸の回転方向とを一致させている。

従って、ギヤ列の無係合状態でクラッチを接合して、内燃機関の回転方向と入力軸の回転方向を合わせているので、例えばギヤを前進段に入れクラッチを切った状態で車両が後進しているような場合や、ギヤを後進段に入れクラッチを切った状態で車両が前進しているような場合などの入力軸が内燃機関の回転方向と逆方向に回転している場合に、ギヤ入れ時のギヤ鳴りを防止することができる。

また、請求項２の発明によれば、回転同期制御時にクラッチを完全に接合するようにしているので、早期に入力軸の回転方向を内燃機関の回転方向と合わせることができ、ギヤ入れ時間を短縮することができる。
また、請求項３の発明によれば、入力軸の回転方向をギヤポジション検出手段の検出結果と出力軸の回転方向とに基づいて、入力軸の回転方向を判定するようにしているので、入力軸の回転方向を検出するためのセンサ類を設ける必要がないので、コストの増加を抑制しつつ、簡便に入力軸の回転方向を検出することができる。

本発明に係る機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図である。本発明の第１実施例に係るＥＣＵが実行するギヤ鳴り防止制御の制御フローチャートである。本発明の第２実施例に係るＥＣＵが実行するギヤ鳴り防止制御の制御フローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る図示しない機械式自動変速装置の制御システムの概略構成図である。以下、当該機械式自動変速装置の制御システムの構成を説明する。

図１に示すように、機械式自動変速装置の制御システムは、図示しない車両に搭載され、大きく分けてエンジン（内燃機関）１０、機械式自動変速機（変速手段）２０、シフト操作部３０及び電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）（制御手段）４０から構成される。なお、それぞれの構成要素は、電気的に接続されている。

エンジン１０は、運転者の図示しないアクセルペダルの操作量に応じて動力を発生するものである。また、エンジン１０には、エンジン１０の回転速度を検出するクランク角センサ（第１の回転速度検出手段）１１が設けられている。

機械式自動変速機２０は、エンジン１０で発生した動力を車速に合わせて変速し増幅させ、動力を図示しないタイヤへ伝達をするものである。また、機械式自動変速機２０には、クラッチ２１、入力軸２２、出力軸２３、プロペラシャフト２４、クラッチ操作部２５、変速部２６、クラッチ回転センサ（第２の回転速度検出手段）２７、ギヤポジションセンサ（ギヤポジション検出手段）２８及び出力軸回転センサ（第３の回転速度検出手段）２９を備えている。

クラッチ２１は、エンジン１０と入力軸２２との間に介装され、エンジン１０で発生した動力を入力軸２２へ伝達又は遮断するものである。
プロペラシャフト２４は、出力軸２３に接続され、変速された動力をタイヤに伝達するものである。

クラッチ操作部２５は、アクチュエータ等で構成され、クラッチ２１の断接を行うものである。また、クラッチ操作部２５には、クラッチ２１のストローク量を検出するストロークセンサが内蔵されている。
変速部２６は、アクチュエータ等で構成され、アクチュエータ等で機械式自動変速機２０内の図示しないシンクロ機構を作動させ、係合するギヤ列を変更するものである。

クラッチ回転センサ２７は、クラッチ２１の回転速度を検出するものである。また、クラッチ２１と機械式自動変速機２０の入力軸２２とは、入力軸２２がスプライン等でクラッチ２１に挿入され、同期して回転するのでクラッチ回転センサ２７で入力軸２２の回転速度の検出が可能である。

ギヤポジションセンサ２８は、機械式自動変速機２０で選択されているギヤ列を検出するものである。
出力軸回転センサ２９は、機械式自動変速機２０の出力軸２３の回転速度及び回転方向を検出するものである。

シフト操作部３０は、運転者が操作し、ＥＣＵ４０によるギヤ列の自動変速や、運転者のシフト操作部３０の操作による任意のギヤ列を選択可能とするものである。
ＥＣＵ４０は、車両の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ１１、クラッチ回転センサ２７、ギヤポジションセンサ２８及び出力軸回転センサ２９等のセンサ類及びシフト操作部３０に備えられるセンサ類が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、クラッチ操作部２５及び変速部２６が電気的に接続されている。

ＥＣＵ４０は、これら各種センサ類にて検出する検出情報より、運転者のシフト操作部３０の操作状況や、車両の車速等を判別し、クラッチ操作部２５及び変速部２６を制御して機械式自動変速機２０の変速を行う。
［第１実施例］

以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る機械式自動変速装置の制御システムにおける入力軸２２の逆回転時のギヤ鳴り防止制御について説明する。
図２は、ＥＣＵ４０が実行するギヤ鳴り防止制御の制御フローチャートである。

図２に示すように、ステップＳ１０では、シフトレバー操作があるか、否かを判別する。詳しくは、運転者がシフト操作部３０のシフトレバーを操作して、ギヤ列を前進或いは後進へ操作したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で運転者がシフトレバーを操作して、ギヤ列を前進或いは後進へ操作していれば、ステップＳ１２に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）で運転者がシフトレバーを操作して、ギヤ列を前進或いは後進へ操作していなければ、当該ルーチンを抜ける。

ステップＳ１２では、入力軸２２の回転方向を判定する。詳しくは、ギヤポジションセンサ２８にて検出される現在のギヤ列と、出力軸回転センサ２９にて検出される出力軸２３の回転方向とに基づいて判定される。例えば、いずれかの前進段のギヤポジションが選択され、出力軸２３の回転が車両の後進方向に回転しているような場合には、入力軸２２の回転方向はエンジン１０の回転方向の逆方向への回転となる。また、後進段のギヤポジションが選択され、出力軸２３の回転が車両の前進方向に回転しているような場合でも、同様に入力軸２２の回転方向はエンジン１０の回転方向の逆方向への回転となる。このように、ギヤポジションがいずれかの前進段で出力軸２３の回転方向がエンジンの回転方向の逆方向である場合や、ギヤポジションが後進段で出力軸２３がエンジンの回転方向と同方向である場合に入力軸２２の回転方向がエンジン１０の回転方向と逆方向であると判定する。そして、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ステップＳ１２で判定した入力軸２２の回転方向がエンジン１０の回転方向の逆方向であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で入力軸２２の回転方向がエンジン１０の回転方向の逆方向であれば、ステップＳ１６に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）で入力軸２２の回転方向がエンジン１０の回転方向の逆方向でなければ、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ１６では、ギヤニュートラル制御を実施する。詳しくは、変速部２３を作動させギヤポジションをいずれのギヤ列とも係合していないギヤニュートラルにする。そして、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、ギヤニュートラルとなったか、否かを判別する。詳しくは、ギヤポジションセンサ２８にて検出されるギヤポジションに基づきギヤニュートラルとなったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で、ギヤニュートラルとなっていれば、ステップＳ２０に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）で、ギヤニュートラルとなっていなければ、ステップＳ１６へ戻る。

ステップＳ２０では、クラッチ接合制御を実施する。詳しくは、ギヤニュートラル状態で、クラッチ操作部２５を作動させクラッチ２１を接合させる。そして、ステップ２２に進む。
ステップＳ２２では、クラッチ２１が接合したか、否かを判別する。詳しくは、クランク角センサ１１にて検出されるエンジン回転速度とクラッチ回転センサ２７にて検出される入力軸回転速度との差の絶対値が第１の所定値以下か、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン回転速度と入力軸回転速度との差の絶対値が第１の所定値以下であれば、クラッチ２１が接合していると判定してステップＳ２４に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）でエンジン回転速度と入力軸回転速度との差の絶対値が第１の所定値より大きければ、クラッチ２１が接合していないと判定してステップＳ２０へ戻る。

ステップＳ２４では、クラッチ断、ギヤニュートラル制御を実施する。詳しくはステップＳ１６と同様に、クラッチ操作部２５を作動させクラッチ２１を切断し、変速部２６を作動させギヤポジションをいずれのギヤ列とも係合していないギヤニュートラルにする。そして、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、クラッチ２１が切断され、ギヤニュートラルとなったか、否かを判別する。詳しくは、クラッチ操作部２５にて検出されるクラッチストロークに基づきクラッチ２１の切断を、ギヤポジションセンサ２８にて検出されるギヤポジションに基づきギヤニュートラルとなったか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でクラッチ２１が切断され、ギヤニュートラルとなっていれば、ステップＳ２８に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）でクラッチ２１が切断され、ギヤニュートラルとなっていなければ、ステップＳ２４へ戻る。

ステップＳ２８では、ギヤ入れ制御待機状態にする。詳しくは、ギヤ入れ可能と判別されるまでギヤ入れを待機する。そして、ステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０では、ギヤ入れ開始判定条件が成立したか、否かを判別する。詳しくは、クラッチ回転センサ２７にて検出される入力軸２２の回転速度と出力軸回転センサにて検出される出力軸２３の回転速度に運転者が指定したギヤ列のギヤ比を乗算して求められる出力軸２３の補正回転速度との差の絶対値が第２の所定値以下であるか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で入力軸２２の回転速度と出力軸２３の補正回転速度との差の絶対値が第２の所定値以下であれば、ステップＳ３２に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）で入力軸２２の回転速度と出力軸２３の補正回転速度との差の絶対値が第２の所定値より大きければ、ステップＳ２８へ戻る。

ステップＳ３２では、ギヤ入れ制御を実施する。詳しくは、変速部２６を作動させ、ギヤを運転者が指定したギヤ列に入れる。そして、ステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、ギヤ入れが完了したか、否かを判別する。詳しくは、ギヤポジションセンサ２８の検出結果に基づき、ギヤ入れが完了したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でギヤ入れが完了していれば、本ルーチンをリターンする。また、判別結果が偽（Ｎｏ）でギヤ入れが完了していなければ、ステップＳ３２へ戻る。

このように、本発明の第１実施例に係る機械式自動変速装置の制御システムによれば、入力軸２２の回転方向がエンジン１０の回転方向と逆方向であると判定されると、クラッチ２１を切断し、ギヤニュートラルとした後にクラッチ２１を接合する。そして、エンジン１０の回転速度と入力軸２２の回転速度との差が第１の所定値以下となれば、クラッチ２１を再度切断した後にギヤ入れを実施している。

従って、ギヤニュートラルでクラッチ２１を接合して、エンジン１０の回転方向と入力軸２２の回転方向を合わせているので、例えば、登坂路などでギヤを前進段に入れクラッチ２１を切った状態で車両が後進しているような場合や、降坂路などでギヤを後進段に入れクラッチ２１を切った状態で車両が前進しているような場合などの入力軸２２がエンジン１０の回転方向と逆方向に回転している時に運転者がシフト操作を行っても、入力軸２２とエンジン１０との回転方向が同じなのでギヤ入れ時のギヤ鳴りを防止することができる。

また、入力軸２２の回転方向をギヤポジションセンサ２８の検出結果と出力軸回転センサ２７にて検出される出力軸２３の回転方向とに基づいて、入力軸２２の回転方向を判定するようにしているので、入力軸２２の回転方向を検出するためのセンサ類を設ける必要がなく、コストの増加を抑制しつつ、簡便に入力軸２２の回転方向を検出することができる。
［第２実施例］

以下、本発明の第２実施例に係る機械式自動変速装置の制御システムについて説明する。
第２実施例では、上記第１実施例に対して、ステップＳ２０’とＳ２２’での入力軸２２をエンジン１０の回転方向と合わせる時のクラッチ接合の判定方法を変更しており、以下に上記第１実施例との相違点について説明する。

図３は、ＥＣＵ４０が実行するギヤ鳴り防止制御の制御フローチャートである。
図３に示すように、ステップＳ１０からステップＳ１８までは、第１実施例と同様に入力軸２２の回転方向を判別し、クラッチ２１を切断し、ギヤをギヤニュートラルにする。
そして、ステップＳ２０’では、クラッチ完接制御を実施する。詳しくは、ギヤニュートラル状態で、クラッチ操作部２５を作動させクラッチ２１を完全に接合させる。そして、ステップ２２に進む。

ステップＳ２２’では、クラッチ２１が完接したか、否かを判別する。詳しくは、クラッチ操作部２５にて検出されるクラッチストロークに基づきクラッチ２１が完接したか、否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でクラッチ２１が完接していれば、ステップＳ２４に進む。また、判別結果が偽（Ｎｏ）でクラッチ２１が完接していなければ、ステップＳ２０’へ戻る。

そして、ステップＳ２４からＳ３４までは、第１実施例と同様に、ギヤ入れの制御を実施する。
このように、本発明の第２実施例に係る機械式自動変速装置の制御システムによれば、入力軸２２とエンジン１０の回転方向と合わせる時にクラッチ２１を完全に接合するようにしているので、早期に入力軸２２の回転方向をエンジン１０の回転方向と合わせることができ、ギヤ入れ期間を短縮することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態は、入力軸２２の回転方向をギヤポジションと出力軸２３の回転方向に基づき決定するようにしているが、これに限定するものではなく、入力軸２２の回転方向を検出するセンサを設けても良い。

１０エンジン（内燃機関）
１１クランク角センサ（第１の回転速度検出手段）
２０機械式自動変速機（変速手段）
２１クラッチ
２２入力軸
２３出力軸
２５クラッチ操作部
２６変速部（切換手段）
２７クラッチ回転センサ（第２の回転速度検出手段）
２８ギヤポジションセンサ（ギヤポジション検出手段）
２９出力軸回転センサ（第３の回転速度検出手段）
３０シフト操作部
４０ＥＣＵ（制御手段）

Claims

車両に搭載され、内燃機関からの動力がクラッチを介して入力される入力軸と、前記車両の駆動輪に動力を出力する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸に設けられる複数のギヤ列と、シフト操作部の操作に基づいて前記複数のギヤ列の係合状態を切り換える複数の切換手段とを有し、前記内燃機関から入力される動力を増減速し出力する変速手段と、
前記内燃機関の回転速度を検出する第１の回転速度検出手段と、
前記入力軸の回転速度を検出する第２の回転速度検出手段と、
前記クラッチと前記複数の切換手段の作動を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記シフト操作部が前進或いは後進へ操作されて、前記入力軸の回転方向が前記内燃機関の回転方向と逆方向である場合に、前記ギヤ列を無係合状態とし前記クラッチを接合して前記内燃機関の回転方向と前記入力軸の回転方向とを一致させた後に、前記ギヤ列を係合状態とする回転同期制御を行うことを特徴とする機械式自動変速装置の制御システム。
前記回転同期制御時の前記クラッチの接合は、完全に接合させることを特徴とする、請求項１に記載の機械式自動変速装置の制御システム。
ギヤポジションを検出するギヤポジション検出手段と、
前記出力軸の回転方向と回転速度を検出する第３の回転検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ギヤポジション検出手段の検出結果と前記出力軸の回転方向とに基づき前記入力軸の回転方向を判定することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の機械式自動変速装置の制御システム。