JP5794798B2 - 車両用変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の変速装置に関する。

従来、例えば、商用車（トラック、バスなど）などの車両に用いられる変速装置（変速機）では、１速ギヤ、後退速ギヤ（リバースギヤ）にギヤチェンジをする場合、停車時にギヤ操作を行ってたギヤ鳴きがしたり、ギヤを入れ難い或いは入れることができないといったギヤの渋りが発生するおそれがある。

このような現象は、例えば、図３の上側に示すような変速装置にあっては、インプットシャフト１からの回転入力が入力されるカウンターシャフト２に略一体的に支持される複数変速段の各変速ドライブギヤと、これらの各変速ドライブギヤにそれぞれ対応して噛合すると共にメインシャフト（アウトプットシャフト）３に回転自在に設けられる複数変速段の各変速ドリブンギヤと、が常時噛み合っていて（リバースギヤの場合はカウンターギヤを介して常時噛み合っている）、所望の変速段の変速ドリブンギヤをアウトプットシャフト３と一体的に回転させ得るように、アウトプットシャフト３と一体的に回転するスリーブの内側スプライン溝を、軸方向に移動させて所望の変速ドリブンギヤと一体回転するドグと係合させる変速操作の際に、スリーブの内側スプライン溝とドグとの相対的な位置ズレ（同期不足）により、前記スリーブを、所望の変速ドリブンギヤのドグと良好に係合させることができないことなどによって生じる。

そして、このようなギヤ入れが難しいといった円滑でない変速操作を改善する技術としては、例えば、図３の下側に示したような機構、いわゆる同期機構（シンクロ機構）を設けるようにすることが一般的である。

しかし、かかるシンクロ機構においては、１速ギヤや後退速（リバース）ギヤ用のシンクロ機構はサイズが大きくなるため、使用頻度の割には大容量化が必要となり、コストアップ、重量増、更には大容量のシンクロ機構を搭載することによる大幅な構造変更（場合によっては軸方向長さの変更）などが必要となるなど、デメリットが大きく、１速ギヤ、後退速（リバース）ギヤ用のシンクロ機構を採用することは難しいといった実情がある。

なお、図３において、符号１はインプットシャフト、符号２はカウンターシャフト、符号３はメインシャフト（アウトプットシャフト）、符号４はシフトフォーク、符号５は変速ドリブンギヤ、符号６はスリーブ、符号７はシンクロコーン、符号８はシンクロリング、符号９はシンクロキー、符号１０はシンクロヘッド、符号１１はキースプリング、符号１２はハブである。

このようなことから、例えば、特許文献１では、機械的なシンクロ機構を使用せずに、電子的にシンクロ制御して、ギヤの噛合を確実にできるようにした変速機の回転同期制御装置が提案されている。

すなわち、この特許文献１に記載された変速機の回転同期制御装置は、図４に示すように、メインシャフト３０７と平行にカウンターシャフト３０６が配置された変速機３０１と、エンジンの回転数を制御するコントロールユニット２１１と、クラッチを断接するクラッチ制御手段２１２と、変速機の変速比を切り換える変速切換手段２０２と、カウンターシャフトの回転数を設定値に合わせる回転制御手段３１３と、運転状態を検知し、目標変速比を決定し、各手段２１２，２０２，３１３を用いて変速機を目標変速比に変速制御するコントロールユニット２０５とを有し、変速制御時に、メインシャフトの回転数とカウンターシャフトの回転に応じメインシャフトに対して自在に回転するメインギア３１８の回転数との回転数差を回転制御手段の作動により所定の範囲に制御する回転同期制御を行い、変速制御の開始から所定時間経過しても変速が完了しない場合には、回転同期制御を中止し、再試行するように構成されている。

また、特許文献２には、変速機のセレクトおよびシフト操作を行うセレクトおよびシフトアクチュエータと、該両アクチュエータの各操作ポートを流体圧源と排出側のいずれかへ連通させるように各々配設された流路切換弁と、該流路切換弁と流体圧源とを連絡する配管中に配設された開閉弁と、クラッチのオン、オフ操作をするクラッチアクチュエータと、該クラッチアクチュエータの流体圧源側および排出側に各々配設された開閉弁および電子制御装置とを備え、リバースの変速時には一旦他の変速段へシフト後にリバースへシフトするようにした電子制御式変速機の変速操作方法が記載されている。

特開２００１−２８０４７３号公報 特開昭５９−１２０５２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている装置では、図４に示したように、回転制御手段としてのカウンターシャフトブレーキ３１３などを別個新たに備える必要があるため、変速機のサイズや重量が増加すると共に構成が複雑化して高コスト化するといった実情がある。

この一方、特許文献２に記載されている装置は、別個新たな機構を備える必要がないため、変速機のサイズが大型化したり重量が増加することもなく低コストであるが、使用環境等によっては十分でない場合があり、よりきめ細かな制御により高精度かつ円滑に変速操作を行うようにすることが求められる。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、よりきめ細かく高精度かつ円滑に、１速ギヤやリバースギヤなどのシンクロ機構を持たない変速ギヤへの変速の際におけるギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い渋りの発生などを抑制して円滑な変速を実現可能な機械式自動変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る機械式自動変速機の変速制御装置は、
入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギヤと、対応する回転連結側変速ギヤに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギヤと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギヤのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機の変速制御装置であって、
変速の際に、対応する可動部材を係合させる前に、可動部材の移動に連動して、前記他方の軸と一体回転すると共に軸方向移動可能に支持される軸側同期要素を軸方向に移動させ、該当の回転自在側変速ギヤと一体回転する変速ギヤ側同期要素に押し付けることで連れ廻り力を発生させ、前記一方の軸と、前記他方の軸と、の間で同期を図るようにしたシンクロ機構を全ての変速段のうちの一部に備えたものにおいて、
シンクロ機構を備えない変速段への変速の際に、
変速機の温度が所定以上の場合に、一旦シンクロ機構を備えた変速段へ変速してから該当の変速段へ変速する変速方法を選択し、
変速機の温度が所定より低い場合に、入力軸の回転速度が所定より低くなったときに、直接該当の変速段へ変速することを特徴とする。

本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、よりきめ細かく高精度かつ円滑に、１速ギヤやリバースギヤなどのシンクロ機構を持たない変速ギヤへの変速の際におけるギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い渋りの発生などを抑制して円滑な変速を実現可能な変速制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る機械式自動変速機の変速制御装置を概略的に示すブロック図である。 同上実施形態に係る機械式自動変速機の変速制御装置が発進時に行う変速制御を示すフローチャートである。 同上実施形態に係る機械式自動変速機の一構成例を示す断面図である。 従来の変速制御装置の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明に係る機械式自動変速機の変速制御装置の一実施形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施形態に係る機械式自動変速機の変速制御装置は、図１に示すように、内燃機関の回転出力が、摩擦板などを離接することで接断可能に構成される機械式のクラッチ機構２００を介して、常時噛み合い式の機械式自動変速機１００に入力され、この機械式自動変速機１００により所定に変速された回転出力は、図示しないプロペラシャフトやディファレンシャル機構等を介して駆動輪に伝達されるようになっている。

また、本実施形態に係る変速制御装置は、チェンジレバーによる運転者の変速操作或いは自動変速制御装置（ＡＭＴ ＥＣＵ）３００からの変速指令に従って、アクチュエータを用いてクラッチ機構を切断した状態にて、変速段位置のシフト機構を移動させるセレクトモータやシフト機構をギヤ入れするシフトモータなどの変速用の各種アクチュエータによりシフトフォーク等のシフト機構を動かして自動的に所望の変速段へ変速することができるように構成されている。

ここで、本実施形態に係る機械式自動変速機１００の基本的な構成は、従来同様で、図３の上側に例示したものと同様、インプットシャフト１からの回転入力が入力されるカウンターシャフト２に略一体的に設けられる複数変速段の各変速ドライブギヤと、これらの各変速ドライブギヤにそれぞれ対応して噛合すると共にメインシャフト（アウトプットシャフト）３に回転自在に設けられる複数変速段の各変速ドリブンギヤ５と、が常時噛み合っていて（リバースギヤの場合はカウンターギヤを介して常時噛み合っている）、所望の変速段の変速ドリブンギヤ５をアウトプットシャフト３と一体的に回転させるように、アウトプットシャフト３と一体的に回転しているスリーブ６の内側スプライン溝を、軸方向に移動させて、所望の変速ドリブンギヤと一体のドグに、スプライン係合を介して係合させることによって変速が行われる。

なお、変速の際に、スリーブ６の内側スプラインと、変速ドリブンギヤ５のドグと、が円滑に係合できるように、１速ギヤ（１速段）と後退ギヤ（リバースギヤ；後退段）を除く前進ギヤにおいては、従来同様に、各変速段毎にシンクロコーン７が変速ドリブンギヤ５と略一体回転するように設けられ、シンクロコーン７に対応するシンクロリング８が軸方向に移動可能にアウトプットシャフト３上に略一体回転するように設けられ、シフトフォーク４によりスリーブ６が移動される際に、スリーブ６がシンクロリング８をシンクロコーン７に押し付けることで、カウンターシャフト２（ドライブギヤ）延いては変速ドリブンギヤ５と、メインシャフト（アウトプットシャフト）３と、の間の回転速度差を縮小することにより同期が図られるようになっている（図３の下側等参照）。

このような構成を備えた本実施形態に係る機械式自動変速機１００の変速制御装置は、自動変速制御装置（ＡＭＴ ＥＣＵ）３００からの変速指令に従って、シンクロ機構を持たない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速時には、これらのギヤへの変速操作を行う前に、一度２速ギヤへ変速操作を行い、その際のシンクロリング８のシンクロコーン７への押し付けによってカウンターシャフト２（ドライブギヤ）延いては変速ドリブンギヤ５の回転速度を低下させて、例えば停車状態のメインシャフト（アウトプットシャフト）３の回転との同期を図ってから、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行うようになっている。

このような操作を行うことにより、本実施の形態では、シンクロ機構を持たない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作であっても、ギヤ鳴きの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができるようになっている。

また、本発明者等は、低温時には、トランスミッションオイルの粘度が高いため、メインシャフト（アウトプットシャフト）３と一体的に回転しているスリーブ６の内側スプライン溝を、軸方向に移動させて所望の変速ドリブンギヤ５と一体のドグと係合させるために、ドグ間に滑り込ませる際に必要な力（掻き分け力）が大きくなるため、ギヤ入れを難しくしていることを確認した。

このように、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速がうまく行えなかった場合には、一旦ギヤ入れを中止して、何度かギヤ入れをトライする必要があったり、それでもギヤ入れができない場合には、ニュートラル状態にてクラッチ機構２００を接続して内燃機関の回転力によりカウンターシャフト２（ドライブギヤ）延いては変速ドリブンギヤ５を再び回転させるなどの必要があった。

このため、本実施の形態に係る変速制御装置では、図２に示すようなフローチャートに従って、以下のような制御を実行する。
なお、本制御は、例えば、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速時（例えば発進時：メインシャフト（アウトプットシャフト）３の回転速度がゼロに近い状態での変速時）などにおいて実行される。

すなわち、
ステップ（図では、Ｓと記す。以下、同様）１では、例えばエンジンコントロールユニット（Ｅ／Ｇ ＥＣＵ）とのＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信で受信した内燃機関の冷却水温情報（或いは潤滑油温情報など）から、機械式自動変速機１００の温度（トランスミッション油温（ＴＭ油温））を推定などして取得する。なお、トランスミッションケースに温度センサ等を取り付けて実際にトランスミッション油温を検出する構成とすることもできる。

また、取得したトランスミッション油温の初期値に対して、カウンターシャフト２等の積算回転数に基づいて予め定まるトランスミッション油温の上昇率を考慮して、現在のトランスミッション油温を推定して取得するような構成とすることができる。

ステップ２では、取得したトランスミッション油温と、所定の閾値（第１所定値）と、を比較して、トランスミッション油温（ＴＭ油温）が所定の閾値以上である場合には、ステップ３へ進み、トランスミッション油温（ＴＭ油温）が所定の閾値より低い場合には、ステップ４へ進む。

ステップ３は、トランスミッション油温（ＴＭ油温）が所定の閾値（第２所定値）以上であり、トランスミッションオイルの粘度は所定に低い状態にあるため、カウンターシャフト２等の回転落ちは悪く、そのままでは円滑な変速操作を行うことができないとして、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速を行う前に、一度２速ギヤへ変速操作を行って、その際のシンクロ機構の作用によってカウンターシャフト２（ドライブギヤ）の回転速度を落とすことで、メインシャフト（アウトプットシャフト）３の回転との同期を図った後、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行う。

これにより、シンクロ機構を持たない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作であっても、ギヤ鳴きの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

一方、ステップ４へ進む場合には、トランスミッション油温（ＴＭ油温）が所定の閾値より低い場合であり、トランスミッションオイルの粘度が高いため、メインシャフト（アウトプットシャフト）３と一体回転しているスリーブ６の内側スプライン溝を、軸方向に移動させて所望の変速ドリブンギヤ５と一体のドグと係合させるために、ドグ間に滑り込ませる際に必要な力（掻き分け力）が大きくなるため、ギヤ入れが難しくなる。

この一方で、カウンターシャフト２側の回転がメインシャフト（アウトプットシャフト）３の回転より所定に高い場合には、同期を図ることができないため、スリーブ６の内側スプラインが、変速ドリブンギヤと一体のドグにより弾き返されて、ギヤ鳴きなどが生じると共に、ギヤ入れができないおそれがある。

このため、本実施の形態では、ステップ４にて、カウンターシャフト２の回転速度と、閾値と、を比較して、カウンターシャフト回転速度＜閾値となるまで待ってから、ステップ５へ進む。

そして、ステップ５では、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速を行う場合でも、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作の際に通常行っていた事前の２速ギヤへの変速操作を行うことなく、直接、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行う。

これにより、シンクロ機構を持たない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への低温時における変速操作であっても、ギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い渋りの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

このように、本実施の形態によれば、機械式自動変速機１００（トランスミッションオイル）の温度状態に応じてカウンターシャフト２（ドライブギヤ）延いては変速ドリブンギヤ５の回転抵抗が変動することを考慮して、シンクロ機構を持たない変速段への変速方法を変更するようにしたので、簡単かつ低コストな構成でありながら、よりきめ細かく高精度かつ円滑に、シンクロ機構を持たない変速段への変速の際におけるギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い渋りの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

すなわち、本実施の形態では、例えば、機械式自動変速機１００（トランスミッションオイル）の温度が所定以上の場合に、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速の場合は、トランスミッションオイル粘度が低くカウンターシャフト２（ドライブギヤ）の回転落ちは通常であるため、これに合わせて、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行う前に、一度２速ギヤなどのシンクロ機構の備わる変速段へ変速操作を行って、その際のシンクロ機構の作用によってカウンターシャフト２（ドライブギヤ）の回転速度を落とすことで、メインシャフト（アウトプットシャフト）３の回転との同期を図った後、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行う。これにより、シンクロ機構の備わっていない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）などの変速段への変速操作であっても、ギヤ鳴きの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

また、本実施の形態では、例えば、機械式自動変速機１００（トランスミッションオイル）の温度が所定より低い場合に、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）へ変速する場合は、トランスミッションオイル粘度が高くカウンターシャフト２（ドライブギヤ）の回転落ちが速いため、これに合わせて、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作の際に通常行っていた事前の２速ギヤへの変速操作を行うことなく、直接、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）への変速操作を行う。これにより、シンクロ機構の備わっていない１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）などの変速段への低温時の変速操作であっても、ギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い渋りの発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

ところで、本発明は、全ての変速段のうちの一部の変速段にシンクロ機構を備えた常時噛み合い式の機械式変速機であれば適用可能であり、自動式変速を行う自動変速機に限定されるものではなく、手動にて変速操作を行う変速機にも適用可能である。この場合、１速ギヤ或いは後退ギヤ（リバースギヤ）へ変速する場合に、温度状態に応じて、事前に他の変速段へ入れるか否かを指示すると共に、そのギヤ入れタイミング等を運転者に報知することにより、ギヤ鳴きの発生やギヤの入りが悪い現象の発生などを抑制して円滑な変速を実現することができる。

以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１ インプットシャフト
２ カウンターシャフト
３ メインシャフト（アウトプットシャフト）
４ シフトフォーク
５ 変速ドリブンギヤ（本発明に係る回転自在側変速ギヤ）
６ スリーブ（本発明に係る可動部材）
７ シンクロコーン（本発明に係る変速ギヤ側同期要素）
８ シンクロリング（本発明に係る軸側同期要素）
１００ 常時噛み合い式の機械式自動変速機
２００ 機械式のクラッチ機構
３００ 自動変速制御装置（ＡＭＴ ＥＣＵ）

Claims (1)

1. 入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギヤと、対応する回転連結側変速ギヤに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギヤと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギヤのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機の変速制御装置であって、
   変速の際に、対応する可動部材を係合させる前に、可動部材の移動に連動して、前記他方の軸と一体回転すると共に軸方向移動可能に支持される軸側同期要素を軸方向に移動させ、該当の回転自在側変速ギヤと一体回転する変速ギヤ側同期要素に押し付けることで連れ廻り力を発生させ、前記一方の軸と、前記他方の軸と、の間で同期を図るようにしたシンクロ機構を全ての変速段のうちの一部に備えたものにおいて、
   シンクロ機構を備えない変速段への変速の際に、
   変速機の温度が所定以上の場合に、一旦シンクロ機構を備えた変速段へ変速してから該当の変速段へ変速する変速方法を選択し、
   変速機の温度が所定より低い場合に、入力軸の回転速度が所定より低くなったときに、直接該当の変速段へ変速することを特徴とする機械式自動変速機の変速制御装置。
   

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