JP5855408B2 - 車両変速機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は車両変速機の制御方法に係り、より詳しくはアクチュエータでシンクロ機構を作動させてギアを噛み合わせるＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などを含むＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を搭載した車両において、車両の減速による変速制御の際に変速衝撃が発生することを防止する技術に関する。

ＤＣＴを搭載した車両の減速の際、従来の制御方法によりダウンシフトがなされる過程の例を図１に示した。すなわち、車両の減速の際、変速機コントローラは現在走行の変速段に比べて低い変速段を目標変速段とし、目標変速段のギア噛合いのために該当のシンクロ機構を作動させるようにアクチュエータを駆動することになる。ここで、アクチュエータは、通常シンクロ機構を成すスリーブを直線的に移動させることによって同期作動及び該当の変速段のギア噛合いを成す作動を行うことになる。このように、アクチュエータが作動し始めれば、スリーブがキーを介してシンクロナイザーリングを目標変速段のクラッチギア側に加圧することで同期化が始まり（図１のＴ１時点）、目標変速段の変速ギアと噛み合って連結された第２入力軸は上述のように出力軸との同期がなされることによって回転数が上昇することになる。この過程で、第２入力軸の回転数が上昇することになることは出力軸の回転力がシンクロ機構を介して第２入力軸に伝達されるからであり、これは第２入力軸に関連した慣性質量の速度を高めるために出力軸のトルクを使うことを意味し、このように出力軸から第２入力軸に伝達されるトルクは第２入力軸から出力軸に至るギアのような部品のバックラッシュを一方向に整列させることになる。

このような同期作動が行われれば、第２入力軸は出力軸と速度が同一になり、その後、アクチュエータの作用によってスリーブがさらに移動すれば、スリーブがシンクロナイザーリングを越えるにつれて、スリーブがシンクロナイザーリングを押していた加圧力が解除されることによって同期状態が崩れる瞬間が発生する（Ｔ２〜Ｔ３）。その後、アクチュエータの作用によってスリーブがさらに移動すれば、スリーブが目標変速段のクラッチギアと噛み合うことで、変速が完了することになる（Ｔ３以降）。

ところが、同期状態が崩れている間、第２入力軸は、回転による摩擦抵抗を無視すれば、そのまま自由に回転する状態になって同期していた時の回転速度を維持しているが、出力軸は車両が減速中なのでその回転速度が下がり、結果としてスリーブがクラッチギアと噛み合おうとする瞬間には相対的に第２入力軸の回転速度が出力軸の回転速度より速い状態になる。このような状態で、そのままスリーブが進行してクラッチギアと結合されれば、相対的に速い回転速度の第２入力軸が出力軸を回転させる方向のトルクが作用することにより、同期作用開始時に一方向に整列された部品のバックラッシュがその反対方向に整列される現象が発生する。このような現象は、結局第２入力軸と出力軸の間のギアのような部品が速い回転速度で回転しながらぶつかって衝撃を発生させることになることを意味する。以上のような従来の制御方法の過程において発生する変速衝撃及び騷音は車両の静かさを損ない、使用者に不快感を与え、車両の商品価値を低下させる原因となる。

特開２００７−１７０５５９号公報

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、アクチュエータでスリーブを作動させて同期作動を行なう変速メカニズムを搭載した車両が減速中に、現在走行の変速段に比べて低段の目標変速段への変速を行うとき、入力軸と出力軸の間の部品間で発生するバックラッシュなどによる衝撃及び騷音の発生を防止することにより、変速品質の向上で車両の静かさと乗り心地を向上させ、車両商品価値を向上させるようにした車両変速機の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による車両変速機の制御方法は、車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低い目標変速段に変速する必要があるとき、前記目標変速段の変速ギアと出力軸の間に１次的に同期力を発生させる１次同期段階と、前記１次同期段階以後、前記変速ギアと出力軸の間の同期力を解除させる同期解除段階と、前記同期解除段階以後さらに前記目標変速段の変速ギアと出力軸の間に２次的に同期力を発生させる２次同期段階と、を含んでなる。また、上記目的を達成するため、本発明による車両変速機の制御方法は、車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低段の目標変速段にする変速がなされるとき、前記目標変速段のクラッチギアと出力軸の間に同期力を発生させて最終に噛み合う過程のうちに、一時的に前記同期力が解除される同期解除段階を含んでなる。

本発明の車両変速機の制御方法によれば、アクチュエータでスリーブを作動させて同期作動をなすようにする変速メカニズムを搭載した車両が減速中に、現在走行の変速段に比べて低段の目標変速段への変速を行うとき、入力軸と出力軸の間の部品間で発生するバックラッシュなどによる衝撃及び騷音の発生を防止することで、変速品質の向上によって車両の静かさと乗り心地を向上させ、車両商品価値を高めることができる。

従来ＤＣＴを搭載した車両の減速の際にダウンシフトがなされる過程を説明するためのグラフである。 本発明による車両変速機の制御方法を例示するフローチャートである。 図２の制御方法による変速過程を説明するグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本実施形態による車両変速機の制御方法は、車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低段を目標変速段にする変速が必要なとき、当該目標変速段の変速ギアと出力軸の間に１次に同期力を発生させる１次同期段階（Ｓ１０）と、１次同期段階（Ｓ１０）以後、上記変速ギアと出力軸の間の同期力を解除させる同期解除段階（Ｓ２０）と、同期解除段階（Ｓ２０）以後さらに上記目標変速段の変速ギアと出力軸の間に２次に同期力を発生させる２次同期段階（Ｓ３０）と、を含んでなるものである。ここで、同期解除段階（Ｓ２０）は、１次同期段階（Ｓ１０）によって発生した同期力で目標変速段の変速ギアによる上記出力軸と入力軸の間の同期作用が発生して、上記入力軸の回転速度が所定の目標回転速度に到逹した場合に開始されることが好ましい。なお、上記所定の目標回転速度は、時間の経過によって線形的に減少する出力軸回転数によって予め設定することができる。１次同期段階（Ｓ１０）は、アクチュエータを制御して上記目標変速段のスリーブを目標変速段のクラッチギア側に直線的に移動させる過程を含んでなり、同期解除段階（Ｓ２０）は上記アクチュエータを制御して上記クラッチギアから遠くなる方向にスリーブを後退させる過程を含んでなり、２次同期段階（Ｓ３０）は上記アクチュエータを制御してスリーブを再びクラッチギアに向けて直線的に移動させることによって構成することが好ましい。また、１次同期段階（Ｓ１０）は、上記スリーブを当該目標変速段のクラッチギア側に直線的に移動させる第１副段階（Ｓ１１）及びスリーブの位置を一定範囲内に維持させる第２副段階（Ｓ１２）で構成することが好ましく、ここで、第１副段階（Ｓ１１）は時間の経過によって上記スリーブの変位を線形的に増加させることでなり、第２副段階（Ｓ１２）は当該目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲内でスリーブの位置を維持させることで構成することができる。同期解除段階（Ｓ２０）は、当該目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲を外れるようにスリーブを後退させる第３副段階（Ｓ２１）によって開始され、第３副段階（Ｓ２１）で後退した状態のスリーブを一定に維持する第４副段階（Ｓ２２）を含んでなることができ、第４副段階（Ｓ２２）は、上記入力軸（第２入力軸）と出力軸の回転速度差が、１次同期段階（Ｓ１０）の遂行の際に一方向に整列された入力軸と出力軸の間の部品のバックラッシュを２次同期段階（Ｓ３０）によって反対方向に整列させることができる大きさになるまで持続することが好ましい。ここで、バックラッシュは、入力軸（第２入力軸）と出力軸との間に配設された部品の回転速度（回転数）の大小差方向（整列方向）が逆となるときに発生するが、第４副段階（Ｓ２２）を設けることによって、２次同期段階（Ｓ３０）で無理なくスムースに整列方向を逆向きにすることができる。

次に本発明の実施例について、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。この実施例による変速機の制御方法は、図２及び図３に示したとおりであり、車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低段を目標変速段にする変速が必要なとき、当該目標変速段の変速ギアと出力軸の間に１次的に同期力を発生させる１次同期段階（Ｓ１０）と、１次同期段階（Ｓ１０）以後、変速ギアと出力軸の間の同期力を解除させる同期解除段階（Ｓ２０）と、同期解除段階（Ｓ２０）以後、再び目標変速段の変速ギアと出力軸の間に２次に同期力を発生させる２次同期段階（Ｓ３０）とを含んでなる。すなわち、本実施例は、車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低段を目標変速段にする変速がなされるとき、目標変速段のクラッチギアと出力軸の間に同期力を発生させて最終的に噛合いがなされる過程において、一時的に上述の同期力が解除される同期解除段階（Ｓ２０）を含んでなることで、１次同期段階（Ｓ１０）で発生する入力軸と出力軸の間のバックラッシュ整列状態を同期解除段階（Ｓ２０）と２次同期段階（Ｓ３０）によってその反対方向にスムーズに再整列させることができ、従来のバックラッシュの方向転換による変速衝撃及び騷音の発生を防止するものである。

なお、図３は第１入力軸と第２入力軸が備えられているＤＣＴの変速過程を示すもので、変速すべき目標変速段は２段（２速段）であり、この目標変速段に連結される入力軸は第２入力軸となる。すなわち、本実施例で言及する入力軸は図３の状況に照らして見れば第２入力軸に当たる。

本実施例において、１次同期段階（Ｓ１０）はアクチュエータを制御して目標変速段のスリーブを当該目標変速段のクラッチギア側に直線的に移動させる過程を含んでなり、同期解除段階（Ｓ２０）はアクチュエータを制御してクラッチギアから遠くなる方向にスリーブを後退させる過程を含んでなり、２次同期段階（Ｓ３０）はアクチュエータを制御してスリーブを再びクラッチギアに向けて直線移動させることによってなる。

また、本実施例において前提としている変速機の同期装置は、スリーブの直線的移動によってシンクロナイザーリングがクラッチギア側に加圧されることにより同期作用が発生し、スリーブがシンクロナイザーリングを越えてクラッチギアと噛み合えば変速が完了し、クラッチギアは目標変速段の変速ギアと一体になっているので、動力はスリーブの中心に位置するハブからスリーブ及びクラッチギアを介して変速ギアに連結されるメカニズムを持っており、アクチュエータは変速機コントローラによってスリーブを直線的に移動させることができるように構成される。

本実施例において、１次同期段階（Ｓ１０）はスリーブを目標変速段のクラッチギア側に直線移動させる第１副段階（Ｓ１１）及びスリーブの位置を一定範囲内に維持させる第２副段階（Ｓ１２）でなる。第１副段階（Ｓ１１）は、図３のＴ０〜Ｔ１’の間、時間の経過によってスリーブの変位を線形的に増加させることでなり、第２副段階（Ｓ１２）はＴ１’〜Ｔ２の間、目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲内でスリーブの位置を維持させてなる。第２副段階（Ｓ１２）において、スリーブの位置は一定状態で固定するように制御することもでき、図３に示すように、同期力が発生する上限値（Ｌ＿ｓｙｎｃ＿ｍａｘ）と下限値（Ｌ＿ｓｙｎｃ＿ｍｉｎ）を置き、スリーブの位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）を上限値（Ｌ＿ｓｙｎｃ＿ｍａｘ）と下限値（Ｌ＿ｓｙｎｃ＿ｍｉｎ）との間に位置するように制御する方法を用いることができる。

同期解除段階（Ｓ２０）は図３のＴ２〜Ｔ３の範囲に相応する。１次同期段階（Ｓ１０）で発生した同期力で目標変速段の変速ギアによる出力軸と入力軸の間の同期作用が発生し、入力軸の回転速度（回転数）が所定の目標回転速度（目標回転数）に到逹すれば開始される。所定の目標回転速度は時間の経過によって線形的に減少する出力軸回転数によって設定されることが好ましい。すなわち、入力軸の回転速度が１次同期段階（Ｓ１０）によって出力軸の回転速度に向けて線形的に徐々に増加し、出力軸の回転速度と同一になるときの回転速度を目標回転速度にし、入力軸の回転速度が目標回転速度に至れば、同期解除段階（Ｓ２０）を行うものである。

同期解除段階（Ｓ２０）は、図３のＴ２〜Ｔ２’のように、目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲を外れるようにスリーブを後退させる第３副段階（Ｓ２１）によって開始され、Ｔ２’〜Ｔ３の間、上述のように後退したスリーブの位置を維持する第４副段階（Ｓ２２）を含んでなる。すなわち、入力軸の回転速度が目標回転速度に至れば、第３副段階（Ｓ２１）によってスリーブを後退させ、同期力が発生しない状態にすることで、同期状態を解除し、その状態を第４副段階（Ｓ２２）で維持するものである。

第４副段階（Ｓ２２）は、入力軸と出力軸の回転速度差が、１次同期段階（Ｓ１０）の遂行の際に一方向に整列された入力軸と出力軸の間の部品のバックラッシュを２次同期段階（Ｓ３０）によって反対方向に整列させることができる大きさになるまでに要する所定時間の間持続するようにする。すなわち、１次同期段階（Ｓ１０）の遂行の際には出力軸の回転速度が目標変速段の変速ギアによる入力軸の回転速度より速いので、出力軸が入力軸を回転させる方向に、入力軸から出力軸に至る部品、例えば目標変速段に関連した同期装置のハブ、スリーブ、クラッチギア、変速ギアなどのような部品の間のバックラッシュが整列される。このようなバックラッシュ整列状態が同期解除段階（Ｓ２０）及び２次同期段階（Ｓ３０）によって反対方向に整列され、このようなバックラッシュ整列状態の転換を引き起こすことができる程度の入力軸と出力軸の間の回転速度差（回転数差）を第４副段階（Ｓ２２）において持続される所定時間によって確保するものである。

すなわち、同期解除段階（Ｓ２０）が遂行されれば、出力軸の回転速度と同一になった入力軸は自体の回転摩擦抵抗の外には何ら影響受けずに自由に回転する状態に維持され、出力軸は車両の減速によって徐々に回転速度が下がることになって、入力軸と出力軸の回転速度差（回転数差）が発生することになり、Ｔ３以後（厳密には図３におけるＴ２”以後）２次同期段階（Ｓ３０）が遂行されれば、スリーブが徐々に再び目標変速段のクラッチギア側に移動するにつれて出力軸と入力軸の間の同期がなされ始める。この際には入力軸の回転速度が出力軸の回転速度より速いので、１次同期段階（Ｓ１０）でのバックラッシュ整列方向とは反対方向のトルクが作用し、入力軸が出力軸を駆動する方向に関連部品のバックラッシュ整列がなされるので、結果として１次同期段階（Ｓ１０）で一方向に整列された部品のバックラッシュがその反対方向に整列されるようになるものである。

以上のように２次同期段階（Ｓ３０）が遂行されて最終的にスリーブが目標変速段のクラッチギアと完全に噛み合うようになれば、変速が完了する。この後には動力が入力軸から出力軸に伝達されるようになり、関連部品のバックラッシュ整列状態がそのまま維持された状態で動力伝達がなされるので、従来の関連部品のバックラッシュ整列状態変化による変速衝撃や騷音などは発生しなくなる。２次同期段階（Ｓ３０）においてスリーブを操作する速度及び操作力はさらに他のバックラッシュの発生またはギア衝突などを発生させないように適切に設定される。これは、予め実験や実験結果の解析などによって適切な水準に設定される。

本発明は、アクチュエータでシンクロ機構を作動させてギアを噛み合わせるＤＣＴなどを含むＡＭＴを搭載した車両の減速による変速制御の際に変速衝撃が発生することを防止することに適用可能である。

Ｓ１０ １次同期段階
Ｓ１１ 第１副段階
Ｓ１２ 第２副段階
Ｓ２０ 同期解除段階
Ｓ２１ 第３副段階
Ｓ２２ 第４副段階
Ｓ３０ ２次同期段階

Claims (7)

1. 車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低段を目標変速段にする変速が必要なとき、前記目標変速段の変速ギアと出力軸の間に１次的に同期力を発生させる１次同期段階（Ｓ１０）と、
   前記１次同期段階（Ｓ１０）以後、前記変速ギアと出力軸の間の同期力を解除させる同期解除段階（Ｓ２０）と、
   前記同期解除段階（Ｓ２０）以後さらに前記目標変速段の変速ギアと出力軸の間に２次的に同期力を発生させる２次同期段階（Ｓ３０）と、を含み、
   前記１次同期段階（Ｓ１０）はアクチュエータを制御して前記目標変速段のスリーブを前記目標変速段のクラッチギア側に直線的に移動させる過程を含んでなり、
   前記同期解除段階（Ｓ２０）は前記アクチュエータを制御して前記クラッチギアから遠くなる方向に前記スリーブを後退させる過程を含んでなり、
   前記２次同期段階（Ｓ３０）は前記アクチュエータを制御して前記スリーブを再び前記クラッチギアに向けて直線的に移動させることによってなることを特徴とする車両変速機の制御方法。
2. 前記同期解除段階（Ｓ２０）は、前記１次同期段階（Ｓ１０）によって発生した同期力で前記目標変速段の変速ギアによる前記出力軸と入力軸の間の同期作用が発生して、前記入力軸回転速度が所定の目標回転速度に到逹すれば開始されることを特徴とする請求項１に記載の車両変速機の制御方法。
3. 前記所定の目標回転速度は時間の経過によって線形的に減少する出力軸回転数によって設定されることを特徴とする請求項２に記載の車両変速機の制御方法。
4. 前記１次同期段階（Ｓ１０）は、前記スリーブを前記目標変速段のクラッチギア側に直線的に移動させる第１副段階（Ｓ１１）及び前記スリーブの位置を一定範囲内に維持させる第２副段階（Ｓ１２）でなることを特徴とする請求項１に記載の車両変速機の制御方法。
5. 前記第１副段階（Ｓ１１）は時間の経過によって前記スリーブの変位を線形的に増加させることでなり、前記第２副段階（Ｓ１２）は前記目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲内で前記スリーブの位置を維持させることでなることを特徴とする請求項４に記載の車両変速機の制御方法。
6. 前記同期解除段階（Ｓ２０）は、
   前記目標変速段のスリーブとクラッチギアの間に同期力が発生する範囲を外れるように前記スリーブを後退させる第３副段階（Ｓ２１）によって開始され、
   前記後退した状態のスリーブを一定に維持する第４副段階（Ｓ２２）を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の車両変速機の制御方法。
7. 前記第４副段階（Ｓ２２）は、前記入力軸と出力軸の回転速度差が、前記１次同期段階（Ｓ１０）の遂行の際に一方向に整列された前記入力軸と出力軸の間の部品のバックラッシュを２次同期段階（Ｓ３０）によって反対方向に整列させることができる大きさに大きくなるまで持続することを特徴とする請求項６に記載の車両変速機の制御方法。

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