JP5868095B2 - 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の同期を開始する変速開始段階と、前記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が完了すれば、前記同期状態を所定時間維持する同期維持段階と、前記変速停止段階の後、前記目標変速段との噛合いを完了して変速を完了する変速完了段階、とを含んでなることを特徴とする。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を目標変速段に変速する必要があれば、アクチュエータでスリーブを移動させて前記目標変速段の変速ギアと出力軸の間の同期を開始し、前記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が完了すれば、前記同期状態を所定時間維持した後、前記目標変速段との噛合いを完了して変速を完了することを特徴とする。

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、本発明による車両変速機の制御方法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、ＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などを含むＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を搭載した車両の減速によって現在走行の変速段に比べて低い変速段の目標変速段に変速する必要があるときにおける変速機の制御方法である（図２、３）。ダウンシフトすべき当該目標変速段の変速ギアと出力軸の間の同期を開始する変速開始段階（Ｓ１０）を備えている。変速開始段階（Ｓ１０）では、変速機コントローラ（ＴＣ）の制御によりアクチュエータ（ＡＣＴ）を駆動させ、ＡＣＴの駆動により目標変速段のスリーブ（ＳＬＶ）の移動を開始させる。ここでＳＬＶの移動は、目標変速段のクラッチギヤ（ＣＬＧ）側に移動させることによって実行できる。ＳＬＶのＣＬＧ側への移動は直線的に移動させることが好ましい。

変速開始段階（Ｓ１０）に続いて、該当する入力軸の回転数上昇率（ｒｐｍ＿ｇｒａｄ＿ｔｇ）が予め設定した所定の上昇率（目標ＲＰＭ上昇率）に到達したか否かをＴＣが判断し、目標ＲＰＭ上昇率に達していなければ、引き続きＳＬＶの移動をさらに進めながら目標ＲＰＭ上昇率に到達したか否かの判断を繰返し、目標ＲＰＭ上昇率に達していれば、ＳＬＶ位置の固定を開始するスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）を実行することができる。なお、スリーブ固定開始段階（Ｓ１５）又はその一部を省略することもできる。すなわち、ＴＣは、変速開始段階（Ｓ１０）に続いて、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状態が成立しているかを直接判断し、同期状態が成立していると判断すれば当該同期状態を予め設定された所定時間（所定期間）維持する同期維持段階（Ｓ２０）に移行するか、或は、変速開始段階（Ｓ１０）に続いて、該当する入力軸の回転数上昇率（ｒｐｍ＿ｇｒａｄ＿ｔｇ）が目標ＲＰＭ上昇率に到達したか否かを判断し、目標ＲＰＭ上昇率に到達すれば、そのときのスリーブＳＬＶの位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）を基準位置にし、同期維持段階（Ｓ２０）でのＳＬＶの（変位）位置を当該基準位置に制御する。より正確に制御できることがある点では、スリーブ固定開始段階（Ｓ１５）を含んで構成することが好ましい。なお、上記、予め設定された所定時間としては、従来の制御方法において説明したとおり、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）が逆となることによって発生するバックラッシュが消尽する区間（図３）を含むように設定することが好ましい。同期維持段階（Ｓ２０）の所定時間は、変速開始段階（Ｓ１０）において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が続いて減速する出力軸によってその反対方向に整列されるときまでに設定することができる。

また、同期維持段階（Ｓ２０）においてＴＣは、予め設定された所定時間を経過したか否かを判断し、当該所定時間を経過していなければ、同期状態を維持、或はＳＬＶの位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）を基準位置に制御し続け、当該所定時間を経過していれば、変速完了段階（Ｓ３０）に移行する。なお、ＳＬＶの位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）を上記基準位置に制御するに際しては、固定の基準位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）として制御しても良く、或は基準位置に上限値と下限値を設定しその範囲内の基準位置として制御しても良い。

同期維持段階（Ｓ２０）に続く変速完了段階（Ｓ３０）においては、ＴＣによるＡＣＴの駆動制御により、スリーブＳＬＶの目標変速段のクラッチギヤＣＬＧ側への移動を再開し、当該ＳＬＶがさらにＣＬＧ側に移動して噛み合い、ＣＬＧが目標変速段の変速ギヤと噛み合うこととなり、変速（ダウンシフト）を完了する。

次に本発明の一実施例について、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変速が必要なとき、目標変速段の変速ギアと出力軸の間の同期を開始する変速開始段階（Ｓ１０）と、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が完了すれば、この同期状態を所定時間維持する同期維持段階（Ｓ２０）と、同期維持段階（Ｓ２０）の後、上記目標変速段との噛合いを完了して変速を完了する変速完了段階（Ｓ３０）とを含んでなる。すなわち、本実施例は、変速開始段階（Ｓ１０）と変速完了段階（Ｓ３０）の間に上述のような同期維持段階（Ｓ２０）を置くことで、変速開始段階（Ｓ１０）で発生した入力軸と出力軸の間のバックラッシュ整列状態を反対方向にスムーズに再整列させることで、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。

変速開始段階（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始めることによってなされるものである。すなわち、この実施例における変速開始段階（Ｓ１０）は、図３に示したとおり、車両が減速するにつれて現在の走行段に比べて低段である目標変速段への変速命令が変速機コントローラから発せられ、Ｔ０からアクチュエータが駆動されることによってスリーブが移動し始め、Ｔ１からは同期化させる力が発生して同期が開始され、以後、入力軸の回転速度が徐々に上昇し始める過程を言う。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。

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。

同期維持段階（Ｓ２０）は、アクチュエータを制御してスリーブの直線的移動をほぼ停止させることでなり、変速完了段階（Ｓ３０）はアクチュエータを制御してスリーブがさらに直線的に移動（再開）することによってなされる。すなわち、本実施例による車両変速機の制御方法は、アクチュエータを制御してスリーブの直線運動（直線的移動）を調節することで変速作動がなされるようにするＤＣＴを含む大部分のＡＭＴに適用することができる技術であり、変速開始段階（Ｓ１０）と同期維持段階（Ｓ２０）及び変速完了段階（Ｓ３０）がいずれも変速機コントローラによるアクチュエータの制御によってなされ、特に、同期維持段階（Ｓ２０）はアクチュエータの制御によってスリーブが一旦ほぼ停止、若しくは一定範囲内の位置に制限されるようにすることによってなされるものである。

本実施例においては、変速開始段階（Ｓ１０）の後段で、且つ同期維持段階（Ｓ２０）の前段において、入力軸の回転数上昇率が所定の上昇率に至れば、スリーブの位置を一旦固定するスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）をさらに含んでいる。すなわち、変速開始段階（Ｓ１０）によって、入力軸の回転数上昇率が所定の上昇率（ｒｐｍ＿ｇｒａｄ＿ｔｇ）に至れば、そのときのスリーブの位置（Ｌ＿ｓｙｎｃ）を基準位置にし、同期維持段階（Ｓ２０）でのスリーブの位置を上述の基準位置に制御するもので、図３のＴ２時点にあたる。言い換えれば、同期維持段階（Ｓ２０）は入力軸の回転数が出力軸の回転数と完全に同期（一致）した後（図３のＴ３時点以後）から始めるものである。この時のスリーブの位置はその以前のスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）で決まったスリーブの位置であり、このスリーブの位置はスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）から同期維持段階（Ｓ２０）の終了時まで持続的に基準位置に制御されるものである。

ここで、スリーブを基準位置に制御する具体的な方法としては、前述したように、スリーブを基準位置に単純に固定する方法、または図３に示したように、基準位置の上下に上限値（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。

上述の所定上昇率（ｒｐｍ＿ｇｒａｄ＿ｔｇ）とは、スリーブが変速開始段階（Ｓ１０）によって目標変速段のクラッチギアに向けて移動することによって入力軸が同期化しながらその回転速度が上昇するとき、その回転速度の上昇が線形的に増加し始めることが確認される時点での単位時間による入力軸の回転速度の上昇率を意味するもので、物理的にはスリーブがそれ以上移動せずに現状を維持しても、入力軸の回転速度が変速応答性を充分に確保することができる範囲内で線形的に上昇して出力軸の回転速度に至ることができる時点での単位時間に対する入力軸の回転速度の変化を言い、多数の試験及びその解析などによって予め決定（設定）できる。

したがって、以上のように同期作用によって入力軸が所定の上昇率に至るようになるとき、スリーブ固定開始段階（Ｓ１５）を始めて同期維持段階（Ｓ２０）を行うことになれば、入力軸の回転速度はスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）の時点から線形的にその回転速度が増加し、出力軸の回転速度より高くなるオーバーシュートなしに出力軸の回転速度と同期化し、この時点から同期維持段階（Ｓ２０）が行われる。

同期維持段階（Ｓ２０）の所定時間は、変速開始段階（Ｓ１０）によって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が続いて減速する出力軸によってその反対方向に整列されるときまでに設定されるもので、この所定時間も実験及び及びその解析などによって予め設定されることが好ましい。なお、図３において同期維持段階（Ｓ２０）はＴ３からＴ４に至る過程である。

同期維持段階（Ｓ２０）でスリーブはほぼ固定された状態を維持することになるので、従来の一般的な変速過程とは異なり、通常、最初入力軸と出力軸の同期完了の後に同期状態の崩れる現象が起こる時点においても持続的に入力軸と出力軸が連結されて同期状態を維持する。この際、出力軸の回転速度は車両が減速しているので徐々に減少し、入力軸は変速開始段階（Ｓ１０）によって出力軸の回転速度に同期化している間に回転速度が上昇していて、同期完了の後には同期維持段階（Ｓ２０）の間に出力軸の回転速度にしたがってその回転速度が減少し始める。

同期維持段階（Ｓ２０）で、入力軸は回転慣性によって出力軸より速い速度（回転数）で回転しようとする傾向を示し、反対に出力軸は車両の減速によって徐々に低速で回転することになるので、変速開始段階（Ｓ１０）で、出力軸によって入力軸の回転速度が高くなって発生した関連部品のバックラッシュ整列状態が、反対に出力軸によって入力軸の回転速度が低くなって反対に逆整列され、このような状態は入力軸が出力軸を駆動する状態と同一であるので、以後、入力軸を介して出力軸に動力が伝達される間に上述のような関連部品のバックラッシュ整列状態の変化による変速衝撃または騷音などは発生しなくなるものである。ここで、バックラッシュ整列状態に関与する関連部品とは、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、変速ギアなどの部品を言う。

このように同期維持段階（Ｓ２０）が完了した後には、スリーブをさらに移動（スリーブ移動再開：Ｔ４〜Ｔ５）させて、最終的（Ｔ５のさらに後の時点）に目標変速段のクラッチギアとスリーブが完全に噛み合うようにすることで、変速を終了する変速完了段階（Ｓ３０）が行われる。この際、スリーブをさらに移動させる操作力を高すぎるか或は低すぎることがないように適切に設定することで、さらに他のバックラッシュの発生あるいはギア間の衝突が発生しないようにすれば、より静かな変速品質を確保することができる。

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 変速開始段階
Ｓ１５ スリーブ固定開始段階
Ｓ２０ 同期維持段階
Ｓ３０ 変速完了段階

Claims (4)

1. 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の同期を開始する変速開始段階（Ｓ１０）と、
   前記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が完了すれば、前記同期状態を所定時間維持する同期維持段階（Ｓ２０）と、
   前記同期維持段階の後、前記目標変速段との噛合いを完了して変速を完了する変速完了段階（Ｓ３０）と、を含んでなる車両変速機の制御方法であって、
   前記変速開始段階（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移動させ始めることでなり、
   前記同期維持段階（Ｓ２０）は、前記アクチュエータを制御して前記スリーブの直線移動を停止させることでなり、
   前記同期維持段階（Ｓ２０）の所定時間は、前記変速開始段階（Ｓ１０）によって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が続いて減速する出力軸によってその反対方向に整列されるときまでに設定されることを特徴とする車両変速機の制御方法。
2. 前記変速完了段階（Ｓ３０）は、前記アクチュエータを制御して前記スリーブがさらに直線移動すること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。
3. 前記変速開始段階（Ｓ１０）によって、前記入力軸の回転数上昇率が所定上昇率に至れば、そのときの前記スリーブの位置を基準位置にし、前記同期維持段階（Ｓ２０）でのスリーブの位置を前記基準位置に制御す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。
4. 前記変速開始段階（Ｓ１０）の後段、且つ前記同期維持段階（Ｓ２０）の前段で、前記入力軸の回転数上昇率が所定上昇率に至れば、前記スリーブの位置を固定するスリーブ固定開始段階（Ｓ１５）、をさらに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。

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