JPH054544B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動変速機に関する。

（従来技術と問題点） 自動車に代表される内燃機関を搭載した車両
は、内燃機関の出力を有効に利用するために、内
燃機関と駆動輪との間に変速機を設けている。

ところで、従来の変速操作をマニアルで行う変
速機では、この変速操作をする際、内燃機関の回
転合わせを行い、シフトレバを作動し、変速機の
メインシヤフトと変速しようとする変速歯車との
回転数が同期したことを感知したうえで、シフト
レバを押し込む操作を行い、変速シヨツクが生じ
ないようにするとともに、同期不完全によるギヤ
鳴りを防止していた。

一方、最近電子制御装置により制御される流体
圧装置を用いて変速機の変速操作を自動的に行う
自動変速機が提供されている。この自動変速機で
は変速指示データに基づき、流体圧アクチユエー
タを全ストロークにわたつて一定の力、速さで作
動せしめるようになつているため、変速機のメイ
ンシヤフトと変速しようとする変速歯車との回転
数が同期しないうちに噛合作動してしまい、ギヤ
鳴りや同期機構のダメージを招くという問題があ
つた。つまり人間の勘による既述の同期動作が確
実に行われないため、機械的噛合動作時にギヤ鳴
りを生じていた。

このような問題点を解消するために、前記流体
圧装置の系内に絞り弁を挿入し、緩慢に変化する
流体圧によつて変速操作を行う方法も考えられて
いるが、各変速歯車毎に最適のシフト条件とする
ことは難しく、変速操作に時間が掛かり過ぎるほ
か、特定の変速段でのギヤ鳴りや同期装置のダメ
ージが避けられない。

（発明の目的） 本発明はかかる従来の問題点に着目してなされ
たものであり、変速機のメインシヤフトと変速し
ようとする変速歯車との回転数が同期するまでは
変速操作速度を速くし、同期後は変速操作速度を
緩慢にすることにより、ギヤ鳴りを生じることな
く、迅速な変速操作を行わしめることができる自
動変速機を提供することを目的とする。

（発明の概要） この目的を達成するため本発明は、噛合い作動
のための同期装置を備えた変速機と、該変速機の
変速操作を行うアクチユエータと、該アクチユエ
ータの変速操作を制御する電子制御装置を設けた
自動変速機において、該変速機のメインシヤフト
の回転数と変速しようとする変速歯車の回転数を
比較する比較手段と、両回転数が同期するまでは
アクチユエータの操作速度を速め、同期後は操作
速度を緩慢に制御する制御手段とを有する自動変
速機を提供する。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明による自動変速機の一例を示す
概略図を示すもので、１は同期装置を備えた前進
５段、後進１段変速機である。１０は該変速機１
のインプツトシヤフトで、インプツト歯車１２を
備えており、図示しないクラツチを介して内燃機
関に伝動連絡されている。１１は該インプツトシ
ヤフト１０と同一軸線上に配設されたメインシヤ
フトで、図示しないプロペルシヤフトおよび終段
減速装置を介して駆動車軸に伝動連結されてい
る。該メインシヤフト１１上には第１速変速歯車
１６、第２速変速歯車１５、第３速変速歯車１
４、第４速変速歯車１３および後進用歯車１７が
各々回転可能に配設されている。該各変速歯車１
６，１５，１４，１３および前記インプツトシヤ
フト歯車１２はメインシヤフト１１と平行に配置
されたカウンタシヤフト１８に取付けられたカウ
ンタ歯車１８ｅ，１８ｄ，１８ｃ，１８ｂおよび
１８ａに各々常時噛合つており、また前記後進用
歯車１７は図示しないアイドル歯車を介してカウ
ンタ歯車１８ｆに噛合つている。１９ａ，１９
ｂ，１９ｃは前記インプツト歯車１２と第４速変
速歯車１３との間、第３速変速歯車１４と第２速
変速歯車１５との間、第１速変速歯車１６と後進
用歯車１７との間においてメインシヤフト１１上
に各々配設された同期装置を備えた変速クラツチ
で、以下第２図に基づいてその一例を説明する。
第２図はインプツト歯車１２と第４速変速歯車１
３との間に配設された変速クラツチ１９ａを例示
したものである。同図において、１９１は前記メ
インシヤフト１１と一体的に回転するように配設
されたクラツチハブで、その外周には外歯スプラ
インが形成されている。１９２は該クラツチハブ
１９１の外周に軸方向に摺動可能にスプライン嵌
合されたクラツチスリーブで、その外周には環状
溝１９２ａを備えている。１９３は該クラツチス
リーブ１９２とクラツチハブ１９１との間に配設
されたシンクロナイザキーで、キースプリング１
９４ａ，１９４ｂによつて常にクラツチスリーブ
１９２側に押圧されている。１９５および１９６
は前記インプツト歯車１２および第４速変速歯車
１３に設けられたコーン面１２ａおよび１３ａ上
に配設されたシンクロナイザーリングで、その外
周には各々歯１９５ａおよび１９６ａを備えてい
る。

この変速クラツチは、クラツチスリーブ１９２
をその環状溝１９２ａに係合するシフトフオーク
により、図において右方へ作動すると、クラツチ
スリーブ１９２とともに作動するシンクロナイザ
ーキー１９３がシンクロナイザーリング１９６を
右方に移動しコーン面１３ａに押し付ける。この
ため、シンクロナイザーリング１９６はその摩擦
力によつて回動し、その歯１９６ａのチヤンフア
と右方へ作動されているクラツチスリーブ１９２
のスプライン歯のチヤンフアとが係合する。この
状態でクラツチスリーブ１９２に更に右方への作
動力が作用することにより、シンクロナイ０ーリ
ング１９６はコーン面１３ａに強く押し付けられ
ることになり、その摩擦接触によつて第４速変速
歯車１３の回転に次第に同期されていく。このよ
うにしてシンクロナイザーリング１９６の回転数
即ちクラツチスリーブ１９２ないしメインシヤフ
ト１１の回転数か第４速変速歯車１３の回転数と
ほぼ一致すると、クラツチスリーブ１９２はシン
クロナイザーキー１９３を押し下げ、シンクロナ
イザーリング１９６の歯１９６ａを押しのけて、
第４速変速歯車１３のドツグ歯１３ｂと噛合いシ
フト操作が終了する。

第１図において、２０ａは前記変速クラツチ１
９ａを制御作動するアクチユエータで、シリンダ
２１と、該シリンダ２１内に摺動可能に配設され
シリンダ２１を２つの油室２１ａ，２１ｂに区画
するピストン２２と、該ピストン２２に一端を連
結したピストンロツド２３とからなつており、該
ピストンロツド２３の他端に前記クラツチスリー
ブ１９２の環状溝１９２ａと係合するシフトフオ
ーク２４が取付けられている。

２５，２６は前記アクチユエータ２０ａの油室
２１ａ，２１ｂ内への作動油の給排制御をする制
御バルブで、電磁バルブとして構成され、後述す
る電磁制御装置によつてデユーテイ制御されるよ
うになつており、これらは油圧ポンプ２７とタン
ク３０とを連絡する油路２８中に配設されてい
る。なお、２９は該油路２８中に配設された電磁
バルブで構成されたメインバルブ、４０はポンプ
２７近傍の油路２８に連結したアキユームレータ
である。

２０ｂおよび２０ｃは前記変速クラツチ１９ｂ
および１９ｃを各々制御するアクチユエータで、
前記アクチユエータ２０ａと同様に構成され、前
記制御バルブ２５，２６と同様の制御バルブを介
してメインバルブ２９およびタンク３０に接続さ
れている。

３１ａ，３１ｂ，３１ｃは前記アクチユエータ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃのピストンロツド２３，
２３，２３の変位に応じて抵抗値を変えるポテン
シヨメータなどのストロークセンサで、ピストン
ロツド２３の位置に対応した信号を電子制御装置
３２に入力する。電子制御装置３２はシフト抜き
時即ち、クラツチスリーブ１９ａ，１９ｂ，１９
ｃがドツグ歯に噛合つている状態から中立位置ま
でのピストンロツド２３のストロークを目標スト
ロークとして、この目標ストロークに至るまでの
分割ストロークおよびこれら各分割ストロークに
対する前記制御バルブ２５，２６の作動デユーテ
イをメモリに記憶している。つまり、電子制御装
置３２ではアクチユエータのピストンロツド２３
の現在の実測ストロークと目標ストロークとの差
に応じたデユーテイのパルスを各制御バルブ２
５，２６に出力する。なお、シフト抜き時におけ
る前記ストローク差に対応するパルスデユーテイ
の関係は、例えば第３図に示すように定められ、
これが前記メモリに記憶されている。また、目標
ストロークは例えばシリンダ２１の中央を中心に
左右方向に向つて等距離に定められる。

即ち、その関係は第３図に示すように当初のス
トローク差が大きいときは迅速に、中立位置に近
くなつたとき緩慢になるように設定されている。

また、前記制御バルブ２５，２６はバルブデユ
ーテイによつて制御されるものであるので、パル
スデユーテイが小さい場合は大きい場合に比べ
て、シリンダ２１の各油室２１ａ，２１ｂに対す
る作動油の給排量が少なくなる。

なお、第３図において、d₁は目標ストロークに
対するピストンロツド２３のストローク差が零と
なるときの最小のバルブデユーテイを示す。

３３は変速機１のインプツトシヤフト１０の回
転数（Ni）を検出するインプツトシヤフト回転
センサ、３４は変速機のメインシヤフト１１の回
転数（Nm）を検出するメインシヤフト回転セン
サで、各々回転数に対応した信号を前記電子制御
装置３２に入力する。電子制御装置３２はメイン
シヤフト１１の回転数（Nm）と各変速歯車１
２，１３，１４，１５，１６，１７の回転数
（Ng）即ちインプツトシヤフト１０の回転数
（Ni）にギヤ比を掛けた値との差（絶対値）に対
応してシフト入れ時即ちクラツチスリーブの中立
位置からドツグ歯に噛合せるまでにおける前記制
御バルブ２５，２６の作動デユーテイをメモリに
記憶している。つまり電子制御装置３２はメイン
シヤフト１１の回転数（Nm）と各変速歯車の回
転数（Ng）との差（絶対値）に応じたデユーテ
イのパルスを前記各制御バルブ２５，２６に出力
する。なお、シフト入れ時における前記回転差に
対応するパルスデユーテイの関係は、例えば第４
図に示すように定められ、これが前記メモリに記
憶されている。即ち、その関係は第４図に示すよ
うに前記回転差が大きいときはアクチユエータを
迅速に作動すべくバルブデエーテイを大きく、前
記回転差が例えば30rpm以下になるとアクチユエ
ータの作動を緩慢にすべくバルブデユーテイを急
激に減少するように設定されている。

なお、第４図において、d₂は前記回転差が零と
なつたときの最小のバルブデユーテイを示す。

次に、前記実施例の動作を第４速から第５速へ
の切換えについて説明する。変速機１が第４速に
ある場合、アクチユエータ２０ａのピストンロツ
ド２３が図示の状態から右方へ移動されており、
第２図におけるクラツチスリーブ１９２が第４速
変速歯車１３のドツグ歯１３ｂと噛合つている。
ここで、第４速から第５速への変速信号に基づ
き、図示しないクラツチを切り、アクチユエータ
２０ａを中立位置に作動する。即ち、メインバル
ブ２９を開くとともに、第３図に示すシフト抜き
特性に基づいて、アクチユエータ２０ａのピスト
ンロツド２３の現在のストロークと中立位置まで
の目標ストロークとの差が電子制御装置３２で演
算され、そのストローク差に応じたデユーテイの
大きいパルスが制御バルブ２５に入力される。こ
のため、アクチユエータ２０ａの油室２１ａおよ
び２１ｂに油圧が作用するが、ピストン２２の油
圧作用面積はピストンロツド２３の面積分だけ油
室２１ｂ側が大きいので、ピストン２２およびピ
ストンロツド２３は図において左方即ち中立位置
に向つて急激に変位する。この変位によりアクチ
ユエータ２０ａのピストンロツド２３のストロー
クが目標ストローク即ち中立位置近傍に至り、こ
れらのストローク差が所定値以下になつたとき、
第３図の特性により前記制御バルブ２５の開放量
が徐々に縮小し、ピストン２３はゆつくりとシリ
ンダ２１の中央部へ移動して、ストローク差が零
になつたとき、つまりアクチユエータ２０ａが図
示の状態でクラツチスリーブ１９２が中立位置に
なつたとき、制御バルブ２５を完全に閉止する。
このようにして、アクチユエータ２０ａによつて
作動されるクラツチスリーブ１９２は、初めは迅
速に、その後は緩慢に作動せしめられ、シフト抜
き動作が終る。

次に、第５速へのシフト入れ動作が行なわれ
る。この場合、電子制御装置３２は制御バルブ２
５を開いて、アクチユエータ２０ａのピストン２
２およびピストンロツド２３を第１図の状態から
急速に左行される。この急速作動は例えば第４図
に示すような特性即ち、メインシヤフト１１の回
転数（Nm）と変速しようとする第５速歯車１２
の回転数との差が例えば30rpmつまり両回転数が
ほぼ同期するまで行なわれる。なお、変速歯車の
回転数はインプツトシヤフト１０の回転数にギヤ
比を掛けた値であるが、第５速変速歯車１２はイ
ンプツトシヤフト１０に取付けられているので、
ギヤ比は１であり、この場合インプツトシヤフト
１０の回転数と同一となる。

次に、前記両回転数の差が30rpm以下になる
と、第４図に示す特性により電子制御装置３２か
ら出力されるパルスデユーテイが短くなり、制御
バルブ２５の開放時間が縮小し、アクチユエータ
２０ａのピストン２２およびピストンロツド２３
はゆつくり左行し、シフト完了位置まで移動し、
この時点で制御バルブ２５およびメインバルブ２
９は閉止する。つまりメインシヤフト１１の回転
数に対して変速歯車１２の回転数がほぼ同期する
まではシフト動作を迅速に、その後はゆつくりと
行なわしめることにより、変速時にギヤ鳴りを生
ずることなく、かつ全体として迅速なギヤ切換え
を自動的に実施できる。

また、第５速からギヤを抜く場合は、制御バル
ブ２５を閉止した状態でメインバルブ２９を開く
とともに、制御バルブ２６を前記第３図に示す特
性に基づいてパルス制御し、アクチユエータ２０
ａの油室２１ｂをタンク２８と連通することによ
り、ピストン２２およびピストンロツド２３を右
行せしめる。

なお、前記アクチユエータは油室による制御の
ほか、空気圧やラツクアンドピニオンとモータを
組合せた機械力による制御も可能である。また、
前記実施例のように油圧による制御の場合には、
寒冷時に作動油の粘度が高くなることによつて、
シフト動作が鈍くなるが、前記作動油の粘度（実
際には温度）に基づいた補正信号を電子制御装置
３２に入力することによつて、各制御バルブ２
５，２６のバルブデユーテイを大きくし、シフト
遅れを防止することができる。

なお、前記のようにシフト入れ時におけるアク
チユエータを作動するバルブデユーテイは、変速
機のメインシヤフトと変速しようとする歯車の回
転差に基づいて設定されているが、シフト開始時
において両者がほぼ同期した状態であると、バル
ブデユーテイは最初から小さくなるので、アクチ
ユエータの動作速度が遅くなる場合がある。この
ような場合にも通常同期作用が完了するストロー
クまではアクチユエータの動作速度を速くするよ
うに、制御バルブ２５，２６のデユーテイを補正
制御することもできる。この補正制御は第５図に
示すアクチユエータの目標値（中立位置からシフ
ト入れ完了までのストローク）と現在値とのスト
ローク差に基づくバルブデユーテイの補正係数
（f₁）を、メインシヤフトと変速歯車との回転差
に基づくバルブデユーデイに掛けることによつて
行なわれる。なお、第５図において、動作速度を
速めるべき境界の前記ストロク差S₁の位置は、通
常同期作用がほぼ完了するまでのストローク位置
に設定される。従つて、S₁位置よりストローク差
が大きい場合は、補正係数を全て４程度即ち第４
図に示すバルブデユーテイを全て100％にしても
よい。

次いで、この発明の動作を第６図の流れ図を使
つて説明する。

先ず、車両の走行中において変速指示を行な
う。電子制御装置３２はステツプ(a)において、ア
クチユエータ２０ａ，２０ｂ，２０ｃの位置セン
サ３１ａ，３１ｂ，３１ｃからアクチユエータの
位置を読み込む。次に電子制御装置はステツプ(b)
において現在投入されている変速段のシフト抜き
についてアクチユエータの目標ストロークと、目
標ストロークおよび実測シフトストロークの差に
応じた制御バルブ２５，２６のデユーテイを第３
図のシフト抜きマツプにより決定する。

電子制御装置３２はステツプ(c)において、ステ
ツプ(b)で決定されたデユーテイに基づき制御バル
ブ２５，２６を作動し、アクチユエータの油室２
１ａ，２１ｂに油圧を作用せしめてアクチユエー
タを作動する。

次に、電子制御装置３２はステツプ(d)におい
て、所定の微小時間Tc毎に、目標ストロークに
対するピストンロツド２３のシフトストロークの
差を繰返し比較し、所定時間To毎（To Tc）に
デユテイ幅の更新を行ない、目標ストロークにシ
フトストロークが一致したとき、ステツプ(e)にお
いて制御バルブ２５，２６の作動を止め、アクチ
ユエータを停止する。こうしてギヤのシフト抜き
により変速機は中立状態になる。

次に、電子制御装置３２はステツプ(f)におい
て、変速機１のメインシヤフト１１の回転数
（Nm）を読み込み、また、ステツプ(g)において
インプツトシヤフト１０の回転数（Ni）を読み
込み、ステツプ(h)において該回転数（Ni）に変
速しようとする変速歯車のギヤ比を掛けて、変速
しようとする変速歯車の回転数（Ng）を計算す
る。

次に、電子制御装置３２はステツプ(i)におい
て、ステツプ(h)によつて検出したメインシヤフト
の回転数（Nm）と変速歯車の回転数（Ng）の
回転差に基づくバルブデユーテイ（D₂）を第４
図のシフト入れマツプから求め、これに第５図の
シフトマツプから求められるアクチユエータの作
動ストロークと目標ストロークとの差に基づくバ
ルブデユーテイ補正計数（f₁）を掛けて、シフト
入れデユーテイ(D)Ｄ）を決定する。

次に、電子制御装置３２はステツプ(j)におい
て、ステツプ(i)において決定されたデユーテイに
基づき制御バルブ２５，２６を作動し、アクチユ
エータをシフト入れ作動せしめる。

次に、電子制御装置３２はステツプ(k)におい
て、所定の微小時間To毎に前記回転数の差およ
び目標ストロークに対するアクチユエータのシフ
トストロークの差を繰返し比較し、デユーテイ幅
の更新を行ない、シフト完了位置に達したら、制
御バルブ２５，２６を作動を止め、アクチユエー
タの作動を停止する（ステツプｌ）。こうして所
定の変速段にシフトを入れされる。つまり、シフ
ト抜きおよびシフト入れ動作が各々独自の制御マ
ツプによつて緩急制御される。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
変速機のメインシヤフトの回転数と変速しようと
する変速歯車の回転数がほぼ同期するまでは、シ
フト動作を迅速に、その後はシフト動作を緩慢に
行なうようにしたので、従来ギヤシフトを一気に
行なつた場合に発生したギヤ鳴りや、同期装置の
破損等の不具合を効果的に防止できる。そして、
その際に両方の回転数を直接比較しているので、
同期状態を正確に検知することが可能である。

また、アクチユエータの目標ストロークに対す
るシフトストロークとの差に応じて、前記シフト
動作速度を補正することによつて、シフト動作初
期において既に前記両回転数がほぼ同期されてい
る状態におけるシフト遅れを防止し、迅速なシフ
ト操作を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる自動変速機の一実施例
を示す説明図、第２図は同期装置の一例を示す縦
断面図、第３図はシフト抜き制御マツプ図、第４
図はシフト入れ制御マツプ図、第５図はシフト入
れ制御の補正マツプ図、第６図は変速制御の流れ
を示す流れ図である。 １……変速機、１０……インプツトシヤフト、
１１……メインシヤフト、２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ……アクチユエータ、２５，２６……制御バル
ブ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ……位置センサ、３
２……電子制御装置、３３……インプツトシヤフ
ト回転センサ、３４……メインシヤフト回転セン
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 噛合い作動のための同期装置を備えた変速機
   と、該変速機の変速操作を行うアクチユエータ
   と、該アクチユエータの変速操作を制御する電子
   制御装置を設けた自動変速機において、 該変速機のメインシヤフトの回転数と変速しよ
   うとする変速歯車の回転数を比較する比較手段
   と、 両回転数が同期するまではアクチユエータの操
   作速度を速め、同期後は操作速度を緩慢に制御す
   る制御手段とを有することを特徴とする自動変速
   機。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の自動変速機にお
   いて、制御手段は、アクチユエータの操作速度
   を、アクチユエータのストロークの目標値と現在
   値との差に応じて補正するものであることを特徴
   とする自動変速機。