JPH06241075A - 自動変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置
を用いることにより、自動変速装置のシフトアップ時に
エンジンの回転数をギヤチェンジに最適な回転数まで急
速に減速させて、メインギヤの回転速度とアウトプット
シャフトの回転速度とを短時間で同期させて変速操作を
滑らかにかつ極めて短時間で行うことができるようにし
て軽快な運転を可能とする。 【構成】 排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置
を用いて自動変速装置のシフトアップ時にエンジンの圧
縮行程の終期から排気行程までの期間エンジンの排気弁
を開放することによりエンジン自体の制動力を大きくし
てエンジンの回転数を急速に減速させるようにした構成
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動変速装置に係り、
特に排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置（いわ
ゆるジャコブスブレーキ装置のことを本願明細書ではこ
のように呼ぶこととする。）を用いることにより、自動
変速装置のシフトアップ時にエンジンの回転数をギヤチ
ェンジに最適な回転数まで急速に減速させて、変速操作
を滑らかにかつ極めて短時間で行うことができるように
し、とりわけターボエンジン付車輛等に好適な自動変速
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車輛の変速装置のギヤを変速する
際には、クラッチを操作してトランスミッションとエン
ジンとの接続を遮断した後、変速操作が行われるが、自
動変速式トランスミッションとしては、手動変速式トラ
ンスミッションを流体圧シリンダを採用したアクチュエ
ータにより自動変速化した自動変速式トランスミッショ
ン等が採用され、トルクコンバータを用いないことによ
り燃費の向上と出力のロスを低くしながら運転操作性を
飛躍的に向上させたトランスミッションが実用化されて
いる。

【０００３】しかしこの種の自動変速式トランスミッシ
ョンにおいては、機械式クラッチを採用しているものが
主流であり、この形式のものでは、変速操作に当たって
はその都度該クラッチの断接を行わなければならない。

【０００４】そこで変速操作に先立ってクラッチを切っ
た場合、クラッチディスク以下の各回転部材はその慣性
により惰性回転するため、インプットシャフト、インプ
ットギヤ、カウンタギヤ、カウンタシャフト及び該カウ
ンタシャフトに固定された変速用のメインギヤは共に惰
性回転することになる。

【０００５】またクラッチが完全に切れない場合、いわ
ゆるクラッチの引きずりが生じるが、この場合にもカウ
ンタシャフト等は、運転者の意志に反してある程度の速
度で回転をし続けることになる。

【０００６】一方トランスミッションのギヤ入れ及びギ
ヤ抜きを円滑に行わせるためには、アウトプットシャフ
トとメインギヤとの回転速度を同期させた状態で変速操
作することが必要である。

【０００７】即ち、ギヤのシフトアップ時には、次に接
続されるメインギヤの回転速度はアウトプットシャフト
の回転速度よりも常に速いから、変速に先立ってメイン
ギヤの回転速度を減速させる必要があり、また逆にギヤ
のシフトダウン時には、次に接続されるメインギヤの回
転速度はアウトプットシャフトの回転速度よりも常に遅
いから、変速に先立ってメインギヤの回転速度を増速さ
せる必要がある。

【０００８】メインギヤの回転速度を減速又は増速させ
るために、従来はダブルクラッチ操作を行わせたり、シ
ンクロナイザリングの円錐形状内径をメインギヤの円錐
部に接触させて該円錐部の摩擦力によってメインギヤの
回転速度とアウトプットシャフトの回転速度とを同期さ
せた後、該ギヤの噛み合せを行わせる、いわゆるシンク
ロメッシュ機構を用いて変速操作を行わせていた。

【０００９】しかし該従来の同期方法や装置によると、
メインギヤの回転速度とアウトプットシャフトの回転速
度の同期に要する時間が長くかかり、運転者の意志と多
少ずれたタイミングでの変速となることがあり、軽快な
運転性能を確保する上で改良の余地があった。

【００１０】またギヤのシフトアップ時のメインギヤの
回転速度の急減速には、いわゆるエキゾーストブレーキ
を作動させることも行われているが、高出力化のために
ターボチャージャが装着されたいわゆるターボエンジン
付車輛等にあってはエキゾーストブレーキによる減速で
は、排気管が閉じられる結果、排気弁は常に閉じられた
と同じ状態となるので、圧縮行程で圧縮された空気は燃
料噴射により通常通り爆発行程で燃料と共に爆発して仕
事をするほかに、排気行程で圧縮された空気が吸入行程
で爆発なしに膨張して仕事をしてしまうため、制動効果
はさほど大きくない欠点があり、メインギヤの回転数の
減速が十分でなく、短時間で滑らかに変速操作を行うに
は不十分であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、排気弁開放制御式エキゾーストブ
レーキ装置を用いることにより、自動変速装置のシフト
アップ時に、エンジンの圧縮行程の終期から排気行程ま
での間、該エンジンの排気弁を開放することにより、圧
縮行程で圧縮された空気はその直後に排気されてしまっ
て爆発による仕事をしないようにすると共に、爆発行程
では排気弁からの空気の吸入抵抗をも制動に有効利用
し、また排気行程では排気弁からの空気の流出抵抗を制
動に利用し、エンジン自体の制動力を通常のエキゾース
トブレーキに比べて格段に強くし、エンジンの回転数を
急速に減速させることができるようにすることであり、
またこれによってメインギヤの回転速度を急減速させて
メインギヤの回転速度とアウトプットシャフトの回転速
度とを短時間で同期できるようにして運転者の意志通り
に変速操作を行うことができるようにし、軽快な運転を
可能とすることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】要するに本発明は、コン
スタントメッシュギヤ式変速装置の変速を自動化した自
動変速装置において、通常時には排気行程のみで開放さ
れてシリンダ内の排気ガスを排気する排気弁を備えたエ
ンジンの圧縮行程の終期から排気行程までの期間前記排
気弁を開放して前記エンジンの回転に制動力を作用させ
るように構成された排気弁開放制御式エキゾーストブレ
ーキ装置と、自動変速装置のシフトアップ時に噛み合わ
せるべきギヤの最適回転数を演算すると共に前記エンジ
ンの回転数を検出して該エンジンの回転数が前記ギヤの
最適回転数よりも大きいとき前記排気弁開放制御式エキ
ゾーストブレーキ装置に作動信号を送出して作動させ前
記エンジンの回転数を急速に減速させるように制御する
制御装置とを備えたことを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図１から図３において、本発明に係る自動変速装
置１は、排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置２
と、制御装置３とを備えている。

【００１４】自動変速装置１の全体構成は、エンジン
４、トランスミッション５及び該エンジン４、トランス
ミッション５に作動を指令するためのアクセルペダル
８、セレクトレバー９及び各種の検出装置（図示せず）
を含む制御機構から構成されており、アクセルペダル
８、セレクトレバー９は、電気的に第１コンピュータ１
１及び第２コンピュータ１２に接続されている。

【００１５】第１コンピュータ１１は主に駆動系の各種
装置の制御を、第２コンピュータ１２は主にエンジン４
の制御を行うためのもので、該第１コンピュータ１１と
第２コンピュータ１２とは互いに連携して各種装置を最
適に制御できるように電気的に接続されている。

【００１６】第１コンピュータ１１は、トランスミッシ
ョン５に配設されたシフトユニット１０及びクラッチリ
リース装置１３、表示装置１４及びスタータ装置（図示
せず）、ブレーキ装置及びトランスミッション５内に配
設された各種のセンサ等に電気的に接続され、アクセル
ペダル８、セレクトレバー９及び各種のセンサからの信
号を受信し、所定の手順に従って処理してシフトユニッ
ト１０及びクラッチリリース装置１３等を作動させると
共に現在の車輛の状況を表示装置１４に表示するように
構成されている。

【００１７】第２コンピュータ１２は、主にエンジン４
を制御するためのものであり、排気弁開放制御式エキゾ
ーストブレーキ装置２の油圧制御装置１５及び燃料噴射
装置（図示せず）、エンジン回転数制御装置及びエンジ
ン４に装着され該エンジン４の状態を検出する各種のセ
ンサ等に電気的に接続され、アクセルペダル８、セレク
トレバー９及び各種のセンサからの信号を受信してエン
ジン４の回転及び排気弁開放制御式エキゾーストブレー
キ装置２を制御するように構成されている。

【００１８】排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装
置２は、例えば特公昭４４−１５２０５において開示さ
れた公知のいわゆるジャコブスブレーキで、エンジン４
の回転数を減速させるためのものであって、シリンダ１
６に配設された排気弁１８及び該排気弁１８を油圧によ
って開閉させるように構成された油圧制御装置１５とか
ら構成されている。

【００１９】シリンダ１６は、公知のエンジンと全く同
様であり、エンジン４のピストン１９が該シリンダ１６
内を上下方向に摺動自在に嵌合し、またカム機構（図示
せず）の作用によって所定のタイミングで開閉する排気
弁１８及び吸気弁２０が配設されている。

【００２０】油圧制御装置１５は、排気弁１８を特定の
タイミングで開閉させるためのものであり、図３におい
てエキゾーストブレーキ電磁弁２１、コントロール弁２
２、マスタピストン２３及びスレーブピストン２４とが
本体２５中に配設されており、エキゾーストブレーキ電
磁弁２１とコントロール弁２２とは流路２５ａにより、
またコントロール弁２２とマスタピストン２３及びスレ
ーブピストン２４とは、夫々流路２５ｂ，２５ｃにより
連通している。

【００２１】エキゾーストブレーキ電磁弁２１は、ソレ
ノイド２６の作用によって駆動されるスプール２８が本
体２５に形成されたシリンダ室２５ｄに摺動自在に配設
され、該シリンダ室２５ｄ内を摺動して入力口２５ｅと
流路２５ａとを連通させ又は該連通を遮断するように構
成されている。

【００２２】コントロール弁２２は、シリンダ室２５ｆ
内に弁体２９が摺動自在に配設され、該弁体２９に形成
された流路２９ａ内にはばね３０によって通常時は該流
路２９ａを閉鎖するように付勢されたボール３１が設け
られている。

【００２３】マスタピストン２３及びスレーブピストン
２４は、特定のタイミングで排気弁１８を作動させるた
めのものであって、マスタピストン２３はプッシュロッ
ド３２に対向して設けられ、スレーブピストン２４は排
気弁１８に装着されている。

【００２４】制御装置３は、排気弁開放制御式エキゾー
ストブレーキ装置２の作動を制御するためのものであっ
て、図示の実施例においては主にエンジン４を制御する
ための第２コンピュータ１２として構成された公知のコ
ンピュータである。

【００２５】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１及び図４におい
て、アクセルペダル８及びセレクトレバー９により変速
操作が行われると、該操作をセンサ（図示せず）が検出
して検出信号を第１コンピュータ１１及び第２コンピュ
ータ１２に送信する。

【００２６】第２コンピュータ１２は、ステップＳ₁ に
おいてエンジン４の現在の回転数ＮＣを検出してステッ
プＳ₂ に進み、現在のギヤ位置、変速されるべき目標ギ
ヤ位置及びアウトプットシャフトの回転数等からエンジ
ン４の目標回転数ＮＴを演算により求める。

【００２７】次いでステップＳ₃ において、現在の回転
数ＮＣと目標回転数ＮＴとの差が所定の値Ａよりも大き
いかどうかが判別され、該所定の値Ａよりも小さいとき
は、メインギヤ（図示せず）とアウトプットシャフト
（図示せず）の回転数は同期しているとみなされてステ
ップＳ₄ に進み、直ちにシフトユニット１０及びクラッ
チリリース装置１３が作動して通常の変速操作が行われ
る。

【００２８】回転数ＮＣと目標回転数ＮＴとの差が所定
の値Ａよりも大きいときには、ステップＳ₅ に進み、エ
キゾーストブレーキ電磁弁２１の作動が指令される。

【００２９】即ち図２の（イ）から（ロ）において、ソ
レノイド２６に通電されてスプール２８が下方に移動
し、入力口２５ｅと流路２５ａとを連通させて油圧供給
源（図示せず）から矢印Ａ方向に供給された圧力油を矢
印Ｂ方向に流入させる。

【００３０】流路２５ａに流入した圧力油は、コントロ
ール弁２２の弁体２９及びボール３１を押し上げて流路
２９ａと流路２９ｂ，２９ｃを連通させてマスタピスト
ン２３及びスレーブピストン２４を押し下げようとする
が、スレーブピストン２４は排気弁１８によってその動
きが阻止されているので、マスタピストン２３のみがプ
ッシュロッド３２に当接するまで下方に移動する。

【００３１】マスタピストン２３がプッシュロッド３２
に当接した状態で、カム装置（図示せず）によりプッシ
ュロッド３２が上方に押し上げられると、流路２９ｂ，
２９ｃ内の油圧の圧力が上昇し、ボール３１を押し下げ
て流路２９ａと流路２９ｂ，２９ｃとの連通を遮断す
る。

【００３２】更にプッシュロッド３２が上方に押し上げ
られると、スレーブピストン２４は、排気弁１８のばね
（図示せず）の力に抗して押し下げられて排気弁１８を
通常と異なるタイミングで開放して排気してしまい、圧
縮された空気と燃料が爆発するのを防止して積極的な仕
事をさせないようにしてエンジン４自体の制動力を大き
くする。

【００３３】図２の（イ）から（ニ）において排気弁開
放制御式エキゾーストブレーキ装置２により制動力が作
用する状態を更に詳しく説明すると、（イ）のように、
ピストン１９が矢印Ｃ方向に移動する吸気行程において
は、吸気弁２０が通常時と同様に開放されており、空気
を矢印Ｄ方向に吸入する。

【００３４】（ロ）において、ピストン１９の動きが反
転して矢印Ｅ方向に移動する圧縮行程においては、排気
弁１８、吸気弁２０が共に閉じられており、吸気行程で
吸入された空気を圧縮し、このとき空気圧縮するための
エネルギが消費されてエンジン４自体の制動力は非常に
大きくなる。

【００３５】そして圧縮行程の終期において、上記した
如く油圧制御装置１５が作動し、スレーブピストン２４
を押し下げて排気弁１８を開放するので、圧縮された空
気は矢印Ｆ方向に排出される。

【００３６】次いで（ハ）に示すように、ピストン１９
が矢印Ｇ方向に移動する爆発行程においても、排気弁１
８は開放されたままの状態であるので、通常の爆発行程
における作用とは異なり、圧縮された空気がピストン１
９を押し下げて積極的な仕事をすることはなく、却って
排気ガスを矢印Ｈ方向に排気弁１８からシリンダ１６内
に吸入するためのエネルギが消費され、ここでもピスト
ン１９に制動力が作用してエンジン４自体の制動力は大
きくなり、その回転数は減少する。

【００３７】そして（ニ）に示す排気行程において、シ
リンダ１６内に流入した排気ガスは開放されたままの排
気弁１８を通って矢印Ｊ方向に排気され、この際にまた
抵抗が伴うのでピストン１９には制動力が働く。そこで
排気弁１８が閉じられ、以後（イ）の状態に戻って同様
の作用が繰り返し行われる。

【００３８】上記した如く圧縮行程において空気を圧縮
するためのエネルギが大量に消費されてエンジン４自体
の制動力が大きくなって該エンジンの回転数を減少させ
る。

【００３９】回転数の減少の状態を図５において説明す
ると、時間Ｔ₁ でブレーキ作用が開始されたとき、エン
ジンブレーキにより減速する場合の減速状態を示す曲線
Ｋ、及びエキゾーストブレーキにより減速する場合の減
速状態を示す曲線Ｌでは、変速操作が可能となるエンジ
ン４の目標回転数ＮＴまで減速されるのに夫々時間
Ｔ₄ ，Ｔ₃ の如く長時間を要するが、排気弁開放制御式
エキゾーストブレーキ装置２により減速する場合の減速
状態を示す曲線Ｍにおいては、時間Ｔ₂ で目標回転数Ｎ
Ｔまで減速することができ、極めて短時間でエンジン４
の回転数を減速させてメインギヤとアウトプットシャフ
トの回転数を同期させることができる。

【００４０】なお、上記実施例においては、排気弁開放
制御式エキゾーストブレーキ装置２は、油圧駆動式のも
のとして説明したが、これは油圧駆動式のものに限定さ
れるものではなく、例えばカムシャフトをモータで回転
させて排気弁を上記したタイミングで開閉するようにし
た電気駆動式等のものであってもよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、上記のように排気弁開放制御
式エキゾーストブレーキ装置を用いたので、自動変速装
置のシフトアップ時に、エンジンの圧縮行程の終期から
排気行程までの間、該エンジンの排気弁を開放すること
で、圧縮行程で圧縮された空気はその直後に排気されて
しまって爆発による仕事をしないようにすると共に、爆
発行程では排気弁からの空気の吸入抵抗をも制動に有効
利用し、また排気行程では排気弁からの空気の流出抵抗
を制動に利用し、エンジン自体の制動力を通常のエキゾ
ーストブレーキに比べて格段に強くし、エンジンの回転
数を急速に減速させることができる効果があり、またこ
の結果メインギヤの回転速度を急減速させてメインギヤ
の回転速度とアウトプットシャフトの回転速度とを短時
間で同期できることとなり、運転者の意志通りに変速操
作を行うことができ、軽快な運転を可能とし得る効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動変速装置の全体構成を示すシステムのブロ
ック図である。

【図２】排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置の
吸気行程（イ）、圧縮行程（ロ）、爆発行程（ハ）及び
排気行程（ニ）を夫々示すシリンダの要部縦断面図であ
る。

【図３】油圧制御装置の要部縦断面図である。

【図４】排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置の
ルーチンを示すフローチャート図である。

【図５】エンジン回転数の減速状態を従来例と比較して
示す線図である。

【符号の説明】

１ 自動変速装置 ２ 排気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置 ３ 制御装置 ４ エンジン １８ 排気弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンスタントメッシュギヤ式変速装置の
   変速を自動化した自動変速装置において、通常時には排
   気行程のみで開放されてシリンダ内の排気ガスを排気す
   る排気弁を備えたエンジンの圧縮行程の終期から排気行
   程までの期間前記排気弁を開放して前記エンジンの回転
   に制動力を作用させるように構成された排気弁開放制御
   式エキゾーストブレーキ装置と、自動変速装置のシフト
   アップ時に噛み合わせるべきギヤの最適回転数を演算す
   ると共に前記エンジンの回転数を検出して該エンジンの
   回転数が前記ギヤの最適回転数よりも大きいとき前記排
   気弁開放制御式エキゾーストブレーキ装置に作動信号を
   送出して作動させ前記エンジンの回転数を急速に減速さ
   せるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とす
   る自動変速装置。