JPH07167278A - 自動車の変速伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クラッチ及びギヤ速度の同期を高速に制御し
スムースな切換を行なう自動車の変速伝動装置の提供。 【構成】 ドライブシャフト５１に連結されたメインシ
ャフト１１と，中間軸１３と，入力軸１４と，入力軸１
４をクランクシャフト５３に連結するクラッチ１５とを
有する変速伝動装置１である。クランクシャフト５３の
回転速度を抑制する制動装置２０と，中間軸１３の回転
速度を加減速する駆動装置３０と，上記三軸５３，１
３，５１の回転速度を検知する回転センサ４１１〜４１
３と，コントローラ４０とを設け，コントローラ４０は
制動装置２０と駆動装置３０とを操作し，クラッチ１５
の入出力間の同期と両軸１１，１３間の同期を確立す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車の変速伝導装置
に関するものであり，例えばクラッチを含む連結部の回
転速度の同期によってスムースな切換を可能とする平行
軸歯車式の変速伝導装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来技術】機械式クラッチと変速ギヤ列とを用いる平
行軸歯車式の手動変速機は，自動変速機に比べて操作の
利便性には欠けるが動力の伝達効率や応答特性等の面に
おいては優れている。そして，ショックのないスムース
な変速を行なうためには，クラッチの入出力部間の速度
の同期を取ることが重要である。ところが変速のために
クラッチを切ると，軽負荷になるためエンジン側の速度
が上昇し，速度差が生ずる。特にシフトアップ時ではク
ラッチの出力側の回転数が減少するから両者の速度差が
拡大し，クラッチ結合時に大きなショックを発生させ
る。

【０００３】その解決の一方法として，クラッチ切断後
にエンジンのスロットルを電気制御し，クラッチの入出
力間の回転速度の同期を取る方法が提案されている（特
開昭５８−３７３５７号公報参照）。また，同様に平行
軸に装着した変速ギヤの間の速度同期も重要である。そ
のために，例えば摩擦力などを用いることにより両軸の
ギヤの同期を取るなどの方法が各種提案されている。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，従来の平行軸
歯車式の手動変速機には，次のような問題がある。第１
点は，変速時におけるクラッチ入出力軸間の回転数同期
を，エンジンのスロットルを制御してエンジンの回転数
を変化させることにより行なう前記方法は，エンジンは
軽負荷状態であるため減速に時間がかかり，同期が遅く
なる。また，変速時に，エンジンの出力を下げるから再
びクラッチを入れたときの立ち上がりの駆動力が低下す
る。

【０００５】第２点は，平行軸間のギヤスピードの同期
を取る場合に於いて，摩擦力を用いる従来方法は，外力
を用いず同期を取る方法であり，同様に同期化の迅速性
に欠けるという問題がある。本発明は，かかる従来の問
題点に鑑みて，クラッチの入出力間の同期及び平行軸間
のギヤのスピードの同期を速やかに達成し，スムースに
切換を行なうことのできる自動車の変速伝動装置を提供
しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，ドライブシャフトに連結
されたメインシャフトと，該メインシャフトに変速用ギ
ヤ列を介して連結される中間軸と，該中間軸に中継ギヤ
を介して連結された入力軸と，該入力軸をエンジンのク
ランクシャフトに連結するクラッチとを有する自動車の
変速伝動装置であって，上記変速伝動装置は，クランク
シャフトの回転速度を抑制する制動装置と，上記中間軸
の回転速度を加減速させることのできる駆動装置と，上
記クランクシャフト，中間軸及びドライブシャフトのそ
れぞれの回転速度を検知する回転センサと，上記制動装
置，駆動装置及び回転センサに接続されたコントローラ
とを有しており，上記コントローラは，上記制動装置及
び駆動装置を操作し，新たに選択された変速比に基づい
て，上記中間軸とメインシャフトとの間の変速ギヤ速度
の同期，及び上記入力軸とクランクシャフトとの間の速
度の同期を制御することを特徴とする自動車の変速伝動
装置にある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは，エ
ンジンのクランクシャフトの回転速度を制御する制動装
置と，中間軸の回転速度を加速及び減速することのでき
る駆動装置とを設けたことである。そしてコントローラ
は回転センサの検知信号を受信し，上記制動装置と駆動
装置とを操作し，新たに選択された変速比に基づいて，
上記中間軸とメインシャフトとの間のギヤ速度の同期並
びに入力軸とクランクシャフトとの間の速度の同期を制
御する。

【０００８】上記制動装置は，例えば，クラッチのはず
み車を把持するブレーキキャリパーと，該ブレーキキャ
リパーに供給する作動油を調整する電磁弁とを有するよ
うに構成する。そしてコントローラは，上記電磁弁を操
作してクランクシャフト（はずみ車）の速度を抑制す
る。

【０００９】また他の例として，制動装置はクランクプ
ーリを把持するブレーキキャリパーと，該ブレーキキャ
リパーに供給する作動油を調整する電磁弁とにより構成
し，同様な制御を行なうこともできる。即ち，前者がク
ラッチのはずみ車を把持することによりクランクシャフ
トを減速するのに対して，後者は補機類に動力を伝達す
るクランクプーリに制動力を加えてクランクシャフトを
減速させるものである。

【００１０】一方，上記駆動装置は，例えば，駆動モー
タと，該駆動モータの回転軸と，上記中間軸とを連結，
遮断するサブクラッチとを有するように構成する。そし
て，コントローラは，上記駆動モータ及びサブクラッチ
を操作することにより，中間軸とメインシャフトとの間
のギヤ速度の同期を達成する。即ち，駆動モータの動力
を上記サブクラッチを介して中間軸に伝達することによ
り，中間軸を加速又は減速し，新たな変速比に対応した
同期を取る。

【００１１】

【作用及び効果】本発明の変速伝動装置は，クランクシ
ャフトの回転速度を抑制する制動装置を別個に設けてあ
り，これによって外力を与えてクランクシャフトを急速
に減速させることができる。また，コントローラは，回
転センサによって中間軸の現在の回転速度ｖ_m を検知す
ることができると共に，新たに選択された変速比（ギヤ
比）に基づいて変速後における中間軸の同期回転速度ｖ
_msを演算することができる。

【００１２】即ち，現在の回転速度ｖ_m に対して，新た
な変速比（ギヤ比）による速度の増減倍率の変化率を乗
じて新たな同期回転速度ｖ_msを算出することができる。
更に，その回転速度ｖ_msは，回転センサが検知するドラ
イブシャフトの速度ｖ_d の変化に応じて変化させる。そ
してコントローラはこの新しい同期回転速度ｖ_msに合致
するようにクランクシャフトの回転速度ｖ_c の上昇を抑
制し，クラッチの入出力間の速度の同期を高速に達成す
ることができる。

【００１３】また，本発明の変速伝動装置は，中間軸を
加減速することのできる駆動装置を別個に有しており，
これによって中間軸の回転軸を速やかに加速又は減速す
ることができる。一方，コントローラは，回転センサに
よって中間軸及びメインシャフト（ドライブシャフト）
の回転速度ｖ_c ，ｖ_d を知ることができ，新たに選択さ
れた変速比（ギヤ比）に基づいて，中間軸の変速後にお
ける同期速度ｖ_csを算出することができる。

【００１４】即ち，ドライブシャフトの回転速度ｖ_d を
回転センサによって検知し，ギヤ比の上昇率又は減少率
に反比例させて変速後の同期速度ｖ_csを算出する。そし
て，上記駆動装置を操作することにより，中間軸を新た
な同期速度ｖ_csまで迅速に変化させることができる。上
記のように，本発明によれば，クラッチの入出力間の同
期及び平行軸間のギヤスピードの同期を速やかに達成
し，スムースに切換を行なうことのできる自動車の変速
伝動装置を提供することができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる変速伝動装置につき図１〜図３
を用いて説明する。本例は，図１に示すように，ドライ
ブシャフト５１に連結されたメインシャフト１１と，メ
インシャフト１１に変速用ギヤ列１２１〜１２４を介し
て連結される中間軸１３と，中間軸１３に中継ギヤ１３
５を介して連結された入力軸１４と，入力軸１４をエン
ジン５２のクランクシャフト５３に連結するクラッチ１
５とを有する自動車の変速伝動装置１である。

【００１６】変速伝動装置１は，クランクシャフト５３
の回転速度を抑制する制動装置２０と，中間軸１３の回
転速度を加減速させることのできる駆動装置３０と，上
記クランクシャフト５３，中間軸１３及びドライブシャ
フト５１それぞれの回転速度を検知する図示しない回転
センサ４１１〜４１３（図２）と，制動装置２０，駆動
装置３０及び回転センサ４１１〜４１３に接続されたコ
ントローラ４０とを有している（図２）。

【００１７】コントローラ４０は，上記制動装置２０及
び駆動装置３０を操作し，新たに選択された変速比αに
基づいて，上記中間軸１３とメインシャフト１１との間
の変速ギヤ速度の同期，並びに入力軸１４とクランクシ
ャフト５３との間の速度の同期を制御する。

【００１８】そして，制動装置２０は，クランクシャフ
ト側のはずみ車１５１を把持するブレーキキャリパー２
１と，ブレーキキャリパー２１に供給する作動油を調整
する第１電磁弁２２とを有しており，コントローラ４０
は第１電磁弁２２に接続され，これを操作する。

【００１９】また，駆動装置３０は，駆動モータ３１
と，駆動モータ３１の回転軸と中間軸１３とを連結又は
遮断するサブクラッチ３２とを有しており，コントロー
ラ４０は駆動モータ３１と，サブクラッチ３２の作動油
を調整する第２電磁弁３２１とを操作する。なお，図１
において，符号２５はオイルタンク，破線は電気配線を
示す。

【００２０】以下それぞれについて説明する。図１に示
すように，エンジン５２のクランクシャフト５３の後端
部には，はずみ車１５１が配設されており，該はずみ車
１５１には断続自在のクラッチ１５が装着されている。
クラッチ１５は，変速機１０の入力軸１４に回転拘束状
態に連結されている。

【００２１】そして，クラッチ１５を制御する油圧装置
１７は，クラッチハウジング１６と変速機ハウジング１
００との間に配設されている。はずみ車１５１はクラッ
チハウジング１６に被われており，クラッチハウジング
１６はエンジン５２に取付けられている。

【００２２】そして，クラッチハウジング１６には，は
ずみ車１５１の外周部１５２を把持するブレーキキャリ
パー２１が取付けられている。ブレーキキャリパー２１
の油圧パイプ２３は，作動油の流通を調整する第１電磁
弁２２を経て，油圧ポンプ２４に接続されている。第１
電磁弁２２は，図２に示すように，コントローラ４０と
電気的に接続されており，コントローラ４０の指令によ
り作動油の流量を調整することができる。

【００２３】一方，変速機１０のハウジング１００は，
クラッチハウジング１６に連接して取付けられており，
その内部には，入力軸１４の他に中間軸１３，メインシ
ャフト１１等を収容している。入力軸１４と中間軸１３
とは中継ギヤ１３５を介して連結されている。また中間
軸１３とメインシャフト１１とは変速比の異なる変速ギ
ヤ列１２１〜１２４を介して連結される。

【００２４】また，上記中間軸１３の軸端はサブクラッ
チ３２を介して駆動モータ３１に連結することができ
る。サブクラッチ３２は，第２電磁弁３２１を介して油
圧ポンプ２４に接続されており，第２電磁弁３２１はコ
ントローラ４０によって操作される（図２）。

【００２５】一方，メインシャフト１１はユニバーサル
ジョイント５４を介してドライブシャフト５１と連結さ
れている。また，コントローラ４０は，図２に示すよう
に，変速情報を取り入れる入力部４０１と，クラッチ１
５の油圧装置１７を制御する第３電磁弁２７１（図１で
は図示略）とに接続されている。

【００２６】次に，クランクシャフト５３からドライブ
シャフト５１に至る動力の伝達及び変速のプロセスにつ
いて説明する。初めに，車両の停止状態から発進する場
合には，第１変速ギヤ１２１（低速ギヤ）を噛み合せ，
徐々に油圧装置１７を作動させてクラッチ１５を結合す
る。そして，クランクシャフト５３の駆動力は，入力軸
１４，中間軸１３，メインシャフト１１を経てドライブ
シャフト５１に伝達される。

【００２７】次に車速が上昇し，第２変速ギヤ１２２に
切換える場合（アップシフト）について，図３を用いて
説明する。この場合は，最初に変速情報（変速ギヤ比）
を読取り（ステップ６０１），次に油圧装置１７を作動
させてクラッチ１５を切り，変速機１０側への動力を切
断する（ステップ６０２）。

【００２８】そうすると，エンジン５２の負荷が失われ
るから，クランクシャフト５３の速度は上昇する。この
ときクランクシャフト５３とメインシャフト１１との間
に同期離れ（速度差の拡大）が生じる。同時に，中間軸
１３は慣性によって上述した動力切断前の回転を維持し
続けようとするため，変速比が増速側に設定された第２
変速ギア１２２へ変更する際，メインシャフト１１の回
転と中間軸１３の回転との間に同期離れ（速度差の拡
大）が発生する。

【００２９】そこで本例においては，以下に述べるよう
に，制動装置２０を作動させることによりクランクシャ
フト５３の回転速度を低下させる（ステップ６１０〜６
１３）。即ち，最初にクランクシャフト５３の変速後の
同期速度ｖ_csを算出し（ステップ６１０），クランクシ
ャフトの現在の速度ｖ_c を読込み（ステップ６１１），
両者の差（ｖ_c −ｖ_cs）を算出する（ステップ６１
２）。

【００３０】続いて，コントローラ４０は第１電磁弁２
２を操作して，ブレーキキャリパー２１を作動させ，は
ずみ車１５１に制動力を加える（ステップ６１３）。そ
して，クランクシャフト５３の回転速度ｖ_c が，新たな
変速比α（第２変速ギヤ１２２のギヤ比）による中間軸
１３の新同期速度ｖ_msに対応するよう上記ｖ_csまで減速
する。

【００３１】なお，上記中間軸１３の新同期速度ｖ
_msは，第３回転センサ４１３で検知したドライブシャフ
ト５１の回転速度ｖ_d （ステップ６０４）と，新たに選
択された第２変速ギヤ１２２のギヤ比（ステップ６０
３）から算出することができる（ステップ６０５）。

【００３２】また，クランクシャフト５３の回転速度ｖ
_c は，第１回転センサ４１１の出力信号により知ること
ができ（ステップ６１１），上記ｖ_msに対応するクラン
クシャフト５３の新同期速度ｖ_csは，新たな変速比αを
基に算出することができる（ステップ６１０）。そし
て，コントローラ４０は，クランクシャフト５３の回転
速度ｖ_c が上記同期速度ｖ_csとなるよう第１電磁弁２２
を操作する（ステップ６１３）。

【００３３】一方，中間軸１３の回転速度ｖ_m は，上記
新同期速度ｖ_msとなるよう次のようにして制御され，そ
の後メインシャフト１１と接続される（ステップ６２０
〜６２６）。初めに，サブクラッチ３２を作動させて，
駆動モータ３１と中間軸１３とを連結し（ステップ６２
０），中間軸１３の回転速度を読込み（ステップ６２
１），この回転速度ｖ_m が上記ｖ_msとなるよう，駆動モ
ータ３１の動力を印加する（ステップ６２２）。

【００３４】そして，再び中間軸１３の速度ｖ_m を読み
込み，中間軸１３を所望の新速度ｖ_msまで減速する（ス
テップ６２２〜６２４のループ）。このようにして，第
２変速ギヤ１２２に合致した同期速度ｖ_msまで中間軸１
３を急速に減速し，この同期速度の状態においてサブク
ラッチを切り（ステップ６２５），中間軸１３とメイン
シャフト１１とをギヤ連結する（ステップ６２６）。

【００３５】そして，ステップ６２６で中間軸１３とメ
インシャフト１１との間のギヤ変更がなされた後，ステ
ップ６１５でその回転速度ｖ_c が新たな同期速度ｖ_csま
で減速したことの両条件の成立状態（ステップ６１６）
で，クラッチ１５を再び作動させ，クランクシャフト５
３は入力軸１４に連結される（ステップ６１７）。第
３，第４変速ギヤ１２３，１２４にシフトアップする場
合についても同様である。

【００３６】次に，シフトダウンを行なう場合（低速ギ
ヤ比にシフトする場合）について述べる。シフトダウン
の場合における中間軸１３と，メインシャフト１１との
速度の同期は，駆動モータ３１によって中間軸１３を加
速する点が異なるが同期制御のプロセスは，全く同様で
ある（前記ステップ６２０〜６２６）。

【００３７】一方，シフトダウンの場合には，クラッチ
１５の入出力の同期は，クランクシャフト５１側を加速
することによって達成される。しかし，クラッチ１５を
変速のため切断すれば，エンジンは軽負荷となり，一方
アクセルの状態はそのままであるからクランクシャフト
５１の回転速度ｖ_c は急速に上昇する。

【００３８】そこで制動装置２０を作動させて回転速度
ｖ_c が上昇し過ぎないように抑制する。即ち，制動装置
２０は回転速度ｖ_c が，新しい変速比に対応した同期速
度ｖ _csより上昇しないように抑制する。その他について
はシフトアップの場合と同様である（ステップ６１０〜
６１７）。

【００３９】上記のように，本例の変速伝動装置１にお
いては，中間軸１３とメインシャフト１１との間のギヤ
速度の同期，並びにクラッチ１５のはずみ車１５１との
同期を完全に行なった上で変速を行なうことができるか
ら，切換えは極めてスムースである。また，外部から動
力を印加することにより上記の同期制御を行なうから高
速に同期を実現することができる。

【００４０】また，制動装置２０を用いるから，シフト
アップの場合にも，スロットルによる燃料制御は変更せ
ず，アクセル状態を保持したままにギヤ変更を行なうこ
とができるから操作が容易であり，エンジンの動力も低
下しない。上記のように，本例によれば，クラッチの入
出力間の同期及び平行軸間のギヤスピードの同期を速や
かに達成し，スムースに切換えを行なうことのできる自
動車の変速伝動装置１を提供することができる。

【００４１】実施例２ 本例は図４に示すように，実施例１においてブレーキキ
ャリパー２１０がクランクプーリ５６を把持し，クラン
クシャフト５３を制動するようにしたもう１つの実施例
である。図４に示すように，クランクシャフト５３には
発電機その他の補機類に動力を供給するクランクプーリ
５６が装着されており，本例はこのクランクプーリ５６
の外周部にディスクプレート５６１を設けてある。

【００４２】そして，このディスクプレート５６１を把
持する制動装置２０としてブレーキキャリパー２１０が
配設されている。そして，コントローラ４０が第１電磁
弁２２を操作し，ブレーキキャリパー２１０の制動力を
調整する。なお，クランクプーリ５６には負荷として図
示しない発電機が連結されており，この発電機の負荷を
増加（例えば抵抗負荷の接続など）することによりクラ
ンクプーリ５６に制動力を付加することができる。

【００４３】即ち，発電機を用いたクランクプーリ５６
の負荷調整を，上記ブレーキキャリパー２１０による制
動に付加することにより，ブレーキキャリパー２１０の
制動能力を小さいものとすることができる。あるいは，
発電機を制動装置２０として兼用させることにより，ブ
レーキキャリパー２１０を全く不要とすることができ
る。なお，いずれの場合においても，コントローラ４０
に対して，制動用に発電機負荷を投入，調整する負荷制
御手段を別途に設けるものとする。その他については実
施例１と同様である。

【００４４】以上，平行軸歯車式の変速伝導装置に本発
明を適用した場合について詳述したが，これに限られる
ものではなく，例えばＡＴ（オートマチック変速機）に
適用することも可能である。すなわち，ＡＴにおける変
速切り換え時に，エンジン回転数と車速との差から発生
するショックを，本発明の制動装置２０を用いることに
より低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の変速伝動装置の構成図。

【図２】実施例１のコントローラ周辺の接続図。

【図３】実施例１の変速プロセスのフローチャート。

【図４】実施例２の変速伝動装置の構成図。

【符号の説明】

１．．．変速伝動装置， １１．．．メインシャフト， １３．．．中間軸， １４．．．入力軸， １５．．．クラッチ， ２０．．．制動装置， ３０．．．駆動装置， ４０．．．コントローラ， ５１．．．ドライブシャフト， ５３．．．クランクシャフト，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライブシャフトに連結されたメインシ
   ャフトと，該メインシャフトに変速用ギヤ列を介して連
   結される中間軸と，該中間軸に中継ギヤを介して連結さ
   れた入力軸と，該入力軸をエンジンのクランクシャフト
   に連結するクラッチとを有する自動車の変速伝動装置で
   あって，上記変速伝動装置は，クランクシャフトの回転
   速度を抑制する制動装置と，上記中間軸の回転速度を加
   減速させることのできる駆動装置と，上記クランクシャ
   フト，中間軸及びドライブシャフトのそれぞれの回転速
   度を検知する回転センサと，上記制動装置，駆動装置及
   び回転センサに接続されたコントローラとを有してお
   り，上記コントローラは，上記制動装置及び駆動装置を
   操作し，新たに選択された変速比に基づいて，上記中間
   軸とメインシャフトとの間の変速ギヤ速度の同期，及び
   上記入力軸とクランクシャフトとの間の速度の同期を制
   御することを特徴とする自動車の変速伝動装置。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記制動装置は，ク
   ランクシャフト側に固定されたクラッチのはずみ車を把
   持するブレーキキャリパーと，該ブレーキキャリパーに
   供給する作動油を調整する電磁弁とを有しており，上記
   コントローラは，上記電磁弁を操作することを特徴とす
   る変速伝動装置。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記制動装置は，ク
   ランクプーリを把持するブレーキキャリパーと，該ブレ
   ーキキャリパーに供給する作動油を調整する電磁弁とを
   有しており，上記コントローラは，上記電磁弁を操作す
   ることを特徴とする自動車の変速伝動装置。
4. 【請求項４】 請求項１，請求項２，又は請求項３にお
   いて，上記駆動装置は，駆動モータと，該駆動モータの
   回転軸と上記中間軸とを連結又は遮断するサブクラッチ
   とを有しており，上記コントローラは，上記駆動モータ
   及びサブクラッチを操作することを特徴とする自動車の
   変速伝動装置。