WO2014192772A1 - 自動変速機用ドグクラッチ制御装置 - Google Patents

自動変速機用ドグクラッチ制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014192772A1
WO2014192772A1 PCT/JP2014/064025 JP2014064025W WO2014192772A1 WO 2014192772 A1 WO2014192772 A1 WO 2014192772A1 JP 2014064025 W JP2014064025 W JP 2014064025W WO 2014192772 A1 WO2014192772 A1 WO 2014192772A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clutch
teeth
sleeve
thrust load
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/064025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
匡輔 森
靖久 岩崎
雄亮 吉田
雅彦 甲村
崇司 岩田
Original Assignee
アイシン精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アイシン精機株式会社 filed Critical アイシン精機株式会社
Priority to EP14803607.2A priority Critical patent/EP3006781A4/en
Priority to CN201480030866.5A priority patent/CN105247254A/zh
Publication of WO2014192772A1 publication Critical patent/WO2014192772A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04Smoothing ratio shift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D21/00Systems comprising a plurality of actuated clutches
    • F16D21/02Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways
    • F16D21/04Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways with a shaft carrying a number of rotatable transmission members, e.g. gears, each of which can be connected to the shaft by a clutching member or members between the shaft and the hub of the transmission member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H63/00Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/38Detents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/006Locking or detent means, i.e. means to keep the clutch in engaged condition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/008Clutches in which the members have interengaging parts characterised by the form of the teeth forming the inter-engaging parts; Details of shape or structure of these teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04Smoothing ratio shift
    • F16H2061/0474Smoothing ratio shift by smoothing engagement or release of positive clutches; Methods or means for shock free engagement of dog clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2823Controlling actuator force way characteristic, i.e. controlling force or movement depending on the actuator position, e.g. for adapting force to synchronisation and engagement of gear clutch

Definitions

  • the present invention relates to a dog clutch control device used for an automatic transmission for a vehicle.
  • a transmission that converts torque and rotational speed in order to transmit rotation and torque from a driving device such as an engine and an electric motor used for driving to a driving wheel according to a traveling state.
  • a driving device such as an engine and an electric motor used for driving to a driving wheel according to a traveling state.
  • a transmission for example, a plurality of idler gears that are fitted relative to a rotating shaft connected to a drive wheel and that are immovable in the direction of the rotating axis and are provided in parallel to the rotating shaft.
  • a constant meshing type in which a plurality of gears provided around the counter shaft are always meshed.
  • a freewheeling gear that rotates integrally with the rotating shaft is selected and engaged with the sleeve to perform a shifting operation. Then, the engagement between the sleeve and the idle gear may not be successful depending on the timing of pressing the sleeve against the idle gear.
  • Patent Document 1 discloses that when the sleeve cannot be engaged with the idle gear, the torque that has pressed the sleeve against the idle gear is temporarily reduced, and then the torque is increased again. It is supposed to be pressed to the idle gear side.
  • a timer is used to determine that the sleeve cannot be engaged with the dog clutch of the idle gear. When it does not reach, re-entry control is performed to re-engage the sleeve with the idler gear. Therefore, it is necessary to set the entry control end time before re-entry by the timer to a value equal to or longer than the time for normally moving to a predetermined position (the time for the sleeve to engage without being hit by the dog clutch).
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a dog clutch control device for an automatic transmission that enables a quick gear shifting operation when a sleeve is moved during gear shifting and engaged with a dog clutch. Objective.
  • the structural feature of the invention according to claim 1 is that a rotating shaft that is rotatably connected to one of an input shaft and an output shaft of an automatic transmission and is rotatably supported about an axis line, and the rotation A clutch ring rotatably supported on the shaft and rotationally connected to the other of the input shaft and the output shaft, a clutch hub fixed to the rotary shaft adjacent to the clutch ring, and relative rotation is restricted by the clutch hub and the spline A sleeve that is movably fitted in the axial direction, an axial movement device that moves the sleeve in the axial direction by a shift fork, and an engagement portion that protrudes toward the sleeve side of the clutch ring.
  • a dog clutch portion that meshes with the spline in a releasable manner, and a stroke position sensor that detects a movement position of the sleeve in the axial direction.
  • the spline has a plurality of high teeth formed higher in height than the remaining low teeth, and the dog clutch portion is a clutch whose outer diameter is larger than the inner diameter of the high teeth and smaller than the inner diameter of the low teeth.
  • the front teeth are formed to extend from the front end surface of the dog clutch portion to the rear end position of the dog clutch portion at a position corresponding to the high teeth, and the clutch rear teeth that can mesh with the tooth groove of the spline are the dog clutch.
  • a dog clutch transmission mechanism formed extending from a position retracted by a predetermined amount from the front end surface of the portion to a rear end position of the dog clutch portion, and a moving speed of the sleeve based on a detection position at a predetermined time of the stroke position sensor
  • a control unit for controlling the operation of the axial movement device based on the detection position of the stroke position sensor and the moving speed of the sleeve.
  • the control device includes a stop thrust load that stops the advancement of the high teeth before the high teeth abut the end surfaces of the clutch rear teeth, and the high teeth in the rotational direction of the clutch front teeth. It is added after passing the chamfering position where the chamfered portion formed to be inclined is provided.
  • a structural feature of the invention according to claim 2 is that the axial movement device is formed in a concave shape by the opposed and adjacent inclined surfaces, and is located at a position before the high teeth contact the front end surface of the clutch rear teeth.
  • a stop positioning recess for positioning the high teeth is engraved on the outer peripheral surface, and is supported on the housing so as to be slidable in the axial direction.
  • the fork shaft to which the shift fork is fixed is provided on the housing. 2.
  • the structural feature of the invention according to claim 3 is that the fork shaft of the shift detent mechanism is disposed adjacent to one end in the axial direction on the outer peripheral surface of the fork shaft with respect to the stop positioning recess, and the sleeve is The locking member is fitted in a neutral position that does not mesh with the dog clutch portion of the clutch ring, and a neutral positioning recess for positioning the sleeve, and an outer peripheral surface of the fork shaft with respect to the stop positioning recess are arranged adjacent to the other in the axial direction.
  • the dog clutch control device for an automatic transmission according to claim 2 further comprising: a meshing positioning recess for positioning the sleeve, wherein the locking member is fitted at a meshing position where the sleeve is meshed with the meshing part.
  • the control device stops the application of the stop thrust load when the lock member reaches the edge of the inclined surface of the positioning recess.
  • the structural feature of the invention according to claim 5 is that the control device, after the stop thrust load is applied, sets the high teeth and the clutch rear teeth at a predetermined time when the high teeth reach the clutch rear teeth.
  • the relative rotation securing thrust load that secures the relative rotation of the high teeth and the rear teeth of the clutch against the frictional force generated by the contact between the end faces is added to the high teeth. It is a dog clutch control apparatus for automatic transmissions as described.
  • the structural feature of the invention according to claim 6 is that the stop thrust load is a negative thrust load that brakes the sleeve until just before stopping, and the control device adds the thrust to ensure the relative rotation, and then increases the high load.
  • the high teeth can be fitted between the front teeth of the clutch and the rear teeth of the clutch against the friction force generated between the teeth and the low teeth and the front teeth of the clutch and the rear teeth of the clutch. 6.
  • a structural feature of the invention according to claim 7 is that the control device repels the front teeth of the clutch until the high teeth move from the neutral position where they do not mesh with the dog clutch portion to the chamfered position of the front teeth of the clutch.
  • a predetermined thrust that generates a speed capable of entering between the repelled front tooth of the clutch and the next front tooth of the clutch during a period of time until the generated high tooth rotates relative to the front tooth of the clutch and reaches the next front tooth of the clutch.
  • a load is applied to the high teeth, and after the predetermined thrust load is applied, the stop thrust load that stops the advancement of the high teeth until the lock member reaches the edge of the inclined surface of the stop positioning recess.
  • the moving speed of the sleeve becomes equal to or less than a predetermined speed at which the high teeth can be prevented from being repelled by the front end surface of the clutch rear teeth.
  • a relative rotation securing thrust load that secures relative rotation of the high teeth and the clutch rear teeth against the frictional force generated by the contact between the end surfaces of the high teeth and the clutch rear teeth is added to the high teeth. Then, after adding the relative rotation securing thrust load, the high teeth are passed after the chamfering position of the clutch rear teeth provided with a chamfered portion inclined with respect to the rotation direction of the clutch rear teeth.
  • the control device stops the high tooth moving forward before coming into contact with the end surface of the rear teeth of the clutch due to the stop thrust load applied after the high teeth have passed the chamfering position of the front teeth of the clutch. Therefore, the high teeth are not repelled on the end face of the rear teeth of the clutch, and the rotation speed of the sleeve is not stalled when the rear teeth of the clutch repels the high teeth. Therefore, a high relative rotational speed is maintained without decreasing the relative rotational speed (differential rotation) between the sleeve and the clutch ring, and the high teeth are brought into contact with the side surfaces of the front teeth of the clutch quickly. Then, the high teeth can be inserted between the clutch rear teeth and the clutch front teeth by using the side surfaces of the clutch front teeth as a guide. As a result, a quick shift operation can be performed.
  • the high teeth are prevented from being repelled by the clutch rear teeth, and the differential rotation between the sleeve and the clutch ring is prevented from decreasing, so the high teeth that have reached the clutch rear teeth reach the side surfaces of the clutch front teeth.
  • the time can be shortened, and a quick shifting operation is possible.
  • the neutral positioning recess is provided on one side of the stop positioning recess and the meshing positioning recess is provided on the other side, the high positioning teeth are repelled by the clutch rear teeth by the stop positioning recess. In addition to preventing the positioning, the positioning at the stop positioning neutral position and the positioning at the meshing position can be reliably performed.
  • the thrust load by the axial movement device is stopped, so that the high teeth of the sleeve can be moved only by the small thrust applied to the inclined surface by the locking member. Move forward.
  • the speed at which the high teeth of the sleeve are directed toward the rear teeth of the clutch is very small.
  • the high teeth that have reached the clutch rear teeth at a predetermined time after the addition of the stop thrust load are rotated together with the clutch rear teeth by applying a thrust load that can ensure relative rotation. Therefore, the sleeve and the clutch ring can be quickly meshed with each other because the clutch can be quickly moved to the side surface of the clutch front tooth without causing any problems.
  • the thrust in the forward direction of the high teeth is efficiently reduced by the stop thrust load that is a negative thrust load, and the high rotation is achieved by the thrust for securing the relative rotation of the small thrust added in the lowered state.
  • the high teeth are rapidly advanced between the front teeth of the clutch by the predetermined thrust load, and the high teeth are advanced before the high teeth come into contact with the front end surface of the rear teeth of the clutch by the stop thrust load.
  • the direction thrust is effectively reduced to reduce the moving speed of the sleeve to a point where high teeth can be prevented from being repelled by the front end face of the rear teeth of the clutch.
  • the relative rotation ensuring thrust load enables quick start of insertion between the front teeth of the high-clutch and the rear teeth of the clutch. Can be quickly inserted between the two.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the vehicle.
  • the vehicle M includes an engine 11, a clutch 12, an automatic transmission 13, a differential device 14, and driving wheels (left and right front wheels) Wfl and Wfr.
  • the engine 11 generates driving force by burning fuel.
  • the driving force of the engine 11 is configured to be transmitted to the driving wheels Wfl and Wfr via the clutch 12, the automatic transmission 13, and the differential device 14 (so-called FF vehicle).
  • the clutch 12 is configured to be automatically connected / disconnected in accordance with a command from the control unit (ECU) 10.
  • the automatic transmission 13 incorporates a dog clutch transmission mechanism and automatically selects, for example, six forward speeds and one reverse speed.
  • the differential device 14 includes both a final gear and a differential gear, and is formed integrally with the automatic transmission 13.
  • the automatic transmission 13 includes a housing 22, an input shaft (rotary shaft) 24, a first input gear 26, a second input gear 28, a third clutch ring (third input gear) 30, a fourth Clutch ring (fourth input gear) 32, clutch hub (hub) 34, sleeve 36, stroke position sensor 38, shaft movement device 40, output shaft (output shaft) 42, first clutch ring (first output gear) 44, A second clutch ring (second output gear) 46, a third output gear 48 and a fourth output gear 50 are included.
  • a first dog clutch speed change is made by a first clutch ring (first output gear) 44, a second clutch ring (second output gear) 46, a clutch hub (hub) 34, a sleeve 36, an axial gear (not shown), and the like.
  • a mechanism is configured, and a third clutch ring (third input gear) 30, a fourth clutch ring (fourth input gear) 32, a clutch hub (hub) 34, a sleeve 36, a stroke position sensor 38, an axial movement device 40, etc.
  • the second dog clutch transmission mechanism is configured.
  • the above-described first and second dog clutch transmission mechanisms, the control device 10 and the like constitute a dog clutch control device for an automatic transmission.
  • the housing 22 includes a main body 22a formed in a substantially bottomed cylindrical shape, a first wall 22b that is a bottom wall of the main body 22a, and a second wall 22c that partitions the main body 22a in the left-right direction.
  • the input shaft 24 is rotatably supported by the housing 22. That is, one end (left end) of the input shaft 24 is supported by the first wall 22b via the bearing 22b1, and the other end (right end) side of the input shaft 24 is supported by the second wall 22c via the bearing 22c1.
  • the other end of the input shaft 24 is rotationally connected to the output shaft of the engine 11 via the clutch 12. Therefore, the output of the engine 11 is input to the input shaft 24 when the clutch 12 is connected.
  • the input shaft 24 is the rotating shaft of the present invention. Note that the input shaft (rotary shaft) 24 in the present embodiment is directly connected to the input shaft of the automatic transmission 13 and is rotationally connected, and is rotatably supported about the axis SCL.
  • the input shaft 24 is provided with a first input gear 26, a second input gear 28, a third clutch ring (third input gear) 30, and a fourth clutch ring (fourth input gear) 32.
  • the first and second input gears 26 and 28 are fixed so as not to rotate relative to the input shaft 24 by spline fitting or the like.
  • the third input gear is formed on the outer periphery of the third clutch ring 30 that is rotatably supported with respect to the input shaft 24.
  • the fourth input gear is formed on the outer periphery of the fourth clutch ring 32 that is rotatably supported with respect to the input shaft 24.
  • a clutch hub (hub) 34 is fixed to the input shaft 24 between the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32 so as not to be relatively rotatable by spline fitting or the like.
  • the third input gear (third clutch ring) 30 meshes with a third output gear described later
  • the fourth input gear (fourth clutch ring) 32 meshes with a fourth output gear described later.
  • a rotation speed detection sensor 39 is provided in the vicinity of the input shaft 24, and detects the rotation speed of the sleeve 36 from the rotation speed of the input shaft 24.
  • the housing 22 is provided with an output shaft 42 in parallel with the input shaft 24.
  • the output shaft (output shaft) 42 is rotatably supported by the housing 22. That is, one end (left end) of the output shaft 42 is supported by the first wall 22b via the bearing 22b2, and the other end (right end) of the output shaft 42 is supported by the second wall 22c via the bearing 22c2.
  • the output shaft 42 is provided with a first clutch ring (first output gear) 44, a second clutch ring (second output gear) 46, a third output gear 48, a fourth output gear 50, and a fifth output gear 52. ing.
  • the first clutch ring (first output gear) 44 meshes with the first input gear 26, and a helical gear that meshes with the first input gear 26 is formed on the outer peripheral surface.
  • the second clutch ring (second output gear) 46 meshes with the second input gear 28, and a helical gear that meshes with the second input gear 28 is formed on the outer peripheral surface.
  • the third output gear 48 meshes with the third clutch ring (third input gear) 30, and a helical gear that meshes with the third clutch ring (third input gear) 30 is formed on the outer peripheral surface.
  • the fourth output gear 50 meshes with the fourth clutch ring (fourth input gear) 32, and a helical gear that meshes with the fourth clutch ring (fourth input gear) 32 is formed on the outer peripheral surface.
  • the fifth output gear meshes with an input gear (not shown) of the differential device 14, and a helical gear that meshes with the input gear is formed on the outer peripheral surface.
  • a rotational speed detection sensor 49 made of, for example, a rotary encoder is provided. By detecting the rotational speed of the output shaft 42, the rotational speed of the third clutch ring 30 and the like in the input shaft 24 is detected. .
  • a clutch hub (hub) 34 is fixed to the output shaft 42 by spline fitting or the like.
  • the configurations of the first clutch ring 44, the second clutch ring 46, the clutch hub 34, and the like are the same as those of the third clutch ring 30, the fourth clutch ring 32, and the clutch hub 34 in the input shaft 24, and thus the description thereof is omitted.
  • the third output gear 48, the fourth output gear 50, and the fifth output gear 52 are fixed to the output shaft 42 by spline fitting or the like.
  • the driving force of the engine 11 is input from the input shaft 24, transmitted to the output shaft 42, and finally output to the differential device 14 via the fifth output gear 52.
  • the clutch hub 34 is supported on the input shaft 24 so as to be integrally rotatable by spline fitting (not shown). As shown in FIGS. 4 and 6, the clutch hub 34 has a fitting hole for fitting with the input shaft 24 and is formed in a flat cylindrical shape, and spline teeth 34 a are formed on the outer peripheral surface of the clutch hub 34. ing. Twelve spline teeth 34a are formed at the same pitch in the circumferential direction, and each spline tooth 34a is formed with the diameter of the same tip circle.
  • the diameters of the root circles of the spline teeth 34a are all the same so that the high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 of the sleeve 36 become meshing grooves 34a1 having a depth that allows meshing together.
  • the inner teeth (splines) 36a of the sleeve 36 are slidably engaged with the spline teeth 34a of the clutch hub 34.
  • the sleeve 36 is formed in a substantially annular shape, and an outer peripheral groove 36b is formed on the outer periphery of the sleeve 36 in a circumferential direction in which a shift fork 40a (see FIG. 2) of the axial movement device 40 is slidably engaged.
  • the inner teeth 36 a formed on the inner periphery of the sleeve 36 are formed with the same diameter of the root circle and a total of twelve teeth at the same pitch in the circumferential direction. ing.
  • the internal teeth 36a are provided with high teeth 36a1 and low teeth 36a2 having different tooth heights, and a pair of high teeth 36a1 having a high tooth height are formed to face each other at 180 degrees on the circumference.
  • the other ten low teeth 36a2 have the same height and are lower than the high teeth 36a1.
  • a chamfered surface 36a3 of 45 degrees with respect to the rotation direction is formed (see FIG. 7).
  • a tooth gap 36a5 is formed between the adjacent high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 and between the adjacent low teeth 36a2.
  • a clutch front tooth 30b1 and a clutch rear tooth 30b2 of a third clutch ring 30 to be described later are fitted into these tooth grooves 36a5.
  • the high teeth 36 a 1 and the low teeth 36 a 2 of the sleeve 36 are engaged with the meshing grooves 34 a 1 of the clutch hub 34.
  • the input shaft 24 is provided with a third clutch ring 30 and a fourth clutch ring 32 on both sides adjacent to the clutch hub 34.
  • the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32 have corresponding dog clutch portions that are substantially symmetrical with respect to the clutch hub 34, and therefore the third clutch ring 30 will be described as a representative.
  • the third clutch ring 30 is provided on the input shaft 24 via a bearing (not shown) so as to be relatively rotatable and immovable in the direction of the axis SCL (see FIG. 2). .
  • the third input gear formed on the outer peripheral surface of the third clutch ring 30 constitutes an idle gear that rotates relative to the input shaft 24 so as to be freely rotatable.
  • a ring-shaped third dog clutch portion 30 a is formed on the surface (meshing portion) of the third clutch ring 30 facing the clutch hub 34.
  • a plurality of dog clutch teeth 30b that mesh with the inner teeth 36a of the sleeve 36 are formed on the outer periphery of the third dog clutch portion 30a.
  • the dog clutch tooth 30b includes two types of clutch front teeth 30b1 and clutch rear teeth 30b2 having different tooth heights. Further, the dog clutch teeth 30b have the same root circle diameter and are formed at the same pitch in the circumferential direction. A pair (two) of clutch front teeth 30b1 are provided at opposing positions that rotate 180 degrees in the circumferential direction. The clutch front teeth 30b1 are formed such that the outer diameter of the tip circle is larger than the inner diameter of the tip circle of the high tooth 36a1 of the sleeve and smaller than the inner diameter of the tip circle of the low tooth 36a2.
  • the clutch front teeth 30b1 are formed to extend from the front end face FE of the third dog clutch portion 30a constituting the meshing portion to the rear end position RE of the third dog clutch portion 30a in the axis SCL direction.
  • the clutch front teeth 30b1 engage with the high teeth 36a1 of the sleeve 36 and do not engage with the low teeth 36a2.
  • the front end portion of the clutch front teeth 30b1 is configured by the front end surface 30b5 and the chamfered portion 30b3 on the sleeve 36 side of the clutch front teeth.
  • a total of ten clutch rear teeth 30b2 are arranged at the phase position between the two clutch front teeth 30b1, and the outer diameter of each tip circle is lower than that of the sleeve 36. It is formed larger than the inner diameter of the tip circle of the tooth 36a2.
  • the clutch rear teeth 30b2 extend from the position retracted by a predetermined amount t from the sleeve 36 side in the axis SCL direction from the front end face FE of the third dog clutch part 30a constituting the meshing part to the rear end position RE of the third dog clutch part 30a. Formed.
  • the stroke position sensor 38 for example, various position sensors such as an optical position sensor and a linear encoder are used. The relative position between the sleeve 36 and the third clutch ring 30 is detected and each stop position of the shift detent mechanism 58 is detected.
  • the control device 10 includes a storage unit 10 a, a calculation unit 10 b, and a control unit 10 c, and a third tip of the sleeve 36 (front end surface 36 a 4 of the high teeth 36 a 1) detected by the stroke position sensor 38.
  • the thrust load value F1 of the linear actuator 40i that drives the shaft driving device 40 based on the position of the dog clutch portion 30a with respect to the front end surface FE, the relative position signals with respect to the front end portion of the clutch rear teeth 30b2, the rear end position RE of the dog clutch portion 30a, and the like.
  • F4 and the moving position of the front end face 36a4 of the high teeth 36a1 are controlled.
  • the moving speed of the sleeve 36 is calculated by the calculating unit according to the moving distance between the plurality of detection positions in a predetermined time, and the relative rotation ensuring thrust load applied to the high teeth 36a1 based on the calculated moving speed value.
  • the thrust load values F1 to F4 can be controlled based on data detected by the sleeve rotation speed detection sensor 39 and the clutch ring rotation speed detection sensor 49.
  • the axial movement device 40 reciprocates the sleeve 36 along the axial direction.
  • the sleeve 36 is pressed against the third clutch ring 30 or the fourth clutch ring 32, the third clutch ring 30 or the second clutch ring 30 is moved.
  • the sleeve 36 is configured to be allowed to move by the reaction force.
  • the axial movement device 40 includes a fork 40a, a fork shaft 40b, and a drive device 40c.
  • the front end of the fork 40 a is formed in accordance with the outer peripheral shape of the outer peripheral groove 36 b of the sleeve 36.
  • the base end portion of the fork 40a is fixed to the fork shaft 40b.
  • the fork shaft 40b is slidably supported on the housing 22 along the axial direction. That is, one end (left end) of the fork shaft 40b is supported on the first wall 22b via the bearing 22b3, the other end (right end) side of the fork shaft 40b is fixed to the bracket 40d, and the bracket 40d is axially connected to the second wall 22c.
  • a guide member (rotating stopper) 40e projecting to the nut and fixed to the nut member 40f so as not to be relatively rotatable.
  • the nut member 40f is screwed to a drive shaft 40h provided with a drive device 40c so as to be able to advance and retreat.
  • the drive shaft 40h is supported on the second wall 22c via a bearing 22c3.
  • the drive device 40c is a linear drive device using the linear actuator 40i as a drive source, and the linear actuator 40i includes, for example, a ball screw type linear actuator.
  • This is, for example, a housing that is formed in a cylindrical shape and in which a plurality of coils are arranged in the inner circumferential direction as a stator (not shown), and is rotatably provided with respect to the stator and is opposed to the stator by providing a magnetic gap.
  • a rotor (not shown) in which a plurality of N-pole magnets and S-pole magnets are alternately arranged on the outer periphery, a drive shaft 40h (ball screw shaft) that rotates integrally with the rotor around the rotation axis of the stator, and a drive shaft It is comprised from the nut member 40f which consists of a ball nut screwed by 40h.
  • the drive shaft 40h is screwed into the nut member 40f through a plurality of balls (not shown) so as to be relatively rotatable.
  • the drive shaft 40h is arbitrarily rotated in both forward and reverse directions, and the nut member 40f and the fork shaft 40b are reciprocated and positioned and fixed at arbitrary positions.
  • the drive device 40c has a long lead for the ball screw shaft, so that when a reaction force is applied from the third clutch ring 30 or the fourth clutch ring 32, the sleeve 36 is moved by the reaction force. It is configured to allow that.
  • a shift detent mechanism 58 is provided in the vicinity of the first wall 22b of the fork shaft 40b.
  • the shift detent mechanism 58 includes a lock member 62 that is biased in a direction perpendicular to the axis of the fork shaft 40b by a biasing member (coil spring) (not shown), and the lock member 62 extends along the axis of the fork shaft 40b.
  • a biasing member coil spring
  • the lock member 62 extends along the axis of the fork shaft 40b.
  • the position of the sleeve 36 with respect to the clutch rings 30 and 32 is a neutral position where the spline (high teeth) 36a of the sleeve 36 does not contact the dog clutch portion 30a (clutch front teeth 30b1) of the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32.
  • the spline 36a and the dog clutch portion 30a of the third clutch ring 30 or the fourth clutch ring 32 are positioned at a meshing position.
  • a ball screw type linear actuator is employed as the driving device.
  • the third clutch ring 30 or the fourth clutch ring 32 is used.
  • other drive devices such as a solenoid-type drive device and a hydraulic drive are available. It may be a device.
  • the sleeve 36 is positioned between the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32, and the spline (inner teeth) 36 a of the sleeve 36 is the dog clutch teeth 30 b of the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32. It is positioned at a neutral position (intermediate position) that is not engaged with the same. In this case, the lock member 62 of the shift detent mechanism 58 is in a state of being fitted into the neutral positioning recess 60N.
  • the boundary between the chamfered portion 30b3 of the clutch front tooth 30b1 of the third clutch ring 30 and the side surface 30b9 of the clutch front tooth 30b1 is defined as a first stroke position S1.
  • a boundary side between the chamfered portion 30b4 of the clutch rear teeth 30b2 of the third clutch ring 30 and the side surface 30b7 of the clutch rear teeth 30b2 is defined as a second stroke position S2.
  • the rear end position of the clutch rear teeth 30b2 (the rear end position RE of the third dog clutch portion 30a) is defined as a third stroke position S3.
  • the front end face 30b6 of the clutch rear teeth is set as the fourth stroke position S4.
  • the range in which the end surface (front end surface 36a4) of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 on the third clutch ring 30 side moves is from the neutral position to the first stroke position S1, from the first stroke position S1 to the second stroke position S2.
  • the thrust load applied by the axial movement device 40 is controlled in four stages F1 to F4 (see FIG. 9).
  • the control device 10 applies a control current to which a predetermined thrust load is applied to the linear actuator 40i of the axial movement device 40 (step S101 in FIG. 8, hereinafter referred to as “S101”). ).
  • a control current to which a predetermined thrust load is applied to the linear actuator 40i of the axial movement device 40 (step S101 in FIG. 8, hereinafter referred to as “S101”).
  • the control device 10 adds a constant thrust load F1 (S102).
  • the control device 10 detects the position of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 by the stroke position sensor 38.
  • the stroke position sensor 38 detects the position of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 by the stroke position sensor 38.
  • the sleeve is caused by the thrust load F1.
  • 36 is brought closer to the third clutch ring 30 again.
  • the thrust load F1 exceeds the mutual phase due to the relative rotation of the sleeve 36 and the third clutch ring 30 without the high teeth 36a1 engaging the predetermined clutch front teeth 30b1 of the third dog clutch portion 30a.
  • the speed at which the high teeth 36a1 can enter between the adjacent clutch front teeth 30b1 during the time during which the third dog clutch portion 30a and the sleeve 36 further rotate and reach the next clutch front teeth 30b1 is set.
  • This is the thrust load to be generated. Specifically, it is appropriately calculated and controlled by the outer diameter of the sleeve 36 and the third dog clutch portion 30a, the pitch of each tooth to be engaged, the relative rotational speed of the sleeve 36 and the third dog clutch portion 30a, and the like.
  • the control is performed.
  • the device 10 changes the thrust load applied by the shaft drive device 40 to the stop thrust load F4 (S104).
  • the stop thrust load F4 is a load that brakes the sleeve 36 that has moved in the forward direction until just before the stop, and in many cases, a negative thrust load is applied as shown in FIG. If it is determined in step 103 that the first stroke position S1 has not been reached, the operation for detecting the stroke position S is repeated with the thrust load F1 applied.
  • the control device 10 calculates the moving speed of the high teeth 36a1, and determines whether or not the moving speed of the sleeve 36 (high teeth 36a1), which decreases due to braking by the stop thrust load F4, reaches a predetermined speed Va ( S105).
  • the predetermined speed Va is a speed (may be 0) immediately before the movement of the high teeth is stopped, and is determined in advance by the positional relationship with the fourth stroke position S4.
  • the high teeth 36a1 are prevented from being repelled by the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2. If it is determined in step 105 that the predetermined speed Va has not been reached, the operation for calculating the moving speed V of the sleeve 36 is repeated with the stop thrust load F4 added.
  • Step 105 when it is determined that the moving speed V of the sleeve 36 has decreased to the predetermined speed Va, the control device 10 adds a relative rotation ensuring thrust load F2 to the sleeve 36 (S106).
  • the added relative rotation securing thrust load F2 is against the friction force generated between the end surface (front end surface 36a4) of the abutting high tooth 36a1 and the end surface of the clutch rear tooth 30b2 (front end surface 30b6).
  • the third dog clutch portion 30a are thrust loads capable of ensuring relative rotation.
  • the high teeth 36a1 do not use the side surface 30b9 of the clutch front teeth 30b1 as a guide, and any of the tooth grooves 30b8, 30b10 of the dog clutch teeth 30b (see FIG. 5).
  • the high teeth 36a1 (and the low teeth 36a2) try to fit into the tooth gap 30b8 between the clutch rear teeth 30b2, the inter-tooth distance between the adjacent clutch rear teeth 30b2 is short. It is considered that the clutch rear teeth 30b2 are often repelled.
  • the control device 10 determines that the high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 have started meshing with the clutch rear teeth 30b2, and changes the thrust load applied by the shaft driving device 40 to F3 (S108). .
  • the thrust load F3 applied at this time resists the frictional force generated between the high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 and the clutch front teeth 30b1 and the clutch rear teeth 30b2 when the sleeve 36 is slid onto the third clutch ring 30.
  • the thrust load is such that the inner teeth (splines) 36a of the sleeve 36 can enter the dog clutch teeth 30b.
  • the high load 36a1 is inserted between the clutch front tooth 30b1 and the clutch rear tooth 30b2 by being guided by the side surface 30b9 of the clutch front tooth 30b1 by the thrust load of F3. If it is determined in step 107 that the stroke position S has not reached the second stroke position S2, the operation of detecting the stroke position S is repeated with the relative rotation ensuring thrust load F2 added.
  • the low teeth 36a2 of the sleeve 36 mesh simultaneously with all the dog clutch teeth 30b including the clutch rear teeth 30b2 of the third clutch ring 30.
  • the control device 10 determines that the sleeve 36 and the third clutch ring 30 are completely engaged with each other, and stops the addition of the thrust load by the shaft drive device 40 (S110).
  • the tooth groove 30b10 of the clutch front tooth 30b1 into which the high tooth 36a1 is fitted is a tooth groove opposite to the clutch front tooth 30b1 (the right tooth groove adjacent to the clutch front tooth 30b1 in FIG. 9).
  • Other actions are the same as when the sleeve 36 decelerates.
  • the control device 10 has the high tooth 36a1 past the chamfering position (first stroke position S1) of the clutch front tooth 30b1.
  • the forwardly moving high teeth 36a1 are stopped before coming into contact with the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2 by the stop thrust load F4 applied later, so that the high teeth 36a1 are not repelled by the front end faces 30b6 of the clutch rear teeth 30b2.
  • the rear teeth 30b2 does not cause a stall of the sleeve rotation speed when the rear teeth 30b2 repel the high teeth 36a1.
  • a high relative rotational speed is maintained without decreasing the relative rotational speed (differential rotation) between the sleeve 36 and the third clutch ring 30, and the high teeth 36a1 are brought into rapid contact with the side surface 30b9 of the clutch front teeth 30b1.
  • the high teeth 36a1 can be inserted between the clutch rear teeth 30b2 and the clutch front teeth 30b1 using the side surface 30b9 of the clutch front teeth 30b1 as a guide. As a result, a quick shift operation can be performed.
  • the shift detent mechanism 58 of the dog clutch control device for an automatic transmission includes a neutral positioning recess 60N for positioning the sleeve 36 at the neutral position and left and right meshing positioning recesses 60R and 60L for positioning the sleeve 36 at the meshing position.
  • the second tooth 36a1 is provided with two stop positioning recesses 60SR, 60SL for stopping the high teeth 36a1 of the sleeve 36 just before the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2 of the third and fourth clutch rings 30, 32. This is different from the first embodiment.
  • a detailed description will be given based on FIG. Since other configurations are the same, the same reference numerals are attached and description thereof is omitted.
  • the shift detent mechanism 58 is provided in the vicinity of the first wall 22b of the fork shaft 40b.
  • the shift detent mechanism 58 includes a positioning recess 60 (60N, 60L, 60R, 60SL, 60SR) provided on the outer periphery of the fork shaft 40b, and a lock member (lock ball) 62 fitted into the positioning recess 60. And a guide member 64 that guides the advancement and retraction of the lock member 62, and an urging member (coil spring) 66 that urges the lock member 62 in a direction approaching the fork shaft 40b.
  • a plurality of positioning recesses 60 are provided side by side in the axial direction on the outer peripheral surface of the fork shaft 40b.
  • Each positioning recess 60 is formed in a concave shape by opposing inclined surfaces 61a, 61b, meshing positioning recesses 60R, 60L on both sides, neutral positioning recess 60N in the center, left and right meshing positioning recesses 60R, 60L and neutral positioning recesses Left and right stop positioning recesses 60SR, 60SL are provided between 60N and 60N.
  • the lock member 62 is fitted when the sleeve 36 stops at a neutral position (neutral position) where the sleeve 36 does not contact the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32.
  • the position where the lock member 62 is inserted corresponds to each stop position where the high teeth 36a1 stop.
  • the sleeve 36 stops at the third engagement position (corresponding to the rear end position RE) where the sleeve 36 is engaged with the dog clutch portion 30a of the third clutch ring 30. To do.
  • FIG. 10 when the lock member 62 is inserted into the right engagement positioning recess 60R on the right side, the sleeve 36 stops at the third engagement position (corresponding to the rear end position RE) where the sleeve 36 is engaged with the dog clutch portion 30a of the third clutch ring 30.
  • the guide member 64 is formed in a cylindrical shape, and a base end portion of the guide member 64 is fixed to the housing 22 by a plurality of screws 68, for example, by a bracket portion 64a.
  • a biasing member (coil spring) 66 is fitted in the guide member 64 in a pressed state, and a steel lock member (lock ball) 62 is assembled to the tip of the biasing member 66 so as to be relatively rotatable.
  • the lock member 62 is urged by the urging member 66 from a direction perpendicular to the fork shaft 40b.
  • the guide member 64 advances from the tip of the guide member 64 by urging and is fitted into the positioning recess 60 of the fork shaft 40b, and is retracted into the guide member 64 by an external force against the urging force of the urging member 66. .
  • the lock member 62 rides on the edge of the inserted positioning recess 60 (the edge (top) 70 of the inclined surfaces 61a and 61b) and moves to the adjacent positioning recess 60. And is inserted into the adjacent positioning recess 60.
  • the movement of the fork shaft 40b in the axis SCL direction is restricted at the inserted position. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • the sleeve 36 is positioned between the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 32, and the spline (inner teeth) 36 a of the sleeve 36 is connected to the third clutch ring 30 and the fourth clutch ring 30.
  • the clutch ring 32 is positioned at a neutral position (intermediate position) that is not engaged with any dog clutch teeth 30b or the like.
  • the position in front of the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2 is defined as a fifth stroke position S5.
  • the fifth stroke position S5 corresponds to the top portion 70 of the convex portion between the neutral positioning concave portion 60N and the meshing positioning concave portions 60L and 60R in the shift detent mechanism 58.
  • the lock member 62 gets over the top portion 70, it is locked. Since the slopes of the inclined surfaces 61a, b of the fork shaft 40b with which the member 62 abuts are switched in reverse, the direction of thrust by the pressing force exerted on the inclined surface 61b by the biasing force of the biasing member 66 causes the fork shaft 40b to be third.
  • the direction is switched to the direction in which the clutch ring 30 is moved (the sleeve 36 is moved to the third dog clutch portion 30a side).
  • the fourth stroke position S4 is provided corresponding to the left stop positioning recess 60SL.
  • the fourth stroke position S4 is slightly before the fourth stroke position S4 (for example, 0.5 mm before). )
  • the front end surface 36a4 of the high teeth 36a1 is set to stop.
  • Other stroke positions S are the same as those in the first embodiment.
  • the control device 10 Upon receiving the shift start signal, the control device 10 applies a control current to which a predetermined thrust load is applied to the linear actuator 40i of the axial movement device 40 (step S201 in FIG. 11, hereinafter referred to as “S201”). ).
  • a control current to which a predetermined thrust load is applied to the linear actuator 40i of the axial movement device 40 (step S201 in FIG. 11, hereinafter referred to as “S201”).
  • the control device 10 adds a constant thrust load F1 (S202).
  • the control device 10 detects the position of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 by the stroke position sensor 38.
  • the stroke position sensor 38 detects the position of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 by the stroke position sensor 38.
  • the sleeve is caused by the thrust load F1.
  • 36 is brought closer to the third clutch ring 30 again.
  • the third load is applied to the third load.
  • it is appropriately calculated and controlled by the outer diameter of the sleeve 36 and the third dog clutch portion 30a, the pitch of each tooth to be engaged, the relative rotational speed of the sleeve 36 and the third dog clutch portion 30a, and the like.
  • the device 10 changes the thrust load applied by the shaft movement device 40 to the stop thrust load F4 ′ (S204).
  • the stop thrust load F4 ′ is a load that brakes the sleeve 36 that has moved in the forward direction until just before the stop, and in many cases, a negative thrust load is applied.
  • the sleeve 36 is advanced only by the thrust of the axial component generated when the lock member 62 presses the inclined surface 61b on the outer periphery of the fork shaft 40b (FIG. 14). reference).
  • the high teeth 36a1 move by the urging force until the lock member 62 reaches the left stop positioning recess 60SL.
  • a predetermined speed Va for example, zero
  • S207 the lock member is fitted into the recess, so that the velocity V in the axial direction SCL of the sleeve 36 becomes zero (see FIG. 15).
  • step 207 When it is determined in step 207 that the speed V of the sleeve 36 is equal to or lower than the predetermined speed Va, the control device 10 adds a relative rotation ensuring thrust load F2 to the sleeve 36 (S208).
  • the control device 10 determines that the high teeth 36a1 and the low teeth 36a2 have started meshing with the clutch rear teeth 30b2, and changes the thrust load applied by the shaft driving device 40 to F3 (S210). .
  • the high load 36a1 is inserted between the clutch front tooth 30b1 and the clutch rear tooth 30b2 by being guided by the side surface 30b9 of the clutch front tooth 30b1 by the thrust load of F3.
  • the low teeth 36a2 of the sleeve 36 mesh simultaneously with all the dog clutch teeth 30b including the clutch rear teeth 30b2 of the third clutch ring 30.
  • the control device 10 determines that the sleeve 36 and the third clutch ring 30 are completely engaged with each other, and stops the addition of the thrust load by the axial movement device 40 (S212).
  • the fork shaft 40b is moved in the direction of the axis SCL by the reaction force (thrust force) applied to the inclined surface 61b by the urging force of the lock member 62.
  • the high teeth 36a1 of the sleeve 36 can be reliably positioned at a position before contacting the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2.
  • the high teeth 36a1 are prevented from being repelled by the clutch rear teeth 30b2, and the differential rotation between the sleeve 36 and the third clutch ring 30 is prevented from decreasing, so the high teeth 36a1 reaching the clutch rear teeth 30b2 are prevented.
  • the thrust load applied by the axial movement device 40 is stopped, whereby the small reaction force (axial movement device) applied to the inclined surface 61b by the locking member 62 is stopped.
  • the high teeth 36a1 of the sleeve 36 are advanced only by a force smaller than the thrust of the 40 linear actuators 40i.
  • the speed of the high teeth 36a1 of the sleeve 36 toward the clutch rear teeth 30b2 is very small.
  • the high teeth that have reached the clutch rear teeth 30b2 at a predetermined time after the addition of the stop thrust load F4 ′ are rotated together with the clutch rear teeth 30b2 by applying a relative rotation ensuring thrust load F2 that can ensure relative rotation. Therefore, the sleeve 36 and the third clutch ring 30 can be quickly meshed with each other because the clutch front teeth 30b1 can be moved quickly to the side surface 30b9.
  • the condition for applying the relative rotation ensuring thrust load F2 is that the speed V of the sleeve 36 is reduced to the predetermined speed Va.
  • the present invention is not limited to this. It may be that the end face of the tooth or the vicinity of the end face has been reached, or that a predetermined time has elapsed after the addition of the stop thrust loads F4, F4 ′.
  • the shift detent mechanism 58 includes the high teeth 36a1 of the sleeve 36.
  • the three and fourth clutch rings 30 and 32 have two stop positioning recesses 60SR and 60SL that are stopped before the front end face 30b6 of the clutch rear teeth 30b2 of the clutch rear teeth 30b2, but are not limited thereto.
  • the neutral positioning recess 60N and the left and right meshing positioning recesses 60R and 60L may be omitted, and only the two stop positioning recesses 60SR and 60SL may be provided on the outer periphery.
  • the clutch front teeth in this embodiment are two opposed to each other on the circumference of the clutch ring.
  • the present invention is not limited to this, and for example, there are three on the circumference of the clutch ring at equal distances from each other. Or more than that may be arranged.
  • the dog clutch transmission mechanism is configured by a sleeve, a third clutch ring, a fourth clutch ring, and the like, but is not limited thereto, and for example, a sleeve, a first clutch ring (first output gear), and a first clutch A two-clutch ring (second output gear) or the like may be used.
  • the rotation shaft is the input shaft (input shaft) 22 of the automatic transmission that is rotationally connected to the output shaft of the engine 11 via the clutch 12, but is not limited to this.
  • An output shaft that transmits rotational torque may be used as the rotation axis.
  • an input shaft of an automatic transmission that is connected to an output shaft of the engine via a clutch, a counter shaft that is provided in parallel to the input shaft and is rotationally connected via a transmission gear
  • the shaft may be a rotational axis.
  • the sleeve side has a large moment of inertia and the clutch ring side has a small moment of inertia (free state).
  • the rotary shaft that is rotationally connected to the input shaft of the automatic transmission includes the case where the rotary shaft is directly connected to the input shaft as in this embodiment, and is rotationally connected to the output shaft of the automatic transmission.
  • the rotating shaft includes a case where the rotating shaft is directly connected to the output shaft (output shaft).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

 変速においてスリーブを移動させてドグクラッチと係合する場合に、すばやい変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチ制御装置を提供する。 スリーブ36の移動位置を検出するストローク位置センサ38の所定時刻における検出位置に基づいてスリーブの移動速度を演算する演算部10bを有し、ストローク位置センサの検出位置およびスリーブの移動速度に基づいて軸動装置40の動作を制御する制御装置10は、スリーブの高歯36a1がクラッチリング30のクラッチ後歯30b2の端面30b6に当接する前に高歯の前進を停止させる停止推力荷重F4を、高歯がクラッチリングのクラッチ前歯の面取部30b3を過ぎた後に付加する。

Description

自動変速機用ドグクラッチ制御装置
 本発明は、車両用自動変速機に使用されるドグクラッチの制御装置に関する。
 従来、車両のパワートレインには、駆動に使用されるエンジンや電動モータなどの駆動装置からの回転やトルクを、走行状況に応じて駆動輪に伝達するため、トルクや回転数を変換する変速機を備える。変速機には幾つかの種類があるが、例えば駆動輪に連結された回転軸に相対回転可能かつ回転軸線方向に移動不能に嵌合された複数の遊転ギヤと回転軸に平行に設けられたカウンタ軸に周設された複数のギヤとが常時噛み合った常時噛み合い式のものが知られている。これは、回転軸に回転軸線方向に移動可能にスプライン嵌合したスリーブを遊転ギヤに並設し、スリーブの遊転ギヤへの接合面に設けられた係合歯(スプライン)を遊転ギヤの被接合面に設けられた被係合歯(ドグクラッチ歯)に係合せ、この係合された遊転ギヤと回転軸とを一体回転させるものである。そして、回転軸と一体回転する遊転ギヤとその遊転ギヤと噛合するカウンタ軸のギヤとが連動して回転することにより、回転軸のトルクや回転数をカウンタ軸に伝達するものであり、歯数の異なった複数の遊転ギヤのうち、回転軸と一体回転させる遊転ギヤを選択してスリーブを係合させることにより、変速動作をおこなうものである。そして、スリーブと遊転ギヤとの係合が、スリーブの遊転ギヤへの押付のタイミングによっては、うまくいかない場合がある。
 このような場合にうまく係合させるため、特許文献1には、スリーブを遊転ギヤに係合できない場合に、スリーブを遊転ギヤ側へ押付けていたトルクを一旦減じ、その後、改めて大きなトルクで遊転ギヤ側に押付けることとしている。
 これによると、スリーブを遊転ギヤに係合できなかった場合に、改めて係合動作だけが実行されるので、変速操作自身を初めからやり直すことなく両者を係合することができる。
特開平11-82710号公報
 しかし、特許文献1にある変速制御方法では、スリーブが遊転ギヤのドグクラッチに係合することができないと判定するのにタイマーを使用しており、一定時間経過しても所定の係合位置まで到達しない場合に、再度スリーブを遊転ギヤに係合させる再突入制御を行なっている。そのため、タイマーによる再突入前の突入制御終了時間を、正常に所定の位置まで移動する時間(スリーブがドグクラッチに撥ねられることなく係合する時間)以上の値に設定する必要がある。これによって、スリーブを遊転ギヤのドグクラッチに係合できないと判断された時点で、すでにドグクラッチはスリーブに押付けられてスリーブと遊転ギヤの相互の差回転数は微小になって、次に係合できる位置まで時間がかかってしまうか、連れ回ってしまって次に係合するまでの時間が長くなる。このようにして、変速時間が長くかかってしまうというおそれがあった。
 そのため、発明者らは、特願2013-017265において、スリーブ歯(スプライン)がドグ前歯(クラッチ前歯)前端部からドグ後歯(クラッチ後歯)前端部まで前進する回転合わせ範囲において、スリーブ歯とドグ後歯の端面同士の当接によって生じる摩擦力に抗して、相対回転を確保できる推進荷重であって、スリーブ歯がドグ後歯前端部に撥ねられた場合に、回転合わせ範囲から後退することのない推力荷重で、スリーブを前進させる制御方法を提案した。
 しかし、スリーブ歯がドグ後歯前端部に撥ねられた場合に、スリーブ回転数が落ち、差回転が減少するため、スリーブ歯がドグ前歯側面に当接し回転同期が行なわれるまでの時間が延び、変速動作に要する時間が長くなるおそれがあった。
 本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、変速時にスリーブを移動させてドグクラッチに係合する場合に、迅速な変速動作を可能とする自動変速機用ドグクラッチ制御装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリング、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたクラッチハブ、前記クラッチハブとスプラインで相対回転を規制され前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブ、シフトフォークにより前記スリーブを軸線方向に移動させる軸動装置、前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部、および前記スリーブの前記軸線方向の移動位置を検出するストローク位置センサを有し、前記スプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さいクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドッグクラッチ部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前端面より所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されているドグクラッチ変速機構と、前記ストローク位置センサの所定時刻における検出位置に基づいて前記スリーブの移動速度を演算する演算部を有し、前記ストローク位置センサの検出位置および前記スリーブの移動速度に基づいて前記軸動装置の動作を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記高歯が前記クラッチ後歯の端面に当接する前に前記高歯の前進を停止させる停止推力荷重を、前記高歯が前記クラッチ前歯の回転方向に対して傾斜して形成された面取り部が設けられる面取位置を過ぎた後に付加することである。
 請求項2に係る発明の構成上の特徴は、前記軸動装置は、対向して隣接する傾斜面により凹状に形成されて前記高歯が前記クラッチ後歯の前端面に当接する手前の位置に前記高歯を位置決めする停止位置決め凹部が外周面に刻設され、ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承され、前記シフトフォークが固定されたフォークシャフトと、前記ハウジングに設けられ、付勢部材によって前記フォークシャフトと直角な方向に付勢され、前記停止位置決め凹部に嵌入されるロック部材と、を有するシフトディテント機構を、さらに備える請求項1記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置である。
 請求項3に係る発明の構成上の特徴は、前記シフトディテント機構の前記フォークシャフトは、前記停止位置決め凹部に対して前記フォークシャフトの外周面に軸線方向の一方に隣接配置され、前記スリーブを前記クラッチリングの前記ドグクラッチ部に噛合しない中立位置で前記ロック部材が嵌入され、前記スリーブを位置決めする中立位置決め凹部と、前記停止位置決め凹部に対して前記フォークシャフトの外周面に軸線方向の他方に隣接配置され、前記スリーブを前記噛合部に噛合させる噛合位置で前記ロック部材が嵌入され、前記スリーブを位置決めする噛合位置決め凹部と、を有する請求項2記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置である。
 請求項4に係る発明の構成上の特徴は、前記制御装置は、前記ロック部材が前記位置決め凹部の前記傾斜面の端縁に到達した時点で、前記停止推力荷重の付加を停止する請求項2又は3に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置である。
 請求項5に係る発明の構成上の特徴は、前記制御装置は、前記停止推力荷重付加後、前記高歯が前記クラッチ後歯に到達する所定の時機に、前記高歯および前記クラッチ後歯の端面同士の当接で生じる摩擦力に抗して前記高歯および前記クラッチ後歯の相対回転を確保する相対回転確保推力荷重を前記高歯に付加する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置である。
 請求項6に係る発明の構成上の特徴は、前記停止推力荷重は、前記スリーブを停止直前まで制動するマイナスの推力荷重であり、前記制御装置は、前記相対回転確保推力荷重付加後、前記高歯および前記低歯と前記クラッチ前歯およびクラッチ後歯との間に生じる摩擦力に抗して、前記高歯を、前記クラッチ前歯と前記クラッチ後歯との間に嵌入させることが可能な嵌入可能推力荷重を、前記高歯に付加し、前記嵌入可能推力荷重は、前記相対回転確保推力荷重よりも大きい推力荷重である請求項5に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
 請求項7に係る発明の構成上の特徴は、前記制御装置は、前記高歯が、前記ドグクラッチ部と噛合しない中立位置から前記クラッチ前歯の前記面取位置に移動するまで、前記クラッチ前歯に撥ねられた前記高歯が前記クラッチ前歯と相対回転して次のクラッチ前歯に到達するまでの時間に、撥ねた前記クラッチ前歯と前記次のクラッチ前歯との間に進入可能な速度を生じさせる所定推力荷重を,前記高歯に付加し、前記所定推力荷重付加後、前記ロック部材が前記停止位置決め凹部の前記傾斜面の端縁に到達するまで、前記高歯の前進を停止させる前記停止推力荷重を、前記高歯に付加し、前記停止推力荷重を付加後、前記スリーブの移動速度が、前記高歯が前記クラッチ後歯の前端面に撥ねられるのを防止できる所定速度以下となったときに、前記高歯および前記クラッチ後歯の端面同士の当接で生じる摩擦力に抗して前記高歯および前記クラッチ後歯の相対回転を確保する相対回転確保推力荷重を、前記高歯に付加し、前記相対回転確保推力荷重付加後、前記高歯が、前記クラッチ後歯の回転方向に対して傾斜する面取り部が設けられた前記クラッチ後歯の面取位置を過ぎた後に、前記高歯および前記低歯と前記クラッチ前歯および前記クラッチ後歯との間に生じる摩擦力に抗して、前記高歯を、前記クラッチ前歯と前記クラッチ後歯との間に嵌入させることが可能な嵌入可能推力荷重を、前記高歯に付加する請求項2に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
 請求項1に係る発明によると、制御装置は、前記高歯が前記クラッチ前歯の面取位置を過ぎた後に付加する停止推力荷重により、前進する高歯をクラッチ後歯端面に当接する前で停止させるので、高歯がクラッチ後歯端面に撥ねられず、クラッチ後歯が高歯を撥ねる際のスリーブ回転数の失速を生じさせない。そのため、スリーブとクラッチリングとの相対回転数(差回転)を減少させることなく高い相対回転数を維持し、高歯をクラッチ前歯側面に迅速に当接させる。そして、クラッチ前歯の側面をガイドとして高歯をクラッチ後歯とクラッチ前歯との間に嵌入することを可能とする。これによって、迅速な変速動作を行なうことができる。
 請求項2に係る発明によると、ロック部材の付勢力が傾斜面に与える推力によって、フォークシャフトを軸線方向に移動させて、スリーブの高歯を、前記クラッチ後歯の端面に当接する前の位置に確実に位置決めすることができる。これによって、高歯がクラッチ後歯に撥ねられるのを防止し、スリーブとクラッチリングとの差回転が減少するのを防止するので、クラッチ後歯に到達した高歯がクラッチ前歯の側面に到達する時間を短縮することができ、迅速な変速動作を可能とする。
 請求項3に係る発明によると、停止位置決め凹部の一方側に中立位置決め凹部、他方側に噛合位置決め凹部が隣接して設けられているので、停止位置決め凹部によって高歯がクラッチ後歯に撥ねられるのを防止する等に加えて、停止位置決め中立位置での位置決めおよび噛合位置での位置決めを確実に行うことができる。
 請求項4に係る発明によると、ロック部材が傾斜面の端縁に到達した時点で軸動装置による推力荷重を停止することで、ロック部材が傾斜面に与える小さな推力のみによってスリーブの高歯を前進させる。そして、このスリーブの高歯がクラッチ後歯に向かう速度は微少となる。このようにスリーブの高歯の速度を微少とすることで撥ねられるのを防止し、撥ねられたとしても撥ねられる量を低減し、差回転の減少を低減することができる。
 請求項5に係る発明によると、前記停止推力荷重付加後の所定の時機にクラッチ後歯に到達した高歯は、相対回転を確保できる推力荷重が加えられることで、クラッチ後歯との連れ回り等を生じることなくクラッチ前歯の側面まで迅速に移動することができるので、スリーブとクラッチリングとを迅速に噛合させることが可能となる。
 請求項6に係る発明によると、マイナスの推力荷重である停止推力荷重により高歯の前進方向の推力を効率良く低下させ、低下した状態で付加される小さな推力の相対回転確保推力荷重により高歯のクラッチ前歯とクラッチ後歯との間への迅速な嵌入開始を可能とし、大きな嵌入可能推力荷重で高歯をクラッチ前歯とクラッチ後歯との間に迅速に嵌入させることができる。
 請求項7に係る発明によると、所定推力荷重によって、高歯をクラッチ前歯の間に迅速に進入させ、停止推力荷重によって、高歯がクラッチ後歯の前端面に当接する前に高歯の前進方向の推力を効率的に低下させてスリーブの移動速度を高歯が前記クラッチ後歯の前端面に撥ねられるのを防止できるところまで低下させる。そして、相対回転確保推力荷重によって、高歯のクラッチ前歯とクラッチ後歯との間への迅速な嵌入開始を可能とし、嵌入可能推力荷重により、嵌入を開始した高歯をクラッチ前歯とクラッチ後歯との間に迅速に嵌入させることができる。
本発明に係るドグクラッチを有する自動変速機を備えた車両の概略図である。 本発明に係るドグクラッチを有する自動変速機の概要図である。 制御装置のブロック図である。 ドグクラッチ変速機構の分解斜視図である。 クラッチリングの正面図である。 クラッチハブの正面図である。 スリーブの正面図である。 第1実施形態における軸動装置の推力荷重制御を示すフローチャートである。 変速のための時間の経過におけるドグクラッチ部に対するスリーブ位置(ストローク)および推力荷重の関係を示す図である。 第2実施形態におけるシフトディテント機構の概要を拡大して示す断面図である。 変速のための時間の経過におけるドグクラッチ部に対するスリーブ位置(ストローク)および推力荷重の関係を示す図である。 変速のための時間の経過におけるドグクラッチ部に対するスリーブ位置(ストローク)および推力荷重の関係を示す図である。 スリーブがS5位置にあるときのロック部材と位置決め凹部との位置関係を示す図である。 スリーブがS5位置とS4位置との間にあるときのロック部材と位置決め凹部との位置関係を示す図である。 ロック部材が停止位置決め凹部に嵌入されたときに、スリーブがS4位置の手前にあることを示す図である。
  (実施例1)
 以下、本発明による自動変速機用ドグクラッチ制御装置を備えた自動変速機を車両に適用した第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1はその車両の構成を示す概要図である。
 車両Mは、図1に示すように、エンジン11、クラッチ12、自動変速機13、ディファレンシャル装置14、駆動輪(左右前輪)Wfl,Wfrを含んで構成されている。エンジン11は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン11の駆動力は、クラッチ12、自動変速機13、およびディファレンシャル装置14を介して駆動輪Wfl,Wfrに伝達されるように構成されている(いわゆるFF車両である)。
 クラッチ12は、制御装置(ECU)10の指令に応じて自動で断接されるように構成されている。自動変速機13は、ドグクラッチ変速機構を組み込んで例えば前進6段、後進1段を自動的に選択するものである。ディファレンシャル装置14は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速機13と一体的に形成されている。
 自動変速機13は、図2に示すように、ハウジング22、入力シャフト(回転軸)24、第1入力ギヤ26、第2入力ギヤ28、第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30、第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32、クラッチハブ(ハブ)34、スリーブ36、ストローク位置センサ38、軸動装置40、出力シャフト(出力軸)42、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、第3出力ギヤ48および第4出力ギヤ50を含んで構成されている。そして、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、クラッチハブ(ハブ)34、スリーブ36、軸動装置(図略)等により第1のドグクラッチ変速機構が構成され、第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30、第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32、クラッチハブ(ハブ)34、スリーブ36、ストローク位置センサ38、および軸動装置40等により第2のドグクラッチ変速機構が構成される。また、前述の第1および第2のドグクラッチ変速機構と制御装置10等とによって自動変速機用ドグクラッチ制御装置が構成される。
 ハウジング22は、ほぼ有底円筒状に形成された本体22a、本体22aの底壁である第1壁22b、および本体22a内を左右方向に区画する第2壁22cを含んで構成されている。
 入力シャフト24は、ハウジング22に回転自在に支承されている。すなわち、入力シャフト24の一端(左端)が軸受22b1を介して第1壁22bに軸承され、入力シャフト24の他端(右端)側が軸受22c1を介して第2壁22cに軸承されている。入力シャフト24の他端は、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結されている。よって、エンジン11の出力はクラッチ12が接続されているときに入力シャフト24に入力される。入力シャフト24が本願発明の回転軸である。なお、本実施形態における入力シャフト(回転軸)24は、自動変速機13の入力軸に直結して回転連結され、軸線SCL回りに回転可能に軸承されるものである。
 入力シャフト24には、第1入力ギヤ26、第2入力ギヤ28、第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30、および第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32が設けられている。第1および第2入力ギヤ26,28は、スプライン嵌合等で入力シャフト24に対して相対回転不能に固定されている。第3入力ギヤは、入力シャフト24に対して回転自在に支承される第3クラッチリング30の外周に形成されている。第4入力ギヤは入力シャフト24に対して回転自在に支承される第4クラッチリング32の外周に形成されている。さらに、入力シャフト24には、第3クラッチリング30と第4クラッチリング32との間にこれらと隣接して、クラッチハブ(ハブ)34がスプライン嵌合等で相対回転不能に固定されている。第3入力ギヤ(第3クラッチリング)30は後述する第3出力ギヤと噛合し、第4入力ギヤ(第4クラッチリング)32は、後述する第4出力ギヤと噛合する。
 入力シャフト24の近傍には、回転数検出センサ39が設けられ、入力シャフト24の回転数よりスリーブ36の回転数を検出する。
 ハウジング22には入力シャフト24と平行して出力シャフト42が設けられている。出力シャフト(出力軸)42は、ハウジング22に回転自在に支承されている。すなわち、出力シャフト42の一端(左端)が軸受22b2を介して第1壁22bに軸承され、出力シャフト42の他端(右端)が軸受22c2を介して第2壁22cに軸承されている。
 出力シャフト42には、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44、第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46、第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50および第5出力ギヤ52が設けられている。第1クラッチリング(第1出力ギヤ)44は第1入力ギヤ26と噛合するものであり、外周面には第1入力ギヤ26と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第2クラッチリング(第2出力ギヤ)46は第2入力ギヤ28と噛合するものであり、外周面には第2入力ギヤ28と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第3出力ギヤ48は第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30と噛合するものであり、外周面には第3クラッチリング(第3入力ギヤ)30と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第4出力ギヤ50は第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32と噛合するものであり、外周面には第4クラッチリング(第4入力ギヤ)32と噛合するヘリカルギヤが形成されている。第5出力ギヤ は、ディファレンシャル装置14の入力ギヤ(図示省略)と噛合するものであり、外周面にはその入力ギヤと噛合するヘリカルギヤが形成されている。
 出力シャフト42の近傍には、例えばロータリエンコーダからなる回転数検出センサ49が設けられ、出力シャフト42の回転数の検出することで、入力シャフト24における第3クラッチリング30等の回転数を検出する。
 第1クラッチリング44と第2クラッチリング46との間にこれらと隣接して、クラッチハブ(ハブ)34がスプライン嵌合等で出力シャフト42に固定されている。第1クラッチリング44、第2クラッチリング46およびクラッチハブ34等の構成は、入力シャフト24における第3クラッチリング30、第4クラッチリング32およびクラッチハブ34と同様であるので説明を省略する。第3出力ギヤ48、第4出力ギヤ50および第5出力ギヤ52は、スプライン嵌合等で出力シャフト42に固定されている。エンジン11の駆動力は、入力シャフト24から入力し、出力シャフト42に伝達し最終的に第5出力ギヤ52を介してディファレンシャル装置14に出力される。
 入力シャフト24の第2のドグクラッチ変速機構と出力シャフト42の第1のドグクラッチ変速機構とは同様の構成なので、入力シャフト24の第2のドグクラッチ変速機構を代表して説明する。
 入力シャフト24には、クラッチハブ34がスプライン嵌合(図略)によって一体回転可能に支持されている。クラッチハブ34は、図4および図6に示すように、入力シャフト24と嵌合する嵌合穴を有するとともに、平たい円柱状に形成され、クラッチハブ34の外周面にはスプライン歯34aが形成されている。スプライン歯34aは円周方向に同一のピッチで12本形成され、各スプライン歯34aは同一の歯先円の径で形成されている。スプライン歯34aの歯底円の径は、スリーブ36の高歯36a1および低歯36a2が、共に噛合可能な深さの噛合溝34a1となるよう、すべて同一に形成されている。クラッチハブ34のスプライン歯34aにはスリーブ36の内歯(スプライン)36aがスライド自在に係合される。
 スリーブ36は略円環状に形成され、スリーブ36の外周には軸動装置40のシフトフォーク40a(図2参照)が摺動可能に係合する外周溝36bが円周方向に形成されている。スリーブ36の内周に形成された内歯36aは、図4および図7に示すように、歯底円の径が同一に形成されるとともに、円周方向に同一のピッチで合計12本形成されている。内歯36aは歯丈の異なる高歯36a1と低歯36a2とを備え、歯丈の高い高歯36a1は円周上に180度で対向して一対形成されている。その他10本の低歯36a2は同一の歯丈で高歯36a1よりも低い歯丈で形成されている。スリーブ36の第3および第4クラッチリング30,32に対向する端面(前端面36a4)であって、高歯36a1および低歯36a2の軸線SCLに直角な面が回転方向の前後に有する角には、回転方向に対して45度の面取面36a3が形成されている(図7参照)。これによって、第3、第4クラッチリング30,32の後述するドグクラッチ歯との衝撃で角部が欠落しないようになっている。隣り合う高歯36a1と低歯36a2との間、および隣り合う低歯36a2の間には歯溝36a5が形成されている。これらの歯溝36a5には、後述する第3クラッチリング30のクラッチ前歯30b1およびクラッチ後歯30b2が嵌合する。スリーブ36の高歯36a1および低歯36a2が前記クラッチハブ34の噛合溝34a1に係合する。
 入力シャフト24にはクラッチハブ34に隣接する両側には第3クラッチリング30および第4クラッチリング32が設けられている。なお、第3クラッチリング30と第4クラッチリング32とは、対応するドグクラッチ部がクラッチハブ34を中心にして略対称の構造なので、第3クラッチリング30について代表して説明する。
 第3クラッチリング30は、図4および図5に示すように、入力シャフト24にベアリング(図略)を介して相対回転自在かつ軸線SCL方向の相対移動不能に設けられている(図2参照)。第3クラッチリング30の外周面に形成された第3入力ギヤは、入力シャフト24に対して相対回転自在に回転する遊転ギヤを構成する。第3クラッチリング30のクラッチハブ34と対向する面(噛合部)にはリング状の第3ドグクラッチ部30aが形成されている。第3ドグクラッチ部30aの外周にはスリーブ36の内歯36aと噛み合う複数のドグクラッチ歯30bが形成されている。ドグクラッチ歯30bは、歯丈の異なる2種類のクラッチ前歯30b1およびクラッチ後歯30b2を備えている。また、ドグクラッチ歯30bは、それぞれ同一の歯底円の径で、かつ円周方向に同じピッチで形成されている。クラッチ前歯30b1は、円周方向に180度回転する対向位置に一対(2本)設けられている。クラッチ前歯30b1は、歯先円の外径が、前記スリーブの高歯36a1の歯先円の内径より大きく、かつ、低歯36a2の歯先円の内径より小さく形成されている。クラッチ前歯30b1は、噛合部を構成する第3ドグクラッチ部30aの前端面FEより軸線SCL方向に第3ドグクラッチ部30aの後端位置REまで延在して形成される。クラッチ前歯30b1のスリーブ36側の両側面30b9には、回転方向より45度傾斜する面取部30b3が形成されている。第3クラッチリング30に対してスリーブ36が相対回転しながら接近した場合に、クラッチ前歯30b1は、スリーブ36の高歯36a1と係合し、低歯36a2とは係合しないようになっている。クラッチ前歯のスリーブ36側の前端面30b5および面取部30b3によって、クラッチ前歯30b1の前端部が構成される。
 クラッチ後歯30b2は、図4および図5に示すように、2本のクラッチ前歯30b1間の位相位置に各5本ずつ合計10本配設され、各歯先円の外径がスリーブ36の低歯36a2の歯先円の内径より大きく形成されている。クラッチ後歯30b2は、噛合部を構成する第3ドグクラッチ部30aの前端面FEより軸線SCL方向にスリーブ36側より所定量t後退した位置から第3ドグクラッチ部30aの後端位置REまで延在して形成される。クラッチ後歯30b2のスリーブ36側の両側面30b7には、回転方向に45度傾斜する面取部30b4が設けられている。第3クラッチリング30に対してスリーブ36が相対回転しながら接近した場合に、第3クラッチリング30の所定量t後退した位置まで高歯36a1および低歯36a2が進入すると、クラッチ後歯30b2はスリーブの高歯36a1および低歯36a2と係合するようになっている。クラッチ後歯30b2がスリーブの高歯36a1および低歯36a2と係合することにより、大きな回転トルクを安全かつ確実に伝達するようになっている。
 ストローク位置センサ38として、例えば光位置センサやリニアエンコーダ等の各種位置センサを使用する。スリーブ36と第3クラッチリング30との相対位置検出およびシフトディテント機構58の各停止位置検出をおこなう。
 制御装置10は、図3に示すように、記憶部10a、演算部10bおよび制御部10cを有し、ストローク位置センサ38が検出したスリーブ36の先端(高歯36a1の前端面36a4)の第3ドグクラッチ部30aの前端面FEに対する位置、クラッチ後歯30b2の前端部およびドグクラッチ部30aの後端位置RE等に対する相対位置信号に基づいて、軸動装置40を駆動させるリニアアクチュエータ40iの推力荷重値F1~F4および高歯36a1の前端面36a4の移動位置を制御する。また、所定時間における複数の検出位置間の移動距離に応じて、演算部によりスリーブ36の移動速度を演算し、演算された移動速度の値に基づいて高歯36a1に付加する相対回転確保推力荷重F2を制御する。また、スリーブ回転数検出センサ39およびクラッチリング回転数検出センサ49により検出されるデータに基づいて、推力荷重値F1~F4の制御が可能となっている。
 軸動装置40は、スリーブ36を軸線方向に沿って往復動させるものであり、スリーブ36を第3クラッチリング30または第4クラッチリング32に押圧させている際に、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わった場合に、スリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されている。
 軸動装置40は、フォーク40a、フォークシャフト40bおよび駆動装置40cを含んで構成されている。フォーク40aの先端部は、スリーブ36の外周溝36bの外周形状にあわせて形成されている。フォーク40aの基端部は、フォークシャフト40bに固定されている。フォークシャフト40bは、ハウジング22に軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト40bの一端(左端)が軸受22b3を介して第1壁22bに支承され、フォークシャフト40bの他端(右端)側がブラケット40dに固定され、ブラケット40dは第2壁22cより軸線方向に突出するガイド部材(回り止め)40eによって摺動可能であるとともに、ナット部材40fに相対回転不能に固定されている。ナット部材40fは駆動装置40cを備えた駆動シャフト40hに進退可能に螺合されている。駆動シャフト40hは軸受22c3を介して第2壁22cに支承されている。
 駆動装置40cは、リニアアクチュエータ40iを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアアクチュエータ40iとしては、例えば、ボールねじ式のリニアアクチュエータがある。これは例えば、円筒状に形成され内周方向に複数のコイルをステータ(図略)として配設させたハウジングと、ステータに対して回転自在に設けられ該ステータと磁気的空隙を設けて対向する複数のN極磁石とS極磁石とが外周に交互に配設されたロータ(図略)と、ステータの回転軸線を中心にロータとともに一体回転する駆動シャフト40h(ボールねじ軸)と、駆動シャフト40hに螺合されるボールナットからなるナット部材40fとから構成される。駆動シャフト40hはナット部材40fに複数のボール(図略)を介して相対回転可能に螺入されている。ステータの各コイルへの通電を制御することで、駆動シャフト40hが正逆双方向に任意に回転し、ナット部材40fおよびフォークシャフト40bを往復動させるとともに、任意の位置に位置決め固定させる。また、この駆動装置40cは、前記ボールねじ軸のリードを長く形成することで、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わった場合に、スリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されている。
 フォークシャフト40bの第1壁22b付近には、シフトディテント機構58が設けられている。シフトディテント機構58は、図略の付勢部材(コイルばね)でフォークシャフト40bの軸線に直角な方向に付勢されているロック部材62を備え、ロック部材62がフォークシャフト40bに軸線に沿って複数設けられている位置決め凹部(三角溝)60に、ばね力で嵌まり込むことにより、フォークシャフト40bの軸線方向の摺動を任意の位置に位置決め可能に構成される。クラッチリング30,32に対するスリーブ36の位置を、スリーブ36のスプライン(高歯)36aが第3クラッチリング30および第4クラッチリング32のドグクラッチ部30a(クラッチ前歯30b1)に接触しない中立位置、スリーブ36のスプライン36aと第3クラッチリング30または第4クラッチリング32のドグクラッチ部30a等とが噛合する噛合位置とに位置決めする。
 なお、本実施形態では、駆動装置としてボールねじ式リニアアクチュエータを採用したが、スリーブ36を第3クラッチリング30または第4クラッチリング32に押圧させている際に、第3クラッチリング30または第4クラッチリング32から反力が加わった場合に、スリーブ36がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。
 次に、上述した自動変速機用ドグクラッチ装置の作動について、図8および図9に基づき以下に説明する。ここで例えばシフトアップにおいて、スリーブ36が高速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第3クラッチリング30(第3入力ギヤ)が低速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合には、スリーブ36は減速される。一方、シフトダウンにおいてスリーブ36が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第3クラッチリング30が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ36は増速される。以下の動作ではシフトアップするときのスリーブ36の減速動作を説明する。
 まず、スリーブ36は、第3クラッチリング30および第4クラッチリング32の間に位置し、スリーブ36のスプライン(内歯)36aが第3クラッチリング30および第4クラッチリング32のいずれのドグクラッチ歯30b等と係合していないニュートラル(中間位置)に位置決めされている。この場合、シフトディテント機構58のロック部材62は、中立位置決め凹部60Nに嵌入した状態となっている。
 また、図9に示すように、第3クラッチリング30のクラッチ前歯30b1の面取部30b3とクラッチ前歯30b1の側面30b9との境界辺を第1ストローク位置S1とする。第3クラッチリング30のクラッチ後歯30b2の面取部30b4とクラッチ後歯30b2の側面30b7との境界辺を第2ストローク位置S2とする。クラッチ後歯30b2の後端位置(第3ドグクラッチ部30aの後端位置RE)を第3ストローク位置S3とする。また、クラッチ後歯の前端面30b6を第4ストローク位置S4とする。
 スリーブ36の高歯36a1の第3クラッチリング30側の端面(前端面36a4)が移動する範囲を、ニュートラル位置から第1ストローク位置S1まで、第1ストローク位置S1から第2ストローク位置S2まで、第2ストローク位置S2から第3ストローク位置S3までの3つの移動範囲に区分するとともに、第1ストローク位置S1から第4ストローク位置S4との間の所定位置でおこなうスリーブ36の移動速度による区分を加え、軸動装置40により付加する推力荷重をF1~F4の四段階で制御する(図9参照)。
 制御装置10は、変速開始の信号を受けて、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに所定の推力荷重が付加される制御電流を印加する(図8におけるステップS101、以下「S101」と記載する。)。リニアアクチュエータ40iにより駆動シャフト40hを伸長させることで、フォークシャフト40bを移動させ、フォーク40aによりスリーブ36を第3クラッチリング30側にスライドさせる。スリーブ36は第3クラッチリング30に対して回転差分だけ相対回転しながら接近する。この際、制御装置10は、一定の推力荷重F1を付加する(S102)。
 そして、制御装置10は、ストローク位置センサ38により、スリーブ36の高歯36a1の位置を検出する。高歯36a1の前端面36a4が、クラッチ前歯30b1の前端面30b5又は面取部30b3に接触したが、ストローク位置S1まで至らずに撥ねられたときには(図9におけるA点)、推力荷重F1によりスリーブ36を再び第3クラッチリング30に接近させる。この推力荷重F1は、スリーブ36と第3クラッチリング30との相対回転による相互の位相が、高歯36a1が第3ドグクラッチ部30aの所定のクラッチ前歯30b1を係合することなく超えてしまった後、該第3ドグクラッチ部30aおよび該スリーブ36がさらに相対回転して次のクラッチ前歯30b1に到達する間の時間に、高歯36a1が隣り合うクラッチ前歯30b1の間に進入することが可能な速度を生じさせる推力荷重である。具体的には、スリーブ36および第3ドグクラッチ部30aの外径、噛合する各歯のピッチ、スリーブ36と第3ドグクラッチ部30aの相対回転速度等によって適宜演算されて制御される。
 次に、スリーブ36を第3クラッチリング30に接近させることで、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第1ストローク位置S1に到達したことが検出された場合(S103)、制御装置10は軸動装置40により付加する推力荷重を停止推力荷重F4に変更する(S104)。停止推力荷重F4は、前進する方向に移動していたスリーブ36を停止直前まで制動する荷重であり、図9に示すように、多くの場合マイナスの推力荷重がかけられる。ステップ103において、第1ストローク位置S1に到達していないと判定される場合には、推力荷重F1を付加した状態で、ストローク位置Sを検出する動作を繰り返す。
 次に、制御装置10は、高歯36a1の移動速度を演算し、停止推力荷重F4による制動により減少するスリーブ36(高歯36a1)の移動速度が所定速度Vaに至ったか否かを判定する(S105)。この所定速度Vaは、高歯の移動が停止する直前の速度(0でもよい)であり、第4ストローク位置S4との位置関係により予め定められる。高歯36a1が第4ストローク位置S4に達する前に、スリーブ36の移動速度Vを所定速度Vaまで減少させることで、高歯36a1がクラッチ後歯30b2の前端面30b6に撥ねられることを防止する。ステップ105において所定速度Vaに至っていないと判定される場合には、停止推力荷重F4を付加した状態で、スリーブ36の移動速度Vを演算する動作を繰り返す。
 ステップ105において、スリーブ36の移動速度Vが、所定速度Vaまで減少したと判定されたとき、制御装置10は、スリーブ36に相対回転確保推力荷重F2を付加する(S106)。付加される相対回転確保推力荷重F2は、当接した高歯36a1の端面(前端面36a4)とクラッチ後歯30b2の端面(前端面30b6)との間に生じる摩擦力に抗して、スリーブ36と第3ドグクラッチ部30aとの間の相対回転を確保することが可能な推力荷重である。これによって、少ない回転差分の相対速度で移動する(或いは、高歯36a1がクラッチ後歯30b2に当接した状態で連れ回る)のを防止して、迅速な変速動作を実現させることができる。
 なお、スリーブ36を第3クラッチリング30側に移動させた場合、高歯36a1がクラッチ前歯30b1の側面30b9をガイドとしないで、ドグクラッチ歯30bのいずれかの歯溝30b8,30b10(図5参照)に嵌入させることは可能であるが、高歯36a1(および低歯36a2)がクラッチ後歯30b2の間の歯溝30b8に嵌入しようとすると、隣接するクラッチ後歯30b2の歯間距離は短いので、クラッチ後歯30b2に撥ねられることが多いと考えられる。そのため、迅速に高歯36a1をドグクラッチ歯30bと噛み合わせるため、高歯36a1をクラッチ前歯30b1の側面30b9でガイドして、クラッチ前歯30b1に隣接する歯溝30b10に高歯36a1を嵌入することが有効と考えられる。
 次に、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第2ストローク位置S2に到達したことが検出された場合(または、スリーブ回転数検出センサ39によるスリーブ36の回転数が大きく減少した場合)(S107)、制御装置10は、高歯36a1および低歯36a2がクラッチ後歯30b2との噛合を開始したと判断し、軸動装置40により付加する推力荷重をF3に変更する(S108)。このときに付加される推力荷重F3は、スリーブ36を第3クラッチリング30にスライドさせる際に、高歯36a1および低歯36a2とクラッチ前歯30b1およびクラッチ後歯30b2との間に生じる摩擦力に抗して、スリーブ36の内歯(スプライン)36aをドグクラッチ歯30bに進入させることが可能な推力荷重である。このF3の推力荷重により、クラッチ前歯30b1の側面30b9でガイドして、クラッチ前歯30b1とクラッチ後歯30b2との間に高歯36a1を嵌入する。ステップ107においてストローク位置Sが第2ストローク位置S2に到達していないと判定される場合には、相対回転確保推力荷重F2を付加した状態で、ストローク位置Sを検出する動作を繰り返す。
 このときスリーブ36の低歯36a2は、第3クラッチリング30のクラッチ後歯30b2を含むすべてのドグクラッチ歯30bと同時に噛合する。
 さらに、スリーブ36を第3クラッチリング30に接近させることで、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第3ストローク位置(後端位置RE)S3に到達したことが検出された場合(S109)、制御装置10はスリーブ36と第3クラッチリング30が完全に噛合したと判定し、軸動装置40による推力荷重の付加を停止する(S110)。
 なお、例えばシフトダウンするときのように、スリーブ36が低速かつ小さい慣性モーメントで回転し、第3クラッチリング30が高速かつ大きい慣性モーメントで回転している場合、スリーブ36は増速され、スリーブ36と第3クラッチリング30との相対回転は上記と逆となる。そのため、高歯36a1が嵌入するクラッチ前歯30b1の歯溝30b10は、クラッチ前歯30b1に対して逆の位置の歯溝(図9におけるクラッチ前歯30b1に隣接する右側の歯溝)となる。その他の作用は、スリーブ36が減速する場合と同様である。
 上述の説明から明らかなように、本実施形態の自動変速機用ドグクラッチ制御装置によれば、制御装置10は、高歯36a1がクラッチ前歯30b1の面取位置(第1ストローク位置S1)を過ぎた後に付加する停止推力荷重F4により、前進する高歯36a1をクラッチ後歯30b2の前端面30b6に当接する前で停止させるので、高歯36a1がクラッチ後歯30b2の前端面30b6に撥ねられず、クラッチ後歯30b2が高歯36a1を撥ねる際のスリーブ回転数の失速を生じさせない。そのため、スリーブ36と第3クラッチリング30との相対回転数(差回転)を減少させることなく高い相対回転数を維持し、高歯36a1をクラッチ前歯30b1の側面30b9に迅速に当接させる。そして、クラッチ前歯30b1の側面30b9をガイドとして高歯36a1をクラッチ後歯30b2とクラッチ前歯30b1との間に嵌入することを可能とする。これによって、迅速な変速動作を行なうことができる。
  (実施例2)
 以下、本発明による自動変速機用ドグクラッチ制御装置を備えた自動変速機を車両に適用した第2の実施形態について図面を参照して説明する。
 本実施形態の自動変速機用ドグクラッチ制御装置のシフトディテント機構58には、スリーブ36を中立位置に位置決めする中立位置決め凹部60Nおよびスリーブ36を噛合位置に位置決めする左右の噛合位置決め凹部60R,60Lに加えて、スリーブ36の高歯36a1を第3および第4クラッチリング30,32のクラッチ後歯30b2の前端面30b6等の手前で停止させる2つの停止位置決め凹部60SR,60SLを有している点で第1の実施形態と相違する。以下、図10に基づいて詳説する。その他の構成については同様であるので、同じ符号を添付して説明を省略する。
 シフトディテント機構58は、フォークシャフト40bの第1壁22b近傍に設けられている。シフトディテント機構58は、図10に示すように、フォークシャフト40bの外周に設けられる位置決め凹部60(60N,60L,60R,60SL,60SR)と、位置決め凹部60に嵌入するロック部材(ロックボール)62と、ロック部材62の進退をガイドするガイド部材64と、ロック部材62をフォークシャフト40bに接近する方向に付勢する付勢部材(コイルばね)66とを主に備えている。
 位置決め凹部60は、図10に示すように、フォークシャフト40bの外周面に軸線方向に複数並べて設けられている。各位置決め凹部60は、対向して隣接する傾斜面61a,61bによって凹状に形成され、両側に噛合位置決め凹部60R,60L、中央に中立位置決め凹部60N、左右の噛合位置決め凹部60R,60Lと中立位置決め凹部60Nとの間に左右の停止位置決め凹部60SR,60SLが設けられている。
 中立位置決め凹部60Nは、スリーブ36が第3クラッチリング30および第4クラッチリング32に接触しない中立位置(ニュートラル位置)で停止する停止位置に停止するときにロック部材62が嵌入する。ロック部材62が嵌入する位置が、高歯36a1が停止する各停止位置に対応する。図10おいて右側の右噛合位置決め凹部60Rにロック部材62が嵌入するときに、スリーブ36が第3クラッチリング30のドグクラッチ部30aと噛合する第3噛合位置(後端位置REに該当)で停止する。図10において左側の左噛合位置決め凹部60Lにロック部材62が嵌入するときに、スリーブ36が第4クラッチリング32のドグクラッチ部(図略)と噛合する第4噛合位置(図略)で停止する。
 中立位置決め凹部60Nと右噛合位置決め凹部60Rとの間に設けられた右停止位置決め凹部60SRにロック部材62が嵌入するときに、第3クラッチリング30のクラッチ後歯30b2の前端面30b6の前の停止位置にスリーブ36の高歯36a1が停止する。中立位置決め凹部60Nと左噛合位置決め凹部60Lとの間に設けられた左停止位置決め凹部60SLにロック部材62が嵌入するときに、第4クラッチリング32のクラッチ後歯(図略)の端面の前の停止位置にスリーブ36の高歯(図略)が停止する。
 ガイド部材64は、円筒状に形成され、ガイド部材64の基端部はブラケット部64aによって例えば複数のビス68によりハウジング22に固定されている。ガイド部材64には付勢部材(コイルばね)66が押圧状態で嵌設され、付勢部材66の先端にはスチール製のロック部材(ロックボール)62が相対回転可能に組み付けられている。ロック部材62は、付勢部材66によってフォークシャフト40bに向かって直角な方向から付勢される。付勢によってガイド部材64の先端部より進出してフォークシャフト40bの位置決め凹部60に嵌入するとともに、付勢部材66の付勢力に抗する外力によってガイド部材64の中に後退するようになっている。フォークシャフト40bが軸線SCL方向にスライドすると、ロック部材62は嵌入している位置決め凹部60の縁部(傾斜面61a,61bの端縁(頂部)70)に乗り上げ、隣の位置決め凹部60に移動して該隣の位置決め凹部60に嵌入する。嵌入した位置でフォークシャフト40bの軸線SCL方向の移動を規制する。
 その他の構成は、第1の実施形態と同様であるので、同じ符号を付与して説明を省略する。
 次に、上述した自動変速機用ドグクラッチ装置の作動について、図10~図15に基づき以下に説明する。
 まず、スリーブ36は、第1の実施形態と同様に、第3クラッチリング30および第4クラッチリング32の間に位置し、スリーブ36のスプライン(内歯)36aが第3クラッチリング30および第4クラッチリング32のいずれのドグクラッチ歯30b等と係合していないニュートラル(中間位置)に位置決めされている。
 また、図12に示すように、クラッチ後歯30b2の前端面30b6の前の位置を、第5ストローク位置S5とする。この第5ストローク位置S5は、シフトディテント機構58における中立位置決め凹部60Nと噛合位置決め凹部60L,60Rとの間にある凸部の頂部70に対応し、ロック部材62が頂部70を乗越えると、ロック部材62が当接するフォークシャフト40bの傾斜面61a,bの傾斜が逆に切替わるので、付勢部材66の付勢力が傾斜面61bに及ぼす押圧力による推力の方向が、フォークシャフト40bを第3クラッチリング30側(スリーブ36を第3ドグクラッチ部30a側)に移動させる方向に切替わる。また、第4ストローク位置S4は、左停止位置決め凹部60SLに対応して設けられ、左停止位置決め凹部60SLにロック部材62が嵌入したときに、第4ストローク位置S4のわずか手前(例えば0.5mm手前)で、高歯36a1の前端面36a4が停止するよう設定されている。その他のストローク位置Sは第1の実施形態と同様である。
 制御装置10は、変速開始の信号を受けて、軸動装置40のリニアアクチュエータ40iに所定の推力荷重が付加される制御電流を印加する(図11におけるステップS201、以下「S201」と記載する。)。リニアアクチュエータ40iにより駆動シャフト40hを伸長させることで、フォークシャフト40bを移動させ、フォーク40aによりスリーブ36を第3クラッチリング30側にスライドさせる。スリーブ36は第3クラッチリング30に対して回転差分だけ相対回転しながら接近する。この際、制御装置10は、一定の推力荷重F1を付加する(S202)。
 そして、制御装置10は、ストローク位置センサ38により、スリーブ36の高歯36a1の位置を検出する。高歯36a1の前端面36a4が、クラッチ前歯30b1の前端面30b5又は面取部30b3に接触したが、ストローク位置S1まで至らずに撥ねられたときには(図12におけるA点)、推力荷重F1によりスリーブ36を再び第3クラッチリング30に接近させる。この推力荷重F1は、スリーブ36と第3クラッチリング30との相対回転が、高歯36a1が第3ドグクラッチ部30aの所定のクラッチ前歯30b1を係合することなく超えてしまった後、該第3ドグクラッチ部30aおよび該スリーブ36がさらに相対回転して次のクラッチ前歯30b1に到達する間の時間に、回転合わせ範囲まで進入することが可能な速度を生じさせる推力荷重である。具体的には、スリーブ36および第3ドグクラッチ部30aの外径、噛合する各歯のピッチ、スリーブ36と第3ドグクラッチ部30aの相対回転速度等によって適宜演算されて制御される。
 次に、スリーブ36を第3クラッチリング30に接近させることで、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第1ストローク位置S1に到達したことが検出された場合(S203)、制御装置10は軸動装置40により付加する推力荷重を停止推力荷重F4'に変更する(S204)。停止推力荷重F4'は、前進する方向に移動していたスリーブ36を停止直前まで制動する荷重であり、多くの場合マイナスの推力荷重がかけられる。
 さらに、スリーブ36を第3クラッチリング30に接近させることで、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第5ストローク位置S5に到達したことが検出された場合(S205)、軸動装置40の推力荷重をゼロにする。高歯36a1の前端面36a4が、第5ストローク位置S5に到達した場合、図13に示すように、ロック部材62が傾斜面61bの端縁(頂部70)に到達している。
 軸動装置40の推力荷重がゼロとなった後は、ロック部材62がフォークシャフト40bの外周の傾斜面61bを押圧する際に生じる軸線方向成分の推力のみによって、スリーブ36を前進させる(図14参照)。高歯36a1は、ロック部材62が左停止位置決め凹部60SLに至るまで付勢力によって移動する。そして、スリーブ36の速度Vは所定速度Va(例えばゼロ)以下に至ったかが判定される(S207)。ロック部材62が左停止位置決め凹部60SLに至ったときには、ロック部材が凹部に嵌まり込むため、スリーブ36の軸線方向SCLの速度Vはゼロとなる(図15参照)。
 ステップ207において、スリーブ36の速度Vが所定速度Va以下であると判定されたとき、制御装置10は、スリーブ36に相対回転確保推力荷重F2を付加する(S208)。
 次に、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第2ストローク位置S2に到達したことが検出された場合(または、スリーブ回転数検出センサ39によるスリーブ36の回転数が大きく減少した場合)(S209)、制御装置10は、高歯36a1および低歯36a2がクラッチ後歯30b2との噛合を開始したと判断し、軸動装置40により付加する推力荷重をF3に変更する(S210)。このF3の推力荷重により、クラッチ前歯30b1の側面30b9でガイドして、クラッチ前歯30b1とクラッチ後歯30b2との間に高歯36a1を嵌入する。このときスリーブ36の低歯36a2は、第3クラッチリング30のクラッチ後歯30b2を含むすべてのドグクラッチ歯30bと同時に噛合する。
 さらに、スリーブ36を第3クラッチリング30に接近させることで、ストローク位置センサ38により高歯36a1の前端面36a4が、第3ストローク位置(後端位置RE)S3に到達したことが検出された場合(S211)、制御装置10はスリーブ36と第3クラッチリング30が完全に噛合したと判定し、軸動装置40による推力荷重の付加を停止する(S212)。
 上述の説明で明らかなように、本実施形態における自動変速機用ドグクラッチ制御によると、ロック部材62の付勢力が傾斜面61bに与える反力(推力)によって、フォークシャフト40bを軸線SCL方向に移動させて、スリーブ36の高歯36a1を、クラッチ後歯30b2の前端面30b6に当接する前の位置に確実に位置決めすることができる。これによって、高歯36a1がクラッチ後歯30b2に撥ねられるのを防止し、スリーブ36と第3クラッチリング30との差回転が減少するのを防止するので、クラッチ後歯30b2に到達した高歯36a1がクラッチ前歯30b1の側面30b9に向かう時間を短縮することができ、迅速な変速動作を可能とする。
 また、ロック部材62が傾斜面61bの端縁(頂部)70に到達した時点で軸動装置40による推力荷重を停止することで、ロック部材62が傾斜面61bに与える小さな反力(軸動装置40のリニアアクチュエータ40iによる推力よりも小さな力)のみによってスリーブ36の高歯36a1を前進させる。そして、このスリーブ36の高歯36a1がクラッチ後歯30b2に向かう速度は微少となる。このようにスリーブ36の高歯36a1の速度を微少とすることで撥ねられるのを防止し、撥ねられたとしても撥ねられる量を低減し、差回転の減少を低減することができる。
 また、停止推力荷重F4'付加後の所定の時機にクラッチ後歯30b2に到達した高歯は、相対回転を確保できる相対回転確保推力荷重F2が加えられることで、クラッチ後歯30b2との連れ回り等を生じることなくクラッチ前歯30b1の側面30b9まで迅速に移動することができるので、スリーブ36と第3クラッチリング30とを迅速に噛合させることができる。
 なお、上記実施形態において、相対回転確保推力荷重F2を付加する条件として、スリーブ36の速度Vが所定速度Vaまで減少することとしたが、これに限定されず、例えば、ストローク位置Sがクラッチ後歯の端面または端面付近に到達したこと、また、停止推力荷重F4、F4'付加後、タイマーによって所定時間経過したことであってもよい。
 また、シフトディテント機構58には、スリーブ36を中立位置に位置決めする中立位置決め凹部60Nおよびスリーブ36を噛合位置に位置決めする左右の噛合位置決め凹部60R,60Lに加えて、スリーブ36の高歯36a1を第3および第4クラッチリング30,32のクラッチ後歯30b2の前端面30b6等の手前で停止させる2つの停止位置決め凹部60SR,60SLを有しているものとしたが、これに限定されず、例えば、中立位置決め凹部60Nおよび左右の噛合位置決め凹部60R,60Lがなく、2つの停止位置決め凹部60SR,60SLのみが外周に設けられているものでもよい。
 また、本実施形態におけるクラッチ前歯は、クラッチリングの円周上に対向して2本のものとしたが、これに限定されず、例えば、クラッチリングの円周上に互いに均等な距離で3本或いはそれ以上配置されるものでもよい。
 また、ドグクラッチ変速機構として、スリーブ、第3クラッチリングおよび第4クラッチリング等より構成されるものとしたが、これに限定されず、例えば、スリーブ、第1クラッチリング(第1出力ギヤ)および第2クラッチリング(第2出力ギヤ)等より構成するものでもよい。
 また、回転軸を、クラッチ12を介してエンジン11の出力軸に回転連結される自動変速機の入力シャフト(入力軸)22としたが、これに限定されず、例えば自動変速機より駆動輪側に回転トルクを伝達する出力シャフトを回転軸としてもよい。具体的には、エンジンの出力軸にクラッチを介して連結される自動変速機の入力軸と、該入力軸に対して平行に設けられるとともに伝達ギヤを介して回転連結されるカウンタシャフトと、該カウンタシャフトに対して平行な回転軸線を有し、前記カウンタシャフトに設けられた複数の伝達ギヤに噛合する複数の遊転ギヤが設けられた出力シャフトとを有する自動変速機の構造において、この出力シャフトを回転軸としてもよい。この場合、スリーブ側が大きな慣性モーメントを有し、クラッチリング側が小さな慣性モーメント(フリー状態)を有するものとなる。
 また、自動変速機の入力軸に回転連結する回転軸とは、本実施形態のように回転軸が入力軸に直結している場合を含むものであり、自動変速機の出力軸に回転連結する回転軸とは、回転軸が出力軸(出力シャフト)に直結している場合を含むものである。
 本発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
 迅速な変速動作を必要とする自動変速機用ドグクラッチ制御装置に利用することができる。
 10・・・制御装置・自動変速機用ドグクラッチ制御装置、10a・・・演算部、13・・・自動変速機、22・・・ハウジング、24・・・入力軸・回転軸(入力シャフト)、30・・・クラッチリング・ドグクラッチ変速機構(第3クラッチリング)、30a・・ドグクラッチ部(第3ドグクラッチ部)、30b1・・・クラッチ前歯、30b2・・・クラッチ後歯、30b3・・・面取り部(クラッチ前歯の面取部)、30b6・・・端面(クラッチ後歯の前端面)、32・・・ドグクラッチ変速機構(第4クラッチリング)、34・・・クラッチハブ・ドグクラッチ変速機構、36・・・スリーブ・ドグクラッチ変速機構、36a・・・スプライン(内歯)、36a1・・・高歯、36a2・・・低歯、36a5・・・歯溝(スプラインの歯溝)、38・・・ストローク位置センサ・ドグクラッチ変速機構、40・・・軸動装置・ドグクラッチ変速機構、40a・・・シフトフォーク、40b・・・フォークシャフト、42・・・出力軸(出力シャフト)、58・・・シフトディテント機構、60・・・位置決め凹部、60SL・・・左停止位置決め凹部、60SR・・・右停止位置決め凹部、61a,61b・・・傾斜面、62・・・ロック部材、70・・・傾斜面の端縁(頂部)、FE・・・前端面(ドグクラッチ部の前端面)、RE・・・後端位置、SCL・・・軸線(回転軸線)、t・・・所定量。

Claims (7)

  1.  自動変速機の入力軸および出力軸の一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、
     前記回転軸に回転可能に支承され前記入力軸および出力軸の他方に回転連結されたクラッチリング、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたクラッチハブ、前記クラッチハブとスプラインで相対回転を規制され前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブ、シフトフォークにより前記スリーブを軸線方向に移動させる軸動装置、前記クラッチリングの前記スリーブ側に突出した噛合部に形成され前記スリーブの軸動に応じて前記スプラインと係脱可能に噛合するドグクラッチ部、および前記スリーブの前記軸線方向の移動位置を検出するストローク位置センサを有し、
     前記スプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、
     前記ドグクラッチ部は、外径が前記高歯の内径より大きくかつ前記低歯の内径より小さいクラッチ前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドッグクラッチ部の前端面から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成され、
     前記スプラインの歯溝と噛合可能なクラッチ後歯が、前記ドグクラッチ部の前端面より所定量後退した位置から前記ドグクラッチ部の後端位置まで延在して形成されているドグクラッチ変速機構と、
     前記ストローク位置センサの所定時刻における検出位置に基づいて前記スリーブの移動速度を演算する演算部を有し、前記ストローク位置センサの検出位置および前記スリーブの移動速度に基づいて前記軸動装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
     前記制御装置は、前記高歯が前記クラッチ後歯の端面に当接する前に前記高歯の前進を停止させる停止推力荷重を、前記高歯が前記クラッチ前歯の回転方向に対して傾斜して形成された面取り部が設けられる面取位置を過ぎた後に付加する自動変速機用ドグクラッチ制御装置。 
  2.  前記軸動装置は、
     対向して隣接する傾斜面により凹状に形成され前記高歯が前記クラッチ後歯の前端面に当接する手前の位置に前記高歯を位置決めする停止位置決め凹部が外周面に刻設され、ハウジングに軸線方向に摺動可能に支承され、前記シフトフォークが固定されたフォークシャフトと、
     前記ハウジングに設けられ、付勢部材によって前記フォークシャフトと直角な方向に付勢され、前記位置決め凹部に嵌入されるロック部材と、を有するシフトディテント機構をさらに備える請求項1記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
  3.  前記シフトディテント機構の前記フォークシャフトは、
     前記停止位置決め凹部に対して前記フォークシャフトの外周面に軸線方向の一方に隣接配置され、前記スリーブを前記クラッチリングの前記ドグクラッチ部に噛合しない中立位置で前記ロック部材が嵌入され、前記スリーブを位置決めする中立位置決め凹部と、
     前記停止位置決め凹部に対して前記フォークシャフトの外周面に軸線方向の他方に隣接配置され、前記スリーブを前記噛合部に噛合させる噛合位置で前記ロック部材が嵌入され、前記スリーブを位置決めする噛合位置決め凹部と、
    を有する請求項2記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
  4.  前記制御装置は、前記ロック部材が前記停止位置決め凹部の前記傾斜面の端縁に到達した時点で、前記停止推力荷重の付加を停止する請求項2又は3に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
  5.  前記制御装置は、前記停止推力荷重付加後、前記高歯が前記クラッチ後歯に到達する所定の時機に、前記高歯および前記クラッチ後歯の端面同士の当接で生じる摩擦力に抗して前記高歯および前記クラッチ後歯の相対回転を確保する相対回転確保推力荷重を前記高歯に付加する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
  6.  前記停止推力荷重は、前記スリーブを停止直前まで制動するマイナスの推力荷重であり、
     前記制御装置は、前記相対回転確保推力荷重付加後、前記高歯および前記低歯と前記クラッチ前歯およびクラッチ後歯との間に生じる摩擦力に抗して、前記高歯を、前記クラッチ前歯と前記クラッチ後歯との間に嵌入させることが可能な嵌入可能推力荷重を、前記高歯に付加し、
     前記嵌入可能推力荷重は、前記相対回転確保推力荷重よりも大きい推力荷重である請求項5に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
  7.  前記制御装置は、
     前記高歯が、前記ドグクラッチ部と噛合しない中立位置から前記クラッチ前歯の前記面取位置に移動するまで、前記クラッチ前歯に撥ねられた前記高歯が前記クラッチ前歯と相対回転して次のクラッチ前歯に到達するまでの時間に、撥ねた前記クラッチ前歯と前記次のクラッチ前歯との間に進入可能な速度を生じさせる所定推力荷重を,前記高歯に付加し、
     前記所定推力荷重付加後、前記ロック部材が前記停止位置決め凹部の前記傾斜面の端縁に到達するまで、前記高歯の前進を停止させる前記停止推力荷重を、前記高歯に付加し、
     前記停止推力荷重を付加後、前記スリーブの移動速度が、前記高歯が前記クラッチ後歯の前端面に撥ねられるのを防止できる所定速度以下となったときに、前記高歯および前記クラッチ後歯の端面同士の当接で生じる摩擦力に抗して前記高歯および前記クラッチ後歯の相対回転を確保する相対回転確保推力荷重を、前記高歯に付加し、
     前記相対回転確保推力荷重付加後、前記高歯が、前記クラッチ後歯の回転方向に対して傾斜する面取り部が設けられた前記クラッチ後歯の面取位置を過ぎた後に、前記高歯および前記低歯と前記クラッチ前歯および前記クラッチ後歯との間に生じる摩擦力に抗して、前記高歯を、前記クラッチ前歯と前記クラッチ後歯との間に嵌入させることが可能な嵌入可能推力荷重を、前記高歯に付加する請求項2に記載の自動変速機用ドグクラッチ制御装置。
PCT/JP2014/064025 2013-05-31 2014-05-27 自動変速機用ドグクラッチ制御装置 WO2014192772A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14803607.2A EP3006781A4 (en) 2013-05-31 2014-05-27 CLOUD COUPLING CONTROL DEVICE FOR AN AUTOMATIC GEARBOX
CN201480030866.5A CN105247254A (zh) 2013-05-31 2014-05-27 自动变速器用爪形离合器控制装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-115949 2013-05-31
JP2013115949A JP6205853B2 (ja) 2013-05-31 2013-05-31 自動変速機用ドグクラッチ制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014192772A1 true WO2014192772A1 (ja) 2014-12-04

Family

ID=51988800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/064025 WO2014192772A1 (ja) 2013-05-31 2014-05-27 自動変速機用ドグクラッチ制御装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3006781A4 (ja)
JP (1) JP6205853B2 (ja)
CN (1) CN105247254A (ja)
WO (1) WO2014192772A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2837842A3 (en) * 2013-07-30 2016-04-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Dog clutch control unit for automatic transmission
US11607951B2 (en) * 2020-03-05 2023-03-21 Zf Friedrichshafen Ag Power take-off device for a motor vehicle and motor vehicle drive train

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110100123B (zh) * 2016-12-27 2020-11-06 爱信艾达株式会社 动力传递控制装置
WO2019111460A1 (ja) * 2017-12-04 2019-06-13 三菱自動車工業株式会社 クラッチ制御装置
CN110792765B (zh) * 2018-08-02 2020-12-08 郑州宇通客车股份有限公司 一种变速箱挡位位置自学习控制方法及系统
CN113614418A (zh) * 2019-03-22 2021-11-05 株式会社爱信 车辆用驱动装置以及控制装置
DE102019204294B4 (de) 2019-03-27 2022-10-20 Vitesco Technologies Germany Gmbh Verfahren zum Steuern einer Klauenkupplung sowie Anordnung, aufweisend ein Getriebe und einen Zahnradaktuator
CN111120646B (zh) * 2019-12-23 2021-03-19 江苏埃驱奥新能源科技有限公司 自动变速箱同步器保护控制方法
CN113783354B (zh) * 2021-11-02 2022-02-11 杭州大祉机电有限公司 一种新能源汽车用电机制动减速装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62151665A (ja) * 1985-12-25 1987-07-06 Daihatsu Motor Co Ltd 変速機の直結切換装置
JPS62133047U (ja) * 1986-02-17 1987-08-21
JPH04300426A (ja) * 1991-03-28 1992-10-23 Komatsu Ltd ドグクラッチ装置
JPH1182710A (ja) 1997-09-13 1999-03-26 Honda Motor Co Ltd 電動式変速装置の変速制御方法
JP2006046663A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 American Axle & Manufacturing Inc 千鳥歯歯たけを有するかみあいクラッチ
JP2009108878A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Hitachi Nico Transmission Co Ltd 噛み合いクラッチ
JP2010096190A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Daihatsu Motor Co Ltd かみ合い式クラッチ装置
JP2013017265A (ja) 2011-06-30 2013-01-24 Sumitomo Electric Networks Inc 電力供給装置、電力管理方法および電力管理プログラム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2901334B1 (fr) * 2006-05-16 2009-03-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de pilotage d'un dispositif d'accouplement de deux crabots
JP6102457B2 (ja) * 2012-09-20 2017-03-29 アイシン精機株式会社 車両用自動変速機の自動変速装置
JP2014149022A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Aisin Seiki Co Ltd 自動変速機用ドグクラッチ制御装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62151665A (ja) * 1985-12-25 1987-07-06 Daihatsu Motor Co Ltd 変速機の直結切換装置
JPS62133047U (ja) * 1986-02-17 1987-08-21
JPH04300426A (ja) * 1991-03-28 1992-10-23 Komatsu Ltd ドグクラッチ装置
JPH1182710A (ja) 1997-09-13 1999-03-26 Honda Motor Co Ltd 電動式変速装置の変速制御方法
JP2006046663A (ja) * 2004-08-04 2006-02-16 American Axle & Manufacturing Inc 千鳥歯歯たけを有するかみあいクラッチ
JP2009108878A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Hitachi Nico Transmission Co Ltd 噛み合いクラッチ
JP2010096190A (ja) * 2008-10-14 2010-04-30 Daihatsu Motor Co Ltd かみ合い式クラッチ装置
JP2013017265A (ja) 2011-06-30 2013-01-24 Sumitomo Electric Networks Inc 電力供給装置、電力管理方法および電力管理プログラム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3006781A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2837842A3 (en) * 2013-07-30 2016-04-20 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Dog clutch control unit for automatic transmission
US11607951B2 (en) * 2020-03-05 2023-03-21 Zf Friedrichshafen Ag Power take-off device for a motor vehicle and motor vehicle drive train

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014234853A (ja) 2014-12-15
JP6205853B2 (ja) 2017-10-04
EP3006781A1 (en) 2016-04-13
EP3006781A4 (en) 2016-07-13
CN105247254A (zh) 2016-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6205853B2 (ja) 自動変速機用ドグクラッチ制御装置
JP6212893B2 (ja) 自動変速機用ドグクラッチ制御装置
JP2014149022A (ja) 自動変速機用ドグクラッチ制御装置
JP6236965B2 (ja) 自動変速機用ドグクラッチ制御装置
EP2762754A2 (en) Dog clutch control apparatus for automated transmission
US9038493B2 (en) Automatic shift device for automated transmission for vehicle
JP6102457B2 (ja) 車両用自動変速機の自動変速装置
US20220341492A1 (en) Transmission and meshing clutch
US20090209150A1 (en) Shift mechanism of boat propulsion unit
JP2015086937A (ja) 自動変速機用ドグクラッチ制御装置
JP2005321031A (ja) アクチュエータ
JP6065691B2 (ja) シフトディテント装置
JP2015140851A (ja) 自動変速機用ドグクラッチ装置
JP6721058B2 (ja) 動力伝達制御装置
WO2014171249A1 (ja) 車両用自動変速機の自動変速装置
JP5880843B2 (ja) 自動変速機用ドグクラッチ
JP6459715B2 (ja) ドグクラッチ制御システム
JP6248507B2 (ja) ドグクラッチ式変速装置
JP2015081618A (ja) ドグクラッチ式変速装置
JP2017096403A (ja) 車両の変速機
WO2017002501A1 (ja) 変速制御装置
JP2015102158A (ja) 振動体の固定構造、およびその固定構造を用いた自動変速機のシフト装置
JP2014163513A (ja) 噛み合い式クラッチ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14803607

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014803607

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014803607

Country of ref document: EP