(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦クラッチを介して駆動される入力側の回転軸と、この回転軸のトルクを出力側に伝達あるいは遮断するための機械式かみ合い逆転クラッチを備えた変速機における逆転クラッチの制御方法において、前記逆転クラッチの嵌合の際には、前記摩擦クラッチを遮断し、前記入力側の回転軸の回転速度を所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させ、規定時間が経過するまでに逆転クラッチの嵌合が検知されないときには、逆転クラッチを遮断し、前記制動を解除し、前記摩擦クラッチを嵌合し、前記入力側の回転軸の回転速度を前記所定速度以上に上げた後に、摩擦クラッチを遮断し、再び入力側の回転軸の回転速度を所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させる行程を逆転クラッチの嵌合が検知されるまで繰り返えし、前記逆転クラッチの遮断の際には、前記摩擦クラッチを遮断し、逆転クラッチを遮断動作させ、前記入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断が検知されないときには、前記制動を解除するとともに前記摩擦クラッチを嵌合し、前記入力側の回転軸の回転速度を前記所定速度以上に上げた後に、再び前記入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断を検知する行程を繰り返すことを特徴とする変速機における逆転クラッチの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、変速機における逆転クラッチの制御方法に関し、特に、摩擦クラッチを介して駆動される入力側の回転軸と、この回転軸のトルクを出力側に伝達あるいは遮断するための機械式かみ合いクラッチからなる逆転クラッチを有する変速機における逆転クラッチの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道のディーゼル車両等には、トルクコンバータを介して機関からの動力を動軸に伝達する変速段と、これを介さずに直接機関からの動力を動軸に伝達する直結段とを備えた変速機が広く使用されており、レンジクラッチ、逆転クラッチ、正転クラッチに機械式かみ合いクラッチを採用した液体変速機として、例えば、実開平2−103555号公報に開示された技術が既に提案されている。また、爪クラッチからなるレンジクラッチの同期制御、切換え制御及び解放制御を行うクラッチ制御装置として、特開平1−220761号公報に開示された技術が既に提案されており、これらはレンジクラッチ接続時のショックトルクを緩和し、レンジクラッチの接続及び切換え制御を容易にした点で有効である。
【０００３】
ところで、車軸の回転方向を反転させるための逆転クラッチの嵌脱動作は、クラッチの破損などを防止するために、車両が停止中でしかも変速機が動力を伝達しない状態にある時に限って行うことが原則である。ところが、このような状態であっても、摩擦式クラッチのいわゆるつれ回り現象などに起因して機関からのトルクが完全に遮断された状態とはならず、いくらかのトルクが摩擦式クラッチの出力側に伝達される。
【０００４】
このような状態で、摩擦式クラッチがトルクコンバータの入力側もしくは出力側に存在する場合には、摩擦クラッチのつれ回りトルクの影響を受けて摩擦クラッチの出力側に連結された逆転クラッチの入力側の回転軸も機関回転速度に応じてつれ回りをする。このため、逆転クラッチの入力側と出力側との回転速度差が大きくなり、スプラインなどの機械式かみ合いクラッチからなる逆転クラッチを嵌合させようとすると、スプラインなどの歯の山どうしが干渉して激しい異音とショックを生じ、結合できない場合がある。そこで、機関を一旦停止させ、逆転クラッチの入力側の回転軸の回転速度が充分低下するのを待って逆転クラッチの嵌合動作をさせるように制御されている。
【０００５】
しかしながら、逆転クラッチの嵌合完了までに時間がかかると共に、クラッチのスプラインの山どうしが一致した状態で逆転クラッチの入力側の回転軸が停止した場合には嵌合不能となり、機関を再起動してクラッチ入力側の回転軸に回転を与えた後、再度嵌合動作を試みる必要があった。
【０００６】
また、逆転クラッチを遮断しようとする際には、つれ回りトルクの影響により嵌合中のクラッチの歯面には押し付け力が作用しており、クラッチ遮断のために大きな抜き取り力を必要とするものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の技術では、正転から逆転へあるいは逆転から正転へのクラッチの切換動作に際し、時として機関を停止させる必要があり、速やかなクラッチの嵌合がなされないと共にクラッチを遮断するために大きな抜き取り力を必要とするという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、逆転クラッチの嵌脱動作時に、駆動源である機関を停止させることなく、逆転クラッチの嵌合および遮断を速やかに行うことのできる変速機における逆転クラッチの制御方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、摩擦クラッチを介して駆動される入力側の回転軸と、この回転軸のトルクを出力側に伝達あるいは遮断するための機械式かみ合い逆転クラッチを備えた変速機における逆転クラッチの制御方法において、前記逆転クラッチの嵌合の際には、前記摩擦クラッチを遮断し、前記入力側の回転軸の回転速度をこれにつらなる制動手段によって所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させ、規定時間が経過するまでに逆転クラッチの嵌合が検知されないときには、逆転クラッチを遮断し、前記制動を一時的に解除し、前記摩擦クラッチを嵌合し、前記入力側の回転軸の回転速度を前記所定速度以上に上げた後に、摩擦クラッチを遮断し、再び入力側の回転軸の回転速度を所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させる行程を逆転クラッチの嵌合が検知されるまで繰り返えし、前記逆転クラッチの遮断の際には、前記摩擦クラッチを遮断し、逆転クラッチを遮断動作させ、前記入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断が検知されないときには、前記制動を解除するとともに前記摩擦クラッチを嵌合し、前記入力側の回転軸の回転速度を前記所定速度以上に上げた後に、再び前記入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断を検知する行程を繰り返すものである。
【００１０】
【作用】
逆転クラッチの嵌合の際には、摩擦式変速クラッチを遮断し、入力側の回転軸の回転速度を所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させ、規定時間が経過するまでに逆転クラッチの嵌合が検知されないときには、逆転クラッチを遮断し、前記制動を解除し、摩擦式変速クラッチを嵌合し、入力側の回転軸の回転速度を前記所定速度以上に上げた後に、摩擦式変速クラッチを遮断し、再び入力側の回転軸の回転速度を所定速度以下に制動減速し、逆転クラッチを嵌合動作させる行程を逆転クラッチの嵌合が検知されるまで繰り返えすことによって、逆転クラッチの嵌合を行わせるので、駆動源である機関を一々停止する必要がなく、制動手段により入力側の回転軸の回転速度を迅速に減速させることができ、したがって、短時間に逆転クラッチの嵌合を完了することができる。
【００１１】
また、逆転クラッチの遮断の際には、摩擦式変速クラッチを遮断し、逆転クラッチを遮断動作させ、入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断が検知されないときには、前記制動を解除するとともに摩擦式変速クラッチを嵌合し、入力側の回転軸の回転速度を所定速度以上に上げた後に、再び入力側の回転軸の回転速度を制動減速し、逆転クラッチの遮断を検知する行程を繰り返えすことによって逆転クラッチの遮断が行われるので、つれ回りトルクの影響による、遮断すべきかみ合い中の逆転クラッチの歯面押し付け力が緩和され、大きな抜き取り力が必要でないので、逆転クラッチが遮断され易い状態を実現することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の変速機における逆転クラッチの制御方法の実施例を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の方法を実施するための変速機における逆転クラッチの制御装置の概略を示すブロック図である。図１において、機関１の出力は変速機２の入力軸２０に伝達され、さらに摩擦式変速クラッチ３を嵌合することにより、トルクコンバータ４を介して、正転クラッチ７または逆転クラッチ８に伝達され、変速機の出力軸１９を経て図示しない車輪へ伝えられる。トルクコンバータ４の出力側には、変速クラッチ３の遮断時におけるクラッチのつれ回りトルクによるトルクコンバータ４の出力側の回転軸のつれ回りを制動減速する制動手段６が設けられており、逆転クラッチ８にはその嵌合、遮断を検出する嵌脱検出器１８が設けられていて、この嵌脱検出器１８により検知された嵌合完了信号または遮断完了信号は制御手段１２に出力される。また、トルクコンバータ４の出力側には逆転クラッチ８の入力側回転軸の回転速度検出器１０が設けられていて、これにより検出された回転速度検出信号は制御手段１２に出力される。
【００１３】
図２は本発明の変速機における逆転クラッチの制御方法を実施するために適したクラッチの制御装置を示す説明図である。図２に示されるように、機関１は変速機２の入力軸２０に接続されていて、この入力軸２０には公知の油圧多板摩擦式変速クラッチ３及びトルクコンバータ４が同軸上に配置されている。変速クラッチ３はクラッチ板をクラッチピストン２１により押圧することによって嵌合し、機関１の回転トルクをトルクコンバータ４及びフリーホィール２２を介して駆動歯車２３と一体の円筒軸４７に伝達する。一方、機関１に連結された入力軸２０は、同軸に配置されている円筒軸４７を貫通し、軸端部に公知の油圧多板摩擦式の直結クラッチ５が設けられている。この直結クラッチ５は、前記変則クラッチと３と同様にクラッチ板をクラッチピストン１１によって押圧することにより嵌合し、機関１の回転トルクを直接円筒軸４７と一体の駆動歯車２３に伝達するよう構成されている。
【００１４】
上記の駆動歯車２３は、中間軸２６と一体の被動歯車２７にかみ合い、また、この中間軸２６には変速機２の出力軸１９と一体の出力歯車３０にかみ合う正転歯車２９が回転自在に軸支されていて、空圧シリンダ３５により作動するシフトレバー３３によって中間軸２６上を軸方向に摺動する摺動体３４の外周スプラインと正転歯車２９に設けた内周スプラインとが嵌脱可能に配置され、かくして正転クラッチ７を構成している。更に、被動歯車２７は逆転軸３７に回転自在に軸支されている逆転歯車３１にもかみ合い、逆転軸３７上には正転クラッチ７と同様に空圧シリンダ３８により作動するシフトレバー１６によって逆転軸３７上を軸方向に摺動する摺動体４０の外周スプラインと、逆転歯車３１に設けた内周スプラインとが嵌脱可能に配置され、かくして逆転クラッチ８を構成している。また、逆転軸３７には歯車３２が一体に設けてあって、出力歯車３０にかみ合っている。
【００１５】
なお、空圧シリンダ３５，３８には戻しばね３６，３９が設けられており、空圧源１３より電磁弁１５，１４を経て供給されている空圧が遮断されると、摺動体３４，４０はシフトレバーを介して正転クラッチおよび逆転クラッチを遮断方向へ摺動させるように付勢されている。
【００１６】
逆転クラッチ８および正転クラッチ７には、それぞれの空圧シリンダ３８および３５に連動してクラッチの嵌合完了と遮断完了を検知するクラッチ嵌脱検出器１８および１７がそれぞれ設けられていて、検知した信号を制御手段１２に出力する。
【００１７】
一方、中間軸２６の軸端部には摩擦式変速クラッチ３および直結クラッチ５の遮断時における円筒軸４７のつれ回り回転を制動減速させせる制動手段６が設けられていて、変速機のケーシングに固定されたブレーキリング４１の内周スプラインに軸方向摺動自在に嵌合したアウタプレート４２と、中間軸２６のスプライン４４に軸方向摺動自在に嵌合したインナプレート４３とを、ブレーキリング４１内を軸方向に摺動できるブレーキピストン４５とブレーキリング４１に固定されたバックプレート４６との間に交互に配列し、これらのプレート４２と４３をブレーキピストン４５により押圧することによって嵌合し、つれ回りによるトルクコンバータの出力側の回転軸、即ち、逆転クラッチ入力側の回転軸の回転を制動減速させる。なお、摩擦式変速クラッチ３のピストン２１、直結クラッチ５のピストン１１及びブレーキ６のピストン４５には、図示しない油圧ポンプからの圧油が図示しない調圧弁及び嵌脱電磁弁を経由して供給され、いわゆる作動装置を構成している。さらに、正転クラッチ７及び逆転クラッチ８の駆動側スプラインと一体的に回転する中間軸２６には、正転及び逆転クラッチの入力側の回転軸の回転速度を検出する回転速度検出器１０が、機関１の出力側の回転軸である変速機２の入力軸２０には機関回転速度検出器９がそれぞれ設けられていて、それぞれの回転速度を検出して検出信号を制御手段１２に出力する。
【００１８】
変速機２おけるクラッチ制御装置の構成は上述のとおりであり、その逆転クラッチ８の嵌合動作の制御と遮断動作の制御を図３及び図４のフローチャートにより説明する。
【００１９】
図３は、図２に示されるクラッチの制御装置による逆転クラッチの嵌合動作の制御を示すフローチャートで、図中の１００〜１７０は制御行程の各ステップを示している。制御手段１２は、直結クラッチ５が遮断された状態において逆転指令信号を受けると、摩擦式変速クラッチ３を遮断し、または摩擦式変速クラッチ３が遮断されていればそのまま、まず、制動手段６の電磁弁にオン信号を出力して中間軸２６の回転速度を減速させる（ステップ１００）。次いで、トルクコンバータ４の出力側、即ち逆転クラッチ８の入力側の回転軸である中間軸２６の回転速度を回転速度検出器１０で検出し、制御手段１２において、その回転速度が逆転クラッチ８の嵌合動作を行うことのできる所定速度（例えば５０rpm）にまで低下しているか否かを判断し（ステップ１１０）、所定速度以下に低下した時に逆転クラッチ８の電磁弁１４に信号を出力して逆転クラッチ８に嵌合動作を行わせ（ステップ１２０）、同時に嵌脱検出器１８により嵌合が完了したか否かを検出し（ステップ１３０）、嵌合完了の信号を受けたときにこの嵌合動作の制御を終了する。
【００２０】
もし、規定時間を経過しても嵌合完了の信号が嵌脱検出器１８から制御手段１２に出力されない時は（ステップ１４０）、嵌合失敗と判断して逆転クラッチ８の電磁弁１４および制動手段６の電磁弁にオフ信号を出力して、逆転クラッチ８を一旦は完全に遮断し制動手段６の制動を解除すると共に、摩擦式変速クラッチ３の電磁弁にオン信号を出力し、摩擦式変速クラッチ３を嵌合して（ステップ１５０）逆転クラッチ８の入力側の回転軸である中間軸２６を回転させる。回転速度検出器１０により検出される回転速度が所定値（例えば１５０rpm）に上昇したか否かを判断し（ステップ１６０）、所定値に達している場合には、摩擦式変速クラッチ３の電磁弁にオフ信号を出力して摩擦式変速クラッチ３を遮断した後（ステップ１７０）、ステップ１００に戻って制動手段６の電磁弁にオン信号を出力し、入力軸２６の回転を制動減速する。以下ステップ１３０で嵌合が終了するまでこの行程を繰り返す。
【００２１】
図４は、図２に示される逆転クラッチの制御装置による逆転クラッチの遮断動作の制御を示すフローチャートである。車両が停車中であり力行状態にないことを条件として、図示しない制御装置から制御手段１２が逆転クラッチ８を遮断する中立指令信号を受けると、逆転クラッチ８の電磁弁１４にオフ信号を出力して遮断動作を開始し（ステップ２００）、制動手段６作動用の電磁弁にオン信号を出力して入力側の回転軸である中間軸２６を制動減速する（ステップ２１０）。次いで、逆転クラッチ８の嵌脱検出器１８から遮断完了信号が出力される場合には遮断動作を終了する（ステップ２２０）。遮断完了信号を受けないときは、摩擦式変速クラッチ３の電磁弁にオン信号を出力して摩擦式変速クラッチ３を嵌合させるとともに、制動手段６の電磁弁にオフ信号を出力して制動を解除し（ステップ２３０）、逆転クラッチ８の入力側の回転軸である中間軸２６にトルクを与えて、この状態で、嵌脱検出器１８から遮断完了信号が出力される場合には遮断制御を終了し（ステップ２４０）、遮断完了信号が出力されないときは摩擦式変速クラッチ３の電磁弁にオフ信号を出力して（ステップ２５０）、ステップ２１０へ戻り、嵌脱検出器１８から遮断完了信号が出力されるまで、以下同様の動作を繰り返すものである。
【００２２】
尚、上記の実施例では、摩擦式変速クラッチをトルクコンバータの入力側に配置したが、これに限定されるものでなく、摩擦クラッチをトルクコンバータの出力側に配置しても同様の効果が得られるものである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、機関を停止することなく、逆転クラッチの嵌脱をショックなく速やかにかつ確実に行うことができ、正転から逆転へ、あるいは逆転から正転へのクラッチの切換えが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施するための変速機における逆転クラッチの制御装置の概略を示すブロック図である。
【図２】  本発明の方法を実施するための変速機におけるクラッチ制御装置を示す説明図である。
【図３】  本発明の制御方法の実施例による逆転クラッチの嵌合動作を示すフローチャートである。
【図４】  本発明の制御方法の実施例による逆転クラッチの遮断動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    機関
２    変速機
３    摩擦式変速クラッチ
４    トルクコンバータ
５    直結クラッチ
６    制動手段
７    正転クラッチ
８    逆転クラッチ
９，１０    回転速度検出器
３５，３８    空圧シリンダ
１２    制御手段
１３    空圧源
１４，１５    電磁弁
１６，３３    シフトレバー
１７，１８    嵌脱検出器
１９    出力軸
２０    入力軸
２２    フリーホィール
２３    駆動歯車
３４，４０    摺動体
２６    中間軸
３６，３９    戻しばね
３７    逆転軸
【図１】
0003666049.tif 000002
【図２】
0003666049.tif 000003
【図３】
0003666049.tif 000004
【図４】
0003666049.tif 000005