(57)【要約】【課題】  エンジンと自動変速機との間のクラッチを締結したままであっても、変速ショックを抑制したシームレスシフトが可能な自動変速機を提供すること。【解決手段】  本発明の自動変速機では、トルク伝達が途切れることなく変速可能な自動変速機と、エンジンと前記自動変速機との間を断接可能なクラッチと、前記自動変速機を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記クラッチの締結故障を検出した場合、前記クラッチが正常な場合のアップシフト時におけるエンジン回転数よりも低いエンジン回転数でアップシフトを行うこととした。【選択図】  図４
2018066423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク伝達が途切れることなく変速可能な自動変速機と、
エンジンと前記自動変速機との間を断接可能なクラッチと、
前記自動変速機を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記クラッチの締結故障を検出した場合、前記クラッチが正常な場合のアップシフト時におけるエンジン回転数よりも低いエンジン回転数でアップシフトを行うことを特徴とする自動変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の自動変速機において、
前記コントローラは、前記クラッチの締結故障を検出した場合、高変速段へのアップシフトを禁止することを特徴とする自動変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自動変速機において、
前記コントローラは、車速軸とアクセルペダル開度軸によって規定された平面内に所定の変速線が設定された第１の変速マップと、前記クラッチの締結故障時に使用する第２の変速マップと、を有し、第２の変速マップの変速線は、アクセルペダル開度軸と平行に設定されていることを特徴とする自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達が途切れることなく変速可能な自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、トルク伝達が途切れることなく変速可能（以下、シームレスシフトと記載する。）な自動変速機が開示されている。例えば１速で走行中に２速へのアップシフトを行うにあたり、２速ギヤと噛み合う２速用クラッチリングを噛み合わせると、１速ギヤにコースティングトルクが作用する。このコースティングトルクを利用して１速用クラッチリングに噛合い解除方向への軸力を発生させ、２速へのシームレスシフトを達成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２７４７１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンジンと変速機との間のクラッチが解放できない締結故障が生じた場合、クラッチを締結したままでアップシフトにより入力側の回転数を低下させると、エンジンのイナーシャトルクが出力されるため、変速ショックが大きくなりやすいという問題があった。一方、クラッチの締結故障が生じた場合、変速比を固定すれば、変速ショックの発生を回避できるが、低変速段で変速比を固定してしまうと、車速を高めることが難しく、エンジンブレーキ力が効きすぎる。また、高変速段で変速比を固定してしまうと、駆動トルクが不足し、走行自体が困難となる。
本発明の目的は、エンジンと自動変速機との間のクラッチを締結したままであっても、変速ショックを抑制したシームレスシフトが可能な自動変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の自動変速機では、トルク伝達が途切れることなく変速可能な自動変速機と、エンジンと前記自動変速機との間を断接可能なクラッチと、前記自動変速機を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記クラッチの締結故障を検出した場合、前記クラッチが正常な場合のアップシフト時におけるエンジン回転数よりも低いエンジン回転数でアップシフトを行うこととした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、アップシフト時の変速ショックを抑制しつつ、過剰なエンジンブレーキ力を抑制できる。また、アップシフトにより比較的高い車速まで加速できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の自動変速機を表す概略システム図である。
【図２】実施例１の自動変速機における１速から２速へのアップシフトにおける第１ドグクラッチ機構の作用を表す概略図である。
【図３】実施例１の自動変速機における１速から２速へのアップシフトにおける第１ドグクラッチ機構の作用を表す概略図である。
【図４】実施例１の自動変速機の変速マップである。
【図５】実施例１の自動変速機の変速マップ選択処理を表すフローチャートである。
【図６】比較例及び実施例１の変速状態を表すタイムチャートである。
【図７】実施例２の変速制御処理を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
図１は実施例１の自動変速機を表す概略システム図である。エンジン１のエンジン出力軸１ａには、クラッチ２を介して自動変速機３が接続されている。自動変速機３は、クラッチ２の自動変速機側に接続された第１シャフト３０１と、第１シャフト３０１と平行に配置された第２シャフト３０２と、を有する。第１シャフト３０１上には、第１シャフト３０１に対して相対回転可能に支持された１速ドライブギヤ３１１と、２速ドライブギヤ３２１と、３速ドライブギヤ３３１と、４速ドライブギヤ３４１と、を有する。第２シャフト３０２上には、第２シャフト３０２に固定され、第２シャフト３０２と一体に回転する１速ドリブンギヤ３１２と、２速ドリブンギヤ３２２と、３速ドリブンギヤ３３２と、４速ドリブンギヤ３４２と、を有する。各ドリブンギヤは、各ドライブギヤと常時噛み合っている。
【０００９】
変速機コントローラ３ａは、図外の各種センサやシフト信号に基づいて後述する変速マップから所望の変速段を決定し、シフトアクチュエータ３０にシフトアクチュエータ駆動信号を出力する。シフトアクチュエータ３０は、第１シフトフォーク３１及び第２シフトフォーク３２を軸方向に移動可能に構成されている。このシフトアクチュエータ３０は、外周に各シフトフォーク３１，３２と係合する変速溝３０ｂを有するシフトドラム３０ａをモータで位置制御する。第１シフトフォーク３１及び第２シフトフォーク３２には、軸方向の所定位置に付勢可能な位置決め機構３１ｂ及び３２ｂを有する。この位置決め機構３１ｂ及び３２ｂは、各シフトフォーク３１，３２がシフトアクチュエータ３０により位置決めされた後、後述するトルク作用方向に伴うドグの噛合い位置の変化に応じて軸方向への若干の移動を許容すると共に、複数の位置において各シフトフォーク３１，３２に所定の軸方向位置の保持力を付与する。詳細については後述する。
【００１０】
１速ドライブギヤ３１１と３速ドライブギヤ３３１とは隣接して配置されている。２速ドライブギヤ３２１と４速ドライブギヤ３４１とは隣接して配置されている。第１ドライブギヤ３１１の第３ドライブギヤ３３１と対向する側面には、軸方向に延在された第１ドグ３１１ａを有する。同様に、第３ドライブギヤ３３１の第１ドライブギヤ３１１と対向する側面には第３ドグ３３１ａを有する。第２ドライブギヤ３２１の第４ドライブギヤ３４１と対向する側面には、軸方向に延在された第２ドグ３２１ａを有する。同様に、第４ドライブギヤ３４１の第２ドライブギヤ３２１と対向する側面には第４ドグ３４１ａを有する。
【００１１】
１速ドライブギヤ３１１と３速ドライブギヤ３３１との間、及び２速ドライブギヤ３２１と４速ドライブギヤ３４１との間には、第１及び第２ドグクラッチ機構ＤＧ１，ＤＧ２を有する。第１ドグクラッチ機構ＤＧ１は、第１シャフト３０１上に固定設置された第１クラッチリングカム４００と、第１クラッチリングカム４００の外周に設置され、第１シフトフォーク３１に対して相対回転可能に噛み合う第１クラッチリング３３を有する。第１クラッチリングカム４００の外周には、外周面に形成されたＶ字溝４０１を有する。このＶ字溝４０１は、第１シャフト３０１の正回転方向側に向かって傾斜する１速側緩傾斜溝４０１ａ１と、１速側緩傾斜溝４０１ａ１よりも急傾斜の１速側急傾斜溝４０１ａ２とからなる１速側傾斜溝４０１ａを有する。同様に、第１シャフト３０１の負回転方向側に向かって傾斜する３速側緩傾斜溝４０１ｃ１と、３速側緩傾斜溝４０１ｃ１よりも急傾斜の３速側急傾斜溝４０１ｃ２とからなる３速側傾斜溝４０１ｃと、を有する。１速側傾斜溝４０１ａと３速側傾斜溝４０１ｃとの間となるＶ字溝の先端は、噛合い状態の中立位置であり、噛合い解除後は、位置決め機構３１ｂにより後述するガイド用第１突起３３ｂがＶ字溝の先端である中立位置に保持される。
【００１２】
言い換えると、第１クラッチリングカム４００の外周には、外周に沿って形成され、かつ、軸方向と交差する１速側傾斜溝４０１ａと３速側傾斜溝４０１ｃを有し、軸方向との交差角が小さな１速側緩傾斜溝４０１ａ１及び３速側緩傾斜溝４０１ｃ１と、軸方向との交差角が大きな１速側急傾斜溝４０１ａ２及び３速側急傾斜溝４０１ｃ２とを有する。また、各傾斜溝は、軸方向との交差角が軸方向位置に対して略一定に形成されている。尚、詳細については後述する。
【００１３】
また、第１クラッチリング３３の１速ドライブギヤ３１１側に向かい合う端部には、１速側傾斜溝４０１ａと接続され、軸方向に平行な保持溝４０１ｂを有する。同様に、第１クラッチリング３３の３速ドライブギヤ３３１側に向かい合う端部には、３速側傾斜溝４０１ｃと接続され、軸方向に平行な保持溝４０１ｄを有する。尚、第２ドグクラッチ機構ＤＧ２にも、第１ドグクラッチ機構ＤＧ１と同様の、第２クラッチリング３４、第２クラッチリングカム５００、Ｖ字溝５０１、２速側傾斜溝５０１ａ、４速側傾斜溝５０１ｃ、保持溝５０１ｂ，５０１ｄを有する。構成は第１ドグクラッチ機構ＤＧ１と同じであるため説明を省略する。
【００１４】
第１クラッチリング３３は、第１クラッチリングカム４００の外周と相対移動可能な円筒状部材３３ｅと、円筒状部材３３ｅの軸方向中央から外径側に向かって拡径された第１スリーブ３３ａを有する。第１スリーブ３３ａは、シフトフォーク３１に相対回転可能に保持されつつシフトフォーク３１との間で軸力を相互に付与可能な円盤状部材である。第１クラッチリング３３は、第１スリーブ３３ａから１速ドライブギヤ３１１と対向する側面の軸方向に延在された１速用第１クラッチリングドグ３３ｃと、３速ギヤ３３１と対向する側面の軸方向に延在された３速用第１クラッチリングドグ３３ｄと、円筒状部材３３ｅの内周側に突出し、第１クラッチリングカム４００のＶ字溝４０１内にガイドされるガイド用第１突起３３ｂと、を有する。
【００１５】
同様に、第２クラッチリング３４は、第２クラッチリングカム５００の外周と相対移動可能な円筒状部材３４ｅと、円筒状部材３４ｅの軸方向中央から外径側に向かって拡径された第２スリーブ３４ａを有する。第２スリーブ３４ａは、シフトフォーク３２に相対回転可能に保持されつつシフトフォーク３２と軸力を相互に付与可能な円盤状部材である。第２クラッチリング３４は、第２スリーブ３４ａから２速ドライブギヤ３２１と対向する側面の軸方向に延在された２速用第２クラッチリングドグ３４ｃと、４速ギヤ３４１と対向する側面の軸方向に延在された４速用第２クラッチリングドグ３４ｄと、円筒状部材３４ｅの内周側に突出し、第２クラッチリングカム５００のＶ字溝５０１内にガイドされるガイド用第２突起３４ｂと、を有する。
【００１６】
次に、アップシフト作用を簡単に説明する。具体例として、１速走行状態で２速へのアップシフトを行う場合を説明する。図２及び図３は実施例１の自動変速機における１速から２速へのアップシフトにおける第１ドグクラッチ機構の作用を表す概略図である。１速では、第１シフトフォーク３１が図１中の左側に移動した状態である。図２（ａ）に示すように、第１クラッチリング３３は、１速ドライブギヤ３１１にトルクが作用する前の状態では、ガイド用第１突起３３ｂが保持溝４０１ｂに位置し、コースティングトルクが作用しても軸方向に移動することはない。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、第１クラッチリング３３の１速用第１クラッチリングドグ３３ｃの歯面であってドライビングトルク作用時に１速ドライブギヤ３１１の第１ドグ３１１ａと係合する位置には、傾斜面３３ｃ１が形成されている。１速ドライブギヤ３１１から１速ドリブンギヤ３１２へドライビングトルクが作用すると、この傾斜面３３ｃ１に沿って第１クラッチリング３３が噛み合い解除側に向けてリフトする。これにより、ガイド用第１突起３３ｂは保持溝４０１ｂから１速側傾斜溝４０１ａの位置に移動する。ただし、１速ドライブギヤ３１１の第１ドグ３１１ａと１速用クラッチリングドグ３３ｃとの噛み合いは継続しており、トルク伝達状態である。尚、この動作を行うにあたって、前述した位置決め機構３１ｂが作動する。すなわち、リフトに伴い第１シフトフォーク３１が軸方向に僅かに移動することを許容しつつ、リフト後の第１クラッチリング３３の軸方向位置を安定的に保持している。
【００１８】
次に、第２シフトフォーク３２が図１中の左側に移動し、２速用第２クラッチリングドグ３４ｃと第２ドグ３２１ａとが係合を開始すると、インターロック状態となり、１速用クラッチリングドグ３３ｃと第１ドグ３１１ａとの間にコースティングトルクが作用する。すると、図３（ｃ）に示すように、第１プロセスとして、ガイド用第１突起３３ｂが１速側緩傾斜溝４０１ａ１に沿って移動する。このインターロック状態に伴うコースティングトルクによって軸方向に発生する力は、位置決め機構３１ｂの保持力よりも十分に大きいため、第１シフトフォーク３１の移動は速やかに行われる。尚、１速側緩傾斜溝４０１ａ１は、回転移動量に対する軸方向移動量が、１速側急傾斜溝４０１ａ２よりも大きいため、比較的素早く１速用クラッチリングドグ３３ｃを軸方向解除側に移動させる。
【００１９】
そして、ガイド用第１突起３３ｂが１速側緩傾斜溝４０１ａ１を移動し、１速ドライブギヤ１１の第１ドグ３１１ａの軸方向歯先と１速用クラッチリングドグ３３ｃの軸方向歯先との軸方向位置が一致する所定位置ＰＸを超えると、図３（ｄ）に示すように、第２プロセスとして、ガイド用第１突起３３ｂが１速側急傾斜溝４０１ａ２に沿って移動する。１速側急傾斜溝４０１ａ２は、回転移動量に対する軸方向移動量が、１速側緩傾斜溝４０１ａ１よりも小さいため、比較的ゆっくりと１速用クラッチリングドグ３３ｃを軸方向解除側に移動させる。これにより、第１クラッチリング３３は噛合い解除側に移動し、１速ドライブギヤ１１の第１ドグ３１１ａと１速用クラッチリングドグ３３ｃとの噛合いが完全に解除される。
【００２０】
すなわち、１速時に２速ドライブギヤ３２１と２速用第２クラッチリングドグ３４ｃとを係合し、この係合に伴って生じるインターロック状態に伴うコースティングトルクを利用して１速ドライブギヤ３１１と第１クラッチリング３３との噛合いを解除する。よって、アップシフト時に常にトルク伝達状態を維持することができる。このようなシフト動作をシームレスシフトと言う。
【００２１】
図４は、実施例１の自動変速機の変速マップである。この変速マップは、横軸に車速ＶＳＰを取り、縦軸にアクセルペダル開度ＡＰＯを取ったものである。以下、変速マップ上において、車速ＶＳＰとアクセルペダル開度ＡＰＯによって規定される点を運転点と記載する。変速マップは、図４の実線もしくは点線で示すアップシフト変速線が設定され、運転点が変速線を低変速段側から高変速段側に横切ると、アップシフトが行われる。通常の走行時には、図４の実線で示す第１マップに基づいて変速が行われる。この第１マップは、アクセルペダル開度ＡＰＯが大きくなると、よりエンジン回転数Ｎｅを高めて加速を行い、その後アップシフトするように設定されている。第１マップを使用してアップシフトを行う際、クラッチ２をスリップ締結させ、エンジン回転数Ｎｅが低下する際に生じるイナーシャトルクの伝達を抑制し、変速ショックを軽減する。
【００２２】
ここで、クラッチ２が締結故障した場合について説明する。実施例１の自動変速機３は、シームレスシフトであるため、クラッチ２が締結した状態でも変速自体は達成可能である。しかしながら、アップシフト時のエンジン回転数の低下に伴い、エンジン１のイナーシャトルクが全て出力側に伝達されるため、変速ショックが大きくなるという問題があった。特に、低変速段で、かつ、車速が高い状態で走行中にクラッチ締結故障が生じると、大きなエンジンブレーキ力が発生し、運転者に違和感を与えるおそれがある。そこで、クラッチ２が締結故障した場合には、アクセルペダル開度ＡＰＯに係らず、所定エンジン回転数でアップシフトを行う第２マップを設けた。
【００２３】
図４中の点線は、第２マップである。第２マップは、所定車速ＶＳＰを閾値とし、アクセルペダル開度軸に平行に設定されたアップシフト線が設定されている。よって、アクセルペダル開度ＡＰＯが大きくなっても、エンジン回転数Ｎｅが上昇しすぎないように設定されている。また、３速から４速へのアップシフト線は設定されておらず、３速までのアップシフトを許容し、４速へのアップシフトは禁止する。すなわち、クラッチ２の締結故障が生じた場合、変速比を固定すれば、変速ショックの発生を回避できるが、１速や２速といった低変速段で変速比を固定してしまうと、車速を高めることが難しく、エンジンブレーキ力が効きすぎる。また、４速のような高変速段で変速比を固定してしまうと、駆動トルクが不足し、走行自体が困難となる。そこで、３速までのアップシフトは許容しつつ、４速へのアップシフトを禁止することで、車速ＶＳＰを確保し、過度のエンジンブレーキ力を抑制しつつ、駆動力不足を回避する。
【００２４】
図５は、実施例１の自動変速機の変速マップ選択処理を表すフローチャートである。
ステップＳ１では、クラッチ２の締結故障が生じたか否かを判断し、正常な場合はステップＳ２に進み、通常の第１マップを選択する。一方、クラッチ締結故障を検出した場合はステップＳ３に進み、第２マップを選択する。尚、クラッチ２の締結故障の検出は、例えば、クラッチ２への解放指令もしくはスリップ制御指令を出力したときに、エンジン回転数Ｎｅと第１シャフト３０１との相対回転数を検出する。そして、相対回転数が締結故障を表す所定値未満の場合に、クラッチ２の締結故障と判断すればよい。
【００２５】
図６は、比較例及び実施例１の変速状態を表すタイムチャートである。ここで、比較例とは、クラッチ締結故障が生じた場合に、第１マップを継続して使用した例である。
比較例の場合、アクセルペダル開度ＡＰＯが大きくなると、よりエンジン回転数Ｎｅを高める。よって、時刻ｔ１１や時刻ｔ１２において、高いエンジン回転数Ｎｅにおいて運転点がアップシフト線を横切ると、アップシフトに伴ってエンジン回転数Ｎｅを一気に低下させる際に、エンジン１のイナーシャトルクが出力側に反映され、加速度で示すように、変速ショックが大きくなるという問題があった。
これに対し、実施例１の場合、アクセルペダル開度ＡＰＯによらず、エンジン回転数Ｎｅが低めの段階でアップシフトが行われるため、アップシフトに伴うエンジン回転数変動が小さく、変速ショックを抑制できる。また、３速までアップシフトが可能なため、過剰なエンジンブレーキ力を発生することなく、比較的高い車速まで加速できる。尚、４速へのアップシフトは禁止されていることから、過度の駆動力不足に陥ることはない。
【００２６】
上記実施例１に基づく作用効果を説明する。
（１）トルク伝達が途切れることなく変速可能な自動変速機３と、エンジン１と自動変速機３との間を断接可能なクラッチ２と、自動変速機３を制御する変速機コントローラ３ａと、を備え、変速機コントローラ３ａは、クラッチ２の締結故障を検出した場合、クラッチ２が正常な場合のアップシフト時におけるエンジン回転数よりも低いエンジン回転数でアップシフトを行う。
よって、アップシフト時の変速ショックを抑制しつつ、過剰なエンジンブレーキ力を抑制できる。また、アップシフトにより比較的高い車速まで加速できる。
【００２７】
（２）変速機コントローラ３ａは、クラッチ２の締結故障を検出した場合、４速（高変速段）へのアップシフトを禁止する。
よって、駆動力不足を回避して走行を継続できる。
（３）変速機コントローラ３ａは、車速軸とアクセルペダル開度軸によって規定された平面内に所定の変速線が設定された第１マップ（第１の変速マップ）と、クラッチ２の締結故障時に使用する第２マップ（第２の変速マップ）と、を有し、第２マップの変速線は、アクセルペダル開度軸と平行に設定されている。
よって、アクセルペダル開度ＡＰＯによらず、所定エンジン回転数に到達した段階でアップシフトを行うことができ、変速ショックを抑制できる。
【００２８】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図７は、実施例２の変速制御処理を表すフローチャートである。実施例１では、通常の第１マップとは異なる第２マップを備えた例を示した。これに対し、実施例２では、通常変速制御では第１マップを使用しつつ、クラッチ締結故障時には、所定条件に基づいてアップシフトを行うものである。
【００２９】
ステップＳ１１では、クラッチ２の締結故障が生じたか否かを判断し、正常な場合はステップＳ１２に進み、通常の第１マップを選択して通常変速制御を行う。一方、クラッチ締結故障を検出した場合はステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、現在の変速段が３速以上か否かを判断し、３速以上と判断した場合はステップＳ１４に進んで変速段を固定する。一方、３速未満と判断した場合はステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、エンジン回転数Ｎｅが所定エンジン回転数Ｎｅ１以上か否かを判断し、Ｎｅ１以上のときはステップＳ１７に進んでアップシフトを行う。一方、Ｎｅ１未満のときはステップＳ１６に進んで現在の変速段を維持する。
【００３０】
すなわち、エンジン回転数Ｎｅが過度のエンジンブレーキ力を発生することのない所定エンジン回転数Ｎｅ１以下となるようにアップシフトを許容することで、実施例１と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
（他の実施例）
以上、実施例１に基づいて説明したが、上記実施例に限らず、他の構成を備えた自動変速機に本発明を適用してもよい。例えば、実施例１の自動変速機に限らず、例えば特許第４６４６９１０号公報に示すシームレスシフト可能なトランスミッションに対しても適用できる。
また、前進４速に限らず、更なる多段化した自動変速機にも適用できる。例えば、前進６速とした場合には、４速までのアップシフトを許容し、５速，６速へのアップシフトを禁止してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１    エンジン
１ａ    エンジン出力軸
２    クラッチ
３    自動変速機
３ａ    変速機コントローラ
３０    シフトアクチュエータ
【図１】
2018066423.tif 000003
【図２】
2018066423.tif 000004
【図３】
2018066423.tif 000005
【図４】
2018066423.tif 000006
【図５】
2018066423.tif 000007
【図６】
2018066423.tif 000008
【図７】
2018066423.tif 000009