(57)【要約】【課題】ドグクラッチの潤滑油に対する浸かり量を考慮し、係合時におけるスリーブの推力の最適化を可能にする自動変速機用ドグクラッチの制御装置およびその制御方法の提供。【解決手段】自動変速機４のケーシング４１に回転可能に取り付けられた入力シャフト４２には、第３入力ギヤ４５が遊転可能に設けられている。入力シャフト４２には、第３入力ギヤ４５と軸方向に隣接するように、クラッチハブが一体回転可能に形成されている。クラッチハブの外周面上において、内周面に内歯が形成されたスリーブ４９が軸方向に移動することにより、内歯が第３入力ギヤ４５の前歯および後歯と噛合可能に形成されている。コントローラー７は、ケーシング４１内に貯蔵されている潤滑油の油面高さに基づき、第３入力ギヤ４５が潤滑油に浸かっている量である油浸かり量Ｈ３を演算し、油浸かり量Ｈ３の増大に応じて、スリーブ４９を第３入力ギヤ４５に係合させる荷重Ｆ３を増大させている。【選択図】図２
2015086960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機のハウジングに回転可能に取り付けられた入力軸および出力軸のうちの一方に遊転可能に設けられるとともに、外周面に形成されたギヤ歯によって、他方と連結されたクラッチリングと、
該クラッチリングと軸方向に並設され、前記入力軸および前記出力軸のうちの一方と一体回転可能に形成されたクラッチハブと、
内周面に前記クラッチハブの外周面と噛合する内歯が形成されるとともに、前記クラッチハブの外周面上を軸方向に移動することにより、前記内歯が前記クラッチリングの軸方向端面に形成されたクラッチ歯と噛合可能なスリーブと、
前記クラッチハブの外周面上において、前記スリーブを軸方向に移動させる駆動アクチュエータと、
前記駆動アクチュエータの作動を制御するコントローラーと、
前記ハウジング内に貯蔵されている潤滑油の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、
を備え、
前記コントローラーは、
前記液面高さ検出手段による検出値に基づき、前記クラッチリングまたは前記スリーブが潤滑油に浸かっている量である油浸かり量を演算し、該油浸かり量の増大に応じて、前記駆動アクチュエータによって前記スリーブを前記クラッチリングに係合させる荷重を増大させる自動変速機用ドグクラッチの制御装置。
【請求項２】
前記コントローラーは、
外部入力情報より前記クラッチリングまたは前記スリーブの回転速度を求め、
前記クラッチリングまたは前記スリーブの前記回転速度に応じて、前記油浸かり量を補正する請求項１記載の自動変速機用ドグクラッチの制御装置。
【請求項３】
前記コントローラーは、
加速度情報より前記自動変速機に加わる加速度を検出し、
前記自動変速機に加わる前記加速度に応じて、前記油浸かり量を補正する請求項１または２に記載の自動変速機用ドグクラッチの制御装置。
【請求項４】
自動変速機は、
ハウジングに回転可能に取り付けられた入力軸および出力軸と、
前記入力軸および前記出力軸のうちの一方に遊転可能に設けられるとともに、外周面に形成されたギヤ歯によって、他方と連結されたクラッチリングと、
該クラッチリングと軸方向に並設され、前記入力軸および前記出力軸のうちの一方と一体回転可能に形成されたクラッチハブと、
内周面に前記クラッチハブの外周面と噛合する内歯が形成されるとともに、前記クラッチハブの外周面上を軸方向に移動することにより、前記内歯が前記クラッチリングの軸方向端面に形成されたクラッチ歯と噛合可能なスリーブと、
前記クラッチハブの外周面上において、前記スリーブを軸方向に移動させる駆動アクチュエータと、
前記ハウジング内に貯蔵されている潤滑油の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、
を備え、
前記液面高さ検出手段による検出値に基づき、前記クラッチリングまたは前記スリーブが潤滑油に浸かっている量である油浸かり量を演算し、該油浸かり量の増大に応じて、前記駆動アクチュエータによって前記スリーブを前記クラッチリングに係合させる荷重を増大させる自動変速機用ドグクラッチの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機用ドグクラッチの係脱を制御する自動変速機用ドグクラッチの制御装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッチアクチュエータ、シフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータを備え、温度変化による潤滑油の粘性変化に応じて、変速時のシフト荷重を変化させる自動変速機に関する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ドグクラッチのように、シンクロナイザリングを備えていないクラッチ装置においては、その係合作動において、スリーブが最大の推力を必要とするのは、ギヤ歯とギヤ歯溝との係合時となる。したがって、ギヤ歯とギヤ歯溝とを係合させる時に、最大の押圧力を発生させてクラッチ装置を接続すればよいが、それに背反する課題として、ギヤ歯間の歯打ち音やストッパ端面でのスリーブの衝突音の発生があった。このため、ドグクラッチを備えた自動変速機においても、スリーブの推力の最適化を行う必要があった。
【０００５】
ところが、トランスミッション内において、クラッチギヤが設けられている回転軸が、潤滑油に浸っている場合、その浸かり量によってもクラッチギヤの回転による撹拌抵抗が増大してしまい、当該攪拌抵抗の増大によって所望する係合動作ができなくなる恐れがあり、その対策が必要となる。
特許文献１に記載された自動変速機においても、典型的なケースでは、低温時においてクラッチギヤの潤滑油に対する浸かり量が減少した時に、その変速時のシフト荷重が過剰となったり、その一方、高温時において潤滑油に対する浸かり量が増大した時に、そのシフト荷重が不足する場合が考えられる。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドグクラッチの潤滑油に対する浸かり量を考慮し、係合時におけるスリーブの推力の最適化を可能にする自動変速機用ドグクラッチの制御装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る自動変速機用ドグクラッチの制御装置の発明は、自動変速機のハウジングに回転可能に取り付けられた入力軸および出力軸のうちの一方に遊転可能に設けられるとともに、外周面に形成されたギヤ歯によって、他方に連結されたクラッチリングと、クラッチリングと軸方向に並設され、入力軸および出力軸のうちの一方に一体回転可能に形成されたクラッチハブと、内周面にクラッチハブの外周面と噛合する内歯が形成されるとともに、クラッチハブの外周面上を軸方向に移動することにより、内歯がクラッチリングの軸方向端面に形成されたクラッチ歯と噛合可能なスリーブと、クラッチハブの外周面上において、スリーブを軸方向に移動させる駆動アクチュエータと、駆動アクチュエータの作動を制御するコントローラーと、ハウジング内に貯蔵されている潤滑油の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、を備え、コントローラーは、液面高さ検出手段による検出値に基づき、クラッチリングまたはスリーブが潤滑油に浸かっている量である油浸かり量を演算し、油浸かり量の増大に応じて、駆動アクチュエータによってスリーブをクラッチリングに係合させる荷重を増大させている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１の自動変速機用ドグクラッチの制御装置において、コントローラーは、外部入力情報よりクラッチリングまたはスリーブの回転速度を求め、クラッチリングまたはスリーブの回転速度に応じて、油浸かり量を補正している。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の自動変速機用ドグクラッチの制御装置において、コントローラーは、加速度情報より自動変速機に加わる加速度を検出し、自動変速機に加わる加速度に応じて油浸かり量を補正している。
【０００９】
請求項４に係る自動変速機用ドグクラッチの制御方法の発明は、自動変速機は、ハウジングに回転可能に取り付けられた入力軸および出力軸と、入力軸および出力軸のうちの一方に遊転可能に設けられるとともに、外周面に形成されたギヤ歯によって、他方に連結されたクラッチリングと、クラッチリングと軸方向に並設され、入力軸および出力軸のうちの一方と一体回転可能に形成されたクラッチハブと、内周面にクラッチハブの外周面と噛合する内歯が形成されるとともに、クラッチハブの外周面上を軸方向に移動することにより、内歯がクラッチリングの軸方向端面に形成されたクラッチ歯と噛合可能なスリーブと、クラッチハブの外周面上において、スリーブを軸方向に移動させる駆動アクチュエータと、ハウジング内に貯蔵されている潤滑油の液面高さを検出する液面高さ検出手段と、を備え、液面高さ検出手段による検出値に基づき、クラッチリングまたはスリーブが潤滑油に浸かっている量である油浸かり量を演算し、油浸かり量の増大に応じて、駆動アクチュエータによってスリーブをクラッチリングに係合させる荷重を増大させている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る自動変速機用ドグクラッチの制御装置によれば、コントローラーは、クラッチリングまたはスリーブの油浸かり量の増大に応じて、駆動アクチュエータによってスリーブをクラッチリングに係合させる荷重を増大させていることにより、クラッチリングまたはスリーブの油浸かり量に起因して増大する撹拌抵抗に応じてスリーブの係合推力を制御できるため、スリーブが必要とする係合推力を最適化することができる。
【００１１】
請求項２に係る自動変速機用ドグクラッチの制御装置によれば、コントローラーは、クラッチリングまたはスリーブの回転速度に応じて、油浸かり量を補正していることにより、クラッチリングまたはスリーブの回転によって潤滑油が跳ね上げられることを考慮して、その油浸かり量を正確に算出することができる。
【００１２】
請求項３に係る自動変速機用ドグクラッチの制御装置によれば、コントローラーは、自動変速機に加わる加速度に応じて油浸かり量を補正していることにより、自動変速機に加わる加速度によって油面が傾き、それに起因して油浸かり量が変動することを考慮して、クラッチリングまたはスリーブの油浸かり量を正確に算出することができる。
【００１３】
請求項４に係る自動変速機用ドグクラッチの制御方法によれば、クラッチリングまたはスリーブの油浸かり量の増大に応じて、駆動アクチュエータによってスリーブをクラッチリングに係合させる荷重を増大させていることにより、クラッチリングまたはスリーブの油浸かり量に起因して増大する撹拌抵抗に応じてスリーブの係合推力を制御できるため、スリーブが必要とする係合推力を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１による自動変速機が設けられた車両の模式図
【図２】自動変速機の内部構成を示した模式図
【図３】ドグクラッチの要部分解斜視図
【図４Ａ】ドグクラッチの回転軸方向にカットした場合の断面図であって、スリーブがニュートラル位置にある状態を示した図
【図４Ｂ】スリーブがＳ１位置にある状態を示した図
【図４Ｃ】スリーブが回転合わせ範囲にある状態を示した図
【図４Ｄ】スリーブがＳ２位置にある状態を示した図
【図４Ｅ】スリーブがＳ３位置にある状態を示した図
【図５】ドグクラッチの作動時間とスリーブのストローク位置および推力荷重の関係を示した図
【図６】自動変速機内の各回転軸と油量との関係を示した模式的な図
【図７】回転軸上のギヤの油浸かり量とギヤの撹拌損失との関係を示した図
【図８】車両速度と油面の高さとの関係を示した図
【図９】回転軸上のギヤの油浸かり量と推力荷重の補正値との関係を示した図
【図１０】実施形態１による自動変速機用ドグクラッチの制御方法のフローチャートを示した図
【図１１】実施形態２による制御方法のフローチャートを示した図
【図１２】実施形態３による制御方法のフローチャートを示した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
図１乃至図１０に基づき、本発明の実施形態１による自動変速機用ドグクラッチの制御装置１（以下、制御装置１と言う）について説明する。尚、図１において、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌのみ示し、従動輪は省略している。また、実際の自動変速機４は、回転軸として図２に示された入力シャフト４２および出力シャフト４４以外のものも有しているが、説明の便宜上、図２においてはそれらのものは省略している。
【００１６】
図１に示すように、車両Ｍは、これに限定されるべきものではないが、前輪駆動車（ＦＦ車）であって、エンジン２、クラッチ３、自動変速機４、ディファレンシャル装置ＤＦ、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌを備えている。エンジン２は、炭化水素系の燃料を燃焼させて作動する通常の内燃機関である。クラッチ３は、単板クラッチでも多板クラッチでもよく、また、乾式クラッチでも湿式クラッチでもよい。クラッチ３は、後述するコントローラー７によって油圧制御され、エンジン２と自動変速機４との間を断接する。
【００１７】
自動変速機４は、第１ドグクラッチＤＣ１、第２ドグクラッチＤＣ２を含んだ変速装置であって、これに限定されるべきものではないが、例えば前進６段、後進１段のうちのいずれか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ＤＦは、ファイナルギヤ及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４と一体的に形成されている。上述した構成により、エンジン２の駆動力は、クラッチ３を介して自動変速機４に伝達され、自動変速機４において変速された後、ディファレンシャル装置ＤＦを介して駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌに伝達される。
【００１８】
コントローラー７は、入出力装置、演算装置、記憶装置等により形成された電子制御装置である。コントローラー７には、自動変速機４内に設けられた軸動装置５３（駆動アクチュエータに該当する）、ストローク位置センサ５５ａ、５５ｂ、油面センサ５６（液面高さ検出手段に該当する）、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌにそれぞれ設けられた車速センサ８ｒ、８ｌおよび車体に取り付けられた加速度センサ９が接続されている。油面センサ５６は、例えば、フロートを使用した油面高さ検出装置である。
【００１９】
以下、自動変速機４について詳述する。ケーシング４１（ハウジングに該当する）はアルミニウム合金等により形成され、概ね円筒状に形成された本体４１ａ、本体４１ａの一端部を閉塞する第１壁４１ｂ、及び本体４１ａ内を左右方向に区画する第２壁４１ｃを備えている。
第１壁４１ｂには、入力シャフト４２（入力軸に該当する）の一端部が、第１軸受４３ａを介して回転可能に取り付けられている。入力シャフト４２の他端部は、第２軸受４３ｂを介して第２壁４１ｃに対して回転可能に取り付けられている。
また、第１壁４１ｂには、出力シャフト４４（出力軸に該当する）の一端部が、第３軸受４３ｃを介して回転可能に取り付けられている。出力シャフト４４の他端部は、第４軸受４３ｄを介して第２壁４１ｃに対して回転可能に取り付けられている。
【００２０】
入力シャフト４２には、前述のクラッチ３を介して、エンジン２の駆動力が入力可能に形成されている。入力シャフト４２の外周面上には、第１入力ギヤ４２ａおよび第２入力ギヤ４２ｂが形成されている。第１入力ギヤ４２ａおよび第２入力ギヤ４２ｂは、それぞれ入力シャフト４２と一体に形成され、入力シャフト４２と一体回転可能に構成されている。第１入力ギヤ４２ａおよび第２入力ギヤ４２ｂの外周面上には、それぞれヘリカルギヤ（符号なし）が形成されており、第１入力ギヤ４２ａに比較して第２入力ギヤ４２ｂの歯数の方が多く形成されている。
【００２１】
また、入力シャフト４２の外周面上には、第３入力ギヤ４５がクラッチベアリング４６（図４Ａ示）を介して、相対回転（遊転）可能に取り付けられている。同様に、入力シャフト４２の外周面上には、第４入力ギヤ４７がクラッチベアリング（図示せず）を介して、相対回転可能に取り付けられている。第３入力ギヤ４５の外周面上にはヘリカルギヤ４５ａ（ギヤ歯に該当する）が形成され、第４入力ギヤ４７の外周面上にもヘリカルギヤ（符号なし）が形成されている。第３入力ギヤ４５のヘリカルギヤ４５ａに比較して、第４入力ギヤ４７のヘリカルギヤの歯数の方が多く形成されており、さらに、第２入力ギヤ４２ｂに比較して第３入力ギヤ４５のヘリカルギヤ４５ａの歯数の方が多く形成されている。尚、第３入力ギヤ４５および第４入力ギヤ４７は、クラッチリングに該当する。
【００２２】
さらに、入力シャフト４２の外周面上には、回転軸ＣＬ方向（以下、軸方向という）において第３入力ギヤ４５と第４入力ギヤ４７との間に位置する（第３入力ギヤ４５と第４入力ギヤ４７の双方に隣接して対向する）ように、クラッチハブ４８（図４Ａ示）が並設して設けられている。クラッチハブ４８は、スプライン嵌合または圧入等によって、入力シャフト４２と一体回転可能に形成されている。
また、クラッチハブ４８の外周面には、スリーブ４９が軸方向に移動可能に嵌合している。
上述した第３入力ギヤ４５、第４入力ギヤ４７、クラッチハブ４８およびスリーブ４９により、第１ドグクラッチＤＣ１が形成されている。第１ドグクラッチＤＣ１については、後に詳述する。
【００２３】
一方、出力シャフト４４の外周面上には、第１出力ギヤ５０がクラッチベアリング（図示せず）を介して、相対回転可能に取り付けられている。同様に、出力シャフト４４の外周面上には、第２出力ギヤ５１がクラッチベアリング（図示せず）を介して、相対回転可能に取り付けられている。第１出力ギヤ５０および第２出力ギヤ５１の外周面上には、それぞれヘリカルギヤ（符号なし）が形成されており、第２出力ギヤ５１に比較して第１出力ギヤ５０の歯数の方が多く形成されている。図２に示したように、第１出力ギヤ５０は第１入力ギヤ４２ａと噛合し、第２出力ギヤ５１は第２入力ギヤ４２ｂと噛合している。尚、第１出力ギヤ５０および第２出力ギヤ５１は、クラッチリングに該当する。
【００２４】
さらに、出力シャフト４４の外周面上には、軸方向において第１出力ギヤ５０と第２出力ギヤ５１との間に位置するように、クラッチハブ（図示せず）が設けられている。当該クラッチハブは、スプライン嵌合または圧入等によって、出力シャフト４４と一体回転可能に形成されている。
また、クラッチハブの外周面には、スリーブ５２が軸方向に移動可能に嵌合している。
上述した第１出力ギヤ５０、第２出力ギヤ５１、クラッチハブおよびスリーブ５２により、第２ドグクラッチＤＣ２が形成されている。
【００２５】
また、出力シャフト４４の外周面上には、第３出力ギヤ４４ａおよび第４出力ギヤ４４ｂが形成されている。第３出力ギヤ４４ａおよび第４出力ギヤ４４ｂは、出力シャフト４４と一体に形成され、出力シャフト４４と一体回転可能に構成されている。第３出力ギヤ４４ａおよび第４出力ギヤ４４ｂの外周面上には、それぞれヘリカルギヤ（符号なし）が形成されており、第４出力ギヤ４４ｂに比較して第３出力ギヤ４４ａの歯数の方が多く形成されており、さらに、第３出力ギヤ４４ａに比較して第２出力ギヤ５１の歯数の方が多く形成されている。
図２に示したように、第３出力ギヤ４４ａは、前述した第３入力ギヤ４５と噛合し、第４出力ギヤ４４ｂは第４入力ギヤ４７と噛合している。
さらに、出力シャフト４４の他端部には、第５出力ギヤ４４ｃが形成されている。第５出力ギヤ４４ｃは出力シャフト４４と一体に形成され、出力シャフト４４と一体回転可能に構成されている。第５出力ギヤ４４ｃの外周面上には、ヘリカルギヤ（符号なし）が形成されており、第５出力ギヤ４４ｃに比較して第４出力ギヤ４４ｂの歯数の方が多く形成されている。
【００２６】
軸動装置５３は、スリーブ４９と係合したシフトフォーク５３ａと、シフトフォーク５３ａを貫通するように固着されたフォークシャフト５３ｂと、フォークシャフト５３ｂの一端部に固定されたシフトブラケット５３ｃと、シフトブラケット５３ｃに対し回転不能に固着されたナット５３ｄと、出力軸がナット部材５３ｄに螺合した電動モータ５３ｅとを備えている。電動モータ５３ｅは双方向回転モータであって、コントローラー７によって作動制御される。上述したシフトブラケット５３ｃには、支持ガイド５３ｆが相対移動可能に貫通しており、支持ガイド５３ｆの一端部は、第２壁４１ｃに固定されている。
前述したフォークシャフト５３ｂの他端部は、第５軸受４３ｅを介して第１壁４１ｂに対して軸方向に移動可能に取り付けられている。また、電動モータ５３ｅの出力軸（符号なし）は、第６軸受４３ｆを介して第２壁４１ｃに対して回転可能に取り付けられている。
上述した軸動装置５３は、駆動により軸方向にシフトフォーク５３ａを移動させるリニアアクチュータであっても良い。
【００２７】
上述した構成により、コントローラー７に制御された電動モータ５３ｅが作動すると、出力軸に螺合したナット部材５３ｄは回転不能であるため、支持ガイド５３ｆに案内されたシフトブラケット５３ｃとともに軸方向に移動する。これにより、フォークシャフト５３ｂが軸方向に移動するため、シフトフォーク５３ａと係合したスリーブ４９が、第３入力ギヤ４５または第４入力ギヤ４７の方向に移動し、第１ドグクラッチＤＣ１の係脱動作を行なう。第１ドグクラッチＤＣ１および第２ドグクラッチＤＣ２の接続動作については、後に詳述する。
【００２８】
また、フォークシャフト５３ｂの他端部近傍には、ディテント機構５４が設けられている。ディテント機構５４は、ディテントスプリング（図示せず）によって、フォークシャフト５３ｂに向けて垂直方向に付勢されているストッパ５４ａを備えている。フォークシャフト５３ｂの外周面上には、ディテント溝５３ｂ１が軸方向に複数個形成されており、ディテントスプリングにより付勢されたストッパ５４ａの先端部が、ディテント溝５３ｂ１に嵌まり込むことにより、フォークシャフト５３ｂの軸方向の位置決めを行なっている。
【００２９】
さらに、シフトフォーク５３ａの近傍には、ストローク位置センサ５５ａ、５５ｂが設けられており、シフトフォーク５３ａの位置を検出している。また、ケーシング４１内には、自動変速機４内に貯蔵されている潤滑油の液面高さを検出する油面センサ５６が取り付けられている。コントローラー７は、ストローク位置センサ５５ａ、５５ｂおよび油面センサ５６による検出値に基づき、電動モータ５３ｅの作動制御を行なう。
尚、図２においては省略されているが、第２ドグクラッチＤＣ２を作動させるために、上述したものと同様の軸動装置５３が設けられている。
【００３０】
次に、図３および図４Ａに基づき、第１ドグクラッチＤＣ１および第２ドグクラッチＤＣ２の詳細な構成について説明する。尚、第１ドグクラッチＤＣ１と第２ドグクラッチＤＣ２とは同様の構成なので、第１ドグクラッチＤＣ１について説明し、第２ドグクラッチＤＣ２の説明は省略する。また、第１ドグクラッチＤＣ１の第３入力ギヤ４５と第４入力ギヤ４７は同様の構成なので、第３入力ギヤ４５について説明し、第４入力ギヤ４７の説明は省略する。
【００３１】
図３に示すように、クラッチハブ４８は、入力シャフト４２とスプライン嵌合する嵌合穴４８ａを有し（スプラインは図示せず）、その外周面には、円周方向に同一のピッチで形成された偶数個（奇数個でもよい）の外歯４８ｂ（図３では、一例として１２歯）を備えている。以下、各外歯４８ｂの歯先部により形成される円の径を、歯先円の径という。各外歯４８ｂの間には、噛合溝４８ｃが形成されており、以下、複数の噛合溝４８ｃの溝底部により形成される円の径を、歯底円の径という。
【００３２】
スリーブ４９は略円環状に形成され、その外周には軸動装置５３のシフトフォーク５３ａが摺動可能に係合する外周溝４９ａが円周方向に形成されている。スリーブ４９の内周面には、同一のピッチで、クラッチハブ４８および第３入力ギヤ４５に形成された歯数に対応した内歯４９ｂが偶数個（奇数個でもよい）形成されている。内歯４９ｂは、歯丈の異なる高歯４９ｂ１と低歯４９ｂ２とにより形成されている。歯丈の高い一対の高歯４９ｂ１は同一の歯丈に形成され、図３において、一例として円周上において互いに１８０度に対向するように形成されている。また、低歯４９ｂ２同士は、すべて同一の歯丈で形成されている。上記した高歯４９ｂ１は、これに限定されるものではなく、円周上において互いに１２０度を成すような位置に形成されていても良い。
【００３３】
また、隣り合う高歯４９ｂ１と低歯４９ｂ２との間、および隣り合う低歯４９ｂ２同士の間には歯溝４９ｃが形成されている。歯溝４９ｃの各歯底部により形成される円の径を、以下、歯底円の径という。当該歯底円の径は、前述したクラッチハブ４８の外歯４８ｂの歯先円の径よりも大きく形成されるとともに、一対の高歯４９ｂ１の歯先により形成される円の径（以下、歯先円の径という）および複数の低歯４９ｂ２の歯先により形成される円の径（以下、歯先円の径という）は、クラッチハブ４８の噛合溝４８ｃの歯底円の径よりも大きく形成されている。これによって、スリーブ４９の内周面は、クラッチハブ４８の外周面に対して軸方向に摺動可能に係合する。
【００３４】
第３入力ギヤ４５は、クラッチハブ４８に向けて軸方向に突出した真円状のボス部４５ｂを有し、ボス部４５ｂには嵌合孔４５ｃが貫通している。第３入力ギヤ４５は、嵌合孔４５ｃにおいて前述したクラッチベアリング４６を介して入力シャフト４２に取り付けられている。これにより、第３入力ギヤ４５は、入力シャフト４２の外周面上において遊転可能、かつ、軸方向に移動不能に取り付けられている（図４Ａ示）。第３入力ギヤ４５の最外周面には、前述したヘリカルギヤ４５ａが形成されている。
【００３５】
第３入力ギヤ４５のクラッチハブ４８側の端面４５ｄからは、一対の前歯４５ｅがクラッチハブ４８に向けて軸方向に突出している。一対の前歯４５ｅは、ボス部４５ｂの外周面上において、互いに円周上に１８０度に対向するように形成されている。各々の前歯４５ｅは、ボス部４５ｂの軸方向端部まで突出している。
ボス部４５ｂの外周面上には、前歯４５ｅ間に位置するように複数の後歯４５ｆが形成されている。円周方向において、前歯４５ｅと後歯４５ｆとの間および後歯４５ｆ同士の間には、均等な間隔が設けられている。各々の後歯４５ｆは、端面４５ｄから軸方向に突出しているが、前歯４５ｅに比較してその突出量は小さく形成されている。前歯４５ｅおよび後歯４５ｆは、クラッチ歯に該当する。
【００３６】
前歯４５ｅおよび後歯４５ｆは、ともにボス部４５ｂの外周面から、半径方向外方に延びているが、前歯４５ｅの半径方向高さに比べて、後歯４５ｆの半径方向高さの方が大きく形成されている。一対の前歯４５ｅの半径方向の外端部によって形成された円の径および各々の後歯４５ｆの半径方向の外端部によって形成された円の径を、以下、それぞれ歯先円の径という。
一方、ボス部４５ｂの外径は、スリーブ４９の高歯４９ｂ１の歯先円の径よりも小さく形成されている。また、前歯４５ｅの歯先円の径は、スリーブ４９の高歯４９ｂ１の歯先円の径よりも大きく、低歯４９ｂ２の歯先円の径よりも小さく形成されている。さらに、後歯４５ｆの歯先円の径は、低歯４９ｂ２の歯先円の径よりも大きく、歯溝４９ｃの歯底円の径よりも小さく形成されている。
前歯４５ｅおよび後歯４５ｆの軸方向先端部には、それぞれ一対の面取り部４５ｅ１、４５ｆ１が形成されている。
【００３７】
次に、図４Ａ乃至図４Ｅおよび図５に基づき、第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動方法および接続作動時のスリーブ４９のストローク位置と推力荷重について説明する。図４Ａに示したように、自動変速機４の変速作動時であって、第１ドグクラッチＤＣ１の入力シャフト４２と第３入力ギヤ４５とが接続されていない状態（ニュートラル状態）において、第３入力ギヤ４５は、第３出力ギヤ４４ａが形成された出力シャフト４４を介して駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌに接続されている。一方、入力シャフト４２は、クラッチ３が接続されていないため、エンジン２から遮断されている。
【００３８】
コントローラー７に制御されて軸動装置５３が作動すると、内歯４９ｂがクラッチハブ４８の噛合溝４８ｃと摺動しながら、スリーブ４９が第３入力ギヤ４５に向けて移動を開始する。スリーブ４９の移動開始時においては、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重はＦ１に設定されている（図５示）。スリーブ４９のストロークＳがＳ１に達し、高歯４９ｂ１の軸方向先端部４９ｄが、第３入力ギヤ４５の前歯４５ｅの軸方向先端部（正確に言えば、面取り部４５ｅ１の終わる部位）に当接すると（図４Ｂ示）、高歯４９ｂ１と前歯４５ｅとが係合し、スリーブ４９とクラッチハブ４８を介した、入力シャフト４２の第３入力ギヤ４５に対する同期が開始される（図５においてＡ点にて示す）。同期開始以降は、それまでの推力は必要としないため、これ以降は、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重は、Ｆ１よりも小さいＦ２に設定される（図５示）。
【００３９】
その後、スリーブ４９の移動が進行し（図４Ｃ示）、スリーブ４９のストロークＳがＳ２に達すると、高歯４９ｂ１の軸方向先端部４９ｄおよび低歯４９ｂ２の軸方向先端部（符号なし）が、第３入力ギヤ４５の後歯４５ｆの軸方向先端部（正確に言えば、面取り部４５ｆ１の終わる部位）に当接する（図４Ｄおよび図５のＢ点にて示す）。これ以降は、スリーブ４９の内歯４９ｂ（高歯４９ｂ１および低歯４９ｂ２）を、第３入力ギヤ４５の後歯４５ｆと噛合させなければならないため、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重は、Ｆ１よりも大きなＦ３に設定される（図５示）。さらに、スリーブ４９のストロークＳがＳ３に達すると、高歯４９ｂ１の軸方向先端部４９ｄおよび低歯４９ｂ２の軸方向先端部が、第３入力ギヤ４５の端面４５ｄまで到達し、接続作動を完了する（図４Ｅ示）。尚、第４入力ギヤ４７とスリーブ４９との係合作動も、同様に行われる。
【００４０】
図６に示したように、自動変速機４内において複数本ある回転軸ＲＳのうち入力シャフト４２を選択し、それに取り付けられた第３入力ギヤ４５の潤滑油に対する油浸かり量Ｈ３（以下、油浸かり量Ｈ３と言う）について考える。以下、選択された入力シャフト４２に基づき、いずれの符号にも３を付している。図６において、自動変速機４に加速度が加わっておらず、かつ、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生していない時の潤滑油の油面をＪとし、その時の油面高さがＬ１の場合、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３をＨｏ３とすると、Ｈｏ３＝Ｌ１−（Ｋｈ−Ｒｇ）で表される。上式において、Ｋｈは入力シャフト４２の高さ、Ｒｇは第３入力ギヤ４５の半径を表している。Ｈ３がマイナスの場合、第３入力ギヤ４５は潤滑油に浸かっていない。
【００４１】
図７に示したように、自動変速機４内において、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３が増大すれば、第３入力ギヤ４５の撹拌抵抗も増大する。したがって、上述したスリーブ４９のストロークＳがＳ２に到達してから、接続作動を完了するまでの間において、タイミングのよい変速作動を維持するために、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重Ｆ３も、第３入力ギヤ４５の撹拌抵抗の増大に応じて増大させなければならない。スリーブ４９のストロークＳがＳ２に到達するまでの間は、スリーブ４９の高歯４９ｂ１が第３入力ギヤ４５の後歯４５ｆに当接しておらず、上述した撹拌抵抗の影響がないため、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重Ｆ１、Ｆ２を増大させる必要はない。
以下、説明の便宜上、スリーブ４９のストロークＳがＳ２に到達してから、Ｓ３に到達して接続作動を完了するまでの作動をドグ入り動作と言う。また、自動変速機４に加速度が加わっておらず、かつ、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生していない場合の自動変速機４を基準自動変速機ＳＴという。
【００４２】
第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３は、第３入力ギヤ４５の回転速度によっても変動する。図８に示したように、各変速段ごとに車速が増大するにつれ、回転するギヤにより潤滑油が跳ね上げられて、自動変速機４内の潤滑油の油面高さが低下することが分かっている。したがって、基準自動変速機ＳＴにおいて、第３入力ギヤ４５の回転速度が発生すれば、図６に示した油面Ｊ‘のように、油面高さがＬ２に低下し、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３もＨｓ３に減少する。第３入力ギヤ４５の回転速度から、油面高さＬ２を求める方法としては、実験的試行を繰り返すことにより蓄積されたデータから、経験的に作成された関係式、特性図、マップ等を使用して求める手法が適用される。
【００４３】
また、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３は、自動変速機４に加わる加速度によっても変動する。図６において示したように、基準自動変速機ＳＴにおいて加速度が加わると、発生した加速度により自動変速機４内の潤滑油の油面Ｊ“が傾いて、油面高さがＬ３まで高くなり、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３もＨａ３に増大する。自動変速機４に加わった加速度から、油面高さＬ３を求める方法としては、実験的試行を繰り返すことにより蓄積されたデータから、経験的に作成された関係式、特性図、マップ等を使用して求める手法が適用される。
【００４４】
図９に示したように、第３入力ギヤ４５の各油浸かり量Ｈｏ３、Ｈａ３、Ｈｓ３に応じて、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重Ｆ３は補正される。上述したように、図９の横軸におけるＨｏ３は、基準自動変速機ＳＴにおける第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を示し、Ｈｓ３は、自動変速機４において、加速度が発生せず、かつ、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生した時の第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を示し、Ｈａ３は、自動変速機４において、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生せず、かつ、加速度が発生した時の第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を示している。
【００４５】
推力荷重Ｆ３は、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３が０の場合の基本推力荷重をＦ０とし、油浸かり量Ｈ３に応じた補正推力荷重をＦＨ３とした場合、Ｆ３＝Ｆ０＋ＦＨ３によって求められる。第３入力ギヤ４５の油浸かり量がＨｏ３の場合は、補正推力荷重はＦＨｏ３に設定され、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３がＨｓ３の場合は、補正推力荷重はＦＨｓ３に設定され、第３入力ギヤ４５の油浸かり量がＨａ３の場合は、補正推力荷重はＦＨａ３に設定される（０≦ＦＨｓ３＜ＦＨｏ３＜ＦＨａ３）。
図から明らかなように、油浸かり量Ｈ３の増大に応じて、補正推力荷重ＦＨ３は増大している。図９に示した、油浸かり量Ｈｏ３、Ｈａ３、Ｈｓ３と補正推力荷重ＦＨｏ３、ＦＨａ３、ＦＨｓ３との関係を求める方法としては、実験的試行を繰り返すことにより蓄積されたデータから、経験的に作成された関係式、特性図、マップ等を使用して求める手法が適用される。
尚、以上、自動変速機４に加速度が発生した場合、潤滑油の油面高さが高くなり、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３がＨｏ３からＨａ３に増大するとして説明したが、ケーシング４１内における入力シャフト４２の位置によっては、自動変速機４に加速度が発生した場合、潤滑油の油面高さが低くなり、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３が減少する場合もあることは言うまでもない。
【００４６】
次に、図１０に基づき、本実施形態による第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動の制御方法について説明する。本実施形態は、基準自動変速機ＳＴの場合を示している。尚、図１０の説明において、上述した補正推力荷重ＦＨｏ３は、ＦＨ３にて代表して記載する。最初に、スリーブ４９のストロークＳがＳ２に到達したか否かが判定され（ステップＳ１０１）、ストロークＳがＳ２に到達していない場合、当該判定が繰り返される。
スリーブ４９のストロークＳがＳ２に到達すると、コントローラー７に記憶されている基本推力荷重Ｆ０が読み出される（ステップＳ１０２）。次に、自動変速機４内の潤滑油の油面高さｈｏが読み出される（ステップＳ１０３）。潤滑油の油面高さｈｏは、基準自動変速機ＳＴに対して油面センサ５６が検出し、コントローラー７内に記憶していた自動変速機４内の潤滑油の高さである。その後、上述した式：油浸かり量Ｈｏ３＝ｈｏ−（入力シャフト４２の高さ−第３入力ギヤ４５の半径）に基づいて油浸かり量Ｈｏ３が演算され、当該油浸かり量Ｈｏ３がそのまま第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３とされる（ステップＳ１０４）。
【００４７】
次に、算出された油浸かり量Ｈ３から補正推力荷重ＦＨ３が演算された後、基本推力荷重Ｆ０に加算されて軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重Ｆ３が算出される（ステップＳ１０５）。当然のことながら、油浸かり量Ｈ３が増大すれば、補正推力荷重ＦＨ３もそれに応じて増大し、延いては推力荷重Ｆ３も増大する。次に、推力荷重Ｆ３によってドグ入り動作が行なわれ（ステップＳ１０６）、スリーブ４９のストロークＳがＳ３に到達したか否かが判定される（ステップＳ１０７）。ストロークＳがＳ３に到達していない場合、ドグ入り動作が繰り返され、ストロークＳがＳ３に到達した場合、第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動が完了する。
上述した接続作動制御によって、軸動装置５３からスリーブ４９に加えられる推力荷重Ｆ３が、図５に示したように、補正前の状態（破線にて示す）から増大する。また、スリーブ４９のストローク位置も、補正前の状態（破線にて示す）に比較して迅速に変位する。
【００４８】
本実施形態によれば、コントローラー７は、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３の増大に応じて、軸動装置５３によってスリーブ４９を第３入力ギヤ４５に係合させる推力荷重Ｆ３を増大させていることにより、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３に起因して増大する撹拌抵抗に応じてスリーブ４９の推力荷重Ｆ３を制御できるため、スリーブ４９が必要とする推力荷重Ｆ３を最適化することができる。
【００４９】
また、本実施形態の自動変速機用ドグクラッチの制御方法によれば、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３の増大に応じて、軸動装置５３によってスリーブ４９を第３入力ギヤ４５に係合させる推力荷重Ｆ３を増大させていることにより、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３に起因して増大する撹拌抵抗に応じてスリーブ４９の推力荷重Ｆ３を制御できるため、スリーブ４９が必要とする推力荷重Ｆ３を最適化することができる。
【００５０】
＜実施形態２＞
以下、図１１に基づき、実施形態２による第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動の制御方法について説明する。本実施形態は、自動変速機４において、加速度が発生せず、かつ、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生した時の第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動の制御方法を示している。尚、図１１の説明において、上述した補正推力荷重ＦＨｏ３、ＦＨｓ３は、ＦＨ３にて代表して記載する。図１１に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０４およびステップＳ２０８乃至ステップＳ２１０については、上述した実施形態１のものと同様であるため、以下においては、ステップＳ２０５乃至ステップＳ２０７についてのみ説明する。
【００５１】
ステップＳ２０４において、油面センサ５６によって検出された自動変速機４内の潤滑油の油面高さｈｏから、油浸かり量Ｈｏ３が演算された後、車速センサ８ｒ、８ｌによって検出された駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌの速度Ｖｗ（外部入力情報に該当する）がコントローラー７に入力される（ステップＳ２０５）。次に、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌの速度Ｖｗから、第３入力ギヤ４５の回転速度Ｖｇが算出される（ステップＳ２０６）。第３入力ギヤ４５の回転速度Ｖｇは、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌの速度Ｖｗから、自動変速機４の変速ギヤ比を使用して算出される。その後、基準自動変速機ＳＴにおいて、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３がＨｏ３である場合に、第３入力ギヤ４５に回転速度Ｖｇが発生した時の第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈｓ３が算出され、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３をＨｏ３からＨｓ３に補正する（ステップＳ２０７）。
本実施形態によれば、コントローラー７は、第３入力ギヤ４５の回転速度Ｖｇに応じて、油浸かり量Ｈ３を補正していることにより、第３入力ギヤ４５の回転によって潤滑油が跳ね上げられることを考慮して、その油浸かり量Ｈ３を正確に算出することができる。
【００５２】
＜実施形態３＞
以下、図１２に基づき、実施形態３による第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動の制御方法について説明する。本実施形態は、自動変速機４において、加速度が発生し、かつ、第３入力ギヤ４５に回転速度が発生した時の第１ドグクラッチＤＣ１の接続作動の制御方法を示している。尚、図１２の説明において、上述した補正推力荷重ＦＨｏ３、ＦＨａ３、ＦＨｓ３は、ＦＨ３にて代表して記載する。図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３０１乃至ステップＳ３０７およびステップＳ３１１乃至ステップＳ３１３については、上述した実施形態１および実施形態２のものと同様であるため、以下においては、ステップＳ３０８乃至ステップＳ３１０についてのみ説明する。
【００５３】
ステップＳ３０７において、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３がＨｏ３からＨｓ３に補正された後、加速度センサ９によって検出された自動変速機４に加わる加速度αｖ（加速度情報に該当する）がコントローラー７に入力される（ステップＳ３０８）。次に、自動変速機４に加わる加速度αｖから、潤滑油の油面の傾斜角度ａｒが算出される（ステップＳ３０９）。次に、回転が発生している第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３がＨｓ３である場合に、潤滑油の油面の傾斜角度ａｒを考慮して、さらに重畳的に、自動変速機４に加速度αｖが加わった時の第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を算出する（ステップＳ３１０）。
第３入力ギヤ４５に発生した回転速度Ｖｇと、自動変速機４内の潤滑油の傾斜角度ａｒから、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を求める方法としては、実験的試行を繰り返すことにより蓄積されたデータから、経験的に作成された関係式、特性図、マップ等を使用して求める手法が適用される。
【００５４】
本実施形態によれば、コントローラー７は、自動変速機４に加わる加速度αｖに応じて油浸かり量Ｈ３を補正していることにより、自動変速機４に加わる加速度αｖによって油面が傾き、それに起因して油浸かり量Ｈ３が変動することを考慮して、第３入力ギヤ４５の油浸かり量Ｈ３を正確に算出することができる。
【００５５】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明は、スリーブ４９を、第４入力ギヤ４７に係合させる場合に適用してもよい。
また、本発明は、第２ドグクラッチＤＣ２に対して適用してもよい。この場合、駆動輪Ｗｆｒ、Ｗｆｌと連動して回転しているスリーブを、第１出力ギヤ５０または第２出力ギヤ５１に係合させる荷重を制御することになる。
また、本発明は、入力シャフト４２および出力シャフト４４以外の回転軸ＲＳに形成されたドグクラッチに対して適用してもよい。
また、基準自動変速機ＳＴの潤滑油の油面高さＨｏ３は、油面センサ５６によって検出する代わりに、車両整備時の給油記録等を使用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は自動変速機用ドグクラッチの制御装置、４は自動変速機、７はコントローラー、４１はケーシング（ハウジング）、４２は入力シャフト（入力軸）、４４は出力シャフト（出力軸）、４５は第３入力ギヤ（クラッチリング）、４５ａはヘリカルギヤ（ギヤ歯）、４５ｅは前歯（クラッチ歯）、４５ｆは後歯（クラッチ歯）、４７は第４入力ギヤ（クラッチリング）、４８はクラッチハブ、４９はスリーブ、４９ｂは内歯、５３は軸動装置（駆動アクチュエータ）、５６は油面センサ（液面高さ検出手段）を示している。
【図１】
2015086960.tif 000003
【図２】
2015086960.tif 000004
【図３】
2015086960.tif 000005
【図４Ａ】
2015086960.tif 000006
【図４Ｂ】
2015086960.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2015086960.tif 000009
【図４Ｅ】
2015086960.tif 000010
【図５】
2015086960.tif 000011
【図６】
2015086960.tif 000012
【図７】
2015086960.tif 000013
【図８】
2015086960.tif 000014
【図９】
2015086960.tif 000015
【図１０】
2015086960.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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