(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とクラッチを介して接続された第１シャフトと、
前記第１シャフトに相対回転可能に支持された第１ギヤと、
第２シャフトに固定支持され前記第１ギヤと常時噛み合う第２ギヤと、
軸方向噛み合い側への移動により、前記第１ギヤのドグと噛み合うクラッチリングドグと、
前記クラッチリングドグを軸方向に移動させて前記ドグとの噛み合いを制御するアクチュエータと、
前記ドグと前記クラッチリングドグの歯同士が対峙して噛み合い不能となる入り不状態であるか否かを判定する入り不状態判定手段と、
前記第１シャフト及び第２シャフトの回転が停止した状態で前記クラッチリングドグと前記ドグとを噛み合わせる場合に、前記入り不状態検出手段により前記入り不状態であると判定されたときに限り、前記クラッチを接続して前記内燃機関のトルクを用いて前記第１シャフトを回転させる同期手段と、
を備えた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、
前記同期手段は、前記クラッチの伝達トルク容量が所定値以下の範囲で前記クラッチを断接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、
前記クラッチリングドグの軸方向ストローク量を検出するストローク量検出手段を有し、
前記入り不状態判定手段は、前記ストローク量が所定ストローク量以下のときに前記入り不状態であると判定することを特徴とする自動変速機。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一つに記載の自動変速機において、
前記アクチュエータの駆動電流を検出する電流検出手段を有し、
前記入り不状態判定手段は、前記駆動電流が通常ストローク時に生じる駆動電流よりも大きな所定電流以上のときに前記入り不状態であると判定す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、ドグクラッチを備えた自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ねずみ歯式電磁クラッチにおいて、ねずみ歯の位相がずれていると、係合時にショックを生じることから、モータにより一方のねずみ歯を回転駆動し、他方のねずみ歯と同期させることで、適切な係合を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６９６０３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、同期させるための回転駆動用として別途モータを備える必要があり、コストアップや大型化を招くという問題があった。
本発明の目的は、ドグクラッチを同期させる際、モータ等の専用アクチュエータを用いることなく同期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、内燃機関とクラッチを介して接続された第１シャフトと、
前記第１シャフトに相対回転可能に支持された第１ギヤと、
第２シャフトに固定支持され前記第１ギヤと常時噛み合う第２ギヤと、
軸方向噛み合い側への移動により、前記第１ギヤのドグと噛み合うクラッチリングドグと、
前記クラッチリングドグを軸方向に移動させて前記ドグとの噛み合いを制御するアクチュエータと、
前記ドグと前記クラッチリングドグの歯同士が対峙して噛み合い不能となる入り不状態であるか否かを判定する入り不状態判定手段と、
前記第１シャフト及び第２シャフトの回転が停止した状態で前記クラッチリングドグと前記ドグとを噛み合わせる場合に、前記入り不状態検出手段により前記入り不状態であると判定されたときに限り、前記クラッチを接続して前記内燃機関のトルクを用いて前記第１シャフトを回転させる同期手段と、
を備えた。
【発明の効果】
【０００６】
よって、車両停止時であっても同期用のモータ等を搭載することなくドグを噛み合わせることができ、レイアウト自由度を向上し、コストダウンを図り、重量増を回避できる。
【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の入り不解消制御処理を表すフローチャートである。
【図３】実施例１の車両停止中における１速へのシフトの際、入り不が生じていないシフト状態を表すタイムチャートである。
【図４】実施例１の車両停止中における１速へのシフトの際、入り不が生じた場合の入り不解消制御処理を表すタイムチャートである。
【図５】実施例１の急減速からの車両停止中にダウンシフトする際、入り不が生じた場合の入り不解消制御処理を表すタイムチャートである。
【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のエンジン出力軸には、クラッチ２が接続されている。クラッチ２は乾式クラッチであり、クラッチプレートの位置をクラッチアクチュエータ２ａにより制御する。クラッチアクチュエータ２ａは、要求されたトルク伝達容量に応じてクラッチプレートを押圧するクラッチピストンの位置を制御し、クラッチ２の相対回転を許容しながらトルクを伝達するスリップ制御や、クラッチ２の相対回転を許容しない完全締結制御を行う。クラッチアクチュエータ２ａは、クラッチピストンのストローク位置を検出するピストンストロークセンサ１１を有し、検出されたストローク位置に基づいてトルク伝達容量を制御する。
【０００９】
クラッチ２の出力側には、入力された回転を変速して駆動輪４に出力する自動変速機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３ａと、第１シャフト３ａと平行に配置された第２シャフト３ｂと、を有する。第１シャフト３ａ上には、第１シャフト３ａに対して相対回転可能に支持された１速ドライブギヤ３１と、２速ドライブギヤ３２と、を有する。第２シャフト３ｂ上には、第２シャフト３ｂに固定され、第２シャフト３ｂと一体に回転する１速ドリブンギヤ３３と、２速ドリブンギヤ３４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。尚、図示しないが、前進４速の自動変速機を構成する場合は、更に３速ドライブギヤ及び３速ドリブンギヤ、４速ドライブギヤ及び４速ドリブンギヤを１速や２速と同様に搭載すればよく、特に言及しない。
【００１０】
第１ドライブギヤ３１の側面には、軸方向に延在された第１ドグ３１ａを有する。第２ドライブギヤ３２の側面には、軸方向に延在された第２ドグ３２ａを有する。１速ドライブギヤ３１及び２速ドライブギヤ３２には、第１及び第２ドグクラッチ機構を有する。第１ドグクラッチ機構は、第１シャフト３ａ上に固定設置され、第１シフトフォーク３１０に対して相対回転可能に噛み合う第１クラッチリング３１１を有する。同様に、第２ドグクラッチ機構にも、第２クラッチリング３２１を有する。
【００１１】
第１クラッチリング３１１は、第１シフトフォーク３１０に相対回転可能に保持されつつ第１シフトフォーク３１０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３１１は、１速ドライブギヤ３１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３１１ａを有する。同様に、第２クラッチリング３２１は、第２シフトフォーク３２０に相対回転可能に保持されつつ第２シフトフォーク３２０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３２１は、２速ドライブギヤ３２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３２１ａを有する。
【００１２】
１速時は、第１シフトフォーク３１０を図１中の右側に移動し、第１クラッチリング３１１を右側に移動させ、１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと１速ドライブギヤ３１の第１ドグ３１ａとを噛み合わせ、１速を達成する。１速から２速へのアップシフト時は、第１シフトフォーク３１０を図１中の左側に移動させることで１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとの噛合いを解放し、第２シフトフォーク３２０を図１中の右側に移動させることで２速用第２クラッチリングドグ３２１ａと第２ドグ３２ａとを噛み合わせ、２速を達成する。
【００１３】
シフトアクチュエータ５は、第１シフトフォーク３１０及び第２シフトフォーク３２０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５は、外周に各シフトフォーク３１０，３２０と係合する変速溝５１，５２を有するシフトドラム５０を有する。変速溝５１，５２は、シフトドラム５０の回転に伴って各シフトフォーク３１０，３２０の軸方向位置を移動可能に形成され、シフト用モータ５３によりシフトドラム５０の回転位置を制御することで変速を行う。
【００１４】
変速機コントローラ３０は、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１０と、第１シャフト３ａの回転数を検出するＩｎｐｕｔ回転数センサ１２と、各シフトフォーク３１０，３２０のストローク位置を検出するシフトストロークセンサ１３と、シフト用モータ５３の電流値を検出する電流センサ１４と、第２シャフト３ｂの回転数を検出するＯｕｔｐｕｔ回転数センサ１５と、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄレンジを選択するシフトレバー７のシフト信号と、に基づいて所望の変速段を決定し、シフトアクチュエータ５のシフト用モータ５３に駆動電流Ｉｓを出力する。
【００１５】
ここで、ドグクラッチの噛合い時における課題について説明する。１速用第１クラッチリングドグ３１１ａ及び第１ドグ３１ａ（以下、両ドグとも記載する。）は、円周上の均等位置に並んだ複数のドグ歯と、ドグ歯の間に形成された凹部を有する。そして、両ドグが軸方向に近づき、一方のドグのドグ歯が他方のドグの凹部に入り込むと、両ドグ歯が円周上に交互に並ぶ。これにより、一方のドグから他方のドグへのトルク伝達を行う。このとき、一方のドグ歯と他方のドグ歯とが円周上において重なる位置のまま両ドグを軸方向に近づけたとしても、ドグ歯同士が干渉して軸方向に近づくことができない。そうすると、両ドグ歯が円周上に交互に並ぶことができず、ドグクラッチは締結できない。この状態を入り不状態という。
【００１６】
第１シャフト３ａもしくは第２シャフト３ｂが回転している状態で両ドグを軸方向に近づけると、１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと第１シャフト３ａとの間に相対回転が生じているため、仮に入り不状態が生じたとしても、両ドグの相対回転位置がずれるため、両ドグは噛み合うことができる。しかしながら、車両停止時で、かつ、クラッチ２が解放されている場合には、第１シャフト３ａ及び第２シャフト３ｂが共に回転を停止した状態である。この場合、仮に発進に備えてニュートラル状態から１速へシフトを行い、入り不状態が生じた場合、両ドグの相対回転位置をずらすことができず、入り不状態を解消することができないという問題がある。
【００１７】
また、この状態を解消すべく、一方のシャフトに回転力を付与する同期用モータ等を備えることも考えられるが、別途モータ等を搭載する必要があり、コストアップを招くだけでなく、シャフトのイナーシャが増大するため変速品質の低下を招くおそれがある。そこで、実施例１では、クラッチ２を僅かに締結させてエンジン１の駆動力により第１シャフト３ａを回転させ、入り不状態を解消することとした。
【００１８】
（入り不解消制御処理）
【００１９】
図２は実施例１の入り不解消制御処理を表すフローチャートである。入り不解消制御処理は、変速機コントローラ３０内において実行される。
ステップＳ１で３は、車両停止中かつ第１シャフト３ａの回転が停止しているか否かを判断する。具体的には、Ｏｕｔｐｕｔ回転数センサ１５及びＩｎｐｕｔ回転数センサ１２により検出された回転数が共に０ｒｐｍか否かを判断し、０ｒｐｍと判断されたときはステップＳ２に進み、それ以外のときは本制御フローを終了する。
ステップＳ２では、シフト要求に基づいてシフト用モータ５３にシフトドラム５０の回転位置が所望の変速段となる駆動指令を出力する。
【００２０】
ステップＳ３では、シフト用モータ５３の駆動電流Ｉｓがシフトドラム５０の回転により生じる所定電流より大きな入り不電流Ｉ１以上か否かを判断し、Ｉｓ＜Ｉ１のときは入り不が生じていないと判断してステップＳ６に進み、それ以外のときは入り不の恐れがあると判断してステップＳ４に進む。すなわち、入り不状態となると、シフトフォークが軸方向に移動できないことからシフトドラム５０が回転できない。そうすると、所望の変速段に応じた回転位置に移動しようとしてもシフト用モータ５３の駆動負荷が大きくなり、駆動電流Ｉｓが増大する。この特性を利用して、駆動電流Ｉｓによる入り不判定を行う。
【００２１】
ステップＳ４では、シフトストロークセンサ１３により検出されたシフトストローク量Ｓｔｒが入り不を表す入り不ストローク量Ｓｔｒ０以下か否かを判断し、入り不ストローク量Ｓｔｒ０以下のときは入り不が生じていると判断してステップＳ５に進み、シフトストローク量Ｓｔｒが入り不ストローク量Ｓｔｒ０より大きいときは、シフトフォーク３１，３２がしっかりとストロークしていると判断してステップＳ６に進む。よって、シフト用モータ５３の電流値とシフトストロークセンサ１３の両方の検出値に基づいて入り不状態を判断することができ、入り不状態判断の精度を向上できる。
【００２２】
ステップＳ５では、クラッチ２のＯＮ―ＯＦＦ制御を行う。具体的には、クラッチアクチュエータ２ａにおいて、ピストンストロークセンサ１１により検出されたピストンストローク位置がクラッチプレート間の距離が僅かに接触している状態を表す所定位置となるように制御し、第１シャフト３ａを回転させるのに必要な程度の所定トルク伝達容量を複数回（例えば２回程度）発生させ、ドグ歯の同期を図る。
ステップＳ６では、シフトストロークセンサ１３により検出されたシフトストローク量Ｓｔｒがシフト完了を表す完了ストローク量Ｓｔｒ１以上か否かを判断し、完了ストローク量Ｓｔｒ１以上のときはシフトが完了したと判断して本制御フローを終了し、完了ストローク量Ｓｔｒ１未満のときはシフトが完了していないと判断してステップＳ３に戻って、それ以後のステップを繰り返す。
【００２３】
図３は実施例１の車両停止中における１速へのシフトの際、入り不が生じていないシフト状態を表すタイムチャートである。エンジン１は作動状態であり、車両は停止しており、クラッチ２は完全締結状態である。この状態から運転者がシフトレバー７を操作し、ＰレンジからＮレンジ、更にＤレンジへと操作すると、時刻ｔ１において、発進に備えるためにクラッチ２が解放される。これにより、第１シャフト３ａの回転数が惰性回転しながら徐々に低下する。
【００２４】
時刻ｔ２において、シフト用モータ５３を駆動し、シフトドラム５０が回転することで、第１シフトフォーク３１０がストロークを開始する。このとき、入り不が生じないため、シフトドラム５０はスムーズに回転し、駆動電流Ｉｓが通常の駆動電流Ｉｎまで上昇するが、入り不電流Ｉ１まで上昇することはない。そして、シフトストローク量Ｓｔｒが増大し、スムーズに１速へのシフトが完了する。
このように、入り不状態が検知されない場合は、クラッチＯＮ―ＯＦＦ制御は実施されず、音振性能の低下や締結ショックを招くことは無い。
【００２５】
図４は実施例１の車両停止中における１速へのシフトの際、入り不が生じた場合の入り不解消制御処理を表すタイムチャートである。時刻ｔ２までは図３に示すタイムチャートと同じであるため説明を省略する。
時刻ｔ２１において、入り不が生じると、第１シフトフォーク３１０が十分にストロークできず、シフトドラム５０がスムーズに回転できないため、駆動電流Ｉｓが上昇し始める。
時刻ｔ２２において、駆動電流Ｉｓが入り不電流Ｉ１を超え、かつ、シフトストローク量Ｓｔｒが入り不ストローク量Ｓｔｒ０以下であるため、クラッチＯＮ―ＯＦＦ制御を開始する。これにより、クラッチ２に第１シャフト３ａを回転させるのに必要なトルク伝達容量が複数回付与され、第１シャフト３ａが回転する。これにより、１速用第１クラッチリングドグ３１１ａが回転し、第１ドグ３１ａとの間で相対回転を開始する。
時刻ｔ２３において、１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとが噛合うと、シフトストローク量Ｓｔｒが増大し、１速へのシフトを完了できる。
【００２６】
図５は実施例１の急減速からの車両停止中にダウンシフトする際、入り不が生じた場合の入り不解消制御処理を表すタイムチャートである。
３速で走行中の時刻ｔ３１において、運転者が急制動開始すると、変速が間に合わず、３速のまま減速が行われる。そして、時刻ｔ３２において、エンジンストールを回避するためにクラッチ２が解放され、時刻ｔ３３で車両が停止する。その後、次の発進に備えるために３速から２速そして１速までダウンシフトが開始される。
【００２７】
時刻ｔ３４において、３速から２速へのダウンシフトを開始し、シフトドラム５０を回転させたときに入り不状態となる。よって、時刻ｔ３５から駆動電流Ｉｓが増大し始める。
時刻ｔ３６において、駆動電流Ｉｓが入り不電流Ｉ１を超え、かつ、シフトストローク量Ｓｔｒが入り不ストローク量Ｓｔｒ０以下のため、クラッチＯＮ―ＯＦＦ制御が開始される。これにより、クラッチ２に第１シャフト３ａを回転させるのに必要なトルク伝達容量が複数回付与され、時刻ｔ３７において２速用第２クラッチリングドグ３２１ａと第２ドグ３２ａとが同期して噛み合う。
【００２８】
時刻ｔ３８において、２速から１速へのダウンシフトを開始し、シフトドラム５０を回転させたときに入り不状態となる。よって、時刻ｔ３９から駆動電流Ｉｓが増大し始める。
時刻ｔ４０において、駆動電流Ｉｓが入り不電流Ｉ１を超え、かつ、シフトストローク量Ｓｔｒが入り不ストローク量Ｓｔｒ０以下のため、クラッチＯＮ―ＯＦＦ制御が開始される。これにより、クラッチ２に第１シャフト３ａを回転させるのに必要なトルク伝達容量が複数回付与され、時刻ｔ４１において１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとが同期して噛み合う。よって、車両停止状態であっても、入り不状態の発生に関わらずダウンシフトを達成できる。
【００２９】
以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）エンジン１（動力源）と接続された第１シャフト３aと、
第１シャフト３ａに相対回転可能に支持された１速ドライブギヤ３１（第１ギヤ）と、
第２シャフト３ｂに固定支持され１速ドライブギヤ３１と常時噛み合う１速ドリブンギヤ３３（第２ギヤ）と、
軸方向噛合い側への移動により、第１ドグ３１ａ（第１ギヤのドグ）と噛合う１速用第１クラッチリングドグ３１１ａ（クラッチリングドグ）と、
１速用第１クラッチリングドグ３１１ａを軸方向に移動させて第１ドグ３１ａとの噛合いを制御するシフトアクチュエータ５（アクチュエータ）と、
第１シャフト３ａ及び第２シャフト３ｂの回転が停止した状態で１速用第１クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとを噛み合わせるときに、エンジン１のトルクを用いて第１シャフト３ａを回転させる変速機コントローラ３０（同期手段）と、
を備えた。
【００３０】
すなわち、車両停止により第１シャフト３ａや第２シャフト３ｂの回転が停止した状態で入り不状態が発生したとしても、エンジントルクによって第１シャフト３ａを回転させ、ドグクラッチを同期させることができる。よって、車両停止時であっても同期用のモータ等を搭載することなくドグを噛み合わせることができ、レイアウト自由度を向上し、コストダウンを図り、重量増を回避できる。
【００３１】
（２）エンジン１は内燃機関であり、
エンジン１と第１シャフト３ａとの間にクラッチ２を設け、
変速機コントローラ３０は、クラッチ２の接続により第１シャフト３ａを回転させることでドグを同期させる。
よって、クラッチ２の伝達トルク容量を制御するのみでドグを同期して噛み合わせることができる。
【００３２】
（３）変速機コントローラ３０は、クラッチ２の伝達トルク容量が第１シャフト３ａを回転させるのに必要な程度の所定トルク伝達容量（所定値以下の範囲）でクラッチ２を断接する。
よって、第１シャフト３ａを含む回転要素のイナーシャに応じた低い伝達トルク容量を付与するため、音振性能の悪化や締結ショックの発生を回避できる。
【００３３】
（４）１速用第１クラッチリングドグ３１１ａの軸方向ストローク量である第１シフトフォーク３１０のストローク量Ｓｔｒを検出するシフトストロークセンサ１３（ストローク量検出手段）を有し、
変速機コントローラ３０は、ストローク量Ｓｔｒが入り不ストローク量Ｓｔｒ０（所定ストローク量）以下のときに第１シャフト３ａを回転させる。
すなわち、入り不状態を検知した上で、エンジントルクにより第１シャフト３ａを回転させるため、入り不状態が発生していない場合には第１シャフト３ａに不要な回転を付与することが無く、音振性能の悪化や締結ショックを回避できる。
【００３４】
（５）シフトアクチュエータ５の駆動電流Ｉｓを検出する電流センサ１４（電流検出手段）を有し、
変速機コントローラ３０は、駆動電流Ｉｓが通常ストローク時に生じる駆動電流Ｉｎよりも大きな入り不電流Ｉ１（所定電流）以上のときに第１シャフト３ａを回転させる。
すなわち、入り不状態を検知した上で、エンジントルクにより第１シャフト３ａを回転させるため、入り不状態が発生していない場合には第１シャフト３ａに不要な回転を付与することが無く、音振性能の悪化や締結ショックを回避できる。
【００３５】
（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では、第１シャフト３ａに相対回転体であるドライブギヤを配置し、これらドライブギヤを第１シャフト３ａに選択的に固定可能なドグクラッチ機構を設けた例を示したが、第１シャフト３ａに限らず、第２シャフト３ｂに設けてもよいし、それぞれ組み合わせて第１シャフト３ａと第２シャフト３ｂの両方に設定してもよい。
また、前進４速に限らず、前進２速や、更なる多段化した自動変速機にも適用できる。
また、実施例では、動力源として内燃機関であるエンジンを搭載した例を示したが、動力源として駆動用モータやエンジンとモータを併用するハイブリッド車両であっても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１    エンジン
２    クラッチ
２ａ    クラッチアクチュエータ
３    自動変速機
３ａ    第１シャフト
３ｂ    第２シャフト
４    駆動輪
５    シフトアクチュエータ
７    特開平
７    シフトレバー
１０    エンジン回転数センサ
１１    ピストンストロークセンサ
１２    Ｉｎｐｕｔ回転数センサ
１３    シフトストロークセンサ
１４    電流センサ
１５    Ｏｕｔｐｕｔ回転数センサ
３０    変速機コントローラ
３１    １速ドライブギヤ
３１ａ    第１ドグ
３２    ２速ドライブギヤ
３２ａ    第２ドグ
３３    １速ドリブンギヤ
３４    ２速ドリブンギヤ
５０    シフトドラム
５１，５２    変速溝
５３    シフト用モータ
３１０    第１シフトフォーク
３１１    第１クラッチリング
３１１ａ    １速用第１クラッチリングドグ
３２０    第２シフトフォーク
３２１    第２クラッチリング
３２１ａ    ２速用第２クラッチリングドグ
【図１】
0006565008.tif 000002
【図２】
0006565008.tif 000003
【図３】
0006565008.tif 000004
【図４】
0006565008.tif 000005
【図５】
0006565008.tif 000006