(57)【要約】【課題】主変速機の出力側に副変速機が接続された多段変速機において、副変速機におけるシンクロメッシュ機構のバッティング状態を解消させる。【解決手段】車両停車中に（Ｓ１）、副変速機たるレンジの切換を伴う変速段への変速操作が行われたときに（Ｓ２〜Ｓ５）、主変速機の切換に先立って、レンジの切換を開始する（Ｓ６）。そして、レンジ切換が完了したとき（Ｓ７）、又は、レンジ切換開始から所定時間経過してもその切換が完了しないときに（Ｓ８）、主変速機の切換を開始する。ここで、レンジ切換が完了しないときには、レンジにおけるシンクロメッシュ機構にバッティング状態が発生していると判断できるので、レンジ切換未完了のまま主変速機を切り換えることで、メインシャフト及びレンジカウンタシャフトとレンジにおけるシンクロメッシュ機構のシンクロナイザスリーブとの間に相対回転を発生させ、バッティング状態を解消させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主変速機の出力側に副変速機が連結された多段変速機の変速制御装置において、
停車中であるか否かを判定する停車判定手段と、
前記副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたか否かを判定する変速操作判定手段と、
前記停車判定手段により停車中であると判定され、かつ、前記変速操作判定手段により変速操作が行われたと判定されたときに、前記副変速機の切換を開始する副変速機切換開始手段と、
該副変速機切換開始手段により副変速機の切換が開始された後、該副変速機の切換が完了したとき、又は、切換開始から所定時間経過しても当該副変速機の切換が完了しないときに、前記主変速機の切換を開始する主変速機切換開始手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする多段変速機の変速制御装置。
【請求項２】
前記停車判定手段は、車速を検出する車速検出手段からの出力に基づいて、停車中であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の多段変速機の変速制御装置。
【請求項３】
前記主変速機の切換状態を検出する切換状態検出手段と、
前記主変速機の入力側に連結されたクラッチの作動状態を検出する作動状態検出手段と、
を備え、
前記変速操作判定手段は、前記切換状態検出手段により主変速機の中立状態が検出され、かつ、前記作動状態検出手段によりクラッチの断が検出されたときに、変速指示を入力する変速指示入力手段からの出力に基づいて、前記副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたか否かを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多段変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主変速機の出力側に副変速機が連結された多段変速機の変速制御装置において、特に、副変速機におけるシンクロメッシュ機構のバッティング状態を解消させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トレーラを牽引するトラクタでは、車両重量が重くなることから、走行性能を向上させるために多段変速機が搭載されることが多い。近年では、主変速機に副変速機を直列に連結することで、主変速機のギヤ列の一部を共用して、小型化を図ったものが主流となりつつある。また、機械式クラッチと多段変速機とを電子制御することで、効率の良い自動変速機を実現した技術も提案されている（特開２００１−１６５２９４号公報等参照）。
【０００３】
多段変速機の一例として、主変速機の入力側及び出力側に、副変速機としてのスプリッタ及びレンジを夫々連結し、主変速機の各シフト段を半段ずらすと共にそのギヤレシオを広げて多段化したものがある。かかる多段変速機では、レンジにおけるシンクロメッシュ機構の負荷（同期側イナーシャ）を軽減させるために、主変速機が中立状態でレンジを切り換え、レンジ切換完了後に主変速機を所定シフト段に切り換える変速制御が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的なシンクロメッシュ機構では、同期側と被同期側とが完全に停止している場合、シンクロナイザスリーブとシンクロナイザリングとのチャンファ先端同士が相対する「バッティング状態」が発生することがある。バッティング状態が発生すると、シンクロナイザスリーブが被同期側のギヤ方向に摺動することができず、ギヤ切り換えができなくなってしまう。シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファ先端形状の改良により、バッティング状態が発生する頻度が少なくなってきているが、確実に回避することができないのが現状である。
【０００５】
主変速機のバッティング状態は、主変速機を中立位置にしてクラッチを接続すると、メインギヤとメインシャフトとの間に相対回転が生じるので、シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファ先端同士の位置関係が変わり、容易に回避可能である。
【０００６】
しかしながら、多段変速機においては、レンジ切換完了後に主変速機が切り換えられるため、レンジにおいてバッティング状態が発生すると、主変速機の切り換えが開始されないこととなる。従って、メインギヤとメインシャフトとが噛合わないため、クラッチを接続してもメインシャフトが回転せず、メインシャフトとレンジギヤとの間に相対回転を発生させることができない。このため、レンジにバッティング状態が発生したときには、例えば、レンジを高速段にしたままゆっくり発進させることで、レンジ切り換えを可能とするしかなかった。
【０００７】
なお、車両の停車中には、主変速機を中立位置としている場合が多く、また、通常走行から停車したときには、レンジが高速段に切り換えられている場合が多い。このため、車両の発進時には、メインギヤ，メインシャフト及びレンジギヤが回転していない状態で、レンジを高速段から低速段に切り換えなければならない可能性が高く、前述したような問題が発生し易い。
【０００８】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、主変速機の出力側に副変速機が連結された多段変速機において、変速制御内容を変更することにより、副変速機におけるシンクロメッシュ機構のバッティング状態を解消させた多段変速機の変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、主変速機の出力側に副変速機が連結された多段変速機の変速制御装置において、停車中であるか否かを判定する停車判定手段と、前記副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたか否かを判定する変速操作判定手段と、前記停車判定手段により停車中であると判定され、かつ、前記変速操作判定手段により変速操作が行われたと判定されたときに、前記副変速機の切換を開始する副変速機切換開始手段と、該副変速機切換開始手段により副変速機の切換が開始された後、該副変速機の切換が完了したとき、又は、切換開始から所定時間経過しても当該副変速機の切換が完了しないときに、前記主変速機の切換を開始する主変速機切換開始手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、停車中に副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたときには、主変速機の切換に先立って、副変速機の切換が開始される。そして、副変速機の切換が開始されて、その切換が完了したときには、主変速機の切換が開始される。一方、副変速機の切換が開始されてから所定時間経過してもその切換が完了しないときには、副変速機のシンクロメッシュ機構にバッティング状態が発生したと判断し、副変速機の切換未完了のまま、主変速機の切換が開始される。ここで、「バッティング状態」とは、シンクロメッシュ機構の同期側と被同期側とが完全に停止していて、シンクロナイザスリーブとシンクロナイザリングとのチャンファ先端同士が相対している状態のことをいう。
【００１１】
副変速機の切換未完了のまま、主変速機の切換が開始されると、副変速機におけるシンクロメッシュ機構のシンクロナイザスリーブが被同期ギヤ方向に押し付けられた状態で、主変速機が切り換えられる。そして、この状態でクラッチが接続されると、内燃機関の出力により主変速機のメインシャフト及び副変速機のカウンタシャフトが回転し、副変速機におけるシンクロメッシュ機構のシンクロナイザスリーブとの間に相対回転が生じる。このため、副変速機におけるバッティング状態が解消され、切換が可能となる。また、主変速機の切換に伴う衝撃によりメインシャフトが揺さぶられて、副変速機におけるバッティング状態が解消されることもある。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記停車判定手段は、車速を検出する車速検出手段からの出力に基づいて、停車中であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、停車中であるか否かは、車速を検出する車速検出手段からの出力に基づいて判定される。このため、大部分の車両に取り付けられている車速センサなどの車速検出手段が利用可能となり、センサ追加に伴うコスト上昇が抑制される。
【００１４】
請求項３記載の発明では、前記主変速機の切換状態を検出する切換状態検出手段と、前記主変速機の入力側に連結されたクラッチの作動状態を検出する作動状態検出手段と、を備え、前記変速操作判定手段は、前記切換状態検出手段により主変速機の中立状態が検出され、かつ、前記作動状態検出手段によりクラッチの断が検出されたときに、変速指示を入力する変速指示入力手段からの出力に基づいて、前記副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、主変速機が中立状態かつクラッチが断のときに、変速指示を入力する変速指示手段からの出力に基づいて、副変速機の切換を伴う走行段への変速操作が行われたか否かが判定される。このため、車両運転者の発進させようとする意思を正確に検出することができ、その意思に沿った適切な多段変速機の変速制御が行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００１７】
図１は、本発明に係る多段変速機の変速制御装置を備えた車両構成を示す。
【００１８】
内燃機関１０には、機械式クラッチ（以下「クラッチ」という）１２を介して、多段変速機２０が取り付けられる。多段変速機２０は、図２に示すように、主変速機２０Ａの入力側及び出力側に、少なくとも高速段又は低速段に切り換える副変速機としてのスプリッタ２０Ｂ及びレンジ２０Ｃが夫々連結された構成をなす。
【００１９】
ここで、多段変速機２０の構成について説明する。
【００２０】
内燃機関１０の出力を入力するインプットシャフト２２には、スプリッタ２０Ｂを高速段に切り換えるスプリッタギヤＺｍ５が遊転自由に嵌合されると共に、その先端部にシンクロメッシュ機構２４を構成するシンクロナイザハブ２４Ａが固定される。インプットシャフト２２と同軸上に配置されたメインシャフト２６には、主変速機２０Ａの各シフト段を構成するドライブギヤＺｍ４，３速ギヤＺｍ３，２速ギヤＺｍ２，１速ギヤＺｍ１及びリバースギヤＺｍＲが夫々遊転自由に嵌合されると共に、その先端部にレンジ２０Ｃを高速段に切り換えるレンジハイギヤＺｒ１が固定される。ドライブギヤＺｍ４及び３速ギヤＺｍ３，２速ギヤＺｍ２及び１速ギヤＺｍ１、並びに、１速ギヤＺｍ１及びリバースギヤＺｍＲの間のメインシャフト２６には、夫々、シンクロメッシュ機構２４を構成するシンクロナイザハブ２４Ａが固定される。
【００２１】
一方、インプットシャフト２２及びメインシャフト２６と平行に配置されたメインカウンタシャフト２８には、スプリッタギヤＺｍ５，ドライブギヤＺｍ４，３速ギヤＺｍ３，２速ギヤＺｍ２及び１速ギヤＺｍ１と常時噛合う、カウンタスプリッタギヤＺｃ５，カウンタドライブギヤＺｃ４，カウンタ３速ギヤＺｃ３，カウンタ２速ギヤＺｃ２及びカウンタ１速ギヤＺｃ１が固定される。また、メインカウンタシャフト２８には、リバースアイドラギヤＺｍＲ１を介して、リバースギヤＺｍＲと常時噛合うカウンタリバースギヤＺｃＲが固定される。
【００２２】
メインシャフト２６と同軸上に配置されたアウトプットシャフト３０には、レンジ２０Ｃを低速段に切り換えるレンジローギヤＺｒ２が遊転自由に嵌合されると共に、その一端部にシンクロメッシュ機構２４を構成するシンクロナイザハブ２４Ａが固定される。アウトプットシャフト３０と平行に配置されたレンジカウンタシャフト３２には、レンジハイギヤＺｒ１及びレンジローギヤＺｒ２と常時噛合う、レンジカウンタハイギヤＺｃｒ１及びレンジカウンタローギヤＺｃｒ２が夫々固定される。
【００２３】
また、シンクロメッシュ機構２４を構成する各シンクロナイザハブ２４Ａの外周には、図示しないアクチュエータにより、その軸方向に往復摺動するシンクロナイザスリーブ２４Ｂがスプライン結合される。そして、シンクロナイザスリーブ２４Ｂを被同期ギヤの方向に摺動させることで、図示しないシンクロナイザリングを被同期ギヤの摩擦面に押し付け、その摩擦により同期ギヤと被同期ギヤとの相対回転をなくし、両者の同期が行われる。
【００２４】
かかる構成の多段変速機２０では、主変速機２０Ａ及びレンジ２０Ｃにより６段のシフト段が構成され、この各シフト段をスプリッタ２０Ｂにより半段ずらすことで、表１に示すような前進１２段及び後進２段のシフト段が実現される。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
内燃機関１０には、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット４０により、燃料噴射量を制御可能な燃料噴射ポンプ４２と、機関回転速度を検出する回転速度センサ４４と、が取り付けられる。また、クラッチ１２には、クラッチ駆動用アクチュエータとしてのクラッチブースタ４６の出力軸が接続されると共に、そのストローク量からクラッチの断・接を検出するクラッチストロークセンサ４８（作動状態検出手段）が取り付けられる。
【００２７】
一方、多段変速機２０には、コントロールユニット４０により開閉制御される電磁弁５０を介して、主変速機２０Ａ，スプリッタ２０Ｂ及びレンジ２０Ｃを空気圧で切り換えるメインアクチュエータ５２，スプリッタアクチュエータ５４及びレンジアクチュエータ５６が夫々取り付けられる。また、多段変速機２０には、主変速機２０Ａ，スプリッタ２０Ｂ及びレンジ２０Ｃのシフト段を検出するメインポジションセンサ５８（切換状態検出手段），スプリッタポジションセンサ６０及びレンジポジションセンサ６２が夫々取り付けられる。さらに、多段変速機２０には、その出力軸の回転速度から車速を検出する車速センサ６４（車速検出手段）と、メインカウンタシャフト２８の回転速度を検出するメイン回転速度センサ６６と、レンジカウンタシャフト３２の回転速度を検出するレンジ回転速度センサ６８と、が取り付けられる。
【００２８】
運転室内には、アクセルペダル７０の踏込量を検出するアクセル開度センサ７２と、クラッチペダル７４が踏み込まれたことを検出するクラッチペダルセンサ７６と、多段変速機２０の変速指示を入力するシフトレバー７８（変速指示入力手段）と、が備えられる。シフトレバー７８には、スプリッタ２０Ｂを切り換えて１２段とするか否かを指定する１２スピードスイッチ７８Ａが組み込まれている。その他、運転室内には、多段変速機２０のシフト段を表示する表示モニター８０や、変速終了等を報知するブザー８２などが備えられる。
【００２９】
そして、各センサの出力がコントロールユニット４０に入力され、機関運転状態に応じて燃料噴射ポンプ４２が制御されると共に、自動変速制御又は手動変速制御を行うべく、クラッチブースタ４６及び電磁弁５０などが制御される。
【００３０】
なお、コントロールユニット４０における処理により、停車判定手段，変速操作判定手段，副変速機切換開始手段及び主変速機切換開始手段が実現される。
【００３１】
図３及び図４は、コントロールユニット４０で所定時間毎に実行される、発進時における多段変速機２０の制御内容を示す。
【００３２】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、車速センサ６４からの出力に基づいて、停車中であるか否か、即ち、レンジ２０Ｃにおけるシンクロメッシュ機構２４のシンクロナイザスリーブ２４Ｂの回転が停止しているか否かが判定される。そして、停車中であると判定されればステップ２へと進み（Ｙｅｓ）、停車中でない（走行中である）と判定されれば処理を終了する（Ｎｏ）。なお、ステップ１の処理が、停車判定手段に相当する。
【００３３】
ステップ２では、クラッチストロークセンサ４８からの出力に基づいて、クラッチ１２が断となっているか否かが判定される。そして、クラッチ１２が断であると判定されればステップ３へと進み（Ｙｅｓ）、クラッチ１２が接であると判定されれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３４】
ステップ３では、シフトレバー７８からの出力に基づいて、変速が開始されたか否かが判定される。そして、変速が開始されたと判定されればステップ４へと進み（Ｙｅｓ）、変速が開始されないと判定されれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３５】
ステップ４では、メインポジションセンサ５８からの出力に基づいて、主変速機２０Ａが中立状態にあるか否かが判定される。そして、主変速機２０Ａが中立状態であると判定されればステップ５へと進み（Ｙｅｓ）、主変速機２０Ａが中立状態でないと判定されれば処理を終了する（Ｎｏ）。
【００３６】
ステップ５では、メインポジションセンサ５８及びシフトレバー７８からの出力に基づいて、レンジ切換があるか否かが判定される。そして、レンジ切換があると判定されればステップ６へと進み（Ｙｅｓ）、レンジ切換がないと判定されれば処理を終了する（Ｎｏ）。なお、ステップ１〜ステップ５の一連の処理が、変速操作判定手段に相当する。
【００３７】
ステップ６では、レンジ切換を行うべく、レンジアクチュエータ５６を駆動制御する電磁弁５０が作動される。
【００３８】
ステップ７では、レンジポジションセンサ６２からの出力に基づいて、レンジ切換が完了したか否かが判定される。そして、レンジ切換が完了したと判定されればステップ９へと進み（Ｙｅｓ）、レンジ切換が完了していないと判定されればステップ８へと進む（Ｎｏ）。
【００３９】
ステップ８では、コントロールユニット４０に内蔵されるタイマに基づいて、レンジ切換を開始してから所定時間経過したか否かが判定される。そして、所定時間経過したと判定されればステップ９へと進み（Ｙｅｓ）、所定時間経過していないと判定されればステップ７へと戻る（Ｎｏ）。
【００４０】
ステップ９では、主変速機２０Ａを切り換えるべく、メインアクチュエータ５２を駆動制御する電磁弁５０が作動される。
【００４１】
ステップ１０では、コントロールユニット４０に内蔵されるタイマに基づいて、主変速機２０Ａの切り換えを開始してから所定時間経過したか否かが判定される。そして、所定時間経過したと判定されればステップ１３へと進み（Ｙｅｓ）、所定時間経過していないと判定されればステップ１１へと進む（Ｎｏ）。
【００４２】
ステップ１１では、メインポジションセンサ５８からの出力に基づいて、主変速機２０Ａの切り換えが完了したか否かが判定される。そして、主変速機２０Ａの切り換えが完了したと判定されればステップ１２へと進み（Ｙｅｓ）、所定時間待機する。一方、主変速機２０Ａの切り換えが完了していないと判定されればステップ１０へと戻る（Ｎｏ）。
【００４３】
ステップ１３では、主変速機２０Ａ及びレンジ２０Ｃの切り換えを停止すべく、メインアクチュエータ５２及びレンジアクチュエータ５６を駆動制御する電磁弁５０の作動が停止される。
【００４４】
以上説明したステップ１〜ステップ１３の処理によれば、停車中にレンジ２０Ｃの切換を伴う走行段への変速操作が行われたときには、主変速機２０Ａの切換に先立って、レンジ２０Ｃの切換が開始される。そして、レンジ２０Ｃの切換が開始されて、その切換が完了したときには、主変速機２０Ａの切換が開始される。一方、レンジ２０Ｃの切換が開始されてから所定時間経過してもその切換が完了しないときには、レンジ２０Ｃのシンクロメッシュ機構２４にバッティング状態が発生したと判断し、レンジ切換未完了のまま、主変速機２０Ａの切換が開始される。
【００４５】
主変速機２０Ａの切換が開始されると、レンジ２０Ｃにおけるシンクロメッシュ機構２４のシンクロナイザスリーブ２４Ｂが被同期ギヤ方向に押し付けられた状態で、主変速機２０Ａが切り換えられる。そして、この状態でクラッチ１２が接続されると、内燃機関１０の出力によりメインシャフト２６及びレンジカウンタシャフト３２が回転し、レンジ２０Ｃにおけるシンクロメッシュ機構２４のシンクロナイザスリーブ２４Ｂとの間に相対回転が生じるようになる。このため、レンジ２０Ｃにおけるバッティング状態が解消され、レンジ切換が可能となる。また、主変速機２０Ａの切換に伴う衝撃によりメインシャフト２６が揺さぶられて、レンジ２０Ｃにおけるバッティング状態が解消されることもある。
【００４６】
従って、停車中にレンジ２０Ｃにおいてバッティング状態が発生していても、レンジ切換未完了のまま主変速機２０Ａの切換が行われる結果、レンジ切換が完了するので、車両が発進できないという事態を確実に回避することができる。
【００４７】
なお、本発明に係る多段変速機の変速制御装置は、既存の制御内容を小変更するだけで実現されるため、制御内容の変更に伴う人的ミスが起こる可能性が少なく、コスト上昇及び信頼性低下などを極力抑制することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、副変速機の切換が所定時間経過しても完了しないときには、副変速機の切換未完了のまま、主変速機の切換が開始される。このため、主変速機のメインシャフト及び副変速機のカウンタシャフトと副変速機におけるシンクロメッシュ機構のシンクロナイザスリーブとの間に相対回転が生じ、副変速機におけるバッティング状態を解消することができる。また、主変速機の切換に伴う衝撃によりメインシャフトが揺さぶられて、副変速機におけるバッティング状態が解消されることもある。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、大部分の車両に取り付けられている車速センサなどの車速検出手段が利用可能となり、センサ追加に伴うコスト上昇を抑制することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、車両運転者の発進させようとする意思に沿って、多段変速機の変速制御を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多段変速機の変速制御装置を備えた車両構成図
【図２】多段変速機の構成説明図
【図３】多段変速機の制御内容を示すフローチャート
【図４】多段変速機の制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
２０　　多段変速機
２０Ａ　主変速機
２０Ｃ　レンジ
４０　　コントロールユニット
４８　　クラッチストロークセンサ
５０　　電磁弁
５２　　メインアクチュエータ
５６　　レンジアクチュエータ
５８　　メインポジションセンサ
６２　　レンジポジションセンサ
６４　　車速センサ
７８　　シフトレバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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