(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断接可能なクラッチを介してエンジンの回転を入力する変速機と、
上記変速機の回転部分に接続され、駆動に伴って該回転部分に対して同方向のトルクを付加可能であると共に、回生に伴って上記回転部分に対して逆方向のトルクを付加可能なモータ／ジェネレータと、
上記変速機の油温を検出する油温検出手段と、
上記変速機及び上記クラッチのクラッチディスクの仕様から定まる固有のアイドル騒音特性と上記油温検出手段にて検出された油温とに基づいて、上記モータ／ジェネレータを駆動制御するトルク制御手段と
を備えたことを特徴とする変速機の騒音低減装置。
【請求項２】
断接可能なクラッチを介してエンジンの回転を入力し、常用領域内の略最高油温でアイドル騒音が最小値となるようにアイドル騒音特性が設定された変速機と、
上記変速機の回転部分に接続され、駆動に伴って該回転部分に対して同方向のトルクを付加可能なモータと、
上記変速機の油温を検出する油温検出手段と、
上記油温検出手段にて検出された油温に基づいて上記モータを駆動制御するトルク制御手段と
を備えたことを特徴とする変速機の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機のアイドル騒音を低減する騒音低減装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
周知のようにアイドル運転時のエンジンには、回転変動（トルク変動）を起振源とした捻り振動が発生し、この捻り振動により変速機内のギアの噛合い部がバックラッシの範囲内で相対変位して歯当たりを生じ、所謂ガラ音と呼ばれる特有のアイドル騒音を発生させる要因となっている。
【０００３】
アイドル騒音を低減するための対策として、例えば特開平７−２５９９７２号公報に記載の変速機の騒音低減装置を挙げることができる。この騒音低減装置では、インプットシャフトにて回転駆動される従動ギア（カウンタシャフトやメインシャフトのギア等）の外周にブレーキシューを配設し、例えばエンジンがアイドル運転中で、且つ、変速機の油温が所定値以上のときに、回転中の従動ギアに対してエアシリンダでブレーキシューを当接させて所定の制動力を作用させ、これにより従動ギアの動きを抑制して騒音低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した公報の変速機の騒音低減装置では、変速機油温の上昇に伴って潤滑油の粘度が低下すると、従動ギアが動き易くなってアイドル騒音が増加するとの観点の下に、このような状況のときに、制動により従動ギアの動きを抑制しているに過ぎない。しかしながら、変速機のアイドル騒音は油温に応じて変動するものの、その特性は単純に油温の上昇に伴って増加するものではなく、例えば図３中の（ｃ）に示すように、変速機やクラッチディスクの仕様から定まる固有の最小値が存在する。よって、上記のように所定の制動力を一義的に作用させるだけでは騒音を低減不能な領域があり、より確実な騒音低減対策が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、変速機やクラッチディスクの仕様に基づくアイドル騒音特性を前提として、油温変化に関わらず確実にアイドル騒音を低減することができる変速機の騒音低減装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、断接可能なクラッチを介してエンジンの回転を入力する変速機と、変速機の回転部分に接続され、駆動に伴って該回転部分に対して同方向のトルクを付加可能であると共に、回生に伴って上記回転部分に対して逆方向のトルクを付加可能なモータ／ジェネレータと、変速機の油温を検出する油温検出手段と、変速機及びクラッチのクラッチディスクの仕様から定まる固有のアイドル騒音特性と油温検出手段にて検出された油温とに基づいて、モータ／ジェネレータを駆動制御するトルク制御手段とを備えた。
【０００７】
エンジンの回転変動（トルク変動）を起振源とした捻り振動により、変速機内のギア噛合い部には歯当たりによる歯打音が発生し、その発生状況は、クラッチディスクや変速機の仕様（例えばクラッチディスクのばね定数、ギア噛合い部のバックラッシ量、変速機の機械的な回転抵抗等）によって相違すると共に、変速機油温にも影響される。即ち、油温の増減に伴ってオイル粘度と共に変速機の回転抵抗が増減すると、クラッチディスクの作動角と共に捻り振動の変速機側への伝達状態が変化し、歯打音の発生状況にも影響が及ぶ。
【０００８】
ここで、アイドル騒音特性と油温検出手段にて検出された実際の油温とに基づいてモータ／ジェネレータが制御され、例えばアイドル騒音が最小値のときの油温より油温検出手段にて検出された油温が低いときには、モータ／ジェネレータの駆動に伴って変速機の回転部分に同方向のトルクが付加され、アイドル騒音が最小値のときの油温より検出された油温が高いときには、モータ／ジェネレータの回生に伴って変速機の回転部分に逆方向のトルクが付加される。
【０００９】
よって、アイドル騒音が最小値のときの油温より実際の油温が低い場合には、変速機に同方向のトルクが付加されて、油温低下に伴う変速機の回転抵抗の増加分がモータ／ジェネレータの駆動により相殺され、逆にアイドル騒音が最小値のときの油温より実際の油温が高い場合には、変速機に逆方向のトルクが付加されて、油温上昇に伴う変速機の回転抵抗の減少分がモータ／ジェネレータの回生により相殺される。従って、クラッチディスクの作動角はアイドル騒音が最小値のときの値に保持され、結果として油温変化に関わらずアイドル騒音を最小値に抑制可能となる。
このとき、アイドル騒音が最小値のときの油温と検出された油温との差が大であるほど、モータ／ジェネレータにより付加するトルクを増加させるように構成することが望ましい。
請求項２の発明では、断接可能なクラッチを介してエンジンの回転を入力し、常用領域内の略最高油温でアイドル騒音が最小値となるようにアイドル騒音特性が設定された変速機と、変速機の回転部分に接続され、駆動に伴って回転部分に対して同方向のトルクを付加可能なモータと、変速機の油温を検出する油温検出手段と、油温検出手段にて検出された油温に基づいてモータを駆動制御するトルク制御手段とを備えた。
常用領域内の略最高油温でアイドル騒音が最小値となるように変速機のアイドル騒音特性が設定されると、変速機の回転抵抗は油温の低下に伴って増加方向にしか変化しないため、変速機の回転部分にモータの駆動により同方向のトルクを付加することでアイドル騒音を抑制可能となる。このようにアイドル騒音を抑制するために同方向のトルクのみを付与すればよいことから制御が簡略化できると共に、駆動専用のモータの適用によりコスト低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した変速機の騒音低減装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の変速機の騒音低減装置を示す概略構成図であり、対象となる変速機の構成は、４速を直結とした前進５段、後退１段の一般的なものである。即ち、周知のように変速機１内には、インプットシャフト２とメインシャフト３が同軸上に配設されると共に、これらのシャフト２，３に対してカウンタシャフト４が並列配置されている。インプットシャフト２はクラッチ５を介してエンジン６により回転駆動され、その回転はギア７，８を介してカウンタシャフト４に伝達される。カウンタシャフト４上に固定された各変速段の駆動ギア９はメインシャフト３上の遊転ギア１０と常時噛合し（リバースギアはアイドラギア１１を介して噛合）、カウンタシャフト４の回転に伴って各遊転ギア１０が回転駆動される。各遊転ギア１０は図示しないシンクロ機構により選択的にメインシャフト３に固定され、そのギア比をもってメインシャフト３が回転駆動されて図示しないプロペラシャフトに伝達される。
【００１１】
カウンタシャフト４の後端にはクラッチ１２を介してモータ／ジェネレータ１３が連結され、クラッチ１２の接続時にはカウンタシャフト４と一体でモータ／ジェネレータ１３が回転する。モータ／ジェネレータ１３はインバータ回路１４を介してバッテリ１５に接続され、このインバータ回路１４により、モータ／ジェネレータ１３の回生電流のバッテリ１５への充電、及びバッテリ１５からの電流によるモータ／ジェネレータ１３の駆動が制御される。本実施形態では、カウンタシャフト４が回転部分に相当する。
【００１２】
一方、車室内には図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたトルク制御手段としてのＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が設置されており、このＥＣＵ２１により本実施形態の騒音低減装置が制御される。ＥＣＵ２１の入力側には、車速Ｖを検出する車速センサ２２、エンジン回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ２３、変速機１のギア位置を検出するギア位置センサ２４、変速機１の油温Ｔを検出する油温検出手段としての油温センサ２５等の各種センサ類が接続され、又、ＥＣＵ２１の出力側には前記クラッチ１２及びインバータ回路１４等の各種アクチュエータ類が接続されている。
【００１３】
そして、ＥＣＵ２１はアイドル騒音を低減するための処理として、図２に示すモータ／ジェネレータ制御ルーチンを実行する。以下、その詳細を説明するが、この制御にはクラッチディスクの作動角が密接に関係するため、まず、作動角の設定状況を図３の特性図に従って説明する。
図３はクラッチディスクの捻り特性（ａ）、変速機油温Ｔに対する変速機１の回転抵抗の特性（ｂ）、変速機油温Ｔに対するアイドル騒音の特性（ｃ）の相互関係を示す説明図である。周知のようにアイドル騒音の主要因は、エンジン６の回転変動（トルク変動）を起振源とした捻り振動により、変速機１内のインプットシャフト２及びカウンタシャフト４間やカウンタシャフト４及びメインシャフト３間等のギア噛合い部がバックラッシの範囲内で相対変位し、歯当たりによる歯打音を発生することにある。図３中の（ａ）に示すように、このときのクラッチディスクは中立点を中心として正負に作動角θを変動させながら、エンジン６からの捻り振動を伝達している。
【００１４】
歯打音の発生状況は、クラッチディスクや変速機１の仕様（例えばクラッチディスクのばね定数、ギア噛合い部のバックラッシ量、変速機の機械的な回転抵抗等）によって相違するが、その他にも変速機油温Ｔに起因する２つの要因により逆方向の影響を受ける。即ち、油温Ｔの上昇に伴ってオイル粘度が低下すると、ギアに対する運動抑制作用が低下して歯打音を増加させる方向に影響する一方、図３中の（ｂ）に示すように、オイル粘度の低下と共に変速機１の回転抵抗（反力としてクラッチディスクに作用している）が低下すると、クラッチディスクの作動角がばね定数小の１段目の領域内に抑制され易くなって、歯打音を減少させる方向に影響する。よって、これらの２つの要因が影響し合うことで、（ｃ）に示すようにアイドル騒音の最小値が存在する。
【００１５】
そして、アイドル騒音が最小値のときの油温（以下、最小騒音時油温という）を使用頻度の高い油温域に設定すれば、アイドル騒音が最小値まで低下する機会が増えて効率的に騒音を低減できることから、この条件を満たすように、上記したクラッチディスクや変速機１の仕様を設定している。結果として、本実施形態では図に示すように、最小騒音時油温としてＴminが設定され、この最小騒音時油温Ｔminにおいて騒音が最小値となるようにクラッチディスクの作動角としてθが設定されている。
【００１６】
一方、図２のルーチンはエンジン６の運転中に所定の制御インターバルで実行され、まず、ステップＳ２で車速Ｖが０であるか否かを、ステップＳ４でエンジン回転速度Ｎeがアイドル回転速度を中心とした所定範囲内にあるか否かを、ステップＳ６でギア位置がニュートラルであるか否かを判定する。何れかの処理でＮＯ（否定）の判定を下したときには、ステップＳ８でクラッチ１２を遮断した後にルーチンを終了する。
【００１７】
又、ステップＳ２〜６の全ての処理でＹＥＳ（肯定）の判定を下したとき、即ち、車両が停車し、エンジン６がアイドル運転中で、変速機１がニュートラルであり、所謂ガラ音が発生する条件を全て満たしているときには、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では変速機１の油温Ｔが最小騒音時油温Ｔminを中心とした所定値Δｔの範囲内（Ｔmin−Δｔ≦Ｔ≦Ｔmin＋Δｔ）にあるか否かを判定し、ＹＥＳのときには前記ステップＳ８を経てルーチンを終了する。
【００１８】
又、ステップＳ１０の判定がＮＯのときにはステップＳ１２に移行してクラッチ１２を接続し、続くステップＳ１４で図４に示すマップに従って油温Ｔから目標付加トルクＭtgtを設定する。このマップは図３中の（ｂ）の特性に基づき、変速機１の回転抵抗を目標付加トルクＭtgtに置き換えたものである。ステップＳ１４では、最小騒音時油温Ｔminに対応する目標付加トルクＭtgtを０とし、これを基準として目標付加トルクＭtgtを油温Ｔの上昇に伴って増加設定（正側）し、油温Ｔの低下に伴って減少設定（負側）する。
【００１９】
続くステップＳ１６では目標付加トルクＭtgtの正負を判定し、正のときにはステップＳ１８でインバータ回路１４によりモータ／ジェネレータ１３をモータとして作動させて、変速機１のカウンタシャフト４に対して目標付加トルクＭtgtに相当する駆動力を付加する。又、目標付加トルクＭtgtが負のときにはステップＳ２０でモータ／ジェネレータ１３をモータとして作動させて、カウンタシャフト４に対して目標付加トルクＭtgtに相当する制動力を付加する。
【００２０】
以上の制御の結果、実際の油温Ｔが最小騒音時油温Ｔmin付近の場合には、図３に示すように、既に最小値付近のアイドル騒音が達成されているため、モータ／ジェネレータ１３による制御は不要として行われない。一方、最小騒音時油温Ｔminより低い油温ＴLoの場合には、図４のマップに従って正側の目標付加トルクＭtgtが設定され、油温低下に伴う変速機１の回転抵抗の増加分がモータ／ジェネレータ１３の駆動により相殺され、逆に最小騒音時油温Ｔminより高い油温ＴHiの場合には、負側の目標付加トルクＭtgtが設定され、油温上昇に伴う変速機１の回転抵抗の減少分がモータ／ジェネレータ１３の制動により相殺される。
【００２１】
このように本実施形態の変速機の騒音低減装置では、クラッチディスクや変速機１の仕様から定まる固有のアイドル騒音特性（図３）に基づいて、モータ／ジェネレータ１３により変速機１の回転抵抗を最小騒音時油温Ｔminの値に保持している。よって、油温Ｔが増減しても、クラッチディスクの作動角は油温ＴLo,ＴHiに対応するθLoやθHiに変化することなく、最小騒音時油温Ｔmin時の値θに保持され、結果として（ｃ）に破線で示すように、油温変化に関わらずアイドル騒音を常に最小値に抑制することができる。
【００２２】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、前進５段、後退１段の変速機１を対象とした騒音低減装置に具体化したが、変速機の仕様はこれに限定されるものではなく、例えば変速段の数等を変更してもよい。又、クラッチディスクの仕様についても同様であり、例えば捻り特性にヒステリシスを与えてもよい。
【００２３】
又、上記実施形態では、騒音を効率的に低減するために最小騒音時油温Ｔminを使用頻度の高い油温域に設定した。これは従来の設定手法と同様であるが、本発明の騒音低減装置では最小騒音時油温Ｔmin以外でもアイドル騒音を最小値に抑制できることから、使用頻度とは関係なく、モータ／ジェネレータ１３側の制御を優先させて最小騒音時油温Ｔminを設定してもよい。
【００２４】
例えば、図５に実線で示すように最小騒音時油温Ｔminを常用領域の最低油温に設定すると、変速機１の回転抵抗は油温Ｔの上昇に伴って減少方向にしか変化しないため、カウンタシャフト４に制動力を作用させればアイドル騒音を最小値に抑制でき、逆に一点鎖線で示すように最小騒音時油温Ｔminを最高油温に設定すると、変速機１の回転抵抗は油温Ｔの低下に伴って増加方向にしか変化しないため、カウンタシャフト４に駆動力を作用させればアイドル騒音を最小値に抑制できる。そして、これらの場合には目標付加トルクＭtgtを正負の何れか一方のみに制御すればよいことから制御内容を簡略化できると共に、駆動と制動の双方を要求されないため、モータ／ジェネレータ１３を制動専用のジェネレータ又は駆動専用のモータに代替させて、コスト低減を果たすこともできる。
【００２５】
更に、上記実施形態では、モータ／ジェネレータ１３を利用して電気的に制動力を発生させたが、上記のように制動専用に使用する場合には、例えば従来技術として挙げた特開平７−２５９９７２号公報のように、ブレーキシューを利用して機械的に制動力を発生させてもよい。
一方、上記実施形態では、モータ／ジェネレータ１３のトルクをカウンタシャフト４に作用させたが、変速機１の回転抵抗の増減を相殺可能であれば、トルクを作用させる箇所はカウンタシャフト４に限定されるものではない。従って、例えばインプットシャフト２、或いはメインンシャフト３の何れかの遊転ギア１０にモータ／ジェネレータ１３のトルクを作用させるように構成してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の変速機の騒音低減装置によれば、変速機やクラッチディスクの仕様に基づくアイドル騒音特性を前提として、油温変化に関わらず確実にアイドル騒音を低減することができる。
請求項２の発明の変速機の騒音低減装置によれば、変速機やクラッチディスクの仕様に基づくアイドル騒音特性を前提として、油温変化に関わらず確実にアイドル騒音を低減できると共に、モータを適用することで制御の簡略化及びコスト低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の変速機の騒音低減装置を示す概略構成図である。
【図２】ＥＣＵが実行するモータ／ジェネレータ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】クラッチディスクの捻り特性（ａ）、変速機油温に対する変速機の回転抵抗の特性（ｂ）、変速機油温に対するアイドル騒音の特性（ｃ）の相互関係を示す説明図である。
【図４】変速機油温から目標付加トルクを設定するためのマップを示す説明図である。
【図５】最小騒音時油温を最低油温及び最高油温に設定した別例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    変速機
４カウンタシャフト（回転部分）
５    クラッチ
６    エンジン
１３  モータ／ジェネレータ
２１  ＥＣＵ（トルク制御手段）
２５  油温センサ（油温検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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