(57)【要約】  【課題】  締結ショックを回避して変速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、第１回転体に相対回転可能に支持された第１ドグと、前記第１回転体に軸方向移動可能に支持され、軸方向噛合い側への移動により前記第１ドグと噛合う第２ドグと、前記第２ドグの軸方向移動を行うアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記アクチュエータに前記第２ドグを軸方向噛合い位置に向けて第１の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力したときに、前記第２ドグの軸方向噛合い側への移動が前記軸方向噛み合い位置よりも軸方向解放側で停止したときは、前記第１の押し付け力よりも小さな第２の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力することとした。【選択図】  図３
2017040281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転体に相対回転可能に支持された第１ドグと、
前記第１回転体に軸方向移動可能に支持され、軸方向噛合い側への移動により前記第１ドグと噛合う第２ドグと、
前記第２ドグの軸方向移動を行うアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アクチュエータに前記第２ドグを軸方向噛合い位置に向けて第１の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力したときに、前記第２ドグの軸方向噛合い側への移動が前記軸方向噛み合い位置よりも軸方向解放側で停止したときは、前記第１の押し付け力よりも小さな第２の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力することを特徴とする自動変速機。
【請求項２】
請求項１に記載のドグクラッチにおいて、
エンジンと第１回転体との間を断接可能なクラッチを有し、
前記制御部は、前記クラッチを解放して、前記アクチュエータに前記第２の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力するときは、前記クラッチに所定のトルク容量を付与する指令を出力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、ドグの噛合いにより締結する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、ドグクラッチの締結により変速する際、シフトフォークにより軸方向に荷重を付与してドグクラッチを締結する自動変速機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８５２４４号公報
【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、シフトフォークにより付与する軸方向に荷重が大きい状態で同期させるため、ドグのクラウンに作用する押し付け力が高い状態で相対回転により両ドグが噛み合うため、締結ショックを招くおそれがあった。
本発明の目的は、ドグクラッチの締結時におけるショックを抑制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、第１回転体に相対回転可能に支持された第１ドグと、前記第１回転体に軸方向移動可能に支持され、軸方向噛合い側への移動により前記第１ドグと噛合う第２ドグと、前記第２ドグの軸方向移動を行うアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記アクチュエータに前記第２ドグを軸方向噛合い位置に向けて第１の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力したときに、前記第２ドグの軸方向噛合い側への移動が前記軸方向噛み合い位置よりも軸方向解放側で停止したときは、前記第１の押し付け力よりも小さな第２の押し付け力により軸方向噛合い側に移動する指令を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
すなわち、第１ドグと第２ドグとが噛み合わなかった入り不状態のときは、押し付け力を小さくすることで、両ドグの締結時の締結ショックを抑制できる。
【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の第１クラッチリングと第１ドライブギヤとを表す部分拡大断面図である。
【図３】実施例１のＮ−Ｄセレクト時におけるドグクラッチ締結制御処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例１の車両停止中におけるＮレンジからＤレンジへのセレクト時におけるドグクラッチ締結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。すなわち、シフトドラム５０の回転トルクは、シフトフォークの軸方向押し付け力と相関を有するため、シフト用モータ５３のトルクを制御することで、シフトフォークの軸方向押し付け力を制御できる。
【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に締結指令である駆動電流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と、ドグ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、一方のドグと他方のドグ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】
図２は実施例１の第１クラッチリングと第１ドライブギヤとを表す部分拡大断面図である。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締結動作を行うと、１速用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、両ドグの相対角度が変化するため、両ドグはいずれ噛み合うと考えられる。しかしながら、シフトドラム５０の回転トルクが高い状態で押し付けている場合、１速用クラッチリングドグ３１１ａのクラウン３１１ｂと、第１ドグ３１ａのクラウン３１ｂとの間の押し付け力が強くなり、両クラウン３１１ｂ，３１ｂの間の押し付け力が強い状態で相対回転が生じ、両ドグが噛み合うと、噛合いショックを生じるおそれがある。
【００１７】
また、車両停止時でクラッチ２が締結され、第１シャフト３ａがエンジンと共に回転した状態で各ドグが解放されたＮレンジから、Ｄレンジにセレクトされた場合、クラッチ２を開放し、第１シャフト３ａの惰性回転中に１速用クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３３ａとを締結する必要がある。このとき、両クラウン３１１ｂ，３１ｂの間の押し付け力が強い状態が継続すると、フリクションの増大により惰性回転が低下してしまい、両ドグの相対角度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。そこで、実施例１では、入り不状態を検知したときは、過度の押し付け力を抑制しつつ、両ドグ３１１ａ，３１ａの相対回転を発生させることで、締結ショックを抑制しつつ入り不状態を回避することとした。
【００１８】
図３は実施例１のＮ−Ｄセレクト時におけるドグクラッチ締結制御処理を表すフローチャートである。
ステップ１では、ＮレンジからＤレンジへのセレクト（以下、Ｎ−Ｄセレクトと記載する。）が行われたか否かを判断し、行われていないときには本ステップを繰り返し、Ｎ−Ｄセレクトと判断したときはステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、クラッチ２を解放側へストロークさせる。
ステップＳ３では、クラッチ２のトルク容量（以下、ＴCLと記載する。）が０となったか否かを判断し、０のときはステップＳ４に進んでクラッチストロークを保持、すなわちトルク容量が０となるギリギリのストローク位置を維持し、それ以外のときは解放側へのクラッチストロークを継続する。
ステップＳ５では、シフトドラム５０を１速となるように作動させる。具体的には、シフト用モータ５３に駆動電流Ｉｓを供給し、第１シフトフォーク３１０をストロークさせる。
【００１９】
ステップＳ６では、シフトが完了したか否か、具体的には第１シフトフォーク３１０が変速完了を表す所定ストローク量だけ移動したか否かを判断し、シフト完了と判断したときはステップＳ１３に進み、それ以外のときはステップＳ７に進む。
ステップＳ７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Ｓ５に戻り、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Ｓ８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。
【００２０】
ステップＳ８では、シフト用モータ５３の駆動電流Ｉｓにより生じるシフトドラムトルクＴｓｄが予め設定した所定トルクＴｓｄ１となるように駆動電流Ｉｓを制御する。Ｔｓｄ１は、入り不電流Ｉ１時に生じるトルクに比べて十分小さく、かつ、シフトフォークがストローク可能なトルクである。このように両ドグのクラウン３１１ｂ，３１ｂの間を若干押し付けた状態とすることで、第１シャフト３ａの惰性回転の低下を抑制する。
【００２１】
ステップＳ９では、クラッチ２のトルク容量ＴCLを僅かに上昇させる。
ステップＳ１０では、ＴCLが予め設定された所定トルク容量ＴCL１に到達したか否かを判断し、到達したと判断したときはステップＳ１１に進み、それ以外のときはステップＳ１２に進んでトルク容量の上昇を継続する。
ステップＳ１１では、クラッチ２のクラッチストロークを保持する。言い換えると、エンジン１の回転力が僅かに第１シャフト３ａに入力される状態を維持する。これにより、両ドグに相対回転が生じる状態を確保する。
ステップＳ１２では、シフトが完了したか否かを判断し、シフトが完了したときはステップＳ１３に進み、完了していないときはステップＳ９に戻ってステップＳ９からＳ１２の間を繰り返す。
【００２２】
ステップＳ１３では、ブレーキペダルがＯＮもしくはパーキングブレーキＰＫＢがＯＮか否かを判断し、いずれかがＯＮのときはステップＳ１４に進んで停車時制御を行う。停車時制御とは、クラッチ２を解放してエンジン負荷の軽減及びクラッチ２の耐久性の向上を図るものである。一方、いずれもＯＦＦのときはステップＳ１５に進んで発進もしくはクリープ制御を行う。発進制御とは、クラッチ２にアクセルペダル開度に応じた所定のトルク容量を発生させて発進トルクを伝達する制御である。クリープ制御とは、クラッチ２にクリープトルクに相当するトルク容量を発生させてクリープトルクを伝達する制御である。
【００２３】
図４は実施例１の車両停止中におけるＮレンジからＤレンジへのセレクト時におけるドグクラッチ締結制御処理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。尚、このタイムチャートでは、ブレーキペダルがＯＮの状態であり、最終的に停車時制御へと移行する例を示す。
時刻ｔ１において、運転者がシフトレバー７を操作し、ＮレンジからＤレンジへと操作すると、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、シフト指令が出力されると、時刻ｔ３において、シフト用モータ５３が駆動し、シフトドラム５０を回転することで、第１シフトフォーク３１０がストロークを開始する。ストローク中はシフトドラムトルクＴｓｄがさほど上昇することは無いため、入り不が生じなければ、シフトドラム５０はスムーズに回転し、駆動電流Ｉｓが入り不電流Ｉ１まで上昇することはない。
時刻ｔ４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、駆動電流Ｉｓが入り不電流Ｉ１を超えるため、クラウン３１１ｂ，３１ｂの押し付け力が高くなる。
【００２５】
時刻ｔ５において、シフト用モータ５３の駆動電流Ｉｓを所定トルクＴｓｄ１となるように低下させる。そして、クラッチ２のトルク容量ＴCLを僅かに上昇させ、１速用クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとの間に相対回転状態を確保する。尚、シフト用モータ５３の駆動電流Ｉｓを低下させない比較例の場合、継続してクラウン３１１ｂ，３１ｂの押し付け力が高くなるため、相対回転の低下や締結ショックを招くおそれがある。これに対し、実施例１では、シフト用モータ５３の駆動電流Ｉｓを低下させるため、相対回転の低下及び締結ショックを抑制できるものである。
【００２６】
時刻ｔ６において、シフトフォーク３１０は、通常の押し付け力よりも小さな押し付け力を第１クラッチリング３１１に付与し、この状態で両ドグを相対回転させるため、入り不状態が解消する。このとき、押し付け力が弱いことから、両ドグの噛合い時における締結ショックを抑制することができる。
時刻ｔ７において、１速用クラッチリングドグ３１１ａと第１ドグ３１ａとが噛合うと、シフトフォーク３１０のストロークによって１速へのシフトが完了する。このとき、ブレーキペダルがＯＮであるため、停車時制御へと移行し、クラッチ２を再び解放する。
【００２７】
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）第１シャフト３ａ（第１回転体）に相対回転可能に支持された第１ドグ３１ａと、第１シャフト３ａに軸方向移動可能に支持され、軸方向噛合い側への移動により第１ドグ３１ａと噛合う１速用クラッチリングドグ３１１ａ（第２ドグ）と、１速用クラッチリングドグ３１１ａの軸方向移動を行うシフトアクチュエータ５（アクチュエータ）と、シフトアクチュエータ５を制御する変速機コントローラ３０（制御部）と、を備え、変速機コントローラ３０は、シフトアクチュエータ５に１速用クラッチリングドグ３１１ａを軸方向噛合い位置に向けて所定の押し付け力となる駆動電流Ｉｓ（第１の押し付け力）でシフト用モータ５３を駆動し軸方向噛合い側に移動する指令を出力したときに、１速用クラッチリングドグ３１１ａの軸方向噛合い側への移動が軸方向噛み合い位置よりも軸方向解放側で停止したときは、所定の押し付け力よりも小さな所定トルクＴｓｄ１（第２の押し付け力）でシフト用モータ５３を駆動して軸方向噛合い側に移動する指令を出力することとした。
すなわち、第１ドグ３１ａと１速用クラッチリングドグ３１１ａとが噛み合わなかったときの状態である入り不状態のときは、１速用クラッチリングドグ３１１ａの押し付け力を小さくすることで、両ドグの締結時の締結ショックを抑制することができる。
【００２８】
（２）エンジン１と第１シャフト３ａとの間を断接可能なクラッチ２を有し、変速機コントローラ３０は、クラッチ２を解放して、シフトアクチュエータ５のシフト用モータ５３に所定トルクＴｓｄ１を付与して軸方向噛合い側に移動する指令を出力するときは、クラッチ２に所定のトルク容量ＴCL１を付与する指令を出力することとした。
よって、両クラウン３１１ｂ，３１ｂの間の押し付け力を弱くした状態で、両ドグに相対回転を発生させることができ、締結ショックを発生することなく入り不状態を解消できる。また、仮に第１シャフト３ａに十分な回転が生じていない場合でも、クラッチ２の締結により第１シャフト３ａに回転を付与することができ、確実に入り不状態を回避できる。
【００２９】
（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、Ｎ−Ｄセレクト時に本発明を適用したが、変速時であれば、どの変速段にも適用できる。また、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】
【００３０】
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    シフトレバー
１０    エンジン回転数センサ
３０    変速機コントローラ
３１    １速ドライブギヤ
３１ａ    第１ドグ
３３    １速ドリブンギヤ
５０    シフトドラム
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速用クラッチリングドグ
【図１】
2017040281.tif 000003
【図２】
2017040281.tif 000004
【図３】
2017040281.tif 000005
【図４】
2017040281.tif 000006