JP2016148353A - 変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力トルクの低下に起因する駆動トルクの低下を招来することなくドグクラッチを係合させて所定の変速段を設定できる変速制御装置を提供する。
【解決手段】噛み合い係合機構は、それぞれ噛み合い歯を有する第１係合部材と第２係合部材との回転数が同期することにより各噛み合い歯を噛み合わせるように構成され、低速側の変速段から前記所定の変速段に変速する場合に、摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させて（ｔ1 時点）前記変速機の入力回転数を低下させ（ｔ3 時点）、入力回転数が低下する過程で第１係合部材と第２係合部材との回転数が同期した際（ｔ4 時点）に各噛み合い歯を噛み合わせ、かつ前記摩擦クラッチを解放させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、変速比を変更する制御装置に関し、特に噛み合い式係合機構を備えた変速機の制御装置に関するものである。

特許文献１には、所定の変速段を設定するための係合機構として、ドグ歯を噛み合わせるドグクラッチ機構を設けた変速機が記載されている。ドグクラッチ機構は、互いに噛み合うドグ歯が相対回転していると、噛み合わせることが困難であり、また噛み合うことにより相対回転が急に止められることによってショックを発生することがある。そこで、特許文献１に記載された制御装置は、エンジントルクを低下させ、その状態でドグクラッチ機構を係合状態に切り替えるように構成されている。

特開２０１４−１４９０２０号公報

エンジンがトルクを出力している状態で上記のドグクラッチ機構を係合させる変速を実行する場合、特許文献１に記載されているようにエンジントルクを低下させると、車両を走行させる駆動トルクが低下してしまう。駆動トルクが低下すると、加速力が不足したり、車速が一時的に低下したりする現象が生じ、これは引き込み感として体感され、その結果、運転者に違和感を与えたり、あるいはドライバビリティを損なう要因になるなどの不都合がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、駆動トルクの低下を招来することなく噛み合い係合機構を係合状態に切り替えることのできる変速制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、所定の変速段で係合させられかつ前記所定の変速段より高速側の変速段および低速側の変速段で解放させられる噛み合い係合機構と、前記高速側の変速段で係合させられる伝達トルク容量が連続的に変化する摩擦クラッチ機構とを有する変速機を制御する変速制御装置において、前記噛み合い係合機構は、それぞれ噛み合い歯を有する第１係合部材と第２係合部材との回転数が同期することにより各噛み合い歯を噛み合わせるように構成され、前記低速側の変速段から前記所定の変速段に変速する場合に、前記摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させて前記変速機の入力回転数を低下させ、前記入力回転数が低下する過程で前記第１係合部材と前記第２係合部材との回転数が同期した際に各噛み合い歯を噛み合わせ、かつ前記摩擦クラッチを解放させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、噛み合い係合機構を係合させて設定する所定の変速段にアップシフトする場合、当該所定の変速段より高速側の変速段に向けた変速を実行する。すなわち、前記摩擦係合機構の伝達トルク容量を増大させる。摩擦係合機構の伝達トルク容量が次第に増大することにより変速機の入力回転数が、前記高速側の変速段に応じた回転数に向けて次第に低下するので、その過程で、入力回転数が前記所定の変速段での回転数になる。この状態では、噛み合い係合機構における各噛み合い歯の回転数が同期する。この同期状態で各噛み合い歯が噛み合わされる。したがって、変速機に入力されるトルクを低下させることなく噛み合い係合機構を係合させることができる。

この発明に係る変速制御装置による制御を説明するための回転数、駆動力、油圧、ドグクラッチのストローク量の変化を示すタイムチャートである。 この発明で対象とすることのできる変速機の一例を示すスケルトン図である。 そのドグクラッチの構成を説明するための部分的な模式図である。 各変速段を設定するためのクラッチおよびブレーキの係合および解放の状態をまとめて示す図表である。 第１速ないし第３速での動作状態を説明するための第２遊星歯車機構についての共線図である。

この発明は、有段自動変速機における変速を制御する装置であり、その有段自動変速機の一例を図２にスケルトン図で示してある。図２に示す例は、前進８段の変速段を設定できるように構成されており、ダブルピニオン型の遊星歯車機構（以下、仮に第１遊星歯車機構と記す）１とラビニョ型の遊星歯車機構（以下、仮に第２遊星歯車機構と記す）２とを主体にして構成されている。エンジン（図示せず）のトルクが伝達される入力軸３が第１遊星歯車機構１におけるキャリヤ４が連結されており、また第１遊星歯車機構１のサンギヤ５はケーシング（図示せず）などの所定の固定部６に連結されて固定要素となっている。

第２遊星歯車機構２は、入力軸３と同一の軸線上で、第１遊星歯車機構１に対してエンジンとは反対側に配置されている。第２遊星歯車機構２は、ショートピニオン７に噛み合っている第１サンギヤ８と、ショートピニオン７に噛み合いかつショートピニオン７の外周側に配置されているロングピニオン９に噛み合っている第２サンギヤ１０と、ロングピニオン９に噛み合っているリングギヤ１１と、各ピニオン７，９を自転かつ公転可能に保持しているキャリヤ１２とを有している。

第２遊星歯車機構２における第１サンギヤ８と第１遊星歯車機構１のリングギヤ１３との間に第１クラッチＣ１が設けられている。また、第２遊星歯車機構２におけるキャリヤ１２と入力軸３との間に第２クラッチＣ２が設けられている。さらに、第２遊星歯車機構２における第２サンギヤ１０と第１遊星歯車機構１におけるリングギヤ１３との間に第３クラッチＣ３が設けられ、また第２遊星歯車機構２の第２サンギヤ１０と第１遊星歯車機構１のキャリヤ４との間に第４クラッチＣ４が設けられている。さらに、ブレーキについて説明すると、第２遊星歯車機構２の第２サンギヤ１０を固定する第１ブレーキＢ１と、第２遊星歯車機構２のキャリヤ１２を固定する第２ブレーキＢ２とが設けられている。そして、第２遊星歯車機構２のリングギヤ１１に出力ギヤ１４が連結され、この出力ギヤ１４は第１遊星歯車機構１と第２遊星歯車機構２との間に配置されている。

各クラッチＣ１，〜Ｃ４およびブレーキＢ１，Ｂ２は、要は、トルクを伝達する係合状態とトルクを伝達しない解放状態とに切り替えられる係合機構であり、各クラッチＣ１，〜Ｃ４は、湿式多板クラッチのように伝達トルク容量が連続的に変化する摩擦クラッチによって構成されている。また、第１ブレーキＢ１は、ドグクラッチと称される噛み合い式係合機構によって構成されている。第２ブレーキＢ２は摩擦ブレーキおよび噛み合い式ブレーキのいずれであってもよい。図３に第１ブレーキＢ１を構成しているドグクラッチを模式的に示してあり、互いに対向して配置された第１係合部材に相当する第１回転板１５と第２係合部材に相当する第２回転板１６とのそれぞれには、これらの回転板１５，１６が接近することにより噛み合うドグ歯１７，１８が形成されている。図３に示す例では、第１回転板１５が前述した第２遊星歯車機構２における第２サンギヤ１０に連結されている。また、第２回転板１６がケーシングなどの固定部６に回転不能に連結されている。また、第２回転板１６は、第１回転板１５に対して接近および離隔できるように保持されており、図示しない油圧ピストンなどによって第１回転板１５に向けて押圧され、またその油圧ピストンによる押圧が解除された場合にはリターンスプリング１９によって第１回転板１５から離隔するように構成されている。

第２ブレーキＢ２および各クラッチＣ１，〜Ｃ４は、それぞれに設けられた油圧ピストンおよびリターンスプリング（それぞれ図示せず）によって係合および解放させられるように構成されている。これら各ブレーキＢ１，Ｂ２および各クラッチＣ１，〜Ｃ４の係合および解放を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、各種の入力されるデータや予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力データの例を挙げれば、車速、アクセル開度、入力回転数、油圧、油温などである。

図２に示す自動変速機は、前進８段（１ｓｔ，〜８ｔｈ）を設定することができ、各前進段における各クラッチＣ１，〜Ｃ４およびブレーキＢ１，Ｂ２の係合および解放の状態を図４に図表として示してある。なお、図４において「〇」印は係合していることを示し、空欄は解放していることを示す。車両が発進する場合、スノーモードなどの特別なモードが選択されていない限り、通常は、第１速が設定され、車速が増大するのに従って順に高速側の変速段にアップシフトされる。第１速から第２速にアップシフトする場合、第１速で係合していた第２ブレーキＢ２を解放し、かつ第１ブレーキＢ１を係合させる。この第１ブレーキＢ１は前述したようにドグクラッチであるから、各ドグ歯１７，１８を噛み合わせる（係合させる）ためには、回転数を一致（同期）させる必要がある。この発明に係る変速制御装置は、そのようなドグクラッチを係合させる制御を伴うアップシフト制御を以下のようにして実行する。

図５は、第１速ないし第３速の状態を示す共線図である。この共線図は、上記の第２遊星歯車機構２についての共線図であり、第１速は、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とが係合して設定されるから、出力要素である第２遊星歯車機構２におけるリングギヤ１１よりも入力要素である第１サンギヤ８が高速で回転する。この状態では、第２遊星歯車機構２における第２サンギヤ１０は、リングギヤ１１とは反対方向に回転している。この状態を線Ｌ1 で示してある。第２速は、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とが係合して設定されるから、第２サンギヤ１０の回転が止められるとともに、第１サンギヤ８の回転数は第１速の場合より低回転数になる。この状態を線Ｌ2 で示してある。第３速は、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３とが係合して設定されるから、第２遊星歯車機構２の全体が、エンジン回転数を第１遊星歯車機構１のギヤ比に応じて減速した回転数で回転する。すなわち、第２サンギヤ１０は、リングギヤ１１と同方向に同速度で回転する。このように第１速から第２速を経て第３速にアップシフトするとすれば、第１ブレーキＢ１によって固定される第２サンギヤ１０の回転数がいわゆる負の回転数からゼロを経て正の回転数に増大する。すなわち、第２サンギヤ１０の回転数は過渡的にゼロになる。

そこで、この発明に係る変速制御装置は、第２サンギヤ１０の回転数が過渡的にゼロになることを利用してドグクラッチである第１ブレーキＢ１を係合させて第２速を設定する。その制御は前述したＥＣＵ２０によって実行される。その制御を図１のタイムチャートを参照して説明すると、第１速で車両が走行している状態で車速が増大するなどのことにより第２速へのアップシフトの判断が成立すると（ｔ1 時点）、第２ブレーキＢ２を係合させていた油圧（Ｂ２圧）をステップ的に低下させた後、所定の勾配で低下させ、また第３クラッチＣ３を係合させる油圧（Ｃ３圧）を次第に予め定めた勾配で次第に増大させる。これは、第３速に向けた制御であり、したがって駆動力は第３速の変速比に応じた駆動力に低下する。その過程の所定のｔ2 時点に第１ブレーキＢ１が係合方向へのストロークを開始する。

第３クラッチＣ３がある程度のトルク容量を持ち始めると、イナーシャ相が開始し、入力回転数が低下し始める（ｔ3 時点）。回転数の低下に伴うエネルギの放出によって駆動力が幾分増大し、第２速での駆動力程度、もしくはそれより僅かに小さい駆動力になる。なお、第３クラッチＣ３の油圧（伝達トルク容量）は、従前よりも小さい勾配で増大し続け、また第２ブレーキＢ２は解放する。こうして第３速に向けた回転数の変化が生じ、第２速で固定するべき第２サンギヤ１０の回転数は前述したように負の回転数が次第にゼロに向けて小さくなる。その間に第１ブレーキＢ１は係合方向に向けて更にストロークを続ける。

入力回転数が第２速の変速比と車速とで決まる第２速同期回転数に達すると（ｔ4 時点）、第１ブレーキＢ１が係合する。すなわち、第２速同期回転数では、第２サンギヤ１０の回転数はゼロになり、第１ブレーキＢ１を構成している第１回転板１５が止まる。この状態は第１回転板１５と第２回転板１６との回転数が同期した状態であり、したがって各ドグ歯１７，１８が噛み合い始める。この状態は、第２速を設定する状態であるから、目標とする変速段を設定する状態が成立したことになり、そのため第３クラッチＣ３の係合制御は中止され、その油圧は予め定めた油圧まで急速に低下させた後、緩い勾配で更に低下させる。その場合、入力回転数の低下が止められて第２速同期回転数に維持されるので、駆動力は一時的に僅か低下し、その後、第２速の変速比に応じた駆動力に維持される。

したがってこの発明に係る変速制御装置によれば、ドグクラッチである第１ブレーキＢ１を係合させるために入力トルクを低下させることがないので、駆動力が過度に低下したり、それに伴っていわゆる引き込み感が生じたりすることを防止もしくは抑制することができる。

なお、上記の実施例では、第１速から第２速にアップシフトする変速を例に採って説明したが、この発明は上記の実施例に限定されないのであって、噛み合い式係合機構を係合させて設定される変速段に変速する場合に適用でき、その変速段は第２速以外の変速段であってよい。また、この発明で対象とする変速機は図２に示す構成のギヤトレーンを備えた変速機であってもよい。さらに、この発明で対象とする噛み合い式係合機構は、軸線方向で互いに対向するドグ歯を噛み合わせる構成の係合機構以外に、スプライン歯を内周面に形成したスリーブを軸線方向に移動させてスプライン歯同士を係合させるタイプの係合機構であってもよい。

１…遊星歯車機構（第１遊星歯車機構）、 ２…遊星歯車機構（第２遊星歯車機構）、 ３…入力軸、 ６…固定部、 Ｃ１…第１クラッチ、 Ｃ３…第３クラッチ、 Ｃ４…第４クラッチ、 Ｂ１…第１ブレーキ、 １５…第１回転板、 １６…第２回転板、 １７，１８…ドグ歯、 ２０…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. 所定の変速段で係合させられかつ前記所定の変速段より高速側の変速段および低速側の変速段で解放させられる噛み合い係合機構と、前記高速側の変速段で係合させられる伝達トルク容量が連続的に変化する摩擦クラッチ機構とを有する変速機を制御する変速制御装置において、
   前記噛み合い係合機構は、それぞれ噛み合い歯を有する第１係合部材と前記第２係合部材との回転数が同期することにより各噛み合い歯を噛み合わせるように構成され、
   前記低速側の変速段から前記所定の変速段に変速する場合に、前記摩擦クラッチの伝達トルク容量を増大させて前記変速機の入力回転数を低下させ、
   前記入力回転数が低下する過程で前記第１係合部材と第２係合部材との回転数が同期した際に各噛み合い歯を噛み合わせ、かつ前記摩擦クラッチを解放させる
   ように構成されていることを特徴とする変速制御装置。

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