JP4103298B2 - 変速機のシンクロ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カウンタシャフトブレーキを備えた変速機のシンクロ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機のシンクロ装置として、二軸式の変速機のカウンタシャフトにカウンタシャフトブレーキを設け、各変速用のスリーブに所謂コーンシンクロ機構を設けていないタイプが知られている。
【０００３】
この種の変速機は、シフトアップ時に、変速スリーブを低段側の変速ギヤのスプラインから抜いて高段側の変速ギヤのスプラインに入れるとき、一旦クラッチを切ってカウンタシャフトブレーキによってカウンタシャフトの回転を減速し、高段側の変速ギヤのスプラインの回転数(rpm) を減速して、変速スリーブの回転数(rpm) に合わせるようにしている。
【０００４】
このような変速機の同期（シンクロ）制御にかかる時間は、シフトアップ時の駆動力のロスを考えれば、短ければ短いほどよい。それには、カウンタシャフトブレーキの制動能力を高めることが考えられる。このように制動能力を高めた場合、ブレーキの作動時間を可変とすることで、カウンタシャフトの回転の減速のさせ具合を調節することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カウンタシャフトブレーキの制動能力を、シンクロ制御時間を十分短くできるほど大きくした場合、ブレーキの作動時間のみでカウンタシャフトの減速を制御しようとしても、ハード（電磁弁の応答性、エア配管長、ピストンストローク等）上の限界およびソフト（コントロールユニットの制御サイクルの短縮化）上の限界から作動時間を十分短くすることができず、ブレーキが強く効き過ぎてカウンタシャフトの回転数が目標値（目標回転数）を下回ってしまい、所謂アンダーランが生じることがある。
【０００６】
アンダーランが生じると、最早カウンタシャフトブレーキではシンクロ制御ができない。このため、アンダーランが生じたときには、一旦切ったクラッチを半クラッチ状態とした後に仮想アクセルによってエンジン回転数を上げ、カウンタシャフトの回転数を目標回転数以上とし、その後、同様にカウンタシャフトブレーキをかけてシンクロ制御を行う必要がある。この結果、シンクロ制御時間が略２倍かかってしまう。
【０００７】
このようにシフトアップ時のシンクロ制御時間が長くかかると、シンクロ制御中は駆動力が路面に伝達されないため、登坂路走行中にシフトアップした場合に、車両が失速してしまう可能性がある。
【０００８】
なお、変速に用いるスリーブと変速すべきメインギヤのスプラインとの回転数が合っていなくともカウンタシャフトブレーキをかけずに無理やりギヤインするようにしているものもあるが、この場合、相互のギヤドグ形状を入り易くギヤ鳴りが生じ難い形状にする必要があり、コストアップとなる。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、シフトアップ時にアンダーランを生じさせることなくシンクロ制御時間を短くできる変速機のシンクロ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく創案された本発明に係る変速機のシンクロ装置は、変速機内の変速すべきメインギヤの回転数を検出するメインギヤ回転数検出手段と、変速機内の変速に用いるスリーブの回転数を検出するスリーブ回転数検出手段と、変速機内のカウンタシャフトに設けられ、変速すべきメインギヤの回転数を変速に用いるスリーブの回転数に合わせて減速すべく、カウンタシャフトを減速制動するカウンタシャフトブレーキと、カウンタシャフトブレーキに接続され、その減速制動力を変速中に可変とする制動力可変手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明によれば、シフトアップ時に、変速すべきメインギヤの回転数を変速に用いるスリーブの回転数にシンクロすべく、カウンタシャフトブレーキによってカウンタシャフトを減速制動する。この際、制動力可変手段によってカウンタシャフトブレーキの減速制動力を変速中に可変とすることにより、アンダーランさせることなくシンクロ制御時間を短くすることができる。
【００１２】
また、上記制動力可変手段は、高制動力発生部と低制動力発生部とを有し、変速すべきメインギヤの回転数と変速に用いるスリーブの回転数との回転数差が所定値以上に大きいときには高制動力発生部を作動させ、回転数差が所定値未満に小さいときには低制動力発生部を作動させるものであってもよい。
【００１３】
また、上記制動力可変手段は、減速制動時にカウンタシャフトの回転数が低くなるに伴って、制動力を順次連続的に弱めていくものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１５】
図１は本実施形態に係るカウンタシャフトブレーキ５８を備えた変速機（自動変速機）のシンクロ装置の概要図である。
【００１６】
図１に示すように、自動変速機はオートクラッチ１を有する。オートクラッチ１は、エンジンＥと変速機２（トランスミッション）との間に介設されたクラッチ３と、クラッチ３を断接するクラッチアクチュエータ４と、クラッチアクチュエータ４に断接指令を与えるコントロールユニット５とを備え、発進時・変速時・停止時にコントロールユニット５から発せられる断接指令に基きクラッチアクチュエータ４を作動させ、クラッチ３をその都度適宜断接するものである。
【００１７】
クラッチ３は、エンジンＥのクランクシャフトＣに接続されたフライホイール６（ドライブプレート）と、そのフライホイール６に対向配置されたドリブンプレート７と、ドリブンプレート７をフライホイール６との間に挟むプレッシャプレート８とを有する。クラッチアクチュエータ４は、コントロールユニット５から発せられる断接指令に基き、プレッシャプレート８をフライホイール６側とその反対側とに適宜移動制御し、クラッチ３を接・断してエンジンＥの出力を変速機２に対してオン・オフする。
【００１８】
図１に示すように、変速機２は、ドリブンプレート７に連結されたインプットシャフト９と、それと同軸に配置されたメインシャフト１０と、それと同軸に配置されたアウトプットシャフト１１と、それらシャフト９、１０、１１と平行に配置されたカウンタシャフト１２とを備えている。インプットシャフト９には、スプライン１３が固設されていると共に、インプットギヤ１４が軸支されている。インプットギヤ１４には、スプライン１５が固設されている。
【００１９】
カウンタシャフト１２には、インプットギヤ１４に噛合するインプットカウンタギヤ１６と、４速カウンタギヤ１７と、３速カウンタギヤ１８と、２速カウンタギヤ１９と、１速カウンタギヤ２０と、リバースカウンタギヤ２１とが、夫々固設されている。他方、メインシャフト１０には、４速カウンタギヤ１７に噛合する４速メインギヤ２２と、３速カウンタギヤ１８に噛合する３速メインギヤ２３と、２速カウンタギヤ１９に噛合する２速メインギヤ２４と、１速カウンタギヤ２０に噛合する１速メインギヤ２５と、リバースカウンタギヤ２１にアイドルギヤ２６を介して噛合するリバースメインギヤ２７とが、夫々軸支されている。
【００２０】
４速メインギヤ２２の左右両側にはスプライン２８、２９が夫々固設されており、３速メインギヤ２３の左方にはスプライン３０が固設されており、２速メインギヤ２４の右方にはスプライン３１が固設されており、１速メインギヤ２５の左方にはスプライン３２が固設されており、リバースメインギヤ２７の右方にはスプライン３３が固設されている。また、メインシャフト１０には、スプライン２９、３０の間に位置してスプライン３４が固設され、スプライン３１、３２の間に位置してスプライン３５が固設され、スプライン３３の右方に位置してスプライン３６が固設されている。
【００２１】
スプライン１３には、隣接するスプライン１３、１５（１３、２８）同士を噛合接続するか中央のスプライン１３にのみ噛合するスリーブ３７が設けられ、スプライン３４には、隣接するスプライン３４、２９（３４、３０）同士を噛合接続するか中央のスプライン３４にのみ噛合するスリーブ３８が設けられ、スプライン３５には、隣接するスプライン３５、３１（３５、３２）同士を噛合接続するか中央のスプライン３５にのみ噛合するスリーブ３９が設けられ、スプライン３６には、隣接するスプライン３３、３６同士を噛合接続するかスプライン３６にのみ噛合するスリーブ４０が設けられている。
【００２２】
スリーブ３７には、通常のコーンシンクロ機構が設けられているが、スリーブ３８、３９、４０には、コーンシンクロ機構が設けられていない。よって、スリーブ３７で変速するときには、スリーブ３７とスプライン１５、２８との回転が合ってなくとも変速できるが、スリーブ３８、３９、４０で変速するときには、スリーブ３８とスプライン２９、３０との回転が合っていないと変速できず、スリーブ３９とスプライン３１、３２との回転が合っていないと変速できず、スリーブ４０とスプライン３３との回転が合っていないと変速できない。
【００２３】
図１に示すように、メインシャフト１０の右方端部には、遊星歯車機構４１のサンギヤ４２が固設されている。サンギヤ４２の周りには、複数の遊星ギヤ４３が配置されている。各遊星ギヤ４３は、キャリヤ４４によって纏めて軸支されている。これら遊星ギヤ４３の外側には、リングギヤ４５が配置されている。リングギヤ４５にはスプライン４６が固設され、ミッションケース部材４７にはスプライン４８が固設されている。キャリヤ４４にはアウトプットシャフト１１が固設され、アウトプットシャフト１１にはスプライン４９が固設されている。
【００２４】
スプライン４６、４８、４９には、隣接するいずれかのスプライン４６、４８（４６、４９）同士を噛合接続するスリーブ５０が設けられている。スリーブ５０には、通常のコーンシンクロ機構が設けられている。よって、スリーブ５０で変速するときには、スリーブ５０とスプライン４６、４８（４６、４９）との回転が合ってなくとも変速できる。なお、各スリーブ３８、３９、４０にはコーンシンクロ機構を設けていないので、その分だけ変速機２の軸長を短くできる。
【００２５】
また、各スリーブ３７、３８、３９、４０、５０には、図示しないシフトフォークが係合され、コントロールユニット５から指令を受けて作動するギヤシフトユニット５４によって、適宜軸方向に移動されるようになっている。例えば、スリーブ３７がスプライン１３上に位置するときには（ニュートラル位置）、インプットシャフト９の回転はインプットギヤ１４に伝わらず、カウンタシャフト１２、メインシャフト１０およびアウトプットシャフト１１は停止状態となる。
【００２６】
スリーブ３７がスプライン１５、１３上に移動されると、インプットシャフト９の回転がインプットギヤ１４およびインプットカウンタギヤ１６を介してカウンタシャフト１２に増速されて伝わり、全てのカウンタギヤ１６〜２１およびメインギヤ２２〜２７が回転する。また、スリーブ３７がスプライン１３、２８上に切換移動されると、インプットシャフト９の回転が４速メインギヤ２２および４速カウンタギヤ１７を介してカウンタシャフト１２に減速されて伝わり、全てのカウンタギヤ１６〜２１およびメインギヤ２２〜２７が切換前より減速されて回転する。
【００２７】
ここで、各スリーブ３８、３９、４０が各スプライン３４、３５、３６上の位置（ニュートラル位置）であると、各メインギヤ２２〜２７はメインシャフト１０上を空回りするのみであり、メインシャフト１０が回転することはないが、スリーブ３９がスプライン３５、３２上に位置すると１速となり、メインシャフト１０が１速相当で回転する。同様に、スリーブ３９がスプライン３５、３１上に位置すると２速となり、スリーブ３８がスプライン３４、３０上に位置すると３速となり、スリーブ３８がスプライン３４、２９上に位置すると４速となり、夫々、メインシャフト１０が２速相当、３速相当、４速相当で回転する。
【００２８】
このとき、メインシャフト１０の右方端部に固設されたサンギヤ４２は、メインシャフト１０と同速度で回転し、遊星ギヤ４３およびリングギヤ４５を回転させる。そして、スリーブ５０がスプライン４８、４６上の位置のとき、サンギヤ４２の回転数が遊星歯車機構４１の所定の減速比で減速されてアウトプットシャフト１１に伝達され、スリーブ５０がスプライン４６、４９上の位置のとき、サンギヤ４２の回転が直結状態でアウトプットシャフト１１に伝達される。
【００２９】
このように上記トランスミッション２は、図１に示すスプリット変速ギヤ機構５１で２段変速され、その下流側のメイン変速ギヤ機構５２で４段変速され、その下流側のレンジ変速ギヤ機構５３（特許請求の範囲の請求項３の第２の変速機構）で２段変速され、結局２×４×２＝１６段変速となる。オートクラッチ１は、上記トランスミッション２をギヤシフトユニット５４によって変速操作するとき、または車両の発進・停止時に、コントロールユニット５から発せられる断接指令に基きクラッチアクチュエータを作動し、クラッチ３をその都度適宜断接するものである。
【００３０】
さて、本実施形態においては、図１に示すように、各スリーブ３７、３８、３９、４０、５０の位置を検出してどのメインギヤがギヤイン状態であるか又はギヤ段がニュートラル位置であるかを検出するギヤポジションセンサ５５を有する。ギヤポジションセンサ５５は、各スリーブ３７、３８、３９、４０、５０を軸方向に移動させるシフトフォークの位置に基いて、どのメインギヤがギヤイン状態であるか又は現在のギヤ段がニュートラル位置であるか否かを検出し、その検出結果をコントロールユニット５に送るものである。
【００３１】
ここでいうギヤ段がニュートラル位置とは、スリーブ３７がスプライン１３、１５（又は１３、２８）上に位置され、スリーブ３８がスプライン３４上に位置され、スリーブ３９がスプライン３５上に位置され、スリーブ４０がスプライン３６上に位置され、スリーブ５０がスプライン４６、４８（又は４６、４９）上に位置されている状態をいう。
【００３２】
このようなニュートラルの状態で、クラッチ３を繋ぎエンジンＥを仮想アクセル５７によって空吹しすると、各メインギヤ２２〜２７および各スプライン２８〜３３が回転される。これにより、シフトダウン時に、それら各スプライン２８〜３３の回転を、各スリーブ３８〜４０の回転と合わせる（シンクロさせる）べく高めることができる。
【００３３】
すなわち、コントロールユニットは、変速時（シフトダウン時）に、一旦クラッチ３を切ってギヤをニュートラル位置にしてクラッチ３を繋ぎ、エンジンＥを空吹しして変速すべきメインギヤ２２〜２７の回転を変速に用いるスリーブ３８、３９又は４０の回転に合わせた後、再びクラッチ３を切って変速に用いる変速スリーブ３８、３９又は４０を変速すべきメインギヤ２２〜２７のスプライン２９〜３３に噛合させる、というダブルクラッチによるシンクロ制御を有する。
【００３４】
このように、コントロールユニットがダブルクラッチによるシンクロ制御を行い、変速すべきメインギヤ２２〜２７の回転を変速に用いるスリーブ３８〜４０の回転に合わせているので、上述したように本実施形態にかかる変速機２では各スリーブ３８、３９、４０に一般的なコーンシンクロ機構を設けていないものの、スムーズに引っ掛かりなく変速（シフトダウン）できるのである。
【００３５】
なお、各スリーブ３８、３９、４０に、コーンシンクロ機構を設けてもよいことは勿論である。また、スリーブ３７、５０には、上述したようにコーンシンクロ機構を設けている。また、上記仮想アクセル５７は、上述のようにコントロールユニット５からの指令を受け、シフトダウン時等に適宜エンジンＥを疑似アクセル量によって空吹しするものである。
【００３６】
他方、シフトアップ時には、変速すべきメインギヤ２２〜２７のスプライン２８〜３３の回転の方が、変速に用いるスリーブ３８〜４０の回転よりも高い場合が多い。この場合、カウンタシャフト１２の端部に設けられたカウンタシャフトブレーキ５８を作動させ、変速すべきメインギヤ２２〜２７のスプライン２８〜３３の回転を減速調節し、変速に用いるスリーブ３８〜４０の回転と合わせている。こうしたカウンタシャフトブレーキ５８によるシンクロ制御によって、シフトアップ時にも、各スリーブ３８、３９、４０に一般的なコーンシンクロ機構を設けていないものの、スムーズに引っ掛かりなく変速できるのである。
【００３７】
詳しくは、変速時（シフトアップ、シフトダウン時）に、変速先となるメインギヤ２２〜２７は、エンジンの運転状態に応じて上記コントロールユニット５によって自動的に、またはドライバのシフトレバーのマニュアル操作によって決定される。その変速先となるメンギヤ２２〜２７の回転数(rpm) は、インプットカウンタギヤ１６の近傍に配置したセンサ６０で得られたカウンタシャフト１２の回転数(rpm) に基づいて、コントロールユニット５内にて算出される。例えば、変速先となるメインギヤが２速メインギヤ２４の場合、その２速メインギヤ２４の回転数(rpm) は、センサ６０によって得られたカウンタシャフト１２の回転数(rpm) に、２速カウンタギヤ１９と２速メインギヤ２４とのギヤ比を乗じて求められる。
【００３８】
他方、変速に用いるスリーブ３７〜４０の回転数(rpm) は、アウトプットシャフト１１の近傍に配置したセンサ６１で得られたアウトプットシャフト１１の回転数(rpm) に基づいて、コントロールユニット５内にて算出される。具体的には、メインシャフト１０と一体的に回転するスリーブ３７〜４０の回転数(rpm) は、レンジ変速ギヤ機構５３のスリーブ５０がスプライン４６、４９に係合しているハイ状態（直結状態）のときには、センサ６１で得られたアウトプットシャフト１１の回転数(rpm) そのものとなる。そして、スリーブ５０がスプライン４８、４６に係合しているロー状態（減速状態）のときには、スリーブ３７〜４０の回転数(rpm) は、センサ６１によって得られたアウトプットシャフト１１の回転数(rpm) に遊星歯車機構４１での減速比を乗じて求められる。
【００３９】
こうして求められた変速に用いるスリーブ３７〜４０の回転数(rpm) を目標値とし、変速先となるメインギヤ２２〜２７の回転数(rpm) をその目標値に合致させるべく、シフトダウン時には、クラッチ３を繋いだ状態で仮想アクセル５７によってエンジンＥを所定回転数空吹かしして変速先となるメインギヤ２２〜２７の回転数(rpm) を高め、シフトアップ時には、クラッチ３を切った状態でカウンタシャフトブレーキ５８によってカウンタシャフト１２を所定回転数減速して変速先となるメインギヤ２２〜２７の回転数(rpm) を低める制御（シンクロ制御）を行う。このとき、エンジンＥの回転数は、フライホイール６の近傍に配置したセンサ６２によって求める。
【００４０】
以上説明したように、上記センサ６０とコントロールユニット５とギヤポジションセンサ５５とは、特許請求の範囲に記載された「変速すべきメインギヤの回転数を検出するメインギヤ回転数検出手段」を構成する。また、センサ６１とコントロールユニット５とは、「変速に用いるスリーブの回転数を検出するスリーブ回転数検出手段」を構成する。なお、各スリーブ３７〜４０は、全てメインシャフト１０に固設されれているため、同回転数である。
【００４１】
カウンタシャフト１２の回転数を減速するカウンタシャフトブレーキ５８は、減速シフトアップ毎に作動されるため、耐焼付性・耐久性・信頼性を確保すべく、オイルが供給される湿式多板タイプが採用されている。そして、そのカウンタシャフトブレーキ５８には、オイルが供給されるようになっている。カウンタシャフトブレーキ５８の詳細を図２に示す。
【００４２】
図２に示すように、カウンタシャフト１２の端部は、ローラベアリング７０を介してミッションケース７１に軸支されている。ミッションケース７１には、有底円筒状のブレーキケース７２が取り付けられている。ブレーキケース７２の内周面には、スプライン７３が形成されている。スプライン７３には、セパレータプレート７４が複数係合されている。他方、カウンタシャフト１２には、有底円筒状のハブ７５が取り付けられている。ハブ７５の外周面にはスプライン７６が形成されている。スプライン７６には、各セパレータプレート７４の間に位置して、フリクションプレート７７が複数係合されている。
【００４３】
ブレーキケース７２内には、ピストン７８が軸方向にスライド自在に収容されている。ピストン７８は、エア供給コネクタ７９から高圧エアがエアチャンバ８０に供給されると、軸方向右方に移動し、上記セパレータプレート７４とフリクションプレート７７とを相互に押しつけ、カウンタシャフト１２を減速制動し、エアチャンバ８０内の高圧エアを抜くと、リターンバネ８１によって軸方向左方に戻され、カウンタシャフト１２を減速制動を解除する。減速制動時に右方に押されるセパレータプレート７４およびフリクションプレート７７は、ブレーキケース７２の内周面に取り付けられたストッパリング８２によって移動規制される。
【００４４】
さて、本発明者等は、先に、図１中の仮想線枠Ｘ内に、図８に示す制動力可変手段Ｘ１を設けたものを開発した。この制動力可変手段Ｘ１は、図８に示すように、カウンタシャフトブレーキ５８のエア供給コネクタ７９に接続されたエア配管８３と、エア配管８３に介設された制御電磁弁８４と、その上流側に接続されたエア圧調整レギュレータ８５と、その上流側に接続されたエアタンク（図示せず）とを備え、コントロールユニット５によって制御電磁弁８４の開閉時間を調節することで、カウンタシャフトブレーキ５８の作動時間を可変とし、その制動力を制御するものである。カウンタシャフトブレーキ５８に供給されるエア圧は、レギュレータ８５によって所定の一定圧に減圧される。
【００４５】
ここで、上記レギュレータ８５によるエア圧を低めに設定したり、フリクションプレート７７およびセパレータプレート７４の枚数を少なくしたり、それらプレート７７、７４の摩擦係数を小さくするなどして、図９に破線Ｘ１ａで示すように、カウンタシャフトブレーキ５８の制動力（制動トルク）を小さく設定した場合には、カウンタシャフト１２の回転数は、変速前の回転数から破線Ｘ１ｂで示すように緩やかに減少してオーバーシュートすることなく、目標値まで減速され変速後の回転数となる。しかし、この場合、オーバーシュートによるアンダーランＵＲはないものの、シンクロ制御時間が長くかかってしまい、その間駆動力が路面に伝達されないためロスとなる（横軸は時間）。
【００４６】
他方、上記レギュレータ８５によるエア圧を高めに設定したり、フリクションプレート７７およびセパレータプレート７４の枚数を増やしたり、それらプレート７７、７４の摩擦係数を大きくするなどして、図９に実線Ｘ１ｃで示すように、カウンタシャフトブレーキ５８の制動力（制動トルク）を大きく設定すると、カウンタシャフト１２の回転数は、変速前の回転数から実線Ｘ１ｄで示すように急に減少するため、シンクロ制御時間は短くなる。
【００４７】
しかし、この場合、制御電磁弁８４の開閉時間を調節（ブレーキの作動時間を調節）するのみでは、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、ブレーキが強く効きすぎてオーバーシュートし、アンダーランＵＲが生じてしまう。このとき、ギヤインすると、目標値の回転数とズレているため（スリーブとスプラインとの回転数がズレているため）、ギヤ鳴りがする。かかるギヤ鳴りを回避するには、上述したダブルクラッチによるシンクロ制御を行わなければならず、シンクロ制御時間が破線Ｘ１ｂの時以上に長くかかってしまう。この対策として、スリーブとスプラインとの相互のドグギヤ形状をギヤ鳴りが生じ難い入りやすい特殊形状とすることも考えられるが、コストアップとなる。
【００４８】
そこで、本発明者は、図１中の仮想線枠Ｘ内に、前述した図８に示す制動力可変手段Ｘ１（ブレーキ作動時間調節タイプ）に代わりに、図３に示す制動力可変手段をＸ２（ブレーキ制動力調節タイプ）を設けたものを創案した。この制動力可変手段Ｘ２は、図３に示すように、カウンタシャフトブレーキ５８のエア供給コネクタ７９に接続されたＹ字状エア配管８６と、そのエア配管８６の分岐の一方８６ａに介設された高圧エア供給用の第１制御電磁弁８７と、上記エア配管８６の分岐の他方８６ｂに介設された低圧エア供給用の第２制御電磁弁８８と、その上流側に介設されたエア圧調整レギュレータ８９と、各分岐８６ａ、８６ｂの上流側に接続されたエアタンク（図示せず）と、エア配管８６の分岐部に設けられたダブルチェックバルブ１００とを有する。
【００４９】
ダブルチェックバルブ１００は、図３において、ボール１０１が上下いずれかの弁座１０２に切り換えられて当接し、エアタンクからのエアの供給ルートおよびエア供給コネクタ７９からのエアの排出ルートを、分岐８６ａ、８６ｂのいずれかに切り換えるものである。すなわち、ダブルチェックバルブ１００は、作動している電磁弁８７（８８）と反対側の電磁弁８８（８７）のエア圧力が大気圧（ゲージ圧零）となることから、エア通路を分岐８６ａ、８６ｂのいずれかに切り換えるものである。
【００５０】
例えば、第１制御電磁弁８７の作動時には、分岐８６ａからのエア圧がエア供給コネクタ７９に流れ、第２制御電磁弁８８側の分岐８６ｂのエア圧（ゲージ圧）は零である。よって、このときボール１０１が図３にて下側の弁座１０２ｂに着座し、エアは分岐８６ａを通って吸排される。また、第２制御電磁弁８８の作動時には、分岐８６ｂからのエア圧がエア供給コネクタ７９に流れ、第１制御電磁弁８７側の分岐８６ａのエア圧（ゲージ圧）は零である。よって、このときボール１０１が図３にて上側の弁座１０２ａに着座し、エアは分岐８６ｂを通って吸排される。
【００５１】
第１制御電磁弁８７とエアタンクとは特許請求の範囲中の高制動力発生部を構成し、第２制御電磁弁８８とエア圧調整レギュレータ８９とエアタンクとは特許請求の範囲中の低制動力発生部を構成する。第１および第２制御電磁弁８７、８８は、図１に示すコントロールユニット５に接続され、図５に示すように、オンオフされる。すなわち、第１制御電磁弁８７は、変速すべきメインギヤ２２〜２７のスプライン２９〜３３の回転数(rpm) と変速に用いるスリーブ３８〜４０の回転数(rpm) との回転数差（カウンタシャフト１２の変速前の回転数(rpm) と目標値の回転数(rpm) との回転数差）が所定値Ｘ２ｄ以上に大きいときにオンされ、第２制御電磁弁８８は、上記回転数差が所定値Ｘ２ｄ未満のときにオンされる。
【００５２】
図例では、変速すべきメインギヤ２２〜２７のスプライン２９〜３３の回転数(rpm) と変速に用いるスリーブ３８〜４０の回転数(rpm) との回転数差が所定値Ｘ２ｄ以上に大きいため、先ず、第１制御電磁弁８７がオンされてその後、上記回転数差が所定値Ｘ２ｄ＋α未満となったならオフされ、所定時間Ｔ２経過後に、第２制御電磁弁８８がオンされその後オフされる。図５中、Ｔ１は第１制御電磁弁８７の接応答遅れ、Ｔ２は第１制御電磁弁８７の断応答遅れ（＝所定時間）、Ｔ３は第２制御電磁弁８８の接応答遅れ、Ｔ４は第２制御電磁弁８８の断応答遅れである。
【００５３】
第１制御電磁弁８７のオフと第２制御電磁弁８８のオンとの間に所定時間Ｔ２を設けた理由は、図２に示すエアチャンバ８０から一旦高圧エアを排出する必要があるからであり、ダブルチェックバルブ１００のボール１０１の切換時間が必要だからである。すなわち、第１制御電磁弁８７のオフと同時に第２制御電磁弁８８をオンすると、エアチャンバ８０から高圧エアが排出されない虞もあり、ピストン７８が戻らずにカウンタシャフトブレーキ５８が制動力が強いままとなり、弱い制動力に切り替わらない可能性もある。
【００５４】
そこで、第１制御電磁弁８７がオフされて所定時間Ｔ２経過後に第２制御電磁弁８８をオンしているのである。なお、この間にも図５に斜線Ｘ２ａで示すようにカウンタシャフト１２の回転数が落ちている理由は、フリクションプレート７７とセパレータプレート７４との間のオイルの撹拌抵抗による。なお、上記αは、このオイルの撹拌抵抗によるカウンタシャフト１２の回転数の低下を考慮して、後述する所定値Ｘ２ｄを基準に設定される。
【００５５】
第２制御電磁弁８８をオンとする所定値Ｘ２ｄは、その時点から第２制御電磁弁８８によってカウンタシャフトブレーキ５８を弱い制動力で作動させたとすれば、アンダーランが（多少の余裕をもって）生じない回転数差に設定されている。また、第２制御電磁弁８８をオフするタイミングは、図５において時間遅れＴ４を考慮して上で、アンダーランＵＲが発生せず且つ目標値となるタイミングに設定されている。これらのタイミングは、コントロールユニット５内に書き込まれている。
【００５６】
この制動力可変手段Ｘ２によれば、図５に示すように、変速時（シフトアップ時）、先ず第１制御電磁弁８７のみがオンされてカウンタシャフト１２に急な制動が加わり、その後、第２制御電磁弁８８のみがオンされてカウンタシャフト１２に緩やかな制動が加わるので、シンクロ制御時間の短縮化とアンダーランＵＲの防止とが両立できる。
【００５７】
すなわち、第１制御電磁弁８７のみがオンされたとき、エアタンク内の高圧エアが直接カウンタブレーキ５８に供給されるので、強い制動力が発生してカウンタシャフト１２が急に減速されグラフの傾きが急になり（斜線Ｘ２ｂ）、シンクロ制御時間の短縮化に貢献する。その後、第２制御電磁弁８８のみがオンされると、エアタンク内の高圧エアがレギュレータ８９によって所定圧に減圧された後にカウンタブレーキ５８に供給されるので、弱い制動力が発生してカウンタシャフト１２の減速が緩やかとなってグラフの傾きが緩やかになり（斜線Ｘ２ｃ）、アンダーランが防止される。また、スリーブ３８〜４０とスプライン２９〜３３との相互のドクギヤ形状をギヤ鳴りが生じ難い特殊形状とする必要はなく、コストダウンとなる。
【００５８】
なお、図５の例では、シフトアップ時に、変速前のカウンタシャフト１２の回転数と目標値との差分が所定値Ｘ２ｄ以上の場合を説明したが、シフトアップ時に、変速前のカウンタシャフト１２の回転数と目標値との差分が所定値Ｘ２ｄ＋α未満であれば、第１制御電磁弁８７がオンされることはなく、第２制御電磁弁８８のみが前述したようにオンオフされてカウンタブレーキ５８の弱い制動力のみによるシンクロ制御が行われることになる。
【００５９】
制動力可変手段Ｘの別の実施形態を図４、図６および図７に示す。図示するようにこの制動力可変手段Ｘ３は、前実施形態と同様に図１に仮想線Ｘで示す位置に、コントロールユニット５とカウンタシャフトブレーキ５８との間に配置され、カウンタシャフトブレーキ５８によるカウンタシャフト１２の減速制動時に、カウンタシャフト１２の回転数が低くなるに伴って、制動力を順次弱めていくものである。この制動力可変手段Ｘ３は、図４に示すように、エア供給コネクタ７９に接続されたエア配管９０と、そのエア配管９０に介設された電磁空圧比例弁９１と、その上流側に接続されたエアタンク（図示せず）とを有する。
【００６０】
電磁空圧比例弁９１は、コントロールユニット５に接続され、図７に示すように、コントロールユニット５からの制御電流値に比例してカウンタシャフトブレーキ５８への供給エア圧を高め、制動トルクを大きくするものである。この電磁空圧比例弁９１は、図６に示すように、先ず、コントロールユニット５から所定の制御電流値が流されることにより、カウンタシャフトブレーキ５８のエアチャンバ８０に、所定の立上がりエア供給圧力Ｘ３ａを供給する。
【００６１】
この立上がりエア供給圧力Ｘ３ａを決定する最初の制御電流値は、変速前のカウンタシャフト１２の回転数と目標値である変速後のカウンタシャフト１２の回転数との差分が大きいときには実線で示すように高く設定され（Ｘ３ａ）、上記差分が小さければ破線で示すように低く設定される（Ｘ３ｂ）。これにより、図２に示すピストン７８が右方に移動し、フリクションプレート７７とセパレータプレート７４とが相互に押し付けられ、カウンタシャフト１２の回転が減速制動される。なお、以下、上記Ｘ３ａに基づいて説明するが、上記Ｘ３ｂであっても初期値が異なるのみで同様である。
【００６２】
減速制動されるカウンタシャフト１２の回転は、図１に示すセンサ６０によって１秒間に何回も（実際には数十ミリ秒毎に）検出され、コントロールユニット５に送られる。そして、コントロールユニット５は、そのときのカウンタシャフト１２の回転数と目標値であるカウンタシャフト１２の回転数との差分をとり、その差分に応じて電磁空圧比例弁９１への制御電流値を決定する（図６および図７参照）。すなわち、差分が大きければ制御電流値を大きくし、差分が小さければ制御電流値を小さくする。
【００６３】
この差分は、実際には、カウンタシャフトブレーキ５８が電磁空圧比例弁９１によって制動された後は、ブレーキ５８を効かせている分だけ、ブレーキ５８を効かせる前の差分より小さくなる。よって、このときの電磁空圧比例弁９１への制御電流値は、カウンタシャフトブレーキ５８を効かせた直後の制御電流値（立上がりエア供給圧力Ｘ３ａを決定する最初の制御電流値）よりも小さくなる。この結果、図６に斜線Ｘ３ｃ、Ｘ３ｄに示すようにカウンタシャフトブレーキ５８への供給エア圧が順次小さくなり、カウンタシャフトブレーキ５８の制動トルク（制動力）が小さくなる。
【００６４】
こうして前よりも小さい制動力で減速されたカウンタシャフト１２の回転は、前述と同様に図１に示すセンサ６０によって数十ミリ秒毎に検出され、コントロールユニット５に送られる。そして、コントロールユニット５は、そのときのカウンタシャフト１２の回転数と目標値であるカウンタシャフト１２の回転数との差分をとり、前述と同様にその差分に応じて電磁空圧比例弁９１への制御電流値を決定する。
【００６５】
この差分はブレーキ５８を効かせた分だけ前回の差分より更に小さくなるため、電磁空圧比例弁９１への制御電流値は、前回の制御電流値よりも更に小さくなる。これにより、図６に示すようにカウンタシャフトブレーキ５８への供給エア圧が更に小さくなり、カウンタシャフトブレーキ５８の制動トルク（制動力）が更に小さくなる。
【００６６】
こうした制動力を弱める制御の循環は、コントロールユニット５によって、カウンタシャフト１２の回転が目標値に至るまで、継続してなされる。この結果、図６に示すように、カウンタシャフト１２は、オーバシュートすることなく即ちアンダーランが発生することなく、短時間で減速制動される。このとき、図例では、エア供給圧（すなわち制御電流値）は直線状に一次関数的に減少し、カウンタシャフトの回転数は二次曲線的に減少しているが、この波形に限られるものではない。
【００６７】
この制動力可変手段Ｘ３によれば、図６に示すように、変速時（シフトアップ時）、コントロールユニット５から電磁空圧比例弁９１に、最初は、カウンタシャフト１２の変速前の回転数と目標値との差分に応じて、十分な制動力を発揮することができる所定の制御電流値が供給されることにより、カウンタシャフト１２に急な制動が加わり、カウンタシャフト１２が急減速されてグラフの傾きが急になり（Ｘ３ｅ）、シンクロ制御時間の短縮化に貢献する。
【００６８】
その後、コントロールユニット５は、カウンタシャフト１２の回転の減速の様子をセンサ６０（図１参照）でモニタしながら、その減速状態に応じて電磁空圧比例弁９１への制御電流値を小さくしているので、カウンタシャフト１２の減速が緩やかとなってグラフの傾きが緩やかになり（Ｘ３ｆ）、アンダーランが防止される。こうして、シンクロ制御時間の短縮化とアンダーランの防止とが両立できる。
【００６９】
以上説明したように、上記図３および図４に示す制動力可変手段Ｘ２、Ｘ３によるカウンタシャフトブレーキ１２を用いたシフトアップ時のシンクロ制御によれば、素早いシフトが可能となるため、低温時や登坂路等でも、変速が遅いことによる走行性能の悪化は生じない。また、シフトアップ時に減速過剰によるアンダーランが生じないため、ギヤ鳴りを防止できる。
【００７０】
また、カウンタシャフトブレーキ５８を作動させるとき、同期近くの回転数領域ではブレーキ押し付け力が減少するため（図６のグラフＸ３ｆ、図５の斜線Ｘ２ｃ参照）、目標回転数に対するオーバーシュートを小さくでき、アンダーランを防止できる。また、回転数差によってブレーキ力を調整しているため、同期時間の短縮化に繋がる。
【００７１】
なお、上記図３および図４に示す制動力可変手段Ｘ２、Ｘ３によるカウンタシャフトブレーキを５８用いたシフトアップ時のシンクロ制御は、原則として図１に示すクラッチ３が切られた状態でなされる。クラッチ３が繋がっていると、エンジンＥの回転トルクがカウンタシャフトブレーキ５８に伝わってしまうため、エンジン回転をカウンタシャフトブレーキ５８で減速することになり、カウンタシャフトブレーキ５８内のフリクションプレート７７とセパレータプレート７４とが短時間で摩耗してしまうからである。
【００７２】
但し、図１に示すスリーブ３７がスプライン１３上にのみ噛合している状態であれば、たとえクラッチ３が繋がっていても許容される。スリーブ３７がスプライン１３上にのみ噛合している状態であれば、エンジンＥの回転トルクがカウンタシャフトブレーキ５８に伝わることはないからである。また、本発明は、図１に示す構造の変速機２に限定されるものではなく、通常の二軸式の４速または５速ミッション等にカウンタシャフトブレーキ５８を設けたものに適用してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る変速機のシンクロ装置によれば、シフトアップ時に、アンダーランさせることなく、シンクロ制御時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す変速機のシンクロ装置の説明図である。
【図２】上記シンクロ装置のカウンタシャフトブレーキの説明図である。
【図３】上記シンクロ装置の制動力可変手段のシステム図である。
【図４】上記制動力可変手段の別の実施形態を示すシステム図である。
【図５】図３に示す制動力可変手段の作動説明図である。
【図６】図４に示す制動力可変手段の作動説明図である。
【図７】図４に示す制動力可変手段の電磁空圧比例弁の作動特性図である。
【図８】本発明者等が先に開発した制動力可変手段を示すシステム図である。
【図９】図８に示す制動力可変手段の作動説明図である。
【符号の説明】
２ 変速機
１２ カウンタシャフト
２２〜２７ メインギヤ
３８〜４０ スリーブ
５８ カウンタシャフトブレーキ
５、５５、６０ メインギヤ回転数検出手段
５、６１ スリーブ回転数検出手段
Ｘ２ 制動力可変手段
Ｘ３ 制動力可変手段
８６ａ、８７ 高制動力発生部
８６ｂ、８８ 低制動力発生部

Claims (4)

1. 変速機内の変速すべきメインギヤの回転数を検出するメインギヤ回転数検出手段と、変速機内の変速に用いるスリーブの回転数を検出するスリーブ回転数検出手段と、変速機内のカウンタシャフトに設けられ、変速すべきメインギヤの回転数を変速に用いるスリーブの回転数に合わせて減速すべく、カウンタシャフトを減速制動するカウンタシャフトブレーキと、カウンタシャフトブレーキに接続され、その減速制動力を変速中に可変とする制動力可変手段とを備えたことを特徴とする変速機のシンクロ装置。
2. 上記制動力可変手段は、高制動力発生部と低制動力発生部とを有し、変速すべきメインギヤの回転数と変速に用いるスリーブの回転数との回転数差が所定値以上に大きいときには高制動力発生部を作動させ、回転数差が所定値未満に小さいときには低制動力発生部を作動させるものである請求項１記載の変速機のシンクロ装置。
3. 上記制動力可変手段は、カウンタシャフトの回転数と目標値である変速後のカウンタシャフトの回転数との差に応じて制動力を変えるものである請求項１記載の変速機のシンクロ装置。
4. 上記制動力可変手段は、電磁比例弁である請求項３記載の変速機のシンクロ装置。

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