JP5434686B2 - 電子同期変速機 - Google Patents

Description

本発明は、電子制御によりカウンタシャフトの回転数を調整する電子同期変速機に係り、燃費を悪化させず、かつ部品の追加を少なくして潤滑油を昇温できる電子同期変速機に関する。

図２に示されるように、電子同期変速機２１では、図示しないエンジンからの動力が図示しないクラッチを介して伝達されるカウンタシャフト２に複数のカウンタギア３が設けられており、カウンタシャフト２に対して平行に配置されたメインシャフト２２には各カウンタギア３に常時噛合している複数のメインギア２３がメインシャフト２２から回転自在に設けられている。各メインギア２３にはメインギア２３と一体回転する図示しないドグギアがそれぞれ付随しており、さらに、メインシャフト２２にはメインシャフト２２と一体回転する図示しないスリーブが軸方向移動自在に設けられている。いずれかのドグギアに対してスリーブが軸方向移動して噛合すると、カウンタシャフト２の回転がメインシャフト２２に伝達される。変速期間中のギアが抜けている状態では、カウンタシャフト２に対してメインシャフト２２は自由である。メインシャフト２２は、図示しないアウトプットシャフトにギアを介して連結されているため、車速に比例して回転する。

このとき目標ギア段に該当するスリーブの回転数に対してドグギアの回転数が高い場合には、カウンタシャフトブレーキ６を作動させてドグギアの回転数（＝カウンタシャフト２の回転数）を低下させる。逆に、スリーブの回転数に対してドグギアの回転数が低い場合には、クラッチを繋いでエンジン回転数を上げることにより、ドグギアの回転数を上昇させる。スリーブとドグギアの回転が同期することでギア入れが可能になる。このように、電子同期変速機２１では機械で構成されるシンクロ機構が不要になる。

カウンタシャフトブレーキ６は、いわゆる湿式多板ブレーキ（ＣＳＢ）５によって構成される。すなわち、カウンタシャフトブレーキ６は、変速機筐体４に対して固定であるディスク板に対抗させてカウンタシャフト２に同軸に取り付けられたディスク板を有する。同期制御においてカウンタシャフト２の制動を行うには、同期時制動指令により同期用電磁弁２４を駆動し、空気源２５からの空気圧で図示しないピストンを押してディスク板同士を圧接させることにより、カウンタシャフトブレーキ６を作動させる。同期時制動指令がないときは、同期用電磁弁２４の駆動が切られ、図示しないリターンスプリングの押圧によってカウンタシャフトブレーキ６の空気圧が同期用電磁弁２４から大気に抜けるので、ディスク板同士が離間し、カウンタシャフトブレーキ６は非作動となる。

ところで、図３に示されるように、電子同期変速機２１の変速機筐体４には、カウンタシャフト２に取り付けられた複数のカウンタギア３のそれぞれ一部、図示例ではカウンタシャフト２の下面近傍まで、が潤滑油Ｌに浸かるよう潤滑油Ｌが蓄えられており、カウンタギア３の回転に伴い、潤滑油Ｌが循環される。

しかしながら、カウンタギア３が潤滑油Ｌを攪拌することにより攪拌損失と呼ばれるエネルギ損失が生じる。攪拌損失は、無視できない大きさの損失であり、低減すべきものである。特に、潤滑油Ｌの温度が低い場合、潤滑油Ｌの粘度が高いため、大きな攪拌損失が発生する。また、オイルポンプ２６によって潤滑油Ｌが循環される構成を有する場合は、潤滑油Ｌの温度が低いと潤滑油Ｌの圧送に必要なポンプ駆動力が増加する。潤滑油Ｌの温度が低い現象は、エンジンの始動直後や外気温度が低いときに顕著となる。

したがって、攪拌損失やポンプ駆動力を低減するためには、潤滑油Ｌの温度が低いとき、早期に潤滑油Ｌの温度を所定の温度まで高める必要がある。潤滑油Ｌの昇温を行う電子同期変速機としては、図４に示される電子同期変速機４１のように、変速機筐体４内に電熱ヒータ４２を設置し、電熱ヒータ４２で潤滑油Ｌを昇温するもの、図５に示される電子同期変速機５１のように、熱交換器５２を設置し、熱交換器５２に排気ガスを導いて排気ガスの熱で潤滑油Ｌを昇温するものが知られている。潤滑油Ｌを昇温して潤滑油Ｌの粘度を低く維持することで、攪拌損失やオイルポンプ２６の駆動力を低減でき、変速機全体としての損失を低減できる。

なお、単に攪拌損失を低減させるだけであるならば、変速機筐体４内の潤滑油Ｌの油面を下げればよい。しかし、油面を下げると潤滑性能が低下する。したがって、油面を下げることなく攪拌損失を低減させたいところである。

特開２０００−２３４６６９号公報 特開２００７−１２７２３７号公報

電熱ヒータ４２で潤滑油Ｌを昇温する場合、大電力を消費することになるため、オルタネータを含めた電装系の増強を必要とすると共に、電力消費により燃費が悪化する。

排気ガスの熱で潤滑油Ｌを昇温する場合、燃費の悪化はないものの、熱交換器５２を設置することになるので、装置構成が大がかりとなり、部品の追加が多く、変速機や排気系の大幅な設計変更を伴う。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、燃費を悪化させず、かつ部品の追加を少なくして潤滑油を昇温できる電子同期変速機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、車両に搭載され、エンジンからの動力がクラッチを介して伝達されるカウンタシャフトと、前記カウンタシャフトに取り付けられたカウンタギアの一部が潤滑油に浸かるよう前記潤滑油が蓄えられた変速機筐体と、前記変速機筐体に対して固定であるディスク板に対抗させて前記カウンタシャフトに同軸に取り付けられたディスク板を有する湿式多板ブレーキからなるカウンタシャフトブレーキと、変速期間中のギア入れ時に前記カウンタシャフトブレーキを作動させて前記カウンタシャフトを制動制御する変速制御手段とを備えた電子同期変速機において、前記潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサと、車両の駆動状態を検出する車両駆動状態検出手段と、前記変速制御手段が変速期間中であるかどうかを検出する変速期間検出手段と、前記潤滑油の温度が設定値以下であるときに、前記車両の駆動状態が減速状態であり、かつ前記変速制御手段が変速期間中でなければ、前記カウンタシャフトブレーキを作動させて前記潤滑油の昇温を行う潤滑油昇温制御手段とを備えたものである。

前記車両駆動状態検出手段は、アクセルセンサによりアクセルがオフであることが検出されているとき、前記車両の駆動状態が減速状態であると判定してもよい。

前記潤滑油昇温制御手段は、前記ディスク板同士が非接触で前記潤滑油を介して制動力が伝達されるよう前記カウンタシャフトブレーキを作動させてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）燃費を悪化させない。

（２）部品の追加が少ない。

（３）潤滑油を昇温することができる。

本発明の一実施形態を示す電子同期変速機の構成図である。 従来の電子同期変速機の構成図である。 従来の潤滑油を昇温しない電子同期変速機の構成図である。 従来の潤滑油を昇温する電子同期変速機の構成図である。 従来の潤滑油を昇温する電子同期変速機の構成図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る電子同期変速機１は、車両に搭載され、図示しないエンジンからの動力が図示しないクラッチを介して伝達されるカウンタシャフト２と、カウンタシャフト２に取り付けられたカウンタギア３の一部が潤滑油Ｌに浸かるよう潤滑油Ｌが蓄えられた変速機筐体４と、変速機筐体４に対して固定であるディスク板に対抗させてカウンタシャフト２に同軸に取り付けられたディスク板を有する湿式多板ブレーキ５からなるカウンタシャフトブレーキ６と、変速期間中のギア入れ時にカウンタシャフトブレーキ６を作動させてカウンタシャフト２を制動制御する変速制御手段７とを備えた電子同期変速機１である。

電子同期変速機１は、潤滑油Ｌの温度を検出する潤滑油温度センサ８と、車両の駆動状態を検出する車両駆動状態検出手段９と、変速制御手段７が変速期間中であるかどうかを検出する変速期間検出手段１０と、潤滑油Ｌの温度が設定値以下であるときに、車両の駆動状態が減速状態であり、かつ変速制御手段７が変速期間中でなければ、カウンタシャフトブレーキ６を作動させて潤滑油Ｌの昇温を行う潤滑油昇温制御手段１１とを備える。

この電子同期変速機１を搭載する車両は、図示しないアクセルのオフを検出する図示しないアクセルセンサを備えるほか、エンジン制御、変速制御に必要な公知のセンサ、アクチュエータは図示しなくとも全て備えるものである。

変速制御手段７は、現ギア段を目標ギア段に変速するべく、図示しない変速機アクチュエータを制御してギア抜き・ギア入れを行うものであり、変速期間中の同期制御において同期時制動指令により同期用電磁弁２４を駆動することができる。変速制御手段７は、従来より電子制御装置（Electronical Control Unit；ＥＣＵ）１２にプログラムとして組み込まれているものである。車両駆動状態検出手段９、変速期間検出手段１０、潤滑油昇温制御手段１１は、ＥＣＵ１２にプログラムとして組み込むのが好ましい。

ここでは、変速制御手段７は、変速期間中にステータス信号“変速期間中”を出力し、車両駆動状態検出手段９は、車両が減速状態にあるときにステータス信号“減速状態”を出力し、潤滑油昇温制御手段１１は、潤滑油温度センサ８が検出した潤滑油Ｌの温度が設定値以下であるときにステータス信号“低油温”を出力するものとする。潤滑油昇温制御等価回路１３は、潤滑油昇温制御手段１１の機能を論理回路で示したものである。潤滑油昇温制御等価回路１３は、“低油温”であって、“減速状態”であって、“変速期間中”でないとき、昇温時制動指令を出力して昇温用電磁弁１４を駆動することができる。

昇温用電磁弁１４は、Ｅポートが大気に開放され、Ｐ２ポートが直接、空気源２５に接続されるか、または破線のように減圧ユニット１５を介して空気源２５に接続される。昇温用電磁弁１４の出力ポートは同期用電磁弁２４のＥポートに接続される。

次に、電子同期変速機１の動作を説明する。

本発明は、エンジンの始動直後や外気温度が低いときなどに、潤滑油Ｌの温度が低いとき、カウンタシャフトブレーキ６を作動させることで、カウンタシャフトブレーキ６のディスク板が浸されている潤滑油Ｌを昇温するものである。

しかし、車両が加速を行っているとき、あるいは車両が定速走行しているときは、カウンタシャフトブレーキ６を作動させると車両が不必要に減速してしまうので、好ましくない。一方、車両が減速を行っているときにカウンタシャフトブレーキ６を作動させるのは好都合である。そこで、本発明では、車両駆動状態検出手段９により車両が減速状態にあることを検出する。好ましくは、車両駆動状態検出手段９は、アクセルセンサによりアクセルがオフであることが検出されているとき、車両の駆動状態が減速状態であると判定する。

また、カウンタシャフトブレーキ６は、本来、変速期間中に同期制御のために使用される。そこで、本発明では、変速期間検出手段１０により変速制御手段７が変速期間中であるかどうかを検出し、変速期間中でないときのみカウンタシャフトブレーキ６による潤滑油Ｌの昇温を行う。

すなわち、潤滑油昇温制御手段１１は、潤滑油温度センサ８が検出した潤滑油Ｌの温度が設定値以下であるときに、車両駆動状態検出手段９が検出した車両の駆動状態が減速状態であり、かつ変速制御手段７が変速期間中でなければ、昇温時制動指令を出力して昇温用電磁弁１４を駆動する。昇温用電磁弁１４が駆動されると、空気源２５の空気圧が同期用電磁弁２４を経由してカウンタシャフトブレーキ６に印加される。これにより、カウンタシャフトブレーキ６が作動し、潤滑油Ｌが昇温される。

以上説明したように、本発明の電子同期変速機１によれば、カウンタシャフトブレーキ６が作動したときの発熱により潤滑油Ｌが昇温される。カウンタシャフトブレーキ６の発熱量は大きいので、潤滑油Ｌを速やかに昇温させることができる。

本発明の電子同期変速機１によれば、従来の電子同期変速機２１に対して変速機の構造変更は全くしておらず、また、追加部品も実質的に昇温用電磁弁１４のみであるから、最小限にとどめている。

本発明の電子同期変速機１によれば、車両の減速時にカウンタシャフトブレーキ６を作動させるようにしたので、車両の運動エネルギが潤滑油昇温のエネルギ源に利用される。潤滑油昇温のために消費されるのは昇温用電磁弁１４を駆動する電力程度であり、燃費を悪化させることがない。

本発明の電子同期変速機１によれば、より好適には、車両の減速状態のうちアクセルオフ時のみ、つまり運転者がエンジンブレーキを意識しているときのみ、カウンタシャフトブレーキ６を作動させるようにすることで、運転に違和感を与えることがなくなる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

ここでは、図１に破線で示したように、昇温用電磁弁１４のＰ２ポートを減圧ユニット１５を介して空気源２５に接続する。これにより、潤滑油昇温制御手段１１が昇温用電磁弁１４を駆動すると、空気源２５の空気圧が減圧してカウンタシャフトブレーキ６に印加されることになる。

昇温用電磁弁１４のＰ２ポートに印加する空気圧Ｐ２は、カウンタシャフトブレーキ６のピストンの面積Ａ［ｍ²］、リターンスプリングのバネ定数ｋ［Ｎ／ｍ］、ピストンの可動範囲ｌ［ｍ］を用いた式（１）の範囲で設定する。

この設定により、空気源２５の空気圧よりも減圧された空気圧Ｐ２がカウンタシャフトブレーキ６に印加されるため、カウンタシャフトブレーキ６内のディスク板同士が接触しない範囲でカウンタシャフトブレーキ６が作動される。この場合、ディスク板間は潤滑油Ｌを介して制動力が伝達される。これにより、潤滑油Ｌの剪断でエネルギ損失が発生することになる。この場合、ディスク板同士が直接には接触しないので、ディスク板同士が接触する場合に比べてディスク板の耐久性が低下しない。一方、変速期間中に同期用電磁弁２４を駆動した場合には、空気源２５の空気圧Ｐ１がカウンタシャフトブレーキ６に印加されるため、本来の同期制御時の制動には悪影響がない。

１ 電子同期変速機
２ カウンタシャフト
３ カウンタギア
４ 変速機筐体
５ 湿式多板ブレーキ
６ カウンタシャフトブレーキ
７ 変速制御手段
８ 潤滑油温度センサ
９ 車両駆動状態検出手段
１０ 変速期間検出手段
１１ 潤滑油昇温制御手段
１２ ＥＣＵ
１３ 潤滑油昇温制御等価回路
１４ 昇温用電磁弁
１５ 減圧ユニット

Claims (3)

1. 車両に搭載され、エンジンからの動力がクラッチを介して伝達されるカウンタシャフトと、
   前記カウンタシャフトに取り付けられたカウンタギアの一部が潤滑油に浸かるよう前記潤滑油が蓄えられた変速機筐体と、
   前記変速機筐体に対して固定であるディスク板に対抗させて前記カウンタシャフトに同軸に取り付けられたディスク板を有する湿式多板ブレーキからなるカウンタシャフトブレーキと、
   変速期間中のギア入れ時に前記カウンタシャフトブレーキを作動させて前記カウンタシャフトを制動制御する変速制御手段とを備えた電子同期変速機において、
   前記潤滑油の温度を検出する潤滑油温度センサと、
   車両の駆動状態を検出する車両駆動状態検出手段と、
   前記変速制御手段が変速期間中であるかどうかを検出する変速期間検出手段と、
   前記潤滑油の温度が設定値以下であるときに、前記車両の駆動状態が減速状態であり、かつ前記変速制御手段が変速期間中でなければ、前記カウンタシャフトブレーキを作動させて前記潤滑油の昇温を行う潤滑油昇温制御手段とを備えたことを特徴とする電子同期変速機。
2. 前記車両駆動状態検出手段は、アクセルセンサによりアクセルがオフであることが検出されているとき、前記車両の駆動状態が減速状態であると判定することを特徴とする請求項１記載の電子同期変速機。
3. 前記潤滑油昇温制御手段は、前記ディスク板同士が非接触で前記潤滑油を介して制動力が伝達されるよう前記カウンタシャフトブレーキを作動させることを特徴とする請求項１又は２記載の電子同期変速機。

Images