| 【発明の名称】 |
副変速機の変速制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】池谷 浩一
【氏名】白沢 敏邦
【氏名】中村 剛
【氏名】安井 啓介
【氏名】浅野 剛
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| 【要約】 |
【課題】副変速機部の切換を伴う変速時に、メインシャフト側（被同期側）の回転速度の落ち込みを防止してシンクロ機構の負荷を軽減できると共に、副変速機部の変速開始タイミングを早めて、ひいては迅速な変速を実現できる副変速機を備えた変速機の変速制御装置を提供する。
【解決手段】副変速機部の変速を伴うシフトダウン時において、副変速機部の次段への変速が所定時間経過しても完了しなかったときにクラッチを接続し（ステップＳ４４）、次段への変速が完了すると（ステップＳ４６）クラッチの接続を解除する（ステップＳ４８）。このようにクラッチ接続によりエンジンの回転を利用して副変速機部の被同期側の回転速度を高めて、シンクロ機構の負荷軽減を図ると共に、クラッチ接続の解除に対し副変速機部の変速を先行して完了させることで、変速完了のタイミングを早める。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンの動力を変速して車両の駆動系に伝達する変速機と、上記変速機を構成し、複数の変速段を有する主変速機部と、上記変速機を構成し、上記主変速機部と動力伝達上直列に配設されると共に高低の変速段よりなる副変速機部と、上記変速機と上記エンジンとの動力を断接するクラッチと、上記副変速機部の変速位置を検出する位置検出手段と、上記変速機の変速が必要なときに変速指令を発する変速指令手段と、上記変速指令手段の変速指令に基づき上記クラッチを断接制御するクラッチ制御手段と、上記変速指令手段の変速指令に基づき上記変速機の変速を行うと共に、該変速指令が上記副変速機部の変速を伴うとき、上記副変速機部を次段に変速すると共に、該変速指令から所定時間経過するまでの間に上記位置検出手段により副変速機部が次段に変速されたことが検出されないとき、上記クラッチを接続すべく上記クラッチ制御手段にクラッチ接信号を出力し、その後上記位置検出手段により副変速機部が次段に変速されたことが検出されると、クラッチ接解除信号を出力する変速制御手段とを備えたことを特徴とする副変速機の変速制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変速機に設けられて補助的な変速を行う副変速機の変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、乗用車のみならずバスやトラック等においても自動変速機が適用されており、この種の大型車両では伝達トルク容量の関係等からトルクコンバータを備えた自動変速機に代えて、例えば実開平４−９８６２３号公報に記載のもののように、手動式の変速機をベースとして、変速段の切換操作及びクラッチ操作をアクチュエータで行うようにした自動変速機が搭載されている。
【０００３】又、このような自動変速機は、車重の大きい大型車両の走行性能を確保するために比較的多くの変速段を有しており、本来の変速機である主変速部に対して動力伝達上直列に副変速機としてレンジ部を設け、このレンジ部により主変速部の出力を高低２段に変速して、実質的な変速段を倍増させている。上記した公報に記載された変速制御装置では、シフトダウン時において次段を達成するためにレンジ部も切換える必要がある場合には、まず、クラッチストロークを６５％まで遮断側に制御して主変速部をギア抜きし、次いで、クラッチストロークを１５％へと接続側に制御した上で再び６５％に戻し、その後にレンジ部をハイからローに切換え、更に主変速部を次段に入れている。
【０００４】このようにクラッチを一旦接続側に制御することで、例えば低油温時のようにギア抜き後のメインシャフト側の回転がミッションオイルの回転抵抗で大きく落ち込む状況であっても、その落ち込みがエンジンの回転を利用して防止される。よって、その後のレンジ部の変速時において、メインシャフト側（レンジ部の被同期側）の回転を次段に対応する、より高回転のアウトプットシャフト側（レンジ部の同期側）まで引き上げる際のシンクロ機構の負荷が軽減される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した公報に記載された変速制御装置では、一旦接続側に制御したクラッチストロークを再び遮断側に制御した後にレンジ部の変速を開始している。従って、レンジ部の変速タイミングが遅延し、ひいては主変速部を含めたシフトダウン全体の完了が遅れてしまうという問題があった。
【０００６】本発明の目的は、レンジ部の切換を伴う変速時に、メインシャフト側の回転速度の落ち込みを防止してシンクロ機構の負荷を軽減できると共に、レンジ部の変速タイミングを早めて、ひいては迅速な変速を実現することができる副変速機の変速制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの動力を変速して車両の駆動系に伝達する変速機と、変速機を構成し、複数の変速段を有する主変速機部と、変速機を構成し、主変速機部と動力伝達上直列に配設されると共に高低の変速段よりなる副変速機部と、変速機とエンジンとの動力を断接するクラッチと、副変速機部の変速位置を検出する位置検出手段と、変速機の変速が必要なときに変速指令を発する変速指令手段と、変速指令手段の変速指令に基づきクラッチを断接制御するクラッチ制御手段と、変速指令手段の変速指令に基づき変速機の変速を行うと共に、変速指令が副変速機部の変速を伴うとき、副変速機部を次段に変速すると共に、変速指令から所定時間経過するまでの間に位置検出手段により副変速機部が次段に変速されたことが検出されないとき、クラッチを接続すべくクラッチ制御手段にクラッチ接信号を出力し、その後位置検出手段により副変速機部が次段に変速されたことが検出されると、クラッチ接解除信号を出力する変速制御手段とを備えた。
【０００８】従って、変速指令手段の変速指令に基づいて副変速機部の変速を伴う変速が変速制御手段により行われ、所定時間が経過するまでに副変速機部の次段への変速が検出されなかったときには、クラッチ制御手段にてクラッチが接続され、その後次段への変速が位置検出手段により検出されるとクラッチの接続が解除される。そして、クラッチの接続によりエンジンの回転を利用して副変速機部の被同期側の回転速度を高めた上で、副変速機部のシンクロ機構により同期が行われるため、シンクロ機構の負荷が軽減され、且つ、クラッチ接続の解除に対し副変速機部の変速を先行して完了させるため、変速完了のタイミングが早められる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を大型トラックに搭載された副変速機の変速制御装置に具体化した一実施形態を説明する。図１は実施形態の副変速機の変速制御装置を示す全体構成図であり、この図に示すように、変速機１はディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）２に結合されて、エンジン２からの回転を変速して図示しないプロペラシャフトを介して駆動輪側に伝達するようになっている。
【００１０】図２は変速機の詳細を示す断面図であり、この図に示すように、変速機１のケーシング３内にはインプットシャフト４とメインシャフト５が同軸上で個別に回転可能に支持され、インプットシャフト４はクラッチ６を介してエンジン２に連結されて、クラッチ６の接続時にエンジン２から回転を入力される。インプットシャフト４にはニードルベアリング１１ａを介して第１のスプリッタギア１１が外嵌され、メインシャフト５にはテーパローラベアリング１２ａを介して第２のスプリッタギア１２が外嵌されている。これらの第１及び第２のスプリッタギア１１，１２は、メインシャフト５と平行に支持されたカウンタシャフト１３上の第３及び第４のスプリッタギア１４，１５にそれぞれ噛合しており、第１及び第２のスプリッタギア１１，１２間に設けられたシンクロ機構１６の切換により、インプットシャフト４が第１のスプリッタギア１１に結合されたときには、第１及び第３のスプリッタギア１１，１４のギア比をもってカウンタシャフト１３に回転が伝達され、インプットシャフト４が第２のスプリッタギア１２に結合されたときには、第２及び第４のスプリッタギア１２，１５のギア比をもってカウンタシャフト１３に回転が伝達される。従って、以上のように構成されたスプリッタ部Ｍ１により高低２段の変速が行われる。
【００１１】又、メインシャフト５上及びカウンタシャフト１３上には相互に噛合する複数組の変速ギア１７，１８（リバースを含む）が配設され、メインシャフト５側のギア１７に併設されたシンクロ機構１９により各変速ギア１７が選択的にメインシャフト５に結合され、その結合した組のギア比をもってカウンタシャフト１３の回転がメインシャフト５に伝達される。そして、以上のように構成された主変速機部としての主変速部Ｍ２により、前進については４段の変速が行われる。
【００１２】更に、ケーシング３内のメインシャフト５の後方にはアウトプットシャフト２０が同軸上に支持され、このアウトプットシャフト２０の後端は前記プロペラシャフトに連結されている。アウトプットシャフト２０の前部に形成されたフランジ２０ａには複数のプラネタリギア２１（１つのみを図示）が支軸２１ａで支持され、これらのプラネタリギア２１は、外周側に配設されたリングギア２２に噛合すると共に、メインシャフト５の外周に形成されたサンギア５ａに噛合している。アウトプットシャフト２０にはベアリング２３を介して回転リング２４が外嵌され、この回転リング２４の前部外周はリングギア２２の内周に噛合し、リングギア２２は常に回転リング２４と一体で回転する。
【００１３】回転リング２４の後部外周にはシンクロ機構２５がスプライン結合され、実線で示すように、シンクロ機構２５が前方に作動したときには、回転リング２４がケーシング３内の一側３ａに結合されてリングギア２２の回転を規制することから、サンギア５ａの回転に伴ってプラネタリギア２１がリングギア２２の内周を転動しながら、メインシャフト５の回転を減速してアウトプットシャフト２０に伝達する。又、一点鎖線で示すように、シンクロ機構２５が後方に作動したときには、回転リング２４がアウトプットシャフト２０上にスプライン結合された規制リング２６に結合されて、リングギア２２に対するプラネタリギア２１の転動が規制されることから、メインシャフト５の回転がそのまま等速でアウトプットシャフト２０に伝達される。従って、以上のように構成された副変速機部としてのレンジ部Ｍ３により高低２段の変速が行われる。
【００１４】そして、本実施形態では、主変速部Ｍ２において達成される前進４段の変速段に対してスプリッタ部Ｍ１の高低２段の変速が組み合わされることで、変速段は計８段に細分化され、更に、その計８段の変速段に対してレンジ部Ｍ３の高低２段の変速が組み合わされることで、元の８段の変速段の低速側に別の８段の変速段が設けられて、結果として計１６段の変速段が達成される。
【００１５】従って、例えば１速−２速間の切換のように隣接する変速の際には、スプリッタ部Ｍ１の変速を伴って主変速部Ｍ２を変速し、１速−３速間の切換のように１段飛び越した変速の際には、スプリッタ部Ｍ１の変速を伴わずに主変速部Ｍ２を単独で変速する。又、８速−９速間、或いは８速−１０速間のように、低速側と高速側を跨ぐ変速の際には、上記した何れかの操作（スプリッタ部Ｍ１の切換を伴う変速と伴わない変速）に加えて、レンジ部Ｍ３の変速を実行する。
【００１６】一方、図１に示すように、変速機１にはギアシフトユニット３１が設けられ、ギアシフトユニット３１はエアタンク３２と接続されている。図示はしないが、ギアシフトユニット３１は内蔵された多数の切換弁の切換に応じて、エアタンク３２からの圧縮エアにより前記主変速部Ｍ２の各シンクロ機構１９を選択的に作動させ、その変速段を切換える。又、エアタンク３２は一対の切換弁３３を介してスプリッタ用シリンダ３４と接続され、スプリッタ用シリンダ３４は切換弁３３の切換に応じてシフトフォーク３４ａを介して前記スプリッタ部Ｍ１のシンクロ機構１６（図２に示す）を作動させて、その変速段を切換える。同様に、エアタンク３２は一対の切換弁３５を介してレンジ用シリンダ３６と接続され、レンジ用シリンダ３６は切換弁３５の切換に応じてシフトフォーク３６ａを介して前記レンジ部Ｍ３のシンクロ機構２５を作動させて、その変速段を切換える。更に、エアタンク３２は切換弁３７を介してクラッチブースタ３８と接続され、クラッチブースタ３８は切換弁３７の切換に応じてクラッチ６を断接操作する。
【００１７】一方、車室内にはエンジン制御手段としてのエンジンコントロールユニット（以下、エンジンＥＣＵという）４１が設置され、エンジンＥＣＵ４１の入力側には、運転者によるアクセル操作量を検出するアクセルセンサ４２、エンジン回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ４３、車速を検出する車速センサ４４が接続され、出力側にはエンジン２に設けられた電子ガバナ４５が接続されている。エンジンＥＣＵ４１は各センサから入力される検出信号に基づいて、電子ガバナ４５による燃料噴射量や図示しないタイマによる噴射時期を制御してエンジン２を運転する。
【００１８】又、エンジンＥＣＵ４１には、変速指令手段、クラッチ制御手段、変速制御手段としての変速機コントロールユニット（以下、変速機ＥＣＵという）４６が相互に通信可能に接続され、この変速機ＥＣＵ４６の入力側には、前記ギアシフトユニット３１、スプリッタ部Ｍ１の変速位置を検出するスプリッタセンサ４７、レンジ部Ｍ３の変速位置を検出する位置検出手段としてのレンジセンサ４８、インプットシャフト４と共に回転するクラッチディスクの回転速度（以下、クラッチ回転速度という）Ｎcを検出するクラッチ回転速度センサ４９、前記クラッチブースタ３８の操作ストロークを検出するクラッチストロークセンサ５０、及び運転者にて操作されるチェンジレバーユニット５１が接続されている。又、変速機ＥＣＵ４６の出力側には前記ギアシフトユニット３１、スプリッタ部Ｍ１の切換弁３３、レンジ部Ｍ３の切換弁３５、クラッチ６の切換弁３７が接続されている。
【００１９】前記チェンジレバーユニット５１は、ＤレンジやＭレンジ等のモードの切換、更にＭレンジでは変速段の選択を指示可能に構成されており、変速機ＥＣＵ４６はチェンジレバーユニット５１の切換状態に応じて変速機１の変速操作及びクラッチ６の断接操作を実施する。即ち、チェンジレバーユニット５１がＤレンジに切換えられているときには自動変速を実施して、車速やアクセル操作量からマップに従って目標変速段を決定し、又、チェンジレバーユニット５１がＭレンジに切換えられているときには手動変速を実施して、運転者からチェンジレバーユニット６１により指示された変速段を目標変速段と見なす。そして、ギアシフトユニット３１、スプリッタセンサ４７、レンジセンサ４８からの情報に基づいて、各切換弁３３，３５，３７によりスプリッタ部Ｍ１、主変速部Ｍ２、レンジ部Ｍ３の変速操作を実行すると共に、これと並行してクラッチストロークセンサ５０からの情報に基づいてクラッチ６の断接操作を実行し、前記した目標変速段を達成する。
【００２０】そして、本実施形態の変速機ＥＣＵ４６は、上記したＤレンジとＭレンジの何れのモードでも、レンジ部Ｍ３のシフトダウンを実行する際に所定以上の時間を要したときには、所謂ダブルクラッチを実行してレンジ部Ｍ３のシンクロ機構２５の負荷の軽減を図っている。上記のようにレンジ部Ｍ３の変速には、同時にスプリッタ部Ｍ１を切換える場合（例えば８速−１０速間）と、スプリッタ部Ｍ１を切換えない場合（例えば８速−９速間）とがあるが、ここではスプリッタ部Ｍ１の切換を伴わない場合を例に挙げて、このときの変速制御の詳細を説明する。
【００２１】図３及び図４は変速機ＥＣＵが実行する変速制御ルーチンを示すフローチャートである。まず、変速機ＥＣＵ４６はステップＳ２で現在のギア段と次段（目標変速段）との関係から変速がシフトダウンか否かを判定し、ステップＳ４でレンジ部Ｍ３の切換を伴う変速か否かを判定する。ステップＳ２又はステップＳ４の何れかのステップＳでＮＯ（否定）の判定を下したときには、ステップＳ６でクラッチ６を遮断し、ステップＳ８でエンジンＥＣＵ４１に指令を出力してエンジン回転速度Ｎeを次段に対応する値に調整させ、ステップＳ１０でクラッチ遮断から所定時間Ｔaが経過したか否かを判定する。所定時間Ｔaが経過して判定がＹＥＳ（肯定）になると、ステップＳ１２で主変速部Ｍ２のギア抜きを実行し、ステップＳ１４でギアシフトユニット３１からの情報に基づいてギア抜きが完了したか否かを判定する。
【００２２】ギア抜き完了によりステップＳ１４の判定がＹＥＳになると、ステップＳ１６で主変速部Ｍ２を次段にギア入れし、ステップＳ１８でギア入れが完了したか否かを判定する。ギア入れ完了により判定がＹＥＳになると、ステップＳ２０で、前記ステップＳ８と同様に次段に対応するエンジン回転速度Ｎeの指示を出力し、続くステップＳ２２で、エンジン回転速度センサ４３にて検出されたエンジン回転速度Ｎeとクラッチ回転速度センサ４９にて検出されたクラッチ回転速度Ｎcとの差が所定値以下か否かを判定し、判定がＹＥＳになるとステップＳ２４でクラッチ６を接続して、ルーチンを終了する。
【００２３】一方、前記ステップＳ２及びステップＳ４の判定が共にＹＥＳのとき、即ち、レンジ部Ｍ３の切換を伴うシフトダウンのときには、前記ステップＳ６乃至ステップＳ１４と同様に、ステップＳ２６乃至ステップＳ３４でクラッチ遮断、エンジン回転速度Ｎeの指示、主変速部Ｍ２のギア抜きを実行する。続くステップＳ３６ではレンジ部Ｍ３をハイからローに切換えるべく前記切換弁３５に駆動信号を出力し、ステップＳ３８で次段が主変速部Ｍ２のセレクトを要する場合にはセレクト動作を実行する。更に、ステップＳ４０で、前記ステップＳ３６での切換弁３５への信号出力から所定時間Ｔbが経過したか否かを判定し、ステップＳ４２でレンジセンサ４８からの情報に基づいてレンジ部Ｍ３の変速が完了したか否かを判定する。所定時間Ｔbが経過する前にレンジ部Ｍ３の変速が完了したときには、ステップＳ４２から前記ステップＳ１６に移行して主変速部Ｍ２のギア入れを実行し、ステップＳ１８乃至ステップＳ２２を経てステップＳ２４でクラッチ６を接続する。
【００２４】又、レンジ部Ｍ３の変速が完了する前に所定時間Ｔbが経過したときには、ステップＳ４０からステップＳ４４に移行して、クラッチ６を接続すべく切換弁３７に駆動信号を出力する。次いで、ステップＳ４６でレンジ部Ｍ３の変速が完了したか否かを判定し、ＹＥＳの判定を下すと、ステップＳ４８でクラッチ６を遮断すべく切換弁３７に駆動信号を出力し、ステップＳ５０でクラッチ６が遮断されたか否かを判定する。クラッチ遮断により判定がＹＥＳになると、ステップＳ４８から前記ステップＳ１６に移行して主変速部Ｍ２のギア入れを実行し、ステップＳ１８乃至ステップＳ２２を経てステップＳ２４でクラッチ６を接続する。
【００２５】上記のようにレンジ部Ｍ３の変速が遅延してステップＳ４２からステップＳ４４に移行する要因としては、例えば低油温時のようにミッションオイルの回転抵抗でメインシャフト５側（被同期側）の回転が大きく落ち込み、その回転をレンジ部Ｍ３のシンクロ機構２５により次段に対応するアウトプットシャフト２０側（同期側）の回転まで引き上げるのが困難な状況が挙げられる。
【００２６】上記のように本実施形態の変速制御装置では、このときにステップＳ４４でクラッチ６が接続されるため、エンジン２の回転はカウンタシャフト１３を経てメインシャフト５上の第２のスプリッタギア１２や各変速ギア１７まで伝達される。この時点の主変速部Ｍ２はギア抜きされているため、機構上はメインシャフト５への回転伝達は有り得ないが、比較的大きな回転抵抗を有するテーパローラベアリング１２ａを介して第２のスプリッタギア１２の回転が僅かずつメインシャフト５側に伝達されるため、所謂連れ回り現象が生じてメインシャフト５側の回転速度が次第に上昇し、程無くシンクロ機構２５による同期が行われることになる。よって、メインシャフト５側をアウトプットシャフト２０側に同期させる際のシンクロ機構２５の負荷を大幅に軽減でき、もって、同期の遅延や同期不能の事態を未然に防止することができる。
【００２７】しかも、上記のようにクラッチ６の遮断（ステップＳ４８）に対しレンジ部Ｍ３の変速を先行して完了させているため（ステップＳ４６）、例えば実開平４−９８６２３号公報に記載の変速制御装置のように、クラッチ遮断後にレンジ部の変速を開始する場合に比較して、レンジ部Ｍ３の変速完了のタイミングが早められ、ひいては主変速部Ｍ２を含めたシフトダウン全体を早期に完了して、迅速なシフトダウンを実現することができる。
【００２８】又、上記のように主変速部Ｍ２をギア抜きした上で、テーパローラベアリング１２ａの連れ回り現象を利用してメインシャフト５側への回転伝達を行っている。よって、この状態ではカウンタシャフト１３側に対してメインシャフト５側が機構的に結合されていないため、レンジ部Ｍ３の変速を任意に実行可能であり、結果として上記のようにクラッチ接続によりメインシャフト５の回転を次第に高めながら、これと並行してレンジ部Ｍ３の変速を試行し続けることが可能となる。その結果、メインシャフト５側の回転上昇に伴ってシンクロ機構２５が同期可能となった時点で直ちにレンジ部Ｍ３の変速が完了し、例えば実開平４−９８６２３号公報に記載の変速制御装置のように、クラッチ接続によるメインシャフトの回転上昇とレンジ部の変速とを前後して実行する場合に比較して、シフトダウンの所要時間をより一層短縮化することができる。
【００２９】更に、上記のようにステップＳ４０及びステップＳ４２でレンジ部Ｍ３の変速状況を判定して、変速が遅延したときのみステップＳ４４以降の処理でクラッチ６を操作してシンクロ機構２５の同期を図っている。従って、レンジ部Ｍ３の変速が正常に行われたときには、クラッチ操作を行うことなくステップＳ１６以降で続く処理を実行するため、例えば実開平４−９８６２３号公報に記載の変速制御装置のように、無条件でクラッチ操作を実行する場合に比較して、不要なクラッチ操作によるシフトダウンの遅延を未然に回避することができる。
【００３０】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、大型トラックに搭載された変速機１用の変速制御装置に具体化したが、副変速機を備えた変速機を搭載しているものであれば車種は限定されず、例えば乗用車に搭載された変速機用の変速制御装置に具体化してもよい。
【００３１】又、上記実施形態の変速機１は、変速機構として主変速部Ｍ２及びレンジ部Ｍ３に加えてスプリッタ部Ｍ１を備えたが、スプリッタ部Ｍ１は必ずしも装備する必要はなく、主変速部Ｍ２とレンジ部Ｍ３のみを備えた変速機に具体化してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の副変速機の変速制御装置によれば、副変速機部の変速を伴う変速時に、所定時間経過しても副変速機部の次段への変速が行われなかったときに、クラッチ接続により副変速機部の被同期側の回転速度を高めて変速するため、シンクロ機構の負荷を軽減して同期の遅延や同期不能の事態を未然に防止できると共に、クラッチ接続の解除に対し副変速機部の変速を先行して完了させることから、副変速機の変速完了のタイミングを早めて、迅速な変速を実現することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２８６
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５４２（Ｐ２００１−２４１５４２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４９４５９（Ｐ２０００−４９４５９） |
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