JP2003336734A

JP2003336734A - 自動変速機の制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP2003336734A
Application number: JP2002147062A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ochi; 辰哉越智; Toshimichi Minowa; 利通箕輪; Takashi Okada; 岡田　　隆; Mitsuo Kayano; 光男萱野; Hiroshi Sakamoto; 博史坂本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】変速の際、入力軸回転が目標回転数に到達する
までの期間、エンジンにて発生した動力がタイヤへ伝達
されない、いわゆるトルク中断により運転性が損なわれ
る。【解決手段】メインクラッチ（発進クラッチ）が解放さ
れていることを検出するメインクラッチ解放検出手段
と、噛み合いクラッチが中立状態であることを検出する
中立状態検出手段とを有し、メインクラッチ（発進クラ
ッチ）が解放、かつ噛み合いクラッチが中立状態のと
き、サブクラッチ(アシストクラッチ／バスパスクラッ
チ)を制御することにより、変速機入力軸の回転数を低
下あるいは上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車式変速機の構
成をベースとした自動変速機の制御装置および制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】既存のマニュアル変速機をベースとし、
これを自動化した変速機が知られている。この類の自動
変速機においては、複数の歯車が軸方向に配置されてい
ると共に、各歯車の動力伝達経路の切り替えを行う複数
の噛み合いクラッチが設けられている。

【０００３】そして変速動作は、前記噛み合いクラッチ
を電気式あるいは流体圧式等のアクチュエータで自動操
作することで実行される。この自動変速機は、プラネタ
リギアおよび摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）等を
主体に構成された通常の自動変速機（いわゆるＡＴ）と
比べて、動力の伝達効率が優れいる。また、変速機を構
成する部品点数が少なくて済むため、軽量化を図りやす
く、コスト的なメリットも大きい。

【０００４】しかし、上記自動変速機における変速で
は、エンジンの動力を前記入力軸へ伝達するためのメイ
ンクラッチを解放し、その間に前記噛み合いクラッチを
動作させて変速するため、一時的にエンジンの動力がタ
イヤへ伝達されない、いわゆるトルク中断が発生し、こ
れが変速ショックとして運転者に違和感を与えてしま
う。

【０００５】そこで、このような自動変速機に関して、
例えば特開２００１−２２７５９９号公報には、変速時
におけるトルク中断を抑制するためのサブクラッチを備
えた構成が開示されている。このサブクラッチは、歯車
式変速機の入力軸と出力軸の他に新たに第３の中間軸を
設け、この中間軸にサブクラッチとギアを設置する。そ
して、変速時には図１１に示すように、エンジンと入力
軸との間に設けられたメインクラッチを解放せず、上記
サブクラッチのトルクを可変に制御し、エンジンからの
動力を出力軸に伝達することにより、変速中のトルク中
断を抑制し変速性能改善を図るものである。

【０００６】同様に、例えば特開２００１−２８０４７
４号公報には、変速時における前記トルク中断を抑制す
るためのブレーキ機構を備えた構成が開示されている。
このブレーキ機構は歯車式変速機のカウンタ軸に設置さ
れており、変速時において前記メインクラッチが解放か
つ前記噛み合いクラッチが中立状態において、前記ブレ
ーキ機構を作動させることにより、カウンタ軸と連動し
て回転する入力軸回転を目標回転数まで引き下げる。よ
って、前記噛み合いクラッチの動作に必要な時間を短縮
し、トルク中断の抑制を図るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の自動変速機において、上記ブレーキ機構は入力軸回転
を低下させて変速を行う、いわゆるアップシフトしか適
用できず、その効果は限られた変速パターンのみでしか
得ることができない。よって、加速要求を必要とするダ
ウンシフトにおいては、上記トルク中断による違和感が
以前残されたままである。

【０００８】そこで本発明の目的は、シフトアップ，シ
フトダウンに関わらず、入力軸回転が目標回転数に到達
するまでの所要時間を短縮し、トルク中断を抑制するこ
とが可能な、自動変速機の制御装置および制御方法を提
供することにある。

【０００９】また、本発明の別の目的は、上記噛み合い
クラッチを構成する要素である、軸回転を同期させるた
めのシンクロ機構への負担を軽減し、上記シンクロ機構
の耐久性を向上させることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、メインクラッチ（いわゆる発進クラッ
チ）が解放されていることを検出し、噛み合いクラッチ
が中立状態（いわゆるニュートラルの状態）であること
を検出し、前記メインクラッチが解放、かつ前記噛み合
いクラッチが中立状態のとき、サブクラッチ(変速中に
おいても変速機出力軸へトルクを伝達し得る為のクラッ
チ)を制御することにより、変速機入力軸の回転数を低
下あるいは上昇させるようにしたものである。

【００１１】かかる構成により、シフトアップ，シフト
ダウンに関わらず、入力軸回転が目標回転数に到達する
までの所要時間を短縮し、トルク中断を抑制することが
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を用いて、本発
明の第一実施形態による自動変速機の制御装置および制
御方法について説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施形態による自動変速
機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。

【００１４】エンジン１０１にて発生した動力は、メイ
ンクラッチ１０２を介して変速機１０３へ入力される。
メインクラッチ１０２は、油圧制御によって締結解放動
作が行われ、前記エンジン１０１の動力を変速機１０３
の入力軸に伝達、或いはそれを遮断する。前記メインク
ラッチ１０２の締結解放状態は、メインクラッチの解放
状態検出手段１０８によって検出され、制御装置１０９
へと入力される。

【００１５】歯車式変速機構１０５は入力軸，カウンタ
軸および出力軸と、各軸に装着された所定の常時噛み合
い状態にされた歯車列とからなり、出力軸上の歯車列
は、それぞれ出力軸に対して遊転可能に装着されてい
る。上記歯車式変速機構１０５は、噛み合いクラッチ１
０４によって歯車列のうち所定歯車が出力軸と同回転さ
れる操作を受ける。これにより、所定の変速比が変速機
１０３に設定されることになる。また、中立状態検出手
段１０７は、前記噛み合いクラッチ１０４が所定の歯車
と連結、または中立状態となっているかを検出し、制御
装置１０９へと入力される。さらに、変速機１０３には
サブクラッチ１０６が設けられており、このサブクラッ
チ１０６を半クラッチ状態にすることで、所定変速段を
形成することができるため入力軸回転を変化させること
ができる。

【００１６】制御装置１０９は歯車式変速機構１０５を
構成する各軸の回転数Ｎｉ，Ｎｏおよび運転者のアクセ
ル開度ＡＰＳなどの信号が入力され、これらの信号に基
づいて前記メインクラッチ１０２および前記噛み合いク
ラッチ１０４を動作させて自動変速を行う基本プログラ
ムと、前記メインクラッチ１０２が解放され、かつ前記
噛み合いクラッチ１０４が中立状態のとき、前記サブク
ラッチ１０６を半クラッチ状態とし、入力軸回転を変化
させるプログラムとをもつマイクロコンピュータであ
る。ここで、前記メインクラッチの解放とは、エンジン
１０１から変速機１０３へ動力伝達が遮断されているこ
とを示す。

【００１７】以上のような構成により、変速中におい
て、サブクラッチの作用により入力軸回転を変化させ、
目標回転数に到達するまでの所要時間の短縮が図れる。
よって、トルク中断時間が短縮され、変速ショックが抑
制される。

【００１８】図２は本発明の第一実施形態による前進５
段の自動変速機を示すスケルトン図である。一例として
示したこの変速機は、車両上縦置きにレイアウトされた
トランクアクスルである。トランスミッションケース内
には、入力軸１，出力軸２，アイドラ軸３およびカウン
タ軸４が互いに平行に配置されている。エンジン０から
変速機に入力された動力は、基本的には、特定の変速ギ
ア列を介して、入力軸１から出力軸２に伝達される。

【００１９】単板式クラッチであるメインクラッチ５
は、油圧制御によって、前記エンジン０のクランク軸の
動力を、自動変速機側の入力軸１に伝達し、或いはそれ
を遮断する。

【００２０】歯車式変速機は、出力軸２に１速，２速，
３速，４速，５速および後進段のドリブンギア１３，１
１，９，７，１５および１９が回転自由な状態に設けら
れている。一方、出力軸２に対しカウンタ軸４が平行配
置されて、そこに前記各ドリブンギア１３，１１，９，
７、および１５と常時噛み合う１速，２速，３速，４
速、および５速のドライブギア１２，１０，８，６、お
よび１４が固定的に取り付けられた構成とされている。
同様に、平行配置されたアイドラ軸３には、アイドルギ
ア２１および２２が固定的に取り付けられた構成とされ
ており、アイドルギア２１は後進段のドライブギア２３
と、アイドルギア２２は前記後進段のドリブンギア１９
と常時噛み合っている。

【００２１】各変速ギア列の切り替えは、３つの噛み合
いクラッチ１６〜１８によって行われる。第１の噛み合
いクラッチ１６は、１速ドリブンギア１３と２速ドリブ
ンギア１１との間における出力軸２上に設けられてい
る。また、第２の噛み合いクラッチ１７は、３速ドリブ
ンギア９と４速ドリブンギア７との間における出力軸２
上に設けられている。同様に、さらに、第３の噛み合い
クラッチ１８は、５速ドリブンギア１５の右側近傍にお
ける出力軸２上に設けられている。

【００２２】噛み合いクラッチ１６〜１８の構造自体は
周知なものであるが、シンクロスリーブ１６ａ〜１８ａ
の軸方向へのシフトは、油圧によって自動制御される。
例えば、変速段を１速に設定する場合、シンクロスリー
ブ１７ａ，１８ａを中立位置に設定した状態で、シンク
ロスリーブ１６ａを油圧によって右方向へシフトさせ
る。このシフト量が大きくなるにつれて、シンクロナイ
ザリング１６ｃを介してシンクロスリーブ１６ａと１速
ドリブンギア１３との回転が同期していく。そして、こ
れらの部材１３，１６ａが同期した時点で、１速ドリブ
ンギア１３に一体形成された外スプラインがスリーブ１
６ａの内スプラインとスプライン嵌み合いするものであ
る。ここで、シンクロスリーブ１６ａは、出力軸２と一
体的に回転するシンクロハブ１６ｂと常時スプライン嵌
み合いしている。したがって、入力軸１から４速ドリブ
ンギア７，４速ドラインブギア６を経てカウンタ軸４に
伝達された動力は、１速ドライブギア１２，１速ドリブ
ンギア１３，シンクロスリーブ１６ａおよびシンクロハ
ブ１６ｂを介して、出力軸２に伝達される。

【００２３】一方、変速段を２速に設定する場合は、シ
ンクロスリーブ１７ａ，１８ａを中立位置に設定した状
態で、シンクロスリーブ１６ａを油圧によって左方向へ
シフトさせる。また、変速段を３速または４速に設定す
る場合は、シンクロスリーブ１７ａがシフトされ、５速
に設定する場合は、シンクロスリーブ１８ａがシフトさ
れる（それ以外のシンクロスリーブは中立位置に設定す
る）。

【００２４】変速時を除く前進時において、入力軸１の
動力は、アシストクラッチ１６〜１８の操作によって選
択された変速ギア列を介して、出力軸２へ伝達される。
これによって、動力が駆動輪に伝達され車両は前進方向
に移動する。また、後進時においては、シンクロスリー
ブ１６ａ，１７ａを中立位置に設定した状態で、シンク
ロスリーブ１８ａを油圧によって右方向へシフトさせ
る。よって、カウンタ軸４の動力は、後進段ドライブギ
ア２３，アイドルギア２１から中間軸３を経て、アイド
ルギア２２，後進段ドリブンギア１９，シンクロスリー
ブ１８ａおよびシンクロハブ１８ｂを介して、出力軸２
に伝達される。よって出力軸２の回転方向は前進時とは
逆になり、車両は後退方向に移動する。

【００２５】次にトルクの伝達経路について説明する。
図１２は図２と同様に本発明の第一実施形態による前進
５段の自動変速機を示すスケルトン図であり、エンジン
にて発生したトルクの伝達経路を示す図である。変速機
各部の構成は図２と同様である。例えば１速状態を上述
の第一の連結とすると、エンジン０にて発生したトルク
は入力軸１−４速ドリブンギア７−４速ドライブギア６
−カウンタ軸４−１速ドライブギア１２−１速ドリブン
ギア１３−噛み合いクラッチ１６を介して、出力軸２へ
と伝達され、伝達経路１２１のようにトルクの伝達経路
が形成される。

【００２６】同様に２速状態を上述の第二の連結とする
と、エンジン０にて発生したトルクは入力軸１−４速ド
リブンギア７−４速ドライブギア６−カウンタ軸４−２
速ドライブギア１０−２速ドリブンギア１１−噛み合い
クラッチ１６を介して、出力軸２へと伝達され、伝達経
路１２２のようにトルクの伝達経路が形成される。

【００２７】また、上記伝達経路を切り替える際に、サ
ブクラッチ２４を制御する（締結させる）ことにより伝
達経路１２３を形成することができる。伝達経路１２３
は、エンジン０にて発生したトルクが入力軸１−４速ド
リブンギア７−４速ドライブギア６−カウンタ軸４−ア
シストドライブギア２５−アシストクラッチ２４−アシ
ストドライブギア２６を介して、出力軸２へとトルク伝
達される。

【００２８】ここで、変速の基本動作を説明する。運転
者の操作意志または車両の走行状態から図１に示した制
御装置１０９のマイクロコンピュータによって変速段が
決定されると、メインクラッチ５が解放されエンジン０
からの動力伝達が遮断される。次に、噛み合いクラッチ
１６〜１８を中立状態とした後、所定の変速段を形成す
べく何れかのシンクロスリーブをシフトさせていく。そ
して、シンクロナイザリングの作用により、カウンタ軸
（つまりは入力軸）を回転同期させる。そして、上記シ
ンクロスリーブのシフト動作が完全に終了すると、メイ
ンクラッチの締結を開始する。つまり、上記噛み合いク
ラッチを動作させている期間がトルク中断の時間となる
ため、この時間を短縮することが必要となる。

【００２９】回転同期に要する時間は、シンクロハブと
ドリブンギアとの回転数差、あるいはシンクロスリーブ
のシフト力に起因するが、約１００〜３００ｍｓの所要
時間である。この時間を短縮すべく、シフト力を大きく
すると回転同期する際に異音（ギア鳴き）を生じたり、
またシンクロナイザリングの損傷を促してしまう。

【００３０】そこで、出力軸２に油圧制御式の多板クラ
ッチであるサブクラッチ２４を設け、これを半クラッチ
状態とさせることで入力軸回転を変化させる。サブクラ
ッチ２４の押付け力を増加させていくと、カウンタ軸４
に固定的に取り付けられたアシストドライブギア２５か
ら、出力軸２に固定的に取り付けられたアシストドリブ
ンギア２６を介して出力軸２へ動力が伝達されるため、
所定変速段を形成することが可能となる。また、シンク
ロナイザリングのような接触摩擦による回転同期ではな
く、油のせん断力によって回転数を変化させるため回転
同期するまでの所要時間が短いというメリットがある。

【００３１】ここで、上述の特開２００１−２８０４７
４号公報記載の変速機では、ブレーキ機構によって、入
力軸回転数を低下させるものである。しかし、入力軸回
転はアップシフトの際には低下させるが、ダウンシフト
の際には逆に回転を上昇させる必要がある。そこで、前
記アシストギア２５，２６によって形成されるギア比は
図５に示すように、３.５速相当のギア比に設定してい
る。これにより、変速前のギア比が３.５速より大きい
ギア比からのアップシフト（例えば１−２変速，２−３
変速）および、変速前のギア比が３.５速より小さいギ
ア比からのダウンシフト（例えば５−４変速，５−３変
速）において、前記サブクラッチ２４によって入力軸回
転を低下、あるいは上昇させる。

【００３２】以上のような構成とすることで、入力軸回
転が目標回転まで到達する時間を短縮することができ
る。よって、トルク中断時間が短縮され、変速ショック
が抑制される。延いては、シンクロナイザリングへの負
担を軽減し、耐久性を向上させるという効果が得られ
る。

【００３３】図３は、本実施形態による自動変速機のメ
インクラッチ解放検出手段の一実施例を示す説明図であ
る。

【００３４】単板式クラッチであるメインクラッチ５
は、油圧制御によって、エンジンのクランク軸の動力
を、自動変速機側の入力軸１に伝達し、或いはそれを遮
断する。具体的には、図３に示したように、フライホイ
ール５ａはクランク軸と直結しており、フライホイール
５ａとプレッシャープレート５ｂとの間にはクラッチデ
ィスク５ｃが介装されている。このクラッチディスク５
ｃは、内周面に設けられたクラッチハブを介して入力軸
１とスプライン嵌み合いしている。また、レリーズベア
リング５ｄは、入力軸１の軸線上を摺動可能な状態で取
り付けられている。クラッチスプリング５ｅによってプ
レッシャープレート５ｂがクラッチディスク５ｃをフラ
イホイール５ａ側に強く押しつけている状態では、クラ
ンク軸の動力が入力軸１へ伝達される。一方、シリンダ
５ｇに油圧が発生すると、プッシュロッド５ｈと連動し
たレリーズフォーク５ｆが作用し、レリーズベアリング
５ｄが図２の左側へスライドする。よって、クラッチデ
ィスク５ｃがフリーとなるため、動力の伝達が遮断さ
れ、メインクラッチ５は解放状態となる。また、上記プ
ッシュロッド５ｈにはストロークセンサ５ｉが取り付け
られており、上記プッシュロッドの移動量を検出する。
このストロークセンサ５ｉが図１のメインクラッチ１０
２の解放手段に相当する。ここで、上記ストロークセン
サ５ｉの出力信号は制御装置１０９へ入力され、予め実
験により求めたクラッチ位置と伝達トルクの関係から、
メインクラッチ５の解放状態を判定することができる。

【００３５】図４は本発明の一実施形態による自動変速
機の中立状態検出手段の一実施例を示す説明図である。

【００３６】電動ポンプやアキュムレータで構成される
油圧源４０１は、シフトアクチュエータ４０２を駆動す
るための油圧を供給する。シフトアクチュエータ４０２
は、上記油圧源４０１に接続されたシフト用ソレノイド
４０３およびシフト用ソレノイド４０４の出力ポートに
接続されたシリンダ４０５により構成されている。上記
ソレノイドは圧力制御弁であり、上記シリンダ４０５を
互いに反対方向に移動可能であると共に、上記シリンダ
４０５に連結したストロークセンサ４０６の検出値を入
力として上記マイクロコンピュータのＰＷＭ制御によっ
て、上記シリンダ４０５と連結したシフトフォーク４０
７を動作させる作用荷重を可変する。これにより、上記
噛み合いクラッチのシンクロスリーブを軸方向に移動さ
せることができる。ここで、上記ストロークセンサ４０
６が図１の中立状態検出手段107に相当し、ストローク
センサ４０６の出力信号は制御装置１０９へ入力され、
予め実験により求めたデータから、噛み合いクラッチの
中立状態を判定することができる。

【００３７】次に、図６〜図９を用いて、本発明の第一
実施形態による自動式変速機の制御方法について説明す
る。

【００３８】図６は本発明の一実施形態による自動変速
機の制御装置による制御方法を示すフローチャートであ
り、変速指令が発生したときのフローチャートである。
また、図６のフローチャートに示した処理内容は、図１
に示した制御装置１０９のマイクロコンピュータに組み
込まれるプログラムである。

【００３９】図６のステップＳ６０１では、図５に示し
たギア比テーブルデータから現在ギア比ＧｒＧｐを読み
込む。次にステップＳ６０２では、同様にギア比テーブ
ルデータから変速後の次回ギア比GrGpNxt を読み込む。
次にステップＳ６０３では、サブクラッチを用いて入力
軸回転を変化させる処理を実行するか否かの判定処理を
行う。具体的には変速パターンがアップシフトであ
り、かつ前記ＧｒＧｐがアシストギア比より大きいと
き、変速パターンがダウンシフトであり、かつ前記Ｇ
ｒＧｐがアシストギア比より大きいとき、という何れか
の条件が成立したとき、ステップＳ６０４を実行する。
上記条件を満足する変速パターンとしては、１−２変
速や２−３変速などである。また、上記条件を満足す
る変速パターンとしては、５−４変速や５−３変速など
である。そして、ステップＳ６０４ではサブクラッチを
制御して入力軸の回転数合わせ制御を実行し、目標回転
へ到達するまでの時間を短縮する。ステップＳ６０４の
詳細については、図７を用いて説明する。

【００４０】以上述べたようなフローチャートにより、
アップシフト，ダウンシフトに関わらず、サブクラッチ
を用いて入力軸の回転数合わせが可能となり、結果とし
て変速中におけるトルク中断時間が短縮される。

【００４１】図７は本発明の一実施形態による自動変速
機の制御装置による制御方法を示すフローチャートであ
り、サブクラッチによる回転数合わせ制御のフローチャ
ートである。また、図７のフローチャートに示した処理
内容は、図１に示した制御装置１０９のマイクロコンピ
ュータに組み込まれるプログラムである。

【００４２】図７のステップＳ７０１では、図３に示し
たストロークセンサ５ｉにて検出したメインクラッチ位
置ＳＴＡＳＥＮを読み込む。次にステップＳ７０２で
は、図４に示したストロークセンサ４０６にて検出した
シフト位置ＳＦＴＳＥＮを読み込む。次にステップＳ７
０３では、上記ＳＴＡＳＥＮおよびＳＦＴＳＥＥＮの値
から、メインクラッチおよび噛み合いクラッチが共に解
放状態や中立状態であることを判定する。そして、判定
結果がＹＥＳの場合はステップＳ７０４へ進み、ＮＯの
場合には上記ステップＳ７０１〜Ｓ７０３を繰り返す。
次に、ステップＳ７０４では図３に示したサブクラッチ
２４を半クラッチ状態へとすべく、サブクラッチ油圧を
発生する。次にステップＳ７０５では、入力軸回転数Ｎ
ｉの目標値ＮｉＮｘｔを算出し、具体的には、出力軸回
転数Ｎｏ×次回ギア比ＧｒＮｘｔにより算出される。次
に、ステップＳ７０６では、入力軸の回転数合わせの終
了判定処理を行う。具体的には、目標入力軸回転ＮｉＮ
ｘｔと実際の入力軸回転Ｎｉとの差分を算出し、その絶
対値が予め実験により求めた回転数差ｄＮｉ以下になっ
ているか否かを判定する。ここで、上記でｄＮｉは一定
値としているが、変速パターンなど条件に応じて最適と
なるようデータをテーブル化してもよい。ステップＳ７
０６にて回転数合わせが終了したと判定した場合はステ
ップＳ707へ進み、終了していないと判定した場合はス
テップＳ７０４〜Ｓ７０６を繰り返す。次に、ステップ
Ｓ７０７ではサブクラッチを速やかに解放すべく、サブ
クラッチに作用する油圧をゼロにして、全体の処理を終
了する。

【００４３】以上述べたようなフローチャートにより、
サブクラッチを用いた入力軸の回転数合わせが可能とな
り、結果として変速中におけるトルク中断時間が短縮さ
れる。また、図７の処理すべてを実行した後で噛み合い
クラッチを動作させて所定変速段を形成するため、シン
クロナイザリングに掛かる同期トルクを小さくすること
ができ、シンクロナイザリングの耐久性を向上させるこ
とができる。

【００４４】また、前記図６のステップＳ６０３にてサ
ブクラッチを動作させるか否かの判定を行っているが、
変化させるべく回転数の差が小さい条件においては、図
７に示した処理の結果、逆にトルク中断の時間が長くな
るケースがある。よって、回転数差が比較的大きな変速
パターン（例えば１−３変速，５−３変速）でのみサブ
クラッチを制御する、あるいは前記ＮｉＮｘｔとＮｉと
の差に応じて、サブクラッチを制御するか否かを決定し
てもよい。すなわち、トルク中断時間短縮の必要性に応
じて上記処理を実行するような制御方法としてもよい。

【００４５】図８は、上述の図７で示した前記サブクラ
ッチによる回転数合わせを実行した際のタイムチャート
であり、１速から２速へのアップシフトの際のタイムチ
ャートである。

【００４６】時刻ｔｏにおいて、前記制御装置１０９に
おいて１−２変速の変速判断が下されると、エンジント
ルクを制御するスロットル開度指令ＴＴＶＯ（図示して
いない）を減少し、エンジントルクが低下するために、
出力軸トルクＴｏも低下する。そして、時刻ｔ１におい
てＴｏ＝０となる近傍で前記メインクラッチを解放する
よう図３で示したクラッチに作用する油圧を制御する。
ここで、メインクラッチを解放するタイミングがＴｏ＝
０となる時期よりも相対的に早い場合、また遅れた場合
には、Ｔｏが急激に変化し変速ショックとして乗員が体
感してしまう。そこで、上記メインクラッチを解放する
タイミングは最適な値に設定されている。ここで、メイ
ンクラッチの締結解放状態はメインクラッチ位置ＳＴＡ
ＳＥＮとして、図３に示したストロークセンサによって
検出されるものである。そして、メインクラッチの解放
によって、入力軸回転数Ｎｉが走行抵抗により低下を始
める。また、メインクラッチの解放を検出すると、前記
噛み合いクラッチを中立状態とすべく図４に示したリニ
アソレノイド４０３，４０４への圧力指令を制御装置１
０９から出力する。また、噛み合いクラッチのストロー
クは図４に示したストロークセンサ４０６によってシフ
ト位置ＳＦＴＳＥＮとして検出される。次に、時刻ｔ２
において、上記メインクラッチが解放、かつ噛み合いク
ラッチが中立状態と判定されると、前記サブクラッチを
半クラッチ状態とするべく、サブクラッチへ作用する油
圧の圧力指令ＡＳＴＴｑを上昇させる。そして、サブク
ラッチの作用によりＮｉは急激に低下する。次に、時刻
ｔ３において、Ｎｉが同期判定回転数差ｄＮｉの範囲ま
で低下すると、サブクラッチを解放すべくＡＳＴＴｑを
０とする。同時に、噛み合いクラッチを２速ギアと締結
させるべくリニアソレノイド４０３，４０４への圧力指
令が制御装置１０９から出力される。そして、時刻ｔ４
においてＳＦＴＳＥＮが２速位置までストロークする
と、メインクラッチが締結されると共に、エンジントル
クが変速前の状態に復帰するので、出力軸トルクが上昇
し変速が終了する。

【００４７】また、破線で示すように、サブクラッチを
用いず、噛み合いクラッチの押付けにより入力軸回転を
同期させようとすると、入力軸回転が同期するまでの所
要時間が長くなる。結果としてＴｏが０まで落ち込むト
ルク中断の時間が長くなり運転性が悪化する。

【００４８】このように、変速中にサブクラッチを用い
た入力軸の回転数合わせにより、トルク中断の時間を短
縮することが可能となる。

【００４９】図９は、上述の図７で示した前記サブクラ
ッチによる回転数合わせを実行した際のタイムチャート
であり、５速から４速へのアップシフトの際のタイムチ
ャートである。

【００５０】アクセルペダルＡＰＳが踏みこまれ、時刻
ｔｏにおいて、前記制御装置１０９において５−４変速
の変速判断が下されると、エンジントルクを制御するス
ロットル開度指令ＴＴＶＯ（図示していない）を減少
し、エンジントルクが低下するために、出力軸トルクＴ
ｏも低下する。そして、時刻ｔ１においてＴｏ＝０とな
る近傍で前記メインクラッチを解放するよう図３で示し
たクラッチに作用する油圧を制御する。ここで、メイン
クラッチを解放するタイミングがＴｏ＝０となる時期よ
りも相対的に早い場合、また遅れた場合には、Ｔｏが急
激に変化し変速ショックとして乗員が体感してしまう。
そこで、上記メインクラッチを解放するタイミングは最
適な値に設定されている。ここで、メインクラッチの締
結解放状態はメインクラッチ位置ＳＴＡＳＥＮとして、
図３に示したストロークセンサによって検出されるもの
である。また、メインクラッチの解放を検出すると、前
記噛み合いクラッチを中立状態とすべく図４に示したリ
ニアソレノイド４０３，404への圧力指令を制御装置１
０９から出力する。また、噛み合いクラッチのストロー
クは図４に示したストロークセンサ４０６によってシフ
ト位置ＳＦＴＳＥＮとして検出される。次に、時刻ｔ２
において、上記メインクラッチが解放、かつ噛み合いク
ラッチが中立状態と判定されると、前記サブクラッチを
半クラッチ状態とすべく、サブクラッチへ作用する油圧
の圧力指令ＡＳＴＴｑを上昇させる。そして、サブクラ
ッチの作用によりＮｉは急激に上昇する。次に、時刻ｔ
３において、Ｎｉが同期判定回転数差ｄＮｉの範囲まで
上昇すると、サブクラッチを解放すべくＡＳＴＴｑを０
とする。同時に、噛み合いクラッチを４速ギアと締結さ
せるべくリニアソレノイド４０３，４０４への圧力指令
が制御装置１０９から出力される。そして、時刻ｔ４に
おいてＳＦＴＳＥＮが４速位置までストロークすると、
メインクラッチが締結されると共に、エンジントルクが
アクセル開度相当の状態に復帰するので、出力軸トルク
が上昇し変速が終了する。

【００５１】また、破線で示すように、サブクラッチを
用いず、噛み合いクラッチの押付けにより入力軸回転を
上昇させようとすると、入力軸回転が同期するまでの所
要時間が長くなる。結果としてＴｏが０まで落ち込むト
ルク中断の時間が長くなり運転性が悪化する。

【００５２】このように、変速中にサブクラッチを用い
た入力軸の回転数合わせにより、トルク中断の時間を短
縮することが可能となる。また、ダウンシフトの場合に
は噛み合いクラッチにより回転数を上昇させようとする
と、シンクロナイザに掛かる負担が大きくなる。図９で
示したように、サブクラッチにより入力軸回転を上昇さ
せることで、シンクロナイザへの負担を軽減することが
でき、シンクロナイザの耐久性が向上する。

【００５３】また、上述の本発明の第一実施例で示した
自動変速機と同様の構成が特開平２００１−０５０３７
９号に開示されている。詳細には変速時において、メイ
ンクラッチを解放せず、噛み合いクラッチを第一の連結
から第二の連結に切り替える際に、サブクラッチを制
御，締結することによって入力軸から出力軸へのトルク
の伝達経路を形成するシステムである。このような制御
装置および制御方法によれば、アップシフトでの変速中
にトルク中断が無く、良好な変速品質が得られるもので
ある。しかし、ダウンシフトにおいては、同様にトルク
中断時間が存在する。したがって、ダウンシフトにおい
ては以上の制御方法により、サブクラッチを用いて入力
軸回転を上昇させ、トルク中断時間を短縮すれば、車両
全体として更に運転性を向上させることが可能となる。

【００５４】図１０は本発明の第二実施形態による前進
５段の自動変速機を示すスケルトン図である。一例とし
て示したこの変速機は、車両上縦置きにレイアウトされ
たトランクアクスルである。図２で示した第一本発明の
第一実施形態による自動変速機の構成要素とほぼ同じで
あり、同じ内容については省略する。前記出力軸２に設
けられた噛み合いクラッチ１６を廃止し、その他の噛み
合いクラッチに隣接する変速ギア列の配置を変更してい
る。具体的には、噛み合いクラッチ１８に後進段ギア列
１９，２２および２速ギア列１１，１０を設けてある。
また、前記サブクラッチ２４に取り付けられたアシスト
ギア列として１速ギア列１３，１２とし、また新規に出
力軸２にサブクラッチ２７を設け、このサブクラッチ２
７のアシストギア列として５速ギア列１５，１４を取り
付ける。そして、これらのアシストクラッチ２４，２７
を完全締結とすることで、１速あるいは５速での定常走
行が可能となる。また、変速の際には、上述のようにト
ルク中断時間を短縮すべく、サブクラッチを動作させて
入力軸回転を低下あるいは上昇させる。ここで、シフト
アップの際にはサブクラッチ２７を動作させて入力軸回
転を低下させる。また、シフトダウンの際にはサブクラ
ッチ２４を動作させて入力軸回転を低下させる。

【００５５】このような構成とすることで、全ての変速
パターンにおいてトルク中断時間短縮を図ることがで
き、車両全体としての変速品質を向上させることができ
る。また、噛み合いクラッチを省略し、サブクラッチに
より定常走行が可能となるため、変速機の構成を簡素化
しコストダウンに繋がる。

【００５６】

【発明の効果】メインクラッチの解放状態と噛み合いク
ラッチの中立状態を検出し、サブクラッチによる入力軸
回転の回転数合わせを実行することにより、入力軸回転
が目標回転に到達するまでの所要時間を短縮することが
でき、トルク中断の時間短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態による自動変速機の制御
装置の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第一実施形態による前進５段の自動変
速機を示すスケルトン図である。

【図３】本発明の第一実施形態による自動変速機のメイ
ンクラッチ解放検出手段の一実施例を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の第一実施形態による自動変速機の中立
状態検出手段の一実施例を示す説明図である。

【図５】本発明の第一実施形態による自動変速機のギア
比を示す説明図である。

【図６】本発明の一実施形態による自動変速機の制御装
置による制御方法を示すフローチャートである。

【図７】本発明の一実施形態による自動変速機の制御装
置による制御方法を示すフローチャートである。

【図８】本発明の一実施形態による歯車式変速機のサブ
クラッチによる回転数合わせを実行した際のタイムチャ
ートである。

【図９】本発明の一実施形態による歯車式変速機のサブ
クラッチによる回転数合わせを実行した際のタイムチャ
ートである。

【図１０】本発明の第二実施形態による前進５段の自動
変速機を示すスケルトン図である。

【図１１】変速機出力軸トルクを表す図である。

【図１２】トルクの伝達経路を表す図である。

【符号の説明】

１０１…エンジン、１０２…メインクラッチ、１０３…
変速機、１０４…噛み合いクラッチ、１０５…歯車式変
速機構、１０６…サブクラッチ、１０７…中立状態検出
手段、１０８…解放状態検出手段、１０９…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田隆茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者萱野光男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者坂本博史茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 3J028 EA21 EB07 EB13 EB37 EB62 EB66 FA06 FB05 FC32 FC42 FC57 FC64 GA02 HA12 HA13 HA22 HB01 HB17 HC03 HC08 HC18 3J552 MA04 MA13 MA30 NA01 NB04 PA02 PA20 PA61 RA04 RA07 RB15 SA03 SA18 SB38 SB40 UA03 UA08 VA02W VA32W VA32Y VA37Z VA65W VA74Z VA76Z VC03Z VD02Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの動力を入力軸へ伝達するメイン
クラッチと、前記入力軸から出力軸へトルクの伝達が可
能な複数の歯車と複数の噛み合いクラッチとを有する歯
車式変速機であって、前記歯車と前記噛み合いクラッチ
との連結によって前記入力軸から前記出力軸へトルクの
伝達経路を形成し、前記歯車と前記噛み合いクラッチと
の連結を第１の連結から第２の連結へと切り替える際に
サブクラッチを制御することによって前記入力軸から前
記出力軸へトルクの伝達経路を形成することができる歯
車式変速機の制御装置において、前記メインクラッチが解放されていることを検出するメ
インクラッチ解放検出手段と、前記噛み合いクラッチが中立状態であることを検出する
中立状態検出手段とを有し、前記メインクラッチが解放、かつ前記噛み合いクラッチ
が中立状態のとき、前記サブクラッチを制御することに
より、前記入力軸の回転数を低下あるいは上昇させるこ
とを特徴とする歯車式変速機の制御装置。
【請求項２】エンジンの動力を入力軸へ伝達するメイン
クラッチと、前記入力軸から出力軸へトルクの伝達が可
能な複数の歯車と複数の噛み合いクラッチとを有する歯
車式変速機であって、前記歯車と前記噛み合いクラッチ
との連結によって前記入力軸から前記出力軸へトルクの
伝達経路を形成し、前記歯車と前記噛み合いクラッチと
の連結を第１の連結から第２の連結へと切り替える際に
サブクラッチを制御することによって前記入力軸から前
記出力軸へトルクの伝達経路を形成することができる歯
車式変速機の制御方法において、前記メインクラッチが解放されていることを検出し、前記噛み合いクラッチが中立状態であることを検出し、前記メインクラッチが解放、かつ前記噛み合いクラッチ
が中立状態のとき、前記サブクラッチを制御することに
より、前記入力軸の回転数を低下あるいは上昇させるこ
とを特徴とする歯車式変速機の制御方法。