CN103967969A - 自动变速器用齿式离合器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动变速器用齿式离合器控制装置，能够在在变速中移动套筒使其与齿式离合器卡合时，实现迅速的变速动作。套筒（36）的花键（36a）由高齿（36a1）和低齿（36a2）形成，齿式离合器部（30a）具有由离合器前齿（30b1）和离合器后齿（30b2）形成的齿式离合器变速机构和基于行程位置传感器（38）的检测位置控制轴动装置的动作的控制装置（10），而且，控制装置进行推力负荷控制，以在花键的高齿从离合器前齿的前端部前进至离合器后齿的前端部的旋转配合范围内，将能够克服由于套筒的高齿的端面（36a4）与所述齿式离合器部的离合器后齿的端面（30b6）的抵接产生的摩擦力并保证套筒与齿式离合器部之间的相对旋转的推力负荷施加至套筒。

Description

自动变速器用齿式离合器控制装置

技术领域

本发明涉及在车辆用自动变速器中使用的齿式离合器的控制装置。

背景技术

以往，在车辆的动力传动系统中具有变速器，所述变速器为了根据行驶状况将来自在驱动中使用的发动机、电动马达等驱动装置的旋转和转矩传递至驱动轮，对转矩、转速进行变换。存在有多种变速器，例如，公知有如下所述的变速器：即，能够相对于与驱动轮连结的旋转轴旋转而且不能在旋转轴线方向上移动地嵌合在轴旋转上的多个空转齿轮和沿着周向设置于与旋转轴平行地设置的副轴的多个齿轮保持啮合的保持啮合式变速器。在该保持啮合式变速器中，在空转齿轮上排列设置有套筒，该套筒以能够沿着旋转轴线方向移动的方式花键嵌合在旋转轴上，而且设于套筒的与空转齿轮接合的接合面上的卡合齿（花键）与设于空转齿轮的被接合面上的被卡合齿（齿式离合器齿）卡合，该经卡合的空转齿轮与旋转轴一体旋转。而且，在该保持啮合式变速器中，通过与旋转轴一体旋转的空转齿轮和与该空转齿轮啮合的副轴上的齿轮相连动地旋转，向副轴传递旋转轴的转矩、转速，通过从齿数不同的多个空转齿轮中选择与旋转轴一体旋转的空转齿轮使其卡合至套筒，进行变速动作。而且，存在根据向空转齿轮按压套筒的时机而不能顺利使套筒与空转齿轮相卡合的情况。

为了在该情况下顺利进行卡合，在专利文献1中，在套筒不能卡合至空转齿轮的情况下，暂时减小向空转齿轮侧按压套筒的转矩，然后改而以大的转矩向空转齿轮侧进行按压。

由此，在套筒不能卡合至空转齿轮的情况下，改而只执行卡合动作，因此，能够不从最初开始重新进行变速操作的情况下实现二者的卡合。

专利文献1：日本专利文献特开平11—82710号公报

但是，在专利文献1所述的车速控制方法中，在判定为套筒不能与空转齿轮的齿式离合器卡合的情况中使用定时器，在即使经过了一定时间也没有到达规定的卡合位置时，进行使套筒与空转齿轮重新卡合的再突入控制。因此，需要将由定时器决定的再突入前的突入控制结束时间设定为大于等于正常移动至规定位置的时间（套筒不被齿式离合器弹开而实现卡合的时间）的值。由此，在判断为套筒不能卡合至空转齿轮的齿式离合器的时间点，卡爪已被向套筒按压从而套筒与空转齿轮的相互间的转速差变得很小，从而到达下一个能够进行卡合的位置需要花费一定时间，或者由于被带动地转动而直至下一次卡合的时间变长。由此，可能需要花费长的变速时间。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种用于自动变速器的齿式离合器控制装置，能够在当变速时移动套筒使其与齿式离合器卡合时，实现迅速的变速动作。

为了解决上述问题，技术方案1的发明涉及一种自动变速器用齿式离合器控制装置，其特征在于，具有：旋转轴，与自动变速器的输入轴和输出轴中的一者连结来进行旋转，而且以能够绕轴线旋转的方式被轴支撑；齿式离合器变速机构，具有离合器环、离合毂、套筒、轴动装置和行程位置传感器，所述离合器环以能够旋转的方式支撑在所述旋转轴上，与所述输入轴和所述输出轴中的另一者连结来进行旋转，所述离合毂与所述离合器环相邻接地固定在所述旋转轴上，所述套筒利用花键以能够在所述轴线方向上移动的方式嵌合在所述离合毂上，所述轴动装置用于使所述套筒沿所述轴线方向移动，所述行程位置传感器用于对齿式离合器部以及所述套筒在所述轴线方向上的移动位置进行检测，所述齿式离合器部形成于所述离合器环的向所述套筒侧突出的啮合部上，所述齿式离合器部能够根据所述套筒的沿着轴向的移动以与所述花键卡合或脱离的方式与所述花键啮合，所述花键所具有的多个高齿的齿高大于剩余的低齿的齿高，所述齿式离合器部形成有外径大于所述高齿的内径而且小于所述低齿的内径的离合器前齿，并且所述离合器前齿的数量与所述高齿的数量相同，所述离合器前齿在与所述高齿对应的位置从所述齿式离合器部的前端面延伸至所述齿式离合器部的后端位置，所述齿式离合器部形成有能够与所述花键的齿槽啮合的离合器后齿，所述离合器后齿从特定位置延伸至所述齿式离合器部的后端位置，该特定位置指，从所述齿式离合器部的前端面后退了规定量的位置；以及控制装置，基于所述行程位置传感器的检测位置，控制所述轴动装置的动作；所述控制装置对所述轴动装置进行推力负荷控制，以在所述花键的所述高齿从所述离合器前齿的前端部前进至所述离合器后齿的前端部的旋转配合范围内，对所述套筒施加推力负荷，该推力负荷能够克服由于所述套筒的所述高齿的端面与所述齿式离合器部的所述离合器后齿的端面相抵接产生的摩擦力，并且使所述套筒与所述齿式离合器部之间产生相对旋转。

技术方案2的发明的特征在于，在技术方案1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，在所述旋转配合范围内，所述推力负荷是，在所述花键的所述高齿未前进至所述齿式离合器的相邻的离合器后齿之间或离合器后齿与离合器前齿之间而被所述离合器后齿的前端部弹开的情况下，不会使所述高齿从所述旋转配合范围后退的推力负荷。

技术方案3的发明的特征在于，在技术方案1或2所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，在所述套筒的所述高齿从与所述齿式离合器部卡合前的空挡位置进行移动并进入到所述旋转配合范围的进入准备范围内，所述控制装置以特定推力负荷控制所述轴动装置，该特定推力负荷为，在从所述高齿未与所述齿式离合器部的规定的离合器前齿进行卡合而转过该规定的离合器前齿后该高齿通过该齿式离合器部与该套筒的相对旋转到达下一个离合器前齿的时间内，该高齿能够进入到旋转配合范围的推力负荷。

技术方案4的发明的特征在于，在技术方案1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，当所述套筒相对于所述离合器环沿所述轴线方向移动时，在所述离合器前齿的前端面与前齿侧面之间形成有前倒角部，将从所述前倒角部过渡到所述前齿侧面的边界位置规定为第一行程位置，在所述离合器后齿的前端面与后齿侧面之间形成有后倒角部，将从所述后倒角部过渡到所述后齿侧面的边界位置规定为第二行程位置，而且所述控制装置基于所述第一行程位置和所述第二行程位置分多阶段地控制所述推力负荷。

技术方案5的发明的特征在于，在技术方案4所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，所述控制装置在所述套筒的移动位置在从空挡位置至所述第一行程位置期间施加第一推力负荷（F1），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

技术方案6的发明的特征在于，在技术方案5所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，所述控制装置在所述套筒的移动位置在从所述第一行程位置至所述第二行程位置期间施加小于所述第一推力负荷（F1）的第二推力负荷（F2），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

技术方案7的发明的特征在于，在技术方案4或5所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，所述控制装置在所述套筒的移动位置到达所述第二行程位置时施加大于所述第一推力负荷（F1）的第三推力负荷（F3），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

技术方案8的发明的特征在于，在技术方案1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置中，所述旋转配合范围是从所述第一行程位置至所述第二行程位置的范围。

根据技术方案1的发明，离合器前齿的外径大于套筒的高齿的内径而且小于低齿的内径，因此，当利用轴动装置使套筒接近离合器环时，套筒的高齿的端面与离合器环的离合器前齿的端面相互接触，套筒与离合器环之间的旋转差减小。然后，当套筒的高齿在旋转轴线方向上进入离合器前齿之间，高齿的侧面与离合器前齿的侧面抵接，例如套筒处于惯性矩小而且自由状态时，高齿反复与在二者之间进入有高齿的相邻的离合器前齿的相向的侧面抵接和弹开，由此旋转差进一步减小而且套筒更接近离合器环。然后，在离合器前齿与和该离合器前齿邻接的离合器前齿之间配置有离合器后齿，因此，当高齿从离合器部的前端面进入规定量时，套筒的高齿与离合器后齿抵接。

然后，高齿以离合器前齿的侧面作为引导件而嵌入到与离合器后齿和离合器前齿邻接的齿槽，或者不以离合器前齿的侧面为引导件而嵌入到与相邻的离合器后齿邻接的齿槽。优选以离合器前齿的侧面作为引导件嵌入到齿槽。因为在无引导件的情况下嵌入与相邻的离合器后齿邻接的齿槽时会被弹开而难以嵌入，所以优选高齿以离合器前齿的侧面为引导件嵌入到与离合器前齿邻接的齿槽。

此时，控制装置控制轴动装置的推力负荷，使得即使在高齿不嵌入齿槽而且高齿的前端面与离合器后齿的前端面相抵接的状态下，推力负荷也能够克服在高齿的端面与离合器后齿的端面之间产生的摩擦力而保证套筒与齿式离合器部之间的相对旋转，从而防止出现套筒与齿式离合器部相互间的转速差变得很小的情况和套筒与齿式离合器部被带动转动的情况。而且，高齿在短时间内嵌入下一个齿槽（与离合器前齿邻接的齿槽），同时全部低齿嵌入齿槽。由此，能够缩短卡合时间，而且能够实现迅速的变速动作。

由此，即使成为套筒的高齿未嵌入齿式离合器部的齿槽而且高齿的端面与离合器后齿的端面抵接的状态，套筒的花键也能够完全而且迅速地与离合器环的齿式离合器部啮合。

根据技术方案2的发明，在旋转配合范围内由轴动装置施加至套筒的推力负荷是如下所述的推力负荷：即，在花键的高齿未前进至齿式离合器部的相邻的离合器后齿之间（与离合器后齿邻接的齿槽）或者离合器后齿与离合器前齿之间（与离合器前齿邻接的齿槽）而被离合器后齿的前端部弹开时，使得该高齿不会从旋转配合范围后退。由此，能够防止套筒与齿式离合器部完全脱离卡合，防止套筒的高齿重新进入旋转配合范围这一重复操作的产生。由此，套筒与齿式离合器部能够迅速啮合。

根据技术方案3的发明，控制装置以如下所述的推力负荷控制轴动装置：即，在套筒的高齿从自与齿式离合器部卡合前的空挡位置进行移动并进入到旋转配合范围的进入准备范围内，在从高齿未与齿式离合器部的规定的离合器前齿进行卡合地转过了该规定的离合器前齿的情况下，在该齿式离合器部与该套筒相对旋转从而该高齿到达下一个离合器前齿的时间内，产生能够进入到旋转配合范围的速度。由此，进行控制，使得在未能与齿式离合器部的规定的离合器前齿卡合的高齿到达下一个离合器前齿的时间内，即以能够进入到旋转配合范围的最短时间使高齿前进，因此，套筒与齿式离合器部能够迅速啮合。

附图说明

图1是具有包括本发明的齿式离合器的自动变速器的车辆的示意图。

图2是具有本发明的齿式离合器的自动变速器的示意图。

图3是控制装置的框图。

图4是齿式离合器变速机构的分解立体图。

图5是离合器环的主视图。

图6是离合毂的主视图。

图7是套筒的主视图。

图8是示出轴动装置的推力负荷控制的流程图。

图9是示出为了变速而伴随着时间经过套筒相对于齿式离合器部的位置与推力负荷的关系的图。

图10A是示出套筒位于空挡位置的齿式离合器的剖视图。

图10B是示出套筒位于S1位置的齿式离合器的剖视图。

图10C是示出套筒位于旋转配合范围的齿式离合器的剖视图。

图10D是示出套筒位于S2位置的齿式离合器的剖视图。

图10E是示出套筒位于S3位置的齿式离合器的剖视图。

图11A是从半径方向外侧观察到的示出齿式离合器的动作的图。

图11B是从半径方向外侧观察到的示出套筒位于S1位置的齿式离合器的动作的图。

图11C是从半径方向外侧观察到的示出套筒位于旋转配合范围的齿式离合器的动作的图。

图11D是从半径方向外侧观察到的示出套筒位于S3位置的齿式离合器的动作的图。

附图标记的说明

10：控制装置，自动变速器用齿式离合器控制装置；

13：自动变速器；

24：输入轴，旋转轴（input shaft）；

30：离合器环，齿式离合器变速机构（第三离合器环）；

30a：齿式离合器部（第三齿式离合器部）；

30b1：离合器前齿；

30b2：离合器后齿；

30b6：端面（离合器后齿的前端面）；

32：齿式离合器变速机构（第四离合器环）；

34：离合器毂，齿式离合器变速机构；

36：套筒，齿式离合器变速机构；

36a：花键（内齿）；

36a1：高齿；

36a2：低齿；

36a4：端面（高齿的前端面）；

36a5：齿槽（花键的齿槽）；

38：行程位置传感器，齿式离合器变速机构；

40：轴动装置，齿式离合器变速机构；

42：输出轴（output shaft）；

CL：轴线（旋转轴线）；

FE：前端面（齿式离合器部的前端面）；

RE：后端位置；

t：规定量。

具体实施方式

实施例

以下，参照附图说明将具有本发明的自动变速器用齿式离合器控制装置的自动变速器应用在车辆中的实施方式。图1是示出该车辆的结构的示意图。

如图1所示，车辆M由发动机11、离合器12、自动变速器13、差动装置14、驱动轮（左右前轮）Wfl、Wfr构成。发动机11利用燃料的燃烧产生驱动力。发动机11的驱动力经由离合器12、自动变速器13以及差动装置14传递至驱动轮Wfl、Wfr（所谓的FF（前置发动机、前轮驱动）车辆）。

离合器12根据控制装置（ECU，Electronic Control Unit）10的指令自动进行接合分离。自动变速器13装配有齿式离合器变速机构，而且自动选择例如前进6挡、后退1挡。差动装置14包含末端传动齿轮和差动齿轮这二者，而且与自动变速器13一体地形成。

如图2所示，自动变速器13具有外壳22、输入轴（旋转轴）24、第一输入齿轮26、第二输入齿轮28、第三离合器环（第三输入齿轮）30、第四离合器环（第四输入齿轮）32、离合毂（毂）34、套筒36、行程位置传感器38、轴动装置40、输出轴（output shaft）42、第一离合器环（第一输出齿轮）44、第二离合器环（第二输出齿轮）46、第三输出齿轮48以及第四输出齿轮50而构成。而且，由第一离合器环（第一输出齿轮）44、第二离合器环（第二输出齿轮）46、离合毂（毂）34、套筒36、轴动装置（省略图示）等构成第一齿式离合器变速机构，由第三离合器环（第三输入齿轮）30、第四离合器环（第四输入齿轮）32、离合毂（毂）34、套筒36、行程位置传感器38以及轴动装置40等构成第二齿式离合器变速机构。另外，由所述第一和第二齿式离合器变速机构与控制装置10等构成自动变速器用齿式离合器控制装置。

外壳22包含大致形成为有底圆筒状的主体22a、作为主体22a的底壁的第一壁22b以及在左右方向上在主体22a内进行划分的第二壁22c而构成。

输入轴24以能够自由旋转的方式支撑在外壳22上。即，输入轴24的一端（左端）经由轴承22b1支撑在第一壁22b上，输入轴24的另一端（右端）侧经由轴承22c1轴支撑在第二壁22c上。输入轴24的另一端经由离合器12与发动机11的输出轴旋转连结。由此，在离合器12接合时，发动机11的输出输入至输入轴24。输入轴24是本申请的发明的旋转轴。此外，本实施方式中的输入轴（旋转轴）24以直接连结的方式与自动变速器13的输入轴旋转连结，而且以能够绕旋转轴线（轴线）CL旋转的方式被轴支撑。

在输入轴24上设置有第一输入齿轮26、第二输入齿轮28、第三离合器环（第三输入齿轮）30以及第四离合器环（第四输入齿轮）32。第一和第二输入齿轮26、28以花键嵌合等方式固定在输入轴24上，不能相对于输入轴24进行旋转。第三输入齿轮形成在能够自由旋转地支撑于输入轴24的第三离合器环30的外周。第四输入齿轮形成于能够自由旋转地支撑于输入轴24的第四离合器环32的外周。此外，离合毂（毂）34以花键嵌合等方式固定在输入轴24上，不能相对于输入轴24旋转，并且，离合毂（毂）34位于第三离合器环30与第四离合器环32之间且与第三离合器环30和第四离合器环32相邻接。第三输入齿轮（第三离合器环）30与后述的第三输出齿轮啮合，第四输入齿轮（第四离合器环）32与后述的第四输出齿轮啮合。

在外壳22上，与输入轴24平行地设置有输出轴42。输出轴（output shaft）42能够自由旋转地支撑在外壳22上。即，输出轴42的一端（左端）经由轴承22b2轴支撑在第一壁22b上，输出轴42的另一端（右端）经由轴承22c2轴支撑在第二壁22c上。

在输出轴42上设置有第一离合器环（第一输出齿轮）44、第二离合器环（第二输出齿轮）46、第三输出齿轮48、第四输出齿轮50以及第五输出齿轮52。第一离合器环（第一输出齿轮）44与第一输入齿轮26啮合，在外周面上形成有与第一输入齿轮26啮合的斜齿轮。第二离合器环（第二输出齿轮）46与第二输入齿轮28啮合，在外周面上形成有与第二输入齿轮28啮合的斜齿轮。第三输出齿轮48与第三离合器环（第三输入齿轮）30啮合，在外周面上形成有与第三离合器环（第三输入齿轮）30啮合的斜齿轮。第四输出齿轮50与第四离合器环（第四输入齿轮）32啮合，在外周面上形成有与第四离合器环（第四输入齿轮）32啮合的斜齿轮。第五输出齿轮与差动装置14的输入齿轮（省略图示）啮合，在外周面上形成有与该输入齿轮啮合的斜齿轮。

离合毂（毂）34以花键嵌合等方式固定在输出轴42上，并且在第一离合器环44与第二离合器环46之间与第一离合器环44和第二离合器环46相邻接。第一离合器环44、第二离合器环46以及离合毂34等的结构与输入轴24上的第三离合器环30、第四离合器环32以及离合毂34相同，因此省略其说明。第三输出齿轮48、第四输出齿轮50以及第五输出齿轮52以花键嵌合等方式固定在输出轴42上。发动机11的驱动力从输入轴24输入，传递至输出轴42，最终经由第五输出齿轮52输出至差动装置14。

输入轴24的第二齿式离合器变速机构与输出轴42的第一齿式离合器变速机构具有相同的结构，因此，以输入轴24的第二齿式离合器变速机构为代表进行说明。

如图10A～图10D所示，离合毂34以花键嵌合（省略图示）方式被一体旋转地支撑在输入轴24上。如图4和图6所示，离合毂34具有与输入轴24进行花键嵌合的嵌合孔，而且形成为扁平的圆柱状，在离合毂34的外周面形成有花键齿34a。花键齿34a以相同的间距在圆周方向上形成有12个，各花键齿34a形成为具有相同的齿顶圆直径。花键齿34a的齿根圆直径全部相同，形成具有能够供套筒36的高齿36a1和低齿36a2一起进行啮合的深度的啮合槽34a1。套筒36的内齿（花键）36a能够自由滑动地与离合毂34的花键齿34a卡合。

套筒36形成为大致圆环状，在套筒36的外周沿着周面方向形成有外周槽36b，在外周槽36b上以能够滑动的方式卡合有轴动装置40的叉40a（参照图2）。如图4和图7所示，形成于套筒36的内周的内齿36a具有相同的齿根圆直径，在圆周方向上以相同的间距形成有总计12个内齿36a。内齿36a具有齿高不同的高齿36a1和低齿36a2，在圆周上以180度相向地形成有一对齿高大的高齿36a1。其他10个低齿36a2的齿高为小于36a1高齿的相同的齿高。就既是套筒36的与第三和第四离合器环30、32相向的端面（前端面36a4）又是高齿36a1和低齿36a2的与旋转轴线CL垂直的面而言，在该面的位于旋转方向的前后的棱角处，形成有与旋转方向成45度的倒角面36a3（参照图7）。由此，不会发生角部由于第三、第四离合器环30、32与后述的齿式离合器齿的冲击而掉落。在相邻的高齿36a1和低齿36a2以及相邻的低齿36a2之间形成有齿槽36a5。在这些齿槽36a5中，能够嵌合后述的第三离合器环30的离合器前齿30b1和离合器后齿30b2。套筒36的高齿36a1和低齿36a2卡合至所述离合毂34的啮合槽34a1。

在输入轴24上，在与离合毂34相邻接的两侧设置有第三离合器环30和第四离合器环32。此外，第三离合器环30和第四离合器环32具有以离合毂34为中心大致对称的结构，因此，以第三离合器环30为代表进行说明。

如图4和图5所示，第三离合器环30经由轴承30c以能够相对旋转而且不能沿旋转轴线CL方向相对移动的方式设置在输入轴24上（参照图10A～图10E）。形成于第三离合器环30的外周面的第三输入齿轮构成能够相对输入轴24自由旋转的空转齿轮。在第三离合器环30的与离合毂34相向的面（啮合部）上形成有环状的第三齿式离合器部30a。在第三齿式离合器部30a的外周形成有与套筒36的内齿36a啮合的多个齿式离合器齿30b。齿式离合器齿30b具有齿高不同的两种离合器前齿30b1和离合器后齿30b2。另外，齿式离合器齿30b，齿根圆直径彼此相同，且在圆周方向上间距相同。在圆周方向上的旋转180度的相向位置设置有一对（两个）离合器前齿30b1。离合器前齿30b1形成为齿顶圆的外径大于所述套筒的高齿36a1的齿顶圆的内径而且小于低齿36a2的齿顶圆的内径。离合器前齿30b1从构成啮合部的第三齿式离合器部30a的前端面FE在旋转轴线CL方向上延伸至第三齿式离合器部30a的后端位置RE。在离合器前齿30b1的靠套筒36侧的两个侧面30b9上形成有从旋转方向倾斜45度的倒角部30b3。当套筒36一边相对于第三离合器环30进行相对旋转一边接近第三离合器环30时，离合器前齿30b1与套筒36的高齿36a1卡合而不与低齿36a2卡合。由离合器前齿的靠套筒36侧的前端面30b5和倒角部30b3构成离合器前齿30b1的前端部。

如图4和图5所示，离合器后齿30b2在两个离合器前齿30b1之间的相位位置各配设有5个从而总计配设有10个，各齿顶圆的外径形成为大于套筒36的低齿36a2的齿顶圆的内径。离合器后齿30b2从特定位置延伸至第三齿式离合器部30a的后端位置RE，所述特定位置指，从套筒36一侧自构成啮合部的第三齿式离合器部30a的前端面FE沿着旋转轴线CL方向后退了规定量t的位置。在离合器后齿30b2的靠套筒36侧的两个侧面30b7上形成有在旋转方向上倾斜45度的倒角面30b4。当套筒36一边相对于第三离合器环30进行旋转一边接近第三离合器环30时，如果高齿36a1和低齿36a2进入到第三离合器环30的后退了规定量t的位置，则离合器后齿30b2与套筒的高齿36a1和低齿36a2卡合。通过离合器后齿30b2与套筒的高齿36a1和低齿36a2进行卡合，来安全而且可靠地传递旋转转矩。由离合器后齿30b2的靠套筒36侧的前端面30b6和倒角部30b4构成离合器后齿30b2的前端部。

作为行程位置传感器38，例如使用光位置传感器、线性编码器等各种位置传感器。

如图3所示，控制装置10具有存储部、运算部以及控制部，而且基于利用行程位置传感器38检测出的套筒36的前端（高齿36a1的前端面36a4）相对于第三齿式离合器部30a的前端面FE的位置、套筒36的前端（高齿36a1的前端面36a4）相对于离合器后齿30b2的前端部以及齿式离合器部30a的后端位置RE的相对位置信号，来控制用于驱动轴动装置40的线性致动器40i的推力负荷值和高齿36a1的前端面36a4的移动位置。

轴动装置40用于使套筒36沿轴线方向进行往复移动，而且，当向第三离合器环30或者第四离合器环32按压套筒36时，从第三离合器环30或者第四离合器环32向套筒36施加反作用力，在该情况下，允许套筒36借助该反作用力进行移动。

轴动装置40具有叉40a、叉轴40b以及驱动装置40c。叉40a的前端部与套筒36的外周槽36b的外周形状相匹配。叉40a的底端部固定在叉轴40b上。叉轴40b以能够沿轴线方向自由滑动的方式支撑在外壳22上。即，叉轴40b的一端（左端）经由轴承22b3支撑在第一壁22b上，叉轴40b的另一端（右端）侧固定在托架40d上，托架40d能够通过从第二壁22c沿轴线方向突出的引导部件（止转件）40e滑动，而且不能相对旋转地固定在螺母部件40f上。螺母部件40f以能够进退的方式与具有驱动装置40c的驱动轴40h螺合。驱动轴40h经由轴承22c3支撑在第二壁22c上。

驱动装置40c是以线性致动器40i为驱动源的线性驱动装置，作为线性致动器40i例如存在有滚珠丝杠式的线性致动器。所述滚珠丝杠式的线性致动器例如由以下各部分构成：即：外壳，形成为圆筒状，在内周方向上配设有作为定子的多个线圈（省略图示）；转子（省略图示），设置为能够相对定子自由旋转，而且在外周交替地配设有与该定子相隔磁间隙地相向的多个N极磁铁和S极磁铁；驱动轴40h（滚珠丝杠轴），以定子的旋转轴线为中心与转子一起进行一体旋转；螺母部件40f，由与驱动轴40h螺合的滚珠螺母构成。驱动轴40h经由多个滚珠（省略图示）能够相对旋转地螺入到螺母部件40f。通过控制向定子的各线圈的通电，驱动轴40h在正反两个方向上任意旋转，使螺母部件40f和叉轴40b进行往复运动而且能够定位固定在任意位置上。另外，该驱动装置40通过形成长的所述滚珠丝杠轴的导程，在套筒36上施加有来自第三离合器环30或者第四离合器环32的反作用力时，允许套筒36借助该反作用力进行移动。

在叉轴40b的靠近第一壁22b附近的位置设置有止动机构58。止动机构58具有利用图示省略的弹簧被向与叉轴40b的轴线垂直的方向施力的止挡件58a，止挡件58a能够通过借助弹簧力嵌入到沿轴线设置在叉轴40b上的多个三角槽59，将叉轴40b的轴线方向上的滑动定位在任意位置。

此外，在本实施方式中，采用滚珠丝杠式线性致动器作为驱动装置，但是如果在以下情况下，则也可以采用作为其他驱动装置的电磁式驱动装置、油压式驱动装置，即，当向第三离合器环30或者第四离合器环32按压套筒36时，从第三离合器环30或者第四离合器环32向套筒36施加反作用力的情况，允许套筒36借助该反作用力进行移动。

接下来，以下基于图8至图11D对上述自动变速器用齿式离合器装置的动作进行说明。在此，例如在升挡中，当套筒36高速且以小的惯性矩旋转，第三离合器环30（第三输入齿轮）低速且以大的惯性矩旋转时，套筒36减速。另一方面，在降挡中，当套筒36低速而且以小的惯性矩旋转，第三离合器环30高速而且以大的惯性矩旋转时，套筒36加速。在以下的动作中，针对升挡时的套筒36的减速动作进行说明。

首先，套筒36位于第三离合器环30与第四离合器环32之间，套筒36的花键（内齿）36a被定位在不与第三离合器环30和第四离合器环32中的任一者的齿式离合器齿30b等卡合的空挡位置（参照图10A）。

另外，如图9所示，第三离合器环30的离合器前齿30b1的倒角部30b3与离合器前齿30b1的侧面30b9的边界线设为第一行程位置S1。第三离合器环30的离合器后齿30b2的倒角部30b4与离合器后齿30b2的侧面30b7的边界线设为第二行程位置S2。离合器后齿30b2的后端面（第三齿式离合器部30a的后端位置RE）设为第三行程位置。

将套筒36的高齿36a1的靠第三离合器环30侧的端面（前端面36a4）进行移动的范围划分成从空挡位置至第一行程位置S1、从第一行程位置S1至第二行程位置（与权利要求1中的旋转配合范围对应）、以及从第二行程位置至第三行程位置这三个移动范围，而且以F1—F3这三个阶段控制轴动装置40施加的推力负荷（参照图9）。

控制装置10接收指示变速开始的信号，从而向轴动装置40的线性致动器40i施加指示施加规定的推力负荷的控制电流（图8中的步骤S101，以下记作“S101”。）。通过线性致动器40使驱动轴40h伸长，来移动叉轴40b，而且利用叉40a使套筒36向第三离合器环30侧滑动。套筒36一边相对于第三离合器环30旋转相当于旋转差的量一边接近第三离合器环30。此时，控制装置10施加固定的推力负荷F1（S102）。

然后，如图10B和图11A所示，套筒36的高齿36a1与第三离合器环30的离合器前齿30b1的前端面30b5或倒角部30b3接触。通过该接触，套筒36与第三离合器环30的旋转差稍稍减小。此时，套筒36的低齿36a2不与任何齿接触。

高齿36a1的前端面36a4与离合器前齿30b1的前端面30b5或倒角部30b3进行了接触，但是未到达旋转配合范围（行程位置S1）而被弹开时（图9中的A点），利用推力负荷F1使套筒36重新接近第三离合器环30。该推力负荷F1是如下所述的推力负荷：即，在进入准备范围中，在从高齿36a1不与第三齿式离合器部30a的规定的离合器前齿30b1进行卡合地转过了该规定的离合器前齿30b1后到该第三齿式离合器部30a与该套筒36进一步相对旋转而高齿36a1到达下一个离合器前齿30b1的时间内，使得套筒36与第三离合器环30的相对旋转具有能够进入到旋转配合范围的速度。具体而言，利用套筒36和第三齿式离合器部30a的外径、啮合的各齿的间距、以及套筒36与第三齿式离合器部30a的相对旋转速度等适当进行运算来进行控制。

如图10C所示，套筒36接近第三离合器环30，行程位置传感器38检测出高齿36a1的前端面36a4到达第一行程位置S1的情况下，控制装置10判定为进入到了旋转配合范围（S103），将由轴动装置40施加的推力负荷变更为F2（S104）。然后，在套筒36向第三离合器环30侧移动时，如图11C所示，高齿36a1进入到离合器前齿30b1之间，惯性矩小而成为自由状态的高齿36a1反复地与所进入的离合器前齿30b1之间的相向的侧面30b9进行抵接以及被侧面30b9弹开，来减小旋转差。

而且，当套筒36向第三离合器环30侧移动时，虽然高齿36a1能够在不以离合器前齿30b1的侧面30b9作为引导件的情况下嵌入到齿式离合器齿30b的任一齿槽30b8、30b10，但是在要将高齿36a1（和低齿36a2）嵌入到离合器后齿30b2之间的齿槽30b8时，因为相邻的离合器后齿30b2的齿间距离短，所以认为如图10D所示，被离合器后齿30b2弹开的情况较多（图9中的B点）。因此，认为为了迅速地使高齿36a1与齿式离合器齿30b啮合，利用离合器前齿30b1的侧面30b9引导高齿36a1，将高齿36a1嵌入到与离合器前齿30b1邻接的齿槽30b10是有效的。此外，在图9中，在行程位置线图中以R点表示高齿36a1的前端面36a4的位置。

但是，当在套筒36与第三离合器环30之间的旋转差减小的状态下，若高齿36a1未进入与离合器前齿30b1邻接的齿槽30b10而被弹开，则因为以旋转差小的相对速度进行移动（或者在高齿36a1与离合器后齿30b2抵接的状态下被带动转动）直到高齿36a1到达下一个离合器前齿30b1，所以可能需要长的时间而阻碍迅速的变速动作的实现。

在本实施方式中，控制装置10控制轴动装置40，使得在旋转配合范围内施加的推力负荷F2能够克服在抵接的高齿36a1的端面（前端面36a4）与离合器后齿30b2的端面（前端面30b6）之间产生的摩擦力来保证套筒36与第三齿式离合器部30a之间的相对旋转。由此，能够防止以旋转差小的相对速度进行移动（或者在高齿36a1与离合器后齿30b2抵接的状态下被带动转动），从而实现迅速的变速动作。

接下来，利用离合器前齿30b1的侧面30b9引导高齿36a1，使高齿36a1嵌入到与离合器前齿30b1邻接的齿槽30b10。

此时，套筒36的低齿36a2与包含第三离合器环30的离合器后齿30b2的全部齿式离合器齿30b同时啮合。

此外，当套筒36接近第三离合器环30从而行程位置传感器38检测出高齿36a1的前端面36a4到达第二行程位置S2的情况时，控制装置10判定为高齿36a1和低齿36a2开始与离合器后齿30b2啮合（S105），由轴动装置40施加的推力负荷变更为F3（S106）。此时，施加的推力负荷F3是如下所述的推力负载：即，在套筒36在第三离合器环30上滑动时，克服在高齿36a1和低齿36a2与离合器前齿30b1和离合器后齿30b2之间产生的摩擦力而使套筒36移动。

此外，当如图10E和图11D所示，套筒36接近第三离合器环30从而行程位置传感器38检测出高齿36a1的前端面36a4到达第三行程位置S3的情况时，控制装置10判定为套筒36与第三离合器环30已经完全啮合（S107），轴动装置40停止施加推力负荷（S108）。

此外，在例如降挡时等套筒36低速而且以小的惯性矩旋转，第三离合器环30高速而且以大的惯性矩旋转时，套筒36增速，套筒36与第三离合器环30的相对旋转与上述情况相反。因此，高齿36a1要嵌入的离合器前齿30b1的齿槽30b10成为相对于离合器前齿30b1在相反一侧的位置的齿槽（图11D中的与离合器前齿30b1邻接的下侧的齿槽30b10）。其他作用与套筒36减速时相同。

如通过上述说明所阐述，根据本实施方式的自动变速器用齿式离合器控制装置，离合器前齿30b1的外径大于套筒36的高齿36a1的内径而且小于低齿36a2的内径，因此，当利用轴动装置40使套筒36接近第三离合器环30时，套筒36的高齿36a1的端面36a4与第三离合器环30的离合器前齿30b1的端面30b5相互接触，套筒36与第三离合器环30之间的旋转差减小。而且，当套筒36的高齿36a1在旋转轴线CL方向上进入相邻的离合器前齿30b1之间，高齿36a1的侧面与离合器前齿30b1的侧面30b9抵接，例如套筒36处于惯性矩小且自由状态时，高齿反复与在二者之间进入有高齿36a1的相邻的离合器前齿30b1的相向的侧面30b9进行抵接和弹开，由此旋转差进一步减小而且套筒36更接近第三离合器环30。并且，因为在离合器前齿30b1和与该离合器前齿30b1相邻的离合器前齿30b1之间配置有离合器后齿30b2，所以当高齿36a1从第三齿式离合器部30a的前端面FE进入规定量时，套筒36的高齿36a1与离合器后齿30b2相抵接。

而且，高齿36a1以离合器前齿30b1的侧面30b9为引导件嵌入到与离合器前齿30b1邻接的齿槽30b10，或者不以离合器前齿30b1的侧面30b9为引导件而直接嵌入到与离合器后齿30b2邻接的齿槽30b8。此时，控制装置10控制轴动装置40的推力负荷，使得即使形成高齿36a1未嵌入到齿槽30b8而高齿36a1的前端面36a4与离合器后齿30b2的前端面30b6相抵接的状态，推力负荷能够克服在高齿36a1的前端面36a4与离合器后齿30b2的前端面30b6之间产生的摩擦力而保证套筒36与第三齿式离合器部30a之间的相对旋转，从而防止出现套筒36与第三齿式离合器部30a相互间的转速差变得很小的情况和套筒36与第三齿式离合器都30a相连动地转动的情况。而且，高齿36a1在短时间内嵌入下一个齿槽30b10，同时全部低齿36a2嵌入齿槽30b8、30b10。由此，能够缩短卡合时间，能够实现迅速的变速动作。

由此，即使成为高齿36a1未嵌入齿槽30b10而高齿36a1的前端面36a4与离合器后齿30b2的前端面30b6抵接的状态，套筒36的花键（内齿）36a也能够完全而且迅速地与第三离合器环30的齿式离合器部30a啮合。

另外，在第一行程位置S1与第二行程位置S2之间的旋转配合范围内由轴动装置40施加至套筒36的推力负荷是如下所述的推力负荷：即，在套筒36的高齿36a1未前进至第三齿式离合器部30a的相邻的离合器后齿30b2之间（齿槽30b8）或者离合器后齿30b2与离合器前齿30b1之间（齿槽30b10）而被离合器后齿30b2的前端部（前端面30b6、倒角部30b4）弹开时，该高齿36a1不会从旋转配合范围后退。由此，能够防止套筒36与第三齿式离合器部30a完全脱离卡合，防止套筒36的高齿36a1重新进入旋转配合范围这一重复操作的产生。由此，套筒36与第三齿式离合器部30a能够迅速啮合。

另外，控制装置10以如下所述的推力负荷控制轴动装置40：即，在套筒36的高齿36a1从与第三齿式离合器部30a卡合前的空挡位置进行移动并进入到旋转配合范围的进入准备范围（从空挡位置到第一行程位置S1之间）内，在从高齿36a1未与第三齿式离合器部30a的规定的离合器前齿30b1进行卡合而转过了该规定的离合器前齿30b1后到该第三齿式离合器部30a与该套筒36进一步相对旋转从而高齿36a1到达下一个离合器前齿30b1的时间内，产生高齿36a1能够进入到旋转配合范围的速度。由此，进行控制，使得在未与齿式离合器部30a的规定的离合器前齿30b1卡合而转过了该规定的离合器前齿30b1的高齿36a1后到达下一个离合器前齿30b1的时间内，即能够进入到旋转配合范围的最短时间内使高齿36a1前进，因此，套筒36与第三齿式离合器部30a能够迅速啮合。

此外，本实施方式中的离合器前齿在离合器环的圆周上相向地配置有两个，但是并不仅限于此，例如，也可以在离合器环的圆周上以相互相等的距离配置三个或者三个以上。

利用套筒、第三离合器环以及第四离合器环等构成齿式离合器变速机构，但是并不仅限于此，例如也可以利用套筒、第一离合器环（第一输出齿轮）以及第二离合器环（第二输出齿轮）等构成齿式离合器变速机构。

另外，将经由离合器12与发动机11的输出轴旋转连结的自动变速器的输入轴（input shaft）22作为旋转轴，但是并不仅限于此，例如也可以将利用自动变速器向驱动轮侧传递旋转转矩的输出轴作为旋转轴。具体而言，也可以在具有经由离合器与发动机的输出轴连结的自动变速器的输入轴、与该输入轴平行且经由传动齿轮与该输入轴旋转连结的副轴、以及具有与该副轴平行的旋转轴线而且设置于与设置于所述副轴的多个传递齿轮啮合的多个空转齿轮的输出轴的自动变速器的结构中，将该输出轴作为旋转轴。在该情况下，套筒侧具有大的惯性矩，离合器环侧具有小的惯性矩（自由状态）。

另外，与自动变速机的输入轴旋转连结的旋转轴包含如本实施方式所示的旋转轴与输入轴直接连结的情况，与自动变速器的输出轴旋转连结的旋转轴包含旋转轴与输出轴（output shaft）直接连结的情况。

本发明并不仅限于以上所说明的和在附图中示出的实施方式，而是能够在不脱离其要旨的范围内适当进行变更而实施。

Claims (8)

1.一种自动变速器用齿式离合器控制装置，

具有：

旋转轴，与自动变速器的输入轴和输出轴中的一者连结来进行旋转，而且以能够绕轴线旋转的方式被轴支撑；

齿式离合器变速机构，具有离合器环、离合毂、套筒、轴动装置和行程位置传感器，所述离合器环以能够旋转的方式支撑在所述旋转轴上，与所述输入轴和所述输出轴中的另一者连结来进行旋转，所述离合毂与所述离合器环相邻接地固定在所述旋转轴上，所述套筒利用花键以能够在所述轴线方向上移动的方式嵌合在所述离合毂上，所述轴动装置用于使所述套筒沿所述轴线方向移动，所述行程位置传感器用于对齿式离合器部以及所述套筒在所述轴线方向上的移动位置进行检测，所述齿式离合器部形成于所述离合器环的向所述套筒侧突出的啮合部上，所述齿式离合器部能够根据所述套筒的沿着轴向的移动以与所述花键卡合或脱离的方式与所述花键啮合，

所述花键所具有的多个高齿的齿高大于剩余的低齿的齿高，

所述齿式离合器部形成有外径大于所述高齿的内径而且小于所述低齿的内径的离合器前齿，并且所述离合器前齿的数量与所述高齿的数量相同，所述离合器前齿在与所述高齿对应的位置从所述齿式离合器部的前端面延伸至所述齿式离合器部的后端位置，

所述齿式离合器部形成有能够与所述花键的齿槽啮合的离合器后齿，所述离合器后齿从特定位置延伸至所述齿式离合器部的后端位置，该特定位置指，从所述齿式离合器部的前端面后退了规定量的位置；以及

控制装置，基于所述行程位置传感器的检测位置，控制所述轴动装置的动作；

所述控制装置对所述轴动装置进行推力负荷控制，以在所述花键的所述高齿从所述离合器前齿的前端部前进至所述离合器后齿的前端部的旋转配合范围内，对所述套筒施加推力负荷，该推力负荷能够克服由于所述套筒的所述高齿的端面与所述齿式离合器部的所述离合器后齿的端面相抵接产生的摩擦力，并且使所述套筒与所述齿式离合器部之间产生相对旋转。

2.如权利要求1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

在所述旋转配合范围内，所述推力负荷是，在所述花键的所述高齿未前进至所述齿式离合器的相邻的离合器后齿之间或离合器后齿与离合器前齿之间而被所述离合器后齿的前端部弹开的情况下，不会使所述高齿从所述旋转配合范围后退的推力负荷。

3.如权利要求1或2所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

在所述套筒的所述高齿从与所述齿式离合器部卡合前的空挡位置进行移动并进入到所述旋转配合范围的进入准备范围内，所述控制装置以特定推力负荷控制所述轴动装置，该特定推力负荷为，在从所述高齿未与所述齿式离合器部的规定的离合器前齿进行卡合而转过该规定的离合器前齿后该高齿通过该齿式离合器部与该套筒的相对旋转到达下一个离合器前齿的时间内，该高齿能够进入到旋转配合范围的推力负荷。

4.如权利要求1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

当所述套筒相对于所述离合器环沿所述轴线方向移动时，

在所述离合器前齿的前端面与前齿侧面之间形成有前倒角部，将从所述前倒角部过渡到所述前齿侧面的边界位置规定为第一行程位置，

在所述离合器后齿的前端面与后齿侧面之间形成有后倒角部，将从所述后倒角部过渡到所述后齿侧面的边界位置规定为第二行程位置，而且

所述控制装置基于所述第一行程位置和所述第二行程位置分多阶段地控制所述推力负荷。

5.如权利要求4所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

所述控制装置在所述套筒的移动位置在从空挡位置至所述第一行程位置期间施加第一推力负荷（F1），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

6.如权利要求5所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

所述控制装置在所述套筒的移动位置在从所述第一行程位置至所述第二行程位置期间施加小于所述第一推力负荷（F1）的第二推力负荷（F2），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

7.如权利要求4或5所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

所述控制装置在所述套筒的移动位置到达所述第二行程位置时施加大于所述第一推力负荷（F1）的第三推力负荷（F3），使所述套筒相对于所述离合器环移动。

8.如权利要求1所述的自动变速器用齿式离合器控制装置，其中，

所述旋转配合范围是从所述第一行程位置至所述第二行程位置的范围。