JP2007010158A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】変速時にクラッチ締結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を設けた小型の歯車式変速機を実現し、その変速機を搭載することにより変速時の乗り心地を快適にする車両を提供することにある。
【解決手段】第１軸に固着して設けられたドライブ歯車１１１，１１２と、このドライブ歯車に噛合った状態で第２軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドリブン歯車１２２からなる少なくとも一つ以上の第１歯車組と、前記第２軸に固着して設けられたドリブン歯車１２３，１２４，１２５と、前記第２軸に対して空転自在である前記ドリブン歯車と前記第２軸に固着された前記ドリブン歯車との間のトルク伝達を行うトルク伝達機構１４０を設けた。変速制御ユニット６００は、変速中において車両に発生する前後加速度変化量が１．０ｍ／ｓ^２以内になるように制御する。
【選択図】図２４

Description

本発明は、車両に関する。

変速装置として従来の手動変速機の機構、すなわち、噛合い歯車式変速機を用い、動力源であるエンジン（以下、エンジンと称するが、エンジン以外の動力源でも構わない）と変速機とを締結及び解放するトルク伝達機構であるクラッチと、各歯車と第１軸（以下、入力軸と称する）あるいは第２軸（以下、出力軸あるいはカウンタ軸と称する）とを締結及び解放するトルク伝達機構（以下、クラッチまたは噛合い式クラッチと称することもある）を動かすアクチュエータを設け、このトルク伝達機構（クラッチ）の締結、解放を実施するためにこのアクチュエータへの油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機が知られており、このように構成される従来の自動変速機にあっては、トルク伝達機構（クラッチ）によっていずれの歯車も軸に締結されていない、いわゆる中立の状態がある。

このような中立の状態は、特に、ある歯車比の変速段から別の高い歯車比の変速段へ移って変速するアップシフトの場合においてクラッチによっていずれの歯車も軸に締結されていない状態であるため、車両は加速している状態であるにも拘わらず加速の動力が出力軸に伝達されず、運転者に減速したような一種のショック感を与えることになり運転感覚が悪いという問題がある。この点を改善するために、第１軸（動力を導入する軸であり、以下、入力軸と称する）と第２軸（動力を出力する軸であり、以下、出力軸あるいはカウンタ軸と称する）へのトルク伝達を行う最高速歯車比の歯車のトルク伝達機構を噛合い式クラッチから摩擦式クラッチにして変速中に摩擦クラッチを滑らせながらトルク伝達させる機構は、特開２０００−６５１９９号公報に記載されている。

特開２０００−６５１９９号公報

このように構成されたトルク中断を防止する変速機の構成は、最高速段の歯車と軸とを締結・解放させるためのトルク伝達機構（クラッチ）として、噛合い式クラッチから摩擦式クラッチに変更することが必要である。この場合、摩擦式クラッチのサイズは、従来用いられている噛合い式クラッチよりも大きくなるため、自動車の変速機を考えた場合、特に、エンジンと変速機を自動車前方位置（前輪の間）に配置するＦＦ車の場合、変速機のサイズを大きくすることが必要となり、従来の自動車における変速機の配置構造のままでは搭載することが出来ないという問題がある。また、小型ＦＲ車の変速機の場合も同様に考えられる。更に、現行の噛合い歯車式変速機の歯車とクラッチの部分を変更することになり、元の変速機自体を改造する必要がある。

本発明の目的は、変速時にクラッチ締結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を設けた小型の歯車式変速機を実現し、その変速機を搭載することにより変速時の乗り心地を快適にする車両を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、動力を導入する第１軸と、駆動力を出力する第２軸と、前記第１軸に締結して設けられたドライブ歯車とこのドライブ歯車に噛合った状態で前記第２軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドリブン歯車からなる少なくとも一つ以上の第１歯車組と、前記第２軸に締結して設けられたドリブン歯車とこのドリブン歯車に噛合った状態で前記第１軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドライブ歯車からなる少なくとも一つ以上の第２歯車組とから構成され、前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達から前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組とは異なる別の前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達に切り換えることで変速を行う自動変速機を搭載した車両であって、前記変速機の前記第１歯車組の一つと前記第２歯車組の一つの間にトルク伝達機構と、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行う変速制御手段を備え、前記変速制御手段は、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度変化量が１．０ｍ／ｓ^２以内になるように制御するようにしたものである。
かかる構成により、変速時にクラッチ締結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を設けた小型の歯車式変速機を実現し、その変速機を搭載することにより車両の変速時の乗り心地を快適にするものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記変速制御手段は、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度が０．０ｍ／ｓ^２より大きくなるように制御するものである。

（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、動力を導入する第１軸と、駆動力を出力する第２軸と、前記第１軸に締結して設けられたドライブ歯車とこのドライブ歯車に噛合った状態で前記第２軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドリブン歯車からなる少なくとも一つ以上の第１歯車組と、前記第２軸に締結して設けられたドリブン歯車とこのドリブン歯車に噛合った状態で前記第１軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドライブ歯車からなる少なくとも一つ以上の第２歯車組とから構成され、前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達から前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組とは異なる別の前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達に切り換えることで変速を行う自動変速機を搭載した車両であって、前記変速機の前記第１歯車組の一つと前記第２歯車組の一つの間にトルク伝達機構と、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行う変速方式と前記トルク伝達機構を利用しない変速方式を選択して変速制御する制御手段を備え、上記制御手段による変速制御によって、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度の変化を１．０ｍ／ｓ^２以内にするようにしたものである。
かかる構成により、変速時にクラッチ締結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を設けた小型の歯車式変速機を実現し、その変速機を搭載することにより車両の変速時の乗り心地を快適にするものとなる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記第１軸に導入する動力を発生する原動機を備え、前記原動機の発生するトルクが所定値以上の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行い、それ以外の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達をしないようにしたものである。

（５）上記（３）において、好ましくは、前記第１軸に導入する動力を発生する原動機を備え、前記原動機の発生するトルクを調整するスロットル開度が所定値以上の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行い、それ以外の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達をしないようにしたものである。

本発明によれば、変速時にクラッチ締結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を設けた小型の歯車式変速機を実現し、その変速機を搭載することにより変速時の乗り心地を快適にすることができる。

以下、図１〜図７を用いて、本発明の第１の実施形態に係る自動変速機の構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。図２は、図１に図示のアシスト機構の拡大図である。図３は、図１に図示の自動変速機の右側面図である。図４は、自動車の車体において本実施形態に係る自動変速機が配置される位置を示す図である。図５〜図７は、変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。

図１において、自動変速機１００は、トランスミッションケース内に収納されている。駆動源１０（以下、エンジン１０と称する）と自動変速機１００の間のトルク伝達を行うトルク伝達機構１０１（以下、クラッチ１０１と称する）の締結によって回転する第１軸１０２（以下、入力軸１０２と称する）が回転自在に支持されている。また、この入力軸１０２の下方に平行に第２軸１０３（以下、カウンタ軸１０３と称する）が回転自在に支持されている。入力軸１０２には、１速のドライブ歯車１１１、２速のドライブ歯車１１２、３速のドライブ歯車１１３、４速のドライブ歯車１１４、５速のドライブ歯車１１５、及びリバース歯車１１６が配置されている。ここで、１速ドライブ歯車１１１と２速ドライブ歯車１１２は、入力軸１０２に固着されており、３速ドライブ歯車１１３、４速ドライブ歯車１１４、５速ドライブ歯車１１５は入力軸１０２に回転自在に設けられている。

また、第２軸１０３（以下、カウンタ軸１０３と称する）には、１速ドリブン歯車１２１、２速ドリブン歯車１２２、３速ドリブン歯車１２３、４速ドリブン歯車１２４、５速ドリブン歯車１２５が配置されており、１速ドリブン歯車１２１と２速ドリブン歯車１２２はカウンタ軸１０３に回転自在に設けらており、それぞれ入力軸１０２の１速ドライブ歯車１１１、２速ドライブ歯車１１２と噛合った状態となっている。また、３速ドリブン歯車１２３、４速ドリブン歯車１２４、５速ドリブン歯車１２５はカウンタ軸１０３に固着されており、それぞれ入力軸１０２の３速ドライブ歯車１１３、４速ドライブ歯車１１４、５速ドライブ歯車１１５と噛合った状態である。

そして、この入力軸１０２には、３速ドライブ歯車１１３と４速ドライブ歯車１１４との間に、トルク伝達機構として噛合い式クラッチ１５２が設けられており、この噛合い式クラッチ１５２は、入力軸１０２と係合しており、入力軸１０２と共に回転するように構成されている。すなわち、この噛合い式クラッチ１５２は、入力軸１０２に係合し、入力軸１０２上を摺動可能に構成されており、噛合い式クラッチ１５２を図１の左にシフトすることによって噛合い式クラッチ１５２と３速ドライブ歯車１１３と締結して入力軸１０２の回転を３速ドリブン歯車１２３を介してカウンタ軸１０３に伝達したり、噛合い式クラッチ１５２を図１の右にシフトすることによって噛合い式クラッチ１５２と４速ドライブ歯車１１４を締結して入力軸１０２の回転を４速ドリブン歯車１２４を介してカウンタ軸１０３に伝達したりする。（ここで、噛合い式クラッチは、回転自在の歯車と軸を締結・解放させるトルク伝達手段であり、以下では噛合い式クラッチと称するが、他の手段でも構わなく、同様に行われる。）
同様に、５速ドライブ歯車１１５にも噛合い式クラッチ１５３が設けられており、この噛合い式クラッチ１５３は、入力軸１０２と係合しており、入力軸１０２と共に回転するように構成されている。すなわち、この噛合い式クラッチ１５３は、入力軸１０２に係合し、入力軸１０２上を摺動可能に構成されており、噛合い式クラッチ１５３を図１の左にシフトすることによって噛合い式クラッチ１５３と５速ドライブ歯車１１５が締結し、入力軸１０２の回転は５速ドリブン歯車１２５を介してカウンタ軸１０３に伝達される。

一方、カウンタ軸では、１速ドリブン歯車１２１と２速ドリブン歯車１２２との間に、噛合い式クラッチ１５１が設けられており、この噛合い式クラッチ１５１は、カウンタ軸１０３と係合しており、カウンタ軸１０３と共に回転するように構成されている。すなわち、この噛合い式クラッチ１５１は、カウンタ軸１０３に係合し、カウンタ軸１０３上を摺動可能に構成されており、噛合い式クラッチ１５１を図１の左にシフトすることによって噛合い式クラッチ１５３と１速ドリブン歯車１２１を締結し、入力軸１０２に固着された１速ドライブ歯車１１１を介して、入力軸１０２の回転をカウンタ軸１０３に伝達させたり、噛合い式クラッチ１５１を図１の右にシフトすることによって噛合い式クラッチ１５１と２速ドリブン歯車１２２を締結し、入力軸１０２に固着された２速ドライブ歯車１１２を介して、入力軸１０２の回転をカウンタ軸１０３に伝達したりする。ここでは、５速変速機と仮定した場合であり、４速・６速の変速機の場合も同様である。また、噛合い式クラッチの配置は、異なる場合でも同様である。

以上のことより、入力軸１０２が回転している場合、１速ドライブ歯車１１１と２速ドライブ歯車１１２は、回転しているが、３速ドライブ歯車１１３、４速ドライブ歯車１１４、５速ドライブ歯車１１５は、噛合い式クラッチ１５２、１５３により噛合していない限り、入力軸１０２の回転とは同期しない。また、カウンタ軸１０３の噛合い式クラッチ１５１によって噛合していない限り、カウンタ軸１０３の１速ドリブン歯車１２１、２速ドリブン歯車１２２は自在に回転しており、入力軸１０２の回転力はカウンタ軸１０３に出力されることはない。

この噛合い式クラッチ１５１〜１５３の操作は、シフトセレクト機構５のアクチュエータを作動することによって、シフトフォーク１５０を動かすことで行われる。このシフトセレクト機構５は、運転者のアクセル踏み込み量に基づいて出力されるアクセル指令値と自動車の現在の車速から選択された変速歯車比、運転者のシフトアップ、シフトダウン要求によって選択された変速歯車比に切り換える動作をするものである。

次に、カウンタ軸１０３の横方向（図１では都合上、下方に記載している）にカウンタ軸１０３と平行に別軸１０４（以下、アシスト軸１０４と称する）が設けられている。このアシスト軸１０４には、カウンタ軸１０３の２速ドリブン歯車１２２と噛合うように第１の歯車１３０（以下、アシスト入力歯車１３０と称する）とカウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３に噛合うように第２の歯車１３１（以下、アシスト出力歯車１３１と称する）が設けられている。アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１は、トルク伝達機構であるアシスト機構１４０によってアシスト入力歯車１３０からアシスト出力歯車１３１あるいはアシスト出力歯車１３１からアシスト入力歯車１３０へのトルク伝達を行ったり、トルク伝達しないようにしたりすることができるようになっている。つまり、アシスト機構１４０は、カウンタ軸１０３に回転自在に取り付けられている歯車とカウンタ軸１０３に固着された歯車の間のトルク伝達・遮断を行うことができるトルク伝達機構である。

図２は、アシスト軸１０４とアシスト機構１４０に関する実施形態の一つであり、その拡大図である。図２を用いて、実施形態の一つであるアシスト軸１０４とアシスト機構１４０についての詳細説明をする。

図２の実施形態では、アシスト入力歯車１３０は、アシスト軸１０４に固着され、エンジン１０で発生する回転駆動力を入力軸１０２に固着されている２速ドライブ歯車１１２からカウンタ軸１０３に回転自在に設けられている２速ドリブン歯車１２２を経由してアシスト入力歯車１３０に伝達される。アシスト入力歯車１３０から伝達された回転駆動力は、アシスト機構１４０を介して、アシスト出力歯車１３１に伝達される。ここで、アシスト機構１４０の実施形態の一つとしては、図２に示すようにアシスト軸１０４に固着された複数のドライブプレート１４１とアシスト出力歯車１３１と同じ軸に固着されたドリブンプレート１４２が交互に配置された機構となっている。アシスト機構１４０のケーシング１４９内は、専用のオイルが入っており、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２の間にも介在している。ここで、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２の間に存在するオイルは、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２の摩擦状態を一定に保つためのオイルである。このオイルは、アシスト軸１０４の回転により飛散され、最後にはケーシング１４９内に溜まる。ケーシング１４９の底に溜まったオイルは図示しないストレーナを経由して、ケーシング１４９から外部に取り出され、冷却機構３００によって冷却され、再度、ケーシング１４９内の流路を経由してアシスト軸１０４に設けられたオイルポンプ１４７によりアシスト軸１０４の軸内の流路を通ってアシスト軸１０４に設けられた潤滑油入力口１４６から回転力によりクラッチドラム１４４内に飛散させてドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２へ潤滑させる。これによって、アシスト機構１４０内の潤滑は独立に行われるので、安定な特性を実現できる。

アシスト機構１４０には、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２を押し付けるピストン機構１４３が取り付けらており、アシスト軸１０４に設けられたピストン作動油入力口１４５から注入されるオイルの油圧によってピストン１４３を押し、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２を押し付ける。このピストン１４３の押し付け力によりドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２との間に伝達されるトルク容量が決まり、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２は互いに滑りながらトルクを伝達する。つまり、ピストン１４３に圧力をかけることで、アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１との間でトルク伝達が行われ、このときのピストン１４３を押し付ける圧力を調整することでアシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１との間で伝達されるトルクを調整することができる。また、ピストン１４３への押し付け圧力を無くすことにより、リターンスプリング１４８によってピストン１４３が押し戻されるので、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２が解放されてアシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１との間で伝達されるトルクをゼロにし、アシスト出力歯車１３１を回転自在にすることもできる。

この結果、エンジン１０からの回転駆動トルクは、アシスト機構１４０のピストン１４３への圧力を調整することでカウンタ軸１０３へ伝達することが可能である。つまり、このアシスト機構１４０において、図５に示す如く、ドリブンプレート１４２は、カウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３とアシスト出力歯車１３１によってカウンタ軸１０３の回転と共に常時回転しているため、アシスト機構１４０のピストン１４３に圧力をかけることで、入力軸１０２に固着された２速ドライブ歯車１１２からカウンタ軸１０３に回転自在に取り付けられている２速ドリブン歯車１２２を介し、アシスト軸１０４に固着したアシスト入力歯車１３０に伝達されるエンジン１０からのトルクをアシスト軸１０４に回転自在に取り付けられたアシスト出力歯車１３１へ伝達させ、更に、アシスト出力歯車１３１に噛合ったカウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３にトルクを伝達させることでアシスト機構１４０を用いた入力軸１０２からカウンタ軸１０３へのトルク伝達を行うことができる。なお、カウンタ軸１０３に伝達されたトルクは、カウンタ軸１０３に固着された最終減速歯車１２６を介して、車前方の左右のタイヤ１８０にトルクを分配する差動歯車１６０からシャフト１７０を介してタイヤ１８０を駆動する。

このように、締結している歯車にかかわらず、入力軸１０２からのトルクは、カウンタ軸１０３に回転自在に設けられた２速ドリブン歯車１２２を介してアシスト機構１４０のアシスト入力歯車１３０に絶えず伝達されるため、変速の際に、現在締結している歯車を解除し、新しい歯車を締結するまでの入力軸１０２の回転がカウンタ軸１０３に伝達されない間（中立時）、アシスト機構１４０の作動によってカウンタ軸１０３に入力軸１０２の回転力をアシストすることができ、変速の際に、締結している歯車を解除し、新しい歯車を締結するまでの間に生じるショック感を無くすことができる。

更に、入力軸１０２、カウンタ軸１０３とは別のアシスト軸１０４を設けて、アシスト軸１０４にアシスト機構１４０を設けることにより、入力軸１０２、カウンタ軸１０３の軸の長さを変更することなくアシスト機構１４０を変速機内に収めることができる。また、アシスト機構１４０のアシスト入力歯車１３０へ入力軸１０２のトルクを伝達させるに際して、カウンタ軸１０３に回転自在に設けられたドリブン歯車１２２を介する構成とすることにより、入力軸１０２からアシスト機構１４０へのトルク伝達用歯車の追加を最小限にすることができ、部品点数を減らし、現行の歯車式変速機へ追加する部分を小さくすることができ、自動変速機１００の構造を小型化することができる。また、アシスト機構１４０を独立したアシスト軸１０４に設けることにより、組み付けを容易に行うことができる。

この実施形態においては、アシスト機構１４０のアシスト入力歯車１３０が２速ドリブン歯車１２２と噛合うようにしているが、カウンタ軸１０３に回転自在であるドリブン歯車であれば、どの歯車比のドリブン歯車でもよい。

また、アシスト軸１０４の配設位置は、図３に示す如く、入力軸１０２、カウンタ軸１０３と各軸に設けられている歯車の位置関係から設定される。図３の本発明の実施形態では、図３におけるカウンタ軸１０３の左下側にアシスト軸１０４を設けているが、他の機構との位置関係で、特にこの位置に限定される訳ではない。また、図３の実施形態では、リバースのアイドル歯車を配置するリバースアイドル軸１９０が入力軸１０２の左下側にあるので、アシスト軸１０４はこのリバースアイドル軸１９０との干渉も考慮して配置される。また、アシスト軸１０４とリバースアイドル軸１９０を同一の軸として構成することも可能である。

図３の実施形態の例では、変速機の左下の斜線の部分が元の変速機から大きくなる部分であり、変速機の増加部分が小さく、現行の車両にそのまま搭載することが可能であるという効果が得られる。

このように構成される自動変速機１００は、図４に示す如く、車体１の前輪タイヤの間にエンジンと並んで取り付けられている。図４において、１０はエンジン、１００は変速機、５はシフトセレクト機構、６はクラッチ１０１の駆動機構、７はシフトセレクト機構５とクラッチ駆動機構６とアシスト機構１４０に用いる油圧ユニット、８は表示装置である。

次に、自動変速機１００の動作について説明する。

まず、レンジレバーがパーキング（Ｐ）位置にあるか、ニュートラル（Ｎ）の位置にあるとき、運転者がスタータスイッチをＯＮするとスタータモーターが回転し、エンジン１０がスタートする。エンジン１０がスタートした後、運転者がレンジレバーをドライブレンジ（Ｄ）位置に移動すると、シフトセレクト機構５がレンジレバーの指令を受けて、アクチュエータを作動し、カウンタ軸１０３に係合している噛合い式クラッチ１５１を１速ドリブン歯車１２１側にシフトさせて１速ドリブン歯車１２１に締結させる。この噛合い式クラッチ１５１と１速ドリブン歯車１２１との締結により、噛合い式クラッチ１５１と１速ドリブン歯車１２１と入力軸１０２の１速ドライブ歯車１１１が噛合った状態になる。

このとき、入力軸１０２の回転は、１速ドライブ歯車１１１から１速ドリブン歯車１２１を介してカウンタ軸１０３に伝達され、カウンタ軸１０３を回転させ、このカウンタ軸１０３に固着された最終減速歯車１２６に伝達される。そして、最終減速歯車１２６の回転がタイヤ１８０に伝達され、タイヤ１８０が回転することになる。

クラッチ１０１が解放状態では、噛合い式クラッチ１５１を１速ドリブン歯車１２１に締結させても、入力軸１０２が回転しておらず、入力軸１０２に固着されている１速ドライブ歯車１１１は回転していない。したがって、１速ドライブ歯車１１１に噛合されている１速ドリブン歯車１２１が噛合い式クラッチ１５１でカウンタ軸１０３に固定されていてもカウンタ軸１０３は回転しない。

しかる後、運転者がアクセルを操作すると、クラッチ１０１が徐々に繋がり、入力軸１０２が回転し始め、この入力軸１０２の回転は、１速ドライブ歯車１１１を回転させ、１速ドライブ歯車１１１に噛合されているカウンタ軸１０３に噛合い式クラッチ１５１で締結されている１速ドリブン歯車１２１に伝達され、カウンタ軸１０３を回転させる。このカウンタ軸１０３の回転は、最終減速歯車１２６を介してタイヤ１８０を回転させる。

運転者がさらにアクセルを踏むと、エンジン回転数及び車速がさらに上昇し、踏み込んだアクセル量に対応するアクセル指令値が制御装置に入力され、アクセル指令値と車速とから要求する変速歯車比を求め、２速歯車比の領域と判断すると、制御装置からシフトセレクト機構５に駆動指令が出力される。このシフトセレクト機構５では駆動指令に基づいて、アクチュエータを作動し、カウンタ軸１０３に係合している噛合い式クラッチ１５１を２速ドリブン歯車１２２側にシフトさせて１速ドリブン歯車１２１との噛合いを解放し、さらに噛合い式クラッチ１５１を２速ドリブン歯車１２２側にシフトさせて２速ドリブン歯車１２２に締結させる。この１速ドリブン歯車１２１から２速ドリブン歯車１２２に変速する際に、１速ドリブン歯車１２１との締結が解除され、２速ドリブン歯車１２２が締結される際に噛合い式クラッチ１５１が１速ドリブン歯車１２１にも２速ドリブン歯車１２２にも締結されていない一時的に無締結の状態になる。また、通常１速から２速等の変速動作を行う場合、クラッチ１０１を解放してエンジン１０からの回転力を伝えない状態で行う。このとき運転者は、アクセルを踏み込んでいるのに加速感がなく、一時減速状態になるショックが生じる。この変速時に運転者が受けるショック感を解消するためにクラッチ１０１を繋げた状態でアシスト機構１４０が作用する。

更にクラッチ１０１が繋がった状態で、入力軸１０２の回転が、２速ドライブ歯車１１２を介してカウンタ軸１０３の２速ドリブン歯車１２２を回転させ、カウンタ軸１０３が回転して車両が走行しているときに、運転者がアクセルを踏み込みスピードを上げようとすると、エンジン回転数が上昇し、踏み込んだアクセル量に対応するアクセル指令値が制御装置に入力される。制御装置では、アクセルから出力されるアクセル指令値と車両の走行速度（車速）とから要求の歯車比を求め、目標歯車比が３速歯車比と判断すると、制御装置からシフトセレクト機構５に駆動指令が出力され、アクチュエータを作動し、カウンタ軸１０３に係合している噛合い式クラッチ１５１をシフトさせてカウンタ軸１０３の２速ドリブン歯車１２２との噛合いを解放する。

これと同時に、入力軸１０２に係合して無締結の位置にある噛合い式クラッチ１５２を３速ドライブ歯車１１３側にシフトさせて３速ドライブ歯車１１３に締結させる。この噛合い式クラッチ１５２の３速ドライブ歯車１１３への締結により、噛合い式クラッチ１５２と３速ドライブ歯車１１３とカウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３とが噛合った状態になる。このため、入力軸１０２の回転は、３速ドライブ歯車１１３からカウンタ軸１０３の３速ドリブン歯車１２３を介してカウンタ軸１０３を回転させ、このカウンタ軸１０３に固着された最終減速歯車が回転することになり、タイヤ１８０が高速回転し、車速が高くなる。

ここで、２速ドリブン歯車１２２を解放し、３速ドライブ歯車１１３を噛合い状態にすることで２速から３速へ変速させる場合、２速ドリブン歯車１２２もカウンタ軸１０３に係合していなく、３速ドライブ歯車１１３も入力軸１０２に係合していない無締結状態が一時存在する。この無締結の状態のときは、エンジン１０の駆動出力は、すなわち、入力軸１０２の回転力は、一時的にカウンタ軸１０３に伝達されない状態が発生する。また、同様に通常の変速の場合、クラッチ１０１を解放してエンジン１０からの回転力を伝えない状態で行う。したがって、運転者は、アクセルを踏み込んでいるのに加速感がなく、変速時、一時減速状態になるショック感が生じる。そこで、この変速時には、運転者のショック感を和らげるためにクラッチ１０１が繋がった状態でアシスト機構１４０が作用する。

この変速歯車を切り換える変速のときのアシスト機構１４０は、図５〜図７に示す如く動作する。ここでは１速から２速に変速する場合、つまり、カウンタ軸１０３の噛合い式クラッチ１５１を切り換えることでカウンタ軸１０３への噛合いを１速ドリブン歯車１２１から２速ドリブン歯車１２２へ切り換え、入力軸１０２の回転トルクをカウンタ軸１０３へ伝達する経路を切り換える場合を例にとって説明する。

図５は、噛合い式クラッチ１５１が１速ドリブン歯車１２１側にシフトされて１速ドリブン歯車１２１に締結されている状態を示している。

つまり、エンジン１０からの回転は、クラッチ１０１が締結された状態であるので、入力軸１０２に伝達され、入力軸１０２が回転している。このとき、１速ドライブ歯車１１１と２速ドライブ歯車１１２は入力軸１０２に固着されているので、１速ドライブ歯車１１１と２速ドライブ歯車は、入力軸１０２と同様に回転している。一方、３速ドライブ歯車１１３、４速ドライブ歯車１１４に関しては、噛合い式クラッチ１５２が３速ドライブ歯車１１３にも４速ドライブ歯車１１４にも噛合っていないので、入力軸１０２に回転自在の状態となっており、入力軸１０２に対して空転している。同様に、５速ドライブ歯車１１５に関しても噛合い式クラッチ１５３が５速ドライブ歯車１１５に噛合っていないので、入力軸１０２に対して空転している。従って、入力軸１０２の回転は、１速ドライブ歯車１１１あるいは２速ドライブ歯車１１２を介することでカウンタ軸１０３に伝達されている。

ここで、カウンタ軸１０３では、５速ドリブン歯車１２５、４速ドリブン歯車１２４及び３速ドリブン歯車１２３は、カウンタ軸１０３に固着されており、１速ドリブン歯車１２１と２速ドリブン歯車１２２は、カウンタ軸１０３に対して空転の状態であるが、噛合い式クラッチ１５１の選択によって１速ドリブン歯車１２１と２速ドリブン歯車１２２のどちらかがカウンタ軸１０３に噛合うことになる。図５では、噛合い式クラッチ１５１は、１速ドリブン歯車１２１側にシフトされており、１速ドリブン歯車１２１がカウンタ軸に噛合った状態になっている。この結果、入力軸１０２の３速ドライブ歯車１１３、４速ドライブ歯車１１４、５速ドライブ歯車１１５は、カウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３、４速ドリブン歯車１２４、５速ドリブン歯車１２５によって噛合った状態であるので、各歯車の歯車比に応じて、入力軸１０２において自在に空転した状態となる。そして、カウンタ軸１０３の２速ドリブン歯車１２２はカウンタ軸１０３に対して空転しているので、入力軸１０２に固着された２速ドライブ歯車１１２と噛合った状態で２速ドライブ歯車１１２によって空転させられている。以上のことから、入力軸１０２からの回転力は、入力軸１０２に固着された１速ドライブ歯車１１１から、その歯車に噛合ったカウンタ軸１０３の１速ドリブン歯車１２１に伝達される。そして、噛合い式クラッチ１５１によって１速ドリブン歯車１２１はカウンタ軸１０３に噛合った状態であるので、１速ドリブン歯車１２１から噛合い式クラッチ１５１を介して、カウンタ軸１０３に回転力が伝達される。

このとき、３速ドリブン歯車１２３はカウンタ軸１０３に固着されており、この３速ドリブン歯車１２３は、アシスト軸１０４のアシスト出力歯車１３１とも噛合った状態であるので、アシスト出力歯車１３１に回転力が伝達される。このとき、アシスト機構１４０は作動していないので、アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１は互いに空回り状態であるので、アシスト出力歯車１３１に伝わった回転力は、他の軸に回転力を伝達することはない。また、アシスト入力歯車１３０は、入力軸１０２に固着された２速ドライブ歯車１１２からの回転力をカウンタ軸１０３において空転している２速ドリブン歯車１２２を介して回転させられている。しかし、上述したようにアシスト機構１４０では、ドライブプレートとドリブンプレートは締結していないので、ドライブプレートが取り付けられているアシスト軸１０４及びアシスト入力歯車１３０の回転とドリブンプレートが取り付けられているアシスト出力歯車１３１の回転は、互いに空転状態で無関係に回転している。

この状態で１速から２速への変速要求が出力されると、クラッチ１０１は締結した状態のまま、先ず、アシスト機構１４０を作動する指令が出力される。つまり、アシスト機構１４０のピストン１４３を押し付けて、アシスト機構１４０のドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２を滑らせながらトルクを伝達させる状態にする。この結果、入力軸１０２からの回転トルクは、入力軸１０２に固着した２速ドライブ歯車１１２からカウンタ軸１０３にて空転している２速ドリブン歯車１２２を介して、アシスト軸１０４に固着したアシスト入力歯車１３０に伝達される。ここで、アシスト機構１４０にはピストン１４３を押し付けている状態であるので、ドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２が滑った状態でトルクを伝達する。つまり、図６に示すようにアシスト入力歯車１３０に伝達されたトルクは、アシスト機構１４０がトルク伝達を行い、アシスト出力歯車１３１にトルクを伝達する。このとき、噛合い式クラッチ１５１は、まだ１速ドリブン歯車１２１に噛合った状態であるので、入力軸１０２からカウンタ軸１０３へのトルクは、１速ドライブ歯車１１１から、１速ドライブ歯車１１１に噛合った１速ドリブン歯車１２１と噛合い式クラッチ１５１を介した経路と、２速ドライブ歯車１１２から、２速ドライブ歯車１１２に噛合った２速ドリブン歯車１２２と、２速ドリブン歯車１２２に噛合ったアシスト入力歯車１３０と、アシスト機構１４０とアシスト出力歯車１３１とアシスト出力歯車１３１に噛合った３速ドリブン歯車１２３を経由した経路の２つの経路で伝達される。このとき、アシスト機構１４０ではドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２は滑った状態でトルクを伝達しているので、アシスト入力歯車１３０が取り付けられているアシスト軸１０４とアシスト出力歯車１３１は同じ回転速度ではなく、互いに異なる回転速度で回転している。

このような状態で、アシスト機構１４０を経由したトルク伝達経路が確保されると、次に、噛合い式クラッチ１５１を２速ドリブン歯車１２２側にシフトして１速ドリブン歯車１２１との締結を解放する。図６では、噛合い式クラッチ１５１が１速ドリブン歯車１２１にも２速ドリブン歯車にも締結されていない無締結の状態を示している。このとき、入力軸１０２からのトルクは、２速ドライブ歯車１１２から空転状態の２速ドリブン歯車１２２、アシスト入力歯車１３０、アシスト機構１４０、アシスト出力歯車１３１を経由してカウンタ軸１０３に固着された３速ドリブン歯車１２３に伝達され、結果的に、カウンタ軸１０３に伝達される。

このように１速から２速へ変速する際に、１速ドリブン歯車１２１と２速ドリブン歯車１２２のいずれもカウンタ軸に噛合っていない無締結の状態が一時的に生じても、このアシスト機構１４０の作動によって、エンジン１０からのトルクは、クラッチ１０１→入力軸１０２→２速ドライブ歯車１１２→２速ドリブン歯車１２２→アシスト入力歯車１３０→アシスト機構１４０→アシスト出力歯車１３１→３速ドリブン歯車１２３→カウンタ軸１０３と伝達され、変速時の無締結状態のときにカウンタ軸１０３に駆動力が作用しなくなるのを防止でき、変速時のショック感を和らげることができる。

次に、アシスト機構１４０を用いたトルク伝達が行われた後、噛合い式クラッチ１５１は、変速完了の所定の条件において２速ドリブン歯車１２２側にシフトされ、２速ドリブン歯車１２２と締結し、それに応じてアシスト機構１４０へ作動指令が出力され、アシスト機構１４０のピストン１４３への押し付け力が解放され、アシスト機構１４０のドリブンプレート１４１とドライブプレート１４２が解放されて、アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１の間のトルク伝達が無くなる。

図７は、噛合い式クラッチ１５１が２速ドリブン歯車側にシフトされ、２速ドリブン歯車１２２に締結され、アシスト機構１４０のドライブプレート１４１とドリブンプレート１４２が解放された状態を示している。このように噛合い式クラッチ１５１が、２速ドリブン歯車１２２に締結されると、入力軸１０２の回転は、２速ドライブ歯車１１２から、２速ドライブ歯車１１２に噛合った２速ドリブン歯車１２２に伝達され、噛合い式クラッチ１５１によってカウンタ軸１０３と締結された３速ドリブン歯車１２２を介してカウンタ軸１０３に最終的に伝達される。

以上のアシスト機構１４０の動作により、変速中のトルク中断を無くすことが可能となる。

運転者がさらにアクセルを踏み込みスピードを上げようとすると、エンジン回転数が上昇し、上昇した回転数が入力軸１０２を介してカウンタ軸１０３の回転を上昇させる。その結果、制御装置は、アクセル指令値と車速とから要求走行歯車比を求め、要求走行歯車比と現在の歯車比が異なる場合、制御装置からシフトセレクト機構５とアシスト機構１４０に駆動指令を出力する。そして、アクチュエータを作動し、アシスト機構１４０を駆動させ、カウンタ軸１０３にて係合している噛合い式クラッチ１５１を１速ドリブン歯車１２１の方へシフトさせて２速ドリブン歯車１２２との噛合いを解放し、さらに入力軸１０２の噛合い式クラッチ１５２を３速ドライブ歯車１１３の方にシフトさせて３速ドライブ歯車１１３に締結させる。このように２速から３速への変速が行われる場合にも、前述と同様に変速時のトルク中断を防ぐためにアシスト機構１４０を経由したトルク伝達を行うため、変速時において運転者へ与えるショック感を和らげることができる。

本実施形態では、アシスト出力歯車１３１はカウンタ軸１０３の３速ドリブン歯車１２３に噛合った状態であるので、１速から２速、２速から３速、１速から３速へのアップシフト時に発生する変速中のトルク中断を和らげることができる。ここで、アシスト出力歯車１３１をカウンタ軸１０３の４速ドリブン歯車１２４に噛合った状態で構築すると４速までのアップシフト、５速ドリブン歯車１２５に噛合った状態で構築すると全アップシフトの変速中のトルク中断を和らげることが可能である。

また、アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１を適当に設定することで、アシスト出力歯車１３１が３速ドリブン歯車１２３に噛合った状態でも他のドリブン歯車に噛合わせた場合と同じ効果を得ることができる。

つまり、変速中のアシスト機構１４０によるトルク伝達は、エンジン１０のトルクと変速時のエンジン回転数の低下によって発生するイナーシャトルクが出力軸に所定の歯車比を介してカウンタ軸１０３に伝達される。

ここで、入力軸１０２からアシスト機構１４０を経由したカウンタ軸１０３までの歯車比は、次の式で決定される。

GratioASIST ＝ Gratio2CI× Gratio2AC× Gratio3CAGratio2CI = Z2_Driven/Z2_Drive：２速ドライブ歯車２速ドリブン歯車 比Gratio2AC = Za_in/Z2_Driven ：２速ドリブン歯車シスト入力歯車 比Gratio3CA = Z3_Driven/Za_out ：アシスト出力歯車３速ドリブン歯車 比Z2_Driven：２速ドリブン歯車歯数、Z2_Drive：２速ドライブ歯車歯数、Za_in/：アシスト入力歯車歯数、 Za_out：アシスト出力歯車歯数、Z3_Driven：３速ドリブン歯車歯数本実施形態では、アシスト入力歯車１３０が２速歯車ドライブ歯車１１２と同じで、アシスト出力歯車１３１が３速ドライブ歯車１１３と同じ場合である。このとき、入力軸１０２からアシスト機構１４０を経由したカウンタ軸１０３までの伝達の歯車比は、３速歯車比と同一になる。アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１は、カウンタ軸１０３の２速ドリブン歯車１２２と３速ドリブン歯車１２３との歯車比、各歯車サイズ等を考慮して変更することも可能である。

次に、図８及び図９を用いて、本発明の第２の実施形態として、ＦＲ車の自動変速機の場合について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。図９は、自動車の車体において本実施形態に係る自動変速機が配置される位置を示す図である。

図８に示すように、エンジン１０と自動変速機１００を前後に配置した場合の例である。変速機の内部構造は図１と同じであり、変速機からの出力であるカウンタ軸１０３の回転は、プロペラシャフトを介して最終減速歯車１２７に伝達され、差動歯車１６１を介して後輪の車軸１７１を回転させ、後輪タイヤ１８１を回転させる。

このように構成される自動変速機１００は、図９に示す如く、車体１の走行方向中央に設けられている。図９において、１０はエンジン、１００は自動変速機、５はシフトセレクト機構、６はクラッチ１０１の駆動機構、７はシフトセレクト機構５とクラッチ駆動機構６とアシスト機構１４０に用いる油圧ユニット、８は表示装置である。

次に、図１０〜図１４を用いて、本発明の第３の実施形態として、モータ・ジェネレータによるトルクアシスト、エネルギー回生、エンジン始動を行う場合の自動変速機の構成について説明する。
図１０はモータ・ジェネレータを用いた場合における本発明の第３の実施形態をなす自動変速機の構成図である。図１１は、図１０に図示した自動変速機の右側断面図である。図１２〜図１４は、走行時のモータ・ジェネレータによるトルクアシスト／回生、駆動源であるエンジン始動／アイドル充電時のモータ・ジェネレータと変速機を連結させるクラッチの締結・解放の動作を説明するための図である。

自動変速機４００は、図１、図９の変速機に加えて、モータ・ジェネレータ２００、モータ・ジェネレータ軸２０１、モータ入力歯車２０２、噛合い式クラッチ２０３が追加された構成となっている。モータ・ジェネレータ軸２０１は、入力軸１０２、カウンタ軸１０３、アシスト軸１０４と平行に回転自在に支持されて配置されている。モータ・ジェネレータ軸２０１には、モータ・ジェネレータ軸２０１に回転自在に設けられたモータ入力歯車２０２と噛合い式クラッチ２０３が設けられており、この噛合い式クラッチ２０３は、モータ・ジェネレータ軸２０１と係合しており、モータ・ジェネレータ軸２０１と共に回転するように構成されている。すなわち、この噛合い式クラッチ２０３は、モータ・ジェネレータ軸２０１に係合し、モータ・ジェネレータ軸２０１上を摺動可能に構成されており、噛合い式クラッチ２０３を図１０の右側にシフトすることによって噛合い式クラッチ２０３とモータ入力歯車２０２が締結し、モータ・ジェネレータ軸２０１の回転はモータ入力歯車２０２に伝達される。モータ入力歯車２０２は、入力軸１０２に固着された２速ドライブ歯車１１２と噛合っており、モータ・ジェネレータ軸２０１の回転をモータ入力歯車２０２、２速ドライブ歯車１１２を介して、入力軸１０２に伝達することができる。つまり、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３をモータ入力歯車２０２に締結させることで、モータ・ジェネレータ２００の回転力をモータ・ジェネレータ軸２０１、噛合い式クラッチ２０３、モータ入力歯車２０２を介して、入力軸１０２に固着している２速ドライブ歯車１１２に伝達させて、入力軸１０２に駆動力を伝達させることができる。これによって、モータ・ジェネレータ２００によるトルクアシストを実現できる。また、入力軸１０２の噛合い式クラッチ１５２、１５３及びカウンタ軸１０３の噛合い式クラッチ１５１が解放状態である場合、モータ・ジェネレータ２００からの回転力は、エンジン１０に繋がった入力軸１０２にのみ連結されているので、エンジン１０の始動用スタータとしても利用することができる。従って、アイドルストップ中に噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３を解放し、噛合い式クラッチ２０３を締結状態にすることで、モータ・ジェネレータ２００によるエンジン１０の始動が可能となる。

逆に、クラッチ１０１を介してエンジン１０によって駆動されている入力軸１０２の回転力は、入力軸１０２に固着されている２速ドライブ歯車１１２に噛合っているモータ・ジェネレータ軸２０１に回転自在に設けられているモータ入力歯車２０２に伝達されている。従って、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３をモータ入力歯車２０２に締結させることで、エンジン１０からの回転力は、入力軸１０２に固着している２速ドライブ歯車１１２、モータ入力歯車２０２、噛合い式クラッチ２０３を介して、モータ・ジェネレータ軸２０１に伝達され、モータ・ジェネレータを回転させることができる。これによって、エンジン１０による発電が可能となる。

更に、減速中に何らかの歯車が締結している状態では、カウンタ軸１０３の回転は、入力軸１０２に伝達されるので、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３をモータ入力歯車２０２に締結させることで、減速中の回転エネルギーをモータ・ジェネレータ２００によって回生することができる。

図１１には、図１０の変速機４００を右側からみた断面図である。図１１において左下と右上の斜線部分が既存の変速機に対して増加する部分である。この図から分かるように、アシスト機構１４０、モータ・ジェネレータ２００と変速機４００を連結させる機構を追加した場合もで変速機４００の増加分は小さく、既存の自動車に搭載することが可能である。つまり、変速機の大きさの変更を少なくし、既存の自動車に搭載可能になるという効果が得られる。

このモータ・ジェネレータ２００による通常走行、トルクアシストと回転力回生、エンジン始動・エンジンによる充電の動作について、図１２〜１４に示す。

図１２は、通常走行の一例で、噛合い式クラッチ１５１が１速ドリブン歯車１２１側にシフトされて１速ドリブン歯車１２１に締結された状態、つまり１速で走行している場合の例である。このとき、モータ・ジェネレータ２００の取り付けられたモータ・ジェネレータ軸２０１は、モータ・ジェネレータ軸２０１に取り付けられた噛合い式クラッチ２０３が解放状態にあるので、エンジンからの回転力はモータ軸のモータ入力歯車２０２を空転させているのみで、モータ・ジェネレータ軸２０１へは伝達していない。従って、通常走行中には、モータ・ジェネレータ２００は回転の負荷とならずに済む。

図１３は、走行中にモータ・ジェネレータ２００によってトルクアシスト行う場合と減速中にタイヤからの回転力を回生する場合の例である。図１２では、噛合い式クラッチ１５１が１速ドリブン歯車１２１側にシフトされて１速ドリブン歯車１２１に締結された状態、つまり１速で走行している場合の例である。このとき、走行中のトルクアシストは、モータ・ジェネレータ２００から回転力が発生し、モータ・ジェネレータ軸２０１を回転させる。ここで、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３はモータ入力歯車２０２とモータ・ジェネレータ軸２０１を締結させているので、モータ・ジェネレータ軸２０１の回転力は、モータ入力歯車２０２を介して、変速機の入力軸１０２に回転力を与える。これにより、走行中のトルクアシストを実現することができる。また、逆に減速中には、変速機の入力軸１０２の回転力がモータ・ジェネレータ軸２０１のモータ入力歯車２０２を回転させる。このとき、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３が締結しているので、モータ入力歯車２０２の回転力は、モータ・ジェネレータ軸２０１に伝達され、結果的にモータ・ジェネレータ２００を回転させる。この回転力がモータ・ジェネレータ２００によって電気エネルギーとして回生される。

図１４は、エンジン１０が停止状態におけるモータ・ジェネレータ２００によるエンジン１０始動を行う場合、エンジン１０がアイドリングで停止中にモータ・ジェネレータ２００にて充電を行う場合の例である。このとき、噛合い式クラッチ１５１、１５２，１５３は解放状態にある。ここで、エンジン１０が停止している場合では、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３によって、モータ軸２００とモータ入力歯車２０２を締結させる。これにより、モータ・ジェネレータ２００の回転力は、モータ軸２００、噛合い式クラッチ２０３、モータ入力歯車２０２を介して、入力軸１０２を回転させる。このとき、クラッチ１０１は締結しているので、入力軸１０２の回転力をエンジン１０に伝達させて、エンジン１０を始動させることができる。また、エンジン１０がアイドリング状態で停止している場合、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３を解放し、クラッチ１０１を締結させる。このとき、噛合い式クラッチ２０３によってモータ入力歯車２０２とモータ・ジェネレータ軸２０１を締結させると、エンジン１０によって回転している入力軸１０２の回転力が、モータ入力歯車２０２、噛合い式クラッチ２０３、モータ入力軸２０１を介してモータ・ジェネレータ２００伝達される。従って、モータ・ジェネレータ２００では、伝達されたエンジン１０からの回転力を電気エネルギーに変換され、バッテリ等を充電する。

以上のように、モータ・ジェネレータ軸２０１の噛合い式クラッチ２０３を動作させることで、トルクアシスト、回生、エンジン始動など実現することができる。なお、モータ・ジェネレータ２００によるトルクアシストは、変速中のトルクアシストにも利用することができる。

次に、図１５，図１６，図１７を用いて、本発明の第４の実施形態による変速機について説明する。
図１５は、本発明の第４の実施形態による変速機であり、図１に図示した自動変速機とモータ・ジェネレータを用いて四輪駆動を実現した場合の実施形態の図である。図１６は、車体における本実施形態に係る自動変速機とモータ・ジェネレータの配置を示す図である。図１７は、変速中のトルクの状況を説明する図である。

図１５は、図１に示した自動変速機１００とエンジン１０を搭載し自動車の前方あるいは後方の車輪を駆動させ、エンジン１０自動変速機１００と繋がっていない別の車輪に駆動機構３００を設けた場合の例である。図１５では、図１に示した自動変速機１００の例であるが、図１０に示したモータ・ジェネレータ２００を搭載した自動変速機４００を用いた場合でも同様である。

このように構成される自動変速機１００と駆動機構３００の配置の例としては、図１６に示す如く、車体１の前輪タイヤの間にエンジンと並んで取り付けられている。図１６において、１０はエンジン、１００は自動変速機、５はシフトセレクト機構、６はクラッチ１０１の駆動機構、７はシフトセレクト機構５とクラッチ駆動機構６とアシスト機構１４０に用いる油圧ユニット、８は表示装置、３００は駆動機構である。ここでは、自動変速機１００とエンジン１０を自動車の前方に搭載した場合の例であるが、エンジンと自動変速機を自動車の後方に配置した場合も同様である。

図１５に示すように、エンジン１０自動変速機１００に加えて、駆動機構３００を設けている。駆動機構３００は、モータ・ジェネレータ３１０とモータ・ジェネレータ３１０の軸に回転自在に取り付けられたモータ・ジェネレータ歯車３１２、モータ・ジェネレータ歯車３１２をモータ・ジェネレータ軸に締結・解放をさせるクラッチ３１３、モータ・ジェネレータ歯車３１２と噛合って車輪１８１を駆動する差動歯車１６１を回転させる軸に固着した駆動歯車３１１から構成されている。クラッチ３１３は噛合い式クラッチ等が用いられる。

通常の走行時には、クラッチ３１３が解放されて、モータ・ジェネレータ歯車３１２はモータ・ジェネレータ軸に回転自在になっているので、モータ・ジェネレータ３１０は回転することなく、走行時の抵抗とはならない。減速時には、クラッチ３１３を締結させることで、車輪１８１の回転力をシャフト１７１、差動歯車１６１、駆動歯車３１１、モータ・ジェネレータ歯車３１２、クラッチ３１３を介して、モータ・ジェネレータ３１０に伝達される。このとき、モータ・ジェネレータ３１０は、発電機として動作して車輪１８１の回転力を回生する。逆に、クラッチ３１３を締結させてモータ・ジェネレータ３１０をモータとして駆動すると、クラッチ３１３、モータ・ジェネレータ歯車３１２、駆動歯車３１１、差動歯車１６１、シャフト１７１を介して車輪１８１を駆動することができる。この結果、走行中のトルクアシストを実現することが可能となる。また、変速中にトルクアシストを行うことで、より変速性能の改善を実現することができる。この点は、図１７を用いて説明する。

図１７に変速中のトルク変化の状態を示す。図１７の一番上の図は、自動変速機１００の噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３を経由した場合のエンジン１０から車輪１８０へ伝達されるトルク（トルク１）を示している。時刻ａにて変速が開始され、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３が解放され、時刻ｂにて変速が終了し、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３が締結される。この結果、時刻ａから時刻ｂの間では、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３ではトルク伝達が出来ないため、トルク中断が発生している（トルク１）。次に、図１７の上から２番目の図は、自動変速機１００のアシスト機構１４０によって伝達されるトルク（トルク２）を示している。アシスト機構１４０は、時刻ａにて変速が開始されると滑った状態でトルク伝達を開始し、時刻ａから時刻ｂまでトルク伝達を行う。時刻ｂでは変速が終了するので、アシスト機構１４０はトルク伝達を行わないため、アシスト機構１４０の伝達トルクも０になる。次の図１７の上から３番目に図１７の上から１番目と２番目のトルク伝達が実行された場合の最終的な車両の駆動トルク（トルク３）を示している。車両の駆動トルクは、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３による伝達トルク（トルク１）とアシスト機構１４０による伝達トルク（トルク２）の和となるので、図１７に示すように噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３ではトルク伝達できない変速中のトルクは、アシスト機構１４０によって実現され、変速中のトルク中断を無くし滑らかなトルク伝達（トルク３）が実現できる。しかし、図１７の上から３番目の図に示すように、変速開始部（Ａ）と変速完了部（Ｂ）においてトルクの変動が発生する場合がある。このとき、駆動機構３００により駆動トルクを発生させることで更に滑らかなトルク伝達が実現される。つまり、図１７の下から２番目に駆動機構３００による車両駆動トルクを示すように、変速開始部（Ａ）と変速完了部（Ｂ）においてわずかに駆動トルク（トルク４）を発生させる。この結果、図１７の一番下に示すように、最終的な車両駆動力は、図１７のトルク１とトルク２とトルク４の和からなるので、図に示すように更に滑らかな伝達トルク（トルク５）が実現できる。

ここでは、変速中のトルク伝達を自動変速機１００のアシスト機構１４０にて行い、伝達トルクを更に滑らかにするために、駆動機構３００を用いているが、変速中の駆動トルクを駆動機構３００によって実現することも可能である。また、図１０に示した自動変速機４００を適用した場合は、自動変速機４００に取り付けらているモータ・ジェネレータ２００による駆動トルクと駆動機構３００の駆動トルクにて変速中の駆動トルクを実現することも可能である。

本実施形態によれば、ある歯車比から別の歯車比へ変速する場合の無締結の状態において、アシスト機構１４０によって入力軸１０２からカウンタ軸１０３へトルクをアシストして運転者に減速したような一種のショック感を与えるのを和らげるシステムをＦＦ車両用や小型ＦＲ車両用の自動変速機として搭載するにおいて、入力軸１０２、カウンタ軸１０３とは別のアシスト軸１０４を設けて、アシスト軸１０４にアシスト機構１４０を設けることにより、入力軸１０２、カウンタ軸１０３の軸の長さを変更することなくアシスト機構１４０を変速機内に収めることができる。

更に、本実施形態によれば、アシスト機構１４０のアシスト入力歯車１３０へ入力軸１０２のトルクを伝達させるに際して、カウンタ軸１０３に回転自在に設けられたドリブン歯車１２２を介する構成とすることにより、入力軸１０２からアシスト機構１４０へのトルク伝達用歯車の追加を最小限にすることができ、部品点数を減らすことができる。

更に、本実施形態によれば、現行の歯車式変速機へ追加する部分を小さくすることができ、自動変速機１００の構造を小型化することができる。

更に、アシスト機構１４０を独立したアシスト軸１０４に設けることにより、組み付けを容易に行うことができる。

更に、本実施形態によれば、モータ・ジェネレータ軸２０１を他の軸と平行に別に設けることにより、自動変速機４００のサイズを大きくすることなく、アイドルストップ時のスタート、走行中のトルクアシスト、減速中のエネルギー回生を実現することができる自動変速機を構築することができる。

次に、図１８を用いて、本発明の第５の実施形態による変速機について説明する。図１８は、図１に示した変速機４００の別の実施形態である。

図１８に示すように本実施形態では、図１において第１軸（入力軸）１０２に配置されている３速ドライブ歯車１１３を取り除いた場合での例である。図１８では、第１軸（入力軸）１０２に配置されていた３速ドライブ歯車１１３と同じ歯数と直径の歯車をアシスト出力歯車１３１に適用した例である。図１８の例では、アシスト機構１４０を締結状態にすることで原動機１０からのトルク伝達は、クラッチ１０１→第１軸（入力軸）１０２→２速ドライブ歯車１１２→２速ドリブン歯車１２２→アシスト入力歯車１３０→アシスト機構１４０→アシスト出力歯車１３１→３速ドリブン歯車１２３→第２軸（カウンタ軸)１０３の経路で伝達される。このときの、トルク伝達は、アシスト出力歯車１３１を３速ドライブ歯車と同じ歯数・直径となっているので、３速歯車比と同じトルク伝達となる。つまり、アシスト機構１４０を完全締結させることで３速状態を実現することができる。この結果、図１の場合よりも歯車を減らすことができ、低コスト・軽量化、回転体の慣性の低減化を実現することができるという効果がある。なお、図１の場合は、アシスト機構１４０を変速時以外では使うことがないので、アシスト機構１４０の駆動損失を少なくすることができるという効果もある。

次に、図１９を用いて、本発明の第６の実施形態による変速機について説明する。
図１９は、アシスト機構１４０を第１軸（入力軸）１０２側に取り付けた場合の実施形態の例である。図１９の上部の図が横から見た変速機の断面図であり、下部の図が上部の変速機を右側から見た場合の断面図である。

図１９に示すように、アシスト入力歯車１３０とアシスト出力歯車１３１を第１軸（入力軸）１０２に設けられた歯車に噛合うように設置している。図１９の例では、アシスト入力歯車１３１は第１軸（入力軸）１０２に締結した２速ドライブ歯車１１２と噛合った状態であり、アシスト出力歯車１３１は第１軸（入力軸）１０２に回転自在に設けられた３速ドライブ歯車１１３と噛合った状態である。このような構造では、図１９の下部の断面図に示すように右上の斜線の部分が既存の変速機に比べて大きくなる部分である。このように第１軸（入力軸）１０２側の歯車と噛合わせてアシスト機構１４０を配することも可能である。この場合は、下側に変速機の増加が許容されない場合にアシスト機構１４０を搭載することが可能になるという効果がある。また、図１９では、アシスト機構１４０をリバースアイドル軸１９０とは異なる軸に設置しているが、リバースアイドル軸１９０とアシスト軸１０４を共有化することで更に変速機の増加分を抑えることができる。以上の図１９のような形態での変速中のトルク伝達は、次のように実現される。つまり、原動機１０の回転駆動力は、クラッチ１０１→第１軸（入力軸）１０２→第１軸（入力軸）１０２に締結した２速ドライブ歯車１１２→２速ドライブ歯車１１２に噛合ったアシスト入力歯車１３０→アシスト機構１４０→アシスト出力歯車１３１→アシスト出力歯車１３１に噛合った第１軸（入力軸）１０２に回転自在な３速ドライブ歯車１１３→３速ドライブ歯車１１３に噛合った第２軸（カウンタ軸）１０３に締結した３速ドリブン歯車１２３を介して第２軸（カウンタ軸）１０３に伝達される。

次に、図２０を用いて、本発明の第７の実施形態による変速機について説明する。図２０は、更にＦＲ用の変速機として利用した場合の別の実施形態である。

図２０は、図１８のＦＦ用の変速機をＦＲ用に応用した場合の例である。つまり、アシスト軸１０４に配置されているアシスト出力歯車１３１を３速ドライブ歯車と同じ歯車を利用し、第１軸（入力軸）１０２に配置されていた３速ドライブ歯車を取り除いた場合の実施形態の例である。変速中における第１軸（入力軸）１０２から第２軸（出力軸）１０３へのトルク伝達は、今までの実施形態で述べてきたように第１軸（入力軸）１０２に締結された歯車（図２０では２速ドライブ歯車１１２）、その歯車に噛合った第２軸（カウンタ軸）１０３に空転自在の歯車（図２０では２速ドリブン歯車１２２）、アシスト軸１０４に設けられたアシスト入力歯車１３０、アシスト出力歯車１３１、アシスト機構１４０、第２軸（カウンタ軸）１０３に締結した３速ドリブン歯車１２３によって行われる。更に、３速走行時は、アシスト機構１４０を締結させることで３速歯車比での走行と同じ状態を実現できる。従って、この場合も、３速ドライブ歯車を減らすことが可能となり、部品点数を低減できること、それによって軽量化可能なこと、更に回転体の慣性を小さくすることができ、クラッチへの負荷も低減可能になること等の効果が得られる。

次に、図２１を用いて、本発明の第８の実施形態による変速機について説明する。図２１は、更にＦＲ用の変速機として利用した場合の別の実施形態である。

図２１は、図１９に示したＦＦ用の変速機をＦＲに応用した場合の実施形態である。つまり、アシスト軸１０４に設けられたアシスト入力歯車１３０、アシスト出力歯車１３１を第１軸（入力軸）１０２に設けられた歯車と噛合うように配置した場合の実施形態である。この場合も、変速中における第１軸（入力軸）１０２から第２軸（出力軸）１０３へのトルク伝達は、今までの実施形態で述べてきたように第１軸（入力軸）１０２に締結された歯車（図２０では２速ドライブ歯車１１２）、その歯車に噛合った第２軸（カウンタ軸）１０３に空転自在の歯車（図２０では２速ドリブン歯車１２２）、アシスト軸１０４に設けられたアシスト入力歯車１３０、アシスト出力歯車１３１、アシスト機構１４０、第２軸（カウンタ軸）１０３に締結した３速ドリブン歯車１２３を介して行われる。この実施形態では、図１９のＦＦ車両の形態の場合と同様に、変速機の下側に配置の余裕が無い場合には適用できる効果がある。更に、リバースアイドル軸とアシスト軸１０４を共有化するように配置することによって更に変速機の小型化を実現できるという効果が得られる。

次に、図２２を用いて、本発明の第９の実施形態による変速機について説明する。図２２は、モータ・ジェネレータ２００を組み込んだ場合の別の実施形態である。

図２２では、先に示した図１８、２０の実施形態の変速機にモータ・ジェネレータ２００を搭載した場合であり、アシスト軸１０４に配置されたアシスト出力歯車１３１を３速ドライブ歯車と同じ端数、径を用い、第１軸（入力軸）１０２に配置されていた３速ドライブ歯車を取り除いた変速機の実施形態である。この実施形態の場合も、変速中のトルク伝達は今まで述べたとおりである。また、３速走行状態は、アシスト機構１４０を締結させることで３速歯車走行状態と同じ状態を実現する。従って、図２２に示すような構成とすることによって、３速ドライブ歯車を取り除くことができ、変速機４００の軽量化、低コスト化、回転体の慣性の低減などの効果が得られる。

以上のように変速中の第１軸（入力軸）１０２から第２軸（出力軸）１０３へのトルク伝達を３速歯車比で行う場合は、変速中のトルク伝達経路と３速走行中のトルク伝達経路を共有化することができ、歯車の数を最小限に抑えることができるという効果がある。逆に、変速中のトルク伝達経路と通常走行中のトルク伝達経路を別にすることによって、変速中のトルク伝達量を自由に設定することが可能になるという効果がある。

今までの実施形態では、アシスト出力歯車１３１を３速ドライブ歯車と同じ端数、径とする場合について説明したが、３速歯車に限定する訳ではなく、異なる歯車比の歯車の場合についても同様である。

次に、図２３を用いて、本発明の第１０の実施形態による変速機について説明する。図２３は、モータ・ジェネレータ２００を組み込んだ更に別の実施形態である。

図２３では、モータ・ジェネレータ２００のためのモータ・ジェネレータ軸２０１とアシスト軸１０４と同軸上に配置した場合の例である。つまり、図１０、２２では、アシスト機構１４０を設けたアシスト軸１０４とモータ・ジェネレータ２００の動力を取り込むモータ・ジェネレータ軸２０１を別軸として構成した場合であり、図２３の実施形態ではこのモータ・ジェネレータ軸２０１とアシスト軸１０４を同軸に配置している。図１０、２２のように別々の軸とすることによってモータ・ジェネレータ２００の配置の自由度が得られるという効果があり、図２３のようにモータ・ジェネレータ軸２０１とアシスト軸１０４を同軸畳にすることで、モータ入力歯車２０２を減らす、つまり部品点数が減り、小型化・低コスト化が実現できるという効果が得られる。図２３の構成では、噛合い式クラッチ２０３は、モータ・ジェネレータ軸２０１とアシスト軸１０４の締結・解放を行う。

例えば、通常走行の場合を考えると、噛合い式クラッチ２０３を解放することでモータ・ジェネレータは変速機４００から切り離された状態となり、通常走行時の回転負荷とはならない。次に、トルクアシスト・回生を考える。走行中のトルクアシストを行う場合は、噛合い式クラッチ２０３を締結させる。この場合、モータ・ジェネレータの回転駆動力は、モータ・ジェネレータ軸２０３、噛合い式クラッチ２０３、アシスト軸１０４、アシスト軸１０４に締結したアシスト入力軸１３０によって第２軸（カウンタ軸）１０３に回転自在に設けられた２速ドリブン歯車１２２に伝達される。ここで、２速走行時は、噛合い式クラッチ１５１によって２速ドリブン歯車１２２は、第２軸（カウンタ軸）１０３に締結されているので、モータ・ジェネレータ２００による回転駆動力は、第２軸（カウンタ軸）１０３に伝達され、トルクアシストを実現することができる。また、２速走行時以外では、２速ドリブン歯車１２２は、第２軸（カウンタ軸）１０３に対して空転しているので、２速ドリブン歯車１２２に噛合った第１軸（入力軸）１０２に締結した２速ドライブ歯車１１２に回転駆動力が伝達される。この結果、モータ・ジェネレータ２００の回転駆動力は、第１軸（入力軸）１０２に伝達されるので、第１軸（入力軸）１０２の回転駆動へのトルクアシストを行うことになる。また、減速中の回生は、トルクアシストの伝達経路とは逆の伝達経路によってタイヤからの回転力が第２軸（カウンタ軸）１０３からモータ・ジェネレータ２００に伝達されることによって行うことができる。

更に、エンジン始動・アイドル充電を考えると、停車中にニュートラル状態を実現することで、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３は全て解放状態になる。この時に、クラッチ１０１を締結し、噛合い式クラッチ２０１を締結することで、モータ・ジェネレータ２００の回転駆動力は、モータ・ジェネレータ軸２０１、噛合い式クラッチ２０１、アシスト軸１０４、アシスト入力歯車１３０、第２軸（カウンタ軸）１０３にて空転している２速ドリブン歯車１２２、第１軸（入力軸）１０２に締結した２速ドライブ歯車１１２、第１軸（入力軸）１０２、クラッチ１０１を経由して原動機１０へ伝達される。これによって、停車中にアイドルストップなどで停止している原動機を駆動することができる。更に、逆の経路によって原動機１０の回転駆動力をモータ・ジェネレータ２００に伝達させて、モータ・ジェネレータ２００による充電を実現することができる。

次に、図２４〜図２９を用いて、本発明の第１の実施形態による変速機制御システムの構成及び制御方法について説明する。
図２４は、図１に示した本発明の第１の実施形態を例に変速機制御システムの構成に関して示した図である。なお、他の実施形態に示した変速機を用いても同様に変速機制御システムを構成することができる。

変速機制御システムは、変速機４００、原動機１０等を駆動するアクチュエータユニット５００と制御ユニット６００から構成される。アクチュエータユニット５００は、図２４に示すように、原動機１０の発生トルクを制御するための原動機トルク制御アクチュエータ５０１、原動機１０と変速機４００の間のトルク伝達・遮断を行うクラッチ１０１を制御する発進クラッチ駆動アクチュエータ５０２、変速機４００内の変速中のトルク伝達を実現するアシスト機構１４０を制御するアシスト機構駆動アクチュエータ５０３、変速機４００の変速段を設定する噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３を制御する噛合い式クラッチ駆動アクチュエータ５０４から構成される。ここで原動機１０としては、ガソリンエンジンなどがあり、この場合の原動機トルク制御アクチュエータとしては電子制制スロットル１を駆動するアクチュエータなどがある。更には、燃料噴射量を調整したり、点火時期を調整することで原動機１０のトルクを調整する方法もある。

また、制御ユニット６００は、原動機制御ユニット６０１と変速機制御ユニット６０２から構成される。但し、これらの制御ユニットの行う処理を全てまとめて一つの制御ユニットとすることも可能である。原動機制御ユニット６０１と変速機制御ユニット６０２は互いに協調しながら制御処理を実施する。

基本的には、原動機制御ユニット６０１は、原動機１０の制御を行い。変速機制御ユニット６０２は、変速機４００の制御を行う。つまり、変速機制御ユニット６０２は、変速時に、発進クラッチ駆動アクチュエータ５０２、アシスト機構駆動アクチュエータ５０３、噛合い式クラッチ駆動アクチュエータ５０４へ制御指令を送り、各アクチュエータよってクラッチ１０１やアシスト機構１４０、噛合い式クラッチ１５１、１５２、１５３を駆動させ変速を実行する。また、原動機制御ユニット６０２にも指令を送り、原動機トルク制御アクチュエータ５０１によって原動機１０の発生トルクを制御することができる。実際に変速機４００の機構を駆動させるアクチュエータとしては、油圧系を用いた場合やモータなどの電気系を用いた場合などがある。

次に、図２５及び図２６〜図２９を用いて、本実施形態による変速機制御システムの制御方法について説明する。
図２５は、本発明の第１の実施形態による変速機制御システムの制御方法の制御内容を示すフローチャートである。図２６〜図２９は、それぞれ、本発明の第１の実施形態による変速機制御システムの制御方法の制御内容を示すタイムチャートである。

図２５に示すように、変速制御処理は、変速要求によって処理が実行される。

最初に、ステップＳＳ１の変速要求によって、変速制御処理が実行される。

変速要求後、ステップＳＳ２において、変速の方式の判定を行う。判定は、例えば、ドライバの要求を取り込む装置によって変速方式を判定したり、変速機制御ユニット６０２によって自動的に判断する場合などがある。ステップＳＳ２の変速方式の判定では、図２６〜図２９に示すように、変速時のフィーリングが若干それぞれ異なる４つの制御方式の一つを選択する。

ステップＳＳ２において、第１の制御方式が選択されると、ステップＳＳ５-１において、アシスト機構１４０を用いたトルクアシストありの変速制御が実行される。ここで、図２６を用いて、第１の変速制御の例について説明する。

図２６は、変速開始から変速終了までの各アクチュエータへの指令と原動機の回転数、変速機を搭載した車両の前後加速度のタイムチャートを示している。図２６では、一番上より、原動機トルク制御指令、変速段指令、アシスト機構伝達トルク指令、原動機回転数、車両加速度のタイムチャートであり、１速から２速へ変速する場合である。

図２６に示すように、時刻ｔ０において変速動作が開始される。変速開始によって、先ず、変速機制御ユニット６０２によってアシスト機構１４０へアシスト機構伝達トルク指令が出力され、アシスト機構１４０によるトルクアシストが行われる。トルクアシストが行われると、１速の変速段で伝達されるトルクが低下し、アシスト機構１４０で伝達されるトルクが上昇する。この結果、１速の変速段を決定している噛合い式クラッチ１５１にかかるトルクが減ることになり、噛合い式クラッチ１５１を解放することができるため、図２６の２番目に示す図のように、時刻ｔ１において、１速からニュートラルになるように変速段の指令が変速機制御ユニット６０２から出力される。

噛合い式クラッチ１５１が解放される（時刻ｔ２）と、ニュートラル状態になるが、アシスト機構１４０によるトルク伝達が行われるので、図２６の一番下の図に示すように車両の加速度は、０まで落ちることなく変速時のトルク抜け感が無くなる。つまり、加速途中における加速感が抜けるような感覚が無くなる。この時、アシスト機構１４０へのトルク指令は出力され、変速中のトルク抜けを防ぐとともに、アシスト機構１４０による伝達トルク発生は、原動機１０への負荷となるため、原動機１０の回転数が図２５の下から２番目のように下がっていく。ここで、原動機１０の回転数が次の変速段（２速）相当の回転数にまで変化すると、噛合い式クラッチ１５１が２速側へ締結可能となる。

アシスト機構１４０による伝達トルク指令は、変速中のトルクアシストと原動機１０の回転数制御の為に行われる。原動機１０の回転数が２速相当まで変化すると（時刻ｔ３）、２速への変速指令が発生する。つまり、噛合い式クラッチ１５１が２速ドリブン歯車１２２を第２軸(カウンタ軸）１０３に締結させるように動作する。

この結果、時刻ｔ４にて噛合い式クラッチ１５１が２速側に締結完了し、時刻ｔ５にて変速が完了となる。この時、アシスト機構１４０への伝達トルク指令も０になり２速の変速段での走行状態になる。

以上のような動作によって１速から２速への変速が完了する。ここでの例は、１速から２速への変速であるが、他の変速に関しても同様である。

また、図２６の一番下の車両加速度に示すように、本実施形態においては、変速中において車両に発生する前後加速度が０．０ｍ／ｓ^２より大きくなるように制御している。即ち、変速中にトルク伝達ができない場合には、車両加速度は０よりも小さくなるのに対して、本実施形態では、変速中にトルク伝達を実現できるため、車両加速度を０．０ｍ／ｓ^２より大きくすることができるものである。

図２６では、一番上の図に示すように原動機１０へのトルク指令が一定の場合である。この場合は、変速中の原動機１０の回転数を下げるためには、原動機１０の発生トルクよりも大きいトルクが必要となり、原動機１０の回転数の低下によって発生する慣性トルクも発生することから、変速中のアシストトルクが大きくなり、一番下の図に示すように、変速中の車両加速度の変化量G_shift1が小さくなる。人間の感知可能な前後方向の加速度は、マコンネルによると０．３ｍ／Ｓ^２≒０.０３Ｇ であると自動車技術ハンドブック３ 試験・評価変（社団法人自動車技術会）P14 に記載されている。このような数値から変速中の車両の加速度変化としては、一般のドライバの感覚では０．１Ｇ（１．０ｍ／Ｓ^２）以内であれば、大きな違和感を感じないと考えられる。実際に、現行のトルクコンバータ付きの自動変速機（Automatic Transmission :AT）の例としては、Robotised Powershift AMTs (Anthony O'Neill, Andrew Harrison :Ricardo) の文献に記載されている図にあるように、変速時の加速度変化は、約０．１Ｇ （１．０ｍ／Ｓ^２）程度となっている。この結果からも、変速時の加速度変化を最低限でも０．１Ｇ程度に抑えることが自動変速機として好ましいと考えられる。図２５では、原動機１０が発生するトルクを変速中一定とするので、アシスト機構１４０によるトルクアシスト量を大きくすることが可能であり、変速中の加速度変化量を０．１Ｇよりも小さくすることができる。この場合、アシスト機構１４０で伝達可能なトルクを大きくする必要があるが、変速時の加速度を小さくすることが可能であり、良好な変速性能を体感することができ、乗り心地の点で大きな効果が得られる。例えば、変速中の車両加速度変化量G_shift1を人間に感知できない０・０３Ｇ〜０．０５Ｇ程度にすることが可能である。このとき、変速開始後の時刻ｔ１〜ｔ２の間で加速度変化が下がるが、ｔ１〜ｔ２の時間は非常に短いためドライバーは変速時の加速度変化量の違和感をあまり感じない。また、原動機１０がガソリンエンジンである場合、スロットル操作などでエンジントルクを調整する必要がないため、運転領域が安定し、排気が安定する可能性があるという利点もあると考えられる。

ステップＳＳ２において、第２の制御方式が選択されると、ステップＳＳ３-１に移り、原動機１０のトルクダウン制御が実行され、その後、ステップＳＳ５-２のアシスト機構１４０を用いたトルクアシストありの変速制御が実行される。ここで、図２７を用いて、第２の変速制御の例について説明する。図２７も、図２６と同様な変速開始から終了までのタイムチャート図である。

図２７では、変速要求が発生した時点（変速要求時刻ｔ００）で、変速動作開始時刻ｔ０よりも前に原動機１０の発生するトルクをダウンさせておき、変速終了後、原動機１０の発生するトルクを変速開始前の状態に復帰させる場合である。変速中の変速段指令やアシスト機構１４０への伝達トルク指令などは図２６と同様な考え方で行われる。

この時の結果では、図２７における一番下の図のタイムチャート図に示すようになる。つまり、変速要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０の間の加速度変化量G_shift0が発生するが、変速動作開始時刻ｔ０から変速中の間の加速度変化量G_shift1を図２６と同様に小さくすることができる。例えば、前者の加速度変化量G_shift0は０．１Ｇ程度で、後者の加速度変化量G_shift1は、図２６の場合と同様に０．０３Ｇ〜０．０５Ｇ程度にすることが可能である。

図２７の制御の利点は、変速要求時刻ｔ００から変速開始時刻ｔ０までの間に原動機１０の発生トルクを滑らかにダウンさせることによって、変速要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０までの間の加速度変化量G_shift1を小さくすることができる。これは、図２７のような変速制御を実行すること、つまり、実際の変速動作中（ｔ０〜ｔ５）までの原動機１０が発生するトルクを下げることによって、アシスト機構１４０の伝達トルクを大きくすることなく、実際の変速動作中（ｔ０〜ｔ５）における加速度変化量G_shift1を小さくすることができ、全体として違和感のない変速フィーリングを実現できるという効果がある。つまり、アシスト機構１４０の伝達トルク容量を下げることができ、アシスト機構１４０を小型化・低コスト化可能であるという効果がある。また、図２７のような変速制御の場合でも、変速要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０の間の時間を少し長くすることで、車両加速度変化量G_shifr0を滑らかにすることが可能であり、体感状違和感がないようにすることも可能である。

ステップＳＳ２において、第３もしくは第４の制御方式が選択されると、ステップＳＳ３-２に移り、原動機１０のトルクダウン制御が実行する。ステップＳＳ３-２が実行されると、次に、ステップＳＳ４において、原動機１０の発生トルクを判定する。

ここで、原動機１０の発生するトルクが所定値以上（例えば、２０Ｎｍ以上、又は、原動機１０の最大発生トルクの１０％以上）である場合は、ステップＳＳ５-３のアシスト機構１４０を用いたトルクアシストありの変速制御が実行される。ここで、図２８を用いて、第３の変速制御の例について説明する。図２８も、図２６と同様な変速開始から終了までのタイムチャート図である。

図２８では、図２７における変速要求開始時刻ｔ００から原動機１０の発生トルクをダウンすることに加え、更に、変速動作開始ｔ０から変速動作終了ｔ５までの間で変速機がニュートラル状態においてアシスト機構１４０のみによるトルク伝達を行っている区間（ｔ２〜ｔ３）に、原動機１０の発生するトルクを再度ダウンさせる場合である。この場合、原動機１０の発生するトルクが更に小さくなる。この時、アシスト機構１４０は、変速中のトルク伝達のみでなく、変速中の原動機１０の回転数制御も行うため、図２８の上から３番目の図に示すように、アシスト機構１４０の伝達トルク指令は小さくなる。

この場合の車両加速度は、図２８の一番下のような特性を示す。つまり、変速要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０までの車両加速度変化量G_shift0が発生し、その後、変速動作開始時刻ｔ０から変速中までの加速度変化量G_shift1が生じる。この場合、加速度変化量G_shift0は、図２７の場合と同様に、０．１Ｇ程度に抑えることが可能であり、変毒要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０の間の時間を少し長くすることでドライバーへの違和感を低減できる。

更に、変速動作開始ｔ０から変速中への加速度変化量G_shift1も、０．１Ｇ程度になる。この場合、変速動作開始時刻ｔ０から変速中の間の加速度変化量G_shift1が０．１Ｇと図２７の場合よりも大きくなるが、変速中でもトルク伝達が行われているので、車両加速度が確保され（変速中の車両加速度が０より大きい）加速感を持った状態で変速が行われるので、十分な変速フィーリングを実現することができる。

また、この場合は、アシスト機構１４０の伝達トルク量を図２７の場合に比べて更に小さくすることができるので、一層の低コスト・小型化が実現できるという効果が得られる。つまり、アシスト機構１４０を湿式多板クラッチなどで構成する場合、伝達するトルク容量を小さくすることが可能であれば、クラッチのサイズを小さくすることが可能になる。また、クラッチ板を抑える圧力値を小さくすることも可能となるので、油圧系を用いて湿式多板クラッチを駆動する場合、油圧ポンプやアキュムレータなどの低コスト化が実現できるという効果もある。

ステップＳＳ４の判定で、原動機１０の発生するトルクが所定値以内（例えば、２０Ｎｍ以内、又は、原動機１０の最大発生トルクの１０％以内）である場合は、ステップＳＳ５-４のアシスト機構１４０を用いないトルクアシストなしの変速制御が実行される。ここで、図２９を用いて、第４の変速制御の例について説明する。図２９も、図２６と同様な変速開始から終了までのタイムチャート図である。

図２９では、原動機１０の発生するトルクが十分に小さい場合の例である。例えば、ガソリンエンジンを考えた場合、アクセル開度が小さい場合はエンジンの発生するトルクが小さい領域があり、その状態での変速の場合などがこれにあたる。数値的な例を挙げるとすると、例えば、変速要求時点において原動機１０の発生トルクをドライバ要求するアクセルペダルの開度が、全開時の１／８以内である場合や、スロットル開度が同様に全開時の１／８以内である場合などがある。

図２９の場合では、原動機１０の発生トルクが十分小さいので、アシスト機構１４０による変速中のトルク伝達を行わすに変速を実施した例である。この時、アシスト機構１４０への伝達トルク指令は０であり、変速中には原動機１０のトルク指令は０となっている。

この結果、車両加速度は、図２９の一番下のタイムチャートに示すような結果となる。つまり、図２９の一番下のタイムチャートに示すように、変速前における原動機１０の発生するトルクが十分小さいので、変毒要求時刻ｔ００から変速動作開始時刻ｔ０までに原動機１０のトルク指令ダウンの大きさも小さくなり、ここで発生する加速度変化量G_shift0は、十分小さく、例えば、０．０５Ｇ程度となり、ドライバーに違和感を与えずに変速動作を開始することがでくる。

次に、変速動作開始時刻ｔ０から原動機１０の指令トルクを０まで落とし、更に、発進用のクラッチでもあるクラッチ１０１を解放することで、原動機１０のトルクを変速機４００へ伝達させないようにする。このとき、変速機４００へのトルク伝達が遮断されるので、変速中の伝達トルクは０となり、車両加速度も０となる。従って、変速動作開始時刻ｔ０から変速中の間の車両加速度変化量G_shift1が発生する。しかし、変速動作開始事項ｔ０での車両加速度が十分小さくなっているため（例えば、０．１Ｇ程度）、車両加速度が０まで落ちたとしても、ここで発生する車両加速度変化量G_shift1は、０．１Ｇ程度になり、ドライバーに対して不快感を与えることはない。

このように、原動機１０の発生しているトルクが小さい場合、つまり、ドライバーが急加速を要求していない場合では、変速時にアシスト機構１４０によって行うトルク伝達がなくても図２７と同じような変速フィーリングを感じることができる。つまり、原動機１０の発生するトルクが小さい場合は、アシスト機構１４０によるトルク伝達を行わなくて乗り心地を満足することが可能である。

従って、原動機１０の発生するトルクに応じて変速中のトルクアシストを行う変速制御とトルクアシストを行わない変速制御を使い分けることでアシスト機構１４０の使用頻度を減らして、十分な乗り心地を満足する車両を提供することができる。この結果、十分な乗り心地を得ることができるとともに、アシスト機構１４０を過度に利用回数を減少させることが可能となり、アシスト機構１４０の劣化を抑えることができ、アシスト機構１４０の交換回数を減らし寿命を延ばすことができるという効果がある。

ここで、ステップＳＳ４における原動機１０のトルク判定は、原動機１０の発生するトルクを推定することで行う場合のほかに、原動機１０のトルク制御の指令を用いて判断することも可能である。例えば、原動機１０がガソリンエンジンの場合、ドライバの踏込みアクセルペダルの踏込み量によって判定したり、スロットルの開度を用いて判定したりすることも可能である。例えば、アクセルペダルの踏込み量が全開時の１／８以内の場合にはアシスト機構１４０を用いないトルクアシストなしの変速制御を実行し、アクセルペダルの踏込み量が全開時の１／８以上の場合は、アシスト機構１４０を用いた変速中トルクアシストありの変速制御を実行する。更には、原動機１０の発生トルクを制御する電子制御スロットルを用いる場合には、スロットル開度が全開の１／８以内である場合は、アシスト機構１４０を用いないトルクアシストなしの変速制御を実行し、スロットル開度が全開時の１／８以上の場合は、アシスト機構１４０を用いた変速中トルクアシストありの変速制御を実行する等による方法がある。

最後に、ステップＳＳ５にて変速制御が実行されると、ステップＳＳ６において、変速終了となり変速制御完了となる。

以上のように同一の変速機制御ユニット６０２と同一のアシスト機構１４０の場合でも、変速制御を切り換えて行うことが可能である。つまり、図２８にて説明したように、変速性能が十分な場合、図２９のＳＳ５-４におけるアシスト機構１４０を用いないトルクアシストなしの変速制御を実行することができる。この場合、アシスト機構１４０の仕様頻度を低減化することができるので、アシスト機構１４０を湿式多板クラッチにて実現する場合など、摩擦による劣化を減らすことができるという効果がある。更に、ドライバの意図を反映したアクセルペダルやスロットル開度に応じて変速制御を切り換えることで、アシスト機構１４０の負荷を減らしなら、かつ、変速中の車両の前後加速度変化量を所定の値以内に保つことが可能となり、変速時に違和感を与えない車両を実現することができる。

以上、説明したように、本実施形態の変速機及び変速制御システムによって、ドライバに不快な感覚を与えることなく、変速を実現する車両を提供することができる。

以上の説明のように、本発明の各実施形態によれば、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を和らげることができるアシスト機構をＦＦ車両や小型のＦＲ車両に搭載させる場合に、現行の歯車式変速機への追加部品を最小限にしてアシスト機構を追加できる。

更に、現行の歯車式変速機をそのまま流用でき、製造コストの低減を図ることができうる。

更に、現行の歯車式変速機の歯車をアシスト機構にも流用するため、最小の部品点数の追加によってアシスト機構を追加できるので変速機の小型化が実現できる。

更に、アイドルストップ時のエンジンスタート、走行中のトルクアシスト、エンジンによる充電、減速中のエネルギー回生を実現できるモータ・ジェネレータを搭載できる小型の変速機を実現できる。

更に、本実施形態の変速機を車両に搭載することによって、ドライバに違和感を与えないような変速性能を実現することができる。

更に、変速制御方式を変速時の状態に切り換えることによって、変速中のトルクアシストが必要な場合のみに、アシスト機構を用いることができ、アシスト機構の使用頻度を減らすことができ、性能劣化の防止や部品寿命を延ばすことができる。

本発明の第１の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 図１に図示のアシスト機構の拡大図である。 図１に図示の自動変速機の右側面図である。 自動車の車体において本実施形態に係る自動変速機が配置される位置を示す図である。 変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。 変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。 変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 自動車の車体において本実施形態に係る自動変速機が配置される位置を示す図である。 モータ・ジェネレータを用いた場合における本発明の第３の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 図１０に図示の自動変速機の右側面図である。 通常走行中のモータ・ジェネレータの噛合い式クラッチ及び変速機の噛合い式クラッチの締結・解放の動作を説明するための図である。 加速・減速時のモータ・ジェネレータによるトルクアシスト、回生における変速機の噛合い式クラッチの締結・解放の動作を説明するための図である。 停車中などでのモータ・ジェネレータによるエンジン始動、エンジンアイドリングの回生における変速機の噛合い式クラッチの締結・解放の動作を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態による変速機であり、図１に図示した自動変速機とモータ・ジェネレータを用いて四輪駆動を実現した場合の実施形態の図である。 自動車の車体において本実施形態に係る自動変速機と駆動機構が配置される位置を示す図である。 本実施形態に係る自動変速機と駆動機構による変速中の駆動トルクの状態を示した図である。 本発明の第５の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 本発明の第６の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 本発明の第７の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 本発明の第８の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 本発明の第９の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 本発明の第１０の実施形態をなす自動変速機の全体構成図である。 図１に示した本発明の第１の実施形態を例にした本発明の第１の実施形態による自動変速機制御システムの全体構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動変速機制御システムの制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る自動変速機制御システムの動作と搭載車両の加速度を示したタイムチャート図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動変速機制御システムの別の動作と搭載車両の加速度を示したタイムチャート図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動変速機制御システムの更に別の動作と搭載車両の加速度を示したタイムチャート図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動変速機制御システムの更に別の動作と搭載車両の加速度を示したタイムチャート図である。

符号の説明

１…車体
５…シフトセレクト機構
６…クラッチ駆動機構
１０…エンジン
１００…自動変速機
１０１…クラッチ
１０２…入力軸
１０３…カウンタ軸
１０４…アシスト軸
１１１…１速ドライブ歯車
１１２…２速ドライブ歯車
１１３…３速ドライブ歯車
１１４…４速ドライブ歯車
１１５…５速ドライブ歯車
１２１…１速ドリブン歯車
１２２…２速ドリブン歯車
１２３…３速ドリブン歯車
１２４…４速ドリブン歯車
１２５…５速ドリブン歯車
１３０…アシスト入力歯車
１３１…アシスト出力歯車
１４０…アシスト機構
１４１…アシストクラッチドライブプレート
１４２…アシストクラッチドリブンプレート
１５１，１５２，１５３…噛合い式クラッチ
２００…モータ・ジェネレータ
２０１…モータ軸
２０２…モータ入力歯車
２０３…噛合い式クラッチ
３００…駆動機構
５００…アクチュエータユニット
６００…制御ユニット

Claims (5)

1. 動力を導入する第１軸と、駆動力を出力する第２軸と、前記第１軸に締結して設けられたドライブ歯車とこのドライブ歯車に噛合った状態で前記第２軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドリブン歯車からなる少なくとも一つ以上の第１歯車組と、前記第２軸に締結して設けられたドリブン歯車とこのドリブン歯車に噛合った状態で前記第１軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドライブ歯車からなる少なくとも一つ以上の第２歯車組とから構成され、前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達から前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組とは異なる別の前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達に切り換えることで変速を行う自動変速機を搭載した車両であって、
   前記変速機の前記第１歯車組の一つと前記第２歯車組の一つの間にトルク伝達機構と、
   前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行う変速制御手段を備え、
   前記変速制御手段は、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度変化量が１．０ｍ／ｓ^２以内になるように制御することを特徴とする車両。
2. 請求項１記載の車両において、
   前記変速制御手段は、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度が０．０ｍ／ｓ^２より大きくなるように制御することを特徴とする車両。
3. 動力を導入する第１軸と、駆動力を出力する第２軸と、前記第１軸に締結して設けられたドライブ歯車とこのドライブ歯車に噛合った状態で前記第２軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドリブン歯車からなる少なくとも一つ以上の第１歯車組と、前記第２軸に締結して設けられたドリブン歯車とこのドリブン歯車に噛合った状態で前記第１軸に対して締結と空転が可能なように設けられたドライブ歯車からなる少なくとも一つ以上の第２歯車組とから構成され、前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達から前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組とは異なる別の前記第１歯車組あるいは前記第２歯車組による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達に切り換えることで変速を行う自動変速機を搭載した車両であって、
   前記変速機の前記第１歯車組の一つと前記第２歯車組の一つの間にトルク伝達機構と、
   前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行う変速方式と前記トルク伝達機構を利用しない変速方式を選択して変速制御する制御手段を備え、
   上記制御手段による変速制御によって、前記変速中において前記車両に発生する前後加速度の変化を１．０ｍ／ｓ^２以内にすることを特徴とする車両。
4. 請求項３記載の車両において、
   前記第１軸に導入する動力を発生する原動機を備え、
   前記原動機の発生するトルクが所定値以上の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行い、それ以外の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達をしないことを特徴とする車両。
5. 請求項３記載の車両において、
   前記第１軸に導入する動力を発生する原動機を備え、
   前記原動機の発生するトルクを調整するスロットル開度が所定値以上の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構によって前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達を行い、それ以外の場合には、前記変速中に前記トルク伝達機構による前記第１軸から前記第２軸へのトルク伝達をしないことを特徴とする車両。

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