JP2010249303A

JP2010249303A - 常時噛合式の車両用変速機

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Publication number: JP2010249303A
Application number: JP2009102467A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kubotani; 英樹窪谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】変速中に駆動力が遮断されることを抑制できる車両用変速機を提供する。
【解決手段】自動変速機１８の複数の変速ギヤ対３６毎に設けられた動力断続装置３８はそれぞれ、カウンタギヤ４８からカウンタ軸３４への方向にのみ動力伝達可能な第１ワンウェイクラッチ５０と第１ドグクラッチ５２とが直列に連結された第１伝達経路５４と、カウンタ軸３４からカウンタギヤ４８への方向にのみ動力伝達可能な第２ワンウェイクラッチ５６と第２ドグクラッチ５８とが直列に連結された第２伝達経路６０とを、カウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に並列に備えている。これにより、自動変速機１８の変速前のギヤ段を成立させる第１ドグクラッチ５２又は第２ドグクラッチ５８の解放作動の後に変速後のギヤ段を成立させる第１ドグクラッチ５２又は第２ドグクラッチ５８の噛合作動が行われることが無いので、変速中に駆動力が遮断されることを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、常時噛合式の車両用変速機の変速段を切り換える技術に関するものである。

動力伝達経路の一部に並列に設けられた２つのクラッチの一方を解放させるとともに他方を係合させることにより自動変速を行う常時噛合式の車両用変速機が、よく知られている。これは、一般にＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）と称されるものであり、例えば、特許文献１の自動変速機がそれである。

その特許文献１の自動変速機は、ギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対の何れか一のギヤ対が動力伝達可能にされることにより変速段が成立する変速機である。そして、その自動変速機は、エンジントルクを、エンジンに連結された第１入力軸、上記複数の変速ギヤ対から選択された一のギヤ対、出力軸という順に伝達する第１動力伝達経路と、エンジントルクを、上記第１入力軸、第２入力軸、上記第１動力伝達経路を構成するギヤ対とは異なる上記複数の変速ギヤ対から選択された一のギヤ対、出力軸という順に伝達する第２動力伝達経路とを相互に独立に備えている。また、前記複数の変速ギヤ対毎に設けられた同期噛合装置の１つが係合されることにより、その複数の変速ギヤ対から選択された一のギヤ対が動力伝達可能になる。また、前記第１動力伝達経路には、係合されることにより前記第１入力軸と前記選択された一のギヤ対との間を動力伝達可能にする第１入力クラッチが設けられており、前記第２動力伝達経路には、係合されることにより前記第１入力軸と前記第２入力軸との間を動力伝達可能にする第２入力クラッチが設けられている。

この自動変速機の変速について説明すると、例えば、その変速前の変速段で前記第１入力クラッチが係合され前記第２入力クラッチが解放されている場合には、その変速後の変速段を成立させる前記第２動力伝達経路の前記ギヤ対に設けられた前記同期噛合装置を変速前に予め係合させておき、上記第１入力クラッチを解放させるとともに上記第２入力クラッチを係合させるクラッチツウクラッチ変速が行われる。逆に、前記変速前の変速段で前記第１入力クラッチが解放され前記第２入力クラッチが係合されている場合には、その変速後の変速段を成立させる前記第１動力伝達経路の前記ギヤ対に設けられた前記同期噛合装置を変速前に予め係合させておき、上記第２入力クラッチを解放させるとともに上記第１入力クラッチを係合させるクラッチツウクラッチ変速が行われる。

特開２００３−３３６７３５号公報特開２００７−１７７９２５号公報特開２００６−５２５４７９号公報

以下のような、未公知の課題が考えられる。特許文献１の自動変速機では、クラッチツウクラッチ変速が行われるので、変速時の駆動力の落込みを抑えることが可能ではあるが、変速ショックを抑え十分な走行品質を確保するためには、上記クラッチツウクラッチ変速の高精度な適合が必要になる。また、同一の動力伝達経路上の別のギヤ対への変速は、上記クラッチツウクラッチ変速が行えない。

また、上記特許文献１の自動変速機とは異なる構造の自動変速機も種々知られている。例えば、通常の常時噛合式の手動変速機の変速動作を油圧シリンダで行う自動変速機が知られている。この自動変速機の変速では、クラッチの解放、変速ギヤの噛合い変更、クラッチの係合という工程を順に経るので、変速中にある程度時間にわたって駆動力伝達の遮断が発生する。

また、特許文献３に開示されているように、ドグクラッチの噛合い部位の形状を特殊なものとし、無負荷のドグクラッチは機械的に係合できない機構を備えた変速機が知られている。これについて概略を説明する図を図９として示している。

図９は、駆動輪に連結された出力軸と、ドグクラッチを有する変速前後の低速側ギヤ（Loギヤ）及び高速側ギヤ（Hiギヤ）との係合状態を模式的に表した図である。この図９は、出力軸を径方向から見てそれを平面に展開した展開図であり、図９の縦方向が上記出力軸、Loギヤ、及びHiギヤの周方向に相当し、図９の横方向がその出力軸、Loギヤ、及びHiギヤの軸方向に相当する。また、図９の上向きの矢印Ｎ_L、Ｎ_OUT、Ｎ_Hはそれぞれ、Loギヤ、出力軸、Hiギヤの回転速度の大きさ及び方向を表している。

図９(a)は、特許文献３の変速機のパワーオンアップシフトが行われる場合のドグクラッチの係合状態を表している。パワーオンアップシフトとは、Loギヤから出力軸への動力伝達が、Hiギヤから出力軸への動力伝達に切り換わる変速である。図９(a)によれば、矢印(1)で示すように、Hiギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に噛み合い係合する。その結果、Loギヤの回転速度Ｎ_Lが出力軸の回転速度Ｎ_OUTに対して低くなり、矢印(2)で示すように、Loギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に弾き合うため噛み合うことができず非係合となる。このように、Hiギヤが出力軸を駆動するように切り換えられてパワーオンアップシフトは成立する。

図９(b)は、前記変速機のパワーオフダウンシフトが行われる場合のドグクラッチの係合状態を表している。パワーオフダウンシフトとは、出力軸からHiギヤへの動力伝達が、出力軸からLoギヤへの動力伝達に切り換わる変速である。図９(b)によれば、矢印(1)で示すように、Loギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に噛み合い係合する。その結果、Hiギヤの回転速度Ｎ_Hが出力軸の回転速度Ｎ_OUTに対して高くなり、矢印(2)で示すように、Hiギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に弾き合うため噛み合うことができず非係合となる。このように、出力軸がLoギヤを駆動するように切り換えられてパワーオフダウンシフトは成立する。

図９(c)は、前記変速機のパワーオフアップシフトが行われる場合のドグクラッチの係合状態を表している。パワーオフアップシフトとは、出力軸からLoギヤへの動力伝達が、出力軸からHiギヤへの動力伝達に切り換わる変速である。図９(c)によれば、矢印(2)で示すように、Loギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に噛み合って係合したままとなる一方で、矢印(1)で示すように、Hiギヤの回転速度Ｎ_Hが出力軸の回転速度Ｎ_OUTに対して高いのでHiギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に弾き合うため噛み合うことができず非係合のままとなる。従って、前記変速機のパワーオフアップシフトでは出力軸がHiギヤを駆動するように切り換えられるべきところそのようにはならず、そのパワーオフアップシフトは成立しない。

図９(d)は、前記変速機のパワーオンダウンシフトが行われる場合のドグクラッチの係合状態を表している。パワーオンダウンシフトとは、Hiギヤから出力軸への動力伝達が、Loギヤから出力軸への動力伝達に切り換わる変速である。図９(d)によれば、矢印(2)で示すように、Hiギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に噛み合って係合したままとなる一方で、矢印(1)で示すように、Loギヤの回転速度Ｎ_Hが出力軸の回転速度Ｎ_OUTに対して低いのでLoギヤのドグクラッチの噛合歯は相互に弾き合うため噛み合うことができず非係合のままとなる。従って、前記変速機のパワーオンダウンシフトではLoギヤが出力軸を駆動するように切り換えられるべきところそのようにはならず、そのパワーオンダウンシフトは成立しない。

図９(a)〜(d)を用いて説明したように、未公知のこととして、前記特許文献３の変速機では、パワーオンアップシフトとパワーオフダウンシフトは成立するが、パワーオフアップシフトとパワーオンダウンシフトとは成立しないものと考えられる。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、変速中に駆動力が遮断されることを抑制できる車両用変速機を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）第１動力伝達軸と、第２動力伝達軸と、相互に噛み合うギヤの一方がその第１動力伝達軸に相対回転不能に設けられて他方が動力断続装置を介してその第２動力伝達軸に設けられたギヤ比が異なる複数のギヤ対とを備え、その複数のギヤ対毎に設けられた前記動力断続装置が択一的に動力伝達可能になることにより変速段が切り換わる常時噛合式の車両用変速機であって、（ｂ）各々の前記動力断続装置は、前記ギヤ対の他方のギヤから前記第２動力伝達軸への方向にのみ動力伝達可能な第１ワンウェイクラッチと噛合いにより動力伝達可能になる第１ドグクラッチとが直列に連結された第１伝達経路と、上記第２動力伝達軸から前記他方のギヤへの方向にのみ動力伝達可能な第２ワンウェイクラッチと噛合いにより動力伝達可能になる第２ドグクラッチとが直列に連結された第２伝達経路とを、前記他方のギヤと前記第２動力伝達軸との間に並列に備えていることにある。

このようにすれば、クラッチツウクラッチ変速が行われることが無く、更に、前記車両用変速機の変速前の変速段を成立させる前記第１ドグクラッチ又は第２ドグクラッチの解放作動の後に変速後の変速段を成立させる上記第１ドグクラッチ又は第２ドグクラッチの噛合作動が行われることも無いので、上記車両用変速機の変速中に駆動力が遮断されることや落ち込むことを抑制できる。また、本発明に係る車両用変速機が、例えば、前記第１ドグクラッチ及び第２ドグクラッチの解放作動と係合作動とを油圧アクチュエータなどにより自動で行う自動変速機であった場合には、その変速制御において、前記クラッチツウクラッチ変速が実行されるわけではないので、変速ショックを抑えるための高精度な適合が必要とはされない。

ここで、前記車両用変速機は手動変速機として使用することが可能であるが、好適には、変速段を自動的に切り換える自動変速機として使用される。

本発明が適用された車両用駆動装置の概略構成を説明する骨子図である。図１の車両用駆動装置に備えられた自動変速機の構成及び作動を説明するためそれを断面図示した該略図である。図２の自動変速機に備えられた第１ワンウェイクラッチの作動を説明するために第１外側リング及び第１内側リングの一部を軸方向に見た図である。図２の自動変速機に上記第１ワンウェイクラッチと並列に備えられた第２ワンウェイクラッチの作動を説明するために第２外側リング及び第２内側リングの一部を軸方向に見た図である。図２の自動変速機において、上記第１ワンウェイクラッチ及び第２ワンウェイクラッチの特性から、第１ドグクラッチもしくは第２ドグクラッチが噛合状態であっても動力伝達が遮断される場合を各ギヤ段について説明するための図である。図２の自動変速機において、各ギヤ段ごとの第１ワンウェイクラッチ（駆動方向ＯＷＣ）に直列に連結された第１ドグクラッチの噛合い又は解放を示した係合表である。図２の自動変速機において、各ギヤ段ごとの第２ワンウェイクラッチ（被駆動方向ＯＷＣ）に直列に連結された第２ドグクラッチの噛合い又は解放を示した係合表である。図２の自動変速機において、第１速から第２速へのパワーオンアップシフトが行われる例を説明するための図である。従来技術の一例を説明する図であって、駆動輪に連結された出力軸と、ドグクラッチを有する変速前後の低速側ギヤ（Loギヤ）及び高速側ギヤ（Hiギヤ）との係合状態を模式的に表した図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された車両用駆動装置１０（以下、「駆動装置１０」という）の概略構成を説明する骨子図である。その駆動装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両用のものであり、走行用駆動力源としてのエンジン１４と、自動クラッチ１６と、前進３段変速の常時噛合式の車両用変速機である自動変速機１８と、差動歯車装置２０とを備えている。

図１において、エンジン１４からの駆動力（トルク）は、図示しないトーショナルダンパを備えた自動クラッチ１６、自動変速機１８、差動歯車装置２０、および左右一対の車軸２２を介して左右一対の駆動輪（前輪）２４へ伝達される。

自動クラッチ１６は、例えば、油圧制御により解放作動及び係合作動が行われる乾式単板式の摩擦クラッチである。自動クラッチ１６は、それが係合されることにより自動変速機１８の入力軸３２とエンジン１４の出力軸とを相互に連結する一方で、それが解放されることにより自動変速機１８の入力軸３２とエンジン１４の出力軸とを相互に切り離し動力伝達を遮断する。例えば、自動クラッチ１６は、エンジン１４の駆動中に停車した場合に解放される。また、自動クラッチ１６は、自動変速機１８の変速中にエンジン１４の出力トルクＴ_E（以下、「エンジントルクＴ_E」という）を上記入力軸３２に伝達しても差し支えないので、その変速中には係合されたまま解放されない。

図２は、自動変速機１８の構成及び作動を説明するためそれを断面図示した該略図である。自動変速機１８は、車体に固定された非回転部材であるギヤケース３０（図１参照）内に、自動クラッチ１６を介してエンジン１４の駆動力が直接伝達される入力軸３２と、その入力軸３２に平行に配設された自動変速機１８の出力軸に相当するカウンタ軸３４と、ギヤ比ρが相互に異なる複数の変速ギヤ対３６、すなわち、第１速ギヤ対３６ａ、第２速ギヤ対３６ｂ、及び第３速ギヤ対３６ｃ（特に区別しない場合には「変速ギヤ対３６」という）と、その複数の変速ギヤ対３６毎に設けられた動力断続装置３８a，３８ｂ，３８ｃ（特に区別しない場合には「動力断続装置３８」という）とを備えている。そして、自動変速機１８の変速段（ギヤ段）は、上記動力断続装置３８a，３８ｂ，３８ｃが択一的に動力伝達可能になることにより切り換わる。なお、入力軸３２は本発明の第１動力伝達軸に対応し、カウンタ軸３４は本発明の第２動力伝達軸に対応する。

カウンタ軸３４は、差動歯車装置２０のデフリングギヤ４０（図１参照）と相互に噛み合うデフドライブギヤ４２（図１参照）と一体に連結されており、カウンタ軸３４からの駆動力はそのデフドライブギヤ４２を介して差動歯車装置２０に伝達される。

第１速ギヤ対３６ａは、自動変速機１８の最も低車速側の前進ギヤ段である第１速ギヤ段を成立させるギヤ対であり、相互に噛み合う一方のギヤである第１速入力ギヤ４６ａと他方のギヤである第１速カウンタギヤ４８ａとから構成されている。第１速入力ギヤ４６ａは、入力軸３２にそれと同軸に設けられており、具体的には、入力軸３２にスプライン嵌合などにより相対回転不能且つ軸方向の相対移動不能に支持されている。第１速カウンタギヤ４８ａは、カウンタ軸３４にそれと同軸に第１速用動力断続装置３８aを介して設けられており、具体的には、カウンタ軸３４に軸方向の相対移動不能に支持されている。

第２速ギヤ対３６ｂは自動変速機１８の前記第１速ギヤ段より高車速側の前進ギヤ段である第２速ギヤ段を成立させるギヤ対であり、第３速ギヤ対３６ｃは自動変速機１８の上記第２速ギヤ段より高車速側の前進ギヤ段すなわち最も高車速側の前進ギヤ段である第３速ギヤ段を成立させるギヤ対である。その第２速ギヤ対３６ｂおよび第３速ギヤ対３６ｃの構成は上述した第１速ギヤ対３６ａと同様である。つまり、第２速ギヤ対３６ｂは第２速入力ギヤ４６ｂと第２速カウンタギヤ４８ｂとから構成され、第３速ギヤ対３６ｃは第３速入力ギヤ４６ｃと第３速カウンタギヤ４８ｃとから構成されている。そして、カウンタ軸３４と第２速カウンタギヤ４８ｂとの間に第２速用動力断続装置３８ｂが介装され、カウンタ軸３４と第３速カウンタギヤ４８ｃとの間に第３速用動力断続装置３８ｃが介装されている。なお、以下の説明では、第１速、第２速、第３速入力ギヤ４６ａ，４６ｂ，４６ｃを特に区別しない場合には単に「入力ギヤ４６」と表し、第１速、第２速、第３速カウンタギヤ４８ａ，４８ｂ，４８ｃを特に区別しない場合には単に「カウンタギヤ４８」と表す。

前記複数の変速ギヤ対３６は相互にギヤ比ρ（＝カウンタギヤ４８の歯数／入力ギヤ４６の歯数）が異なるが、具体的には、第１速ギヤ対３６ａのギヤ比ρ１は第２速ギヤ対３６ｂのギヤ比ρ２よりも大きく、第２速ギヤ対３６ｂのギヤ比ρ２は第３速ギヤ対３６ｃのギヤ比ρ３よりも大きい。

動力断続装置３８ａ，３８ｂ，３８ｃは、連結されるカウンタギヤ４８が異なる以外は何れも同じ構造である。動力断続装置３８は、カウンタ軸３４にそれと同軸に支持された第１ワンウェイクラッチ５０と第１ドグクラッチ５２とが直列に連結された第１伝達経路５４と、カウンタ軸３４にそれと同軸に支持された第２ワンウェイクラッチ５６と第２ドグクラッチ５８とが直列に連結された第２伝達経路６０とを、カウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に動力伝達経路として並列に備えている。換言すれば、動力断続装置３８は、第１伝達経路５４を有する第１伝達機構と第２伝達経路６０を有する第２伝達機構とを並列に備えている。本実施例の自動変速機１８では、その自動変速制御において、各動力断続装置３８ａ，３８ｂ，３８ｃの第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８はそれぞれに対応して設けられた油圧アクチュエータにより、車両に設けられた電子制御装置からの制御信号に基づいて個々に独立して噛合作動させられ或いは解放作動させられる。

第１ワンウェイクラッチ５０は、カウンタ軸３４からカウンタギヤ４８への方向の動力伝達を遮断する一方でカウンタギヤ４８からカウンタ軸３４への方向にのみ動力伝達可能な一般的に知られたワンウェイクラッチ（OWC）である。その第１ワンウェイクラッチ５０は、カウンタ軸３４と同一軸心を有する第１外側リング６４及びそれの内周側に配設された第１内側リング６６と、その第１外側リング６４と第１内側リング６６との間に周方向に複数設けられた第１ローラ６８とを備えている。そして、第１外側リング６４はカウンタギヤ４８の内周穴に嵌め入れられカウンタギヤ４８に固定されており、第１内側リング６６はカウンタ軸３４に相対回転可能且つ軸方向の相対移動不能に支持されている。

図３は、第１ワンウェイクラッチ５０の作動を説明するために第１外側リング６４及び第１内側リング６６の一部を軸方向に見た図である。この図３では、その第１外側リング６４及び第１内側リング６６の一部は本来的には円弧状に図示されるところ、簡略化して、直線状に図示している。

例えば、図３に示すように、入力軸３２の回転速度Ｎin（以下、「入力軸回転速度Ｎin」という）とギヤ比ρとから下記式（１）により算出されるカウンタギヤ４８の回転速度Ｎgout(以下、「カウンタギヤ回転速度Ｎgout」という)がカウンタ軸３４の回転速度Ｎout(以下、「カウンタ軸回転速度Ｎout」という)よりも大きい場合すなわち下記式（２）の関係にある場合に、第１ドグクラッチ５２が解放状態から噛合状態へと切り換われば、第１ワンウェイクラッチ５０は、第１外側リング６４と第１内側リング６６とが第１ローラ６８を介して互いに係合されることにより、入力軸３２からの駆動力（トルク）をカウンタ軸３４へ伝達する。その一方で、第１ワンウェイクラッチ５０は、カウンタギヤ回転速度Ｎgoutがカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さくなれば、第１ドグクラッチ５２が噛合状態であっても駆動力（トルク）の伝達を遮断する。このように、第１ワンウェイクラッチ５０は、車両の駆動方向にのみトルク伝達をする駆動方向ワンウェイクラッチ（駆動方向ＯＷＣ）として機能する。なお、以下の説明において、カウンタギヤ回転速度Ｎgoutを各カウンタギヤ４８ａ，４８ｂ，４８ｃで区別して表す場合には、第１速カウンタギヤ４８ａの回転速度（第１速カウンタギヤ回転速度）を「Ｎ１gout」と表し、第２速カウンタギヤ４８ｂの回転速度（第２速カウンタギヤ回転速度）を「Ｎ２gout」と表し、第３速カウンタギヤ４８ｃの回転速度（第３速カウンタギヤ回転速度）を「Ｎ３gout」と表すものとする。また、カウンタ軸３４は自動変速機１８の出力軸に相当するので、カウンタ軸回転速度Ｎoutを出力軸回転速度Ｎoutと称してもよい。
Ｎgout＝Ｎin／ρ ・・・（１）
Ｎgout＞Ｎout ・・・（２）

図２に戻り、第１ドグクラッチ５２は、噛合いにより動力伝達可能になる一般的に知られたドグクラッチであり、カウンタ軸３４と同一軸心を有して配設されている。その第１ドグクラッチ５２は、各々が相互に噛み合うドグ歯を有する可動側ドグリング７０及び固定側ドグリング７２を備えている。その可動側ドグリング７０はスプライン嵌合などによりカウンタ軸３４に相対回転不能且つ軸方向の相対移動可能に支持されており、固定側ドグリング７２は前記第１内側リング６６に一体として固定されて、その第１内側リング６６と共に、カウンタ軸３４に相対回転可能且つ軸方向の相対移動不能に支持されている。従って、第１内側リング６６は、第１ドグクラッチ５２の噛合いにより、すなわち、可動側ドグリング７０と固定側ドグリング７２とが相互に噛合うことにより、カウンタ軸３４に対し相対回転不能になって一体として回転する一方で、第１ドグクラッチ５２の解放により、カウンタ軸３４に対し相対回転可能になる。

第２ワンウェイクラッチ５６は、カウンタギヤ４８からカウンタ軸３４への方向の動力伝達を遮断する一方でカウンタ軸３４からカウンタギヤ４８への方向にのみ動力伝達可能な一般的に知られたワンウェイクラッチ（OWC）である。その第２ワンウェイクラッチ５６は、カウンタ軸３４と同一軸心を有する第２外側リング７４及びそれの内周側に配設された第２内側リング７６と、その第２外側リング７４と第２内側リング７６との間に周方向に複数設けられた第２ローラ７８とを備えている。そして、第２外側リング７４はカウンタギヤ４８の内周穴に嵌め入れられカウンタギヤ４８に固定されており、第２内側リング７６はカウンタ軸３４に相対回転可能且つ軸方向の相対移動不能に支持されている。なお、本実施例では、カウンタギヤ４８に固定されている第１外側リング６４及び第２外側リング７４は一体の部品となっている。

図４は、第２ワンウェイクラッチ５６の作動を説明するために第２外側リング７４及び第２内側リング７６の一部を軸方向に見た図である。この図４でも、図３と同様に簡略化して、上記第２外側リング７４及び第２内側リング７６の一部を直線状に図示している。

例えば、図４に示すように、カウンタギヤ回転速度Ｎgoutがカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さい場合すなわち下記式（３）の関係にある場合に、第２ドグクラッチ５８が解放状態から噛合状態へと切り換われば、第２ワンウェイクラッチ５６は、第２外側リング７４と第２内側リング７６とが第２ローラ７８を介して互いに係合されることにより、カウンタ軸３４からの駆動力（トルク）を入力軸３２へ伝達する。その一方で、第２ワンウェイクラッチ５６は、カウンタ軸回転速度Ｎoutがカウンタギヤ回転速度Ｎgoutよりも小さくなれば、第２ドグクラッチ５８が噛合状態であっても駆動力（トルク）の伝達を遮断する。このように、第２ワンウェイクラッチ５６は、エンジンブレーキ時など車両の被駆動方向にのみトルク伝達をする被駆動方向ワンウェイクラッチ（被駆動方向ＯＷＣ）として機能する。
Ｎgout＜Ｎout ・・・（３）

図２に戻り、第２ドグクラッチ５８は、第１ドグクラッチ５２と同じ構造で、噛合いにより動力伝達可能になる一般的に知られたドグクラッチであり、カウンタ軸３４と同一軸心を有して配設されている。その第２ドグクラッチ５８は、各々が相互に噛み合うドグ歯を有する可動側ドグリング８０及び固定側ドグリング８２を備えている。その可動側ドグリング８０はスプライン嵌合などによりカウンタ軸３４に相対回転不能且つ軸方向の相対移動可能に支持されており、固定側ドグリング８２は前記第２内側リング７６に一体として固定されて、その第２内側リング７６と共に、カウンタ軸３４に相対回転可能且つ軸方向の相対移動不能に支持されている。従って、第２内側リング７６は、第２ドグクラッチ５８の噛合いにより、すなわち、可動側ドグリング８０と固定側ドグリング８２とが相互に噛合うことにより、カウンタ軸３４に対し相対回転不能になって一体として回転する一方で、第２ドグクラッチ５８の解放により、カウンタ軸３４に対し相対回転可能になる。

なお、図２では、見やすく図示するため、前述したものの符号５２、５４、５８〜８２を第１速用動力断続装置３８ａについてのみ表示し、第２速用動力断続装置３８ｂ及び第３速用動力断続装置３８ｃについては、その表示を敢えて省略している。

図５は、図３及び図４を用いて説明した第１ワンウェイクラッチ５０及び第２ワンウェイクラッチ５６の特性から、第１ドグクラッチ５２もしくは第２ドグクラッチ５８が噛合状態であっても動力伝達が遮断される場合を各ギヤ段について説明するための図である。

図５の実線は、自動変速機１８の各ギヤ段が成立しているときの第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１gout（＝Ｎin／ρ１）、第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２gout（＝Ｎin／ρ２）、及び、第３速カウンタギヤ回転速度Ｎ３gout（＝Ｎin／ρ３）を表している。従って、図５に示すように、自動変速機１８の第１速ギヤ段では、第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１goutはカウンタ軸回転速度（出力軸回転速度）Ｎoutと同一にあり、第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２gout及び第３速カウンタギヤ回転速度Ｎ３goutは何れもカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも大きい。また、第２速ギヤ段では、第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutと同一にあり、第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さく、第３速カウンタギヤ回転速度Ｎ３goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも大きい。また、第３速ギヤ段では、第３速カウンタギヤ回転速度Ｎ３goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutと同一にあり、第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１gout及び第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２goutは何れもカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さい。

このように、各ギヤ段において、図５の二点鎖線A1で囲んで示したカウンタギヤ回転速度Ｎgoutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも大きいので、その二点鎖線A1で囲まれた範囲に対応するカウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に設けられた第２ワンウェイクラッチ５６、すなわち、現在成立しているギヤ段よりも高車速側ギヤ段用のカウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に設けられた第２ワンウェイクラッチ５６は、それと直列に連結された第２ドグクラッチ５８が噛合状態（係合状態）になったとしてもスリップして駆動力（トルク）を伝達しない、すなわち、その第２ドグクラッチ５８の噛合い（係合）を無効にする。

その一方で、各ギヤ段において、図５の二点鎖線A2で囲んで示したカウンタギヤ回転速度Ｎgoutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さいので、その二点鎖線A2で囲まれた範囲に対応するカウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に設けられた第１ワンウェイクラッチ５０、すなわち、現在成立しているギヤ段よりも低車速側ギヤ段用のカウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に設けられた第１ワンウェイクラッチ５０は、それと直列に連結された第１ドグクラッチ５２が噛合状態（係合状態）になったとしてもスリップして駆動力（トルク）を伝達しない、すなわち、その第１ドグクラッチ５２の噛合い（係合）を無効にする。

このような第１ワンウェイクラッチ５０及び第２ワンウェイクラッチ５６の特性から、図６及び図７に示す係合表が成立する。その図６は、自動変速機１８の各ギヤ段ごとの第１ワンウェイクラッチ（駆動方向ＯＷＣ）５０に直列に連結された第１ドグクラッチ５２の噛合い又は解放を示した係合表である。また、図７は、自動変速機１８の各ギヤ段ごとの第２ワンウェイクラッチ（被駆動方向ＯＷＣ）５６に直列に連結された第２ドグクラッチ５８の噛合い又は解放を示した係合表である。なお、図６の○、（○）、×は、第１ドグクラッチ５２の係合、解放でも係合でもよいこと、解放をそれぞれ示しており、また、図７の○、（○）、×は、第２ドグクラッチ５８の係合、解放でも係合でもよいこと、解放をそれぞれ示している。

先ず、図６に関して説明する。入力軸３２からカウンタ軸３４への駆動力伝達（駆動方向伝達）では、第１ドグクラッチ５２が噛合状態にある動力断続装置３８に対応するギヤ段の中で最も高車速側のギヤ段用の第１ワンウェイクラッチ５０が有効になり駆動力を伝達する。従って、自動変速機１８の第１速ギヤ段を成立させる場合には、図６の第1段目に示すように、第１速用動力断続装置３８ａの第１ドグクラッチ５２は噛合状態（係合状態）にされる一方で、第２速用動力断続装置３８ｂ及び第３速用動力断続装置３８ｃの第１ドグクラッチ５２は解放状態にされる。また、自動変速機１８の第２速ギヤ段を成立させる場合には、図６の第２段目に示すように、第２速用動力断続装置３８ｂの第１ドグクラッチ５２は噛合状態（係合状態）にされる一方で第３速用動力断続装置３８ｃの第１ドグクラッチ５２は解放状態にされ、第１速用動力断続装置３８ａの第１ドグクラッチ５２は噛合状態と解放状態との何れでもよい。また、自動変速機１８の第３速ギヤ段を成立させる場合には、図６の第３段目に示すように、第３速用動力断続装置３８ｃの第１ドグクラッチ５２は噛合状態（係合状態）にされ、第１速用動力断続装置３８ａ及び第２速用動力断続装置３８ｂの第１ドグクラッチ５２は噛合状態と解放状態との何れでもよい。

図６の係合表から、例えば、前記駆動方向伝達の場合の自動変速機１８の変速制御では、自動変速機１８の成立させるギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛み合わせ、その成立させるギヤ段よりも低車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛み合わせてもよい。

次に、図７に関して説明する。カウンタ軸３４から入力軸３２への駆動力伝達（被駆動方向伝達）では、第２ドグクラッチ５８が噛合状態にある動力断続装置３８に対応するギヤ段の中で最も低車速側のギヤ段用の第２ワンウェイクラッチ５６が有効になり駆動力を伝達する。従って、自動変速機１８の第１速ギヤ段を成立させる場合には、図７の第1段目に示すように、第１速用動力断続装置３８ａの第２ドグクラッチ５８は噛合状態（係合状態）にされ、第２速用動力断続装置３８ｂ及び第３速用動力断続装置３８ｃの第２ドグクラッチ５８は噛合状態と解放状態との何れでもよい。また、自動変速機１８の第２速ギヤ段を成立させる場合には、図７の第２段目に示すように、第２速用動力断続装置３８ｂの第２ドグクラッチ５８は噛合状態（係合状態）にされる一方で第１速用動力断続装置３８ａの第２ドグクラッチ５８は解放状態にされ、第３速用動力断続装置３８ｃの第２ドグクラッチ５８は噛合状態と解放状態との何れでもよい。また、自動変速機１８の第３速ギヤ段を成立させる場合には、図７の第３段目に示すように、第３速用動力断続装置３８ｃの第２ドグクラッチ５８は噛合状態（係合状態）にされる一方で、第１速用動力断続装置３８ａ及び第２速用動力断続装置３８ｂの第２ドグクラッチ５８は解放状態にされる。

図７の係合表から、例えば、前記被駆動方向伝達の場合の自動変速機１８の変速制御では、自動変速機１８の成立させるギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛み合わせ、その成立させるギヤ段よりも高車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛み合わせてもよい。

前記図６及び図７の係合表から判るように、自動変速機１８の各第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８が噛み合わされ或いは解放されることにより、自動変速機１８は、入力軸３２とカウンタ軸３４との間での駆動力伝達を遮断するニュートラル状態（中立状態）、前記駆動方向伝達のみ行う状態、前記被駆動方向伝達のみ行う状態、及び、その駆動方向伝達と被駆動方向伝達との両方を行う両方向伝達状態の４つの状態を選択的に形成できる。例えば、自動変速機１８は、全ての第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８が解放されれば上記ニュートラル状態になり、現在のギヤ段用の第１ドグクラッチ５２だけが噛み合わされれば上記駆動方向伝達のみ行う状態になり、現在のギヤ段用の第２ドグクラッチ５８だけが噛み合わされれば上記被駆動方向伝達のみ行う状態になり、現在のギヤ段用の第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８が各々噛み合わされれば上記両方向伝達状態になる。なお、確認的に述べるが、図６及び図７の係合表は、前記駆動方向伝達および前記被駆動方向伝達の何れの場合にも適用される。

自動変速機１８の変速作動である、パワーオンアップシフト、パワーオンダウンシフト、パワーオフアップシフト、及び、パワーオフダウンシフトの変速作動について説明する。

自動変速機１８のパワーオンアップシフトとは、入力軸３２からカウンタ軸３４へ駆動力（トルク）が伝達されている状態でギヤ段が高車速側へ切り換えられる変速である。このパワーオンアップシフトでは、常時またはアップシフト前に、変速前ギヤ段よりも高車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛合状態にしておく。要するに、少なくとも変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛合状態にしておくということである。また、変速後ギヤ段よりも低車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を解放しておく。そして、上記駆動力が伝達されている状態で、変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛み合わせる。このように、その変速後ギヤ段用の第１ドグクラッチ５２を噛み合わることによりパワーオンアップシフトが行われるので、そのアップシフト中に変速前ギヤ段用の第１ドグクラッチ５２を解放させる必要が無く、駆動力伝達の遮断が生じない。

自動変速機１８のパワーオンダウンシフトについて説明する。自動変速機１８のパワーオンダウンシフトとは、入力軸３２からカウンタ軸３４へ駆動力が伝達されている状態でギヤ段が低車速側へ切り換えられる変速である。このパワーオンダウンシフトでは、常時またはダウンシフト前に、変速前ギヤ段よりも低車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛合状態にしておく。要するに、少なくとも変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛合状態にしておくということである。そして、上記駆動力が伝達されている状態で、変速前ギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を解放させる。この第１ドグクラッチ５２の解放により上記パワーオンダウンシフトが行われる。なお、好適には、上記パワーオンダウンシフトでは、変速前ギヤ段用の第１ドグクラッチ５２の解放後に、変速後ギヤ段用の第２ドグクラッチ５８を噛合状態にする。これにより、例えば、上記パワーオンダウンシフトの後に駆動力の伝達方向がカウンタ軸３４から入力軸３２への被駆動方向に切り替わった場合に、自動変速機１８がアップシフトすることを防止できるからである。

自動変速機１８のパワーオフアップシフトについて説明する。自動変速機１８のパワーオフアップシフトとは、カウンタ軸３４から入力軸３２へ駆動力が伝達されている状態（被駆動状態）でギヤ段が高車速側へ切り換えられる変速である。このパワーオフアップシフトでは、常時またはアップシフト前に、変速前ギヤ段よりも高車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛合状態にしておく。要するに、少なくとも変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛合状態にしておくということである。そして、上記被駆動状態で、変速前ギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を解放させる。この第２ドグクラッチ５８の解放により上記パワーオフアップシフトが行われる。なお、好適には、上記パワーオフアップシフトでは、変速前ギヤ段用の第２ドグクラッチ５８の解放後に、変速後ギヤ段用の第１ドグクラッチ５２を噛合状態にする。これにより、例えば、上記パワーオフアップシフトの後に駆動力の伝達方向が入力軸３２からカウンタ軸３４への駆動方向に切り替わった場合に、自動変速機１８がダウンシフトすることを防止できるからである。

自動変速機１８のパワーオフダウンシフトについて説明する。自動変速機１８のパワーオフダウンシフトとは、カウンタ軸３４から入力軸３２へ駆動力が伝達されている状態（被駆動状態）でギヤ段が低車速側へ切り換えられる変速である。このパワーオフダウンシフトでは、常時またはダウンシフト前に、変速前ギヤ段よりも低車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛合状態にしておく。要するに、少なくとも変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を噛合状態にしておくということである。また、変速後ギヤ段よりも高車速側のギヤ段用の動力断続装置３８の第１ドグクラッチ５２を解放しておく。そして、上記被駆動状態で、変速後ギヤ段用の動力断続装置３８の第２ドグクラッチ５８を噛み合わせる。このように、その変速後ギヤ段用の第２ドグクラッチ５８を噛み合わることによりパワーオフダウンシフトが行われるので、そのダウンシフト中に変速前ギヤ段用の第２ドグクラッチ５８を解放させる必要が無く、上記被駆動状態での駆動力伝達の遮断が生じない。

このように、自動変速機１８の各変速作動は行われるところ、一例として第１速から第２速へのパワーオンアップシフトを図８を用いて説明する。図８は、自動変速機１８の第１速から第２速へのパワーオンアップシフトが行われる例を説明するための図である。この図８は、カウンタ軸３４を径方向から見て各部品を平面に展開した模式図であり、図８の縦方向がカウンタ軸３４の周方向に相当し、図８の横方向がカウンタ軸３４の軸方向に相当する。また、図８の上向きの太い矢印はそれぞれ、カウンタ軸回転速度Ｎout、第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１gout、第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２goutの大きさ及び方向を表している。

自動変速機１８の変速前の第１速ギヤ段では、第１速用動力断続装置３８ａの第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８は何れも噛合状態にされており、第２速用動力断続装置３８ｂの第１ドグクラッチ５２は解放状態にされている一方でそれの第２ドグクラッチ５８は噛合状態にされている。このとき、入力軸３２からの駆動力は、図８の矢印AR1のように、専ら第１速用動力断続装置３８ａの第１ワンウェイクラッチ５０によりカウンタ軸３４へ伝達され、第２速用動力断続装置３８ｂの第２ワンウェイクラッチ５６はスリップ状態にある。そして、カウンタ軸回転速度Ｎoutと第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１goutとは互いに同一の回転速度であり、第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも大きい。

第１速から第２速へのパワーオンアップシフトでは、第１速用動力断続装置３８ａの第１ドグクラッチ５２は噛合状態のままそれの第２ドグクラッチ５８だけが噛合状態から解放状態へと切り換えられる。そして、第２速用動力断続装置３８ｂの第２ドグクラッチ５８は噛合状態のままそれの第１ドグクラッチ５２が解放状態から噛合状態へと切り換えられる。これにより、入力軸３２からカウンタ軸３４への動力伝達経路は、図８の矢印AR1から矢印AR2に示すように切り換えられ、第１速から第２速へのパワーオンアップシフトが完了する。すなわち、自動変速機１８の変速後の第２速ギヤ段では、入力軸３２からの駆動力は、図８の矢印AR2のように、専ら第２速用動力断続装置３８ｂの第１ワンウェイクラッチ５０によりカウンタ軸３４へ伝達されるようになり、第１速用動力断続装置３８ａの第１ワンウェイクラッチ５０はスリップ状態になる。そして、第２速ギヤ段では、カウンタ軸回転速度Ｎoutと第２速カウンタギヤ回転速度Ｎ２goutとは互いに同一の回転速度になり、第１速カウンタギヤ回転速度Ｎ１goutはカウンタ軸回転速度Ｎoutよりも小さくなる。

本実施例によれば、自動変速機１８の各ギヤ段に対応する複数の変速ギヤ対３６ａ，３６ｂ，３６ｃ毎に設けられた動力断続装置３８ａ，３８ｂ，３８ｃはそれぞれ、カウンタギヤ４８からカウンタ軸３４への方向にのみ動力伝達可能な第１ワンウェイクラッチ５０と第１ドグクラッチ５２とが直列に連結された第１伝達経路５４と、カウンタ軸３４からカウンタギヤ４８への方向にのみ動力伝達可能な第２ワンウェイクラッチ５６と第２ドグクラッチ５８とが直列に連結された第２伝達経路６０とを、カウンタギヤ４８とカウンタ軸３４との間に動力伝達経路として並列に備えている。このような構成により、クラッチツウクラッチ変速が行われることが無く、更に、自動変速機１８の変速前のギヤ段を成立させる第１ドグクラッチ５２又は第２ドグクラッチ５８の解放作動の後に変速後のギヤ段を成立させる第１ドグクラッチ５２又は第２ドグクラッチ５８の噛合作動が行われることも無いので、自動変速機１８の変速中に駆動力が遮断されることや落ち込むことを抑制できる。

また、本実施例によれば、自動変速機１８の自動変速制御において、解放側の摩擦係合装置及び係合側の摩擦係合装置のトルク容量を管理しながらその両者の摩擦係合装置を繋ぎ換えるクラッチツウクラッチ変速に関する制御をする必要がないので、上記自動変速機１８の自動変速制御における制御ロジックを簡素化でき、変速ショックを抑えるための高精度な適合が必要とはされない。

また、本実施例によれば、図６及び図７に示すように、第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８のうち動力伝達方向が相互に同一の変速前ギヤ段用のドグクラッチと変速後ギヤ段用のドグクラッチとが同時に噛み合わされても、その一方のドグクラッチと直列に連結された第１ワンウェイクラッチ５０又は第２ワンウェイクラッチ５６がスリップ状態になるので、自動変速機１８の変速時にタイアップ状態及び前記ニュートラル状態を発生させないドグクラッチ（係合要素）の切替パターンを実現できる。

また、本実施例によれば、第１速から第３速への変速、または、第３速から第１速への変速等の任意のギヤ段への飛び変速を実現できる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は他の態様で実施することも可能である。

例えば、前述の実施例おいては、自動変速機１８は、第１、第２ワンウェイクラッチ５０、５６及び第１、第２ドグクラッチ５２、５８の組合せを有することで、前記ニュートラル状態、前記駆動方向伝達のみ行う状態、前記被駆動方向伝達のみ行う状態、及び、前記両方向伝達状態の４つの状態を選択的に形成できるが、自動変速機１８は、ワンウェイクラッチ及びドグクラッチの組合せ以外の機構を有することにより上記４つの状態を選択的に形成できるものであっても差し支えない。

また、前述の実施例おいて、自動変速機１８は、自動的にギヤ段の切り換わる自動変速機であるが、変速レバーの操作などにより手動でギヤ段の切り換わる手動変速機であってもよい。

また、前述の実施例おいて、第１ドグクラッチ５２及び第２ドグクラッチ５８は、ドグクラッチ以外の形式のクラッチ（係合装置）に置き換えられても差し支えない。例えば、摩擦クラッチ、電磁クラッチなどである。

また、前述の実施例おいて、動力断続装置３８は、カウンタ軸３４に設けられているが、カウンタ軸３４ではなく入力軸３２に設けられていても差し支えない。

また、前述の実施例おいて、自動変速機１８は前進３段変速の変速機であるが、３段変速でなく、２段でも４段以上であってもよい。また、自動変速機１８は後進変速段を備えていてもいなくてもよい。

また、前述の実施例において、前記走行用駆動力源であるエンジン１２としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジンが広く用いられる。更に、補助的な走行用動力源として、電動機等がエンジン１２に加えて用いられてもよい。或いは、走行用動力源として電動機のみが用いられてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１８：自動変速機（車両用変速機）
３２：入力軸（第１動力伝達軸）
３４：カウンタ軸（第２動力伝達軸）
３６ａ：第１速ギヤ対（ギヤ対）
３６ｂ：第２速ギヤ対（ギヤ対）
３６ｃ：第３速ギヤ対（ギヤ対）
３８ａ：第１速用動力断続装置（動力断続装置）
３８ｂ：第２速用動力断続装置（動力断続装置）
３８ｃ：第３速用動力断続装置（動力断続装置）
５０：第１ワンウェイクラッチ
５２：第１ドグクラッチ
５４：第１伝達経路
５６：第２ワンウェイクラッチ
５８：第２ドグクラッチ
６０：第２伝達経路

Claims

第１動力伝達軸と、第２動力伝達軸と、相互に噛み合うギヤの一方が該第１動力伝達軸に相対回転不能に設けられて他方が動力断続装置を介して該第２動力伝達軸に設けられたギヤ比が異なる複数のギヤ対とを備え、該複数のギヤ対毎に設けられた前記動力断続装置が択一的に動力伝達可能になることにより変速段が切り換わる常時噛合式の車両用変速機であって、
各々の前記動力断続装置は、前記ギヤ対の他方のギヤから前記第２動力伝達軸への方向にのみ動力伝達可能な第１ワンウェイクラッチと噛合いにより動力伝達可能になる第１ドグクラッチとが直列に連結された第１伝達経路と、前記第２動力伝達軸から前記他方のギヤへの方向にのみ動力伝達可能な第２ワンウェイクラッチと噛合いにより動力伝達可能になる第２ドグクラッチとが直列に連結された第２伝達経路とを、前記他方のギヤと前記第２動力伝達軸との間に並列に備えている
ことを特徴とする常時噛合式の車両用変速機。