JP4169951B2 - 自動変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機に係り、特に、変速時に摩擦クラッチを用いる歯車式の自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歯車式変速機構を用いた自動変速機としては、例えば、特開昭６１−４５１６３号公報に記載されているように、歯車式変速機の最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設け、変速時は摩擦クラッチを滑らせて変速機の入力軸回転数を制御し、出力軸回転数と同期させ、かつ摩擦クラッチにより伝達されたトルクにより変速中のトルク低下を補正してスムーズな変速をするものである。また、最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設けることで、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設けた場合、変速の際、摩擦クラッチを滑らせた時の摩擦クラッチの入力側と出力側の回転数差が大きくなり、摩擦クラッチが著しく消耗するという問題があった。例えば、６段変速の場合、最小減速比は６速となるが、１速から２速へ変速した場合の方が、３速から４速へ変速した場合に比べ、回転数差が大きくなり、１速から２速へ変速した場合の摩擦クラッチの消耗が著しいものである。
【０００４】
また、中間減速比となるギア、例えば，速のギアに摩擦クラッチを設けた場合、１速から２速へ変速において回転数差が小さくなるが、３速から４速への変速において、トルク低下を補正してスムーズな変速をすることが困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行える自動変速機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に設けられ、少なくとも一つの歯車列に設けられた摩擦クラッチと、その他の歯車列に設けられたかみ合い式クラッチとからなるトルク伝達手段を有し、一方の歯車列から他方歯車列へ変速する際に摩擦クラッチを制御する自動変速機において、上記摩擦クラッチにより変速中にトルクを伝達する経路を、互いに減速比が異なる二つの経路に切り換えるものであって、二つの前進ギアと選択的に締結可能なかみ合い式クラッチからなるトルク伝達経路切換手段を設け、ここで、上記経路は、上記トルク伝達経路切換手段により第１のトルク伝達経路と第２のトルク伝達経路に分けられ、第１のトルク伝達経路の減速比は、第２のトルク伝達経路の減速比以上であるようにしたものである。かかる構成により、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えい得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比としたものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上としたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記トルク伝達経路切換手段は、二つのギアと選択的に締結可能な二つの摩擦クラッチとしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動変速機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【００１３】
エンジン１には、エンジントルクを調節する電子制御スロットル３１と、エンジン１の回転数Ｎｅを計測するセンサ３２とが設けられており、エンジン１のトルクを高精度に制御することが可能である。
【００１４】
エンジン１では、吸気管（図示しない）に設けられた電子制御スロットル３１により吸入空気量が制御され、吸入空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示しない）から噴射される。また、空気量および燃料量から決定される空燃比，エンジン回転数Ｎｅなどの信号から点火時期が決定され、点火装置（図示しない）により点火される。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましいものである。
【００１５】
エンジン１の出力軸２には、クラッチ３が設けられており、エンジン１のトルクを入力軸４に伝達することが可能である。クラッチ３は、摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ３５によりクラッチ３の押付け力を制御する。クラッチ３の押付け力を調節することで、エンジン１の出力軸２から入力軸４へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００１６】
入力軸４には、ギア８，ギア９，ギア１３，ギア１４が固定されており、ギア５，ギア７，ギア１０，ギア１２が回転自在に取り付けられている。ギア１３は、入力軸４の回転数Ｎｉ検出器としても用いられ、センサ３３により入力軸４の回転数Ｎｉを検出することが可能である。
【００１７】
また、入力軸４には、ギア５およびギア７と入力軸４とを直結するクラッチ６が設けられている。クラッチ６の内側には、入力軸４の複数の溝とかみ合う溝（図示しない）が設けてあり、クラッチ６は入力軸４の軸方向には移動可能になっているが、入力軸４の回転方向への移動は制限される。よって、入力軸４のトルクは、クラッチ６に伝達される。クラッチ６からのトルクをギア５あるいはギア７に伝達するためには、クラッチ６を入力軸４の軸方向に移動させ、ギア５あるいはギア７とクラッチ６とを直結する必要がある。クラッチ６の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３７が用いられる。同様に、入力軸４には、ギア１０およびギア１２と入力軸４とを直結するクラッチ１１が設けられている。クラッチ１１の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３９が用いられる。クラッチ６およびクラッチ１１は、かみ合い式クラッチであり、一般に同期かみ合い方式が用いられている。
【００１８】
出力軸２７には、ギア２２，ギア２３が固定されている。ギア２２，ギア２３は、それぞれ、ギア１０，ギア１２と常時噛合している。さらに、出力軸２７には、ギア１９，ギア２１，ギア２４，ギア２６が、回転自在に取り付けられている。ギア１９，ギア２１は、それぞれ、ギア８，ギア９と常時噛合いし、ギア２４，ギア２６は、それぞれ、ギア１３，ギア１４と常時噛合している。ギア２３は、出力軸２７の回転数Ｎｏ検出器としても用いられ、センサ３４により出力軸２７の回転数Ｎｏを検出することが可能である。
【００１９】
また、出力軸２７には、ギア１９およびギア２１と出力軸２７とを直結するクラッチ２０が設けられている。クラッチ２０の内側には、出力軸２７の複数の溝とかみ合う溝（図示しない）が設けてあり、クラッチ２０は出力軸２７の軸方向には移動可能になっているが、出力軸２７の回転方向への移動は制限される。よって、クラッチ２０のトルクは、出力軸２７に伝達される。ギア１９あるいはギア２１からのトルクをクラッチ２０に伝達するためには、クラッチ２０を出力軸２７の軸方向に移動させ、ギア１９あるいはギア２１とクラッチ２０とを直結する必要がある。クラッチ２０の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３８が用いられる。同様に、出力軸２７には、ギア２４およびギア２６と出力軸２７とを直結するクラッチ２５が設けられており、クラッチ２５の移動には油圧により駆動するアクチュエータ４０が用いられる。クラッチ２０およびクラッチ２５は、かみ合い式クラッチであり、一般に同期かみ合い方式が用いられている。
【００２０】
さらに、出力軸２７には、クラッチ１５が取り付けられている。クラッチ１５は、出力軸２７の軸方向には移動可能になっているが、出力軸２７の回転方向への移動は制限される。よって、クラッチ１５のトルクは、出力軸２７に伝達される。クラッチ１５は摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ３６によりクラッチ１５の押付け力を制御する。このクラッチ１５の押付け力を調節することで、クラッチシャフト１７から出力軸２７へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００２１】
クラッチシャフト１７は、中空構造になっており、出力軸２７が回転自在に貫通している。また、クラッチシャフト１７には、ギア１６，ギア１８が固定されている。ギア１６，ギア１８は、それぞれ、ギア５，ギア７と常時噛合している。
【００２２】
出力軸２７の回転駆動力は、デファレンシャルギア２８，車軸２９を介して、車輪３０に伝達される。
【００２３】
コントローラ４２は、油圧ユニット４１にクラッチ駆動指令Ｃｓを出力し、電子制御スロットル３１に目標のエンジントルクを実現するスロットル開度指令ＴＴＶＯを出力する。油圧ユニット４１は、アキュームレータ，油圧ポンプ，電磁弁などにより構成され、コントローラ４２が出力するクラッチ駆動指令Ｃｓにしたがい、アクチュエータ３５，アクチュエータ３６，およびアクチュエータ３７，３８，３９，４０を制御して、クラッチ３，クラッチ１５，およびクラッチ６，１１，２０，２５を駆動する。
【００２４】
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による自動変速機の変速時の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図であり、図３は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図であり、図４は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速時の回転数変化の説明図である。なお、図２及び図３において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２５】
最初に、図２を用いて、１速走行時および２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
【００２６】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を３速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を４速とし、ギア９，ギア２１から成る歯車列を５速とし、ギア８，ギア１９から成る歯車列を６速とする。また、ギア７，ギア１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア１６から成る歯車列を６速とする。
【００２７】
最初に、１速走行時のトルク伝達経路について説明する。
１速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２６に直結する。また、クラッチ６，クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ１５を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図２の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１４→ギア２６→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００２８】
次に、２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
２速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２４に直結する。また、クラッチ６，クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ１５を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図２の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１３→ギア２４→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００２９】
次に、図３を用いて、変速中のトルク伝達経路について説明する。
図２で説明したように、１速から２速へ変速するためには、クラッチ２５をギア２６からギア２４へ切り換える必要があるが、クラッチ２５が開放状態の間、クラッチ２５を用いてエンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達することが不可能となる。そこで、変速中は、クラッチ１５を用いて、エンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達する。
【００３０】
ここで、本実施形態では、入力軸４からクラッチ１５に至るトルク伝達経路としては、ギア５，ギア１７を経由する第１のトルク伝達経路と、ギア７，ギア１８を経由する第２のトルク伝達経路を備えている。第１のトルク伝達経路と、第２のトルク伝達経路は、クラッチ６により、切り換えることが可能である。
【００３１】
最初に、変速中における第１のトルク伝達経路（例：３速）について、説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６をギア７に直結してクラッチ１５を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図３の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６→ギア７→ギア１８→クラッチシャフト１７→クラッチ１５→出力軸２７となる。
【００３２】
次に、変速中における第２のトルク伝達経路（例：６速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６をギア５に直結してクラッチ１５を滑らせることによりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図３の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６→ギア５→ギア１６→クラッチシャフト１７→クラッチ１５→出力軸２７となる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、変速中はクラッチ１５によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、クラッチ６を用いることで変速中のトルク伝達経路を２つに切り換えることが可能となる。
【００３４】
次に、図４を用いて、変速時に、第１のトルク伝達経路を用いた場合と、第２のトルク伝達経路を用いた場合の回転数変化について説明する。
ここで、以下の説明では、１速ギア比ｇ１を、３．８とし、２速ギア比ｇ２を、２．４とし、３速ギア比ｇ３を、１．７とし、４速ギア比ｇ４を、１．３ とし、５速ギア比ｇ５を、１．０ とし、６速ギア比ｇ６を０．８として説明する。
【００３５】
また、変速中に第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合のクラッチシャフト１７の回転数を、クラッチシャフト回転数１（Ｎｃ１）とし、第２のトルク伝達経路（６速）を用いた場合のクラッチシャフト１７の回転数をクラッチシャフト回転数２（Ｎｃ２）とする。また、簡単のため、変速中の出力軸回転数Ｎｏは、１０００［ｒ／ｍｉｎ］（一定）と仮定する。
【００３６】
最初に、第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合について説明する。
図４に示すように、１速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ１（＝３８００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ１／ｇ３ （＝２２３５［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００３７】
変速中は、クラッチ１５を滑らせて、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、第１のトルク伝達経路の減速比は３速となっているため、入力軸４およびクラッチシャフト１７の回転数は徐々に低下する。入力軸４の回転数が２速走行時の回転数まで低下し、クラッチ２５をギア２４に直結すると同時にクラッチ１５を開放して変速は終了となる。
【００３８】
２速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ２（＝２４００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ２／ｇ３ （＝１４１２［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００３９】
また、クラッチ１５の出力側の回転数は、出力軸２７の回転数Ｎｏと等しくなる。ゆえに、変速初期のクラッチ１５の回転数差ΔＮｃ１（ｔ１）は、ΔＮｃ１（ｔ１）＝２２３５−１０００＝１２３５［ｒｐｍ］となり、変速終了時の回転数差ΔＮｃ１（ｔ２）は、ΔＮｃ１（ｔ２）＝１４１２−１０００＝４１２［ｒｐｍ］となるので、変速中に第１のトルク伝達経路を用いた場合、クラッチ１５の回転数差ΔＮｃ１は、およそ下式（１）の範囲となる。
【００４０】
４１２［ｒｐｍ］≦ΔＮｃ１≦１２３５［ｒｐｍ］ …（１）
同様に、第２のトルク伝達経路（６速）を用いた場合について説明する。
図４に示すように、１速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ１（＝３８００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ１／ｇ６（＝４７５０［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００４１】
変速中は、クラッチ１５を滑らせて、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、第２のトルク伝達経路の減速比は６速となっているため、入力軸４およびクラッチシャフト１７の回転数は徐々に低下する。入力軸４の回転数が２速走行時の回転数まで低下し、クラッチ２５をギア２４に直結すると同時にクラッチ１５を開放して変速は終了となる。
【００４２】
２速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ２（＝２４００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ２／ｇ６（＝３０００［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００４３】
また、クラッチ１５の出力側の回転数は、出力軸２７の回転数Ｎｏと等しくなるので、変速初期のクラッチ１５の回転数差ΔＮｃ２（ｔ１）は、ΔＮｃ２（ｔ１）＝４７５０−１０００＝３７５０［ｒｐｍ］となり、変速終了時の回転数差ΔＮｃ２（ｔ２）は、ΔＮｃ２（ｔ２）＝３０００−１０００＝２０００［ｒｐｍ］となるので、変速中に第２のトルク伝達経路を用いた場合、クラッチ１５の回転数差ΔＮｃ２は、およそ下式（２）の範囲となる。
【００４４】
２０００［ｒｐｍ］≦ΔＮｃ２≦３７５０［ｒｐｍ］ …（２）
上述した式（１），式（２）より、１速から２速へ変速する場合においては、第１のトルク伝達経路（３速）を用いる方が、第２のトルク伝達経路（６速）を用いるよりもクラッチ１５の回転数差を少なくすることができ、クラッチ１５の消耗を抑制することが可能となる。
【００４５】
同様に、２速から３速へ変速する場合においても、第１のトルク伝達経路（３速）を用いる方が、第２のトルク伝達経路（６速）を用いるよりもクラッチ１５の回転数差を少なくすることができる。また、３速よりも高いギア（４，５，６速）への変速に関しては、変速中に第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合、入力軸４の回転数Ｎｉが目標の回転数まで低下せず、変速することができなくなるため、変速中は第２のトルク伝達経路（６速）を用いることが望ましいものとなる。
【００４６】
ここで、図５を用いて、本実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係について説明する。
【００４７】
図５は、本発明の第１の実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係の説明図である。
【００４８】
図において、縦軸は、回転数比（入力軸回転数Ｎｉ／出力軸回転数Ｎｏ）を示し、横軸は、摩擦クラッチの減速比を示している。各歯車列の減速比は、図４に示したものと同様とする。
【００４９】
上述したように、変速時は摩擦クラッチの押付け力を制御し、入力軸と出力軸の回転数比を目標の減速比に合わせてから変速する。そのため、変速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比を３速にした場合は、３速までの変速パターンにしか対応できない。一方、摩擦クラッチの減速比を６速とした場合は６速までのすべての変速パターンに対応できる。
【００５０】
このように、変速可能領域は変速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比までとなる。すべての変速パターンにおいて変速中のトルク低下を補正するには、変速中にトルクを伝達する経路のうち、少なくとも一つの経路の減速比を最小減速比、すなわち６速以下とすればよいものである。
【００５１】
なお、上述の例において、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路は、３速，６速といった定常走行で使用するギアの減速比と同じでなくてもよいものである。例えば、第１のトルク伝達経路の減速比は、２速と３速の中間の値としてもよいものである。また、第２のトルク伝達経路の減速比も、５速と６速の中間の値としてもよいが、６速への変速において、変速中のトルク低下を補正することが困難となるので、第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比すなわち６速以下とすることが望ましいものである。
【００５２】
さらに、本実施形態では、発進時はクラッチ３を滑らせることにより、エンジン１のトルクを自動変速機に伝達するが、クラッチ３が故障した場合には、車両を発進させることが困難となる。そこで、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達し車両を発進させる。図４に示したギア比（減速比）の場合、第１のトルク伝達経路のギア比を６速とすると、故障時は、クラッチ１５を滑らせて６速で発進することとなり、下り坂や平地での緩やかな発進ならば対応できるが、上り坂や急発進をしようとするとエンジン１はストールすることになる。そこで、第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上とすることが望ましいものである。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００５４】
次に、図６を用いて、本発明の第２の実施形態による自動変速機の構成について説明する。本実施形態では、変速中に摩擦クラッチを制御してトルクを伝達する経路を、定常走行時も兼用するようにしている。
【００５５】
図６は、本発明の第２の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を４速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を５速とする。また、ギア７，ギア１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア１６から成る歯車列を６速とする。
【００５７】
本実施形態において、変速時の動作に関しては、第１の実施形態と同様であるが、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路を定常走行時にも使用するようにしている。例えば、３速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６をギア７に直結し、クラッチ１５を出力軸２７に直結して、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００５８】
同様に、６速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６をギア７に直結し、クラッチ１５を出力軸２７に直結して、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００５９】
このように、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路を定常走行時にも使用することにより、歯車列の数を低減でき、変速機自体の小型化を図ることができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００６１】
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第３の実施形態による自動変速機の構成について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６２】
入力軸４には、クラッチ６０１が取り付けられており、入力軸４のトルクをギア７に伝達することが可能である。クラッチ６０１は、摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられる。油圧により駆動するアクチュエータ６３７により、クラッチ６０１の押付け力を制御する。クラッチ６０１の押付け力を調節することで、入力軸４からギア７へ伝達するトルクの調節が可能となっている。同様に、入力軸４には、クラッチ６０２が取り付けられており、入力軸４のトルクをギア５に伝達することが可能である。クラッチ６０２は摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ６３６によりクラッチ６０２の押付け力を制御する。このクラッチ６０２の押付け力を調節することで、入力軸４からギア５へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００６３】
出力軸２７には、ギア６１６，ギア６１８が固定されており、それぞれギア５，ギア７と常時噛合している。
【００６４】
次に、図８及び図９を用いて、本実施形態による自動変速機の変速時の動作を説明する。
【００６５】
図８は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図であり、図９は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。なお、図８及び図９において、図７と同一符号は、同一部分を示している。
【００６６】
最初に、図７を用いて、１速走行時および２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
【００６７】
ここでは、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を３速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を４速とし、ギア９，ギア２１から成る歯車列を５速とし、ギア８，ギア１９から成る歯車列を６速とする。また、ギア７，ギア６１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア６１６から成る歯車列を６速とする。
【００６８】
最初に、１速走行時のトルク伝達経路について説明する。
１速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２６に直結する。また、クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ６０１，クラッチ６０２を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図７の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１４→ギア２６→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００６９】
次に、２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
２速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２４に直結する。また、クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ６０１，クラッチ６０２を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図８の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１３→ギア２４→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００７０】
次に、図８を用いて、変速中のトルク伝達経路について説明する。
図２において説明したように、変速中はクラッチ２５が開放状態の間、クラッチ２５を用いてエンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達することが不可能となる。そこで、変速中は、クラッチ６０１あるいはクラッチ６０２を用いて、エンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達する。
【００７１】
ここで、本実施形態では、入力軸４から出力軸２７に至るトルク伝達経路としては、ギア５，ギア６１６を経由する第１のトルク伝達経路と、ギア７，ギア６１８を経由する第２のトルク伝達経路を備えている。第１のトルク伝達経路と、第２のトルク伝達経路は、クラッチ６０２，６０１を選択的に締結することにより、切り換えることが可能である。
【００７２】
最初に、変速中における第１のトルク伝達経路（例：３速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６０１を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図９の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６０１→ギア７→ギア６１８→出力軸２７となる。
【００７３】
次に、変速中における第２のトルク伝達手段（例：６速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６０２を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図９の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６０２→ギア５→ギア６１６→出力軸２７となる。
【００７４】
以上説明したように、変速中はクラッチ６０１あるいはクラッチ６０２によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、クラッチ６０１およびクラッチ６０２を選択的に使用することで摩擦クラッチの消耗を抑制することができる。また、図４で説明したように、第１のトルク伝達手段の減速比は、第２のトルク伝達手段の減速比以上とし、変速パターンによって第１のトルク伝達手段と第２のトルク伝達手段とを切り換え、クラッチ６０１の回転数差の増大を防止して、クラッチ６０１の消耗をさらに抑制することが望ましいものである。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００７６】
次に、図１０を用いて、本発明の第４の実施形態による自動変速機の構成について説明する。本実施形態では、変速中に摩擦クラッチを制御してトルクを伝達する経路を、定常走行時も兼用するようにしている。
【００７７】
図１０は、本発明の第４の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図７と同一符号は、同一部分を示している。
【００７８】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を４速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を５速とする。また、ギア７，ギア６１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア６１６から成る歯車列を６速とする。
【００７９】
本実施形態において、変速時の動作に関しては、第３の実施形態と同様であるが、第１のトルク伝達手段および第２のトルク伝達手段を定常走行時にも使用する。例えば、３速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６０１をギア７に直結して、第１のトルク伝達手段によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。同様に６速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６０２をギア５に直結して、第２のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００８０】
このように、第１のトルク伝達手段および第２のトルク伝達手段を定常走行時にも使用することにより、歯車列の数を低減でき、変速機自体の小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００８２】
なお、上述の各実施形態において、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路は、３速，６速といった定常走行で使用するギアの減速比と同じでなくてもよいものである。例えば、第１のトルク伝達経路の減速比は、２速と３速の中間の値としてもよいものである。また、第２のトルク伝達経路の減速比も、５速と６速の中間の値としてもよいが、６速への変速において、変速中のトルク低下を補正することが困難となるので、第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比すなわち６速以下とすることが望ましいものである。
【００８３】
さらに、発進時はクラッチ３を滑らせることにより、エンジン１のトルクを自動変速機に伝達するが、クラッチ３が故障した場合には、車両を発進させることが困難となる。そこで、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達し車両を発進させる。図４に示したギア比（減速比）の場合、第１のトルク伝達経路のギア比を６速とすると、故障時は、クラッチ１５を滑らせて６速で発進することとなり、下り坂や平地での緩やかな発進ならば対応できるが、上り坂や急発進をしようとするとエンジン１はストールすることになる。そこで、第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上とすることが望ましいものである。
【００８４】
さらに、クラッチを駆動するアクチュエータは、モータにより駆動する電気式のアクチュエータであってもよいし、摩擦クラッチは乾式単板方式、湿式多板方式のどちらを用いてもよいものである。また、自動変速機においては、後進段を設定する歯車列を設けてもよいものである。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速時の回転数変化の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１…エンジン
４…入力軸
５，７，１６，１８，６１６，６１８…ギア
６…かみ合い式クラッチ
１５，６０１，６０２…摩擦クラッチ
１７…クラッチシャフト
２７…出力軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機に係り、特に、変速時に摩擦クラッチを用いる歯車式の自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歯車式変速機構を用いた自動変速機としては、例えば、特開昭６１−４５１６３号公報に記載されているように、歯車式変速機の最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設け、変速時は摩擦クラッチを滑らせて変速機の入力軸回転数を制御し、出力軸回転数と同期させ、かつ摩擦クラッチにより伝達されたトルクにより変速中のトルク低下を補正してスムーズな変速をするものである。また、最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設けることで、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最小減速比となるギアに摩擦クラッチを設けた場合、変速の際、摩擦クラッチを滑らせた時の摩擦クラッチの入力側と出力側の回転数差が大きくなり、摩擦クラッチが著しく消耗するという問題があった。例えば、６段変速の場合、最小減速比は６速となるが、１速から２速へ変速した場合の方が、３速から４速へ変速した場合に比べ、回転数差が大きくなり、１速から２速へ変速した場合の摩擦クラッチの消耗が著しいものである。
【０００４】
また、中間減速比となるギア、例えば，速のギアに摩擦クラッチを設けた場合、１速から２速へ変速において回転数差が小さくなるが、３速から４速への変速において、トルク低下を補正してスムーズな変速をすることが困難となる。
【０００５】
本発明の目的は、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行える自動変速機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に設けられ、少なくとも一つの歯車列に設けられた摩擦クラッチと、その他の歯車列に設けられたかみ合い式クラッチとからなるトルク伝達手段を有し、一方の歯車列から他方歯車列へ変速する際に摩擦クラッチを制御する自動変速機において、上記摩擦クラッチにより変速中にトルクを伝達する経路を、互いに減速比が異なる二つの経路に切り換えるものであって、二つの前進ギアと選択的に締結可能なかみ合い式クラッチからなるトルク伝達経路切換手段を設け、ここで、上記経路は、上記トルク伝達経路切換手段により第１のトルク伝達経路と第２のトルク伝達経路に分けられ、第１のトルク伝達経路の減速比は、第２のトルク伝達経路の減速比以上であるようにしたものである。かかる構成により、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えい得るものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比としたものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上としたものである。
【００１１】
（４）上記（１）において、好ましくは、上記トルク伝達経路切換手段は、二つのギアと選択的に締結可能な二つの摩擦クラッチとしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動変速機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【００１３】
エンジン１には、エンジントルクを調節する電子制御スロットル３１と、エンジン１の回転数Ｎｅを計測するセンサ３２とが設けられており、エンジン１のトルクを高精度に制御することが可能である。
【００１４】
エンジン１では、吸気管（図示しない）に設けられた電子制御スロットル３１により吸入空気量が制御され、吸入空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示しない）から噴射される。また、空気量および燃料量から決定される空燃比，エンジン回転数Ｎｅなどの信号から点火時期が決定され、点火装置（図示しない）により点火される。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク、エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましいものである。
【００１５】
エンジン１の出力軸２には、クラッチ３が設けられており、エンジン１のトルクを入力軸４に伝達することが可能である。クラッチ３は、摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ３５によりクラッチ３の押付け力を制御する。クラッチ３の押付け力を調節することで、エンジン１の出力軸２から入力軸４へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００１６】
入力軸４には、ギア８，ギア９，ギア１３，ギア１４が固定されており、ギア５，ギア７，ギア１０，ギア１２が回転自在に取り付けられている。ギア１３は、入力軸４の回転数Ｎｉ検出器としても用いられ、センサ３３により入力軸４の回転数Ｎｉを検出することが可能である。
【００１７】
また、入力軸４には、ギア５およびギア７と入力軸４とを直結するクラッチ６が設けられている。クラッチ６の内側には、入力軸４の複数の溝とかみ合う溝（図示しない）が設けてあり、クラッチ６は入力軸４の軸方向には移動可能になっているが、入力軸４の回転方向への移動は制限される。よって、入力軸４のトルクは、クラッチ６に伝達される。クラッチ６からのトルクをギア５あるいはギア７に伝達するためには、クラッチ６を入力軸４の軸方向に移動させ、ギア５あるいはギア７とクラッチ６とを直結する必要がある。クラッチ６の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３７が用いられる。同様に、入力軸４には、ギア１０およびギア１２と入力軸４とを直結するクラッチ１１が設けられている。クラッチ１１の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３９が用いられる。クラッチ６およびクラッチ１１は、かみ合い式クラッチであり、一般に同期かみ合い方式が用いられている。
【００１８】
出力軸２７には、ギア２２，ギア２３が固定されている。ギア２２，ギア２３は、それぞれ、ギア１０，ギア１２と常時噛合している。さらに、出力軸２７には、ギア１９，ギア２１，ギア２４，ギア２６が、回転自在に取り付けられている。ギア１９，ギア２１は、それぞれ、ギア８，ギア９と常時噛合いし、ギア２４，ギア２６は、それぞれ、ギア１３，ギア１４と常時噛合している。ギア２３は、出力軸２７の回転数Ｎｏ検出器としても用いられ、センサ３４により出力軸２７の回転数Ｎｏを検出することが可能である。
【００１９】
また、出力軸２７には、ギア１９およびギア２１と出力軸２７とを直結するクラッチ２０が設けられている。クラッチ２０の内側には、出力軸２７の複数の溝とかみ合う溝（図示しない）が設けてあり、クラッチ２０は出力軸２７の軸方向には移動可能になっているが、出力軸２７の回転方向への移動は制限される。よって、クラッチ２０のトルクは、出力軸２７に伝達される。ギア１９あるいはギア２１からのトルクをクラッチ２０に伝達するためには、クラッチ２０を出力軸２７の軸方向に移動させ、ギア１９あるいはギア２１とクラッチ２０とを直結する必要がある。クラッチ２０の移動には、油圧により駆動するアクチュエータ３８が用いられる。同様に、出力軸２７には、ギア２４およびギア２６と出力軸２７とを直結するクラッチ２５が設けられており、クラッチ２５の移動には油圧により駆動するアクチュエータ４０が用いられる。クラッチ２０およびクラッチ２５は、かみ合い式クラッチであり、一般に同期かみ合い方式が用いられている。
【００２０】
さらに、出力軸２７には、クラッチ１５が取り付けられている。クラッチ１５は、出力軸２７の軸方向には移動可能になっているが、出力軸２７の回転方向への移動は制限される。よって、クラッチ１５のトルクは、出力軸２７に伝達される。クラッチ１５は摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ３６によりクラッチ１５の押付け力を制御する。このクラッチ１５の押付け力を調節することで、クラッチシャフト１７から出力軸２７へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００２１】
クラッチシャフト１７は、中空構造になっており、出力軸２７が回転自在に貫通している。また、クラッチシャフト１７には、ギア１６，ギア１８が固定されている。ギア１６，ギア１８は、それぞれ、ギア５，ギア７と常時噛合している。
【００２２】
出力軸２７の回転駆動力は、デファレンシャルギア２８，車軸２９を介して、車輪３０に伝達される。
【００２３】
コントローラ４２は、油圧ユニット４１にクラッチ駆動指令Ｃｓを出力し、電子制御スロットル３１に目標のエンジントルクを実現するスロットル開度指令ＴＴＶＯを出力する。油圧ユニット４１は、アキュームレータ，油圧ポンプ，電磁弁などにより構成され、コントローラ４２が出力するクラッチ駆動指令Ｃｓにしたがい、アクチュエータ３５，アクチュエータ３６，およびアクチュエータ３７，３８，３９，４０を制御して、クラッチ３，クラッチ１５，およびクラッチ６，１１，２０，２５を駆動する。
【００２４】
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による自動変速機の変速時の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図であり、図３は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図であり、図４は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速時の回転数変化の説明図である。なお、図２及び図３において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２５】
最初に、図２を用いて、１速走行時および２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
【００２６】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を３速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を４速とし、ギア９，ギア２１から成る歯車列を５速とし、ギア８，ギア１９から成る歯車列を６速とする。また、ギア７，ギア１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア１６から成る歯車列を６速とする。
【００２７】
最初に、１速走行時のトルク伝達経路について説明する。
１速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２６に直結する。また、クラッチ６，クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ１５を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図２の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１４→ギア２６→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００２８】
次に、２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
２速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２４に直結する。また、クラッチ６，クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ１５を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図２の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１３→ギア２４→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００２９】
次に、図３を用いて、変速中のトルク伝達経路について説明する。
図２で説明したように、１速から２速へ変速するためには、クラッチ２５をギア２６からギア２４へ切り換える必要があるが、クラッチ２５が開放状態の間、クラッチ２５を用いてエンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達することが不可能となる。そこで、変速中は、クラッチ１５を用いて、エンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達する。
【００３０】
ここで、本実施形態では、入力軸４からクラッチ１５に至るトルク伝達経路としては、ギア５，ギア１７を経由する第１のトルク伝達経路と、ギア７，ギア１８を経由する第２のトルク伝達経路を備えている。第１のトルク伝達経路と、第２のトルク伝達経路は、クラッチ６により、切り換えることが可能である。
【００３１】
最初に、変速中における第１のトルク伝達経路（例：３速）について、説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６をギア７に直結してクラッチ１５を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図３の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６→ギア７→ギア１８→クラッチシャフト１７→クラッチ１５→出力軸２７となる。
【００３２】
次に、変速中における第２のトルク伝達経路（例：６速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６をギア５に直結してクラッチ１５を滑らせることによりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図３の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６→ギア５→ギア１６→クラッチシャフト１７→クラッチ１５→出力軸２７となる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、変速中はクラッチ１５によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、クラッチ６を用いることで変速中のトルク伝達経路を２つに切り換えることが可能となる。
【００３４】
次に、図４を用いて、変速時に、第１のトルク伝達経路を用いた場合と、第２のトルク伝達経路を用いた場合の回転数変化について説明する。
ここで、以下の説明では、１速ギア比ｇ１を、３．８とし、２速ギア比ｇ２を、２．４とし、３速ギア比ｇ３を、１．７とし、４速ギア比ｇ４を、１．３ とし、５速ギア比ｇ５を、１．０ とし、６速ギア比ｇ６を０．８として説明する。
【００３５】
また、変速中に第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合のクラッチシャフト１７の回転数を、クラッチシャフト回転数１（Ｎｃ１）とし、第２のトルク伝達経路（６速）を用いた場合のクラッチシャフト１７の回転数をクラッチシャフト回転数２（Ｎｃ２）とする。また、簡単のため、変速中の出力軸回転数Ｎｏは、１０００［ｒ／ｍｉｎ］（一定）と仮定する。
【００３６】
最初に、第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合について説明する。
図４に示すように、１速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ１（＝３８００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ１／ｇ３ （＝２２３５［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００３７】
変速中は、クラッチ１５を滑らせて、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、第１のトルク伝達経路の減速比は３速となっているため、入力軸４およびクラッチシャフト１７の回転数は徐々に低下する。入力軸４の回転数が２速走行時の回転数まで低下し、クラッチ２５をギア２４に直結すると同時にクラッチ１５を開放して変速は終了となる。
【００３８】
２速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ２（＝２４００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ２／ｇ３ （＝１４１２［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００３９】
また、クラッチ１５の出力側の回転数は、出力軸２７の回転数Ｎｏと等しくなる。ゆえに、変速初期のクラッチ１５の回転数差ΔＮｃ１（ｔ１）は、ΔＮｃ１（ｔ１）＝２２３５−１０００＝１２３５［ｒｐｍ］となり、変速終了時の回転数差ΔＮｃ１（ｔ２）は、ΔＮｃ１（ｔ２）＝１４１２−１０００＝４１２［ｒｐｍ］となるので、変速中に第１のトルク伝達経路を用いた場合、クラッチ１５の回転数差ΔＮｃ１は、およそ下式（１）の範囲となる。
【００４０】
４１２［ｒｐｍ］≦ΔＮｃ１≦１２３５［ｒｐｍ］ …（１）
同様に、第２のトルク伝達経路（６速）を用いた場合について説明する。
図４に示すように、１速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ１（＝３８００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ１／ｇ６（＝４７５０［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００４１】
変速中は、クラッチ１５を滑らせて、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、第２のトルク伝達経路の減速比は６速となっているため、入力軸４およびクラッチシャフト１７の回転数は徐々に低下する。入力軸４の回転数が２速走行時の回転数まで低下し、クラッチ２５をギア２４に直結すると同時にクラッチ１５を開放して変速は終了となる。
【００４２】
２速走行時、入力軸４の回転数Ｎｉは、Ｎｏ×ｇ２（＝２４００［ｒ／ｍｉｎ］）となり、クラッチシャフト１７の回転数Ｎｃ１は、Ｎｏ×ｇ２／ｇ６（＝３０００［ｒ／ｍｉｎ］）となる。
【００４３】
また、クラッチ１５の出力側の回転数は、出力軸２７の回転数Ｎｏと等しくなるので、変速初期のクラッチ１５の回転数差ΔＮｃ２（ｔ１）は、ΔＮｃ２（ｔ１）＝４７５０−１０００＝３７５０［ｒｐｍ］となり、変速終了時の回転数差ΔＮｃ２（ｔ２）は、ΔＮｃ２（ｔ２）＝３０００−１０００＝２０００［ｒｐｍ］となるので、変速中に第２のトルク伝達経路を用いた場合、クラッチ１５の回転数差ΔＮｃ２は、およそ下式（２）の範囲となる。
【００４４】
２０００［ｒｐｍ］≦ΔＮｃ２≦３７５０［ｒｐｍ］ …（２）
上述した式（１），式（２）より、１速から２速へ変速する場合においては、第１のトルク伝達経路（３速）を用いる方が、第２のトルク伝達経路（６速）を用いるよりもクラッチ１５の回転数差を少なくすることができ、クラッチ１５の消耗を抑制することが可能となる。
【００４５】
同様に、２速から３速へ変速する場合においても、第１のトルク伝達経路（３速）を用いる方が、第２のトルク伝達経路（６速）を用いるよりもクラッチ１５の回転数差を少なくすることができる。また、３速よりも高いギア（４，５，６速）への変速に関しては、変速中に第１のトルク伝達経路（３速）を用いた場合、入力軸４の回転数Ｎｉが目標の回転数まで低下せず、変速することができなくなるため、変速中は第２のトルク伝達経路（６速）を用いることが望ましいものとなる。
【００４６】
ここで、図５を用いて、本実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係について説明する。
【００４７】
図５は、本発明の第１の実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係の説明図である。
【００４８】
図において、縦軸は、回転数比（入力軸回転数Ｎｉ／出力軸回転数Ｎｏ）を示し、横軸は、摩擦クラッチの減速比を示している。各歯車列の減速比は、図４に示したものと同様とする。
【００４９】
上述したように、変速時は摩擦クラッチの押付け力を制御し、入力軸と出力軸の回転数比を目標の減速比に合わせてから変速する。そのため、変速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比を３速にした場合は、３速までの変速パターンにしか対応できない。一方、摩擦クラッチの減速比を６速とした場合は６速までのすべての変速パターンに対応できる。
【００５０】
このように、変速可能領域は変速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比までとなる。すべての変速パターンにおいて変速中のトルク低下を補正するには、変速中にトルクを伝達する経路のうち、少なくとも一つの経路の減速比を最小減速比、すなわち６速以下とすればよいものである。
【００５１】
なお、上述の例において、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路は、３速，６速といった定常走行で使用するギアの減速比と同じでなくてもよいものである。例えば、第１のトルク伝達経路の減速比は、２速と３速の中間の値としてもよいものである。また、第２のトルク伝達経路の減速比も、５速と６速の中間の値としてもよいが、６速への変速において、変速中のトルク低下を補正することが困難となるので、第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比すなわち６速以下とすることが望ましいものである。
【００５２】
さらに、本実施形態では、発進時はクラッチ３を滑らせることにより、エンジン１のトルクを自動変速機に伝達するが、クラッチ３が故障した場合には、車両を発進させることが困難となる。そこで、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達し車両を発進させる。図４に示したギア比（減速比）の場合、第１のトルク伝達経路のギア比を６速とすると、故障時は、クラッチ１５を滑らせて６速で発進することとなり、下り坂や平地での緩やかな発進ならば対応できるが、上り坂や急発進をしようとするとエンジン１はストールすることになる。そこで、第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上とすることが望ましいものである。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００５４】
次に、図６を用いて、本発明の第２の実施形態による自動変速機の構成について説明する。本実施形態では、変速中に摩擦クラッチを制御してトルクを伝達する経路を、定常走行時も兼用するようにしている。
【００５５】
図６は、本発明の第２の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５６】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を４速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を５速とする。また、ギア７，ギア１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア１６から成る歯車列を６速とする。
【００５７】
本実施形態において、変速時の動作に関しては、第１の実施形態と同様であるが、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路を定常走行時にも使用するようにしている。例えば、３速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６をギア７に直結し、クラッチ１５を出力軸２７に直結して、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００５８】
同様に、６速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６をギア７に直結し、クラッチ１５を出力軸２７に直結して、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００５９】
このように、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路を定常走行時にも使用することにより、歯車列の数を低減でき、変速機自体の小型化を図ることができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００６１】
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第３の実施形態による自動変速機の構成について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６２】
入力軸４には、クラッチ６０１が取り付けられており、入力軸４のトルクをギア７に伝達することが可能である。クラッチ６０１は、摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられる。油圧により駆動するアクチュエータ６３７により、クラッチ６０１の押付け力を制御する。クラッチ６０１の押付け力を調節することで、入力軸４からギア７へ伝達するトルクの調節が可能となっている。同様に、入力軸４には、クラッチ６０２が取り付けられており、入力軸４のトルクをギア５に伝達することが可能である。クラッチ６０２は摩擦クラッチであり、一般に乾式単板方式あるいは湿式多板方式が多く用いられ、油圧により駆動するアクチュエータ６３６によりクラッチ６０２の押付け力を制御する。このクラッチ６０２の押付け力を調節することで、入力軸４からギア５へ伝達するトルクの調節が可能となっている。
【００６３】
出力軸２７には、ギア６１６，ギア６１８が固定されており、それぞれギア５，ギア７と常時噛合している。
【００６４】
次に、図８及び図９を用いて、本実施形態による自動変速機の変速時の動作を説明する。
【００６５】
図８は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図であり、図９は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。なお、図８及び図９において、図７と同一符号は、同一部分を示している。
【００６６】
最初に、図７を用いて、１速走行時および２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
【００６７】
ここでは、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を３速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を４速とし、ギア９，ギア２１から成る歯車列を５速とし、ギア８，ギア１９から成る歯車列を６速とする。また、ギア７，ギア６１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア６１６から成る歯車列を６速とする。
【００６８】
最初に、１速走行時のトルク伝達経路について説明する。
１速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２６に直結する。また、クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ６０１，クラッチ６０２を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図７の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１４→ギア２６→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００６９】
次に、２速走行時のトルク伝達経路について説明する。
２速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ２５をギア２４に直結する。また、クラッチ１１，クラッチ２０，クラッチ６０１，クラッチ６０２を開放状態とする。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図８の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→ギア１３→ギア２４→クラッチ２５→出力軸２７となる。
【００７０】
次に、図８を用いて、変速中のトルク伝達経路について説明する。
図２において説明したように、変速中はクラッチ２５が開放状態の間、クラッチ２５を用いてエンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達することが不可能となる。そこで、変速中は、クラッチ６０１あるいはクラッチ６０２を用いて、エンジン１からのトルクを出力軸２７に伝達する。
【００７１】
ここで、本実施形態では、入力軸４から出力軸２７に至るトルク伝達経路としては、ギア５，ギア６１６を経由する第１のトルク伝達経路と、ギア７，ギア６１８を経由する第２のトルク伝達経路を備えている。第１のトルク伝達経路と、第２のトルク伝達経路は、クラッチ６０２，６０１を選択的に締結することにより、切り換えることが可能である。
【００７２】
最初に、変速中における第１のトルク伝達経路（例：３速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６０１を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図９の実線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６０１→ギア７→ギア６１８→出力軸２７となる。
【００７３】
次に、変速中における第２のトルク伝達手段（例：６速）について説明する。変速中は、クラッチ２５，クラッチ１１，クラッチ２０を開放状態とする。また、クラッチ３を締結状態とし、かつクラッチ６０２を滑らせることにより、エンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。このとき、エンジン１のトルク伝達経路は、図９の点線で示すように、エンジン出力軸２→クラッチ３→入力軸４→クラッチ６０２→ギア５→ギア６１６→出力軸２７となる。
【００７４】
以上説明したように、変速中はクラッチ６０１あるいはクラッチ６０２によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達するが、クラッチ６０１およびクラッチ６０２を選択的に使用することで摩擦クラッチの消耗を抑制することができる。また、図４で説明したように、第１のトルク伝達手段の減速比は、第２のトルク伝達手段の減速比以上とし、変速パターンによって第１のトルク伝達手段と第２のトルク伝達手段とを切り換え、クラッチ６０１の回転数差の増大を防止して、クラッチ６０１の消耗をさらに抑制することが望ましいものである。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００７６】
次に、図１０を用いて、本発明の第４の実施形態による自動変速機の構成について説明する。本実施形態では、変速中に摩擦クラッチを制御してトルクを伝達する経路を、定常走行時も兼用するようにしている。
【００７７】
図１０は、本発明の第４の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。なお、図７と同一符号は、同一部分を示している。
【００７８】
ここで、一例として、ギア１４，ギア２６から成る歯車列を１速とし、ギア１３，ギア２４から成る歯車列を２速とし、ギア１２，ギア２３から成る歯車列を４速とし、ギア１０，ギア２２から成る歯車列を５速とする。また、ギア７，ギア６１８から成る歯車列を３速とし、ギア５，ギア６１６から成る歯車列を６速とする。
【００７９】
本実施形態において、変速時の動作に関しては、第３の実施形態と同様であるが、第１のトルク伝達手段および第２のトルク伝達手段を定常走行時にも使用する。例えば、３速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６０１をギア７に直結して、第１のトルク伝達手段によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。同様に６速走行時は、クラッチ３を締結状態とし、クラッチ１１，クラッチ２５を開放状態とする。さらに、クラッチ６０２をギア５に直結して、第２のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達する。
【００８０】
このように、第１のトルク伝達手段および第２のトルク伝達手段を定常走行時にも使用することにより、歯車列の数を低減でき、変速機自体の小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態においては、変速中に用いる２つのトルク伝達経路を備えており、この２つのトルク伝達経路は、切り換えることができる。そして、変速段に応じて、２つのトルク伝達経路を切り換えて用いることにより、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【００８２】
なお、上述の各実施形態において、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路は、３速，６速といった定常走行で使用するギアの減速比と同じでなくてもよいものである。例えば、第１のトルク伝達経路の減速比は、２速と３速の中間の値としてもよいものである。また、第２のトルク伝達経路の減速比も、５速と６速の中間の値としてもよいが、６速への変速において、変速中のトルク低下を補正することが困難となるので、第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比すなわち６速以下とすることが望ましいものである。
【００８３】
さらに、発進時はクラッチ３を滑らせることにより、エンジン１のトルクを自動変速機に伝達するが、クラッチ３が故障した場合には、車両を発進させることが困難となる。そこで、第１のトルク伝達経路によりエンジン１のトルクを出力軸２７に伝達し車両を発進させる。図４に示したギア比（減速比）の場合、第１のトルク伝達経路のギア比を６速とすると、故障時は、クラッチ１５を滑らせて６速で発進することとなり、下り坂や平地での緩やかな発進ならば対応できるが、上り坂や急発進をしようとするとエンジン１はストールすることになる。そこで、第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上とすることが望ましいものである。
【００８４】
さらに、クラッチを駆動するアクチュエータは、モータにより駆動する電気式のアクチュエータであってもよいし、摩擦クラッチは乾式単板方式、湿式多板方式のどちらを用いてもよいものである。また、自動変速機においては、後進段を設定する歯車列を設けてもよいものである。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、変速中に摩擦クラッチの回転数差が増大するのを防止して摩擦クラッチの消耗を抑制し、すべての変速パターンにおいてスムーズな変速が行えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による自動変速機の変速時の回転数変化の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による自動変速機における速中にトルクを伝達する摩擦クラッチの減速比と、変速可能領域との関係の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による自動変速機の走行時のトルク伝達経路の説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による自動変速機の変速中のトルク伝達経路の説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による自動変速機の全体構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１…エンジン
４…入力軸
５，７，１６，１８，６１６，６１８…ギア
６…かみ合い式クラッチ
１５，６０１，６０２…摩擦クラッチ
１７…クラッチシャフト
２７…出力軸
Claims (3)
- 歯車式変速機の入力軸と出力軸の間に設けられ、少なくとも一つの歯車列に設けられた摩擦クラッチと、その他の歯車列に設けられたかみ合い式クラッチとからなるトルク伝達手段を有し、一方の歯車列から他方歯車列へ変速する際に摩擦クラッチを制御する自動変速機において、
上記摩擦クラッチにより変速中にトルクを伝達する経路を、互いに減速比が異なる二つの経路に切り換えるものであって、二つの前進ギアと選択的に締結可能なかみ合い式クラッチからなるトルク伝達経路切換手段を設け、
ここで、上記経路は、上記トルク伝達経路切換手段により第１のトルク伝達経路と第２のトルク伝達経路に分けられ、第１のトルク伝達経路の減速比は、第２のトルク伝達経路の減速比以上であることを特徴とする自動変速機。 - 請求項１記載の自動変速機において、
上記第２のトルク伝達経路の減速比は、最小減速比であることを特徴とする自動変速機。 - 請求項１記載の自動変速機において、
上記第１のトルク伝達経路の減速比は、１以上であることを特徴とする自動変速機。
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