JP2002206639A - 自動変速機及び車両 - Google Patents

自動変速機及び車両

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JP2002206639A
JP2002206639A JP2001026586A JP2001026586A JP2002206639A JP 2002206639 A JP2002206639 A JP 2002206639A JP 2001026586 A JP2001026586 A JP 2001026586A JP 2001026586 A JP2001026586 A JP 2001026586A JP 2002206639 A JP2002206639 A JP 2002206639A
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JP
Japan
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shaft
gear
torque
transmission
driven gear
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JP2001026586A
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Takashi Okada
岡田  隆
Toshimichi Minowa
利通 箕輪
Mitsuo Kayano
光男 萱野
Tatsuya Ochi
辰哉 越智
Hiroshi Sakamoto
博史 坂本
Hiroshi Kuroiwa
弘 黒岩
Naoyuki Ozaki
直幸 尾崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】変速時にクラッチの締結・解放の際のショック
感を和らげることのできる機構を従来の小型の歯車式変
速機に搭載する場合において、変速機サイズ変更を最小
限に抑え、現行の変速機の機構を変更することなく、現
行の変速機をそのまま利用でき、後から追加する形態で
現状の自動車に搭載可能な自動変速機を提供する。 【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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速機および
車両に関する。
【0002】
【従来の技術】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。
【0003】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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0005】本発明の目的は、変速時にクラッチの締結
・解放の際のショック感を和らげることのできる機構を
従来の小型の歯車式変速機に搭載する場合において、変
速機サイズ変更を最小限に抑え、現行の変速機の機構を
変更することなく、現行の変速機をそのまま利用でき、
後から追加する形態で現状の自動車に搭載可能な自動変
速機を提供することにある。
【0006】また、本発明の他の目的は、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。
【0007】
【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、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軸に固着して設けられた
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軸に固着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、から構成される
自動変速機であって、前記第2軸に対して空転可能な前
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を設ける
ようにしたものである。かかる構成により、変速機サイ
ズ変更を最小限に抑え、現行の変速機の機構を変更する
ことなく、現行の変速機をそのまま利用でき、後から追
加する形態で現状の自動車に搭載可能となる。
【0008】(2)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軸に固着して設けられたドライブ歯
車とこの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
に固着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、から構成される自動変速機であ
って、前記第1歯車組と前記第2歯車組との間にトルク
伝達機構を設け、この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ようにしたもので
ある。かかる構成により、変速機サイズ変更を最小限に
抑え、現行の変速機の機構を変更することなく、現行の
変速機をそのまま利用でき、後から追加する形態で現状
の自動車に搭載可能となる。
【0009】(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軸に固着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
軸に固着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であって、前
記第1歯車組と前記第2歯車組との間にトルク伝達機構
を設け、前記変速中にこの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ようにした
ものである。かかる構成により、変速機サイズ変更を最
小限に抑え、現行の変速機の機構を変更することなく、
現行の変速機をそのまま利用でき、後から追加する形態
で現状の自動車に搭載可能となる。
【0010】(4)上記(1)〜(3)のいずれかにお
いて、好ましくは、前記トルク伝達機構は前記第2軸に
空転可能な前記ドリブン歯車と噛合った第1歯車と、前
記第2軸に固着された前記ドリブン歯車と噛合った第2
歯車と、前記1歯車と前記第2歯車との間のトルク伝達
を行うトルク伝達手段から構成するようにしたものであ
る。
【0011】(5)上記(4)において、好ましくは、
前記トルク伝達機構における前記第2軸に空転可能な前
記ドリブン歯車と噛合った第1歯車と、前記第2軸に固
着された前記ドリブン歯車と噛合った第2歯車と、前記
1歯車と前記第2歯車と間のトルク伝達を行うトルク伝
達手段は、前記第1軸と前記第2軸とは異なる別の軸に
設けたものである。
【0012】(6)上記(1)〜(5)のいずれかにお
いて、好ましくは、前記第1歯車組と前記トルク伝達機
構と前記第2歯車組によって伝達される前記第1軸から
前記第2軸へのトルク比が1以上となるようにしたもの
である。
【0013】(7)上記(1)〜(6)のいずれかにお
いて、好ましくは、駆動・回生を行うモータ・ジェネレ
ータを設け、前記第1軸に固着した前記ドライブ歯車の
一つと噛合った歯車を前記第1軸と前記第2軸とは異な
る別軸に設け、この歯車と前記モータ・ジェネレータの
間のトルク伝達を調整可能なトルク伝達機構を設けたも
のである。
【0014】(8)上記(1)〜(3)のいずれかにお
いて、好ましくは、トルク伝達機構が摩擦式クラッチか
ら構成したものである。
【0015】(9)上記(8)において、好ましくは、
前記摩擦クラッチの潤滑油を前記変速機への潤滑油と独
立にしたものである。
【0016】(10)上記(7)において、好ましく
は、前記モータ・ジェネレータによって前記変速機に繋
がった原動機の始動を行うようにしたものである。
【0017】(11)上記(7)において、好ましく
は、変速中に前記モータ・ジェネレータの駆動力を前記
第2軸へトルク伝達させるようにしたものである。
【0018】(12)上記(1)〜(10)のいずれか
において、好ましくは、さらに、駆動力の発生と回転力
を回生するモータ・ジェネレータと、このモータ・ジェ
ネレータと前記変速機の回転力が伝達されていない車輪
との間にトルク伝達とトルク遮断を行う伝達機構を設け
るようにしたものである。
【0019】(13)上記(12)において、好ましく
は、変速中に前記伝達機構によって前記モータ・ジェネ
レータにて発生するトルクを前記車輪へ伝達させて、前
記車輪への回転力を加えるようにしたものである。
【0020】(14)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、から構成される自動変速
機であって、前記第1軸に対して空転可能な前記ドライ
ブ歯車と前記第1軸に締結された前記ドライブ歯車との
間のトルク伝達を行うトルク伝達機構を設けるようにし
たものである。かかる構成により、変速機サイズ変更を
最小限に抑え、現行の変速機の機構を変更することな
く、現行の変速機をそのまま利用でき、後から追加する
形態で現状の自動車に搭載可能となる。
【0021】(15)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、から構成される自動変速
機であって、前記第1軸に空転可能な前記ドリブン歯車
と噛合った第1歯車と、前記第1軸に締結された前記ド
ライブ歯車と噛合った第2歯車と、前記第1歯車と前記
第2歯車との間のトルク伝達を行うトルク伝達手段を設
けるようにしたものである。かかる構成により、変速機
サイズ変更を最小限に抑え、現行の変速機の機構を変更
することなく、現行の変速機をそのまま利用でき、後か
ら追加する形態で現状の自動車に搭載可能となる。
【0022】(16)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、から構成される自動変速
機であって、前記第1軸に空転可能な前記ドライブ歯車
と噛合った第1歯車と、前記第1軸に締結された前記ド
ライブ歯車と噛合った第2歯車と、前記第1歯車と前記
第2歯車との間のトルク伝達を行うトルク伝達手段を前
記第1軸と前記第2軸とは別の第3軸に設けるようにし
たものである。かかる構成により、変速機サイズ変更を
最小限に抑え、現行の変速機の機構を変更することな
く、現行の変速機をそのまま利用でき、後から追加する
形態で現状の自動車に搭載可能となる。
【0023】(17)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軸に固着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軸に固着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、から構成される自動変速
機であって、前記第2軸に対して空転可能な前記ドリブ
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を設け、前記第1
歯車組の前記ドリブン歯車が空転時には、前記第1歯車
組の前記ドライブ歯車から空転するドリブン歯車,前記
トルク伝達機構,及び前記第2歯車組のドリブン歯車を
介して、前記第1軸から前記第2軸にトルクを伝達し、
前記第1歯車組の前記ドリブン歯車が第2軸に対して締
結されている時には、前記第1歯車組の前記ドライブ歯
車から締結されたドリブン歯車を介して、前記第1軸か
ら前記第2軸にトルクを伝達するようにしたものであ
る。かかる構成により、変速機サイズ変更を最小限に抑
え、現行の変速機の機構を変更することなく、現行の変
速機をそのまま利用でき、後から追加する形態で現状の
自動車に搭載可能となる。
【0024】(18)上記他の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/s2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。
【0025】(19)上記(18)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/s2より大きくなる
ように制御するものである。
【0026】(20)また、上記他の目的を達成するた
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/s2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。
【0027】(21)上記(20)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。
【0028】(22)上記(20)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。
【0029】
【発明の実施の形態】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。
【0030】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。
【0031】また、第2軸103(以下、カウンタ軸1
03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12
2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。
【0032】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1
02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。
【0033】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1
51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。
【0034】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1
21、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。
【0035】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。
【0036】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。
【0037】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1
04とアシスト機構140についての詳細説明をする。
【0038】図2の実施形態では、アシスト入力歯車1
30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14
0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14
9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。
【0039】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13
0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1
48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。
【0040】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1
30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。
【0041】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。
【0042】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10
2、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10
0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。
【0043】この実施形態においては、アシスト機構1
40のアシスト入力歯車130が2速ドリブン歯車12
2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。
【0044】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10
3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。
【0045】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。
【0046】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。
【0047】次に、自動変速機100の動作について説
明する。
【0048】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。
【0049】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。
【0050】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10
3は回転しない。
【0051】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。
【0052】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。
【0053】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。
【0054】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15
2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12
3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。
【0055】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12
2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10
1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。
【0056】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12
1から2速ドリブン歯車122へ切り換え、入力軸10
2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。
【0057】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1
21に締結されている状態を示している。
【0058】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1
11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。
【0059】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10
3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。
【0060】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1
30は、入力軸102に固着された2速ドライブ歯車1
12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。
【0061】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11
2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1
42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1
03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14
0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。
【0062】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12
1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。
【0063】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14
0→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。
【0064】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。
【0065】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14
1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1
12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10
3に最終的に伝達される。
【0066】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。
【0067】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1
40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。
【0068】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。
【0069】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。
【0070】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。
【0071】ここで、入力軸102からアシスト機構1
40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。
【0072】GratioASIST = Gratio2CI× Gratio2AC
× Gratio3CA Gratio2CI = 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13
1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。
【0073】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。
【0074】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。
【0075】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。
【0076】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1
2〜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。
【0077】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1
03、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11
2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20
0によるトルクアシストを実現できる。また、入力軸1
02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。
【0078】逆に、クラッチ101を介してエンジン1
0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2
02、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。
【0079】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。
【0080】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。
【0081】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。
【0082】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。
【0083】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20
2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。
【0084】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、152,15
3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。
【0085】以上のように、モータ・ジェネレータ軸2
01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。
【0086】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。
【0087】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。
【0088】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。
【0089】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、10
0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。
【0090】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31
2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。
【0091】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。
【0092】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14
0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14
0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、1
52、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。
【0093】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。
【0094】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10
3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1
40を設けることにより、入力軸102、カウンタ軸1
03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。
【0095】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。
【0096】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。
【0097】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。
【0098】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。
【0099】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。
【0100】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1
40→アシスト出力歯車131→3速ドリブン歯車12
3→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。
【0101】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。
【0102】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。
【0103】図19に示すように、アシスト入力歯車1
30とアシスト出力歯車131を第1軸(入力軸)10
2に設けられた歯車に噛合うように設置している。図1
9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1
13と噛合った状態である。このような構造では、図1
9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14
0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1
9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。
【0104】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。
【0105】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10
4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)1
03に空転自在の歯車(図20では2速ドリブン歯車1
22)、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14
0、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。
【0106】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。
【0107】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)10
2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)10
2に締結された歯車(図20では2速ドライブ歯車11
2)、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12
2)、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14
0、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。
【0108】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。
【0109】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14
0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。
【0110】以上のように変速中の第1軸(入力軸)1
02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。
【0111】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。
【0112】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。
【0113】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1
04と同軸上に配置した場合の例である。つまり、図1
0、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。
【0114】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1
30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)10
2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。
【0115】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20
1、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1
0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。
【0116】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。
【0117】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。
【0118】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、1
53を制御する噛合い式クラッチ駆動アクチュエータ5
04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。
【0119】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。
【0120】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60
2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50
3、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、15
2、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。
【0121】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。
【0122】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。
【0123】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。
【0124】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。
【0125】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2
6〜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。
【0126】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。
【0127】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。
【0128】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14
0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。
【0129】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。
【0130】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1
22を第2軸(カウンタ軸)103に締結させるように
動作する。
【0131】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。
【0132】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。
【0133】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/s2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/s2より大きくすること
ができるものである。
【0134】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/S2
≒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(1.0
m/S2)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 (1.0
m/S2)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〜0.05
G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。
【0135】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1
0のトルクダウン制御が実行され、その後、ステップS
S5-2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。
【0136】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。
【0137】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_sh
ift1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。
【0138】図27の制御の利点は、変速要求時刻t0
0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2
7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1
40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。
【0139】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。
【0140】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。
【0141】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t
5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1
40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。
【0142】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。
【0143】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。
【0144】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。
【0145】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。
【0146】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。
【0147】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。
【0148】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。
【0149】次に、変速動作開始時刻t0から原動機1
0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1
0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_shif
t1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。
【0150】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1
0の発生するトルクが小さい場合は、アシスト機構14
0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。
【0151】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1
40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。
【0152】ここで、ステップSS4における原動機1
0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1
40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。
【0153】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。
【0154】以上のように同一の変速機制御ユニット6
02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S
S5-4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。
【0155】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。
【0156】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。
【0157】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。
【0158】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。
【0159】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。
【0160】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。
【0161】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。
【0162】
【発明の効果】本発明によれば、変速時にクラッチの締
結・解放の際のショック感を和らげることのできる機構
を従来の小型の歯車式変速機に搭載する場合において、
変速機サイズ変更を最小限に抑え、現行の変速機の機構
を変更することなく、現行の変速機をそのまま利用で
き、後から追加する形態で現状の自動車に搭載可能なも
のとなる。
【0163】また、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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】図1に図示のアシスト機構の拡大図である。
【図3】図1に図示の自動変速機の右側面図である。
【図4】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】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6】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7】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8】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】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10】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11】図10に図示の自動変速機の右側面図であ
る。
【図12】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。
【図13】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。
【図14】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。
【図15】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】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。
【図17】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。
【図18】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。
【図19】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。
【図20】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。
【図21】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。
【図22】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。
【図23】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24】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。
【図25】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。
【図26】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。
【図27】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。
【図28】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。
【図29】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
フロントページの続き (72)発明者 萱野 光男 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 越智 辰哉 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 坂本 博史 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒岩 弘 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 尾崎 直幸 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 3J028 EA21 EB15 EB62 EB66 FB04 FB05 FB13 FC32 FC42 FC63 GA01 HA12 HA22 3J067 AA01 AC03 BA58 CA02 CA09 EA03 EA90 FB06 GA01 3J552 MA04 MA13 NA01 NB01 NB07 PA02 PA67 QB07 RA02 SA09 SA26 SA30 SB37

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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軸に固着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軸に固着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、から構成される自動変速機
    であって、 前記第2軸に対して空転可能な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を設けたことを特徴とする自動
    変速機。
  2. 【請求項2】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軸に固着して設けられたドライブ
    歯車とこの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
    軸に固着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、から構成される自動変速機で
    あって、 前記第1歯車組と前記第2歯車組との間にトルク伝達機
    構を設け、この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ことを特徴とする自動変
    速機。
  3. 【請求項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軸に固着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軸に固着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であって、 前記第1歯車組と前記第2歯車組との間にトルク伝達機
    構を設け、前記変速中にこの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ことを特
    徴とする自動変速機。
  4. 【請求項4】請求項1,2,3のいずれか1項記載の自
    動変速機において、 前記トルク伝達機構は前記第2軸に空転可能な前記ドリ
    ブン歯車と噛合った第1歯車と、前記第2軸に固着され
    た前記ドリブン歯車と噛合った第2歯車と、前記1歯車
    と前記第2歯車との間のトルク伝達を行うトルク伝達手
    段から構成されることを特徴とする自動変速機。
  5. 【請求項5】請求項4記載の自動変速機において、 前記トルク伝達機構における前記第2軸に空転可能な前
    記ドリブン歯車と噛合った第1歯車と、前記第2軸に固
    着された前記ドリブン歯車と噛合った第2歯車と、前記
    1歯車と前記第2歯車と間のトルク伝達を行うトルク伝
    達手段は、前記第1軸と前記第2軸とは異なる別の軸に
    設けたことを特徴とする自動変速機。
  6. 【請求項6】請求項1,2,3,4,5のいずれか1項
    記載の自動変速機において、 前記第1歯車組と前記トルク伝達機構と前記第2歯車組
    によって伝達される前記第1軸から前記第2軸へのトル
    ク比が1以上となることを特徴とする自動変速機。
  7. 【請求項7】請求項1,2,3,4,5,6のいずれか
    1項記載の自動変速機において、 駆動・回生を行うモータ・ジェネレータを設け、前記第
    1軸に固着した前記ドライブ歯車の一つと噛合った歯車
    を前記第1軸と前記第2軸とは異なる別軸に設け、この
    歯車と前記モータ・ジェネレータの間のトルク伝達を調
    整可能なトルク伝達機構を設けたことを特徴とする自動
    変速機。
  8. 【請求項8】請求項1,2,3のいずれか1項記載の自
    動変速機において、 トルク伝達機構が摩擦式クラッチから構成されることを
    特徴とする自動変速機。
  9. 【請求項9】請求項8記載の自動変速機において、 前記摩擦クラッチの潤滑油を前記変速機への潤滑油と独
    立にしたことを特徴とした自動変速機。
  10. 【請求項10】請求項7記載の自動変速機において、 前記モータ・ジェネレータによって前記変速機に繋がっ
    た原動機の始動を行うことを特徴とする自動変速機。
  11. 【請求項11】請求項7記載の自動変速機において、 変速中に前記モータ・ジェネレータの駆動力を前記第2
    軸へトルク伝達させることを特徴とする自動変速機。
  12. 【請求項12】請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9,10のいずれか1項記載の自動変速機におい
    て、さらに、 駆動力の発生と回転力を回生するモータ・ジェネレータ
    と、このモータ・ジェネレータと前記変速機の回転力が
    伝達されていない車輪との間にトルク伝達とトルク遮断
    を行う伝達機構を設けたことを特徴とする自動変速機。
  13. 【請求項13】請求項12記載の自動変速機において、 変速中に前記伝達機構によって前記モータ・ジェネレー
    タにて発生するトルクを前記車輪へ伝達させて、前記車
    輪への回転力を加えることを特徴とする自動変速機。
  14. 【請求項14】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、から構成される自動変速
    機であって、 前記第1軸に対して空転可能な前記ドライブ歯車と前記
    第1軸に締結された前記ドライブ歯車との間のトルク伝
    達を行うトルク伝達機構を設けたことを特徴とする自動
    変速機。
  15. 【請求項15】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、から構成される自動変速
    機であって、 前記第1軸に空転可能な前記ドリブン歯車と噛合った第
    1歯車と、前記第1軸に締結された前記ドライブ歯車と
    噛合った第2歯車と、前記第1歯車と前記第2歯車との
    間のトルク伝達を行うトルク伝達手段を設けたことを特
    徴とする自動変速機。
  16. 【請求項16】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、から構成される自動変速
    機であって、 前記第1軸に空転可能な前記ドライブ歯車と噛合った第
    1歯車と、前記第1軸に締結された前記ドライブ歯車と
    噛合った第2歯車と、前記第1歯車と前記第2歯車との
    間のトルク伝達を行うトルク伝達手段を前記第1軸と前
    記第2軸とは別の第3軸に設けたことを特徴とする自動
    変速機。
  17. 【請求項17】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軸に固着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軸に固着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、から構成される自動変速
    機であって、 前記第2軸に対して空転可能な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を設け、 前記第1歯車組の前記ドリブン歯車が空転時には、前記
    第1歯車組の前記ドライブ歯車から空転するドリブン歯
    車,前記トルク伝達機構,及び前記第2歯車組のドリブ
    ン歯車を介して、前記第1軸から前記第2軸にトルクを
    伝達し、 前記第1歯車組の前記ドリブン歯車が第2軸に対して締
    結されている時には、前記第1歯車組の前記ドライブ歯
    車から締結されたドリブン歯車を介して、前記第1軸か
    ら前記第2軸にトルクを伝達することを特徴とする自動
    変速機。
  18. 【請求項18】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/s2以内になるよ
    うに制御することを特徴とする車両。
  19. 【請求項19】請求項18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/s2より大きくなるよう
    に制御することを特徴とする車両。
  20. 【請求項20】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/
    2以内にすることを特徴とする車両。
  21. 【請求項21】請求項20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。
  22. 【請求項22】請求項20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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