JP2002349646A

JP2002349646A - 自動変速機

Info

Publication number: JP2002349646A
Application number: JP2001155112A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakamoto; 博史坂本; Toshimichi Minowa; 利通箕輪; Mitsuo Kayano; 光男萱野; Takashi Okada; 岡田　　隆; Tatsuya Ochi; 辰哉越智
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-05-24
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-12-04
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP4169951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】歯車式変速機の入力軸４と出力軸２７の間
には、少なくとも一つの変速段に設けられた摩擦クラッ
チ１５と、その他の変速段に設けられた噛合いクラッチ
１１，２０，２５とからなるトルク伝達手段を有する。
一方の変速段から他方変速段へ変速する際には、摩擦ク
ラッチ１５が制御される。摩擦クラッチ１５によりトル
クを伝達する経路を、少なくとも二つの経路に切り換え
るトルク伝達経路切換手段である噛合いクラッチ６を設
けている。

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噛合いクラ
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トルクを伝
達する経路を、少なくとも二つの経路に切り換えるトル
ク伝達経路切換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。

【０００７】（２）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
締結可能なかみ合い式クラッチとしたものである。

【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記摩擦クラッチによりトルクを伝達する経路は、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とし
たものである。

【０００９】（４）上記（３）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】（５）上記（３）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】（６）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１
３，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２
７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２
４，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３
１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１
７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（＝３８
００［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、Ｎ
ｏ×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、ΔＮ
ｃ１（ｔ１）＝２２３５−１０００＝１２３５［ｒｐ
ｍ］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／ｍ
ｉｎ］）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、Ｎ
ｏ×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、ΔＮ
ｃ２（ｔ２）＝３０００−１０００＝２０００［ｒｐ
ｍ］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１
５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６
０２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２
６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６０
１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６
０１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２
７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６１
６→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６
０１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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 59:70 Ｆ１６Ｈ 59:70 63:12 63:12 (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)発明者岡田隆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Ｆターム(参考） 3J028 EA28 EB37 EB62 EB66 FB05 FC42 FC63 GA01 HA12 HA22 3J552 MA05 MA13 MA30 NA01 NB01 PA02 PA62 RA02 SA03 SA26 VA32Z VA37Z VA74W

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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噛合いクラッチとか
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トルクを伝達する経路を、少な
くとも二つの経路に切り換えるトルク伝達経路切換手段
を設けたことを特徴とする自動変速機。
【請求項２】請求項１記載の自動変速機において、上記トルク伝達経路切換手段は、二つのギアと選択的に
締結可能なかみ合い式クラッチであることを特徴とする
自動変速機。
【請求項３】請求項１記載の自動変速機において、上記摩擦クラッチによりトルクを伝達する経路は、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４】請求項３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５】請求項３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。
【請求項６】請求項１記載の自動変速機において、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であることを特徴とする
自動変速機。