JP2004069030A - 自動変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】変速品質の向上とともにバイパスクラッチの小型化を実現する。
【解決手段】入力軸１２には複数の駆動歯車３１〜３６が設けられ、出力軸１３にはそれぞれ駆動歯車３１〜３６に噛み合う複数の従動歯車４１〜４６が設けられており、噛み合う駆動歯車３１〜３６と従動歯車４１〜４６とにより変速歯車列が形成される。エンジン１１のクランク軸１５からの動力は発進クラッチ１７により入力軸１２に伝達され、複数の変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列は切り換え機構によって切り換えられる。駆動歯車３３には第１のバイパスクラッチ７１が取り付けられ、駆動歯車３６には第２のバイパスクラッチ７２が取り付けられており、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２は相互に相違したトルクで入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達する。変速時には複数のバイパスクラッチ７１，７２を介して入力軸１２から出力軸１３に動力が伝達される。
【選択図】 図１
【解決手段】入力軸１２には複数の駆動歯車３１〜３６が設けられ、出力軸１３にはそれぞれ駆動歯車３１〜３６に噛み合う複数の従動歯車４１〜４６が設けられており、噛み合う駆動歯車３１〜３６と従動歯車４１〜４６とにより変速歯車列が形成される。エンジン１１のクランク軸１５からの動力は発進クラッチ１７により入力軸１２に伝達され、複数の変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列は切り換え機構によって切り換えられる。駆動歯車３３には第１のバイパスクラッチ７１が取り付けられ、駆動歯車３６には第２のバイパスクラッチ７２が取り付けられており、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２は相互に相違したトルクで入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達する。変速時には複数のバイパスクラッチ７１，７２を介して入力軸１２から出力軸１３に動力が伝達される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載される自動変速機に関し、特に、複数の変速歯車列を有する自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の手動操作により変速操作を行うマニュアル式変速機（ＭＴ）は、エンジンに連結され複数の駆動歯車が装着される入力軸と、駆動歯車と対となった複数の従動歯車が装着され駆動輪に連結される出力軸とを有しており、入力軸と出力軸との間には複数の変速歯車列が設けられている。このＭＴにあっては、変速時にクラッチを切断後、複数の変速歯車列の中から、動力の伝達を行う歯車対の切り換えをシンクロメッシュ機構などの切り換え機構を手動により切り換え、クラッチを接続することで変速動作つまりシフトチェンジが行われる。
【０００３】
このシフトチェンジとクラッチ操作を油圧により作動するシフトアクチュエータによって行うようにすると、マニュアル式変速機の構成をベースとした自動変速機とすることができる。複数の変速歯車列を有するこのタイプの自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ。以下ＡＭＴと略す）は、自動変速機構にプラネタリーギヤなどを有する通常のトルクコンバータ式自動変速機（ＡＴ）に比して部品点数を少なくして軽量化を図り易く、しかも駆動系の伝達効率が高いという利点を有している。
【０００４】
このＡＭＴタイプの自動変速機としては、エンジンのクランク軸と入力軸との間にこれらを締結状態と締結解除状態とに切り換える発進クラッチと、変速動作時に入力軸から出力軸にトルクを伝達することにより変速トルク切れの発生を防止するための油圧多板クラッチ式のバイパスクラッチとを有するものが、たとえば、特開２０００−６５１９９号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−６５１９９号公報に示される自動変速機は、入力軸と出力軸に第１速から第５速までの変速歯車列を設け、第１速と第２速の変速歯車列の切り換えと、第３速と第４速の変速歯車列の切り換えとをそれぞれシンクロ機構によって行い、第５速の変速歯車列による動力の伝達と伝達解除とをバイパスクラッチによって行うように構成されている。この自動変速機にあっては、変速時にはバイパスクラッチを締結して第５速の変速歯車列から動力を伝達することにより入力軸から出力軸へのトルクの落ち込みを防止している。しかしながら、この場合にはバイパスクラッチを第５速の変速歯車列に設けているので、バイパスクラッチを介して入力軸から出力軸に伝達されるトルク容量が第５速の歯車比相当となる。
【０００６】
このため、第１速から第２速に変速する際にバイパスクラッチを介して伝達することができる最大のトルクは、第５速による伝達駆動力となり、バイパスクラッチの入力側の慣性力つまりイナーシャによるトルク増大分を加えても、第２速の変速歯車列による伝達駆動力との差が大きくなってしまう。この差が大きいと変速ショックが発生して自動変速機の変速品質低下を招くだけでなく、運転者に違和感を与えることになる。また、変速ショックを低減するために、変速時間を長くすると変速時の違和感を招くことになる。同様に、第２速から第３速への変速時にも、バイパスクラッチを介して伝達するトルクと第３速による伝達駆動力との差が、イナーシャによるトルク増大分を加えても比較的大きな差となり、変速ショックの増大により変速品質を低下させることになる。
【０００７】
また、車両の燃費向上や高速走行時の静粛性を向上させたり、四輪駆動車に大きな発進駆動力や牽引力を発揮させるために、変速段数を５段以上、たとえば、６段としたり、これに１段のエクストラローギヤなどを備えた自動変速機を車両に搭載することがある。このように、変速段数を増加させると、最低段数つまり第１速と最高段数たとえば第６速との歯車比の差が大きくなり、上述した変速品質がさらに低下することになる。特に、産業車両や重量車両に適用する自動変速機を勘案すると、歯車比の差が大きくなることによりこの傾向はさらに顕著となる。
【０００８】
そこで、伝達駆動力が大きい低速段側の変速歯車列と、伝達駆動力が小さい高速段側の変速歯車列とにそれぞれバイパスクラッチを設けることにより、変速する変速歯車列に応じて変速の際に締結するバイパスクラッチを選択することも考えられる。このように、複数の異なる変速歯車列にバイパスクラッチを設けると、切り換えられる変速歯車列の伝達駆動力に、バイパスクラッチを介して伝達するトルクを近づけることができ、変速ショックを軽減することにより変速品質を向上させることができる。
【０００９】
しかしながら、伝達駆動力の大きな低速段側の変速歯車列に設けられ、高トルクの伝達が要求されるバイパスクラッチには、締結時の発熱を吸収し、クラッチプレートの耐久性をあげるため、プレート同士の接触面積が大きいものが必要とされる。この接触面積の拡大により、バイパスクラッチが大型化するとともに自動変速機が大型化するため、自動変速機の搭載性が悪化するおそれがある。
【００１０】
また、トルクの落ち込みを軽減することにより変速品質を向上させるには、バイパスクラッチにより伝達されるトルクが上昇した後に、切り換え機構を作動させる必要があるため、変速応答性の向上つまり変速時間の短縮が困難となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、変速品質の向上とともにバイパスクラッチの小型化を実現することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、変速品質の向上とともに自動変速機の変速応答性を向上することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動変速機は、複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられた出力軸とを備えた自動変速機であって、エンジンのクランク軸と前記入力軸との間に設けられ、エンジン動力の前記入力軸に対する伝達と遮断とを切り換える発進クラッチと、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される複数の変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列を切り換える切り換え機構と、前記入力軸のトルクを前記出力軸に相互に相違したトルクで伝達する複数のバイパスクラッチと、前記変速歯車列を切り換える際に、複数の前記バイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させるバイパスクラッチ制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の自動変速機は、それぞれ低速段側の複数の変速歯車列からなる第１の変速歯車列群に対応する第１のバイパスクラッチと、それぞれ高速段側の複数の変速歯車列からなる第２の変速歯車列群に対応する第２のバイパスクラッチとを有し、前記第１の変速歯車列群の変速歯車列を切り換える際に、前記第１および第２のバイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、入力軸と出力軸との間に複数のバイパスクラッチを設け、切り換え機構を切り換えて変速する際に、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することにより、バイパスクラッチにかかる負荷を低減することができる。この負荷の低減により、バイパスクラッチを小型化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することによって、トルクを速く立ち上げることができ、変速時間を短縮することができる。これにより変速機の応答性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態である自動変速機１０を示すスケルトン図である。この自動変速機１０は、エンジン１１に連結される入力軸１２と、これに平行となって駆動輪に連結される出力軸１３とを有しており、これらは車両の進行方向を向いてトランスミッションケース１４内に組み込まれている。
【００１９】
エンジン動力を出力するクランク軸１５は、トルクコンバータ１６と、入力クラッチつまり発進クラッチ１７とを介して入力軸１２に連結されている。クランク軸１５にはトルクコンバータ１６が接続されている。トルクコンバータ１６は、クランク軸１５に一体に固定されるフロントカバー１８と、これに連結されるポンプインペラ１９とを有しており、クランク軸１５の回転によってポンプインペラ１９が回転駆動される。この回転駆動は、作動流体を介して、ポンプインペラ１９に対面して設けられるタービンランナ２０に伝達される。また、ポンプインペラ１９とタービンランナ２０の間には、ワンウェイクラッチ２１に一方向回転自在に支持されるステータ２２が設けられ、タービンランナ２０を回転駆動した作動流体を再びポンプインペラ１９に圧送するように構成されている。
【００２０】
一方、入力軸１２には発進クラッチ１７が設けられており、発進クラッチ１７は入力軸１２に固定されるクラッチハブ２３と、その外側に設けられタービンランナ２０に固定されるクラッチドラム２４とを有している。これらの間にはクラッチプレート２５が配置されており、この発進クラッチ１７は単板クラッチとなる。なお、単板クラッチに代えて複数のクラッチプレートを配置した多板クラッチを用いるようにしても良い。
【００２１】
また、クラッチドラム２４には、クラッチドラム２４とフロントカバー１８とを締結または切断するロックアップクラッチ２６が設けられており、ロックアップクラッチ２６を作動することにより、エンジン動力をトルクコンバータ１６を介すことなく発進クラッチ１７に伝達することもできる。このロックアップクラッチ２６は、実験などによって予め設定された車速とアクセル開度などのマップに基づき車速が所定値以上となると締結される。
【００２２】
このように、エンジン１１からの動力は、トルクコンバータ１６またはロックアップクラッチ２６と発進クラッチ１７とを介して入力軸１２に伝達される。なお、エンジン１１にはエンジントルクやエンジン回転数を調整する電子制御スロットル２７が設けられており、通常は図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じた電子制御装置からの出力信号により電子制御スロットル２７を開閉してエンジン制御が行われる。また、電子制御スロットル２７は必要に応じてアクセルペダルの踏み込み量に関係なく、検出された運転状態により予め設定されたマップなどに基づいて開閉しエンジン制御が行われる。
【００２３】
入力軸１２には第１速の駆動歯車３１と第２速の駆動歯車３２とが固定され、第３速から第６速の駆動歯車３３〜３６が回転自在に装着されている。一方、出力軸１３には第１速の従動歯車４１と第２速の従動歯車４２が回転自在に装着され、第３速から第６速の従動歯車４３〜４６が固定されている。それぞれの駆動歯車３１〜３６と、これに対応する従動歯車４１〜４６とが噛み合って前進段の変速歯車列となっている。複数の変速歯車列のうち動力伝達を行う変速歯車列が選択されると、自動変速機１０はその変速歯車列に対応した変速段となり、この変速段に応じた伝達駆動力で出力軸１３は回転駆動される。
【００２４】
出力軸１３は中空軸となっており、内部には前輪出力軸５１が組み込まれている。出力軸１３と前輪出力軸５１はセンタディファレンシャル装置５２により連結され、前輪出力軸５１はフロントディファレンシャル装置５３を介して図示しない前輪用のドライブシャフトに連結されている。また、センタディファレンシャル装置５２は駆動歯車５４と従動歯車５５とを介して後輪出力軸５６に連結されており、後輪出力軸５６は図示しないリヤディファレンシャル装置を介して図示しない後輪用のドライブシャフトに連結されている。
【００２５】
出力軸１３には変速歯車列を第１速と第２速のいずれかに選択的に切り換える第１の切り換え機構６１が設けられ、入力軸１２には第４速と第５速のいずれかに選択的に切り換える第２の切り換え機構６２が設けられている。なお、第１の切り換え機構６１を入力軸１２に設け、第２の切り換え機構６２を出力軸１３に設けるようにしても良く、両方の切り換え機構６１，６２をそれぞれ入力軸１２または出力軸１３に設けるようにしても良い。
【００２６】
第１の切り換え機構６１は、第１速と第２速の従動歯車４１，４２の間に配置されて出力軸１３に固定されたシンクロハブ６１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６１ｂとを有している。シンクロスリーブ６１ｂを従動歯車４１に一体形成されたスプライン４１ａに噛み合わせると第１速に設定され、従動歯車４２に一体形成されたスプライン４２ａに噛み合わせると第２速に設定される。
【００２７】
第２の切り換え機構６２は第４速と第５速の駆動歯車３４，３５の間に配置されて入力軸１２に固定されたシンクロハブ６２ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６２ｂとを有している。シンクロスリーブ６２ｂを駆動歯車３４に一体形成されたスプライン３４ａに噛み合わせると第４速に設定され、駆動歯車３５に一体形成されたスプライン３５ａに噛み合わせると第５速に設定される。
【００２８】
入力軸１２には後退用の駆動歯車３７が固定され、出力軸１３には後退用の従動歯車４７が固定されており、それぞれの歯車３７，４７は、アイドラ軸６３に回転自在に設けられたアイドラ歯車６４を介して噛み合うようになっている。また、アイドラ歯車６４は、歯車３７，４７に噛み合う位置と、噛み合いが外れる位置とに移動自在にアイドラ軸６３に装着されており、図示しない切り換え機構によってアイドラ歯車６４が軸方向に移動され、アイドラ歯車６４を介して駆動歯車３７と従動歯車４７とが噛み合わされると後退段に設定される。
【００２９】
図示する自動変速機１０は、変速段数が前進６段と後退１段とにより構成されており、第１速から第３速までが後退段を含めて低速段側の変速歯車列群を構成し、第４速から第６速までが高速段側の変速歯車列群を構成している。このように、図示する場合には、第１速から第６速までの変速段が低速段側と高速段側の２つのグループに分けられている。
【００３０】
入力軸１２には、第３速の駆動歯車３３を介して入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達するための第１のバイパスクラッチ７１が設けられ、第６速の駆動歯車３６を介して入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達するための第２のバイパスクラッチ７２が設けられている。したがって、第１のバイパスクラッチ７１は低速段側の変速歯車列群のうち最も高速段側の歯車比によって入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。また、第２のバイパスクラッチ７２は高速段側の変速歯車列群のうち最も高速段側の歯車比によって入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。このように、第１のバイパスクラッチ７１は第３速の変速歯車列を構成しており、第３速が選択されると第１のバイパスクラッチ７１は締結状態となる。同様に、第２のバイパスクラッチ７２は第６速の変速歯車列を構成しており、第６速が選択されると第２のバイパスクラッチ７２は締結状態となる。それぞれのバイパスクラッチ７１，７２は、相互に異なった歯車比の変速歯車列を構成しているので、入力軸１２から出力軸１３に対しては相互に相違したトルクを伝達することになる。
【００３１】
図示する場合には、変速段は２つのグループに分けられているが、複数の変速段を１つのグループとして３つ以上の変速歯車列群に分けるようにして、それぞれの変速歯車列群に対応さて３つ以上のバイパスクラッチを変速機に設けるようにしても良い。この場合、バイパスクラッチを介して伝達されるトルクを細かく設定することができ、特に、変速段数が増加するときには有効となる。
【００３２】
第１のバイパスクラッチ７１は、入力軸１２に固定されるクラッチハブ７３と、第３速の駆動歯車３３に固定されたクラッチドラム７４とを有し、これらの間には複数のクラッチプレート７３ａ，７４ａが組み込まれている。このバイパスクラッチ７１を締結すると入力軸１２は駆動歯車３３に連結され、締結を解くと駆動歯車３３との連結が解除される。
【００３３】
同様に、第２のバイパスクラッチ７２は、入力軸１２に固定されるクラッチハブ７５と、第６速の駆動歯車３６に固定されたクラッチドラム７６とを有し、これらの間には複数のクラッチプレート７５ａ，７６ａが組み込まれている。このバイパスクラッチ７２を締結すると、入力軸１２は駆動歯車３６に連結され、締結を解くと駆動歯車３６との連結が解除される。
【００３４】
図２は前述した自動変速機１０を変速制御するための油圧制御回路を示すブロック図である。図２に示すように、自動変速機１０は第１のバイパスクラッチ７１を作動するための３速バイパスクラッチアクチュエータ８１と、第２のバイパスクラッチ７２を作動するための６速バイパスクラッチアクチュエータ８２と、発進クラッチ１７を作動するための発進クラッチアクチュエータ８３とを有している。さらに、自動変速機１０は複数の変速歯車列から動力伝達を行う変速歯車列を切り換えて所定の変速段を選択するために、セレクトアクチュエータ８４とシフトアクチュエータ８５とを有している。これらの２つのアクチュエータ８４，８５の直線往復動を図示しない方向変更機構のセレクトレバーを介して前述したそれぞれの切り換え機構の切換移動に変換し、第１速、第２速、第４速および第５速の前進段と後退段との切り換えを行うようにしている。
【００３５】
前述したそれぞれのアクチュエータ８１〜８５を駆動する作動油は、電動モータ８６により駆動されるオイルポンプ８７によって供給される。つまり、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１には電磁圧力制御弁ＶＡ１を介して、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２には電磁圧力制御弁ＶＡ２を介して、そして、発進クラッチアクチュエータ８３には電磁圧力制御弁ＶＡ３を介してオイルポンプ８７から作動油が供給される。また、セレクトアクチュエータ８４には電磁切換弁ＶＡ４，ＶＡ５を介して作動油が供給され、シフトアクチュエータ８５には電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７を介して作動油が供給される。このセレクトアクチュエータ８４は図２において矢印Ａで示す方向にセレクトレバーを駆動し、シフトアクチュエータ８５は図２において矢印Ｂで示す方向にセレクトレバーを駆動する。
【００３６】
シフトアクチュエータ８５を電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７により制御するのに対し、セレクトアクチュエータ８４が電磁切換弁ＶＡ４，ＶＡ５により制御可能なのは、Ａ方向の２位置切換操作（セレクト操作）は、デッドストップに突き当てるまで大きな操作力で単純に押せば足りるからである。これに対して、Ｂ方向の３位置切換操作（シフト操作）はシンクロによる同期が必要であり、過大な操作力はシンクロリングの摩耗を招来するため操作力自体の制御が求められ、シフトアクチュエータ８５を電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７により制御する。また、Ｂ方向のシフト操作力はＡ方向のセレクト操作力に比して大きいため、デッドストップ当接時に大きな音が出やすく、操作音対策も必要となる。このため、シフト操作では、シフトアクチュエータ８５により操作期間を３段階に分け、迅速なシフト動作とシンクロリングの保護、そして操作音の低減という要求を満たしている。すなわち、初期は強く、シンクロ同期時は中程度、終期は弱く操作力を調整している。従って、シフトアクチュエータ８５については、単に油圧のオンオフを行うのみの制御弁ではなく、供給油圧の調整が可能な電磁圧力制御弁を使用して作動させる。
【００３７】
電動モータ８６およびそれぞれの電磁弁ＶＡ１〜ＶＡ７は、電子制御ユニットであるＥＣＵ８８からの信号によって制御され、オイルポンプ８７からの吐出圧（ライン圧）は圧力センサ８９により監視されるようになっている。オイルポンプ８７から供給される作動油は、その一部がアキュムレータ９０に貯留される。アキュムレータ９０の密封容器内には窒素等の気体が充満されており、そこに作動油を押し込むことにより気体が圧縮され、作動油の圧力エネルギが気体の圧力エネルギに変換されて蓄えられる。つまり、アキュムレータ９０はライン圧を蓄えることによりライン圧の安定を図っている。また、アキュムレータ９０に蓄えた圧力により、ポンプ８７の故障やオイル漏れ等、油圧系に障害が生じた場合でも、変速段をたとえば３速に強制的にシフトチェンジするなど、最低限の非常動作が確保できるようになっている。なお、オイルポンプ８７を電動モータ８６により駆動することなく、エンジン１１のクランク軸１５によって駆動されるオイルポンプを使用しても良い。
【００３８】
ＥＣＵ８８には、インヒビタスイッチ９２、エンジン回転数センサ９３、入力軸回転数センサ９４および出力軸回転数センサ９５などから信号が入力される。このＥＣＵ８８は、インヒビタスイッチ９２からの信号に基づきセレクトレバーの位置を検出するとともに、エンジン回転数センサ９３によりエンジン回転数を検出する。また、入力軸回転数センサ９４により入力軸回転数を、出力軸回転数センサ９５により出力軸回転数をそれぞれ検出し、図示しない各種のセンサにより現在の車速やアクセル開度などを検出する。そして、ＥＣＵ８８は、これらの検出データから車両の運転状況を検出し、必要に応じて電動モータ８６に駆動信号を出力し、それぞれの電磁弁ＶＡ１〜ＶＡ７に制御信号を送る。このように、ＥＣＵ８８はバイパスクラッチ制御手段として機能する。また、ＥＣＵ８８は圧力センサ８９によりオイルポンプ８７から供給されるライン圧を常時監視しており、油圧が所定値以上となった場合には電動モータ８６を停止する。その後、変速操作が繰り返されるなどして油圧を消費し、ライン圧が所定値以下となったときには電動モータ８６は駆動される。
【００３９】
次に、変速時における２つのバイパスクラッチ７１，７２の作動について説明する。まず、アップシフト動作について説明すると、第３速の歯車比でトルクを出力軸１３に伝達する第１のバイパスクラッチ７１は、第１速から第２速、第２速から第３速などの低速段側の変速歯車列グループにおける変速の際に作動する。一方、第２のバイパスクラッチ７２は、第３速から第４速、第４速から第５速、および第５速から第６速などの高速段側の変速歯車列グループにおける変速の際に作動するとともに、出力軸１３に大きなトルクを伝達する必要のある第１速から第２速へのアップシフト時にも、第１バイパスクラッチ７１を補助するように作動する。
【００４０】
たとえば、第１速から第２速へのアップシフト時には、アクセル開度、車速、エンジン回転数、入力軸回転数、出力軸回転数、変速ギヤ位置などの情報から走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第１のバイパスクラッチ７１および第２のバイパスクラッチ７２を締結し、２つのバイパスクラッチ７１，７２を介して入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。これにより、変速時に切り換え機構６１を切り換える際のトルクの落ち込みが軽減され変速ショックが緩和される。また、第２速から第３速へのアップシフト時には、第１のバイパスクラッチ７１の制御と同期させながら、電子制御スロットル２７を閉じるように制御してエンジントルクを低減する。このように、バイパスクラッチ７１と電子制御スロットル２７を制御することにより、変速ショックを緩和することができる。
【００４１】
そして、第３速から第４速、第４速から第５速へのアップシフト時には、走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第２のバイパスクラッチ７２を締結し、バイパスクラッチ７２を介して入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。これにより、変速時におけるトルクの落ち込みが軽減され変速ショックが緩和される。また、第５速から第６速へのアップシフト時には、第２のバイパスクラッチ７２を制御しながら、電子制御スロットル２７を閉じるように制御することによりエンジントルクを低減して変速ショックを緩和することができる。
【００４２】
以下、第１速から第２速へのアップシフト時における２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結制御について説明する。図３はバイパスクラッチ制御手段による第１速から第２速への変速制御の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図３に示すように、ステップＳ１では、アクセル開度、車速、エンジン回転数、などの情報から走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第２速にアップシフト動作を行うか否かが判断される。第１速を維持すると判断されたときには、第２速へのアップシフトが許可されるまで、所定の時間ごとにステップＳ１が繰り返し実行される。
【００４４】
一方、第２速へのアップシフトが許可されると、ステップＳ２に進み、電磁圧力制御弁ＶＡ１に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が上昇し、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１が締結作動する。このアクチュエータ８１の作動により、第１のバイパスクラッチ７１は徐々に締結され、出力軸１３に第１のバイパスクラッチ７１を介してトルクが伝達され始める。
【００４５】
続いて、ステップＳ３に進み、第１のバイパスクラッチ７１の締結により発生するトルクＴ３と、エンジントルクＴｅとが比較される。トルクＴ３がエンジントルクＴｅに到達したと判断されると、ステップＳ４に進む一方、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに到達していないときには、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに達するまでステップＳ３が繰り返される。なお、エンジントルクＴｅはエンジン回転数をパラメータとして予め定められるトルクマップを参照することによってＥＣＵ８８により求められるものである。
【００４６】
ステップＳ４では、電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７に制御信号が出力されてシフトアクチュエータ８５が第１速位置から中立位置まで作動する。このアクチュエータ８５の作動により、シンクロスリーブ６１ｂが中立位置まで移動し、第１速の変速歯車列を介したトルクの伝達は解除される。このように、ステップＳ３，Ｓ４では、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに達してから、シンクロスリーブ６１ｂを中立位置に作動させるため、入力軸１２から出力軸１３に伝達されるトルクに大きな変動を与えることなく、第１速の変速歯車列から第１のバイパスクラッチ７１にエンジントルクＴｅの伝達経路を移行させることができる。
【００４７】
続くステップＳ５では、電磁圧力制御弁ＶＡ２に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が上昇し、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２が締結作動する。この作動により、第２のバイパスクラッチ７２は徐々に締結され、エンジントルクＴｅは、トルクＴ３に加えて第２のバイパスクラッチ７２の締結により発生するトルクＴ６によっても伝達され始める。
【００４８】
続いて、ステップＳ６では、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によって減速される入力軸回転数Ｎｉが、第２速に変速された際の入力軸回転数である目標回転数Ｎｔまで低下したか否かが判断される。入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔまで低下したと判断されると、ステップＳ７に進む一方、入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔを上回っているときには、入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔに低下するまでステップＳ６が繰り返される。なお、目標回転数Ｎｔは車速や変速後の歯車比などに基づき、ＥＣＵ８８によって算出されるものである。
【００４９】
このように、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結により、出力軸１３にトルクの伝達が行われながら、第２速相当の回転数にまで入力軸回転数Ｎｉが低下されると、続くステップＳ７では、電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７に制御信号が出力されてシフトアクチュエータ８５が中立位置から第２速位置まで作動する。このアクチュエータ８５の作動により、シンクロスリーブ６１ｂが第２速位置まで移動し変速歯車列が第２速に切り換えられる。
【００５０】
また、ステップＳ７が実行されるとともに、ステップＳ８では、電磁圧力制御弁ＶＡ１，ＶＡ２に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が低下し、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１および６速バイパスクラッチアクチュエータ８２の締結作動は解除される。これらのアクチュエータ８１，８２の解除作動により、２つのバイパスクラッチ７１，７２は徐々に締結解除される。このように、ステップＳ７，Ｓ８により、出力軸１３にはバイパスクラッチ７１，７２の解放に伴って減少するトルクから、第２速の変速歯車列を介したトルクが滑らかに伝達され、急激なトルク変動を発生させることなく変速動作は完了される。
【００５１】
図４は前述のフローチャートに従い第１速から第２速に変速した際の入力軸回転数Ｎｉ、出力軸１３のトルクＴｏ、バイパスクラッチの締結により発生するトルクＴ３，Ｔ６の変化を示すタイムチャートである。図４において、シフト位置はシンクロスリーブ６１ｂの噛み合い位置を示し、シンクロスリーブ６１ｂは第１速の従動歯車４１にスプライン４１ａを介して噛み合う第１速位置から、中立位置を経て第２速の従動歯車４２にスプライン４２ａを介して噛み合う第２速位置に移動する。変速動作が行われる際には、駆動歯車３１と従動歯車４１の第１速の変速歯車列を介して動力伝達が行われている状態から、まず、第１のバイパスクラッチ７１を締結作動させるため、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１の油圧室に制御油圧を供給する。これにより、第１速の変速歯車列と第３速の変速歯車列との２系統を介して動力の伝達を行う状態に変化する。
【００５２】
ここで、第１速の従動歯車４１と第３速の従動歯車４３は同一の出力軸１３に設けられているが、各々に相互に相違した歯車比となっており、第１速の駆動歯車３１対して第３速の駆動歯車３３は、歯車比の関係から駆動歯車３１よりも出力軸１３を速く回転させるので、バイパスクラッチ７１を係合すると係合状態に応じたトルクが第３速の変速歯車列により伝達される。
【００５３】
次いで、トルクＴ３がエンジントルクＴｅを上回ると、シフトアクチュエータ８５が作動し、シンクロスリーブ６１ｂはシンクロハブ６１ａのみに噛み合った中立位置となる。この状態のもとでは、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２の油圧室に制御油圧が供給され、第１のバイパスクラッチ７１による第３速の変速歯車列と、第２のバイパスクラッチ７２による第６速の変速歯車列との２系統の伝達経路を介して動力の伝達を行う状態に変化する。そして、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によって入力軸回転数Ｎｉを低下させるとともに、電子制御スロットル２７を閉制御してエンジン回転数つまり入力軸回転数Ｎｉを低下させて同期させる。
【００５４】
入力軸回転数Ｎｉが第２速相当の目標回転数Ｎｔにまで低下した時点で、シンクロスリーブ６１ｂを、シンクロハブ６１ａのみに噛み合った中立位置からシンクロハブ６１ａとスプライン４２ａとに噛み合う第２速位置に移動を開始させると、シンクロによる第２速の変速歯車列と、第１のバイパスクラッチ７１による第３速の変速歯車列と、第２のバイパスクラッチ７２による第６速の変速歯車列との３系統の伝達経路を介して動力の伝達を行う状態に変化する。この状態のもとで、シンクロスリーブを第２速位置に移動を完了させ、２つのバイパスクラッチ７１，７２を徐々に解放すると、第２速へのアップシフト動作が完了する。これにより、入力軸１２から出力軸１３に対しては第２速の変速歯車列を介して動力伝達されることになる。
【００５５】
また、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によるトルク伝達は、それぞれが設けられる変速歯車列の歯車比が異なるため、次のように実行される。第３速の変速歯車列の歯車比をＧ３、第６速の変速歯車列の歯車比をＧ６、入力軸１２の回転低下による慣性トルクをＴｉとすると、これまでのエンジントルクＴｅ、第１のバイパスクラッチ７１のトルクＴ３、第２のバイパスクラッチ７２のトルクＴ６、出力軸１３のトルクＴｏとの間に以下のような関係を有する。
【００５６】
まず、エンジントルクＴｅは２つのバイパスクラッチ７１，７２により分担され受けられることにより、Ｔｅ＋Ｔｉ＝Ｔ３＋Ｔ６の関係が成り立つ。次いで、トルクＴ３，Ｔ６は、それぞれ歯車比Ｇ３，Ｇ６に応じて増減されて出力軸１３に伝達されるため、Ｔｏ＝Ｔ３×Ｇ３＋Ｔ６×Ｇ６の関係が成り立つ。ここで、Ｔｅ＋Ｔｉを特定の値と仮定して考えると、これら２つの関係式より、第１のバイパスクラッチ７１に加えて第２のバイパスクラッチ７２を締結させることによって、トルクＴ６の増加分だけトルクＴ３が低下する。また、歯車比Ｇ３，Ｇ６については、第３速の歯車比Ｇ３は第６速の歯車比Ｇ６に比べて大きいため、トルクＴ６が上昇したとしてもトルクＴ３の減少分は補うことができず、出力軸１３に伝達されるトルクＴｏは低下してしまう。
【００５７】
このようなトルクＴｏの低下は、変速品質を低下させるおそれがあるため、エンジン制御によって変速時のエンジントルクＴｅの低下量を減らし、エンジントルクＴｅを大きくする。これによりトルクＴｏの低下を軽減することができ、自動変速機１０の変速品質を向上することができる。このように、エンジントルクＴｅの低下量を減らす場合であっても、第１のバイパスクラッチ７１のみを使用して出力軸１３にトルクを伝達する場合より、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してエンジントルクＴｅを分配して伝達した方が、第１のバイパスクラッチ７１にかかる負荷は軽減される。
【００５８】
このように、アップシフト時にはバイパスクラッチ制御とエンジン制御とを同時に行い、入力軸回転数Ｎｉが第２速相当の回転数にまで低下した時点で、シンクロスリーブ６１ｂがスプライン４２ａと噛み合うことになるのでギヤ鳴きが発生することなく、円滑に変速操作が行われる。そして、シンクロスリーブ６１ｂが中立位置になるときには、２つのバイパスクラッチ７１，７２を介して動力伝達を行うようにしたので、特に、駆動トルクが大きい低速段側の変速時において、トルク切れの発生を緩和するために大きなトルクを補う場合であっても、２つのバイパスクラッチ７１，７２に分担することができ、バイパスクラッチにかかる負担を軽減することができる。この負担軽減によって、特に第１のバイパスクラッチ７１を小型化することができ、自動変速機１０を小型化することもできる。また、２つのバイパスクラッチ７１，７２によってトルクを補うことにより、出力軸１３に伝達する必要のあるトルクを速く立ち上げることができ、円滑な変速動作を維持しつつ変速時間の短縮を図ることも容易となる。これによりスポーティな走行が可能となる。
【００５９】
図５は第１速から第２速への変速の際に、第１のバイパスクラッチ７１のみを締結してトルクを伝達した場合と、加えて第２のバイパスクラッチ７２を締結することにより２つのバイパスクラッチ７１，７２を介してトルクを伝達した場合とにおける第１のバイパスクラッチ７１の瞬時発熱量と総発熱量とを示す比較図である。なお、太線は第１のバイパスクラッチ７１のみを使用した場合を示し、細線は２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用した場合を示している。それぞれについて実線は瞬時発熱量を示し、破線は総発熱量を示すものである。
【００６０】
図５に実線で示す瞬時発熱量に示されるように、２つのバイパスクラッチ７１，７２によってエンジントルクＴｅを分担すると、第１のバイパスクラッチ７１のみを使用する場合に比べて、第１のバイパスクラッチ７１のトルク伝達量を低減することができるため、第１のバイパスクラッチ７１に発生する瞬時発熱量を低減することができ、破線で示す総発熱量を低減することができる。このように、第１のバイパスクラッチ７１の発熱量を押さえることによって、冷却性を向上させるためのバイパスクラッチ７１の大型化を抑制するとともに、耐久性を向上させることもできる。
【００６１】
これまで説明したように、駆動トルクが大きい第１速から第２速への変速時にあっては、バイパスクラッチとして要求される伝達トルクも大きいものとなるため、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してトルクの落ち込みを軽減しているが、第２速以降の変速時においては、要求される伝達トルクが小さくなるため、１つのバイパスクラッチを用いて変速時のトルクの落ち込みを軽減する。第２速から第３速への変速時は第１のバイパスクラッチ７１のみが使用され、第３速から第６速までの変速時においては第２のバイパスクラッチ７２のみが使用されてトルクの落ち込みを軽減している。なお、第２速以降であっても、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してトルクの落ち込みを軽減しても良く、また、変速時間を短縮するために２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用しても良い。
【００６２】
さらに、ダウンシフトについて説明する。通常のダウンシフトや追い越し加速時にアクセルペダルを深く踏み込んで強制的に減速させるキックダウンなどにおいては、走行状態を各種のセンサで検出し、予め設定したプログラムに従って、ダウンシフト時も第１および第２のバイパスクラッチ７１，７２を所定時間だけ締結状態、あるいは必要に応じてバイパスクラッチや発進クラッチ１７を開放したり、必要に応じて発進クラッチ１７などを半クラッチ状態（滑り制御状態）にする。これにより、ダウンシフト変速時のショックを少なくするとともに、変速時間の短縮されたスポーティな走行が可能となる。
【００６３】
図６は本発明の他の実施の形態である自動変速機９６の一部を示すスケルトン図である。この自動変速機９６は、第１のバイパスクラッチ７１が図１に示す場合と同様に入力軸１２に設けられているのに対して、第２のバイパスクラッチ７２が出力軸１３に設けられた構造となっている。このバイパスクラッチ７２のクラッチハブ７５は出力軸１３に固定され、クラッチドラム７６は第６速の従動歯車４６に固定されている。図６に示す自動変速機９６においても、図１に示す場合と同様にして変速操作を行うことができる。なお、第１のバイパスクラッチ７１も出力軸１３に設けるようにしても良く、その場合には駆動歯車３３を入力軸１２に固定し、従動歯車４３を出力軸１３に対して回転自在に装着することになる。
【００６４】
図７は本発明のさらに他の実施の形態である自動変速機９７の一部を示すスケルトン図である。この自動変速機９７は、両方のバイパスクラッチ７１，７２がそれぞれ入力軸１２に設けられ、第３速と第４速の駆動歯車３３，３４の間に第６速の駆動歯車３６が配置され、２つのバイパスクラッチ７１，７２が第３速と第６速の駆動歯車３３，３６の間に相互に隣り合って設けられた構造となっている。この場合には、両方のバイパスクラッチ７１，７２を制御する油圧回路構成を集約することができる。これにより、油圧回路を短縮することができ、各バイパスクラッチ７１，７２の油圧応答性を向上させることができる。なお、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２を相互に隣り合わせて出力軸１３に設けるようにしても良い。
【００６５】
図６および図７に示した自動変速機９６，９７においても、図１に示した場合と同様にバイパスクラッチ７１，７２を作動させて変速操作を行うことができる。本発明の自動変速機１０，９６，９７は、図１、図６および図７に示すように、２つのバイパスクラッチ７１，７２を入力軸１２と出力軸１３のいずれに配置しても良い。また、本発明の自動変速機１０，９６，９７はエンジンルーム内に縦置きあるいは横置きのいずれの形式としても配置することができ、ＦＦ車やＦＲ車のみならず、四輪駆動車にも適用することができる。さらに、軽自動車から大型車までどのような車種に対してもこの自動変速機１０，９６，９７を適宜搭載することができる。
【００６６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、発進クラッチ１７およびそれぞれのバイパスクラッチ７１，７２は、油圧源となるオイルポンプ８７からの油圧を適宜調圧して、作動油圧を各クラッチへ供給するようにした油圧クラッチであるが、油圧クラッチに限定されることはない。たとえば、電磁クラッチの励磁力を電流制御するようにし、電磁クラッチを構成するドライブメンバとドリブンメンバとを締結制御する方式でも良い。なお、油圧クラッチとした場合には単板式であっても多板式であっても良く、手段を選ばないことは言うまでもない。
【００６７】
また、トルクコンバータ１６の代わりにフルード・カップリング（流体継手）を設けるようにしても良く、これらの発進装置の方式は限定されるものではない。この場合、流体継手やトルクコンバータ１６の引きずりトルクは、発進クラッチ１７を開放することにより、引きずりトルクが変速機の内部の切り換え機構に対して影響を与えないように構成することは言うまでもない。切り換え機構としては、シンクロメッシュ機構に限られることなく、ドッグクラッチ切り換えなどを用いるようにしても良い。
【００６８】
さらに、実施の形態では、２つのバイパスクラッチ７１，７２を設けたが、変速段数が図示した場合よりも増加する場合には、バイパスクラッチの数を増やすことにより対応可能である。たとえば、８段変速の場合には第３のバイパスクラッチを設けるようにしても良く、エクストラローレンジを有する場合は緊急脱出用の歯車比であり、通常の第１速の歯車との間の歯車比の差が大きくなることから、その間にさらに他のバイパスクラッチを設けるようにしても良い。この場合、変速時のトルクの落ち込みを軽減するために、締結されるバイパスクラッチは、３つ以上のバイパスクラッチを締結するようにしても良く、自動変速機１０に設けられた３つ以上のバイパスクラッチのうち、２つ以上のバイパスクラッチを変速段に応じて選択的に締結するようにしても良い。
【００６９】
さらに、実施の形態では、第１のバイパスクラッチ７１を先に締結させてエンジントルクＴｅを越えてから、第２のバイパスクラッチ７２を締結させることにより、バイパスクラッチ制御を容易にしているが、２つのバイパスクラッチ７１，７２をともに締結させることによってエンジントルクＴｅを越えるように制御しても良い。これにより、変速時間を短縮することができる。
【００７０】
さらに、図示する場合には、第１のバイパスクラッチ７１を第３速の歯車と一体に設け、第２のバイパスクラッチ７２を第６速の歯車に一体に設けることにより、第３速時および第６速時には、各バイパスクラッチが動力を伝達するようにしているが、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２を変速時にのみ作動させるようにして、第３速と第６速の変速歯車列を切り換え機構によって動力を伝達するように変速動作させるようにしても良い。その場合には、切り換え機構を操作させるときにバイパスクラッチ７１，７２を作動させて第３速と第６速の変速歯車列を介してトルクを伝達しながら変速を行うことになる。このとき、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２の歯車比は、２つにグループ分けされる各々の変速歯車列群において、高速段側の歯車比と同一あるいはその前後の歯車比に設定される。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、入力軸と出力軸との間に複数のバイパスクラッチを設け、切り換え機構を切り換えて変速する際に、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することにより、バイパスクラッチにかかる負荷を低減することができる。この負荷の低減により、バイパスクラッチを小型化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００７２】
また、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することによって、トルクを速く立ち上げることができ、変速時間を短縮することができる。これにより変速機の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である自動変速機を示すスケルトン図である。
【図２】自動変速機の作動を制御するための油圧制御回路図を示すブロック図である。
【図３】第１速から第２速への変速処理を行うフローチャートである。
【図４】第１速から第２速への変速時における入力軸回転数、出力軸のトルク、第１のバイパスクラッチのトルクおよび第２のバイパスクラッチのトルクの変化を示すタイムチャートである。
【図５】第１のバイパスクラッチの瞬時発熱量と総発熱量とを示す比較図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である自動変速機の一部を示すスケルトン図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である自動変速機の一部を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１０ 自動変速機
１１ エンジン
１２ 入力軸
１３ 出力軸
１５ クランク軸
１７ 発進クラッチ
３１〜３６ 駆動歯車
４１〜４６ 従動歯車
６１ 第１の切り換え機構（切り換え機構）
６２ 第２の切り換え機構（切り換え機構）
７１ 第１のバイパスクラッチ（バイパスクラッチ）
７２ 第２のバイパスクラッチ（バイパスクラッチ）
８８ ＥＣＵ（バイパスクラッチ制御手段）
９６ 自動変速機
９７ 自動変速機
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に搭載される自動変速機に関し、特に、複数の変速歯車列を有する自動変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の手動操作により変速操作を行うマニュアル式変速機（ＭＴ）は、エンジンに連結され複数の駆動歯車が装着される入力軸と、駆動歯車と対となった複数の従動歯車が装着され駆動輪に連結される出力軸とを有しており、入力軸と出力軸との間には複数の変速歯車列が設けられている。このＭＴにあっては、変速時にクラッチを切断後、複数の変速歯車列の中から、動力の伝達を行う歯車対の切り換えをシンクロメッシュ機構などの切り換え機構を手動により切り換え、クラッチを接続することで変速動作つまりシフトチェンジが行われる。
【０００３】
このシフトチェンジとクラッチ操作を油圧により作動するシフトアクチュエータによって行うようにすると、マニュアル式変速機の構成をベースとした自動変速機とすることができる。複数の変速歯車列を有するこのタイプの自動変速機（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ。以下ＡＭＴと略す）は、自動変速機構にプラネタリーギヤなどを有する通常のトルクコンバータ式自動変速機（ＡＴ）に比して部品点数を少なくして軽量化を図り易く、しかも駆動系の伝達効率が高いという利点を有している。
【０００４】
このＡＭＴタイプの自動変速機としては、エンジンのクランク軸と入力軸との間にこれらを締結状態と締結解除状態とに切り換える発進クラッチと、変速動作時に入力軸から出力軸にトルクを伝達することにより変速トルク切れの発生を防止するための油圧多板クラッチ式のバイパスクラッチとを有するものが、たとえば、特開２０００−６５１９９号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−６５１９９号公報に示される自動変速機は、入力軸と出力軸に第１速から第５速までの変速歯車列を設け、第１速と第２速の変速歯車列の切り換えと、第３速と第４速の変速歯車列の切り換えとをそれぞれシンクロ機構によって行い、第５速の変速歯車列による動力の伝達と伝達解除とをバイパスクラッチによって行うように構成されている。この自動変速機にあっては、変速時にはバイパスクラッチを締結して第５速の変速歯車列から動力を伝達することにより入力軸から出力軸へのトルクの落ち込みを防止している。しかしながら、この場合にはバイパスクラッチを第５速の変速歯車列に設けているので、バイパスクラッチを介して入力軸から出力軸に伝達されるトルク容量が第５速の歯車比相当となる。
【０００６】
このため、第１速から第２速に変速する際にバイパスクラッチを介して伝達することができる最大のトルクは、第５速による伝達駆動力となり、バイパスクラッチの入力側の慣性力つまりイナーシャによるトルク増大分を加えても、第２速の変速歯車列による伝達駆動力との差が大きくなってしまう。この差が大きいと変速ショックが発生して自動変速機の変速品質低下を招くだけでなく、運転者に違和感を与えることになる。また、変速ショックを低減するために、変速時間を長くすると変速時の違和感を招くことになる。同様に、第２速から第３速への変速時にも、バイパスクラッチを介して伝達するトルクと第３速による伝達駆動力との差が、イナーシャによるトルク増大分を加えても比較的大きな差となり、変速ショックの増大により変速品質を低下させることになる。
【０００７】
また、車両の燃費向上や高速走行時の静粛性を向上させたり、四輪駆動車に大きな発進駆動力や牽引力を発揮させるために、変速段数を５段以上、たとえば、６段としたり、これに１段のエクストラローギヤなどを備えた自動変速機を車両に搭載することがある。このように、変速段数を増加させると、最低段数つまり第１速と最高段数たとえば第６速との歯車比の差が大きくなり、上述した変速品質がさらに低下することになる。特に、産業車両や重量車両に適用する自動変速機を勘案すると、歯車比の差が大きくなることによりこの傾向はさらに顕著となる。
【０００８】
そこで、伝達駆動力が大きい低速段側の変速歯車列と、伝達駆動力が小さい高速段側の変速歯車列とにそれぞれバイパスクラッチを設けることにより、変速する変速歯車列に応じて変速の際に締結するバイパスクラッチを選択することも考えられる。このように、複数の異なる変速歯車列にバイパスクラッチを設けると、切り換えられる変速歯車列の伝達駆動力に、バイパスクラッチを介して伝達するトルクを近づけることができ、変速ショックを軽減することにより変速品質を向上させることができる。
【０００９】
しかしながら、伝達駆動力の大きな低速段側の変速歯車列に設けられ、高トルクの伝達が要求されるバイパスクラッチには、締結時の発熱を吸収し、クラッチプレートの耐久性をあげるため、プレート同士の接触面積が大きいものが必要とされる。この接触面積の拡大により、バイパスクラッチが大型化するとともに自動変速機が大型化するため、自動変速機の搭載性が悪化するおそれがある。
【００１０】
また、トルクの落ち込みを軽減することにより変速品質を向上させるには、バイパスクラッチにより伝達されるトルクが上昇した後に、切り換え機構を作動させる必要があるため、変速応答性の向上つまり変速時間の短縮が困難となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、変速品質の向上とともにバイパスクラッチの小型化を実現することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、変速品質の向上とともに自動変速機の変速応答性を向上することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動変速機は、複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられた出力軸とを備えた自動変速機であって、エンジンのクランク軸と前記入力軸との間に設けられ、エンジン動力の前記入力軸に対する伝達と遮断とを切り換える発進クラッチと、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される複数の変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列を切り換える切り換え機構と、前記入力軸のトルクを前記出力軸に相互に相違したトルクで伝達する複数のバイパスクラッチと、前記変速歯車列を切り換える際に、複数の前記バイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させるバイパスクラッチ制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の自動変速機は、それぞれ低速段側の複数の変速歯車列からなる第１の変速歯車列群に対応する第１のバイパスクラッチと、それぞれ高速段側の複数の変速歯車列からなる第２の変速歯車列群に対応する第２のバイパスクラッチとを有し、前記第１の変速歯車列群の変速歯車列を切り換える際に、前記第１および第２のバイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、入力軸と出力軸との間に複数のバイパスクラッチを設け、切り換え機構を切り換えて変速する際に、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することにより、バイパスクラッチにかかる負荷を低減することができる。この負荷の低減により、バイパスクラッチを小型化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することによって、トルクを速く立ち上げることができ、変速時間を短縮することができる。これにより変速機の応答性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態である自動変速機１０を示すスケルトン図である。この自動変速機１０は、エンジン１１に連結される入力軸１２と、これに平行となって駆動輪に連結される出力軸１３とを有しており、これらは車両の進行方向を向いてトランスミッションケース１４内に組み込まれている。
【００１９】
エンジン動力を出力するクランク軸１５は、トルクコンバータ１６と、入力クラッチつまり発進クラッチ１７とを介して入力軸１２に連結されている。クランク軸１５にはトルクコンバータ１６が接続されている。トルクコンバータ１６は、クランク軸１５に一体に固定されるフロントカバー１８と、これに連結されるポンプインペラ１９とを有しており、クランク軸１５の回転によってポンプインペラ１９が回転駆動される。この回転駆動は、作動流体を介して、ポンプインペラ１９に対面して設けられるタービンランナ２０に伝達される。また、ポンプインペラ１９とタービンランナ２０の間には、ワンウェイクラッチ２１に一方向回転自在に支持されるステータ２２が設けられ、タービンランナ２０を回転駆動した作動流体を再びポンプインペラ１９に圧送するように構成されている。
【００２０】
一方、入力軸１２には発進クラッチ１７が設けられており、発進クラッチ１７は入力軸１２に固定されるクラッチハブ２３と、その外側に設けられタービンランナ２０に固定されるクラッチドラム２４とを有している。これらの間にはクラッチプレート２５が配置されており、この発進クラッチ１７は単板クラッチとなる。なお、単板クラッチに代えて複数のクラッチプレートを配置した多板クラッチを用いるようにしても良い。
【００２１】
また、クラッチドラム２４には、クラッチドラム２４とフロントカバー１８とを締結または切断するロックアップクラッチ２６が設けられており、ロックアップクラッチ２６を作動することにより、エンジン動力をトルクコンバータ１６を介すことなく発進クラッチ１７に伝達することもできる。このロックアップクラッチ２６は、実験などによって予め設定された車速とアクセル開度などのマップに基づき車速が所定値以上となると締結される。
【００２２】
このように、エンジン１１からの動力は、トルクコンバータ１６またはロックアップクラッチ２６と発進クラッチ１７とを介して入力軸１２に伝達される。なお、エンジン１１にはエンジントルクやエンジン回転数を調整する電子制御スロットル２７が設けられており、通常は図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じた電子制御装置からの出力信号により電子制御スロットル２７を開閉してエンジン制御が行われる。また、電子制御スロットル２７は必要に応じてアクセルペダルの踏み込み量に関係なく、検出された運転状態により予め設定されたマップなどに基づいて開閉しエンジン制御が行われる。
【００２３】
入力軸１２には第１速の駆動歯車３１と第２速の駆動歯車３２とが固定され、第３速から第６速の駆動歯車３３〜３６が回転自在に装着されている。一方、出力軸１３には第１速の従動歯車４１と第２速の従動歯車４２が回転自在に装着され、第３速から第６速の従動歯車４３〜４６が固定されている。それぞれの駆動歯車３１〜３６と、これに対応する従動歯車４１〜４６とが噛み合って前進段の変速歯車列となっている。複数の変速歯車列のうち動力伝達を行う変速歯車列が選択されると、自動変速機１０はその変速歯車列に対応した変速段となり、この変速段に応じた伝達駆動力で出力軸１３は回転駆動される。
【００２４】
出力軸１３は中空軸となっており、内部には前輪出力軸５１が組み込まれている。出力軸１３と前輪出力軸５１はセンタディファレンシャル装置５２により連結され、前輪出力軸５１はフロントディファレンシャル装置５３を介して図示しない前輪用のドライブシャフトに連結されている。また、センタディファレンシャル装置５２は駆動歯車５４と従動歯車５５とを介して後輪出力軸５６に連結されており、後輪出力軸５６は図示しないリヤディファレンシャル装置を介して図示しない後輪用のドライブシャフトに連結されている。
【００２５】
出力軸１３には変速歯車列を第１速と第２速のいずれかに選択的に切り換える第１の切り換え機構６１が設けられ、入力軸１２には第４速と第５速のいずれかに選択的に切り換える第２の切り換え機構６２が設けられている。なお、第１の切り換え機構６１を入力軸１２に設け、第２の切り換え機構６２を出力軸１３に設けるようにしても良く、両方の切り換え機構６１，６２をそれぞれ入力軸１２または出力軸１３に設けるようにしても良い。
【００２６】
第１の切り換え機構６１は、第１速と第２速の従動歯車４１，４２の間に配置されて出力軸１３に固定されたシンクロハブ６１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６１ｂとを有している。シンクロスリーブ６１ｂを従動歯車４１に一体形成されたスプライン４１ａに噛み合わせると第１速に設定され、従動歯車４２に一体形成されたスプライン４２ａに噛み合わせると第２速に設定される。
【００２７】
第２の切り換え機構６２は第４速と第５速の駆動歯車３４，３５の間に配置されて入力軸１２に固定されたシンクロハブ６２ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６２ｂとを有している。シンクロスリーブ６２ｂを駆動歯車３４に一体形成されたスプライン３４ａに噛み合わせると第４速に設定され、駆動歯車３５に一体形成されたスプライン３５ａに噛み合わせると第５速に設定される。
【００２８】
入力軸１２には後退用の駆動歯車３７が固定され、出力軸１３には後退用の従動歯車４７が固定されており、それぞれの歯車３７，４７は、アイドラ軸６３に回転自在に設けられたアイドラ歯車６４を介して噛み合うようになっている。また、アイドラ歯車６４は、歯車３７，４７に噛み合う位置と、噛み合いが外れる位置とに移動自在にアイドラ軸６３に装着されており、図示しない切り換え機構によってアイドラ歯車６４が軸方向に移動され、アイドラ歯車６４を介して駆動歯車３７と従動歯車４７とが噛み合わされると後退段に設定される。
【００２９】
図示する自動変速機１０は、変速段数が前進６段と後退１段とにより構成されており、第１速から第３速までが後退段を含めて低速段側の変速歯車列群を構成し、第４速から第６速までが高速段側の変速歯車列群を構成している。このように、図示する場合には、第１速から第６速までの変速段が低速段側と高速段側の２つのグループに分けられている。
【００３０】
入力軸１２には、第３速の駆動歯車３３を介して入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達するための第１のバイパスクラッチ７１が設けられ、第６速の駆動歯車３６を介して入力軸１２のトルクを出力軸１３に伝達するための第２のバイパスクラッチ７２が設けられている。したがって、第１のバイパスクラッチ７１は低速段側の変速歯車列群のうち最も高速段側の歯車比によって入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。また、第２のバイパスクラッチ７２は高速段側の変速歯車列群のうち最も高速段側の歯車比によって入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。このように、第１のバイパスクラッチ７１は第３速の変速歯車列を構成しており、第３速が選択されると第１のバイパスクラッチ７１は締結状態となる。同様に、第２のバイパスクラッチ７２は第６速の変速歯車列を構成しており、第６速が選択されると第２のバイパスクラッチ７２は締結状態となる。それぞれのバイパスクラッチ７１，７２は、相互に異なった歯車比の変速歯車列を構成しているので、入力軸１２から出力軸１３に対しては相互に相違したトルクを伝達することになる。
【００３１】
図示する場合には、変速段は２つのグループに分けられているが、複数の変速段を１つのグループとして３つ以上の変速歯車列群に分けるようにして、それぞれの変速歯車列群に対応さて３つ以上のバイパスクラッチを変速機に設けるようにしても良い。この場合、バイパスクラッチを介して伝達されるトルクを細かく設定することができ、特に、変速段数が増加するときには有効となる。
【００３２】
第１のバイパスクラッチ７１は、入力軸１２に固定されるクラッチハブ７３と、第３速の駆動歯車３３に固定されたクラッチドラム７４とを有し、これらの間には複数のクラッチプレート７３ａ，７４ａが組み込まれている。このバイパスクラッチ７１を締結すると入力軸１２は駆動歯車３３に連結され、締結を解くと駆動歯車３３との連結が解除される。
【００３３】
同様に、第２のバイパスクラッチ７２は、入力軸１２に固定されるクラッチハブ７５と、第６速の駆動歯車３６に固定されたクラッチドラム７６とを有し、これらの間には複数のクラッチプレート７５ａ，７６ａが組み込まれている。このバイパスクラッチ７２を締結すると、入力軸１２は駆動歯車３６に連結され、締結を解くと駆動歯車３６との連結が解除される。
【００３４】
図２は前述した自動変速機１０を変速制御するための油圧制御回路を示すブロック図である。図２に示すように、自動変速機１０は第１のバイパスクラッチ７１を作動するための３速バイパスクラッチアクチュエータ８１と、第２のバイパスクラッチ７２を作動するための６速バイパスクラッチアクチュエータ８２と、発進クラッチ１７を作動するための発進クラッチアクチュエータ８３とを有している。さらに、自動変速機１０は複数の変速歯車列から動力伝達を行う変速歯車列を切り換えて所定の変速段を選択するために、セレクトアクチュエータ８４とシフトアクチュエータ８５とを有している。これらの２つのアクチュエータ８４，８５の直線往復動を図示しない方向変更機構のセレクトレバーを介して前述したそれぞれの切り換え機構の切換移動に変換し、第１速、第２速、第４速および第５速の前進段と後退段との切り換えを行うようにしている。
【００３５】
前述したそれぞれのアクチュエータ８１〜８５を駆動する作動油は、電動モータ８６により駆動されるオイルポンプ８７によって供給される。つまり、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１には電磁圧力制御弁ＶＡ１を介して、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２には電磁圧力制御弁ＶＡ２を介して、そして、発進クラッチアクチュエータ８３には電磁圧力制御弁ＶＡ３を介してオイルポンプ８７から作動油が供給される。また、セレクトアクチュエータ８４には電磁切換弁ＶＡ４，ＶＡ５を介して作動油が供給され、シフトアクチュエータ８５には電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７を介して作動油が供給される。このセレクトアクチュエータ８４は図２において矢印Ａで示す方向にセレクトレバーを駆動し、シフトアクチュエータ８５は図２において矢印Ｂで示す方向にセレクトレバーを駆動する。
【００３６】
シフトアクチュエータ８５を電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７により制御するのに対し、セレクトアクチュエータ８４が電磁切換弁ＶＡ４，ＶＡ５により制御可能なのは、Ａ方向の２位置切換操作（セレクト操作）は、デッドストップに突き当てるまで大きな操作力で単純に押せば足りるからである。これに対して、Ｂ方向の３位置切換操作（シフト操作）はシンクロによる同期が必要であり、過大な操作力はシンクロリングの摩耗を招来するため操作力自体の制御が求められ、シフトアクチュエータ８５を電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７により制御する。また、Ｂ方向のシフト操作力はＡ方向のセレクト操作力に比して大きいため、デッドストップ当接時に大きな音が出やすく、操作音対策も必要となる。このため、シフト操作では、シフトアクチュエータ８５により操作期間を３段階に分け、迅速なシフト動作とシンクロリングの保護、そして操作音の低減という要求を満たしている。すなわち、初期は強く、シンクロ同期時は中程度、終期は弱く操作力を調整している。従って、シフトアクチュエータ８５については、単に油圧のオンオフを行うのみの制御弁ではなく、供給油圧の調整が可能な電磁圧力制御弁を使用して作動させる。
【００３７】
電動モータ８６およびそれぞれの電磁弁ＶＡ１〜ＶＡ７は、電子制御ユニットであるＥＣＵ８８からの信号によって制御され、オイルポンプ８７からの吐出圧（ライン圧）は圧力センサ８９により監視されるようになっている。オイルポンプ８７から供給される作動油は、その一部がアキュムレータ９０に貯留される。アキュムレータ９０の密封容器内には窒素等の気体が充満されており、そこに作動油を押し込むことにより気体が圧縮され、作動油の圧力エネルギが気体の圧力エネルギに変換されて蓄えられる。つまり、アキュムレータ９０はライン圧を蓄えることによりライン圧の安定を図っている。また、アキュムレータ９０に蓄えた圧力により、ポンプ８７の故障やオイル漏れ等、油圧系に障害が生じた場合でも、変速段をたとえば３速に強制的にシフトチェンジするなど、最低限の非常動作が確保できるようになっている。なお、オイルポンプ８７を電動モータ８６により駆動することなく、エンジン１１のクランク軸１５によって駆動されるオイルポンプを使用しても良い。
【００３８】
ＥＣＵ８８には、インヒビタスイッチ９２、エンジン回転数センサ９３、入力軸回転数センサ９４および出力軸回転数センサ９５などから信号が入力される。このＥＣＵ８８は、インヒビタスイッチ９２からの信号に基づきセレクトレバーの位置を検出するとともに、エンジン回転数センサ９３によりエンジン回転数を検出する。また、入力軸回転数センサ９４により入力軸回転数を、出力軸回転数センサ９５により出力軸回転数をそれぞれ検出し、図示しない各種のセンサにより現在の車速やアクセル開度などを検出する。そして、ＥＣＵ８８は、これらの検出データから車両の運転状況を検出し、必要に応じて電動モータ８６に駆動信号を出力し、それぞれの電磁弁ＶＡ１〜ＶＡ７に制御信号を送る。このように、ＥＣＵ８８はバイパスクラッチ制御手段として機能する。また、ＥＣＵ８８は圧力センサ８９によりオイルポンプ８７から供給されるライン圧を常時監視しており、油圧が所定値以上となった場合には電動モータ８６を停止する。その後、変速操作が繰り返されるなどして油圧を消費し、ライン圧が所定値以下となったときには電動モータ８６は駆動される。
【００３９】
次に、変速時における２つのバイパスクラッチ７１，７２の作動について説明する。まず、アップシフト動作について説明すると、第３速の歯車比でトルクを出力軸１３に伝達する第１のバイパスクラッチ７１は、第１速から第２速、第２速から第３速などの低速段側の変速歯車列グループにおける変速の際に作動する。一方、第２のバイパスクラッチ７２は、第３速から第４速、第４速から第５速、および第５速から第６速などの高速段側の変速歯車列グループにおける変速の際に作動するとともに、出力軸１３に大きなトルクを伝達する必要のある第１速から第２速へのアップシフト時にも、第１バイパスクラッチ７１を補助するように作動する。
【００４０】
たとえば、第１速から第２速へのアップシフト時には、アクセル開度、車速、エンジン回転数、入力軸回転数、出力軸回転数、変速ギヤ位置などの情報から走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第１のバイパスクラッチ７１および第２のバイパスクラッチ７２を締結し、２つのバイパスクラッチ７１，７２を介して入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。これにより、変速時に切り換え機構６１を切り換える際のトルクの落ち込みが軽減され変速ショックが緩和される。また、第２速から第３速へのアップシフト時には、第１のバイパスクラッチ７１の制御と同期させながら、電子制御スロットル２７を閉じるように制御してエンジントルクを低減する。このように、バイパスクラッチ７１と電子制御スロットル２７を制御することにより、変速ショックを緩和することができる。
【００４１】
そして、第３速から第４速、第４速から第５速へのアップシフト時には、走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第２のバイパスクラッチ７２を締結し、バイパスクラッチ７２を介して入力軸１２から出力軸１３にトルクを伝達する。これにより、変速時におけるトルクの落ち込みが軽減され変速ショックが緩和される。また、第５速から第６速へのアップシフト時には、第２のバイパスクラッチ７２を制御しながら、電子制御スロットル２７を閉じるように制御することによりエンジントルクを低減して変速ショックを緩和することができる。
【００４２】
以下、第１速から第２速へのアップシフト時における２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結制御について説明する。図３はバイパスクラッチ制御手段による第１速から第２速への変速制御の手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図３に示すように、ステップＳ１では、アクセル開度、車速、エンジン回転数、などの情報から走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基づいて第２速にアップシフト動作を行うか否かが判断される。第１速を維持すると判断されたときには、第２速へのアップシフトが許可されるまで、所定の時間ごとにステップＳ１が繰り返し実行される。
【００４４】
一方、第２速へのアップシフトが許可されると、ステップＳ２に進み、電磁圧力制御弁ＶＡ１に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が上昇し、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１が締結作動する。このアクチュエータ８１の作動により、第１のバイパスクラッチ７１は徐々に締結され、出力軸１３に第１のバイパスクラッチ７１を介してトルクが伝達され始める。
【００４５】
続いて、ステップＳ３に進み、第１のバイパスクラッチ７１の締結により発生するトルクＴ３と、エンジントルクＴｅとが比較される。トルクＴ３がエンジントルクＴｅに到達したと判断されると、ステップＳ４に進む一方、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに到達していないときには、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに達するまでステップＳ３が繰り返される。なお、エンジントルクＴｅはエンジン回転数をパラメータとして予め定められるトルクマップを参照することによってＥＣＵ８８により求められるものである。
【００４６】
ステップＳ４では、電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７に制御信号が出力されてシフトアクチュエータ８５が第１速位置から中立位置まで作動する。このアクチュエータ８５の作動により、シンクロスリーブ６１ｂが中立位置まで移動し、第１速の変速歯車列を介したトルクの伝達は解除される。このように、ステップＳ３，Ｓ４では、トルクＴ３がエンジントルクＴｅに達してから、シンクロスリーブ６１ｂを中立位置に作動させるため、入力軸１２から出力軸１３に伝達されるトルクに大きな変動を与えることなく、第１速の変速歯車列から第１のバイパスクラッチ７１にエンジントルクＴｅの伝達経路を移行させることができる。
【００４７】
続くステップＳ５では、電磁圧力制御弁ＶＡ２に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が上昇し、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２が締結作動する。この作動により、第２のバイパスクラッチ７２は徐々に締結され、エンジントルクＴｅは、トルクＴ３に加えて第２のバイパスクラッチ７２の締結により発生するトルクＴ６によっても伝達され始める。
【００４８】
続いて、ステップＳ６では、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によって減速される入力軸回転数Ｎｉが、第２速に変速された際の入力軸回転数である目標回転数Ｎｔまで低下したか否かが判断される。入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔまで低下したと判断されると、ステップＳ７に進む一方、入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔを上回っているときには、入力軸回転数Ｎｉが目標回転数Ｎｔに低下するまでステップＳ６が繰り返される。なお、目標回転数Ｎｔは車速や変速後の歯車比などに基づき、ＥＣＵ８８によって算出されるものである。
【００４９】
このように、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結により、出力軸１３にトルクの伝達が行われながら、第２速相当の回転数にまで入力軸回転数Ｎｉが低下されると、続くステップＳ７では、電磁圧力制御弁ＶＡ６，ＶＡ７に制御信号が出力されてシフトアクチュエータ８５が中立位置から第２速位置まで作動する。このアクチュエータ８５の作動により、シンクロスリーブ６１ｂが第２速位置まで移動し変速歯車列が第２速に切り換えられる。
【００５０】
また、ステップＳ７が実行されるとともに、ステップＳ８では、電磁圧力制御弁ＶＡ１，ＶＡ２に制御信号が出力されてバイパスクラッチ圧が低下し、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１および６速バイパスクラッチアクチュエータ８２の締結作動は解除される。これらのアクチュエータ８１，８２の解除作動により、２つのバイパスクラッチ７１，７２は徐々に締結解除される。このように、ステップＳ７，Ｓ８により、出力軸１３にはバイパスクラッチ７１，７２の解放に伴って減少するトルクから、第２速の変速歯車列を介したトルクが滑らかに伝達され、急激なトルク変動を発生させることなく変速動作は完了される。
【００５１】
図４は前述のフローチャートに従い第１速から第２速に変速した際の入力軸回転数Ｎｉ、出力軸１３のトルクＴｏ、バイパスクラッチの締結により発生するトルクＴ３，Ｔ６の変化を示すタイムチャートである。図４において、シフト位置はシンクロスリーブ６１ｂの噛み合い位置を示し、シンクロスリーブ６１ｂは第１速の従動歯車４１にスプライン４１ａを介して噛み合う第１速位置から、中立位置を経て第２速の従動歯車４２にスプライン４２ａを介して噛み合う第２速位置に移動する。変速動作が行われる際には、駆動歯車３１と従動歯車４１の第１速の変速歯車列を介して動力伝達が行われている状態から、まず、第１のバイパスクラッチ７１を締結作動させるため、３速バイパスクラッチアクチュエータ８１の油圧室に制御油圧を供給する。これにより、第１速の変速歯車列と第３速の変速歯車列との２系統を介して動力の伝達を行う状態に変化する。
【００５２】
ここで、第１速の従動歯車４１と第３速の従動歯車４３は同一の出力軸１３に設けられているが、各々に相互に相違した歯車比となっており、第１速の駆動歯車３１対して第３速の駆動歯車３３は、歯車比の関係から駆動歯車３１よりも出力軸１３を速く回転させるので、バイパスクラッチ７１を係合すると係合状態に応じたトルクが第３速の変速歯車列により伝達される。
【００５３】
次いで、トルクＴ３がエンジントルクＴｅを上回ると、シフトアクチュエータ８５が作動し、シンクロスリーブ６１ｂはシンクロハブ６１ａのみに噛み合った中立位置となる。この状態のもとでは、６速バイパスクラッチアクチュエータ８２の油圧室に制御油圧が供給され、第１のバイパスクラッチ７１による第３速の変速歯車列と、第２のバイパスクラッチ７２による第６速の変速歯車列との２系統の伝達経路を介して動力の伝達を行う状態に変化する。そして、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によって入力軸回転数Ｎｉを低下させるとともに、電子制御スロットル２７を閉制御してエンジン回転数つまり入力軸回転数Ｎｉを低下させて同期させる。
【００５４】
入力軸回転数Ｎｉが第２速相当の目標回転数Ｎｔにまで低下した時点で、シンクロスリーブ６１ｂを、シンクロハブ６１ａのみに噛み合った中立位置からシンクロハブ６１ａとスプライン４２ａとに噛み合う第２速位置に移動を開始させると、シンクロによる第２速の変速歯車列と、第１のバイパスクラッチ７１による第３速の変速歯車列と、第２のバイパスクラッチ７２による第６速の変速歯車列との３系統の伝達経路を介して動力の伝達を行う状態に変化する。この状態のもとで、シンクロスリーブを第２速位置に移動を完了させ、２つのバイパスクラッチ７１，７２を徐々に解放すると、第２速へのアップシフト動作が完了する。これにより、入力軸１２から出力軸１３に対しては第２速の変速歯車列を介して動力伝達されることになる。
【００５５】
また、２つのバイパスクラッチ７１，７２の締結によるトルク伝達は、それぞれが設けられる変速歯車列の歯車比が異なるため、次のように実行される。第３速の変速歯車列の歯車比をＧ３、第６速の変速歯車列の歯車比をＧ６、入力軸１２の回転低下による慣性トルクをＴｉとすると、これまでのエンジントルクＴｅ、第１のバイパスクラッチ７１のトルクＴ３、第２のバイパスクラッチ７２のトルクＴ６、出力軸１３のトルクＴｏとの間に以下のような関係を有する。
【００５６】
まず、エンジントルクＴｅは２つのバイパスクラッチ７１，７２により分担され受けられることにより、Ｔｅ＋Ｔｉ＝Ｔ３＋Ｔ６の関係が成り立つ。次いで、トルクＴ３，Ｔ６は、それぞれ歯車比Ｇ３，Ｇ６に応じて増減されて出力軸１３に伝達されるため、Ｔｏ＝Ｔ３×Ｇ３＋Ｔ６×Ｇ６の関係が成り立つ。ここで、Ｔｅ＋Ｔｉを特定の値と仮定して考えると、これら２つの関係式より、第１のバイパスクラッチ７１に加えて第２のバイパスクラッチ７２を締結させることによって、トルクＴ６の増加分だけトルクＴ３が低下する。また、歯車比Ｇ３，Ｇ６については、第３速の歯車比Ｇ３は第６速の歯車比Ｇ６に比べて大きいため、トルクＴ６が上昇したとしてもトルクＴ３の減少分は補うことができず、出力軸１３に伝達されるトルクＴｏは低下してしまう。
【００５７】
このようなトルクＴｏの低下は、変速品質を低下させるおそれがあるため、エンジン制御によって変速時のエンジントルクＴｅの低下量を減らし、エンジントルクＴｅを大きくする。これによりトルクＴｏの低下を軽減することができ、自動変速機１０の変速品質を向上することができる。このように、エンジントルクＴｅの低下量を減らす場合であっても、第１のバイパスクラッチ７１のみを使用して出力軸１３にトルクを伝達する場合より、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してエンジントルクＴｅを分配して伝達した方が、第１のバイパスクラッチ７１にかかる負荷は軽減される。
【００５８】
このように、アップシフト時にはバイパスクラッチ制御とエンジン制御とを同時に行い、入力軸回転数Ｎｉが第２速相当の回転数にまで低下した時点で、シンクロスリーブ６１ｂがスプライン４２ａと噛み合うことになるのでギヤ鳴きが発生することなく、円滑に変速操作が行われる。そして、シンクロスリーブ６１ｂが中立位置になるときには、２つのバイパスクラッチ７１，７２を介して動力伝達を行うようにしたので、特に、駆動トルクが大きい低速段側の変速時において、トルク切れの発生を緩和するために大きなトルクを補う場合であっても、２つのバイパスクラッチ７１，７２に分担することができ、バイパスクラッチにかかる負担を軽減することができる。この負担軽減によって、特に第１のバイパスクラッチ７１を小型化することができ、自動変速機１０を小型化することもできる。また、２つのバイパスクラッチ７１，７２によってトルクを補うことにより、出力軸１３に伝達する必要のあるトルクを速く立ち上げることができ、円滑な変速動作を維持しつつ変速時間の短縮を図ることも容易となる。これによりスポーティな走行が可能となる。
【００５９】
図５は第１速から第２速への変速の際に、第１のバイパスクラッチ７１のみを締結してトルクを伝達した場合と、加えて第２のバイパスクラッチ７２を締結することにより２つのバイパスクラッチ７１，７２を介してトルクを伝達した場合とにおける第１のバイパスクラッチ７１の瞬時発熱量と総発熱量とを示す比較図である。なお、太線は第１のバイパスクラッチ７１のみを使用した場合を示し、細線は２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用した場合を示している。それぞれについて実線は瞬時発熱量を示し、破線は総発熱量を示すものである。
【００６０】
図５に実線で示す瞬時発熱量に示されるように、２つのバイパスクラッチ７１，７２によってエンジントルクＴｅを分担すると、第１のバイパスクラッチ７１のみを使用する場合に比べて、第１のバイパスクラッチ７１のトルク伝達量を低減することができるため、第１のバイパスクラッチ７１に発生する瞬時発熱量を低減することができ、破線で示す総発熱量を低減することができる。このように、第１のバイパスクラッチ７１の発熱量を押さえることによって、冷却性を向上させるためのバイパスクラッチ７１の大型化を抑制するとともに、耐久性を向上させることもできる。
【００６１】
これまで説明したように、駆動トルクが大きい第１速から第２速への変速時にあっては、バイパスクラッチとして要求される伝達トルクも大きいものとなるため、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してトルクの落ち込みを軽減しているが、第２速以降の変速時においては、要求される伝達トルクが小さくなるため、１つのバイパスクラッチを用いて変速時のトルクの落ち込みを軽減する。第２速から第３速への変速時は第１のバイパスクラッチ７１のみが使用され、第３速から第６速までの変速時においては第２のバイパスクラッチ７２のみが使用されてトルクの落ち込みを軽減している。なお、第２速以降であっても、２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用してトルクの落ち込みを軽減しても良く、また、変速時間を短縮するために２つのバイパスクラッチ７１，７２を使用しても良い。
【００６２】
さらに、ダウンシフトについて説明する。通常のダウンシフトや追い越し加速時にアクセルペダルを深く踏み込んで強制的に減速させるキックダウンなどにおいては、走行状態を各種のセンサで検出し、予め設定したプログラムに従って、ダウンシフト時も第１および第２のバイパスクラッチ７１，７２を所定時間だけ締結状態、あるいは必要に応じてバイパスクラッチや発進クラッチ１７を開放したり、必要に応じて発進クラッチ１７などを半クラッチ状態（滑り制御状態）にする。これにより、ダウンシフト変速時のショックを少なくするとともに、変速時間の短縮されたスポーティな走行が可能となる。
【００６３】
図６は本発明の他の実施の形態である自動変速機９６の一部を示すスケルトン図である。この自動変速機９６は、第１のバイパスクラッチ７１が図１に示す場合と同様に入力軸１２に設けられているのに対して、第２のバイパスクラッチ７２が出力軸１３に設けられた構造となっている。このバイパスクラッチ７２のクラッチハブ７５は出力軸１３に固定され、クラッチドラム７６は第６速の従動歯車４６に固定されている。図６に示す自動変速機９６においても、図１に示す場合と同様にして変速操作を行うことができる。なお、第１のバイパスクラッチ７１も出力軸１３に設けるようにしても良く、その場合には駆動歯車３３を入力軸１２に固定し、従動歯車４３を出力軸１３に対して回転自在に装着することになる。
【００６４】
図７は本発明のさらに他の実施の形態である自動変速機９７の一部を示すスケルトン図である。この自動変速機９７は、両方のバイパスクラッチ７１，７２がそれぞれ入力軸１２に設けられ、第３速と第４速の駆動歯車３３，３４の間に第６速の駆動歯車３６が配置され、２つのバイパスクラッチ７１，７２が第３速と第６速の駆動歯車３３，３６の間に相互に隣り合って設けられた構造となっている。この場合には、両方のバイパスクラッチ７１，７２を制御する油圧回路構成を集約することができる。これにより、油圧回路を短縮することができ、各バイパスクラッチ７１，７２の油圧応答性を向上させることができる。なお、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２を相互に隣り合わせて出力軸１３に設けるようにしても良い。
【００６５】
図６および図７に示した自動変速機９６，９７においても、図１に示した場合と同様にバイパスクラッチ７１，７２を作動させて変速操作を行うことができる。本発明の自動変速機１０，９６，９７は、図１、図６および図７に示すように、２つのバイパスクラッチ７１，７２を入力軸１２と出力軸１３のいずれに配置しても良い。また、本発明の自動変速機１０，９６，９７はエンジンルーム内に縦置きあるいは横置きのいずれの形式としても配置することができ、ＦＦ車やＦＲ車のみならず、四輪駆動車にも適用することができる。さらに、軽自動車から大型車までどのような車種に対してもこの自動変速機１０，９６，９７を適宜搭載することができる。
【００６６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、発進クラッチ１７およびそれぞれのバイパスクラッチ７１，７２は、油圧源となるオイルポンプ８７からの油圧を適宜調圧して、作動油圧を各クラッチへ供給するようにした油圧クラッチであるが、油圧クラッチに限定されることはない。たとえば、電磁クラッチの励磁力を電流制御するようにし、電磁クラッチを構成するドライブメンバとドリブンメンバとを締結制御する方式でも良い。なお、油圧クラッチとした場合には単板式であっても多板式であっても良く、手段を選ばないことは言うまでもない。
【００６７】
また、トルクコンバータ１６の代わりにフルード・カップリング（流体継手）を設けるようにしても良く、これらの発進装置の方式は限定されるものではない。この場合、流体継手やトルクコンバータ１６の引きずりトルクは、発進クラッチ１７を開放することにより、引きずりトルクが変速機の内部の切り換え機構に対して影響を与えないように構成することは言うまでもない。切り換え機構としては、シンクロメッシュ機構に限られることなく、ドッグクラッチ切り換えなどを用いるようにしても良い。
【００６８】
さらに、実施の形態では、２つのバイパスクラッチ７１，７２を設けたが、変速段数が図示した場合よりも増加する場合には、バイパスクラッチの数を増やすことにより対応可能である。たとえば、８段変速の場合には第３のバイパスクラッチを設けるようにしても良く、エクストラローレンジを有する場合は緊急脱出用の歯車比であり、通常の第１速の歯車との間の歯車比の差が大きくなることから、その間にさらに他のバイパスクラッチを設けるようにしても良い。この場合、変速時のトルクの落ち込みを軽減するために、締結されるバイパスクラッチは、３つ以上のバイパスクラッチを締結するようにしても良く、自動変速機１０に設けられた３つ以上のバイパスクラッチのうち、２つ以上のバイパスクラッチを変速段に応じて選択的に締結するようにしても良い。
【００６９】
さらに、実施の形態では、第１のバイパスクラッチ７１を先に締結させてエンジントルクＴｅを越えてから、第２のバイパスクラッチ７２を締結させることにより、バイパスクラッチ制御を容易にしているが、２つのバイパスクラッチ７１，７２をともに締結させることによってエンジントルクＴｅを越えるように制御しても良い。これにより、変速時間を短縮することができる。
【００７０】
さらに、図示する場合には、第１のバイパスクラッチ７１を第３速の歯車と一体に設け、第２のバイパスクラッチ７２を第６速の歯車に一体に設けることにより、第３速時および第６速時には、各バイパスクラッチが動力を伝達するようにしているが、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２を変速時にのみ作動させるようにして、第３速と第６速の変速歯車列を切り換え機構によって動力を伝達するように変速動作させるようにしても良い。その場合には、切り換え機構を操作させるときにバイパスクラッチ７１，７２を作動させて第３速と第６速の変速歯車列を介してトルクを伝達しながら変速を行うことになる。このとき、それぞれのバイパスクラッチ７１，７２の歯車比は、２つにグループ分けされる各々の変速歯車列群において、高速段側の歯車比と同一あるいはその前後の歯車比に設定される。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、入力軸と出力軸との間に複数のバイパスクラッチを設け、切り換え機構を切り換えて変速する際に、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することにより、バイパスクラッチにかかる負荷を低減することができる。この負荷の低減により、バイパスクラッチを小型化することができ、耐久性を向上させることができる。
【００７２】
また、入力軸から出力軸に伝達する動力を複数のバイパスクラッチに分配することによって、トルクを速く立ち上げることができ、変速時間を短縮することができる。これにより変速機の応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である自動変速機を示すスケルトン図である。
【図２】自動変速機の作動を制御するための油圧制御回路図を示すブロック図である。
【図３】第１速から第２速への変速処理を行うフローチャートである。
【図４】第１速から第２速への変速時における入力軸回転数、出力軸のトルク、第１のバイパスクラッチのトルクおよび第２のバイパスクラッチのトルクの変化を示すタイムチャートである。
【図５】第１のバイパスクラッチの瞬時発熱量と総発熱量とを示す比較図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である自動変速機の一部を示すスケルトン図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である自動変速機の一部を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１０ 自動変速機
１１ エンジン
１２ 入力軸
１３ 出力軸
１５ クランク軸
１７ 発進クラッチ
３１〜３６ 駆動歯車
４１〜４６ 従動歯車
６１ 第１の切り換え機構（切り換え機構）
６２ 第２の切り換え機構（切り換え機構）
７１ 第１のバイパスクラッチ（バイパスクラッチ）
７２ 第２のバイパスクラッチ（バイパスクラッチ）
８８ ＥＣＵ（バイパスクラッチ制御手段）
９６ 自動変速機
９７ 自動変速機
Claims (2)
- 複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられた出力軸とを備えた自動変速機であって、
エンジンのクランク軸と前記入力軸との間に設けられ、エンジン動力の前記入力軸に対する伝達と遮断とを切り換える発進クラッチと、
前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される複数の変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列を切り換える切り換え機構と、
前記入力軸のトルクを前記出力軸に相互に相違したトルクで伝達する複数のバイパスクラッチと、
前記変速歯車列を切り換える際に、複数の前記バイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させるバイパスクラッチ制御手段とを有す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、それぞれ低速段側の複数の変速歯車列からなる第１の変速歯車列群に対応する第１のバイパスクラッチと、それぞれ高速段側の複数の変速歯車列からなる第２の変速歯車列群に対応する第２のバイパスクラッチとを有し、前記第１の変速歯車列群の変速歯車列を切り換える際に、前記第１および第２のバイパスクラッチによる複数の伝達経路を介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させることを特徴とする自動変速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002233087A JP2004069030A (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | 自動変速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002233087A JP2004069030A (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | 自動変速機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004069030A true JP2004069030A (ja) | 2004-03-04 |
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ID=32018310
Family Applications (1)
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| JP2002233087A Pending JP2004069030A (ja) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | 自動変速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004069030A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337416A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Suzuki Motor Corp | 自動変速機の制御装置 |
| JP2012127483A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Kyoto Univ | 非円形歯車対を用いた変速機の変速方法 |
| CN107420495A (zh) * | 2017-08-08 | 2017-12-01 | 重庆康昌机械制造有限公司 | 多功能电动后置变档变速箱 |
-
2002
- 2002-08-09 JP JP2002233087A patent/JP2004069030A/ja active Pending
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| JP2005337416A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Suzuki Motor Corp | 自動変速機の制御装置 |
| JP4621969B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2011-02-02 | スズキ株式会社 | 自動変速機の制御装置 |
| JP2012127483A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Kyoto Univ | 非円形歯車対を用いた変速機の変速方法 |
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