JP2004324768A - 自動変速機 - Google Patents
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Abstract
【課題】上り勾配路であっても停車時には安全に自動変速機を中立状態に切り換える。
【解決手段】駆動歯車２１ａ〜２７ａを備える入力軸１２，１３と、これら駆動歯車２１ａ〜２７ａに噛み合う従動歯車２１ｂ〜２７ｂを備える出力軸１４とが設けられる。エンジン１１と入力軸１２，１３との間には入力軸１２，１３に動力を伝達する入力クラッチ１８，１９が設けられ、駆動歯車２１ａ〜２７ａと従動歯車２１ｂ〜２７ｂとにより形成される変速歯車列を動力伝達状態に切り換える切換機構３１〜３４が設けられる。また、入力軸１２とミッションケース１５との間には、入力軸１２の逆回転を規制する一方向クラッチ３５が設けられ、入力軸１２に設けられる変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより、入力クラッチ１８，１９を解放した場合であっても車両の後退移動を規制する。
【選択図】 図１
【解決手段】駆動歯車２１ａ〜２７ａを備える入力軸１２，１３と、これら駆動歯車２１ａ〜２７ａに噛み合う従動歯車２１ｂ〜２７ｂを備える出力軸１４とが設けられる。エンジン１１と入力軸１２，１３との間には入力軸１２，１３に動力を伝達する入力クラッチ１８，１９が設けられ、駆動歯車２１ａ〜２７ａと従動歯車２１ｂ〜２７ｂとにより形成される変速歯車列を動力伝達状態に切り換える切換機構３１〜３４が設けられる。また、入力軸１２とミッションケース１５との間には、入力軸１２の逆回転を規制する一方向クラッチ３５が設けられ、入力軸１２に設けられる変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより、入力クラッチ１８，１９を解放した場合であっても車両の後退移動を規制する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に搭載される自動変速機に関し、特に、平行軸式の自動変速機に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機は、エンジンに連結される入力軸と駆動輪に連結される出力軸とを備えるとともに、入力軸と出力軸との間に複数のギヤ比を形成する歯車列を備えており、この歯車列の動力伝達経路を自動的に切り換えることによって入力軸からの動力を適宜変速して出力軸に伝達する。このような自動変速機には歯車列の形態に応じて遊星歯車式と平行軸式とがあり、遊星歯車式においては１軸上での変速が行われる一方、平行軸式においては手動変速機と同様に平行軸上での変速が行われる。
【０００３】
遊星歯車式の自動変速機は、入力軸と出力軸とを同軸上に連結する遊星歯車列を有しており、遊星歯車列の各要素に設けられたクラッチやブレーキなどを締結制御することによって、遊星歯車列内の動力伝達経路を切り換えることができ、入力軸の回転を減速、増速、等速、または逆転させて出力軸に伝達することができる。
【０００４】
一方、平行軸式の自動変速機は、入力軸に設けられる複数の駆動歯車と出力軸に設けられる複数の従動歯車とを有しており、駆動歯車とこれに噛み合う従動歯車とにより複数の変速歯車列が形成される。これら変速歯車列のいずれかをシンクロメッシュ機構等により動力伝達状態に切り換えることによって、入力軸の回転を適宜選択された変速歯車列を介して出力軸に伝達することができる。
【０００５】
これらの自動変速機は、運転者がクラッチ操作を行う必要がなく、その利便性から増加する傾向にあるが、環境保全や資源問題の観点から自動変速機に対してもエンジンの燃費性能を向上させるための技術が要求されている。そこで、エンジンがアイドリング状態となる停車時には、自動変速機内を中立状態に切り換えることによってエンジン負荷を軽減し、エンジンの燃料消費量を抑制するようにした自動変速機が開発されている。
【０００６】
また、クラッチ等の摩擦係合要素を解放することによって自動変速機は中立状態に切り換えられるが、この状態より車両を再発進させる際にはクラッチ等が再締結されるまで若干のタイムラグが発生することになる。特に、上り勾配路で自動変速機を中立状態に切り換えた場合には、このタイムラグの間に車両が後退するおそれがあるため、上り勾配路を検出したときには中立状態への切り換えを禁止する自動変速機が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３４９４２４号公報（第４頁、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンに要求される燃費性能は年々高められており、平坦路や下り勾配路では勿論のこと、上り勾配路であっても安全に中立状態に切り換えることのできる自動変速機が所望されている。
【０００９】
本発明の目的は、上り勾配路であっても停車時には安全に中立状態に切り換えることができ、再発進時にも車両を後退移動させることのない自動変速機を提供することにある。
【００１０】
【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る入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられる出力軸と、前記入力軸および出力軸を回転自在に収容するミッションケースとを備える自動変速機であって、エンジンと前記入力軸との間に設けられ、前記入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる入力クラッチと、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える切換機構と、 前記入力軸と前記ミッションケースとの間に設けられ、前記入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチとを有し、停車時には前記変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより前記一方向クラッチを介して車両の後退移動を規制した状態のもとで、前記入力クラッチを解放することを特徴とする。
【００１１】
本発明の自動変速機は、停車時間が所定時間を経過した後に前記入力クラッチを解放することを特徴とする。
【００１２】
本発明の自動変速機は、前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第１入力軸と、前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第２入力軸と、前記エンジンと前記第１入力軸との間に設けられ、前記第１入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第１入力クラッチと、前記エンジンと前記第２入力軸との間に設けられ、前記第２入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第２入力クラッチとを有し、前記一方向クラッチを前記第１入力軸と前記第２入力軸との少なくともいずれか一方に設けることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、入力軸とミッションケースとの間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチを設けるようにしたので、変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより車両の後退移動を防止することができる。これにより、上り勾配路であっても停車時には安全に入力クラッチを解放することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００１４】
また、予め変速歯車列を動力伝達状態に切り換えるため、入力クラッチを締結するだけで車両を再発進させることができ、再発進時の応答性を向上させることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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に連結される中空の第１入力軸１２と、この入力軸１２に同軸上に設けられるとともに入力軸１２に組み込まれる第２入力軸１３と、これらに平行であって駆動輪に連結される出力軸１４とを有している。入力軸１２，１３と出力軸１４は車両の進行方向を向いてミッションケース１５内に組み込まれており、この自動変速機１０は縦置きに配置されて４輪駆動用の車両に適用される。
【００１７】
エンジン１１のクランク軸１１ａにはトルクコンバータ１６が連結され、トルクコンバータ１６のタービン軸１６ａと入力軸１２との間には、入力軸１２にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の第１入力クラッチ１８が設けられている。
【００１８】
入力クラッチ１８は入力軸１２の端部に固定されるクラッチハブ１８ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム１８ｂとを有している。クラッチハブ１８ａとクラッチドラム１８ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク１８ｃを押圧することにより、入力クラッチ１８は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ１８は解放状態に切り換えられる。
【００１９】
また、タービン軸１６ａと入力軸１３との間には、入力軸１３にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の第２入力クラッチ１９が設けられている。入力クラッチ１９は入力軸１３の端部に固定されるクラッチハブ１９ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム１９ｂとを有している。クラッチハブ１９ａとクラッチドラム１９ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク１９ｃを押圧することにより、入力クラッチ１９は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ１９は解放状態に切り換えられる。なお、これらの入力クラッチ１８，１９は隣接して設けられており、２つのクラッチドラム１８ｂ，１９ｂは一体となっている。
【００２０】
入力軸１２には第２速、第４速、第６速の駆動歯車２２ａ，２４ａ，２６ａが固定され、入力軸１３には第１速、第３速、第５速の駆動歯車２１ａ，２３ａ，２５ａが固定されている。一方、出力軸１４には第１速〜第６速の従動歯車２１ｂ〜２６ｂが回転自在に取り付けられており、これらの駆動歯車２１ａ〜２６ａと従動歯車２１ｂ〜２６ｂとはそれぞれに噛み合って前進段の変速歯車列を形成する。
【００２１】
また、入力軸１３には後退用の駆動歯車２７ａが固定され、出力軸１４には後退用の従動歯車２７ｂが回転自在に取り付けられている。入力軸１３に対して平行に配置されたアイドル軸２８には、後退用の駆動歯車２７ａと従動歯車２７ｂとに噛み合うアイドル歯車２８ａが設けられており、駆動歯車２７ａ、アイドル歯車２８ａ、および従動歯車２７ｂによって後退段の変速歯車列が形成されている。
【００２２】
出力軸１４には、第２速と第４速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第１切換機構３１と、第６速と第３速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第２切換機構３２が装着されている。さらに、出力軸１４には、第５速と第１速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第３切換機構３３と、後退段の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第４切換機構３４とが装着されている。これらの切換機構３１〜３４はシンクロメッシュ機構となっている。
【００２３】
切換機構３１は、第２速と第４速の２つの従動歯車２２ｂ，２４ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３１ｂとを有している。このシンクロスリーブ３１ｂを従動歯車２２ｂに一体形成されたスプライン２２ｃに噛み合わせると第２速に設定され、逆に従動歯車２４ｂに一体形成されたスプライン２４ｃに噛み合わせると第４速に設定される。
【００２４】
同様に、切換機構３２は第３速と第６速の２つの従動歯車２３ｂ，２６ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３２ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３２ｂとを有している。このシンクロスリーブ３２ｂを従動歯車２３ｂに一体形成されたスプライン２３ｃに噛み合わせると第３速に設定され、逆に従動歯車２６ｂに一体形成されたスプライン２６ｃに噛み合わせると第６速に設定される。
【００２５】
また同様に、切換機構３３は第１速と第５速の２つの従動歯車２１ｂ，２５ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを有している。このシンクロスリーブ３３ｂを従動歯車２１ｂに一体形成されたスプライン２１ｃに噛み合わせると第１速に設定され、逆に従動歯車２５ｂに一体形成されたスプライン２５ｃに噛み合わせると第５速に設定される。
【００２６】
さらに、切換機構３４は後退用の従動歯車２７ｂの隣りに配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３４ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３４ｂとを有している。このシンクロスリーブ３４ｂを従動歯車２７ｂに一体形成されたスプライン２７ｃに噛み合わせると後退段に設定され、入力軸の回転はアイドル歯車２８ａを介して逆転されて出力軸１４に伝達される。
【００２７】
このように、第２速と第４速の切り換えは切換機構３１のシンクロスリーブ３１ｂを切換移動させることによって行われ、第６速と第３速の切り換えは切換機構３２のシンクロスリーブ３２ｂを切換移動させることによって行われる。また、第５速と第１速の切り換えは切換機構３３のシンクロスリーブ３３ｂを切換移動させることによって行われ、後退段の切り換えは切換機構３４のシンクロスリーブ３４ｂを切換移動させることによって行われる。
【００２８】
また、偶数の変速段が設けられる入力軸１２には入力クラッチ１８を介してエンジン動力が伝達され、奇数の変速段が設けられる入力軸１３には入力クラッチ１９を介してエンジン動力が伝達されるため、滑らかなアップシフトやダウンシフトが可能となる。たとえば、第１速から第２速にアップシフトを行う場合には、第１速と第２速とにエンジン動力を伝達する入力クラッチ１８，１９がそれぞれ別個に設けられるため、第１速での走行中に切換機構３１により第２速の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることができる。このような状態のもとで、入力クラッチ１９を徐々に解放するとともに入力クラッチ１８を徐々に締結することにより、出力軸１４に対して駆動トルクを伝達したまま変速動作を行うことができ、急激なトルク変動を抑制した滑らかな変速動作が可能となる。
【００２９】
また、第２速の駆動歯車２２ａとクラッチハブ１８ａとの間には一方向クラッチ３５が設けられており、一方向クラッチ３５の内輪側は入力軸１２に固定され、外輪側はミッションケース１５に固定されている。この一方向クラッチ３５は入力軸１２の逆回転を規制する向きに取り付けられており、一方向クラッチ３５により入力軸１２の逆回転は禁止される。なお、車両を前進走行または後退走行させるため、エンジン１１によって駆動される入力軸１２の回転方向は、一方向クラッチ３５により規制されることのない正転方向となる。
【００３０】
さらに、自動変速機１０には出力軸１４に平行となって前輪出力軸３６が組み込まれており、前輪出力軸３６はセンタデファレンシャル装置３７を介して出力軸１４に連結されるとともに、フロントデファレンシャル装置３８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る。また、センタデファレンシャル装置３７は駆動歯車３９ａと従動歯車３９ｂとを介して後輪出力軸４０に連結されており、後輪出力軸４０は図示しないリヤデ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る。
【００３１】
なお、センタデファレンシャル装置３７は複合遊星歯車式であり、センタデファレンシャル装置３７に組み込まれた一体型のピニオンギヤ３７ａを介して、前輪出力軸３６と後輪出力軸４０とに駆動トルクが分配され、前輪と後輪とを共に駆動することができる。また、一体型のピニオンギヤ３７ａの回転により前輪と後輪との回転差は差動吸収されるが、センタデファレンシャル装置３７には差動制限クラッチ３７ｂが設けられており、前輪または後輪がスリップして大きな差動回転が生じたときは、差動制限クラッチ３７ｂが締結されて差動回転が抑制される。
【００３２】
図１に示すように、自動変速機１０は切換機構３１〜３４をそれぞれ切り換えるため４つのシフトアクチュエータ４１〜４４を有している。第１〜第３シフトアクチュエータ４１〜４３は、切換機構３１〜３３を動力伝達状態に切り換えるため、シンクロスリーブ３１ｂ〜３３ｂをスプライン２２ｃ，２６ｃ，２５ｃに噛み合わせて第２速、第６速、第５速に設定する位置と、スプライン２４ｃ，２３ｃ，２１ｃに噛み合わせて第４速、第３速、第１速に設定する位置とに駆動する。また、切換機構３１〜３３を中立状態に切り換えるため、これらのスプライン２１ｃ〜２６ｃに噛み合わない位置に駆動する。このように、シフトアクチュエータ４１〜４３は３つの切換位置に駆動する。
【００３３】
また、第４シフトアクチュエータ４４は、切換機構３４を動力伝達状態に切り換えるため、シンクロスリーブ３４ｂをスプライン２７ｃに噛み合わせて後退段に設定する位置と、切換機構３４を中立状態に切り換えるため、スプライン２７ｃに噛み合わない位置とに駆動する。このように、シフトアクチュエータ４４は２つの切換位置に駆動する。
【００３４】
図２は自動変速機の変速制御系の一部を示すブロック図である。図２に示すように、入力クラッチ１８，１９やシフトアクチュエータ４１〜４４は、図示しないオイルポンプおよび所定のライン圧に調圧する調圧機器などを有するライン圧供給部４５からのライン圧によって駆動される。入力クラッチ１８にライン圧を供給する油路４６には、この油路４６を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ１が設けられており、電磁弁ＳＯＬ１に対する通電制御により入力クラッチ１８が締結制御される。同様に、入力クラッチ１９にライン圧を供給する油路４７には電磁弁ＳＯＬ２が設けられ、電磁弁ＳＯＬ２に対する通電制御により入力クラッチ１９が締結制御される。
【００３５】
シフトアクチュエータ４１〜４３の各作動ポートにライン圧を供給する油路４８〜５３には、それぞれの油路４８〜５３を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ３〜ＳＯＬ８が設けられており、シフトアクチュエータ４４の各作動ポートにライン圧を供給する油路５４，５５の一方には、油路５５を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ９が設けられている。
【００３６】
第２速または第４速の変速歯車列を動力伝達状態に設定する場合には、電磁弁ＳＯＬ３，ＳＯＬ４に対して通電制御を行うことにより、シフトアクチュエータ４１を第２速位置または第４速位置に駆動する。同様に、第６速または第３速に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ５，ＳＯＬ６に対して通電制御を行い、第５速または第１速に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ７，ＳＯＬ８に対して通電制御を行い、後退段に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ９に対して通電制御を行うことになる。なお、シフトアクチュエータ４４は２位置に切り換えられるため、シフトアクチュエータ４４に対しては１つの電磁弁ＳＯＬ９のみが設けられている。
【００３７】
変速動作を実行するため各電磁弁ＳＯＬ１〜ＳＯＬ９に対して行われる通電と通電解除とは、電子制御ユニット（ＥＣＵ６０）によって制御される。ＥＣＵ６０にはインヒビタスイッチ６１、スロットル開度センサ６２、エンジン回転数センサ６３、アクセルスイッチ６４、ブレーキスイッチ６５、車速センサ６６等が接続されており、これらスイッチやセンサからの信号がＥＣＵ６０に入力される。
【００３８】
ＥＣＵ６０はインヒビタスイッチ６１からの信号によりセレクトレバーの位置を検出し、スロットル開度センサ６２からの信号により電子制御スロットルの開閉状況を検出し、エンジン回転数センサ６３からの信号によりエンジン回転数を検出する。また、ＥＣＵ６０はアクセルスイッチ６４からの信号によりアクセルぺダルの操作状況を検出し、ブレーキスイッチ６５からの信号によりブレーキぺダルの操作状況を検出し、車速センサ６６からの信号により車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ６０はこれらの検出信号から車両の走行状況を総合的に把握するとともに、予め設定された変速特性マップに従って各電磁弁ＳＯＬ１〜ＳＯＬ９に対して通電制御を行うことにより自動変速制御を実行する。
【００３９】
以下、自動変速制御について説明する。まず、前進走行を開始する場合には、シフトアクチュエータ４３により第１速を動力伝達状態に切り換えるとともに、シフトアクチュエータ４１，４２，４４により他の変速段を中立状態に切り換える。次いで、第１速の駆動歯車２１ａが固定される入力軸１３にエンジン動力を伝達するため入力クラッチ１９が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸１３から第１速の変速歯車列を介して出力軸１４に伝達されて車両は第１速による前進走行を開始する。
【００４０】
第１速による前進走行を開始した後には、車両の走行状況に応じて適宜アップシフトが行われる。アップシフトを行う際には、第１速による走行中にシフトアクチュエータ４１によって第２速が動力伝達状態に切り換えられる。次いで、入力クラッチ１８，１９に対してライン圧を供給制御することにより、入力クラッチ１９が徐々に解放状態に切り換えられる一方、入力クラッチ１８が徐々に締結状態に切り換えられ、車両は第２速による前進走行を開始する。
【００４１】
同様に、第３速以降のアップシフトについても、変速歯車列が予め動力伝達状態に切り換えられた状態のもとで、２つの入力クラッチ１８，１９が交互に締結状態に切り換えられ、変速ショックが発生することのない滑らかな変速動作が実行される。なお、アップシフトに限られずダウンシフトについても同様の自動変速制御が実行される。
【００４２】
続いて、後退走行を行う場合について説明する。後退走行を行う場合には、シフトアクチュエータ４１〜４３により前進段を中立状態に切り換えるとともに、シフトアクチュエータ４４により後退段を動力伝達状態に切り換える。次いで、後退用の駆動歯車２７ａを備える入力軸１３にエンジン動力を伝達するため入力クラッチ１９が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸１３から後退段の変速歯車列を介して出力軸１４に伝達されて車両は後退段による後退走行を開始する。
【００４３】
次いで、車両がアイドリング状態で停止した場合に、エンジン１１の負荷を軽減するため自動変速機１０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル制御について説明する。図３は自動変速機１０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル実行処理の手順を示すフローチャートであり、図４は自動変速機１０内を動力伝達状態に切り換える自動ニュートラル解除処理の手順を示すフローチャートである。
【００４４】
図３に示すように、ステップＳ１〜Ｓ４では自動変速機１０内を中立状態に切り換えるための移行条件が判定される。まず、ステップＳ１では、インヒビタスイッチ６１からの入力信号に基づいて、現在の走行レンジが入力クラッチ１８，１９のいずれかが締結状態となるドライブレンジ（Ｄレンジ）であるか否かが判定される。ステップＳ１において、Ｄレンジであると判定された場合には、ステップＳ２に進みアクセルスイッチ６４からの入力信号が判定される。ステップＳ２において、アクセルスイッチ６４がＯＦＦつまりアクセルペダルが踏み込まれていないと判定された場合には、ステップＳ３に進みブレーキスイッチ６５からの入力信号が判定される。ステップＳ３において、ブレーキスイッチ６５がＯＮつまりブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合には、ステップＳ４に進み、車速センサ６６からの入力信号に基づいて車両の停車状態が判定される。そして、ステップＳ４において、所定時間を超えて車両が停止状態にあると判定された場合には、続くステップＳ５以降において自動変速機１０内が中立状態に切り換えられる。なお、ステップＳ１〜Ｓ４で判定される各移行条件が全て満たされない場合には、再びステップＳ１から移行条件が判定される。
【００４５】
ステップＳ１〜Ｓ４において全ての移行条件が満たされると、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ６０から電磁弁ＳＯＬ３〜ＳＯＬ９に対して通電制御が行われる。この通電制御により、シフトアクチュエータ４１，４３は第１速と第２速との変速歯車列を動力伝達状態に切り換え、シフトアクチュエータ４２，４４は第３速〜第６速と後退段の変速歯車列を中立状態に切り換える。続くステップＳ６では、電磁弁ＳＯＬ１，ＳＯＬ２のいずれか一方に対して通電制御が行われ、入力クラッチ１８，１９のうち締結状態であった一方の入力クラッチが解放状態に切り換えられる。
【００４６】
なお、通常、車両が停止状態となる際には、第１速に向けてダウンシフトが実行されるとともに第１速で停止状態となるため、ステップＳ５においては動力伝達状態にある第１速と第２速との変速歯車列が共に保持され、ステップＳ６においては第１速の変速歯車列に動力を伝達していた入力クラッチ１９が解放状態に切り換えられることになる。
【００４７】
このように、Ｄレンジが保持された状態で所定時間を超えて車両が停止した場合、たとえば、交差点での信号待ちで車両が停止した場合には、エンジン１１から入力軸１２，１３に動力を伝達する入力クラッチ１８，１９が共に解放されることになる。つまり、自動変速機１０が中立状態に切り換えられるため、エンジン１１の負荷軽減により燃料消費量を軽減することができる。また、アイドリング状態でのエンジン回転数を抑制することができ、入力軸１２，１３の回転を停止させることができるため、エンジン１１や自動変速機１０の振動や騒音を抑制することができる。なお、停車時間に基づいて車両の停止状態を判定するため、車両の一時停止など停車時間が短時間であり直ちに走行を再開する場合には、自動ニュートラル制御は実行されない。
【００４８】
続いて、車両を停止状態から再発進させるために自動変速機１０内を動力伝達状態に切り換える手順について、図４のフローチャートに従って説明する。図４に示すように、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４では自動変速機１０内を中立状態から動力伝達状態に切り換えるための復帰条件が判定される。
【００４９】
まずステップＳ１１では、アクセルスイッチ６４からの入力信号が判定される。ステップＳ１１において、アクセルスイッチ６４がＯＮつまりアクセルペダルが踏み込まれている場合には、ステップＳ１２に進み、入力クラッチ１９が締結されて第１速での前進走行が開始される。
【００５０】
ステップＳ１１において、アクセルペダルが踏み込まれていないと判定された場合には、続くステップＳ１３でブレーキスイッチ６５からの入力信号が判定される。ステップＳ１３において、ブレーキスイッチ６５がＯＦＦつまりブレーキペダルが離された場合には、ステップＳ１２に進み、前述と同様に入力クラッチ１９が締結される。
【００５１】
また、ステップＳ１３において、ブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合には、続くステップＳ１４で車速センサ６６からの入力信号に基づいて車両の移動状況が判定される。ステップＳ１４において、車両が移動していると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、前述と同様に入力クラッチ１９が締結される。
【００５２】
このように、ステップＳ１１〜Ｓ１３で判定される復帰条件のいずれかが満たされた場合には、入力クラッチ１９が締結されて自動変速機１０内が動力伝達状態となり車両の再発進が可能となる。このとき、一方向クラッチ３５によって入力軸１２の逆回転は規制されるため、入力クラッチ１９が締結されて車両が前進走行を開始するまでの間、車両に後退方向の推力が加えられた場合であっても、車両の不要な後退移動を回避することができる。つまり、後退回転する駆動輪から出力軸１４と前進用の変速歯車列とを介して入力軸１２に伝達される動力は、入力軸１２を逆回転させることになるが、この入力軸１２の逆回転は一方向クラッチ３５により規制されるため、車両の後退移動は規制されることになる。
【００５３】
特に、上り勾配路の途中で車両を再発進させる場合には、車両の後退方向に重力が作用することになるが、一方向クラッチ３５によって確実に車両の後退移動を規制することができるため、上り勾配路であっても、安全に自動ニュートラル制御を実行することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００５４】
また、予めステップＳ５において第１速が動力伝達状態に切り換えられているため、入力クラッチ１９を締結するだけで車両の再発進が可能となり、再発進時の応答性を向上させることができる。さらに、車両の後退移動を規制する際には、低速段側の変速歯車列を介して入力軸１２に動力が伝達されるため、一方向クラッチ３５に加えられるトルクを小さくすることができる。これにより、小型の一方向クラッチ３５を設けることができ、自動変速機１０の大型化を抑制することができる。
【００５５】
なお、図示する場合には、第１入力軸１２に一方向クラッチ３５を設け、第２速を動力伝達状態に切り換えることによって車両の後退移動を規制しているが、第２入力軸１３に一方向クラッチを設け、第１速の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることによって車両の後退移動を規制しても良い。また、入力軸１２，１３のそれぞれに一方向クラッチを設けるようにしても良く、一方向クラッチを備えた入力軸に出力軸１４からの動力を伝達する変速歯車列であれば、車両の重量、変速歯車列のギヤ比、一方向クラッチの耐トルク容量などを考慮した上で、第１速や第２速以外の変速歯車列を用いて車両の後退移動を規制しても良いことは言うまでもない。
【００５６】
図５は本発明の他の実施の形態である自動変速機７０を示すスケルトン図である。なお、図５においては図１の部材と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。この自動変速機７０はエンジン１１に連結される入力軸７１と、これに平行であって駆動輪に連結される中空の出力軸７２とを有している。入力軸７１と出力軸７２は車両の進行方向を向いてミッションケース１５内に組み込まれており、この自動変速機７０は縦置きに配置されて４輪駆動用の車両に適用される。
【００５７】
トルクコンバータ１６のタービン軸１６ａと入力軸７１との間には、入力軸７１にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の入力クラッチ７３が設けられている。入力クラッチ７３は入力軸７１の端部に固定されるクラッチハブ７３ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム７３ｂとを有している。クラッチハブ７３ａとクラッチドラム７３ｂとにそれぞれ交互に設けられた複数枚のクラッチディスク７３ｃを押圧することにより、入力クラッチ７３は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ７３は解放状態に切り換えられる。
【００５８】
入力軸７１には第１速、第２速の駆動歯車８１ａ，８２ａが固定され、第３速〜第５速の駆動歯車８３ａ〜８５ａが回転自在に取り付けられている。一方、出力軸７２には第１速、第２速の従動歯車８１ｂ，８２ｂが回転自在に取り付けられ、第３速〜第５速の従動歯車８３ｂ〜８５ｂが固定されている。これらの駆動歯車８１ａ〜８５ａと従動歯車８１ｂ〜８５ｂとはそれぞれに噛み合って前進段の変速歯車列を形成する。
【００５９】
出力軸７２には、第１速と第２速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第１切換機構９１が装着されている。また、入力軸７１には、第３速と第４速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第２切換機構９２と、第５速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第３切換機構９３とが装着されている。これらの切換機構９１〜９３はシンクロメッシュ機構となっている。
【００６０】
切換機構９１は、第１速と第２速の２つの従動歯車８１ｂ，８２ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ９１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ９１ｂとを有している。このシンクロスリーブ９１ｂを従動歯車８１ｂに一体形成されたスプライン８１ｃに噛み合わせると第１速に設定され、逆に従動歯車８２ｂに一体形成されたスプライン８２ｃに噛み合わせると第２速に設定される。他の切換機構９２，９３も切換機構９１と同様の構造を備えており、入力軸に固定されるシンクロハブ９２ａ，９３ａと、シンクロハブ９２ａ，９３ａのそれぞれに常時噛み合うシンクロスリーブ９２ｂ，９３ｂとを有している。これらのシンクロスリーブ９２ｂ，９３ｂを駆動歯車８３ａ〜８５ａのそれぞれに一体形成されたスプライン８３ｃ〜８５ｃに噛み合わせることにより、第３速〜第５速に設定される。なお、これらの切換機構９１〜９３は、図示しないシフトアクチュエータによって切換駆動される。
【００６１】
また、入力軸７１には後退用の駆動歯車８６ａが固定され、切換機構９１のシンクロスリーブ９１ｂには後退用の従動歯車８６ｂが固定されている。入力軸７１に対して平行に配置されたアイドル軸７４には、後退用の駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合う位置と噛み合いを外す位置とに移動自在となるアイドル歯車８６ｃが装着されている。したがって、シンクロスリーブ９１ｂを中立位置に作動させた状態で、図示しないシフトアクチュエータによりアイドル歯車８６ｃを駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合わせると、駆動歯車８６ａ、従動歯車８６ｂおよびアイドル歯車８６ｃからなる後退段の変速歯車列を介して入力軸７１の回転は逆転されて出力軸７２に伝達される。
【００６２】
さらに、入力軸７１には駆動歯車８７ａが回転自在に取り付けられており、出力軸７２には駆動歯車８７ａに常時噛み合う従動歯車８７ｂが固定されている。入力軸７１にはバイパスクラッチ７５が設けられており、バイパスクラッチ７５は入力軸７１に固定されるクラッチハブ７５ａと駆動歯車８７ａに固定されるクラッチドラム７５ｂとを有している。クラッチハブ７５ａとクラッチドラム７５ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク７５ｃを押圧することにより、バイパスクラッチ７５は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することによりバイパスクラッチ７５は解放状態に切り換えられる。なお、駆動歯車８７ａと従動歯車８７ｂとのギヤ比は、第３速と第４速との間のギヤ比に設定されており、バイパスクラッチ７５を締結状態に切り換えることによって第３速と第４速との中間ギヤ比相当の駆動トルクを出力軸７２に伝達することができる。
【００６３】
第１速の駆動歯車８１ａとクラッチハブ７３ａとの間には一方向クラッチ７６が設けられており、一方向クラッチ７６の内輪側は入力軸７１に固定され、外輪側はミッションケース１５に固定されている。この一方向クラッチ７６は入力軸７１の逆回転を規制する向きに取り付けられており、一方向クラッチ７６により入力軸７１の逆回転は禁止される。なお、車両を前進走行または後退走行させるため、エンジン１１によって駆動される入力軸７１の回転方向は、一方向クラッチ７６により規制されることのない正転方向となる。
【００６４】
また、中空の出力軸７２には前輪出力軸７７が組み込まれており、前輪出力軸７７は複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル装置７８を介して出力軸７２に連結されるとともに、フロントデファレンシャル装置３８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る。また、センタデファレンシャル装置７８は駆動歯車３９ａと従動歯車３９ｂとを介して後輪出力軸４０に連結されており、後輪出力軸４０は図示しないリヤデ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る。なお、センタデファレンシャル装置７８には差動制限クラッチ７８ａが設けられており、前輪または後輪がスリップして一体型のピニオンギヤ７８ｂに大きな差動回転が生じたときは、差動制限クラッチ７８ａが締結されて差動回転が抑制される。
【００６５】
以下、自動変速制御について説明する。まず、前進走行を開始する場合には、第１速を動力伝達状態に切り換えるとともに、他の変速段を中立状態に切り換える。次いで、入力クラッチ７３が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸７１から第１速の変速歯車列を介して出力軸７２に伝達されて車両は第１速による前進走行を開始する。
【００６６】
第１速による前進走行を開始した後には、車両の走行状況に応じて適宜アップシフトが行われる。アップシフトを行う際には、入力クラッチ７３の締結状態を維持したままバイパスクラッチ７５は徐々に締結され始める。これにより、第１速の変速歯車列を介して出力軸７２に伝達されていた動力が徐々に低下する一方、バイパスクラッチ７５を介して出力軸７２に伝達される動力が徐々に高められる。次いで、第１速の変速歯車列を介して伝達される動力が低下した状態のもとで、切換機構９１が中立状態に切り換えられた後、バイパスクラッチ７５の締結力は更に高められる。
【００６７】
このとき、バイパスクラッチ７５は第３速と第４速との中間ギヤ比相当の駆動トルクで動力を伝達することができるため、第１速での走行で上昇していたエンジン回転数は、上記の中間ギヤ比相当に向けて低下する。そして、エンジン回転数が第２速相当の回転数に低下した時点で、切換機構９１が第２速側に切り換えられるとともに、バイパスクラッチ７５は徐々に解放される。
【００６８】
また、第２速から第１速にシフトダウンする場合にも、同様にバイパスクラッチ７５が締結される。これにより、変速中に駆動トルクの落ち込みが発生し得る切換機構９１の中立状態において、バイパスクラッチ７５を介して駆動トルクを出力軸７２に伝達することができ、良好なシフトフィーリングを得ることができる。なお、バイパスクラッチ７５の締結は駆動トルクの差が生じ易い低速段に特に有効であるが、第１速や第２速以外の変速段に変速する際にもバイパスクラッチ７５を締結することによって、駆動トルクの落ち込みが軽減される。
【００６９】
なお、後退走行を行う場合には、入力クラッチ７３が解放された状態のもとで、前進段の変速歯車列を中立状態に切り換えるとともに、アイドル歯車８６ｃを駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合わせる。次いで、入力クラッチ７３を締結することにより車両は後退走行を開始する。
【００７０】
また、車両がアイドリング状態で停止した場合には、前述の自動変速機１０と同様に、エンジン１１の負荷を軽減するため自動変速機７０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル制御が実行される。つまり、Ｄレンジに設定された状態で車両が所定時間を超えて停止した場合、たとえば、交差点での信号待ちで車両が停止した場合には、第１速を動力伝達状態に切り換えた上でエンジン１１から入力軸７１に動力を伝達する入力クラッチ７３が解放されることになる。このため、エンジン１１の負荷軽減により燃料消費量を低減することができ、エンジン回転数の抑制や入力軸７１の回転停止により振動や騒音を抑制することができる。なお、この場合にも車両の一旦停止など停車時間が短時間であり直ちに走行を開始する場合には、自動ニュートラル制御は実行されない。
【００７１】
続いて、車両を停止状態から再発進させる場合にも、前述の自動変速機１０と同様に、自動変速機７０内が動力伝達状態に切り換えられる。つまり、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれた場合、ブレーキペダルが離された場合、そして車両が移動した場合には、入力クラッチ７３が再び締結状態に切り換えられ車両の再発進が可能となる。このとき、一方向クラッチ７６によって入力軸７１の逆回転は規制されるため、入力クラッチ７３が締結されて車両が前進走行を開始するまでの間、車両に後退方向の推力が加えられた場合であっても、車両の不要な後退移動を回避することができる。特に、上り勾配路の途中で車両を再発進させる場合には、車両の後退方向に重力が作用することになるが、一方向クラッチ７６によって確実に車両の後退移動を規制することができるため、上り勾配路であっても、安全に自動ニュートラル制御を実行することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７２】
これまで説明したように、入力軸１２，７１とミッションケース１５との間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチ３５，７６を設けるようにしたので、入力クラッチ１８，１９，７３を解放状態に切り換えた場合であっても、前進用の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより、車両の後退移動を規制することができる。これにより、停車時には路面勾配に拘わらず入力クラッチ１８，１９，７３を解放することができ、車両の燃費性能を向上させるととともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７３】
また、予め前進段を動力伝達状態に切り換えておくようにしたので、入力クラッチ１９，７６を締結するだけで車両の走行が可能となり、再発進時の応答性を向上させることができる。さらに、車両の後退移動を規制する際には、低速段側の変速歯車列を介して入力軸１２，７１に動力が伝達されるため、一方向クラッチ３５，７３に加えられるトルクを小さくすることができる。これにより、小型の一方向クラッチ３５，７３を設けることができ、自動変速機１０，７０の大型化を抑制することができる。
【００７４】
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言うまでもない。たとえば、図１に示す自動変速機１０にあっては２つの入力軸１２，１３を備え、図５に示す自動変速機７０にあっては１つの入力軸７１を備えているが、３つ以上の入力軸を備える自動変速機に本発明を適用しても良い。
【００７５】
また、一方向クラッチ３５，７６としては、内輪と外輪との間にスプラグとしての繭形こま、ボール、ローラ等を備えたスプラグ式の一方向クラッチを設けるようにしても良く、他の一方向クラッチであっても適用することができる。
【００７６】
さらに、変速歯車列の切換機構３１〜３４，９１〜９３としては、シンクロメッシュ機構が使用されているが、ドッククラッチ等を用いるようにしても良い。図示する自動変速機１０は前進６段であり、自動変速機７０は前進５段であるが、変速歯車列は任意の段数に設定することができる。また、図示する自動変速機１０，７０は４輪駆動車に適用されるが、ＦＦ車やＦＲ車にも本発明を適用することができ、自動変速機１０，７０はエンジンルームに縦置きとしても良く、横置きとしても良い。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、入力軸とミッションケースとの間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチを設けるようにしたので、変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより車両の後退移動を防止することができる。これにより、上り勾配路であっても停車時には安全に入力クラッチを解放することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７８】
また、予め変速歯車列を動力伝達状態に切り換えるため、入力クラッチを締結するだけで車両を再発進させることができ、再発進時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】自動変速機の変速制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】自動ニュートラル実行処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】自動ニュートラル解除処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の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。
【符号の説明】
１０ 自動変速機
１１ エンジン
１２ 第１入力軸（入力軸）
１３ 第２入力軸（入力軸）
１４ 出力軸
１５ ミッションケース
１８ 第１入力クラッチ（入力クラッチ）
１９ 第２入力クラッチ（入力クラッチ）
２１ａ〜２７ａ 駆動歯車
２１ｂ〜２７ｂ 従動歯車
３１ 第１切換機構（切換機構）
３２ 第２切換機構（切換機構）
３３ 第３切換機構（切換機構）
３４ 第４切換機構（切換機構）
３５ 一方向クラッチ
７０ 自動変速機
７１ 入力軸
７２ 出力軸
７３ 入力クラッチ
７６ 一方向クラッチ
８１ａ〜８７ａ 駆動歯車
８１ｂ〜８７ｂ 従動歯車
９１ 第１切換機構（切換機構）
９２ 第２切換機構（切換機構）
９３ 第３切換機構（切換機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車に搭載される自動変速機に関し、特に、平行軸式の自動変速機に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機は、エンジンに連結される入力軸と駆動輪に連結される出力軸とを備えるとともに、入力軸と出力軸との間に複数のギヤ比を形成する歯車列を備えており、この歯車列の動力伝達経路を自動的に切り換えることによって入力軸からの動力を適宜変速して出力軸に伝達する。このような自動変速機には歯車列の形態に応じて遊星歯車式と平行軸式とがあり、遊星歯車式においては１軸上での変速が行われる一方、平行軸式においては手動変速機と同様に平行軸上での変速が行われる。
【０００３】
遊星歯車式の自動変速機は、入力軸と出力軸とを同軸上に連結する遊星歯車列を有しており、遊星歯車列の各要素に設けられたクラッチやブレーキなどを締結制御することによって、遊星歯車列内の動力伝達経路を切り換えることができ、入力軸の回転を減速、増速、等速、または逆転させて出力軸に伝達することができる。
【０００４】
一方、平行軸式の自動変速機は、入力軸に設けられる複数の駆動歯車と出力軸に設けられる複数の従動歯車とを有しており、駆動歯車とこれに噛み合う従動歯車とにより複数の変速歯車列が形成される。これら変速歯車列のいずれかをシンクロメッシュ機構等により動力伝達状態に切り換えることによって、入力軸の回転を適宜選択された変速歯車列を介して出力軸に伝達することができる。
【０００５】
これらの自動変速機は、運転者がクラッチ操作を行う必要がなく、その利便性から増加する傾向にあるが、環境保全や資源問題の観点から自動変速機に対してもエンジンの燃費性能を向上させるための技術が要求されている。そこで、エンジンがアイドリング状態となる停車時には、自動変速機内を中立状態に切り換えることによってエンジン負荷を軽減し、エンジンの燃料消費量を抑制するようにした自動変速機が開発されている。
【０００６】
また、クラッチ等の摩擦係合要素を解放することによって自動変速機は中立状態に切り換えられるが、この状態より車両を再発進させる際にはクラッチ等が再締結されるまで若干のタイムラグが発生することになる。特に、上り勾配路で自動変速機を中立状態に切り換えた場合には、このタイムラグの間に車両が後退するおそれがあるため、上り勾配路を検出したときには中立状態への切り換えを禁止する自動変速機が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３４９４２４号公報（第４頁、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンに要求される燃費性能は年々高められており、平坦路や下り勾配路では勿論のこと、上り勾配路であっても安全に中立状態に切り換えることのできる自動変速機が所望されている。
【０００９】
本発明の目的は、上り勾配路であっても停車時には安全に中立状態に切り換えることができ、再発進時にも車両を後退移動させることのない自動変速機を提供することにある。
【００１０】
【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る入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられる出力軸と、前記入力軸および出力軸を回転自在に収容するミッションケースとを備える自動変速機であって、エンジンと前記入力軸との間に設けられ、前記入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる入力クラッチと、前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える切換機構と、 前記入力軸と前記ミッションケースとの間に設けられ、前記入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチとを有し、停車時には前記変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより前記一方向クラッチを介して車両の後退移動を規制した状態のもとで、前記入力クラッチを解放することを特徴とする。
【００１１】
本発明の自動変速機は、停車時間が所定時間を経過した後に前記入力クラッチを解放することを特徴とする。
【００１２】
本発明の自動変速機は、前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第１入力軸と、前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第２入力軸と、前記エンジンと前記第１入力軸との間に設けられ、前記第１入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第１入力クラッチと、前記エンジンと前記第２入力軸との間に設けられ、前記第２入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第２入力クラッチとを有し、前記一方向クラッチを前記第１入力軸と前記第２入力軸との少なくともいずれか一方に設けることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、入力軸とミッションケースとの間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチを設けるようにしたので、変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより車両の後退移動を防止することができる。これにより、上り勾配路であっても停車時には安全に入力クラッチを解放することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００１４】
また、予め変速歯車列を動力伝達状態に切り換えるため、入力クラッチを締結するだけで車両を再発進させることができ、再発進時の応答性を向上させることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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に連結される中空の第１入力軸１２と、この入力軸１２に同軸上に設けられるとともに入力軸１２に組み込まれる第２入力軸１３と、これらに平行であって駆動輪に連結される出力軸１４とを有している。入力軸１２，１３と出力軸１４は車両の進行方向を向いてミッションケース１５内に組み込まれており、この自動変速機１０は縦置きに配置されて４輪駆動用の車両に適用される。
【００１７】
エンジン１１のクランク軸１１ａにはトルクコンバータ１６が連結され、トルクコンバータ１６のタービン軸１６ａと入力軸１２との間には、入力軸１２にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の第１入力クラッチ１８が設けられている。
【００１８】
入力クラッチ１８は入力軸１２の端部に固定されるクラッチハブ１８ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム１８ｂとを有している。クラッチハブ１８ａとクラッチドラム１８ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク１８ｃを押圧することにより、入力クラッチ１８は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ１８は解放状態に切り換えられる。
【００１９】
また、タービン軸１６ａと入力軸１３との間には、入力軸１３にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の第２入力クラッチ１９が設けられている。入力クラッチ１９は入力軸１３の端部に固定されるクラッチハブ１９ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム１９ｂとを有している。クラッチハブ１９ａとクラッチドラム１９ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク１９ｃを押圧することにより、入力クラッチ１９は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ１９は解放状態に切り換えられる。なお、これらの入力クラッチ１８，１９は隣接して設けられており、２つのクラッチドラム１８ｂ，１９ｂは一体となっている。
【００２０】
入力軸１２には第２速、第４速、第６速の駆動歯車２２ａ，２４ａ，２６ａが固定され、入力軸１３には第１速、第３速、第５速の駆動歯車２１ａ，２３ａ，２５ａが固定されている。一方、出力軸１４には第１速〜第６速の従動歯車２１ｂ〜２６ｂが回転自在に取り付けられており、これらの駆動歯車２１ａ〜２６ａと従動歯車２１ｂ〜２６ｂとはそれぞれに噛み合って前進段の変速歯車列を形成する。
【００２１】
また、入力軸１３には後退用の駆動歯車２７ａが固定され、出力軸１４には後退用の従動歯車２７ｂが回転自在に取り付けられている。入力軸１３に対して平行に配置されたアイドル軸２８には、後退用の駆動歯車２７ａと従動歯車２７ｂとに噛み合うアイドル歯車２８ａが設けられており、駆動歯車２７ａ、アイドル歯車２８ａ、および従動歯車２７ｂによって後退段の変速歯車列が形成されている。
【００２２】
出力軸１４には、第２速と第４速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第１切換機構３１と、第６速と第３速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第２切換機構３２が装着されている。さらに、出力軸１４には、第５速と第１速との変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第３切換機構３３と、後退段の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第４切換機構３４とが装着されている。これらの切換機構３１〜３４はシンクロメッシュ機構となっている。
【００２３】
切換機構３１は、第２速と第４速の２つの従動歯車２２ｂ，２４ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３１ｂとを有している。このシンクロスリーブ３１ｂを従動歯車２２ｂに一体形成されたスプライン２２ｃに噛み合わせると第２速に設定され、逆に従動歯車２４ｂに一体形成されたスプライン２４ｃに噛み合わせると第４速に設定される。
【００２４】
同様に、切換機構３２は第３速と第６速の２つの従動歯車２３ｂ，２６ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３２ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３２ｂとを有している。このシンクロスリーブ３２ｂを従動歯車２３ｂに一体形成されたスプライン２３ｃに噛み合わせると第３速に設定され、逆に従動歯車２６ｂに一体形成されたスプライン２６ｃに噛み合わせると第６速に設定される。
【００２５】
また同様に、切換機構３３は第１速と第５速の２つの従動歯車２１ｂ，２５ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを有している。このシンクロスリーブ３３ｂを従動歯車２１ｂに一体形成されたスプライン２１ｃに噛み合わせると第１速に設定され、逆に従動歯車２５ｂに一体形成されたスプライン２５ｃに噛み合わせると第５速に設定される。
【００２６】
さらに、切換機構３４は後退用の従動歯車２７ｂの隣りに配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ３４ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３４ｂとを有している。このシンクロスリーブ３４ｂを従動歯車２７ｂに一体形成されたスプライン２７ｃに噛み合わせると後退段に設定され、入力軸の回転はアイドル歯車２８ａを介して逆転されて出力軸１４に伝達される。
【００２７】
このように、第２速と第４速の切り換えは切換機構３１のシンクロスリーブ３１ｂを切換移動させることによって行われ、第６速と第３速の切り換えは切換機構３２のシンクロスリーブ３２ｂを切換移動させることによって行われる。また、第５速と第１速の切り換えは切換機構３３のシンクロスリーブ３３ｂを切換移動させることによって行われ、後退段の切り換えは切換機構３４のシンクロスリーブ３４ｂを切換移動させることによって行われる。
【００２８】
また、偶数の変速段が設けられる入力軸１２には入力クラッチ１８を介してエンジン動力が伝達され、奇数の変速段が設けられる入力軸１３には入力クラッチ１９を介してエンジン動力が伝達されるため、滑らかなアップシフトやダウンシフトが可能となる。たとえば、第１速から第２速にアップシフトを行う場合には、第１速と第２速とにエンジン動力を伝達する入力クラッチ１８，１９がそれぞれ別個に設けられるため、第１速での走行中に切換機構３１により第２速の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることができる。このような状態のもとで、入力クラッチ１９を徐々に解放するとともに入力クラッチ１８を徐々に締結することにより、出力軸１４に対して駆動トルクを伝達したまま変速動作を行うことができ、急激なトルク変動を抑制した滑らかな変速動作が可能となる。
【００２９】
また、第２速の駆動歯車２２ａとクラッチハブ１８ａとの間には一方向クラッチ３５が設けられており、一方向クラッチ３５の内輪側は入力軸１２に固定され、外輪側はミッションケース１５に固定されている。この一方向クラッチ３５は入力軸１２の逆回転を規制する向きに取り付けられており、一方向クラッチ３５により入力軸１２の逆回転は禁止される。なお、車両を前進走行または後退走行させるため、エンジン１１によって駆動される入力軸１２の回転方向は、一方向クラッチ３５により規制されることのない正転方向となる。
【００３０】
さらに、自動変速機１０には出力軸１４に平行となって前輪出力軸３６が組み込まれており、前輪出力軸３６はセンタデファレンシャル装置３７を介して出力軸１４に連結されるとともに、フロントデファレンシャル装置３８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る。また、センタデファレンシャル装置３７は駆動歯車３９ａと従動歯車３９ｂとを介して後輪出力軸４０に連結されており、後輪出力軸４０は図示しないリヤデ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る。
【００３１】
なお、センタデファレンシャル装置３７は複合遊星歯車式であり、センタデファレンシャル装置３７に組み込まれた一体型のピニオンギヤ３７ａを介して、前輪出力軸３６と後輪出力軸４０とに駆動トルクが分配され、前輪と後輪とを共に駆動することができる。また、一体型のピニオンギヤ３７ａの回転により前輪と後輪との回転差は差動吸収されるが、センタデファレンシャル装置３７には差動制限クラッチ３７ｂが設けられており、前輪または後輪がスリップして大きな差動回転が生じたときは、差動制限クラッチ３７ｂが締結されて差動回転が抑制される。
【００３２】
図１に示すように、自動変速機１０は切換機構３１〜３４をそれぞれ切り換えるため４つのシフトアクチュエータ４１〜４４を有している。第１〜第３シフトアクチュエータ４１〜４３は、切換機構３１〜３３を動力伝達状態に切り換えるため、シンクロスリーブ３１ｂ〜３３ｂをスプライン２２ｃ，２６ｃ，２５ｃに噛み合わせて第２速、第６速、第５速に設定する位置と、スプライン２４ｃ，２３ｃ，２１ｃに噛み合わせて第４速、第３速、第１速に設定する位置とに駆動する。また、切換機構３１〜３３を中立状態に切り換えるため、これらのスプライン２１ｃ〜２６ｃに噛み合わない位置に駆動する。このように、シフトアクチュエータ４１〜４３は３つの切換位置に駆動する。
【００３３】
また、第４シフトアクチュエータ４４は、切換機構３４を動力伝達状態に切り換えるため、シンクロスリーブ３４ｂをスプライン２７ｃに噛み合わせて後退段に設定する位置と、切換機構３４を中立状態に切り換えるため、スプライン２７ｃに噛み合わない位置とに駆動する。このように、シフトアクチュエータ４４は２つの切換位置に駆動する。
【００３４】
図２は自動変速機の変速制御系の一部を示すブロック図である。図２に示すように、入力クラッチ１８，１９やシフトアクチュエータ４１〜４４は、図示しないオイルポンプおよび所定のライン圧に調圧する調圧機器などを有するライン圧供給部４５からのライン圧によって駆動される。入力クラッチ１８にライン圧を供給する油路４６には、この油路４６を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ１が設けられており、電磁弁ＳＯＬ１に対する通電制御により入力クラッチ１８が締結制御される。同様に、入力クラッチ１９にライン圧を供給する油路４７には電磁弁ＳＯＬ２が設けられ、電磁弁ＳＯＬ２に対する通電制御により入力クラッチ１９が締結制御される。
【００３５】
シフトアクチュエータ４１〜４３の各作動ポートにライン圧を供給する油路４８〜５３には、それぞれの油路４８〜５３を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ３〜ＳＯＬ８が設けられており、シフトアクチュエータ４４の各作動ポートにライン圧を供給する油路５４，５５の一方には、油路５５を連通状態と遮断状態とに切り換える電磁弁ＳＯＬ９が設けられている。
【００３６】
第２速または第４速の変速歯車列を動力伝達状態に設定する場合には、電磁弁ＳＯＬ３，ＳＯＬ４に対して通電制御を行うことにより、シフトアクチュエータ４１を第２速位置または第４速位置に駆動する。同様に、第６速または第３速に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ５，ＳＯＬ６に対して通電制御を行い、第５速または第１速に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ７，ＳＯＬ８に対して通電制御を行い、後退段に設定する場合には電磁弁ＳＯＬ９に対して通電制御を行うことになる。なお、シフトアクチュエータ４４は２位置に切り換えられるため、シフトアクチュエータ４４に対しては１つの電磁弁ＳＯＬ９のみが設けられている。
【００３７】
変速動作を実行するため各電磁弁ＳＯＬ１〜ＳＯＬ９に対して行われる通電と通電解除とは、電子制御ユニット（ＥＣＵ６０）によって制御される。ＥＣＵ６０にはインヒビタスイッチ６１、スロットル開度センサ６２、エンジン回転数センサ６３、アクセルスイッチ６４、ブレーキスイッチ６５、車速センサ６６等が接続されており、これらスイッチやセンサからの信号がＥＣＵ６０に入力される。
【００３８】
ＥＣＵ６０はインヒビタスイッチ６１からの信号によりセレクトレバーの位置を検出し、スロットル開度センサ６２からの信号により電子制御スロットルの開閉状況を検出し、エンジン回転数センサ６３からの信号によりエンジン回転数を検出する。また、ＥＣＵ６０はアクセルスイッチ６４からの信号によりアクセルぺダルの操作状況を検出し、ブレーキスイッチ６５からの信号によりブレーキぺダルの操作状況を検出し、車速センサ６６からの信号により車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ６０はこれらの検出信号から車両の走行状況を総合的に把握するとともに、予め設定された変速特性マップに従って各電磁弁ＳＯＬ１〜ＳＯＬ９に対して通電制御を行うことにより自動変速制御を実行する。
【００３９】
以下、自動変速制御について説明する。まず、前進走行を開始する場合には、シフトアクチュエータ４３により第１速を動力伝達状態に切り換えるとともに、シフトアクチュエータ４１，４２，４４により他の変速段を中立状態に切り換える。次いで、第１速の駆動歯車２１ａが固定される入力軸１３にエンジン動力を伝達するため入力クラッチ１９が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸１３から第１速の変速歯車列を介して出力軸１４に伝達されて車両は第１速による前進走行を開始する。
【００４０】
第１速による前進走行を開始した後には、車両の走行状況に応じて適宜アップシフトが行われる。アップシフトを行う際には、第１速による走行中にシフトアクチュエータ４１によって第２速が動力伝達状態に切り換えられる。次いで、入力クラッチ１８，１９に対してライン圧を供給制御することにより、入力クラッチ１９が徐々に解放状態に切り換えられる一方、入力クラッチ１８が徐々に締結状態に切り換えられ、車両は第２速による前進走行を開始する。
【００４１】
同様に、第３速以降のアップシフトについても、変速歯車列が予め動力伝達状態に切り換えられた状態のもとで、２つの入力クラッチ１８，１９が交互に締結状態に切り換えられ、変速ショックが発生することのない滑らかな変速動作が実行される。なお、アップシフトに限られずダウンシフトについても同様の自動変速制御が実行される。
【００４２】
続いて、後退走行を行う場合について説明する。後退走行を行う場合には、シフトアクチュエータ４１〜４３により前進段を中立状態に切り換えるとともに、シフトアクチュエータ４４により後退段を動力伝達状態に切り換える。次いで、後退用の駆動歯車２７ａを備える入力軸１３にエンジン動力を伝達するため入力クラッチ１９が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸１３から後退段の変速歯車列を介して出力軸１４に伝達されて車両は後退段による後退走行を開始する。
【００４３】
次いで、車両がアイドリング状態で停止した場合に、エンジン１１の負荷を軽減するため自動変速機１０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル制御について説明する。図３は自動変速機１０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル実行処理の手順を示すフローチャートであり、図４は自動変速機１０内を動力伝達状態に切り換える自動ニュートラル解除処理の手順を示すフローチャートである。
【００４４】
図３に示すように、ステップＳ１〜Ｓ４では自動変速機１０内を中立状態に切り換えるための移行条件が判定される。まず、ステップＳ１では、インヒビタスイッチ６１からの入力信号に基づいて、現在の走行レンジが入力クラッチ１８，１９のいずれかが締結状態となるドライブレンジ（Ｄレンジ）であるか否かが判定される。ステップＳ１において、Ｄレンジであると判定された場合には、ステップＳ２に進みアクセルスイッチ６４からの入力信号が判定される。ステップＳ２において、アクセルスイッチ６４がＯＦＦつまりアクセルペダルが踏み込まれていないと判定された場合には、ステップＳ３に進みブレーキスイッチ６５からの入力信号が判定される。ステップＳ３において、ブレーキスイッチ６５がＯＮつまりブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合には、ステップＳ４に進み、車速センサ６６からの入力信号に基づいて車両の停車状態が判定される。そして、ステップＳ４において、所定時間を超えて車両が停止状態にあると判定された場合には、続くステップＳ５以降において自動変速機１０内が中立状態に切り換えられる。なお、ステップＳ１〜Ｓ４で判定される各移行条件が全て満たされない場合には、再びステップＳ１から移行条件が判定される。
【００４５】
ステップＳ１〜Ｓ４において全ての移行条件が満たされると、ステップＳ５に進み、ＥＣＵ６０から電磁弁ＳＯＬ３〜ＳＯＬ９に対して通電制御が行われる。この通電制御により、シフトアクチュエータ４１，４３は第１速と第２速との変速歯車列を動力伝達状態に切り換え、シフトアクチュエータ４２，４４は第３速〜第６速と後退段の変速歯車列を中立状態に切り換える。続くステップＳ６では、電磁弁ＳＯＬ１，ＳＯＬ２のいずれか一方に対して通電制御が行われ、入力クラッチ１８，１９のうち締結状態であった一方の入力クラッチが解放状態に切り換えられる。
【００４６】
なお、通常、車両が停止状態となる際には、第１速に向けてダウンシフトが実行されるとともに第１速で停止状態となるため、ステップＳ５においては動力伝達状態にある第１速と第２速との変速歯車列が共に保持され、ステップＳ６においては第１速の変速歯車列に動力を伝達していた入力クラッチ１９が解放状態に切り換えられることになる。
【００４７】
このように、Ｄレンジが保持された状態で所定時間を超えて車両が停止した場合、たとえば、交差点での信号待ちで車両が停止した場合には、エンジン１１から入力軸１２，１３に動力を伝達する入力クラッチ１８，１９が共に解放されることになる。つまり、自動変速機１０が中立状態に切り換えられるため、エンジン１１の負荷軽減により燃料消費量を軽減することができる。また、アイドリング状態でのエンジン回転数を抑制することができ、入力軸１２，１３の回転を停止させることができるため、エンジン１１や自動変速機１０の振動や騒音を抑制することができる。なお、停車時間に基づいて車両の停止状態を判定するため、車両の一時停止など停車時間が短時間であり直ちに走行を再開する場合には、自動ニュートラル制御は実行されない。
【００４８】
続いて、車両を停止状態から再発進させるために自動変速機１０内を動力伝達状態に切り換える手順について、図４のフローチャートに従って説明する。図４に示すように、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４では自動変速機１０内を中立状態から動力伝達状態に切り換えるための復帰条件が判定される。
【００４９】
まずステップＳ１１では、アクセルスイッチ６４からの入力信号が判定される。ステップＳ１１において、アクセルスイッチ６４がＯＮつまりアクセルペダルが踏み込まれている場合には、ステップＳ１２に進み、入力クラッチ１９が締結されて第１速での前進走行が開始される。
【００５０】
ステップＳ１１において、アクセルペダルが踏み込まれていないと判定された場合には、続くステップＳ１３でブレーキスイッチ６５からの入力信号が判定される。ステップＳ１３において、ブレーキスイッチ６５がＯＦＦつまりブレーキペダルが離された場合には、ステップＳ１２に進み、前述と同様に入力クラッチ１９が締結される。
【００５１】
また、ステップＳ１３において、ブレーキペダルが踏み込まれていると判定された場合には、続くステップＳ１４で車速センサ６６からの入力信号に基づいて車両の移動状況が判定される。ステップＳ１４において、車両が移動していると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、前述と同様に入力クラッチ１９が締結される。
【００５２】
このように、ステップＳ１１〜Ｓ１３で判定される復帰条件のいずれかが満たされた場合には、入力クラッチ１９が締結されて自動変速機１０内が動力伝達状態となり車両の再発進が可能となる。このとき、一方向クラッチ３５によって入力軸１２の逆回転は規制されるため、入力クラッチ１９が締結されて車両が前進走行を開始するまでの間、車両に後退方向の推力が加えられた場合であっても、車両の不要な後退移動を回避することができる。つまり、後退回転する駆動輪から出力軸１４と前進用の変速歯車列とを介して入力軸１２に伝達される動力は、入力軸１２を逆回転させることになるが、この入力軸１２の逆回転は一方向クラッチ３５により規制されるため、車両の後退移動は規制されることになる。
【００５３】
特に、上り勾配路の途中で車両を再発進させる場合には、車両の後退方向に重力が作用することになるが、一方向クラッチ３５によって確実に車両の後退移動を規制することができるため、上り勾配路であっても、安全に自動ニュートラル制御を実行することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００５４】
また、予めステップＳ５において第１速が動力伝達状態に切り換えられているため、入力クラッチ１９を締結するだけで車両の再発進が可能となり、再発進時の応答性を向上させることができる。さらに、車両の後退移動を規制する際には、低速段側の変速歯車列を介して入力軸１２に動力が伝達されるため、一方向クラッチ３５に加えられるトルクを小さくすることができる。これにより、小型の一方向クラッチ３５を設けることができ、自動変速機１０の大型化を抑制することができる。
【００５５】
なお、図示する場合には、第１入力軸１２に一方向クラッチ３５を設け、第２速を動力伝達状態に切り換えることによって車両の後退移動を規制しているが、第２入力軸１３に一方向クラッチを設け、第１速の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることによって車両の後退移動を規制しても良い。また、入力軸１２，１３のそれぞれに一方向クラッチを設けるようにしても良く、一方向クラッチを備えた入力軸に出力軸１４からの動力を伝達する変速歯車列であれば、車両の重量、変速歯車列のギヤ比、一方向クラッチの耐トルク容量などを考慮した上で、第１速や第２速以外の変速歯車列を用いて車両の後退移動を規制しても良いことは言うまでもない。
【００５６】
図５は本発明の他の実施の形態である自動変速機７０を示すスケルトン図である。なお、図５においては図１の部材と同様の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。この自動変速機７０はエンジン１１に連結される入力軸７１と、これに平行であって駆動輪に連結される中空の出力軸７２とを有している。入力軸７１と出力軸７２は車両の進行方向を向いてミッションケース１５内に組み込まれており、この自動変速機７０は縦置きに配置されて４輪駆動用の車両に適用される。
【００５７】
トルクコンバータ１６のタービン軸１６ａと入力軸７１との間には、入力軸７１にエンジン動力を伝達する締結状態と、エンジン動力を遮断する解放状態とに切り換えられる湿式多板式の入力クラッチ７３が設けられている。入力クラッチ７３は入力軸７１の端部に固定されるクラッチハブ７３ａと、タービン軸１６ａに固定されるクラッチドラム７３ｂとを有している。クラッチハブ７３ａとクラッチドラム７３ｂとにそれぞれ交互に設けられた複数枚のクラッチディスク７３ｃを押圧することにより、入力クラッチ７３は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することにより入力クラッチ７３は解放状態に切り換えられる。
【００５８】
入力軸７１には第１速、第２速の駆動歯車８１ａ，８２ａが固定され、第３速〜第５速の駆動歯車８３ａ〜８５ａが回転自在に取り付けられている。一方、出力軸７２には第１速、第２速の従動歯車８１ｂ，８２ｂが回転自在に取り付けられ、第３速〜第５速の従動歯車８３ｂ〜８５ｂが固定されている。これらの駆動歯車８１ａ〜８５ａと従動歯車８１ｂ〜８５ｂとはそれぞれに噛み合って前進段の変速歯車列を形成する。
【００５９】
出力軸７２には、第１速と第２速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第１切換機構９１が装着されている。また、入力軸７１には、第３速と第４速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第２切換機構９２と、第５速の変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える第３切換機構９３とが装着されている。これらの切換機構９１〜９３はシンクロメッシュ機構となっている。
【００６０】
切換機構９１は、第１速と第２速の２つの従動歯車８１ｂ，８２ｂの間に配置されるとともに出力軸１４に固定されるシンクロハブ９１ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ９１ｂとを有している。このシンクロスリーブ９１ｂを従動歯車８１ｂに一体形成されたスプライン８１ｃに噛み合わせると第１速に設定され、逆に従動歯車８２ｂに一体形成されたスプライン８２ｃに噛み合わせると第２速に設定される。他の切換機構９２，９３も切換機構９１と同様の構造を備えており、入力軸に固定されるシンクロハブ９２ａ，９３ａと、シンクロハブ９２ａ，９３ａのそれぞれに常時噛み合うシンクロスリーブ９２ｂ，９３ｂとを有している。これらのシンクロスリーブ９２ｂ，９３ｂを駆動歯車８３ａ〜８５ａのそれぞれに一体形成されたスプライン８３ｃ〜８５ｃに噛み合わせることにより、第３速〜第５速に設定される。なお、これらの切換機構９１〜９３は、図示しないシフトアクチュエータによって切換駆動される。
【００６１】
また、入力軸７１には後退用の駆動歯車８６ａが固定され、切換機構９１のシンクロスリーブ９１ｂには後退用の従動歯車８６ｂが固定されている。入力軸７１に対して平行に配置されたアイドル軸７４には、後退用の駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合う位置と噛み合いを外す位置とに移動自在となるアイドル歯車８６ｃが装着されている。したがって、シンクロスリーブ９１ｂを中立位置に作動させた状態で、図示しないシフトアクチュエータによりアイドル歯車８６ｃを駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合わせると、駆動歯車８６ａ、従動歯車８６ｂおよびアイドル歯車８６ｃからなる後退段の変速歯車列を介して入力軸７１の回転は逆転されて出力軸７２に伝達される。
【００６２】
さらに、入力軸７１には駆動歯車８７ａが回転自在に取り付けられており、出力軸７２には駆動歯車８７ａに常時噛み合う従動歯車８７ｂが固定されている。入力軸７１にはバイパスクラッチ７５が設けられており、バイパスクラッチ７５は入力軸７１に固定されるクラッチハブ７５ａと駆動歯車８７ａに固定されるクラッチドラム７５ｂとを有している。クラッチハブ７５ａとクラッチドラム７５ｂとにそれぞれ交互に設けられる複数枚のクラッチディスク７５ｃを押圧することにより、バイパスクラッチ７５は締結状態に切り換えられる一方、押圧を解放することによりバイパスクラッチ７５は解放状態に切り換えられる。なお、駆動歯車８７ａと従動歯車８７ｂとのギヤ比は、第３速と第４速との間のギヤ比に設定されており、バイパスクラッチ７５を締結状態に切り換えることによって第３速と第４速との中間ギヤ比相当の駆動トルクを出力軸７２に伝達することができる。
【００６３】
第１速の駆動歯車８１ａとクラッチハブ７３ａとの間には一方向クラッチ７６が設けられており、一方向クラッチ７６の内輪側は入力軸７１に固定され、外輪側はミッションケース１５に固定されている。この一方向クラッチ７６は入力軸７１の逆回転を規制する向きに取り付けられており、一方向クラッチ７６により入力軸７１の逆回転は禁止される。なお、車両を前進走行または後退走行させるため、エンジン１１によって駆動される入力軸７１の回転方向は、一方向クラッチ７６により規制されることのない正転方向となる。
【００６４】
また、中空の出力軸７２には前輪出力軸７７が組み込まれており、前輪出力軸７７は複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル装置７８を介して出力軸７２に連結されるとともに、フロントデファレンシャル装置３８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る。また、センタデファレンシャル装置７８は駆動歯車３９ａと従動歯車３９ｂとを介して後輪出力軸４０に連結されており、後輪出力軸４０は図示しないリヤデ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る。なお、センタデファレンシャル装置７８には差動制限クラッチ７８ａが設けられており、前輪または後輪がスリップして一体型のピニオンギヤ７８ｂに大きな差動回転が生じたときは、差動制限クラッチ７８ａが締結されて差動回転が抑制される。
【００６５】
以下、自動変速制御について説明する。まず、前進走行を開始する場合には、第１速を動力伝達状態に切り換えるとともに、他の変速段を中立状態に切り換える。次いで、入力クラッチ７３が締結状態に切り換えられ、エンジン動力は入力軸７１から第１速の変速歯車列を介して出力軸７２に伝達されて車両は第１速による前進走行を開始する。
【００６６】
第１速による前進走行を開始した後には、車両の走行状況に応じて適宜アップシフトが行われる。アップシフトを行う際には、入力クラッチ７３の締結状態を維持したままバイパスクラッチ７５は徐々に締結され始める。これにより、第１速の変速歯車列を介して出力軸７２に伝達されていた動力が徐々に低下する一方、バイパスクラッチ７５を介して出力軸７２に伝達される動力が徐々に高められる。次いで、第１速の変速歯車列を介して伝達される動力が低下した状態のもとで、切換機構９１が中立状態に切り換えられた後、バイパスクラッチ７５の締結力は更に高められる。
【００６７】
このとき、バイパスクラッチ７５は第３速と第４速との中間ギヤ比相当の駆動トルクで動力を伝達することができるため、第１速での走行で上昇していたエンジン回転数は、上記の中間ギヤ比相当に向けて低下する。そして、エンジン回転数が第２速相当の回転数に低下した時点で、切換機構９１が第２速側に切り換えられるとともに、バイパスクラッチ７５は徐々に解放される。
【００６８】
また、第２速から第１速にシフトダウンする場合にも、同様にバイパスクラッチ７５が締結される。これにより、変速中に駆動トルクの落ち込みが発生し得る切換機構９１の中立状態において、バイパスクラッチ７５を介して駆動トルクを出力軸７２に伝達することができ、良好なシフトフィーリングを得ることができる。なお、バイパスクラッチ７５の締結は駆動トルクの差が生じ易い低速段に特に有効であるが、第１速や第２速以外の変速段に変速する際にもバイパスクラッチ７５を締結することによって、駆動トルクの落ち込みが軽減される。
【００６９】
なお、後退走行を行う場合には、入力クラッチ７３が解放された状態のもとで、前進段の変速歯車列を中立状態に切り換えるとともに、アイドル歯車８６ｃを駆動歯車８６ａと従動歯車８６ｂとに噛み合わせる。次いで、入力クラッチ７３を締結することにより車両は後退走行を開始する。
【００７０】
また、車両がアイドリング状態で停止した場合には、前述の自動変速機１０と同様に、エンジン１１の負荷を軽減するため自動変速機７０内を中立状態に切り換える自動ニュートラル制御が実行される。つまり、Ｄレンジに設定された状態で車両が所定時間を超えて停止した場合、たとえば、交差点での信号待ちで車両が停止した場合には、第１速を動力伝達状態に切り換えた上でエンジン１１から入力軸７１に動力を伝達する入力クラッチ７３が解放されることになる。このため、エンジン１１の負荷軽減により燃料消費量を低減することができ、エンジン回転数の抑制や入力軸７１の回転停止により振動や騒音を抑制することができる。なお、この場合にも車両の一旦停止など停車時間が短時間であり直ちに走行を開始する場合には、自動ニュートラル制御は実行されない。
【００７１】
続いて、車両を停止状態から再発進させる場合にも、前述の自動変速機１０と同様に、自動変速機７０内が動力伝達状態に切り換えられる。つまり、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれた場合、ブレーキペダルが離された場合、そして車両が移動した場合には、入力クラッチ７３が再び締結状態に切り換えられ車両の再発進が可能となる。このとき、一方向クラッチ７６によって入力軸７１の逆回転は規制されるため、入力クラッチ７３が締結されて車両が前進走行を開始するまでの間、車両に後退方向の推力が加えられた場合であっても、車両の不要な後退移動を回避することができる。特に、上り勾配路の途中で車両を再発進させる場合には、車両の後退方向に重力が作用することになるが、一方向クラッチ７６によって確実に車両の後退移動を規制することができるため、上り勾配路であっても、安全に自動ニュートラル制御を実行することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７２】
これまで説明したように、入力軸１２，７１とミッションケース１５との間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチ３５，７６を設けるようにしたので、入力クラッチ１８，１９，７３を解放状態に切り換えた場合であっても、前進用の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより、車両の後退移動を規制することができる。これにより、停車時には路面勾配に拘わらず入力クラッチ１８，１９，７３を解放することができ、車両の燃費性能を向上させるととともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７３】
また、予め前進段を動力伝達状態に切り換えておくようにしたので、入力クラッチ１９，７６を締結するだけで車両の走行が可能となり、再発進時の応答性を向上させることができる。さらに、車両の後退移動を規制する際には、低速段側の変速歯車列を介して入力軸１２，７１に動力が伝達されるため、一方向クラッチ３５，７３に加えられるトルクを小さくすることができる。これにより、小型の一方向クラッチ３５，７３を設けることができ、自動変速機１０，７０の大型化を抑制することができる。
【００７４】
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言うまでもない。たとえば、図１に示す自動変速機１０にあっては２つの入力軸１２，１３を備え、図５に示す自動変速機７０にあっては１つの入力軸７１を備えているが、３つ以上の入力軸を備える自動変速機に本発明を適用しても良い。
【００７５】
また、一方向クラッチ３５，７６としては、内輪と外輪との間にスプラグとしての繭形こま、ボール、ローラ等を備えたスプラグ式の一方向クラッチを設けるようにしても良く、他の一方向クラッチであっても適用することができる。
【００７６】
さらに、変速歯車列の切換機構３１〜３４，９１〜９３としては、シンクロメッシュ機構が使用されているが、ドッククラッチ等を用いるようにしても良い。図示する自動変速機１０は前進６段であり、自動変速機７０は前進５段であるが、変速歯車列は任意の段数に設定することができる。また、図示する自動変速機１０，７０は４輪駆動車に適用されるが、ＦＦ車やＦＲ車にも本発明を適用することができ、自動変速機１０，７０はエンジンルームに縦置きとしても良く、横置きとしても良い。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、入力軸とミッションケースとの間に入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチを設けるようにしたので、変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより車両の後退移動を防止することができる。これにより、上り勾配路であっても停車時には安全に入力クラッチを解放することができ、車両の燃費性能を向上させるとともに振動や騒音を抑制することができる。
【００７８】
また、予め変速歯車列を動力伝達状態に切り換えるため、入力クラッチを締結するだけで車両を再発進させることができ、再発進時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】自動変速機の変速制御系の一部を示すブロック図である。
【図３】自動ニュートラル実行処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】自動ニュートラル解除処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の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。
【符号の説明】
１０ 自動変速機
１１ エンジン
１２ 第１入力軸（入力軸）
１３ 第２入力軸（入力軸）
１４ 出力軸
１５ ミッションケース
１８ 第１入力クラッチ（入力クラッチ）
１９ 第２入力クラッチ（入力クラッチ）
２１ａ〜２７ａ 駆動歯車
２１ｂ〜２７ｂ 従動歯車
３１ 第１切換機構（切換機構）
３２ 第２切換機構（切換機構）
３３ 第３切換機構（切換機構）
３４ 第４切換機構（切換機構）
３５ 一方向クラッチ
７０ 自動変速機
７１ 入力軸
７２ 出力軸
７３ 入力クラッチ
７６ 一方向クラッチ
８１ａ〜８７ａ 駆動歯車
８１ｂ〜８７ｂ 従動歯車
９１ 第１切換機構（切換機構）
９２ 第２切換機構（切換機構）
９３ 第３切換機構（切換機構）
Claims (3)
- 複数の駆動歯車が設けられる入力軸と、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車が設けられる出力軸と、前記入力軸および出力軸を回転自在に収容するミッションケースとを備える自動変速機であって、
エンジンと前記入力軸との間に設けられ、前記入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる入力クラッチと、
前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される変速歯車列を動力伝達状態と中立状態とに切り換える切換機構と、
前記入力軸と前記ミッションケースとの間に設けられ、前記入力軸の逆回転を規制する一方向クラッチとを有し、
停車時には前記変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることにより前記一方向クラッチを介して車両の後退移動を規制した状態のもとで、前記入力クラッチを解放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、停車時間が所定時間を経過した後に前記入力クラッチを解放することを特徴とする自動変速機。
- 請求項１または２記載の自動変速機において、
前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第１入力軸と、
前記複数の従動歯車に噛み合う駆動歯車が設けられる第２入力軸と、
前記エンジンと前記第１入力軸との間に設けられ、前記第１入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第１入力クラッチと、
前記エンジンと前記第２入力軸との間に設けられ、前記第２入力軸に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられる第２入力クラッチとを有し、
前記一方向クラッチを前記第１入力軸と前記第２入力軸との少なくともいずれか一方に設けることを特徴とする自動変速機。
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