JP2006038168A

JP2006038168A - 自動変速機、変速システムおよび自動車

Info

Publication number: JP2006038168A
Application number: JP2004221974A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Shishido; 健太郎宍戸; Hiroshi Kuroiwa; 弘黒岩; Naoyuki Ozaki; 直幸尾崎; Tetsuo Matsumura; 哲生松村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】
構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性の良い自動変速機、変速システムおよび自動車を提供することにある。
【解決手段】
第一クラッチＣ１は、駆動源の出力軸に連結される。第一クラッチＣ１により選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸ＳＩと、入力軸ＳＩと平行に配置された中間軸ＳＭと、入力軸ＳＩと平行に配置された出力軸ＳＯとを有する。歯車対Ｄ，Ｇと変速クラッチ機構ＳＣ１，ＳＣ２により、入力軸ＳＩから中間軸ＳＭに動力の伝達を可能とする。また、動力伝達機構ＡＳにより、入力軸ＳＩから出力軸ＳＯに動力の伝達を可能とする。さらに、中間軸ＳＭと出力軸ＳＯの間に配設され、中間軸ＳＭと出力軸ＳＯとの回転数の大小に拘わらず、常に、中間軸ＳＭから出力軸ＳＯの方向にのみ動力を伝達する第三クラッチＣ３を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用の自動変速機、変速システムおよび自動車に係り、特に、クラッチ操作を機械的に行う自動変速機に関する。

最近、手動変速機に用いられる同期噛合式変速機を用いてクラッチとギアチェンジを自動化したシステムとして、自動化マニュアルトランスミッション（以下、「自動ＭＴ」と称する）が開発されている。しかし、従来の自動ＭＴにおける変速時の制御では、クラッチの開放・締結操作により駆動トルクの中断が発生し、乗員に違和感を与えることがある。

そこで、従来の自動ＭＴにおいては、変速途中の出力軸のトルクダウンを避けるため、クラッチを複数用いて、主動力伝達経路とは別個にトルクを伝える副動力伝達経路を設けるものが知られている。このような例としては、例えば、特開昭６１−４５１６３号公報に記載されているように、手動変速機の一番高速側のギアを油圧クラッチを用いて締結解放を行い、変速時にトルクを伝達するものが知られている。

しかしながら、特開昭６１−４５１６３号公報に記載されているものにおいては、変速時、変速前に動力を伝達していた歯車対を解放する際、駆動源のトルクを、動力伝達機構を介して入力軸から出力軸に伝達することで、変速前に動力を伝達していた歯車対（以下、変速前ギア）を介する伝達トルクをバイパスした後、歯車対の解放を行う。この際、ショック無く歯車対の解放を行うには、変速前ギアに入力されるトルク分、つまり、駆動源のトルクに対して過不足が無いように、動力伝達機構の伝達トルク容量を制御する必要がある、しかしながら、駆動源のトルク推定値には誤差があること、また、動力伝達機構においては、目標とする伝達トルク量と、実際の伝達トルク量に誤差があることから、変速前ギア解放以前に、変速前ギアに入力されるトルク分を、過不足無く動力伝達機構を用いてバイパスさせるのは困難である。

そこで、例えば、特開２００３−２６９５９９号公報に記載されているように、変速前ギアの噛合い機構に対し、予め、解放方向の荷重をかけておくとともに、動力伝達機構の伝達トルク量を増加させていくことにより、動力伝達機構の伝達トルク量が、駆動源のトルクと等しくなり、変速前ギアを介して伝達するトルクが完全にバイパスされたタイミングで、歯車対が解放されるという制御を行なうことで、ショックなく変速前ギアの解放を行うことができる。

一方、変速において、目標とする歯車対（以下、変速後ギア）を締結するためには、締結したい変速後ギアの噛合い機構の差回転を０にする必要がある。変速後ギアの締結においても、変速後ギアの噛合い機構が締結し始めてから、締結完了するまでには、時間を要するが、この間、差回転を０に保持することは、変速前ギア解放におけるときと同様、駆動源のトルク推定値の誤差、動力伝達機構における目標伝達トルク量と、実際の伝達トルク量との誤差等があるため、困難であり、結果として、変速後ギアの締結失敗や、音やショックが発生するという問題があった。

それに対して、例えば、特開昭６３−２７３６号公報に記載のように、変速機の中間軸と出力軸または入力軸との間に、出力軸へ向かう方向の動力のみ伝達する一方向クラッチを設けて、変速ショックを低減するものが知られている。

特開昭６１−４５１６３号公報特開２００３−２６９５９９号公報特開昭６３−２７３６号公報

しかしながら、変速前のギア解放制御に関して、特開２００３−２６９５９９に記載されている方式では、変速前ギアの噛合い機構が解放方向に動き出してから、実際に噛合い機構が解放されるまでには時間がかかるため、動力伝達機構の伝達トルク量と、駆動源のトルクとが釣合い状態にある時間が十分長くなるように、動力伝達機構の伝達トルク量増加速度はあまり大きくすることはできず、結果として、変速前ギア解放に要する時間が長くなるという問題があった。

また、変速後のギア締結制御に関して、特開昭６３−２７３６号公報に記載の方式で用いている一方向クラッチは、クラッチの上流側が下流側より速く回転しているときはトルク伝達するが、クラッチ上流側が下流側より遅く回転するときにはトルク伝達しないというものであり、そのため、一方向クラッチの上流の回転を、下流よりも一旦遅くすることで、一方向クラッチ下流から上流に向かうトルクを遮断している。アップシフト時には、変速前の回転数Ｎ(before)から、変速後回転数Ｎ(after)（＜Ｎ(before)）まで回転数を小さくするが、この変速の途中にて、さらに低い回転数Ｎ(middle)（＜Ｎ(after)）まで一旦下げた後、変速後回転数Ｎ(after)に上げるという制御が必要なため、変速時間が長くなると言う問題があった。また、一旦下がった回転数を再び上げるため、エネルギーを必要とし（マイナスのイナーシャートルクが発生し）、そのため、車両加速度が引き込み、運転性が低下するという問題も生じる。

本発明の目的は、構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性の良い自動変速機、変速システムおよび自動車を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、この入力軸と平行に配置された中間軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸と、前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとを備えるようにしたものである。
かかる構成により、構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸を選択的に連結する第四クラッチとを備えるようにしたものである。

（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、この入力軸と平行に配置された中間軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸と、前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとからなる自動変速機と、この自動変速機の前記第一クラッチ，前記変速クラッチ機構，前記動力伝達機構，前記第三クラッチの締結・解放をそれぞれ制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性を向上し得るものとなる。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記制御手段は、前記動力伝達機構の動力伝達容量が前記駆動源の出力動力と等しいか上回っている時に、前記歯車対を介した動力伝達経路を解消または生成するように制御するようにしたものである。

（５）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、駆動源と、駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、この入力軸と平行に配置された中間軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸と、前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとからなる自動変速機と、この自動変速機の前記第一クラッチ，前記変速クラッチ機構，前記動力伝達機構，前記第三クラッチの締結・解放をそれぞれ制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性を向上し得るものとなる。

本発明によれば、構造が簡単で、かつ、変速途中の出力軸のトルクダウンを防止でき、制御性を向上できる。

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及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動変速機の構成および動作について説明する。なお、変速機２０は、エンジン等の駆動源１０に接続されている。変速機２０は、従来の手動変速用の変速機と同様の同期噛合い式変速機として構成されている。
図１は、本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。

本実施形態における構成上の特徴は、１）従来の同期噛合い式変速機の変速機出力軸に該当する箇所が、変速機中間軸ＳＭ１と、変速機出力軸ＳＯとに分割されているという点と、２）変速機入力軸ＳＩと、変速機出力軸ＳＯの間に、動力伝達機構ＡＳを有するという点と、３）変速機中間軸ＳＭ１と、変速機出力軸ＳＯの間に配設され、変速機中間軸ＳＭ１と変速機出力軸ＳＯの回転数の大小に関係なく、常に、変速機中間軸ＳＭ１から変速機出力軸ＳＯの方向にのみトルク伝達し、変速機出力軸ＳＯから変速機中間軸ＳＭ１の方向にはトルク伝達しない、第三クラッチ（逆入力遮断クラッチ）Ｃ３を有するという点と、４）変速機中間軸ＳＭ１と、変速機出力軸ＳＯの間に配設され、変速機中間軸ＳＭ１と変速機出力軸ＳＯとを選択的に連結可能にする第四クラッチ（ロックアップクラッチ）Ｃ４を有するという点にある。

なお、図示する例では、第１速から第５速までの変速段で用いられる変速機構を示しており、動力伝達機構ＡＳには、第二クラッチＣ２と第５速用歯車対を用いているが、動力伝達機構として電動機を用いるものでも良いし、遊星歯車を用いるものでも良いし、そのほかの構成でも良いものである。

変速機２０は、入力軸ＳＩと、中間軸ＳＭ１と、出力軸ＳＯと、変速段を構成するためにそれぞれの軸につけられた複数個の歯車Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５と、各変速段に応じてトルクの伝達経路を選択する第一変速クラッチＳＣ１および第二変速クラッチＳＣ２と、第一クラッチＣ１と、第二クラッチＣ２と、第三クラッチＣ３と、第四クラッチＣ４より構成される。

第一クラッチＣ１，第二クラッチＣ２，第三クラッチＣ３，第四クラッチＣ４は、それぞれ、変速機コントロールユニット（ＣＵ）１００によって制御されるアクチュエータ９０，９２，９４，９６によって、締結・解放される。また、第一変速クラッチＳＣ１，第二変速クラッチＳＣ２は、それぞれ、変速機コントロールユニット（ＣＵ）１００によって制御されるアクチュエータ８０，８２によって駆動され、各歯車対が締結・解放される。第一クラッチＣ１を締結することにより、駆動源１０の出力軸ＳＥからのトルクは、第一クラッチＣ１を介して、変速機入力軸ＳＩに伝えられる。アクチュエータ８０，８２，９０，９２，９４，９６は、油圧アクチュエータ，モータを用いた電動アクチュエータのいずれも用いることができる。

各変速段に対応する歯車は、入力軸ＳＩと変速機中間軸ＳＭ１の間に、第１速用に１速駆動歯車Ｄ１と１速従動歯車Ｇ１とが、第２速用に２速駆動歯車Ｄ２と２速従動歯車Ｇ２とが、第３速用に３速駆動歯車Ｄ３と３速従動歯車Ｇ３とが、第４速用に４速駆動歯車Ｄ４と４速従動歯車Ｇ４とが設置される。それぞれの駆動歯車は、入力軸ＳＩ上で空転できる構造となっている。第一変速クラッチＳＣ１および第二変速クラッチＳＣ２は、空転状態にある駆動歯車を入力軸ＳＩに固定する機構である。

各変速クラッチＳＣ１、ＳＣ２の内部には、軸方向に自由に移動できるスリーブがあり、スリーブにはスプラインが切られ、これが、変速機入力軸ＳＩに固定されたハブと噛み合ってトルクを伝達できるようになっている。駆動歯車Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にもスプラインが切られており、スリーブが中立位置にある場合にはスリーブは駆動歯車のスプラインとは噛み合い状態に無く、駆動歯車は変速機入力軸ＳＩに対して空転可能な状態となっている。

スリーブを軸方向に移動させると、駆動歯車のスプラインとスリーブのスプラインが噛み合い状態となり、駆動歯車は変速機入力軸に固定される。また、駆動歯車とスリーブの回転数が異なる場合に両者の回転数の同期操作を行う同期機構が変速クラッチには組み込まれている場合もある。なお、スリーブを移動させる機構は図示していない。

変速を行う場合には、第一変速クラッチＳＣ１のスリーブ３１または、第二変速クラッチＳＣ２のスリーブ３２を操作して、変速段に対応する駆動歯車のスプライン（Ｈ１〜Ｈ４）に噛み込ませて、選択された駆動歯車を変速機入力軸ＳＩに固定して、トルクの伝達経路を形成する。なお、ここでは変速機入力軸ＳＩ上の駆動歯車に変速クラッチを装備したが、第一変速クラッチＳＣ１、および第二変速クラッチＳＣ２は一方、もしくは両方が変速機出力軸ＳＯ上の従動歯車側に配置される構成であっても良いし、さらに多くの変速段を装備するため、さらに多くの変速クラッチおよび変速段を構成するための歯車を備えてもよいものである。

入力軸ＳＩと変速機出力軸ＳＯの間に、第５速用に５速駆動歯車Ｄ５と、５速従動歯車Ｇ５とが設置される。５速駆動歯車Ｄ５は、変速機入力軸上で空転できる構造となっている。第二クラッチＣ２は、空転状態にある５速駆動歯車Ｄ５を変速機入力軸ＳＩに固定する機構である。

第二クラッチＣ２は、湿式多板クラッチとなっており、湿式多板クラッチにかかる面圧を制御することで、入力軸ＳＩから出力軸ＳＯへと、５速歯車対を介する伝達トルクを制御可能となっている。なお、ここでは入力軸ＳＩと変速機出力軸ＳＯとの間のトルク伝達を実現するために、５速駆動歯車Ｄ５、および５速従動歯車Ｇ５、および第二クラッチＣ２からなる動力伝達機構を用いたが、電動機を用いた動力伝達機構であっても良いし、遊星歯車を用いた動力伝達機構であっても良いし、その他の動力伝達機構でも良いものである。また、ここでは、入力軸ＳＩから出力軸ＳＯへトルク伝達する動力伝達機構が一組であるが、さらに多くの動力伝達機構を備えても良いものである。

中間軸ＳＭ１と変速機出力軸ＳＯの間に、中間軸ＳＭ１と変速機出力軸ＳＯの回転数に拘わらず、常に、中間軸ＳＭ１から変速機出力軸ＳＯには動力伝達するが、変速機出力軸ＳＯから中間軸ＳＭ１には動力伝達しない、第三クラッチ（逆入力遮断クラッチ）Ｃ３が設置される。

中間軸ＳＭ１と、変速機出力軸ＳＯの間に、中間軸ＳＭ１と変速機出力軸ＳＯとを固定する第四クラッチ（ロックアップクラッチ）Ｃ４が設置される。これは、所謂エンジンブレーキをかけたい場合など、変速機出力軸ＳＯ側から変速機入力軸ＳＩへとトルク伝達したい場合でも、第三クラッチＣ３は変速機出力軸ＳＯから変速機入力軸ＳＩへとトルク伝達できないため、このような場合に第四クラッチＣ４を締結し中間軸ＳＭ１と出力軸ＳＯとを直結することで、変速機出力軸ＳＯから変速機入力軸ＳＩへのトルク伝達を可能にするためである。

次に、図２〜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動作について説明する。
最初に、図２及び図３を用いて、本実施形態による自動変速機のアップシフト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アップシフト動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の第１の実施形態による自動変速機におけるアップシフト動作時のタイムチャートである。なお、図３において、図３（Ａ）は変速機入力軸ＳＩの回転数を示し、図３（Ｂ）は変速クラッチ位置を示し、図３（Ｃ）は第四クラッチ伝達トルク容量を示し、図３（Ｄ）は第１変速段から第４変速段のいずれかの変速前ギア伝達トルク，第１変速段から第４変速段のいずれかの、変速後ギア伝達トルク、及び動力伝達機構を介して伝達するトルクを示し、図３（Ｅ）は変速機出力軸ＳＯのトルクを示している。

変速が開始されると、図２のステップＳ０１において、変速機ＣＵ１００は、第四クラッチＣ４を解放する（図３（Ｃ）時刻ｔ１）。

次に、ステップＳ０２において、変速機ＣＵ１００は、動力伝達機構の伝達トルクを増加制御を開始する（図３（Ｃ）時刻ｔ２）。動力伝達機構の伝達トルクが増加し始めると、変速前ギア伝達トルクは減少し、ついには変速前ギア伝達トルクが０になり、駆動源のトルクを動力伝達機構のみで出力軸へと伝達するようになる（図３（Ｄ）時刻ｔ３）。この時の変速機出力トルクは、変速前ギア伝達トルクと、動力伝達機構の伝達トルクを足し合わせたものとなる（図３（Ｅ）時刻ｔ２〜ｔ３）。時刻ｔ３〜ｔ４の間では、動力伝達機構の動力伝達容量が駆動源の出力動力と等しいか上回っているため、歯車対を介した動力伝達経路を解消するように制御することができる。

次に、ステップＳ０３において、変速機ＣＵ１００は、動力伝達機構ＡＳを用いて、入力軸ＳＩ回転数の同期制御を開始し、さらに動力伝達機構の伝達トルクを増加させると、入力軸回転数が減少し始める（図３（Ａ）時刻ｔ３）。

次に、ステップＳ０４において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギア解放済かどうか判断し、変速前ギア解放済みの場合は、ステップＳ０８に進み、変速前ギア解放済みでない場合は、ステップＳ０５に進む。

変速前ギア解放済みでない場合は、ステップＳ０５において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数が減少中であるかどうかを判断し、減少中で無い場合は、ステップＳ０８に進み、減少中の場合は、ステップＳ０６に進む。

入力軸ＳＩ回転数が減少中の場合には、ステップＳ０６において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギアの解放制御を行う。

次に、ステップＳ０７において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギアの解放完了か否かを判断し、変速前ギアが解放完了でない場合は、再びステップＳ０６を実行し、変速前ギアが解放完了した場合は、ステップＳ０８に進む。

次に、ステップＳ０８において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギアが締結済みか否かを判断し、変速後ギアが締結完了の場合はステップＳ１２に進み、変速後ギアが締結完了していない場合は、ステップＳ０９に進む。

次に、ステップＳ０９において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数が減少中であるかどうかを判断し、減少中で無い場合はステップＳ１２に進み、減少中の場合はステップＳ１０に進む。

入力軸ＳＩ回転数が減少中に場合には、ステップＳ１０において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギアの締結制御を行う。

次に、ステップＳ１１において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギアが締結完了かどうかを判断し、締結完了していない場合は再びステップＳ１０を実行し、締結完了している場合は、ステップＳ１２に進む。

次に、ステップＳ１２において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩの回転同期完了かどうかを判断し、回転同期完了していない場合は、ステップＳ０３に進み、回転同期制御を実行する。回転同期完了した場合は、ステップＳ１３に進む。

回転同期が完了すると、ステップＳ１３において、変速機ＣＵ１００は、動力伝達機構の伝達トルク解放を開始すると、動力伝達機構の伝達トルクの減少に伴って、変速後ギアで伝達するトルクが増加する（図３（Ｄ）時刻ｔ４〜ｔ５）。この時の変速機出力トルクは、変速後ギア伝達トルクと動力伝達機構の伝達トルクを足し合わせたものとなる（図３（Ｅ）時刻ｔ４〜ｔ５）。

次に、ステップＳ１４において、変速機ＣＵ１００は、第四クラッチＣ４の締結制御を実行し（図３（Ｃ）時刻ｔ６）、変速終了する。

以上説明したように、アップシフト時には、変速前のギア解放制御（図３の時刻ｔ３）に関しては、常に、変速機中間軸ＳＭ１から変速機出力軸ＳＯの方向にのみトルク伝達し、変速機出力軸ＳＯから変速機中間軸ＳＭ１の方向にはトルク伝達しない、第三クラッチ（逆入力遮断クラッチ）Ｃ３を備えているため、動力伝達機構側から中間軸にトルクが伝達されることがないので、動力伝達機構の伝達トルク量増加速度（図３（Ｄ）の動力伝達機構の伝達トルクの上昇時の傾斜）を大きくすることができ、変速ショックを低減できるとともに、変速前ギア解放に要する時間が短くすることができる。

また、変速後のギア締結制御（図３の時刻ｔ４）に関しては、常に、変速機中間軸ＳＭ１から変速機出力軸ＳＯの方向にのみトルク伝達し、変速機出力軸ＳＯから変速機中間軸ＳＭ１の方向にはトルク伝達しない、第三クラッチ（逆入力遮断クラッチ）Ｃ３を備えているため、変速前の回転数（図３（Ａ）の時刻ｔ３までの回転数）から、変速後回転数（図３（Ａ）の時刻ｔ４以降の回転数）まで回転数を小さくするだけでよく、その途中（図３（Ａ）の時刻ｔ４付近）にて、さらに低い回転数まで下げる制御が不要であり、変速ショックを低減できるとともに、変速時間が短くできる。また、一旦回転数を下げた後、回転数を再び上げることを行わないため、マイナスのイナーシャートルクが発生しないので、車両加速度が引き込まれることもなく、運転性も向上する。

さらに、変速中以外は、第四クラッチ（ロックアップクラッチ）を締結しておくことにより、出力軸の駆動力を入力軸から駆動源に伝達することができるため、駆動源がエンジンの場合にはエンジンブレーキをかけることができ、また、駆動源がモータの場合には回生制動することができる。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態による自動変速機のダウンシフト動作について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による自動変速機のダウンシフト動作を示すフローチャートである。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ダウンシフト動作時のタイムチャートである。なお、図５において、図５（Ａ）は変速機入力軸ＳＩの回転数を示し、図５（Ｂ）は変速クラッチ位置を示し、図５（Ｃ）は第四クラッチ伝達トルク容量を示し、図５（Ｄ）は第１変速段から第４変速段のいずれかの変速前ギア伝達トルク，第１変速段から第４変速段のいずれかの、変速後ギア伝達トルク、及び動力伝達機構を介して伝達するトルクを示し、図５（Ｅ）は変速機出力軸ＳＯのトルクを示している。

変速が開始されると、ステップＳ０１０において、変速機ＣＵ１００は、第四クラッチＣ４の解放を行なう（図５（Ｃ）時刻ｔ１）。

次に、ステップＳ０２０において、変速機ＣＵ１００は、動力伝達機構の伝達トルクを増加制御を開始する（図５（Ｄ）時刻ｔ２）。動力伝達機構の伝達トルクが増加し始めると、変速前ギア伝達トルクは減少し、ついには変速前ギア伝達トルクが０になり、駆動源のトルクを動力伝達機構のみで出力軸へと伝達するようになる（図５（Ｄ）時刻ｔ３）。この時の変速機出力トルクは、変速前ギア伝達トルクと、動力伝達機構の伝達トルクを足し合わせたものとなる（図５（Ｅ）時刻ｔ２〜ｔ３）。

次に、ステップＳ０３０において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギア解放済かどうか判断し、変速前ギア解放済みの場合はステップＳ０８０に進み、変速前ギアが解放済みで無い場合はステップＳ０４０に進む。

変速前ギア解放済でない場合には、ステップＳ０４０において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数減少制御を実行し、動力伝達機構の伝達トルクを増加させると、入力軸ＳＩ回転数が減少し始める。

次に、ステップＳ０５０において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数が減少中がどうか判断し、入力軸ＳＩ回転数が減少中で無い場合は、ステップＳ０４０に進み、入力軸ＳＩ回転数減少制御を行う。入力軸ＳＩ回転数が減少中の場合は、ステップＳ０６０に進む。

入力軸ＳＩ回転数が減少中の場合は、ステップＳ０６０において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギア解放制御を行う。

次に、ステップＳ０７０において、変速機ＣＵ１００は、変速前ギア解放完了かどうか判断し、変速前ギアが解放完了で無い場合はステップＳ０６０に進み、再び変速前ギア解放制御を行う。変速前ギアが解放完了の場合は、ステップＳ０８０に進む。

変速前ギアが解放完了すると、ステップＳ０８０において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギア相当回転数より所定回転数高い入力軸ＳＩ回転数まで、動力伝達機構ＡＳを用いて入力軸ＳＩ回転数の同期制御を行う。

次に、ステップ０９０において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数の回転数同期が完了かどうか判断し、回転同期が完了で無い場合は、ステップＳ０８０に進み、回転同期制御を実行する。回転同期が完了の場合は、ステップＳ１００に進む。

回転同期が完了すると、ステップＳ１００において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギア締結済みかどうか判断し、変速後ギア締結済みの場合は、ステップＳ１５０に進む。変速後ギア締結済みで無い場合は、ステップＳ１１０に進む。

変速後ギア締結済みで無い場合は、ステップＳ１１０において、変速機ＣＵ１００は、入力軸回転数減少制御を実行し、動力伝達機構の伝達トルクを増加させると、入力軸ＳＩ回転数が減少し始める。

次に、ステップＳ１２０において、変速機ＣＵ１００は、入力軸ＳＩ回転数が減少中かどうか判断し、入力軸ＳＩ回転数が減少中で無い場合は、ステップＳ１１０に進み、入力軸ＳＩ回転数減少制御を行う。入力軸ＳＩ回転数が減少中の場合は、ステップＳ１３０に進む。

入力軸ＳＩ回転数が減少中の場合は、ステップＳ１３０において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギア締結制御を行う。

次に、ステップＳ１４０において、変速機ＣＵ１００は、変速後ギア締結完了かどうか判断し、変速後ギア締結完了で無い場合は、ステップＳ１３０に進み、変速後ギア締結制御を実行する。変速後ギア締結完了の場合は、ステップＳ１５０に進む（図５（Ｂ）時刻ｔ５〜ｔ６）。

次に、ステップＳ１５０において、変速機ＣＵ１００は、動力伝達機構の伝達トルク解放を開始すると、動力伝達機構の伝達トルクの減少に伴って、変速後ギアで伝達するトルクが増加する（図５（Ｄ）時刻ｔ６〜ｔ７）。この時の変速機出力トルクは、変速後ギア伝達トルクと動力伝達機構の伝達トルクを足し合わせたものとなる（図５（Ｅ）時刻ｔ６〜ｔ７）。

次に、ステップＳ１６０において、変速機ＣＵ１００は、第四クラッチＣ４の締結制御を実行し（図３（Ｃ）時刻ｔ８）、変速終了する。

以上説明したように、ダウンシフト時にも、変速前のギア解放制御（図５の時刻ｔ３）に関しては、常に、変速機中間軸ＳＭ１から変速機出力軸ＳＯの方向にのみトルク伝達し、変速機出力軸ＳＯから変速機中間軸ＳＭ１の方向にはトルク伝達しない、第三クラッチ（逆入力遮断クラッチ）Ｃ３を備えているため、動力伝達機構側から中間軸にトルクが伝達されることがないので、動力伝達機構の伝達トルク量増加速度（図３（Ｄ）の動力伝達機構の伝達トルクの上昇時の傾斜）を大きくすることができ、変速ショックを低減できるとともに、変速前ギア解放に要する時間が短くすることができる。

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及び動作について説明する。
図６は本発明の第２の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

変速機２０Ａの大部分の構成は、図１に示した変速機２０と同様である。本実施形態においては、変速機２０の出力軸部分に、変速機中間軸ＳＭ２があり、変速機中間軸ＳＭ２に平行に、変速機外部出力軸ＳＯ２がある。変速機中間軸ＳＭ２に、出力駆動歯車ＤＯを設けてある。出力駆動歯車ＤＯは、外部出力軸ＳＯ２に設けられた出力従動歯車ＧＯと噛合っている。なお、出力駆動歯車ＧＯと、出力従動歯車ＤＯの変わりに、差動減速機を用いても良いものである。

また、変速機ＣＵ１００によるアップシフト時の制御は、図２及び図３にて説明したものと同様であり、変速機ＣＵ１００によるダウンシフト時の制御は、図４及び図５にて説明したものと同様である。

本実施形態は、前輪駆動車に採用するに好適なものである。一方、図１に示した構成は、後輪駆動車に採用するに好適なものである。

本実施形態でも、アップシフト時には、変速後のギア解放制御に関しては、変速ショックを低減できるとともに、変速前ギア解放に要する時間が短くすることができる。

また、変速後のギア締結制御に関しては、変速ショックを低減できるとともに、変速時間が短くできる。また、マイナスのイナーシャートルクが発生しないので、車両加速度が引き込まれることもなく、運転性も向上する。

さらに、ダウンシフト時にも、変速前のギア解放制御に関しては、変速ショックを低減できるとともに、変速前ギア解放に要する時間が短くすることができる。

次に、図７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及び動作について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態においては、第一変速クラッチＣ１と、第二変速クラッチＣ２とが変速機中間軸ＳＭ２の側の、従動歯車側に配置されている。変速機２０Ｂの大部分の構成は、図１に示した変速機２０と同様である。本実施形態においては、変速機２０の出力軸部分に、変速機中間軸ＳＭ２がある。

変速機中間軸ＳＭ１に、回転自在に設けられた５速従動中間歯車ＧＭ５があり、５速従動歯車ＧＭ５は、中間軸ＳＭ１と、平行に設けられた変速機中間軸ＳＭ３に設けられた５速従動歯車Ｇ５と噛合っている。変速機中間軸ＳＭ２に、出力駆動歯車ＤＯを設けてある出力駆動歯車ＤＯは、変速機中間軸ＳＭ３に設けられた出力従動中間歯車ＧＭＯと噛合っている。出力従動歯車ＧＭＯは、変速機２０の外部出力軸ＳＯ２に設けられた出力従動歯車ＧＯと噛合っている。なお、出力従動歯車ＧＭＯと、出力従動歯車ＤＯの変わりに、差動減速機を用いても良いものである。

本実施形態は、前輪駆動車に採用するに好適なものである。

次に、図８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及び動作について説明する。
図８は本発明の第３の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、第一変速クラッチＳＣ１は、変速機中間軸ＳＭ１の従動歯車側に配置されている。第二変速クラッチＳＣ２は、変速機入力軸ＳＩの駆動歯車側に配置されている。

また、２速従動歯車に５速駆動歯車Ｄ５が設けてあり、５速駆動歯車Ｄ５は、中間軸ＳＭ１に平行に設けられた中間軸ＳＭ３上に設けられた５速従動歯車Ｇ５と噛合っている。５速従動歯車Ｇ５は、中間軸ＳＭ３に対し回転自在となっており、５速従動歯車Ｇ５は、第２クラッチＣ２によって中間軸ＳＭ３に固定される構成となっている。

変速機２０Ｃの大部分の構成は、図１に示した変速機２０と同様である。本実施形態においては、変速機２０の出力軸部分に、変速機中間軸ＳＭ２がある。変速機２０の変速機中間軸ＳＭ１に、回転自在に設けられた５速歯車Ｄ５があり、５速駆動歯車Ｄ５は、中間軸ＳＭ１と平行に設けられた変速機中間軸ＳＭ３に設けられた５速従動歯車Ｇ５と噛合っている。変速機中間軸ＳＭ２に、出力駆動歯車ＤＯを設けてある出力駆動歯車ＤＯは、変速機中間軸ＳＭ３に設けられた出力従動中間歯車ＧＭＯと噛合っている。出力従動歯車ＧＭＯは、変速機２０の外部出力軸ＳＯ２に設けられた出力従動歯車ＧＯと噛合っている。なお、出力従動歯車ＧＭＯと、出力従動歯車ＤＯの変わりに、差動減速機を用いても良いものである。

本発明の第１の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本発明の第１の実施形態による自動変速機のアップシフト動作を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態による自動変速機におけるアップシフト動作時のタイムチャートである。本発明の第１の実施形態による自動変速機のダウンシフト動作を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態による自動変速機におけるダウンシフト動作時のタイムチャートである。本発明の第２の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本発明の第３の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。本発明の第４の実施形態による自動変速機の構成を示すスケルトン図である。

符号の説明

２０…変速機
１００…変速機コントロールユニット
Ｃ１…第一クラッチ
Ｃ２…第二クラッチ
Ｃ３…第三クラッチ
Ｃ４…第四クラッチ
ＳＣ…変速クラッチ機構
ＳＩ…入力軸
ＳＭ…中間軸
ＳＯ…出力軸

Claims

駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、
この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、
この入力軸と平行に配置された中間軸と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、
前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、
前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとを備えた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、さらに、
前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸を選択的に連結する第四クラッチとを備えたことを特徴とする自動変速機。
駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、
この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、
この入力軸と平行に配置された中間軸と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、
前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、
前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとからなる自動変速機と、
この自動変速機の前記第一クラッチ，前記変速クラッチ機構，前記動力伝達機構，前記第三クラッチの締結・解放をそれぞれ制御する制御手段とを備えたことを特徴とする変速システム。
請求項３記載の変速システムにおいて、
前記制御手段は、前記動力伝達機構の動力伝達容量が前記駆動源の出力動力と等しいか上回っている時に、前記歯車対を介した動力伝達経路を解消または生成するように制御することを特徴とする変速システム。
駆動源と、
駆動源の出力軸に連結される第一クラッチと、
この第一クラッチにより選択的に駆動源の出力軸に連結される変速機の入力軸と、
この入力軸と平行に配置された中間軸と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
前記入力軸から前記中間軸に動力の伝達を可能とする歯車対と変速クラッチ機構と、
前記入力軸から前記出力軸に動力の伝達を可能とする動力伝達機構と、
前記中間軸と前記出力軸の間に配設され、前記中間軸と前記出力軸との回転数の大小に拘わらず、常に、前記中間軸から前記出力軸の方向にのみ動力を伝達する第三クラッチとからなる自動変速機と、
この自動変速機の前記第一クラッチ，前記変速クラッチ機構，前記動力伝達機構，前記第三クラッチの締結・解放をそれぞれ制御する制御手段とを備えたことを特徴とする自動車。