JP2008223991A - トルクコンバータ及び自動変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速時における動力伝達の途切れを抑制しつつ、車両発進時において変速段に伝達されるトルクの変動を抑制可能な、自動変速装置を提供する。
【解決手段】自動変速装置１０は、入力軸１２からの機械的動力を第１速ギア段４１及び後進ギア段４０に伝達可能な第１伝達軸３１と第２伝達軸３２とを有し、入力軸１２と第１伝達軸３１を係合可能な第１クラッチＣ１と、入力軸１２と第２伝達軸３２を係合可能な第２クラッチＣ２とを有している。第１クラッチＣ１と第２のクラッチを掴み替えることにより、変速時に入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることを抑制しつつ、第１速ギア段４１又は後進ギア段４０が選択された場合、第１クラッチＣ１を解放状態にして、入力軸１２からの機械的動力をトルクコンバータ状態で第１伝達軸３１に伝達する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の変速段を備える自動変速装置と、これに用いられるトルクコンバータに関し、特に、変速段が第１速ギア段を含む第１群の変速段と、これを含まない第２群の変速段で、変速段に機械的動力を伝達する伝達軸が異なる自動変速装置に関する。

自動変速装置には、変速比を段階的に変化させる有段変速機があり、有段変速機は、車両の運転状態に応じて自動的に変速比を選択して変化させる。このような有段の自動変速装置は、一般的に、原動機からの機械的動力を受ける入力軸と、入力軸からの機械的動力を各変速段に伝達する伝達軸との間に、入力軸と伝達軸を係合可能なクラッチが設けられている。例えば、自動変速装置がトルクコンバータを備えている場合、ロックアップクラッチがこれに相当する。

このような入力軸と伝達軸を係合可能なクラッチは、変速時に、一端、非係合状態にすることが知られており、このとき、原動機からの機械的動力は途切れて、運転者が違和感を覚えることがある。このような変速時における機械的動力の途切れをなくすために、２組のクラッチをつなぎ替えることで、機械的動力の途切れを極力抑制したものに、ダブルクラッチ式変速機がある。

ダブルクラッチ式変速機には、一般的に、原動機からの機械的動力を受ける入力軸と、当該入力軸からの機械的動力を奇数段に伝達する第１の伝達軸と、入力軸からの機械的動力を偶数段に伝達する第２の伝達軸を有し、さらに、入力軸と第１の伝達軸とを係合可能な第１のクラッチと、入力軸と第２の伝達軸とを係合可能な第２のクラッチを備え、これら２つのクラッチを交互につなぎ変えることで変速を行うものが知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。このようなダブルクラッチ式変速機は、例えば、奇数段から偶数段に変速する際には、偶数段のギアを予め噛み合わせておき、奇数段に機械的動力を伝達する第１のクラッチを解放すると共に、偶数段に機械的動力を伝達する第２のクラッチを係合することで、変速時における動力伝達の途切れを抑制している。第１及び第２のクラッチには、湿式多板クラッチや乾式単板クラッチ等の摩擦式のディスククラッチが用いられている。

また、下記の特許文献１には、原動機からの機械的動力を受ける入力軸と、トルクコンバータのタービンとを係合／解放するロックアップクラッチとは別に、トルクコンバータのタービンと、原動機からの機械的動力を変速段に伝達する伝達軸（変速機入力軸）とを係合／解放可能な切断クラッチが設けられた自動変速装置が開示されている。この自動変速装置は、切断クラッチを解放する、すなわちトルクコンバータのタービンと、上述の伝達軸とを非係合状態にすることで、ロックアップクラッチを係合／解放動作を行うことなく、変速機の変速動作を可能にしている。

「自動車技術ハンドブック＜第４分冊＞設計（パワートレイン）編」、社団法人自動車技術会、２００５年７月２５日、ｐ．２４６−２４８ Bernd Matthes、「DualTronicTM−The Key Systems for Dual Clutch Transmissions」、シンポジウムテキスト、社団法人自動車技術会、２００３年１１月、ｎｏ．１０−０３、ｐ．３８−ｐ．４８ 特許第３４７０２７１号公報

ところで、非特許文献１や特許文献１に記載の自動変速装置では、車両の発進時において、摩擦式のクラッチを係合させて、第１速ギア段に機械的動力を伝達させる必要がある。上述のように第１及び第２のクラッチは、摩擦式のディスククラッチであるため、車両の発進を円滑に行うためには、発進時に原動機をストールさせないためにも、第１クラッチを徐々に係合させて原動機の機械的動力を伝達軸に伝達する必要がある。このように摩擦式クラッチを徐々に係合させるには、高度なクラッチの駆動制御や原動機の出力制御が要求される。これらが十分でないと、第１クラッチの係合作動により、変速段に伝達されるトルクに変動が生じて、車両発進時の推進加速度に大きな変動が生じる、いわゆる「しゃくり現象」が生じることがある。したがって、自動変速装置には、変速時における動力伝達の途切れを抑制しつつ、車両発進時における伝達トルクの変動を抑制可能な機構が要望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、変速時における動力伝達の途切れを抑制しつつ、車両発進時において変速段に伝達されるトルクの変動を抑制可能な、トルクコンバータ及び自動変速装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るトルクコンバータは、第１速ギア段と後進ギア段を含む第１群の変速段に機械的動力を伝達する第１伝達軸と、ポンプインペラとを係合可能な第１クラッチと、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に機械的動力を伝達する第２伝達軸と、ポンプインペラとを係合可能な第２クラッチと、タービンランナからの機械的動力を第１伝達軸に伝達する動力伝達手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るトルクコンバータにおいて、第１速ギア段又は後進ギア段が選択された場合、第１クラッチを解放状態にすることで、ポンプインペラからの機械的動力をタービンランナで受けて、動力伝達手段が第１伝達軸に伝達するものとすることができる。

本発明に係るトルクコンバータにおいて、動力伝達手段は、タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第３クラッチであるものとすることができ、トルクコンバータは、第２群の変速段が選択された場合、第３クラッチを解放状態にするものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置は、入力軸からの機械的動力を、第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に伝達可能な第１伝達軸と、入力軸からの機械的動力を、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に伝達可能な第２伝達軸と、入力軸と第１伝達軸を係合可能な第１クラッチと、入力軸と第２伝達軸を係合可能な第２クラッチと、ポンプインペラが入力軸に結合されており、タービンランナが第１伝達軸に係合可能に構成されているトルクコンバータと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る自動変速装置において、第１クラッチ及び第２クラッチの係合状態を制御する制御手段を備えるものとすることができ、制御手段は、第１速ギア段又は後進ギア段を選択した場合、第１クラッチを解放状態にして、入力軸からの機械的動力を、トルクコンバータ状態で第１伝達軸に伝達させるものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、制御手段は、第２速ギア段以上の変速段を選択した場合、変速段に対応する第１クラッチ又は第２クラッチを係合状態にすることで、入力軸からの機械的動力を、ロックアップ状態で第１又は第２伝達軸に伝達させるものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第３クラッチを備えるものとすることができ、制御手段は、第２群の変速段を選択した場合、第３クラッチを解放状態にするものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、制御手段は、第１速ギア段又は後進ギア段を選択した場合、第２クラッチを係合状態にすると共に第３クラッチを半係合状態にして、入力軸からの機械的動力を、トルクコンバータにおけるすべりを低減させて、第１伝達軸に伝達させるものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、第１群の変速段は、奇数段で構成されており、第２群の変速段は、偶数段で構成されているものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、制御手段は、偶数段から奇数段にダウンシフトした直後、第１クラッチを解放状態にすると共に、第３クラッチを係合状態にして、入力軸と第１伝達軸との間をトルクコンバータ状態で係合させるものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、自動変速装置は、原動機として内燃機関が設けられた車両に搭載されるものとすることができ、車両は、車両の速度を検出する車速検出手段と、走行レンジを検出する走行レンジ検出手段とを備えるものとすることができ、制御手段は、車両の速度が略ゼロであり、且つ走行レンジがＤレンジである場合には、第１クラッチ、及び第３クラッチを解放状態にするものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、第１群の変速段は、低速側の変速段で構成されるものとすることができ、第２群の変速段は、低速側の変速段以外の高速側の変速段で構成されているものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、第１クラッチ及び第２クラッチは、トルクコンバータを収容し、内部にフルードが充填されているハウジング内に設けられているものとすることができる。

本発明に係る自動変速装置において、第１クラッチ及び第２クラッチは、トルクコンバータに対して、入力軸の軸方向の原動機側に設けられているものとすることができる。

また、本発明に係る自動変速装置は、入力軸に結合されたポンプインペラとタービンランナとを係合可能なロックアップクラッチを備えるトルクコンバータと、タービンランナからの機械的動力を、第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に伝達可能な第１伝達軸と、タービンランナからの機械的動力を、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に伝達可能な第２伝達軸と、タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第１クラッチと、タービンランナと第２伝達軸を係合可能な第２クラッチと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１クラッチと第２のクラッチを掴み替えることにより、変速時に、入力軸からの動力伝達に途切れが生じることを抑制することができ、第１速ギア段又は後進ギア段が選択された場合、第１クラッチを解放状態にして、ポンプインペラからの機械的動力をタービンランナで受けて、動力伝達手段が第１伝達軸に伝達することで、ポンプインペラからの機械的動力を、ポンプインペラとタービンランナの間でトルク変動を減衰して第１伝達軸に伝達することができる。これにより、入力軸からの機械的動力を、トルク変動を減衰して第１速ギア段及び後進ギア段に伝達させることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

まず、本実施例に係るトルクコンバータ及び自動変速装置が適用される車両の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、車両の概略構成を示す模式図である。

本実施例に係る車両１には、駆動輪９を駆動するための原動機として内燃機関５が搭載されている。内燃機関５は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えており、これら装置は、自動変速装置１０と共に、電子制御装置８０（以下、ＥＣＵと記す）により制御される。これによりＥＣＵ８０は、内燃機関５が発生する機械的動力を調整することが可能となっている。内燃機関５が発生した機械的動力は、クランク軸６から出力される。なお、内燃機関５には、クランク軸６の回転角位置（以下、クランク角と記す）を検出する図示しないクランク角センサが設けられており、クランク角に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。

また、車両１には、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ（図示せず）が設けられており、検出したアクセル操作量に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。また、駆動輪９を含む車輪の近傍には、車両１の速度（以下、車速と記す）を検出する車速センサが設けられており、車速に係る信号をＥＣＵ８０に送出している。

また、車両１には、運転者により選択された走行レンジを検出するシフトポジションセンサ（図示せず）が設けられている。走行レンジには、主に駐車時に用いられ変速機５０を機械的にロックして駆動輪９が回転しない状態にするＰレンジと、変速機５０に後進の変速段を選択させて車両１の後進走行を可能にするＲレンジと、変速機５０を中立状態すなわち原動機からの機械的動力を駆動輪９に伝達させない状態にするＮレンジと、変速機５０に前進の変速段を選択させて車両１の前進走行を可能にするＤレンジなどがある。シフトポジションセンサは、運転者により選択された走行レンジに係る信号をＥＣＵ８０に送出している。

また、車両１には、内燃機関５（原動機）からの機械的動力を駆動輪９に伝達する動力伝達装置として、回転速度を変速してトルクを変化させる自動変速装置１０と、自動変速装置１０からの機械的動力を左右の駆動軸９ｄに分配する差動装置８が設けられている。自動変速装置１０は、主にトルクコンバータ２０と、変速機５０から構成されている。トルクコンバータ２０の各クラッチＣ１〜Ｃ３と変速機５０の各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６の動作は、ＥＣＵ８０により制御される。本実施例において、ＥＣＵ８０は、自動変速装置１０に含まれている。自動変速装置１０の詳細については後述する。原動機としての内燃機関５のクランク軸６には、自動変速装置１０の入力軸１２、すなわちトルクコンバータ２０の入力軸１２が結合されている。

一方、自動変速装置１０の出力軸６０、すなわち変速機５０の出力軸６０には、変速機５０からの機械的動力を差動装置８に伝達する推進軸７が結合されている。推進軸７に結合されたドライブピニオンギア８ｄには、差動装置８のリングギア８ｒが噛み合っている。内燃機関５からの機械的動力は、自動変速装置１０により回転速度とトルクを変化させて差動装置８に伝達され、差動装置８により左右の駆動軸９ｄに分配されて駆動輪９を駆動することとなる。

次に、本実施例に係るトルクコンバータ及び自動変速装置の構成について、図２を用いて説明する。図２は、自動変速装置の構成を示す模式図である。

自動変速装置１０は、図２に示すように、クラッチＣ１〜Ｃ３を備えたトルクコンバータ２０と、ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ５を備えた変速機５０から構成されている。トルクコンバータ２０と変速機５０は、２つの伝達軸すなわち第１伝達軸３１と第２伝達軸３２で結合されている。入力軸１２からの機械的動力は、第１伝達軸３１又は第２伝達軸３２により変速機５０に伝達される。

変速機５０は、前進に第１速ギア段４１から第６速ギア段４６までの６つの変速段４１〜４６を有し、且つ後進に１つの変速段４０を有している。前進の第１速ギア段４１〜第６速ギア段４６は、それぞれ単一式の遊星歯車機構で構成されており、後進の変速段４０（以下、後進ギア段と記す）は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構で構成されている。すなわち、変速機５０は、７組の遊星歯車機構を有している。変速機５０において、各変速段４０〜４６に対応する遊星歯車機構は、その軸心が一致するよう一列を成して構成されている。

各変速段４０〜４６のプラネタリピニオンギア４０ｉ，４０ｅ，４１ｐ〜４６ｐを、それぞれ支持するキャリア４０ｃ〜４６ｃ（以下、単に「キャリア」と記す）は、互いに結合されている。加えて、各キャリア４０ｃ〜４６ｃは、自動変速装置１０の出力軸６０に結合されている。つまり、各変速段４０〜４６のキャリアは、自動変速装置１０の出力軸６０と一体に回転することとなる。

第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０のサンギア４１ｓ，４３ｓ，４５ｓ，４０ｓは、第１伝達軸３１に結合されている。つまり、第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０は、原動機が出力した機械的動力を第１伝達軸３１から受けることが可能となっている。一方、第２速ギア段４２、第４速ギア段４４、及び第６速ギア段４６のサンギア４２ｓ，４４ｓ，４６ｓは、第２伝達軸３２に結合されており、原動機からの機械的動力を、第２伝達軸３２から受けることが可能となっている。

このように変速機５０が有する複数の変速段４０〜４６は、サンギアが第１伝達軸３１に結合されている第１群の変速段５１と、第２伝達軸３２に結合されている第２群の変速段５２の、いずれかに区分することができる。本実施例において、第１群の変速段５１は、第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０という奇数段で構成されており、一方、第２群の変速段５２は、第２速ギア段４２、第４速ギア段４４、第６速ギア段４６という偶数段で構成されている。

変速機５０の各変速段４０〜４６には、それぞれリングギア４０ｒ〜４６ｒの回転を止めるためのブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６が設けられている。各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６は、これを係合状態にすることで、それぞれリングギア４０ｒ〜４６ｒと変速機５０のハウジング（図示せず）を係合させて、リングギア４０ｒ〜４６ｒの回転を止めることができる。第１群の変速段５１、例えば第１速ギア段４１は、対応するブレーキＢ１を係合状態にしてリングギア４１ｒの回転を止めることで、第１伝達軸３１からサンギア４１ｓに受けた機械的動力を、回転速度を減速してトルクを増大させてキャリア４１ｃから出力軸６０に伝達することができる。

一方、第２群の変速段５２のうち、例えば、第２速ギア段４２は、対応するブレーキＢ２を係合状態にしてリングギア４２ｒの回転を止めることで、第２伝達軸３２からサンギア４２ｓに受けた機械的動力を、キャリア４２ｃから出力軸６０に伝達することが可能となっている。内燃機関５からの機械的動力は、後述するトルクコンバータ２０を介して、第１伝達軸３１又は第２伝達軸３２に伝達される。

本実施例に係るトルクコンバータ２０は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４とステータ２６から構成されている流体伝動装置であり、ポンプインペラ２２は、入力軸１２に結合されており、ステータ２６は、ワンウェイクラッチ２７を介してトルクコンバータ２０のハウジング（図示せず）に結合されている。トルクコンバータ２０のタービンランナ２４は、後述する第３クラッチＣ３を介して第１伝達軸３１に機械的動力を伝達可能に構成されている。

トルクコンバータ２０には、入力軸１２と第１伝達軸３１との間に介在して、ポンプインペラ２２が結合された入力軸１２と第１伝達軸３１とを係合させる係合要素として、第１クラッチＣ１が設けられている。第１クラッチＣ１を係合状態にして入力軸１２と第１伝達軸３１を係合させることで、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間にある自動変速装置１０用のフルード（以下、単に「フルード」と記す）を介することなく直接的に、第１伝達軸３１に伝達することが可能となっている。入力軸１２から第１伝達軸３１に伝達された機械的動力は、第１群の変速段５１のうちブレーキが係合状態にある変速段に伝達されることとなる。

また、トルクコンバータ２０には、入力軸１２と第２伝達軸３２との間に介在して、ポンプインペラ２２が結合された入力軸１２と第２伝達軸３２とを係合させる係合要素として、第２クラッチＣ２が設けられている。第２クラッチＣ２を係合状態にして入力軸１２と第２伝達軸３２を係合させることで、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間にあるフルードを介することなく直接的に、第２伝達軸３２に伝達することが可能となっている。入力軸１２から第２伝達軸３２に伝達された機械的動力は、第２群の変速段５２のうちブレーキが係合状態にある変速段に伝達されることとなる。

また、トルクコンバータ２０には、タービンランナ２４と第１伝達軸３１との間に介在して、タービンランナ２４と第１伝達軸３１を係合させる係合要素として、第３クラッチＣ３が設けられている。上述の第１クラッチＣ１を解放状態にすると共に第３クラッチＣ３を係合状態にしてタービンランナ２４と第１伝達軸３１を係合させることで、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間にあるフルードを介してトルク変動を減衰して、第１伝達軸３１に伝達することが可能となっている。

このとき、トルクコンバータ２０の速度比（第１伝達軸３１の回転速度／入力軸１２の回転速度）が所定のカップリングポイント以下の領域（トルクコンバータ２０領域）にある場合、トルクコンバータ２０は、入力軸１２が受けた機械的動力を、回転速度を減速しトルクを増大して、第１伝達軸３１に伝達することができる。

このように第３クラッチＣ３は、タービンランナ２４からの機械的動力を第１伝達軸３１に伝達する動力伝達手段として機能することとなる。なお、タービンランナ２４と第１伝達軸３１は、第３クラッチＣ３を介さずに、直接的に結合することで動力伝達手段を構成するものとしても良い。

トルクコンバータ２０は、第３クラッチＣ３を係合状態にすると共に、第１クラッチＣ１を解放状態にすることで、入力軸１２からポンプインペラ２２に伝達された機械的動力を、タービンランナ２４で受けて、タービンランナ２４から第１伝達軸３１に伝達することができる。また、トルクコンバータ２０は、第３クラッチＣ３を係合状態にすると共に、第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２からポンプインペラ２２に伝達された機械的動力を、タービンランナ２４で受けて、タービンランナ２４から第２伝達軸３２に伝達することができる。

これら第１〜第３クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、ポンプインペラ２２、タービンランナ２４を収容しフルードが充填されている図示しないハウジング内に設けられている。このため、第１〜第３クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、常時フルードに曝されており、係合動作により発熱しても当該フルードにより冷却されることとなる。また、第１〜第３クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、自動変速装置１０において、トルクコンバータ２０に対して、入力軸１２の軸方向の内燃機関５側に設けられている。これにより、自動変速装置１０の入力軸１２の慣性モーメントを極力小さなものにしている。

このように構成されたトルクコンバータ２０は、第２クラッチＣ２を係合状態にすると共に、第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を解放状態にすることで、入力軸１２から受けた機械的動力を、そのまま第２伝達軸３２に出力することができる。これにより、自動変速装置１０は、第２伝達軸３２にサンギアが噛み合う第２群の変速段５２、すなわち第２速ギア段４２、第４速ギア段４４、第６速ギア段４６のうち、いずれかの変速段を用いて、入力軸１２からの回転を変速して出力軸６０に出力することが可能となる。この場合、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２２とタービンランナ２４を介することがないので、入力軸１２から出力軸６０に伝達される機械的動力に損失が生じることを極力抑制することができる。

また、トルクコンバータ２０は、第１クラッチＣ１を係合状態にすると共に第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２から受けた機械的動力を、そのまま第１伝達軸３１に出力することができる。これにより、自動変速装置１０は、第１伝達軸３１にサンギアが噛み合う第１群の変速段５１、すなわち第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、後進ギア段４０のうち、いずれかの変速段を用いて、入力軸１２からの回転を変速して出力軸６０に出力することが可能となる。この場合も、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２２とタービンランナ２４を介することがなく、入力軸１２から出力軸６０に伝達される機械的動力に損失が生じることを抑制することができる。

また、トルクコンバータ２０は、第３クラッチＣ３を係合状態にすると共に、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２から受けた機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４を介して第１伝達軸３１に出力することができる。これにより、自動変速装置１０は、第１群の変速段５１、すなわち第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０のうちいずれかの変速段を用いて、入力軸１２からの回転を変速して出力軸６０に出力することが可能となる。この場合、入力軸１２からの機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間でトルク変動を減衰して出力軸６０に伝達することができる。このため、特に、第１速ギア段４１及び後進ギア段４０を用いて車両１を発進させる場合に有用である。また、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間でトルクが増大するため、第３速ギア段４３及び第５速ギア段４５を用いて車両１を加速させる場合にも有用である。

以上のように構成された車両１において、自動変速装置１０を制御する制御手段であるＥＣＵ８０は、内燃機関５に設けられたクランク角センサからのクランク角に係る信号と、アクセルポジションセンサからのアクセル操作量に係る信号と、シフトポジションセンサからの走行レンジに係る信号と、車速センサからの車速に係る信号とを受けている。ＥＣＵ８０は、検出されたクランク角から内燃機関５のクランク軸６の回転速度（以下、機関回転速度と記す）を算出しており、内燃機関５が発生する出力を調整する。これと共に、ＥＣＵ８０は、検出されたアクセル操作量、検出された車速、選択された走行レンジ、及び所定のシフトスケジュールに基づいて、自動変速装置１０で変速に用いる変速段を選択する。

ＥＣＵ８０は、選択した変速段に基づいて、自動変速装置１０のトルクコンバータ２０と変速機５０の動作を制御する。例えば、運転者によりＤレンジが選択された場合、ＥＣＵ８０は、アクセル操作量、車速、及びシフトスケジュールに基づいて、前進の変速段（第１速ギア段〜第６速ギア段）のうちいずれかの変速段を選択し、この変速段で変速されるよう、トルクコンバータ２０に設けられた各クラッチＣ１〜Ｃ３の係合状態と、変速機５０において変速段に対応して設けられた各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６の係合状態を制御する。

このようにしてＥＣＵ８０は、内燃機関５が発生する出力、変速機５０の変速比、及びトルクコンバータ２０におけるポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間における滑りを協調制御することで、自動変速装置１０が出力軸６０から出力する駆動トルク、すなわち駆動輪９が発生する駆動力を調整することが可能となっている。なお、本実施例において、制御手段としてのＥＣＵ８０は、自動変速装置１０に含まれている。

次に、本実施例に係る自動変速装置の変速動作について、図１、図３及び図４−１〜図４−３を用いて、ＥＣＵの制御及び車両の動作と併せて説明する。図３は、各変速段が選択された場合のクラッチ及びブレーキの作動状態を示す図である。図４−１は、自動変速装置の構成を示す模式図であり、第１速ギア段が選択されている場合の動力伝達経路を説明する図である。図４−２は、第２速ギア段が選択されている場合の動力伝達を説明する図である。図４−３は、第３速ギア段が選択されている場合の動力伝達を説明する図である。

なお、図３において、「○」は、クラッチ及びブレーキの係合状態を示しており、「×」は、クラッチ及びブレーキの解放状態を示している。また、「（○）」は、係合要素が係合しているが、当該係合が入力軸からの出力軸への動力伝達に関係していないことを示しており、「△」は、車両の運転状態によっては係合状態にする場合があるものを示している。また、図４−１〜図４−３において、自動変速装置の模式図に上書きされた太線は、入力軸から出力軸に至る動力伝達経路を示しており、太字破線は、回転は伝達されているが、入力軸から出力軸への動力伝達に関係のない経路を示している。

図３及び図４−１に示すように、運転者によりＤレンジが選択されて、且つＥＣＵ８０により第１速ギア段４１が選択された場合、自動変速装置１０のＥＣＵ８０は、変速機５０の各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６のうち、ブレーキＢ１とＢ２を係合状態にする共に、その他のブレーキを解放状態にする。これと共に、自動変速装置１０のＥＣＵ８０は、トルクコンバータ２０の第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放状態にすると共に第３クラッチＣ３を係合状態にする。

このようにしてＥＣＵ８０が第１速ギア段４１を選択した場合、自動変速装置１０は、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２２、ステータ２６、及びタービンランナ２４の間にあるフルードを介して第１伝達軸３１に伝達させている。このように、ポンプインペラ２２からの機械的動力を、フルードを介してタービンランナ２４が受ける動力伝達状態を、以下の説明において「トルクコンバータ状態」と記す。第１伝達軸３１に伝達された機械的動力は、サンギア４１ｓから第１速ギア段４１に伝達されてキャリア４１ｃを回転駆動する。第１速ギア段４１のキャリア４１ｃに伝達された機械的動力は、第２速ギア段４２のキャリア４２ｃを介して出力軸６０から駆動輪９に向けて出力される。

このようにして自動変速装置１０は、トルクコンバータ状態で、入力軸１２がうけた機械的動力を第１速ギア段４１に伝達するため、内燃機関５のクランク軸６から入力軸１２に伝達されるトルクに変動があっても、これをトルクコンバータ２０で吸収して、第１変速段から出力軸６０に伝達することができる。この結果、第１速ギア段４１での車両発進時に、駆動輪９に回転変動が生じること、すなわち車両１の推進加速度に変動が生じることを抑制することが可能となる。

また、ＥＣＵ８０がＲレンジすなわち後進ギア段４０を選択した場合、自動変速装置１０は、ブレーキＢＲを係合状態にする。加えて、第１速ギア段４１が選択された場合と同様に、トルクコンバータ２０の第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放状態にすると共に、第３クラッチＣ３を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力をトルクコンバータ状態で第１伝達軸３１に伝達させる。第１伝達軸３１に伝達された機械的動力は、サンギア４０ｓから後進ギア段４０のプラネタリピニオンギア４０ｉ，４０ｅに伝達されて、キャリア４０ｃを第１伝達軸３１とは逆向きに回転駆動する。後進ギア段４０のキャリア４０ｃに伝達された機械的動力は、出力軸６０から駆動輪９に向けて出力されることなる。これにより、第１速ギア段４１と同様に、入力軸１２から入力された機械的動力にトルク変動があっても、トルクコンバータ２０で吸収して出力軸６０から出力することができる。

また、ＥＣＵ８０が第１速ギア段４１を選択した場合、自動変速装置１０は、ブレーキＢ２を係合状態にしてリングギア４２ｒの回転を止めているので、図４−１に破線で示すように、キャリア４２ｃの回転により、プラネタリピニオンギア４２ｐと、これに噛み合うサンギア４２ｓすなわち第２伝達軸３２を、出力軸６０への動力伝達とは関係なく回転（空転）させている。第２伝達軸３２には、第２クラッチＣ２が結合されており、自動変速装置１０は、第２伝達軸３２を空転させることで、第１速ギア段４１から第２速ギア段４２への変速時における第２クラッチＣ２の係合動作に備えている。

そして、ＥＣＵ８０により第１速ギア段４１から第２速ギア段４２への変速が選択されると、自動変速装置１０は、第１クラッチＣ１を解放しながら第２クラッチＣ２を係合していくことで、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２の掴み替える動作、いわゆる「クラッチ・トウ・クラッチ」を行う。この動作により、自動変速装置１０は、入力軸１２からの動力伝達経路を、徐々に第１伝達軸３１から第２伝達軸３２に移していき、第２速ギア段４２への変速が完了することとなる。このようにして自動変速装置１０は、第１速ギア段４１から第２速ギア段４２への変速時において、入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることなく、変速することができる。

第２速ギア段４２への変速動作が完了したとき、自動変速装置１０は、図４−２に示すように、変速機５０の各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６のうち、ブレーキＢ２とＢ３を係合状態にする共に、その他のブレーキＢＲ，Ｂ１，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６を解放状態にしている。これと共に、自動変速装置１０は、トルクコンバータ２０の第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を解放状態にすると共に第２クラッチＣ２を係合状態にしている。

このようにしてＥＣＵ８０が第２速ギア段４２を選択した場合、自動変速装置１０は、入力軸１２から受けた機械的動力を、トルクコンバータ２０のポンプインペラ２２とタービンランナ２４を介することなく直接的に、第２伝達軸３２に伝達させており、いわゆるロックアップ状態にしている。第２伝達軸３２に伝達された機械的動力は、サンギア４２ｓから第２速ギア段４２に伝達されて、キャリア４２ｃを回転駆動する。第２速ギア段４２のキャリア４２ｃに伝達された機械的動力は、出力軸６０から駆動輪９に向けて出力される。

このようにして自動変速装置１０は、第２速ギア段４２を選択した場合、ロックアップ状態で、入力軸１２が受けた機械的動力をそのまま第２速ギア段４２に伝達するため、入力軸１２から出力軸６０に伝達される機械的動力に損失が生じることを極力抑制することができる。

なお、ＥＣＵ８０が第２速ギア段４２を選択した場合、自動変速装置１０は、ブレーキＢ３を係合状態にしてリングギア４３ｒの回転を止めているので、図４−２に破線で示すように、キャリア４３ｃの回転により、プラネタリピニオンギア４３ｐと、これに噛み合うサンギア４３ｓすなわち第１伝達軸３１を、出力軸６０への動力伝達とは関係なく空転させており、第３速ギア段４３への変速時における第１クラッチＣ１の係合動作に備えている。

このようにＥＣＵ８０が第２群の変速段５２を選択した場合、自動変速装置１０は、第３クラッチＣ３を解放状態にしており、タービンランナ２４と第１伝達軸３１の動力伝達が遮断されているので、第１伝達軸３１は、タービンランナ２４を回転駆動してしまうことがなく、タービンランナ２４が第１伝達軸３１により、ポンプインペラ２２以上の回転速度で連れ回されることを防止している。

そして、ＥＣＵ８０により第２速ギア段４２から第３速ギア段４３への変速が選択されると、自動変速装置１０は、第２クラッチＣ２と第１クラッチＣ１の掴み替え動作を行い、入力軸１２からの動力伝達経路を第２伝達軸３２から第１伝達軸３１に移していき、第３速ギア段４３への変速が完了することとなる。このようにして自動変速装置１０は、第３速ギア段４３への変速時においても、入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることを防止している。

第３速ギア段４３への変速動作が完了したとき、自動変速装置１０は、図４−３に示すように、変速機５０の各ブレーキＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６のうち、ブレーキＢ３とＢ４を係合状態にする共に、その他のブレーキＢＲ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ５，Ｂ６を解放状態にしている。これと共に、自動変速装置１０は、トルクコンバータ２０の第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３を解放状態にすると共に、第１クラッチＣ１を係合状態にしている。

このようにしてＥＣＵ８０が第３速ギア段４３を選択した場合、自動変速装置１０は、入力軸１２からの機械的動力をロックアップ状態で、第１伝達軸３１に伝達させる。第１伝達軸３１から第３速ギア段４３に伝達された機械的動力は、第３速ギア段４３で変速されて、キャリア４３ｃから出力軸６０に伝達される。なお、第３速ギア段４３が選択されている場合、ブレーキＢ４を係合状態にして第４速ギア段４４のリングギア４４ｒの回転を止めているため、プラネタリピニオンギア４４ｐが回転して、これに噛み合うサンギア４４ｓすなわち第２伝達軸３２を空転させており、第４速ギア段４４への変速時における第２クラッチＣ２の係合動作に備えている。

そして、ＥＣＵ８０が第４速ギア段４４以上のギア段を選択した場合、自動変速装置１０は、図３に示すように、選択された変速段に対応するブレーキを係合状態にすることで、入力軸１２が受けた機械的動力を選択された変速段に伝達し、これを変速して出力軸６０から出力する。これと共に、一段高速（ハイギア）側の変速段に対応するブレーキを係合状態にしており、変速時に第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２を交互に掴み替えることで、一段高速側の変速段にアップシフトすることが可能となっている。

このように本実施例に係る自動変速装置１０は、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を掴みかえるだけで変速できるように、選択された変速段に対応するブレーキに加えて、一段高速側の変速段に対応するブレーキを係合状態にすることで、アップシフトに備えている。なお、最高速段である第６速ギア段４６が選択された場合は、一段低速（ローギア）側の変速段である第５速ギア段４５に対応するブレーキＢ５を係合状態にすることで、ダウンシフトに備えることとなる。

選択されている変速段から、一段低速（ローギア）側の変速段にダウンシフトする場合、自動変速装置１０は、選択されている変速段から一段高速側の変速段に対応するブレーキを解放状態にすると共に、選択されている変速段から一段低速側の変速段に対応するブレーキを係合状態にする。それて、変速時に第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２を交互に掴み替えることで、一段低速側の変速段にダウンシフトすることができる。

このように本実施例に係る自動変速装置１０においては、第１速ギア段４１又は後進ギア段４０、すなわち最低速段が選択された場合、自動変速装置１０は、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２から第１伝達軸３１にロックアップ状態で伝達されることを解除し、入力軸１２から第１伝達軸３１にトルクコンバータ状態で機械的動力を伝達することで、第１速ギア段４１又は後進ギア段４０に伝達されるトルクの変動を減衰している。これにより、車両発進時における車両１の推進加速度の変動を抑制することが可能となる。

なお、ＥＣＵ８０が第１速ギア段４１又は後進ギア段４０を選択した場合、自動変速装置１０は、第３クラッチＣ３を係合状態にするに加えて、さらに第１クラッチＣ１を「半係合状態」にするものとしても良い。入力軸１２から第１伝達軸３１への動力伝達を、トルクコンバータ状態に比べて、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間のおける滑りが抑制された、いわゆるスリップロックアップ状態にすることができる。これにより、トルク変動をある程度吸収しつつ、入力軸１２から出力軸６０に伝達される機械的動力の伝達効率を向上させることが可能となる。

なお、ＥＣＵ８０が第１速ギア段４１又は後進ギア段４０を選択した場合、自動変速装置１０は、第１クラッチＣ１を完全に係合状態にしても良い。入力軸１２からの機械的動力をロックアップ状態で第１伝達軸３１から第１速ギア段４１又は後進ギア段４０に伝達することができる。このような動作は、トルクコンバータ２０のフルードが高温であり、入力軸１２からの機械的動力をトルクコンバータ状態で第１伝達軸３１に伝達させたくない場合において、特に有用である。

また、ＥＣＵ８０が偶数段（第２群の変速段）である第２速ギア段４２、第４速ギア段４４、又は第６速ギア段４６を選択した場合、自動変速装置１０は、第１クラッチＣ１を解放状態にすると共に第２クラッチＣ２を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力をロックアップ状態で第２伝達軸３２に伝達する。入力軸１２と第２伝達軸３２との間における動力伝達の損失を抑制することができ、車両燃費を抑制することが可能となる。

これと同様に、ＥＣＵ８０が第１速ギア段４１及び後進ギア段４０以外の奇数段（第１群の変速段）、すなわち第３速ギア段４３及び第５速ギア段４５を選択した場合は、第１クラッチＣ１を係合状態にすると共に第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、ロックアップ状態で第１伝達軸３１に伝達することができる。偶数段が選択された場合と同様に、入力軸１２と第１伝達軸３１との間における動力伝達の損失を抑制することができる。

なお、ＥＣＵ８０が偶数段から最低速段以外の奇数段（第３速ギア段４３及び第５速ギア段４５）にダウンシフトする場合、第２クラッチＣ２を解放状態にすると共に、第１クラッチＣ１に替えて第３クラッチＣ３を係合状態にするものとしても良い。なお、このとき第１クラッチＣ１は解放状態に制御されている。自動変速装置１０は、ダウンシフト直後に、入力軸１２からの機械的動力を、トルクコンバータ状態で第１伝達軸３１に伝達することで、内燃機関５からの機械的動力を、トルクを増大させて奇数段に伝達することができる。このような動作は、奇数段にダウンシフトして車両１を加速させる場合に有用である。

なお、Ｄレンジ（第１〜第６速ギア段４１〜４６）が選択されており、且つＥＣＵ８０が車速が略ゼロである即ち車両停止中と判定した場合には、第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を解放状態にするものとしても良い。第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を解放状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力が第１伝達軸３１及び第２伝達軸３２に伝達されることがなく、加えて、第３クラッチＣ３を解放状態にすることで、入力軸１２と共に回転するポンプインペラ２２に、タービンランナ２４が従動して連れ回ることとなる。これにより、内燃機関５のアイドリング回転速度を維持するのに必要なトルクを低減し、アイドリング作動時の燃費を低減することができる。

また、ＥＣＵ８０が偶数段（第２群の変速段５２）を選択した場合で、且つ自動変速装置１０の冷間時すなわちフルードが低温であると判定した場合には、第２クラッチＣ２を係合状態にすると共に、第３クラッチＣ３を係合状態にするものとしても良い。第３クラッチＣ３を係合状態にすることで、入力軸１２により回転駆動されるポンプインペラ２２と、第１伝達軸３１に従動するタービンランナ２４との間に速度差を設けることができ、この間で入力軸１２からの機械的動力を熱に変換することができる。この熱によりフルードの温度を上昇させることができる。

以上に説明したように本実施例に係る自動変速装置１０は、複数の変速段４０〜４６を有する自動変速装置１０であって、入力軸１２からの機械的動力を、第１速ギア段４１及び後進ギア段４０を含む第１群の変速段５１に伝達可能な第１伝達軸３１と、入力軸１２からの機械的動力を、第１群の変速段５１以外の変速段で構成される第２群の変速段５２に伝達可能な第２伝達軸３２と、入力軸１２と第１伝達軸３１を係合可能な第１クラッチＣ１と、入力軸１２と第２伝達軸３２を係合可能な第２クラッチＣ２と、ポンプインペラ２２が入力軸１２に結合されておりタービンランナ２４が第１伝達軸３１に係合可能に構成されているトルクコンバータ２０を備えている。

第１クラッチＣ１と第２のクラッチＣ２を掴み替えることにより、変速時に入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることを抑制することができ、ＥＣＵ８０が第１速ギア段４１又は後進ギア段４０を選択した場合、第１クラッチＣ１を解放状態にして、入力軸１２からの機械的動力を、トルクコンバータ２０を介して第１伝達軸３１に伝達することで、入力軸１２に伝達されるトルクに変動があっても、これをトルクコンバータ２０で吸収して、第１速ギア段４１又は後進ギア段４０に伝達することができる。この結果、第１速ギア段４１又は後進ギア段４０を用いての車両発進時に、駆動輪９に回転変動が生じること、すなわち車両１の推進加速度に変動が生じることを抑制することが可能となる。

また、本実施例に係る自動変速装置１０は、ＥＣＵ８０が第２速ギア段４２以上の変速段を選択した場合、変速段に対応する第１クラッチＣ１又は第２クラッチＣ２を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、トルクコンバータ２０を介さずに直接、第１又は第２伝達軸３２に伝達するものとしたので、入力軸１２と、第１伝達軸３１又は第２伝達軸３２との間における動力伝達の損失を抑制することができ、この結果、車両燃費を抑制することが可能となる。

また、本実施例に係る自動変速装置１０は、タービンランナ２４と第１伝達軸３１を係合可能な第３クラッチＣ３を備えており、ＥＣＵ８０が第２群の変速段５２を選択した場合、第３クラッチＣ３を解放状態にするものとした。これにより、選択した変速段の隣り合う変速段すなわち第１群の変速段５１への変速に備えるために、第１群の変速段５１のブレーキを係合する等して第１伝達軸３１を空転させるときに、第１伝達軸３１とタービンランナ２４の間における動力伝達が遮断されているので、第１伝達軸３１は、タービンランナ２４を回転駆動することがなく、タービンランナ２４が第１伝達軸３１により、ポンプインペラ２２以上の回転速度で連れ回されてしまうことを防止することができる。

また、本実施例に係るトルクコンバータ２０は、第１速ギア段４１と後進ギア段４０を含む第１群の変速段５１に機械的動力を伝達する第１伝達軸３１と、ポンプインペラ２２とを係合可能な第１クラッチＣ１と、第１群の変速段５１以外の変速段で構成される第２群の変速段５２に機械的動力を伝達する第２伝達軸３２と、ポンプインペラ２２とを係合可能な第２クラッチＣ２と、タービンランナ２４からの機械的動力を第１伝達軸３１に伝達する動力伝達手段と、を備えている。

第１速ギア段４１又は後進ギア段４０が選択された場合、第１クラッチＣ１を解放状態にして、ポンプインペラ２２からの機械的動力をタービンランナ２４で受けて、動力伝達手段が第１伝達軸３１に伝達することで、ポンプインペラ２２からの機械的動力を、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４の間でトルク変動を減衰して第１伝達軸３１に伝達することができる。この結果、入力軸１２からの機械的動力を、トルク変動を減衰して第１速ギア段４１及び後進ギア段４０に伝達させることができる。

また、本実施例に係るトルクコンバータ２０において、動力伝達手段は、タービンランナ２４と第１伝達軸３１を係合可能な第３クラッチＣ３であり、第２群の変速段５２が選択された場合、第３クラッチＣ３を解放状態にするものとしたので、選択された変速段の隣り合う変速段すなわち第１群の変速段５１への変速に備えるため第１伝達軸３１を空転させるときに、第１伝達軸３１とタービンランナ２４の間における動力伝達が遮断されているので、第１伝達軸３１は、タービンランナ２４を回転駆動することがなく、タービンランナ２４が第１伝達軸３１により、ポンプインペラ２２以上の回転速度で連れ回されてしまうことを防止することができる。

本実施例に係る自動変速装置の構成について、図５を用いて説明する。図５は、自動変速装置の構成を示す模式図である。本実施例に係る自動変速装置では、低速側の変速段である第１速ギア段、第２速ギア段、及び第３速ギア段が、第１伝達軸から機械的動力を受ける第１群の変速段を構成しており、一方、高速側の変速段である第４速ギア段、第５速ギア段、及び第６速ギア段が、第２伝達軸から機械的動力を受ける第２群の変速段を構成している点で、実施例１とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、自動変速装置１０Ｂの変速機５０Ｂにおいて、低速側の変速段である第１速ギア段４１、第２速ギア段４２、第３速ギア段４３、及び後進ギア段４０のサンギアが第１伝達軸３１Ｂに結合されている。一方、高速側の変速段である第４速ギア段４４、第５速ギア段４５、及び第６速ギア段４６のサンギアが第２伝達軸３２Ｂに結合されている。

これにより、本実施例に係るトルクコンバータ２０Ｂの第１伝達軸３１Ｂは、第１クラッチＣ１又は第３クラッチＣ３を係合状態にすることで、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、第１速ギア段４１、第２速ギア段４２、第３速ギア段４３、及び後進ギア段４０で構成されている第１群の変速段５１Ｂのいずれかの変速段に伝達することが可能となっている。一方、トルクコンバータ２０Ｂの第２伝達軸３２Ｂは、第２クラッチＣ２を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、第４速ギア段４４、第５速ギア段４５、第６速ギア段４６で構成される第２群の変速段５２Ｂのうちいずれかの変速段に伝達することが可能となっている。

詳細には、自動変速装置１０Ｂは、ＥＣＵ８０が第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を解放状態にすると共に、第３クラッチＣ３を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力をトルクコンバータ状態で第１伝達軸３１Ｂに伝達することができる。これにより、自動変速装置１０Ｂは、入力軸１２が受けた内燃機関５からの機械的動力を、トルクコンバータ２０Ｂでトルク変動を吸収して、第１速ギア段４１、第２速ギア段４２、第３速ギア段４３、及び後進ギア段４０に伝達して、出力軸６０から出力することができる。

加えて、自動変速装置１０Ｂは、ＥＣＵ８０が第２クラッチＣ２の解放状態を維持しつつ、第１クラッチＣ１を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、ロックアップ状態で第１伝達軸３１Ｂに伝達することができる。これにより、自動変速装置１０Ｂは、内燃機関５からの機械的動力を、動力損失を生じさせることなく、第１速ギア段４１、第２速ギア段４２、第３速ギア段４３、及び後進ギア段４０のうちいずれかの変速段に伝達して、出力軸６０から出力することができる。

また、自動変速装置１０Ｂは、ＥＣＵ８０が第１クラッチＣ１及び第３クラッチＣ３を解放状態にすると共に、第２クラッチＣ２を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、ロックアップ状態で第２伝達軸３２Ｂに伝達することができる。これにより、自動変速装置１０Ｂは、内燃機関５からの機械的動力を、動力損失を生じさせることなく、第４速ギア段４４、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０のうちいずれかの変速段に伝達して、出力軸６０から出力することができる。

以上に説明したように本実施例では、低速側の変速段（第１速ギア段４１、第２速ギア段４２、第３速ギア段４３、及び後進ギア段４０）で、第１伝達軸３１Ｂからの機械的動力を受ける第１群の変速段５１Ｂを構成しているので、入力軸１２からの機械的動力を、トルクコンバータ状態とロックアップ状態の両方で、低速側の変速段に伝達して出力軸６０から出力することができる。これにより、第１クラッチＣ１と第２のクラッチを掴み替えにより、変速時に入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることを抑制しつつ、第１速ギア段４１及び後進ギア段４０を含む低速側の変速段が用いられる低車速での走行状態において、入力軸１２からの機械的動力をトルクコンバータ状態で低速側の変速段に伝達することができ、変速段に伝達されるトルクの変動を抑制して、滑らかな車両１加速を得ることが可能となる。

本実施例に係る自動変速装置の構成について、図６を用いて説明する。図６は、自動変速装置の構成を示す模式図である。本実施例に係る自動変速装置は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータと、ダブルクラッチ式の変速機とを有しており、変速機における２つの入力軸である第１の伝達軸及び第２の伝達軸が、それぞれ対応して設けられた第１のクラッチ及び第２のクラッチを介してトルクコンバータのタービンランナと係合可能となっている点で、実施例１とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

自動変速装置１０Ｃは、ロックアップクラッチＣ４を備えるトルクコンバータ２０Ｃと、ダブルクラッチ式の変速機５０Ｃから構成されている。入力軸１２からトルクコンバータ２０Ｃが受けた機械的動力は、タービンランナ２４に結合された中間伝達軸３４と、第１のクラッチＣ５又は第２のクラッチＣ６を介して、変速機５０Ｃの第１の伝達軸３５又は第２の伝達軸に伝達され、いずれかの変速段で変速されて、出力軸６０から出力される。

トルクコンバータ２０Ｃは、ポンプインペラ２２が、原動機からの機械的動力を受ける入力軸１２に結合されており、タービンランナ２４が、変速機５０Ｃに向けて機械的動力を伝達する中間伝達軸３４に結合されている。さらにトルクコンバータ２０Ｃには、入力軸１２に結合されたポンプインペラ２２と、中間伝達軸３４に結合されたタービンランナ２４とを係合させることが可能なロックアップクラッチＣ４が設けられている。

ロックアップクラッチＣ４を係合状態にすることで、トルクコンバータ２０Ｃは、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４が一体に回転し、自動変速装置１０Ｃの入力軸１２が受けた機械的動力を、回転速度やトルクを変えることなく、即ちロックアップ状態で、中間伝達軸３４に伝達することができる。一方、ロックアップクラッチＣ４を解放状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力は、ポンプインペラ２２とタービンランナ２４との間でトルク変動を減衰しトルクを増大して、即ちトルクコンバータ状態で、中間伝達軸３４に伝達することができる。

変速機５０Ｃは、第１群の変速段５１である奇数段（第１速ギア段４１、第３速ギア段４３、第５速ギア段４５、及び後進ギア段４０）のサンギア４１ｓ，４３ｓ，４５ｓ，４０ｓが、第１の伝達軸３５に結合されており、一方、第２群の変速段５２である偶数段（第２速ギア段４２、第４速ギア段４４、及び第６速ギア段４６）のサンギア４２ｓ，４４ｓ，４６ｓが、第２の伝達軸３６に結合されている。

変速機５０Ｃには、タービンランナ２４に結合された中間伝達軸３４と第１の伝達軸３５との間に介在して、タービンランナ２４と第１の伝達軸３５とを係合させる係合要素としての第１のクラッチＣ５が設けられている。変速機５０Ｃには、中間伝達軸３４と第２の伝達軸３６との間に介在して、タービンランナ２４と第２伝達軸３２Ｂを係合させる係合要素としての第２のクラッチＣ６が設けられている。

第１のクラッチＣ５を係合状態にすると共に第２のクラッチＣ６を解放状態にすることで、変速機５０Ｃは、タービンランナ２４すなわち中間伝達軸３４からの機械的動力を、第１群の変速段５１（奇数段）のいずれかの変速段に伝達することができる。一方、第１のクラッチＣ５を解放状態にすると共に第２のクラッチＣ６を係合状態にすることで、変速機５０Ｃは、中間伝達軸３４からの機械的動力を、第２群の変速段５２（偶数段）に伝達することができる。各変速段４０〜４６で変速されてトルクが変化した機械的動力は、自動変速装置１０Ｃの出力軸６０に伝達される。

このように構成された自動変速装置１０Ｃは、ＥＣＵ８０がロックアップクラッチＣ４を解放状態にして、第１のクラッチＣ５を係合状態にすると共に第２クラッチＣ２を解放状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、トルクコンバータ状態で、第１群の変速段５１（奇数段）いずれかの変速段に伝達し、変速して出力軸６０から出力することが可能となっている。また、ＥＣＵ８０がロックアップクラッチＣ４の解放状態はそのままに、第１のクラッチＣ５を解放状態にすると共に第２のクラッチＣ６を係合状態にすることで、入力軸１２から機械的動力を、ロックアップ状態で第２群の変速段５２（偶数段）のいずれかの変速段に伝達して、変速して出力軸６０から出力することが可能となっている。

また、自動変速装置１０Ｃは、ＥＣＵ８０が第１のクラッチＣ５の係合動作と共に第２のクラッチＣ６の解放動作を行う、即ち第１のクラッチＣ５と第２のクラッチＣ６を掴み替える動作を行うことで、入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることなく変速を行うことが可能となっている。さらに、自動変速装置１０Ｃは、ＥＣＵ８０がロックアップクラッチＣ４を係合状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、動力損失を生じさせることなく、そのまま変速段に伝達して出力軸６０から出力することが可能となっている。

以上に説明したように本実施例に係る自動変速装置１０Ｃは、入力軸１２に結合されたポンプインペラ２２とタービンランナ２４とを係合可能なロックアップクラッチＣ４を備えるトルクコンバータ２０Ｃと、タービンランナ２４からの機械的動力を、第１速ギア段４１及び後進ギア段４０を含む第１群の変速段５１に伝達可能な第１の伝達軸３５と、タービンランナ２４からの機械的動力を、第１群の変速段５１以外の変速段で構成される第２群の変速段５２に伝達可能な第２伝達軸と、タービンランナ２４と第１の伝達軸３５とを係合可能な第１のクラッチＣ５と、タービンランナ２４と第２の伝達軸３６を係合可能な第２クラッチＣ６とを有している。

第１の伝達軸３５及び第２の伝達軸３６が、それぞれ対応して設けられた第１のクラッチＣ５及び第２のクラッチＣ６を介してタービンランナ２４と係合可能となっているので、ＥＣＵ８０がロックアップクラッチＣ４を解放状態にすることで、入力軸１２からの機械的動力を、全ての変速段４０〜４６にトルクコンバータ状態で伝達することができる。第１のクラッチＣ５と第２のクラッチＣ６を掴み替えることで、変速時に入力軸１２から出力軸６０への動力伝達に途切れが生じることを抑制しつつ、車両発進時を含む全ての走行状態において、全ての変速段４０〜４６に伝達されるトルクの変動を抑制することができる。

なお、上述した各実施例において、自動変速装置は、原動機として内燃機関が設けられた車両に搭載されるものとしたが、原動機は内燃機関に限定されるものではない。原動機として、電動機やモータジェネレータ等の回転電機を用いる構成としても良い。

また、上述した各実施例において、自動変速装置の変速機は、複数組の遊星歯車機構を配列して構成されるものとしたが、変速機の態様は、遊星歯車式に限定されるものではない。第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に機械的動力を伝達する第１の伝達軸と、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に機械的動力を伝達する第２の伝達軸を有する変速機であれば、本発明を適用することができ、例えば、平行歯車式の変速機を備える自動変速装置にも本発明を適用することができる。

以上のように、本実施例に係るトルクコンバータ及び自動変速装置は、第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に機械的動力を伝達する第１伝達軸と、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段で構成される第２群の変速段に機械的動力を伝達する第２伝達軸とを備える自動変速装置に有用であり、特に、原動機として内燃機関を備え、車両に搭載される自動変速装置に有用である。

実施例１に係る車両の概略構成を示す模式図である。 実施例１に係る自動変速装置の構成を示す模式図である。 実施例１に係る自動変速装置において、各変速段が選択された場合のクラッチ及びブレーキの作動状態を示す図である。 実施例１に係る自動変速装置の構成を示す模式図であり、第１速ギア段が選択された場合の動力伝達経路を説明する図である。 実施例１に係る自動変速装置の構成を示す模式図であり、第２速ギア段が選択された場合の動力伝達を説明する図である。 実施例１に係る自動変速装置の構成を示す模式図であり、第３速ギア段が選択された場合の動力伝達を説明する図である。 実施例２に係る自動変速装置の構成を示す模式図である。 実施例３に係る自動変速装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 車両
５ 内燃機関
８ 差動装置
９ 駆動輪
１０ 自動変速装置
１２ 入力軸
２０，２０Ｂ，２０Ｃ トルクコンバータ
２２ ポンプインペラ
２４ タービンランナ
２６ ステータ
３１，３１Ｂ 第１伝達軸
３２，３２Ｂ 第２伝達軸
４０〜４６ 変速段（遊星歯車機構）
４０ｓ〜４６ｓ サンギア（遊星歯車機構）
４０ｒ〜４６ｒ リングギア（遊星歯車機構）
４０ｃ〜４６ｃ キャリア（遊星歯車機構）
５０，５０Ｂ，５０Ｃ 変速機
５１，５１Ｂ 第１群の変速段
５２，５２Ｂ 第２群の変速段
６０ 出力軸
８０ 電子制御装置（ＥＣＵ、制御手段）
ＢＲ，Ｂ１〜Ｂ６ ブレーキ
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｃ３ 第３クラッチ
Ｃ４ ロックアップクラッチ

Claims (15)

1. 第１速ギア段と後進ギア段を含む第１群の変速段に機械的動力を伝達する第１伝達軸と、ポンプインペラとを係合可能な第１クラッチと、
   第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に機械的動力を伝達する第２伝達軸と、ポンプインペラとを係合可能な第２クラッチと、
   タービンランナからの機械的動力を第１伝達軸に伝達する動力伝達手段と、
   を備えることを特徴とするトルクコンバータ。
2. 請求項２に記載のトルクコンバータにおいて、
   第１速ギア段又は後進ギア段が選択された場合、第１クラッチを解放状態にすることで、ポンプインペラからの機械的動力をタービンランナで受けて、動力伝達手段が第１伝達軸に伝達することを特徴とするトルクコンバータ。
3. 請求項３に記載のトルクコンバータにおいて、
   動力伝達手段は、タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第３クラッチであり、
   第２群の変速段が選択された場合、第３クラッチを解放状態にすることを特徴とするトルクコンバータ。
4. 複数の変速段を有する自動変速装置であって、
   入力軸からの機械的動力を、第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に伝達可能な第１伝達軸と、
   入力軸からの機械的動力を、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に伝達可能な第２伝達軸と、
   入力軸と第１伝達軸を係合可能な第１クラッチと、
   入力軸と第２伝達軸を係合可能な第２クラッチと、
   ポンプインペラが入力軸に結合されており、タービンランナが第１伝達軸に係合可能に構成されているトルクコンバータと、
   を備えることを特徴とする自動変速装置。
5. 請求項４に記載の自動変速装置において、
   第１クラッチ及び第２クラッチの係合状態を制御する制御手段を備え、
   制御手段は、第１速ギア段又は後進ギア段を選択した場合、第１クラッチを解放状態にして、入力軸からの機械的動力を、トルクコンバータ状態で第１伝達軸に伝達させることを特徴とする自動変速装置。
6. 請求項５に記載の自動変速装置において、
   制御手段は、第２速ギア段以上の変速段を選択した場合、変速段に対応する第１クラッチ又は第２クラッチを係合状態にすることで、入力軸からの機械的動力を、ロックアップ状態で第１又は第２伝達軸に伝達させることを特徴とする自動変速装置。
7. 請求項５又は６に記載の自動変速装置において、
   タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第３クラッチを備え、
   制御手段は、第２群の変速段を選択した場合、第３クラッチを解放状態にすることを特徴とする自動変速装置。
8. 請求項５〜７のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
   制御手段は、第１速ギア段又は後進ギア段を選択した場合、第２クラッチを係合状態にすると共に第３クラッチを半係合状態にして、入力軸からの機械的動力を、トルクコンバータにおけるすべりを低減させて、第１伝達軸に伝達させることを特徴とする自動変速装置。
9. 請求項４〜８のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
   第１群の変速段は、奇数段で構成されており、第２群の変速段は、偶数段で構成されていることを特徴とする自動変速装置。
10. 請求項９に記載の自動変速装置において、
    制御手段は、偶数段から奇数段にダウンシフトした直後、第１クラッチを解放状態にすると共に、第３クラッチを係合状態にして、入力軸と第１伝達軸との間をトルクコンバータ状態で係合させることを特徴とする自動変速装置。
11. 請求項５〜１０のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
    自動変速装置は、原動機として内燃機関が設けられた車両に搭載されるものであり、
    車両は、車両の速度を検出する車速検出手段と、走行レンジを検出する走行レンジ検出手段とを備え、
    制御手段は、車両の速度が略ゼロであり、且つ走行レンジがＤレンジである場合には、第１クラッチ、及び第３クラッチを解放状態にすることを特徴とする自動変速装置。
12. 請求項４〜８のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
    第１群の変速段は、低速側の変速段で構成されており、第２群の変速段は、低速側の変速段以外の高速側の変速段で構成されていることを特徴とする自動変速装置。
13. 請求項４〜１２のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
    第１クラッチ及び第２クラッチは、トルクコンバータを収容し、内部にフルードが充填されているハウジング内に設けられていることを特徴とする自動変速装置。
14. 請求項４〜１２のいずれか１項に記載の自動変速装置において、
    第１クラッチ及び第２クラッチは、トルクコンバータに対して、入力軸の軸方向の原動機側に設けられていることを特徴とする自動変速装置。
15. 複数の変速段を有する自動変速装置であって、
    入力軸に結合されたポンプインペラとタービンランナとを係合可能なロックアップクラッチを備えるトルクコンバータと、
    タービンランナからの機械的動力を、第１速ギア段及び後進ギア段を含む第１群の変速段に伝達可能な第１伝達軸と、
    タービンランナからの機械的動力を、第１群の変速段以外の変速段で構成される第２群の変速段に伝達可能な第２伝達軸と、
    タービンランナと第１伝達軸を係合可能な第１クラッチと、
    タービンランナと第２伝達軸を係合可能な第２クラッチと、
    を有することを特徴とする自動変速装置。

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