JP2015055264A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有段の第１変速機と車軸との間に介在し且つ噛み合いクラッチを有する第２変速機を備えるものにおいて、第２変速機の自動変速を可能とする。【解決手段】第１変速機２５の出力軸２７と駆動輪とにリングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９とが接続された遊星歯車機構４５と、リングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９との接続およびその解除を行なうドグクラッチ５０と、遊星歯車機構４５のサンギヤ４６とトランスミッションケース２２とに介在するツーウェイクラッチ５２と、を有する第２変速機４０を備える。ツーウェイクラッチ５２は、前進走行時にサンギヤ４６のリングギヤ４７とは反対方向の回転を規制する。ドグクラッチ５０を係合する際には、リングギヤ４７の回転数を低下させてドグクラッチ５０を係合する（第２変速機４０を変速する）。【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達装置に関し、詳しくは、車両に搭載され、原動機からの動力を車軸に伝達する動力伝達装置に関する。

従来、この種の動力伝達装置としては、エンジンの出力軸に接続された主変速機と、主変速機の出力軸に接続された副変速機と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この動力伝達装置では、副変速機は、主変速機のメインシャフトに太陽歯車が固定されると共にアウトプットシャフトに複数の遊星歯車を支持する遊星キャリヤが連結された遊星歯車機構と、遊星歯車機構の外輪歯車に一体化されると共に内周面にスプラインが形成されて軸方向に変位可能なスリーブと、スリーブの軸方向の一方側に配設されると共に変速機ケースに一体化された第１スプラインと、スリーブの軸方向の他方側に配設されると共にアウトプットシャフトと一体化された第２スプラインと、を備える。そして、スリーブが軸方向に変位してスリーブのスプラインが第１または第２スプラインと噛み合うことにより、変速を実行する。

また、車両に搭載され、駆動源（エンジン）の出力軸に接続された自動変速機構（有段変速機構）を有する自動変速機と、自動変速機構の出力軸に接続されると共にプロペラシャフト等を介して駆動車輪に連結されて高速段および低速段の２段階の変速段を有するトランスファー（有段変速機）と、を備えるものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この動力伝達装置では、走行中に、運転者によりトランスファー切替レバーが切り替えられると、自動変速機の変速段に応じたクラッチやブレーキを解放状態として自動変速機の駆動源と駆動車輪との動力伝達を切断し、トランスファーの変速段を切り替え、その後、自動変速機の変速段をトランスファーの変速段に応じた変速段とする。こうした制御により、走行中にトランスファーの変速段を切り替えることができる。

特開２０１０−９１０７０号公報 特開２００３−１６６５６５号公報

こうした動力伝達装置では、副変速機のクラッチとして、前者の動力伝達装置と同様に噛み合いクラッチを用いることにより、摩擦係合要素を用いる構成に比して、引き摺り損失などによる効率の低下を抑制することができる。しかしながら、噛み合いクラッチを用いる場合、一般に、後者の動力伝達装置のように、運転者によるトランスファー切替レバーの操作によってのみトランスファーの変速を行なっていた。このため、走行中のトランスファーの自動変速（運転者のレバーの操作に因らない変速）を行なうにはどうすればよいかが課題となる。

本発明の動力伝達装置は、有段の第１変速機と車軸との間に介在し且つ噛み合いクラッチを有する第２変速機を備えるものにおいて、第２変速機の自動変速を可能とすることを主目的とする。

本発明の動力伝達装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の動力伝達装置は、
車両に搭載され、原動機からの動力を車軸に伝達する動力伝達装置であって、
前記原動機の出力軸に接続された有段の第１変速機と、
前記第１変速機の出力軸と前記車軸とに接続された２段の第２変速機と、
前記第１変速機および前記第２変速機を制御する制御手段と、
を備え、
前記第２変速機は、前記第１変速機の出力軸に接続される第１回転要素と前記車軸に接続される第２回転要素と第３回転要素とを有する遊星歯車機構と、前記第１回転要素と前記第２回転要素と前記第３回転要素とのうち２つの接続および接続の解除を行なう噛み合いクラッチと、少なくとも前進走行時の前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制可能な回転規制手段とを有し、前記噛み合いクラッチの解放により低車速側の変速段を形成すると共に前記噛み合いクラッチの係合により高車速側の変速段を形成するよう構成されており、
前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させて該噛み合いクラッチを係合する、
ことを要旨とする。

この本発明の動力伝達装置では、第２変速機の遊星歯車機構が、第１変速機の出力軸に接続される第１回転要素と車軸に接続される第２回転要素と第３回転要素とを有する。そして、前進走行時に、噛み合いクラッチの解放により、遊星歯車機構の第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とのうち２つの接続が解除される。したがって、回転規制手段により前進走行時の第１回転要素の回転方向とは反対方向の第３回転要素の回転を規制することにより、第２変速機では、第１変速機の出力軸の動力を回転数の減速とトルクの増大とを伴って車軸に伝達する（低車速側の変速段を形成する）。一方、前進走行時に、噛み合いクラッチの係合により、遊星歯車機構の第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とのうち２つが接続されることによって３つの回転要素が一体に回転する。したがって、第２変速機では、第１変速機の出力軸の動力を回転数およびトルクを保持して車軸に伝達する（高車速側の変速段を形成する）。そして、本発明の動力伝達装置では、噛み合いクラッチを係合する際（解放から係合に切り替える際）には、第１変速機の出力軸の回転数を低下させて噛み合いクラッチを係合する。第２回転要素が車軸に接続されていることから、第１変速機の出力軸（第１回転要素）の回転数を低下させると、第３回転要素の回転数が上昇する。そして、第１回転要素と第２回転要素と第３回転要素とが略同一となったときに、噛み合いクラッチを係合する。このようにして噛み合いクラッチを係合することにより、走行中に第２変速機の自動変速（低車速側の変速段から高車速側の変速段への変速）をより迅速に行なうことができる。

こうした本発明の動力伝達装置において、前記第１変速機は、複数の係合要素のうち組合せの異なる少なくとも２つの係合要素を係合することにより複数の変速段を形成するよう構成されており、前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記複数の係合要素のうち、現在係合している少なくとも２つの現在係合要素に加えて、該少なくとも２つの現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合することにより、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させる、ものとすることもできる。こうすれば、少なくとも１つの他係合要素のスリップ係合によって第１変速機の出力軸（第１回転要素）の回転数をより迅速に低下させることができる。

噛み合いクラッチを係合する際に少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合することにより第１変速機の出力軸の回転数を低下させる態様の本発明の動力伝達装置において、前記少なくとも１つの他係合要素は、前記第１変速機の現在の変速段より１段低い変速段を形成するための係合要素である、ものとすることもできる。こうすれば、噛み合いクラッチの係合後（第２変速機の変速後）に、第１変速機を、第２変速機の変速前の変速段に戻すかそれより１段低い変速段とすることができる。この態様の本発明の動力伝達装置において、前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合した後に、前記第１変速段を前記噛み合いクラッチを係合する前の変速段より１段低い変速段とする、ものとすることもできる。この場合、第１変速機の変速段を第２変速機の変速の前後で同一とするときに比して、動力伝達装置全体としての減速比の変化を抑制でき得る。

本発明の動力伝達装置において、前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記原動機の出力トルクをアクセル開度に応じた値より低下させることにより、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させる、ものとすることもできる。こうすれば、原動機の出力トルクの低下によって第１変速機の出力軸（第１回転要素）の回転数をより迅速に低下させることができる。

また、本発明の動力伝達装置において、前記制御手段は、発進時には、前記噛み合いクラッチを解放し、該噛み合いクラッチを解放して走行している最中にアクセル踏込量が減少したときに、前記噛み合いクラッチを係合する、ものとすることもできる。発進時などには、低車速側の変速段で加速性の向上を図ることができ、アクセル踏込量が減少して噛み合いクラッチを係合した後は、高車速側の変速段で燃費の向上を図ることができる。

さらに、本発明の動力伝達装置において、前記回転規制手段は、シフトポジションに応じて前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制可能なツーウェイクラッチとして構成されている、ものとすることもできる。この場合、前進走行時だけでなく後進走行時にも、走行中に第２変速機の自動変速（低車速側の変速段から高車速側の変速段への変速）を行なうことができる。

あるいは、本発明の動力伝達装置において、前記回転規制手段は、前進走行時の前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制するワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチと前記第２変速機を収容するケースとに介在する第２噛み合いクラッチと、を有する手段であり、前記制御手段は、後進走行時には、前記噛み合いクラッチを係合すると共に前記第２噛み合いクラッチを解放する、ものとすることもできる。

本発明の一実施例としての動力伝達装置２０を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図である。 動力伝達装置２０の構成の概略を示す構成図である。 第１変速機２５の各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２，ワンウェイクラッチＦ１の作動状態との関係を表した作動表を示す説明図である。 第１変速機２５を構成する回転要素間における回転数の関係を例示する速度線図を示す説明図である。 第２変速機４０を構成する回転要素間における前進走行時の回転数の関係を例示する速度線図を示す説明図である。 動力伝達装置２０（第１変速機２５および第２変速機４０）の減速比を示す説明図である。 変形例の動力伝達装置１２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての動力伝達装置２０を搭載する自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、動力伝達装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車１０は、後輪駆動車両として構成されており、図１に示すように、原動機としてのエンジン１２と、エンジン１２を制御するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）１４と、図示しない電子制御式油圧ブレーキユニットを制御するブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）１５と、エンジン１２からの動力をデファレンシャルギヤ８０を介して駆動輪（後輪）ＤＷに伝達する動力伝達装置２０と、を備える。なお、エンジンＥＣＵ１４とブレーキＥＣＵ１５と動力伝達装置２０の変速機ＥＣＵ２１とは、相互に通信ポートを介して接続されており、制御に必要な各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

エンジンＥＣＵ１４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ１４には、アクセルペダル９１の踏み込み量（操作量）を検出するアクセルペダルポジションセンサ９２からのアクセル開度Ａｃｃや車速を検出する車速センサ９８からの車速Ｖ，エンジン１２のクランクシャフト１３の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒなどが入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ１４からは、スロットルバルブを駆動するスロットルモータへの駆動制御信号や燃料噴射弁への駆動制御信号，点火プラグへの点火制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ１４は、クランクシャフト１３に取り付けられたクランクポジションセンサからのクランク角θｃｒに基づいてクランクシャフト１３の回転数、即ち、エンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。

ブレーキＥＣＵ１５は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ブレーキＥＣＵ１５には、マスタシリンダ圧（ブレーキペダル９３の踏力）を検出するマスタシリンダ圧センサ９４からのマスタシリンダ圧や車速センサ９８からの車速Ｖなどが入力されており、ブレーキＥＣＵ１５からは、電子制御式油圧ブレーキユニットのブレーキアクチュエータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

動力伝達装置２０は、図１および図２に示すように、発進装置（流体伝動装置）２３やオイルポンプ２４，第１変速機２５，第２変速機４０，油圧制御装置６０，図示しないパーキングロック機構，これらを収容するトランスミッションケース２２，装置全体を制御する変速用電子制御ユニット（以下、変速ＥＣＵという）２１等を有する。

発進装置２３は、エンジン１２のクランクシャフトに接続される入力側のポンプインペラ２３ｐや、第１変速機２５の入力軸（入力部材）２６に接続される出力側のタービンランナ２３ｔ，ポンプインペラ２３ｐおよびタービンランナ２３ｔの内側に配置されてタービンランナ２３ｔからポンプインペラ２３ｐへの作動油の流れを整流するステータ２３ｓ，ステータ２３ｓの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチ２３ｏ，ロックアップクラッチ２３ｃ，ダンパ機構２３ｄ等を有するトルクコンバータとして構成される。なお、発進装置２３は、ステータ２３ｓを有さない流体継手として構成されてもよい。

オイルポンプ２４は、ポンプボディとポンプカバーとを含むポンプアッセンブリ、ハブを介して発進装置２３のポンプインペラ２３ｐに接続された外歯ギヤ、その外歯ギヤに噛合する内歯ギヤ等を有するギヤポンプとして構成されている。オイルポンプ２４は、エンジン１２からの動力により駆動され、図示しない作動油貯留部に貯留されている作動油（ＡＴＦ）を吸引して油圧制御装置６０に圧送する。

第１変速機２５は、８段変速式の変速機として構成されており、入力軸２６に加えて、第２変速機４０の入力軸４１に連結された出力軸（出力部材）２７や、ダブルピニオン式の第１遊星歯車機構３０，ラビニヨ式の第２遊星歯車機構３５，入力側から出力側までの動力伝達経路を変更するための４つのクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，２つのブレーキＢ１，Ｂ２，ワンウェイクラッチＦ１を有する。

第１変速機２５の第１遊星歯車機構３０は、外歯歯車であるサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ３２と、互いに噛合すると共に一方がサンギヤ３１に、他方がリングギヤ３２に噛合する２つのピニオンギヤ３３ａ，３３ｂの組を自転自在（回転自在）かつ公転自在に複数保持するプラネタリキャリヤ３４とを有する。第１遊星歯車機構３０のサンギヤ３１は、トランスミッションケース２２に固定されており、第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリヤ３４は、入力軸２６に一体回転可能に連結されている。第１遊星歯車機構３０は、いわゆる減速ギヤとして構成されており、入力要素であるプラネタリキャリヤ３４に伝達された動力を減速して出力要素であるリングギヤ３２から出力する。

第１変速機２５の第２遊星歯車機構３５は、外歯歯車である第１サンギヤ３６ａおよび第２サンギヤ３６ｂと、第１および第２サンギヤ３６ａ，３６ｂと同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ３７と、第１サンギヤ３６ａに噛合する複数のショートピニオンギヤ３８ａと、第２サンギヤ３６ｂおよび複数のショートピニオンギヤ３８ａに噛合すると共にリングギヤ３７に噛合する複数のロングピニオンギヤ３８ｂと、複数のショートピニオンギヤ３８ａおよび複数のロングピニオンギヤ３８ｂを自転自在（回転自在）かつ公転自在に保持するプラネタリキャリヤ３９とを有する。第２遊星歯車機構３５のリングギヤ３７は、出力軸２７に連結されている。また、プラネタリキャリヤ３９は、ワンウェイクラッチＦ１を介してトランスミッションケース２２により支持され、プラネタリキャリヤ３９の回転方向は、ワンウェイクラッチＦ１により一方向に制限される。

クラッチＣ１は、ピストン、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、第１遊星歯車機構３０のリングギヤ３２と第２遊星歯車機構３５の第１サンギヤ３６ａとを締結すると共に両者の締結を解除することができる多板摩擦式油圧クラッチ（摩擦係合要素）として構成されている。クラッチＣ２は、ピストン、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、入力軸２６と第２遊星歯車機構３５のプラネタリキャリヤ３９とを締結すると共に両者の締結を解除することができる多板摩擦式油圧クラッチとして構成されている。クラッチＣ３は、ピストン、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、第１遊星歯車機構３０のリングギヤ３２と第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂとを締結すると共に両者の締結を解除することができる多板摩擦式油圧クラッチとして構成されている。クラッチＣ４は、ピストン、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、第１遊星歯車機構３０のプラネタリキャリヤ３４と第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂとを締結すると共に両者の締結を解除することができる多板摩擦式油圧クラッチとして構成されている。

ブレーキＢ１は、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、第２遊星歯車機構３５の第２サンギヤ３６ｂをトランスミッションケース２２に回転不能に固定すると共に第２サンギヤ３６ｂのトランスミッションケース２２に対する固定を解除することができる多板摩擦式油圧ブレーキとして構成されている。ブレーキＢ２は、複数の摩擦プレートやセパレータプレート、作動油が供給される油室等により構成される油圧サーボを有し、第２遊星歯車機構３５のプラネタリキャリヤ３９をトランスミッションケース２２に回転不能に固定すると共にプラネタリキャリヤ３９のトランスミッションケース２２に対する固定を解除することができる多板摩擦式油圧ブレーキとして構成されている。

ワンウェイクラッチＦ１は、例えばインナーレースやアウターレース，複数のスプラグ等を有し、プラネタリキャリヤ３９がトランスミッションケース２２に対して正回転（前進走行時の入力軸２６，出力軸２７の回転方向を正回転とする）するのを許容すると共にプラネタリキャリヤ３９がトランスミッションケース２２に対して逆回転するのを規制することができるよう構成されている。

第１変速機２５のクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２は、油圧制御装置６０による作動油の給排を受けて動作する。図３は、第１変速機２５の各変速段とクラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２，ワンウェイクラッチＦ１の作動状態との関係を表した作動表を示す説明図であり、図４は、第１変速機２５を構成する回転要素間における回転数の関係を例示する速度線図を示す説明図である。第１変速機２５は、クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２を図３の作動表に示す状態とすることにより、前進１〜８速の変速段と後進１速および２速の変速段とを提供する。なお、クラッチＣ１〜Ｃ４、ブレーキＢ１，Ｂ２の少なくとも１つは、ドグクラッチといった噛み合い係合要素とされてもよい。

第２変速機４０は、２段変速式の変速機として構成されており、第１変速機２５の出力軸２７に連結された入力軸４１に加えて、デファレンシャルギヤ８０を介して駆動輪ＤＷに連結された出力軸４２や、シングルピニオン式の遊星歯車機構４５，ドグクラッチ５０，ツーウェイクラッチ５２を有する。

第２変速機４０の遊星歯車機構４５は、外歯歯車であるサンギヤ４６と、このサンギヤ４６と同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ４７と、サンギヤ４６およびリングギヤ４７と噛合する複数のピニオンギヤ４８を自転自在（回転自在）かつ公転自在に保持するプラネタリキャリヤ４９とを有する。遊星歯車機構４５のサンギヤ４６は、ツーウェイクラッチ５２を介してトランスミッションケース２２により支持されている。また、リングギヤ４７は、入力軸４１に連結されている。さらに、プラネタリキャリヤ４９は、出力軸４２に連結されている。

ドグクラッチ５０は、遊星歯車機構４５のリングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９とを締結すると共に両者の締結を解除することができる噛み合い要素として構成されている。このドグクラッチ５０は、例えば、リングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９との一方に連結された固定側嵌合部と、リングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９との他方に連結されて軸方向に移動可能であると共に固定側嵌合部と嵌合可能な可動側嵌合部とを有し、油圧制御装置６０からの油圧と弾性体（スプリング）の付勢力との一方により固定側嵌合部と可動側嵌合部とを嵌合させると共に、油圧と弾性体の付勢力との他方により両者の嵌合を解除するように構成される。なお、ドグクラッチ５０は、電動アクチュエータや電磁アクチュエータにより駆動制御されるものとしてもよい。

ツーウェイクラッチ５２は、例えばインナーレースやアウターレース，複数のスプラグ，切替機構等を有し、トランスミッションケース２２に対するサンギヤ４６の正回転（前進走行時の入力軸４１，出力軸４２の回転方向を正回転とする）および逆回転を許容する解放状態と、トランスミッションケース２２に対するサンギヤ４６の正回転を許容すると共に逆回転を規制する逆回転規制状態と、トランスミッションケース２２に対するサンギヤ４６の逆回転を許容すると共に正回転を規制する正回転規制状態と、トランスミッションケース２２に対するサンギヤ４６の正回転および逆回転を規制する双方向規制状態と、を切り替えることができるよう構成されている。実施例では、図示しないアクチュエータによる切替機構の駆動制御により、基本的には、シフトレバー９５が前進走行用ポジションのとき（入力軸４１が正回転するとき）には逆回転規制状態とし、シフトレバー９５が後進走行用ポジションのとき（入力軸４１が逆回転するとき）には正回転規制状態とするものとした。

第２変速機４０のドグクラッチ５０は、油圧制御装置６０による作動油の給排を受けて動作する。図５は、第２変速機４０を構成する回転要素間における前進走行時の回転数の関係を例示する速度線図を示す説明図である。前進走行時には、第２変速機４０では、ツーウェイクラッチ５２が逆回転規制状態となっている。そして、ドグクラッチ５０の解放時には、遊星歯車機構４５のプラネタリキャリヤ４９とリングギヤ４７との接続が解除され、図示するように、入力軸４１（リングギヤ４７）に入力された動力を回転数の減速とトルクの増大とを伴って出力軸４２（プラネタリキャリヤ４９）に伝達する（低車速側の変速段を形成する）。一方、ドグクラッチ５０の係合時には、遊星歯車機構４５のプラネタリキャリヤ４９とリングギヤ４７とが接続されてサンギヤ４６とプラネタリキャリヤ４９とリングギヤ４７とが一体に回転し、図示するように、入力軸４１（リングギヤ４７）に入力された動力を回転数およびトルクを保持して出力軸４２（プラネタリキャリヤ４９）に伝達する（高車速側の変速段を形成する）。

パーキングロック機構は、図示しないが、駆動輪ＤＷのパーキングロックおよびその解除を行なう。このパーキングロック機構は、第２変速機４０の遊星歯車機構４５のプラネタリキャリヤ４９に取り付けられたパーキングギヤと、パーキングギヤと係合可能なパーキングポールと、を備える。したがって、パーキングギヤとパーキングポールとの係合によってプラネタリキャリヤ４９をロックすることにより、駆動輪ＤＷのパーキングロックを行なうことになる。

変速ＥＣＵ２１は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。変速ＥＣＵ２１には、アクセルペダルポジションセンサ９２からのアクセル開度Ａｃｃやシフトレバー９５の位置を検出するシフトポジションセンサ９６からのシフトポジションＳＰ，車速センサ９８からの車速Ｖ，第１変速機２５の入力軸２６に取り付けられた回転数センサ２６ａからの回転数Ｎｉｎ１，第１変速機２５の出力軸２７（第２変速機４０の入力軸４１）に取り付けられた回転数センサ２７ａからの回転数Ｎｏｕｔ１，第２変速機４０の出力軸４２に取り付けられた回転数センサ４２ａからの回転数Ｎｏｕｔ２などが入力ポートを介して入力されている。変速ＥＣＵ２１からは、油圧制御装置６０への駆動制御信号や第２変速機４０のツーウェイクラッチ５０の図示しないアクチュエータへの駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

図６は、動力伝達装置２０（第１変速機２５および第２変速機４０）の減速比を示す説明図である。実施例の自動車１０に搭載される動力伝達装置２０では、８段変速式の第１変速機２５と２段変速式の第２変速機４０とを備えることから、簡易な構成で、図示するように、１６段変速式の変速機を構成することができる。

次に、こうして構成された実施例の自動車１０の動作、特に、前進走行時の動力伝達装置２０の第１変速機２５や第２変速機４０の動作について説明する。なお、第１変速機２５や第２変速機４０は、変速ＥＣＵ２１により駆動制御される。まず、前進走行時には、第２変速機４０のツーウェイクラッチ５２を、サンギヤ４６の正回転を許容すると共に逆回転を規制する逆回転規制状態とする。そして、発進時には、第１変速機２５については１速や２速などの低車速側の変速段を形成し、第２変速機４０についてはドグクラッチ５０を解放して低車速側の変速段を形成するものとした。第２変速機４０を低車速側の変速段とすることにより、第２変速機４０を備えない構成や第２変速機を備えるが発進時にドグクラッチ５０を係合する構成に比して、動力伝達装置２０全体としてより大きな減速比とすることができる。これにより、発進時やその直後の加速時などにより大きなトルクを駆動輪ＤＷに出力することができ、発進性能や加速性能を向上させることができる。なお、発進後、第１変速機２５については、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖに基づく変速条件が成立したときに変速する。

発進後、第２変速機４０のドグクラッチ５０を解放して（第２変速機４０を低車速側の変速段として）前進走行している最中にアクセルペダル９１の踏込量が減少してアクセル開度Ａｃｃが減少すると、それに応じてエンジン１２のトルクが低下することから、第１変速機２５が変速条件を満たしていない場合、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１（第２変速機４０の入力軸４１の回転数Ｎｉ２）は低下する。実施例では、このときに、第１変速機２５の係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ４，ブレーキＢ１，Ｂ２）のうち現在の変速段に対応する現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合するものとした。これにより、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１をより迅速に低下させることができる。ここで、他係合要素は、実施例では、第１変速機２５の現在の変速段より１段低い変速段の係合要素とするものとした。例えば、第１変速機２５が４速のとき即ちクラッチＣ１，Ｃ４が現在係合要素のときには、クラッチＣ３を他係合要素とするものとした。

遊星歯車機構４５のプラネタリキャリヤ４９が駆動輪ＤＷに接続されており、ツーウェイクラッチ５２が逆回転規制状態となっているから、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１（第２変速機４０の入力軸４１の回転数Ｎｉ２）すなわち遊星歯車機構４５のリングギヤ４７の回転数が低下すると、サンギヤ４６の回転数は増加する。そして、サンギヤ４６，プラネタリキャリヤ４９，リングギヤ４７の回転数が略同一となったときに、ドグクラッチ５０を係合する。これにより、前進走行中に第２変速機４０を低車速側の変速段から高車速側の変速段に自動変速することができる。しかも、上述したように、第１変速機２５の現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合して、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１をより迅速に低下させるから、第２変速機４０の変速をより迅速に行なうことができる。このようにして第２変速機４０を高車速側の変速段とすると、第２変速機４０では入力軸４１から出力軸４２に回転数およびトルクを保持して動力を伝達するから、効率よく動力を伝達することができる。即ち、第２変速機４０を低車速側の変速段とするときに比して、燃費を向上させることができる。

こうして第２変速機４０の自動変速を完了すると、第１変速機２５で係合している係合要素のうち１つを解放して、第１変速機２５を、第２変速機４０の変速前と同一の変速段に戻すかそれより１段低い変速段とする。例えば、第２変速機４０の変速前に第１変速機２５が４速のとき（クラッチＣ１，Ｃ４が現在係合要素でクラッチＣ３を他係合要素としたとき）には、クラッチＣ３を解放して第１変速機２５を４速に戻すか、クラッチＣ４を解放して第１変速機２５を３速とする。基本的には、前者で問題ないが、図６から解るように、第２変速機４０の変速前の第１変速機２５の変速段が４速以上のときには、ドグクラッチ５０を係合する前後で、第１変速機２５を１段低い変速段とする場合に同一の変速段とする場合より動力伝達装置２０全体としての変速比（減速比）の変化が小さい。したがって、第２変速機４０の変速前の第１変速機２５の変速段が所定変速段（例えば、４速や５速など）以上の変速段のときに、第２変速機４０の変速後に、第１変速機２５の変速段を１段低い変速段とすることにより、動力伝達装置２０全体としての変速比の変化を抑制することができ、運転者の乗り心地を向上させることができる。

その後、第２変速機４０については、車両が停止するまでドグクラッチ５０の係合（高車速側の変速段）を保持する。これにより、第２変速機４０では、車両が停止するまで、効率よく動力を伝達することができる。

なお、自動車１０の後進走行時には、第２変速機４０のツーウェイクラッチ５２を正回転規制状態とすると共に第１変速機２５の出力軸２７（第２変速機４０の入力軸４１）や第２変速機４０の出力軸４２が逆回転する点を除いて、前進走行時と同様に考えることができる。

以上説明した実施例の動力伝達装置２０を搭載する自動車１０では、第１変速機２５の出力軸２７と駆動輪ＤＷとにリングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９とが接続された遊星歯車機構４５と、リングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９との接続およびその解除を行なうドグクラッチ５０と、遊星歯車機構４５のサンギヤ４６とトランスミッションケース２２とに介在するツーウェイクラッチ５２と、を有する第２変速機４０を備える。そして、前進走行時には、ツーウェイクラッチ５２を、サンギヤ４６のリングギヤ４７およびプラネタリキャリア４９と同一方向の回転を許容すると共に反対方向の回転を規制する逆回転規制状態とする。そして、発進時には、ドグクラッチ５０の解放によって第２変速機４０を低車速側の変速段とし、その後に、アクセルペダル９１の踏込量が減少したときに、リングギヤ４７の回転数を低下させて、ドグクラッチ５０を係合して、第２変速機４０を高車速側の変速段に変速する。これにより、走行中に第２変速機４０の自動変速（低車速側の変速段から高車速側の変速段への変速）を行なうことができる。また、発進時などには、低車速側の変速段で加速性の向上を図ることができ、ドグクラッチ５０を係合した後は、高車速側の変速段で燃費の向上を図ることができる。

しかも、実施例の自動車１０では、ドグクラッチ５０を係合する際に、第１変速機２５の現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合する。これにより、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１（第２変速機４０の入力軸４１の回転数Ｎｉ２）をより迅速に低下させることができ、ドグクラッチ５０の係合（第２変速機４０の変速）をより迅速に行なうことができる。

実施例の自動車１０では、ドグクラッチ５０を解放して（第２変速機４０を低車速側の変速段として）前進走行している最中にアクセルペダル９１の踏込量が減少したときには、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１（第２変速機４０の入力軸４１の回転数Ｎｉ２）を低下させて、ドグクラッチ５０を係合するものとしたが、第１変速機２５が所定変速段（例えば、２速や３速など）以下の変速段のときには、ドグクラッチ５０を係合しないものとしてもよい。こうすれば、発進してから第１変速機２５の変速段が所定変速段より高くなるまでは、アクセルペダル９１の踏込量が減少したか否かに拘わらず、第２変速機４０を低車速側の変速段で保持することなる。したがって、発進から第２変速機４０を高車速側の変速段に変速するまでの時間をより長くすることができる。

ここで、アクセルペダル９１の踏込量が減少したときにドグクラッチ５０を係合しない（第２変速機４０を変速しない）ときには、第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１を迅速に低下させる必要はないから、第１変速機２５の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合する必要はない。

また、アクセルペダル９１の踏込量が減少したときにドグクラッチ５０を係合しないときには、ツーウェイクラッチ５２を双方向規制状態（サンギヤ４６の正回転および逆回転を規制する状態）とするものとしてもよい。こうすれば、サンギヤ４６が正回転する（リングギヤ４７の回転数に近づく）のを規制することができるから、エンジンブレーキを駆動輪ＤＷに作用させることができる。

実施例の自動車１０では、ドグクラッチ５０を解放して（第２変速機４０を低車速側の変速段として）前進走行している最中にアクセルペダル９１の踏込量が減少すると、第１変速機２５の現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素として、第１変速機の現在の変速段より１段低い変速段の係合要素（例えば、第１変速機２５が４速のとき即ちクラッチＣ１，Ｃ４が現在係合要素のときには、クラッチＣ３）をスリップ係合するものとしたが、１段低い変速段の係合要素以外の係合要素をスリップ係合するものとしてもよい。

実施例の自動車１０では、ドグクラッチ５０を解放して（第２変速機４０を低車速側の変速段として）前進走行している最中にアクセルペダル９１の踏込量が減少すると、第２変速機４０を自動変速するために、第１変速機２５の現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合することによって第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１（第２変速機４０の入力軸４１の回転数Ｎｉ２）を低下させるものとしたが、これに加えてまたは代えて、エンジン１２のトルクをアクセル開度Ａｃｃに応じた値より低下させるものとしてもよい。この場合、エンジン１２のトルクの低下によって第１変速機２５の出力軸２７の回転数Ｎｏｕｔ１をより迅速に低下させることができる。

実施例の自動車１０では、第２変速機４０は、遊星歯車機構４５とドグクラッチ５０とツーウェイクラッチ５２とを有するものとしたが、図７の変形例の動力伝達装置１２０に示すように、第２変速機１４０は、遊星歯車機構４５とドグクラッチ５０とワンウェイクラッチ１５２と噛み合いブレーキとしてのドグブレーキ１５３とを有するものとしてもよい。ここで、ワンウェイクラッチ１５２とドグブレーキ１５３とは、ワンウェイクラッチ１５２とトランスミッションケース２２との間にドグブレーキ１５３が介在するようそれぞれ配置されている。ワンウェイクラッチ１５２は、ドグブレーキ１５３が係合されているときに、トランスミッションケース２２に対するサンギヤ４６の正回転を許容すると共に逆回転を規制する（実施例のツーウェイクラッチ５２の逆回転規制状態と同様に機能する）よう構成されている。この場合、前進走行時には、ドグブレーキ１５３を係合することにより、ワンウェイクラッチ１５２が実施例のツーウェイクラッチ５２と同様に機能するから、実施例と同様に、走行中に第２変速機４０を自動変速することができる。一方、後進走行時には、ドグブレーキ１５３を解放し、ドグクラッチ５０を係合してサンギヤ４６とプラネタリキャリヤ４９とリングギヤ４７とを一体に回転させることにより、第２変速機４０を有しない構成と同様に後進走行することができる。

実施例の自動車１０では、第２変速機４０のドグクラッチ５０は、遊星歯車機構４５のリングギヤ４７とプラネタリキャリヤ４９とを締結すると共に両者の締結を解除するものとしたが、サンギヤ４６とプラネタリキャリヤ４９とリングギヤ４７との一体回転およびその解除ができればよいから、サンギヤ４６とプラネタリキャリヤ４９とを締結すると共に両者の締結を解除するものとしてもよいし、サンギヤ４６とリングギヤ４７とを締結すると共に両者の締結を解除するものとしてもよい。

実施例の自動車１０では、第２変速機４０の遊星歯車機構４５は、シングルピニオン式遊星歯車として構成されるものとしたが、ダブルピニオン式遊星歯車として構成されるものとしてもよい。

実施例の自動車１０では、８段変速式の第１変速機３０を備えるものとしたが、８段変速機式に限定されるものではなく、４段変速式や５段変速式，６段変速式など、如何なる段数の変速機を備えるものとしてもよい。

実施例の自動車１０では、パーキングロック機構を、第２変速機４０の遊星歯車機構４５のプラネタリキャリヤ４９の回転のロックおよびその解除が可能となるよう配置するものとしたが、第２変速機４０のドグクラッチ５０が駐車時に係合するものである場合、第１変速機２５の回転軸（例えば、出力軸２７など）回転のロックおよびその解除が可能となるよう配置するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第１遊星歯車機構３０と第２遊星歯車機構３５とクラッチＣ１〜Ｃ４とブレーキＢ１，Ｂ２とワンウェイクラッチＦ１とを有する第１変速機２５が「第１変速機」に相当し、遊星歯車機構４５とドグクラッチ５０とツーウェイクラッチ５２とを有する第２変速機４０が「第２変速機」に相当し、変速ＥＣＵ２１が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、動力伝達装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 自動車、１２ エンジン、１３ クランクシャフト、１４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、１５ ブレーキ用電子制御ユニット（ブレーキＥＣＵ）、２０，１２０ 動力伝達装置、２２ トランスミッションケース、２３ 発進装置、２３ｃ ロックアップクラッチ、２３ｏ ワンウェイクラッチ、２３ｐ ポンプインペラ、２３ｓ ステータ、２３ｔ タービンランナ、２４ オイルポンプ、２５ 第１変速機、２６ 入力軸、２６ａ 回転数センサ、２７ 出力軸、２７ａ 回転数センサ、３０ 第１遊星歯車機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ａ ピニオンギヤ、３４ プラネタリキャリヤ、３５ 第２遊星歯車機構、３６ａ 第１サンギヤ、３６ａ 第２サンギヤ、３６ｂ 第２サンギヤ、３７ リングギヤ、３８ａ ショートピニオンギヤ、３８ｂ ロングピニオンギヤ、３９ プラネタリキャリヤ、４０ 第２変速機、４１ 入力軸、４２ 出力軸、４２ａ 回転数センサ、４５ 遊星歯車機構、４６ サンギヤ、４７ リングギヤ、４８ ピニオンギヤ、４９ プラネタリキャリヤ、５０ ドグクラッチ、５２ ツーウェイクラッチ、６０ 油圧制御装置、８０ デファレンシャルギヤ、９１ アクセルペダル、９２ アクセルペダルポジションセンサ、９３ ブレーキペダル、９４ マスタシリンダ圧センサ、９５ シフトレバー、９６ シフトポジションセンサ、９８ 車速センサ、１２０ 動力伝達装置、１５２ ワンウェイクラッチ、１５３ ドグブレーキＢ１，Ｂ２ ブレーキ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ クラッチ、ＤＷ 駆動輪、Ｆ１ ワンウェイクラッチ。

Claims (8)

1. 車両に搭載され、原動機からの動力を車軸に伝達する動力伝達装置であって、
   前記原動機の出力軸に接続された有段の第１変速機と、
   前記第１変速機の出力軸と前記車軸とに接続された２段の第２変速機と、
   前記第１変速機および前記第２変速機を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記第２変速機は、前記第１変速機の出力軸に接続される第１回転要素と前記車軸に接続される第２回転要素と第３回転要素とを有する遊星歯車機構と、前記第１回転要素と前記第２回転要素と前記第３回転要素とのうち２つの接続および接続の解除を行なう噛み合いクラッチと、少なくとも前進走行時の前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制可能な回転規制手段とを有し、前記噛み合いクラッチの解放により低車速側の変速段を形成すると共に前記噛み合いクラッチの係合により高車速側の変速段を形成するよう構成されており、
   前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させて該噛み合いクラッチを係合する、
   動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記第１変速機は、複数の係合要素のうち組合せの異なる少なくとも２つの係合要素を係合することにより複数の変速段を形成するよう構成されており、
   前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記複数の係合要素のうち、現在係合している少なくとも２つの現在係合要素に加えて、該少なくとも２つの現在係合要素以外の少なくとも１つの他係合要素をスリップ係合することにより、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させる、
   動力伝達装置。
3. 請求項２記載の動力伝達装置であって、
   前記少なくとも１つの他係合要素は、前記第１変速機の現在の変速段より１段低い変速段を形成するための係合要素である、
   動力伝達装置。
4. 請求項３記載の動力伝達装置であって、
   前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合した後に、前記第１変速段を前記噛み合いクラッチを係合する前の変速段より１段低い変速段とする、
   動力伝達装置。
5. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記制御手段は、前記噛み合いクラッチを係合する際、前記原動機の出力トルクをアクセル開度に応じた値より低下させることにより、前記第１変速機の出力軸の回転数を低下させる、
   動力伝達装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つの請求項に記載の動力伝達装置であって、
   前記制御手段は、発進時には、前記噛み合いクラッチを解放し、該噛み合いクラッチを解放して走行している最中にアクセル踏込量が減少したときに、前記噛み合いクラッチを係合する、
   動力伝達装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の動力伝達装置であって、
   前記回転規制手段は、シフトポジションに応じて前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制可能なツーウェイクラッチとして構成されている、
   動力伝達装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の動力伝達装置であって、
   前記回転規制手段は、前進走行時の前記第１回転要素の回転方向とは反対方向の前記第３回転要素の回転を規制するワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチと前記第２変速機を収容するケースとに介在する第２噛み合いクラッチと、を有し、
   前記制御手段は、後進走行時には、前記噛み合いクラッチを係合すると共に前記第２噛み合いクラッチを解放する、
   動力伝達装置。

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