JP2016017539A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合い式の係合機構を解放させて変速する際の制御を簡素化することができる自動変速機を提供する。
【解決手段】傾斜面２７，２８が形成された第１ドグ歯２０と第２ドグ歯２１との噛み合いにより二つの部材を係合させる第１係合機構を係合させることにより設定される所定の変速段から、第１係合機構を解放させることにより設定される所望の変速段へ変速する際に、各ドグ歯２０，２１の傾斜面同士を接触させて一方の部材を他方の部材から離隔させる推力を発生させて、第１係合機構を解放させることができるように構成され、また傾斜した面２７，２８同士が接触した状態を維持するように一方の部材を押圧する押圧機構２２を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、係合または解放させられることにより所定の変速段を設定する係合機構を備えた自動変速機に関するものである。

特許文献１には、前進第１速段から前進第６速段および後進第１速段を設定することができる自動変速機が記載されている。この自動変速機は、二つの遊星歯車機構と、それらの遊星歯車機構における回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を停止させる複数の係合機構とを備えている。これら係合機構のうちの一つの係合機構は、ブレーキとして機能するように構成されたワンウェイクラッチであり、係合することにより前進第１速段が設定される。そのワンウェイクラッチには、エンジンブレーキを作用させる際に、前進走行時とは反対方向のトルクが掛かる。そして、この自動変速機では、ワンウェイクラッチを係合させることにより停止させられる回転要素は、後進第１速段を設定する際にも停止するように構成されているので、後進走行時やエンジンブレーキを作用させる時には、ワンウェイクラッチが解放する。そのため、この自動変速機は、ワンウェイクラッチと並列に摩擦クラッチを設けており、後進走行時やエンジンブレーキを作用させる際に、摩擦クラッチを係合させるように構成されている。なお、この摩擦クラッチは、複数の摩擦板を交互に配置して、その摩擦材同士を接触させることによりトルク伝達可能に連結するように構成された多板クラッチが採用されている。

また、特許文献２には、遊星歯車機構における一つの回転要素を、ハウジングなどの固定部に選択的に係合させることができるように噛み合い式のブレーキを設けた自動変速機が記載されている。この噛み合い式のブレーキは、油圧アクチュエータにより係合および解放を制御するように構成されており、その油圧アクチュエータへの油圧の供給を停止させた際に係合するように構成されたノーマルクローズ型のブレーキを使用している。

なお、特許文献３には、工作機械に使用されるドグクラッチの形状が記載されている。このドグクラッチは、ドグ歯が噛み合っている際にバックラッシュが生じることを抑制し、かつ歯先同士が接触することによる噛み合い不良を抑制するために、ドグ歯における一方の歯面が中心軸線方向に対して傾斜して形成されている。より具体的には、このドグクラッチは、一方向のみに回転する部分に使用されており、噛み合い動作時に歯先同士が接触した場合であっても、傾斜面に沿ってドグ歯が相対回転して、噛み合いが完了するような形状となっている。

特開２００９−０６３１２０号公報 国際公開第２０１３／０７６８２７号 実開平２−２１３３６号公報

特許文献１に記載された自動変速機に、特許文献２および特許文献３に記載されている噛み合い式の係合機構を適用することができる。しかしながら、その噛み合い式の係合機構は、ドグ歯にトルクが作用している際には、ドグ歯同士の歯面に摩擦力が生じる。そのようにドグ歯にトルクが作用していると噛み合い式の係合機構を解放することが困難になるので、通常、ドグ歯に作用するトルクを低下させてから噛み合い式の係合機構を解放させる。このようにドグ歯に作用するトルクを低下させてから噛み合い式の係合機構を解放させる際には、ドグ歯に作用するトルクを低下させるための制御と、噛み合い式の係合機構を解放させる制御とを協調させることになるので、噛み合い式の係合機構を解放させる際の制御が複雑になる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、噛み合い式の係合機構を解放させて変速する際の制御を簡素化することができる自動変速機を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、係合することにより所定の変速段を設定し、かつ所望の変速段を設定する際に解放させられる第１係合機構を備え、前記第１係合機構は、第１ドグ歯が形成された第１部材と、軸線方向に移動することにより前記第１ドグ歯に噛み合う第２ドグ歯が形成された第２部材とを備えている自動変速機において、前記第１ドグ歯は、円周方向での一方を向いた第１歯面と、円周方向での他方を向いた第２歯面とを有し、前記第２ドグ歯は、前記第１歯面と対向する第３歯面と、前記第２歯面と対向する第４歯面とを有し、前記第１歯面と前記第３歯面とは、前記所定の変速段から前記所望の変速段への変速の際に、これら第１歯面と第３歯面とを接触させる方向のトルクに応じて前記第１部材と前記第２部材とを軸線方向に離隔させるように推力を発生させる傾斜面とされ、前記第１歯面と前記第３歯面とが接触した状態を維持するように前記第２部材を前記第１部材側に押圧する押圧機構を備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記所定の変速段は、複数の前進変速段のうちのいずれかの変速段を含み、前記第１係合機構は、前記所定の変速段と後進変速段とを設定する際に係合させられる係合機構を含み、前記所定の変速段では、前記第２歯面と前記第４歯面とが接触してトルクを伝達し、前記後進変速段では、前記第１歯面と前記第３歯面とが接触してトルクを伝達するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記押圧機構は、前記所定の変速段でエンジンブレーキを効かせる場合、および前記後進変速段が設定されている場合に、前記第２部材を前記第１部材側に押圧するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記押圧機構は、前記第２部材を軸線方向における一方側に押圧する弾性体と、該弾性体により前記第２部材が押圧される荷重に対抗した荷重を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴とする自動変速機である。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記アクチュエータは、供給される油圧に応じた荷重を発生させるように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項６の発明は、請求項４の発明において、前記アクチュエータは、通電される電流値に応じた荷重を発生させるように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項７の発明は、請求項４ないし６のいずれかの発明において、前記弾性体は、前記第２部材を前記第１部材から離隔させる方向に弾性力を作用させるように構成され、前記第２歯面と前記第４歯面とが接触し、かつ前記アクチュエータが荷重を発生させていない場合に、前記弾性体により押圧されて前記第２部材が前記第１部材から離隔しないように、前記第２歯面と前記第４歯面とは、前記第１部材および前記第２部材の回転方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかの発明において、相対回転可能に設けられた第３部材と第４部材とをトルク伝達可能に連結する第２係合機構を更に備え、前記所定の変速段は、前記第１係合機構を係合させるとともに、前記第２係合機構を解放させることにより設定され、かつ前記所望の変速段は、前記第１係合機構を解放させるとともに、前記第２係合機構を係合させることにより設定されるように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記第２係合機構は、伝達するトルク容量を変化させることができるように構成され、前記第２係合機構の伝達トルク容量の増大に伴って、前記第１部材または前記第２部材に作用するトルクの方向が次第に反転するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１０の発明は、請求項１ないし９のいずれかの発明において、前記第１係合機構は、ブレーキ機構を含むことを特徴とする自動変速機である。

請求項１１の発明は、請求項１ないし９のいずれかの発明において、前記第１部材と前記第２部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構を含むように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１２の発明は、請求項１ないし１１のいずれかの発明において、前記所定の変速段と、前記所望の変速段とで係合させられる第３係合機構を更に備えていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１３の発明は、請求項１ないし１２のいずれかの発明において、少なくとも三つの回転要素を有する第１遊星歯車機構と、他の三つの回転要素を有する第２遊星歯車機構とを更に備え、前記各係合機構は、前記第１遊星歯車機構または前記第２遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を固定するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

この発明によれば、自動変速機は、第１部材と第２部材とが噛み合うことにより所定の変速段を設定し、所望の変速段を設定する際にその噛み合いを解消するように構成されている。また、各ドグ歯には、互いに対向した傾斜面が形成されており、その傾斜面同士を接触させる方向のトルクに応じて第１部材と第２部材とを軸線方向に離隔させるように構成されている。したがって、各ドグ歯における傾斜面同士が接触するように第１係合機構に伝達するトルクを制御するのみで、所定の変速段から所望の変速段へ変速することができる。そのため、上記のように変速する際における制御を簡素化することができる。また、第１歯面と第３歯面とが接触した状態を維持するように第２部材を第１部材側に押圧する押圧機構を備えているので、押圧機構を制御することにより、第１係合機構に伝達されるトルクの向きに拘わらず、第１係合機構を係合させた状態を維持することができる。すなわち、第１歯面と第３歯面とが接触するように第１係合機構に伝達されるトルクが反転した際に、第１部材と第２部材とを係合させた状態を維持するための他の装置を設ける必要がない。その結果、変速機が大型化することを抑制することができる。

この発明における第１係合機構の構成の一例を説明するための模式図である。 電磁アクチュエータによりピストンに推力を作用させるように構成された例を説明するための模式図である。 シフトフォークを介してドグ歯を係合または解放させるように構成された例を説明するための模式図である。 ボールカム機構によりピストンに推力を作用させるように構成された例を説明するための模式図である。 この発明における押圧機構を制御する例を説明するためのフローチャートである。 この発明における第１係合機構を備えた変速機の構成の一例を示すスケルトン図である。 各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を示す係合表である。 その変速機における各回転要素の運転状態を示す共線図である。 この発明における第１係合機構を備えた変速機の他の構成例を示すスケルトン図である。 その変速機における各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を示す係合表である。 その変速機における各回転要素の運転状態を示す共線図である。

この発明に係る自動変速機は、互いに噛み合う二つの部材を有する第１係合機構を備え、その第１係合機構を係合させることにより設定される所定の変速段から、第１係合機構を解放させることにより設定される所望の変速段に変速するように構成されている。そのように構成された自動変速機の構成の一例を図６に示している。図６に示す自動変速機は、車両に搭載されたものであって、従来知られているダブルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第１遊星歯車機構１と記す）と、ラビニョ型の遊星歯車機構（以下、第２遊星歯車機構２と記す）とを有している。この自動変速機は、駆動力源であるエンジン３の出力軸４に、図示しないトルクコンバータを介して連結されており、入力されたトルクや回転数を変化させて出力するように構成されている。より具体的には、前進第１速段から前進第８速段までの変速段と、後進第１速段および後進第２速段の変速段とを設定することができるように構成され、エンジン３の目標回転数や、要求される駆動力などに応じていずれかの変速段を設定するように構成されている。

図６に示す自動変速機の構成を具体的に説明すると、まず、第１遊星歯車機構１は、ハウジングなどの固定部５に連結された第１サンギヤ６と、第１サンギヤ６に噛み合う第１インナーピニオンギヤ７と、第１インナーピニオンギヤ７に噛み合う第１アウターピニオンギヤ８と、第１アウターピニオンギヤ８に噛み合う第１リングギヤ９と、第１インナーピニオンギヤ７および第１アウターピニオンギヤ８を自転および公転可能に保持し、かつ入力軸１０に連結された第１キャリヤ１１とによって構成されている。すなわち、第１遊星歯車機構１は、エンジン３が駆動力を出力している際に、第１キャリヤ１１が入力要素として機能し、第１サンギヤ６が反力要素として機能し、第１リングギヤ９が出力要素として機能するように構成された、三つの回転要素を有する差動機構である。また、第１遊星歯車機構１は、減速機として機能する。

図６に示す第２遊星歯車機構２は、入力軸１０と同心円上に配置された第２サンギヤ１２および第３サンギヤ１３と、第３サンギヤ１３に噛み合う第２インナーピニオンギヤ１４と、第２インナーピニオンギヤ１４および第２サンギヤ１２に噛み合う第２アウターピニオンギヤ１５と、第２インナーピニオンギヤ１４および第２アウターピニオンギヤ１５を自転および公転可能に保持する第２キャリヤ１６と、第２アウターピニオンギヤ１５に噛み合う第２リングギヤ１７とによって構成されている。すなわち、第２遊星歯車機構２は、第２キャリヤ１６および第２リングギヤ１７を共有したシングルピニオン型の遊星歯車機構およびダブルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。したがって、この第２遊星歯車機構２は、第２サンギヤ１２、第３サンギヤ１３、第２キャリヤ１６、第２リングギヤ１７の四つの回転要素を有する差動機構として構成されている。

さらに、上述した第１遊星歯車機構１における各回転要素と、第２遊星歯車機構２における各回転要素とを選択的に係合させる複数のクラッチや、いずれかの回転要素を停止させるブレーキが設けられている。具体的には、第１リングギヤ９と第３サンギヤ１３とを連結するように第１クラッチＣ１が設けられ、入力軸１０または第１キャリヤ１１と第２キャリヤ１６とを連結するように第２クラッチＣ２が設けられ、第１リングギヤ９と第２サンギヤ１２とを連結するように第３クラッチＣ３が設けられ、第１キャリヤ１１と第２サンギヤ１２とを連結するように第４クラッチＣ４が設けられている。これら各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、油圧アクチュエータや電磁アクチュエータなどの制御量に基づいて伝達トルク容量を変更することができるように構成されている。以下の説明では、摩擦力によりトルクを伝達し、かつ油圧アクチュエータに供給される油圧に応じて、その伝達トルク容量を変化させることができるように構成された摩擦クラッチを例に挙げて説明する。

また、ハウジングなどの固定部５と第２サンギヤ１２とを連結することにより、第２サンギヤ１２を停止させるように第１ブレーキＢ１が設けられ、同様に固定部５と第２キャリヤ１６とを連結することにより、第２キャリヤ１６を停止させるように第２ブレーキＢ２が設けられている。なお、図６に示す例では、第１ブレーキＢ１は、摩擦力を変化させること、すなわち、伝達トルク容量を変化させることにより第２サンギヤ１２に作用させる制動力を制御することができる摩擦ブレーキによって構成され、第２ブレーキＢ２は、第２キャリヤ１６と固定部５とが噛み合うことにより第２キャリヤ１６を停止させるように構成されている。この第２ブレーキＢ２が、この発明を実施した場合における第１係合機構に相当する。

そして、エンジン３や各係合機構などを制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵ１８と記す）が設けられている。このＥＣＵ１８は、従来知られたものと同様にマイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、図示しないセンサから信号が入力され、その入力された信号と予め記憶されたマップや演算式などとによりエンジン３や各係合機構に出力する信号を定め、その定められた信号を出力するように構成されている。その一例としては、車速センサにより検出された車速と、アクセル開度センサにより検出されたアクセル開度との信号が、ＥＣＵ１８に入力される。そして、ＥＣＵ１８には、従来知られているように車速とアクセル開度とをパラメータとして予め用意された変速マップが記憶されており、上記入力された信号と変速マップとにより変速段を定める。ついで、その定められた変速段となるように、上記の各クラッチや各ブレーキに信号を出力する。その際に、変速段が変化することによるショックを抑制するためなど、種々の条件に応じて摩擦クラッチや摩擦ブレーキなどの伝達トルク容量を制御してもよい。

各変速段を設定する際に係合させられる係合機構を、図７の係合表に示している。なお、図７において「○」は、クラッチまたはブレーキが係合している状態を示し、「−」は、クラッチまたはブレーキが解放している状態を示している。図７に示すように、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とを係合させることにより前進第１速段が設定され、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより前進第２速段が設定され、第１クラッチＣ１と第３クラッチＣ３とを係合させることにより前進第３速段が設定され、第１クラッチＣ１と第４クラッチＣ４とを係合させることにより前進第４速段が設定され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを係合させることにより前進第５速段が設定され、第２クラッチＣ２と第４クラッチＣ４とを係合させることにより前進第６速段が設定され、第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３とを係合させることにより前進第７速段が設定され、第２クラッチＣ２と第１ブレーキＢ１とを係合させることにより前進第８速段が設定される。また、第２ブレーキＢ２と第３クラッチＣ３とを係合させることにより後進第１速段が設定され、第２ブレーキＢ２と第４クラッチＣ４とを係合させることにより後進第２速段が設定される。なお、前進第６速段を設定している際の変速比が「１」となり、前進第１速段から前進第５速段までの変速段を設定している際の変速比は、「１」よりも大きくなり、前進第７速段および前進第８速段を設定している際の変速比は、「１」未満となる。また、上記前進第１速段が、この発明を実施した場合における所定の変速段に相当し、上記前進第２速段が、この発明を実施した場合における所望の変速段に相当し、第１ブレーキＢ１が、この発明を実施した場合における第２係合機構に相当し、第１クラッチＣ１が、この発明を実施した場合における第３係合機構に相当する。

図８は、各変速段毎における各回転要素の運転状態を共線図で示している。なお、図８における縦軸は、各回転要素の回転数を示しており、また、変速機に入力される回転数を一定として示している。以下の説明では、各回転要素の回転方向が、エンジン３の回転方向と同一方向の場合を、正回転と記し、エンジン３の回転方向と反対方向の場合を、負回転と記す。また、負回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または正回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、正トルクと記し、正回転で回転している際に、その回転数を低下させる方向に作用するトルク、または負回転で回転している際に、その回転数を増大させる方向に作用するトルクを、負トルクと記す。したがって、図８では、正回転が、「０」よりも上側となり、負回転が、「０」よりも下側になり、各回転要素に対して上方向に作用するトルクが、正トルクとなり、下方向に作用するトルクが、負トルクとなる。

上述したように第１遊星歯車機構１は、減速機として機能するように構成されており、エンジン３から伝達されたトルクを増幅して第１リングギヤ９から出力するように構成されている。また、前進第１速段では、第１クラッチＣ１が係合させられている。すなわち、上述したように第１リングギヤ９と第３サンギヤ１３とが第１クラッチＣ１を介して連結されている。したがって、エンジン３から第１リングギヤ９を介して第３サンギヤ１３に正トルクが入力されるので、その第３サンギヤ１３が、第２遊星歯車機構２の入力要素として機能する。また、前進第１速段では、第２ブレーキＢ２が係合して第２キャリヤ１６と固定部５とを連結しているので、第２キャリヤ１６の回転数が「０」になるように維持される。したがって、その第２キャリヤ１６が、第２遊星歯車機構２の反力要素として機能する。その結果、変速機に入力されたトルクは、変速機のギヤ比に応じて増幅されて第２リングギヤ１７から出力される。なお、エンジン３から駆動力を出力している際には、第２キャリヤ１６に負トルクが伝達される。

また、前進第２速段も前進第１速段と同様に第１クラッチＣ１が係合させられている。したがって、エンジン３から第１リングギヤ９を介して第３サンギヤ１３に正トルクが入力されるので、その第３サンギヤ１３が、第２遊星歯車機構２の入力要素として機能する。一方、前進第２速段では、第１ブレーキＢ１が係合して第２サンギヤ１２と固定部５とを連結しているので、第２サンギヤ１２の回転数が「０」になるように維持される。したがって、その第２サンギヤ１６が、第２遊星歯車機構２の反力要素として機能する。その結果、変速機に入力されたトルクは、変速機のギヤ比に応じて増幅されて第２リングギヤ１７から出力される。

上記のように設定される前進第１速段から前進第２速段にアップシフトする際には、第２ブレーキＢ２を解放するとともに、第１ブレーキＢ１を係合させる。一方、第２ブレーキＢ２は、上述したように噛み合いによってトルクを伝達するように構成されている。このように噛み合いによってトルクを伝達するブレーキは、伝達トルク容量を制御することができない。したがって、第２キャリヤ１６が反力要素として機能しているときには、第２ブレーキＢ２に大きなトルクが掛かることにより、噛み合い面に大きな摩擦力が作用するので、第２ブレーキＢ２が解放しにくくなる場合がある。そのため、この自動変速機では、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させて前進第１速段での反力として機能させることにより、第２ブレーキＢ２に掛かるトルクを低下させて、第２ブレーキＢ２を解放させるように構成されている。すなわち、前進第１速段を設定して走行している際に、第２ブレーキＢ２に掛かる負トルクを低下させるように構成されている。

一方、第２ブレーキＢ２にトルクが掛かることを抑制するように第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させ、その後に、第２ブレーキＢ２を解放させ、更にその後に、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させることにより、前進第２速段に移行する場合には、第２ブレーキＢ２が完全に解放されたことを判断した後に、第１ブレーキＢ１を係合させるためにその第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させる必要がある。そのため、第２ブレーキＢ２が完全に解放されたことを検出するセンサなどを設けると装置が大型化してしまう可能性があり、または第２ブレーキＢ２が解放されたことを待つことを要因として変速応答性が低下する可能性がある。また、第２ブレーキＢ２を解放させる制御と、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を変化させる制御とを協調させることになるため、変速制御が複雑になる可能性がある。

そのため、この自動変速機は、第２キャリヤ１６に正トルクが伝達されるように、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させることにより、第２ブレーキＢ２を解放することができるように構成されている。図１は、その第２ブレーキＢ２の構成を説明するための模式図である。図１に示す第２ブレーキＢ２は、固定部５にスプライン係合したピストン１９と、第２キャリヤ１６とが噛み合うように構成されている。具体的には、第２キャリヤ１６の側面とピストン１９とが軸線方向で対向して設けられており、第２キャリヤ１６におけるピストン１９に対向した面には、軸線方向に突出した第１ドグ歯２０が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成され、ピストン１９における第２キャリヤ１６に対向した面には、軸線方向に突出しかつ第１ドグ歯２０と噛み合う第２ドグ歯２１が、円周方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。上述したようにこのピストン１９は、固定部５とスプライン係合している。したがって、ピストン１９は、軸線方向に移動することができ、かつ回転方向においては停止している。なお、ピストン１９が、この発明を実施した場合における第２部材に相当する。

このピストン１９に軸線方向の押圧力を付与するための押圧機構２２が設けられている。図１に示す例では、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように、そのピストン１９に荷重を作用させるリターンスプリング２３と、そのリターンスプリング２３のバネ力に対抗して押圧力を作用させるように、ピストン１９の背面（第２キャリヤ１６と対向した面とは反対側の面）側に設けられた油圧アクチュエータ２４とによって押圧機構２２が構成されている。したがって、図１に示すピストン１９は、油圧アクチュエータ２４に供給される油圧を増大させることにより、ピストン１９が第２キャリヤ１６に接近し、それとは反対に、油圧アクチュエータ２４に供給された油圧を低下させることにより、リターンスプリング２３のバネ力によってピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように構成されている。なお、ピストン１９が第２キャリヤ１６に接近するようにリターンスプリング２３のバネ力を作用させ、そのバネ力に対抗した荷重、すなわち、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔する方向の荷重を油圧アクチュエータ２４が発生するように構成していてもよい。

また、図１に示すそれぞれのドグ歯２０，２１は、前進第１速段を設定している際に油圧アクチュエータ２４に供給する油圧を低下させることができるように構成されている。具体的には、第１ドグ歯２０と第２ドグ歯２１とが接触している際に、ピストン１９に対して、第２キャリヤ１６から離隔させる推力が生じにくいように、各ドグ歯２０，２１の歯面が形成されている。図１に示す例では、前進第１速段を設定して車両が走行している際にドグ歯２０，２１同士が接触する側面、すなわち、第１ドグ歯２０と第２ドグ歯２１とが対向した歯面２５，２６が、回転方向に対してほぼ直交して形成されている。これら、前進第１速段を設定して車両が走行している際に接触する第１ドグ歯２０の歯面２５が、この発明を実施した場合における第２歯面に相当し、第２ドグ歯２１の歯面２６が、この発明を実施した場合における第４歯面に相当する。

なお、図１に示す例では、各歯面２５，２６が回転方向に対して直交して形成されているが、要は、各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達している際に、第２ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しなければよい。すなわち、各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達する際に生じる軸線方向の荷重、より具体的には、歯面２，２６で生じる摩擦力のうちの軸線方向の成分と、リターンスプリング２３のバネ力と、ピストン１９および固定部５に生じる摩擦力との合力が、ピストン１９を第２キャリヤ１６から離隔させる方向に作用しなければよい。したがって、各歯面２５，２６は、図１に破線で示すように各ドグ歯２０，２１の頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鈍角となるように形成されていてもよく、図１に一点鎖線で示すように頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鋭角となるように形成されていてもよい。なお、頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鈍角となるように形成する場合には、上記のように各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達している際に、第２ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しないように、その傾斜角度を定めればよい。

一方、前進第１速段を設定している際に、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させ始めると、まず、第２キャリヤ１６に伝達される負トルクが低下する。そして、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を更に増大させると、第２キャリヤ１６に伝達されるトルクの向きが反転して正トルクとなる。すなわち、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量の増大に伴って第２キャリヤ１６に伝達されるトルクの向きが次第に反転する。そのように第２キャリヤ１６に伝達されるトルクの向きが反転すると、ドグ歯２０，２１の噛み合いが反転する。そのため、この自動変速機では、ドグ歯２０，２１の噛み合いを反転させ、かつ歯面２７，２８を接触させる方向のトルクに応じて、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔する推力を発生させるように構成されている。具体的には、各ドグ歯２０，２１の噛み合いが反転することにより接触する歯面２７，２８を、その歯面２７，２８と頂部とがなす角度が鈍角となるように傾斜させている。なお、歯面２７，２８は、各歯面２５，２６と円周方向で反対方向を向いており、この発明を実施した場合における第１歯面と第３歯面とに相当する。

ここで、各傾斜面２７，２８の形状について具体的に説明する。各ドグ歯２０，２１は、軸線方向と各歯面２７，２８とが成す角度θが所定値以上大きくなるように形成されている。すなわち、各歯面２７，２８が接触することにより、各歯面２７，２８に掛かるトルクに応じて、第２キャリヤ１６からピストン１９が離隔する方向に、そのピストン１９に荷重を作用させるように構成されている。この傾斜角度θは、以下の式を満たす角度に設定することが好ましい。
Ｂ−Ｃ−μ_１×Ｆ＞０ …（１）

なお、式（１）におけるＢは、歯面２８に荷重が作用した際に第２キャリヤ１６からピストン１９を離隔させるように、第２キャリヤ１６に伝達されるトルクに応じてピストン１９に作用する荷重である。この式（１）におけるＢは、歯面２８に掛かる垂直抗力Ａと傾斜角度θに基づいて算出することができる。具体的には、以下により式（１）におけるＢを算出することができる。なお、以下の式におけるＦは、ピストン１９に作用する回転方向の荷重である。
Ｂ＝Ａ×sinθ …（２）
Ａ＝Ｆ／cosθ …（３）

また、ピストン１９が軸線方向に移動することにより摩擦力が生じるので、その摩擦力の軸線方向の成分が、ピストン１９に作用する。その摩擦力の軸線方向の成分が、式（１）におけるＣである。そのため、Ｃは、以下の式で求めることができる。なお、以下の式におけるμ_２は、各ドグ歯２０，２１の接触面での摩擦係数である。
Ｃ＝μ_２×Ａ×cosθ …（４）

さらに、式（１）における「μ_１×Ｆ」は、ピストン１９と固定部５とにより生じる摩擦力であって、μ_１は、ピストン１９と固定部５との接触面での摩擦係数である。

したがって、式（１）では、押圧機構２２がピストン１９を押圧していない状態で各歯面２７，２８にトルクが掛かった場合に、ピストン１９が移動することができる条件を示している。なお、リターンスプリング２３は常時ピストン１９を押圧するので、式（１）における左辺に、そのリターンスプリング２３のバネ力を加算してもよい。

上述したように第２ブレーキＢ２を構成することにより、第１ブレーキＢ１により伝達するトルクを制御することで、ピストン１９に荷重を作用させて第２ブレーキＢ２を解放させることができる。具体的には、前進第１速段が設定されているときに、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させることにより、第１ブレーキＢ１がその伝達トルク容量に応じた反力トルクを受け持つ。そのため、第２ブレーキＢ２に掛かるトルクが次第に低下する。すなわち、第１ブレーキＢ１と第２ブレーキＢ２とが反力トルクを受け持つことになる。第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を更に増大させることにより、第２キャリヤ１６には、正トルクが伝達されることになり、第２ブレーキＢ２の噛み合い方向が反転する。そのように第２ブレーキＢ２の噛み合い方向が反転することにより歯面２７，２８が接触するので、押圧機構２２によりピストン１９を第２キャリヤ１６側に押圧していなければ、より具体的には、油圧アクチュエータ２４に供給されたオイルを排出すれば、第２ブレーキＢ２が解放させられる。

一方、図６に示す自動変速機は、図７および図８に示すように後進第１速段および後進第２速段を設定するためには、第２ブレーキＢ２を係合させる必要がある。すなわち、第２キャリヤ１６を反力要素として機能させる必要がある。しかしながら、図７および図８に示すように後進第１速段および後進第２速段では、第２サンギヤ１２が入力要素として機能するので、後進走行時には、第２キャリヤ１２に正方向のトルクが伝達される。したがって、後進走行時には、歯面２７，２８が接触するようにトルクが入力される。このようにトルクが入力されると、上述したようにピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように、そのピストン１９に軸線方向の荷重が歯面２８に掛かる。同様に、前進第１速段を設定している際に、エンジン３のポンピングロスなどにより制動力を作用させる、いわゆるエンジンブレーキ時には、第２キャリヤ１２に正方向のトルクが伝達されて、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように、そのピストン１９における歯面２８に軸線方向の荷重が掛かる。そのため、この自動変速機は、後進走行時およびエンジンブレーキ時には、押圧機構２２により、ピストン１９を第２キャリヤ１６側に押圧するように構成されている。より具体的には、油圧アクチュエータ２４に油圧を供給して、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しないように、言い換えると、係合状態を維持するように構成されている。

つぎに、上述したように構成された自動変速機の制御の一例を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図５に示すフローチャートは、所定時間毎に繰り返し実行されている。図５に示す例では、まず、前進第１速段から前進第２速段への変速の要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。具体的には、現状設定されている変速段が、前進第１速段であって、車速とアクセル開度とに応じてその前進第１速段から前進第２速段への変速の要求があるか否かを判断し、または、シフトレバーの位置や各種のスイッチの操作などに応じて変速の要求があるか否かを判断する。なお、アクセルペダルが踏み込まれている状態でアップシフトが要求されている時には、変速応答性を向上させることが好ましいので、アクセルペダルが踏み込まれている状態で、車速が所定の車速以上になることにより、前進第１速段から前進第２速段への変速の要求がある場合に、この制御を開始してもよい。

前進第１速段から前進第２速段への変速の要求があり、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、第２キャリヤ１６に伝達される負トルクを低下させるため、または第２キャリヤ１６に正トルクを伝達させるために、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させる（ステップＳ２）。具体的には、まず、第２ブレーキＢ２に掛かるトルクを「０」にするために、第１ブレーキＢ１に要求される伝達トルク容量を算出する。これは、車速と、入力軸１０のトルクおよび回転数と、ギヤ比とに基づいて算出することができる。ついで、ピストン１９を移動させるために要する第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を算出する。具体的には、ピストン１９を離隔させるための時間を求め、その時間でピストン１９を離隔させることができるように第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を算出する。なお、ピストン１９を離隔させるための時間は、アクセル開度や車速の変化率に基づいてイナーシャ相に移行させるまでの時間を定め、その時間に基づいてピストン１９を離隔させるまでの時間を定めることができる。また、上述したようにピストン１９には、第２キャリヤ１６に伝達されるトルクに応じて軸線方向の荷重が作用する。したがって、上記のように定められたピストン１９を解放させるまでの時間と、ピストン１９が噛み合っている軸線方向の長さとに基づいてピストン１９に作用させる荷重を求め、その荷重に基づいて第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を算出することができる。そして、上述したように第２ブレーキＢ２に作用するトルクを「０」にするために、第１ブレーキＢ１に要求される伝達トルク容量と、変速速度に応じて算出される第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量とを加算し、その加算された伝達トルク容量を目標値として、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させる。

さらに、第２ブレーキＢ２を制御する油圧アクチュエータ２４の油圧を低下させる（ステップＳ３）。すなわち、ピストン１９に作用させる推力を低下させる。具体的には、油圧アクチュエータ２４の油圧室からオイルを排出させる。なお、ステップＳ３は、第２ブレーキＢ２を係合させている状態であっても、油圧アクチュエータ２４に油圧を供給している場合に判断するものである。すなわち、上述したように頂部と各歯面２５，２６とがなす角度が、鋭角に形成されている場合には、第２ブレーキＢ２を係合させている際にピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔することがないので、油圧アクチュエータ２４に油圧を供給する必要がない。そのため、第２ブレーキＢ２を係合させている際に油圧アクチュエータ２４に油圧が供給する必要がないように構成されている場合には、ステップＳ３を実行しなくてもよい。また、ステップＳ３では、油圧を制御しながら低下させてもよく、単にオイルをドレーンしてもよい。なお、ステップＳ３をステップＳ２に先行して開始してもよく、ステップＳ２とステップＳ３とを同時に開始してもよい。

上述したように第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させることにより、第２キャリヤ１６に伝達される負トルクが次第に低下し、その後に、第２キャリヤ１６に正トルクが伝達される。その結果、各歯面２７，２８が接触する。その際には、油圧アクチュエータ２４の油圧が低下させられているので、各歯面２７，２８が接触してトルクが掛かると、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔する。また、第１ブレーキＢ１は、前進第２速段を設定するために係合させられる係合機構であり、かつ前進第１速段から前進第２速段への変速時に、第１ブレーキＢ１は、前進第１速段を維持するために要する伝達トルク容量よりも大きな伝達トルク容量に設定される。そのため、各ドグ歯２０，２１の噛み合いが解消されると同時に第２キャリヤ１２の回転数が、「０」に近づくように変化し、それに伴って、エンジン３の回転数が低下する。そして、第１ブレーキＢ１が係合させられる。したがって、ステップＳ３についで、第１ブレーキＢ１が係合したか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４は、車速と前進第２速段におけるギヤ比とに基づいて算出されるエンジン回転数と、実際のエンジン回転数とが一致したか否かにより判断することができる。

なお、上述したように第２ブレーキＢ２が解放されると同時に第２サンギヤ１２の回転数とエンジン回転数とが変化し始めてイナーシャ相に移行する。このイナーシャ相に移行する際には、上述したようにエンジン回転数が低下するので、エンジン回転数を検出することにより、イナーシャ相に移行したか否かを判断することができる。そのようにイナーシャ相に移行したことを判断した場合に、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量とエンジン３の出力トルクとを、イナーシャ相時の制御に切り替えてもよい。

第１ブレーキＢ１が未だ係合させられておらず、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、第１ブレーキＢ１が係合させられるまで、ステップＳ２およびステップＳ３を繰り返し実行する。それとは反対に、第１ブレーキが係合させられてステップＳ４で肯定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

一方、現在の変速段が前進第１速段でなく、または現在の変速段が前進第１速段であるものの前進第２速段への変速が要求されておらず、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、ついで、前進第１速段を設定した状態でエンジンブレーキを作用させる運転状態か否かが判断される（ステップＳ５）。このステップＳ５は、従来知られたフューエルカット制御が実行されているか否か、またはアクセル開度と車速とから定められる変速段が前進第１速段でないものの、シフトレバーの操作により前進第１速段が選択されているか否かなどに基づいて判断することができる。

エンジンブレーキを作用させる運転状態であり、ステップＳ５で肯定的に判断された場合には、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しないように油圧アクチュエータ２４の油圧を増大させて（ステップＳ６）、このルーチンを一旦終了する。このステップＳ６による油圧アクチュエータ２４の目標油圧は、歯面２７，２８の傾斜角度と、伝達されるトルクとに基づいて算出することができる。

それとは反対に、エンジンブレーキを作用させる運転状態でなく、ステップＳ５で否定的に判断された場合には、リバースレンジが選択されているか否かを判断する（ステップＳ７）。このステップＳ７は、シフトレバーの位置を検出することにより判断することができる。リバースレンジが選択されており、ステップＳ７で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６に移行して、油圧アクチュエータ２４の油圧を増大させる。それとは反対に、リバースレンジが選択されておらず、ステップＳ７で否定的に判断された場合には、このままこのルーチンを一旦終了する。

上述したように第２ブレーキＢ２におけるピストン１９に傾斜面を形成することにより、変速後における変速段を設定する第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を増大させると、ピストン１９が解放させられるように第２ブレーキＢ２にトルクが掛かるので、その第２ブレーキＢ２を解放させることができる。すなわち、変速時に、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量を制御すれば、第２ブレーキＢ２を解放させることができる。なお、その際に、油圧アクチュエータ２４の油圧を低下させることが好ましいが、その油圧アクチュエータ２４の油圧は、単に低下させればよく、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量がどの程度増大したかなどを検出して油圧を制御する必要がない。すなわち、第１ブレーキＢ１の伝達トルク容量の制御と協調させる必要がない。そのため、第２ブレーキＢ２が係合させられて設定される変速段から、その第２ブレーキＢ２を解放させて設定される変速段への変速制御が複雑になることを抑制することができる。また、第２ブレーキＢ２に掛かるトルクが低下したことを判断するためや、第２ブレーキＢ２が解放されたことを判断するための時間を要することなく、上述したように第２ブレーキＢ２が解放させられると同時にイナーシャ相に移行することができる。その結果、変速応答性を向上させることができる。さらに、ピストン１９を第２キャリヤ１６により押圧して第２ブレーキＢ２を解放させるので、ピストン１９の移動速度を向上させることができ、その結果、第２ブレーキＢ２を解放させ始めてから解放させ終わるまでの時間を短くすることができる。そのため、より一層変速応答性を向上させることができる。

また、上述したように変速制御を簡素化するために、ドグ歯における一方の歯面を傾斜して形成したとしても、エンジンブレーキを作用させる時や後進走行時に、押圧機構２２によりピストン１９を第２キャリヤ１６側に押圧することができる。その結果、要求される走行状態などに応じて第２ブレーキＢ２を係合させた状態を維持することができる。そのため、摩擦クラッチなどの他の装置を設ける必要がなく自動変速機を小型化することができる。また、摩擦クラッチは、通常、摩擦プレートを対向させて配置し、その摩擦プレートの耐久性の低下を抑制するために、常時、潤滑油が供給されている。そのため、摩擦クラッチを設けた場合には、摩擦プレート同士の間に介在する潤滑油によって引きずり損失が生じるが、上記の自動変速機では、第２ブレーキＢ２と並列に摩擦クラッチを設ける必要がないので、引きずり損失が生じることを抑制することができる。また、上記のように前進第１速段が設定されて各歯面２５，２６が接触する際には、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように荷重が作用しにくい。したがって、摩擦力によって動力を伝達する係合機構とした構成よりも、前進第１速段が設定されている際に、油圧アクチュエータ２４に供給する油圧を低下させることができる。

なお、この発明における第１係合機構は、最大変速比となる変速段（前進第１速段）を設定する際に係合させられるものに限らず、例えば、前進第２速段を設定する際に係合させられる係合機構であってもよい。すなわち、図６における第１ブレーキＢ１を、図１に示すようにドグ歯に傾斜面が形成された噛み合い式のブレーキとしてもよい。その場合には、前進第２速段から前進第３速段へ変速する際に、第３クラッチＣ３の伝達トルク容量を増大させることにより、第１ブレーキＢ１が解放されて変速することができる。

また、この発明における第１係合機構は、回転部材を停止させるように機能するものに限定されず、相対回転する部材を連結する、いわゆるクラッチとして機能するように構成されたものであってもよい。具体的には、図６における第１クラッチＣ１を、図１に示すようにドグ歯に傾斜面が形成された噛み合い式のクラッチに置き換えてもよい。そのように第１クラッチＣ１を噛み合い式のクラッチに置き換えた場合には、前進第５速段から前進第６速段に移行する際に、第４クラッチＣ４の伝達トルク容量を増大させることにより、第１クラッチＣ１を解放させるようにトルクを作用させることができる。

さらに、上述した例では、前進第１速段から前進第２速段へアップシフトする例を示したが、前進第１速段から前進第３速段へ、または前進第４速段へのアップシフトなど前進第２速段よりも高い変速段へ変速する場合にも適応することができる。そのようにいわゆる「飛び変速」を行う場合には、前進第３速段へアップシフトする際に第３クラッチＣ３の伝達トルク容量を増大させればよく、前進第４速段へアップシフトする際に第４クラッチＣ４の伝達トルク容量を増大させればよい。

また、図１には、第２キャリヤ１６とピストン１９とが対向する面にドグ歯を形成した構成を例に挙げて示しているが、従来知られているドグクラッチと同様に回転部材の外周面にドグ歯を形成し、そのドグ歯に噛み合うスリーブを軸線方向に移動させて、固定部５と回転部材とを係合させるように構成していてもよい。そのようにスリーブによってドグ歯を噛み合わせるように構成した場合には、ドグ歯の歯面とスリーブの端面、または第２キャリヤ１６の端面とがなす角度が、上述した例における傾斜角度θに相当するように形成すればよい。

つぎに、この発明における押圧機構の他の構成例を説明する。図２は、その一例を説明するための模式図である。図２に示す例は、電磁力によりピストン１９を押圧するように構成されている。この例では、固定部５の内部にコイル２９が設けられており、そのコイル２９に通電することにより、ピストン１９にその電流値に応じた押圧力が作用するように構成されている。すなわち、コイル２９およびピストン１９が電磁アクチュエータとして機能し、その電磁アクチュエータとリターンスプリング２３とにより押圧機構が構成されている。なお、他の構成は、図１に示す例と同様である。このように構成することにより、第２ブレーキＢ２を解放させる際には、コイル２９への通電を停止し、または、ピストン１９を第２キャリヤ１６から離隔させるように、第２ブレーキＢ２を係合させるようにコイル２９に通電する際とは反対方向に電流を流すことで、歯面２７，２８に荷重が作用したときに、第２ブレーキＢ２を解放させることができる。

また、図１および図２に示す例では、ピストン１９にドグ歯２０，２１を形成した例を示しているが、図３に示すように、一方の端部に油圧を受けて軸線方向に移動するピストン１９が連結され、ドグ歯２０に噛み合うドグ歯２１を有する噛み合い部材３０が他方の端部に連結されたシフトフォーク３１を備えた構成であってもよい。すなわち、図３に示す例では、油圧アクチュエータによる軸線方向の推力を、シフトフォーク３１により噛み合い部材３０に伝達するように構成されており、したがって、その油圧アクチュエータおよびシフトフォーク３１ならびに噛み合い部材３０により押圧機構２２が構成されている。

さらに、図４に示すようにいわゆるボールカム機構３２によりピストン１９を押圧するように構成されていてもよい。ここで、図４に示す構成を簡単に説明すると、図４に示すボールカム機構３２は、ピストン１９の背面側が回転方向に対して傾斜して形成されており、その傾斜面に対向した傾斜面が形成された回転部材３３を備えている。そして、それら傾斜した面にボール３４が挟み付けられている。また、回転部材３３の側面のうち傾斜面が形成された側面とは反対側の側面には、軸線方向に突出した突部３５が形成されている。なお、突部３５の先端面は、固定部５に接触するように配置されている。すなわち、回転部材３３は、軸線方向に移動できないように配置されている。そして、突部３５に作用する油圧に基づいて回転部材３３にトルクが生じるように油圧室３６が形成されている。

このように構成されたボールカム機構３２は、油圧室３６に油圧を供給することにより突部３５が円周方向に押圧されて回転部材３３にトルクが生じる。そのトルクは、傾斜面と接触するボール３４を介してピストン１９に伝達され、そのピストン１９に伝達されるトルクとピストン１９に形成された傾斜面の傾斜角度とに応じてピストン１９が軸線方向に押圧される。一方、油圧室３６の油圧を低下させ、かつ上述したようにドグ歯２７，２８に荷重が作用すると、ピストン１９が回転部材３３側に押圧される。そのようにピストン１９が押圧されると、ボール３４および回転部材３３は、軸線方向に押圧されるが、回転部材３３は、上述したように軸線方向に移動できないように配置されている。そのため、回転部材３３を回転させるようにボール３４が傾斜面を転がり、かつ回転部材３３が回転する。その結果、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔する。すなわち、回転部材３３が油圧アクチュエータとして機能する。このように構成された場合であっても、油圧室３６に供給する油圧を制御することにより、歯面２７，２８が接触してトルクが作用する際に、第２ブレーキＢ２を係合させた状態を維持することや、第２ブレーキＢ２を解放させることを選択的に切り替えることができる。

つぎに、この発明の対象とすることができる自動変速機の他の例を、図９に示すスケルトン図を参照して簡単に説明する。なお、図６に示す自動変速機と同様の構成については、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。図９に示す自動変速機は、前進第１速段から前進第６速段までの変速段と、後進第１速段とを設定することができるように構成されている。具体的には、シングルピニオン型の遊星歯車機構（以下、第３遊星歯車機構３７と記す）と、ラビニョ型の遊星歯車機構（以下、第４遊星歯車機構３８と記す）とにより構成されている。

図９に示す第３遊星歯車機構３７は、図示しないトルクコンバータを介してエンジン３に連結された第４サンギヤ３９と、その第４サンギヤ３９と同心円上に配置された第３リングギヤ４０と、第４サンギヤ３９および第３リングギヤ４０に噛み合うピニオンギヤ４１と、そのピニオンギヤ４１を自転および公転可能に保持する第３キャリヤ４２とにより構成されている。

また、図９に示す第４遊星歯車機構３８は、入力軸１０と同心円上に配置されかつ第３キャリヤ４２に連結された第５サンギヤ４３と、入力軸１０と同心円上に配置されかつ第５サンギヤ４３に隣り合って配置された第６サンギヤ４４と、第５サンギヤ４３に噛み合う第３インナーピニオンギヤ４５と、第６サンギヤ４４および第３インナーピニオンギヤ４５に噛み合う第３アウターピニオンギヤ４６と、第３アウターピニオンギヤ４６に噛み合う第４リングギヤ４７と、第３インナーピニオンギヤ４５および第３アウターピニオンギヤ４６を自転および公転可能に保持しかつ出力ギヤ４８が連結された第４キャリヤ４９とによって構成されている。すなわち、第４遊星歯車機構３８は、第５サンギヤ４３と、第６サンギヤ４４と、第４キャリヤ４９と、第４リングギヤ４７との四つの回転要素を有する差動機構として構成されている。

そして、入力軸１０または第４サンギヤ３９と第６サンギヤ４４とを連結するように第５クラッチＣ５が設けられ、入力軸１０または第４サンギヤ３９と第４リングギヤ４７とを連結するように第６クラッチＣ６が設けられている。また、第３キャリヤ４２を停止させるように第３ブレーキＢ３が設けられ、第４リングギヤ４７を停止させるように第４ブレーキＢ４が設けられ、第３リングギヤ４０を停止させるように第５ブレーキＢ５が設けられている。

図９に示す例では、第５クラッチＣ５、第６クラッチＣ６、第３ブレーキＢ３、第５ブレーキＢ５が、摩擦力によりトルクを伝達するように構成され、第４ブレーキＢ４が噛み合いによってトルクを伝達するように構成されている。

この自動変速機では、図１０に示すように第５クラッチＣ５と第４ブレーキＢ４とを係合させることにより、前進第１速段が設定され、第５クラッチＣ５と第３ブレーキＢ３とを係合させることにより、前進第２速段が設定され、第５クラッチＣ５と第５ブレーキＢ５とを係合させることにより、前進第３速段が設定され、第５クラッチＣ５と第６クラッチＣ６とを係合させることにより、前進第４速段が設定され、第６クラッチＣ６と第５ブレーキＢ５とを係合させることにより、前進第５速段が設定され、第６クラッチＣ６と第３ブレーキＢ３とを係合させることにより、前進第６速段が設定される。また、第４ブレーキＢ４と第５ブレーキＢ５とを係合させることにより後進第１速段が設定される。

図１０に示すように構成された自動変速機における各回転要素の運転状態を図１１に示している。図１０および図１１に示すように前進第１速段では、第５クラッチＣ５が係合させられているので、第６サンギヤ４４が、第４遊星歯車機構３８における入力要素として機能し、第４ブレーキＢ４が係合させられているので、第４リングギヤ４７が反力要素として機能し、第４キャリヤ４９が出力要素として機能する。したがって、前進第１速段が設定されており、駆動力を出力ギヤ４８に伝達している場合には、第４ブレーキＢ４には、負トルクが掛かる。

一方、前進第２速段では、第５クラッチＣ５が係合させられているので、第６サンギヤ４４が、第４遊星歯車機構３８における入力要素として機能し、第３ブレーキＢ３が係合させられているので、第３キャリヤ４２を介して第５サンギヤ４３が停止させられるため、第５サンギヤ４３が、第４遊星歯車機構３８における反力要素として機能し、第４キャリヤ４９が出力要素として機能する。

したがって、前進第１速段から前進第２速段への変速時には、第４ブレーキＢ４を解放させるとともに、第３ブレーキＢ３を係合させる。その際に、第３ブレーキＢ３の伝達トルク容量を増大させると、図６に示す例と同様に、第４リングギヤ４７に伝達される負トルクが次第に低下して、ついには第４リングギヤ４７に正トルクが伝達され始める。すなわち、第４ブレーキＢ４に掛かるトルクが反転する。そのため、この第４ブレーキＢ４を図１に示すドグ歯を有する構成とすることにより、図６に示す例と同様の効果を奏することができる。

また、図９に示す自動変速機では、前進第１速段を設定した状態で、エンジンブレーキを作用させるときや、後進第１速段を設定しかつ駆動力を出力している際にも、図６に示す自動変速機と同様に噛み合い式のブレーキである第４ブレーキＢ４に正トルクが掛かる。言い換えると、前進走行時とは反対方向にトルクが掛かる。そのため、上述した例と同様に第４ブレーキＢ４に押圧機構２２を設けることにより、上述した例と同様の効果を奏することができる。

さらに、この発明における自動変速機は、図６に示すように遊星歯車機構の回転要素同士を係合させ、またはいずれかの回転要素を固定することにより変速段を設定するものに限らず、入力軸に複数のギヤが相対回転可能に連結され、それらギヤのうちのいずれか一つのギヤと入力軸とをドグクラッチにより係合させて所定の変速段を設定し、他のギヤと入力軸とを摩擦クラッチにより係合させて、所定の変速段よりも変速比の小さい所望の変速段へ変速するように構成された自動変速機であってもよい。

１…第１遊星歯車機構、 ２…第２遊星歯車機構、 ５…固定部、 ６，１２，１３，３９，４３，４４…サンギヤ、 ９，１７，４０，４７…リングギヤ、 １０…入力軸、 １１，１６，４２，４９…キャリヤ、 １８…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １９…ピストン、 ２０，２１…ドグ歯、 ２２…押圧装置、 ２３…リターンスプリング、 ２４…油圧アクチュエータ、 ２５，２６，２７，２８…歯面、 ２９…コイル、 ３０…噛み合い部材、 ３１…シフトフォーク、 ３２…ボールカム機構、 ３３…回転部材、 ３４…ボール、 ３７…第３遊星歯車機構、 ３８…第４遊星歯車機構、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６…クラッチ、 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５…ブレーキ。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記所定の変速段は、複数の前進変速段のうちのいずれかの変速段であり、前記第１係合機構は、前記所定の変速段と後進変速段とを設定する際に係合させられるように構成されており、前記所定の変速段では、前記第２歯面と前記第４歯面とが接触してトルクを伝達し、前記後進変速段では、前記第１歯面と前記第３歯面とが接触してトルクを伝達するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１０の発明は、請求項１ないし９のいずれかの発明において、前記第１係合機構は、ブレーキ機構として構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１１の発明は、請求項１ないし９のいずれかの発明において、前記第１部材と前記第２部材とは相対回転可能に設けられており、前記第１係合機構は、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構として構成されていることを特徴とする自動変速機である。

請求項１３の発明は、請求項１ないし１２のいずれかの発明において、少なくとも三つの回転要素を有する第１遊星歯車機構と、他の三つの回転要素を有する第２遊星歯車機構とを更に備え、前記第１係合機構は、前記第１遊星歯車機構または前記第２遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を固定するように構成されていることを特徴とする自動変速機である。

また、前進第２速段も前進第１速段と同様に第１クラッチＣ１が係合させられている。したがって、エンジン３から第１リングギヤ９を介して第３サンギヤ１３に正トルクが入力されるので、その第３サンギヤ１３が、第２遊星歯車機構２の入力要素として機能する。一方、前進第２速段では、第１ブレーキＢ１が係合して第２サンギヤ１２と固定部５とを連結しているので、第２サンギヤ１２の回転数が「０」になるように維持される。したがって、その第２サンギヤ１２が、第２遊星歯車機構２の反力要素として機能する。その結果、変速機に入力されたトルクは、変速機のギヤ比に応じて増幅されて第２リングギヤ１７から出力される。

なお、図１に示す例では、各歯面２５，２６が回転方向に対して直交して形成されているが、要は、各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達している際に、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しなければよい。すなわち、各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達する際に生じる軸線方向の荷重、より具体的には、歯面２５，２６で生じる摩擦力のうちの軸線方向の成分と、リターンスプリング２３のバネ力と、ピストン１９および固定部５に生じる摩擦力との合力が、ピストン１９を第２キャリヤ１６から離隔させる方向に作用しなければよい。したがって、各歯面２５，２６は、図１に破線で示すように各ドグ歯２０，２１の頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鈍角となるように形成されていてもよく、図１に一点鎖線で示すように頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鋭角となるように形成されていてもよい。なお、頂部と歯面２５，２６とがなす角度が鈍角となるように形成する場合には、上記のように各歯面２５，２６が接触してトルクを伝達している際に、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しないように、その傾斜角度を定めればよい。

一方、図６に示す自動変速機は、図７および図８に示すように後進第１速段および後進第２速段を設定するためには、第２ブレーキＢ２を係合させる必要がある。すなわち、第２キャリヤ１６を反力要素として機能させる必要がある。しかしながら、図７および図８に示すように後進第１速段および後進第２速段では、第２サンギヤ１２が入力要素として機能するので、後進走行時には、第２キャリヤ１２に正方向のトルクが伝達される。したがって、後進走行時には、歯面２７，２８が接触するようにトルクが入力される。このようにトルクが入力されると、上述したようにピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように、そのピストン１９における歯面２８に軸線方向の荷重が掛かる。同様に、前進第１速段を設定している際に、エンジン３のポンピングロスなどにより制動力を作用させる、いわゆるエンジンブレーキ時には、第２キャリヤ１２に正方向のトルクが伝達されて、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔するように、そのピストン１９における歯面２８に軸線方向の荷重が掛かる。そのため、この自動変速機は、後進走行時およびエンジンブレーキ時には、押圧機構２２により、ピストン１９を第２キャリヤ１６側に押圧するように構成されている。より具体的には、油圧アクチュエータ２４に油圧を供給して、ピストン１９が第２キャリヤ１６から離隔しないように、言い換えると、係合状態を維持するように構成されている。

第１ブレーキＢ１が未だ係合させられておらず、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、第１ブレーキＢ１が係合させられるまで、ステップＳ２およびステップＳ３を繰り返し実行する。それとは反対に、第１ブレーキＢ１が係合させられてステップＳ４で肯定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

Claims (13)

1. 係合することにより所定の変速段を設定し、かつ所望の変速段を設定する際に解放させられる第１係合機構を備え、
   前記第１係合機構は、第１ドグ歯が形成された第１部材と、軸線方向に移動することにより前記第１ドグ歯に噛み合う第２ドグ歯が形成された第２部材とを備えている自動変速機において、
   前記第１ドグ歯は、円周方向での一方を向いた第１歯面と、円周方向での他方を向いた第２歯面とを有し、
   前記第２ドグ歯は、前記第１歯面と対向する第３歯面と、前記第２歯面と対向する第４歯面とを有し、
   前記第１歯面と前記第３歯面とは、前記所定の変速段から前記所望の変速段への変速の際に、これら第１歯面と第３歯面とを接触させる方向のトルクに応じて前記第１部材と前記第２部材とを軸線方向に離隔させるように推力を発生させる傾斜面とされ、
   前記第１歯面と前記第３歯面とが接触した状態を維持するように前記第２部材を前記第１部材側に押圧する押圧機構を備えていることを特徴とする自動変速機。
2. 前記所定の変速段は、複数の前進変速段のうちのいずれかの変速段を含み、
   前記第１係合機構は、前記所定の変速段と後進変速段とを設定する際に係合させられる係合機構を含み、
   前記所定の変速段では、前記第２歯面と前記第４歯面とが接触してトルクを伝達し、前記後進変速段では、前記第１歯面と前記第３歯面とが接触してトルクを伝達するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記押圧機構は、前記所定の変速段でエンジンブレーキを効かせる場合、および前記後進変速段が設定されている場合に、前記第２部材を前記第１部材側に押圧するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動変速機。
4. 前記押圧機構は、前記第２部材を軸線方向における一方側に押圧する弾性体と、該弾性体により前記第２部材が押圧される荷重に対抗した荷重を発生させるアクチュエータとを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自動変速機。
5. 前記アクチュエータは、供給される油圧に応じた荷重を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動変速機。
6. 前記アクチュエータは、通電される電流値に応じた荷重を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の自動変速機。
7. 前記弾性体は、前記第２部材を前記第１部材から離隔させる方向に弾性力を作用させるように構成され、
   前記第２歯面と前記第４歯面とが接触し、かつ前記アクチュエータが荷重を発生させていない場合に、前記弾性体により押圧されて前記第２部材が前記第１部材から離隔しないように、前記第２歯面と前記第４歯面とは、前記第１部材および前記第２部材の回転方向に対して傾斜して形成されている
   ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の自動変速機。
8. 相対回転可能に設けられた第３部材と第４部材とをトルク伝達可能に連結する第２係合機構を更に備え、
   前記所定の変速段は、前記第１係合機構を係合させるとともに、前記第２係合機構を解放させることにより設定され、かつ前記所望の変速段は、前記第１係合機構を解放させるとともに、前記第２係合機構を係合させることにより設定されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の自動変速機。
9. 前記第２係合機構は、伝達するトルク容量を変化させることができるように構成され、
   前記第２係合機構の伝達トルク容量の増大に伴って、前記第１部材または前記第２部材に作用するトルクの方向が次第に反転するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の自動変速機。
10. 前記第１係合機構は、ブレーキ機構を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の自動変速機。
11. 前記第１部材と前記第２部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材とを連結して一体に回転させるクラッチ機構を含むように構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の自動変速機。
12. 前記所定の変速段と、前記所望の変速段とで係合させられる第３係合機構を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の自動変速機。
13. 少なくとも三つの回転要素を有する第１遊星歯車機構と、
    他の三つの回転要素を有する第２遊星歯車機構とを更に備え、
    前記各係合機構は、前記第１遊星歯車機構または前記第２遊星歯車機構におけるいずれかの回転要素同士を連結し、またはいずれかの回転要素を固定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の自動変速機。

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