JP2017082810A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の後進用経路の選択状態と前進用経路の選択状態との切替時のドグクラッチの耐久性の向上を図ることができる変速機を提供する。【解決手段】入力軸１３と、入力軸１３からの駆動力を無段変速機構２０に伝達する第一入力経路１４及び第二入力経路１５と、入力軸１３からの駆動力の回転を無段変速機構２０を介さず逆転して駆動輪Ｗに伝達する第三入力経路１６と、入力軸１３と第一入力経路１４の間の第一摩擦クラッチ６１と、入力軸１３と第二入力経路１５の間の第二摩擦クラッチ６２と、第二摩擦クラッチ６２と第三入力経路１６との間のドグクラッチ７１と、を備え、ドグクラッチ７１は、第一入力経路１４に駆動力を伝える第一受歯７１ａと、第三入力経路１６に駆動力を伝える第二受歯７１ｂとから構成され、制御部１０２は、第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂとの差回転が所定値未満になったときに、車両の後進状態と前進状態とを切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載されるベルト式などの無段変速機構を備えた変速機に関し、詳細には、駆動源からの駆動力を無段変速機構に伝達する入力経路と無段変速機構を介さず逆転して駆動輪に伝達する他の入力経路とを備えた変速機に関する。

従来、車両などに搭載される変速機として、ベルト式などの無段変速機構を備えた変速機（自動変速機）がある。この種の変速機が備えるベルト式無段変速機構は、一対のプーリに無端ベルトを巻き掛けた構成である。また、この種の無段変速機は、動力伝達経路における動力伝達の有無を切り替えるための動力伝達切替機構として、摩擦材同士を当接させることで係合する構成の摩擦クラッチを備えている。また、無段変速機構と最終出力機構との間に動力伝達切替機構として噛合式の締結機構（ドグクラッチ）を備えたものがある。このドグクラッチは、一方の回転要素上に設けた歯車と他方の回転要素上に設けた他の歯車との間で軸方向に移動可能なスリーブなどの部材を備え、当該スリーブなどの部材が軸方向に移動することで、一方の回転要素と他方の回転要素との係合の有無を切り替えるように構成した機構である。

国際公開２０１３／１７５５６８号公報

ところで、従来の変速機では、例えば、上記のような摩擦式のクラッチや噛合式の締結機構などを制御するための油圧回路は、レンジセレクタで選択されたシフトポジションに応じて、各摩擦係合機構（クラッチ）などへの油圧の供給先を切り替えるように構成したマニュアルバルブを備えている。そして、このマニュアルバルブによって、シフトポジションに応じた所定の機構にのみ油圧が供給される構造となっている。そのため、マニュアルバルブを有する油圧回路を備えた変速機では、車両の後進状態と前進状態とを切り替えるスイッチバックにおける後進用経路の選択状態と前進用経路の選択状態との切替（Ｒ→Ｄ又はＤ→Ｒ切替）時の応答性を向上させるには限界があった。

これに対して、マニュアルバルブを有していない油圧回路を備える変速機では、各クラッチなどの油圧機構に対して別個に油圧を供給する制御が可能となり、制御の自由度が高くなる。そのため、適切な制御を行うことで、車両の後進状態と前進状態とを切り替えるスイッチバックにおける後進用経路の選択状態と前進用経路の選択状態との切替時の応答性を向上させることができる。

しかしながら、マニュアルバルブを有していない油圧回路を用いると制御の自由度が高くなる反面、ドグクラッチを係合させるタイミングを適切に行わないと、ドグクラッチ係合時に、ドグクラッチの歯同士が強く衝突してしまう。すると、ドグクラッチの各歯に負担がかかり、変速機全体の耐久性が低くなってしまう。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の後進用経路の選択状態と前進用経路の選択状態との切替時のドグクラッチの耐久性の向上を図ることができる変速機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる変速機（１）は、車両に搭載した駆動源（Ｅ）からの駆動力が入力される入力軸（１３）と、入力軸（１３）からの駆動力を無段変速機構（２０）に伝達する第一、第二入力経路（１４，１５）と、入力軸（１３）からの駆動力の回転を無段変速機構（２０）を介さず逆転して駆動輪（Ｗ）に伝達する第三入力経路（１６）と、第一乃至第三入力経路（１４〜１６）を選択的に切り替える入力切替機構と、を備える変速機（１）であって、入力切替機構は、力軸（１３）と第一、第二入力経路（１４，１５）それぞれとの間に設けた第一、第二摩擦クラッチ（６１，６２）と、第二入力経路（１５）と第三入力経路（１６）とを切り替えるドグクラッチ（７１）を有する前後進切替機構（７０）と、第一、第二摩擦クラッチ（６１，６２）の係合／非係合を切り替えるために、それらに油圧を供給する油圧供給機構（１０３）と、少なくとも、前後進切替機構（７０）と油圧供給機構（１０３）を制御する制御部（１０２）と、を備え、ドグクラッチ（７１）は、第一入力経路（１４）に駆動力を伝える第一受歯（７１ａ）と、第三入力経路（１６）に駆動力を伝える第二受歯（７１ｂ）とから構成され、制御部（１０２）は、第一受歯（７１ａ）と第二受歯（７１ｂ）との差回転（ΔＮＤ，ΔＮＲ）が所定値（ΔＮＤｘ，ΔＮＲｘ）未満になったときに、前後進切替機構（７０）によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替えることを特徴とする。

このように、ドグクラッチ（７１）の第一受歯（７１ａ）と第二受歯（７１ｂ）との差回転（ΔＮＤ，ΔＮＲ）が所定値（ΔＮＤｘ，ΔＮＲｘ）未満になったときに前後進切替機構（７０）によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替えると、差回転（ΔＮＤ，ΔＮＲ）が小さいタイミングにおいて車両の後進状態と前進状態とを切り替えることができるため、ドグクラッチ（７１）の第一受歯（７１ａ）または第二受歯（７１ｂ）に対する衝撃を低減した状態において車両の前後進の切り替えを行うことができる。これにより、前後進切替時のドグクラッチの耐久性の向上を図ることができる変速機を提供することができる。

また、上記変速機（１）において、所定値（ΔＮＤｘ，ΔＮＲｘ）は、ドグクラッチ（７１）の差回転（ΔＮＤ，ΔＮＲ）における耐久回数に基づいて安全とされる範囲で設定されることを特徴としてもよい。このように、耐久回数に基づいて安全とされる範囲で前後進切替時の所定値を設定すると、耐久性の向上を確実に図ることができる。

また、上記変速機（１）において、油圧供給機構（１０３）は、前後進切替機構（７０）を作動させるための第一油圧回路（１０３Ａ）と、前後進切替機構（７０）以外の油圧機構を作動させるための第二油圧回路（１０３Ｂ）と、を有し、制御部（１０２）は、第一油圧回路（１０３Ａ）と第二油圧回路（１０３Ｂ）とを独立して制御することができることを特徴とすることとしてもよい。このように、第一油圧回路（１０３Ａ）と第二油圧回路（１０３Ｂ）とを有し、制御部（１０２）が、それぞれ独立して制御することを可能とすると、ドグクラッチ（７１）と摩擦クラッチ（６１，６２）の切替えタイミングの自由度が高まり、より前後進切替機構（７０）に衝撃を与えないタイミングで前後進切替機構（７０）の切替えを行うことができる。

また、上記変速機（１）において、無段変速機構（２０）で所定の変速比に変速された駆動力を出力する第一、第二出力経路（１７，１８）と、無段変速機構（２０）と第一、第二出力経路（１７，１８）それぞれとの間に設けた第三、第四摩擦クラッチ（６３，６４）と、を備え、第三、第四摩擦クラッチ（６３，６４）は、油圧供給機構（１０３）により油圧制御されることでその係合／非係合が切り替わる構成であり、第三入力経路（１６）、第一出力経路（１７）及び第二出力経路（１８）は、最終的に駆動輪（Ｗ）に駆動を伝達する最終出力機構（３０）に駆動力を伝達し、制御部（１０２）は、第一入力経路（１４）から第三入力経路（１６）へ入力を切り替える際には、前後進切替機構（７０）によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替えた後に、第二摩擦クラッチ（６２）を係合させ、第三入力経路（１６）から第一入力経路（１４）へ入力を切り替える際には、第一摩擦クラッチ（６１）及び第三摩擦クラッチ（６３）を係合した後に、前後進切替機構（７０）によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替えることを特徴としてもよい。

このように、第三入力経路（１６）から第一入力経路（１４）へ入力を切り替える際に、第一摩擦クラッチ（６１）及び第三摩擦クラッチ（６３）を係合した後、前後進切替機構（７０）によって車両の後進状態と前進状態とを切り替えると、第一出力経路（１７）への駆動伝達と第三入力経路（１６）への駆動伝達が同時に行われる時点において、第一出力経路（１７）が後進方向への駆動力を吸収することとなるため、差回転（ΔＮＲ）の減少を速めることができる。このため、前後進切替機構（７０）に対する衝撃を与えないように制御しつつも、応答性を高くすることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる変速機によれば、車両の後進用経路の選択状態と前進用経路の選択状態との切替時のドグクラッチの耐久性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる変速機のスケルトン図である。 前後進切替機構の具体的構成を説明する模式図である。 油圧供給機構の具体的構成を説明する模式図である。 変速機のＬＯＷモードの動力伝達経路を示す図である。 変速機のＨＩモードの動力伝達経路を示す図である。 変速機のＲＶＳモードの動力伝達経路を示す図である。 ＲＶＳモード→ＬＯＷモードの切り替えを行う際の各値の変化について示すタイミングチャートである。 ＲＶＳモード→ＬＯＷモードの切り替えを行う際のフローチャートである。 Ｄ側切替禁止差回転数の値を決定するためのグラフである。 ＬＯＷモード→ＲＶＳモードの切り替えを行う際の各値の変化について示すタイミングチャートである。 ＬＯＷモード→ＲＶＳモードの切り替えを行う際のフローチャートである。 Ｒ側切替禁止差回転数の値を決定するためのグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる変速機のスケルトン図である。図１に示すように、車両に搭載される変速機１は、エンジン（駆動源）Ｅのクランクシャフト１１と入力軸１３との間にトルクコンバータ１２が設置されている。変速機１は、エンジンＥからトルクコンバータ１２を介して接続された入力軸１３と、入力軸１３からの駆動力が伝達される第一入力経路１４と第二入力経路１５とを備える。

第一入力経路１４と第二入力経路１５の下流側には、無段変速機構２０が配設される。無段変速機構２０は、第一入力経路１４の下流端に設けられた第二プーリ２２と、第二入力経路１５の下流端に設けられた第一プーリ２１と、第一プーリ２１と第二プーリ２２との間に巻き掛けられた無端ベルト２３とを備える。第一プーリ２１及び第二プーリ２２の溝幅は油圧によって相互に逆方向に増減し、第一入力経路１４又は第二入力経路１５から入力した駆動力の回転の変速比を連続的に変化させる。

第一入力経路１４上には、入力軸１３からの入力を減速させて駆動力を無段変速機構２０に伝達する第一伝達ギヤ列５１が配設される。第一伝達ギヤ列５１は、第一入力経路１４の入力軸１３側に配設される第一伝達駆動ギヤ５１Ａと、第一入力経路１４の無段変速機構２０側に配設される第一伝達従動ギヤ５１Ｂとを有する。第一伝達駆動ギヤ５１Ａと第一伝達従動ギヤ５１Ｂとのギヤ比は１よりも大きい。そのため、第一伝達ギヤ列５１は、入力軸１３からの駆動力を減速させて伝達する減速ギヤ列として機能する。

第二入力経路１５上には、入力軸１３からの入力を増速させて駆動力を無段変速機構２０に伝達する第二伝達ギヤ列５２が配設される。第二伝達ギヤ列５２は、第二入力経路１５の入力軸１３側に配設される第二伝達駆動ギヤ５２Ａと、第二入力経路１５の無段変速機構２０側に配設される第二伝達従動ギヤ５２Ｂとを有する。第二伝達駆動ギヤ５２Ａと第二伝達従動ギヤ５２Ｂとのギヤ比は１よりも小さい。そのため、第二伝達ギヤ列５２は、入力軸１３からの駆動力を増速させて無段変速機構２０に伝達する増速ギヤ列として機能する。

第二入力経路１５と最終出力機構３０との間の第三入力経路１６には、入力軸１３からの駆動力を回転方向を逆転させて最終出力機構３０に伝達する第三伝達ギヤ列５３が配設される。第三伝達ギヤ列５３は、第三入力経路１６の第二入力経路１５側に配設される第三伝達駆動ギヤ５３Ａと、最終出力機構３０側に配設される第三伝達従動ギヤ５３Ｃと、第三伝達駆動ギヤ５３Ａと第三伝達従動ギヤ５３Ｃとの間に配設される第三伝達アイドルギヤ５３Ｂを有する。第三伝達アイドルギヤ５３Ｂはアイドル軸５３Ｄ上に支持されている。第三伝達アイドルギヤ５３Ｂがあることによって、第三伝達ギヤ列５３は、駆動力の回転方向を逆転させて伝達するギヤ列として機能する。

無段変速機構２０の第一プーリ２１と最終出力機構３０との間の第一出力経路１７には、中間伝達ギヤ列５４が配設される。中間伝達ギヤ列５４は、第一出力経路１７の第一プーリ２１側に配設される中間伝達駆動ギヤ５４Ａと、最終出力機構３０側に配設される中間伝達従動ギヤ５４Ｃと、中間伝達駆動ギヤ５４Ａと中間伝達従動ギヤ５４Ｃとの間に配設される中間伝達アイドルギヤ５４Ｂとを有する。中間伝達アイドルギヤ５４Ｂはアイドル軸５４Ｄ上に支持されている。

なお、本実施形態では、中間伝達駆動ギヤ５４Ａから中間伝達従動ギヤ５４Ｃへの駆動力を伝達する中間伝達部材として中間伝達アイドルギヤ５４Ｂを用いたが、必ずしもギヤを用いる必要はない。例えば、中間伝達駆動ギヤ５４Ａと中間伝達従動ギヤ５４Ｃとの間にチェーンを掛け渡すことで駆動力を伝達する構成でもよい。

入力軸１３と第二伝達ギヤ列５２及び第三伝達ギヤ列５３との間には、前後進切替機構（リバースセレクタ機構）７０が配設される。前後進切替機構７０は、第二入力経路１５と第三入力経路１６とを切り替えるドグクラッチ（噛合式クラッチ）７１を備え、このドグクラッチ７１によって入力軸１３からの駆動力を第二伝達ギヤ列５２に伝達するか第三伝達ギヤ列５３に伝達するかを選択的に切り替えるように構成されている。すなわち、ドグクラッチ７１は、第二伝達ギヤ列５２側の第一受歯７１ａと、第三伝達ギヤ列５３側の第二受歯７１ｂと、これら第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂとの間で移動（ストローク）可能に設けた移動歯（スリーブ）７１ｃとを備えている。

移動歯７１ｃが第一受歯７１ａ側に移動して該第一受歯７１ａと噛み合うことで、入力軸１３からの駆動力が第二伝達ギヤ列５２に伝達する状態（以下では、この状態を「Ｄ側の選択状態」という。）となる。一方、移動歯７１ｃが第二受歯７１ｂ側に移動して該第二受歯７１ｂと噛み合うことで、入力軸１３からの駆動力が第三伝達ギヤ列５３に伝達する状態（以下では、この状態を「Ｒ側の選択状態」という。）となる。すなわち、前後進切替機構７０は、移動歯７１ｃが第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂのいずれかに選択的に噛み合うことで、入力軸１３の回転を増速させる第二伝達ギヤ列５２と、入力軸１３の回転を逆回転させる第三伝達ギヤ列５３とを切り替える構成である。

このように、変速機１は、第一入力経路１４、第二入力経路１５、第三入力経路１６の入力を切り替えるため、第一摩擦クラッチ６１、第二摩擦クラッチ６２、ドグクラッチ７１を有する。また、それらを切り替えるため、それらに油圧を供給する油圧供給機構１０３を有する。このように、入力経路を切り替えるための機構を入力切替機構とする。

無段変速機構２０の第二プーリ２２の下流側には、第二出力経路１８が配設される。そして、第一出力経路１７及び第二出力経路１８の下流側には、これら第一出力経路１７又は第二出力経路１８へ伝達された駆動力が出力される最終出力機構３０が配設される。最終出力機構３０は、第一出力経路１７及び第二出力経路１８から駆動輪Ｗへの動力伝達経路における上流側に配設される最終駆動ギヤ３１と、この最終駆動ギヤ３１に噛み合う最終従動ギヤ（ディファレンシャルギヤ）３２と、最終従動ギヤ３２で配分された駆動力を駆動輪Ｗに伝達するための駆動軸３５とを備える。

また、本実施形態の変速機１は、動力伝達切替機構として４つの摩擦クラッチを備えている。具体的には、入力軸１３から第一伝達ギヤ列５１への動力伝達の有無を切り替える第一摩擦クラッチ６１を第一入力経路１４における第一伝達ギヤ列５１の上流側に備える。また、入力軸１３から第二伝達ギヤ列５２への動力伝達の有無を切り替える第二摩擦クラッチ６２を第二入力経路１５における第二伝達ギヤ列５２及び前後進切替機構７０の上流側に備える。また、第一プーリ２１から最終出力機構３０への動力伝達の有無を切り替える第三摩擦クラッチ６３を第一出力経路１７上の第一プーリ２１と中間伝達ギヤ列５４との間に備える。また、第二プーリ２２から最終出力機構３０への動力伝達の有無を切り替える第四摩擦クラッチ６４を第二出力経路１８上の第二プーリ２２と最終出力機構３０との間に備える。

次に、変速機１に関する油圧供給機構及びセンサ群について説明する。車両運転席にはレンジセレクタ１０１が設けられ、運転者が例えばＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄなどのレンジのいずれかを選択することで、変速機１における動力伝達経路の切り替えが行われる。即ち、運転者のレンジセレクタ１０１の操作によるレンジ選択はコントローラ（制御部）１０２を介して油圧供給機構１０３に伝えられ、車両を前進あるいは後進走行させる。なお、油圧供給機構１０３に作動油を供給するオイルポンプ１０８が設けられている。オイルポンプ１０８は、エンジンＥで駆動されてリザーバ（ストレーナ）１０６に貯留された作動油を汲み上げて油圧供給機構１０３に送る。モータ１０９で駆動する電動オイルポンプ１０５も設けられている。

油圧供給機構１０３は、無段変速機構２０の第一、第二プーリ２１，２２、第一〜第四摩擦クラッチ６１〜６４などに油圧を供給する。第一伝達ギヤ列５１、第二伝達ギヤ列５２、中間伝達ギヤ列５４にはそれぞれ回転数センサ１１１，１１２，１１３，１１４が設けられ、第一伝達ギヤ列５１、第二伝達ギヤ列５２、第三伝達ギヤ列５３、中間伝達ギヤ列５４の回転数に応じたパルス信号を出力する。また、最終駆動ギヤ３１の付近には車速センサ（回転数センサ）１２０が設けられて車両の走行速度を意味する車速Ｖを示すパルス信号を出力する。また、レンジセレクタ１０１の付近にはレンジセレクタスイッチ１３０が設けられ、運転者によって選択されたＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄなどのレンジに応じた信号を出力する。

また、第一摩擦クラッチ６１の付近には移動量（ストローク）を検出するストロークセンサ１５０が設けられ、第一摩擦クラッチ６１の移動量に応じた信号を出力する。ドグクラッチ７１の付近には移動歯７１ｃの移動量（ストローク）を検出するストロークセンサ１４０が設けられ、ドグクラッチ７１の移動量に応じた信号を出力する。

上記した各センサの出力は、図示しないその他のセンサの出力も含め、コントローラ１０２に送られる。このため、コントローラ１０２は、各センサの出力値を受けて、当該出力値から各値を算出する。たとえば、回転数センサ１１１，１１２，１１３，１１４によって回転数が直接計測されるギヤの出力値がコントローラ１０２へ送られると、当該ギヤと噛み合うギヤのギヤ比を考慮することによって、コントローラ１０２は、例えば、第一入力経路１４、第二入力経路１５、第三入力経路１６、第一出力経路１７の各ギヤや各軸の回転数を計測することができる。なお、回転数センサ１１１，１１２，１１３，１１４の位置は、本実施形態の位置や個数に限るものではない。

また、コントローラ１０２は、センサの出力に基づきプーリ供給油圧（側圧）を算出し、算出された側圧に応じて油圧供給機構１０３の種々の電磁弁を励磁・消磁する。これにより、第一、第二プーリ２１，２２の油圧アクチュエータのピストン室への油圧の給排を制御して無段変速機構２０の動作を制御する。また、第一〜第四摩擦クラッチ６１〜６４のピストン室に供給される油圧を制御して、これら第一〜第四摩擦クラッチ６１〜６４の係合を制御する。また、前後進切替機構７０のドグクラッチ７１の係合切り替えを制御する。

ここで、前後進切替機構７０の具体的構成を説明する。図２は、前後進切替機構７０の具体的構成を説明する模式図である。説明の都合上、図１では前後進切替機構７０における第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂとを並列に記載した。しかしながら、実際の前後進切替機構７０のドグクラッチ７１は、第一受歯７１ａと、第二受歯７１ｂが同じ軸線上に対向して配置されている。そして、不図示のシフトフォークを操作することで移動歯７１ｃと一体となるスリーブ７２を移動させ、移動歯７１ｃを、第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂのいずれかに選択的に噛み合わせる。これにより、第一受歯７１ａと同軸で回転する第二伝達駆動ギヤ５２Ａか、第二受歯７１ｂと同軸で回転する第三伝達駆動ギヤ５３Ａかのいずれか一方に、駆動力を選択的に伝達させる。

また、コントローラ１０２は、上述の回転数センサ１１１，１１２，１１３，１１４のうち、特に回転数センサ１１２からの信号を用いて第一受歯７１ａの回転数ＮＤを求め、また、特に回転数センサ１１３からの信号を用いて第二受歯７１ｂの回転数ＮＲを求める。そして、コントローラ１０２は、これらの回転数の差を計算することで、前後進切替機構７０における回転数の差を把握する。

本実施形態の油圧供給機構１０３について詳細に説明する。図３は、油圧供給機構１０３の具体的構成を説明する模式図である。図３に示すように、油圧供給機構１０３は、前後進切替機構７０を作動させるための第一油圧回路１０３Ａと、摩擦クラッチ６１，６２，６３，６４その他の前後進切替機構７０以外の油圧機構を作動させるための第二油圧回路１０３Ｂと、を有する。第一油圧回路１０３Ａと第二油圧回路１０３Ｂとは、互いに独立した油圧回路である。このため、前後進切替機構７０のスリーブ７２移動させるタイミングと、クラッチ６１，６２，６３，６４を係合や非係合をするタイミングとを独立して制御することができる。

また、油圧供給機構１０３において、少なくとも、第一摩擦クラッチ６１の油路には第一油圧センサＤ１、第二摩擦クラッチ６２の油路には第二油圧センサＤ２、第三摩擦クラッチ６３の油路には第三油圧センサＤ３、第四摩擦クラッチ６４の油路には第四油圧センサＤ４、がそれぞれ配置されている。これらは、それぞれ、第一〜第四摩擦クラッチ６１〜６４のピストン室（図示せず）に供給される油圧に応じた信号を出力し、コントローラ１０２に送られる。

次に、上記構成の変速機１の各変速モードの動力伝達経路について説明する。まず、変速機１で前進走行用のＬＯＷモード（低速モード）を設定する場合を説明する。図４は、変速機１のＬＯＷモードの動力伝達経路を示す図である。ＬＯＷモードでは、第一摩擦クラッチ６１が係合する一方、第二摩擦クラッチ６２が非係合となる。このため、エンジンＥから入力軸１３に伝達された駆動力は、第一摩擦クラッチ６１を介して第一伝達ギヤ列５１のみに伝達され、第二摩擦クラッチ６２の下流側にある第二伝達ギヤ列５２には伝達されない。また、ＬＯＷモードでは、第三摩擦クラッチ６３が係合し第四摩擦クラッチ６４が非係合となる。

この結果、図４に示すように、エンジンＥの駆動力は、入力軸１３→第一入力経路１４→第一伝達ギヤ列５１→第二プーリ２２→無端ベルト２３→第一プーリ２１→第一出力経路１７→第三摩擦クラッチ６３→中間伝達ギヤ列５４→最終駆動ギヤ３１→最終従動ギヤ３２→駆動軸３５の経路で駆動輪Ｗへ伝達される。

次に、変速機１において前進走行用のＨＩモード（高速モード）を設定する場合を説明する。図５は、変速機１のＨＩモードの動力伝達経路を示す図である。ＨＩモードでは、第一摩擦クラッチ６１が非係合となる一方、第二摩擦クラッチ６２が係合する。また、ドグクラッチ７１の移動歯７１ｃは第一受歯７１ａ側（Ｄ側）に噛み合う。このため、エンジンＥから入力軸１３に伝達された駆動力は、第二摩擦クラッチ６２及びドグクラッチ７１を介して第二伝達ギヤ列５２のみに伝達され、第一伝達ギヤ列５１及び第三伝達ギヤ列５３には伝達されない。また、このＨＩモードでは、第三摩擦クラッチ６３が非係合となる一方、第四摩擦クラッチ６４が係合する。

この結果、図５に示すように、エンジンＥの駆動力は、入力軸１３→第二入力経路１５→第二伝達ギヤ列５２→第一プーリ２１→無端ベルト２３→第二プーリ２２→第二出力経路１８→最終駆動ギヤ３１→最終従動ギヤ３２→駆動軸３５の経路で駆動輪Ｗへ伝達される。

次に、変速機１において後進走行用のＲＶＳモード（後進モード）を設定する場合を説明する。図６は、変速機１のＲＶＳモードの動力伝達経路を示す図である。ＲＶＳモードでは、第一摩擦クラッチ６１が非係合となる一方、第二摩擦クラッチ６２が係合する。また、ドグクラッチ７１の移動歯７１ｃは第二受歯７１ｂ側（Ｒ側）に噛み合う。このため、エンジンＥから入力軸１３に伝達された駆動力は、第二摩擦クラッチ６２及びドグクラッチ７１を介して第三伝達ギヤ列５３のみに伝達され、第一伝達ギヤ列５１及び第二伝達ギヤ列５２には伝達されない。

この結果、図６に示すように、エンジンＥの駆動力は、入力軸１３→第二入力経路１５→第三伝達ギヤ列５３→第三入力経路１６→第二出力経路１８→最終駆動ギヤ３１→最終従動ギヤ３２→駆動軸３５の経路で駆動輪Ｗへ伝達される。このように、本実施形態のＲＶＳモードによれば、無段変速機構２０を用いることがない。

ここで、車両の走行状態が後進走行状態から前進走行状態へ移行する際に、上記構成の変速機１でＲＶＳモードからＬＯＷモードへの切り替えを行う際の制御について説明する。変速機１でＲＶＳモードからＬＯＷモードへの切り替えを行うには、第一摩擦クラッチ６１を非係合状態から係合状態に切り替えると共に、第二摩擦クラッチ６２を係合状態から非係合状態に切り替え、かつ第三摩擦クラッチ６３を係合状態に切り替え、その後にドグクラッチ７１をＲ側からＤ側へ切り替える第一切替制御を行う。

図７は、このＲＶＳモードからＬＯＷモードへの切り替えを行う際の各値の変化について示すタイミングチャートである。同図及び後述する図１０のタイミングチャートでは、シフトポジション（レンジセレクタ１０１で切り替えられたシフトポジション）、車速Ｖ、ドグクラッチ７１（前後進切替機構７０）のストローク（移動歯７１ｃのストローク）、第一〜第四摩擦クラッチ６１〜６４の供給油圧（第一〜第四クラッチ圧Ｐ１〜Ｐ４）それぞれの経過時間Ｔに対する変化を示している。

ここでは、まず運転者によるレンジセレクタ１０１の操作で、時刻Ｔ１１にシフトポジションがＲ（リバース）からＤ（ドライブ）に切り替わるが、その前（時刻Ｔ１１以前のリバース駆動中）の段階で既に第一摩擦クラッチ６１に油圧が供給されており、第一クラッチ圧Ｐ１＝ＰＭ１となっている。この第一クラッチ圧Ｐ１＝ＰＭ１は、第一摩擦クラッチ６１が係合する油圧よりも小さい所定の準備油圧である。この第一クラッチ圧Ｐ１＝ＰＭ１によって第一摩擦クラッチ６１の無効ストローク詰めがなされている。

そして、時刻Ｔ１１にシフトポジションがＲ（リバース）からＤ（ドライブ）に切り替わったことで、第一摩擦クラッチ６１にさらに油圧が供給されて第一クラッチ圧Ｐ１がＰＭ１から上昇する。その一方で、それまで第二摩擦クラッチ６２に供給されていた油圧が停止することで、第二クラッチ圧Ｐ２が係合圧ＰＸ２から低下する。また、第三摩擦クラッチ６３にも油圧が供給されることで、それまで０であった第三クラッチ圧Ｐ３が上昇を開始する。

そして、時刻Ｔ１２に第一クラッチ圧Ｐ１が係合圧ＰＸ１に達することで、該第一クラッチ圧Ｐ１の上昇が停止する。これにより第一摩擦クラッチ６１の係合が完了する。その後、時刻Ｔ３に第三クラッチ圧Ｐ３＝ＰＭ３となる。この第三クラッチ圧Ｐ３＝ＰＭ３は、該第三摩擦クラッチ６３が係合する油圧よりも小さい所定の準備油圧である。この第三クラッチ圧Ｐ３＝ＰＭ３によって第三摩擦クラッチ６３の無効ストローク詰めがなされている。そして、時刻Ｔ１４以降、第三摩擦クラッチ６３にさらに油圧が供給されて第三クラッチ圧Ｐ３がＰＭ３から上昇する。そして、時刻Ｔ１５に第三クラッチ圧Ｐ３が係合圧ＰＸ３に達することで、該第三クラッチ圧Ｐ３の上昇が停止する。これにより第三摩擦クラッチ６３の係合が完了する。こうして、前進用駆動力伝達経路（ＬＯＷモード）が形成される。

その後、車速Ｖ（Ｒ車速）が次第に減少してゆく。車速Ｖが十分に減少した時刻Ｔ１６にドグクラッチ７１がＲ側からＤ側に切り替えられる。すなわちここでは、ドグクラッチ７１に入力する差回転が所定値よりも小さな値となったことをもってＲ側からＤ側に切り替えられる。その後、時刻Ｔ１７に車速Ｖが０となり、以降、車速Ｖ（Ｄ車速）が上昇してゆく。

ドグクラッチ７１のＲ側からＤ側への切替え制御について、差回転数ΔＮとの関係で具体的に説明する。図８は、ＲＶＳモード→ＬＯＷモードの切り替えを行う際のフローチャートである。シフトポジションがＲ（リバース）からＤ（ドライブ）に切り替わった場合、ドグクラッチ７１をＲ側からＤ側へ切替える制御を開始する。まず、図８に示すように、第二摩擦クラッチ６２を非係合にした後（ステップＳ１）、第一摩擦クラッチ６１を係合し（ステップＳ２）、次に第三摩擦クラッチ６３を係合する（ステップＳ３）。

ここで、コントローラ１０２は、前後進切替機構７０において、Ｒ側の第二受歯７１ｂの回転数ＮＲに対するＤ側の第一受歯７１ａの回転数ＮＤの信号（図２参照）から、Ｒ側の回転数ＮＲに対するＤ側の回転数ＮＤの相対的な差回転数ΔＮＤを計測する（ステップＳ４）。そして、当該差回転数ΔＮＤが、後述する所定値であるＤ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘ以上の場合には、ドグクラッチ７１の切替えを行わない。一方、Ｄ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘ未満になった場合には、ドグクラッチ７１のＲ側からＤ側への切替えを行う（ステップＳ５）。

なお、コントローラ１０２が、第二摩擦クラッチ６２の非係合の状態であることを判断するためには、第二摩擦クラッチ６２の供給油圧を把握する第二油圧センサＤ２からの検知信号を受信することによって行う。これにより、コントローラ１０２は、第二摩擦クラッチ６２が非係合状態になったことを確認した後、前後進切替機構７０の切替え制御を開始する。

次に、Ｄ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘの設定方法を説明する。図９は、Ｄ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘの値を決定するためのグラフである。（ａ）がＲ側の回転数ＮＲに対するＤ側の回転数ＮＤの差回転数ΔＮＤと車速Ｖ（Ｄ車速）との関係を示し、（ｂ）が耐久回数とＲ側の回転数ＮＲに対するＤ側の回転数ＮＤの差回転数ΔＮＤとの関係を示す。

シフトポジションをＲ（リバース）からＤ（ドライブ）に切り替える場合、図９（ａ）に示すように、車速Ｖが矢印Ａに示すように小さくなっていくとともに、Ｒ側の回転数に対するＤ側の回転数の差回転数ΔＮＤも小さくなっていく。そして、差回転数ΔＮＤが十分に小さくなってから、ドグクラッチ７１のＲ側からＤ側への切替えを行う。この切替えの閾値となるのがＤ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘである。すなわち、コントローラ１０２は、上述の差回転数ΔＮＤがＤ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘを下回った場合に、ドグクラッチ７１のＲ側からＤ側への切替えを行う。

Ｄ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘの値は、次のように設定する。図９（ｂ）に示すように、まず、Ｒ側の回転数に対するＤ側の回転数の差回転数ΔＮＤに応じた耐久回数のグラフを作成し、使用可能となる耐久回数ＣＤｓを設定する。すると、グラフ上から使用可能となる差回転数ΔＮＤｓを求めることができる。ここで、実際には当該差回転数ΔＮＤｓを用いるのではなく、安全率を考慮してΔＮＤｓよりも十分に小さい値をＤ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘとして設定する。本実施形態のΔＮＤｘは、図９（ｂ）に示すように、一般の使用態様では確実な耐久回数を計測できない程度に安全性が高い範囲で所定値としてのＤ側切替禁止差回転数ΔＮＤｘを設定している。

次に、車両の前進状態から後進状態への移行において、上記構成の変速機１でＬＯＷモードからＲＶＳモードへの切り替えを行う際の制御について説明する。変速機１でＬＯＷモードからＲＶＳモードへの切り替えを行う際には、第一摩擦クラッチ６１を係合状態から非係合状態に切り替えると共に、第二摩擦クラッチ６２を非係合状態から係合状態に切り替え、かつ、第三摩擦クラッチ６３を係合状態から非係合状態に切り替え、それと同時にドグクラッチ７１をＤ側からＲ側へ切り替える第二切替制御を行う。

図１０は、ＬＯＷモードからＲＶＳモードへの切り替えを行う際の各値の変化について示すタイミングチャートである。ここでは、まず運転者によるレンジセレクタ１０１の操作で時刻Ｔ２１にシフトポジションがＤ（ドライブ）からＲ（リバース）に切り替わる。このとき、ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切り替えが開始される。また同時に、それまで第一摩擦クラッチ６１に供給されていた油圧が停止することで、第一クラッチ圧Ｐ１が係合圧ＰＸ１から低下すると共に、それまで第三摩擦クラッチ６３に供給されていた油圧が停止することで、第三クラッチ圧Ｐ３が係合圧ＰＸ３から低下する。

その一方で、第二摩擦クラッチ６２に油圧が供給されることで、それまで０であった第二クラッチ圧Ｐ２が上昇を開始する。その後、時刻Ｔ２２にドグクラッチのＤ側からＲ側への切り替えが完了する。この時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの間は、第二クラッチ圧Ｐ２はＰＭ０となる。このＰＭ０は、第二摩擦クラッチ６２が係合する油圧よりも小さい所定の準備油圧である。この第二クラッチ圧Ｐ２＝ＰＭ０によって第二摩擦クラッチ６２の無効ストローク詰めがなされている。なお、この時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの所定時間ＴＭは、ストロークセンサでドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切り替え完了を検知してからタイマで計測した設定時間が経過するまでの時間である。

その後、第二クラッチ圧Ｐ２が再び上昇し、時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５までの間、第二クラッチ圧Ｐ２＝ＰＭ２（ＰＭ２＞ＰＭ０）となる。この第二クラッチ圧Ｐ２＝ＰＭ２は、第二摩擦クラッチ６２が係合する油圧よりも小さい他の所定の準備油圧である。この第二クラッチ圧Ｐ２＝ＰＭ２によって第二摩擦クラッチ６２の更なる無効ストローク詰めがなされる。その後、第二クラッチ圧Ｐ２が再び上昇し、時刻Ｔ２６に第二クラッチ圧Ｐ２が係合圧ＰＸ２に達することで、該第二クラッチ圧Ｐ２の上昇が停止する。これにより第二摩擦クラッチ６２の係合が完了する。

こうしてＲＶＳモードが形成される。その後、車速Ｖ（Ｄ車速）が次第に減少してゆき、時刻Ｔ２７に車速Ｖが０となり、以降、車速Ｖ（Ｒ車速）が上昇してゆく。

なお、ここではシフトポジションがＤ（ドライブ）からＲ（リバース）に切り替わった（ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切り替えが開始された）時刻Ｔ２１以降に第二クラッチ圧Ｐ２として準備油圧（ＰＭ０又はＰＭ２）を供給する場合を示したが、これ以外にも、時刻Ｔ２１よりも前の段階から第二クラッチ圧Ｐ２として準備油圧（ＰＭ０又はＰＭ２）を供給するようにすることも可能である。

ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切替え制御について、差回転数ΔＮとの関係で具体的に説明する。図１１は、ＬＯＷモード→ＲＶＳモードの切り替えを行う際のフローチャートである。シフトポジションがＤ（ドライブ）からＲ（リバース）に切り替わった場合、ドグクラッチ７１をＤ側からＲ側へ切替える制御を開始する。

まず、図１１に示すように、コントローラ１０２は、第三摩擦クラッチ６３を非係合にし（ステップＳ１１）、第一摩擦クラッチ６１を非係合する（ステップＳ１２）。次に、前後進切替機構７０において、Ｄ側の第一受歯７１ａの回転数ＮＤに対するＲ側の第二受歯７１ｂの回転数ＮＲの信号（図２参照）から、Ｄ側の回転数ＮＤに対するＲ側の回転数ＮＲの相対的な差回転数ΔＮＲを計測する（ステップＳ１３）。そして、当該差回転数ΔＮＲが、後述する所定値であるＲ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘ以上の場合には、ドグクラッチ７１の切替えを行わない。一方、Ｒ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘ未満になった場合には、ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切替えを行う（ステップＳ１４）。その後、第二摩擦クラッチ６２を係合する（ステップＳ１５）。

なお、コントローラ１０２が、前後進切替機構７０の切替え制御が完了したことを判断するためには、前後進切替機構７０の移動歯７１ｃと一体となっているスリーブ７２位置を把握するストロークセンサ１４０からの検知信号を受信することによって行う。これにより、コントローラ１０２は、前後進切替機構７０の切替え制御が完了したことを確認した後、第二摩擦クラッチ６２の係合動作を開始する。

次に、Ｒ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘの設定方法を説明する。図１２は、Ｒ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘの値を決定するためのグラフである。（ａ）がＤ側の回転数ＮＤに対するＲ側の回転数ＮＲの差回転数ΔＮＲと車速Ｖ（Ｄ車速）との関係を示し、（ｂ）が耐久回数とＤ側の回転数ＮＤに対するＲ側の回転数ＮＲの差回転数ΔＮＲとの関係を示す。

シフトポジションをＤ（ドライブ）からＲ（リバース）に切り替える場合、図１２（ａ）に示すように、車速Ｖが矢印Ｂに示すように小さくなっていくとともに、Ｄ側の回転数に対するＲ側の回転数の差回転数ΔＮＲも小さくなっていく。そして、差回転数ΔＮＲが十分に小さくなってから、ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切替えを行う。この切替えの閾値となるのがＲ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘである。すなわち、コントローラ１０２は、上述の差回転数ΔＮＲがＲ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘを下回った場合に、ドグクラッチ７１のＤ側からＲ側への切替えを行う。

Ｒ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘの値は、次のように設定する。図１２（ｂ）に示すように、まず、Ｄ側の回転数に対するＲ側の回転数の差回転数ΔＮＲに応じた耐久回数のグラフを作成し、使用可能となる耐久回数ＣＲｓを設定する。すると、グラフ上から使用可能となる差回転数ΔＮＲｓを求めることができる。ここで、実際には当該差回転数ΔＮＲｓを用いるのではなく、安全率を考慮してΔＮＲｓよりも十分に小さい値をＲ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘとして設定する。本実施形態のΔＮＲｘは、図１２（ｂ）に示すように、一般の使用態様では確実な耐久回数を計測できない程度に安全性が高い範囲で所定値としてのＲ側切替禁止差回転数ΔＮＲｘを設定している。

以上説明したように、本実施形態の変速機１では、ドグクラッチ７１の第一受歯７１ａと第二受歯７１ｂとの差回転ΔＮＤ，ΔＮＲが所定値ΔＮＤｘ，ΔＮＲｘ未満になったときに前後進切替機構７０によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替える。すると、差回転ΔＮＤ，ΔＮＲが小さいタイミングにおいて車両の後進状態と前進状態とを切り替えることができる。このため、ドグクラッチ７１の第一受歯７１ａまたは第二受歯７１ｂに対する衝撃を低減した状態において車両の前後進の切り替えを行うことができる。これにより、前後進切替時のドグクラッチの耐久性の向上を図ることができる変速機を提供することができる。

また、本実施形態の変速機１においては、耐久回数に基づいて安全とされる範囲で前後進切替時の所定値を設定する。これにより、耐久性の向上を確実に図ることができる。

また、本実施形態の変速機１においては、第一油圧回路１０３Ａと第二油圧回路１０３Ｂとを有し、制御部１０２が、それぞれ独立して制御することを可能とする。すると、ドグクラッチ７１と摩擦クラッチ６１，６２の切替えタイミングの自由度が高まり、より前後進切替機構７０に衝撃を与えないタイミングで前後進切替機構７０の切替えを行うことができる。

また、本実施形態の変速機１においては、第三入力経路１６から第一入力経路１４へ入力を切り替える際、すなわち、ＲＶＳモード→ＬＯＷモードの切り替えの際、第一摩擦クラッチ６１及び第三摩擦クラッチ６３を係合した後に、前後進切替機構７０によって車両の後進状態と前進状態とを切り替える。すると、第一出力経路１７への駆動伝達と第三入力経路１６への駆動伝達が同時に行われる時点において、第一出力経路１７が後進方向への駆動力を吸収することとなる。このため、差回転ΔＮＲの減少を速めることができる。したがって、前後進切替機構７０に衝撃を与えないように制御しつつも、応答性を高くすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１…変速機
１３…入力軸
１４…第一入力経路
１５…第二入力経路
１６…第三入力経路
１７…第一出力経路
１８…第二出力経路
２０…無段変速機構
３０…最終出力機構
６１…第一摩擦クラッチ
６２…第二摩擦クラッチ
６３…第三摩擦クラッチ
６４…第四摩擦クラッチ
７０…前後進切替機構
７１…ドグクラッチ
７１ａ…第一受歯
７１ｂ…第二受歯
７１ｃ…移動歯
１０２…コントローラ
１０３…油圧供給機構
１０３Ａ…第一油圧回路
１０３Ｂ…第二油圧回路
Ｅ…エンジン
Ｗ…駆動輪

Claims (4)

1. 車両に搭載した駆動源からの駆動力が入力される入力軸と、
   前記入力軸からの駆動力を無段変速機構に伝達する第一、第二入力経路と、
   前記入力軸からの駆動力の回転を前記無段変速機構を介さず逆転して駆動輪に伝達する第三入力経路と、
   前記第一乃至第三入力経路を選択的に切り替える入力切替機構と、を備える変速機であって、
   前記入力切替機構は、
   前記入力軸と前記第一、第二入力経路それぞれとの間に設けた第一、第二摩擦クラッチと、
   前記第二入力経路と前記第三入力経路とを切り替えるドグクラッチを有する前後進切替機構と、
   前記第一、第二摩擦クラッチの係合／非係合を切り替えるために、それらに油圧を供給する油圧供給機構と、
   少なくとも、前記前後進切替機構と油圧供給機構を制御する制御部と、を備え、
   前記ドグクラッチは、前記第一入力経路に駆動力を伝える第一受歯と、前記第三入力経路に駆動力を伝える第二受歯とから構成され、
   前記制御部は、前記第一受歯と前記第二受歯との差回転が所定値未満になったときに、前記前後進切替機構によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替える
   ことを特徴とする変速機。
2. 前記所定値は、前記ドグクラッチの前記差回転における耐久回数に基づいて安全とされる範囲で設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記油圧供給機構は、
   前記前後進切替機構を作動させるための第一油圧回路と、
   前記前後進切替機構以外の油圧機構を作動させるための第二油圧回路と、を有し、
   前記制御部は、前記第一油圧回路と前記第二油圧回路とを独立して制御することができる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変速機。
4. 前記無段変速機構で所定の変速比に変速された駆動力を出力する第一、第二出力経路と、
   前記無段変速機構と前記第一、第二出力経路それぞれとの間に設けた第三、第四摩擦クラッチと、を備え、
   前記第三、第四摩擦クラッチは、前記油圧供給機構により油圧制御されることでその係合／非係合が切り替わる構成であり、
   前記第三入力経路、前記第一出力経路及び前記第二出力経路は、最終的に駆動輪に駆動を伝達する最終出力機構に駆動力を伝達し、
   前記制御部は、
   前記第一入力経路から前記第三入力経路へ入力を切り替える際には、前記前後進切替機構によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替えた後に、前記第二摩擦クラッチを係合させ、
   前記第三入力経路から前記第一入力経路へ入力を切り替える際には、前記第一摩擦クラッチ及び前記第三摩擦クラッチを係合した後に、前記前後進切替機構によって、車両の後進状態と前進状態とを切り替える
   ことを特徴とする請求項３に記載の変速機。

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