JP2022151271A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することが可能な自動変速機を提供する。【解決手段】自動変速機１は、第１プラネタリギヤ１０と、第２プラネタリギヤ２０と、バリエータ３０と、第１クラッチ４１と、第２クラッチ４２と、第３クラッチ４３と、第１ブレーキ５１と、第２ブレーキ５２と、第３ブレーキ５３とを備えている。ＴＣＵ９０は、発進時に第２クラッチ４２及び第１ブレーキ５１を締結し、アンダドライブ時に第１クラッチ４１及び第２クラッチ４２を締結し、直結時に第２クラッチ４２及び第３クラッチ４３を締結し、オーバドライブ時に第２クラッチ４２及び第３ブレーキ５３を締結し、後進時に第３クラッチ４３及び第２ブレーキ５２を締結する。また、ＴＣＵ９０は、アンダドライブ時に、車速、エンジン回転数、及びアクセル開度に基づいて、バリエータ３０の変速比を可変する。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動変速機に関する。

従来から、エンジン等からの駆動トルクを変換して出力する車両用の自動変速機として、例えば、有段自動変速機（ステップＡＴ）や、ＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）、無段変速機（ＣＶＴ）等が広く利用されている。

有段自動変速機（ステップＡＴ）は、例えば、プラネタリギアを複数有して構成される複数のプラネタリギヤセットと、該複数のプラネタリギヤセットの動力伝達経路を切り替える（すなわち変速する）ためのクラッチやブレーキ等の摩擦係合要素とを有して構成されている。そして、クラッチやブレーキ等の摩擦係合要素を締結又は解放することにより変速段の切り替え（変速）が行われる（例えば特許文献１等参照）。なお、有段自動変速機としては、例えば、平行に配置された一対の軸それぞれに設けられたギヤ列の組み合わせを、複数の湿式クラッチの締結・解放により選択的に切り替えて有限段数の変速段を得る平行二軸式のものも知られている。ＤＣＴは、例えば、奇数段と偶数段それぞれの変速用ギヤセットに独立したクラッチを有し、これらを順次切り替えて変速を行う。

一方、無段変速機（ＣＶＴ）は、入力軸に設けられるドライブプーリ（プライマリプーリ）と、出力軸に設けられるドリブンプーリ（セカンダリプーリ）と、これらのプーリに掛け渡されるチェーンやベルトなどの動力伝達要素とを有しており、エンジンで発生された駆動トルクがチェーンなどの動力伝達要素を介してドライブプーリからドリブンプーリへ伝達される。また、無段変速機は、それぞれのプーリの溝幅を変化させて動力伝達要素の巻き掛け径を変化させることによって、変速比を無段階に変化させる（例えば特許文献２等参照）。

特開２０１２－２５１５７５号公報 特開２００３－２８７０９８号公報

ところで、有段自動変速機（ステップＡＴ）やＤＣＴは、ギヤ伝達のため、動力の伝達効率に優れる一方、変速段が有限であることから取り得るギヤ比が離散的であるため、エンジンを燃焼効率が悪い領域で運転しなくてはならない場合が生じ得る。一方、無段変速機（ＣＶＴ）は、変速比を連続的に変更可能なため、エンジンを燃焼効率が良い領域で運転できる一方、バリエータ伝達のため、低車速域及び高車速域では動力伝達効率が悪化する傾向がある。また、無段変速機（バリエータ）は、チェーンやベルトをプーリで挟持する構造であるため、発進等（低車速域）での高トルクに対する強度・信頼性を確保するために、高い油圧が必要となり、燃費の悪化を招く傾向がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することが可能な自動変速機を提供することを目的とする。

本発明に係る自動変速機は、サンギヤ、キャリア、及び、リングギヤを有し、該キャリアが出力軸とトルク伝達可能に接続された第１プラネタリギヤと、サンギヤ、キャリア、及び、リングギヤを有し、該キャリアが第１プラネタリギヤのサンギヤとトルク伝達可能に接続され、該リングギヤが第１プラネタリギヤのキャリアとトルク伝達可能に接続された第２プラネタリギヤと、ドライブプーリ、ドリブンプーリ、及び、ドライブプーリとドリブンプーリとに掛け渡されたトルク伝達部材を有し、該ドリブンプーリが第１プラネタリギヤを構成するリングギヤとトルク伝達可能に接続されたバリエータと、入力軸とバリエータを構成するドライブプーリとの間に介装され、該入力軸から該ドライブプーリに伝達される駆動トルクを断続する第１クラッチと、入力軸と第２プラネタリギヤを構成するキャリアとの間に介装され、入力軸から該キャリアに伝達される駆動トルクを断続する第２クラッチと、入力軸と第２プラネタリギヤを構成するサンギヤとの間に介装され、入力軸から該サンギヤに伝達される駆動トルクを断続する第３クラッチと、解放されることにより第１プラネタリギヤを構成するリングギヤの回転を許可し、締結されることにより該リングギヤの回転を禁止する第１ブレーキと、解放されることにより第２プラネタリギヤを構成するキャリアの回転を許可し、締結されることにより該キャリアの回転を禁止する第２ブレーキと、解放されることにより第２プラネタリギヤを構成するサンギヤの回転を許可し、締結されることにより該サンギヤの回転を禁止する第３ブレーキと、第１クラッチ、第２クラッチ、第３クラッチ、第１ブレーキ、第２ブレーキ、及び、第３ブレーキそれぞれの締結、解放を制御する制御手段とを備え、制御手段が、発進時に第２クラッチ及び第１ブレーキを締結し、アンダドライブ時に第１クラッチ及び第２クラッチを締結し、直結時に第２クラッチ及び第３クラッチを締結し、オーバドライブ時に第２クラッチ及び第３ブレーキを締結し、後進時に第３クラッチ及び第２ブレーキを締結することを特徴とする。

本発明に係る自動変速機によれば、上述したように相互に関連して設けられた、第１プラネタリギヤと、第２プラネタリギヤと、バリエータと、第１クラッチと、第２クラッチと、第３クラッチと、第１ブレーキと、第２ブレーキと、第３ブレーキと、制御手段とを備えており、発進時に第２クラッチ及び第１ブレーキが締結され、アンダドライブ（ＵＤ）時に第１クラッチ及び第２クラッチが締結され、直結時に第２クラッチ及び第３クラッチが締結され、オーバドライブ（ＯＤ）時に第２クラッチ及び第３ブレーキが締結され、後進時に第３クラッチ及び第２ブレーキが締結される。そのため、変速頻度が少なくバリエータの伝達効率が悪化する低車速域（発進時、後進時）及び高車速域（ＯＤ時）は、第１プラネタリギヤ及び／又は第２プラネタリギヤによるギヤ伝達により駆動トルクが変換・伝達される。よって、低車速域（発進時、後進時）及び高車速域（ＯＤ時）の動力伝達効率を高めることができる。併せて、低車速域における強度・信頼性を向上でき、強度・信頼性を確保するために必要とされる（要求される）油圧（動力）を低減することができる。また、変速頻度が高く、エンジンの燃焼ロスの占める割合が多い中間変速領域（ＵＤ時）はバリエータ伝達により駆動トルクが変換・伝達される。よって、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することができる。加えて、伝達効率が最大となる直結段が設けられる。その結果、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することが可能となる。

本発明に係る自動変速機は、バリエータを構成するドリブンプーリと、第１プラネタリギヤを構成するリングギヤとの間に介装されるカウンタギヤ対を備えることが好ましい。

このようにすれば、アンダドライブ時に、カウンタギヤ対で回転を合せて第１プラネタリギヤのリングギヤに入力することができる。

本発明に係る自動変速機では、制御手段が、車速、及び、アクセル開度に基づいて、第１クラッチ、第２クラッチ、第３クラッチ、第１ブレーキ、第２ブレーキ、及び、第３ブレーキそれぞれの締結、解放を制御し、発進状態、アンダドライブ状態、直結状態、オーバドライブ状態、及び、後進状態を切り替えることが好ましい。

このようにすれば、車両の運転状態に応じて（すなわち運転者の要求に応じて）、発進状態、アンダドライブ（ＵＤ）状態、直結状態、オーバドライブ（ＯＤ）状態、及び、後進状態を適切に切り替えることができる。

本発明に係る自動変速機では、制御手段が、アンダドライブ状態のときに、バリエータの変速比を可変することが好ましい。

このようにすれば、変速頻度が高いアンダドライブ（ＵＤ）状態において、エンジンを燃焼効率が良い領域で運転することができる。

その際に、本発明に係る自動変速機では、制御手段が、車速、エンジン回転数、及び、アクセル開度に基づいて、バリエータの変速比を可変することが好ましい。

このようにすれば、車両の運転状態に応じて（運転者の要求に応じて）、バリエータの変速比を適切に可変することができる（すなわち、エンジンを燃焼効率が良い領域で運転できる）。

本発明によれば、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することが可能となる。

実施形態に係る自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 発進、ＵＤ、直結、ＯＤ、後進の各状態における第１～第３クラッチ、第１～第３ブレーキの締結・解放状態を示す係合表である。 実施形態に係る自動変速機の変速線（変速マップ）を示す図である。 変速時におけるクラッチ・ブレーキの掛替えを説明するための図である。 発進時におけるトルク伝達経路（太線）を示す図である。 発進時における第１プラネタリギヤ及び第２プラネタリギヤそれぞれの作動状態を示す共線図（速度線図）である。 ＵＤ時におけるトルク伝達経路（太線）を示す図である。 ＵＤ時における第１プラネタリギヤ及び第２プラネタリギヤそれぞれの作動状態を示す共線図（速度線図）である。 直結時におけるトルク伝達経路（太線）を示す図である。 直結時における第１プラネタリギヤ及び第２プラネタリギヤそれぞれの作動状態を示す共線図（速度線図）である。 ＯＤ時におけるトルク伝達経路（太線）を示す図である。 ＯＤ時における第１プラネタリギヤ及び第２プラネタリギヤそれぞれの作動状態を示す共線図（速度線図）である。 後進時におけるトルク伝達経路（太線）を示す図である。 後進時における第１プラネタリギヤ及び第２プラネタリギヤそれぞれの作動状態を示す共線図（速度線図）である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１～図４を併せて用いて、実施形態に係る自動変速機１の構成について説明する。図１は、自動変速機１の構成を示すスケルトン図である。図２は、発進、ＵＤ、直結、ＯＤ、後進の各状態における第１クラッチ４１～第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１～第３ブレーキ５３の締結・解放状態を示す係合表である。図３は、自動変速機１の変速線（変速マップ）を示す図である。図４は、変速時におけるクラッチ・ブレーキの掛替えを説明するための図である。

自動変速機１は、例えば、車両に搭載され、エンジン等からの駆動力を変換して出力するものである。特に、自動変速機１は、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でのエンジン運転を可能とする機能を有している。

そのため、自動変速機１は、主として、第１プラネタリギヤ（発進プラネタリギヤ）１０と、第２プラネタリギヤ（後進・ＯＤプラネタリギヤ）２０と、バリエータ３０と、第１クラッチ（ＵＤクラッチ）４１と、第２クラッチ（発進クラッチ）４２と、第３クラッチ（後進クラッチ）４３と、第１ブレーキ（発進ブレーキ）５１と、第２ブレーキ（後進ブレーキ）５２と、第３ブレーキ（ＯＤブレーキ）５３と、ＵＤカウンタギヤ対（特許請求の範囲に記載のカウンタギヤ対に相当）６０とを備えている。

第１プラネタリギヤ（発進プラネタリギヤ）１０は、サンギヤ１０１、キャリア１０２、及び、リングギヤ１０３を有している。該サンギヤ１０１は、第１軸７３を介して第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２とトルク伝達可能に接続されるとともに、第１軸７３及び第２クラッチ４２を介して入力軸７０とトルク伝達可能に接続されている。該キャリア１０２は、第２プラネタリギヤ２０のリングギヤ２０３とトルク伝達可能に接続されるとともに、出力軸７９とトルク伝達可能に接続されている。よって、自動変速機１で変換された駆動トルクは、該キャリア１０２から出力される。該リングギヤ１０３は、ＵＤカウンタギヤ対６０を介してバリエータ３０のドリブンプーリ３０２とトルク伝達可能に接続されている。

第２プラネタリギヤ（後進・ＯＤプラネタリギヤ）２０は、第１プラネタリギヤ１０の上流側に配置されている。第２プラネタリギヤ２０は、例えば、ダブルピニオン式のプラネタリギヤであり、サンギヤ２０１、キャリア２０２、及び、リングギヤ２０３を有している。該サンギヤ２０１は、中空の第２軸７４及び第３クラッチ４３を介して入力軸７０とトルク伝達可能に接続されている。該キャリア２０２は、第２軸７４の中を通る第１軸７３を介して第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１とトルク伝達可能に接続されるとともに、第１軸７３及び第２クラッチ４２を介して入力軸７０とトルク伝達可能に接続されている。該リングギヤ２０３は、第１プラネタリギヤ１０のキャリア１０２、及び、出力軸７９とトルク伝達可能に接続されている。

バリエータ３０は、ドライブプーリ（プライマリプーリ）３０１、ドリブンプーリ（セカンダリプーリ）３０２、及び、ドライブプーリ３０１とドリブンプーリ３０２とに掛け渡されたチェーン３０３（特許請求の範囲に記載のトルク伝達部材に相当）を有している。ドライブプーリ３０１は、第１クラッチ４１を介して入力軸７０とトルク伝達可能に接続されている。すなわち、エンジンから駆動トルクが入力される入力軸７０は、第２クラッチ４２を介して第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１に接続され、第３クラッチ４３を介して第２プラネタリギヤ２０のサンギヤ２０１に接続され、第１クラッチ４１を介してバリエータ３０のドライブプーリ３０１に接続されている。該ドリブンプーリ３０２は、セカンダリ軸７２及びＵＤカウンタギヤ対６０を介して第１プラネタリギヤ１０を構成するリングギヤ１０３とトルク伝達可能に接続されている。

より詳細には、バリエータ３０は、第１クラッチ４１を介して入力軸７０と接続されるプライマリ軸７１と、該プライマリ軸７１と平行に配設されたセカンダリ軸７２とを有している。プライマリ軸７１には、ドライブプーリ３０１が設けられている。ドライブプーリ３０１は、プライマリ軸７１に接合された固定シーブ３０１ａと、該固定シーブ３０１ａに対向して、プライマリ軸７１の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３０１ｂとを有し、それぞれのシーブ３０１ａ，３０１ｂのコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。一方、セカンダリ軸７２には、ドリブンプーリ３０２が設けられている。ドリブンプーリ３０２は、セカンダリ軸７２に接合された固定シーブ３０２ａと、該固定シーブ３０２ａに対向して、セカンダリ軸７２の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３０２ｂとを有し、プーリ溝幅を変更できるように構成されている。

ドライブプーリ３０１とドリブンプーリ３０２との間には駆動力を伝達するチェーン３０３が掛け渡されている。ドライブプーリ３０１及びドリブンプーリ３０２の溝幅を変化させて、各プーリ３０１，３０２に対するチェーン３０３の巻き掛け径の比率（プーリ比）を変化させることにより、変速比が無段階に変更される。ここで、チェーン３０３のドライブプーリ３０１に対する巻き掛け径をＲｐとし、ドリブンプーリ３０２に対する巻き掛け径をＲｓとすると、変速比ｉは、ｉ＝Ｒｓ／Ｒｐで表される。よって、変速比ｉは、プライマリプーリ回転数Ｎｐをセカンダリプーリ回転数Ｎｓで除算する（ｉ＝Ｎｐ／Ｎｓ）ことにより求められる。

ここでドライブプーリ３０１には可動シーブ３０１ｂを動かすための油圧室３０１ｃが形成されている。一方、ドリブンプーリ３０２には可動シーブ３０２ｂを動かすための油圧室３０２ｃが形成されている。ドライブプーリ３０１、ドリブンプーリ３０２それぞれの溝幅は、ドライブプーリ３０１の油圧室３０１ｃに導入されるプライマリ油圧と、ドリブンプーリ３０２の油圧室３０２ｃに導入されるセカンダリ油圧とを調節することにより設定・変更される。

バリエータ３０のセカンダリ軸７２と、第１プラネタリギヤ１０を構成するリングギヤ１０３との間には、一対のギヤからなるＵＤカウンタギヤ対６０が介装されている。ＵＤカウンタギヤ対６０は、入力される回転を合せて第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３に出力する。

第１クラッチ（ＵＤクラッチ）４１は、入力軸７０とバリエータ３０を構成するドライブプーリ３０１との間に介装されている。第１クラッチ４１は、入力軸７０から該ドライブプーリ３０１に伝達される駆動トルクを断続する。第１クラッチ４１は、解放されることにより（解放時に）入力軸７０とバリエータ３０（ドライブプーリ３０１）との間のトルク伝達を遮断し、締結されることにより（締結時に）入力軸７０とバリエータ３０（ドライブプーリ３０１）との間で駆動トルクを伝達する。なお、第１クラッチ４１～第３クラッチ４３、及び、第１ブレーキ５１～第３ブレーキ５３としては、例えば、湿式多板クラッチ（ブレーキ）が好適に用いられる。

第２クラッチ（発進クラッチ）４２は、入力軸７０と第２プラネタリギヤ２０を構成するキャリア２０２（及び該キャリア２０２と接続される第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１）との間に介装されている。第２クラッチ４２は、入力軸７０から該キャリア２０２（及び該キャリア２０２と接続される第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１）に伝達される駆動トルクを断続する。第２クラッチ４２は、解放されることにより（解放時に）入力軸７０と第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２（及び第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１）との間のトルク伝達を遮断し、締結されることにより（締結時に）第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２（及び第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１）との間で駆動トルクを伝達する。

第３クラッチ（後進クラッチ）４３は、入力軸７０と第２プラネタリギヤ２０を構成するサンギヤ２０１との間に介装されている。第３クラッチ４３は、入力軸７０から該サンギヤ２０１に伝達される駆動トルクを断続する。第３クラッチ４３は、解放されることにより（解放時に）入力軸７０と第２プラネタリギヤ２０（サンギヤ２０１）との間のトルク伝達を遮断し、締結されることにより（締結時に）第２プラネタリギヤ２０（サンギヤ２０１）との間で駆動トルクを伝達する。

第１ブレーキ（発進ブレーキ）５１は、例えば、変速機ケースと第１プラネタリギヤ１０を構成するリングギヤ１０３との間に介装され、該リングギヤ１０３の回転を許可又は禁止（停止）する。第１ブレーキ５１は、解放されることにより（解放時に）第１プラネタリギヤ１０を構成するリングギヤ１０３の回転を許可し、締結されることにより（締結時に）該リングギヤ１０３の回転を禁止（停止）する。

第２ブレーキ（後進ブレーキ）５２は、例えば、変速機ケースと第２プラネタリギヤ２０を構成するキャリア２０２との間に介装され、該キャリア２０２の回転を許可又は禁止（停止）する。第２ブレーキ５２は、解放されることにより（解放時に）第２プラネタリギヤ２０を構成するキャリア２０２の回転を許可し、締結されることにより（締結時に）該キャリア２０２の回転を禁止（停止）する。

第３ブレーキ（ＯＤブレーキ）５３は、例えば、変速機ケースと第２プラネタリギヤ２０を構成するサンギヤ２０１との間に介装され、該サンギヤ２０１の回転を許可又は禁止（停止）する。第３ブレーキ５３は、解放されることにより（解放時に）第２プラネタリギヤ２０を構成するサンギヤ２０１の回転を許可し、締結されることにより（締結時に）該サンギヤ２０１の回転を禁止（停止）する。

自動変速機１の変速制御、すなわち、第１クラッチ４１～第３クラッチ４３、並びに、第１ブレーキ５１～第３ブレーキ５３の締結・解放、及び、バリエータ３０の変速制御は、トランスミッション制御装置（以下「ＴＣＵ」という）９０により行われる。

ここで、ＴＣＵ９０には、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を通して、エンジン（図示省略）を総合的に制御するエンジン制御装置（以下「ＥＣＵ」という）８０等と相互に通信可能に接続されている。

ＥＣＵ８０には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダルセンサ８１やクランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサ８２が接続されている。また、ＥＣＵ８０には、吸入空気量を検出するエアフローメータ、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ、空燃比センサ等の各種センサも接続されている。

ここで、ＥＣＵ８０では、カム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサ８２の出力からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ８０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、アクセル開度、混合気の空燃比、及びエンジンの水温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジンを総合的に制御する。ＥＣＵ８０は、アクセル開度やエンジン回転数、エンジン軸トルク（出力トルク）等の情報を、ＣＡＮ１００を介してＴＣＵ９０に送信する。

一方、ＴＣＵ９０には、ドライブプーリ３０１の回転数を検出するドライブプーリ回転センサ９２、自動変速機１の出力軸７９（又はセカンダリ軸７２）の回転数を検出する出力軸回転センサ（車速センサ）９３等が接続されている。また、ＴＣＵ９０は、ＣＡＮ１００を介して、ＥＣＵ８０から、アクセルペダル開度、エンジン回転数、及び、エンジン軸トルク（出力トルク）等の情報を受信する。

ＴＣＵ９０は、例えば、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムや変速マップ等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

特に、ＴＣＵ９０は、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することを可能とするように、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３それぞれの締結、解放を制御するとともに、バリエータ３０の変速比を制御する。そのため、ＴＣＵ９０は、変速制御部９１を機能的に有している。ＴＣＵ９０では、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、変速制御部９１の各機能が実現される。変速制御部９１は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。

より具体的には、図２に示されるように、変速制御部９１は、発進時に、第２クラッチ４２及び第１ブレーキ５１を締結し、第１クラッチ４１、第３クラッチ４３、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３を解放する。なお、図２において「○」は締結を表し、「－」は解放を表す。また、変速制御部９１は、アンダドライブ（ＵＤ）時（ギヤ比が１よりも大きいとき）に、第１クラッチ４１及び第２クラッチ４２を締結し、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３を解放する。さらに、変速制御部９１は、直結時（ギヤ比が１のとき）に、第２クラッチ４２及び第３クラッチ４３を締結し、第１クラッチ４１、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３を解放する。

また、変速制御部９１は、オーバドライブ（ＯＤ）時（ギヤ比が１未満のとき）に、第２クラッチ４２及び第３ブレーキ５３を締結し、第１クラッチ４１、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、及び、第２ブレーキ５２を解放する。さらに、変速制御部９１は、後進時に、第３クラッチ４３及び第２ブレーキ５２を締結し、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２、第１ブレーキ５１、及び、第３ブレーキ５３を解放する。

ここで、ＴＣＵ９０のＥＥＰＲＯＭ等には、例えば、図３の上段に示された変速線（変速マップ）が記憶されている。図３上段の変速線の横軸は車速（ｋｍ／ｈ）であり、縦軸はアクセル開度（ｄｅｇ）である。変速制御部９１は、図３上段の変速線に基づき、車速、及び、アクセル開度に応じて、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３それぞれの締結、解放を制御し（すなわち動力伝達経路を切り替え）、発進状態、アンダドライブ（ＵＤ）状態、直結状態、オーバドライブ（ＯＤ）状態、及び、後進状態を切り替える。

ここで、変速制御部９１は、クラッチ／ブレーキの締結／解放を切り替える際に、図４に示されるように、解放する側のクラッチ／ブレーキの油圧を徐々に抜きながら、締結する側のクラッチ／ブレーキの油圧を徐々に高めていく。例えば、発進状態からアンダドライブ（ＵＤ）状態に切り替える際には、第１ブレーキ５１の油圧を徐々に抜きながら、第１クラッチ４１の油圧を徐々に高めていく。なお、アンダドライブ（ＵＤ）状態から直結状態、直結状態からオーバドライブ（ＯＤ）状態に切り替える際も同様である。

また、変速制御部９１は、アンダドライブ（ＵＤ）状態のとき（ギヤ比が１よりも大きいとき）に、バリエータ３０の変速比を可変する。その際に、変速制御部９１は、車速、エンジン回転数、及び、アクセル開度に基づいて、バリエータ３０の変速比を可変する。より詳細には、ＴＣＵ９０のＥＥＰＲＯＭ等には、図３の下段に示された変速マップが記憶されている。図３下段の変速マップの横軸は車速（ｋｍ／ｈ）であり、縦軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）である。変速制御部９１は、図３下段の変速マップに基づき、車速、エンジン回転数、及び、アクセル開度に応じて、バリエータ３０の変速比を無段階に可変する。

次に、図５～図１４を併せて参照しつつ、自動変速機１の動作について説明する。まず、発進時におけるトルク伝達経路（太線）を図５に示す。また、発進時における第１プラネタリギヤ１０及び第２プラネタリギヤ２０それぞれの作動状態を示した共線図（速度線図）を図６に示す。発進時には、第２クラッチ４２及び第１ブレーキ５１が締結され、第１クラッチ４１、第３クラッチ４３、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３が解放される。そのため、駆動トルクは、図５に太線で示されるように、入力軸７０から、第２クラッチ４２及び第１軸７３を介して、第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１に入力され、該第１プラネタリギヤ１０のキャリア１０２（出力軸７９）から出力される。その際に、第１ブレーキ５１が締結され、第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３の回転が禁止（停止）されているため、図６に示されるように、入力回転（エンジン回転）は、第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１とキャリア１０２とのギヤ比に応じて減速されて出力される。

次に、ＵＤ時におけるトルク伝達経路（太線）を図７に示す。また、ＵＤ時における第１プラネタリギヤ１０及び第２プラネタリギヤ２０それぞれの作動状態を示した共線図（速度線図）を図８に示す。アンダドライブ（ＵＤ）時（ギヤ比が１よりも大きいとき）には、第１クラッチ４１及び第２クラッチ４２が締結され、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３が解放される。そのため、駆動トルク／エンジン回転数は、図７に太線で示されるように、入力軸７０から、第２クラッチ４２及び第１軸７３を介して第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１に入力されるとともに、バリエータ３０のドライブプーリ３０１に入力され、該バリエータ３０の変速比に応じて変換された後、ドリブンプーリ３０２からセカンダリ軸７２を介してＵＤカウンタギヤ対６０に伝達され、該ＵＤカウンタギヤ対６０により回転が合された後、第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３に伝達される。そして、図８に示されるように、第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３の回転数とサンギヤ１０１の回転数とに応じてキャリア１０２の回転数、すなわち出力軸７９の回転数が定まる。よって、アンダドライブ（ＵＤ）時には、バリエータ３０の変速比に応じて、出力軸７９の回転数が可変される。

続いて、直結時におけるトルク伝達経路（太線）を図９に示す。また、直結時における第１プラネタリギヤ１０及び第２プラネタリギヤ２０それぞれの作動状態を示した共線図（速度線図）を図１０に示す。直結時（ギヤ比が１のとき）には、第２クラッチ４２及び第３クラッチ４３が締結され、第１クラッチ４１、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３が解放される。そのため、駆動トルクは、図９に太線で示されるように、入力軸７０から、第２クラッチ４２及び第１軸７３を介して、第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２及び第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１に入力されるとともに、第３クラッチ４３及び第２軸７４を介して、第２プラネタリギヤ２０のサンギヤ２０１に入力される。そして、ともに第１プラネタリギヤ１０のキャリア１０２（出力軸７９）から出力される。その際に、第１ブレーキ５１及び第２ブレーキ５２が共に解放されているため、図１０に示されるように、第２プラネタリギヤ２０を構成するサンギヤ２０１、キャリア２０２、リングギヤ２０３、及び、第１プラネタリギヤ１０を構成するサンギヤ１０１、キャリア１０２それぞれは一体となって同じ回転数で回転し、入力軸７０と出力軸７９とが直結状態となる。

次に、ＯＤ時におけるトルク伝達経路（太線）を図１１に示す。また、ＯＤ時における第１プラネタリギヤ１０及び第２プラネタリギヤ２０それぞれの作動状態を示した共線図（速度線図）を図１２に示す。オーバドライブ（ＯＤ）時（ギヤ比が１未満のとき）には、第２クラッチ４２及び第３ブレーキ５３が締結され、第１クラッチ４１、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、及び、第２ブレーキ５２が解放される。そのため、駆動トルクは、図１１に太線で示されるように、入力軸７０から、第２クラッチ４２及び第１軸７３を介して、第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２及び第１プラネタリギヤ１０のサンギヤ１０１に入力される。ここで、第３ブレーキ５３が締結され、第２プラネタリギヤ２０のサンギヤ２０１の回転が禁止（停止）されているため、図１２に示されるように、入力回転（エンジン回転）は、キャリア２０２とリングギヤ２０３とのギヤ比に応じて増速されて第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３に伝達され、該リングギヤ１０３（出力軸７９）から出力される。

続いて、後進時におけるトルク伝達経路（太線）を図１３に示す。また、後進時における第１プラネタリギヤ１０及び第２プラネタリギヤ２０それぞれの作動状態を示した共線図（速度線図）を図１４に示す。後進時には、第３クラッチ４３及び第２ブレーキ５２が締結され、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２、第１ブレーキ５１、及び、第３ブレーキ５３が解放される。そのため、駆動トルクは、図１３に太線で示されるように、入力軸７０から、第３クラッチ４３及び第２軸７４を介して、第２プラネタリギヤ２０のサンギヤ２０１に入力され、該第２プラネタリギヤ２０のリングギヤ２０３から、第１プラネタリギヤ１０のキャリア１０２に伝達され、該キャリア１０２（出力軸７９）から出力される。その際に、第２ブレーキ５２が締結され、第２プラネタリギヤ２０のキャリア２０２の回転が禁止（停止）されているため、図１４に示されるように、入力回転（エンジン回転）は、第２プラネタリギヤ２０により逆転されるとともに、ギヤ比に応じて減速されて出力される。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、変速頻度が少なくバリエータ３０の伝達効率が悪化する低車速域（発進時、後進時）及び高車速域（ＯＤ時）は、第１プラネタリギヤ１０及び／又は第２プラネタリギヤ２０によるギヤ伝達により駆動トルクが変換・伝達される。よって、低車速域（発進時、後進時）及び高車速域（ＯＤ時）の動力伝達効率を高めることができる。併せて、低車速域における強度・信頼性を向上でき、強度・信頼性を確保するために必要とされる油圧を低減することができる。また、変速頻度が高く、エンジンの燃焼ロスの占める割合が多い中間変速領域（ＵＤ時）はバリエータ伝達により駆動トルクが変換・伝達される。よって、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することができる。加えて、伝達効率が最大となる直結段が設けられる。その結果、全速度領域（全運転領域）において、動力伝達効率に優れ、かつ、燃焼効率がよい領域でエンジンを運転することが可能となる。

本実施形態によれば、バリエータ３０を構成するドリブンプーリ３０２と、第１プラネタリギヤ１０を構成するリングギヤ１０３との間に介装されるＵＤカウンタギヤ対６０を備えているため、該ＵＤカウンタギヤ対６０で回転を合せて第１プラネタリギヤ１０のリングギヤ１０３に入力することができる。

本実施形態によれば、車速、及び、アクセル開度に基づいて、第１クラッチ４１、第２クラッチ４２、第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１、第２ブレーキ５２、及び、第３ブレーキ５３それぞれの締結、解放が制御され、発進状態、アンダドライブ（ＵＤ）状態、直結状態、オーバドライブ（ＯＤ）状態、及び、後進状態が切り替えられる。そのため、車両の運転状態に応じて（すなわち運転者の要求に応じて）、発進状態、アンダドライブ状態、直結状態、オーバドライブ状態、及び、後進状態を適切に切り替えることができる。

また、本実施形態によれば、アンダドライブ（ＵＤ）状態のときに、車速、エンジン回転数、及び、アクセル開度に基づいて、バリエータ３０の変速比が可変される。そのため、車両の運転状態に応じて（運転者の要求に応じて）、バリエータ３０の変速比を適切に可変することができる（すなわち、エンジンを燃焼効率が良い領域で運転できる）。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。例えば、第１軸７３や第２軸７４などの接続構造（各要素間の接続構造）等は、上記実施形態には限られない。

上記実施形態では、第１クラッチ４１～第３クラッチ４３、第１ブレーキ５１～第３ブレーキ５３として油圧式のクラッチ（ブレーキ）を用いたが、油圧式のものに代えて、例えば電動式のクラッチ（ブレーキ）を用いてもよい。

また、制御システムの構成は上記実施形態には限られない。例えば、上記実施形態では、第１クラッチ４１～第３ブレーキ５３の締結／解放をＴＣＵ９０で行ったが、本発明はＨＥＶ（ハイブリッド車両）等にも適用可能であり、ＨＥＶに適用した場合には、ＴＣＵ９０に代えて、例えば、ＨＥＶ－ＣＵ（ＴＣＵ９０よりも上位のコントロールユニット）で行う構成としてもよい。

１ 自動変速機
１０ 第１プラネタリギヤ（発進プラネタリギヤ）
１０１ サンギヤ
１０２ キャリア
１０３ リングギヤ
２０ 第２プラネタリギヤ（後進・ＯＤプラネタリギヤ）
２０１ サンギヤ
２０２ キャリア
２０３ リングギヤ
３０ バリエータ
３０１ ドライブプーリ（プライマリプーリ）
３０２ ドリブンプーリ（セカンダリプーリ）
３０３ チェーン（トルク伝達部材）
４１ 第１クラッチ（ＵＤクラッチ）
４２ 第２クラッチ（発進クラッチ）
４３ 第３クラッチ（後進クラッチ）
５１ 第１ブレーキ（発進ブレーキ）
５２ 第２ブレーキ（後進ブレーキ）
５３ 第３ブレーキ（ＯＤブレーキ）
６０ ＵＤカウンタギヤ対
７０ 入力軸
７１ プライマリ軸
７２ セカンダリ軸
７３ 第１軸
７４ 第２軸
７９ 出力軸
８０ ＥＣＵ
９０ ＴＣＵ
９１ 変速制御部（制御手段）
１００ ＣＡＮ

Claims (5)

1. サンギヤ、キャリア、及び、リングギヤを有し、該キャリアが出力軸とトルク伝達可能に接続された第１プラネタリギヤと、
   サンギヤ、キャリア、及び、リングギヤを有し、該キャリアが前記第１プラネタリギヤのサンギヤとトルク伝達可能に接続され、該リングギヤが前記第１プラネタリギヤのキャリアとトルク伝達可能に接続された第２プラネタリギヤと、
   ドライブプーリ、ドリブンプーリ、及び、該ドライブプーリとドリブンプーリとに掛け渡されたトルク伝達部材を有し、該ドリブンプーリが前記第１プラネタリギヤを構成するリングギヤとトルク伝達可能に接続されたバリエータと、
   入力軸と前記バリエータを構成するドライブプーリとの間に介装され、該入力軸から該ドライブプーリに伝達される駆動トルクを断続する第１クラッチと、
   前記入力軸と前記第２プラネタリギヤを構成するキャリアとの間に介装され、前記入力軸から該キャリアに伝達される駆動トルクを断続する第２クラッチと、
   前記入力軸と前記第２プラネタリギヤを構成するサンギヤとの間に介装され、前記入力軸から該サンギヤに伝達される駆動トルクを断続する第３クラッチと、
   解放されることにより前記第１プラネタリギヤを構成するリングギヤの回転を許可し、締結されることにより該リングギヤの回転を禁止する第１ブレーキと、
   解放されることにより前記第２プラネタリギヤを構成するキャリアの回転を許可し、締結されることにより該キャリアの回転を禁止する第２ブレーキと、
   解放されることにより前記第２プラネタリギヤを構成するサンギヤの回転を許可し、締結されることにより該サンギヤの回転を禁止する第３ブレーキと、
   前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、及び、前記第３ブレーキそれぞれの締結、解放を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、発進時に前記第２クラッチ及び前記第１ブレーキを締結し、アンダドライブ時に前記第１クラッチ及び前記第２クラッチを締結し、直結時に前記第２クラッチ及び前記第３クラッチを締結し、オーバドライブ時に前記第２クラッチ及び前記第３ブレーキを締結し、後進時に前記第３クラッチ及び前記第２ブレーキを締結することを特徴とする自動変速機。
2. 前記バリエータを構成するドリブンプーリと、前記第１プラネタリギヤを構成するリングギヤとの間に介装されるカウンタギヤ対を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記制御手段は、車速、及び、アクセル開度に基づいて、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、前記第３クラッチ、前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、及び、前記第３ブレーキそれぞれの締結、解放を制御し、発進状態、アンダドライブ状態、直結状態、オーバドライブ状態、及び、後進状態を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速機。
4. 前記制御手段は、アンダドライブ状態のときに、前記バリエータの変速比を可変することを特徴とする請求項３に記載の自動変速機。
5. 前記制御手段は、車速、エンジン回転数、及び、アクセル開度に基づいて、前記バリエータの変速比を可変することを特徴とする請求項４に記載の自動変速機。
   

Images