JP3502058B2 - 自動変速機 - Google Patents

自動変速機

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両に搭載される自
動変速機に関し、特に、複数の変速歯車列を有する自動
変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】運転者の手動操作により変速操作を行う
マニュアル式変速機（ＭＴ）は、エンジンに連結され複
数の駆動歯車が装着される入力軸と、駆動歯車と対とな
った複数の従動歯車が装着され駆動輪に連結される出力
軸とを有しており、入力軸と出力軸との間には複数の変
速歯車列が設けられている。このＭＴにあっては、変速
時にクラッチを切断後、複数の変速歯車列の中から、動
力の伝達を行う歯車対の切り換えをシンクロメッシュ機
構などの切り換え機構を手動により切り換え、クラッチ
を接続することで変速動作つまりシフトチェンジが行わ
れる。
【０００３】このシフトチェンジとクラッチ操作を油圧
により作動するシフトアクチュエータによって行うよう
にすると、マニュアル式変速機の構成をベースとした自
動変速機とすることができる。複数の変速歯車列を有す
るこのタイプの自動変速機（Automated Manual Transmi
ssion。以下ＡＭＴと略す）は、自動変速機構にプラネ
タリーギヤなどを有する通常のトルクコンバータ式自動
変速機（ＡＴ）に比して部品点数を少なくして軽量化を
図り易く、しかも駆動系の伝達効率が高いという利点を
有している。
【０００４】このＡＭＴタイプの自動変速機としては、
エンジンのクランク軸と入力軸との間にこれらを締結状
態と締結解除状態とに切り換える発進クラッチと、変速
動作時に入力軸から出力軸にトルクを伝達することによ
り変速トルク切れの発生を防止するための油圧多板クラ
ッチ式のバイパスクラッチとを有するものが、たとえ
ば、特開2000-65199号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この公報は、入力軸と
出力軸に第１速から第５速までの変速歯車列を設け、第
１速と第２速の変速歯車列の切り換えと、第３速と第４
速の変速歯車列の切り換えをそれぞれシンクロ機構によ
って行い、第５速の変速歯車列による動力の伝達と伝達
解除とをバイパスクラッチによって行うようにした自動
変速機を開示している。この自動変速機にあっては、変
速時にはバイパスクラッチを締結して第５速の変速歯車
列から動力を伝達することにより入力軸から出力軸への
トルクの落ち込みを防止している。しかしながら、この
場合にはバイパスクラッチを第５速の変速歯車列に設け
ているので、バイパスクラッチを介して入力軸から出力
軸に伝達されるトルク容量が第５速のギヤ比相当とな
る。
【０００６】このため、第１速から第２速に変速する際
にバイパスクラッチを介して伝達することができるトル
クは、第５速による伝達駆動力となり、バイパスクラッ
チの入力側の慣性力つまりイナーシャによるトルク増大
分を加えても、第２速の変速歯車列による伝達駆動力と
の差が大きくなってしまう。この差が大きいと変速ショ
ックが発生して自動変速機の変速品質低下を招くだけで
なく、運転者に違和感を与えることになる。また、変速
ショックを低減するために、変速時間を長くすると変速
時の違和感を招来させることになる。同様に、第２速か
ら第３速への変速時にも、バイパスクラッチを介して伝
達するトルクと第３速による伝達動力との差がイナーシ
ャによるトルク増大分を加えても比較的大きな差とな
り、変速ショックや変速品質を低下させることになる。
【０００７】車両の燃費向上や高速走行時の静粛性を向
上させたり、四輪駆動車に大きな発進駆動力や牽引力を
発揮させるために、変速段数を５段以上、たとえば、６
段としたり、これに１段のエクストラローギヤなどを備
えた自動変速機を車両に搭載することがある。このよう
に、変速段数を増加させると、最低段数つまり第１速と
最高段数たとえば第６速との変速比の差が大きくなり、
上述した変速品質がさらに低下することになる。特に、
産業車両や重量車両に適用する自動変速機を勘案する
と、変速比の差が大きくなることによりこの傾向はさら
に顕著となる。
【０００８】一方、2つの入力クラッチを設けるように
した自動変速機が、特開平4-262166号公報に開示される
ように提案されている。この自動変速機にあっては、一
方の入力クラッチは偶数変速段である第2速、第4速の変
速歯車列に動力を伝達し、他方の入力クラッチは奇数変
速段である第1速、第3速、第5速の変速歯車列に動力を
伝達するようにしており、変速時には2つの入力クラッ
チの掛け換え、つまり切り換えを行うようにしている。
たとえば、第1速から第2速へのアップシフト時には、偶
数段である第2速用のシンクロナイザは偶数段側の入力
クラッチが開放状態となっているので、シンクロスリー
ブを予め変速操作して第2速のシンクロナイザを出力軸
に係合しておき、次に、第1速の変速歯車列を構成して
いる奇数段側の入力クラッチと偶数段側の入力クラッチ
とを掛け換え操作して、変速動作を達成するようにして
いる。
【０００９】しかしながら、この自動変速機は奇数段側
の入力クラッチと偶数段側の入力クラッチとを切り換え
て変速するために、第１速から第５速にシフトアップす
る場合には、途中の変速段を経由しなければならない。
したがって、たとえば、第１速から第３速、第２速から
第４速への変速のように、奇数段間の変速や偶数段間の
変速のように、一気に飛び越し変速することはできな
い。このように、途中の変速段を経由しながら増減速を
行わなければならないので、変速時間が長くなるだけで
なく、追い越し加速をするときに意図した変速段に短時
間で切り換えることができず、運転者は精神的なストレ
スを感じたり、意のままの変速が阻害されるという不都
合が生じる。この不具合は、特に、カーブや登り下りの
多い山岳道路での走行や比較的排気量が小さく余裕動力
の少ない車両にとっては、顕著な現象となって現れる。
【００１０】本発明の目的は、変速ショックを大幅に低
減してスムーズな変速品質を実現することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、自動変速機の大型化
や長大化を抑制しながら良好な車載性を確保することに
ある。
【００１２】本発明の他の目的は、複数のバイパスクラ
ッチを変速歯車列に設け、変速時には所定時間のみ係合
させるようにして意のままの飛び越し変速を行うことが
できるようにすることにある。
【００１３】本発明の他の目的は、変速機の変速応答性
を向上することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の自動変速機は、
複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、前記入力軸に平
行に設けられ、前記駆動歯車に噛み合う複数の従動歯車
が設けられた出力軸と、エンジンのクランク軸と前記入
力軸との間に設けられエンジン動力の前記入力軸に対す
る伝達と遮断とを切り換える発進クラッチと、前記駆動
歯車と前記従動歯車とにより形成される複数の変速歯車
列のうち動力を伝達する変速歯車列を切り換える切り換
え機構と、前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達する
第１のバイパスクラッチ用歯車を備え、低速段側の複数
の変速歯車列からなる第１の変速歯車列群に対応する第
１のバイパスクラッチと、前記第１のバイパスクラッチ
と相違したトルクで前記入力軸のトルクを前記出力軸に
伝達する第２のバイパスクラッチ用歯車を備え、高速段
側の複数の変速歯車列からなる第２の変速歯車列群に対
応する第２のバイパスクラッチと、変速時に前記バイパ
スクラッチの少なくともいずれか１つを介して前記入力
軸から前記出力軸に動力を伝達させるバイパスクラッチ
制御手段とを有し、前記第１の変速歯車列群における変
速歯車列を変速動作するときには前記第１のバイパスク
ラッチを作動し、前記第２の変速歯車列群における変速
歯車列を変速動作するときには前記第２のバイパスクラ
ッチを作動することを特徴とする。
【００１５】 本発明の自動変速機は、変速時に、前記
バイパスクラッチを介して前記入力軸から前記出力軸に
トルクを伝達し、前記入力軸および前記出力軸の回転を
変速後の変速歯車列に同期させた後に、前記切り換え機
構を切り換えて前記バイパスクラッチを解放することを
特徴とする。
【００１６】 本発明の自動変速機は、前記第１のバイ
パスクラッチ用歯車の歯車比を前記第１の変速歯車列群
の中で高速段側に近い歯車比に設定し、前記第２のバイ
パスクラッチ用歯車の歯車比を前記第２の変速歯車列群
の中で高速段側に近い歯車比に設定したことを特徴とす
る。
【００１７】本発明の自動変速機は、前記バイパスクラ
ッチを前記入力軸と前記出力軸とに設けるか、いずれか
一方に軸方向にずらして設けたことを特徴とする。
【００１８】 本発明の自動変速機は、２つの前記バイ
パスクラッチを前記入力軸と前記出力軸の一方に設け、
当該２つのバイパスクラッチのうち一方を他方の径方向
外側に設けたことを特徴とする。
【００１９】本発明にあっては、入力軸と出力軸との間
に複数のバイパスクラッチを設け、変速段に応じてトル
ク伝達を行うバイパスクラッチを使い分けることによ
り、変速ショックを大幅に低減してスムーズな変速が実
現される。複数のバイパスクラッチを変速歯車列に設
け、変速時には所定時間のみ係合させるようにして意の
ままの飛び越し変速を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の一実施の形態である自動変
速機を示すスケルトン図である。この自動変速機は入力
軸１１と出力軸１２とを有し、これらは相互に平行とな
っている。入力軸１１には入力クラッチつまり発進クラ
ッチ１３が設けられており、この発進クラッチ１３は入
力軸１１に固定されたクラッチハブ１４とその外側のク
ラッチドラム１５とを有し、これらの間には複数のクラ
ッチディスクが配置されており、多板クラッチとなって
いる。ただし、多板クラッチに代えて単板クラッチを用
いるようにしても良い。
【００２２】発進クラッチ１３のクラッチドラム１５
は、エンジン１６のクランク軸１７にダンパつまり減衰
装置１８を介して連結されており、減衰装置１８は円周
方向に配置された複数のコイルばねを備え、エンジン１
６からの動力は減衰装置１８および発進クラッチ１３を
介して入力軸１１に伝達される。エンジン１６にはエン
ジントルクやエンジン回転数を調整する電子制御スロッ
トル１９が設けられており、通常は図示しないアクセル
ペダルの踏み込み量に応じた電子制御装置からの出力信
号により電子制御スロットル１９を開閉してエンジン制
御が行われる。また、電子制御スロットル１９は必要に
応じてアクセルペダルの踏み込み量に関係なく、検出さ
れた運転状態により予め設定されたマップなどに基づい
て開閉しエンジン制御が行われる。
【００２３】入力軸１１には第１速の駆動歯車２１と第
２速の駆動歯車２２とが固定され、第３速から第６速の
駆動歯車２３〜２６が回転自在に装着されている。一
方、出力軸１２には第１速の従動歯車３１と第２速の従
動歯車３２が回転自在に装着され、第３速から第６速の
従動歯車３３〜３６が固定されている。それぞれの駆動
歯車つまりドライブギヤと対応する従動歯車つまりドリ
ブンギヤとが噛み合って前進段の変速歯車列つまり変速
ギヤ列となっている。複数の変速歯車列のうち動力伝達
を行う変速歯車列が選択されると、自動変速機はその変
速歯車列に対応した変速段となる。
【００２４】出力軸１２には変速歯車列を第１速と第２
速のいずれかに選択的に切り換える第１の切り換え機構
４１が設けられ、入力軸１１には第４速と第５速のいず
れかに選択的に切り換える第２の切り換え機構４２が設
けられている。なお、第１の切り換え機構４１を入力軸
１１に設け、第２の切り換え機構４２を出力軸１２に設
けるようにしても良く、両方の切り換え機構４１，４２
をそれぞれ入力軸１１または出力軸１２に設けるように
しても良い。
【００２５】第１の切り換え機構４１は第１速と第２速
の従動歯車３１，３２の間に配置されて出力軸１２に固
定されたシンクロハブ４３と、これに常時噛み合うシン
クロスリーブ４４とを有している。シンクロスリーブ４
４を従動歯車３１に一体形成されたスプライン３１ａに
噛み合わせると第１速に設定され、従動歯車３２に一体
形成されたスプライン３２ａに噛み合わせると第２速に
設定される。
【００２６】第２の切り換え機構４２は第４速と第５速
の駆動歯車２４，２５の間に配置されて入力軸１１に固
定されたシンクロハブ４５と、これに常時噛み合うシン
クロスリーブ４６とを有している。シンクロスリーブ４
６を駆動歯車２４に一体形成されたスプライン２４ａに
噛み合わせると第４速に設定され、駆動歯車２５に一体
形成されたスプライン２５ａに噛み合わせると第５速に
設定される。
【００２７】入力軸１１には後退用の駆動歯車２７が固
定され、シンクロスリーブ４４には後退用の従動歯車３
７が固定されており、それぞれの歯車２７，３７は、図
示しないアイドラ軸に設けられたアイドラ歯車を介して
噛み合うようになっている。そのアイドラ軸には、変速
歯車列を後退段に選択的に操作される図示しない第３の
切り換え機構が設けられている。なお、前述したそれぞ
れの切り換え機構はシンクロメッシュ機構となってい
る。
【００２８】図示する自動変速機は、変速段数が前進６
段となっており、第１速から第３速までが後退段を含め
て低速段側の変速歯車列群を構成し、第４速から第６速
までが高速段側の変速歯車列群を構成している。このよ
うに、図示する場合には、第１速から第６速までの変速
段が低速段側と高速段側の２つのグループに分けられて
いる。
【００２９】 入力軸１１には第１のバイパスクラッチ
用歯車である第３速の駆動歯車２３を介して入力軸１１
のトルクを出力軸１２に伝達するための第１のバイパス
クラッチ５１が設けられ、第２のバイパスクラッチ用歯
車である第６速の駆動歯車２６を介して入力軸１１のト
ルクを出力軸１２に伝達するための第２のバイパスクラ
ッチ５２が設けられている。したがって、第１のバイパ
スクラッチ５１は低速段側の変速歯車列群のうち最も高
速段側の歯車比となって入力軸１１から出力軸１２にト
ルクを伝達する。また、第２のバイパスクラッチ５２は
高速段側の変速歯車列群のうち最も高速段側の歯車比と
なってトルクを伝達する。このように、バイパスクラッ
チ５１は第３速の変速歯車列を構成しており、第３速が
選択されるとバイパスクラッチ５１は締結状態となる。
同様に、バイパスクラッチ５２は第６速の変速歯車列を
構成しており、第６速が選択されるとバイパスクラッチ
５２は締結状態となる。しかも、それぞれのバイパスク
ラッチ５１，５２は、相互に異なった変速比の変速歯車
列を構成しているので、入力軸１１から出力軸１２に対
しては相互に相違したトルクを伝達することになる。
【００３０】図示する場合には、変速段は２つのグルー
プに分けられているが、複数の変速段を１つのグループ
として３つ以上の変速段グループに分けるようにして、
それぞれのグループに対応さて３つ以上のバイパスクラ
ッチを変速機に設けるようにしても良い。その場合に
は、変速段の数が図示する場合よりも多い場合に好適と
なる。
【００３１】第１のバイパスクラッチ５１は入力軸１１
に固定されるクラッチハブ５３と、第３速の駆動歯車２
３に固定されたクラッチドラム５４とを有し、これらの
間には複数のクラッチディスク５３ａ，５４ａが組み込
まれている。このバイパスクラッチ５１を締結すると入
力軸１１は駆動歯車２３に連結され、締結を解くと駆動
歯車２３との連結が解かれる。第２のバイパスクラッチ
５２は入力軸に固定されるクラッチハブ５５と、第６速
の駆動歯車２６に固定されたクラッチドラム５６とを有
し、これらの間には複数のクラッチディスク５５ａ，５
６ａが組み込まれている。このバイパスクラッチ５２を
締結すると、入力軸１１は駆動歯車２６に連結され、締
結を解くと駆動歯車２６との連結が解かれる。
【００３２】図２は前述した自動変速機の作動を制御す
るための油圧制御回路を示すブロック図である。図２に
示すように、自動変速機は第１のバイパスクラッチ５１
を作動するための３速バイパスクラッチアクチュエータ
６１と、第２のバイパスクラッチ５２を作動するための
６速バイパスクラッチアクチュエータ６２と、発進クラ
ッチ１３を作動するための発進クラッチアクチュエータ
６３とを有している。さらに、自動変速機は複数の変速
歯車列から動力伝達を行う変速歯車列を切り換えて所定
の変速段を選択するために、セレクトアクチュエータ６
４とシフトアクチュエータ６５とを有している。これら
の２つのアクチュエータ６４，６５の直線往復動を図示
しない方向変更機構のセレクトレバーを介して前述した
それぞれの切り換え機構の切換移動に変換し、第１速、
第２速、第４速および第５速の前進段と後退段の切り換
えを行うようにしている。
【００３３】前述したそれぞれのアクチュエータを駆動
する作動油は、電動モータ６６により駆動されるオイル
ポンプ６７によって供給される。つまり、３速バイパス
クラッチアクチュエータ６１には電磁圧力制御弁VA1を
介して、6速バイパスクラッチアクチュエータ６２には
電磁圧力制御弁VA2を介して、そして、発進クラッチア
クチュエータ６３には電磁圧力制御弁VA3を介してオイ
ルポンプ６７から作動油が供給される。また、セレクト
アクチュエータ６４には電磁切替弁VA4,VA5を介して作
動油が供給され、シフトアクチュエータ６５には電磁圧
力制御弁VA6,VA7を介して作動油が供給される。このセ
レクトアクチュエータ６４は図２において矢印Ａで示す
方向にセレクトレバーを駆動し、シフトアクチュエータ
６５は図２において矢印Ｂで示す方向にセレクトレバー
を駆動する。
【００３４】シフトアクチュエータ６５を電磁圧力制御
弁VA6,VA7により制御するのに対し、セレクトアクチュ
エータ６４が電磁切換弁VA4,VA5により制御可能なの
は、Ａ方向の２位置切換操作（セレクト操作）は、デッ
ドストップに突き当てるまで大きな操作力で単純に押せ
ば足りるからである。これに対して、Ｂ方向の３位置切
換操作（シフト操作）はシンクロによる同期が必要であ
り、過大な操作力はシンクロスリングの摩耗を招来する
ため操作力自体の制御が求められるため、シフトアクチ
ュエータ６５を電磁圧力制御弁VA6,VA7により制御す
る。また、Ｂ方向のシフト操作力はＡ方向のセレクト操
作力に比して大きいため、デッドストップ当接時に大き
な音が出やすく、操作音対策も必要となる。このため、
シフト操作では、シフトアクチュエータ６５により操作
期間を３段階に分け、迅速なシフト動作とシンクロリン
グの保護、そして操作音の低減という要求を満たしてい
る。すなわち、初期は強く、シンクロ同期時は中程度、
終期は弱く操作力を調整している。従って、シフトアク
チュエータ６５については、単に油圧のオンオフを行う
のみの制御弁ではなく、供給油圧の調整が可能な電磁圧
力制御弁を使用して作動させる。
【００３５】電動モータ６６およびそれぞれの弁VA1〜V
A7は制御ユニットECU７０からの信号によって制御さ
れ、オイルポンプ６７からの吐出圧（ライン圧）は圧力
センサ６８によりモニタされようになっている。オイル
ポンプ６７から供給される作動油は、その一部がアキュ
ムレータ６９に貯留される。アキュムレータ６９の密封
容器内には窒素等の気体が充満されており、そこに作動
油を押し込むことにより気体が圧縮され、作動油の圧力
エネルギが気体の圧力エネルギに変換されて蓄えられ
る。つまり、アキュムレータ６９にはライン圧が蓄えら
れ、ライン圧の安定化が図られる。また、アキュムレー
タ６９に蓄えた圧力により、ポンプの故障やオイル漏れ
等、油圧系に障害が生じた場合でも、変速段をたとえば
３速に強制的にシフトチェンジするなど、最低限の非常
動作が確保できるようになっている。なお、オイルポン
プ６７を電動モータ６６により駆動することなく、エン
ジンによって駆動するようにしても良い。
【００３６】制御ユニットECU７０には、インヒビタス
イッチ７１、エンジン回転数センサ７２およびブレーキ
スイッチ７３などから信号が入力される。この制御ユニ
ットECU７０はインヒビタスイッチ７１からの信号に基
づきセレクトレバーの位置を検出するとともに、エンジ
ン回転数センサ７２により、エンジン回転数を検出し、
その他図示しない各種のセンサにより現在の車速やアク
セル開度などを検出する。そして、制御ユニットECU７
０はこれらの検出データから車両の運転状況を検出し、
必要に応じて電動モータ６６に駆動信号を出力し、それ
ぞれの弁VA1〜VA7に制御信号を送る。したがって、制御
ユニットECU７０はバイパスクラッチ制御手段として機
能する。また、制御ユニットECU７０は圧力センサ６８
によりオイルポンプ６７から供給されるライン圧を常時
監視しており、油圧が所定値以上となった場合には電動
モータ６６を停止する。その後、変速操作が繰り返され
るなどして油圧を消費し、ライン圧が所定値以下となっ
たときには電動モータ６６は駆動される。
【００３７】次に、２つのバイパスクラッチ５１，５２
の作動について説明する。まず、アップシフト動作につ
いて説明すると、第１のバイパスクラッチ５１は、第１
速から第２速、第２速から第３速などの低速段側の変速
歯車列グループにおける変速の際に作動する。たとえ
ば、第１速から第２速へのアップ変速時には、アクセル
開度、車速、エンジン回転数、変速ギヤ位置などの情報
から走行状態を検出し、予め設定されたプログラムに基
づいて所定時間だけ第１のバイパスクラッチ５１を締結
し、バイパスクラッチ５１を介して入力軸１１から出力
軸１２にトルクを伝達する。これにより、変速時に切り
換え機構４１を切り換える時のトルクの落ち込みが少な
くなり、変速ショックが緩和される。また、第２速から
第３速へのアップ変速時には、第１のバイパスクラッチ
５１の制御と同期させながら、電子制御スロットル１９
を閉じるように制御してエンジントルクを低減する。こ
のように、バイパスクラッチ５１と電子制御スロットル
１９を制御することにより、変速ショックを緩和するこ
とができる。
【００３８】第２のバイパスクラッチ５２は、第３速か
ら第４速、第４速から第５速、および第５速から第６速
などの高速段側の変速歯車列グループにおける変速の際
に作動する。たとえば、第３速から第４速、第４速から
第５速へのアップ変速時には、走行状態を検出し、予め
設定されたプログラムに基づいて所定時間だけ第２のバ
イパスクラッチ５２を締結し、バイパスクラッチ５２を
介して入力軸１１から出力軸１２にトルクを伝達する。
これにより、変速時におけるトルクの落ち込みが少なく
なり、変速ショックが緩和される。また、第５速から第
６速へのアップ変速時には、第２のバイパスクラッチ５
２を制御しながら、電子制御スロットル１９を閉じるよ
うに制御してエンジントルクを低減して変速ショックを
緩和することができる。
【００３９】図３は第１速から第２速へのアップシフト
時におけるエンジン回転数Ｎeと出力軸１２のトルクＴ0
の変化を示すタイムチャートである。図３において、シ
フト位置はシンクロスリーブ４４の噛み合い位置を示
し、シンクロスリーブ４４は第1速の従動歯車３１にス
プライン３１ａを介して噛み合う第１速の位置から中立
位置を経て第2速の従動歯車３２にスプライン３２ａを
介して噛み合う第２速の位置に移動する。変速動作が行
われる際には、駆動歯車２１と従動歯車３１の第１速の
変速歯車列を介して動力伝達が行われている状態から、
まず、バイパスクラッチ５１を作動させるために３速バ
イパスクラッチアクチュエータ６１の油圧室に制御油圧
を供給する。これにより、第１速の変速歯車列と第３速
の変速歯車列との２系統を介して動力の伝達を行う１相
の状態に変化する。
【００４０】ここで、第１速の従動歯車３１と第３速の
従動歯車３３は同一の出力軸１２に設けられているが、
各々に相互に相違したギヤ比となっており、第1速の駆
動歯車２１の回転に対して第３速の駆動歯車２３の回転
は変速比の関係から駆動歯車２１よりも速く回転するの
で、バイパスクラッチ５１を係合すると係合状態に応じ
たトルクが第３速の変速歯車列により伝達される。
【００４１】次いで、シンクロスリーブ４４はシンクロ
ハブ４３のみに噛み合った中立位置、つまり２相状態と
なり、この状態のもとでは、駆動歯車２３と従動歯車３
３とからなる第３速の変速歯車列つまりバイパスクラッ
チ５１を介して入力軸１１から出力軸１２に対して動力
伝達されるとともに、電子制御スロットル１９を閉動作
するよう制御してエンジン回転数つまり入力軸１１の回
転を低下させて同期させる。
【００４２】エンジンの回転数が第２速相当の回転数に
まで低下した時点で、シンクロスリーブ４４を、シンク
ロハブ４３のみに噛み合った状態からシンクロハブ４３
とスプライン３２ａとに噛み合う状態に移動させると、
第２速の変速歯車列と第３速の変速歯車列との2系統を
介して動力の伝達が行われる３相状態となる。この３相
状態のもとでバイパスクラッチ５１のための３速バイパ
スクラッチアクチュエータ６１に供給された油圧をドレ
ンしてバイパスクラッチ５１を解放すると、第２速への
アップシフトが完了する。これにより、入力軸１１から
出力軸１２に対しては第２速の変速歯車列を介して動力
伝達されることになる。
【００４３】このように、アップシフト時にはバイパス
クラッチ制御とエンジン制御とを同時に行い、エンジン
回転数が第２速相当の回転数にまで低下した時点で、シ
ンクロスリーブ４４がスプライン３２ａと噛み合うこと
になるのでギヤ鳴きが発生することなく、円滑に変速操
作が行われる。しかも、シンクロスリーブ４４が中立位
置になるときには、バイパスクラッチ５１を介して動力
伝達を行うようにしたので、特に駆動力変化の大きな第
１速から第２速、第２速から第３速などのアップシフト
時に問題となる駆動力の落ち込みつまりトルク切れの発
生を低減することができる。図３は第１速から第２速へ
のアップシフト時のエンジン回転数とトルクの変化を示
すが、他の変速段へのアップシフト動作も同様に行うこ
とができる。
【００４４】図４（Ａ）は図１に示した自動変速機によ
り各変速段における入力軸１１から出力軸１２に伝達さ
れる駆動力と、アップシフト動作が行われる際に伝達さ
れる駆動力を示す特性図である。一方、図４（Ｂ）は前
述した特開2000-65199号公報に示されるように、第５速
の変速歯車列をバイパスクラッチにより締結するように
した自動変速機により各変速段における入力軸から出力
軸に伝達される駆動力と、アップシフト動作が行われる
際に伝達される駆動力を比較例として示す特性図であ
る。
【００４５】比較例の場合には、バイパスクラッチを介
して入力軸から出力軸に伝達されるトルク容量は５速ギ
ヤ比相当となっている。このため、第１速から第２速へ
の変速時にはバイパスクラッチを介して伝達されるトル
クにこのクラッチの入力側慣性力によるトルク増加分を
加えても、第２速の変速歯車列を介して伝達されるトル
クとの間に大きな差が生じることになる。これに対し
て、本発明の自動変速機にあっては、低速段側の変速歯
車列グルーブにおけるアップシフト時には、第３速のギ
ヤ比相当のトルク容量が入力軸１１から出力軸１２にバ
イパスクラッチ５１を介して伝達される。また、高速段
側の変速歯車列グループにおけるアップシフト時には、
第６速のギヤ比相当のトルク容量が伝達される。これに
より、変速ショックが緩和される。
【００４６】さらに、ダウンシフトについて説明する。
通常のダウンシフトや追い越し加速時にアクセルペダル
を深く踏み込んで強制的に減速させるキックダウンなど
においては、走行状態を各種のセンサで検出し、予め設
定したプログラムに従ってダウンシフト時も第１および
第２のバイパスクラッチ５１，５２を所定時間だけ締結
状態、あるいは必要に応じてバイパスクラッチや発進ク
ラッチ１３を開放したり、必要に応じて発進クラッチ１
３などを半クラッチ状態（滑り制御状態）にする。これ
により、ダウンシフト変速時のショックを少なくすると
ともに、変速時間を短縮して空走時間の少ないスポーテ
ィな走行が可能となる。
【００４７】次に、飛び越しアップシフトおよび飛び越
しダウンシフトについて説明する。たとえば、比較的ア
クセルを踏み込んだ状態で車両を急発進させ、比較的車
速が上昇した状態で急にアクセルペダルを戻したりする
と、車速とアクセル開度のパラメータで決定される自動
変速線図に従い、変速段が第１速から第３速に飛び越え
てアップシフトする。このとき、上述したように、変速
操作と制御を行うことによって、変速時に急激な駆動力
の変化が発生しても変速ショックを少なくして円滑に変
速動作を行うことが可能となる。
【００４８】さらに苛酷な例として、第１速から第４速
や第５速などへの三段跳びや四段跳びも通常と同じ操作
で変速することが可能となる。この場合には、第１と第
２のバイパスクラッチ５１，５２の伝達トルクが異なる
ので、これを利用して２つのバイパスクラッチを必要に
応じて選択的に使い分けたり、トルク容量を伝達すべき
トルクよりもやや少なめまでトルク制御して変速を達成
させることなどによって、円滑な変速が達成される。
【００４９】一方、飛び越えダウンシフトについて説明
すると、中速度で登坂道を最高速段で走行している際
に、比較的遅い車両を追い越そうとして、アクセルペダ
ルがいっぱいに踏み込まれると、車両は変速線図に従っ
てキックダウンする。このとき、車速とアクセル開度い
かんによっては、たとえば第６速から第４速への二段跳
びや第６速から第３速への三段跳び、第６速から第２速
への四段跳びダウンシフトを行うことができる。この場
合のダウンシフト変速も通常のダウンシフトと同じ操作
で円滑なシフト感覚が得られることになる。
【００５０】図５は本発明の他の実施の形態である自動
変速機を示すスケルトン図である。この自動変速機は、
第１のバイパスクラッチ５１が図１に示す場合と同様に
入力軸１１に設けられているのに対して、第２のバイパ
スクラッチ５２が出力軸１２に設けられた構造となって
いる。このバイパスクラッチ５２のクラッチハブ５５は
出力軸１２に固定され、クラッチドラム５６は第６速の
従動歯車３６に固定されている。図５に示す自動変速機
においても、図１に示す場合と同様にして変速操作を行
うことができる。なお、第１のバイパスクラッチ５１も
出力軸１２に設けるようにしても良く、その場合には駆
動歯車２３を入力軸１１に固定し、従動歯車３３を出力
軸１２に対して回転自在に装着することになる。
【００５１】図６は本発明のさらに他の実施の形態であ
る自動変速機を示すスケルトン図である。この自動変速
機は、図１に示す場合と同様に、両方のバイパスクラッ
チ５１，５２がそれぞれ入力軸１１に設けられている
が、第１速と第３速の駆動歯車２１，２３の間に第６速
の駆動歯車２６が配置され、２つのバイパスクラッチ５
１，５２が第３速と第６速の駆動歯車２３，２６の間に
相互に隣り合って設けられた構造となっている。この場
合には、両方のバイパスクラッチ５１，５２を制御する
油圧回路構成を集約することができる。これにより、油
圧回路を短縮することができ、各バイパスクラッチ５
１，５２の油圧応答性を向上させることができる。な
お、それぞれのバイパスクラッチ５１，５２を相互に隣
り合わせて出力軸１２に設けるようにしても良い。
【００５２】図７は本発明のさらに他の実施の形態であ
る自動変速機を示すスケルトン図である。この自動変速
機は、図１に示す場合と同様に、両方のバイパスクラッ
チ５１，５２がそれぞれ入力軸１１に設けられている
が、第１のバイパスクラッチ５１の径方向外側に第２の
バイパスクラッチ５２が設けられた構造となっている。
したがって、２つのバイパスクラッチ５１，５２は入力
軸１１の軸方向にはほぼ同位置の位置に設けられ、第１
のバイパスクラッチ５１のクラッチハブ５３が駆動歯車
２３に固定され、クラッチドラム５４が入力軸１１に固
定されており、これらの間にはクラッチディスク５３
ａ，５４ａが組み込まれている。一方、第２のバイパス
クラッチ５２は、第１のバイパスクラッチのクラッチド
ラム５４をクラッチハブとし、その外側のクラッチドラ
ム５６が第６速の駆動歯車２６に固定され、両方のクラ
ッチドラム５４，５６の間には、クラッチディスク５５
ａ，５６ａが組み込まれている。この場合には、径方向
に２つのバイパスクラッチが隣り合っているので、自動
変速機の軸方向の長さ寸法を短縮することができる。
【００５３】図５〜図７に示した自動変速機において
も、図１に示した場合と同様にバイパスクラッチ５１，
５２を作動させて変速操作を行うことができる。本発明
の自動変速機は、図１および図５〜図７に示すように、
２つのバイパスクラッチ５１，５２を入力軸１１と出力
軸１２のいずれに配置しても良い。また、本発明の自動
変速機はエンジンルーム内に縦置きあるいは横置きのい
ずれの形式としても配置することができ、ＦＦ車やＦＲ
車のみならず、四輪駆動車にも適用することができる。
さらに、軽自動車から大型車までどのような車種に対し
てもこの自動変速機を適宜搭載することができる。
【００５４】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。たとえば、発進クラッチ１
３およびそれぞれのバイパスクラッチ５１，５２は、油
圧源となるオイルポンプ６７からの油圧を適宜調圧し
て、作動油圧を各クラッチへ供給するようにした湿式多
板クラッチであるが、湿式多板クラッチに限定されるこ
とはない。たとえば、電磁クラッチの励磁力を電流制御
するようにし、この荷重によって多板クラッチを締結す
る方式でも良く、単板式のクラッチとしても良く、手段
を選ばないことは言うまでもない。
【００５５】また、発進クラッチ１３のエンジン側に流
体トルクコンバータとロックアップクラッチから構成さ
れる発進装置を設けても良く、トルクコンバータの代わ
りにフルード・カップリング（流体継手）を設けるよう
にしても良く、これらの発進装置の方式は限定されるも
のではない。この場合、流体継手やトルクコンバータの
引きずりトルクは、発進クラッチ１３を開放することに
より、引きずりトルクが変速機の内部の切り換え機構に
対して影響を与えないように構成することは言うまでも
ない。切り換え機構としては、シンクロメッシュ機構に
限られることなく、ドッグクラッチ切り換えなどを用い
るようにしても良い。
【００５６】さらに、実施の形態では２つのバイパスク
ラッチ５１，５２を設けたが、変速段数が図示した場合
よりも増加する場合には、バイパスクラッチの数を増や
すことにより対応可能である。たとえば、８段変速の場
合には第３のバイパスクラッチを設けるようにしても良
く、エクストラローレンジを有する場合は緊急脱出用の
ギヤ比であり、通常の第１速の歯車との間のギヤ比の差
が大きくなることから、その間にさらに他のバイパスク
ラッチを設けるようにしても良い。
【００５７】図示する場合には、第１のバイパスクラッ
チ５１を第３速の歯車と一体に設け、第２のバイパスク
ラッチ５２を第６速の歯車に一体に設けることにより、
第３速時およひ第６速時には、各バイパスクラッチが動
力を伝達するようにしているが、それぞれのバイパスク
ラッチを変速時にのみ作動させるようにして、第３速と
第６速の変速歯車列を切り換え機構によって動力を伝達
するように変速動作させるようにしても良い。その場合
には、切り換え機構を操作させるときにバイパスクラッ
チを作動させて第３速と第６速の変速歯車列を介してト
ルクを伝達しながら変速を行うことになる。その場合、
それぞれのバイパスクラッチの歯車比は、２つにグルー
プ分けされる各々の変速歯車列群において、高速段側の
歯車比と同一あるいはその前後の歯車比に設定される。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、入力軸と出力軸との間
にバイパスクラッチを設け、変速段に応じてトルク伝達
を行うバイパスクラッチを使い分けることにより、変速
ショックを大幅に低減してスムーズな変速品質を実現す
ることができる。複数のバイパスクラッチを変速歯車列
に設け、変速時には所定時間のみバイパスクラッチを係
合させることにより意のままの飛び越し変速を行うこと
ができる。複数のバイパスクラッチが搭載される位置を
適宜変更することにより、自動変速機の大型化や長大化
を抑制しながら良好な車載性を確保することができる。
複数のバイパスクラッチを設けることにより変速機の応
答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である自動変速機を示す
スケルトン図である。
【図２】自動変速機の作動を制御するための油圧制御回
路図を示すブロック図である。
【図３】第１速から第２速へのアップシフト時における
エンジン回転数と出力軸のトルクの変化とを示すタイム
チャートである。
【図４】（Ａ）は本発明の自動変速機により各変速段に
おける入力軸から出力軸に伝達される駆動力と、アップ
シフト動作が行われる際に伝達される駆動力を示す特性
図であり、（Ｂ）は比較例として示す自動変速機により
各変速段における入力軸から出力軸に伝達される駆動力
と、アップシフト動作が行われる際に伝達される駆動力
を示す特性図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である自動変速機を示
すスケルトン図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である自動変速機を示
すスケルトン図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である自動変速機を示
すスケルトン図である。
【符号の説明】
１１ 入力軸 １２ 出力軸 １３ 発進クラッチ １６ エンジン １７ クランク軸 １９ 電子制御スロットル ２１〜２６ 駆動歯車 ２７ 後退用の駆動歯車 ３１〜３６ 従動歯車 ３７ 後退用の従動歯車 ４１，４２ 切り換え機構 ５１ 第１のバイパスクラッチ ５２ 第２のバイパスクラッチ ６１ バイパスクラッチアクチュエータ ６２ バイパスクラッチアクチュエータ ６３ 発進クラッチアクチュエータ ６７ オイルポンプ ７０ 制御ユニット（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｆ１６Ｈ 59:10 Ｆ１６Ｈ 59:42 59:42 63:20 63:20 Ｆ１６Ｄ 25/14 ６４０Ｗ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 3/00 - 3/78 B60K 17/02 F16D 48/02 F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の駆動歯車が設けられた入力軸と、 前記入力軸に平行に設けられ、前記駆動歯車に噛み合う
    複数の従動歯車が設けられた出力軸と、 エンジンのクランク軸と前記入力軸との間に設けられエ
    ンジン動力の前記入力軸に対する伝達と遮断とを切り換
    える発進クラッチと、 前記駆動歯車と前記従動歯車とにより形成される複数の
    変速歯車列のうち動力を伝達する変速歯車列を切り換え
    る切り換え機構と、 前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達する第１のバイ
    パスクラッチ用歯車を備え、低速段側の複数の変速歯車
    列からなる第１の変速歯車列群に対応する第１のバイパ
    スクラッチと、 前記第１のバイパスクラッチと相違したトルクで前記入
    力軸のトルクを前記出力軸に伝達する第２のバイパスク
    ラッチ用歯車を備え、高速段側の複数の変速歯車列から
    なる第２の変速歯車列群に対応する第２のバイパスクラ
    ッチと、 変速時に前記バイパスクラッチの少なくともいずれか１
    つを介して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達させ
    るバイパスクラッチ制御手段とを有し、 前記第１の変速歯車列群における変速歯車列を変速動作
    するときには前記第１のバイパスクラッチを作動し、前
    記第２の変速歯車列群における変速歯車列を変速動作す
    るときには前記第２のバイパスクラッチを作動すること
    を特徴とする自動変速機。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の自動変速機において、前
    記第１のバイパスクラッチ用歯車の歯車比を前記第１の
    変速歯車列群の中で高速段側に近い歯車比に設定し、前
    記第２のバイパスクラッチ用歯車の歯車比を前記第２の
    変速歯車列群の中で高速段側に近い歯車比に設定したこ
    とを特徴とする自動変速機。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の自動変速機において、前
    記バイパスクラッチを前記入力軸と前記出力軸とに設け
    るか、いずれか一方に軸方向にずらして設けたことを特
    徴とする自動変速機。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の自動変速機において、２
    つの前記バイパスクラッチを前記入力軸と前記出力軸の
    一方に設け、当該２つのバイパスクラッチのうち一方を
    他方の径方向外側に設けたことを特徴とする自動変速
    機。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の自動変速機において、変
    速時に、前記バイパスクラッチを介して前記入力軸から
    前記出力軸にトルクを伝達し、前記入力軸および前記出
    力軸の回転を変速後の変速歯車列に同期させた後に、前
    記切り換え機構を切り換えて前記バイパスクラッチを解
    放することを特徴とする自動変速機。
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