KR101442435B1

KR101442435B1 - 변속장치 및 변속제어장치

Info

Publication number: KR101442435B1
Application number: KR1020137002317A
Authority: KR
Inventors: 사토루 가스야; 마사시 기토; 유이치 세키; 유스케 다카하시; 료스케 곤도
Original assignee: 아이신에이더블류 가부시키가이샤
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2014-09-17
Also published as: WO2012043296A1; JP2012091767A; EP2584226B1; JP5477662B2; KR20130031374A; US8550947B2; US20120088621A1; EP2584226A4; CN103026104A; CN103026104B; EP2584226A1

Abstract

슬립계합상태가 되는 마찰계합요소의 마찰열에의 대책을 강구하는 것이 용이한 변속장치, 및 변속제어장치를 제공한다.
내연기관 및 회전전기에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합요소의 계합상태에 따라서 형성된 변속단의 변속비로 입력부재의 회전속도를 변속하여 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치 또는 그 제어장치로서, 마찰계합요소(B1, C1, …) 중 하나를 슬립시킨 상태에서 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 슬립주행모드를 구비하여, 슬립주행모드에서 슬립시킨 슬립계합요소(B2)가, 전진발진 변속단(1st)과, 후진발진 변속단(Rev1)에서 공통되어 계합한다.

Description

변속장치 및 변속제어장치{Speed change gear and speed change controller}

본 발명은, 차량의 구동력원(源)으로서의 내연기관 및 회전전기(回轉電機)에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합(係合: engagement)요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단(變速段)이 형성되고, 상기 입력부재의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치, 및 이 변속장치를 제어하기 위한 변속제어장치에 관한 것이다.

내연기관 및 회전전기를 차륜의 구동력원으로서 구비하는 하이브리드 차량용 변속장치로서, 예컨대, 아래의 특허문헌 1에 기재된 장치가 이미 알려져 있다. 이 하이브리드 차량에는, 토크컨버터와 같이 구동력원의 회전속도를 흡수하는 요소가 구비되어 있지 않다. 이로 인하여, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 변속기구에 구비되어 있는 마찰계합요소를, 차량의 발진시나 극저속(極低速) 주행시나 내연기관의 시동시 등에 있어서 슬립계합상태로 제어하여, 구동력원의 회전속도를 흡수시키고 있다.

그런데, 차량의 발진시나 매우 낮은 차속(車速)에서의 주행시에는, 마찰계합요소를 슬립계합상태로 하는 시간이 길어지기 쉽고, 이 슬립계합에 의하여 마찰계합요소에 발생하는 마찰열이 많아지기 쉽다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 특히 마찰열이 많이 발생하기 쉬운 변속단인, 전진의 발진시에 형성되는 제1속(速)의 변속단과 후진의 발진시에 형성되는 후퇴속(速)의 변속단에서, 슬립계합상태가 되는 마찰계합요소가 다르다(특허문헌 1의 단락 0053). 따라서, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 복수의 마찰계합요소에 대하여, 슬립계합에 의한 마찰열에의 대책을 강구할 필요가 있었다.

일본국 특허공개 2008-44599호 공보

그래서, 변속단을 구성하는 마찰계합요소를 슬립계합상태로 하면서 차량을 주행시키는 경우가 있는 하이브리드 차량의 변속장치에 있어서, 슬립계합상태가 되는 마찰계합요소의 마찰열에의 대책을 강구하는 것이 용이한 변속장치, 및 변속제어장치가 요구된다.

본 발명에 관한, 차량의 구동력원으로서의 내연기관 및 회전전기에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단이 형성되고, 상기 입력부재의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치의 특징구성은, 상기 변속단을 구성하는 상기 마찰계합요소 중 하나를 슬립시킨 상태에서, 상기 입력부재로부터 상기 출력부재에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 슬립(slip)주행모드를 구비하며, 상기 슬립주행모드에서 슬립시키는 상기 마찰계합요소인 슬립계합요소가, 적어도, 전진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 상기 마찰계합요소인 점에 있다.

여기서, 본원에 있어서 「회전전기」는, 모터(전동기), 제네레이터(발전기), 및 필요에 따라 모터 및 제네레이터의 쌍방의 기능을 하는 모터·제네레이터의 양쪽 모두를 포함하는 개념으로서 이용하고 있다.

또한, 본원에 있어서 「구동연결」이란, 2개의 회전요소가 구동력을 전달 가능하게 연결된 상태를 가리키고, 상기 2개의 회전요소가 일체적으로 회전하도록 연결된 상태, 혹은 상기 2개의 회전요소가 1 또는 2 이상의 동력전달부재(傳動部材)를 통하여 구동력을 전달 가능하게 연결된 상태를 포함하는 개념으로서 이용하고 있다. 이와 같은 동력전달부재로서는, 회전을 동속(同速) 또는 변속(變速)하여 전달하는 각종의 부재가 포함되며, 예컨대, 축, 기어기구, 벨트, 체인 등이 포함된다. 또한, 이와 같은 동력전달부재로서, 회전 및 구동력을 선택적으로 전달하는 계합요소, 예컨대 마찰 클러치나 맞물림식 클러치 등이 포함되어 있어도 좋다. 다만, 차동(差動)기어장치의 각 회전요소에 대하여 「구동연결」이라고 하는 경우에는, 상기 차동기어장치가 구비하는 3개 이상의 회전요소에 관하여 서로 다른 회전요소를 통하지 않고 구동연결되어 있는 상태를 가리키는 것으로 한다.

또한, 본원에 있어서 「변속비」란, 변속기구에 각 변속단이 형성된 경우의, 각 변속단을 형성하는 각 기어의 치수(齒數) 등에 의하여 규정되는, 입력부재의 회전속도와 출력부재의 회전속도의 비(比)이고, 본원에서는 입력부재의 회전속도를 출력부재의 회전속도로 나눈 값이다.

상기한 특징구성에 의하면, 슬립주행모드에서는, 마찰계합요소를 슬립시킨 상태에서, 입력부재로부터 출력부재에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키기 때문에, 비교적 단시간에 실행되는 변속단의 전환에 비하여, 차량의 주행상태에 따라서는, 마찰계합요소를 슬립시키고 있는 기간이 길어지는 경우가 있다. 이로 인하여, 슬립주행모드에서 슬립시키는 슬립계합요소에 있어서, 발생하는 마찰열이 많아지는 경우가 생긴다. 특히, 전진 또는 후진 차량의 발진시나, 내연기관의 구동력에 의하여 회전전기에서 발전하면서 차량을 저속으로 주행시킬 때 등에, 슬립주행모드를 실행시키는 경우에는, 입력부재와 출력부재의 차(差)회전이 큼과 함께, 슬립주행모드의 실행기간이 길어지기 쉽다. 따라서, 그와 같은 슬립주행모드에서 슬립시키는 슬립계합요소는, 기타 마찰계합요소에 비하여, 마찰열에 대한 냉각성능이나 내열성능을 높게 할 필요가 있다.

상기한 특징구성에 의하면, 슬립계합요소가 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통화되므로, 슬립주행모드에 의한 마찰열에 대한 냉각성능이나 내열성능을 높게 하는 마찰계합요소를, 하나로 집약할 수 있다. 따라서, 복수의 마찰계합요소의 냉각성능이나 내열성능을 높게 하는 경우에 비하여, 제조비용을 저감할 수 있음과 함께, 변속장치를 소형화할 수 있다.

또한, 슬립주행모드에서는, 마찰계합요소를 슬립시킨 상태에서, 입력부재로부터 출력부재로 토크를 전달하면서 차량을 주행시키기 때문에, 마찰계합요소의 전달토크가 변동하면, 차량의 가감속 특성이 변동한다. 따라서, 슬립주행모드에서 슬립시키는 슬립계합요소의 전달토크의 제어정밀도를 높게 할 필요가 있다. 상기한 특징구성에 의하면, 슬립계합요소가 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통화되므로, 전달토크의 제어정밀도를 높게 하는 마찰계합요소를, 하나로 집약할 수 있다. 따라서, 복수의 마찰계합요소의 전달토크의 제어정밀도를 높게 하는 경우에 비하여, 제조비용을 저감할 수 있음과 함께, 변속장치를 소형화할 수 있다.

여기서, 상기 슬립계합요소는, 상기 전진발진 변속단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단에 있어서 해방(解放: release)되는 상기 마찰계합요소인 구성으로 하면 적절하다.

이 구성에 의하면, 슬립주행모드에서 발열한 전진발진 변속단의 슬립계합요소는, 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단에 있어서 해방되어 냉각되도록 할 수 있다. 특히, 습식(濕式) 마찰계합요소의 경우는, 해방상태에서 마찰판(摩擦板)과의 사이에 냉매를 도입시킬 수 있으므로, 슬립계합요소의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 복수의 마찰계합요소는, 클러치와 브레이크를 적어도 포함하고, 상기 슬립계합요소는, 상기 브레이크이면 적절하다.

이 구성에 의하면, 슬립계합요소를, 한쪽의 부재가 비(非)회전부재에 고정되어 있는 마찰계합요소인 브레이크로 하게 된다. 따라서, 슬립계합요소가 서보기구(servo mechanism)를 구비하는 경우에는, 상기 서보기구를, 비회전부재에 구비할 수 있다. 이로써, 슬립계합요소가 클러치인 경우에 비하여, 변속장치의 입력부재 및 출력부재의 회전에 의하여 서보기구에 원심력이 작용하는 것을 억제할 수 있어, 슬립계합요소의 전달토크의 제어정밀도를 쉽게 향상시킬 수 있다. 특히, 서보기구에 유압(油壓)을 이용하는 경우는, 원심력에 의하여 유압이 변동하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전달토크의 제어정밀도의 향상 효과를 높일 수 있다.

또한, 슬립계합요소의 냉각기구를 비회전부재 측에 배치할 수 있으므로, 냉각기구의 배치가 용이하게 되어, 냉각성능을 쉽게 향상시킬 수 있다.

또한, 변속기구를 수용하는 케이스에 브레이크를 고정하는 경우는, 브레이크를 변속기구 내의 외측에 배치할 수 있어, 브레이크의 외형을 크게 할 수 있다. 따라서, 마찰면의 면적을 크게 하기 쉽기 때문에, 마찰열을 확산시켜서 냉각성능이나 내열성능을 쉽게 향상시킬 수 있음과 함께, 전달토크의 제어정밀도를 쉽게 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 복수의 마찰계합요소는, 브레이크 또는 클러치이며, 상기 변속기구는, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소, 제2 회전요소, 제3 회전요소, 제4 회전요소가 되는 적어도 4개의 회전요소를 가지는 차동기어장치를 구비하고, 상기 제1 회전요소는, 제3 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제1 브레이크의 계합에 의하여 비회전부재에 고정되며, 상기 제2 회전요소는, 제2 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제2 브레이크의 계합에 의하여 비회전부재에 고정되며, 상기 제3 회전요소는, 상기 출력부재에 구동연결되고, 상기 제4 회전요소는, 제1 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되며, 상기 슬립계합요소는, 상기 제2 브레이크인 구성으로 하면 적절하다.

이 구성에 의하면, 출력부재에 구동연결되는 제3 회전요소와, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크의 계합에 의하여 비회전부재에 고정되는 제2 회전요소를, 제3 클러치의 계합에 의하여 입력부재로부터의 토크가 전달되는 제1 회전요소와, 제1 클러치의 계합에 의하여 입력부재로부터의 토크가 전달되는 제4 회전요소 사이의 회전속도로 할 수 있다. 따라서, 제1 클러치의 계합과, 제2 브레이크의 계합에 의하여, 출력부재에 플러스의 회전속도를 전달하는 변속비가 높은 전진 변속단을 형성할 수 있고, 제3 클러치의 계합과, 제2 브레이크의 계합에 의하여, 출력부재에 마이너스의 회전속도를 전달하는 후진 변속단을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 브레이크를 슬립계합요소로 함으로써, 슬립계합요소를 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통화할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한, 차량의 구동력원으로서의 내연기관 및 회전전기에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단이 형성되고, 상기 입력부재의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치를 제어하기 위한 변속제어장치의 특징구성은, 상기 변속단을 구성하는 상기 마찰계합요소 중 하나를 슬립시킨 상태에서, 상기 입력부재로부터 상기 출력부재로 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 슬립주행모드를 실행 가능하며, 상기 슬립주행모드에서 슬립시키는 상기 마찰계합요소인 슬립계합요소를, 적어도, 전진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 상기 마찰계합요소로 하는 점에 있다.

이 변속제어장치도 상술한 변속장치와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있고, 또한, 상술한 변속장치의 적절한 구성의 예로서 든 몇 개의 부가적 기술을 끼워 넣는 것이 가능하다.

[도 1] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속장치 스켈레톤도(skeleton diagram)이다.
[도 2] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속장치의 작동표이다.
[도 3] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속장치의 속도선도(velocity diagram)이다.
[도 4] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 5] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속제어장치의 처리를 설명하는 속도선도이다.
[도 6] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속제어장치의 처리를 설명하는 속도선도이다.
[도 7] 본 발명의 제1 실시형태에 관한 변속제어장치의 처리를 설명하는 속도선도이다.
[도 8] 본 발명의 제2 실시형태에 관한 변속장치 스켈레톤도이다.
[도 9] 본 발명의 제2 실시형태에 관한 변속장치의 작동표이다.
[도 10] 본 발명의 제2 실시형태에 관한 변속장치의 속도선도이다.
[도 11] 본 발명의 제3 실시형태에 관한 변속장치 스켈레톤도이다.
[도 12] 본 발명의 제3 실시형태에 관한 변속장치의 작동표이다.
[도 13] 본 발명의 제3 실시형태에 관한 변속장치의 속도선도이다.
[도 14] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 변속장치 스켈레톤도이다.
[도 15] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 변속장치의 작동표이다.
[도 16] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 변속장치의 속도선도이다.
[도 17] 본 발명의 그 밖의 실시형태에 관한 변속장치 스켈레톤도이다.
[도 18] 본 발명의 그 밖의 실시형태에 관한 변속장치의 작동표이다.
[도 19] 본 발명의 제4 실시형태에 관한 변속장치의 작동표의 다른 예이다.

〔제1 실시형태〕

본 발명에 관한 변속장치의 제1 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 변속장치의 스켈레톤도(skeleton diagram)이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 변속장치를 탑재한 차량은, 차륜의 구동력원으로서, 내연기관인 엔진(E)과 회전전기(MG)를 구비한 하이브리드 차량으로 되어 있다. 변속장치는, 엔진(E) 및 회전전기(MG)에 구동연결되는 입력부재로서의 입력축(I)과, 차륜에 구동연결되는 출력부재로서의 출력축(O)과, 복수의 마찰계합요소(C1, B1…)의 계합상태에 따라서 복수의 변속단이 형성되고, 입력축(I)의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 출력축(O)에 전달하는 변속기구(TM)를 구비한다. 본 실시형태에서는, 변속장치는, 입력축(I)을 엔진(E)에 선택적으로 구동연결하는 엔진분리 클러치(L)를 구비하고 있다. 또한, 변속장치는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 변속장치를 제어하기 위한 변속제어장치(31)를 구비하고 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 본 실시형태에 관한 변속장치는, 변속단을 구성하는 마찰계합요소(C1, B1…) 중 하나를 슬립시킨 상태에서, 입력축(I)으로부터 출력축(O)에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 슬립주행모드를 구비하고 있다. 그리고, 본 실시형태에 관한 변속장치는, 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소(B2)가, 적어도, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 점에 특징을 가지고 있다. 이하, 본 실시형태에 관한 변속장치 및 변속제어장치(31)에 대하여, 상세히 설명한다.

1. 하이브리드 차량의 구동전달계의 구성

먼저, 본 실시형태에 관한 하이브리드 차량의 구동전달계의 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 하이브리드 차량은, 차량의 구동력원으로서 엔진(E) 및 회전전기(MG)를 구비하며, 이들의 엔진(E)과 회전전기(MG)가 직렬로 구동연결되는 패럴렐방식의 하이브리드 차량으로 되어 있다. 하이브리드 차량은, 변속기구(TM)를 구비하고 있고, 상기 변속기구(TM)에 의하여, 입력축(I)에 전달된 엔진(E) 및 회전전기(MG)의 회전속도를 변속함과 함께 토크를 변환하여 출력축(O)에 전달한다.

엔진(E)은, 연료의 연소에 의하여 구동되는 내연기관이며, 예컨대, 가솔린엔진이나 디젤엔진 등의 공지(公知)의 각종 엔진을 이용할 수 있다. 본 예에서는, 엔진(E)의 크랭크샤프트 등의 출력회전축이, 엔진분리 클러치(L)를 통하여 입력축(I)과 선택적으로 구동연결된다. 즉, 변속장치의 입력축(I)은, 엔진분리 클러치(L)를 통하여 엔진(E)과 선택적으로 구동연결된다. 이 엔진분리 클러치(L)는, 동력제어장치(32)(도 4 참조)에 의하여 제어되며, 엔진(E)과 입력축(I) 사이를 계합 또는 해방하는 마찰계합요소이다. 본 실시형태에서는, 엔진분리 클러치(L)는, 기본적으로는 슬립이 없는 계합상태인 직결(直結)계합상태로 제어되며, 엔진(E)과 입력축(I)이 일체 회전하는 상태로 한다. 또한, 엔진(E)의 출력회전축이, 댐퍼(DP)를 통하여 엔진분리 클러치(L)의 입력부재에 구동연결되어 있다.

회전전기(MG)는, 케이스(CS)에 고정된 스테이터(St)와, 이 스테이터(St)의 직경방향 내측에 회전 가능하게 지지된 로터(Ro)를 가지고 있다. 이 회전전기(MG)의 로터(Ro)는, 입력축(I)과 일체 회전하도록 구동연결되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 입력축(I)에 엔진(E) 및 회전전기(MG)의 쌍방이 구동연결되는 구성으로 되어 있다. 회전전기(MG)는, 축전장치로서의 배터리(미도시)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 회전전기(MG)는, 전력의 공급을 받아서 동력을 발생시키는 모터(전동기)로서의 기능과, 동력의 공급을 받아서 전력을 발생시키는 제네레이터(발전기)로서의 기능을 하는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 회전전기(MG)는, 배터리로부터의 전력공급을 받아서 역행(力行)하거나, 혹은 엔진(E)이나 차륜으로부터 전달되는 회전구동력에 의하여 발전한 전력을 배터리에 축전한다. 다만, 배터리는 축전장치의 일례이고, 커패시터 등의 다른 축전장치를 이용하는, 혹은 복수 종류의 축전장치를 병용하는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 회전전기(MG)에 의한 발전을 회생(回生)이라 칭하고, 발전 중에 회전전기(MG)가 출력하는 마이너스토크를 회생토크라 칭한다. 회전전기의 목표출력토크가 마이너스토크인 경우에는, 회전전기(MG)는, 엔진(E)이나 차륜으로부터 전달되는 회전구동력에 의하여 발전하면서 회생토크를 출력하는 상태가 된다.

구동력원이 구동연결되는 입력축(I)에는, 변속기구(TM)가 구동연결되어 있다. 본 실시형태에서는, 변속기구(TM)는, 변속비가 다른 복수의 변속단을 가지는 유단(有段)의 자동변속장치이다. 변속기구(TM)는, 이들 복수의 변속단을 형성하기 위하여, 유성기어기구 등의 기어기구와 복수의 마찰계합요소(B1, C1, …)를 구비하고 있다. 변속기구(TM)는, 각 변속단의 변속비로, 입력축(I)의 회전속도를 변속함과 함께 토크를 변환하여, 출력축(O)으로 전달한다. 변속기구(TM)로부터 출력축(O)으로 전달된 토크는, 디퍼렌셜(differential)장치 등을 통하여 좌우 두 개의 차륜에 분배되어 전달된다. 여기서, 변속비는, 변속기구(TM)에 있어서 각 변속단이 형성된 경우의, 출력부재의 회전속도에 대한 입력부재의 회전속도의 비이며, 본원에서는 입력축(I)의 회전속도를 출력축(O)의 회전속도로 나눈 값이다. 즉, 입력축(I)의 회전속도를 변속비로 나눈 회전속도가, 출력축(O)의 회전속도가 된다. 또한, 입력축(I)으로부터 변속기구(TM)에 전달되는 토크에, 변속비를 곱한 토크가, 변속기구(TM)로부터 출력축(O)에 전달되는 토크가 된다.

본 예에서는, 복수의 마찰계합요소(B1, C1, …)는, 각각 마찰재를 가지고 구성되는 클러치나 브레이크 등의 계합요소이다. 이들의 마찰계합요소(B1, C1, …)는, 공급되는 유압을 제어함으로써 그 계합압을 제어하여 전달토크용량의 증감을 연속적으로 제어하는 것이 가능하게 되어 있다. 이와 같은 마찰계합요소로서는, 예컨대 습식다판 클러치나 습식다판 브레이크 등이 적절하게 이용된다.

마찰계합요소는, 그 입출력부재간의 마찰에 의하여, 입출력부재간에서 토크를 전달한다. 마찰계합요소의 입출력부재간에 회전속도차(슬립)가 있는 경우는, 회전속도가 큰 쪽의 부재로부터 작은 쪽의 부재에 전달토크용량의 크기의 토크가 전달된다. 마찰계합요소의 입출력부재간에 회전속도차(슬립)가 없는 경우는, 마찰계합요소는, 전달토크용량의 크기를 상한으로 하여, 마찰계합요소의 입출력부재에 작용하는 토크를 전달한다. 여기서, 전달토크용량이란, 마찰계합요소가 마찰에 의하여 전달할 수 있는 최대의 토크의 크기이다. 전달토크용량의 크기는, 마찰계합요소의 계합압에 비례하여 변화한다. 계합압이란, 입력측 마찰판과 출력측 마찰판을 서로 밀어붙이는 압력이다. 본 실시형태에서는, 계합압은, 공급되고 있는 유압의 크기에 비례하여 변화한다. 즉, 본 실시형태에서는, 전달토크용량의 크기는, 마찰계합요소에 공급되고 있는 유압의 크기에 비례하여 변화한다.

변속기구(TM)의 각 마찰계합요소는, 리턴스프링을 구비하고 있으며, 스프링의 반력에 의하여 해방측으로 바이어스(bias)되어 있다. 그리고, 각 마찰계합요소에 공급되는 유압에 의하여 생기는 힘이 스프링의 반력을 상회(上回)하면, 각 마찰계합요소에 전달토크용량이 생기기 시작하여, 각 마찰계합요소는, 해방상태로부터 계합상태로 변화한다. 이 전달토크용량이 생기기 시작할 때의 유압을, 스트로크 엔드압(壓)(stroke end pressure)이라 칭한다. 각 마찰계합요소는, 공급되는 유압이 스트로크 엔드압(壓)을 상회한 후, 유압의 증가에 비례하여, 그 전달토크용량이 증가하도록 구성되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 계합상태란, 마찰계합요소에 전달토크용량이 생겨 있는 상태이고, 해방상태란, 마찰계합요소에 전달토크용량이 생겨 있지 않은 상태이다. 또한, 슬립계합상태란, 마찰계합요소의 입출력부재간에 슬립이 있는 계합상태이고, 직결계합상태란, 마찰계합요소의 입출력부재간에 슬립이 없는 계합상태이다.

2. 변속기구의 구성

도 1에 나타내는 바와 같이, 변속기구(TM)는, 2세트의 차동기어장치(PG1, PG2)를 조합시켜서 구성된다. 또한, 변속기구(TM)는, 복수의 마찰계합요소로서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제4 클러치(C4), 제1 브레이크(B1), 및 제2 브레이크(B2)를 구비하고 있다. 또한, 변속장치는, 변속기구의 각 부재를 내부에 수용하는 비회전부재로서의 케이스(CS)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 케이스(CS)는, 변속기구의 각 부재 중 적어도 직경방향 외측을 덮는 통 형상의 부재이며, 차량에 고정되어 있다. 제1 브레이크(B1) 및 제2 브레이크(B2)의 일방의 마찰판은 케이스(CS)에 고정되어 있다.

도 2는, 이들의 마찰계합요소(C1, C2, C3, C4, B1, B2)의 작동표를 나타내는 도면이다. 이 작동표에 있어서, 「○」는 각 마찰계합요소가 계합상태에 있는 것을 나타내고 있다. 또한 「무인(無印)」은, 각 마찰계합요소가 해제상태에 있는 것을 나타내고 있다. 이 작동표에 나타내는 바와 같이, 변속기구(TM)에서는, 각 변속단에 있어서 임의의 2개의 마찰계합요소가 계합상태로 되고, 나머지의 마찰계합요소가 해제상태로 됨으로써, 각 변속단을 선택한다.

여기서, 도 2에 있어서, 「1st」는 제1속 단(段), 「2nd」는 제2속 단, 「3rd」는 제3속 단, 「4th」는 제4속 단, 「5th」는 제5속 단, 「6th」는 제6속 단, 「7th」는 제7속 단, 「8th」는 제8속 단, 「Rev1」은 후진 제1속 단, 「Rev2」는 후진 제2속 단을 각각 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입력축(I)의 회전을 출력축(O)으로 전달할 때의 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 제1속 단, 제2속 단, … 제8속 단으로 하고 있다. 이 점은 후진용 변속단에 대하여서도 마찬가지이며, 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 후진 제1속 단, 후진 제2속 단으로 하고 있다.

본 실시형태에서는, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 되고, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다. 또한, 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 또한, 후진 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 후진 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 따라서, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 적어도, 전진발진 변속단과, 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소가 된다. 다만, 본 실시형태에서는, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 후진 제2속 단에 있어서도 계합되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 후진 제2속 단만을 후진발진으로 이용하는 후진발진 변속단으로 하여도 좋고, 후진 제1속 단과 후진 제2속 단의 쌍방을 선택적으로 후진발진 변속단으로 하는 구성으로 하여도 좋다.

따라서, 본 실시형태에서는, 슬립계합요소가 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통화되므로, 슬립주행모드에 의한 마찰열에 대한 냉각성능이나 내열성능을 높게 함과 함께, 전달토크의 제어정밀도를 높게 하는 마찰계합요소를, 제2 브레이크(B2)에 집약할 수 있다. 따라서, 제1 클러치(C1) 및 제3 클러치(C3)의 냉각성능, 내열성능, 및 전달토크의 제어정밀도를 높게 하는 경우에 비하여, 제조비용을 저감할 수 있음과 함께, 변속장치를 소형화할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 슬립계합요소가, 일방측의 마찰판이 비회전부재로서의 케이스(CS)에 고정되어 있는 제2 브레이크(B2)로 되어 있다. 그리고, 유압실린더 등의 제2 브레이크(B2)의 서보기구는, 케이스(CS)에 고정되어 있는 부재에 구비되어 있으며, 비회전부재로 되어 있다. 이로써, 제2 브레이크(B2)의 타방측의 마찰판이 고정되어 있는 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)의 회전에 의하여, 서보기구에 원심력이 작용하는 것을 억제할 수 있어, 슬립계합요소의 전달토크의 제어정밀도를 쉽게 향상시킬 수 있다. 특히 원심력에 의하여 유압실린더 내의 유압이 변동하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전달토크의 제어정밀도의 향상 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 케이스(CS)측으로부터 제2 브레이크(B2)에 냉각용의 냉매(기름)를 공급하는 경로를 배치하고 있다. 따라서, 회전부재 측으로부터 냉매공급경로를 배치하는 경우에 비하여, 냉매공급경로의 배치가 용이하게 되어, 슬립계합요소의 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 브레이크(B2)는, 변속기구의 각 부재의 직경방향 외측을 덮는 케이스(CS)의 내주면을 따라서 배치되어 있으므로, 마찰판의 외경이 커지고 있어, 마찰면의 면적이 크게 되어 있다. 따라서, 슬립주행모드에 의한 마찰열을 확산시켜 냉각성능이나 내열성능을 쉽게 향상시킬 수 있음과 함께, 전달토크의 제어정밀도를 쉽게 향상시킬 수 있다. 또한, 케이스(CS) 외부로부터 슬립계합요소를 냉각하는 것이 가능하게 되어, 냉각성능을 쉽게 향상시킬 수 있다. 다만, 슬립계합요소에 의한 전달토크의 제어정밀도를 향상시키기 위하여서는, 예컨대, 서보기구를 구성하는 유압피스톤의 리턴스프링의 배치를 고안하여 유압피스톤에 작용하는 스프링 하중을 균일하게 하거나, 슬립계합요소를 구성하는 마찰재, 유압피스톤, 리턴스프링, 유압실린더, 유압회로 등의 각 부재의 제조 오차를 적게 하는 등, 기구설계상이나 제조상의 각종 고안이 실시된다.

또한, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)는, 전진발진 변속단이 되는 제1속 단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단인 제2속 단에 있어서 해방된다. 제1속 단의 슬립주행모드에서 발열한 제2 브레이크(B2)는, 다음으로 변속비가 낮은 제2속 단에 있어서 해방되어 냉각되도록 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제2 브레이크(B2)는, 습식의 마찰계합요소이며, 마찰판의 해방상태에서 마찰판의 사이에 냉매를 도입시킬 수 있으므로, 슬립계합요소의 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 1로 되돌아가서, 본 실시형태에 있어서의 변속기구(TM)의 스켈레톤도를 설명한다. 제2 차동기어장치(PG2)는, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 더블피니언형 유성기어기구에 의하여 구성되어 있다. 즉, 제2 차동기어장치(PG2)는, 복수 세트의 피니언기어(P3 및 P4)를 지지하는 캐리어(CA2)와, 피니언기어(P3)에 맞물리는 선기어(S3)와, 피니언기어(P4)에 맞물리는 링기어(R2)의 3개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제2 차동기어장치(PG2)의 이들 3개의 회전요소는, 회전속도의 순서대로, 선기어(S3), 링기어(R2), 캐리어(CA2)로 되어 있다.

제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)는, 입력축(I)과 일체 회전하도록 구동연결되어 있고, 구동력원으로부터 입력축(I)에 전달된 구동력이 이 캐리어(CA2)에 전달된다. 또한, 캐리어(CA2)는, 제4 클러치(C4)의 계합에 의하여, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 구동연결된다. 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)는, 비회전부재로서의 케이스(CS)에 고정되어 있다. 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)는, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여, 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 구동연결되고, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 구동연결된다.

한편, 제1 차동기어장치(PG1)는, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 라비뇨형(Ravigneaux-type) 유성기어장치에 의하여 구성되어 있다. 여기서, 라비뇨형 유성기어장치란, 피니언기어(P1)를 이용하는 싱글피니언형 유성기어기구와, 피니언기어(P1, P2)의 세트를 이용하는 더블피니언형 유성기어기구가, 피니언기어(P1)와 캐리어(CA1)와 링기어(R1)를 공용하여 구성되는 것이다. 구체적으로는, 이 제1 차동기어장치(PG1)는, 제1 선기어(S1)와, 제2 선기어(S2)와, 링기어(R1)와, 롱 피니언기어(P1) 및 숏 피니언기어(P2)를 지지하는 공통의 캐리어(CA1)의 4개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제1 차동기어장치(PG1)의 이들 4개의 회전요소를, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소(E1), 제2 회전요소(E2), 제3 회전요소(E3), 제4 회전요소(E4)로 하면, 본 실시형태에 있어서는, 제1 선기어(S1)가 제1 회전요소(E1)에 상당하고, 캐리어(CA1)가 제2 회전요소(E2)에 상당하며, 링기어(R1)가 제3 회전요소(E3)에 상당하고, 제2 선기어(S2)가 제4 회전요소(E4)에 상당한다.

본 실시형태에서는, 제1 회전요소(E1)인 제1 선기어(S1)에는, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)를 통하여 링기어(R2)에 전달된 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제1 선기어(S1)에는, 제4 클러치(C4)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 전달된 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제1 선기어(S1)는, 제1 브레이크(B1)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다.

제2 회전요소(E2)인 캐리어(CA1)에는, 제2 클러치(C2)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 전달된 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제2 회전요소(E2)인 캐리어(CA1)는, 제2 브레이크(B2)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다.

제3 회전요소(E3)인 링기어(R1)는, 출력축(O)에 구동연결되어 있다.

제4 회전요소(E4)인 제2 선기어(S2)에는, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)를 통하여 링기어(R2)에 전달된 구동력원의 토크가 입력된다.

이들의 마찰계합요소를, 도 2에 나타내는 작동표에 근거하여 선택적으로 계 합함으로써, 각 변속단이 형성된다. 도 3에, 본 실시형태의 변속기구(TM)의 속도선도(velocity diagram)를 나타낸다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(齒數比)(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 제2 선기어(S2)의 회전구동력이 치수비(λ2)에 근거하여 더욱 감속되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서는, 제1속 단에서 계합상태가 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서는, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 된다.

제2속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 제2 선기어(S2)의 회전구동력이 치수비(λ1 및 λ2)에 근거하여 더욱 감속되어 출력축(O)에 전달된다.

제3속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제3 클러치(C3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1)와 제2 선기어(S2)가 동일 속도로 회전함으로써, 치수비(λ3)에 근거하여 감속된 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 출력축(O)에 전달된다.

제4속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제4 클러치(C4)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제4 클러치(C4)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1) 및 제2 선기어(S2)의 회전속도와, 치수비(λ1 및 λ2)에 근거하여 결정되는 입력축(I)의 회전구동력이 출력축(O)에 전달된다.

제5속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 클러치(C2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 그리고, 캐리어(CA1) 및 제2 선기어(S2)의 회전속도와 치수비(λ2)에 근거하여 결정되는 입력축(I)의 회전구동력이 출력축(O)에 전달된다.

제6속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제4 클러치(C4)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제4 클러치(C4)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 그리고, 캐리어(CA1)와 제1 선기어(S1)가 동일 속도로 회전함으로써, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 출력축(O)에 전달된다.

제7속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제3 클러치(C3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1) 및 캐리어(CA1)의 회전속도와 치수비(λ1)에 근거하여 결정되는 입력축(I)의 회전구동력이 출력축(O)에 전달된다.

제8속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 증속되어 출력축(O)에 전달된다.

후진 제1속 단은, 제3 클러치(C3)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 제1 선기어(S1)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서는, 후진 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서는, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다.

후진 제2속 단은, 제4 클러치(C4)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제4 클러치(C4)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다. 다만, 후진 제2속 단이 후진발진 변속단이 되는 경우에는, 상기 후진 제2속 단도 슬립주행모드가 실행된다. 그리고, 후진 제2속 단의 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)가 슬립계합상태가 된다. 이 경우, 후진 제2속 단은 후진발진 변속단이 된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 출력축(O)에 구동연결되는 링기어(R1)(제3 회전요소(E3))와, 제2 브레이크(B2)의 계합에 의하여 케이스(CS)에 고정되는 캐리어(CA1)(제2 회전요소(E2))를, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여 입력축(I)으로부터의 토크가 전달되는 제1 선기어(S1)(제1 회전요소(E1))와, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여 입력축(I)으로부터의 토크가 전달되는 제2 선기어(S2)(제4 회전요소(E4)) 사이의 회전속도로 할 수 있다. 따라서, 제1 클러치(C1)의 계합과, 제2 브레이크(B2)의 계합에 의하여, 출력축(O)에 플러스의 회전속도를 전달하는 변속비가 높은 전진 변속단이 되는 제1속 단을 형성할 수 있고, 제3 클러치(C3)의 계합과, 제2 브레이크(B2)의 계합에 의하여, 출력축(O)에 마이너스의 회전속도를 전달하는 후진 변속단이 되는 후진 제1속 단을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 브레이크(B2)를 슬립계합요소로 함으로써, 슬립계합요소를 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통화시킬 수 있다.

3. 변속제어장치의 구성

변속장치는, 변속장치의 제어를 행하는 변속제어장치(31)를 구비하고 있다. 또한, 하이브리드 차량은, 엔진(E), 회전전기(MG), 및 엔진분리 클러치(L)의 제어를 행하는 동력제어장치(32)를 구비하고 있다. 변속제어장치(31) 및 동력제어장치(32)는, 서로 정보의 수수(授受; 주고받음)를 행하여, 협조하여 제어를 행할 수 있도록 구성되어 있다. 이하, 각 제어장치에 대하여 설명한다.

3-1. 동력제어장치

동력제어장치(32)는, 엔진제어부(33), 회전전기 제어부(34), 및 엔진분리 클러치 제어부(35), 및 이들의 제어부를 통합하여 제어를 행하는 통합제어부(36)를 구비하고 있다. 엔진제어부(33), 회전전기 제어부(34), 엔진분리 클러치 제어부(35), 및 통합제어부(36)는, 서로 정보의 수수를 행할 수 있도록 구성되어 있다.

3-1-1. 통합제어부

통합제어부(36)는, 엑셀개도(開度) 및 차속(車速), 및 배터리의 충전량 등에 따라서, 입력축(I)에 전달되는 목표구동력인 목표출력토크를 산출함과 함께, 엔진(E) 및 회전전기(MG)의 운전모드를 결정하고, 엔진목표출력토크, 회전전기 목표출력토크, 및 엔진분리 클러치의 목표전달토크용량을 산출하여, 그들을 다른 제어부(33∼35)에 지령하여 통합제어를 행하는 기능부이다.

통합제어부(36)는, 목표출력토크와, 각 구동력원에 지령한 엔진목표출력토크 및 회전전기 목표출력토크와, 목표출력토크에 근거하여 추정한 입력축(I)에 전달되고 있는 구동력원 출력토크를 변속제어장치(31)에 전달하도록 구성되어 있다.

통합제어부(36)는, 엑셀개도, 차속, 및 배터리의 충전량 등에 근거하여, 각 구동력원의 운전모드를 산출한다. 여기서, 배터리의 충전량은, 배터리상태 검출센서에 의하여 검출된다. 본 실시형태에서는, 운전모드로서, 회전전기(MG)만을 구동력원으로 하는 전동모드와, 적어도 엔진(E)을 구동력원으로 하는 패럴렐모드와, 엔진(E)의 회전구동력에 의하여 회전전기(MG)의 회생발전을 행하는 엔진발전모드와, 차륜으로부터 전달되는 회전구동력에 의하여 회전전기(MG)의 회생발전을 행하는 회생발전모드와, 회전전기(MG)의 회전구동력에 의하여 엔진(E)을 시동시키는 엔진시동모드를 전환 가능하게 가진다.

여기서, 엔진(E)에 연소를 행하게 하여 구동력을 발생시키는 운전모드는, 패럴렐모드, 엔진발전모드, 및 엔진시동모드가 된다. 따라서, 패럴렐모드, 엔진발전모드, 및 엔진시동모드에서는, 엔진(E)에 안정적인 연소를 행하게 하기 위하여, 엔진(E)의 회전속도를 소정의 하한(下限)회전속도 이상으로 운전시킨다. 또한, 엔진발전모드에서는, 회전전기(MG)의 발전 전력 또는 발전 효율을 높이기 위하여, 엔진(E)의 회전속도를, 하한회전속도 이상의 회전속도가 되는 발전회전속도로 운전시킨다. 본 실시형태에서는, 패럴렐모드, 엔진발전모드, 엔진시동모드가, 후술하는 변속장치에 있어서 실행되는 슬립주행모드에 관련되어 있다. 즉, 엔진(E)의 회전속도를 소정의 하한회전속도 이상, 또는 발전회전속도 이상으로 운전시키기 위하여, 슬립주행모드를 실행하여 변속기구(TM)의 슬립계합요소를 슬립시킨다.

3-1-2. 엔진제어부

엔진제어부(33)는, 엔진(E)의 동작제어를 행하는 기능부이다. 본 실시형태에서는, 엔진제어부(33)는, 통합제어부(36)로부터 지령된 엔진목표출력토크를 토크지령값으로 설정하고, 엔진(E)이 토크지령값의 토크를 출력하도록 엔진(E)을 제어하여 연소를 행하게 한다. 또한, 운전모드가 패럴렐모드이며, 엔진목표출력토크가 제로인 경우는, 엔진제어부(33)는, 엔진(E)의 출력토크를 증감시켜서, 엔진(E)의 회전속도를 소정의 목표회전속도로 유지하는 아이들링 회전속도 피드백제어를 행한다.

3-1-3. 회전전기 제어부

회전전기 제어부(34)는, 회전전기(MG)의 동작제어를 행하는 기능부이다. 회전전기 제어부(34)는, 통합제어부(36)로부터 지령된 회전전기 목표출력토크를 토크지령값으로 설정하고, 회전전기(MG)가 토크지령값의 토크를 출력하도록 회전전기(MG)를 제어한다. 다만, 엔진발전모드, 및 회생발전모드에 있어서의 회생발전 중에는, 회전전기 목표출력토크는 마이너스로 설정된다. 이로써, 회전전기(MG)는 플러스 방향으로 회전하면서 마이너스 방향의 회생토크를 출력하여 발전한다.

3-1-4. 엔진분리 클러치 제어부

엔진분리 클러치 제어부(35)는, 엔진분리 클러치(L)를 제어하는 기능부이다. 여기서, 엔진분리 클러치 제어부(35)는, 통합제어부(36)로부터 지령된 목표전달토크용량에 근거하여, 엔진분리 클러치(L)의 계합압을 제어함으로써, 엔진분리 클러치(L)의 계합 또는 해방을 제어한다. 본 실시형태에 있어서는, 엔진분리 클러치(L)는, 기본적으로 슬립이 없는 계합상태인 직결계합상태로 제어되고 있다.

3-2. 변속제어장치

다음으로, 본 실시형태에 관한 변속제어장치(31)의 구성에 대하여 설명한다. 변속제어장치(31)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 변속장치의 동작제어를 행하는 중핵(中核)부재로서의 기능을 하고 있다. 이 변속제어장치(31)는, CPU 등의 연산처리장치를 중핵부재로서 구비함과 함께, 상기 연산처리장치로부터 데이터를 읽기 및 쓰기가 가능하게 구성된 RAM(random access memory)이나, 연산처리장치로부터 데이터를 읽기 가능하게 구성된 ROM(read only memory) 등의 기억장치 등을 가지고 구성되어 있다(미도시). 그리고, ROM 등에 기억된 소프트웨어(프로그램) 또는 별도 설치된 연산회로 등의 하드웨어, 혹은 그들의 양쪽에 의하여, 변속제어장치(31)의 각 기능부(40∼42)가 구성된다.

또한, 변속장치는, 센서(Se1∼Se4)를 구비하고 있으며, 각 센서로부터 출력되는 전기신호는 변속제어장치(31)에 입력된다. 변속제어장치(31)는, 입력된 전기신호에 근거하여 각 센서의 검출정보를 산출한다.

입력축 회전속도센서(Se1)는, 입력축(I)의 회전속도를 검출하기 위한 센서이다. 변속제어장치(31)는, 입력축 회전속도센서(Se1)의 입력신호에 근거하여 입력축(I)의 회전속도를 검출한다. 출력축 회전속도센서(Se2)는, 출력축(O)의 회전속도를 검출하기 위한 센서이다. 변속제어장치(31)는, 출력축 회전속도센서(Se2)의 입력신호에 근거하여 출력축(O)의 회전속도를 검출한다. 또한, 출력축(O)의 회전속도는 차속에 비례하기 때문에, 변속제어장치(31)는, 출력축 회전속도센서(Se2)의 입력신호에 근거하여 차속을 산출한다.

또한, 엑셀개도센서(Se3)는, 운전자에 의하여 조작되는 엑셀페달의 조작량을 검출함으로써 엑셀개도를 검출하기 위한 센서이다. 변속제어장치(31)는, 엑셀개도센서(Se3)의 입력신호에 근거하여 엑셀개도를 검출한다. 시프트위치센서(Se4)는, 시프트레버(shift lever)의 선택위치(시프트위치)를 검출하기 위한 센서이다. 변속제어장치(31)는, 시프트위치센서(Se4)로부터의 입력정보에 근거하여, 어느 쪽의 레인지(range)가 운전자에 의하여 지정되었는지를 검출한다. 여기서, 레인지로서는, 예컨대, 「드라이브 레인지」, 「세컨드 레인지」, 「로우 레인지」 등의 임의의 전진의 주행 레인지, 또는 「리버스 레인지」의 후진의 주행 레인지, 또는 「뉴트럴 레인지」, 「파킹 레인지」 등의 임의의 비주행 레인지가 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 변속제어장치(31)는, 변속제어부(40)와, 변속제어부(40)의 하위의 기능부로서 주행모드선택부(41), 슬립제어부(42)를 구비하고 있다.

3-2-1. 변속제어부

변속제어부(40)는, 변속기구(TM)의 변속단을 형성하는 변속제어를 행하는 기능부이다. 변속제어부(40)는, 차속, 엑셀개도, 및 시프트위치 등의 센서검출정보에 근거하여 변속기구(TM)에 있어서의 목표변속단을 결정한다. 그리고, 변속제어부(40)는, 도 2에 나타내는 작동표 등에 근거하여, 목표변속단을 구성하는 마찰계합요소를 결정한다. 그리고, 변속제어부(40)는, 목표변속단을 구성하는 마찰계합요소를 계합상태로 제어함과 함께, 목표변속단을 구성하지 않는 마찰계합요소를 해방상태로 제어하여, 변속기구(TM)에 목표변속단의 변속단을 형성한다. 다만, 변속제어부(40)는, 어느 쪽의 변속단도 형성하지 않는다고 결정한 경우에는, 모든 마찰계합요소(B1, C1, …)를 해방상태로 제어한다.

본 실시형태에서는, 변속제어부(40)는, 주행 레인지가 선택되어 있는 경우는, 각 주행 레인지마다 설정된 변속 맵을 참조하여, 목표변속단을 결정한다. 변속 맵은, 엑셀개도 및 차속와, 변속기구(TM)에 있어서의 목표변속단의 관계를 규정한 맵이다. 변속제어부(40)는, 결정된 목표변속단에 따라서 복수의 마찰계합요소(C1, B1, …)의 유압지령을 제어함으로써, 변속기구(TM)에 있어서의 변속단을 형성한다. 구체적으로는, 변속제어부(40)는, 유압제어장치(PC)에 각 마찰계합요소의 목표유압(지령압)을 지령하고, 유압제어장치(PC)는, 지령된 목표유압(지령압)의 유압을 각 마찰계합요소에 공급한다.

변속제어부(40)는, 통상의 변속단의 전환제어를 행하는 경우는, 미리 계획된 변속제어의 시퀀스에 따라서, 각 마찰계합요소(B1, C1, …)의 유압지령을 제어하고, 각 마찰계합요소의 계합 또는 해방을 행하여, 변속기구(TM)에 형성되는 변속단을 목표변속단으로 전환한다. 이때, 계합 또는 해방되는 마찰계합요소가 일시적으로 슬립계합상태로 되지만, 미리 계획된 변속제어의 시퀀스의 기간 이내이며, 슬립제어의 경우와 비교하여 비교적 단시간이 된다.

한편, 변속제어부(40)는, 주행모드로서 슬립주행모드를 선택하고 있는 경우는, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중 하나인 슬립계합요소를, 그 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 제어하는 슬립제어를 행한다. 이하에서는, 슬립제어가 행하여지는 경우에 대하여 설명한다.

3-2-2. 주행모드선택부

주행모드선택부(41)는, 각종 운전조건에 따라서 주행모드를 선택하는 기능부이다. 본 실시형태에서는, 주행모드선택부(41)는, 엔진(E)의 운전상태, 출력축(O)의 회전속도(차속), 및 목표변속단에 근거하여, 슬립주행모드, 및 직결주행모드 중 임의의 주행모드를 선택한다. 즉, 주행모드선택부(41)는, 엔진(E)에 연소를 행하게 하여 구동력을 발생시키는 각 운전모드에 있어서, 목표변속단을 구성하는 모든 마찰계합요소를 직결계합상태로 한 경우에, 엔진(E)의 회전속도가, 엔진(E)의 안정적인 연소, 또는 발전을 위하여 필요한 소정의 판정회전속도 미만이 된다고 판단되는 경우는, 슬립주행모드를 선택하고, 엔진(E)의 회전속도가, 소정의 판정회전속도 이상이 된다고 판단되는 경우는, 직결주행모드를 선택한다. 다만, 엔진(E)에 연소를 행하게 하여 구동력을 발생시키지 않는 각 운전모드에서는, 주행모드선택부(41)는, 직결주행모드를 선택한다. 여기서, 슬립주행모드는, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중 하나를 슬립시킨 계합상태(슬립계합상태)로, 입력축(I)으로부터 출력축(O)에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 주행모드이고, 직결주행모드는, 변속단을 구성하는 모든 마찰계합요소를 슬립이 없는 계합상태(직결계합상태)로, 입력축(I)으로부터 출력축(O)에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키는 통상의 주행모드이다.

보다 구체적으로는, 주행모드선택부(41)는, 실제로 검출한 출력축(O)의 회전속도에, 목표변속단의 변속비를 곱한 회전속도를, 목표변속단의 모든 마찰계합요소를 직결계합상태로 하였다고 가정한 상태에 있어서의 입력축(I)의 회전속도인 직결입력 회전속도로서 산출한다. 그리고, 주행모드선택부(41)는, 구동력원의 운전모드가 패럴렐모드 또는 엔진시동모드인 경우에는, 판정회전속도를 안정적인 연소에 필요한 하한회전속도(예컨대, 600rpm)로 설정한다. 그리고, 주행모드선택부(41)는, 직결입력 회전속도가 하한회전속도 미만이 되는 경우는, 슬립주행모드를 선택하고, 직결입력 회전속도가 하한회전속도 이상이 되는 경우는, 직결주행모드를 선택한다. 또한, 주행모드선택부(41)는, 구동력원의 운전모드가 엔진발전모드인 경우에는, 판정회전속도를 발전에 필요한 발전회전속도(예컨대, 1000rpm)로 설정한다. 그리고, 주행모드선택부(41)는, 직결입력 회전속도가, 발전회전속도 미만이 되는 경우는, 슬립주행모드를 선택하고, 입력축(I)의 회전속도가 발전회전속도 이상이 되는 경우는, 직결주행모드를 선택한다. 주행모드선택부(41)는, 구동력원의 운전모드가, 전동모드, 또는 회생발전모드인 경우에는, 직결주행모드를 선택한다. 다만, 발전회전속도는, 적어도 하한회전속도 이상의 회전속도로 설정된다. 또한, 발전회전속도를, 하한회전속도에 일치시키도록 설정하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 엔진분리 클러치(L)는, 직결계합상태로 되어 있고, 엔진(E)의 출력회전축은, 입력축(I)과 일체적으로 회전하도록 구동연결되어 있다. 따라서, 엔진(E)의 회전속도는 입력축(I)의 회전속도와 대략 동일하게 되기 때문에, 입력축(I)의 회전속도 대신에, 엔진(E)의 회전속도가 이용되도록 하여도 좋다.

적어도 출력축(O)의 회전속도(차속)가 제로 부근인 경우는, 출력축(O)의 회전속도에 각 변속단의 변속비를 곱하여 산출되는 직결입력 회전속도가 제로 부근이 되어, 직결입력 회전속도가 판정회전속도 미만이 된다. 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 차속(출력축(O)의 회전속도)에 따라서 목표변속단이 결정되도록 구성되어 있다. 그리고, 차속(출력축(O)의 회전속도)이 제로 부근으로서 전진의 주행 레인지인 경우에, 목표변속단이 제1속 단으로 결정된다. 따라서, 제1속 단이 전진발진에 이용되는 전진발진 변속단이 된다. 또한, 차속(출력축(O)의 회전속도)이 제로 부근으로서 후진의 주행 레인지인 경우에, 목표변속단이 후진 제1속 단으로 결정된다. 따라서, 후진 제1속 단이 후진발진에 이용되는 후진발진 변속단이 된다. 다만, 주행모드선택부(41)는, 차속의 크기가 제로 부근보다 증가하여, 직결입력 회전속도가 하한회전속도 이상이 된 경우는, 목표변속단이 제1속 단 또는 후진 제1속 단이더라도, 슬립주행모드 대신에, 직결주행모드를 선택한다.

따라서, 본 실시형태에서는, 차속(출력축(O)의 회전속도)의 제로 부근에서, 목표변속단으로 결정되는 제1속 단 또는 후진 제1속 단에 있어서, 직결입력 회전속도가 판정회전속도 미만이 되고, 슬립주행모드가 선택되는 경우가 생긴다. 다만, 본 실시형태에서는, 제2속 단∼제8속 단, 및 후진 제2속 단은, 상기 각 변속단의 직결입력 회전속도가 판정회전속도 미만이 되지 않는, 차속(출력축(O)의 회전속도)에서 목표변속단으로 결정되도록 구성되어 있고, 상기 각 변속단에서는, 슬립주행모드는 선택되지 않도록 구성되어 있다.

3-2-3. 슬립제어부

슬립제어부(42)는, 슬립주행모드가 선택되어 있는 경우에, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중 하나인 슬립계합요소를, 그 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 제어하는 슬립제어를 행한다.

또한, 슬립제어부(42)는, 슬립계합요소를, 적어도, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소로 결정한다. 본 실시형태에서는, 슬립계합요소를, 전진발진에 이용되는 변속단인 제1속 단과, 후진발진에 이용되는 변속단인 후진 제1속 단 또는 후진 제2속 단에서 공통되어 계합되는 제2 브레이크(B2)로 결정한다. 다만, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중, 슬립계합요소가 아닌 마찰계합요소인 직결계합요소는, 그 입출력부재간에 슬립이 없는 직결계합상태로 제어된다. 본 실시형태에서는, 목표변속단이 제1속 단인 경우는, 제1 클러치(C1)가 직결계합요소로 결정되고, 목표변속단이 후진 제1속 단인 경우는, 제3 클러치(C3)가 직결계합요소로 결정된다. 또한, 목표변속단이 후진 제2속 단인 경우는, 제4 클러치(C4)가 직결계합요소로 결정된다.

본 실시형태에서는, 슬립제어부(42)는, 입력축(I)의 회전속도가, 엔진(E)의 안정적인 연소에 필요한 하한회전속도, 또는 발전에 필요한 발전회전속도를 하회(下回)하지 않도록, 구동력원으로부터 입력축(I)에 전달되는 토크인 구동력원 출력토크의 크기에 대하여, 입력축(I)으로부터 차륜측에 전달되는 토크인 변속기구전달토크의 크기가 제한되도록, 슬립계합요소를 슬립계합상태로 제어한다. 즉, 슬립제어부(42)는, 입력축(I)으로부터 차륜측에 전달되는 변속기구전달토크의 크기를, 구동력원으로부터 입력축(I)에 전달되는 구동력원 출력토크의 크기 부근으로 제한하도록, 슬립계합요소를 슬립계합상태로 제어한다. 이로써, 변속기구전달토크의 크기와, 구동력원 출력토크의 크기가 밸런스를 이루므로, 입력축(I)에 작용하는 총계(總計) 토크(입력축작용 토크)는 정상적으로 제로 부근이 되어, 입력축(I)(엔진(E))의 회전속도를 안정시킬 수 있다. 이로써, 입력축(I)의 회전속도가 안정적인 연소에 필요한 하한회전속도, 또는 발전에 필요한 발전회전속도를 하회하지 않도록 할 수 있다. 그와 함께, 구동력원 출력토크 부근의 토크가 입력축(I)으로부터 차륜측에 전달되므로, 구동력원 출력토크의 제어에 의하여 차량의 가감속을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 슬립제어부(42)는, 구동력원 출력토크에 근거하여, 슬립계합요소의 유압지령을 제어한다. 즉, 슬립제어부(42)는, 구동력원 출력토크와 각 기어장치의 치수비에 근거하여, 입력축(I)에 전달하고 있는 구동력원 출력토크로부터, 변속기구(TM)의 각 기어장치 및 마찰계합요소 등을 통하여, 슬립계합요소의 입력부재에 작용하고 있는 토크인 입력부재 작용토크를 산출한다. 그리고, 슬립제어부(42)는, 입력부재 작용토크에 근거하여, 입력부재 작용토크의 크기의 전달토크용량이 되는, 슬립계합요소의 목표유압(유압지령)을 산출한다. 그리고, 변속제어부(40)는, 슬립계합요소의 목표유압(유압지령)을 유압제어장치(PC)에 지령하고, 유압제어장치(PC)는, 지령된 목표유압(지령압)의 유압을 슬립계합요소에 공급한다. 이로써, 슬립계합요소는, 슬립계합상태이더라도, 작용하고 있는 구동력원 출력토크를 출력축(O)에 전달할 수 있도록 작동한다. 따라서, 변속기구(TM)는, 변속단의 모든 마찰계합요소가 직결계합상태인 경우와 마찬가지로, 구동력원 출력토크에 변속단의 변속비를 곱한 토크 크기의 토크를, 출력축(O)에 전달할 수 있다.

또한, 슬립제어부(42)는, 엔진(E)에 있어서, 아이들링 회전속도 피드백제어가 행하여지고 있는 경우는, 슬립계합요소의 목표유압(유압지령)을 소정압으로 설정하여, 슬립계합요소에 소정의 전달토크용량을 발생시킨다. 이로써, 슬립계합요소의 입력부재에, 전달토크용량에 따른 소정의 토크가 생기고, 그 반작용으로서 입력축(I)에 소정의 마이너스의 토크가 작용한다. 이 마이너스의 토크를 상쇄하도록, 아이들링 회전속도 피드백제어에 의하여, 엔진(E)의 출력토크가 증가된다. 이로써, 변속기구(TM)는, 슬립계합요소에 발생한 전달토크용량에 따른 토크를, 출력축(O)에 전달할 수 있어, 차량을 크리프(creep) 주행시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 슬립제어부(42)는, 입력축(I)의 회전속도가, 하한회전속도 또는 발전회전속도를 하회하지 않도록, 구동력원 출력토크에 근거하여 산출한 슬립계합요소의 유압지령을 증감하는 피드백제어를 행하도록 구성되어 있다. 즉, 슬립제어부(42)는, 입력축(I)의 회전속도가, 하한회전속도 또는 발전회전속도를 하회한 경우는, 구동력원 출력토크에 근거하여 산출한 슬립계합요소의 유압지령을 감소시킨다. 이로써, 변속기구전달토크의 크기가 작아지고, 입력축(I)에 작용하는 총계 토크가 증가하여, 입력축(I)의 회전속도가 증가한다.

슬립제어부(42)는, 차속의 크기의 증가에 의하여, 슬립주행모드 대신에 직결주행모드가 선택된 경우는, 슬립계합요소를 직결계합상태로 제어하여, 슬립제어를 종료한다.

3-2-4. 슬립주행모드에 있어서의 발진

다음으로, 도 5에 근거하여, 패럴렐모드 및 슬립주행모드에 있어서, 전진발진 변속단(제1속 단)의 슬립계합요소를 슬립제어하면서, 차량을 발진시키는 경우의 예를 설명한다. 도 5에는, 제1속 단의 속도선도를 나타내고 있고, 속도선도 상에 각 차동기어장치의 각 회전요소에 작용하고 있는 토크를 중첩하여 나타내고 있다.

도 5의 (a)는, 슬립계합요소가 슬립계합상태로 되기 전의 상태를 나타내고 있다. 도 5의 (a)의 예에서는, 엔진(E)에 연소를 시키고 있는 상태에서 구동력원으로부터 입력축(I)에 토크가 출력되어 있지 않아, 차량이 정차(停車)하고 있는 상태이다. 또한, 비주행 레인지로부터 전진의 주행 레인지로 변경되어, 목표변속단은 제1속 단으로 결정되어 있다. 주행모드선택부(41)는, 제1속 단의 직결입력 회전속도가 하한회전속도 미만이 되는 경우이므로, 슬립주행모드를 선택하고 있다. 다만, 도 5의 (a)에서는, 직결계합요소가 되는 제1 클러치(C1)가 이미 직결계합상태로 제어되고 있고, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)는 슬립계합상태로 제어되고 있지 않다. 또한, 도 5에 있어서, 「●」는, 마찰계합요소가, 직결계합상태에 있는 것을 나타내고 있고, 「○」는, 마찰계합요소의 입력부재와 출력부재 사이에 회전속도차가 있어, 마찰계합요소가 슬립계합상태 또는 해방상태에 있는 것을 나타내고 있다.

다만, 도 6에 나타내는 바와 같이, 차속이 제로 부근이고, 제1속 단의 직결입력 회전속도가 하한회전속도 미만이 되는 경우에, 직결계합요소에 더하여 슬립계합요소도 직결계합상태로 제어하도록 가상으로 구성한 경우는, 입력축(I)(엔진(E))의 회전속도가, 하한회전속도를 하회하는 것을 알 수 있다. 여기서, 입력축(I)과 일체 회전하고 있는 각 회전부재의 이너셔(inertia)는, 차륜을 통하여 작용하는 차량의 이너셔보다 충분히 작아, 출력축(O)의 회전속도(차속)가 충분히 증가하기 전에, 입력축(I)의 회전속도가 크게 저하한다. 이 상태가 되면, 엔진(E)의 연소가 불안정하게 되어 토크 변동이 생기고, 또한, 변속단의 마찰계합요소가 직결계합상태이므로, 토크 변동이 차륜측에 전달되어 버린다. 그러나, 슬립제어를 행함으로써, 입력축(I)(엔진(E))의 회전속도가, 하한회전속도를 하회하는 것을 방지할 수 있어, 토크 변동의 발생을 억제할 수 있다.

도 5의 (b)는, 슬립계합요소를 슬립계합상태로 하는 슬립제어를 개시한 상태를 나타내고 있다. 구동력원으로부터 입력축(I)에 플러스의 구동력원 출력토크가 전달되고 있다. 슬립제어부(42)는, 구동력원 출력토크에 근거하여, 슬립계합요소의 유압지령을 제어하고 있다. 이로 인하여, 슬립계합요소의 전달토크용량에 의하여 생기는 토크(슬립토크)가, 구동력원 출력토크로부터 슬립계합요소의 입력부재에 작용하고 있는 입력부재 작용토크와 밸런스를 이루고 있다. 이로써, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않도록 유지됨과 함께, 슬립계합요소의 입출력부재간의 회전속도차가 급속히 감소하여, 직결계합상태가 되지 않도록, 정상적으로 슬립계합상태로 유지된다. 또한, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 변속기구(TM)는, 변속단을 구성하는 모든 마찰계합요소가 직결계합상태로 되어 있는 직결주행모드의 경우와 마찬가지로, 구동력원 출력토크에 변속단의 변속비를 곱한 토크를 출력축(O)에 전달할 수 있다.

도 5의 (c)는, 변속기구(TM)로부터 출력축(O)에 전달된 토크에 의하여, 차량이 가속하여 차속이 제로보다 약간 증가한 상태를 나타내고 있다. 차속이 증가한 경우이더라도, 슬립제어에 의하여, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않도록 유지됨과 함께, 슬립계합요소는 슬립계합상태로 유지되고 있다. 여기서, 차속의 증가와 함께, 각 회전요소의 회전속도가 증가하고 있다. 또한, 슬립제어에 의하여, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 직결주행모드와 마찬가지로 구동력원 출력토크에 따른 토크를 출력축(O)에 전달할 수 있다.

슬립주행모드에서는, 슬립계합요소를 슬립시킨 상태에서, 입력축(I)으로부터 출력축(O)에 토크를 전달하면서 차량을 주행시키기 때문에, 소정의 기간에서 계획적으로 실행되는 변속단의 전환에 비하여, 차량의 주행상태에 따라서는, 슬립계합요소를 슬립시키고 있는 기간이 길어지는 경우가 있다. 특히, 전진 또는 후진 차량의 발진시에, 슬립주행모드를 실행시키는 경우는, 차량의 관성모멘트가 크기 때문에, 정차상태로부터 차량이 발진하여 차속이 증가할 때까지, 슬립주행모드의 실행기간이 길어지기 쉽다. 또한, 발진 후 또는 주행 중에, 직결입력 회전속도가 하한회전속도를 하회하는 저(低)차속으로 계속하여 주행하고 있을 때에도, 슬립주행모드의 실행기간이 길어진다. 또한, 엔진발전모드에 있어서 엔진(E)의 구동력에 의하여 회전전기(MG)에서 발전하면서 차량을 저속으로 주행시킬 때에도, 슬립주행모드의 실행기간이 길어진다. 또한, 발진시 또는 주행 중에 엔진시동모드를 실행할 때에도, 엔진(E)의 시동이 완료될 때까지 등, 슬립주행모드의 실행기간이 길어진다. 또한, 이들의 슬립주행모드의 실행시에는, 슬립계합요소의 입출력부재간의 회전속도차가 커진다. 이로 인하여, 그와 같은 슬립주행모드에서 슬립시키는 슬립계합요소에 있어서, 발생하는 마찰열이 많아지는 경우가 생긴다. 따라서, 슬립주행모드에서 슬립시키는 슬립계합요소는, 그 밖의 마찰계합요소에 비하여, 마찰열에 대한 냉각성능이나 내열성능을 높게 할 필요가 있다.

도 5의 (d)는, 차속이 더욱 증가하여, 직결입력 회전속도가 하한회전속도 이상이 되고, 슬립주행모드 대신에 직결주행모드가 선택된 상태를 나타내고 있다. 슬립제어부(42)는, 슬립계합요소를, 직결계합상태로 제어하여, 슬립제어를 종료하고 있다. 이 경우는, 슬립계합요소가, 직결계합상태로 되어도, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않는다.

다음으로, 도 7에 근거하여, 패럴렐모드 및 슬립주행모드에 있어서, 후진발진 변속단(후진 제1속 단)의 슬립계합요소를 슬립제어하면서, 차량을 발진시키는 경우의 사례를 설명한다. 도 7에는, 후진 제1속 단의 속도선도를 나타내고 있고, 속도선도 상에 각 차동기어장치의 각 회전요소에 작용하고 있는 토크를 중첩하여 나타내고 있다.

도 7의 (a)는, 도 5의 (a)와 마찬가지로, 슬립계합요소가 슬립계합상태로 되기 전의 상태를 나타내고 있다. 도 7의 (a)에서는, 비주행 레인지로부터 후진의 주행 레인지로 변경되고, 목표변속단은 후진 제1속 단으로 결정되어 있다. 주행모드선택부(41)는, 후진 제1속 단의 직결입력 회전속도가 하한회전속도 미만이 되는 경우이므로, 슬립주행모드를 선택하고 있다.

도 7의 (b)는, 도 5의 (a)와 마찬가지로, 슬립계합요소를 슬립계합상태로 하는 슬립제어를 개시한 상태를 나타내고 있다. 구동력원으로부터 입력축(I)에 플러스의 구동력원 출력토크가 전달되고 있다. 슬립제어부(42)는, 구동력원 출력토크에 근거하여, 슬립계합요소의 유압지령을 제어하고 있다. 이로 인하여, 슬립계합요소의 전달토크용량에 의하여 생기는 토크(슬립토크)가, 구동력원 출력토크로부터 슬립계합요소의 입력부재에 작용하고 있는 입력부재 작용토크와, 밸런스를 이루고 있다. 이로써, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않도록 유지됨과 함께, 슬립계합요소는 슬립계합상태로 유지되고 있다. 또한, 슬립제어에 의하여, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 직결주행모드와 마찬가지로 구동력원 출력토크에 따른 토크를 출력축(O)에 전달할 수 있다.

도 7의 (c)는, 변속기구(TM)로부터 출력축(O)에 전달된 토크에 의하여, 차량이 마이너스 방향으로 가속하여 차속의 크기가 제로보다 약간 증가한 상태를 나타내고 있다. 차속이 감속한 경우이더라도, 슬립제어에 의하여, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않도록 유지됨과 함께, 슬립계합요소는 슬립계합상태로 유지되고 있다. 여기서, 차속의 감속과 함께, 각 회전요소의 회전속도가 감소하지만, 슬립제어부(42)는, 슬립계합요소의 유압지령을 감소시켜서, 입력축(I)의 회전속도가, 하한회전속도 또는 발전회전속도를 하회하지 않도록 하고 있다. 또한, 슬립제어에 의하여, 토크의 관계가 밸런스를 이루고 있으므로, 직결주행모드와 마찬가지로 구동력원 출력토크에 따른 토크를 출력축(O)에 전달할 수 있다.

도 7의 (d)는, 차속의 크기가 더욱 증가하여, 직결입력 회전속도가 하한회전속도 이상이 되어, 슬립주행모드 대신에 직결주행모드가 선택된 상태를 나타내고 있다. 슬립제어부(42)는, 슬립계합요소를, 직결계합상태로 제어하여, 슬립제어를 종료하고 있다. 이 경우는, 슬립계합요소가, 직결계합상태로 되어도, 입력축(I)의 회전속도는, 하한회전속도를 하회하지 않는다.

〔제2 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 설명한다. 상기한 제1 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 8개의 전진 변속단과 2개의 후진 변속단을 구비하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 6개의 전진 변속단과 하나의 후진 변속단을 구비하고 있어, 변속기구(TM)의 구성이 상이하다. 그 밖의 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지로 할 수 있다. 따라서, 상기한 제1 실시형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.

본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 2세트의 차동기어장치(PG1, PG2)를 조합시켜서 구성된다. 또한, 변속기구(TM)는, 복수의 마찰계합요소로서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 및 제2 브레이크(B2)를 구비하고 있다.

도 9는, 이들의 마찰계합요소(C1, C2, C3, B1, B2)의 작동표를 나타내는 도면이다. 이 작동표에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)에서도, 각 변속단에 있어서 임의의 2개의 마찰계합요소가 계합상태가 되고, 나머지의 마찰계합요소가 해제상태가 됨으로써, 각 변속단을 선택한다.

여기서, 도 9에 있어서, 「1st」는 제1속 단, 「2nd」는 제2속 단, 「3rd」는 제3속 단, 「4th」는 제4속 단, 「5th」는 제5속 단, 「6th」는 제6속 단, 「Rev1」은 후진 제1속 단을 각각 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입력축(I)의 회전을 출력축(O)으로 전달할 때의 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 제1속 단, 제2속 단, … 제6속 단으로 하고 있다.

본 실시형태에서도, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 되고, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다. 또한, 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 또한, 후진 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 후진 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 따라서, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 적어도, 전진발진 변속단과, 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소가 된다.

다음으로, 도 8로 되돌아가서, 본 실시형태에 있어서의 변속기구(TM)의 스켈레톤도를 설명한다. 본 실시형태에 관련되는 제2 차동기어장치(PG2)는, 제1 실시형태와는 달리, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 싱글피니언형 유성기어기구에 의하여 구성되어 있다. 즉, 제2 차동기어장치(PG2)는, 복수의 피니언기어(P3)를 지지하는 캐리어(CA2)와, 피니언기어(P3)에 맞물리는 선기어(S3)와, 피니언기어(P3)에 맞물리는 링기어(R2)의 3개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제2 차동기어장치(PG2)의 이들 3개의 회전요소는, 회전속도의 순서대로, 선기어(S3), 캐리어(CA2), 링기어(R2)로 되어 있다.

제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)는, 입력축(I)과 일체 회전하도록 구동연결되어 있고, 구동력원으로부터 입력축(I)에 전달된 구동력이 이 링기어(R2)에 전달된다. 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)는, 비회전부재로서의 케이스(CS)에 고정되어 있다. 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)는, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여, 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 구동연결되고, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 구동연결된다.

한편, 제1 차동기어장치(PG1)는, 제1 실시형태와 마찬가지의, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 라비뇨형 유성기어장치에 의하여 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서도, 제1 차동기어장치(PG1)는, 제1 선기어(S1)와, 제2 선기어(S2)와, 링기어(R1)와, 롱 피니언기어(P1) 및 숏 피니언기어(P2)를 지지하는 공통의 캐리어(CA1)의 4개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제1 차동기어장치(PG1)의 이들 4개의 회전요소를, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소(E1), 제2 회전요소(E2), 제3 회전요소(E3), 제4 회전요소(E4)로 하면, 본 실시형태에 있어서도, 제1 선기어(S1)가 제1 회전요소(E1)에 상당하고, 캐리어(CA1)가 제2 회전요소(E2)에 상당하며, 링기어(R1)가 제3 회전요소(E3)에 상당하고, 제2 선기어(S2)가 제4 회전요소(E4)에 상당한다.

제1 회전요소(E1)인 제1 선기어(S1)에는, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)를 통하여 링기어(R2)에 전달된 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제1 회전요소(E1)인 제1 선기어(S1)는, 제1 브레이크(B1)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다.

이들의 마찰계합요소를, 도 9에 나타내는 작동표에 근거하여 선택적으로 계 합함으로써, 각 변속단이 형성된다. 도 10에, 본 실시형태의 변속기구(TM)의 속도선도를 나타낸다. 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 제2 선기어(S2)의 회전구동력이 치수비(λ2)에 근거하여 더욱 감속되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서도, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 된다.

제2속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 제2 선기어(S2)의 회전구동력이 치수비(λ1 및 λ2)에 근거하여 더욱 감속되어 출력축(O)에 전달된다.

제3속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제3 클러치(C3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1)와 제2 선기어(S2)가 동일 속도로 회전함으로써, 치수비(λ3)에 근거하여 감속된 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 출력축(O)에 전달된다.

제4속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 클러치(C2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 그리고, 캐리어(CA1) 및 제2 선기어(S2)의 회전속도와 치수비(λ2)에 근거하여 결정되는 입력축(I)의 회전구동력이 출력축(O)에 전달된다.

제5속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제3 클러치(C3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1) 및 캐리어(CA1)의 회전속도와 치수비(λ1)에 근거하여 결정되는 입력축(I)의 회전구동력이 출력축(O)에 전달된다.

제6속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 증속되어 출력축(O)에 전달된다.

후진 제1속 단은, 제3 클러치(C3)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 입력되는 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ3)에 근거하여 감속되어 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 제1 선기어(S1)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 후진 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서는, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다.

본 실시형태에 관련되는 변속제어장치(31)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 주행모드로서 슬립주행모드를 선택하고 있는 경우는, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중 하나인 슬립계합요소를, 그 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 제어하는 슬립제어를 행한다. 본 실시형태에 있어서도, 차속(출력축(O)의 회전속도)의 제로 부근에서, 목표변속단으로 결정되는 제1속 단 또는 후진 제1속 단에 있어서, 직결입력 회전속도가 판정회전속도 미만이 되고, 슬립주행모드가 선택되는 경우가 생긴다. 또한, 본 실시형태에 있어서도, 슬립계합요소를, 적어도, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 제2 브레이크(B2)로 결정한다.

〔제3 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 상기한 제1 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 8개의 전진 변속단과 2개의 후진 변속단을 구비하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 4개의 전진 변속단과 하나의 후진 변속단을 구비하고 있어, 변속기구(TM)의 구성이 상이하다. 그 밖의 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지로 할 수 있다. 따라서, 상기한 제1 실시형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.

본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 1세트의 차동기어장치(PG1)로 구성된다. 또한, 변속기구(TM)는, 복수의 마찰계합요소로서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 및 제2 브레이크(B2)를 구비하고 있다.

도 12는, 이들의 마찰계합요소(C1, C2, C3, B1, B2)의 작동표를 나타내는 도면이다. 이 작동표에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)에서는, 각 변속단에 있어서 임의의 2개의 마찰계합요소가 계합상태가 되고, 나머지의 마찰계합요소가 해제상태가 됨으로써, 각 변속단을 선택한다.

여기서, 도 12에 있어서, 「1st」는 제1속 단, 「2nd」는 제2속 단, 「3rd」는 제3속 단, 「4th」는 제4속 단, 「Rev1」은 후진 제1속 단을 각각 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입력축(I)의 회전을 출력축(O)으로 전달할 때의 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 제1속 단, 제2속 단, … 제4속 단으로 하고 있다.

다음으로, 도 11로 되돌아가서, 본 실시형태에 있어서의 변속기구(TM)의 스켈레톤도를 설명한다. 본 실시형태에 관련되는 제1 차동기어장치(PG1)는, 제1 실시형태와 마찬가지의, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 라비뇨형 유성기어장치에 의하여 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서도, 제1 차동기어장치(PG1)는, 제1 선기어(S1)와, 제2 선기어(S2)와, 링기어(R1)와, 롱 피니언기어(P1) 및 숏 피니언기어(P2)를 지지하는 공통의 캐리어(CA1)의 4개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제1 차동기어장치(PG1)의 이들 4개의 회전요소를, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소(E1), 제2 회전요소(E2), 제3 회전요소(E3), 제4 회전요소(E4)로 하면, 본 실시형태에 있어서도, 제1 선기어(S1)가 제1 회전요소(E1)에 상당하고, 캐리어(CA1)가 제2 회전요소(E2)에 상당하며, 링기어(R1)가 제3 회전요소(E3)에 상당하고, 제2 선기어(S2)가 제4 회전요소(E4)에 상당한다.

본 실시형태에서는, 제1 회전요소(E1)인 제1 선기어(S1)에는, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 입력축(I)에 전달된 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제1 선기어(S1)는, 제1 브레이크(B1)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다.

제4 회전요소(E4)인 제2 선기어(S2)에는, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 전달된 구동력원의 토크가 입력된다.

이들의 마찰계합요소를, 도 12에 나타내는 작동표에 근거하여 선택적으로 계 합함으로써, 각 변속단이 형성된다. 도 13에, 본 실시형태의 변속기구(TM)의 속도선도를 나타낸다. 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 제1속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ2)에 근거하여 감속되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서도, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 된다.

제2속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1 및 λ2)에 근거하여 더욱 감속되어 출력축(O)에 전달된다.

제3속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 클러치(C2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 그리고, 제2 선기어(S2)와 캐리어(CA1)가 동일 속도로 회전함으로써, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 출력축(O)에 전달된다.

제4속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 증속되어 출력축(O)에 전달된다.

후진 제1속 단은, 제3 클러치(C3)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 입력축(I)의 회전구동력이 치수비(λ1)에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 후진 제1속 단에서 계합상태가 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서는, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다.

본 실시형태에 관계되는 변속제어장치(31)는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 주행모드로서 슬립주행모드를 선택하고 있는 경우는, 변속단을 구성하는 마찰계합요소 중 하나인 슬립계합요소를, 그 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 제어하는 슬립제어를 행한다. 본 실시형태에 있어서도, 차속(출력축(O)의 회전속도)의 제로 부근에서, 목표변속단으로 결정되는 제1속 단 또는 후진 제1속 단에 있어서, 직결입력 회전속도가 판정회전속도 미만이 되고, 슬립주행모드가 선택되는 경우가 생긴다. 또한, 본 실시형태에 있어서도, 슬립계합요소를, 적어도, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 제2 브레이크(B2)로 결정한다.

〔제4 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제4 실시형태에 대하여 설명한다. 상기한 제1 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 8개의 전진 변속단과 2개의 후진 변속단을 구비하고 있었지만, 본 실시형태에서는, 변속기구(TM)가 6개의 전진 변속단과 2개의 후진 변속단을 구비하고 있어, 변속기구(TM)의 구성이 상이하다. 그 밖의 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지로 할 수 있다. 따라서, 상기한 제1 실시형태와의 상이점에 대하여 이하에 설명한다.

본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 2세트의 차동기어장치(PG1, PG2)를 조합시켜서 구성된다. 또한, 변속기구(TM)는, 복수의 마찰계합요소로서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2), 및 제3 브레이크(B3)를 구비하고 있다.

도 15는, 이들의 마찰계합요소(C1, C2, C3, B1, B2, B3)의 작동표를 나타내는 도면이다. 이 작동표에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련되는 변속기구(TM)에서는, 각 변속단에 있어서 임의의 2개 이상의 마찰계합요소가 계합상태로 되고, 나머지의 마찰계합요소가 해제상태로 됨으로써, 각 변속단을 선택한다.

여기서, 도 15에 있어서, 「1st」는 제1속 단, 「2nd」는 제2속 단, 「3rd」는 제3속 단, 「4th」는 제4속 단, 「5th」는 제5속 단, 「6th」는 제6속 단, 「Rev1」은 후진 제1속 단, 「Rev2」는 후진 제2속 단을 각각 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 입력축(I)의 회전을 출력축(O)에 전달할 때의 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 제1속 단, 제2속 단, … 제6속 단으로 하고 있다. 이 점은 후진용 변속단에 대해서도 마찬가지이며, 변속비가 큰 것으로부터 순서대로 후진 제1속 단, 후진 제2속 단으로 하고 있다.

본 실시형태에서도, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 되고, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다. 또한, 제1속 단에서 계합상태가 되는 제2 브레이크(B2)는, 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 또한, 후진 제1속 단에서 계합상태가 되는 제2 브레이크(B2)는, 후진 제1속 단의 슬립주행모드에서 슬립시키는 마찰계합요소인 슬립계합요소가 된다. 따라서, 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 적어도, 전진발진 변속단과, 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소가 된다.

다음으로, 도 14로 되돌아가서, 본 실시형태에 있어서의 변속기구(TM)의 스켈레톤도를 설명한다. 본 실시형태에 관련되는 제2 차동기어장치(PG2)는, 제1 실시형태와는 달리, 입력축(I)과 동축 형상으로 배치된 싱글피니언형 유성기어기구에 의하여 구성되어 있다. 즉, 제2 차동기어장치(PG2)는, 복수의 피니언기어(P3)를 지지하는 캐리어(CA2)와, 피니언기어(P3)에 맞물리는 선기어(S3)와, 피니언기어(P3)에 맞물리는 링기어(R2)의 3개의 회전요소를 가지는 차동기어장치이다. 제2 차동기어장치(PG2)의 이들 3개의 회전요소는, 회전속도의 순서대로, 선기어(S3), 캐리어(CA2), 링기어(R2)로 되어 있다.

제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)는, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1)와 일체 회전하도록 구동연결되어 있다. 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)는, 제1 차동기어장치(PG1)의 선기어(S1)와 일체 회전하도록 구동연결되어 있다. 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)는, 제1 브레이크(B1)의 계합에 의하여, 비회전부재로서의 케이스(CS)에 구동연결된다.

본 실시형태에서는, 제1 회전요소(E1)인 제1 선기어(S1)에는, 제3 클러치(C3)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제1 선기어(S1)는, 제1 브레이크(B1)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다. 또한, 제1 선기어(S1)는, 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)에 구동연결되어 있다.

제2 회전요소(E2)인 캐리어(CA1)에는, 제2 클러치(C2)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 구동력원의 토크가 입력된다. 또한, 제2 회전요소(E2)인 캐리어(CA1)는, 제2 브레이크(B2)의 계합에 의하여, 케이스(CS)에 고정된다. 또한, 캐리어(CA1)는, 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 구동연결되어 있다.

제4 회전요소(E4)인 제2 선기어(S2)에는, 제1 클러치(C1)의 계합에 의하여, 입력축(I)으로부터 구동력원의 토크가 입력된다.

이상으로부터, 변속기구(TM)는, 제1 회전요소(E1)로서의 제1 선기어(S1) 및 선기어(S3), 제2 회전요소(E2)로서의 캐리어(CA1) 및 링기어(R2), 제3 회전요소(E3)로서의 링기어(R1), 및 제4 회전요소(E4)로서의 제2 선기어(S2) 외에, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소(E1)와 제2 회전요소(E2)의 사이가 되는, 캐리어(CA2)를 가진다. 즉, 변속기구(TM)는, 5개의 회전요소를 가지는 차동기어장치로서 구성되어 있다.

이들의 마찰계합요소를, 도 15에 나타내는 작동표에 근거하여 선택적으로 계 합함으로써, 각 변속단이 형성된다. 도 16에, 본 실시형태의 변속기구(TM)의 속도선도를 나타낸다. 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)가 케이스(CS)에 고정된다. 이로써, 제2 선기어(S2)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 감속되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 제1속 단에서 계합상태로 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서도, 제1속 단이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 된다.

제2속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제3 브레이크(B3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제3 브레이크(B3)가 계합한 상태에서, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 감속되어 출력축(O)에 전달된다.

제3속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 감속되어 출력축(O)에 전달된다.

제4속 단은, 제1 클러치(C1)의 계합과 제2 클러치(C2)의 계합과 제3 클러치(C3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제1 클러치(C1)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제2 선기어(S2)에 전달된다. 또한, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 전달된다. 또한, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서는, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)에 전달된다. 그리고, 제1 선기어(S1)와 제2 선기어(S2)와 캐리어(CA1)가 동일 속도로 회전함으로써, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 출력축(O)에 전달된다.

제5속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제1 브레이크(B1)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 전달된다. 또한, 제1 브레이크(B1)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 증속되어 출력축(O)에 전달된다.

제6속 단은, 제2 클러치(C2)의 계합과 제3 브레이크(B3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제2 클러치(C2)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)에 전달된다. 또한, 제3 브레이크(B3)가 계합한 상태에서, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 증속되어 출력축(O)에 전달된다.

후진 제1속 단은, 제3 클러치(C3)의 계합과 제2 브레이크(B2)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)에 전달된다. 또한, 제2 브레이크(B2)가 계합한 상태에서, 제1 차동기어장치(PG1)의 캐리어(CA1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 링기어(R2)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다. 본 실시형태에서도, 후진 제1속 단에서 계합상태가 되는 제2 브레이크(B2)는, 슬립주행모드에 있어서, 제2 브레이크(B2)의 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태가 된다. 즉, 제2 브레이크(B2)가, 본 발명에 관한 슬립계합요소가 된다. 이 슬립계합상태에서는, 토크의 관계와 회전속도의 관계는, 슬립량에 의하여 변화한다. 다만, 본 실시형태에서는, 후진 제1속 단이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다.

후진 제2속 단은, 제3 클러치(C3)의 계합과 제3 브레이크(B3)의 계합이 협력 작용하여 실현된다. 즉, 제3 클러치(C3)가 계합한 상태에서, 입력축(I)의 회전구동력이 그대로 제1 차동기어장치(PG1)의 제1 선기어(S1) 및 제2 차동기어장치(PG2)의 선기어(S3)에 전달된다. 또한, 제3 브레이크(B3)가 계합한 상태에서, 제2 차동기어장치(PG2)의 캐리어(CA2)가 케이스(CS)에 고정된다. 그리고, 입력축(I)의 회전구동력이 소정의 치수비에 근거하여 감속됨과 함께 역전되어 출력축(O)에 전달된다.

〔기타 실시형태〕

마지막으로, 본 발명의 기타 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 이하에 설명하는 각 실시형태의 구성은, 각각 단독으로 적용되는 것에 한정되지 않으며, 모순이 생기지 않는 한, 다른 실시형태의 구성과 조합시켜서 적용하는 것도 가능하다.

(1) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 전진발진 변속단이 되는 제1속 단에 있어서 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 전진발진 변속단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단인 제2속 단에 있어서 해방되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 전진발진 변속단에 있어서 슬립계합요소가 되는 마찰계합요소가, 전진발진 변속단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단에 있어서도 계합상태로 되도록 구성하는 것도 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.

이 경우, 변속장치는, 도 17의 스켈레톤도의 예에 나타내는 바와 같은 변속기구(TM)를 구비하고, 상기 변속기구(TM)의 마찰계합요소를 도 18에 나타내는 작동표의 예에 근거하여 선택적으로 계합함으로써 각 변속단을 형성하도록 하여도 좋다. 도 17에 나타내는 예에서는, 변속기구(TM)는, 싱글피니언형 유성기어기구에 의하여 각각 구성되는 3세트의 차동기어장치(PG1, PG2, PG3)를 조합시켜서 구성된다. 제1 차동기어장치(PG1)는, 선기어(S1), 캐리어(CA1), 링기어(R1), 복수의 피니언기어(P1)를 구비하여 이루어지고, 제2 차동기어장치(PG2)는, 선기어(S2), 캐리어(CA2), 링기어(R2), 복수의 피니언기어(P2)를 구비하여 이루어지며, 제3 차동기어장치(PG3)는, 선기어(S3), 캐리어(CA3), 링기어(R3), 복수의 피니언기어(P3)를 구비하여 이루어진다. 또한, 변속기구(TM)는, 복수의 마찰계합요소로서, 제1 클러치(C1), 제2 클러치(C2), 제3 클러치(C3), 제1 브레이크(B1), 제2 브레이크(B2), 및 제3 브레이크(B3)를 구비하고 있다. 그리고, 각 차동기어장치의 각 회전요소는, 도 17 및 도 18의 예에 나타내는 바와 같이, 각 연결부재 또는 각 마찰계합요소의 계합을 통하여 구동연결되어, 각 변속단이 형성된다.

도 17 및 도 18에 나타내는 변속장치의 예에서는, 제1속 단(1st)이, 전진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 전진발진 변속단이 되고, 후진 제1속 단(Rev1)이, 후진발진에 이용되는 변속단 중 하나인 후진발진 변속단이 된다. 제1속 단 및 후진 제1속 단에 공통되어 이용되는 제2 브레이크(B2)가, 슬립계합요소가 된다. 그리고, 전진발진 변속단이 되는 제1속 단에 있어서 슬립계합요소가 되는 제2 브레이크(B2)가, 전진발진 변속단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단인 제2속 단에 있어서도 계합된다.

(2) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 변속비가 가장 큰 전진 변속단인 제1속 단이 전진발진 변속단이 되고, 변속비가 가장 큰 후진 변속단인 후진 제1속 단이 후진발진 변속단이 되며, 제1속 단과 후진 제1속 단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 제2 브레이크(B2)가 슬립계합요소가 되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 변속비가 가장 큰 전진 변속단 이외의 전진 변속단이 전진발진 변속단 중 하나인 제2 전진발진 변속단이 되거나, 혹은 변속비가 가장 큰 후진 변속단 이외의 후진 변속단이 후진발진 변속단 중 하나인 제2 후진발진 변속단이 되고, 전진발진 변속단 및 제2 전진발진 변속단 중 적어도 하나와, 후진발진 변속단 및 제2 후진발진 변속단 중 적어도 하나에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소가, 슬립계합요소가 되는 것도 본 발명이 적절한 실시형태 중 하나이다.

예컨대, 도 14∼도 16을 이용하여 설명한 본 발명의 제4 실시형태에 있어서, 변속비가 2번째로 큰 전진 변속단인 제2속 단이 전진발진 변속단이 되고, 변속비가 2번째로 큰 후진 변속단인 후진 제2속 단이 후진발진 변속단이 된 구성으로 하는 것도, 본 발명이 적절한 실시형태 중 하나이다. 이 경우, 도 15의 작동표 대신에 이용되는 도 19의 작동표에 나타내는 바와 같이, 제2속 단과 후진 제2속 단에서 공통되어 계합되는 제3 브레이크(B3)가 슬립계합요소가 된다. 즉, 제3 브레이크(B3)는, 제2속 단 및 후진 제2속 단의 슬립주행모드에 있어서의 슬립계합요소가 된다. 다만, 이 예에서는, 슬립계합요소가 되는 제3 브레이크(B3)가, 제6속 단에 있어서도 계합되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 제6속 단만을 전진발진으로 이용하는 전진발진 변속단으로 하여도 좋고, 제2속 단과 제6속 단의 쌍방을 선택적으로 전진발진 변속단으로 하는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이, 제6속 단이 전진발진 변속단이 되는 경우에는, 상기 제6속 단에서도 슬립주행모드가 실행된다. 이 경우, 제6속 단의 슬립주행모드에 있어서, 제3 브레이크(B3)가 입출력부재간에 슬립이 있는 슬립계합상태로 된다.

또한, 예컨대, 도 17 및 도 18에서 나타낸 변속장치에 있어서, 변속비가 2번째로 큰 제2속 단이 전진발진 변속단 중 하나인 제2 전진발진 변속단이 되고, 제2속 단과, 후진발진 변속단이 되는 후진 제1속 단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 제2 브레이크(B2)가 슬립계합요소가 되도록 하여도 좋다.

(3) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 전진발진 변속단이 되는 제1속 단과, 후진발진 변속단이 되는 후진 제1속 단에서 공통되어 계합되는 슬립계합요소가 제2 브레이크(B2)로 되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 전진발진 변속단과 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 슬립계합요소가, 브레이크 이외의 마찰계합요소, 예컨대, 클러치가 되는 것도 본 발명이 적절한 실시형태 중 하나이다.

이 경우, 도 17 및 도 18에서 나타낸 변속장치의 예에 있어서, 전진발진 변속단이 되는 제1속 단과, 후진발진 변속단이 되는 후진 제2속 단에서 공통되어 계합되는 마찰계합요소인 제2 클러치(C2)가 슬립계합요소가 되도록 하여도 좋다.

(4) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 변속장치는, 엔진(E)을 입력축(I)에 선택적으로 구동연결하는 엔진분리 클러치(L)를 구비하고 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 변속장치는, 엔진분리 클러치(L)를 구비하지 않고, 엔진(E)이 입력축(I)과 일체적으로 구동연결되거나, 또는 댐퍼(DP)를 통하여 구동연결된 구성으로 하여도 적절하다.

(5) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 변속장치가 댐퍼(DP)를 구비하고, 엔진(E)이 댐퍼(DP)를 통하여 엔진분리 클러치(L)에 구동연결되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 변속장치가 댐퍼(DP)를 구비하지 않고, 엔진(E)이 엔진분리 클러치(L)의 일방의 계합부재와 일체적으로 구동연결된 구성으로 하여도 적절하다.

(6) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 변속제어장치(31)가, 제어부(40에서 42)를 구비하는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 변속제어장치(31)가, 엔진제어부(33), 회전전기 제어부(34), 엔진분리 클러치 제어부(35), 및 통합제어부(36) 중 어느 하나 또는 복수와 통합되어, 구비되도록 하는 것도 본 발명이 적절한 실시형태 중 하나이다.

(7) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 적어도 엔진(E)에 연소를 행하게 하여 구동력을 발생시키는 운전모드인 것을 조건으로 하여, 슬립주행모드가 실행되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 엔진(E)에 연소를 행하게 하지 않고, 회전전기(MG)에 구동력을 발생시키는 운전모드, 예컨대, 전동모드, 회생발전모드인 경우도, 슬립주행모드가 실행되도록 구성하는 것도 본 발명이 적절한 실시형태 중 하나이다.

이 경우, 회전전기(MG)의 구동 효율이 좋아지는 회전속도, 또는 출력토크 변동이 감소하는 회전속도가, 슬립주행모드를 선택하는 조건이 되는 소정의 판정회전속도로 설정되도록 하여도 좋다. 그리고, 슬립제어부(42)는, 입력축(I)의 회전속도가, 회전전기(MG)에 대하여 설정된 판정회전속도를 하회하지 않도록, 구동력원으로부터 입력축(I)에 전달되는 토크인 구동력원 출력토크의 크기에 대하여, 입력축(I)으로부터 차륜측에 전달되는 토크인 변속기구전달토크의 크기가 제한되도록, 슬립계합요소를 슬립계합상태로 제어하도록 하여도 좋다.

본 발명은, 차량의 구동력원으로서의 내연기관 및 회전전기에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단이 형성되고, 상기 입력부재의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치, 및 상기 변속장치를 제어하기 위한 변속제어장치에 적절하게 이용할 수 있다.

E : 엔진(내연기관)
MG : 회전전기
I : 입력축(입력부재)
O : 출력축(출력부재)
TM : 변속기구
L : 엔진분리 클러치
DP : 댐퍼
CS : 케이스
PC : 유압제어장치
E1 : 제1 회전요소(제1 선기어(S1))
E2 : 제2 회전요소(캐리어(CA1))
E3 : 제3 회전요소(링기어(R1))
E4 : 제4 회전요소(선기어(S2))
PG1 : 제1 차동기어장치(차동기어장치)
PG2 : 제2 차동기어장치
C1 : 제1 클러치
C2 : 제2 클러치
C3 : 제3 클러치
C4 : 제4 클러치
B1 : 제1 브레이크
B2 : 제2 브레이크(슬립계합요소)
CA1 : 캐리어
CA2 : 캐리어
S1 : 제1 선기어
S2 : 제2 선기어
S3 : 선기어
R1 : 링기어
R2 : 링기어
31 : 변속제어장치
32 : 동력제어장치
33 : 엔진제어부
34 : 회전전기 제어부
35 : 엔진분리 클러치 제어부
36 : 통합제어부
40 : 변속제어부
41 : 주행모드선택부
42 : 슬립제어부
Se1 : 입력축 회전속도센서
Se2 : 출력축 회전속도센서
Se3 : 엑셀개도센서
Se4 : 시프트위치센서

Claims

차량의 구동력원(源)으로서의 내연기관 및 회전전기(回轉電機)에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합(係合: engagement)요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단(變速段)이 형성되고, 상기 입력부재에 전달된 상기 내연기관 및 상기 회전전기의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치로서,
상기 변속단을 구성하는 상기 마찰계합요소 중 하나를 슬립시킨 상태에서, 상기 내연기관의 구동력에 의하여 상기 회전전기에서 발전하면서, 상기 입력부재로부터 상기 출력부재에 상기 내연기관의 토크를 전달하여 차량을 주행시키는 슬립(slip)주행모드를 구비하며,
상기 슬립주행모드에서 슬립시키는 상기 마찰계합요소인 슬립계합요소가, 적어도, 전진(前進)발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진(後進)발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 상기 마찰계합요소인 변속장치.
청구항 1에 있어서,
상기 슬립계합요소는, 상기 전진발진 변속단의 다음으로 변속비가 낮은 전진 변속단에 있어서 해방(解放: release)되는 상기 마찰계합요소인 변속장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 마찰계합요소는, 클러치와 브레이크를 적어도 포함하고,
상기 슬립계합요소는, 상기 브레이크인 변속장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 마찰계합요소는, 브레이크 또는 클러치이고,
상기 변속기구는, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소, 제2 회전요소, 제3 회전요소, 제4 회전요소가 되는 적어도 4개의 회전요소를 가지는 차동(差動)기어장치를 구비하고,
상기 제1 회전요소는, 제3 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제1 브레이크의 계합에 의하여 비(非)회전부재에 고정되고,
상기 제2 회전요소는, 제2 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제2 브레이크의 계합에 의하여 비회전부재에 고정되며,
상기 제3 회전요소는, 상기 출력부재에 구동연결되고,
상기 제4 회전요소는, 제1 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되며,
상기 슬립계합요소는, 상기 제2 브레이크인 변속장치.
차량의 구동력원으로서의 내연기관 및 회전전기에 구동연결되는 입력부재와, 차륜에 구동연결되는 출력부재와, 복수의 마찰계합요소의 계합상태에 따라서 복수의 변속단이 형성되고, 상기 입력부재에 전달된 상기 내연기관 및 상기 회전전기의 회전속도를 각 변속단의 변속비로 변속하여 상기 출력부재에 전달하는 변속기구를 구비한 변속장치를 제어하기 위한 변속제어장치로서,
상기 변속단을 구성하는 상기 마찰계합요소 중 하나를 슬립시킨 상태에서, 상기 내연기관의 구동력에 의하여 상기 회전전기에서 발전하면서, 상기 입력부재로부터 상기 출력부재에 상기 내연기관의 토크를 전달하여 차량을 주행시키는 슬립주행모드를 실행 가능하며,
상기 슬립주행모드에서 슬립시키는 상기 마찰계합요소인 슬립계합요소를, 적어도, 전진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 전진발진 변속단과, 후진발진에 이용되는 상기 변속단 중 하나인 후진발진 변속단에서 공통되어 계합되는 상기 마찰계합요소로 하는 변속제어장치.
청구항 3에 있어서,
상기 복수의 마찰계합요소는, 브레이크 또는 클러치이고,
상기 변속기구는, 회전속도의 순서대로, 제1 회전요소, 제2 회전요소, 제3 회전요소, 제4 회전요소가 되는 적어도 4개의 회전요소를 가지는 차동(差動)기어장치를 구비하고,
상기 제1 회전요소는, 제3 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제1 브레이크의 계합에 의하여 비(非)회전부재에 고정되고,
상기 제2 회전요소는, 제2 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되고, 제2 브레이크의 계합에 의하여 비회전부재에 고정되며,
상기 제3 회전요소는, 상기 출력부재에 구동연결되고,
상기 제4 회전요소는, 제1 클러치의 계합에 의하여 상기 입력부재로부터의 토크가 전달되며,
상기 슬립계합요소는, 상기 제2 브레이크인 변속장치.