WO2014132838A1

WO2014132838A1 - 車両用変速機

Info

Publication number: WO2014132838A1
Application number: PCT/JP2014/053728
Authority: WO
Inventors: 勇樹枡井
Original assignee: アイシン・エーアイ株式会社
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2014-09-04
Also published as: EP2963315A1; EP2963315A4; CN105008771A; JP6122658B2; JP2014163454A; US20160010726A1; CN105008771B

Abstract

　本発明に係る車両用変速機は、入力軸のトルクを出力軸Ａ３に伝達するために入力軸と出力軸Ａ３との間に介装され、複数の変速段のそれぞれに対応する複数のギヤ機構を含む動力伝達機構１０１と、複数の変速段のうちの第１の変速段が選択されたときに入力軸のトルクを第１の変速段に対応する第１のギヤ機構１０１ａのみを介して出力軸Ａ３に伝達する第１の制御モードと、複数の変速段のうちの第２の変速段が選択されたときに入力軸のトルクを第２の変速段に対応する第２のギヤ機構１０１ｂのみを介して出力軸Ａ３に伝達する第２の制御モードと、第１の変速段から第２の変速段へのシフト変更の際、入力軸のトルクを第２のギヤ機構１０１ｂを介して出力軸Ａ３に伝達しつつ、出力軸Ａ３から第１のギヤ機構１０１ａを介して入力軸に規定量のトルクを循環させる第３の制御モードのうちのいずれかの制御モードを選択的に達成するように動力伝達機構１０１を制御する制御装置と、を含む。これにより、第１の変速段と第２の変速段との間でシフト変更を行う車両用変速機において、シフト変更時のトルクの変速ショックを緩和することが可能になる。

Description

車両用変速機

　本発明は、車両用変速機に関する。

　特表２０１０－５１０４６４号公報には、車両用変速機の一例が開示されている。この変速機では、低速側のギヤに設けられた第１被係合部材（駆動構造体）に係合可能な一方の係合部材（係合要素セット）と、高速側のギヤに設けられた第２被係合部材（駆動構造体）に係合可能な他方の係合部材（係合要素セット）が用いられており、これら２つの係合部材（係合要素セット）のそれぞれが、各係合部材に専用の駆動部材及びアクチュエータによって軸方向に独立して駆動されるように構成されている。本構成によれば、各係合部材の駆動をアクチュエータによって制御することで、一方の係合部材が第１被係合部材に係合した低速側の変速段から、他方の係合部材が第２被係合部材に係合した高速側の変速段への変更（加速シフト）を瞬時に行うことが可能であり、これにより駆動トルクの途切れのない変速、所謂「シームレスシフト」を達成することができる。

　ところで、特表２０１０－５１０４６４号公報に記載のような変速機では、一方の係合部材が第１被係合部材に係合し、且つ他方の係合部材が第２被係合部材に係合した状態、所謂「二重係合状態」が一時的に生じる。この二重係合状態が生じた場合、入力側の慣性と出力側の慣性との衝突によって、乗員が認識可能な過大な衝撃波が発生する。この場合、車両走行時の乗員に不快な感覚を与えることが懸念される。そこで、この種の変速機では、このような問題に対処するために、シフト変更時のトルクの変速ショックを緩和するための手段が必要になる。

　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、第１の変速段と第２の変速段との間でシフト変更を行う車両用変速機において、シフト変更時のトルクの変速ショックを緩和するのに有効な技術を提供することを目的としている。

　この目的を達成するために、本発明に係る車両用変速機は、車両の駆動源の駆動出力軸と車両の駆動輪とを結ぶ動力伝達系統に介装され、複数の変速段のうちのいずれかを選択的に達成する変速機であって、入力軸、出力軸、動力伝達機構及び制御装置を備えている。

　入力軸は、駆動出力軸との間で動力伝達系統が形成される軸である。出力軸は、駆動輪との間で動力伝達系統が形成される軸である。動力伝達機構は、入力軸のトルクを出力軸に伝達するために入力軸と出力軸との間に介装され、複数の変速段のそれぞれに対応する複数のギヤ機構を含む。制御装置は、第１の制御モード、第２の制御モード及び第３の制御モードのうちのいずれかの制御モードを選択的に達成するように動力伝達機構を制御する。第１の制御モードでは、複数の変速段のうちの第１の変速段が選択されたときに入力軸のトルクを第１の変速段に対応する第１のギヤ機構のみを介して出力軸に伝達する。第２の制御モードでは、複数の変速段のうちの第２の変速段が選択されたときに入力軸のトルクを第２の変速段に対応する第２のギヤ機構のみを介して出力軸に伝達する。第３の制御モードでは、第１の変速段から第２の変速段へのシフト変更の際、入力軸のトルクを第２のギヤ機構を介して出力軸に伝達しつつ、出力軸から第１のギヤ機構を介して入力軸に規定量のトルクを循環させる。この場合、第１の変速段及び第２の変速段は、互いに連続した変速段であってもよいし、或いは非連続の変速段であってもよい。また、第２の変速段が第１の変速段に比べて高速の変速段であってもよいし、或いは第１の変速段が第２の変速段に比べて高速の変速段であってもよい。上記構成の車両用変速機よれば、第１の変速段から第２の変速段へのシフト変更の際、制御装置が動力伝達機構を第３の制御モードに制御することによって、第２のギヤ機構に生じるショックトルクを打ち消すための循環トルクを第１のギヤ機構にて発生させることができる。これによりシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。

　本発明に係る更なる形態の車両用変速機では、動力伝達機構は、入力軸及び出力軸のいずれか一方の軸に接続され当該軸を回転駆動するための駆動ユニットを備えるのが好ましい。また、第１のギヤ機構は、第１固定ギヤ、第１遊転ギヤ及び第１クラッチ部材を備え、第２のギヤ機構は、第２固定ギヤ、第２遊転ギヤ及び第２クラッチ部材を備えるのが好ましい。第１固定ギヤは、入力軸及び出力軸のうちの一方に同軸的且つ相対回転不能に設けられる。第１遊転ギヤは、入力軸及び出力軸のうちの他方に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、第１固定ギヤに常時噛合する。第１クラッチ部材は、第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、第１遊転ギヤに係合しない非係合位置と第１遊転ギヤに係合する係合位置との間を当該軸の軸方向に移動可能である。同様に、第２固定ギヤは、入力軸及び出力軸のうちの一方に同軸的且つ相対回転不能に設けられる。第２遊転ギヤは、入力軸及び出力軸のうちの他方に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、第２固定ギヤに常時噛合する。第２クラッチ部材は、第２遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、第２遊転ギヤに係合しない非係合位置と第２遊転ギヤに係合する係合位置との間を当該軸の軸方向に移動可能である。この場合、制御装置は、第１の制御モードにおいて第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の係合位置に制御し、且つ第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の非係合位置に制御する。またこの制御装置は、第２の制御モードにおいて第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の非係合位置に制御し、且つ第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の係合位置に制御する。更にこの制御装置は、第３の制御モードにおいて第１クラッチ部材及び第２クラッチ部材の双方を当該クラッチ部材の係合位置に制御し、且つ出力軸から入力軸に規定量のトルクを循環させるように駆動ユニットを制御する。これにより、駆動ユニットの制御によってシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。

　本発明に係る更なる形態の車両用変速機では、制御装置は、第３の制御モードにおいて第１クラッチ部材及び第２クラッチ部材の双方を当該クラッチ部材の係合位置に制御した後、出力軸から前力軸に規定量のトルクを循環させるように第１クラッチ部材の係合位置から非係合位置への移動速度を制御するのが好ましい。これにより、第１クラッチ部材の移動速度の制御によってシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。

　本発明に係る更なる形態の車両用変速機では、制御装置は、第３の制御モードにおいて出力軸及び入力軸のそれぞれの回転数に基づいて規定量のトルクを導出し、導出した当該規定量のトルクを出力軸から入力軸に循環させるように駆動ユニット又は第１クラッチ部材を制御するのが好ましい。これにより、出力軸及び入力軸のそれぞれの回転数に対応した循環トルクを発生させることができる。

　以上のように、本発明によれば、第１の変速段と第２の変速段との間でシフト変更を行う車両用変速機において、シフト変更時のトルクの変速ショックを緩和することが可能になった。

本発明の実施形態に係る変速機Ｔ／Ｍの概略構成を示す図である。図１中の動力伝達機構１０１の構造を模式的に示す図である。変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速の場合の動力伝達機構１０１の状態を模式的に示す図である。変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速へと変更される過程の動力伝達機構１０１の状態を模式的に示す図である。１速から２速へのシフト変更時のトルクの変速ショックを示す図である。シフト変更制御のフローチャートを示す図である。変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速に変更された後の動力伝達機構１０１の状態を模式的に示す図である。別実施の形態のシフト変更制御のフローチャートを示す図である。

　以下、本発明の実施形態に係る車両用変速機について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係る（車両用）変速機Ｔ／Ｍは、車両の駆動源であるエンジンの駆動出力軸と車両の駆動輪とを結ぶ動力伝達系統に介装され、車両前進用に５つ変速段（１速（１ｓｔ）～５速（５ｔｈ））、及び、車両後進用に１つの変速段（リバース）を備えている。

　図１に示すように、変速機Ｔ／Ｍは、入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３を備えている。変速機Ｔ／Ｍの入力軸Ａ２は、クラッチＣ／Ｄ及びフライホイールＦ／Ｗを介して、エンジンＥ／Ｇの駆動出力軸Ａ１に接続されている。この入力軸Ａ２とエンジンＥ／Ｇの駆動出力軸Ａ１との間で動力伝達系統が形成される。変速機Ｔ／Ｍの出力軸Ａ３は、ディファレンシャルＤ／Ｆを介して車両の駆動輪Ｄ／Ｗに接続されている。この出力軸Ａ３と駆動輪Ｄ／Ｗとの間で動力伝達系統が形成される。これら入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３がそれぞれ、本発明の「入力軸」及び「出力軸」に相当する。また、出力軸Ａ３には、当該出力軸Ａ３を回転駆動するための駆動ユニット１０４が接続されている。この駆動ユニット１０４は、典型的には、モータジェネレータによって構成される。この駆動ユニット１０４が本発明の「駆動ユニット」に相当する。

　クラッチＣ／Ｄは、変速機Ｔ／Ｍの入力軸Ａ２に一体回転するように設けられた周知の構成の１つを有する摩擦クラッチディスクである。より具体的には、エンジンＥ／Ｇの出力軸Ａ１に一体回転するように設けられたフライホイールＦ／Ｗに対して、クラッチＣ／Ｄ（より正確には、クラッチディスク）が互いに向き合うように同軸的に配置されている。フライホイールＦ／Ｗに対するクラッチＣ／Ｄ（より正確には、クラッチディスク）の軸方向の位置が調整可能になっている。クラッチＣ／Ｄの軸方向位置は、クラッチアクチュエータＡＣＴ１により調整される。なお、このクラッチＣ／Ｄは、運転者によって操作されるクラッチペダルを備えていない。

　変速機Ｔ／Ｍは、複数の固定ギヤ（「駆動ギヤ」ともいう）Ｇ１ｉ、Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉ、Ｇ４ｉ、Ｇ５ｉと、複数の遊転ギヤ（「被動ギヤ」ともいう）Ｇ１ｏ、Ｇ２ｏ、Ｇ３ｏ、Ｇ４ｏ、Ｇ５ｏを備えている。複数の固定ギヤＧ１ｉ、Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉ、Ｇ４ｉ、Ｇ５ｉは、それぞれが入力軸Ａ２に同軸的且つ相対回転不能に、且つそれぞれが入力軸Ａ２の軸方向に相対移動不能に固定されるとともに、それぞれが前進用の複数の変速段のそれぞれに対応している。具体的には、これらの固定ギヤＧ１ｉ、Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉ、Ｇ４ｉ、Ｇ５ｉがそれぞれ、１速、２速、３速、４速、５速に対応している。複数の遊転ギヤＧ１ｏ、Ｇ２ｏ、Ｇ３ｏ、Ｇ４ｏ、Ｇ５ｏは、それぞれが出力軸Ａ３に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、且つそれぞれが前進用の複数の変速段のそれぞれに対応するとともに、それぞれが対応する変速段の固定ギヤと常時噛合している。具体的には、これらの遊転ギヤＧ１ｏ、Ｇ２ｏ、Ｇ３ｏ、Ｇ４ｏ、Ｇ５ｏがそれぞれ、１速、２速、３速、４速、５速に対応している。

　変速機Ｔ／Ｍは、動力伝達機構１０１，１０２，１０３を含み、変速段の変更・設定は、変速機アクチュエータＡＣＴ２を用いて、動力伝達機構１０１，１０２，１０３のそれぞれを作動させることによって実行される。変速段を変更することで、減速比（出力軸Ａ３の回転速度に対する入力軸Ａ２の回転速度の割合）が調整される。

　制御装置１５０は、アクセル開度センサＳ１、シフト位置センサＳ２、ブレーキセンサＳ３、回転数センサ１０５、クラッチ部材センサ１０６及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）１５１を備えている。アクセル開度センサＳ１は、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するセンサである。シフト位置センサＳ２は、シフトレバーＳＦの位置を検出するセンサである。ブレーキセンサＳ３は、ブレーキペダルＢＰの操作の有無を検出するセンサである。回転数センサ１０５は、入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３のそれぞれの回転数を検出する機能を果たす。クラッチ部材センサ１０６は、後述の第１クラッチ部材１３０及び第２クラッチ部材２３０のそれぞれの位置を検出する機能を果たす。電子制御ユニット１５１は、上述のセンサＳ１～Ｓ３、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、上述のアクチュエータＡＣＴ１，ＡＣＴ２を制御することで、クラッチＣ／Ｄのクラッチストローク（従って、クラッチトルク）、及び、変速機Ｔ／Ｍの変速段を制御する。また、この電子制御ユニット１５１は、回転数センサ１０５の検出情報に基づいて駆動ユニット１０４を制御する。更に、この電子制御ユニット１５１は、エンジンＥ／Ｇの燃料噴射量（スロットル弁の開度）を制御することで、エンジンＥ／Ｇの出力軸Ａ１の駆動トルクを制御する。

　上記の動力伝達機構１０１，１０２，１０３はいずれも同様の構造を有するため、ここでは図２～図４を参照しつつ動力伝達機構１０１の構造についてのみ説明する。これら動力伝達機構１０１，１０２，１０３が本発明の「動力伝達機構」に相当する。

　動力伝達機構１０１は、複数の変速段のうち相対的に低速の変速段である１速（第１の変速段）と、１速に対して高速の変速段である２速（第２の変速段）とに対応しており、変速機Ｔ／Ｍの出力軸Ａ３上にそれぞれ設けられた、第１のギヤ機構１０１ａ及び第２のギヤ機構１０１ｂを含む。第１のギヤ機構１０１ａ及び第２のギヤ機構１０１ｂは、動力伝達機構１０１の複数の変速段のそれぞれに対応する複数のギヤ機構のうちの１つである。これら第１のギヤ機構１０１ａ及び第２のギヤ機構１０１ｂはいずれも入力軸Ａ２と出力軸Ａ３との間に介装される。第１のギヤ機構１０１ａは、本発明の「第１のギヤ機構」及び「第２のギヤ機構」のいずれか一方に相当し、第２のギヤ機構１０１ｂは、本発明の「第１のギヤ機構」及び「第２のギヤ機構」のいずれか他方に相当する。

　図２が参照されるように、第１のギヤ機構１０１ａは、いずれも出力軸Ａ３と同軸で円環状の第１遊転ギヤＧ１ｏ、第１クラッチ部材１３０及び第１ハブ部材１４０を含む。同様に、第２のギヤ機構１０１ｂは、いずれも出力軸Ａ３と同軸で円環状の第２遊転ギヤＧ２ｏ、第２クラッチ部材２３０及び第２ハブ部材２４０を含む。第１遊転ギヤＧ１ｏと第２クラッチ部材２３０との間には、第１遊転ギヤＧ１ｏ側から順に、第１クラッチ部材１３０及び第２遊転ギヤＧ２ｏが配置されている。なお、これらの図面及びその他の図面において、矢印Ｘ１は出力軸Ａ３の一方の軸方向を示し、矢印Ｘ２は矢印Ｘ１の反対方向を示す。また、矢印Ｙ１は出力軸Ａ３の一方の軸周り方向（回転方向）を示し、矢印Ｙ２は矢印Ｙ１の反対方向を示す。

　遊転ギヤＧ１ｏ，Ｇ２ｏはいずれも、スナップリング等の固定手段によって出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２の移動が阻止されており、且つ出力軸Ａ３との回転方向Ｙ１，Ｙ２の相対回転が可能になっている。第１遊転ギヤＧ１ｏは、第１クラッチ部材１３０に対向する対向部１１０を備えている。この対向部１１０には、円筒状の本体部１１１の外周面に複数の係合片１１２が設けられている。これら複数の係合片１１２は、本体部１１１の周方向に等間隔で配置されている。この第１遊転ギヤＧ１ｏと同様に、第２遊転ギヤＧ２ｏは、第２クラッチ部材２３０に対向する対向部２１０を備えている。この対向部２１０には、円筒状の本体部２１１の外周面に複数の係合片２１２が設けられている。これら複数の係合片２１２は、本体部２１１の周方向に等間隔で配置されている。

　第１クラッチ部材１３０は、第１のギヤ機構１０１ａにおけるトルクの伝達及び遮断に関するクラッチを構成している。この第１クラッチ部材１３０は、出力軸Ａ３に相対回転不能に設けられたハブ部材１４０に対して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能であり、円筒状の本体部１３１と、この本体部１３１に設けられた複数の係合片１３３とを備えている。この第１クラッチ部材１３０は、上述の電子制御ユニット１５１で制御された変速機アクチュエータＡＣＴ２及びフォーク（図示省略）によって、第１遊転ギヤＧ１ｏの対向部１１０に対して図２中の非係合位置から係合位置に向けて軸方向Ｘ１に駆動される。第１クラッチ部材１３０の係合位置では、第１クラッチ部材１３０の係合片１３３と第１遊転ギヤＧ１ｏ側の対応する係合片１１２とが互いに係合した噛み合い状態が形成される。一方で、第１クラッチ部材１３０の非係合位置（係合解除位置）では、第１クラッチ部材１３０の係合片１３３と第１遊転ギヤＧ１ｏ側の対応する係合片１１２との噛み合い状態が解除される。この場合、第１クラッチ部材１３０が非係合位置にあることや係合位置にあることがクラッチ部材センサ１０６によって検出される。

　この第１クラッチ部材１３０と同様に、第２クラッチ部材２３０は、第２のギヤ機構１０１ｂにおけるトルクの伝達及び遮断に関するクラッチを構成している。この第２クラッチ部材２３０は、出力軸Ａ３に相対回転不能に設けられたハブ部材２４０に対して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能であり、円筒状の本体部２３１と、この本体部２３１に設けられた複数の係合片２３３とを備えている。この第２クラッチ部材２３０は、上述の電子制御ユニット１５１で制御された変速機アクチュエータＡＣＴ２及びフォーク（図示省略）によって、第２遊転ギヤＧ２ｏの対向部２１０に対して図２中の非係合位置から係合位置に向けて軸方向Ｘ１に駆動される。第２クラッチ部材２３０の係合位置では、第１クラッチ部材２３０の係合片２３３と第２遊転ギヤＧ１ｏ側の対応する係合片２１２とが互いに係合した噛み合い状態が形成される。一方で、第２クラッチ部材２３０の非係合位置（係合解除位置）では、第２クラッチ部材１３０の係合片２３３と第２遊転ギヤＧ２ｏ側の対応する係合片２１２との噛み合い状態が解除される。この場合、第２クラッチ部材２３０が非係合位置にあることや係合位置にあることがクラッチ部材センサ１０６によって検出される。

　以下、上記構成の動力伝達機構１０１の制御態様、特には変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速に変更される際の制御態様を、図３～図７を参照しつつ説明する。この制御は、制御装置１５０の電子制御ユニット１５１が変速機アクチュエータＡＣＴ２及び駆動ユニット１０４をそれぞれ制御することによって遂行される。これにより、動力伝達機構１０１は、少なくとも下記の低速モード、高速モード及び中間モードのうちのいずれかのモードを選択的に達成する。この場合、電子制御ユニット１５１を含む制御装置１５０によって本発明の「制御装置」が構成される。なお、これらの図面において、矢印Ｙ１で示す回転方向を加速方向とし、矢印Ｙ２で示す回転方向を減速方向とする。

（低速モード）
　図３に示す低速モードでは、変速機Ｔ／Ｍが１速に設定されている。即ち、第１のギヤ機構１０１ａでは制御装置１５０の電子制御ユニット１５１が変速機アクチュエータＡＣＴ２を制御することによって、第１クラッチ部材１３０が係合位置に設定され、且つ第２のギヤ機構１０１ｂでは第１クラッチ部材２３０が非係合位置に設定されている。この場合、第１クラッチ部材１３０の係合片１３３と第１遊転ギヤＧ１ｏ側の係合片１１２とは互いに係合する一方で、第２クラッチ部材２３０の係合片２３３と第２遊転ギヤＧ２ｏ側の係合片２１２とは係合しない。従って、入力軸Ａ２のトルクは、第１のギヤ機構１０１ａのみを介して、即ち第１固定ギヤＧ１ｉ、第１遊転ギヤＧ１ｏ、第１クラッチ部材１３０及び第１ハブ部材１４０を介して出力軸Ａ３に伝達する。第１遊転ギヤＧ１ｏが加速方向Ｙ１に回転駆動される場合、第１クラッチ部材１３０も加速方向Ｙ１に回転駆動され、第１クラッチ部材１３０には１速の変速段に対応する第１のトルクＴ１が作用する。一方で、第２遊転ギヤＧ２ｏが加速方向Ｙ１に回転駆動される場合、第２クラッチ部材２３０は回転駆動されない。例えば、第１遊転ギヤＧ１ｏが所定の回転速度（「角速度」ともいう）ωで加速方向Ｙ１に回転し、第２遊転ギヤＧ２ｏがその２倍の回転速度である２ωで加速方向Ｙ１に回転している場合、第１クラッチ部材１３０は第１遊転ギヤＧ１ｏと同一の回転速度ωで加速方向Ｙ１に回転している。この場合、入力軸Ａ２の回転トルクは、第１遊転ギヤＧ１ｏのみを介して出力軸Ａ３に伝達され、１速の減速比を有する動力伝達系統が形成される。この低速モードが本発明の「第１の制御モード」に相当する。

（中間モード）
　変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速に移行する過程（遷移状態）で中間モードが形成される。この中間モードでは、前述の低速モードに引き続き第２のギヤ機構１０１ｂでは制御装置１５０の電子制御ユニット１５１が変速機アクチュエータＡＣＴ２を制御することによって第２クラッチ部材２３０が非係合位置（図３に示す位置）から軸方向Ｘ１に駆動され、図４に示す係合位置に設定される。これにより、第２クラッチ部材２３０の係合片２３３と第２遊転ギヤＧ２ｏ側の係合片２１２とが互いに係合する。一方で、第１のギヤ機構１０１ａでは第１クラッチ部材１３０の係合片１３３と第１遊転ギヤＧ１ｏ側の係合片１１２とが互いに係合した状態が維持される。即ち、この中間モードでは、第１クラッチ部材１３０及び第１遊転ギヤＧ１ｏが互いに噛み合う係合状態と、第２クラッチ部材２３０及び第２遊転ギヤＧ２ｏが互いに噛み合う係合状態の双方が同時に形成された状態、所謂「二重係合状態（「二重噛み合い状態」ともいう）」が生じる。従って、この中間モードでは、入力軸Ａ２のトルクを、第２のギヤ機構１０１ｂの第２固定ギヤＧ２ｉ、第２遊転ギヤＧ２ｏ、第２クラッチ部材２３０及び第２ハブ部材２４０を介して出力軸Ａ３に伝達する一方で、出力軸Ａ３から第１のギヤ機構１０１ａを介して入力軸Ａ２にトルクが循環される。この中間モードが本発明の「第３の制御モード」に相当する。

　この中間モードでは、第２クラッチ部材２３０及び第２遊転ギヤＧ２ｏが互いに係合した結果、これら第２クラッチ部材２３０及び第２遊転ギヤＧ２ｏの回転速度は２ωからωに半減する。このとき、第２クラッチ部材２３０には１速から２速へのシフト変更の際のショックトルクＴｓ（「変速ショック」ともいう）が作用する。また、第２遊転ギヤＧ２ｏの回転が、固定ギヤＧ２ｉ、入力軸Ａ２及び固定ギヤＧ１ｉを経由して第１遊転ギヤＧ１ｏに伝達されることで、第１遊転ギヤＧ１ｏの回転速度はωから（１／２）ωに半減する。このとき、第１のギヤ機構１０１ａでは、第１クラッチ部材１３０を係合位置に維持することで入力軸Ａ２に規定量のトルクを循環させることができる。このトルクは、ショックトルクＴｓの一部を打ち消すような循環トルクＴｃ（入力に対する「抵抗トルク」ともいう）となる。

　上述の二重係合状態が生じた場合、入力側の慣性と出力側の慣性との衝突によって、乗員が認識可能な過大な衝撃波が発生する。図５が参照されるように、１速の変速段に対応する第１のトルクＴ１が生じる時間ｔ１と２速の変速段に対応する第２のトルクＴ２が生じる時間ｔ２との間で、上述のショックトルクＴｓが発生する。この場合、車両走行時の乗員に不快な感覚を与えることが懸念される。そこで、このような問題に対処するためにシフト変更時のトルクの変速ショックを緩和するための手段が必要になる。

　そこで、本実施の形態では、電子制御ユニット１５１がこの中間モードにおいて図６に示されるシフト変更制御を実行する。ステップＳ１０１では、シフト変更の指示に応じて、クラッチＣ／ＤのクラッチトルクをエンジンＥ／Ｇのエンジントルクに合致させるようにクラッチアクチュエータＡＣＴ１に制御信号が出力される。これにより、シフト変更後のエンジンイナーシャ（慣性）の入力が防止される。ステップＳ１０１に引き続きステップＳ１０２では、ショックトルクＴｓを緩和するのに必要な循環トルクＴｃの規定量（必要量）が算出される。この場合、回転数センサ１０５によって検出された入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３のそれぞれの回転数を用いて循環トルクＴｃの規定量が算出される。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出した、規定量の循環トルクＴｃを発生させるために必要な駆動ユニット１０４の制御条件（典型的には、駆動ユニット１０４から出力軸Ａ３に付与される出力トルクの大きさ及び位相（周波数））が導出される。これにより、駆動ユニット１０４の制御のための準備がなされる。ステップＳ１０３に引き続きステップＳ１０４では、第２クラッチ部材２３０を図３に示す非係合位置から図４に示す係合位置に設定するように変速機アクチュエータＡＣＴ２に制御信号が出力される。これにより、第２クラッチ部材２３０は係合位置へと駆動される。ステップＳ１０５では、クラッチ部材センサ１０６による検出情報に基づいて、ステップＳ１０４の制御によって第２クラッチ部材２３０が実際に係合位置に到達したか否かを判定する。ステップＳ１０５の条件を満足する場合、即ち第２クラッチ部材２３０が実際に係合位置に到達した場合にステップＳ１０６にすすむ。一方で、ステップＳ１０５の条件を満足しない場合、即ち第２クラッチ部材２３０が実際に係合位置に到達していない場合にステップＳ１０４に戻る。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３で導出の制御条件に基づいて駆動ユニット１０４が制御され、ショックトルクＴｓとは逆位相の波形の循環トルクＴｃが出力軸Ａ３に対して出力される。このとき、エンジンＥ／Ｇの回転数と入力軸Ａ２の回転数とが合致するようにクラッチＣ／Ｄのクラッチトルクを増加させるための制御信号をクラッチアクチュエータＡＣＴ１に出力するのが好ましい。このステップＳ１０６の実行によって当該シフト変更処理が終了する。なお、上記のステップＳ１０１～Ｓ１０６の各制御は図６に示す順番に限定されるものではなく、必要に応じて当該順番を入れ替えることもできる。

　図６が参照される上記のシフト変更制御によれば、駆動ユニット１０４から出力軸Ａ３に付与される出力トルクの大きさ及び位相を制御することによって、ショックトルクＴｓを打ち消すための規定量の循環トルクＴｃを発生させることができ、ショックトルクＴｓの一部をこの循環トルクＴｃによって相殺することができる。その結果、ショックトルクＴｓに比べてトルク変動が小さい合成トルク（図５中の合成トルクＴｔ（トルクＴａとトルクＴｂとの間の変動トルク））が生じるため、１速から２速へのシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。特に、この変速ショックの緩和を駆動ユニット１０４の制御を用いて簡便に行うことができる。同様にして、上記の第２のギヤ機構１０１ｂは、駆動ユニット１０４の制御を利用して、２速から１速へのシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。

（高速モード）
　図７に示す高速モードでは、制御装置１５０の電子制御ユニット１５１が変速機アクチュエータＡＣＴ２を制御することによって第１クラッチ部材１３０が非係合位置に設定され、且つ第２クラッチ部材２３０は係合位置に維持される。これにより、第１クラッチ部材１３０の係合片１３３と第１遊転ギヤＧ１ｏ側の係合片１１２との係合が完全に解除される。従って、入力軸Ａ２のトルクは、第２のギヤ機構１０１ｂのみを介して、即ち第２固定ギヤＧ２ｉ、第１遊転ギヤＧ２ｏ、第２クラッチ部材２３０及び第２ハブ部材２４０を介して出力軸Ａ３に伝達する。第２遊転ギヤＧ２ｏが加速方向Ｙ１に回転駆動される場合、第２クラッチ部材２３０も加速方向Ｙ１に回転駆動され、第２クラッチ部材２３０には２速の変速段に対応する第２のトルクＴ２が作用する。一方で、第１遊転ギヤＧ１ｏが加速方向Ｙ１に回転駆動される場合、第１クラッチ部材１３０は回転駆動されない。この場合、入力軸Ａ２の回転は、第２遊転ギヤＧ２ｏのみを介して出力軸Ａ３に伝達され、２速の減速比を有する動力伝達系統が形成される。この高速モードが本発明の「第２の制御モード」に相当する。かくして、１速から２速への変更（加速シフト）を瞬時に行うことができ、これにより駆動トルクの途切れのないシームレスシフトが達成される。

　なお具体的に図示しないものの、２速から１速への変速段の変更（減速シフト）については、図３，４，７が参照される上述の制御態様が実質的に反対に実行されることによって、１速から２速への変速段の変更（加速シフト）と同様のシームレスシフトが達成される。

　本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

　上記の実施形態では、１速から２速へのシフト変更の際に出力軸Ａ３から入力軸Ａ２に循環するトルクを調整するためのシフト変更制御として、図７に示すような駆動ユニット１０４の制御について記載したが、本発明では駆動ユニット１０４以外の別の制御対象の制御によって、出力軸Ａ３から入力軸Ａ２に循環するトルクを調整する変更例を採用することもできる。この変更例については図８が参照される。

　図８に示すシフト変更制御によれば、ステップＳ２０１では、図６中のステップＳ１０１と同様の処理が行われ、更にステップＳ２０２では、図６中のステップＳ１０２と同様の処理が行われる。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出した、規定量の循環トルクＴｃを発生させるために必要な第１クラッチ部材１３０の制御条件（典型的には、第１クラッチ部材１３０を係合位置から非係合位置へと移動させる移動速度）が導出される。これにより、第１クラッチ部材１３０の制御のための準備がなされる。ステップＳ２０４及びステップＳ２０５では、図６中のステップＳ１０４及びステップＳ１０５と同様の処理が行われる。ステップＳ２０６では、ステップＳ２０３で導出の制御条件に基づいて、第１クラッチ部材１３０が制御される。これにより、第１クラッチ部材１３０は、ステップＳ２０３で導出の移動速度で係合位置から非係合位置へと移動する。ステップＳ２０７では、クラッチ部材センサ１０６による検出情報に基づいて、ステップＳ２０６の制御によって第１クラッチ部材１３０が実際に非係合位置に到達したか否かを判定する。ステップＳ２０７の条件を満足する場合、即ち第１クラッチ部材１３０が実際に非係合位置に到達した場合にそのまま当該シフト変更処理が終了する。一方で、ステップＳ２０７の条件を満足しない場合、即ち第１クラッチ部材１３０が実際に非係合位置に到達していない場合にステップＳ２０６に戻る。なお、上記のステップＳ２０１～Ｓ２０７の各制御は図８に示す順番に限定されるものではなく、必要に応じて当該順番を入れ替えることもできる。

　図８が参照される上記のシフト変更制御によれば、第１クラッチ部材１３０の係合位置から非係合位置への移動速度を制御することによって、駆動ユニット１０４を制御する場合と同様に、ショックトルクＴｓを打ち消すための規定量の循環トルクＴｃを発生させることができ、ショックトルクＴｓの一部をこの循環トルクＴｃによって相殺することができる。その結果、１速から２速へのシフト変更の際の変速ショックを緩和することができる。特に、この変速ショックの緩和を第１クラッチ部材１３０の制御を用いて簡便に行うことができる。

　上記の実施形態では、出力軸Ａ３に駆動ユニット１０４を接続する場合について記載したが、本発明では、この駆動ユニット１０４を出力軸Ａ３に代えて入力軸Ａ２に接続することもできる。

　上記の実施形態では、回転数センサ１０５によって検出された入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３のそれぞれの回転数を用いて循環トルクＴｃの規定量が算出される場合について記載したが、本発明ではこの循環トルクＴｃの規定量を予め設定することもできる。

　上記の実施形態では、動力伝達機構１０１，１０２，１０３を出力軸Ａ３に設ける場合について記載したが、本発明では、動力伝達機構１０１，１０２，１０３に相当する機構をそれぞれ入力軸Ａ２及び出力軸Ａ３の少なくとも一方に設けることができる。即ち、遊動ギヤが設けられている軸に対して、本発明の動力伝達機構を適用することができる。

　上記の実施形態では、一例として第１の変速段である１速と第２の変速段である２速との間で変速（シフト変更）が行われる車両用変速機について記載したが、少なくとも２つの第１の変速段と第２の変速段との間で変速を行う車両用変速機に対して本発明を適用することができる。この場合、第１の変速段及び第２の変速段は、例えば１速と２速や、３速と４速のように互いに連続した変速段であってもよいし、例えば１速と３速や、２速と４速のように非連続の変速段であってもよい。また、第２の変速段が第１の変速段に比べて高速の変速段であってもよいし、或いは第１の変速段が第２の変速段に比べて高速の変速段であってもよい。

Claims

　車両の駆動源の駆動出力軸と前記車両の駆動輪とを結ぶ動力伝達系統に介装され、複数の変速段のうちのいずれかを選択的に達成する車両用変速機であって、
　前記駆動出力軸との間で動力伝達系統が形成される入力軸と、
　前記駆動輪との間で動力伝達系統が形成される出力軸と、
　前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達するために前記入力軸と前記出力軸との間に介装され、前記複数の変速段のそれぞれに対応する複数のギヤ機構を含む動力伝達機構と、
　前記複数の変速段のうちの第１の変速段が選択されたときに前記入力軸のトルクを前記第１の変速段に対応する第１のギヤ機構のみを介して前記出力軸に伝達する第１の制御モードと、前記複数の変速段のうちの第２の変速段が選択されたときに前記入力軸のトルクを前記第２の変速段に対応する第２のギヤ機構のみを介して前記出力軸に伝達する第２の制御モードと、前記第１の変速段から前記第２の変速段へのシフト変更の際、前記入力軸のトルクを前記第２のギヤ機構を介して前記出力軸に伝達しつつ、前記出力軸から前記第１のギヤ機構を介して前記入力軸に規定量のトルクを循環させる第３の制御モードのうちのいずれかの制御モードを選択的に達成するように前記動力伝達機構を制御する制御装置と、を含む、車両用変速機。
　請求項１に記載の車両用変速機であって、
　前記動力伝達機構は、前記入力軸及び前記出力軸のいずれか一方の軸に接続され当該軸を回転駆動するための駆動ユニットを備え、
　前記第１のギヤ機構は、前記入力軸及び前記出力軸のうちの一方に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第１固定ギヤと、前記入力軸及び前記出力軸のうちの他方に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、前記第１固定ギヤに常時噛合する第１遊転ギヤと、前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、前記第１遊転ギヤに係合しない非係合位置と前記第１遊転ギヤに係合する係合位置との間を前記軸の軸方向に移動可能な第１クラッチ部材と、を備え、
　前記第２のギヤ機構は、前記入力軸及び前記出力軸のうち前記第１固定ギヤが設けられている軸に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第２固定ギヤと、前記入力軸及び前記出力軸のうち前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、前記第２固定ギヤに常時噛合する第２遊転ギヤと、前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、前記第２遊転ギヤに係合しない非係合位置と前記第２遊転ギヤに係合する係合位置との間を前記軸の軸方向に移動可能な第２クラッチ部材と、を備え、
　前記制御装置は、前記第１の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の前記係合位置に制御し、且つ前記第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の前記非係合位置に制御し、前記第２の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の前記非係合位置に制御し、且つ前記第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の前記係合位置に制御し、前記第３の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材及び前記第２クラッチ部材の双方を当該クラッチ部材の前記係合位置に制御し、且つ前記出力軸から前記入力軸に前記規定量のトルクを循環させるように前記駆動ユニットを制御する、車両用変速機。
　請求項１に記載の車両用変速機であって、
　前記第１のギヤ機構は、前記入力軸及び前記出力軸のうちの一方に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第１固定ギヤと、前記入力軸及び前記出力軸のうちの他方に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、前記第１固定ギヤに常時噛合する第１遊転ギヤと、前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、前記第１遊転ギヤに係合しない非係合位置と前記第１遊転ギヤに係合する係合位置との間を前記軸の軸方向に移動可能な第１クラッチ部材と、を備え、
　前記第２のギヤ機構は、前記入力軸及び前記出力軸のうち前記第１固定ギヤが設けられている軸に同軸的且つ相対回転不能に設けられた第２固定ギヤと、前記入力軸及び前記出力軸のうち前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的且つ相対回転可能に設けられ、前記第２固定ギヤに常時噛合する第２遊転ギヤと、前記第１遊転ギヤが設けられている軸に同軸的に設けられ、前記第２遊転ギヤに係合しない非係合位置と前記第２遊転ギヤに係合する係合位置との間を前記軸の軸方向に移動可能な第２クラッチ部材と、を備え、
　前記制御装置は、前記第１の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の前記係合位置に制御し、且つ前記第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の前記非係合位置に制御し、前記第２の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材を当該第１クラッチ部材の前記非係合位置に制御し、且つ前記第２クラッチ部材を当該第２クラッチ部材の前記係合位置に制御し、前記第３の制御モードにおいて前記第１クラッチ部材及び前記第２クラッチ部材の双方を当該クラッチ部材の前記係合位置に制御した後、前記出力軸から前記入力軸に前記規定量のトルクを循環させるように前記第１クラッチ部材の前記係合位置から前記非係合位置への移動速度を制御する、車両用変速機。
　請求項２又は３に記載の車両用変速機であって、
　前記制御装置は、前記第３の制御モードにおいて前記出力軸及び前記入力軸のそれぞれの回転数に基づいて前記規定量のトルクを導出し、導出した当該規定量のトルクを前記出力軸から前記入力軸に循環させるように前記駆動ユニット又は前記第１クラッチ部材を制御する、車両用変速機。