WO2016024494A1

WO2016024494A1 - 自動変速機

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Publication number: WO2016024494A1
Application number: PCT/JP2015/072011
Authority: WO
Inventors: 藤田　博; 武大槻; 倫生吉田
Original assignee: アイシン・エィ・ダブリュ株式会社; トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2016-02-18
Also published as: JP2016040475A; CN106662229A; JP6308911B2; US20170211672A1; DE112015003044T5; US9970522B2; CN106662229B

Abstract

　第１の動力伝達経路（ａ１）上で前後進切換え装置（３）と連動する第１の回転軸（５０）と、第１の動力伝達経路（ａ１）上で駆動軸（６０）と連動すると共に、第１の回転軸（５０）と軸方向に重なる二重軸として配置される第２の回転軸（５３）と、第１の回転軸（５０）及び第２の回転軸（５３）の間で軸方向に重なって介在される軸受（５４）と、を備え、第２の係合要素（Ｃ２）を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構（５８）を解放状態にする無段モードでの車両（１）の前進走行時に、前進用係合要素（Ｃ１）を係合状態にする係合モードを実行する。

Description

自動変速機

　本発明は、無段変速機構と前後進切換え装置とを備える自動変速機に係り、詳しくは、前後進切換え装置を介して設けられる第１の動力伝達経路と、無段変速機構を介して第１の動力伝達経路と並行に設けられる第２の動力伝達経路とを有する自動変速機に関する。

　従来、例えば、車両に用いて好適な自動変速機として、１対のプーリとこれらプーリに巻掛けられる金属製ベルト（又はチェーン）を備え、プーリの有効径を変更することにより無段に変速するベルト式無段変速機構を用いた自動変速機が普及している。また、ベルト式無段変速機構以外にも、トロイダル式無段変速機構やコーンリング式無段変速機構等を用いた自動変速機が知られている。

　更に、これらの自動変速機において、入力軸と出力軸とを前後進切換え装置を介して連結する第１の動力伝達経路と、入力軸と出力軸とを無段変速機構を介して連結する第２の動力伝達経路との並行な２本の動力伝達経路を有する自動変速機が開発されている（特許文献１参照）。この自動変速機では、前後進切換え装置は前進用の第１のクラッチと後進用のブレーキとを有しており、第１の動力伝達経路にはドグクラッチが介在され、第２の動力伝達経路には第２のクラッチが介在されている。

　また、ドグクラッチは、第１の動力伝達経路上でドグクラッチに対して前後進切換え装置側に配置され、前後進切換え装置と連動する第１の回転軸と、第１の動力伝達経路上でドグクラッチに対して出力軸側に配置され、出力軸と連動する第２の回転軸と、これら第１の回転軸及び第２の回転軸と同軸で軸方向に移動可能に設けられ、第１の回転軸及び第２の回転軸の各噛合部に噛合可能なシンクロナイザ・スリーブ（以下、スリーブという）とを備えたシンクロメッシュ機構により構成している。これら第１の回転軸及び第２の回転軸の少なくとも一部は、軸方向に重なる二重軸により形成されている。

　この自動変速機では、車両が前進方向に発進する際、あるいは所定速度未満で前進走行する際は、第１のクラッチ及びドグクラッチを係合状態にすると共に、第２のクラッチを解放状態にして無段変速を行わず前進低速段で走行する非無段モードとなり、駆動源からの駆動トルクを第１の動力伝達経路により入力軸から出力軸に伝達するようになっている。また、車両が所定速度以上で前進走行する際は、第２のクラッチを係合状態にすると共に、第１のクラッチ及びドグクラッチを解放状態にして無段モードとなり、駆動源からの駆動トルクを第２の動力伝達経路により入力軸から出力軸に伝達するようになっている。

国際公開公報ＷＯ２０１３／１７６２０８号

　しかしながら、特許文献１に記載の自動変速機では、車両が所定速度以上で前進走行する際には、第２のクラッチを係合状態にすると共に、第１のクラッチ及びドグクラッチを解放状態にして無段モードとなり、駆動源からの駆動トルクを第２の動力伝達経路により入力軸から出力軸に伝達するようにしている。このため、動力伝達される第２の動力伝達経路に連動する第２の回転軸と、第１のクラッチ及びドグクラッチにより切り離されて動力伝達されない前後進切換え装置に連動する第１の回転軸との間で差回転が発生してしまい、特に高速で走行する際には差回転（相対回転速度）が大きくなってしまう。ここで、第１の回転軸と第２の回転軸との間に互いを相対的に回転可能に支持する例えばニードルベアリング等の軸受が介在されていると、差回転が大きい時に軸受に大きな摩擦力が発生してしまうので、軸受の寿命が短くなってしまう虞がある。

　そこで、前後進切換え装置を介する動力伝達経路に介在され、前後進切換え装置に連動する第１の回転軸と、出力軸に連動する第２の回転軸とを有する自動変速機で、車両の高速での前進走行時に第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転速度を低減できる自動変速機を提供することを目的とする。

　本開示に係る自動変速機（１０）は（例えば図１参照）、車両（１）の駆動源に駆動連結される入力軸（２）と、
　車輪に駆動連結される駆動軸（６０）と、
　係合時に前記車両（１）の前進方向の回転を伝達させる経路を形成する前進用係合要素（Ｃ１）と、係合時に前記車両（１）の後進方向の回転を伝達させる経路を形成する後進用係合要素（Ｂ１）と、を有する前後進切換え装置（３）と、
　変速比を変更可能な変速機構（４）と、
　前記入力軸（２）と前記駆動軸（６０）とを前記前後進切換え装置（３）を介して連結する第１の動力伝達経路（ａ１）に介在される第１の係合要素（５８）と、
　前記入力軸（２）と前記駆動軸（６０）とを前記変速機構（４）を介して連結する第２の動力伝達経路（ａ２）に介在される第２の係合要素（Ｃ２）と、を備え、
　前記車両（１）の前記所定速度未満での前進走行時には、前記前進用係合要素（Ｃ１）及び前記第１の係合要素（５８）を係合状態にして、前記入力軸（２）と前記駆動軸（６０）とを前記第１の動力伝達経路（ａ１）により接続して回転伝達する第１のモードとなり、前記車両（１）の前記所定速度以上での前進走行時には、前記第２の係合要素（Ｃ２）を係合状態にして、前記入力軸（２）と前記駆動軸（６０）とを前記第２の動力伝達経路（ａ２）により接続して回転伝達する第２のモードとなる自動変速機（１０）において、
　前記第１の動力伝達経路（ａ１）上で第１の係合要素（５８）に対して前記前後進切換え装置（３）側に配置され、前記前後進切換え装置（３）と連動する第１の回転軸（５０）と、
　前記第１の動力伝達経路（ａ１）上で第１の係合要素（５８）に対して前記入力軸（２）及び前記駆動軸（６０）のいずれか一方の軸側に配置され、前記いずれか一方の軸と連動すると共に、前記第１の回転軸（５０）と軸方向に重なる二重軸として配置される第２の回転軸（５３）と、
　前記第１の回転軸（５０）及び前記第２の回転軸（５３）の間で軸方向に重なって介在されると共に、前記第１の回転軸（５０）及び前記第２の回転軸（５３）を相対的に回転可能に支持する軸受（５４）と、を備え、
　前記第２の係合要素（Ｃ２）を係合状態にすると共に、前記第１の係合要素（５８）を解放状態にする前記第２のモードでの前記車両（１）の前進走行時に、前記前進用係合要素（Ｃ１）を係合状態にする係合モードを実行することを特徴とする。

　なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

　本自動変速機によると、第２の係合要素を係合状態にすると共に、第１の係合要素を解放状態にする第２のモードでの車両の前進走行時に、前進用係合要素を係合状態にする係合モードを実行するので、入力軸から入力された駆動トルクは、第２の動力伝達経路において第２の係合要素を介して駆動軸に伝達されると共に、第２の動力伝達経路に連動する第２の回転軸まで回転伝達される。同時に、入力軸から入力された駆動トルクは、第１の動力伝達経路において前進用係合要素を介して第１の回転軸まで回転伝達される。この時、第１の回転軸と第２の回転軸との回転方向は、同じになる。このため、第１の回転軸と第２の回転軸とが同方向に回転するので、前進用係合要素が解放される解放モードである場合に比べて、第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転速度が小さくなる。これにより、車両の高速での前進走行時に第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転速度を低減できるので、第１の回転軸と第２の回転軸とを相対回転可能に支持する軸受で発生する摩擦力を減らし、軸受の摩耗速度を遅らせ寿命を長期化することができる。尚、係合モードでの係合とは、第２の係合要素が滑りなく係合する完全係合状態の他、滑りを生じながら係合する所謂半係合状態も含むものとする。即ち、第２の係合要素が半係合状態であっても、第１の回転軸に回転を伝達することができるので、第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転速度を低減することができる。

実施の形態に係る自動変速機を示すスケルトン図。実施の形態に係る自動変速機の動作を示す図であり、（ａ）は係合表、（ｂ）はフローチャート。

　以下、本発明に係る実施の形態を、図１及び図２に沿って説明する。尚、本明細書中で駆動連結とは、互いの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、それら回転要素が一体的に回転するように連結された状態、あるいはそれら回転要素がクラッチ等を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いる。

　本実施の形態の自動変速機１０を備える車両１の概略構成について図１に沿って説明する。車両１は、自動変速機１０と、制御装置（ＥＣＵ）１１と、油圧制御装置１２とを備えている。

　自動変速機１０は、不図示のトルクコンバータと、入力軸２を有する前後進切換え装置３と、無段変速機構（変速機構）４と、減速ギヤ機構５と、駆動軸６０を有する出力ギヤ部６と、カウンタシャフト部７と、ディファレンシャル装置８と、これらを収容するミッションケース９とを備えている。また、自動変速機１０には、前後進切換え装置３の入力軸２と出力ギヤ部６の駆動軸６０とを前後進切換え装置３を介して連結する第１の動力伝達経路ａ１と、入力軸２と駆動軸６０とを無段変速機構４を介して連結する第２の動力伝達経路ａ２とが形成されている。また、自動変速機１０は、第１軸ＡＸ１～第５軸ＡＸ５までの互いに平行な軸を備えている。

　第１軸ＡＸ１は、不図示の内燃エンジン（駆動源）のクランク軸と同軸になっている。この第１軸ＡＸ１上には、クランク軸に連結される自動変速機１０の入力軸、トルクコンバータ、前後進切換え装置３及び無段変速機構４の入力軸２、前後進切換え装置３のプラネタリギヤＤＰ、第１のクラッチ（前進用係合要素）Ｃ１、第１のブレーキ（後進用係合要素）Ｂ１、無段変速機構４のプライマリプーリ４１が配置されている。

　第２軸ＡＸ２上には、減速ギヤ機構５が配置されている。第３軸ＡＸ３上には、無段変速機構４のセカンダリプーリ４２、第２のクラッチＣ２、出力ギヤ部６が配置されている。第４軸ＡＸ４上には、カウンタシャフト部７が配置されている。第５軸ＡＸ５上には、ディファレンシャル装置８、左右のドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒが配置されている。

　クランク軸に連結される自動変速機１０の入力軸は、トルクコンバータを介して前後進切換え装置３及び無段変速機構４の入力軸２に連結されている。前後進切換え装置３は、プラネタリギヤＤＰと、第１のブレーキＢ１と、第１のクラッチＣ１とを備えている。入力軸２は、プラネタリギヤＤＰの内周側を通って無段変速機構４のプライマリプーリ４１に接続されていると共に、プラネタリギヤＤＰのキャリヤＣＲに接続されている。プラネタリギヤＤＰは、サンギヤＳ、リングギヤＲ、サンギヤＳに噛合するピニオンＰ１及びリングギヤＲに噛合するピニオンＰ２を回転自在に支持するキャリヤＣＲを有している所謂ダブルピニオンプラネタリギヤで構成されている。このうちのリングギヤＲは、第１のブレーキＢ１によりミッションケース９に対して回転を係止自在となるように構成されている。また、サンギヤＳは中空軸３０に直接的に連結され、キャリヤＣＲは第１のクラッチＣ１を介して中空軸３０に接続され、中空軸３０は正逆回転出力ギヤ３１に連結されている。尚、中空軸３０は、第１のクラッチＣ１のクラッチドラム３２にも連結されており、これら正逆回転出力ギヤ３１と、中空軸３０と、クラッチドラム３２とが一体となって回転部材を構成している。

　第１のクラッチＣ１は、係合時に車両１の前進方向の回転を伝達させる経路を形成するようになっており、第１のブレーキＢ１は、係合時に車両１の後進方向の回転を伝達させる経路を形成するようになっている。

　正逆回転出力ギヤ３１は、減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に噛合している。減速ギヤ機構５は、第１の動力伝達経路ａ１に介在されるシンクロメッシュ機構（第１の係合要素）５８を備えている。減速ギヤ機構５は、第２軸ＡＸ２上に第１の回転軸５０を有しており、該第１の回転軸５０の一方側には、大径な入力ギヤ５１と小径なドライブギヤ（第１のギヤ）５２とが一体的に固定されて連結されている。即ち、第１の回転軸５０は、第１の動力伝達経路ａ１上でシンクロメッシュ機構５８に対して前後進切換え装置３側に配置され、前後進切換え装置３と連動するようになっている。

　第１の回転軸５０の他方側の外周側には、中空軸からなる第２の回転軸５３が、例えばニードルベアリングからなる軸受５４により相対回転自在に支持されている。即ち、第２の回転軸５３は、第１の動力伝達経路ａ１上でシンクロメッシュ機構５８に対して駆動軸６０側に配置され、駆動軸６０と連動すると共に、第１の回転軸５０と軸方向に重なる二重軸として配置されている。第２の回転軸５３には、ドライブギヤ５２と同径のドリブンギヤ（第２のギヤ）５５と、それよりも僅かに大径な出力ギヤ５６とが、一体的に固定されて連結されている。

　軸受５４は、円筒形状のインナレースと、インナレースの外周側に配置される円筒形状のアウタレースと、これらインナレース及びアウタレースの間に介在される複数のニードルとを有し、インナレースとアウタレースとが相対的に回転可能になっている。また、インナレースは第１の回転軸５０の外周面で支持されると共に、アウタレースは第２の回転軸５３の内周面で支持されている。尚、インナレースとアウタレースとの少なくとも一方が第１の回転軸５０あるいは第２の回転軸５３を兼用することにより、部品点数を削減することができる。

　ドライブギヤ５２とドリブンギヤ５５との外周側には、内周面に歯面が形成されたスリーブ５７が軸方向に移動可能に配設されており、該スリーブ５７は、図示を省略した油圧により駆動されるスポークにより軸方向に移動駆動されることで、ドライブギヤ５２だけに噛合する位置と、ドライブギヤ５２及びドリブンギヤ５５に跨って両方に噛合する位置とにスライド駆動される。これにより、ドライブギヤ５２とドリブンギヤ５５とは、切離し状態又は駆動連結状態に切換え自在にされる。そして、出力ギヤ５６は、出力ギヤ部６の入力ギヤ６１に噛合されている。ドリブンギヤ５５のドライブギヤ５２側には、不図示のシンクロナイザが配設されている。即ち、これらシンクロナイザと、スリーブ５７と、ドライブギヤ５２と、ドリブンギヤ５５とにより、シンクロメッシュ機構５８が構成されており、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とを係脱可能になっている。

　無段変速機構４は、変速比を連続的に変更可能であり、本実施の形態ではベルト式無段自動変速機構を適用している。但し、これには限られず、無段変速機構４として、例えばトロイダル式無段変速機構やコーンリング式無段変速機構等を適用してもよい。無段変速機構４は、入力軸２に接続されたプライマリプーリ４１と、セカンダリプーリ４２と、該プライマリプーリ４１及び該セカンダリプーリ４２に巻き掛けられた無端状のベルト４３とを備えて構成されている。プライマリプーリ４１は、それぞれが対向する円錐状に形成された壁面を有し、入力軸２に対して軸方向移動不能に固定された固定シーブ４１ａと、入力軸２に対して軸方向移動可能に支持された可動シーブ４１ｂとを有しており、これら固定シーブ４１ａと可動シーブ４１ｂとによって形成された断面Ｖ字状となる溝部によりベルト４３を挟持している。

　同様に、セカンダリプーリ４２は、それぞれが対向する円錐状に形成された壁面を有し、中心軸４４に対して軸方向移動不能に固定された固定シーブ４２ａと、中心軸４４に対して軸方向移動可能に支持された可動シーブ４２ｂとを有しており、これら固定シーブ４２ａと可動シーブ４２ｂとによって形成された断面Ｖ字状となる溝部によりベルト４３を挟持している。これらプライマリプーリ４１の固定シーブ４１ａとセカンダリプーリ４２の固定シーブ４２ａとは、ベルト４３に対して軸方向反対側となるように配置されている。

　また、プライマリプーリ４１の可動シーブ４１ｂの背面側には、油圧サーボ４５が配置されており、セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２ｂの背面側には、油圧サーボ４６が配置されている。そして、これら油圧サーボ４５，４６は、作動油圧が供給されることにより負荷トルクに対応するベルト挟圧力を発生させると共に、変速比を変更又は固定するための挟圧力を発生させるように構成されている。

　セカンダリプーリ４２の可動シーブ４２ｂの出力軸４７は、第２のクラッチＣ２を介して、出力ギヤ部６の駆動軸６０に接続されている。即ち、第２のクラッチＣ２は、第２の動力伝達経路ａ２に介在されている。出力ギヤ部６は、駆動軸６０と、該駆動軸６０の一端側に固定されて連結された入力ギヤ６１と、該駆動軸６０の他端側に固定されて連結されたカウンタギヤ６２と、を有して構成されており、カウンタギヤ６２は、カウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に噛合されている。

　カウンタシャフト部７は、カウンタシャフト７０と、該カウンタシャフト７０に固定されて連結されたドリブンギヤ７１と、カウンタシャフト７０に固定されて連結されたドライブギヤ７２と、を有して構成されており、ドライブギヤ７２は、ディファレンシャル装置８のデフリングギヤ８０に噛合されている。

　ディファレンシャル装置８は、デフリングギヤ８０の回転をそれぞれ左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒにそれらの差回転を吸収しつつ伝達するように構成されており、左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒは、それぞれ不図示の左右車輪に連結されている。尚、デフリングギヤ８０がドライブギヤ７２に噛合し、ドリブンギヤ７１がカウンタギヤ６２に噛合していることから、出力ギヤ部６の駆動軸６０、カウンタシャフト部７のカウンタシャフト７０、ディファレンシャル装置８は、左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒを介して車輪と駆動連結されており、常に車輪に連動していることになる。

　ＥＣＵ１１は、例えば、ＣＰＵと、処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、通信ポートとを備えており、油圧制御装置１２への制御信号等、各種の信号を出力ポートから出力するようになっている。ＥＣＵ１１には、入力軸２の入力軸回転速度Ｎｉｎを検出する入力軸回転速度センサや、駆動軸６０の出力軸回転速度Ｎｏｕｔを検出する出力軸回転速度センサ等が、入力ポートを介して接続されている。

　ＥＣＵ１１は、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モード（第２のモード）での車両１の前進走行時に、第１のクラッチＣ１を係合状態にする係合モードを実行するようになっている。また、ＥＣＵ１１は、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モードでの車両１の前進走行時に、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１より小さい場合は、第１のクラッチＣ１を解放状態にする解放モードを実行するようになっている（図２（ｂ）のステップＳ２～Ｓ３参照）。更に、ＥＣＵ１１は、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モードでの車両１の前進走行時に、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１より大きい第２の閾値Ｎ_２より大きい場合は、第１のクラッチＣ１を係合状態にする係合モードを実行するようになっている（図２（ｂ）のステップＳ５～Ｓ６参照）。ここで、第２の閾値Ｎ_２は第１の閾値Ｎ_１より大きく設定されている。これにより、１つの閾値のみで解放モードの実行と係合モードの実行とを判断する場合に比べて、ハンチングの頻度を低減することができる。

　油圧制御装置１２は、オイルポンプで発生された油圧をプライマリレギュレータバルブ及びセカンダリレギュレータバルブにより、スロットル開度に基づきライン圧及びセカンダリ圧に調圧するようになっている。また、油圧制御装置１２は、複数のソレノイドバルブ等を備えており、ＥＣＵ１１の指令により、油圧を用いて無段変速機構４の変速や、第１のクラッチＣ１、第２のクラッチＣ２、第３のクラッチ、第１のブレーキＢ１の係脱等の制御を行うようになっている。

　次に、自動変速機１０の動作について説明する。例えば自動変速機１０を搭載した車両１が前進方向に発進する場合、あるいは所定速度未満で前進走行する場合は、非無段モード（第１のモード）（図２（ａ）参照）になり、第１のブレーキＢ１及び第２のクラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ５７がドライブギヤ５２及びドリブンギヤ５５に跨って噛合してシンクロメッシュ機構５８が係合するように切り換えられ、かつ第１のクラッチＣ１が係合される。すると、トルクコンバータあるいはロックアップクラッチを介して入力軸２に入力された内燃エンジンからの入力回転は、プラネタリギヤＤＰにおいて第１のクラッチＣ１の係合によりサンギヤＳ及びキャリヤＣＲが一体回転となって直結状態であるため、そのまま中空軸３０に伝達され、正逆回転出力ギヤ３１から正転回転として減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達される。

　減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達された入力回転（正転回転）は、正逆回転出力ギヤ３１と入力ギヤ５１との径の差（歯数差）により減速されると共に、ドライブギヤ５２からスリーブ５７及びドリブンギヤ５５を介して出力ギヤ５６に逆転回転として伝達され、出力ギヤ部６の入力ギヤ６１に正転回転として伝達される。さらに、出力ギヤ部６の入力ギヤ６１に伝達された正転の減速回転は、カウンタギヤ６２からカウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に、カウンタギヤ６２とドリブンギヤ７１との径の差（歯数差）により減速されつつ逆転回転として伝達される。そして、カウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に伝達された逆転の減速回転は、ドライブギヤ７２から、さらに減速・逆転されてディファレンシャル装置８のデフリングギヤ８０に伝達され、これにより、前進低速段モードとしての固定変速比の正転回転が左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒを介して車輪に出力される。

　一方、例えば自動変速機１０を搭載した車両が後進方向に発進する場合、あるいは所定速度未満で後進走行する場合は、後進段モードとなり、まず、第１のクラッチＣ１及び第２のクラッチＣ２が解放された状態で、スリーブ５７がドライブギヤ５２及びドリブンギヤ５５に跨って噛合してシンクロメッシュ機構５８が係合するように切り換えられ、かつ第１のブレーキＢ１が係止される。すると、トルクコンバータあるいはロックアップクラッチを介して入力軸２に入力された内燃エンジンからの入力回転は、プラネタリギヤＤＰにおいて第１のブレーキＢ１の係合により、キャリヤＣＲの入力回転が固定されたリングギヤＲによって反転されてサンギヤＳから逆転回転として出力されるため、その逆転回転が中空軸３０に伝達され、正逆回転出力ギヤ３１から逆転回転として減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達される。

　減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達された逆転回転は、ギヤ発進モードと同様に、正逆回転出力ギヤ３１と入力ギヤ５１との径の差（歯数差）により減速されると共に、ドライブギヤ５２からスリーブ５７及びドリブンギヤ５５を介して出力ギヤ５６に正転回転で伝達され、出力ギヤ５６から出力ギヤ部６の入力ギヤ６１に逆転回転として伝達される。さらに、出力ギヤ部６の入力ギヤ６１に伝達された逆転回転は、カウンタギヤ６２からカウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に、カウンタギヤ６２とドリブンギヤ７１との径の差（歯数差）により減速されつつ正転回転として伝達される。そして、カウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に伝達された正転回転は、ドライブギヤ７２からさらに減速・反転されてディファレンシャル装置８のデフリングギヤ８０に伝達され、これにより、後進モードとしての固定変速比の逆転回転が左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒを介して車輪に出力される。

　また、例えば前進走行中に所定速度以上となった場合は、第１の無段モード（図２（ａ）参照）になり、第１のクラッチＣ１が解放モードで解放されると共に、第２のクラッチＣ２が係合される。この時、スリーブ５７のドリブンギヤ５５との噛合は過渡的に維持されているためシンクロメッシュ機構５８が係合しているが、更なる加速により第２の無段モード（図２（ａ）参照）になり、スリーブ５７のドリブンギヤ５５との噛合が解除されシンクロメッシュ機構５８が解放される。これにより、トルクコンバータあるいはロックアップクラッチを介して入力軸２に入力された内燃エンジンからの入力回転は、プライマリプーリ４１からベルト４３を介してセカンダリプーリ４２に無段変速されつつ無段変速回転として伝達され、さらに、第２のクラッチＣ２を介して出力ギヤ部６の駆動軸６０からカウンタギヤ６２に伝達される。カウンタギヤ６２からカウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に伝達され、カウンタシャフト部７のドリブンギヤ７１に伝達された無段変速回転は、ドライブギヤ７２によって減速されつつディファレンシャル装置８のデフリングギヤ８０に伝達され、これにより、無段変速モードとしての可変変速比の正転回転が左右ドライブシャフト８１Ｌ，８１Ｒを介して車輪に出力される。

　また、車両１が更に加速された場合は、第３の無段モード（図２（ａ）参照）になり、第１のクラッチＣ１が係合される。これにより、上述した第２の無段モードでの無段変速の動作に加え、第１のクラッチＣ１が係合モードで係合されることで、入力軸２に入力された内燃エンジンからの入力回転は、プラネタリギヤＤＰにおいて第１のクラッチＣ１の係合によりサンギヤＳ及びキャリヤＣＲが一体回転となって直結状態であるため、そのまま中空軸３０に伝達され、正逆回転出力ギヤ３１から正転回転として減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達される。減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１に伝達された入力回転（正転回転）は、正逆回転出力ギヤ３１と入力ギヤ５１との径の差（歯数差）により減速されると共に、第１の回転軸５０を正転回転で回転させる。

　この時、出力ギヤ部６の駆動軸６０から入力ギヤ６１に伝達された逆転回転の無段変速回転は、減速ギヤ機構５の出力ギヤ５６に正転回転で伝達される。このため、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とは、いずれも同方向に回転するようになる。これにより、第１のクラッチＣ１を解放状態にしたままで第１の回転軸５０がほぼ回転しない場合に比べて、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが低下するので、軸受５４の摩耗を抑制することができる。

　ここで、ＥＣＵ１１が、検出された入力軸回転速度Ｎｉｎや出力軸回転速度Ｎｏｕｔに基づいて第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度（以下、単に相対回転速度ともいう）Ｎを算出する手順について説明する。

　まず、第２のクラッチＣ２が係合されると共にシンクロメッシュ機構５８が解放される第２の無段モードで、第１のクラッチＣ１が解放される解放モードである場合は、入力軸２からの回転は第２の動力伝達経路ａ２を介して駆動軸６０に伝達される。同時に、入力軸２から第１の回転軸５０までの第１の動力伝達経路ａ１では、回転伝達されない。ここで、入力軸２の入力軸回転速度をＮｉｎ、入力軸回転速度Ｎｉｎ及び出力軸回転速度Ｎｏｕｔから演算される無段変速機構４での変速比をγ、出力ギヤ部６の入力ギヤ６１と減速ギヤ機構５の出力ギヤ５６との既知のギヤ比をＩ_２とする。この場合、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎは、
　Ｎ＝（１／γ）×Ｉ_２×Ｎｉｎ
となる。

　また、第２のクラッチＣ２が係合されると共にシンクロメッシュ機構５８が解放される第３の無段モードで、第１のクラッチＣ１が係合される係合モードである場合は、入力軸２からの回転は第２の動力伝達経路ａ２を介して駆動軸６０に伝達される。同時に、入力軸２から第１の回転軸５０までの第１の動力伝達経路ａ１も接続されるので、第１の回転軸５０が回転される。尚、この時の各軸の回転方向は、入力軸２が正転方向であることから第１の回転軸５０は逆転方向であり、また入力軸２及び駆動軸６０が正転方向であることから第２の回転軸５３は逆転方向になり、第１の回転軸５０及び第２の回転軸５３は同方向に回転することになる。ここで、前後進切換え装置３の正逆回転出力ギヤ３１と減速ギヤ機構５の入力ギヤ５１との既知のギヤ比をＩ_１とする。この場合、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎは、
　Ｎ＝（（１／γ）×Ｉ_２）－（１／Ｉ_１））×Ｎｉｎ
となる。

　次に、車両１が無段モードで走行する際の自動変速機１０の動作を、図２（ｂ）のフローチャートに沿って説明する。

　ＥＣＵ１１は、現在の走行モードが第２の無段モード又は第３の無段モードのいずれかであるか否かを判断する（ステップＳ１）。ＥＣＵ１１が、現在の走行モードが第２の無段モード及び第３の無段モードのいずれでもないと判断した場合は、処理を終了する。

　ＥＣＵ１１が、現在の走行モードが第２の無段モード又は第３の無段モードのいずれかであると判断した場合は、ＥＣＵ１１は相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ＥＣＵ１１が、相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１以下であると判断した場合は、差回転が小さく軸受５４の摩擦力は小さいため、第１のクラッチＣ１を解放して解放モードにする（ステップＳ３）。これにより、走行モードは第２の無段モードになり（ステップＳ４）、処理を終了する。走行モードが第２の無段モードになることにより、入力軸２の回転は、第１の動力伝達経路ａ１においては第１のクラッチＣ１で切断され、第２の動力伝達経路ａ２を介して駆動軸６０に伝達される。このため、中空軸３０から第１の回転軸５０まではほぼ回転しないので、中空軸３０から第１の回転軸５０までが回転する場合に比べて回転抵抗を小さくすることができ、燃費を向上することができる。

　一方、ステップＳ２において、ＥＣＵ１１が、相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１以下ではないと判断した場合は、ＥＣＵ１１は相対回転速度Ｎが第２の閾値Ｎ_２以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。ＥＣＵ１１が、相対回転速度Ｎが第２の閾値Ｎ_２以上ではないと判断した場合は、処理を終了する。ＥＣＵ１１が、相対回転速度Ｎが第２の閾値Ｎ_２以上であると判断した場合は、差回転が大きく軸受５４の摩擦力が大きいため、第１のクラッチＣ１を係合して係合モードにする（ステップＳ６）。これにより、走行モードは第３の無段モードになり（ステップＳ７）、処理を終了する。走行モードが第３の無段モードになることにより、入力軸２の回転は、第１の動力伝達経路ａ１においては第１のクラッチＣ１で接続され、第１の回転軸５０まで回転される。このため、相対回転速度Ｎを低減することができるようになる。

　以上説明したように、本実施の形態の自動変速機１０によると、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モードでの車両１の前進走行時に、第１のクラッチＣ１を係合状態にする係合モードを実行するので、入力軸２から入力された駆動トルクは、第２の動力伝達経路ａ２において第２のクラッチＣ２を介して駆動軸６０に伝達されると共に、第２の動力伝達経路ａ２に連動する第２の回転軸５３まで回転伝達される。同時に、入力軸２から入力された駆動トルクは、第１の動力伝達経路ａ１において第１のクラッチＣ１を介して第１の回転軸５０まで回転伝達される。この時、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との回転方向は、同じになる。

　このため、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とが同方向に回転するので、第１のクラッチＣ１が解放される解放モードである場合に比べて、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが小さくなる。これにより、車両１の高速での前進走行時に相対回転速度Ｎを低減できるので、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とを相対回転可能に支持する軸受５４で発生する摩擦力を減らし、軸受５４の摩耗速度を遅らせ寿命を長期化することができる。

　また、本実施の形態の自動変速機１０では、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モードでの車両１の前進走行時に、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１より小さい場合は、第１のクラッチＣ１を解放状態にする解放モードを実行するようになっている（図２（ｂ）のステップＳ２～Ｓ３参照）。

　これにより、入力軸２の回転は、第１の動力伝達経路ａ１においては第１のクラッチＣ１で切断され、第２の動力伝達経路ａ２を介して駆動軸６０に伝達され、中空軸３０から第１の回転軸５０まではほぼ回転しないので、中空軸３０から第１の回転軸５０までが回転する場合に比べて回転抵抗を小さくすることができ、燃費を向上することができる。

　また、本実施の形態の自動変速機１０では、第２のクラッチＣ２を係合状態にすると共に、シンクロメッシュ機構５８を解放状態にする無段モードでの車両１の前進走行時に、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３との相対回転速度Ｎが第１の閾値Ｎ_１より大きい第２の閾値Ｎ_２より大きい場合は、第１のクラッチＣ１を係合状態にする係合モードを実行するようになっている（図２（ｂ）のステップＳ５～Ｓ６参照）。これにより、第２の閾値Ｎ_２は第１の閾値Ｎ_１より大きく設定されていることから、１つの閾値のみで解放モードの実行と係合モードの実行とを判断する場合に比べて、ハンチングの頻度を低減することができる。

　また、本実施の形態の自動変速機１０では、変速機構は変速比を連続的に変更可能な無段変速機構４であり、第１のモードは非無段モードであり、第２のモードは無段モードであるようにしている。これにより、無段変速機構４を備えた自動変速機１０において、車両１の高速での前進走行時に第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とを相対回転可能に支持する軸受５４で発生する摩擦力を減らし、軸受５４の摩耗速度を遅らせ寿命を長期化することができる。また、本実施の形態の自動変速機１０では、第１の係合要素は、第１の回転軸５０と一体回転するドライブギヤ５２と、第２の回転軸５３と一体回転するドリブンギヤ５５とを噛合可能なシンクロメッシュ機構５８であるようにしている。これにより、車両１の高速での前進走行時に相対回転速度Ｎを低減できるので、第１の回転軸５０と第２の回転軸５３とを相対回転可能に支持する軸受５４で発生する摩擦力を減らし、軸受５４の摩耗速度を遅らせ寿命を長期化することができる。

　尚、上述した本実施の形態においては、第１の係合要素をシンクロメッシュ機構５８とし、第２の係合要素を第２のクラッチＣ２により構成した場合について説明したが、これには限られない。例えば、各係合要素をドグクラッチやブレーキ等により構成するようにしてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、第３の無段モードから第２の無段モードに切り換える際の相対回転速度Ｎの閾値として第１の閾値Ｎ_１を設定し、第２の無段モードから第３の無段モードに切り換える際の相対回転速度Ｎの閾値として第１の閾値Ｎ_１より大きい第２の閾値Ｎ_２を設定した場合について説明しているが、これには限られない。例えば、閾値を１つのみ設定し、該閾値のみで第２の無段モードと第３の無段モードとの双方の切り換えを判断するようにしてもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、シンクロメッシュ機構５８を前後進切換え装置３と駆動軸６０との間に配置した場合について説明したが、これには限られず、シンクロメッシュ機構５８を前後進切換え装置３と入力軸２との間に配置してもよい。同様に、上述した本実施の形態においては、第２のクラッチＣ２を無段変速機構４と駆動軸６０との間に配置した場合について説明したが、これには限られず、第２のクラッチＣ２を無段変速機構４と入力軸２との間に配置してもよい。即ち、第２の回転軸５３は、第１の動力伝達経路ａ１上でシンクロメッシュ機構５８に対して入力軸２及び駆動軸６０のいずれか一方の軸側に配置され、このいずれか一方側の軸と連動すると共に、第１の回転軸５０と軸方向に重なる二重軸として配置されたものとすることができる。

　また、上述した本実施の形態においては、前後進切換え装置３としてプラネタリギヤＤＰを用いた構成を適用した場合について説明したが、これには限られず、他の構成を適用してもよい。

　また、上述した本実施の形態においては、変速機構として無段変速機構４を適用した場合について説明したが、これには限られず、多段変速機構を適用してもよい。

　本自動変速機は、無段変速機構と前後進切換え装置とを備える自動変速機に係り、詳しくは、前後進切換え装置を介して設けられる第１の動力伝達経路と、無段変速機構を介して第１の動力伝達経路と並行に設けられる第２の動力伝達経路とを有する自動変速機に用いて好適である。

１　　　　車両
２　　　　入力軸
３　　　　前後進切換え装置
４　　　　無段変速機構（変速機構）
１０　　　自動変速機
５０　　　第１の回転軸
５２　　　ドライブギヤ（第１のギヤ）
５３　　　第２の回転軸
５４　　　軸受
５５　　　ドリブンギヤ（第２のギヤ）
５８　　　シンクロメッシュ機構（第１の係合要素）
６０　　　駆動軸
ａ１　　　第１の動力伝達経路
ａ２　　　第２の動力伝達経路
Ｂ１　　　第１のブレーキ（後進用係合要素）
Ｃ１　　　第１のクラッチ（前進用係合要素）
Ｃ２　　　第２のクラッチ（第２の係合要素）

Claims

　車両の駆動源に駆動連結される入力軸と、
　車輪に駆動連結される駆動軸と、
　係合時に前記車両の前進方向の回転を伝達させる経路を形成する前進用係合要素と、係合時に前記車両の後進方向の回転を伝達させる経路を形成する後進用係合要素と、を有する前後進切換え装置と、
　変速比を変更可能な変速機構と、
　前記入力軸と前記駆動軸とを前記前後進切換え装置を介して連結する第１の動力伝達経路に介在される第１の係合要素と、
　前記入力軸と前記駆動軸とを前記変速機構を介して連結する第２の動力伝達経路に介在される第２の係合要素と、を備え、
　前記車両の前記所定速度未満での前進走行時には、前記前進用係合要素及び前記第１の係合要素を係合状態にして、前記入力軸と前記駆動軸とを前記第１の動力伝達経路により接続して回転伝達する第１のモードとなり、前記車両の前記所定速度以上での前進走行時には、前記第２の係合要素を係合状態にして、前記入力軸と前記駆動軸とを前記第２の動力伝達経路により接続して回転伝達する第２のモードとなる自動変速機において、
　前記第１の動力伝達経路上で第１の係合要素に対して前記前後進切換え装置側に配置され、前記前後進切換え装置と連動する第１の回転軸と、
　前記第１の動力伝達経路上で第１の係合要素に対して前記入力軸及び前記駆動軸のいずれか一方の軸側に配置され、前記いずれか一方の軸と連動すると共に、前記第１の回転軸と軸方向に重なる二重軸として配置される第２の回転軸と、
　前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸の間で軸方向に重なって介在されると共に、前記第１の回転軸及び前記第２の回転軸を相対的に回転可能に支持する軸受と、を備え、
　前記第２の係合要素を係合状態にすると共に、前記第１の係合要素を解放状態にする前記第２のモードでの前記車両の前進走行時に、前記前進用係合要素を係合状態にする係合モードを実行する、
　ことを特徴とする自動変速機。
　前記第２の係合要素を係合状態にすると共に、前記第１の係合要素を解放状態にする前記第２のモードでの前記車両の前進走行時に、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との回転速度の差が第１の閾値より小さい場合は、前記前進用係合要素を解放状態にする解放モードを実行する、
　ことを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
　前記第２の係合要素を係合状態にすると共に、前記第１の係合要素を解放状態にする前記第２のモードでの前記車両の前進走行時に、前記回転速度の差が前記第１の閾値より大きい第２の閾値より大きい場合は、前記前進用係合要素を係合状態にする前記係合モードを実行する、
　ことを特徴とする請求項２記載の自動変速機。
　前記変速機構は、前記変速比を連続的に変更可能な無段変速機構であり、
　前記第１のモードは、非無段モードであり、
　前記第２のモードは、無段モードである、
　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動変速機。
　前記第１の係合要素は、前記第１の回転軸と一体回転する第１のギヤと、前記第２の回転軸と一体回転する第２のギヤとを噛合可能なシンクロメッシュ機構である、
　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動変速機。