JP2007255672A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】主変速装置と副変速装置とによる変速比を予め異常時にも対応可能に最適化し、コスト低減を図りつつ異常時にも最低限の走行性を確保する。
【解決手段】主変速装置による１速の変速比から５速の変速比に対して、副変速装置によって５段階の総変速比を追加し、追加された５段階の総変速比のうち、低速側の範囲を、主変速装置を１速、２速に固定して副変速比で増速させた総変速比に設定し、３速,４速の変速範囲と重複させた変速範囲に設定する。そして、異常発生時には、重複変速範囲を用いて正常時に近い変速比での走行を可能とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、主変速装置と該主変速装置に連結された副変速装置とを有する自動変速機に関する。

近年、自動車等の車両においては、エンジン出力を有効活用しつつ燃費低減を図るため、変速機に要求される変速レンジ幅が広くなる傾向にあり、変速段の多段化が進んでいる。このため、主変速機に副変速機を連結し、主変速機で変速した変速出力を更に副変速機で変速することにより、更なる多段化を可能とした自動変速機が開発されている。

このような自動変速機においては、故障時のバックアップが重要となり、従来から、異常時に対処するための技術が各種提案されている。

例えば、特許文献１には、複数の摩擦要素に対する作動圧の給排を制御する油圧回路に、第１電磁弁手段により切り換えられる作動圧制御回路と、第２電磁弁手段により作動圧を調圧する調圧回路とを並列に設け、第１電磁弁手段の制御不能時には第２電磁弁手段により調圧回路を介して変速制御を行い、第２電磁弁手段の制御不能時には第１電磁弁手段により作動圧制御回路を介して変速制御を行なう技術が開示されている。

また、特許文献２には、複数の変速機を組み合わせて多段変速を可能に構成し、各変速機には変速のためのアクチュエータを取り付け、これらアクチュエータを駆動してギア段切替えを行う際に、いずれかのアクチュエータについて作動不良が検出されたときには、現在のギア段から当該不良アクチュエータの作動を伴うギア段への切替えを禁止することで、アクチュエータ故障時の変速制御をバックアップする技術が開示されている。
特許第３１６５２５９号公報 特開２００１−３０４４０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、通常時と故障時との２系統の回路が必要となり、装置が複雑となってコストの上昇となる。同様に、特許文献２に開示の技術では、変速比の小さいスプリッタと変速比の大きいレンジとの２種類の副変速機を必要としており、装置が複雑となってコスト上昇を招いてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、主変速装置と副変速装置とによる変速比を予め異常時にも対応可能に最適化し、コスト低減を図りつつ異常時にも最低限の走行性を確保することのできる自動変速機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による自動変速機は、主変速装置に副変速装置を連結して多数の変速段を達成する自動変速機において、上記副変速装置において第１の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第１変速比範囲と、上記副変速装置において第２の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速全体の第２変速比範囲とが一部重複するように設定し、上記副変速装置が上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか一方を設定することができない異常のとき、上記副変速装置は上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか他方を設定することを特徴とする。

また、本発明による自動変速機は、主変速装置に副変速装置を連結して多数の変速段を達成する自動変速機において、上記副変速装置は、第１の摩擦係合要素と第２の摩擦係合要素とを有し、上記第１の摩擦係合要素を締結し且つ上記第２の摩擦係合要素を解放することにより、第１の変速比を設定し、上記第１の摩擦係合要素を解放し且つ上記第２の摩擦係合要素を締結することにより、第２の変速比を設定し、上記副変速装置において上記第１の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第１変速比範囲と、上記副変速装置において上記第２の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第２変速比範囲とが一部重複するように設定し、上記副変速装置が上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか一方を設定することができない異常のとき、上記副変速装置は上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか他方を設定することを特徴とする。

本発明によれば、主変速装置と副変速装置とによる変速比を予め異常時にも対応可能に最適化するため、コスト低減を図りつつ、異常が発生した場合においても最低限の走行が可能となり、安全を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施の一形態に係り、図１は自動変速機の各要素のレイアウトを示す模式図、図２は副変速装置のスケルトン図、図３は変速位置と摩擦係合要素の係合関係を示す説明図、図４は副変速装置の油圧系統を示す説明図、図５は故障時変速バックアップ処理のフローチャートである。

図１において、符号１０はエンジン１に連結される自動変速機であり、本形態においては、四輪駆動車に搭載される駆動力配分機構を備えた自動変速機を例に取って説明する。この自動変速機１０は、ロックアップクラッチ１５を備えたトルクコンバータ１６と、トルクコンバータ１６の後部に配設される主変速装置２０と、主変速装置２０からの出力を駆動力配分するセンターディファレンシャル装置５０と、このセンターディファレンシャル装置５０に連結される副変速切換装置６０とを備えている。

主変速装置２０は、多段階の変速段を自動的に切換える変速機であり、既存の変速機を用いることができるが、実用上、３速以上の変速機であることが望ましい。また、副変速切換装置６０は、本形態においては、センターディファレンシャル装置５０を併用することにより２段階の変速比を選択可能としており、主変速装置２０の変速比範囲に対して自動変速機全体としての変速範囲を拡大する副変速装置を形成するものである。

後述するように、センターディファレンシャル装置５０及び副変速切換装置６０による副変速装置は、第１の変速比としてのロー側の副変速比と、より高速側の第２の変速比としてのハイ側の副変速比とを選択的に使用することができ、自動変速機１０全体の総変速比として、主変速装置２０の主変速比にロー側の副変速比を適用した第１変速比範囲と、主変速比にハイ側の副変速比を適用した第２の変速比範囲とを得ることができる。これらの第１，第２の変速比範囲は、一部重複するように設定されており、通常は、重複部分の一方を使用し、他方は異常が発生した際のバックアップとして用いる。

このような副変速装置を備えた自動変速機１０は、エンジン１の出力軸（クランク軸）に入力軸２を介してトルクコンバータ１６が連結され、更に、入力軸２が主変速装置２０に連結されている。主変速装置２０の出力軸３は、入力軸２と同軸上に配置され、センターディファレンシャル装置５０を介して前輪伝達軸としてのフロントドライブ軸４と副変速切換装置６０とに分岐接続されている。尚、符号５は、トルクコンバータ１６にオイルを供給するオイルポンプである。

フロントドライブ軸４は、入力軸２及び出力軸３に対して平行に配置され、このフロントドライブ軸４の後端がセンターディファレンシャル装置５０にリダクションギヤ６を介して連結されている。更に、フロントドライブ軸４の前端は、図示しないフロントディファレンシャル装置に連設され、このフロントディファレンシャル装置に、前輪を軸支する出力軸が連設されている。

一方、副変速切換装置６０の出力側は、後輪伝達軸としてのリヤドライブ軸７に接続されている。リヤドライブ軸７は、出力軸３の後方に、出力軸３と同軸上に配置されており、図示しないプロペラ軸やリヤディファレンシャル装置等を介して、後輪を軸支する後輪出力軸に連設されている。

本形態においては、主変速装置２０は、フロントプラネタリギヤ２１とミッドプラネタリギヤ２２とリヤプラネタリギヤ２３との３組のプラネタリギヤを直列的に繋げたスケルトンを主として構成され、その他、ブレーキやクラッチ等の摩擦係合要素を備えた前進５段後退１段の自動変速機である。

主変速装置２０の摩擦係合要素としては、フロントプラネタリギヤ２１に対して、フロントブレーキ（ＦＲ／Ｂ）２４、ワンウェイクラッチ（３ｒｄＯＷＣ）２５が備えられている。また、ミッドプラネタリギヤ２２、リヤプラネタリギヤ２３に対して、インプットクラッチ（Ｉ／Ｃ）２６、ハイ＆ローリバースクラッチ（Ｈ＆ＬＲ／Ｃ）２７、ワンウェイクラッチ（１ｓｔＯＷＣ）２８、ダイレクトクラッチ（Ｄ／Ｃ）２９、リバースブレーキ（ＲＥＶ／Ｂ）３０、フォワードブレーキ（ＦＷＤ／Ｂ）３１が備えられている。

具体的には、フロントプラネタリギヤ２１のサンギヤ２１ａと固定部材であるケース側との間に、フロントブレーキ２４とワンウェイクラッチ２５とが並列的に介装され、フロントプラネタリギヤ２１のキャリヤ２１ｂがリヤプラネタリギヤ２３のインターナルギヤ２３ｃに連結されている。また、フロントプラネタリギヤ２１のインターナルギヤ２１ｃが入力軸２に連結され、更に、インプットクラッチ２６を介してミッドプラネタリギヤ２２のインターナルギヤ２２ｃに連結されている。

ミッドプラネタリギヤ２２は、サンギヤ２２ａとケース側との間に、フォワードブレーキ３１が介装されており、インターナルギヤ２２ｃがリヤプラネタリギヤ２３のキャリヤ２３ｂに連結されている。ミッドプラネタリギヤ２２のキャリヤ２２ｂは出力軸３に連結され、このキャリヤ２２ｂから主変速出力がセンターディファレンシャル装置５０に伝動される。

リヤプラネタリギヤ２３は、サンギヤ２３ａとキャリヤ２３ｂとの間にダイレクトクラッチ２９が介装され、キャリヤ２３ｂとケース側との間に、リバースブレーキ３０が介装されている。また、リヤプラネタリギヤ２３のサンギヤ２３ａとミッドプラネタリギヤ２２のサンギヤ２２ａとの間には、ハイ＆ローリバースクラッチ２７とワンウェイクラッチ２８とが並列的に介装されている。

これらの各摩擦係合要素は、オイルパンに収容されたコントロールバルブボデー７０により給排油されて個別的に係脱され、図３に示すように、前進５段後退１段の変速段を得ることができる（但し、後述するように、本形態においては、主変速装置２０による前進５段後退１段の変速段を、自動変速機１０における前進５段後退１段の変速段として用いている）。

尚、図３においては、○印は締結を示し、◎印はパワーオン時はトルク伝達に関与、◇印はコースト時はトルク伝達に関与することを示す。また、△印は油圧は供給するが出力に影響する作用はないことを示し、△*印は所定車速領域で締結することを示している。

概略的には、ドライブ（Ｄ）レンジの１速では、フォワードブレーキ３２が係合してミッドプラネタリギヤ２２のサンギヤ２２ａをロックし、入力軸２からフロントプラネタリギヤ２１のインターナルギヤ２２ｃ，キャリヤ２２ｂ、リヤプラネタリギヤ２３のインターナルギヤ２３ｃ，キャリヤ２３ｂを経てミッドプラネタリギヤ２２のインターナルギヤ２２ｃ，キャリヤ２２ｂを介して出力軸３に動力が伝達される。

Ｄレンジの２速では、フォワードブレーキ３１に加えてダイレクトクラッチ２９が係合し、リヤプラネタリギヤ２３のサンギヤ２３ａとキャリヤ２３ｂとが一体回転し、１速時よりも増速した動力が出力される。

Ｄレンジの３速では、２速に対してフォワードブレーキ３２が解放されてミッドプラネタリギヤ２２のサンギヤ２２ａのロックを解除し、代わりにハイ＆ローリバースクラッチ２７が係合し、ミッドプラネタリギヤ２２のサンギヤ２２ａがリヤプラネタリギヤ２３のサンギヤ２３ａ及びキャリヤ２３ｂと一体回転することで、２速よりも増速される。

Ｄレンジの４速では、３速に対して更にインプットクラッチ２６が係合してミッドプラネタリギヤ２２のインターナルギヤ２２ｃがサンギヤ２２ａと一体回転し、入力軸２と出力軸３とが直結する。更に、Ｄレンジの５速では、４速に対してフロントブレーキ２４が係合し、フロントプラネタリギヤ２１のサンギヤ２２ａがロックされ、入力軸２の回転が増速されて出力軸３に伝達される。

リバース（Ｒ）レンジでは、フロントブレーキ２４の締結でフロントプラネタリギヤ２１のサンギヤ２１ａがロックされると共に、リバースブレーキ３０の締結でミッドプラネタリギヤ２２のインターナルギヤ２２ｃ及びリヤプラネタリギヤ２３のキャリヤ２３ｂがロックされる。更に、ハイ＆ローリバースクラッチ２７が締結してミッドプラネタリギヤ２２のサンギヤ２２ａとリヤプラネタリギヤ２３のサンギヤ２２ａとが連結されるため、フロントプラネタリギヤ２１に対してリヤプラネタリギヤ２３が逆転し、ミッドプラネタリギヤ２２のキャリヤ２２ｂを介してギヤ比の大きい逆転動力が出力され、出力軸３に伝達される。

一方、センターディファレンシャル装置５０は、複合プラネタリギヤ式のディファレンシャル装置であり、出力軸３に連設される第１のサンギヤ５１と、中間軸８を介して副変速切換装置６０に連設される第２のサンギヤ５２と、第１のサンギヤ５１に噛合する第１のピニオン５３と、第２のサンギヤ５２に噛合する第２のピニオン５４と、これら第１，第２のピニオン５３，５４を回転可能に軸支するキャリヤ５５とを備えている。第１，第２のピニオン５３，５４は一体的に連結されており、また、キャリヤ５５がフロントドライブ軸４のリダクションギヤ６に連設されると共に、中間軸９を介して副変速切換装置６０に連設されている。

これにより、出力軸３から出力される駆動力が第１のサンギヤ５１を介して第１のピニオン５３に伝達されると、この第１のピニオン５３と一体の第２のピニオン５４、及びキャリヤ５５を介して、第２のサンギヤ５２とリダクションギヤ６とに所定の配分比でトルクが伝達される。このとき、第１，第２のピニオン５３，５４の自転と公転とにより、第２のサンギヤ５２とリダクションギヤ６との回転差が吸収される。

また、副変速切換装置６０は、本形態においては、３組の油圧多板クラッチ、すなわち、固定部材であるケース側とセンターディファレンシャル装置５０の第２のサンギヤ５２との間に設けられたマルチステップブレーキ（ＭＳ／Ｂ）６１、センターディファレンシャル装置５０とリヤドライブ軸７との間で差動制限等を行うトランスファークラッチ６２、マルチステップブレーキ６１とトランスファークラッチ６２との間に設けられたダイレクトクラッチ（Ｄ／Ｃ＿２）６３を備えている。これらのクラッチのうち、変速に関与するクラッチは、マルチステップブレーキ６１とダイレクトクラッチ６３であり、互いに逆の関係で締結／解放状態とすることにより、副変速比をハイ／ローの２段階に切換えることができる。

より詳細には、副変速装置としてのセンターディファレンシャル装置５０及び副変速切換装置６０は、図２に示される結合関係にある。すなわち、センターディファレンシャル装置５０の第２のサンギヤ５２は、中間軸８に形成されてトルク配分した動力を中間軸８に出力するよう構成されており、中間軸８の内部に中間軸９が遊嵌され、この中間軸９が第１，第２のサンギヤ５１，５２の間隙で連結部材５６を介してキャリヤ５５に一体結合されている。更に、キャリヤ５５の前端にはリダクションギヤ６が結合され、キャリヤ５５の動力を出力するように構成されている。

また、副変速切換装置６０は、中間軸８とリヤドライブ軸７とにそれぞれドラム部材６４，６５が設けられ、両ドラム部材６４，６５の間にダイレクトクラッチ６３が介設されている。また、中間軸８とドラム部材６５との間にトランスファークラッチ６２が介設されると共に、ドラム部材６４とケース側との間にマルチステップブレーキ６１が介設され、ダイレクトクラッチ６３とトランスファークラッチ６２とマルチステップブレーキ６１とが３重に重合して同軸上に配置されている。

これらのマルチステップブレーキ６１、トランスファークラッチ６２、ダイレクトクラッチ６３は、コントロールバルブボデー７０により油圧制御され、前進５段後退１段の主変速装置２０に対して副変速切換装置６０で副変速比を２段階に切り換えることにより、自動変速機１０全体として前進５段の変速段を新たに加えることが可能となるが、以下に説明するように、１０段の変速比範囲のうち、一部の範囲を重複させて前進８段後退１段としている。そして、異常発生時に、重複させた変速段を用いることで、正常時に接近した変速比でのバックアップ走行を可能としている。

すなわち、マルチステップブレーキ６１を解放してダイレクトクラッチ６３を締結し、副変速比をロー側にすると、センターディファレンシャル装置５０からトルク配分した駆動力を出力する中間軸８とリヤドライブ軸７とがドラム部材６４，６５を介して結合され、副変速比が１の直結状態となる。その結果、主変速装置２０の変速比が自動変速機１０の総変速比となって出力され、１速〜５速で３．５４０〜０．８３４の変速比を得ることができる。尚、このとき、後輪スリップ等に応じてトランスファークラッチ６２に差動制限トルクを生じる。

一方、ダイレクトクラッチ６３を解放してマルチステップブレーキ６１を締結し、副変速比をハイ側にすると、センターディファレンシャル装置５０のキャリヤ５５に結合される中間軸９とトランスファークラッチ６２を介してリヤドライブ軸７とが連結される一方、中間軸８及び第２のサンギヤ５２がロックされてセンターディファレンシャル装置５０の差動機能が阻止され、キャリヤ５５が増速回転される。このときの副変速比は、センターディファレンシャル装置５０の歯車諸元によって定まる変速比となり、主変速装置２０による主変速比に副変速比を乗算した値が自動変速機１０全体の総変速比となって出力される。

例えば、センターディファレンシャル装置５０の増速の変速比ｉｐを、ｉｐ＝０．４５７とすると、図３に示すように、主変速装置２０による１速の変速比３．５４０から５速の変速比０．８３４に対して、１．６１７〜０．３８１の５段階の総変速比を追加することができる。追加された５段階の総変速比のうち、図３に示す６速より低速側の範囲は、主変速装置２０を１速、２速に固定して副変速比ｉｐで増速させた総変速比１．６１７，１．０５７に設定され、３速（１．４１７）,４速（１．００）の変速範囲と重複させた変速範囲に設定されている。

この重複変速範囲は、通常時、副変速比をロー側或いはハイ側の何れか一方に設定して用いられるが、異常発生時には、正常な側の副変速比に切換えることにより、重複変速範囲で通常時（正常時）に近い変速比を得ることができる。上述したように、本形態においては、通常時は、重複変速範囲の変速比は、副変速比をロー側とした主変速装置２０の３速,４速を用いている。

これにより、自動変速機１０の総変速比として、副変速比をロー側とした１〜５速（すなわち、主変速比１〜５速）に加えて、主変速比を３速〜５速に設定してハイ側の副変速比ｉｐで増速させた変速比０，６７３、０．４５７、０．３８１を、それぞれ、６速、７速、８速とすることにより、１速から８速までの適正間隔の変速段を得ることができると共に、異常発生時にも、重複変速範囲を用いて通常時（正常時）に近い変速比を得ることができる。

異常時の変速バックアップ制御は、自動変速機１０の各摩擦係合要素をコントロールバルブボデー７０を介して制御する図４の電子制御装置（ＴＣＵ）８０によって行われる。ＴＣＵ８０は、通常時、予め記憶した変速スケジュールに従って、コントロールバルブボデー７０を介して自動変速機１０の変速段を制御し、同時に、異常の有無を自己診断している。

この自己診断においては、特に、副変速切換装置６０のマルチステップブレーキ６１及びダイレクトクラッチ６３の異常を検出することが重要であり、双方が共に締結した状態で故障してインターロックする事態を確実に回避するようにしている。具体的には、ＴＣＵ８０は、副変速切換装置６０の油圧系統を常時モニタし、マルチステップブレーキ６１及びダイレクトクラッチ６３の何れかが故障した場合であっても最低限の走行を確保するようにしている。

副変速切換装置６０の油圧系統は、図４に示され、マルチステップブレーキ６１及びダイレクトクラッチ６３のそれぞれに、コントロールバルブボデー７０に設けられた電磁切換バルブ７１，７２、リニアソレノイドバルブ７３，７４等を介して油圧が供給される。また、マルチステップブレーキ６１の油圧ライン７５、ダイレクトクラッチ６３の油圧ライン７６には、それぞれ、規定の制御圧でＯＮする油圧スイッチ７７，７８が介装されており、これらの油圧スイッチ７７，７８の信号がＴＣＵ８０に入力され、リニアソレノイドバルブ７３，７４のバルブ固着等によるマルチステップブレーキ６１やダイレクトクラッチ６３の異常が診断される。

このマルチステップブレーキ６１やダイレクトクラッチ６３の異常診断は、主として、油圧を出力させる制御指示に対してブレーキ或いはクラッチが解放状態で固着して締結できないＯＦＦ故障と、油圧を解放させる制御指示に対してブレーキ或いはクラッチが締結状態で固着して解放できないＯＮ故障とが対象となる。これらの故障は、油圧系統の異常、電磁切換バルブ７１，７２やリニアソレノイドバルブ７３，７４の故障、更には、マルチステップブレーキ６１やダイレクトクラッチ６３自体のオイル漏れや固着等といったように各種の原因が考えられるが、最終的には、制御指示に対する油圧スイッチ７７，７８のＯＮ，ＯＦＦ状態で判別することができ、副変速切換装置６０による副変速比がロー側或いはハイ側で異常を検出した場合、正常な側の副変速比に切換えると共に、主変速装置２０を所定の変速段に固定して安全を確保する。

主変速装置２０の変速段の固定は、副変速のハイ側での故障かロー側での故障かに応じて決定する。副変速をハイ側に設定できない異常が発生した場合、すなわち、ダイレクトクラッチ６３がＯＮ故障した場合或いはマルチステップブレーキ６１がＯＦＦ故障した場合には、更なる故障発生のリスクを回避するため、例えば、主変速装置２０の要素間の相対回転が最も小さい組み合わせとなる変速段に固定する。

本形態においては、副変速をハイ側に設定できない異常が発生した場合（ロー故障；ロー側に固定されてしまう故障）、副変速切換装置６０をロー側に設定し、主変速装置２０を直結段である４速に固定する。主変速比を４速に固定した状態は、インプットクラッチ２６、ハイ＆ローリバースクラッチ２７、ダイレクトクラッチ６３が共に締結し、３つのプラネタリギヤ２１，２２，２３の各ギヤが一体となって回転する状態であり、最も安全な状態であると言える。

一方、副変速をロー側に設定できない異常が発生した場合（ハイ故障；ハイ側に固定されてしまう故障）、すなわち、ダイレクトクラッチ６３がＯＦＦ故障した場合或いはマルチステップブレーキ６１がＯＮ故障した場合には、主変速装置２０の変速比を最も大きい変速比すなわち１速に固定し、確実な走行を可能とする。但し、本形態のように、ロー側の副変速比がハイ側の副変速比よりも大きいことが条件となる。

尚、ハイ故障での主変速比を、相対回転が最も小さい変速比としての４速に固定すると、副変速比の設定によっては変速機全体の総変速比が小さくなり過ぎ、走行を維持することが困難となる虞がある。しかしながら、ハイ故障時に４速固定の走行が可能な否かは、エンジンの出力特性や主変速装置の構成にも依存するため、４速（相対回転が最も小さい変速比）への固定は、必ずしもロー故障時に限定されるものではなく、条件によってはハイ故障時に適用することも可能である。

次に、ＴＣＵ８０によるダイレクトクラッチ６３及びマルチステップブレーキ６１のＯＮ故障、ＯＦＦ故障に対応した故障時変速バックアップ処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

この故障時変速バックアップ処理では、先ず、ステップＳ１において、ダイレクトクラッチ（Ｄ／Ｃ＿２）６３の油圧を制御するリニアソレノイドバルブ７３を駆動して油圧を出力する指示が出力されているか否かを調べる。その結果、油圧出力指示が出されているときには、ステップＳ２へ進み、ダイレクトクラッチ６３の油圧ライン７５の圧力を検出する油圧スイッチ（Ｃ油圧ＳＷ）７７からの信号を読込み、スイッチがＯＮされているか否かを調べる。

その結果、油圧スイッチ７７がＯＮの場合には、ダイレクトクラッチ６３に規定の油圧が供給されており、ダイレクトクラッチ６３は正常に作動していると判断してステップＳ８へ進み、マルチステップブレーキ（ＭＳ／Ｂ）６１の故障判定を行う。一方、油圧スイッチ７７がＯＦＦの場合には、ダイレクトクラッチ６３に規定の油圧が供給されず、クラッチ締結が不可の異常（ダイレクトクラッチＯＦＦ故障）であると判断し、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、マルチステップブレーキ６１をＯＮさせて副変速比をハイ側に設定し、ステップＳ４で主変速装置２０の主変速比を１速に固定する。そして、異常発生を運転者に警告すると共にフェールセーフ制御に移行し、リンプホームのための走行を確保する。

一方、ステップＳ１において、ダイレクトクラッチ６３への油圧出力指示が出力されていない場合には、ステップＳ１からステップＳ５へ進み、油圧スイッチ７７の信号がＯＦＦであるか否かを調べる。その結果、油圧スイッチ７７がＯＮである場合には、クラッチ締結状態のまま解放されない異常（ダイレクトクラッチＯＮ故障）であると判断し、ステップＳ５からステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、マルチステップブレーキ６１をＯＦＦさせて副変速比をロー側に設定し、ステップＳ７で主変速装置２０の主変速比を４速に固定する。そして、同様に、異常発生を運転者に警告すると共にフェールセーフ制御に移行し、リンプホームのための走行を確保する。

また、ステップＳ５において油圧スイッチ７７がＯＦＦである場合、ステップＳ５からステップＳ８以降へ進み、マルチステップブレーキ６１の診断を行う。このマルチステップブレーキ６１の診断では、先ず、ステップＳ８でマルチステップブレーキ６１の油圧を制御するリニアソレノイドバルブ７４を駆動して油圧を出力する指示が出力されているか否かを調べる。

そして、油圧出力指示が出されているときには、ステップＳ９へ進み、マルチステップブレーキ６１の油圧ライン７６の圧力を検出する油圧スイッチ（Ｂ油圧ＳＷ）７８からの信号を読込み、スイッチがＯＮされているか否かを調べる。その結果、油圧スイッチ７８がＯＮの場合には、ダイレクトクラッチ６３に規定の油圧が供給されており、正常に作動していると判断して処理を抜ける。

一方、油圧スイッチ７８がＯＦＦの場合には、マルチステップブレーキ６１に規定の油圧が供給されず、締結が不可の異常（マルチステップＯＦＦ故障）であると判断し、ステップＳ１０で、ダイレクトクラッチ６３をＯＮさせて副変速比をロー側に設定した後、前述のステップＳ７で主変速装置２０の主変速比を４速に固定する。

また、ステップＳ８において、マルチステップブレーキ６１への油圧出力指示が出力されていない場合には、ステップＳ８からステップＳ１１へ進み、油圧スイッチ７８の信号がＯＦＦであるか否かを調べる。そして、油圧スイッチ７８がＯＦＦである場合には、ダイレクトクラッチ６３とマルチステップブレーキ６１の両方に油圧を出力しない指示、つまりダイレクトクラッチ６３とマルチステップブレーキ６１の両方を解放する指示がＴＣＵ８０により出力されていることとなる。ダイレクトクラッチ６３とマルチステップブレーキ６１の両方を解放すると、副変速切換装置６０は主変速装置２０の出力軸３から入力された駆動力をフロントドライブ軸４及びリヤドライブ軸７に伝達できない。従って、ＴＣＵ８０からこのような指示が出力された場合には、何らかの異常があると判断し、ステップＳ７へ進み相対回転が最も少ない変速比としての４速に固定すると共に異常発生を運転者に警告する。一方、油圧スイッチ７８がＯＮである場合、ブレーキ締結状態のまま解放されない異常（マルチステップＯＮ故障）であると判断し、ステップＳ１２でダイレクトクラッチ６３をＯＦＦさせて副変速比をハイ側に設定した後、前述のステップＳ４で主変速装置２０の主変速比を１速に固定する。

以上のように、本実施の形態においては、２段階に切換えられる副変速装置の変速比を主変速装置に適用して得られる第１，第２の変速比範囲が一部重複するように設定し、通常は、重複部分の一方を使用し、他方は異常が発生した際のバックアップとして用いているため、変速比を予め異常時にも対応可能に最適化し、コスト低減を図りつつ異常時にも最低限の走行性を確保することができる。しかも、異常発生時に、重複させた変速比を用いることで、正常時に接近した変速比でのバックアップ走行が可能である。

自動変速機の各要素のレイアウトを示す模式図 副変速装置のスケルトン図 変速位置と摩擦係合要素の係合状態を示す説明図 副変速装置の油圧系統を示す説明図 故障時変速バックアップ処理のフローチャート

符号の説明

１０ 自動変速機
２０ 主変速装置
５０ センターディファレンシャル装置
６０ 副変速切換装置
６１ マルチステップブレーキ
６３ ダイレクトクラッチ

Claims (9)

1. 主変速装置に副変速装置を連結して多数の変速段を達成する自動変速機において、
   上記副変速装置において第１の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第１変速比範囲と、上記副変速装置において第２の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速全体の第２変速比範囲とが一部重複するように設定し、
   上記副変速装置が上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか一方を設定することができない異常のとき、上記副変速装置は上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか他方を設定することを特徴とする自動変速機。
2. 通常時には、上記第１変速比範囲と上記第２変速比範囲とが重複する範囲において、上記第１の変速比又は上記第２の変速比のいずれか一方を選択した上で使用することを特徴とする請求項１記載の自動変速機。
3. 上記副変速装置が上記第１の変速比又は上記第２の変速比のいずれか一方を設定することができない異常のとき、上記主変速装置は相対回転が最も少ない組み合わせとなる変速段に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の自動変速機。
4. 上記第１の変速比が上記第２の変速比より大きく設定されている場合であって、上記第１の変速比を設定することができない異常のとき、上記主変速装置は最も大きな変速比となるように設定することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動変速機。
5. 主変速装置に副変速装置を連結して多数の変速段を達成する自動変速機において、
   上記副変速装置は、第１の摩擦係合要素と第２の摩擦係合要素とを有し、
   上記第１の摩擦係合要素を締結し且つ上記第２の摩擦係合要素を解放することにより、第１の変速比を設定し、
   上記第１の摩擦係合要素を解放し且つ上記第２の摩擦係合要素を締結することにより、第２の変速比を設定し、
   上記副変速装置において上記第１の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第１変速比範囲と、上記副変速装置において上記第２の変速比を設定した場合に出力される上記自動変速機全体の第２変速比範囲とが一部重複するように設定し、
   上記副変速装置が上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか一方を設定することができない異常のとき、上記副変速装置は上記第１の変速比又は上記第２の変速比の何れか他方を設定することを特徴とする自動変速機。
6. 上記第１の摩擦係合要素を締結できない異常のとき、上記第２の摩擦係合要素を締結すると共に、上記主変速装置は最も大きな変速比となるように設定することを特徴とする請求項５記載の自動変速機。
7. 上記第１の摩擦係合要素を解放できない異常のとき、上記第２の摩擦係合要素を解放すると共に、上記主変速装置は相対回転が最も少ない組み合わせとなる変速段に設定することを特徴とする請求項５記載の自動変速機。
8. 上記第２の摩擦係合要素を締結できない異常のとき、上記第１の摩擦係合要素を締結すると共に、上記主変速装置は相対回転が最も少ない組み合わせとなる変速段に設定することを特徴とする請求項５記載の自動変速機。
9. 上記第２の摩擦係合要素を解放できない異常のとき、上記第１の摩擦係合要素を解放すると共に、上記主変速装置は最も大きな変速比となるように設定することを特徴とする請求項５記載の自動変速機。

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