JP6133081B2 - 車両用変速機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用変速機に関する。

特表２０１０−５１０４６４号公報（特許文献１）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。

特表２０１０−５１０４６４号公報

ところで、上記特許文献１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。また、その場合、この手段の構造をできるだけ簡素化するのが好ましい。

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、出力軸及び動力伝達機構を備えている。

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。この動力伝達機構は、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。また、この動力伝達機構は、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。更に、この動力伝達機構は、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た後に当該トルクの循環を解除する。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、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。

本発明に係る車両用変速機は更に、第１のギヤ機構は、第１固定ギヤ、第１遊転ギヤ、第１連結部材、第１クラッチ部材及び第１付勢機構を含むのが好ましい。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ている。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連結部材は、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弾性部材を介して第１遊転ギヤに相対回転可能に連結される。第１クラッチ部材は、第１遊転ギヤが設けられている軸のうち第１連結部材を挟んで第１遊転ギヤの反対側に同軸的且つ相対回転不能に設けられ、第１連結部材に係合しない非係合位置と第１連結部材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。第１付勢機構は、第１遊転ギヤ及び第１連結部材が第１弾性部材の弾発力に抗して第１の相対回転位置に設定されたときに、第１クラッチ部材を係合位置から非係合位置に向けて付勢する。この場合、動力伝達機構は、第１の変速段から第２の変速段へのシフト変更の際、第１クラッチ部材を係合位置に維持することで入力軸に規定量のトルクを循環させる。また、この動力伝達機構は、第１遊転ギヤ及び第１連結部材が第１の相対回転位置に達したときに、第１クラッチ部材を第１付勢機構によって係合位置から非係合位置に移動させることで当該トルクの循環を解除する。これにより、第１弾性部材及び第１付勢機構を利用することによって動力伝達機構の構造を簡素化することができるため、コスト低減効果が高まる。

本発明に係る車両用変速機は更に、第１付勢機構は、第１遊転ギヤ及び第１連結部材が第１弾性部材の弾発力に抗して第１の相対回転位置に設定されたときに互いに当接する前記第１クラッチ部材の係合片及び前記第１遊転ギヤの係合片を備え、前記第１遊転ギヤの係合片は、前記第１遊転ギヤ及び前記第１クラッチ部材の相対回転動作を利用して前記第１クラッチ部材を前記非係合位置に向けて付勢する傾斜面を含むのが好ましい。これにより、第１付勢機構の構造をより簡素化することができる。

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の第１のギヤ機構１０１ａの分解斜視図である。 図１中の動力伝達機構１０１の第２のギヤ機構１０１ｂの分解斜視図である。 変速機Ｔ／Ｍ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。 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。 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。 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。 図４に示す動力伝達機構１０１の別実施の形態の動力伝達機構３０１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速から２速へと変更される過程の動力伝達機構３０１の状態を模式的に示す図である。 図４に示す動力伝達機構３０１の変形例である動力伝達機構４０１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速から２速へと変更される過程の動力伝達機構４０１の状態を模式的に示す図である。

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。

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及び電子制御ユニットＥＣＵ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。電子制御ユニットＥＣＵ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ＥＣＵ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及び図３の分解斜視図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連結部材１２０、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連結部材２２０、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連結部材１２０、第１クラッチ部材１３０、第２遊転ギヤＧ２ｏ、第２連結部材２２０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連結部材１２０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３つの連結片１１２及び３つの係合片１１３が設けられている。３つの連結片１１２及び３つの係合片１１３はいずれも、本体部１１１の周方向に等間隔で配置されている。各連結片１１２は、第１弾性部材としてのスプリング１１４を介して第１連結部材１２０の各連結片１２３に連結されている。このため、第１連結部材１２０は、スプリング１１４の弾発力が作用した状態で第１遊転ギヤＧ１ｏに対して相対回転可能に構成されている。各係合片１１３は、第１クラッチ部材１３０の各係合片１３３に係合可能な傾斜面１１３ａを備えている。この第１遊転ギヤＧ１ｏと同様に、第２遊転ギヤＧ２ｏは、第２連結部材２２０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３つの連結片２１２及び３つの係合片２１３が設けられている。３つの連結片２１２及び３つの係合片２１３はいずれも、本体部２１１の周方向に等間隔で配置されている。各連結片２１２は、第２弾性部材としてのスプリング２１４を介して第２連結部材２２０の各連結片２２３に連結されている。このため、第２連結部材２２０は、スプリング２１４の弾発力が作用した状態で第２遊転ギヤＧ２ｏに対して相対回転可能に構成されている。各係合片２１３は、第２クラッチ部材２３０の各係合片２３３に係合可能な傾斜面２１３ａを備えている。

第１連結部材１２０は、第１遊転ギヤＧ１ｏの対向部１１０を被覆するように構成され、円筒状の本体部１２１と、この本体部１２１のうち第１クラッチ部材１３０との対向面に設けられた３つの係合片１２５とを備えている。各係合片１２５は、第１クラッチ部材１３０の各係合片１３３に係合可能である。この第１連結部材１２０と同様に、第２連結部材２２０は、第２遊転ギヤＧ２ｏの対向部２１０を被覆するように構成され、円筒状の本体部２２１と、この本体部２２１のうち第２クラッチ部材２３０との対向面に設けられた３つの係合片２２５とを備えている。各係合片２２５は、第２クラッチ部材２３０の各係合片２３３に係合可能である。

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の内周面に設けられた３つの係合片１３３とを備えている。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の内周面に設けられた３つの係合片２３３とを備えている。

図４に示されるように、出力軸Ａ３に対して図２の第１のギヤ機構１０１ａ及び図３の第２のギヤ機構１０１ｂが組み付けられた場合、第１連結部材１２０は、出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に関して移動が阻止された状態の第１遊転ギヤＧ１ｏに対してスプリング１１４の弾発力を受けつつ回転方向Ｙ１，Ｙ２に相対回転可能になっている。また、第１クラッチ部材１３０は、この第１遊転ギヤＧ１ｏに対して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能になっている。更に、この第１クラッチ部材１３０は、上述の電子制御ユニットＥＣＵ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連結部材１２０に対して図４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連結部材１２０の係合片１２５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連結部材１２０の係合片１２５との噛み合い状態が解除される。

同様に、第２連結部材２２０は、出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に関して移動が阻止された状態の第２遊転ギヤＧ２ｏに対してスプリング２１４の弾発力を受けつつ回転方向Ｙ１，Ｙ２に相対回転可能になっている。また、第２クラッチ部材２３０は、この第２遊転ギヤＧ２ｏに対して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能になっている。更に、この第２クラッチ部材２３０は、上述の電子制御ユニットＥＣＵ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連結部材２２０に対して図４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２クラッチ部材２３０の係合片２３３と第２連結部材２２０の係合片２２５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２３０の係合片２３３と第２連結部材２２０の係合片２２５との噛み合い状態が解除される。

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５〜図８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ＥＣＵが変速機アクチュエータＡＣＴ２を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。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５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連結部材１２０の係合片１２５とが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連結部材２２０の係合片２２５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連結部材１２０、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連結部材１２０及び第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連結部材２２０も加速方向Ｙ１に回転駆動されるが、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連結部材１２０及び第１クラッチ部材１３０は共に、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。

（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では第２クラッチ部材２３０が非係合位置（図５に示す位置）から軸方向Ｘ１に駆動され、図６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連結部材２２０の係合片２２５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連結部材１２０の係合片１２５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連結部材１２０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連結部材２２０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連結部材２２０、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。

この中間モードでは、第２クラッチ部材２３０及び第２連結部材２２０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連結部材２２０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、第２連結部材２２０との係合によって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、スプリング２１４を介して第２連結部材２２０に取り付けられている第２遊転ギヤＧ２ｏの回転速度も２ωからωに半減する。これにより、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。この場合、図７が参照されるように、第１のギヤ機構１０１ａでは、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１連結部材１２０は、両者間の回転差によって、スプリング１１４の弾発力に抗してスプリング１１４を撓ませつつその相対回転位置（「位相」ともいう）が変更される。

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。その後、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１連結部材１２０が、第１遊転ギヤＧ１ｏの係合片１１３が第１クラッチ部材１３０の対応する係合片１３３に接触する所定の相対回転位置（本発明の「第１の相対回転位置」又は「第２の相対回転位置」に相当する）になるまで循環トルクＴｃの循環が継続される。この場合、第１遊転ギヤＧ１ｏを介して入力軸Ａ２に循環される循環トルクＴｃによってスプリング１１４が撓み、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１クラッチ部材１３０が所定の相対回転位置に達すると、第１クラッチ部材１３０及び第１連結部材１２０の係合が解除されてトルクの循環が解除される。従って、入力軸Ａから一定のトルクが入力されるとき、スプリング１１４は循環トルクＴｃの循環を継続することによって、規定量の循環トルクＴｃを入力軸Ａに循環させる機能を果たす。この場合、スプリング１１４が循環トルクＴｃの循環継続時間を設定する機能を果たすということもできる。一方で、このスプリング１１４のバネ定数、バネ長さ等の物理特性（機械特性）を適宜に変更することによって循環トルクＴｃの循環量が可変とされる。また、係合片１１３，２１３、係合片１２５，２２５、係合片１３３，２３３等の形状や配置の変更によっても循環トルクＴｃの入力量が可変とされる。

そして、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１連結部材１２０がスプリング１１４の弾発力に抗して所定の相対回転位置（本発明の「第１の相対回転位置」に相当する）に設定されると、第１クラッチ部材１３０は、図７に示すように、その係合片１３３が第１遊転ギヤＧ１ｏ側の係合片１１３の傾斜面１１３ａに当接する。更に、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１クラッチ部材１３０の相対回転動作によって第１クラッチ部材１３０は出力軸Ａ３の軸方向Ｘ２に付勢されて弾き出される。これにより、第１のギヤ機構１０１ａでは第１クラッチ部材１３０が係合位置（図７に示す位置）から軸方向Ｘ２に移動し、図８に示す非係合位置に設定される。この場合、係合片１３３及び係合片１１３は互いに当接する当接部を構成し、特に係合片１１３の傾斜面１１３ａは第１クラッチ部材１３０を非係合位置に向けて付勢する機能を果たす。その結果、第１のギヤ機構１０１ａによるトルクの循環が解除される。即ち、第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１連結部材１２０がスプリング１１４の弾発力に抗して所定の相対回転位置に設定されたときに互いに当接する係合片１３３及び係合片１１３と、係合片１１３に設けられ第１遊転ギヤＧ１ｏ及び第１クラッチ部材１３０の相対回転動作を利用して第１クラッチ部材１３０を非係合位置に向けて付勢する傾斜面１１３ａは、第１クラッチ部材１３０を係合位置から非係合位置に向けて付勢する付勢機構を構成している。この付勢機構が本発明の「第１の付勢機構」に相当する。この場合、互いに当接する係合片１３３及び係合片１１３の少なくとも一方に傾斜面１１３ａのような機能を果たす傾斜面を設けることができる。

（高速モード）
図８に示す高速モードでは、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連結部材１２０の係合片１２５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連結部材２２０、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連結部材２２０及び第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連結部材１２０も加速方向Ｙ１に回転駆動されるが、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。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５から図８に至る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。

ところで、上記の動力伝達機構１０１のような動力伝達機構では、１速から２速へのシフト変更の際に前述のような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９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であり、特にこの手段を大掛かりな構造を用いることなく安価に実現する要請が高い。

上記の第１のギヤ機構１０１ａによれば、１速から２速へのシフト変更の際、ショックトルクＴｓを打ち消すための循環トルクＴｃ（第１遊転ギヤＧ１ｏを介して入力軸Ａ２に戻る循環トルク）を発生させることができる。また、第１遊転ギヤＧ１ｏと第１連結部材１２０との間に介装されたスプリング１１４は、規定量の循環トルクＴｃを入力軸Ａに循環させる機能を果たすため、図９に示すように、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。同様にして、上記の第２のギヤ機構１０１ｂは、第２遊転ギヤＧ２ｏと第２連結部材２２０との間に介装されたスプリング２１４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。特に、スプリング１１４，２１４や上記の付勢機構を利用することによって動力伝達機構１０１の構造を簡素化することができるため、コスト低減効果が高まる。

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、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。

本発明では、上記の実施形態の動力伝達機構１０１とは別構造の動力伝達機構を採用することができ、当該別構造の動力伝達機構の一例を図１０〜図１４を参照しつつ以下に説明する。なお、これらの図面において図４等に記載の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。

図１０に示される動力伝達機構３０１では、第１のギヤ機構１０１ａの対向部１１０に円板状のクラッチプレート１１６が設けられている。このクラッチプレート１１６は、対向部１１０の本体部１１１に弾性部材としてのスプリング１１５を介して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能に連結されている。また、このクラッチプレート１１６は、スプリング１１５とは反対側の対向面が第１連結部材１２０の本体部１２１と係合している。例えば、クラッチプレート１１６は、第１連結部材１２０の本体部１２１との対向面に本体部１２１に向けて突出する係合凸部１１７を備え、この係合凸部１１７に傾斜面１１７ａが形成されている。これに対して、本体部１２１はクラッチプレート１１６との対向面に、係合凸部１１７と嵌合可能な係合凹部１２７を備えている。また、この係合凹部１２７には、係合凸部１１７の傾斜面１１７ａに沿って延在する傾斜面１２７ａが形成されている。

また、第１のギヤ機構１０１ａと同様に、第２のギヤ機構１０１ｂの対向部２１０に円板状のクラッチプレート２１６が設けられている。このクラッチプレート２１６は、対向部２１０の本体部２１１に弾性部材としてのスプリング２１５を介して出力軸Ａ３の軸方向Ｘ１，Ｘ２に移動可能に連結されている。また、このクラッチプレート２１６は、スプリング２１５とは反対側の対向面が第２連結部材２２０の本体部２２１と係合している。例えば、クラッチプレート２１６は、第２連結部材２２０の本体部２２１との対向面に本体部２２１に向けて突出する係合凸部２１７を備え、この係合凸部２１７に傾斜面２１７ａが形成されている。これに対して、本体部２２１はクラッチプレート２１６との対向面に、係合凸部２１７と嵌合可能な係合凹部２２７を備えている。また、この係合凹部２２７には、係合凸部２１７の傾斜面２１７ａに沿って延在する傾斜面２２７ａが形成されている。

図１１が参照されるように、この動力伝達機構３０１の第１のギヤ機構１０１ａによれば、変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速に移行する中間モードにおいて、第２クラッチ部材２３０及び第２連結部材２２０が互いに係合することによってショックトルクＴｓが生じる。一方では、第１クラッチ部材１３０が係合位置に設定された状態で第１遊転ギヤＧ１ｏから入力軸Ａ２に循環トルクＴｃが循環する。この循環トルクＴｃがショックトルクＴｓの一部を打ち消すように作用する。そして、この循環トルクＴｃが規定量に達すると、クラッチプレート１１６は、係合凸部１１７及び係合凹部１２７の係合が解除されるまでスプリング１１５の弾発力に抗して軸方向Ｘ１に移動する。このとき、係合凸部１１７の傾斜面１１７ａと係合凹部１２７の傾斜面１２７ａとが互いに摺動することによって、係合凸部１１７及び係合凹部１２７の係合が解除される。これによりクラッチプレート１１６及び第１連結部材１２０が相対回転可能になり、第１のギヤ機構１０１ａによるトルクの循環が解除される。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。なお、変速機Ｔ／Ｍの変速段が２速から１速に移行する中間モードにおいては、第２のギヤ機構１０１ｂが第１のギヤ機構１０１ａと同様に動作することによって、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。特に、スプリング１１５，２１５の構造や係合凸部１１７，２１７及び係合凹部１２７，２２７の係合構造を利用することによって動力伝達機構３０１の構造を簡素化することができるため、コスト低減効果が高まる。

図１２に示される動力伝達機構４０１は、動力伝達機構３０１の変形例であり、第１のギヤ機構１０１ａでは、クラッチプレート１１６に設けられた摩擦部材１１８と本体部１２１に設けられた摩擦部材１２８とが互いに摺動可能に接触している。本体部１１１とクラッチプレート１１６との間に介装されたスプリング１１５は、摩擦部材１１８と摩擦部材１２８との間に作用する摩擦力を規定する。この第１のギヤ機構１０１ａと同様に、第２のギヤ機構１０１ｂでは、クラッチプレート２１６に設けられた摩擦部材２１８と本体部２２１に設けられた摩擦部材２２８とが互いに摺動可能に接触している。本体部２１１とクラッチプレート２１６との間に介装されたスプリング２１５は、摩擦部材２１８と摩擦部材２２８との間に作用する摩擦力を規定する。

図１３が参照されるように、この動力伝達機構４０１の第１のギヤ機構１０１ａによれば、変速機Ｔ／Ｍの変速段が１速から２速に移行する中間モードにおいて、第２クラッチ部材２３０及び第２連結部材２２０が互いに係合することによってショックトルクＴｓが生じる。一方では、第１クラッチ部材１３０が係合位置に設定された状態で第１遊転ギヤＧ１ｏから入力軸Ａ２に循環トルクＴｃが循環する。この循環トルクＴｃがショックトルクＴｓの一部を打ち消すように作用する。そして、この循環トルクＴｃが規定量に達すると、クラッチプレート１１６及び本体部１２１は、摩擦部材１１８と摩擦部材１２８との間に作用する摩擦力に抗して相対回転可能になり、第１のギヤ機構１０１ａによるトルクの循環が解除される。このとき、摩擦部材１１８と摩擦部材１２８とが互いに摺動することによって、クラッチプレート１１６及び本体部１２１が相対回転する。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。なお、変速機Ｔ／Ｍの変速段が２速から１速に移行する中間モードにおいては、第２のギヤ機構１０１ｂが第１のギヤ機構１０１ａと同様に動作することによって、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。特に、スプリング１１５，２１５の構造や摩擦部材１１８，２１８と摩擦部材１２８，２２８との摩擦構造を利用することによって動力伝達機構４０１の構造を簡素化することができるため、コスト低減効果が高まる。

Ｔ／Ｍ…変速機、Ｃ／Ｄ…クラッチ、Ｄ／Ｆ…ディファレンシャル、Ｄ／Ｗ…駆動輪、Ｅ／Ｇ…エンジン、Ｆ／Ｗ…フライホイール、Ａ１…駆動出力軸、Ａ２…入力軸、Ａ３…出力軸、ＡＣＴ１…クラッチアクチュエータ、ＡＣＴ２…変速機アクチュエータ、ＡＰ…アクセルペダル、ＢＰ…ブレーキペダル、ＳＬ…シフトレバー、ＥＣＵ…電子制御ユニット、Ｇ１ｉ、Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉ、Ｇ４ｉ、Ｇ５ｉ…固定ギヤ、Ｇ１ｏ、Ｇ２ｏ、Ｇ３ｏ、Ｇ４ｏ、Ｇ５ｏ…遊転ギヤ、Ｓ１…アクセル開度センサ、Ｓ２…シフト位置センサ、Ｓ３…ブレーキセンサ、１０１，１０２，１０３…動力伝達機構、１０１ａ…第１のギヤ機構、１０１ｂ…第２のギヤ機構、１１０…対向部、１１１…本体部、１１２…連結片、１１３…係合片、１１３ａ…傾斜面、１１４，１１５…スプリング、１１６…クラッチプレート、１１７…係合凸部、１１７ａ…傾斜面、１１８…摩擦部材、１２０…第１連結部材、１２１…本体部、１２３…連結片、１２５…係合片、１２７…係合凹部、１２７ａ…傾斜面、１２８…摩擦部材、１３０…第１クラッチ部材、１３１…本体部、１３３…係合片、１４０…第１ハブ部材、１５０…制御装置、２１０…対向部、２１１…本体部、２１２…連結片、２１３…係合片、２１３ａ…傾斜面、２１４，２１５…スプリング、２１６…クラッチプレート、２１７…係合凸部、２１７ａ…傾斜面、２１８…摩擦部材、２２０…第２連結部材、２２１…本体部、２２３…連結片、２２５…係合片、２２７…係合凹部、２２７ａ…傾斜面、２２８…摩擦部材、２３０…第２クラッチ部材、２３１…本体部、２３３…係合片、２４０…第２ハブ部材、３０１，４０１…動力伝達機構

Claims (1)

1. 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、
   を備え、
   前記動力伝達機構は、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し、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し、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た後に当該トルクの循環を解除し、
   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、第１弾性部材を介して前記第１遊転ギヤに相対回転可能に連結された第１連結部材と、前記軸のうち前記第１連結部材を挟んで前記第１遊転ギヤの反対側に同軸的且つ相対回転不能に設けられ、前記第１連結部材に係合しない非係合位置と前記第１連結部材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、前記第１遊転ギヤ及び前記第１連結部材が前記第１弾性部材の弾発力に抗して第１の相対回転位置に設定されたときに、前記第１クラッチ部材を前記係合位置から前記非係合位置に向けて付勢する第１付勢機構と、を含み、
   更に前記動力伝達機構は、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、前記第１クラッチ部材を前記係合位置に維持することで前記入力軸に前記規定量のトルクを循環させ、前記第１遊転ギヤ及び前記第１連結部材が前記第１の相対回転位置に達したときに、前記第１クラッチ部材を前記第１付勢機構によって前記係合位置から前記非係合位置に移動させることで当該トルクの循環を解除し、
   前記第１付勢機構は、前記第１遊転ギヤ及び前記第１連結部材が前記第１弾性部材の弾発力に抗して前記第１の相対回転位置に設定されたときに互いに当接する前記第１クラッチ部材の係合片及び前記第１遊転ギヤの係合片を備え、前記第１遊転ギヤの係合片は、前記第１遊転ギヤ及び前記第１クラッチ部材の相対回転動作を利用して前記第１クラッチ部材を前記非係合位置に向けて付勢する傾斜面を含む、車両用変速機。
   

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