JP3906080B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
変速装置として従来の手動変速機の機構、すなわち、噛み合い歯車式変速機を用い、エンジンと変速機とを締結及び解放するクラッチと、各ギヤと出力軸とを締結及び解放するクラッチを動かすアクチュエータを設け、該クラッチの締結、解放を実施するために該アクチュエータへの油圧を制御して、自動変速を実行する自動変速機が知られている。
このように構成される従来の自動変速機にあっては、噛み合いクラッチがいずれのギヤにも締結されていない、いわゆる中立の状態がある。
【０００３】
このような中立の状態は、１速から２速へ、２速から３速へ、３速から４速へ、４速から５速へ変速する場合において噛み合いクラッチがいずれのギヤにも締結されていない状態で、車両は加速している状態であるにも拘わらず変速時の噛み合いクラッチがいずれのギヤにも噛み合っていないため、加速の動力が出力軸に伝達されず、運転者に減速したような一種のショック感を与えることになり運転感覚が悪いという問題がある。
本発明の目的は、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を和らげることのできる自動変速機を提供することにある。
【発明の開示】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の１つは、エンジンの動力を受けて入力軸を回転し、この入力軸を回転させることによってカウンタシャフトを回転し、このカウンタシャフトの回転を速度に合わせた変速ギヤに噛み合いクラッチの締結・解除を行い自動変速してカウンタギヤを介して出力軸に伝達する噛み合い式の自動変速機にあって、噛み合いクラッチの切替の際、噛み合いクラッチのいずれもが変速ギヤに締結されない期間、入力軸の回転動力を出力軸に伝達するアシスト機構をカウンタシャフトに設け、更に、該アシスト機構のアシストギヤ比を変速ギヤで得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたものである。こうした構成によって、アシスト機構を用いた変速は最高速度相当のギヤ比以下で行われるアップシフト、即ち、全てのアップシフトでアシスト変速が可能になる。
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の他の１つは、アシスト機構を、カウンタシャフトの車体後方側端部に設けて構成したものである。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のさらに他の１つは、アシスト機構を、出力軸の中心軸を含む水平面より下方に位置するように設けて構成したものである。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のさらに他の１つは、アシスト機構を、噛み合いクラッチの切替指令が出力されると変速ギヤと現在締結している噛み合いクラッチが完全に解放される以前に締結し始め、該噛み合いクラッチが締結している変速ギヤから完全に解放されたときエンジントルクに応じて締結され入力軸の回転動力を出力軸に伝達し、切替指令に基づいて締結しようとしている変速ギヤに噛み合いクラッチが締結したときに解放するようにしたものである。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のさらに他の１つは、アシスト機構を、カウンタシャフトに固着され該カウンタシャフトと共に回転するクラッチ板と、カウンタシャフトに回転自在に設けられクラッチ板に押圧接することによりクラッチ板の回転を伝達するアシストギヤとによって構成されるアシストクラッチと、このアシストクラッチのアシストギヤに噛合し出力軸に固着される最高速段の出力ギヤとからなり、アシスト指令に基づいてクラッチ板の回転をアシストギヤ、出力ギヤを介して出力軸に伝達するようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１図は、本発明の一実施の形態をなす自動変速機の全体構成図である。
第２図は、図１に図示のアシスト機構の拡大図である。
第３図は、図１に図示の自動変速機の右側面図である。
第４図は、自動車の車体において本発明に係る自動変速機が配置される位置を示す図である。
第５図は、変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。
第６図は、変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。
第７図は、変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。
第８図は、本発明の自動変速機を用いた自動車の詳細な全体構成の一例である。
第９図は、変速時におけるアシストクラッチ伝達トルク制御指令処理のフローチャートである。
第１０図は、エンジンへの制御指令を演算する制御処理のフローチャートである。
第１１図は、変速時の制御状態を示すタイムチャートである。
第１２図は、アシストギヤ比と変速可能領域の関係を説明するための図である。
第１３図は、アシストギヤ比と出力軸トルクの関係を説明するための図である。
第１４図は、アシストギヤ比と引き込みトルクの関係を説明するための図である。
第１５図は、アシストギヤ比とアシストクラッチ回転数差の関係を説明するための図である。
第１６図は、アシストギヤ比による比較を示す表である。
第１７図は、本発明の一実施の形態をなすアシストギヤ比を３速ギヤ比とした場合の自動変速機の全体構成図である。
第１８図は、本発明の別の実施の形態をなすアシストギヤ比を３速ギヤ比とした場合の自動変速機の全体構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１〜図７を用いて本発明に係る自動変速機の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施の形態をなす自動変速機の全体構成図、図２は図１に図示のアシスト機構の拡大図、図３は図１に図示の自動変速機の右側面図、図４は自動車の車体において本発明に係る自動変速機が配置される位置を示す図、図５〜図７は変速時のアシスト機構の締結・解放の動作を説明するための図である。
【００１１】
図１において、自動変速機３は、トランスミッションケース３０内に収納されている。トランスミッションケース３０内には、図示されていない発進クラッチの締結によって回転する入力軸３００が回転自在に設けられている。この入力軸３００の車両の後ろ方向端部には、ドライブギヤ３０１が設けられており、入力軸３００が回転することによって回転するように構成されている。また、このドライブギヤ３０１に対向して、入力軸３００の軸心と軸心が一致するように、入力軸３００の延長線上にドライブギヤ３０１に非接触に出力軸３２３が回転自在に設けられている。
【００１２】
また、出力軸３２３の下方、出力軸３２３に平行にカウンタシャフト３１５が回転自在に支持されている。このカウンタシャフト３１５の車体前方側端部には、カウンタドライブギヤ３１４が固着されている。このカウンタドライブギヤ３１４は、ドライブギヤ３０１に噛合されており、ドライブギヤ３０１によって回転するように構成されている。このドライブギヤ３０１は、発進クラッチの締結によってエンジンの回転が入力軸３００に伝達されると、この入力軸３００の回転によって回転する。このドライブギヤ３０１が回転すると、ドライブギヤ３０１に噛合されるカウンタドライブギヤ３１４が回転し、カウンタドライブギヤ３１４が固着しているカウンタシャフト３１５が回転するように構成されている。このカウンタシャフト３１５には、カウンタドライブギヤ３１４から車体後方側に所定間隔を置いてカウンタ３速ギヤ３１６が固着されており、このカウンタ３速ギヤ３１６から車体後方側に所定間隔を置いてカウンタ２速ギヤ３１７が固着されている。
【００１３】
また、このカウンタ２速ギヤ３１７の車体後方側には、カウンタ２速ギヤ３１７から所定間隔を置いてカウンタ１速ギヤ３１８が固着されている。さらに、このカウンタ１速ギヤ３１８の車体後方側には、カウンタ１速ギヤ３１８から所定間隔を置いてカウンタ５速ギヤ３２４２が固着されている。
【００１４】
このカウンタ３速ギヤ３１６には、３速ギヤ３０３が噛合しており、この３速ギヤ３０３は、出力軸３２３に回転自在に設けられている。そして、この出力軸３２３には、この３速ギヤ３０３とドライブギヤ３０１との間に、噛み合いクラッチ３０２が設けられており、この噛み合いクラッチ３０２は、出力軸３２３と係合している。すなわち、この噛み合いクラッチ３０２は、出力軸３２３に係合し、出力軸３２３上を摺動可能に構成されており、噛み合いクラッチ３０２をシフトすることによって噛み合いクラッチ３０２とドライブギヤ３０１とを締結（４速）して入力軸３００の出力を出力軸３２３に伝達したり、噛み合いクラッチ３０２をシフトすることによって噛み合いクラッチ３０２と３速ギヤ３０３とを締結して入力軸３００の出力をカウンタ３速ギヤ３１６を介して変速して出力軸３２３に伝達したりする。
【００１５】
また、カウンタ２速ギヤ３１７には、２速ギヤ３０４が噛合しており、この２速ギヤ３０４は、出力軸３２３に回転自在に設けられている。さらに、カウンタ１速ギヤ３１８には、１速ギヤ３０６が噛合しており、この１速ギヤ３０６は、出力軸３２３に回転自在に設けられている。そして、この出力軸３２３には、２速ギヤ３０４と１速ギヤ３０６との間に、噛み合いクラッチ３０５が係合して設けられている。この噛み合いクラッチ３０５は、出力軸３２３上を摺動可能に構成されており、噛み合いクラッチ３０５を車体前方向にシフトすることによって２速ギヤ３０４に係合して入力軸３００の出力をカウンタ２速ギヤ３１７を介して変速して伝達する。また、噛み合いクラッチ３０５を車体後方向にシフトすることによって１速ギヤ３０６と係合して、力軸３００の出力をカウンタ１速ギヤ３１８を介して変速して伝達する。したがって、カウンタシャフト３１５が回転してカウンタ２速ギヤ３１７、カウンタ１速ギヤ３１８が回転していても、噛み合いクラッチ３０５が噛み合わない限りカウンタシャフト３１５の回転力は、出力軸３２３に出力されることはない。
【００１６】
この噛み合いクラッチ３０２、噛み合いクラッチ３０５の操作は、シフトセレクト５のアクチュエータを作動することによって、ストライキングアーム３１２を介してストライキングロッド３１１を動かして行われる。このシフトセレクト５は、運転者のアクセル踏み込み量に基づいて出力されるアクセル指令値と、自動車の現在の車速から選択される変速ギヤに切り替える動作をするものである。
【００１７】
一方、中間プレート３０７を挟んでカウンタシャフト３１５の車両後方側には、リバースカウンタギヤ３１９が固着されている。このリバースカウンタギヤ３１９は、車両がバックするときに作用するものである。このリバースカウンタギヤ３１９には、図３に示す如く、リバースシャフト３２１に回転自在に取り付けられたリバースアイドラーギヤ３２０が噛合しており、このリバースアイドラーギヤ３２０は、カウンタシャフト３１５の回転と共に回転するリバースカウンタギヤ３１９によって常時回転している。また、このリバースギヤ３０９は、出力軸３２３に回転自在に設けられており、このリバースギヤ３０９の車両前方には、噛み合いクラッチ３０８が出力軸３２３に係合して設けられている。
【００１８】
さらに、カウンタシャフト３１５のリバースカウンタギヤ３１９から所定間隔置いて車両後方側には、カウンタ５速ギヤ３２２が固着されている。そして、このカウンタ５速ギヤ３２２には、５速ギヤ３１０が噛合しており、この５速ギヤ３１０は、出力軸３２３に回転自在に設けられている。この５速ギヤ３１０は、出力軸３２３に係合して設けられている噛み合いクラッチ３０８を締結することによって出力軸３２３に入力軸３００の出力を伝達する。すなわち、この噛み合いクラッチ３０８は、出力軸３２３上を摺動可能に構成されており、噛み合いクラッチ３０８を車体後方向にシフトすることによって５速ギヤ３１０に係合して入力軸３００の出力をカウンタ５速ギヤ３２２を介して変速して伝達するようになっている。したがって、カウンタシャフト３１５が回転してカウンタ５速ギヤ３２２が回転していても、噛み合いクラッチ３０８が噛み合わない限りカウンタシャフト３１５の回転力は、出力軸３２３に出力されることはない。
【００１９】
また、カウンタシャフト３１５の配設位置は、図３に示す如く、出力軸３２３の中心軸を含む水平面より下方に位置するように形成されている。このカウンタシャフト３１５の配設位置は、出力軸３２３の中心軸を含む水平面より下方に位置するように形成するのであるが、出力軸３２３の中心軸を含む水平面より下方の位置であればよく、必ずしも特定されるものではないが、理想的には、出力軸３２３の中心軸に対し垂直の位置、すなわち、中心軸結線Ａ上にカウンタシャフト３１５の中心軸がくるように構成することにより、アシスト機構をトランスミッションケース３０の最下部に設けることができ、車内に出っ張ることなく取り付けられトランスミッションケースの内部の空間を有効に利用することができ、かつオイルによる冷却効果を期待することができ、ギヤオイル注入口に邪魔にならない位置に取り付けることができる。
【００２０】
また、このカウンタシャフト３１５の車体後方側端部には、図２に示す如く、アシストクラッチ６が設けられている。このようにアシストクラッチ６をカウンタシャフト３１５の車体後方側端部に設けることにより、アシストクラッチ６に異常が起きた際、アシストクラッチ６の修理、交換等を容易に行うことができる。さらに、アシストクラッチ６をカウンタシャフト３１５に取り付けることにより、トランスミッションケース３０の大きさを小さくすることができ、自動変速機３の構造を小型化することができる。また、アシストクラッチ６をカウンタシャフト３１５の車体後方側端部に設けるようにすることにより、組み付けを容易に行うことができる。
【００２１】
この実施の形態においては、アシストクラッチ６を設ける位置をカウンタシャフト３１５の車体後方側端部としているが、アシストクラッチ６を設ける位置は、必ずしもをカウンタシャフト３１５の車体後方側端部である必要はなく、カウンタシャフト３１５上であれば何処でも良いが、アシストクラッチ６に異常が起きた際、アシストクラッチ６の修理、交換等を容易に行えるようにするために理想的には、カウンタシャフト３１５の車体後方側端部に設けるのがよい。
【００２２】
また、このアシストクラッチ６は、図５に示す如く、クラッチ板６１がカウンタシャフト３１５に固着されており、このクラッチ板６１は、カウンタシャフト３１５の回転と共に常時回転している。このクラッチ板６１に対向してクラッチ板６１に押圧接する回転板を備えたアシストギヤ３２４がカウンタシャフト３１５に回転自在に設けられている。このアシストギヤ３２４には、アシスト出力ギヤ３２５が噛合されており、クラッチ板６１とアシストギヤ３２４が締結されない限りアシストギヤ３２４は、出力軸３２３の回転によって回転するアシスト出力ギヤ３２５によって常時回転している。そして、クラッチ板６１とアシストギヤ３２４が締結されると、カウンタシャフト３１５の回転力がクラッチ板６１を介してアシストギヤ３２４に伝達され、アシストギヤ３２４を回転させ、このアシストギヤ３２４の回転によってアシスト出力ギヤ３２５を回転せしめ、アシストクラッチ６のアシスト力が出力軸３２３に付与される。
【００２３】
このようにアシストギヤ３２４が、カウンタシャフト３１５とは無関係に回転するようにカウンタシャフト３１５に回転自在に設けられており、クラッチ板６１がアシストクラッチ６の設けられたカウンタシャフト３１５に固着され、アシストクラッチ６を作動させてクラッチ板６１とアシストギヤ３２４とを締結することによってカウンタシャフト３１５の回転がクラッチ板６１を介して、アシストギヤ３２４、アシスト出力ギヤ３２５を通して出力軸３２３に伝達されるため、変速の際に、現在締結しているギヤを解除し、新しいギヤを締結するまでの入力軸３００の回転が出力軸３２３に伝達されない間（中立時）、アシストクラッチ６の作動によって出力軸３２３に入力軸３００の回転力をアシストすることができ、変速の際に、締結しているギヤを解除し、新しいギヤを締結するまでの間に生じるショック感を無くすことができる。
【００２４】
また、リバースギヤ３０９の切替は、噛み合いクラッチ３０８によって行われる。この噛み合いクラッチ３０８は、出力軸３２３上を摺動可能に構成されており、噛み合いクラッチ３０８を車体前方向にシフトすることによって出力軸３２３に係合するリバースギヤ３０９とリバースアイドラーギヤ３２０が噛合し、リバースアイドラーギヤ３２０の回転がリバースギヤ３０９を介して出力軸３２３に伝達される。この噛み合いクラッチ３０８がリバースギヤ３０９に締結されると車両はバックで走行することになる。
【００２５】
このように構成される自動変速機３は、図４に示す如く、車体１の走行方向中央に設けられてある。図中、２はエンジン、４は発進クラッチ、５はシフトセレクト、６はアシストクラッチ、７は油圧ユニット、８は表示装置である。
【００２６】
次に、自動変速機３の動作について説明する。
まず、レンジレバーがパーキング（Ｐ）位置にあるか、ニュートラル（Ｎ）の位置に有るとき、運転者がスタータスイッチをＯＮするとスタータモーターが回転し、エンジン２がスタートする。エンジン２がスタートした後、運転者がレンジレバーをドライブレンジ（Ｄ）位置に移動すると、シフトセレクト５がレンジレバーの指令を受けて、アクチュエータを作動し、出力軸３２３に係合している噛み合いクラッチ３０５を車両の後方向にシフトさせて１速ギヤ３０６に締結させる。この噛み合いクラッチ３０５と１速ギヤ３０６との締結によって、噛み合いクラッチ３０５と１速ギヤ３０６とカウンタ１速ギヤ３１８とが噛み合った状態になる。
【００２７】
このとき、入力軸３００の回転は、ドライブギヤ３０１からカウンタドライブギヤ３１４を介してカウンタシャフト３１５に伝達され、カウンタシャフト３１５を回転させ、このカウンタシャフト３１５の回転が、カウンタ１速ギヤ３１８を介して１速ギヤ３０６に伝達される。そして、この１速ギヤ３０６の回転と共に出力軸３２３が回転し、車輪が回転することになる。
【００２８】
いま、噛み合いクラッチ３０５を車両の後方向にシフトさせて１速ギヤ３０６に締結させた状態では、入力軸３００が回転しておらず、入力軸３００に固着されているドライブギヤ３０１は回転していない。したがって、ドライブギヤ３０１に噛合されているカウンタシャフト３１５に固定されているカウンタドライブギヤ３１４も回転しない。したがって、このようにカウンタシャフト３１５が回転しないことによって、カウンタシャフト３１５に固定されているカウンタ１速ギヤ３１８も回転しない。
【００２９】
しかる後、運転者がアクセルを操作すると、発進クラッチ４が徐々に繋がり、入力軸３００が回転し始め、この入力軸３００の回転は、ドライブギヤ３０１を回転させ、ドライブギヤ３０１に噛合されているカウンタドライブギヤ３１４に伝達され、カウンタシャフト３１５を回転させる。このカウンタシャフト３１５の回転は、カウンタ１速ギヤ３１８を回転させ、このカウンタ１速ギヤ３１８の回転が１速ギヤ３０６に伝達され、噛み合いクラッチ３０５によって締結されている出力軸３２３を回転させて車輪を回転させる。
【００３０】
運転者がさらにアクセルを踏むと、エンジン回転数及び車速がさらに上昇し、踏み込んだアクセル量に対応するアクセル指令値が制御装置に入力され、アクセル指令値と車速とからギヤ位置が１速ギヤ３０６か２速ギヤ３０４かを判定し、２速ギヤ３０４の領域と判断すると、制御装置からシフトセレクト５に駆動指令が出力される。このシフトセレクト５の駆動指令に基づいて、アクチュエータを作動し、出力軸３２３に係合している噛み合いクラッチ３０５を車両の前方向にシフトさせて１速ギヤ３０６との噛み合いを解放し、さらに噛み合いクラッチ３０５を車両の前方向にシフトさせて２速ギヤ３０４に締結させる。この１速ギヤ３０６から２速ギヤ３０４に変速する際に、１速ギヤ３０６との締結が解除され、２速ギヤ３０４が締結される際に噛み合いクラッチ３０５が１速ギヤ３０６にも２速ギヤ３０４にも締結されていない一時的に無締結の状態になる。このとき運転者は、アクセルを踏み込んでいるのに加速感がなく、一時減速状態になるショックが生じる。この変速時に運転者が受けるショック感を解消するためにアシスト機構が作用する。
【００３１】
この変速ギヤを切り替える変速のときのアシスト機構は、図５〜図７に示す如く動作する。ここでは２速ギヤ３０４から３速ギヤ３０３に切り替える場合を例にとって説明する。
【００３２】
図５は、噛み合いクラッチ３０５が車両の前方向にシフトされて２速ギヤ３０４に締結されている状態を示している。
【００３３】
この図５に示す状態は、カウンタシャフト３１５に固着され、カウンタシャフト３１５の回転と共に回転するカウンタ２速ギヤ３１７に噛合して回転する２速ギヤ３０４が、噛み合いクラッチ３０５を車体前方向にシフトすることによって出力軸３２３と締結され、出力軸３２３に入力軸３００の回転力がカウンタ２速ギヤ３１７を介して伝達されている状態である。すなわち、入力軸３００の回転力がドライブギヤ３０１からカウンタドライブギヤ３１４を介してカウンタシャフト３１５に伝達されカウンタシャフト３１５を回転し、このカウンタシャフト３１５の回転が、カウンタ２速ギヤ３１７を介して変速して伝達されている状態となっている。このとき、出力軸３２３の回転によってアシスト出力ギヤ３２５は回転しており、このアシスト出力ギヤ３２５に噛合するアシストギヤ３２４は、アシスト出力ギヤ３２５の回転によってカウンタシャフト３１５の上を空回りしている。
【００３４】
したがって、この状態では、出力軸３２３に固着されているアシスト出力ギヤ３２５に噛合するアシストギヤ３２４は、図５に示す如く、カウンタシャフト３１５と締結されておらず、このアシストギヤ３２４は、出力軸３２３の回転によってアシスト出力ギヤ３２５を介してカウンタシャフト３１５上で、カウンタシャフト３１５とは無関係に回転している。このアシストギヤ３２４は、出力軸３２３が回転している限り、カウンタシャフト３１５上を常時空転した状態となっており、フライホイール３３０から発進クラッチ４を介して入力軸３００に伝達される回転力は、アシストギヤ３２４に供給されていない。
【００３５】
この状態から２速ギヤ３０４から３速ギヤ３０３に変速する動作指令が出力されると、噛み合いクラッチ３０５を車両の後方向にシフトして２速ギヤ３０４との締結を解放し、噛み合いクラッチ３０２を車両の後方向にシフトして３速ギヤ３０３と締結する。この変速動作指令が出力されると、アシストクラッチ６を作動する指令が出力され、噛み合いクラッチ３０５が２速ギヤ３０４との締結を解放される前にアシストクラッチ６が作動し、図６に示す如く、クラッチ板６１を油圧で押圧してアシストギヤ３２４と締結する。その後、噛み合いクラッチ３０５と２速ギヤ３０４との締結が解放される。これによって、クラッチ板６１の回転がアシストギヤ３２４を介してアシスト出力ギヤ３２５に伝達される。この図６は、噛み合いクラッチ３０５が２速ギヤ３０４に締結されておらず、かつ、噛み合いクラッチ３０２がと３速ギヤ３０３に締結されていない無締結の状態を示している。
【００３６】
このアシストギヤ３２４の回転によって、カウンタシャフト３１５の回転は、アシストギヤ３２４に噛合するアシスト出力ギヤ３２５に伝達される。アシストギヤ３２４に締結されるクラッチ板６１は、カウンタシャフト３１５に固着されているため、アシストクラッチ６が作動し、クラッチ板６１とアシストギヤ３２４が締結されると、カウンタシャフト３１５によって回転するクラッチ板６１の回転がアシストギヤ３２４を介してアシストギヤ３２４に噛合するアシスト出力ギヤ３２５に伝達され、アシスト出力ギヤ３２５を介してアシスト出力ギヤ３２５が固着された出力軸３２３に伝達される。
【００３７】
このように２速ギヤ３０４から３速ギヤ３０３に変速する際に、２速ギヤ３０４、３速ギヤ３０３のいずれもが締結されていない無締結の状態が一時的に生じても、このアシストクラッチ６の作動によって、フライホイール３３０から発進クラッチ４を介して入力軸３００に伝達される回転は、ドライブギヤ３０１→カウンタドライブギヤ３１４→カウンタシャフト３１５→クラッチ板６１→アシストギヤ３２４→アシスト出力ギヤ３２５→出力軸３２３と伝達され、この変速時の無締結の状態のときに出力軸３２３に駆動力が作用しなくなるのを防止でき、変速時のショック感を和らげることができる。
【００３８】
このアシスト機構によるアシストが行われた後、噛み合いクラッチ３０２が車両の後方向にシフトされ、３速ギヤ３０３と締結すると共にアシストクラッチ６が作動し、アシストギヤ３２４とクラッチ板６１との締結が解除される。
【００３９】
図７は、噛み合いクラッチ３０５は中立の位置に保持され、噛み合いクラッチ３０２が３速ギヤ３０３に締結され、アシストギヤ３２４とクラッチ板６１との締結が解除された状態を示している。このように噛み合いクラッチ３０２が、３速ギヤ３０３に締結されると、入力軸３００の回転は、ドライブギヤ３０１からカウンタドライブギヤ３１４を介してカウンタシャフト３１５に伝達され、このカウンタシャフト３１５の回転が、カウンタ３速ギヤ３１６を介して３速ギヤ３０３に伝達され、噛み合いクラッチ３０２によって出力軸３２３と締結された３速ギヤ３０３を介して出力軸３２３に与えられる。
【００４０】
運転者がさらにアクセルを踏み込みスピードを上げようとすると、エンジン回転数が上昇し、上昇した回転数がドライブギヤ３０１を介してカウンタシャフト３１５の回転を上昇させる。車両の走行速度（車速）が３速ギヤ３０３で走行する限界にくると、制御装置は、アクセル指令値と車速とからギヤ位置が４速ギヤ３０１（ドライブギヤ）の領域に入ったことを検出し、制御装置からシフトセレクト５に駆動指令を出力する。そして、アクチュエータを作動し、出力軸３２３に係合している噛み合いクラッチ３０２を車両の前方向にシフトさせて３速ギヤ３０３との噛み合いを解放し、さらに噛み合いクラッチ３０２を車両の前方向にシフトさせて４速ギヤ３０１（ドライブギヤ）に締結させる。この３速ギヤ３０３から４速ギヤ３０１（ドライブギヤ）に変速されると、入力軸３００の回転は、ドライブギヤ３０１から直接出力軸３２３に伝達され、入力軸３００の回転そのものによって出力軸３２３を回転させる。
【００４１】
この３速ギヤ３０３から４速ギヤ３０１に変速されるとき、３速ギヤ３０３と４速ギヤ３０１のいずれもが出力軸３２３と係合していない無締結の状態が一時あり、この無締結の状態のときは、運転者にアクセルを踏み込んでいるのに加速感がなく、変速時、一時減速状態になるショック感を与える。そこで、この変速時には、運転者のショック感を和らげるために前記同様アシストクラッチ６が作用する。このアシストクラッチ６の作用は、前述と同様である。
【００４２】
また同様に、４速ギヤ３０１から５速ギヤ３１０に変速されるとき、４速ギヤ３０１と５速ギヤ３１０のいずれもが出力軸３２３と係合していない無締結の状態が一時あり、この無締結の状態のときは、運転者にアクセルを踏み込んでいるのに加速感がなく、変速時、一時減速状態になるショック感を与える。そこで、この変速時には、運転者のショック感を和らげるために前記同様アシストクラッチ６が作用する。このアシストクラッチ６の作用も、前述と同様である。
【００４３】
変速ギヤが３速ギヤ３０３の状態の位置の時に、運転者がアクセルを緩めると、車両の走行速度は低下し、車速が落ちてくる。すると、制御装置は、クセル指令値と車速とからギヤ位置が３速ギヤ３０３の領域から、２速ギヤ３０４の領域に入ったことを検出し、制御装置からシフトセレクト５に駆動指令を出力する。そして、アクチュエータを作動し、出力軸３２３に係合している噛み合いクラッチ３０２を車両の前方向にシフトさせて３速ギヤ３０３との噛み合いを解放する。これと同時に、出力軸３２３に係合して無締結の位置にある噛み合いクラッチ３０５を車両の前方向にシフトさせて２速ギヤ３０４に締結させる。この噛み合いクラッチ３０５の２速ギヤ３０４への締結によって、噛み合いクラッチ３０５と２速ギヤ３０４とカウンタ２速ギヤ３０４とが噛み合った状態になる。
【００４４】
このため、入力軸３００の回転は、ドライブギヤ３０１からカウンタドライブギヤ３１４を介してカウンタシャフト３１５を回転させ、このカウンタシャフト３１５の回転が、カウンタ２速ギヤ３１７を介して２速ギヤ３０４に伝達され、この２速ギヤ３０４の回転と共に出力軸３２３が２速ギヤ３０４に見合った回転をすることになり、車速が低くなる。このように変速ギヤが３速ギヤ３０３の状態の時に、運転者がアクセルを緩めることによって、車両の走行速度が低下する場合は、車速が低下してきている状態での変速であるため、３速ギヤ３０３から２速ギヤ３０４に切り替わる際に一時的に無締結の状態が生じても変速によるショック感がないのでアシスト機構によるアシストは行われない。
【００４５】
また、２速ギヤ３０４から１速ギヤ３０６への変速に当たっても３速ギヤ３０３から２速ギヤ３０４への変速の場合と同様、運転者がアクセルを緩めることによって車両の走行速度を減速させているわけであるから、２速ギヤ３０４から１速ギヤ３０６に切り替わる際に一時的に無締結の状態が生じても変速によるショック感がないのでアシスト機構によるアシストは行われない。
【００４６】
以上までに変速動作の概要について説明したが、次に、本発明の自動変速機の制御に関して詳細な説明を行う。
【００４７】
図８は本発明の自動変速機を用いる自動車の詳細な全体構成の一例である。
コントロールユニットは電子制御スロットル１０３を制御する電子制御スロットルコントロールユニット４０１とエンジンを制御するエンジンコントロールユニット４０２と変速機を制御する変速機コントロールユニット４０３と走行状態や制御状態を報知する報知コントロールユニット４１２とを備えている。
【００４８】
エンジン１０１はエンジントルクを調整する電子制御スロットル１０３と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１０２とその他センサ、アクチュエータを備えている。エンジン１０１はエンジンコントロールユニット４０２によって制御される。電子制御スロットル１０３は電子制御スロットルコントロールユニット４０１によって制御される。
【００４９】
自動変速機３はアクチュエータ２０３、２２１、２２２、２２６を変速機コントロールユニット４０３で制御することにより動作する。
【００５０】
変速機コントロールユニット４０３には、アクセル踏込み量を検出するアクセルペダルセンサ４０６と、シフトレバー位置を検出するインヒビタースイッチ４０７と、出力軸の回転数を検出する出力軸回転数センサ３００と、自動変速モードと手動変速モードを切り換えるモードスイッチ４０８と、手動変速モードの時に変速段を１つ上げるプラススイッチ４０９と、手動変速モードの時に変速段を１つ下げるマイナススイッチ４１０等の自動車センサ信号が入力される。また、ランプ４１１等の表示器も付いている。また、変速機コントロールユニット４０３は、エンジンコントロールユニット４０２と電子制御スロットルコントロールユニット４０１と報知コントロールユニット４１２にＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信線４０４を介し接続されている。
【００５１】
変速機コントロールユニット４０３は、取り込まれた各信号から運転状態を把握し、発進クラッチ状態、ギヤ位置を適切な状態に制御する。また、変速機コントロールユニット４０３は、自動変速モード時の変速中はエンジン１０１が吹き上がらないように、電子制御スロットルコントロールユニット４０１を介して電子制御スロットル１０３を制御する。また、変速機コントロールユニット４０３は変速直前の伝達トルクから変速直後の伝達トルクへ滑らかに変化させるように、電子制御スロットル１０３とアシストクラッチ６を制御する。更に、点火時期の補正値を変速機コントロールユニット４０３からエンジンコントロールユニット４０２に送り、点火時期を制御する。報知コントロールユニット４１２は運転状態や制御状態等を文字、記号等でディスプレイに表示したり、音声で報知する。このようにすることにより変速ショックの少ない円滑な走行を実現できる。
【００５２】
ここで、図９〜図１１を用いて、この実施の形態による自動変速機を用いた自動車の制御装置における変速時の制御方法について説明する。
【００５３】
この制御は変速機コントロールユニット４０３等に搭載されているマイクロコンピュータに書かれたプログラムを実行することにより実現する。
【００５４】
図９は、１速から２速への変速時におけるアシストクラッチ伝達トルク制御指令処理のフローチャートである。このプログラムは一定間隔（例えば１０ｍｓ）の割込みにより起動し、実行される。
ステップ５０１
変速指令Ｓｓを読み込む。
ステップ５０２
変速前（１速時）のエンジントルクＴｅ１を読み込む。
ステップ５０３
ステップ５０２で読み込んだ変速前のエンジントルクＴｅ１に基づいて、変速前（１速時）の出力軸トルクＴｏｕｔ１を演算する。
ステップ５０４
ステップ５０３において演算した出力軸トルクＴｏｕｔ１に基づいて、アシストクラッチ３５のＦＦ（フィードフォワード）目標トルクＴｃ＿ｆｆを演算する。また、１速の変速比をＲ１、２速の変速比をＲ２とし、変速前のエンジン回転数をＮｅ１とし、変速後（２速時）のエンジン回転数をＮｅ２とすると、変速後のエンジン回転数Ｎｅ２はＮｅ２≒Ｎｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）として推定することができる。そして、推定したエンジン回転数Ｎｅ２とスロットル開度に応じて、変速後のエンジントルクを求めることができ、変速後の出力軸トルクＴｏｕｔ２も推定することができる。この推定したＴｏｕｔ２に応じて、アシストクラッチ３５のＦＦ目標トルクＴｃ＿ｆｆを演算することができる。また、アシストクラッチ３５のＦＦ目標トルクＴｃ＿ｆｆは、様々な走行状況に応じて所定の変速時間を満足するように、検出されたエンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅに基づいて、常時演算することにより求めてもよい。更に、アシストクラッチ３５のＦＦ目標トルクＴｃ＿ｆｆは、常時推定あるいは検出したエンジントルクに応じたトルク成分と、所定時間内にエンジン回転数を変速後のギヤ比に応じた回転数まで下げるためのイナーシャトルク成分から演算してもよい。
【００５５】
ステップ５０５
エンジン回転数Ｎｅ（入力軸回転数Ｎｉｎ）と出力軸回転数Ｎｏとから求まる入出力軸回転数比Ｒｃｈが所定の範囲内であるかどうかを判定する。所定の範囲内でない場合にはステップ５０６に進み、所定の範囲内である場合にはステップ５０７に進む。
ステップ５０６
変速中において、入出力軸回転数比Ｒｃｈが所定の範囲内でない場合には、変速中のトルク低下補正値Ｔｃ＿ｒｅｆをＴｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆとして演算する。
ステップ５０７
変速中において、入出力軸回転数比Ｒｃｈが所定の範囲内である場合には、２速の変速比に相当する目標回転数比と、入出力軸回転数比Ｒｃｈとの偏差をフィードバックして、アシストクラッチ６の回転数比ＦＢ（フィードバック）目標トルクＴｃ＿ｆｂを演算する。このとき、目標回転数比に応じて、目標エンジン回転数（入力軸回転数）を演算して、エンジン回転数Ｎｅをフィードバックして、アシストクラッチ６の回転数比ＦＢ目標トルクＴｃ＿ｆｂを演算してもよい。また、変速中の目標回転数（入力軸回転数）は、変速前のギヤ比から変速後のギヤ比に滑らかに変化するようなギヤ比を逐次設定して、演算してもよい。
ステップ５０８
変速中のアシストクラッチ６の伝達トルク指令Ｔｃ＿ｒｅｆをＴｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆ＋Ｔｃ＿ｆｂとして演算する。
ステップ５０９
ステップ５０６およびステップ５０８により求めた変速中のアシストクラッチ６の伝達トルク指令Ｔｃ＿ｒｅｆをアシストクラッチ６の目標伝達トルクとして出力する。出力された伝達トルク指令Ｔｃ＿ｒｅｆの値に基づいて、アクチュエータ２２６はアシストクラッチ６の押し付け力を調整して変速中の伝達トルクを実現する。
【００５６】
以上説明したように、変速中におけるアシストクラッチ６による出力軸２２３への伝達トルク実現することにより、変速性能を向上することができる。
【００５７】
次に、変速中におけるエンジン１０１への制御指令に関して説明する。
この制御は変速機コントロールユニット４０３等に搭載されているマイクロコンピュータに書かれたプログラムを実行することにより実現する。
【００５８】
図１０は、エンジン１０１への制御指令を演算する制御処理のフローチャートである。このプログラムは一定間隔（例えば１０ｍｓ）の割込みにより起動し、実行される。
ステップ６０１
エンジン回転数Ｎｅ（入力軸回転数Ｎｉｎ）と出力軸回転数Ｎｏに基づいて求めた入出力軸回転数比Ｒｃｈが所定の範囲内であるかどうかを判定する。所定の範囲内でない場合にはステップ６０２に進んでトルク制御処理１を行い、所定の範囲内である場合にはステップ６０３に進んでトルク制御処理２を行う。
まず、ステップ６０２〜ステップ６０４で実行するトルク制御処理１の内容を説明する。
ステップ６０２
Ｔｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆにより求めたアシストクラッチ６の伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆを読み込む。
ステップ６０３
ステップ６０２において読み込んだ伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆに基づいて、所定の入出力軸回転数比Ｒｃｈを実現するエンジン回転数Ｎｅを達成するようなエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１を演算する。
ステップ６０４
ステップ６０３において求めたエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１を出力する。出力したエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１は、ＣＡＮにより電子制御スロットルコントローラ４０１に送信する。
電子制御スロットルコントローラ４０１は、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１を達成するように電子制御スロットル１０３を制御する。
また、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１を達成するために、前記エンジン１０１の空燃比を制御しても良いし、点火時期を制御しても良い。
以上のように、変速中における入力軸回転数を制御して噛合いクラッチを２速に連結することが可能となり、２速連結時のイナーシャトルクを抑制して、変速性能を向上することができる。更に、アシストクラッチ６の伝達トルク指令は、エンジン１０１のトルクに応じて演算されるため、アシストクラッチ６の伝達トルクを変更することができるので、出力軸トルクを調整することができる。
【００５９】
次に、ステップ６０５〜６０７で実行するトルク制御処理２の内容を説明する。
ステップ６０５
Ｔｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆ＋Ｔｃ＿ｆｂにより求めたアシストクラッチ６の伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆを読み込む。
ステップ６０６
ステップ６０５により読み込んだ伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆに基づいて、変速後の出力軸トルクと伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆとの偏差が少なくなるような、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２を演算する。
ステップ６０７
ステップ６０６により求めたエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２を出力する。出力したエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２は、ＣＡＮにより電子制御スロットルコントローラ４０１に送信する。
電子制御スロットルコントローラ４０１は、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２を達成するように電子制御スロットル１０３を制御する。
また、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２を達成するために、前記エンジン１０１の空燃比を制御しても良いし、点火時期を制御しても良い。
以上のように、変速終了時における入力軸トルクを制御することにより、変速中におけるアシストクラッチ６の伝達トルク指令値と、変速後における出力軸トルクとの偏差を少なくすることが可能となり、トルク段差を軽減して変速性能を向上することができる。
【００６０】
次に、１速から２速への変速時の動作について説明する。
図１１は、変速時の制御状態を示すタイムチャートである。図１１において、（Ａ）は変速指令Ｓｓ、（Ｂ）は噛合いクラッチ位置に相当するシフトレバー位置Ｉｉ、（Ｃ）は入出力軸回転数比Ｒｃｈ、（Ｄ）はスロットル開度θ、（Ｅ）はアシストクラッチ６のトルクＴｃ、（Ｆ）は出力軸トルクＴｏｕｔを示している。また、横軸は時間を示している。
【００６１】
（Ａ）に示すように、１速状態で走行中にａ点で２速状態への変速指令Ｓｓが出力されると変速制御を開始し、（Ｅ）で示すように、アシストクラッチ６のトルクＴｃが徐々に増加する。
アシストクラッチ６のトルクＴｃが増加していくと、（Ｆ）に示すように、出力軸トルクＴｏｕｔが徐々に減少し、ｂ点で、１速側に連結していた噛合いクラッチが解放可能状態となる。
【００６２】
１速噛合いクラッチが解放可能になると、アクチュエータ２２１の制御によって、１速側に連結していた噛合いクラッチを解放し、（Ｂ）に示すように、シフトレバー位置Ｉｉが中立状態（変速中）となって実際の変速を開始する。
シフトレバー位置Ｉｉが中立状態になると、（Ｅ）で示すように、変速中のトルク低下分を補正するアシストクラッチ６の制御を開始し、アシストクラッチ伝達トルク制御指令処理ルーチンで求めたアシストクラッチ６の目標トルクＴｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆの値に従ってアクチュエータ２２６を制御することにより、（Ｆ）で示すように、変速中における出力軸トルクを実現する。
【００６３】
このとき、アシストクラッチ６によって伝達するトルクが出力軸トルクとなるので、乗員の違和感を軽減するためには、アシストクラッチ６の目標トルクＴｃ＿ｒｅｆを滑らかな特性とすることが望ましい。また、変速中は、入出力軸回転数比Ｒｃｈを、２速の変速比Ｒ２になるよう速やかに、且つスムースに制御する必要がある。
従って、トルク制御処理１により出力したエンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ１を達成するように、（Ｄ）に示すように、スロットル開度をθ＝θ＿ｒｅｆ１となるように制御してエンジン１０１のトルクを制御する。この結果、エンジン回転数Ｎｅが変化し、入出力軸回転数比Ｒｃｈが２速の変速比Ｒ２に近づいていく。
【００６４】
このようなアシストクラッチ６および電子制御スロットル１０３の制御により、（Ｃ）に示すように、入出力軸回転数比Ｒｃｈは、ｃ点においてＲｃｈ＝Ｒ２となるが、噛合いクラッチを連結させるためには、エンジン回転数Ｎｅを増加する方向にして入出力軸回転数比Ｒｃｈを２速の変速比Ｒ２に合わせることが望ましい。これは、変速中に演算されたアシストクラッチ６の伝達トルク指令値によって出力軸回転数Ｎｏが増加しているので、入力軸回転数が減少する方向にあるときに連結させようとすると、噛合いクラッチの噛み合い部分にトルクの干渉が生じて連結しにくいという問題があり、入力軸回転数が増加する方向で噛合いクラッチを連結させる方がトルクの干渉が少なくなるためである。
【００６５】
ｃ点からはＲｃｈ＜Ｒ２となるので、入出力軸回転数比Ｒｃｈを増加させる必要があるが、連結する直前（ｃ〜ｄ点間）においては、エンジントルクＴｅの制御では応答に若干の遅れがあるので、入出力軸回転数比Ｒｃｈをアシストクラッチ６のトルクにより調整することが望ましい。このために、ｃ点からｄ点までの期間は、入出力軸回転数比Ｒｃｈと、２速の変速比Ｒ２との偏差に応じたアシストクラッチ６の回転数比ＦＢ目標トルクＴｃ＿ｆｂを付加して、アシストクラッチ６の目標トルクをＴｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆ＋Ｔｃ＿ｆｂに設定する。
【００６６】
このように、入出力軸回転数比Ｒｃｈと２速の変速比Ｒ２との偏差が少ない期間のみ、回転数比をフィードバックすることにより、変速中の伝達トルク指令値のトルク変動を最小限に抑制することができ、乗員の違和感を緩和することができる。このようなアシストクラッチ６の回転数比ＦＢ制御により、入出力軸回転数比Ｒｃｈが増加する方向でＲｃｈ≒Ｒ２となり、噛合いクラッチが２速に連結可能な状態となる。
【００６７】
噛合いクラッチが２速連結可能状態になると、アクチュエータ２２１を制御することによって噛合いクラッチを２速に連結させることになるが、このとき、変速中のアシストクラッチ６の伝達トルク指令値Ｔｃ＿ｒｅｆ＝Ｔｃ＿ｆｆ＋Ｔｃ＿ｆｂと、変速後（２速連結後）における出力軸トルクとの偏差を小さくして、変速終了時の出力軸トルク段差を軽減することが望ましい。
【００６８】
変速中の伝達トルク指令値はアシストクラッチ６のトルクＴｃにより決定され、変速後における出力軸トルクは、エンジントルクＴｅと２速の変速比Ｒ２とにより決定されるので、ｃ〜ｄ点間においては、エンジン目標トルクＴｅ＿ｒｅｆ２を達成するよう、スロットル開度をθ＝θ＿ｒｅｆ２に制御する。変速中においては、アシストクラッチ６が滑り状態となっているので、エンジン１０１のトルクＴｅが所定の値よりも大きい場合には、変速中における伝達トルク指令値はアシストクラッチ６のトルクＴｃによって決まるので、変速終了時のトルク合せ制御は、変速中のアシストクラッチ伝達トルク制御から独立して行うことができる。
【００６９】
ｄ点で、噛合いクラッチが２速に連結して、実際の変速を完了すると、スロットル開度θを徐々に変速前の開度まで戻していき、ｅ点で変速制御を終了する。
【００７０】
以上に説明したように、この実施の形態によれば、変速の際に、変速中における出力軸トルク低下補正値を求め、このトルク低下補正値に基づいて、入力軸回転数を制御し、変速終了時に入力軸トルクを調節することで、出力軸トルク変動を抑制することができる。
【００７１】
本実施の形態によれば、１速から２速へ、２速から３速へ、３速から４速へ、４速から５速へ変速する場合の無締結の状態において、アシストクラッチ６によって出力軸３２３への回転をアシストするため、加速している状態に無締結の状態でも加速の動力が出力軸３２３に伝達され、運転者に減速したような一種のショック感を与えるのを和らげることができる。すなわち、変速ギヤと出力軸とを締結及び解放するクラッチを設けた噛み合い式変速機を用いても、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を和らげることができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８を複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０に締結して入力軸３００の動力を出力軸３２３に伝達する噛み合い式変速機を用い、任意の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０と出力軸３２３とを締結及び解放する複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８をアクセル指令値と車速から決まる変速ギヤに締結制御して自動変速を実行する自動変速機に、噛み合いクラッチを切り替える場合のいずれの噛み合いクラッチも前記複数の変速ギヤのいずれにも締結されない間、入力軸３００の回転動力を出力軸３２３に伝達するアシスト機構を設けているため、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を解消することができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態によれば、車輪に駆動力を付与する出力軸３２３に回転自在に設けられる複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０と、この出力軸３２３に係合する複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８と、複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０に噛合しエンジン２の動力を受けて回転する入力軸３００の回転を受けて回転するカウンタシャフト３１５に固着する各速度に対応した複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０とを備え、アクセル指令値と車速から決まる複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０の内の任意の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０に複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８の内の一を締結制御して自動変速を実行する噛み合い式の自動変速機を用い、複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８の内、締結されている噛み合いクラッチを解除し複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５、３０８の内のいずれかの噛み合いクラッチを締結する切替の際、複数の噛み合いクラッチ３０２、３０５の内のいずれの噛み合いクラッチも複数の変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０のいずれにも締結されていない無締結の間、カウンタシャフト３１５の回転を受けて回転するアシストシャフト３１を介して入力軸３００の回転動力を出力軸３２３に伝達してアシストするアシスト機構を設けているため、変速ギヤを切り替える際に、噛み合いクラッチと変速ギヤが締結されていない無締結の間、入力軸３００（カウンタシャフト３１５）の回転を出力軸３２３にアシストでき、変速ギヤ３０１、３０３、３０４、３０６、３１０と出力軸３２３とを締結及び解放するクラッチを設けた噛み合い式変速機を用いても、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を和らげることができる。
【００７４】
さらに、本実施の形態によれば、カウンタシャフト３１５の配設位置を、出力軸３２３の中心軸を含む水平面より下方に位置するように形成しているため、アシスト機構をトランスミッションケース３０の最下部に設けることができ、車内に出っ張ることなく取り付けられトランスミッションケースの内部の空間を有効に利用することができ、かつオイルによる冷却効果を期待することができ、ギヤオイル注入口に邪魔にならない位置に取り付けることができる。
【００７５】
さらにまた、本実施の形態によれば、アシストクラッチ６をカウンタシャフト３１５の車体後方側端部に設けているため、アシストクラッチ６に異常が起きた際、アシストクラッチ６の組み付けを容易に行うことができ、アシストクラッチ６の修理、交換等も容易に行うことができる。
【００７６】
またさらに、アシストクラッチ６をカウンタシャフト３１５に取り付けることにより、トランスミッションケース３０の大きさを小さくすることができ、自動変速機３の構造を小型化することができる。
【００７７】
ここで、上記の例にて説明したように、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５及びアシストクラッチ６によって変速中のトルク伝達を実現することでかみ合いクラッチ３０２、３０５、３０８の解放・締結による変速時に発生するショック感を和らげることができる。このとき、変速中に出力軸３２３へ伝達されるトルクは、アシストクラッチ６、アシストギヤ３２４、アシスト出力ギヤ３２５によって決定される。従って、実際に変速機に組み込むためには、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５を性能、耐久性などの観点から適当に選定する必要がある。以下では、このアシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５の選定に関して説明する。
【００７８】
図１２〜１６に本発明におけるアシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５の歯車選定について示す。歯車の選定のパラメータは、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５の歯車比で表現できる。また、入力軸３００、カウンタシャフト３１５、出力軸３２３からなる変速機における変速ギヤ比は、入力軸３００のドライブギヤ３０１、カウンタシャフト３１５のカウンタドライブギヤ３１４のギヤ比とカウンタシャフト３１５の歯車（カウンタ３速ギヤ３１６、カウンタ２速ギヤ３１７、カウンタ１速ギヤ３１８、カウンタ５速ギヤ３２２）と出力軸３２３の歯車（３速ギヤ３０３、２速ギヤ３０４、１速ギヤ３０６、５速ギヤ３１０）のギヤ比の積で記述される。
【００７９】
そこで、以下では、通常の変速ギヤ比と比較するために、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５のギヤ比にドライブギヤ３０１とカウンタドライブギヤ３１４のギヤ比を掛けたギヤ比（以下、アシストギヤ比と呼ぶ）を用いたアシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５の選定方法について示す。
【００８０】
アシストギヤ比は、変速中に入力軸３００から出力軸３２３へ伝達するトルクやトルク伝達を行うアシストクラッチ６の入力側と出力側の回転数差に関わるため、アシストクラッチ６を用いた変速可能領域、変速性能、耐久性等に大きく影響する。このため、アシストギヤ比の設定は重要である。
【００８１】
図１２にアシストギヤ比と変速可能領域の関係を示す。縦軸は回転数比（入力軸３００の回転数／出力軸３２３回転数）、横軸はアシストギヤ比である。ギヤ比は１速：３．３２１、２速：１．９０２、３速：１．３０８、４速：１．０００、５速：０．７５９とする。前述したように変速時はアシストクラッチ６の締結力を制御し、入力軸３００と出力軸３２３の回転数比を目標のギヤ比に合わせてから変速する。そのため、アシストギヤ比を３速にした場合は、入力軸３００と出力軸３２３との回転数比は、３速ギヤ比より小さいギヤ比にはできないので、アシストクラッチ６を用いた変速は、１−２、１−３、２−３変速のみに対応できることになる。
【００８２】
一方、アシストギヤ比を５速にした場合では、アシストクラッチ６を用いた変速は、１速から５速までのアップシフト全てに対応できる。このように変速可能領域はアシストギヤ比までとなる。全てのアップシフトにおいてアシストクラッチを用いた変速を行うためには、アシストギヤ比を最高速段と同じギヤ比にすればよいことになる。
【００８３】
このとき、出力軸３２３へ伝達されるトルクを考えると、変速前は、かみ合いクラッチ３０２、３０５、３０８のいずれかによって締結されている変速段のギヤ比によってエンジントルクが出力軸３２３へ伝達されている。そして、変速が開始され、かみ合いクラッチ３０２、３０５、３０８が解放されると、エンジントルクはアシストギヤ比によって出力軸３２３へ伝達される。従って、変速開始・終了時点には変速前後の変速段のギヤ比とアシストギヤ比の差に応じたトルク段差が発生する。このトルク段差に対処する例を以下、参考例として説明する。
【００８４】
従って、アシストギヤ比をギヤ比の小さい最高速段と同じギヤ比にすると、変速時の出力軸３２３のトルクが小さくなり、変速後の出力軸３２３のトルクとの間に大きな差ができ、変速ショックを感じる。この出力軸３２３のトルク差を引き込みトルクと呼ぶ。
【００８５】
図１３にアシストギヤ比と出力軸３２３のトルクの関係を示す。縦軸上が回転数比、縦軸下が出力軸３２３のトルク、横軸は時間で１速から５速まで変速した時の回転数比と出力軸３２３のトルクの動きを表している。実線がアシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした時の出力軸３２３のトルク、点線がアシストギヤ比を５速ギヤ比相当とした時の出力軸３２３のトルクである。エンジントルクは２００［Ｎｍ］一定とする。１−２変速時では、アシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした時の引き込みトルクは１１８［Ｎｍ］、アシストギヤ比を５速ギヤ比相当とした時の引き込みトルクは２２８［Ｎｍ］となり、３−４変速時では、アシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした時は、アシストクラッチ６によるトルク伝達は行わないので、引き込みトルクは２００［Ｎｍ］、アシストギヤ比を５速ギヤ比相当とした時の引き込みトルクは４８［Ｎｍ］となる。一般に０．１［Ｇ］程度の車両加速度変化ならば乗員は不快感を感じないが、０．２［Ｇ］以上では不快感を感じるといわれている。１００［Ｎｍ］はおよそ０．１［Ｇ］の車両加速度変化であるので、引き込みトルクは、１００［Ｎｍ］以下であることが望ましい。よって変速ショックを抑制するにはアシストギヤ比をあまり小さくしない方がよい。
【００８６】
図１４にアシストギヤ比毎の各変速での引き込みトルクの関係を示す。縦軸が引き込みトルク、横軸が各変速時期である。二点鎖線がアシストギヤ比を２速ギヤ比相当とした時、実線がアシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした時、一点鎖線がアシストギヤ比を４速ギヤ比相当とした時、点線がアシストギヤ比を５速ギヤ比相当とした時の引き込みトルクである。エンジントルクは２００［Ｎｍ］一定とする。各アシストギヤ比において必ず引き込みトルクが大きくなるところがある。しかし実用域で考えると、２００［Ｎｍ］の高エンジントルクでの変速が起るのは１−２、２−３変速が多く、３−４、４−５変速はほとんど発生しない。３−４、４−５変速は低エンジントルクで頻繁に発生する。よって３−４、４−５変速での引き込みトルクは実用域では小さくなる。このことから１−２、２−３変速での引き込みトルクが重要となってくる。１−２変速ではアシストギヤ比４速、５速時の引き込みトルクが大きく、変速性能が悪いので、アシストギヤ比を２速ギヤ比相当より大きく、４速ギヤ比相当より小さいギヤ比にすることが好ましい。しかし、アシストギヤ比を３速ギヤ相当より小さいギヤ比にすると（例えば２速ギヤ比）にすると２−３変速はアシストクラッチ６によるトルク伝達を行うことが出来ない変速となり、変速性能が悪化する。よって変速性能を満足するにはアシストギヤ比を３速ギヤ比以上から４速ギヤ比より小さくすることが好ましい。
【００８７】
図１５にアシストギヤ比とアシストクラッチ回転数差の関係を示す。縦軸は、アシストクラッチ回転数差、横軸は、入力軸３００の回転数である。二点鎖線がアシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした場合、実線がアシストギヤ比を３速ギヤ比相当とした時、一点鎖線がアシストギヤ比を４速ギヤ比相当とした時、点線がアシストギヤ比を５速ギヤ比相当とした時のアシストクラッチ回転数差で、１速走行時と５速走行時を示してある。アシストクラッチ回転数差とは定速ギヤ走行時のアシストクラッチの入力側と出力側の回転数の差で
入力軸３００の回転数−出力軸３２３の回転数／締結ギヤ比×アシストギヤ比
で計算される。この差が大きいとアシストクラッチの摩耗の原因となり、アシストクラッチの耐久性が悪くなる。１速走行時は入力軸回転数が低い領域から高い領域まで全域にわたり走行する。このためアシストギヤ比を４速ギヤ比相当とする時や５速ギヤ比相当とする時で入力軸３００が高回転の時に耐久性に問題が出てくる。５速走行時の入力軸３００の回転数は４０００［ｒｐｍ］以上になることはほとんど無いが、アシストギヤ比が２速ギヤ比相当の場合はアシストクラッチ回転数差が−６０００［ｒｐｍ］近くとなり、耐久性に問題が出てくる。また、アシストギヤ比を低速にするほど、アシストクラッチの使用頻度が下がるので、耐久性は向上する。
【００８８】
これらの検討結果をまとめたものを図１６に示す。変速可能領域はアシストギヤ比を高速段に相当するギヤ比にする方が良いが、変速性能、耐久性でアシストギヤ比を３速ギヤ比相当にすることが好ましいことが分かる。
【００８９】
よって、アシストギヤ比の設定としては、３速ギヤ比と同じに設定する方法がある。更に、アシストギヤ比を３速ギヤ比よりも小さい、例えば、３速ギヤ比と４速ギヤ比の中間のギヤ比に設定してもよい。この場合、２−３変速時において入力軸３００の回転数と出力軸３２３の回転数の比を３速ギヤ比よりも小さくすることが可能となり、１−２変速と同じ変速性能にすることが可能となる。
【００９０】
また、アシストギヤ比を３速にすることにより、発進クラッチが壊れた場合にアシストクラッチを使い３速発進するというフェール機構としても利用できる。
【００９１】
以上では５速の変速機を例にアシストギヤ比の設定について説明したが、５速変速機のみにとどまらず、５速以下の変速機や６速、７速以上の変速機でも同様の考え方で行えば良い。
【００９２】
図１７には、５速変速機を例とした場合で、アシストギヤ比を３速ギヤ比と同じにした場合の実施例を示す変速機構成図である。図１７では、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５とドライブギヤ３０１とカウンタドライブギヤ３１４によって３速ギヤ比を実現している。ここでは、アシストギヤ比を３速ギヤ比相当としたが、３速ギヤ比と４速ギヤ比の中間のギヤ比を実現するようにアシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５を設定することも可能である。図１７では、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５とアシストクラッチ６によって入力軸３００から導入されるトルクを出力軸３２３に伝達させるが、アシストギヤ比を３速とした場合には、通常の３速走行時は、かみ合いクラッチ３２０によって３速ギヤ３０３を出力軸３２３に締結させて、カウンタ３速ギヤ３１６と３速ギヤ３０３によって３速走行を実現し、変速中のトルク伝達以外にはアシストクラッチ６を用いないようにすることができ、耐久性面で有利である。また、３速ギヤ３０３を出力軸３２３に締結させるかみ合いクラッチが故障した場合には、アシストクラッチ６を締結させて３速走行状態を実現することもできる。
【００９３】
図１８には、５速変速機を例とした場合で、アシストギヤ比を３速ギヤ比と同じにした場合の別の実施例を示す変速機構成図である。図１８では、アシストギア３２４とアシスト出力ギヤ３２５とドライブギヤ３０１とカウンタドライブギヤ３１４によって３速ギヤ比を実現している。更に、図１７の実施例における５速ギヤを取り除き、５速ギヤを図１７の３速ギヤ位置に配置した例である。
【００９４】
図１８の構成では、アシストクラッチ６は、変速中のトルク伝達以外にも、３速走行状態にアシストクラッチ６を完全に締結させ、アシストギヤ３２４とアシスト出力ギヤ３２５を用いて３速走行を実現する場合にも用いられる。図１８のようにアシストギヤを通常の走行ギヤを共有化することで、変速機内の歯車数を減らすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上の説明したように本発明によれば、加速時におけるクラッチの締結・解放の際のショック感を和らげることができる。

Claims (12)

1. エンジンの動力を導入する入力軸と、複数の変速ギヤと、複数の噛み合いクラッチと、駆動力を出力する出力軸と、カウンタシャフトと、カウンタギヤとを備え、エンジンの動力を受けて入力軸を回転し、該入力軸を回転させることによってカウンタシャフトを回転し、該カウンタシャフトの回転を速度に合わせた変速ギヤに噛み合いクラッチの締結・解除を行い自動変速してカウンタギヤを介して出力軸に伝達する噛み合い式の自動変速機であって、
   前記変速の際にギヤを解除し、新しいギヤを締結するまでの間、前記カウンタシャフトの回転をアシストギヤを介して前記出力軸に伝達するアシスト機構を前記カウンタシャフトに設け、
   前記アシストギヤのギヤ比を前記変速ギヤで得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたことを特徴とする自動変速機。
2. 前記アシスト機構は、前記カウンタシャフトの車体後方側端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記アシスト機構は、前記出力軸の中心軸を含む水平面より下方に位置するように設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動変速機。
4. 前記アシスト機構は、前記噛み合いクラッチの切替指令が出力されると変速ギヤと現在締結している噛み合いクラッチが完全に解放される以前に締結し始め、該噛み合いクラッチが締結している変速ギヤから完全に解放されたとき、入力軸の回転動力を出力軸に伝達し、切替指令に基づいて締結しようとしている変速ギヤに噛み合いクラッチが締結したときに解放するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の自動変速機。
5. 前記アシスト機構は、前記カウンタシャフトに固着され該カウンタシャフトと共に回転するクラッチ板と、前記カウンタシャフトに回転自在に設けられ前記クラッチ板に押圧接することにより該クラッチ板の回転を伝達するアシストギヤとによって構成されるアシストクラッチと、該アシストクラッチのアシストギヤに噛合し前記出力軸に固着される出力ギヤとから成り、アシスト指令に基づいて前記クラッチ板の回転を前記アシストギヤ、前記出力ギヤを介して出力軸に伝達することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の自動変速機。
6. エンジンの動力を導入する変速機の入力軸と、
   前記変速機の動力を出力する出力軸と、
   前記入力軸の動力が入力歯車列を介して伝達されるカウンタ軸と、
   該カウンタ軸と前記出力軸の間に複数の出力歯車列を有し、
   該複数の出力歯車列及び前記入力軸と前記出力軸の間にかみ合いクラッチを設け、
   該かみ合い式クラッチの締結・解放によって、前記エンジンから前記入力軸へ導入された動力を前記出力軸へ伝達する歯車式変速機において、
   前記かみ合いクラッチの締結・解放の切り換え時に、前記カウンタ軸からアシストギヤを介して前記出力軸へ動力を伝達するアシスト機構をカウンタ軸に設け、
   前記アシストギヤのギヤ比を前記変速ギヤで得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたことを特徴とする自動変速機。
7. エンジンの動力を導入する変速機の入力軸と、
   前記変速機の動力を出力する出力軸と、
   前記入力軸の動力が入力歯車列を介して伝達されるカウンタ軸と、
   該カウンタ軸と前記出力軸の間に複数の出力歯車列を有し、
   該複数の出力歯車列及び前記入力軸と前記出力軸の間にかみ合いクラッチを設け、
   該かみ合い式クラッチの締結・解放によって、前記エンジンから前記入力軸へ導入された動力を前記出力軸へ伝達する歯車式変速機において、
   前記カウンタ軸に摩擦クラッチを設け、
   前記かみ合いクラッチの締結・解放の切り換え時に、前記摩擦クラッチによって前記カウンタ軸からアシストギヤを介して前記出力軸へ動力を伝達するアシスト機構を設け、
   前記アシストギヤのギヤ比を前記変速ギヤで得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたことを特徴とする自動変速機。
8. エンジンの動力を導入する変速機の入力軸と、
   前記変速機の動力を出力する出力軸と、
   前記入力軸の動力が入力歯車列を介して伝達されるカウンタ軸と、
   該カウンタ軸と前記出力軸の間に複数の出力歯車列を有し、
   該複数の出力歯車列及び前記入力軸と前記出力軸の間にかみ合いクラッチを設け、
   該かみ合い式クラッチの締結・解放によって、前記エンジンから前記入力軸へ導入された動力を前記出力軸へ伝達する歯車式変速機において、
   前記カウンタ軸に空転するアシストカウンタ歯車を設け、
   前記出力軸に固定され且つ前記アシストカウンタ歯車と噛み合うアシスト出力歯車を設け、
   前記アシストカウンタ歯車と前記カウンタ軸の間に摩擦クラッチを設け、
   前記噛み合いクラッチの締結・解放の切り換え時に、前記摩擦クラッチによって前記アシストカウンタ歯車と前記アシスト出力歯車を介して前記カウンタ軸から前記出力軸へ動力を伝達するアシスト機構を設け、
   前記アシストカウンタ歯車と前記アシスト出力歯車とのギヤ比を前記入力歯車列と前記出力歯車列で得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたことを特徴とする自動変速機。
9. エンジンの動力を導入する変速機の入力軸と、
   前記変速機の動力を出力する出力軸と、
   前記入力軸の動力が入力歯車列を介して伝達されるカウンタ軸と、
   該カウンタ軸と前記出力軸の間に複数の出力歯車列を有し、
   該複数の出力歯車列及び前記入力軸と前記出力軸の間に噛み合いクラッチを設け、
   該噛み合い式クラッチの締結・解放によって、前記エンジンから前記入力軸へ導入された動力を前記出力軸へ伝達する歯車式変速機において、
   変速段として用いられる歯車とは異なるアシストカウンタ歯車を前記カウンタ軸に空転するように設け、
   変速段として用いられる歯車とは異なるアシスト出力歯車を前記アシストカウンタ歯車と噛み合って前記出力軸に固定するように設け、
   前記アシストカウンタ歯車と前記カウンタ軸の間に摩擦クラッチを設け、
   前記噛み合いクラッチの締結・解放の切り換え時に、前記摩擦クラッチによって前記アシストカウンタ歯車と前記アシスト出力歯車を介して前記カウンタ軸から前記出力軸へ動力を伝達するアシスト機構を設け、
   前記アシストカウンタ歯車と前記アシスト出力歯車とのギヤ比を前記入力歯車列と前記出力歯車列で得られる変速比のうちの最高速段のギヤ比相当としたことを特徴とする自動変速機。
10. 請求項６〜９のいずれか１項における前記アシスト機構を前記カウンタ軸の車体後方側端部に設けたことを特徴とする自動変速機。
11. 請求項６〜９のいずれか１項における前記アシスト機構を前記出力軸の中心軸を含む水平面より下方に位置するように設けたことを特徴とする自動変速機。
12. 請求項１〜４のいずれか１項における前記アシスト機構は、前記噛み合いクラッチの切り換え指令が出力されると現在締結している噛み合いクラッチが完全に解放される以前に前記出力軸に前記エンジンの動力を伝達し始め、該噛み合いクラッチが完全に解放されたとき前記エンジントルクを前記出力軸に伝達させ、切り換え指令に基づいて前記噛み合いクラッチが締結したときに前記出力軸への動力伝達を解除することを特徴とする自動変速機。

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