図1及び図2は、本発明の駆動力伝達装置の実施形態を示している。この駆動力伝達装置は自動変速機TMを備える。自動変速機TMは、変速機ケース1内に回転自在に軸支した、内燃機関(エンジン)等の駆動源ENGが出力する駆動力がロックアップクラッチLC及びダンパDAを有するトルクコンバータTCを介して伝達される入力部としての入力軸2と、入力軸2と同心に配置された出力ギアからなる出力部3とを備えている。
出力部3の回転は、図外のデファレンシャルギア、またはプロペラシャフトを介して車両の左右の駆動輪に伝達される。尚、トルクコンバータTCに代えて、摩擦係合自在に構成される単板型、または多板型の発進クラッチを設けてもよい。
変速機ケース1内には、第1〜第4の4つの遊星歯車機構PGS1〜4が入力軸2と同心に配置されている。第1遊星歯車機構PGS1は、サンギアSaと、リングギアRaと、サンギアSaとリングギアRaとに噛合するピニオンPaを自転及び公転自在に軸支するキャリアCaとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構(キャリアを固定してサンギアを回転させると、リングギアがサンギアと異なる方向に回転するため、マイナス遊星歯車機構、またはネガティブ遊星歯車機構ともいう。尚、リングギアを固定してサンギアを回転させると、キャリアがサンギアと同一方向に回転する。)で構成されている。
図3に第1から第4の4つの遊星歯車機構PGS1〜PGS4の共線図を示す。本明細書において、共線図は、サンギア、キャリア、リングギアの3つの要素の相対回転速度の比を直線(速度線)で表すことができる図と定義する。共線図において、3つの要素は、ギア比(リングギアの歯数/サンギアの歯数)に対応する間隔で並ぶ。
図3の上から2段目に示す第1遊星歯車機構PGS1の共線図を参照して、第1遊星歯車機構PGS1の3つの要素Sa,Ca,Raを、共線図におけるギア比(リングギアの歯数/サンギアの歯数)に対応する間隔での並び順に左側から夫々第1要素、第2要素及び第3要素とすると、第1要素はサンギアSa、第2要素はキャリアCa、第3要素はリングギアRaになる。
ここで、サンギアSaとキャリアCa間の間隔とキャリアCaとリングギアRa間の間隔との比は、第1遊星歯車機構PGS1のギア比をhとして、h:1に設定される。尚、共線図において、下の横線と上の横線(4th及び6thと重なる線)は夫々回転速度が「0」と「1」(入力軸2と同じ回転速度)であることを示している。
第2遊星歯車機構PGS2も、サンギアSbと、リングギアRbと、サンギアSb及びリングギアRbに噛合するピニオンPbを自転及び公転自在に軸支するキャリアCbとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から1段目(最上段)に示す第2遊星歯車機構PGS2の共線図を参照して、第2遊星歯車機構PGS2の3つの要素Sb,Cb,Rbを、共線図におけるギア比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第4要素、第5要素及び第6要素とすると、第4要素はリングギアRb、第5要素はキャリアCb、第6要素はサンギアSbになる。サンギアSbとキャリアCb間の間隔とキャリアCbとリングギアRb間の間隔との比は、第2遊星歯車機構PGS2のギア比をiとして、i:1に設定される。
第3遊星歯車機構PGS3も、サンギアScと、リングギアRcと、サンギアSc及びリングギアRcに噛合するピニオンPcを自転及び公転自在に軸支するキャリアCcとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から3段目に示す第3遊星歯車機構PGS3の共線図を参照して、第3遊星歯車機構PGS3の3つの要素Sc,Cc,Rcを、共線図におけるギア比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第7要素、第8要素及び第9要素とすると、第7要素はサンギアSc、第8要素はキャリアCc、第9要素はリングギアRcになる。サンギアScとキャリアCc間の間隔とキャリアCcとリングギアRc間の間隔との比は、第3遊星歯車機構PGS3のギア比をjとして、j:1に設定される。
第4遊星歯車機構PGS4も、サンギアSdと、リングギアRdと、サンギアSd及びリングギアRdに噛合するピニオンPdを自転及び公転自在に軸支するキャリアCdとからなる所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成される。
図3の上から4段目(最下段)に示す第4遊星歯車機構PGS4の共線図を参照して、第4遊星歯車機構PGS4の3つの要素Sd,Cd,Rdを、共線図におけるギア比に対応する間隔での並び順に左側から夫々第10要素、第11要素及び第12要素とすると、第10要素はリングギアRd、第11要素はキャリアCd、第12要素はサンギアSdになる。サンギアSdとキャリアCd間の間隔とキャリアCdとリングギアRd間の間隔との比は、第4遊星歯車機構PGS4のギア比をkとして、k:1に設定される。
第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)は、入力軸2に連結されている。また、第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)は、出力ギヤからなる出力部3に連結されている。
また、第1遊星歯車機構PGS1のキャリアCa(第2要素)と第2遊星歯車機構PGS2のキャリアCb(第5要素)と第3遊星歯車機構PGS3のリングギアRc(第9要素)とが連結されて、第1連結体Ca−Cb−Rcが構成されている。また、第1遊星歯車機構PGS1のリングギアRa(第3要素)と第4遊星歯車機構PGS4のサンギアSd(第12要素)とが連結されて、第2連結体Ra−Sdが構成されている。また、第3遊星歯車機構PGS3のキャリアCc(第8要素)と第4遊星歯車機構PGS4のキャリアCd(第11要素)とが連結されて、第3連結体Cc−Cdが構成されている。
また、本実施形態の自動変速機TMは、第1ブレーキB1からなる1つの切換機構と、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3、及び第2から第4の3つのブレーキB2〜B4とからなる6つの係合機構とを備える。第1クラッチC1は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)と第3連結体Cc−Cdとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第2クラッチC2は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)と第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)とを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。第3クラッチC3は、油圧作動型の湿式多板クラッチであり、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)と第2連結体Ra−Sdとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。
第1ブレーキB1は、2ウェイクラッチであり、第3連結体Cc−Cdの正転(入力軸2の回転方向と同一方向への回転)を許容し、逆転を阻止する逆転阻止状態と、第3連結体Cc−Cdを変速機ケース1に固定して、第3連結体Cc−Cdの回転を阻止する固定状態とに切換自在に構成されている。第2ブレーキB2は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)を変速機ケース1に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
第3ブレーキB3は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)を変速機ケース1に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。第4ブレーキB4は、油圧作動型の湿式多板ブレーキであり、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)を変速機ケース1に固定する固定状態と、この固定を解除する開放状態とに切換自在に構成されている。
各クラッチC1〜C3及び各ブレーキB1〜B4は、トランスミッション・コントロール・ユニットからなる制御部ECU(図1参照)により、車両の走行速度等の車両情報に基づいて、状態が切り換えられる。
入力軸2の軸線上には、駆動源ENG及びトルクコンバータTC側から、第1クラッチC1、第3遊星歯車機構PGS3、第4遊星歯車機構PGS4、第1遊星歯車機構PGS1、第3クラッチC3、第2遊星歯車機構PGS2、第1クラッチC1の順番で配置されている。
そして、第4ブレーキB4が第2遊星歯車機構PGS2の径方向外方に配置され、第3ブレーキB3が第3クラッチC3の径方向外方に配置され、第1ブレーキB1は第3遊星歯車機構PGS3の径方向外方に配置され、第2ブレーキB2は第1クラッチC1の径方向外方に配置されている。このように、4つのブレーキB1〜B4を遊星歯車機構、またはクラッチの径方向外方に配置することにより、ブレーキB1〜B4を遊星歯車機構及びクラッチと共に入力軸2の軸線上に並べて配置した場合に比べて、自動変速機TMの軸長の短縮化を図ることができる。尚、第4ブレーキB4を第2クラッチC2の径方向外方に配置し、第3ブレーキB3を第2遊星歯車機構PGS2の径方向外方に配置してもよい。
次に、図3及び図4を参照して、実施形態の自動変速機TMの各変速段を確立させる場合を説明する。
1速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態(図4の「R」)とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの逆転が阻止される。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)の回転速度が「0」になる。そして、第3連結体Cc−Cdの回転速度も「0」になる。
これにより、第3遊星歯車機構PGS3の第7から第9の3つの要素Sc,Cc,Rcが相対回転不能なロック状態となり、第3遊星歯車機構PGS3のリングギアRc(第9要素)を含む第1連結体Ca−Cb−Rcの回転速度も「0」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図4に示す「1st」となり、1速段が確立される。
尚、1速段を確立させるためには第3ブレーキB3を固定状態とする必要はないが、1速段から後述する2速段へスムーズに変速できるように1速段で固定状態とさせている。また、1速段でエンジンブレーキを効かせる場合には、2ウェイクラッチからなる第1ブレーキB1を固定状態(図4の「L」)に切り換えればよい。
2速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態(図4の「R」)とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とし、第3クラッチC3を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第3クラッチC3を連結状態とするで、第2連結体Ra−Sdの回転速度が、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「2nd」となり、2速段が確立される。
3速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2及び第3ブレーキB3を固定状態とし、第2クラッチC2を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)の回転速度が「0」になる。また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」になる。
また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)の回転速度が、入力軸2に連結された第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」、リングギアRb(第4要素)の回転速度が「1」となるため、キャリアCb(第5要素)の回転速度、即ち第1連結体Ca−Cb−Rcの回転速度は、i/(i+1)となる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「3rd」となり、3速段が確立される。
4速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)と第2連結体Ra−Sdとが同一速度で回転する。これにより、第1遊星歯車機構PGS1と第2遊星歯車機構PGS2との間では、キャリアCa(第2要素)とキャリアCb(第5要素)とが連結され、リングギアRa(第3要素)とサンギアSb(第6要素)とが連結されることとなり、第3クラッチC3を連結状態とする4速段においては、第1遊星歯車機構PGS1と第2遊星歯車機構PGS2とで4つの回転要素からなる1つの共線図を描くことができる。
そして、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第1遊星歯車機構PGS1と第2遊星歯車機構PGS2とで構成される4つの回転要素のうちの2つの回転要素の回転速度が同一速度の「1」となる。
従って、第1遊星歯車機構PGS1及び第2遊星歯車機構PGS2の各要素が相対回転不能なロック状態となり、第1遊星歯車機構PGS1及び第2遊星歯車機構PGS2の全ての要素の回転速度が「1」となる。そして、第3連結体Cc−Cdの回転速度がj/(j+1)となり、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「4th」となり、4速段が確立される。
5速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第2ブレーキB2を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。また、第2ブレーキB2を固定状態とすることで、第3遊星歯車機構PGS3のサンギアSc(第7要素)の回転速度が「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度が第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「5th」となり、5速段が確立される。
尚、5速段を確立させるためには第2クラッチC2を連結状態とする必要はない。しかしながら、4速段及び後述する6速段では第2クラッチC2を連結状態とする必要があるため、5速段から4速段へのダウンシフト、及び5速段から後述する6速段へのアップシフトをスムーズに行えるように5速段でも連結状態とさせている。
6速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。
また、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を連結状態とすることで、4速段で説明したように、第1遊星歯車機構PGS1と第2遊星歯車機構PGS2の各要素が相対回転不能な状態となり、第2連結体Ra−Sdの回転速度が「1」となる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度が「1」となる。
従って、第4遊星歯車機構PGS4は、キャリアCd(第11要素)とサンギアSd(第12要素)とが同一速度の「1」となり、各要素が相対回転不能なロック状態となる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「6th」の「1」となり、6速段が確立される。
7速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。
また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)の回転速度が、第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となり、第2遊星歯車機構PGS2のキャリアCb(第5要素)を含む第1連結体Ca−Cb−Rcの回転速度がi/(i+1)となる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度が、入力軸2に連結された第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「7th」となり、7速段が確立される。
8速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。
また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第2連結体Ra−Sdの回転速度が第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度と同一速度の「0」になる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度が第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「8th」となり、8速段が確立される。
9速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第3ブレーキB3及び第4ブレーキB4を固定状態とし、第1クラッチC1を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。
また、第3ブレーキB3を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)の回転速度が「0」になる。また、第4ブレーキB4を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)の回転速度も「0」となる。このため、第2遊星歯車機構PGS2の各要素Sb,Cb,Rbは相対回転不能なロック状態となり、第2遊星歯車機構PGS2のキャリアCb(第5要素)を含む第1連結体Ca−Cb−Rcの回転速度も「0」になる。
また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度は第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「9th」となり、9速段が確立される。
10速段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を逆転阻止状態とし、第4ブレーキB4を固定状態とし、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を連結状態とする。第1ブレーキB1を逆転阻止状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの正転が許容される。
また、第3クラッチC3を連結状態とすることで、第2連結体Ra−Sdと第2遊星歯車機構PGS2のサンギアSb(第6要素)とが同一速度で回転する。また、第4ブレーキB4を固定状態とすることで、第2遊星歯車機構PGS2のリングギアRb(第4要素)の回転速度が「0」になる。また、第1クラッチC1を連結状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転速度が第1遊星歯車機構PGS1のサンギアSa(第1要素)の回転速度と同一速度の「1」となる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す「10th」となり、10速段が確立される。
後進段を確立させる場合には、2ウェイクラッチたる第1ブレーキB1を固定状態とし、第3ブレーキB3を固定状態とし、第2クラッチC2を連結状態とする。また、第3ブレーキB3を固定状態とし、第2クラッチC2を連結状態とすることで、第1連結体Ca−Cb−Rcの回転速度がi/(i+1)となる。また、第1ブレーキB1を固定状態とすることで、第3連結体Cc−Cdの回転が阻止され、第3連結体Cc−Cdの回転速度が「0」になる。そして、出力部3が連結された第4遊星歯車機構PGS4のリングギアRd(第10要素)の回転速度が図3に示す逆転の「Rvs」となり、後進段が確立される。
尚、図3中の破線で示す速度線は、4つの遊星歯車機構PGS1〜PGS4のうち動力伝達する遊星歯車機構に追従して他の遊星歯車機構の各要素が回転(空回り)することを表している。
図4は、上述した各変速段におけるクラッチC1〜C3、ブレーキB1〜B4の状態を纏めて表示した図であり、第1から第3の3つのクラッチC1〜C3、第2ブレーキB2から第4ブレーキB4の列の「○」は連結状態、または固定状態を示し、空欄は開放状態を示している。また、第1ブレーキB1の列の「R」は逆転阻止状態を示し、「L」は固定状態を示している。
また、下線を付した「R」及び「L」は第1ブレーキB1の働きで第3連結体Cc−Cdの回転速度が「0」となることを示している。また、「R/L」は、通常時は逆転阻止状態の「R」であるが、エンジンブレーキを効かせる場合には固定状態の「L」に切り換えることを示しているか、または逆転阻止状態の「R」と固定状態の「L」のどちらでもよいことを示している。
また、第2ブレーキB2の列の「●」は、油圧回路43に設けられた第2ブレーキB2のソレノイドバルブ43bの故障により、第2ブレーキB2が意図せずに係合して連結状態となっていることを示している。
また、図4には、第1遊星歯車機構PGS1のギア比hを2.734、第2遊星歯車機構PGS2のギア比iを1.614、第3遊星歯車機構PGS3のギア比jを2.681、第4遊星歯車機構PGS4のギア比kを1.914とした場合における各変速段の変速比(入力軸2の回転速度/出力部3の回転速度)、及び公比(各変速段間の変速比の比。所定の変速段の変速比を所定の変速段よりも1段高速側の変速段の変速比で割った値。)も示しており、これによれば、公比を適切に設定できることが分かる。
次に、図5を参照して、ツーウェイクラッチについて詳しく説明する。第1ブレーキB1は、第3連結体Cc−Cdを変速機ケース1に固定する固定状態と、第3連結体Cc−Cdの正転を許容し逆転を阻止する逆転阻止状態とに切換自在なツーウェイクラッチで構成されている。このツーウェイクラッチの一例を図5に示して具体的に説明する。
図5の第1ブレーキB1としてのツーウェイクラッチTWは、第3連結体Cc−Cdに連結されるインナーリングTW1と、インナーリングTW1の径方向外方に間隔を存して配置されると共に変速機ケース1に連結されるアウターリングTW2と、インナーリングTW1とアウターリングTW2との間に配置される保持リングTW3とを備える。
インナーリングTW1には、外周面に複数のカム面TW1aが形成されている。保持リングTW3には、カム面TW1aに対応させて複数の切欠孔TW3aが設けられている。この切欠孔TW3aには、ローラTW4が収容されている。また、ツーウェイクラッチTWは、図示省略した噛合機構を備える。
噛合機構は、アウターリングTW2と保持リングTW3とを連結するアウター連結状態と、インナーリングTW1と保持リングTW3とを連結するインナー連結状態とに切換自在に構成されている。
また、ローラTW4の径は、図5(a)に示すように、ローラTW4がカム面TW1aの中央部に存するときは隙間Aが開き、図5(b)及び(c)に示すように、ローラTW4がカム面TW1aの端部に存するときにはインナーリングTW1及びアウターリングTW2に接触するように、設定されている。
噛合機構で、アウターリングTW2と保持リングTW3とが連結されたアウター連結状態であるときは、インナーリングTW1が正転及び逆転のどちらに回転しようとしても、図5(b)及び(c)に示すように、保持リングTW3も変速機ケース1に固定されているため、ローラTW4がカム面TW1aの端部に位置することとなる。
このとき、ローラTW4がカム面TW1aとアウターリングTW2の内周面とに挟まれて、インナーリングTW1の回転が阻止される。即ち、ツーウェイクラッチTWは固定状態となる。
図示省略した噛合機構は、インナーリングTW1と保持リングTW3とを連結するインナー連結状態では、図5(b)に示すように切欠孔TW3aがカム面TW1aの一方の端部に位置する状態となるように構成されている。
図5における時計回り方向を逆転方向とすると、このツーウェイクラッチTWは、インナーリングTW1と保持リングTW3とを連結するインナー連結状態とすることにより、逆転阻止状態となる。
また、本実施形態の駆動力伝達装置が搭載される車両には、シフトポジションを前進レンジ、ニュートラルレンジ、後進レンジ、の何れかに切換自在なシフトバイワイヤ形式のシフトレバー42(シフトポジション検出部)と、油圧制御回路43の油の温度(油温)を検出する油温検出部43aと、車両の走行速度を検出する車速検出部44と、エンジンブレーキのオン、オフを検出するエンジンブレーキ判定部46と、駆動源ENGの回転数を検出する駆動源回転数検出部48と、入力軸2の回転数を検出する入力回転数検出部50と、ブレーキペダルのオン、オフを検出するブレーキペダル検出部54と、アクセルペダルのオン、オフを検出するアクセル開度検出部56とが設けられている。
制御部ECUは、シフトレバー42のシフトポジションの情報、油温検出部43aからの油圧制御回路43の油の温度(油温)の情報、車速検出部44からの車両の走行速度の情報、エンジンブレーキ判定部46からのエンジンブレーキの使用状態としてのエンジンブレーキのオン、オフの情報、駆動源回転数検出部48からの駆動源ENGの回転数の情報、入力回転数検出部50からの入力軸2の回転数の情報、ブレーキペダル検出部54からのブレーキペダルのオン、オフの情報、アクセル開度検出部56からのアクセルペダルのオン、オフの情報を受信する。
次に、図6及び図7を参照して、本実施形態の駆動力伝達装置の後進側ロック状態及び前進側ニュートラル状態を説明する。図6及び図7に示す後進側ロック状態及び前進側ニュートラル状態は、シフトレバー42の操作によって切り換えられるシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)であるときに、図6のフローチャートの処理を所定のサイクルタイムで実行することにより、達成される。
まず、図6に示すように、ステップ1でシフトレバー42の操作によって切り換えられるシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)であるか否かを確認する。シフトポジションがニュートラルレンジでない場合には、そのまま今回の処理を終了する。
ステップ1でシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)である場合には、ステップ2に進み、第2ブレーキB2に油圧が供給されているか否かを油圧回路43に設けられる油圧スイッチ43c(故障検出部)を介して確認する。第2ブレーキB2に油圧が供給されていない場合には、そのまま今回の処理を終了する。
ここで、図4の「N」の行に示すように、ニュートラルレンジにおいては、第3ブレーキB3のみが固定状態とされ、第2ブレーキB2は通常開放されているはずであり、第2ブレーキB2に油圧が供給されているということは、第2ブレーキB2に調圧して油圧を供給自在なソレノイドバルブ43bが故障して、第2ブレーキB2に油圧を供給し続けている状態(オンフェール)であることが想定される。
そして、本実施形態の駆動力伝達装置においては、ニュートラルレンジで第2ブレーキB2が固定状態となると、1速段が確立してしまい、駆動源ENGの駆動力が駆動輪に伝達されてしまう。
このため、ステップ2で第2ブレーキB2に油圧が供給されている場合には、ステップ3に進み、第1ブレーキB1が逆転阻止状態であるか否かを確認する。第1ブレーキB1が逆転阻止状態である場合には、ステップ4に進み、駆動力伝達装置を前進側ニュートラル状態とすべく、「ニュートラル維持モード」の処理を実行して、第3ブレーキB3を開放状態とし、第2クラッチC2を係合させて連結状態とし、第4ブレーキB4を係合させて固定状態とする(図4の「Fail1」)。
第3ブレーキB3を開放状態とすることにより、第2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSb(第6要素)が自由に回転できる状態となる。また、第4ブレーキB4を固定状態とすることにより、第2遊星歯車機構PGS2のリングギヤRb(第4要素)の回転速度が「0」になる。また、第2クラッチC2を連結状態とすることにより、入力軸2に連結された第1遊星歯車機構PGS1のサンギヤSa(第1要素)の回転速度が、第2遊星歯車機構PGS2のリングギヤRb(第4要素)の回転速度と同一の「0」になる。
このようにして、入力軸2の回転速度が「0」となるため、駆動源ENGの駆動力が自動変速機TMを介して駆動輪に出力させることを防止することができる。この前進側ニュートラル状態では、第1ブレーキB1が逆転阻止状態であるため、車両は後進側には移動できない(図7の共線図における実線を参照)。従って、車両が登坂状態で停車していたとしても、車両が後進側に移動することはない(後進側ロック状態)。逆に、前進側ニュートラル状態では、図7の共線図において破線で示すように、車両を前進側に押したり引いたりすることは可能となっている。
ステップ4でニュートラル維持モードの処理を実行した後は、ステップ5に進み、トルクコンバータTCの油温が予め設定された所定温度以上であるか否かを確認する。ニュートラル維持モードの実行により達成される前進側ニュートラル状態においては、入力軸2が回転できないため、駆動源ENGの駆動力は、トルクコンバータTCのタービンとポンプの差回転によって吸収される。従って、トルクコンバータTCの発熱量が増加してしまう。
このトルクコンバータTCの発熱量の増加を抑制すべく、ステップ5で油温検出部43aで検出される油温からトルクコンバータTCの発熱量を想定して、油温検出部43aで検出される油温が所定温度以上である場合には、ステップ6に進み、駆動源ENGが出力する駆動力(出力トルク)に制限を掛ける。これにより、トルクコンバータTCの発熱量の増加を抑制することができる。ステップ5で油温検出部43aで検出される油温が所定温度未満である場合には、そのまま今回の処理を終了する。
ステップ3で、第1ブレーキB1が固定状態である場合には、ステップ7に分岐し、第1ブレーキB1を逆転阻止状態に切り換えて今回の処理を終了する。
次に、図8及び図9を参照して、本実施形態の駆動力伝達装置の前後進両側側ロック状態を説明する。図8及び図9に示す前後進両側側ロック状態は、シフトレバー42の操作によって切り換えられるシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)であるときに、図8のフローチャートの処理を所定のサイクルタイムで実行することにより、達成される。
まず、図8に示すように、ステップ11でシフトレバー42の操作によって切り換えられるシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)であるか否かを確認する。シフトポジションがニュートラルレンジでない場合には、そのまま今回の処理を終了する。
ステップ1でシフトポジションがニュートラルレンジ(Nレンジ)である場合には、ステップ12に進み、第2ブレーキB2に油圧が供給されているか否かを油圧回路43に設けられる油圧スイッチ43c(故障検出部)を介して確認する。第2ブレーキB2に油圧が供給されていない場合には、そのまま今回の処理を終了する。
ステップ12で第2ブレーキB2に油圧が供給されている場合には、ステップ13に進み、駆動力伝達装置を前後進両側側ロック状態とすべく、「インターロックモード」の処理を実行して、第3ブレーキB3を開放状態とし、第3クラッチC3を係合させて連結状態とし、第4ブレーキB4を係合させて固定状態とする(図4の「Fail2」)。
第3ブレーキB3を開放状態とすることにより、第2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSb(第6要素)が自由に回転できる状態となる。また、第4ブレーキB4を固定状態とすることにより、第2遊星歯車機構PGS2のリングギヤRb(第4要素)の回転速度が「0」になる。また、第3クラッチC3を連結状態とすることにより、第2遊星歯車機構PGS2のサンギヤSb(第6要素)と第2連結体Ra−Sdとが同一速度で回転する。
また、第2ブレーキB2には、オンフェールによって油圧が供給されているため、意図せずに固定状態となっており、第3遊星歯車機構PGS3のサンギヤSc(第7要素)の回転速度は「0」となる。これにより、図9に共線図で示すように、第1ブレーキB1の状態に関わらず、入力軸2と出力部3の回転速度は「0」となり、第2ブレーキB2のオンフェールによって、駆動源ENGからの駆動力が意図せずに駆動輪に伝達されることを防止することができる。なお、後進側ロック状態は、車両が後進できない状態と定義して、前進側ニュートラル状態、及び前後進両側ロック状態を含む状態として定義する。
ステップ13でインターロックモードの処理を実行した後は、ステップ14に進み、トルクコンバータTCの油温が予め設定された所定温度以上であるか否かを確認する。トルクコンバータTCの発熱量の増加を抑制すべく、ステップ14で油温検出部43aで検出される油温からトルクコンバータTCの発熱量を想定して、油温検出部43aで検出される油温が所定温度以上である場合には、ステップ15に進み、駆動源ENGが出力する駆動力(出力トルク)に制限を掛ける。これにより、トルクコンバータTCの発熱量の増加を抑制することができる。ステップ14で油温検出部43aで検出される油温が所定温度未満である場合には、そのまま今回の処理を終了する。
なお、実施形態の自動変速機TMにおいては、何れか1つの変速段(例えば、10速段)を省略して前進9速段の変速を行うように構成してもよい。
また、本実施形態では、シフトポジションの切換えをシフトバイワイヤ形式のシフトレバー操作で行うものを説明した。しかしながら、シフトポジションの切換え方法については、これに限らず、例えば、ボタンの押圧などによってシフトポジションを切り換えるように構成されていてもよい。この場合、例えば、ボタンの押圧信号から選択されたシフトポジションを判断するように構成することもできる。