(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源からの動力が入力される入力軸と、その入力軸に平行に配設された出力軸と、その出力軸および前記入力軸に配設され互いに噛み合って異なる変速比となるように設定された複数の歯車対と、その歯車対のそれぞれ一方の歯車に配設され前記入力軸から入力される動力を前記出力軸に遮断可能に伝達する一方、前記出力軸から前記入力軸への動力の伝達を遮断する第１クラッチとを備え、
前記第１クラッチは、
断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成され前記入力軸若しくは前記出力軸または前記歯車に連結される内輪と、
その内輪の外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成され前記歯車または前記入力軸若しくは前記出力軸に連結される外輪と、
その外輪の内周面および前記内輪の外周面にそれぞれ接する係合面を有し前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、
そのスプラグを前記内輪の外周面および前記外輪の内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
前記スプラグに付勢力を付与して前記内輪の外周面および前記外輪の内周面に前記スプラグの係合面が接するようにそのスプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、
その付勢部材の付勢力に抗して前記保持器を介して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えた車両に用いられる車両用制御装置であって、
前記入力軸の回転数を取得する回転数取得手段と、
高速段への変速要求が前記車両にあるかを判断するアップシフト要求判断手段と、
そのアップシフト要求判断手段により前記車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された回転数が変速後の前記歯車対に配設された前記第１クラッチの前記内輪と前記外輪との回転数が等しくなる同期回転数以下であるかを判断する高速段回転数判断手段と、
その高速段回転数判断手段により前記回転数が変速後の同期回転数以下であると判断される場合に、所定の前記荷重付与装置を非作動として、高速段の前記歯車対に配設された前記第１クラッチの前記スプラグに付与した荷重を解除する荷重解除手段とを備えていることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記荷重解除手段は、前記高速段回転数判断手段により前記回転数が変速後の前記同期回転数より所定回転数低い目標回転数以上かつ前記同期回転数以下であると判断される場合に、所定の前記荷重付与装置を非作動として、高速段の前記歯車対に配設された前記第１クラッチの前記スプラグに付与した荷重を解除することを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記アップシフト要求判断手段により前記車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された回転数が変速後の動力源の最小許容回転数未満にあるかを判断する最小許容回転数判断手段と、
その最小許容回転数判断手段により前記回転数が変速後の動力源の最小許容回転数未満であると判断される場合に、前記荷重付与装置の現在の作動または非作動の状態を維持する第１維持手段とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
低速段への変速要求が前記車両にあるかを判断するダウンシフト要求判断手段と、
そのダウンシフト要求判断手段により前記車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された回転数が変速後の前記歯車対に配設された前記第１クラッチの前記内輪と前記外輪との回転数が等しくなる同期回転数以下であるかを判断する低速段回転数判断手段と、
その低速段回転数判断手段により前記回転数が変速後の同期回転数以下であると判断される場合に、所定の前記荷重付与装置を作動して、現在の変速段の前記歯車対に配設された前記第１クラッチの前記スプラグに荷重を付与する荷重付与手段とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記ダウンシフト要求判断手段により前記車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された回転数が変速後の動力源の最大許容回転数より大きいかを判断する最大許容回転数判断手段と、
その最大許容回転数判断手段により前記回転数が変速後の動力源の最大許容回転数より大きいと判断される場合に、前記荷重付与装置の現在の作動または非作動の状態を維持する第２維持手段とを備えていることを特徴とする請求項４記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記車両は、
前記入力軸にエンジンからの動力を伝達する第１伝達軸と、
その第１伝達軸とジェネレータモータとの間の動力の伝達を行う第２伝達軸とを備え、
前記アップシフト要求判断手段により前記車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、前記第１伝達軸に入力される前記入力軸の動力を前記第２伝達軸に伝達し前記ジェネレータモータに入力するモータ入力手段を備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記車両は、
前記入力軸にエンジンからの動力を伝達する第１伝達軸と、
その第１伝達軸とジェネレータモータとの間の動力の伝達を行う第２伝達軸とを備え、
前記ダウンシフト要求判断手段により前記車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、前記第２伝達軸に入力される前記ジェネレータモータの動力を前記第１伝達軸に伝達し前記入力軸に入力するアシスト手段を備えていることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記車両は、
前記第１伝達軸から入力される動力を前記第２伝達軸に遮断可能に伝達する一方、前記第２伝達軸から前記第１伝達軸への動力の伝達を遮断する第２クラッチと、
前記第２伝達軸から入力される動力を前記第１伝達軸に伝達する一方、前記第１伝達軸から前記第２伝達軸への動力の伝達を遮断する第３クラッチとを備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用制御装置に関し、特に、車両の加速時に減速感を与えることなく変速ショックを防止できる車両用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速装置として、例えば、特許文献１には、動力源から動力が伝達される入力軸と、入力軸に平行な出力軸と、入力軸および出力軸に配設され互いに常時噛み合って異なる変速比となるように設定された複数の歯車対と、歯車対のそれぞれ一方の歯車に設けられたツーウェイクラッチと、を備えるものが開示されている。【０００３】
特許文献１に開示される変速装置では、ツーウェイクラッチは、外周面が断面多角形状の内輪と、その内輪の外周面に対向する断面円形状の内周面を有する外輪と、その外輪の内周面と内輪の外周面との間に複数のローラを円周方向に保持する保持器とを備えている。このツーウェイクラッチは、保持器が中立状態にあると、外輪の内周面とローラとの間に隙間が存在するため、内輪と外輪とは自由に相対回転する（空転して動力は伝達されない）。これに対し、保持器を円周方向に変位させてローラを移動させた状態で、内輪と外輪との相対的な回転速度に差が生じると、ローラが外輪の内周面と内輪の外周面との間に楔のように噛み込まれ、内輪と外輪とがロックされる（内輪と外輪との間に動力が伝達される）。このように、この変速装置では、内輪と外輪との間にローラを噛み込ませることにより、内輪と外輪との相対回転を規制して、高速段や低速段への変速を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９８１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される変速装置では、低速段から高速段に変速するアップシフト時には、内輪と外輪との間にローラが噛み込まれて内輪と外輪とがロックされると、動力源に連結されている入力側の部材の回転数が急激に変化（低下）する。この変化が急激なため、回転数変化に伴う慣性トルクが大きくなり、変速ショックが発生するという問題点があった。また、高速段から低速段に変速するダウンシフト時にも、回転数が急激に変化（増加）して、同様に変速ショックが発生するという問題点があった。【０００６】
また、入力側の部材の回転数を変速後の回転数に合わせることにより変速ショックを緩和できるが、入力側の部材の回転数を増加または低下させると、反対方向の内輪と外輪との間にローラが噛み込まれて内輪と外輪とがロックされる。これにより、入力側の部材の回転数の変化が出力軸の回転数の変化となって表れ、車両の走行速度が変化する。その結果、車両の加速時において、入力側の部材の回転数を低下させる際に減速感が生じるという問題点があった。また、車両の減速時には逆に加速感が生じるため、車両の運転者や同乗者に違和感が生じるという問題点があった。【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、車両の加速時に減速感を与えることなく変速ショックを防止できる車両用制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
この目的を達成するために、請求項１記載の車両用制御装置によれば、車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、入力軸の回転数が変速後の同期回転数以下であるかを判断する高速段回転数判断手段と、その高速段回転数判断手段により入力軸の回転数が変速後の同期回転数以下であると判断される場合に、荷重付与装置を非作動として高速段の歯車対に配設された第１クラッチのスプラグに付与した荷重を解除する荷重解除手段とを備えているので、アップシフト時には、入力軸の回転数が変速後の同期回転数以下に低下したと判断される場合に、高速段の第１クラッチのスプラグに付与した荷重が解除される。その結果、荷重が解除された瞬間に、高速段の歯車対に配設された第１クラッチの付勢部材の付勢力により、スプラグが傾動する。また、第１クラッチの出力軸側における内輪または外輪の回転速度（回転数）は、入力軸の回転速度が同一であれば、低速段における歯車対と高速段における歯車対との変速比差により、高速段における回転速度が低速段における回転速度より常に速くなる。これにより、低速段ではスプラグの外輪および内輪への係合が自然に解除され、動力の伝達が遮断される。一方、高速段におけるスプラグは外輪および内輪に係合可能な状態となる。
【０００９】
ここで、高速段の同期回転数は低速段の同期回転数より低いため、入力軸の回転数を低下させて、アップシフトの際の変速ショックを防止する。入力軸の回転数を低下させる間、低速段の第１クラッチのスプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となるため、入力軸の回転数を低下させるブレーキ力を出力軸に伝達させずに入力軸の回転数を低下させることができる。これにより、車両の速度を低下させることなく、減速感を与えずに入力軸の回転数を低下させることができる。よって、車両の加速時に減速感が生じることを防止できるという効果がある。
【００１０】
また、入力軸の回転数が変速後の同期回転数より低いときは、高速段におけるスプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となるため、動力源から高速段の歯車対に動力は伝達されない。しかし、入力軸の回転数が変速後の同期回転数を超えると、高速段におけるスプラグはセルフロック方向に傾動し、入力軸から高速段の歯車対に動力が伝達され、動力の伝達が切り替えられる。このように、入力軸の回転数と同期回転数とが一致することと動力伝達とが同時に行われるため、変速時に回転数変化がないことと等しくなる。よって、アップシフト時の変速ショックを防止できるという効果がある。
【００１１】
また、変速ショックを防止する制御が入力軸の回転数だけに基づいて行われると共に、荷重付与装置の作動と非作動とを切り替えるだけで変速できるため、制御を簡素化できるという効果がある。
【００１２】
請求項２記載の車両用制御装置によれば、荷重解除手段は、入力軸の回転数が変速後の同期回転数より所定回転数低い目標回転数以上かつ同期回転数以下であると判断される場合に、荷重付与装置を非作動として、高速段の歯車対に配設された第１クラッチのスプラグに付与した荷重を解除するので、アップシフト時における入力軸の回転数が目標回転数未満になることを防ぐことができる。よって、請求項１の効果に加え、動力が伝達される同期回転数になるまでの時間を短くすることができ、変速要求から変速完了までの時間を短縮できるという効果がある。
【００１３】
請求項３記載の車両用制御装置によれば、入力軸の回転数が変速後の動力源の最小許容回転数未満にあるかを判断する最小許容回転数判断手段と、その最小許容回転数判断手段により回転数が変速後の動力源の最小許容回転数未満であると判断される場合に、荷重付与装置の現在の作動または非作動の状態を維持する第１維持手段とを備えている。これにより、請求項１又は２の効果に加え、入力軸の回転数が低すぎる場合にはアップシフトを行わないようにして、動力源（エンジン）にノッキングが生じることを防止できるという効果がある。
【００１４】
請求項４記載の車両用制御装置によれば、車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、入力軸の回転数が変速後の同期回転数以下であるかを判断する低速段回転数判断手段と、その低速段回転数判断手段により入力軸の回転数が変速後の同期回転数以下であると判断される場合に、荷重付与装置を作動させて現在の変速段の歯車対に配設された第１クラッチのスプラグに荷重を付与する荷重付与手段とを備えているので、ダウンシフト時には、動力源の回転数が変速後の同期回転数以下に低下したと判断される場合に、第１クラッチのスプラグに荷重が付与される。これにより、現在の変速段の歯車対に配設された第１クラッチのスプラグが反セルフロック方向に傾動し、外輪および内輪へのスプラグの係合が強制的に解除される。これに対し、低速段においては外輪および内輪へスプラグが係合可能な状態となる。
【００１５】
ここで、入力軸の回転数が変速後の同期回転数より低いときは、低速段におけるスプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となるため、動力源から低速段の歯車対に動力は伝達されない。しかし、入力軸の回転数が変速後の同期回転数を超えると、低速段におけるスプラグはセルフロック方向に傾動し、入力軸から低速段の歯車対に動力が伝達され、変速された状態となる。このように、入力軸の回転数と同期回転数とが一致することと動力伝達とが同時に行われるため、変速時に回転数変化がないことと等しくなる。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、ダウンシフト時の変速ショックを防止できるという効果がある。
【００１６】
また、車両に低速段への変速要求がある場合は、車両が減速状態にあるため、入力軸の回転数は低下している。このときも第１クラッチのスプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となるため、入力軸の回転数の影響が出力軸に表れることを防止できる。よって、ダウンシフト時に車両の走行速度が変化することを防ぎ、車両の運転者や同乗者に違和感が生じることを防止できるという効果がある。
【００１７】
請求項５記載の車両用制御装置によれば、入力軸の回転数が変速後の動力源の最大許容回転数より大きいかを判断する最大許容回転数判断手段と、その最大許容回転数判断手段により回転数が変速後の動力源の最大許容回転数より大きいと判断される場合に、荷重付与装置の現在の作動または非作動の状態を維持する第２維持手段とを備えている。これにより、請求項４の効果に加え、入力軸の回転数が高すぎる場合にはダウンシフトを行わないようにして、動力源（エンジンやモータ）にオーバーレブが生じる（過回転数となる）ことを防止できるという効果がある。
【００１８】
請求項６記載の車両用制御装置によれば、車両は、入力軸にエンジンからの動力を伝達する第１伝達軸と、その第１伝達軸とジェネレータモータとの間の動力の伝達を行う第２伝達軸とを備え、アップシフト要求判断手段により車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、第１伝達軸に入力される入力軸の動力を第２伝達軸に伝達しジェネレータモータに入力するモータ入力手段を備えているので、高速段への変速要求があると判断される場合に、エンジンからの動力をジェネレータモータに伝達することにより、エンジンのエネルギーを消費させて、入力軸の回転数を短時間で低下させることができる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、変速要求からアップシフトを完了するまでの時間を短縮できると共に、ジェネレータモータによる発電量を増やすことができ、エネルギーを有効活用できるという効果がある。
【００１９】
請求項７記載の車両用制御装置によれば、車両は、入力軸にエンジンからの動力を伝達する第１伝達軸と、その第１伝達軸とジェネレータモータとの間の動力の伝達を行う第２伝達軸とを備え、ダウンシフト要求判断手段により車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、第２伝達軸に入力されるジェネレータモータの動力を第１伝達軸に伝達し入力軸に入力するアシスト手段を備えているので、ジェネレータモータによる駆動力で、入力軸の回転数を短時間で上昇させることができる。よって、請求項４から６のいずれかの効果に加え、変速要求からダウンシフトを完了するまでの時間を短縮できるという効果がある。
【００２０】
請求項８記載の車両用制御装置によれば、車両は、第１伝達軸から入力される動力を第２伝達軸に遮断可能に伝達する一方、第２伝達軸から第１伝達軸への動力の伝達を遮断する第２クラッチと、第２伝達軸から入力される動力を第１伝達軸に伝達する一方、第１伝達軸から第２伝達軸への動力の伝達を遮断する第３クラッチとを備えている。これにより、アップシフト後、エンジンの回転数を上昇させる際に、第３クラッチは第１伝達軸から第２伝達軸への動力の伝達を遮断し、第２クラッチにより第１伝達軸から第２伝達軸への動力の伝達を遮断することにより、ジェネレータモータの内部抵抗やイナーシャが駆動抵抗となってエネルギー損失が生じることを防止でき、請求項６又は７の効果に加え、エネルギーを有効活用できるという効果がある。
【００２１】
また、ダウンシフト時には、ジェネレータモータの動力を第２伝達軸から第３クラッチを介して入力軸に伝達することにより、入力軸の回転数を短時間で上昇させることができる。変速後、エンジンの回転数を上昇させる際に、第３クラッチは第１伝達軸から第２伝達軸への動力の伝達を遮断するので、ジェネレータモータの内部抵抗やイナーシャが駆動抵抗となってエネルギー損失が生じることを防止でき、エネルギーを有効活用できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。
【図２】動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図３】第１クラッチの断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における第１クラッチの断面図である。
【図５】図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチの部分拡大断面図である。
【図６】第２クラッチの内部構造を模式的に示した模式図である。
【図７】ジェネレータモータによる走行アシスト時における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図８】入力軸の回転数を低下させる場合の動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図９】第２速走行における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【図１０】車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。
【図１１】第１実施の形態における変速制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施の形態における変速制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】車両用制御装置が搭載される後輪駆動の車両を模式的に示した模式図である。
【図１４】他の動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における車両用制御装置１が搭載される車両１００を模式的に示した模式図である。なお、図１の矢印Ｆ−Ｂ，Ｌ−Ｒは、車両１００の前後方向、左右方向をそれぞれ示している。
【００２４】
まず、車両１００の概略構成について説明する。図１に示すように、車両１００は前輪１０１（左の前輪１０１ＦＬ及び右の前輪１０１ＦＲ）を駆動するフロントユニット１１０を備えている。フロントユニット１１０は、動力源としてのエンジン１１１及びジェネレータモータ１１２と、それらエンジン１１１及びジェネレータモータ１１２の動力を前輪１０１に伝達する動力伝達装置１と、動力伝達装置１の変速制御処理を行う車両用制御装置１３０とを主に備え、エンジン１１１及びジェネレータモータ１１２の２つの動力を使い分けて前輪１０１を駆動可能に構成されている。エンジン１１１、ジェネレータモータ１１２のいずれも動力源とすることが可能である。
【００２５】
次いで、図２を参照して、車両用制御装置１３０により制御される動力伝達装置１の詳細構成について説明する。図２は、動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図２では理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。
【００２６】
車両用制御装置１３０により制御される動力伝達装置１は、図２に示すように、エンジン１１１からの動力を伝達する第１伝達軸２と、第１伝達軸２から伝達された動力をジェネレータモータ１１２に伝達する第２伝達軸９と、第１伝達軸２から第２伝達軸９までの動力伝達経路上に配設され第１伝達軸２と第２伝達軸９との間の動力の伝達方向を切り替える切替装置８とを主に備えて構成されている。本実施の形態においては、切替装置８は、第１伝達軸２に配設されている。
【００２７】
さらに、動力伝達装置１は、第１伝達軸２から動力が伝達される伝達歯車対２ａと、伝達歯車対２ａから動力が伝達される入力軸３と、入力軸３に平行に配設された出力軸４と、出力軸４及び入力軸３に配設され互いに噛み合って異なる変速比となるように設定された複数の歯車対５，６，７とを主に備えて構成されている。なお、出力軸４に伝達された動力が動力伝達装置１の外部に出力され、前輪１０１に伝達されるように構成されている。
【００２８】
歯車対５，６，７は、入力軸３に配設され第１伝達軸２から伝達される動力により駆動される駆動歯車５ａ，６ａ，７ａと、出力軸４に配設され駆動歯車５ａ，６ａ，７ａにより従動駆動される被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂとを備えている。ここで、歯車対５，６，７は、変速比（被動歯車の歯数÷駆動歯車の歯数）の大きなものから、伝達歯車対２ａに近い順に第１速、第２速、第３速とされ、本実施の形態においては、歯車対５が第１速、歯車対６が第２速、歯車対７が第３速である。なお、後進段については、図示を省略している。後進段の場合は、歯車対５，６，７の間にピニオン歯車を挿入すれば良い。
【００２９】
歯車対５，６，７を構成する駆動歯車５ａ，６ａ，７ａは、それぞれ入力軸３と一体に形成されている。一方、駆動歯車５ａ，６ａ，７ａにそれぞれ対向して噛み合う被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂは、後述する第１クラッチ１０を介して出力軸４に固定されている。第１クラッチ１０は、入力軸３から出力軸４へ動力を伝達する一方、出力軸４から入力軸３への動力の伝達を遮断するものであり、入力軸３から出力軸４への動力の伝達を遮断可能に構成されている。
【００３０】
ここで、図３及び図４を参照して、第１クラッチ１０の詳細構成について説明する。図３は、第１クラッチ１０の断面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における第１クラッチ１０の断面図である。第１クラッチ１０は、図３及び図４に示すように、第１内輪１１と、その第１内輪１１の外周を囲む第１外輪１２と、それら第１内輪１１と第１外輪１２との間に配設される複数の第１スプラグ１３と、それら第１スプラグ１３を保持する保持器１４と、荷重付与装置１５とを主に備えて構成されている。
【００３１】
第１内輪１１は、動力を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、断面円形状の外周面１１ａを備え、軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この第１内輪１１は、出力軸４（図２参照）と一体に形成されている。
【００３２】
第１外輪１２は、第１内輪１１と共に動力を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、第１内輪１１の外周面１１ａに対向する断面円形状の内周面１２ａを備え、第１内輪１１と同様に軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この第１外輪１２は、各被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂ（図２参照）と一体に形成されている。
【００３３】
第１スプラグ１３は、第１内輪１１と第１外輪１２とを係合する機能を担う部材であり、外周面１１ａ及び内周面１２ａにそれぞれ接する係合面１３ａ，１３ｂ（図５参照）を備え、図４に示すように、外周面１１ａ及び内周面１２ａの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。
【００３４】
また、この第１スプラグ１３は、リボンスプリング１６（図５参照）により内周面１１ａ及び外周面１２ａの円周方向に付勢されている。ここで、図５を参照して、リボンスプリング１６について説明する。図５は、図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチ１０の部分拡大断面図である。
【００３５】
リボンスプリング１６は、第１スプラグ１３に付勢力を付与して外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するように第１スプラグ１３に図５の矢印Ｓ方向（以下「セルフロック方向」と称す）の回転モーメントを発生させる部材であり、図５に示すように、金属材料に波状の曲げ加工を施して形成され、その弾性を利用して第１スプラグ１３に付勢力を付与可能に構成されている。但し、このリボンスプリング１６は、コイルばねにより構成しても良い。
【００３６】
このリボンスプリング１６により第１スプラグ１３に付勢力が付与されることで、外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するように第１スプラグ１３がセルフロック方向へ傾動する。その結果、図５に示すように、内周面１２ａと係合面１３ｂとの接点Ａ及び外周面１１ａと係合面１３ａとの接点Ｂに摩擦力が発生すると共に外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向における各接点Ａ，Ｂの位置ずれにより、第１内輪１１及び第１外輪１２が所定の方向へ回転する場合には、第１内輪１１及び第１外輪１２に第１スプラグ１３が係合する。
【００３７】
即ち、第１外輪１２が第１スプラグ１３に対して、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、図５の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第１内輪１１及び第１外輪１２に第１スプラグ１３が係合する。これにより、第１内輪１１は第１外輪１２と共に回転する。一方、第１外輪１２が第１スプラグ１３に対して、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、接点Ａに作用する摩擦力により第１スプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合が解除される。その結果、第１外輪１２は第１内輪１１の回りを空転する。
【００３８】
また、第１外輪１２との相対回転で第１外輪１２側から見て、第１内輪１１が第１スプラグ１３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（ロック方向）へ回転する場合には、第１内輪１１及び第１外輪１２に第１スプラグ１３が係合する。その結果、第１外輪１２は第１内輪１１と共に回転する。一方、第１外輪１２との相対回転で第１外輪１２側から見て、第１内輪１１が第１スプラグ１３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）へ回転する場合には、接点Ｂに作用する摩擦力により第１スプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、第１外輪１２は第１内輪１１の回りを空転する。
【００３９】
図３及び図４に戻って説明する。保持器１４は、第１スプラグ１３を外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、図３及び図４に示すように、保持部１４ａと、荷重伝達部１４ｂとを備えて構成されている。保持部１４ａは、第１スプラグ１３を保持する部位であり、図３及び図４に示すように、軸心Ｏ方向に延設され、第１スプラグ１３の上端側を保持している。
【００４０】
荷重伝達部１４ｂは、荷重付与装置１５から荷重が伝達される部位であり、図３に示すように、軸心Ｏ方向と交差する方向に延設されている。これにより、荷重伝達部１４ｂを軸心Ｏ方向に延設する場合と比較して、保持器１４の軸心Ｏ方向の寸法を短縮でき、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。
【００４１】
また、この荷重伝達部１４ｂは、図４に示すように、歯車状に形成され、後述するピニオン１５ｂとの間に構成される歯車機構を介して荷重付与装置１５から荷重が伝達されるように構成されている。これにより、荷重付与装置１５から保持器１４までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器１４に荷重を伝達することができる。
【００４２】
荷重付与装置１５は、リボンスプリング１６の付勢力に抗して第１スプラグ１３に荷重を付与して第１スプラグ１３を反セルフロック方向（図５の反矢印Ｓ回転方向）へ傾動させるための装置であり、図３及び図４に示すように、アクチュエータ１５ａと、ピニオン１５ｂとを備えて構成されている。
【００４３】
アクチュエータ１５ａは、第１スプラグ１３に付与する荷重を生み出す動力源であり、電動機（交流モータ又は直流モータ）により構成され、電源（図示せず）から供給される電力により駆動可能に構成されている。このように、アクチュエータ１５ａが電動機により構成されているので、例えば、アクチュエータ１５ａをシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。また、荷重付与装置１５の構造が複雑な場合には、荷重付与装置１５が大型化し、第１クラッチ１０の大型化を招くところ、荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができれば、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。
【００４４】
ピニオン１５ｂは、アクチュエータ１５ａの動力を保持器１４に伝達するための部材であり、図３に示すように、保持器１４の荷重伝達部１４ｂと噛み合う歯車状に形成され、荷重伝達部１４ｂとの間に歯車機構を構成している。このピニオン１５ｂによりアクチュエータ１５ａの動力が保持器１４に伝達されることで、保持器１４を介して第１スプラグ１３に荷重が付与される。このように、荷重付与装置１５は、保持器１４を介して第１スプラグ１３に荷重を付与するので、複数の第１スプラグ１３に一度に荷重を付与することができ、効率良く第１スプラグ１３に荷重を付与することができる。
【００４５】
上述したように構成される荷重付与装置１５によれば、リボンスプリング１６の付勢力に抗して第１スプラグ１３に荷重を付与することで、第１スプラグ１３を反セルフロック方向へ傾動させて、第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合を強制的に解除することができる。これにより、エンジン１１１（図２参照）やジェネレータモータ１１２から入力軸３へと伝達された動力が、第１クラッチ１０の第１外輪１２に入力されて、第１外輪１２が第１スプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合でも、荷重付与装置１５により第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合を強制的に解除することで第１外輪１２を空転させて、入力軸３から出力軸４への動力の伝達を遮断することができる。
【００４６】
図２に戻って説明する。動力伝達装置１は、ステータ１１２ｓ及びロータ１１２ｒを備えるジェネレータモータ１１２と第１伝達軸２との間の動力の伝達を、増速機５０を介して行う。本実施の形態においては、増速機５０は遊星歯車装置を備えて構成されている。遊星歯車装置（増速機５０）は、ロータ１１２ｒに連結された第２伝達軸９からの入力回転が伝達されて回転するサンギヤ５０ｓと、サンギヤ５０ｓの外周に噛合される複数のプラネタリギヤ５０ｐと、それら複数のプラネタリギヤ５０ｐに噛合されるリングギヤ５０ｒと、複数のプラネタリギヤ５０ｐを支持すると共にサンギヤ５０ｓの回転中心回りに回転されて第２伝達軸９からの入力回転を切替装置８に伝達するキャリア５０ｃとを備えている。リングギヤ５０ｒは動力伝達装置１の外郭をなすケース１ａに回転不能に固定されている。
【００４７】
ここで、サンギヤ５０ｓの歯数をａ、プラネタリギヤ５０ｐの歯数をｂ、リングギヤ５０ｒの歯数をｃとした場合、増速機５０の減速比（サンギヤ５０ｓの回転速度／キャリア５０ｃの回転速度）は、プラネタリギヤ５０ｐの歯数ｂに関係なく１＋ｃ／ａとなり、サンギヤ５０ｓの回転速度はキャリア５０ｃの回転速度の（１＋ｃ／ａ）倍となる。これにより、第１伝達軸２から第２伝達軸９に動力が伝達される場合には、第２伝達軸９の回転速度を増加させてロータ１１２ｒの回転速度を増やし、ジェネレータモータ１１２による発電量を増やすことができる。一方、エンジン１１１の始動時やジェネレータモータ１２１による走行アシスト時のように、第２伝達軸９から第１伝達軸２にジェネレータモータ１１２の動力が伝達される場合は、第１伝達軸２のトルクを増加させ、エンジン１１１の始動性能や加速性能を向上させることができる。
【００４８】
切替装置８は、第２クラッチ２０と第３クラッチ３０とを備えて構成されている。第２クラッチ２０は、第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。第２クラッチ２０は、第１伝達軸２から入力される動力を第２伝達軸９に伝達する一方、第２伝達軸９から第１伝達軸２への動力の伝達を遮断すると共に、第１伝達軸２から第２伝達軸９への動力の伝達を遮断可能に構成されている。第２クラッチ２０の第２内輪２１（図２参照）は、キャリア５０ｃと連結されており、第２外輪２２は第１伝達軸２と連結されている。
【００４９】
第２クラッチ２０によれば、ジェネレータモータ１１２の動力が第２内輪２１から入力されて、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、第２内輪２１が第２スプラグ２３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）に回転する場合には、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合が解除され、第２内輪２１は第２外輪２２を空転する。一方、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、第２内輪２１が第２スプラグ２３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（ロック方向）に回転すると、第２内輪２１及び第２外輪２２へ第２スプラグ２３が係合する。その結果、第２内輪２１は第２外輪２２と共に回転し第２内輪２１から第２外輪２２へ動力が伝達される。
【００５０】
また、エンジン１１１からの動力が第１伝達軸２から第２クラッチ２０に伝達されると、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、第２外輪２２が第２スプラグ２３に対して図５の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）に回転し、第２内輪２１及び第２外輪２２へ第２スプラグ２３が係合する。その結果、第２内輪２１は第２外輪２２と共に回転し、第２外輪２２から第２内輪２１へ動力が伝達される。一方、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、第２外輪２２が第２スプラグ２３に対して図５の反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）に回転すると、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合が解除される。その結果、第２外輪２２は第２内輪２１を空転し、第２外輪２２から第２内輪２１への動力の伝達が遮断される。
【００５１】
なお、第２クラッチ２０は、第１クラッチ１０と同様に荷重付与装置１５（図４参照）を備えているので、第２内輪２１や第２外輪２２に動力が伝達されて、第２内輪２１や第２外輪２２が第２スプラグ２３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向または矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合でも、荷重付与装置１５により第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合を強制的に解除できる。これにより、第２外輪２２を空転させて動力の伝達を遮断することができる。
【００５２】
次に、切替装置８の第３クラッチ３０について説明する。この第３クラッチ３０は、荷重付与装置１５が省略されている以外は第１クラッチ１０（図５参照）と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。図６は第３クラッチ３０の内部構造を模式的に示した模式図である。但し、付勢部材１６などの記載は省略している。第３クラッチ３０は、第２伝達軸９から入力される動力を第１伝達軸２に伝達する一方、第１伝達軸２から第２伝達軸９への動力の伝達を遮断する部材である。
【００５３】
第３クラッチ３０の第３内輪３１は、キャリア５０ｃ（図２参照）と連結されており、第３外輪３２は第１伝達軸２（図２参照）と連結されている。第３スプラグ３３は、第３内輪３１と第３外輪３２とを係合する機能を担う部材であり、外周面３１ａ及び内周面３２ａに接している。第３クラッチ３０によれば、ジェネレータモータ１１２（図２参照）の動力が第３内輪３１から入力されて、第３外輪３２との相対回転で第３外輪３２側から見て、第３内輪３１が第３スプラグ３３に対して図６の矢印Ｒｉ方向（ロック方向）に回転すると、第３内輪３１及び第３外輪３２へ第３スプラグ３３が係合する。その結果、第３内輪３１は第３外輪３２と共に回転し第３内輪３１から第３外輪３２へ動力が伝達される。一方、第３外輪３２との相対回転で第３外輪３２側から見て、第３内輪３１が第３スプラグ３３に対して図６の反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）に回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２への第３スプラグ３３の係合が解除され、第３内輪３１は第３外輪３２を空転する。
【００５４】
また、エンジン１１１（図２参照）からの動力が第１伝達軸２から第３クラッチ３０に伝達されると、第３内輪３１との相対回転で第３内輪３１側から見て、第３外輪３２が第３スプラグ３３に対して図６の反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）に回転し、第３内輪３１及び第３外輪３２への第３スプラグ３３の係合が解除される。その結果、第３外輪３２は第３内輪３１を空転し動力の伝達が遮断される。一方、第３内輪３１との相対回転で第３内輪３１側から見て、第３外輪３２が第３スプラグ３３に対して図６の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）に回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２へ第３スプラグ３３が係合する。その結果、第３内輪３１は第３外輪３２と共に回転し動力が伝達される。
【００５５】
図２に戻って説明する。エンジン１１１から切替装置８までの第１伝達軸２には、第４クラッチ４０が配設されている。第４クラッチ４０により、エンジン１１１から入力軸３への動力の伝達を遮断できる。
【００５６】
次いで、図７から図９を参照して、上述したように構成される動力伝達装置１の作動状態について説明する。図７から図９は、動力伝達装置１の内部構造の正面視を模式的に示している。図７から図９では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Ｐで示すと共に、駆動歯車５ａ，６ａ，７ａ、第１クラッチ１０の第１外輪１２の回転方向を矢印で示している。また、第１クラッチ１０及び第２クラッチ２０の荷重付与装置１５（図４参照）を作動させて、第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合を解除した場合を「ＯＮ」と表記し、第１クラッチ１０及び第２クラッチ２０の荷重付与装置１５を非作動として、第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合が可能な場合を「ＯＦＦ」と表記している。
【００５７】
また、上述のとおり、本実施の形態においては、歯車対５，６，７は、伝達歯車対２ａに近い順に、変速比（被動歯車の歯数÷駆動歯車の歯数）の大きなものから配設されている。歯車対の変速比を順にｋ１，ｋ２，ｋ３とすると、変速比はｋ１＞ｋ２＞ｋ３の関係となる。このため、入力軸３（回転速度をαとする）から出力軸４に動力が伝達された場合、被動歯車５ｂ，６ｂ，６ｂの回転速度をそれぞれα１，α２，α３とすると、各回転速度は入力軸３の回転速度によって一義的に定まり、変速比の関係からα１＜α２＜α３となる。また、出力軸４の回転速度は、変速段に応じた回転速度となる。
【００５８】
まず、図７を参照して、エンジン１１１の駆動力をジェネレータモータ１１２の駆動力でアシストして車両１００（図１参照）を始動する場合の動力伝達装置１について説明する。図７は、ジェネレータモータ１１２による走行アシスト時における動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図である。ジェネレータモータ１１２による走行アシスト時においては、第４クラッチ４０を結合させると共に、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５（図４参照）を作動させる（ＯＮ）。さらに、歯車対５の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を非作動とし（ＯＦＦ）、歯車対６，７の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を作動させる（ＯＮ）。この状態において、エンジン１１１からの動力が第１伝達軸２に伝達されると、第２クラッチ２０の第２外輪２２は、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、図５の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）に回転する。しかし、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５が作動されているため、第２クラッチ２０の第２外輪２２は第２内輪２１を空転する。また、第３クラッチ３０では第３外輪３２は、第３内輪３１との相対回転で第３内輪３１側から見て、図６の反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）に回転するため、第３クラッチ３０の第３外輪３２も第３内輪３１を空転する。よって、第１伝達軸２からジェネレータモータ１１２への動力の伝達は遮断される。
【００５９】
一方、ジェネレータモータ１１２を駆動させてロータ１１２ｒからの動力が切替装置８（図２参照）に伝達されると、第２クラッチ２０の第２内輪２１が、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、図５の反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）に回転し、第３クラッチ３０の第３内輪３１（図２参照）が、第３外輪３２との相対回転で第３外輪３２側から見て、図６の矢印Ｒｉ方向（ロック方向）に回転する。第２クラッチ２０の第２内輪２１の相対回転方向は反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）のため、第２クラッチ２０の第２内輪２１は第２外輪２２を空転する。一方、第３クラッチ３０の第３内輪３１（図６参照）が回転することにより、第３スプラグ３３が係合した第３外輪３２が回転し、それに伴い第１伝達軸２が回転する。よって、第１伝達軸２にエンジン１１１からの動力に加え、ジェネレータモータ１１２からの動力が伝達される。
【００６０】
次に、第１伝達軸２から動力が伝達歯車対２ａを介して入力軸３に伝達されると、歯車対５，６，７の被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂが回転し、第１クラッチ１０の第１外輪１２（図５参照）が回転する。第１クラッチ１０の第１外輪１２は、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、図５の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）に回転するが、歯車対６，７の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５（図４参照）が作動されているため（ＯＮ）、歯車対６，７の第１クラッチ１０の第１外輪１２は第１内輪１１を空転する。これに対し、歯車対５の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５は非作動のため（ＯＦＦ）、第１速の歯車対５の第１クラッチ１０の第１外輪１２（図５参照）から第１内輪１１に動力が伝達され、出力軸４は回転する。出力軸４の回転速度は、歯車対５の被動歯車５ｂの回転速度と等しいα１である。これにより、車両１００の前輪１０１（図１参照）は回転し（回転速度α１）、車両１００は前進走行する。
【００６１】
以上は、ジェネレータモータ１１２によりエンジン１１１の駆動をアシストする場合について説明したが、第４クラッチ４０の結合を解除し、エンジン１１１と第１伝達軸２との動力の伝達を遮断して、ジェネレータモータ１１２だけの駆動力で走行することも可能である。また、ジェネレータモータ１１２の駆動を停止することにより、エンジン１１１だけの駆動力で走行することも可能である。
【００６２】
次に、図８及び図９を参照して、車両１００を始動させた後、ジェネレータモータ１１２の駆動を停止し、エンジン１１１の駆動力だけで走行している場合のシフトアップ変速について説明する。まず、シフトアップ時の変速ショックを防止するため、入力軸３の回転数を低下させる操作について説明し、次いで、シフトアップ変速の操作について説明する。図８は入力軸３の回転数を低下させる場合の動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図であり、図９は第２速走行における動力伝達装置１の内部構造を模式的に示した模式図である。
【００６３】
第１速の走行状態（図７参照）から第２速（入力軸３から歯車対６を介して出力軸４に動力を伝達）にシフトアップ変速する場合、図８に示すように、第４クラッチ４０を結合させた状態で第２クラッチ２０の荷重付与装置１５（図４参照）を非作動とする（ＯＦＦ）。歯車対５，６，７の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５の作動状態は、第１速の走行状態の場合と同じとする。その結果、第２クラッチ２０の第２外輪２２（図２参照）は、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、図５の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）に回転し、第３クラッチ３０では第３外輪３２（図６参照）は反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）に回転する。このため、第２クラッチ２０の第２スプラグ２３（図２参照）が第２内輪２１に係合し、第２外輪２２と共に回転する。図２に示すように、第２クラッチ２０の第２内輪２１の回転に伴いキャリア５０ｃが回転し、プラネタリギヤ５０ｐに噛合うサンギヤ５０ｓが回転する。その結果、サンギヤ５０ｓから第２伝達軸９に動力が伝達され、ロータ１１２ｒが回転し発電が行われる。このように、第１伝達軸２に伝達されたエネルギーの一部がロータ１１２ｒの回転に使用され消費されるため、第１伝達軸２と連結するエンジン１１１及び入力軸３の回転数（回転速度）は短時間で低下する。低下した入力軸３の回転速度をα´とする（α´＜α）。
【００６４】
一方、歯車対５においては、入力軸３の回転数の低下に伴い駆動歯車５ａの回転数が低下し、被動歯車５ｂの回転数も低下する。その結果、第１クラッチ１０の第１外輪１２は、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、図５の反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）に回転するため、第１外輪１２は第１内輪１１を空転する。その結果、被動歯車５ｂは出力軸４を空転する。また、歯車対６，７においては荷重付与装置１５が作動しているため（ＯＮ）、被動歯車６ｂ，７ｂは出力軸４を空転する。そのため、入力軸３から出力軸４への動力の伝達が遮断されると共に、前輪１０１（図１参照）に連結された出力軸４は被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂを空転するので、車両１００の走行速度はほとんど低下しない（出力軸４の回転速度もほとんど低下せずα１を維持する）。よって、車両１００の運転者や同乗者に減速感を与えることを防止できる。
【００６５】
次に、図９に示すように、現在の変速段（本実施の形態においては第１速）からみて高速段以下（本実施の形態においては第２速および第１速）の歯車対５，６の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５（図４参照）の作動を停止する（ＯＦＦ）。その結果、第１速の歯車対５及び第２速の歯車対６の第１クラッチ１０において、第１内輪１１（図５参照）及び第１外輪１２へ第１スプラグ１３が係合可能な状態となる。
【００６６】
ここで、入力軸３の回転速度α´の場合、歯車対５の被動歯車５ｂの回転速度をα１´とすると、被動歯車５ｂの回転速度α１´は、出力軸５ｂの回転速度（α１）より遅くなる。このため、歯車対５の第１クラッチ１０では、第１外輪１２の回転速度（α１´）が第１内輪１１の回転速度（α１）よりも遅くなり、相対的に第１内輪１１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、歯車対５の第１クラッチ１０では、現時点においては、第１スプラグ１３は第１内輪１１及び第１外輪１２へ係合できない。この結果、被動歯車５ｂは出力軸４を空転し動力は伝達されない。
【００６７】
また、歯車対６の被動歯車６ｂの回転速度α２´（入力軸の回転速度α´のときの被動歯車６ｂの回転速度。α２´＜α２）が、出力軸６ｂの回転速度α１より速いと、第１内輪１１（図５参照）との相対回転で第１内輪１１からみて、第１外輪１２が図５の矢印Ｒｏ方向（ロック方向）へ回転する。その結果、第１外輪１２から第１内輪１１に向かって動力が伝達され、被動歯車６ｂは出力軸４と共に回転し、入力軸３から第２速の歯車対６を介して出力軸４へ動力が伝達される。
【００６８】
また、歯車対７の被動歯車７ｂの回転速度α３´（入力軸３の回転速度α´のときの被動歯車７ｂの回転速度。α３´＜α３）は、歯車対６の被動歯車６ｂの回転速度α２´より速いため（α２´＜α３´）、歯車対７の第１クラッチ１０の第１外輪１２は、歯車対６の第１クラッチ１０の第１外輪１２よりも速い回転速度で、図５に示す矢印Ｒｏ方向（ロック方向）へ回転する。しかし、歯車対７では荷重付与装置１５（図４参照）が作動しているため（ＯＮ）、第１スプラグ１３が係合できず、第１外輪１２が第１内輪１１を空転し動力の伝達が遮断される。
【００６９】
ここで、歯車対６において第１外輪１２（図５参照）が相対的に矢印Ｒｏ方向（ロック方向）へ回転するには、被動歯車６ｂの回転速度α２´が出力軸４の回転速度α１より速いことが必要である。歯車対５の変速比ｋ１を考慮すると、α１＝α／ｋ１である。また、歯車対６の変速比を考慮すると、α２´＝α´／ｋ２である。α２´＞α１でなければならないため、α´／ｋ２＞α／ｋ１となる。これを解くとα´＞α／ｋ１・ｋ２となる。即ち、低下した入力軸３の回転速度α´≦α／ｋ１・ｋ２の場合、第２速の歯車対６には動力が伝達されない。変速前の入力軸３の回転数と変速前後の歯車対５，６の変速比との関係で決まる回転数α´＝α／ｋ１・ｋ２を、シフトアップ変速の場合の第２速の歯車対６における「同期回転数」と称する。同期回転数は、変速後の歯車対６に配設された第１クラッチ１０の第１内輪１１と第１外輪１２との回転数が等しくなる回転数である。このように、入力軸３から第１クラッチ１０を介して出力軸４に動力を伝達するためには、変速後の入力軸３の回転速度（回転数）を同期回転数より大きくする必要がある。逆に、変速前の入力軸３の回転速度（回転数）を同期回転数以下にすることにより、入力軸３から出力軸４への動力の伝達を遮断できる。なお、本実施の形態においては、同様に計算すると、シフトアップ変速の場合の第３速の歯車対７における同期回転数は、α／ｋ２・ｋ３となる（但し、αは変速前における入力軸３の回転速度（回転数））。
【００７０】
このように、シフトアップ変速を行う場合には、高速段の歯車対６の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５の作動を停止するだけで、変速が可能となる。また、入力軸３の回転数が変速後の歯車対７における同期回転数より低いときは、高速段の歯車対６における第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態となるため、エンジン１１１（動力源）から高速段の歯車対６に動力は伝達されない。しかし、入力軸３の回転数を上げて、回転数が変速後の歯車対６における同期回転数を超えると、歯車対６における第１スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸３から高速段の歯車対６に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達が行われる変速時には入力軸３の回転数と同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、アップシフト時の変速ショックを防止できる。
【００７１】
さらに、入力軸３の回転エネルギーでロータ１１２ｒを回転させることにより、短時間で入力軸３の回転数を低下させてスムーズな変速を行うことができると共に、エネルギーを有効に活用し発電量を増加させることができる。また、入力軸３の回転数を低下させる間、低速段の第１クラッチ１０の第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態となるため、入力軸３の回転数を低下させるブレーキ力が出力軸４に伝達されることを防止できる。これにより、車両１００の速度を低下させることなく、減速感を与えずに入力軸３の回転数を低下させることができる。よって、車両１００の加速時に減速感が生じることを防止できる。なお、第２速から第３速に変速する場合も同様なので、第２速から第３速へシフトアップ変速を行う場合の操作については、説明を省略する。
【００７２】
次に、図７及び図９を参照して、シフトダウン変速を行う場合の動力伝達装置１について説明する。シフトダウン変速を行う場合も、シフトアップ変速の場合と同様に、第１クラッチ１０の荷重付与装置１５（図４参照）の作動および非作動を切り替えることで変速が可能である。図９に示す第２速走行の状態（入力軸３の回転速度をαとし、出力軸４の回転速度をα２とする）から、第１速へシフトダウン変速を行うときは、図７に示すように、第２速の被動歯車６ｂの第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を作動させる（ＯＮ）。その結果、第２速の被動歯車６ｂの第１クラッチ１０において、第１内輪１１（図５参照）及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合が解除されるため、第２速の被動歯車６ｂは出力軸４を空転し動力は伝達されなくなる。
【００７３】
一方、第１速の被動歯車５ｂにおける第１クラッチ１０では、第１外輪１２の回転速度（α１）が出力軸４の回転速度（α２）、即ち第１内輪１１の回転速度（α２）より遅いため（α１＜α２）、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１からみて第１外輪１２が反矢印Ｒｏ方向（図５参照）のフリー方向に回転する。このため、第１速の被動歯車５ｂは出力軸４を空転し動力は伝達されない。しかし、第１速の歯車対５における第１クラッチ１０の第１外輪１２の回転速度（回転数）（以下、この回転速度をα１″とする。）が出力軸４の回転速度α２より速くなると、第１外輪１２がロック方向へ相対回転し、第１内輪１１及び第１外輪１２へ第１スプラグ１３が係合する。その結果、第１速の被動歯車５ｂが出力軸４と共に回転することとなり、第２速走行の状態から第１速にシフトダウン変速できる。
【００７４】
ここで、歯車対５において第１外輪１２（図５参照）が相対的に矢印Ｒｏ方向（ロック方向）へ回転するには、被動歯車５ｂの回転速度α１″が出力軸４の回転速度α２より速いことが必要である。歯車対５の変速比ｋ１を考慮すると、α１″＝α″／ｋ１である（但し、α″は変速後の入力軸３の回転速度（回転数））。また、歯車対６の変速比を考慮すると、α２＝α／ｋ２である。α１″＞α２でなければならないため、α″／ｋ１＞α／ｋ２となる。これを解くとα″＞α／ｋ２・ｋ１となる。即ち、入力軸３の回転速度α″≦α／ｋ２・ｋ１の場合、第１速の歯車対５には動力が伝達されない。変速前の入力軸３の回転数と変速前後の歯車対５，６の変速比との関係で決まる回転数α″＝α／ｋ２・ｋ１を、シフトダウン変速の場合の第１速の歯車対５における「同期回転数」と称する。同期回転数は、変速後の歯車対５に配設された第１クラッチ１０の第１内輪１１と第１外輪１２との回転数が等しくなる回転数である。このように、入力軸３から第１クラッチ１０を介して出力軸４に動力を伝達するためには、変速後の入力軸３の回転速度（回転数）を同期回転数より大きくする必要がある。逆に、変速前の入力軸３の回転速度（回転数）を同期回転数以下にすることにより、入力軸３から出力軸４への動力の伝達を遮断できる。なお、本実施の形態においては、同様に計算すると、シフトダウン変速の場合の第２速の歯車対６における同期回転数は、α／ｋ３・ｋ２となる（但し、αは変速前における入力軸３の回転速度（回転数））。
【００７５】
このように、シフトダウン変速を行う場合には、現状の変速段の歯車対６の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５を作動させるだけで、変速が可能となる。また、入力軸３の回転数が変速後の歯車対５の同期回転数より低いときは、低速段における歯車対５の第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態となるため、動力源（エンジン１１１）から低速段の歯車対５に動力は伝達されない。しかし、入力軸３の回転数を上げて変速後の歯車対５における同期回転数と等しくなると、低速段の歯車対５における第１スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸３から低速段の歯車対５に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達が行われる変速時には入力軸３の回転数と同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、ダウンシフト時の変速ショックを防止できる。
【００７６】
次いで、図１０を参照して、車両用制御装置１３０の詳細構成について説明する。図１０は、車両用制御装置１３０の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置１３０は、図７に示すように、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２及びＲＡＭ６３を備え、それらがバスライン６４を介して入出力ポート６５に接続されている。また、入出力ポート６５には、荷重付与装置１５等の装置が接続されている。
【００７７】
ＣＰＵ６１は、バスライン６４により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１により実行される制御プログラム（例えば、図１１や図１２に図示されるフローチャートのプログラム）や歯車対５，６，７の変速比などの固定値データ等を格納した書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ６３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリである。なお、ＲＯＭ６２は、車両１００の走行速度に応じた最適変速段マップ（図示せず）を格納している。最適変速段マップは、例えば、走行速度がＶ１未満のときの最適変速段は第１速、走行速度がＶ１〜Ｖ２のときの最適変速段は第２速、走行速度がＶ２以上のときの最適変速段は第３速（但し、Ｖ１＜Ｖ２）のように設定されている。
【００７８】
シフトスイッチセンサ装置７０は、運転者によるアップシフト操作またはダウンシフト操作の有無を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置である。本実施の形態においては、シフトレバー装置（図示せず）に内蔵されたシーケンシャルスイッチと、そのシーケンシャルスイッチの出力信号を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。なお、自動変速装置においては、キックダウンによってダウンシフトを行うことができるが、この場合、シフトスイッチセンサ装置７０は、キックダウンによるダウンシフト操作を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力する。
【００７９】
走行速度検出装置７１は、車軸の回転速度に比例したパルスを検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置である。ＣＰＵ６１は、走行速度検出装置７１から入力された検出結果から、車両１００の走行速度を取得することができる。
【００８０】
荷重付与センサ装置７２は、歯車対５，６，７に配設された各第１クラッチ１０の各荷重付与装置１５の作動（ＯＮ）または非作動（ＯＦＦ）を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置であり、荷重付与装置１５の作動（ＯＮ）または非作動（ＯＦＦ）をそれぞれ検出する荷重付与センサ（図示せず）と、それら各荷重付与センサの検出結果を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。また、ＣＰＵ６１は、荷重付与センサ装置７２から入力された検出結果に基づき、現在の変速段（現状変速段）を取得する。本実施の形態においては、ＣＰＵ６１は、歯車対５の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５がＯＦＦであり歯車対６，７の各第１クラッチ１０の荷重付与装置１５がＯＮである場合は第１速、歯車対５，６の各第１クラッチ１０の荷重付与装置１５がＯＦＦであり歯車対７の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５がＯＮである場合は第２速、歯車対５，６，７の各第１クラッチ１０の各荷重付与装置１５がＯＦＦである場合は第３速と取得する。
【００８１】
アクセルペダルセンサ装置７３は、アクセルペダル（図示せず）の操作量およびアクセルペダルの踏み込み加減速度を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置であり、アクセルペダルの踏み込み量を検出する角度センサ（図示せず）と、アクセルペダルの踏み込み加減速度を検出する角速度センサ（図示せず）と、その角度センサや角速度センサの検出結果を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。
【００８２】
入力軸回転数センサ装置７４は、入力軸３の回転数を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ６１に出力するための装置であり、回転数センサ（図示せず）と、その回転数センサの検出結果を処理してＣＰＵ６１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。また、ＣＰＵ６１は、入力軸回転数センサ装置７４から入力された入力軸３の回転数の検出結果と歯車対５，６，７の変速比とに基づき、上述の同期回転数を算出する。
【００８３】
図１０に示す他の入出力装置８０としては、例えば、車両１００の加速度を検出する加速度センサなどが例示される。車両１００の加速度の検出結果を考慮して、ＣＰＵ６１は変速要求があるかの判断を行うことも可能である。
【００８４】
次いで、図１１を参照して、車両用制御装置１３０における変速制御処理について説明する。図１１は第１実施の形態における変速制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置１３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ６１によって繰り返し（例えば、０．２ｍｓ間隔で）実行される処理であり、各荷重付与装置１５の作動または非作動を切り替えることで、上述した変速ショックを防止する。
【００８５】
ＣＰＵ６１は変速制御処理に関し、まず、車両１００の走行速度を取得する（Ｓ１）。なお、この処理は、上述したように、走行速度検出装置７１（図１０参照）の検出結果を用いて行われる。次いで、Ｓ１の処理で取得した車両１００の走行速度に応じた最適変速段と現状変速段（現在の変速段）を取得する（Ｓ２）。なお、この処理は、上述したように、ＲＯＭ６２に格納された最適変速段マップ（図示せず）と荷重付与センサ装置７２（図１０参照）の検出結果を用いて行われる。次に、ＣＰＵ６１は入力軸３の回転数を取得する（Ｓ３）。なお、この処理は、上述したように、入力軸回転数センサ装置７４の検出結果を用いて行われる。
【００８６】
次に、ＣＰＵ６１は現状変速段と最適変速段とが等しいかを判断する（Ｓ４）。その結果、現状変速段が最適変速段と等しいと判断される場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、変速要求がないと判断されるため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ４の処理の結果、現状変速段と最適変速段とが異なると判断される場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、次に、ＣＰＵ６１は、現状変速段が最適変速段より小さいかを判断する（Ｓ５）。その結果、現状変速段が最適変速段より小さいと判断される場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、現状変速段から高速段にシフトアップして最適変速段にするアップシフト要求があると判断されるため、次に、高速段（現状変速段が第１速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第３速）の同期回転数を取得する（Ｓ６）なお、この処理は、上述したように、Ｓ３の処理において取得した入力軸３の回転数とＲＯＭ６２に格納された歯車対５，６，７の変速比とから算出して取得する。
【００８７】
次に、ＣＰＵ６１は入力軸３の回転数を低下させるため、動力源であるエンジン１１１の回転数ダウン指令を出力する（Ｓ７）。回転数ダウン指令は、エンジン１１１の回転数を低下させるために、バルブを閉止する、絞り弁を閉止する等のいずれか１以上の処理を行う指令である。この処理により、エンジン１１１の回転数を低下させ、入力軸３の回転数を低下させる。次いで、ＣＰＵ６１は第２クラッチ２０の荷重付与装置１５をオフする（Ｓ８）。これにより、図８を参照して説明したように、入力軸３の回転エネルギーを利用してジェネレータモータ１１２を駆動させることで、入力軸３の回転数（回転速度）を短時間で低下させることができると共に、発電量を増やしエネルギーを有効活用できる。さらに、低速段の第１クラッチ１０の第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態となり、高速段の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５は作動しているため（ＯＮ）、前輪１０１（図１参照）に連結された出力軸４は被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂ（図２参照）を空転する。その結果、車両１００（図１参照）の走行速度はほとんど変化しない。よって、運転者に減速感を与えることなく、入力軸３の回転数を低下させることができる。
【００８８】
次いで、ＣＰＵ６１は、Ｓ７及びＳ８の処理によって低下した入力軸３の回転数を取得する（Ｓ９）。なお、この処理は、上述したように、入力軸回転数センサ装置７４の検出結果を用いて行われる。次に、ＣＰＵ６１は、高速段における歯車対における同期回転数より所定回転数（γ）低い目標回転数および同期回転数と、Ｓ９の処理によって取得した入力軸３の回転数とを比較して、入力軸３の回転数が目標回転数以上かつ同期回転数以下であるかを判断する（Ｓ１０）。なお、γは各センサの精度にもよるが、同期回転数の１０％程度とすることができる。その結果、回転数が目標回転数より小さいか同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ１０：Ｎｏ）、Ｓ７の処理に戻って処理を続行する。一方、Ｓ１０の処理の結果、回転数が目標回転数以上かつ同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、高速段（現状変速段が第１速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第３速）の各荷重付与装置１５をオフすると共に、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５をオンして（Ｓ１１）、シフトアップを行い、この変速制御処理を終了する。アップシフト後、エンジン１１１（図２参照）の回転数を上昇させる際に、第３クラッチ３０は第１伝達軸２から第２伝達軸９への動力の伝達を遮断し、第２クラッチ２０は荷重付与装置１５（図４参照）を作動することによりにより第１伝達軸２から第２伝達軸９への動力の伝達を遮断するので、ジェネレータモータ１１２の内部抵抗やイナーシャが駆動抵抗となってエネルギー損失が生じることを防止でき、エネルギーを有効活用できる。
【００８９】
Ｓ１１の処理により、入力軸３の回転数が変速後の同期回転数より低くければ、高速段におけるスプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となるため、エンジン１１１（動力源）から高速段の歯車対に動力は伝達されない。次いで、運転者がアクセルペダル（図示せず）の踏込量を増やし、入力軸３の回転数が変速後の同期回転数を超えると、高速段の歯車対における第１スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸３から高速段の歯車対に動力が伝達される状態となる。このように、動力が伝達される変速時には、入力軸３の回転数と同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、アップシフト時の変速ショックを防止できる。
【００９０】
また、入力軸３の回転数が変速後の同期回転数より低い間は、高速段における第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態のため、動力は伝達されないが、車両１００は惰性走行しほとんど減速しない。このため運転者に減速感を与えずに変速できる。さらに、変速ショックを防止する制御が入力軸３の回転数だけに基づいて行われると共に、荷重付与装置１５の作動と非作動とを切り替えるだけで変速できるため、制御を簡素化できる。
【００９１】
また、Ｓ１０の処理において入力軸３の回転数が目標回転数以上かつ同期回転数以下であるかを判断するので、Ｓ１１の処理が開始される時点で、入力軸３の回転数が目標回転数未満になることを防ぐことができる。よって、入力軸３の回転数が同期回転数を超えて、動力が伝達されるようになるまでの時間を短くすることができ、変速要求から変速完了までの時間を短縮できる。
【００９２】
一方、Ｓ５の処理の結果、現状変速段が最適変速段より大きいと判断される場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、現状変速段から低速段に落として最適変速段にするダウンシフト要求があると判断されるため、次に、ＣＰＵ６１は低速段（現状変速段が第３速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第１速）の同期回転数を取得する（Ｓ１２）なお、この処理は、上述したように、Ｓ３の処理において取得した入力軸３の回転数と歯車対５，６，７の変速比とから算出して取得する。次いで、ＣＰＵ６１は低速段における同期回転数と入力軸３の回転数とを比較して、入力軸３の回転数が同期回転数以下かを判断する（Ｓ１３）。その結果、回転数が同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、シフトダウンを行わずに現状の変速段を維持するため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ１３の処理において、入力軸３の回転数が同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、現状の変速段の荷重付与装置１５をオンして（Ｓ１４）、シフトダウンを行う。
【００９３】
次に、ＣＰＵ６１は、ジェネレータモータ１１２（図２参照）の駆動指令を出力し（Ｓ１５）、この変速制御処理を終了する。この処理の結果、ジェネレータモータ１１２による駆動力が、第２伝達軸９、キャリア５０ｃと伝達され、第３クラッチ３０を介して第１伝達軸２、伝達歯車対２ａ、入力軸３と伝達されることにより、入力軸３の回転数を短時間で同期回転数まで上昇させることができる。よって、ダウンシフト変速要求からダウンシフトを完了するまでの時間を短縮できる。なお、第３クラッチ３０は、入力軸３からジェネレータモータ１１２への動力の入力を遮断するので、ジェネレータモータ１１２の内部抵抗やイナーシャが、車両１００の走行の駆動抵抗となることを防止できる。
【００９４】
ここで、Ｓ１４の処理により、入力軸３の回転数が変速後の同期回転数より小さければ、低速段における第１スプラグ１３は反セルフロック方向に傾動した状態となるため、エンジン１１１（動力源）から低速段の歯車対に動力は伝達されない。運転者がアクセルペダルの踏込量を増やし、入力軸３の回転数が変速後の同期回転数を超えると、低速段における第１スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸３から低速段の歯車対に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達の切り替えが行われる変速時には、入力軸３の回転数と同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、ダウンシフト時の変速ショックを防止できる。
【００９５】
次いで、図１２を参照して、第２実施の形態における変速制御処理について説明する。図１２はこの変速制御処理を示すフローチャートである。この処理は、運転者がシフトレバー装置（図示せず）を用いてアップシフトやダウンシフトの要求を行う場合に、変速ショックの防止を図るための処理である。この処理は、車両用制御装置１３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ６１によって繰り返し（例えば、０．２ｍｓ間隔で）実行される。
【００９６】
ＣＰＵ６１は変速制御処理に関し、まず、現状変速段（現在の変速段）を取得する（Ｓ２１）。なお、この処理は、上述したように、荷重付与センサ装置７２の検出結果を用いて行われる。次に、ＣＰＵ６１は入力軸３の回転数を取得する（Ｓ２２）。なお、この処理は、上述したように、入力軸回転数センサ装置７４を用いて行われる。次に、ＣＰＵ６１はシフトダウン信号が入力されたかを判断する（Ｓ２３）。なお、この処理は、上述したように、シフトスイッチセンサ装置７０を用いて行う。その結果、シフトダウン信号が入力されていないと判断される場合には（Ｓ２３：Ｎｏ）、次に、ＣＰＵ６１は、シフトアップ信号が入力されたかを判断する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理の結果、シフトアップ信号も入力されていないと判断される場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、運転者は変速を行う意思がないと判断されるため、この変速制御処理を終了する。
【００９７】
一方、Ｓ２４の処理の結果、シフトアップ信号が入力されたと判断される場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、運転者に現状変速段から高速段へのアップシフト要求があると判断されるため、次に、高速段（現状変速段が第１速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第３速）の同期回転数と、動力源（本実施の形態においてはエンジン１１１）の高速段の最小許容回転数を取得する（Ｓ２６）。なお、この処理は、Ｓ２２の処理において取得した入力軸３の回転数と歯車対５，６，７の変速比とから算出して同期回転数を取得すると共に、ＲＯＭ６２に格納された高速段の最小許容回転数を取得する。最少許容回転数は、エンジン１１１にノッキングを生じさせない最小の入力軸３の回転数であり、歯車対毎に設定されている。
【００９８】
次に、ＣＰＵ６１は、Ｓ２２の処理において取得した回転数が、最小許容回転数より小さいかを判断する（Ｓ２６）。Ｓ２６の処理の結果、回転数が最小許容回転数より小さいと判断される場合は（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、高速段への変速を行うとエンジン１１１がノッキングを起こす可能性が高いため、ノッキングを防止するために現在の変速段を維持して、この変速制御処理を終了する。
【００９９】
一方、Ｓ２６の処理の結果、回転数が動力源の最小許容回転数以上であると判断される場合は（Ｓ２６：Ｎｏ）、ＣＰＵ６１は変速ショックを防止する目的で入力軸３の回転数を低下させるため、動力源であるエンジン１１１の回転数ダウン指令を出力する（Ｓ２７）。回転数ダウン指令は、第１実施の形態において説明したものと同様なので、説明を省略する。次いで、ＣＰＵ６１は第２クラッチ２０の荷重付与装置１５をオフする（Ｓ２８）。これにより、第１実施の形態における変速制御処理と同様に、入力軸３の回転エネルギーを利用してジェネレータモータ１１２を駆動させることで、入力軸３の回転数（回転速度）を短時間で低下させることができると共に、発電量を増やしエネルギーを有効活用できる。さらに、第１実施の形態において説明したように、入力軸３の回転数低下の影響が出力軸４に表れないので、運転者に減速感を与えることを防止できる。
【０１００】
次いで、ＣＰＵ６１は、Ｓ２７及びＳ２８の処理によって低下した入力軸３の回転数を取得する（Ｓ２９）。次に、ＣＰＵ６１は、高速段における歯車対における同期回転数より所定回転数（γ）低い目標回転数および同期回転数と、Ｓ２９の処理によって取得した入力軸３の回転数とを比較して、入力軸３の回転数が目標回転数以上かつ同期回転数以下であるかを判断する（Ｓ３０）。なお、γは各センサの精度にもよるが、同期回転数の１０％程度とすることができる。その結果、回転数が目標回転数より小さいか同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ３０：Ｎｏ）、Ｓ２７の処理に戻って処理を続行する。一方、Ｓ３０の処理の結果、回転数が目標回転数以上かつ同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、高速段（現状変速段が第１速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第３速）の荷重付与装置１５をオフすると共に、第２クラッチ２０の荷重付与装置１５をオンして（Ｓ３１）、シフトアップを行い、この変速制御処理を終了する。
【０１０１】
この変速制御処理においては、Ｓ２６の処理の結果、回転数が変速後の最小許容回転数未満であると判断される場合に（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、変速制御処理を終了し、荷重付与装置１５の現在の作動または非作動の状態を維持するので、動力源（エンジン１１１）にノッキングが生じることを防止できる。
【０１０２】
一方、Ｓ２３の処理の結果、シフトダウン信号が入力されたと判断される場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、次に、ＣＰＵ６１はアクセルペダルが踏み込まれているかを判断する（Ｓ３２）。なお、この処理は、上述のとおり、アクセルペダルセンサ装置７３を用いて行う。Ｓ３２の処理の結果、アクセルペダルの踏込量が０でないと判断される場合は（Ｓ３２：Ｎｏ）、運転者はアクセルペダルを踏み込んで、キックダウンによりダウンシフトを行う意思があると判断されるため、この変速制御処理は終了する。
【０１０３】
一方、Ｓ３２の処理の結果、アクセルペダルの踏込量が０であると判断される場合は（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、現状変速段から低速段へのダウンシフト要求があると判断されるため、次に、低速段（現状変速段が第３速の場合は第２速、現状変速段が第２速の場合は第１速）の同期回転数と、低速段の最大許容回転数とを取得する（Ｓ３３）。なお、この処理は、Ｓ２２の処理において取得した入力軸３の回転数と歯車対５，６，７の変速比とから算出して同期回転数を取得し、ＲＯＭ６２に格納された低速段の最大許容回転数を取得する。最大許容回転数は、エンジン１１１（動力源）にオーバーレブを生じさせない最大の入力軸の回転数であり、歯車対毎に設定されている。
【０１０４】
次に、ＣＰＵ６１はＳ２２の処理において取得した回転数が最大許容回転数より大きいかを判断する（Ｓ３４）。Ｓ３４の処理の結果、回転数が最大許容回転数より大きいと判断される場合は（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、低速段への変速を行うとエンジン１１１がオーバーレブを起こす可能性が高いため、オーバーレブを防止するために現在の変速段を維持して、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ３４の処理の結果、回転数が最大許容回転数以下であると判断される場合は（Ｓ３４：Ｎｏ）、ＣＰＵ６１は低速段における同期回転数と入力軸３の回転数とを比較して、入力軸３の回転数が同期回転数以下かを判断する（Ｓ３５）。その結果、回転数が同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ３５：Ｎｏ）、シフトダウンを行わずに現状の変速段を維持するため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ３５の処理において、入力軸３の回転数が同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、現状の変速段の荷重付与装置１５をオンして（Ｓ３６）、シフトダウンを行い、この変速制御処理を終了する。
【０１０５】
この変速制御処理においては、Ｓ３４の処理において、回転数が変速後の最大許容回転数より大きいと判断される場合に、変速制御処理を終了して、荷重付与装置１５の現在の作動または非作動の状態を維持する。よって、入力軸３の回転数が高すぎる場合にはダウンシフトを行わないようにして、動力源（エンジン１１１）にオーバーレブが生じることを防止できる。
【０１０６】
なお、本実施の形態においても第１実施の形態と同様に、ＣＰＵ６１は、Ｓ３６の処理の後、ジェネレータモータ１１２（図２参照）の駆動指令を出力する場合もある（アシスト手段）。この処理により、ジェネレータモータ１１２による駆動力で入力軸３の回転数を短時間で同期回転数まで上昇させることができる。よって、ダウンシフト変速要求からダウンシフトを完了するまでの時間を短縮できる。
【０１０７】
なお、図１１に示すフローチャート（変速制御処理）において、請求項１記載の回転数取得手段としてはＳ９の処理が、アップシフト要求判断手段としてはＳ４及びＳ５の処理が、高速段回転数判断手段としてはＳ１０の処理が、荷重解除手段としてはＳ１１の処理がそれぞれ該当する。請求項４記載のダウンシフト要求手段としてはＳ４及びＳ５の処理が、低速段回転数判断手段としてはＳ１３の処理が、荷重付与手段としてはＳ１４の処理がそれぞれ該当する。請求項６記載のモータ入力手段としてはＳ８の処理が該当し、請求項７記載のアシスト手段としてはＳ１５の処理が該当する。
【０１０８】
図１２に示すフローチャート（変速制御処理）において、請求項１記載の回転数取得手段としてはＳ２２及びＳ２９の処理が、アップシフト要求判断手段としてはＳ２３及びＳ２４の処理が、高速段回転数判断手段としてはＳ３０の処理が、荷重解除手段としてはＳ３１の処理がそれぞれ該当する。請求項３記載の最小許容回転数判断手段としてはＳ２６の処理が、第１維持手段としてはＳ２６の処理の結果、Ｙｅｓと判断された場合の処理がそれぞれ該当する。請求項４記載のダウンシフト要求手段としてはＳ２３及びＳ３２の処理が、低速段回転数判断手段としてはＳ３５の処理が、荷重付与手段としてはＳ３６の処理がそれぞれ該当する。請求項５記載の最大許容回転数判断手段としてはＳ３４の処理が、第２維持手段としてはＳ３４の処理の結果、Ｙｅｓと判断された場合の処理がそれぞれ該当する。請求項６記載のモータ入力手段としてはＳ２８の処理が該当する。
【０１０９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１１０】
上記各実施の形態では、車両用制御装置１３０は、図１に示す前輪駆動の車両１００に搭載される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、後輪駆動の車両に搭載することも当然可能である。図１３は、車両用制御装置１３０が搭載される後輪駆動の車両２００を模式的に示した模式図である。車両２００は、図１３に示すように、後輪１０２（左の後輪１０２ＦＬ及び右の後輪１０２ＦＲ）を駆動するリアユニット１２０を備えている。リアユニット１２０は、動力源としてのエンジン１１１及びジェネレータモータ１１２と、それらエンジン１１１及びジェネレータモータ１１２の動力を後輪１０２に伝達する動力伝達装置２０１と、動力伝達装置２０１の変速制御処理を行う車両用制御装置１３０とを主に備えており、動力伝達装置２０１の出力軸４に伝達された動力がデファレンシャル装置を介して左右の後輪１０２に伝達されるよう構成されている。なお、エンジン１１１及びジェネレータモータ１１２の２つの動力を使い分けて後輪１０２を駆動可能に構成されているが、エンジン１１１又はジェネレータモータ１１２のいずれか片方で構成されている場合もある。エンジン１１１、ジェネレータモータ１１２のいずれも動力源とすることが可能である。
【０１１１】
図１４は動力伝達装置２０１の内部構造を模式的に示した模式図である。上記各実施の形態における動力伝達装置１は、第１伝達軸２と第２伝達軸９との間に、動力の伝達を遮断する第２クラッチ２０及び第３クラッチ３０が配設されている場合について説明した。これに対し、図１４に示す動力伝達装置２０１は、第２クラッチ２０、第３クラッチ３０及び第４クラッチ４０が配設されておらず、第１伝達軸２が、増速機５０のキャリア５０ｃに、第２クラッチ２０及び第３クラッチ３０を介さずに連結されている。なお、増速機５０のリングギヤ５０ｒは動力伝達装置２０１の外郭をなすケース２０１ａに回転不能に固定されている。動力伝達装置２０１は、エンジン１１１に連結された第１伝達軸２に増速機５０を介してジェネレータモータ１１２が連結されているので、上記各実施の形態と同様に、アップシフトの際に、エンジン１１１からの動力をジェネレータモータ１１２に伝達することにより、入力軸３の回転数を短時間で低下させることができる。また、ジェネレータモータ１１２による駆動力で入力軸３の回転数を短時間で上昇させることができ、ダウンシフト変速要求から変速完了までの時間を短縮できる。なお、動力伝達装置２０１を前輪駆動の車両１００に搭載することも可能である。
【０１１２】
上記第１実施の形態における変速制御処理では説明を省略したが、Ｓ１１の処理において、高速段の歯車対６の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５だけを非作動とし、低速段の歯車対５の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５は作動させて、第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合を強制的に解除しても良い。また、上記第２実施の形態においても、Ｓ３１の処理において、高速段の歯車対６の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５だけを非作動とし、低速段の歯車対５の第１クラッチ１０の荷重付与装置１５は作動させて第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合を強制的に解除しても良い。
【０１１３】
上記第１実施の形態における変速制御処理において、Ｓ７又はＳ８の処理を省略する場合もある。また、Ｓ７の処理とＳ８の処理の順序を入れ替える場合もある。上記第２実施の形態においても同様に、Ｓ７又はＳ９の処理を省略する場合もある。また、Ｓ７の処理とＳ８の処理の順序を入れ替える場合もある。いずれの場合も、入力軸３の回転数を低下させることができるからである。
【０１１４】
上記第１実施の形態における変速制御処理において、Ｓ１０の処理では、入力軸３の回転数が目標回転数（同期回転数−γ）以上かつ同期回転数以下であるかを判断した。また、上記第２実施の形態における変速制御処理においても同様に、Ｓ３０の処理では、入力軸３の回転数が目標回転数（同期回転数−γ）以上かつ同期回転数以下であるかを判断した。必ずしもこれらに限定されるものではなく、入力軸３の回転数が同期回転数以下（目標回転数より低くなる場合を含む）であるかを判断する場合もある。これらの場合も、減速感を生じさせることを防ぐと共に変速ショックを防止できるからである。
【０１１５】
上記各実施の形態においては、エンジン１１１を動力源とする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、モータを動力源とする場合もある。モータを動力源とする場合、第１実施の形態におけるＳ７の処理および第２実施の形態におけるＳ２７の処理（回転数ダウン指令）では、モータに供給する電流を抑制する等によりモータの回転数を低下させる。なお、モータを動力源とする場合は、第２実施の形態におけるＳ２６の処理（最小許容回転数判断手段）を省略できる。ノッキングは生じないからである。
【０１１６】
また、上記各実施の形態では、荷重付与装置１５（アクチュエータ１５ａ）が電動機（交流電動機または直流電動機）により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、直流電動機、油圧モータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、交流ソレノイド及び直流ソレノイド等が例示される。
【０１１７】
ここで、アクチュエータ１５ａをソレノイドにより構成する場合には、歯車機構などによりスプラグ１３に荷重を付与する場合に限られず、例えば、電磁力を利用してスプラグ１３に荷重を付与するように構成しても良い。
【０１１８】
上記各実施の形態では、第１クラッチ１０を出力軸４に設けた場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、入力軸３に設けることも当然可能である。また、第１クラッチ１０の第１外輪１２の外側に被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂが形成された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂの間に第１クラッチ１０を設け、第１クラッチ１０の第１外輪１２と被動歯車５ｂ，６ｂ，７ｂとを連結した構成とすることも可能である。
【０１１９】
上記各実施の形態においては、増速機５０は遊星歯車装置で構成されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、遊星歯車装置以外の歯車装置を用いることは当然可能である。
【０１２０】
上記各実施の形態では、第２クラッチ２０が、第２スプラグ２３の解除機能付きのスプラグ型ワンウェイクラッチを備えて構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。一定の方向に動力が伝達され、その動力の伝達を遮断できる機能を有していれば、他のクラッチを用いることが可能である。他のクラッチとしては、ローラ等により動力が伝達されるクラッチを挙げることができる。第３クラッチ３０についても同様に、スプラグ型ワンウェイクラッチを備えて構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。一定の方向に動力が伝達される機能を有していれば、他のクラッチを用いることが可能である。他のクラッチとしては、ローラ等により動力が伝達されるクラッチを挙げることができる。
【符号の説明】
【０１２１】
２              第１伝達軸
３              入力軸
４              出力軸
５，６，７      歯車対
９              第２伝達軸
１０            第１クラッチ
１１            第１内輪（内輪）
１１ａ          外周面
１２            第１外輪（外輪）
１２ａ          内周面
１３            第１スプラグ（スプラグ）
１３ａ，１３ｂ  係合面
１４            保持器
１５            荷重付与装置
１６            リボンスプリング（付勢部材）
２０            第２クラッチ
３０            第３クラッチ
１００，２００  車両
１１１          エンジン（動力源）
１１２          ジェネレータモータ（動力源）
１３０          車両用制御装置
Ａ，Ｂ          接点
Ｏ              軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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