(57)【要約】【課題】平行軸常時噛合型変速機において、変速アクチュエータの大型化を招くことなく、変速時の同期制御を素早く、かつ、精度良く達成することが可能な多段変速機及びその変速制御装置を提供すること。【解決手段】平行軸常時噛合型変速機において、平行軸と常時噛合歯車との締結・解放を行う２ウェイクラッチと、該２ウェイクラッチの締結・解放を切り換える変速アクチュエータとを設け、シフトドラムの回転によりシフトフォークを軸方向に移動させ、シフトフォークの移動に伴うシフトスリーブの軸方向の移動によって２ウェイクラッチの保持器に設けられた延長摩擦部を軸方向外輪端面側に押圧することで前記延長摩擦部と前記外輪端面を摩擦係合させ、前記保持器に外輪回転方向と同一方向のトルクを付与することで前記保持器を回転方向に移動させ、前記外輪と前記内輪をローラのカム力により２ウェイクラッチを締結することで各変速段を達成することとした。【選択図】        図２
2004211834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平行軸に設けられ、変速段毎の常時噛合歯車のトルク伝達経路を切り換えることで変速を達成する多段変速機構と、
エンジンと前記多段変速機構との動力伝達を行う発進要素であって、電気的な指令信号に基づいて伝達トルクを制御可能な電磁多板クラッチと、
を備えた多段変速機であって、
前記平行軸と前記常時噛合歯車との締結・解放を行う２ウェイクラッチと、該２ウェイクラッチの締結・解放を切り換える変速アクチュエータとを設け、
前記変速アクチュエータを、電動モータにより回転位置が制御されるシフトドラムと、該シフトドラムに設けられたカム溝にならって軸方向に移動可能なシフトフォークと、該シフトフォークに対して自在に回転しつつ、軸方向はシフトフォークと一体に移動するシフトスリーブと、から構成し、
前記シフトドラムの回転によりシフトフォークを軸方向に移動させ、シフトフォークの移動に伴うシフトスリーブの軸方向の移動によって前記延長摩擦部を軸方向外輪端面側に押圧することで前記延長摩擦部と前記外輪端面を摩擦係合させ、前記保持器に回転抵抗を付与することで前記保持器を回転方向に移動させ、前記外輪と前記内輪をローラのカム力により前記２ウェイクラッチを締結することで各変速段を達成することを特徴とする多段変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の多段変速機において、
前記シフトドラムの軸方向両端部に軸方向中央部に付勢する弾性体を介して回転可能に支持したことを特徴とする多段変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多段変速機において、
前記平行軸に前記シフトスリーブを回転可能にフローティング支持すると共に、前記平行軸と一体に回転し、軸方向に摺動可能な台座を設けたことを特徴とする多段変速機。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の多段変速機において、
前記延長摩擦部の前記シフトスリーブとの当接部に、低摩擦材を介在させたことを特徴とする多段変速機。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載の多段変速機において、
前記保持器を前記外輪端面と前記延長摩擦部が摩擦係合しない位置に軸方向付勢する軸方向戻しバネを設けたことを特徴とする多段変速機。
【請求項６】
請求項１ないし５に記載の多段変速機と、
エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
検出された走行状態に基づいて前記多段変速機の変速段を決定し、前記多段変速機に対し変速指令を出力する変速制御手段と、
を備え、
前記変速制御手段は、前記電磁多板クラッチの締結状態を制御するクラッチ制御部と、前記電動モータの駆動位置を制御するモータ制御部と、エンジン制御手段に対し変速時の目標エンジン回転数を出力するエンジン制御指令部と、エンジン回転数と目標エンジン回転数が予め設定された所定回転数差未満かどうかを判断する同期判断部を有し、
変速指令が出力されたときは、前記クラッチ制御部により前記電磁多板クラッチを解放状態とし、かつ、前記モータ制御部により前記２ウェイクラッチが中立位置となるように前記シフトドラムの回転角制御を実行し、前記エンジン制御指令部により変速後の目標エンジン回転数となるエンジン回転数制御を実行し、
前記同期判断部によりエンジン回転数がほぼ目標エンジン回転数に同期したと判断した時点で、前記電磁多板クラッチを締結制御し、それと同時に動力伝達すべき歯車に内蔵された２ウェイクラッチを締結するように前記シフトドラムの回転角制御を実行することを特徴とする多段変速機の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に用いられる常時噛合式変速機であって、特に、自動変速制御が行われる変速機の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、常時噛合式変速機として、特許文献１に記載の技術では変速指令後の回転同期制御を行うために、メインシャフト及びカウンターシャフトの端部に同期用ギヤ軸を設けている。また、特許文献２に記載の技術では、最低変速段と最高変速段にシンクロ機構を設け、同期制御を行っている。また、特許文献３に記載の技術では、ローラシンクロ機構を設け、変速時に発進クラッチを解放状態にしないで変速を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５４−２８８９４号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−９９３３３号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開平５−３３８４７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、特許文献１に記載の技術では、変速指令後の回転同期制御を行うために、メインシャフト及びカウンターシャフトの端部に別の同期用ギヤ軸が必要で、変速機重量が増加するという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の技術では、最低変速段と最高変速段にシンクロ機構が必要であり、同期制御が悪く、更に同期までに時間がかかり、トルク抜け（空走感）が発生するという問題がある。
【０００８】
特許文献３に記載の技術では、ローラシンクロ機構を用いているが、変速時に発進クラッチを解放状態にしないで変速させようとするため、特にアップシフト時には、エンジン出力をカットして、駆動側と出力側のトルク関係が無負荷状態になった時点で、ローラシンクロを中立状態にしなければならず、応答性や制御性が悪化するという問題がある。更に、コースト状態でアップシフトの場合には、負荷がかかった状態で、ローラシンクロを中立状態にしなければならず、ローラシンクロの耐久性が悪化するという問題や、変速アクチュエータのパワーが必要となりアクチュエータの大型化を招くという問題があった。
【０００９】
また、上記特許文献以外の一般の平行軸常時噛合型変速機においては、発進要素として乾式クラッチを前提とし、油圧力を介して締結・解放を行うため、油温の影響や、クラッチ締結時のサージ圧の影響が大きく、素早い締結・解放をばらつきなく制御することが困難である。また、乾式クラッチの摩耗により変速時の締結・解放タイミングが経時変化するという問題があった。
【００１０】
本発明は上述のような課題に基づいて成されたもので、平行軸常時噛合型変速機において、変速アクチュエータの大型化を招くことなく、変速時の同期制御を素早く、かつ、精度良く達成することが可能な多段変速機及びその変速制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、複数の平行軸に設けられ、変速段毎の常時噛合歯車のトルク伝達経路を切り換えることで変速を達成する多段変速機構と、エンジンと前記多段変速機構との動力伝達を行う発進要素であって、電気的な指令信号に基づいて伝達トルクを制御可能な電磁多板クラッチと、を備えた多段変速機であって、前記平行軸と前記常時噛合歯車との締結・解放を行う２ウェイクラッチと、該２ウェイクラッチの締結・解放を切り換える変速アクチュエータとを設け、前記変速アクチュエータを、電動モータにより回転位置が制御されるシフトドラムと、該シフトドラムに設けられたカム溝にならって軸方向に移動可能なシフトフォークと、該シフトフォークに対して自在に回転しつつ、軸方向はシフトフォークと一体に移動するシフトスリーブと、から構成し、前記シフトドラムの回転によりシフトフォークを軸方向に移動させ、シフトフォークの移動に伴うシフトスリーブの軸方向の移動によって前記延長摩擦部を軸方向外輪端面側に押圧することで前記延長摩擦部と前記外輪端面を摩擦係合させ、前記保持器に回転抵抗を付与することで前記保持器を回転方向に移動させ、前記外輪と前記内輪をローラのカム力により前記２ウェイクラッチを締結することで各変速段を達成することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の多段変速機において、前記シフトドラムの軸方向両端部に軸方向中央部に付勢する弾性体を介して回転可能に支持したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の多段変速機において、前記平行軸に前記シフトスリーブを回転可能にフローティング支持すると共に、前記平行軸と一体に回転し、軸方向に摺動可能な台座を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の多段変速機において、前記延長摩擦部の前記シフトスリーブとの当接部に、低摩擦材を介在させたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４に記載の多段変速機において、前記保持器を前記外輪端面と前記延長摩擦部が摩擦係合しない位置に軸方向付勢する軸方向戻しバネを設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５に記載の多段変速機と、エンジンの回転数を制御するエンジン制御手段と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、検出された走行状態に基づいて前記多段変速機の変速段を決定し、前記多段変速機に対し変速指令を出力する変速制御手段と、を備え、前記変速制御手段は、前記電磁多板クラッチの締結状態を制御するクラッチ制御部と、前記電動モータの駆動位置を制御するモータ制御部と、エンジン制御手段に対し変速時の目標エンジン回転数を出力するエンジン制御指令部と、エンジン回転数と目標エンジン回転数が予め設定された所定回転数差未満かどうかを判断する同期判断部を有し、変速指令が出力されたときは、前記クラッチ制御部により前記電磁多板クラッチを解放状態とし、かつ、前記モータ制御部により前記２ウェイクラッチが中立位置となるように前記シフトドラムの回転角制御を実行し、前記エンジン制御指令部により変速後の目標エンジン回転数となるエンジン回転数制御を実行し、前記同期判断部によりエンジン回転数がほぼ目標エンジン回転数に同期したと判断した時点で、前記電磁多板クラッチを締結制御し、それと同時に動力伝達すべき歯車に内蔵された２ウェイクラッチを締結するように前記シフトドラムの回転角制御を実行することを特徴とする。
【００１７】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の多段変速機にあっては、電磁多板クラッチを適用することにより、電気的に伝達トルクを制御することが可能となり、制御性の向上を図ることができる。更には、短い軸方向寸法で大きなトルクを伝達することができる。
【００１８】
また、電磁多板クラッチは締結力を電磁力で得ており、油圧力を用いないため、潤滑用の低圧ポンプのみ備えればよく、エンジン負荷を軽減することができる。
【００１９】
また、延長摩擦部と外輪の摩擦力を用いて保持器を回転方向に移動すると、保持器の軸方向及び回転方向への僅かなストロークによって締結・解放を制御することができる。
【００２０】
また、電動モータにより駆動される変速アクチュエータにより２ウェイクラッチの締結・解放を制御することで、正確に締結制御を実行することができる。よって、従来のシンクロ機構に比べて極めて応答性が高く、また、ドグクラッチに比べて、正確に締結制御を実行できる。
【００２１】
請求項２記載の多段変速機にあっては、シフトドラムの軸方向両端に弾性体を配置したことで、仮にシフトドラム外周に設けられたカム溝にばらつきがあり、シフトスリーブが軸方向に過剰にストロークしたとしても、弾性体に反力が加わりシフトスリーブが軸方向に移動することで、シフトスリーブ，延長摩擦部及び外輪端面との摩擦力を適正に保つことができる。
【００２２】
請求項３記載の多段変速機にあっては、シフトスリーブがフローティング支持されたことで、２ウェイクラッチ締結時、すなわち、シフトスリーブが延長摩擦部を押圧した際、シフトスリーブには平行軸からの回転駆動力がほとんど入力されず、押圧力のみ発生させることができる。よって、シフトスリーブ及び延長摩擦部の耐久性の向上を図ると共に、不要なトルクの入力による押圧力のばらつきを防止することができる。
【００２３】
請求項４記載の多段変速機にあっては、延長摩擦部とシフトスリーブとの当接部に低摩擦材が介在されたことで、シフトスリーブが延長摩擦部を押圧した際、シフトスリーブが保持器の回転方向への移動を妨げることが無く、安定した保持器の移動を確保しつつ、耐久性の向上を図ることができる。
【００２４】
請求項５記載の多段変速機にあっては、軸方向戻しバネを設けたことで、２ウェイクラッチ解放時に、延長摩擦部がスムーズに外輪端面から離され、締結を確実に解除することができる。
【００２５】
請求項６記載の多段変速機の変速制御装置にあっては、変速時に電磁多板クラッチを解放することで、多段変速機へのトルクの入力がない状態で２ウェイクラッチを解放することができるため、回転方向戻しバネ及び軸方向戻しバネのバネ力を小さく設定することができる。また、変速時にはエンジン回転数を制御して電磁多板クラッチの締結制御を実行することで、２ウェイクラッチのローラロックに伴うショックを確実に抑制することができる。また、変速時には変速アクチュエータとして、電動モータによりシフトドラムを回転させる。このとき、電動モータにかかる負荷は、軸方向戻しバネのバネ力と保持器が外輪と若干連れ回る程度の軸方向押圧力が回転方向に変換されたものであり、非常に小さな負荷がかかるだけであるため、電動モータの小型化を図ることができる。また、従来のシンクロ機構より遙かに小さな移動ストロークで変速できるため、変速応答性の向上を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における多段変速機の変速制御装置の全体構成を表す概略図である。６０はエンジン、６１はスロットル開度を電子的に制御する電子制御スロットル、６２は燃料噴射料を制御するインジェクタ、５０はオイルポンプ、４０は電磁多板クラッチ、２０は多段変速機、７０はエンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵと記載する）、８０は変速機コントロールユニット（以下ＡＴＣＵと記載する）である。
【００２８】
ＥＣＵ７０には、エンジン回転数及びスロットル開度が入力され、ＡＴＣＵ８０には、車速及び運転者の選択したレンジ信号であるインヒビタ信号が入力される。ＥＣＵ７０とＡＴＣＵ８０は相互に検出された信号をそれぞれ送受信している。ＥＣＵ７０はスロットル開度及び燃料噴射料を制御する制御信号を出力し、ＡＴＣＵ８０は変速アクチュエータであるＤＣモータ２５及び電磁多板クラッチ４０に制御信号を出力する。
【００２９】
次に、多段変速機の詳細な構成について説明する。図２は図４に示す軸方向正面図におけるＡ−Ｂ−Ｃ断面図及びＤ−Ｅ−Ｆ断面図、図３は図４におけるＧ−Ｈ−Ｉ断面図である。まず、Ａ−Ｂ−Ｃ断面及びＤ−Ｅ−Ｆ断面について説明する。
【００３０】
第１ケース部材１にはフロントカバー１ａがボルトにより取り付けられている。このフロントカバー１ａによって画成されたエンジン側のケース内にはダンパ３０が収装され、多段変速機２０側には電磁多板クラッチ４０が収装されている。また、電磁多板クラッチ４０の径方向外周側には変速用のＤＣモータ２５（図３参照）が収装されている。
【００３１】
第２ケース部材２にはシャフトステータ４がボルトにより取り付けられている。シャフトステータ４は、電磁多板クラッチ４０と多段変速機２０とを画成する隔壁部４ａと、第１駆動軸２１を回転可能に支持するシャフト支持部４ｂと、オイルポンプ５０駆動用の被動側チェーンスプロケットを支持するチェーンスプロケット支持部４ｄから構成されている。
【００３２】
ダンパ３０はエンジン出力軸と直結するアウタ部材３０ｃと、第１駆動軸２１と直結するインナ部材３０ｄと、アウタ部材３０ｃとインナ部材３０ｄの間に設けられたスプリングから構成されている。また、インナ部材３０ｄの内径側にはダンパ側スプラインハブ３０ａが設けられ、第１駆動軸２１とスプライン嵌合した駆動軸側スプラインハブ２１ａとスプライン嵌合している。これにより、ダンパ側スプラインハブ３０ａ及び駆動軸側スプラインハブ２１ａや第１ケース部材１を交換するだけで、エンジンの最高出力の違いによって要求されるダンパやモータが異なる場合でも対応することができる。
【００３３】
電磁多板クラッチ４０は、電磁石３５の吸引力により締結するパイロットクラッチ３４と、パイロットクラッチ３４の締結力を軸方向の推力に変換しトルク増幅するカム機構３６と、カム機構３６により増幅された軸方向の推力によって締結するメインクラッチ３７から構成されている。
【００３４】
メインクラッチ３７は第１入力ドラム３２ａと、この第１入力ドラム３２ａと軸方向摺動可能にスプライン結合された第２入力ドラム３２ｂと、第１駆動軸２１とスプライン嵌合したメインクラッチハブ３２ｃとクラッチプレートから構成されている。また、第２入力ドラム３２ｂの内径側には軸方向摺動可能にスプライン結合したロータ３３が設けられている。
【００３５】
このロータ３３にはパイロットクラッチ３４を締結する電磁石３５が固定されるとともに、ロータ３３の先端にはオイルポンプ駆動爪３３ａが設けられている。エンジンの駆動力は、電磁多板クラッチ４０の締結状態に係わらずダンパ３０→第１駆動軸２１→第１入力ドラム３２ａ→第２入力ドラム３２ｂ→ロータ３３→駆動側チェーンスプロケットと伝達される。よって、エンジンが駆動しているときは必ずチェーンスプロケットを駆動することで、オイルポンプ５０が駆動されるため油圧を確保する。尚、オイルポンプ５０は潤滑用の油圧のみ供給すればよいため、容量を小さくすることが可能となり、エンジン負荷の低減を図ることができる。
【００３６】
次に、多段変速機２０の構成について説明する。第１駆動軸２１は電磁多板クラッチ４０の出力側と係合されている。この第１駆動軸２１には、４速駆動用変速ギヤ２０４と、５速駆動用変速ギヤ２０５と、第１歯車２０Ａと、４速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０４と、５速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０５と、４−５速シフトスリーブ３１３が設けられている。
【００３７】
第２駆動軸２２には、１速駆動用変速ギヤ２０１と、２速駆動用変速ギヤ２０２と、３速駆動用変速ギヤ２０３と、後退速用第１ギヤ２０Ｒ１と、第３歯車２０Ｃと、１速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０１と、２速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０２と、３速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０３と、１速シフトスリーブ３１１と、２−３速シフトスリーブ３１２が設けられている。
【００３８】
第１駆動軸２１に設けられた第１歯車２０Ａは、アイドラ軸２４の第２歯車２０Ｂを介して第２駆動軸２２の第３歯車２０Ｃと常時噛み合っており、第１駆動軸２１の回転を第２駆動軸２２に伝達する。
【００３９】
出力軸２３には、１速駆動用変速ギヤ２０１と常時噛み合う１速被動用変速ギヤ２１１と、２速駆動用変速ギヤ２０２と常時噛み合う２速被動用変速ギヤ２１２と、３速駆動用変速ギヤ２０３と常時噛み合う３速被動用変速ギヤ２１３と、４速駆動用変速ギヤ２０４と常時噛み合う４速被動用変速ギヤ２１４と、５速駆動用変速ギヤ２０５と常時噛み合う５速被動用変速ギヤ２１５と、後退速用第３ギヤ２０Ｒ３と駆動側最終減速ギヤ２１６ａが設けられている。１速から５速の各変速ギヤは２ウェイクラッチがロックしていない状態では、トルク伝達に関与せずフリーで空転している。
【００４０】
次に、図３のＧ−Ｈ−Ｉ断面の構成について説明する。電磁多板クラッチ４０の径方向外周側には２ウェイクラッチ切り換え用のＤＣモータ２５が収装されている。ＤＣモータ２５にはモータ回転を出力するモータギヤ２５ａが設けられ、シフトドラム駆動軸２７を駆動する。シフトドラム駆動軸２７の外周にはシフトドラム２６が設けられている。このシフトドラム２６はボールスプライン２７’を介してシフトドラム駆動軸２７に軸方向摺動可能に支持されている。
【００４１】
更にシフトドラム２６の軸方向両端には皿バネ２４ａ，２４ｂが設けられ、軸方向の位置を所定の押圧力で規定している。また、シフトフォーク摺動用シャフト３２４が設けられ、このシャフト上を各ノックピン３２１，３２２及び３２３が摺動する。これにより、仮にシフトドラム外周に設けられた後述するカム溝２６１ａ，２６２ａ，２６３ａにばらつきがあり、シフトスリーブが軸方向に過剰にストロークしたとしても、皿バネ２４ａ，２４ｂに反力が加わりシフトドラム２６が軸方向に移動することで、シフトスリーブ，延長摩擦部及び外輪端面との摩擦力を適正に保つことができる（請求項２に対応）。
【００４２】
図４は本実施の形態における多段変速装置の軸方向正面図を表す概略図である。後退用第２ギヤ２０Ｒ２，後退用第１ギヤ２０Ｒ１及び後退用第３ギヤ２０Ｒ３は平歯車であり、この後退用第２ギヤ２０Ｒ２の軸方向移動によって、ドグクラッチと同様の機能を持つ。
【００４３】
図５はシフトドラム２６の展開図である。シフトドラム２６には１速用シフトフォーク３２１のノックピン３２１ａ，２−３速用シフトフォーク３２２のノックピン３２２ａ及び４−５速用シフトフォーク３２３のノックピン３２３ａ（図３参照）と噛み合うカム溝２６１ａ，２６２ａ及び２６３ａが設けられている。シフトドラム２６の回転に伴い、ノックピンがカム溝に倣うようにシフトフォーク摺動用シャフト３２４上を軸方向に移動することで各変速段を達成する（図３参照）。ここで、回転位置がｄＮ，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５では、対応する２ウェイクラッチの締結により変速段によるトルク伝達を達成し、ｄ１０，ｄ２０，ｄ３０，ｄ４０では、ニュートラル状態となる。
【００４４】
（１〜５速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０１〜３０５の作動原理）
図６は２速ギヤ内蔵２ウェイクラッチ３０２を表す正面図、及び２−３速シフトフォークの拡大断面図である。この２ウェイクラッチ３０２は、第２駆動軸２２上に軸受け支持された２速駆動ギヤ２０２の延長部円筒内周面２０２ａと、第２駆動軸２２とスプライン嵌合している内輪２０２ｂ外周面との間に複数のローラ２０２ｃが配置されている。内輪２０２ｂ外周面は、ローラ２０２ｃの数と同数の多面体形状をしている。シフトスリーブ３１２は、第２駆動軸２２にスプライン嵌合している台座３１２ａと滑り軸受け３１２ｂ、スラスト軸受け３１２ｃで浮動状態で、かつ軸方向は台座３１２ａと一体移動できる構造としている。これにより２ウェイクラッチ締結時、すなわち、シフトスリーブが保持器２０２ｇの延長摩擦部２０２ｇ’を押圧した際、シフトスリーブには平行軸からの回転駆動力がほとんど入力されず、押圧力のみ発生させることができる。よって、シフトスリーブ及び延長摩擦部の耐久性の向上を図ると共に、不要なトルクの入力による押圧力のばらつきを防止することができる（請求項３に対応）。
【００４５】
ローラ２０２ｃを収容している保持器２０２ｇの延長摩擦部２０２ｇ’は、２速駆動ギヤ２０２の延長端部（外輪端面）２０２ｅと、シフトスリーブ平面部３１２ｄとの間にわずかの隙間を介して対面している。また、延長摩擦部２０２ｇ’のシフトスリーブ平面部３１２ｄとの接触面には摩擦抵抗の小さな摩擦材２０２ｇ’’が設けられている。これにより、シフトスリーブが延長摩擦部２０２ｇ’を押圧した際、シフトスリーブ３１２が保持器２０２ｇの回転方向への移動を妨げることが無く、安定した保持器２０２ｇの移動を確保しつつ、耐久性の向上を図ることができる（請求項４に対応）。
【００４６】
また、２０２ｆはバネ力によりローラ２０２ｃを回転方向の中立位置に戻そうとする回転方向戻しバネである。この回転方向戻しバネ２０２ｆは保持器２０２ｇ及び内輪２０２ｂに設けられた突起部２０２ｂ’と係合する屈曲部２０２ｆ’（図７参照）が設けられている（請求項１に対応）。図６の状態では、ローラ２０２ｃは、内輪外周多面体の中央部分に位置しており、内輪２０２ｂと、２速駆動ギヤ２０２の延長部円筒内周面２０２ａとの間に隙間があるため動力の伝達はない。
【００４７】
また、２０２ｈは、バネ力により保持器２０２ｇの延長摩擦部２０２ｇ’を２速駆動ギヤ２０２の延長端面から軸方向シフトスリーブ側に引き離そうとする軸方向戻しバネである。図の状態では、保持器延長摩擦部２０２ｇ’と２速駆動ギヤ２０２の延長端面間に軸方向の隙間があるため、動力の伝達はない（請求項５に対応）。
【００４８】
図７は２ウェイクラッチの解放状態から締結状態へ至る際の各部材の変化を表す図である。図７（ａ）は、解放状態を示し、図７（ｂ）は締結状態を示している。図７（ａ）に示す、解放状態からシフトスリーブ３１２が保持器２０２ｇ側にスライドすると、軸方向戻しバネ２０２ｈの力に抗して保持器２０２ｇを移動する。保持器２０２ｇが駆動用変速ギヤ２０２の端面に当接すると、保持器２０２ｇに対して回転方向抵抗力が加わり、回転方向戻しバネ２０２ｆのバネ力に抗してローラ２０２ｃを移動する。この回転方向への保持器２０２ｇの回転移動によってローラ２０２ｃが駆動用変速ギヤ２０２と内輪２０２ｂとをロックし、図７（ｂ）に示すように２ウェイクラッチの締結が完了する。このとき、保持器２０２ｇの回転移動によって、回転方向戻しバネ２０２ｆが押し縮められる。すなわち、締結状態では、軸方向戻しバネ２０２ｈと回転方向戻しバネ２０２ｆの両方が押し縮められた状態となる。また、締結状態では駆動用変速ギヤ２０２、ローラ２０２ｃ、保持器２０２ｇ及び内輪が一体となって回転する。保持器２０２ｇとシフトスリーブ３１２の間での滑りを摩擦材２０２ｇ’’で回転トルクの滑り損失を低減している。
【００４９】
次に、締結状態から解放状態に移行するときは、シフトスリーブ３１２が図中右方へ移動することとなる。すると、保持器２０２ｇが軸方向戻しバネ２０２ｈによって軸方向シフトスリーブ側に戻され、延長摩擦部２０２ｇ’がスムーズに駆動用変速ギヤ２０２の端面から離され、締結を確実に解除する。すると、保持器２０２ｇと駆動用変速ギヤとの摩擦力が無くなり、保持器２０２ｇに対する回転力が無くなる。よって、回転方向戻しバネ２０２ｆが広がり、ローラ２０２ｃを中立位置に戻す。これにより解放状態に移行する。
【００５０】
次に、各変速状態における動力の伝達経路を図２を用いて説明する。
（ニュートラル状態）
シフトドラム２６がｄＮの位置になるようにＤＣモータ２５を回転制御し、各２ウェイクラッチ３０１〜３０５を中立状態とする。
【００５１】
（１速状態）
１速２ウェイクラッチ３０１を締結する。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１歯車２０Ａ→アイドラ軸２４に設けられた第２歯車２０Ｂ→第２歯車２０Ｂと噛み合う第２駆動軸の第３歯車２０Ｃ（この時点で、約１．７５倍の減速）→第２駆動軸２２の１速駆動ギヤ２０１→出力軸２３上の１速被動歯車２１１→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５２】
（２速状態）
２速２ウェイクラッチ３０２を締結する。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１歯車２０Ａ→アイドラ軸２４に設けられた第２歯車２０Ｂ→第２歯車２０Ｂと噛み合う第２駆動軸の第３歯車２０Ｃ（この時点で、約１．７５倍の減速）→第２駆動軸２２の２速駆動ギヤ２０２→出力軸２３上の２速被動歯車２１２→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５３】
（３速状態）
３速２ウェイクラッチ３０３を締結する。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１歯車２０Ａ→アイドラ軸２４に設けられた第２歯車２０Ｂ→第２歯車２０Ｂと噛み合う第２駆動軸の第３歯車２０Ｃ（この時点で、約１．７５倍の減速）→第２駆動軸２２の３速駆動ギヤ２０３→出力軸２３上の３速被動歯車２１３→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５４】
（４速状態）
４速２ウェイクラッチ３０４を締結する。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１駆動軸２１の４速駆動ギヤ２０４→出力軸２３上の４速被動歯車２１４→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５５】
（５速状態）
５速２ウェイクラッチ３０５を締結する。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１駆動軸２１の５速駆動ギヤ２０５→出力軸２３上の５速被動歯車２１５→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５６】
（リバース状態）
図３に示す後退用第２ギヤ２０Ｒ２を図示しないシフトフォークで移動させ、第２駆動軸２２上の後退用第１ギヤ２０Ｒ１と出力軸２３上の後退用第３ギヤ２０Ｒ３の両方に噛み合わせる。エンジン動力は、ダンパ３０→電磁多板クラッチ４０→第１駆動軸２１→第１歯車２０Ａ→アイドラ軸２４に設けられた第２歯車２０Ｂ→第２歯車２０Ｂと噛み合う第２駆動軸の第３歯車２０Ｃ（この時点で、約１．７５倍の減速）→第２駆動軸２２の後退用第１ギヤ２０Ｒ１→後退用第２ギヤ２０Ｒ２→出力軸２３上の後退用第３ギヤ２０Ｒ３→最終減速歯車２１６ａ，２１６ｂへと伝達される。
【００５７】
（変速作動）
図８は変速制御を表すフローチャートである。
【００５８】
ステップ１０１では、現時点でのギヤ比ｉ０、エンジン回転数Ｎｅを読み込む。
【００５９】
ステップ１０２では、Ｄレンジ、かつ、変速機の変速指令（ｉ０→ｉ１）があるかどうかを判断し、条件を満たしたときは、ステップ１０３へ進み、それ以外は本制御を終了する。
【００６０】
ステップ１０３では、電磁多板クラッチ４０をＯＦＦし、電子制御スロットルによる目標エンジン回転数制御を行う。ここで、目標エンジン回転数Ｎｅｔは下記の式により算出される。
Ｎｅｔ＝Ｎｅ×（ｉ０／ｉ１）
更に、ＤＣモータ２５により変速後の変速ギヤの締結手前の中立位置ｄｉ０へシフトドラム２６を移動し、ニュートラル状態とする。
【００６１】
ステップ１０４では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジン回転数Ｎｅｔとの回転数差が許容回転数差ε未満かどうかを判断し、条件を満たしたときはステップ１０５へ進み、それ以外はステップ１０３を繰り返す。
【００６２】
ステップ１０５では、電磁多板クラッチ４０の締結制御を行い、ＤＣモータ２５により変速後の該当する変速段の２ウェイクラッチ締結位置にシフトドラム２６を回転駆動する。
【００６３】
ステップ１０６では、エンジン回転数Ｎｅが第１駆動軸２１の回転数Ｎｏと一致したかどうかを判断し、一致したときはステップ１０７へ進み、それ以外は一致するまでステップ１０５を繰り返す。尚、第１駆動軸２１の回転数は、出力軸回転数をギヤ比で除算した値でもよい。
【００６４】
ステップ１０７では、電磁多板クラッチ４０を完全締結し、変速を終了する。
【００６５】
次に、図９及び図１０のタイムチャートに基づいて上記変速制御を説明する（請求項６に対応）。
（アップシフト時）
図９はアップシフト時の変速制御を表すタイムチャートである。時刻ｔ１１において、低変速段から高変速段の変速指令が出力されると、電磁多板クラッチ４０をＯＦＦすると共に、ＤＣモータ２５によってシフトドラムをｄｉ０まで回転し、一旦ニュートラル状態とする。そして、目標エンジン回転数Ｎｅｔとなるようにエンジン回転数制御を開始する。このとき、第１駆動軸２１の回転数は徐々に低下する。次に、時刻ｔ１２において、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジン回転数Ｎｅｔとの回転数差が許容回転数ε未満となると、電磁多板クラッチ４０の締結制御を開始すると共に、シフトドラムを回転し、次の高変速段に変速する。時刻ｔ１３において、シフトドラムの回転が完了すると第１駆動軸２１の回転数は目標エンジン回転数Ｎｅｔとなる。その後、時刻ｔ１４において、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ｎｅｔまで低下すると、電磁多板クラッチ４０を完全締結状態とし、変速が完了する。
【００６６】
（ダウンシフト時）
図１０はダウンシフト時の変速制御を表すタイムチャートである。時刻ｔ２１において、高変速段から低変速段への変速指令が出力されると、電磁多板クラッチ４０をＯＦＦすると共に、ＤＣモータ２５によってシフトドラムをｄｉ０まで回転し、一旦ニュートラル状態とする。そして、目標エンジン回転数Ｎｅｔとなるようにエンジン回転数制御を開始する。このとき、第１駆動軸２１の回転数は徐々に低下する。次に、時刻ｔ２２において、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジン回転数Ｎｅｔとの回転数差が許容回転数ε未満となると、電磁多板クラッチ４０の締結制御を開始すると共に、シフトドラムを回転し、次の低変速段に変速する。時刻ｔ２３において、シフトドラムの回転が完了すると第１駆動軸２１の回転数は目標エンジン回転数Ｎｅｔまで上昇する。その後、時刻ｔ２４において、エンジン回転数が目標エンジン回転数Ｎｅｔまで上昇すると、電磁多板クラッチ４０を完全締結状態とし、変速が完了する。尚、上記アップシフト変速及びダウンシフト変速は、０．３〜０．４秒で完了する。
【００６７】
（１−２変速動作）
次に、具体的な変速作動として、１−２変速を例に説明する。変速指令と共に、電磁多板クラッチ４０を解放状態とし、ＤＣモータ２５により、シフトドラム２６を一定角度回転させる。図５のシフトドラム展開図におけるｄ１０の位置で停止すると、シフトフォーク３２１は、ノックピン３２１ａがシフトドラム２６のカム溝２６１ａに倣うように移動し、シフトスリーブ３１１による保持器延長摩擦部との摩擦圧接を解放することで２ウェイクラッチが中立状態となる。この状態で、エンジン回転数は２速同期回転数になるように、電子スロットル開度や燃料カット制御を行う。
【００６８】
エンジン回転数と２速同期回転数との回転数差が許容回転数差ε未満となったら、電磁多板クラッチ４０を締結操作すると共に、ＤＣモータ２５で回転制御を行い、図４に示すシフトドラム展開図のｄ２の位置にすると、シフトフォーク３２２と一体のノックピン３２２ａが、カム溝２６２ａに倣うように、シフトドラム軸方向両端部に配置された皿バネ２４ａ，ｂのバネ力に抗して左方移動し、それに伴いシフトスリーブ３１２の平面部が、保持器延長摩擦部２０２ｇ’を２速駆動ギヤ２０２延長端面に摩擦圧接する。このときの摩擦圧接力は皿バネ２４ａ，ｂのバネ反力である。これにより、２ウェイクラッチがロックし、２速ギヤ２０２によりトルク伝達が行われる。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態１における多段変速機の変速制御装置にあっては、電磁多板クラッチ４０を適用することにより、電気的に伝達トルクを制御することが可能となり、制御性の向上を図ることができる。特に、パイロットクラッチ３４とトルクカム機構３６と、メインクラッチ３７を備えた構成としたため、パイロットクラッチ３４の締結トルクを、トルクカム推力により増幅して大径のメインクラッチトルクとすることが可能であり、短い軸方向寸法で大きなトルクを伝達することができる。
【００７０】
また、電磁多板クラッチ４０は締結力を電磁力で得ており、油圧力を用いないため、オイルポンプ５０として潤滑用の低圧ポンプのみ備えればよく、エンジン負荷を軽減することができる。
【００７１】
また、延長摩擦部２０２ｇ’と外輪の摩擦力を用いて保持器２０２ｇを回転方向に移動すると、外輪の内周は円筒状であるのに対し、内輪の外周は直線で結ばれた正多面体である。すなわち、外輪内周と内輪外周との隙間が正多面体各面中央位置よりどちらにずれたとしても狭くなることを利用して、外輪と内輪の間のローラによりカム力を発生させ、２ウェイクラッチ３０１〜３０５を締結するため、保持器の軸方向及び回転方向への僅かなストロークによって締結・解放を制御することができる。
【００７２】
また、ＤＣモータ２５により駆動される変速アクチュエータにより２ウェイクラッチ３０１〜３０５の締結・解放を制御することで、正確に締結制御を実行することができる。よって、従来のシンクロ機構に比べて極めて応答性が高く、また、ドグクラッチに比べて、正確に締結制御を実行できる。
【００７３】
また、変速時に電磁多板クラッチ４０を解放することで、多段変速機２０へのトルクの入力がない状態で２ウェイクラッチ３０１〜３０５を解放することができるため、回転方向戻しバネ２０２ｇ’及び軸方向戻しバネ２０２ｈのバネ力を小さく設定することができる。
【００７４】
また、変速時にはエンジン回転数を制御して電磁多板クラッチ４０の締結制御を実行することで、２ウェイクラッチ３０１〜３０５のローラロックに伴うショックを確実に抑制することができる。
【００７５】
また、ＤＣモータ２５モータにかかる負荷は、軸方向戻しバネ２０２ｈのバネ力と保持器２０２ｇが外輪と若干連れ回る程度の軸方向押圧力が回転方向に変換されたものであり、非常に小さな負荷がかかるだけであるため、ＤＣモータ２５の小型化を図ることができる。また、従来のシンクロ機構より遙かに小さな移動ストロークで変速できるため、変速応答性の向上を図ることができる。
【００７６】
また、２速用２ウェイクラッチ３０２の保持器延長面と、３速用２ウェイクラッチ３０３の保持器延長面は、シフトスリーブ３１２平面部と対面し、４速用２ウェイクラッチ３０４の保持器延長面と、５速用２ウェイクラッチ３０５の保持器延長面は、シフトスリーブ３１３平面部と対面構成としたため、それぞれの２ウェイクラッチのローラのロックは、シフトスリーブ３１２，３１３の中立状態を挟んで、わずかに左右に移動させるのみで達成でき、軸方向寸法を短縮することができる。
【００７７】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１について説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における多段変速機の全体構成を表すシステム図である。
【図２】実施の形態１における多段変速機のＡ−Ｂ−Ｃ断面及びＤ−Ｅ−Ｆ断面図である。
【図３】実施の形態１における多段変速機のＧ−Ｈ−Ｉ断面図である。
【図４】実施の形態１における多段変速機の軸配置の概略を表す正面図である。
【図５】実施の形態１におけるシフトドラムの展開図である。
【図６】実施の形態１における２ウェイクラッチの断面図及び正面図である。
【図７】実施の形態１における２ウェイクラッチの締結・解放状態を表す図である。
【図８】実施の形態１における多段変速機の変速制御内容を表すフローチャートである。
【図９】実施の形態１における多段変速機のアップシフト変速制御を表すタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１における多段変速機のダウンシフト変速制御を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１    ケース部材
１    第１ケース部材
１ａ    フロントカバー
２    第２ケース部材
４    シャフトステータ
４ｂ    シャフト支持部
４ｄ    チェーンスプロケット支持部
４ａ    隔壁部
２０    多段変速機
２１    第１駆動軸
２１ａ    第１駆動軸側スプラインハブ
２２    第２駆動軸
２３    出力軸
２４    アイドラ軸
２４ａ，２４ｂ    皿バネ
２５    ＤＣモータ
２６    シフトドラム
２７    シフトドラム駆動軸
２７’    ボールスプライン
３０    ダンパ
３０ａ    ダンパ側スプラインハブ
３０ｃ    アウタ部材
３０ｄ    インナ部材
３２ｃ    メインクラッチハブ
３２ａ    第１入力ドラム
３２ｂ    第２入力ドラム
３３    ロータ
３３ａ    オイルポンプ駆動爪
３４    パイロットクラッチ
３５    電磁石
３６    トルクカム機構
３７    メインクラッチ
４０    電磁多板クラッチ
５０    オイルポンプ
２０２ｇ    延長摩擦部
２０２ａ    延長部円筒内周面
２０２ｂ    内輪
２０２ｂ’    突起部
２０２ｃ    ローラ
２０２ｅ    延長端部（外輪端面）
２０２ｆ    回転方向戻しバネ
２０２ｆ’    屈曲部
２０２ｇ    保持器
２０２ｇ’    保持器延長摩擦部
２０２ｇ’’    摩擦材
２０２ｈ    軸方向戻しバネ
２６１ａ，２６２ａ，２６３ａ    カム溝
３０１〜３０５    ２ウェイクラッチ
３１２    シフトスリーブ
３１２ａ    台座
３１２ｂ    滑り軸受け
３１２ｃ    スラスト軸受け
３１２ｄ    シフトスリーブ平面部
３２１    シフトフォーク
３２１ａ    ノックピン
３２４    シフトフォーク摺動用シャフト
【図１】
2004211834.tif 000003
【図２】
2004211834.tif 000004
【図３】
2004211834.tif 000005
【図４】
2004211834.tif 000006
【図５】
2004211834.tif 000007
【図６】
2004211834.tif 000008
【図７】
2004211834.tif 000009
【図８】
2004211834.tif 000010
【図９】
2004211834.tif 000011
【図１０】
2004211834.tif 000012