(57)【要約】【課題】同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素のレイアウトによる自動変速機自体の大型化を防止することができる自動変速機の変速装置を提供する。【解決手段】同一軸線上において互いに隣接する第１，第２ブレーキB1,B2の間にトルクカム装置8を設ける。トルクカム装置のトルクカム本体81を軸線回りに正逆回転可能に設け、トルクカム本体の軸線方向一側及び他側の鉛直面に周方向等間隔おきに１６個のカム溝814,815を設け、各カム溝内にそれぞれ球体816a,816bを収容する。軸線方向一側の鉛直面の各カム溝に、球体を没入させる最深部814aよりトルクカム本体の正回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部814bを設ける一方、軸線方向他側の鉛直面の各カム溝に、球体を没入させる最深部815aからトルクカム本体の正回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部815bを設ける。【選択図】図５
2009058062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合要素をその軸線方向へのスラスト力により係合させて変速を行うようにした自動変速機の変速機構において、
上記係合要素は、同一軸線上において互いに隣接して２つ設けられ、
その２つの係合要素同士の間には、互いに離反する軸線方向へのスラスト力により該各係合要素をそれぞれ個々に係合させるトルクカム装置が設けられており、
上記トルクカム装置は、
上記各係合要素の軸線回りに正逆回転可能に設けられ、かつその各係合要素の軸力伝達部に密接する鉛直面を軸線方向一側および他側に有してなるトルクカム本体と、
上記トルクカム本体を正逆回転させるモータと
を備え、
上記トルクカム本体には、
その軸線方向一側および他側の鉛直面における周方向等間隔おきに凹設された複数のカム溝と、
上記各カム溝内にそれぞれ収容された回転体と
が設けられていて、
上記トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面における各カム溝は、
上記回転体を軸線方向一側の鉛直面上より没入させる最深部と、
この最深部に連続して設けられ、上記モータによるトルクカム本体の正回転時にその軸線方向一側の鉛直面上から上記回転体を露呈させるようにトルクカム本体の逆回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部と
を備えている一方、
上記トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面における各カム溝は、
上記回転体を軸線方向他側の鉛直面上より没入させる最深部と、
この最深部に連続して設けられ、上記モータによるトルクカム本体の逆回転時にその軸線方向他側の鉛直面上から上記回転体を露呈させるようにトルクカム本体の正回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部と
を備えていることを特徴とする自動変速機の変速機構。
【請求項２】
請求項１に記載の自動変速機の変速機構において、
上記モータとしては、上記２つの係合要素と同一軸線上に設けられたステータおよびロータよりなる超音波モータが適用されていることを特徴とする自動変速機の変速機構。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自動変速機の変速機構において、
上記各回転体としては、球体が適用されていることを特徴とする自動変速機の変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチやブレーキなどの係合要素をその軸線方向へのスラスト力により係合させることによって入力軸からの回転を変速して出力軸に伝達するようにした自動変速機の変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動変速機の係合要素を係合する際に、係合要素の軸線方向へのスラスト力を、その自動変速機の下部に設けられているバルブボディ内のソレノイド等によって制御された油圧により生成し、これによって、係合要素の係合を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、係合要素と同一軸線上において互いに対向する回転体および加圧リングの対向面のそれぞれに、円周方向の中央部で深くかつ両端に行くに従い深さが漸減する複数のカム溝を周方向に所定間隔おきに設けるとともに、互いに対向する一対のカム溝間にボールを組み込んだトルクカム装置を係合要素の軸線方向一側に設け、このトルクカム装置によって係合要素の係合を行うようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。このものでは、回転体をモータにより回転させて加圧リングに対し相対回転させることにより、軸線方向で対向する一対のカム溝の位置を周方向にずらせて、加圧リングをカム溝間のボールにより軸線方向他側に移動させることによって係合要素の軸線方向へのスラスト力を生成し、係合要素の係合を行うようにしている。
【特許文献１】特開平５−２３５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−７６７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動変速機にあっては、係合要素が同一軸線上において互いに隣接して２つ設けられることがある。
【０００５】
その場合、上記前者（特許文献１）のものでは、自動変速機の係合要素の軸線方向へのスラスト力が油圧により生成されているため、係合要素が同一軸線上において互いに隣接して２つ設けられていても、それぞれ個々の係合要素に対し油圧を供給する油圧経路さえ設けておけばよく、同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素に対し油圧を供給する油圧経路によって自動変速機が大型化することはない。
【０００６】
しかし、自動変速機の係合要素の軸線方向へのスラスト力が油圧により生成されていると、ＡＴＦ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＦＬＵＩＤ）の状態によって、スラスト力の生成状態（油圧）やその生成速度にばらつきが生じる。これは、ＡＴＦの粘性が外気温などによって変化する上、ＡＴＦをバルブボディに供給するオイルポンプの供給量が、エンジン回転数によって変化して、油圧の発生圧に変化が生じるためであると考えられる。
【０００７】
また、自動変速機の下部にバルブボディが設けられていると、そのバルブボディとの干渉を回避する上で、自動変速機の構成要素が上方に位置付けられることが否めず、自動変速機の重心が高いものとなってしまう。
【０００８】
これに対し、上記後者（特許文献２）のものでは、加圧リングを一対のカム溝間のボールにより軸線方向に移動させて係合要素の軸線方向へのスラスト力を生成しているため、係合要素が同一軸線上において互いに隣接して２つ設けられていると、各係合要素の軸線上にそれぞれ個々のトルクカム装置を２つ設けなければならず、２つのトルクカム装置によって自動変速機が各係合要素の軸線方向に長いものとなって大型化する。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油圧により係合要素に対しスラスト力を生成する場合の課題を解消し、かつ同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素のレイアウトによる自動変速機の大型化を防止することができる自動変速機の変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明では、係合要素をその軸線方向へのスラスト力により係合させて変速を行うようにした自動変速機の変速機構を前提とし、上記係合要素を、同一軸線上において互いに隣接して２つ設けている。そして、上記２つの係合要素同士の間に、互いに離反する軸線方向へのスラスト力により該各係合要素をそれぞれ個々に係合させるトルクカム装置を設け、このトルクカム装置に、上記各係合要素の軸線回りに正逆回転可能に設けられ、かつその各係合要素の軸力伝達部に密接する鉛直面を軸線方向一側および他側に有してなるトルクカム本体と、上記トルクカム本体を正逆回転させるモータとを設けている。更に、上記トルクカム本体に、その軸線方向一側および他側の鉛直面における周方向等間隔おきに凹設された複数のカム溝と、上記各カム溝内にそれぞれ収容された回転体とを設けている。そして、上記トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面における各カム溝に、上記回転体を軸線方向一側の鉛直面上より没入させる最深部と、この最深部に連続して設けられ、上記モータによるトルクカム本体の正回転時にその軸線方向一側の鉛直面上から上記回転体を露呈させるようにトルクカム本体の逆回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部とを設けている。一方、上記トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面における各カム溝に、上記回転体を軸線方向他側の鉛直面上より没入させる最深部と、この最深部に連続して設けられ、上記モータによるトルクカム本体の逆回転時にその軸線方向他側の鉛直面上から上記回転体を露呈させるようにトルクカム本体の正回転方向に行くに従い深さが漸減する漸減部とを設けている。
【００１１】
この特定事項により、同一軸線上において互いに隣接してレイアウトした２つの係合要素同士の間のトルクカム装置は、モータによりトルクカム本体を正回転させると、トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面における各カム溝の最深部に没入していた回転体がトルクカム本体の正回転に伴って最深部から深さの漸減する漸減部に移動し、トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面上から回転体が徐々に露呈する。そして、このトルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面上から徐々に露呈する回転体によって、トルクカム本体の軸線方向一側の一方の係合要素に対し、軸線方向一側へのスラスト力が生成され、これによって、トルクカム本体の軸線方向一側の一方の係合要素の係合が行われる。このとき、トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面における各カム溝の最深部に没入していた回転体は、最深部に連続する漸減部の深さがトルクカム本体の正回転方向に行くに従い漸減しているために、トルクカム本体の正回転に伴って最深部から深さの漸減する漸減部に移動することなくそのまま最深部に保持され、回転体によりトルクカム本体の軸線方向他側の他方の係合要素に対し軸線方向他側へのスラスト力が生成されることがなく、トルクカム本体の軸線方向他側の他方の係合要素の係合が行われることはない。
【００１２】
一方、モータによりトルクカム本体を逆回転させると、トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面における各カム溝の最深部に没入していた回転体がトルクカム本体の逆回転に伴って最深部から深さの漸減する漸減部に移動し、トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面上から回転体が徐々に露呈する。そして、このトルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面上から徐々に露呈する回転体によって、トルクカム本体の軸線方向他側の他方の係合要素に対し、軸線方向他側へのスラスト力が生成され、これによって、トルクカム本体の軸線方向他側の他方の係合要素の係合が行われる。このとき、トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面における各カム溝の最深部に没入していた回転体は、最深部に連続する漸減部の深さがトルクカム本体の逆回転方向に行くに従い漸減しているために、トルクカム本体の逆回転に伴って最深部から深さの漸減する漸減部に移動することなくそのまま最深部に保持され、回転体によりトルクカム本体の軸線方向一側の一方の係合要素に対し軸線方向一側へのスラスト力が生成されることがなく、トルクカム本体の軸線方向一側の一方の係合要素の係合が行われることはない。
【００１３】
このように、同一軸線上において互いに隣接してレイアウトした２つの係合要素同士の間のトルクカム装置のトルクカム本体をモータによって正逆回転させることにより、カム溝の最深部から漸減部に移動して鉛直面上から徐々に露呈する回転体によって所望する係合要素に対するスラスト力が生成されて、該係合要素が係合されることになる。このため、２つの係合要素の軸線方向へのスラスト力を個々のトルクカム装置により生成する必要があるもののように、２つのトルクカム装置によって自動変速機が各係合要素の軸線方向に長いものとなることがなく、単一のトルクカム装置によって各係合要素の軸線方向の長大化を抑えて自動変速機の大型化を抑制することが可能となる。
【００１４】
しかも、同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素同士の間のトルクカム本体を正逆回転させることによって各係合要素の軸線方向へのスラスト力が生成されることから、自動変速機の係合要素の軸線方向へのスラスト力をＡＴＦの油圧により生成していたもののように、外気温などによりＡＴＦの粘性が変化したり、エンジン回転数によってオイルポンプによるＡＴＦの供給量が変化して油圧の発生圧に変化が生じたりすることがない。これにより、同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素の軸線方向へのスラスト力の生成状態やその生成速度にばらつきが生じることがなく、ＡＴＦの粘性やオイルポンプによるＡＴＦの供給量に影響されることなく２つの係合要素がそれぞれ円滑に係合され、安定したドライバビリティを確保することが可能となる。
【００１５】
その上、同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素同士の間のトルクカム装置によって各係合要素の軸線方向へのスラスト力が生成されることから、係合要素の軸線方向へのスラスト力を油圧により生成する場合に必要であったバルブボディが不要となる。このため、バルブボディの廃止によって重量の軽量化およびコストの低廉化を図ることが可能となる。しかも、自動変速機の下部においてバルブボディとの干渉を回避する上で、自動変速機の構成要素を上方に位置付けておく必要がなくなり、自動変速機の重心を低くすることが可能となる。
【００１６】
また、上記モータとして、上記２つの係合要素と同一軸線上に設けられたステータおよびロータよりなる超音波モータを適用している場合には、２つの係合要素の軸線とは別途にモータの軸線をレイアウトする必要がなく、２つの係合要素の軸線と同一軸線上に超音波モータの軸線がレイアウトされて、モータの付設による自動変速機の大型化を招くことなく非常にシンプルな構造にすることが可能となる。
【００１７】
更に、上記各回転体として、球体を適用している場合には、各カム溝内を転動する球体の転がり抵抗が非常に小さなものとなり、モータの駆動力を小さくしてモータのコンパクト化を図ることが可能となる。しかも、トルクカム本体の鉛直面上において占める各カム溝の表面積が球体によって最小限に抑えられ、トルクカム本体の鉛直面を小さくしてトルクカム装置のコンパクト化を図ることも可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、要するに、同一軸線上において互いに隣接する２つの係合要素同士の間のトルクカム本体を正逆回転させた際に各カム溝の最深部から漸減部に移動する回転体によって所望する係合要素に対するスラスト力を生成して該係合要素を係合させることで、２つの係合要素同士の間の単一のトルクカム装置によって各係合要素の軸線方向の長大化を抑えて自動変速機の大型化を抑制することができる。しかも、自動変速機の係合要素の軸線方向へのスラスト力をＡＴＦの油圧により生成していたもののように係合要素の軸線方向へのスラスト力の生成状態やその生成速度にばらつきが生じることがなく、ＡＴＦの粘性やオイルポンプによるＡＴＦの供給量に影響されることなく各係合要素を円滑に係合させて、安定したドライバビリティを確保することができる。更に、係合要素の軸線方向へのスラスト力を油圧により生成するためのバルブボディが不要となり、このバルブボディの廃止によって重量の軽量化およびコストの低廉化を図ることができる上、自動変速機の構成要素を上方に位置付けておく必要がなくなって自動変速機の重心を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る自動変速機の変速機構を備えたＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）方式のハイブリッド車両の概略構成を示し、図２はハイブリッド車両の自動変速機の変速機構を模式的に示している。
【００２１】
図１および図２に示すハイブリッド車両は、主として、エンジン１、主に発電機として機能する第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２と、動力分配機構３と、主に電動機として機能する第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）４と、リダクション機構５とを含む構成である。
【００２２】
エンジン１から駆動輪６３，６３に至る動力伝達経路に、第１モータ・ジェネレータ２、動力分配機構３、第２モータ・ジェネレータ４ならびにリダクション機構５が、この記載順に配置されており、これらはケーシング１０の内部に収納されている。
【００２３】
これらのハイブリッド車両の前記各要素２〜５の基本構成や動作は公知であるので、本発明の特徴に関係する部分について詳細に説明することにして、本発明の特徴に関係しない部分については簡単に説明する。
【００２４】
エンジン１は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが適用可能であり、燃料と空気の混合気を気筒内で燃焼させ、その熱エネルギを回転運動エネルギに変換して出力するものである。このエンジン１の動作は、Ｅ−ＥＣＵ１００によって制御される。
【００２５】
エンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１は、車両の前後方向に沿うように配置されており、このクランクシャフト１１の後端にはフライホイール１２が配設されている。このフライホイール１２には、ダンパ機構１３を介してインプットシャフト１４が連結されている。クランクシャフト１１とインプットシャフト１４とは、一直線上つまり同一軸線ｍ上に配置されている。インプットシャフト１４は、下記する第１モータ・ジェネレータ２のロータ２２内に相対回転可能に挿通されている。
【００２６】
第１、第２モータ・ジェネレータ２，４は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備した同期電動機が用いられている。
【００２７】
具体的に、第１モータ・ジェネレータ２は、動力分配機構３を介してエンジン１の駆動力を受けて第２モータ・ジェネレータ４に給電するための発電を行う他、エンジン１の始動、停止時やエンジンを用いた走行時のエンジン回転数制御に用いられる。一方、第２モータ・ジェネレータ４は、車両の走行駆動力のアシストを行う他、制動時や減速時の回生動作によって発電を行うものとして機能する。
【００２８】
両モータ・ジェネレータ２，４は、ステータ２１，４１と、ロータ２２，４２とを含み、ＭＧ−ＥＣＵ１０１によってインバータ７１を制御することにより、前記力行機能および回生機能、並びにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。ステータ２１，４１は、ケーシング１０の内壁に固定されている。
【００２９】
また、両モータ・ジェネレータ２，４は、電力の授受を行うことが可能な蓄電装置７にインバータ７１を介して接続されている。
【００３０】
動力分配機構３は、シングルピニオン式の遊星歯車機構によって構成されており、主として、サンギヤ３２、リングギヤ３３、複数のピニオンギヤ３４、キャリヤ３５を含んでいる。
【００３１】
サンギヤ３２は、中空シャフト３１に一体に形成され、中空シャフト３１が第１モータ・ジェネレータ２のロータ２２に一体回転可能に連結されている。
【００３２】
リングギヤ３３は、サンギヤ３２の外径側に同心状に配置されており、アウトプットシャフト１５に一体回転可能に連結されている。
【００３３】
複数のピニオンギヤ３４は、サンギヤ３２とリングギヤ３３との間に互いに噛合するよう配置されている。
【００３４】
キャリヤ３５は、複数のピニオンギヤ３４を円周等間隔に保持して回転自在に支持するもので、インプットシャフト１４に一体回転可能に連結されている。インプットシャフト１４は、中空シャフト３１内に相対回転可能に挿入されている。
【００３５】
リダクション機構５は、ラビニオ式の遊星歯車機構によって構成されており、主として、フロントサンギヤ５１、リヤサンギヤ５２、ロングピニオンギヤ５３、ショートピニオンギヤ５４、リングギヤ５５、キャリヤ５６を含んでいる。
【００３６】
フロントサンギヤ５１は、その回転を許可または規制する第１ブレーキＢ１（係合要素）に連結されている。
【００３７】
リヤサンギヤ５２は、中空シャフト５７によって第２モータ・ジェネレータ４のロータ４２に回転一体に連結されている。
【００３８】
ロングピニオンギヤ５３は、ショートピニオンギヤ５４を介してフロントサンギヤ５１に噛合されている。つまり、ショートピニオンギヤ５４は、ロングピニオンギヤ５３およびフロントサンギヤ５１にそれぞれ噛み合わされている。また、このロングピニオンギヤ５３は、リヤサンギヤ５２およびリングギヤ５５にそれぞれ噛み合わされている。
【００３９】
リングギヤ５５は、その内周側がロングピニオンギヤ５３に噛み合わされている一方、このリングギヤ５５の回転を許可または規制する第２ブレーキＢ２（係合要素）に連結されている。
【００４０】
キャリヤ５６は、複数のロングピニオンギヤ５３と複数のショートピニオンギヤ５４とを円周等間隔に保持して回転自在に支持するもので、アウトプットシャフト１５が一体回転可能に連結されている。
【００４１】
アウトプットシャフト１５は、中空シャフト５７内に相対回転可能に挿通されており、インプットシャフト１４と同一軸線ｍ上に配置されている。また、アウトプットシャフト１５の前端（動力伝達方向上流側）は、動力分配機構３のリングギヤ３３に回転一体に連結されている。中空シャフト５７は、第２モータ・ジェネレータ４のロータ４２に一体回転可能に連結されている。
【００４２】
なお、リダクション機構５において、リヤサンギヤ５２が入力要素であり、またキャリヤ５６が出力要素となっている。
【００４３】
また、第１ブレーキＢ１を係合させることにより変速比が「１」より大きい高速段が設定され、第１ブレーキＢ１に替えて第２ブレーキＢ２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。
【００４４】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、Ｔ−ＥＣＵ１０２によって、運転状態に応じて何れかの変速段を設定するように制御される。
【００４５】
一方、アウトプットシャフト１５は、図示しないプロペラシャフトを介してデファレンシャル６１に連結されており、このデファレンシャル６１に左右一対のドライブシャフト６２，６２を介して駆動輪６３，６３が取り付けられている。
【００４６】
なお、上述した各ＥＣＵ１００，１０１，１０２は、いずれも一般的に公知のように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭ等を含んで構成されるものとされ、それぞれ互いに必要な情報を双方向で送受可能になっている。ＲＯＭは、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００４７】
ここで、動力分配機構３およびリダクション機構５について説明する。
【００４８】
動力分配機構３では、エンジン１の駆動力を、第１モータ・ジェネレータ２（ロータ２２）に中空シャフト３１を介して連結されたサンギヤ３２と、アウトプットシャフト１５に連結されたリングギヤ３３とに、所定の割合（例えば、３：７の割合）で分配している。この場合、動力分配機構３のキャリヤ３５は、インプットシャフト１４に連結されて入力要素となっている。
【００４９】
また、リダクション機構５は、第２ブレーキＢ２によってリングギヤ５５を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータ・ジェネレータ４の出力したトルクが変速比に応じて増幅されてアウトプットシャフト１５に付加される。これに対して第１ブレーキＢ１によってフロントサンギヤ５１を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も「１」より大きいので、第２モータ・ジェネレータ４の出力したトルクがその変速比に応じて増幅させられてアウトプットシャフト１５に付加される。
【００５０】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、アウトプットシャフト１５に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ４の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では、各ブレーキＢ１，Ｂ２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。
【００５１】
また、アウトプットシャフト１５に付加されるトルクは、第２モータ・ジェネレータ４の駆動状態において正トルクとなり、被駆動状態において負トルクとなる。
【００５２】
上述したハイブリッド車両は、エンジン１を可及的に効率の良い状態で運転して排ガス量を低減すると同時に燃費を改善させ、またエネルギ回生を行ってこの点でも燃費を改善するようにしている。
【００５３】
従って、大きな駆動力が要求されている場合には、エンジン１のトルクをアウトプットシャフト１５に伝達している状態で、第２モータ・ジェネレータ４を駆動してそのトルクをアウトプットシャフト１５に付加する。
【００５４】
その場合、低車速の状態では、リダクション機構５を低速段Ｌに設定して付加するトルクを大きくし、その後、車速が増大した場合には、リダクション機構５を高速段Ｈに設定して、第２モータ・ジェネレータ４の回転数を低下させる。これは、第２モータ・ジェネレータ４の駆動効率を良好な状態に維持して燃費の悪化を防止するためである。
【００５５】
従って、このハイブリッド車両では、第２モータ・ジェネレータ４を動作させている走行中にリダクション機構５による変速動作を実行する場合がある。
【００５６】
その変速動作は、上述した各ブレーキＢ１，Ｂ２の係合・解放状態を切り換えることにより実行される。
【００５７】
例えば、低速段Ｌから高速段Ｈに切り換える場合には、第２ブレーキＢ２を係合させていた状態からこれを解放させ、同時に第１ブレーキＢ１を係合させることになる。また、高速段Ｈから低速段Ｌに切り換える場合には、第１ブレーキＢ１を係合させていた状態からこれを解放させ、同時に第２ブレーキＢ２を係合させることになる。
【００５８】
ところで、上記ハイブリッド車両においては、エンジン走行モード、電気自動車（ＥＶ）モード、ハイブリッドモードを切り換え可能になっている。
【００５９】
（エンジン走行モード）
この場合、エンジン１に燃料が供給されて、エンジン１が自律回転する一方、第２モータ・ジェネレータ４への電力の供給が停止される。
【００６０】
エンジン１が自律回転している場合、エンジントルクは、インプットシャフト１４、キャリヤ３５、リングギヤ３３を経由してアウトプットシャフト１５に伝達される。アウトプットシャフト１５のトルクは、プロペラシャフト、デファレンシャル６１、ドライブシャフト６２，６２を経由して駆動輪６３，６３に伝達される。
【００６１】
（電気自動車モード）
この場合、第２モータ・ジェネレータ４が電動機として起動され、この第２モータ・ジェネレータ４のトルクがリダクション機構５を経由し、アウトプットシャフト１５、デファレンシャル６１、ドライブシャフト６２，６２を介して駆動輪６３，６３に伝達される一方、エンジン１には燃料が供給されない。
【００６２】
（ハイブリッドモード）
この場合、エンジン１が自律回転し、且つ第２モータ・ジェネレータ４に電力が供給され、エンジン１のトルクおよび第２モータ・ジェネレータ４のトルクが、共に駆動輪６３，６３に伝達される。
【００６３】
このように、車両は、エンジン１で発生するトルクを、動力分配機構３を経由させて、駆動輪６３，６３と第１モータ・ジェネレータ２とに機械的に分配できるとともに、エンジン１または第２モータ・ジェネレータ４のうちの少なくとも一方を駆動源とすることができる。
【００６４】
そして、上述した電気自動車モードまたはハイブリッドモードが選択された場合は、リダクション機構５を制御する関係より、下記変速モードを選択可能となる。
【００６５】
変速モードは、車速、要求駆動力などに基づいて、低速モードまたは高速モードのいずれかを選択できる。要求駆動力は、例えばアクセル開度センサ等の信号に基づいて判断される。
【００６６】
例えば、車速が所定車速以下であり、且つアクセル開度が所定値以上である場合に低速モードが選択されるが、車速が所定車速を越え、且つアクセル開度が所定値未満である場合に高速モードが選択される。
【００６７】
低速モードが選択された場合は、第１ブレーキＢ１が解放され、且つ第２ブレーキＢ２が係合される。この低速モードが選択され、且つ第２モータ・ジェネレータ４のトルクがリヤサンギヤ５２に伝達された場合は、リングギヤ５５が反力要素となり、リヤサンギヤ５２のトルクが、キャリヤ５６、アウトプットシャフト１５、デファレンシャル６１を経由して駆動輪６３，６３に伝達される。なお、アウトプットシャフト１５の回転速度の方が第２モータ・ジェネレータ４の回転速度よりも低速となる。
【００６８】
この低速モードが選択された場合におけるリダクション機構５の変速比は、「ロー（最大変速比）」である。
【００６９】
一方、高速モードが選択された場合は、第２ブレーキＢ２が解放され、且つ第１ブレーキＢ１が係合される。また、第２モータ・ジェネレータ４が電動機として駆動され、フロントサンギヤ５１が反力要素となり、リヤサンギヤ５２のトルクが、キャリヤ５６、アウトプットシャフト１５、デファレンシャル６１を経由して駆動輪６３，６３に伝達される。なお、アウトプットシャフト１５の回転速度の方が第２モータ・ジェネレータ４の回転速度よりも低速となる。
【００７０】
この高速モードが選択された場合におけるリダクション機構５の変速比は「ハイ（小変速比）」であり、上記低速モードでの変速比よりも小さい。
【００７１】
さらに、車両が惰力走行する場合は、車両の運動エネルギを、駆動輪６３，６３から第２モータ・ジェネレータ４に伝達するとともに、この第２モータ・ジェネレータ４で発生した電力を蓄電装置７に充電することが可能である。
【００７２】
なお、車両の後退（リバース）時には、第２モータ・ジェネレータ４が逆回転することにより駆動力を得るようになっている。
【００７３】
次に、本発明の特徴部分について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図３および図４にも示すように、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２は、アウトプットシャフト１５と同一軸線ｍ上において互いに隣接して設けられている。この第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２は、互いに離反する軸線ｍ方向へスラスト力が作用した際にそれぞれ個々に係合するように構成されている。そして、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２同士の間には、互いに離反する軸線ｍ方向へのスラスト力により該各ブレーキＢ１，Ｂ２をそれぞれ個々に係合させるトルクカム装置８が設けられている。このトルクカム装置８は、アウトプットシャフト１５の軸線ｍ回りに正逆回転可能に設けられたリング状のトルクカム本体８１と、このトルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側（図３および図４では左側）となる第１ブレーキＢ１側に設けられたリング状の第１プレート８２（軸力伝達部）と、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側（図３および図４では右側）となる第２ブレーキＢ２側に設けられたリング状の第２プレート８３（軸力伝達部）と、トルクカム本体８１を正逆回転させるモータ８４（図３に表れる）とを備えている。
【００７５】
モータ８４は、ステッピングモータであって、アウトプットシャフト１５の軸線ｍと平行に配置された出力軸８４ａを有し、その出力軸８４ａの先端に、トルクカム本体８１の外周面に形成されたギヤ８１１に噛合する出力ギヤ８５が回転一体に連結されている。
【００７６】
また、図５に示すように、トルクカム本体８１の一側（図５では下側）および他側（図５では上側）の両側面には、それぞれ鉛直面８１２，８１３が形成され、この鉛直面８１２，８１３が第１および第２プレート８２，８３に対し密接するようになっている。そして、図６に示すように、トルクカム本体８１には、その軸線ｍ方向一側（図６では紙面手前側）および他側（図６では紙面奥側）の鉛直面８１２，８１３における周方向等間隔おきに凹設されたそれぞれ１６個のカム溝８１４，８１５と、これらのカム溝８１４，８１５内にそれぞれ収容された回転体としての球体８１６ａ，８１６ｂとが設けられている。この場合、球体８１６ａ，８１６ｂとしては、鋼球が適用されている。
【００７７】
トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側（第１プレート８２側）の鉛直面８１２における各カム溝８１４は、球体８１６ａを軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２上より没入させる最深部８１４ａと、この最深部８１４ａに連続して設けられ、モータ８４によるトルクカム本体８１の正回転時（図５および図６に一点鎖線矢印で示す方向）にそのトルクカム本体８１の正回転に伴って軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２上から球体８１６ａを露呈させるようにトルクカム本体８１の逆回転方向（図５および図６に二点鎖線矢印で示す方向）に行くに従い深さが傾斜により漸減する漸減部８１４ｂとを備えている。また、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２と密接する第１プレート８２の密接面には、それぞれ球体８１６ａを転動自在に収容する転動溝８２１（図５において一箇所のみ示す）が設けられている。
【００７８】
一方、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側（第２プレート８３側）の鉛直面８１３における各カム溝８１５は、球体８１６ｂを軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３上より没入させる最深部８１５ａと、この最深部８１５ａに連続して設けられ、モータ８４によるトルクカム本体８１の逆回転時にその軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３上から球体８１６ｂを露呈させるようにトルクカム本体８１の正回転方向に行くに従い深さが傾斜により漸減する漸減部８１５ｂとを備えている。また、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３と密接する第２プレート８３の密接面には、それぞれ球体８１６ｂを転動自在に収容する転動溝８３１（図５において一箇所のみ示す）が設けられている。
【００７９】
ここで、トルクカム装置８により第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２を係合させる場合の動作を図５に基づいて説明する。
【００８０】
まず、モータ８４の出力軸８４ａを介した出力ギヤ８５の回転によりトルクカム本体８１を正回転（図５に一点鎖線で示す矢印方向への回転）させると、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２における各カム溝８１４の最深部８１４ａに没入していた球体８１６ａ（図５に実線で示す）がトルクカム本体８１の正回転に伴って最深部８１４ａから深さの漸減する漸減部８１４ｂに移動し、軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２上から各球体８１６ａが徐々に露呈する。そして、図５に一点鎖線で示すように、このトルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２上から露呈する各球体８１６ａによって、第１プレート８２がトルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側（図５では下側）に押されて、第１ブレーキＢ１に対しトルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の第２ブレーキＢ２から離反させる軸線ｍ方向一側へのスラスト力が生成され、これによって、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の第１ブレーキＢ１の係合が行われる。このとき、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３における各カム溝８１５の最深部８１５ａに没入していた球体８１６ｂは、最深部８１５ａに連続する漸減部８１５ｂの深さがトルクカム本体８１の正回転方向に行くに従い漸減しているために、トルクカム本体８１が正回転しても最深部８１５ａにそのまま保持され、各球体８１６ｂによりトルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の第２ブレーキＢ２に対し軸線ｍ方向他側へのスラスト力が生成されることがなく、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の第２ブレーキＢ２の係合が行われることはない。
【００８１】
一方、モータ８４の出力軸８４ａを介した出力ギヤ８５の回転によりトルクカム本体８１を逆回転（図５に二点鎖線で示す矢印方向への回転）させると、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３における各カム溝８１５の最深部８１５ａに没入していた球体８１６ｂ（図５に実線で示す）がトルクカム本体８１の逆回転に伴って最深部８１５ａから深さの漸減する漸減部８１５ｂに移動し、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３上から各球体８１６ｂが徐々に露呈する。そして、図５に二点鎖線で示すように、このトルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３上から露呈する各球体８１６ｂによって、第２プレート８３がトルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側（図５では上側）に押されて、第２ブレーキＢ２に対しトルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の第１ブレーキＢ１から離反させる軸線ｍ方向他側へのスラスト力が生成され、これによって、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の第２ブレーキＢ２の係合が行われる。このとき、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２における各カム溝８１４の最深部８１４ａに没入していた球体８１６ａは、最深部８１４ａに連続する漸減部８１４ｂの深さがトルクカム本体８１の逆回転方向に行くに従い漸減しているために、トルクカム本体８１が逆回転しても最深部８１４ａにそのまま保持され、各球体８１６ａによりトルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の第１ブレーキＢ１に対し軸線ｍ方向一側へのスラスト力が生成されることがなく、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の第１ブレーキＢ１の係合が行われることはない。
【００８２】
このように、アウトプットシャフト１５と同一軸線ｍ上において互いに隣接してレイアウトした第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２同士の間のトルクカム装置８のトルクカム本体８１をモータ８４によって正逆回転させることにより、カム溝８１４（または８１５）の最深部８１４ａ（または８１５ａ）から漸減部８１４ｂ（または８１５ｂ）に移動して鉛直面８１２（８１３）上から徐々に露呈する各球体８１６ａ（８１６ｂ）によって所望する第１ブレーキＢ１（または第２ブレーキＢ２）に対するスラスト力が生成されて、該第１ブレーキＢ１（または第２ブレーキＢ２）が係合されることになる。このため、自動変速機の第１および第２ブレーキなどの係合要素の軸線ｍ方向へのスラスト力を個々のトルクカム装置により生成する必要があるもののように、２つのトルクカム装置によって自動変速機が各ブレーキの軸線ｍ方向に長いものとなることがなく、単一のトルクカム装置８によって第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍ方向の長大化を抑えて自動変速機の大型化を抑制することができる。
【００８３】
また、同一軸線ｍ上において互いに隣接する第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２同士の間のトルクカム本体８１を正逆回転させることによって各ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍ方向へのスラスト力が生成されることから、自動変速機の第１および第２ブレーキなどの係合要素の軸線ｍ方向へのスラスト力をＡＴＦの油圧により生成していたもののように、外気温などによりＡＴＦの粘性が変化したり、エンジン回転数によってオイルポンプによるＡＴＦの供給量が変化して油圧の発生圧に変化が生じたりすることがない。これにより、同一軸線ｍ上において互いに隣接する第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍ方向へのスラスト力の生成状態やその生成速度にばらつきが生じることがなく、ＡＴＦの粘性やオイルポンプによるＡＴＦの供給量に影響されることなく第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２をそれぞれ円滑に係合させることができ、よって安定したドライバビリティを確保することができる。
【００８４】
しかも、同一軸線ｍ上において互いに隣接する第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２同士の間のトルクカム本体８１を正逆回転させることによって各ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍ方向へのスラスト力が生成されることから、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍ方向へのスラスト力を油圧により生成するためのバルブボディが不要となる。このため、バルブボディの廃止によって重量の軽量化およびコストの低廉化を図ることができる。しかも、自動変速機のケーシング１０の下部においてバルブボディとの干渉を回避する上で、第１モータ・ジェネレータ２、動力分配機構３、第２モータ・ジェネレータ４およびリダクション機構５などの構成要素を上方に位置付けておく必要がなくなり、自動変速機の重心を低くすることができる。
【００８５】
更に、カム溝８１４，８１５の最深部８１４ａ，８１５ａから漸減部８１４ｂ，８１５ｂに移動して鉛直面８１２，８１３上から徐々に露呈する各球体８１６ａ，８１６ｂによって第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２に対するスラスト力が生成されていることにより、各カム溝８１４，８１５内での球体８１６ａ，８１６ｂの転がり抵抗が非常に小さなものとなり、モータ８４の駆動力を小さくしてモータ８４のコンパクト化を図ることができる。しかも、トルクカム本体８１の鉛直面８１２，８１３上において占める各カム溝８１４，８１５の表面積が球体８１６ａ，８１６ｂによって最小限に抑えられ、トルクカム本体８１の鉛直面８１２，８１３を小さくしてトルクカム装置８のコンパクト化を図ることもできる。
【００８６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、モータ８４として、出力軸８４ａを介した出力ギヤ８５の回転によりトルクカム本体８１を正回転させるステッピングモータを適用した場合について述べたが、図７に示すように、超音波モータ９が適用されていてもよい。この超音波モータ９は、ステータ９１とロータ９２とからなり、ステータ９１は、ケーシング１０に固設され、そのケーシングの内方に突出するリング状の弾性体９３の一側面（図７では左側面）に圧電素子９４を装着して構成されている一方、ロータ９２は、トルクカム本体８１の外周面に固設されて半径方向外方に突出するリング状に形成され、その一側面（図７では左側面）がステータ９１の弾性体９３の他側面（図７では右側面）に圧接されている。この場合、ステータ９１およびロータ９２は、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２と同一軸線ｍ上に設けられている。そして、超音波モータ９は、圧電素子９４に高周波電圧をかけることにより発生する高周波振動によって、ロータ９２を正逆回転可能に回転させてトルクカム本体８１を回転させるようにしている。この場合、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２の軸線ｍとは別途にモータの軸線をレイアウトする必要がなく、第１および第２ブレーキＢ１，Ｂ２と同一軸線ｍ上に超音波モータ９の軸線ｍがレイアウトされて、モータの付設による自動変速機の構成要素の大型化を招くことなく、非常にシンプルな構造にすることが可能となる。
【００８７】
また、上記実施形態では、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向一側の鉛直面８１２および第１プレート８２の密接面と、トルクカム本体８１の軸線ｍ方向他側の鉛直面８１３および第２プレート８３の密接面との間において互いに対向する一対のカム溝８１４，８１５および転動溝８２１，８３１にそれぞれ回転体としての球体８１６ａ，８１６ｂを収容したが、トルクカム本体の軸線方向一側の鉛直面および第１プレートの密接面と、トルクカム本体の軸線方向他側の鉛直面および第２プレートの密接面との間において互いに対向する一対のカム溝および転動溝にそれぞれ円錐状や円柱状のローラなどの回転体が収容されていてもよい。
【００８８】
更に、上記実施形態では、軸線ｍ方向一側および他側の鉛直面８１２，８１３の周方向等間隔おきにそれぞれ１６個のカム溝８１４，８１５を凹設したが、カム溝は、軸線方向一側および他側の鉛直面の周方向等間隔おきにそれぞれ３個以上設けられていればよく、その個数は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態に係る自動変速機の変速機構を備えたＦＲ方式のハイブリッド車両の概略構成を示すスケルトン図である。
【図２】ハイブリッド車両の自動変速機の変速機構を模式的に示す斜視図である。
【図３】トルクカム装置を自動変速機の一側方から見た図である。
【図４】トルクカム装置付近において一部を切り欠いた自動変速機の側面図である。
【図５】図６のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】トルクカム本体を軸線方向一側から見た側面図である。
【図７】実施形態の変形例に係るトルクカム装置を自動変速機の一側方から見た図である。
【符号の説明】
【００９０】
８        トルクカム装置
８１      トルクカム本体
８１２    軸線方向一側の鉛直面
８１３    軸線方向他側の鉛直面
８１４    軸線方向一側の鉛直面のカム溝
８１４ａ  最深部
８１４ｂ  漸減部
８１５    軸線方向他側の鉛直面のカム溝
８１５ａ  最深部
８１５ｂ  漸減部
８１６ａ  球体（回転体）
８１６ｂ  球体（回転体）
８２      第１プレート（軸力伝達部）
８３      第２プレート（軸力伝達部）
８４      モータ
９        超音波モータ（モータ）
９１      ステータ
９２      ロータ
Ｂ１      第１ブレーキ（係合要素）
Ｂ２      第２ブレーキ（係合要素）
ｍ        軸線
【図１】
2009058062.tif 000003
【図２】
2009058062.tif 000004
【図３】
2009058062.tif 000005
【図４】
2009058062.tif 000006
【図５】
2009058062.tif 000007
【図６】
2009058062.tif 000008
【図７】
2009058062.tif 000009