JP2001004007A

JP2001004007A - 車両用多段変速機

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Publication number: JP2001004007A
Application number: JP11170946A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okubo; 正博大窪
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】多段変速機における変速比を等比数列にし、
しかも変速操作を容易にする。【解決手段】この多段変速機は、入力側副変速機１０
と、主変速機１１と、出力側副変速機１２とを備えてい
る。入力側副変速機１０は、流体継手１５と、流体継手
１５の出力部に設けられた遊星歯車列１６と、流体継手
１５及び遊星歯車列１６の動力伝達経路を２段階に切り
換えるための第１クラッチＣ１及び第１ブレーキ装置Ｂ
１とを有している。主変速機１１は、入力側副変速機１
０の出力が入力され、複数段階の変速を行う。出力側副
変速機１２は、遊星歯車列３５と、この遊星歯車列３５
の動力伝達経路を２段階に切り換えるための第２クラッ
チＣ２及び第２ブレーキＢ２とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多段変速機に関
し、特に、原動機からの動力を変速して出力軸に出力す
る車両用多段変速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】中型あるいは大型車両としてのトラック
やバス等では、６段あるいは７段変速の変速機が用いら
れている。一方、これらよりさらに大型のトラクター等
の重車両においては、１０段以上の１２段〜１６段の多
段変速機が用いられている。このような多段変速機で
は、１つの変速機で多段変速を実現しようとすると、軸
方向に長くなりすぎてしまって、たわみが発生する等の
問題が生じる。

【０００３】そこで、一般的な多段変速機は、主変速機
以外に、入力側に２段変速の副変速機を設けている。図
１に、従来の多段変速機を有する動力伝達装置の一例を
模式的に示す。この装置は、エンジンからの動力を変速
機側に伝達するクラッチ１と、入力側副変速機２と、主
変速機３とを有している。クラッチ１は、トランスミッ
ションケースの前端部に設けられたクラッチハウジング
内部に設けられ、入力側副変速機２及び主変速機３はミ
ッションケースに収納されている。主変速機３はドグク
ラッチ又はシンクロ装置を含んでいる。また、入力側副
変速機２では、ハイ（Ｈｉ）及びロー（Ｌｏ）２種のカ
ウンタギアの噛み合いを切り換えることにより変速が行
われる。切換は、ドグクラッチ又はシンクロ装置によっ
て行われる。

【０００４】図１に示す装置の切換操作を図２に示す。
図２において、横方向の矢印は主変速機３での切換操作
を、縦方向の矢印は入力側副変速機２での切換操作を、
また斜め方向の矢印は主変速機３と入力側副変速機２で
の同時切換操作をそれぞれ示している。また、図３に、
従来の多段変速機を有する動力伝達装置の他の例を模式
的に示す。

【０００５】この装置は、前記図１に示した装置に加え
て、出力側副変速機４が設けられている。出力側副変速
機４では、主変速機３からの出力を、カウンタギア又は
遊星ギアを切り換えることによって変速が行われる。ま
た、この図３に示す装置の、１６段の場合の切換操作を
図４に示す。ここでも、前記同様に、横方向の矢印は主
変速機３での切換操作を、縦方向の矢印は入力側副変速
機２での切換操作を、また斜め方向の矢印は主変速機３
と入力側副変速機２での同時切換操作をそれぞれ示して
いる。また、横方向の破線の矢印は出力側副変速機４と
主変速機３での同時切換を、斜め方向の破線の矢印は出
力側副変速機４と主変速機３と入力側副変速機２での同
時切換を示している。

【０００６】なお、図３に示した装置では、各段の変速
比を等比数列にしてスムーズな変速感覚を得ることが容
易である。すなわち、公比をｘ（ほぼ「１．２」）とし
て、入力側副変速機２の変速比を「１，ｘ」とし、主変
速機３の変速比を「１，ｘ²，ｘ⁴，ｘ⁶」とし、出力側
副変速機４の変速比を「１，ｘ⁸」とすれば、各段の変
速比を等比数列にすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の多
段変速機においては、入力側副変速機、主変速機及び出
力側副変速機を切り換える場合、クラッチを操作してエ
ンジンからの動力を遮断する必要がある。また、偶数変
速段から奇数変速段への切換操作は、前記の２つあるい
は３つの変速機を同時に切換操作しなければならない
が、従来の変速機では、手動あるいはピストン等のアク
チュエータを用いてドグクラッチあるいはシンクロ装置
を切り換えており、変速操作がスムーズに行えない。

【０００８】また、前記のような多段変速機が必要とな
る車両は、大型トラクター等の重車両であるが、このよ
うな重車両においては、大きなエンジンブレーキ等の、
フットブレーキ以外のブレーキも必要となる。本発明の
課題は、従来の多段変速機同様に、変速比を等比数列に
することができ、しかも変速操作を容易にすることにあ
る。

【０００９】本発明の別の課題は、大きなエンジンブレ
ーキを得ることができるようにすることにある。本発明
のさらに別の課題は、変速機の構造をコンパクトにする
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る車両用多
段変速機は、原動機からの動力を変速して出力軸に出力
するものであり、入力側副変速機と、主変速機と、出力
側副変速機とを備えている。入力側副変速機は、流体継
手と、流体継手の出力部に設けられた遊星歯車列と、流
体継手及び遊星歯車列の動力伝達経路を２段階に切り換
えるための第１クラッチ装置及び第１ブレーキ装置とを
有している。主変速機は、入力側副変速機の出力が入力
され、複数段階の変速を行う。出力側副変速機は、主変
速機の出力が入力される遊星歯車列と、この遊星歯車列
の動力伝達経路を２段階に切り換えるための第２クラッ
チ装置及び第２ブレーキ装置とを有している。

【００１１】この多段変速機では、入力側副変速機にお
いて第１クラッチ装置及び第１ブレーキ装置を制御する
ことにより、動力伝達経路が低速側及び高速側の２段階
に切り換えられる。また、主変速機ではシンクロ装置あ
るいは油圧クラッチ装置等によって複数段階の変速が行
われる。さらに、出力側副変速機では第１クラッチ装置
及び第２ブレーキ装置を制御することにより、動力伝達
経路が低速側及び高速側の２段階に切り換えられる。し
たがって、｛２×（主変速機の変速段数）×２｝の多段
変速が可能となる。

【００１２】ここでは、入力側副変速機において流体継
手が設けられているので、発進及び停止時においてクラ
ッチペダル操作が不要になる。また入力側副変速機に流
体継手が設けられるとともに、遊星歯車列、例えば通常
の自動変速機に用いられている方式と同じく油圧で作動
するクラッチ装置及びブレーキ装置によって変速のため
の切換を行うので、他の変速機と同時に変速操作を行わ
なければならない場合にも、変速操作が容易になる。さ
らに、入力側副変速機が流体継手及びその近傍に設けら
れた遊星歯車列等で構成されているので、従来装置のよ
うにトランスミッションケースに配置されている場合に
比較して装置全体を小型化できる。

【００１３】請求項２に係る車両用多段変速機は、請求
項１記載の装置において、流体継手は、原動機からの動
力が入力されるインペラと、インペラに対向して配置さ
れロックアップクラッチを有するタービンとを有してい
る。そして、入力側副変速機の遊星歯車列は、タービン
に連結されたリングギアと、リングギアに噛み合う複数
の遊星ギアと、複数の遊星ギアを回転自在に支持すると
ともに主変速機に動力を出力するキャリアと、複数の遊
星ギアが噛み合うサンギアとを有している。さらに、第
１クラッチ装置は原動機からの動力をキャリアに伝達及
び遮断するものであり、第１ブレーキ装置はサンギアの
回転を制動するものである。

【００１４】この多段変速機では、ロックアップクラッ
チ及び第１クラッチ装置をともにオフ（動力遮断）し、
第１ブレーキ装置をオフ（解放）することによって、ニ
ュートラル状態となる。また、ロックアップクラッチ及
び第１クラッチ装置をともにオフし、第１ブレーキ装置
をオン（制動）することによって、原動機からの動力が
流体継手を介して伝達される低速側流体伝達状態とな
る。また、ロックアップクラッチをオン（動力伝達）
し、第１クラッチ装置をオフし、第１ブレーキ装置をオ
ンすることによって、原動機からの動力が遊星歯車列を
介して減速されて伝達される低速側直結伝達状態とな
る。さらに、ロックアップクラッチ及び第１クラッチ装
置をともにオンし、第１ブレーキ装置をオフすることに
よって、原動機からの動力が減速されずにそのまま出力
される高速状態となる。

【００１５】ここでは、低速側及び高速側の切換だけで
はなく、低速側において流体伝達と直結伝達とが可能に
なる。したがって、流体伝達状態に設定すれば、エンジ
ンブレーキ時に、タービンを原動機回転数よりも高くし
てエンジンブレーキの増大作用（リターダ作用）を行わ
せることができる。また、低速側直結伝達状態にすれ
ば、登坂時において入力側副変速機を低速側にしても、
流体による損失をなくすことができる。

【００１６】請求項３に係る車両用多段変速機は、請求
項２の装置において、キャリアと主変速機との間に設け
られた中間クラッチ装置をさらに備えている。ここで、
主変速機をシンクロ装置等の機械式で構成した場合、主
変速機の入力側に連結された部材のイナーシャあるいは
ドラグトルクが大きいと、変速時に回転を同期させるの
が困難になり、スムーズな変速操作が行えない。

【００１７】そこで、この請求項に係る車両用多段変速
機では、キャリアと主変速機との間に中間クラッチ装置
を設け、変速時において主変速機と、その入力部に接続
されたイナーシャあるいはドラグトルクとを切り離すこ
とができるようにしている。これにより、変速時におい
て中間クラッチ装置をオフすれば、回転の同期が容易に
なり、スムーズな変速操作が可能になる。

【００１８】請求項４に係る車両用多段変速機は、請求
項２の装置において、キャリアは主変速機に直接連結さ
れている。主変速機を油圧クラッチ装置で構成した場
合、前述のようにシンクロ装置で構成した場合のように
同期させるための動作が不要になる。そこで、このよう
な場合には、前述のような中間クラッチ装置は不要であ
り、キャリアと主変速機とが直接連結される。

【００１９】請求項５に係る車両用多段変速機は、請求
項１から４の装置において、出力側副変速機の遊星歯車
列は、リングギアと、リングギアに噛み合う複数の遊星
ギアと、遊星ギアを回転自在に支持するとともに出力軸
に連結されたキャリアと、複数の遊星ギアに噛み合い主
変速機の出力に連結されたサンギアとを有している。ま
た、第２クラッチ装置はリングギアとキャリアとの間に
設けられており、第２ブレーキ装置はリングギアの回転
を制動するものである。

【００２０】請求項６に係る車両用多段変速機は、請求
項１から５のいずれかに記載の装置において、入力側副
変速機は、流体継手、第１クラッチ装置及び第１ブレー
キ装置に油を供給するための油供給ポンプをさらに備え
ている。請求項７に係る車両用多段変速機は、請求項１
から６のいずれかの装置において、入力側副変速機の変
速比は、１，ｘ²（１．１＜ｘ＜１．５）、主変速機の
変速比は、ｘ^-1，１，ｘ³、出力側副変速機の変速比
は、１，ｘ⁵で示される値を中心とする±２０％以内の
値である。

【００２１】ここで、入力側副変速機を、遊星歯車列、
クラッチ装置及びブレーキ装置で構成した場合、変速操
作は容易になるが、遊星歯車列の構成上、現実的には変
速比を１．４以下にすることができない。１０段以上の
多段変速機では、変速時のフィーリングを良好にするた
めには変速比が等比数列になっていることが好ましく、
しかも、実用的な最小変速比と最大変速比がほぼ決めら
れているために、その場合の公比は１．１５〜１．２程
度に設定する必要がある。すなわち、遊星歯車列の変速
比が公比となる等比数列の変速比を設定することができ
ない。

【００２２】そこで、この請求項に係る多段変速機で
は、入力側副変速機における遊星歯車列の変速比を１及
びｘ²とすることにより、すなわち「１．４≒ｘ²」と
し、さらに主変速機及び出力側副変速機の変速比を前述
のように設定することにより、変速比を、公比ｘが１．
２程度で、しかも１速〜１２速が｛ｘ¹⁰，ｘ⁹，ｘ⁸，ｘ
⁷，ｘ⁶，ｘ⁵，ｘ⁴，ｘ³，ｘ²，ｘ，１，ｘ^-1｝の等比数
列を設定することができる。

【００２３】請求項８に係る車両用多段変速機は、請求
項１から６のいずれかの装置において、入力側副変速機
の変速比は、１，ｘ²（１．１＜ｘ＜１．５）、主変速
機の変速比は、ｘ^-1，１，ｘ³，ｘ⁴、出力側副変速機の
変速比は、１，ｘ⁸で示される値を中心とする±２０％
以内の値である。この場合も前記同様に、変速比を、公
比ｘが１．２程度で、しかも１速〜１６速が｛ｘ¹⁴，ｘ
¹³，ｘ¹²，ｘ¹¹，ｘ¹⁰，ｘ⁹，ｘ⁸，ｘ⁷，ｘ⁶，ｘ⁵，
ｘ⁴，ｘ³，ｘ²，ｘ，１，ｘ^-1｝の等比数列を設定する
ことができる。

【００２４】請求項９に係る車両用多段変速機は、請求
項３の装置において、入力側副変速機は、中間クラッチ
装置及び遊星歯車列に流体継手からの油が侵入するのを
防止するためのシール部材と、中間クラッチ装置及び遊
星歯車列に侵入した油を排出するための排出部とをさら
に備えている。そして、主変速機は機械的に動力の断・
接が可能な動力接断手段を有している。

【００２５】ここでは、主変速機において、シンクロ装
置等の動力接断手段によって機械的に動力の断・接が行
われる。このために、前述のように、変速時において出
力側と入力側の回転を同期させやすいように中間クラッ
チ装置が設けられている。この中間クラッチ装置及び遊
星歯車列部分に流体継手からの油が侵入すると、ドラグ
トルクが大きくなる。

【００２６】そこで、この請求項に係る多段変速機で
は、中間クラッチ装置及び遊星歯車列に流体継手からの
油が侵入するのを防止し、さらにこれらの部分に侵入し
た油を排出するための排出部を設けている。請求項１０
に係る車両用多段変速機は、請求項４に係る装置におい
て、主変速機及び出力側副変速機は動力伝達経路の切換
のための複数の油圧クラッチ装置を有している。

【００２７】ここでは、主変速機等において油圧クラッ
チ装置によって変速のための切換を行っているので、中
間クラッチ装置が不要になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図５に本発明の
第１実施形態による前進１６段、後進４段の車両用多段
変速機を示す。＜全体構成＞この多段変速機は、エンジンからの動力が
入力される入力側副変速機１０と、入力側副変速機１０
からの動力が入力される主変速機１１と、主変速機１１
からの動力が入力される出力側副変速機１２とを有して
いる。

【００２９】＜入力側副変速機＞入力側副変速機１０
は、図５及び図５の拡大部分図である図６に示すよう
に、ロックアップクラッチＬ／Ｕを有する流体継手１５
と、流体継手１５の出力回転を減速して出力する入力側
遊星歯車列１６と、第１クラッチＣ１と、中間クラッチ
Ｃｍと、第１ブレーキＢ１とを有している。なお、この
入力側変速機１０内には作動油を各部に供給するための
チャージングポンプ１７が設けられている。

【００３０】流体継手１５は、エンジンからの動力がフ
ロントカバー２０を介して入力されるインペラー２１
と、インペラー２１に対向して配置され作動油を介して
連結されたタービン２２とを有している。また、ロック
アップクラッチＬ／Ｃはフロントカバー２０とタービン
２２とを機械的に連結するためのものであり、このロッ
クアップクラッチＬ／Ｃをオン（クラッチ伝達状態）す
ることによって、入力側副変速機１０における低速側
（ロー：Ｌｏ）直結伝達状態が設定可能である。

【００３１】入力側遊星歯車列１６は、流体継手１５の
タービン２２に連結されたリングギアＲ１と、リングギ
アＲ１に噛み合う複数の遊星ギアＰ１と、遊星ギアＰ１
を回転自在に支持するキャリアＣＡ１と、中心部に配置
され遊星ギアＰ１に噛み合う筒状のサンギアＳ１とを有
している。そして、サンギアＳ１の中心部には主変速機
１１の入力軸２５が貫通している。

【００３２】第１クラッチＣ１はキャリアＣＡ１とフロ
ントカバー２０との間で動力の伝達及び遮断を行うため
のクラッチであり、中間クラッチＣｍはキャリアＣＡ１
と主変速機１１の入力軸２５との間で動力の伝達及び遮
断を行うためのクラッチである。この中間クラッチＣｍ
を設けた理由は次の通りである。すなわち、主変速機１
１では、後述するように、シンクロ装置による機械式変
速を行っており、主変速機１１の入力部である入力軸２
５に連結された部材のイナーシャ及びドラグトルクが大
きいと、変速時に入力側と出力側の回転を同期させるの
が困難となる。そこで、中間クラッチＣｍを設けて、主
変速機１１での変速時に主変速機１１と入力側のイナー
シャ及びドラグトルクとを切り離し可能とし、回転の同
期を容易にしている。

【００３３】なお、中間クラッチＣｍ及び遊星歯車列１
６における流体継手部１５との境界部分にはシール部材
２６が設けられ、流体継手１５からの作動油が中間クラ
ッチＣｍ及び遊星歯車列１６の内部に侵入するのを抑え
ている。また、これと併せて、中間クラッチＣｍ及び遊
星歯車列１６の内部に侵入した作動油を外部に逃がすた
めの逃がし孔２７が形成されている。このような構成に
よって、中間クラッチＣｍ及び遊星歯車列１６でのドラ
グトルクを小さくしている。

【００３４】また、第１ブレーキＢ１はサンギアＳ１の
回転の制動及びその解除を行うためのものである。＜主変速機＞主変速機１１は、入力側副変速機１０から
動力が入力される入力軸２５と、入力軸２５と平行に配
置されたカウンタ軸３０と、入力軸２５と同軸に配置さ
れた中間出力軸３１と、後進用のギアを含む複数組のギ
ア対Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇｒと、第１〜第４及び
後進用シンクロ装置Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓｒとを
有している。なお、第１シンクロ装置Ｓ１の作動によっ
て第１ギア対Ｇ１による動力伝達が行われ、第２シンク
ロ装置Ｓ２の作動によって第２ギア対Ｇ２による動力伝
達が行われ、第３シンクロ装置Ｓ３の作動によって入力
軸２５と中間出力軸３１の動力伝達が行われ、第４シン
クロ装置Ｓ４の作動によって第４ギア対Ｇ４による動力
伝達が行わる。また、後進用シンクロ装置Ｓｒの作動に
よって後進用ギア対Ｇｒによる動力伝達が行われる。

【００３５】入力軸２５の出力側端には第３ギア対Ｇ３
の一方のカウンタギアが固定されており、このカウンタ
ギアがカウンタ軸３０に固定された第３ギア対Ｇ３の他
方のカウンタギアに噛み合っている。各ギア対は、カウ
ンタ軸３０に固定された複数のギアと、この複数のギア
のそれぞれに噛み合う中間出力軸３１側の複数のギアと
を有している。中間出力軸３１側の複数のギアは、それ
ぞれ中間出力軸３１に対して回転自在に支持されてい
る。

【００３６】第１、第２、第４及び後進用シンクロ装置
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４及びＳｒは中間出力軸３１側に配置さ
れた各ギアと中間出力軸３１とを、また第３シンクロ装
置Ｓ３は入力軸２５と中間出力軸３１とを選択的に連結
するためのものであり、これらのシンクロ装置はカップ
及びコーン等の部材からなる周知の構造である。＜出力側副変速機＞出力側変速機１２は、主変速機１１
から動力が入力される出力側遊星歯車列３５と、第２ブ
レーキＢ２と、第２クラッチＣ２と、出力軸３６とを有
している。

【００３７】出力側遊星歯車列３５は、リングギアＲ２
と、リングギアＲ２に噛み合う複数の遊星ギアＰ２と、
遊星ギアＰ２を回転自在に支持するとともに出力軸３６
に連結されたキャリアＣＡ２と、遊星ギアＰ２に噛み合
うとともに主変速機１１の中間出力軸３１の出力側端に
連結されたサンギアＳ２とを有している。第２ブレーキ
Ｂ２はリングギアＲ２の回転を制動するためのものであ
る。また第２クラッチＣ２は第２ブレーキＢ２とキャリ
アＣＡ２（出力軸３６）とを連結あるいは遮断するため
のものである。また、第２ブレーキＢ２及び第２クラッ
チＣ２はチャージングポンプ１７によって供給される油
圧により同期されるようになっており、同期後、スリー
ブＳＯを左右に手動又は図示しないアクチュエータで移
動させることにより、第２ブレーキＢ２及び第２クラッ
チＣ２の機械的断接が行われる。

【００３８】＜各変速機の変速比＞図７に入力側副変速
機１０の変速比を、図８に主変速機１１の変速比を、図
９に出力側副変速機１２の変速比をそれぞれ示してい
る。ここで、入力側副変速機１０は、遊星歯車列１６を
用いているために、変速比は「１」及び「１＋ρ１」と
なる。ここで、ρ１は、遊星歯車列１６のリングギアＲ
１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数比、すなわち（サ
ンギア歯数／リングギア歯数）である。ρ１は設計上
「０．３〜０．６」の値となり、このため変速比は
「１．３〜１．６」となる。

【００３９】一方、変速比を等比数列とした多段変速機
の場合、その公比は、最小変速比及び最大変速比の制約
から、一般的に「１．１５〜１．２あるいは１．３」が
望ましい。従来の装置のように、入力側副変速機をカウ
ンタギア対によって構成する場合は、その変速比を
「１．２」程度にすることは容易である。しかし、前述
のように、遊星歯車列１６を用いた入力側副変速機で
は、変速比を「１．３」よりも小さくすることは現実的
には困難である。また、入力側副変速機１０の変速比を
小さくすれば、エンジンブレーキの増大作用が得られ
ず、特に重車両においては好ましくない。

【００４０】そこで、この実施形態では、従来から行わ
れてきた変速方法とは異なる方法で変速操作を行わせる
ようにしている。特に、入力側副変速機１０の変速比を
低速側「ｘ」、高速側「１」とするのではなく、低速側
を「ｘ²」としている。この場合の各変速機１０〜１２
の変速比は、等比数列の公比をｘとした場合、入力側副変速機：１，ｘ² 主変速機：ｘ^-1，１，ｘ³，ｘ⁴ 出力側副変速機：１，ｘ⁸ となる。

【００４１】具体的には、公比ｘを「１．２」とし、入
力側副変速機１０において、入力側遊星歯車列１６のサ
ンギアＳ１とリングギアＲ１の歯数比ρ１を「０．４
４」とすることにより、変速比は、図７に示すように、
低速（ロー；Ｌｏ）側が「１．４４」、高速（ハイ；Ｈ
ｉ）側が「１」となる。なお、入力側変速機１０におい
ては、第１ブレーキＢ１をオン（制動）することにより
低速側に切り換えられ、第１ブレーキＢ１をオフ（解
放）して第１クラッチＣ１をオン（動力伝達）すること
によって高速側に切り換えられる。

【００４２】また、主変速機１１では、各シンクロ装置
の作動を制御することによって、図８に示すような変速
比を取り得る。図８に示す「ギア位置」は、第１〜第４
及び後進用シンクロ装置の作動を制御して、いずれのギ
ア対によって動力伝達がなされるかを示すものである。
例えば、ギア位置が「Ｇ１」の場合は、第１シンクロ装
置Ｓ１を作動させて、第１シンクロ装置Ｓ１が設けられ
ているギア対Ｇ１を中間出力軸３１に連結させることを
示している。そして、この場合の変速比（ｘ⁴＝２．０
７）は、（カウンタ軸３０側のギア歯数）／（中間出力
軸３１側のギア歯数）の値を示している。

【００４３】また、出力側副変速機１２では、出力側遊
星歯車列３５のサンギアＳ２とリングギアＲ２の歯数比
ρ２を「０．３０３」とすることにより、すなわち、サンギア歯数／リングギア歯数＝ρ２＝０．３０３とすることにより、変速比は、図９に示すように、低速
（ロー；Ｌｏ）側が「４．３」、高速（ハイ；Ｈｉ）側
が「１」となる。なお、出力側副変速機１２において
は、第２ブレーキＢ２をオン（制動）、第２クラッチＣ
２をオフ（遮断）することにより低速側に切り換えら
れ、第２ブレーキＢ２をオフ（解放）して第２クラッチ
Ｃ２をオン（連結）することによって高速側に切り換え
られる。

【００４４】＜前進の変速比＞前進の各段における変速
比を図１０に示す。前進の各段における変速比は、（入
力側副変速機の変速比）×（主変速機の変速比）×（出
力側副変速機の変速比）で表される。この図から明らか
なように、前進１，２，５，６速は、入力側及び出力側
副変速機１０，１２を低速側に設定するとともに、主変
速機１１において中間出力軸３１に連結するギア対を変
更することによって選択される。前進３，４，７，８速
は、入力側副変速機１０を高速側に設定するとともに出
力側副変速機１２を低速側に設定し、主変速機１１にお
いて中間出力軸３１に連結するギア対を変更することに
よって選択される。また、前進９，１０，１３，１４速
は、入力側副変速機１０を低速側に設定するとともに出
力側副変速機１２を高速側に設定し、主変速機１１にお
いて中間出力軸３１に連結するギア対を変更することに
よって選択される。さらに、前進１１，１２，１５，１
６速は、入力側及び出力側副変速機１０，１２を高速側
に設定し、主変速機１１において中間出力軸３１に連結
するギア対を変更することによって選択される。

【００４５】このような多段変速機では、前進１速から
１６速までの変速比を、公比ｘを「１．２」としたｘ¹⁴
〜ｘ^-1までの等比数列とすることができる。また、図１
０において、横方向の実線矢印は主変速機１１での変速
切換操作を示し、斜め方向の実線矢印は主変速機１１と
入力側副変速機１０での変速切換操作を示し、斜め方向
の実線と破線の共通の矢印は主変速機と入力側及び出力
側副変速機での変速切換操作を示している。

【００４６】例えば、前進１速から前進２速への変速切
換操作は、前進１速の状態から主変速機１１において変
速切換操作を行い、中間出力軸３１に連結されるギア対
をギア対Ｇ１からＧ２に変更する。また、前進２速から
３速への変速切換操作は、前進２速の状態から、入力側
副変速機１０において低速側から高速側への切換操作を
行うとともに、主変速機１１において中間出力軸３１に
連結されるギア対をＧ２からＧ１に切り換える。前進３
速から４速への変速切換操作は、前進３速の状態から主
変速機１１において変速切換操作を行い、中間出力軸３
１に連結されるギア対をＧ１からＧ２に変更する。さら
に前進４速から５速への変速切換操作は、前進４速の状
態から、入力側副変速機１０において高速側から低速側
への切換操作を行うとともに、主変速機１１において中
間出力軸３１に連結されるギア対をＧ２から直結に切り
換える。

【００４７】以下、主変速機１１におけるギア対の選択
は異なるが、基本的には同様の切換操作を行うことによ
り、前進６速から１６速まで変速切換操作を行うことが
可能である。なお、前進８速から９速への切換は、入力
側副変速機１０の切換操作とともに出力側副変速機１２
において低速側から高速側への切換操作も行う必要があ
る。

【００４８】＜後進の変速比＞後進の各段における変速
比を図１１に示す。後進の各段においては、主変速機１
１において中間出力軸３１に連結するギア対をＧｒとす
る。そして、後進１速は、入力側及び出力側副変速機１
０，１２を低速側に設定することによって選択される。
後進２速は、入力側副変速機１０を高速側に設定すると
ともに出力側副変速機１２を低速に設定することによっ
て選択される。また、後進３速は、入力側副変速機１０
を低速側に設定するとともに出力側副変速機１２を高速
側に設定することによって選択される。さらに、後進４
速は、入力側及び出力側副変速機１０，１２を高速側に
設定することによって選択される。

【００４９】変速の切換操作については、縦方向の実線
矢印は入力側副変速機１０での変速切換操作を示し、斜
め方向の実線と破線の共通の矢印は主変速機と入力側及
び出力側副変速機での変速切換操作を示している。以上
のように、この実施形態に係る多段変速機では、前進１
速から１６速の各段の変速比を、公比ｘを「１．２」と
した等比数列とすることができる。また、発進及び停止
さらには入力側副変速機の低速側と高速側との間の切換
において、クラッチペダルを踏む必要がなく、変速操作
が容易になる。

【００５０】＜入力側副変速機の変速＞次に、入力側副
変速機１０の変速について詳細に説明する。入力側副変
速機１０の各締結要素の制御と変速との関係を図１２に
示す。ロックアップクラッチＬ／Ｕ、第１クラッチＣ
１、第１ブレーキＢ１及び中間クラッチＣｍが全てオフ
の場合はニュートラル状態である。主変速機１１及び出
力側副変速機１２において変速切換操作を行う場合に、
このニュートラル状態が選択される。これにより、変速
切換操作を行う変速機と入力側の部材とを切り離すこと
ができ、入力側部材のイナーシャやドラグトルクによっ
て切換操作が行いにくくなるのを避けることができる。

【００５１】低速側の変速比は、前述のように「１＋ρ
１」となる。そして、流体を介して動力を伝達する低速
側流体伝達状態と、ロックアップクラッチＬ／Ｕのオン
によって流体を介さずに遊星歯車列１６を介して動力を
伝達する低速側直結伝達状態との２つの状態を設定する
ことが可能である。流体を介して動力を伝達する場合
は、ロックアップクラッチＬ／Ｕをオフ、第１クラッチ
Ｃ１をオフ、第１ブレーキＢ１をオン、中間クラッチＣ
ｍをオンする。この状態は、発進及び停止時や、エンジ
ンブレーキの増大作用（リターダ作用）を行わせる場合
に設定される。また流体を介さずに遊星歯車列１６を介
して動力を伝達する場合は、ロックアップクラッチＬ／
Ｕをオン、第１クラッチＣ１をオフ、第１ブレーキＢ１
をオン、中間クラッチＣｍをオンする。この状態は、登
坂や降坂時等の低速時で、しかも流体の損失を避けたい
場合に、あるいは渋滞路における流体伝達から直結伝達
への自動変速時に使用される。

【００５２】高速側は、変速比は「１」であり、ロック
アップクラッチＬ／Ｕをオン、第１クラッチＣ１をオ
ン、第１ブレーキＢ１をオフ、中間クラッチＣｍをオン
する。この状態では、エンジンからの動力は遊星歯車列
１６で減速されずにそのまま主変速機１１の入力軸２５
に伝達される。これは一定速以上の通常走行時に使用さ
れる。

【００５３】図１３は、エンジンブレーキの増大作用、
すなわちリターダ作用を説明する図面である。なお、こ
の図１３は、前進１２段（後述する第２実施形態）の前
進１速〜前進１２速における車両の牽引力と車速との関
係を示している。また、図中、５速、６速、９速、１０
速の実線で示す特性は、入力側副変速機１０が低速の直
結状態でエンジンがオーバーランしない領域であり、変
速比分だけエンジンブレーキ力が増大している。一方、
破線で示す部分は、入力側副変速機１０が低速側流体伝
達状態の場合であり、この場合直結状態では、エンジン
回転がオーバーランしエンジンが焼き付く。しかし、流
体状態にてエンジンのオーバーランを避けるとともに、
タービンには大きなブレーキ力が作用することを示して
いる。

【００５４】例えば、前進８速で走行している状態にお
いて、入力側副変速機１０を高速側から低速側の流体伝
達に切換操作して前進６速にシフトダウンすると、ブレ
ーキ力を大幅に増大させることができる。他の前進７
速、１１速、１２速についても、同様の切換操作を行う
ことによって、図に示すようにブレーキ力を増大させる
ことができる。

【００５５】［第２実施形態］図１４に本発明の第２実
施形態による前進１２段、後進４段の多段変速機を示
す。＜全体構成＞この多段変速機は、エンジンからの動力が
入力される入力側副変速機５０と、入力側副変速機５０
からの動力が入力される主変速機５１と、主変速機５１
からの動力が入力される出力側副変速機５２とを有して
いる。

【００５６】＜入力側副変速機＞入力側副変速機５０
は、図１４及び図１４の拡大部分図である図１５に示す
ように、ロックアップクラッチＬ／Ｕを有する流体継手
１５と、流体継手１５の出力回転を減速して出力する入
力側遊星歯車列１６と、第１クラッチＣ１と、第１ブレ
ーキＢ１とを有している。なお、この入力側変速機５０
内には、前記実施形態同様に、作動油を各部に供給する
ためのチャージングポンプ１７が設けられている。

【００５７】この第２実施形態による入力側変速機５０
は、前記第１実施形態の入力側変速機１０に比較して、
中間クラッチＣｍが設けられていない点が異なるが、他
の構成は同様である。ここで、この第２実施形態におい
て中間クラッチＣｍが必要ないのは、後述するように、
主変速機５１と出力側副変速機５２とを一般的な自動変
速機と同様に油圧クラッチ、ブレーキ構造による変速と
したためである。このような油圧クラッチ、ブレーキ構
造では、入力側部材のイナーシャやドラグトルクによっ
て変速操作が行いにくくなるという不具合が生じないの
で、変速操作時に入力側の部材を切り離す必要がない。

【００５８】＜主変速機＞主変速機５１は、入力側副変
速機５０から動力が入力される入力軸５５と、入力軸５
５と平行に配置されたカウンタ軸５６と、入力軸５５と
同軸に配置された中間出力軸５７と、後進用のギアを含
む複数組のギア対Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇｒと、第１〜第
３及び後進用油圧クラッチＦｃ１，Ｆｃ２，Ｆｃ３，Ｒ
ｃとを有している。なお、第１油圧クラッチＦｃ１のオ
ンによって第１ギア対Ｇ１による動力伝達が行われ、第
２油圧クラッチＦｃ２のオンによって入力軸５５と中間
出力軸５７の直結による動力伝達が行われ、第３油圧ク
ラッチＦｃ３のオンによって第３ギア対Ｇ３による動力
伝達が行われる。また、後進用油圧クラッチＲｃのオン
によって後進用ギア対Ｇｒによる動力伝達が行われる。

【００５９】入力軸５５の出力側端には第２ギア対Ｇ２
のうちの一方のカウンタギアが固定されており、このカ
ウンタギアがカウンタ軸５６に固定された他方のカウン
タギアに噛み合っている。各ギア対は、カウンタ軸５６
に固定あるいは回転自在に支持された複数のギアと、こ
の複数のギアのそれぞれに噛み合う中間出力軸５７側の
複数のギアとを有している。中間出力軸５７側の複数の
ギアは、それぞれ中間出力軸５７に対して固定あるいは
回転自在に支持されている。

【００６０】前進用油圧クラッチＦｃ３及び後進用油圧
クラッチＲｃはカウンタ軸５６に設けられている。前進
用油圧クラッチＦｃ３及び後進用油圧クラッチＲｃの入
力側はカウンタ軸５６に連結されており、出力側はカウ
ンタ軸５６に回転自在に支持されたギアに連結されてい
る。また、前進用油圧クラッチＦｃ１，Ｆｃ２は中間出
力軸３１側に設けられている。前進用油圧クラッチＦｃ
１の入力側はカウンタ軸５６に固定されたギアに連結さ
れており、出力側は中間出力軸５７に連結されている。
また前進用油圧クラッチＦｃ２の入力側は入力軸５５に
連結され、出力側は中間出力軸５７に連結されている。

【００６１】＜出力側副変速機＞出力側副変速機５２
は、前記実施形態における出力側副変速機１２と基本的
な構成は同じであり、出力側遊星歯車列３５と、出力軸
３６と、第２ブレーキＢ２及び第２クラッチＣ２とを有
している。ここでは、第２ブレーキＢ２と第２クラッチ
Ｃ２とが完全な油圧方式である点が異なる。

【００６２】＜各変速機の変速比＞図１６に入力側副変
速機５０の変速比を、図１７に主変速機５１の変速比
を、図１８に出力側副変速機５２の変速比をそれぞれ示
している。ここで、前記同様に、入力側副変速機５０
は、遊星歯車列１６を用いているために、変速比は
「１」及び「１＋ρ１」となる。そして、各変速機５０
〜５２の変速比は、等比数列の公比をｘとした場合、入力側副変速機：１，ｘ² 主変速機：ｘ^-1，１，ｘ³ 出力側副変速機：１，ｘ⁵ に設定されている。

【００６３】具体的には、公比ｘを「１．２５」とし、
入力側副変速機５０において、入力側遊星歯車列１６の
サンギアＳ１とリングギアＲ１の歯数比ρ１を「０．５
６」とすることにより、変速比は、図１６に示すよう
に、低速（ロー；Ｌｏ）側が「１．５６」、高速（ハ
イ；Ｈｉ）側が「１」となる。なお、入力側変速機５０
においては、前記同様に、第１ブレーキＢ１をオン、第
１クラッチＣ１をオフすることにより低速側に切り換え
られ、第１ブレーキＢ１をオフ、第１クラッチＣ１をオ
ンすることによって高速側に切り換えられる。

【００６４】また、主変速機５１では、各油圧クラッチ
を制御することによって、図１７に示すような変速比を
取り得る。図１７に示す「ギア位置」は、各油圧クラッ
チのオン、オフを制御して、いずれのギアによって動力
を伝達するかを示すものである。例えば、ギア位置が
「Ｇ１」の場合は、第１油圧クラッチＦｃ１をオンする
ことを示している。

【００６５】また、出力側副変速機５２では、出力側遊
星歯車列３５のサンギアＳ２とリングギアＲ２の歯数比
ρ２を「０．４９」とすることにより、すなわち、サンギア歯数／リングギア歯数＝ρ２＝０．４９とすることにより、変速比は、図１９に示すように、低
速（ロー；Ｌｏ）側が「３．０５」、高速（ハイ；Ｈ
ｉ）側が「１」となる。なお、出力側副変速機５２にお
いては、第２ブレーキＢ２をオンし、第２クラッチＣ２
をオフすることにより低速側に切り換えられ、第２ブレ
ーキＢ２をオフし、第２クラッチＣ２をオンすることに
よって高速側に切り換えられる。

【００６６】＜前進の変速比＞前進の各段における変速
比を図１９に示す。前進の各段における変速比は、（入
力側副変速機の変速比）×（主変速機の変速比）×（出
力側副変速機の変速比）で表される。この図から明らか
なように、前進１，２，５速は、入力側及び出力側副変
速機５０，５２を低速側に設定するとともに、主変速機
５１における油圧クラッチのオン、オフを制御すること
によって選択される。前進３，４，７速は、入力側副変
速機５０を高速側に設定するとともに出力側副変速機５
２を低速側に設定し、主変速機５１において油圧クラッ
チのオン、オフを制御することによって選択される。ま
た、前進６，９，１０速は、入力側副変速機５０を低速
側に設定するとともに出力側副変速機５２を高速側に設
定し、主変速機５１において油圧クラッチを制御するこ
とによって選択される。さらに、前進８，１１，１２速
は、入力側及び出力側副変速機５０，５２を高速側に設
定し、主変速機５１において油圧クラッチを制御するこ
とによって選択される。

【００６７】このような多段変速機では、前進１速から
１２速までの変速比を、公比ｘを「１．２５」としたｘ
¹⁰〜ｘ^-1までの等比数列とすることができる。また、図
１０と同様に、図１９において、横方向の実線矢印は主
変速機５１での変速切換操作を示し、斜め方向の実線矢
印は主変速機５１と入力側副変速機５０での変速切換操
作を示し、横方向の実線と破線の共通の矢印は主変速機
５１と出力側副変速機５２での変速操作を示し、斜め方
向の実線と破線の共通の矢印は主変速機５１と入力側及
び出力側副変速機５０，５２での変速切換操作を示して
いる。

【００６８】＜後進の変速比＞後進の各段における変速
比を図２０に示す。後進時は、主変速機５１における後
進用油圧クラッチＲｃをオンする。そして、後進１速
は、入力側及び出力側副変速機５０，５２を低速側に設
定することによって選択される。後進２速は、入力側副
変速機５０を高速側に設定するとともに出力側副変速機
５２を低速に設定することによって選択される。また、
後進３速は、入力側副変速機５０を低速側に設定すると
ともに出力側副変速機５２を高速側に設定することによ
って選択される。さらに、後進４速は、入力側及び出力
側副変速機５０，５２を高速側に設定することによって
選択される。

【００６９】変速の切換操作については、縦方向の実線
矢印は入力側副変速機５０での変速切換操作を示し、斜
め方向の実線と破線の共通の矢印は主変速機５１と入力
側及び出力側副変速機５０，５２での変速切換操作を示
している。以上のように、この実施形態に係る多段変速
機では、前進１速から１２速の各段の変速比を、公比ｘ
を「１．２５」とした等比数列とすることができる。ま
た、変速に際しては、通常の自動変速装置と同様に、ク
ラッチペダルを踏む必要がなく、しかも、前記第１実施
形態のように中間クラッチＣｍをオフする必要がないの
で素早い変速が行える。

【００７０】＜入力側副変速機の変速＞この第２実施形
態における入力側副変速機５０の変速については、前記
第１実施形態における中間クラッチＣｍが省略されてい
ることを除いて全く同様であり、説明は省略する。

【００７１】

【発明の効果】以上のような本発明では、変速比を等比
数列にして変速操作を容易にすることができる。また、
大きなエンジンブレーキを得ることができる。さらに、
従来の多段変速機に比較して装置を小型化することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の多段変速機の一例を示す模式図。

【図２】図１に示す変速機の変速操作を示す図。

【図３】従来の多段変速機の別の一例を示す模式図。

【図４】図３に示す変速機の１６段の変速操作を示す
図。

【図５】本発明の第１実施形態による多段変速機の概略
構成図。

【図６】図５の拡大部分図。

【図７】図５に示す多段変速機の入力側副変速機の変速
比を示す図。

【図８】前記多段変速機の主変速機の変速比を示す図。

【図９】前記多段変速機の出力側副変速機の変速比を示
す図。

【図１０】前記多段変速機の前進側の変速比及び変速操
作を示す図。

【図１１】前記多段変速機の後進側の変速比及び変速操
作を示す図。

【図１２】入力側副変速機の変速動作を説明する図。

【図１３】エンジンブレーキの増大作用を説明する図。

【図１４】本発明の第２実施形態による多段変速機の概
略構成図。

【図１５】図１４の拡大部分図。

【図１６】図１４に示す多段変速機の入力側副変速機の
変速比を示す図。

【図１７】前記多段変速機の主変速機の変速比を示す
図。

【図１８】前記多段変速機の出力側副変速機の変速比を
示す図。

【図１９】前記多段変速機の前進側の変速比及び変速操
作を示す図。

【図２０】前記多段変速機の後進側の変速比及び変速操
作を示す図。

【符号の説明】

１０，５０入力側副変速機１１，５１主変速機１２，５２出力側副変速機１５流体継手１６入力側遊星歯車列１７チャージングポンプ２１インペラ２２タービン２６シール部材２７油逃がし孔３６出力軸Ｃ１，Ｃ２クラッチＣｍ中間クラッチＢ１，Ｂ２ブレーキＬ／ＵロックアップクラッチＳ１〜Ｓ４シンクロ装置Ｆｃ１〜Ｆｃ３，Ｒｃ油圧クラッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原動機からの動力を変速して出力軸に出力
する車両用多段変速機であって、流体継手と、前記流体継手の出力部に設けられた遊星歯
車列と、前記流体継手及び遊星歯車列の動力伝達経路を
２段階に切り換えるための第１クラッチ装置及び第１ブ
レーキ装置とを有する入力側副変速機と、前記入力側副変速機の出力が入力され、複数段階の変速
を行う主変速機と、前記主変速機の出力が入力される遊星歯車列と、この遊
星歯車列の動力伝達経路を２段階に切り換えるための第
２クラッチ装置及び第２ブレーキ装置とを有する出力側
副変速機と、を備えた車両用多段変速機。
【請求項２】前記流体継手は、原動機からの動力が入力
されるインペラと、前記インペラに対向して配置されロ
ックアップクラッチを有するタービンとを有し、前記入力側副変速機の遊星歯車列は、前記タービンに連
結されたリングギアと、前記リングギアに噛み合う複数
の遊星ギアと、前記複数の遊星ギアを回転自在に支持す
るとともに前記主変速機に動力を出力するキャリアと、
前記複数の遊星ギアが噛み合うサンギアとを有し、前記第１クラッチ装置は前記原動機からの動力を前記キ
ャリアに伝達及び遮断するものであり、前記第１ブレーキ装置は前記サンギアの回転を制動する
ものである、請求項１記載の車両用多段変速機。
【請求項３】前記キャリアと前記主変速機との間に設け
られた中間クラッチ装置をさらに備えている、請求項２
記載の車両用多段変速機。
【請求項４】前記キャリアは前記主変速機に直接連結さ
れている、請求項２記載の車両用多段変速機。
【請求項５】前記出力側副変速機の遊星歯車列は、リン
グギアと、リングギアに噛み合う複数の遊星ギアと、前
記遊星ギアを回転自在に支持するとともに前記出力軸に
連結されたキャリアと、前記複数の遊星ギアに噛み合い
前記主変速機の出力に連結されたサンギアとを有し、前記第２クラッチ装置は前記リングギアとキャリアとの
間に設けられており、前記第２ブレーキ装置は前記リングギアの回転を制動す
るものである、請求項１から４のいずれかに記載の車両
用多段変速機。
【請求項６】前記入力側副変速機は、前記流体継手、第
１クラッチ装置及び第１ブレーキ装置に油を供給するた
めの油供給ポンプをさらに備えている、請求項１から５
のいずれかに記載の車両用多段変速機。
【請求項７】前記入力側副変速機の変速比は、１，ｘ²
（１．１＜ｘ＜１．５）前記主変速機の変速比は、ｘ^-1，１，ｘ³ 前記出力側副変速機の変速比は、１，ｘ⁵ で示される値を中心とする±２０％以内の値である、請
求項１から６のいずれかに記載の車両用多段変速機。
【請求項８】前記入力側副変速機の変速比は、１，ｘ²
（１．１＜ｘ＜１．５）前記主変速機の変速比は、ｘ^-1，１，ｘ³，ｘ⁴ 前記出力側副変速機の変速比は、１，ｘ⁸ で示される値を中心とする±２０％以内の値である、請
求項１から６のいずれかに記載の車両用多段変速機。
【請求項９】前記入力側副変速機は、前記中間クラッチ
装置及び遊星歯車列に前記流体継手からの油が侵入する
のを防止するためのシール部材と、前記中間クラッチ装
置及び遊星歯車列に侵入した油を排出するための排出部
とをさらに備えており、前記主変速機は機械的に動力の断・接が可能な動力接断
手段を有している、請求項３記載の車両用多段変速機。
【請求項１０】前記主変速機及び出力側副変速機は動力
伝達経路の切換のための複数の油圧クラッチ装置を有し
ている、請求項４記載の車両用多段変速機。