JP2007002926A - デュアルクラッチ式変速機を搭載した大型車両 - Google Patents

デュアルクラッチ式変速機を搭載した大型車両 Download PDF

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    • F16H3/006Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths

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Abstract

【課題】 スムーズに変速しシンクロ機構への負荷を軽減し、大型車両の低床化を図る。
【解決手段】 湿式多板型の第1クラッチ21は、クランク軸12aとともに回転する複数の第1摩擦ディスク21aと、第1摩擦ディスクに離脱可能に圧接される複数の第1摩擦プレート21bを有し、湿式多板型の第2クラッチ22は、クランク軸とともに回転する複数の第2摩擦ディスク22aと、第2摩擦ディスクに離脱可能に圧接される複数の第2摩擦プレート22bを有する。変速機16の主軸23は、第1摩擦プレートとともに回転し奇数段ギヤ列のドライブギヤ31a,33a,35aが嵌入された第1主軸23aと、第1主軸と同軸上であって第1主軸に対して相対回転可能に設けられ第2摩擦プレートとともに回転し偶数段ギヤ列のドライブギヤ32a,34a,36aが嵌入された第2主軸23bを有する。第1及び第2クラッチはクラッチ駆動手段により断続される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、互いに独立して作動する2つのクラッチ、即ちデュアルクラッチを有する変速機を搭載したトラックやバスの大型車両に関するものである。
従来、トラックやバス等の大型車では、積荷や乗客の多少によって車両の重量が大きく変化するため、変速操作時に車両の重量に合せた運転者による微妙なクラッチペダルの操作を必要とし、運転者の足さばきにより断続される比較的大径の乾式単板クラッチが採用されていた。
一方、トルクコンバータを用いない自動変速機であって、互いに独立して作動される第1及び第2クラッチを有し、変速機の第1及び第2主軸をエンジンのクランク軸に対して選択的に接続するように構成された歯車式変速装置(例えば、特許文献1参照。)が開示されている。この歯車変速装置では、第1及び第2主軸と変速機出力軸との間に各変速比を決定する複数段ギヤ列が設けられ、複数段ギヤ列のいずれかを選択して動力伝達経路を選択するために複数のシンクロ機構が設けられる。また複数段ギヤ列のうち所望の段のギヤ列がシンクロ機構により選択された後に、この選択されたギヤ列に対応する第1主軸又は第2主軸をこれに対応する第1クラッチ又は第2クラッチを介してクランク軸に接続するように構成される。更に第1主軸に奇数段のギヤ列が嵌入され、第2主軸に偶数段のギヤ列が嵌入される。
このように構成された歯車変速装置では、第1段ギヤ列を選択しかつ第1クラッチがクランク軸と第1主軸を接続している状態で、第2段ギヤ列をシンクロ機構により選択しておき、第2段ギヤ列にシフトアップするとき、第1クラッチによるクランク軸及び第1主軸の接続を解除すると同時に、第2クラッチによりクランク軸及び第2主軸を接続する。この結果、速やかに変速できるとともに、シンクロ機構に大きな負荷が加わらないようになっている。
特開昭61−274148号公報(明細書第2頁左上欄第9行目〜同頁右上欄第14行目)
しかし、上記従来の特許文献1に示された自動変速機である歯車変速装置を大型車両に搭載しても、図3に示すように、大型車両1の荷台3の床3aの高さHはクラッチ4の外径Dとこのクラッチ4の上下の必要間隔S1及びS2によって決まってしまうため、大型車両1を低床化するには限界があった。
本発明の目的は、車両の重量が大きく変っても、スムーズに変速できかつシンクロ機構への負荷を軽減でき、更に床の高さを低くすることができる、デュアルクラッチ式変速機を搭載した大型車両を提供することにある。
請求項1に係る発明は、図1及び図2に示すように、車両10の床11a下のシャシフレーム17に搭載されたエンジン12のクランク軸12aにクラッチ14を介して変速機16が断続可能に連結され、変速機16が、主軸23に嵌入された複数のドライブギヤ31a〜36aと主軸23に平行に設けられたカウンタ軸24に回動可能に嵌入されかつ複数のドライブギヤ31a〜36aにそれぞれ噛合する複数のドリブンギヤ31b〜36bとを有し、複数のドライブギヤ31a〜36a及び複数のドリブンギヤ31b〜36bにより複数段ギヤ列30が構成された大型車両の改良である。
その特徴ある構成は、クラッチ14が、クランク軸12aとともに回転する複数の第1摩擦ディスク21aと複数の第1摩擦ディスク21a間に交互に配設されかつこれらの第1摩擦ディスク21aに離脱可能に圧接される複数の第1摩擦プレート21bとを有する湿式多板型の第1クラッチ21と、クランク軸12aとともに回転する複数の第2摩擦ディスク22aと複数の第2摩擦ディスク22a間に交互に配設されかつこれらの第2摩擦ディスク22aに離脱可能に圧接される複数の第2摩擦プレート22bとを有する湿式多板型の第2クラッチ22とを備え、主軸23が、第1摩擦プレート21bとともに回転しかつ複数段ギヤ列30のうち奇数段ギヤ列のドライブギヤ31a,33a,35aが嵌入された第1主軸23aと、第1主軸23aと同軸上であって第1主軸23aに対して相対回転可能に設けられ第2摩擦プレート22bとともに回転しかつ複数段ギヤ列30のうち偶数段ギヤ列のドライブギヤ32a,34a,36aが嵌入された第2主軸23bとを有し、第1及び第2クラッチ21,22がクラッチ駆動手段により断続されるように構成されたところにある。
この請求項1に記載されたデュアルクラッチ式変速機を搭載した大型車両では、例えば、奇数段ギヤ列を選択しかつ第1クラッチ21がクランク軸12aと第1主軸23aを接続している状態で、偶数段ギヤ列を選択しておき、偶数段ギヤ列にシフトアップするときに、第1クラッチ21によるクランク軸12aと第1主軸23aとの接続を解除すると同時に、第2クラッチ22によりクランク軸12aと第2主軸23bとを接続する。また第1及び第2クラッチ21,22として湿式多板型のクラッチを用いているため、クラッチ14の外径を乾式単板クラッチの外径より小さくすることができる。
以上述べたように、本発明によれば、第1クラッチがクランク軸とともに回転する複数の第1摩擦ディスクとこれらのディスクに離脱可能に圧接される複数の第1摩擦プレートとを有する湿式多板型であり、第2クラッチがクランク軸とともに回転する複数の第2摩擦ディスクとこれらのディスクに離脱可能に圧接される複数の第2摩擦プレートとを有する湿式多板型であり、第1摩擦プレートとともに回転する第1主軸に奇数段ギヤ列のドライブギヤを嵌入し、第1主軸と同軸上であって第1主軸に対して相対回転可能に設けられかつ第2摩擦プレートとともに回転する第2主軸に偶数段ギヤ列のドライブギヤを嵌入し、第1及び第2クラッチをクラッチ駆動手段により断続するように構成したので、切断しているクラッチ側の主軸に嵌入されたドライブギヤを含むギヤ列をシンクロ機構により選択した後に、接続しているクラッチを切断すると同時に、上記切断しているクラッチを接続する。この結果、シフトアップするためにクラッチを切断したときに発生する息継ぎ現象がないので、これに起因した車輪への伝達トルクの一時的な低下がなく、スムーズに変速できるとともに、シンクロ機構に大きな負荷が加わらないので、シンクロ機構の耐久性を向上できる。また第1及び第2クラッチとして湿式多板型のクラッチを用いているため、クラッチの外径を乾式単板クラッチの外径より小さくすることができる。この結果、大型車両の床の高さを低くすることができるので、荷物の積下ろしや乗客の乗降が容易になる。
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図2に示すように、トラック10のキャブ11の床11a下にはエンジン12が設けられ、荷台13の床13a下には自動変速可能なクラッチ14及び変速機16が設けられる。上記エンジン12、クラッチ14及び変速機16はトラック10の進行方向に延びるシャシフレーム17の一対のサイドメンバ17aに搭載される。またエンジン12のクランク軸12aには、クラッチ14を介して変速機16が断続可能に連結される(図1及び図2)。クラッチ14は、図1に詳しく示すように、湿式多板型の第1及び第2クラッチ21,22を備える。第1クラッチ21は、クランク軸12aとともに回転する複数の第1摩擦ディスク21aと、複数の第1摩擦ディスク21a間に交互に配設されかつこれらの第1摩擦ディスク21aに離脱可能に圧接される複数の第1摩擦プレート21bとを有する。第1摩擦ディスク21aはクランク軸12aの後端に固着されたクラッチカバー14aのうち仕切板14bで仕切られた第1室14cに軸方向に摺動可能にスプライン嵌合され、第1摩擦プレート21bは上記第1室14cに軸方向に摺動可能に第1主軸23aにスプライン嵌合される。また第2クラッチ22は、クランク軸12aとともに回転する複数の第2摩擦ディスク22aと、複数の第2摩擦ディスク22a間に交互に配設されかつこれらの第2摩擦ディスク22aに離脱可能に圧接される複数の第2摩擦プレート22bとを有する。第2摩擦ディスク22aはクラッチカバー14aの第2室14dに軸方向に摺動可能にスプライン嵌合され、第2摩擦プレート22bは上記第2室14dに軸方向に摺動可能に第2主軸23bにスプライン嵌合される。上記第1及び第2クラッチ21,22は図示しないがエアシリンダ又は油圧シリンダや電磁弁等からなるクラッチ駆動手段により断続されるように構成される。
一方、変速機16は、主軸23に嵌着された6枚の第1〜第6ドライブギヤ31a〜36aと、主軸23に平行に設けられたカウンタ軸24に回動可能に嵌入されかつ上記6枚の第1〜第6ドライブギヤ31a〜36aにそれぞれ噛合する6枚の第1〜第6ドリブンギヤ31b〜36bとを有する。上記6枚の第1〜第6ドライブギヤ31a〜36a及び6枚の第1〜第6ドリブンギヤ31b〜36bにより6段ギヤ列30が構成される。主軸23は、第1摩擦プレート21bとともに回転しかつ6段ギヤ列30のうち奇数段ギヤ列(第1段ギヤ列31、第3段ギヤ列33及び第5段ギヤ列35)の第1ドライブギヤ31a、第3ドライブギヤ33a及び第5ドライブギヤ35aが嵌着された上記第1主軸23aと、第2摩擦プレート22bとともに回転しかつ6段ギヤ列30のうち偶数段ギヤ列(第2段ギヤ列32、第4段ギヤ列34及び第6段ギヤ列36)の第2ドライブギヤ32a、第4ドライブギヤ34a及び第6ドライブギヤ36aが嵌着された第2主軸23bとを有する。第2主軸23bは第1主軸23aと同軸上であって第1主軸23aに対して相対回転可能に設けられる。即ち、第2主軸23bは円筒状に形成され、第1主軸23aは円柱状に形成され、第2主軸23bは第1主軸23aに回転可能に嵌入される。
また第1段〜第6段ギヤ列31〜36は第1〜第6シンクロ機構41〜46によりそれぞれ選択可能に構成される。第1シンクロ機構41は、カウンタ軸24に嵌着され外周面に外スプラインが形成された第1クラッチハブ41aと、第1ドリブンギヤ31bに固着され外周面に第1クラッチハブ41aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第1クラッチギヤ41bと、第1クラッチハブ41aの外スプラインに噛合する内スプラインが形成されカウンタ軸24の軸方向に相対移動可能であって第1クラッチハブ41aに対して相対回転不能に第1クラッチハブ41aに嵌入された第1スリーブ41cと、この第1スリーブ41cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第1スリーブ41cの内スプラインを第1クラッチギヤ41aの外スプラインに噛合可能な第1シフトフォーク(図示せず)とを有する。第3シンクロ機構43は、上記第1クラッチハブ41aと共用の第3クラッチハブ43aと、第3ドリブンギヤ33bに固着され外周面に上記第3クラッチハブ43aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第3クラッチギヤ43bと、上記第1スリーブ41cと共用の第3スリーブ43cと、この第3スリーブ43cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第3スリーブ43cの内スプラインを第3クラッチギヤ43bの外スプラインに噛合可能であって第1シフトフォークと共用の第3シフトフォーク(図示せず)とを有する。第5シンクロ機構45は、カウンタ軸24に嵌着され外周面に外スプラインが形成された第5クラッチハブ45aと、第5ドリブンギヤ35bに固着され外周面に第5クラッチハブ45aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第5クラッチギヤ45bと、第5クラッチハブ45aの外スプラインに噛合する内スプラインが形成されカウンタ軸24の軸方向に相対移動可能であって第5クラッチハブ45aに対して相対回転不能に第5クラッチハブ45aに嵌入された第5スリーブ45cと、この第5スリーブ45cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第5スリーブ45cの内スプラインを第5クラッチギヤ45bの外スプラインに噛合可能な第5シフトフォーク(図示せず)とを有する。
第2シンクロ機構42は、カウンタ軸24に嵌着され外周面に外スプラインが形成された第2クラッチハブ42aと、第2ドリブンギヤ32bに固着され外周面に第2クラッチハブ42aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第2クラッチギヤ42bと、第2クラッチハブ42aの外スプラインに噛合する内スプラインが形成されカウンタ軸24の軸方向に相対移動可能であって第2クラッチハブ42aに対して相対回転不能に第2クラッチハブ42aに嵌入された第2スリーブ42cと、この第2スリーブ42cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第2スリーブ42cの内スプラインを第2クラッチギヤ42bの外スプラインに噛合可能な第2シフトフォーク(図示せず)とを有する。第4シンクロ機構44は、上記第2クラッチハブ42aと共用の第4クラッチハブ44aと、第4ドリブンギヤ34bに固着され外周面に上記第4クラッチハブ44aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第4クラッチギヤ44bと、上記第2スリーブ42cと共用の第4スリーブ44cと、この第4スリーブ44cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第4スリーブ44cの内スプラインを第4クラッチギヤ44bの外スプラインに噛合可能であって第2シフトフォークと共用の第4シフトフォーク(図示せず)とを有する。第6シンクロ機構46は、カウンタ軸24に嵌着され外周面に外スプラインが形成された第6クラッチハブ46aと、第6ドリブンギヤ36bに固着され外周面に第6クラッチハブ46aの外スプラインと同一の外スプラインが形成された第6クラッチギヤ46bと、第6クラッチハブ46aの外スプラインに噛合する内スプラインが形成されカウンタ軸24の軸方向に相対移動可能であって第6クラッチハブ46aに対して相対回転不能に第6クラッチハブ46aに嵌入された第6スリーブ46cと、この第6スリーブ46cをカウンタ軸24の軸方向に移動させて第6スリーブ46cの内スプラインを第6クラッチギヤ46bの外スプラインに噛合可能な第6シフトフォーク(図示せず)とを有する。
第1主軸23aの後方には、この第1主軸23aと同一軸線上に出力軸47が設けられる。カウンタ軸24の後部には第1出力ギヤ51が嵌着され、出力軸47には第2出力ギヤ52が嵌着される。また上記第1〜第6シフトフォークはエアシリンダ又は油圧シリンダや電磁弁等からなるフォーク駆動手段(図示せず)により駆動される。更に運転席には、図示しないが運転者が変速機をセレクトするためのセレクトレバーが設けられ、このセレクトレバー近傍にはセレクトレバーの位置(パーキング位置、ニュートラル位置、ドライブ位置、第2速位置(第2段ギヤ列の選択位置)、第1速位置(第1段ギヤ列の選択位置)など)を検出するレバー位置センサが設けられる。このレバー位置センサの検出出力はコントローラ(図示せず)の制御入力に接続され、コントローラの制御出力はクラッチ駆動手段及びフォーク駆動手段にそれぞれ接続される。
このように構成されたデュアルクラッチ式変速機の動作を説明する。
セレクトレバーがパーキング位置にある状態でエンジン12を始動すると、コントローラはクラッチ駆動手段を制御して第1及び第2クラッチ21,22を切断した状態に保持するとともに、フォーク駆動手段を制御して、第1段ギヤ列31を選択する、即ち第1シンクロ機構41の第1スリーブ41cの内スプラインを第1クラッチハブ41aの外スプラインに噛合させたまま、第1スリーブ41cの内スプラインを第1クラッチギヤ41bの外スプラインに噛合させる方向に第1スリーブ41cを移動させる。運転者がセレクトレバーをドライブ位置に切換えてアクセルペダルを踏込むと、コントローラはレバー位置センサの検出出力に基づいてクラッチ駆動手段を制御し、先ず第1クラッチ21を接続する。これによりエンジン12のクランク軸12aの回転力が第1クラッチ21、第1主軸23a、第1段ギヤ列31、カウンタ軸24、第1出力ギヤ51、第2出力ギヤ52及び出力軸47を介して後輪に伝達され、トラック10は第1速で走行し始める。トラック10が第1の所定の速度に達する前に、コントローラはフォーク駆動手段を制御して、第2段ギヤ列32を選択する、即ち第2シンクロ機構42の第2スリーブ42cの内スプラインを第2クラッチハブ42aの外スプラインに噛合させたまま、第2スリーブ42cの内スプラインを第2クラッチギヤ42bの外スプラインに噛合させる方向に第2スリーブ42cを移動させる。
運転者がアクセルペダルを踏み続けてトラック10の速度が第1の所定の速度に達すると、コントローラはクラッチ駆動手段を制御して、第1クラッチ21を切断するとともに第2クラッチ22を接続する。これによりエンジン12のクランク軸12aの回転力が第2クラッチ22、第2主軸23b、第2段ギヤ列32、カウンタ軸24、第1出力ギヤ51、第2出力ギヤ52及び出力軸47を介して後輪に伝達され、トラック10は第2速で走行し始める。トラック10が第2の所定の速度に達する前に、コントローラはフォーク駆動手段を制御して、第3段ギヤ列33を選択する、即ち第3シンクロ機構43の第3スリーブ43cの内スプラインを第3クラッチハブ43aの外スプラインに噛合させたまま、第3スリーブ43cの内スプラインを第3クラッチギヤ43bの外スプラインに噛合させる方向に第3スリーブ43cを移動させる。運転者がアクセルペダルを踏み続けてトラック10の速度が第2の所定の速度に達すると、コントローラはクラッチ駆動手段を制御して、第2クラッチ22を切断するとともに第1クラッチ21を接続する。これによりエンジン12のクランク軸12aの回転力が第1クラッチ21、第1主軸23a、第3段ギヤ列33、カウンタ軸24、第1出力ギヤ51、第2出力ギヤ52及び出力軸47を介して後輪に伝達され、トラック10は第3速で走行し始める。
このように変速機16を順次切換えるとともに、第1及び第2クラッチ21,22を交互に切換えることにより、トラック10を第1速から順に第6速まで速やかに加速できる。またシフトアップするためにクラッチ14を切断したときに発生する息継ぎ現象がないので、これに起因した車輪への伝達トルクの一時的な低下がなく、スムーズに変速できるとともに、シンクロ機構41〜46に大きな負荷が加わらないので、シンクロ機構41〜46の耐久性を向上できる。更に第1及び第2クラッチ21,22として湿式多板型のクラッチを用いているため、クラッチ14の外径d(図2)を乾式単板クラッチ4の外径D(図3)より小さくすることができる。この結果、クラッチ又は変速機の上下の必要間隔S1及びS2を確保しつつ、トラック10の荷台13aの床13aの高さh(図2)を乾式単板クラッチ4を用いたときの荷台3の床3aの高さH(図3)より低くすることができるので、荷物の積下ろしを容易に行うことができる。
なお、上記実施の形態では、大型車両としてトラックを挙げたが、バスでもよい。この場合、床の高さを低くすることにより、乗客の乗降が容易になる。
また、上記実施の形態では、奇数段ギヤ列のドライブギヤを第1主軸に嵌着し、偶数段ギヤ列のドライブギヤを第2主軸に嵌着し、ドリブンギヤをカウンタ軸に回転可能に嵌入したが、図4に示すように、奇数段ギヤ列のドライブギヤ31a,33a,35aを第1主軸23aに回転可能に嵌入し、偶数段ギヤ列のドライブギヤ32a,34a,36aを第2主軸23bに回転可能に嵌入し、ドリブンギヤ31b〜36bをカウンタ軸24に嵌着してもよい。この場合、シンクロ機構41〜46は第1主軸23a及び第2主軸23b側に設けられる。
更に、上記実施の形態では、複数段ギヤ列として6枚のドライブギヤ及び6枚のドリブンギヤにより構成された6段ギヤ列を挙げたが、2段、3段、4段、5段のギヤ列、或いは7段以上のギヤ列でもよい。
本発明実施形態のデュアルクラッチ式変速機の断面構成図である。 そのデュアルクラッチ式変速機を搭載した大型トラックの要部側面図である。 従来例を示す図2に対応する要部側面図である。 本発明の別の実施形態のデュアルクラッチ式変速機の断面構成図である。
符号の説明
10 トラック(車両)
11a 床
12 エンジン
12a クランク軸
14 クラッチ
16 変速機
17 シャシフレーム
21 第1クラッチ
21a 第1摩擦ディスク
21b 第1摩擦プレート
22 第2クラッチ
22a 第2摩擦ディスク
22b 第2摩擦プレート
23 主軸
23a 第1主軸
23b 第2主軸
24 カウンタ軸
30 6段ギヤ列(複数段ギヤ列)
31a〜36a 第1〜第6ドライブギヤ
31b〜36b 第1〜第6ドリブンギヤ

Claims (1)

  1. 車両(10)の床(11a)下のシャシフレーム(17)に搭載されたエンジン(12)のクランク軸(12a)にクラッチ(14)を介して変速機(16)が断続可能に連結され、前記変速機(16)が、主軸(23)に嵌入された複数のドライブギヤ(31a〜36a)と前記主軸(23)に平行に設けられたカウンタ軸(24)に嵌入されかつ前記複数のドライブギヤ(31a〜36a)にそれぞれ噛合する複数のドリブンギヤ(31b〜36b)とを有し、前記複数のドライブギヤ(31a〜36a)及び前記複数のドリブンギヤ(31b〜36b)により複数段ギヤ列(30)が構成された大型車両において、
    前記クラッチ(14)が、前記クランク軸(12a)とともに回転する複数の第1摩擦ディスク(21a)と前記複数の第1摩擦ディスク(21a)間に交互に配設されかつこれらの第1摩擦ディスク(21a)に離脱可能に圧接される複数の第1摩擦プレート(21b)とを有する湿式多板型の第1クラッチ(21)と、前記クランク軸(12a)とともに回転する複数の第2摩擦ディスク(22a)と前記複数の第2摩擦ディスク(22a)間に交互に配設されかつこれらの第2摩擦ディスク(22a)に離脱可能に圧接される複数の第2摩擦プレート(22b)とを有する湿式多板型の第2クラッチ(22)とを備え、
    前記主軸(23)が、前記第1摩擦プレート(21b)とともに回転しかつ前記複数段ギヤ列(30)のうち奇数段ギヤ列のドライブギヤ(31a,33a,35a)が嵌入された第1主軸(23a)と、前記第1主軸(23a)と同軸上であって前記第1主軸(23a)に対して相対回転可能に設けられ前記第2摩擦プレート(22b)とともに回転しかつ前記複数段ギヤ列(30)のうち偶数段ギヤ列のドライブギヤ(32a,34a,36a)が嵌入された第2主軸(23b)とを有し、
    前記第1及び第2クラッチ(21,22)がクラッチ駆動手段により断続されるように構成されたことを特徴とするデュアルクラッチ式変速機を搭載した大型車両。
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