JP2007085436A - 歯車式多段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単な歯車式多段変速装置を提供する。
【解決手段】 歯車式多段変速装置１００はエンジン５０の出力軸が連結される入力シャフト１１と、第一クラッチ２１を介して入力シャフト１１と接続および切断される第一中間シャフト１３と、入力シャフト１１と平行に配置される第二中間シャフト１２と、第二クラッチ２２を介して第二中間シャフト１２と接続および切断される出力シャフト１４と、入力シャフト１１と第二中間シャフト１２のいずれか一方に固定されるとともに他方に遊転可能に支持され互いに噛合う少なくとも１対の二速用ドライブギア２および二速用ドリブンギア１０２と、第一中間シャフト１３と出力シャフト１４のいずれか一方に固定されるとともに他方に遊転可能に支持され互いに噛合う少なくとも１対の一速用ドライブギア１および一速用ドリブンギア１０１とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は歯車式多段変速装置に関し、特に車両に搭載される歯車式多段変速装置に関するものである。

従来、変速装置はたとえば特開２００３−２６９５９２号公報（特許文献１）、特開昭５８−２２１０４８号公報（特許文献２）、実開昭６３−７２３５１号公報（特許文献３）および特開昭６４−８７９４３号公報（特許文献４）に開示されている。
特開２００３−２６９５９２号公報 特開昭５８−２２１０４８号公報 実開昭６３−７２３５１号公報 特開昭６４−８７９４３号公報

特許文献１では、内軸と外軸とからなる主軸と副軸とで平行２軸式に構成され、内軸と副軸との間に奇数段の歯車列が常時噛合い式として設けられ、外軸と副軸との間に偶数段の歯車列が常時噛合い式として設けられ、主軸と副軸との間に内軸と外軸の端部にそれぞれクラッチが設けられ、エンジンからの動力がクラッチにより内軸と外軸とに選択的に入力される構成のツインクラッチ式変速機が開示されている。

特許文献２では平行な２つの入力軸に各々入力クラッチを備える常時噛合い式変速機が開示されている。

特許文献３では副軸入力軸の両端に各々入力クラッチを備えるツインクラッチ式変速機が開示されている。

特許文献４では２本の入力副軸と２本の出力副軸とが各々クラッチにより段接される構造が開示されている。

従来の構造は複雑なものであり、設計、コスト面で問題があった。
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造で構成することが可能な歯車式多段変速装置を提供することを目的とする。

この発明に従った歯車式多段変速装置は、動力源の出力が入力される入力シャフトと、第一クラッチを介して入力シャフトと断接される第一中間シャフトと、入力シャフトと平行に配置される第二中間シャフトと、第二クラッチを介して第二中間シャフトと断接される出力シャフトと、一方のギヤが入力シャフトと第二中間シャフトのいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される入力シャフト側ギヤ対を少なくとも１対と、一方のギヤが第一中間シャフトと出力シャフトのいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される出力シャフト側ギヤ対を少なくとも１対と、入力シャフトと第二中間シャフトの間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置と、第一中間シャフトと出力シャフトとの間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置とを備え、入力シャフト側ギヤ対と出力シャフト側ギヤ対の一方が奇数段の変速機であり他方が偶数段の変速機である。

このように構成された歯車式多段変速装置では、二重構造とすることなしに変速段の切換の際の動力伝達が途切れない変速装置を構成することができる。

好ましくは、入力シャフト側ギヤ対が偶数段の変速機であり、出力シャフト側ギヤ対が奇数段の変速機である。この場合、一速での発進が確保される。

好ましくは、入力シャフトと第一中間シャフトが同軸上に設けられ、第二中間シャフトと出力シャフトが同軸上に設けられる。この場合、変速装置の小型化が可能となる。

この発明に従えば、構造が簡略化された歯車式多段変速装置を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従った歯車式多段変速装置の模式図である。図１を参照して、この発明に従った歯車式多段変速装置１００は、動力源としてのエンジン５０に連結される入力シャフト１１と、クラッチ板１２１，２２１を有する第一クラッチ２１を介して入力シャフト１１と接続および切断される第一中間シャフト１３と、入力シャフト１１と平行に配置される第二中間シャフト１２と、クラッチ板１２２，２２２を有する第二クラッチ２２を介して第二中間シャフト１２と接続および切断される出力シャフト１４と、入力シャフト１１と第二のいずれか一方に固定されるとともに他方に遊転可能に支持され互いに噛合う少なくとも１対の第一固定歯車および第一遊転歯車としての二速用ドライブギヤ２および二速用ドリブンギヤ１０２と第一中間シャフト１３と出力シャフト１４のいずれか一方に固定されるとともに他方に遊転可能に支持され互いに噛合う少なくとも１対の第二固定歯車および第二遊転歯車としての一速用ドライブギヤ１および一速用ドリブンギヤ１０１と、第一遊転歯車と第二遊転歯車とが支持されるシャフトに設けられたシンクロ装置としての第一から第四シンクロナイザ機構２０１〜２０４とを備える。第一固定歯車と第一遊転歯車とからなる対と第二固定歯車と第二遊転歯車とからなる対の一方が奇数段の変速段であり、他方が偶数段の変速段である。第一固定歯車と第一遊転歯車からなる対である二速用ドライブギヤ２および二速用ドリブンギヤ１０２が偶数段の変速段であり、第二固定歯車と第二遊転歯車からなる段である一速用ドライブギヤ１および一速用ドリブンギヤ１０１が奇数段の変速段である。

この発明に従った歯車式多段変速装置１００は、エンジン５０の出力が入力される入力シャフト１１と、第一クラッチ２１を介して入力シャフト１１と断接される第一中間シャフト１３と、入力シャフト１１と平行に配置される第二中間シャフト１２と、第二クラッチ２２を介して第二中間シャフト１２と断接される出力シャフト１４と、一方のギヤが入力シャフトと第二中間シャフトのいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される入力シャフト側ギヤ対としての二速用ドライブギヤ２および二速用ドリブンギヤ１０２を少なくとも１対と、一方のギヤが第一中間シャフト１３と出力シャフト１４のいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される出力シャフト側ギヤ対としての一速用ドライブギヤ１および一速用ドリブンギヤ１０１を少なくとも１対と、入力シャフト１１と第二中間シャフト１２の間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置としての第二および第四シンクロナイザ機構２０２，２０４と、第一中間シャフト１３と出力シャフト１４との間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置としての第１および第３シンクロナイザ機構２０１，２０３とを備え、入力シャフト側ギヤ対と出力シャフト側ギヤ対の一方が奇数段の変速機であり他方が偶数段の変速機である。

歯車式多段変速装置１００はエンジン５０の出力の回転数および回転トルクを適宜調整して出力する装置であり車両においてエンジンとタイヤの間に設けられる。

動力源としてのエンジン５０は駆動力を発生させる。エンジン５０の形式としては、Ｖ型、Ｗ型、直列型、水平対向型などのさまざまな形式を採用することができる。またエンジン５０は車両の前部、中央部および後ろ部のいずれに設けられていてもよい。さらに、エンジン５０は縦置きまたは横置きのいずれであってもよい。

動力源としてのエンジン５０は、モータまたは外燃機関などの他の動力源に置換えられることができる。

入力シャフト１１はエンジン５０に接続され、エンジン５０からの動力を受取る。入力シャフト１１は一方向に延び、入力シャフト１１に二速用ドライブギヤ２、四速用ドライブギヤ４および六速用ドライブギヤ６が固定される。二速用ドライブギヤ２、四速用ドライブギヤ４および六速用ドライブギヤ６はそれぞれ入力シャフト１１とともに回転する。固定歯車としての二速用ドライブギヤ２、四速用ドライブギヤ４および六速用ドライブギヤ６は、たとえばスプライン嵌合により入力シャフト１１に嵌め合わせられる。

入力シャフト１１と第一中間シャフト１３との間には第一クラッチ２１が設けられる。第一クラッチ２１は入力シャフト１１と第一中間シャフト１３との間の動力の伝達を接続および切断する。これにより、エンジン５０の回転力を第一中間シャフト１３に接続または切断することが可能である。第一クラッチ２１として、湿式多板クラッチ、乾式単板クラッチなどのさまざまなクラッチを採用することが可能である。

第一中間シャフト１３は入力シャフト１１の同軸上に設けられる。第一中間シャフト１３には一速用ドライブギヤ１、三速用ドライブギヤ３、五速用ドライブギヤ５およびリバース用ドライブギヤ７が固定されている。一速用ドライブギヤ１、三速用ドライブギヤ３、五速用ドライブギヤ５およびリバース用ドライブギヤ７はたとえば第一中間シャフト１３にスプライン嵌合して第一中間シャフト１３とともに回転する。リバース用ドライブギヤ７にはリバース用アイドラギヤ８が噛合い可能に設けられ、リバースへの変速時にはリバース用アイドラギヤ８とリバース用ドライブギヤ７とが噛合う。

第二中間シャフト１２は入力シャフト１１と平行に設けられており空転可能である。第二中間シャフト１２には二速用ドリブンギヤ１０２、四速用ドリブンギヤ１０４および六速用ドリブンギヤ１０６が遊転可能（空転可能）に保持されている。二速用ドリブンギヤ１０２は二速用ドライブギヤ２と噛合い、四速用ドリブンギヤ１０４は四速用ドライブギヤ４と噛合い、六速用ドリブンギヤ１０６は六速用ドライブギヤ６と噛合う。二速用ドリブンギヤ１０２、四速用ドリブンギヤ１０４および六速用ドリブンギヤ１０６には、それぞれギヤピース１１０２、１１０４および１１０６が固定されている。ギヤピース１１０２、１１０４，１１０６はそれぞれ二速用ドリブンギヤ１０２、四速用ドリブンギヤ１０４および六速用ドリブンギヤ１０６とともに回転する。

第二中間シャフト１２には第二シンクロナイザ機構２０２および第四シンクロナイザ機構２０４が取付けられている。第二シンクロナイザ機構２０２は第二中間シャフト１２とともに回転するクラッチハブ２２０２と、クラッチハブ２２０２の外周に嵌め合わされてクラッチハブ２２０２とともに回転し、かつ軸方向にスライド可能なハブスリーブ１２０２とを有する。ハブスリーブ１２０２は軸方向にスライドすることにより、ギヤピース１１０２または１１０４のいずれかに噛合う。

ハブスリーブ１２０２がギヤピース１１０２と噛合えば二速用ドリブンギヤ１０２が第二中間シャフト１２とともに回転する。ハブスリーブ１２０２がギヤピース１１０４と噛合えば四速用ドリブンギヤ１０４が第二中間シャフト１２とともに回転する。

第二中間シャフト１２の端部に第四シンクロナイザ機構２０４が設けられる。第四シンクロナイザ機構２０４はクラッチハブ２２０４とハブスリーブ１２０４とを有し、ハブスリーブ１２０４は軸方向にスライド可能である。ハブスリーブ１２０４がギヤピース１１０６と嵌合するとギヤピース１１０６は第二中間シャフト１２とともに回転する。

出力シャフト１４は第一中間シャフト１３に対して平行に位置しており、出力シャフト１４には一速用ドリブンギヤ１０１、三速用ドリブンギヤ１０３、五速用ドリブンギヤ１０５およびリバース用ドリブンギヤ１０７が遊転可能に支持されている。すなわち、一速用ドリブンギヤ１０１、三速用ドリブンギヤ１０３、五速用ドリブンギヤ１０５およびリバース用ドリブンギヤ１０７は出力シャフト１４と別に回転することが可能である。一速用ドリブンギヤ１０１、三速用ドリブンギヤ１０３、五速用ドリブンギヤ１０５およびリバース用ドリブンギヤ１０７は、それぞれ一速用ドライブギヤ１、三速用ドライブギヤ３、五速用ドライブギヤ５およびリバース用アイドラギヤ８に噛合う。図１では、ニュートラル状態における多段変速装置でのギヤの噛合いを示している。

次に、本発明に従った歯車式多段変速装置の変速動作について説明する。
図２は、一速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。図２を参照して、一速では第一クラッチ２１が接続され、第二クラッチ２２が切断されている。第一シンクロナイザ機構２０１のハブスリーブ１２０１がスライドしてギヤピース１１０１と噛合っている。これにより一速用ドリブンギヤ１０１は出力シャフト１４とともに回転する。第二シンクロナイザ機構２０２のハブスリーブ１２０２もスライドしてギヤピース１１０２と噛合っている。なお、一速の変速状態では第二シンクロナイザ機構２０２を必ずしも動作させる必要はない。

この状態では、エンジン５０からの駆動力は入力シャフト１１、第一クラッチ２１、第一中間シャフト１３、一速用ドライブギヤ１、一速用ドリブンギヤ１０１、クラッチハブ２２０１を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図３は、二速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。図３を参照して、二速での変速時には第二クラッチ２２が接続され、第一クラッチ２１が切断されている。第二シンクロナイザ機構２０２のハブスリーブ１２０２がスライドしてギヤピース１１０２に噛合っている。これにより二速用ドリブンギヤ１０２は第二中間シャフト１２とともに回転する。また二速の段階において三速へのプレシフトもなされている。具体的には、第一シンクロナイザ機構２０１のハブスリーブ１２０２がスライドしてギヤピース１１０３に噛合っている。なお、このプレシフトは行なわれなくてもよい。

この状態でエンジン５０の出力は入力シャフト１１、二速用ドライブギヤ２、二速用ドリブンギヤ１０２、クラッチハブ２２０２、第二中間シャフト１２、第二クラッチ２２を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図４は、三速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。三速への変速時には、図４で示すように第一クラッチ２１を接続し、第二クラッチ２２を切断する。第一シンクロナイザ機構２０１のハブスリーブ１２０１をスライドさせてギヤピース１１０３に嵌め合わせる。これにより三速用ドリブンギヤ１０３は出力シャフト１４とともに回転する。また、第二シンクロナイザ機構２０２のハブスリーブ１２０２をギヤピース１１０４に嵌め合わせてプレシフトを行なう。なお、このプレシフトは必ずしも行なう必要はない。

図４で示す三速の状態ではエンジン５０の駆動力は入力シャフト１１、第一中間シャフト１３、三速用ドライブギヤ３、三速用ドリブンギヤ１０３、クラッチハブ２２０１を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図５は、四速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。四速へのシフト時には、図５で示すように第一クラッチ２１が切断され、第二クラッチ２２が接続される。第二シンクロナイザ機構２０２のハブスリーブ１２０２がスライドしてギヤピース１１０４に噛合う。これにより四速用ドリブンギヤ１０４は第二中間シャフト１２とともに回転する。また五速へのプレシフトが行なわれ、第三シンクロナイザ機構２０３のハブスリーブ１２０３がギヤピース１１０５に嵌め合わせられる。なお、このプレシフトは行なわれなくてもよい。

エンジン５０からの動力は入力シャフト１１、四速用ドライブギヤ４、四速用ドリブンギヤ１０４、クラッチハブ２２０２、第二中間シャフト１２、第二クラッチ２２を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図６は、五速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。五速での変速時には、図６で示すように第一クラッチ２１が接続され、第二クラッチ２２が切断される。第三シンクロナイザ機構２０３のハブスリーブ１２０３がスライドしてギヤピース１１０３に噛合う。これにより五速用ドリブンギヤ１０３は出力シャフト１４とともに回転する。また第四シンクロナイザ機構２０４のハブスリーブ１２０４がスライドしてギヤピース１１０６に噛合いプレシフトがなされる。なおこのプレシフトは行なわれなくてもよい。

エンジン５０からの出力は入力シャフト１１、第一クラッチ２１、第一中間シャフト１３、五速用ドライブギヤ５、五速用ドリブンギヤ１０５、クラッチハブ２２０３を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図７は、六速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。図７を参照して、六速へ変速した場合には、第一クラッチ２１を切断し、第二クラッチ２２を接続する。ハブスリーブ１２０４をスライドさせてギヤピース１１０６と嵌合する。これにより六速用ドリブンギヤ１０６は第二中間シャフト１２とともに回転する。エンジン５０からの駆動力は入力シャフト１１、六速用ドライブギヤ６、六速用ドリブンギヤ１０６、ハブスリーブ１２０４、第二中間シャフト１２、第二クラッチ２２を介して出力シャフト１４へ伝わる。

図８は、リバースにおける多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。リバース時には、図８で示すように第一クラッチ２１を接続し、第二クラッチ２２が切断される。第三シンクロナイザ機構２０３のハブスリーブ１２０３がスライドしてギヤピース１１０７と噛合う。これによりリバース用ドリブンギヤ１０７は出力シャフト１４とともに回転する。

この状態において、エンジン５０の駆動力は入力シャフト１１、第一クラッチ２１、第一中間シャフト１３、リバース用ドライブギヤ７、リバース用アイドラギヤ８、リバース用ドリブンギヤ１０７、クラッチハブ２２０３を介して出力シャフト１４へ伝わる。

以上のような本発明に従ったギヤトレーンとしての歯車式多段変速装置１００では、２つのクラッチ（第一クラッチ２１および第二クラッチ２２）の前後にそれぞれ偶数段ギヤ、奇数段ギヤを持つ構造とし、従来のツインクラッチ装置に比べてより簡単な構造で変速を実現し、変速ショックを改善する。

以上に説明した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明に従った歯車式多段変速装置を駆動する方法としては、コントロールレバーを動かすことによりシンクロナイザ機構のハブスリーブを駆動させるいわゆる手動変速機方式に拘らず、ハブスリーブをアクチュエータにおいて駆動する方式を採用してもよい。

さらに、エンジン５０の代わりに他の動力源を用いてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両に搭載される変速機の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態に従った歯車式多段変速装置の模式図である。 一速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 二速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 三速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 四速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 五速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 六速における歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。 リバースにおける歯車式多段変速装置でのギヤの噛合いを示す図である。

符号の説明

１ 一速用ドライブギヤ、２ 二速用ドライブギヤ、３ 三速用ドライブギヤ、４ 四速用ドライブギヤ、５ 五速用ドライブギヤ、６ 六速用ドライブギヤ、７ リバース用ドライブギヤ、８ リバース用アイドラギヤ、１１ 入力シャフト、１２ 第二中間シャフト、１３ 第一中間シャフト、１４ 出力シャフト、２１ 第一クラッチ、２２ 第二クラッチ、１０１ 一速用ドリブンギヤ、１０２ 二速用ドリブンギヤ、１０３ 三速用ドリブンギヤ、１０４ 四速用ドリブンギヤ、１０５ 五速用ドライブギヤ、１０６ 六速用ドリブンギヤ、１０７ リバース用ドリブンギヤ、２０１ 第一シンクロナイザ機構、２０２ 第二シンクロナイザ機構、２０３ 第三シンクロナイザ機構、２０４ 第四シンクロナイザ機構。

Claims (3)

1. 動力源の出力が入力される入力シャフトと、
   第一クラッチを介して前記入力シャフトと断接される第一中間シャフトと、
   前記入力シャフトと平行に配置される第二中間シャフトと、
   第二クラッチを介して前記第二中間シャフトと断接される出力シャフトと、
   一方のギヤが前記入力シャフトと前記第二中間シャフトのいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される入力シャフト側ギヤ対を少なくとも１対と、
   一方のギヤが前記第一中間シャフトと前記出力シャフトのいずれか一方のシャフトに固定され、他方のギヤは他方のシャフトに遊転可能に支持される出力シャフト側ギヤ対を少なくとも１対と、
   前記入力シャフトと前記第二中間シャフトの間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置と、
   前記第一中間シャフトと前記出力シャフトとの間の動力伝達および遮断を選択的に切換可能なシンクロ装置とを備え、
   前記入力シャフト側ギヤ対と前記出力シャフト側ギヤ対の一方が奇数段の変速機であり他方が偶数段の変速機である、歯車式多段変速装置。
2. 前記入力シャフト側ギヤ対が偶数段の変速機であり、前記出力シャフト側ギヤ対が奇数段の変速機である、請求項１に記載の歯車式多段変速装置。
3. 前記入力シャフトと前記第一中間シャフトが同軸上に設けられ、前記第二中間シャフトと前記出力シャフトが同軸上に設けられる、請求項１または２に記載の歯車式多段変速装置。

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