JP2007271047A - 自動変速機のパーキングロック機構 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量コンパクト、かつ操作確実なパーキングロック機構を提供する。
【解決手段】主軸に設けられた管状補助主軸に固定された第１駆動歯車群、カウンタ軸に回転可能に設けられ第１駆動歯車群と常時噛み合い選択的にカウンタ軸に結合される第１従動歯車群、主軸と管状補助主軸との動力継脱を行う第１クラッチ、主軸上に回転可能に設けられ選択的に主軸に結合される第２駆動歯車群、カウンタ軸に設けられた管状補助カウンタ軸に固定され第２駆動歯車群と常時噛み合う第２従動歯車群、カウンタ軸と管状補助カウンタ軸との動力継脱を行う第２クラッチ、管状補助主軸に固定された後進駆動歯車、カウンタ軸上に回転可能に設けられ後進駆動歯車と中間歯車を介して常時噛み合い選択的にカウンタ軸に結合される後進従動歯車を備えた自動変速機において、多板クラッチを中立にし前進用従動歯車の１個と後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は車両用自動変速機のパーキングロック機構に関するものである。

従来の自動変速機のパーキングロック機構の一例として、自動変速機の出力部材であるインターナルリングギヤの外周に係合歯を設け、これに噛み合うパーキングポール、これを支えるパーキングシャフト、パーキングロッド、サポートアクチュエータ、等々の部材からなる機構が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１０６４５３号公報（図５〜図８）。

従来のシステムでは、専用の部材を要し、さらにこの部材を作動させるために一連の部材を要するので、寸法・重量等が過大となり、コストアップとなるという課題があった。本発明は、パーキングロック用の専用の部材を持たない、軽量コンパクト、かつ操作確実なパーキングロック機構を提供しようとするものである。

本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、主軸と、カウンタ軸と、上記主軸に同心かつ回転可能に設けられた管状補助主軸に固定された第１駆動歯車群と、上記カウンタ軸上に回転可能に設けられ上記第１駆動歯車群と常時噛み合い選択的にカウンタ軸に結合される第１従動歯車群と、上記主軸と管状補助主軸との動力継脱を行う第１クラッチと、上記主軸上に回転可能に設けられ選択的に主軸に結合される第２駆動歯車群と、上記カウンタ軸と同心かつ回転可能に設けられた管状補助カウンタ軸に固定され上記第２駆動歯車群と常時噛み合う第２従動歯車群と、上記カウンタ軸と管状補助カウンタ軸との動力継脱を行う第２クラッチと、上記管状補助主軸に固定された後進駆動歯車と、上記カウンタ軸上に回転可能に設けられ上記後進駆動歯車と中間歯車を介して常時噛み合いかつ選択的にカウンタ軸に結合される後進従動歯車とを備えた自動変速機のパーキングロック機構において、上記２個のクラッチを共にニュートラル状態にした後、カウンタ軸に固定されている前進用従動歯車の１個とカウンタ軸に固定されている後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させることを特徴とする自動変速機のパーキングロック機構。
に関するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動変速機のパーキングロック機構において、パーキングロック時に２個の歯車をを共にカウンタ軸に結合させる手段は、電動モータによって駆動されるシフトドラムと、予めプログラムされ、シフトドラム上に穿設されたカム溝と、同カム溝に駆動され軸方向へ摺動するシフタと、同シフタに駆動され軸方向へ摺動し軸に対して回転可能な歯車に継脱する手段とを備えて構成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によって、専用の部材を新たに設けることなく、従来から用いられていた部材を一部変更するだけで、軽量コンパクト、かつ操作確実なパーキングロック機構を提供することができる。

請求項２の発明によって、簡単な操作でパーキングロックを行うことが出来る。

図１は、本発明の一実施形態に係るパワーユニット1Ａの各回転軸を含む構成展開図であり、バギー車等に搭載されるパワーユニットの例である。図の左方（矢印Ｆ）が車両の前方である。このパワーユニット1Ａは、内燃機関２と変速機３とが一体化されており、車体の前後方向へ向けて配置されたクランク軸４、変速機の主軸５、変速機のカウンタ軸６、出力軸７、及び後進切換用中間軸８を備えている。これらの回転軸は、互いに平行に配置され、前後のクランクケース部材によって回転可能に支持されており、クランク軸４から出力軸７へ変速過程を経て動力が伝達される。本実施形態では、内燃機関２は、２気筒内燃機関であって、クランク軸４にはコンロッド９ａ、９ｂを介してピストン10ａ、10ｂが接続され、それぞれシリンダ11ａ、11ｂの中で往復運動をして動力を発生する。

クランク軸４の後端には、クランク軸４の回転によって発電する交流発電機38が装着され、クランク軸４の前端部には、トルクコンバータ12が設けられている。トルクコンバータ12は、クランク軸４に固定されているポンプインペラ13と、ポンプインペラ13に対向して自由に回転するタービンランナ14と、ワンウエイクラッチ16を介してクランクケース部材17に保持されているステータ15とからなっており、クランク軸４に対して回転可能なタービンランナ14に、クランク軸４に対して回転可能なプライマリ駆動歯車18が接続されている。内燃機関２で発生した動力は、クランク軸７からポンプインペラ13に伝わり、作動油を介してタービンランナ14に伝わり、プライマリ駆動歯車18が駆動される。

変速機の主軸５の前端部に、前記プライマリ駆動歯車18に常時噛み合うプライマリ従動歯車19が固定されている。クランク軸４の回転は、プライマリ駆動歯車18とプライマリ従動歯車19とによる１次減速を経て変速機３の主軸５に伝達される。

主軸５の前端部の上記プライマリ従動歯車19に隣接して、第１油圧式多板クラッチ20が設けられている。上記多板クラッチ20のクラッチアウタ21は主軸５に固定され、上記多板クラッチ20のクラッチインナ22には、主軸５の前半部の外側を覆い主軸５に対して回転可能な管状補助主軸23が結合されており、同管状補助主軸23はクラッチインナ22と共に回転する。上記管状補助主軸23には、前から順に、１速駆動歯車Ｍ１、３速駆動歯車Ｍ３、および後進駆動歯車Ｒ１が固定されている。

第１油圧式多板クラッチ20の中心と管状補助主軸23の中心孔とを貫通して伸びている主軸５の後部には、２速駆動歯車Ｍ２と４速駆動歯車Ｍ４とが主軸５に対して回転可能に支持され、この両歯車の間に、主軸５に対してスプライン嵌合され前後方向に移動可能なドグクラッチＭｄが設けられている。

上記主軸５と平行に回転可能に支持されている後進切換用中間軸８には、上記後進駆動歯車Ｒ１に常時噛みあう後進用第１中間歯車Ｒ２と、後進切換用中間軸８を介して後進用第１中間歯車Ｒ２と連動する後進用第２中間歯車Ｒ３が設けられている。

上記主軸５と平行に回転可能に支持されているカウンタ軸６の前半部には、上記１速駆動歯車Ｍ１に常時噛合う１速従動歯車Ｃ１と、上記３速駆動歯車Ｍ３に常時噛合う３速従動歯車Ｃ３とが回転可能に支持され、この両歯車の間に、カウンタ軸６に対してスプライン嵌合され前後方向に移動可能なドグクラッチＣｄが設けられている。これらの歯車の後方に隣合って、上記後進用第２中間歯車Ｒ３に常時噛合う後進従動歯車Ｒ４がカウンタ軸６に回転可能に支持され、同後進従動歯車Ｒ４の後方に、カウンタ軸６に対してスプライン嵌合され前後方向に移動可能なドグクラッチＲｄが設けられている。

カウンタ軸６の後端部に、第２油圧式多板クラッチ24が設けられている。上記多板クラッチ24のクラッチアウタ25はカウンタ軸６に固定され、上記多板クラッチ24のクラッチインナ26には、カウンタ軸６の後半部の外側を覆い、カウンタ軸６に対して回転可能な管状補助カウンタ軸27が結合されている。上記管状補助カウンタ軸27はクラッチインナ26と共に回転する。上記管状補助カウンタ軸27には、前から順に、上記２速駆動歯車Ｍ２に常時噛合う２速従動歯車Ｃ２と、上記４速駆動歯車Ｍ４に常時噛合う４速従動歯車Ｃ４が固定されている。カウンタ軸６の最後端にはカウンタ軸出力歯車28が固定されている。

上記カウンタ軸６と平行に設けられている出力軸７には、上記カウンタ軸出力歯車28に常時噛合う出力軸従動歯車29が固定されている。パワーユニット1Ａの出力は、出力軸７の前端から前輪へ伝達され、出力軸７の後端から後輪へ伝達される。

主軸５及びカウンタ軸６の近くに歯車切換装置30が設けられている。この歯車切換装置30は、主軸５およびカウンタ軸６に平行に回動可能に支持されているシフトドラム31と、同シフトドラム31の外周に設けられた３条のカム溝に沿って前後に駆動される第１シフタ32、第２シフタ33、第３シフタ34の３本のシフタと、シフトドラム31を回転駆動するための電動モータ35を始めとする駆動装置からなっている。シフトドラムの軸31ａには歯車36が設けられ、減速歯車群37を介して上記電動モータ35の出力ピニオン35ａに噛合っている。上記電動モータ35によって、シフトドラム31が適切な位置へ回動させられ、３本のシフタ32、33、34が選択的に移動させられる。上記第１シフタ32はドグクラッチＣｄに、第２シフタ33はドグクラッチＭｄに、第３シフタ34はドグクラッチＲｄに、それぞれ噛合い、それらのドグクラッチを前後に移動させる。電動モータ35はハンドルに設けられたスイッチによって操作される。

上記変速機において、ドグクラッチＣｄは、１速従動歯車Ｃ１に係合する１速側の位置と、３速従動歯車Ｃ３に係合する３速側の位置と、上記両位置の中間の中立位置とを占めることが出来る。ドグクラッチＭｄは、２速駆動歯車Ｍ２に係合する２速側の位置と、４速駆動歯車Ｍ４に係合する４速側の位置と、上記両位置の中間の中立位置とを占めることが出来る。ドグクラッチＲｄは、後進従動歯車Ｒ４に係合する後進側の位置と、後進従動歯車Ｒ４から離れた中立位置とを占めることが出来る。

前進１速〜４速、及び後進の各歯車の軸に対する選択的結合は、３本のシフタを介して上記ドグクラッチを前後に動かし、軸に対して回転可能に設けられている歯車に係合させて軸に対して選択的に結合することによって行われる。シフタの位置は、予めプログラムされ、シフトドラム上に穿設されたカム溝によって決まる。シフトドラムの回動は、上記電動モータ35の制御によって行われる。第１シフタ32の位置は、前方が１速側位置、後方が３速側位置、その中間が中立位置である。第２シフタ33の位置は、前方が２速側位置、後方が４速側位置、その中間が中立位置である。第３シフタ34の位置は、前方が後進側位置、後方が中立位置である。また、各操作段階において、油圧式多板クラッチの作動及び切り換えは、図示していない油圧装置によってなされる。

図２〜図６は上記変速機の通常運転時の操作説明図である。内燃機関２から発生した動力は、クランク軸４、トルクコンバータ12、を経てプライマリ駆動歯車18に伝達される。ここまでの動力伝達経路は、変速状態に関係無く同じである。上記操作説明図では、変速段階に応じたプライマリ駆動歯車18から出力軸従動歯車29までの動力伝達経路を太線で示してある。

図２は１速発進操作を示す図である。この時には、第１シフタ32を１速側へ寄せてドグクラッチＣｄを１速従動歯車Ｃ１に噛合わせ、第２シフタ33を２速側へ寄せてドグクラッチＭｄを２速駆動歯車Ｍ２に噛合わせ、第３シフタ34は中立位置を保持して置く。なお、第３シフタ34は前進中には常に中立位置に保たれる。上記の状態で第１多板クラッチ20を接続すると、車両は１速発進する。プライマリ駆動歯車18からの動力は、プライマリ従動歯車19、主軸５、第１多板クラッチ20、管状補助主軸23、１速駆動歯車Ｍ１、１速従動歯車Ｃ１、カウンタ軸６、カウンタ軸出力歯車28、出力軸従動歯車29を経て、出力軸７に伝達され、車輪へ出力される。２速駆動歯車Ｍ２はドグクラッチＭｄを介して軸に固定されるいるが、第２多板クラッチ24が接続されていないので動力はカウンタ軸６に伝達されない。

図３は１速から２速への切換操作を示す図である。シフタの位置は、図２の１速における位置のまま動かさない。この状態で油圧供給先を第１多板クラッチ20から第２多板クラッチ24に切り換えることにより２速に変速される。プライマリ駆動歯車18からの動力は、プライマリ従動歯車19、主軸５、ドグクラッチＭｄ、２速駆動歯車Ｍ２、２速従動歯車Ｃ２、管状補助カウンタ軸27、第２多板クラッチ24、カウンタ軸６、カウンタ軸出力歯車28、出力軸従動歯車29、を経て出力軸７に伝達される。

図４は２速から３速への切換操作を示す図である。２速クルーズ中に、３速への切換の準備として、第１シフタ32を動かし、ドグクラッチＣｄを、１速側から３速側へ移動させ、３速従動歯車Ｃ３に噛み合わせておく。この状態で油圧供給先を第２多板クラッチ24から第１多板クラッチ20に切り換えることにより３速に変速される。プライマリ駆動歯車18からの動力は、プライマリ従動歯車19、主軸５、第１多板クラッチ20、管状補助主軸23、３速駆動歯車Ｍ３、３速従動歯車Ｃ３、ドグクラッチＣｄ、カウンタ軸６、カウンタ軸出力歯車28、出力軸従動歯車29、を経て出力軸７に伝達される。

図５は３速から４速への切換操作を示す図である。３速クルーズ中に、４速への切換の準備として、第２シフタ33を動かし、ドグクラッチＭｄを、２速側から４速側へ移動させ、４速駆動歯車Ｍ４に噛み合わせておく。この状態で油圧供給先を第１多板クラッチ20から第２多板クラッチ24に切り換えることにより４速に変速される。プライマリ駆動歯車18からの動力は、プライマリ従動歯車19、主軸５、ドグクラッチＭｄ、４速駆動歯車Ｍ４、４速従動歯車Ｃ４、第２多板クラッチ24、カウンタ軸６、カウンタ軸出力歯車28、出力軸従動歯車29、を経て出力軸７に伝達される。

図６は後進操作を示す図である。第１シフタ32、第２シフタ33は中立に保ち、第３シフタ34を後進側へ移動させてドグクラッチＲｄを後進従動歯車Ｒ４に噛合わせる。この状態で第１多板クラッチ20を接続すると、車両は後進する。プライマリ駆動歯車18からの動力は、プライマリ従動歯車19、主軸５、第１多板クラッチ20、管状補助主軸23、後進駆動歯車Ｒ１、第１中間歯車Ｒ２、第２中間歯車Ｒ３、後進従動歯車Ｒ４、ドグクラッチＲｄ、カウンタ軸６、カウンタ軸出力歯車28、出力軸従動歯車29、を経て出力軸７に伝達される。第１中間歯車Ｒ２、第２中間歯車Ｒ３が介在しているので、カウンタ軸６、出力軸７等は逆回転し、車輪は後進駆動される。

図７は本発明に係るパーキングロック操作を示す図である。パーキングロックは、内燃機関２のスイッチが切られ出力ゼロの状態、または内燃機関２がアイドリング運転状態において、車輪から出力軸７に加えられ、出力軸７から内燃機関２へ伝わろうとする回転を阻止することである。

パーキングロック操作は、まず前後の多板クラッチ20、24への油圧供給を止めて、共にニュートラル状態にする。その後、第１シフタ32および第３シフタ34を動かして、ドグクラッチＣｄ，Ｒｄを移動させ、３速従動歯車Ｃ３と後進従動歯車Ｒ４とを共にカウンタ軸に結合させることによってパーキングロックが行われる。この状態で、車輪からの回転力が、出力軸７、カウンタ軸６を経由して、上記従動歯車Ｃ３、Ｒ４に加わると、この回転力は管状補助主軸23に固定されている３速駆動歯車Ｍ３、後進駆動歯車Ｒ１に伝わるが、管状補助主軸23に加わるこれらの歯車Ｍ３、Ｒ１の回転力は、互いに逆方向となっているので、管状補助主軸23、歯車Ｍ３、Ｒ１、および歯車Ｃ３、Ｒ４はいずれも回転することが出来ない。したがって、カウンタ軸６に歯車28、29を介して接続されている出力軸７、およびこれに連なる車輪も回転することができないので、パーキングロックされる。

上記実施形態では、３速従動歯車Ｃ３と後進従動歯車Ｒ４とにそれぞれのドグクラッチクラッチＣｄ，Ｒｄを係合させた例を示したが、３速従動歯車Ｃ３の代わりに、カウンタ軸６に固定されている１速従動歯車Ｃ１を用い、１速従動歯車Ｃ１と後進従動歯車Ｒ４とにそれぞれのドグクラッチクラッチＣｄ，Ｒｄを係合させても同様な効果がある。一般に、２個の多板クラッチを共にニュートラルにした後、カウンタ軸に固定されている前進用従動歯車の１個とカウンタ軸に固定されている後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させればパーキングロックされる。

同時係合させるドグクラッチクラッチの係合位置は、予めプログラムされ、シフトドラム上に穿設されたカム溝によって決められる。シフトドラムの回動は、電動モータ35の制御によって行われる。シフトドラムの回動は、セレクタボタンを４−３−２−１−Ｎ−Ｒ−Ｐと設定し、パーキング時に、シフトドラムの回動位置が、上記Ｐに対応するよう電動モータが制御される。

上記自動変速機の構成において、後進用歯車を除く他の歯車群に包括的な名前をつける。第１クラッチによって主軸に対して動力継脱される管状補助主軸に固定されている歯車群を第１駆動歯車群、カウンタ軸に設けられ上記第１駆動歯車群と常時噛み合い選択的にカウンタ軸に結合される歯車群を第１従動歯車群、この両歯車群を総称して第１歯車群と名付ける。また、主軸に設けられ選択的に主軸に結合される歯車群を第２駆動歯車群、第２クラッチによってカウンタ軸に対して動力継脱される管状補助カウンタ軸に固定され上記第２駆動歯車群と常時噛み合う歯車群を第２従動歯車群、この両歯車群を総称して第２歯車群と名付ける。

図８は第２実施形態に係るパワーユニット１Ｂの説明図であり、第１実施形態のパワーユニット１Ａの変速機と第２実施形態のパワーユニット２Ｂの変速機が並べて描いてある。図にはクランク軸、トルクコンバータ、出力軸などは図示省略してある。前述の第１実施形態は、第１歯車群を奇数段歯車（１速、３速）、第２歯車群を偶数段歯車（２速、４速）によって構成したものであるが、本発明の第２実施形態はこの奇数段・偶数段の歯車配置を交換して、第１歯車群を偶数段歯車（２速、４速）、第２歯車群を奇数段歯車（１速、３速）によって構成したものである。即ち、第１歯車群として２速歯車と４速歯車を配置し、第２歯車群として１速歯車と３速歯車を配置して構成したものである。図において
、第２実施形態の歯車の符号は、同一機能の第１実施形態の歯車と同じ符号が付してある。なお、第２実施形態における後進用歯車の軸に対する位置は、第１実施形態と同じである。

上記第２実施形態のパワーユニット構成においても、２個の多板クラッチを共にニュートラルにした後、カウンタ軸に固定されている前進用従動歯車の１個とカウンタ軸に固定されている後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させればパーキングロックされる。

上記各実施形態は、４速自動変速機であったが、歯車数を増やして５速以上の自動変速機とすることも可能で、この場合も２個の多板クラッチを共にニュートラルにした後、カウンタ軸に固定されている前進用従動歯車のうちの１個とカウンタ軸に固定されている後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させればパーキングロックされる。

以上詳述したように、本実施形態では、次の効果がもたらされている。
（１）専用の部材を新たに設けることなく、従来から用いられていた部材を一部変更するだけで、軽量コンパクト、かつ操作確実なパーキングロック機構を提供することができる。
（２）簡単な操作でパーキングロックを行うことが出来る。

本発明の一実施形態に係るパワーユニット1Ａの各回転軸を含む構成展開図である。 １速発進操作を示す図である。 １速から２速への切換操作を示す図である。 ２速から３速への切換操作を示す図である。 ３速から４速への切換操作を示す図である。 後進操作を示す図である。 パーキングロック操作を示す図である。 第２実施形態に係るパワーユニット１Ｂの説明図であり、第１実施形態のパワーユニット１Ａの変速機と第２実施形態のパワーユニット２Ｂの変速機が並べて描いてある。

符号の説明

Ｍ１…１速駆動歯車、Ｍ２…２速駆動歯車、Ｍ３…３速駆動歯車、Ｍ４…４速駆動歯車、Ｍｄ…ドグクラッチ、Ｃ１…１速従動歯車、Ｃ２…２速従動歯車、Ｃ３…３速従動歯車、Ｃ４…４速従動歯車、Ｃｄ…ドグクラッチ、Ｒ１…後進駆動歯車、Ｒ２…第１中間歯車、Ｒ３…第２中間歯車、Ｒ４…後進従動歯車、Ｒｄ…ドグクラッチ、１Ａ、１Ｂ…パワーユニット、２…内燃機関、３…変速機、４…クランク軸、５…主軸、６…カウンタ軸、７…出力軸、８…後進切換用中間軸、12…トルクコンバータ、20…第１油圧式多板クラッチ、23…管状補助主軸、24…第２油圧式多板クラッチ、27…管状補助カウンタ軸、28…カウンタ軸出力歯車、29…出力軸従動歯車、30…歯車切換装置、31…シフトドラム、32…第１シフタ、33…第２シフタ、34…第３シフタ、35…電動モータ。

Claims (2)

1. 主軸と、カウンタ軸と、
   上記主軸に同心かつ回転可能に設けられた管状補助主軸に固定された第１駆動歯車群と、
   上記カウンタ軸上に回転可能に設けられ上記第１駆動歯車群と常時噛み合い選択的にカウンタ軸に結合される第１従動歯車群と、
   上記主軸と管状補助主軸との動力継脱を行う第１クラッチと、
   上記主軸上に回転可能に設けられ選択的に主軸に結合される第２駆動歯車群と、
   上記カウンタ軸と同心かつ回転可能に設けられた管状補助カウンタ軸に固定され上記第２駆動歯車群と常時噛み合う第２従動歯車群と、
   上記カウンタ軸と管状補助カウンタ軸との動力継脱を行う第２クラッチと、
   上記管状補助主軸に固定された後進駆動歯車と、
   上記カウンタ軸上に回転可能に設けられ上記後進駆動歯車と中間歯車を介して常時噛み合いかつ選択的にカウンタ軸に結合される後進従動歯車と
   を備えた自動変速機のパーキングロック機構において、
   上記２個のクラッチを共にニュートラル状態にした後、カウンタ軸に固定されている前進用従動歯車のうちの１個とカウンタ軸に固定されている後進用従動歯車とを共にカウンタ軸に結合させることを特徴とする自動変速機のパーキングロック機構。
2. パーキングロック時に２個の歯車をを共にカウンタ軸に結合させる手段は、
   電動モータによって駆動されるシフトドラムと、
   予めプログラムされ、シフトドラム上に穿設されたカム溝と、
   同カム溝に駆動され軸方向へ摺動するシフタと、
   同シフタに駆動され軸方向へ摺動し軸に対して回転可能な歯車に継脱する手段と
   を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のパーキングロック機構。
   
   

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