JP2010096301A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】変速段を多段化しても軸方向への延長が抑制され、重量及びコストの増加も抑制される変速機を提供する。
【解決手段】本発明の変速機１０は、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２と、第１クラッチＣ１により動力源に断続可能に接続される第１入力軸２１と、第２クラッチＣ２により動力源に断続可能に接続される第２入力軸２２と、第１入力軸２１の外周に回転可能に配置される複数の第１入力軸歯車３１，３３，３５と、第２入力軸２２の外周に回転可能に配置される複数の第２入力軸歯車３２，３４，３６と、出力軸４と、第１歯車選択手段５と、第２歯車選択手段６と、を有する車両用の変速機であって、第１入力軸変速段の１つと第２入力軸変速段の１つのうちどちらか１つを選択する第３歯車選択手段７を備えることを特徴とする変速機。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機に関し、特にクラッチを２つ有する変速機に関する。

自動車の変速機の１つに、例えば図３に示すような、２つのクラッチを有するいわゆるデュアルクラッチを用いた変速機がある。デュアルクラッチは、変速段を切り替える際に、トルクが切れることなく速やかに変速が行える等の特徴を有している。

図３に示される変速機９０は、外周に入力軸側歯車（ドライブギヤ）列が配設される入力軸２１及び２２と、入力軸２１及び２２を動力源と選択的に連結するためのクラッチＣ１及びＣ２とを有する。そして、入力軸２１及び２２に配設される歯車と常時噛み合う出力軸側歯車（ドリブンギヤ）が配設される出力軸４を１本有する。第１入力軸２１のドライブギヤ３１と出力軸４のドリブンギヤ４１とで変速段の１速段、第１入力軸２１のドライブギヤ３３と出力軸４のドリブンギヤ４３とで変速段の３速段に対応し、ドリブンギヤ４１とドリブンギヤ４３との間に位置する第１歯車選択手段５によって、どちらかの変速段が選択される。第１入力軸２１のドライブギヤ３５と出力軸４のドリブンギヤ４５とで構成される５速段は、別の第１歯車選択手段５によって選択される。第２入力軸２２のドライブギヤ３２と出力軸４のドリブンギヤ４２とで変速段の２速段、第２入力軸２２のドライブギヤ３４と出力軸４のドリブンギヤ４４とで変速段の４速段に対応し、ドリブンギヤ４２とドリブンギヤ４４との間に位置する第２歯車選択手段６によって、どちらかの変速段が選択される。第２入力軸２２のドライブギヤ３６と出力軸４のドリブンギヤ４６とで構成される５速段は、別の第２歯車選択手段６によって選択される。第１クラッチＣ１側の５速段及び第２クラッチＣ２側の６速段を選択するための歯車選択手段は、１つの変速段のために配設されている。そのため、このように変速段が多段化した変速機では、入力軸（出力軸）の軸方向に寸法が長くなる。寸法が大きくなると、車両への搭載性が悪化する問題が生じる場合がある。

他のデュアルクラッチの変速機としては、特許文献１の図１に示されるように、出力軸を２本とする構成のものがある。この変速機は、出力軸が２本で構成されるため、軸方向の寸法が短縮化される。しかし、出力軸が２つ配設されているため、変速機の重量が増加したり、コストがアップする等の問題がある。その上、入力軸（出力軸）の径方向の寸法が大きくなるため、軸方向に延長する場合と同様に車両への搭載性の悪化が問題となる場合もある。
特開平１１−５１１２５号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、変速段を多段化しても軸方向への延長が抑制され、重量及びコストの増加も抑制される変速機を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、動力源に接続される接続状態と前記動力源から切断される切断状態との間を移動することにより切り替え可能である第１クラッチ及び第２クラッチと、
前記第１クラッチにより前記動力源に断続可能に接続される第１入力軸と、
前記第２クラッチにより前記動力源に断続可能に接続される第２入力軸と、
前記第１入力軸の外周に配置される複数の第１入力軸歯車と、
前記第２入力軸の外周に配置される複数の第２入力軸歯車と、
前記第１入力軸歯車と噛み合う複数の第１出力軸歯車及び前記第２入力軸歯車と噛み合う複数の第２出力軸歯車が同軸で外周に配置される出力軸と、
噛み合う前記第１入力軸歯車及び前記第１出力軸歯車の組み合わせである第１入力軸変速段のうち１つを選択する第１歯車選択手段と、
噛み合う前記第２入力軸歯車及び前記第２出力軸歯車の組み合わせである第２入力軸変速段のうち１つを選択する第２歯車選択手段と、
を有する車両用の変速機であって、
前前記第１入力軸変速段の１つと前記第１入力軸変速段の１つに隣接する前記第２入力軸変速段の１つとのうちどちらか一方を選択する第３歯車選択手段を備えることを特徴とすることである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記第１変速段又は前記第２変速段は奇数段で、前記第２変速段又は前記第１変速段は偶数段であり、前記第３歯車選択手段で選択される前記第１入力軸変速段と前記第２入力軸変速段とは、変速段数が２段以上離れていることである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記第１歯車機択手段、前記第２歯車選択手段、及び前記第３歯車選択手段は、シンクロ機構を有することである。

請求項１に係る発明においては、１つの出力軸に第１入力軸の第１入力軸歯車と第２入力軸の第２入力軸歯車とに噛み合う第１出力軸歯車と第２出力軸歯車とが配設されており、第１入力軸変速段の１つと第２入力軸変速段の１つのうちどちらか１つを選択可能な第３歯車選択手段を有する。従来、第１入力軸変速段の変速段は第１歯車選択手段で選択され、第２入力軸変速段の変速段は第２歯車選択手段によって選択されるため、多段化することで歯車選択手段の数も増加し、軸方向に延長する原因となる。しかし、本発明では第１入力軸変速段の変速段と第２入力軸変速段の変速段とを第３歯車選択手段を共通で用いて選択する構成となるため、多段化しても出力軸の軸方向への延長が抑制される。また、第１歯車選択手段あるいは第２歯車選択手段の一部が減少することで重量及びコストの増加を抑制できる。

請求項２に係る発明においては、第３歯車選択手段で選択される第１入力軸変速段の変速段と第２入力軸変速段の変速段とが２段以上離れているため、変速段を切り替える際、スムーズな切り替えが可能である。よって、デュアルクラッチとしての特徴を有した上で、軸方向の延長、重量増加及びコストアップが抑制される変速機を実現できる。

請求項３に係る発明においては、各歯車選択手段はシンクロ機構を有しており、第１歯車選択手段あるいは第２歯車選択手段の一部が減少すれば、コストの高いシンクロ機構も減らせることができるため、大幅なコストダウンが可能となる。

本発明の代表的な実施形態を図１及び図２を参照して説明する。本実施形態に係る変速機は、車両に搭載される。なお、説明に用いるための変速機の構成を示す図は概念図である。

（実施形態１）
本実施形態１の変速機１０は、図１に示されるように、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２と、第１入力軸２１と、第２入力軸２２と、ドライブギヤ（第１及び第２入力軸歯車）３１〜３６と、出力軸４と、ドリブンギヤ（第１及び第２出力軸歯車）４１〜４６第１歯車選択手段５と、第２歯車選択手段６と、第３歯車選択手段７とを有する。

第１クラッチＣ１は、動力源となる内燃機関（図示略）と後述する第１入力軸２１との間に位置し、内燃機関出力軸２３に出力される内燃機関のトルクを第１入力軸２１側に伝達する接続状態と、伝達しない切断状態との間を移動することで断続を行う装置である。

第２クラッチＣ２は、内燃機関出力軸２３に出力される動力源となる内燃機関と後述する第２入力軸２２との間に位置し、内燃機関のトルクを第２入力軸２２側に伝達する接続状態と、伝達しない切断状態との間を移動することで断続を行う装置である。

第１入力軸２１は棒状の部材であり、一端側が第１クラッチＣ１と一体回転可能に連結しており、他端側がベアリング１１によって変速機ケース（図示略）に回転可能に支承されている。第１入力軸２１は第１クラッチＣ１が接続状態のとき、内燃機関のトルクにより回転する。第２入力軸２２は第１入力軸２１が内部を貫通する円筒状の部材であり、一端側が第２クラッチＣ２と一体回転可能に連結しており、第２クラッチＣ２と後述するドライブギヤ３２との間でベアリング１２によって変速機ケースに回転可能に支承されている。第２入力軸２２は、第２クラッチＣ２が接続状態のとき、内燃機関のトルクにより回転する。

ドライブギヤ３１〜３６は各変速段に対応し、ドライブギヤ（第１入力軸歯車）３１が１速段、ドライブギヤ（第２入力軸歯車）３２が２速段、ドライブギヤ（第１入力軸歯車）３３が３速段、ドライブギヤ（第２入力軸歯車）３４が４速段、ドライブギヤ（第１入力軸歯車）３５が５速段、ドライブギヤ（第２入力軸歯車）３６が６速段に対応する。

ドライブギヤ３１，３３，３５は、第１入力軸２１と一体回転可能に第１入力軸２１の外周に支承されている。第１入力軸２１の軸方向において、第１クラッチＣ１側から３速段のドライブギヤ３３、第５速段のドライブギヤ３５、１速段のドライブギヤ３１の順で配置されている。

ドライブギヤ３２，３４，４６は、第２入力軸２２と一体回転可能に第２入力軸２２の外周に支承されている。第２入力軸２２の軸方向において、第２クラッチＣ２側から２速段のドライブギヤ３２、４速段のドライブギヤ３４、６速段のドライブギヤ３６の順で配置されている。

出力軸４は、第１入力軸２１及び第２入力軸２２と平行に、両端をベアリング１３，１４によって変速機ハウジングに回転可能に支承されている。出力軸４には、複数のドリブンギヤ（第１出力軸歯車及び第２出力軸歯車）４１〜４６が出力軸４に対して回転自在に配置されている。ドリブンギヤ（第１出力軸歯車）４１はドライブギヤ３１と、ドリブンギヤ（第２出力軸歯車）４２はドライブギヤ３２と、ドリブンギヤ（第１出力軸歯車）４３はドライブギヤ３３と、ドリブンギヤ（第２出力軸歯車）４４はドライブギヤ３４と、ドリブンギヤ（第１出力軸歯車）４５はドライブギヤ３５と、ドリブンギヤ（第２出力軸歯車）４６はドライブギヤ３６と、常時噛合している。

出力軸４の一端側（図１中右方のベアリング１４側）には、ドリブンギヤ４２とベアリング１４との間に出力ギヤ８１が出力軸４と一体回転可能に係合している。そして、この出力ギヤ８１と常時噛み合っている最終ギヤ８２を介して、第１入力軸２１又は第２入力軸２２を経由して出力軸４に伝達されたトルクが車輪側へと伝達され、車両が走行することとなる。

第１歯車選択手段５は、シンクロ機構５１，５２と、ハブ５３と、スリーブ５４とを有する。シンクロ機構５１，５２は、１つのシンクロナイザリングあるいは複数のリングによって構成される。シンクロ機構５１は出力軸４の軸方向において、ドリブンギヤ４１と後述するハブ５３との間、シンクロ機構５２はドリブンギヤ４５とハブ５３との間にそれぞれ１つ、出力軸４の外周を回転可能に配置されている。ハブ５３は、出力軸４の軸方向において、２つのシンクロ機構５１，５２の間に位置し、出力軸４と一体回転可能に出力軸４の外周に支承されている。

スリーブ５４は、ハブ５３の外周に位置し、ハブ５３と一体回転可能且つ軸方向移動可能に係合している。スリーブ５４の外周には溝が周方向に形成されており、その溝にフォーク（図示略）が周方向に摺動可能で軸方向に係合している。フォークがアクチュエータにより駆動されることで、スリーブ５４はドリブンギヤ４１と係合する位置とドリブンギヤ４５と係合する位置との間を軸方向に移動し、ドリブンギヤ４１とドリブンギヤ４５のどちらとも係合していないニュートラル位置も有する。スリーブ５４が軸方向の一方側に移動することで、車両の変速段が選択されることになる。例えば、出力軸４と一体回転しているスリーブ５４がドリブンギヤ４１側に移動すると、シンクロ機構５１によって、ドライブギヤ３１を介して第１入力軸２１と一体回転しているドリブンギヤ４１との回転同期が行われる。スリーブ５４とドリブンギヤ４１との回転同期が完了し、スリーブ５４がドリブンギヤ４１と係合すると、スリーブ５４を介してドリブンギヤ４１がハブ５３と係合し、結果、第１入力軸２１と出力軸４とが第１速段の変速段の変速比で同期回転する。

第２歯車選択手段６は、シンクロ機構６１，６２と、ハブ６３と、スリーブ６４とを有する。シンクロ機構６１，６２は、１つのシンクロナイザリングあるいは複数のリングによって構成される。シンクロ機構６１は出力軸４の軸方向においてドリブンギヤ４２と後述するハブ６３との間、シンクロ機構６２はドリブンギヤ４４とハブ６３との間にそれぞれ１つ、出力軸４の外周を回転可能に配置されている。ハブ６３は、出力軸４の軸方向において、２つのシンクロ機構６１，６２の間に位置し、出力軸４と一体回転可能に出力軸４の外周に支承されている。

スリーブ６４は、ハブ６３の外周に位置し、ハブ６３と一体回転可能且つ軸方向移動可能に係合している。スリーブ６４の外周には溝が周方向に形成されており、その溝にフォークが周方向に摺動可能で軸方向に係合している。フォークがアクチュエータにより駆動されることで、スリーブ６４はドリブンギヤ４２と係合する位置とドリブンギヤ４４と係合する位置との間を軸方向に移動し、ドリブンギヤ４２とドリブンギヤ４４のどちらとも係合していないニュートラル位置も有する。

第３歯車選択手段７は、シンクロ機構７１，７２と、ハブ７３と、スリーブ７４とを有する。シンクロ機構７１，７２は、１つのシンクロナイザリングあるいは複数のリングによって構成される。シンクロ機構７１は出力軸４の軸方向においてドリブンギヤ４３と後述するハブ７３との間、シンクロ機構７２はドリブンギヤ４６とハブ７３との間にそれぞれ１つ、出力軸４の外周を回転可能に配置されている。ハブ７３は、出力軸４の軸方向において、２つのシンクロ機構７１の間に位置し、出力軸４と一体回転可能に出力軸４の外周に係合している。

スリーブ７４は、ハブ７３の外周に位置し、ハブ７３と一体回転可能且つ軸方向移動可能に係合している。スリーブ７４の外周には溝が周方向に形成されており、その溝にフォークが周方向に摺動可能で軸方向に係合している。フォークがアクチュエータにより駆動されることで、スリーブ７４はドリブンギヤ４３と係合する位置とドリブンギヤ４６と係合する位置との間を軸方向に移動し、ドリブンギヤ４３とドリブンギヤ４６とのどちらとも係合していないニュートラル位置も有する。

本実施形態１の変速機１０は、各変速段で各構成要素が図２に示される表のような関係となる。図２において、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２については、丸印（○）が接続状態を示し、何も表示されていないのが切断状態である。そして、スリーブ５４，６４，７４については、丸印（○）がドライブギヤのいずれかと係合していることを示し、ニュートラルに丸印（○）が示されている場合は、どちらのドライブギヤとも係合していないことを示す。

従って、変速段が１速段の場合、第１クラッチＣ１は接続状態で第２クラッチＣ２が切断状態、第１歯車選択手段５のスリーブ５４はドリブンギヤ４１と係合し、第２歯車選択手段６のスリーブ６４及び第３歯車選択手段７のスリーブ７４はニュートラル位置である。２速段の場合、第１クラッチＣ１は切断状態で第２クラッチＣ２が接続状態、スリーブ６４はドリブンギヤ４２と係合し、スリーブ５４とスリーブ７４はニュートラル位置である。３速段の場合、第１クラッチＣ１は接続状態で第２クラッチＣ２が切断状態、スリーブ７４はドリブンギヤ４３と係合し、スリーブ５４とスリーブ６４はニュートラル位置である。４速段の場合、第１クラッチＣ１は切断状態で第２クラッチＣ２が接続状態、スリーブ６４はドリブンギヤ４４と係合し、スリーブ５４とスリーブ７４はニュートラル位置である。５速段の場合、第１クラッチＣ１は接続状態で第２クラッチＣ２が切断状態、スリーブ５４はドリブンギヤ４５と係合し、スリーブ６４とスリーブ７４はニュートラル位置である。６速段の場合、第１クラッチＣ１は切断状態で第２クラッチＣ２が接続状態、スリーブ７４はドリブンギヤ４６と係合し、スリーブ５４とスリーブ６４はニュートラル位置である。

次に、２速段で走行中に３速段に切り替えると予測し３速段に切り替える場合を例として、本実施形態１の変速機１０の動作について簡単に説明する。まず、２速段で走行しているので、第２クラッチＣ２が接続状態、第１クラッチＣ１が切断状態にある。第２歯車選択手段６のスリーブ６４はドリブンギヤ４２と係合しており、第１歯車選択手段５のスリーブ５１はニュートラル位置である。そして、第３歯車選択手段７のスリーブ７４はドリブンギヤ４３側に移動し、シンクロ機構７１が同期完了すればドリブンギヤ４３と係合する。３速段に変速する際、第２クラッチＣ２が切断状態となり、第１クラッチＣ１が接続状態に切り替わる。第２歯車選択手段６のスリーブ６４はニュートラル位置に移動し、第１歯車選択手段５のスリーブ５４はニュートラル位置のままである。３速段から変速する予測された次の変速段が４速段の場合はスリーブ５４で同期・係合させ、２速段の場合はスリーブ６４で同期・係合させる。

本実施形態１の変速機１０によれば、第１クラッチＣ１の接続により回転する第１入力軸２１と同期回転する３速段のドリブンギヤ４３と、第２クラッチＣ２の接続により回転する第２入力軸２２と同期回転する６速段のドリブンギヤ４６とが、１つの第３歯車選択手段７によって、どちらの変速段を選択するかの装置を共用している。従来では、図３に示されるように、第１クラッチＣ１の接続により回転する第１入力軸２１と同期回転するドリブンギヤ３１，３３，３５は２つの第１歯車選択手段５によって、第２クラッチＣ２の接続により回転する第２入力軸２２と同期回転するドリブンギヤ３２，３４，３６は２つの第２歯車選択手段６によって、出力軸４と結合する。そのため、全体としての歯車選択手段は４つ配置されている。本実施形態１の変速機１０では、歯車選択手段は全体として３つである。従って、歯車選択手段の数が少ない分、軸方向の寸法が短い。また、歯車選択手段が減少することで重量もコストも減少する。

そして、第１クラッチＣ１側の変速段と第２クラッチＣ２側の変速段とで第３歯車選択手段７を共用するにあたり、本実施形態１の変速機１１のように変速段数を２段以上離すことで、変速段の切り替えがスムーズに行える。デュアルクラッチの特徴の１つは、変速段の切り替えがスムーズに行え、トルクが切れにくいことである。本実施形態１の変速機１０では、３速段から６速段への変速段の切り替えあるいは６速段から３速段への変速段の切り替えを行うことは少ないため、変速に際して第３歯車選択手段７と別の歯車選択手段とで行うことができる。よって、トルク切れが避けられるというデュアルクラッチの特徴とを有し且つ、軸方向の短縮（延長の抑制）、重量及びコストが抑制される変速機を実現できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第３歯車選択手段７で選択される変速段は２段以上離れていれば良いので、２速段と５速段、１速段と４速段、１速段と６速段の組み合わせなども考えられる。

本実施形態１の変速機１０の構成を示す説明図である。 変速機１０による、変速段毎のクラッチ、スリーブの関係を表した図である。 従来の変速機９０の構成を示す説明図である。

符号の説明

１０，９０：変速機、１１〜１４：ベアリング、
２１：第１入力軸、２２：第２入力軸、２３：内燃機関出力軸、
３１，３３，３５：ドライブギヤ（第１入力軸歯車）、
３２，３４，３６：ドライブギヤ（第２入力軸歯車）、
４：出力軸、４１，４３，４５：ドリブンギヤ（第１出力軸歯車）、
４２，４４，４６：ドリブンギヤ（第２出力軸歯車）、
５：第１歯車選択手段、５１，５２：シンクロ機構、５３：ハブ、５４：スリーブ、
６：第２歯車選択手段、６１，６２：シンクロ機構、６３：ハブ、６４：スリーブ、
７：第３歯車選択手段、７１，７２：シンクロ機構、７３：ハブ、７４：スリーブ、
８１：出力ギヤ、８２：最終ギヤ、
Ｃ１：第１クラッチ、Ｃ２：第２クラッチ。

Claims (3)

1. 動力源に接続される接続状態と前記動力源から切断される切断状態とを切り替え可能である第１クラッチ及び第２クラッチと、
   前記第１クラッチにより前記動力源に断続可能に接続される第１入力軸と、
   前記第２クラッチにより前記動力源に断続可能に接続される第２入力軸と、
   前記第１入力軸の外周に配置される複数の第１入力軸歯車と、
   前記第２入力軸の外周に配置される複数の第２入力軸歯車と、
   前記第１入力軸歯車と噛み合う複数の第１出力軸歯車及び前記第２入力軸歯車と噛み合う複数の第２出力軸歯車が同軸で外周に配置される出力軸と、
   噛み合う前記第１入力軸歯車及び前記第１出力軸歯車の組み合わせである第１入力軸変速段のうち１つを選択する第１歯車選択手段と、
   噛み合う前記第２入力軸歯車及び前記第２出力軸歯車の組み合わせである第２入力軸変速段のうち１つを選択する第２歯車選択手段と、
   を有する車両用の変速機であって、
   前記第１入力軸変速段の１つと前記第１入力軸変速段の１つに隣接する前記第２入力軸変速段の１つとのうちどちらか一方を選択する第３歯車選択手段を備えることを特徴とする変速機。
2. 前記第１変速段又は前記第２変速段は奇数段で、前記第２変速段又は前記第１変速段は偶数段であり、
   前記第３歯車選択手段で選択される前記第１入力軸変速段と前記第２入力軸変速段とは、変速段数が２段以上離れている請求項１に記載の変速機。
3. 前記第１歯車機択手段、前記第２歯車選択手段、及び前記第３歯車選択手段は、シンクロ機構を有する請求項１又は２に記載の変速機。

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