JP2012172793A

JP2012172793A - 副変速機構付き変速機

Info

Publication number: JP2012172793A
Application number: JP2011037008A
Authority: JP
Inventors: Koji Terashima; 幸士寺島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: JP5655624B2

Abstract

【課題】副変速機構付き変速機に関し、重量物運搬に適した大きな減速比を得る。
【解決手段】主軸１３と、主軸１３に同軸上に配設される出力軸１４と、主軸１３及び出力軸１４に並行に配設されるカウンタ軸１５と、出力軸１４とカウンタ軸１５との間に配設されるアイドラ軸６０と、主軸１３とカウンタ軸１５との間に変速ギヤ列を有する主変速部７２と、遊星歯車機構４１を含む副変速部７３と、変速機ケース１１とを備え、副変速部７３は、カウンタ軸１５に設けられた第１減速ギヤ５２と、アイドラ軸６０に設けられて第１減速ギヤ５２と噛合するアイドラギヤ６１と、出力軸１４に支持されてアイドラギヤ６１と噛合する第２減速ギヤ５３と、リングギヤ４５の回転を停止可能な回転停止手段５１と、リングギヤ４５を出力軸１４及び第２減速ギヤ５３のいずれか一方と選択的に結合可能な選択結合手段５０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、副変速機構付き変速機に関し、特に主変速機の出力側に副変速機としてのレンジギヤ段を備えた副変速機構付き変速機に関する。

車両に搭載される変速機は、省燃費と発進性とを確保するために変速比の範囲（以下、オーバーオールレンジという）を広く確保することが要求される。ギヤ段数を一定に保ちつつオーバーオールレンジを拡大した場合、段間比が広くなるため変速時の回転数変化も大きくなる。そのため、ワイドレンジ化はギヤ段数の増加、すなわち多段化を伴うことになる。このような変速機の多段化を実現する手法として、主変速機の他に例えばスプリッタギヤ段やレンジギヤ段といわれる副変速機を設ける手法が知られている。

例えば、特許文献１には、主変速機の入力側に副変速機としてのスプリッタギヤ段を設け、さらに主変速機の出力側に副変速機としてのレンジギヤ段を設けた車両用多段変速機が開示されている。

特開２００１−１７３７７５号公報

ところで、重量物等を運搬する車両においては、積載走行時に通常の変速機では減速比が不足するため、ファイナルの減速比を大きく設定したり、いわゆるハブリダクション機構を設けることで高い減速比を実現している。しかし、このような減速機構を用いた場合、重量物を搬送しない空荷走行時等に最高速側が大幅に制限されることになり、燃費や操縦性の悪化を招く可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、重量物運搬等に適した大きな減速比を得ることができる副変速機構付き変速機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の副変速機構付き変速機は、エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記出力軸と前記カウンタ軸との間に並行に配設されるアイドラ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容する変速機ケースとを備え、前記副変速部は、前記カウンタ軸に設けられた第１減速ギヤと、前記アイドラ軸に設けられて前記第１減速ギヤと噛合するアイドラギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記アイドラギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤの回転を前記変速機ケースに対して停止可能な回転停止手段と、前記リングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な選択結合手段とを有することを特徴とする。

また、前記主変速部は、変速ギヤ列として前進ギヤ列のみを有するものであってもよい。

また、前記主変速部の入力側に高速段及び低速段の２段変速が可能なスプリッタギヤ段をさらに備えてもよい。

本発明の副変速機構付き変速機によれば、重量物運搬等に適した大きな減速比を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機を示すスケルトン図である。本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を低速段位置にした状態を示すスケルトン図である。本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を高速段位置にした状態を示すスケルトン図である。本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を超低速段位置にした状態を示すスケルトン図である。本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機の各レンジにおけるギヤ段とアウトプットシャフト回転数との関係を示す図である。本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機において、メインギヤ段のリバースギヤ列を省略した構成を示すスケルトン図である。本発明の他の実施形態に係る副変速機構付き変速機を示すスケルトン図である。

以下、図１〜５に基づいて、本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機（以下、単に変速機という）１０は、エンジン１の回転動力を変速して車両の駆動輪（不図示）に伝達するものである。図１に示すように、エンジン１と変速機１０との間にはクラッチ３が設けられている。また、クラッチ３は、エンジン１のクランクシャフト２に接続されたドライブプレート６、ドライブプレート６に対向配置されたドリブンプレート７及び、ドリブンプレート７をドライブプレート６との間に挟むプレッシャプレート８を有する。

図１に示すように、変速機１０の変速機ケース１１は前方ケース部１１ａと後方ケース部１１ｂとを有する。前方ケース部１１ａには、主変速機としてのメインギヤ段７２及び、このメインギヤ段７２の入力側に接続された副変速機としてのスプリッタギヤ段７１が収容されている。また、後方ケース部１１ｂには、メインギヤ段７２の出力側に接続された副変速機としてのレンジギヤ段７３が収容されている。以下、変速機１０の詳細な構成について説明する。

変速機１０は、インプットシャフト１２、このインプットシャフト１２に対して同軸上に配設されたメインシャフト（主軸）１３、メインシャフト１３に対して同軸上に配設されたアウトプットシャフト（出力軸）１４、これらのシャフト１２，１３，１４に対して並行に配設されたカウンタシャフト（カウンタ軸）１５及び、アウトプットシャフト１４とカウンタシャフト１５との間にこれらのシャフト１４，１５に対して並行に配設されたアイドラシャフト（アイドラ軸）６０を有する。

インプットシャフト１２は、その前端側を前方ケース部１１ａ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、インプットシャフト１２の前端部にはドリブンプレート７が連結され、後端部には第１スプライン１６が固設されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたインプットシャフト１２には、インプットギヤ１７が相対回転可能に支持されている。さらに、インプットギヤ１７の後方側部には、当該ギヤを選択しうる第１ギヤスプライン１８が固設されている。

カウンタシャフト１５は、前端側を前方ケース１１ａ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、カウンタシャフト１５の前端部は、カウンタシャフトブレーキ５８に連結されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたカウンタシャフト１５には、前方側から順にインプットギヤ１７と噛合するインプットカウンタギヤ１９、３速カウンタギヤ２０、２速カウンタギヤ２１、１速カウンタギヤ２２及び、リバースカウンタギヤ２３が固設されている。さらに、後方ケース部１１ｂ内に収容されたカウンタシャフト１５には、後述するアウトプットアイドラギヤ６１と噛合するカウンタ減速ギヤ５２が固設されている。なお、本実施形態のカウンタ減速ギヤ５２は、本発明の第１減速ギヤに相当する。

メインシャフト１３は、前方側を前方ケース部１１ａ内に収容させるとともに、後方側を後方ケース部１１ｂ内に収容させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。メインシャフト１３の後方端部には、後述する遊星歯車機構４１を構成するサンギヤ４２が固設されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたメインシャフト１３には、前方側から順に３速メインギヤ２４、２速メインギヤ２５、１速メインギヤ２６及び、リバースメインギヤ２７が相対回転可能に設けられている。この３速メインギヤ２４は３速カウンタギヤ２０と噛合し、２速メインギヤ２５は２速カウンタギヤ２１と噛合し、１速メインギヤ２６は１速カウンタギヤ２２と噛合する。また、リバースメインギヤ２７は、リバースアイドラギヤ２８を介してリバースカウンタギヤ２３と噛合する。

３速メインギヤ２４の前方側部には第２ギヤスプライン３０が固設され、後方側部には第３ギヤスプライン３１が固設されている。また、２速メインギヤ２５の前方側部には第４ギヤスプライン３２が固設され、１速メインギヤ２６の後方側部には第５ギヤスプライン３３が固設されている。また、リバースメインギヤ２７の前方側部には第６ギヤスプライン３４が固設されている。

第３ギヤスプライン３１と第４ギヤスプライン３２との間に位置するメインシャフト１３には、第２スプライン３５が固設されている。また、第５ギヤスプライン３３と第６ギヤスプライン３４との間に位置するメインシャフト１３には、第３スプライン３６が固設されている。

第１スプライン１６には、軸方向に移動して隣接する第１スプライン１６と第１ギヤスプライン１８もしくは、第１スプライン１６と第２ギヤスプライン３０に係合可能な第１スリーブ３７が設けられている。また、第２スプライン３５には、軸方向に移動して隣接する第２スプライン３５と第３ギヤスプライン３１もしくは、第２スプライン３５と第４ギヤスプライン３２に係合可能な第２スリーブ３８が設けられている。また、第３スプライン３６には、軸方向に移動して隣接する第３スプライン３６と第５ギヤスプライン３３もしくは、第３スプライン３６と第６ギヤスプライン３４に係合可能な第３スリーブ３９が設けられている。

遊星歯車機構４１は、サンギヤ４２と、サンギヤ４２の外周に配設されて噛合する複数の遊星ギヤ４３と、各遊星ギヤ４３を軸支するキャリア４４と、内周面に各遊星ギヤ４３と噛合する歯が形成されたリングギヤ４５とを備える。サンギヤ４２はメインシャフト１３の後方端部に固設され、キャリア４４はアウトプットシャフト１４の前方端部に固設されている。リングギヤ４５と変速機ケース１１との間には、リングギヤ４５の回転を変速機ケース１１に停止可能なブレーキ（回転停止手段）５１が設けられている。また、リングギヤ４５の後方側部には軸方向に延びる筒部４６が一体的に形成され、この筒部４６はアウトプットシャフト１４の外周に相対回転可能に嵌め込まれている。すなわち、筒部４６は、アウトプットシャフト１４とともに二重軸を構成する。

筒部４６の後方端部には、リングギヤスプライン４７が固設されている。また、筒部４６には、後述するアウトプットアイドラギヤ６１と噛合するアウトプット減速ギヤ５３が相対回転可能に支持されている。さらに、このアウトプット減速ギヤ５３の後方側部には、第７ギヤスプライン４８が固設されている。なお、本実施形態のアウトプット減速ギヤ５３は、本発明の第２減速ギヤに相当する。

アイドラシャフト６０は、後方ケース部１１ｂ内に収容された状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、アイドラシャフト６０には、カウンタ減速ギヤ５２及びアウトプット減速ギヤ５３の双方と噛合するアウトプットアイドラギヤ６１が固設されている。なお、本実施形態のアウトプットアイドラギヤ６１は、本発明のアイドラギヤに相当する。

アウトプットシャフト１４は、後端側を後方ケース部１１ｂ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、アウトプットシャフト１４の後端部は、図示しないプロペラシャフトに連結されている。さらに、リングギヤスプライン４７よりも後方に位置するアウトプットシャフト１４には、第４スプライン４９が固設されている。

リングギヤスプライン４７には、軸方向に移動して隣接するリングギヤスプライン４７と第７ギヤスプライン４８もしくは、リングギヤスプライン４７と第４スプライン４９に係合可能な第４スリーブ５０（選択結合手段）が設けられている。

各スリーブ３７，３８，３９，５０には図示しないシフトアームが係合され、このシフトアームは図示しないアクチュエータに接続されている。すなわち、アクチュエータにより各スリーブ３７，３８，３９，５０を軸方向に移動させてスプライン同士を選択的に結合させることにより、任意のギヤ段への変速動作が行われるように構成されている。以下、本発明の一実施形態に係る変速機１０の変速動作について、スプリッタギヤ段７１、メインギヤ段７２及び、レンジギヤ段７３の順で説明する。

スプリッタギヤ段７１では、第１スリーブ３７が第１スプライン１６上に位置（ニュートラル位置）するときは、インプットシャフト１２の回転はインプットギヤ１７に伝わらない。すなわち、カウンタシャフト１５とメインシャフト１３とアウトプットシャフト１４とは停止状態になる。

一方、第１スリーブ３７が第１スプライン１６及び第１ギヤスプライン１８上（高速段位置）に移動されると、インプットシャフト１２の回転はインプットギヤ１７及びインプットカウンタギヤ１９を介してカウンタシャフト１５に増速されて伝達される。

さらに、第１スリーブ３７が第１スプライン１６および第２ギヤスプライン３０の上（低速段位置）に切換移動されると、インプットシャフト１２の回転は３速メインギヤ２４および３速カウンタギヤ２０を介してカウンタシャフト１５に減速されて伝達される。すなわち、スプリッタギヤ段７１では、高速段及び低速段の２段変速が行われる。

メインギヤ段７２では、第２スリーブ３８及び第３スリーブ３９が、それぞれ第２スプライン３５及び第３スプライン３６上（ニュートラル位置）に位置するときは、各メインギヤ２４〜２７はメインシャフト１３上を空回りする。すなわち、メインシャフト１３は回転しない。

一方、第３スリーブ３９が第５ギヤスプライン３３と第３スプライン３６上に位置すると１速となり、メインシャフト１３は１速相当で回転する。また、第２スリーブ３８が第２スプライン３５と第４ギヤスプライン３２上に位置すると２速となり、メインシャフト１３は２速相当で回転する。同様に、第２スリーブ３８が第３ギヤスプライン３１と第２スプライン３５上に位置すると３速となり、メインシャフト１３は３速相当で回転する。すなわち、スプリッタギヤ段７１及びメインギヤ段７２により６段変速（２×３＝６）が行われる。

レンジギヤ段７３では、メインシャフト１３の後方端部に固設されたサンギヤ４２がメインシャフト１３と同速度で回転する。そして、図２に示すように、第４スリーブ５０がリングギヤスプライン４７上に位置し、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転を停止させると（低速段位置）、サンギヤ４２の回転は遊星歯車機構４１の所定の減速比で減速されてアウトプットシャフト１４に伝達される（以下、レンジＬともいう）。

一方、図３に示すように、第４スリーブ５０がリングギヤスプライン４７及び第４スプライン４９上に移動され、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転停止を開放すると（高速段位置）、サンギヤ４２の回転は直結状態でアウトプットシャフト１４に伝達される（以下、レンジＨともいう）。

さらに、図４に示すように、第４スリーブ５０が第７ギヤスプライン４８及びリングギヤスプライン４７上に切換移動され、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転停止を開放すると（超低速段位置）、カウンタシャフト１５の回転がカウンタ減速ギヤ５２，カウンタアイドラギヤ６１及び、アウトプット減速ギヤ５３を介してリングギヤ４５に伝達される。そして、リングギヤ４５がカウンタシャフト１５と同方向に回転するとともに、キャリア４４の回転数が低速段（レンジＬ）以下になることで、リングギヤ４５は低速段（レンジＬ）や高速段（レンジＨ）とは異なる回転数（レンジＬよりも低い回転数）で駆動される（以下、レンジＳともいう）。すなわち、本実施形態の変速機１０は、スプリッタギヤ段７１、メインギヤ段７２及び、レンジギヤ段７３により１８段変速（２×３×３＝１８）が可能に構成されている。

以上説明したように、本発明の一実施形態による変速機１０によれば、カウンタシャフト１５の回転をアイドラシャフト６０経由でリングギヤ４５に伝達して、キャリア４４の回転数を低速段（レンジＬ）以下にすることで、図５に示すように低速段（レンジＬ）よりも低い超低速域の複数のギヤ段（レンジＳ）を設けることが可能となる。すなわち、従来例にカウンタ減速ギヤ５２、アウトプット減速ギヤ５３、アイドラシャフト６０，カウンタアイドラギヤ６１及び、ブレーキ５１を追加した簡素な構成で、変速段数を大幅に増加（従来例に比べて１．５倍）させることができるとともに、重量物運搬等に適した大きな減速比を得ることが可能になる。

また、図５に示すように、メインギヤ段７２のギヤ比が低い場合、遊星歯車機構４１のキャリア４４は逆回転されるので、超低速段（レンジＳ）にリバースを作り出すことができる。したがって、例えば、図６に示すように、メインギヤ段７２の後進ギヤ列２３，２７，２８を省略することが可能となり、変速機１０を小型化することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図７に示すように、カウンタシャフト１５にカウンタ減速ギヤ５２を回転可能に設け、変速機ケース１１に固設されたスプライン５４とカウンタ減速ギヤ５２の後方側部に固設されたスプライン５５もしくは、このスプライン５５とカウンタシャフト１５に固設されたスプライン５６に係合可能なスリーブ５７を設けた構成としてもよい。この場合、リングギヤ４５の回転を停止するブレーキ５１は省略してもよい。

１エンジン
１０変速機（副変速機構付き変速機）
１１変速機ケース
１３メインシャフト（主軸）
１４アウトプットシャフト（出力軸）
１５カウンタシャフト（カウンタ軸）
４１遊星歯車機構
４５リングギヤ
５０第４スリーブ（選択結合手段）
５１ブレーキ（回転停止手段）
５２カウンタ減速ギヤ（第１減速ギヤ）
５３アウトプット減速ギヤ（第２減速ギヤ）
６０アイドラシャフト（アイドラ軸）
６１アウトプットアイドラギヤ（アイドラギヤ）
７１スプリッタギヤ段（副変速部）
７２メインギヤ段（主変速部）
７３レンジギヤ段（副変速部）

Claims

エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記出力軸と前記カウンタ軸との間に並行に配設されるアイドラ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容する変速機ケースとを備え、
前記副変速部は、前記カウンタ軸に設けられた第１減速ギヤと、前記アイドラ軸に設けられて前記第１減速ギヤと噛合するアイドラギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記アイドラギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤの回転を前記変速機ケースに対して停止可能な回転停止手段と、前記リングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な選択結合手段とを有する
ことを特徴とする副変速機構付き変速機。
前記主変速部は、変速ギヤ列として前進ギヤ列のみを有する
ことを特徴とする請求項１記載の副変速機構付き変速機。
前記主変速部の入力側に高速段及び低速段の２段変速が可能なスプリッタギヤ段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載の副変速機構付き変速機。