JP2014119068A - デュアルクラッチ式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの駆動力の伝達効率を向上させて信頼性の高い変速操作を実現できると共に、部品点数の減少により製造コストの低減や小型軽量化を達成できるデュアルクラッチ式変速機を提供する。
【解決手段】油圧シリンダ１０の駆動操作によりピストンロッド１６に沿って案内されるストライカ１７の移動をシフトレール１９に伝達し、シフトレール１９の軸方向の摺動に伴ってスリーブ９ａによりシンクロ機構９を作動させて所望の変速段を達成するデュアルクラッチ式変速機において、ストライカ１７の下端を操作部１７ｂ及び当接部１７ｃからなる二股状に形成し、これらの操作部１７ｂ及び当接部１７ｃでシフトレール１９を挟み込むことにより、ピストンロッド１６を中心とするストライカ１７の回転を規制する。
【選択図】図３

Description

本発明はデュアルクラッチ式変速機に係り、詳しくはアクチュエータの駆動力をシフトレールを介してシンクロ機構のスリーブに伝達して所望の変速段を達成する伝達機構に関する。

この種のデュアルクラッチ式変速機は、奇数変速段の歯車機構及び偶数変速段の歯車機構を相互に独立した動力伝達系として備え、それぞれの歯車機構をクラッチを介してエンジンなどの走行用動力源に連結したシステムである。このようなデュアルクラッチ式変速機では、一方のクラッチを接続して対応する歯車機構を介して動力を伝達しているときに、クラッチを切断した他方の歯車機構を次に予測される次変速段に事前に切り換えておく（プリセレクト）。そして、その後に変速タイミングに至ると、両クラッチの断接状態を逆転させることにより動力伝達を中断することなく次変速段への切換を完了するようになっている。

デュアルクラッチ式変速機の歯車機構には、従来からの平行軸常時噛合式の手動変速機と同様の構成が採用されている。歯車機構の各変速段のギヤにはそれぞれシンクロ機構が付設されており、シンクロ機構のスリーブを操作してギヤを回転同期させながら結合することにより、所望の変速段を達成するようになっている。各スリーブは個別にシフトレールに連結されており、任意のシフトレールをアクチュエータにより軸方向に摺動させることで、目的のスリーブを操作するように構成されている。
このようなアクチュエータからスリーブまでの伝達機構の一例として、例えば特許文献１及び特許文献２の技術を挙げることができる。

特許文献１及び特許文献２の技術では、各シフトレール上に環状をなすシフトジョーが嵌め込まれてスプリングピンで固定され、各シフトジョーにはそれぞれ操作凹部が形成されている。シフトレールの上方位置には直交方向に１本のスプライン軸が配設され、スプライン軸上には環状をなすストライカが軸方向に摺動可能且つ相対回転不能に嵌め込まれている。ストライカからはレバー部が下方に延設され、レバー部の下端は何れかのシフトジョーの操作凹部内に位置している。

スプライン軸の回転及びスプライン軸上でのストライカの摺動は、図示しないアクチュエータにより行われるようになっている。従って、アクチュエータの駆動によりスプライン軸上でストライカを移動させることにより、レバー部の下端は目的の変速段に対応するシフトジョーの操作凹部内に位置する。
そして、この状態でアクチュエータによりスプライン軸を回転させると、ストライカのレバー部の下端によりシフトジョーと共にシフトレールが軸方向に摺動してスリーブが操作され、これによりシンクロ機構が作動して変速段が達成される。
ところで、特許文献１及び特許文献２の技術のようにストライカをスプライン軸上で移動させる代わりに、各シフトレールを個別にアクチュエータで駆動操作する形式のデュアルクラッチ式変速機も存在する。

このような変速機では、例えば各シフトレールの上方位置に、スプライン軸に代えてシフトレールと対応する数のピストンロッドがそれぞれ平行に配設され、これらのピストンロッドが個別にアクチュエータで軸方向に摺動されるようになっている。各ピストンロッド上にはそれぞれストライカが固定され、各ストライカからはレバー部が下方に延設されている。各シフトレール上には操作凹部を備えたシフトジョーが固定され、各シフトジョーの操作凹部内にストライカのレバー部の下端がそれぞれ挿入されてストライカとシフトジョーとの相対移動が規制されている。
所望の変速段を達成するには、その変速段に対応するアクチュエータを作動させてピストンロッドを摺動させる。ピストンロッドと共にストライカも移動し、ストライカの移動はシフトジョーを介してシフトレールに伝達される。そして、シフトレールと共にスリーブが移動して、シンクロ機構の作動により変速段が達成される。

特開２００８−４５６６３号公報 特開２００８−４５６６４号公報

しかしながら、各シフトレールに対応して個別にアクチュエータを設けた形式のデュアルクラッチ式変速機では、ストライカを回転規制する対策を講じる必要があり、その構造が複雑化するという問題がある。
即ち、ストライカはピストンロッド上に固定・支持されているが、断面円形状をなすピストンロッド自体は回転自在であることから、ストライカを回転規制する役割は果たさない。ピストンロッドを中心としてストライカが回転すると、そのレバー部の下端がシフトレールの操作凹部内から離脱してしまい、アクチュエータの駆動力をシフトレール側に伝達できなくなる。

そこで、ピストンロッドに沿ったストライカの移動を妨げることなくストライカを回転規制するために、ガイドロッドを利用した対策が講じられている。その構成を具体的に述べると、変速機のハウジング内には各ストライカに対応してガイドロッドがそれぞれ配設され、これらのガイドロッドがストライカに貫設されたロッド孔内に挿入されている。このガイドロッドによりピストンロッドを中心としたストライカの回転が規制される一方、ピストンロッドに沿ったストライカの移動は、ガイドロッド上をストライカが摺動することにより許容される。
しかしながら、このような対策のためには、ストライカと同等の数のガイドロッドが必要になると共に、そのガイドロッドが挿入されるロッド孔を各ストライカに形成する必要が生じる。結果として部品点数が増加して部品コストや組付け性の点で良好とは言えず、従来からコスト低減の対策が要望されていた。

また、ストライカはガイドロッド上を摺動しながら移動するため、アクチュエータの駆動力の一部は摺動抵抗によって無駄に消費されてしまう。よって、駆動力の伝達効率が良好でなく、変速操作の信頼性の点でも今一つ改良の余地があった。
加えて、変速機には所期の性能を確保した上で小型軽量化が要望されているが、変速機のハウジング内に複数本のガイドロッドを配設する必要があることから、このような要望を十分に満足することもできなかった。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アクチュエータの駆動力の伝達効率を向上させて信頼性の高い変速操作を実現できると共に、部品点数の減少により製造コストの低減や小型軽量化を達成することができるデュアルクラッチ式変速機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、各変速段のシンクロ機構のスリーブに対してシフトレールをそれぞれ連結し、各シフトレールと対応するように、アクチュエータの駆動操作により案内部材に沿って案内されるストライカをそれぞれ設け、ストライカの移動を対応するシフトレールに伝達してシフトレールの軸方向への摺動に伴ってシンクロ機構を作動させて所望の変速段を達成するデュアルクラッチ式変速機において、各シフトレールに対してストライカの一側を係合させて、アクチュエータによる案内部材に沿ったストライカの移動をシフトレールに伝達して摺動させる一方、シフトレールに対するストライカの係合により案内部材を中心とするストライカの回転を規制するものである。

請求項２の発明は、請求項１において、ストライカの一側が二股状に形成され、一側によりシフトレールを両側から挟み込むことにより案内部材を中心とする回転が規制されているものである。
請求項３の発明は、請求項１において、シフトレールに孔が形成され、ストライカの一側がシフトレールの孔に挿入されることにより案内部材を中心とする回転が規制されているものである。

以上説明したように請求項１の発明のデュアルクラッチ式変速機によれば、アクチュエータにより案内部材に沿って案内されるストライカの移動をシフトレールに伝達し、シフトレールの軸方向の摺動に伴ってスリーブによりシンクロ機構を作動させて所望の変速段を達成するデュアルクラッチ式変速機において、各シフトレールにストライカの一側を係合させてストライカの移動をシフトレールに伝達して摺動させる一方、シフトレールに対するストライカの係合により案内部材を中心とするストライカの回転を規制するようにした。
従って、案内部材を中心とするストライカの回転がシフトレールにより規制されることから、回転規制のためのガイドロッドを省略でき、且つガイドロッドが挿入されるロッド孔を各ストライカに形成する必要がなくなる。このため部品点数を減少させて製造コストを低減できると共に。変速機の小型軽量化を実現できる。さらに、ストライカとガイドロッドとの間の摺動抵抗に起因する伝達効率の低下を未然に防止でき、ひいては変速操作の信頼性を向上することができる。

請求項２の発明のデュアルクラッチ式変速機によれば、請求項１に加えて、ストライカの一側を二股状としてシフトレールを両側から挟み込んで回転規制するようにした。
従って、ストライカの一側を二股状に形成してシフトレールを挟み込むだけで回転規制の作用を得ることができる。
請求項３の発明のデュアルクラッチ式変速機によれば、請求項１に加えて、シフトレールに形成した孔内にストライカの一側を挿入して回転規制するようにした。
従って、シフトレールに孔を形成してストライカの一側を挿入するだけで回転規制の作用を得ることができる。

実施形態のデュアルクラッチ式変速機を示す全体構成図である。 第１実施形態の変速段に付設したシンクロ機構に油圧シリンダの駆動力を伝達するための伝達機構を示すギヤシフトユニットの部分断面図である。 同じく伝達機構を示す図２のIII−III線断面図である。 同じく伝達機構を示す図３のIV−IV線断面図である。 第２実施形態の伝達機構を示す図３に対応する断面図である。 同じく伝達機構を示す図５のVI−VI線断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明をトラック用のデュアルクラッチ式変速機に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は第１実施形態のデュアルクラッチ式変速機を示す全体構成図である。トラック（以下、車両という）１には走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１が搭載されている。エンジン１の出力軸１ａは車両後方（図の右方）に突出し、変速機２の入力軸２ａに接続されている。変速機２は前進６段（１速段〜６速段）及び後退１段の変速段を備えている。エンジン１の動力は入力軸２ａを介して変速機２に入力された後に、変速段に応じて変速されて出力軸２ｂから出力され、プロペラ軸３ａ、差動装置３ｂ及び駆動軸３ｃを介して左右の後輪３ｄに伝達されるようになっている。

変速機２は、所謂デュアルクラッチ式変速機として構成されている。当該デュアルクラッチ式変速機の詳細は、例えば特開２００９−０３５１６８号公報などに記載されているため、本実施形態では概略説明にとどめる。このため、図１では変速機２を実際の機構とは異なる模式的な表現で示しており、以下の説明でも変速機２の構成及び作動状態を概念的に述べる。
周知のようにデュアルクラッチ式変速機は、奇数変速段の歯車機構Ｇ１及び偶数変速段の歯車機構Ｇ２を相互に独立した動力伝達系として備え、それぞれの歯車機構Ｇ１,Ｇ２をクラッチＣ１,Ｃ２を介してエンジン１に連結したシステムである。
即ち、図１に示すように、変速機２の入力軸２ａにはクラッチＣ１を介して奇数変速段（１,３,５速段）からなる歯車機構Ｇ１が接続されると共に、同じくクラッチＣ２を介して偶数変速段（２,４,６速段）からなる歯車機構Ｇ２が接続され、これらの歯車機構Ｇ１,Ｇ２の出力側が上記した共通の出力軸２ｂに連結されている。

クラッチＣ１及びクラッチＣ２にはそれぞれ油圧シリンダ４が接続され、両油圧シリンダ４は電磁弁５が介装された油路６を介して油圧供給源７に接続されている。電磁弁５の開閉に応じて油圧シリンダ４に作動油が供給され、油圧シリンダ４の駆動によりクラッチＣ１，Ｃ２が接続または切断されるようになっている。
また、歯車機構Ｇ１,Ｇ２にはギヤシフトユニット８が設けられている。図２に基づき後述するが、ギヤシフトユニット８は、歯車機構Ｇ１,Ｇ２の各変速段のギヤｇ１,ｇ２をシンクロ機構９により回転同期させながら切り換えるための３つの油圧シリンダ１０（アクチュエータ）、それらの油圧シリンダ１０の駆動力をシンクロ機構９に伝達する伝達機構１１、及び油圧シリンダ１０を作動させる複数の電磁弁１２を内蔵している。図１に示すように、ギヤシフトユニット８は油路１３を介して上記した油圧供給源７と接続されており、各電磁弁１２の開閉に応じて油圧供給源７からの作動油が対応する油圧シリンダ１０に供給され、その油圧シリンダ１０が作動して歯車機構Ｇ１,Ｇ２の変速段が切り換えられる。

本実施形態の車両１は２速発進を前提としているため、車両の加減速時には２速段以上で各変速段がシフトアップ側或いはシフトダウン側に順次切り換えられる。
この変速時において、基本的にクラッチＣ１及びクラッチＣ２の断接状態は常に逆方向に切り換えられる。このため、一方のクラッチＣ１，Ｃ２の接続により対応する歯車機構Ｇ１，Ｇ２の何れかの変速段が達成されて動力伝達されているときには、他方のクラッチＣ１，Ｃ２が切断されることで対応する歯車機構Ｇ１，Ｇ２では何れの変速段も動力伝達していない状態にある。よって、他方の歯車機構Ｇ１，Ｇ２では次変速段（現在の変速段に隣接する高ギヤ側または低ギヤ側の変速段）への事前の切換（プリセレクト）が可能となる。そして、その後に変速タイミングに至ると、クラッチＣ１及びクラッチＣ２の断接状態を逆転させることにより動力伝達を中断することなく変速が完了する。

次に、上記ギヤシフトユニット８の構成、特に油圧シリンダ１０の駆動力を各変速段のシンクロ機構９に伝達するための伝達機構１１の構成について述べる。
図２は変速段に付設したシンクロ機構９に油圧シリンダ１０の駆動力を伝達するための伝達機構１１を示すギヤシフトユニット８の部分断面図、図３は同じく伝達機構１１を示す図２のIII−III線断面図、図４は同じく伝達機構１１を示す図３のIV−IV線断面図である。
ギヤシフトユニット８のハウジング１５内には３本のピストンロッド１６（案内部材）が配設され（図２では１本のみを図示）、各ピストンロッド１６は車両の前後方向に延び且つ左右方向に並ぶように配置されている。各ピストンロッド１６はハウジング１５に設けられたガイド孔１５ａ内にそれぞれ挿入され、ガイド孔１５ａの案内により個別に前後方向に摺動可能となっている。
各ピストンロッド１６の後端には上記した油圧シリンダ１０がそれぞれ連結され、上記油圧供給源７からの作動油の供給により各油圧シリンダ１０がピストンロッド１６を軸方向に駆動操作するようになっている。

各ピストンロッド１６には環状をなすストライカ１７がそれぞれ嵌め込まれ、各ストライカ１７はスプリングピン１４が貫通・挿入されることによりピストンロッド１６上の所定位置に固定されている。各ストライカ１７からはそれぞれレバー部１７ａが下方に延設され、レバー部１７ａの下端は操作部１７ｂ及び当接部１７ｃからなる二股状をなしている。
ハウジング１５内のピストンロッド１６の下方位置には、各ピストンロッド１６と対応するように前後方向に延びる３本のシフトレール１９が配設されている。各シフトレール１９はハウジング１５に設けられたガイド孔１５ｂ内にそれぞれ挿入され、ガイド孔１５ｂの案内により個別に前後方向に摺動可能となっている。
各シフトレール１９にはストライカ１７と対応する前後位置に操作凹部２０が形成されている。図４に示すように、各操作凹部２０は平面視で四角状をなして左方或いは右方に向けて開口し、それぞれ前方及び後方（シフトレール１９の摺動方向）に面した一対の押圧操作面２０ａを有している。

上記各ストライカ１７のレバー部１７ａの操作部１７ｂは、それぞれ対応するシフトレール１９の操作凹部２０内に挿入されている。操作部１７ｂは操作凹部２０と対応する略四角状の断面をなし、操作凹部２０の前後の押圧操作面２０ａにそれぞれ当接することにより前後方向への相対移動が規制されている。
また、レバー部１７ａの当接部１７ｃは、それぞれ対応するシフトレール１９の反操作凹部２０側の周面に当接している。結果としてシフトレール１９はレバー部１７ａの操作部１７ｂと当接部１７ｃとにより左右から挟み込まれ、これによりピストンロッド１６を中心としたストライカ１７の回転が規制されている。

各シフトレール１９の前端にはシフトフォーク２１が固定され、各シフトフォーク２１は変速機２内の回転軸Ｌ上に設けられたシンクロ機構９のスリーブ９ａに係合している。シンクロ機構９の前後には異なる変速段のギヤｇ１,ｇ２が配設され、両ギヤｇ１,ｇ２にはそれぞれシンクロ機構９のシンクロリング９ｂが付設されている。各変速段のギヤｇ１,ｇ２は回転軸Ｌ上で回転可能に支持され、これに対してスリーブ９ａは回転軸Ｌに対して回転規制されている。

シンクロ機構９の原理については周知であるため詳細は述べないが、所望の変速段のギヤｇ１,ｇ２側にスリーブ９ａを移動させてシンクロリング９ｂとギヤｇ１,ｇ２との間に摩擦力を発生させて回転同期させながら、スリーブ９ａとギヤｇ１,ｇ２とをドグ歯で噛合させることにより結合して変速段を達成するようになっている。
図２では１本のシフトレール１９により達成される一対の変速段のギヤｇ１,ｇ２のみが示されているが、他の２本のシフトレール１９も同様に一対の変速段を達成するように構成されており、合計で前進６段分の変速段を任意に達成可能となっている。

従って、所望の変速段を達成するには、その変速段に対応する油圧シリンダ１０を作動させてピストンロッド１６をシフトレール１９に沿って前方または後方に摺動させる。ピストンロッド１６と共にストライカ１７も前後動し、ストライカ１７の前方への移動時には、そのレバー部１７ａの操作部１７ｂの前面がシフトレール１９の操作凹部２０の前側の押圧操作面２０ａを前方に押圧する。これによりストライカ１７の移動がシフトレール１９に伝達されてシフトレール１９も前方に摺動し、スリーブ９ａの移動によりシンクロ機構９が作動して所望の変速段（前側のギヤｇ１の変速段）が達成される。
また、ストライカ１７の後方への移動時には、そのレバー部１７ａの操作部１７ｂの後面がシフトレール１９の操作凹部２０の後側の押圧操作面２０ａを後方に押圧する。これによりストライカ１７の移動がシフトレール１９に伝達され、シフトレール１９と共にスリーブ９ａが後方に移動し、シンクロ機構９により所望の変速段（後側のギヤｇ２の変速段）が達成される。

そして、以上の説明から明らかなように、本実施形態ではストライカ１７の回転規制作用がシフトレール１９により奏される。従って、［発明が解決しようとする課題］で説明したストライカ１７を回転規制するためのガイドロッドを省略でき、しかもガイドロッドが挿入されるロッド孔を各ストライカ１７に形成する必要がなくなる。このため部品点数が減少することから、部品コストの低減や組付け性の向上によって製造コストを低減することができる。
また、ガイドロッドの省略により変速機２が小型化すると共に軽量化にもつながるため、所期の性能を確保した上で変速機２の小型軽量化を実現することができる。

さらに、ストライカ１７を回転規制するためのガイドロッドを備えた場合には、ガイドロッド上をストライカ１７が摺動するときの摺動抵抗によって油圧シリンダ１０の駆動力の一部が無駄に消費されてしまうが、このような不具合を回避できる。よって、油圧シリンダ１０の駆動力をシンクロ機構９に効率的に伝達でき、ひいては変速操作の信頼性を向上することができる。
しかも、ストライカ１７のレバー部１７ａを二股状に形成してシフトレール１９を挟み込むだけの簡単な構成により、上記種々の作用効果を達成することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明を別のデュアルクラッチ式変速機２に具体化した第２実施形態を説明する。
本実施形態のデュアルクラッチ式変速機２は、第１実施形態で述べたものと図１に示した全体構成については同様であり、相違点は、ストライカ３１とシフトレール１９との係合状態にある。そこで、共通する構成の箇所は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に述べる。

図５は本実施形態の伝達機構１１を示す第１実施形態の図３に対応する断面図、図６は同じく伝達機構１１を示す図５のVI−VI線断面図である。
各ストライカ３１のレバー部３１ａは下方に延設され、レバー部３１ａの下端は前後方向に長い板状断面をなしている。各シフトレール１９には、レバー部３１ａの下端の断面形状に対応する長孔状の操作孔３２が上下に貫設され、操作孔３２の前後の半円状の箇所を押圧操作面３２ａとしている。
各ストライカ３１のレバー部３１ａの下端は対応するシフトレール１９の操作孔３２内に上方より挿入され、前後の押圧操作面２０ａにそれぞれ当接して前後方向への相対移動が規制されている。結果として第１実施形態と同様に、シフトレール１９によりピストンロッド１６を中心としたストライカ３１の回転が規制されている。

従って、重複する説明はしないが、本実施形態においても回転規制のためのガイドロッドを省略できることから、部品点数の減少により製造コストの低減や小型軽量化を達成できると共に、油圧シリンダ１０の駆動力の伝達効率を向上させて信頼性の高い変速操作を実現することができる。
しかも、シフトレール１９に操作孔３２を形成してストライカ３１のレバー部３１ａの下端を挿入するだけの簡単な構成により、上記種々の作用効果を達成することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、トラック１用のデュアルクラッチ式変速機２に具体化したが、これに限るものではなく、例えば乗用車やバスなどに搭載するデュアルクラッチ式変速機２に具体化してもよい。
また上記実施形態では、前進６段を有する変速機２として具体化し、その変速操作を行うためのアクチュエータとしてギヤシフトユニット８に油圧シリンダ１０を備えたが、これらに限るものではない。例えば変速機２の変速段の数を変更したり、或いはアクチュエータの種類を変更したりしてもよい。具体的には油圧シリンダ１０に代えて、エアシリンダ或いは電動式のアクチュエータなどを用いてもよい。

９ シンクロ機構
９ａ スリーブ
１０ 油圧シリンダ（アクチュエータ）
１６ ピストンロッド（案内部材）
１７,３１ ストライカ
１９ シフトレール
３２ 操作孔（孔）

Claims (3)

1. 各変速段のシンクロ機構のスリーブに対してシフトレールをそれぞれ連結し、各シフトレールと対応するように、アクチュエータの駆動操作により案内部材に沿って案内されるストライカをそれぞれ設け、該ストライカの移動を上記対応するシフトレールに伝達して該シフトレールの軸方向への摺動に伴って上記シンクロ機構を作動させて所望の変速段を達成するデュアルクラッチ式変速機において、
   上記各シフトレールに対して上記ストライカの一側を係合させて、上記アクチュエータによる上記案内部材に沿った上記ストライカの移動を上記シフトレールに伝達して摺動させる一方、該シフトレールに対する上記ストライカの係合により上記案内部材を中心とする該ストライカの回転を規制するようにしたことを特徴とするデュアルクラッチ式変速機。
2. 上記ストライカの一側が二股状に形成され、該一側により上記シフトレールを両側から挟み込むことにより上記案内部材を中心とする回転が規制されていることを特徴とする請求項１記載のデュアルクラッチ式変速機。
3. 上記シフトレールには孔が形成され、
   上記ストライカの一側が上記シフトレールの孔に挿入されることにより上記案内部材を中心とする回転が規制されていることを特徴とする請求項１記載のデュアルクラッチ式変速機。

Images