JP3712660B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機の駆動力を有段の変速機を介して駆動輪に伝達する動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の動力伝達装置として、例えば特開２０００−６５１９９号公報に記載されたものが知られている。この動力伝達装置の変速機は、前進側５段式のものであり、エンジンに連結された入力軸上には、第１〜第５速入力ギヤがエンジン側から順に設けられ、出力軸上には、第１〜第５速入力ギヤにそれぞれ噛み合う第１〜第５速出力ギヤが設けられていて、これらの第１〜第５速入力ギヤおよび出力ギヤによって、それぞれ第１〜第５速ギヤ対が構成されている。また、第１および第２速出力ギヤは、出力軸に回転自在に支持され、この出力軸上の両ギヤ間にシンクロメッシュが配置されていて、このシンクロメッシュの噛合いにより、第１および第２速出力ギヤの一方を出力軸に選択的に接続・遮断することによって、変速機の変速段が第１速または第２速に設定される。同様に、第３および第４速入力ギヤは、入力軸に回転自在に支持され、この入力軸上の両ギヤ間に別のシンクロメッシュが配置されていて、このシンクロメッシュにより、第３および第４速入力ギヤの一方を入力軸に選択的に接続・遮断することによって、変速機の変速段が第３速または第４速に設定される。
【０００３】
一方、第５速入力ギヤは入力軸に回転自在に支持されており、この第５速入力ギヤの接続・遮断は、変速クラッチによって行われる。この変速クラッチは、その締結力を制御可能な油圧式のものであり、入力軸のエンジンと反対側の端部に配置されていて、その外側にはさらに、変速クラッチを制御するための変速シリンダが設けられている。この変速クラッチは、変速機の変速段を第５速に設定するときには、変速シリンダの油圧を最大に制御することによって、完全に接続される。また、この変速クラッチは、シンクロメッシュにより第４速までのシフトアップを行う際には、変速シリンダの油圧をより小さな値とし、変速クラッチを滑らせるように制御することによって、エンジンのトルクを出力軸に伝達し、補給する。これは、シンクロメッシュのみのトルク伝達では、シンクロメッシュが同期してから完全に噛み合って接続されるまでの間に、伝達トルクがゼロまたはそれに近い値になり、このトルク抜けによりシンクロメッシュ特有の空走感が発生するので、これを防止するためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の動力伝達装置では、シフトアップの際の空走感の防止のために、シンクロメッシュとは別個に、油圧式の変速クラッチおよびこれを駆動するための変速シリンダを、入力軸上にこれに沿って設けなければならず、その分、変速機の軸方向長さが長くなり、変速機ひいては動力伝達装置をコンパクトに構成できないという問題がある。また、出力軸へのトルク補給を、第５速ギヤ対を介して行うので、特に低速段側での変速時に、補給トルクが不足し、大きなトルク段差が生じるため、変速性能に悪影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、変速機の軸方向長さを増大させることなく、変速時における噛合い式クラッチの接続動作の際の駆動力抜けによる空走感の発生を確実に防止でき、変速性能を向上させることができる動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、原動機（実施形態における（以下、この項において同じ）エンジン２）の駆動力を有段の変速機４を介して駆動輪Ｗに伝達する動力伝達装置１であって、変速機４は、原動機に連結された入力軸１４と、駆動輪Ｗに連結された出力軸１５と、入力軸１４上に配置された入力ギヤ（第１〜５速入力ギヤＧＩ１〜ＧＩ５）、および出力軸１５上に配置され、入力ギヤに噛み合う出力ギヤ（第１〜５速出力ギヤＧＯ１〜ＧＯ５）でそれぞれ構成され、各々の入力ギヤおよび出力ギヤの一方が入力軸１４または出力軸１５に回転自在に支持された、第Ｎ段および第Ｎ段よりも高い第Ｍ段を含む少なくとも３段の変速段用の複数のギヤ対（第１〜５速ギヤ対ＧＰ１〜ＧＰ５）と、複数のギヤ対ＧＰの各々の入力ギヤおよび出力ギヤのうちの前記一方とこれを回転自在に支持する入力軸１４または出力軸１５との間を選択的に接続・遮断し、接続されたギヤ対ＧＰにより変速段を設定する噛合い式の断接クラッチ（第１・２速用、第３・４速用および第５速・後進用シンクロメッシュＳ１２、Ｓ３４、Ｓ５Ｒ）と、入力軸１４および出力軸１５と平行に配置された副軸３２と、副軸３２上に一体に設けられ、入力軸１４に連結された中間ギヤ（第２速副ギヤＧＭ２）と、副軸３２上に回転自在に支持され、出力軸１５に連結されるとともに、原動機の駆動力を、第Ｎ段用のギヤ対（第３速ギヤ対ＧＰ３）および第Ｍ段用のギヤ対（第５速ギヤ対ＧＰ５）とそれぞれ同じ変速比で出力軸１５に伝達可能な第１副ギヤ（第３速副ギヤＧＭ３）および第２副ギヤ（第５速副ギヤＧＭ５）と、第１副ギヤおよび第２副ギヤを副軸３２に選択的に締結することによって、原動機の駆動力を、入力軸１４から副軸３２ならびに第１副ギヤおよび第２副ギヤの前記締結された一方を介して、出力軸１５に補給するアシストクラッチ３３と、を備え、第Ｎ段以下の変速段へのシフトアップ時には、第１副ギヤを、第Ｎ段よりも高くかつ第Ｍ段以下の変速段へのシフトアップ時には、第２副ギヤを、アシストクラッチ３３により副軸３２に締結した後に、断接クラッチにより、シフトアップ前のギヤ対ＧＰを遮断してからシフトアップ先のギヤ対ＧＰを接続する（ステップ２〜８、２２〜２８）ことを特徴とする。
【０００７】
この動力伝達装置によれば、原動機に連結された入力軸上に配置された入力ギヤと、駆動輪に連結された出力軸上に配置され、入力ギヤに噛み合う出力ギヤとから、第Ｎ段およびこの第Ｎ段よりも高い第Ｍ段を含む少なくとも３段の変速段用の複数のギヤ対が構成されるとともに、これらの複数のギヤ対が噛合い式の断接クラッチによって選択的に接続・遮断され、接続されたギヤ対により変速段が設定される。また、入力軸および出力軸と平行に配置された副軸には、原動機の駆動力が、入力軸、および副軸と一体の中間ギヤを介して伝達される。さらに、第Ｎ段以下の変速段へのシフトアップ時には、まず、アシストクラッチにより、副軸上に回転自在に支持された第１副ギヤを副軸に締結することによっって、入力軸から副軸に伝達された原動機の駆動力が、締結された第１副ギヤを介して、第Ｎ段用のギヤ対と同じ変速比で出力軸に補給される。そして、このように、第１副ギヤを副軸に締結した後、断接クラッチによって、シフトアップ前のギヤ対を遮断してからシフトアップ先のギヤ対が接続される。
また、第Ｎ段よりも高い、第Ｍ段以下の変速段へのシフトアップ時には、まず、アシストクラッチにより、第２副ギヤを副軸に締結することによって、副軸に伝達された原動機の駆動力が、締結された第２副ギヤを介して、第Ｍ段用のギヤ対と同じ変速比で出力軸に補給される。そして、このように、第２副ギヤを副軸に締結した後、断接クラッチによって、シフトアップ前のギヤ対を遮断してからシフトアップ先のギヤ対が接続される。
【０００８】
このように、シフトアップ時に、第１または第２副ギヤを副軸に締結した後、シフトアップ前のギヤ対を遮断してからシフトアップ先のギヤ対を接続するので、第１または第２副ギヤにより出力軸にトルクが確実に補給された状態で、シフトアップ先のギヤ対を接続できる。したがって、特に空走感を感じやすいシフトアップ時においても、空走感の発生を確実に防止することができる。
また、この場合に締結される副ギヤとして、第Ｎ段以下の変速段へのシフトアップ時には、入力軸と出力軸との間で第Ｎ段用のギヤ対と同じ変速比で駆動力を伝達可能な第１副ギヤが選択され、第Ｎ段よりも高くかつ第Ｍ段以下の変速段へのシフトアップ時には、第Ｍ段用のギヤ対と同じ変速比で駆動力を伝達可能な第２副ギヤが選択される。このように、シフトアップ先の変速段に応じ、その変速比に近く、かつそれ以下の変速比で駆動力を伝達可能な副ギヤを選択するので、シフトアップ時におけるトルク補給中の変速比を、それぞれのシフトアップ先の変速比とほぼ同じに制御することができる。したがって、断接クラッチの接続動作を、接続すべきギヤ対の入力ギヤまたは出力ギヤと入力軸または出力軸との回転差が小さい状態で行うことができる。その結果、断接クラッチのトルク負荷が低減されることで、そのトルク容量を低減できるとともに、変速時間を短縮でき、変速性能を向上させることができる。
さらに、副軸が入力軸および出力軸と平行に配置されるとともに、この副軸に中間ギヤ、第１および第２の副ギヤやアシストクラッチが設けられるので、変速機の軸方向長さを増大させることなく、上記の作用を得ることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、中間ギヤは、複数のギヤ対の１つに噛み合い、第１副ギヤおよび第２副ギヤは互いに異なる他の２つのギヤ対にそれぞれ噛み合っていることを特徴とする。
【００１４】
この動力伝達装置によれば、入力軸のトルクを中間ギヤを介して副軸に伝達するためのギヤとして、変速機の既存のギヤ対を共用するので、その分、ギヤ数を削減できるとともに、変速機の軸方向長さを短縮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態による動力伝達装置、およびこれを搭載した車両の概略構成を示している。この動力伝達装置１は、原動機としてのエンジン２のトルク（駆動力）を変速して駆動輪Ｗ、Ｗに伝達するものであり、有段の変速機４と、エンジン２と変速機４との間を接続・遮断する発進用のクラッチ５と、変速機４およびクラッチ５などの動作を制御するＥＣＵ６を備えている。
【００１６】
クラッチ５は、エンジン２のクランク軸２ａに連結されたフライホイール２ｂと変速機４との間に順に配置された、フリクションディスク７、プレッシャディスク８およびダイヤフラムスプリング９を備えている。フリクションディスク７は、変速機４の入力軸１４の一端部に摺動可能に支持されている。ダイヤフラムスプリング９の中央部はクラッチカバー１０に支持され、内端部は、変速機４の入力軸１４に対して摺動自在のレリーズベアリング１１に連結されている。また、ダイヤフラムスプリング９の外端部は、プレッシャディスク８に当接し、これをフリクションディスク７側に付勢している。レリーズベアリング１１には、レリーズフォーク１２の一端部が連結されている。このレリーズフォーク１２は、その中間部で支点１２ａに回動自在に支持されるとともに、他端部には発進アクチュエータ１３が連結されている。
【００１７】
以上の構成により、発進アクチュエータ１３が作動していない状態では、ダイヤフラムスプリング９の付勢力により、フリクションディスク７がプレッシャディスク８とフライホイール２ｂとの間に挟持されることで、変速機４の入力軸１４が、フリクションディスク７およびフライホイール２ｂを介して、エンジン２のクランク軸２ａに接続され、クラッチ５は接続状態となる。一方、発進アクチュエータ１３が作動すると、レリーズフォーク１２が支点１２ａを中心として同図の時計方向に回動するのに伴い、レリーズベアリング１１がダイヤフラムスプリング９を押圧し、プレッシャディスク８から離れるように弾性変形させることによって、フリクションディスク７の挟持が解かれることで、変速機４の入力軸１４とエンジン２のクラッチ軸２ａとの間が遮断され、クラッチ５は遮断状態になる。
【００１８】
なお、発進アクチュエータ１３は油圧式または電気式のものであり、その動作は、ＥＣＵ６からの制御信号によって制御される。また、発進アクチュエータ１３は発進時のみ駆動され、それにより、クラッチ５は、発進時に遮断→接続状態に制御され、それ以外には接続状態に保たれるようになっている。
【００１９】
変速機４は、シフトレバー２１のシフト位置などに応じて、ＥＣＵ６により変速動作が制御される自動変速機タイプのものである。変速機４は、メインシャフトである前記入力軸１４、カウンタシャフトである出力軸１５、前進用の第１〜５速ギヤ対ＧＰ１〜ＧＰ５（以下、総称するときは「ギヤ対ＧＰ」という）、後進ギヤ軸１６および後進ギヤ列ＧＲＴなどを備えている。これらの入力軸１４、出力軸１５および後進ギヤ軸１６は、互いに平行に配置されている。また、変速機４には、そのシフトアップ時にエンジン２のトルクを出力軸１５に補給するためのトルクアシスト機構３１が設けられている。
【００２０】
第１〜５速ギヤ対ＧＰ１〜ＧＰ５および後進ギヤ列ＧＲＴは、エンジン２側からこの順に配置されている。第１〜５速ギヤ対ＧＰ１〜ＧＰ５は、入力軸１４上に設けられた第１〜５速入力ギヤＧＩ１〜ＧＩ５と、出力軸１５上に設けられ、第１〜５速入力ギヤＧＩ１〜ＧＩ５に常に噛み合う第１〜５速出力ギヤＧＯ１〜ＧＯ５とで、それぞれ構成されていて、変速段が高いほど小さい所定のギヤ比に設定されている。また、後進ギヤ列ＧＲＴは、入力軸１４、後進ギヤ軸１６および出力軸１５上にそれぞれ設けられ、互いに噛み合う後進入力ギヤＧＩＲ、後進中間ギヤＧＭＲおよび後進出力ギヤＧＯＲで構成されている。以下、これらの構成を、エンジン２側のものから順に説明する。
【００２１】
第１、２速ギヤ対ＧＰ１、ＧＰ２の第１、２速入力ギヤＧＩ１、ＧＩ２は、入力軸１４に一体に設けられ、第１、２速出力ギヤＧＯ１、ＧＯ２は出力軸１５に回転自在に設けられている。これらの第１、２速出力ギヤＧＯ１、ＧＯ２の間に、変速段を第１速と第２速に選択的に切り換えるための第１・２速用シンクロメッシュＳ１２が配置されている。
【００２２】
この第１・２速用シンクロメッシュＳ１２（断接クラッチ）は、周知の構成のものであり、また、後述する第３・４速用シンクロメッシュＳ３４、第５速・後進用シンクロメッシュＳ５Ｒ、およびトルクアシスト機構３１のシンクロクラッチ３３も同じ構成を有するので、以下、これらを代表して、その構成および動作を、図２および図３を参照して説明する。また、この第１・２速用シンクロメッシュＳ１２は、第１、２速出力ギヤＧＯ１、ＧＯ２の間で左右対称に構成されているので、第２速出力ギヤＧＯ２側の構成を中心として説明を行うものとする。
【００２３】
図２に示すように、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２は、出力軸１５にスプライン結合され、外周面に軸線方向に延びる多数のスプライン歯５１ａを有するハブ５１と、内周面に多数のスプライン歯５２ａを有し、スプライン歯５１ａとの噛合いによって、ハブ５１に対して軸線方向に摺動自在の環状のスリーブ５２と、ハブ５１の軸線方向の端面に形成された凹部５１ｂに収容されたブロッキングリング５３と、ブロッキングリング５３の外周面に配置されたシンクロスプリング５４などを備えている。
【００２４】
スリーブ５２の外周面には、シフトフォーク５５が嵌合しており、このシフトフォーク５５をこれに連結された変速アクチュエータ１７（図１参照）で駆動することによって、スリーブ５２がハブ５１に対して軸線方向に駆動される。スリーブ５２の一部のスプライン歯５２ａの軸線方向端部には、半径方向内方に突出する凸部５２ｂが形成されており、凸部５２ｂの下面には、第１および第２傾斜面５２ｃ、５２ｄが、外側から順に連続するように形成されている。
【００２５】
ブロッキングリング５３は、半径方向の外側および内側に配置されたアウターリング５６およびインナーリング５７と、両リング５６、５７間に配置されたテーパコーン５８で構成されている。アウターリング５６およびインナーリング５７は、それぞれに形成した係止片５６ａ、５７ａ同士の係合によって、相対回転不能に係止されている。テーパコーン５８の外周面および内周面はそれぞれテーパ面５８ａ、５８ｂになっており、アウターリング５６の内周面およびインナーリング５７の外周面にそれぞれ回転自在に接している。
【００２６】
アウターリング５６の軸線方向端部には、半径方向外方に突出する多数のドグ歯５６ｂ（図３参照）が形成され、これらのドグ歯５６ｂに臨む第２速出力ギヤＧＯ２の端部にも、多数のドグ歯５９ａ（図３参照）が形成されていて、これらのドグ歯５６ｂ、５９ａにスリーブ５２のスプライン歯５２ａが噛合い可能になっている。また、図３に示すように、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの端部には斜面部５２ｅが形成されており、アウターリング５６のドグ歯５６ｂおよび第２速出力ギヤＧＯ２のドグ歯５９ａの端部には、斜面部５２ｅが当接可能な斜面部５６ｃ、５９ｂがそれぞれ形成されている。さらに、テーパコーン５８には軸線方向外方に突出する凸部５８ｃが形成されており、この凸部５８ｃが、第２速出力ギヤＧＯ２に形成された凹部５９ｃに緩く係合している。
【００２７】
シンクロスプリング５４は、アウターリング５６の外周面に周方向に間隔を隔てて形成した複数のスプリング支持部（図示せず）に支持されている。図２に示すように、スリーブ５２がニュートラル位置にあるときには、シンクロスプリング５４は、アウターリング５６のドグ歯５６ｂと、ハブ５１の軸線方向の端面と、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの軸線方向端部とに取り囲まれた状態になっている。
【００２８】
以上の構成によれば、スリーブ５２が図２に示すニュートラル位置にあるときには、そのスプライン歯５２ａの凸部５２ｂがシンクロスプリング５４に接していない状態にあることで、シンクロスプリング５４のばね力がアウターリング５６に作用しないため、ブロッキングリング５３のアウターリング５６およびインナーリング５７とテーパコーン５８とは、相対回転可能な状態にある。したがって、アウターリング５６およびインナーリング５７はハブ５１と一体に回転する一方、テーパコーン５８は第２速出力ギヤＧＯ２と一体に回転するため、スリーブ５２したがって出力軸１５と第２速出力ギヤＧＯ２との同期動作は生じない（図３（ａ））。
【００２９】
この状態から、スリーブ５２を、変速アクチュエータ１７によりシフトフォーク５５を介して、第２速出力ギヤＧＯ２側へ摺動させると、スリーブ５２の第１斜面部５２ｃが、シンクロスプリング５４を介して、ブロッキングリング５３のアウターリング５６を第２速出力ギヤＧＯ２側に押圧し、移動させる。また、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの斜面部５２ｅが、アウターリング５６のドグ歯５６ｂの斜面部５６ｃに押圧された状態になる（同図（ｂ））ことで、ブロッキングリング５３のアウターリング５６およびインナーリング５７と、テーパコーン５８との間に大きな摩擦力が発生する。この状態で、出力軸１５と第２速出力ギヤＧＯ２との同期動作がなされる。
【００３０】
そして、この同期動作が終了すると、両者の回転差が無くなることで、両者が同期し、ブロッキングリング５３がスリーブ５２の移動に抵抗する力が減少しまたは無くなり、スリーブ５２のスプライン歯５２ａはアウターリング５６のドグ歯５６ｂ、５６ｂ間に移動し（同図（ｂ）破線）、さらに第２速出力ギヤＧＯ２のドグ歯５９ａの斜面部５９ｂに当たった（同図（ｃ））後、ドグ歯５９ａ、５９ａ間に噛み合う（同図（ｄ））。これにより、第２速出力ギヤＧＯ２が出力軸１５と完全に一体化されることで、第２速ギヤ対ＧＰ２が接続状態になり、変速機４の変速段が第２速に設定される。なお、上記のブロッキングリング５３と第２速出力ギヤＧＯ２との同期終了から、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが第２速出力ギヤＧＯ２のドグ歯５９ｂに当たるまでの間（同図（ｂ）破線から（ｃ）までの間）は、ブロッキングリング５３と第２速出力ギヤＧＯ２との間の摩擦力が減少しまたは無くなるため、出力軸１５への伝達トルクがゼロまたはそれに近い値になる。
【００３１】
一方、図示しないが、スリーブ５２を第１速出力ギヤＧＯ１側（図２の左側）へ摺動させると、上記とまったく同じ動作により、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが、同期動作の後、第１速出力ギヤＧＯ１のドグ歯５９ａに噛み合う。これにより、第１速出力ギヤＧＯ１が出力軸１５と完全に一体化されることで、第１速ギヤ対ＧＰ１が接続状態になり、変速機４の変速段が第１速に設定される。また、スリーブ５２がニュートラル位置に位置しているときには、第１、２速ギヤ対ＧＰ１、ＧＰ２がいずれも遮断状態になる。
【００３２】
なお、スリーブ５２を駆動する変速アクチュエータ１７は、油圧式または電気式のものであり、その動作はＥＣＵ６によって制御される。また、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが、ブロッキングリング５３のドグ歯５６ｂを押圧している同期動作中に、その押圧荷重を制御することにより、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２を介して入力軸１４から出力軸１５に伝達される伝達トルクの大きさを制御することが可能である。この押圧荷重もまた、変速アクチュエータ１７を介して、ＥＣＵ６によって制御される。また、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２を、後述する他のシンクロメッシュＳ３４、Ｓ５Ｒとともに総称するときは、「シンクロメッシュＳ」という。
【００３３】
上記とは逆に、次の第３、４速ギヤ対ＧＰ３（第Ｎ段用のギヤ対）、ＧＰ４の第３、４速入力ギヤＧＩ３、ＧＩ４は、入力軸１４に回転自在に設けられ、第３、４速出力ギヤＧＯ３、ＧＯ４は出力軸１５に一体に設けられており、第３、４速入力ギヤＧＩ３、ＧＩ４の間に、上述した第１・２速用シンクロメッシュＳ１２と同様の構成の第３・４速用シンクロメッシュＳ３４（断接クラッチ）が配置されている。したがって、この第３・４速用シンクロメッシュＳ３４は、変速アクチュエータ１７により駆動されることで、第３速入力ギヤＧＩ３または第４速入力ギヤＧＩ４を、入力軸１４に選択的に接続するか、あるいは同時に遮断する。これにより、変速機４の変速段が、第３速または第４速に設定される。
【００３４】
これと同様に、次の第５速ギヤ対ＧＰ５（第Ｍ段用のギヤ対）の第５速入力ギヤＧＩ５、および後進ギヤ列ＧＲＴの後進入力ギヤＧＩＲは、入力軸１４に回転自在に設けられ、第５速出力ギヤＧＯ５および後進出力ギヤＧＯＲは、出力軸１５に一体に設けられており、第５速入力ギヤＧＩ５と後進入力ギヤＧＩＲの間に、同様の第５速・後進用シンクロメッシュＳ５Ｒ（断接クラッチ）が配置されている。したがって、この第５速・後進用シンクロメッシュＳ５Ｒは、第５速入力ギヤＧＩ５または後進入力ギヤＧＩＲを、入力軸１４に選択的に接続するか、あるいは同時に遮断する。これにより、変速機４の変速段は、第５速ギヤ対ＧＰ５が接続された場合には、第５速に設定され、後進ギヤ列ＧＲＴが接続された場合には、後進中間ギヤＧＭＲの介在により、後進に設定される。
【００３５】
トルクアシスト機構３１は、出力軸１５の外側にこれと平行に設けられた副軸３２と、副軸３２上に設けられた第２速副ギヤＧＭ２（中間ギヤ）、第３速副ギヤＧＭ３（第１副ギヤ）および第５速副ギヤＧＭ５（第２副ギヤ）と、副軸３２上に配置されたアシストクラッチ３３と、アシストクラッチ３３を駆動する油圧式または電気式のアシストアクチュエータ３４などで構成されている。第２速副ギヤＧＭ２は、第２速入力ギヤＧＩ２と同じ歯数を有し、副軸３２に一体に設けられるとともに、第２速出力ギヤＧＯ２に噛み合っている。この構成により、エンジン２の回転が、入力軸１４から、第２速入力ギヤＧＩ２→第２速出力ギヤＧＯ２→第２速副ギヤＧＭ２の経路で、副軸３２に常時、伝達されるとともに、第２速入力ギヤＧＩ２と第２速副ギヤＧＭ２の歯数が同じであることから、副軸３２は入力軸１４と同じ回転数で回転する。
【００３６】
また、第３および第５速副ギヤＧＭ３、ＧＭ５はそれぞれ、第３および第５速入力ギヤＧＩ３、ＧＩ５と同じ歯数を有し、副軸３２に回転自在に設けられるとともに、第３および第５速出力ギヤＧＯ３、ＧＯ５に噛み合っていて、両副ギヤＧＭ３、ＧＭ５の間にアシストクラッチ３３が配置されている。
【００３７】
このアシストクラッチ３３は、前述したシンクロメッシュＳと同様の構成を有するシンクロクラッチで構成されている。また、アシストクラッチ３３は、変速中に入力軸１４のトルクを出力軸１５に補給するためのものであるため、シンクロメッシュＳと異なり、その接続動作は行われず、そのスリーブ５２のスプライン歯５２ａがブロッキングリング５３のドグ歯５６ｂに対して押圧（締結）され、滑らせた状態でのみ用いられる。この押圧荷重を制御することにより、アシストクラッチ３３の締結力（滑り度合）を変化させることで、出力軸１５への伝達トルクの大きさおよび出力軸１５の回転数を制御することが可能である。このアシストクラッチ３３の動作は、アシストアクチュエータ３４を介し、ＥＣＵ６によって制御される。
【００３８】
以上の構成により、アシストクラッチ３３を第３速副ギヤＧＭ３側に作動させると、第３速副ギヤＧＭ３が副軸３２に締結されることで、入力軸１４から第２速入力ギヤＧＩ２→第２速出力ギヤＧＯ２→第２速副ギヤＧＭ２の経路で副軸３２に伝達されたエンジン２のトルクが、副軸３２からさらに、第３速副ギヤＧＭ３→第３速出力ギヤＧＯ３を介して、出力軸１５に伝達される。一方、アシストクラッチ３３を第５速副ギヤＧＭ５側に作動させると、第５速副ギヤＧＭ５が副軸３２に締結されることで、第２速副ギヤＧＭ２などを介して副軸３２に伝達されたエンジン２のトルクが、第５速副ギヤＧＭ５→第５速出力ギヤＧＯ５を介して、出力軸１５に伝達される。
【００３９】
一方、出力軸１５には、連結ギヤ１８が一体に設けられており、この連結ギヤ１８は、ディファレンシャル１９のギヤ１９ａと常に噛み合っている。したがって、エンジン２のトルクは、変速機４の変速比で変速された後、出力軸１５からディファレンシャル１９を介して駆動輪Ｗ、Ｗに伝達され、駆動輪Ｗ、Ｗが回転駆動される。
【００４０】
また、入力軸１４および出力軸１５には、それらの回転数（入力軸回転数Ｎｉ、出力軸回転数Ｎｏ）を検出する入力軸回転数センサ３５および出力軸回転数センサ３６がそれぞれ設けられており、それらの検出信号はＥＣＵ６に出力される。
【００４１】
ＥＣＵ６は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。ＥＣＵ６は、シフト位置センサ２２により検出されたシフトレバー２１のシフト位置などに応じて、発進アクチュエータ１３および変速アクチュエータ１７を駆動することにより、クラッチ５および変速機４の動作を制御する。また、ＥＣＵ６は、変速機４の制御に必要なエンジン２のトルク制御を併せて実行する。
【００４２】
次に、ＥＣＵ６で実行されるトルク補給処理を、図４〜図６を参照して説明する。このトルク補給処理は、変速機４をシフトアップする際のシンクロメッシュＳの噛合い時のトルク抜けによる空走感の発生を防止するために実行されるものであり、図４は、第１速→第２速のシフトアップの例を示している。まず、そのステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、変速機４の変速段が、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２による第１速ギヤ対ＧＰ１の接続によって第１速（１ｓｔ）に設定されている状態から、第２速（２ｎｄ）へシフトアップすべき変速指示が出されているか否かを判別する。
【００４３】
この答がＹＥＳのときには、ステップ２において、アシストクラッチ３３を第３速副ギヤＧＭ３側へ作動させ、その締結を開始する（図５の時刻ｔ１）。これにより、第１速による変速比が維持された状態で、第２速副ギヤＧＭ２などを介して副軸３２に伝達されたエンジン２のトルクが、第３速副ギヤＧＭ３および第３速出力ギヤＧＯ３を介して、出力軸１５に伝達されるようになり、この伝達トルクが次第に増加するとともに、それに伴い、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２を介した伝達トルクが減少する。
【００４４】
次いで、アシストクラッチ３３を介した伝達トルクが、エンジン２のトルクにほぼ等しくなったか否かを判別し（ステップ３）、等しくないときには、アシストクラッチ３３の締結力を増大させる（ステップ４）。そして、両トルクがほぼ等しくなったときに（時刻ｔ２）、第１速ギヤ対ＧＰ１を遮断するために、第１速出力ギヤＧＯ１からの第１・２速用シンクロメッシュＳ１２のスリーブ５２の抜き動作を開始する（ステップ５）。これにより、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２のスプライン歯５２ａを痛めることなく、スリーブ５２を無理なく抜くことができる。次いで、この抜き（遮断）動作が終了したか否かを判別し（ステップ６）、終了したときに、アシストクラッチ３３の締結力を増大させる。これにより、入力軸回転数Ｎｉが低下する。
【００４５】
次に、検出された入力軸回転数Ｎｉと出力軸回転数Ｎｏとの関係から、入力軸回転数Ｎｉが、第２速の変速比に相当する同期回転数にほぼ等しいか否かを判別する（ステップ７）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、そのときの出力軸回転数Ｎｏが第２速出力ギヤＧＯ２の回転数にほぼ等しくなったときに、ステップ８において、第２速出力ギヤＧＯ２側への第１・２速用シンクロメッシュＳ１２の作動を開始する（時刻ｔ３）。これにより、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２のスプライン歯５２ａがブロッキングリング５３のドグ歯５６ｂに押圧された状態で、同期動作がなされることで、第２速出力ギヤＧＯ２が出力軸１５に同期するとともに、同期終了後、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２のスプライン歯５２ａが、第２速出力ギヤＧＯ２のドグ歯５９ａに噛み合わされ、接続されることで、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２が第２速出力ギヤＧＯ２と一体化される。次いで、この第１・２速用シンクロメッシュＳ１２の接続動作が終了したか否かを判別し（ステップ９）、終了したときに、ステップ１０において、アシストクラッチ３３の締結を解除し（時刻ｔ４）、これにより、その後は第２速による走行がなされる（ステップ１１）。
【００４６】
上記の第１・２速用シンクロメッシュＳ１２の同期終了から第２速出力ギヤＧＯ２に噛み合うまでの間には、スプライン歯５２ａがブロッキングリング５３のドグ歯５６ｂから外れることで、第１・２速用シンクロメッシュＳ１２の伝達トルクがゼロまたはそれに近い値になるが、この時点では、エンジン２のトルクがアシストクラッチ３３を介して出力軸１５に補給されているので、運転者がトルク抜けを感じることはなく、空走感の発生を防止することができる。
【００４７】
また、図示しないが、変速機４を第２速から第３速へシフトアップする場合にも、上述した第１速から第２速の場合と基本的に同様のトルク補給処理が行われる。すなわち、シフトアップ時に、アシストクラッチ３３を第３速副ギヤＧＭ３側へ作動させるとともに、その伝達トルクがエンジン２のトルクとほぼ等しくなったときに、第２速出力ギヤＧＯ２からの第１・２速用シンクロメッシュＳ１２の抜き動作を開始し、第２速ギヤ対ＧＰ２を遮断する。また、入力軸回転数Ｎｉが、第３速の変速比に相当する同期回転数にほぼ等しくなったときに、第３・４速用シンクロメッシュＳ３４を第３速入力ギヤＧＩ３側へ作動させる。そして、第３・４速用シンクロメッシュＳ３４の同期終了後、接続動作が終了したときに、アシストクラッチ３３の締結が解除され、以降、第３速による走行がなされる。
【００４８】
図６は、第３速→第４速のシフトアップの場合のトルク補給処理を示している。同図に示すように、この場合のトルク補給処理は、図４の第１速から第２速の場合と基本的に同じであり、アシストクラッチ３３は第５速副ギヤＧＭ５側へ駆動される。すなわち、変速指示があったとき（ステップ２１：ＹＥＳ）に、第５速副ギヤＧＭ５側へのアシストクラッチ３３の作動を開始する（ステップ２２）とともに、その締結力を増大させ（ステップ２４）、その伝達トルクがエンジン２のトルクとほぼ等しくなったとき（ステップ２３：ＹＥＳ）に、第３速入力ギヤＧＩ３からの第３・４速用シンクロメッシュＳ３４の抜き動作を開始する（ステップ２５）。次いで、この抜き動作が終了した（ステップ２６：ＹＥＳ）後、入力軸回転数Ｎｉが、第４速の変速比に相当する同期回転数にほぼ等しくなったとき（ステップ２７：ＹＥＳ）に、第４速入力ギヤＧＩ４側への第３・４速用シンクロメッシュＳ３４の作動を開始する（ステップ２８）。そして、第３・４速用シンクロメッシュＳ３４の同期終了後、接続動作が終了したとき（ステップ２９：ＹＥＳ）に、アシストクラッチ３３の締結が解除され（ステップ３０）、以降、第４速による走行がなされる（ステップ３１）。
【００４９】
さらに、図示しないが、変速機４を第４速から第５速へシフトアップする場合にも、同様の手法によってトルク補給処理が行われる。この場合には、アシストクラッチ３３を第５速副ギヤＧＭ５側へ作動させた後、第３・４速用シンクロメッシュＳ３４を第４速入力ギヤＧＩ４から抜いて遮断してから、第５速・後進用シンクロメッシュＳ５Ｒによって５速入力ギヤＧＩ５が接続される。
【００５０】
以上のように、本実施形態の動力伝達装置によれば、変速機４をシフトアップする際に、アシストクラッチ３３により副軸３２に締結された第３速副ギヤＧＭ３または第５速副ギヤＧＭ５を介して、エンジン２のトルクを出力軸１５に補給した状態で、シンクロメッシュＳを回転同期させ、接続し、噛み合わせるので、変速時の伝達トルクの抜けによる空走感の発生を、確実に防止することができる。
【００５１】
また、第１速→第２速および第２速→第３速のシフトアップの際には第３速副ギヤＧＭ３を用い、第３速→第４速および第４速→第５速のシフトアップの際には第５速副ギヤＧＭ５を用いるというように、シフト先の変速段に近い変速比を有する副ギヤを選択し、トルク補給を行うので、トルクを過不足なく補給できる。その結果、変速時のトルク段差を抑制でき、変速性能を向上させることができる。さらに、同じ理由から、トルク補給中に出力軸回転数Ｎｏまたは入力軸回転数Ｎｉをシフトアップ先の変速段の変速比に対応する同期回転数とほぼ等しい状態に制御できるとともに、そのような状態でシンクロメッシュＳを作動させるので、シンクロメッシュＳの同期動作を回転差が小さい状態で行うことができる。その結果、シンクロメッシュＳのトルク負荷が低減されることで、そのトルク容量を低減できるとともに、変速時間を短縮でき、したがって、変速性能をさらに向上させることができる。
【００５２】
また、副軸３２が入力軸１４および出力軸１５と平行に配置されるとともに、トルクアシスト機構３１の残りの要素である第２、第３および第５速副ギヤＧＭ２、ＧＭ３、ＧＭ５とアシストクラッチ３３が、副軸３２に設けられるので、変速機２の軸方向長さを増大させることなく、上記の効果を得ることができる。また、入力軸１４のトルクを第２速副ギヤＧＭ２を介して副軸３２に伝達するためのギヤとして、変速機４の既存の第２速ギヤ対ＧＰ２を共用しているので、その分、ギヤ数を削減できるとともに、変速機４の軸方向長さを短縮することができる。
【００５３】
図７は、本発明の第２実施形態による動力伝達装置を示している。この動力伝達装置４１は、第１実施形態の動力伝達装置１が、入力軸１４のトルクを副軸３２に伝達するためのトルク補給用のギヤとして、変速機４の第２速ギヤ対ＧＰ２を利用しているのに対し、トルク補給専用のギヤ対ＧＰＣを設けた点が異なるものである。このギヤ対ＧＰＣは、後進ギヤ列ＧＲＴの外側に配置されており、入力軸１４と一体の入力ギヤＧＩＣと、出力軸１５に回転自在に支持され、入力ギヤＧＩＣに噛み合う出力ギヤＧＯＣで構成されている。これに対応して、副軸３２には、出力側ギヤＧＯＣに噛み合う中間ギヤＧＭＣが一体に設けられている。ここで、中間ギヤＧＭＣの歯数は入力ギヤＧＩＣと同じである。したがって、第１実施形態と同様、副軸３２は、入力軸１４と同じ回転数で回転する。他の構成は、トルク補給処理を含めて、第１実施形態とまったく同様である。
【００５４】
したがって、この動力伝達装置４１は、第１実施形態と同様に動作するので、トルク補給専用のギヤ対ＧＰＣを設けた点を除き、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。なお、ギヤ対ＧＰＣと中間ギヤＧＭＣの歯数の設定により、入力軸１２から副軸３２までの変速比を１．０以外の値に設定することが可能であり、例えば値１．０よりも若干小さな値に設定することによって、変速時の同期タイミングをよりとりやすくすることができる。
【００５５】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば実施形態では、トルクアシスト機構３１のアシストクラッチ３３として、シンクロクラッチを用いているが、前述したように、このアシストクラッチ３３はクラッチを滑らせた状態で用いられるので、そのような機能を有する他のタイプのクラッチ、例えば油圧式や電磁式のクラッチを採用することが可能である。また、実施形態では、補給トルクを副軸３２から出力軸１５に伝達するための副ギヤとして、第３および第５速副ギヤＧＭ３、ＧＭ５を設けているが、これをシフトアップ先の変速段ごとに、すなわち第２〜第５速用にそれぞれ設けてもよい。あるいは、副ギヤの歯数をこれに連結された入力ギヤと異なるように設定することで、入力軸から副軸までのアシスト用の変速比を独自に設定するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１による動力伝達装置によれば、変速機を噛合い式の断接クラッチによって変速する際に、アシストクラッチにより副軸に締結された副ギヤを介して、原動機の駆動力を出力軸に補給した状態で、断接クラッチが接続され、噛み合わされるので、この接続動作の際に断接クラッチの駆動力（トルク）抜けが生じても、それによる空走感の発生を防止することができる。また、副軸が入力軸および出力軸と平行に配置されるとともに、この副軸に中間ギヤ、副ギヤやアシストクラッチが設けられるので、変速機の軸方向長さを増大させることなく、上記の効果を得ることができる。
請求項２による動力伝達装置によれば、変速すべき変速段に応じて副ギヤを選択することによって、トルクを過不足なく補給でき、その結果、変速時のトルク段差を抑制でき、変速性能を向上させることができる。
請求項３による動力伝達装置によれば、特に空走感を感じやすいシフトアップ時においても、空走感の発生を確実に防止することができる。また、断接クラッチの接続動作を回転差が小さい状態で行うことができ、それにより、断接クラッチのトルク負荷が低減されることで、そのトルク容量を低減できるとともに、変速時間を短縮でき、変速性能をさらに向上させることができる。
また、請求項４による動力伝達装置によれば、入力軸のトルクを中間ギヤを介して副軸に伝達するためのギヤとして、変速機の既存のギヤ対を共用するので、その分、ギヤ数を削減できるとともに、変速機の軸方向長さを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による動力伝達装置、およびこれを搭載した車両の概略構成を示す図である。
【図２】シンクロメッシュの構成を示す部分縦断面図である。
【図３】シンクロメッシュの動作を説明するための図である。
【図４】第１速から第２速へのシフトアップの際のトルク補給処理を示すフローチャートである。
【図５】図４のトルク補給処理によって得られる動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】第３速から第４速へのシフトアップの際のトルク補給処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態を示す、図１と同様の図である。
【符号の説明】
１ 動力伝達装置
２ エンジン（原動機）
４ 変速機
６ ＥＣＵ
１４ 入力軸
１５ 出力軸
３２ 副軸
３３ アシストクラッチ
ＧＰ１〜ＧＰ５ 第１〜第５速ギヤ対（ギヤ対）
ＧＰ３ 第３速ギヤ対（第Ｎ段用のギヤ対）
ＧＰ５ 第５速ギヤ対（第Ｍ段用のギヤ対）
ＧＩ１〜ＧＩ５ 第１〜第５速入力ギヤ（入力ギヤ）
ＧＯ１〜ＧＯ５ 第１〜第５速出力ギヤ（出力ギヤ）
ＧＭ２ 第２速副ギヤ（中間ギヤ）
ＧＭ３ 第３速副ギヤ（第１副ギヤ）
ＧＭ５ 第５速副ギヤ（第２副ギヤ）
Ｓ１２ 第１・２速用シンクロメッシュ（断接クラッチ）
Ｓ３４ 第３・４速用シンクロメッシュ（断接クラッチ）
Ｓ５Ｒ 第５速・後進用シンクロメッシュ（断接クラッチ）
４１ 動力伝達装置
ＧＭＣ 中間ギヤ
Ｗ 駆動輪

Claims (2)

1. 原動機の駆動力を有段の変速機を介して駆動輪に伝達する動力伝達装置であって、
   前記変速機は、
   前記原動機に連結された入力軸と、
   前記駆動輪に連結された出力軸と、
   前記入力軸上に配置された入力ギヤ、および前記出力軸上に配置され、前記入力ギヤに噛み合う出力ギヤでそれぞれ構成され、各々の前記入力ギヤおよび前記出力ギヤの一方が前記入力軸または前記出力軸に回転自在に支持された、第Ｎ段および当該第Ｎ段よりも高い第Ｍ段を含む少なくとも３段の変速段用の複数のギヤ対と、
   当該複数のギヤ対の各々の前記入力ギヤおよび前記出力ギヤのうちの前記一方とこれを回転自在に支持する前記入力軸または前記出力軸との間を選択的に接続・遮断し、当該接続されたギヤ対により変速段を設定する噛合い式の断接クラッチと、
   前記入力軸および前記出力軸と平行に配置された副軸と、
   当該副軸上に一体に設けられ、前記入力軸に連結された中間ギヤと、
   前記副軸上に回転自在に支持され、前記出力軸に連結されるとともに、前記原動機の駆動力を、前記第Ｎ段用のギヤ対および前記第Ｍ段用のギヤ対とそれぞれ同じ変速比で前記出力軸に伝達可能な第１副ギヤおよび第２副ギヤと、
   前記第１副ギヤおよび第２副ギヤを前記副軸に選択的に締結することによって、前記原動機の駆動力を、前記入力軸から前記副軸ならびに前記第１副ギヤおよび第２副ギヤの前記締結された一方を介して、前記出力軸に補給するアシストクラッチと、を備え、
   前記第Ｎ段以下の変速段へのシフトアップ時には、前記第１副ギヤを、前記第Ｎ段よりも高くかつ前記第Ｍ段以下の変速段へのシフトアップ時には、前記第２副ギヤを、前記アシストクラッチにより前記副軸に締結した後に、前記断接クラッチにより、シフトアップ前の前記ギヤ対を遮断してからシフトアップ先の前記ギヤ対を接続することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記中間ギヤは、前記複数のギヤ対の１つに噛み合い、前記第１副ギヤおよび第２副ギヤは互いに異なる他の２つの前記ギヤ対にそれぞれ噛み合っていることを特徴とする、請求項１に記載の動力伝達装置。

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