JP4411308B2 - 車両用変速機 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンに繋がる入力軸と駆動輪に繋がる出力軸との間の動力伝達経路に並列に設けられた速度段の異なる複数列の歯車列を備え、クラッチ及び選択機構を介して選択的に接続される車両用変速機に関する。

上記のような車両用変速機は、自動車の自動変速機に用いられており、例えば前進５段後進１段の自動変速機（５ＡＴ）では、前進用の５列の歯車列と後進用の１列の歯車列からなる計６列の歯車列が設けられ、クラッチ等により選択的に入出力軸間に摩擦係合させて各速度段の動力伝達経路を形成するように構成される。このような多段の自動変速機には、二列の歯車列における一方の軸上に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチと、該二列の歯車列の他方の軸上に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれか一方を選択的に他方の軸に結合させる選択機構とを備え、クラッチ数の増大による変速機の大型化を抑制するように構成したものがある。

また、例えば前進５段後進１段の自動変速機において、１速段と４速段、２速段と５速段、３速段と後進段のように、互いに３段異なる速度段を組み合わせて各二列一組の歯車列とし、各組ごとに共用クラッチと選択機構とを設けて、現在動力伝達されている速度段の上下段の歯車列を選択機構により予め選択して結合させておき、変速時には既に係合していた速度段の共用クラッチを切り離すとともに次段（上段または下段）の共用クラッチを係合させる、いわゆるCluch to Cluchの直接変速により、迅速なアップシフト及びダウンシフトを行うように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開昭５７−１９０１４９号公報

確かに、速度段が異なる複数列の歯車列について、互いに３段異なる速度段を組み合わせて各二列一組の歯車列とし、各組ごとに共用クラッチと選択機構とを設けることで、迅速な変速作動が可能になる。これを前進７段、後進１段の自動変速機（７ＡＴ）に適用した場合のスケルトン図を図６、現在の速度段（現行段）における共用クラッチの係合状態と歯車列の選択状態を表１、現行段と次段の変速組み合わせを表２に示す。ここで、図６及表１における頭文字Ｃはクラッチ、Ｓは選択機構、下添え字R3、47等は速度段を表し、例えばＣ_R3は後進段と３速段の共用クラッチ、Ｓ₄₇は４速段と７速段の選択機構を表す。これらの図表から明らかなように、現行段を挟む上下段の歯車列が選択機構により選択されて常に準備されており、例えば、５速段の走行時には、現行段を挟む４速段及び６速段に加えて３速段までCluch to Cluchによる直接変速が可能になっている。

しかしながら、上記のような従来の変速機構成では、４速段と７速段が選択機構Ｓ₄₇を介した共用クラッチＣ₄₇となっており、構成上直接変速ができなかった。また、このような多段変速機では、６速段→４速段の変速頻度が比較的高くなるが、６速段の走行時には選択機構Ｓ₄₇において次段である７速段の歯車列が選択されることから、４速段を設定するためには選択機構Ｓ₄₇の接続を４速段に接続し直す必要があり、トルク抜けや応答性に課題があった。さらに、多段変速機では発進駆動力を確保するため１速段の減速比を比較的大きく設定するが、路面摩擦係数が低い低μ路での発進特性や燃費向上のため２速発進が求められる。そして車両が低μ路でスタックしたような場合に、前後進を繰り返して脱出を図ることがあるが、２速段では選択機構Ｓ_R3が次段である３速段の歯車列を接続する設定となり、２速段と後進段（Ｒ段）との切り換え時の応答性に課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、飛び段変速が可能な範囲を拡大するとともに、順次変速の応答性を確保しつつ飛び段変速の応答性を向上させた車両用変速機を提供することを目的とする。

上記課題を解決して目的を達成するため、本発明に係る車両用変速機は、エンジンに繋がる入力軸と、駆動輪に繋がる出力軸と、これらの入力軸および出力軸の間の動力伝達経路に並列に設けられて相互に噛合する速度段の異なる少なくとも八列の歯車列と、各二列の歯車列の一方の軸（例えば、実施形態における入力軸IＳ，IＳ₁，IＳ₂）に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチ（例えば、実施形態における第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4）および他方の軸（例えば、実施形態における出力軸ＯＳ，カウンター軸ＣＳ，ＣＳ₁，ＣＳ₂）に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれかを当該他方の軸に選択的に結合させる選択機構とを有し、選択機構における選択および共用クラッチの係脱により動力の伝達経路を選択して変速するように構成される。そのうえでこの車両用変速機では、上記選択機構および共用クラッチが、二列の歯車列を選択および係脱させる四個以上の選択機構と選択機構と同一数の共用クラッチとから構成され、各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、互いに選択機構及び共用クラッチの個数と同一数の段数だけ離れて組み合わされるように構成される。

本発明において、共用クラッチを、相互に噛合する歯車列の入力側の軸に設けることが好ましい。

本発明において、選択機構における選択および共用クラッチの係合により設定された速度段が、前進走行における最高段未満の場合には、設定された速度段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が、選択機構により他方の軸に結合されるように構成することが好ましい。

また本発明において、速度段の組み合わせが少なくとも前進７段以上、後進１段であることが好ましい。

本発明に係る車両用変速機によれば、速度段の異なる少なくとも八列の歯車列に対して二列の歯車列を選択および係脱させる四個以上の選択機構および共用クラッチから構成される。例えば、前進７段後進１段の変速機では八列の歯車列に対して二列一組とした各５個の選択機構および共用クラッチで構成でき、前進９段後進１段の変速機では十列の歯車列に対して二列一組とした各５個の選択機構および共用クラッチで構成できる。従って、変速段数に対するクラッチ数を低減して、多段の自動変速機を小型・軽量に構成でき、コスト低減に寄与することができる。また、選択機構を用いることで、比較的フリクションロスの大きい摩擦クラッチの数を低減することができ、いわゆる「引きずり損失」を低減して燃費を向上させることができる。

また、自動変速機では、車速の増加に伴って速度段を上昇させるパワーオン・アップシフトは、１段ずつ高速段にシフトアップする順次変速しか行われない一方で、パワーオン・ダウンシフト（いわゆるキックダウン）は１段ずつではなく２段以上の飛び段変速が必要とされる場合が生じる。これは、変速段数が多くなると各速度段の減速比の差が小さくなるためであり、多段変速機ほど多くの飛び段数が求められるからである。本発明によれば、少なくとも四列の歯車列が選択機構により選択されて共用クラッチによる係脱が可能とされ、かつ各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、それぞれ選択機構および共用クラッチの個数と同一数の段数だけ離れて組み合わされる。すなわち変速段数が多くなるほど共用クラッチが一体的に係脱する速度段が離れ、前進７段変速で４段、前進９段変速で５段離れた速度段となる。この結果、従来では直接変速が困難であった飛び段変速の選択幅を拡大することができ、例えば７段変速の変速機において７速段→４速段の直接変速を実現することができる。さらに、Cluch to Cluchにより直接変速可能な速度段の巾を連続した４段以上とすることができ、例えば７段変速の場合に現行段に対してアップシフト側１段、ダウンシフト側２段、９段変速の場合にはアップシフト側１段、ダウンシフト側３段の範囲でCluch to Cluchによる直接変速が可能となる。従って、変速時にトルク抜けがなく、応答性の良好な変速機を得ることができる。

一方、上記のような車両用変速機では、共用クラッチが係脱する二列の歯車列のギヤ比の差が大きくなり、一方の歯車列が減速、他方の歯車列が増速となる。この場合に、共用クラッチを従動側（出力軸側）の軸に設けるとすれば、減速により増大した歯車列の軸トルクに基づいてクラッチ容量を設定することになり、共用クラッチの大型化や作動油圧の高圧化を免れない。逆に、増速側の歯車列ではクラッチ容量が過大となるため、係合制御を行う圧力範囲が狭くなり制御性が悪化する。本発明に係る車両用変速機において、共用クラッチを歯車列の入力側（駆動側）の軸に設ける構成によれば、このような課題を解決して共用クラッチの小型軽量化及び低圧化が達成でき、制御性も確保することができる。

なお、選択機構における選択および共用クラッチの係合により設定された速度段（現行段）が、前進走行における最高段未満の場合に、現行段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が選択機構により他方の軸に結合されて準備されるような構成によれば、隣接する高速側と低速側の速度段の歯車列が確実に準備されるため、次の変速時にCluch to Cluchによる直接変速により迅速な応答性を確保することができる。

また、このような本発明に係る車両用変速機において、速度段の組み合わせが少なくとも前進７段以上、後進１段である構成によれば、従来の課題を解決して、順次変速の応答性を確保しつつ飛び段変速の応答性を向上させた小型・軽量の多段変速機を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１は、本発明を前進７段、後進１段の車両用自動変速機に適用した場合の、第１実施形態の変速機ＴＭ１のスケルトン図を示している。この変速機ＴＭ１は、図示省略する変速機ケース内に回転自在に配設されて、発進機構ＳＣを介してエンジンに繋がる入力軸ＩＳと、この入力軸と平行に延びて変速機ケース内に回転自在に配設され図示省略する駆動輪に繋がる出力軸ＯＳと、これらの入出力軸間に並列に設けられて相互に噛合する八列の歯車列１〜７及びＲと、入力軸ＩＳに設けられた４つの共用クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4と、出力軸ＯＳに設けられた四つの選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4とを有する平行軸式の自動変速機である。なお、発進機構ＳＣは、湿式や乾式の摩擦機構、トルクコンバータやフルードカップリング等の流体継ぎ手、電磁パウダー式のクラッチやブレーキ、モータやジェネレータ等の電動装置などを用いて構成することができる。

ここで、図１における符号１〜７及びＲは、それぞれ１速段〜７速段及び後進段の歯車列を表し、１速段と５速段（１−５）、２速段と６速段（２−６）、３速段と７速段（３−７）、４速段と後進段（４−Ｒ）の歯車列が各々二列一組とされ、いずれも速度段が選択機構および共用クラッチの個数（４個）と同一数の段数である４段離れた組み合わせになっている。

入力軸ＩＳ側では、１速段から７速段の駆動ギヤ１１〜１７及び後進段の駆動ギヤ１Ｒが、各組（１−５、２−６、３−７、４−Ｒ）ごとに連結されて入力軸ＩＳに一体回転自在に支持され、組ごとに共用クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4が設けられている。各共用クラッチは、各組の駆動ギヤを一体的に入力軸ＩＳに係合・離脱させる摩擦係合要素であり、例えば入力側の摩擦板と出力側の摩擦板とを軸方向に相互に複数重ねた多板式の油圧クラッチを用いて構成される。

図中に付記した共用クラッチの符号は、文字Ｃがクラッチ、下添え字15，26，37，R4が当該クラッチにより係脱される駆動ギヤの速度段を表す。例えばＣ₁₅は１速段と５速段の共用クラッチであり、この共用クラッチＣ₁₅を係脱させたときに、１速段の１速駆動ギヤ１１と５速段の５速駆動ギヤ１５が入力軸ＩＳに一体的に接続されて回転駆動される。なお、以下では、説明の便宜上、Ｃ₁₅を第１クラッチ、Ｃ₂₆を第２クラッチ、Ｃ₃₇を第３クラッチ、Ｃ_R4を第４クラッチと称して説明する。第３クラッチＣ₃₇と第４クラッチＣ_R4は、クラッチドラムを共通とする複式クラッチであり、多段化に伴う軸方向寸法の拡大を抑制した構成としている。

一方、出力軸側では、１速段から７速段の従動ギヤ２１〜２７及び後進段の従動ギヤ２Ｒが、各々独立して出力軸ＯＳに回転自在に支持され、上記各組（１−５、２−６、３−７、４−Ｒ）に対応して選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4が設けられている。各選択機構は、各組の二枚の従動ギヤのうちいずれか一方を選択的に出力軸ＯＳに結合・離脱させる噛み合い式の締結要素であり、本実施形態では、各組内の速度段が４段離れて回転数差が大きいことから、切り換え時の異音発生を防止して滑らかな接続を実現するため、スリーブを有したシンクロメッシュ機構を用いている。選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4は、各選択機構に設けられた図示しないサーボ機構により切り換え作動される。

図中に付記した選択機構の符号は、文字Ｓが選択機構を表し、下添え字15，26，37，R4は当該選択機構により出力軸ＯＳに結合される従動ギヤの速度段を表す。例えばＳ₁₅は１速段と５速段の選択機構であり、この選択機構Ｓ₁₅のスリーブ３１が図１における右側に位置するときに１速段の１速従動ギヤ２１が出力軸ＯＳに結合され、スリーブ３１が図１における左側に位置するときに５速段の５速従動ギヤ２５が出力軸ＯＳに結合される。以下では、説明の便宜上、Ｓ₁₅を第１選択機構、Ｓ₂₆を第２選択機構、Ｓ₃₇を第３選択機構、Ｓ_R4を第４選択機構と称して説明する。

１速段と５速段の歯車列では、第１選択機構Ｓ₁₅において選択されたいずれか一方の従動ギヤ２１または２５が出力軸ＯＳに結合され、第１クラッチＣ₁₅を作動させて駆動ギヤ１１及び１５を入力軸ＩＳに係脱させることで、入力軸ＩＳの回転が第１選択機構Ｓ₁₅により選択された速度段の歯車列を介して出力軸ＯＳに伝達される。２速段と６速段（２−６）、３速段と７速段（３−７）、４速段と後進段（４−Ｒ）の各組も、上記１速段と５速段（１−５）と同様に構成される。

すなわち、２速段と６速段では、出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された２速従動ギヤ２２または６速従動ギヤ２６が第２選択機構Ｓ₂₆により出力軸ＯＳに結合され、入力軸ＩＳに一体回転自在に支持された２速駆動ギヤ１２及び６速駆動ギヤ１６が第２クラッチＣ₂₆により一体的に入力軸ＩＳに係脱されて、入力軸ＩＳの回転が第２選択機構Ｓ₂₆により選択された速度段の歯車列を介して出力軸ＯＳに伝達される。

３速段と７速段では、出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された３速従動ギヤ２３または７速従動ギヤが第３選択機構Ｓ₃₇により出力軸ＯＳに結合され、入力軸ＩＳに一体回転自在に支持された３速駆動ギヤ１３及び７速駆動ギヤ１７が第３クラッチＣ₃₇により一体的に入力軸ＩＳに係脱されて、入力軸ＩＳの回転が第３選択機構Ｓ₃₇により選択された速度段の歯車列を介して出力軸ＯＳに伝達される。

４速段と後進段では、出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された４速従動ギヤ２４または後進従動ギヤ２Ｒが第４選択機構Ｓ_R4により出力軸ＯＳに結合され、入力軸ＩＳに一体回転自在に支持された４速駆動ギヤ１４及び後進駆動ギヤ１Ｒが第４クラッチＣ_R4により一体的に入力軸ＩＳに係脱されて、入力軸ＩＳの回転が第４選択機構Ｓ_R4により選択された回転方向及び変速比で伝達されて出力軸ＯＳが正逆方向に回転駆動される。なお、後進段の歯車列Ｒには、入力軸上の後進駆動ギヤ１Ｒと出力軸上の後進従動ギヤ２Ｒとの間に、後進アイドラギヤ３Ｒが回転自在に設けられており、後進段では前進の変速段１〜７と逆方向に出力軸ＯＳが回転される。

第１〜第４選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4を作動させるサーボ機構及び第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4の作動は、図示省略する変速制御装置によって制御され、運転席のシフトレバーにおいて選択されたシフトポジションに応じて以下のように作動制御される。表３に、シフトポジションに応じて設定された走行段（現行段）と、各走行段において第１〜第４選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4により選択される歯車列１〜７，Ｒ、及び第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4の係合状態を示す。

シフトポジションがパーキングレンジ（以下「Ｐレンジ」と記載する）とニュートラルレンジ（同様に「Ｎレンジ」と記載する）では、第１選択機構Ｓ₁₅において１速段、第２選択機構Ｓ₂₆において２速段、第３選択機構Ｓ₃₇において３速段、第４選択機構Ｓ_R4において後進段が選択され、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに後進段の歯車列Ｒと、１速段〜３速段の歯車列１〜３が介入される。但し、これらのシフトポジションＰ，Ｎでは、第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4がいずれも解放状態とされ、入出力軸間の動力伝達は行われない。すなわち、Ｐレンジ及びＮレンジでは、後進段と１速段〜３速段の歯車列が選択されて待機され、シフトレバーにより前後進のいずれが選択された場合でも、クラッチの直接係合により直ちに発進できる準備状態とされる。なお、Ｐレンジでは、ともに図示省略するパークギヤにパークポールが噛み合って出力軸ＯＳの回転を規制し、車両を停止状態に保持する。

シフトポジションをリバースレンジ（以下「Ｒレンジ」と記載する）に設定すると、上記Ｎレンジと同一の歯車列の待機状態から第４クラッチＣ_R4が係合され、４速駆動ギヤ１４及び後進駆動ギヤ１Ｒが回転される。この回転は４速歯車列４及び後進歯車列Ｒを介して出力軸上の４速従動ギヤ２４及び後進従動ギヤ２Ｒに伝達されるが、出力軸ＯＳには第４選択機構Ｓ_R4により後進従動ギヤ２Ｒが結合される一方、４速従動ギヤ２４は出力軸ＯＳに対して相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳで後進歯車列Ｒを介した動力伝達が行われて後進走行が行われる。Ｒレンジでは、現行段である後進段の他に１速段〜３速段の歯車列が選択されて待機されており、ＲレンジからＤレンジに切り換えられたときに、第４クラッチＣ_R4を切り離して第１クラッチＣ₁₅（または第２クラッチＣ₂₆）を接続することで、直ちに後進走行から前進走行に移行できる。

シフトポジションを走行レンジ（以下「Ｄレンジ」と記載する）に設定すると、変速制御装置は、車両の運行速度やアクセルペダルの踏み込み状態、走行する道路の勾配などに応じて１〜７速段の速度段を設定して車両を走行させるが、各現行速度段に対して以下の歯車列を待機状態として次段の変速に備える。

１速段及び２速段では、第１〜第４選択機構がＮレンジと同一状態に保持されており、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに後進段と１速段〜３速段の歯車列１〜３が介入された状態になっている。この状態から、１速段では第１クラッチＣ₁₅が接続されて１速駆動ギヤ１１及び５速駆動ギヤ１５が一体回転され、これらと噛合する出力軸上の１速従動ギヤ２１及び５速従動ギヤ２５に伝達される。出力軸側では第１選択機構Ｓ₁₅により１速従動ギヤ２１が結合される一方、５速従動ギヤ２５は出力軸ＯＳに対して相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳでは１速歯車列１を介した動力伝達が行われ、車両が１速段の変速比で前進走行する。２速段では、第２クラッチＣ₂₆が接続されて２速駆動ギヤ１２及び６速駆動ギヤ１６が一体回転され、出力軸上の２速従動ギヤ２２及び６速従動ギヤ２６に伝達されるが、出力軸ＯＳには第２選択機構Ｓ₂₆により２速従動ギヤ２２が結合されて６速従動ギヤ２６は相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳで２速歯車列２を介した動力伝達が行われて、車両が２速段の変速比で前進走行する。

これらの速度段では、後進段と１速段〜３速段がクラッチ係脱による直接変速が可能になっており、１段ずつアップシフトまたはダウンシフトする順次変速はもとより、ＤレンジからＲレンジに切り換えられた場合でも、第１クラッチＣ₁₅または第２クラッチＣ₂₆を切り離して第４クラッチＣ_R4を係合させることで、直ちに前進走行から後進走行に移行できる。

２速段→３速段の変速では、第２クラッチＣ₂₆の接続が切り離され、これとクロスするようにして第３クラッチＣ₃₇が係合接続される。第３選択機構Ｓ₃₇では既に３速段が選択されて３速従動ギヤ２３が出力軸ＯＳに結合されており、Cluch to Cluchの直接変速により短時間で２速歯車列２による動力伝達から３速歯車列３による動力伝達に切り換わり、車両は３速段の変速比で前進走行する。またこのとき、第４選択機構Ｓ_R4では後進従動ギヤ２Ｒが出力軸ＯＳから切り離されて４速従動ギヤ２４が出力軸ＯＳに結合される。これにより、３速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに１速段〜４速段の歯車列１〜４が介入されて、現行段である３速段に対してアップシフト側１段、ダウンシフト側２段の歯車列が待機状態とされる。

３速段→４速段、４速段→５速段、５速段→６速段の順次変速は、上記同様にCluch to Cluchの直接変速により行われ、選択機構は現行段から最も離れた速度段の従動ギヤを切り離し現行段＋１段の従動ギヤを出力軸に結合させる。従って、３速段〜６速段の前進走行時には、現行段に対してアップシフト側１段、ダウンシフト側２段の歯車列が待機状態とされる。

６速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに４速段〜７速段の歯車列４〜７が介入されて第２クラッチＣ₂₆が係合された状態になっており、６速段→７速段の変速では、第２クラッチＣ₂₆の接続が切り離され第３クラッチＣ₃₇が係合接続される。一方、本実施形態の変速機では７速段が最高段であることから、第１〜第４選択機構の選択に変更はなく、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに４速段〜７速段の歯車列４〜７が介入された状態が維持される。従って、７速段の前進走行時には、現行段に対してダウンシフト側３段の歯車列が待機状態とされる。

このように、現行段の成立中に切り換えられる第１〜第４選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4の作動ルールをまとめると、（i）現行段が７速段未満の中間段（１〜６速段）のときは、少なくとも現行段を挟む前後の低速段と高速段とを予め準備しておく。（ii）さらに３速段以上の中間段のときは、後進段を準備しない範疇で、その前後段以外は低速側の速度段を準備しておく。（iii）後進段のときは、共用クラッチ及び選択機構の数をＮとしたときに（Ｎ−１）速以下（７段変速の場合３速以下）の速度段を準備しておく。（iv）最高段のときはＮ速以上（７段変速の場合４速以上）の速度段を準備しておく。このルールに基づいて、各速度段において選択設定される歯車列の表（表３）を、現行段と次段の変速組み合わせとして示すと、表４のようになる。

表４において、丸印は選択機構（Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4）を作動させることなく共用クラッチ（Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4）の作動のみで変速可能な組み合わせを表し、三角印は選択機構の少なくともいずれかを作動させて変速可能な組み合わせを表し、バツ印は共用クラッチのため直接変速が困難な組み合わせを表している。また太枠で囲んだ領域は、使用頻度がほとんどない組み合わせ領域を表す。

この変速組み合わせ表からも明らかなように、本発明を適用した変速機ＴＭ１によれば、従来困難とされた７速段→４速段の変速、及び応答性に課題があった６速段→４速段の変速を、いずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、キックダウンの応答性が確保できる。また、路面摩擦係数が低い低μ路で車両がスタックしたような場合に、前後進を繰り返して脱出を図る場合があるが、変速機ＴＭ１では、２速段→後進段、後進段→２速段の切り換えをいずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、低μ路に適した２速発進で脱出することができる。さらに、第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4を入力軸ＩＳ側に設けた構成により、クラッチの大型化や作動油圧の高圧化及びこれに伴う油圧制御の困難性を排斥して、小型軽量で制御性の良好な多段変速機を実現することができる。

次に、本発明を適用した第２〜第５実施形態の変速機ＴＭ２〜ＴＭ５について、図２〜図５の各図を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態の変速機は、いずれも前述した第１実施形態の変速機ＴＭ１と同様に、入出力軸間の動力伝達経路に設けられて相互に噛合する１速〜７速歯車列及び後進歯車列を有する、前進７段、後進１段の車両用自動変速機であり、主要な構成要素は同様である。そこで、以降各実施例については、各図において同様の構成要素に同一番号を付して重複説明を省略し、相違する部分を中心に簡潔に説明する。

図２に示す第２実施形態の変速機ＴＭ２は、１速段、５速段、２速段及び６速段の歯車列の配列、第１及び第２クラッチの構成及び配置、第１及び第２選択機構の配置が前述した第１実施形態の変速機ＴＭ１と異なり、他は同一である。

すなわち、変速機ＴＭ２は、入出力軸間に相互に噛合する１速〜７速歯車列１〜７及び後進歯車列Ｒと、入力軸ＩＳに設けられた第１〜第４クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4と、出力軸ＯＳに設けられた第１〜第４選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4とを有して構成される。八列の歯車列は変速機ＴＭ１と同様に二列一組（１−５、２−６、３−７、４−Ｒ）の四組構成とされ、入力軸側に設けられた各組の駆動ギヤ１１〜１７，１Ｒが第１〜第４クラッチにより組ごとに入力軸ＩＳに係合接続され、各組のいずれか一方の従動ギヤ２１〜２７，２Ｒが第１〜第４選択機構により選択されて出力軸ＯＳに結合される、という基本構成は同一である。

一方、変速機ＴＭ２では、第１選択機構Ｓ₁₅により選択され及び第１クラッチＣ₁₅により係脱される１速及び５速歯車列１，５と、第２選択機構Ｓ₂₆により選択され及び第２クラッチＣ₂₆により係脱される２速及び６速歯車列２，６の配列が、前述した変速機ＴＭ１と異なっている。また、第１クラッチＣ₁₅と第２クラッチＣ₂₆がクラッチドラムを共通とする複式クラッチとされ、多段化に伴う軸方向寸法の拡大を抑制した構成になっている。

但し、四組の歯車列の組み合わせ（１−５、２−６、３−７、４−Ｒ）が同一であることから、変速機ＴＭ２の作動は、既に表３及び表４を示して説明した変速機ＴＭ１と同一であり、同様の効果を得ることができる。このことから分かるように、共用クラッチや選択機構、歯車列の配列は自由であり、適宜変更して構成することができる。

図３に示す第３実施形態の変速機ＴＭ３は、図１と図３とを対比すれば明らかなように、出力軸ＯＳの動力取り出し方向のみが変速機ＴＭ１と異なり、他の構成要素は同一である。従って変速機ＴＭ３の作動は、表３及び表４を示して説明した変速機ＴＭ１と同一であり同様の効果を得ることができる。このように、出力軸ＯＳの取り出し方向は左右いずれであっても良く、例えば、第１実施形態の変速機ＴＭ１や第２実施形態の変速機ＴＭ２のように発進機構ＳＣ側に取り出せば、エンジンを横置きにした車両（例えばＦＦやＲＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができ、本実施形態のように発進機構ＳＣの反対側に取り出せばエンジンを縦置きにした車両（例えばＦＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができる。

図４に示す第４実施形態の変速機ＴＭ４は、第３実施形態の変速機ＴＭ３における出力軸をカウンター軸ＣＳとしてその軸端にカウンター駆動ギヤ４１を結合し、これと噛合するカウンター従動ギヤ４２を介して出力軸ＯＳに出力するように構成した構成例である。このような構成によれば、変速機の所望位置から出力軸ＯＳを取り出すことができ、例えば、出力軸ＯＳを入力軸ＩＳと同軸上に位置させることや、図４中に付記するように出力軸ＯＳを入力軸ＩＳ及びカウンター軸ＣＳの両方からオフセットした位置に配設することができる。従って本構成によれば車両設計上の自由度を拡大することができる。

図５に示す第５実施形態の変速機ＴＭ５は、エンジンから発進機構ＳＣを介して入力駆動ギヤ４５に伝達された回転駆動力を、この入力駆動ギヤ４５とそれぞれ噛合する入力従動ギヤ４６，４６により分割して２本の入力軸（第１入力軸ＩＳ₁及び第２入力軸ＩＳ₂）に伝達し、これら２本の入力軸と平行に設けられた２本のカウンター軸（第１カウンター軸ＣＳ₁及び第２カウンター軸ＣＳ₂）とに相互に噛合する各速度段の歯車列、第１〜第４クラッチ、及び第１〜第４選択機構を設けて変速作動を行い、２本のカウンター軸に設けられたカウンター駆動ギヤ４７，４７と噛合するカウンター従動ギヤ４８を介して出力軸ＯＳに伝達するように構成した構成例である。

すなわち、変速機ＴＭ５は、これまで説明した各変速機において１〜７速度段および後進段の八列の歯車列が、一本の軸上に並んで配列されていたのに対して、本構成の変速機ＴＭ５では、八列の歯車列を変速機ＴＭ１〜４と同様の二列一組（１−５、２−６、３−７、４−Ｒ）の四組構成としたうえで、これを二組ずつに分けて各四列の歯車列としている点が異なっている。

詳述すると、図５における下側の組に、第１入力軸ＩＳ₁と第１カウンター軸ＣＳ₁とに相互に噛合する１速段、２速段、５速段及び６速段の４列の歯車列が設けられ、第１入力軸ＩＳ₁に設けられた第１，第２クラッチＣ₁₅，Ｃ₂₆と、第１カウンター軸ＣＳ₁に設けられた第１，第２選択機構Ｓ₁₅，Ｓ₂₆とにより速度段の選択及び第１カウンター軸への係合が行われる。また図５における上側の組に、第２入力軸ＩＳ₂と第２カウンター軸ＣＳ₂とに相互に噛合する後進段、３速段、４速段及び７速段の４列の歯車列が設けられ、第２入力軸ＩＳ₂に設けられた第３，第４クラッチＣ₃₇，Ｃ_R4と、第２カウンター軸ＣＳ₂に設けられた第３，第４選択機構Ｓ₃₇，Ｓ_R4とにより速度段の選択及び第２カウンター軸への係合が行われる。

ここで、各四列の歯車列は、変速機ＴＭ１〜４と同様の速度段が二列一組とされており、変速作動は既述した変速機ＴＭ１と同様である。例えば、２速段では、第１選択機構Ｓ₁₅において１速段、第２選択機構Ｓ₂₆において２速段、第３選択機構Ｓ₃₇において３速段、第４選択機構Ｓ_R4において後進段が選択され、入出力軸間に後進段の歯車列Ｒと、１速段〜３速段の歯車列１〜３が介入される。また第１〜第４クラッチのうち第２クラッチＣ₂₆のみが接続される。

入力駆動ギヤ４５に伝達された回転駆動力は、入力駆動ギヤ４５と噛合する入力従動ギヤ４６，４６を介して第１入力軸ＩＳ₁及び第２入力軸ＩＳ₂に伝達され、これら二本の入力軸ＩＳ₁，ＩＳ₂をともに回転させる。但しこれらの入力軸に設けられた第１〜第４クラッチのうち接続状態にあるのは第２クラッチＣ₂₆のみであり、第１入力軸上の２速駆動ギヤ１２及び６速駆動ギヤ１６が一体回転される。この回転は第１カウンター軸上の２速従動ギヤ２２及び６速従動ギヤ２６に伝達されるが、第１カウンター軸ＣＳ₁には第２選択機構Ｓ₂₆により２速従動ギヤ２２が結合されて６速従動ギヤ２６は相対回転自在な状態になっており、第１入力軸ＩＳ₁の回転が２速歯車列２を介して第１カウンター軸ＣＳ₁に伝達され、カウンター駆動ギヤ４７と噛合するカウンター従動ギヤ４８を介して出力軸ＯＳに伝達される。

このとき、さらにカウンター駆動ギヤ４７を介して第２カウンター軸ＣＳ₂が回転され、この軸上の３速従動ギヤ２３及び４速従動ギヤを介して３速駆動ギヤ１３及び４速駆動ギヤが回転される。しかし２速走行時には第３クラッチ及び第４クラッチが解放状態にあり、３速駆動ギヤ１３及び４速駆動ギヤはそれぞれ第２入力軸上で自由回転する。従って、入出力軸間で２速歯車列２を介した動力伝達が行われ、車両は２速段の変速比で前進走行する。２速段では、後進段と１速段〜３速段がクラッチ係脱による直接変速が可能になっており、ＤレンジからＲレンジに切り換えられた場合でも、第２クラッチＣ₂₆を切り離して第４クラッチＣ_R4を係合させることで、直ちに前進走行から後進走行に移行できる。

また、２速段→３速段の変速では、第２クラッチＣ₂₆の接続が切り離され、これとクロスするようにして第３クラッチＣ₃₇が係合接続されて、今度は第２入力軸ＩＳ₂の回転が３速駆動ギヤ１３及び７速駆動ギヤ１７に伝達され、これと噛合する３速従動ギヤ２３及び７速従動ギヤ２７が一体回転される。第３選択機構Ｓ₃₇では既に３速段が選択されて３速従動ギヤ２３が第２カウンター軸ＣＳ₂に結合されており、Cluch to Cluchの直接変速により短時間で２速歯車列２による動力伝達から３速歯車列３による動力伝達に切り換わり、車両は３速段の変速比で前進走行する。このとき、第４選択機構Ｓ_R4では後進従動ギヤ２Ｒがから切り離されて４速従動ギヤ２４が第２カウンター軸ＣＳ₂に結合される。これにより、３速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ₁,ＩＳ₂−ＯＳに１速段〜４速段の歯車列１〜４が介入されて、現行段である３速段に対してアップシフト側１段、ダウンシフト側２段の歯車列が待機状態とされる。

このように、本実施形態の変速機ＴＭ５においても、既述した各変速機ＴＭ１〜ＴＭ４と同様に表３及び表４に示した変速作動が行われ、同様の効果を得ることができる。また、入力軸を分割して各入力軸上に配設される歯車列の数を四列に削減することにより、変速機の全長を短縮することができ、多段の変速機でありながら軸方向寸法が短い小型の変速機を得ることができる。なお、図５では出力軸ＯＳを発進機構側に取り出した構成例を示したが、カウンター駆動ギヤ４７及びカウンター従動ギヤ４８を第１，第２カウンター軸ＣＳ₁，ＣＳ₂の反対側（図５における右端側）に設けることにより発進機構ＳＣと反対側に取り出す構成にすることもでき、変速機ＴＭ３において説明したようにエンジンの配置形態（縦置き、横置き）に応じた好適な変速機を得ることができる。

さて、以上では本発明を前進７段、後進１段の変速機に適用した場合について説明してきたが、これまでの説明からも明らかなように、本発明はさらに多段の変速機にも適用することができる。例えば、前進９段、後進１段の変速機に本発明を適用した場合には、入出力軸間に相互に噛合する１０列の歯車列が設けられて二列一組の５組構成とされ、入力軸側に５個の共用クラッチ、出力軸側に５個の選択機構を設け、各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、互いに共用クラッチ及び選択機構の個数と同一数の５段だけ離れて組み合わされる。

すなわち、歯車列の速度段の組み合わせは、１速段と６速段（１−６）、２速段と７速段（２−７）、３速段と８速段（３−８）、４速段と９速段（４−９）、５速段と後進段（５−Ｒ）となり、いずれの組み合わせも、各組内で速度段が選択機構および共用クラッチの個数（５個）と同一数の５段離れた組み合わせになっている。

そして、現行段の成立中に切り換えられる第１〜第５選択機構の作動を、前述した作動ルールに基づいて制御する。ここに作動ルールをあらためて記載すると（i）現行段が中間段（２〜８速段）のときは、少なくとも現行段を挟む前後の低速段と高速段とを予め準備しておく。（ii）さらに３速段以上の中間段のときは、後進段を準備しない範疇で、その前後段以外は低速側の速度段を準備しておく。（iii）後進段のときは、共用クラッチ及び選択機構の数をＮとしたときに（Ｎ−１）速以下（９段変速の場合４速以下）の速度段を準備しておく。（iv）最高段のときはＮ速以上の速度段（９段変速の場合５速以上）の速度段を準備しておく。このルールに基づいて、各速度段において第１〜第５選択機構により選択される歯車列１〜９，Ｒと第１〜第５クラッチＣ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈，Ｃ₄₉，Ｃ_R5の係合状態を表５に、現行段と次段の変速組み合わせを表６に示す。

表６における各印の意味は表４と同様であり、丸印は選択機構を作動させることなく共用クラッチ（Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈，Ｃ₄₉，Ｃ_R5）の作動のみで変速可能な組み合わせを表し、三角印は選択機構の少なくともいずれかを作動させて変速可能な組み合わせを表し、バツ印は共用クラッチのため直接変速が困難な組み合わせを表す。

これらの組み合わせ表から明らかなように、本発明を前進９段、後進１段の変速機に適用した場合にも、従来困難とされた７速段→４速段の変速、及び応答性に課題があった６速段→４速段の変速を、いずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、キックダウンの応答性を確保することができる。さらに６速段→３速段、８速段→５速段、９速段→５速段のように、直接変速によるダウンシフトの幅を３段以上とれるため、キックダウンやエンジンブレーキの効果を向上させることができる。また、２速段→後進段、後進段→２速段の切り換えをいずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、低μ路に適した２速発進が可能である。前進１１段以上についても同様である。

本発明の第１実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第２実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第３実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第４実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第５実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 従来の変速機のスケルトン図である。

符号の説明

ＩＳ 入力軸
ＯＳ 出力軸
Ｒ 後進段の歯車列
１〜７ １速段〜７速段の歯車列
１Ｒ 後進段の駆動ギヤ（歯車）
１１〜１７ １速段〜７速段の駆動ギヤ（歯車）
２Ｒ 後進段の従動ギヤ（歯車）
２１〜２７ １速段〜７速段の従動ギヤ（歯車）
Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃₇，Ｃ_R4 第１〜第４クラッチ（共用クラッチ）
Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇，Ｓ_R4 第１〜第４選択機構
ＴＭ１〜ＴＭ５ 第１実施形態〜第５実施形態の変速機

Claims (4)

1. エンジンに繋がる入力軸と、駆動輪に繋がる出力軸と、前記入力軸および出力軸の間の動力伝達経路に並列に設けられて相互に噛合する速度段の異なる少なくとも八列の歯車列と、各二列の歯車列の一方の軸に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチおよび他方の軸に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれかを当該他方の軸に選択的に結合させる選択機構とを有し、前記選択機構における選択および前記共用クラッチの係脱により動力の伝達経路を選択して変速する車両用変速機において、
   前記選択機構および前記共用クラッチが、前記二列の歯車列を選択および係脱させる四個以上の選択機構と前記選択機構と同一数の共用クラッチとから構成され、
   各前記二列の歯車列における一方と他方との速度段が、互いに前記選択機構及び前記共用クラッチの個数と同一数の段数だけ離れて組み合わされることを特徴とする車両用変速機。
2. 前記共用クラッチは、相互に噛合する歯車列の入力側の軸に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用変速機。
3. 前記選択機構における選択および前記共用クラッチの係合により設定された速度段が、前進走行における最高段未満の場合には、前記設定された速度段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が、前記選択機構により前記他方の軸に結合されるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用変速機。
4. 前記速度段の組み合わせが少なくとも前進７段以上、後進１段であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用変速機。

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