JP4565388B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に関する。

従来から、ツインクラッチ型の自動変速機が知られている（特許文献１参照）。この種の自動変速機によれば、クラッチの切り換えだけで滑らかに隣り合う変速段同士の間でシフトチェンジすることができる。即ち、変速前の変速段と変速後の変速段との関係は図１０（ａ）に示すようになる。図１０（ａ）において、１〜６の文字の入った行は、変速前の変速段を示し、１〜６の文字の入った列は、変速後の変速段を示す。そして、２という文字の入った箇所は、２つのクラッチの切り換えによって滑らかに変換できる変速段同士の関係を示している。例えば、１段から２段へは第１クラッチの開放及び第２クラッチの締結のみによってスムーズに変速できる。
特開２００４−２３９４４１号公報

しかしながら、従来のツインクラッチ型の自動変速機では、偶数段と奇数段との間の変速段は、クラッチの切り換えによって滑らかに実現できるものの、３速から１速へや４速から２速への飛び越しを滑らかに行なうことができなかった（図１０（ａ）で斜線部分）。

本願発明は、上記従来技術の課題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、奇数段から奇数段へ、或いは偶数段から偶数段への飛び越し変速を滑らかに行なうことができる自動変速機を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明にあっては、少なくとも前進６速段及び後退１速段を有する自動変速機であって、第１変速段歯車列と、第２変速段歯車列と、第３変速段歯車列と、第４変速段歯車列と、前記第１変速段歯車列に対し、第１同期装置を介して隣接した第５変速段歯車列と、前記第２変速段歯車列に対し、第２同期装置を介して隣接した第６変速段歯車列と、前記第３変速段歯車列又は第４変速段歯車列に対し、第３同期装置を介して隣接した後退速段歯車列と、前記第１同期装置を入力軸系に連結する第１クラッチと、前記第２同期装置を入力軸系に連結する第２クラッチと、前記第３変速段歯車列を入力軸系に連結する第３クラッチと、前記第４変速段歯車列を入力軸系に連結する第４クラッチと、入力軸と、前記入力軸と平行に配設された出力軸と、前記入力軸と同軸上に配設された中間軸と、前記入力軸及び前記出力軸に併設されたカウンタ軸と、を備え、前記入力軸系は、前記入力軸と前記入力軸に連動し前記カウンタ軸周りを遊転する遊転軸とを含み、前記第１同期装置を前記カウンタ軸上に、前記第２同期装置を前記中間軸上に、前記第３同期装置を前記出力軸上に配設したことを特徴とする。

このように、本発明に係る自動変速機は、同期装置３個とクラッチ４個とを含むため、奇数段から奇数段へ、或いは偶数段から偶数段への飛び越し変速を、２個のクラッチの切換のみで実現可能となった。

また、自動変速機を３軸構成にすることにより、上記効果を、短い全長で実現することができる。

前記中間軸と前記出力軸との間に、前記第２変速段歯車列及び第６変速段歯車列を配設し、前記入力軸と前記中間軸との間に、前記第２クラッチを配設したことを特徴とする。これにより、６速時に入力軸から出力軸までギアの噛み合いが１箇所で動力を伝達できることとなり、使用頻度が大きい６速のギア効率が向上する。

前記第２変速段歯車列を、前記中間軸の、入力側とは逆の端部に設けたことを特徴とする。これにより、自動変速機において、入力側とは逆の端部をコンパクトに構成でき、全体として小型化を図ることができる。

前記カウンタ軸と前記出力軸との間に前記第１変速段歯車列及び前記第５変速段歯車列を配設し、前記カウンタ軸と前記遊転軸との間に前記第１クラッチを配設したことを特徴とする。これにより、ギア径が大きい６速、５速ギアをコンパクトに構成することができる。

前記カウンタ軸上に遊転支持された第１歯車と、第１歯車に噛合すると共に前記出力軸上に遊転支持された第２歯車により第３変速段歯車列が構成され、
前記第２歯車と、前記第２歯車に噛合すると共に前記入力軸上に遊転支持された第３歯車により第４変速段歯車列が構成され、
前記第３クラッチを前記カウンタ軸上に配設し、前記第４クラッチを前記入力軸上に配設したことを特徴とする。これにより、第３変速段歯車列及び第４変速段歯車列が一部の歯車を兼用できるので、コンパクトに構成することができる。

前記第３同期装置は、前記第２歯車と、前記出力軸上に遊転支持された後退用歯車との間を係合することを特徴とする。これにより、３速と４速との同期装置を兼用化できる。

前記第３クラッチ又は第４クラッチの締結により、前記後退速段への変段を実現することを特徴とする。これにより、後退速段専用のクラッチが不要となり、装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明によれば、自動変速機において、２個のクラッチの切換によって奇数段から奇数段へ、或いは偶数段から偶数段への飛び越し変速を滑らかに行なうことが可能となる。また、自動変速機を３軸構成にすることにより、上記効果を、短い全長で実現することができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素などはあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。図１〜図８は、本発明の第１実施形態としての自動変速機１００の歯車列の構成を示すスケルトン図である。本自動変速機１００は、前進６速段及び後退１速段を有する自動変速機であり、含まれる歯車は全て外歯タイプである。

図１に示すように、本自動変速機１００は、トルクコンバーター１０１を介してエンジンに接続された入力軸１０２と、入力軸１０２と同軸上に配設され、入力軸１０２に対してクラッチＣ２を介して接続された中間軸１０３を有している。

また、これらの入力軸１０２及び中間軸１０３と平行に出力軸１０７が併設され、出力軸１０７上のファイナルドライブギア１０８からタイヤに動力を伝える構成となっている。さらに、入力軸１０２及び出力軸１０７に平行に、カウンタ軸１０６および遊転軸１０９が設けられている。遊転軸１０９は、カウンタ軸１０６と同一の回転軸を中心として、前記カウンタ軸周りを遊転する。

本自動変速機１００は、これらの軸のほかに、これらの軸に平行に第１アイドル軸１０４と第２アイドル軸１０５とを有している。第２アイドル１０５は、常に入力軸１０２及び遊転軸１０９に噛合している。そのため、遊転軸１０９は、常に入力軸１０２に連動して回転する。これにより、入力軸１０２と遊転軸１０９とは、入力軸系を構成する。

カウンタ軸１０６上には第１同期装置としてのシンクロメッシュを構成するスリーブＳ１が設けられている。また、中間軸１０３上には、第２同期装置としてのシンクロメッシュを構成するスリーブＳ２が設けられている。更に、出力軸１０７上には、第３同期装置としてのシンクロメッシュを構成するスリーブＳ３が設けられている。

また、本自動変速機１００は、スリーブＳ１を入力軸系に連結するクラッチＣ１と、スリーブＳ２を入力軸系に連結するクラッチＣ２と、第３変速段歯車列３ｒｄを入力軸系に連結するクラッチＣ３と、第４変速段歯車列４ｔｈを入力軸系に連結するクラッチＣ４とを含む。

このうち、クラッチＣ１は、遊転軸１０９とカウンタ軸１０６との間に設けられ、クラッチＣ１が締結されると、カウンタ軸１０６は入力軸１０２に連動して回転する。

カウンタ軸１０６上には、スリーブＳ１を挟むように、第１変速段歯車列１ｓｔ及び第５変速段歯車列５ｔｈとが設けられている。つまり、第１変速段歯車列１ｓｔ及び第５変速段歯車列５ｔｈは、スリーブＳ１を介して隣接しており、スリーブＳ１によってカウンタ軸１０６に接続可能である。

第１変速段歯車列１ｓｔは、カウンタ軸１０６の、入力側とは逆の端部に設けられ、径小の外歯歯車１１と、その径小の外歯歯車１１に噛合する径大の外歯歯車１２と、によって構成される。ここで、径小の外歯歯車１１は、スリーブＳ１に係合可能であって、非係合時にはカウンタ軸１０６上を遊転する。径大の外歯歯車１２は、出力軸１０８に固定されている。

第５変速段歯車列５ｔｈは、径大の外歯歯車５１と、その径大の外歯歯車５１に噛合する径小の外歯歯車５２と、によって構成される。ここで、径大の外歯歯車５１は、スリーブＳ１に係合可能であって、非係合時にはカウンタ軸１０６上を遊転する。一方、径小の外歯歯車５２は、出力軸１０８に固定されている。

このように、カウンタ軸１０６と出力軸１０７との間に第１変速段歯車列１ｓｔ及び第５変速段歯車列５ｔｈを配設し、カウンタ軸１０６と遊転軸１０９との間に第１クラッチＣ１を配設した。これにより、ギヤ径大の５速６速ギヤをコンパクトに構成することができる。

また、クラッチＣ２は、入力軸１０２と中間軸１０３との間に設けられ、クラッチＣ２が締結されると、中間軸１０３は入力軸１０２に連動して回転する。

中間軸１０３上には、スリーブＳ２を挟むように、第２変速段歯車列２ｎｄ及び第６変速段歯車列６ｔｈとが設けられている。つまり、第２変速段歯車列２ｎｄ及び第６変速段歯車列６ｔｈは、スリーブＳ２を介して隣接しており、スリーブＳ２によって中間軸１０３に接続可能である。

第２変速段歯車列２ｎｄは、中間軸１０３の、入力側とは逆の端部に設けられ、径小の外歯歯車２１と、その径小の外歯歯車２１に噛合する径大の外歯歯車２２と、によって構成される。ここで、径小の外歯歯車２１は、スリーブＳ２に係合可能であって、非係合時には中間軸１０３上を遊転する。径大の外歯歯車２２は出力軸１０８に固定されている。

第６変速段歯車列６ｔｈは、径大の外歯歯車６１と、その径大の外歯歯車６１に噛合する径小の外歯歯車６２と、によって構成される。ここで径大の外歯歯車６１は、スリーブＳ２に係合可能であって、非係合時には中間軸１０３上を遊転する。また、径小の外歯歯車６２は、出力軸１０８に固定されている。

第３変速段歯車列３ｒｄと第４変速段歯車列４ｔｈとは、共通の歯車列を含み互いに同期して回転する。

クラッチＣ３はカウンタ軸１０６上に配設され、クラッチＣ４は入力軸１０２上に配設されている。

第３変速段歯車列３ｒｄは、第１歯車としての歯車３１と、歯車３１に噛合する第２歯車としての歯車３２とによって構成される。歯車３１は、遊転軸１０９の周りを遊転し、クラッチＣ３によって遊転軸１０９に接続可能となっている。歯車３２は、スリーブＳ３によって出力軸１０７に係合可能であって、非係合時には、出力軸１０７の周りを遊転する。

第４変速段歯車列４ｔｈは、第３歯車としての歯車４１と、歯車４１に噛合する歯車３２とによって構成される。歯車４１は、入力軸１０２の周りを遊転し、クラッチＣ４によって入力軸１０２に接続可能となっている。

つまり、カウンタ軸１０６上に遊転支持された歯車３１と、歯車３１に噛合すると共に出力軸１０８上に遊転支持された歯車３２により第３変速段歯車列３ｒｄが構成される。更に、歯車３２と、歯車３２に噛合すると共に入力軸１０２上に遊転支持された歯車４１により第４変速段歯車列４ｔｈが構成される。

後退速段歯車列Ｒｅｖは、出力軸１０７の周りを遊転するように配設され、第３変速段歯車列３ｒｄ又は第４変速段歯車列４ｔｈの一部としての第２歯車３２に対し、スリーブＳ３を介して隣接している。つまり、スリーブＳ３は、歯車３２と、出力軸１７上に遊転支持された後退用歯車列Ｒｅｖとの間を係合可能である。スリーブＳ３が、歯車３２と、後退用歯車列Ｒｅｖとを係合した状態で、クラッチＣ３又はクラッチＣ４を締結することにより、後退速段への変段を実現する。

図２〜図８を用いて、各変速段でのクラッチ及びスリーブの作動及び回転力の伝達ルートを示す。

図２は、ギアが１速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート２０１を示す。具体的には、スリーブＳ１が図中左に移動して、第１変速段歯車列１ｓｔとカウンタ軸１０６とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ１が締結されて、入力軸１０２の回転力が、第２アイドル軸１０５から遊転軸１０９を経てカウンタ軸１０６に伝達され、第１変速段歯車列１ｓｔから出力軸１０７に伝達される。

図３は、ギアが２速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート３０１を示す。具体的には、スリーブＳ２が図中左に移動して、第２変速段歯車列２ｎｄと中間軸１０３とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ２が締結されて、入力軸１０２の回転力が、中間軸１０３から第２変速段歯車列２ｎｄを経て出力軸１０７に伝達される。

図４は、ギアが３速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート４０１を示す。具体的には、スリーブＳ３が図中左に移動して、第３変速段歯車列３ｒｄと出力軸１０７とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ３が締結されて、入力軸１０２の回転力が、第２アイドル軸１０５から遊転軸１０９を経てカウンタ軸１０６に伝達され、第３変速段歯車列３ｒｄの歯車３２からスリーブＳ３を介して出力軸１０７に伝達される。

図５は、ギアが４速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート５０１を示す。具体的には、スリーブＳ３が図中左に移動して、第４変速段歯車列４ｔｈと出力軸１０７とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ４が締結されて、入力軸１０２の回転力が、第４変速段歯車列４ｔｈからスリーブＳ３を介して出力軸１０７に伝達される。

図６は、ギアが５速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート６０１を示す。具体的には、スリーブＳ１が図中右に移動して、第５変速段歯車列５ｔｈとカウンタ軸１０６とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ１が締結されて、入力軸１０２の回転力が、第２アイドル軸１０５から遊転軸１０９を経てカウンタ軸１０６に伝達され、さらに第５変速段歯車列５ｔｈからスリーブＳ１を介して出力軸１０７に伝達される。

図７は、ギアが６速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート７０１を示す。具体的には、スリーブＳ２が図中右に移動して、第６変速段歯車列６ｔｈと中間軸１０３とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ２が締結されて、入力軸１０２の回転力が、中間軸１０３から第２変速段歯車列２ｎｄを経て出力軸１０７に伝達される。

図８は、ギアが後退速に入った場合に採るべき自動変速機の状態及び回転力伝達ルート８０１を示す。具体的には、スリーブＳ３が図中右に移動して、後退速段歯車列Ｒｅｖと出力軸１０７とが接続される。そしてこの状態で、クラッチＣ４が締結されて、入力軸１０２の回転力が、第４変速段歯車列４ｔｈに伝達され、更に第１アイドル軸１０４を経て後退速段歯車列Ｒｅｖに伝達され、スリーブＳ３を介して出力軸１０７に伝達される。

以上まとめると、クラッチ及びスリーブの作動とギアレーンとの関係は図９に示すようになる。つまり、クラッチＣ１のみの締結によって第１変速段または第５変速段になり、クラッチＣ２のみの締結によって、第２変速段または第６変速段になり、クラッチＣ３のみの締結によって第３変速段または後退速段になり、クラッチＣ４のみの締結によって第４変速段または後退速段になる。また、スリーブＳ１は、第１変速段と第５変速段との間で切り換えを行なう。スリーブＳ２は、第２変速段と第６変速段との間で切り換えを行なう。スリーブＳ３は、第３変速段または第４変速段と、後退速段との間で切り換えを行なう。

以上のように本自動変速機では、全て外歯タイプの歯車を用いたため、遊星歯車を用いる場合に比べて力の伝達効率がよくなり、高品質の自動変速機を実現できる。

また、以上の構成により、本自動変速機によれば、図１０（ｂ）に示すように、１速と３速との間、２速と４速との間、３速と５速との間、４速と６速との間の変速を、２つのクラッチの締結／開放を切り換えるだけで、滑らかに行なうことができる。なお、第１変速段と第５変速段同士、及び第２変速段と第６変速段同士では、２個のクラッチの切換のみでは、変速は不可能だが、使用頻度が少ないため問題にならない。

なお、上記自動変速機では、３速と４速間のギヤ比のみ、入力軸と出力軸間、出力軸とカウンタ軸間の距離によって決まるが、他のギヤ比については特に制約を受けることなく決定できる。

（第２実施形態）
次に、図１１を用いて本発明の第２実施形態に係る自動変速機について説明する。本実施形態において、第５変速段歯車列５ｔｈと第６変速段歯車列６ｔｈとが一部の歯車列を共通化した構成となっている他は、第１実施形態と全く同一の構成及び動作であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

第５変速段歯車列５ｔｈは、径大の外歯歯車５１と、その径大の外歯歯車５１に噛合する径小の外歯歯車５２と、によって構成される。ここで、径大の外歯歯車５１は、スリーブＳ１に係合可能であって、非係合時にはカウンタ軸１０６上を遊転する。一方、径小の外歯歯車５２は、出力軸１０８に固定されている。

第６変速段歯車列６ｔｈは、径大の外歯歯車６１と、その径大の外歯歯車６１に噛合する径小の外歯歯車５２と、によって構成される。ここで径大の外歯歯車６１は、スリーブＳ２に係合可能であって、非係合時には中間軸１０３上を遊転する。また、径小の外歯歯車５２は、第５変速段歯車列５ｔｈと共通化されている。このように第５変速段歯車列５ｔｈと第６変速段歯車列６ｔｈで被駆動ギヤを共有したので、各軸の全長をより短くすることができ、自動変速機の小型化を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、図１２を用いて本発明の第３実施形態に係る自動変速機について説明する。本実施形態において、第３変速段歯車列３ｒｄと第４変速段歯車列４ｔｈとが被駆動歯車を共有していない点、第２アイドル軸１０５の変わりに出力軸１０７上を遊転する遊転歯車１２０１を設けた点、第３変速段歯車列３ｒｄ及び第４変速段歯車列４ｔｈと後退速段歯車列Ｒｅｖとの位置関係が左右逆となっている点、及び、カウンタ軸１０６と遊転軸１０９とを同軸上に並べて設けた点の他は、第１実施形態と全く同一の構成及び動作であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

第３変速段歯車列３ｒｄと第４変速段歯車列４ｔｈとは、別々の被駆動歯車を出力軸１０７上に有しているため、３速と４速間のギヤ比について軸間距離の制約を受けることなく自由に設定できる。また、アイドル軸１０５を無くしたので、軸と直角をなす平面の専有面積を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機のギヤトレーンの作動表を示す図である。 本発明の第１実施形態としての自動変速機の効果を示す図である。 本発明の第２実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態としての自動変速機の構成を示す図である。

符号の説明

１００ 自動変速機
１０１ トルクコンバータ
１０２ 入力軸
１０３ 中間軸
１０４ 第１アイドル軸
１０５ 第２アイドル軸
１０６ カウンタ軸
１０７ 出力軸
１０８ ファイナルドライブギア
１０９ 遊転軸
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スリーブ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ クラッチ
１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、５１、５２、６１、６２ 外歯歯車
１ｓｔ 第１変速段歯車列
２ｎｄ 第２変速段歯車列
３ｒｄ 第３変速段歯車列
４ｔｈ 第４変速段歯車列
５ｔｈ 第５変速段歯車列
６ｔｈ 第６変速段歯車列
Ｒｅｖ 後退速段歯車列

Claims (7)

1. 少なくとも前進６速段及び後退１速段を有する自動変速機であって、
   第１変速段歯車列と、
   第２変速段歯車列と、
   第３変速段歯車列と、
   第４変速段歯車列と、
   前記第１変速段歯車列に対し、第１同期装置を介して隣接した第５変速段歯車列と、
   前記第２変速段歯車列に対し、第２同期装置を介して隣接した第６変速段歯車列と、
   前記第３変速段歯車列又は第４変速段歯車列に対し、第３同期装置を介して隣接した後退速段歯車列と、
   前記第１同期装置を入力軸系に連結する第１クラッチと、
   前記第２同期装置を入力軸系に連結する第２クラッチと、
   前記第３変速段歯車列を入力軸系に連結する第３クラッチと、
   前記第４変速段歯車列を入力軸系に連結する第４クラッチと、
   入力軸と、
   前記入力軸と平行に配設された出力軸と、
   前記入力軸と同軸上に配設された中間軸と、
   前記入力軸及び前記出力軸に併設されたカウンタ軸と、
   を備え、
   前記入力軸系は、前記入力軸と前記入力軸に連動し前記カウンタ軸周りを遊転する遊転軸とを含み、
   前記第１同期装置を前記カウンタ軸上に、前記第２同期装置を前記中間軸上に、前記第３同期装置を前記出力軸上に配設したことを特徴とする自動変速機。
2. 前記中間軸と前記出力軸との間に、前記第２変速段歯車列及び第６変速段歯車列を配設し、
   前記入力軸と前記中間軸との間に、前記第２クラッチを配設したことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 前記第２変速段歯車列を、前記中間軸の、入力側とは逆の端部に設けたことを特徴とする請求項２に記載の自動変速機。
4. 前記カウンタ軸と前記出力軸との間に前記第１変速段歯車列及び前記第５変速段歯車列を配設し、
   前記カウンタ軸と前記遊転軸との間に前記第１クラッチを配設したことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
5. 前記カウンタ軸上に遊転支持された第１歯車と、第１歯車に噛合すると共に前記出力軸上に遊転支持された第２歯車により第３変速段歯車列が構成され、
   前記第２歯車と、前記第２歯車に噛合すると共に前記入力軸上に遊転支持された第３歯車により第４変速段歯車列が構成され、
   前記第３クラッチを前記カウンタ軸上に配設し、前記第４クラッチを前記入力軸上に配設したことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
6. 前記第３同期装置は、前記第２歯車と、前記出力軸上に遊転支持された後退用歯車との間を係合することを特徴とする請求項５に記載の自動変速機。
7. 前記第３クラッチ又は第４クラッチの締結により、前記後退速段への変段を実現することを特徴とする請求項５に記載の自動変速機。

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