JPH0765644B2 - 車両の歯車式変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高速クルージングに適する、車両の歯車式変
速機に関するものである。

［従来技術］ 近年、道路の整備あるいは高速道路の発達等に伴って、
車両の低騒音でかつ経済的な高速走行が求められる結
果、変速比が小さい（高増速比）変速段を備えた歯車式
変速機が求められている。

そのため、第４速をエンジンの出力軸直結（すなわち、
変速比R₄＝１）とする、普及型の前進４段・後退１段変
速方式に加えて、変速比が１より小さい（例えば0.8）
いわゆるオーバドライブタイプの第５速ギヤセットを備
えたものも用いられているのは周知のとおりである。

そして、さらに変速比が小さい（例えば0.6）変速段を
備えた歯車式変速機が求められているが、例えば、平行
軸歯車式変速機において、第６速ギヤセットを第１速〜
第５速と同様にカウンタシャフトに入力ギヤを設ける構
成としたものや、あるいは主変速機に加えて、副変速機
を設け、主変速機と副変速機を夫々切り換えるようにし
て変速段数を増やし（主変速機の変速段数と副変速機の
変速段数の積の数だけ変速段数が得られる。）、上記第
６速と同等の変速比が得られるようにしたものが提案さ
れているが（例えば、特開昭50−129865号公報参照）、
上記いずれの方式においても、変速機が大型化・重量化
するとともに、このような第６速超オーバドライブ時に
加速が必要となったときには、変速比を極端に小さくし
ている関係上（例えば0.6）トルクが小さいのでシフト
ダウンして加速する必要があるが、シフトダウンのため
のチェンジレバー操作に手間がかかり対応が遅れるとい
った問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
軽量かつコンパクトな構造で高速クルージングが行える
高い増速比を有する超オーバドライブ変速段を備えると
ともに、かかる超オーバドライブ走行時のシフトダウン
を迅速かつ簡単に行なえる、車両の歯車式変速機を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ 本発明は、上記の目的を達するため、クランク軸のトル
クが入力される入力軸と、変速されたトルクを出力する
出力軸と、出力軸と平行となるように配置され入力軸に
よって回転駆動されるカウンタシャフトと、カウンタシ
ャフトに固定された入力ギヤと該入力ギヤとかみ合う一
方出力軸に遊嵌された出力ギヤとで構成される変速比の
異なる複数のギヤセットと、任意のギヤセットの出力ギ
ヤのトルクを出力軸に伝達することができるクラッチと
が設けられている車両の歯車式変速機において、カウン
タシャフトより後方で出力軸と平行となるように配置さ
れた第２のカウンタシャフトと、第２のカウンタシャフ
トに固定された付加入力ギヤと該付加入力ギヤとかみ合
う一方出力軸に遊嵌された付加出力ギヤとで構成される
付加ギヤセットと、上記付加出力ギヤのトルクを出力軸
に伝達することができる付加クラッチと、最も後方に位
置するギヤセットの出力ギヤのトルクを、夫々比較的小
さい変速比と比較的大きい変速比とで変速して第２のカ
ウンタシャフトに伝達する２つの副変速ギヤセットと、
最も後方に位置するギヤセットの出力ギヤと第２のカウ
ンタシャフトとの間での比較的小さい変速比の副変速ギ
ヤセットを介してのトルク伝達を任意にオン・オフする
ことができるオンオフクラッチと、最も後方に位置する
ギヤセットの出力ギヤと第２のカウンタシャフトとの間
での比較的大きい変速比の副変速ギヤセットを介しての
トルク伝達を、その入力側回転数が出力側回転数よりも
低いときにはオフするワンウェイクラッチとが設けら
れ、カウンタシャフトのトルクが最も後方に位置するギ
ヤセットの出力ギヤから比較的小さい変速比の副変速ギ
ヤセットと付加ギヤセットとを介して出力軸に伝達され
る場合の変速比が、上記各ギヤセット中の最高速のギヤ
セットの変速比よりも小さい値に設定されていることを
特徴とする車両の歯車式変速機を提供する。

［発明の効果］ 本発明によれば、既存の歯車式変速機に、第２のカウン
タシャフト、付加ギヤセット、クラッチ、副変速ギヤセ
ット、オンオフクラッチ、ワンウェイクラッチ及びこれ
らの付属部品等を付加することによって、既存の最高速
段よりもさらに変速比の小さい変速段を付け加えること
ができる。したがって、低コストで変速段の多い歯車式
変速機を製作することができる。

また、新たに付加された最高速段での運転中にシフトダ
ウンを行う必要が生じた場合は、オンオフクラッチをオ
フしてワンウェイクラッチと比較的大きい変速比の副変
速ギヤセットとを介してトルクを伝達させることによ
り、迅速かつ円滑に上記最高速段よりも大きい変速比に
変更することができる（すなわち、シフトダウンするこ
とができる）。

ここにおいて、比較的大きい変速比の副変速ギヤセット
の変速比は任意に設定することができるので、上記シフ
トダウン時の変速比を所望の値とすることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。第１図に示
すように、全シンクロメッシュ方式の平行軸歯車式変速
機１は、クラッチ２を介してクランク軸３の動力が伝達
される入力軸４から、後で詳しく説明する前進６段、後
退１段の変速歯車セットを介して回転数ないしトルクを
変速して、出力軸５に動力を伝達するような基本構成と
なっている。

上記変速機１のケーシング６内には、出力軸５と平行し
てカウンタシャフト７が回転自在に設けられ、該カウン
タシャフト７の前端部（第１図左側）には歯数Tcのカウ
ンタギヤ８が固着され、該カウンタギヤ８は入力軸４の
後端部に固着された歯数Tgのドライブギヤ９とかみ合っ
ており、入力軸４のトルクは、順にドライブギヤ９とカ
ウンタギヤ８とを介して、ギヤ比Tc/Tg（回転数はTg/Tc
倍となる）で、常時カウンタシャフト７に伝達されるよ
うになっている。

上記カウンタシャフト７には、カウンタギヤ８の後方に
おいて前から順に、第３速、第２速、第１速、リバース
段、第５速用の各ギヤセット11,12,13,14,15の夫々の入
力ギヤ11a,12a,13a,14a,15aが、所定の位置に固着さ
れ、夫々カウンタシャフト７と同一の回転数で常時回転
している。一方、出力軸５には、上記入力ギヤ11a,12a,
13a,14a,15aと夫々対応する位置において、前から順
に、第３速、第２速、第１速、リバース段、第５速用の
出力ギヤ11b,12b,13b,14b,15bが、上記出力軸５まわり
で回転摺動自在に設けられている。

上記、第３速、第２速、第１速、第５速用の出力ギヤ11
b,12b,13b,15bは、夫々対応する入力ギヤ11a,12a,13a,1
5aと直接かみ合って、常時入力軸４と同方向に回転する
ようになっている。このような出力ギヤの回転数につい
て、代表的に第５速ギヤセット15を例にとって説明する
と、歯数Taの入力ギヤ15aと、歯数Tbの出力ギヤ15bとは
直接かみ合って共に常時回転しており、このとき、ギヤ
比はTb/Taとなる。一方、前記のとおり、入力軸４に固
着されたドライブギヤ９とカウンタギヤ８とのギヤ比は
Tc/Tgであるので、第５速ギヤセットの変速比R₅はR₅＝
（Tc/Tg）×（Tb/Ta）となり、出力ギヤ15bの回転数
は、入力軸回転数（エンジン回転数）の（Tc・Tg）／
（Tc・Tb）倍となる。具体的には、第５速はオーバドラ
イブとなっており、例えばR₅＝0.8程度となるように設
定されている。なお、第３速、第２速、第１速の変速比
R₃,R₂,R₁は夫々、例えば、R₃＝1.4,R₂＝2.4,R₁＝4.0程
度となるように各ギヤの歯数が設定されている。

リバース段ギヤセット14の場合は、出力ギヤ14bの回転
方向は前進段の場合と逆にする必要があるので、出力ギ
ヤ14bは、アイドルシャフト17に回転摺動自在に軸支さ
れたリバースアイドルギヤ18を介して反転駆動されるよ
うになっている。なお、リバース段の変速比Rrは、例え
ば第１速と同じくRr＝4.0程度となるようギヤの歯数が
設定されている。

なお、第４速は、変速比R₄＝１としているので、抵抗損
失を低減するため、いわゆる直結とし、第４速運転時に
は、入力軸４を第１クラッチ21を介して直接出力軸５に
接続し動力をカウンタシャフト７を介さず伝達するよう
になっている。

そして、本実施例では、変速機１の切換操作を円滑化す
るために、全シンクロメッシュ方式が採用されているの
で、各出力ギヤのトルクを択一的に出力軸５へ伝達でき
るように、出力軸５の第３速出力ギヤ11bより前方の所
定の位置において、第１クラッチ21が、出力軸５のスプ
ラインに嵌合され、該第１クラッチ21は出力軸５ととも
に同回転数で回転し、かつ、上記スプライン上をチェン
ジレバー（図示していない）の操作に従って軸方向前後
に摺動できるようになっている。同様に、出力軸５の第
２速出力ギヤ12bと第１速出力ギヤ13bとの間の所定の位
置において、出力軸５のスプラインには第２クラッチ22
が嵌合され、さらに、リバース段出力ギヤ14bと第５速
出力ギヤ15bとの間の所定の位置において、出力軸５の
スプラインには第３クラッチ23が嵌合されている。

シフトレバーの切り換えによって、第１クラッチ21が出
力軸５のスプラインに摺接しつつ前方へ移動させられた
ときには、該第１クラッチ21はドライブギヤ９の係合部
と係合し、入力軸４のトルクは、第１クラッチ21を介し
て直列に出力軸５に伝達されるようになっている（第４
速、R₄＝１）。一方、第１クラッチ21が後方へ移動させ
られたときには、該第１クラッチ21は第３速出力ギヤ11
bと係合し、入力軸４のトルクは、順に、ドライブギヤ
９、カウンタギヤ８、第３速入力ギヤ11a、第３速出力
ギヤ11b、第１クラッチ21を介して出力軸５に伝達され
るようになっている（第３速、例えばR₃＝1.4）。

同様に、チェンジレバーの切り換えによって、第２クラ
ッチ22が前方へ移動させられて第２速出力ギヤ12bと係
合したときには、入力軸４のトルクは、順に、ドライブ
ギヤ９、カウンタギヤ８、第２速入力ギヤ12a、第２速
出力ギヤ12b、第２クラッチ22を介して出力軸５に伝達
され（第２速、例えばR₂＝2.4）、一方、第２クラッチ2
2が後方へ移動させられて第１速出力ギヤ13bと係合した
ときには、入力軸４のトルクは、順に、ドライブギヤ
９、カウンタギヤ８、第１速入力ギヤ13a、第１速出力
ギヤ13b、第２クラッチ22を介して出力軸５に伝達され
るようになっている（第１速、例えばR₁＝4.0）。

また、第３クラッチ23が前方へ移動させられてリバース
段出力ギヤ14bと係合したときには、入力軸４のトルク
は、順に、ドライブギヤ９、カウンタギヤ８、リバース
段入力ギヤ14a、リバースアイドルギヤ18、リバース段
出力ギヤ14b、第３クラッチ23を介して出力軸５に伝達
され（後退、例えばRr＝4.0）、一方、第３クラッチ23
が後方へ移動させられて第５速出力ギヤ15bと係合した
ときには、入力軸４のトルクは、順に、ドライブギヤ
９、カウンタギヤ８、第５速入力ギヤ15a、第５速出力
ギヤ15b、第３クラッチ23を介して出力軸５に伝達され
るようになっている（第５速オーバドライブ、例えばR₅
＝0.8）。

ところで、一方、第５速ギヤセット15の後方には、油圧
クラツチ37を介して第５速出力ギヤ15bのトルクを出力
軸５に伝達する超オーバドライブ段（第６速用）ギヤト
レーン30と、ワンウェイクラッチ41を介して第５速出力
ギヤ15bのトルクを出力軸５に伝達する超オーバドライ
ブ段運転時のシフトダウンギヤセット40とが設けられて
いる。

上記ギヤトレーン30に第５速出力ギヤ15bのトルクを伝
達するために、第５速出力ギヤ15bには中空円筒状のギ
ヤトレーン入力シャフト32が同軸に固着され、該ギヤト
レーン入力シャフト32は、その中空部を出力軸５に軸方
向に貫通されて、出力軸５に対して回転摺動自在に設け
られている。一方、上記ギヤトレーン入力シャフト32の
後端部近傍には、ギヤトレーン入力シャフト32まわりで
これと同軸で回転摺動自在となっている歯数Tpのギヤト
レーン入力ギヤ31が設けられ、該ギヤトレーン入力ギヤ
31は、ギヤトレーン入力シャフト32と油圧クラツチ37を
介して、トルクが相互に伝達されるようになっている。
一方、上記ギヤトレーン30には、出力軸５及びギヤトレ
ーン入力シャフト32と平行にケーシング６内に回転自在
に軸支された第２カウンタシャフト33が設けられ、該第
２カウンタシャフト33の中央よりやや前側には歯数Tqの
第２カウンタギヤ34が上記ギヤトレーン入力ギヤ31とか
み合うようにして固着されるとともに、後端部には歯数
Trの第６速入力ギヤ35aが固着されている。そして、こ
の第６速入力ギヤ35aと対応する位置において、出力軸
５には、該出力軸５とは係合せずその軸まわりに回転摺
動自在となった歯数Tsの第６速出力ギヤ35bが、上記第
６速入力ギヤ35aとかみ合うように配設されている。

ここにおいて、第６速の変速比R₆はR₆＝R₅×（Tq/Tp）
×（Ts/Tr）＝（Tc/Tg）×（Tb/Ta）×（Tq/Tp）×（Ts
/Tr）となる。具体的には、例えば、R₆＝0.6程度となる
ように各ギヤの歯数が設定されている。

そして、第６速出力ギヤ35bのやや前となる所定の位置
において出力軸５のスプラインには第４クラッチ45が嵌
合されている。該第４クラッチ45は、チェンジレバーの
切り換えによって、上記スプラインに摺接しつつ後方へ
移動して第６速出力ギヤ35bと係合したときには、第５
速出力ギヤ15bのトルクが、順に油圧クラッチ37、ギヤ
トレーン入力ギヤ31、第２カウンタギヤ34、第６速入力
ギヤ35a、第６速出力ギヤ35b、第４クラッチ45を介して
出力軸５に伝達され、第６速超オーバドライブ運転（例
えば、R₆＝0.6）が行なえるようになっている。

ところで一方、第５速出力ギヤ15bのやや後方におい
て、ギヤトレーン入力シャフト32まわりには、これと同
軸に、ワンウェイクラッチ41を介してシフトダウンシャ
フト46が設けられ、該シフトダウンシャフト46の後端部
には歯数Txの第１シフトダウンギヤ47が固着されてい
る。上記第１シフトダウンギヤ47は、第２カウンタシャ
フト33の前端部に固着された歯数Tyの第２シフトダウン
ギヤ48とかみ合うようになっている。

上記ワンウェイクラッチ１は、その横断面は第２図に示
すような形状となっており、シフトダウンシャフト46の
回転数がギヤトレーン入力シャフト32の回転数より大き
い場合には、オフとなり、ギヤトレーン入力シャフト32
とシフトダウンシャフト46との間には相互にトルクが伝
達されないが、逆にシフトダウンシャフト46の回転数が
ギヤトレーン入力シャフト32の回転数より小さい場合に
はオンとなり、ギヤトレーン入力シャフト32のトルクが
シフトダウンシャフト46に伝達されるようになつてい
る。

一方、ギヤトレーン入力ギヤ31に固着された油圧クラツ
チ37とは、該油圧クラツチ37内の空間部にオイルが入っ
ているときには、油圧クラツチ37とギヤトレーン入力シ
ャフト32とはオイルの油圧によってオンとなり、相互に
トルクが伝達されるようになっているが、一方、油圧ク
ラツチ37内の空間部にオイルが入っていないときには、
オフとなり、相互にトルクは伝達されないようになって
いる。そこで、かかる油圧クラツチ37とギヤトレーンシ
ャフト32とを油圧クラツチ37内の空間部にオイルを出入
させることによりオン・オフ制御するための制御部50が
設けられているが、以下これを説明する。

制御部50は、オイル溜51に貯留されたオイルをオイルポ
ンプ52によって、油圧調節弁53を介して吐出圧を所定値
に調整して、オイル供給通路54を介してコントロールバ
ルブ55に導入し、このコントロールバルブ55からオイル
パイプ56を介して油圧クラツチ37にオイルが供給される
一方、アクセルスイッチ57が閉じられたときには、ソレ
ノイド弁58が開かれ、油圧クラツチ37内のオイルは、順
にオイルパイプ56、コントロールパルブ55、オイル戻り
通路59を介して、オイルドレーン槽61に排出されるよう
になっている。

以下、ギヤトレーン30及びシフトダウンギヤセット40の
作用について説明する。

通常の超オーバドライブ段（第６速）運転時には、アク
セルペダルスイッチ57はオフであり、したがって、油圧
クラツチ37内にはオイルが満たされ、油圧クラツチ37と
ギヤトレーン入力シャフト32とは、相互にトルクを伝達
できるようになっている。このとき、第５速出力ギヤ15
bのトルクは、順に、ギヤトレーン入力シャフト32、油
圧クラツチ37、ギヤトレーン入力ギヤ31、第２カウンタ
ギヤ34、第６速入力ギヤ35a、第６速出力ギヤ35b、第４
クラツチ45を介して出力軸５に伝達される。

このとき、急加速するなどして、アクセルペダルが所定
の位置まで踏み込まれるとアクセルスイッチ57はオンと
なる。その結果、ソレノイド弁58が開かれ、油圧クラツ
チ37内のオイルは流出し、油圧クラツチ37とギヤトレー
ン入力シャフト32とは力学的に遮断される。そうする
と、シフトダウンシャフト46の回転数がギヤトレーン入
力シャフト32の回転数より小さくなるので、ワンウェイ
クラッチ41はオンとなり、その結果、シフトダウンシャ
フト46は、ワンウェイクラッチ41を介してギヤトレーン
入力シャフト32、すなわち第５速出力ギヤ15bによって
駆動され、第５速出力ギヤ15bのトルクは、順にワンウ
ェイクラッチ41、第１シフトダウンギヤ47、第２シフト
ダウンギヤ48、第６速入力ギヤ35a、第６速出力ギヤ35
b、第４クラツチ45を介して、出力軸５に伝達される。

ここにおいて、変速比RdownはRdown＝R₅×（Ty/Tx）×
（Ts/Tr）＝（Tc/Tg）×（Tb/Ta）×（Ty/Tx）×（Ts/T
r）となり、第１シフトダウンギヤ47の歯数Txと第２シ
フトダウンギヤ48の歯数Tyの設定を変えることにより、
シフトダウン時の変速比を任意に設定することができ
る。したがって、超オーバドライブ段運転時に最も適し
たシフトダウン変速比とすることができるので、シフト
ダウンが自動的に迅速かつ円滑に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す、歯車式変速機の
システム構成図である。 第２図は、ワンウェイクラッチの横断面説明図である。 １……歯車式変速機、４……入力軸、５……出力軸、1
1,12,13,14,15……ギヤセット、30……ギヤトレーン、3
7……油圧クラツチ、41……ワンウェイクラッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸のトルクが入力される入力軸
   と、変速されたトルクを出力する出力軸と、出力軸と平
   行となるように配置され入力軸によって回転駆動される
   カウンタシャフトと、カウンタシャフトに固定された入
   力ギヤと該入力ギヤとかみ合う一方出力軸に遊嵌された
   出力ギヤとで構成される変速比の異なる複数のギヤセッ
   トと、任意のギヤセットの出力ギヤのトルクを出力軸に
   伝達することができるクラッチとが設けられている車両
   の歯車式変速機において、 カウンタシャフトより後方で出力軸と平行となるように
   配置された第２のカウンタシャフトと、 第２のカウンタシャフトに固定された付加入力ギヤと該
   付加入力ギヤとかみ合う一方出力軸に遊嵌された付加出
   力ギヤとで構成される付加ギヤセットと、 上記付加出力ギヤのトルクを出力軸に伝達することがで
   きる付加クラッチと、 最も後方に位置するギヤセットの出力ギヤのトルクを、
   夫々比較的小さい変速比と比較的大きい変速比とで変速
   して第２のカウンタシャフトに伝達する２つの副変速ギ
   ヤセットと、 最も後方に位置するギヤセットの出力ギヤと第２のカウ
   ンタシャフトとの間での比較的小さい変速比の副変速ギ
   ヤセットを介してのトルク伝達を任意にオン・オフする
   ことができるオンオフクラッチと、 最も後方に位置するギヤセットの出力ギヤと第２のカウ
   ンタシャフトとの間での比較的大きい変速比の副変速ギ
   ヤセットを介してのトルク伝達を、その入力側回転数が
   出力側回転数よりも低いときにはオフするワンウェイク
   ラッチとが設けられ、 カウンタシャフトのトルクが最も後方に位置するギヤセ
   ットの出力ギヤから比較的小さい変速比の副変速ギヤセ
   ットと付加ギヤセットとを介して出力軸に伝達される場
   合の変速比が、上記各ギヤセット中の最高速のギヤセッ
   トの変速比よりも小さい値に設定されていることを特徴
   とする車両の歯車式変速機。