JPS58180859A - 平行軸自動変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は２本以上のカウンター軸と、夫々の■■クラ
ッチを有し、１本の出力軸より多段の変速を行ない、効
率が良く、大きい動力伝達に適する自動変速機に関する
ものである。

従来多く用いらている自動変速機は、トルクコンバータ
ーを用い、遊星歯車組と、そのメンバーの結合を交互に
変えるクラッチ、及び一部のメンバーを固定するブレー
キを用いるものである。

この種の自動変速機は比較的大きい遊星歯車組を油適の
混入している空気中で高速回転し、かつ数組の多板クラ
ッチを断続するが、クラッチの切れている時はクラッチ
板が相互に滑り合って、その間に摩擦損失が発生する。

従って歯車組の効率は通常の平行軸変速機より悪く、こ
れを用いた自動車は軽快性がなく、スポーツカー等に用
いられる事は少ない。

この発明は効率の良い平行軸変速機を用い、変速段数は
前進５速以上と後退を可能とし、変速比はクロスレーシ
オとなり、かつ変速比■時には２個のクラッチを相互に
切り変へる為に、トルク伝達が円滑に行なう事ができる
。又この種の歯車装置は大型の車両にも使用できて、変
速段数を７速以上にすれば低速より高速まで可能であり
、オーバドライブにするのも容易である。従って通常の
乗用車のみならず、スポーツカー、トラック、建設機械
等にも広く用いて有効である。

次にその構造を基本的な第１実施例について説明する。

１はエンヂンよりの入力軸、２はトルクコンバーターで
あるが、他の形式の液体溶■、又は自動クラッチにして
も支障ない。３はトルクコンバーターの出力を伝える伝
動軸、４はそれに直結する伝動歯車、５、６はこれに噛
み合う第１カウンター歯車と第２カウンター歯車である
。７、８は第１クラッチ、第２クラッチであり、９、１
０は第１カウンター軸、第２カウンター軸である。

１１は出力軸であり、１２は出力歯車である。車両がフ
ロントエンヂン、フロントドライブの時は歯車１２で動
力を伝達するが、リヤードライブの時は出力軸１１の反
対側から動力を伝える。

１３は第１速の伝動歯車でカウンター軸の周囲を自由に
回転し、出力軸に固定された被動歯車１４と噛み合う。

１５は第１速用シンクロハブでカウンター軸９に固着さ
れる。１５は第１速用シンクロスリーブで、その内部に
はスプラインがあり、シンクロハブ１５の外周のスプラ
インと噛み合う。

第１速用伝動歯車１３にもスプライン１３ａがあり、シ
ンクロスリーブ１６を移動させた時に噛み合って、カウ
ンター軸９の回転力を出力軸１１に伝える。シンクロス
リーブ１６を自動的に動かす装置は図示してないが、油
圧によるか電動機によるカムを使うことができる。油圧
による時は日本特許８９０１８７（特告４９‐２９９８
６）に説明した三位置停止シリンダーを用いると便利で
ある。

以下説明するシンクロスリーブはすべて同様の装置で動
かされる。

１７は第２速の伝動歯車、１８はその被動歯車、１９は
シンクロハブ、２０はシンクロスリーブで伝動歯車１７
と被動歯車１８の歯車比が第１速と異る以外は同様であ
る。２１は第３速用伝動歯車で被動歯車１８と噛み合う
。即ち被動歯車１８は伝動歯車１７、２１と共通に噛み
合って使はれる。

２２はシンクロハブであり、２３はシンクロスリーブで
第１速と同様に作動する。２４は第４速の伝動歯車、２
５は被動歯車で、伝動歯車２４のスプライン２４ａは、
シンクロスリーブ２０のスプラインに噛み合う時に第４
速の動力をで伝達する。

２６は第５速の伝動歯車で、被動歯車２５と噛み合う。

伝動歯車２６と一体になったスプライン２６ａが、シン
クロスリーブ２３と噛み合う時に第５速の動力伝動を行
なう。２７は第６速の伝動歯車２８はその被動歯車、２
９はシンクロハブ、３０はシンクロスリーブであり、伝
動歯車のスプライン２７ａがシンクロスリーブ３０の内
側スプラインと噛み合った場合に第６速の動力伝達を行
なう。３１は第７速の伝動歯車であり、被動歯車２８と
噛み合い、伝動歯車３１のスプライン３１ａがシンクロ
スリーブ１６の内側スプラインと噛み合った時に第７速
の動力伝達を行なう。３２は後退用伝動歯車、３３は中
間歯車で、被動歯車１４と噛み合ひ、シンクロスリーブ
３０のスプラインが後退用伝動歯車のスプライン３２ａ
に噛み合った時に後退の動力伝達を行なう。

次に第４図によって第１クラッチ７の説明をする。第２
クラッチ８も同様である。７ａ、７ｂはクラッチチャー
シングである。７ｃはクラッチディスクで、ハブ７ｄは
内側スプラインでカウンター軸９に止めて相互の回転を
とめてある。７ｅはピストンであり、７ｆはプレッシャ
ープレートである。その中間に皿型ばね７ｇがあり、そ
の内線はピストン７ｅにある突起７ｈに当り、油圧室７
ｈに圧力がかかった時に図の右の方に押される。プレッ
シャープレート７ｆには突起７ｉがあり、皿ばね７ｇの
中間部に当り、ピストンが油圧により右の方に動いた時
に皿ばねにてこ作用を起こさせる支点となり、ピストン
の力を倍加させてプレッシャープレートに作用させ、ク
ラッチディスクをケーシングとの間で強く挟み強力なト
ルクを伝達する。７ｊはピストンを開放した時に左方に
動かしてクラッチディスクを挟む間隔を大きくするリタ
ーンスプリングである。その作用はクラッチディスクの
両側の間隔を拡げ、チーシング及びプレッシャープレー
トとの間に起る粘性的ドラッグトルクを減少させる。

次にトルクコンバーターの構造を説明する。４０はトル
クコンバーターのケーシングで、内部にトルクコンバー
ター油を内蔵し、入力軸１に直結する。４１はポンプ、
４２はタービンで、伝動軸３に固着される。４３はステ
ーター、４４はステーターを正方向に回転させるが、反
対には回さない一方向クラッチで、変速機箱４８に固定
されたステーター軸４４ａに取りつけられる。４５は直
結クラッチのピストンで、小孔４５ａが明けられている
。４６はクラッチディスクで小孔４６ａが明けられてあ
る。４７はダンパーで詳細は第５回に示す。

４６ａはクラッチディスクで摩擦板４６ｂが取りつけて
ある。４６ｃはクラッチハブで中心部はボスになって内
部にスプラインが切ってあり、外周は板状になっている
、４６ｄはリベットでクラッチディスク４６ａとクラッ
チハブ４６ｃを組立てる。この時クラッチディスクはク
ラッチハブのボス部を中心として若干回転し得るように
ゆるみを作ってある。４６ｅはクラッチディスク４６ａ
とクラッチハブ４６を共通して明けられたダンパー収納
孔である。ダンパーはトーションスプリング４７ａと内
筒４７ｂ、外筒４７ｃより成り、トーションスプリング
はこの二つの筒の中で常に長さ方向に張るようになって
いる。従ってダンパーはダンパー孔４６ｅの中にあって
、若し振動により■りトルクがクラッチディスクとハブ
の間に発生して、両者が回転方向に滑る時はトーション
スプリングが圧縮されて、ダンパーの内筒と外筒の内部
の容積が減少する。ダンパー内部には常にトルクコンバ
ーター油が内蔵され、筒の外周に明けられた小孔４７を
通って流出する。クラッチディスクが■り振動する度に
ダンパー内部のトルクコンバーター油は、小孔４７ｄを
出入りする為に動水力的抵抗を発生して振動を吸収する
が、普通の摩擦抵抗による振動吸収より有効である。

５０はトルクコンバーター油の油路で直結クラッチを開
放する時に加圧する。５１は直結クラッチを結合する時
の油路で、双方の油路は小孔４５ａ、４６ａでつながっ
ているが、小孔４５ａは油がわすかしか流れず、ピスト
ンの両側に圧力差を発生させる。５２は第１クラッチに
圧力を加へる油路であり、５３は第２クラッチに圧力を
加へる油路である。

次にこの自動変速機の作用を説明する。中立時には第１
クラッチ７及び第２クラッチ８は共に油圧を切ってトル
ク伝達を切断する。トルクコンバーターには油路５０よ
り圧力を加へえると、ピストン４５は左へ動き直結クラ
ッチは切れる。エンヂンが回転している時はトルクコン
バーター内の油の作用によって、ポンプ４１よりタービ
ン４２にトルクが伝えられ、伝動軸３、伝動歯車４、第
１カウンターギヤー５、第２カウンターギヤー６は共に
回転するが、第１クラッチ７、第２クラッチ８は共に切
れているので、第１カウンター軸９、第２カウンター軸
１０は共にトルクの伝達は行はれず、出力軸１１にもト
ルクの伝達はない。

第１速の時はシンクロスリーブ１６を右へ動かし、その
内側のスプラインを第１速伝動歯車のスプライン１３ａ
に噛み合せる。油路５２より油圧を序々に第１クラッチ
７に加へると、トルクコンバーターを介したエンヂント
ルクはカウンター軸９からシンクロハブ１５に加はる。

シンクロスリーブ１６のスプラインは、シンクロハブ１
５のスプラインと、第１速伝動歯車のスプライン１３ａ
とは同時に噛み合っているので、カウンター軸９からの
トルクは被動歯車１４を経て出力軸１１に伝はる。

後退の時はシンクロスリーブ３０を後退伝動歯車３２の
スプライン３２ａに噛み合せ、他のシンクロスリーブは
すべて中立位置とし、第１クラッチ７のトルク伝達を断
ち、第２クラッチ８には油路５３より序々に油圧を加へ
てトルク伝達を行なへば、エンヂンからのトルクは第２
カウンター軸１０からシンクロハブ２９、後退伝動歯車
３２、中間歯車３３、被動歯車１４を経て出力軸１１に
伝達される。

第２速のときはシンクロスリーブ２０右へ動かして第２
速伝動歯車のスプライン１７ａに噛み合せ、油路５３に
油圧を加へ第２クラッチ８を結合させ、トルクコンバー
ターは油路５１より油圧ををあたえると、ピストン４５
は右へ動き、エンヂンよりのトルクは機械的に直結クラ
ッチディスク４６より、伝動歯車４を経て、第２カウン
ター歯車６、第２カウンター軸１０、シンクロハブ１９
、第２速伝動歯車１７、被動歯車１８、出力軸１１に伝
達される。

第３速以上も同様であり、第３速ではシンクロスリーブ
２３を第３速伝動歯車のスプライン２１ａに噛み合せ、
第１クラッチ４７を結合させる。

第４速ではシンクロスリーブ２０を左へ動かして、第４
速伝動歯車のスプライン２４ａに噛み合せて第２クラッ
チ８を結合させる。第５速ではシンクロスリーブ２３を
左へ動かし、第５速伝動歯車のスプライン２６ａに噛み
合せ、第１クラッチを結合させる。第６速ではシンクロ
スリーブ３０を左へ動かし、第６速伝動歯車のスプライ
ン２７ａと噛み合せ、第２クラッチ８を結合させる。第
７速ではシンクロスリーブ１６を左へ動かし、第７速伝
動歯車のスプライン３１ａと噛み合せ、第１クラッチ７
を結合させる。

このようにして奇数番号の伝動歯車はすべて第１カウン
ター軸上にあり、偶数番号の伝動歯車はすべて第２カウ
ンター軸上にあるので第１クラッチと第２クラッチを交
互に切り変へることにより、変速中のトルク伝達を切る
ことなくてスムーズに切り変へることができる。

又ここで注意すべきことはシンクロナイザーには図示し
てないが、ポークリングと称する同期化の為にコンーク
ラッチがある。これがシンクロナイザーの操作中に微少
のトルク伝達があつても、摩擦作用を発生する。この現
象は主としてクラッチの切れの悪い時に発生するもので
、手動変速機の場合には操作不良となり、動力でシンク
ロナイザーを動かす時はシンクロナイザーの耐久性が悪
くなる。この現象は従来の変速機はシンクロナイザーが
出力軸側にあり、クラッチを切った時のドラグトルクは
原則歯車で増大されて、シンクロナイザーの負荷となる
。従ってクラッチの切れ不良と云はれるものは主として
減速比の大きい時に現れる。この発明ではシンクロナイ
ザーはカウンター軸につけ、減速前の負荷トルクが小さ
い時に作用させるので、シンクロナイザーの摩耗も少な
い。

又第１クラッチ７と、第２クラッチ８には第４図に示す
リターンスプリング（第１クラッチでは７、）があり、
クラッチを切った場合プレッシャプレート７ｆとケーシ
ング７ｂの間隔を拡げ、摩擦板７ｃが粘性的にケーシン
グに附着して発生するドラッグトルクを減小する。

この変速機は構造上変速段数を制限することなく、変速
伝動歯車の数を自由に加減できる。又低速の場合は減速
比を大きくし、高速の場合はオーバードライブも可能で
ある。又変速比の間隔も変速段数を多くすればクロスレ
ーシオに出来るので運動性が良く、直結クラッチでロッ
クアップすれば流体損失もなく、燃料消費量の少ない車
両を得ることができる。

又直結クラッチを作用させた場合に発生する振り振動も
ダンパー４７によって動水力的に吸収することができる
等の利点がある。

第１図に示すものはこの変速機の基本を示すものである
が、これを応用して各種の変型を作ることができる。例
へばトルクコンバーターを廃止して入力軸１を伝動軸３
に結合し、第１クラッチ７及び第２クラッチ８を油圧制
御して、その圧力を第１速及び後退の時のエンヂン吸気
圧、又は回転速度の関数とし、発信時には急激な結合を
行はないようにした自動クラッチにして利用できる。又
小型車においては第６速の伝動歯車２７、被動歯車２８
、第７速の伝動歯車３１を廃止して、前進５速として全
長短くして有効に利用する事もできる。

第５図に示す第２実施例はさらに変形して、入力軸に２
個の自動クラッチを串型に配列し、それぞれに伝動歯車
をつけて、カウンター軸を駆動するものである。図にお
いて６１は第１クラッチ、６２は第２クラッチである。

６３、６４はそれに内蔵される第１クラッチディスク、
及び第２クラッチディスクである。６５は第１伝動軸で
クラッチディスク６３が取りつけられる。６６は第２伝
動軸で第１伝動軸６５の中空部にあり、第２クラッチデ
ィスク６４が取りつけられる。６７は第１伝動歯車で第
１伝動軸６５に取りつけられる。６８は第２伝動歯車で
第２伝動軸６６に取りつけられる。６９は第１カウンタ
ー歯車で、第１伝動歯車６７と噛み合い、第１カウンタ
ー軸９に取りつけられる。７０は第２カウンター歯車で
、第２伝動歯車６８と噛み合い、第２カウンター軸１０
に取りつけられる。１７は第２速伝動歯車、１８はその
被動歯車、１９はシンクロハブ、２０はシンクロスリー
ブ、２１は第３速伝動歯車、２２はシンクロハブ、２３
はシンクロスリーブ、２４は第４速伝動歯車、２５は被
動歯車、２６は第５速の伝動歯車ですべて第１実施例と
同様である。

７１は第１速用伝動歯車で第１カウンター軸９の周囲を
回転し、出力軸１１に取りつけられた被動歯車７２と噛
み合う。７３はシンクロハブで第１カウンター軸９に取
つけられ、その外周はスプラインになつている。７４は
シンクロスリーブで内面のスプラインは、シンクロハブ
７３の外周のスプラインと噛み合う。７５は後退用伝動
歯車でカウンター軸９の周囲を回転する。７６は中間歯
車、７７は出力軸１１に取り付けられた被動歯車である
。

この実施例の作用は第１実施例においてトルクコンバー
ターを廃止した場合と同様であるが、この時入力軸１に
伝はつたトルクは第１クラッチ６１と第２クラッチ６２
のケーシングに伝はる。これらのクラッチは第４図に示
したものと同様であるが、クラッチディスクにトーシヨ
ンスプリングを取り付けた方が防振上有利である。第１
速で発進する時はシンクロスリーブ７４のスプラインを
第１速用伝動歯車のスプライン７１ａに噛み合せる。第
１クラッチ６１には油路７８より先に述べた如く序々に
油圧を加へると、クラッチディスク６３が入力軸と共に
回転し、伝動軸６５、伝動歯車６７、カウンター歯車６
９、カウンター軸９、シンクロハブ７３、シンクロスリ
ーブ７４、第１速伝動歯車７１、被動歯車７２より出力
軸１１に伝はる。第２速ではシンクロスリーブ２０を第
２速伝動歯車１７に噛み合せ、油路７８の油圧を油路７
９に切り換えると、第２クラッチが接続し、第２カウン
ター軸１０より第２速伝動歯車を経て出力軸１１に伝は
る。以下同様に第３速、第４速第５速は夫々の伝動歯車
とクラッチを切り変える事によりスムースに変速できる
。後退の場合はシンクロスリーブを後退伝動歯車の７５
のスプライン７５ａに噛み合せて第１クラッチ６１を接
続すれば良い。

以上述べた発明について、その効果をまとめると。

（１）第１クラッチと第２クラッチを切り換へ、第１カ
ウンター軸の奇数番号の変速歯車と、第２カウンター軸
の偶数番号の変速歯車に、交互に動力を伝へるので変速
時の動力伝達が切れない。

（２）トルクコンバーターを用いると動力伝達はさらに
スムースであるが、トルクコンバーターを廃止した時は
構造は簡単になり、クラッチの接続を油圧による自動制
御を行なへば、全機械的動力伝達となり効率が良い （３）シンクロナイザーをカウンター軸に取りつける為
に、シンクロナイザーにかかる作動時の伝達トルク負荷
が小さく耐久性が良い。

（４）油圧クラッチにリターンスプリングを入れる時は
、クラッチを切った時のドラブトルクが小さく、シンク
ロナイザーを作動させる時の負荷が小さい。

（５）変速段数を多く取れるので減速比及び増速比が廣
く取れ、トラック用に用いる事が出来燃料経済になる （６）同様に変速段数が多いので、変速比の間隔を小さ
くし高性能乗用車及びスポーツカーに用い加速性が良い
。

（７）トルクコンバーターの直結クラッチに油圧ダンパ
ーを用いれば、振動吸収に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の平行図面でトルクコンバーター、
第１カウンター軸、第２カウンター軸の中心線を横切る
平面で切ったもの。第２図は第２カウンター軸の中心線
を通る縦断図面。第３図は後面図。第４図は油圧クラッ
チの中心線を通る縦断図面の上半分。第５図は直結クラ
ッチディスクの正面図で、トーションスプリング部を断
面にした上半分。第６図は第２実施例の平面図で自動ク
ラッチ、第１カウンター軸、第２カウンター軸の中心線
を通る平面で切った断面を示す １…入力軸 ２…トルクコンバーター ４…伝動歯車 ５、６、…カウンター歯車 ７、８、…クラッチ ９、１０、…カウンター軸 １１…出力軸 １２、…出力歯車 １３、１７、２１、２４、２６，２７，３１３２…カウ
ンター軸上の伝動歯車 １４、１８、２５、２９、…被動歯車 ３３、…中間歯車 １５、１９、２２、２９、…シンクロハブ１６、２０、
２３、３０…シンクロスリブ６１、６２、…自動クラッ
チ ６７、６８、…伝動歯車 ６９、７０、…カウンター歯車 ７ｃ、…クラッチディスク ７ｆ、…プレシャープレート ７３、…りターンスプリング ４７ａ…トーションスプリング ４７ｂ…内筒 ４７ｃ…外筒 ４７ｄ…小孔 特許出願人　毛利陽一

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンヂンより入力を伝える動水力的伝達装置、又
   は自動クラッチにより回転する伝道歯車より、少なくと
   も２個以上のカウンター歯車及びカウンター歯車に付け
   られたクラッチとそのクラッチによって駆動されるカウ
   ンター軸を有し、各カウンター軸の周囲を回転する２個
   以上の伝動歯車と、そのカウンター軸に固着されたシン
   クロハブと、その外周にあるスプラインと噛み合うスプ
   ラインを有するシンクロスリーブを有し、伝動歯車は別
   に設けられた１本の出力軸に固着された被動歯車と噛み
   合ったり、シンクロスリーブのスプラインを伝動歯車に
   あるスプラインと順次に噛み合せて、その組合せを変更
   すると共に、２個以上あるカウンター歯車に付けられた
   クラッチの結合と分離操作を交代的、かつ自動的に行っ
   て変速を行なう自動変速機
2. （２）エンヂンよりの入力を、その入力軸と同心的にあ
   る２個以上の油圧作動又は電気的作動を行なう自動クラ
   ッチ、及びそれぞれの自動クラッチにより動かされる同
   数の伝動歯車に伝え、夫々の伝動歯車と噛み合う同数の
   カウンター歯車と、それに固着されたカウンター軸があ
   り、各カウンター軸の周囲を回転する２個以上の伝動歯
   車と、そのカウンター軸に固着されたシンクロハブと、
   その外周にあるスプラインと噛み合うスプラインを有す
   るシンクロスリーブを有し、伝動歯車は、別に設けられ
   た１本の出力軸に固着された被動歯車と噛み合っており
   、シンクロスリーブのスプラインを伝動歯車に設けられ
   たスプラインとの噛みあわせを順次に行ない、その組合
   せを変更すると共に、■自動クラッチの結合と分離を交
   代的かつ自動的に行って変速操作を行なう自動変速機
3. （３）クラッチケーシング内にあるプレッシャープレー
   トを油圧によって動かし、クラッチディスクをプレッシ
   ャープレートとケーシングで挟んで、ケーシングとクラ
   ッチディスクの動力伝達を行なう油圧クラッチにおいて
   、クラッチを切った場合にプレッシャープレートをケー
   シングより強制的に分離するスプリングを有する自動変
   速機用油圧クラッチ。
4. （４）動水力的動力伝動装置に内蔵する直結クラッチの
   クラッチディスクと、ハブの相対■り振動を吸収する自
   動変速機用ダンパーにおいて、トーションスプリングを
   外周においてほぼ密閉し、互いにその長さ方向に滑りを
   許す内筒と外筒で包み、トーションスプリングの延び縮
   みに従って変化する内部容積の変化に従って、内部にあ
   る液体を小さい孔又は隙間から外部に出入りし、その粘
   性抵抗によって振動を吸収する装置