JPS58225245A - 歯車式変速装置 - 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】 本発明は、自動車等の車輌に用いられる歯車式変速装置
に係り、特に中輪用自動変速機として用いられる歯車式
変速装置に係る。

自動車等の車輌に用いられる歯車式変速装置として、各
々個別の断続クラッチによって内燃機関の如き動力源に
選択的に接続され且各々同期噛合式の変速歯車列を有す
る二つの動力伝達系を互に並列に有している選択歯車式
のものがある。この選択歯車式変速装置は、変速歯車の
同期噛合と二つの断続クラッチの断続が制御されること
仁より、流体式トルクコンバータを必要とすることなく
、原動機の負荷運転中に於ても変速段の切換を行なうこ
とができ、これにより制御装置と組合せられて車輌用全
自動変速機として用いられる。

しかし、かかる選択歯車式変速装置が実際に車輌用全自
動変速機として用いられるためには、変速段の切換に際
し、原動機が変速装置より切離されないよう、今まで切
断されていた一方の断続りラッチを接続すると共にこれ
に関連して今まで接続されていた他方の断続クラッチを
切断するという二つのクラッチの微妙な関連制御が必要
であり、この関連制御が前記選択歯車式変速装置を自動
車等の車輌の全自動変速機として実用化する上で一つの
大きい障害になっている。

また車輌用変速装置に於ける変速段の切換は、特にキッ
クダウンのシフトダウンは応答性の良い加速性が得られ
るよう、迅速に行なわれることが好ましい。しかし、上
述の選択歯車式変速装置は、その変速段の切換に際し、
変速歯車の同期噛合操作と二つのクラッチの関連操作が
時系列的に行なわれなければならず、このため短時間に
てその変速段の切換を行なうことが難しい。

本発明は従来の歯車式変速装置に於ける上述の如き不具
合に鑑み、微妙なりラッチ制御を行なうことなく、しか
も迅速に変速段の切換を行なうことができ、その上車載
性に優れた改良された全自動変速機用の歯車式変速装置
を提供することを目的としている。

かかる目的は、本発明によれば、同一軸線の周りに回転
する入力部材と第一の出力部材と第二メ出力部材とを有
し前記入力部材と前記第一の出力部材との間に互いに直
列に接続された第一のワンウェイクラッチと第一の断続
クラッチを有し前記入力部材と前記第二の出力部材との
間に互いに直列に接続された第二のワンウェイクラッチ
と第二の断続クラッチを有するクラッチ装置と、前記ク
ラッチ装置の軸線に平行な軸線上に設けられ前記第一の
出力部材に駆動連結された第一の駆動歯車軸と、前記第
一の駆動歯車軸に同心に設けられ前記第二の出力部材に
駆動連結された第二の駆動歯車軸と、前記クラッチ装置
と同一の軸線上に設けられた一つの被駆動歯車軸と、前
記第−及び第二の駆動歯車軸と前記被駆動歯串軸との間
に設けられ複数個の変速段を各々選択的に達成する複数
個の歯車対とを有している歯車式変速装置によって　　
　　＼１達成される。

かかる構成によれば、クラッチ装置にワンウェイクラッ
チが組込まれていることにより、変速比（従動歯車歯数
／駆動歯型歯数）が異なった二つの歯車対に同時に回転
動力が与えられても、このとき大きい方の変速比（低速
段側）の歯車対に接続されているワンウェイクラッチが
フリー状態、即ち空転状態になり、出力軸はロックする
ことなく小さい方の変速比、即ち高速段側の歯車対によ
り回転駆動される。従って、この歯車式変速装置は、ア
ップシフト時には高速段側の歯車対を同期噛合させたの
ち、低速段側の断続クラッチを接続した状態のまま高速
段側の断続クラッチを接続することにより、そのアップ
シフトを完了でき、変速段の切換に際し二つのクラッチ
の微妙な関連制御を必要としない。またこの山車式変速
装置は、変速段が成る変速段に設定されているとき、こ
れより一段低速の変速段の歯車対を同期噛合させ、また
その低速段側の断続クラッチを予め接続しておくことに
より、ダウンシフト時にはその高速段側の断続クラッチ
を切断するのみで、ダウンシフトを完了でき、キックダ
ウン時に於て応答性のよい加速性が得られる。

変速装置に用いられる断続クラッチは伝達トルクに応じ
てその径が大きくなり、一般的な自動車に用いられる断
続クラッチは変速装置の歯車径に比してかなり大きいも
のになり、内燃機関と変速装置が車輌の前後方向に沿っ
て配置される、所謂縦置き型車輌のための変速装置は、
車載上、内燃機関との接続端側（前１）に比較的大きい
径のクラッチが設けられても車載上のスペース的な問題
を生じないが、推進軸に接続される側の端部（後端）に
比較的大きい径のクラッチが設けられると、変速装置全
体をダツシュボードより前方のエンジンルーム内に納め
なければならなくなり、これが車体設計に大きい制約を
与えるようになる。

本発明による歯車式変速装置は、全ての断続クラッチが
一つのクラッチ装置として駆動歯車軸の同側の端部に設
けられ、これらを内燃機関に対する接続端側に設置でき
るので、推進軸との接続端に大きい直径の部材が配置さ
れることがなく、その端部が従来の変速装置と同様にダ
ッシュパネルより車体後方の車室内下方に位＠するよう
搭載でき、車輌搭載性に優れている。また出力軸である
被駆動歯車がクラッチ装置と同一の軸線上に設けられて
いることにより、内燃機関の出力軸の軸線と変速装置の
出力軸の軸線とを互いに一致させることができる。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。第１図は本発明による歯車式変速装置の一
つ実施例を示すスケルトン図である。歯車式変速′４Ａ
置は、クラッチ装置１と、変速歯車機１１１１とを有し
ている。

クラッチ装置１はクラッチハウジング２と二つの出力軸
６．１０を互いに同一軸線上に有しており、二つの出力
軸６及び１０は共にクラッチハウジング２の同側に突出
しており、出力軸１０は中空の出力軸６内を貫通してい
る。クラッチハウジング２は内燃機関１００の出力軸１
０１に連結され、該クラッチハウジング２と出力軸６と
の間には断続クラッチ３とワンウェイクラッチ４とがそ
」 の動力伝達経路で見て互いに直列に設けられ、またこれ
らに対し並列にもう一つの断続クラッチ５が設けられ、
これらによってクラッチハウジング２の出力軸６とが選
択的に駆動連結されるようになっている。またクラッチ
ハウジング２と出力軸１０との間には断続クラッチ７と
ワンウェイクラッチ８とがその動力伝達経路で見て互い
に直列に設けられ、またこれらに対し並列にもう一つの
断続クラッチ９が設けられ、これらによってクラッチハ
ウジング２と出力軸１０とが選択的に駆動連結されるよ
うになっている。ワンウェイクラッチ４及び８は各々内
燃機関１００側の入力部材４ａ、８ａの回転速度が出力
軸側の出力部材４ｂ　、８ｂの回転速度を越えて増大し
ようとするとき、のみＯツク状態になり、前記入力部材
から前記出力部材へのみ動力伝達を行うようになってい
る。

変速歯車機構１１は、クラッチ装＠１の軸線に平行な軸
線上に設けられた駆動歯車軸１２と該駆動歯車軸１２に
同心に設けられた中空の駆動歯車軸１３′！″・り”子
装置１８同−〇軸線上１設′１１１られた一つの被駆動
歯車軸（変速装置出力軸）１４とを有している。

駆動歯車軸１２はその一端に固定された歯車１５を有し
、該歯車は出力軸６の一端に固定された歯車１６に常に
噛合している。また駆動歯車軸１２には第１速用駆動歯
車２１と第３連用駆動歯車２３と後進用駆動歯車２６と
が各々固定されている。

１ 駆動歯車軸１３はその一端に歯車１７を有し、該歯車は
出力軸１０の一端に固定された歯車１８に常に噛合して
いる。駆動歯車軸１３には第２速用駆動歯車２２が固定
されている。

被駆動歯車軸１４には第１速′用被駆動歯車３１と第２
連用被駆動歯車３２と第３連用被駆動歯車３３とが回転
可能に設けられており、これらは各々同速の駆動歯車２
１〜２３に常時噛合している。

また被駆動歯串軸１４には第１速−第３速シンクロ装置
４０と第２速−第４連用シンクロ装置５０とが設けられ
ている。シンクロ装置４０及び５０は各々ボルグワーナ
式シンクロメツシュ装置としで知られているそれ自身周
知のイナーシャロック方式のものであり、被駆動歯車軸
１４に固定されたクラッチハブ４１及び５１と、第１連
用被駆動歯車３１、第３連用被駆動歯車３３の各々に一
体に設置けられたギヤピース４２．４３及び第２連用被
駆動歯１３２、歯車１８の各々に一体に設（）られたギ
ヤピース５２．５３と、シンクロナイザスリーブ４４及
び５４とを含んでおり、シンクロ装置４０は第１連用被
駆動歯車３１と第３速用被駆動歯中３３の何れか一方を
選択的に被駆動歯車軸１４に動力伝達関係に連結し、ま
たシンクロ装置５０は第２連用被駆動歯１ｉ３２を選択
的に被駆動歯車軸１４に動力伝達関係に連結し、また被
駆動歯車軸１４をクラッチ装置１の出力軸１０に選択的
に直結するようになっている。

シンクロ装置４０のシンクロナイザスリーブ４１には後
進用被駆動歯車３６が一体に設けられている。この後進
用被駆動歯車３６と後進用駆動歯車２６には軸２７にそ
の軸線方向に摺動可能に且回転可能に設各ノられた中間
歯型２８が選択的に同時噛合するようになっている。

上述の如く構成された歯車式変速装置はクラッチ装置１
の各断続クラッチとシンモロ装＠４０．５０の接続また
は係合が下記の表に示されている如き組合せにて行われ
ることにより前進４段、後進１段の変速段を達成する。

、ｉ　　　　　　尚、表に於て、◎は接続または係合し
ていて実働する部材を、０は接続または係合しているが
実働しない部材を、Δはエンジンブレーキの為に例えば
アクセルペダルの踏込みが解除されたときのみ接続する
断続クラッチを、☆はエンジンドライブ時にロック状態
になるワンウェイクラッチを、★はエンジンドライブ時
にフリー状態になるワンウェイクラッチを各々示してい
る。

中立段に於ては、全ての断続クラッチ３．５．７．９が
切断された状態にある。この時、シンクロ装置５０は中
立状態であるが、第１速段の達成の＊ａのためにシンク
ロ装置４０のシンクロナイザスリーブ４４をギヤピース
４２に係合させ、第１速用被駆動歯車３１を被駆動歯車
軸１４に動力伝達関係に連結させ゛（おいていて良い。

中立段より第１速段への変速段の切換、即ち車輌の発進
は、中立段に於て第１連用被駆動歯車３１の被駆動歯車
軸１４に対する連結が完了していれば断続クラッチ３を
接続することのみにより行われる。、断続クラッチ３が
接続されると、ワンウェイクラッチ４がエンジンドライ
ブによるロック　　　　１１状態になり、内燃機関１０
０の回転動力がその出力軸１０１、クラッチハウジング
２、断続クラッチ３、ワンウェイクラッチ４、出力軸６
、歯車１６．１５を経て駆動歯車軸１２へ伝達され、第
１連用駆動歯車２１と第１速用被駆動歯車３１とによる
第１速用歯車対及びシンクロ装置４０を経て被駆動歯車
軸１４に伝達され、これにより第１速段が達成される。

第１速段より第２速段への変速段の切換、即ちアップシ
フトは、シンクロ装置５０のシンクロナイザスリーブ５
４をギヤピース５２に係合さぜ、第２連用被駆動歯車３
２を被駆動歯車軸１４に回転動力伝達関係に伝達し、こ
の後に断続クラッチ７を接続することにより行われる。

上述の如く断続クラッチ７が接続されると、ワンウェイ
クラッチ８がエンジンドライブによるロック状態になり
、内燃機関１００の回転動力は出力軸１０１、クラッチ
ハウジング２、断続クラッチ７、ワンウェイクラッチ８
、出力軸１０、歯車１８．１７を経て駆動歯車軸１３士
伝達され、これより更に第２連用駆動歯車２２と第２連
用被駆動歯車３２とによる第２速用歯車対及びシンクロ
装置５０を経て被駆動歯車軸１７１へ伝達され、これに
より第２速段が達成される。

尚、このアップシフト時に於て、断続クラッチ５が接続
状態にあれば、断続クラッチ７の接続に先立ってこの断
続クラッチ５の切断を行うが、断続クラッチ３の接続状
態を保ち、またシンクロ装置４０により第１連用被駆動
歯車３１を被駆動歯車軸１４に回転動力伝達関係に連結
した第１速段の状態のままにしておく。この第２速時に
は変速装置の出力回転数が一定の場合、第１速時に比し
て内燃機関１００の回転数が減速比の低下分に応じて低
下し、出力軸６０回転数が内燃機関の１００の回転数よ
り増大することにより、このとき上述の如く断続クラッ
チ３が接続状態にあって出力軸６が内燃機関１００に連
結されていてもワンウェイクラッチ４がフリー状態にな
ってこれが空転覆ることにより、歯車式変速装置がロッ
ク状態になることがない。

第２速段より第１速段への変速段の切換、即ちダウンシ
フトは、このとき断続クラッチ３が接続状態にあり、ま
た第１連用被駆動歯車３１がシンクロ装＠４０によって
被駆動歯車軸１４に回転動力伝達関係に連結されて第１
速段の状態が維持されていることから、断続クラッチ７
を切断することのみにより達成される。このダウンシフ
トがキックダウンであれば、アクセルペダルの踏込みに
伴い内燃機関１００の回転数が増大してそれが出力軸６
の回転数を越えて増大しようとする時ワンウェイクラッ
チ７がエンジンドライブによるロック状態になり、第１
速段による回転動力の伝達が行われるようになる。

第２速段より第３速段へのアップシフトは、断続クラッ
チ７及びシンクロ装置５０を第２速段に於ける状態のま
まにして断続クラッチ３を切断し、その後にシンクロ装
置４０のシンクロナイザスリーブ４４をギヤピース４２
に代えてギヤピース４３に係合させ、第３連用被駆動歯
車３３を被駆動歯車軸１４に回転動力伝達関係に連結し
、この操作が完了した後に断続クラッチ３を再び接続す
ることにより達成される。この時にはワンウェイクラッ
チ４がエンジンドライブによるロック状態になり、第３
連用駆動歯車２３と第３速用被駆動歯車３３とによる第
３連用歯車対を介して動力伝達が行われる。尚、この時
にはワンウェイクラッチ８はフリー状態になる。

第３速段より第２速段へのダウンシフトは、このとき断
続クラッチ７及びシンク０装置５０が第２速段に於ける
状態のままであることから、断続クラッチ３を切断する
ことのみにより達成される。

第３速段より第４速段へのアップシフトは、断続クラッ
チ３及びシンクロ装置４０を第３速段に於ける状態のま
まにして断続クラッチ７を切断し、その後にシンクロ装
置５０のシンクロナイザスリーブ５４をギヤピース５３
に係合させ、被駆動歯車軸１４を出力軸１０に直結し、
この操作が完了した後に断続クラッチ７を再び接続する
ことにより達成される。この時にはワンウェイクラッチ
８１ がエンジンドライブによるロック状態になり、出力軸１
０より直接被駆動歯車軸１４へ動力伝達が行われる。尚
、この時にはワンウェイクラッチ４はフリー状態になる
。

第４速段より第３速段へのダウンシフトは、このとき断
続クラッチ３及びシンクロ装置５０が第３速段に於ける
状態のままになっていることにより断続クラッチ７を切
断することのみにより達成される。尚、断続クラッチ５
は第１速時または第４速時に、また断続クラッチ９は第
２速時または第４速時に於て内燃機関１００のアクセル
ペダルの踏込みが解除されたとき、エンジンブレーキの
ために接続され、変速段の切換時には必ずその切換作動
の最初に切断されるものである。

中立段より後進段への切換、即ち車輌の後進発進は、シ
ンクロ装置４０を中立状態にし、その後に後進用中間歯
車２８を後進用駆動歯車２６と後進用被駆動歯車３６の
両者に同時に噛合させ、断続クラッチ３を接続すること
により行われる。この時には内燃機関１００の回転動力
は°出力軸１０１、クラッチハウジング２、断続クラッ
チ３、ワンウェイクラッチ４、出力軸６．歯車１６．１
５を経て駆動歯車軸１２へ伝達され、これより後進用駆
動歯車２６と中間歯車２８と後進用被駆動歯車３６とに
よる後進用歯車列及びシンクロ装置４０を経て被駆動歯
車軸１４へ伝達される。

第２図乃至第４図は各々本発明による歯車式変速装置の
他の実施例を示している。尚、第２図乃至第４図に於て
、第１図に対応する部分は第１図に付した符号と同一の
符号により示されている。

第２図に示された実施例に於ては、クラッチ装置１が直
結クラッチ付流体式トルクコンバータ７０を経て内燃機
関１００の出力軸１０１に駆動連結されている。

直結クラッチ付流体式トルクコンバータ・７０はポンプ
インペラ７１と、タービンランナ７２と、ステータ７３
と、ポンプインペラ７１とタービンランナ７２とを機械
的に直結する直結クラッチ７２４とを含むそれ自身周知
のものであり、ポンプインペラ７１は出力軸１０１に連
結され、タービンランナ７２はクラッチハウジング２に
連結されている。ステータ７３はワンウェイクラッチ７
５を経て固定支持部材７６より支持されている。

この実施例に於ては、第２速段乃至第４速段に於ては、
直結クラッチ７４が接続されることにより、これらの変
速段に於ては上述した実施例と実質的にに同様に動力伝
達が行われるが、第１速段、　　　　及び後進段の時に
は直結クラッチ７４が切断され、内燃機関１００の回転
動力が流体式トルクコンバータ７０を経て伝達されるこ
とにより車輌の前進及び後進発進が微妙なりラッチ操作
を要することなく円滑に行われるようになる。

第３図に示された実施例に於ては、駆動歯車軸１２に第
５連用駆動歯串２５が回転可能に設けられ、また被駆動
歯車軸１４に第５速用被駆動歯車３５が固定されている
。第５速用駆動歯車２５と第５連用被駆動歯車３５とは
互いに常時噛合しており、第５連用駆動歯車２５はクラ
ッチハウジング６０によって選択的に駆動歯車軸１２に
動力伝達関係に連結されるようになっている。シンクロ
装置６０は駆動歯車１２に固定されたクラッチハブ６１
と第５速用駆動歯車２５に固定されたギヤピース６２と
シンクロナイザスリーブ６３とを含んでおり、シンクロ
ナイザスリーブ６３がギヤピース６２に選択的に係合す
ることにより第５速用駆動歯串２５を駆動歯串軸１２に
動力伝達関係に連結するようになっている。

従って、この実施例に於ては、シンクロ装置６０によっ
て第５速用駆動歯車２５が駆動山車軸１２に動力伝達関
係に連結され、断続クラッチ３が接続されることにより
第５速段が達成される。尚、第１速段乃至第４速段及び
後進段はクラッチ装置１の各断続クラッチ及びシンクロ
装置４０及び５０が前記機に示された組合わせにて作動
することにより第１図に示されたそれと同様に達成され
る。

第４図に示された実施例に於ては、被駆動歯車軸１４に
第４速用被駆動歯車３４が回転可能に設けられており、
また駆動歯車軸１３には第４速用被駆動歯車３４に噛合
する第４連用駆動歯中２４が固定されている。ま□たシ
ンクロ装置５０のギヤ　　　　　１ピース５３は歯車１
８に代えて第４速用被駆動歯車３４に固定されている。

この実施例に於ては、第１速乃至第３速及び後進段は第
１図に示された実施例とは実質的に同様に達成されるが
、第４速段はシンクロ装置５０によって第４連用被駆動
歯車３４を被駆動歯車軸１４に回転動力伝達関係に連結
することにより達成される。この実施例に於てはその第
４速段を増速段（オーバドライブ段）にすることが可能
である。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく本発明
の範囲内にて種々の実施例、が可能であることは当業者
にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は各々本発明による歯車式変速装置の
実施例を示すスケルトン図である。 １・・・クラッチ装置、２・・・クラッチハウジング。 ３・・・断続クラッチ、４・・・ワンウェイクラッチ、
５・・・断続クラッチ、６・・・出力軸、７・・・断続
クラッチ。 ８・・・ワンウェイクラッチ、９・・・断続クラッチ、
１０・・・出゛力軸、１１・・・変速歯車機構、１２．
１３・・・駆動歯車軸、１４・・・被駆動歯車軸、１５
〜１８・・・歯車、２１・・・第１連用駆動歯車、２２
・・・第２連用駆動歯車、２３・・・第３連用駆動歯車
、２４・・・第４連用駆動歯車、２５・・・第５連用駆
動歯車、２６・・・後進用駆動歯車、２７・・・軸、２
８・・・中間歯車、３１・・・第１速用被駆動歯車、３
２・・・第２連用被駆動歯車、３３・・・第３連用被駆
動歯車、３４・・・第４速用被駆動歯重、３５・・・第
５連用被駆動歯車、３６・・・後進用被駆動歯車、４０
・・・シンクロ装置、４１・・・クラッチハブ、４２．
４３・・・ギヤピース、４４・・・シンクロナイザスリ
ーブ、５０・・・シンクロ装置。 ５１・・・クラッチハブ、５２．５３・・・ギヤピース
。 ５４・・・シンクロナイザスリーブ、６０・・・シンク
ロ装置、６１・・・クラッチハブ、６２・・・ギヤピー
ス。 ６３・・・シンクロナイザスリーブ、７０・・・直結ク
ラッチ付流体式トルクコンバータ、７１・・・ポンプイ
ンペラ、７２・・・タービンランナ、７３・・・ステー
タ。 ７４・・・直結クラッチ、７５・・・ワンウェイクラッ
チ。 ７６・・・固定支持部材、１００・・・内燃機関、１０
１・・・出力軸 特許出願人　　　　トヨタ自動車工業株式会社代　　理
　　人　　　　　　弁理士　　　明　　石　　昌　　毅
第３図 １ 第４図 （自　発） 手続補正書 昭和５８年２月１日 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示　昭和５７年特許願第１０７０８７号２
、発明の名称 歯車式変速装置 ３、補正を覆る者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　愛知県豊田市トヨタ町１番地名　称　　（３
２０）　ｌ−ヨタ自動車株式会社４、代理人 居　所　　＠１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
茅場町長岡ビル３１１１！　　電話５５１−４１７１６
、補正により増加づる発明の数　　　０７、補正の対牟
　　図面 ゝｌ　　　　　　８．補正の内容　　図面の第４図を添
付の図の如く補正する。 １４問昭５８−２２５２４５　（８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同一軸線の周りに回転する入力部材と第一の出力部材と
   第二の出力部材とを有し前記入力部材と前記第一の出力
   部材との間に互いに直列に接続された第一のワンウェイ
   クラッチと第一の断続クラッチを有し前記入力部材と前
   記第二の出力部材との間に互いに直列に接続された第二
   のワンウェイクラッチと第二の断続クラッチを有するク
   ラッチ装置と、前記クラッチ装置の軸線に平行な軸線上
   に設けられ前記第一の出力部材に駆動連結された第一の
   駆動歯車軸と、前記第一の駆動歯車軸に同心に設けられ
   前記第二の出力部材に駆動連結された第二の駆動歯車軸
   と、前記クラッチ装置と同一の軸線上に設けられた一つ
   の被駆動歯車軸と、前記第−及び第二の駆動歯車軸と前
   記被駆動歯車軸１、 との間に設けられ複数個の変速段を各々選択的に達成づ
   る複数個の歯車対とを有している歯車式変速装置。