JP2007285363A

JP2007285363A - 歯車式自動変速機のシフト装置

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Publication number: JP2007285363A
Application number: JP2006111231A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ogami; 史朗尾神; Norio Kayukawa; 憲雄粥川
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-11-01
Also published as: EP1845289A3; US7661331B2; US20070240530A1; EP1845289A2

Abstract

【課題】デュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機に使用するシフト装置を小形・軽量化する。
【解決手段】歯車式自動変速機は、互いに平行に配置された第１及び第２入力軸１３，１４と副軸１５の間に設けられた第１の歯車切換機構２０Ａ及び第２の歯車切換機構２０Ｂと、第１及び第２入力軸にそれぞれ駆動軸１１の回転を伝達する第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２を備えている。第１及び第２の歯車切換機構を作動させる各シフト機構４０Ａ，４０Ｂは、各歯車切換機構に係合されるシフトフォーク４１ｂとフォロアピン４１ｃをそれぞれ有するシフタ４１Ａ，４１Ｂと、１本のカム溝４６Ａ，４６Ｂが形成されたカム部材４５Ａを備え、各フォロアピンは、１本のカム溝の異なる位置に係合して各歯車切換機構を互いに連動して作動させる
【選択図】図３

Description

本発明は歯車式自動変速機、特にデュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機に使用するシフト装置に関する。

自動車などの車両用の自動変速機としては流体トルクコンバータを使用したものが一般的であるが、流体トルクコンバータは動力伝達に滑りを伴うので伝達効率が低下するという問題がある。そのような問題を解決するために、歯車式手動変速機をベースにした変速機の自動化がいくつか提案されているが、その１例として特許文献１に示すように、シフトフォークの一部を円筒カムの外周に形成された各カム溝に係合させて、シフト操作が円筒カムの回転により行われるようにしたものがある。また特許文献２に示すように、交互に開閉される２つの摩擦クラッチを有する自動クラッチ、すなわちデュアルクラッチを使用した歯車変速装置がある。

特許文献１の変速機の円筒カム式自動操作機構では、モータにより回転される円筒カムの外周に複数のカム溝が形成され、変速機のギヤを切り換える各シフトフォークはその一部（シフトレバー）が各カム溝に係合されて往復動されるようになっている。円筒カムがモータにより回転されれば各シフトフォークは、その何れか１つが駆動されるときは残りのものがニュートラル位置で停止されるように、互いに連動してシフト操作される。この特許文献１の技術によれば、複数のアクチュエータ機能を１つの円筒カムで実現できるため、モータが１台で足り、小形・軽量化が可能になるという効果が得られる。

また特許文献２の歯車変速装置では、エンジンの出力軸などの駆動軸からの入力は、デュアルクラッチの第１摩擦クラッチを介して第１入力軸に伝達され、また第２摩擦クラッチを介して第１クラッチの外周に同軸的に設けられた筒状の第２入力軸に伝達される。デュアルクラッチの第１及び第２摩擦クラッチは、通常は図５に示すように一方の伝達トルクＡと他方の伝達トルクＢが互いに逆向きに増減して何れか一方が所定の最大値Ｔ0 となり他方が０となるように制御されている。この歯車変速機構は、両入力軸と平行に設けられた第１及び第２副軸を有しており、第１入力軸と第１及び第２副軸の間に第１速、第３速、第５速及び第７速の４つの変速段を有する第１歯車変速機構が設けられ、第２入力軸と第１及び第２副軸の間には第２速、第４速及び第６速の３つの変速段を有する第２歯車変速機構が設けられ、また第１入力軸と第２副軸の間に後進歯車列が設けられている。作動に際しては、歯車変速装置の制御装置は、デュアルクラッチの第１摩擦クラッチと第２摩擦クラッチを交互に開閉し、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、第１摩擦クラッチが閉じられた状態では第１速、第３速、第５速及び第７速の何れか１つの変速段を選択してその変速段による動力伝達を行い、第２摩擦クラッチが閉じられた状態では第２速、第４速、第６速及び後進の何れか１つの変速段を選択してその変速段による動力伝達を行う。
特開昭６４−４６０６４号公報（第２頁左下欄第８行〜第３頁左上欄第１７行、第１図〜第７図）。特開２００６−００２７８９号公報（段落〔０００３〕〜〔０００９〕、図８）。

特許文献２で示すようなデュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機においても、特許文献１に示すような円筒カム式自動操作機構を適用すれば、複数のアクチュエータ機能を１つの円筒カムで実現でき、モータを１台としまたは減少させることができるので、小形・軽量化が可能になる。図１０及び図１１はそのような歯車式自動変速機の比較例のシフト機構付近の構造を示している。この歯車式自動変速機は、第１入力軸（図示省略）と副軸１５の間に設けられた２対のギヤ対（各ギヤ対の一方２１ｂ及び２３ｂのみを示す）と、副軸１５に設けられてこの両ギヤ対による第１入力軸と副軸１５の間の動力伝達の切り換えを行う第１切換クラッチ３０Ａからなる第１歯車切換機構２０Ａと、第２入力軸（図示省略）と副軸１５の間に設けられた２対のギヤ対（各ギヤ対の一方２２ｂ及び２４ａのみを示す）と、副軸１５に設けられてこの両ギヤ対による第２入力軸と副軸１５の間の動力伝達の切り換えを行う第２切換クラッチ３０Ｂよりなる第２歯車切換機構２０Ｂを備えている。シフト機構１Ａは、副軸１５と平行なガイドバー３Ａにより各本体２ａ，２ｄが軸線方向摺動自在に案内支持された第１及び第２シフタ２Ａ，２Ｂと、副軸１５と平行に回転自在に支持された円筒カム５Ａにより構成されている。第１シフタ２Ａの本体２ａと一体形成されたシフトフォーク２ｂ及びフォロアピン２ｃは、それぞれ第１切換クラッチ３０ＡのスリーブＭの外周溝と円筒カム５Ａの外周面に形成されたカム溝６Ａに係合され、第２シフタ２Ｂの本体２ｄと一体形成されたシフトフォーク２ｅ及びフォロアピン２ｆはそれぞれ第２切換クラッチ３０ＢのスリーブＭの外周溝と円筒カム５Ａの外周面に形成されたカム溝６Ｂに係合されている。

円筒カム５Ａがウオームホイール７Ａ及びウオーム８Ａを介してシフトモータ（図示省略）により回動されれば、各フォロアピン２ｃ，２ｆが各カム溝６Ａ，６Ｂに係合された第１及び第２シフタ２Ａ，２Ｂはガイドバー３Ａに沿って往復動される。この往復動により各シフトフォーク２ｂ，２ｅは第１及び第２切換クラッチ３０Ａ，３０Ｂの各スリーブＭを往復動させ、第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂを作動させて変速を行う。

この歯車式自動変速機のシフト装置は、１つの円筒カム５Ａにより第１及び第２シフタ２Ａ，２Ｂを作動させているので、前述した特許文献１の変速機の円筒カム式自動操作機構と同様、小形・軽量化が可能になるという効果が得られる。しかしながら円筒カム５Ａには２つのカム溝６Ａ，６Ｂが形成されており長さが大になるので、シフト装置の小形・軽量化は必ずしも充分ではないという問題がある。

本発明は円筒カムなどのカム部材に形成するカム溝を１本にすることによりこのような問題を解決して、歯車式自動変速機のシフト装置を一層小形・軽量化し、また作動に要する力を減少させ、さらにデュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機に使用するのに適したシフト装置を提供することを目的とする。

このために、請求項１に記載の発明による歯車式自動変速機のシフト装置は、互いに平行に配置された第１入力軸、第２入力軸及び少なくとも１本の副軸と、原動機により回転駆動される駆動軸の回転を第１入力軸に伝達する第１クラッチ及び駆動軸の回転を第２入力軸に伝達する第２クラッチを有するデュアルクラッチと、第１入力軸と副軸の間に設けられた少なくとも１対のギヤ対と、このギヤ対による動力伝達の切り換えを行う第１の切換クラッチを有する第１の歯車切換機構と、第２入力軸と副軸の間に設けられた少なくとも１対のギヤ対と、このギヤ対による動力伝達の切り換えを行う第２の切換クラッチを有する第２の歯車切換機構よりなる歯車式自動変速機において、第１及び第２の切換クラッチをそれぞれ作動させるシフト機構は、第１の切換クラッチの切換部材に係合されるシフトフォークとフォロアピンを有し第１入力軸及び副軸と平行に摺動自在に案内支持された第１のシフタと、第２の切換クラッチの切換部材に係合されるシフトフォークとフォロアピンを有し第２入力軸及び副軸と平行に摺動自在に案内支持された第２シフタと、シフトモータにより回転駆動され回転中心から離れた位置を通る１本のカム溝が形成されたカム部材よりなり、各シフト機構の各フォロアピンは、１本のカム溝の異なる位置に係合して第１及び第２の切換クラッチを互いに連動して作動させることを特徴とするものである。

前項に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、デュアルクラッチの第１クラッチと第２クラッチはその何れか一方が係合されているときは他方が解除されるように制御され、シフト機構は、解除されている方のクラッチに連結された何れか一方の入力軸と副軸の間の動力伝達を行う第１または第２の歯車切換機構の切換クラッチを切り換えるように制御されることが好ましい。

前２項に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、カム部材は第１及び第２入力軸並びに副軸と平行に回転自在に支持された円筒カムとし、カム溝は円筒カムの外周面の円周方向に沿って形成されていることが好ましい。

前項に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、円筒カムの外周面は円周方向において互いに同一のピッチで多数の領域に等分され、カム溝は、円筒カムの回転軸線と直交してその外周面の円周方向に延びる中立線上に沿って前記ピッチを単位とする複数ピッチ長だけ互いに離れて形成されそれぞれが１ピッチ長の円周方向長さを有する１対の中立溝と、中立線から回転軸線方向の一方に所定距離離れた第１シフト線上に沿って両中立溝の間の一方に形成され円周方向における各中立溝との間の距離が１ピッチ長である第１シフト溝と、中立線から回転軸線方向において第１シフト線と反対方向に所定距離離れた第２シフト線上に沿って両中立溝の間の他方に形成され円周方向における各中立溝との間の距離が１ピッチ長である第２シフト溝と、第１シフト溝の両端部とこれに対向する中立溝の各端部の間を連結する１対の第１傾斜溝と、第２シフト溝の両端部とこれに対向する中立溝の各端部の間を連結する１対の第２傾斜溝よりなるものとすることが好ましい。

前項に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、第１シフト溝及び第２シフト溝の長さは複数ピッチ長とすることが好ましい。

前項に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、第１シフト溝の長さは４ピッチ長とし、第２シフト溝の長さは２ピッチ長とすることが好ましい。

請求項４に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、第１シフト溝及び第２シフト溝の長さは何れも１ピッチ長としてもよい。

請求項１に記載の発明によれば、第１及び第２シフタは、それぞれのフォロアピンがカム部材に形成された１本のカム溝の異なる位置に係合して移動されて各歯車切換機構を互いに連動して作動させるので、カム部材は複数のカム溝が形成された従来のものより小形化される。従って歯車式自動変速機のシフト装置を従来のものよりも小形・軽量化することができる。

請求項２に記載の発明によれば、解除されている方のクラッチに連結され、従って動力伝達を行っていない歯車切換機構の切換クラッチを切り換えるので、その作動に要する力はわずかとなり、無理なく切り換えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、カム部材４５Ａ及びカム溝４６Ａの形状が簡略化されるので歯車式自動変速機のシフト装置を簡略化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、第１及び第２の切換クラッチをそれぞれ軸線方向両側に所定距離移動させて各歯車切換機構を互いに連動して作動させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、第１及び第２シフト溝の長さを適当に選択することにより、各切換クラッチに異なる移動特性を与えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、歯車式自動変速機のシフト装置の作動中に歯車変速機構による動力伝達が遮断されることがないので、デュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機に使用するのに特に適したシフト装置を得ることができる。

請求項７に記載の発明によれば、円筒カムを作動させる際の１回のシフト角度を同一にできるので制御が容易になる。

先ず、図１〜図７に示す実施形態により、本発明による歯車式自動変速機のシフト装置を実施するための最良の形態の説明をする。この実施形態は、前進７段、後進１段の歯車式自動変速機に本発明を適用したものであり、主として図１に示すように、第１入力軸１３及びこれを同軸的に囲んで回転自在に設けられた筒状の第２入力軸１４と、この両入力軸１３，１４と平行に配置された第１副軸１５及び第２副軸１６を有している。第１入力軸１３及び第２入力軸１４は、駆動軸１１を介してエンジンなどの原動機１０により回転駆動されるデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１と第２摩擦クラッチ（第２クラッチ）Ｃ２にそれぞれ連結されて回転駆動される。デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、通常の作動状態では図５に示すように、切り換えの途中では半クラッチとなって一方の伝達トルクＡと他方の伝達トルクＢが互いに逆向きに増減し、切り換えの完了後は何れか一方が完全に係合されて所定の最大値Ｔ0 となり他方が完全に解除されて０となるように、歯車変速装置の制御装置（図示省略）により制御されるものである。

主として図１及び図２に示すように、第１入力軸１３と第１副軸１５の間に設けられた第１歯車切換機構（第１の歯車切換機構）２０Ａは、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂと、第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂと、第１切換クラッチ３０Ａにより構成されている。第２入力軸１４と第１副軸１５の間に設けられた第２歯車切換機構（第２の歯車切換機構）２０Ｂは、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂと、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂと、第２切換クラッチ３０Ｂにより構成されている。第１入力軸１３と第２副軸１６の間に設けられた第３歯車切換機構（第１の歯車切換機構）２０Ｃは、第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂと、第７速ギヤ対２７ａ，２７ｂと、第３切換クラッチ３０Ｃにより構成されている。第１及び第２入力軸１３，１４と第２副軸１６の間に設けられた第４歯車切換機構２０Ｄは、第６速ギヤ対２６ａ，２６ｂと、後進軸１７と、２組の後進ギヤ対２８ａ，２８ｂ及び２８ｃ，２８ｄと、第４切換クラッチ３０Ｄにより構成されている。これら第１〜第４歯車切換機構２０Ａ〜２０Ｄにより、前進７段、後進１段の歯車変速機構２０が構成される。

第１歯車切換機構２０Ａの第１切換クラッチ３０Ａは、主として図１及び図３に示すように、第１副軸１５にスプライン固定されたクラッチハブＬと、第１速被駆動ギヤ２１ｂに圧入固定された第１速係合部材Ｓ１と、第３速被駆動ギヤ２３ｂに圧入固定された第３速係合部材Ｓ３と、クラッチハブＬと左右の各係合部材Ｓ１，Ｓ３の間にそれぞれ介在されたシンクロナイザリングＮと、クラッチハブＬの外周に軸線方向移動自在にスプライン係合されたスリーブＭよりなり、各被駆動ギヤ２１ｂ，２３ｂを交互に第２副軸１６に離脱可能に接続する周知のシンクロメッシュ機構である。第１切換クラッチ３０ＡのスリーブＭは、図に示す中立位置では係合部材Ｓ１，Ｓ３の何れにも係合されていないが、外周の環状溝に係合されたシフトフォーク４１ｂにより切換部材Ｍが第１速被駆動ギヤ２１ｂ側にシフトされれば、スリーブＭは先ずそちら側のシンクロナイザリングＮにスプライン係合して第１副軸１５と第１速被駆動ギヤ２１ｂの回転を同期させ、次いで第１速係合部材Ｓ１の外周の外歯スプラインと係合し、第１副軸１５と第１速被駆動ギヤ２１ｂを一体的に連結して第１速段を形成する。またシフトフォーク４１ｂによりスリーブＭが第３速被駆動ギヤ２３ｂ側にシフトされれば、同様にして第１副軸１５と第３速被駆動ギヤ２３ｂの回転を同期させた後にこの両者を一体的に連結して第３速段を形成する。

第２〜第４歯車切換機構２０Ｂ〜２０Ｄは、第１歯車切換機構２０Ａと実質的に同一構造で取り付け位置が異なるのみである。第２歯車切換機構２０Ｂは第２速被駆動ギヤ２２ｂ及び第４速被駆動ギヤ２４ｂを第１副軸１５に選択的に連結して第２速段及び第４速段を形成し、第３歯車切換機構２０Ｃは第５速被駆動ギヤ２５ｂ及び第７速被駆動ギヤ２７ｂを第２副軸１６に選択的に連結して第５速段及び第７速段を形成し、第４切換クラッチ３０Ｄは第６速被駆動ギヤ２６ｂ及び後進被駆動ギヤ２８ｄを第２副軸１６に選択的に連結して第６速段及び後進段を形成する。図１に示すように、中間部が差動機構１９により連結された１対の出力軸１８ａ，１８ｂは、第１及び第２副軸１５，１６と平行に配置され、差動機構１９に設けられた減速大ギヤ２９ｃは各副軸１５，１６にそれぞれ設けられた減速小ギヤ２９ａ，２９ｂと噛合されている。

第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂを作動させる第１シフト機構４０Ａは、主として図２及び図３に示すように、第１歯車切換機構２０Ａの第１切換クラッチ３０Ａを作動させる第１シフタ４１Ａと、第２歯車切換機構２０Ｂの第２切換クラッチ３０Ｂを作動させる第２シフタ４１Ｂと、この両シフタ４１Ａ，４１Ｂを作動させる円筒カム（カム部材）４５Ａにより構成されている。第１シフタ４１Ａは、第１副軸１５と平行に設けた第１ガイドバー４２Ａにより軸線方向摺動自在に案内支持された円筒状の本体４１ａと、この本体４１ａの一端部から半径方向に突出して一体形成されて第１切換クラッチ３０Ａのスリーブ（切換部材）Ｍの外周の環状溝に摺動自在に係合された二叉状のシフトフォーク４１ｂと、本体４１ａの他端部から半径方向に突出して一体形成された小円柱状のフォロアピン４１ｃよりなるものである。第２シフタ４１Ｂは、第１シフタ４１Ａとほゞ同一形状であるが逆向きに配置されて第１ガイドバー４２Ａと平行に設けた第２ガイドバー４２Ｂにより軸線方向摺動自在に案内支持され、シフトフォーク４１ｅは第２切換クラッチ３０ＢのスリーブＭの外周の環状溝に摺動自在に係合され、フォロアピン４１ｆは軸線方向においてフォロアピン４１ｃと接近した位置となっている。

円筒カム４５Ａは各ガイドバー４２Ａ，４２Ｂと平行な軸線周りに回転自在に支持され、その一端面に固定されたウオームホイール４７Ａとこれと噛合するウオーム４８Ａを介してシフトモータ４９Ａにより回転駆動されるようになっている。円筒カム４５Ａの外周面に沿って環状に形成された１本のカム溝４６Ａには、円周方向に沿った異なる角度位置において、シフタ４１Ａ，４１Ｂの各フォロアピン４１ｃ，４１ｆが係合されている。

この実施形態では、円筒カム４５Ａの外周面は、その展開図である図６に示すように、円周方向において３０度に相当する同一のピッチで１２の領域に等分されている。環状のカム溝４６Ａは、１対の中立溝４６ａと、これに対し軸線方向において互いに逆向きにオフセットされた各１つの第１シフト溝４６ｂ及び第２シフト溝４６ｃと、これら各中立溝４６ａと各シフト溝４６ｂ，４６ｃの間を結ぶ各１対の第１傾斜溝４６ｄ及び第２傾斜溝４６ｅにより構成されている。

各中立溝４６ａは円筒カム４５Ａの回転軸線と直交してその外周面の円周方向に延びる中立線４６ｏ上に沿って間をおいて形成され、円周方向長さが１ピッチの長さ（１ピッチ長）で、それらの間の一方の隙間は６ピッチ長であり、他方の間の隙間は４ピッチ長である。第１シフト溝４６ｂは円周方向長さが４ピッチ長であり、中立線４６ｏから回転軸線方向の一方（図６において下方）に所定距離ｄ離れた第１シフト線４６ｐ上に沿って、両中立溝４６ａの間の隙間が６ピッチ長となる部分の中央に配置され、各中立溝４６ａとの間には円周方向において１ピッチ長の距離が設けられている。第２シフト溝４６ｃは円周方向長さが２ピッチ長であり、中立線４６ｏから第１シフト線４６ｐと反対方向（図６において上方）に所定距離ｄ離れた第２シフト線４６ｑ上に沿って、両中立溝４６ａの間の隙間が４ピッチ長となる部分の中央に配置され、各中立溝４６ａとの間には円周方向において１ピッチ長の距離が設けられている。各第１傾斜溝４６ｄは第１シフト溝４６ｂの両端部とこれに対向する各中立溝４６ａの各端部の間を連結するものであり、各第２傾斜溝４６ｅは第２シフト溝４６ｃの両端部とこれに対向する各中立溝４６ａの各端部の間を連結するものである。シフタ４１Ａ，４１Ｂの各フォロアピン４１ｃ，４１ｆは、円筒カム４５Ａの外周面の円周方向に沿って１２０度離れた角度位置において、カム溝４６Ａに係合されている。カム溝４６Ａの各傾斜溝４６ｄ，４６ｅと各中立溝４６ａ及び各シフト溝４６ｂ，４６ｃの間の連結部には、必要に応じて適当な湾曲面が形成されている。

第３及び第４歯車切換機構２０Ｃ，２０Ｄを作動させる第２シフト機構４０Ｂは、対象となる各歯車切換機構２０Ｃ，２０Ｄのギヤ対の配置が異なることに伴い、そのカム溝４６Ｂ（図７の右半分に示す）の形状が、第１シフト機構４０Ａのカム溝４６Ａ（図７の左半分に示す）とは上下反対になっていることを除き、第１シフト機構４０Ａと実質的に同じである。なおこの実施形態では、各シフト機構４０Ａ，４０Ｂに各２本のガイドバー４２Ａ，４２Ｂ及び４２Ｃ，４２Ｄを設け、各シフタ４１Ａ，４１Ｂ及び４１Ｃ，４１Ｄは各ガイドバー４２Ａ〜４２Ｄに案内支持させているが、各シフト機構４０Ａ，４０Ｂに設けるガイドバーを各１本とし、各ガイドバーに各２本のシフタを案内支持させるようにしてもよい。その場合には各シフタの本体の長さは図１１に示す比較例のシフタ２Ａ，２Ｂの本体２ａ，２ｄと同程度に短くし、カム溝４６Ａ，４６Ｂに係合させるフォロアピン４１ｃ，４１ｆは、各シフタの本体から側方に突出するアームの先端に設ければよい。

歯車式自動変速機の制御装置は、車速などの自動車の作動状態に応じて、デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を交互に係合・離脱するとともに、シフト機構４０Ａ，４０Ｂを介して第１〜第４切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄを軸線方向にシフトして、第１〜第４歯車切換機構２０Ａ〜２０Ｄよりなる歯車変速機構２０を切り換える。この場合において、第１速〜第４速の範囲では第１シフト機構４０Ａにより第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂのみを作動させ、第５速〜第７速及び後進の範囲では第２シフト機構４０Ｂにより第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂのみを作動させる。

次にその作動を図４及び図７により説明する。不作動状態ではデュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２はともに解除されており、円筒カム４５Ａ，４５Ｂはそのカム溝４６Ａ，４６Ｂの両中立溝４６ａの互いに４ピッチ離れた端部に各フォロアピン４１ｃ，４１ｆが係合されるように位置され（図７の最上位置参照）て、第１〜第４切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄは何れも中立位置にある。停車状態においてエンジン１０を起動させて歯車変速機のシフトレバー（図示省略）を前進位置とすれば、制御装置は第１シフト機構４０Ａの円筒カム４５Ａを回動させて、図７の第１速位置に示すように、カム溝４６Ａを中立位置から１ピッチ分だけ左向きに移動させ、これにより第１シフト機構４０Ａのフォロアピン４１ｃは第１速位置に移動され、第１切換クラッチ３０ＡのスリーブＭが第１速被駆動ギヤ２１ｂ側に所定距離ｄだけシフトされ、第１切換クラッチ３０Ａの第１速係合部材Ｓ１が係合されて第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の回転速度を越えれば、制御装置はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１を係合させ、これにより駆動軸１１の駆動トルクは第１摩擦クラッチＣ１から第１入力軸１３、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第１切換クラッチ３０Ａ、第１副軸１５、最終減速ギヤ対２９ａ，２９ｃ、差動機構１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達され、自動車は第１速で走行し始める。

アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速走行に適した状態となることを予測すれば、制御装置は図７に示すように、先ずカム溝４６Ａを第１速の位置から１ピッチ分だけ左向きに移動させ、これにより解除されている第２摩擦クラッチＣ２に連結されて動力伝達を行っていない第２入力軸１４と第１副軸１５の間に設けられた第２歯車切換機構２０Ｂをシフトさせる第２シフタ４１Ｂのフォロアピン４１ｆを第２速位置に移動させる。次いで制御装置はデュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１が解除され第２摩擦クラッチＣ２が係合されるように切り換えた後、カム溝４６Ａをさらに２ピッチ分だけ左向きに移動させ、これにより解除されている第１摩擦クラッチＣ１に連結されて動力伝達を行っていない第１入力軸１３と第１副軸１５の間に設けられた第１歯車切換機構２０Ａをシフトさせる第１シフタ４１Ａのフォロアピン４１ｃを中立位置に移動させる。これにより図４の第２速に示すように、第２切換クラッチ３０Ｂの第２速係合部材Ｓ２を係合して第２速段を形成するとともにデュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えて第２速走行に切り換える。

同様にして制御装置は、自動車の作動状態が第３速走行に適した状態となれば、カム溝４６Ａを第２速の位置から２ピッチ分だけ左向きに移動させて、第１シフタ４１Ａのフォロアピン４１ｃを第３速位置に移動させ、デュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２から第１摩擦クラッチＣ１に切り換えた後、カム溝４６Ａをさらに１ピッチ分だけ左向きに移動させて第３速走行に切り換える。第４速走行への切り換えも同様にして行われる。

自動車の作動状態が第５速走行に適した状態となれば、制御装置は、先ず第２シフト機構４０Ｂを作動させて円筒カム４５Ｂを回動させ、カム溝４６Ｂを中立位置から１ピッチ分だけ左向きに移動させて、第３歯車切換機構２０Ｃをシフトさせる第３シフタ４１Ｃのフォロアピン４１ｃを第５速位置に移動させ、次いでデュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２から第１摩擦クラッチＣ１に切り換えた後、第１シフト機構４０Ａを作動させ、カム溝４６Ａを第４速の位置から１ピッチ分だけ左向きに移動させて、両フォロアピン４１ｃ、４１ｆを中立位置とする。これにより図４の第５速に示すように、第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂは中立位置となり、第３切換クラッチ３０Ｃの第５速係合部材Ｓ５が係合して第５速段を形成するとともにデュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えられて第５速走行に切り換えられる。

同様にして制御装置は、自動車の作動状態が第６速走行に適した状態となれば、カム溝４６Ｂを第５速の位置から２ピッチ分だけ左向きに移動させて、第４シフタ４１Ｄのフォロアピン４１ｆを第６速位置に移動させ、デュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１から第２摩擦クラッチＣ２に切り換えた後、カム溝４６Ｂをさらに２ピッチ分だけ左向きに移動させて第６速走行に切り換える。第７速走行への切り換えも同様にして行われる。また、ある走行状態から車速が低下するなどして自動車の作動状態が低速段走行に適した状態となれば、制御装置は同様にしてシフト機構４０Ａ，４０Ｂを作動させて自動車の作動状態に応じた低速段を順次選択するとともに第１摩擦クラッチと第２摩擦クラッチを交互に選択して、その状態に適した変速段での走行に切り換える。

前述のようにエンジン１０を起動させた停車状態において歯車変速機のシフトレバーを後進位置とすれば、制御装置はそれを検出して第２シフト機構４０Ｂの円筒カム４５Ｂを回動させて、図７の後進位置に示すように、カム溝４６Ｂを中立位置から１ピッチ分だけ右向きに移動させる。これにより第２シフト機構４０Ｂのフォロアピン４１ｆは後進位置に移動され、第４切換クラッチ３０ＤのスリーブＭが後進被駆動ギヤ対２８ｄ側にシフトされて、後進係合部材ＳＲが係合されて後進段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の回転速度を越えれば、制御装置はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１を係合させ、これにより自動車は後進する。

この実施形態では、図７より明らかなように、第１シフト機構４０Ａ及び第２シフト機構４０Ｂの何れも、中立位置を除くすべての作動範囲において、一方のシフタ４１Ａ，４１Ｃのフォロアピン４１ｃと他方のシフタ４１Ｂ，４１Ｄのフォロアピン４１ｆが、同時に中立位置となることはない。

上述した実施形態によれば、第１及び第２シフタ４１Ａ，４１Ｂは、それぞれのフォロアピン４１ｃ，４１ｆが円筒カム４５Ａ，４５Ｂに形成された１本のカム溝４６Ａ，４６Ｂの異なる位置に係合し、第１〜第４切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄをシフトさせて第１〜第４歯車切換機構２０Ａ〜２０Ｄを互いに連動して作動させるので、各円筒カム４５Ａ，４５Ｂは複数のカム溝４６Ａが形成された従来のものより長さが短くなる。従って歯車式自動変速機のシフト装置を従来のものよりも小形化するとともに軽量化することができる。

また上述のように、第１シフト機構４０Ａ及び第２シフト機構４０Ｂの何れも、中立位置を除くすべての作動範囲において、一方のシフタ４１Ａ，４１Ｃのフォロアピン４１ｃと他方のシフタ４１Ｂ，４１Ｄのフォロアピン４１ｆが、同時に中立位置となることはなく、従って歯車式自動変速機のシフト装置の作動中に歯車変速機構による動力伝達が遮断されることがないので、デュアルクラッチを使用した歯車式自動変速機に使用するのに特に適したシフト装置を得ることができる。

また上述した実施形態では、解除されている方の摩擦クラッチＣ１，Ｃ２に連結され、従って動力伝達を行っていない各歯車切換機構２０Ａ〜２０Ｄの各切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄを切り換えるので、その切り換えに要する力はわずかとなり、無理なく切り換えることができる。

また上述した実施形態では、外周面にカム溝４６Ａ，４６Ｂを形成した円筒カム４５Ａ，４５Ｂを各副軸１５，４６と平行に配置しており、このようにすればカム部材４５Ａ及びカム溝４６Ａの形状が簡略化されるので歯車式自動変速機のシフト装置を簡略化することができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、板状や円錐状などその他の形状のカム部材を使用して実施することも可能である。

上述した実施形態では、円筒カム４５Ａ，４５Ｂの外周面は円周方向において３０度に相当する同一のピッチで１２の領域に等分し、１対の中立溝４６ａ、第１シフト溝４６ｂ、第２シフト溝４６ｃ、１対の第１傾斜溝４６ｄ、１対の第２傾斜溝４６ｅのうち、第１シフト溝４６ｂの長さを４ピッチ、第２シフト溝４６ｃの長さを２ピッチ、残る各１対の中立溝４６ａ、第１傾斜溝４６ｄ及び第２傾斜溝４６ｅの長さを各１ピッチとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の変形が可能である。図８及び図９はそのような変形例の１つを示すもので、円筒カム４５Ａ，４５Ｂの外周面は円周方向において４５度のピッチで８つの領域に等分し、１対の中立溝４６ａ、第１シフト溝４６ｂ、第２シフト溝４６ｃ、１対の第１傾斜溝４６ｄ、１対の第２傾斜溝４６ｅの長さを全て１ピッチとしたものである。この変形例では、カム溝４６Ａ，４６Ｂの１回の移動量が全て１ピッチ長となるように作動させる。この変形例の作動は第１実施形態とほゞ同じであるが、図９に示すように、第２速と第３速の間、及び第６速と第７速の間において、第１〜第４シフタ４１Ａ〜４１Ｄのフォロアピン４１ｃ，４１ｆが何れ側にもシフトされず全て中立位置となっている点が異なっている。

このような変形例では、第２速と第３速の間、及び第６速と第７速の間において歯車変速機構による動力伝達が遮断されるので、自動車の加速中に変速に伴いそのような動力伝達の遮断が生じる箇所になると、一時的に加速が中断されるとともにエンジン回転速度が増大するという問題が生じる。しかしその直後に第１または第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２が係合されて加速が回復されるとともにエンジン回転速度が元に戻るので、乗車感の異常は生じるが機能的に問題が生じることはない。

なお本発明による歯車式自動変速機のシフト装置は、カム溝４６Ａ，４６Ｂの第１シフト溝４６ｂ及び第２シフト溝４６ｃの長さを上述した実施形態及び変形例とは異なったものとして実施することも可能である。さらに本発明は、上述のように副軸１５，１６を２本としたものに限らず、副軸を１本とした歯車式自動変速機に適用することも可能である。何れの場合にも、前述と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によるシフト装置を備えた歯車式自動変速機の一実施形態の全体構造を示すスケルトン図である。図１の２−２線に沿った詳細断面図である。図２の３−３線に沿った断面図である。図１に示す実施形態の変速動作の説明図である。デュアルクラッチ式歯車式自動変速機に使用するデュアルクラッチの作動を説明する図である。図１に示す実施形態に使用する円筒カムの外周面の展開図である。図１に示す実施形態のシフト装置の作動を説明する図である。本発明の変形例のカム溝の展開図である。図８に示す変形例のシフト装置の作動を説明する図である。シフト装置を備えた歯車式自動変速機の比較例の図６に相当する展開図である。図１０に示す比較例の図３に相当する断面図である。

符号の説明

１０…原動機（エンジン）、１１…駆動軸、１２…デュアルクラッチ、１３…第１入力軸、１４…第２入力軸、１５…第１副軸、１６…第２副軸、２０Ａ…第１歯車切換機構、２０Ｂ…第２歯車切換機構、２０Ｃ…第３歯車切換機構、２０Ｄ…第４歯車切換機構、２１ａ，２１ｂ…第１速ギヤ対、２２ａ，２２ｂ…第２速ギヤ対、２３ａ，２３ｂ…第３速ギヤ対、２４ａ，２４ｂ…第４速ギヤ対、２５ａ，２５ｂ…第５速ギヤ対、２６ａ，２６ｂ…第６速ギヤ対、２７ａ，２７ｂ…第７速ギヤ対、３０Ａ…第１切換クラッチ、３０Ｂ…第２切換クラッチ、３０Ｃ…第３切換クラッチ、３０Ｄ…第４切換クラッチ、４０Ａ…第１シフト機構、４０Ｂ…第２シフト機構、４１ｂ，４１ｅ…シフトフォーク、４１ｃ，４１ｆ…フォロアピン、４５Ａ，４５Ｂ…カム部材（円筒カム）、４６Ａ，４６Ｂ…カム溝、４６ａ…中立溝、４６ｂ…第１シフト溝、４６ｃ…第２シフト溝、４６ｄ…第１傾斜溝、４６ｅ…第２傾斜溝、４６ｏ…中立線、４６ｐ…第１シフト線、４６ｑ…第２シフト線、４９Ａ，４９Ｂ…シフトモータ、Ｃ１…第１クラッチ（第１摩擦クラッチ）、Ｃ２…第２クラッチ（第２摩擦クラッチ）、Ｍ…切換部材（スリーブ）。

Claims

互いに平行に配置された第１入力軸、第２入力軸及び少なくとも１本の副軸と、
原動機により回転駆動される駆動軸の回転を前記第１入力軸に伝達する第１クラッチ及び前記駆動軸の回転を前記第２入力軸に伝達する第２クラッチを有するデュアルクラッチと、
前記第１入力軸と副軸の間に設けられた少なくとも１対のギヤ対と、このギヤ対による動力伝達の切り換えを行う第１の切換クラッチを有する第１の歯車切換機構と、
前記第２入力軸と副軸の間に設けられた少なくとも１対のギヤ対と、このギヤ対による動力伝達の切り換えを行う第２の切換クラッチを有する第２の歯車切換機構
よりなる歯車式自動変速機において、
前記第１及び第２の切換クラッチをそれぞれ作動させるシフト機構は、前記第１の切換クラッチの切換部材に係合されるシフトフォークとフォロアピンを有し前記第１入力軸及び副軸と平行に摺動自在に案内支持された第１のシフタと、前記第２の切換クラッチの切換部材に係合されるシフトフォークとフォロアピンを有し前記第２入力軸及び副軸と平行に摺動自在に案内支持された第２シフタと、シフトモータにより回転駆動され回転中心から離れた位置を通る１本のカム溝が形成されたカム部材よりなり、
前記各シフト機構の各フォロアピンは、前記１本のカム溝の異なる位置に係合して前記第１及び第２の切換クラッチを互いに連動して作動させること
を特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項１に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記デュアルクラッチの第１クラッチと第２クラッチはその何れか一方が係合されているときは他方が解除されるように制御され、前記シフト機構は、解除されている方の前記クラッチに連結された何れか一方の前記入力軸と前記副軸の間の動力伝達を行う前記第１または第２の歯車切換機構の前記切換クラッチを切り換えるように制御されることを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項１または請求項２に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記カム部材は前記第１及び第２入力軸並びに前記副軸と平行に回転自在に支持された円筒カムとし、前記カム溝は前記円筒カムの外周面の円周方向に沿って形成されていることを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項３に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記円筒カムの外周面は円周方向において互いに同一のピッチで多数の領域に等分され、前記カム溝は、前記円筒カムの回転軸線と直交してその外周面の円周方向に延びる中立線上に沿って前記ピッチを単位とする複数ピッチ長だけ互いに離れて形成されそれぞれが１ピッチ長の円周方向長さを有する１対の中立溝と、前記中立線から前記回転軸線方向の一方に所定距離離れた第１シフト線上に沿って前記両中立溝の間の一方に形成され円周方向における前記各中立溝との間の距離が１ピッチ長である第１シフト溝と、前記中立線から前記回転軸線方向において前記第１シフト線と反対方向に前記所定距離離れた第２シフト線上に沿って前記両中立溝の間の他方に形成され円周方向における前記各中立溝との間の距離が１ピッチ長である第２シフト溝と、前記第１シフト溝の両端部とこれに対向する前記中立溝の各端部の間を連結する１対の第１傾斜溝と、前記第２シフト溝の両端部とこれに対向する前記中立溝の各端部の間を連結する１対の第２傾斜溝よりなることを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項４に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記第１シフト溝及び第２シフト溝の長さは複数ピッチ長としたことを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項５に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記第１シフト溝の長さは４ピッチ長とし、前記第２シフト溝の長さは２ピッチ長としたことを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。
請求項４に記載の歯車式自動変速機のシフト装置において、前記第１シフト溝及び第２シフト溝の長さは何れも１ピッチ長としたことを特徴とする歯車式自動変速機のシフト装置。