JP2008064217A - 車両用変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】前進６段以上の多段変速機について変速段数に応じた好適な構成の車両用変速機を提供する。
【解決手段】変速機ＴＭ１は、入出力軸の間の動力伝達経路に七列の歯車列１〜６，Ｒが並列に設けられ、各二列の歯車列のうち入力軸IＳ側に一体回転自在に支持された一組の歯車を係脱させる３個の共用クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆及び出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された上記一組の歯車のいずれかを選択的に結合させる３個の選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆，Ｓ₃₇と、専用クラッチＣ₄とにより動力伝達経路を選択して変速する。選択機構および共用クラッチが設けられた各組の歯車列の組み合わせは、一方の歯車列の速度段と他方の歯車列の速度段が、選択機構及び共用クラッチの個数よりも１段多い４段離れて組み合わされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに繋がる入力軸と駆動輪に繋がる出力軸との間の動力伝達経路に並列に設けらた速度段の異なる複数列の歯車列を備え、クラッチ及び選択機構を介して選択的に接続される車両用変速機に関する。

上記のような車両用変速機は、自動車の自動変速機に用いられており、例えば前進４段後進１段の自動変速機（４ＡＴ）では、前進用の４列の歯車列と後進用の１列の歯車列からなる計５列の歯車列が設けられ、クラッチ等により選択的に入出力軸間に摩擦係合させて各速度段の動力伝達経路を形成するように構成される。このような自動変速機には、二列の歯車列における一方の軸上に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチ及び該二列の歯車列の他方の軸上に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれか一方を選択的に他方の軸に結合させる選択機構と、単列の歯車列を動力伝達経路に摩擦係合させる専用クラッチとを備え、クラッチ数の増大による変速機の大型化を抑制するように構成したものがある。

このような変速機の構成例として、前進４段後進１段の自動変速機において、１速段と４速段、３速段と後進段を組み合わせて各二列一組の歯車列とし、各組ごとに共用クラッチと選択機構とを設けるとともに、２速段の歯車列に専用クラッチを設け、現在動力伝達されている速度段（現行段）の上下段の歯車列を選択機構により予め選択して結合させておき、変速時には現行段のクラッチを切り離すとともに次段（上段または下段）のクラッチを係合させる、いわゆるCluch to Cluchの直接変速により、迅速なアップシフト及びダウンシフトを行うように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開昭５７−１９０１４９号公報

しかしながら、従来技術では、変速段数を前進６段以上の多段変速とする場合に、どのような速度段を組み合わせて二列一組とするのが好適であるのか、また前進段数が複数の場合に専用クラッチをどの速度段に設定することが望ましいのか等について、言及されておらず、６段以上の多段変速機について普遍の技術が確立されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、前進６段以上の多段変速機について変速段数に応じた好適な構成の車両用変速機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用変速機は、エンジンに繋がる入力軸と、駆動輪に繋がる出力軸と、これらの入力軸および出力軸の間の動力伝達経路に並列に設けられて相互に噛合する速度段の異なる少なくとも七列の歯車列と、各二列の歯車列の一方の軸（例えば、実施形態における入力軸IＳ）に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチ（例えば、第１〜第３実施形態における第１〜第３クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆、第４，第５実施形態における第１〜第４クラッチＣ_R5，Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈）および他方の軸（例えば、実施形態における出力軸ＯＳ、カウンターシャフトＣＳ）に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれかを当該他方の軸に選択的に結合させる選択機構と、単列の歯車列を動力伝達経路に係合させる専用クラッチ（例えば、第１〜第３実施形態における第４クラッチＣ₃、第４，第５実施形態における第５クラッチＣ₄）とを有し、選択機構における選択、共用クラッチの係脱、および専用クラッチの係脱により動力の伝達経路を選択して変速するように構成される。そのうえでこの車両用変速機では、選択機構および共用クラッチが各二列の歯車列を選択および係脱させる三個以上の選択機構および共用クラッチから構成されるとともに少なくとも一個の専用クラッチを備え、各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、互いに選択機構及び共用クラッチの個数より一つ多い段数だけ離れて組み合わされるように構成される。

本発明において、専用クラッチを選択機構および共用クラッチの個数と同一数の前進段に設けることができる。

本発明において、入力軸と出力軸とを同軸上に配設するとともに、専用クラッチを入力軸と出力軸とを直結可能に配置することができる。

また本発明において、共用クラッチを、相互に噛合する歯車列の入力側の軸に設けることが好ましい。

また本発明において、選択機構における選択および共用クラッチの係合により設定された速度段が、前進走行における２速段以上で最高段未満の場合には、設定された速度段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が、選択機構により他方の軸に結合されるように構成することが好ましい。

また本発明において、速度段の組み合わせが少なくとも前進６段以上、後進１段であることが好ましい。

本発明に係る車両用変速機によれば、速度段の異なる少なくとも七列の歯車列に対して、各二列の歯車列を選択および係脱させる三個以上の選択機構および共用クラッチと、専用クラッチとを備えて構成される。例えば、前進６段後進１段の変速機では七列の歯車列に対して二列一組とした各３個の選択機構および共用クラッチと１個の専用クラッチで構成でき、前進８段後進１段の変速機では九列の歯車列に対して二列一組とした各４個の選択機構および共用クラッチと１個の専用クラッチで構成できる。従って、変速段数に対するクラッチ数を低減して、多段の自動変速機を小型・軽量に構成でき、コスト低減に寄与することができる。また、選択機構を用いることで、比較的フリクションロスの大きい摩擦クラッチの数を低減することができ、いわゆる「引きずり損失」を低減して燃費を向上させることができる。

また、自動変速機では、車速の増加に伴って速度段を上昇させるパワーオン・アップシフトは、１段ずつ高速段にシフトアップする順次変速しか行われない一方で、パワーオン・ダウンシフト（いわゆるキックダウン）は１段ずつではなく２段以上の飛び段変速が必要とされる場合が生じる。これは、変速段数が多くなると各速度段の減速比の差が小さくなるためであり、多段変速機ほど多くの飛び段数が求められるからである。本発明によれば、少なくとも三列の歯車列が選択機構により選択されて共用クラッチによる係脱が可能とされ、かつ各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、それぞれ選択機構および共用クラッチの個数よりも一つ多い段数だけ離れて組み合わされる。すなわち変速段数が多くなるほど共用クラッチが一体的に係脱する速度段が離れ、前進６段変速で４段、前進８段変速で５段離れた速度段となる。この結果、従来では直接変速が困難であった飛び段変速の選択幅を拡大することができ、例えば６段変速の変速機において６速段→４速段の直接変速を実現することができる。さらに、専用クラッチが３速段なので、これを含めると６速段→３速段まで直接変速が可能である。

さらに、専用クラッチを選択機構および共用クラッチの個数と同一数の前進段（前進走行の速度段）に設けた構成によれば、Cluch to Cluchにより直接変速可能な速度段の巾を連続した４段以上とすることができ、例えば６段変速の場合に現行段に対してアップシフト側１段、ダウンシフト側２段、８段変速の場合にはアップシフト側１段、ダウンシフト側３段の範囲でCluch to Cluchによる直接変速が可能となる。従って、変速時にトルク抜けがなく、応答性の良好な変速機を得ることができる。

なお、入力軸と出力軸を同軸上に配設し、専用クラッチを入力軸と出力軸とを直結可能に配置した構成によれば、当該専用クラッチを設けた速度段について歯車列の介入による伝達損失を削減して伝達効率を向上させることができる。

一方、上記のような車両用変速機では、共用クラッチが係脱する二列の歯車列のギヤ比の差が大きくなり、一方の歯車列が減速、他方の歯車列が増速となる。この場合に、共用クラッチを従動側（出力軸側）の軸に設けるとすれば、減速により増大した歯車列の軸トルクに基づいてクラッチ容量を設定することになり、共用クラッチの大型化や作動油圧の高圧化を免れない。逆に、増速側の歯車列ではクラッチ容量が過大となるため、係合制御を行う圧力範囲が狭くなり制御性が悪化する。本発明に係る車両用変速機において、共用クラッチを歯車列の入力側（駆動側）の軸に設ける構成によれば、このような課題を解決して共用クラッチの小型軽量化及び低圧化が達成でき、制御性も確保することができる。

なお、選択機構における選択および共用クラッチの係合により設定された速度段（現行段）が、前進走行における２速段以上で最高段未満の場合に、現行段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が選択機構により他方の軸に結合されて準備されるような構成によれば、隣接する高速側と低速側の速度段の歯車列が確実に準備されるため、次の変速時にCluch to Cluchによる直接変速により迅速な応答性を確保することができる。

また、このような本発明を少なくとも前進６段以上の変速機に適用することにより、従来確立されていなかった多段変速の変速機について普遍的な構成を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１は、本発明を前進６段、後進１段の車両用自動変速機に適用した場合の、第１実施形態の変速機ＴＭ１のスケルトン図を示している。この変速機ＴＭ１は、図示省略する変速機ケース内に回転自在に配設されて発進機構ＳＣを介してエンジンに繋がる入力軸ＩＳと、この入力軸と平行に延びて変速機ケース内に回転自在に配設され図示省略する駆動輪に繋がる出力軸ＯＳと、これらの入出力軸間に並列に設けられて相互に噛合する七列の歯車列１〜６及びＲと、入力軸ＩＳに設けられた３個の共用クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆及び出力軸ＯＳに設けられた３個の選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆と、入力軸に設けられた１個の専用クラッチＣ₃とを有する平行軸式の自動変速機である。なお、発進機構ＳＣは、湿式や乾式の摩擦機構、トルクコンバータやフルードカップリング等の流体継ぎ手、電磁パウダー式のクラッチやブレーキ、モータやジェネレータ等の電動装置などを用いて構成することができる。

ここで、図１における符号１〜６及びＲは、それぞれ１速段〜６速段及び後進段の歯車列を表し、後進段と４速段（Ｒ−４）、１速段と５速段（１−５）、２速段と６速段（２−６）の歯車列が各々二列一組とされ、いずれも速度段が、選択機構および共用クラッチの個数である３個（Ｎ個）よりも一段多い４段（（Ｎ＋１）段）離れた組み合わせになっている。

入力軸ＩＳ側では、３速段の駆動ギヤ１３が入力軸ＩＳに回転自在に支持され、この速度段専用のクラッチＣ₃により入力軸に係合・離脱される。３速段を除く１速段から６速段の駆動ギヤ１１，１２，１４〜１６及び後進段の駆動ギヤ１Ｒは、上記各組（Ｒ−４、１−５、２−６）ごとに入力軸ＩＳに一体回転自在に支持され、組ごとに設けられた共用クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆により一体的に入力軸ＩＳに係合・離脱される。すなわち、専用クラッチは選択機構および共用クラッチの個数である３個（Ｎ個）と同一数の前進段である３段目（Ｎ段目）に設けられる。これらのクラッチは摩擦係合要素であり、例えば入力側の摩擦板と出力側の摩擦板とを軸方向に相互に複数重ねた多板式の油圧クラッチを用いて構成される。

図中に付記した各クラッチの符号は、文字Ｃがクラッチ、下添え字R4，15，26，3が当該クラッチにより係脱される駆動ギヤの速度段を表す。例えばＣ₁₅は１速段と５速段の共用クラッチであり、このクラッチＣ₁₅を係脱させたときに１速段の１速駆動ギヤ１１と５速段の５速駆動ギヤ１５が入力軸ＩＳに接続されて一体的に回転駆動される。またＣ₃は３速段の専用クラッチであり、このクラッチＣ₃を係脱させたときに３速段の３速駆動ギヤ１３が入力軸ＩＳに接続されて回転駆動される。なお、以下では、説明の便宜上、Ｃ_R4を第１クラッチ、Ｃ₁₅を第２クラッチ、Ｃ₂₆を第３クラッチ、Ｃ₃を第４クラッチと称して説明する。第１クラッチＣ_R4と第３クラッチＣ₂₆、第２クラッチＣ₁₅と第４クラッチＣ₃は、クラッチドラムを共通とする複式クラッチであり、多段化に伴う軸方向寸法の拡大を抑制した構成としている。

一方、出力軸側では、１速段から６速段の従動ギヤ２１〜２６及び後進段の従動ギヤ２Ｒが、各々独立して出力軸ＯＳに回転自在に支持され、上記各組（Ｒ−４、１−５、２−６）に対応して選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆が設けられている。各選択機構は、各組の二枚の従動ギヤのうちいずれか一方を選択的に出力軸ＯＳに結合・離脱させる噛み合い式の締結要素であり、本実施形態では、各組内の速度段が４段離れて回転数差が大きいことから、切り換え時の異音発生を防止して滑らかな接続を実現するため、スリーブを有したシンクロメッシュ機構を用いている。選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆は、各選択機構に設けられた図示しないサーボ機構により切り換え作動される。

図中に付記した選択機構の符号は、文字Ｓが選択機構を表し、下添え字R4，15，26は、当該選択機構により出力軸ＯＳに結合される従動ギヤの速度段を表す。例えばＳ₁₅は１速段と５速段の選択機構であり、この選択機構Ｓ₁₅のスリーブ３１が図１における右側に位置するときに１速段の１速従動ギヤ２１が出力軸ＯＳに結合され、スリーブ３１が図１における左側に位置するときに５速段の５速従動ギヤ２５が出力軸ＯＳに結合される。以下では、説明の便宜上、Ｓ_R4を第１選択機構、Ｓ₁₅を第２選択機構、Ｓ₂₆を第３選択機構と称して説明する。

１速段と５速段の歯車列では、第２選択機構Ｓ₁₅において選択されたいずれか一方の従動ギヤ２１または２５が出力軸ＯＳに結合され、第２クラッチＣ₁₅を作動させて駆動ギヤ１１及び１５を入力軸ＩＳに係脱させることで、入力軸ＩＳの回転が第２選択機構Ｓ₁₅により選択された速度段の歯車列を介して出力軸ＯＳに伝達される。

２速段と６速段では、出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された２速従動ギヤ２２または６速従動ギヤ２６が第３選択機構Ｓ₂₆により出力軸ＯＳに結合され、入力軸ＩＳに一体回転自在に支持された２速駆動ギヤ１２及び６速駆動ギヤ１６が第３クラッチＣ₂₆により一体的に入力軸ＩＳに係脱されて、入力軸ＩＳの回転が第３選択機構Ｓ₂₆により選択された速度段の歯車列を介して出力軸ＯＳに伝達される。

４速段と後進段では、出力軸ＯＳに各々回転自在に支持された４速従動ギヤ２４または後進従動ギヤ２Ｒが第１選択機構Ｓ_R4により出力軸ＯＳに結合され、入力軸ＩＳに一体回転自在に支持された４速駆動ギヤ１４及び後進駆動ギヤ１Ｒが第１クラッチＣ_R4により一体的に入力軸ＩＳに係脱されて、入力軸ＩＳの回転が第１選択機構Ｓ_R4により選択された回転方向及び変速比で伝達されて出力軸ＯＳが正逆方向に回転駆動される。なお、後進段の歯車列Ｒには、入力軸上の後進駆動ギヤ１Ｒと出力軸上の後進従動ギヤ２Ｒとの間に、後進アイドラギヤ３Ｒが回転自在に設けられており、後進段では前進の変速段１〜６と逆方向に出力軸ＯＳが回転される。

３速段は選択機構の切り換えなく、第４クラッチＣ₃を作動させて３速駆動ギヤ１３を入力軸に係脱させることで、入力軸ＩＳの回転が３速度段の歯車列３を介して出力軸ＯＳに伝達される。

第１〜第３選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆を作動させるサーボ機構及び第１〜第４クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃の作動は、図示省略する変速制御装置によって制御され、運転席のシフトレバーにおいて選択されたシフトポジションに応じて以下のように作動制御される。表１に、シフトポジションに応じて設定された走行段（現行段）と、各走行段において第１〜第３選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆により選択される歯車列１〜６，Ｒ、及び第１〜第４クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃の係合状態を示す。

シフトポジションがパーキングレンジ（以下「Ｐレンジ」と記載する）とニュートラルレンジ（同様に「Ｎレンジ」と記載する）では、第１選択機構Ｓ_R4において後進段、第２選択機構Ｓ₁₅において１速段、第３選択機構Ｓ₂₆において２速段が選択され、選択機構の切り換えなく直接係脱される３速段を含めて、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに後進段の歯車列Ｒと、１速段〜３速段の歯車列１〜３がクラッチ接続可能な状態に設定される。但し、これらのシフトポジションＰ，Ｎでは、第１〜第４クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃のいずれもが解放状態とされ、入出力軸間の動力伝達は行われない。すなわち、Ｐレンジ及びＮレンジでは、後進段と１速段〜３速段の歯車列が待機状態とされ、シフトレバーにより前後進のいずれが選択された場合でも、クラッチの直接係合により直ちに発進できる発進待機状態とされる。なお、Ｐレンジでは、ともに図示省略するパークギヤにパークポールが噛み合って出力軸ＯＳの回転を規制し、車両を停止状態に保持する。

シフトポジションをリバースレンジ（以下「Ｒレンジ」と記載する）に設定すると、上記Ｎレンジと同一の歯車列の待機状態から第１クラッチＣ_R4が係合され、４速駆動ギヤ１４及び後進駆動ギヤ１Ｒが回転される。この回転は４速歯車列４及び後進歯車列Ｒを介して出力軸上の４速従動ギヤ２４及び後進従動ギヤ２Ｒに伝達されるが、出力軸ＯＳには第１選択機構Ｓ_R4により後進従動ギヤ２Ｒが結合される一方、４速従動ギヤ２４は出力軸ＯＳに対して相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳで後進歯車列Ｒを介した動力伝達が行われて後進走行が行われる。Ｒレンジでは、現行段である後進段の他に１速段〜３速段の歯車列が待機されており、ＲレンジからＤレンジに切り換えられたときに、第１クラッチＣ_R4を切り離して第２クラッチＣ₁₅（または第３クラッチＣ₂₆）を接続することで、直ちに後進走行から前進走行に移行できる。

シフトポジションを走行レンジ（以下「Ｄレンジ」と記載する）に設定すると、変速制御装置は、車両の運行速度やアクセルペダルの踏み込み状態、走行する道路の勾配などに応じて１〜７速段の速度段を設定して車両を走行させるが、各現行速度段に対して以下の歯車列を待機状態として次段の変速に備える。

１速段及び２速段では、第１〜第３選択機構はＮレンジと同一状態に保持されており、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに後進段と１速段〜３速段の歯車列１〜３が介入された状態になっている。この状態から、１速段では第２クラッチＣ₁₅が接続されて１速駆動ギヤ１１及び５速駆動ギヤ１５が一体回転され、これらと噛合する出力軸上の１速従動ギヤ２１及び５速従動ギヤ２５に伝達される。出力軸側では第２選択機構Ｓ₁₅により１速従動ギヤ２１が結合される一方、５速従動ギヤ２５は出力軸ＯＳに対して相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳでは１速歯車列１を介した動力伝達が行われ、車両が１速段の変速比で前進走行する。２速段では、第３クラッチＣ₂₆が接続されて２速駆動ギヤ１２及び６速駆動ギヤ１６が一体回転され、出力軸上の２速従動ギヤ２２及び６速従動ギヤ２６に伝達されるが、出力軸ＯＳには第３選択機構Ｓ₂₆により２速従動ギヤ２２が結合されて６速従動ギヤ２６は相対回転自在になっており、入出力軸間ＩＰ−ＯＳで２速歯車列２を介した動力伝達が行われて、車両が２速段の変速比で前進走行する。

これらの速度段では、後進段と１速段〜３速段がクラッチ係脱による直接変速が可能になっており、１段ずつアップシフトまたはダウンシフトする順次変速はもとより、ＤレンジからＲレンジに切り換えられた場合でも、第２クラッチＣ₁₅または第３クラッチＣ₂₆を切り離して第１クラッチＣ_R4を係合させることで、直ちに前進走行から後進走行に移行できる。

２速段→３速段の変速では、第３クラッチＣ₂₆の接続が切り離され、これとクロスするようにして第４クラッチＣ₃が係合接続される。第４クラッチは３速段の専用クラッチであり、Cluch to Cluchの直接変速により短時間で２速歯車列２による動力伝達から３速歯車列３による動力伝達に切り換わり、車両は３速段の変速比で前進走行する。またこのとき、第１選択機構Ｓ_R4では後進従動ギヤ２Ｒが出力軸ＯＳから切り離されて４速従動ギヤ２４が出力軸ＯＳに結合される。これにより、３速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに１速段〜４速段の歯車列１〜４が介入されて、現行段である３速段を挟む高速側に１段、低速側に２段の歯車列が待機状態とされる。

３速段→４速段、４速段→５速段の順次変速は、上記同様にCluch to Cluchの直接変速により行われ、選択機構は現行段から最も離れた速度段の従動ギヤを切り離し現行段＋１段の従動ギヤを出力軸に結合させる。従って、３速段〜５速段の前進走行時には、現行段に対して高速側１段、低速側２段の歯車列が待機状態とされる。

５速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに３速段〜６速段の歯車列３〜６が介入されて第１クラッチＣ₁₅が係合された状態になっており、５速段→６速段の変速では、第２クラッチＣ₁₅の接続が切り離され第３クラッチＣ₂₆が係合接続される。一方、本実施形態の変速機ＴＭ１では６速段が最高段であることから、第１〜第３選択機構の選択に変更はなく、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに３速段〜６速段の歯車列３〜６が介入されて直接接続可能な待機状態が維持される。従って、６速段の前進走行時には、現行段に対して低速側に３段の歯車列が待機状態とされる。

このように、現行段の成立中に切り換えられる第１〜第３選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆の作動ルールをまとめると、（i）現行段が中間段（２〜５速段）のときは、少なくとも現行段を挟む前後の低速段と高速段とを予め準備しておく。（ii）さらに３速段以上の中間段のときは、後進段を準備しない範疇で、その前後段以外は低速側の速度段を準備しておく。（iii）後進段のときは、共用クラッチ及び選択機構の数をＮとしたときにＮ速以下（６段変速の場合３速以下）の速度段を準備しておく。（iv）最高段のときはＮ速以上（６段変速の場合３速以上）の速度段を準備しておく。このルールに基づいて、各速度段において選択設定される歯車列の表（表１）を、現行段と次段の変速組み合わせとして示すと、表２のようになる。

表２において、丸印は選択機構（Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆）を作動させることなく第１〜第４クラッチ（Ｃ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃）の作動のみで変速可能な組み合わせを表し、三角印は選択機構の少なくともいずれかを作動させて変速可能な組み合わせを表し、バツ印は同一クラッチのため直接変速できない組み合わせを表している。

この変速組み合わせ表からも明らかなように、本発明を適用した変速機ＴＭ１によれば、シフトアップ、シフトダウンとも順次変速はCluch to Cluchによる高応答の直接接続が可能であり、３速段以上の前進走行中には２段以上の直接変速によるシフトダウンが可能になっている。また、路面摩擦係数が低い低μ路で車両がスタックしたような場合に、前後進を繰り返して脱出を図る場合があるが、変速機ＴＭ１では、２速段→後進段、後進段→２速段の切り換えをいずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、低μ路に適した２速発進で脱出することができる。さらに、第１〜第４クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆，Ｃ₃を入力軸ＩＳ側に設けた構成により、クラッチの大型化や作動油圧の高圧化及びこれに伴う油圧制御の困難性を排斥して、小型軽量で制御性の良好な多段変速機を実現することができる。

なお、出力軸ＯＳの取り出し方向は左右いずれであっても良く、例えば、図１中に左向きの矢印で示すように発進機構ＳＣ側に取り出せば、エンジンを横置きにした車両（例えばＦＦやＲＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができ、右向きの矢印で示したように発進機構ＳＣの反対側に取り出せばエンジンを縦置きにした車両（例えばＦＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができる。

次に、本発明を適用した第２、第３実施形態の変速機ＴＭ２，ＴＭ３について、それぞれ図２及び図３を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態の変速機は、前述した第１実施形態の変速機ＴＭ１と同様に、入出力軸間の動力伝達経路に設けられて相互に噛合する１速〜６速歯車列及び後進歯車列を有する、前進６段、後進１段の車両用自動変速機であり、主要な構成要素は同様である。そこで、各図において同様の構成要素に同一番号を付して重複説明を省略し、相違する部分を中心に簡潔に説明する。

図２に示す第２実施形態の変速機ＴＭ２は、３速段のクラッチＣ₃を出力軸に配置したした点が前述した第１実施形態の変速機ＴＭ１と異なり、他は同一である。すなわち、変速機ＴＭ２は、入出力軸間に相互に噛合する七列の歯車列（１速〜６速歯車列１〜６及び後進歯車列Ｒ）を有し、入力軸ＩＳに三個の共用クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆、出力軸ＯＳに三個の選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆が設けられている。七列の歯車列は既述した変速機ＴＭ１と同様の組み合わせで二列一組（Ｒ−４、１−５、２−６）の三組構成とされ、第１〜第３選択機構Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆により各組のいずれか一方の従動ギヤが選択されて出力軸ＯＳに結合され、第１〜第３クラッチＣ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆により入力軸ＩＳに係合接続される点で同一である。

一方、変速機ＴＭ２では、３速段専用の第４クラッチＣ₃が出力軸ＯＳに設けられており、３速従動ギヤ２３が第４クラッチＣ₃により出力軸ＯＳに係合接続される構成である点が前述した変速機ＴＭ１と異なっている。

しかしながら、三組の歯車列の組み合わせ（Ｒ−４、１−５、２−６）が同一であることから、変速機ＴＭ２の作動は、既に表１及び表２を示して説明した変速機ＴＭ１と同一である。また、出力軸側に設けた第４クラッチＣ₃は３速段の専用クラッチであり、入出力軸のいずれに設けてもクラッチの大型化や作動油圧の高圧化等の課題を生じない。このことから分かるように、専用クラッチの配列や入出力軸のいずれに配置するかは自由であり、適宜変更して構成することができる。さらに第４クラッチＣ₃を出力軸ＯＳ側に第２クラッチＣ₁₅と並列に１速歯車列１と３速歯車列３の間に配置することで、軸方向寸法を抑制して変速機を小型に構成することができる。

図３に示す第３実施形態の変速機ＴＭ３は、入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとを第４クラッチＣ₃により直接係脱させて３速段を形成した構成例である。すなわち、この変速機ＴＭ３は、第１実施形態の変速機ＴＭ１における出力軸をカウンター軸ＣＳとしてその軸端にカウンター駆動ギヤ４１を結合し、これと噛合するカウンター従動ギヤ４２を介して出力軸ＯＳに出力するように構成するとともに、出力軸ＯＳを入力軸ＩＳと同軸上に配置して入出力軸間ＩＳ−ＯＳに第４クラッチＣ₃を設け、この第４クラッチＣ₃を係脱させて３速段を形成するようにした構成例である。

このような構成によれば、３速段の変速比が１：１となり、４速及び５速段がオーバドライブとなるが、専用クラッチを設けた３速段において歯車列の介入による伝達損失を排除して高効率の動力伝達を行うことができる。出力軸ＯＳの取り出し方向は、発進機構ＳＣの反対方向となり、エンジンを縦置きにした車両（例えばＦＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができる。

さて、以上では本発明を前進６段、後進１段の変速機に適用した場合について説明してきたが、これまでの説明からも明らかなように、本発明はさらに多段の変速機にも適用することができる。本発明を前進８段、後進１段の変速機に適用した場合の構成例を、第４実施形態の変速機ＴＭ４として図４に示し、第５実施形態の変速機ＴＭ５として図５に示す。なお、これらの実施形態の変速機は、前進段数と二列一組とされる変速段の組み合わせた既述した各実施例と相違するほか、基本的な構成要素は同様である。そこで、各図において同様の構成要素に同一番号を付して重複説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

第４実施形態の変速機ＴＭ４では、発進機構ＳＣを介してエンジンに繋がる入力軸ＩＳと、駆動輪に繋がる出力軸ＯＳとの間に、並列に設けられて相互に噛合する九列の歯車列１〜８及びＲと、入力軸ＩＳに設けられた４個の共用クラッチＣ_R5，Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈及び出力軸ＯＳに設けられた４個の選択機構Ｓ_R5，Ｓ₁₆，Ｓ₂₇，Ｓ₃₈と、入力軸に設けられた一個の専用クラッチＣ₄とを有して構成される。１速段〜８速段及び後進段の歯車列は、後進段と５速段（Ｒ−５）、１速段と６速段（１−６）、２速段と７速段（２−７）、３速段と８速段（３−８）の歯車列が各々二列一組とされ、いずれも速度段が、選択機構および共用クラッチの個数である４個（Ｎ個）よりも一段多い５段（（Ｎ＋１）段）離れた組み合わせになっている。

入力軸ＩＳ側では、４速段の駆動ギヤ１４が入力軸ＩＳに回転自在に支持され、この速度段専用のクラッチＣ₄により入力軸に係合・離脱される。４速段を除く１速段から８速段の駆動ギヤ１１〜１３，１５〜１８及び後進段の駆動ギヤ１Ｒは、上記各組（Ｒ−５、１−６、２−７、３−８）ごとに入力軸ＩＳに一体回転自在に支持され、組ごとに設けられた共用クラッチにより一体的に入力軸ＩＳに係合・離脱される。すなわち、専用クラッチは変速機ＴＭ１〜３と同様に、選択機構および共用クラッチの個数である４個（Ｎ個）と同一数の前進段である４段目（Ｎ段目）に設けられる。

各クラッチの符号及び各選択機構の符号を既述したと同様に規定し、クラッチについては、Ｃ_R5を第１クラッチ、Ｃ₁₆を第２クラッチ、Ｃ₂₇を第３クラッチ、Ｃ₃₈を第４クラッチ、Ｃ₄を第５クラッチと称し、選択機構については、Ｓ_R5を第１選択機構、Ｓ₁₆を第２選択機構、Ｓ₂₇を第３選択機構、Ｓ₃₈を第４選択機構と称することにする。

現行段の成立中に切り換えられる各選択機構の作動ルールを、この前進８段変速の変速機について改めて整理すると以下のようになる。（i）現行段が中間段（２〜７速段）のときは、少なくとも現行段を挟む前後の低速段と高速段とを予め準備しておく。（ii）さらに３速段以上の中間段のときは、後進段を準備しない範疇で、その前後段以外は低速側の速度段を準備しておく。（iii）後進段のときは、共用クラッチ及び選択機構の数をＮとしたときにＮ速以下（８段変速の場合４速以下）の速度段を準備しておく。（iv）最高段のときはＮ速以上（８段変速の場合４速以上）の速度段を準備しておく。このルールに基づいて、各速度段において第１〜第４選択機構Ｓ_R5，Ｓ₁₆，Ｓ₂₇，Ｓ₃₈により選択される歯車列１〜８，Ｒと第１〜第５クラッチＣ_R5，Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈，Ｃ₄の係合状態を表３に、現行段と次段の変速組み合わせを表４に示す。

表４における各印の意味は表２と同様であり、丸印は選択機構を作動させることなくクラッチの作動のみで変速可能な組み合わせを表し、三角印は選択機構の少なくともいずれかを作動させて変速可能な組み合わせを表し、バツ印は同一クラッチのため直接変速できない組み合わせを表す。

例えば、５速段の成立中には、第１選択機構Ｓ_R5において５速段、第２選択機構Ｓ₁₆において６速段、第３選択機構Ｓ₂₇において２速段、第４選択機構Ｓ₃₈において３速段が選択され、直接係脱される４速段を含めて入出力軸間ＩＳ−ＯＳに２速段〜６速段の歯車列２〜６がクラッチ接続可能な状態に設定され、第１クラッチＣ_R5が接続されて５速段の変速比で前進走行する。５速段→６速段の変速時には、第１クラッチＣ_R5の接続が切り離されて第２クラッチＣ₂₇が係合接続され、Cluch to Cluchの直接変速により短時間で５速歯車列５による動力伝達から６速歯車列６による動力伝達に切り換わり、車両は６速段の変速比で前進走行する。このとき、第３選択機構Ｓ₂₇において２速従動ギヤ２２が出力軸ＯＳから切り離されて７速従動ギヤ２７が出力軸ＯＳに結合される。これにより、６速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに３速段〜７速段の歯車列３〜７が介入されて、現行段である６速段を挟む高速側に１段、低速側に３段の歯車列が待機状態とされる。

他の中間段も上記同様にCluch to Cluchの直接変速により行われ、選択機構は現行段から最も離れた速度段の従動ギヤを切り離し現行段＋１段の従動ギヤを出力軸に結合させる。従って、３速段〜７速段の前進走行時には、現行段に対して高速側１段、低速側３段の歯車列が待機状態とされる。

７速段の走行時には、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに４速段〜８速段の歯車列４〜８が介入されて第３クラッチＣ₂₇が係合された状態になっており、７速段→８速段の変速では、第３クラッチＣ₂₇の接続が切り離され第４クラッチＣ₃₈が係合接続される。本実施形態の変速機ＴＭ４は８速段が最高段であることから、第１〜第４選択機構の選択に変更はなく、入出力軸間ＩＳ−ＯＳに４速段〜８速段の歯車列４〜８が介入されて直接接続可能な待機状態が維持される。従って、８速段の前進走行時には、現行段に対して低速側に４段の歯車列が待機状態とされる。

このように、本発明を前進８段、後進１段の変速機に適用した場合においても、シフトアップ、シフトダウンとも順次変速はCluch to Cluchによる高応答の直接接続が可能であり、３速段以上の前進走行時には、６速段→３速段、７速段→４速段、８速段→４速段のように、直接変速によるダウンシフトの幅を３段以上とれるため、キックダウンやエンジンブレーキの効果を向上させることができる。また、２速段→後進段、後進段→２速段の切り換えをいずれもCluch to Cluchによる直接変速で行うことができ、低μ路に適した２速発進が可能である。さらに、第１〜第４クラッチＣ_R5，Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈を入力軸ＩＳ側に設けた構成により、クラッチの大型化や作動油圧の高圧化及びこれに伴う油圧制御の困難性を排斥して、小型軽量で制御性の良好な多段変速機を実現することができる。なお、出力軸ＯＳの取り出し方向は左右いずれであっても良く、車両形式（ＦＦやＲＲ，ＦＲ等）に応じて好適な変速機を得ることができる。

図５に示す第５実施形態の変速機ＴＭ５は、入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとを第５クラッチＣ₄により直接係脱させて４速段を形成した構成例である。すなわち、この変速機ＴＭ５は、上記第４実施形態の変速機ＴＭ４における出力軸をカウンター軸ＣＳとしてその軸端にカウンター駆動ギヤ４１を結合し、これと噛合するカウンター従動ギヤ４２を介して出力軸ＯＳに出力するように構成するとともに、出力軸ＯＳを入力軸ＩＳと同軸上に配置して入出力軸間ＩＳ−ＯＳに第５クラッチＣ₄を設け、この第５クラッチＣ₄を係脱させて４速段を形成するようにした構成例である。

このような構成によれば、４速段の減速比が１：１となり、５速〜８速段がオーバドライブとなる。専用クラッチを設けた４速段では歯車列の介入による伝達損失を排除して高効率の動力伝達を行うことができる。出力軸ＯＳの取り出し方向は、発進機構ＳＣの反対方向となり、エンジンを縦置きにした車両（例えばＦＲ型の車両）に好適な変速機を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第２実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第３実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第４実施形態に係る変速機のスケルトン図である。 本発明の第５実施形態に係る変速機のスケルトン図である。

符号の説明

ＴＭ１〜ＴＭ５ 第１実施形態〜第５実施形態の変速機
ＩＳ 入力軸
ＯＳ 出力軸
Ｒ 後進段の歯車列
１〜８ １速段〜８速段の歯車列
１Ｒ 後進段の駆動ギヤ（歯車）
１１〜１８ １速段〜８速段の駆動ギヤ（歯車）
２Ｒ 後進段の従動ギヤ（歯車）
２１〜２８ １速段〜８速段の従動ギヤ（歯車）
Ｃ_R4，Ｃ₁₅，Ｃ₂₆ 第１〜第３実施形態の変速機における第１〜第３クラッチ（共用クラッチ）
Ｃ₃ 第１〜第３実施形態の変速機における第４クラッチ（専用クラッチ）
Ｓ_R4，Ｓ₁₅，Ｓ₂₆ 第１〜第３実施形態の変速機における第１〜第３選択機構
Ｃ_R5，Ｃ₁₆，Ｃ₂₇，Ｃ₃₈ 第４，第５実施形態の変速機における第１〜第４クラッチ（共用クラッチ）
Ｃ₄ 第４，第５実施形態の変速機における第５クラッチ（専用クラッチ）
Ｓ_R5，Ｓ₁₆，Ｓ₂₇，Ｓ₃₈ 第４，第５実施形態における第１〜第４選択機構

Claims (6)

1. エンジンに繋がる入力軸と、駆動輪に繋がる出力軸と、前記入力軸および出力軸の間の動力伝達経路に並列に設けられて相互に噛合する速度段の異なる少なくとも七列の歯車列と、各二列の歯車列の一方の軸に一体的に回転自在に支持された一組の歯車を当該一方の軸に係脱させる共用クラッチおよび他方の軸に各々回転自在に支持された一組の歯車のいずれかを当該他方の軸に選択的に結合させる選択機構と、単列の歯車列を前記動力伝達経路に係合させる専用クラッチとを有し、前記選択機構における選択、前記共用クラッチの係脱、および前記専用クラッチの係脱により動力の伝達経路を選択して変速する車両用変速機において、
   前記選択機構および前記共用クラッチが前記二列の歯車列を選択および係脱させる三個以上の選択機構および共用クラッチから構成されるとともに少なくとも一個の前記専用クラッチを備え、
   前記各二列の歯車列における一方と他方との速度段が、互いに前記選択機構及び前記共用クラッチの個数より一つ多い段数だけ離れて組み合わされることを特徴とする車両用変速機。
2. 前記専用クラッチを、前記選択機構および共用クラッチの個数と同一数の前進段に設けることを特徴とする請求項１に記載の車両用変速機。
3. 前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に配設するとともに、前記専用クラッチを前記入力軸と前記出力軸とを直結可能に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用変速機。
4. 前記共用クラッチは、相互に噛合する歯車列の入力側の軸に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用変速機。
5. 前記選択機構における選択および前記共用クラッチの係合により設定された速度段が、前進走行における２速段以上で最高段未満の場合には、前記設定された速度段を挟んで少なくとも前後の低速側と高速側の速度段の歯車列が、前記選択機構により前記他方の軸に結合されるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用変速機。
6. 前記速度段の組み合わせが少なくとも前進６段以上、後進１段であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用変速機。

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