JP2010071353A - 歯車式多段変速機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランスミッションケース(ギアボックス11)に対し回転可能に支持した入力軸20及び出力軸30と、入力軸20と出力軸30の間に介装したギア変速機構とを備え、ギア変速機構のトルク伝達経路を選択することにより複数の変速段を得る歯車式多段変速機10において、入力軸20と出力軸30とを同軸上に配置すると共に、入力軸20に設けた入力ギア21〜23と出力軸30に設けた出力ギア32とのギア径を異ならせた設定にする。また、同軸配置による入出力軸の外周位置に、複数のカウンタ軸40,50,60を配置し、且つ断接する係合要素(1速クラッチ43,2速クラッチ53,3速クラッチ63)とを設けた。
【選択図】図3
Description
前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に配置すると共に、前記入力軸に設けた入力ギアと前記出力軸に設けた出力ギアとのギア径を異ならせた設定にし、
前記同軸配置による入出力軸の外周位置に、前記複数の変速段のそれぞれに対応して複数のカウンタ軸を配置し、
前記トランスミッションケースに対し回転可能に支持した前記カウンタ軸のそれぞれに、前記入力ギアと噛み合う入力側変速ギアと、前記出力ギアと噛み合う出力側変速ギアとを設け、
前記入力側変速ギアと前記出力側変速ギアとのどちらか一方の変速ギアと、前記カウンタ軸とを断接する係合要素を、前記複数のカウンタ軸にそれぞれ設けたことを特徴としている。
すなわち、複数の変速団のそれぞれに対応する複数の入力側変速ギア及び複数の出力側変速ギアは、入出力軸を取り巻く外周位置に位置して軸方向に並ぶことない。そのため、変速段を増加するために入力側変速ギア及び出力側変速ギアを増やしても、軸方向寸法をそのままの長さに維持することができる。また、一つのカウンタ軸に入力側変速ギアと出力側変速ギアと係合要素とがそれぞれ一つずつ設けられているため、この係合要素を変速ギア間に配置する必要がない。さらにこの係合要素はどのようなものであっても用いることができる。
この結果、変速段の増加に拘らずトランスミッションケースの軸方向の寸法増大を抑制すると共に、レイアウト及び係合要素選択の自由度の向上を図ることができる。
図1は、実施例1の歯車式多段変速機を適用したモータアシスト機構を有するフルトレーラトラックを示す外観図である。図2は、実施例1の歯車式多段変速機を示す一部破断斜視図である。図3は、実施例1の歯車式多段変速機の構成を示すスケルトン図である。図4(a)は、実施例1の歯車式多段変速機の入力軸をエンジン側から見たときの説明図であり、図4(b)は、実施例1の歯車式多段変速機の出力軸をエンジン側から見たときの説明図である。図5は、実施例1の歯車式多段変速機を適用したモータアシスト機構を示すシステム図である。
実施例1の歯車式多段変速機10における作用を、「軸方向寸法抑制作用」、「レイアウト自由度向上作用」、「係合要素選択自由度向上作用」、「モータアシスト走行作用」、「走行発電作用」に分けて説明する。
通常、ギア変速機構は、入力軸に設けた入力ギアに噛み合うカウンタ軸に設けた入力側変速ギアと、出力軸に設けた出力ギアに噛み合う上記カウンタ軸に設けた出力側変速ギアとを備えている。そして、入力軸から入力したトルクは、入力ギアからギア変速機構である入力側変速ギア、カウンタ軸、出力側変速ギアと伝達され、出力ギアを介して出力軸から変速されて出力される。つまり、入力側変速ギア、カウンタ軸、出力側変速ギアがトルク伝達経路となり、変速段ごとに異なるトルク伝達経路を選択することで、複数の変速段を得ることができる。
一つのカウンタ軸に複数の変速段に対応して複数の入力側変速ギアと複数の出力側変速ギアとを設けた場合には、例えば複数の入力側変速ギアのいずれかを選択的にカウンタ軸に係合することで、変速段に応じて異なるトルク伝達経路を選択する。このとき、複数の入力側変速ギアを選択的にカウンタ軸に係合させるクラッチ(係合要素)は、入力側変速ギア間に配置しなければならず、クラッチの位置が限定的になってしまう。
変速ギア間に配置されたクラッチ(係合要素)としては、ギアに使用するオイルの影響により油圧クラッチや噛み合いクラッチに限られ、電磁クラッチ等を用いることができない。
フルトレーラトラック1は、トレーラ3にかかる荷重をトレーラ3だけで支持し、トラクター2はトレーラ3を牽引する構造となっている。そのため、トラクター2の牽引重量は、トレーラ3を牽引しない場合に比べて、荷物を満載したトレーラ3を牽引する場合には15〜16t程度増加する。したがって、トラクター2にかかる負担はトレーラ3の有無や積載量に応じて大きく異なるが、トレーラ3を確実に牽引することを考えるとトラクター2のエンジンを大型化しておかなければならなかった。また、トラクター2に大きな負担がかかるのは主に発進時であり、通常走行時ではトレーラ3の牽引の有無に拘らずトラクター2にかかる負担は大きく変わらないという問題もあった。
実施例1のフルトレーラトラック1では、モータアシストされずに走行中において、ブレーキに操作に伴う減速、アクセル戻し操作に伴う減速、シフトダウンに伴う減速のいずれかが生じた場合、ステップS11→ステップS12→ステップS13→ステップS14→ステップS15→ステップS16→ステップS17へと進み、走行発電処理が実行される。そして、バッテリSOCがフル状態でないときには、直結クラッチ34をON操作して入力軸20と出力軸30とを係合すると共に、制動エネルギーを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリBATの充電のために使用することで実行される発電制御が行われる。つまり、図8においてt6のように、車速VSPが低減(減速)すると同時にモータジェネレータMGとトレーラ3の後輪4b,4bとを歯車式多段変速機10を介して接続し、モータジェネレータMGにより発電する。その後、車速が一定になればステップS17→ステップS18へと進み発電制御が終了する。このとき、直結クラッチ34をOFF操作して入力軸20と出力軸30とを遮断することで、後輪4b,4bからの動力伝達を遮断してモータジェネレータMGによる発電を停止する(図8においてt7)。さらに、その後減速すれば、再び発電制御が実行されてモータジェネレータMGによる発電が行われ(図8においてt8)、車両の停止に伴って車速VSPがゼロになればモータジェネレータMGによる発電も停止する(図8においてt9)。
実施例1の歯車式多段変速機10にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
まず、構成を説明する。
図9は、実施例2の歯車式多段変速機を適用した車両用変速機の構成を示すスケルトン図である。
実施例2の歯車式多段変速機10Aは、入力軸20を複数の変速段を有する副変速機70を介してエンジンEngに接続し、出力軸30を車両の駆動輪(図示せず)に接続している。また、副変速機70は、入力軸Input側から出力軸Output側までの軸上に配置された、遊星ギア(遊星歯車)G1と、摩擦締結要素としての第1クラッチC1、第2クラッチC2及び第1ブレーキB1、第2ブレーキB2とを備えている。
実施例2の歯車式多段変速機10Aにあっては、実施例1の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
11 ギアボックス(トランスミッションケース)
20 入力軸
21 1速入力ギア(入力ギア)
22 2速入力ギア(入力ギア)
23 3速入力ギア(入力ギア)
30 出力軸
32 出力ギア
34 直結クラッチ(直結係合要素)
40 1速カウンタ軸(カウンタ軸)
41 1速入力側変速ギア(入力側変速ギア)
42 1速出力側変速ギア(出力側変速ギア)
43 1速クラッチ(係合要素)
50 2速カウンタ軸(カウンタ軸)
51 2速入力側変速ギア(入力側変速ギア)
52 2速出力側変速ギア(出力側変速ギア)
53 2速クラッチ(係合要素)
60 3速カウンタ軸(カウンタ軸)
61 3速入力側変速ギア(入力側変速ギア)
62 3速出力側変速ギア(出力側変速ギア)
63 3速クラッチ(係合要素)
1 フルトレーラトラック
2 トラクター
3 トレーラ
100 モータアシスト機構
MG モータジェネレータ
INV インバータ
BAT バッテリ
Claims (9)
- トランスミッションケースに対し回転可能に支持した入力軸及び出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に介装したギア変速機構とを備え、前記ギア変速機構のトルク伝達経路を選択することにより複数の変速段を得る歯車式多段変速機において、
前記入力軸と前記出力軸とを同軸上に配置すると共に、前記入力軸に設けた入力ギアと前記出力軸に設けた出力ギアとのギア径を異ならせた設定にし、
前記同軸配置による入出力軸の外周位置に、前記複数の変速段のそれぞれに対応して複数のカウンタ軸を配置し、
前記トランスミッションケースに対し回転可能に支持した前記カウンタ軸のそれぞれに、前記入力ギアと噛み合う入力側変速ギアと、前記出力ギアと噛み合う出力側変速ギアとを設け、
前記入力側変速ギアと前記出力側変速ギアとのどちらか一方の変速ギアと、前記カウンタ軸とを断接する係合要素を、前記複数のカウンタ軸にそれぞれ設けたことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項1に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力ギアと前記出力ギアのうち少なくとも一方のギアは、前記複数の変速段のそれぞれに対応してギア径を異ならせたことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項2に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力ギアと前記出力ギアのうち一方の入力ギアは、前記複数の変速段のそれぞれに対応してギア径を異ならせ、他方の出力ギアは、前記複数の変速段に拘らず一定のギア径にしたことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された歯車式多段変速機において、
前記係合要素は、前記カウンタ軸のそれぞれの端部位置であって、前記トランスミッションケースの外部位置に設けたことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力軸と前記出力軸との間に、係合時に入出力軸を直結する直結係合要素を設けたことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力軸をモータジェネレータに接続し、
前記出力軸を車両のアシスト駆動輪に接続し、
前記モータジェネレータは、車両発進時に変速を伴うモータ給電により駆動アシストを行い、車両減速時にジェネレータ発電を行うことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項6に記載された歯車式多段変速機において、
前記車両は、牽引車側に主駆動源を搭載し、被牽引車側に前記モータジェネレータを搭載し、発進時に変速を伴って前記被牽引車を駆動アシストするフルトレーラトラックであることを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力軸を、複数の変速段を有する副変速機を介して駆動源に接続し、
前記出力軸を、車両の駆動輪に接続したことを特徴とする歯車式多段変速機。 - 請求項8に記載された歯車式多段変速機において、
前記入力軸を、複数の変速段を有する副変速機を介してエンジンに接続し、
前記副変速機は、遊星歯車と複数の摩擦締結要素とを備え、前記複数の摩擦締結要素の締結動作により減速段、等速段、後退段を得ることを特徴とする歯車式多段変速機。
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