JP3556247B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は車両用の副軸自動変速機に関し、更に詳細にはシンクロナイザを使用した二重クラッチ副軸変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車産業は、有害物の発生を減らしかつ燃料の効率を増加するために車両及びエンジンに多くの改良を行ってきた。車両の重量及び大きさ並びに使用されるエンジンの形式は、このような目標を達成するための顕著なファクタであり、使用される変速機の形式も顕著なファクタである。
【０００３】
手動変速機では、エンジン負荷、速度及びスロットル開度が変化するので歯車が切り換えられるとき有害物が放出される。これは特に交通が渋滞する都市での運転では問題がある。
【０００４】
自動変速機は自動変速機の切り換え能力によって歯車切り換え中に手動変速機よりも不快な放出物の発生が少ない。しかしながら、自動変速機は効率が低下するという固有の性質がある。この点に関して、自動変速機は歯車を係合するため多板液圧クラッチを使用している。この形式のクラッチは、係合されていないとき又はアイドリングのとき、互いに異なる速度で回転する板すなわちプレートとディスクとの間に存在する粘性剪断作用により、ドライブラインにドラッグトルク（ｄｒａｇ ｔｏｒｑｕｅ）を加える。このトルクは、遊星自動変速機と比較したとき副軸自動変速機に対するほどではないが、変速機の効率を減じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術及び公知の変速機よりも燃料効率が改善された新しい車両用変速機を提供することである。本発明の他の目的は、車両用の燃料効率を改善した副軸自動変速機を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、手動変速機用の既存の設備で生産できる自動変速機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による自動変速機は、変速機ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に取り付けられた主軸と、前記主軸から隔てられかつ主軸と平行になっている、前記ハウジング内の副軸と、前記主軸に取り付けられた第１の歯車装置と、前記主軸に取り付けられた第２の歯車装置と、前記第１の歯車装置及び第２の歯車装置を前記主軸に選択的にそれぞれ接続するために前記主軸に取り付けられた第１のクラッチ装置及び第２のクラッチ装置であって、前記第１の歯車装置と第２の歯車装置との間に配置されかつ前記第１の歯車装置及び第２の歯車装置にそれぞれ隣接して配置された第１のクラッチ装置及び第２のクラッチ装置と、前記第１の歯車装置と係合して前記副軸に取り付けられた第３の歯車装置及び第４の歯車装置と、前記第２の歯車装置と係合して前記副軸に取り付けられた第５の歯車装置及び第６の歯車装置と、を備えた自動変速機であって、前記第３の歯車装置及び第４の歯車装置を前記副軸に同期して接続するための前記副軸に取り付けられた第１のシンクロナイザ装置及び前記第５の歯車装置及び第６の歯車装置を前記副軸に同期して接続するための前記副軸に取り付けられた第２のシンクロナイザ装置と、前記主軸に関して平行な配置で設けられた補助軸及び前記第１の歯車装置と係合して前記補助軸に取り付けられた第１の後進歯車と、を備えて構成されている。
【０００９】
【作用】
本発明は二つのクラッチ及び二つの二重シンクロナイザを使用する四つの前進歯車を有する副軸自動変速機に関する。変速機に対する歯車の係合は、係合されるべき歯車を選択するようにシンクロナイザを切り換えた後、液圧クラッチを作動させることによって達成される。
【００１０】
本発明の設計は、従来の遊星変速機におけるアイドリン状態のグクラッチによって引き起こされる粘性抵抗損失を減少することによって、効率を増加する。本発明は、また、パワーシフト、ロックサイクル（ｒｏｃｋ ｃｙｃｌｅ）及び予め選択する能力を与える。副軸自動変速機は、歯車、軸系（ｓｈａｆｔｉｎｇ）、軸受け及びシンクロナイザの点で手動変速機と同じであるので、本発明の副軸の開発は手動変速機用の既存の設備内で生産され得る。
【００１１】
本発明は変速機の主軸に取り付けられた二重クラッチパックを使用している。３位置シンクロナイザはクラッチ及び同伴する歯車クラスタの各々と関連つけられている。四つの前進歯車のいずれかが係合されたとき、二つのシンクロナイザの一つのみが使用されて他のシンクロナイザを中立に保ちかつ関連する歯車クラスタを軸から切り離す。二つのシンクロナイザは副軸に配置され、その副軸は対を成す歯車を取り付けている。どの前進歯車にあっても、次の歯車の増速又は減速は（他の中立のシンクロナイザを使用することによって）予め選択され、他のクラッチが解放されるにつれてそれと関連したクラッチが係合されたとき、係合されて駆動する。

【００１２】
前進速度において、一つのクラッチのみが係合される。設計は自動動作も手動動作もできるようにしている。手動モードにおいて、前進速度はアップーダウン・トグル（ｕｐ−ｄｏｗｎ ｔｏｇｇｌｅ）によって動作され、通常の歯車切り換えは必要としない。
【００１３】
補助軸は後進歯車を取り付けるために使用される。クラッチは交互に係合されてロックサイクルを発生する。後進歯車は、後進用の別個のクラッチを係合することなく補助軸（ｌａｙ ｓｈａｆｔ）を休止させて、後進歯車シンクロナイザによって選択される。
【００１４】
本発明は幾つかの共通の構成要素を使用し、主要な軸受けは互いに横に整合される。
【００１５】
本発明の代わりの実施例において、二つのクラッチは分離され、共通のハウジング内に収納されていない。この実施例において、後進用の補助軸は主軸に接近されかつ変速機のパッケージの大きさを減少している。この別の実施例における補助軸の変更された配置では、軸受けの軸方向位置が変更される必要がある。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
本発明の好ましい実施例が図１及び図２に示されている。変速機は全体が参照番号１０で示されている。
【００１７】
変速機１０は単一の二重クラッチパッケージ１２を使用している。クラッチパッケージ１２は主軸１４に取り付けられている。エンジンからの動力はトルクコンバータ１６によって主軸１４に伝達される。オイルポンプ１８が装置を潤滑する。
【００１８】
歯車クラスタ２０及び２２が主軸１４に回転可能に取り付けられている。二重クラッチパッケージ１２は二組のプレート及びディスク２４及び２４’と、それらを作動する液圧ピストン２６及び２６’を備えていてる。
【００１９】
歯車クラスタ２０は第１及び第３の歯車を動作させる。ピニオン歯車３０は第１の歯車用に設けられ、ピニオン歯車３２は第３の歯車用に設けられている。歯車クラスタ２０は二重クラッチパッケージ１２の隣接する部分によって動作される。
【００２０】
歯車クラスタ２２は４速変速機の第２及び第４の歯車を動作させる。歯車クラスタ２２は、第２の歯車用のピニオン歯車４０と、第４の歯車用のピニオン歯車４２とを備えている。歯車クラスタ２２はクラッチパッケージ１２の中央の隣接する半分によって動作される。
【００２１】
自動変速機１０は主軸１４の下に配置された副軸４８を備えている。歯車５０、５２、５４及び５６は副軸４８に取り付けられている。これらの歯車は、それぞれ、主軸に取り付けられたピニオン歯車３０、３２、４２及び４０の相手の歯車になっている。
【００２２】
シンクロナイザ６０及び６２は副軸４８に接続されている。関連したクラッチが離脱されているとき、歯車５０、５２、５４及び５６の一つはシンクロナイザ６０及び６２の一つによって選択される。その後、駆動を選択された歯車に接続するために、対応するクラッチが係合される。
【００２３】
変速機からの最終の駆動は主駆動軸７０から取り出される。最終の駆動は歯車７２によって差動装置７４に接続される。歯車７２は副軸４８に取り付けられたピニオン歯車７６によって駆動される。
【００２４】
補助軸８０は後進歯車を取り付けるために設けられている。歯車４０によって駆動される歯車８２は、後進歯車を選択するシンクロナイザ８４によって補助軸８０に連結される。補助軸は、副軸４８に取り付けられた歯車５０と常時かみ合っている歯車８６を取り付けている。第１の歯車と同様に、後進歯車のために、シンクロナイザ６０が歯車５０を副軸４８に接続する。後進歯車はクラッチ２４’が動作されたとき係合される。
【００２５】
パーキングホイール９０が補助軸８０に設けられている。パーキングを行うために、シンクロナイザが切り換えられて歯車５０を係合し、それによって歯車５０を副軸４８にロックすることが必要である。シンクロナイザ６０のこのような切り換えは、車両が停止まで減速されるとき、車両の自動特性である。車両はクラッチが動作されたとき、第１速歯車で発進する。他方、もし車が後進方向に移動されるべきならば、シンクロナイザ６０は既にある位置にある。パーキングホイールの代わりとして、シンクロナイザ６０は一方の側に歯を有し、パーキングホイールとして使用される。
【００２６】
容易に参照できるようにするため、歯車、クラッチ及びシンクロナイザの動作の詳細が記載されている。この点に関して、図１を参照すると、右への移動はトルクコンバータの方向への移動であり、左への移動は歯車５６及び８２の方向への移動である。
【００２７】
変速機が駐車又は中立にあるとき、クラッチ２４及び２４’のどちらも動作されない。シンクロナイザ６０、６２及び８４は、クラッチが動作されない限りどの位置でも取り得る。すべての前進速度に対して、歯車８２は補助軸８０に対して自由に回転し、他方シンクロナイザ８４は歯車８２から切り離されることが必要である。
【００２８】
第１速歯車が動作されるとき、シンクロナイザ６０は右側位置に移動されて歯車５０を係合し、かつクラッチ２４は動作される。クラッチ２４’は離脱したままになっているので、シンクロナイザはどの位置も取り得る。もし左側位置にあると、第２速歯車の用意ができる。クラッチの動作が互いに変更されると（クラッチ２４が解放されて、クラッチ２４’が動作される）、第２速歯車が達成される。
【００２９】
第３速歯車において、シンクロナイザ６０は左に切り換えられ、クラッチ２４’は解放され、クラッチ２４は動作される。それから第４速歯車に対して、シンクロナイザ６２は右に切り換えられ（歯車５４を副軸４８にロックするため）、クラッチ２４は解放されかつクラッチ２４’は動作される。
【００３０】
上記の副軸自動変速機はたくさんの特徴及び利点を有する。使用する場合、変速機はかみ合い状態にあるとき一時に一つのクラッチが係合されるだけである。また、二つのクラッチは、各々が主軸に取り付けられかつタービン軸トルクをせいぜい１００％伝達するだけだから、同じ部品を使用し得る。
【００３１】
前進速度に固定する場合、クラッチ２４及び２４’の動作は各段階で交互に変更される。経済性を最大にするため（粘性抵抗を無くすため）、現に駆動していないシンクロナイザはどれも中立モード（中央位置）もある。そうでないと、シンクロナイザは次の切り換えの方向を予期する右位置又は左位置になり得る。
【００３２】
後進歯車に対して、シンクロナイザ６０は右側位置に、シンクロナイザ６２は中立位置に、かつシンクロナイザ８４は歯車８２と係合された位置になければならず、その後クラッチ２４’は動作される。
【００３３】
ロックサイクルにおいて、シンクロナイザの設定は後進と同じであるが、クラッチは交互に動作される。すなわちクラッチ２４を動作すると第１速歯車を係合し、クラッチ２４’を動作すると後進歯車を係合する。
【００３４】
副軸４８に取り付けられたシンクロナイザ６０及び６２は、左位置、右位置及び中央位置を有する３位置ユニットである。前進歯車が係合されたとき、これら二つの同期ユニットの一つが使用されるが、他は中立位置に保たれる。その結果、係合されていないシンクロナイザ用の関連する歯車クラスタはその軸から切り離され、それによってアイドルクラッチからの粘性抵抗トルクを除去し、効率を最大にする。
【００３５】
どの前進歯車にあっても、次の増速又は減速は予め選択され（その他の中立のシンクロナイザを使用することによって）、その後他のクラッチが解放されるのにつれてそれに関連したクラッチが係合されたとき係合されて駆動する。例えば、第１速歯車において、第２速歯車は次の論理的な選択であり、しかるに、第４速歯車にあるとき、次の論理的な選択は第３速歯車である。第２速歯車から、通常の次の切り換えは、停止になる場合を除いて第３速歯車であり、しかるに、第３歯車からの次の予期されるアップシフト又はダウンシフトは、現在のスロットル位置、速度及び加速のようなファクタに依存する。
【００３６】
本発明の他の特徴は、シンクロナイザ６０及び６２の動作（示されていない）が、好ましくは液圧又は電気機械式であることである。後進シンクロナイザ８４は直接手動操作によって動作される。
【００３７】
後進歯車にあるとき、ロックサイクル能力は交互に係合するクラッチによって与えられる。これは、後進歯車に対して、歯車８２がその他中立のシンクロナイザ８４によって連結されるのに加えて、第１速歯車に関しては歯車５０がシンクロナイザ６０によって連結されなければならないので、達成される。
【００３８】
後進歯車の機械化は本発明の他の特徴である。駆動は主軸１４の歯車４０から取り出され、歯車４０用の歯車クラスタ２２を動作するクラッチを逆転するために分割する。補助軸８０に取り付けられた歯車８６は副軸４８に取り付けられた歯車５０とかみ合っている。この配列により、後進歯車は、補助軸８０が休止しておりかつ別個のクラッチは追加されることなく、シンクロナイザ８４によって選択される。全体的に、本発明は比較的均一な設計を特徴とし、多くの共通の構成要素を使用できる。また、主軸受けは互いに横に並べられかつ他の軸受けのような同様の部材を使用し、これは有益な設計上の特徴である、
【００３９】
図１において、軸１４、４８及び８０に対する軸受けは参照番号６６及び６８によって示されている。
【００４０】
本発明による副軸自動変速機の代わりの設計１０’が図３及び図４に示されている。この実施例において、変速機の構成要素は図１に示される変速機の構成要素と同じか又はそれに似ているが、異なる形状で配列されている。構成要素が同じであるので、図において同じ参照番号が付されている。代わりの実施例に示されているように、二つのクラッチは共通のハウジング内に収納される必要はない（二重クラッチパック１２のように）。代わりの実施例において、別個のクラッチパックが使用されている。
【００４１】
この代わりの実施例は、後進歯車用の補助軸８０をクラッチパックの外径より半径方向外側に配置する必要がなくなりかつ主軸１４に接近させることができるので、変速機のパッケージの大きさを減少できる。しかしながら、この実施例において、補助軸８０用の軸受け６６’及び６８’は、その補助軸に取り付けられている歯車の内側に配置する必要がある。
【００４２】
動作において、図３及び図４に示された実施例は図１及び図２に記載された実施例と同じ方法である。
【００４３】
本発明の特定の実施例が添付した図面及び明細書において記載されてきたが、本発明は実施例の記載通りに限定されるものではない。本発明の範囲を外れることなく種々の改良、変更が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の変速機よりも燃料効率がよく、しかも手動変速機用の既存の設備で自動変速機を容易に造ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による副軸自動変速機の実施例の概略配置図である。
【図２】図１の変速機の端面図であって、種々の歯車及び軸の配置及び相互作用を示す図である。
【図３】本発明による副軸自動変速機の他の実施例の概略配置図である。
【図４】図３の変速機の端面図であって、種々の歯車及び軸の配置及び相互作用を示す図である。
【符号の説明】
１２ クラッチパッケージ １４ 主軸
１６ トルクコンバータ ２０、２２ 歯車クラスタ
３０、３２ ピニオン歯車 ４０、４２ ピニオン歯車
４８ 副軸 ５０、５２ 歯車
５４、５６ 歯車 ６０、６２ シンクロナイザ
７０ 主駆動軸 ８０ 補助軸

Claims (5)

1. 変速機ハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に取り付けられた主軸と、
   前記主軸から隔てられかつ主軸と平行になっている、前記ハウジング内の副軸と、
   前記主軸に取り付けられた第１の歯車装置と、
   前記主軸に取り付けられた第２の歯車装置と、
   前記第１の歯車装置及び第２の歯車装置を前記主軸に選択的にそれぞれ接続するために前記主軸に取り付けられた第１のクラッチ装置及び第２のクラッチ装置であって、前記第１の歯車装置と第２の歯車装置との間に配置されかつ前記第１の歯車装置及び第２の歯車装置にそれぞれ隣接して配置された第１のクラッチ装置及び第２のクラッチ装置と、
   前記第１の歯車装置と係合して前記副軸に取り付けられた第３の歯車装置及び第４の歯車装置と、
   前記第２の歯車装置と係合して前記副軸に取り付けられた第５の歯車装置及び第６の歯車装置と、を備えた自動変速機であって、
   前記第３の歯車装置及び第４の歯車装置を前記副軸に同期して接続するための前記副軸に取り付けられた第１のシンクロナイザ装置及び前記第５の歯車装置及び第６の歯車装置を前記副軸に同期して接続するための前記副軸に取り付けられた第２のシンクロナイザ装置と、
   前記主軸に関して平行な配置で設けられた補助軸及び前記第１の歯車装置と係合して前記補助軸に取り付けられた第１の後進歯車と、
   を備えた自動変速機
2. 請求項１に記載の自動変速機において、前記主軸に取り付けられた前記第２の歯車装置及び前記副軸に取り付けられた前記第６の歯車装置の両者と係合可能で、前記補助軸に取り付けられかつその補助軸に接続された第２の後進歯車を備えた自動変速機。
3. 請求項２に記載の自動変速機において、前記第１の後進歯車を前記補助軸に同期して接続するための、前記補助軸に取り付けられた第３のシンクロナイザ装置を備えた自動変速機。
4. 請求項３に記載の自動変速機において、パーキングホイールを備え、前記パーキングホイールが前記補助軸に配置されている自動変速機。
5. 請求項４に記載の自動変速機において、前記パーキングホイールが前記第２のシンクロナイザ装置の一部である自動変速機。

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