JP4822891B2

JP4822891B2 - 歯車変速装置

Info

Publication number: JP4822891B2
Application number: JP2006080474A
Authority: JP
Inventors: 大貴羽鳥; 史朗尾神; 俊夫丹波; 全基川本
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: EP1837553A3; EP1837553A2; US20080034905A1; JP2007255557A

Description

本発明は歯車変速装置、特にフロントエンジンリヤドライブ式の自動車に使用するのに適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置に関する。

自動車などの車両用の自動変速装置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、歯車式手動変速装置をベースにした変速装置の自動化がいくつか提案されているが、フロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適した歯車変速装置として、エンジンからの動力が伝達される入力軸と後輪に連結される出力軸を互いに同軸的かつ直列に配置したものもあり、その１例として特許文献１に示すような交互に開閉される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用いた歯車変速装置がある。

この特許文献１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１入力軸の外周に同軸的に設けられた筒状の第２入力軸に第２摩擦クラッチを介して伝達される。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４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、またエンジンの回転速度が所定の低回転速度以下の場合は両方の伝達トルクが減少するように制御されるものである。この歯車変速機構は、両入力軸と平行に設けられたカウンタ軸を有しており、第２入力軸とカウンタ軸の間には第１速、第３速及び第５速の３つの変速段を形成する各ギヤ対が配置され、第１入力軸とカウンタ軸の間には第２速、第４速、非常用低速及び後進の４つの変速段を形成する各ギヤ対が配置され、また各変速段を切り換える４つの切換クラッチが設けられている。カウンタ軸は最終伝達ギヤ対を介して、第１入力軸と同軸的に後方に延びる出力軸に連結されている。

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２摩擦クラッチが閉じられた状態では第１速、第３速及び第５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１摩擦クラッチが閉じられた状態では第２速、第４速、非常用低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。例えば自動車の作動状態が第２速走行に適しているときは、制御装置は第２速段を選択するとともに第１摩擦クラッチを選択して第２速走行を行い、アクセル開度が増大するなどして第３速走行に適した状態となれば、制御装置は第３速段と第２摩擦クラッチを選択して第３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に応じた変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を行う。第１速走行状態で車速がさらに低下した場合は、制御装置は非常用低速段と第１摩擦クラッチを選択して非常用低速走行に切り換える。以上はシフトレバーを前進位置とした場合であるが、一旦停止した状態でシフトレバーを後進位置とすれば、制御装置は後進段と第１摩擦クラッチを選択して後進を行う。

上述した特許文献１は、第１入力軸が出力軸と同軸的に配置されてフロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適したものであるが、フロントエンジンフロントドライブ式の自動車に適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置としては、特許文献２に開示された技術がある。この歯車変速装置は、第１及び第２入力軸と平行に設けられた第１及び第２中間軸を有しており、第１入力軸と第１及び第２中間軸の間に第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中間軸の間には第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中間軸の間に後進歯車列が設けられている点が特許文献１と異なっている。
特開２００３−１４８６０２号公報（段落〔００１８〕〜〔００２１〕、図２）。特開２００６−００２７８９号公報（段落〔０００３〕〜〔０００９〕、図８）。

上述した特許文献１の技術は、２本の入力軸及び出力軸と、これに平行に設けられた１本のカウンタ軸の間に第１速〜第５速及び非常用低速の各前進用ギヤ対と、後進用ギヤ対と、最終伝達ギヤ対の８つのギヤ対と、４つの切換クラッチが軸線方向に沿って全て直列に設けられているので軸線方向の長さが大となり、また変速段数の割には使用するギヤ数（前進６段、後進１段に対しギヤ数は１７個）が多くなるという問題がある。これに対し特許文献２の技術によれば、２本の入力軸及び出力軸と、これに平行に設けられた２本の中間軸の間に第１速〜第７速の各前進用ギヤ対と、後進用ギヤ対と、最終伝達ギヤ対の９つのギヤ対と、４つの切換クラッチが一部並列に配置されて軸線方向に沿って設けられているので軸線方向の長さは短くなるが、変速段数の割には使用するギヤ数（前進７段、後進１段に対しギヤ数は１９個）が多いという問題は解決されない。

本発明は各変速段のギヤを共用化してギヤ数を減らすことにより、このような各問題を解決して、フロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置の構造を簡略化するとともに軽量かつコンパクトなものとすることを目的とする。

このために、請求項１の発明による歯車変速装置は、同軸的または互いに平行に配置された第１入力軸及び第２入力軸と、この両入力軸と平行に配置された第１副軸及び第２副軸と、第１入力軸と同軸的に後方に延びるように配置された出力軸と、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副軸の回転を常に出力軸に伝達する最終伝達ギヤ対よりなる歯車変速装置において、第１入力軸と出力軸を離脱可能に連結する第１切換クラッチと、第２入力軸に固定された駆動ギヤ、第１副軸に回転自在に設けられたアイドルギヤ及び第２副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる後進ギヤ列と、第２入力軸に固定された駆動ギヤ及び第２副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対と、第２副軸に設けられて後進ギヤ列と前進ギヤ対の各被駆動ギヤを第２副軸に選択的に連結する第２切換クラッチよりなり、第２入力軸に入力された駆動力を複数の変速比で第２副軸に伝達する第１歯車変速機構と、第１及び第２入力軸と第１副軸の間に設けられた変速比が互いに異なる複数の前進ギヤ対を有し、この複数の前進ギヤ対を介して第１及び第２入力軸と第１副軸を選択的に連結して第１及び第２入力軸に入力された駆動力を複数の変速比で第１副軸に伝達する第２歯車変速機構と、第１入力軸と第２副軸の間に設けられてこの両軸を常時連結する中間伝達ギヤ対を備え、第１歯車変速機構の後進ギヤ列のうちの第２入力軸と第１副軸の間に設けられた駆動ギヤ及びアイドルギヤと、第２歯車変速機構のうちの第２入力軸と第１副軸の間に設けられた前進ギヤ対とは、同一のものを共用したことを特徴とするものである。

前項に記載の歯車変速装置において、第１入力軸は筒状の第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けることが好ましい。

前２項に記載の歯車変速装置において、第２歯車変速機構は、第２入力軸と第１副軸の間に設けられた第３歯車変速機構と、第１入力軸と第１副軸の間に設けられた第４歯車変速機構よりなり、第３歯車変速機構は２組の前進ギヤ対と第３切換クラッチよりなり第２入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構とし、第１歯車変速機構の後進ギヤ列の駆動ギヤ及びアイドルギヤと第３歯車変速機構の一方の前進ギヤ対とは同一のものを共用し、第３歯車変速機構の他方の前進ギヤ対の駆動ギヤと第１歯車変速機構の前進ギヤ対の駆動ギヤとは同一のものを共用するのがよい。

前項に記載の歯車変速装置において、第４歯車変速機構は２個の前進ギヤ対と第４切換クラッチよりなり第１入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構であることが好ましい。

前２項に記載の歯車変速装置において、第２歯車変速機構は第１入力軸に回転自在に設けられた駆動ギヤと第１副軸に固定された被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対をさらに有し、第１切換クラッチは第１入力軸の回転をこの前進ギヤ対の駆動ギヤと出力軸に選択的に伝達することが好ましい。

請求項１または請求項２に記載の歯車変速装置において、第２歯車変速機構は、第１入力軸に固定された駆動ギヤ及び第１副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる第１の前進ギヤ対と、第２入力軸に固定された駆動ギヤ及び第１副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる第２の前進ギヤ対と、第１副軸に設けられて第１及び第２の前進ギヤ対の各被駆動ギヤを第１副軸に選択的に連結する第５切換クラッチよりなることが好ましい。

前項に記載の歯車変速装置において、第２歯車変速機構は第１入力軸に回転自在に設けられた駆動ギヤと第１副軸に固定された被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対をさらに有し、第１切換クラッチは第１入力軸の回転をこの前進ギヤ対の駆動ギヤと出力軸に選択的に伝達することが好ましい。

上述のように、請求項１に記載の発明によれば、出力軸が第１入力軸と同軸的に後方に延びるように配置されているので、フロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置を得ることができる。また第２入力軸に伝達された駆動力を第２副軸に伝達する後進ギヤ列のうちの第２入力軸と第１副軸の間に設けられた駆動ギヤ及びアイドルギヤと、第２歯車変速機構のうちの第２入力軸に伝達された駆動力を第１副軸に伝達する前進ギヤ対とは、同一のものを共用し、これにより使用するギヤ数は５個から２個減少して３個になるとともに、後進ギヤ列のアイドルギヤは第１副軸に設けられて独立したアイドル軸が不要となるので、デュアルクラッチ式の歯車変速装置の構造を簡単にするとともに軽量化することができる。また第２副軸に伝達された駆動力は共通の中間伝達ギヤ対を通って第１入力軸に伝達され、また第１入力軸と出力軸は第１切換クラッチにより離脱可能に連結されており、これによりギヤの数が一層減少するので、デュアルクラッチ式の歯車変速装置の構造を一層簡単にするとともに一層軽量化することができる。さらに副軸を２本設けることにより少なくとも一部のギヤを軸線方向に対し並列に配置して軸線方向に沿った長さを短くして、デュアルクラッチ式の歯車変速装置をコンパクトにまとめることができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１入力軸は筒状の第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けており、これによりデッドスペースが減少するので、デュアルクラッチ式歯車変速装置は一層コンパクトにまとまったものとなる。

請求項３に記載の発明によれば、第１歯車変速機構の後進ギヤ列の駆動ギヤ及びアイドルギヤと第３歯車変速機構の一方の前進ギヤ対とが同一のものを共用するのに加え、第３歯車変速機構の他方の前進ギヤ対の駆動ギヤと第１歯車変速機構の前進ギヤ対の駆動ギヤも同一のものを共用するので減少するギヤの数はさらに多くなり、従ってデュアルクラッチ式歯車変速装置の構造は一層簡単かつ軽量となる。

請求項４の発明によれば、第４歯車変速機構は２組の前進ギヤ対と第４切換クラッチよりなり第１入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構であるので、変速段数を増大することができる。

請求項５に記載の発明によれば、第１入力軸と出力軸を離脱可能に連結する第１切換クラッチを利用して第１入力軸の回転を第１副軸と出力軸に選択的に伝達する前進ギヤ対を設けたので、新たな切換クラッチを設けることなく前進ギヤ対を追加するだけで変速段数を増大することができる。

請求項６に記載の発明によれば、第２歯車変速機構を第１及び第２入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構として歯車変速装置の構造を一層簡単かつ軽量にすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項５の発明と同様、新たな切換クラッチを設けることなく前進ギヤ対を追加するだけで変速段数を増大することができる。

先ず、図１〜図４に示す第１実施形態により、本発明による歯車変速装置を実施するための最良の形態の説明をする。この第１実施形態は、前進７段、後進２段の自動変速装置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１５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１６と、この両入力軸１５，１６と平行に配置された第１副軸１７及び第２副軸１８と、筒状の第２入力軸１６を貫通して後方に突出する第１入力軸１５と同軸的に後方に延びる出力軸１９を有している。第１入力軸１５及び第２入力軸１６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。

第１入力軸１５とその後側に同軸的に後方に延びるように配置された出力軸１９の間には、この両軸１５，１９を離脱可能に連結する第１切換クラッチ３０Ａが設けられている。第２入力軸１６と第２副軸１８の間には第１歯車変速機構２０Ａが設けられ、第１及び第２入力軸１５，１６と第１副軸１７の間には第２歯車変速機構２０Ｂが設けられている。また第１入力軸１５と第２副軸１８はそれぞれに固定された中間伝達ギヤ対２６ａ，２６ｂにより常時連結され、第１副軸１７と出力軸１９はそれぞれに固定された最終伝達ギヤ対２９ａ，２９ｂにより常時連結されている。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４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所定の最大値Ｔ0 となり他方が０となるように、またエンジン１０の回転速度が所定の低回転速度以下の場合は両方の伝達トルクが何れも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。

第１歯車変速機構２０Ａは、第６速ギヤ対２５ａ，２５ｂと、後進ギヤ列２８ａ，２８ｂ，２８ｃと、第２切換クラッチ３０Ｂにより構成されている。第６速ギヤ対は、第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ２５ａと、第２副軸１８に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２５ｂよりなり、後進ギヤ列は、第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ２８ａと、第１副軸１７に回転自在に設けられたアイドルギヤ２８ｂと、第２副軸１８に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２８ｃよりなるものである。

第２切換クラッチ３０Ｂは、図１及び図２に示すように、第２副軸１８にスプライン固定されたクラッチハブＬと、第６速被駆動ギヤ２５ｂに圧入固定された第６速係合部材Ｓ６と、後進被駆動ギヤ２８ｃに圧入固定された後進係合部材ＳＲと、クラッチハブＬと左右の各係合部材Ｓ６，ＳＲの間にそれぞれ介在されたシンクロナイザリングＯ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２５ｂ，２８ｃを交互にまた両方を同時に第２副軸１８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２切換クラッチ３０ＢのスリーブＭは、図に示す中立位置では係合部材Ｓ６，ＳＲ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Ｎにより第６速被駆動ギヤ２５ｂ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Ｏにスプライン係合して第２副軸１８と第６速被駆動ギヤ２５ｂの回転を同期させ、次いで第６速係合部材Ｓ６の外周の外歯スプラインと係合し、第２副軸１８と第６速被駆動ギヤ２５ｂを一体的に連結して第６速段を形成する。またシフトフォークＮによりスリーブＭが後進被駆動ギヤ２８ｃ側にシフトされれば、同様にして第２副軸１８と後進被駆動ギヤ２８ｃの回転を同期させた後にこの両者を一体的に連結して後進段を形成する。

第２歯車変速機構２０Ｂは、第２入力軸１６と第１副軸１７の間に設けられた第３歯車変速機構２０Ｂ１と、第１入力軸１５と第１副軸１７の間に設けられた第４歯車変速機構２０Ｂ２により構成され、さらに第１入力軸１５と第１副軸１７の間に設けられた第７速ギヤ対２７ａ，２７ｂを有している。第７速ギヤ対は、第１入力軸１５の後部に回転自在に設けられた駆動ギヤ２７ａと第１副軸１７に固定された被駆動ギヤ２７ｂよりなるものである。

第３歯車変速機構２０Ｂ１は、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂと、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂと、第３切換クラッチ３０Ｃにより構成されている。第２速ギヤ対は第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ２２ａ（後進駆動ギヤ２８ａと共用）と、第１副軸１７に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２２ｂ（後進アイドルギヤ２８ｂと共用）よりなり、第４速ギヤ対は第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ２４ａ（第６速駆動ギヤ２５ａと共用）と、第１副軸１７に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２４ｂよりなるものである。また第３切換クラッチ３０Ｃは各被駆動ギヤ２２ｂ，２４ｂを交互にまた両方を同時に第１副軸１７に離脱可能に接続するシンクロメッシュ機構である。第３切換クラッチ３０Ｃは構造それ自体は前述した第２切換クラッチ３０Ｂと同一であり、クラッチハブＬが第１副軸１７に固定され、第２速係合部材Ｓ２と第４速係合部材Ｓ４がそれぞれ被駆動ギヤ２２ｂ及び被駆動ギヤ２４ｂに固定されている点が異なるだけである。第３切換クラッチ３０Ｃは、第２切換クラッチ３０Ｂと同様、図示の中立位置では何れの係合部材Ｓ２，Ｓ４とも係合されていないが、シフトフォークＮによりスリーブＭが第２速被駆動ギヤ２２ｂ側にシフトされれば、第１副軸１７と第２速被駆動ギヤ２２ｂの回転が同期された後この両者が一体的に連結されて第２速段が形成され、またスリーブＭが第４速被駆動ギヤ２４ｂ側にシフトされれば、第１副軸１７と第４速被駆動ギヤ２４ｂの回転が同期された後この両者が一体的に連結されて第４速段が形成される。すなわち第３歯車変速機構２０Ｂ１は、第２入力軸１６と第１副軸１７の間で第２速段と第４速段の２段に変速比を切り換えて回転を伝達する２段変速機構を構成している。

第４歯車変速機構２０Ｂ２は、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂと、第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂと、第４切換クラッチ３０Ｄにより構成されている。前述した各歯車変速機構２０Ａ，２０Ｂ１の場合とほゞ同様、第１速ギヤ対は第１入力軸１５に固定された駆動ギヤ２１ａと、第１副軸１７に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２１ｂよりなり、第３速ギヤ対は第１入力軸１５に固定された駆動ギヤ２３ａと、第１副軸１７に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２３ｂよりなり、第４切換クラッチ３０Ｄは各被駆動ギヤ２１ｂ，２３ｂを交互にまた両方を同時に第１副軸１７に離脱可能に接続するシンクロメッシュ機構である。第４切換クラッチ３０Ｄは、第１速係合部材Ｓ１と第３速係合部材Ｓ３がそれぞれ被駆動ギヤ２１ｂ及び被駆動ギヤ２３ｂに固定されている点を除き第３切換クラッチ３０Ｃと同じである。第４切換クラッチ３０Ｄは、図示の中立位置では何れの係合部材Ｓ１，Ｓ３とも係合されていないが、シフトフォークＮによりスリーブＭが第１速被駆動ギヤ２１ｂ側にシフトされれば、第１副軸１７と第１速被駆動ギヤ２１ｂの回転が同期された後この両者が一体的に連結されて第１速段が形成され、またスリーブＭが第３速被駆動ギヤ２３ｂ側にシフトされれば、第１副軸１７と第３速被駆動ギヤ２３ｂの回転が同期された後この両者が一体的に連結されて第３速段が形成される。すなわち第４歯車変速機構２０Ｂ２は、第１入力軸１５と第１副軸１７の間で第１速段と第３速段の２段に変速比を切り換えて回転を伝達する２段変速機構を構成している。

この第１実施形態では、各歯車変速機構２０Ａ，２０Ｂ１，２０Ｂ２の各切換クラッチ３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは各副軸１７，１８側に設けられているが、第１入力軸１５または第２入力軸１６側に設けてもよい。

第１切換クラッチ３０Ａは、第１入力軸１５の後部に回転自在に設けられた第７速ギヤ対の駆動ギヤ２７ａと、これと同軸的に出力軸１９の前端に固定された最終伝達ギヤ対の被駆動ギヤ２９ｂの間に設けられている。第１切換クラッチ３０Ａは構造それ自体は前述した第２切換クラッチ３０Ｂと同一のシンクロメッシュ機構であり、クラッチハブＬが第１入力軸１５の後端に固定され、第５速係合部材Ｓ５と第７速係合部材Ｓ７がそれぞれ最終被駆動ギヤ２９ｂと第７速駆動ギヤ２７ａに固定されている点が異なっているだけである。第１切換クラッチ３０Ａは、図示の中立位置では何れの係合部材Ｓ５，Ｓ７とも係合されていないが、シフトフォークＮによりスリーブＭが最終被駆動ギヤ２９ｂ側にシフトされれば、第１入力軸１５と出力軸１９の回転が同期された後この両者が直結されて第５速段が形成され、またスリーブＭが第７速駆動ギヤ２７ａ側にシフトされれば、第１入力軸１５と第７速駆動ギヤ２７ａの回転が同期された後この両者が一体的に連結されて第７速段が形成される。

上述した各変速段、後進段、中間伝達及び最終伝達で使用する各ギヤの歯数は、各変速段、後進段における変速比が所定の値となるように設定されている。なお、第５速段においては第１入力軸１５と出力軸１９が直結されるので変速比は１である。

この第１実施形態の歯車自動変速装置の制御装置は、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、デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１〜第４切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄを、図３に示すように制御する。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、第１〜第４切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄは中立位置にある。停車状態においてエンジン１０を起動させて歯車変速装置のシフトレバー（図示省略）を前進位置とすれば、制御装置は図３の第１速に示すように、第４切換クラッチ３０Ｄの第１速係合部材Ｓ１が係合し、その他の各クラッチが中立位置となるようにして第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の低回転速度を越えれば、制御装置はアクセル開度に合わせてデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、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１５、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第４切換クラッチ３０Ｄ、第１副軸１７、最終伝達ギヤ対２９ａ，２９ｂを介して出力軸１９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れば、制御装置は、先ず第３切換クラッチ３０Ｃの第２速係合部材Ｓ２を係合させて第２速段を形成してから、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、次いで第１速係合部材Ｓ１を離脱させて、図３の第２速に示す状態にする。同様にして制御装置は、第３速及び第４速では、自動車の作動状態に応じた変速段を順次選択するとともに第１摩擦クラッチＣ１と第２摩擦クラッチＣ２を交互に選択して、その状態に適した変速段での走行が行われるようにする。

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、第１切換クラッチ３０Ａの第５速係合部材Ｓ５を係合させ第１入力軸１５と出力軸１９を連結して第５速段を形成してから、デュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えて第５速走行に切り換え、次いで第４速係合部材Ｓ４を離脱させて、図３の第５速に示す状態にする。自動車の作動状態が第６速走行に適した状態となれば、制御装置は、第２切換クラッチ３０Ｂの第６速係合部材Ｓ６を係合させて第６速段を形成してから、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６速走行に切り換え、この場合は第５速係合部材Ｓ５を離脱させないで、図３の第６速に示す状態にする。この場合は駆動軸１１の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２から第２入力軸１６、第６速ギヤ対２５ａ，２５ｂ（駆動ギヤ２５ａは第４速駆動ギヤ２４ａと共用）、中間伝達ギヤ対２６ａ，２６ｂ、第１入力軸１５、第１切換クラッチ３０Ａを介して出力軸１９に伝達される。

自動車の作動状態が第７速走行に適した状態となれば、制御装置は、デュアルクラッチ１２の両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を一時的にクラッチ断として第１切換クラッチ３０ＡのスリーブＭを第５速係合部材Ｓ５側から第７速係合部材Ｓ７側に切り換えるとともに第６速係合部材Ｓ６を離脱させ、デュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１を係合させて、図３の第７速に示す状態にする。第６速及び第７速においては、出力軸１９の回転速度は駆動軸１１よりも増速される。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。

なお以上の場合において、変速にともなう各切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄの切り換えは、デュアルクラッチ１２が何れかに切り換えられて、その切換クラッチ３０Ａ〜３０Ｄに動力を伝達するクラッチＣ１，Ｃ２がクラッチ断で伝達トルクが０となった状態で行われるので、各変速段の間の切り換えは円滑に行われる。

エンジン１０を起動させた停車状態において歯車変速装置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図３の後進１に示すように、第４切換クラッチ３０Ｄの第１速係合部材Ｓ１と、第２切換クラッチ３０Ｂの後進係合部材ＳＲが係合し、その他の各クラッチが中立位置となるようにして後進第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の低回転速度を越えれば、制御装置はアクセル開度に合わせてデュアルクラッチ１２の第２摩擦クラッチＣ２の係合力を徐々に増加させる。これにより駆動軸１１の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２から第２入力軸１６、後進ギヤ列２８ａ，２８ｂ，２８ｃ（駆動ギヤ２８ａとアイドルギヤ２８ｂは第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂと共用）、第２副軸１８，中間伝達ギヤ対２６ａ，２６ｂ（第６速走行の際と共用）、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ（前進第１速の場合と共用）、第１副軸１７、最終伝達ギヤ対２９ａ，２９ｂを介して出力軸１９に伝達され、自動車は後進第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後進第２速に適した状態となれば、制御装置は図３の後進２に示すように、第４切換クラッチ３０Ｄを第１速係合部材Ｓ１から第３速係合部材Ｓ３に切り換え、これにより駆動力が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂの代わりに第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂ（前進第３速の場合と共用）を通って伝達される後進第２速に切り換える。この切り換えの際には、デュアルクラッチ１２の切り換えは行われないが、第１速係合部材Ｓ１から第３速係合部材Ｓ３に切り換える必要があり、第２クラッチＣ２を一時的にクラッチ断の状態（伝達トルクが０）にする必要があるので、エンジン１０から出力軸１９へのトルク伝達の遮断が生じ、このために円滑な変速が妨げられるおそれがある。しかし後進の場合はアクセル開度を大きくすることはなく、従って伝達トルクそのものが小さいので実質的に問題となることはない。

上述した第１実施形態では、出力軸１９はエンジン１０に連結される駆動軸１１と同軸的に後方に延びているので、フロントエンジンリヤドライブ式自動車に使用するのに適した歯車変速装置が得られる。また、第２クラッチＣ２を介して第２入力軸１６に伝達された駆動力を、後進ギヤ列２８ａ，２８ｂ，２８ｃを介して第２副軸１８に伝達する後進（１速及び２速）走行の場合と、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂを介して第１副軸１７に伝達する前進２速走行の場合とでは、後進ギヤ列の駆動ギヤ２８ａ及びアイドルギヤ２８ｂと第２速ギヤ対の駆動ギヤ２２ａ及び被駆動ギヤ２２ｂは同一のギヤを２組共用しており、これにより使用するギヤ数は５個から２個減少して３個になるとともに、後進ギヤ列のアイドルギヤは第１副軸１７に設けられて独立したアイドル軸が不要となるので、デュアルクラッチ式の歯車変速装置の構造を簡単にするとともに軽量化することができる。さらにこの第１実施形態では、同様に第２入力軸１６に伝達された駆動力を、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂを介して第１副軸１７に伝達する前進４速走行の場合と、第６速ギヤ対２５ａ，２５ｂを介して第２副軸１８に伝達する前進６速走行の場合とでは、第４速ギヤ対の駆動ギヤ２４ａと第６速ギヤ対の駆動ギヤ２５ａは同一のギヤを共用しているので、使用するギヤの数をさらに減少させることができ、変速段数の割には使用するギヤの個数をきわめて少なくする（前進７段、後進２段に対しギヤ数は１６個）ことができる。また、前進第６速と後進、前進第２速と第４速、及び前進第１速と第３速の各切り換えはそれぞれ１個の切換クラッチ３０Ｂ〜３０Ｄで行っているのに加え、第１入力軸１５と出力軸１９の連結による前進第５速と前進ギヤ対２７ａ，２７ｂによる第７速の切り換えも１個の第１切換クラッチ３０Ａにより行っているので、切換クラッチの数を必要最低限にすることができる。従って構造が簡単で軽量な、フロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置を得ることができる。また入力軸１５，１６及び副軸１７，１８をそれぞれ２本設けることにより少なくとも一部のギヤを軸線方向に対し並列に配置して軸線方向に沿った長さを短くでき、さらに２本の入力軸１５，１６を同軸的に配置することによりデッドスペースが減少するので、そのような歯車変速装置を一層コンパクトにまとめることができる。

上述した第１実施形態では、本発明を前進７段、後進２段の歯車変速装置に適用した例につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、必要に応じ変速段数をこれよりも減少または増大させたものとすることができる。図５および図６は本発明を前進５段、後進１段の歯車変速装置に適用した例を示している。この第２実施形態は、第１実施形態と同様、互いに同軸的に設けられた第１及び第２入力軸１５，１６と、これらと平行に配置された第１副軸１７及び第２副軸１８と、第１入力軸１５と同軸的に後方に延びる出力軸１９を有しており、駆動軸１１の回転を両入力軸１５，１６にそれぞれ伝達する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を有するデュアルクラッチ１２と、第１入力軸１５と出力軸１９を離脱可能に連結する第１切換クラッチ３０Ａと、第２入力軸１６と第２副軸１８の間に設けられた第１歯車変速機構２０Ａと、第１及び第２入力軸１５，１６と第１副軸１７の間に設けられた第２歯車変速機構２０Ｂと、第１入力軸１５と第２副軸１８を常時連結する中間伝達ギヤ対２６ａ，２６ｂと、第１副軸１７と出力軸１９を常時連結する最終伝達ギヤ対２９ａ，２９ｂを備えている。しかしながらこの第２実施形態の第１歯車変速機構２０Ａと第２歯車変速機構２０Ｂは第１実施形態のものとは異なっている。

すなわちこの第２実施形態の第１歯車変速機構２０Ａは、第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ２５ａと、第２副軸１８に回転自在に設けられた被駆動ギヤ２５ｂよりなる前進ギヤ対２５ａ，２５ｂが、第６速ギヤ対でなく第２速ギヤ対である点が、第１実施形態の第１歯車変速機構２０Ａと異なっている。

またこの第２実施態の第２歯車変速機構２０Ｂは、第１入力軸１５と第１副軸１７の間に設けられた第１速ギヤ対３５ａ，３５ｂと、第２入力軸１６と第１副軸１７の間に設けられた第４速ギヤ対３６ａ，３６ｂと、第５切換クラッチ３７よりなる第５歯車変速機構２０Ｂ３、及び第５速ギヤ対２７ａ，２７ｂにより構成されている。第１速ギヤ対は第１入力軸１５に固定された駆動ギヤ３５ａと、第１副軸１７に回転自在に設けられた被駆動ギヤ３５ｂよりなり、第４速ギヤ対は第２入力軸１６に固定された駆動ギヤ３６ａ（後進ギヤ列の駆動ギヤ２８ａと共用）と、第１副軸１７に回転自在に設けられた３６ｂ（後進ギヤ列のアイドルギヤ２８ｂと共用）よりなるものである。

第５切換クラッチ３７は各被駆動ギヤ３５ｂ，３６ｂを交互にまた両方を同時に第１副軸１７に離脱可能に接続するシンクロメッシュ機構であり、構造それ自体は前述した第１実施形態の第２切換クラッチ３０Ｂと同一であり、クラッチハブＬが第１副軸１７に固定され、第１速係合部材Ｓ１と第４速係合部材Ｓ４がそれぞれ被駆動ギヤ３５ｂ及び被駆動ギヤ３６ｂに固定されている点が異なるだけである。第５速ギヤ対２７ａ，２７ｂは第１実施形態の第７速ギヤ対２７ａ，２７ｂに相当するものである。上記以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態と同じである。

この第２実施形態では、歯車自動変速装置の制御装置は、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、デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１及び第２切換クラッチ３０Ａ，３０Ｂ並びに第５切換クラッチ３７を、図６に示すように制御する。この第２実施形態では、第３速において第１入力軸１５と出力軸１９が直結され、第４速及び第５速においては出力軸１９の回転速度は駆動軸１１よりも増速される。これ以外の作動の詳細は、第１実施形態の作動から容易に類推できるので、詳細な説明は省略する。

この第２実施形態でも、第２クラッチＣ２を介して第２入力軸１６に伝達された駆動力を、後進ギヤ列２８ａ，２８ｂ，２８ｃを介して第２副軸１８に伝達する後進走行の場合と、第４速ギヤ対３６ａ，３６ｂを介して第１副軸１７に伝達する前進４速走行の場合とでは、後進ギヤ列の駆動ギヤ２８ａ及びアイドルギヤ２８ｂと第４速ギヤ対の駆動ギヤ３６ａ及び被駆動ギヤ３６ｂは同一のギヤを２組共用しており、これにより使用するギヤ数は５個から２個減少して３個になるとともに後進ギヤ列のアイドルギヤは第１副軸１７に設けられて独立したアイドル軸が不要となる。また第２速及び後進の際には共通の中間伝達ギヤ対２６ａ，２６ｂにより第２副軸１８から第１入力軸１５に動力が伝達され、さらに第３速の際は第１入力軸１５と出力軸１９は第５切換クラッチ３０Ａにより離脱可能に連結されるので、第１実施形態と同様、変速段数の割には使用するギヤの個数をきわめて少なくする（前進５段、後進１段に対しギヤ数は１３個）ことができる。また、前進第２速と後進、及び前進第１速と第４速の各切り換えはそれぞれ１個の切換クラッチ３０Ｂ，３７で行っているのに加え、第１入力軸１５と出力軸１９の連結による前進第３速と前進ギヤ対２７ａ，２７ｂによる第５速の切り換えも１個の第１切換クラッチ３０Ａにより行っているので、切換クラッチの数も必要最低限にすることができる。従って第１実施形態と同様、構造が簡単で軽量な、フロントエンジンリヤドライブ式の自動車に適したデュアルクラッチ式の歯車変速装置を得ることができる。また入力軸１５，１６及び副軸１７，１８をそれぞれ２本設けることにより少なくとも一部のギヤを軸線方向に対し並列に配置して軸線方向に沿った長さを短くできるので、コンパクトにまとまった歯車変速装置を得ることができる。

上述した第１及び第２実施形態では、前進側変速機構の中間段（前進７段の場合は第５速段、前進５段の場合は第３速段）において第１入力軸１５と出力軸１９を直結する例につき説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、最高速段（または最低速段）において第１入力軸１５と出力軸１９を直結するようにして実施することもできる。図７は前進７段、後進２段の歯車変速装置において第７速を直結するようにした場合の例を示している。この第３実施形態は、構成それ自体は第１実施形態と変わらないが、前進ギヤ対２７ａ，２７ｂを第５速ギヤ対としてその駆動ギヤ２７ａを第１入力軸１５の後部に回転自在に設け、第１切換クラッチ３０Ａの第５速係合部材Ｓ５と第７速係合部材Ｓ７がそれぞれ第５速駆動ギヤ２７ａと最終被駆動ギヤ２９ｂに固定され、またこれにともない各ギヤの歯数が異なる点が第１実施形態と異なっている。この第３実施形態では、歯車自動変速装置の制御装置は、第１実施形態の場合と同様にデュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１及び第２切換クラッチ３０Ａ，３０Ｂ並びに切換クラッチ３７を制御する。

この第３実施形態でも、第１実施形態の場合と同様、変速段数の割には使用するギヤの個数を減少させることができ、切換クラッチの数を必要最低限にすることができので、構造が簡単で軽量な歯車変速装置を得ることができ、また、軸線方向に沿った長さを短くできるので、コンパクトにまとまった歯車変速装置を得ることができる。さらに２本の入力軸１５，１６を同軸的に配置することにより、歯車変速装置を一層コンパクトにまとまったものとすることができる。この第３実施形態も、前述と同様、必要に応じて変速段数を減少または増大させることができる。

上述した各実施形態では、２本の入力軸１５，１６を同軸的に配置した例につき説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、２本の入力軸１５，１６が平行に離すように配置して実施してもよく、そのようにしても、変速段数の割には使用するギヤの個数を減少させることができ、切換クラッチの数を必要最低限にすることができので、構造が簡単で軽量な歯車変速装置を得ることができ、また、軸線方向に沿った長さを短くできるので、コンパクトにまとまった歯車変速装置を得ることができる。

本発明による歯車変速装置の第１実施形態の全体構造を示すスケルトン図である。第１実施形態に使用する切換クラッチの一例を示す断面図である。第１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変速装置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。本発明による歯車変速装置の第２実施形態の全体構造を示すスケルトン図である。第２実施形態の変速動作の説明図である。本発明による歯車変速装置の第３実施形態の全体構造を示すスケルトン図である。

１０…原動機、１１…駆動軸、１２…デュアルクラッチ、１５…第１入力軸、１６…第２入力軸、１７…第１副軸、１８…第２副軸、１９…出力軸、２０Ａ…第１歯車変速機構、２０Ｂ…第２歯車変速機構、２０Ｂ１…第３歯車変速機構、２０Ｂ２…第４歯車変速機構、２１ａ，２１ｂ…ギヤ対、２２ａ，２２ｂ…ギヤ対、２３ａ，２３ｂ…ギヤ対、２４ａ，２４ｂ…ギヤ対、２５ａ，２５ｂ…ギヤ対、２６ａ，２６ｂ…中間伝達ギヤ対、２７ａ，２７ｂ…ギヤ対、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…ギヤ対、２９ａ，２９ｂ…最終伝達ギヤ対、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、３５…ギヤ対、３６…ギヤ対、３７…第５切換クラッチ、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）。

Claims

同軸的または互いに平行に配置された第１入力軸及び第２入力軸と、この両入力軸と平行に配置された第１副軸及び第２副軸と、前記第１入力軸と同軸的に後方に延びるように配置された出力軸と、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副軸の回転を常に前記出力軸に伝達する最終伝達ギヤ対よりなる歯車変速装置において、
前記第１入力軸と前記出力軸を離脱可能に連結する第１切換クラッチと、
前記第２入力軸に固定された駆動ギヤ、前記第１副軸に回転自在に設けられたアイドルギヤ及び前記第２副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる後進ギヤ列と、前記第２入力軸に固定された駆動ギヤ及び前記第２副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対と、前記第２副軸に設けられて前記後進ギヤ列と前記前進ギヤ対の各被駆動ギヤを前記第２副軸に選択的に連結する第２切換クラッチよりなり、前記第２入力軸に入力された駆動力を複数の変速比で前記第２副軸に伝達する第１歯車変速機構と、
前記第１及び第２入力軸と前記第１副軸の間に設けられた変速比が互いに異なる複数の前進ギヤ対を有し、この複数の前進ギヤ対を介して前記第１及び第２入力軸と前記第１副軸を選択的に連結して前記第１及び第２入力軸に入力された駆動力を複数の変速比で前記第１副軸に伝達する第２歯車変速機構と、
前記第１入力軸と前記第２副軸の間に設けられてこの両軸を常時連結する中間伝達ギヤ対を備え、
前記第１歯車変速機構のうちの前記第２入力軸と第１副軸の間に設けられた後進ギヤ列の駆動ギヤ及びアイドルギヤと、前記第２歯車変速機構のうちの前記第２入力軸と第１副軸の間に設けられた前進ギヤ対とは、同一のものを共用した
ことを特徴とする歯車変速装置。
請求項１に記載の歯車変速装置において、前記第１入力軸は筒状の前記第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けたことを特徴とする歯車変速装置。
請求項１または請求項２に記載の歯車変速装置において、前記第２歯車変速機構は、前記第２入力軸と前記第１副軸の間に設けられた第３歯車変速機構と、前記第１入力軸と前記第１副軸の間に設けられた第４歯車変速機構よりなり、前記第３歯車変速機構は２組の前進ギヤ対と第３切換クラッチよりなり前記第２入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構とし、前記第１歯車変速機構の後進ギヤ列の駆動ギヤ及びアイドルギヤと前記第３歯車変速機構の一方の前進ギヤ対とは同一のものを共用し、前記第３歯車変速機構の他方の前進ギヤ対の駆動ギヤと前記第１歯車変速機構の前進ギヤ対の駆動ギヤとは同一のものを共用した
ことを特徴とする歯車変速装置。
請求項３に記載の歯車変速装置において、前記第４歯車変速機構は２個の前進ギヤ対と第４切換クラッチよりなり前記第１入力軸と第１副軸の間で変速比を２段に切り換えて回転を伝達する２段変速機構であることを特徴とする歯車変速装置。
請求項３または請求項４に記載の歯車変速装置において、前記第２歯車変速機構は前記第１入力軸に回転自在に設けられた駆動ギヤと前記第１副軸に固定された被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対をさらに有し、前記第１切換クラッチは前記第１入力軸の回転をこの前進ギヤ対の駆動ギヤと前記出力軸に選択的に伝達することを特徴とする歯車変速装置。
請求項１または請求項２に記載の歯車変速装置において、前記第２歯車変速機構は、前記第１入力軸に固定された駆動ギヤ及び前記第１副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる第１の前進ギヤ対と、前記第２入力軸に固定された駆動ギヤ及び前記第１副軸に回転自在に設けられた被駆動ギヤよりなる第２の前進ギヤ対と、前記第１副軸に設けられて前記第１及び第２の前進ギヤ対の各被駆動ギヤを前記第１副軸に選択的に連結する第５切換クラッチよりなることを特徴とする歯車変速装置。
請求項６に記載の歯車変速装置において、前記第２歯車変速機構は前記第１入力軸に回転自在に設けられた駆動ギヤと前記第１副軸に固定された被駆動ギヤよりなる前進ギヤ対をさらに有し、前記第１切換クラッチは前記第１入力軸の回転をこの前進ギヤ対の駆動ギヤと前記出力軸に選択的に伝達することを特徴とする歯車変速装置。