JP5195679B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、ツインクラッチの車両用自動変速機に関する。

車両（自動車）の自動変速機には、駆動歯車と被動歯車とが常時噛合う常時噛合い式の歯車機構を用い、動力伝達のロスを抑えながら連続的に変速を行わせるデュアルクラッチ（「ツインクラッチ」とも呼ぶ。）変速機と呼ばれる変速機がある。

例えば特許文献１には、入力軸を二重構造とし、第１の出力軸に、１速、４速、後進の被動歯車を設け、第２の出力軸に、５速、３速、６速、２速の４つの被動歯車を設けた変速機が記載されている。

またＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）式で、エンジンを横置きにした車両においては、車両前部のタイヤやサイドメンバなどの間に、エンジン、変速機、駆動機構、操舵機構などが組み込まれる。そのことから変速機は、軸方向の長さが短い方が好ましい。変速機の軸方向長さを短くするため、ギヤとシンクロナイザユニットとを一部軸方向に重ねることなどが従来例の中に多く見られる。

例えば特許文献１は自動車用デュアルクラッチトランスミッションの発明であり、５速の駆動ギヤと１−３のシンクロナイザユニット、および３速の駆動ギヤと５速のスリーブとをオーバーラップさせている例が見られる。

特許文献２は機械式ギヤボックスの内部制御装置の発明であり、１速の駆動ギヤと３速-５速のスリーブとをオーバーラップさせ、また５速の駆動ギヤと１速のスリーブとをオーバーラップさせた例が図１に見える。

特許文献３には、６段副軸式変速機のための変速機構造に関する発明が記載されている。

特許文献４はダブルクラッチ変速機の発明で、３速の駆動ギヤと５速スリーブとをオーバーラップさせている例が見られる。

特許文献５はツインクラッチ式変速機の発明で、１速の駆動ギヤと３速−５速のスリーブがオーバーラップしている例が見られる。

特表２００７−５３４８９９号公報 特表２００６−５１５９２２号公報 特表２００３−５０３６６３号公報 特開２００７−３２１８１８号公報 特開２００４−２６３７０８号公報

しかしながら、変速機の軸方向長さを短くしようとしてギヤとシンクロナイザユニットとを軸方向にオーバーラップさせようとしても、軸間距離の関係から互いに干渉してしまうことがある。すると、ギヤとシンクロナイザユニットとを軸方向に離して配置することとなり、入力軸や出力軸などの各軸の軸方向長さが長くなってしまう。殊にシンクロナイザユニットは、スリーブが軸方向に移動することから、軸方向に離す距離が大きくなり、そのため変速機の軸方向長さを長くさせる一つの要因となっていた。

横置きエンジンの車両で、変速機の軸方向長さ（横幅）が長くなると、車両のエンジンルーム内に幅方向に広い取付空間を要し、搭載させることができる車両が少なくなり、内燃機関の車両搭載性が低下してしまうという問題があった。

特に上記特許文献１では、５速の駆動ギヤより１速や３速のギヤの方が径は小さく、オーバーラップにおいては有利にできるが、そのように構成されていない。また、特許文献１の図面はスケルトンであり、これからはギヤの配列を明確に把握することはできない。

特許文献２では、５速の駆動ギヤと１速のスリーブとをオーバーラップさせているが、特許文献１と同様１速や３速の駆動ギヤの方が径は小さく横幅短縮において有利となる。また特許文献２にも、スケルトン図しかなく、クラッチギヤや被動ギヤの配置を明確に把握できない。

特許文献３では、駆動ギヤとスリーブとをオーバーラップさせている点は見られず、変速機の横幅は、各ギヤやスリーブの横幅の長さを加算した以上の値となり、横幅の短縮はほとんど見られない。

特許文献４では、３速の駆動ギヤに５速のスリーブをオーバーラップさせているが、径の小さい駆動ギヤにオーバーラップさせた方が構造的には有利である。また、クラッチギヤの軸方向端面を、オーバーラップさせるギヤの端面より外方に張り出させた方が、スリーブの移動範囲内にギヤを配置させ、ギヤとシンクロ機構とをより確実にオーバーラップさせることができるが、かかる構成は見られない。また、一方向のシンクロナイザユニットとオーバーラップさせている構成が見られ、かかる構成では十分に横幅を短縮させる効果が得られないものとなっている。

特許文献５では、特許文献４と同様、クラッチギヤの軸方向端面を、オーバーラップさせるギヤの端面より外方に張り出させた方が、スリーブの移動範囲内にギヤを配置させ、ギヤとシンクロ機構とをより確実にオーバーラップさせることができるが、かかる構成は見られない。一方向のスリーブである１速のシンクロナイザユニットが、ギヤとオーバーラップされておらず、スリーブのストローク量を確保することが難しい構成となっている。また、一方向のスリーブをオーバーラップさせるとすると、５速の駆動ギヤとクラッチギヤとの間に隙間が形成されることとなり、横幅短縮には好ましくない構成となる。

上記の課題を解決するために、本発明は、デュアルクラッチ式変速機を次のように構成した。

デュアルクラッチ式変速機は、クラッチ機構を２組備え、各クラッチ機構には、第１の入力軸と第２の入力軸とを一方を円筒状とし、他方の外周に同軸に設けた、二重構造の入力軸が連結されている。デュアルクラッチ式変速機は、車両に横置きに支持される内燃機関に、内燃機関の出力軸と平行に入力軸が配置されるように取り付けられる。

デュアルクラッチ式変速機には、入力軸と平行に、第１の出力軸と第２の出力軸からなる出力軸が設けられている。第１の出力軸は、少なくとも１速と５速の被動ギヤと、１速と５速のシンクロナイザユニットを具え、第２の出力軸は、３速の被動ギヤと、３速のシンクロナイザユニットを具えている。

第１の入力軸と第２の入力軸のいずれかに、３速の駆動ギヤを、１速と５速のシンクロナイザユニットの作動範囲と軸方向に重ねて取り付ける。また３速のシンクロナイザユニットの作動方向を、１速の駆動ギヤが設けられている方向とし、かつ上記第１の入力軸と第２の入力軸のいずれかに、駆動ギヤの中で最も小径の１速の駆動ギヤを、３速のシンクロナイザユニットの軸方向移動範囲と、１速の駆動ギヤと１速の被動ギヤとが噛み合う範囲と、を軸方向に重ねて設けたこととしてデュアルクラッチ式変速機を構成した。

本発明にかかるデュアルクラッチ式変速機は、３速の被動ギヤを出力軸の一方に設け、１速および５速の被動ギヤを他方の出力軸に設けたので、径の小さいギヤをそれぞれの出力軸に対向して配置することとなり、対向したシンクロナイザユニットと干渉を容易に防止できる。

１速と５速のシンクロナイザユニットの作動範囲内に、３速の駆動ギヤを軸方向に重ねて配置し、３速のシンクロナイザユニットの作動方向を１速の駆動ギヤが配置された方向に設定し、かつ３速のシンクロナイザユニットの作動範囲内に、１速の駆動ギヤを軸方向完全に重ねて配置したので、各ギヤとシンクロナイザユニットとを軸方向に離すことなく１速、３速、５速の伝達ギヤを設けることができる。したがって、入力軸および出力軸の軸方向長さを短縮させることができる。

これにより、変速機の全長（横幅）を短縮させ、車両に搭載させやすくなり、内燃機関の車両搭載性を向上させることができる。

本発明にかかる車両用変速機の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す車両用変速機の一部を示す断面図である。 図１に示す車両用変速機の各軸の配置を示す図である。

本発明にかかる車両用変速機の一実施形態について、図を参照して説明する。
図１に、車両用変速機１０の概略構成を示す。車両用変速機１０は、横置きエンジン用のデュアルクラッチ（ツインクラッチ）変速機で、前進段に６速、後進段に１速の計７速の変速段を有している。車両用変速機１０の図の右方には、エンジン１００が連結されている。

エンジン１００は、駆動力伝達軸１１０が、車両（図示せず。）の車幅方向に配置されて、いわゆる横置きエンジンとなっている。車両は、ＦＦ車両で、フロントエンジン・フロントドライブとなっている。尚、車両はＦＦをベースとした４輪駆動、あるいは後輪駆動方式（ＦＲ）であってもよい。車両用変速機１０の図の下方には、差動機構１０２が連結されている。

車両用変速機１０は、クラッチユニット１２と、入力系機構１４と、出力系機構１６を備えている。クラッチユニット１２は、図の右方に設けられている。クラッチユニット１２は、軸方向に２組のクラッチ１８とクラッチ２０を具えた、デュアルクラッチであり、クラッチユニット１２の入力端部には、エンジン１００の駆動力伝達軸１１０が接続されている。

クラッチユニット１２の出力端部には、入力系機構１４が連結されている。入力系機構１４は、第１入力軸２４、第２入力軸２６、各種駆動ギヤなどから形成されている。

第１入力軸２４は、円柱状で、軸受１２０により外枠１０４（図２参照。）に回動自在に支持されている。第１入力軸２４の一端は、クラッチ１８に連結されている。

第２入力軸２６は円筒状で、第１入力軸２４の外周に、第１入力軸２４と同軸に設けられている。第２入力軸２６は、軸受１２２により、回動自在に支持されている。第２入力軸２６の一端は、クラッチ２０に連結されている。第１入力軸２４と第２入力軸２６は、軸受１２０、１２２、１２４等により、互いに、かつそれぞれが外枠１０４に対して回動自在に支持されている。

第１入力軸２４の他端（エンジン１００と逆側。）は、第２入力軸２６から突出しており、突出した部分にギヤ４０、ギヤ４２、ギヤ４４が、軸受１２０側から順次設けられている。ギヤ４０は１速の駆動ギヤで、ギヤ４２は３速の駆動ギヤで、ギヤ４４は５速の駆動ギヤである。ギヤ４０、ギヤ４２、ギヤ４４の各ギヤは、第１入力軸２４に固定してあり、第１入力軸２４と一体に回転する。

第２入力軸２６には、ギヤ４６とギヤ４８が、軸受１２０側の軸端から設けられている。ギヤ４６は４速と６速の駆動ギヤであり、ギヤ４８は２速と後進段の駆動ギヤである。

ギヤ４６、ギヤ４８の各ギヤは、それぞれ第２入力軸２６に固定してあり、第２入力軸２６と一体に回転する。

出力系機構１６は、第１出力軸３０と、第２出力軸３２と、第３出力軸３４などから形成されている。各出力軸は、互いに平行で、かつ第１入力軸２４と平行に設けられている。

第１出力軸３０は、軸受１２６、軸受１２８により外枠１０４に回動自在に設けられている。第１出力軸３０には、軸受１２６側から順にギヤ５０、ギヤ５４、ギヤ５６、ギヤ５８、ギヤ１４０が設けられている。ギヤ５０は、１速の被動ギヤで、ギヤ４０と噛み合っている。ギヤ５４は、５速の被動ギヤで、ギヤ４４と噛み合っている。ギヤ５６は、４速の被動ギヤで、ギヤ４６と噛み合っている。ギヤ５８は、２速の被動ギヤで、ギヤ４８と噛み合っている。

ギヤ１４０は、出力ギヤで、リングギヤ１４６と噛み合っている。（図３参照。）ギヤ５０、ギヤ５４、ギヤ５６、ギヤ５８は、第１出力軸３０に回動自在に取り付けられている。リングギヤ１４６は、差動機構１０２のリングギヤで、リングギヤ１４６に入力されたエンジン１００の駆動力は、左右の駆動軸、例えば前輪駆動軸に配分される。

第２出力軸３２は、軸受１３０と軸受１３２により外枠１０４（図２参照。）に回動自在に設けられている。第２出力軸３２には、ギヤ５２、ギヤ６６、ギヤ６８、ギヤ１４２が、軸受１３０側から順に設けられている。ギヤ５２は、３速の被動ギヤで、ギヤ４２と噛み合っている。ギヤ６６は、６速の被動ギヤで、ギヤ４６と噛み合っている。ギヤ６８は、後進回転伝達用の被動ギヤで、ギヤ４８と噛み合っている。更にギヤ６８は、ギヤ７０を介して後進ギヤ７２に噛み合っている。ギヤ１４２は、リングギヤ１４６と噛み合っている。（図３参照。）
第３出力軸３４は、後進ギヤ７２と出力ギヤ１４４を具え、軸受１３４と軸受１３６により外枠１０４に回動自在に設けられている。後進ギヤ７２は、前述したようにギヤ７０に噛み合っている。出力ギヤ１４４は、リングギヤ１４６と噛み合っている。（図３参照。）
次に、シンクロナイザユニットについて説明する。シンクロナイザユニットは、被動ギヤに隣接して設けられ、出力軸と被動ギヤと連結し、被動ギヤの回転を出力軸に伝達させる機構である。

図１に示すように第１出力軸３０のギヤ５０とギヤ５４との間には、１速５速の１・５速シンクロナイザユニット８０が設けられている。また同様にギヤ５６とギヤ５８の間には、２速４速の２・４速シンクロナイザユニット８２が設けられている。

第２出力軸３２のギヤ５２の軸受１３０側には、３速の３速シンクロナイザユニット８４が設けられている。同様にギヤ６６の軸受１３２側には６速の６速シンクロナイザユニット８６が設けられている。第３出力軸３４のギヤ７２の軸受１３４側には後進用のシンクロナイザユニット８８が設けられている。

上記各シンクロナイザユニットは、従来のシンクロナイザユニットと同様の構成で、スリーブ９０を軸方向に移動自在に具え、スリーブ９０が被動ギヤに噛み合うと、出力軸と被動ギヤとが連結される。またシンクロナイザユニットには、作動が左右両方向と片方向のみのものがあるが、これも従来のものと同様である。

更に１・５速シンクロナイザユニット８０は、図２に示すようにクラッチギヤ５５のギヤ５４側の端面が、ギヤ４２のギヤ５４側（正確にはギヤ４４側。）の端面より図において右方、つまりギヤ５４側に位置している。これにより１・５速シンクロナイザユニット８０は、ギヤ５０を結合させるときにはスリーブ９０がギヤ５０の端面に当接する直近まで移動するとともに、ギヤ５４を結合させるときにはスリーブ９０がクラッチギヤ５５のギヤ５４側に位置する歯面周縁まで移動し、スリーブ９０の移動範囲内にギヤ４２が完全に配置されるように形成されている。また３速の３速シンクロナイザユニット８４は、ギヤ５２の結合を解除させるときにはスリーブ９０が外枠１０４に当接する直近まで軸受１２０側に移動するように形成されている。

次に、車両用変速機１０の作用について説明する。
エンジン１００からの駆動力は、駆動力伝達軸１１０を介してクラッチユニット１２に入力される。クラッチユニット１２は、ＥＣＵ（図示せず。）からの指示に従い、クラッチの接続を適宜変更する。

１速発進する場合を例に説明する。まずクラッチ１８およびクラッチ２０の双方が解除されている状態で、１・５速シンクロナイザユニット８０のスリーブ９０がシフトフォークにより図の左方に移動され、ギヤ５０が第１出力軸３０と連結される。そして、クラッチ１８が接続されると、エンジン１００の駆動力が第１入力軸２４からギヤ４０を通りギヤ５０に伝わる。これにより１・５速シンクロナイザユニット８０を介して第１出力軸３０にエンジン１００の駆動力が伝達され、リングギヤ１４６が回転して駆動軸が駆動される。

ギヤを２速に切り替えるときは、２・４速シンクロナイザユニット８２のスリーブ９０をギヤ５８に結合させ、クラッチ１８の接合を解除し、クラッチ２０を接合させる。クラッチ２０の接合により、エンジン１００の駆動力が、第２入力軸２６に伝達される。そしてギヤ４８を通してギヤ５８に伝わった駆動力が２・４速シンクロナイザユニット８２を介して第１出力軸３０に伝わり、リングギヤ１４６を回転させる。これにより、２速走行が行われる。以下、第２出力軸３２での作動を加えて、３速以降の変速操作もなされる。

上述したように、１・５速シンクロナイザユニット８０とギヤ４２は、互いに当接することがないように形成され、配置されている。更にギヤ４２は、その軸方向の位置を、１・５速シンクロナイザユニット８０のスリーブ９０が軸方向に移動する移動範囲内に完全にその歯幅が含まれるように重ねて（オーバーラップ）、第１入力軸２４に設けられている。

更に、３速シンクロナイザユニット８４とギヤ４０とは、互いに当接することのないように形成され、配置されている。加えて３速シンクロナイザユニット８４は、スリーブ９０を軸受１２０側に退避させたとき、ギヤ４０とスリーブ９０とが軸方向に重なるように第２出力軸３２に設けられている。

車両用変速機１０は、１速から後進段まで適宜変速が可能で、しかも上述したように各ギヤやシンクロナイザユニットが構成されていることから、第１入力軸２４、第１出力軸３０、第２出力軸３２の軸方向の長さを短縮させ、車両用変速機１０自体の軸方向長さ、つまり横幅を短縮させることができる。

すなわち、ギヤ４２は３速の駆動ギヤであり、３速の変速比の関係から径を小さくでき、１・５速シンクロナイザユニット８０と干渉することなく、１・５速シンクロナイザユニット８０と軸方向に重ねて配置できる。そのため、ギヤ４２と１・５速シンクロナイザユニット８０とを、干渉を避けるため互いに軸方向にずらして配置したり、出力軸の軸径や、シンクロナイザユニットの径を縮小させる必要がなくなり、強度上の支障を生じさせることなく、第１出力軸３０や第１入力軸２４を短縮させ、車両用変速機１０の軸方向長さを短縮させることができる。

またギヤ４０は１速の駆動ギヤで、変速比の関係から径を小さくでき、３速シンクロナイザユニット８４と干渉することなく、３速シンクロナイザユニット８４と軸方向に重ねて配置できる。そのため、３速シンクロナイザユニット８４とギヤ４０とを、干渉を避けるため互いに軸方向にずらして配置する必要がなくなり、これによっても第２出力軸３２や第１入力軸２４を短縮させ、車両用変速機１０の軸方向長さを短縮させることができる。また、各出力軸の軸径や、シンクロナイザユニットの径を必要量確保し、十分な強度を保持することができる。

したがって、車両用変速機１０によれば、入力系機構１４および出力系機構１６の軸方向長さが短縮できるので、車両用変速機１０の横幅を短くでき、エンジン１００に取り付けたときの車両用駆動装置の全幅を短縮させることができる。したがって車両用変速機１０の車両への搭載性を良好にし、またタイヤの切れ角を大きくし、更に組み付け時の作業性や車両の整備性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

本発明は、デュアルクラッチ式変速機など、多軸の車両用自動変速機に利用できる。

１０…車両用変速機
１２…クラッチユニット
１４…入力系機構
１６…出力系機構
１８…．クラッチ
２０…クラッチ
２４…第１入力軸
２６…第２入力軸
３０…第１出力軸
３２…第２出力軸
３４…第３出力軸
４０…ギヤ
８０…１・５速シンクロナイザユニット

Claims (3)

1. 駆動力を出力する駆動力伝達軸を車幅方向に延在させて車両に横置き状態に支持される内燃機関の左右いずれかの側に連結される車両用変速機であって、
   前記駆動力伝達軸に連結される２組のクラッチ機構と、
   軸方向を車幅方向に延在させて設けられ、前記２組のクラッチ機構の一方に連結した第１の入力軸および他方に連結した第２の入力軸と、
   前記第１の入力軸と第２の入力軸のいずれか一方の入力軸で、かかる入力軸の前記クラッチ機構が連結された端部と逆側の軸端から１速、３速、５速の順に設けられた各速の駆動ギヤと、
   軸方向を車幅方向に延在させて設けられ、前記１速の駆動ギヤに噛み合う１速の被動ギヤ、および前記５速の駆動ギヤに噛み合う５速の被動ギヤを有する第１の出力軸と、
   前記第１の出力軸の前記１速の被動ギヤと前記５速の被動ギヤの間に軸方向に移動可能に設けられ、いずれかの方向に移動して前記１速の被動ギヤあるいは前記５速の被動ギヤを該第１の出力軸に連結させる１・５速シンクロナイザユニットと、
   軸方向を車幅方向に延在させて設けられ、前記３速の駆動ギヤに噛み合う３速の被動ギヤを有する第２の出力軸と、
   前記第２の出力軸に、軸方向に移動可能に設けられ、前記３速の被動ギヤに接合、あるいは離間して、該３速の被動ギヤを前記第２の出力軸に適宜連結させる３速シンクロナイザユニットと、を備え、
   更に前記１・５速シンクロナイザユニットの軸方向移動範囲内に、前記３速の駆動ギヤを、該３速の駆動ギヤが有する幅方向厚みを軸方向に完全に含むように位置を重ねて設け、
   かつ前記３速シンクロナイザユニットの軸方向移動範囲と、駆動ギヤの中で最も小径の前記１速の駆動ギヤと前記１速の被動ギヤとが噛み合う範囲と、を軸方向に重ねて設けたことを特徴とする車両用自動変速機。
2. 前記１速と前記５速の被動ギヤは、前記１・５速シンクロナイザユニットの軸方向作動幅にほぼ等しい間隔で軸方向に配置され、かつ前記３速の駆動ギヤは、前記１速と前記５速の被動ギヤの前記間隔内に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用自動変速機。
3. 前記１・５速シンクロナイザユニットの前記５速の被動ギヤを連結させるクラッチギヤは、該クラッチギヤの前記５速の被動ギヤ側の端面が、前記３速の駆動ギヤの前記５速の被動ギヤ側の端面より、前記５速の被動ギヤ側に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用自動変速機。

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