JP6588051B2 - 変速機構 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される変速機構に関する。

従来、車両に搭載される変速機構として、車両の動力源側から伝達された動力を車両の車輪側に伝達する２つの動力伝達系統、すなわち、奇数段用の歯車列からなる動力伝達系統、および、偶数段用の歯車列からなる動力伝達系統と、２つの動力伝達系統を切り替える切り替え用クラッチとを備えるデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）が知られている（例えば、特許文献１−３参照。）。

特表２００７−５３４８９９号公報 特表２００８−５４４１６１号公報 特開２０１０−１９６７４５号公報

しかしながら、従来のＤＣＴにおいては、２つの動力伝達系統が切り替え用クラッチに対して同一の側に配置されているので、ギアのレイアウトの選択肢が少ないという問題がある。

そこで、本発明は、ギアの新たなレイアウトを可能にすることができる変速機構を提供することを目的とする。

本発明の変速機構は、車両の動力源側から伝達された動力を前記車両の車輪側に伝達する、奇数段用と偶数段用の２つの動力伝達系統と、前記２つの動力伝達系統にそれぞれ接続されて動力を伝達するようにタンデム配置した２つの動力伝達部と、前記２つの動力伝達部間に前記動力伝達部と同心となるタンデム配置されて、前記動力伝達部を切り替えることによって前記２つの動力伝達系統を切り替える切り替え用クラッチとを備えたことを特徴とする。

この構成により、本発明の変速機構は、切り替え用クラッチの両側で２つの動力伝達系統に接続するので、切り替え用クラッチの片側に２つの動力伝達系統の双方を配置した従来技術とは、２つの動力伝達系統に対する切り替え用クラッチの位置が異なる。したがって、本発明の変速機構は、ギアの新たなレイアウトを可能にすることができる。

本発明の変速機構は、前記動力源からの動力を前記２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチを備えても良い。

動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチは、ディスククラッチである場合、クラッチディスクの径が大きいので、慣性モーメントが大きい。そのため、動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチがディスククラッチである場合、ギア切り替えに伴う慣性モーメントの急激な変化抑制が必要となり、通常は、変速機構においてギアを切り替える動力切替装置として、シンクロメッシュ機構を備えたものを動力伝達系統が変速段ごとにそれぞれ備える必要がある。しかしながら、本発明の変速機構は、切り替え用クラッチがギア切り替えを行う２つの動力伝達系統の上流側にあって同期性能を発揮できるので、動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチがディスククラッチであっても、シンクロメッシュ機構を備えていない動力切替装置を動力伝達系統が備えることができる。したがって、本発明の変速機構は、小型化、軽量化および低コスト化することができる。

本発明の変速機構において、前記２つの動力伝達系統の少なくとも１つは、前記動力伝達系統自身における変速段を切り替える動力切替装置を備え、前記動力切替装置の少なくとも１つは、シンクロメッシュ機構を備えていなくても良い。

この構成により、本発明の変速機構は、シンクロメッシュ機構を備えていない動力切替装置を動力伝達系統が備えるので、小型化、軽量化および低コスト化することができる。

本発明の変速機構において、シンクロメッシュ機構を備えていない前記動力切替装置の少なくとも１つは、互いに変速比が異なる系統から動力が入力される複数の動力入力部材と、互いに変速比が異なる系統に動力を出力する複数の動力出力部材と、前記動力入力部材および前記動力出力部材との噛み合いによって前記動力入力部材および前記動力出力部材の接続の組み合わせを切り替える切替部材とを備え、前記切替部材は、複数の前記動力入力部材のそれぞれに対して複数の前記動力出力部材のそれぞれとの接続を切り替えても良い。

この構成により、本発明の変速機構は、少なくとも１つの動力切替装置において複数の動力入力部材のそれぞれに対して複数の動力出力部材のそれぞれとの接続を切り替えるので、全ての動力切替装置のそれぞれが動力入力部材および動力出力部材の少なくとも一方を１つのみ備えている構成と比較して、変速機構全体として動力入力部材および動力出力部材の総数を低減することができ、小型化、軽量化および低コスト化することができる。

本発明の変速機構において、前記切り替え用クラッチは、両側の前記動力伝達部を切り替えるシンクロメッシュ機構であっても良い。

シンクロメッシュ機構によるクラッチは、ドグクラッチであるので、摩擦力によって動力を伝達するディスククラッチと比較して、径を小さくして慣性モーメントを小さくすることが可能である。本発明の変速機構は、切り替え用クラッチが両側の動力伝達部を切り替えるシンクロメッシュ機構であるので、切り替え用クラッチがディスククラッチである場合と比較して、小型化および軽量化することができる。

本発明の変速機構は、ギアの新たなレイアウトを可能にすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る変速機構を搭載した車両の概略構成を示すブロック図である。 切り替え用クラッチがシンクロメッシュ機構である場合の本発明の第１の実施の形態に係るＦＲ用の４速の変速機構のスケルトン図である。 図２に示す変速機構の操作系の模式図である。 図３に示す操作系の側面模式図である。 図２に示す変速機構の制御系のブロック図である。 切り替え用クラッチが一対のディスククラッチである場合の本発明の第１の実施の形態に係るＦＲ用の４速の変速機構のスケルトン図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＦＲ用の５速の変速機構のスケルトン図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＦＲ用の８速の変速機構のスケルトン図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＦＦ用の４速の変速機構のスケルトン図である。 本発明の第２の実施の形態に係る変速機構のスケルトン図である。 １速の状態である場合の本発明の第３の実施の形態に係る変速機構の断面図である。 図１１に示す変速機構のスケルトン図である。 ２速の状態である場合の図１１に示す変速機構の断面図である。 ３速の状態である場合の図１１に示す変速機構の断面図である。 ４速の状態である場合の図１１に示す変速機構の断面図である。 ２速から３速に切り替える直前の状態である場合の図１１に示す変速機構の断面図である。 ３速から４速に切り替える直前の状態である場合の図１１に示す変速機構の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係る変速機構を搭載した車両の概略構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係る変速機構１０を搭載した車両１の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、車両１は、エンジンやモーターなどの動力源２と、車輪３と、動力源２側からの動力をトルク、回転数および回転方向を変更して車輪３側に伝達する変速機構１０とを備えている。変速機構１０と車輪３との間には、図示しないファイナルドライブと図示しないディファレンシャルギア等が介在されている。変速機構１０は、動力源２側から変速機構１０の動力伝達系統側への動力の伝達状態を変更するクラッチ１１を備えている。なお、動力源２がモーターである場合、クラッチ１１は不要である。

図２は、変速機構１０のスケルトン図である。

図２に示す変速機構１０は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ方式）用の４速の変速機構である。

変速機構１０は、動力源２側からの動力を伝達するクランクシャフトなどのシャフト１２に接続されたクラッチ１１を備え、この出力側にそのインプットシャフト１３が接続されている。クラッチ１１は、車両１がアイドリングの停車状態にあっては、動力源２と変速機構１０とを切り離す一方、停車状態から発進する場合に動力源２側および車輪３側を徐々に接続してスムーズな発進を可能とするため、また変速機構１０のギア切り替え時に動力源２と変速機構１０とを一時的に切り離してスムーズなギア切り替えを可能にするために用いられるクラッチである。クラッチ１１は、例えばディスククラッチである。

変速機構１０は、クラッチ１１にシャフト１２とは反対側に接続されたインプットシャフト１３と、インプットシャフト１３の外周に回転可能に支持された中空のサブシャフト１４と、サブシャフト１４に対してクラッチ１１側とは反対側に配置されていてインプットシャフト１３の外周に回転可能に支持された中空のサブシャフト１５と、サブシャフト１４およびサブシャフト１５の間に配置されていてインプットシャフト１３に対するサブシャフト１４およびサブシャフト１５の接続状態を切り替える切り替え用クラッチ１６とを備えている。

インプットシャフト１３は、サブシャフト１４およびサブシャフト１５の何れかに後述のスリーブ１６ａを介して接続されるハブ１３ａを備えている。ハブ１３ａは、この外周にスプラインが形成されていて、スリーブ１６ａの内周に形成したスプラインと嵌合されている。

サブシャフト１４は、奇数段用の駆動ギア群をそれぞれ構成する１速を実現するためのギア１４ａ及び３速を実現するためのギア１４ｂと、テーパーコーン面およびスプラインが外周にそれぞれ形成されたドグギア１４ｃとを備えている。

サブシャフト１５は、偶数段用駆動ギア群をそれぞれ構成する２速を実現するためのギア１５ａ及び４速を実現するためのギア１５ｂと、後退を実現するためのリバースギア１５ｃと、テーパーコーン面およびスプラインが外周にそれぞれ形成されたドグギア１５ｄとを備えている。

切り替え用クラッチ１６は、例えばイナーシャロック型などのシンクロメッシュ機構である。切り替え用クラッチ１６は、ハブ１３ａの外周のスプラインに常時、またドグギア１４ｃのスプライン、および、ドグギア１５ｄのスプラインの一方と選択的に噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ１６ａと、ハブ１３ａ、ドグギア１４ｃおよびドグギア１５ｄと、ハブ１３ａおよびドグギア１４ｃの間に配置されてドグギア１４ｃのテーパーコーン面に接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング（図示していない。）と、ハブ１３ａおよびドグギア１５ｄの間に配置されてドグギア１５ｄのテーパーコーン面に接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング（図示していない。）とを備えている。ドグギア１４ｃは、動力源２側から伝達された動力をサブシャフト１４に伝達する奇数段用の動力伝達部を構成している。ドグギア１５ｄは、動力源２側から伝達された動力をサブシャフト１５に伝達する偶数段用の動力伝達部を構成している。スリーブ１６ａは、軸方向に移動可能であり、後述のシフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。これら奇数段用の動力伝達部と偶数段用の動力伝達部とは、軸方向にタンデム配置され、これらと同心に切り替え用クラッチ１６が軸方向にタンデム配置される。

変速機構１０は、さらにインプットシャフト１３に対して平行に配置されたカウンターシャフト１７と、カウンターシャフト１７の外周に回転可能に支持されていてギア１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂとそれぞれ噛み合う被駆動ギアであるギア１８、１９、２０、２１と、カウンターシャフト１７に回転可能に支持されていて後退を実現するためのリバースギア２２とを備えている。

カウンターシャフト１７は、ギア１８およびギア２０の何れかに後述のスリーブ２４ａを介して接続されるハブ１７ａと、ギア１９およびギア２１の何れかに後述のスリーブ２５ａを介して接続されるハブ１７ｂと、リバースギア２２に後述のスリーブ２６ａを介して接続されるハブ１７ｃと、後述のアウトプットシャフト２７に接続されるギア１７ｄとを備えている。ハブ１７ａ、ハブ１７ｂおよびハブ１７ｃは、それぞれ、外周にスプラインが形成されて、これら外周スプラインとスリーブ２４ａ、スリーブ２５ａ、及びスリーブ２６ａの内周スプラインとが常時嵌合するようにされている。

ギア１８は、カウンターシャフト１７に回転自在に支持されるとともに、外周にスプラインが形成されているドグギア１８ａを備えている。

ギア１９は、カウンターシャフト１７に回転自在に支持されるとともに、外周にスプラインが形成されているドグギア１９ａを備えている。

ギア２０は、カウンターシャフト１７に回転自在に支持されるとともに、外周にスプラインが形成されているドグギア２０ａを備えている。

ギア２１は、カウンターシャフト１７に回転自在に支持されるとともに、外周にスプラインが形成されているドグギア２１ａを備えている。

リバースギア２２は、カウンターシャフト１７に回転自在に支持されるとともに、外周にスプラインが形成されているドグギア２２ａを備えている。

変速機構１０は、さらに、インプットシャフト１３に対して平行に配置されたリバースアイドラーシャフト２３を備えている。リバースアイドラーシャフト２３は、リバースギア１５ｃおよびリバースギア２２と噛み合うリバースアイドラーギア２３ａを備えている。

変速機構１０は、さらに、スリーブ２４ａの軸方向移動によりギア１８およびギア２０のうちハブ１７ａに接続されるギアを切り替える動力切替装置２４と、スリーブ２５ａの軸方向移動によりギア１９およびギア２１のうちハブ１７ｂに接続されるギアを切り替える動力切替装置２５と、スリーブ２６ａの軸方向移動によりハブ１７ｃにリバースギア２２を接続させるか否かを切り替える動力切替装置２６とを備えている。

動力切替装置２４は、ハブ１７ａと、ギア１８と一体のドグギア１８ａおよびギア２０と一体のドグギア２０ａと、ハブ１７ａの外周スプラインに常時噛み合うとともに、ドグギア１８ａのスプライン、および、ドグギア２０ａのスプラインの一方に選択的に噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ２４ａとを備えている。スリーブ２４ａは、カウンターシャフト１７の延在方向に移動可能であり、後述のシフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。なお、動力切替装置２４は、切り替え用クラッチ１６とは異なり、テーパーコーン面やシンクロナイザーを有していない。

動力切替装置２５は、ハブ１７ｂと、ギア１９のドグギア１９ａおよびギア２１のドグギア２１ａと、ハブ１７ｂの外周スプラインに常時噛み合うとともに、ドグギア１９ａのスプライン、および、ドグギア２１ａのスプラインの一方に選択的に噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ２５ａと、を備えている。スリーブ２５ａは、カウンターシャフト１７の延在方向に移動可能であり、後述のシフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。なお、動力切替装置２５は、切り替え用クラッチ１６とは異なり、テーパーコーン面やシンクロナイザーを有していない。

動力切替装置２６は、ハブ１７ｃと、リバースギア２２と一体のドグギア２２ａと、ハブ１７ｃの外周スプラインに常時噛み合うとともに、ドグギア２２ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ２６ａとを備えている。スリーブ２６ａは、カウンターシャフト１７の延在方向に移動可能であり、後述のシフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。なお、動力切替装置２６は、切り替え用クラッチ１６とは異なり、テーパーコーン面やシンクロナイザーを有していない。

変速機構１０は、車輪３側に動力を伝達するアウトプットシャフト２７を備えている。アウトプットシャフト２７は、カウンターシャフト１７のギア１７ｄと噛み合うギア２７ａを備えていて、カウンターシャフト１７に対して平行に配置されている。アウトプットシャフト２７は、インプットシャフト１３のクラッチ１１とは逆側で、これらと同心となる位置に配置されている。

以上のように、変速機構１０は、動力源２側から伝達された動力を車輪３側に伝達する動力伝達系統として、１速および３速を切り替え可能な奇数段側の動力伝達系統１０ａと、２速、４速および後退を切り替え可能な偶数段側および後退側の動力伝達系統１０ｂとを備えている。切り替え用クラッチ１６は、動力伝達系統１０ａおよび動力伝達系統１０ｂを切り替えるクラッチである。

図３は、変速機構１０の操作系３０の模式図である。図４は、操作系３０の側面模式図である。

変速機構１０は、図３および図４に示す操作系３０を備えている。

操作系３０は、インプットシャフト１３に対して平行で、かつギア１４ａ、１４ｂ、１５ａ〜１５ｃ、１８、２０，２１，１９、２２の半径方向外側に配置されているシフトロッド３１と、シフトロッド３１に移動可能に支持されていてスリーブ１６ａの外周の溝に摺動可能に嵌るシフトフォーク３２と、カウンターシャフト１７に対して平行で、かつギア１４ａ、１４ｂ、１５ａ〜１５ｃ、１８、２０，２１，１９、２２の半径方向外側に配置されているシフトロッド３３と、シフトロッド３３に移動可能に支持されていてスリーブ２４ａの外周の溝に摺動可能に嵌るシフトフォーク３４と、シフトロッド３３に移動可能に支持されていてスリーブ２５ａの外周の溝に摺動可能に嵌るシフトフォーク３５と、シフトロッド３３に移動可能に支持されていてスリーブ２６ａの外周の溝に摺動可能に嵌るシフトフォーク３６と、シフトロッド３１、３３に対して平行にシフトロッド３１、３３の間に配置されていて図示していないシフト溝が外周に形成されているシフトドラム３７と、シフトドラム３７を回転させるアクチュエーター３８とを備えている。シフトフォーク３２、３４、３５、３６は、それぞれ、シフトドラム３７のシフト溝に挿入されるシフトアーム３２ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａを備えている。変速機構１０は、シフト溝が適切な形状に形成されていることによって、スリーブ１６ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａの適切な移動が実現される。このように、操作系３０は、このそれぞれのパーツが互いに近くなるように集中してスペース効率よく配置されている。

図５は、変速機構１０の制御系のブロック図である。

図５に示すように、変速機構１０は、上述したアクチュエーター３８と、車両１の状態を検知する各種のセンサー３９と、センサー３９による検知結果に応じてアクチュエーター３８の動作を制御する制御部４０とを備えている。

センサー３９としては、例えば、車両１のアクセルペダル開度を検知するセンサー、車両１の車速を検知するセンサーなどが存在する。

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、プログラムおよび各種のデータを記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行する。

次に、変速機構１０の動作について説明する。

まず、変速機構１０が各変速段である場合の切り替え用クラッチ１６、動力切替装置２４、動力切替装置２５および動力切替装置２６の状態について説明する。なお、スリーブ１６ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａは、前述のように、それぞれハブ１３ａ、１７ａ、１７ｂ、１７ｃに常時接続され、これらハブに対して軸方向移動可能に支持されている。また、変速機構１０が中立位置にあるときは、切り替え用クラッチ１６はスリーブ１６ａがドグギア１４ｃ、１５ｄのいずれとも非接続となる中立位置にあるものの、動力切替装置２４〜２６は、中立位置あるいは１速位置や後退位置等にしておくことが可能である。

変速機構１０が１速の状態である場合、切り替え用クラッチ１６は、スリーブ１６ａをドグギア１４ｃに接続している。動力切替装置２４は、スリーブ２４ａをドグギア１８ａに接続している。動力切替装置２５、２６は、スリーブ２５ａ、２６ａがドグギア１９ａ、２１ａ、２２ａに対し非接続となるように中立位置に置かれている。したがって、インプットシャフト１３に入力された動力は、ハブ１３ａ、スリーブ１６ａ、ドグギア１４ｃ、サブシャフト１４、ギア１４ａ、１８、ドグギア１８ａ、スリーブ２４ａ、ハブ１７ａ、カウンターシャフト１７、ギア１７ｄ、２７ａを順に伝達して、アウトプットシャフト２７から出力される。

変速機構１０が２速の状態である場合、切り替え用クラッチ１６は、スリーブ１６ａをドグギア１５ｄに接続している。動力切替装置２５は、スリーブ２５ａをドグギア１９ａに接続している。動力切替装置２４、２６は、スリーブ２４ａ、２６ａがドグギア１８ａ、２０ａ、２２ａに対し非接続となるように中立位置に置かれている。したがって、インプットシャフト１３に入力された動力は、ハブ１３ａ、スリーブ１６ａ、ドグギア１５ｄ、サブシャフト１５、ギア１５ａ、１９、ドグギア１９ａ、スリーブ２５ａ、ハブ１７ｂ、カウンターシャフト１７、ギア１７ｄ、２７ａを順に伝達して、アウトプットシャフト２７から出力される。

変速機構１０が３速の状態である場合、切り替え用クラッチ１６は、スリーブ１６ａをドグギア１４ｃに接続している。動力切替装置２４は、スリーブ２４ａをドグギア２０ａに接続している。動力切替装置２５、２６は、スリーブ２５ａ、２６ａがドグギア１９ａ、２１ａ、２２ａに対し非接続となるように中立位置に置かれている。したがって、インプットシャフト１３に入力された動力は、ハブ１３ａ、スリーブ１６ａ、ドグギア１４ｃ、サブシャフト１４、ギア１４ｂ、２０、ドグギア２０ａ、スリーブ２４ａ、ハブ１７ａ、カウンターシャフト１７、ギア１７ｄ、２７ａを順に伝達して、アウトプットシャフト２７から出力される。

変速機構１０が４速の状態である場合、切り替え用クラッチ１６は、スリーブ１６ａをドグギア１５ｄに接続している。動力切替装置２５は、スリーブ２５ａをドグギア２１ａに接続している。動力切替装置２４，２６は、スリーブ２４ａ、２６ａをドグギア１８ａ、２０ａ、２２ａに対し非接続となるように中立位置に置かれている。したがって、インプットシャフト１３に入力された動力は、ハブ１３ａ、スリーブ１６ａ、ドグギア１５ｄ、サブシャフト１５、ギア１５ｂ、２１、ドグギア２１ａ、スリーブ２５ａ、ハブ１７ｂ、カウンターシャフト１７、ギア１７ｄ、２７ａを順に伝達して、アウトプットシャフト２７から出力される。

変速機構１０が後退の状態である場合、切り替え用クラッチ１６は、スリーブ１６ａをドグギア１５ｄに接続している。動力切替装置２６は、スリーブ２６ａをドグギア２２ａに接続している。動力切替装置２４、２５は、スリーブ２４ａ、２５ａがドグギア１８ａ、２０ａ、１９ａ、２１ａに対し非接続となるように中立位置に置かれている。したがって、インプットシャフト１３に入力された動力は、ハブ１３ａ、スリーブ１６ａ、ドグギア１５ｄ、サブシャフト１５，リバースギア１５ｃ、リバースアイドラーギア２３ａ、リバースギア２２、ドグギア２２ａ、スリーブ２６ａ、ハブ１７ｃ、カウンターシャフト１７，ギア１７ｄ、２７ａを順に伝達して、アウトプットシャフト２７から出力される。

次に、１速から２速に切り替える場合の変速機構１０の動作について説明する。

変速機構１０が１速の状態である場合、制御部４０は、例えばセンサー３９によって検知されたアクセルペダル開度、車速などの情報に基づいて、１速から２速に切り替える状況であることを判断すると、アクチュエーター３８を操作して動力切替装置２５においてスリーブ２５ａをドグギア１９ａに接続する。この場合、１速状態であるので、切り替え用クラッチ１６のスリーブ１６ａはドグギア１５ｄとは非接続状態にあって、２速用のギア１５ａ、１９は回転駆動されることはない。したがって、動力切替装置２５の上記切り替えは、シンクロナイザーリングなしでも容易に実行することができる。なお、１速からシフトダウンされることはないので、１速の場合には、制御部４０で２速への切り替え判断が出る前であっても、車両の１速駆動中に、動力切替装置２５においてスリーブ２５ａをドグギア１９ａに接続させて２速位置に維持しておいても良い。

次いで、制御部４０は、アクチュエーター３８を操作して切り替え用クラッチ１６においてスリーブ１６ａをドグギア１５ｄに接続する。この場合、切り替え用クラッチ１６のスリーブ１６ａによるシンクロナイザーリングの押しつけ力を発生させるアクチュエーター３８への駆動電流を、たとえば切り替え用クラッチ１６での入出力間で発生する摩擦トルクの値をフィードバックして決めたデューティ比で制御し、同期接続を行う。これによって、変速機構１０は、１速からスムーズに２速の状態になる。

以上のように、変速機構１０は、１速から２速に切り替える場合、動力伝達系統１０ｂにおいて動力切替装置２５で２速の状態に切り替えた後、動力源２側から伝達された動力を車輪３側に伝達する動力伝達系統を、切り替え用クラッチ１６で動力伝達系統１０ａから動力伝達系統１０ｂに切り替える。

以上においては、１速から２速に切り替えるシフトアップ時の変速機構１０の動作について説明した。変速機構１０は、２速から３速に切り替えるシフトアップ時、３速から４速に切り替えるシフトアップ時、４速から３速に切り替えるシフトダウン時、３速から２速に切り替えるシフトダウン時、および、２速から１速に切り替えるシフトダウン時の動作も同様に、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統において切り替え先の変速段に動力切替装置２４〜２６によってギアを切り替えた後、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統に切り替え用クラッチ１６によって切り替える。

以上に説明したように、変速機構１０は、切り替え用クラッチ１６がこの両側で動力伝達系統１０ａ、１０ｂに選択的に接続するので、切り替え用クラッチの片側に２つの動力伝達系統の双方を配置した従来技術とは、２つの動力伝達系統に対する切り替え用クラッチの位置が異なる。したがって、操作系３０の集中配置などを活用することができ、変速機構１０は、コンパクト化など、ギアの新たなレイアウトを可能にすることができる。

また、動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチは、ディスククラッチである場合、クラッチディスクの径が大きいので、慣性モーメントが大きい。そのため、動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチがディスククラッチである場合、ギア切り替えに伴う慣性モーメントの急激な変化抑制が必要となり、通常は、変速機構においてギアを切り替える動力切替装置として、シンクロメッシュ機構を備えたものを動力伝達系統が変速段ごとにそれぞれ備える必要がある。しかしながら、変速機構１０は、切り替え用クラッチ１６がギア切り替えを行う動力伝達系統１０ａ、１０ｂの上流側にあって同期性能を発揮できるので、動力源からの動力を動力伝達系統１０ａ、１０ｂに入力可能にするクラッチ１１がディスククラッチであっても、シンクロメッシュ機構を備えていない動力切替装置２４、２５および２６を動力伝達系統１０ａ、１０ｂが備えることができる。したがって、変速機構１０は、小型化、軽量化および低コスト化することができる。

シンクロメッシュ機構による切り替え用クラッチ１６は、ドグクラッチであるので、摩擦力によって動力を伝達するディスククラッチと比較して、径を小さくして慣性モーメントを小さくすることが可能であるのみならず、ディスククラッチのようにクラッチディスクを押圧し続ける仕掛け（ばね、油圧等）も不要となる。したがって、切り替え用クラッチ１６は、ディスククラッチである場合と比較して、小型化および軽量化することができる。

変速機構１０は、変速段を切り替える場合、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統において切り替え先の変速段に動力切替装置２４〜２６によって予め切り替えておき、この切り替え後、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統に切り替え用クラッチ１６によって切り替えるので、変速段を瞬時に切り替えることができる。したがって、変速機構１０は、変速段の切り替えの際にトルク切れが生じ難く、車両の運転者が感じる空走感を抑えることができる。

変速機構１０は、シンクロメッシュ機構によるクラッチ以外のクラッチを有する切り替え用クラッチ１６とは別の構成のクラッチを、切り替え用クラッチ１６に代えても良い。例えば、図６に示すように、変速機構１０は、一対のディスククラッチを備えた切り替え用クラッチ４１を、切り替え用クラッチ１６に代えても良い。

また、変速機構１０は、動力切替装置２４、２５および２６のうち少なくとも１つがシンクロメッシュ機構を備えていても良い。

以上においては、変速機構１０として、４速の変速機構について説明している。しかしながら、変速機構１０は、４速以外の変速機構であっても良い。

例えば、変速機構１０は、図７に示すように、５速の変速機構であっても良い。

図７に示す変速機構１０は、インプットシャフト１３に対するアウトプットシャフト２７の接続状態を切り替える切り替え用クラッチ４２を備えている。切り替え用クラッチ４２では、図示しないテーパーコーン面およびスプラインが外周に形成されたドグギア１３ｂをインプットシャフト１３が備えていて、スプラインが外周に形成されたハブ２７ｂをアウトプットシャフト２７が備えていて、ハブ２７ｂに常時噛み合って支持され、軸方向移動可能なスリーブ４２ａが中立位置、ドグギア１３ｂと噛み合う位置に切り替え可能とされている。

したがって、切り替え用クラッチ４２は、シンクロメッシュ機構でありドグギア１３ｂおよびハブ２７ｂの間に配置されてドグギア１３ｂのテーパーコーン面に接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング（図示していない。）を備えている。ハブ２７ｂは、動力源２側から伝達された動力をアウトプットシャフト２７に伝達する動力伝達部を構成している。スリーブ４２ａの外周面には、シフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が形成されている。

図７に示す変速機構１０でも、図２に示す変速機構１０と同様に、奇数段用の動力伝達部と偶数段用の動力伝達部とは、軸方向にタンデム配置され、これらと同心に切り替え用クラッチ１６が軸方向にタンデム配置される。

図７に示す変速機構１０は、動力源２側から伝達された動力を車輪３側に伝達する動力伝達系統として、１速および３速を切り替え可能な奇数段用の動力伝達系統１０ａと、２速、４速および後退を切り替え可能な偶数段および後退用の動力伝達系統１０ｂと、切り替え用クラッチ４２を備え５速に切り替え可能な動力伝達系統１０ｃとを備えている。

なお、５速の変速機構も、図２に示す変速機構１０と同様に、２つの動力伝達系統のみで構成されても良い。例えば、５速の変速機構は、動力伝達系統１０ｃを設けずに、５速のギアユニットが奇数段用の動力伝達系統１０ａに組み込まれても良い。

また、変速機構１０は、変速段数が多い場合などにあっては、カウンターシャフトを追加することによって、インプットシャフト１３の延在方向における変速機構１０全体の長さを抑えながら、変速の段数を増やすことが可能である。例えば、図８は、変速機構１０が８速の変速機構である場合の一例を示す。図８に示す変速機構１０は、図２に示す変速機構１０にカウンターシャフト４３が追加されたものである。図８に示す変速機構１０は、５速を実現するためのギア４４と、６速を実現するためのギア４５と、７速を実現するためのギア４６と、８速を実現するためのギア４７と、ギア４４および４６を切り替える動力切替装置４８と、ギア４５および４７を切り替える動力切替装置４９とを備えている。図８において、動力伝達系統１０ａは、１速、３速、５速および７速を切り替え可能であり、動力伝達系統１０ｂは、２速、４速、６速、８速および後退を切り替え可能である。

以上においては、変速機構１０として、ＦＲ用の変速機構について説明している。しかしながら、変速機構１０は、ＦＲ用以外の変速機構であっても良い。

例えば、変速機構１０は、図９に示すように、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ方式）用の変速機構であっても良い。図９に示す変速機構１０は、出力側にディファレンシャルギア５０を備えている。

（第２の実施の形態）
まず、第２の実施の形態に係る変速機構の構成について説明する。

図１０は、本実施の形態に係る変速機構１１０のスケルトン図である。

図１０に示す変速機構１１０は、ＦＲ用の４速の変速機構である。

変速機構１１０は、車両のエンジンなどの動力源側からの動力を伝達するクランクシャフトなどのシャフト１１２に接続されたクラッチ１１１を備えている。クラッチ１１１は、動力源からの動力を動力伝達系統１１０ａ、１１０ｂに入力可能にするディスククラッチである。

変速機構１１０は、クラッチ１１１にシャフト１１２とは反対側に接続されたインプットシャフト１１３を備えている。

インプットシャフト１１３は、１速および２速を実現するためのギア１１３ａと、３速および４速を実現するためのギア１１３ｂとを備えている。

変速機構１１０は、さらに、インプットシャフト１１３に対して平行に配置されたカウンターシャフト１１４と、カウンターシャフト１１４に回転可能に支持された中空のサブシャフト１１５と、カウンターシャフト１１４に回転可能に支持されていてギア１１３ａと噛み合うギア１１６と、サブシャフト１１５に回転可能に支持されていてギア１１３ｂと噛み合うギア１１７と、カウンターシャフト１１４、サブシャフト１１５、ギア１１６およびギア１１７の接続状態を切り替える動力切替装置１１８と、カウンターシャフト１１４に回転可能に支持されていて２速および４速を実現するためのギア１１９と、カウンターシャフト１１４に回転可能に支持されていて後退を実現するためのリバースギア１２０と、カウンターシャフト１１４、ギア１１９およびリバースギア１２０の接続状態を切り替える動力切替装置１２１とを備えている。ここで、動力切替装置１１８と動力切替装置１２１とは、いずれもシンクロナイザーリングやテーパーコーン面などの同期機構を有してない。

カウンターシャフト１１４は、外周にスプラインが形成されているハブ１１４ａと、外周にスプラインが形成されているハブ１１４ｂとを備えている。

サブシャフト１１５は、外周にスプラインが形成されているハブ１１５ａと、１速および３速を実現するためのギア１１５ｂとを備えている。

ギア１１６は、外周にスプラインが形成されているドグギア１１６ａを備えている。

ギア１１７は、外周にスプラインが形成されているドグギア１１７ａを備えている。

動力切替装置１１８は、ハブ１１４ａの外周スプライン、ハブ１１５ａの外周スプライン、および、ドグギア１１６ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成された切替部材としてのスリーブ１１８ａと、ハブ１１４ａの外周スプライン、ハブ１１５ａの外周スプライン、および、ドグギア１１７ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成された切替部材としてのスリーブ１１８ｂと、ハブ１１４ａ、１１５ａ、ドグギア１１６ａおよびドグギア１１７ａとを備えている。スリーブ１１８ａおよびスリーブ１１８ｂは、それぞれ、カウンターシャフト１１４の延在方向に移動可能であり、シフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。

ギア１１９は、外周にスプラインが形成されているドグギア１１９ａを備えている。

リバースギア１２０は、外周にスプラインが形成されているドグギア１２０ａを備えている。

動力切替装置１２１は、ハブ１１４ｂの外周スプライン、ドグギア１１９ａのスプライン、および、ドグギア１２０ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ１２１ａと、ハブ１１４ｂ、ドグギア１１９ａおよびドグギア１２０ａとを備えている。スリーブ１２１ａは、カウンターシャフト１１４の延在方向に移動可能であり、シフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。

変速機構１１０は、さらに、カウンターシャフト１１４に対して平行に配置されたリバースアイドラーシャフト１２２を備えている。リバースアイドラーシャフト１２２は、リバースギア１２０と噛み合うリバースアイドラーギア１２２ａを備えている。

変速機構１１０は、さらに、インプットシャフト１１３の延長線上にカウンターシャフト１１４に対して平行に配置されていて車両の車輪側に動力を伝達するアウトプットシャフト１２３と、アウトプットシャフト１２３に回転可能に支持されているサブシャフト１２４と、アウトプットシャフト１２３に回転可能に支持されていてギア１１５ｂと噛み合うギア１２５と、アウトプットシャフト１２３、サブシャフト１２４およびギア１２５の接続状態を切り替える切り替え用クラッチ１２６とを備えている。

アウトプットシャフト１２３は、外周にスプラインが形成されているハブ１２３ａを備えている。

サブシャフト１２４は、テーパーコーン面およびスプラインが外周に形成されたドグギア１２４ａと、ギア１１９と噛み合うギア１２４ｂと、リバースアイドラーギア１２２ａと噛み合うリバースギア１２４ｃとを備えている。

ギア１２５は、テーパーコーン面およびスプラインが外周に形成されたドグギア１２５ａを備えている。

切り替え用クラッチ１２６は、例えばイナーシャロック型などのシンクロメッシュ機構である。切り替え用クラッチ１２６は、ハブ１２３ａの外周スプライン、ドグギア１２４ａのスプライン、および、ドグギア１２５ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ１２６ａと、ハブ１２３ａ、ドグギア１２４ｃおよびドグギア１２５ａと、ハブ１２３ａおよびドグギア１２４ａの間に配置されてドグギア１２４ａのテーパーコーン面に接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング（図示していない。）と、ハブ１２３ａおよびドグギア１２５ａの間に配置されてドグギア１２５ａのテーパーコーン面に接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング（図示していない。）とを備えている。ドグギア１２４ａおよび１２５ａは、それぞれ、動力源側から伝達された動力をアウトプットシャフト１２３に伝達する動力伝達部を構成している。スリーブ１２６ａは、アウトプットシャフト１２３の延在方向に移動可能であり、シフトフォークが嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。これら奇数段用の動力伝達部と偶数段用の動力伝達部とは、軸方向にタンデム配置され、これらと同心に切り替え用クラッチ１６が軸方向にタンデム配置される。

なお、ドグギア１１６ａおよび１１７ａは、動力切替装置１１８において動力が入力される動力入力部材である。ここで、ドグギア１１６ａに動力を入力する系統は、ギア１１３ａおよび１１６によって変速される。ドグギア１１７ａに動力を入力する系統は、ギア１１３ｂおよび１１７によって変速される。ギア１１３ａおよび１１６による変速比と、ギア１１３ｂおよび１１７による変速比とは、異なる。すなわち、ドグギア１１６ａおよび１１７ａは、互いに変速比が異なる系統から動力が入力される。

また、ハブ１１４ａおよび１１５ａは、動力切替装置１１８において動力を出力する動力出力部材である。ここで、ハブ１１４ａが動力を出力する系統は、動力切替装置１２１においてスリーブ１２１ａがハブ１１４ｂおよびドグギア１１９ａに接続している場合、ギア１１９および１２４ｂによって変速される。ハブ１１５ａが動力を出力する系統は、ギア１１５ｂおよび１２５によって変速される。ギア１１９および１２４ｂによる変速比と、ギア１１５ｂおよび１２５による変速比とは、異なる。すなわち、ハブ１１４ａおよび１１５ａは、互いに変速比が異なる系統に動力を出力する。

以上のように、変速機構１１０は、動力源側から伝達された動力を車輪側に伝達する動力伝達系統として、１速および３速を切り替え可能な奇数段用の動力伝達系統１１０ａと、２速、４速および後退を切り替え可能な偶数段及び後退用の動力伝達系統１１０ｂとを備えている。切り替え用クラッチ１２６は、動力伝達系統１１０ａおよび１１０ｂを切り替えるクラッチである。

変速機構１１０は、第１の実施の形態に係る変速機構１０（図２参照。）と同様の操作系および制御部によって操作されることが可能である。

次に、変速機構１１０の動作について説明する。

まず、変速機構１１０が各変速段である場合の切り替え用クラッチ１２６、動力切替装置１１８および動力切替装置１２１の状態について説明する。なお、動力切替装置１１８のスリーブ１１８ａはハブ１１４ａの外周スプラインに常時嵌合しており、動力切替装置１１８のスリーブ１１８ｂはハブ１１５ａの外周スプラインに常時嵌合しており、動力切替装置１２１のスリーブ１２１ａはハブ１１４ｂの外周スプラインに常時嵌合しており、切り替え用クラッチ１２６のスリーブ１２６ａはハブ１２３ａの外周スプラインに常時嵌合している。

変速機構１１０が１速の状態である場合、切り替え用クラッチ１２６は、スリーブ１２６ａをドグギア１２５ａに接続している。動力切替装置１１８は、スリーブ１１８ａをドグギア１１６ａに接続しており、スリーブ１１８ｂをハブ１１４ａに接続している。動力切替装置１２１は、スリーブ１２１ａがドグギア１１９ａ、１２０ａに対し非接続となる中立状態である。したがって、インプットシャフト１１３に入力された動力は、ギア１１３ａ、１１６、ドグギア１１６ａ、スリーブ１１８ａ、ハブ１１４ａ、スリーブ１１８ｂ、ハブ１１５ａ、サブシャフト１１５、ギア１１５ｂ、１２５、ドグギア１２５ａ、スリーブ１２６ａ、ハブ１２３ａを順に伝達して、アウトプットシャフト１２３から出力される。

変速機構１１０が２速の状態である場合、切り替え用クラッチ１２６は、スリーブ１２６ａをドグギア１２４ａに接続している。動力切替装置１１８は、スリーブ１１８ａをドグギア１１６ａに接続し、スリーブ１１８ｂをハブ１１４ａに対し非接続状態にしている。動力切替装置１２１は、スリーブ１２１ａをドグギア１１９ａに接続している。したがって、インプットシャフト１１３に入力された動力は、ギア１１３ａ、１１６、ドグギア１１６ａ、スリーブ１１８ａ、ハブ１１４ａ、カウンターシャフト１１４、ハブ１１４ｂ、スリーブ１２１ａ、ドグギア１１９ａ、ギア１１９、１２４ｂ、サブシャフト１２４、ドグギア１２４ａ、スリーブ１２６ａ、ハブ１２３ａを順に伝達して、アウトプットシャフト１２３から出力される。

変速機構１１０が３速の状態である場合、切り替え用クラッチ１２６は、スリーブ１２６ａをドグギア１２５ａに接続している。動力切替装置１１８は、スリーブ１１８ａをハブ１１５ａに対し非接続状態にし、またスリーブ１１８ｂをドグギア１１７ａに接続している。動力切替装置１２１は、スリーブ１２１ａをドグギア１１９ａ、１２０ａに対して非接続位置とした中立状態である。したがって、インプットシャフト１１３に入力された動力は、ギア１１３ｂ、１１７、ドグギア１１７ａ、スリーブ１１８ｂ、ハブ１１５ａ、サブシャフト１１５、ギア１１５ｂ、１２５、ドグギア１２５ａ、スリーブ１２６ａ、ハブ１２３ａを順に伝達して、アウトプットシャフト１２３から出力される。

変速機構１１０が４速の状態である場合、切り替え用クラッチ１２６は、スリーブ１２６ａをドグギア１２４ａに接続している。動力切替装置１１８は、スリーブ１１８ａをハブ１１５ａに接続しており、スリーブ１１８ｂをドグギア１１７ａに接続している。動力切替装置１２１は、スリーブ１２１ａをドグギア１１９ａに接続している。したがって、インプットシャフト１１３に入力された動力は、ギア１１３ｂ、１１７、ドグギア１１７ａ、スリーブ１１８ｂ、ハブ１１５ａ、スリーブ１１８ａ、ハブ１１４ａ、カウンターシャフト１１４、ハブ１１４ｂ、スリーブ１２１ａ、ドグギア１１９ａ、ギア１１９、１２４ｂ、ドグギア１２４ａ、スリーブ１２６ａ、ハブ１２３ａを順に伝達して、アウトプットシャフト１２３から出力される。

変速機構１１０が後退の状態である場合、切り替え用クラッチ１２６は、スリーブ１２６ａをドグギア１２４ａに接続している。動力切替装置１１８は、スリーブ１１８ａをドグギア１１６ａに接続し、スリーブ１１８ｂはハブ１１４ａに対し非接続状態にしている。動力切替装置１２１は、スリーブ１２１ａをドグギア１２０ａに接続している。したがって、インプットシャフト１１３に入力された動力は、ギア１１３ａ、１１６、ドグギア１１６ａ、スリーブ１１８ａ、ハブ１１４ａ、カウンターシャフト１１４，ハブ１１４ｂ、スリーブ１２１ａ、ドグギア１２０ａ、リバースギア１２０、リバースアイドラーギア１２２、リバースギア１２４ｃ、サブシャフト１２４、ドグギア１２４ａ、スリーブ１２６ａ、ハブ１２３ａを順に伝達して、アウトプットシャフト１２３から出力される。

次に、２速から３速に切り替える場合の変速機構１１０の動作について説明する。

変速機構１１０が２速の状態である場合、制御部は、例えばセンサーによって検知されたアクセルペダル開度、車速などの情報に基づいて、２速から３速に切り替える状況であることを判断すると、アクチュエーターを操作して動力切替装置１１８においてスリーブ１１８ａをドグギア１１６ａに、またスリーブ１１８ｂをドグギア１１７ａに接続する。

次いで、制御部は、アクチュエーターを操作して切り替え用クラッチ１２６においてスリーブ１２６ａをドグギア１２５ａに接続する。これによって、変速機構１１０は、３速の状態になる。

以上のように、変速機構１１０は、２速から３速に切り替える場合、動力伝達系統１１０ａにおいて３速の状態に切り替えた後、動力伝達系統１１０ｂから動力伝達系統１１０ａに切り替える。

以上においては、２速から３速に切り替えるシフトアップ時の変速機構１１０の動作について説明した。変速機構１１０は、１速から２速に切り替えるシフトアップ時、３速から４速に切り替えるシフトアップ時、４速から３速に切り替えるシフトダウン時、３速から２速に切り替えるシフトダウン時、および、２速から１速に切り替えるシフトダウン時の動作も同様に、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統において切り替え先の変速段に動力切替装置１１８、１２１によって切り替えた後、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統に切り替え用クラッチ１２６によって切り替える。

変速機構１１０は、第１の実施の形態に係る変速機構１０（図２参照。）と同様の効果を得ることができる。また、さらに以下に述べる効果を得ることができる。

変速機構１１０は、動力切替装置１１８において、動力源側から動力が入力される動力入力部材としてのドグギア１１６ａおよび１１７ａのそれぞれに対して、車輪側に動力を出力する動力出力部材としてのハブ１１４ａおよび１１５ａのそれぞれとの接続を切り替えるので、全ての動力切替装置のそれぞれが動力入力部材および動力出力部材の少なくとも一方を１つのみ備えている構成と比較して、変速機構１１０全体として動力入力部材および動力出力部材の総数を低減することができ、小型化、軽量化および低コスト化することができる。

例えば、変速機構１１０と同様にＦＲ用の４速の変速機構である図２に示す変速機構１０と比較する。図２に示す変速機構１０は、動力切替装置２４〜２６における動力入力部材としてのドグギアがドグギア１８ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａ、２２ａの５つであり、動力切替装置における動力出力部材としてのドグギアがハブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃの３つであるので、変速機構１０全体としての動力入力部材および動力出力部材の総数が８である。一方、図１０に示す変速機構１１０は、動力切替装置１１８、１２１における動力入力部材としてのドグギアがハブ１１４ｂ、ドグギア１１６ａ、１１７ａの３つであり、動力切替装置１１８、１２１における動力出力部材としてのドグギアがハブ１１４ａ、１１５ａ、ドグギア１１９ａ、１２０ａの４つであるので、変速機構１１０全体としての動力入力部材および動力出力部材の総数が７である。

変速機構１１０は、動力切替装置１１８がシンクロメッシュ機構を備えていないので、動力切替装置１１８において、動力入力部材としてのドグギア１１６ａ、１１７ａと、動力出力部材としてのハブ１１４ａ、１１５ａとを並べて配置することができる。したがって、変速機構１１０は、インプットシャフト１１３の延在方向における変速機構１１０全体の長さを抑えることができる。

変速機構１１０は、例えば、一対のディスククラッチなど、シンクロメッシュ機構によるクラッチ以外のクラッチを切り替え用クラッチ１２６に代えて備えても良い。

また、変速機構１１０は、動力切替装置１１８および１２１の少なくとも１つがシンクロメッシュ機構を備えていても良い。

変速機構１１０は、４速以外の変速機構であっても良い。ここで、変速機構１１０は、カウンターシャフトを追加することによって、インプットシャフト１１３の延在方向における変速機構１１０全体の長さを抑えながら、変速の段数を増やすことが可能である。

変速機構１１０は、例えば、ＦＦ用の変速機構など、ＦＲ用以外の変速機構であっても良い。

（第３の実施の形態）
まず、第３の実施の形態に係る変速機構の構成について説明する。

図１１は、１速の状態である場合の本実施の形態に係る変速機構２１０の断面図である。図１２は、変速機構２１０のスケルトン図である。

図１１および図１２に示す変速機構２１０は、ＦＦ用の４速の変速機構である。

変速機構２１０は、車両の動力源としてのモーター２９１および２９２に接続されるインプットシャフト２１１と、インプットシャフト２１１に回転可能に支持されて１速および３速を実現するための奇数段用のギア２１２と、インプットシャフト２１１に回転可能に支持されて２速および４速を実現するための偶数段用のギア２１３と、インプットシャフト２１１、ギア２１２およびギア２１３の接続状態を切り替える切り替え用クラッチ２１４と、切り替え用クラッチ２１４を操作するためのシフトフォーク２１５とを備えている。

インプットシャフト２１１は、延在方向における一端にモーター２９１が接続され、他端にモーター２９２が接続される。インプットシャフト２１１は、外周にスプラインが形成されているハブ２１１ａを備えている。

ギア２１２は、外周にスプラインが形成されたドグギア２１２ａを備えている。ドグギア２１２ａは、ハブ２１１ａ側に突出した部分の外周にテーパーコーン面２１２ｂも形成されている。

ギア２１３は、外周にスプラインが形成されたドグギア２１３ａを備えている。ドグギア２１３ａは、ハブ２１１ａ側に突出した部分の外周にテーパーコーン面２１３ｂも形成されている。

切り替え用クラッチ２１４は、イナーシャロック型のシンクロメッシュ機構である。切り替え用クラッチ２１４は、ハブ２１１ａおよびドグギア２１２ａの間に配置されて外周にスプラインが形成されて内周に形成された円錐状の摩擦面がテーパーコーン面２１２ｂに接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング２１４ａと、ハブ２１１ａおよびドグギア２１３ａの間に配置されて外周にスプラインが形成されて内周に形成された円錐状の摩擦面がテーパーコーン面２１３ｂに接触して摩擦力を発生させるシンクロナイザーリング２１４ｂと、シンクロナイザーリング２１４ａおよびシンクロナイザーリング２１４ｂの間に配置された複数のインサートキー２１４ｃと、ハブ２１１ａの外周スプライン、ドグギア２１２ａのスプライン、ドグギア２１３ａのスプライン、シンクロナイザーリング２１４ａのスプライン、および、シンクロナイザーリング２１４ｂのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成されたスリーブ２１４ｄと、ハブ２１１ａ、ドグギア２１２ａおよびドグギア２１３ａとを備えている。ドグギア２１２ａは、モーター２９１および２９２側から伝達された動力をギア２１２に伝達する動力伝達部を構成している。ドグギア２１３ａは、モーター２９１および２９２側から伝達された動力をギア２１３に伝達する動力伝達部を構成している。スリーブ２１４ｄは、インプットシャフト２１１の延在方向に移動可能であり、シフトフォーク２１５が嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。

なお、切り替え用クラッチ２１４は、スリーブ２１４ｄがシンクロナイザーリング２１４ａおよびシンクロナイザーリング２１４ｂに同時に接触可能な長さであるので、ドグギア２１２ａからドグギア２１３ａへの切り替え時に、スリーブ２１４ｄおよびドグギア２１２ａの噛み合いが解除されてから、シンクロナイザーリング２１４ｂがスリーブ２１４ｄによって直接または間接的に押されてドグギア２１３ａのテーパーコーン面２１３ｂに接触して摩擦力を発生させるまでの時間と、ドグギア２１３ａからドグギア２１２ａへの切り替え時に、スリーブ２１４ｄおよびドグギア２１３ａの噛み合いが解除されてから、シンクロナイザーリング２１４ａがスリーブ２１４ｄによって直接または間接的に押されてドグギア２１２ａのテーパーコーン面２１２ｂに接触して摩擦力を発生させるまでの時間とを短くすることができる。したがって、変速機構２１０は、ドグギアの切り替え時のトルク切れを抑えることができ、車両の運転者が感じる空走感を抑えることができる。

また、切り替え用クラッチ２１４において、スリーブ２１４ｄは、ドグギア２１２ａに噛み合う状態からドグギア２１３ａ側に移動する場合に、少なくともドグギア２１２ａとの接触が解除される前から、インサートキー２１４ｃを介して間接的にシンクロナイザーリング２１４ｂを押してシンクロナイザーリング２１４ｂをドグギア２１３ａのテーパーコーン面２１３ｂに接触させる長さであるとともに、ドグギア２１３ａに噛み合う状態からドグギア２１２ａ側に移動する場合に、少なくともドグギア２１３ａとの接触が解除される前から、インサートキー２１４ｃを介して間接的にシンクロナイザーリング２１４ａを押してシンクロナイザーリング２１４ａをドグギア２１２ａのテーパーコーン面２１２ｂに接触させる長さである。したがって、変速機構２１０は、ドグギアの切り替え時のトルク切れを抑えることができ、車両の運転者が感じる空走感を抑えることができる。

また、切り替え用クラッチ２１４において、スリーブ２１４ｄは、ドグギア２１２ａに噛み合う状態からドグギア２１３ａ側に移動する場合に、ドグギア２１２ａとの接触と、シンクロナイザーリング２１４ｂとの接触とが異なる時期にのみ生じる最大の長さであるとともに、ドグギア２１３ａに噛み合う状態からドグギア２１２ａ側に移動する場合に、ドグギア２１３ａとの接触と、シンクロナイザーリング２１４ａとの接触とが異なる時期にのみ生じる最大の長さである。この構成により、変速機構２１０は、スリーブ２１４ｄがドグギア２１２ａに噛み合う状態からドグギア２１３ａに噛み合う状態に切り替える場合に、スリーブ２１４ｄおよびドグギア２１２ａの接触が解除された直後から、スリーブ２１４ｄによってシンクロナイザーリング２１４ｂを直接押してシンクロナイザーリング２１４ｂをドグギア２１３ａのテーパーコーン面２１３ｂに接触させて摩擦力を発生させるとともに、スリーブ２１４ｄがドグギア２１３ａに噛み合う状態からドグギア２１２ａに噛み合う状態に切り替える場合に、スリーブ２１４ｄおよびドグギア２１３ａの接触が解除された直後から、スリーブ２１４ｄによってシンクロナイザーリング２１４ａを直接押してシンクロナイザーリング２１４ａをドグギア２１２ａのテーパーコーン面２１２ｂに接触させて摩擦力を発生させるので、ドグギアの切り替え時のトルク切れを抑えることができ、車両の運転者が感じる空走感を抑えることができる。なお、切り替え用クラッチ２１４において、スリーブ２１４ｄは、ドグギア２１２ａに噛み合う状態からドグギア２１３ａ側に移動する場合に、ドグギア２１２ａとの接触と、シンクロナイザーリング２１４ｂとの接触とが異なる時期にのみ生じるとともに、ドグギア２１３ａに噛み合う状態からドグギア２１２ａ側に移動する場合に、ドグギア２１３ａとの接触と、シンクロナイザーリング２１４ａとの接触とが異なる時期にのみ生じる長さであれば良い。

変速機構２１０は、インプットシャフト２１１に対して平行に配置されたカウンターシャフト２１６と、カウンターシャフト２１６に回転可能に支持されたサブシャフト２１７と、サブシャフト２１７に回転可能に支持されていて３速および４速を実現するためのギア２１８と、カウンターシャフト２１６に回転可能に支持されていて１速および２速を実現するためのギア２１９と、カウンターシャフト２１６、サブシャフト２１７、ギア２１８およびギア２１９の接続状態を切り替える動力切替装置２２０と、動力切替装置２２０を操作するためのシフトフォーク２２１および２２２とを備えている。

カウンターシャフト２１６は、外周にスプラインが形成されているハブ２１６ａと、ギア２１３と噛み合って２速および４速を実現するためのギア２１６ｂとを備えている。

サブシャフト２１７は、外周にスプラインが形成されているハブ２１７ａと、ギア２１２と噛み合って１速および３速を実現するためのギア２１７ｂとを備えている。

ギア２１８は、外周にスプラインが形成されているドグギア２１８ａを備えている。

ギア２１９は、外周にスプラインが形成されているドグギア２１９ａを備えている。

動力切替装置２２０は、ハブ２１６ａのスプライン、ハブ２１７ａのスプライン、および、ドグギア２１８ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成された切替部材としてのスリーブ２２０ａと、ハブ２１６ａのスプライン、ハブ２１７ａのスプライン、および、ドグギア２１９ａのスプラインと噛み合うことが可能なスプラインが内周に形成された切替部材としてのスリーブ２２０ｂと、ハブ２１６ａ、２１７ａ、ドグギア２１８ａおよびドグギア２１９ａとを備えている。スリーブ２２０ａは、カウンターシャフト２１６の延在方向に移動可能であり、シフトフォーク２２１が嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。スリーブ２２０ｂは、カウンターシャフト２１６の延在方向に移動可能であり、シフトフォーク２２２が嵌るために周方向に延在する環状の溝が外周に形成されている。

変速機構２１０は、カウンターシャフト２１６に対して平行に配置されていて車両の車輪側に動力を伝達するアウトプットシャフトとしてのドライブシャフト２２３および２２４と、アウトプットシャフト２２３および２２４を接続するディファレンシャルギア２２５とを備えている。

ディファレンシャルギア２２５は、ギア２１８と噛み合っていて３速および４速を実現するためのギア２２５ａと、ギア２１９と噛み合っていて１速および２速を実現するためのギア２２５ｂとを備えている。

なお、ハブ２１６ａおよび２１７ａは、動力切替装置２２０において動力が入力される動力入力部材である。ここで、ハブ２１６ａに動力を入力する系統は、ギア２１３および２１６ｂによって変速される。ハブ２１７ａに動力を入力する系統は、ギア２１２および２１７ｂによって変速される。ギア２１３および２１６ｂによる変速比と、ギア２１２および２１７ｂによる変速比とは、異なる。すなわち、ハブ２１６ａおよび２１７ａは、互いに変速比が異なる系統から動力が入力される。

また、ドグギア２１８ａおよび２１９ａは、動力切替装置２２０において動力を出力する動力出力部材である。ここで、ドグギア２１８ａが動力を出力する系統は、ギア２１８および２２５ａによって変速される。ドグギア２１９ａが動力を出力する系統は、ギア２１９および２２５ｂによって変速される。ギア２１８および２２５ａによる変速比と、ギア２１９および２２５ｂによる変速比とは、異なる。すなわち、ドグギア２１８ａおよび２１９ａは、互いに変速比が異なる系統に動力を出力する。

以上のように、変速機構２１０は、モーター２９１および２９２側から伝達された動力を車輪側に伝達する動力伝達系統として、１速および３速を切り替え可能な奇数段用の動力伝達系統２１０ａと、２速および４速を切り替え可能な偶数段用の動力伝達系統２１０ｂとを備えている。切り替え用クラッチ２１４は、動力伝達系統２１０ａおよび２１０ｂを切り替えるクラッチである。

変速機構２１０は、第１の実施の形態に係る変速機構１０（図２参照。）と同様の操作系および制御部によって操作されることが可能である。

次に、変速機構２１０の動作について説明する。

まず、変速機構２１０が各変速段である場合の切り替え用クラッチ２１４および動力切替装置２２０の状態について説明する。なお、スリーブ２１４ｄはハブ２１１ａの外周スプラインに常時噛み合ってハブ２１１ａに軸方向移動可能に支持されるとともに、スリーブ２２０ａはハブ２１７ａの外周スプラインに常時噛み合ってハブ２１７ａに軸方向移動可能に支持されており、スリーブ２２０ｂはハブ２１６ａの外周スプラインに常時噛み合ってハブ２１６ａに軸方向移動可能に支持されている。

変速機構２１０が１速の状態である場合、図１１に示すように、切り替え用クラッチ２１４は、スリーブ２１４ｄをドグギア２１２ａに接続している。動力切替装置２２０は、スリーブ２２０ａをハブ２１６ａに接続しており、スリーブ２２０ｂをドグギア２１９ａに接続している。したがって、インプットシャフト２１１に入力された動力は、ハブ２１１ａ、スリーブ２１４ｄ、ドグギア２１２ａ、ギア２１２、２１７ｂ、サブシャフト２１７、ハブ２１７ａ、スリーブ２２０ａ、ハブ２１６ａ、スリーブ２２０ｂ、ドグギア２１９ａ、ギア２１９、２２５ｂ、ディファレンシャルギア２２５を順に伝達して、ドライブシャフト２２３および２２４から出力される。

変速機構２１０が２速の状態である場合、図１３に示すように、切り替え用クラッチ２１４は、スリーブ２１４ｄをドグギア２１３ａに接続している。動力切替装置２２０は、スリーブ２２０ａをハブ２１６ａに接続しており、スリーブ２２０ｂをドグギア２１９ａに接続している。したがって、インプットシャフト２１１に入力された動力は、ハブ２１１ａ、スリーブ２１４ｄ、ドグギア２１３ａ、ギア２１３、２１６ｂ、カウンターシャフト２１６、ハブ２１６ａ、スリーブ２２０ｂ、ドグギア２１９ａ、ギア２１９、２２５ｂ、ディファレンシャルギア２２５を順に伝達して、ドライブシャフト２２３および２２４から出力される。

変速機構２１０が３速の状態である場合、図１４に示すように、切り替え用クラッチ２１４は、スリーブ２１４ｄをドグギア２１２ａに接続している。動力切替装置２２０は、スリーブ２２０ａをドグギア２１８ａに接続しており、スリーブ２２０ｂをドグギア２１９ａに接続している。したがって、インプットシャフト２１１に入力された動力は、ハブ２１１ａ、スリーブ２１４ｄ、ドグギア２１２ａ、ギア２１２、２１７ｂ、サブシャフト２１７、ハブ２１７ａ、スリーブ２２０ａ、ドグギア２１８ａ、ギア２１８、２２５ａ、ディファレンシャルギア２２５を順に伝達して、ドライブシャフト２２３および２２４から出力される。

変速機構２１０が４速の状態である場合、図１５に示すように、切り替え用クラッチ２１４は、スリーブ２１４ｄをハブ２１１ａおよびドグギア２１３ａに接続している。動力切替装置２２０は、スリーブ２２０ａをドグギア２１８ａに接続しており、スリーブ２２０ｂをハブ２１７ａに接続している。したがって、インプットシャフト２１１に入力された動力は、ハブ２１１ａ、スリーブ２１４ｄ、ドグギア２１３ａ、ギア２１３、２１６ｂ、カウンターシャフト２１６、ハブ２１６ａ、スリーブ２２０ｂ、ドグギア２１７ａ、スリーブ２２０ａ、ドグギア２１８ａ、ギア２１８、２２５ａ、ディファレンシャルギア２２５を順に伝達して、ドライブシャフト２２３および２２４から出力される。

次に、１速から２速に切り替える場合の変速機構２１０の動作について説明する。

変速機構２１０が図１１に示す１速の状態である場合、制御部は、例えばセンサーによって検知されたアクセルペダル開度、車速などの情報に基づいて、１速から２速に切り替える状況であることを判断すると、アクチュエーターを操作して切り替え用クラッチ２１４においてスリーブ２１４ｄをドグギア２１３ａに同期制御を行いながら接続する。これによって、変速機構２１０は、図１３に示す２速の状態になる。

次に、２速から３速に切り替える場合の変速機構２１０の動作について説明する。

変速機構２１０が図１３に示す２速の状態である場合、制御部は、例えばセンサーによって検知されたアクセルペダル開度、車速などの情報に基づいて、２速から３速に切り替える状況であることを判断すると、アクチュエーターを操作して図１６に示すように動力切替装置２２０においてスリーブ２２０ａをドグギア２１８ａに接続する。

次いで、制御部は、アクチュエーターを操作して切り替え用クラッチ２１４においてスリーブ２１４ｄをドグギア２１２ａに同期制御を行いながら接続する。これによって、変速機構２１０は、図１４に示す３速の状態になる。

次に、３速から４速に切り替える場合の変速機構２１０の動作について説明する。

変速機構２１０が図１４に示す３速の状態である場合、制御部は、例えばセンサーによって検知されたアクセルペダル開度、車速などの情報に基づいて、３速から４速に切り替える状況であることを判断すると、アクチュエーターを操作して図１７に示すように動力切替装置２２０においてスリーブ２２０ｂをハブ２１７ａに接続する。

次いで、制御部は、アクチュエーターを操作して切り替え用クラッチ２１４においてスリーブ２１４ｄをドグギア２１３ａに同期制御を行いながら接続する。これによって、変速機構２１０は、図１５に示す４速の状態になる。

以上のように、変速機構２１０は、２速から３速に切り替える場合、動力伝達系統２１０ａにおいて３速の状態に切り替えた後、モーター２９１および２９２側から伝達された動力を車輪側に伝達する動力伝達系統を、偶数段用の動力伝達系統２１０ｂから奇数段用の動力伝達系統２１０ａに切り替える。また、変速機構２１０は、３速から４速に切り替える場合、動力伝達系統２１０ｂにおいて４速の状態に切り替えた後、モーター２９１および２９２側から伝達された動力を車輪側に伝達する動力伝達系統を、奇数段用の動力伝達系統２１０ａから偶数段用の動力伝達系統２１０ｂに切り替える。

以上においては、シフトアップ時の変速機構２１０の動作について説明した。変速機構２１０は、４速から３速に切り替えるシフトダウン時、３速から２速に切り替えるシフトダウン時、および、２速から１速に切り替えるシフトダウン時の動作も同様に、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統において切り替え先の変速段に動力切替装置２２０によって切り替えた後、切り替え先の変速段が所属する動力伝達系統に切り替え用クラッチ２１４によって切り替える。

なお、本実施の形態の変速機構２１０は、モーター２９１、２９２で駆動するので、車両後退時には、変速機構２１０をたとえば１速にしてモーター２９１、２９２のうち少なくとも１つで駆動し、これを逆転方向駆動とすれば良い。

変速機構２１０は、第２の実施の形態に係る変速機構１１０（図１０参照。）と同様の効果を得ることができる。

変速機構２１０は、モーター２９１および２９２という２つのモーターが接続されているので、必要な動力がモーター２９１および２９２のうち一方のみで賄える場合に、モーター２９１および２９２のうち他方を停止させることができる。

モーターは、効率の良い使用条件が存在する。変速機構２１０は、モーター２９１および２９２という２つのモーターが接続されているので、必要に応じて、モーター２９１および２９２のうち１つのみを動作させたり、モーター２９１および２９２の両法を動作させたり制御されることによって、１つのモーターのみが接続されている構成と比較して、モーター２９１および２９２によって効率良く動作させられることができる。

変速機構２１０は、切り替え用クラッチ２１４は、本実施の形態のシンクロメッシュ機構によるクラッチ以外のクラッチ、例えば、一対のディスククラッチなどに代えても良い。

また、変速機構２１０は、動力切替装置２２０がシンクロメッシュ機構を備えていても良い。

変速機構２１０は、４速以外の変速機構であっても良い。ここで、変速機構２１０は、カウンターシャフトを追加することによって、インプットシャフト２１１の延在方向における変速機構２１０全体の長さを抑えながら、変速の段数を増やすことが可能である。

変速機構２１０は、例えば、ＦＲ用の変速機構など、ＦＦ用以外の変速機構であっても良い。

１０ 変速機構
１０ａ、１０ｂ 動力伝達系統
１１ クラッチ（動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチ）
１４ｃ、１５ｄ ドグギア（動力伝達部）
１６ 切り替え用クラッチ
２４、２５、２６ 動力切替装置
４１ 切り替え用クラッチ
４８、４９ 動力切替装置
１１０ 変速機構
１１０ａ、１１０ｂ 動力伝達系統
１１１ クラッチ（動力源からの動力を２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチ）
１１４ａ、１１５ａ ハブ（動力出力部材）
１１６ａ、１１７ａ ドグギア（動力入力部材）
１１８ 動力切替装置
１１８ａ、１１８ｂ スリーブ（切替部材）
１２１ 動力切替装置
１２４ａ、１２５ａ ドグギア（動力伝達部）
１２６ 切り替え用クラッチ
２１０ 変速機構
２１０ａ、２１０ｂ 動力伝達系統
２１２ａ、２１３ａ ドグギア（動力伝達部）
２１４ 切り替え用クラッチ
２１６ａ、２１７ａ ハブ（動力入力部材）
２１８ａ、２１９ａ ドグギア（動力出力部材）
２２０ 動力切替装置
２２０ａ、２２０ｂ スリーブ（切替部材）

Claims (5)

1. 車両の動力源側から伝達された動力を前記車両の車輪側に伝達する、奇数段用と偶数段用の２つの動力伝達系統と、
   前記２つの動力伝達系統にそれぞれ接続されて動力を伝達するようにタンデム配置した２つの動力伝達部と、
   前記２つの動力伝達部間に前記動力伝達部と同心となるタンデム配置されて、前記動力伝達部を切り替えることによって前２つの動力伝達系統を切り替える切り替え用クラッチと
   を備えたことを特徴とする変速機構。
2. 前記動力源からの動力を前記２つの動力伝達系統に入力可能にするクラッチを備えていることを特徴とする請求項１に記載の変速機構。
3. 前記２つの動力伝達系統の少なくとも１つは、前記動力伝達系統自身における変速段を切り替える動力切替装置を備え、
   前記動力切替装置の少なくとも１つは、シンクロメッシュ機構を備えていないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変速機構。
4. シンクロメッシュ機構を備えていない前記動力切替装置の少なくとも１つは、
   互いに変速比が異なる系統から動力が入力される複数の動力入力部材と、
   互いに変速比が異なる系統に動力を出力する複数の動力出力部材と、
   前記動力入力部材および前記動力出力部材との噛み合いによって前記動力入力部材および前記動力出力部材の接続の組み合わせを切り替える切替部材と
   を備え、
   前記切替部材は、複数の前記動力入力部材のそれぞれに対して複数の前記動力出力部材のそれぞれとの接続を切り替えることを特徴とする請求項３に記載の変速機構。
5. 前記切り替え用クラッチは、両側の前記動力伝達部を切り替えるシンクロメッシュ機構であることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の変速機構。

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