特許 5655623 副変速機構付き変速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5655623

(24)【登録日】2014年12月5日

(45)【発行日】2015年1月21日

(54)【発明の名称】副変速機構付き変速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/091 20060101AFI20141225BHJP

   F16H 3/44 20060101ALI20141225BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/091

   F16H3/44 B

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-37007(P2011-37007)

(22)【出願日】2011年2月23日

(65)【公開番号】特開2012-172792(P2012-172792A)

(43)【公開日】2012年9月10日

【審査請求日】2014年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】寺島 幸士

【審査官】 中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１４４８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７３７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３／０９１

Ｆ１６Ｈ ３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容する変速機ケースとを備え、
前記副変速部は、前記カウンタ軸に設けられた第１減速ギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記第１減速ギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤの回転を前記変速機ケースに対して停止可能な回転停止手段と、前記リングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な選択結合手段とを有することを特徴とする副変速機構付き変速機。

【請求項2】

エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容するケースとを備え、 前記副変速部は、前記カウンタ軸に回転可能に支持される第１減速ギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記第１減速ギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な第１選択結合手段と、前記第１減速ギヤを前記ケース及び前記カウンタ軸のいずれか一方と選択的に結合可能な第２選択結合手段とを有することを特徴とする副変速機構付き変速機。

【請求項3】

前記主変速部の入力側に高速段及び低速段の２段変速が可能なスプリッタギヤ段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の副変速機構付き変速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、副変速機構付き変速機に関し、特に主変速機の出力側に副変速機としてのレンジギヤ段を備えた副変速機構付き変速機に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載される変速機は、省燃費と発進性とを確保するために変速比の範囲（以下、オーバーオールレンジという）を広く確保することが要求される。ギヤ段数を一定に保ちつつオーバーオールレンジを拡大した場合、段間比が広くなるため変速時の回転数変化も大きくなる。そのため、ワイドレンジ化はギヤ段数の増加、すなわち多段化を伴うことになる。このような変速機の多段化を実現する手法として、主変速機の他に例えばスプリッタギヤ段やレンジギヤ段といわれる副変速機を設ける手法が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、主変速機の入力側に副変速機としてのスプリッタギヤ段を設け、さらに主変速機の出力側に副変速機としてのレンジギヤ段を設けた車両用多段変速機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−１７３７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述のような車両用多段変速機は、副変速機により主変速機のギヤ段数を２倍にすることが可能である。しかし、段間比を一定に保つためには主変速機のギヤ段数や段間比により変速比幅に制限を受けてしまうため、さらなるワイドレンジ化を図るには変速機の大型化を招くことになる。

【0006】

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、副変速機構付き変速機において、変速機の大型化を抑えつつ、多段化とワイドレンジ化を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の副変速機構付き変速機は、エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容する変速機ケースとを備え、前記副変速部は、前記カウンタ軸に設けられた第１減速ギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記第１減速ギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤの回転を前記変速機ケースに対して停止可能な回転停止手段と、前記リングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な選択結合手段とを有することを特徴とする。

【0008】

また、本発明の副変速機構付き変速機は、エンジンからの回転動力が伝達される主軸と、前記主軸に対して同軸上に配設される出力軸と、前記主軸及び前記出力軸に対して並行に配設されるカウンタ軸と、前記主軸と前記カウンタ軸との間に変速ギヤ列を有する主変速部と、前記主軸と前記出力軸とを連絡する遊星歯車機構を含む副変速部と、少なくとも前記副変速部を収容するケースとを備え、前記副変速部は、前記カウンタ軸に回転可能に支持される第１減速ギヤと、前記出力軸に回転可能に支持されて前記第１減速ギヤと噛合する第２減速ギヤと、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤを前記出力軸及び前記第２減速ギヤのいずれか一方と選択的に結合可能な第１選択結合手段と、前記第１減速ギヤを前記ケース及び前記カウンタ軸のいずれか一方と選択的に結合可能な第２選択結合手段とを有することを特徴とする。

【0009】

また、前記主変速部の入力側に高速段及び低速段の２段変速が可能なスプリッタギヤ段をさらに備えてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の副変速機構付き変速機によれば、変速機の大型化を抑えつつ、多段化とワイドレンジ化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機を示すスケルトン図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を低速段位置にした状態を示すスケルトン図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を高速段位置にした状態を示すスケルトン図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機のレンジギヤ段を中速段位置にした状態を示すスケルトン図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機の各レンジにおけるギヤ段とアウトプットシャフト回転数との関係を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機において、レンジギヤ段の減速比を大きく設定した場合の各レンジにおけるギヤ段とアウトプットシャフト回転数との関係を示す図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る副変速機構付き変速機を示すスケルトン図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図１〜６に基づいて、本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0013】

本発明の一実施形態に係る副変速機構付き変速機（以下、単に変速機という）１０は、エンジン１の回転動力を変速して車両の駆動輪（不図示）に伝達するものである。図１に示すように、エンジン１と変速機１０との間にはクラッチ３が設けられている。また、クラッチ３は、エンジン１のクランクシャフト２に接続されたドライブプレート６、ドライブプレート６に対向配置されたドリブンプレート７及び、ドリブンプレート７をドライブプレート６との間に挟むプレッシャプレート８を有する。

【0014】

図１に示すように、変速機１０の変速機ケース１１は前方ケース部１１ａと後方ケース部１１ｂとを有する。前方ケース部１１ａには、主変速機としてのメインギヤ段７２及び、このメインギヤ段７２の入力側に接続された副変速機としてのスプリッタギヤ段７１が収容されている。また、後方ケース部１１ｂには、メインギヤ段７２の出力側に接続された副変速機としてのレンジギヤ段７３が収容されている。以下、変速機１０の詳細な構成について説明する。

【0015】

変速機１０は、インプットシャフト１２、このインプットシャフト１２に対して同軸上に配設されたメインシャフト（主軸）１３、メインシャフト１３に対して同軸上に配設されたアウトプットシャフト（出力軸）１４及び、これらのシャフト１２，１３，１４に対して並行に配設されたカウンタシャフト（カウンタ軸）１５を有する。

【0016】

インプットシャフト１２は、その前端側を前方ケース部１１ａ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、インプットシャフト１２の前端部にはドリブンプレート７が連結され、後端部には第１スプライン１６が固設されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたインプットシャフト１２には、インプットギヤ１７が相対回転可能に支持されている。さらに、インプットギヤ１７の後方側部には、当該ギヤを選択しうる第１ギヤスプライン１８が固設されている。

【0017】

カウンタシャフト１５は、前端側を前方ケース１１ａ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、カウンタシャフト１５の前端部は、カウンタシャフトブレーキ５８に連結されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたカウンタシャフト１５には、前方側から順にインプットギヤ１７と噛合するインプットカウンタギヤ１９、３速カウンタギヤ２０、２速カウンタギヤ２１、１速カウンタギヤ２２及び、リバースカウンタギヤ２３が固設されている。さらに、後方ケース部１１ｂ内に収容されたカウンタシャフト１５には、後述するアウトプット減速ギヤ５３と噛合するカウンタ減速ギヤ５２が固設されている。なお、本実施形態のカウンタ減速ギヤ５２は、本発明の第１減速ギヤに相当する。

【0018】

メインシャフト１３は、前方側を前方ケース部１１ａ内に収容させるとともに、後方側を後方ケース部１１ｂ内に収容させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。メインシャフト１３の後方端部には、後述する遊星歯車機構４１を構成するサンギヤ４２が固設されている。また、前方ケース部１１ａ内に収容されたメインシャフト１３には、前方側から順に３速メインギヤ２４、２速メインギヤ２５、１速メインギヤ２６及び、リバースメインギヤ２７が相対回転可能に設けられている。この３速メインギヤ２４は３速カウンタギヤ２０と噛合し、２速メインギヤ２５は２速カウンタギヤ２１と噛合し、１速メインギヤ２６は１速カウンタギヤ２２と噛合する。また、リバースメインギヤ２７は、アイドラギヤ２８を介してリバースカウンタギヤ２３と噛合する。

【0019】

３速メインギヤ２４の前方側部には第２ギヤスプライン３０が固設され、後方側部には第３ギヤスプライン３１が固設されている。また、２速メインギヤ２５の前方側部には第４ギヤスプライン３２が固設され、１速メインギヤ２６の後方側部には第５ギヤスプライン３３が固設されている。また、リバースメインギヤ２７の前方側部には第６ギヤスプライン３４が固設されている。

【0020】

第３ギヤスプライン３１と第４ギヤスプライン３２との間に位置するメインシャフト１３には、第２スプライン３５が固設されている。また、第５ギヤスプライン３３と第６ギヤスプライン３４との間に位置するメインシャフト１３には、第３スプライン３６が固設されている。

【0021】

第１スプライン１６には、軸方向に移動して隣接する第１スプライン１６と第１ギヤスプライン１８もしくは、第１スプライン１６と第２ギヤスプライン３０に係合可能な第１スリーブ３７が設けられている。また、第２スプライン３５には、軸方向に移動して隣接する第２スプライン３５と第３ギヤスプライン３１もしくは、第２スプライン３５と第４ギヤスプライン３２に係合可能な第２スリーブ３８が設けられている。また、第３スプライン３６には、軸方向に移動して隣接する第３スプライン３６と第５ギヤスプライン３３もしくは、第３スプライン３６と第６ギヤスプライン３４に係合可能な第３スリーブ３９が設けられている。

【0022】

遊星歯車機構４１は、サンギヤ４２と、サンギヤ４２の外周に配設されて噛合する複数の遊星ギヤ４３と、各遊星ギヤ４３を軸支するキャリア４４と、内周面に各遊星ギヤ４３と噛合する歯が形成されたリングギヤ４５とを備える。サンギヤ４２はメインシャフト１３の後方端部に固設され、キャリア４４はアウトプットシャフト１４の前方端部に固設されている。リングギヤ４５と変速機ケース１１との間には、リングギヤ４５の回転を変速機ケース１１に停止可能なブレーキ（回転停止手段）５１が設けられている。また、リングギヤ４５の後方側部には軸方向に延びる筒部４６が一体的に形成され、この筒部４６はアウトプットシャフト１４の外周に相対回転可能に嵌め込まれている。すなわち、筒部４６は、アウトプットシャフト１４とともに二重軸を構成する。

【0023】

筒部４６の後方端部には、リングギヤスプライン４７が固設されている。また、筒部４６には、カウンタ減速ギヤ５２と噛合するアウトプット減速ギヤ５３が相対回転可能に支持されている。さらに、このアウトプット減速ギヤ５３の後方側部には、第７ギヤスプライン４８が固設されている。なお、本実施形態のアウトプット減速ギヤ５３は、本発明の第２減速ギヤに相当する。

【0024】

アウトプットシャフト１４は、後端側を後方ケース部１１ｂ外方に突出させた状態で、図示しない軸受けにより変速機ケース１１に回転可能に支持されている。また、アウトプットシャフト１４の後端部は、図示しないプロペラシャフトに連結されている。さらに、リングギヤスプライン４７よりも後方に位置するアウトプットシャフト１４には、第４スプライン４９が固設されている。

【0025】

リングギヤスプライン４７には、軸方向に移動して隣接するリングギヤスプライン４７と第７ギヤスプライン４８もしくは、リングギヤスプライン４７と第４スプライン４９に係合可能な第４スリーブ５０（選択結合手段）が設けられている。

【0026】

各スリーブ３７，３８，３９，５０には図示しないシフトアームが係合され、このシフトアームは図示しないアクチュエータに接続されている。すなわち、アクチュエータにより各スリーブ３７，３８，３９，５０を軸方向に移動させてスプライン同士を選択的に結合させることにより、任意のギヤ段への変速動作が行われるように構成されている。以下、本発明の一実施形態に係る変速機１０の変速動作について、スプリッタギヤ段７１、メインギヤ段７２及び、レンジギヤ段７３の順で説明する。

【0027】

スプリッタギヤ段７１では、第１スリーブ３７が第１スプライン１６上に位置（ニュートラル位置）するときは、インプットシャフト１２の回転はインプットギヤ１７に伝わらない。すなわち、カウンタシャフト１５とメインシャフト１３とアウトプットシャフト１４とは停止状態になる。

【0028】

一方、第１スリーブ３７が第１スプライン１６及び第１ギヤスプライン１８上（高速段位置）に移動されると、インプットシャフト１２の回転はインプットギヤ１７及びインプットカウンタギヤ１９を介してカウンタシャフト１５に増速されて伝達される。

【0029】

さらに、第１スリーブ３７が第１スプライン１６および第２ギヤスプライン３０の上（低速段位置）に切換移動されると、インプットシャフト１２の回転は３速メインギヤ２４および３速カウンタギヤ２０を介してカウンタシャフト１５に減速されて伝達される。すなわち、スプリッタギヤ段７１では、高速段及び低速段の２段変速が行われる。

【0030】

メインギヤ段７２では、第２スリーブ３８及び第３スリーブ３９が、それぞれ第２スプライン３５及び第３スプライン３６上（ニュートラル位置）に位置するときは、各メインギヤ２４〜２７はメインシャフト１３上を空回りする。すなわち、メインシャフト１３は回転しない。

【0031】

一方、第３スリーブ３９が第５ギヤスプライン３３と第３スプライン３６上に位置すると１速となり、メインシャフト１３は１速相当で回転する。また、第２スリーブ３８が第２スプライン３５と第４ギヤスプライン３２上に位置すると２速となり、メインシャフト１３は２速相当で回転する。同様に、第２スリーブ３８が第３ギヤスプライン３１と第２スプライン３５上に位置すると３速となり、メインシャフト１３は３速相当で回転する。すなわち、スプリッタギヤ段７１及びメインギヤ段７２により６段変速（２×３＝６）が行われる。

【0032】

レンジギヤ段７３では、メインシャフト１３の後方端部に固設されたサンギヤ４２がメインシャフト１３と同速度で回転する。そして、図２に示すように、第４スリーブ５０がリングギヤスプライン４７上に位置し、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転を停止させると（低速段位置）、サンギヤ４２の回転は遊星歯車機構４１の所定の減速比で減速されてアウトプットシャフト１４に伝達される（以下、レンジＬともいう）。

【0033】

一方、図３に示すように、第４スリーブ５０がリングギヤスプライン４７及び第４スプライン４９上に移動され、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転停止を開放すると（高速段位置）、サンギヤ４２の回転は直結状態でアウトプットシャフト１４に伝達される（以下、レンジＨともいう）。

【0034】

さらに、図４に示すように、第４スリーブ５０が第７ギヤスプライン４８及びリングギヤスプライン４７上に切換移動され、かつ、ブレーキ５１がリングギヤ４５の回転停止を開放すると（中速段位置）、カウンタシャフト１５の回転がカウンタ減速ギヤ５２及びアウトプット減速ギヤ５３を介してリングギヤ４５に伝達される。そして、リングギヤ４５は、低速段位置や高速段位置とは異なる回転数で駆動される（以下、レンジＳともいう）。すなわち、本実施形態の変速機１０は、スプリッタギヤ段７１、メインギヤ段７２及び、レンジギヤ段７３により１８段変速（２×３×３＝１８）が可能に構成されている。

【0035】

以上説明したように、本発明の一実施形態による変速機１０によれば、カウンタシャフト１５の回転をレンジギヤ段７３の遊星歯車機構４１を構成するリングギヤ４５に伝達することにより、図５に示すように低速段（レンジＬ）及び高速段（レンジＨ）の各ギヤ比の間に中速域の複数のギヤ段（レンジＳ）を設けることが可能となる。すなわち、従来例にカウンタ減速ギヤ５２、アウトプット減速ギヤ５３及び、ブレーキ５１を追加した簡素な構成で、変速機１０の変速段数を大幅に増加（従来例に比べて１．５倍）させることができる。

【0036】

また、レンジギヤ段７３の減速比を大きく設定した場合、低速段（レンジＬ）の回転数は全域で低下する（図６参照）。すなわち、レンジギヤ段７３の減速比を大きく設定するなど、減速比を適切に調整すれば、変速機１０の段間比を一定に保ちつつワイドレンジ化を容易に実現することが可能となる。

【0037】

また、シャフト間距離を長く変更することなく、カウンタ減速ギヤ５２やアウトプット減速ギヤ５３を追加するのみで多段化やワイドレンジ化が実現されるので、変速機１０の大型化を効果的に抑えることが可能となる。

【0038】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

【0039】

例えば、図７に示すように、カウンタシャフト１５にカウンタ減速ギヤ５２を回転可能に設け、変速機ケース１１に固設されたスプライン５４とカウンタ減速ギヤ５２の後方側部に固設されたスプライン５５もしくは、このスプライン５５とカウンタシャフト１５に固設されたスプライン５６に係合可能なスリーブ５７（第２選択結合手段）を設けた構成としてもよい。この場合、リングギヤ４５の回転を停止するブレーキ５１は省略してもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ エンジン
１０ 変速機（副変速機構付き変速機）
１１ 変速機ケース
１３ メインシャフト（主軸）
１４ アウトプットシャフト（出力軸）
１５ カウンタシャフト（カウンタ軸）
４１ 遊星歯車機構
４５ リングギヤ
５０ 第４スリーブ（選択結合手段）
５１ ブレーキ（回転停止手段）
５２ カウンタ減速ギヤ（第１減速ギヤ）
５３ アウトプット減速ギヤ（第２減速ギヤ）
７１ スプリッタギヤ段（副変速部）
７２ メインギヤ段（主変速部）
７３ レンジギヤ段（副変速部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】