(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力が入力されるための入力軸、および該動力を出力するための出力軸とを備えて動力伝達経路に設けられる多段変速装置であって、
前記入力軸に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた前段回転軸、および前記出力軸に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた後段回転軸と、
前記入力軸および前段回転軸に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組の前段歯車対と、
前記出力軸および後段回転軸に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組の後段歯車対と、
前記前段歯車対および後段歯車対にそれぞれ設けられ、該歯車対を介して動力伝達経路を形成するために選択的に係合作動させられる変速クラッチと、
前記前段回転軸および後段回転軸の間に設けられ、該前段回転軸および後段回転軸を相互に連結し或いは開放する中央クラッチとを、含み、
前記変速クラッチは、前記歯車対の一方の歯車が相対回転可能に取り付けられた回転軸に該一方の歯車に隣接した状態で相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に設けられ、径方向の一部に該一方の歯車側へ突き出す状態で相対回転不能に取付られた円弧板状の第１摩擦部材とその内周側および外周側に位置して上記一方の歯車側へ突き出す内周側作用突起および外周側作用突起とを有するクラッチ部材と、前記第１摩擦部材を径方向から挟む状態で前記一方の歯車に径方向の移動可能且つ周方向に相対移動不能に支持された１対の第２摩擦部材と、それら１対の第２摩擦部材の内周側および外周側に弾性部材を介して位置する状態で上記一方の歯車に径方向の移動可能に設けられ、前記内周側作用突起および外周側作用突起との摺接により上記１対の第２摩擦部材を第１摩擦部材側へ押圧するための傾斜面を有する１対の押圧部材とを備えたものであることを特徴とする多段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段階の変速および小型化を可能とする多段変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数組の互いに噛み合う歯車対が入力軸および出力軸に設けられ、それら歯車対を介して動力伝達経路を形成するために選択的に係合作動させられる複数の変速クラッチとを備えた平行２軸常時噛合型の変速装置の一種に、上記歯車対のうちの入力軸側の歯車をその入力軸に対して相対回転可能に同心に設けられたスリーブ軸に固定し、その入力軸とスリーブ軸との間に、それらを直結するための油圧クラッチと、それらを作動的に連結する減速歯車機構と、上記スリーブ軸のオーバ回転を許容する一方向クラッチとを設け、油圧クラッチが開放された低速モードではスリーブ軸が入力軸よりも低速回転させられ、油圧クラッチが係合された高速モードではスリーブ軸が入力軸とともに回転させられることにより、上記歯車対の数よりも多い段数の多段変速を可能とした形式の多段変速装置が知られている。たとえば、特公平５−３２６１３号公報に記載された車両用多段変速装置がそれである。これによれば、複数組の遊星歯車装置を用いた自動変速機よりも燃費の良い常時噛合式変速機において、歯車対の組数が変速段数よりも少なくなるので、比較的小型化される利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特に車両においては、一層の軽量化の要求や高スペース効率化の要求が留まることがなく、上記従来の車両用多段変速装置でも、従来の常時噛合型変速機に加えて上記油圧クラッチおよび減速歯車機構が設けられることから、変速機の軸方向寸法をある程度以上小さくすることができないという不都合があった。たとえば、車両においてはＦＦ用トランスアクスルに適用できない場合があった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、軸方向寸法を一層小さくできる多段変速装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、動力が入力されるための入力軸、およびその動力を出力するための出力軸とを備えて、動力伝達経路に設けられる車両用多段変速装置であって、(a) 前記入力軸に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた前段回転軸、および前記出力軸に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた後段回転軸と、(b) 前記入力軸および前段回転軸に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組の前段歯車対と、(c) 前記出力軸および後段回転軸に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組の後段歯車対と、(d) 前記前段歯車対および後段歯車対にそれぞれ設けられ、それら歯車対を介して動力伝達経路を形成するために選択的に係合作動させられる変速クラッチと、(e) 前記前段回転軸および後段回転軸の間に設けられ、その前段回転軸および後段回転軸を相互に連結し或いは開放する中央クラッチとを、含み、(f) 前記変速クラッチは、前記歯車対の一方の歯車が相対回転可能に取り付けられた回転軸にその一方の歯車に隣接した状態で相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に設けられ、径方向の一部に上記一方の歯車側へ突き出す状態で相対回転不能に取付られた円弧板状の第１摩擦部材とその内周側および外周側に位置して上記一方の歯車側へ突き出す内周側作用突起および外周側作用突起とを有するクラッチ部材と、その第１摩擦部材を径方向から挟む状態で上記一方の歯車に径方向の移動可能且つ周方向に相対移動不能に支持された１対の第２摩擦部材と、それら１対の第２摩擦部材の内周側および外周側に弾性部材を介して位置する状態で上記一方の歯車に径方向の移動可能に設けられ、前記内周側作用突起および外周側作用突起との摺接により上記１対の第２摩擦部材を第１摩擦部材側へ押圧するための傾斜面を有する１対の押圧部材とを備えたことにある。
【０００６】
【発明の効果】
このようにすれば、中央クラッチが変速動作期間内に動力伝達経路を開放するために用いられることから、従来の多段変速機とエンジンとの間に用いられていた主（油圧）クラッチが不要となるとともに、スリーブ軸およびそれを減速回転させる減速歯車機構を用いなくても多段変速が得られるので、多段変速装置の軸方向寸法が小さくなって小型となる。したがって、たとえば車両においてＦＦ用トランスアクスルに対して容易に適用され得るようになる。また、上記油圧クラッチ、スリーブ軸、および減速歯車機構が用いられない分だけ、多段変速装置が軽量となる。さらに、上記クラッチ部材が一方の歯車側へ移動操作されることにより、１対の第２摩擦部材が第１摩擦部材を挟圧して変速クラッチが速やかに係合させられる一方で、上記クラッチ部材が一方の歯車から離れる側へ移動操作されることにより上記１対の第２摩擦部材の第１摩擦部材に対する挟圧が解除されて変速クラッチが速やかに開放される。
【０００７】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記変速クラッチは、前記歯車対の一方の歯車が相対回転可能に取り付けられた回転軸に相対回転不能に設けられ、外周面およびその外周面の軸心方向の端部から外周側へ突き出して押圧力を受ける受圧突部を有するクラッチ内側部材と、その外周面に対向するようにその歯車に一体的に設けられた内周面と、その外周面および内周面にそれぞれ相対回転不能且つ軸心方向の移動可能となる状態で相互に重ねて設けられた複数枚の環状摩擦板と、前記受圧突部との間にその環状摩擦板を挟圧するために径方向に伸びる押圧部およびその押圧部の内周側端部から回転軸心に平行な方向へ伸びる操作部とから成りその押圧部と操作部との間において周方向の軸心まわりに回動可能にクラッチ内側部材に設けられた作動レバーと、前記回転軸と同心に設けられ、その作動レバーの操作部に係合してその操作部を内周側へ回動させることにより前記環状摩擦板を前記受圧突部とその作動レバーの押圧部との間で挟圧するクラッチ係合位置とその操作部から離隔してその操作部を外周側へ回動させることを許容するクラッチ開放位置との間で前記回転軸の軸心方向に移動可能に設けられたシフトリングと、を備えたものである。このようにすれば、変速アクチュエータによってシフトリングがクラッチ係合位置或いはクラッチ開放位置に移動させられるのに応じて前記一方の歯車とそれが取付られた回転軸との間が、噛合式変速クラッチ或いは同期噛合式変速クラッチなどに比較して速やかに連結され或いは開放される。
【０００８】
また、好適には、上記作動レバーの押圧部には、径方向の軸心まわりに回動自在に支持され、且つその径方向の軸心との間よりも大きい曲率半径を有する部分円筒状の押圧曲面が形成された押付ローラが設けられる。このようにすれば、シフトリングがクラッチ係合位置へ移動させられることに応じて作動レバーの押圧部が環状摩擦板を前記クラッチ内側部材の受圧突部との間で挟圧することによりその押圧部とそれが押圧する環状摩擦板との間で相対回転が生じると、上記押付ローラが回動してさらに環状摩擦板に対する挟圧力が高められるので、速やかにロック（連結）状態となる利点がある。
【００１０】
また、好適には、上記１対の第２摩擦部材は、その径方向においてそれらの中間に位置するように前記一方の歯車に設けられたピンまわりに回動可能に設けられ且つ前記第１摩擦部材との相対回転下流側に位置する１対のリンクに連結されたものである。このようにすれば、１対の第２摩擦部材は、第１摩擦部材を挟圧するクラッチ係合状態においてその第１摩擦部材との相対回転に基づいて一層挟圧力が高められる利点がある。
【００１１】
また、好適には、前記車両用多段変速装置の前段回転軸および後段回転軸は、相互に同じ軸心上に位置するように設けられ、前記中央クラッチのみを介して作動的に連結される。このようにすれば、前段回転軸および後段回転軸を相互に連結するための動力伝達装置として、同軸心上に位置する中央クラッチを設けるだけでよいので、車両用多段変速装置が一層軽量となるとともに、その軸方向に直交する断面方向において一層小型化される。
【００１２】
また、好適には、前記車両用多段変速装置の入力軸および出力軸は、相互に同じ軸心上に位置するように設けられる。このようにすれば、車両用多段変速装置の軸方向に直交する断面方向において一層小型化される。
【００１３】
また、好適には、前記変速クラッチおよび中央クラッチをそれぞれ切換作動させるための変速アクチュエータと、その変速アクチュエータを制御することにより前記車両用多段変速装置の変速動作を実行させる自動変速制御装置とが設けられ、その自動変速制御装置は、予め記憶された変速線図から実際の原動機の負荷或いは要求出力と車速に基づいて変速指令を出力する変速指令出力手段と、その変速指令出力手段から変速指令が出力されるとそれまで係合させられていた前記中央クラッチおよび変速クラッチを開放させるクラッチ開放手段と、次いで、上記変速指令が表す変速比を成立させるための変速クラッチを係合させる変速クラッチ係合手段と、その変速クラッチが係合させられると、前記中央クラッチを係合させる中央クラッチ係合手段とを有するものである。このようにすれば、前記車両用多段変速装置の変速段が自動的に且つ速やかに切換えられる。
【００１４】
また、好適には、前記自動変速制御装置は、前記クラッチ開放手段による前記中央クラッチの開放と同時に或いはそれに先立って前記原動機の出力を抑制し、前記中央クラッチ係合手段による上記中央クラッチの係合と同時に或いはそれに先立って上記原動機の出力を復帰する方向に変化させるためのエンジン出力抑制手段を含むものである。このようにすれば、多段変速装置の変速作動中にはその入力軸に入力される原動機の出力が抑制されるので、変速ショックが好適に緩和される。
【００１５】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の多段変速機或いは多段変速装置が適用された車両の駆動装置或いは自動変速装置を示す骨子図である。図１において、ガソリンのような液体燃料、ＬＰＧのような気体燃料などにより作動させられる内燃機関（エンジン）や電気エネルギにより作動させられる電動機などの車両用原動機１２のクランク軸１４は車両用多段変速装置１０の入力軸１６と連結されており、車両用原動機１２の出力は多段変速装置１０の出力軸１８から、図示しない差動歯車装置を介して図示しない駆動輪へ伝達されるようになっている。すなわち、車両用多段変速装置１０は原動機１２から駆動輪へ至る動力伝達経路に介挿されている。
【００１７】
上記多段変速装置１０は、常時噛合型変速機の一種であって、ハウジング２０内において相互に同じ軸心上に位置するように回転可能に支持された入力軸１６および出力軸１８と、その入力軸１６に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた前段回転軸２２、およびその出力軸１８に平行な軸心まわりに回転可能に設けられた後段回転軸２４と、上記入力軸１６および前段回転軸２２に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組（本実施例では３対）の前段歯車対２６、２８、３０と、上記出力軸１８および後段回転軸２４に設けられ、互いに噛み合う歯車から成り且つ相互に異なる変速比を有する複数組（本実施例では４対）の後段歯車対３２、３４、３６、３８と、上記前段歯車対２６、２８、３０および後段歯車対３２、３４、３６、３８にそれぞれ設けられ、それら歯車対を介して動力伝達経路を形成するために選択的に係合作動させられる変速クラッチＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣ４と、上記前段回転軸２２および後段回転軸２４の間に設けられ、それら前段回転軸２２および後段回転軸２４を相互に連結し或いは開放する中央クラッチＣＣとを備えている。
【００１８】
上記前段歯車対２６、２８、３０をそれぞれ構成する歯車２６ａと２６ｂ、２８ａと２８ｂ、３０ａと３０ｂのうちの一方の歯車２６ａ、２８ａ、３０ａは入力軸１６に固定されており、他方の歯車２６ｂ、２８ｂ、３０ｂは前段回転軸２２に相対回転可能に設けられている。また、上記後段歯車対３２、３４、３６、３８をそれぞれ構成する歯車３２ａと３２ｂ、３４ａと３４ｂ、３６ａと３６ｂ、３８ａと３８ｂのうちの一方の歯車３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａは出力軸１８に固定されており、他方の歯車３２ｂ、３４ｂ、３６ｂ、３８ｂは後段回転軸２４に相対回転可能に設けられている。また、上記中央クラッチＣＣは、上記変速クラッチＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣ４の中で最も大きなトルク容量と同等程度の大きなトルク容量を備えた乾式単板型、湿式多板型、磁粉式電磁型などの自動クラッチであり、油圧シリンダ、空圧或いは負圧シリンダ、電磁ソレノイドなどのクラッチアクチュエータ４８により変速制御装置５２からの指令にしたがって係合或いは開放作動させられる。
【００１９】
図２は上記多段変速装置１０を詳しく説明する図である。図２において、入力軸１６はその両端部が１対のベアリング４０を介してハウジング２０により回転可能に支持されており、出力軸１８もその両端部が１対のベアリング４２を介してハウジング２０により回転可能に支持されている。また、前段回転軸２２は、その両端部が１対のベアリング４４を介してハウジング２０により回転可能に支持されており、後段回転軸２４もその両端部が１対のベアリング４６を介してハウジング２０により回転可能に支持されている。なお、上記１対のベアリング４４、４６のうちの中央クラッチＣＣ側に位置するものは図示されていない。
【００２０】
変速クラッチＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣ４は、前段回転軸２２に相対回転可能に設けられた歯車２６ｂ、２８ｂ、３０ｂと、後段回転軸２４に相対回転可能に設けられた歯車３２ｂ、３４ｂ、３６ｂ、３８ｂに隣接して設けられており、油圧シリンダ、空圧或いは負圧シリンダ、電磁ソレノイドなどの変速アクチュエータ５０により変速制御装置５２からの指令にしたがって上記前段回転軸２２と歯車２６ｂ、２８ｂ、３０ｂとの間、後段回転軸２４と歯車３２ｂ、３４ｂ、３６ｂ、３８ｂとの間を連結或いは開放するようになっている。上記変速クラッチＦＣ１、ＦＣ２、ＦＣ３、ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３、ＲＣ４は、速やかな係合作動および開放作動が得られる機構が採用されるとともに小型となるように、相互に同様に構成されている。以下、変速クラッチＦＣ１の構成を示す図３を代表的に用いて説明する。
【００２１】
図３において、歯車２６ｂはベアリング５４を介して前段回転軸２２により相対回転可能に支持されている。変速クラッチＦＣ１は、歯車対２６の一方の歯車２６ｂが取り付けられた前段回転軸２２に対してスプライン等で嵌合されることにより相対回転不能に設けられ、外周面５６およびその外周面５６の軸心方向の端部から外周側へ突き出して押圧力を受けるための受圧突部５８を有するクラッチ内側部材６０と、その外周面５６に対向するように歯車２６ｂに一体的に設けられた内周面６２と、その外周面５６および内周面６２に回転軸心方向に平行にそれぞれ設けられた突条６４および６６に係合させられることによりそれぞれ相対回転不能且つ軸心方向の移動可能となる状態で回転軸心方向に相互に重ねて設けられた複数枚の環状摩擦板６８および７０と、前記受圧突部５８との間にそれら環状摩擦板６８および７０を挟圧するために径方向に伸びる押圧部７２およびその押圧部７２の内周側端部から回転軸心に平行な方向へ伸びる操作部７４とから一体的に成り、その押圧部７２と操作部７４との間においてピン７６により径方向に直交する接線方向の軸心まわりに回動可能に上記クラッチ内側部材６０に設けられた作動レバー７８と、前段回転軸２２と同心に設けられ、作動レバー７８の操作部７４に形成された傾斜面８０に係合してその操作部７４を内周側へ回動させることにより前記環状摩擦板６８および７０を受圧突部５８と作動レバー７８の押圧部７２との間で挟圧するクラッチ係合位置とその操作部７４から回転軸心方向へ離隔してその操作部７４を外周側へ回動させることを許容するクラッチ開放位置との間で前段回転軸２２の軸心方向に移動可能に設けられたシフトリング８２とを備えたものである。図３はクラッチ係合位置に切り換えられた状態を示している。
【００２２】
上記作動レバー７８の押圧部７２には、ピン８３により略径方向の軸心まわりに回動自在に支持され、且つその径方向の軸心との間よりも大きい曲率半径を有する部分円筒状の押圧曲面８４が形成された押付ローラ８６が周方向の等間隔に複数個設けられている。また、上記押付ローラ８６と環状摩擦板６８および７０との間には、所定の摺動抵抗で相対回転可能にクラッチ内側部材６０に嵌合する環状摺動部材８８が介在させられている。上記押圧曲面８４の曲率中心は上記ピン８３よりも押圧曲面８４から離隔する側に位置するので、押付ローラ８６が図４(a) に示す中立状態から図４(b) に示すロック状態に向かうに従って、環状摺動部材８８に対する押圧曲面８４の接触点Ｐとピン８３との距離が増加させられるようになっている。
【００２３】
このため、押圧部７２が環状摩擦板６８および７０を挟圧しないクラッチ開放状態では、押付ローラ８６とこれが直接押圧される環状摩擦板６８との間で相対回転が発生しないので、押付ローラ８６は図４(a) （この場合には押付ローラ８６と環状摺動部材８８との間に僅かな隙間が形成される）に示す姿勢となり、押圧曲面８４の中央部が環状摺動部材８８に近接した状態とされる。しかし、クラッチ係合状態となり環状摺動部材８８の摺動抵抗より高いトルクとなると、環状摺動部材８８が所定の摺動抵抗に抗してクラッチ内側部材６０に対して相対回転させられることから、その環状摺動部材８８に接触する押付ローラ８６はたとえば図４(b) に示す姿勢までピン８３まわりに回動させられるので、環状摩擦板６８および７０が作動レバー７８の押圧部７２と受圧突部５８との間で一層大きな力で挟圧されてロック状態とされ、変速クラッチＦＣ１が速やかに係合させられるようになっている。なお、クラッチ係合状態であっても低いトルクである場合には、押圧ローラ８６は図４(a) に示す姿勢が維持され、環状摩擦板６８および７０を介してトルクが伝達される。
【００２４】
前記シフトリング８２の外周面に形成された外周溝９０には、シフトフォーク９２が相対回転可能に係合させられており、そのシフトフォーク９２が変速アクチュエータ５０によって回転軸心方向へ操作されることにより、上記変速クラッチＦＣ１が係合、開放される。なお、前記受圧突部５８内には、回転軸心方向に所定距離だけ移動可能とされるとともにスプリング９４により比較的強い予荷重にて付勢されて受圧突部５８の受圧面９６から所定距離だけ突き出す受け部材９８が設けられている。これにより、係合ショックが緩和されたり、或いは環状摩擦板６８および７０の厚みの変化やばらつきが吸収されて応答性が変化しないようにされている。
【００２５】
以上のように構成された多段変速装置１０は、前段に設けられた複数対の前段歯車対２６、２８、３０から選択された１つの歯車対と後段歯車対３２、３４、３６、３８から選択された１つの歯車対とによって入力軸１６から前段回転軸２２および後段回転軸２４を経て出力軸１８に至る動力伝達経路が達成されるようになっているので、前段歯車対の数ｎf と後段歯車対の数ｎr との乗算値（ｎf ×ｎr ）に対応する変速段数が得られる。たとえば本実施例では、ｎf ＝３、ｎr ＝４であるから、前進１２段の多段変速が得られるようになっている。従って、多段となるほど軸方向寸法が短縮され、たとえば１６段以上である場合にはその段数の半分以下の数の歯車対で構成される。
【００２６】
前記変速制御装置５２には、たとえばアクセル開度θ、燃料噴射量、吸気管負圧、吸入空気量などの原動機１２の負荷（要求出力）を検出するセンサ１００からその原動機１２の負荷を表す信号が供給され、クランク軸１４の回転速度或いは入力軸１６の回転速度ＮIN（r.p.m.）を検出するセンサ１０２からその入力軸１６の回転速度ＮINを表す信号が供給され、車速Ｖに対応する出力軸１８の回転速度ＮOUT を検出するセンサ１０４からその出力軸１８の回転速度ＮOUT を表す信号が供給されるようになっており、その変速制御装置５２からは、燃料噴射弁からの燃料噴射量を制限したり、点火時期調整装置による点火時期を遅角させたり、スロットルアクチュエータによりスロットル弁開度を制限したりするなどの出力抑制装置１０６へ原動機１２の出力を抑制するための信号が出力されるようになっている。
【００２７】
上記変速制御装置５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェースなどを含む所謂マイクロコンピュータであって、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、多段変速装置１０を制御する。電子制御装置は、たとえば、予め記憶された変速線図から実際の原動機１２の負荷および車速Ｖに基づいて変速判断を行い、判断された変速を実現するための変速出力信号を出力して多段変速装置１０の変速を実行させる。
【００２８】
図５は、上記変速制御装置５２の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図５のステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１では、走行中に変速判断が行われたか否かが判断される。たとえば、歯数２３の歯車２８ａと歯数７７の歯車２８ｂとから成る歯車対２８と歯数２４の歯車３４ａと歯数７６の歯車３４ｂとから成る歯車対３４とで達成される変速比が１．０５７であるギヤ段から、歯数２９の歯車３０ａと歯数７１の歯車３０ｂとから成る歯車対３０と歯数２８の歯車３２ａと歯数７２の歯車３２ｂとから成る歯車対３２とで達成される変速比が０．９５のギヤ段への加速走行時のアップ変速判断が行われたか否かが判断される。このＳＡ１の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられるが、肯定される場合は、原動機出力抑制制御開始手段に対応するＳＡ２においてたとえば出力抑制装置１０６により原動機１２の出力が一時的に抑制される。次いで、クラッチ開放手段に対応するＳＡ３において、それまでのギヤ段を成立させるために係合させられていた前段変速クラッチたとえばＦＣ２、後段変速クラッチたとえばＲＣ２および中央クラッチＣＣが略同時に速やかに開放させられる。これにより、中央クラッチＣＣと歯車対２８および歯車対３４とにおける動力伝達が解消される。この段階では、入力軸回転速度ＮIN、出力軸回転速度ＮOUT 、前段回転軸２２の回転速度ＮF 、後段回転軸２４の回転速度ＮR 、歯車２８ｂの回転速度Ｎb28 、歯車３０ｂの回転速度Ｎb30 、歯車３２ｂの回転速度Ｎb32 、歯車３４ｂの回転速度Ｎb34 は、変速直前の値からそれほど変化はなく、たとえば２０００r.p.m.、１８９０r.p.m.、５９７r.p.m.、５９７r.p.m.、５９７r.p.m.、８１６r.p.m.、７３５r.p.m.、５９７r.p.m.である。
【００２９】
次いで、変速クラッチ係合手段に対応するＳＡ４では、変速判断されたギヤ段すなわち歯車対３０および３２による動力伝達によって変速比が０．９５となるギヤ段へ切り換えるために前段クラッチＦＣ３および後段クラッチＲＣ１が係合させられる。この段階では、中央クラッチＣＣが係合されていないので未だ中立期間内であり、出力軸回転速度ＮOUT は変化がなく１８９０r.p.m.程度に維持されるとともに、加速中のアップ変速であることから、入力軸回転速度ＮINはたとえば２５００r.p.m.程度に上昇するが原動機出力抑制が行われる場合にはその上昇が大幅に抑制される。この状態で上記前段クラッチＦＣ３および後段クラッチＲＣ１の係合により、前段回転軸２２の回転速度ＮF は５９７r.p.m.から１０２０r.p.m.へ変化し、後段回転軸２４の回転速度ＮR は５９７r.p.m.から７３５r.p.m.へ変化し、歯車２８ｂの回転速度Ｎb28 、歯車３０ｂの回転速度Ｎb30 、歯車３２ｂの回転速度Ｎb32 、歯車３４ｂの回転速度Ｎb34 は、７４６r.p.m.、１０２０r.p.m.、７３５r.p.m.、５９７r.p.m.となる。
【００３０】
続いて、中央クラッチ係合手段に対応するＳＡ５では、中央クラッチＣＣが係合させられて動力伝達が再開される。これにより、前段回転軸２２の回転速度ＮF は後段回転軸２４の回転速度ＮR と同じ値である７３５r.p.m.となり、入力軸回転速度ＮINは２５００r.p.m.から１８０１r.p.m.とへ減少させられると同時に、歯車２８ｂの回転速度Ｎb28 が７４６r.p.m.から５０８r.p.m.へ、歯車３０ｂの回転速度Ｎb30 が１０２０r.p.m.から７３５r.p.m.へ減少させられる。
【００３１】
そして、原動機出力抑制制御終了手段に対応するＳＡ６では、ＳＡ１において開始された出力抑制装置１０６による原動機１４の出力抑制制御が終了させられて、原動機１４の出力がアクセルペダルの操作量およびエンジン回転速度ＮE に対応した値に復帰させられることにより変速前の出力に向かって復帰するように変化させられる。
【００３２】
上述のように、本実施例の車両用多段変速装置１０によれば、前段回転軸２２および後段回転軸２４の間に設けられた中央クラッチＣＣが変速動作期間内に動力伝達経路を開放するために用いられることから、従来の多段変速機とエンジンとの間に用いられていた主クラッチが不要となる。また、スリーブ軸およびそれを減速回転させる減速歯車機構を用いなくても多段変速が得られるので、多段変速装置の軸方向寸法が小さくなって小型となる。したがって、ＦＦ用トランスアクスルに対して容易に適用され得るようになる。また、上記主クラッチ、スリーブ軸、および減速歯車機構が用いられない分だけ、多段変速装置１０が軽量となる。
【００３３】
また、本実施例によれば、前段変速クラッチＦＣ１は、歯車対２６の一方の歯車２６ｂが相対回転可能に取り付けられた前段回転軸２２に相対回転不能に設けられ、外周面５６およびその外周面５６の軸心方向の端部から外周側へ突き出して押圧力を受ける受圧突部５８を有するクラッチ内側部材６０と、その外周面５６に対向するようにその歯車２６ｂに一体的に設けられた内周面６２と、その外周面５６および内周面６２にそれぞれ相対回転不能且つ軸心方向の移動可能となる状態で相互に重ねて設けられた複数枚の環状摩擦板６８、７０と、前記受圧突部５８との間にその環状摩擦板６８、７０を挟圧するために径方向に伸びる押圧部７２およびその押圧部７２の内周側端部から回転軸心に平行な方向へ伸びる操作部７４とから成りその押圧部７２と操作部７４との間において周方向の軸心まわりに回動可能にクラッチ内側部材６０に設けられた作動レバー７８と、前段回転軸２２と同心に設けられ、その作動レバー７８の操作部７４に係合してその操作部７４を内周側へ回動させることにより環状摩擦板６８、７０を受圧突部５８とその作動レバー７８の押圧部７２との間で挟圧するクラッチ係合位置とその操作部７４から離隔してその操作部７４を外周側へ回動させることを許容するクラッチ開放位置との間で前段回転軸２２の軸心方向に移動可能に設けられたシフトリング８２と、を備えたものである。このため、変速アクチュエータ５０によってシフトリング８２がクラッチ係合位置或いはクラッチ開放位置に移動させられるのに応じて歯車２６ｂとそれが取付られた前段回転軸２２との間が、噛合式変速クラッチ或いは同期噛合式変速クラッチなどに比較して速やかに連結され或いは開放される。
【００３４】
また、本実施例によれば、上記作動レバー７８の押圧部７２には、径方向の軸心まわりに回動自在に支持され、且つその径方向の軸心との間よりも大きい曲率半径を有する部分円筒状の押圧曲面８４が形成された押付ローラ８６が設けられているので、シフトリング８２がクラッチ係合位置へ移動させられることに応じて作動レバー７８の押圧部７２が環状摩擦板６８、７０をクラッチ内側部材６０の受圧突部５８との間で挟圧することによりその押圧部７２とそれが押圧する環状摩擦板７０すなわち厳密には外周面５６上の凸条６４に所定の摺動抵抗で摺動可能に嵌合された環状摺動部材８８との間で相対回転が生じると、上記押付ローラ８６が回動してさらに環状摩擦板６８、７０に対する挟圧力が高められるので、速やかにロック（連結）状態となる利点がある。
【００３５】
また、本実施例によれば、車両用多段変速装置１０の前段回転軸２２および後段回転軸２４は、相互に同じ軸心上に位置するように設けられ、中央クラッチＣＣのみを介して作動的に連結されることから、前段回転軸２２および後段回転軸２４を相互に連結するための動力伝達装置として、同軸心上に位置する中央クラッチＣＣを設けるだけでよいので、車両用多段変速装置１０が一層軽量となるとともに、その軸方向に直交する断面方向において一層小型化される。
【００３６】
また、本実施例によれば、車両用多段変速装置１０の入力軸１６および出力軸１８は、相互に同じ軸心上に位置するように設けられているので、車両用多段変速装置１０の軸方向に直交する断面方向において一層小型化される。また、変速比ｒ＝１の場合には入力軸１６および出力軸１８を直接的に連結するクラッチを設けることができる。
【００３７】
また、本実施例によれば、変速クラッチＦＣ、ＲＣおよび中央クラッチＣＣをそれぞれ切換作動させるための変速アクチュエータ５０と、その変速アクチュエータ５０を制御することにより車両用多段変速装置１０の変速動作を自動的に実行させる変速制御装置５２とが設けられ、その変速制御装置５２は、予め記憶された変速線図から実際の原動機の負荷或いは要求出力と車速Ｖに基づいて変速判断が行われると、それまで係合させられていた中央クラッチＣＣおよび変速クラッチＦＣ、ＲＣを開放させるクラッチ開放手段と、次いで、上記変速判断された変速ギア段を成立させるための変速クラッチＦＣ、ＲＣを係合させる変速クラッチ係合手段と、その変速クラッチＦＣ、ＲＣが係合させられると、前記中央クラッチＣＣを係合させる中央クラッチ係合手段とを有するものであるので、車両用多段変速装置１０の変速段が自動的に且つ速やかに切換えられる。
【００３８】
また、好適には、前記変速制御装置５２は、前記クラッチ開放手段による前記中央クラッチの開放と略同時に或いはそれに先立って原動機１２の出力を抑制する原動機出力抑制制御開始手段と、中央クラッチ係合手段による上記中央クラッチＣＣの係合と略同時に或いはそれに先立って原動機１２の出力抑制制御を終了させてその出力を復帰させる原動機出力抑制制御終了手段を含むものである。このようにすれば、多段変速装置１０の変速作動中にはその入力軸１６に入力される原動機の出力が抑制されて原動機１２の回転速度ＮE の吹き上がりが制限されるので、変速ショックが好適に緩和される。
【００３９】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図６は、変速クラッチＦＣ１の他の例を示している。この変速クラッチＦＣ１は、歯車対２６の一方の歯車２６ｂがベアリング５４を介して相対回転可能に取り付けられた前段回転軸２２にその一方の歯車２６ｂに隣接した状態でスプライン嵌合等により相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に設けられ、径方向の一部に上記一方の歯車２６ｂ側へ突き出す状態で相対回転不能に取付られた円弧板状の第１摩擦部材１１０とその第１摩擦部材１１０の内周側および外周側に位置して上記一方の歯車側へ突き出す内周側作用突起１１２および外周側作用突起１１４とを有するクラッチ部材１１６と、上記第１摩擦部材１１０を径方向から挟む状態で上記一方の歯車２６ｂに径方向の移動可能且つ周方向に相対移動不能に支持された１対の第２摩擦部材１１８と、それら１対の第２摩擦部材１１８の内周側および外周側に弾性部材を介して位置する状態で上記一方の歯車２６ｂに径方向の移動可能に設けられ、前記内周側作用突起１１２および外周側作用突起１１４との摺接により上記１対の第２摩擦部材１１８を第１摩擦部材１１０側へ径方向に押圧するための傾斜面１２０を有する１対の押圧部材１２２とを備えたものである。そして、上記１対の第２摩擦部材１１８は、その径方向においてそれらの中間に位置するように前記一方の歯車２６ｂに固定された回転軸心に平行なピン１２４まわりに回動可能に設けられ且つ第１摩擦部材１１０との相対回転下流側に位置する１対のリンク１２６に回動可能に連結されている。
【００４１】
本実施例の変速クラッチＦＣ１によれば、シフトフォーク９２によってクラッチ部材１１６が一方の歯車２６ｂ側へ移動操作されることにより、１対の第２摩擦部材１１８が第１摩擦部材１１０を挟圧して変速クラッチＦＣ１が速やかに係合させられる一方で、上記クラッチ部材１１６が一方の歯車２６ｂから離れる側へ移動操作されることにより上記１対の第２摩擦部材１１８の第１摩擦部材１１０に対する挟圧が解除されて変速クラッチＦＣ１が速やかに開放される。
【００４２】
また、上記１対の第２摩擦部材１１８は、その径方向においてそれらの中間に位置するように歯車２６ｂに設けられたピン１２４まわりに回動可能に設けられ且つ第１摩擦部材１１０との相対回転下流側に位置する１対のリンク１２６に連結されていることから、１対の第２摩擦部材１１８は、第１摩擦部材１１０を挟圧するクラッチ係合状態においてその第１摩擦部材１１０との相対回転に基づいて相互に接近する方向の作用力を受けるので、第１摩擦部材１１０の挟圧力が一層高められる。
【００４３】
図７は、変速クラッチＦＣ１の他の例であって、油圧式変速クラッチを示している。この変速クラッチＦＣ１は、歯車対２６の一方の歯車２６ｂが相対回転可能に取り付けられた前段回転軸２２に相対回転可能に嵌合され、外周面１３０およびその外周面１３０上に回転軸心に平行な凸条１３２を有するクラッチ内側部材１３４と、その外周面１３０に対向するようにその歯車２６ｂに一体的に設けられた内周面１３６およびその内周面１３６上に回転軸心に平行に設けられた凸条１３８と、それら凸条１３２および１３８に相対回転不能に係合することにより上記外周面１３０および内周面１３６にそれぞれ相対回転不能且つ軸心方向の移動可能となる状態で相互に重ねて設けられた環状摩擦板１４０、１４２と、前記クラッチ内側部材１３４内に設けられて上記環状摩擦板１４０、１４２を押圧するピストン１４４が摺動可能に嵌合されたシリンダボア１４６と、そのシリンダボア１４６と連通するようにクラッチ内側部材１３４および前段回転軸２２内に設けられた油路１４８と、上記クラッチ内側部材１３４の背面に接触するように歯車２６ｂに固定されて反力を受ける背面板１５０とを備えている。
【００４４】
上記油路１４８を通してシリンダボア１４６内に作動油圧が供給されない場合は、環状摩擦板１４０、１４２がピストン１４４と歯車２６ｂとの間で挟圧されず相対回転が可能とされるので、上記変速クラッチＦＣ１が開放される。しかし、シリンダボア１４６内に作動油圧が供給されると、環状摩擦板１４０、１４２がピストン１４４と歯車２６ｂとの間で挟圧されて変速クラッチＦＣ１が係合状態とされる。
【００４５】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。
【００４６】
たとえば、前述の実施例の多段変速装置１０において、入力軸１６および出力軸１８は互いに同心となるように設けられていたが、必ずしも同心でなくてもよい。同様に、前段回転軸２２および後段回転軸２４も必ずしも同心でなくてもよい。この場合には、中央クラッチＣＣと前段回転軸２２または後段回転軸２４との間に歯車機構が設けられる。
【００４７】
また、前述の前段変速クラッチＦＣおよび後段変速クラッチＲＣは、電磁石の磁気的吸引力を利用した電磁クラッチであってもよい。
【００４８】
前述の実施例の多段変速装置１０は、前段に３組の歯車対２６、２８、３０を備え、後段に４組の歯車対３２、３４、３６、３８を備えたものであったが、それら歯車対の数は適宜変更され得る。
【００４９】
また、前述の図５の変速制御ルーチンにおいて、ＳＡ２はＳＡ３の後で実行されてもよい。また、ダウン変速の場合には、ＳＡ５はＳＡ６の後で実行される。
【００５０】
また、前述の実施例では多段変速装置１０の変速判断が自動的に行われるものであったが、手動変速レバーからの信号に従って変速を自動的に行うものであってもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の多段変速装置を備えた車両用動力伝達装置を説明する骨子図である。
【図２】図１の多段変速装置を説明する要部断面図である。
【図３】図１の多段変速装置に設けられた変速クラッチの構成を説明する要部断面図である。
【図４】図３の変速クラッチに設けられた押圧ローラを径方向から示す図であって、(a) は変速クラッチの開放状態、(b) は変速クラッチの係合状態を示している。
【図５】図１の変速制御装置の制御作動を説明するフローチャートである。
【図６】図１の多段変速装置に設けられた変速クラッチの他の例を説明する断面図であって、図３に相当する図である。
【図７】図１の多段変速装置に設けられた変速クラッチの他の例を説明する断面図であって、図３に相当する図である。
【符号の説明】
１０：多段変速装置
１２：原動機
１６：入力軸
１８：出力軸
２２：前段回転軸
２４：後段回転軸
２６、２８、３０：前段歯車対
３２、３４、３６、３６：後段歯車対
ＦＣ：前段変速クラッチ（変速クラッチ）
ＲＣ：後段変速クラッチ（変速クラッチ）
ＣＣ：中央クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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