(57)【要約】  本発明は、多段自動変速機に関し、本体ハウジングと；前記本体ハウジングに回転可能に設けられ、エンジントルクによって回転される入力軸と；前記入力軸の軸線に沿って段差を有してピラミッド状に設けられて、前記入力軸とともに回転する複数の入力側駆動ギアと；前記複数の入力側駆動ギアと互いに反対方向に対応して噛み合うように段差を有するピラミッド状に設けられ、内部にカム空間が形成される複数の出力側被動ギアと；前記複数の出力側被動ギアに設けられて前記入力軸の動力が伝達される出力軸と；前記カム空間に設けられ、油圧によって前記複数の入力側駆動ギアの中の何れか一つから動力が伝達される出力側被動ギアと出力軸を選択的に連結して変速制御する変速部と；を含むことを特徴とする。
2012527588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ハウジングと；
前記本体ハウジングに回転可能に設けられ、エンジントルクによって回転される入力軸と；
前記入力軸の軸線に沿って段差を有してピラミッド状に設けられて前記入力軸とともに回転する複数の入力側駆動ギアと；
前記複数の入力側駆動ギアと相互反対方向に対応して噛み合うように段差を有するピラミッド状に設けられ、内部にカム空間が形成される複数の出力側被動ギアと；
前記複数の出力側被動ギアに設けられて前記入力軸の動力が伝達される出力軸と；
前記カム空間に設けられて油圧によって前記複数の入力側駆動ギアの中の何れか一つから動力が伝達される出力側被動ギアと出力軸を選択的に連結して変速制御する変速部と；を含むことを特徴とする多段自動変速機。
【請求項２】
前記出力軸は、前記複数の出力側被動ギアのカム空間で前記複数の出力側被動ギアとそれぞれ一つずつ対応されるように段差を有するピラミッド状に配置されるシャフト本体と；
前記シャフト本体の内部に形成され、前記各出力側被動ギアに向けて貫通された複数の分岐流路を形成する圧力室と；
前記シャフト本体と連結され、前記本体ハウジングの外側に露出されるシャフトバーを含み、前記変速部は、前記分岐流路に流体が流入されるように前記圧力室に流体を供給する流体供給部と；前記圧力室の複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数の分岐流路を通じて流入される流体の圧力によって前記カム空間の内周面を向けて往復運動する複数のピストンと；
前記複数のピストンにそれぞれ連結されて、前記ピストンによって動作されながら前記カム空間の内周面に選択的に接触加圧される複数の摩擦部材と；
前記複数の入力側駆動ギアの中で選択された何れか一つと前記選択された入力側駆動ギアに対応する出力側被動ギアが噛み合って回転して、前記出力軸が回転されるように前記流体供給部から前記圧力室に提供される流体の圧力を制御する制御部と；を含むことを特徴とする請求項１に記載の多段自動変速機。
【請求項３】
前記入力軸と前記各入力側駆動ギアとの間に設けられ、複数の入力側駆動ギアの中で選択された何れか一つと前記選択された入力側駆動ギアに対応する出力側被動ギアが噛み合って回転する時、前記選択された入力側駆動ギアより早く回転する他の入力側駆動ギアを空回転させる一方向クラッチをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の多段自動変速機。
【請求項４】
前記複数の分岐流路の中で選択的に何れか一つの分岐流路に流体を供給することができるように前記流体供給部と前記複数の分岐流路を連通する複数の流路通路と、外面に円周方向に沿って前記流路通路の入出口にそれぞれ形成される複数の流路通路案内溝を有し、一領域が前記圧力室に挿入されるように前記出力軸と連結される流路通路棒をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の多段自動変速機。
【請求項５】
前記複数の入力側駆動ギアの中で後進を担当するギアには逆回転中間ギアが結合されることを特徴とする請求項１に記載の多段自動変速機。
【請求項６】
前記複数の入力側駆動ギア及び前記複数の出力側被動ギアの組合は１つの後進段と８つの前進変速段を有することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の多段自動変速機。
【請求項７】
前記制御部の制御信号に基づいて前記油圧ポンプから前記圧力室に提供される油圧によって前進８段の中で選択された何れか一つの変速段が実行される時、対応する変速段より高い高速段領域の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは摺動摩擦回転され、前記対応する変速段の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは静止摩擦回転され、前記対応する変速段より低い低速段領域の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは静止摩擦回転され、この時前記入力側駆動ギアと前記出力側被動ギアの間の円周速度差によって前記対応する変速段の入力側駆動ギアより早く回転する他の入力側駆動ギアは前記一方向クラッチによって空回転されることを特徴とする請求項６に記載の多段自動変速機。
【請求項８】
前記後進段は前記８つの前進変速段とは独立された油圧の流路を形成することを特徴とする請求項６に記載の多段自動変速機。
【請求項９】
前記入力側駆動ギアの間にはスラストベアリングが介在されることを特徴とする請求項１に記載の多段自動変速機。
【請求項１０】
前記本体ハウジングの外側に結合されて前記本体ハウジングの外側に露出された前記流路通路棒の露出部位を囲んで支持する流路通路棒ハウジングをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の多段自動変速機。
【請求項１１】
前記流路通路棒ハウジングの表面には前記流路通路と連通される複数の連通口が形成され、前記複数の連通口にはニップルがそれぞれ結合されることを特徴とする請求項１０に記載の多段自動変速機。
【請求項１２】
前記油圧ポンプから前記ニップルに向ける油圧の供給ライン上には前記制御部によってオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御される複数のソレノイドバルブをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の多段自動変速機。
【請求項１３】
前記流路通路棒と前記出力軸は一体型または分離型であり、前記流路通路棒と前記出力軸が分離型である場合、前記流路通路棒と前記出力軸はキー（Ｋｅｙ）結合されることを特徴とする請求項４に記載の多段自動変速機。
【請求項１４】
前記複数の摩擦部材は前記カム空間内で円周方向に沿って相互間等間隔で配置されることを特徴とする請求項２に記載の多段自動変速機。
【請求項１５】
前記複数の摩擦部材は円弧状のブロックであるか、またはボールであることを特徴とする請求項１４に記載の多段自動変速機。
【請求項１６】
前記複数のピストンは前記複数の摩擦部材と一つずつ対応されるように設けられることを特徴とする請求項１４に記載の多段自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段自動変速機に関し、さらに詳しくは、前進８速またはそれ以上及び以下の変速段を容易に具現することができ、且つ変速段の間の動作を有機的なメカニズムで調和させることができて、動力の伝達効率及び変速感を向上させることができ、さらに動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができる新型多段自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車及び産業機械などに適用される自動変速機の多段変速ギアメカニズムは、通常複数の遊星ギアセットの組合で構成される。
【０００３】
このような複数の遊星ギアセットが組合されたギアトレーン（ｇｅａｒ  ｔｒａｉｎ）はエンジントルクを変換して伝達するトルクコンバータから回転動力が入力される場合、これを多段に変速して出力側に伝達する機能をする。
【０００４】
このような自動変速機のパワートレーンは多くの変速段を保有すれば保有するほど動力性能及び燃料消費率面で有利であることが知られている。従って、より多い変速段を具現することができるギアトレーンに対する研究が持続されている。
【０００５】
ただ、同じ変速段を具現しても遊星ギアセットの組合方法によって、耐久性及び動力伝達効率、また大きさ及び重量などが大きく異なるため、より堅固で、且つ動力損失を最小化しながらもコンパクト化することができるギアトレーンの開発のための努力が続いている。
【０００６】
現在、遊星ギアセットを利用するギアトレーンの開発方向は、従来のシングルピニオン遊星ギアセット及びダブルピニオン遊星ギアセットをどのように組み合わせ、これに伴うクラッチとブレーキ、また一方向クラッチをどの位置にどのようにいくつ配置して、なるべく動力損失なしに所望の変速段とこれによる変速比を具現して変速機性能を向上させることができるのかに対してその焦点が合わせられている。
【０００７】
一方、手動変速機の場合、変速段が多すぎると、運転者が頻繁に変速しなければならないという不便がある。
【０００８】
しかし、自動変速機の場合においては、運転状態によってコンピュータートランスミッション制御ユニット（ＣＪＵ）が自動にギアトレーンの作動を制御して変速を行う。そこで、より多い変速段を具現することができるギアトレーンを開発することは非常に重要な価値があると言える。
【０００９】
このような趨勢に応えるために多様な研究が行われている。最近には前進６速及び前進８速の変速段を具現することができる自動変速機のギアトレーンが提案された。
【００１０】
そこで、本出願人はこのような趨勢に応えて、前進８速またはそれ以上及び以下の変速段を容易に具現することができ、且つ変速段の間の動作を有機的なメカニズムで調和させることができて、動力の伝達効率及び変速感を向上させることができ、さらに動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができる新型多段自動変速機を提案した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、前進８速またはそれ以上及び以下の変速段を容易に具現することができ、且つ変速段の間の動作を有機的なメカニズムで調和させることができて、動力の伝達効率及び変速感を向上させることができ、さらに動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができる新型多段自動変速機を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は単一の圧力室を通じて多段変速を容易に具現することができ、且つ、無段変速、段階的変速、自動変速及び手動変速などに適用されることができる多段自動変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的は、本体ハウジングと；前記本体ハウジングに回転可能に設けられ、エンジントルクによって回転される入力軸と；前記入力軸の軸線に沿って段差を有してピラミッド状に設けられて前記入力軸とともに回転する複数の入力側駆動ギアと；前記複数の入力側駆動ギアと相互反対方向に対応して噛み合うように段差を有するピラミッド状に設けられ、内部にカム空間が形成される複数の出力側被動ギアと；前記複数の出力側被動ギアに設けられて前記入力軸の動力が伝達される出力軸と；前記カム空間に設けられて油圧によって前記複数の入力側駆動ギアの中の何れか一つから動力が伝達される出力側被動ギアと出力軸を選択的に連結して変速制御する変速部と；を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記出力軸は、前記複数の出力側被動ギアのカム空間で前記複数の出力側被動ギアとそれぞれ一つずつ対応されるように段差を有するピラミッド状に配置されるシャフト本体と；前記シャフト本体の内部に形成され、前記各出力側被動ギアに向けて貫通された複数の分岐流路を形成する圧力室と；前記シャフト本体と連結され、前記本体ハウジングの外側に露出されるシャフトバーを含み、前記変速部は、前記分岐流路に流体が流入されるように前記圧力室に流体を供給する流体供給部と；前記圧力室の複数の分岐流路にそれぞれ設けられ、前記複数の分岐流路を通じて流入される流体の圧力によって前記カム空間の内周面を向けて往復運動する複数のピストンと；前記複数のピストンにそれぞれ連結されて、前記ピストンによって動作されながら前記カム空間の内周面に選択的に接触加圧される複数の摩擦部材と；前記複数の入力側駆動ギアの中で選択された何れか一つと前記選択された入力側駆動ギアに対応する出力側被動ギアが噛み合って回転して、前記出力軸が回転されるように前記流体供給部から前記圧力室に提供される流体の圧力を制御する制御部と；を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記入力軸と前記各入力側駆動ギアとの間に設けられ、複数の入力側駆動ギアの中で選択された何れか一つと前記選択された入力側駆動ギアに対応する出力側被動ギアが噛み合って回転する時、前記選択された入力側駆動ギアより早く回転する他の入力側駆動ギアを空回転させる一方向クラッチをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
前記複数の分岐流路の中で選択的に何れか一つの分岐流路に流体を供給することができるように前記流体供給部と前記複数の分岐流路を連通する複数の流路通路と、外面に円周方向に沿って前記流路通路の入出口にそれぞれ形成される複数の流路通路案内溝を有し、一領域が前記圧力室に挿入されるように前記出力軸と連結される流路通路棒をさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
前記複数の入力側駆動ギアの中で後進を担当するギアには逆回転中間ギアが結合されることを特徴とする。
【００１８】
前記複数の入力側駆動ギア及び前記複数の出力側被動ギアの組合は１つの後進段と８つの前進変速段を有することを特徴とする。
【００１９】
前記制御部の制御信号に基づいて前記油圧ポンプから前記圧力室に提供される油圧によって前進８段の中で選択された何れか一つの変速段が実行される時、対応する変速段より高い高速段領域の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは摺動摩擦回転され、前記対応する変速段の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは静止摩擦回転され、前記対応する変速段より低い低速段領域の入力側駆動ギアと出力側被動ギアは静止摩擦回転され、この時前記入力側駆動ギアと前記出力側被動ギアの間の円周速度差によって前記対応する変速段の入力側駆動ギアより早く回転する他の入力側駆動ギアは前記一方向クラッチによって空回転されることを特徴とする。
【００２０】
前記後進段は前記８つの前進変速段とは独立された油圧の流路を形成することを特徴とする。
【００２１】
前記入力側駆動ギアの間にはスラストベアリングが介在されることを特徴とする。
【００２２】
前記本体ハウジングの外側に結合されて前記本体ハウジングの外側に露出された前記流路通路棒の露出部位を囲んで支持する流路通路棒ハウジングをさらに含むことを特徴とする。
【００２３】
前記流路通路棒ハウジングの表面には前記流路通路と連通される複数の連通口が形成され、前記複数の連通口にはニップルがそれぞれ結合されることを特徴とする。
【００２４】
前記油圧ポンプから前記ニップルに向ける油圧の供給ライン上には前記制御部によってオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御される複数のソレノイドバルブをさらに含むことを特徴とする。
【００２５】
前記流路通路棒と前記出力軸は一体型または分離型であり、前記流路通路棒と前記出力軸が分離型である場合、前記流路通路棒と前記出力軸はキー（Ｋｅｙ）結合されることを特徴とする。
【００２６】
前記複数の摩擦部材は前記カム空間内で円周方向に沿って相互間等間隔で配置されることを特徴とする。
【００２７】
前記複数の摩擦部材は円弧状のブロックであるか、またはボールであることを特徴とする。
【００２８】
前記複数のピストンは前記複数の摩擦部材と一つずつ対応されるように設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、前進８速またはそれ以上及び以下の変速段を容易に具現することができ、且つ変速段の間の動作を有機的なメカニズムで調和させることができて、動力の伝達効率及び変速感を向上させることができ、さらに動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができるという効果を奏する。
【００３０】
しかも、多段変速を容易に具現することができ、且つ無段変速、段階的変速、自動変速及び手動変速などに適用されることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態による多段自動変速機の概略的な内部構造図。
【図２】図１に示した入力側シャフトと入力側ギアの結合状態斜視図。
【図３】第１実施形態における入力側シャフト／入力側ギア及び出力側カムギア／出力側シャフトの間の配置状態斜視図で、後進段を除いた状態の図。
【図４】第１実施形態で出力側カムギアの分解斜視図。
【図５】第１実施形態における流路通路棒と出力側シャフトの結合状態斜視図。
【図６】第１実施形態における流路通路棒ハウジングの斜視図。
【図７】図６の断面構造図。
【図８】第１実施形態における流路通路棒の正面図。
【図９】第１実施形態で摩擦部材の動作による出力側シャフト、出力側カムギア及び入力側ギアの間の配置状態構造図。
【図１０】本発明の第２実施形態による多段自動変速機の概略的な内部構造図。
【図１１】図１に示した入力側シャフトと入力側駆動ギアの結合状態斜視図。
【図１２】第２実施形態における入力側駆動ギアと出力側被動ギアの間の状態斜視図で、後進段を除いた状態の図。
【図１３】第２実施形態における出力側被動ギアの分解斜視図。
【図１４】第２実施形態で油圧供給管と出力側シャフトの結合状態斜視図。
【図１５】第２実施形態で摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図。
【図１６】本発明の第３実施形態による多段自動変速機における摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図。
【図１７】本発明の第４実施形態による多段自動変速機における摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図。
【図１８】本発明の第５実施形態による多段自動変速機における摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図。
【図１９】本発明の第６実施形態による多段自動変速機における摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。各実施形態の説明において、同一構成に対しては同一符号を付けて示している。また、以下では本発明による多段自動変速機が一実施形態として車に適用される場合について説明する。
【００３３】
図１は本発明の第１実施形態による多段自動変速機の概略的な内部構造図であり、図２は図１に示した入力軸と入力側駆動ギアの結合状態斜視図であり、図３は第１実施形態における入力軸／入力側駆動ギア及び出力側被動ギア／出力軸の間の配置状態斜視図で、後進段を除いた状態の図面であり、図４は第１実施形態における出力側被動ギアの分解斜視図であり、図５は第１実施形態で流路通路棒と出力軸の結合状態斜視図であり、図６は第１実施形態における流路通路棒ハウジングの斜視図であり、図７は図６の断面構造図であり、図８は第１実施形態における流路通路棒の正面図であり、図９は第１実施形態で摩擦部材の動作による出力軸、出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図である。
【００３４】
前記図面において、主に図１によれば、第１実施形態の多段自動変速機は、大体本体ハウジング１０と、入力側構成としての入力軸２１及び複数の入力側駆動ギア２３と、出力側構成としての複数の出力側被動ギア３１及び出力軸３３と、出力軸３３の回転出力のために出力軸３３と連結される流路通路棒５０と、複数の入力側駆動ギア２３の中の何れか一つから動力が伝達される出力側被動ギア３１と出力軸３３を選択的に連結して変速制御する変速部７０とを含む。
【００３５】
まず、本体ハウジング１０は本実施形態の多段自動変速機の見掛けを形成する部分である。本体ハウジング１０は剛性のある金属材質で製作されることができる。
【００３６】
大部分の構成が本体ハウジング１０の内部に、また流路通路棒ハウジング６０の内部に収容される形態に組み立てられる。しかし、動作のために入力軸２１の一領域と出力軸３３のシャフトバー３７は本体ハウジング１０の外側に所定部分露出される。
【００３７】
入力軸２１と本体ハウジング１０との間、また出力軸３３のシャフトバー３７と本体ハウジング１０との間には円滑な回転のためのベアリングＢが介在される。またこれらの間には密封のためのパッキングＰがさらに介在される。
【００３８】
入力軸２１は、エンジントルクによって回転される部分である。即ち入力軸２１に駆動のための動力が入力される。入力された動力は後述する構造によって出力軸３３を通じて加減された後に出力される。加減は速度とトルクの両方とも含むことができる。
【００３９】
入力側駆動ギア２３は、入力軸２１の半径方向外側にピラミッド状に固定されて入力軸２１とともに回転される。
【００４０】
本実施形態の多段自動変速機は１つの後進段と８つの前進変速段を有するので、ピラミッド状の入力側駆動ギア２３は計９段に設けられる。入力側駆動ギア２３が計９段に設けられているので、これに対応される出力側被動ギア３１及び出力軸３３のシャフト本体３５も計９段に設けられる。
【００４１】
勿論、これは一つの実施形態であるので、本実施形態の多段自動変速機は８つの前進変速段より少なくてもまたは多くても構わない。このような場合、入力側駆動ギア２３、出力側被動ギア３１及び出力軸３３のシャフト本体３５はそれに対応する数の段に設ければ十分である。
【００４２】
以下では、図示及び説明の便宜のために、入力側駆動ギア２３及び出力側被動ギア３１の位置別図面参照符号は区別しないようにする代わりに図面に文字及び数字を付与して説明する。
【００４３】
入力側駆動ギア２３が入力軸２１と一緒に回転されることができるように、入力側駆動ギア２３は一方向クラッチ２５（ｏｎｅ  ｗａｙ  ｃｌｕｔｃｈ、図３及び図９参照）によって入力軸２１と結合される。勿論、一方向クラッチ２５を使用しないで入力側駆動ギア２３が入力軸２１を一体型に製作しても構わない。
【００４４】
８つの前進変速段によって自由に変速されながら前進する時、速度とトルクに差があるだけで出力軸３３の回転方向は同じである。しかし、後進の場合には、出力軸３３が反対方向に回転されなければならない。このために、複数の入力側駆動ギア２３の中で後進を担当するギア（図面に文字で表示）には逆回転中間ギア２７が結合される。
【００４５】
逆回転中間ギア２７は入力側駆動ギア２３の間に一つのギアがさらに介在されて、出力側被動ギア３１の回転方向を逆に変える役割を果たす。
【００４６】
出力側被動ギア３１は、入力側駆動ギア２３と同様にピラミッド状に設けられるが、入力側駆動ギア２３と反対に配列されて入力側駆動ギア２３と一つずつ反対方向に噛み合う。このような出力側被動ギア３１の内部空間は非円形に設けられる。
【００４７】
このように入力側駆動ギア２３が連結された入力軸２１とシャフト本体３５とを備えた出力軸３３が多段のピラミッド状に設けられると、各変速段の圧力が同じになることができるという利点がある。しかし、この代りに平行シャフトが使われると各変速段の圧力を異なるようにして構成しなければならない。
【００４８】
動力を伝達する時、各変速段ギアの円周率が異なる。円周率が異なると回転力も差がある。出力軸３３と出力側被動ギア３１の動力伝達の時、円周率の差によって摩擦力も差がある。平行シャフトの場合、各変速段に適する圧力をそれぞれ加えなければならない。本実施形態のように、多段出力軸３３の場合、出力側被動ギア３１の円周率が大きくなっても比例して出力軸３３の円周率も大きくなるので出力軸３３と出力側被動ギア３１の摩擦力は変動しないで、変速段全体に同じ圧力を加えても同じ摩擦力が保持される。
【００４９】
出力軸３３は、大体シャフト本体３５とシャフトバー３７に分けられることができる。シャフト本体３５とシャフトバー３７は一体型に製作されることもでき、または別途に製作された後に相互結合されることもできる。
【００５０】
シャフト本体３５は出力側被動ギア３１の内部で出力側被動ギア３１とそれぞれ一つずつ対応されるようにピラミッド状に配置されるが出力側被動ギア３１とカム空間４１（図３及び図９参照）を挟んで分離された状態に配置される。ここで、シャフト本体３５内には圧力室３５が形成され、この圧力室３５は複数の出力側被動ギアに向けてそれぞれ貫通された複数の分岐流路４３を形成する。
【００５１】
シャフトバー３７はシャフト本体３５と連結され、出力側被動ギア３１の外部に露出される部分である。
【００５２】
このように、出力軸３３が出力側被動ギア３１と分離した状態で設けられていることから出力側被動ギア３１が回転されても出力軸３３は摺動摩擦状態で空回転される。しかし、後述する構造及び動作によってシャフト本体３５の何れか一つが出力側被動ギア３１の何れか一つに接触加圧されてこれらが一つの本体を形成する時初めて出力軸３３は回転されることができる。
【００５３】
この動作を具現するために、言い換えればシャフト本体３５の何れか一つが出力側被動ギア３１の何れか一つに接触加圧されてこれらが一つの本体を形成するために、流路通路棒５０及び変速部７０が具備される。
【００５４】
流路通路棒５０は、一領域は出力軸３３のシャフト本体３５内の圧力室３９に結合され、残り領域は本体ハウジング１０の外側に露出される棒形状を有する。
【００５５】
流路通路棒５０は出力軸３３と結合される。本実施形態の場合、流路通路棒５０は出力軸３３と分離した状態に製作された後、相互キー５７で結合されている。しかし、本発明の権利範囲がこれに制限される必要はないので、流路通路棒５０と出力軸３３は一体型であってもよい。
【００５６】
流路通路棒５０の外面には、図８に示すように、その円周方向に沿って複数の流路通路案内溝５１、５３が形成される。本実施形態で流路通路案内溝５１、５３は流路通路棒ハウジング６０の方に位置される９つの１次流路通路案内溝５１と、シャフト本体３５の方に配置される９つの２次流路通路案内溝５３に分けられることができる。
【００５７】
これら１次流路通路案内溝５１及び２次流路通路案内溝５３は、流路通路棒５０の内部で複数の流路通路５５によって互いに対応する同士が連結される。２次流路通路案内溝５３は出力軸３３のシャフト本体３５内に形成される圧力室３９と連通される。
【００５８】
流路通路棒５０で本体ハウジング１０の外側に露出される領域は流路通路棒ハウジング６０によって囲まれて支持される。流路通路棒ハウジング６０は本体ハウジング１０に気密的に密着された後にボルト結合される。
【００５９】
このような流路通路棒ハウジング６０の表面には、図６及び図７に示すように、流路通路５５と連通される、即ち１次流路通路案内溝５１と連通された後に流路通路５５と連通される複数の連通口６１が形成される。複数の連通口６１にはニップル６３がそれぞれ結合される。
【００６０】
前述したように、流路通路棒５０の外面にはその円周方向に沿って１次流路通路案内溝５１が形成されているので、流路通路棒５０が出力軸３３と一緒に回転されても１次流路通路案内溝５１によってニップル６３からの作動油の供給が可能になる。
【００６１】
流路通路棒ハウジング６０の一側にはフランジ６５が形成され、フランジ６５には本体ハウジング１０とのボルト結合のための複数のボルト孔６７が形成されている。また本体ハウジング１０と接するフランジ６５の内側にはＯリング６９が介在されている。
【００６２】
変速部７０は圧力室３９の分岐流路４３に流体が流入されるように圧力室３９に流体を供給する流体供給部７１と、圧力室３９の複数の分岐流路４３にそれぞれ設けられ、複数の分岐流路４３を通じて流入される流体の圧力によって前記カム空間４１の内周面を向けて往復運動する複数のピストン７７と、複数のピストン７７にそれぞれ連結され、ピストン７７によって動作されながらカム空間４１の内周面に選択的に接触加圧される複数の摩擦部材７９と、複数の入力側駆動ギア２３の中で選択された何れか一つと選択された入力側駆動ギア２３に対応する出力側被動ギア３１が噛み合って回転して出力軸３３が回転されるように、流体供給部７１から圧力室３９に提供される流体の圧力を制御する制御部８３とからなる。
【００６３】
流体供給部７１は流体を供給する油圧ポンプ７３と、制御部８３によってオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御される複数のソレノイドバルブ７５とで構成される。本実施形態でソレノイドバルブ７５は９つが設けられる。
【００６４】
複数のピストン７７は、出力軸３３のシャフト本体３５に位置別にそれぞれ結合される。即ち９段のピラミッド状に設けられるシャフト本体３５の各段に円周方向に沿って相互等間隔で複数ずつ設けられる。
【００６５】
このようなピストン７７は、図９に示すように、シャフト本体３５に往復移動可能に結合され、出力軸３３のシャフト本体３５の対応する段に形成された圧力室３９に油圧が流入される場合、半径方向外側に動作されながらピストン７７に連結された摩擦部材７９を半径方向外側に加圧する役割を果たす。勿論、圧力が解除されると、ピストン７７と摩擦部材７９は原位置に復帰される。
【００６６】
複数の摩擦部材７９は、前述したように、複数のピストン７７に連結されて、対応するピストン７７の動作に基づいて半径方向外側に移動して対応する出力側被動ギア３１の内周に密着及び離間する。摩擦部材７９はピストン７７と一つずつ対応されるように設けられることができる。
【００６７】
本実施形態で摩擦部材７９はアーク状のブロック構造を有し、出力軸３３のシャフト本体３５に形成された摩擦部材溝８１（図５参照）に出入り可能に配置される。また、本実施形態で摩擦部材７９は円周方向に沿って離間して４つ設けられる。
【００６８】
このような摩擦部材７９は９段のピラミッド状に設けられるシャフト本体３５の中で選択された何れか一つをそれに対応する複数の出力側被動ギア３１の中の何れか一つに密着保持させる役割を果たす。
【００６９】
例えば、図１のように、３番位置に油圧が供給されて、３番位置のピストン７７が半径方向外側に動作されると、これに連動して３番位置の摩擦部材７９が３番位置の出力側被動ギア３１の内面に接触加圧され、それによって３番位置の出力側被動ギア３１と出力軸３３が一つの本体になって、出力軸３３が回転されることができて前進する。この時、残りは空回転する。
【００７０】
制御部８３は複数の入力側駆動ギア２３の中で選択された何れか一つと出力軸３３が連結され、出力軸３３が回転されるように油圧ポンプ９１から流路通路棒５０の方に供給される油圧の供給経路を制御する。
【００７１】
即ち、制御部８３は複数の入力側駆動ギア２３の中で選択された何れか一つに対応する出力側被動ギア３１の対応する摩擦部材７９を密着させて選択された入力側駆動ギア２３の回転力を出力軸３３に伝達するように油圧ポンプ９１から対応する摩擦部材７９に対応する流路通路５５に供給される油圧の供給を制御する。
【００７２】
制御部は出力側と入力側との回転差によって変速を決めるように制御する。即ち、制御部は、回転数を感知してＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、自動変速機の電子制御装置）に信号を伝達する入力側パルスジェネレーターセンサー（図示しない）と出力側パルスジェネレーターセンサー（図示しない）によって入力側回転数と出力側回転数を演算した後、演算値と設定された値に差があれば低速段で変速が連続的に行われるように制御する。
【００７３】
これについてさらに詳しく説明すると、制御部は入力側と出力側の回転数をパルスジェネレーターセンシングしてその情報をＣＪＵ（コンピュータートランスミッション制御ユニット）に伝達すると、コンピューターが演算して変速を決める。ＣＪＵ信号によってソレノイドバルブ７５が作動して最適の変速が行われる。手動の場合、選択レバーを手動で操作するによって変速が行われる。
【００７４】
このような構成を有する本発明による多段自動変速機を車に搭載して、概略的な動作及び変速作用について詳しく説明する。
【００７５】
まず、動作を説明すると、ＴＣＵ信号によって所望の変速段に圧力が加えられると、圧力によってピストン７７が摩擦部材７９を押して摩擦部材７９が出力側被動ギア３１の内面に密着されて噛合状態になることによって出力軸３３の回転を導き出して車の前進を図ることができる。
【００７６】
例えば、図１のように、３番位置に油圧が供給されて３番位置のピストン７７が半径方向外側に動作されると、これに連動して３番位置の摩擦部材７９が３番位置の出力側被動ギア３１の内面に接触加圧されることによって３番位置の出力側被動ギア３１と出力軸３３とが一つの本体になって出力軸３３が回転されることができて車が前進する。
【００７７】
この時、残り変速段は圧力がゼロの状態であり、且つピストン７７が押す力がないため中立になって負荷なしに空回転する。変速段全体の圧力がゼロになると中立状態になる。
【００７８】
次に、変速作用について説明する。参考に、自動変速の場合、ＴＣＵ信号によって、手動変速の場合、図示しない選択レバーによって所望の変速段に圧流が流れるようにし、残り変速段はソレノイドバルブ７５のオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）開閉作用によって変速が行われることができる。
【００７９】
本実施形態の場合、自動変速機のトルクコンバータのような作用をする摺動摩擦回転駆動輪の最大牽引力に対して各変速段に圧力を設定し、設定された圧力以上の牽引力が低下されると、静止摩擦から摺動摩擦回転になるようにすることができる。
【００８０】
例えば、出発時、選択レバーで「Ｄ」が選択されると、１段負荷がかかって前へ前進する。前進の中にブレーキを踏むと、出力側は止まるが、入力側は回転する。言い換えれば、出力軸３３の回転は止められ、出力軸３３と分離されている出力側被動ギア３１は摺動摩擦回転をする。出力軸３３に部分的に挿入結合されている摩擦部材７９は出力側被動ギア３１の突部を越えて摺動摩擦になって止まるが、出力側被動ギア３１は回転する。
【００８１】
結果的に、自動変速選択レバーで「Ｄ」が選択されると、トルクコンバータによって入力側と出力側に負荷がかかって車は前へ前進し、前進の中にブレーキを踏むと、出力側は止まるが、入力側はスリップによって回転する。
【００８２】
このように出力側は止まっているとしても入力側には前進しようとする回転力が保持される。摺動摩擦回転もトルクコンバータスリップ形状のように、出力側は止まっているが、出力側は前進しようとする回転力を保持する。
【００８３】
また、ブレーキを離すと出力側の前進が行われる。静止摩擦回転力と摺動摩擦回転力は自動変速機のトルクコンバータのような作用をする。
【００８４】
一方、手動変速機の場合、クラッチが静止摩擦状態でブレーキを踏むと、エンジンが止まってしまうが、自動変速機は負荷がかかった状態でもブレーキを踏むとトルクコンバータのスリップによってエンジンが止まらないで正常に作動する。本発明も負荷がかかった状態でブレーキを踏むと摺動摩擦回転になってエンジンが止まらないで正常に作動する。
【００８５】
出力側牽引力が低下されると摺動摩擦回転され、牽引力が回復されると静止摩擦回転される。牽引力が低下されるとトルクコンバータは摺動され、発明は摺動摩擦される。
【００８６】
前述したように、制御部は出力側と入力側との回転差によって変速を決めるように制御する。即ち制御部は、回転数を感知してＴＣＵに信号を伝達する入力側パルスジェネレーターセンサー（図示しない）と出力側パルスジェネレーターセンサー（図示しない）によって入力側回転数と出力側回転数を演算した後、演算値と設定された値に差があれば低速段に変速が連続的に行われるように制御する。この場合、入力側と出力側とに回転差があるのは出力側が摺動回転され、摺動回転が出力側の牽引力を低下させるためである。
【００８７】
入力側と出力側の設定された回転数差がない場合、高い変速段に変速される。回転差がなしに連続的に高速段に変換される途中に摺動回転になると再び低速段に変速される。入力側変速比と出力側変速比の回転数が設定された回転数と差がある場合、低速段に変速され、設定された回転数と差がない場合、時間差を置いて高い変速段に連続的に変速される。
【００８８】
最高変速段では回転差がないと変速が行われず、回転差がある場合低速段に変速される。最低変速段では回転差があっても変速が行われず、回転差がない場合のみ高い変速段に変速される。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、前進８速またはそれ以上及び以下の変速段を容易に具現することができ、且つ変速段の間の動作を有機的なメカニズムで調和させることができて、動力の伝達効率及び変速感を向上させることができ、さらに動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができる。
【００９０】
図１０は本発明の第２実施形態による多段自動変速機の概略的な内部構造図であり、図１１は図１０に示した入力側シャフトと入力側駆動ギアとの結合状態斜視図であり、図１２は第２実施形態で入力側駆動ギアと出力側被動ギアとの間の状態斜視図で、後進段を除いた状態の図面であり、図１３は第２実施形態で出力側被動ギアの分解斜視図であり、図１４は第２実施形態で油圧供給管と出力軸との結合状態斜視図であり、図１５は第２実施形態で摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図である。
【００９１】
第２実施形態の多段自動変速機は、大体本体ハウジング１１０と、入力側構成としての入力軸１２１及び入力側駆動ギア１２３と、出力側構成としての出力側被動ギア１３１及び出力軸１３３と、出力軸１３３と連結される油圧供給管１５０と、複数の入力側駆動ギア１２３の中の何れか一つから動力が伝達される出力側被動ギア１３１と出力軸１３３を選択的に連結して変速制御する変速部１７０とを含む。
【００９２】
まず、本体ハウジング１１０は本実施形態の多段自動変速機の見掛けを形成する部分である。本体ハウジング１１０は剛性のある金属材質で製作されることができる。大部分の構成が本体ハウジング１１０内に収容される形態に組み立てられる。
【００９３】
しかし、動作のために入力軸１２１の一領域と出力軸１３３のシャフトバー１３７は本体ハウジング１１０の外側に所定部分露出される。
【００９４】
入力軸１２１と本体ハウジング１１０との間、また出力軸１３３のシャフトバー１３７と本体ハウジング１１０との間には円滑な回転のためのベアリングＢが介在される。またこれらの間には密封のためのパッキング（図示しない）がさらに介在される。
【００９５】
入力軸１２１は、エンジントルクによって回転される部分である。即ち、入力軸１２１の駆動のための動力が入力される。
【００９６】
入力側駆動ギア１２３は、入力軸１２１の半径方向外側にピラミッド状に固定されて入力軸１２１と一緒に回転される。
【００９７】
入力側駆動ギア１２３が入力軸１２１と一緒に回転されることができるように、入力側駆動ギア１２３は一方向クラッチ１２５（ｏｎｅ  ｗａｙ  ｃｌｕｔｃｈ、図１０及び図１５参照）によって入力軸１２１と結合される。入力側駆動ギア１２３の間にはスラストベアリング１２７が設けられる。
【００９８】
以下では、図示及び説明の便宜のために、入力側駆動ギア１２３及び出力側被動ギア１３１の位置別図面符号は区別しないようにする代わりに図面に文字及び数字を付与して説明する。
【００９９】
出力側被動ギア１３１は、入力側駆動ギア１２３と同様にピラミッド状に設けられるが、入力側駆動ギア１２３と反対に配列されて入力側駆動ギア１２３と一つずつ反対方向に噛み合う。このような出力側被動ギア１３１の内部空間は非円形に設けられる。
【０１００】
出力軸１３３は、大体シャフト本体１３５とシャフトバー１３７に分けられることができる。シャフト本体１３５とシャフトバー１３７は一体型に製作されることもでき、若しくは別途に製作された後に相互結合されることもできる。
【０１０１】
シャフト本体１３５は出力側被動ギア１３１の内部で出力側被動ギア１３１とそれぞれ一つずつ対応されるようにピラミッド状に配置されるが、出力側被動ギア１３１とカム空間１４１（図１２参照）挟んで分離した状態に配置される。ここでシャフト本体１３５内には単一の圧力室１３９が設けられる。
【０１０２】
シャフトバー１３７はシャフト本体１３５と連結され、出力側被動ギア１３１の外部に露出される部分である。
【０１０３】
このように出力軸１３３が出力側被動ギア１３１と分離された状態に設けられるため出力側被動ギア１３１が回転されても出力軸１３３は摺動摩擦状態で空回転される。しかし、後述する構造及び動作によってシャフト本体１３５の何れか一つが出力側被動ギア１３１の何れか一つに接触加圧されて、これらが一つの本体に形成される時初めて出力軸１３３は回転されることができる。
【０１０４】
この動作を具現するために、言い換えればシャフト本体１３５の何れか一つが出力側被動ギア１３１の何れか一つに接触加圧されてこれらが一つの本体を形成するため、油圧供給管１５０と、変速部１７０を備える。
【０１０５】
油圧供給管１５０は出力軸１３３と連結されて、シャフト本体１３５の内部に形成される単一の圧力室１３９に油圧を供給する役割を果たす。
【０１０６】
変速部１７０は圧力室１３９の分岐流路１４３に流体が流入されるように圧力室１３９に流体を供給する流体供給部１７１と、圧力室１３９の複数の分岐流路１４３にそれぞれ設けられて複数の分岐流路１４３を通じて流入される流体の圧力によって前記カム空間１４１の内周面を向けて往復運動する複数のピストン１７７と、複数のピストンにそれぞれ連結され、ピストンによって動作されながらカム空間１４１の内周面に選択的に接触加圧される複数の摩擦部材１７９と、複数の入力側駆動ギア１２３の中で選択された何れか一つと選択された入力側駆動ギア１２３に対応する出力側被動ギア１３１が噛み合って回転して出力軸１３３が回転されるように流体供給部１７１から圧力室１３９に提供される流体の圧力を制御する制御部１８３とからなる。
【０１０７】
流体供給部１７１は流体を供給する油圧ポンプ１７３と、制御部１８３によってオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）制御されるソレノイドバルブ１７５とからなる。
【０１０８】
複数のピストン１７７は単一の圧力室１３９から出力側被動ギア１３１の方にそれぞれ分岐される複数の分岐流路１４３にそれぞれ設けられて提供される圧力に基づいて半径方向内側または外側に移動される。
【０１０９】
言い換えれば、複数のピストン１７７は出力軸１３３のシャフト本体１３５に位置別にそれぞれ結合される。即ち、９段のピラミッド状に設けられるシャフト本体１３５の各段に円周方向に沿って相互間等間隔に複数ずつ設けられる。
【０１１０】
このようなピストン１７７は、図１５に示すように、出力軸１３３のシャフト本体１３５の対応する段に形成された圧力室１３９に油圧が流入される場合、半径方向外側に動作されながらピストン１７７に連結された摩擦部材１７９を半径方向外側に加圧する役割を果たす。勿論、圧力が解除されるとピストン１７７と摩擦部材１７９は原位置復帰される。
【０１１１】
複数の摩擦部材１７９は、前述したように、複数のピストン１７７と連結されて、対応するピストン１７７の動作に基づいて半径方向外側に移動される構成である。摩擦部材１７９はピストン１７７と一つずつ対応されるように設けられることができる。
【０１１２】
本実施形態で摩擦部材１７９はアーク状ブロック構造を有し、出力軸１３３のシャフト本体１３５に形成された摩擦部材溝１８１（図１４参照）に出入り可能に配置される。また、本実施形態で摩擦部材１７９は円周方向に沿って間隔を離間して４つ設けられる。
【０１１３】
このような摩擦部材１７９は９段のピラミッド状に設けられるシャフト本体１３５の中で選択された何れか一つをそれに対応する複数の出力側被動ギア１３１の中の何れか一つに密着して保持させる役割を果たす。
【０１１４】
制御部１８３は複数の入力側駆動ギア１２３及び複数の出力側被動ギア１３１の中で選択された何れか一対のギアによって出力軸１３３が回転されるように油圧ポンプ９１から圧力室１３９に提供される油圧を制御する役割を果たす。
【０１１５】
言い換えれば、制御部１８３の制御信号に基づいて油圧ポンプ９１から圧力室１３９に提供される油圧によって前進８段の中で選択された何れか一つの変速段が実行される時、対応する変速段より高い高速段領域の入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１は摺動摩擦回転され、対応する変速段の入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１は静止摩擦回転され、対応する変速段より低い低速段領域の入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１は静止摩擦回転される。この時入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１の間の円周速度差によって対応する変速段の入力側駆動ギア１２３より早く回転する他の入力側駆動ギア１２３は一方向クラッチ１２５によって空回転される。
【０１１６】
ここで、一方向クラッチ１２５は入力軸１２１と各入力側駆動ギア１２３との間に設けられ、複数の入力側駆動ギア１２３の中で選択された何れか一つと、選択された入力側駆動ギア１２３に対応する出力側被動ギア１３１が噛み合って回転する時、選択された入力側駆動ギア１２３より早く回転する他の入力側駆動ギア１２３を空回転させる役割を果たす。
【０１１７】
即ち、選択された入力側駆動ギア１２３に対応する出力側被動ギア１３１が噛み合って回転する時、選択された入力側駆動ギア１２３より直径の小さい他の入力側駆動ギア１２３は対応する出力側被動ギア１３１との間の鋸歯数差によって選択された入力側駆動ギア１２３よりもさらに早く回転し、入力側に設けられる一方向クラッチ１２５によって空回転する。これによって他の入力軸駆動ギア１２３と対応する出力側被動ギア１３１は回転しなくなる。
【０１１８】
要約すれば、本実施形態の多段自動変速機は入力軸１２１が駆動すると入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１とが噛み合って回転する。入力軸１２１の内周面は一方向クラッチ１２５からなり、出力側被動ギア１３１の外周面はギアからなり、内周面はカムまたは偏心されたリングギアからなる。入力軸１２１とは分離されている。
【０１１９】
また、出力側多段階形状の出力軸１３３の内周面には圧力室１３９が形成され、油圧の圧力によってピストン１７７が押されると、摩擦部材１７９がカムギアである出力側被動ギア１３１の内周面空間に密着されて、入力側駆動ギア１２３によって出力側被動ギア１３１に動力が伝達される。
【０１２０】
変速時の中立状態について説明する。圧力室１３９の圧力をゼロにすると、即ち、油圧を供給しないと、ピストン１７７を押す圧力がなくなって、出力軸１３３に挿入されている摩擦部材１７９がカムリングの突部（図示しない）を負荷なしに摺動摩擦回転することから空回転する。入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１は噛み合って回転するが、摩擦部材１７９と出力側被動ギア１３１の摺動回転によって出力軸１３３は回転できなくて中立状態になる。
【０１２１】
後進の場合について図１０を参照して説明する。後進の場合、前進８速とは異なって独立されている圧力室１３９ａがあって後進圧力室１３９ａのみに圧力が加えられて後進のみをする。図示しない後進ギアは被動ギア１３１、中間ギア、駆動ギア１２３で噛み合っている。他の実施形態では駆動ギア１２３と被動ギア１３１とはチェーンで連結されることができて逆回転が可能である。この時、前進１〜８段までは圧力がゼロであるので負荷なしに摺動空回転し、後進のみ静止摩擦回転されて動力が伝達される。結果的に本変速機は一つの前進圧力室１３９と一つの後進圧力室１３９ａからなっていることが分かる。
【０１２２】
一方、静止摩擦回転と摺動摩擦回転する構造について説明すると、出力軸１３３の内周面に位置される圧力室１３９で圧力によってピストン１７７が上下に往復運動しながらカム空間１４１で摩擦部材１７９が噛合または解除されることによって静止摩擦回転または摺動摩擦回転が行われる。即ち、出力側被動ギア１３１の内周面はカム形状に形成されて、カムの突部と空間からなり、これによって静止摩擦回転または摺動摩擦回転される。
【０１２３】
設定圧力以上である場合、ピストン１７７がカムの突部を越えることができなくて静止摩擦回転され、設定圧力以下である場合、ピストンが押されてカムの突部を越えるようになって摺動摩擦回転される。突部を越えることができなくて静止摩擦回転されると、出力軸１３３が回転され、突部を越えて摺動摩擦回転されると、出力軸１３３の回転速度が減少されるか、出力軸１３３の回転が止まる。出力軸１３３と出力側被動ギア１３１とが分離されているので、静止摩擦は噛合状態、摺動摩擦は分離された状態になる。
【０１２４】
このような構成に基づいて変速される過程について説明すれば次の通りである。
【０１２５】
まず、１段変速が行われる場合である。１段に適する弱い圧力が加えられると１段が静止摩擦されて１段変速回転する。この時、後進は圧力がゼロの状態であるので摺動空回転し、入力側駆動ギア１２３は１〜８段まで出力側被動ギア１３１と噛み合って回転し、出力側被動ギア１３１は１段の場合のみ静止摩擦回転し、２〜８段までは負荷摺動摩擦回転する。
【０１２６】
次に、４段変速が行われる場合である。中間圧力（４段に適する圧力）が加えられると、４段に負荷がかかって４段変速が行われる。入力側駆動ギア１２３の１〜３段までは一方向クラッチ１２５によって空回転し、４〜８段までは出力側被動ギア１３１と負荷回転する。この時出力側被動ギア１３１の１〜４段までは静止摩擦回転し、５〜８段までは負荷摺動摩擦回転する。
【０１２７】
次に、８段変速が行われる場合である。最も高い圧力（８段に適する圧力）が加えられると８段変速が行われる。この時、入力側駆動ギア１２３の１〜７段までは一方向クラッチ２３０によって空回転し、８段のみ負荷回転して動力が伝達される。出力側被動ギア１３１の１〜８段までは静止摩擦回転される。しかし、入力側駆動ギア１２３の１〜７段までは一方向クラッチ１２５によって空回転されるので出力側被動ギア１３１の１〜７段まで空回転される。圧力が高いほど高速段に移動変速され、圧力が低くなるほど低速段に移動変速が行われる。
【０１２８】
具体的な例で変速過程をさらに説明すれば次の通りである。最大牽引力が１００であると仮定した時の動力伝達について説明する。
【０１２９】
まず、１段変速が行われる場合である。牽引力１００を８（８段）で割ると１２．５であるので、各段にピストン１７７を押す圧力が１２．５になる。１２．５の圧力が加えられると１段のみに負荷がかかって動力が伝達されて回転される。出力側１段は静止摩擦回転力１２．５×７＝８７．５＋１２．５＝１００、即ち回転力の和が１００になる低速段地点から負荷がかかる。駆動ギア１２３の１〜８段までは出力側被動ギア１３１と噛み合って負荷回転し、出力側被動ギア１３１の１段のみ静止摩擦回転し、２〜８段までは出力側被動ギア１３１と摺動摩擦回転する。
【０１３０】
次に、２段変速が行われる場合である。牽引力１００を７（２段である場合、１段は空回転するので１段を除いた７段に相当する）で割ると１４．３であるので、各段にピストン１７７を押す圧力が１４．３になる。１４．３の圧力が加えられると２段変速が行われる。この時、入力側駆動ギア１２３の１段は一方向クラッチ１２５によって空回転され、２〜８段までは負荷回転する。出力側被動ギア１３１の１〜２段は静止摩擦回転し、３〜８段までは負荷摺動摩擦回転する。この時１段は入力側駆動ギア１２３によって空回転される。
【０１３１】
このような理は３段変速及び４段変速にも同様に適用される。
【０１３２】
次に、５段変速が行われる場合である。牽引力１００を４で割ると２５であるので、各段にピストン１７７を押す圧力が２５になり、２５の圧力が加えられると５段変速が行われる。この時、入力側駆動ギア１２３の１〜４段までは空回転し、５〜８段までは負荷回転する。出力側被動ギア１３１の１〜５段までは静止摩擦回転され、６〜８段までは摺動摩擦回転される。
【０１３３】
次に、８段変速が行われる場合である。１００の圧力が加えられると８段変速になる。入力側駆動ギア１２３の１〜７段までは一方向クラッチ１２５によって空回転され、８段のみ負荷回転される。出力側被動ギア１３１の１〜８段までは静止摩擦回転され、１〜７段までは入力側駆動ギア１２３によって空回転される。
【０１３４】
一方、８段走行の中に登坂のために６段に変速をするためには圧力を６段変速に対応する圧力である３３．３を提供すれば６段変速になる。そして、出力側被動ギア１３１の７〜８段は設定圧力より低いため摺動摩擦回転され、１〜６段は静止摩擦回転される。この時、１〜５段までは入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１との間の円周速度が互いに異なるため、入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１との間の鋸歯数差によって入力側駆動ギア１２３がさらに早く回転される。そして入力側に設けられる一方向クラッチ１２５によって空回転される。入力側駆動ギア１２３が空回転すれば静止摩擦回転する出力側被動ギア１３１も空回転する。
【０１３５】
一方、他の例として、圧力を１６．６で３段走行中、平坦な道を走行する場合、７段圧力である５０を与えると７段変速が行われる。８段摺動摩擦回転力である５０と７段回転力である５０を合わせると１００になるので、結果的に７段回転力は１００になり、圧力合計１００になる低い段から高い段に変速される。
【０１３６】
このような構成を有する多段自動変速機の作用について一連的に説明すれば次の通りである。
【０１３７】
始動すると、入力側駆動ギア１２３と出力側被動ギア１３１が噛み合って回転される。この時、出力側被動ギア１３１は負荷なしに摺動摩擦回転されながら空回転される。したがって出力軸１３３も回転しない。
【０１３８】
出発の時、選択レバーでドライブＤモードを選択すれば、弱い油圧が各段のシリンダーに伝達されて車が徐徐に前へ前進される。この時ブレーキをかけると変速段全体が負荷摺動摩擦回転される。ブレーキを解除して前進加速ペダルを踏むと圧力が徐徐に高くなって高い段に切れることなく連続的に無段変速される。
【０１３９】
低速段で変速をするためには圧力を低くする。連続的に圧力を高めると連続的に高速段に変速が行われ、連続的に圧力を低めると連続的に低速段に切れることなく変速が行われる。
【０１４０】
出発、登坂、加速、後進、前進する時の全ての作動はＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、自動変速機の電子制御装置）信号によって油圧ポンプ回転数を調整、容量差によって圧力が調整される。
【０１４１】
例えば、１段から２段に変速する時、２段に適する圧力を段階的に加えれば段階的に２段に変速され、段階なしに圧力を加えると変速する時段階が消滅される。１段圧力を１００で、２段圧力を１２０と仮定した時、変速時圧力が１段と２段の中間圧力である１１０になると、変速１段と２段の中間変速が行われる。１段と２段の間の変速段がなくても１段と２段の中間変速比、即ち１段１／２変速が行われる。１０５の圧力を加えると１段１／４変速が行われ、無段に圧力を加えると無段に変速が行われることが分かる。
【０１４２】
圧力が変化するだけ比例して負荷摺動摩擦回転力も変わる。各段は同じ圧力が与えられる。そして、高い段から負荷がかかり、設定圧力より低ければ摺動摩擦回転され、次の段で連続的に変速されながら設定圧力に適する段で静止摩擦回転が発生される。圧力を高め続けると最高速段まで変速が行われ、最高速段ではこれ以上高い変速段がないため最高速段で止まる。反対に圧力を低め続けると最低速段まで変速されて止まる。
【０１４３】
参考に、ベルト型無段変速機が提案されたが、ベルト型無段変速機はベルトの張力に限界があって駆動力の少ない小型車のみに適用される。本発明は圧力差に基づいて変速が決まるので、駆動力に適する圧力さえ提供すれば駆動力に関係なく全ての車に適用されることができるという利点がある。
【０１４４】
このように、本実施形態によれば、単一の圧力室１３９を通じて多段変速を容易に具現することができるとともに、無段変速、段階的変速、自動変速及び手動変速などに適用されることができ、動力伝達効率及び変速感を従来よりさらに向上させることができ、且つ動力性能を向上させながらも燃料消費率を低減させることができる。
【０１４５】
前述した実施形態ではその説明を略したが、本実施形態の場合は無段変速、段階的変速、自動変速、手動変速が可能である。
【０１４６】
無段変速は別途の段階なしに無段に圧力変化を与える場合で、負荷摺動摩擦回転によって動力が切れることなく連続的に連結されて無段変速が可能になる。
【０１４７】
段階的変速は圧力を段階的に与えて、例えば、１段は１２．５の圧力、３段は１６．７の圧力、６段は３３．３の圧力、８段は１００の圧力などに所望の変速段に圧力を段階的に提供することによって具現されることができる。
【０１４８】
自動変速はＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ、自動変速機の電子制御装置）信号によって油圧ポンプを作動させるか、油圧ポンプの回転数を調節することによって具現されることができる。
【０１４９】
手動変速は選択レバーによってインバーターＤＣモーターが作動することによって具現されることができる。
【０１５０】
この時、手動変速機の摩擦クラッチや自動変速機の流体トルクコンバータが必要ない。出力側被動ギア１３１の圧力室に圧力が加えられると、１〜８段まで摺動摩擦回転をする。摺動摩擦回転によって出力軸に回転力が発生される。この時、発生される回転力がトルクコンバータの回転力と同じでトルクコンバータの役割を果たす。また、圧力をオン／オフすると圧力がゼロの時摺動摩擦回転し、圧力を加えると静止摩擦回転してクラッチ作用を兼ねる。後進、前進、中立、クラッチなどのすべての作用がＴＣＵ信号または選択レバー信号にしたがって作動圧力によって行われる。また、ＤＣモーターの回転の調節によって油圧吐出量が調節される。回転数が高ければ圧力が高くなり、回転数が低ければ圧力が低くなる。回転数が高ければ吐出量が多くてオリフィスを通過しながら内部で圧力が高くなる。回転数が低ければ吐出量が少なくなってオリフィスを通過する流量が少ないため内部で圧力が低くなる。
【０１５１】
前述した実施形態では圧力室１３９を出力側に設けているが、入力側に設けても同じ効果を奏することができる。
【０１５２】
図１６〜図１９は本発明の第３〜６実施形態による多段自動変速機における摩擦部材の動作による出力側被動ギア及び入力側駆動ギアの間の配置状態構造図である。
【０１５３】
図１６によれば、第１実施形態及び第２実施形態とは異なって、ピストン２７７と摩擦部材２７９がそれぞれ円周方向に沿って２つ設けられる。このような場合、出力側被動ギア２３１の内部空間構造が若干相異しているだけで、他の構成と動作は第１実施形態及び第２実施形態と同一である。
【０１５４】
図１７によれば、ピストン３７７と摩擦部材３７９がそれぞれ円周方向に沿って４つ設けられるのは第１実施形態及び第２実施形態と同一であるが、出力側被動ギア３３１の内部空間構造が円形であるという点で第１実施形態及び第２実施形態と相異している。しかし、図１７のような構造が適用されても本発明の効果を提供するには何らの無理がない。
【０１５５】
図１８によれば、摩擦部材４７９の形状がアーク状ブロック構造ではないボール構造になっている。このような場合、出力側被動ギア４３１の内部空間構造が若干相異しているだけで、他の構成と動作は第１実施形態及び第２実施形態と同一である。
【０１５６】
図１９によれば、出力側被動ギア５３１の方の構成は第１実施形態及び第２実施形態と同じである。ただ、図１９の実施形態の場合、入力側駆動ギア５２３内の一方向クラッチ５２５の構造が前述した実施形態とは異なるように設けられる。
【０１５７】
一方、前述した実施形態では、流路通路棒が出力軸に連結され、ピストンと摩擦部材を出力軸に備えて、複数の入力側駆動ギアの中で選択された何れか一つに対応する出力側被動ギアの対応する摩擦部材を密着させて選択された入力側駆動ギアの回転力を出力軸に伝達することについて説明しているが、流路通路棒を入力軸に連結し、ピストンと摩擦部材を入力軸に備えて、複数の出力側ギアの中で選択された何れか一つに対応する内部空間が非円形に形成された入力側被動ギアに対応する摩擦部材を密着させて、選択された入力側被動ギアの回転力を出力軸に伝達することもできる。
【０１５８】
また、前述した実施形態ではその説明を省略したが、本実施形態の多段自動変速機は一般の乗用車を含めて重装備車、各種産業機械などに適用されることができる。
【０１５９】
このように本発明は記載された実施形態に限定されるのではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱しない範囲内で多様に修正及び変形することができることは当該技術分野において通常の知識を有する者にとって自明である。従って、そのような修正例または変形例は本発明の特許請求の範囲に属するとすべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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