JP5084873B2 - 多段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源の動力により回転される入力軸と出力部材との間に、変速比の異なる複数のギヤ列を介設した多段変速機に関する。

従来、この種の変速機として、駆動源の動力が第１と第２の２つのクラッチを介して夫々伝達される第１と第２の２つの入力軸と、ディファレンシャルギヤと噛合する出力ギヤを夫々備える第１と第２の２つの出力軸とを備え、第１入力軸に変速比順位で奇数番目のギヤ列の駆動ギヤが固定され、第２入力軸に変速比順位で偶数番目のギヤ列の駆動ギヤが固定され、第１出力軸に低速側の複数のギヤ列の駆動ギヤと噛合する従動ギヤが軸支され、第２出力軸に高速側の複数のギヤ列の駆動ギヤと噛合する従動ギヤが軸支され、第１と第２の各出力軸上の従動ギヤが同期噛合機構を介して該各出力軸に選択的に連結されるようにしたもの、いわゆ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１参照）。

このものでは、変速比順位で奇数番目のギヤ列を介しての動力伝達時（この時は第１クラッチが係合し、第２クラッチが解放されている）に、偶数番目のギヤ列の従動ギヤを同期噛合機構を介して対応する出力軸に連結しておくことができる。そのため、変速時に第１クラッチを解放して第２クラッチを係合させることにより、応答性良く偶数番目のギヤ列を介しての動力伝達状態に切換えることができる。

同様に、変速比順位で偶数番目のギヤ列を介しての動力伝達時に、奇数番目のギヤ列の従動ギヤを同期噛合機構を介して対応する出力軸に連結しておき、変速時に第２クラッチを解放して第１クラッチを係合させることにより、応答性良く奇数番目のギヤ列を介しての動力伝達状態に切換えることができる。

ところで、最近は、燃費性能向上のため、変速機の変速段数を増加することが望まれている。ここで、上記従来例のものは、変速段数分の数のギヤ列が必要になる。また、ギヤ列を増加するには、変速機の軸長を延ばす必要があるが、変速機の軸長の延長は車載スペース的に好ましくない。

そこで、変速段数を増やす場合には、各ギヤ列のギヤ幅を小さくして、増加分のギヤ列の配置スペースを確保することが考えられる。然し、ギヤ幅を小さくすると、ギヤ強度が低下してしまうため、変速機の軸長を延長することなく変速段数を増やすにも限界がある。

又、入力軸に平行な軸を追加し、追加した軸に新たなギヤ列を設けることより、軸長を延長させることなくギヤ列を増加させる方法も考えられる。然し、軸の追加は、部品点数の増加を招き、変速機の重量の増加及び入力軸の径方向への大型化に繋がってしまう。

特開２００５−１７２２２０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、軸長及び軸数の増加を抑制しつつ、変速段数を増やすことができる多段変速機を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、駆動源の動力により回転される入力軸の回転速度を、駆動ギヤと該駆動ギヤに噛合する従動ギヤとを夫々備え夫々変速比の異なる複数のギヤ列を介して、複数段に変速して出力部材から出力する多段変速機であって、複数の前記ギヤ列のうちの変速比順位で奇数番目の各ギヤ列の駆動ギヤを固定又は軸支する第１入力軸と、変速比順位で偶数番目の各ギヤ列の駆動ギヤを固定又は軸支する第２入力軸と、前記駆動源の動力を前記第１入力軸に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第１摩擦係合機構と、前記駆動源の動力を前記第２入力軸に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第２摩擦係合機構と、変速比順位で奇数番目の前記各ギヤ列の従動ギヤを軸支又は固定する第１中間軸と、変速比順位で偶数番目の前記各ギヤ列の従動ギヤを軸支又は固定する第２中間軸と、変速比順位で奇数番目の前記各ギヤ列のうちの何れか１つのギヤ列を選択し、選択されたギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第１入力軸又は第１中間軸に軸支されるギヤを当該軸に連結して、該選択されたギヤ列による第１入力軸と第１中間軸との間の動力伝達を可能とする第１同期噛合機構と、変速比順位で偶数番目の前記各ギヤ列のうちの何れか１つのギヤ列を選択し、選択されたギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第２入力軸又は第２中間軸に軸支されるギヤを当該軸に連結して、該選択されたギヤ列による第２入力軸と第２中間軸との間の動力伝達を可能とする第２同期噛合機構と、相対回転可能な第１と第２と第３の３つの回転要素を有し、第１回転要素と第２回転要素が異なる速度で回転するときに第３回転要素が第１回転要素の回転速度と第２回転要素の回転速度との間の速度で回転するように構成された差動機構と、差動機構の３つの回転要素のうちの２つの回転要素を連結する連結状態とこの連結を断つ開放状態とに切換自在な第３摩擦係合機構とを備え、差動機構の第１回転要素と第２回転要素とに夫々第１中間軸と第２中間軸とが連結され、差動機構の第３回転要素が出力部材に連結され、前記出力部材には、１速段を確立するギヤ列の従動ギヤが、軸支又は固定され、前記１速段を確立するギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第１入力軸又は出力部材に軸支されるギヤを当該ギヤが軸支される第１入力軸又は出力部材に連結して、１速段を確立するためのギヤ列による第１入力軸と出力部材との間の動力伝達を可能とする第３同期噛合機構が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、第２同期噛合機構により、変速比順位で２番目に位置する第２ギヤ列で第２入力軸と第２中間軸との間での動力伝達を可能とする状態とし、第２摩擦係合機構を係合させると、第２回転要素が第２ギヤ列の変速比に対応する速度で回転する。この状態で第３摩擦係合機構を係合させることにより、第３回転要素が第２回転要素と等速度で回転して、２速段での動力が出力部材から出力される。

この状態から第３摩擦係合機構の係合を解除して、変速比順位で３番目に位置する第３ギヤ列で第１入力軸と第１中間軸との間での動力伝達を可能とする状態とし、第２摩擦係合機構に加えて第１摩擦係合機構を係合させると、第１回転要素が第３ギヤ列の変速比に対応する速度で回転する。ここで、第２回転要素は第２ギヤ列の変速比に対応する速度で回転しているから、第３回転要素は第２ギヤ列の出力速度と第３ギヤ列の出力速度との間の速度で回転することになり、これにより、３速段が確立される。このように、第３回転要素を奇数番目のギヤ列の出力速度と偶数番目のギヤ列の出力速度との間の速度で回転させることができるため、ギヤ列の総数をＮとして、（２Ｎ−２）段の変速を行うことができる。

ここで、本発明では、差動機構と第３摩擦係合機構が必要になるが、変速段数を上記の如く変速ギヤ列の数に比し飛躍的に増やすことができる。従って、変速機の軸長や軸数、外形を、従来の多段変速機に対して増加させることなく、変速段数を増やすことが可能になる。

また、本発明では、最低速段の変速比順位１番、変速比順位２番及び最高速段のギヤ列を除くギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち対応する軸に回転自在に軸支される方のギヤを、そのギヤ列のみで確立される変速段と、変速比順位で隣接する２つのギヤ列との組合せにより確立される２つの変速段との合計３段に亘って対応する同期噛合機構で対応する軸に連結したままにしておくことができる。

更に、変速比順位２番及び最高速段のギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち対応する軸に回転自在に軸支される方のギヤも、そのギヤ列のみで確立される変速段と、変速比順位で隣接する１つのギヤ列との組合せにより確立される１つの変速段の２段に亘って対応する同期噛合機構で対応する軸に連結したままにしておくことができる。

従って、同期噛合機構の切換回数が大幅に低減され、同期噛合機構の消耗を著しく少なくすることができる。

また、従来のデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）では、２段変速を行う場合、摩擦係合機構の切換えでは対応できず、同一の摩擦係合機構を係合させると共に、同期噛合機構の係合状態を切り換える必要があり、また、この切換えには時間を要しスムーズに切換えることができない。このため、従来のＤＣＴで２段変速を行う場合には、応答性が低下してしまうため、実現が困難であった。本発明によれば、第３摩擦係合機構を連結状態として確立される変速段（但し、１速段を除く）においては、第１摩擦係合機構と第２摩擦係合機構との係合を切り換えるだけで２段変速を行うことができる。このため、２段変速を応答性良く行うことができる。

ところで、変速比が最も大きい第１ギヤ列の従動ギヤを第１中間軸に軸支又は固定させることも考えられる。これによれば、第３摩擦係合機構を係合させて１速段を確立させることができ、ギヤ列の総数をＮとして、（２Ｎ−１）段の変速を行うことができる。しかしながら、第１ギヤ列のみで確立される１速段は、全ての変速段の中で最も大きな駆動力（トルク）が発生する。従って、第３摩擦係合機構を、この駆動力に見合うだけの容量とする必要があり、第３摩擦係合機構が比較的大型化してしまう。

そこで、本発明では、１速段の第１ギヤ列の従動ギヤを出力軸等の出力部材に軸支又は固定させている。これにより、第３同期噛合機構で、第１ギヤ列の駆動ギヤを第１入力軸に連結させ、又は従動ギヤを出力部材に、連結させる連結状態とすれば、第３摩擦係合機構を係合させることなく、１速段を確立させることができる。このため、第３摩擦係合機構の容量を抑えることができ、多段変速機の小型化及び軽量化を図ることができる。

［２］また、本発明においては、第１中間軸と第２中間軸とが差動機構と同一軸線上に配置されることが望ましい。これによれば、第１中間軸と第２中間軸とが同一軸線上に配置されるため、変速機の径方向の外形を小さくして小型化できる。更に、第１と第２の各中間軸を差動装置の第１と第２の各回転要素に連結するギヤが不要になり、部品点数を削減してコストダウンと軽量化とを図ることができる。

［３］本発明においては、差動機構を、例えば、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤと噛合し他方がリングギヤと噛合する一対のピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとの３つの回転要素を有するダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成することができる。

［４］本発明においては、互いに噛合する駆動ギヤと従動ギヤとを有する後進段ギヤ列と、第１入力軸又は第２入力軸に配置されたギヤに噛合するアイドルギヤとを備え、後進段ギヤ列の駆動ギヤは、アイドルギヤと一体に回転するように構成され、又は、アイドルギヤと相対回転自在に構成され、後進段ギヤ列の従動ギヤは、出力部材に軸支又は固定され、出力部材に軸支された後進段ギヤ列の従動ギヤを出力部材に連結し、又は後進段ギヤ列の駆動ギヤを、アイドルギヤと一体に回転するようにアイドルギヤに連結して、後進段ギヤ列による第１入力軸又は第２入力軸から出力部材への動力伝達を可能とする第４同期噛合機構が設けられることが望ましい。これによれば、後進段を確立することができる。

本発明の実施形態の多段変速機を示すスケルトン図。 実施形態の多段変速機の変速動作を説明する説明図。

図１は本発明の実施形態の多段変速機を示している。この変速機は、図外の駆動源たる内燃機関（エンジン）の出力軸と同一軸線上に配置された中空の第１入力軸１１と、第１入力軸１１と同一軸線上に配置されると共に第１入力軸１１に一部が内挿された第２入力軸１２と、互いに噛合する駆動ギヤＧ１ａ〜Ｇ５ａと従動ギヤＧ１ｂ〜Ｇ５ｂとを夫々有する第１〜第５の５つのギヤ列Ｇ１〜Ｇ５と、内燃機関のトルク変動を吸収するダンパＤＡを介して伝達される内燃機関の回転を第１入力軸１１に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第１摩擦係合機構たる第１クラッチＣ１と、内燃機関の回転を第２入力軸１２に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第２摩擦係合機構たる第２クラッチＣ２とを備える。

各ギヤ列Ｇ１〜Ｇ５の変速比（従動ギヤの歯数／駆動ギヤの歯数）は、異なる値に設定されており、大きいものから順に並べると、第１ギヤ列Ｇ１、第２ギヤ列Ｇ２、第３ギヤ列Ｇ３、第４ギヤ列Ｇ４及び第５ギヤ列Ｇ５となるように設定されている。そして、変速比順位で奇数番目のギヤ列は、第１ギヤ列Ｇ１、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５となる。また、変速比順位で偶数番目のギヤ列は、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４となる。

第１ギヤ列Ｇ１の駆動ギヤＧ１ａは、第１入力軸１１に固定されている。第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ３ａ，Ｇ５ａは、第１入力軸１１に回転自在に軸支されている。第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の駆動ギヤＧ２ａ，Ｇ４ａは、第２入力軸１２に固定されている。

また、多段変速機は、両入力軸１１，１２に対して平行に配置された中空の第１中間軸３１と、第１中間軸３１と同一軸線上に配置されると共に、第１中間軸３１に一部が内挿された中空の第２中間軸３２と、両中間軸３１，３２と同一軸線上に配置されると共に、第２中間軸３２に一部が内挿された出力部材たる出力軸６とを備える。出力軸６には、ディファレンシャルギヤＤＦと噛合する出力ギヤ６ａが設けられている。

第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂは、出力軸６に回転自在に軸支されている。第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の従動ギヤＧ３ｂ，Ｇ５ｂは、第１中間軸３１に固定されている。第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ２ｂ，Ｇ４ｂは、第２中間軸３２に回転自在に軸支されている。

また、多段変速機は、両中間軸３１，３２と出力軸６との間に位置させて、両中間軸３１，３２及び出力軸６と同一軸線上に配置された差動機構としての遊星歯車機構ＰＧを備える。この遊星歯車機構ＰＧは、サンギヤＳａと、リングギヤＲｉと、互いに噛合すると共に一方がサンギヤＳａに噛合し、他方がリングギヤＲｉに噛合する一対のピニオンＰｉ１，Ｐｉ２を自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとから成るダブルピニオン型で構成されている。

遊星歯車機構ＰＧのギヤ比ｈ（リングギヤＲｉの歯数／サンギヤＳａの歯数）を、例えば、「２．０」に設定した場合、リングギヤＲｉは、サンギヤＳａの回転速度とキャリアＣａの回転速度との中間速度（両回転速度の合計の１／２の回転速度）で回転する。

第１中間軸３１は、キャリアＣａに連結されている。第２中間軸３２は、サンギヤＳａに連結されている。出力軸６はリングギヤＲｉに連結されている。実施形態では、キャリアＣａが第１回転要素、サンギヤＳａが第２回転要素、リングギヤＲｉが第３回転要素となる。

また、多段変速機は、第３摩擦係合機構たる第３クラッチＣ３を備える。第３クラッチＣ３は、第１回転要素たるキャリアＣａと第３回転要素たるリングギヤＲｉとを連結する連結状態と、この連結を断つ開放状態とに切換自在に構成されている。

また、多段変速機は、後進段用の駆動ギヤＧｒａと、この駆動ギヤＧｒａに噛合する後進段用の従動ギヤＧｒｂとからなる後進段ギヤ列Ｇｒを備える。後進段用の駆動ギヤＧｒａは、両入力軸１１，１２及び両中間軸３１，３２と平行に配置された後進段用軸１３に回転自在に軸支されている。後進段用軸１３には、第１ギヤ列Ｇ１の駆動ギヤＧ１ａと噛合するアイドルギヤＧｉが回転自在に軸支されている。

遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲｉの外周面には、後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂが設けられている。このように、後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂをリングギヤＲｉの外周面に設けることにより、遊星歯車機構ＰＧと後進段ギヤ列Ｇｒとを入力軸１１，１２等の軸線上における同一位置に配置することができる。従って、遊星歯車機構ＰＧと後進段ギヤ列Ｇｒとの位置が軸線上で異なる場合に比し、軸長の更なる短縮化を図ることができる。

尚、実施形態の多段変速機では、後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂは、リングギヤＲｉを介して出力部材たる出力軸６に固定されている。また、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂをリングギヤＲｉの外周面に設けてもよい。これによっても、後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂをリングギヤＲｉに設けた場合と同様に、軸長の更なる短縮化を図ることができる。この場合、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂは、リングギヤＲｉを介して出力部材たる出力軸６に固定されることとなる。

第１入力軸１１には、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ３ａ，Ｇ５ａの間に位置させて、第１同期噛合機構ＳＭ１（シンクロメッシュ機構）が設けられている。第１同期噛合機構ＳＭ１は、第１入力軸１１に回り止めされた同期スリーブＳＭ１aを備える。同期スリーブＳＭ１ａは、図外のアクチュエータにより軸方向に移動自在に構成されている。

そして、同期スリーブＳＭ１ａを図１に示すニュートラル状態の位置から第３ギヤ列Ｇ３の駆動ギヤＧ３ａ側に移動させると、同期スリーブＳＭ１ａと駆動ギヤＧ３ａに設けられたドグ歯ＳＭ１ｂとが噛み合い、駆動ギヤＧ３ａが第１同期噛合機構ＳＭ１によって第１入力軸１１に連結される。この第１同期噛合機構ＳＭ１の状態を、第３ギヤ列側連結状態と定義する。

同期スリーブＳＭ１ａを図１に示すニュートラル状態の位置から第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ５ａ側に移動させると、同期スリーブＳＭ１ａと駆動ギヤＧ５ａに設けられたドグ歯ＳＭ１ｃとが噛み合い、駆動ギヤＧ５ａが第１同期噛合機構ＳＭ１によって第１入力軸１１に連結される。この第１同期噛合機構ＳＭ１の状態を、第５ギヤ列側連結状態と定義する。

第２中間軸３２には、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ２ｂ，Ｇ４ｂの間に位置させて、第２同期噛合機構ＳＭ２（シンクロメッシュ機構）が設けられている。第２同期噛合機構ＳＭ２も、第１同期噛合機構ＳＭ１と同様に、第２中間軸３２に回り止めされた同期スリーブＳＭ２ａを備える。この同期スリーブＳＭ２ａも図外のアクチュエータにより軸方向に移動自在に構成されている。

そして、同期スリーブＳＭ２ａを図１に示すニュートラル状態の位置から第２ギヤ列Ｇ２の従動ギヤＧ２ｂ側に移動させると、同期スリーブＳＭ２ａと従動ギヤＧ２ｂに設けられたドグ歯ＳＭ２ｂとが噛み合い、従動ギヤＧ２ｂが第２同期噛合機構ＳＭ２によって第２中間軸３２に連結される。この第２同期噛合機構ＳＭ２の状態を、第２ギヤ列側連結状態と定義する。

同期スリーブＳＭ２ａを図１に示すニュートラル状態の位置から第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ４ｂ側に移動させると、同期スリーブＳＭ２ａと従動ギヤＧ４ｂに設けられたドグ歯ＳＭ２ｃとが噛み合い、従動ギヤＧ４ｂが第２同期噛合機構ＳＭ２によって第２中間軸３２に連結される。この第２同期噛合機構ＳＭ２の状態を、第４ギヤ列側連結状態と定義する。

出力軸６には、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂに隣接させて、第３同期噛合機構ＳＭ３（シンクロメッシュ機構）が設けられている。第３同期噛合機構ＳＭ３も、出力軸６に回り止めされた同期スリーブＳＭ３ａを備える。この同期スリーブＳＭ３ａも図外のアクチュエータにより軸方向に移動自在に構成されている。

そして、同期スリーブＳＭ３ａを図１に示すニュートラル状態の位置から第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂ側に移動させると、同期スリーブＳＭ３ａと従動ギヤＧ１ｂに設けられたドグ歯ＳＭ３ｂとが噛み合い、従動ギヤＧ１ｂが第３同期噛合機構ＳＭ３によって出力軸６に連結される。この第３同期噛合機構ＳＭ３の状態を、連結状態と定義する。

後進段ギヤ列Ｇｒの駆動ギヤＧｒａのアイドルギヤＧｉ側には、第４同期噛合機構ＳＭ４（シンクロメッシュ機構）が設けられている。第４同期噛合機構ＳＭ４は、駆動ギヤＧｒａに回り止めされた同期スリーブＳＭ４ａを備える。この同期スリーブＳＭ４ａも図外のアクチュエータにより軸方向に移動自在に構成されている。

そして、同期スリーブＳＭ４ａを図１に示すニュートラル状態の位置からアイドルギヤＧｉ側に移動させると、同期スリーブＳＭ４ａとアイドルギヤＧｉに設けられたドグ歯ＳＭ４ｂとが噛み合い、アイドルギヤＧｉが第４同期噛合機構ＳＭ４によって後進段ギヤ列Ｇｒの駆動ギヤＧｒａに連結される。この第４同期噛合機構ＳＭ４の状態を、連結状態と定義する。

次に、実施形態の多段変速機の変速動作について、図２を参照して説明する。尚、図２の横軸はシフトポジションを示している。また、図２の縦軸のクラッチＣ１〜Ｃ３の「ＯＮ」は伝達状態又は連結状態を示し、「ＯＦＦ」は開放状態であることを示している。また、図２の縦軸の同期噛合機構ＳＭ１〜４の「ＮＴ」はニュートラル状態、「Ｇ１〜Ｇ５，Ｇｉ」は対応するギヤ列側の連結状態を示している。

先ず、車両が１速段で発進するときには、第３同期噛合機構ＳＭ３を連結状態とすることにより、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂを出力軸６に連結させる。そして、第１クラッチＣ１を伝達状態として、第１クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させる。第１クラッチＣ１が完全に係合すると、出力軸６は、第１ギヤ列Ｇ１の変速比に対応する出力速度で回転し、１速段での動力伝達が行われる。

１速段から２速段へアップシフトする場合には、第２同期噛合機構ＳＭ２を第２ギヤ列側連結状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とした後、第１クラッチＣ１を開放状態とし、第２クラッチＣ２を伝達状態とする。第２同期噛合機構ＳＭ２を第２ギヤ列側連結状態とすることにより、第２中間軸３２及びこれに連結される第２回転要素たるサンギヤＳａが第２ギヤ列Ｇ２の変速比に対応する出力速度で回転する。

また、第３クラッチＣ３を連結状態とすることにより、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤＳａ、キャリアＣａ及びリングギヤＲｉからなる３つの回転要素が相対回転不能なロック状態となる。これにより、第３回転要素たるリングギヤＲｉに連結する出力軸６も、第２ギヤ列Ｇ２の変速比に対応する出力速度で回転し、２速段での動力伝達が行われる。

２速段から１速段にダウンシフトする場合には、第３同期噛合機構ＳＭ３を連結状態とした後、第２クラッチＣ２を開放状態とし、第１クラッチＣ１を伝達状態とすればよい。

２速段から３速段へアップシフトする場合には、第１同期噛合機構ＳＭ１を第３ギヤ列側連結状態とした後、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第１クラッチＣ１を伝達状態とする。第１同期噛合機構ＳＭ１を第３ギヤ列側連結状態とすることにより、第１中間軸３１及びこれに連結される第１回転要素たるキャリアＣａが第３ギヤ列Ｇ３の変速比に対応する出力速度で回転する。

また、第２中間軸３２及びこれに連結される第２回転要素たるサンギヤＳａは、２速段と同様に、第２ギヤ列Ｇ２の変速比に対応する出力速度で回転する。従って、第１中間軸３１及びキャリアＣａの回転速度をＮ１、第２中間軸３２及びサンギヤＳａの回転速度をＮ２、遊星歯車機構ＰＧのギヤ比をｈとすると、第３回転要素たるリングギヤＲｉ及び出力軸６の回転速度は、｛Ｎ１（ｈ−１）＋Ｎ２｝／ｈとなり、３速段での動力伝達が行われる。

３速段から２速段にダウンシフトする場合には、第１クラッチＣ１を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とすればよい。

３速段から４速段へアップシフトする場合には、第２クラッチＣ２を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とする。これにより、第１中間軸３１及びこれに連結される第１回転要素たるキャリアＣａが第３ギヤ列Ｇ３の変速比に対応する出力速度で回転する。また、遊星歯車機構ＰＧの３つの回転要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒｉが相対回転不能なロック状態となる。そして、第３回転要素たるリングギヤＲｉに連結する出力軸６も、第３ギヤ列Ｇ３の変速比に対応する出力速度で回転し、４速段での動力伝達が行われる。

４速段から３速段にダウンシフトする場合には、第２同期噛合機構ＳＭ２を第２ギヤ列側連結状態とした後、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第２クラッチＣ２を伝達状態とすればよい。

４速段から５速段へアップシフトする場合には、第２同期噛合機構ＳＭ２を第４ギヤ列側連結状態とした後、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第２クラッチＣ２を伝達状態とする。第２同期噛合機構ＳＭ２を第４ギヤ列側連結状態とすることにより、第２中間軸３２及びこれに連結される第２回転要素たるサンギヤＳａが第４ギヤ列Ｇ４の変速比に対応する出力速度で回転する。

また、第１中間軸３１及びこれに連結される第１回転要素たるキャリアＣａは、４速段と同様に、第３ギヤ列Ｇ３の変速比に対応する出力速度で回転する。従って、第１中間軸３１及びキャリアＣａの回転速度をＮ１、第２中間軸３２及びサンギヤＳａの回転速度をＮ２、遊星歯車機構ＰＧのギヤ比をｈとすると、第３回転要素たるリングギヤＲｉ及び出力軸６の回転速度は、｛Ｎ１（ｈ−１）＋Ｎ２｝／ｈとなり、５速段での動力伝達が行われる。

５速段から４速段にダウンシフトする場合には、第２クラッチＣ２を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とすればよい。

５速段から６速段へアップシフトする場合には、第１クラッチＣ１を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とする。これにより、第２中間軸３２及びこれに連結される第２回転要素たるサンギヤＳａが第４ギヤ列Ｇ４の変速比に対応する出力速度で回転する。また、遊星歯車機構ＰＧの３つの回転要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒｉが相対回転不能なロック状態となる。そして、第３回転要素たるリングギヤＲｉに連結する出力軸６も、第４ギヤ列Ｇ４の変速比に対応する出力速度で回転し、６速段での動力伝達が行われる。

６速段から５速段にダウンシフトする場合には、第１同期噛合機構ＳＭ１を第３ギヤ列側連結状態とした後、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第１クラッチＣ１を伝達状態とすればよい。

６速段から７速段へアップシフトする場合には、第１同期噛合機構ＳＭ１を第５ギヤ列側連結状態とした後、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第１クラッチＣ１を伝達状態とする。第１同期噛合機構ＳＭ１を第５ギヤ列側連結状態とすることにより、第１中間軸３１及びこれに連結される第１回転要素たるキャリアＣａが第５ギヤ列Ｇ５の変速比に対応する出力速度で回転する。

また、第２中間軸３２及びこれに連結される第２回転要素たるサンギヤＳａは、６速段と同様に、第４ギヤ列Ｇ４の変速比に対応する出力速度で回転する。従って、第１中間軸３１及びキャリアＣａの回転速度をＮ１、第２中間軸３２及びサンギヤＳａの回転速度をＮ２、遊星歯車機構ＰＧのギヤ比をｈとすると、第３回転要素たるリングギヤＲｉ及び出力軸６の回転速度は、｛Ｎ１（ｈ−１）＋Ｎ２｝／ｈとなり、７速段での動力伝達が行われる。

７速段から６速段にダウンシフトする場合には、第１クラッチＣ１を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とすればよい。

７速段から８速段へアップシフトする場合には、第２クラッチＣ２を開放状態とし、第３クラッチＣ３を連結状態とする。これにより、第１中間軸３１及びこれに連結される第１回転要素たるキャリアＣａが第５ギヤ列Ｇ５の変速比に対応する出力速度で回転する。また、遊星歯車機構ＰＧの３つの回転要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒｉが相対回転不能なロック状態となる。そして、第３回転要素たるリングギヤＲｉに連結する出力軸６も、第５ギヤ列Ｇ５の変速比に対応する出力速度で回転し、８速段での動力伝達が行われる。

８速段から７速段にダウンシフトする場合には、第３クラッチＣ３を開放状態とし、第２クラッチＣ２を伝達状態とすればよい。

後進段を確立する場合には、第４同期噛合機構ＳＭ４を連結状態として、アイドルギヤ列Ｇｉと後進段ギヤ列Ｇｒの駆動ギヤＧｒａとを連結させる。そして、第１クラッチＣ１を伝達状態として、第１クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させる。第１クラッチＣ１が完全に係合すると、出力軸６は、第１ギヤ列Ｇ１の駆動ギヤＧ１ａとアイドルギヤＧｉのギヤ比ｉ（アイドルギヤＧｉの歯数／駆動ギヤＧ１ａの歯数）及び後進段ギヤ列Ｇｒの変速比ｊに対応する出力速度（ｉｊ）で逆回転（車両が後進する方向の回転）し、後進段での動力伝達が行われる。

実施形態の多段変速機によれば、５つのギヤ列Ｇ１〜Ｇ５を用いて、前進８段の変速を行うことができる。尚、ギヤ列は５つに限らず、例えば、６つでも７つでもよい。６つのギヤ列を用いる場合には、前進１０段、７つのギヤ列を用いる場合には前進１２段の変速を行うことができる。即ち、ギヤ列の数をＮとして、（２Ｎ−２）段の変速を行うことができる。ここで、本実施形態では、遊星歯車機構ＰＧと第３クラッチＣ３とが必要になるが、変速段数を上述の如く飛躍的に増加させることができるため、変速機の軸長を増加させずに変速段数を増やすことができる。

ところで、比較例として、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂを第１中間軸３１に軸支させることも考えられる。この比較例によれば、第３クラッチＣ３を連結状態として１速段を確立させることができ、ギヤ列の総数をＮとして、（２Ｎ−１）段の変速を行うことができる。しかしながら、１速段は、全ての変速段の中で最も大きな駆動力（トルク）が発生する変速段である。従って、比較例では、１速段で連結状態となる第３クラッチＣ３を、１速段の駆動力に見合うだけの容量とする必要があり、第３クラッチＣ３が比較的大型化してしまうと共に、第３クラッチＣ３が開放状態のときに発生するフリクションロスが大きくなる。

そこで、本実施形態の多段変速機では、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂを出力軸６に軸支させている。これにより、第３同期噛合機構ＳＭ３で、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂを出力軸６に連結させる連結状態とすれば、第３クラッチＣ３を連結状態とすることなく、１速段を確立させることができる。このため、第３クラッチＣ３の容量を抑えることができ、多段変速機の小型化及び軽量化を図ることができて、更に第３クラッチＣ３でのフリクションロスを抑制させることができる。この効果は、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂをリングギヤＲｉに設けた場合においても同様に得られることができる。

尚、図２においては、１速段で第３クラッチＣ３が「ＯＮ」、即ち、連結状態となっているが、これは、２速段へのアップシフトのための準備動作として連結状態としているだけであり、１速段を確立するために必要であることを示すものではない。従って、例えば、図２に一点鎖線で示すように、第１同期噛合機構ＳＭ１の切り換えに合わせて、第３クラッチＣ３の状態を切り換えるようにしてもよい。

また、実施形態の多段変速機では、第２ギヤ列Ｇ２の従動ギヤＧ２ｂを２速段と３速段の２つの変速段に亘って第２中間軸３２に連結したままにしておくことができる。また、第３ギヤ列Ｇ３の駆動ギヤＧ３ａを３速段〜５速段の３つの変速段に亘って、第１中間軸３１に連結したままにしておくことができる。

また、第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ４ｂを５速段〜７速段の３つの変速段に亘って第２中間軸に連結したままにしておくことができる。また、第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ５ａを７速段と８速段の２つの変速段に亘って第１中間軸３１に連結したままにしておくことができる。

従って、第１と第２の同期噛合機構ＳＭ１，ＳＭ２の切換回数が大幅に低減され、第１と第２の同期噛合機構ＳＭ１，ＳＭ２の消耗を飛躍的に抑制することができる。また、３速段、５速段、７速段では、２つのギヤ列を介して動力伝達されるため、夫々のギヤ列に係る負担を軽減させることができる。

また、従来のデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）では、２段変速（１段飛ばしの変速）を行う場合、第１、第２クラッチの切換えでは対応できず、同一のクラッチＣ１，Ｃ２を係合させると共に、同期噛合機構の係合状態を切り換える必要がある。この場合、クラッチＣ１，Ｃ２を伝達状態としたままでは同期噛合機構の切り換えを行うことはできず、一度、クラッチＣ１，Ｃ２を開放状態とする必要があるため、内燃機関からの駆動力の伝達が一旦断たれることとなり、運転者の車両の操作に対する追従性（ドライバビリティ）の低下を招く。また、この切換えには時間を要しスムーズに切換えることができない。従って、従来のＤＣＴでは、２段変速の実現が困難であった。

本実施形態の多段変速機によれば、第３摩擦係合機構たる第３クラッチＣ３が連結状態となる変速段（２，４，６，８速段）においては、第１摩擦係合機構たる第１クラッチＣ１と第２摩擦係合機構たる第２クラッチＣ２との係合を切り換えるだけで２段変速を行うことができる。このため、２段変速を応答性良く行うことができる。

尚、実施形態の多段変速機では、第１と第２の中間軸３１，３２を遊星歯車機構ＰＧと同一軸線上に配置したが、本発明の構成は、これに限られるものではない。例えば、入力軸１１，１２を遊星歯車機構ＰＧと同一軸線上に配置し、各中間軸３１，３２を遊星歯車機構ＰＧの軸線と平行に配置してもよい。この場合、各中間軸３１，３２の回転を遊星歯車機構ＰＧのキャリアＣａ及びサンギヤＳａに伝達させる別個のギヤ列を設ければよい。

また、実施形態の多段変速機では、差動機構をダブルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧで構成したが、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤ及びリングギヤに噛合するピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとから成るシングルピニオン型の遊星歯車機構で構成してもよい。この場合、第１中間軸３１をサンギヤとリングギヤの何れか一方に連結し、第２中間軸３２をサンギヤとリングギヤの何れか他方に連結し、キャリアに出力部材たる出力軸６を連結し、出力軸６に後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂを固定すればよい。

また、実施形態においては、差動機構として遊星歯車機構を用いているが、本発明の作動機構は遊星歯車機構に限らず、例えば、差動機構を軸方向一側の第１サイドギヤと、軸方向他側の第２サイドギヤと両サイドギヤに噛合するピニオンを軸支するギヤケースとから成るサイドギヤ・ピニオンギヤ式の差動ギヤ機構で構成してもよい。

この場合、第１サイドギヤに第１中間軸を連結して第１回転要素とし、第２サイドギヤに第２中間軸を連結して第２回転要素とし、ギヤケースに出力部材たる出力ギヤを連結して第３回転要素とし、第３摩擦係合機構たる第３クラッチＣ３で、両サイドギヤを連結するように構成すればよい。これによっても、第１サイドギヤと第２サイドギヤとが異なる速度で回転する場合、ギヤケースが第１サイドギヤの回転速度と第２サイドギヤの回転速度との中間速度で回転し、実施形態と同様の変速を行うことができる。

また、実施形態では、第１ギヤ列Ｇ１の駆動ギヤＧ１ａを第１入力軸１１に固定し、第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂを出力軸６に回転自在に軸支させたものを説明した。しかしながら、本発明の多段変速機は、これに限らず、駆動ギヤＧ１ａを第１入力軸１１に回転自在に軸支し、従動ギヤＧ１ｂを出力軸６に固定してもよい。この場合、第３同期噛合機構ＳＭ３を第１入力軸１１に設ければよい。

また、実施形態では、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ３ａ，Ｇ５ａを第１入力軸１１に回転自在に軸支させ、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の従動ギヤＧ３ｂ，Ｇ５ｂを第１中間軸３１に固定させたものを説明した。しかしながら、本発明の多段変速機は、これに限らず、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の駆動ギヤＧ３ａ，Ｇ５ａを第１入力軸１１に固定させ、第３ギヤ列Ｇ３及び第５ギヤ列Ｇ５の従動ギヤＧ３ｂ，Ｇ５ｂを第１中間軸３１に回転自在に軸支させてもよい。この場合、第１同期噛合機構ＳＭ１を第１中間軸３１に設ければよい。

また、実施形態では、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の駆動ギヤＧ２ａ，Ｇ４ａを第２入力軸１２に固定させ、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ２ｂ，Ｇ４ｂを第２中間軸３２に回転自在に軸支させたものを説明した。しかしながら、本発明の多段変速機はこれに限らず、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の駆動ギヤＧ２ａ，Ｇ４ａを第２入力軸１２に回転自在に軸支させ、第２ギヤ列Ｇ２及び第４ギヤ列Ｇ４の従動ギヤＧ２ｂ，Ｇ４ｂを第２中間軸３２に固定させてもよい。この場合、第２同期噛合機構ＳＭ２を第２入力軸１２に設ければよい。

また、実施形態では、後進段ギヤ列Ｇｒの駆動ギヤＧｒａを後進段用軸１３に回転自在に軸支させ、後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂを遊星歯車機構ＰＧのリングギヤＲｉ（第３回転要素）の外周面に固定させたものを説明した。しかしながら、本発明の多段変速機はこれに限らず、例えば、駆動ギヤＧｒａを後進段用軸１３に固定させ、従動ギヤＧｒｂを出力軸６に回転自在に軸支させてもよい。

この場合、アイドルギヤＧｉを後進段用軸１３に固定させ、第４同期噛合機構ＳＭ４を出力軸６に設ければよい。また、第４同期噛合機構ＳＭ４を出力軸６に設ける場合には、第３同期噛合機構ＳＭ３を出力軸６に回転自在に軸支される第１ギヤ列Ｇ１の従動ギヤＧ１ｂと後進段ギヤ列Ｇｒの従動ギヤＧｒｂとの間に配置し、第３同期噛合機構ＳＭ３に第４同期噛合機構の機能を持たせるように構成することもできる。

また、実施形態では、第３摩擦係合機構として、第１回転要素たるキャリアＣａと第３回転要素たるリングギヤＲｉとを連結自在な第３クラッチＣ３を説明した。しかしながら、本発明の第３摩擦係合機構は、これに限らず、遊星歯車機構ＰＧの３つの回転要素Ｓａ，Ｃａ，Ｒｉを相対回転不能なロック状態にできるものであればよい。例えば、第３摩擦係合機構を、第１回転要素たるキャリアＣａと第２回転要素たるサンギヤＳａとを連結自在に構成してもよく、また、第２回転要素たるサンギヤＳａと第３回転要素たるリングギヤＲｉとを連結自在に構成してもよい。

また、実施形態の差動機構たる遊星歯車機構ＰＧのギヤ比は、変速機全体の変速比設定を考慮し、総合的に判断して決定されるものであり、実施形態で例示したギヤ比２．０を中心に、ギヤ列の成立する所定範囲内の値（例えば、１．６〜２．４）において成立し得る。これは、差動機構を、実施形態で説明した遊星歯車機構ＰＧ以外の、サイドギヤ・ピニオンギヤ式の差動ギヤ機構などの他の差動機構で構成する場合も同様である。

１１…第１入力軸、１２…第２入力軸、１３…後進段用軸、３１…第１中間軸、３２…第２中間軸、ＰＧ…遊星歯車機構（差動機構）、Ｓａ…サンギヤ、Ｒｉ…リングギヤ、Ｃａ…キャリア、Ｐｉ１，Ｐｉ２…ピニオン、６…出力軸（出力部材）、６ａ…出力ギヤ、Ｇｒ…後進段ギヤ列、Ｇｒａ…駆動ギヤ、Ｇｒｂ…従動ギヤ、Ｇｉ…アイドルギヤ、Ｇ１〜Ｇ５…第１〜第５ギヤ列、Ｇ１ａ〜Ｇ５ａ…駆動ギヤ、Ｇ１ｂ〜Ｇ５ｂ…従動ギヤ、Ｃ１〜Ｃ３…第１〜第３クラッチ（第１〜第３摩擦係合機構）、ＳＭ１〜ＳＭ４…第１〜第４同期噛合機構、ＳＭ１ａ〜ＳＭ４ａ…同期スリーブ、ＳＭ１ｂ〜ＳＭ４ｂ，ＳＭ１ｃ，ＳＭ２ｃ…ドグ歯、ＤＡ…ダンパ、ＤＦ…ディファレンシャルギヤ。

Claims (4)

1. 駆動源の動力により回転される入力軸の回転速度を、駆動ギヤと該駆動ギヤに噛合する従動ギヤとを夫々備え夫々変速比の異なる複数のギヤ列を介して、複数段に変速して出力部材から出力する多段変速機であって、
   複数の前記ギヤ列のうちの変速比順位で奇数番目の各ギヤ列の駆動ギヤを固定又は軸支する第１入力軸と、変速比順位で偶数番目の各ギヤ列の駆動ギヤを固定又は軸支する第２入力軸と、
   前記駆動源の動力を前記第１入力軸に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第１摩擦係合機構と、前記駆動源の動力を前記第２入力軸に伝達する伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切換自在な第２摩擦係合機構と、
   変速比順位で奇数番目の前記各ギヤ列の従動ギヤを軸支又は固定する第１中間軸と、変速比順位で偶数番目の前記各ギヤ列の従動ギヤを軸支又は固定する第２中間軸と、
   変速比順位で奇数番目の前記各ギヤ列のうちの何れか１つのギヤ列を選択し、選択されたギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第１入力軸又は第１中間軸に軸支されるギヤを当該軸に連結して、該選択されたギヤ列による第１入力軸と第１中間軸との間の動力伝達を可能とする第１同期噛合機構と、
   変速比順位で偶数番目の各ギヤ列のうちの何れか１つのギヤ列を選択し、選択されたギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第２入力軸又は第２中間軸に軸支されるギヤを当該軸に連結して、該選択されたギヤ列による第２入力軸と第２中間軸との間の動力伝達を可能とする第２同期噛合機構と、
   相対回転可能な第１と第２と第３の３つの回転要素を有し、第１回転要素と第２回転要素が異なる速度で回転するときに第３回転要素が第１回転要素の回転速度と第２回転要素の回転速度との間の速度で回転するように構成された差動機構と、差動機構の３つの回転要素のうちの２つの回転要素を連結する連結状態とこの連結を断つ開放状態とに切換自在な第３摩擦係合機構とを備え、
   差動機構の第１回転要素と第２回転要素とに夫々第１中間軸と第２中間軸とが連結され、差動機構の第３回転要素が出力部材に連結され、
   前記出力部材には、１速段を確立するギヤ列の従動ギヤが、軸支又は固定され、
   前記１速段を確立するギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとのうち第１入力軸又は出力部材に軸支されるギヤを当該ギヤが軸支される第１入力軸又は出力部材に連結して、１速段を確立するためのギヤ列による第１入力軸と出力部材との間の動力伝達を可能とする第３同期噛合機構が設けられることを特徴とする多段変速機。
2. 請求項１記載の多段変速機において、
   前記第１中間軸と前記第２中間軸と前記差動機構とが同一軸線上に配置されることを特徴とする多段変速機。
3. 請求項１又は請求項２記載の多段変速機において、
   前記差動機構は、サンギヤと、リングギヤと、互いに噛合すると共に一方が前記サンギヤと噛合し他方が前記リングギヤと噛合する一対のピニオンを自転及び公転自在に軸支するキャリアとの３つの回転要素からなるダブルピニオン型の遊星歯車機構で構成されることを特徴とする多段変速機。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の多段変速機において、
   互いに噛合する駆動ギヤと従動ギヤとを有する後進段ギヤ列と、前記第１入力軸又は前記第２入力軸に配置されたギヤに噛合するアイドルギヤとを備え、
   前記後進段ギヤ列の駆動ギヤは、前記アイドルギヤと一体に回転するように構成され、又は、前記アイドルギヤと相対回転自在に構成され、
   前記後進段ギヤ列の従動ギヤは、前記出力部材に軸支又は固定され、
   前記出力部材に軸支された前記後進段ギヤ列の従動ギヤを前記出力部材に連結し、又は前記後進段ギヤ列の駆動ギヤを、前記アイドルギヤと一体に回転するように前記アイドルギヤに連結して、前記後進段ギヤ列による前記第１入力軸又は前記第２入力軸から前記出力部材への動力伝達を可能とする第４同期噛合機構が設けられることを特徴とする多段変速機。

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