大型車両用ツインクラッチ式変速機
【課題】本発明の目的は、大型車両の変速機であっても簡単な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができるツインクラッチ式変速機を提供することにある。
【解決手段】
同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有する奇数段変速ギア３１，３３，３５，３７と偶数段変速ギア３２、３４、３６、３８は同じ歯数にし、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分となるように奇数段入力ギア列と偶数段入力ギア列のギア比を設定し、隣接した変速出力ギア４１〜４４に噛み合う奇数段変速ギアと偶数段変速ギアのギア比の比が等比率の２乗になるように構成する。奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸５または６を摩擦クラッチを介して入力軸３に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸中間軸５または６の回転数を同期状態にする。変速段切り替えに先立ってシフト先の変速ギアに噛み合いクラッチ２３〜２６を予備締結する。
【解決手段】
同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有する奇数段変速ギア３１，３３，３５，３７と偶数段変速ギア３２、３４、３６、３８は同じ歯数にし、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分となるように奇数段入力ギア列と偶数段入力ギア列のギア比を設定し、隣接した変速出力ギア４１〜４４に噛み合う奇数段変速ギアと偶数段変速ギアのギア比の比が等比率の２乗になるように構成する。奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸５または６を摩擦クラッチを介して入力軸３に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸中間軸５または６の回転数を同期状態にする。変速段切り替えに先立ってシフト先の変速ギアに噛み合いクラッチ２３〜２６を予備締結する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大型トラック、大型特殊作業車両など高馬力のエンジンを搭載した大型車両に適したツインクラッチ式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ドグクラッチやスプラインクラッチなどに代表される噛み合いクラッチは、結合したら結合状態を維持するのに油圧のような動力を必要としないので、エンジンの動力を効率良く出力側に伝達することができることから乗用車用の変速機などに使用されている。
【０００３】
これらの噛み合いクラッチは、クラッチ結合時に駆動側と被動側の回転数を同期させる必要があり、乗用車用の変速機では一般的に同期装置としてテーパコーンの摩擦力を利用したシンクロメッシュ機構が用いられている。加えて、エンジン回転数を制御し、結合するクラッチの駆動側と被動側の回転差を所定値内に抑えて切り替えショックの低減とクラッチの破損防止を図っており、このようなシンクロメッシュ機構を用いた自動車用のツインクラッチ式変速機は、例えば、下記の特許文献１に記載されている。
また、ダンプトラック等の大型車両に好適な油圧作動式摩擦クラッチを用いた変速機としては、例えば特許文献２に記載されるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８-２４０８３２号公報
【特許文献２】特開２００７-３０３５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大きな伝達トルクを必要とするため高馬力のエンジンを搭載した大型車両の変速機においては、伝達トルクに見合った大きな同期容量を備えたシンクロメッシュ機構（同期装置）が必要とされ、乗用車用の変速機で使用されているような既存のシンクロメッシュ機構は構造、強度的に高馬力（大トルク）を伝達することが難しく、耐久性、信頼性の面から使用困難である。加えて、エンジンが大きくなると慣性も大きくなり、エンジン回転数を制御して同期を早めようとしても回転数を瞬時に変化させるのが困難で、指令信号に対する追従性と変速時における頻繁なエンジン回転吹き上げに伴う騒音増大の問題もあって、大型車両用の変速機においては一般的に油圧作動式摩擦クラッチが採用されており、速度段切り替え時に個々のクラッチを滑らかに結合して必要とする速度段を得ている。すなわち、前段変速ギアのクラッチを開放してからシフト先の次段変速ギアのクラッチを滑らせながら順次結合させてシフトアップ又はシフトダウンするので変速時間を短縮するために高精度なクラッチ制御システムと多くの油圧機器を必要とする難点がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる、コンパクトなツインクラッチ式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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンに接続される入力軸と、前記入力軸と並列に配置された奇数段中間軸及び偶数段中間軸と、前記中間軸間と並列に配置された出力軸と、前記入力軸に固着され入力軸の回転を中間軸に伝達する奇数段入力ギア及び偶数段入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された奇数段主伝達ギアと、前記奇数段主伝達ギアを前記奇数段中間軸に連結する奇数段主摩擦クラッチと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された偶数段主伝達ギアと、前記偶数段主伝達ギアを前記偶数段中間軸に連結する偶数段主摩擦クラッチと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された複数の奇数段変速ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された複数の偶数段変速ギアと、前記奇数段変速ギアの１つと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアが噛み合うように出力軸に固着配設された複数の出力ギアと、前記奇数段中間軸及び偶数段中間軸に設けられて中間軸と前記変速ギアを選択的に結合する噛み合いクラッチとを具備し、同一の前記出力ギアに噛み合う前記奇数段変速ギアと前記偶数段変速ギアを同じ歯数に設定し、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分になるように、前記奇数段入力ギア列と前記偶数段入力ギア列のギア比を設定し、シフト先の変速ギアが設置された中間軸を摩擦クラッチを介して前記入力軸に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期させる噛み合いクラッチ同期化機構を設け、変速段切り替えに先立って前記シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の変速機の噛み合いクラッチ同期化機構は、入力軸に固着された偶奇アップシフト用入力ギアおよび奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶奇アップシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置されて前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアとを具備するものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の変速機の噛み合いクラッチ同期化機構は、入力軸に固着された奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置され、前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸及び前記偶数段中間軸に設けられた摩擦ブレーキとを具備するものである。
【００１０】
ここで、本明細書においては、隣り合う変速段間の変速比の比を等比率配分にするとしているが、実際には変速ギアと変速出力ギアの歯数の関係で略等比率にして実用に供されている。以後、説明の便宜上、等比率として説明するが、略等比率も含むものである。
また、本明細書においては、奇数段の変速ギアから偶数段の変速ギアへのアップシフトを奇偶アップシフト、ダウンシフトを奇偶ダウンシフトと称し、偶数段の変速ギアから奇数段の変速ギアへのアップシフトを偶奇アップシフト、ダウンシフトを偶奇ダウンシフトと称する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時に、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチと歯車列を介して入力軸に連結し、走行中にシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にしてシフト先の噛み合いクラッチを予備締結し、エンジンのから動力を摩擦クラッチ介して噛み合いクラッチ部に伝達するので、高馬力のエンジンを搭載した大型車両用に適用できる、エンジンの回転数を制御して同期させることなく簡素な構成でショックなく素早い変速が可能なコンパクトな変速機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】第１の実施例の動作説明図である。
【図３】第１の実施例の動作説明図である。
【図４】第１の実施例の動作説明図である。
【図５】第１の実施例の動作説明図である。
【図６】第１の実施例の動作説明図である。
【図７】第１の実施例の動作説明図である。
【図８】第１の実施例の動作説明図である。
【図９】第１の実施例の動作説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図１１】第２の実施例の動作説明図である。
【図１２】第２の実施例の動作説明図である。
【図１３】第２の実施例の動作説明図である。
【図１４】第２の実施例の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に本発明の第１の実施例を示す。図１に示す変速機は噛み合いクラッチとしてスプラインクラッチを用いており、１速から８速まで変速する例を示している。なお、後退ギア本発明の要旨に直接関係ないので図示を省略している。
【００１５】
図１において、エンジン１の出力は変速機２の入力軸３に入力される。入力軸３には奇数段入力ギア７、偶数段入力ギア８、偶奇アップシフト用入力ギア１３及び奇偶ダウンシフト用入力ギア１４が固着されている。入力軸３と並列に奇数段中間軸５と偶数段中間軸６が配置されていて、奇数段中間軸５には奇数段主伝達ギア９が回転自在に設置され奇数段入力ギア７と噛み合うように配設されている。奇数段主伝達ギア９には奇数段中間軸５に連結するための奇数段主摩擦クラッチ１０が設けられている。なお、奇数段主摩擦クラッチ１０の中間軸固着部材は図示しない後進被動ギアと一体に形成されている。
【００１６】
偶数段中間軸６には、軸に回転自在に設置され偶数段入力ギア８に噛み合う偶数段主伝達ギア１１が設けられていて、偶数段主伝達ギア１１には偶数段中間軸６に連結するための偶数段主摩擦クラッチ１２が設けられている。前記奇数段主摩擦クラッチ１０と偶数段主摩擦クラッチ１２は油圧作動式を用いており作動油の供給によって摩擦プレートが圧接され、油圧を上昇させると摩擦力が増加してクラッチの伝達トルクが増大する。
【００１７】
偶奇アップシフト用同期ギア１５は偶奇アップシフト用入力ギア１３と噛み合い奇数段中間軸５に回転自在に設置されていて、付設された摩擦クラッチ１６の結合により奇数段中間軸５に連結される。また、奇数段中間軸５には偶数段入力ギア８と噛み合う偶奇ダウンシフト用同期ギア１７が回転自在に設置されていて、偶奇ダウンシフト用同期ギア１７は付設された摩擦クラッチ１８の結合により奇数段中間軸５に連結される。
【００１８】
奇偶アップシフト用同期ギア１９は奇数段入力ギア７と噛み合い偶数段中間軸６に回転自在に設置されていて、付設された摩擦クラッチ２０の結合により偶数段中間軸６に連結される。また、偶数段中間軸６には奇偶ダウンシフト用入力ギア１４と噛み合う奇偶ダウンシフト用同期ギア２１が回転自在に設置されていて、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１は付設された摩擦クラッチ２２の結合により偶数段中間軸６に連結される。これらの摩擦クラッチ１６、１８、２０、２２も前記摩擦クラッチ１０、１２と同様に油圧作動式が用いられている。
【００１９】
奇偶アップシフト用同期ギア１９と奇数段主伝達ギア９および偶奇ダウンシフト用同期ギア１７と偶数段主伝達ギア１１は同じ歯数に構成され、また、偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３ギア比は、隣接した変速段間の変速比の比である等比率の２乗に反比例した値となるような歯数に構成され、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４のギア比は、隣接した変速段間の変速比の比である等比率の２乗に比例した値となるような歯数に構成されている。
【００２０】
偶奇アップシフト用入力ギア１３、奇偶ダウンシフト用入力ギア１４、同期ギア１５、１７、１９、２１およびこれらの同期ギア１５、１７、１９、２１に付設された摩擦クラッチ１６、１８、２０、２２は、後述する噛み合いクラッチの回転数を同期状態にするために本発明によって設けた同期化機構を構成する。
【００２１】
奇数段中間軸５には複数段（４段）の奇数段変速ギアが回転自在に設置されていて、奇数段変速ギアは１速ギア３１、３速ギア３３、５速ギア３５、７速ギア３７から成る。同様に、偶数段中間軸６には２速ギア３２、４速ギア３４、６速ギア３６、８速ギア３８から成る複数段の偶数段変速ギアが回転自在に設置されている。
【００２２】
１速ギア３１と２速ギア３２は変速出力ギア４１に噛み合い、３速ギア３３と４速ギア３４は変速出力ギア４２に噛み合い、５速ギア３５と６速ギア３６は変速出力ギア４３に噛み合い、７速ギア３７と８速ギア３８は変速出力ギア４４に噛み合うように構成されていて、各変速出力ギア４１〜４４は出力軸４に固定されている。
【００２３】
このように１つの奇数段変速ギアと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアは同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有しており、同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合う奇数段変速ギアと偶数段変速ギアは同じ歯数に設定されている。
【００２４】
奇数段中間軸５には１速ギア３１と３速ギア３３あるいは５速ギア３５と７速ギア３７を切り替えるための噛み合い歯がスプラインから成るスプラインクラッチが設置されていて、１速ギア３１と３速ギア３３にはスプラインクラッチの一方の噛み合い歯である雌スプライン３１ａ、３３ａが形成され、他方の噛み合い歯である雄スプラインは奇数段中間軸５に軸方向への移動自在に装着されたスリーブ２３に形成されている。同様に、５速ギア３５と７速ギア３７にも雌スプライン３５ａ、３７ａが形成され、５速ギア３５と７速ギア３７間の奇数段中間軸５にスリーブ２４が軸方向への移動自在に設置されている。
【００２５】
偶数段中間軸６には２速ギア３２と４速ギア３４あるいは６速ギア３６と８速ギア３８を切り替えるためのスプラインクラッチが奇数段中間軸５と同様に設置されている。すなわち、２速ギア３２、４速ギア３４、６速ギア３６および８速ギア３８にはそれぞれ雌スプライン３１ａ、３３ａ、３６ａ、３８ａが形成され、２速ギア３２と４速ギア３４間および６速ギア３６と８速ギア３８間の偶数段中間軸６にスリーブ２５、２６が軸方向に移動自在に設置されている。
【００２６】
スプラインクラッチは、１速ギア３１と３速ギア３３についてみると、中間軸（回転軸）５、雌スプライン３１ａ、３３ａ、スリーブ（雄スプライン）２３で構成され、スリーブ２３は図示しないシフトフォークにより回転軸５の左右軸方向に移動して、１速ギア３１の雌スプライン３１ａ又は３速ギア３３の雌スプライン３３ａと噛み合うことで、変速ギア段を切り替えることができる。５速ギア３５と７速ギア３７、２速ギア３２と４速ギア３４、６速ギア３６と８速ギア３８についても同様である。
【００２７】
なお、以後、スリーブ２３〜２６のことをクラッチスリーブ、スプラインクラッチと称することもある。
【００２８】
また、スプラインクラッチとしては、本出願人が先に特願２００７−２７８８３１号で提案しているように、雄雌の両スプラインが、所定個数毎のスプライン歯を嵌挿側面側へ軸方向に突出した嵌合案内歯（先導案内歯）を形成したものを用いるのが望ましい。
【００２９】
本実施例の構成において、選択した速度段のスプラインクラッチと主摩擦クラッチ（１０又は１２）を結合した状態における変速機２の入力軸３の回転数Ｎiと出力軸４の回転数Ｎoの比（Ｎi/Ｎo）を変速比と称し、１速から８速までの隣り合う速度段間の変速比の比が等比となるように設定されている。
【００３０】
ここで、各変速ギア部のギア比は、同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有しているので次のようになる
１速ギア比＝（ギア４１／ギア３１）＝２速ギア比＝（ギア４１／ギア３２）
３速ギア比＝（ギア４２／ギア３３）＝４速ギア比＝（ギア４２／ギア３４）
５速ギア比＝（ギア４３／ギア３５）＝６速ギア比＝（ギア４３／ギア３６）
７速ギア比＝（ギア４４／ギア３７）＝８速ギア比＝（ギア４４／ギア３８）
各速度段の変速比は、前記変速ギア比と奇数段中間軸５への入力ギア比１（ギア９／ギア７）、又は前記変速ギア比と偶数段中間軸６への入力ギア比２（ギア１１／ギア８）によって構成されており、前記入力ギア比１と入力ギア比２の比は変速段１段分のギア比に設定され、それぞれの減速比はこの例では入力ギア比１＞入力ギア比２に設定される。
【００３１】
したがって、例えば、１速変速比と２速変速比は次のように表せる。
【００３２】
１速変速比＝（入力ギア比１×１速ギア比）
２速変速比＝（入力ギア比２×２速ギア比）
このように１速ギア３１と２速ギア３２は、１速ギア比＝２速ギア比であっても変速比が異なるようになる。
【００３３】
同様に、３速変速比は下記のように表せる。
【００３４】
３速変速比＝（入力ギア比１×３速ギア比）
＝（等比率×入力ギア比２×２速ギア比）
したがって、３速ギア比は下記のようになる。
【００３５】
３速ギア比＝（等比率×入力ギア比２×２速ギア比／入力ギア比１）
ここで等比率は、
等比率＝（入力ギア比２／入力ギア比１）
であり、３速ギア比は下記のように表すことができる。
【００３６】
３速ギア比＝（等比率の２乗×２速ギア比）
等比率は、実用上は採り得る歯数が整数に限られることから略等比率になるが、例えば、入力ギア比１＝２.００、入力ギア比２＝１.５６７に設定すると約０.７８となり、２速ギア比を２.１０に設定した場合、前記関係式より３速ギア比は約１.２８近辺の歯数比になるよう設定される。
【００３７】
次に、変速動作を説明するが、変速段切り替えに際してエンジンの回転数はいずれの変速段においても変速前の回転数のまま行う。図２、図３に基づいて１速走行から２速にアップシフトする場合について説明する。
【００３８】
１速走行中は、図２に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２３の雄スプラインが１速ギア３１の雌スプライン３１ａと噛み合った状態にあり、１速走行状態ではエンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。２速にアップシフトするには、変速準備として１速走行中に偶数段中間軸６上のクラッチスリーブ２５を２速ギア３２に締結するが、締結するには２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数を許容回転差内に同期させる必要がある。２速ギア３２は１速走行時に変速出力ギア４１を介して１速ギア３１、つまり奇数段中間軸５に連結されており、２速ギア３２は１速走行時に奇数段中間軸５と等しい回転数で回転している。また、このとき偶数段中間軸６は偶数段主摩擦クラッチ１２の引き摺り摩擦によって回転しているので、アップシフトの場合には、シフト先の変速ギアの回転数よりもシフト先の変速ギアが設置されている中間軸の方が回転数は高くなる。このことは入力ギア比１と入力ギア比２，１速ギア比〜８速ギア比などに基づきアップシフト先の変速ギアが設置されている中間軸（奇数段中間軸５または偶数段中間軸６）の回転数を求めることにより明らかなことである。
【００３９】
逆に、ダウンシフトの場合には、シフト先の変速ギアの回転数の方がシフト先の変速ギアが設置されている中間軸の回転数よりも高くなる。
【００４０】
摩擦クラッチ２０を締結（半クラッチ状態を経て）すると奇偶アップシフト用同期ギア１９が偶数段中間軸６に連結され、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達されて、奇偶アップシフト用同期ギア１９は奇数段主入力ギア７を介して奇数段主伝達ギア９に連結されると共に、奇偶アップシフト用同期ギア１９と奇数段主伝達ギア９とが同じ歯数に設定されているので、偶数段中間軸６の回転数は奇数段中間軸５の回転数に減速される。
【００４１】
偶数段中間軸６の回転数が奇数段中間軸５と等しくなると、２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数は同期状態になり、この状態でスリーブ２５を雌スプライン３２ａに噛み合わせ、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を締結する。これにより、２速ギア３２は奇数段主摩擦クラッチ１０と偶数段主摩擦クラッチ１２の切り替えに先立ち、偶数段中間軸６に連結される。
なお、摩擦クラッチ２０は２速ギア３２にスプラインクラッチ２５が締結されると開放される。
【００４２】
このように１速走行中に奇偶アップシフト用同期ギア１９の摩擦クラッチ２０を締結してシフト先の２速ギア３２と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結する。１速走行中に２速ギア３２へクラッチ２５を予備締結しても、偶数段主摩擦クラッチ１２が開放されているので偶数段中間軸６へのトルク伝達はない。
【００４３】
２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図３に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結しながら奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達されていたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように、２速ギア３２を通り変速出力ギア４１を介して出力軸４に伝達される。
【００４４】
奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると１速ギア３１に作用するトルクがなくなるので、スプラインクラッチ２３は１速ギア３１から抜き取られ締結を外される。このようにして１速走行から２速へのアップシフトが完了する。
【００４５】
次に、図４、図５を参照して２速走行から３速にアップシフトする場合について説明する。つまり、変速出力ギア４１と噛み合う２速ギア３２から変速出力ギア４２と噛み合う３速ギア３３へのアップシフト変速動作である。
【００４６】
２速走行中は、図４に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２５が２速ギア３２の雌スプライン３２ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。３速にアップシフトするには、変速準備として２速走行中にクラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結するが、締結するには３速ギア３３とスリーブ２３を同期状態にする必要がある。３速ギア３３は２速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４１を介して２速ギア３２、つまり偶数段中間軸６に連結されているので、３速ギア３３の回転数は、偶数段中間軸６の回転数÷２速ギア比×３速ギア比となる。前述のように、３速ギア比＝等比率の２乗×２速ギア比なので、結果として３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×等比率の２乗となる。上述の例では等比率を約０．７８に設定したので、３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数の約０．６１倍となって偶数段中間軸６より小さい回転数で回転している。また、このとき奇数段中間軸５は上述したように奇数段主摩擦クラッチ１１の引き摺り摩擦によって回転しており、上述の例では入力ギア比１＝２．００、入力ギア比２＝１．５６７に設定したので、奇数段中間軸５の回転数は偶数段中間軸６の回転数の約０．７８倍となり、３速ギア３３の回転数より高くなっている。
【００４７】
摩擦クラッチ１６を締結すると偶奇アップシフト用同期ギア１５が奇数段中間軸５に連結され、偶奇アップシフト用同期ギア１５は偶奇アップシフト用入力ギア１３を介して入力軸３に連結されているので、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。このとき、入力軸３は偶数段入力ギア８を介して偶数段主伝達ギア１１に連結されている。
【００４８】
偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３とのギア比（同期ギア１５/アップシフト用入力ギア１３）は、前記等比率に合わせて設定され、前述より３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×等比率の２乗であり、入力軸３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×入力ギア比２であることから、そのギア比は入力ギア比２÷等比率の２乗に設定されている。従って、摩擦クラッチ１６を結合すると奇数段中間軸５の回転数は直ちに３速ギア３３の回転数まで減速される。
【００４９】
奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数まで減速されると、３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数は同期状態となり、この状態でスリーブ２３を雌スプライン３３ａに噛み合わせ、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を締結する。摩擦クラッチ１６は、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を締結後開放される。
【００５０】
このように２速走行中に偶奇アップシフト用同期ギア１５の摩擦クラッチ１６を半クラッチにしてシフト先の３速ギア３３と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結する。なお、２速走行中に３速ギア３３へクラッチ２３を予備締結しても、奇数段主摩擦クラッチ１０が開放されているので奇数段中間軸５へのトルク伝達はない。
【００５１】
３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結したならば、図５に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結しながら偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達されていたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは３速ギア３３を通り変速出力ギア４２を介して全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達される。
【００５２】
一方、偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると２速ギア３２の伝達トルクがなくなり、スプラインクラッチ２５は２速ギア３２から抜き取られて締結を外され、２速走行から３速へのアップシフトが完了する。
【００５３】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフトと、隣接する変速出力ギア４１と４２に噛み合う２速ギア３２から３速ギア３３へのアップシフトはこのように行われるが、３速→４速、５速→６速、７速→８速へのアップシフトおよび２速→３速、４速→５速、６速→７速へのアップシフトも同様に行われる。
【００５４】
次に、ダウンシフトの変速動作について図６、図７を参照して説明する。図６、図７は、変速出力ギア４３に噛み合いを共有する６速ギア３６から５速ギア３５へのダウンシフト変速動作を示している。
【００５５】
６速走行中は、図６に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２６が６速ギア３６の雌スプライン３６ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。５速にダウンシフトするには、変速準備として６速走行中にクラッチスリーブ２４を５速ギア３５に締結するが、締結するには５速ギア３５とクラッチスリーブ２４を同期状態にする必要がある。５速ギア３５は６速走行時に変速出力ギア４３を介して６速ギア３６、つまり偶数段中間軸６に連結されており、５速ギア３５は偶数段中間軸６と等しい回転数で回転している。
【００５６】
一方、奇数段中間軸５は奇数段主摩擦クラッチ１０の引き摺り摩擦によって回転しているが、その回転数は上述したようにギア比の関係で偶数段中間軸６の回転数より低くなっている。この状態で変速準備のために摩擦クラッチ１８を締結すると偶奇ダウンシフト同期ギア１７が奇数段中間軸５に連結され、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。
偶奇ダウンシフト用同期ギア１７は偶数段主入力ギア８を介して偶数段主伝達ギア１１に連結され、かつ、偶奇ダウンシフト用同期ギア１７と奇数段主伝達ギア１１とが同じ歯数に構成されているので、奇数段中間軸５は、偶数段中間軸６と同じ回転数に増速される。
【００５７】
奇数段中間軸５の回転数が偶数段中間軸６と等しくなることによって、５速ギア３５とクラッチスリーブ２４は同期状態となり、この状態でクラッチスリーブ２４を雌スプライン３５ａに噛み合わせて、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を締結する。なお、摩擦クラッチ１８は、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４が締結されると開放される。
【００５８】
このように６速走行中に偶奇ダウンシフト用同期ギア１７の摩擦クラッチ１８を締結してシフト先の５速ギア３５と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を予備締結する。６速走行中に５速ギア３５へクラッチ２４を予備締結しても、奇数段主摩擦クラッチ１０が開放されているので奇数段中間軸５へのトルク伝達はない。
【００５９】
５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を予備締結したならば、図７に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結しながら偶数段主摩擦クラッチ１２を開放する。これにより、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達していたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように５速ギア３５を通り変速出力ギア４３を介して出力軸４に伝達される。
【００６０】
偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると６速ギア３６に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２４は６速ギア３６から引き抜かれ締結を外されて６速走行から５速へのダウンシフトが完了する。
【００６１】
次に、図８、図９を参照して５速走行から４速にダウンシフトする場合について説明する。つまり、変速出力ギア４３と噛み合う５速ギア３５から変速出力ギア４２と噛み合う４速ギア３４へのダウンシフト変速動作である。
【００６２】
５速走行中は、図８に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２４が５速ギア３５の雌スプライン３５ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。４速にダウンシフトするには、変速準備として５速走行中にクラッチスリーブ２５を４速ギア３４に締結するが、締結するには４速ギア３４とスリーブ２５を同期状態にする必要がある。４速ギア３４は５速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４３を介して５速ギア３５、つまり奇数段中間軸５に連結されているので、４速ギア３４の回転数は、奇数段中間軸５の回転数÷５速ギア比×４速ギア比となり、５速ギア比＝等比率の２乗×４速ギア比なので、結果として４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数÷等比率の２乗となる。この例では等比率を約０．７８に設定したので、４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．６３倍となって奇数段中間軸５より大きい回転数で回転している。
一方、このとき偶数段中間軸６は偶数段主摩擦クラッチ１２の引き摺り摩擦によって回転しており、この例では入力ギア比１＝２．００、入力ギア比２＝１．５６７に設定したので、偶数段中間軸６の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．２８倍となり、４速ギア３４の回転数より低くなっている。この状態で変速準備のために摩擦クラッチ２２を締結すると奇偶ダウンシフト用同期ギア２１が偶数段中間軸６に連結され、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。このとき、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１は奇偶ダウンシフト用入力ギア１４を介して入力軸３に連結されており、入力軸３は奇数段入力ギア７を介して奇数段主伝達ギア９に連結されている。
【００６３】
奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比は前記等比率に合わせて設定され、前記より４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．６３倍となっているので、同期状態を得るには偶数段中間軸６の回転数がこれと等しくなるよう設定すればよく、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比（同期ギア２１／ダウンシフト用入力ギア１４）は、等比率の２乗×入力ギア比１に設定されている。これにより、摩擦クラッチ２２を結合すると４速ギア３４とクラッチスリーブ２５の回転数が同期状態になるので、４速ギア３４にスプラインクラッチ２５が締結される。摩擦クラッチ２２は４速ギア３４にスプラインクラッチ２５が締結されると開放される。
【００６４】
このように５速走行中に奇偶ダウンシフト用同期ギア２１の摩擦クラッチ２２を結合してシフト先の４速ギア３４と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、４速ギア３４にスプラインクラッチ２５を予備締結する。５速走行中に４速ギア３４へクラッチ２５を予備締結しても、偶数段主摩擦クラッチ１２が開放されているので偶数段中間軸６へのトルク伝達はない。
【００６５】
４速ギア３４にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図９に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結しながら奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達していたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように４速ギア３４を通り変速出力ギア４２を介して出力軸４に伝達される。奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると５速ギア３５の伝達トルクがなくなり、スプラインクラッチ２４は５速ギア３５から抜き取られ締結を外されて４速へのダウンシフトが完了する。
【００６６】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４３に噛み合いを共有する６速ギア３６から５速ギア３５へのダウンシフトと、隣接する変速出力ギア４３と４２に噛み合う５速ギア３５から４速ギア３４へのダウンシフトはこのように行われるが、８速→７速、４速→３速、２速→１速へのダウンシフトおよび７速→６速、３速→２速へのダウンシフトも同様に行われる。
【００６７】
以上のようにしてアップシフトとダウンシフトの変速動作を行うのであるが、理解を容易にするためにその概要を纏めると次のようになる。
【００６８】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有する変速段間のアップシフト（１速→２速、３速→４速、５速→６速、７速→８速）は、摩擦クラッチ２０を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている偶数段中間軸６の回転数と偶数段変速ギア３２、３４，３６，３８の回転数が直ちに同期状態になる。これは奇数段主伝達ギア９と奇偶アップシフト用同期ギア１９が同じ歯数に構成されているからであり、速やかに予備締結することができる。
【００６９】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有しない隣接する変速段間のアップシフト（２速→３速、４速→５速、６速→７速）は、摩擦クラッチ１６を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている奇数段中間軸５の回転数と奇数段変速ギア３１、３３、３５、３７の回転数が直ちに同期状態になる。これは偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３とのギア比が入力ギア比２÷等比率の２乗に構成されていることによる。
【００７０】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有する変速段間のダウンシフト（８速→７速、６速→５速、４速→３速、２速→１速）は、摩擦クラッチ１８を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている奇数段中間軸５の回転数と奇数段変速ギア３１、３３、３５、３７の回転数が直ちに同期状態になる。これは偶数段主伝達ギア１１と偶奇ダウンシフト用同期ギア１７が同じ歯数に構成されていることによる。
【００７１】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有しない隣接する変速段間のダウンシフト（７速→６速、５速→４速、３速→２速）は、摩擦クラッチ２２を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている偶数段中間軸６の回転数と偶数段変速ギア３２、３４、３６の回転数が直ちに同期状態になる。これは奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比が等比率の２乗×入力ギア比１に構成されていることによる。
【００７２】
以上説明したようにアップシフトとダウンシフトの変速動作を行うのであるが、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチを介して入力軸に連結し、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にして噛み合いクラッチを予備締結し、その後シフト先の主摩擦クラッチを完全に結合するので、大きな伝達トルクを必要とする大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる。
【００７３】
また、実施例１は４個の同期ギアにそれぞれ付設した同期クラッチを締結するだけでアップシフトとダウンシフトを行え、予備締結のために奇数段と偶数段の両中間軸の回転数を制御する必要がないので、両中間軸の回転数センサを不要にできる実用上の効果を有する。
【００７４】
なお、実施例１は雄スプラインを回転軸方向に移動させているが、この移動させるスプラインを雌スプラインに形成し、これと嵌合させる他方を雄スプラインに形成してもよいことは勿論のことである。
【実施例２】
【００７５】
図１０に本発明の第２の実施例を示す。実施例２は、アップシフトのときに予備締結する変速ギアが設置されている中間軸の回転数をブレーキ装置で減速するようにしたものである。
【００７６】
図１０において図１と同一符号のものは相当物を示し、奇数段中間軸５の一端には変速機ケーシング２９に一方を固定された摩擦ブレーキ装置２７が設置され、偶数段中間軸６の一端は変速機ケーシング２９に固定された摩擦ブレーキ装置２８が設置されている。摩擦ブレーキ装置２７、２８としては油圧作動の湿式多板ブレーキが用いられる。なお、両中間軸５、６の他端は変速機ケーシング２９に回転自在に支持される。
【００７７】
次に、図１１、図１２を参照して１速走行から２速にアップシフトする場合、すなわち同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフト変速動作について説明する。
【００７８】
１速走行中は、図１１に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２３の雄スプラインが１速ギア３１の雌スプライン３１ａと噛み合った状態にあり、１速走行状態では、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。２速にアップシフトするには、変速準備として１速走行中にクラッチスリーブ２５を２速ギア３２に締結させるが、 締結するには２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数を許容回転差内に同期させる必要がある。２速ギア３２は１速走行時に変速出力ギア４１を介して１速ギア３１、つまり奇数段中間軸５に連結されており、２速ギア３２は１速走行時に奇数段中間軸５と等しい回転数（所定回転数）で回転している。このとき、偶数段中間軸６の回転数は実施例１の説明で記載したように偶数段主摩擦クラッチ１１の引き摺り摩擦によって奇数段中間軸５の回転数より高くなっている。
【００７９】
一方、クラッチスリーブ２５は偶数段中間軸６と一体に回転するが、この回転数は偶数段主摩擦クラッチ１２と摩擦ブレーキ装置２８の摩擦伝達トルクのバランスによって決まり、油の粘性等によっても変化する。
【００８０】
この状態にあるときに偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合すると共に摩擦ブレーキ装置２８を作動させ、偶数段中間軸６の回転数が奇数段中間軸５の所定回転数と略等しくなるように該ブレーキ装置の作動油圧を制御する。偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合すると、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達され、偶数段中間軸６と奇数段中間軸５の回転数が略等しくなると２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数は同期状態になり、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５が締結される。
【００８１】
このように１速走行中に偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合し、摩擦ブレーキ装置２８の作動油圧を調整してシフト先の２速ギア３２と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結する。
【００８２】
２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図１２に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結すると共に奇数段主摩擦クラッチ１０を開放する。これにより、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達されていたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように２速ギア３２を通り変速出力ギア４１を介して出力軸４に伝達される。
【００８３】
奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると１速ギア３１に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２３は１速ギア３１から抜き取られて締結を外され、１速走行から２速へのアップシフトが完了する。
【００８４】
次に、図１３、図１４を参照して２速走行から３速にアップシフトする場合について説明する。つまり、隣接する変速出力ギアに噛み合うアップシフトで、変速出力ギア４１と噛み合う２速ギア３２から変速出力ギア４２と噛み合う３速ギア３３へのアップシフト変速動作である。
【００８５】
２速走行中は、図１３に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２５が２速ギア３２の雌スプラインと噛み合った状態にあり、２速走行状態では、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。３速にアップシフトするには、変速準備として２速走行中にクラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結する。
【００８６】
クラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結するには３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数を同期状態にする必要があるが、３速ギア３３は２速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４１を介して２速ギア３２、つまり偶数段中間軸６に連結されているので、実施例１の説明で記載したように、３速ギア３３の回転数は奇数段中間軸５の回転数より小さくなっている。
【００８７】
一方、クラッチスリーブ２３は奇数段中間軸５と一体になって回転するが、この回転数は、奇数段主摩擦クラッチ１０と摩擦ブレーキ装置２７の摩擦伝達トルクのバランスによって決まり、油の粘性等によっても変化する。
【００８８】
この状態にあるときに奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合すると共に摩擦ブレーキ装置２７を作動させ、奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数と略等しくなるように摩擦ブレーキ装置２７の作動油圧を制御する。奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合にすると、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達され、奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数と略等しくなると３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数は同期状態になり、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３が締結される。
【００８９】
このように２速走行中に奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合し、摩擦ブレーキ装置２７の作動油圧を調整してシフト先の３速ギア３３と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結する。
【００９０】
３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結したならば、図１４に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結すると共に偶数段主摩擦クラッチ１２を開放する。これにより、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達されていたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように３速ギア３３を通り変速出力ギア４２を介して出力軸４に伝達される。
【００９１】
偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると２速ギア３２に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２５は２速ギア３２から抜き取られて締結を外され、３速へのアップシフトが完了する。
【００９２】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフトと、隣接する変速出力ギア４１と４２に噛み合う２速ギア３２から３速ギア３３へのアップシフトはこのように行われるが、３速→４速、４速→５速、５速→６速、６速→７速、７速→８速へのアップシフトも同様に行われる。
【００９３】
なお、実施例２のダウンシフトは、摩擦クラッチ１８あるいは摩擦クラッチ２２を締結して実施例１と同様に行われるので説明を省略する。
【００９４】
実施例２は、実施例１と同様に、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチを介して入力軸に連結し、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にして噛み合いクラッチを予備締結している。したがって、大きな伝達トルクを必要とする大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる。また、アップシフトについては２個の摩擦ブレーキ装置を軸端部に付加するだけで達成できるので、変速機の全長を更に短縮することが可能となり、小型で安価にできるという効果を奏しえる。
【００９５】
ここで、上述の実施例１、実施例２は噛み合いクラッチとしてスプラインクラッチを用いた例を挙げているが、これに代えて爪クラッチを用いても同様な効果を奏しえることは勿論のことである。
【００９６】
また、上述の実施例は、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にするとしているが、噛み合いクラッチは回転数、位相が若干異なっていても締結できるものであり、同期状態に近い略同期状態で締結するようにしても本発明に含まれることは明らかなことである。
なお、本実施例においては、出力軸の回転方向を反転させる逆転機構の図示を省略したが、入力軸上に設置された奇数段入力ギアと偶数段入力ギアとの間に、後進駆動ギアとこの後進駆動ギアを入力軸に一体に連結する後進用摩擦クラッチとを設け、後進駆動ギアを中間ギアを介して奇数段中間軸と一体回転する後進被動ギアへ噛み合わせるよう構成することによって、入力軸の軸方向空きスペースを有効に活用して逆転機構を設置でき、全長や全幅を伸ばすことなく構成できる利点がある。
【符号の説明】
【００９７】
１…エンジン、２…変速機、３…入力軸、４…出力軸、５…奇数段中間軸、６…偶数段中間軸、７…奇数段入力ギア、８…偶数段入力ギア、９…奇数段主伝達ギア、１０…奇数段主摩擦クラッチ、１１…偶数段主伝達ギア、１２…偶数段主摩擦クラッチ、１３…偶奇アップシフト用入力ギア、１４…奇偶ダウンシフト用入力ギア、１５…偶奇アップシフト用同期ギア１６、１８、２０、２２…摩擦クラッチ、１７…偶奇アップシフト用同期ギア、１９…奇偶アップシフト用同期ギア、２１…奇偶ダウンシフト用同期ギア、２３〜２６…クラッチスリーブ、２７、２８…摩擦ブレーキ装置、３１…１速ギア、３３…３速ギア、３５…５速ギア、３７…７速ギア、３２…２速ギア、３４…４速ギア、３６…６速ギア、３８…８速ギア、４１〜４４…変速出力ギア。
【技術分野】
【０００１】
本発明は大型トラック、大型特殊作業車両など高馬力のエンジンを搭載した大型車両に適したツインクラッチ式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ドグクラッチやスプラインクラッチなどに代表される噛み合いクラッチは、結合したら結合状態を維持するのに油圧のような動力を必要としないので、エンジンの動力を効率良く出力側に伝達することができることから乗用車用の変速機などに使用されている。
【０００３】
これらの噛み合いクラッチは、クラッチ結合時に駆動側と被動側の回転数を同期させる必要があり、乗用車用の変速機では一般的に同期装置としてテーパコーンの摩擦力を利用したシンクロメッシュ機構が用いられている。加えて、エンジン回転数を制御し、結合するクラッチの駆動側と被動側の回転差を所定値内に抑えて切り替えショックの低減とクラッチの破損防止を図っており、このようなシンクロメッシュ機構を用いた自動車用のツインクラッチ式変速機は、例えば、下記の特許文献１に記載されている。
また、ダンプトラック等の大型車両に好適な油圧作動式摩擦クラッチを用いた変速機としては、例えば特許文献２に記載されるようなものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８-２４０８３２号公報
【特許文献２】特開２００７-３０３５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大きな伝達トルクを必要とするため高馬力のエンジンを搭載した大型車両の変速機においては、伝達トルクに見合った大きな同期容量を備えたシンクロメッシュ機構（同期装置）が必要とされ、乗用車用の変速機で使用されているような既存のシンクロメッシュ機構は構造、強度的に高馬力（大トルク）を伝達することが難しく、耐久性、信頼性の面から使用困難である。加えて、エンジンが大きくなると慣性も大きくなり、エンジン回転数を制御して同期を早めようとしても回転数を瞬時に変化させるのが困難で、指令信号に対する追従性と変速時における頻繁なエンジン回転吹き上げに伴う騒音増大の問題もあって、大型車両用の変速機においては一般的に油圧作動式摩擦クラッチが採用されており、速度段切り替え時に個々のクラッチを滑らかに結合して必要とする速度段を得ている。すなわち、前段変速ギアのクラッチを開放してからシフト先の次段変速ギアのクラッチを滑らせながら順次結合させてシフトアップ又はシフトダウンするので変速時間を短縮するために高精度なクラッチ制御システムと多くの油圧機器を必要とする難点がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる、コンパクトなツインクラッチ式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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンに接続される入力軸と、前記入力軸と並列に配置された奇数段中間軸及び偶数段中間軸と、前記中間軸間と並列に配置された出力軸と、前記入力軸に固着され入力軸の回転を中間軸に伝達する奇数段入力ギア及び偶数段入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された奇数段主伝達ギアと、前記奇数段主伝達ギアを前記奇数段中間軸に連結する奇数段主摩擦クラッチと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された偶数段主伝達ギアと、前記偶数段主伝達ギアを前記偶数段中間軸に連結する偶数段主摩擦クラッチと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された複数の奇数段変速ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された複数の偶数段変速ギアと、前記奇数段変速ギアの１つと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアが噛み合うように出力軸に固着配設された複数の出力ギアと、前記奇数段中間軸及び偶数段中間軸に設けられて中間軸と前記変速ギアを選択的に結合する噛み合いクラッチとを具備し、同一の前記出力ギアに噛み合う前記奇数段変速ギアと前記偶数段変速ギアを同じ歯数に設定し、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分になるように、前記奇数段入力ギア列と前記偶数段入力ギア列のギア比を設定し、シフト先の変速ギアが設置された中間軸を摩擦クラッチを介して前記入力軸に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期させる噛み合いクラッチ同期化機構を設け、変速段切り替えに先立って前記シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の変速機の噛み合いクラッチ同期化機構は、入力軸に固着された偶奇アップシフト用入力ギアおよび奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶奇アップシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置されて前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアとを具備するものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の変速機の噛み合いクラッチ同期化機構は、入力軸に固着された奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置され、前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸及び前記偶数段中間軸に設けられた摩擦ブレーキとを具備するものである。
【００１０】
ここで、本明細書においては、隣り合う変速段間の変速比の比を等比率配分にするとしているが、実際には変速ギアと変速出力ギアの歯数の関係で略等比率にして実用に供されている。以後、説明の便宜上、等比率として説明するが、略等比率も含むものである。
また、本明細書においては、奇数段の変速ギアから偶数段の変速ギアへのアップシフトを奇偶アップシフト、ダウンシフトを奇偶ダウンシフトと称し、偶数段の変速ギアから奇数段の変速ギアへのアップシフトを偶奇アップシフト、ダウンシフトを偶奇ダウンシフトと称する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時に、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチと歯車列を介して入力軸に連結し、走行中にシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にしてシフト先の噛み合いクラッチを予備締結し、エンジンのから動力を摩擦クラッチ介して噛み合いクラッチ部に伝達するので、高馬力のエンジンを搭載した大型車両用に適用できる、エンジンの回転数を制御して同期させることなく簡素な構成でショックなく素早い変速が可能なコンパクトな変速機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】第１の実施例の動作説明図である。
【図３】第１の実施例の動作説明図である。
【図４】第１の実施例の動作説明図である。
【図５】第１の実施例の動作説明図である。
【図６】第１の実施例の動作説明図である。
【図７】第１の実施例の動作説明図である。
【図８】第１の実施例の動作説明図である。
【図９】第１の実施例の動作説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図１１】第２の実施例の動作説明図である。
【図１２】第２の実施例の動作説明図である。
【図１３】第２の実施例の動作説明図である。
【図１４】第２の実施例の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に本発明の第１の実施例を示す。図１に示す変速機は噛み合いクラッチとしてスプラインクラッチを用いており、１速から８速まで変速する例を示している。なお、後退ギア本発明の要旨に直接関係ないので図示を省略している。
【００１５】
図１において、エンジン１の出力は変速機２の入力軸３に入力される。入力軸３には奇数段入力ギア７、偶数段入力ギア８、偶奇アップシフト用入力ギア１３及び奇偶ダウンシフト用入力ギア１４が固着されている。入力軸３と並列に奇数段中間軸５と偶数段中間軸６が配置されていて、奇数段中間軸５には奇数段主伝達ギア９が回転自在に設置され奇数段入力ギア７と噛み合うように配設されている。奇数段主伝達ギア９には奇数段中間軸５に連結するための奇数段主摩擦クラッチ１０が設けられている。なお、奇数段主摩擦クラッチ１０の中間軸固着部材は図示しない後進被動ギアと一体に形成されている。
【００１６】
偶数段中間軸６には、軸に回転自在に設置され偶数段入力ギア８に噛み合う偶数段主伝達ギア１１が設けられていて、偶数段主伝達ギア１１には偶数段中間軸６に連結するための偶数段主摩擦クラッチ１２が設けられている。前記奇数段主摩擦クラッチ１０と偶数段主摩擦クラッチ１２は油圧作動式を用いており作動油の供給によって摩擦プレートが圧接され、油圧を上昇させると摩擦力が増加してクラッチの伝達トルクが増大する。
【００１７】
偶奇アップシフト用同期ギア１５は偶奇アップシフト用入力ギア１３と噛み合い奇数段中間軸５に回転自在に設置されていて、付設された摩擦クラッチ１６の結合により奇数段中間軸５に連結される。また、奇数段中間軸５には偶数段入力ギア８と噛み合う偶奇ダウンシフト用同期ギア１７が回転自在に設置されていて、偶奇ダウンシフト用同期ギア１７は付設された摩擦クラッチ１８の結合により奇数段中間軸５に連結される。
【００１８】
奇偶アップシフト用同期ギア１９は奇数段入力ギア７と噛み合い偶数段中間軸６に回転自在に設置されていて、付設された摩擦クラッチ２０の結合により偶数段中間軸６に連結される。また、偶数段中間軸６には奇偶ダウンシフト用入力ギア１４と噛み合う奇偶ダウンシフト用同期ギア２１が回転自在に設置されていて、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１は付設された摩擦クラッチ２２の結合により偶数段中間軸６に連結される。これらの摩擦クラッチ１６、１８、２０、２２も前記摩擦クラッチ１０、１２と同様に油圧作動式が用いられている。
【００１９】
奇偶アップシフト用同期ギア１９と奇数段主伝達ギア９および偶奇ダウンシフト用同期ギア１７と偶数段主伝達ギア１１は同じ歯数に構成され、また、偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３ギア比は、隣接した変速段間の変速比の比である等比率の２乗に反比例した値となるような歯数に構成され、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４のギア比は、隣接した変速段間の変速比の比である等比率の２乗に比例した値となるような歯数に構成されている。
【００２０】
偶奇アップシフト用入力ギア１３、奇偶ダウンシフト用入力ギア１４、同期ギア１５、１７、１９、２１およびこれらの同期ギア１５、１７、１９、２１に付設された摩擦クラッチ１６、１８、２０、２２は、後述する噛み合いクラッチの回転数を同期状態にするために本発明によって設けた同期化機構を構成する。
【００２１】
奇数段中間軸５には複数段（４段）の奇数段変速ギアが回転自在に設置されていて、奇数段変速ギアは１速ギア３１、３速ギア３３、５速ギア３５、７速ギア３７から成る。同様に、偶数段中間軸６には２速ギア３２、４速ギア３４、６速ギア３６、８速ギア３８から成る複数段の偶数段変速ギアが回転自在に設置されている。
【００２２】
１速ギア３１と２速ギア３２は変速出力ギア４１に噛み合い、３速ギア３３と４速ギア３４は変速出力ギア４２に噛み合い、５速ギア３５と６速ギア３６は変速出力ギア４３に噛み合い、７速ギア３７と８速ギア３８は変速出力ギア４４に噛み合うように構成されていて、各変速出力ギア４１〜４４は出力軸４に固定されている。
【００２３】
このように１つの奇数段変速ギアと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアは同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有しており、同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合う奇数段変速ギアと偶数段変速ギアは同じ歯数に設定されている。
【００２４】
奇数段中間軸５には１速ギア３１と３速ギア３３あるいは５速ギア３５と７速ギア３７を切り替えるための噛み合い歯がスプラインから成るスプラインクラッチが設置されていて、１速ギア３１と３速ギア３３にはスプラインクラッチの一方の噛み合い歯である雌スプライン３１ａ、３３ａが形成され、他方の噛み合い歯である雄スプラインは奇数段中間軸５に軸方向への移動自在に装着されたスリーブ２３に形成されている。同様に、５速ギア３５と７速ギア３７にも雌スプライン３５ａ、３７ａが形成され、５速ギア３５と７速ギア３７間の奇数段中間軸５にスリーブ２４が軸方向への移動自在に設置されている。
【００２５】
偶数段中間軸６には２速ギア３２と４速ギア３４あるいは６速ギア３６と８速ギア３８を切り替えるためのスプラインクラッチが奇数段中間軸５と同様に設置されている。すなわち、２速ギア３２、４速ギア３４、６速ギア３６および８速ギア３８にはそれぞれ雌スプライン３１ａ、３３ａ、３６ａ、３８ａが形成され、２速ギア３２と４速ギア３４間および６速ギア３６と８速ギア３８間の偶数段中間軸６にスリーブ２５、２６が軸方向に移動自在に設置されている。
【００２６】
スプラインクラッチは、１速ギア３１と３速ギア３３についてみると、中間軸（回転軸）５、雌スプライン３１ａ、３３ａ、スリーブ（雄スプライン）２３で構成され、スリーブ２３は図示しないシフトフォークにより回転軸５の左右軸方向に移動して、１速ギア３１の雌スプライン３１ａ又は３速ギア３３の雌スプライン３３ａと噛み合うことで、変速ギア段を切り替えることができる。５速ギア３５と７速ギア３７、２速ギア３２と４速ギア３４、６速ギア３６と８速ギア３８についても同様である。
【００２７】
なお、以後、スリーブ２３〜２６のことをクラッチスリーブ、スプラインクラッチと称することもある。
【００２８】
また、スプラインクラッチとしては、本出願人が先に特願２００７−２７８８３１号で提案しているように、雄雌の両スプラインが、所定個数毎のスプライン歯を嵌挿側面側へ軸方向に突出した嵌合案内歯（先導案内歯）を形成したものを用いるのが望ましい。
【００２９】
本実施例の構成において、選択した速度段のスプラインクラッチと主摩擦クラッチ（１０又は１２）を結合した状態における変速機２の入力軸３の回転数Ｎiと出力軸４の回転数Ｎoの比（Ｎi/Ｎo）を変速比と称し、１速から８速までの隣り合う速度段間の変速比の比が等比となるように設定されている。
【００３０】
ここで、各変速ギア部のギア比は、同一の変速出力ギア４１〜４４に噛み合いを共有しているので次のようになる
１速ギア比＝（ギア４１／ギア３１）＝２速ギア比＝（ギア４１／ギア３２）
３速ギア比＝（ギア４２／ギア３３）＝４速ギア比＝（ギア４２／ギア３４）
５速ギア比＝（ギア４３／ギア３５）＝６速ギア比＝（ギア４３／ギア３６）
７速ギア比＝（ギア４４／ギア３７）＝８速ギア比＝（ギア４４／ギア３８）
各速度段の変速比は、前記変速ギア比と奇数段中間軸５への入力ギア比１（ギア９／ギア７）、又は前記変速ギア比と偶数段中間軸６への入力ギア比２（ギア１１／ギア８）によって構成されており、前記入力ギア比１と入力ギア比２の比は変速段１段分のギア比に設定され、それぞれの減速比はこの例では入力ギア比１＞入力ギア比２に設定される。
【００３１】
したがって、例えば、１速変速比と２速変速比は次のように表せる。
【００３２】
１速変速比＝（入力ギア比１×１速ギア比）
２速変速比＝（入力ギア比２×２速ギア比）
このように１速ギア３１と２速ギア３２は、１速ギア比＝２速ギア比であっても変速比が異なるようになる。
【００３３】
同様に、３速変速比は下記のように表せる。
【００３４】
３速変速比＝（入力ギア比１×３速ギア比）
＝（等比率×入力ギア比２×２速ギア比）
したがって、３速ギア比は下記のようになる。
【００３５】
３速ギア比＝（等比率×入力ギア比２×２速ギア比／入力ギア比１）
ここで等比率は、
等比率＝（入力ギア比２／入力ギア比１）
であり、３速ギア比は下記のように表すことができる。
【００３６】
３速ギア比＝（等比率の２乗×２速ギア比）
等比率は、実用上は採り得る歯数が整数に限られることから略等比率になるが、例えば、入力ギア比１＝２.００、入力ギア比２＝１.５６７に設定すると約０.７８となり、２速ギア比を２.１０に設定した場合、前記関係式より３速ギア比は約１.２８近辺の歯数比になるよう設定される。
【００３７】
次に、変速動作を説明するが、変速段切り替えに際してエンジンの回転数はいずれの変速段においても変速前の回転数のまま行う。図２、図３に基づいて１速走行から２速にアップシフトする場合について説明する。
【００３８】
１速走行中は、図２に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２３の雄スプラインが１速ギア３１の雌スプライン３１ａと噛み合った状態にあり、１速走行状態ではエンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。２速にアップシフトするには、変速準備として１速走行中に偶数段中間軸６上のクラッチスリーブ２５を２速ギア３２に締結するが、締結するには２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数を許容回転差内に同期させる必要がある。２速ギア３２は１速走行時に変速出力ギア４１を介して１速ギア３１、つまり奇数段中間軸５に連結されており、２速ギア３２は１速走行時に奇数段中間軸５と等しい回転数で回転している。また、このとき偶数段中間軸６は偶数段主摩擦クラッチ１２の引き摺り摩擦によって回転しているので、アップシフトの場合には、シフト先の変速ギアの回転数よりもシフト先の変速ギアが設置されている中間軸の方が回転数は高くなる。このことは入力ギア比１と入力ギア比２，１速ギア比〜８速ギア比などに基づきアップシフト先の変速ギアが設置されている中間軸（奇数段中間軸５または偶数段中間軸６）の回転数を求めることにより明らかなことである。
【００３９】
逆に、ダウンシフトの場合には、シフト先の変速ギアの回転数の方がシフト先の変速ギアが設置されている中間軸の回転数よりも高くなる。
【００４０】
摩擦クラッチ２０を締結（半クラッチ状態を経て）すると奇偶アップシフト用同期ギア１９が偶数段中間軸６に連結され、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達されて、奇偶アップシフト用同期ギア１９は奇数段主入力ギア７を介して奇数段主伝達ギア９に連結されると共に、奇偶アップシフト用同期ギア１９と奇数段主伝達ギア９とが同じ歯数に設定されているので、偶数段中間軸６の回転数は奇数段中間軸５の回転数に減速される。
【００４１】
偶数段中間軸６の回転数が奇数段中間軸５と等しくなると、２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数は同期状態になり、この状態でスリーブ２５を雌スプライン３２ａに噛み合わせ、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を締結する。これにより、２速ギア３２は奇数段主摩擦クラッチ１０と偶数段主摩擦クラッチ１２の切り替えに先立ち、偶数段中間軸６に連結される。
なお、摩擦クラッチ２０は２速ギア３２にスプラインクラッチ２５が締結されると開放される。
【００４２】
このように１速走行中に奇偶アップシフト用同期ギア１９の摩擦クラッチ２０を締結してシフト先の２速ギア３２と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結する。１速走行中に２速ギア３２へクラッチ２５を予備締結しても、偶数段主摩擦クラッチ１２が開放されているので偶数段中間軸６へのトルク伝達はない。
【００４３】
２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図３に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結しながら奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達されていたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように、２速ギア３２を通り変速出力ギア４１を介して出力軸４に伝達される。
【００４４】
奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると１速ギア３１に作用するトルクがなくなるので、スプラインクラッチ２３は１速ギア３１から抜き取られ締結を外される。このようにして１速走行から２速へのアップシフトが完了する。
【００４５】
次に、図４、図５を参照して２速走行から３速にアップシフトする場合について説明する。つまり、変速出力ギア４１と噛み合う２速ギア３２から変速出力ギア４２と噛み合う３速ギア３３へのアップシフト変速動作である。
【００４６】
２速走行中は、図４に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２５が２速ギア３２の雌スプライン３２ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。３速にアップシフトするには、変速準備として２速走行中にクラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結するが、締結するには３速ギア３３とスリーブ２３を同期状態にする必要がある。３速ギア３３は２速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４１を介して２速ギア３２、つまり偶数段中間軸６に連結されているので、３速ギア３３の回転数は、偶数段中間軸６の回転数÷２速ギア比×３速ギア比となる。前述のように、３速ギア比＝等比率の２乗×２速ギア比なので、結果として３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×等比率の２乗となる。上述の例では等比率を約０．７８に設定したので、３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数の約０．６１倍となって偶数段中間軸６より小さい回転数で回転している。また、このとき奇数段中間軸５は上述したように奇数段主摩擦クラッチ１１の引き摺り摩擦によって回転しており、上述の例では入力ギア比１＝２．００、入力ギア比２＝１．５６７に設定したので、奇数段中間軸５の回転数は偶数段中間軸６の回転数の約０．７８倍となり、３速ギア３３の回転数より高くなっている。
【００４７】
摩擦クラッチ１６を締結すると偶奇アップシフト用同期ギア１５が奇数段中間軸５に連結され、偶奇アップシフト用同期ギア１５は偶奇アップシフト用入力ギア１３を介して入力軸３に連結されているので、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。このとき、入力軸３は偶数段入力ギア８を介して偶数段主伝達ギア１１に連結されている。
【００４８】
偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３とのギア比（同期ギア１５/アップシフト用入力ギア１３）は、前記等比率に合わせて設定され、前述より３速ギア３３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×等比率の２乗であり、入力軸３の回転数は偶数段中間軸６の回転数×入力ギア比２であることから、そのギア比は入力ギア比２÷等比率の２乗に設定されている。従って、摩擦クラッチ１６を結合すると奇数段中間軸５の回転数は直ちに３速ギア３３の回転数まで減速される。
【００４９】
奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数まで減速されると、３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数は同期状態となり、この状態でスリーブ２３を雌スプライン３３ａに噛み合わせ、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を締結する。摩擦クラッチ１６は、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を締結後開放される。
【００５０】
このように２速走行中に偶奇アップシフト用同期ギア１５の摩擦クラッチ１６を半クラッチにしてシフト先の３速ギア３３と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結する。なお、２速走行中に３速ギア３３へクラッチ２３を予備締結しても、奇数段主摩擦クラッチ１０が開放されているので奇数段中間軸５へのトルク伝達はない。
【００５１】
３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結したならば、図５に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結しながら偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達されていたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは３速ギア３３を通り変速出力ギア４２を介して全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達される。
【００５２】
一方、偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると２速ギア３２の伝達トルクがなくなり、スプラインクラッチ２５は２速ギア３２から抜き取られて締結を外され、２速走行から３速へのアップシフトが完了する。
【００５３】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフトと、隣接する変速出力ギア４１と４２に噛み合う２速ギア３２から３速ギア３３へのアップシフトはこのように行われるが、３速→４速、５速→６速、７速→８速へのアップシフトおよび２速→３速、４速→５速、６速→７速へのアップシフトも同様に行われる。
【００５４】
次に、ダウンシフトの変速動作について図６、図７を参照して説明する。図６、図７は、変速出力ギア４３に噛み合いを共有する６速ギア３６から５速ギア３５へのダウンシフト変速動作を示している。
【００５５】
６速走行中は、図６に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２６が６速ギア３６の雌スプライン３６ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。５速にダウンシフトするには、変速準備として６速走行中にクラッチスリーブ２４を５速ギア３５に締結するが、締結するには５速ギア３５とクラッチスリーブ２４を同期状態にする必要がある。５速ギア３５は６速走行時に変速出力ギア４３を介して６速ギア３６、つまり偶数段中間軸６に連結されており、５速ギア３５は偶数段中間軸６と等しい回転数で回転している。
【００５６】
一方、奇数段中間軸５は奇数段主摩擦クラッチ１０の引き摺り摩擦によって回転しているが、その回転数は上述したようにギア比の関係で偶数段中間軸６の回転数より低くなっている。この状態で変速準備のために摩擦クラッチ１８を締結すると偶奇ダウンシフト同期ギア１７が奇数段中間軸５に連結され、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。
偶奇ダウンシフト用同期ギア１７は偶数段主入力ギア８を介して偶数段主伝達ギア１１に連結され、かつ、偶奇ダウンシフト用同期ギア１７と奇数段主伝達ギア１１とが同じ歯数に構成されているので、奇数段中間軸５は、偶数段中間軸６と同じ回転数に増速される。
【００５７】
奇数段中間軸５の回転数が偶数段中間軸６と等しくなることによって、５速ギア３５とクラッチスリーブ２４は同期状態となり、この状態でクラッチスリーブ２４を雌スプライン３５ａに噛み合わせて、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を締結する。なお、摩擦クラッチ１８は、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４が締結されると開放される。
【００５８】
このように６速走行中に偶奇ダウンシフト用同期ギア１７の摩擦クラッチ１８を締結してシフト先の５速ギア３５と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を予備締結する。６速走行中に５速ギア３５へクラッチ２４を予備締結しても、奇数段主摩擦クラッチ１０が開放されているので奇数段中間軸５へのトルク伝達はない。
【００５９】
５速ギア３５にスプラインクラッチ２４を予備締結したならば、図７に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結しながら偶数段主摩擦クラッチ１２を開放する。これにより、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達していたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように５速ギア３５を通り変速出力ギア４３を介して出力軸４に伝達される。
【００６０】
偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると６速ギア３６に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２４は６速ギア３６から引き抜かれ締結を外されて６速走行から５速へのダウンシフトが完了する。
【００６１】
次に、図８、図９を参照して５速走行から４速にダウンシフトする場合について説明する。つまり、変速出力ギア４３と噛み合う５速ギア３５から変速出力ギア４２と噛み合う４速ギア３４へのダウンシフト変速動作である。
【００６２】
５速走行中は、図８に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２４が５速ギア３５の雌スプライン３５ａと噛み合った状態にあり、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。４速にダウンシフトするには、変速準備として５速走行中にクラッチスリーブ２５を４速ギア３４に締結するが、締結するには４速ギア３４とスリーブ２５を同期状態にする必要がある。４速ギア３４は５速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４３を介して５速ギア３５、つまり奇数段中間軸５に連結されているので、４速ギア３４の回転数は、奇数段中間軸５の回転数÷５速ギア比×４速ギア比となり、５速ギア比＝等比率の２乗×４速ギア比なので、結果として４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数÷等比率の２乗となる。この例では等比率を約０．７８に設定したので、４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．６３倍となって奇数段中間軸５より大きい回転数で回転している。
一方、このとき偶数段中間軸６は偶数段主摩擦クラッチ１２の引き摺り摩擦によって回転しており、この例では入力ギア比１＝２．００、入力ギア比２＝１．５６７に設定したので、偶数段中間軸６の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．２８倍となり、４速ギア３４の回転数より低くなっている。この状態で変速準備のために摩擦クラッチ２２を締結すると奇偶ダウンシフト用同期ギア２１が偶数段中間軸６に連結され、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達される。このとき、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１は奇偶ダウンシフト用入力ギア１４を介して入力軸３に連結されており、入力軸３は奇数段入力ギア７を介して奇数段主伝達ギア９に連結されている。
【００６３】
奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比は前記等比率に合わせて設定され、前記より４速ギア３４の回転数は奇数段中間軸５の回転数の約１．６３倍となっているので、同期状態を得るには偶数段中間軸６の回転数がこれと等しくなるよう設定すればよく、奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比（同期ギア２１／ダウンシフト用入力ギア１４）は、等比率の２乗×入力ギア比１に設定されている。これにより、摩擦クラッチ２２を結合すると４速ギア３４とクラッチスリーブ２５の回転数が同期状態になるので、４速ギア３４にスプラインクラッチ２５が締結される。摩擦クラッチ２２は４速ギア３４にスプラインクラッチ２５が締結されると開放される。
【００６４】
このように５速走行中に奇偶ダウンシフト用同期ギア２１の摩擦クラッチ２２を結合してシフト先の４速ギア３４と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、４速ギア３４にスプラインクラッチ２５を予備締結する。５速走行中に４速ギア３４へクラッチ２５を予備締結しても、偶数段主摩擦クラッチ１２が開放されているので偶数段中間軸６へのトルク伝達はない。
【００６５】
４速ギア３４にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図９に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結しながら奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達していたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように４速ギア３４を通り変速出力ギア４２を介して出力軸４に伝達される。奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると５速ギア３５の伝達トルクがなくなり、スプラインクラッチ２４は５速ギア３５から抜き取られ締結を外されて４速へのダウンシフトが完了する。
【００６６】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４３に噛み合いを共有する６速ギア３６から５速ギア３５へのダウンシフトと、隣接する変速出力ギア４３と４２に噛み合う５速ギア３５から４速ギア３４へのダウンシフトはこのように行われるが、８速→７速、４速→３速、２速→１速へのダウンシフトおよび７速→６速、３速→２速へのダウンシフトも同様に行われる。
【００６７】
以上のようにしてアップシフトとダウンシフトの変速動作を行うのであるが、理解を容易にするためにその概要を纏めると次のようになる。
【００６８】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有する変速段間のアップシフト（１速→２速、３速→４速、５速→６速、７速→８速）は、摩擦クラッチ２０を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている偶数段中間軸６の回転数と偶数段変速ギア３２、３４，３６，３８の回転数が直ちに同期状態になる。これは奇数段主伝達ギア９と奇偶アップシフト用同期ギア１９が同じ歯数に構成されているからであり、速やかに予備締結することができる。
【００６９】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有しない隣接する変速段間のアップシフト（２速→３速、４速→５速、６速→７速）は、摩擦クラッチ１６を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている奇数段中間軸５の回転数と奇数段変速ギア３１、３３、３５、３７の回転数が直ちに同期状態になる。これは偶奇アップシフト用同期ギア１５と偶奇アップシフト用入力ギア１３とのギア比が入力ギア比２÷等比率の２乗に構成されていることによる。
【００７０】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有する変速段間のダウンシフト（８速→７速、６速→５速、４速→３速、２速→１速）は、摩擦クラッチ１８を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている奇数段中間軸５の回転数と奇数段変速ギア３１、３３、３５、３７の回転数が直ちに同期状態になる。これは偶数段主伝達ギア１１と偶奇ダウンシフト用同期ギア１７が同じ歯数に構成されていることによる。
【００７１】
同一の変速出力ギアに噛み合いを共有しない隣接する変速段間のダウンシフト（７速→６速、５速→４速、３速→２速）は、摩擦クラッチ２２を締結するとシフト先の変速ギアが設置されている偶数段中間軸６の回転数と偶数段変速ギア３２、３４、３６の回転数が直ちに同期状態になる。これは奇偶ダウンシフト用同期ギア２１と奇偶ダウンシフト用入力ギア１４とのギア比が等比率の２乗×入力ギア比１に構成されていることによる。
【００７２】
以上説明したようにアップシフトとダウンシフトの変速動作を行うのであるが、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチを介して入力軸に連結し、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にして噛み合いクラッチを予備締結し、その後シフト先の主摩擦クラッチを完全に結合するので、大きな伝達トルクを必要とする大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる。
【００７３】
また、実施例１は４個の同期ギアにそれぞれ付設した同期クラッチを締結するだけでアップシフトとダウンシフトを行え、予備締結のために奇数段と偶数段の両中間軸の回転数を制御する必要がないので、両中間軸の回転数センサを不要にできる実用上の効果を有する。
【００７４】
なお、実施例１は雄スプラインを回転軸方向に移動させているが、この移動させるスプラインを雌スプラインに形成し、これと嵌合させる他方を雄スプラインに形成してもよいことは勿論のことである。
【実施例２】
【００７５】
図１０に本発明の第２の実施例を示す。実施例２は、アップシフトのときに予備締結する変速ギアが設置されている中間軸の回転数をブレーキ装置で減速するようにしたものである。
【００７６】
図１０において図１と同一符号のものは相当物を示し、奇数段中間軸５の一端には変速機ケーシング２９に一方を固定された摩擦ブレーキ装置２７が設置され、偶数段中間軸６の一端は変速機ケーシング２９に固定された摩擦ブレーキ装置２８が設置されている。摩擦ブレーキ装置２７、２８としては油圧作動の湿式多板ブレーキが用いられる。なお、両中間軸５、６の他端は変速機ケーシング２９に回転自在に支持される。
【００７７】
次に、図１１、図１２を参照して１速走行から２速にアップシフトする場合、すなわち同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフト変速動作について説明する。
【００７８】
１速走行中は、図１１に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結して奇数段主伝達ギア９を奇数段中間軸５に連結し、クラッチスリーブ２３の雄スプラインが１速ギア３１の雌スプライン３１ａと噛み合った状態にあり、１速走行状態では、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。２速にアップシフトするには、変速準備として１速走行中にクラッチスリーブ２５を２速ギア３２に締結させるが、 締結するには２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数を許容回転差内に同期させる必要がある。２速ギア３２は１速走行時に変速出力ギア４１を介して１速ギア３１、つまり奇数段中間軸５に連結されており、２速ギア３２は１速走行時に奇数段中間軸５と等しい回転数（所定回転数）で回転している。このとき、偶数段中間軸６の回転数は実施例１の説明で記載したように偶数段主摩擦クラッチ１１の引き摺り摩擦によって奇数段中間軸５の回転数より高くなっている。
【００７９】
一方、クラッチスリーブ２５は偶数段中間軸６と一体に回転するが、この回転数は偶数段主摩擦クラッチ１２と摩擦ブレーキ装置２８の摩擦伝達トルクのバランスによって決まり、油の粘性等によっても変化する。
【００８０】
この状態にあるときに偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合すると共に摩擦ブレーキ装置２８を作動させ、偶数段中間軸６の回転数が奇数段中間軸５の所定回転数と略等しくなるように該ブレーキ装置の作動油圧を制御する。偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合すると、偶数段中間軸６には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達され、偶数段中間軸６と奇数段中間軸５の回転数が略等しくなると２速ギア３２とクラッチスリーブ２５の回転数は同期状態になり、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５が締結される。
【００８１】
このように１速走行中に偶数段主摩擦クラッチ１２を半クラッチ状態に結合し、摩擦ブレーキ装置２８の作動油圧を調整してシフト先の２速ギア３２と偶数段中間軸６の回転数を同期状態にし、２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結する。
【００８２】
２速ギア３２にスプラインクラッチ２５を予備締結したならば、図１２に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結すると共に奇数段主摩擦クラッチ１０を開放する。これにより、エンジン１から奇数段中間軸５に伝達されていたトルクは偶数段中間軸６に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように２速ギア３２を通り変速出力ギア４１を介して出力軸４に伝達される。
【００８３】
奇数段主摩擦クラッチ１０を開放すると１速ギア３１に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２３は１速ギア３１から抜き取られて締結を外され、１速走行から２速へのアップシフトが完了する。
【００８４】
次に、図１３、図１４を参照して２速走行から３速にアップシフトする場合について説明する。つまり、隣接する変速出力ギアに噛み合うアップシフトで、変速出力ギア４１と噛み合う２速ギア３２から変速出力ギア４２と噛み合う３速ギア３３へのアップシフト変速動作である。
【００８５】
２速走行中は、図１３に示すように、偶数段主摩擦クラッチ１２を締結して偶数段主伝達ギア１１を偶数段中間軸６に連結し、クラッチスリーブ２５が２速ギア３２の雌スプラインと噛み合った状態にあり、２速走行状態では、エンジン１の全トルクが太線点線矢印で示す経路で出力軸４に伝達されている。３速にアップシフトするには、変速準備として２速走行中にクラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結する。
【００８６】
クラッチスリーブ２３を３速ギア３３に締結するには３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数を同期状態にする必要があるが、３速ギア３３は２速走行時に変速出力ギア４２、出力軸４、変速出力ギア４１を介して２速ギア３２、つまり偶数段中間軸６に連結されているので、実施例１の説明で記載したように、３速ギア３３の回転数は奇数段中間軸５の回転数より小さくなっている。
【００８７】
一方、クラッチスリーブ２３は奇数段中間軸５と一体になって回転するが、この回転数は、奇数段主摩擦クラッチ１０と摩擦ブレーキ装置２７の摩擦伝達トルクのバランスによって決まり、油の粘性等によっても変化する。
【００８８】
この状態にあるときに奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合すると共に摩擦ブレーキ装置２７を作動させ、奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数と略等しくなるように摩擦ブレーキ装置２７の作動油圧を制御する。奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合にすると、奇数段中間軸５には入力軸３から細線点線矢印で示すようにトルクが伝達され、奇数段中間軸５の回転数が３速ギア３３の回転数と略等しくなると３速ギア３３とクラッチスリーブ２３の回転数は同期状態になり、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３が締結される。
【００８９】
このように２速走行中に奇数段主摩擦クラッチ１０を半クラッチ状態に結合し、摩擦ブレーキ装置２７の作動油圧を調整してシフト先の３速ギア３３と奇数段中間軸５の回転数を同期状態にし、３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結する。
【００９０】
３速ギア３３にスプラインクラッチ２３を予備締結したならば、図１４に示すように、奇数段主摩擦クラッチ１０を締結すると共に偶数段主摩擦クラッチ１２を開放する。これにより、エンジン１から偶数段中間軸６に伝達されていたトルクは奇数段中間軸５に移行し、エンジン１の全トルクは太線点線矢印で示すように３速ギア３３を通り変速出力ギア４２を介して出力軸４に伝達される。
【００９１】
偶数段主摩擦クラッチ１２を開放すると２速ギア３２に作用するトルクがなくなり、スプラインクラッチ２５は２速ギア３２から抜き取られて締結を外され、３速へのアップシフトが完了する。
【００９２】
以上説明したように、同一の変速出力ギア４１に噛み合いを共有する１速ギア３１から２速ギア３２へのアップシフトと、隣接する変速出力ギア４１と４２に噛み合う２速ギア３２から３速ギア３３へのアップシフトはこのように行われるが、３速→４速、４速→５速、５速→６速、６速→７速、７速→８速へのアップシフトも同様に行われる。
【００９３】
なお、実施例２のダウンシフトは、摩擦クラッチ１８あるいは摩擦クラッチ２２を締結して実施例１と同様に行われるので説明を省略する。
【００９４】
実施例２は、実施例１と同様に、奇数段変速ギアと偶数段変速ギアの間の変速時、シフト先の変速ギアが設置されている中間軸を摩擦クラッチを介して入力軸に連結し、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にして噛み合いクラッチを予備締結している。したがって、大きな伝達トルクを必要とする大型車両の変速機であってもエンジンの回転数を制御して同期させることなく、簡素な構成でショックなく噛み合いクラッチの素早い変速を可能にすることができる。また、アップシフトについては２個の摩擦ブレーキ装置を軸端部に付加するだけで達成できるので、変速機の全長を更に短縮することが可能となり、小型で安価にできるという効果を奏しえる。
【００９５】
ここで、上述の実施例１、実施例２は噛み合いクラッチとしてスプラインクラッチを用いた例を挙げているが、これに代えて爪クラッチを用いても同様な効果を奏しえることは勿論のことである。
【００９６】
また、上述の実施例は、シフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期状態にするとしているが、噛み合いクラッチは回転数、位相が若干異なっていても締結できるものであり、同期状態に近い略同期状態で締結するようにしても本発明に含まれることは明らかなことである。
なお、本実施例においては、出力軸の回転方向を反転させる逆転機構の図示を省略したが、入力軸上に設置された奇数段入力ギアと偶数段入力ギアとの間に、後進駆動ギアとこの後進駆動ギアを入力軸に一体に連結する後進用摩擦クラッチとを設け、後進駆動ギアを中間ギアを介して奇数段中間軸と一体回転する後進被動ギアへ噛み合わせるよう構成することによって、入力軸の軸方向空きスペースを有効に活用して逆転機構を設置でき、全長や全幅を伸ばすことなく構成できる利点がある。
【符号の説明】
【００９７】
１…エンジン、２…変速機、３…入力軸、４…出力軸、５…奇数段中間軸、６…偶数段中間軸、７…奇数段入力ギア、８…偶数段入力ギア、９…奇数段主伝達ギア、１０…奇数段主摩擦クラッチ、１１…偶数段主伝達ギア、１２…偶数段主摩擦クラッチ、１３…偶奇アップシフト用入力ギア、１４…奇偶ダウンシフト用入力ギア、１５…偶奇アップシフト用同期ギア１６、１８、２０、２２…摩擦クラッチ、１７…偶奇アップシフト用同期ギア、１９…奇偶アップシフト用同期ギア、２１…奇偶ダウンシフト用同期ギア、２３〜２６…クラッチスリーブ、２７、２８…摩擦ブレーキ装置、３１…１速ギア、３３…３速ギア、３５…５速ギア、３７…７速ギア、３２…２速ギア、３４…４速ギア、３６…６速ギア、３８…８速ギア、４１〜４４…変速出力ギア。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続される入力軸と、前記入力軸と並列に配置された奇数段中間軸及び偶数段中間軸と、前記中間軸間と並列に配置された出力軸と、前記入力軸に固着され入力軸の回転を中間軸に伝達する奇数段入力ギア及び偶数段入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された奇数段主伝達ギアと、前記奇数段主伝達ギアを前記奇数段中間軸に連結する奇数段主摩擦クラッチと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された偶数段主伝達ギアと、前記偶数段主伝達ギアを前記偶数段中間軸に連結する偶数段主摩擦クラッチと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された複数の奇数段変速ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された複数の偶数段変速ギアと、前記奇数段変速ギアの１つと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアが噛み合うように出力軸に固着配設された複数の出力ギアと、前記奇数段中間軸及び偶数段中間軸に設けられて中間軸と前記変速ギアを選択的に結合する噛み合いクラッチとを具備し、同一の前記出力ギアに噛み合う前記奇数段変速ギアと前記偶数段変速ギアを同じ歯数に設定し、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分になるように、前記奇数段入力ギア列と前記偶数段入力ギア列のギア比を設定し、シフト先の変速ギアが設置された中間軸を摩擦クラッチを介して前記入力軸に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期させる噛み合いクラッチ同期化機構を設け、変速段切り替えに先立って前記シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の大型車両用ツインクラッチ式変速機において、前記噛み合いクラッチ同期化機構は前記入力軸に固着された偶奇アップシフト用入力ギアおよび奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶奇アップシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇アップシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置されて前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアとを具備し、前記奇偶アップシフト用同期ギアと奇数段主伝達ギアおよび偶奇ダウンシフト用同期ギアと偶数段主伝達ギアを同じ歯数に設定し、変速段切り替えに先立って前記４つの同期ギアに付設されたいずれかの摩擦クラッチを結合してシフト先の噛み合いクラッチを同期状態にし、シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【請求項３】
請求項１に記載の大型車両用ツインクラッチ式変速機において、前記噛み合いクラッチ同期化機構は前記入力軸に固着された奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置され、前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸及び前記偶数段中間軸に設けられた摩擦ブレーキとを具備し、前記偶奇ダウンシフト用同期ギアと偶数段主伝達ギアを同じ歯数に設定し、ダウンシフト変速時には前記２つの同期ギアのいずれか一方の摩擦クラッチを結合し、アップシフト変速時には前記中間軸に連結されていない前記主伝達ギアの主摩擦クラッチを介して中間軸を回転させると共に該中間軸の摩擦ブレーキを作動させて噛み合いクラッチを同期状態にし、シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【請求項１】
エンジンに接続される入力軸と、前記入力軸と並列に配置された奇数段中間軸及び偶数段中間軸と、前記中間軸間と並列に配置された出力軸と、前記入力軸に固着され入力軸の回転を中間軸に伝達する奇数段入力ギア及び偶数段入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された奇数段主伝達ギアと、前記奇数段主伝達ギアを前記奇数段中間軸に連結する奇数段主摩擦クラッチと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された偶数段主伝達ギアと、前記偶数段主伝達ギアを前記偶数段中間軸に連結する偶数段主摩擦クラッチと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置された複数の奇数段変速ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置された複数の偶数段変速ギアと、前記奇数段変速ギアの１つと当該奇数段変速ギアより１変速段上の偶数段変速ギアが噛み合うように出力軸に固着配設された複数の出力ギアと、前記奇数段中間軸及び偶数段中間軸に設けられて中間軸と前記変速ギアを選択的に結合する噛み合いクラッチとを具備し、同一の前記出力ギアに噛み合う前記奇数段変速ギアと前記偶数段変速ギアを同じ歯数に設定し、隣り合う変速段間の変速比の比が等比率配分になるように、前記奇数段入力ギア列と前記偶数段入力ギア列のギア比を設定し、シフト先の変速ギアが設置された中間軸を摩擦クラッチを介して前記入力軸に連結してシフト先の変速ギアと当該変速ギアが設置されている中間軸の回転数を同期させる噛み合いクラッチ同期化機構を設け、変速段切り替えに先立って前記シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の大型車両用ツインクラッチ式変速機において、前記噛み合いクラッチ同期化機構は前記入力軸に固着された偶奇アップシフト用入力ギアおよび奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶奇アップシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇アップシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置されて前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶アップシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置されて前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアとを具備し、前記奇偶アップシフト用同期ギアと奇数段主伝達ギアおよび偶奇ダウンシフト用同期ギアと偶数段主伝達ギアを同じ歯数に設定し、変速段切り替えに先立って前記４つの同期ギアに付設されたいずれかの摩擦クラッチを結合してシフト先の噛み合いクラッチを同期状態にし、シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【請求項３】
請求項１に記載の大型車両用ツインクラッチ式変速機において、前記噛み合いクラッチ同期化機構は前記入力軸に固着された奇偶ダウンシフト用入力ギアと、前記奇数段中間軸に回転自在に設置され、前記偶数段入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記奇数段中間軸に連結される偶奇ダウンシフト用同期ギアと、前記偶数段中間軸に回転自在に設置され、前記奇偶ダウンシフト用入力ギアと噛み合い、付設された摩擦クラッチにより前記偶数段中間軸に連結される奇偶ダウンシフト用同期ギアと、前記奇数段中間軸及び前記偶数段中間軸に設けられた摩擦ブレーキとを具備し、前記偶奇ダウンシフト用同期ギアと偶数段主伝達ギアを同じ歯数に設定し、ダウンシフト変速時には前記２つの同期ギアのいずれか一方の摩擦クラッチを結合し、アップシフト変速時には前記中間軸に連結されていない前記主伝達ギアの主摩擦クラッチを介して中間軸を回転させると共に該中間軸の摩擦ブレーキを作動させて噛み合いクラッチを同期状態にし、シフト先の変速ギアに前記噛み合いクラッチを予備締結するように構成したことを特徴とする大型車両用ツインクラッチ式変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２１００２７（Ｐ２０１０−２１００２７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７６３６（Ｐ２００９−５７６３６）
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（３０３０２５６６３）株式会社日立ニコトランスミッション (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１１日（２００９．３．１１）
【出願人】（３０３０２５６６３）株式会社日立ニコトランスミッション (25)
【Ｆターム（参考）】
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