JP2004529294A - 自動車用のトルク変換機付き自動変速装置 - Google Patents

Abstract

本発明は出力シャフト（１２）上で自由に回転するように取り付けられた被動ピニオン（２２）に各々が係合する駆動ピニオン（２０）を支持する入力シャフト（１８）と、前記シャフト（１２）と被動ピニオン（２２）との間に取り付けられた単一方向の被制御ロッキング機構（２４）と、前記被動シャフト（１２）内で並進運動する少なくとも１つのカム（２６）を有し、確実に前記機構（２４）を作動させるための機械式手段とを備えた、特に自動車用に適するトルク変換機付き自動変速装置に関する。

Description

【０００１】
本発明は、駆動シャフトと被動シャフトの間で、回転トルクを中断することなく、変速比を変えることができる、特に自動車用に適するトルク変換機付き自動変速装置に関する。
【０００２】
クラッチにより駆動シャフトに接続されており、駆動ピニオンを支持する入力シャフトと、被動ピニオンを支持する被動シャフトとを備え、各駆動ピニオンが常に被動ピニオンに係合して、変速比を定めるようになっており、前記駆動ピニオンは、入力シャフトに回転自在に固定されており、被動ピニオンは、被動シャフト上で自由に回転でき、同期およびクラッチ操作手段に連動しており、これによって、被動ピニオンおよび被動シャフトを選択的に接続し、所定の変速比に係合できるようになっている、トルク変換機付き変速装置は既に知られている。
【０００３】
駆動ピニオンの１つ、例えば最終変速比のピニオンは、駆動によって入力シャフトに接続されており、対応する被動ピニオンは、被動シャフトに回転自在に固定される。最終変速比の駆動ピニオンのクラッチを制御することにより、変速比を換える間の変速装置の入力シャフトの回転速度を制御し、かつ新しい変速比の係合を可能にする所定の比とすることができる。
【０００４】
変速比の変更中の最終変速比の駆動ピニオンのクラッチをクランプすることによって、変速比を変える間に、被動シャフトにかかる駆動トルクを維持することも可能である。
【０００５】
公知のトルク変換機付き変速装置では、同期およびクラッチ操作手段を制御するには、相当に巧妙な技術を要し、かつ被動ピニオンの駆動トルクが実質的にゼロになる時に、クラッチを切らなければならず、被動ピニオンの回転速度が被動シャフトの回転速度に等しくなった時に、クラッチと係合させなければならないので、これら、同期およびクラッチ操作手段を制御することは、きわめて正確さを要し、かつ相当に複雑なことである。
【０００６】
通常の同期およびクラッチ操作手段が歯付きホイールとつめタイプの単一方向ロッキング機構に置換されており、このロッキング機構が可動ロッドによって支持された永久磁石を含む磁気手段によって制御され、この単一方向ロッキング機構が、ロッキング機構の歯付きホイールおよびつめによって支持された永久磁石と磁気の吸引反発力によって協働するようになっているトルク変換機付き自動変速装置は既に知られている。
【０００７】
このような無接点磁気制御は、つめのアイドル位置とサービス位置との間の移動を保証できないという欠点を有する。その理由は、つめが期待するように移動しない場合でも、永久磁石を支持する制御ロッドが、つめに対して自由に移動できないからである。
【０００８】
本発明の目的は、変速比を変えるためにトルク変速機付き自動変速装置における制御および作動手段を簡略とし、しかも従来技術の上記した欠点を解消することにある。
【０００９】
本発明は、この目的を達成するために、駆動シャフトと被動シャフトとを接続するようになっており、入力シャフトと、該入力シャフトに取り付けられた駆動ピニオンと、前記被動シャフトに取り付けられた被動ピニオンとを備え、前記各駆動ピニオンは、被動ピニオンと常時噛合して、１つの変速比を定めるようになっており、各変速比のピニオンの１つは、そのシャフトに共に回転するように固定されており、他方のピニオンは、そのシャフト上で自由に回転でき、更に最終変速比の駆動ピニオンを前記入力シャフトに接続する少なくとも１つのクラッチと、少なくとも１つの自由ピニオンに対して設けられた２つの単一方向の被制御ロッキング機構を有し、対応する変速比に係合するように、各自由ピニオンとそのシャフトとを選択するための接続手段を備え、前記ロッキング機構は、前記自由ピニオンとそのシャフトとの間に両方向に取り付けられており、そのシャフトの回転速度よりも低いか、または高い自由ピニオンの回転速度を防止するようになっており、各ロッキング機構は、２つの位置、すなわち、１つのアイドル位置と、他方のサービス位置とを占めることができるようになっている、特に自動車用に適するトルク変換機付き自動変速装置において、
前記ロッキング機構は、機械式作動手段と連動しており、該機械式作動手段は、前記ロッキング機構に積極的に作用し、ロッキング機構をサービス位置に移動させるように働く並進および／または回転運動できる少なくとも１つのカムと、実行すべき変速比の変更に従って、前記入力シャフトの回転速度を制御するよう、前記作動手段およびクラッチを制御する手段とを備え、前記変速比の変更が、所定の変速比に係合する初期状態から係合している変速比の自由ピニオン、および係合すべき変速比の自由ピニオンの各々がサービス位置にロックするための機構およびアイドル位置にロックするための機構を有する中間状態まで移行するステップと、該中間状態から係合すべき変速比の自由ピニオンをロックするための機構がサービス位置にあり、先に係合していた変速比の自由ピニオンをロックするための機構がアイドル位置にある最終状態に移行するステップと、前記初期状態と最終状態との間で生じるクラッチを制御するステップとを含むことを特徴とする自動変速装置を提案するものである。
【００１０】
上記単一方向ロッキング機構のカムによる作動は、機械手段により積極的に自ら制御されるカムの運動により、これらロッキング機構のサービス位置への移動を保証できる。これにより、変速機の自動制御を可能にする機能上の安全性は高くなっている。
【００１１】
更に変速機を変えるために実行される作動シーケンスは、ロッキング機構を作動させるために必要な態様で、入力シャフトの回転速度を制御できるようにするクラッチ制御により、高速かつ正確となる。
【００１２】
本発明の別の特徴によれば、最終変速比に関係しない変速比の変更は、変速比を増減するための前記ロッキング機構の同じシーケンスの作動を含み、このシーケンスは、変速比を大きくするよう所定の順序で実行され、変速比を小さくするよう、逆の順序で実行される。
【００１３】
そのため、上記単一方向ロッキング機構を作動させる手段は、変速比を大きくするために、一方向に作用し、変速比を小さくするために、他方向に作用する単一のアクチュエータを有することができる。その結果、変速機の制御を大幅に簡略化できる。
【００１４】
本発明の第１の実施例では、前記自由ピニオンは、変速比の順に配置されており、前記自由ピニオンを支持する前記シャフトの内部で並進運動できる単一カムを備えている。
【００１５】
別の実施例では、前記自由ピニオンは、変速比１、３、５、．．．．、２、４、６、．．．．の順に配置されており、前記シャフト内で同時に並進運動できる２つのカムを備え、一方のカムは、変速比１、３、５、．．．．の自由ピニオンのロッキング機構を作動させるカムであり、他方のカムは、変速比２、４、６、．．．．の自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムである。
【００１６】
同じ支持体により２つのカムが支持されているのが好ましく、各カムの移動量は、上記機構のために１つの作動カムしか含まない実施例と比較して、半分に低減される。
【００１７】
本発明の別の実施例では、前記自由ピニオンは、変速比１、４、２、５、３、６の順に配置されており、前記シャフト内で同時に並進運動できる３つのカムを備え、第１のカムは、変速比１および４のための自由ピニオンのためにロッキング機構を作動させるカムであり、第２のカムは、変速比２および５のための自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムであり、第３のカムは、変速比３の自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムである。
【００１８】
このように、本発明により、トルク変換機付き変速装置において、変速比の相対的配置を変えることができ、従って、他の要因によって課される制限に従い、ある構造を選択することが可能となる。
【００１９】
本発明の好ましい実施例では、前記カムは、ナットとネジのシステムによって並進運動できるようになっており、該システムでは、前記ナットはカムを支持しており、前記ネジは、アクチュエータ、例えば電動モータによって回転駆動されるネジ切りされたロッドである。
【００２０】
前記ナットは、固定された軸方向ロッド上で並進運動するようにガイドされると共に、共に回転するように固定されており、軸方向ロッドの一端には、前記ナットが係合され、前記ナットの他端部は、ネジ切りされたロッドに螺合されているのが好ましい。
【００２１】
これらのカムは、カムが取り付けられているシャフトと共に回転するようにシャフトに固定できるし、またシャフトと同期して回転することもできる。
【００２２】
本発明のある実施例では、カムは、並進運動するように固定されたネジ切りされたロッドに螺合することによって取り付けられ、エピサイクルギア、好ましくはダブるエピサイクルギアにより、駆動部材に接続されている。
【００２３】
この場合、カムは、被動シャフトを回転させ、駆動シャフトがネジ切りされたロッドを一方向または反対方向に回転させない間、被動シャフトに対して並進運動するように固定された状態のままである。
【００２４】
本発明の別の特徴によれば、この変速装置は、前記駆動シャフトを前記入力シャフトに接続する別のクラッチを備え、前記入力シャフトには、共に回転するように前記第１変速比の前記駆動ピニオンが固定されており、上記ロッキング機構および前記連動する駆動ピニオンを、前記被動シャフトに共に回転するように固定できるようになっている。
【００２５】
変形例では、前記他方のクラッチは、前記入力シャフトを前記第１変速比の駆動ピニオンに接続し、前記駆動ピニオンの前記被動ピニオンは、前記被動シャフトに共に回転するように固定されている。
【００２６】
この他のクラッチは、主に自動車を始動させるように働く。
【００２７】
本発明に係わる変速装置においては、駆動シャフトおよび／または入力シャフトの振動を除去するようにすることが望ましい。
【００２８】
本発明は、一般的には、自動変速機の利点と液圧カプラー、および遊星ギア列およびマニュアルギアボックスの利点とを組み合わせ、かつそれぞれの欠点を防止しうるものである。
【００２９】
以下、添付図面を参照し、例として示した次の説明を読めば、本発明について良く理解でき、更に本発明の別の特徴、細部および利点がより明らかとなると思う。
【００３０】
まず図１を参照する。この図は、本発明にかかわるトルク変換機付き自動変速装置の第１実施例を略示するものである。この第１実施例では、熱機関Ｍの出力シャフト１０、例えば自動車用内燃機関を被動シャフト１２に接続するようになっており、被動シャフトは、本発明にかかわる変速装置の出力シャフトであり、自動車の場合には、この被動シャフトは、差動ギア（デフギア）１６により駆動車輪１４を駆動するようになっている。
【００３１】
本発明にかかわる装置は、クラッチＥ１によってモータＭの出力シャフト１０に接続された入力シャフト１８を含む。この入力シャフト１８は、出力シャフト１２に対して平行となっており、駆動ピニオン２０を支持している。駆動ピニオンの各々は、出力シャフト、すなわち被動シャフト１２に取り付けられた被動ピニオン２２に常に噛合している。噛合しているピニオンのペア２０、２２は、１〜６の番号が付けられた、次第の大きくなる変速比を定めるようになっている。シャフト１８および１２には、種々の変速比のピニオンが、その変速比の順で取り付けられている。
【００３２】
この実施例では、入力シャフト１８には、変速比１〜５のための駆動ピニオン２０が回転自在に固定されている。これら変速比の被動ピニオンは、被動シャフト１２上で自由に回転でき、単一方向の被制御ロッキング手段２４によって、被動シャフト１２に回転自在に固定できるようになっている。
【００３３】
各自由ピニオン２２は、ピニオン２２とシャフト１２との間に反対方向に取り付けられた２つの単一方向の被制御ロッキング機構２４と連動している。これらロッキング機構の１つは、自由ピニオン２２が被動シャフト１２よりも高速で回転しないようにしており、他方のロッキング機構は、自由ピニオン２２がシャフト１２よりも遅く回転しないようにしている。
【００３４】
６番目の変速比の駆動ピニオン２０は、入力シャフト１８上で自由に回転し、クラッチＥ２によって、入力シャフトに回転自在に固定されている。クラッチＥ２は、例えば入力クラッチＥ１と反対側で、入力シャフト１８の端部に取り付けられている。
【００３５】
６番目の変速比の被動ピニオン２２は、被動シャフト１２に回転自在に固定されており、単一方向の被制御ロッキング機構２４を有していない。
【００３６】
被動シャフト１２内に、ロッキング機構２４の作動手段を収容することが好ましい。この作動手段は、軸方向ロッド２８に取り付けられた少なくとも１つのカム２６を含み、軸方向ロッドの一端は、被動シャフト１２の外側で、アクチュエータ３０に接続されている。
【００３７】
クラッチＥ１およびＥ２、並びにアクチュエータ３０には、本発明にかかわる変速装置を管理し、制御するためのシステム３２が接続されて、変速比の変更を制御するようになっている。またこのシステム３２は、情報を交換し、または作動を変えるよう、モータＭを制御する手段にも接続されている。
【００３８】
被動シャフト１２内には、共に回転できるように固定された状態でカム２６を取り付けることができる。このカム２６は、シャフト１２の内部で、軸方向ロッド２８により最初の５つの変速比の自由ピニオン２２のための単一方向ロッキング機構２４の間で、並進運動されるようになっている。軸方向ロッド２８自身は、シャフト１２内でアクチュエータ３０によって並進駆動されるか、または共に回転するように駆動される。この軸方向ロッド２８は、並進運動するように固定されたネジ切りされたロッドであり、このネジ切りされたロッドに螺合によって、カム２６が取り付けられている。
【００３９】
図２および図３には、単一方向ロッキング機構、およびそれらの作動手段の特定の実施例が詳細に示されている。
【００４０】
この実施例では、シャフト１２に回転自在に固定された少なくとも２つのつめ３８と協働するように、各自由ピニオン２２の広い面に、内歯の組３６が形成されている。各つめ３８は、ピニオン２２上の歯の組３６から離間するアイドル位置と歯の組に噛合し、各つめ３８の近くの矢印で示された所定方向へのシャフト１２の中心とするピニオン２２の回転運動を防止するサービス位置との間で、プッシャー４０によって移動できるようになっている。
【００４１】
プッシャー４０は、シャフト１２の円筒形壁内のラジアル孔内でガイドされ、カム２６によって径方向外側に移動できるようになっている。プッシャー４０は、このプッシャー４０とつめ３８との間に取り付けられた弾性変形可能な手段４２、例えば圧縮スプリングにより、つめ３８に作用するようになっている。
【００４２】
プッシャー４０は管状であり、スプリング４２は、一部がプッシャー４０の内部に収容されており、これらプッシャーの底部には、スプリング４２が当接しているのが好ましい。
【００４３】
つめ３８をピニオン２２上の内歯の組３６から離間するような方向に、つめ３８を別の弾性部材２４、例えばスプリングブレードが押している。
【００４４】
補強ワッシャー４６には、つめ３８およびスプリングブレード４４が取り付けられている。シャフト１２には、補強ワッシャー４６が回転自在に固定されており、このワッシャーは、図２に示されるように、自由ピニオン２２の間に配置されている。
【００４５】
ロッド２８には、カム２６が取り付けられている。このカムは、シャフト１２の内側表面用の対応する溝に係合する長手方向リブ４８により、シャフト１２に共に回転するように固定されている。
【００４６】
ロッド２８は、シャフト１２の内側で共に並進運動するよう固定されており、更にエピサイクルギア、および好ましくは図２に示されるようなダブルギアによって、アクチュエータ３０に接続されている。
【００４７】
この実施例では電動モータであるアクチュエータ３０の出力シャフトは、第１エピサイクルギアの太陽ピニオン５０に接続されており、第１エピサイクルギアのうちの遊星キャリア５２は、ネジ切りされた軸方向ロッド２８の一端に固定されており、第１エピサイクルギアのうちのクラウンホイール５４は、第２エピサイクルギアのクラウンホイールに固定されている。
【００４８】
この第２ギアの太陽ピニオン５６は、回転しないように固定されており、その遊星キャリア５８は、シャフト１２に共に回転するように固定されている。これら２つのエピサイクルギアでは、ピニオン比は同じであり、２つのエピサイクルギアのうちの第１ギアは、差動ギアを形成し、第２ギアは減速ギアを形成している。
【００４９】
この際、シャフト１２により共に回転するように駆動されるカム２６は、軸方向ロッド２８に対して共に並進運動するように固定されており、他方、アクチュエータ３０の出力シャフトは回転しない。この出力シャフトが一方向または他方向へ回転することによって、カム２６がシャフト１２の内部で、一方向または他方向に並進移動できるようになっている。
【００５０】
アクチュエータ３０をシャフト１２およびネジ切りされたロッド２８に接続するダブルエピサイクルギアは、実質的に力を伝えないので、このギアは、比較的低いコストのものであり、好ましくはプラスチック材料から製造できる。
【００５１】
図２および図３に示された実施例では、自由ピニオン２０に関連する２つの単一方向の被制御ロッキング機構２４が、ピニオンの同じ側面に設けられており、回転軸線に対して直径方向に対向している。
【００５２】
変形例では、これら２つの機構のうちの一方をピニオンの一方の側面に設け、他方をピニオンの反対の側面に設けることができ、この場合、各機構は、単一のつめまたは数個のつめを有することができる。
【００５３】
カム２６は、実質的に円筒形の管状部品であり、このカムの外側表面は、対応するロッキング機構をサービス位置に位置させなければならない時に、プッシャー４０を径方向外側に向けて移動させることができるような当接表面を有するように形成されている。
【００５４】
後に理解できるように、カムが、変速比を大きくするように一方向に移動させられた時、および変速比を小さくするように反対方向に移動させられた時、種々の変速比のための自由ピニオンのためのすべてのロッキング機構を、１つの同じカムで連続的に制御できるようになっている。
【００５５】
次に、本発明にかかわる変速装置の機能を説明するために、図４〜図９を参照する。
【００５６】
次の説明では、シャフト１２の回転速度は一定であるものと見なし、変速比の変更を制御し、実行する方法について説明する。
【００５７】
この説明では、図４および図５に示されている次の約束ごとを適用するものとする。
【００５８】
図４は、出力シャフト１２の一定速度に対する最初の４つの変速比に対応する駆動シャフトの回転速度の段階を示すグラフである。記号Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２、Ａ３、Ｂ３およびＡ４、Ｂ４は、最初の４つの変速比の被動ピニオン２２に関連する単一方向のロッキング機構２４、および出力シャフト１２に伝達される回転トルクおよび駆動シャフト１０の回転速度の変動方向に従うピニオンに対するこれら機構の作用をそれぞれ示している。
【００５９】
出力シャフト１２に伝達される回転トルクは、自動車に対して変位力を作用させるＣｍ＞０によって表示される正の駆動トルク、または自動車に対する制動力を加えるＣｍ＜０によって表示される負の駆動トルクとなり得る。このシャフト１０の回転速度は、図４内の垂直軸上で大きくなっている値によって示されている。
【００６０】
この図では、記号Ａは、自由ピニオン２２が出力シャフト１２によりも迅速に回転するのを防止する単一方向ロッキング機構に割り当てられている。記号Ｂは、ピニオン２２がシャフト１２よりも遅く回転するのを防止するロッキング機構２４に割り当てられている。
【００６１】
図５は、駆動トルクに従った変速比の変化、および変速比の増減の起こり得る４つのケースを略示している。
【００６２】
ケースＩおよびＩＩは、シャフト１２に加えられる回転トルクが正となる場合であり、ケースＩは、（変速比Ｎから変速比Ｎ＋１に変化して）増加する場合に対応し、ケースＩＩは、（変速比Ｎから変速比Ｎ−１に変化して）減少する場合に対応している。
【００６３】
ケースＩＩＩおよびＩＶは、シャフト１２に加えられる駆動トルクが負のトルク（Ｃｍ＜０）となる場合であり、ケースＩＩＩは、変速比Ｎから変速比Ｎ−１へ減少する場合であり、ケースＩＶは、変速比Ｎから変速比Ｎ＋１に増加する場合である。
【００６４】
図６の表は、駆動トルクが正の場合に変速比が、ＮからＮ＋１に変化する場合の変速比ＮおよびＮ＋１の自由ピニオンに対する単一方向ロッキング機構の状態を示す。
【００６５】
図８では、クラッチＥ１およびＥ２に対する命令は、時間の関数として略示されている。
【００６６】
最初に変速比Ｎに係合している場合、この変速比の被動ピニオン２２に関連するロッキング機構は、サービス位置にあり、このサービス位置は、Ａ_Ｎ＝Ｂ_Ｎ＝１に対応し、クラッチＥ１は、クランプ状態、すなわち係合状態にある入力シャフト１８に駆動シャフト１０を接続し、６番目の変速比の駆動ピニオンに関連するクラッチＥ２は、解放状態、すなわちクラッチが切られた状態にある（一般的には、クラッチが休止している状態は係合状態、すなわちクランプ状態であり、付勢状態はクランプが切られた状態である）。
【００６７】
これらの状況では、変速比Ｎの被動ピニオン２２が、シャフト１２よりも高速で回転するのを防止するロッキング機構Ａ_Ｎのつめ（単数または複数）は、シャフト１２に伝えられる駆動トルクが正であるので、被動ピニオン上の内歯の組３６に当接している。
【００６８】
変速比を変更する命令が与えられ、より高い変速比Ｎ＋１に変更されると、ピニオン２２がシャフト１２によりも低速で回転するのを防止するロッキング機構Ｂ_Ｎのつめ（単数または複数）は、被動ピニオン上の内歯の組３６には当接せず、従って、この歯の組から外れることができる。
【００６９】
シャフト１２の回転速度よりも高い回転速度で、変速比Ｎ＋１の被動ピニオンが駆動ピニオンによって駆動されると、このピニオンのロッキング機構Ｂ_Ｎ＋１は、サービス位置に移動できる。
【００７０】
シャフト１２内部でカム２６が運動することにより、ロッキング機構Ｂ_Ｎを休止状態にすると同時に、ロッキング機構Ｂ_Ｎ＋１をサービス状態にするように制御できる。これによって、図６内の表の第２コラムに示されている状態が得られる。
【００７１】
次に、クラッチＥ２が部分的に係合している状態から変化するように作動されると、６番目の変速比の駆動ピニオン２０を通して、入力シャフト１８にトルクを伝達することができ、従って、この入力シャフトの回転速度をスローダウンできる。その理由は、一定速度で回転している出力シャフト１２は、６番目の変速比によって入力シャフト１８に接続されるからである（図８）。
【００７２】
従って、クラッチＥ２の部分ダンピングまたは漸次ダンピングは、変速比Ｎ＋１による出力シャフト１２の同期速度に等しい値まで、入力シャフト１８の回転速度を減速する。これらの状況では、ロッキング機構のつめは、もう関連するピニオン上の内歯の組には当接しないので、ロッキング機構Ａ_Ｎをアイドル状態にし、同時にロッキング機構Ａ_Ｎ＋１をサービス位置にすることができる。
【００７３】
これによって、変速比Ｎ＋１の係合状態を示す図６内の表の第３コラムに対応する状態が得られる。
【００７４】
前と同じ方向にカム２６を移動させることにより、同時にＡ_Ｎ＝０とＡ_Ｎ＋１＝１とが得られる。
【００７５】
次に、Ａ_Ｎ＋１への当接を再開することにより、変速比Ｎ＋１の完全係合を行うことができるように、クラッチＥ２をアンクランプ、すなわち係合を切る。
【００７６】
変速比ＮからＮ＋１へ変える間、まずクラッチＥ２が少なくとも部分的にクランプするまで、変速比Ｎのロッキング機構Ａ_Ｎにより、ある瞬間、６番目の変速比により、最終的に変速比Ｎ＋１のロッキング機構Ａ_Ｎ＋１により、シャフト１２に正の駆動トルクが伝達される。この変速比を変えるのにかかる合計時間は、約１秒またはそれ以下である。
【００７７】
ケースＩＩ（出力シャフト１２に正の駆動トルクが加えられ、変速比Ｎから変速比Ｎ−１へ変更される）に対応する条件で変速比の変更が行われると、図７の表に要約され、図９に略図で示されているような次の手順がとられる。すなわち、ケースＩに関して説明したのと同じロッキング機構を制御するが、逆方向に実行される一連の動作による手順をとる。
【００７８】
スタートポイントは、図８内の表内の第１コラムに対応する状態であり、Ａ_Ｎ＝Ｂ_Ｎ＝１であり、変速比Ｎに係合しており、Ａ_Ｎ−１＝Ｂ_Ｎ−１＝０である。
【００７９】
変速比Ｎ−１へ変更する命令が与えられると、６番目の変速比の駆動ピニオンのクラッチＥ２は部分的にクランプされ、駆動トルクに少なくとも等しいトルクが伝達され、既に説明したように、入力シャフト１８の回転速度は低下され、カム２６は、変速比Ｎ−１のピニオン２２に向かって移動され、ロッキング機構Ａ_Ｎを休止状態にし、ロッキング機構Ａ_Ｎ−１をサービス状態にする。これらの状態は、図７の表内の第２コラムに対応する。
【００８０】
次に、クラッチＥ２のクランプ状態を徐々に解除する。これによって、より小さいトルクが伝えられ、入力シャフト１８の回転速度を速くし、かつＡ_{Ｎ−１ に}当接することが可能となる。
【００８１】
次に、クラッチＥ２の急速なアンクランプ動作が終了し、カム２６が再度同じ方向に移動され、ロッキング機構Ｂ_Ｎを休止状態にし、ロッキング機構Ｂ_Ｎ−１をサービス状態にする。この状態は、図７における表内の第３コラムに対応する。
【００８２】
図６の表と図７の表とを比較すると、駆動トルクが正の場合に変速比を変えるために実行されるロッキング機構を制御するための作動シーケンスは、変速比を大きくする場合と小さくする場合とで、互いに逆になることが理解できよう。
【００８３】
出力シャフトに加えられる駆動トルクが負である（自動車はエンジンブレーキ状態にある）時は、モータＭを一時的に制御することにより、出力シャフトに加えられる駆動トルクを正の値にすることにより変速比を変えるように、これまで説明したケースＩおよびＩＩに戻る。この正の値は、かなり小さい値であることが好ましい。
【００８４】
シャフト１２に加えられる駆動トルクがゼロに近い値である時も、同じ手順に従う。極めて短い時間（例えば１秒よりも短い時間）のこのような変更は、自動車のドライバーにとって認識できないが、変速比を変えるすべてのケースに対して、１つの制御方式を使用できるようになっている。
【００８５】
従って、管理システム３２によって制御される同じアクチュエータによって、変速比を変えるすべての可能なケースを実行することができる。
【００８６】
駆動トルクが正の場合に、第５番目の変速比から第６番目の変速比に変更しなければならない時に、図６および図８を参照して説明した手順に従うが、第６番目の変速比を係合状態に維持するのに、クラッチＥ２は係合したままである。
【００８７】
逆方向に、第６番目の変速比から第５番目の変速比に移らなければならない時は、まずクラッチＥ２のクランピングを作動させないで、図９に示したような手順に従う。
【００８８】
いずれのケースにおいても、クラッチＥ１はクランプされた状態のままであり、このクラッチは、自動車の始動用（ニュートラルから１番目の変速比までの切り換え）にしか使用されない。
【００８９】
このクラッチは、ニュートラルからリバース（バック）への切り換え時にも働く。
【００９０】
図１０に略示された変形例では、入力シャフトおよび出力シャフト上の種々のピニオンの配置は、図１を参照して説明した配置と同一であるが、第１変速比の駆動ピニオン２０は、クラッチＥ１により入力シャフト８上で自由に回転でき、かつ入力シャフトと共に回転するように固定できるようになっている。第１変速比の被動ピニオン２２は、出力シャフト１２に回転自在に固定されており、上記ロッキング機構は設けられていない。
【００９１】
他の部分については、この変速装置は図１の変速装置と同一である。
【００９２】
変速比を変えるための機能は、これまで説明した機能と同一であるが、クラッチＥ１によって直接制御される第１変速比については異なっている。クラッチＥ１を解放し、クラッチＥ２をクランプし、次に図８に示されたような手順に従うことによって、第１変速比から第２変速比への切り換えが行われる。
【００９３】
まずクラッチＥ１をクランプし、次にＡ２およびＢ２をアイドル状態にセットした後に、クラッチＥ１をクランプするのと同時に、クラッチＥ２を解放することによって、第２変速比から第１変速比への切り換えが行われる。
【００９４】
図１１に示される変形例では、ケーシング６２に支持されたベアリングにより出力シャフト１２は両端が支持されており、両端の一方に出力ピニオン６４を有する。
【００９５】
管状支持体６６には、２つのカム２６が回転するように取り付けられている。支持体６６の一端は、ネジ切りされた軸方向ロッド２８の端部に螺合されたナットを形成し、他端は、オフセットしたアクチュエータ３０に同期変速機７０によって接続されたプーリー６８、ピニオンまたは同等品を含む。
【００９６】
ケーシング６２の壁に取り付けられた固定された軸方向ロッド７２には、管状要素６６の他端が並進運動するようにガイドされる。この軸方向ロッド７２は、長手方向の溝を含み、この溝には、管状要素６６を回転しないように固定するよう、管状要素によって支持されたトウが係合されている。
【００９７】
軸方向ロッド２８と７２とは、出力シャフト１２内で、ほとんど端部から端部の間で整合している。
【００９８】
この装置では、出力シャフト１２には、種々の変速比の被動ピニオン２２が、変速比１、３、５、２、４、６の順に取り付けられている。入力シャフトには、対応する駆動ピニオンが同じ順で取り付けられている。カム２６のうちの１つは、変速比１、３および５の被動ピニオンのためのロッキング機構を制御し、他方のカム２６は、変速比２および４の被動ピニオンのためのロッキング機構を制御している。
【００９９】
各自由ピニオン２２の径方向に対応するロッキング機構に作用するカム２６は、図６および図７に示されたシーケンスに従ってロッキング機構を作動させるよう、回転軸線上に位置する中間点に対して対称的なプロフィルを有することが、図１１から理解できると思う。
【０１００】
図１１では、被動ピニオンのロッキング機構の作動に対応するカム位置は、円によって囲まれた数字によって示されたラインによって表わされている。円によって囲まれていない数字によって示されているラインは、他方のカムが被動ピニオンのロッキング機構に作用する時にカムがとる位置を示している。
【０１０１】
例えば円内の数字１と３との間に位置する数字２は、右側カムが第２変速比の被動ピニオンのロッキング機構の作動位置にある時の左側カムの位置を示し、この位置は、円で囲まれた数字２によって表示されている。
【０１０２】
数字で示された位置の間の小さい中間ラインは、変速比を変える間に、カムが占める中間位置に対応している。
【０１０３】
このような構造は、短い長さのナットとネジの組み合わせにより、カムを駆動するので、軸方向の寸法が小さくなっている。それにも拘わらず、カムを軸方向に良好にガイドでき、かつカムの支持体の回転を固定できる。
【０１０４】
図１２に略示された変形例では、１、２、５、３、６の順に、種々の変速比の被動ピニオン（および駆動ピニオン）が配置されている。これらピニオンに関連するロッキング機構を作動させる手段は、軸方向ロッド２８によりシャフト１２の内部で同時に並進運動できる３つのカム２６を有する。各カムは、横方向の破線で示された４つの位置に位置できる。左側カム２６は、変速比１および４の被動ピニオンのためのロッド機構を作動でき、中間のカム２６は、変速比２および５のためのロッド機構を作動でき、右側カム２６は、第３の変速比の被動ピニオンのためのロッド機構を作動できる。
【０１０５】
上に説明した装置に関して本発明から逸脱することなく、種々の変更を行うことができる。例えば自由ピニオンを、入力シャフト１２ではなく入力シャフト１８によっても支持できる。変形例として、入力シャフト１８に一部の自由ピニオンを取り付け、残りの自由ピニオンを出力シャフト１２に取り付けることもできる。すべての自由ピニオンを、上記タイプの単一方向の被制御ロッキング機構に連動させることが好ましいが、必要であれば、自由ピニオンの一部に、通常の同期およびクラッチ手段を設けることができる。
【０１０６】
当然ながら、本発明に係わる変速装置は、リバース（バック）走行用変速比も含む。このリバース用変速比の駆動ピニオンは、出力シャフト１８に取り付けられ、回転方向を反転させるための中間ピニオンは、シャフト１２および１８に平行な中間シャフトに取り付けられ、リバース変速比の被動ピニオンは、出力シャフト１２に取り付けられ、通常の同期およびクラッチ手段またはこれまで説明したタイプの単一方向の被制御ロッキング機構が設けられる。
【０１０７】
図１３および図１４に示された実施例では、リバース走行用変速比の駆動ピニオンは、第３変速比のピニオン２０であり、このピニオンは、中間シャフト７６に固定されたピニオン７４に噛合する。
【０１０８】
中間シャフト７６上では、回転方向を反転させるための中間ピニオン７８が自由に回転でき、このピニオン７８は、中間シャフト７６に取り付けられた従来の同期およびクラッチ手段８０に連動している。中間ピニオン７６は、ピニオン８２に噛合しており、ピニオン８２は、出力シャフト１２に固定的に取り付けられており、従ってこの出力シャフト１２に共に回転するように固定されている。
【０１０９】
６番目の変速比のピニオン２０は、入力シャフト１８に固定した状態に取り付けられており、その被動ピニオン２２は、上記タイプの単一方向の被制御ロッキング機構２４により、出力シャフト１２に接続されている。
【０１１０】
５番目および６番目の変速比の被動ピニオンの場合と同じように、被動ピニオン２２の直径が比較的小さい時は、図２および図３に示されたロッキング機構の取り付け方法を使用することはできないので、単一方向の被制御ロッキング機構を含み、対応する被動ピニオンに軸方向に並置された環状部品、すなわちハブはこれらピニオンに連動している。
【０１１１】
番号８４が、５番目および６番目の変速比の被動ピニオン用の単一方向ロッキング機構を含む環状部品、すなわちハブを示している時は、このことは、図１３および１４に示されているとおりである。
【０１１２】
図１３および図１４に示された装置の機能は、前の図に示された別の装置の機能と同一である。これら別の実施例では、６番目の変速比のための駆動シャフトに連動するクラッチＥ２によって、入力シャフト１８の速度を最低にすることが可能となっていた。
【０１１３】
図１３および図１４の実施例では、入力シャフト１８の回転速度を最低にできるようにしているのは、中間反転ピニオン７８に連動する同期手段であり、実際に、この目的のために入力シャフト１８の回転を制動するか、またはこの入力シャフトを逆方向に駆動させることが可能となっている。
【０１１４】
図１３および図１４の実施例に対応する、後者の反対方向に駆動するケースでは、クラッチ手段を使用せず、反転ピニオン７８の同期手段しか使用しない。
【０１１５】
図１５に示された変形例では、入力シャフト１８の回転は、変速装置のケーシングによって支持されているブレーキ８６によりスローダウンされる。このブレーキ８６は、例えば６番目の変速比の駆動ピニオン２８の側に位置する端部において、入力シャフト１８に作用するようになっている。
【０１１６】
残りの部分については、図１３および図１４と同じ配置である。６番目の変速比の駆動ピニオン２０は、入力シャフト１８に固定されている。
【０１１７】
別の変形例は、モータ制御手段を使用して入力シャフト１８の回転速度を低下させることから成っている。これにより、入力シャフト１８の回転速度は、より低速に減速される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係わる変速装置の第１実施例の略図である。
【図２】
本発明の変形例の部分略図である。
【図３】
本発明に係わる単一方向ロッキング機構の軸方向の略図である。
【図４】
いくつかの変速比に対する単一方向ロッキング機構の機能を略図で示すグラフである。
【図５】
被動シャフトに加えられる回転トルクに従って変速比を変更できる４つのケース、およびこれら変化の増減を示すグラフである。
【図６】
変速比を変える１つの可能なケースにおける単一方向ロッキング機構の状態を示す表である。
【図７】
変速比を変える１つの可能なケースにおける単一方向ロッキング機構の状態を示す表である。
【図８】
図６の表に対応する変速比を変える間のクラッチ命令を示すグラフである。
【図９】
図７の表に対応する変速比を変える間のクラッチ命令を示すグラフである。
【図１０】
本発明に係わる変速装置の変形例の略図である。
【図１１】
被動シャフトを含む装置の一部の軸方向断面を示す部分略図である。
【図１２】
本発明に係わる変速装置における変速比の異なる配置を示す部分略図である。
【図１３】
本発明の別の変形例の略図である。
【図１４】
この変形例の軸方向略断面図である。
【図１５】
本発明の別の変形例の略図である。
【符号の説明】
Ｅ１ クラッチ
Ｅ２ クラッチ
Ｍ 熱機関
１０ 出力シャフト
１２ 被動シャフト
１４ 駆動ホイール
１６ 差動ギア
１８ 入力シャフト
２０ 駆動ピニオン
２２ 被動ピニオン
２４ 単一方向ロッキング手段
２６ カム
２８ 軸方向ロッド
３０ アクチュエータ
３２ システム
３６ 内歯の組
３８ つめ
４０ プッシャー
４２ スプリング
４４ 弾性部材
４６ 補強ワッシャー
４８ リブ
５０ 太陽ピニオン
５２ 遊星キャリア
５４ クラウンホイール
５６ 太陽ピニオン
５８ 遊星キャリア

Claims (24)

1. 駆動シャフト（１０）と被動シャフト（１２）とを接続するようになっており、入力シャフト（１８）と、該入力シャフトに取り付けられた駆動ピニオン（２０）と、前記被動シャフト（１２）に取り付けられた被動ピニオン（２２）とを備え、前記各駆動ピニオンは、被動ピニオン（２２）と常時噛合して、１つの変速比を定めるようになっており、各変速比のピニオンの１つは、そのシャフトに共に回転するように固定されており、他方のピニオンは、そのシャフト上で自由に回転でき、更に最終変速比の駆動ピニオンを前記入力シャフト（１８）に接続する少なくとも１つのクラッチ（Ｅ２）と、少なくとも１つの自由ピニオンに対して設けられた２つの単一方向の被制御ロッキング機構（２４）を有し、対応する変速比に係合するように、各自由ピニオンとそのシャフトとを選択して接続するための接続手段を備え、前記ロッキング機構（２４）は、前記自由ピニオン（２２）とそのシャフト（１２）との間に両方向に取り付けられており、前記自由ピニオンの回転速度が、前記シャフト（１２）の回転速度よりも低いか、または高いことがないようにするようになっており、各ロッキング機構は、２つの位置、すなわち１つのアイドル位置と、他方のサービス位置とを占めることができるようになっている、自動車用のトルク変換機付き自動変速装置において、
   前記ロッキング機構（２４）は、機械式作動手段と連動しており、この機械式作動手段は、前記ロッキング機構に積極的に作用し、ロッキング機構をサービス位置に移動させるように働く並進運動および／または回転運動できる少なくとも１つのカム（２６）と、実行すべき変速比の変更に従って前記入力シャフト（１８）の回転速度を制御するよう、前記作動手段（２６）（２８）（３０）およびクラッチ（Ｅ２）を制御する手段（３２）とを備え、前記変速比の変更が、所定の変速比に係合する初期状態から係合している変速比の自由ピニオン、および係合すべき変速比の自由ピニオンの各々がサービス位置にロックするための機構、およびアイドル位置にロックするための機構を有する中間状態まで移行するステップと、該中間状態から係合すべき変速比の自由ピニオンをロックするための機構がサービス位置にあり、かつ先に係合していた変速比の自由ピニオンをロックするための機構が、アイドル位置にある最終状態に移行するステップと、前記初期状態と最終状態との間で生じるクラッチ（Ｅ２）を制御するステップとを含むことを特徴とする自動変速装置。
2. 初期状態と中間状態との間で、前記クラッチ（Ｅ２）の制御が行われることを特徴とする、請求項１記載の変速装置。
3. 中間状態と最終状態との間で、前記クラッチ（Ｅ２）の制御が行われることを特徴とする、請求項１記載の変速装置。
4. 最終変速比に関係しない変速比の変更をするために、前記クラッチ（Ｅ２）の制御が、このクラッチを少なくとも部分的にクランプする過程と、その後に行われるクラッチを解放する過程とを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の変速装置。
5. 最終変速比に関係しない変速比の変更が、変速比を増減するための前記ロッキング機構（２４）の同じシーケンスの作動を含み、このシーケンスは、変速比を大きくするように所定の順序で実行され、かつ変速比を小さくするよう、逆の順序で実行されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の変速装置。
6. 前記クラッチ（Ｅ２）の制御が、前記クラッチ（Ｅ２）を部分的に漸次クランプし、係合すべき変速比のためのロッキング機構を作動させ、これと同時に、係合している変速比のためのロッキング機構をアイドル状態にし、その後、クラッチ（Ｅ２）を完全に解放することを含むことを特徴とする、請求項５記載の変速装置。
7. 前記変速比の自由ピニオン（２２）が、前記被動シャフト（１２）によって支持されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の変速装置。
8. 前記自由ピニオン（２０）が変速比の順に配置されており、かつ前記自由ピニオンを支持する前記シャフト（１２）の内部で並進運動できる単一カム（２６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の変速装置。
9. 前記自由ピニオンは、変速比１、３、５、．．．．、２、４、６、．．．．の順に配置されており、前記シャフト（１２）内で同時に並進運動できる２つのカム（２６）を備え、一方のカムは、変速比１、３、５、．．．．の自由ピニオンのロッキング機構を作動させるカムであり、他方のカムは、変速比２、４、６、．．．．の自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の変速装置。
10. 前記自由ピニオンは、変速比１、４、２、５、３、６の順に配置されており、前記シャフト（１２）内で同時に並進運動できる３つのカム（２６）を備え、第１のカムは、変速比１および４自由ピニオンのためにロッキング機構を作動させるカムであり、第２のカムは、変速比２および５のための自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムであり、第３のカムは、変速比３のための自由ピニオンのためのロッキング機構を作動させるためのカムであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の変速装置。
11. 前記カム（２６）は、ナットとネジのシステムによって並進運動できるようになっており、このシステムでは、前記ナット（６６）がカム（２６）を支持しており、前記ネジは、アクチュエータ、例えば電動モータによって回転駆動されるネジ切りされたロッド（２８）であることを特徴とする、請求項９または１０記載の変速装置。
12. 前記ナット（６６）は、固定された軸方向ロッド（７２）上で並進運動するようにガイドされると共に、共に回転するように固定されており、かつ軸方向ロッド（７２）の一端には、前記ナットが係合され、前記ナット（６６）の他端部は、ネジ切りされたロッド（２８）に螺合されていることを特徴とする、請求項１１記載の変速装置。
13. 前記自由ピニオンの同じ側に、各自由ピニオンのための２つのロッキング機構（２４）が軸方向に取り付けられており、これらロッキング機構は、直径方向に対向していることを特徴とする、前の請求項のいずれかに記載の変速装置。
14. 前記自由ピニオンの各側に、各自由ピニオンのための２つのロッキング機構（２４）が軸方向に取り付けられていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の変速装置。
15. 各ロッキング機構（２４）は、前記自由ピニオンの側面に形成された歯の組（３６）と協働し、前記ピニオンの一方向の回転を可能にすると共に、前記ピニオンの反対方向の回転を防止するようになっているロッキング部材、例えばつめ（３８）と、上記歯の組（３６）と協働するサービス位置に前記つめを移動させるための上記カム（２６）によって作動されるプッシャー（４０）と、上記歯の組（３６）から前記つめが離間するアイドル位置に向けて、前記つめを押圧するリターンスプリング（４４）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の変速装置。
16. 前記つめ（３８）は前記自由ピニオン（２２）の間に挟持され、かつ前記自由ピニオンのシャフト（１２）に共に回転するように固定されたワッシャー（４６）によって支持されていることを特徴とする、請求項１５記載の変速装置。
17. 前記つめを移動させるための前記プッシャー（４０）は、上記シャフト（１２）の管状壁内のオリフィス内で径方向に延びており、弾性変形可能な部材（４２）により、前記つめと協働するようになっていることを特徴とする、請求項１５または１６記載の変速装置。
18. 前記カム（２６）は、共に回転するように互いに固定されている、請求項１〜１７のいずれかに記載の変速装置。
19. 前記各カム（２６）は、前記自由ピニオンのシャフト（１２）により、共に回転するように駆動されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の変速装置。
20. 各カム（２６）は、エピサイクルギアにより並進運動するように固定され、かつ駆動部材に接続されたネジ切りされたロッド（２８）に螺合して取り付けられていることを特徴とする、請求項１９記載の変速装置。
21. 前記エピサイクルギアが、ダブルエピサイクルギアであることを特徴とする、請求項２０記載の変速装置。
22. 前記駆動シャフト（１０）を前記入力シャフト（１８）に接続する別のクラッチ（Ｅ１）を備え、前記入力シャフト（１８）には、共に回転するように前記第１変速比の前記駆動ピニオン（２０）が固定されており、上記ロッキング機構（２４）および前記連動する駆動ピニオン（２２）は、前記被動シャフト（１２）に共に回転するように固定できるようになっていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載の変速装置。
23. 前記入力シャフト（１８）を前記第１変速比の駆動ピニオン（２０）に接続する別のクラッチ（Ｅ１）を備え、前記駆動ピニオン（２０）の前記被動ピニオンは、前記被動シャフト（１２）に共に回転するように固定されていることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれかに記載の変速装置。
24. 最終変速比の前記駆動ピニオン（２０）は、前記入力シャフト（１８）に共に回転するように固定されており、この駆動ピニオンに連動する前記クラッチ（Ｅ２）は、入力シャフト（１８）の速度を減速するよう該入力シャフト（１８）に作用するか、本変速装置のケーシングに支持されたブレーキ（８６）に置換されるか、または反転変速比の中間ピニオン（７８）のための同期手段（１８）に置換されており、中間ピニオン（７８）の駆動ピニオン（２０）は、前記入力シャフト（１８）に共に回転するように固定されていることを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の変速装置。

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