JP2007024079A - クラッチ付き変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの断接のための機構を油圧ポンプ等を含む複雑な油圧系統を不要とし、小型、軽量且つ簡便に構成する。
【解決手段】クラッチ付き変速機１０は、第１変速機構２４ａ及び第２変速機構２４ｂと、第１管路２２ａの液圧によって操作され、プライマリギア３４と第１変速機構２４ａとの間を断接する第１クラッチ１２ａと、第２管路２２ｂの液圧によって操作され、プライマリギア３４と第２変速機構２４ｂとの間を断接する第２クラッチ１２ｂと、第１管路２２ａの作動油を押し出して第１クラッチ１２ａを操作する第１ピストン１０２ａと、第２管路２２ｂの作動油を押し出して第２クラッチ１２ｂを操作する第２ピストン１０２ｂと、制御モータ１１０により傾動駆動され、一方に傾動したときに第１ピストン１０２ａを押圧駆動し、他方に傾動したときに第２ピストン１０２ｂを押圧駆動するカム体１０４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力軸と変速機構との間に動力を断接するクラッチが設けられたクラッチ付き変速機に関する。

車両等に搭載される変速機は走行状況に応じて有段又は無段階に変速比を変えることが可能な構成となっている。有段式の変速機構としては、変速比に応じて第１変速機構及び第２変速機構とに分けて構成し、入力軸から供給される動力を第１クラッチを介して第１変速機構に供給し、又は第２クラッチを介して第２変速機構に供給して選択的に駆動するツインクラッチ式変速機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１変速機構及び第２変速機構は、例えば変速比順に奇数段及び偶数段に対応するように構成される。

特開平８−４７８８号公報

従来のツインクラッチ式変速機では各クラッチは油圧駆動方式となっており、油圧を発生させるための油圧ポンプや、発生した液圧を制御する油圧制御弁及び切換弁等の油圧機器が必要であることから重量増となる。また、油圧ポンプを用いて機器を駆動する系統では、基本的に油圧を循環させる系統となり、循環管路、ドレン管路、タンク及びフィルタ等を備える複雑な系統となる。これに対して、自動二輪車ではエンジンの駆動力が小さくしかも搭載スペースが限られていることから多くの油圧機器を含む変速機を搭載することは困難である。

また、クラッチをオン又はオフの状態に保持するためには、油圧力を常時発生させておかなければならず、いわゆるポンピングロスによるエネルギー消費量が大きい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、小型、軽量且つ簡便な構成のクラッチ付き変速機を提供することを目的とする。

本発明に係るクラッチ付き変速機は、異なる変速比である第１変速機構及び第２変速機構と、接続された第１管路の液圧によって操作され、入力軸と前記第１変速機構との間を断接する第１クラッチと、接続された第２管路の液圧によって操作され、入力軸と前記第２変速機構との間を断接する第２クラッチと、前記第１管路の作動液を押し出して前記第１クラッチを操作する第１ピストンと、前記第２管路の作動液を押し出して前記第２クラッチを操作する第２ピストンと、モータにより傾動駆動され、一方に傾動したときに前記第１ピストンを押圧駆動し、他方に傾動したときに前記第２ピストンを押圧駆動するカム体とを有することを特徴とする。

このように、カム体によって第１ピストンか第２ピストンのいずれか一方を押圧することにより、第１クラッチか第２クラッチを選択的に動作させることができる。このような構成では油圧ポンプ等を含む複雑な油圧系統が不要であり、小型、軽量且つ簡便に構成できる。

この場合、前記モータと前記カム体との間にはギア機構が設けられていると、モータのトルクが増大されて第１ピストン及び第２ピストンを確実に押圧することができる。また、小さい力であっても第１ピストン及び第２ピストンを駆動及び保持することができ、エネルギー消費量が低減する。

さらに、前記ギア機構は、互いに噛合するウォームギア及びホイールギアを含む機構であると動力は一方向にのみ伝達されることから、第１ピストン及び第２ピストンを一層保持させやすくなる。これにより、モータの駆動は第１クラッチ及び第２クラッチの動作切り換え時のみで足り、エネルギー消費量が大幅に低減する。

また、作動液を蓄えるリザーバタンクを備え、前記第１管路及び前記第２管路は、第１ピストン及び第２ピストンが後退しているときに前記リザーバタンクと連通し、第１ピストン及び第２ピストンが進出しているときに前記リザーバタンクと非連通になるようにしてもよい。これにより、第１管路及び第２管路の液量を適切に管理することができる。リザーバタンクは汎用品を用いることができる。

この場合、前記カム体が所定の基準位置に設定されるとき、前記第１管路及び前記第２管路が両方とも前記リザーバタンクに連通するようにしてもよい。カム体が基準位置に設定されるとき、第１管路及び第２管路とも圧力の発生がなく、第１クラッチ及び第２クラッチとも遮断状態となり、他に付加的なクラッチを設けることなくニュートラル状態を実現できる。

さらに、本発明に係るクラッチ付き変速機は、接続された管路の液圧によって操作され、入力軸と変速機構との間を断接するクラッチと、前記管路の作動液を押し出して前記クラッチを操作するピストンと、モータにより傾動駆動され、前記ピストンを押圧駆動するカム体とを有することを特徴とする。これにより、クラッチ付き変速機に油圧ポンプ等を含む複雑な油圧系統を不要とし、小型、軽量且つ簡便に構成できる。

本発明に係るクラッチ付き変速機によれば、カム体によって第１ピストンか第２ピストンのいずれか一方を押圧することにより、第１クラッチか第２クラッチを選択的に動作させることができる。これにより油圧ポンプ等を含む複雑な油圧系統が不要であり、小型、軽量且つ簡便に構成できる。

また、ウォーム・ホイール機構等を含むギア機構を介してカム体を駆動させることにより、小さい力で第１ピストン及び第２ピストンを駆動又は保持させることができ、エネルギー消費量が低減する。

以下、本発明に係るクラッチ付き変速機について第１及び第２の実施形態を挙げ、添付の図１〜図１２を参照しながら説明する。

図１に示すように、第１の実施形態に係るクラッチ付き変速機１０は、いわゆるツインクラッチ式変速機であって、第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂを備える変速機本体１４と、第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂを操作するパイロット操作装置１６と、該パイロット操作装置１６を電気的に制御する制御部１８と、パイロット操作装置１６に対して作動油（作動液）を補給するリザーバタンク２０とを有する。リザーバタンク２０は自動二輪車のブレーキ機構等に用いられる汎用品である。変速機本体１４とパイロット操作装置１６との間は作動油で満たされた第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂとにより接続されている。第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂは可撓性のある高圧ホースであり、任意の経路設定が可能である。したがって、車両に搭載する場合のレイアウトの自由度が高い。

また、図１から明らかなように、クラッチ付き変速機１０（及び後述するクラッチ付き変速機２００）には油圧の循環系統がなく、循環系統用の油圧ポンプ、循環管路、ドレン管路、タンク及びフィルタ等が不要である。クラッチ付き変速機１０は、例えば、自動二輪車に対して好適に適用される。

図１及び図２に示すように、変速機本体１４は、第１変速機構２４ａ、第２変速機構２４ｂと、シフトフォーク駆動機構部２５と、クラッチ機構部２６と、受動ピストン機構部２８とを有する。第１変速機構２４ａ及び第２変速機構２４ｂは、異なる複数の変速段に対応した機構であり、具体的には、第１変速機構２４ａが奇数段の１、３、５速に対応し、第２変速機構２４ｂが偶数段の２、４、６速に対応する。第１変速機構２４ａ及び第２変速機構２４ｂは第１シャフト３０ａ及び第２シャフト３０ｂによってクラッチ機構部２６と接続されている。第１シャフト３０ａ及び第２シャフト３０ｂは同軸のパイプ形状であって、第１シャフト３０ａが外周側に設定され、ベアリング３２により軸支されている。第１シャフト３０ａ又は第２シャフト３０ｂの回転は、第１変速機構２４ａ又は第２変速機構２４ｂの変速作用によって出力軸である第３シャフト３０ｃに伝達される。第３シャフト３０ｃの一端には駆動輪に動力を伝達するスプロケット３３が設けられている。

シフトフォーク駆動機構部２５は、シフトフォークｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４と、これらのシフトフォークｆ１〜ｆ４を軸方向に移動させるシフトドラム３１とを有する。シフトフォークｆ１〜ｆ４の一端部はシフトドラム３１の表面に設けられた誘導孔に嵌合しており、シフトドラム３１が所定のモータにより回転することにより軸方向に移動する。シフトフォークｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆ４の他端部は、第１変速機構２４ａ及び第２変速機構２４ｂにおける溝５ｃ、３ｃ、４ｃ及び６ｃに嵌合している。なお、図１においては、シフトフォーク駆動機構部２５の構成が理解しやすいように展開して図示し、シフトフォークｆ１〜ｆ４が溝５ｃ〜６ｃと嵌合する部分については図示を省略している。

第１シャフト３０ａには、１速に対応したギア１ａ、３速に対応したギア３ａ、５速に対応したギア５ａが設けられている。ギア１ａは第１シャフト３０ａに一体に設けられている。ギア３ａは第１シャフト３０ａに対してスプライン結合されている。ギア５ａはカラーを介して第１シャフト３０ａに設けられている。

第２シャフト３０ｂには、２速に対応したギア２ａ、４速に対応したギア４ａ、６速に対応したギア６ａが設けられている。ギア２ａ及びギア４ａは、第２シャフト３０ｂに対してスプライン結合されている。ギア６ａは第２シャフト３０ｂにスプライン結合されているカラーの周囲に回転自在に支持されている。

第３シャフト３０ｃには、ギア１ａ〜６ａに対応するギア１ｂ〜６ｂが設けられている。ギア１ｂはカラーを介して第３シャフト３０ｃに設けられている。ギア３ｂはスプラインカラーを介して第３シャフト３０ｃに設けられている。ギア５ｂは第３シャフト３０ｃにスプライン結合されている。ギア４ｂは第３シャフト３０ｃに対してスプラインカラーを介して結合されている。ギア２ｂはカラーを介して第３シャフト３０ｃに結合されている。ギア６ｂは第３シャフト３０ｃに対してスプライン結合されている。

このような変速機本体１４では、シフトフォークｆ１をギア１ｂ側にシフトさせることによりギア５ｂとギア１ｂとを連結させることにより、ニュートラルから１速に変速させることができる。また、シフトフォークｆ１を中立状態に戻すとともに、シフトフォークｆ４をギア２ｂ側にシフトさせてギア２ｂとギア６ｂとを連結させることにより１速から２速への変速がなされる。

シフトフォークｆ４を中立状態に戻すとともに、シフトフォークｆ１をギア３ｂ側にシフトさせてギア３ｂとギア５ｂとを連結させることにより２速から３速への変速がなされる。以降、同様に６速までの変速がなされる。

図２に示すように、クラッチ機構部２６には、前記の第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂと、エンジンのクランクシャフトから動力が伝達される入力軸としてのプライマリギア３４とを有する。プライマリギア３４には水ポンプ駆動用のスプロケット３５が設けられている。

第１クラッチ１２ａは、プライマリギア３４からダンパ機構３７を介して円筒状に突出するアウターハウジング３６と、該アウターハウジング３６の内側に設けられたボス３８ａと、アウターハウジング３６とボス３８ａとの間に交互に積層状に設けられた複数のフリクションディスク４０ａ及びクラッチディスク４２ａと、プレッシャープレート４４ａと、該プレッシャープレート４４ａをボス３８ａから離間させる方向に弾性付勢するリターンスプリング４６ａとを有する。ダンパ機構３７は、クランクシャフトの回転に伴うトルク変動を吸収してアウターハウジング３６に回転を伝達する。

積層状に設けられた複数のフリクションディスク４０ａ及びクラッチディスク４２ａは軸方向の一方がプレッシャープレート４４ａに対面するとともに、他方がボス３８ａの一部であるサポート面４８ａと対面している。したがって、フリクションディスク４０ａがサブロッド５０によりスラストベアリング５１を介して押圧されることにより、リターンスプリング４６ａを圧縮しながら移動し、フリクションディスク４０ａ及びクラッチディスク４２ａがプレッシャープレート４４ａとサポート面４８ａにより挟持され、アウターハウジング３６の回転が摩擦力によってボス３８ａに伝達される。これによりボス３８ａの回転はスプライン構成により第１シャフト３０ａに伝達され、第１クラッチ１２ａは接続状態（動力が伝達される状態）となる。

サブロッド５０による押圧が解除されると、リターンスプリング４６ａの弾性力によりプレッシャープレート４４ａはフリクションディスク４０ａ及びクラッチディスク４２ａから離間して摩擦力が働かなくなり、アウターハウジング３６とボス３８ａは遮断され、第１クラッチ１２ａは遮断状態（動力が伝達されない切り離し状態）となる。なお、第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂに関して、接続及び遮断されることを「断接」とも記す。

第２クラッチ１２ｂは、アウターハウジング３６と一体的に接続されて内周側に設けられたインナーハウジング５２と、該インナーハウジング５２の内側に設けられたボス３８ｂと、インナーハウジング５２とボス３８ｂとの間に交互に積層状に設けられた複数のフリクションディスク４０ｂ及びクラッチディスク４２ｂと、プレッシャープレート４４ｂと、該プレッシャープレート４４ｂをボス３８ｂから離間させる方向に弾性付勢するリターンスプリング４６ｂとを有する。

積層状に設けられた複数のフリクションディスク４０ｂ及びクラッチディスク４２ｂは軸方向の一方がプレッシャープレート４４ｂに対面するとともに、他方がボス３８ｂの一部であるサポート面４８ｂと対面している。したがって、フリクションディスク４０ｂが第２プッシュロッド６０ｂにより押圧されることにより、リターンスプリング４６ｂを圧縮しながら移動し、フリクションディスク４０ｂ及びクラッチディスク４２ｂがプレッシャープレート４４ｂとサポート面４８ｂにより挟持され、インナーハウジング５２の回転が摩擦力によってボス３８ｂに伝達される。これにより、ボス３８ｂの回転はスプライン構成により第２シャフト３０ｂに伝達され、第２クラッチ１２ｂは接続状態となる。

第２プッシュロッド６０ｂによる押圧が解除されると、リターンスプリング４６ｂの弾性力によりプレッシャープレート４４ｂはフリクションディスク４０ｂ及びクラッチディスク４２ｂから離間して摩擦力が働かなくなり、インナーハウジング５２とボス３８ｂは遮断され、第２クラッチ１２ｂは遮断状態となる。なお、サブロッド５０、リターンスプリング４６ａ及びリターンスプリング４６ｂは、環状等間隔に複数設けられている。

クラッチ機構部２６と受動ピストン機構部２８は等間隔に環状配置された３本の第１プッシュロッド６０ａと軸心位置に配置された第２プッシュロッド６０ｂによって接続されている。プレッシャープレート４４ａは、３本の第１プッシュロッド６０ａからロッドサポート６２ａ、深溝玉型のベアリング６４ａ、中間リング６６、サブロッド５０及びスラストベアリング５１を介して押圧される。ロッドサポート６２ａは円環形状であって、第２プッシュロッド６０ｂと同軸状に配置されている。ロッドサポート６２ａの一方の面には第１プッシュロッド６０ａの先端が係合する凹部が設けられ、他方の面はベアリング６４ａの内輪の内周面及び軸方向外側端面に接触している。

中間リング６６の内周部は、ベアリング６４ａの外輪の外周面及び軸方向内側端面に接触しており、外周部はサブロッド５０の一端に接触している。サブロッド５０の他端はスラストベアリング５１を介してプレッシャープレート４４ａの側面に接触している。サブロッド５０はインナーハウジング５２の側面に設けられた孔５２ａに挿入されて軸方向にスライド可能になっており、第１プッシュロッド６０ａの作用下にプレッシャープレート４４ａを押圧することになる。なお、中間リング６６はアウターハウジング３６及びインナーハウジング５２と一体的に回転するが、スラストベアリング５１及びベアリング６４ａが介在することによって、これらの回転がプレッシャープレート４４ａ及びロッドサポート６２ａに直接的に伝達されることはない。

プレッシャープレート４４ｂは、第２プッシュロッド６０ｂからロッドサポート６２ｂ、深溝玉型のベアリング６４ｂを介して押圧される。ロッドサポート６２ｂは円板形状であって一方の面の中心部には第２プッシュロッド６０ｂの先端が係合する凹部が設けられ、他方の面の外周部はベアリング６４ｂの内輪の内周面及び軸方向外側端面に接触している。プレッシャープレート４４ｂの内周部は、ベアリング６４ｂの外輪の外周面及び軸方向内側端面に接触している。これにより、第２プッシュロッド６０ｂの作用下にプレッシャープレート４４ｂが押圧されることになる。

次に、受動ピストン機構部２８は、３本の第１プッシュロッド６０ａを個別に駆動する３つの第１スリーブシリンダ７０ａと、第２プッシュロッド６０ｂとを有する。第１スリーブシリンダ７０ａ及び第２スリーブシリンダ７０ｂはシリンダハウジング７１をベース部材として一体的に構成されている。

第１スリーブシリンダ７０ａは、第１管路２２ａと連通する入力ポート７２ａと、該入力ポート７２ａから受圧室７４ａに供給される液圧によって進退自在な第１受動ピストン７６ａと、受圧室７４ａ内に設けられ、第１受動ピストン７６ａを進出方向に弾性付勢する円錐型のスプリング７８ａとを有する。第１受動ピストン７６ａにはオイルシール７７ａが設けられている。

第１管路２２ａは、取り付け向きが自在に設定可能な継手８０によって入力ポート７２ａに接続されている。第１プッシュロッド６０ａは、一端が第１受動ピストン７６ａに設けられた有底穴に挿入されており、第１受動ピストン７６ａの作用下に退動する。第１プッシュロッド６０ａは、シリンダハウジング７１及び第１受動ピストン７６ａに設けられたブッシュ８２ａ、８４ａにより軸支されている。なお、スプリング７８ａのばね荷重はリターンスプリング４６ａのばね荷重より十分小さく設定されており、受圧室７４ａの圧力が低いときには第１受動ピストン７６ａは最も退動した位置に配置され、スプリング７８ａは圧縮されている。

第２スリーブシリンダ７０ｂは、第２管路２２ｂと連通する入力ポート７２ｂと、該入力ポート７２ｂから受圧室７４ｂに供給される液圧によって進退自在な第２受動ピストン７６ｂと、受圧室７４ｂ内に設けられ、第２受動ピストン７６ｂを進出方向に弾性付勢する円錐型のスプリング７８ｂとを有する。第２受動ピストン７６ｂにはオイルシール７７ｂが設けられている。

第２管路２２ｂは継手８０によって接続されている。第２プッシュロッド６０ｂは、一端が第２受動ピストン７６ｂに設けられた有底穴に挿入されており、第２受動ピストン７６ｂの作用下に退動する。第２プッシュロッド６０ｂは、シリンダハウジング７１及び第２受動ピストン７６ｂに設けられたブッシュ８２ｂ、８４ｂにより軸支されている。なお、スプリング７８ｂのばね定数はリターンスプリング４６ｂのばね定数より十分小さく設定されており、受圧室７４ｂの圧力が低いときには第２受動ピストン７６ｂは最も退動した位置に配置され、スプリング７８ｂは圧縮されている。

また、スプリング７８ａ、７８ｂは、第１及び第２受動ピストン７６ａ、７６ｂを適度な力で進出方向に弾性付勢していることから、第１受動ピストン７６ａからプレッシャープレート４４ａまでの各部材間、及び第２受動ピストン７６ｂからプレッシャープレート４４ｂまでの各部材間に隙間が生じることがない。

図３及び図４に示すように、受動ピストン機構部２８は、第１管路２２ａに接続された第１マスタシリンダ１００ａと、第２管路２２ｂに接続された第２マスタシリンダ１００ｂと、第１マスタシリンダ１００ａの第１ピストン１０２ａ及び第２ピストン１０２ｂの下端部を押圧駆動するカム体１０４と、該カム体１０４を傾動駆動するギア機構１０６と、カム体１０４の傾動角度を検出するポテンショメータ１０８と、ギア機構１０６を回転駆動する制御モータ１１０とを有する。

ギア機構１０６はケース１１２内に収納されており、第１マスタシリンダ１００ａ及び第２マスタシリンダ１００ｂはケース１１２の上方から突出し並列配置されている。制御モータ１１０はケース１１２の下部から側方に突出して設けられている。ポテンショメータ１０８及び制御モータ１１０は制御部１８に接続されている。このうち、先ずギア機構１０６及びカム体１０４等の構成について説明する。

ギア機構１０６は、制御モータ１１０の回転軸と一体的に形成されたウォームギア１１４と、該ウォームギア１１４の噛合する扇型のホイールギア１１６と、該ホイールギア１１６の回転軸であるギアシャフト１１８とを有する。ギアシャフト１１８はベアリング１１９ａ、１１９ｂによって軸支され、ケース１１２に対して回転自在であり、制御モータ１１０の回転作用下に傾動する。ポテンショメータ１０８はケース１１２の外側面に設けられて、孔を介してギアシャフト１１８の一端に接続され、該ギアシャフト１１８の傾動角を検出することができる。

ギアシャフト１１８及びウォームギア１１４はそれぞれ水平で、ギアシャフト１１８が上方、ウォームギア１１４が下方に設定され、平面視で相互に直角に交差する角度に設定されている。このような配置により、ホイールギア１１６はウォームギア１１４の上面側の歯と噛合しながら鉛直面上で傾動回転する。ホイールギア１１６は、扇形両端部にストッパとしての小突起１２０ａ、１２０ｂを備えており、該小突起１２０ａ、１２０ｂがケース１１２の天井面に当接するまで傾動可能である（図８参照）。

カム体１０４はギアシャフト１１８に固定された左右対称形のカムであり、ギアシャフト１１８の一方に延在するアームの先端に設けられた第１カム１２２ａと、他方に延在するアームの先端に設けられた第２カム１２２ｂとを有する。第１カム１２２ａ及び第２カム１２２ｂは側面視で略半円形であり、端面はそれぞれ滑らかに形成されている。

カム体１０４は制御モータ１１０の作用下にホイールギア１１６と一体的に傾動回転する。カム体１０４が一方に傾動したときには、第１カム１２２ａが第１ピストン１０２ａの下端面を押圧して上昇させる。このとき、第２カム１２２ｂは下降し第２ピストン１０２ｂから離間し、該第２ピストン１０２ｂは後述するスプリング１２７ｂによって押し下げられる。

カム体１０４が他方に傾動したときには、第２カム１２２ｂが第２ピストン１０２ｂの下端面を押圧して上昇させる。このとき、第１カム１２２ａは下降し第１ピストン１０２ａから離間し、該第１ピストン１０２ａは後述するスプリング１２７ａによって押し下げられる。カム体１０４が傾動範囲の中立位置にあるときには、第１カム１２２ａ及び第２カム１２２ｂは、第１ピストン１０２ａ及び第２ピストン１０２ｂの下面に軽く接触している。

次に、第１マスタシリンダ１００ａについて説明する。第１マスタシリンダ１００ａは、前記の第１ピストン１０２ａと、該第１ピストン１０２ａが進退するシリンダチューブ１２４ａと、上方先端部でエルボ状に屈曲したポート１２６ａと、シリンダチューブ１２４ａ内に設けられたスプリング１２７ａと、リザーバタンク２０に接続される作動油補給ポート１２８ａとを有する。シリンダチューブ１２４ａはＯリング１２９ａを介してケース１１２に固定されている。ポート１２６ａはシリンダチューブ１２４ａと連通するとともに、継手８０によって第１管路２２ａと接続されている。なお、第１管路２２ａの他端は、前記のとおり３つの第１スリーブシリンダ７０ａに接続されていることから、第１管路２２ａは途中で分岐継手１２１により分岐接続されている。

第１ピストン１０２ａは、ケース１１２内に突出して第１カム１２２ａに対して接触、離間するロッド部１３０ａと、シリンダチューブ１２４ａ内周面に対して摺動する上方のプライマリフランジ１３２ａ及び下方のセカンダリフランジ１３４ａと、プライマリフランジ１３２ａの上面に設けられたプライマリカップ１３６ａと、セカンダリフランジ１３４ａの上面に設けられたセカンダリカップ１３８ａとを有する。第１ピストン１０２ａは第１カム１２２ａによって押圧されて上昇することにより、第１管路２２ａ内の作動油を押し出し、第１受動ピストン７６ａを介して第１クラッチ１２ａを操作することになる。すなわち、第１受動ピストン７６ａの受動的な作用に対して、第１ピストン１０２ａは能動的な作用を奏する。

プライマリカップ１３６ａの上部は環状小突起１４０ａに当接して位置決めされており、同様にセカンダリカップ１３８ａの上部は環状小突起１４２ａに当接して位置決めされている。スプリング１２７ａの下端部は環状小突起１４０ａに当接しており、第１ピストン１０２ａを下方に弾性付勢している。スプリング１２７ａのばね定数は小さく設定されており、制御モータ１１０の作用下に第１カム１２２ａが上昇するときにはスプリング１２７ａが圧縮されて第１ピストン１０２ａが押圧上昇することになる。

シリンダチューブ１２４ａの下部には、クリップ１４４ａによって固定されたワッシャ１４６ａが設けられており、第１ピストン１０２ａはセカンダリフランジ１３４ａの下面がワッシャ１４６ａの上面に接することによって、下方への抜け止め作用を奏する。

作動油補給ポート１２８ａはシリンダチューブ１２４ａの側面に設けられており、スイベルジョイント１５０ａ及びホース１５２ａを介してリザーバタンク２０に接続されている。作動油補給ポート１２８ａはシリンダチューブ１２４ａに連通する先端小径の主供給孔１５４ａ及び比較的大径の副供給孔１５６ａとを有する。主供給孔１５４ａは、第１ピストン１０２ａが下死点まで下降しているときに、プライマリカップ１３６ａのやや上方となる位置に設けられており、この場合、第１クラッチ１２ａのフリクションディスク４０ａの摩耗や、温度変化による作動油の体積変化等に応じて、不足する作動油をリザーバタンク２０から供給し、又は過剰となる作動油を回収することができる。主供給孔１５４ａは先端小径であって絞りの作用を有することから、ホース１５２ａの振動等の影響が第１管路２２ａに伝達することが防止される。

また、第１ピストン１０２ａがやや上昇すると、主供給孔１５４ａはプライマリカップ１３６ａによって塞がれることになり、第１管路２２ａとリザーバタンク２０は非連通となり、この後、第１管路２２ａは第１ピストン１０２ａの上昇によって加圧され第１受動ピストン７６ａを押圧駆動することができる。

副供給孔１５６ａは主供給孔１５４ａよりも下方に設けられており、第１ピストン１０２ａの進退位置に関わらず、常にプライマリフランジ１３２ａとセカンダリカップ１３８ａとの間に形成された中間室１５８ａと連通している。

第１マスタシリンダ１００ａは、単体として上記のように構成され作用する。なお、第２マスタシリンダ１００ｂは第１マスタシリンダ１００ａに対して左右対称に配置された同構成であることから、第１マスタシリンダ１００ａにおける各符号の添え字「ａ」に代えて、添え字「ｂ」を付して示し、その詳細な説明を省略する。これらの第１マスタシリンダ１００ａ及び第２マスタシリンダ１００ｂは、車両や自動二輪車等で用いられている一般のマスタシリンダと同様の構成であり、汎用品を用いることができる。

第２マスタシリンダ１００ｂにおける作動油補給ポート１２８ｂは、作動油補給ポート１２８ａと同様にリザーバタンク２０に接続されており、作動油補給ポート１２８ｂに接続されるホース１５２ｂ（図１参照）は、ホース１５２ａとともに集合継手１５３によりホース１５２に接続され、該ホース１５２の他端がリザーバタンク２０に接続されている。

なお、パイロット操作装置１６については図１、図３及び図４に図示した向きを基準に上下、水平、鉛直の各方向を規定して説明したが、パイロット操作装置１６はこの向きに限らず、任意の向きに設定可能である。

次に、このように構成されるクラッチ付き変速機１０の作用について説明する。先ず、パイロット操作装置１６の作用について説明する。

ギアシャフト１１８の回転角度θに応じたカム体１０４の傾動に基づいて、第１ピストン１０２ａ又は第２ピストン１０２ｂを押圧して上昇させることにより、図５に示すように、第１管路２２ａの排出量Ｑ１［ｃｍ³］及び第２管路２２ｂの排出量Ｑ２［ｃｍ³］が発生する。該排出量Ｑ１、Ｑ２は、回転角度θとの関係上、左右対称に略対数曲線状に上昇することになる。

また、第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂに発生する圧力Ｐ１及びＰ２は、回転角度θとの関係上、不感帯角度θ１又は−θ１までの区間では０であり、その後緩やかに上昇し、折れ点角度θ２又は−θ２以降は比例的に上昇する。ここで、不感帯角度θ１、−θ１は、主供給孔１５４ａ、１５４ｂがプライマリカップ１３６ａ、１３６ｂにより塞がれるまでの間で圧力が発生しない区間である。また、折れ点角度θ２はプレッシャープレート４４ａがフリクションディスク４０ａに接触するまでの間の区間であり、折れ点角度−θ２はプレッシャープレート４４ｂがフリクションディスク４０ｂに接触するまでの間の区間であり、これらの区間では負荷が小さいことから圧力の上昇が緩やかとなっている。

折れ点角度θ２、−θ２を超えて回転角度θの絶対値が大きくなると、プレッシャープレート４４ａの押圧作用により第１クラッチ１２ａにクラッチ接続容量Ｃ１［Ｎｍ］が発生し、又はプレッシャープレート４４ｂの押圧作用により第２クラッチ１２ｂにクラッチ接続容量Ｃ２［Ｎｍ］が発生する。これらのクラッチ接続容量Ｃ１、Ｃ２は、比例的に増加し、第１クラッチ１２ａ、第２クラッチ１２ｂは接続状態に移行する。また、図６に示すように、排出量Ｑ１、Ｑ２に対する圧力Ｐ１、Ｐ２の関係は略対数曲線状となっている。

次に、クラッチ付き変速機１０の全体的な作用について図７及び図８を参照しながら説明する。図７に示す処理は主に制御部１８によって行われる。

先ず、ステップＳ１において、制御部１８は、図示しない変速操作装置から得られるシフト信号を入力し、運転者によるシフト操作があったか否かを確認する。シフト操作があった場合にはステップＳ２へ移り、シフト操作がない場合には、待機する。

ステップＳ２において、シフト操作によって変更された変速段を調べ、シフトアップであるときにはステップＳ３へ移り、シフトダウンであるときにはステップＳ４へ移る。

ステップＳ３においては、シフトアップ側のギアにシフト操作を行う。ステップＳ４においては、シフトダウン側のギアにシフト操作を行う。

ステップＳ５においては、シフト操作の完了まで待機し、完了時にはステップＳ６へ移る。

ステップＳ６において、ウォームギア１１４の回転角度θが、奇数段、偶数段のギア段又はニュートラルに対応して設定された目標角度となるように制御モータ１１０に対する通電制御を開始する。奇数段及び偶数段の目標角度は、ホイールギア１１６の反時計方向及び時計方向へ傾動して小突起１２０ａ、１２０ｂがケース１１２の天井面に接する最大傾動角として設定される。ニュートラルの目標角度はホイールギア１１６の傾動範囲の中立位置であり、θ＝０の位置として設定される。

この通電制御は、例えばＰＩＤフィードバック制御によって行われる。この通電制御により、奇数段又はニュートラルから偶数段への移行時には、図８に示すように、ウォームギア１１４が所定の正方向に回転し、ホイールギア１１６が図８における反時計方向に傾動するとともに第１カム１２２ａが上昇動作を開始し、第２カム１２２ｂが下降動作を開始する。つまり、図５に示すように、排出量Ｑ１に応じて第１管路２２ａに圧力Ｐ１が発生、上昇し、これにともなってクラッチ接続容量Ｃ１が次第に上昇することにより、第１クラッチ１２ａが接続状態に移行することになる。他方、排出量Ｑ２、圧力Ｐ２及びクラッチ接続容量Ｃ２は０となり、遮断状態に移行することになる。

またこの逆に、偶数段又はニュートラルから奇数段への移行時には、ウォームギア１１４が逆転し、ホイールギア１１６が時計方向に傾動するとともに第２カム１２２ｂが上昇動作を開始し、第１カム１２２ａが下降動作を開始する（図８の二点鎖線参照）。これにより、第１クラッチ１２ａが遮断状態、第２クラッチ１２ｂが接続状態に移行することになる。

さらに、奇数段又は偶数段からニュートラルへの移行時には、ホイールギア１１６が中立位置に戻り、第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂとも遮断状態となる。

ステップＳ７において、ポテンショメータ１０８から得られる信号、つまり傾動角度θを確認し、目標角度に到達し又はその近傍値に達していると認められる場合にはステップＳ８へ移り、未達である場合には通電制御を継続しながら待機する。

なお、傾動角度θは目標角度まで一度に変位させるに限らず、例えば途中で一時停止又は変位速度を低下させ、いわゆる半クラッチの状態を経て、より滑らかに接続させるようにしてもよい。また、傾動角度θの変化は運転者が操作するクラッチレバー（又はクラッチペダル）の操作量に比例的に連動させるようにしてもよい。

ステップＳ８においては、制御モータ１１０に対する通電制御を終了する。これにより制御モータ１１０では電力消費が全く生じないことになる。また、制御モータ１１０では通電制御の終了にともなってトルクが発生しなくなるが、ギア機構１０６はウォーム・ホイール機構であることから保持作用を有しており、圧力Ｐ１又はＰ２によって第１ピストン１０２ａ又は第２ピストン１０２ｂが下方に向けて押圧されるにしても、カム体１０４の傾動角度θは変化することがなく、第１クラッチ１２ａ、第２クラッチ１２ｂの断接状態が保持される。

ステップＳ９において、前回操作時における変速段のシフトフォークｆ１〜ｆ４を操作してダボを抜く。このステップＳ９の後、図７に示す処理を終了する。

このように、第１の実施形態に係るクラッチ付き変速機１０によれば、カム体１０４によって、第１ピストン１０２ａ又は第２ピストン１０２ｂのいずれか一方を押圧することにより、第１クラッチ１２ａ又は第２クラッチ１２ｂを選択的に動作させることができる。このような構成では油圧ポンプ等を含む複雑な油圧系統が不要であり、小型、軽量且つ簡便に構成でき、特に自動二輪車等の軽車両に好適に適用され得る。また、油圧ポンプがないことからいわゆるポンピングロスが発生しない。

さらに、制御モータ１１０とカム体１０４との間にはギア機構１０６が設けられていることから、制御モータ１１０のトルクが増大されて第１ピストン１０２ａ及び第２ピストン１０２ｂを確実に押圧及び保持することができる。さらに、ギア機構１０６は、ウォーム・ホイール機構であるため、動力は一方向にのみ伝達される。したがって、制御モータ１１０に対する通電を停止しても第１ピストン１０２ａ及び第２ピストン１０２ｂを保持しておくことができ、制御モータ１１０の駆動は第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂの動作切り換え時のみで足り、エネルギー消費量が大幅に低減する。

クラッチ付き変速機１０においては、リザーバタンク２０が作動油補給ポート１２８ａ、１２８ｂを介して、第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂに連通しており、第１ピストン１０２ａ、第２ピストン１０２ｂの下降時に、作動油が不足量又は過剰量に応じて自動的に流通し、液量を適切に管理することができる。

さらに、カム体１０４が基準位置に設定されるとき、第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂが両方ともリザーバタンク２０に連通することから圧力Ｐ１、Ｐ２とも０になり、第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂが双方とも遮断状態となり、他に付加的なクラッチを設けることなくニュートラル状態を実現できる。また、使用頻度の高いニュートラル時に、第１管路２２ａ及び第２管路２２ｂの作動油が管理が確実になされることになる。

次に、第２の実施形態に係るクラッチ付き変速機２００について、図９〜図１２を参照しながら説明する。クラッチ付き変速機２００において前記のクラッチ付き変速機１０と同様の箇所については同符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図９に示すように、第２の実施形態に係るクラッチ付き変速機２００は、いわゆるシングルクラッチ変速機であって、クラッチ２０２を備える変速機本体２０４と、クラッチ２０２を操作するパイロット操作装置２０６と、該パイロット操作装置２０６を電気的に制御する制御部２０８と、パイロット操作装置２０６に対して作動油を補給するリザーバタンク２０とを有する。変速機本体２０４とパイロット操作装置２０６との間は管路２１０により接続されている。変速機本体２０４は、変速機構２１２と、クラッチ機構部２１４と、スリーブシリンダ２１６とを有する。クラッチ２０２、変速機本体２０４、パイロット操作装置２０６、管路２１０、クラッチ機構部２１４及びスリーブシリンダ２１６は、機能的に、前記の第１クラッチ１２ａ、変速機本体１４、パイロット操作装置１６、第１管路２２ａ、クラッチ機構部２６及び第１スリーブシリンダ７０ａに相当する。

図１０に示すように、変速機本体２０４の変速機構２１２は複数の変速段に対応した機構であり、平行配置されたパイプ形状のメインシャフト２１８及びサブシャフト２２０と、該メインシャフト２１８と一体的に回転するように設けられたギア２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ及び２２２ｄと、メインシャフト２１８に対して回転自在に設けられたギア２２４ａ、２２４ｂと、スプライン結合によりサブシャフト２２０と一体的に回転するように設けられたギア２２８ａ、２２８ｂと、サブシャフト２２０に対して回転自在に設けられたギア２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄとを有する。

ギア２２２ａ、２２４ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２４ｂ及び２２２ｄは、順にギア２３０ａ、２２８ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２２８ｂ及び２３０ｄに噛合する。ギア２２２ｂ、２２２ｃ、２２８ａ、２２８ｂは、シフトフォークによってスプライン溝に沿って左右に移動可能である。ギア２２８ａは図１０における左方向に移動したときに側面のダボがギア２３０ａに噛合してギア２２２ａの回転が伝達され、右方向に移動したときに側面のダボがギア２３０ｂに噛合してギア２２２ｂの回転が伝達される。ギア２２８ｂは左方向に移動したときに側面のダボがギア２３０ｃに噛合してギア２２２ｃの回転が伝達され、右方向に移動したときに側面のダボがギア２３０ｄに噛合してギア２２２ｄの回転が伝達される。

メインシャフト２１８はベアリング２３４により軸支されており、サブシャフト２２０はベアリング２３６ａ、２３６ｂにより軸支されている。サブシャフト２２０の一端には駆動輪に動力を伝達するスプロケット２３８が設けられている。

クラッチ機構部２１４はクラッチ２０２と、プライマリギア３４とを有する。クラッチ２０２はアウターハウジング３６と、アウターハウジング３６の内側に設けられたボス２４０と、フリクションディスク４０ａ及びクラッチディスク４２ａと、プレッシャープレート２４２と、該プレッシャープレート２４２をボス２４０に近づける方向に弾性付勢するクラッチスプリング２４５とを有する。ボス２４０の内周部はメインシャフト２１８に対してスプライン結合されている。クラッチスプリング２４５は複数設けられ、等間隔に環状配置されている。

クラッチスプリング２４５のばね定数は大きく、プレッシャープレート２４２に押圧力が加えられていない状態では、ボス２４０とプレッシャープレート２４２を強力に引きつけ合う用に作用する。これにより、複数のフリクションディスク４０ａ、クラッチディスク４２ａを強く把持し、クラッチ２０２は接続状態となる。つまり、第１の実施形態に係るクラッチ付き変速機１０における第１クラッチ１２ａ及び第２クラッチ１２ｂでは、プレッシャープレート４４ａ及びプレッシャープレート４４ｂに押圧力が加えられていないときに遮断状態となっているので、第２の実施形態に係るクラッチ付き変速機２００のクラッチ２０２は逆動作となっている。

プレッシャープレート２４２の内周部は、深溝型のベアリング２４６の外輪の外周面及び軸方向内側端面に接触しており、ベアリング２４６の内輪にはロッドサポート２４８が設けられている。ロッドサポート２４８には長尺なプッシュロッド２５０の一端が接触している。プッシュロッド２５０は長尺形状であり、メインシャフト２１８の中心孔を貫通してスリーブシリンダ２１６と接続されている。スリーブシリンダ２１６は前記の第１スリーブシリンダ７０ａと同様の構成であり、管路２１０の液圧により受動ピストン７６ａを介してプッシュロッド２５０を押し出すことができる。プッシュロッド２５０が押し出されるとき、押圧力はロッドサポート２４８及びベアリング２４６を介してプレッシャープレート２４２に伝達され、プレッシャープレート２４２はクラッチスプリング２４５の弾性力に打ち勝ってボス２４０から離間する方向に移動することになる。これにより、クラッチ２０２は遮断状態となる。

次に、図１１に示すように、パイロット操作装置２０６は、前記のパイロット操作装置１６の第１マスタシリンダ１００ａに相当するマスタシリンダ１００が設けられる一方、前記の第２マスタシリンダ１００ｂが省略された構成であり、これに対応してケース１１２の一部が傾斜面１１２ａとなっている。また、カム体２５４には、前記のカム体１０４における第１カム１２２ａに相当するカム２５６が設けられる一方、前記の第２カム１２２ｂが省略されている。

マスタシリンダ１００は、図１２に示すように、ホイールギア１１６の回転角度θの増加にともなって管路２１０に排出量Ｑ［ｃｍ³］の作動油を送り出すことができる。この排出量Ｑは前記の排出量Ｑ１（図５参照）と同じである。また、排出量Ｑに対応して、圧力Ｐが所定角度θ３まで略比例的に増加し、その後緩やかに上昇する傾向を示す。さらに、クラッチ２０２の接続容量Ｃは、前記の接続容量Ｃ１（図５参照）と逆の傾向を示し、不感帯角度θ１以上の範囲で比例的に減少し、所定角度θ３以降は０となる。この所定角度θ３はプレッシャープレート２４２がフリクションディスク４０ａから離間する位置である。

このように構成されるクラッチ付き変速機２００では、変速機構２１２における変速操作を行う際、又はニュートラルにする際に、カム体２５４の傾動により第１ピストン１０２ａを上方へ押し出すことにより作動油をスリーブシリンダ２１６へ送り出し、これによりプレッシャープレート２４２をフリクションディスク４０ａから離間させてクラッチ２０２を遮断状態にすることができる。

また、変速機構２１２における変速操作の終了後には、カム体２５４を所定の基準位置（図１１に示す位置）に戻すことにより、ピストン１０２ａは降下して管路２１０の排出量Ｑ及び圧力Ｐがともに０となり、プレッシャープレート２４２はクラッチスプリング２４５の弾性力によってボス２４０に引きつけられる。これにより、クラッチ接続容量Ｃが回復し、クラッチ２０２を接続状態とすることができる。このクラッチ付き変速機２００は前記のクラッチ付き変速機１０と同様の効果、すなわち、油圧ポンプ等の複雑な油圧系統が不要であるとともに、変速切替時のみ制御モータ１１０に通電制御を行うことにより電力消費量が低減する等の効果を有することはもちろんである。

なお、第１の実施形態に係るクラッチ付き変速機１０と第２の実施形態に係るクラッチ付き変速機２００では、プレッシャープレートの動作に対するクラッチ断接動作が逆動作となっているが、これはツインクラッチ式又はシングルクラッチ式の機構により制限されるものではなく、設計条件によりいずれの接続動作としてもよいことはもちろんである。

本発明に係るクラッチ付き変速機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

第１実施形態に係るクラッチ付き変速機の概略構成図である。 第１実施形態における変速機本体の断面正面図である。 第１実施形態におけるカム体が基準位置にある状態のパイロット操作装置の断面正面図である。 第１実施形態におけるパイロット操作装置の断面側面図である。 第１実施形態におけるギアシャフトの回転角度に対する排出量、圧力及びクラッチ接続容量の関係を示すグラフである。 第１実施形態における排出量と圧力の関係を示すグラフである。 第１実施形態におけるクラッチ付き変速機の制御手順を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるカム体により第１ピストンが押し上げられた状態のパイロット操作装置の断面正面図である。 第２実施形態に係るクラッチ付き変速機の概略構成図である。 第２実施形態における変速機本体の断面正面図である。 第２実施形態におけるカム体が基準位置にある状態のパイロット操作装置の断面正面図である。 第２実施形態におけるギアシャフトの回転角度に対する排出量、圧力及びクラッチ接続容量の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０、２００…クラッチ付き変速機 １２ａ、１２ｂ、２０２…クラッチ
１６、２０６…パイロット操作装置 １８…制御部
２０…リザーバタンク ２２ａ、２２ｂ、２１０…管路
２４ａ、２４ｂ、２１２…変速機構 ２６…クラッチ機構部
２８…受動ピストン機構部
７０ａ、７０ｂ、２１６…スリーブシリンダ
７２ａ、７２ｂ…入力ポート ７６ａ、７６ｂ…受動ピストン
１００、１００ａ、１００ｂ…マスタシリンダ
１０２ａ、１０２ｂ…ピストン １０４…カム体
１０６…ギア機構 １０８…ポテンショメータ
１１０…制御モータ １１４…ウォームギア
１１６…ホイールギア １１８…ギアシャフト
１２２ａ、１１２ｂ、２５６…カム １５４ａ、１５４ｂ…主供給孔

Claims (6)

1. 異なる変速比である第１変速機構及び第２変速機構と、
   接続された第１管路の液圧によって操作され、入力軸と前記第１変速機構との間を断接する第１クラッチと、
   接続された第２管路の液圧によって操作され、入力軸と前記第２変速機構との間を断接する第２クラッチと、
   前記第１管路の作動液を押し出して前記第１クラッチを操作する第１ピストンと、
   前記第２管路の作動液を押し出して前記第２クラッチを操作する第２ピストンと、
   モータにより傾動駆動され、一方に傾動したときに前記第１ピストンを押圧駆動し、他方に傾動したときに前記第２ピストンを押圧駆動するカム体と、
   を有することを特徴とするクラッチ付き変速機。
2. 請求項１記載のクラッチ付き変速機において、
   前記モータと前記カム体との間にはギア機構が設けられていることを特徴とするクラッチ付き変速機。
3. 請求項２記載のクラッチ付き変速機において、
   前記ギア機構は、互いに噛合するウォームギア及びホイールギアを含む機構であることを特徴とするクラッチ付き変速機。
4. 請求項１記載のクラッチ付き変速機において、
   作動液を蓄えるリザーバタンクを備え、
   前記第１管路及び前記第２管路は、第１ピストン及び第２ピストンが後退しているときに前記リザーバタンクと連通し、第１ピストン及び第２ピストンが進出しているときに前記リザーバタンクと非連通になることを特徴とするクラッチ付き変速機。
5. 請求項４記載のクラッチ付き変速機において、
   前記カム体が所定の基準位置に設定されるとき、前記第１管路及び前記第２管路が両方とも前記リザーバタンクに連通することを特徴とするクラッチ付き変速機。
6. 接続された管路の液圧によって操作され、入力軸と変速機構との間を断接するクラッチと、
   前記管路の作動液を押し出して前記クラッチを操作するピストンと、
   モータにより傾動駆動され、前記ピストンを押圧駆動するカム体と、
   を有することを特徴とするクラッチ付き変速機。

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