JP2000503100A - 歯車切換機構と変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 変速装置の切換リング（９〜11）が、歯車（１〜６）間で内方に延在しているそれぞれの組の押圧棒（15，16）によって歯車（１〜６）を係合及び係合解除するために、主軸（８）の軸方向に動かされる。押圧棒（15，16）は、軸（８）に平行に溝（18）内を摺動し、直径方向に対向する場所でそれぞれのリング（９〜11）に係合する数組のブロック（17）の反対方向に傾斜する面（22）上に載っている。一組の棒（15，16）の作動が、それらのブロック（17）と係合リング（９〜11）を一方向に動かす一方で、他の組の作動が反対方向の動きを引き起こす。棒（15，16）は、数組の歯車（１〜６）間に挿入されている搭載ブロック（19）内を摺動し、かつ長手方向の駆動ラック（25）のカム面（26）によって作動される。その代りに、押圧棒（47，48、図８）は、個々の油圧ラム（45，46）により作動されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 歯車切換機構と変速装置 本発明は歯車切換機構に関する。 本発明は、これに限定するわけではないが、特に自動車の変速装置のための歯 車切換機構に関する。 自動車の変速装置での歯車の切換は、変速装置の主軸上の歯車間で切換リング を軸方向に動かすことによって一般的には行われる（切換リングは、真のリング 形状以外、例えばスリーブ又はボスの形状をもつかも知れないが、共通の用語の “リング”をここで用いている。）。これらの動きは、歯車の範囲外から切換リ ングに延びていて、切換えられる歯車に従属している主軸に平行に摺動するよう にされている切換フォークによってもたらされる。切換フォークは、歯車を係合 したり、係合を解除するために、主軸に沿って切換リングを引っ張っている。そ してこの公知の切換機構の形は一般的には満足のいくものではあるが、特に自動 車競走のような場合においては、正確な歯車の変更が行われなければならないの で不利である。 本発明の目的の１つは、正確な歯車変更の達成に関して、前述の公知の形以上 に利点を有する歯車切換機構の形を提供することである。 本発明によれば、変速装置の１つ又はそれ以上の歯車の係合又は係合の解除を する軸の軸方向の動きのために、切換リングが軸上に支えられている歯車切換機 構が提供されており、ここで前記動きが、軸に対し横に延びている延長部材の縦 方向の変位によってリング上に生じる力により起きている。 本発明の機構は、軸に実質的に平行な動きのために配置され、前記係合又は係 合解除の場合にリングを動かすために、リングに係合している部品を含んでおり 、これらの場合、前記延長部材は、この部品の傾斜表面上にあり、それにより前 記部材の縦方向の変位が前記部品を動かし、それと一緒に軸のリングを軸方向に 動かす。 延長部材は、軸に対し横に延びている一組の延長部材の一つであり、この組の ２つの部材の縦方向の変位が、軸に実質的に平行な方向で、リングの実質的に直 径方向に対向する両方の場所でリング上に力を発生させる。特に延長部材は、前 記場所でリングに係合しているそれぞれのブロックの傾斜面上で支えているロッ ドであってもよい。各々のロッドは、それぞれのブロックの２つの反対に傾斜し た面の第１番目の組で支えており、この場合、ロッドの第２番目の組は、それぞ れのブロックの第２番目の傾斜面上で支えるために、軸に対して横に延びていて 、これにより第２番目の組の２つのロッドの縦方向の変位が、前記方向と反対の 方向で前記場所でのリング上に力を発生させている。 本発明の特徴によれば、軸上の一組の歯車の２つの歯車間の切換が、軸の切換 リングの軸方向の選択的な動きによって行われ、両方の歯車から係合が解除され ている中立位置を通る動きの方向によって歯車の一方又は他方と係合される変速 装置が提供されており、ここで一方の方向での切換リングの軸方向の動きが、歯 車間の軸に対して内方に延びている第１番目の組のロッドの２つのロッドの縦方 向の変位からリング上に生じる力によって行われ、かつ他方の方向では、歯車間 の軸に対して内方に延びている第２番目の組のロッドの縦方向の変位からリング 上に生じる力によって行われる。 リングは、前述したようにリングを軸方向に動かすために、軸に実質的に平行 に摺動するように配置されている２つのブロックによ って、実質的に直径方向に対向する両方の場所で係合されている。各々のブロッ クは、第１番目と第２番目の反対方向に傾斜した面を有し、かつロッドの第１番 目と第２番目の組の個々のロッドが、各々のブロックの第１番目と第２番目のそ れぞれの面上で支えている。 ロッドは、１つ又はそれ以上の長手方向に可動なラックのカム面と相互に作用 しており、それによりロッドは、１つ又はそれ以上のラックの長手方向の動きに より、縦方向に変位する。１つ又はそれ以上のラックは、軸に実質的に平行な長 手方向の動きのために設けられている。その代りに、ロッドは個々の油圧や空気 圧又は電動機手段によって、縦方向に変位されるようにしてもよい。 本発明による歯車切換機構を組み入れている変速装置を、添付図面を参照して 例として説明する。 図１は、変速装置の断面平面図であり、変速装置の主軸と本発明の歯車切換機 構を示している。 図２は、図１の線II−IIで切断された正面図であり、本発明の歯車切換機構の 回し金リング（ドッグリング）と他の部分とを示している。 図３は、図２の線III−IIIで切断された断面正面図である。 図４は、本発明の歯車切換機構の側面図である。 図５〜７は、本発明の歯車切換機構の部分を、図４に示された状態から、変速 装置内での歯車の係合と変更の連続した作用段階で示したものである。 図８は、本発明による歯車切換機構の別の形態を示している断面正面図である 。 図１の歯車切換機構は、自動車競走用の６段変速装置の場合に使用されるもの であり、この点でアップ又はダウンの歯車変更が連続 して起きる場合に適している。 図１と２において、変速装置の６段の駆動歯車１〜６が、変速装置の主軸８の 個々の軸受７上に回転可能に取り付けられている。３つの回し金リング（ドッグ リング）９〜11が、歯車１〜６の組間の軸８と一緒に回転していて、各々の回し 金リング９〜11が、軸８上に設けられている個々の軸方向にキー溝が付けられた ハブ12上に載せられており、それにより歯車の係合のために、回し金リングが軸 ８の軸方向の一方又は他方に動くことができる。後者の点で、回し金リング９〜 11は、歯車１と２、歯車３と４、歯車５と６の組の間にそれぞれ置かれており、 その各々は、その両側に駆動歯車の犬歯部（ドックテース）14と噛合するための ２つの反対方向を向いた犬歯部13のセットを有している。レイシャフト（図示さ れていない）の歯車が、変速装置内の歯車１〜６に噛合しており、レイシャフト から主軸８への駆動の伝動における係合のために、歯車１〜６のいづれかの選択 が、犬歯部13を関連するギア１〜６の犬歯部14に噛合させるための回し金リング ９〜11の１つの動きによってなされる。動かされた特定の回し金リング９〜11と その軸方向の動きの方向とが、どの歯車１〜６が選択されるかを決定する。歯車 の係合の解除は、関連する回し金リング９〜11の逆方向の動きによってもたらさ れる。 これまで記載した限りにおいては、この歯車切換機構は従来と同じであり、現 在のやり方によれば、主軸８に平行な１つ又はそれ以上の案内棒によってもたら される切換フォークを用いて、回し金リング９〜11の軸方向の動きが行われる。 そのような機構においては、各々のフォークは案内棒から横に延びていて、回し 金リング９〜11のそれぞれの１つに自由に走行できるような把持でもって係合し 、それにより案内棒に沿うフォークの動きが、歯車切換のために主 軸の軸方向の動きと共に回し金リングを動かす。案内棒は、必ず歯車を解除する 程度まで主軸から横に間隔があけられており、そのようなずれの結果、切換フォ ークは、その歯車の係合及び係合の解除中に、重大な曲げ力を受ける。そのよう な力がフォークに望ましくない応力を生じさせるばかりでなく、歯車の変更過程 の正確性に影響を及ぼし、この問題は、特に自動及び半自動のような競走用変速 装置の現代の時代において明らかである。特にフォークは、変速装置内のその配 置が不正確であるため又は主軸上の切換リングが動かなくなる結果、使用中に容 易に曲がったり又は折れたりもする。 上記の問題は、図に示された変速装置内で切換フォークを数組の押圧棒15と16 に置き換えるという本発明によって克服される。図１〜４に示されるように、押 圧棒15と16は、内方で主軸８の方向に延びて、ブロック17の組上に載っており、 このブロックは、主軸８に平行に案内棒18内を摺動し、回し金リング９〜11のリ ムと自由に走行できるような把持でもってそれぞれ係合している。そのうえ特に 、回し金リング９の関連で図２と３に特に示されているが、回し金リング10と11 もまた同じであるように、一組の押圧棒15が回し金リング９の前部に置かれ、一 組の押圧棒16がその後部に置かれている。この場合、その組の押圧棒15の作動が ブロック17とそれと一緒の回し金リング９とを軸の一方向（特に後方）に動かす のに対してその組の押圧棒16の作動は、ブロック17と回し金リング９とを軸の反 対方向（前方）に動かす。 回し金リング９と係合した２つのブロック17は、歯車１と２との間の変速装置 のケーシング内に挿入されている搭載ブロック19のそれぞれの溝18内に保持され ている。回し金リング９の棒15と16は個々の通路20内を摺動しており、この通路 はこのブロック19内を通って斜めに延びて、溝18に開口している。一方はそれぞ れの棒15用で あり、他方はそれぞれの棒16用である２つの通路20が、並んで各々の溝18に開口 しており、かつ回し金リング９のリムが、押圧棒15又は16の組の作動に従って軸 の一方向又は他方向に動かされるために、直径方向に対向しているブロック17の 保持溝21内を走行している。 回し金リング９と協働した各々のブロック17は、一組の反対方向に傾斜したラ ム面22を有し、かつ２つの押圧棒15と16の内側への面取り端面23と24とが、２つ のブロック17のラム面22上にそれぞれ載っている。それによってブロック17のそ れぞれのラム面22を棒の端面23が強く押すための２つの押圧棒15の縦方向の作動 が、軸１に沿って後方に回し金リング９を動かすための２つの軸方向の力の成分 を生じさせるのに対して、ラム面22を棒の端面24が強く押すための２つの押圧棒 16の同じような作動が、反対の前方向に回し金リング９を動かすための軸方向の 力の成分を生じさせる。各々の場合の力の成分は、回し金リング９の直径の反対 の端部にも適用され、軸８上で回し金リング９が動かなくなるという可能性を最 少にしている。 歯車１と２の間に置かれた搭載ブロック19に全ての面で同じである２つの搭載 ブロック19は、変速装置内の歯車３と４及び歯車５と６の組の間にそれぞれ挿入 されており、それぞれの回し金リング10と11の後方及び前方への動きを規制して いる。こうして、歯車切換（及び逆−切換）のための両方向での回し金リング９ の動き、及び同じような各々の回し金リング10と11の動きが、この機構のどの構 成要素にも歓迎されない曲げ力を受けることなく、協働した押圧棒15と16の組に よる縦方向の押圧作動によって簡単に行える。 歯車切換のための押圧棒15と16の作動が、長手方向に移動可能なラック25によ って行われ、このラックは、最大（最小）直径の歯車 １の範囲を丁度越えるまで主軸８に平行に延在している。ラック25及び一連の歯 車切換中の３つの個々の回し金リング９〜11の押圧棒15と16との相互作用とを、 図４〜７を参照して説明する。 図４において、ラック25は、各々の回し金リング９〜11の押圧棒15と16のそれ ぞれの外方に面取りされた端面27と28に隣接しているカム面26を有しており、そ れによりラック25は油圧モータ29の制御の下で長手方向に移動する。この制御は 、代りに人手によって作動されるギアレバーから機械的に行われてもよい。カム 面26は、その長さに沿った３つの離間された場所30〜32以外は直線であり、この ３つの場所は、２つのノッチ34と35まで斜面とされた頂部33をもつ構造とされて いる。 ラック25に沿った場所30〜32の互いの空間は、順番に３つの回し金リング９〜 11の押圧棒15と16の作動が生じるように選定され、それによりラック25は、モー タ29の増加した制御量の下でその初期位置から次第に移動する。図４に初期位置 でのラック25が示されており、この位置で変速装置は、選択される歯車１〜６の いずれでもない中立状態にある。 第１の歯車１を選択するために、モータ29が一ステップだけラック25を長手方 向に移動させるために作動される。図５に示されるように、矢印Ｆの方向でのこ のラック25の動きが、歯車１と２との間の状態に変化を起こす。そのうえ特に変 化した状態に達したとき、ラック25の場所30での頂部33は、それぞれのブロック 17に対し回し金リング９の押圧棒16の組を強く押す。このことが、第１の歯車１ に係合するために、回し金リング９を軸方向の前方に動かす。回し金リング９の 押圧棒15は、この動きによるブロック17によって場所30のノッチ34の中まで上方 に押し込まれ、そのとき回し金リング９のこの歯車の係合の動きに対して何の抵 抗もまた障害もない。他の 回し金リング10と11の押圧棒15と16は、ラック25のこの初期の移動による影響を 受けない。そのため回し金リング10と11は、中立位置にとどまっている。 再びモータ29を作動し、図５に示される状態から図６に示される状態に矢印Ｆ の方向にもう一ステップだけラック25を移動すると、回し金リング９の押圧棒15 に場所30の頂部33がくる。このステップ中にまず回し金リング９の押圧棒15が、 場所30での側面にあるノッチ34から押し下げられ、それによって回し金リング９ が第１の歯車１から係合を解除するために後方に動かされる。この回し金リング ９の後方への動きが、それから第２の歯車２を係合するためにこのステップの残 りの間中続けられ、押圧棒15は場所30での頂部33まで更に押し下げが続く。回し 金リング９の押圧棒16は、ブロック17によって場所30の側面にあるノッチ35まで 上方に押し上げられ、こうしてこの歯車の係合の動きに何の抵抗も障害もない。 ここでは再び、回し金リング10と11とは影響を受けず、その中立位置のままであ る。 モータ29を更に作動すると、図６に示される状態から矢印Ｆの方向に第３ステ ップまでラック25を移動し、第２の歯車２を係合解除し、第３の歯車３を係合す る。この点に関しては、図７がこのステップ中の中間状態を示しており、第２の 歯車２は、場所30のノッチ35からの押圧棒16の押し下げにより係合が解除され、 かつ回し金リング10の押圧棒16は、場所31の頂部33まで押し下げられ、第３の歯 車３の係合が起きる。 続いてモータ29を更に作動すると、第３の歯車との係合状態から矢印Ｆの方向 に第４のステップでラック25を移動し、こうして最初に場所31の頂部33とノッチ 35と回し金リング10の押圧棒15と16との係合によって作用し、第３の歯車３の係 合を解除し、第４の歯車４ を係合する。この状態からモータ29を更に作動し、矢印の方向に順番に第５と第 ６のステップによってラック25を移動することで、第５の歯車５への変更が、そ れからまた第６の歯車６への変更が起き、このとき押圧棒15と16とは場所31と32 のカム面26に従う。 このラック25の増加する駆動の方向とは逆に、第６の歯車６との係合状態から 連続する歯車切換過程によってこの機構の戻しのステップを行って、機構を図４ の中立状態に戻す。 押圧棒15と16は、棒15と16内の窪み又は溝と協働するバネの負荷がかけられた プランジャー又はボールによって、それらの中立位置及び作動中に変位された位 置を保持するために、弾性的にバイアスされている。同様にバネの負荷がかけら れたプランジャー又はボールは、歯車切換を正確に行うために、ラック25をその ステップ位置でつかむようにされている。これらの詳細は図面には示されていな い。 本発明は、競走用自動車に用いられる連続した歯車切換の範囲で前述されてい るが、これに限定されるものではない。この点で、モータ29の適切な作動によっ てラック25が、歯車１〜６のどれかの選択からアップ又はダウンに適切に変更で きるように駆動されることは、明らかである。また組における押圧棒15と16の機 械的な作動のために、ラック25の使用が必須であり、それ故ラック25と同じよう な２つの相互に連結したラックが、互いに平行に用いられてもよく、その一方は 棒15と16を軸８の片側に作動させ、他方は棒15と16を別の側に作動させる。この ことにより棒15と16は一般に短かくでき、かつ傾けられるよりもむしろ、ブロッ ク17を含む軸方向の平面に正しい角度とすることができる。 しかしながら、３つの回し金リング９〜11に共通に作動する１つ又は２つのラ ックを有するよりもむしろ、それらは個々に作動され てもよい。そのうえ後者の点では、各々の回し金リング９〜11のための押圧棒の 組は、個々に電気的か、空気圧又は油圧のモータによって作動されてもよい。油 圧モータ又はラムによる作動の例が、典型的な回し金リングの場合として、図８ に示されており、かつ説明するであろう。 図８において、この場合回し金リング39のリムは、直径方向で対向している溝 41内を摺動する２つの溝付きブロック40を通って自由に走行する。各々のブロッ ク40は、一組の反対方向に傾けられた傾斜面42を有し、溝41内の軸のどちらかの 方向への摺動も、変速装置のケーシングの壁44の外部に、互いに直径方向に対向 して設置されている２つの油圧装置43によって規制されている。 各々の装置43は、摺動ブロック40の１つのそれぞれの傾斜面42上に載るために 、ケーシングの壁44を通って延びているピストンロッド47と48を有する２つの油 圧ラム45と46とを含んでいる。一方向での回し金リング39の動きが、２つの装置 43のラム45の作動によって棒47をブロック40上に強く押すことによって、こうし て生じる。他方では、ラム46の作動によりロッド48がブロック40を強く押してそ れらを動かし、かつそれと一緒に軸の反対方向に回し金リング39を動かす。 本発明は、同期かみ合い装置のない変速装置の範ちゅうで前述したが、本発明 はこれに限定されるものではなく、同期かみ合い装置が設けられているものにも 適用できる。作動が、人手によってでも、自動的又は半自動的の場合でも、本発 明は適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 トリンダー，グラハム イギリス国，バークシャー アールジー６ ３ティーディー，リーディング，ロウア ー アーレー，ハンブルドン クローズ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．切換リングが軸に支えられ、軸方向に軸を動かして、変速装置の１つ又は それ以上の歯車の係合又は係合解除をする歯車切換機構において、 この動きが、軸に対し横に延在している延長部材の縦方向の変位によって、こ のリング上に生じる力により起きるところの歯車切換機構。 ２．軸に実質的に平行に動くように配置されている部品が、リングに係合して リングを動かし、前記係合又は係合解除を行い、かつ前記延長部材が前記部品の 傾斜面上に載っていて、前記部材の縦方向の変位が前記部品を動かし、それと一 緒に軸のリングを軸方向に動かすところの請求項１に記載の歯車切換機構。 ３．前記延長部材が軸に対し横に延在している一組の延長部材の１つであり、 この組の２つの部材の縦方向の変位が、同じように実質的に直径方向に対向した リングの場所で、リング上に軸に実質的に平行な方向に力を起こすところの請求 項１又は２に記載の歯車切換機構。 ４．延長部材が、前記場所でリングに係合するそれぞれのブロックの傾斜面上 に載っている棒であるところの請求項３に記載の歯車切換機構。 ５．各々の棒がそれぞれのブロックの２つの反対方向の傾斜面の第１番目の上 に載っており、かつ第２番目の組の棒がそれぞれのブロックの第２番目の傾斜面 に載るように、軸に対し横に延在しており、それにより第２番目の組の２つの棒 の縦方向の変位が、前記方向に反対の方向に前記場所でリング上に力を起こすと ころの請求項４に記載の歯車切換機構。 ６．ブロックが、変速装置の歯車間に挿入されるようになっている搭載手段の それぞれの溝内を摺動するところの請求項４又は５に記載の歯車切換機構。 ７．棒がカム面と相互作用し、それらの棒がカム面の動きに従って縦方向に変 位されるところの請求項４，５又は６に記載の歯車切換機構。 ８．棒が、油圧や空気圧又は電動機手段によって縦方向に変位されるところの 請求項４，５又は６に記載の歯車切換機構。 ９．軸の一組の歯車の２つの歯車間のような切換が、軸の切換リングの軸方向 への切換の動きによって行われ、両歯車から係合解除される中立位置を通るその 動きの方向によって歯車の一方又は他方と係合するところの変速装置において、 一方向での切換リングの軸方向の動きが、歯車間の軸に向って内方に延在して いる第１番目の組の棒の２つの棒の縦方向の変位によりリング上に生じる力によ って行われ、かつ他方向においては、歯車間の軸に向って内方に延在している第 ２番目の組の棒の縦方向の変位によりリング上に生じる力によって行われるとこ ろの変速装置。 10．リングが、軸方向にリングを動かすために軸に実質的に平行に摺動するよ うに配置されている２つのブロックによって、実質的に直径方向に対向する位置 で係合されており、各々のブロックが第１と第２の反対方向に傾斜する面を有し 、かつ棒の第１と第２の組の個々の棒が各々のブロックの第１と第２の面にそれ ぞれ載っているところの請求項９に記載の変速装置。 11．棒が１つ又はそれ以上の長手方向に可動なラックのカム面と相互作用して おり、それによりそれらの棒が、軸に実質的に平行な長手方向の動きによって縦 方向に変位されるところの請求項９又は 10に記載の変速装置。 12．１つ又はそれ以上のラックが軸に実質的に平行な長手方向の動きのために 設けられているところの請求項11に記載の変速装置。 13．棒が個々の油圧や、空気圧又は電動機手段によって縦方向に変位されると ころの請求項９又は10に記載の変速装置。 14．軸上の複数の組の歯車の２つの歯車間のような切換が、各々の場合におい て２つの方向のどちらかで軸の個々の切換リングの軸方向の切換の動きによって 行われ、かつ一方の方向でのそれぞれの切換リングの軸方向の動きが、第１番目 の組の棒のそのリングへの個々の縦方向の変位によってそのリングに生じる力に より起き、他方の方向では、第２番目の組の棒のそのリングへの個々の縦方向の 変位によってそれぞれのリングに生じる力により起きるところの請求項９〜13の いずれか１項に記載の変速装置。 15．請求項１〜８のいずれか１項に記載の１つ又はそれ以上の歯車切換機構を 含んでいる変速装置。