JP2007139071A - 変速装置およびこれを備えるツインクラッチ式変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ドッグギヤを用いて変速ギヤを回転軸に選択的に接続させる際の操作性を向上することができる変速装置を提供する。
【解決手段】回転軸６に遊転可能に担持された変速ギヤＧ’，Ｇ’を選択的に接続可能なドッグクラッチＳを備える変速装置であって、ドッグクラッチＳは、軸方向に突出したドッグギヤ１８，１８を有するカップリング１７と、ドッグギヤ１８が係合可能な変速ギヤＧ’，Ｇ’の側面に形成された係合凹部２０，２０と、ドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合する係合位置と係合を解除する解除位置とにカップリング１７を移動可能なシフトフォークと、回転軸６と変速ギヤＧ’，Ｇ’との回転数差にかかわらずカップリング１７を係合位置まで駆動できるようにカップリング１７を係合位置で係合待ち状態に維持可能な弾性手段１９を備えて構成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、変速装置およびこれを備えるツインクラッチ式変速機に関するものである。

従来、この種の変速装置としては、メインシャフトとメインシャフトの軸方向に摺動自在にスプライン嵌合され側面に軸方向に突設されたドッグギヤを有するシフタギヤと、メインシャフトに遊転可能に軸挿されドッグギヤに対応した側面位置に係合孔を有する変速ギヤと、シフタギヤを駆動する変速レバーとを備えるものが提案されている。
この変速装置では、シフタギヤを軸方向に摺動させてドッグギヤを変速ギヤの係合孔に選択的に係合させることによりメインシャフトの回転数を変速して出力することができるものとしている。
実公平８−５３７８号公報

しかしながら、こうした変速装置では、メインシャフトの回転数、即ち、ドッグギヤを有するシフタギヤの回転数と変速ギヤの回転数との回転数差が大きいとドッグギヤが係合孔と係合できず、変速レバーを操作方向に操作できないため、変速時には、変速レバーを操作方向に押し付ける操作を行いながら、メインシャフトの回転数を増減させる操作を行って回転数差を小さくする必要があり、操作が複雑で操作者に負担がかかるという問題点があった。

また、変速操作を自動化して回転数差が所定の範囲になった時にシフタギヤを駆動制御することも考えられるが、制御が複雑なものとなってしまうという問題点があった。
また、変速ギヤをメインシャフトに選択的に接続するものとしてシンクロ機構を使用すれば良いが、構造が複雑となり、コストも増加してしまうという問題点があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、本発明の変速装置およびこれを備えるツインクラッチ式変速機は、ドッグギヤを用いて変速ギヤを回転軸に選択的に接続させる際の操作性をより向上することを目的の１つとし、また、ドッグギヤを用いて変速ギヤを回転軸に選択的に接続させるものであっても制御を簡易なものとすることを目的の１つとし、その請求項１は、回転軸と該回転軸に遊転可能に担持された変速ギヤとを選択的に接続可能なドッグクラッチを備える変速装置であって、前記ドッグクラッチは、軸方向に突出したドッグギヤを有するカップリングと、該ドッグギヤが係合可能な前記変速ギヤ側面に形成された係合凹部と、前記ドッグギヤが前記係合凹部に係合する係合位置と該係合を解除する解除位置とに前記カップリングを駆動可能な駆動手段と、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差にかかわらず前記駆動手段が前記カップリングを前記係合位置まで駆動できるよう前記カップリングを前記係合位置で係合待ち状態に維持可能な待ち状態維持手段とを備えることである。

また請求項２は、前記待ち状態維持手段は、前記係合待ち状態では前記ドッグギヤの突出量を減少して前記カップリングを前記待ち状態に維持するとともに、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差が前記ドッグクラッチが前記係合凹部に係合可能な回転数差となった時に前記ドッグギヤの突出量を増加して前記ドッグギヤを前記係合凹部に係合する手段であることである。

また請求項３は、前記ドッグギヤは、前記カップリングに設けた弾性手段により前記変速ギヤ側に付勢されることで前記軸方向に突出形成され、前記待ち状態維持手段は、前記弾性手段の弾性力により前記ドッグギヤの突出量を変化させる手段であることである。

また請求項４は、前記係合凹部は、少なくとも前記変速ギヤの回転方向における端面が深さが深くなるに伴い回転方向幅が大きくなるよう傾斜されたものとなっており、前記ドッグギヤは、前記回転方向における端面が前記係合凹部に対応した傾斜状に形成されてなることである。

また、ツインクラッチ式変速機は、第１変速段を第１入力軸により達成し第２変速段を第２入力軸により達成するよう前記変速ギヤが配置されてなる請求項１乃至請求項４の何れかに記載の変速装置を備えるツインクラッチ式変速機であって、前記第１変速段または前記第２変速段で変速中に前記第２変速段または前記第１変速段を予め選択する予選択手段を備えることである。

本発明は、回転軸と該回転軸に遊転可能に担持された変速ギヤとを選択的に接続可能なドッグクラッチを備える変速装置であって、前記ドッグクラッチは、軸方向に突出したドッグギヤを有するカップリングと、該ドッグギヤが係合可能な前記変速ギヤ側面に形成された係合凹部と、前記ドッグギヤが前記係合凹部に係合する係合位置と該係合を解除する解除位置とに前記カップリングを駆動可能な駆動手段と、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差にかかわらず前記駆動手段が前記カップリングを前記係合位置まで駆動できるよう前記カップリングを前記係合位置で係合待ち状態に維持可能な待ち状態維持手段とを備えることにより、ドッグギヤを係合凹部に係合させて回転軸と変速ギヤとを接続する際に、回転軸と変速ギヤとの回転数差によらず駆動手段がカップリングを係合位置まで駆動できるようカップリングを係合位置で係合待ち状態に維持することができるから、カップリングを係合待ち状態にしてから、回転軸と変速ギヤとの回転数差がドッグクラッチが係合凹部に係合可能な回転数差となるよう操作すればよくなり、操作性を向上することができる。

また、前記待ち状態維持手段は、前記係合待ち状態では、前記ドッグギヤの突出量を減少して前記カップリングを前記待ち状態に維持するとともに、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差が前記ドッグクラッチが前記係合凹部に係合可能な回転数差となった時に前記ドッグギヤの突出量を増加して前記ドッグギヤを前記係合凹部に係合する手段であることにより、ドッグギヤの突出量を減少させるだけなので、簡易な構成でカップリングを係合位置で待ち状態に維持することができる。

また、前記ドッグギヤは、前記カップリングに設けた弾性手段により前記変速ギヤ側に付勢されることで前記軸方向に突出形成され、前記待ち状態維持手段は、前記弾性手段の弾性力により前記ドッグギヤの突出量を変化させる手段であることにより、簡易な構成でドッグギヤの突出量を変化させることができる。

また、前記係合凹部は、少なくとも前記変速ギヤの回転方向における端面が深さが深くなるに伴い回転方向幅が大きくなるよう傾斜されたものとなっており、前記ドッグギヤは、前記回転方向における端面が前記係合凹部に対応した傾斜状に形成されてなることにより、ドッグギヤと係合凹部との係合を確実なものとすることができる。

また、ツインクラッチ式変速機は、第１変速段を第１入力軸により達成し第２変速段を第２入力軸により達成するよう前記変速ギヤが配置されてなる請求項１乃至請求項４の何れかに記載の変速装置を備えるツインクラッチ式変速機であって、前記第１変速段または前記第２変速段で変速中に前記第２変速段または前記第１変速段を予め選択する予選択手段を備えることにより、予選択時においては、二つの入力軸間の軸間摩擦等により予選択される側の一方の入力軸がエンジンに接続された他方の入力軸に連れ回り、予選択される変速ギヤとこれを選択するドッグクラッチとの回転数差が自然に低減する方向であるため、回転数差を検知して回転数がドッグクラッチのドッグギヤが係合可能な所定の範囲となるよう制御する回転数制御を行なう必要がない。この結果、制御を簡易なものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である変速装置を備える変速機１の構成の概略を示す概略構成図である。
図において、実施例の変速機１は、内燃機関のクランク軸（図示せず）に連結された図示しないプロペラシャフトに接続された第１クラッチ２ａ，第２クラッチ２ｂと、第１クラッチ２ａを介してクランク軸に接続された第１入力軸３と、第２クラッチ２ｂを介してクランク軸に接続されるとともに第１入力軸３に同軸状に外嵌された第２入力軸４と、第１入力軸３及び第２入力軸４に配置された駆動側変速ギヤＧと、各駆動側変速ギヤＧと噛合する遊転歯車として構成された被駆動側変速ギヤＧ’が配置された出力軸６と、出力軸６に配置された被駆動側変速ギヤＧ’の歯車間に配置された変速装置としてのドッグクラッチＳと、ドッグクラッチＳの操作を行なうコントロール機構Ｃとを備える所謂ツインクラッチ式変速機として構成されている。

第１入力軸３には、駆動側変速ギヤＧのうち奇数変速段を構成する１速駆動ギヤ５１，３速駆動ギヤ５３およびリバース駆動ギヤ５Ｒが、第１クラッチ２ａ側から３速駆動ギヤ５３，リバース駆動ギヤ５Ｒ，１速駆動ギヤ５１の順に固定配置されており、第２入力軸４には、駆動側変速ギヤＧのうち偶数変速段を構成する２速駆動ギヤ５２と４速駆動ギヤ５４が、第2クラッチ２ｂ側から２速駆動歯車５２，４速駆動歯車５４の順で固定配置されている。

出力軸６には、第１入力軸３および第２入力軸４上に配置された駆動側変速ギヤＧに対応して第１，第２クラッチ２ａ，２ｂ側から順に２速被駆動ギヤ７２，４速被駆動ギヤ７４，３速被駆動ギヤ７３，１速被駆動ギヤ７１の順に遊転可能に配置されており、２速被駆動ギヤ７２と４速被駆動ギヤ７４との間に２・４速用ドッグクラッチ８１が、３速被駆動ギヤ７３と１速被駆動ギヤ７１との間に１・３速用ドッグクラッチ８３が固定配置されている。即ち、ドッグクラッチＳは、エンジン回転数を第１入力軸３を介して奇数変速段に変速して出力軸６に出力する際には、第２入力軸４上の偶数変速段を予めプリシフトしておくことができ、逆に、エンジン回転数を第２入力軸４を介して偶数変速段に変速して出力軸６に出力する際には、第１入力軸３上の奇数変速段を予めプリシフトしておくことができるように配置されている。

図２は、被駆動側変速ギヤＧ’を正面から見た正面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
被駆動側変速ギヤＧ’には、図２に示すように、ドッグクラッチＳが配置されている側の側面に、後述するドッグギヤ１８が係合可能な係合凹部２０がドッグギヤ１８に対応する数だけ周方向に均等に凹み状に形成されている。また、係合凹部２０の径方向の壁面（回転方向における端面）には、図３に示すように、深さが深くなるに伴い幅が大きくなるような傾斜面２０ａが形成されている。

図４は、変速装置としてのドッグクラッチＳの拡大概略構成図である。
ドッグクラッチＳは、図示するように、出力軸６と一体的に回転するクラッチハブＨと、被駆動側変速ギヤＧ’の係合凹部２０に向かって突出したドッグギヤ１８を有するとともにクラッチハブＨの外周にスプライン嵌合されたカップリング１７とを備えており、カップリングスリーブ１７の外周側に形成されている係合溝１７ａにコントロール機構Ｃを構成するシフトフォークＦが係合されて、このシフトフォークＦによりカップリングスリーブ１７が軸方向に移動されてドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合するよう構成されている。

図５は、カップリンスリーブ１７の構成の概略を示す概略構成図である。カップリングスリーブ１７は、図示するように、係合溝１７ａ，スプライン１７ｂおよび周方向に等間隔に設けられた軸方向貫通孔１７０ａとが形成された本体部１７０と、本体部１７０の両側面にボルトＢにより取り付けられた蓋部材１７１とから構成されている。

軸方向貫通孔１７０ａは、大径部１７０ｂと小径部１７０ｃとからなる段付き状に形成されており、大径部１７０ｂと小径部１７０ｃとの軸方向位置関係がカップリングスリーブ１７の周方向において交互に逆になるよう構成されている。

蓋部材１７１には、小径部１７０ｃに対応する位置に小径部１７０ｃとほぼ同形状の開口１７１ａが形成されている。

ドッグギヤ１８は、係合凹部２０に係合するギヤ部１８０と、ギヤ部１８０よりも大径のベース部１８１とから形成されており、大径部１７０ｂに内装されたスプリング１９によりベース部１８１が付勢されてギヤ部１８０が小径部１７０ｃおよび開口１７１ａを介して突出される。即ち、ドッグギヤ１８は、カップリングスリーブ１７の周方向においてギヤ部１８０がカップリングスリーブ１７の各側面から交互に、かつ、スプリング１９の付勢力により突出量を変更可能なように本体部１７０に内装される。
なお、ギヤ部１８０の突出量は、ベース部１８１が軸方向貫通孔１７０ａの段付き部１７０ｄに当接することで規制される。また、ギヤ部１８０には、径方向の壁面（回転方向における端面）が、係合凹部２０の傾斜面２０ａに対応して深さが深くなるに伴い幅が大きくなるような傾斜面１８ａが形成されている（図３参照）。

次に、こうして構成された実施例の変速機１の動作、特にプリシフトの際のドッグクラッチＳの動作について説明する。
具体的に説明をするために、２速段がプリシフトされた状態で１速変速を行なっている状態から、２速段への変速指示と３速段へのプリシフト指示がなされた場合を考える。２速段への変速指示と３速へのプリシフト指示が成された場合には、まず、第１クラッチ２ａと第２クラッチ２ｂとの架け替えにより２速段を確立するとともに、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７を１速被駆動ギヤ７１側から３速被駆動ギヤ７３側に移動することで３速段のプリシフトを行なう。

図６（ａ）は、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７を軸方向移動させて、ドッグギヤ１８と１速被駆動ギヤ７１の係合凹部２０との係合を切った直後の状態を示す状態図であり、図６（ｂ）は、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７を３速被駆動ギヤ７３側に軸方向移動させた状態を示す状態図であり、図６（ｃ）は、１・３速用ドッグクラッチ８３のドッグギヤ１８が３速被駆動ギヤ７３の係合凹部２０に係合して３速段へのプリシフトが完了した状態を示す状態図である。ドッグギヤ１８と１速被駆動ギヤ７１の係合凹部２０との係合を切った直後は、第１入力軸３と第２入力軸４との回転数差が大きく、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７と３速被駆動ギヤ７３との回転数差が大きい状態となっている（図６（ａ））。

この状態で１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７を３速被駆動ギヤ７３側に軸方向移動させても、カップリングスリーブ１７と３速被駆動ギヤ７３との回転数差が大きいから、ドッグギヤ１８は係合凹部２０に係合できない。ここで、カップリングスリーブ１７は、ドッグギヤ１８がスプリング１９のスプリング力に抗して大径部１７０ｂ内に引っ込み可能に構成されているから、ドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合できなくてもカップリングスリーブ１７は軸方向に移動することができる。即ち、ドッグギヤ１８と係合凹部２０とが係合可能な状態でカップリングスリーブ１７を待ち状態に維持できるのである（図６（ｂ））。

このようにカップリングスリーブ１７が待ち状態を維持している間に、第１入力軸３が第２入力軸４との軸間摩擦等により第２入力軸４に連れ回り、第１入力軸３と第２入力軸４との回転数差が減少し、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７と３速被駆動ギヤ７３との回転数差が減少する。そして、１・３速用ドッグクラッチ８３のカップリングスリーブ１７と３速被駆動ギヤ７３との回転数差が、ドッグギヤ１８と係合凹部２０とが係合可能な所定範囲内になったときに、スプリング１９の付勢力によりドッグギヤ１８が係合凹部２０内に向けて突出して自動的にドッグギヤ１８と係合凹部２０との係合が達成する（図６（ｃ））。このとき、係合凹部２０の傾斜面２０ａとドッグギヤ１８のギヤ部１８０の傾斜面１８ａとが、ドッグギヤ１８と係合凹部２０との係合、即ち、ドッグクラッチＳと３速被駆動ギヤ７３との係合をより確実なものとしている。

以上、具体的に説明するために、２速段がプリシフトされた状態で１速変速を行なっている状態から、２速段への変速指示と３速段へのプリシフト指示がなされた場合について説明したが、１速段への変速指示と２速段へのプリシフト指示がなされた場合や、３速段への変速指示と４速段へのプリシフト指示がなされた場合等の他のアップシフト指示の場合、あるいは２速段への変速指示と１速段へのプリシフト指示がなされた場合や、３速段への変速指示と２速段へのプリシフト指示がなされた場合，４速段への変速指示と３速段へのプリシフト指示がなされた場合等のダウンシフト指示の場合であっても前述と同様の動作が行なわれることはいうまでもない。また、ドッグクラッチＳは、プリシフトの際のみならず、通常のシフト動作においても同様の動作を行なうものであり、この場合、カップリングスリーブ１７を待ち状態に維持してから、カップリングスリーブ１７と被駆動側変速ギヤＧ’との回転数差をドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合可能な所定範囲内となるよう操作すれば良い。

以上説明した実施例の変速機１によれば、スプリング１９に付勢されて被駆動側変速ギヤＧ’の係合凹部２０に向かって引っ込み可能に突出したドッグギヤ１８を有する変速装置としてのドッグクラッチＳを備えるから、カップリングスリーブ１７と被駆動側変速ギヤＧ’との回転数差が大きくドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合できない場合には、ドッグギヤ１８のギヤ部１８０が引っ込んでカップリングスリーブ１７をドッグギヤ１８と係合凹部２０とが係合可能な待ち状態に維持でき、カップリングスリーブ１７と被駆動側変速ギヤＧ’との回転数差がドッグギヤ１８が係合凹部２０に係合可能な所定範囲になったときに、スプリング１９の付勢力によりドッグギヤ１８が係合凹部２０内に向けて突出して自動的に係合凹部２０に係合する。しかも、プリシフト状態においては、第１入力軸３と第２入力軸４との入力軸間の軸間摩擦等により、プリシフトされる側の入力軸が変速使用中の入力軸に連れ回り、プリシフトされる被駆動側変速ギヤＧ’とこれを選択するドッグクラッチＳとの回転数差が自然に低減する方向であるため、回転数差を検知して回転数がドッグギヤ１８と係合凹部２０とが係合可能な所定の範囲となるよう制御する回転数制御を行なう必要がないから、制御を簡易なものとすることができる。

また、ドッグギヤ１８をスプリング１９により付勢するだけであるから、簡易な構成でカップリングスリーブ１７の待ち状態を確立することができる。さらに、係合凹部２０の径方向の壁面（回転方向における端面）に傾斜面２０ａを形成するとともに、ギヤ部１８０にも傾斜面２０ａに対応する傾斜面１８ａを形成するものとしたから、ドッグギヤ１８と係合凹部２０との係合、即ち、ドッグクラッチＳと被駆動側変速ギヤＧ’との係合をより確実なものにできる。

実施例の変速機１では、自動シフトを行なうツインクラッチ式変速機として説明したが、自動シフトを行なうシングルクラッチ式変速機や、所謂手動変速機であっても構わない。

実施例の変速機１では、係合凹部２０の径方向の壁面（回転方向における端面）に傾斜面２０ａを形成するとともに、ギヤ部１８０にも傾斜面２０ａに対応する傾斜面１８ａを形成するものとしたが、傾斜面２０ａや傾斜面１８ａはなくても差し支えない。

実施例の変速機１では、ドッグギヤ１８は、カップリングスリーブ１７の周方向においてギヤ部１８０がカップリングスリーブ１７の各側面から交互に突出するよう形成するものとしたが、交互でなくても差し支えない。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

ツインクラッチ式変速機の内部概略構成図である。 被駆動側変速ギヤの正面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 ドッグクラッチの拡大概略構成図である。 （ａ）はカップリングスリーブの概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ断面図である。 （ａ）はドッグクラッチのカップリングスリーブを軸方向移動させて、ドッグギヤと被駆動側変速ギヤとの係合を切った直後の状態を示す状態図であり、（ｂ）はドッグクラッチのカップリングスリーブを被駆動側変速ギヤ側に軸方向移動させた状態を示す状態図であり、（ｃ）はドッグクラッチのドッグギヤが被駆動側変速ギヤの係合凹部に係合してプリシフトが完了した状態を示す状態図である。

符号の説明

１ 変速機
２ａ 第１クラッチ
２ｂ 第２クラッチ
３ 第１入力軸
４ 第２入力軸
６ 出力軸
１７ カップリングスリーブ
１７ａ 係合溝
１７ｂ スプライン
１８ ドッグギヤ
１８ａ 傾斜面
１９ スプリング
２０ 係合凹部
２０ａ 傾斜面
１７０ 本体部
１７０ａ 軸方向貫通孔
１７０ｂ 大径部
１７０ｃ 小径部
１７０ｄ 段付き部
１７１ 蓋部材
１８０ ギヤ部
１８１ ベース部
Ｇ，５２，５３，５４ 駆動側変速ギヤ
Ｇ’，７１，７２，７３，７４ 被駆動側変速ギヤ
Ｓ，８１，８３ ドッグクラッチ
Ｃ コントロール機構

Claims (5)

1. 回転軸と該回転軸に遊転可能に担持された変速ギヤとを選択的に接続可能なドッグクラッチを備える変速装置であって、
   前記ドッグクラッチは、
   軸方向に突出したドッグギヤを有するカップリングと、該ドッグギヤが係合可能な前記変速ギヤ側面に形成された係合凹部と、前記ドッグギヤが前記係合凹部に係合する係合位置と該係合を解除する解除位置とに前記カップリングを駆動可能な駆動手段と、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差にかかわらず前記駆動手段が前記カップリングを前記係合位置まで駆動できるよう前記カップリングを前記係合位置で係合待ち状態に維持可能な待ち状態維持手段とを備える変速装置。
2. 前記待ち状態維持手段は、前記係合待ち状態では前記ドッグギヤの突出量を減少して前記カップリングを前記待ち状態に維持するとともに、前記回転軸と前記変速ギヤとの回転数差が前記ドッグクラッチが前記係合凹部に係合可能な回転数差となった時に前記ドッグギヤの突出量を増加して前記ドッグギヤを前記係合凹部に係合する手段である請求項１に記載の変速装置。
3. 前記ドッグギヤは、前記カップリングに設けた弾性手段により前記変速ギヤ側に付勢されることで前記軸方向に突出形成され、
   前記待ち状態維持手段は、前記弾性手段の弾性力により前記ドッグギヤの突出量を変化させる手段である請求項２に記載の変速装置。
4. 前記係合凹部は、少なくとも前記変速ギヤの回転方向における端面が深さが深くなるに伴い回転方向幅が大きくなるよう傾斜されたものとなっており、
   前記ドッグギヤは、前記回転方向における端面が前記係合凹部に対応した傾斜状に形成されてなる請求項１乃至請求項３の何れかに記載の変速装置。
5. 第１変速段を第１入力軸により達成し第２変速段を第２入力軸により達成するよう前記変速ギヤが配置されてなる請求項１乃至請求項４の何れかに記載の変速装置を備えるツインクラッチ式変速機であって、
   前記第１変速段または前記第２変速段で変速中に前記第２変速段または前記第１変速段を予め選択する予選択手段を備えるツインクラッチ式変速機。

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