JP2012127471A5 - - Google Patents

Description

トランスミッション

本発明は、自動車、建機、農業車両等の変速を行わせるトランスミッションに関する。

一般に、シングル・クラッチを使用した車両用のトランスミッションは、変速時に駆動力が途切れ、変速ショックや加速遅れ等が避けられなかった。また大きな走行抵抗を有し、速度エネルギーが小さい建機、農機等にあっては変速時、駆動力が途切れると即停止してしまい変速が困難な場合も生じる。

これに対し、ツイン・クラッチのトランスミッションは、駆動力が途切れず、変速ショックや加速遅れを抑制できるものとして知られている。

しかし、ツイン・クラッチのトランスミッションは、構造が複雑で重量が大きいという問題がある。

一方、シームレスシフト・トランスミッションの中には、重量増を抑制できるものとして注目されているものがある。

以下に、この種のシームレスシフト・トランスミッションの動作を説明する。ここでは、説明を簡単にするため、1速、２速間の変速を説明する。

このシームレスシフト・トランスミッションでは、１速ギヤ、２速ギヤ間に入力軸に係合した３個の第1ビュレット、３個の第２ビュレットを備え、シフト操作に応じて移動する構成となっている。１速ギヤ及び２速ギヤには、噛合い歯が形成され、第1ビュレット及び第２ビュレットの両端部には、回転方向前後で異なった複雑なフェースが形成されている。

第1ビュレット及び第２ビュレットは、セレクトフォークの動作に対しスプリングを介して１速ギヤ又は２速ギヤ側へ移動する構成である。

このような構成により、例えば１速ギヤへの変速時は、３個の第1ビュレットが１速ギヤの噛合い歯に噛み合ってから残りの３個の第２ビュレットが噛合い歯に噛み合う。

２速への変速時は、３個の第２ビュレットが２速ギヤの噛合い歯に噛み合ってから残りの３個の第１ビュレットが噛合い歯に噛み合う。

このような複雑なフェースを備えた第1ビュレット及び第２ビュレットとスプリングを介したセレクト動作とにより、駆動力が途切れず、変速ショックや加速の遅れを抑制し、且つ重量軽減を図ることができる。

しかし、第1ビュレット及び第２ビュレット等を備えた構造が複雑であり、部品点数も増大するという問題がある。

June 2005 Racecar Engineering(www. racecar・engineering.com)

解決しようとする問題点は、駆動力が途切れず、変速ショックや加速の遅れを抑制し、且つ重量軽減を図ることはできるが、構造が複雑であった点である。

本発明は、駆動力が途切れず、変速ショックや加速の遅れを抑制し、重量軽減を図ることができ、且つ構造を簡単にすることを可能とするため、駆動力伝達軸に相対回転可能に支持された複数段の変速ギヤと、前記変速ギヤを前記駆動力伝達軸に選択的に結合して変速出力するために複数備えられ前記変速ギヤに選択的な噛み合いが可能なクラッチ・リングと、このクラッチ・リングを選択的に操作する変速操作部とを備え、前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングに噛合い解除方向の軸力を生じさせるガイド部を備えたことを特徴とする。

本発明は、上記手段としたため、駆動力が途切れず、変速ショックや加速の遅れを抑制し、且つ重量軽減を図ることができ、且つ構造を簡単にすることができる。

トランスミッションをフロント・デファレンシャル装置と共に示す概略断面図である。（実施例１） トランスミッションの要部拡大断面図である。（実施例１） カム溝及びカム突部を示す展開図である。（実施例１） カム溝及びカム突部を示す展開図である。（実施例１） クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図である。（実施例１） クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図である（実施例１） クラッチ・カム・リングを示す斜視図である。（実施例１） クラッチ・リングを示す斜視図である。（実施例１） シフト・フォーク、チェック部、及び噛み合いクラッチとの関係を示す概略図である。（実施例１） シフト・フォーク、チェック部、及び噛み合いクラッチとの関係を示す概略図である。（実施例１） クラッチ・リングの要部展開図である。（実施例１） 噛合いクラッチの噛み合いを示し、（ａ）は、コースト噛み合い位置、（ｂ）は、待機噛み合い位置を示す要部展開図である。（実施例１） シフト・アップ時トランスミッションの４速ギヤ噛み合いを示す概略図である。（実施例１） シフト・アップ時トランスミッションの４速クラッチ・リングの離脱待機の位置を示す概略図である。（実施例１） ５速に変速終了時の概略図である。（実施例１） シフト・ダウン時、4速5速がニュートラルであることを示す概略図である。（実施例１） シフト・アップ、シフト・ダウンのときのドラム溝の作動説明である。（実施例１）

駆動力が途切れず、変速ショックや加速の遅れを抑制し、重量軽減を図ることができ、且つ構造を簡単にするという目的を、変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に変速下段又は変速上段のクラッチ・リングに噛合い解除方向の軸力を生じさせるガイド部を備えたことにより実現した。

前記クラッチ・リングは、変速ギヤに対し軸方向の第1の噛合い位置で噛合う状態と前記第1の噛合い位置よりも噛合いを浅くする第２の噛み合い位置で噛合う状態とに移動可能であり、前記クラッチ・リングが変速下段及び変速上段で同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングを、前記第２の噛み合い位置にする機構を備え、前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングに前記第２の噛み合い位置でコースティング・トルクにより噛合い解除方向の軸力を生じさせるガイド部を備える構成でもよい。

図1は、本発明実施例１のトランスミッションをフロント・デファレンシャル装置と共に示す概略断面図、図２は、トランスミッションの要部拡大断面図である。

図１、図２のように、トランスミッション１は、駆動力伝達軸としてメイン・シャフト３及びカウンター・シャフト５、アイドラー・シャフト７を備えている。これらメーン・メイン・シャフト３及びカウンター・シャフト５は、軸受９，１１，１３，１５等によりミッションケース１７に回転自在に支持されている。アイドラー・シャフト７は、ミッションケース１７側に固定されている。

メーン・メイン・シャフト３とカウンター・シャフト５とには、複数段の変速ギヤとして１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９が相対回転可能に支持されている。

カウンター・シャフト５上の１速ギヤ１９、３速ギヤ２３は、メーン・メイン・シャフト３の出力ギヤ３１，３３に噛合い、メーン・メイン・シャフト３上の２速ギヤ２１、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９は、カウンター・シャフト５の入力ギヤ３５，３７，３９，４１にそれぞれ噛合っている。

アイドラー・シャフト７上のリバース・アイドラー４３は、軸方向移動によりメーン・メイン・シャフト３上の出力ギヤ４４及びカウンター・シャフト５上の入力ギヤ４５に噛合い可能に配置されている。

１速ギヤ１９、３速ギヤ２３は、第１の噛合いクラッチ４７によりカウンター・シャフト５に選択的に結合され、２速ギヤ２１、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９は、第２、第３の噛合いクラッチ４９，５１によりメイン・シャフト３に選択的に結合される。この選択的な結合によりメイン・シャフト３からカウンター・シャフト５に変速出力可能となっている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１は、複数段の変速ギヤの変速上段への変速を、複数の第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１を変更して行なうようになっている。

すなわち、複数段の変速ギヤである１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９は、第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１を変更して変速を行うように配列されている。

例えば１速ギヤ１９から２速ギヤ２１への変速は、複数の第１、第２の噛合いクラッチ４７，４９を変更して行なう。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１は、基本的には同一構造であり、クラッチ・カム・リング５３，５５，５７、クラッチ・リング５９，６１，６３、クラッチ・リング５９，６１，６３及び１速ギヤ１９〜６速ギヤ２９の各対向面に形成されたクラッチ歯４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ，５１ｂ、１９ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ，２９ａを備えている。

したがって、クラッチ・リング５９，６１，６３は、メーン・メイン・シャフト３、カウンター・シャフト５の軸方向へ噛合い移動してクラッチ歯４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ，５１ｂ、１９ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ，２９ａの選択的な噛合いにより変速出力のための結合を行わせる。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１のクラッチ・カム・リング５３，５５，５７には、への字状のカム溝６５，６７，６９が形成されている。第１の噛合いクラッチ４７のクラッチ・カム・リング５３は、カウンター・シャフト５に結合され、一体回転可能となっている。第２，第３の噛合いクラッチ４９，５１のクラッチ・カム・リング５５，５７は、メーン・メイン・シャフト３に結合され、一体回転可能となっている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１のクラッチ・リング５９，６１，６３は、クラッチ・カム・リング５３，５５，５７の外周に嵌合配置され、軸方向へ移動可能となっている。このクラッチ・リング６１，６３は、変速ギヤである２速ギヤ２１、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９を前記駆動力伝達軸であるメイン・シャフト３に選択的に結合して変速出力するために複数備えら、クラッチ・リング５９は、変速ギヤである１速ギヤ１９、３速ギヤ２３を前記駆動力伝達軸であるカウンター・シャフト５に選択的に結合して変速出力するために複数備えられている。クラッチ・リング５９，６１，６３の内周には、カム突部７１，７３，７５が形成され、カム溝６５，６７，６９に嵌合しガイドされるようになっている。

クラッチ・リング５９及びリバース・アイドラー４３には、後述するシフト・フォーク７７，７９が嵌合する周凹条８１，８３が形成されている。クラッチ・リング５９の外周には、さらに前記入力ギヤ４５が形成されている。クラッチ・リング６１，６３には、後述するシフト・フォーク８５，８７が嵌合する周凸条８９，９１が形成されている。クラッチ・リング５９，６１，６３の両サイドには、１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９を選択して各両サイドに２速以上はなして配置し、それぞれ両サイドの変速ギヤに選択的な噛み合いが可能となっている。つまり、クラッチ・リング５９の両サイドには１速ギヤ１９、３速ギヤ２３が配置され、クラッチ・リング６１の両サイドには２速ギヤ２１、５速ギヤ２７が配置され、クラッチ・リング６３の両サイドには４速ギヤ２５、６速ギヤ２９が配置されている。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１は、変速操作部９３により選択的に操作されるようになっている。リバース・アイドラー４３も、変速操作部９３により操作されるようになっている。

変速操作部９３は、ミッションケース１７内に備えられ、複数のシフト・フォーク７７，７９，８５，８７と複数のシフト・ロッド１０３，１０５，１０７，１０９とシフト・アーム１１１，１１３，１１５，１１７とシフト・ドラム１１９とを備えている。

シフト・フォーク７７，７９，８５，８７は、第１〜第３の各噛合いクラッチ４７，４９，５１毎及びリバース・アイドラー４３に備えられ、各噛合いクラッチ４７，４９，５１、リバース・アイドラー４３を連動させるものである。

シフト・ロッド１０３，１０５，１０７，１０９は、各シフト・フォーク７７，７９，８５，８７を支持している。

シフト・アーム１１１，１１３，１１５，１１７は、各シフト・ロッド１０３，１０５，１０７，１０９に結合されている。

シフト・ドラム１１９は、シフト溝１２０，１２１，１２３，１２５を備え、このシフト溝１２０，１２１，１２３，１２５に各シフト・アーム１１１，１１３，１１５，１１７の先端突部を係合させている。

シフト・フォーク８５，８７側とミッションケース１７側との間には、凹凸部１２７，１２９及びチェック部１３１，１３３が設けられている。シフト・フォーク９９側とミッションケース１７側との間にも、同一構造の、凹凸部及びチェック部が設けられているが、図示は省略する。

凹凸部１２７，１２９は、シフト・フォーク９５，９７に形成され、山形の位置決め凹部１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ、１２９ａ，１２９ｂ，１２９ｃを備えている。位置決め凹部１２７ａ，１２９ａは、ニュートラル位置に対応し、位置決め凹部１２７ｂ，１２７ｃ、１２９ｂ，１２９ｃは、コースト噛み合い位置に対応している。

チェック部１３１，１３３は、ミッションケース１７側に支持され、チェック・ボール１３１ａ，１３３ａをチェック・スプリング１３１ｂ，１３３ｂにより付勢し、凹凸部１２７，１２９に弾性力を持って係合させている。この係合により第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１をニュートラル位置とコースト噛合い位置とへ位置決めることができる。

トランスミッション１の出力は、カウンター・シャフト５の出力ギヤ１３５に噛合うフロント・デファレンシャル装置１３７から行う。

すなわち、シフト・レバーのマニュアル操作信号に基づき、或いはアクセル・ペダルの操作によるアクセル開度及び車速信号等に基づき、シフト・モータ（図示せず）によりシフト・ドラム１１９が回転駆動されると、シフト溝１２０，１２１，１２３，１２５のガイドにより何れかのシフト・アーム１１１，１１３，１１５，１１７を介してシフト・ロッド１０３，１０５，１０７，１０９が軸方向へ選択駆動される。

このシフト・ロッド１０３，１０５，１０７，１０９の選択駆動によりシフト・フォーク７７，７９，８５，８７の何れかを介して第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１、或いはリバース・アイドラー４３が選択操作される。この選択操作により、１速ギヤ１９〜６速ギヤ２９、リバース・アイドラー４３が選択的に動作し、シフト・アップ、シフト・ダウン、リバースのチェンジを行わせることができる。
［ガイド部］
前記変速操作部９３及び第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１に、前記変速操作部９３の動作により変速下段と変速上段の噛合いクラッチが同時噛合いした時、エンジンの出力トルクに係らず、機構上必然的に発生する内部循環トルクにより変速上段にはドライブ方向のトルクが働いてより深く噛み合う方向への軸力が生じ、変速下段にはコースティング・トルクによりクラッチをニュートラル方向へ移動させて噛合いを解除する方向の軸力が生じるガイド部Ｇを各段に設けている。

ガイド部Ｇは、前記のようにカム溝６５，６７，６９及びカム突部７１，７３，７５を第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１に備えている。カム溝６５，６７，６９及びカム突部７１，７３，７５により、第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１のコースト噛合い位置で駆動トルク及びコースティング・トルクを前記１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９に伝達し、コースト噛合い位置よりも噛合い離脱側へ移動した離脱待機の位置でのみコースティング方向トルクにより前記噛合いをニュートラル方向へガイドすることができる。

また、ガイド部Ｇは、移動力伝達機構Ｍを変速操作部９３に備え、後述する駆動斜面Fを第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１の正の駆動トルク伝達側のみに備えている。

駆動斜面Fは、ドライブ・トルクにより第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１のクラッチ・リング５９，６１，６３を正規の噛み合い位置である第1の噛み合い位置から噛合いを浅くした離脱待機の位置である第２の噛合い位置へ移動させる移動力を発生させることができる。尚駆動斜面Fは変速ギヤ側のクラッチ歯に設けても良く同様の機能を得ることができる。
クラッチ・リング５９，６１，６３の深い噛合い状態は、第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１の第1の噛合い位置での噛合い状態となる。これに対し、前記離脱待機の位置は、第1の噛合い位置よりも噛合いを浅くする第２の噛み合い位置で第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１が噛合う状態である。
すなわち、本実施例では、クラッチ・リング５９，６１，６３を、第２の噛み合い位置で第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１が噛合う状態にする機構は、駆動斜面Ｆが構成する。
駆動斜面Ｆは、後述のように、クラッチ歯４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ，５１ｂ及びクラッチ歯１９ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ，２９ａの一方の回転方向一側の歯元に形成され駆動力伝達時にクラッチ歯４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ，５１ｂ、クラッチ歯１９ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ，２９ａの他方の先端部をガイドしてクラッチ・リング５９，６１，６３を第1の噛合い位置から第２の噛み合い位置へ移動させるものである。

図３、図４は、カム溝及びカム突部を示す展開図、図５、図６は、クラッチ・カム・リング及びクラッチ・リングの関係を示す斜視図、図７は、クラッチ・カム・リングを示す斜視図、図８は、クラッチ・リングを示す斜視図である。

図３〜図７のように、カム溝６５，６７，６９は、クラッチ・カム・リング５３，５５，５７の外周面に周方向等間隔で複数形成されている。このカム溝６５，６７，６９は、ニュートラルに対応する部分を含めて軸方向の中央部にV形状部６５ａ，６７ａ，６９ａが形成され、その両側に平坦部６５ｂ，６７ｂ，６９ｂが形成されたものである。

このため、噛み合いクラッチ４７，４９，５１が非待機位置に位置する場合、該平坦部６５ｂ，６７ｂ，６９ｂにカム突部７１，７３，７５が位置するため、コースティング・トルクが作用しても、ニュートラル方向へのスラストは生ぜず、噛み合いを保つ。

カム突部７１，７３，７５は、クラッチ・リング５９，６１，６３の内周に周方向一定間隔で径方向に突設され、前記カム溝６５，６７，６９にそれぞれ嵌入し、ガイドされるようになっている。

したがって、第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１のコースト噛合い位置では、カム突部７１，７３，７５が平坦部６５ｂ，６７ｂ，６９ｂに位置して駆動トルク及びコースティング・トルクを前記１速ギヤ１９、２速ギヤ２１、３速ギヤ２３、４速ギヤ２５、５速ギヤ２７、６速ギヤ２９に伝達することができる。

第１〜第３の噛合いクラッチ４７，４９，５１の離脱待機の位置では、カム突部７１，７３，７５がV形状部６５ａ，６７ａ，６９ａに位置するから、図４のようにコースティング方向トルクにより噛合いをニュートラル方向へガイドすることができる。

図９、図１０は、シフト・フォーク、チェック部、及び噛合いクラッチとの関係を示す概略図、図１１は、クラッチ・リングの要部展開図、図１２は、噛合いクラッチの噛合いを示し、（ａ）は、コースト噛合い位置、（ｂ）は、待機噛合い位置を示す要部展開図である。図９〜図１２は、第３の噛合いクラッチについて説明する。第１、第２の噛合いクラッチについても同様であり、重複説明は省略する。

図１、図９〜図１２のように、第３の噛合いクラッチ５１は、クラッチ・リング６３のクラッチ歯５１ａ、５１ｂと４速ギヤ２５、６速ギヤ２９のクラッチ歯２５ａ、２９ａとが、周方向の配置において、歯幅よりも大きな相互間隔を有している。各クラッチ歯５１ａ、５１ｂ、２５ａ、２９ａの周方向噛合い面は、歯の根元が若干細くなるように傾斜形成されている。

クラッチ・リング６３のクラッチ歯５１ａ、５１ｂの根元には、駆動トルクを受ける噛合い面に前記駆動斜面Ｆがそれぞれ形成されている。

したがって、第３の噛合いクラッチ５１を、例えば６速ギヤ２９に噛合い結合させ、駆動トルクが働くと、図１２（ｂ）のように駆動斜面Ｆによってクラッチ・リング６３が移動する。このとき図１０に示すシフト・フォーク８７の凹部１２９ｂがボール１３３ａを押しのけ、スプリング１３３ｂは加圧されエネルギーを蓄える。この移動を許すのはシフト・アーム１１７のガイドに対しシフト溝１２５に適宜軸方向の遊びを設けているからである。この移動によりクラッチ・リング６３は、図９、図１２（ａ）のコースト噛合い位置よりも噛合い離脱側へ移動した図１０、図１２（ｂ）の離脱待機の位置となる。
次に駆動トルクがコースト方向に変化すると、歯は反対側に押し付けられ、図９、図１２に示す駆動斜面Fから離脱する。このため上記スプリング１３３ｂの弾性エネルギーにより凹部１２９ｂ、ボール１３３ａの作用で図９、図１２（ａ）に示す深い噛み合い状態となる。この状態においては、図２に示すカム突部７５がカム溝６９の軸方向端部側の平坦部６９ｂに位置するため、クラッチ・リング６３にスラストは発生しない。
このように、本実施例では、シフト・フォーク８７の凹部１２９ｂ、ボール１３３ａ、スプリング１３３ｂが、変速下段のクラッチ・リング（５９、６１、６３）のみが噛合いを行った駆動力伝達時に該クラッチ・リング（５９、６１、６３）を第２の噛み合い位置から第1の噛合い位置へ復帰させるための弾性エネルギーを蓄積させる機構を構成し、この機構を変速操作部９３側に備えた構成となる。
クラッチ・リング６１についてもシフト・フォーク８５の凹部１２７ｂ、ボール１３１ａ、スプリング１３１ｂが、同様の弾性エネルギーを蓄積させる機構を構成する。
すなわち、変速操作部９３側に、変速下段又は変速上段のクラッチ・リング（５９、６１、６３）の一方のみが噛合いを行った駆動力伝達時にクラッチ・リング（５９、６１、６３）に対して弾性エネルギーを蓄積し、コースティング・トルク時にクラッチ・リング（５９、６１、６３）を弾性エネルギーにより第２の噛み合い位置から第1の噛合い位置へ復帰させるための機構を備えた構成となる。

一方、変速上段への変速が開始され変速上段及び変速下段が同時噛合いした場合、図１に示すシフト・ドラム１１９が回転しているので変速下段のシフト溝１２５の形状によりシフト・アーム１１７のガイドに対する上記遊びをなくし、コースト・トルクが作用しても第２の噛み合い位置（離脱待機位置）を保持する。
したがって、変速下段と変速上段とのクラッチ・リング（５９、６１、６３）が同時噛合いした時に変速下段又は変速上段のクラッチ・リング（５９、６１、６３）を、第２の噛み合い位置にする機構を備えた構成となる。
このときカム突部７５はカム溝６９の平坦部６９ｂから斜面部へ移動しているため上段ギヤの噛合いにより、下段ギヤにコースティング・トルクが負荷されると、カム溝６９の斜面によりニュートラル方向へ移動するスラスト分力を得ることができる。具体的な変速アクションについては後記する。
［シフト・アップ４速→５速］
図１３は、シフト・アップ時トランスミッションの４速ギヤ噛み合いを示す概略図、図１４は、シフト・アップ時トランスミッションの４速クラッチ・リングの離脱待機
の位置を示す概略図、図１５は、５速に変速終了時の概略図、図１６は、シフト・ダウン時、4速5速がニュートラルであることを示す概略図である。
ここでは、説明を簡単にするため、４速（変速下段）から５速（変速上段）へのシフト・アップのみ説明する。他の段のシフト・アップも同様である。

図１３〜図１６にシフト・アップ時の動きを示す。図１３の４速のクラッチ歯２５aにはドライブ・トルクが付加されているため前記したようにクラッチ・リング６３は駆動斜面Fの作用により、図１４のように離脱待機位置となる。つまり４速位置にあるクラッチ・リング６３のカム突部７５はカム溝６９の斜面に位置することとなる。このときシフト・ドラム１１９の回転により５速へのシフト・アップ操作が行われると、シフト溝１２３が働き、シフト・アーム１１５、シフト・ロッド１０７、シフト・フォーク８５を介してクラッチ・リング６１が操作される。この操作によりクラッチ・リング６１が５速ギヤ２７に噛み合い、４速ギヤ２５及び５速ギヤ２７が同時噛合いとなる。

このときエンジン出力トルクの如何に係らず同時噛み合いによる機構的必然による内部循環トルクにより４速側にはコースティング・トルク、５速側にはドライブ・トルクが発生する。このトルクがカム溝６９、６７の斜面の作用で４速位置にあるクラッチ・リング６３には図右側ニュートラル方向、５速位置のクラッチ・リング６１には図右側噛み合いを深める方向のスラストが発生し、それぞれのクラッチ・リング６３、６１を所定の位置に移動し、図15に示すように5速へのシフト・アップを終了させる。

本発明実施例の特徴は、クラッチ・リング５９、６１、６３が軸方向へ移動するとき、カム溝６５、６７、６９の斜面の作用で、メイン・シャフト３またはカウンター・シャフト５と同回転するカム・リング５３、５５、５７に対して相対的に変速下段側のクラッチ・リング５９、６１、６３は回転が遅れ、変速上段側のクラッチ・リング５９、６１、６３は回転が先行する。このような状況で回転する変速下段と変速上段との歯車のクラッチ歯１９ａ、２１ａ、２３ａ、２５ａ、２７ａ、２９ａとの相対速度をなくしダブル噛み合いを許容すると共に、シンクロ作用を発生し変速ショックを緩和する。
［エンジンブレーキが働いているときのシフト・アップ］
エンジンブレーキが作用しているときシフト・アップすると、４速位置にあるクラッチ・リング６３は待機位置に位置しない状態で変速が行われる。このときシフト・アップ操作によりクラッチ・リング６１が５速ギヤ２７に噛み合い、４速に更なるコースティング・トルクが働くが、４速位置のクラッチ・リング６３は離脱待機位置に無いため、ニュートラル方向へのスラスト分力は発生しない。

しかし、（１）エンジンブレーキ時のコースティング・トルクは加速時のトルクに比べ絶対値が小さく、噛み合いクラッチに働く摩擦力は小さい。（２）５速位置のクラッチ・リング６１はカム溝６７の斜面作用で強力なスラスト分力が発生する。
このスラストが５速位置のシフト・フォーク８５、シフト・ロッド１０７、シフト・ドラム１１９を経て、４速位置のシフト・ロッド１０９、シフト・フォーク８７へと伝達され、４速位置のクラッチ・リング６３を図右側のニュートラル方向へ駆動する。従って、このような場合でもシフト・アップへの支障は生じない。
すなわち、前記変速操作部９３を経由し前記変速下段及び変速上段のクラッチ・リング６３、６１の一方から他方に前記噛合い方向又は噛合い解除方向の必要なスラスト力を伝達する機構を有した構成となる。

またドライブ・トルクが働いている場合であっても、駆動斜面Fがない場合、クラッチ・リング６３は離脱待機位置に位置しない。しかし、この場合であっても、上記５速位置のシフト機構からの力の伝達により、強制的にニュートラル方向へクラッチ・リング６３を移動できる。

このため駆動斜面Fは本発明に必須のものではなく、変速をよりスムースにするためのものである。

また、本実施例はシフト・ドラム１１９のシフト溝１２０、１２１、１２３、１２５（円筒カム）によりシフト操作するが、平面カム、または各シフト・ロッドを制御された油圧や電動モーター空気圧等で駆動しても本発明は成立する。
［シフト・ダウン ５速→４速］
減速時は加速時のような、シームレス・シフトの必要性は無い。減速は主にブレーキにより受け持たれ、エンジンからの出力は基本的に関係しないから、エンジンからの駆動トルクやエンジンブレーキトルクが途切れても問題ないためである。このため通常のマニアルトランスミッションと同じように、まず変速上段の５速位置にあるクラッチ・リング６１を図１６に示すニュートラルに移動させ動力を遮断し、次にクラッチ・リング６３を４速ギヤ２５に噛み合わせることでシフト・ダウンする。

以上で、図１３の噛み合い状態となる。
このように本実施例はシフト・アップとシフト・ダウンで、噛み合い移行の形態が異なることを特徴とする。これは、変速上段と変速下段のシフト・リング６１、６３が独立しているためと円筒カム１１９のシフト溝１２５、１２３の連携形状による。

以下このようにシフト・アップとシフト・ダウンとで変速 形態を異ならせる機構について図１７により説明する。図１７は、シフト・アップ、シフト・ダウンのときのドラム溝の作動説明である。
［シフト・アップ ４速→５速］
図１３に示す４速時、シフト・アーム１１７および５速位置のシフト・アーム１１５は、図１７に示す位置１１５aおよび位置１１７aにある。シフト・ドラム１１９がシフト・アップのため図手前側へ回転すると、シフト溝１２３の斜面１２３aによりシフト・アーム１１５が位置１１５b１から、１１５b２、１１５ｃへと移動する。このときダブル噛み合いが生じシフト・アーム１１７は、位置１１７b１位置からカム・リング５７のカム溝６９の斜面の働きで、位置１１７b２に自動的に移動しニュートラルとなる。更にシフト・ドラム１１９の回転で位置１１７C に移行する。以上で4速から5速へのシフト・アップは終了する。
［シフト・ダウン ５速→４速］
５速でクラッチが噛み合っているとき、シフト・フォーク１１７はチェック部１３３により図１に示すようにニュートラル位置に保持されている。シフト・ドラム１１９が回転し、シフト溝１２５がシフト・アーム１１７に対し、図１７の位置１１７ｂ２にあって軸方向の遊びがあっても、上記チェック部１３３によりシフト・アーム１１７は位置１１７ｂ２においてニュートラルに保持される。

一方、シフト・アーム１１５は位置１１５ｃから、位置１１５ｂ1に移行し４速、５速とも図１６に示すようにニュートラルとなる。

更にシフト・ドラム１１９が回転するとシフト・フォーク１１７は、位置１１７ｂ2から位置１１７aに移行しクラッチ・リング６３が４速ギヤ２５のクラッチ歯２５ａと噛み合い、シフト・ダウンにより図１３の状態で完了する。

トランスミッションは上記した変速原理と同一であるが、ガイド部Ｇのカム溝の斜面の向き及び駆動斜面Fの位置を、クラッチ歯に対し逆位置とし、変速上段と変速下段が同時噛み合いしたとき、ガイド部Gの作用により、変速下段側はクラッチ・リングがより深く噛み合う方向に、変速上段側はニュートラル方向へガイドされるようにすることもできる。

これは、建機、農機、大型トラック等が低速時の、泥濘地走行または坂道登坂等、速度エネルギーが小さく走行抵抗が大きい場合、より大きな駆動力を得るため、シフト・ダウンが必要となる。このような場面で、通常の噛み合い変速機によりシフト・ダウンする場合、駆動力が短時間であっても途切れると、車両は停止してしまい、登坂が困難となる等の問題が発生する。当発明によれば、駆動力が途切れず変速可能となるため、容易にシフト・ダウンが可能で走行を維持できる。
なお、前記トランスミッション１のガイド部Ｇによる変速ガイドは、変速操作部９３のシフト・アップ動作側のみ、シフト・ダウン動作側のみの何れかに構成することもできる。この場合、他方側のシフト・ダウン動作側又はシフト・アップ動作側は、クラッチのオン、オフ及びシンクロ・メッシュ機構を介した変速構成とすることも可能である。
さらに、エンジンとメイン・シャフト３との間にトルク・コンバータを介設しても良い。この場合、通常の自動変速機では、トルク・コンバータにストール・トルクが存在することからクラッチ歯４７ａ，４７ｂ，４９ａ，４９ｂ，５１ａ，５１ｂ、１９ａ，２１ａ，２３ａ，２５ａ，２７ａ，２９ａによる断続では切断ができなくなるところ、トルクが存在しても切断ができるガイド部Ｇを採用したトランスミッション１では、円滑な変速及びエネルギー損失の抑制の双方を確実に達成することができる。

１ トランスミッション
３ メイン・シャフト（駆動力伝達軸）
５ カウンター・シャフト（駆動力伝達軸）
１９ １速ギヤ（変速ギヤ）
２１ ２速ギヤ（変速ギヤ）
２３ ３速ギヤ（変速ギヤ）
２５ ４速ギヤ（変速ギヤ）
２７ ５速ギヤ（変速ギヤ）
２９ ６速ギヤ（変速ギヤ）
６５，６７，６９ カム溝
７１，７３，７５ カム突部
７７，７９，８５，８７ シフト・フォーク
１０３，１０５，１０７，１０９ シフト・ロッド
１１１，１１３，１１５，１１７ シフト・アーム
１１９ シフト・ドラム
１２０，１２１，１２３，１２５ シフト溝
１３１，１３３ チェック部
４７ 第１の噛合いクラッチ
４９ 第２の噛合いクラッチ
５１ 第３の噛合いクラッチ
５９，６１，６３ クラッチ・リング
９３ 変速操作部
Ｆ 駆動斜面
Ｇ ガイド部
Ｍ 移動力伝達機構
Ｔ 伝達面

Claims (8)

1. 駆動力伝達軸に相対回転可能に支持された複数段の変速ギヤと、前記変速ギヤを前記駆動力伝達軸に選択的に結合して変速出力するために複数備えられ前記変速ギヤに選択的な噛み合いが可能なクラッチ・リングと、このクラッチ・リングを選択的に操作する変速操作部とを備え、
   前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングに噛合い解除方向の軸力を生じさせるガイド部を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
2. 駆動力伝達軸に相対回転可能に支持された複数段の変速ギヤと、前記変速ギヤを前記駆動力伝達軸に選択的に結合して変速出力するために複数備えられ前記変速ギヤに選択的な噛み合いが可能なクラッチ・リングと、このクラッチ・リングを選択的に操作する変速操作部とを備え、
   前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段と変速上段とのクラッチ・リングに噛合い方向と噛合い解除方向との異なる軸力を各別に生じさせるガイド部を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
3. 駆動力伝達軸に相対回転可能に支持された複数段の変速ギヤと、前記変速ギヤを前記駆動力伝達軸に選択的に結合して変速出力するために複数備えられ前記変速ギヤに選択的な噛み合いが可能なクラッチ・リングと、このクラッチ・リングを選択的に操作する変速操作部とを備え、
   前記クラッチ・リングは、前記変速ギヤに対し軸方向の第1の噛合い位置で噛合う状態と前記第1の噛合い位置よりも噛合いを浅くする第２の噛み合い位置で噛合う状態とに移動可能であり、
   前記クラッチ・リングが変速下段及び変速上段で同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングを、前記第２の噛み合い位置にする機構を備え、
   前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングに前記第２の噛み合い位置でコースティング・トルクにより噛合い解除方向の軸力を生じさせるガイド部を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
4. 駆動力伝達軸に相対回転可能に支持された複数段の変速ギヤと、前記変速ギヤを前記駆動力伝達軸に選択的に結合して変速出力するために複数備えられ前記変速ギヤに選択的な噛み合いが可能なクラッチ・リングと、このクラッチ・リングを選択的に操作する変速操作部とを備え、
   前記クラッチ・リングは、前記変速ギヤに対し軸方向の第1の噛合い位置で噛合う状態と前記第1の噛合い位置よりも噛合いを浅くする第２の噛み合い位置で噛合う状態とに移動可能であり、
   前記クラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングを、前記第２の噛み合い位置にする機構を備え、
   前記クラッチ・リングと前記駆動力伝達軸との間に、前記変速操作部のシフト・アップ動作又はシフト・ダウン動作により変速下段及び変速上段のクラッチ・リングが同時噛合いした時に前記変速下段と変速上段とのクラッチ・リングに前記第２の噛み合い位置でコースティング・トルクにより噛合い方向と噛合い解除方向との異なる軸力を各別に生じさせるガイド部を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
5. 請求項1〜４の何れかに記載のトランスミッションであって、
   前記ガイド部は、前記クラッチ・リング側と前記駆動力伝達軸側とに各別に設けたカム溝とこのカム溝にガイドされるカム突部とを備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載のトランスミッションであって、
   前記クラッチ・リングと前記変速ギヤとの選択的な噛合いはクラッチ歯で行われ、
   前記クラッチ・リングを前記第２の噛み合い位置にする機構は、前記クラッチ歯の何れか一方の回転方向一側の歯元に形成され駆動力伝達時に前記クラッチ歯の他方の先端部との間の相対的なガイドにより前記クラッチ・リングを前記第1の噛合い位置から前記第２の噛み合い位置へ移動させる駆動斜面を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。
7. 請求項１〜５の何れか1項に記載のトランスミッションであって、
   前記変速操作部を経由し前記変速下段及び変速上段のクラッチ・リングの一方から他方に前記噛合い方向又は噛合い解除方向の必要なスラスト力を前記クラッチ・リングに伝達する機構を有する、
   ことを特徴とするトランスミッション。
8. 請求項１〜７の何れか1項記載のトランスミッションであって、
   前記変速操作部側に、前記変速下段又は変速上段のクラッチ・リングの一方のみが前記噛合いを行った駆動力伝達時に前記噛合い歯又は被噛合い歯の他方を第２の噛み合い位置から前記第1の噛合い位置へ復帰させるためのエネルギーを蓄積し、コースティング・トルク時に前記クラッチ・リングを前記弾性エネルギーにより前記第２の噛み合い位置から前記第1の噛合い位置へ復帰させるための機構を備えた、
   ことを特徴とするトランスミッション。

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