JP2017025993A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレーキのメンテナンス作業を容易に行うことができる変速機を提供する。
【解決手段】変速機は、長尺形状を有し、その長手方向の一端を後壁として車両の後方に向けるように設けられるミッションケースと、２つの端部のうちの一方の端部を後端部として車両の後方に向けられるように設けられたカウンタシャフトと、カウンタシャフトの後端部からミッションケースの後壁の外まで延設されたブレーキシャフトと、ミッションケースの後壁にミッションケースの外から着脱可能に配置され、ブレーキシャフトを介してカウンタシャフトに連結され、カウンタシャフトの回転を減速可能に構成されたカウンタシャフトブレーキと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機に関する。

車両用の自動変速機として、ミッションケース内にメインシャフトとカウンタシャフトとを収容した、いわゆる二軸式のタイプが知られている。この種の自動変速機では、シフトアップのため、スリーブを低段側の変速ギアのスプラインから抜いて高段側の変速ギアのスプラインに入れるとき、高段側の変速ギアのスプラインの回転数を下げてスリーブの回転数に合わせることが行われる。具体的には、カウンタシャフトブレーキ（以下「ブレーキ」と略称する場合がある）を作動させてカウンタシャフトの回転数を下げ、スリーブと高段側の変速ギアのスプラインとの回転を同期させる。これにより、スリーブを高段側の変速ギアのスプラインに入れることが可能となる。

ブレーキは、作動時にカウンタシャフトの回転数を下げるため、カウンタシャフトに制動力を与える摩擦材を備えている。このとき、長期間にわたる使用により摩擦材が消耗するため、ブレーキは定期的にメンテナンスされる。

特許文献１には、クラッチケース内に設けられたブレーキが開示されている。車両に変速機が搭載されるとき、クラッチケースがエンジンに組み付けられる。

特開２００１−２６３４５７号公報

しかしながら、クラッチケースがエンジンに組み付けられ、クラッチケース内にブレーキが設けられているため、ブレーキにアクセスすることができず、摩擦材の交換時に、クラッチケースをエンジンから外して変速機を車両から降ろす必要があった。そのため、定期的に行われるブレーキのメンテナンス作業に長時間を要するという問題点があった。

本発明の目的は、ブレーキのメンテナンス作業を容易に行うことができる変速機を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明における変速機は、長尺形状を有し、その長手方向の一端を後壁として車両の後方に向けるように設けられるミッションケースと、２つの端部のうちの一方の端部を後端部として車両の後方に向けられるように設けられたカウンタシャフトと、カウンタシャフトの後端部からミッションケースの後壁の外まで延設されたブレーキシャフトと、ミッションケースの後壁に当該ミッションケースの外から着脱可能に配置され、ブレーキシャフトを介してカウンタシャフトに連結され、カウンタシャフトの回転を減速可能に構成されたカウンタシャフトブレーキと、を備える。

本発明によれば、カウンタシャフトブレーキがミッションケースの後壁にミッションケースの外から着脱可能に配置されていることにより、カウンタシャフトブレーキのメンテナンス時に変速機を車両から降ろさずに、ブレーキにアクセスすることができるため、ブレーキのメンテナンス作業を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る変速機の断面図である。 図１の部分拡大図である。 レンジケースを車両前方から見たときの図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る自動変速機の断面図である。
図１に示すように、変速機１は、インプットシャフト１１、それと同軸に配置されたメインシャフト１２と、それと同軸に配置されたアウトプットシャフト１３と、それらシャフト１１、１２、１３と平行に配置されたカウンタシャフト１４とを備えている。

さらに、変速機１は、インプットシャフト１１に固設されたインプットギア２２Ａと、インプットギア２２Ａに付随し、インプットギア２２Ａと一体回転するドグギア２３と、メインシャフト１２と同軸に配置され、メインシャフト１２に対して回転可能な複数（ここでは４つ）のメインギア２２と、各メインギア２２にそれぞれ付随し、その付随しているメインギア２２と一体回転するドグギア２３と、メインシャフト１２と一体的に回転し、メインシャフト１２に対して軸方向に移動可能な複数（ここでは３つ）のスリーブ３５と、インプットギア２２Ａに常時噛合し、カウンタシャフト１４と一体的に回転するインプットカウンタギア２４Ａと、各メインギア２２にそれぞれ常時噛合し、カウンタシャフト１４と一体的に回転する複数（ここでは５つ）のカウンタギア２４とを備える。５つのカウンタギア２４のうちのアウトプットシャフト１３に最も近いカウンタギア２４は、アイドルギア（図示せず）を介してメインギア２２に噛合される。

各スリーブ３５は、軸方向片側のドグギア２３と噛合する位置、軸方向反対側のドグギア２３と噛合する位置、軸方向両側のいずれのドグギア２３とも噛合しない位置に移動することができる。スリーブ３５がドグギア２３に噛合していないインプットギア２２Ａ、メインギア２２はそれぞれカウンタギア２４を介して空転（メインシャフト１２に対して自由に回転）する。

スリーブ３５をインプットギア２２Ａに付随するドグギア２３と噛合する位置に軸方向移動させると、インプットシャフト１１の動力が、インプットギア２２Ａを介してメインシャフト１２に伝達されることになる。また、複数のスリーブ３５のうちいずれかのスリーブ３５を各メインギア２２に付随するいずれかのドグギア２３と噛合する位置に軸方向移動させると、インプットシャフト１１の動力が、インプットギア２２Ａ、インプットカウンタギア２４Ａ、カウンタシャフト１４、カウンタギア２４、メインギア２２を介してメインシャフト１２に伝達されることになる。

また、１つのインプットギア２２Ａとインプットカウンタギア２４Ａとが対になって噛合し、４組のメインギア２２とカウンタギア２４とがそれぞれ対になって噛合するが、インプットギア２２Ａとインプットカウンタギア２４Ａとのギア比、およびメインギア２２とカウンタギア２４のギア比が対ごとに異なるので、選択されたスリーブ３５の選択された位置によって、インプットシャフト１１からメインシャフト１２へ伝達される回転数、トルクが異なる。これによって、前進ギア段５ｔｈ，４ｔｈ，３ｒｄ，２ｎｄ，１ｓｔが形成される。また、１組のメインギア２２とカウンタギア２４とがアイドルギアを介して噛合することで後進ギア段が形成される。

図１に示すように、メインシャフト１２の右方端部には、遊星歯車機構であるレンジ変速ギア機構４１のサンギア４２が固設されている。サンギア４２の周りには、複数の遊星ギア４３が配置されている。各遊星ギア４３は、キャリヤ４４によって纏めて軸支されている。これら遊星ギア４３の外側には、リングギア４５が配置されている。リングギア４５に対してスリーブ３５ａがアウトプットシャフト１３の軸方向に移動可能に設けられている。ミッションケースに固定されたプレート４７にはドグギア２３ａが設けられている。アウトプットシャフト１３にはこれと一体回転するドグギア２３ａが設けられている。

サンギア４２は、メインシャフト１２と同速度で回転する。スリーブ３５ａをミッションケースに固定されたプレート４７側のドグギア２３ａと噛合させたとき、サンギア４２の回転が、レンジ変速ギア機構４１の所定の減速比で減速されたアウトプットシャフト１３に伝達される。スリーブ３５ａをアウトプットシャフト１３側のドグギア２３ａと噛合させたとき、サンギア４２の回転が直結状態でアウトプットシャフト１３に伝達される。

レンジケース１０ｃ（後述する）の後壁部６５にはミッションケース１０の外からギアボックス２５が取り付けられる。レンジケース１０ｃの後壁部６５には、ブレーキ６０が取り付けられる平らな面６５ａ（図２参照）が形成されている。レンジケース１０ｃの後壁部６５が「ミッションケースの後壁」に相当する。ギアボックス２５には、アウトプットシャフト１３に設けられたギア（図示せず）に噛合するスピードメータギア２６が設けられている。

スリーブ３５をいずれのドグギア２３とも噛合させない状態であるニュートラル状態で、クラッチ（図示せず）を繋ぎエンジンを（図示せず）を仮想アクセルによって空吹かしすると、各メインギア２２およびドグギア２３が回転する。これにより、シフトダウン時に、それら各ドグギア２３の回転を高めて、各ドグギア２３と各スリーブ３５との回転を合わせることができる。

他方、シフトアップ時には、変速すべきメインギア２２のドグギア２３の回転数の方が、変速に用いるスリーブ３５の回転数よりも大きい場合が大半である。よって、ブレーキ６０でカウンタシャフト１４の回転数を調節することにより、メインギア２２のドグギア２３の回転を下げて、ドグギア２３と変速に用いるスリーブ３５との回転を合わせる。

図２は、図１の部分拡大図である。

ブレーキ６０はブレーキケース６７を有する。ブレーキケース６７は、図２に示すように、レンジケース１０ｃの後壁部６５の平らな面６５ａに外からボルト７２で着脱可能に設けられる。ブレーキ６０を平らな面６５ａに装着すればよいので、ブレーキ６０の着脱作業が容易にできる。ブレーキケース６７内には、図２に示すように、ブレーキシャフト５５（後述する）を介してカウンタシャフト１４と一体回転するハブ７４が収容されている。ハブ７４は、カウンタシャフト１４の端部に取り付けられる円板部７４ａと、円板部７４ａに一体成形された円筒部７４ｂとからなる。円筒部７４ｂの外周面には、スプライン７６が形成されている。

円筒部７４ｂのスプライン７６には、図２に示すように、複数のフリクションプレート７０が軸方向に移動可能に且つ周方向に固定されて係合されている。これらフリクションプレート７０の間には、セパレータプレート７１が配置されている。セパレータプレート７１は、図２に示すように、ブレーキケース６７の内周面に成形されたスプライン７８に係合されており、軸方向に移動可能に且つ周方向に固定されている。

図２に示すように、ブレーキケース６７には、セパレータプレート７１とフリクションプレート７０とを押し付けるための筒体状のピストン７９が、軸方向にスライド可能に設けられている。ピストン７９は、図２に示すように、ブレーキケース６７のボス部８０にスライド可能に被嵌される。

上記ボス部８０には、リターンバネ９０を押さえるリテーナ９１が取り付けられている。この構成によれば、エア供給ナット８７からエアチャンバ８５内に高圧エアが供給されると、図２において、ピストン７９が左方に移動してフリクションプレート７０とセパレータプレート７１とがストッパリング（図示せず）に当るまで左方に移動され、それらプレートが相互に押し付けられる。これにより、制動力が発生し、カウンタシャフト１４が減速される。

そして、高圧エアの供給を中止してエアチャンバ８５内からエアを抜くと、ピストン７９がリターンバネ９０により右方に移動されて元の位置にリセットされ、フリクションプレート７０とセパレータプレート７１とは押し付けから解放される。これにより、制動力がカットされ、カウンタシャフト１４が減速されない。

このようにカウンタシャフト１４の回転数を調節するブレーキ６０は、シフトアップ毎に作動され、フリクションプレート７０とセパレータプレート７１との摩擦により発熱し、また、ピストン７９とブレーキケース６７のボス部８０との摩擦により発熱する。仮に、ブレーキケース６７内にオイル（潤滑油）が滞留するのであれば、熱がオイルに蓄積される。このため、ブレーキケース６７内の温度が上昇し、ブレーキ６０の耐焼付性・耐久性・信頼性を低下させる。

ブレーキ６０の耐焼付性等を確保するためには、ブレーキ６０に供給されるオイル６２を循環させればよい。オイル６２を強制的にブレーキ６０に供給するオイルポンプを備え、かつ、供給したオイル６２をブレーキ６０から排出させる構造を備えることで、オイル６２を循環させることができる。
本実施の形態では、簡単な構成により、ブレーキ６０に供給されるオイル６２を循環させることができる潤滑機構を提案する。

潤滑機構について説明する前に、ミッションケース１０等について、また、ミッションケース１０内のオイル６２等について説明する。

ミッションケース１０は、図１に示すように、メインシャフト１２、カウンタシャフト１４、メインギア２２、ドグギア２３、カウンタギア２４などが収容されるメインケース１０ａと、クラッチ（図示せず）が収容されるクラッチケース１０ｂと、レンジ変速ギア機構４１が収容されるレンジケース１０ｃとからなる。カウンタシャフト１４の前端部はクラッチケース１０ｂの前側壁にローラベアリングを介して軸支されている。また、カウンタシャフト１４の後端部はメインケース１０ａの後側壁にローラベアリングを介して軸支されている。

オイル６２は、クラッチケース１０ｂを除くミッションケース１０内の底部に貯留されており、静止時（各カウンタギアの静止時）に図１に仮想線で示す油面６２ａとなっている。油面６２ａが傾いているのは、変速機１が車両に縦置きされ、エンジン側が高くなるように傾斜しているためである。

ミッションケース１０内のオイル６２は次のように循環する。
まず、ミッションケース１０内の底部に貯留されたオイル６２がオイルポンプ６１で汲み上げられる。汲み上げられたオイル６２は、メインシャフト１２の軸心に沿って案内され、各メインギア２２を軸支するベアリングに供給される。さらに、メインシャフト１２の後端部からアウトプットシャフト１３の軸心に沿って案内される。アウトプットシャフト１３には径方向の穴１３ａ（図２参照）が設けられているため、オイル６２がアウトプットシャフト１３の回転時の遠心力により径方向の穴１３ａを通ってギアボックス２５内に吐出され、ギアボックス２５内のスピードメータギア２６に供給される。ギアボックス２５内のオイル６２がレンジケース１０ｃに戻され、戻されたオイル６２がブレーキケース６７に供給されることについては、後述する。

次に、潤滑機構について各図を用いて説明する。図２及び図３に示すように、潤滑機構は、ブレーキケース６７にオイル６２を供給する手段として、複数のオイル入口６８、６９を有している。オイル入口６８は、レンジケース１０ｃ側のオイル６２をブレーキケース６７内に取り込むためのもので、レンジケース１０ｃの後壁部６５の下部に円周方向（ハブ７４の回転方向）に沿ってほぼ等間隔に複数（ここでは６個）設けられる。複数のオイル入口６８のいずれかからもブレーキケース６７にオイル６２を取り込むことができるので、ブレーキケース６７へのオイル６２の供給が確実になる。

また、オイル入口６９は、図２に示すように、レンジケース１０ｃの後壁部６５におけるブレーキケース６７の内部空間の上部位置とほぼ同じ高さとなる位置に設けられる。また、オイル戻り口６９Ａは、図２に示すように、レンジケース１０ｃの後壁部６５におけるギアボックス２５の内部空間の下部（ここでは、ギアボックス２５の底部２７）よりやや高い位置に設けられる。

図３は、レンジケース１０ｃを車両前方から見たときの図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図４にオイル６２の流れを点線で示す。

図３に示すように、レンジケース１０ｃの後壁部６５には、オイル戻り口６９Ａの位置を上端として、また、オイル入口６９の位置を下端として、オイル６２を下方に案内するための誘導部６９Ｂが設けられる。誘導部６９Ｂは、図４に示すように、深さ約１２ｍｍの凹状断面形状の溝を有し、その溝の底部にオイル入口６９およびオイル戻り口６９Ａが設けられる。オイル入口６９にオイル６２を流入し易くするため、オイル入口６９の全周縁における下側略半周縁に沿って所定の高さを有する凸状断面形状のフランジ６９Ｃが設けられる。図３における紙面奥側（図４に示すＲＲ側）のギアボックス２５内のオイル６２をオイル戻り口６９Ａに通して、図３における紙面手前側（図４に示すＦＲ側）のレンジケース１０ｃ内に取り込む。これにより、取り込んだオイル６２を誘導部６９Ｂに沿わせて流下させ、オイル入口６９に案内し、オイル入口６９を通してＲＲ側のブレーキケース６７内に取り込むことができる。その結果、ブレーキケース６７へのオイル６２の供給がより確実になされる。なお、ギアボックス２５内とブレーキケース６７内とをパイプで連通させることで、ギアボックス２５内のオイル６２をブレーキケース６７内に取り込むようにしてもよい。

以上、ブレーキケース６７にオイル６２を供給する手段について説明したが、次に、オイル６２をブレーキケース６７から排出する手段について図１及び図２を参照して説明する。図２にオイル６２の流れを点線で示す。

潤滑機構は、ブレーキシャフト５５を備えている。ブレーキシャフト５５は、カウンタシャフト１４をその軸方向に延長するように設けられる。ブレーキシャフト５５はカウンタシャフト１４と同軸に配置される。ブレーキシャフト５５の前端部５６に設けられたボルト部５６ａが、カウンタシャフト１４の後端部に設けられためねじ部１４ａに螺合される。ブレーキシャフト５５の後端部５７は、レンジケース１０ｃの後壁部６５にボールベアリング６６を介して支持される。

ブレーキシャフト５５は、ブレーキシャフト５５の中心軸に沿ってブレーキケース６７内のオイル６２を導く第１通路５５１と、中心軸に沿って導かれたオイル６２をカウンタシャフト１４の回転を伴う遠心力によってミッションケース１０内に供給する第２通路５５２とを有する。第１通路５５１および第２通路５５２は、ブレーキシャフト５５の後端部５７に設けられている。ブレーキシャフト５５の中間部５８はブレーキシャフト５５の後端部５７より小径になっている。中間部５８を小径にした理由は、ブレーキシャフト５５を軽量にするため、および、慣性モーメントを小さくすることによりブレーキシャフト５５の回転数を変化させやすくするためなどである。

第１通路５５１の後端はブレーキケース６７内に連通して、オイル６２の流入口になっている。第１通路５５１の前端は第２通路５５２に連通する。第２通路５５２の先端はレンジケース１０ｃ内に連通して、オイル６２の吐出口になっている。つまり、ブレーキケース６７内とレンジケース１０ｃ内とは、第１通路５５１および第２通路５５２を介して連通している。

第２通路５５２は、ブレーキシャフト５５の軸方向に対して直交する方向に穿設される。なお、第２通路５５２は、ブレーキシャフト５５の軸方向に対して斜め方向に穿設されてもよい。第２通路５５２の吐出口は、レンジ変速ギア機構４１の方向を向くようにしてもよい。これにより、第１通路５５１の距離を短くした上で、レンジ変速ギア機構４１にオイル６２を効果的に供給することができる。図２では、第２通路５５２は、ブレーキシャフト５５の中心軸から上方向の通路と、下方向の通路との２本であるが、３本以上であってもよい。

このブレーキシャフト５５を用いることで、次のように、オイル６２をブレーキケース６７から排出することができる。なお、ブレーキケース６７内のオイル６２の油面６２ａの位置は、第１通路５５１より高いものとする。

ブレーキシャフト５５がカウンタシャフト１４と一体回転すると、遠心力によって第２通路５５２内のオイル６２がレンジ変速ギア機構４１に向かって吐出され、オイル６２がレンジ変速ギア機構４１に供給される。カウンタシャフト１４の回転により第２通路５５２内のオイル６２が吐出されると、第１通路５５１および第２通路５５２内の圧力が下がって、ブレーキケース６７内のオイル６２が第１通路５５１に流入する。つまり、ブレーキケース６７内のオイル６２が第１通路５５１および第２通路５５２を介して排出される。

なお、レンジ変速ギア機構４１に供給されたオイル６２の多くは流下してレンジケース１０ｃ内に溜まる。レンジケース１０ｃ内のオイル６２は、オイル入口６８を通って、ブレーキケース６７内に流入する。このため、ブレーキケース６７内のオイル６２の油面６２ａの高さは一定に保たれる。つまり、ブレーキケース６７の内部空間、第１通路５５１、第２通路５５２、レンジケース１０ｃの内部空間、およびオイル入口６８により、オイル６２の循環経路が構成される。これにより、オイル６２がブレーキケース６７内に滞留することなく、ブレーキケース６７内とレンジケース１０ｃとの間で循環するため、ブレーキ６０の作動時におけるブレーキケース６７内のオイル６２の温度上昇を抑えることができる。

従来の変速機では、ブレーキ６０がクラッチケース１０ｂ内に設けられていた。これにより、ブレーキ６０をメンテナンスするとき、外部からブレーキ６０にアクセスできないため、クラッチケース１０ｂをエンジンから外して変速機を車体から降ろす必要があって、メンテナンス作業に長時間を要していた。これに対し、この実施形態では、レンジケース１０ｃの後壁部６５に外からボルト７２で着脱可能に設けられる。これにより、車両に搭載された変速機の後ろ側からブレーキ６０にアクセスして、ボルト７２を緩めて後壁部６５からブレーキ６０を外し、必要なメンテナンスを行うことができる。つまり、ブレーキ６０のメンテナンス時に変速機をエンジンから外して車体から降ろす必要がなく、メンテナンス作業が容易になる。

また、この実施形態では、ブレーキケース６７内のオイル６２を排出できるという利点と、排出するオイル６２をレンジ変速ギア機構４１に供給できるという利点との両方を得ることができる。従来、レンジ変速ギア機構４１を冷却する装置（例えばオイル配管）が詰まると、レンジ変速ギア機構４１が焼き付く可能性があったが、カウンタシャフト１４と一体回転するブレーキシャフト５５に設けられた第１通路５５１および第２通路５５２により自動的にオイル６２がレンジ変速ギア機構４１に供給されるため、レンジ変速ギア機構４１の焼き付きを防止することができる。

さらに、より多くの第２通路５５２をブレーキシャフト５５の軸方向と直交する方向に放射状に設けることで、オイル６２をブレーキケース６７から排出する能力を高めることができる。

この場合、複数本の第２通路５５２のうちの何本かをブレーキシャフト５５の軸方向に対して斜め方向を向いた第２通路５５２にすることで、レンジケース１０ｃ内の広範囲にオイル６２を供給することができる。

また、この実施形態では、車両前後方向で、ブレーキ６０の位置とレンジ変速ギア機構４１の位置との距離が短いため、第１通路５５１の距離が短くなり、オイル６２の循環経路の小型、省スペースを図ることができる。なお、レンジ変速ギア機構４１がない場合、第１通路５５１の距離をなるべく短くすることが好ましい。これにより、オイル６２の循環経路をさらに小型および省スペースにすることができる。

１ 変速機
１０ ミッションケース
１０ａ メインケース
１０ｂ クラッチケース
１０ｃ レンジケース
１４ カウンタシャフト
４１ レンジ変速ギア機構
５５ ブレーキシャフト
５５１ 第１通路
５５２ 第２通路
６０ ブレーキ
６２ オイル
６２ａ 油面
６７ ブレーキケース
６８、６９ オイル入口
６９Ａ オイル戻り口
６９Ｂ 誘導部

Claims (6)

1. 長尺形状を有し、その長手方向の一端を後壁として車両の後方に向けるように設けられるミッションケースと、
   ２つの端部のうちの一方の端部を後端部として車両の後方に向けられるように設けられたカウンタシャフトと、
   前記カウンタシャフトの後端部から前記ミッションケースの後壁の外まで延設されたブレーキシャフトと、
   前記ミッションケースの後壁に当該ミッションケースの外から着脱可能に配置され、前記ブレーキシャフトを介してカウンタシャフトに連結され、前記カウンタシャフトの回転を減速可能に構成されたカウンタシャフトブレーキと、
   を備える、変速機。
2. 前記カウンタシャフトブレーキは、オイルを収容可能なブレーキケースを有し、
   前記ブレーキシャフトは、当該ブレーキシャフトの中心軸に沿って前記ブレーキケース内のオイルを導く第１通路と、前記中心軸に沿って導かれたオイルをカウンタシャフトの回転を伴う遠心力によってミッションケース内の後部に供給する第２通路とを有する、請求項１に記載の変速機。
3. 前記ミッションケース内の後部にレンジ変速ギア機構が配置され、
   前記第２通路の吐出口は、前記レンジ変速ギア機構の方向を向いている、請求項２に記載の変速機。
4. 前記第２通路は、前記ブレーキシャフトの軸方向に対して斜め方向を向く、請求項２または３に記載の変速機。
5. 前記ミッションケースの後壁は、前記ミッションケース内のオイルを前記ブレーキケース内に取り込むためのオイル入口を有する、請求項２に記載の変速機。
6. 前記ミッションケースの後壁には、前記カウンタシャフトブレーキが取り付けられる平らな面が形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の変速機。

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