JP2017190828A - 変速機の歯打ち振動抑制構造 - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向の歯打ち振動の発生を抑制する。【解決手段】本発明に係る変速機の歯打ち振動抑制構造は、第１のはすば歯車２０ａが設けられた入力軸１２と、第１のはすば歯車２０ａが噛み合う第２のはすば歯車２０ｂが設けられ、入力軸１２と並列に配置されたカウンタ軸１６と、を回転可能に収容する変速機ケース１８を備える変速機において、入力軸１２をその軸方向の所定位置に回転自在に保持する保持手段と、第１のはすば歯車２０ａ及び第２のはすば歯車２０ｂの対２０における「はすば」のねじれ方向に依存してカウンタ軸１６に及ぼされるスラスト力を相殺する軸方向に、カウンタ軸１６を回転自在に付勢する付勢手段が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機の歯打ち振動抑制構造、特に、はすば歯車対を備える変速機の歯打ち振動抑制構造に関する。

一般に、駆動力源であるエンジンにクラッチ等を介して連結される入力軸と、それと同軸にニードルベアリングなどを介してその軸心まわりに相対回転可能に連結されると共に、差動歯車装置等を介して駆動輪に連結される出力軸と、それら入力軸及び出力軸と並列に設けられたカウンタ軸とを変速機ケース内に備える車両用変速機であって、入力軸に設けられたはすば歯車とカウンタ軸に設けられたはすば歯車との対が噛み合わされて構成されている車両用変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２１６５６０号公報

ところで、上記のはすば歯車の対を備える車両用変速機において、車両の停車中であって、その変速機のシフトポジションがニュートラル、スロットルバルブが全閉、且つクラッチが接続状態にあるときは、エンジンからの駆動力がクラッチ、入力軸に設けられたはすば歯車、及びカウンタ軸に設けられたはすば歯車を介してカウンタ軸に伝達される。この状態では、潤滑油などによりカウンタ軸に及ぼされる回転抵抗はさほど大きくなく、入力軸及びそれに設けられたはすば歯車の回転方向と、それに噛み合っているはすば歯車の対における「はすば」のねじれ方向に依存して、入力軸及びカウンタ軸にそれぞれ逆方向にスラスト力が作用する。この結果、このはすば歯車の対において、それぞれの回転方向の歯面ズレ（又はガタ）及びスラスト方向の歯面ズレ（又はガタ）が発生する。

かかる状態において、通常アイドリング状態にあるエンジンからのトルク変動が入力軸に負荷されると、入力軸及びそのはすば歯車は変動した回転状態になり、カウンタ軸及びそのはすば歯車は回転方向のズレ又はガタを介して回転とトルクが伝達されるので、回転角振幅差が生じる（図３（Ａ）参照）。その様子は、相対回転角振幅が発生した状態になる（図３（Ｂ）参照）。その結果、このような相対回転角振幅が発生した状態では、はすば歯車の対の歯面の衝突が発生し、回転方向の歯打ち振動（音）が発生するという問題が存した。

そこで、本発明はかかる問題を解消すべく創案され、その課題は、このような回転方向の歯打ち振動（音）の発生を抑制することができる変速機の歯打ち振動抑制構造を提供することにある。

上記課題を解決する本発明に係る変速機の歯打ち振動抑制構造は、第１のはすば歯車が設けられた入力軸と、当該第１のはすば歯車が噛み合う第２のはすば歯車が設けられ、前記入力軸と並列に配置されたカウンタ軸と、を回転可能に収容する変速機ケースを備える変速機において、
前記入力軸をその軸方向の所定位置に回転自在に保持する保持手段と、
前記第１のはすば歯車及び第２のはすば歯車の対における「はすば」のねじれ方向に依存して前記カウンタ軸に及ぼされるスラスト力を相殺する軸方向に、前記カウンタ軸を回転自在に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る変速機の歯打ち振動抑制構造によれば、入力軸はその軸方向の所定位置に保持手段によって回転自在に保持され、カウンタ軸は第１のはすば歯車及び第２のはすば歯車の対における「はすば」のねじれ方向に依存してカウンタ軸に及ぼされるスラスト力を相殺する軸方向に、付勢手段によって付勢されているので、前記第１のはすば歯車及び第２のはすば歯車対における「はすば」の歯面間にズレ又はガタの発生が抑制される。これにより、エンジンからのトルク変動が入力軸に負荷される場合であっても、入力軸及びそのはすば歯車とカウンタ軸及びそのはすば歯車とは、回転角振幅差が生じることが抑制される。換言すると、同一の回転角振幅で同期して回転するので、回転方向の歯打ち振動の発生が抑制され、歯打ち音を抑制することができる。

本発明の一実施形態による歯打ち振動抑制構造を備える手動変速機を示す断面図である。 （Ａ）は図１における一点鎖線で囲む領域ＩＩの拡大断面図であり、（Ｂ）は端面図である。 従来技術による入力軸とカウンタ軸の作動の様子を説明するためのタイムチャートであり、（Ａ）は回転角振幅、（Ｂ）は相対回転角、（Ｃ）は回転加速度をそれぞれ示す。 本発明の一実施形態による入力軸とカウンタ軸の作動の様子を説明するための図３に対応するタイムチャートであり、（Ａ）は回転角振幅、（Ｂ）は相対回転角、（Ｃ）は回転加速度をそれぞれ示す。

次に、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明が好適に適用される車両用手動変速機１０の構成を概略的に示す断面図であり、図２（Ａ）は図１における一点鎖線で囲む領域ＩＩの拡大断面図であり、図２（Ｂ）は端面図である。

車両用の手動変速機１０（以下、単に変速機１０という）は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に好適に用いられる横置き型の歯車式変速装置であり、図示しないクラッチ等を介して駆動力源である不図示のエンジンに連結される入力軸１２と、その入力軸１２と同軸に、例えば、ニードルベアリング１３を介して軸心まわりに相対回転可能に連結されると共に、図示しない差動歯車装置等を介して駆動輪に連結される出力軸１４と、それら入力軸１２及び出力軸１４と並列に設けられたカウンタ軸１６とを、非回転部材である変速機ケース１８内に備えて構成されている。さらに、上記変速機１０では、入力軸１２に設けられた第１のはすば歯車２０ａとカウンタ軸１６に設けられた第２のはすば歯車２０ｂとが相互に噛み合わされて、はすば歯車の対２０を構成している。なお、図示しないクラッチの接続時において、上記入力軸１２及びカウンタ軸１６は駆動力源としてのエンジンからの出力により常に回転される。

ここで、本実施形態に係る変速機１０においては、図２（Ａ）に示されるように、第１のはすば歯車２０ａは右ねじりの「はすば」であるのに対し、第２のはすば歯車２０ｂは左ねじりの「はすば」であり、入力軸１２の回転方向がエンジンからの負荷の入力方向（図２（Ａ）に矢印Ａで示されている）から見て時計回り（図２（Ｂ）に矢印Ｂで示されている）であるとき、入力軸１２には矢印Ｃ方向のスラスト力が作用するのに対し、カウンタ軸１６には矢印Ｄ方向のスラスト力が作用する。

上記変速機１０は、例えば、運転席近傍に設けられた図示しないシフト操作装置の操作に応じて、複数の変速段のうちのいずれかを選択的に成立させる機械式の手動変速機である。

本実施形態に係る変速機１０は、変速機ケース１８の一部として軸心方向に直交して配置された中間隔壁１８ａを備えている。そして、入力軸１２は中間隔壁１８ａに取付けられた後述の第１の環状支持部材２２を介して支持された第１の玉軸受２４ａによって回転自在に支持されている。なお、入力軸１２に同軸にニードルベアリング１３を介してその軸心まわりに相対回転可能に連結された出力軸１４は、さらに変速機ケース１８の端壁（図１では右端壁）に第２の玉軸受２４ｂによって回転自在に支持されている。第１の環状支持部材２２は、第１の玉軸受２４ａを収容する穴を有する環状基部２２ａと、当該環状基部２２ａから軸方向に突出する円筒状部２２ｂと、当該円筒状部２２ｂの内側に軸方向の段部を有して設けられた環状棚部２２ｃとを有し、後述のスラスト軸受３０が配設される環状凹部を形成している。

さらに、入力軸１２には環状のフランジ部材２６が軸方向に相対移動不能に設けられている。この環状のフランジ部材２６は、中心部のフランジ部２６ａとこのフランジ部２６ａに対して軸方向に段部を有して外周に設けられた円筒状部２６ｂとから形成されており、フランジ部２６ａの両側に、上述の第１の環状支持部材２２と同様に、後述のスラスト軸受３０が配設される環状凹部が形成されている。

また、変速機ケース１８の端壁（図１では左端壁）には第２の環状支持部材２８が取付けられている。第２の環状支持部材２８は入力軸１２が挿通される穴を有する環状基部２８ａと当該環状基部２８ａの外周に軸方向に段部を有して設けられた円筒状部２８ｂを備えており、上述の第１の環状支持部材２２と同様に、後述のスラスト軸受３０が配設される環状凹部が形成されている。

そして、上記第１の環状支持部材２２と環状のフランジ部材２６との間、及び第２の環状支持部材２８と環状のフランジ部材２６との間で、それぞれ、上述の環状凹部内にスラスト軸受３０が配設されている。すなわち、これらのスラスト軸受３０は、第１の環状支持部材２２と環状のフランジ部材２６との間においては、円筒状部２２ｂと環状棚部２２ｃとで画成される環状凹部及び円筒状部２６ｂとフランジ部２６ａとで画成される環状凹部に渡って配設されている。また、第２の環状支持部材２８と環状のフランジ部材２６との間においては、円筒状部２８ｂと環状基部２８ａとで画成される環状凹部及び円筒状部２６ｂとフランジ部２６ａとで画成される環状凹部に渡ってスラスト軸受３０が配設されている。

かくて、上述の第１の環状支持部材２２、環状のフランジ部材２６、第２の環状支持部材２８、上記第１の環状支持部材２２と環状のフランジ部材２６との間、及び環状のフランジ部材２６と第２の環状支持部材２８との間に配設されたスラスト軸受３０によって、本発明の入力軸１２をその軸方向の所定位置に回転自在に保持する保持手段が構成されている。

さらに、カウンタ軸１６は変速機ケース１８の中間隔壁１８ａ及び端壁（図１では右端壁）にそれぞれ取付けられた第３の玉軸受３２ａ、及び第４の玉軸受３２ｂによって軸方向に僅かに相対移動可能で回転自在に支持されている。そして、カウンタ軸１６には環状のフランジ部材３４が軸方向に相対移動不能に設けられている。この環状のフランジ部材３４は、中心部のフランジ部３４ａとこのフランジ部３４ａに対して軸方向に段部を有して外周に設けられた円筒状部３４ｂとから形成されており、上述の環状のフランジ部材２６と同様に、スラスト軸受３０が配設される環状凹部が形成されている。

また、変速機ケース１８の端壁（図１では左端壁）には円筒状部材３６が固設され、本実施の形態では、当該円筒状部材３６の内部に、カウンタ軸１６を回転自在に矢印Ｄ方向のスラスト力を相殺する方向に付勢する弾性材３８が配置されている。弾性材３８は、本実施の形態では、ゴム材料から円盤状に構成され、この弾性材３８を覆う保護用の弾性プレート３９及びこの弾性プレート３９に隣接して設けられた環状のスペーサ部材４０を有して形成されている。これらの弾性プレート３９及び環状のスペーサ部材４０は、弾性材３８の伸縮に応じて円筒状部材３６に対して摺動可能である。また同じく、円筒状部材３６の端部とスペーサ部材４０とによってスラスト軸受３０が配設される環状凹部が画成されている。

そして、上記弾性材３８と環状のフランジ部材３４との間において、円筒状部３４ｂとフランジ部３４ａとで画成された環状凹部、及び円筒状部材３６の端部とスペーサ部材４０とで画成された環状凹部に渡ってスラスト軸受３０が配設されている。なお、スペーサ部材４０の厚みは、環状のフランジ部材３４のカウンタ軸１６への取付け位置に応じて適宜選択可能である。

なお、上述のスラスト軸受３０は全て、左右２つの対向する環状軌道盤３０ａの間に、保持器３０ｂに回転可能に保持された複数の転動体３０ｃが介在されて構成される周知のものである。したがって、その詳細な説明はここでは省略する。

なお、上記実施形態では、カウンタ軸１６に及ぼされる矢印Ｄ方向のスラスト力を相殺する軸方向に、カウンタ軸１６を回転自在に付勢する手段として、ゴム材料から構成される円盤状の弾性材３８を用いたが、これはコイルバネなど弾性力を保持できるものに置き換えてもよい。

ここで図１に戻るに、本実施形態に係る変速機１０は、出力軸１４とカウンタ軸１６との間に歯数比が異なる複数組の変速歯車（変速歯車対）４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ（以下、特に区別しない場合には単に変速歯車４２という）が配設されると共に、それら各変速歯車４２に対応して複数の噛合クラッチが設けられた平行軸式の常時噛合式変速機構であり、図示しないシフトセレクトシャフトの駆動によりそれら各噛合クラッチの何れかを選択的に係合させて変速段を切り換える同期装置（同期噛合装置）４４ａ、４４ｂ、４４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に同期装置４４という）を備えて構成され、前進６段の変速段が選択的に成立されるようになっている。

また、前記変速機１０において、上記出力軸１４及びカウンタ軸１６には、後進走行のための後進歯車（後進歯車対）４６が設けられると共に、その後進歯車４６における出力軸１４側の歯車４６ａとカウンタ軸１６側の歯車４６ｂとの間に遊転歯車（アイドル歯車）４８が噛み合わされている。また、上記後進歯車４６に対応して噛合クラッチが設けられると共に、その噛合クラッチを係合乃至解放させるための同期装置５０が設けられており、その同期装置５０により対応する噛合クラッチが係合されて上記カウンタ軸１６側の歯車４６ｂのそのカウンタ軸１６に対する相対回転が阻止されることで、後進変速段が成立されるようになっている。なお、本実施形態においては、図１に示すように、この後進歯車４６における出力軸１４側の歯車４６ａと、上記変速歯車４２ｅにおける出力軸１４側の歯車とは共通の歯車とされている。

前記変速機１０では、図示しないシフトセレクトシャフトが駆動されて前記同期装置４４ａ、４４ｂ、４４ｃのいずれかにより、前記変速歯車４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅのいずれかに対応する噛合クラッチが選択されて係合されると、その選択された変速歯車４２とカウンタ軸１６との相対回転が阻止されて所定の変速比（入力軸１２の回転速度／出力軸１４の回転速度）の変速段が成立される。なお、前記同期装置４４ａにより前記第１のはすば歯車２０ａに対応する噛合クラッチが係合されると、前記入力軸１２と出力軸１４とが直結されて変速比が１である変速段が成立される。

また、前記変速機１０では、前記同期装置５０により前記後進歯車４６に対応する噛合クラッチが係合されると、前記カウンタ軸１６側の後進歯車４６ｂとそのカウンタ軸１６との相対回転が阻止されて後進変速段が成立される。

上述のように構成された変速機１０では、車両の走行時において、駆動力源であるエンジンから入力軸１２に回転とトルクが入力される。そして、その回転とトルクは、入力軸１２に設けられた第１のはすば歯車２０ａとこれに噛み合わされた第２のはすば歯車２０ｂとのはすば歯車対２０を介してカウンタ軸１６に伝達され、カウンタ軸１６と出力軸１４との間に配設された複数組の変速歯車４２の選択されたいずれかを介して出力軸１４に伝達され、車両が駆動される。

一方、前記変速機１０において、車両が停止されエンジンからのトルク変動が入力軸１２に負荷された場合、入力軸１２は、第１の環状支持部材２２、環状のフランジ部材２６、第２の環状支持部材２８、第１の環状支持部材２２と環状のフランジ部材２６との間、及び環状のフランジ部材２６と第２の環状支持部材２８との間に配設されたスラスト軸受３０によって構成されている保持手段によって、その軸方向の所定位置に回転自在に保持されている。そして、カウンタ軸１６は、第１のはすば歯車２０ａ及び第２のはすば歯車２０ｂのはすば歯車対２０における「はすば」のねじれ方向に依存して、カウンタ軸１６に及ぼされる矢印Ｄ方向のスラスト力を相殺する軸方向に、弾性材３８、弾性プレート３９及びスペーサ部材４０によって構成されている付勢手段によって付勢されているので、第１のはすば歯車２０ａ及び第２のはすば歯車２０ｂのはすば歯車対２０における「はすば」の歯面間のズレ又はガタの発生が抑制される。この結果、図４（Ａ）に示すように、入力軸１２及び第１のはすば歯車２０ａとカウンタ軸１６及び第２のはすば歯車２０ｂとは、回転角振幅差が生じることなく、換言すると、図４（Ｂ）に示すように、同一の回転角振幅で同期して回転する。したがって、図４（Ｃ）に示すように、回転方向の歯打ち振動の発生が抑制される。かくて、歯打ち音の発生も好適に抑えられる。

また、上記実施形態に係る変速機１０においては、入力軸１２の回転方向がエンジンからの負荷の入力方向（図２（Ａ）に矢印Ａで示されている）から見て時計回り（図２（Ｂ）に矢印Ｂで示されている）であり、第１のはすば歯車２０ａは右ねじりの「はすば」であるのに対し、第２のはすば歯車２０ｂは左ねじりの「はすば」である場合について説明したが、仮に、入力軸１２の回転方向は同じく時計回りであるが、第１のはすば歯車２０ａが左ねじりの「はすば」であるのに対し、第２のはすば歯車２０ｂが右ねじりの「はすば」である場合には、入力軸１２には矢印Ｃ方向と逆方向のスラスト力が作用するのに対し、カウンタ軸１６には矢印Ｄ方向と逆方向のスラスト力が作用することになる。この場合には、他の実施形態として、カウンタ軸１６に及ぼされるこの逆方向のスラスト力を相殺する軸方向に、カウンタ軸１６を回転自在に付勢するようにすればよい。すなわち、図１及び図２（Ａ）に示した弾性材３８、弾性プレート３９及びスペーサ部材４０によって構成されている付勢手段に代えて、図示はしないが、前述の中間隔壁１８ａとカウンタ軸１６に設けられているフランジ部材３４との間に、弾性材としてのコイルスプリングとスラスト軸受３０とを配設するようにしてもよい。かくて、コイルスプリングによってフランジ部材３４がスラスト軸受３０を介して付勢されるので、カウンタ軸１６がそれに及ぼされる逆方向のスラスト力を相殺する軸方向に、回転自在に付勢されることになる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された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。例えば、本発明は出力軸を介さずにカウンタ軸から出力されるいわゆる二軸式変速機にも適用される。

１２ 入力軸
１４ 出力軸
１６ カウンタ軸
１８ 変速機ケース
２０ はすば歯車の対
２０ａ 第１のはすば歯車
２０ｂ 第２のはすば歯車
２２ 第１の環状支持部材
２６ フランジ部材
２８ 第２の環状支持部材
３０ スラスト軸受
３８ 弾性材

Claims (1)

1. 第１のはすば歯車が設けられた入力軸と、当該第１のはすば歯車が噛み合う第２のはすば歯車が設けられ、前記入力軸と並列に配置されたカウンタ軸と、を回転可能に収容する変速機ケースを備える変速機において、
   前記入力軸をその軸方向の所定位置に回転自在に保持する保持手段と、
   前記第１のはすば歯車及び第２のはすば歯車の対における「はすば」のねじれ方向に依存して前記カウンタ軸に及ぼされるスラスト力を相殺する軸方向に、前記カウンタ軸を回転自在に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする変速機の歯打ち振動抑制構造。

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