JP2018004050A - 変速機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中空形状の回転軸17に同軸に固定された第1歯車18と、回転軸の外周に互いに対向して回転自在に同軸に配置された第2歯車20及び第3歯車21と、第2歯車及び第3歯車の間に配置され、第2歯車及び第1歯車を結合し第3歯車及び第1歯車を非結合とする状態と、第3歯車及び第1歯車を結合し第2歯車及び第1歯車を非結合とする状態との何れかを選択する歯車選択クラッチ50と、回転軸の中空部に配置した操作軸40を歯車選択クラッチに連結し、操作軸を軸方向に進退させることで歯車選択クラッチを操作するクラッチ操作部51と、を備えている。
【選択図】図4
Description
特許文献1の変速機構には、出力軸の外周に一対の歯車が回転自在に同軸に配置されているとともに、一対の歯車を出力軸に結合するための結合スリーブが配置されている。そして、結合スリーブを一対の歯車の一方に連結する変速操作を行うことで、入力軸に伝達された回転力が、一対の歯車の一方を介して出力軸に伝達されるようになっている。
したがって、特許文献1の変速機構を車両用の変速機構として使用すると、車両搭載性の面で問題がある。
そこで、本発明は、小型化を図ることができる変速機構を提供することを目的としている。
また、以下に示す第1実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
図1は、本発明に係る車両1を模式的に示したものである。図1の矢印F−Bは車両1の前後方向、矢印L−Rは、車両1の左右方向を示している。
車両1は、前輪(左の前輪2FL及び右の前輪2FR)を駆動するフロントユニット3を備えており、エンジン及びモータジェネレータの駆動力を備えたハイブリッド車両である。
フロントユニット3は、図2に示すように、電動機及び発電機として作動する第1モータジェネレータMG1と、同じく電動機及び発電機として作動する第2モータジェネレータMG2と、エンジン4と、第1及び第2モータジェネレータMG1、MG2及びエンジン4が連結されているトランスミッション5と、トランスミッション5の出力により駆動される差動装置6とを有し、差動装置6から車両1の左右に延びる車軸7、7が、左の前輪2FL及び右の前輪2FRに連結されている。
図3は、トランスミッション5の内部構造を示すものであり、トランスミッションケース8に、第1及び第2モータジェネレータMG1、2、エンジン4及び差動装置6に連結する回転要素列9が配置されている。
この回転要素列9は、第1モータジェネレータMG1に回転軸10aを介して連結されている第1回転要素10と、差動装置6に回転軸11aを介して連結されている第2回転要素11と、エンジン4に回転軸12aを介して連結されている第3回転要素12と、第2モータジェネレータMG2に回転軸13aを介して連結されている第4回転要素13と、を備えている。そして、回転要素列9は、第1回転要素10及び第2回転要素11が第5回転要素14を介して連結され、第3回転要素12及び第4回転要素13が第6回転要素15を介して連結され、第2回転要素11及び第3回転要素12が変速機構16を介して連結されている。
そして、変速機構16の下側の領域を囲むようにバッフルプレート46が配置されている。
変速機構16は、図4に示すように、入力軸17の一端側外周に入力歯車18が同軸に固定されており、この入力歯車18は、第2回転要素11の回転要素出力歯車19に噛合している。
また、入力軸17の他端側外周に第1出力歯車20が入力軸17に対して回転自在に同軸に配置されているとともに、第1出力歯車20及び入力歯車18の間の入力軸17の外周に、第1出力歯車20より歯車直径の大きな第2出力歯車21が入力軸17に対して回転自在に配置されている。
変速機構16の第1出力歯車20には、第3回転要素12の第1入力歯車22が噛合し、第2出力歯車21には、第3回転要素12の第2入力歯車23が噛合している。
そして、第1出力歯車20及び入力歯車18を結合状態とする第1変速、第2出力歯車21及び入力歯車18を結合状態とする第2変速、或いは第1出力歯車20及び第2出力歯車21のいずれも入力歯車18と非結合とするニュートラル状態とする歯車選択クラッチ50と、歯車選択クラッチの操作を行うクラッチ操作部51と、を備えている。
図5に示すように、中空円筒形状の入力軸17の軸P方向の一端は、ケース内壁8aにラジアル軸受25を介して回転自在に支持されており、入力軸17の軸P方向の他端は、ケース内壁8bにラジアル軸受26を介して回転自在に支持されている。
入力軸17の軸方向中央の外周には、図5及び図6に示すように、径方向外方に突出した円板形状のガイド部27が形成されている。
ガイド部27の外周には、軸P方向にスプライン歯29aが延在しているガイド側スプライン29が形成されている。
ガイド部27のガイド側スプライン29に、円環形状のクラッチスリーブ30の内スプライン歯31が係合している。
図7で示すように、クラッチ側ドグ歯32、33は、クラッチ側スプライン31のスプライン歯31aの形状より小さな幅の歯でかつ先端が平面に設計されている。また、歯車側ドグ歯も同形状となっている。
第1出力歯車20は、図5に示すように、ラジアル軸受26の内輪に接触している間座34と、入力軸17のガイド部27の軸P方向の一方の端面とに当接した状態で、入力軸17の外周に対して回転自在に配置されている。
第1出力歯車20のガイド部27及びクラッチスリーブ30に対向する面側は、肉厚を減少させることで第1収容凹部35が形成されており、この第1収容凹部35にガイド部27及びクラッチスリーブ30の一部が入り込んでいる。
第2出力歯車21は、入力軸の軸P方向の一端側に固定した入力歯車18のガイド部27を向く面と、入力軸17のガイド部27の軸P方向の他方の端面とに当接した状態で、入力軸17の外周に対して回転自在に配置されている。
第2出力歯車21のガイド部27及びクラッチスリーブ30に対向する面側も、肉厚を減少させることで第2収容凹部37が形成されており、この第2収容凹部37にもガイド部27及びクラッチスリーブ30の一部が入り込んでいる。
この第2収容凹部37の内部には、クラッチスリーブ30のクラッチ側ドグ歯33と噛み合う歯車側ドグ歯38が形成されている(図10参照)。
操作軸40の軸内には、入力軸17を支持しているラジアル軸受25側の一方の端部から他方の端部側まで軸Pに沿って油路53が形成されている。
操作軸40には、図5及び図6に示すように、軸Pに直交する方向で操作軸40を貫通し、シャフトスライド空隙部28を通過して両端にクラッチスリーブ30が固定されているスリーブ連結シャフト41が連結されている。
操作軸40のラジアル軸受25側の一方の端部に、外部から潤滑オイル52を油路53に流し込むオイルチャンネル54が装着されているとともに、軸Pに沿う複数の位置に、油路53に流れ込んだ潤滑オイル52を操作軸40の外部に供給するオイル孔55が形成されている。
一方、変速制御装置(不図示)から変速制御信号が入力すると、変速伝達機構(不図示)を介して回転部材44に、R1方向の回転、或いはR2方向の回転が伝達される。
回転部材44には、スラスト移動部材43の周溝42に回転可能に係合しているスラスト変換部材45が連結されている。
そして、回転部材44がR1方向に回転すると、スラスト移動部材43が第1変速方向D1に移動し、回転部材44がR2方向に回転するとスラスト移動部材43が第2変速方向D2に移動する。
また、図4で示したクラッチ操作部51は、操作軸40と、スリーブ連結シャフト41と、スラスト移動部材43と、回転部材44と、スラスト変換部材45とで構成されている。
また、本発明に係る回転軸が入力軸17に対応し、本発明に係る第1歯車が入力歯車18に対応し、本発明に係る第2歯車が第1出力歯車20に対応し、本発明に係る第3歯車が第2出力歯車に対応している。
次に、変速制御装置から変速操作(第1変速、或いは第2変速)の制御信号が入力したときの変速機構16の動作について図5を参照しながら説明する。
変速制御装置から第1変速の制御信号が入力すると、変速伝達機構を介して回転部材44にニュートラル位置NからR1方向の回転力が伝達される。回転部材44がニュートラル位置NからR1方向に回転すると、回転部材44から回転が伝達されたスラスト変換部材45がスラスト移動部材43を第1変速方向D1に移動させる。
操作軸40が第1変速方向D1に移動すると、操作軸40に連結されているスリーブ連結シャフト41が、シャフトスライド空隙部28の一対のスライド面28a,28bに摺動しながら第1出力歯車20側に移動していく。
スリーブ連結シャフト41が第1出力歯車20側に移動していくことで、スリーブ連結シャフト41に固定されているクラッチスリーブ30も第1出力歯車20側に移動していく。
そして、クラッチスリーブ30のクラッチ側スプライン31の先端に形成されているクラッチ側ドグ歯32が、第1出力歯車20の歯車側ドグ歯36に噛合することで、第1出力歯車20及び入力歯車18が、歯車側ドグ歯36、クラッチ側ドグ歯32、クラッチスリーブ30のクラッチ側スプライン31、ガイド部27のガイド側スプライン29及び入力軸17を介して結合状態となり、第1変速の切換え操作が完了する。
次いで、変速伝達機構を介して回転部材44にニュートラル位置NからR2方向の回転が伝達される。回転部材44がニュートラル位置NからR2方向に回転すると、回転部材44から回転が伝達されたスラスト変換部材45がスラスト移動部材43を第2変速方向D2に移動させる。
スリーブ連結シャフト41が第2出力歯車21側に移動していくことで、スリーブ連結シャフト41に固定されているクラッチスリーブ30も第2出力歯車21側に移動していく。この場合にも、クラッチスリーブ30は、ガイド側スプライン29に案内されながら第2出力歯車21側に移動していく。
ここで、変速機構16を第1変速及び第2変速の間で切り替える際には、入力軸17と第1出力歯車20又は第2出力歯車21の回転を略合わせて変速することでシンクロ機構を必要とせずに、クラッチスリーブ30のクラッチ側ドグ歯32と第1出力歯車20の歯車側ドグ歯36との噛合、或いは、クラッチスリーブ30のクラッチ側ドグ歯33と第2出力歯車21の歯車側ドグ歯38との噛合をスムーズに行うことができる。
図3に示すように、差動装置6の回転による第2回転要素11、変速機構16の入力歯車18、第1出力歯車20及び第2出力歯車21が回転することで、トランスミッションケース8内に満たされている潤滑オイル52の油面Lが変動する。
ここで、変速機構16は、第2出力歯車21及び入力歯車18の下方領域を囲むように配置されているバッフルプレート46により、変速機構16の周囲の潤滑オイル52の第2出力歯車21及び入力歯車18が、かき上げる潤滑オイル52を抑制することができるので、潤滑オイル52が第2回転要素11側に流れやすくなる。そのため、第2回転要素11側に潤滑オイル52が供給され、第2回転要素により供給された潤滑オイル52が、トランスミッションケース8を伝わってオイルチャンネル54から油路53に流れ込む。
次に、第1実施形態の変速機構16の効果について説明する。
歯車選択クラッチ50が第1出力歯車20及び第2出力歯車21の間に配置されており、クラッチ操作部51が入力軸17内に配置され、軸P方向に進退させることで歯車選択クラッチ50を操作するようにしており、入力軸17、第1出力歯車20及び第2出力歯車21の外側に、変速を制御する機構を配置していないので、小型でコンパクトな変速機構16とすることができる。
そして、クラッチスリーブ30の内周に形成されているクラッチ側スプライン31は、入力軸17に一体に形成されたガイド部27のガイド側スプライン29に噛合しており、クラッチスリーブ30は、ガイド側スプライン29に案内されながら軸P方向に沿って第1出力歯車20、或いは第2出力歯車21に向けて移動するので、クラッチスリーブ30の軸P方向の移動をスムーズに行うことができる。
また、クラッチ操作部51を、入力軸17に対して二重管構造とした操作軸40と、操作軸40及びクラッチスリーブ30を連結するスリーブ連結シャフト41と、操作軸40を軸P方向に移動させるスラスト移動部材43、回転部材44及びスラスト変換部材45とを備えた構成としたことで、大きな操作スペースを必要としない簡便な操作機構とすることができる。
2FL 左の前輪
2FR 右の前輪
2BL 左の後輪
2BR 右の前輪
3フロントユニット
MG1 第1モータジェネレータ
MG2 第2モータジェネレータ
4 エンジン
5 トランスミッション
6 差動装置
7 車軸
8 トランスミッションケース
8a,8b ケース内壁
9 回転要素列
10a 回転軸
10 第1回転要素
11a 回転軸
11 第2回転要素
12a 回転軸
12 第3回転要素
13a 回転軸
13 第4回転要素
14 第5回転要素
15 第6回転要素
16 変速機構
17 入力軸
18 入力歯車
19 回転要素出力歯車
20 第1出力歯車
21 第2出力歯車
22 第1入力歯車
23 第2入力歯車
25 ラジアル軸受
26 ラジアル軸受
27 ガイド部
28 シャフトスライド空隙部
28a,28b 一対のスライド面
29a スプライン歯
29 ガイド側スプライン
30 クラッチスリーブ
31a スプライン歯
31 クラッチ側スプライン
32,33 クラッチ側ドグ歯
34 間座
35 第1収容凹部
36 歯車側ドグ歯
37 第2収容凹部
38 歯車側ドグ歯
40 操作軸
41 スリーブ連結シャフト
42 周溝
43 スラスト移動部材
44 回転部材
45 スラスト変換部材
46 バッフルプレート
50 歯車選択クラッチ
51 クラッチ操作部
52 潤滑オイル
53 油路
54 オイルチャンネル
55 オイル孔
Claims (5)
- 中空形状の回転軸に同軸に固定された第1歯車と、前記回転軸の外周に互いに対向して回転自在に同軸に配置された第2歯車及び第3歯車と、
前記第2歯車及び前記第3歯車の間に配置され、前記第2歯車及び前記第1歯車を結合し前記第3歯車及び前記第1歯車を非結合とする状態と、前記第3歯車及び前記第1歯車を結合し前記第2歯車及び前記第1歯車を非結合とする状態との何れかを選択する歯車選択クラッチと、
前記回転軸の中空部に配置した操作軸を前記歯車選択クラッチに連結し、前記操作軸を軸方向に進退させることで前記歯車選択クラッチを操作するクラッチ操作部と、を備えていることを特徴とする変速機構。 - 前記第2歯車及び前記第3歯車の互いの対向面にそれぞれ凹部を設け、前記歯車選択クラッチは、前記第2歯車及び前記第3歯車の各凹部の内部に入り込んで配置されていることを特徴とする請求項1記載の変速機構。
- 前記歯車選択クラッチは、
前記回転軸の外周から径方向外方に突出して形成されたガイド部と、
前記ガイド部の外周に配置されて前記ガイド部に対する回転が拘束され、且つ前記ガイド部に案内されて前記軸方向に移動するクラッチスリーブと、
前記クラッチスリーブの前記軸方向の両端面に形成されたクラッチ側ドグ歯と、を備えており、
前記第2歯車及び前記第3歯車の各凹部には、前記クラッチ側ドグ歯に噛合する歯車側ドグ歯が形成されており、
前記クラッチ操作部は、前記クラッチスリーブを前記第2歯車及び前記第3歯車の一方側の前記軸方向に移動させて、前記クラッチスリーブの前記クラッチ側ドグ歯と、前記第2歯車又は前記第3歯車の一方の歯車側ドグ歯とを噛合させることを特徴とする請求項2記載の変速機構。 - 前記ガイド部の外周には、ガイド側スプラインが形成されており、
前記クラッチスリーブの内周には、前記ガイド側スプラインに噛合するクラッチ側スプラインが形成されているとともに、前記クラッチ側スプラインの前記軸方向の両端部に前記クラッチ側ドグ歯が形成されていることを特徴とする請求項3記載の変速機構。 - 前記クラッチ操作部は、
前記回転軸の前記中空部に配置した前記操作軸を直交して貫通し、前記ガイド部に設けたシャフトスライド空隙部を通過して前記クラッチスリーブに固定されたスリーブ連結シャフトと、
前記操作軸を前記軸方向に進退させるスラスト移動機構と、を備え、
前記スラスト移動機構の動作により、前記操作軸を介して前記スリーブ連結シャフトをシャフトスライド空隙部で前記軸方向に進退させることで、前記クラッチスリーブを前記第2歯車及び前記第3歯車の間で進退させることを特徴とする請求項3又は4記載の変速機構。
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