JP2018145973A - シームレス機構用の駆動装置、および変速機 - Google Patents
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Abstract
Description
シームレス機構を備える変速機100は、駆動源の出力回転が入力される入力軸2を有している。
そして、歯部同士を互いに係合させたスリーブ51、52、53とギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)との組み合わせを変更することで、変速段が変更される。
そのため、例えば、変速段が3速の状態で車両が停車したために、車両の発進に備えて変速段を1速に変更する場合には、3速→2速→1速の順番で変更する必要がある。
そうすると、シームレス機構を備える変速機は、変速段を1段ずつ順番に変更してゆかないと目的の変速段に到達できないため、目的の変速段への変更の途中で、変速段の変更が行えなくなる。
変速機の変速段を一段ずつ順番に変更するシームレス機構が備える複数のシフトロッドを、変速段の順番で軸線方向に往復変位させるシームレス機構用の駆動装置であって、
1つのモータと、
前記1つのモータが出力した回転駆動力を、互いに平行に配置された前記複数のシフトロッドを前記軸線方向に往復変位させる操作力に変換するカム駆動機構と、を有し、
前記カム駆動機構は、
前記1つのモータが出力した回転駆動力で、前記軸線に直交する回転軸回りに回動する回動部材と、
前記回動部材の前記回転軸方向への変位を許容しつつ、前記回転軸方向の所定位置で保持する弾性保持部材と、
前記複数のシフトロッドの各々に固定されたブラケットと、
前記複数のシフトロッドに一対一で対応すると共に、前記回動部材の前記回転軸方向への変位に連動して前記回転軸方向に変位可能な複数のカム部材と、を有しており、
前記カム部材は、
前記ブラケットに係合させた先端部が、前記回動部材の回動に連動して前記軸線方向に変位するカムアームを有しており、
前記ブラケットと前記カムアームの先端部は、前記回転軸方向の相対変位により係脱するように構成した。
よって、目的の変速段に変更する途中の変速段で、車両が停止しているために実現できない途中の変速段がある場合であっても、カムアームの先端部とブラケットとの係合を解除することで、実現できない途中の変速段を飛ばすことができる。これにより、目的の変速段への変更を、車両が停車している場合であっても適切に行える。
図1は、シームレス機構を備える変速機10の構成を説明図である。図1の(a)は、変速機10全体の構成を説明する模式図であり、図1の(b)は、位置決め機構70を説明する図である。
図2は、シームレス機構のカムリング41とスリーブ51を説明する図である。図2の(a)は、入力軸2と一体に回転するカムリング41にスリーブ51を組み付けた状態を示す斜視図であり、図2の(b)は、カムリング41とスリーブ51を入力軸2の軸方向で離間して示した分解斜視図である。
なお、図2の(a)においては、入力軸2で支持された変速用のギヤ(1速ギヤ21)を仮想線で示している。
入力軸2では、複数の変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)が、入力軸2の軸方向に間隔をあけて並んでおり、変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)の各々は、入力軸2で回転可能に支持されている。
カムリング41、42、43の外周には、当該カムリング41、42、43の外周を回転軸Xa方向(入力軸2の軸方向)に延びるカム溝45(図2参照)が設けられている。
カムリング41、42、43の外周においてカム溝45は、回転軸Xa周りの周方向に所定間隔で複数設けられている。
スリーブ51、52、53の各々は、カムリング41、42、43のカム溝45に係合する係合突起55(図2参照)を、カム溝45と同数有している。
シフトフォーク61、62、63の他端部61b、62b、63bは、入力軸2に対して平行に配置されたシフトロッド71、72、73に連結されている。
カムリング41、42、43に外挿されたスリーブ51、52、53は、入力軸2の軸方向で、変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)に対向している。
伝達用のギヤ(第1伝達ギヤ31、第2伝達ギヤ32、第3伝達ギヤ33)は、出力軸3で相対回転不能に設けられている。
これにより、入力軸2に入力された回転が、1速ギヤ21のギヤ比で変速されて、出力軸3に伝達されたのち、ファイナルギヤ35と、差動装置36を介して、駆動輪37に伝達される。
駆動装置15は、前記したシフトフォーク61、62、63と、シフトロッド71、72、73の他に、カム駆動機構16と、モータMと、を有している。
図4は、カム駆動機構16を説明する図である。図4の(a)は、カム駆動機構16の分解斜視図であり、(b)は、カム駆動機構16の要部の分解斜視図である。
図5は、カム駆動機構16の要部を説明する図である。図5の(a)は、図3の(b)におけるB−B断面図であって、各カム部材17A、17B、17Cの係合部174と、各シフトロッド71、72、73に固定されたブラケット19A、19B、19Cの係止片191との係合状態を説明する図である。図5の(b)は、カム部材17Cの基部171とカムアーム173を説明する図である。
なお、図5の(a)では、係止片191を有するブラケット19A、19B、19Cが固定されたシフトロッド71、72、73をそれぞれ仮想線で示している。
以下においては、シフトロッド73を軸線X3方向に進退移動させるカム部材17Cの場合を例に挙げて、カム部材17(17A、17B、17C)の基本構成を代表して説明する。
カム部175、176は、回転軸Yに直交する向きで配置された板状部材であり、回動部材18の挿通孔175a、176aが中央部に形成されている。
カム部175、176は、回動部材18の連結部181に外挿されて固定されており、この状態で、回動部材18との相対回転が規制されている。
また、カム部材17Cは、回動部材18が図中反時計回り方向(矢印CCW)方向に回動すると、基部171に設けたカムフォロア178が、カム部176の外周(カム面)で押されるようになっている。これにより、基部171から延びるカムアーム173が、支持ピンP1の軸線Y2周りの周方向(図3の(a)における左方向)に変位する。
そのため、カムアーム173が支持ピンP1の軸線Y2周りの周方向に変位すると、係合部174もまた、軸線Y2周りの周方向に変位するようになっている。
係止片191では、シフトロッド73の軸線X3方向における凹溝192の両側が、カムアーム173からの操作力が作用する作用部193、193となっている。
そして、このシフトロッド73を軸線X3方向に変位させるための操作力は、係止片191の凹溝192を挟んで一方側(図6の(b)における左側)に位置する作用部193と他方側(図6の(b)における右側)に位置する作用部193とに、カムアーム173の係合部174から入力される。
作用部193、193では、モータMとは反対側(図6の(b)における下側)の面に、傾斜面193a、193aが設けられている。
凹溝192内に配置されたカムアーム173の係合部174には、モータM側(図6の(b)における上側)の面に、傾斜面174a、174aが設けられている。
傾斜面174a、174aは、モータMから離れるにつれて、係合部174の幅が広くなる方向に傾斜している。
これにより、シフトロッド73の軸線X3方向への変位に支障が生じた場合には、係合部174と凹溝192との係合が解消される。その結果、カムアーム173の係合部174の位置のみを、シフトロッド73の軸線X3方向に変位させることができる。
基部161とカバー部162は、回転軸Yに沿う向きで配置された3本の支柱163(図4の(a)参照)で互いに連結されており、基部161とカバー部162は、支柱163を回転軸Y方向に貫通させたネジN1で連結されている。
回動部材18は、カム部材17A、17B、17Cとの連結部181と、モータM側との係合部182とが、回転軸Y方向に直列に連なって形成されている。
なお、連結部181は、少なくとも収容穴161aに挿入される部分が円形の断面を持つ形状に形成されていても良い。
連結部181におけるカバー部162の近傍には、回動部材18のホルダ160からの脱落を防止するためのストッパ184(図4の(b)参照)が設けられている。
係合部182には、モータMの出力軸Rが係合する係合孔185が設けられており、この係合孔185は、係合部182の先端18aから連結部181側に向けて、回転軸Yに沿って直線状に延びている。係合孔185は、回動部材18の長手方向の途中位置まで及んで設けられている。
この状態においてモータMの出力軸Rと、回動部材18は、回転軸Y方向での相対変位が許容された状態で、一体回転可能に連結されている。
そして、各カム部材17A、17B、17Cの係合部174の回転軸Y方向に変位により、前記した凹溝192と係合部174との係合の解消が可能となっている。
実施の形態では、スプリングSpのバネ力を、出力軸Rと回動部材18とを回転軸Y方向で近づける方向に作用させている。
そのため、各カム部材17A、17B、17Cの係合部174と、各ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192との係合が解消されたのちに、係合部174と凹溝192とを、スプリングSpのバネ力で再び係合させることができるようになっている。
そして、カム駆動機構16が、変速段に対応するシフトロッド71、72、73の軸線X1、X2、X3方向での往復変位を、変速段の順番で実施することで、変速段の変更を行っている。
よって、例えばカム部材17Aのカムアーム173の係合部174が、シフトロッド71の軸線X1方向に変位すると、この係合部174から入力される操作力により、シフトロッド71とシフトフォーク61とが入力軸2の軸方向に変位する。
実施の形態では、合計3つの凹部70a、70b、70cのうちの何れかひとつに、スプリングSpで付勢されたボールBが弾発的に係合している。
この場合には、シフトロッド73を、ボールBを凹部70cに係合させた位置で保持することで、スリーブ53の歯部56を、他の変速用のギヤの歯部に係合させた位置で保持することができるようになっている。
図7の(a)は、係合部174が中立位置に配置されている状態を示した図である。
図7の(b)は、係合部174が中立位置から、2速の変速段を実現する位置(2速位置)に向けて変位している状態を示した図である。
図7の(c)は、係合部174が、凹溝192との係合を解除して2速の変速段を実現する位置(2速位置)に達した状態を示した図である。
図7の(d)は、係合部174が、2速の変速段を実現する位置(2速位置)から、中立位置に向けて変位している状態を示した図である。
図7の(e)は、係合部174と作用部193に傾斜面174a、193aが設けられていない比較例を示した図である。
そして、シフトロッド72が、スリーブ52の歯部56と2速ギヤ22の歯部26とを係合させていない位置(中立位置:図3の(a)参照)に配置されている。
この場合に車両が停車していると、スリーブ52の歯部56と2速ギヤ22の歯部26とを、回転軸Xa(図1参照)周りに相対的に回転させて、歯部26、56の衝突を回避することができない。
そのため、シフトロッド72は、スリーブ52の歯部56と2速ギヤ22の歯部26とを係合させる位置に変位できない状態となる。
これにより、カムアーム173の係合部174の位置のみを、スリーブ52の歯部56と2速ギヤ22の歯部26とを係合させる位置(係合位置)まで到達させることができる(図7の(c)参照)。
そのため、2速を実現できない時点で、カム部材17が回転軸Y回りに回動できない状態になる。そのため、2速を経た1速への変更ができない状態で、変速が中断することになる。
よって、目的の変速段に変更する途中の変速段で、車両が停止しているために実現できない途中の変速段がある場合であっても、実現できない途中の変速段を飛ばすことができるので、目的の変速段への変更を車両が停車している場合であっても適切に行える。
(1)変速機10の変速段を一段ずつ順番に変更するシームレス機構が備える複数のシフトロッド71、72、73を、変速段の順番で軸線X1、X2、X3方向に往復変位させるシームレス機構用の駆動装置15であって、
1つのモータMと、
1つのモータMが出力した回転駆動力を、互いに平行に配置された複数のシフトロッド71、72、73を軸線X1、X2、X3方向に往復変位させる操作力に変換するカム駆動機構16と、を有し、
カム駆動機構16は、
1つのモータMが出力した回転駆動力で、軸線X1、X2、X3に直交する回転軸Y回りに回動する回動部材18と、
回動部材18の回転軸Y方向への変位を許容しつつ、回転軸Y方向における所定位置で保持するスプリングSp(弾性保持部材)と、
シフトロッド71、72、73の各々に固定されたブラケット19A、19B、19Cと、
複数のシフトロッド71、72、73と一対一で対応すると共に、回動部材18の回転軸Y方向の変位に連動して回転軸Y方向に変位可能な複数のカム部材17A、17B、17Cと、を有しており、
カム部材17A、17B、17Cは、
ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192に係合させた先端部(係合部174)が、回動部材18の回動に連動して、軸線X1、X2、X3に変位するカムアーム173を有しており、
ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192と、カム部材17A、17B、17Cの基部171から回転軸Yの径方向に延びるカムアーム173の先端部(係合部174)は、回転軸Y方向の相対変位により係脱するように構成されており、
回転軸Y方向の所定位置は、カムアーム173の係合部174が、ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192に係合する位置である構成とした。
よって、目的の変速段に変更する途中の変速段で、車両が停止しているために実現できない途中の変速段がある場合であっても、カムアーム173の係合部174とブラケット19との係合を解除することで、実現できない途中の変速段を飛ばすことができるので、目的の変速段への変更を、車両が停車している場合であっても適切に行える。
凹溝192は、係止片191を回転軸Y方向に貫通して設けられており、
係止片191では、シフトロッド71、72、73の軸線X1、X2、X3方向における凹溝192の両側が、カムアーム173の係合部174から操作力が入力される作用部193、193(入力部)となっており、
作用部193、193と、カムアーム173の係合部174に、作用部193、193と係合部174とを、回転軸Y方向で相対変位させる傾斜面193a、193aと、傾斜面174aを設けた構成とした。
これにより、カムアーム173の係合部174の軸線X1、X2、X3方向の変位が妨げられてないので、カム部材17(17A、17B、17C)の回転軸Y回りの回動を継続できる。
これにより、目的の変速段への変更を、車両が停車している場合であっても適切に行える。
出力軸Rと回動部材18は、回転軸Y回りの相対回転が規制された状態で、回転軸方向で相対変位可能に連結されており、
弾性保持部材は、出力軸Rと回動部材18とを連結するスプリングSpである構成とした。
よって、飛ばした変速段の次の変速段に対応するシフトロッドを、軸線方向に確実に変位させることができるので、飛ばした変速段の次の変速段を確実に実現できる。
そして、スプリングSpが露出している場合には、他の部品などのスプリングSpとの干渉により、係合部174と凹溝192との再係合に支障が生じる場合があるが、スプリングSpを係合孔185内に配置することで、かかる事態の発生を好適に防止できる。
基部171には、回動部材18の挿通孔171dが、軸線Y2周りの周方向に沿って所定長さで形成されており、
回転軸Y方向における基部171の両側には、回動部材18と一体に回転軸Y回りに回転すると共に、回転軸Yの径方向の外周がカム面とされたカム部175、176が設けられており、
回転軸Y方向における基部171の一方側の面と、他方側の面には、カム面との当接部となるカムフォロア177、178が設けられており、
カムアーム173の基部171は、回動部材18が回転軸Y回りに回転すると、カム面に当接したカムフォロア177、178の位置が回転軸Y周りの周方向に変位することで、軸線Y2周りに回動する構成とした。
カムリング41、42、43の各々に外挿されていると共に、カムリング41、42、43と一体回転可能、かつ軸線方向に変位可能に設けられたスリーブ51、52、53と、
入力軸2で回転可能に支持されていると共に、軸線方向におけるカムリング41、42、43の一方側に設けられた変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)と、
スリーブ51、52、53を軸線方向に変位させて、スリーブ51、52、53と変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)との対向部に設けた歯部56、26同士を係脱させる係脱手段と、を備え、
歯部56、26同士を係合させたスリーブ51、52、53と変速用のギヤ(1速ギヤ21、2速ギヤ22、3速ギヤ23)の組み合わせを変更することで、複数の変速段を実現する変速機10であって、
係脱手段は、
複数のシフトロッド71、72、73と、
シフトロッド71、72、73とスリーブ51、52、53とを一対一で連結するシフトフォーク61、62、63と、
1つのモータMが出力した回転駆動力を、互いに平行に配置された複数のシフトロッド71、72、73を軸線X1、X2、X3方向に往復変位させる操作力に変換するカム駆動機構と16、を有し、
カム駆動機構16は、
1つのモータMが出力した回転駆動力で、軸線X1、X2、X3に直交する回転軸Y回りに回動する回動部材18と、
回動部材18の回転軸Y方向への変位を許容しつつ、回転軸Y方向における所定位置で保持するスプリングSp(弾性保持部材)と、
シフトロッド71、72、73の各々に固定されたブラケット19A、19B、19Cと、
複数のシフトロッド71、72、73と一対一で対応すると共に、回動部材18の回転軸Y方向の変位に連動して回転軸Y方向に変位可能な複数のカム部材17A、17B、17Cと、を有しており、
カム部材17A、17B、17Cは、
ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192に係合させた先端部(係合部174)が、回動部材18の回動に連動して、軸線X1、X2、X3方向に変位するカムアーム173を有しており、
ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192と、カム部材17A、17B、17Cの基部171から回転軸Yの径方向に延びるカムアーム173の先端部(係合部174)は、回転軸Y方向の相対変位により係脱するように構成されており、
回転軸Y方向の所定位置は、カムアーム173の係合部174が、ブラケット19A、19B、19Cの凹溝192に係合する位置である構成とした。
しかし、これら傾斜面193a、174aの回転軸Yに対する傾斜角度は、作用部193、193と係合部174とを、回転軸Y方向で相対変位させることができる範囲内で、適宜変更可能である。
モータMの出力軸Rと回動部材18を、回転軸Y方向での相対変位を許容した状態で、一体回転可能に連結できれば良い。
よって、出力軸Rと回動部材18とをスプライン嵌合して、回転軸Y方向での相対変位を許容した状態で、一体回転可能に連結しても良い。
また、出力軸Rと回動部材18の断面形状を、六角形形状以外の多角形形状、例えば四角形、三角形としても良い。
本願発明は、この態様に限定されるものではない。例えば、ホルダ160をモータM側に付勢する押しバネを用いて、係合部174と凹溝192とを再係合させるようにしても良い。
3 出力軸
10 変速機
11 駆動源
12 メインクラッチ
15 駆動装置
16 カム駆動機構
160 ホルダ
161 基部
162 カバー部
163 支柱
17(17A、17B、17C) カム部材
171 基部
171c 挿通孔
171d 挿通孔
173 カムアーム
174 係合部
174a 傾斜面
175、176 カム部
177、178 カムフォロア
179 スペーサ
18 回動部材
181 連結部
182 係合部
184 ストッパ
185 係合孔
19(19A、19B、19C) ブラケット
191 係止片(係合片)
192 凹溝(凹部)
193 作用部(入力部)
193a 傾斜面
21 1速ギヤ
22 2速ギヤ
23 3速ギヤ
26 歯部
31 第1伝達ギヤ
32 第2伝達ギヤ
33 第3伝達ギヤ
35 ファイナルギヤ
36 差動装置
37 駆動輪
41、42、43 カムリング
45 カム溝
51、52、53 スリーブ
55 係合突起
56 歯部
61、62、63 シフトフォーク
70 位置決め機構
70a、70b、70c 凹部
71、72、73 シフトロッド
B ボール
Lm 中心線
M モータ
P1 支持ピン
R 出力軸
Sp スプリング(弾性保持部材)
W1、W2、W3 幅
X1、X2、X3 軸線
Xa 回転軸
Y 回転軸
Claims (6)
- 変速機の変速段を一段ずつ順番に変更するシームレス機構が備える複数のシフトロッドを、変速段の順番で軸線方向に往復変位させるシームレス機構用の駆動装置であって、
1つのモータと、
前記1つのモータが出力した回転駆動力を、互いに平行に配置された前記複数のシフトロッドを前記軸線方向に往復変位させる操作力に変換するカム駆動機構と、を有し、
前記カム駆動機構は、
前記1つのモータが出力した回転駆動力で、前記軸線に直交する回転軸回りに回動する回動部材と、
前記回動部材の前記回転軸方向への変位を許容しつつ、前記回転軸方向の所定位置で保持する弾性保持部材と、
前記複数のシフトロッドの各々に固定されたブラケットと、
前記複数のシフトロッドに一対一で対応すると共に、前記回動部材の前記回転軸方向への変位に連動して前記回転軸方向に変位可能な複数のカム部材と、を有しており、
前記カム部材は、
前記ブラケットに係合させた先端部が、前記回動部材の回動に連動して前記軸線方向に変位するカムアームを有しており、
前記ブラケットと前記カムアームの先端部は、前記回転軸方向の相対変位により係脱するように構成されていることを特徴とするシームレス機構用の駆動装置。 - 前記ブラケットでは、前記回転軸方向に所定の厚みを有する係合片に、前記カムアームの先端部が係合する凹部が設けられており、
前記凹部は、前記係合片を前記回転軸方向に貫通して設けられており、
前記係合片では、前記軸線方向における前記凹部の両側が、前記カムアームから前記操作力が入力される入力部となっており、
前記入力部と、前記カムアームの先端部のうちの少なくとも一方に、前記入力部と前記カムアームの先端部とを、前記回転軸方向で相対変位させる傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のシームレス機構用の駆動装置。 - 前記回動部材は、前記1つのモータの出力軸が、前記回転軸方向から挿入される挿入孔を有しており、
前記出力軸と前記回動部材は、前記回転軸回りの相対回転が規制された状態で、前記回転軸方向で相対変位可能に連結されており、
前記弾性保持部材は、前記出力軸と前記回動部材とを連結するスプリングであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のシームレス機構用の駆動装置。 - 前記出力軸と前記回動部材は、前記挿入孔内に配置された前記スプリングで連結されていることを特徴とする請求項3に記載のシームレス機構用の駆動装置。
- 前記カムアームは、前記回転軸に平行な回動軸で回動可能に支持された基部を有しており、
前記基部には、前記回動部材の挿通孔が、前記回動軸周りの周方向に沿って所定長さで形成されており、
前記回転軸方向における前記基部の両側には、前記回動部材と一体に前記回転軸回りに回転すると共に、前記回転軸の径方向の外周がカム面とされたカムが設けられており、
前記回転軸方向における前記基部の一方側の面と、他方側の面には、前記カム面との当接部が設けられており、
前記カムアームの基部は、前記回動部材が前記回転軸回りに回転すると、前記カム面に当接した前記当接部の位置が、前記回動軸周りの周方向に変位することで、前記回動軸周りに回動することを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載のシームレス機構用の駆動装置。 - 回転伝達軸で軸線方向に間隔をあけて複数設けられたカムリングと、
前記カムリングの各々に外挿されていると共に、前記カムリングと一体回転可能、かつ前記軸線方向に変位可能に設けられたスリーブと、
前記回転伝達軸で回転可能に支持されていると共に、前記軸線方向における前記カムリングの少なくとも一方側に設けられたギヤと、
前記スリーブを前記軸線方向に変位させて、前記スリーブと前記ギヤとの対向部に設けた歯部同士を係脱させる係脱手段と、を備え、
前記歯部同士を係合させたスリーブとギヤの組み合わせを変更することで、複数の変速段を実現する変速機であって、
前記係脱手段は、
複数のシフトロッドと、
前記シフトロッドと前記スリーブとを一対一で連結するシフトフォークと、
1つのモータが出力した回転駆動力を、互いに平行に配置された前記複数のシフトロッドを前記軸線方向に往復変位させる操作力に変換するカム駆動機構と、を有し、
前記カム駆動機構は、
前記1つのモータが出力した回転駆動力で、前記軸線に直交する回転軸回りに回動する回動部材と、
前記回動部材の前記回転軸方向への変位を許容しつつ、前記回転軸方向の所定位置で保持する弾性保持部材と、
前記複数のシフトロッドの各々に固定されたブラケットと、
前記複数のシフトロッドに一対一で対応すると共に、前記回動部材の前記回転軸方向への変位に連動して前記回転軸方向に変位可能な複数のカム部材と、を有しており、
前記カム部材は、
前記ブラケットに係合させた先端部が、前記回動部材の回動に連動して前記軸線方向に変位するカムアームを有しており、
前記ブラケットと前記カムアームの先端部は、前記回転軸方向の相対変位により係脱するように構成されていることを特徴とする変速機。
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Citations (3)
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JP2015081634A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | トヨタ自動車株式会社 | ドラム式変速機構 |
-
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- 2017-03-01 JP JP2017037880A patent/JP6794052B2/ja active Active
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