JP2020193685A - 車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カウンターブレーキのブレーキシャフトが万一折損しても被害を最小限に抑えて路上故障の回避を図り得る車両用変速装置を提供する。【解決手段】メインシャフト１２とカウンターシャフト１３とを備えた平行軸歯車式の車両用変速装置１であって、要求された変速段のメインギヤ１４，１５，１６，１７をメインシャフト１２に対し動力伝達可能に結合してエンジン２側からの回転動力を変速し且つその変速時におけるメインギヤ１４，１５，１６，１７とメインシャフト１２との同期をカウンターブレーキ３４でカウンターシャフト１３の回転を制御して行うようにしている場合、ブレーキシャフト４１における後端部（カウンターブレーキ３４側の端部）を軸受４２により回転自在に支持し且つ該軸受４２による支持位置よりも後方（カウンターブレーキ３４側）に寄せて最弱部位を括れ部４３により設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、カウンターブレーキを備えた平行軸歯車式の車両用変速装置に関するものである。

従来、車両用変速装置として、トランスミッションケースに、複数のメインギヤを空転可能に支持するメインシャフトと、前記各メインギヤに常時噛合する複数のカウンターギヤを有するカウンターシャフトとを平行に配置して支持するようにした平行軸歯車式のものが知られており、メインギヤ側のスプラインと、メインシャフトに軸方向移動可能に支持されたスリーブ側のスプラインとを噛合させることで、要求される変速段のメインギヤをメインシャフトに対し動力伝達可能に結合し得るようにしてある。

ここで、メインギヤとスリーブのスプラインを噛合させるに際し、ギヤ鳴りの抑制等を図るためにメインギヤとメインシャフトの回転を同期させるようにしており、その同期の方式として、シンクロナイザリングを有する同期噛合機構が一般的に用いられてきたが、近年においては、カウンターシャフトの回転速度をカウンターブレーキにより直接的に制御するものが提案されている。

例えば、カウンターシャフトにブレーキシャフトを介してカウンターブレーキを連結し、メインギヤと対応するスリーブの回転速度差が所定値以上である場合に、カウンターシャフトに対し制動力を加えて該カウンターシャフトの回転速度を低下（減速）させ、シンクロナイザリングを省略して構造簡素化によるコスト低減を図りながらも変速時の円滑な同期噛合が実現できるようにしている。

尚、この種の車両用変速装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２０１７−２０５２６号公報

しかしながら、前述した如き従来の車両用変速装置に採用されるカウンターブレーキにあっては、油路の目詰まりによる貧潤滑や、ブレーキの切れ不良等により、ブレーキ内の油温が上昇して焼き付きや凝着を起こしてしまった場合に、ギヤ入れ直後に車両側から入力されるトルクや、クラッチ接続直後にエンジン側から入力されるトルクによりカウンターブレーキのブレーキシャフトに過大な捩り応力が作用し、該ブレーキシャフトがその前後両端部を支えている支持点の間で折損する虞れがあり、そのような折損が万一生じてしまった場合に、一点支持となったブレーキシャフトの回転軸がずれて周辺機器を損傷してしまうことで路上故障に到る懸念があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、カウンターブレーキのブレーキシャフトが万一折損しても被害を最小限に抑えて路上故障の回避を図り得る車両用変速装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のメインギヤを空転可能に支持するメインシャフトと、前記各メインギヤに常時噛合する複数のカウンターギヤを有して前記メインシャフトと平行に配置されたカウンターシャフトと、該カウンターシャフトにブレーキシャフトを介し連結されて制動力を付与するカウンターブレーキとを備え、要求された変速段のメインギヤをメインシャフトに対し動力伝達可能に結合してエンジン側からの回転動力を変速し且つその変速時における前記メインギヤと前記メインシャフトとの同期を前記カウンターブレーキで前記カウンターシャフトの回転を制御して行うようにした車両用変速装置であって、前記ブレーキシャフトにおける前記カウンターブレーキ側の端部を軸受により回転自在に支持し且つ該軸受による支持位置よりも前記カウンターブレーキ側に寄せて最弱部位を設定したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、カウンターブレーキに焼き付きや凝着が起こってブレーキシャフトに過大な捩り応力が作用する事態が生じたとしても、最初に折損する箇所が最弱部位に決まり、ブレーキシャフトにおけるカウンターブレーキ側の端部を支持している軸受の支持位置よりもカウンターブレーキ側で折損が生じることになる。

この結果、前記ブレーキシャフトの最弱部位で折損が生じても、該ブレーキシャフトは片方の端部をカウンターシャフトに連結した状態で支持され且つ残りの端部を軸受により支持されて二点支持の状態に保持されるので、前記ブレーキシャフトの回転軸がずれて周辺機器を損傷することが防止される。

また、本発明においては、カウンターシャフトに対しブレーキシャフトがスプライン連結されており、該ブレーキシャフト側の連結部におけるスプラインがカウンターブレーキ側へ徐々に切り上げられ且つその切り上がりの終端が前記スプラインと同径の非スプライン部を挟んでから前記ブレーキシャフトの中途部の外径に収束するよう徐変されていることが好ましい。

このようにすれば、ブレーキシャフトのカウンターシャフト側の端部で横断面積の急変部が無くなる上、スプラインと同径の非スプライン部を挟むことで横断面積が中途部よりも大きくなって捩り剛性が高められるので、前記ブレーキシャフトのカウンターシャフト側の端部で応力集中が起こり難くなり、ブレーキシャフトにおけるカウンターブレーキ側の端部を支持している軸受の支持位置よりもカウンターブレーキ側に最弱部位を設定し易くなる。

更に、本発明をより具体的に実施するにあたっては、ブレーキシャフトにおける最弱部位が前記ブレーキシャフトの外径を局所的に縮径した括れ部により設定されていると良く、このようにすれば、前記括れ部が形成された箇所の横断面積が局所的に小さくなることで捩り剛性が急激に低下し且つここに応力集中が起こり易くなって最弱部位が設定し易くなる。

上記した本発明の車両用変速装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、カウンターブレーキのブレーキシャフトが万一折損しても、ブレーキシャフトの回転軸がずれて周辺機器を損傷することを防止でき、これにより被害を最小限に抑えて路上故障の回避を図ることができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、ブレーキシャフトのカウンターシャフト側の端部での応力集中を大幅に抑制することができるので、ブレーキシャフトにおけるカウンターブレーキ側の端部を支持している軸受の支持位置よりもカウンターブレーキ側に最弱部位を確実に設定することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、括れ部が形成された箇所の横断面積が局所的に小さくなることで捩り剛性を急激に低下させ、ここに応力集中が起こり易くなるようにして最弱部位を簡単に設定することができる。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１のカウンターブレーキの詳細を示す断面図である。 変更前のブレーキシャフトを用いたカウンターブレーキの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、ここに図示している本形態例の車両用変速装置１にあっては、動力源であるエンジン２の後方（図１中の右側）に配置されており、トランスミッションケース３内に設けられた平行軸歯車変速機４と、その後段に設けられた高低２段変速が可能な補助変速機５とを備えている。

ここで、トランスミッションケース３は、前方（図１中の左側）のクラッチケース６と、中間のメインケース７と、後方のオグジュアリケース８とに分割構成され、前記クラッチケース６の内部にクラッチ装置９及びフライホイール１０等が収納されていて、前記メインケース７に平行軸歯車変速機４が収納され、前記オグジュアリケース８には補助変速機５が収納されている。

前記平行軸歯車変速機４は、クラッチ装置９を介してエンジン２からの回転動力を入力するインプットシャフト１１と、該インプットシャフト１１からの回転動力を入力可能なメインシャフト１２及びカウンターシャフト１３とを備えており、前記インプットシャフト１１は、クラッチ装置９に対しスプライン結合され且つクラッチケース６の隔壁部に軸受を介し支持されつつクラッチケース６内に張り出している。

また、前記メインシャフト１２は、インプットシャフト１１に対し同一軸線上に配置され、その前端側で軸受を介しインプットシャフト１１の後端部に回転自在に支持される一方、軸受を介しメインケース７の後壁に回転自在に支持されるようにしてあり、前記カウンターシャフト１３は、メインシャフト１２に対し平行に離間して配置され、軸受を介しクラッチケース６及びメインケース７に回転自在に支持されている。

尚、前記メインシャフト１２の後端部は、前記メインケース７の後壁から突出し、平行軸歯車変速機４による変速後の回転動力をトランスミッションケース３の後端側に出力できるようになっている。

ここで、前記メインシャフト１２には、変速用の複数のメインギヤ１４，１５，１６，１７が空転可能に支持されている一方、前記インプットシャフト１１には、スプリッタハイギヤ１８が空転可能に支持されており、前記カウンターシャフト１３には、メインギヤ１４，１５，１６，１７及びスプリッタハイギヤ１８の夫々に対し常時噛合する複数のカウンターギヤ１９，２０，２１，２２，２３が一体的に支持されている。

また、インプットシャフト１１及びメインシャフト１２の回転中心軸線上に所定間隔を隔てて配置されたメインギヤ１４，１５，１６，１７及びスプリッタハイギヤ１８の間には、それらの軸方向における間隔内に位置するように、複数のスリーブ式の噛合切替機構２４，２５，２６が設けられ、複数のメインギヤ１４，１５，１６，１７のうち任意のギヤとメインシャフト１２とが択一的に回転方向一体に結合されたり、インプットシャフト１１がスプリッタハイギヤ１８又はスプリッタローギヤ１６（ここでは３速のメインギヤ１６がスプリッタローギヤを兼ねているので、３速のメインギヤとならずにスプリッタローギヤとして機能する場合にスプリッタローギヤ１６と表記している）に択一的に結合されたりすることで動力伝達経路が多段変速可能に切り換えられ、更には、補助変速機５による高低２段の切替えが成されることでより多段に変速されるようにしてある。

より詳細に述べると、前記噛合切替機構２４は、メインシャフト１２にスプライン結合されたハブ２４ａと、外周側に環状溝を有すると共に、内周側にハブ２４ａにスプライン結合されたスリーブ２４ｂと、該スリーブ２４ｂを中立位置に付勢するディテント機構（図示せず）とを有している。

ここで、前記噛合切替機構２４のスリーブ２４ｂは、ハブ２４ａにスプライン結合されることでメインシャフト１２に対し軸方向に移動可能となっており、対応する１速と後退速のメインギヤ１４，１７に対して回転方向に一体に係合及び離脱可能となっている。

このスリーブ２４ｂは、外周側の環状溝に係合する第１のシフトフォーク２７によって軸方向に移動操作され、そのシフト操作が成されない時には、中立位置に戻された後に前記ディテント機構により中立位置に保持されるようになっている。

第１のシフトフォーク２７は、公知のシフト・セレクト機構２８によって択一的に選択（セレクト操作）されてシフト操作されるシフト軸２９，３０，３１のうち第１のシフト軸２９に支持されている。

第１のシフト軸２９がシフト操作される時、第１のシフトフォーク２７は、スリーブ２４ｂのスプラインを、対応するメインギヤ１４，１７のうちシフト操作に応じた任意の側に軸方向移動させ、各メインギヤ１４，１７のスプラインにスリーブ２４ｂのスプラインが係合することで、回転同期状態で噛合動作を開始させて噛合完了まで進行させることができるようにしてある。

斯かる噛合切替機構２４と略同様に、前記噛合切替機構２５，２６は、メインシャフト１２にスプライン結合されたハブ２５ａ，２６ａと、外周側に環状溝を有すると共に内周側にハブ２５ａ，２６ａにスプライン結合するスプラインを有するスリーブ２５ｂ，２６ｂと、該各スリーブ２５ｂ，２６ｂを中立位置に付勢するディテント機構（図示せず）とを夫々有している。

そして、前記噛合切替機構２５のスリーブ２５ｂは、ハブ２５ａにスプライン結合することでメインシャフト１２に対し軸方向に移動可能となっており、対応する２速と３速のメインギヤ１５，１６に対して回転方向に一体に係合及び離脱可能となっている。

このスリーブ２５ｂは、外周側の環状溝に係合する第２のシフトフォーク３２によって軸方向に移動操作され、そのシフト操作が成されない時には、中立位置に戻された後に前述のディテント機構により中立位置に保持されるようになっている。

また、前記噛合切替機構２６のスリーブ２６ｂは、ハブ２６ａにスプライン結合することでインプットシャフト１１及びメインシャフト１２に対し軸方向に移動可能となっており、対応するスプリッタローギヤ１６及びスプリッタハイギヤ１８のうち任意の一方に対して回転方向に一体に係合及び離脱可能となっている。

このスリーブ２６ｂは、外周側の環状溝に係合する第３のシフトフォーク３３によって中立位置から軸方向に移動操作される時、インプットシャフト１１とカウンターシャフト１３の間にスプリッタローギヤ１６又はスプリッタハイギヤ１８のどちらかを選択して介在させるようになっている。また、スリーブ２６ｂは、中立位置に戻された時に前記ディテント機構により中立位置に保持されるようになっている。

第２、第３のシフトフォーク３２，３３は、シフト・セレクト機構２８により択一的にシフト操作されるシフト軸２９，３０，３１のうち第２、第３のシフト軸３０，３１に夫々支持されている。そして、第２のシフト軸３０がシフト操作される時、第２のシフトフォーク３２は、スリーブ２５ｂのスプラインを２速と３速のメインギヤ１５，１６のスプラインに噛合させるように軸方向移動させることができる。

また、第３のシフト軸３１がシフト操作される時、第３のシフトフォーク３３は、スリーブ２６ｂのスプラインをスプリッタローギヤ１６及びスプリッタハイギヤ１８のスプラインのうち任意の一方に噛合させるように軸方向移動させることができる。

一方、トランスミッションケース３のメインケース７の後方側には、カウンターシャフト１３の回転速度を低下（減速）させるようカウンターシャフト１３に対し制動力を出力可能なカウンターブレーキ３４がオグジュアリケース８に支持されて設けられている。

即ち、噛合切替機構２４、２５、２６のスリーブ２４ｂ、２５ｂ、２６ｂがシフトフォーク２７、３２、３３によって移動操作され、インプットシャフト１１から入力される回転動力が平行軸歯車変速機４より変速されて補助変速機５側に出力される時、このカウンターブレーキ３４は、カウンターシャフト１３の回転速度［ｒｐｍ］を制動し調整することができるようになっている。

ここで、図２に拡大して示す通り、前記カウンターブレーキ３４は、外歯のスプラインを有する固定側の複数のアウターディスク３５（固定側の摩擦板）と、カウンターシャフト１３に対し回転方向一体に連結されるブレーキハブ３６と、該ブレーキハブ３６に回転方向一体に結合される内歯のスプラインを有し且つ前記アウターディスク３５に摩擦可能に対面配置された可動側の複数のインナーディスク３７（可動側の摩擦板）とを有している。

更に、前記カウンターブレーキ３４は、背面側で圧縮空気の圧力を受圧することにより前面側のアウターディスク３５及びインナーディスク３７を加圧することができるブレーキピストン３８を有しており、該ブレーキピストン３８とブレーキカバー３９との間には、圧縮空気が給排される加圧流体室４０が画成されており、この加圧流体室４０には、ブレーキカバー３９に形成された図示しない流体圧供給ポートを通して蓄圧タンクからの圧縮空気が導入されるようになっている。

ここで、前記ブレーキハブ３６の後端部には、ブレーキピストン３８の前面中心部に当接する当接部材３６ａと、この当接部材３６ａを介してブレーキピストン３８を加圧流体室４０の容積を縮小する方向に常時付勢する復帰ばね３６ｂとが設けられており、前記当接部材３６ａは、前記ブレーキハブ３６の後端側に開く凹部３６ｃに軸方向摺動可能に嵌合しており、該凹部３６ｃの内底部側にはブレーキハブ３６の外周面側に連通する空気孔３６ｄが穿設されている。

また、前記カウンターブレーキ３４は、カウンターシャフト１３に対しブレーキシャフト４１を介して連結され、該ブレーキシャフト４１の前端部は、前記カウンターシャフト１３より小径で且つその後端部に対しスプライン連結されるようになっており、前記ブレーキシャフト４１の後端部は、その前端部より大径で前記ブレーキハブ３６と一体的に結合され且つ軸受４２を介してオグジュアリケース８に回転自在に支持されている。尚、前記カウンターシャフト１３の後端部は、軸受４６を介しメインケース７の後壁に回転自在に支持されている。

ここで、本形態例においては、ブレーキシャフト４１における後端部（カウンターブレーキ３４側の端部）が軸受４２により回転自在に支持されているが、この軸受４２による支持位置よりも後方（前記カウンターブレーキ３４側）に寄せて前記ブレーキシャフト４１の最弱部位が設定されており、ここに図示している例では、前記最弱部位が前記ブレーキシャフト４１の外径を局所的に縮径した括れ部４３により設定されている。

また、カウンターシャフト１３の後端部に対しブレーキシャフト４１の前端部がスプライン連結されているが、このブレーキシャフト４１側の連結部におけるスプライン４４は後方（カウンターブレーキ３４側）へ徐々に切り上げられ且つその切り上がりの終端が前記スプライン４４と同径の非スプライン部４５を挟んでから前記ブレーキシャフト４１の中途部の外径に収束するよう徐変されている。

即ち、変更前の既存のブレーキシャフト４１は、図３に示す如き構造となっていて、該ブレーキシャフト４１の後端部は、軸受４２の据付座を形成するために該軸受４２よりも後方が大径化されて段差が設けられ、その大径化された外径のままブレーキハブ３６に連続するように形成されていたため、前記ブレーキシャフト４１の前端部よりも相対的に捩り剛性が高くなっていた。

他方、前記ブレーキシャフト４１の前端部は、該ブレーキシャフト４１を後方から軸受４２を通し前方へ差し入れてカウンターシャフト１３の後端部にスプライン連結させる形式となっていたため、その中途部と同じ外径のまま延びてスプライン４４を半径方向外側へ張り出しており、前記ブレーキシャフト４１の後端部よりも相対的に捩り剛性が低くなっている上に、スプライン４４の終端が段差を成して応力集中を招き易い形状となっている。

このため、変更前のブレーキシャフト４１にあっては、該ブレーキシャフト４１の前端部におけるスプライン４４の終端付近が最弱部位となり、前記ブレーキシャフト４１に過大な捩り応力が作用した場合に、該ブレーキシャフト４１の前端部におけるスプライン４４の終端付近で最初に折損が生じ、前記ブレーキシャフト４１が前記軸受４２による一点支持の状態となる懸念があった。

然るに、本形態例の如き構成とすれば、カウンターブレーキ３４に焼き付きや凝着が起こってブレーキシャフト４１に過大な捩り応力が作用する事態が生じたとしても、最初に折損する箇所が括れ部４３に決まり、ブレーキシャフト４１におけるカウンターブレーキ３４側の端部を支持している軸受４２の支持位置よりもカウンターブレーキ３４側で折損が生じることになる。

この結果、前記ブレーキシャフト４１の括れ部４３で折損が生じても、該ブレーキシャフト４１は前端部をカウンターシャフト１３に連結した状態で支持され且つ後端部を軸受４２により支持されて二点支持の状態に保持されるので、前記ブレーキシャフト４１の回転軸がずれて周辺機器を損傷することが防止される。

従って、上記形態例によれば、カウンターブレーキ３４のブレーキシャフト４１が万一折損しても、ブレーキシャフト４１の回転軸がずれて周辺機器を損傷することを防止でき、これにより被害を最小限に抑えて路上故障の回避を図ることができる。

また、特に本形態例にあっては、カウンターシャフト１３に対しブレーキシャフト４１がスプライン連結されており、該ブレーキシャフト４１側の連結部におけるスプライン４４がカウンターブレーキ３４側へ徐々に切り上げられ且つその切り上がりの終端が前記スプライン４４と同径の非スプライン部４５を挟んでから前記ブレーキシャフト４１の中途部の外径に収束するよう徐変されているので、ブレーキシャフト４１の前端部で横断面積の急変部が無くなる上、スプライン４４と同径の非スプライン部４５を挟むことで横断面積が中途部よりも大きくなって捩り剛性が高められることになり、これによって、前記ブレーキシャフト４１の前端部における応力集中を大幅に抑制することができるので、ブレーキシャフト４１の後端部を支持している軸受４２の支持位置よりもカウンターブレーキ３４側に括れ部４３を確実に設定することができる。

更に、ブレーキシャフト４１における最弱部位が前記ブレーキシャフト４１の外径を局所的に縮径した括れ部４３により設定されているので、該括れ部４３が形成された箇所の横断面積が局所的に小さくなることで捩り剛性を急激に低下させ、ここに応力集中が起こり易くなるようにして括れ部４３を簡単に設定することができる。

尚、本発明の車両用変速装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、図示例にあっては、トランスミッションケースのメインケースの後方に補助変速機及びオグジュアリケースが配置されているが、補助変速機のような副変速機が無くても良いし、トランスミッションケースの前段に配置されていても良いこと、また、カウンターブレーキは、多板式のブレーキ機構としたが、応答性の良い他方式のブレーキであってもよく、空圧式でなく電磁式等であっても良いこと、また、ブレーキシャフトの最弱部位は、括れ部により設定する以外に、穴開けや切欠きにより横断面積を局所的に小さくするか、或いは、局所的に適切な安全率を有する応力集中を与えて設定しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 車両用変速装置
２ エンジン
１２ メインシャフト
１３ カウンターシャフト
１４ メインギヤ
１５ メインギヤ
１６ メインギヤ（スプリッタローギヤ）
１７ メインギヤ
１９ カウンターギヤ
２０ カウンターギヤ
２１ カウンターギヤ
２２ カウンターギヤ
２３ カウンターギヤ
３４ カウンターブレーキ
４２ 軸受
４３ 括れ部（最弱部位）
４４ スプライン
４５ 非スプライン部

Claims (3)

1. 複数のメインギヤを空転可能に支持するメインシャフトと、前記各メインギヤに常時噛合する複数のカウンターギヤを有して前記メインシャフトと平行に配置されたカウンターシャフトと、該カウンターシャフトにブレーキシャフトを介し連結されて制動力を付与するカウンターブレーキとを備え、要求された変速段のメインギヤをメインシャフトに対し動力伝達可能に結合してエンジン側からの回転動力を変速し且つその変速時における前記メインギヤと前記メインシャフトとの同期を前記カウンターブレーキで前記カウンターシャフトの回転を制御して行うようにした車両用変速装置であって、前記ブレーキシャフトにおける前記カウンターブレーキ側の端部を軸受により回転自在に支持し且つ該軸受による支持位置よりも前記カウンターブレーキ側に寄せて最弱部位を設定したことを特徴とする車両用変速装置。
2. カウンターシャフトに対しブレーキシャフトがスプライン連結されており、該ブレーキシャフト側の連結部におけるスプラインがカウンターブレーキ側へ徐々に切り上げられ且つその切り上がりの終端が前記スプラインと同径の非スプライン部を挟んでから前記ブレーキシャフトの中途部の外径に収束するよう徐変されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用変速装置。
3. ブレーキシャフトにおける最弱部位が前記ブレーキシャフトの外径を局所的に縮径した括れ部により設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用変速装置。

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