JP3318659B2 - 変速機の歯車保持装置 - Google Patents

変速機の歯車保持装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの浮動
主軸歯車を備えた変速機に用いられる改良形歯車保持装
置に関し、特に主軸歯車の軸方向の両方向の軸方向移動
を制限して、歯車を主軸に連結する過程でそれに加えら
れた軸方向スラストを主軸に伝達することを可能にする
改良形歯車保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２副軸変速機と対応させた浮動変速機の
主軸歯車を特徴とする変速機は公知であって、例えば米
国特許第3,237,472 号、第3,283,613 号、第3,425,290
号及び第3,885,446 号に開示されており、それらの開示
内容は参考文献として本説明に含まれる。
【０００３】そのような変速機は一般的に、複数の浮動
主軸歯車が主軸の周囲に設けられて、一般的にはそれぞ
れ主軸の両側に配置された１対の副軸に取り付けられて
いる副軸歯車によって支持及び駆動されることを特徴と
している。
【０００４】主軸歯車を主軸に連結するクラッチ機構
は、主軸に沿って軸方向に延在している外側スプライン
に沿って摺動し、半径方向内向きに延出している歯また
はスプラインを主軸歯車の内側歯またはスプラインと係
合させることによって、主軸歯車が主軸に連結している
時、主軸を回転させることができる。
【０００５】以前から認識されていた問題は、主軸に連
結されている主軸歯車に軸方向スラストが伝達されて、
それが軸方向に移動する可能性であり、主軸歯車が互い
に接近している点から、この移動は特に重大な問題であ
る。それに関連して、軸方向に移動するクラッチによっ
て加えられる軸方向スラストを主軸に連結されている歯
車ではなく主軸に伝達できるようにするための様々な解
決方法が長年に渡って研究されている。
【０００６】そのような解決策は、主軸歯車の軸方向移
動を制限することができる様々な形式の歯車保持装置の
形を取っているのが一般的であって、例えば米国特許第
2,397,905 号に開示されており、その開示内容は参考文
献として本説明に含まれる。しかし、ここでは歯車が軸
方向に移動しないようにスラストカラーを主軸の外側ス
プラインにロックするために高価な回動式半月キーが必
要である。
【０００７】軸方向スラストを歯車セットからプロペラ
駆動軸へ伝達するためのスプライン付きスラストワッシ
ャの例が、例えば米国特許第3,894,621 号に開示されて
おり、その開示内容は参考文献として本説明に含まれ
る。ここでは、スプライン付きスラストワッシャ(52)
が、軸の段差肩部に隣接して設けられた横溝まで軸スプ
ラインに沿って軸方向に摺動し、スプラインカラー(30)
によって肩部に当接した位置に保持される。スラストワ
ッシャ(52)によって、１つの歯車だけの軸方向スラスト
がプロペラ軸に伝達されるようになっており、カラー(3
0)を使用しなければならないのに加えて、プロペラ軸の
外部に段差形状を付ける費用がかかる複雑な加工も必要
である。
【０００８】２つの近接した歯車の軸方向移動を防止し
て、その間での軸方向スラスト力の伝達を防止するため
の変速機主軸歯車保持装置の別の例が、米国特許第4,03
4,620 号に開示されており、その開示内容は参考文献と
して本説明に含まれる。ここでは、スラストリング(10
4) が主軸に対して２つの隣接歯車間でスプライン連結
されており、その両側でスナップリング(108、110) によ
って位置が固定されている。歯車にはさらに、歯車の互
いに離れる方向の移動を制限するためにさらなるスナッ
プリング(102) と協働する費用がかかる複雑なトング／
溝噛み合い構造を設ける必要がある。
【０００９】主軸に連結している浮動主軸歯車からスラ
ストを伝達するために用いられるスラスト装置の別の例
が、米国特許第4,104,928 号に開示されており、その開
示内容は参考文献として本説明に含まれる。しかし、ク
ラッチ連結過程で近接している歯車同士を互いに接触し
ないようにするためにどんな構造が使用されているかが
正確にははっきりしていない。
【００１０】１つの歯車が主軸に連結されている時に近
接している歯車同士を互いに接触しないようにする歯車
保持装置のさらに別の例が、米国特許第4,485,686 号に
開示されており、その開示内容は参考文献として本説明
に含まれる。しかし、ここでは主軸がスラストプレート
(86)及び(92)をその２つのスラストプレート間に配置さ
れた共通スペーサ(90)に押し付けながら回転させること
ができるようにするため、スラストプレートの内周部に
それぞれスプライン(86)及び(98)を設けなければならな
いのに加えて、２つのスナップリング(82)及び(96)が必
要である。
【００１１】上記特許第4,485,686 号に幾分類似したス
ラストプレート構造が、米国特許第4,423,643 号に記載
されている。
【００１２】近接した主軸歯車(30)及び(32)にスラスト
表面を両側に備えたフランジを設けた３スラストプレー
ト構造の最近の例が、本発明の譲受人が所有する米国特
許第4,949,589 号に開示されており、その開示内容は参
考文献として本説明に含まれる。 以上に記載したスラ
ストプレートまたは歯車保持装置構造は有効ではある
が、構造が複雑であって部品数が多いことから、主軸に
連結されている浮動主軸歯車にクラッチによって加えら
れた軸方向スラストを主軸へ伝達するためのさらに簡単
な手段を提供することが必要である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明の目的は、変速機の浮動主軸歯車の軸方向移
動を制限して、歯車を主軸に連結した過程で主軸歯車に
与えられた軸方向スラストを主軸に伝達するための歯車
保持装置を提供することである。
【００１４】本発明の別の目的は、浮動主軸歯車の軸方
向移動を効果的に制限して、歯車を主軸に連結した過程
でクラッチ機構によってそれに与えられた軸方向スラス
トを主軸に伝達する簡単で低価格の歯車保持装置を提供
することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】および
【作用】上記目的を達成するため、本発明の歯車保持装
置は、変速機の主軸の横方向環状溝に固定されてそれと
共転するスラストワッシャが、それから外向きに延出し
て、主軸の周囲に設けられた浮動主軸歯車に窪みを形成
している軸方向の第１表面に設けられたスロットにはめ
込まれた保持リングと半径方向外向きに延在している第
２表面との間に形成された溝にはまっていることを特徴
とする。この歯車保持装置は、歯車の軸方向移動を制限
して、歯車を主軸にクラッチ連結した過程でクラッチ機
構によってそれに与えられた軸方向スラストを主軸に伝
達することができる。さらに改良点として、歯車と共転
するように固定されて、リングとスラストワッシャとの
間の接触表面積を増加させるスペーサをリングとスラス
トワッシャとの間に設けている。
【００１６】
【実施例】図１の変速機100 は、主軸３を備えた多軸変
速機であって、主軸３は中実構造にすることができる
が、重量を軽減するために図示のように中空にする場合
が多い。
【００１７】主軸３の両側にほぼ平行に副軸６及び８が
配置されている。主軸３及び副軸６及び８は、変速機10
0 のハウジング10で回転可能に軸支されている。副軸６
は、例えば12及び14で示されている副軸歯車を支持して
おり、副軸８は、例えば16及び18で示されている副軸歯
車を支持している。
【００１８】入力軸２は車両のエンジンで駆動され、副
軸６及び８と作動連結しており、それの回転に応じてそ
れらを回転させると、それによって上記副軸歯車が回転
する。
【００１９】主軸３の周囲には、例えば20及び22で示さ
れている浮動主軸歯車が設けられており、歯車20の歯は
副軸歯車12及び16の歯と噛み合い、それらによって回転
可能に支持されている。同様に、主軸歯車22の歯は副軸
歯車14及び18の歯と噛み合い、それらによって回転可能
に支持されている。
【００２０】主軸歯車20及び22は、それぞれクラッチ機
構24及び26によって主軸３に連結されるまで、主軸３の
回りを回転自在であり、クラッチ機構24及び26は矢印で
示されている軸方向の両方向に移動して作動し、その作
動については図２及び３を参照しながら詳細に説明す
る。
【００２１】主軸歯車20及び22のいずれかが主軸３に連
結した時、それは関連の副軸歯車及び主軸歯車によって
与えられた特定の歯車比によって決定される回転数で回
転する。主軸３の回転によって、駆動軸または他の形式
の連結手段によって車両ホィールに作動連結されている
出力軸４が回転する。
【００２２】クラッチ機構24及び26の軸方向移動は、そ
れぞれ歯車20及び22に対して軸方向スラストを与え、歯
車保持装置がなければ、これによって連結中の歯車が軸
方向に移動して、主軸及び副軸歯車の一方または両方の
歯を不当に摩耗させることになり、さらには歯車同士が
互いに接近している場合、主軸に連結している歯車がそ
れに隣接した主軸歯車の側部に接触するまで軸方向に移
動することもある。
【００２３】主軸に連結している主軸歯車のそのような
軸方向移動を制限して、連結過程で発生した軸方向スラ
ストを主軸に伝達するため、図２を参照しながら以下に
詳細に説明する歯車保持装置200 が変速機100 に設けら
れている。
【００２４】図２に示されているように、主軸３の外表
面には軸方向に延在するスプライン36が設けられてお
り、それらに沿ってクラッチ機構24及び26が矢印で示さ
れた両方向へ選択的に摺動する。クラッチ機構24が図面
左方向へ移動した時、クラッチ機構の歯28が主軸歯車20
の歯30と噛み合い、クラッチ機構26が図面右方向へ移動
した時、クラッチ機構26の歯32が主軸歯車22の歯34と噛
み合う。
【００２５】主軸歯車20及び22には、それぞれの互いに
隣接した側部に環状のポケットまたは窪み42及び44がそ
れぞれ歯車20及び22の外周に沿って設けられている。窪
み42には、主軸３に向き合って所定距離だけ軸方向に延
在している第１表面46が設けられている。同様に、主軸
歯車22には、主軸３に向き合って所定距離だけ軸方向に
延在している第１表面48が設けられている。
【００２６】表面46にほぼ直交するようにして、第２表
面50が半径方向外向きに歯車20の外周部まで延在してい
る。同様に、表面48にほぼ直交するようにして、第２表
面52が半径方向外向きに歯車22の外周部まで延在してい
る。従って、表面50及び52は互いに軸方向に向き合って
いる。
【００２７】主軸３の外表面には、軸方向に離れた１対
の横方向環状溝38及び40が設けられている。溝40は窪み
42とほぼ整合しており、溝38に向いている縁部が表面50
とほぼ軸方向に整合している。同様に、溝38は窪み44と
ほぼ整合しており、溝40に向いている縁部が表面52とほ
ぼ軸方向に整合している。
【００２８】スラストワッシャ54が環状溝40内に配置さ
れており、それから半径方向外向きに延出して窪み42に
はまり、表面46から所定の間隔をおいた位置まで延在し
ている。スラストワッシャ54は、図４に示されているキ
ー72等の適当な手段で主軸３に固定されている。
【００２９】表面46には環状スロット47が表面50から軸
方向に離して設けられて、窪みのその間にスラストワッ
シャ54をはめ込むことができるようにしている。取り外
し可能な保持リング58がスロット47内に配置され、窪み
46内においてリング58と表面50との間にスラストワッシ
ャ54をはめ込む溝を形成できる長さだけ窪み46内へ延出
しており、またこの溝は主軸３の溝40とほぼ軸方向に整
合しており、スラストワッシャ54は、時々リング58また
は表面50と摺動回転係合する場合を除いて歯車20から独
立的に主軸３と共転する間、歯車20のいずれかの方向の
軸方向移動を制限することができる。
【００３０】同様に、溝40に向いている溝38の縁部は表
面52とほぼ軸方向に整合している。表面48には環状スロ
ット49が表面52から所定距離だけ軸方向に離して設けら
れて、保持リング60をそれにはめ込んだ時、溝38とほぼ
軸方向に整合した溝が窪み44内に形成され、スラストワ
ッシャ56が溝38に固定されて、それから延出してリング
60及び表面52間に形成された溝にはまっており、表面48
から所定の間隙をおいた位置まで延在して、スラストワ
ッシャ56が、時々リング60または表面52と摺動回転係合
する場合を除いて歯車22から独立的に主軸３と共転する
ことができるようにしている。
【００３１】このように、スラストワッシャと取り外し
可能な保持リング、例えばスナップリングとの簡単な組
み合わせによって、主軸歯車の軸方向移動をいずれの方
向にも制限でき、クラッチ機構によってそれに与えられ
た軸方向スラストが主軸に伝達される。
【００３２】このような歯車保持装置を改良した構成が
図３に示されており、歯車保持装置300 には平坦なワッ
シャ等のスペーサ部材（スペーサ）が保持リングとスラ
ストワッシャとの間に配置されて、主軸歯車に固定され
ている。スペーサ部材は主軸３から所定の間隙をおいて
設けられているので、それは主軸から独立的に主軸歯車
と共転する。すなわち、図３に示されているように、ス
ペーサ部材62は保持リング58とスラストワッシャ54との
間で主軸３を包囲し、スペーサ部材64は保持リング60と
スラストワッシャ56との間で主軸３を包囲している。そ
のようなスペーサ部材を用いることによって、スラスト
ワッシャと保持リングとの間の表面接触面積が、スペー
サ部材を用いない場合にスラストワッシャが接触する保
持リングの側部の面積によって得られるものよりも増加
する。スペーサリングを主軸歯車に固定する好適な方法
については、図５を参照しながら説明する。
【００３３】図４は、円周方向に間隔をおいて複数のス
プライン36を設けて、横方向の環状溝38をそれらと交差
させて形成した主軸３にスラストワッシャ54を固定する
ための好適な方法を示している。スラストワッシャ54の
内周部に複数の溝70が円周方向に間隔をおいて設けられ
ており、これらはスプライン36と整合可能であって、ス
ラストワッシャ54を主軸３のスプライン36に沿って溝38
を横切るように軸方向に摺動させた後、溝70がスプライ
ン36間の溝（参照番号なし）と整合するまで回転させる
ことによって、キー72をはめ込んでスラストワッシャ54
を主軸３に固定できるようにするキー溝を形成すること
ができる。
【００３４】図５は、図３のスペーサ部材62を主軸歯車
20に固定するための好適な方法を示しており、表面46に
軸方向に延在したスロットまたはキー溝74を設け、その
スロット74にはめ込むことができる突起またはタブ76を
スペーサ62に設けることによって、スペーサ部材62を主
軸歯車20と一体に回転させることができるようにするも
のである。
【００３５】
【発明の効果】本発明の歯車保持装置によれば、変速機
の主軸の横方向環状溝に固定されてそれと共転するスラ
ストワッシャが、それから外向きに延出して、主軸の周
囲に設けられた浮動主軸歯車の第１表面のスロットには
め込まれた保持リングと半径方向外向きに延在している
第２表面との間に形成された溝に嵌ることにより、歯車
の軸方向移動を制限して、歯車を主軸にクラッチ連結し
た過程でそれに加えられた軸方向スラストを主軸に伝達
するクラッチ機構によってそれに与えられた軸方向スラ
ストを主軸に伝達するので、別個にかみ合い機構を必要
とせず、装置の構造が簡単となり低価格の製品を供給で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する歯車保持装置を用いた自動車
変速機100 の中心断面図である。
【図２】図１に示す歯車保持装置の部分中心断面図であ
る。
【図３】本発明の改良した実施例の歯車保持装置の部分
中心断面図である。
【図４】図２に示すスラストワッシャを主軸に固定する
キーを示す部分斜視図である。
【図５】図３に示すスペーサを主軸歯車に固定する方法
を示す部分断面図である。
【符号の説明】
３ 主軸 20、22 主軸歯車 24、26 クラッチ機構 38、40 横方向溝 42、44 窪み 46、48 第１表面 50、52 第２表面 47、49 スロット 54、56 スラストワッシャ 58、60 保持リング62,64 スペーサ 200 歯車保持装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (56)参考文献 実開 昭61−45661（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3500695（ＵＳ，Ａ) 欧州特許出願公開90531（ＥＰ，Ａ１) 欧州特許出願公開90517（ＥＰ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16H 3/00 - 3/78 F16H 55/17 F16H 57/00 - 57/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主軸と、前記主軸の周囲に設けられた少
    なくとも１つの浮動主軸歯車と、それぞれ主軸の両側に
    それとほぼ平行に配置された少なくとも２つの副軸と、
    それぞれの前記副軸に設けられて、主軸歯車を間に挟ん
    で支持して回転駆動させる副軸歯車と、選択的に作動し
    て主軸歯車を主軸に連結するクラッチ手段と、主軸歯車
    の軸方向移動を制限して、クラッチ手段によって主軸歯
    車を主軸に連結した時にそれに与えられた軸方向スラス
    トを主軸に伝達するための改良形歯車保持手段とを設け
    た形式の変速機において、 前記歯車保持手段は、 前記主軸歯車の側部から主軸に向き合って所定距離だけ
    軸方向に延在している第１表面と、それから半径方向外
    向きに主軸の方へ歯車の外周部まで延在しているほぼ直
    交する第２表面とによって形成された、主軸歯車の環状
    の窪みと、 主軸の外表面に設けられ、前記第２表面と同じ軸方向に
    面してそれとほぼ軸方向に整合している縁部を有する横
    方向環状溝と、 主軸溝内に配置されて主軸に共転可能に固定されている
    内周部を有し、主軸溝から外向きに延出してそれとほぼ
    整合している窪みにはまり、さらに主軸に対して歯車を
    回転可能にするとともにその間の接触を防ぐのに十分な
    第１表面からの間隙を与えるように延在するスラストワ
    ッシャと、 第２表面との間にスラストワッシャをはめ込むのに十分
    な距離だけ第２表面から軸方向に離して前記第１表面の
    窪みに配置されるスロットと、 歯車と共転可能にスロット内に配置され、第１表面から
    窪み内へ、スラストワッシャが受け入れられる溝を第２
    表面との間の窪み内に形成するのに十分な長さだけ延在
    する取り外し可能な保持リングと、前記スラストワッシャと前記保持リングとの間の第１表
    面を包囲するスペーサとを有しており、 前記スペーサは、主軸と接触しないで、それぞれの主軸
    歯車に固定されてこの歯車と共転可能であり、 前記溝は主軸溝とほぼ軸方向に整合して、歯車の軸方向
    移動を制限して、クラッチ手段によって主軸に連結した
    時に歯車に与えられた軸方向スラストを主軸に伝達可能
    にすることを特徴とする変速機。
  2. 【請求項２】 第１表面に軸方向のスロットを備え、ス
    ペーサの駆動タブがスロットにはめ込まれることにより
    スペーサが歯車に固定されることを特徴とする請求項２
    の変速機。
  3. 【請求項３】 スプライン付き主軸と、前記主軸の周囲
    に互いに軸方向に間隔をおいて設けられた少なくとも１
    つの浮動主軸歯車と、それぞれ主軸の両側にそれとほぼ
    平行に配置された少なくとも２つの副軸と、それぞれの
    前記副軸に設けられて、主軸歯車を間に挟んで支持して
    回転駆動させる副軸歯車と、選択的に作動して主軸歯車
    を主軸に連結するクラッチ手段と、主軸歯車の軸方向移
    動を制限して、クラッチ手段によってそれに与えられた
    軸方向スラストを主軸に伝達するための歯車保持手段と
    を設けた形式の変速機用歯車保持装置であって、 前記歯車保持手段は、 前記主軸歯車の側部から主軸に向き合って所定距離だけ
    軸方向に延在している第１表面と、それから半径方向外
    向きに主軸の方へ歯車の外周部まで延在しているほぼ直
    交する第２表面とによって形成された、主軸歯車の環状
    の窪みと、 主軸の外表面に設けられ、第２表面と同じ軸方向に面し
    てそれとほぼ軸方向に整合している縁部を有する横方向
    環状溝と、 前記環状溝内に配置される内周部を有して、主軸に共転
    可能に固定されるとともに、前記環状溝から外向きに延
    出してそれとほぼ整合している窪みにはまり、さらに主
    軸に対して歯車を回転可能にするとともにその間の接触
    を防ぐのに十分な第１表面からの間隙を与えるように延
    在するスラストワッシャと、 前記スラストワッシャをはめ込ませるのに十分な第２表
    面からの軸方向距離をおいて第１表面の窪みに配置され
    るスロットと、 歯車と共転可能にスロット内に配置され、第１表面から
    窪み内へ、スラストワッシャが受け入れられる溝を第２
    表面との間の窪み内に形成するのに十分な長さだけ延在
    する取り外し可能な保持リングと、前記スラストワッシャと前記保持リングとの間の第１表
    面を包囲するスペーサを有しており、 前記スペーサは、主軸と接触しないで、それぞれの主軸
    歯車に固定されてこの 歯車と共転可能であり、 前記溝は、主軸溝とほぼ軸方向に整合して、歯車の軸方
    向移動を制限して、クラッチ手段によって主軸に連結し
    た時に歯車に与えられた軸方向スラストを主軸に伝達可
    能にすることを特徴とする歯車保持装置。
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