JP5545778B2 - 変速機 - Google Patents
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Description
図1に本発明の第1実施形態に係る自動車用の変速機Mを模式的に示す。本実施形態に係る変速機Mは、エンジンの回転が入力される入力シャフト1と、入力シャフト1と平行に配置された出力シャフト2を有する。これら入力シャフト1、出力シャフト2は、変速機Mのミッションケースにベアリングを介して夫々回転自在に支持されている。入力シャフト1は、後に詳述するように、軸方向に第1入力シャフト1xと第2入力シャフト1yとに分割され、それらの間には、緩衝機構Wが介設されている。
図1に示すように、変速機Mは、第2入力シャフト1yに回転自在に装着された複数のドライブギヤDvを有する。ドライブギヤDvは、本実施形態では、第2入力シャフト1yに夫々回転自在に装着された、1速ドライブギヤ1a、2速ドライブギヤ2a、3速ドライブギヤ3a、4速ドライブギヤ4a、5速ドライブギヤ5a、6速ドライブギヤ6aから構成されている。これらドライブギヤDvは、低速段ギヤから高速段ギヤとなるに従って歯数が多くなっている。ドライブギヤDvの設置数は、6個に限られず、2個以上であれば何個でも構わない。これらドライブギヤDvは、発進用のクラッチC側から反クラッチC側に向けて、1速ドライブギヤ1a、4速ドライブギヤ4a、2速ドライブギヤ2a、5速ドライブギヤ5a、3速ドライブギヤ3a、6速ドライブギヤ6aの順で配列されており、隣り合うギヤの変速段数が二段以上離れるように配置されている。
図1に示すように、変速機Mは、ドライブギヤDvと噛合するように出力シャフト2に回転自在に装着された複数のドリブンギヤDnを有する。ドリブンギヤDnは、1速ドライブギヤ1a、2速ドライブギヤ2a、3速ドライブギヤ3a、4速ドライブギヤ4a、5速ドライブギヤ5a、6速ドライブギヤ6aと夫々噛合する、1速ドリブンギヤ1b、2速ドリブンギヤ2b、3速ドリブンギヤ3b、4速ドリブンギヤ4b、5速ドリブンギヤ5b、6速ドリブンギヤ6bから構成されている。各ドリブンギヤDnは、低速段ギヤから高速段ギヤとなるに従って歯数が少なくなっている。これらドリブンギヤDnも、ドライブギヤDvと同様に、発進用のクラッチC側から反クラッチC側に向けて、1速ドリブンギヤ1b、4速ドリブンギヤ4b、2速ドリブンギヤ2b、5速ドリブンギヤ5b、3速ドリブンギヤ3b、6速ドリブンギヤ6bの順で配列されており、隣り合うギヤの変速段数が二段以上離れるように配置されている。
図1に示すように、変速機Mは、変速に先立って、ドライブギヤDvを構成する1速ドライブギヤ1a、2速ドライブギヤ2a、3速ドライブギヤ3a、4速ドライブギヤ4a、5速ドライブギヤ5a、6速ドライブギヤ6aの内、変速に用いるギヤを第2入力シャフト1yに相対回転不能に固定するための結合機構Kを有する。結合機構Kは、1速ドライブギヤ1aと4速ドライブギヤ4aとの間に設けられ、1速ドライブギヤ1aまたは4速ドライブギヤ4aを第2入力シャフト1yに相対回転不能に固定する1速4速結合機構14Kと、2速ドライブギヤ2aと5速ドライブギヤ5aとの間に設けられ、2速ドライブギヤ2aまたは5速ドライブギヤ5aを第2入力シャフト1yに固定する2速5速結合機構25Kと、3速ドライブギヤ3aと6速ドライブギヤ6aとの間に設けられ、3速ドライブギヤ3aまたは6速ドライブギヤ6aを第2入力シャフト1yに固定する3速6速結合機構36Kとから成る。
図1に示すように、変速機Mは、変速時、結合機構Kによって第2入力シャフト1yに固定されたドライブギヤDvに噛合する変速段のドリブンギヤDnを、出力シャフト2に相対回転不能に固定するためのセレクタ機構Sを有する。セレクタ機構Sは、1速ドリブンギヤ1bまたは4速ドリブンギヤ4bを出力シャフト2に相対回転不能に固定するための1速4速セレクタ機構14Sと、2速ドリブンギヤ2bまたは5速ドリブンギヤ5bを出力シャフト2に固定するための2速5速セレクタ機構25Sと、3速ドリブンギヤ3bまたは6速ドリブンギヤ6bを出力シャフト2に固定するための3速6速セレクタ機構36Sとから成る。1速4速セレクタ機構14S、2速5速セレクタ機構25S、3速6速セレクタ機構36Sは、全て同様の構成であるので、1速4速セレクタ機構14Sについてのみ説明する。
図2は変速機Mの1速4速セレクタ機構14Sの分解斜視図、図3は1速4速セレクタ機構14Sの組立斜視図、図4(a)は1速4速セレクタ機構14Sの断面図、図4(b)は1速4速セレクタ機構14Sのドグ1D、4D、第1キー1K、第2キー2Kを示す説明図である。1速4速セレクタ機構14Sは、1速ドリブンギヤ1bおよび4速ドリブンギヤ4bの対向面に夫々突設されたドグ1D、4Dを有する。これらドグ1D、4Dは、各ギヤ1b、4bの周方向に夫々等間隔を隔てて複数設けられている。各ドグ1D、4Dは、各ギヤ1b、4bの回転方向の前方面となるリーディング面(駆動歯面)1DR、4DRと、回転方向の後方面となるトレーリング面(被駆動歯面)1DT、4DTとを有する。リーディング面1DR、4DR、トレーリング面1DT、4DTは、根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成されている。
1速4速セレクタ機構14Sは、図2に示すように、1速ドリブンギヤ1bと4速ドリブンギヤ4bとの間の出力シャフト2に固定されたハブHを有する。ハブHの外周面には、出力シャフト2の軸方向と平行に形成されたキー溝HAが、周方向に等間隔を隔てて複数設けられている。キー溝HAには、第1キー1K、第2キー2Kが軸方向に移動自在に保持されている。第1キー1K、第2キー2Kは、各キー溝HAに、周方向に交互に保持されている。各キー溝HAは、底よりも開口が狭くなるように形成され、ハブHが回転された際、遠心力を受ける第1キー1K、第2キー2Kがキー溝HAの開口から飛び出さないようになっている。
1速4速セレクタ機構14Sは、上述したようにキー溝HAに軸方向に移動自在に保持された第1キー1K、第2キー2Kを有する。図4(b)に示すように、第1キー1Kは、一端に1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dのリーディング面1DRと係合する係合爪1KRを有し、他端に4速ドリブンギヤ4bのドグ4Dのトレーリング面4DTと係合する係合爪1KTを有する。同様に、第2キー2Kは、一端に1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dのトレーリング面1DTと係合する係合爪2KTを有し、他端に4速ドリブンギヤ4bのドグ4Dのリーディング面4DRと係合する係合爪2KRを有する。これら係合爪1KR、1KT、2KR、2KTは、係合性を高めるため、逆テーパー状に形成されている。
1速4速セレクタ機構14Sは、第1キー1K、第2キー2Kを軸方向に移動させるためのアクチュエータAを有する。アクチュエータAは、第1スリーブリング1Rに係合する第1シフトフォーク1F、第1シフトフォーク1Fに接続された第1シフトロッド1G、第1シフトロッド1Gを軸方向に移動する不図示の第1駆動機構(電動シリンダ等)を備えている。また、アクチュエータAは、第2スリーブリング2Rに係合する第2シフトフォーク2F、第2シフトフォーク2Fに接続された第2シフトロッド2G、第2シフトロッド2Gを軸方向に移動する不図示の第2駆動機構(電動シリンダ等)を備えている。第1駆動機構、第2駆動機構は、車両の走行状況に応じたコンピュータ制御により、或いは運転者によるシフトレバー等のシフト操作に応じて、第1シフトロッド1G、第2シフトロッド2Gを連係して移動させ、変速を行う。変速については後述するが、発進用のクラッチCを繋いだまま、トルク切れの無い変速が可能である。
図1に示す2速5速セレクタ機構25S、3速6速セレクタ機構36Sは、1速4速セレクタ機構14Sと同様の構成であるので、説明を省略する。なお、2速ドリブンギヤ2bのドグを2Dと表示し、3速ドリブンギヤ3bのドグを3Dと表示し、5速ドリブンギヤ5bのドグを5Dと表示し、6速ドリブンギヤ6bのドグを6Dと表示する。これら2速5速セレクタ機構25S、3速6速セレクタ機構36Sを用いた各段の変速については後述するが、発進用のクラッチCを繋いだまま、トルク切れの無い変速が可能である。
図1に示すように、本実施形態に係る変速機Mにおいては、入力シャフト1が、軸方向に、エンジン側(クラッチC側)の第1入力シャフト1xと反クラッチC側の第2入力シャフト1yとに分割されている。第1入力シャフト1xの一端には、クラッチCが設けられ、第2入力シャフト1yには、ドライブギヤDv(1速ドライブギヤ1a、2速ドライブギヤ2a、3速ドライブギヤ3a、4速ドライブギヤ4a、5速ドライブギヤ5a、6速ドライブギヤ6a)が夫々回転自在に装着されている。第1入力シャフト1xと第2入力シャフト1yとの間には、緩衝機構Wが介設されている。
図6に1速状態の変速機Mを示す。1速で発進する際には、発進用クラッチCを切った状態で、1速4速結合機構14Kのスリーブ41を1速ドライブギヤ1a側に移動し、スリーブ41によってハブ31とハブ51とを架け渡し、1速ドライブギヤ1aが第2入力シャフト1yと一体的に回転するようにする。また、続く2速へのシフトアップに備え、2速5速結合機構25Kのスリーブ42を2速ドライブギヤ2a側に移動し、スリーブ42によってハブ32とハブ52とを架け渡し、2速ドライブギヤ2aが第2入力シャフト1yと一体的に回転するようにしておく。そして、発進用のクラッチCを切った状態で、1速4速セレクタ機構14Sの第1キー1K、第2キー2Kを1速ドリブンギヤ1b側に移動する。その後、発進クラッチCを半クラッチ制御し、車両を1速で発進させる。このとき、第1キー1Kは、1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dと係合してトルクを伝達し、第2キーは、1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dと係合しない状態(コースト状態)となる。
シフトダウンは、シフトアップとは逆の手順となる。すなわち、車両の減速時において6速から5速にシフトダウンする場合には、図10に示すように、発進用クラッチCを繋いだままの状態で、2速5速セレクタ機構25Sの第1キー1K、第2キー2Kを5速ドリブンギヤ5b側に移動する。これにより、第2キー2Kが5速ドリブンギヤ5bのドグ5Dと係合する。2速5速セレクタ機構25Sの第2キー2Kが5速ドリブンギヤ5bのドグ5Dと係合した直後(シフトダウンの直後)、6速と5速のギヤ比に応じてエンジン回転数が上がるため、3速6速セレクタ機構36Sの第1キー1Kがコースト状態となる。よって、3速6速セレクタ機構36Sの第1キー1K、第2キー2Kをニュートラル位置に移動する。これにより、6速から5速へのトルク切れの無いシフトダウンを成し得る。シフトダウン時、2速5速セレクタ機構25Sの第2キー2Kが5速ドリブンギヤ5bのドグ5Dと係合した瞬間に、6速ドリブンギヤ6bと5速ドリブンギヤ5bとの回転数差に因るスパイクトルクが生じるが、このスパイクトルクは、緩衝機構Wによって吸収緩衝される。また、続く4速へのシフトダウンに備え、1速4速結合機構14Kのスリーブ41を4速ドライブギヤ4a側に移動し、4速ドライブギヤ4aが第2入力シャフト1yと一体的に回転するようにしておく。
以上説明したように、本実施形態に係る変速機Mにおいては、入力シャフト1に複数のドライブギヤDv(1速ドライブギヤ1a、2速ドライブギヤ2a、3速ドライブギヤ3a、4速ドライブギヤ4a、5速ドライブギヤ5a、6速ドライブギヤ6a)が回転自在に装着され、出力シャフト2にドライブギヤDvの夫々と噛合する複数のドリブンギヤDn(1速ドリブンギヤ1b、2速ドリブンギヤ2b、3速ドリブンギヤ3b、4速ドリブンギヤ4b、5速ドリブンギヤ5b、6速ドリブンギヤ6b)が回転自在に装着されている。そして、変速に先立って、変速に用いるドライブギヤDvのみを入力シャフト1に結合機構Kで相対回転不能に固定し、変速とは無関係のドライブギヤDvを入力シャフト1の回転から切り離した状態とし、変速段のドリブンギヤDnを出力シャフト2にセレクタ機構Sで固定することで変速を行う。
図12に本発明の変形実施形態に係る自動車用の変速機Mxを模式的に示す。この変速機Mxは、図1に示す前実施形態の変速機Mとは結合機構Kおよびセレクタ機構Sの配置を逆とし、結合機構Kを出力シャフト2に配設し、セレクタ機構Sを入力シャフト1に配設したものである。この変速機Mxは、結合機構Kおよびセレクタ機構Sの配置を逆とした点以外は前実施形態の変速機Mと同様の構成であり、作用・効果も同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、セレクタ機構14S、25S、36Sを入力シャフト1と出力シャフト2とにバラバラに(例えば交互に)配設し、それと対を成す結合機構14K、25K、36Kを入力シャフト1と出力シャフト2とにバラバラに配設してもよい。このような変速機でも、最初の実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
1x 第1入力シャフト
1y 第2入力シャフト
2 出力シャフト
Dv ドライブギヤ
1a 1速ドライブギヤ
2a 2速ドライブギヤ
3a 3速ドライブギヤ
4a 4速ドライブギヤ
5a 5速ドライブギヤ
6a 6速ドライブギヤ
Dn ドリブンギヤ
1b 1速ドリブンギヤ
2b 2速ドリブンギヤ
3b 3速ドリブンギヤ
4b 4速ドリブンギヤ
5b 5速ドリブンギヤ
6b 6速ドリブンギヤ
K 結合機構
14K 1速4速結合機構
25K 2速5速結合機構
36K 3速6速結合機構
S セレクタ機構
14S 1速4速セレクタ機構
25S 2速5速セレクタ機構
36S 3速6速セレクタ機構
1D ドグ
1DR リーディング面
1DT トレーリング面
4D ドグ
4DR リーディング面
4DT トレーリング面
H ハブ
HA キー溝
1K 第1キー
2K 第2キー
W 緩衝機構
W1 第1入力シャフト摩擦板
W2 第2入力シャフト摩擦板
W3 弾性部材
Claims (7)
- エンジンの回転が入力される入力シャフトと、
該入力シャフトに回転自在に装着された複数のドライブギヤと、
変速後の回転を出力するため、前記入力シャフトと平行に配置された出力シャフトと、
該出力シャフトに回転自在に装着され、前記ドライブギヤと噛合する複数のドリブンギヤと、
前記ドライブギヤの内、変速に用いるギヤを前記入力シャフトに相対回転不能に固定するための結合機構と、
変速時、前記結合機構によって前記入力シャフトに固定された前記ドライブギヤに噛合する変速段の前記ドリブンギヤを、前記出力シャフトに相対回転不能に固定するためのセレクタ機構と、を備え、
前記結合機構は、
前記入力シャフトに回転自在に装着された複数の前記ドライブギヤの内、隣り合うギヤの間の前記入力シャフトに固定されたハブと、
該ハブに前記入力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、軸方向の一方に移動された際に前記隣り合うギヤの一方と係合し、軸方向の他方に移動された際に前記隣り合うギヤの他方と係合するスリーブとを備え、
前記ドライブギヤは、隣り合うギヤの変速段数が二段以上離れるように前記入力シャフトに配列されたことを特徴とする変速機。 - 前記セレクタ機構は、
前記出力シャフトに回転自在に装着された複数の前記ドリブンギヤの内、隣り合うギヤの対向面に夫々突設されたドグと、
前記隣り合うギヤの間の前記出力シャフトに固定されたハブと、
該ハブに、前記出力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
該ハブに、前記出力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのリーディング面と係合可能である第2キーと、
前記第1キー、前記第2キーを前記出力シャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の変速機。 - エンジンの回転が入力される入力シャフトと、
該入力シャフトに回転自在に装着された複数のドライブギヤと、
変速後の回転を出力するため、前記入力シャフトと平行に配置された出力シャフトと、
該出力シャフトに回転自在に装着され、前記ドライブギヤと噛合する複数のドリブンギヤと、
前記ドリブンギヤの内、変速に用いるギヤを前記出力シャフトに相対回転不能に固定するための結合機構と、
変速時、前記結合機構によって前記出力シャフトに固定された前記ドリブンギヤに噛合する変速段の前記ドライブギヤを、前記入力シャフトに相対回転不能に固定するためのセレクタ機構と、を備え、
前記結合機構は、
前記出力シャフトに回転自在に装着された複数の前記ドリブンギヤの内、隣り合うギヤの間の前記出力シャフトに固定されたハブと、
該ハブに前記出力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、軸方向の一方に移動された際に前記隣り合うギヤの一方と係合し、軸方向の他方に移動された際に前記隣り合うギヤの他方と係合するスリーブとを備え、
前記ドリブンギヤは、隣り合うギヤの変速段数が二段以上離れるように前記出力シャフトに配列されたことを特徴とする変速機。 - 前記セレクタ機構は、
前記入力シャフトに回転自在に装着された複数の前記ドライブギヤの内、隣り合うギヤの対向面に夫々突設されたドグと、
前記隣り合うギヤの間の前記入力シャフトに固定されたハブと、
該ハブに、前記入力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
該ハブに、前記入力シャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのリーディング面と係合可能である第2キーと、
前記第1キー、前記第2キーを前記入力シャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする請求項3に記載の変速機。 - 前記ハブの外周面に、周方向に間隔を隔てて軸方向に沿ったキー溝が複数形成され、
これらキー溝に、前記第1キー、第2キーが周方向に交互に保持されていることを特徴とする請求項2または4に記載の変速機。 - 前記入力シャフトが、エンジン側の第1入力シャフトと前記ドライブギヤが回転自在に装着される第2入力シャフトとに分割され、
前記第1入力シャフトと前記第2入力シャフトとの間に、前記第1入力シャフトまたは前記第2入力シャフトに生じるトルクが予め設定された設定トルク未満である場合には前記第1入力シャフトおよび前記第2入力シャフトを一体回転させ、前記トルクが前記設定トルク以上になると前記第1入力シャフトと前記第2入力シャフトとを相対回転させる緩衝機構を介設したことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の変速機。 - 前記緩衝機構は、
前記第1入力シャフトと一体的に回転する第1入力シャフト摩擦板と、
該第1入力シャフト摩擦板と重なるように配置され、前記第2入力シャフトと一体的に回転する第2入力シャフト摩擦板と、
該第2入力シャフト摩擦板を前記第1入力シャフト摩擦板に押し付けるための弾性部材と、を備えたことを特徴とする請求項6に記載の変速機。
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