JP5909135B2 - 変速機 - Google Patents

Description

本発明は、変速の際のトルク切れを防止した変速機に関する。

変速の際のトルク切れを防止した自動車用の変速機として、変速機の出力シャフトに夫々回転自在に装着された第１ギヤ（低段ギヤ）及び第２ギヤ（高段ギヤ）と、第１ギヤと第２ギヤとの間のシャフトに固定されたハブと、ハブに夫々軸方向に移動自在且つ周方向に回転不能に装着された第１スリーブリング及び第２スリーブリングとを備えた変速機が知られている（特許文献１）。

かかる変速機においては、第１及び第２スリーブリングを共に第１ギヤ側に移動させると、第１スリーブリングのみで第１ギヤの回転をハブに伝達する状態となる。よって、トルクを伝達している第１スリーブリングをその位置から動かさずに、トルクが加わっていない第２スリーブリングのみを第２ギヤ側に移動させることができる。第２スリーブリングを第２ギヤ側に移動させると、第２スリーブリングによって第２ギヤの回転をハブに伝達する状態となるため、これと同時に第１スリーブリングを第１ギヤから離間させることで、トルク切れなく第１ギヤから第２ギヤへの変速が完了する。

特表２００９−５３６７１３号公報

上述した従来の変速機においては、変速の対象となる第１ギヤと第２ギヤとの間に２つのシフトスリーブ（第１、第２スリーブリング）を配設し、１回の変速操作に際して、第１スリーブリングと第２スリーブリングとを連係させて別々に移動制御する必要がある。すなわち、第１、第２スリーブリングに夫々シフトフォークを係合させ、各シフトフォークを連係させて別々のアクチュエータで移動制御しなければ変速できないことになり、アクチュエータによるシフト制御及びシフトリンケージ等の操作系構造の複雑化を招く。

また、一般に自動車用の変速機は、上述した第１、第２ギヤのみではなく、変速の段数に応じて多数の変速ギヤを備えており、変速時のトルク切れを防止するために、各ギヤ同士の間に夫々２つのシフトスリーブを配設すると、シフトフォークの数が通常のマニュアル変速機の２倍となってしまう。このため、それらのシフトフォークを全て別々のアクチュエータで移動制御しなければならず、シフト制御及び操作系構造の複雑化が深刻となる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、変速の際のトルク切れを防止した変速機において、変速する際のスリーブリングの移動制御及び操作系構造を簡素化できる変速機を提供することにある。

上記目的を達成するために創案された本発明に係る変速機は、シャフトに回転自在に装着され、側面に第１ドグが突設された第１ギヤと、シャフトに回転自在に装着され、側面に第２ドグが突設された第２ギヤと、第２ギヤと第１ギヤとの間のシャフトに固定されたハブと、ハブにシャフトの軸方向に移動自在に装着され、一端が第１ドグのリーディング面と係合し、他端が第２ドグのトレーリング面と係合する第１キーと、ハブに軸方向に移動自在に装着され、一端が第１ドグのトレーリング面と係合し、他端が第２ドグのリーディング面と係合する第２キーと、ハブに軸方向に移動自在に装着され、シフト操作に連動して軸方向に移動されるスリーブリングと、スリーブリングと第１キー、第２キーとの間に夫々設けられた保持機構とを備え、保持機構は、スリーブリングに対する第１キー、第２キーの位置を初期位置に保持すると共に、第１キー、第２キーが第１ドグ、第２ドグと係合した状態でスリーブリングの移動を許容し、且つ第１キー、第２キーを初期位置に戻すためのリターン力を発揮し、保持機構は、第１キー、第２キーにスリーブリングに対向して軸方向に沿って形成され軸方向に沿った中央が両端よりも深い溝部と、溝部に配置されたボールまたはローラと、スリーブリングに装着されボールまたはローラを溝部に押し付けるバネと、を備えたディテント機構であり、ディテント機構は、スリーブリングに径方向に移動自在に設けられバネが当接されるバネ受け部材と、スリーブリングに径方向に移動自在に設けられシャフトが回転することで遠心力を受ける錘部材と、錘部材が遠心力によって径方向外方に移動するに伴ってバネ受け部材を径方向内方に移動させる連動機構とを有することを特徴とする変速機である。

本発明の変速機においては、第１キーは、一端に第１ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有すると共に、他端に第２ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有し、第２キーは、一端に第１ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有すると共に、他端に第２ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有し、第１ドグ、第２ドグの各リーディング面、トレーリング面は、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、第１キー、第２キーの各リーディング爪、トレーリング爪は、各リーディング面、トレーリング面と係合するように逆テーパー状に形成され、保持機構のリターン力は、変速の際、各リーディング爪、トレーリング爪が各リーディング面、トレーリング面に係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されていてもよい。

本発明の変速機においては、溝部は、スリーブリングに対する第１キー、第２キーが初期位置にあるときボールまたはローラが当接する急傾斜部と、急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有していてもよい。

本発明の変速機においては、連動機構は、錘部材の径方向外方の端部に形成された錘傾斜面部と、バネ受け部材の径方向外方の端部に形成されたバネ受け傾斜面部と、スリーブリングに設けられた反力受け面部と、反力受け面部、錘傾斜面部およびバネ受け傾斜面部に接する球体とを有していてもよい。

本発明の変速機においては、ボール又はローラの材質は、ハブおよびスリーブリングの材質よりも比重が小さい材質であってもよい。

本発明に係る変速機によれば、シフト動作に連動して軸方向に移動されるスリーブリングと第１キー、第２キーとの間に保持機構が設けられており、保持機構は、スリーブリングに対する第１キー、第２キーの位置を初期位置に保持すると共に、第１キー、第２キーが第１ドグ、第２ドグと係合した状態でスリーブリングの移動を許容し、且つ第１キー、第２キーを初期位置に戻すためのリターン力を発揮する。

この保持機構を備えた変速機においては、スリーブリングを軸方向に移動させることで、第１キー及び第２キーをスリーブリングと一体的に移動させることができると共に、第１キー及び第２キーのうちトルクを伝達しているキーが第１ドグ又は第２ドグと係合した状態でトルクフリーのキーのみを移動させることができる。よって、変速する際には、第１ギヤと第２ギヤとの間に配置された単独のスリーブリングのみを軸方向に移動すればトルク切れの無い変速が達成でき、その移動制御及び操作系構造を簡素化できる。

本発明の一実施形態に係る変速機の概略を示す全体図である。 上記変速機の要部を示す分解斜視図である。 上記変速機の要部を示す組立斜視図である。 上記変速機の要部を示す正面断面図（輪切断面図）である。 （ａ）は上記変速機の要部を示す側断面図（ニュートラル状態）、（ｂ）はニュートラル状態における第１ギヤの第１ドグ、第２ギヤの第２ドグ、第１キー、第２キーの位置関係を模式的に示す概略図である。 上記変速機による加速時シフトアップの様子を示す説明図である。（ａ）は第１ギヤ（低段ギヤ）にシフトされている側断面図、（ａ１）は（ａ）の状態における概略図、（ａ２）は（ａ１）に至る前の概略図である。（ｂ）は第１ギヤ（低段ギヤ）から第２ギヤ（高段ギヤ）へのシフトアップが完了する途中の側断面図、（ｂ１）は（ｂ）の状態における概略図である。（ｃ）は第２ギヤ（高段ギヤ）へのシフトが完了した側断面図、（ｃ１）は（ｃ）の状態における概略図である。 上記変速機による減速時シフトダウンの様子を示す説明図である。（ａ）は第２ギヤ（高段ギヤ）にシフトされている側断面図、（ａ１）は（ａ）の状態における概略図である。（ｂ）は第２ギヤ（高段ギヤ）から第１ギヤ（低段ギヤ）へのシフトダウンが完了する途中の側断面図、（ｂ１）は（ｂ）の状態における概略図である。（ｃ）は第１ギヤ（低段ギヤ）へのシフトが完了した側断面図、（ｃ１）は（ｃ）の状態における概略図である。 上記変速機の保持機構としてのディテント機構を構成する溝部の変形例を示す説明図であり、（ａ）はボールが初期位置にて急傾斜部に配置された状態を示す概略図、（ｂ）はボールが初期位置からずれて緩傾斜部に配置された状態を示す概略図である。 上記ディテント機構の変形例を示す説明図であり、（ａ）はシャフトの回転による遠心力が小さい状態の側断面図、（ｂ）は遠心力が大きい状態の側断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（変速機１の概要）
図１に本発明の一実施形態に係る自動車用の変速機１を模式的に示す。本実施形態に係る変速機１は、ミッションケース２に夫々ベアリング３で平行に軸支されたメインシャフト（入力軸）４とカウンタシャフト（出力軸）５とを有する。メインシャフト４は、クラッチ６を介してエンジン７のクランクシャフトに接続されており、カウンタシャフト５の端部には、デファレンシャル機構８に繋がる傘歯車９が設けられている。

メインシャフト４には、１速メインギヤ１ｍ、２速メインギヤ２ｍが固設されており、カウンタシャフト５には、１速メインギヤ１ｍに噛合する１速カウンタギヤ１ｃ、２速メインギヤ２ｍに噛合する２速カウンタギヤ２ｃが回転自在に装着されている。なお、実際の変速機１には、上述したギヤ１ｍ、２ｍ、１ｃ、２ｃのみではなく、変速の段数に応じて複数のギヤが配設されている。

（変速機１の要部）
本実施形態においては、カウンタシャフト５が特許請求の範囲のシャフトに相当し、１速カウンタギヤ１ｃが第１ギヤに相当し、２速カウンタギヤ２ｃが第２ギヤに相当する。図２に変速機１の要部の分解斜視図、図３に要部の組立斜視図、図４に要部の輪切断面図、図５（ａ）に要部の側断面図、図５（ｂ）に要部の模式概略図を夫々示す。

第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃの側面には第１ドグ１ｄが突設され、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃの側面には第２ドグ２ｄが突設されている。これら第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間のシャフト（カウンタシャフト）５には、ハブ１０が固設されている。ハブ１０には、第１キー１ｋおよび第２キー２ｋが夫々シャフト５の軸方向に移動自在且つシャフト５と一体回転するように周方向に相対回転不能に装着されていると共に、スリーブリング１１がシャフト５の軸方向に移動自在且つシャフト５と一体回転するように周方向に相対回転不能に装着されている。スリーブリング１１と第１キー１ｋおよび第２キー２ｋとの間には、保持機構１２が設けられている。なお、実際の変速機１では、変速の段数に応じて複数のギヤが配設されているため、それに応じてこれらの構成要素が複数セット配設されている。以下、これらの構成要素について説明する。

（第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄ）
図１、図２、図５（ａ）に示すように、第１ギヤ１ｃには、第２ギヤ２ｃと対向する側の側面に、第１ドグ１ｄが突設され、第２ギヤ２ｃには、第１ギヤ１ｃと対向する側の側面に、第２ドグ２ｄが突設されている。第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄは、夫々、第１ギヤ１ｃ、第２ギヤ２ｃの周方向に等間隔を隔てて、複数配設されている。本実施形態では、第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄは、夫々、第１ギヤ１ｃ、第２ギヤ２ｃの側面に１２０度間隔で３個配設されているが、１８０度間隔で２個でも、９０度間隔で４個でも、或いはそれ以上の個数でも構わない。

図２、図５（ｂ）に示すように、第１ドグ１ｄは、第１ギヤ１ｃの回転方向の前方面となるリーディング面（駆動歯面）１ｄｆと、回転方向の後方面となるトレーリング面（被駆動歯面）１ｄｒとを有し、これらリーディング面１ｄｆとトレーリング面１ｄｒと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。同様に、第２ドグ２ｄは、第２ギヤ２ｃの回転方向の前方面となるリーディング面２ｄｆと、回転方向の後方面となるトレーリング面２ｄｒとを有し、これらリーディング面２ｄｆとトレーリング面２ｄｒと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。

（ハブ１０）
図１に示すように、第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間のシャフト５には、ハブ１０がシャフト５と一体回転するように、周方向に相対回転不能に装着されている。図２、図４、図５（ａ）に示すように、ハブ１０の外周面には、シャフト５の軸方向に沿って形成されたハブ溝１３が、周方向に等間隔を隔てて、複数設けられている。本実施形態では、ハブ溝１３の数は６本であるが、６本に限定されるものではなく、２本以上であればよい。

各ハブ溝１３には、第１キー１ｋと第２キー２ｋとが、周方向に交互に係合されており、夫々、シャフト５の軸方向に移動自在となっている。各ハブ溝１３は、底よりも開口が狭くなるように形成されており、シャフト５の回転によってハブ１０が回転された際、遠心力を受ける第１キー１ｋ及び第２キー２ｋがハブ溝１３の開口から径方向外方に飛び出さないようになっている。

（第１キー１ｋ、第２キー２ｋ）
図４、図５（ａ）に示すように、ハブ溝１３に軸方向に移動自在に収容された第１キー１ｋは、図５（ｂ）に示すように、一端に第１ドグ１ｄのリーディング面（駆動歯面）１ｄｆと係合するリーディング爪（駆動歯面爪）１ｋｆが形成され、他端に第２ドグ２ｄのトレーリング面（被駆動歯面）２ｄｒと係合するトレーリング爪（被駆動歯面爪）１ｋｒが形成されている。これらリーディング爪１ｋｆ、トレーリング爪１ｋｒは、夫々、リーディング面１ｄｆ、トレーリング面２ｄｒと係合するように、逆テーパー状に形成されている。

同様に、ハブ溝１３に軸方向に移動自在に収容された第２キー２ｋは、図５（ｂ）に示すように、一端に第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒと係合するトレーリング爪２ｋｒが形成され、他端に第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆと係合するリーディング爪２ｋｆが形成されている。これらリーディング爪２ｋｆ、トレーリング爪２ｋｒは、夫々、リーディング面２ｄｆ、トレーリング面１ｄｒと係合するように、逆テーパー状に形成されている。

（スリーブリング１１）
図２、図４に示すように、ハブ１０の外周面には、シフト操作に連動して移動されるスリーブリング１１が、シャフト５（図１参照）の軸方向に移動自在且つシャフト５と一体回転するように周方向に相対回転不能に装着されている。具体的には、ハブ１０の外周面には、突起１４が軸方向に沿って形成されており、スリーブリング１１の内周面には、突起１４に係合する溝１５が軸方向に沿って形成されている。突起１４の軸方向長さは、シフト操作に連動して移動されるスリーブリング１１の軸方向移動範囲よりも長く設定されており、シフト操作によってスリーブリング１１が軸方向に移動された際、溝１５が突起１４から外れないようになっている。

スリーブリング１１の外周面には、シフトフォーク１６が係合されるフォーク溝１７が、周方向に沿ってリング状に形成されている。シフトフォーク１６には、シフトロッド１８が装着されている。シフトロッド１８は、図示しないアクチュエータによって、或いは、運転者によるシフトレバーのシフト操作に連動するリンク機構（シフトリンケージ：図示せず）によって、シャフト（カウンタシャフト）５と平行に移動される。アクチュエータは、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のシフト操作に応じて、シフトロッド１８を移動させる。

（保持機構１２）
図４、図５（ａ）に示すように、スリーブリング１１と第１キー１ｋ、第２キー２ｋとの間には、保持機構１２が設けられている。保持機構１２は、スリーブリング１１に対する第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置を初期位置に保持すると共に、第１キー１ｋ、第２キー２ｋが第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄと係合した状態でスリーブリング１１の移動を許容し、且つ第１キー１ｋ、第２キー２ｋを初期位置に戻すためのリターン力を発揮する。このリターン力は、変速の際、第１キー１ｋ、第２キー２ｋのリーディング爪１ｋｆ、２ｋｆ、トレーリング爪１ｋｒ、２ｋｒが第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄのリーディング面１ｄｆ、２ｄｆ、トレーリング面１ｄｒ、２ｄｒに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されている。

図４、図５（ａ）に示すように、保持機構１２は、第１キー１ｋ、第２キー２ｋに夫々形成された溝部１９と、溝部１９に配置されたボール２０と、ボール２０を溝部１９に押し付ける付勢手段（バネ２１）とを備えたディテント機構２２から構成されている。溝部１９は、第１キー１ｋ、第２キー２ｋに、夫々、スリーブリング１１に対向してシャフト５（図１参照）の軸方向に沿って形成され、軸方向に沿った中央が両端よりも深くなっている。溝部１９の断面形状は、本実施形態ではＶ字状となっているが、これに限らず、Ｕ字状、逆さ台形状でも構わない。スリーブリング１１には、円筒状に形成されたバネ収容部２３が、周方向に等間隔を隔てて複数（第１キー１ｋおよび第２キー２ｋの数、本実施形態では６個）、放射状に配設されている。各バネ収容部２３には、バネ（コイルバネ）２１が収容され、蓋２４が装着されている。

バネ２１は、蓋２４に反力をとってボール２０を溝部１９に押し付ける。これにより、スリーブリング１１に対する第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置を、初期位置（溝部１９のＶ字底）に保持する。バネ２１による押付力（バネ力）は、バブ１０の回転に伴ってボール２０に遠心力が作用しても、変速シフトに必要な保持荷重を確保できるように設定されている。ボール２０の材質は、遠心力の影響を小さくするため、周辺部品（ハブ１０、スリーブリング１１等）の材質（鉄等）よりも比重の小さい材質（アルミ合金、セラミックス、樹脂等）とすることが好ましい。なお、ボール２０の代わりにローラを用いてもよい。

（加速時シフトアップ）
図５、図６を用いて、上述した変速機１の加速時シフトアップについて説明する。図６（ａ）は第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃにシフトされている側断面図、図６（ａ１）は図６（ａ）の状態における第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄ、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄ、第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置関係を模式的に示す概略図、図６（ａ２）は図６（ａ１）に至る前の概略図である。図６（ｂ）は第１ギヤ１ｃから第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃへのシフトアップが完了する途中の側断面図、図６（ｂ１）は図６（ｂ）の状態における概略図である。図６（ｃ）は第２ギヤ２ｃへのシフトが完了した側断面図、図６（ｃ１）は図６（ｃ）の状態における概略図である。

図５のニュートラル状態からシフトロッド１８によってスリーブリング１１を第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃ側に移動（シフト）すると、図６（ａ）に示すように、ディテント機構２２を介して第１キー１ｋ、第２キー２ｋが第１ギヤ１ｃ側に移動し、図６（ａ１）に示すように、第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆが第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆと係合する。なお、図６（ａ２）に示すように、シフトした瞬間、第２キー２ｋが第１ドグ１ｄに衝突した場合、ディテント機構２２によって第２キー２ｋとスリーブリング１１とがずれて待ち状態となるため、第１ギヤ１ｃの回転に伴って図６（ａ１）の状態となる。ここで、待ち状態とは、第２キー２ｋが第１ドグ１ｄに当接してそれ以上第１ギヤ１ｃ側に移動できないが、第２キー２ｋがディテント機構２２によって第１ギヤ１ｃ側に付勢されている状態をいう。よって、図６（ａ２）に示す状態（待ち状態）から第１ギヤ１ｃの回転に伴って第１ドグ１ｄが第２キー２ｋから離れると、第２キー２ｋがディテント機構２２の付勢力によって第１ギヤ１ｃ側に移動し、図６（ａ１）の状態となる。シフトした瞬間、第１キー１ｋが第１ドグ１ｄに衝突した場合も同様である。これにより１速の状態となり、エンジン加速時にトルクが第１キー１ｋによって伝達され、第２キー２ｋにはトルクが加わっていない（トルクフリー）。

加速時に、図６（ａ）の１速の状態から２速に変速する際には、図６（ｂ）に示すように、シフトロッド１８によってスリーブリング１１を第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃ側に移動（シフト）する。すると、トルクが掛かっている第１キー１ｋは移動せず第１ドグ１ｄに係合した状態のまま、トルクフリーの第２キー２ｋのみがスリーブリング１１と一体的に第２ギヤ２ｃ側に移動する。このとき、図６（ｂ）に示すように、第１キー１ｋのディテント機構２２のボール２０は、初期位置からずれた状態（待ち状態）となる。すなわち、ディテント機構２２のリターン力は、変速の際、第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆが第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されているため、第１キー１ｋは、第１ドグ１ｄから抜けることはなくトルクの伝達を継続する。

図６（ｂ１）に示すように、第２ギヤ２ｃ側に移動された第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆは、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃが第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃよりも速く回っているため、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆと係合する。すなわち、ギヤ比の関係で第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第２ギヤ２ｃの相対回転方向は図６（ｂ１）の矢印Ａ方向となるため、第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合する。この係合により、２速の状態となり、トルクが第２キー２ｋによって伝達される。

第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合した瞬間、即ち、１速から２速にシフトアップした瞬間、１速と２速のギヤ比に応じてエンジン回転数（ｒｐｍ）が落ちる。このため、第１ギヤ１ｃの回転数が低下し、第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第１ギヤ１ｃの相対回転方向が図６（ｃ１）の矢印方向Ｂとなり、第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆが第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆから離間する。これにより、第１キー１ｋによる１速状態でのトルクの伝達が終了する。第１ドグ１ｄから離間した第１キー１ｋは、ディテント機構２２のリターン力によって第２ギヤ２ｃ側に移動されるため、第１ドグ１ｄと干渉することはない。

上述したように、エンジン加速時に、１速から２速に変速する場合には、第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃと第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃとの間に配設された単独のスリーブリング１１を、第１ギヤ１ｃ側から第２ギヤ２ｃ側に移動させる。すると、ディテント機構２２により、１速状態でトルクを伝達している第１キー１ｋが第１ドグ１ｄに係合した状態で、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第２ギヤ２ｃ側に移動されて第２ドグ２ｄと係合するため、トルク切れの無いシフトアップが行える。すなわち、加速時シフトアップする際には、第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間に配置された単独のスリーブリング１１のみを第１ギヤ１ｃ側から第２ギヤ２ｃ側に軸方向に移動すれば足り、その移動制御及び操作系構造を簡素化できる。

（減速時シフトダウン）
図７を用いて、上述した変速機１の減速時シフトダウンについて説明する。図７（ａ）は第２ギヤ２ｃにシフトされている側断面図、図７（ａ１）は図７（ａ）の状態における第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄ、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄ、第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置関係を模式的に示す概略図である。図７（ｂ）は第２ギヤ２ｃから第１ギヤ１ｃへのシフトダウンが完了する途中の側断面図、図７（ｂ１）は図７（ｂ）の状態における概略図である。図７（ｃ）は第１ギヤ１ｃへのシフトが完了した側断面図、図７（ｃ１）は図７（ｃ）の状態における概略図である。

図７（ａ）、図７（ａ１）は、図６（ｃ）、図６（ｃ１）に示す２速でエンジン加速状態から、エンジン減速状態となった場合を示す。減速状態となると、車両の車輪によってエンジンが回されるエンジンブレーキ状態となるため、図６（ｃ１）に示すようにそれまで第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合していた状態から、図７（ａ１）に示すように第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒが第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒと係合する状態となる。従って、第１キー１ｋによってトルクが伝達され、第２キー２ｋがトルクフリーの状態となる。

このため、図７（ｂ）に示すように、シフトロッド１８によってスリーブリング１１を第１ギヤ１ｃ側に移動（シフト）すると、トルクが掛かっている第１キー１ｋは移動せず第２ドグ２ｄに係合した状態のまま、トルクフリーの第２キー２ｋのみがスリーブリング１１と一体的に第１ギヤ１ｃ側に移動する。このとき、図７（ｂ）に示すように、第１キー１ｋのディテント機構２２のボール２０は、初期位置からずれた状態（待ち状態）となる。すなわち、ディテント機構２２のリターン力は、変速の際、第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒが第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されているため、第１キー１ｋは、第２ドグ２ｄから抜けることはなくトルクの伝達を継続する。

図７（ｂ１）に示すように、第１ギヤ１ｃ側に移動された第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒは、第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃが第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃよりも遅く回っているため、第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒと係合する。すなわち、ギヤ比の関係で第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第１ギヤ１ｃの相対回転方向は図７（ｂ１）の矢印Ｃ方向となるため、第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒが第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒに係合する。この係合により、１速の状態となり、トルクが第２キー２ｋによって伝達される。

ここで、図７（ｂ１）に示すように、第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒが第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒに係合した瞬間、即ち、２速から１速にシフトダウンした瞬間、１速と２速のギヤ比に応じてエンジン回転数（ｒｐｍ）が上がる。このため、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃの回転数が上昇し、第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第２ギヤ２ｃの相対回転方向が図７（ｃ１）の矢印Ｄ方向となり、第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒが第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒから離間する。これにより、第１キー１ｋによる２速状態でのトルクの伝達が終了する。第２ドグ２ｄから離間した第１キー１ｋは、ディテント機構２２のリターン力によって第１ギヤ１ｃ側に移動されるため、第２ドグ２ｄと干渉することはない。

上述したように、エンジン減速時に、２速から１速に変速する場合には、第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間に配設された単独のスリーブリング１１を、第２ギヤ２ｃ側から第１ギヤ１ｃ側に移動させる。すると、ディテント機構２２が作動することで、トルクを伝達している第１キー１ｋが第２ドグ２ｄに係合した状態で、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第１ギヤ１ｃ側に移動されて第１ドグ１ｄと係合するため、トルク切れの無いシフトダウンが行える。すなわち、減速時シフトダウンする際には、第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間に配置された単独のスリーブリング１１のみを第２ギヤ２ｃ側から第１ギヤ１ｃ側に軸方向に移動すれば足り、その移動制御及び操作系構造を簡素化できる。

（変形例１）
図８に、ディテント機構２２を構成する溝部１９の変形例を示す。この変形例における溝部１９は、ディテント作動量（第１キー１ｋおよび第２キー２ｋの初期位置からの移動量）に対するディテント荷重（第１キー１ｋおよび第２キー２ｋのリターン力）の最適化を図ったものである。溝部１９は、スリーブリング１１に対する第１キー１ｋおよび第２キー２ｋが初期位置にあるときボール２０が当接する急傾斜部１９ａと、急傾斜部１９ａに繋げて形成された緩傾斜部１９ｂとを有する。緩傾斜部１９ｂは、急傾斜部１９ａよりも傾斜角が小さい。図８（ａ）はボール２０が初期位置にて急傾斜部１９ａに配置された状態を示し、図８（ｂ）はボール２０が初期位置からずれて緩傾斜部１９ｂに配置された状態を示す。

図８において、Ｆ１、Ｆ２はバネ荷重、Ｆａ１、Ｆａ２はバネ荷重のうち急傾斜部１９ａまたは緩傾斜部１９ｂに対する垂直力、Ｆｂ１、Ｆｂ２は垂直力のうち急傾斜部１９ａまたは緩傾斜部１９ｂにおける軸方向力（この力がリターン力となる）、Ｆｃ１、Ｆｃ２は垂直力のうち急傾斜部１９ａまたは緩傾斜部１９ｂにおける径方向力である。この構成によれば、図８（ｂ）に示すように、ボール２０が初期位置からずれて図５（ａ）に示すバネ２１の圧縮長が長くなってボール２０の溝部１９への押付力（バネ荷重）が大きくなっても、緩斜面部１９ｂによる力の分解によって軸方向のリターン力Ｆｂ２が増大しない。

このように、ディテント機構２２のリターン力が初期位置からずれても増大しないため、低駆動トルクでのパワーオン変速において、図６（ａ１）から図６（ｂ１）に移行する際、または図７（ａ１）から図７（ｂ１）に移行する際に、スリーブリング１１を軸方向に移動させたとき、第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄのリーディング面１ｄｆ、２ｄｆ、トレーリング面１ｄｒ、２ｄｒの逆テーパーに打ち勝って第１キー１ｋ、第２キー２ｋがリターン力によって抜けることを抑制できる。この結果、低駆動トルクでのパワーオン変速でのトルク抜けを回避できる。

加えて、溝部１９の急傾斜部１９ａの傾斜角をより大きくすれば、ディテント機構２２の作動量が零の初期位置においては、高い保持力を確保できる。これにより、初期位置での外乱による第１キー１ｋ、第２キー２ｋの意に反する動きを規制しつつ、作動状態から初期位置に戻った後の慣性による第１キー１ｋ、第２キー２ｋの暴れを抑制できる。なお、溝部１９の緩傾斜部１９ｂは、傾斜角が一つではなく、複数の傾斜角を有していてもよい。この場合、緩傾斜部１９ｂは、初期位置から離れるに連れて傾斜角が徐々に小さくなる特性を有するようにする。また、緩傾斜部１９ｂは、同様な特性を有する湾曲面、円弧状としてもよい。

（変形例２）
図９に、ディテント機構２２の別の変形例を示す。この変形例におけるディテント機構２２ａは、ボール２０に加わる遠心力によるディテント荷重の影響を抑えるようにしたものである。ディテント機構２２ａは、スリーブリング１１に円筒状に形成された既述のバネ収容部（図５（ａ）参照）２３と、バネ収容部２３にネジ止めされた蓋２４と、バネ収容部２３に径方向に移動自在に設けられたバネ受け部材２５と、バネ収容部２３に径方向に移動自在に収容され図５（ａ）のハブ１０およびスリーブリング１１が回転することで遠心力を受ける錘部材２６と、錘部材２６が遠心力によって径方向外方に移動するに伴ってバネ受け部材２５を径方向内方に移動させる連動機構２７とを備えている。図９（ａ）は遠心力が小さく錘部材２６が径方向外方に移動していない状態を示し、図９（ｂ）は遠心力が大きく錘部材２６が径方向外方に移動した状態を示す。

バネ受け部材２５は、略円筒状に形成されており、外周面がバネ収容部２３の内周面に摺接し、下端にバネ２１が当接され、上端に内方に向けて円錐状に形成されたバネ受け斜面部２８が設けられている。錘部材２６は、略円柱状に形成されており、外周面がバネ受け部材２５の内周面に摺接し、上端に円錐台状に形成された錘傾斜面部２９が形成され、下端に保持バネ３０の一端を収容する筒部３１が形成されている。保持バネ３０は、他端がボール２０に当接されており、錘部材２６が落下しないように保持するための弱いバネ力を有する。

連動機構２７は、錘部材２６の錘傾斜面部２９と、バネ受け部材２５のバネ受け傾斜面部２８と、蓋２４に形成された反力受け面部３２と、反力受け面部３２、錘傾斜面部２９及びバネ受け傾斜面部２８に接する球体３３とを有する。球体３３は、周方向に間隔を隔てて複数配置されている。この構成によれば、図４、図５（ａ）に示すハブ１０の回転数（ｒｐｍ）が高まると、遠心力によって錘部材２６が図９（ａ）から図９（ｂ）に示すように径方向外方に移動し、これに伴って球体３３が円筒状のバネ収容部２３の径方向外方に移動してバネ受け部材２５が径方向内方に押し下げられ、バネ２１が押し縮められる。従って、バネ２１のセット荷重が大きくなり、ボール２０に掛かる遠心力によるディテント荷重の減少を抑制できる。

すなわち、図４、図５（ａ）に示すハブ１０の回転数（ｒｐｍ）が高まると、ボール２０に作用する遠心力が大きくなってディテント荷重が小さくなってしまうところ、遠心力によって錘部材２６が図９（ａ）から図９（ｂ）に示すようにスリーブリング１１（図４参照）の径方向外方に移動し、これに伴って球体３３が円筒状のバネ収容部２３の径方向外方に移動してバネ受け部材２５がスリーブリング１１（図４参照）の径方向内方に押し下げられて、バネ２１のセット荷重が高まるため、ボール２０に掛かる遠心力の少なくとも一部を相殺でき、ボール２０に掛かる遠心力によるディテント荷重の減少を抑制できる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、第１ギヤ、第２ギヤは、変速機のカウンタシャフト（出力軸）ではなく、メインシャフト（入力軸）に装着されていてもよい。

本発明は、変速の際のトルク切れを防止した変速機に利用できる。

１ 変速機
１ｃ 第１ギヤ（１速カウンタギヤ）
２ｃ 第２ギヤ（２速カウンタギヤ）
１ｄ 第１ドグ
１ｄｆ リーディング面
１ｄｒ トレーリング面
２ｄ 第２ドグ
２ｄｆ リーディング面
２ｄｒ トレーリング面
１ｋ 第１キー
１ｋｆ リーディング爪
１ｋｒ トレーリング爪
２ｋ 第２キー
２ｋｆ リーディング爪
２ｋｒ トレーリング爪
５ シャフト（カウンタシャフト）
１０ ハブ
１１ スリーブリング
１２ 保持機構
１９ 溝部
１９ａ 急傾斜部
１９ｂ 緩傾斜部
２０ ボール
２１ バネ
２２ ディテント機構
２５ バネ受け部材
２６ 錘部材
２７ 連動機構
２８ バネ受け傾斜面部
２９ 錘傾斜面部
３２ 反力受け面部
３３ 球体

Claims (5)

1. シャフトに回転自在に装着され、側面に第１ドグが突設された第１ギヤと、前記シャフトに回転自在に装着され、側面に第２ドグが突設された第２ギヤと、該第２ギヤと前記第１ギヤとの間の前記シャフトに固定されたハブと、該ハブに前記シャフトの軸方向に移動自在に装着され、一端が前記第１ドグのリーディング面と係合し、他端が前記第２ドグのトレーリング面と係合する第１キーと、前記ハブに軸方向に移動自在に装着され、一端が前記第１ドグのトレーリング面と係合し、他端が前記第２ドグのリーディング面と係合する第２キーと、前記ハブに軸方向に移動自在に装着され、シフト操作に連動して軸方向に移動されるスリーブリングと、該スリーブリングと前記第１キー、第２キーとの間に夫々設けられた保持機構とを備え、
   該保持機構は、前記スリーブリングに対する前記第１キー、第２キーの位置を初期位置に保持すると共に、前記第１キー、第２キーが前記第１ドグ、第２ドグと係合した状態で前記スリーブリングの移動を許容し、且つ前記第１キー、第２キーを初期位置に戻すためのリターン力を発揮し、
   前記保持機構は、前記第１キー、第２キーに前記スリーブリングに対向して前記軸方向に沿って形成され前記軸方向に沿った中央が両端よりも深い溝部と、該溝部に配置されたボールまたはローラと、前記スリーブリングに装着され前記ボールまたはローラを前記溝部に押し付けるバネと、を備えたディテント機構であり、
   該ディテント機構は、前記スリーブリングに径方向に移動自在に設けられ前記バネが当接されるバネ受け部材と、前記スリーブリングに径方向に移動自在に設けられ前記シャフトが回転することで遠心力を受ける錘部材と、該錘部材が遠心力によって径方向外方に移動するに伴って前記バネ受け部材を径方向内方に移動させる連動機構とを有することを特徴とする変速機。
2. 前記第１キーは、一端に前記第１ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有すると共に、他端に前記第２ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有し、
   前記第２キーは、一端に前記第１ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有すると共に、他端に前記第２ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有し、
   前記第１ドグ、第２ドグの各リーディング面、トレーリング面は、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、
   前記第１キー、第２キーの各リーディング爪、トレーリング爪は、前記各リーディング面、トレーリング面と係合するように逆テーパー状に形成され、
   前記保持機構のリターン力は、変速の際、前記各リーディング爪、トレーリング爪が前記各リーディング面、トレーリング面に係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記溝部は、前記スリーブリングに対する前記第１キー、第２キーが初期位置にあるとき前記ボールまたはローラが当接する急傾斜部と、該急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の変速機。
4. 前記連動機構は、
   前記錘部材の径方向外方の端部に形成された錘傾斜面部と、
   前記バネ受け部材の径方向外方の端部に形成されたバネ受け傾斜面部と、
   前記スリーブリングに設けられた反力受け面部と、
   該反力受け面部、前記錘傾斜面部および前記バネ受け傾斜面部に接する球体とを有する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の変速機。
5. 前記ボール又はローラの材質は、前記ハブおよび前記スリーブリングの材質よりも比重が小さい材質であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の変速機。

Images