JP6023504B2 - 変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、主に自動車用の変速機に関する。
従来、例えば特許文献1に示される変速機が知られている。この変速機は、出力シャフトに回転自在に装着された低速段ギヤおよび高速段ギヤと、低速段ギヤと高速段ギヤとの間のシャフトに固定されたハブと、このハブに軸方向に移動自在且つ周方向に一体回転するように装着された第1キーおよび第2キーと、を備えている。
この変速機によれば、例えば、加速時において、アクチュエータによって第1キーおよび第2キーを低速段ギヤ側に移動させると、第1キーが低速段ギヤの側面に設けられたドグと係合し、第1キーのみで、低速段ギヤとハブとの間の動力伝達が実現される。このとき、第2キーは、低速段ギヤに対して非係合状態となっており、第1キーを介した動力伝達中においても、高速段ギヤ側に移動させることができる。
そして、第2キーを高速段ギヤ側に移動させると、当該第2キーが高速段ギヤの側面に設けられたドグと係合し、第2キーによって、高速段ギヤとハブとの間の動力伝達が実現される。動力伝達経路が低速段ギヤから高速段ギヤに切り換わると、シャフトの回転数が低下するため、動力伝達経路が切り換わるのと同時に、第1キーと低速段ギヤとの係合が解除され、第1キーの高速段ギヤ側への切り換えが可能となる。そして、第1キーを高速段ギヤ側に移動させれば、トルク切れを生じることなく、低速段ギヤから高速段ギヤへの変速(アップシフト)を完了することができる。
しかしながら、上記の変速機においては、キーとギヤとの間に差回転が生じたままの状態で、キーをギヤに飛び込ませるため、キーがギヤのドグに係合すると、トルクが瞬間的に跳ね上がって元に戻るといったトルク変動(以下、「スパイクトルク」と称する)が生じる。このように、変速の際にスパイクトルクが生じると、キーとドグとの係合による衝撃音や、シャフトを支持するベアリングの外輪とミッションケースとの当たりによる騒音等が生じたり、スパイクトルクによってシャフトに捩じれが生じ、駆動輪やミッションケースに振動が生じたりする。
そこで、特許文献2に示されるように、弾性体からなる緩衝機構をギヤに組み込むことで、スパイクトルクを吸収して、騒音や振動を抑制する変速機が提案されている。
特表2009−536713号公報 特表2010−510464号公報
上記特許文献2に示される変速機においては、ギヤに緩衝機構が組み込まれているため、緩衝機構がギヤとは別個に設けられる場合に比べて、シャフトの軸長が増大することなく、変速機全体の小型化を図ることが可能である。しかしながら、緩衝機構をギヤの内部に組み込むと、ギヤの肉厚が薄くなって剛性が低下し、ギヤの噛み合い精度が悪化して噛み合い音が増大するといった問題がある。また、特に径が小さいギヤについては、小型の緩衝機構しか組み込むことができず、十分な緩衝機能を確保することができないといった問題がある。
そこで、本発明は、変速機全体が大型化することなく、変速時に生じるスパイクトルクの十分な緩衝機能を確保することができる変速機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の変速機は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、前記エンジンに接続されるメインシャフトと、前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、前記メインシャフトに装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに回転自在に装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、前記カウンタシャフトに設けられ、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、前記メインシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記メインギヤの間に設けられ、当該メイン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、当該メインシャフトとメインギヤとを一体回転させ、当該メインシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該メインシャフトとメインギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、前記緩衝機構は前記一対のメインギヤの一方を前記メインシャフトに対して相対回転または一体回転させる第1緩衝部と、該一対のメインギヤの他方を該メインシャフトに対して相対回転または一体回転させる第2緩衝部と、を含み、前記第1緩衝部、前記第2緩衝部および前記セレクタ機構は、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の変速機は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、前記エンジンに接続されるメインシャフトと、前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、前記メインシャフトに装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに回転自在に装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、前記カウンタシャフトに設けられ、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、前記メインシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記メインギヤの間に設けられ、当該メイン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、当該メインシャフトとメインギヤとを一体回転させ、当該メインシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該メインシャフトとメインギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、前記緩衝機構および前記セレクタ機構は、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配され、前記セレクタ機構は、複数ある前記カウンタギヤのうち、前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う低速段ギヤおよび高速段ギヤの両対向面にそれぞれ突設されたドグと、前記カウンタシャフトに固定され前記低速段ギヤおよび高速段ギヤの対向面間に配されたハブと、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤのトレーリング面と係合可能である第1キーと、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤ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キーおよび第2キーを前記カウンタシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする
また、上記課題を解決するために、本発明の変速機は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、前記エンジンに接続されるメインシャフトと、前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、前記メインシャフトに回転自在に装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、前記メインシャフトに設けられ、当該メインシャフトに対して前記メインギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該メインシャフトに対して前記メインギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記カウンタギヤの間に設けられ、当該カウンタ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、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを一体回転させ、当該カウンタシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、前記一対のカウンタギヤの一方を前記カウンタシャフトに対して相対回転または一体回転させる第1緩衝部と、該一対のカウンタギヤの他方を該カウンタシャフトに対して相対回転または一体回転させる第2緩衝部と、を含み、前記第1緩衝部、前記第2緩衝部および前記セレクタ機構は、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配されていることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の変速機は、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、前記エンジンに接続されるメインシャフトと、前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、前記メインシャフトに回転自在に装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、前記メインシャフトに設けられ、当該メインシャフトに対して前記メインギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該メインシャフトに対して前記メインギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記カウンタギヤの間に設けられ、当該カウンタ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、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを一体回転させ、当該カウンタシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、前記緩衝機構および前記セレクタ機構は、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配され、前記セレクタ機構は、複数ある前記メインギヤのうち、前記メインシャフトの軸方向に隣り合う低速段ギヤおよび高速段ギヤの両対向面にそれぞれ突設されたドグと、前記メインシャフトに固定され前記低速段ギヤおよび高速段ギヤの対向面間に配されたハブと、前記メインシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤのトレーリング面と係合可能である第1キーと、前記メインシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤ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キーおよび第2キーを前記メインシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする
本発明によれば、変速機全体が大型化することなく、変速時に生じるスパイクトルクの十分な緩衝機能を確保することができる。
本実施形態における自動車用の変速機の概略を示す図である。 セレクタ機構を部分的に示す斜視図である。 図2のIII−III線断面図である。 図2の分解図である。 セレクタ機構の組み付け過程を示す図である。 セレクタ機構の分解斜視図である。 セレクタ機構の組み付け状態を示す斜視図である。 セレクタ機構の第1キー、第2キーおよびドグを説明する図である。 1速カウンタギヤを介した動力伝達状態を説明する図である。 2速カウンタギヤを介した動力伝達状態を説明する図である。 セレクタ機構の第1キー、第2キーおよびドグを説明する図である。 5速メインギヤを介した動力伝達状態を説明する図である。 6速メインギヤを介した動力伝達状態を説明する図である。 ギヤ緩衝機構の概略断面図である。 駆動緩衝機構の概略断面図である。 変速機の制御系統を説明するブロック図である。 1速から2速への加速時アップシフト制御を説明するフローチャートである。 加速時アップシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第1の図である。 加速時アップシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第2の図である。 2速から1速への減速時ダウンシフト制御を説明するフローチャートである。 減速時ダウンシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第1の図である。 減速時ダウンシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第2の図である。 2速から1速への加速時ダウンシフト制御を説明するフローチャートである。 加速時ダウンシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第1の図である。 加速時ダウンシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第2の図である。 1速から2速への減速時アップシフト制御を説明するフローチャートである。 減速時アップシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第1の図である。 減速時アップシフトによるセレクタ機構の状態を説明する第2の図である。
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、本明細書および図面において、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。
(変速機の概要)
図1は、本実施形態における自動車用の変速機1の概略を示す図である。エンジンEの駆動力を駆動輪に伝達する本実施形態の変速機1は、ミッションケースに保持されたベアリングbに回転自在に軸支され、互いに平行に配されたメインシャフト2およびカウンタシャフト3を備えている。メインシャフト2は、発進クラッチ4を介してエンジンEのクランクシャフトに接続されており、発進クラッチ4を介して伝達されるエンジンEの駆動力によって回転する入力シャフトとして機能する。
メインシャフト2には、メインギヤ10が複数(本実施形態では6つ)装着されている。メインシャフト2に設けられるメインギヤ10の数は特に限定されるものではないが、ここでは、説明の都合上、6つのメインギヤ10を、それぞれ、1速メインギヤ11、2速メインギヤ12、3速メインギヤ13、4速メインギヤ14、5速メインギヤ15、6速メインギヤ16として説明する。メインシャフト2と、1速メインギヤ11、2速メインギヤ12、3速メインギヤ13、4速メインギヤ14、5速メインギヤ15、6速メインギヤ16との間には、それぞれ後述するギヤ緩衝機構100(緩衝機構)が設けられている。
詳しくは後述するが、ギヤ緩衝機構100は、メインシャフト2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、当該メインシャフト2とメインギヤ10とを一体回転させ、メインシャフト2に生じるトルクが設定トルク以上になると、当該メインシャフト2とメインギヤ10とを相対回転させるものである。
また、カウンタシャフト3には、カウンタギヤ20が複数(本実施形態では6つ)装着されている。ここでは、説明の都合上、6つのカウンタギヤ20を、それぞれ、1速カウンタギヤ21、2速カウンタギヤ22、3速カウンタギヤ23、4速カウンタギヤ24、5速カウンタギヤ25、6速カウンタギヤ26として説明する。
本実施形態では、1速カウンタギヤ21、2速カウンタギヤ22、3速カウンタギヤ23、4速カウンタギヤ24、5速カウンタギヤ25、6速カウンタギヤ26は、カウンタシャフト3に相対回転自在に装着されている。
そして、1速カウンタギヤ21は1速メインギヤ11に噛合しており、これら1速メインギヤ11および1速カウンタギヤ21によって、メインシャフト2およびカウンタシャフト3間で動力伝達を行う第1歯車列31を構成している。同様に、2速メインギヤ12および2速カウンタギヤ22によって第2歯車列32が構成され、3速メインギヤ13および3速カウンタギヤ23によって第3歯車列33が構成され、4速メインギヤ14および4速カウンタギヤ24によって第4歯車列34が構成され、5速メインギヤ15および5速カウンタギヤ25によって第5歯車列35が構成され、6速メインギヤ16および6速カウンタギヤ26によって第6歯車列36が構成されている。
これら第1歯車列31〜第6歯車列36は、各メインギヤ11〜16および各カウンタギヤ21〜26のギヤ比を異にしており、本実施形態では、第1歯車列31が最も低速段側となり、第6歯車列36が最も高速段側となっている。
また、カウンタシャフト3には、動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構50が複数設けられている。なお、各セレクタ機構50は、いずれも同一の構成である。したがって、以下では、カウンタシャフト3において、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22間に配されたセレクタ機構50をセレクタ機構50aとし、3速カウンタギヤ23および4速カウンタギヤ24間に配されたセレクタ機構50をセレクタ機構50bとし、5速メインギヤ15および6速メインギヤ16間に配されたセレクタ機構50をセレクタ機構50cとして説明する。
セレクタ機構50a、50b、50cは、カウンタシャフト3に設けられ、当該カウンタシャフト3に対して1速カウンタギヤ21〜6速カウンタギヤ26のいずれかを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該カウンタシャフト3に対して1速カウンタギヤ21〜6速カウンタギヤ26を相対回転させる切り離し状態(ニュートラル状態)のいずれかを選択可能である。
例えば、動力伝達経路として第1歯車列31が選択されている場合、セレクタ機構50aは、カウンタシャフト3に対して1速カウンタギヤ21を一体回転させるとともに、カウンタシャフト3に対して2速カウンタギヤ22を相対回転させる。このとき、セレクタ機構50b、50cは、第3歯車列33〜第6歯車列36を切り離し状態としている。したがって、この場合には、第1歯車列31を介して、メインシャフト2およびカウンタシャフト3間で動力伝達がなされることとなる。
このように、セレクタ機構50によって、ギヤ比を異にする第1歯車列31〜第6歯車列36を切り換えることにより、メインシャフト2からカウンタシャフト3へと動力を変速して伝達することが可能となる。このことからも明らかなように、カウンタシャフト3は、エンジンEから駆動輪への動力伝達経路において、メインシャフト2よりも下流側に位置し、出力シャフトとして機能することとなる。
そして、変速機1は、カウンタシャフト3よりもさらにエンジンEから駆動輪への動力伝達経路の下流側に位置する第1アウトプットシャフト5および第2アウトプットシャフト6を備えている。第1アウトプットシャフト5は、後述する駆動緩衝機構300を介してカウンタシャフト3に接続されており、第2アウトプットシャフト6は駆動輪に接続されている。
詳しくは後述するが、駆動緩衝機構300は、カウンタシャフト3に生じるトルクが予め設定されたリミットトルク未満である場合に、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とを一体回転させ、リミットトルク以上になると、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とを相対回転させる。したがって、カウンタシャフト3から第1アウトプットシャフト5への動力伝達において、駆動緩衝機構300で設定されたリミットトルク以上のトルク伝達がなされることはなく、常に、リミットトルク未満のトルク伝達がなされることとなる。
そして、第1アウトプットシャフト5にはギヤ5aが固定されており、第2アウトプットシャフト6には、ギヤ5aに噛合するギヤ6aが固定されている。したがって、エンジンEの駆動力は、発進クラッチ4→メインシャフト2→第1歯車列31〜第6歯車列36→カウンタシャフト3→駆動緩衝機構300→第1アウトプットシャフト5→第2アウトプットシャフト6を介して矢印の順に駆動輪に伝達されることとなる。
なお、図1において、符号41〜44は、第1〜4回転数検出センサを示している。具体的には、第1回転数検出センサ41は発進クラッチ4の回転数を検出し、第2回転数検出センサ42はメインシャフト2の回転数を検出し、第3回転数検出センサ43はカウンタシャフト3の回転数を検出し、第4回転数検出センサ44は第1アウトプットシャフト5の回転数を検出している。また、図1において、符号45は、トルクセンサ(トルク検出手段)を示している。トルクセンサ45は、第1アウトプットシャフト5のトルクを検出している。これら第1回転数検出センサ41〜第4回転数検出センサ44、トルクセンサ45の検出信号は、変速時の制御に用いられるが、その詳細については後述する。
次に、上記したセレクタ機構50、ギヤ緩衝機構100、駆動緩衝機構300の構成について詳細に説明する。
(セレクタ機構50の構成)
図2は、セレクタ機構50を部分的に示す斜視図であり、図3は、図2のIII−III線断面図である。セレクタ機構50は、メインシャフト2またはカウンタシャフト3に固定され、図2および図3に示すように、これらメインシャフト2またはカウンタシャフト3と一体回転する略円筒状のハブ51を備えている。このハブ51の外周面には、キー溝、より詳細には、第1キー溝51aおよび第2キー溝51bが当該ハブ51の周方向に、交互に、かつ、等間隔で複数形成されている。ここでは、第1キー溝51aおよび第2キー溝51bがそれぞれ6つずつ形成されているが、これら第1キー溝51aおよび第2キー溝51bの数は特に限定されるものではない。
第1キー溝51aおよび第2キー溝51bは、メインシャフト2またはカウンタシャフト3の軸方向に沿って形成されている。これら第1キー溝51aおよび第2キー溝51bは、いずれもハブ51の外周面から中心側、すなわち、開口側から底部側に向かうにつれて、幅(ハブ51の周方向の幅)が徐々に広くなる寸法形状となっている。そして、第1キー溝51aには第1キー52が保持され、第2キー溝51bには第2キー53が保持されている。第1キー52および第2キー53は、いずれもメインシャフト2またはカウンタシャフト3の軸方向に移動自在に、かつ、ハブ51と一体回転するように、それぞれ第1キー溝51aおよび第2キー溝51bに保持されている。
図4は、図2の分解図である。図4に示すように、第1キー52にはリング係合溝52aが形成されており、第2キー53にはリング係合溝53aが形成されている。第1キー52に形成されるリング係合溝52aは、第1キー52が第1キー溝51aに完全に収容された状態で、ハブ51の一端近傍に位置し、第2キー53に形成されるリング係合溝53aは、第2キー53が第2キー溝51bに完全に収容された状態で、ハブ51の他端近傍に位置する。
また、セレクタ機構50は、第1スリーブリング54および第2スリーブリング55を備えている。第1スリーブリング54は、その内周面から当該第1スリーブリング54の中心側に突出する係合片54aを複数有しており、第2スリーブリング55は、その内周面から当該第2スリーブリング55の中心側に突出する係合片55aを複数有している。第1スリーブリング54の係合片54aは、第1キー52のリング係合溝52aと係合可能に構成されており、第1キー52と同数、かつ、周方向に等間隔で配置されている。同様に、第2スリーブリング55の係合片55aは、第2キー53のリング係合溝53aと係合可能に構成されており、第2キー53と同数、かつ、周方向に等間隔で配置されている。
図5は、セレクタ機構50の組み付け過程を示す図である。ハブ51に第1キー52、第2キー53、第1スリーブリング54、第2スリーブリング55を組み付ける際には、まず、ハブ51の第1キー溝51aに第1キー52を収容するとともに、ハブ51の第2キー溝51bに第2キー53を収容する。このとき、第1キー52は、リング係合溝52aが第1キー溝51aから軸方向に突出するように配置しておき、第2キー53は、リング係合溝53aが第2キー溝51bから軸方向に突出するように配置しておく。そして、第1キー52に第1スリーブリング54を挿通させた後、当該第1スリーブリング54を周方向に回転させて、係合片54aを第1キー52のリング係合溝52aに係合させる。同様に、第2キー53に第2スリーブリング55を挿通させた後、当該第2スリーブリング55を周方向に回転させて、係合片55aを第2キー53のリング係合溝53aに係合させる。
この状態で第1キー52および第2キー53を軸方向に移動させて、これら第1キー52および第2キー53を、ハブ51の第1キー溝51aおよび第2キー溝51b内に完全に収容すれば、組み付けが完了して図2に示す状態となる。この状態では、第1スリーブリング54の係合片54aは、ハブ51の第1キー溝51aにも係合しており、第2スリーブリング55の係合片55aは、ハブ51の第2キー溝51bにも係合している。したがって、ハブ51、第1キー52、第2キー53、第1スリーブリング54、第2スリーブリング55は一体回転するとともに、第1スリーブリング54と第1キー52とが一体となって軸方向に移動可能となり、第2スリーブリング55と第2キー53とが一体となって軸方向に移動可能となる。
なお、本実施形態では、第1スリーブリング54と第1キー52とが別体で構成され、第2スリーブリング55と第2キー53とが別体で構成されていることとしたが、第1スリーブリング54および第1キー52、第2スリーブリング55および第2キー53は、それぞれ一体成形されていてもよい。いずれにしても、第1スリーブリング54および第1キー52が一体となって回転および軸方向に移動し、第2スリーブリング55および第2キー53が一体となって回転および軸方向に移動すればよい。
図6は、セレクタ機構50の分解斜視図であり、図7は、セレクタ機構50の組み付け状態を示す斜視図である。上記したように、セレクタ機構50は、メインシャフト2およびカウンタシャフト3にそれぞれ設けられており、メインシャフト2とカウンタシャフト3との間の動力伝達経路を、第1歯車列31〜第6歯車列36のいずれかに切り換える。動力伝達経路の切り換え、すなわち、変速は、第1キー52および第2キー53を軸方向に移動させることで行われる。この第1キー52および第2キー53の移動は、第1スリーブリング54および第2スリーブリング55を介して行われる。
セレクタ機構50は、第1スリーブリング54を軸方向に移動させる第1シフトフォーク56と、第2スリーブリング55を軸方向に移動させる第2シフトフォーク57と、を備えている。第1シフトフォーク56には連係溝56aが形成されており、この連係溝56aに、第1スリーブリング54が約半周に亘って回転自在に収容される。同様に、第2シフトフォーク57には連係溝57aが形成されており、この連係溝57aに、第2スリーブリング55が約半周に亘って回転自在に収容される。
したがって、第1シフトフォーク56を、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に沿って移動させると、第1スリーブリング54および第1キー52が回転状態を維持したまま軸方向に移動する。同様に、第2シフトフォーク57を、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に沿って移動させると、第2スリーブリング55および第2キー53が回転状態を維持したまま軸方向に移動することとなる。
そして、第1シフトフォーク56には、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に移動する第1ロッド58が固定されており、第2シフトフォーク57には、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に移動する第2ロッド59が固定されている。第1ロッド58および第2ロッド59には、それぞれ、後述する電子制御ユニットECU(制御手段)の制御によって作動するアクチュエータが接続されている。したがって、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御すると、このアクチュエータの作動に伴って、第1キー52および第2キー53が、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に移動することとなる。
上記のようにして、第1キー52および第2キー53が軸方向に移動した状態では、これら第1キー52および第2キー53の端部が、メインギヤ10またはカウンタギヤ20に係合し、第1キー52または第2キー53を介した動力伝達が実現される。上記したとおり、本実施形態においては、セレクタ機構50aが、カウンタシャフト3において第1歯車列31と第2歯車列32との間に配置され、セレクタ機構50bがカウンタシャフト3において第3歯車列33と第4歯車列34との間に配置され、セレクタ機構50cがメインシャフト2において第5歯車列35と第6歯車列36との間に配置される。以下では、カウンタシャフト3において、第1歯車列31を構成する1速カウンタギヤ21と、第2歯車列32を構成する2速カウンタギヤ22との間に配置されるセレクタ機構50aについて説明する。
図6に示すように、1速カウンタギヤ21における2速カウンタギヤ22との対向面には、第1キー52の端部に係合するドグ21aが突設されている。1速カウンタギヤ21のドグ21aは、第1キー52と同数設けられており、1速カウンタギヤ21の周方向に等間隔で配置されている。なお、図6および図7では視認できないが、2速カウンタギヤ22における1速カウンタギヤ21との対向面には、第2キー53の端部に係合するドグ22aが突設されている。このドグ22aは、上記のドグ21aと同一形状をなしており、第2キー53と同数設けられ、2速カウンタギヤ22の周方向に等間隔で配置されている。
図8は、第1キー52、第2キー53およびドグ21a、22aを説明する図である。1速カウンタギヤ21のドグ21aは、図8(b)に示すように、1速カウンタギヤ21の回転方向前方側に位置するリーディング面21afと、回転方向後方側に位置するトレーリング面21arと、を備えている。ドグ21aは、1速カウンタギヤ21の回転方向の幅が、1速カウンタギヤ21側よりも2速カウンタギヤ22側の方が広い、すなわち、先端幅広の形状となっている。
また、2速カウンタギヤ22のドグ22aは、2速カウンタギヤ22の回転方向前方側に位置するリーディング面22afと、2速カウンタギヤ22の回転方向後方側に位置するトレーリング面22arと、を備えている。このドグ22aは、2速カウンタギヤ22の回転方向の幅が、2速カウンタギヤ22側よりも1速カウンタギヤ21側の方が広い、すなわち、先端幅広の形状となっている。
そして、第1キー52は、1速カウンタギヤ21側の端部に、ドグ21aのリーディング面21afに係合可能なリーディング爪52fを備え、また、2速カウンタギヤ22側の端部に、ドグ22aのトレーリング面22arに係合可能なトレーリング爪52rを備えている。リーディング爪52fは、リーディング面21afに面接触状態で係合し、トレーリング爪52rは、トレーリング面22arに面接触状態で係合するように、テーパ状に形成されている。
一方、第2キー53は、1速カウンタギヤ21側の端部に、ドグ21aのトレーリング面21arに係合可能なトレーリング爪53rを備え、また、2速カウンタギヤ22側の端部に、ドグ22aのリーディング面22afに係合可能なリーディング爪53fを備えている。トレーリング爪53rは、トレーリング面21arに面接触状態で係合し、リーディング爪53fは、リーディング面22afに面接触状態で係合するように、テーパ状に形成されている。
そして、図8(a)に示すように、ハブ51は、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22の対向面間に配されており、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御していない場合には、第1キー52および第2キー53がいずれもハブ51の中心にある中間位置に保持される。第1キー52および第2キー53は、ハブ51の中間位置において、いずれもドグ21a、22aと非係合状態となっており、これによってセレクタ機構50aは切り離し状態となる。このように、セレクタ機構50aが切り離し状態にある場合には、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22と、ハブ51すなわちカウンタシャフト3とが相対回転することとなる。
図9は、1速カウンタギヤ21を介した動力伝達状態を説明する図である。図9(a)に示すように、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御して、第1ロッド58および第2ロッド59を1速カウンタギヤ21側にシフトすると、第1キー52および第2キー53が上記の中間位置よりも1速カウンタギヤ21側に移動する。ここで、メインシャフト2に装着された1速メインギヤ11および2速メインギヤ12は、メインシャフト2と一体回転している(図1参照)。
一方で、1速メインギヤ11に常時噛合する1速カウンタギヤ21および2速メインギヤ12に常時噛合する2速カウンタギヤ22は、カウンタシャフト3に相対回転自在に装着されている。したがって、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22は、メインシャフト2と一体となって回転するとともに、カウンタシャフト3に対して相対回転することとなる。
そして、第1キー52および第2キー53が1速カウンタギヤ21側に移動しており、かつ、エンジンEによる車両の加速時には、図9(b)に示すように、1速カウンタギヤ21のドグ21aにおけるリーディング面21afと、第1キー52のリーディング爪52fとが係合する。これにより、メインシャフト2からカウンタシャフト3へと動力が伝達している状態(1速加速状態)となる。なお、このとき、第2キー53とドグ21aとは非係合状態に維持されている。以下において、「加速」とは、エンジンEの駆動力によって車両が加速する状態をいうものであり、例えば、坂を下るときに、自重によって車両が加速する状態をいうものではない。
また、エンジンE側の回転モーメントによる車両の減速(所謂、エンジンブレーキ)時には、図9(c)に示すように、1速カウンタギヤ21のドグ21aにおけるトレーリング面21arと、第2キー53のトレーリング爪53rとが係合し、これによって、メインシャフト2からカウンタシャフト3へと、駆動輪側の慣性力を抑える力が伝達している状態(1速減速状態)となる。なお、このとき、第1キー52とドグ21aとは非係合状態に維持されている。以下において、「減速」とは、エンジンブレーキによる車両の減速状態をいうものであり、例えば、坂を上るときに車両が減速する状態をいうものではない。
図10は、2速カウンタギヤ22を介した動力伝達状態を説明する図である。図10(a)に示すように、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御して、第1ロッド58および第2ロッド59を2速カウンタギヤ22側にシフトすると、第1キー52および第2キー53が上記の中間位置よりも2速カウンタギヤ22側に移動する。そして、車両の加速時には、図10(b)に示すように、2速カウンタギヤ22のドグ22aにおけるリーディング面22afと、第2キー53のリーディング爪53fとが係合し、これによって、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(2速加速状態)となる。
なお、このとき、第1キー52とドグ22aとは非係合状態に維持されている。また、車両の減速時には、図10(c)に示すように、2速カウンタギヤ22のドグ22aにおけるトレーリング面22arと、第1キー52のトレーリング爪52rとが係合し、これによって、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(2速減速状態)となる。なお、このとき、第2キー53とドグ22aとは非係合状態に維持されている。
このように、セレクタ機構50aによれば、メインシャフト2と一体となって回転する1速カウンタギヤ21または2速カウンタギヤ22に、第1キー52および第2キー53を飛び込ませることで、エンジンEの駆動力を、メインシャフト2からカウンタシャフト3へと伝達することができる。なお、セレクタ機構50b、50cは、セレクタ機構50aと同様に、カウンタシャフト3に設けられているため、動力伝達の態様は上記の説明と同じである。
また、いずれかのセレクタ機構50を、メインシャフト2に設けた場合、動力伝達の態様が上記と異なる。以下に、ここでは、仮にセレクタ機構50cがメインシャフト2に設けられた場合の動力伝達の態様について説明する。
図11は、セレクタ機構50cの第1キー52、第2キー53およびドグ15a、16aを説明する図である。なお、セレクタ機構50cは、5速メインギヤ15および6速メインギヤ16の間に配されており、5速メインギヤ15の側面には、上記のドグ21aと同一形状のドグ15aが突設され、6速メインギヤ16の側面には、上記のドグ22aと同一形状のドグ16aが突設されていることとする。ただし、図11(a)に示すように、5速メインギヤ15および6速メインギヤ16は、メインシャフト2に相対回転自在に装着されており、また、セレクタ機構50cのハブ51は、メインシャフト2に固定されている。したがって、セレクタ機構50cにおいては、第1キー52および第2キー53が、図11(b)に示す矢印方向に回転することとなる。
図12は、5速メインギヤ15を介した動力伝達状態を説明する図である。図12(a)に示すように、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御して、第1ロッド58および第2ロッド59を5速メインギヤ15側にシフトすると、第1キー52および第2キー53が上記の中間位置よりも5速メインギヤ15側に移動する。ここで、セレクタ機構50cのハブ51は、メインシャフト2と一体回転している。一方で、5速メインギヤ15は5速カウンタギヤ25に常時噛合しており、6速メインギヤ16は6速カウンタギヤ26に常時噛合している。したがって、第1キー52および第2キー53は、5速メインギヤ15および6速メインギヤ16に対して相対回転することとなる。
そして、第1キー52および第2キー53が5速メインギヤ15側に移動しており、かつ、車両の加速時には、図12(b)に示すように、5速メインギヤ15のドグ15aにおけるリーディング面15afと、第1キー52のリーディング爪52fとが係合する。これにより、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(5速加速状態)となる。なお、このとき、第2キー53とドグ15aとは非係合状態に維持されている。また、車両の減速時には、図12(c)に示すように、5速メインギヤ15のドグ15aにおけるトレーリング面15arと、第2キー53のトレーリング爪53rとが係合し、これによって、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(5速減速状態)となる。なお、このとき、第1キー52とドグ15aとは非係合状態に維持されている。
図13は、6速メインギヤ16を介した動力伝達状態を説明する図である。図13(a)に示すように、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御して、第1ロッド58および第2ロッド59を6速メインギヤ16側にシフトすると、第1キー52および第2キー53が上記の中間位置よりも6速メインギヤ16側に移動する。そして、車両の加速時には、図13(b)に示すように、6速メインギヤ16のドグ16aにおけるリーディング面16afと、第2キー53のリーディング爪53fとが係合し、これによって、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(6速加速状態)となる。
なお、このとき、第1キー52とドグ16aとは非係合状態に維持されている。また、車両の減速時には、図13(c)に示すように、6速メインギヤ16のドグ16aにおけるトレーリング面16arと、第1キー52のトレーリング爪52rとが係合し、これによって、メインシャフト2とカウンタシャフト3とが動力伝達状態(6速減速状態)となる。なお、このとき、第2キー53とドグ16aとは非係合状態に維持されている。
以上のように、本実施形態のセレクタ機構50によれば、電子制御ユニットECUがアクチュエータを制御することにより、メインシャフト2とカウンタシャフト3との動力伝達経路を、第1歯車列31〜第6歯車列36のいずれかに切り換えることができる。
なお、詳細な説明は後述するが、例えば、上記のように1速や2速に変速する際には、第1キー52および第2キー53と、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22との間に差回転が生じている。本実施形態の変速機1では、セレクタ機構50により、第1キー52および第2キー53と、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22との間に差回転が生じたままの状態で、第1キー52を1速カウンタギヤ21に飛び込ませたり、第2キー53を2速カウンタギヤ22に飛び込ませたりする。
そのため、第1キー52が1速カウンタギヤ21のドグ21aに係合したり、第2キー53が2速カウンタギヤ22のドグ22aに係合したりすると、双方が係合した瞬間にスパイクトルクが生じる。このように、変速の際にスパイクトルクが生じると、衝撃音や騒音が生じたり、各シャフト2、3、5、6に捩じれが生じ、駆動輪やミッションケースに振動が生じたりする。本実施形態では、こうした変速時に生じるスパイクトルクを、上記のギヤ緩衝機構100、駆動緩衝機構300で吸収、緩衝し、騒音や振動等を低減する。
(ギヤ緩衝機構100の構成)
図14は、ギヤ緩衝機構100の概略断面図である。本実施形態のギヤ緩衝機構100は、隣り合う2つのメインギヤ10それぞれに備えられるギヤ緩衝機構100が一体的に構成されている。ここでは、メインシャフト2に装着された1速メインギヤ11および2速メインギヤ12に設けられたギヤ緩衝機構100について説明するが、3速メインギヤ13および4速メインギヤ14に設けられるギヤ緩衝機構100も同様の構成となっている。
図14に示すように、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12は、メインシャフト2の軸方向に互いに離間した状態で、当該メインシャフト2に対して相対回転自在に装着されている。1速メインギヤ11は、2速メインギヤ12との対向面から突出する円筒状の円筒部11aが一体成形されており、この円筒部11aの外周面に、第1カップリング部材101が固定されている。第1カップリング部材101は、薄板円形状の平面部101aを備えており、この平面部101aの中心に、1速メインギヤ11の円筒部11aが挿通、固定される貫通孔101bが形成されている。また、平面部101aには、2速メインギヤ12側に隆起する円筒状の環状突起部101cが一体成形されている。
そして、平面部101aの外周縁、すなわち、環状突起部101cよりも径方向外方には、メインシャフト2の径方向に窪む保持溝101dが形成されている。この保持溝101dは、平面部101aの周方向に等間隔で複数形成されており、この保持溝101dによって、環状の中間リング102が保持されている。中間リング102は、メインシャフト2の軸方向に所定の長さを有するリング状の部材であり、1速メインギヤ11側の側面から突出し、第1カップリング部材101の保持溝101dに挿通される保持片102aが、周方向に等間隔で複数形成されている。
つまり、中間リング102は、その保持片102aが、第1カップリング部材101の保持溝101dに嵌合されることで保持されており、この保持溝101dと保持片102aとによって、第1カップリング部材101と中間リング102とが一体回転することとなる。なお、中間リング102は、1速メインギヤ11側の側面から、2速メインギヤ12側の側面に向かうにしたがって、徐々に小径となるように形成されており、中間リング102の内周面および外周面が、メインシャフト2の軸方向に対し傾斜する関係を維持している。
また、メインシャフト2には、当該メインシャフト2と一体回転する第1ハブ103がスプライン係合されている。この第1ハブ103は、メインシャフト2にスプライン係合される係合部103aが形成された薄板円形状の第1ハブ本体103bと、この第1ハブ本体103bから第1カップリング部材101側に突出する環状の突出部103cと、を備えている。突出部103cは、中間リング102よりも径方向外方に位置しており、中間リング102の外周面に接触している。
さらに、第1ハブ本体103bには、メインシャフト2の軸方向に貫通する保持孔103dが形成されている。この保持孔103dは、第1ハブ本体103bの周方向に等間隔で複数形成されており、この保持孔103dによって、環状のインナーリング104が保持されている。インナーリング104は、中間リング102と同様に、メインシャフト2の軸方向に所定の長さを有するリング状の部材であり、2速メインギヤ12側の側面から突出し、第1ハブ本体103bの保持孔103dに挿通される保持片104aが、周方向に等間隔で複数形成されている。つまり、インナーリング104は、その保持片104aが、第1ハブ本体103bの保持孔103dに挿通されることで保持されており、この保持孔103dと保持片104aとによって、第1ハブ103とインナーリング104とが一体回転することとなる。
なお、インナーリング104は、1速メインギヤ11側の側面から、2速メインギヤ12側の側面に向かうにしたがって、徐々に小径となるように形成されており、中間リング102の内周面に密着する寸法関係を維持している。そして、第1ハブ103をメインシャフト2に組み付けた状態では、第1ハブ103の突出部103cと、第1カップリング部材101の環状突起部101cとの間に、中間リング102およびインナーリング104が圧接状態で挟持されることとなる。
一方、2速メインギヤ12とメインシャフト2との間には、軸部材111がメインシャフト2と一体回転可能に設けられている。この軸部材111は、メインシャフト2が挿通される挿通孔111aが形成された軸本体部111bを備えており、この挿通孔111aにメインシャフト2が挿通された状態で、軸本体部111bがメインシャフト2にスプライン係合されている。軸本体部111bは、その軸方向の基端側(図14中右側)にフランジ部111cが一体成形されており、このフランジ部111c側が、先端側(図14中左側)よりも大径となっている。
そして、2速メインギヤ12は、軸本体部111bの大径部の外周面に相対回転自在に装着されている。また、2速メインギヤ12は、1速メインギヤ11との対向面から突出する円筒状の円筒部12aを備えるとともに、この円筒部12aよりも径方向外方に保持穴12bが形成されている。この保持穴12bは、1速メインギヤ11との対向面の周方向に等間隔で複数形成されており、この保持穴12bによって、環状の中間リング112が保持されている。
中間リング112は、メインシャフト2の軸方向に所定の長さを有するリング状の部材であり、2速メインギヤ12側の側面から突出し、2速メインギヤ12の保持穴12bに嵌入される保持片112aが、周方向に等間隔で複数形成されている。つまり、中間リング112は、その保持片112aが、2速メインギヤ12の保持穴12bに嵌入されることで保持されており、この保持穴12bと保持片112aとによって、2速メインギヤ12と中間リング112とが一体回転することとなる。なお、中間リング112は、2速メインギヤ12側の側面から、1速メインギヤ11側の側面に向かうにしたがって、徐々に小径となるように形成されており、中間リング112の内周面および外周面が、メインシャフト2の軸方向に対し傾斜する関係を維持している。
また、軸部材111の小径部には、当該軸部材111と一体回転する第2ハブ113がスプライン係合されている。この第2ハブ113は、軸部材111にスプライン係合される係合部113aが形成された薄板円形状の第2ハブ本体113bと、この第2ハブ本体113bから2速メインギヤ12側に突出する環状の突出部113cと、を備えている。突出部113cは、中間リング112よりも径方向外方に位置しており、中間リング112の外周面に接触している。
さらに、第2ハブ本体113bには、メインシャフト2の軸方向に貫通する保持孔113dが形成されている。この保持孔113dは、第2ハブ本体113bの周方向に等間隔で複数形成されており、この保持孔113dによって、環状のインナーリング114が保持されている。インナーリング114は、中間リング112と同様に、メインシャフト2の軸方向に所定の長さを有するリング状の部材であり、1速メインギヤ11側の側面から突出し、第2ハブ本体113bの保持孔113dに挿通される保持片114aが、周方向に等間隔で複数形成されている。つまり、インナーリング114は、その保持片114aが、第2ハブ本体113bの保持孔113dに挿通されることで保持されており、この保持孔113dと保持片114aとによって、第2ハブ113とインナーリング114とが一体回転することとなる。
なお、インナーリング114は、2速メインギヤ12側の側面から、1速メインギヤ11側の側面に向かうにしたがって、徐々に小径となるように形成されており、中間リング112の内周面に密着する寸法関係を維持している。そして、第2ハブ113を軸部材111に組み付けた状態では、第2ハブ113の突出部113cと、2速メインギヤ12の円筒部12aとの間に、中間リング112およびインナーリング114が圧接状態で挟持されることとなる。
そして、第1ハブ103と第2ハブ113との間にはリテーナ120が挟持されている。このリテーナ120には、第1ハブ103との対向面に環状突起120aが形成されており、また、第2ハブ113との対向面に環状突起120bが形成されている。そして、環状突起120aの外周には、円錐バネからなる弾性部材121が係止されており、また、環状突起120bの外周には、円錐バネからなる弾性部材122が係止されている。弾性部材121は、リテーナ120と第1ハブ103との間に介在されており、これら双方がメインシャフト2の軸方向に離反する弾性力を作用させている。同様に、弾性部材122は、リテーナ120と第2ハブ113との間に介在されており、これら双方がメインシャフト2の軸方向に離反する弾性力を作用させている。
次に、上記の構成からなる1速メインギヤ11、2速メインギヤ12およびギヤ緩衝機構100の組み付け工程について説明する。メインシャフト2は、軸方向に間隔を隔てて複数個所に段部が形成されており、1速メインギヤ11が装着される一端側(図14中左側)が、2速メインギヤ12が装着される他端側(図14中右側)よりも大径に構成されている。そして、まず、メインシャフト2にワッシャ123を挿通させるとともに、1速メインギヤ11、第1カップリング部材101、中間リング102を順次組み付ける。その後、インナーリング104を、中間リング102と第1カップリング部材101の環状突起部101cとの間に挟持させ、第1ハブ103をメインシャフト2にスプライン係合させる。
そして、メインシャフト2に、弾性部材121、122が係止されたリテーナ120を挿通させ、2速メインギヤ12、軸部材111、中間リング112、第2ハブ113、インナーリング114をアセンブリ化してメインシャフト2にスプライン係合させる。このようにして、全ての部品を組み付けたら、最後に、ナット等からなる固定部材124を、2速メインギヤ12側からメインシャフト2に締結させる。これにより、固定部材124と、ワッシャ123が当接するメインシャフト2の段部との間に、各部品が組み付け状態に維持されることとなる。
この組み付け状態では、弾性部材121の弾性力によって、第1ハブ103の突出部103cと中間リング102の外周面、中間リング102の内周面とインナーリング104の外周面、インナーリング104の内周面と第1カップリング部材101の環状突起部101cがそれぞれ圧接状態となる。同様に、弾性部材122の弾性力によって、第2ハブ113の突出部113cと中間リング112の外周面、中間リング112の内周面とインナーリング114の外周面、インナーリング114の内周面と2速メインギヤ12の円筒部12aがそれぞれ圧接状態となる。
このように、本実施形態のギヤ緩衝機構100によれば、メインシャフト2の径方向に3つの摩擦面が積層して形成され、各摩擦面に、各弾性部材121、122によって、常に、セット荷重が発生することとなる。このセット荷重は、所謂、クラッチトルクを発生させることとなり、このクラッチトルクによって、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12がメインシャフト2と一体回転することとなる。なお、このクラッチトルクは、弾性部材121、122のセット荷重を調整することで適宜設定することができるが、車両の通常走行状態では、ギヤ緩衝機構100は動力伝達部材として機能しなければならない。したがって、ギヤ緩衝機構100のクラッチトルクとして設定される設定トルクは、通常走行状態において各摩擦面が滑ることのないように、想定される入力トルクに対して、余裕をもって上回るトルク値にする必要がある。
そして、入力トルクが、ギヤ緩衝機構100の設定トルク以上となった場合には、各摩擦面が互いに滑ることで、メインシャフト2と1速メインギヤ11および2速メインギヤ12が相対回転する。このように、メインシャフト2に対して1速メインギヤ11および2速メインギヤ12が相対回転することにより、スパイクトルクが生じた場合に、その一部を吸収して衝撃を緩衝するので、騒音や振動を抑制することが可能となる。
しかも、本実施形態の変速機1によれば、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に隣り合う第1歯車列31および第2歯車列32、すなわち、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12の間に、それぞれのギヤ緩衝機構100が設けられている。そして、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12に設けられたギヤ緩衝機構100は、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12を動力伝達状態または切り離し状態にするセレクタ機構50aと、軸方向の位置を一致させている。換言すれば、ギヤ緩衝機構100およびセレクタ機構50aは、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列(第1歯車列31と第2歯車列32)の間に配される。
このように、ギヤ緩衝機構100は、第1歯車列31および第2歯車列32の間という、そもそもセレクタ機構50aを配するスペースを確保することで必ず生じてしまう空きスペースに設けられるため、ギヤ緩衝機構100を設けても、変速機1全体が大型化することはない。
本実施形態では、セレクタ機構50a、50b、50cを、それぞれ、カウンタシャフト3に設けたが、セレクタ機構50a、50b、50cのうち、いずれか、または、すべてのセレクタ機構50を、メインシャフト2に設けてもよい。かかる構成においても、ギヤ緩衝機構100およびセレクタ機構50を、メインシャフト2およびカウンタシャフト3の軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配することで、ギヤ緩衝機構100を設けても、変速機1全体が大型化を回避することが可能となる。
また、従来のように、緩衝機構をギヤの内部に組み込むと、ギヤの肉厚が薄くなって剛性が低下し、ギヤの噛み合い精度が悪化して噛み合い音が増大するといった問題や、特に径が小さいギヤについては、小型の緩衝機構しか組み込むことができず、十分な緩衝機能を確保することができないといった問題がある。上記のギヤ緩衝機構100によれば、従来の緩衝機構を設けた場合と比べても、特に変速機1全体が大型化することもなく、従来の緩衝機構以上の剛性や緩衝機能を確保することが可能となる。なお、ここでは、1速メインギヤ11および2速メインギヤ12にギヤ緩衝機構100を設けた場合について説明したが、3速メインギヤ13〜6速メインギヤ16にギヤ緩衝機構100を設ける場合も上記と同様である。
なお、上記したとおり、ギヤ緩衝機構100の設定トルクは、想定される入力トルク、すなわち、エンジンEの最大出力トルクを上回るトルク値に設定される。そして、変速時に生じるスパイクトルクは、ギヤ緩衝機構100の設定トルクよりも大きなものであるが、ギヤ緩衝機構100によって、スパイクトルクは設定トルクまでカットされる。しかしながら、変速前の低トルクから、エンジンEの最大出力トルク以上の設定トルクまで、トルクが瞬間的に変動することに変わりはなく、このトルク変動によって、動力伝達経路や車両に振動を生じさせてしまう。本実施形態の変速機1は、このトルク変動を駆動緩衝機構300が吸収、緩衝することで、騒音や振動をさらに抑制し、乗員の乗り心地を向上することができる。以下に、駆動緩衝機構300の構成について説明する。
(駆動緩衝機構300の構成)
図15は、駆動緩衝機構300の概略断面図である。本実施形態の駆動緩衝機構300は、所謂、摩擦クラッチタイプの緩衝機構で構成されており、カウンタシャフト3と、第1アウトプットシャフト5との間に設けられている。図15に示すように、駆動緩衝機構300は、カウンタシャフト3の端部にスプライン係合されるハブ301と、このハブ301の外周に固定された薄板円形状のインナープレート302と、を備えている。インナープレート302は、カウンタシャフト3の軸方向に複数、間隔を維持して配置されている。
また、第1アウトプットシャフト5の端部には、アウターケース303が固定されており、このアウターケース303の内周面に、薄板円形状のアウタープレート304が固定されている。このアウタープレート304は、カウンタシャフト3の軸方向に複数、間隔を維持して配置されており、上記のインナープレート302とアウタープレート304とが、カウンタシャフト3の軸方向に交互に積層するように構成されている。
さらに、カウンタシャフト3には、プレッシャプレート305が装着されている。このプレッシャプレート305は、カウンタシャフト3と一体回転可能であり、かつ、カウンタシャフト3に対して軸方向に移動可能にスプライン係合されている。また、駆動緩衝機構300は、カウンタシャフト3が挿通される円筒状の伝達部材306を備えており、この伝達部材306の内周面にベアリングbの外輪が固定され、プレッシャプレート305の外周面にベアリングbの内輪が固定されている。このとき、ベアリングbは、ストッパ307により、プレッシャプレート305および伝達部材306に対する軸方向の移動が規制されている。したがって、プレッシャプレート305と伝達部材306とは、ベアリングbによって相対回転するとともに、軸方向に一体となって移動することとなる。
なお、伝達部材306の一端にはフランジ部306aが形成されており、このフランジ部306aにレリーズフォーク308が係止されている。詳細な説明は省略するが、このレリーズフォーク308には、電子制御ユニットECUによって制御される不図示のアクチュエータが接続されている。そして、電子制御ユニットECUがアクチュエータを作動させると、レリーズフォーク308がカウンタシャフト3の軸方向に移動し、これに伴って伝達部材306、ベアリングb、プレッシャプレート305が一体となって軸方向に移動することとなる。
また、プレッシャプレート305には、インナープレート302およびアウタープレート304に対向する位置に押圧面305aが設けられており、この押圧面305aを、最もカウンタシャフト3側に配置されたアウタープレート304に面接触させている。そして、アウターケース303の内周面には固定片309が固定されており、この固定片309と、プレッシャプレート305との間に、圧縮コイルバネからなる弾性部材310が介在されている。この弾性部材310は、プレッシャプレート305を第1アウトプットシャフト5側に付勢する付勢力を常時作用させており、この弾性部材310の付勢力によって、インナープレート302およびアウタープレート304間にリミットトルク(クラッチトルク)が発生することとなる。
したがって、駆動緩衝機構300は、カウンタシャフト3に生じるトルクがリミットトルク未満である場合に、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とを一体回転させ、リミットトルク以上になると、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とを相対回転させることとなる。なお、駆動緩衝機構300はリミットトルクを変更可能に構成されている。具体的には、電子制御ユニットECUの制御によってレリーズフォーク308が移動すると、これと一体となってプレッシャプレート305の押圧面305aが移動する。これにより、インナープレート302とアウタープレート304との間の圧力が変化し、その結果、リミットトルクが変更されることとなる。
次に、動力伝達経路の切り換え、すなわち、変速時における電子制御ユニットECUの制御と、それに伴うセレクタ機構50の動作態様について説明する。
(電子制御ユニットECUの制御)
図16は、変速機1の制御系統を説明するブロック図である。この図に示すように、本実施形態の変速機1は、動力伝達経路の切り換え制御を行う電子制御ユニットECUを備えている。この電子制御ユニットECUには、エンジンEのトルクや回転数等、エンジンEの状態を検出するエンジン検出部46が接続されており、電子制御ユニットECUにエンジンEの状態が入力されている。また、電子制御ユニットECUには、運転席に設けられたシフトレバーSLのシフト操作を検出するセンサが接続されており、シフトレバーSLによる動力伝達経路の切り換え信号が電子制御ユニットECUに入力される。
また、電子制御ユニットECUには、上記の第1回転数検出センサ41〜第4回転数検出センサ44が接続されており、これら各センサ41〜44から、それぞれ、発進クラッチ4の回転数、メインシャフト2の回転数、カウンタシャフト3の回転数、第1アウトプットシャフト5の回転数が入力される。さらに、変速機1には、トルクセンサ45が設けられており、第1アウトプットシャフト5に生じるトルク値が電子制御ユニットECUに入力される。
そして、電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLおよび第1回転数検出センサ41〜第4回転数検出センサ44から入力された各検出信号に基づいて、エンジンE、発進クラッチ4、セレクタ機構50a、50b、50c、駆動緩衝機構300を制御する。なお、ここでは理解を容易にするため、電子制御ユニットECUの制御対象を、発進クラッチ4、セレクタ機構50a、50b、50c、駆動緩衝機構300として説明するが、実際には、電子制御ユニットECUは、これら各機構に設けられたアクチュエータを制御することとなる。
なお、電子制御ユニットECUによる動力伝達経路の切り換え制御(変速制御)は、さまざまな状況でなされるが、ここでは、加速時アップシフト、減速時ダウンシフト、加速時ダウンシフト、減速時アップシフトについて、それぞれ個別に説明する。加速時アップシフトとは、車両の加速時において、相対的に低速段側から高速段側に切り換えるものであり、減速時ダウンシフトとは、車両の減速時において、相対的に高速段側から低速段側に切り換えるものである。
また、加速時ダウンシフトとは、車両の加速時において、相対的に高速段側から低速段側に切り換えるものであり、減速時アップシフトとは、車両の減速時において、相対的に低速段側から高速段側に切り換えるものである。以下に、1速および2速の間で、加速時アップシフト、減速時ダウンシフト、加速時ダウンシフト、減速時アップシフトを行う際の電子制御ユニットECUの制御、および、それに伴うセレクタ機構50の動作態様について説明する。
(加速時アップシフト)
図17は、1速から2速への加速時アップシフト制御を説明するフローチャートであり、図18は、加速時アップシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第1の図であり、図19は、加速時アップシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第2の図である。電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLより1速から2速への切り換え信号が入力されると、トルクセンサ45から入力される検出信号等に基づき、車両の走行状態を確認し、加速状態であると判定した場合に、図17に示す加速時アップシフト制御を実行する。
(ステップS1)
電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLから切り換え信号が入力されると、その時点においてトルクセンサ45によって検出されている伝達トルクtを特定する。
なお、このとき、車両は1速の加速状態であるため、セレクタ機構50aは、図18(a1)および図18(a2)に示す状態となっている。具体的には、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57は、いずれも1速カウンタギヤ21側にシフトされている。このとき、1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22の回転方向は、図18(a2)の矢印方向となっている。したがって、1速カウンタギヤ21のドグ21aのリーディング面21afと、第1キー52のリーディング爪52fとが係合され、1速カウンタギヤ21から、ハブ51すなわちカウンタシャフト3へと動力伝達がなされている。ただし、この1速の加速状態では、第2キー53は1速カウンタギヤ21側に移動しているものの、1速カウンタギヤ21のドグ21aとは非係合状態となっている。
(ステップS2)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtが、ステップS1で特定した伝達トルクtに、予め設定されたトルク値t1を加算したトルクとなるようにアクチュエータを制御する。なお、このトルク値t1は、変速時における伝達トルクの変動を生じさせ、車両の振動等の要因となる。そのため、トルク値t1は、極力小さく設定することが好ましいが、一方では、スリップが発生することがないように配慮しなければならない。そのため、トルク値t1は、変速機1の制御精度等を考慮したうえで、車両試験等により経験的に設定することが望ましい。
また、ここでは、電子制御ユニットECUが、動力伝達経路の切り換え信号が入力されたときに、トルクセンサ45によって検出された検出トルクから、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを算出することとした。しかしながら、電子制御ユニットECUは、例えば、動力伝達経路の切り換え信号が入力されたときのエンジンEの推定トルクからリミットトルクLtを算出することも可能である。いずれにしても、動力伝達経路の切り換え信号の入力により、電子制御ユニットECUが、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを可変すればよく、リミットトルクLtの算出方法等は特に限定されるものではない。
(ステップS3)
次に、電子制御ユニットECUは、第1回転数検出センサ41および第2回転数検出センサ42によって、発進クラッチ4のスリップが検出されるまで、当該発進クラッチ4のクラッチトルクを低下させる。これは、スパイクトルクが生じた際に、フライホイールが設けられるエンジンEのクランクシャフトと、メインシャフト2およびカウンタシャフト3とを相対回転させるためである。これにより、動力伝達経路の切り換え時に、メインシャフト2およびカウンタシャフト3に対して、フライホイールに生じる極めて大きな慣性力が作用しなくなり、ギヤ緩衝機構100で吸収すべきエネルギーを小さくすることができる。
(ステップS4)
次に、電子制御ユニットECUは、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57をニュートラル位置(中間位置)にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。ただし、このとき、図18(a2)に示すように、第2キー53は、ドグ21aと非係合状態であるためニュートラル位置に移動可能であるが、第1キー52は、1速カウンタギヤ21のドグ21aに係合しているため、ニュートラル位置に移動することができない。したがって、ここでは、図18(b1)および図18(b2)に示すように、第1キー52とドグ21aとの係合状態が維持されたまま、すなわち、第1キー52と1速カウンタギヤ21との動力伝達状態が維持されたまま、第2キー53がニュートラル位置に移動することとなる。
(ステップS5)
次に、電子制御ユニットECUは、アップシフト可能な状態であるかを判定し、アップシフト可能であると判定した場合にはステップS7に処理を移し、アップシフト不可能であると判定した場合にはステップS6に処理を移す。なお、アップシフト可能な状態とは、第2キー53のリーディング爪53fが、2速カウンタギヤ22のドグ22aのリーディング面22afに係合可能な加速状態であり、アップシフト不可能な状態とは、例えば、急な下り坂や減速状態など、第2キー53のリーディング爪53fが、2速カウンタギヤ22のドグ22aのリーディング面22afに係合できない状態である。
(ステップS6)
ステップS5においてアップシフト不可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、シフト中断処理を行い、当該加速時アップシフト制御を終了する。
(ステップS7)
ステップS5においてアップシフト可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、第2シフトフォーク57を2速カウンタギヤ22側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
このとき、図19(a2)に示すように、1速カウンタギヤ21と2速カウンタギヤ22との間には差回転が生じており、第1キー52および第2キー53に対して、2速カウンタギヤ22は矢印方向に回転している。したがって、この状態で第2キー53が2速カウンタギヤ22側に移動すると、第2キー53のリーディング爪53fと、2速カウンタギヤ22のドグ22aのリーディング面22afとが係合する。このように、第2キー53が2速カウンタギヤ22のドグ22aに係合すると、1速カウンタギヤ21と第1キー52とが動力伝達状態を維持したまま、動力伝達経路が瞬間的に2速側に切り換わるため、トルク切れを生じることなく変速がなされることとなる。
この動力伝達経路の切り換え時には、互いに差回転がある第2キー53と2速カウンタギヤ22とが係合するため、スパイクトルクが生じることとなるが、このスパイクトルクは、上記のギヤ緩衝機構100により、その設定トルクまでカットされる。また、ステップS3において、発進クラッチ4がスリップ状態に制御されており、メインシャフト2およびカウンタシャフト3に対して、フライホイールに生じる極めて大きな慣性力が作用していない。したがって、ギヤ緩衝機構100で吸収すべきエネルギーは小さなものとなっている。
さらに、カウンタシャフト3と駆動輪(第1アウトプットシャフト5)との間に設けられた駆動緩衝機構300は、そのリミットトルクLtが、動力伝達経路の切り換え前の伝達トルクt+トルク値t1に制御されている。したがって、動力伝達経路の切り換え前後で駆動輪に伝達されるトルク変動はトルク値t1のみとなり、変速機1の動力伝達経路や車両の振動が大きく低減されることとなる。
シフトレバーSLより1速から2速への切り換え信号が入力され、当該加速時アップシフト制御が開始されてから、アクチュエータ制御ステップS7を完了するまでの間、電子制御ユニットECUは、エンジンEの出力トルク、発進クラッチ4のクラッチトルクを一定に保ち、加速状態を維持するように制御している。
(ステップS8)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジン回転数が、次段(ここでは2速)における設定範囲内となるようにエンジンEを制御する。ここでは、エンジンEを制御して、エンジン回転数を引き下げることとなる。
(ステップS9)
次に、電子制御ユニットECUは、第1シフトフォーク56を2速カウンタギヤ22側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。なお、図19(a1)および図19(a2)に示すように、第2キー53と、2速カウンタギヤ22のドグ22aとが係合すると、メインシャフト2の回転数が低下する。これにより、第1キー52および第2キー53に対する1速カウンタギヤ21の相対回転方向が図とは逆方向となり、第1キー52と1速カウンタギヤ21のドグ21aとの係合が解除される。したがって、第1キー52は、図19(b1)および図19(b2)に示すように、2速カウンタギヤ22側に移動し、これによって1速から2速への加速時アップシフトが完了することとなる。
(ステップS10)
次に、電子制御ユニットECUは、第3回転数検出センサ43および第4回転数検出センサ44から入力される回転数が一致するか、すなわち、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とが一体回転しているかを検出する。そして、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されると、ステップS11に処理を移す。カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されない場合は、ステップS10を繰り返す。
(ステップS11)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを初期の締結状態に復帰させるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS12)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4のクラッチトルクを初期の締結状態に復帰させるように制御し、当該加速時アップシフト制御が終了となる。
(減速時ダウンシフト)
図20は、2速から1速への減速時ダウンシフト制御を説明するフローチャートであり、図21は、減速時ダウンシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第1の図であり、図22は、減速時ダウンシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第2の図である。電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLより2速から1速への切り換え信号が入力されると、トルクセンサ45から入力される検出信号等に基づき、車両の走行状態を確認し、減速状態であると判定した場合に、図20に示す減速時ダウンシフト制御を実行する。
(ステップS101)
電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLから切り換え信号が入力されると、その時点においてトルクセンサ45によって検出されている伝達トルクtを特定する。
なお、このとき、車両は2速の減速状態であるため、セレクタ機構50aは、図21(a1)および図21(a2)に示す状態となっている。具体的には、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57は、いずれも2速カウンタギヤ22側にシフトされている。このとき、第1キー52および第2キー53から見た2速カウンタギヤ22および1速カウンタギヤ21の回転方向は、図21(a2)の矢印方向となっている。したがって、2速カウンタギヤ22のドグ22aのトレーリング面22arと、第1キー52のトレーリング爪52rとが係合され、第1キー52を介した動力伝達がなされている。ただし、この2速の減速状態では、第2キー53は2速カウンタギヤ22側に移動しているものの、2速カウンタギヤ22のドグ22aとは非係合状態となっている。
(ステップS102)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtが、ステップS101で特定した伝達トルクtに、予め設定されたトルク値t1を加算したトルクとなるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS103)
次に、電子制御ユニットECUは、第1回転数検出センサ41および第2回転数検出センサ42によって、発進クラッチ4のスリップが検出されるまで、当該発進クラッチ4のクラッチトルクを低下させる。
(ステップS104)
次に、電子制御ユニットECUは、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57をニュートラル位置(中間位置)にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。ただし、このとき、図21(a2)に示すように、第2キー53は、ドグ22aと非係合状態であるためニュートラル位置に移動可能であるが、第1キー52は、2速カウンタギヤ22のドグ22aに係合しているため、ニュートラル位置に移動することができない。したがって、ここでは、図21(b1)および図21(b2)に示すように、第1キー52とドグ22aとの係合状態が維持されたまま、すなわち、第1キー52と2速カウンタギヤ22との動力伝達状態が維持されたまま、第2キー53がニュートラル位置に移動することとなる。
(ステップS105)
次に、電子制御ユニットECUは、ダウンシフト可能な状態であるかを判定し、ダウンシフト可能であると判定した場合にはステップS107に処理を移し、ダウンシフト不可能であると判定した場合にはステップS106に処理を移す。なお、ダウンシフト可能な状態とは、第2キー53のトレーリング爪53rが、1速カウンタギヤ21のドグ21aのトレーリング面21arに係合可能な減速状態であり、ダウンシフト不可能な状態とは、例えば、急な上り坂や加速状態など、第2キー53のトレーリング爪53rが、1速カウンタギヤ21の21aのトレーリング面21arに係合できない状態である。
(ステップS106)
ステップS105においてダウンシフト不可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、シフト中断処理を行い、当該減速時ダウンシフト制御を終了する。
(ステップS107)
ステップS105においてダウンシフト可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、第2シフトフォーク57を1速カウンタギヤ21側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
このとき、図22(a2)に示すように、1速カウンタギヤ21と2速カウンタギヤ22との間には差回転が生じており、第1キー52および第2キー53に対して、1速カウンタギヤ21は矢印方向に回転している。したがって、この状態で第2キー53が1速カウンタギヤ21側に移動すると、第2キー53のトレーリング爪53rと、1速カウンタギヤ21のドグ21aのトレーリング面21arとが係合する。このように、第2キー53が1速カウンタギヤ21のドグ21aに係合すると、2速カウンタギヤ22と第1キー52とが動力伝達状態を維持したまま、動力伝達経路が瞬間的に1速側に切り換わるため、トルク切れを生じることなく変速がなされることとなる。なお、この動力伝達経路の切り換え時においても、上記の加速時アップシフトと同様に、スパイクトルクが生じることとなるが、このスパイクトルクは、上記のギヤ緩衝機構100および駆動緩衝機構300によってカットされる。
シフトレバーSLより2速から1速への切り換え信号が入力され、当該減速時ダウンシフト制御が開始されてから、アクチュエータ制御ステップS107を完了するまでの間、電子制御ユニットECUは、エンジンEの出力トルク、発進クラッチ4のクラッチトルクを一定に保ち、減速状態を維持するように制御している。
(ステップS108)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジン回転数が、次段(ここでは1速)における設定範囲内となるようにエンジンEを制御する。ここでは、エンジンEを制御して、エンジン回転数を引き上げることとなる。
(ステップS109)
次に、電子制御ユニットECUは、第1シフトフォーク56を1速カウンタギヤ21側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。なお、図22(a1)および図22(a2)に示すように、第2キー53と、1速カウンタギヤ21のドグ21aとが係合すると、メインシャフト2の回転数が上昇する。これにより、第1キー52および第2キー53に対する2速カウンタギヤ22の相対回転方向が図とは逆方向となり、第1キー52と2速カウンタギヤ22のドグ22aとの係合が解除される。したがって、第1キー52は、図22(b1)および図22(b2)に示すように、1速カウンタギヤ21側に移動し、これによって2速から1速への減速時ダウンシフトが完了することとなる。
(ステップS110)
次に、電子制御ユニットECUは、第3回転数検出センサ43および第4回転数検出センサ44から入力される回転数が一致するか、すなわち、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とが一体回転しているかを検出する。そして、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されると、ステップS111に処理を移す。カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されない場合は、ステップS110を繰り返す。
(ステップS111)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを初期の締結状態に復帰させるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS112)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4のクラッチトルクを初期の締結状態に復帰させるように制御し、当該減速時ダウンシフト制御が終了となる。
(加速時ダウンシフト)
図23は、2速から1速への加速時ダウンシフト制御を説明するフローチャートであり、図24は、加速時ダウンシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第1の図であり、図25は、加速時ダウンシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第2の図である。電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLより2速から1速への切り換え信号が入力されると、トルクセンサ45から入力される検出信号等に基づき、車両の走行状態を確認し、加速状態であると判定した場合に、図23に示す加速時ダウンシフト制御を実行する。
(ステップS201)
電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLから切り換え信号が入力されると、その時点においてトルクセンサ45によって検出されている伝達トルクtを特定する。
なお、このとき、車両は2速の加速状態であるため、セレクタ機構50aは、図24(a1)および図24(a2)に示す状態となっている。具体的には、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57は、いずれも2速カウンタギヤ22側にシフトされている。このとき、第1キー52および第2キー53から見た2速カウンタギヤ22および1速カウンタギヤ21の回転方向は、図24(a2)の矢印方向となっている。したがって、2速カウンタギヤ22のドグ22aのリーディング面22afと、第2キー53のリーディング爪53fとが係合され、第2キー53を介した動力伝達がなされている。ただし、この2速の加速状態では、第1キー52は2速カウンタギヤ22側に移動しているものの、2速カウンタギヤ22のドグ22aとは非係合状態となっている。
(ステップS202)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtが、ステップS201で特定した伝達トルクtに、予め設定されたトルク値t1を加算したトルクとなるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS203)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4を完全解放させる。
(ステップS204)
次に、電子制御ユニットECUは、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57をニュートラル位置(中間位置)にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
なお、図24(a2)に示すように、2速の加速状態では、通常、第1キー52は、ドグ22aと非係合状態であるためニュートラル位置に移動可能であるが、第2キー53は、2速カウンタギヤ22のドグ22aに係合しているため、ニュートラル位置に移動することができない。しかしながら、この加速時ダウンシフト制御においては、ステップS203において、予め発進クラッチ4が完全解放されている。そのため、ドグ22aのリーディング面22afと、第2キー53のリーディング爪53fとの係合は既に解除されているか、仮に係合していたとしても、その係合力は弱いものとなっている。したがって、ここでは、図24(b1)および図24(b2)に示すように、第1キー52および第2キー53がニュートラル位置に移動することとなる。
(ステップS205)
次に、電子制御ユニットECUは、第1回転数検出センサ41および第2回転数検出センサ42から入力される回転数を監視しながら、スリップが検出されるクラッチトルクに発進クラッチ4を制御する。
(ステップS206)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジンEの回転数を上げ、図24(b1)および図24(b2)に示すように、第1キー52および第2キー53に対する1速カウンタギヤ21の相対回転方向が、矢印方向になるようにエンジンEを制御する。
(ステップS207)
次に、電子制御ユニットECUは、ダウンシフト可能な状態であるかを判定し、ダウンシフト可能であると判定した場合にはステップS209に処理を移し、ダウンシフト不可能であると判定した場合にはステップS208に処理を移す。なお、ダウンシフト可能な状態とは、第1キー52のリーディング爪52fが、1速カウンタギヤ21のドグ21aのリーディング面21afに係合可能な加速状態であり、ダウンシフト不可能な状態とは、例えば、タウンシフトを中止する操作がなされた状態である。
(ステップS208)
ステップS207においてダウンシフト不可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、シフト中断処理を行い、当該加速時ダウンシフト制御を終了する。
(ステップS209)
ステップS207においてダウンシフト可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、第1シフトフォーク56を1速カウンタギヤ21側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
このとき、ステップS206におけるエンジンEの制御により、図25(a2)に示すように、第1キー52および第2キー53に対して、1速カウンタギヤ21は矢印方向に回転している。したがって、この状態で第1キー52が1速カウンタギヤ21側に移動すると、第1キー52のリーディング爪52fと、1速カウンタギヤ21のドグ21aのリーディング面21afとが係合する。なお、この動力伝達経路の切り換え時においても、上記の加速時アップシフトと同様に、スパイクトルクが生じることとなるが、このスパイクトルクは、上記のギヤ緩衝機構100および駆動緩衝機構300によってカットされる。
(ステップS210)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジン回転数が、次段(ここでは1速)における設定範囲内となるようにエンジンEを制御する。ここでは、エンジンEを制御して、エンジン回転数を引き上げることとなる。
(ステップS211)
次に、電子制御ユニットECUは、第2シフトフォーク57を1速カウンタギヤ21側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。これにより、第2キー53は、図25(b1)および図25(b2)に示すように、1速カウンタギヤ21側に移動し、これによって2速から1速への加速時ダウンシフトが完了することとなる。
(ステップS212)
次に、電子制御ユニットECUは、第3回転数検出センサ43および第4回転数検出センサ44から入力される回転数が一致するか、すなわち、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とが一体回転しているかを検出する。そして、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されると、ステップS213に処理を移す。カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されない場合は、ステップS11を繰り返す。
(ステップS213)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを初期の締結状態に復帰させるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS214)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4のクラッチトルクを初期の締結状態に復帰させるように制御し、当該加速時ダウンシフト制御が終了となる。
(減速時アップシフト)
図26は、1速から2速への減速時アップシフト制御を説明するフローチャートであり、図27は、減速時アップシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第1の図であり、図28は、減速時アップシフトによるセレクタ機構50aの状態を説明する第2の図である。電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLより1速から2速への切り換え信号が入力されると、トルクセンサ45から入力される検出信号等に基づき、車両の走行状態を確認し、減速状態であると判定した場合に、図26に示す減速時アップシフト制御を実行する。
(ステップS301)
電子制御ユニットECUは、シフトレバーSLから切り換え信号が入力されると、その時点においてトルクセンサ45によって検出されている伝達トルクtを特定する。
なお、このとき、車両は1速の減速状態であるため、セレクタ機構50aは、図27(a1)および図27(a2)に示す状態となっている。具体的には、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57は、いずれも1速カウンタギヤ21側にシフトされている。このとき、第1キー52および第2キー53から見た1速カウンタギヤ21および2速カウンタギヤ22の回転方向は、図27(a2)の矢印方向となっている。したがって、1速カウンタギヤ21のドグ21aのトレーリング面21arと、第2キー53のトレーリング爪53rとが係合され、第2キー53を介した動力伝達がなされている。ただし、この1速の減速状態では、第1キー52は1速カウンタギヤ21側に移動しているものの、1速カウンタギヤ21のドグ21aとは非係合状態となっている。
(ステップS302)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtが、ステップS301で特定した伝達トルクtに、予め設定されたトルク値t1を加算したトルクとなるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS303)
次に、電子制御ユニットECUは、第1回転数検出センサ41および第2回転数検出センサ42によって、発進クラッチ4のスリップが検出されるまで、当該発進クラッチ4のクラッチトルクを低下させる。
(ステップS304)
次に、電子制御ユニットECUは、スリップ検出時のクラッチトルクstを記憶する。
(ステップS305)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4を完全解放させる。
(ステップS306)
次に、電子制御ユニットECUは、セレクタ機構50aの第1シフトフォーク56および第2シフトフォーク57をニュートラル位置(中間位置)にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
なお、図27(a2)に示すように、1速の減速状態では、通常、第1キー52は、ドグ21aと非係合状態であるためニュートラル位置に移動可能であるが、第2キー53は、1速カウンタギヤ21のドグ21aに係合しているため、ニュートラル位置に移動することができない。しかしながら、この減速時アップシフト制御においては、ステップS305において、予め発進クラッチ4が完全解放されている。そのため、ドグ21aのトレーリング面21arと、第2キー53のトレーリング爪53rとの係合は既に解除されているか、仮に係合していたとしても、その係合力は弱いものとなっている。したがって、ここでは、図27(b1)および図27(b2)に示すように、第1キー52および第2キー53がニュートラル位置に移動することとなる。
(ステップS307)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4を制御し、クラッチトルクをステップS304で記憶したクラッチトルクstにする。
(ステップS308)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジンEの回転数を下げ、図27(b1)および図27(b2)に示すように、第1キー52および第2キー53に対する2速カウンタギヤ22の相対回転方向が、矢印方向になるようにエンジンEを制御する。
(ステップS309)
次に、電子制御ユニットECUは、アップシフト可能な状態であるかを判定し、アップシフト可能であると判定した場合にはステップS311に処理を移し、アップシフト不可能であると判定した場合にはステップS310に処理を移す。なお、アップシフト可能な状態とは、第1キー52のトレーリング爪52rが、2速カウンタギヤ22のドグ22aのトレーリング面22arに係合可能な減速状態であり、アップシフト不可能な状態とは、例えば、下り坂でエンジンブレーキ中にアクセルの踏み増しがなされた状態や、アップシフト操作が中断された状態である。
(ステップS310)
ステップS309においてアップシフト不可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、シフト中断処理を行い、当該減速時アップシフト制御を終了する。
(ステップS311)
ステップS309においてアップシフト可能な状態であると判定した場合には、電子制御ユニットECUは、第1シフトフォーク56を2速カウンタギヤ22側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。
このとき、ステップS308におけるエンジンEの制御により、図28(a2)に示すように、第1キー52および第2キー53に対して、2速カウンタギヤ22は矢印方向に回転している。したがって、この状態で第1キー52が2速カウンタギヤ22側に移動すると、第1キー52のトレーリング爪52rと、2速カウンタギヤ22のドグ22aのトレーリング面22arとが係合する。なお、この動力伝達経路の切り換え時においても、上記の加速時アップシフトと同様に、スパイクトルクが生じることとなるが、このスパイクトルクは、上記のギヤ緩衝機構100および駆動緩衝機構300によってカットされる。
(ステップS312)
次に、電子制御ユニットECUは、エンジン回転数が、次段(ここでは2速)における設定範囲内となるようにエンジンEを制御する。ここでは、エンジンEを制御して、エンジン回転数を引き下げることとなる。
(ステップS313)
次に、電子制御ユニットECUは、第2シフトフォーク57を2速カウンタギヤ22側にシフトさせるように、アクチュエータを制御する。これにより、第2キー53は、図28(b1)および図28(b2)に示すように、2速カウンタギヤ22側に移動し、これによって1速から2速への減速時アップシフトが完了することとなる。
(ステップS314)
次に、電子制御ユニットECUは、第3回転数検出センサ43および第4回転数検出センサ44から入力される回転数が一致するか、すなわち、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5とが一体回転しているかを検出する。そして、カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されると、ステップS315に処理を移す。カウンタシャフト3と第1アウトプットシャフト5との一体回転が検出されない場合は、ステップS11を繰り返す。
(ステップS315)
次に、電子制御ユニットECUは、駆動緩衝機構300のリミットトルクLtを初期の締結状態に復帰させるようにアクチュエータを制御する。
(ステップS316)
次に、電子制御ユニットECUは、発進クラッチ4のクラッチトルクを初期の締結状態に復帰させるように制御し、当該減速時アップシフト制御が終了となる。
上記の制御により、加速時および減速時におけるアップシフトおよびダウンシフトのいずれにおいても、変速時に生じるスパイクトルクの緩衝機能が向上し、乗り心地を向上することができる。なお、ここでは、1速と2速との間で行われる変速制御について説明したが、3速と4速、および、5速と6速との間で行われる変速制御も上記と同様にして行われることとなる。
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、セレクタ機構50、ギヤ緩衝機構100は、メインシャフト2およびカウンタシャフト3のいずれに配置することも可能である。また、上記実施形態では、セレクタ機構50として、トルク切れを生じることなく変速が可能な構成について説明したが、本発明のセレクタ機構の構成はこれに限定されるものではなく、従来公知のセレクタ機構にも適用することができる。
本発明は、主に自動車用の変速機に利用できる。
1 …変速機
2 …メインシャフト
3 …カウンタシャフト
10 …メインギヤ
11 …1速メインギヤ
12 …2速メインギヤ
13 …3速メインギヤ
14 …4速メインギヤ
15 …5速メインギヤ
15a …ドグ
15af …リーディング面
15ar …トレーリング面
16 …6速メインギヤ
16a …ドグ
16af …リーディング面
16ar …トレーリング面
20 …カウンタギヤ
21 …1速カウンタギヤ
21a …ドグ
21af …リーディング面
21ar …トレーリング面
22 …2速カウンタギヤ
22a …ドグ
22af …リーディング面
22ar …トレーリング面
23 …3速カウンタギヤ
24 …4速カウンタギヤ
25 …5速カウンタギヤ
26 …6速カウンタギヤ
31 …第1歯車列
32 …第2歯車列
33 …第3歯車列
34 …第4歯車列
35 …第5歯車列
36 …第6歯車列
50、50a、50b、50c …セレクタ機構
51 …ハブ
51a …第1キー溝
51b …第2キー溝
52 …第1キー
53 …第2キー
100 …ギヤ緩衝機構

Claims (4)

  1. エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、
    前記エンジンに接続されるメインシャフトと、
    前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、
    前記メインシャフトに装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに回転自在に装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、
    前記カウンタシャフトに設けられ、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、
    前記メインシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記メインギヤの間に設けられ、当該メイン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、当該メインシャフトとメインギヤとを一体回転させ、当該メインシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該メインシャフトとメインギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、
    前記緩衝機構は
    前記一対のメインギヤの一方を前記メインシャフトに対して相対回転または一体回転させる第1緩衝部と、該一対のメインギヤの他方を該メインシャフトに対して相対回転または一体回転させる第2緩衝部と、を含み、
    前記第1緩衝部、前記第2緩衝部および前記セレクタ機構は、
    前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配されていることを特徴とする変速機。
  2. エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、
    前記エンジンに接続されるメインシャフトと、
    前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、
    前記メインシャフトに装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに回転自在に装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、
    前記カウンタシャフトに設けられ、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該カウンタシャフトに対して前記カウンタギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、
    前記メインシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記メインギヤの間に設けられ、当該メイン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、当該メインシャフトとメインギヤとを一体回転させ、当該メインシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該メインシャフトとメインギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、
    前記緩衝機構および前記セレクタ機構は、
    前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配され、
    前記セレクタ機構は、
    複数ある前記カウンタギヤのうち、前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う低速段ギヤおよび高速段ギヤの両対向面にそれぞれ突設されたドグと、
    前記カウンタシャフトに固定され前記低速段ギヤおよび高速段ギヤの対向面間に配されたハブと、
    前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
    前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤ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キーおよび第2キーを前記カウンタシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする変速機。
  3. エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、
    前記エンジンに接続されるメインシャフトと、
    前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、
    前記メインシャフトに回転自在に装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、
    前記メインシャフトに設けられ、当該メインシャフトに対して前記メインギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該メインシャフトに対して前記メインギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、
    前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記カウンタギヤの間に設けられ、当該カウンタ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、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを一体回転させ、当該カウンタシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、
    前記一対のカウンタギヤの一方を前記カウンタシャフトに対して相対回転または一体回転させる第1緩衝部と、該一対のカウンタギヤの他方を該カウンタシャフトに対して相対回転または一体回転させる第2緩衝部と、を含み、
    前記第1緩衝部、前記第2緩衝部および前記セレクタ機構は、
    前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配されていることを特徴とする変速機。
  4. エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する変速機であって、
    前記エンジンに接続されるメインシャフトと、
    前記メインシャフトと平行に配され、前記駆動輪に接続されるカウンタシャフトと、
    前記メインシャフトに回転自在に装着されたメインギヤ、および、前記カウンタシャフトに装着され前記メインギヤに噛合するカウンタギヤを有し、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間で動力伝達を行う複数の歯車列と、
    前記メインシャフトに設けられ、当該メインシャフトに対して前記メインギヤを一体回転させる動力伝達状態、もしくは、当該メインシャフトに対して前記メインギヤが相対回転可能となる切り離し状態のいずれかを選択可能であって、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフト間の動力伝達経路を切り換えるセレクタ機構と、
    前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合って位置する一対の前記カウンタギヤの間に設けられ、当該カウンタ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、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを一体回転させ、当該カウンタシャフトに生じるトルクが前記設定トルク以上になると、当該カウンタシャフトとカウンタギヤとを相対回転させる緩衝機構と、を備え、
    前記緩衝機構および前記セレクタ機構は、
    前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの軸方向に隣り合う一対の歯車列であって、同一の歯車列の間に配され、
    前記セレクタ機構は、
    複数ある前記メインギヤのうち、前記メインシャフトの軸方向に隣り合う低速段ギヤおよび高速段ギヤの両対向面にそれぞれ突設されたドグと、
    前記メインシャフトに固定され前記低速段ギヤおよび高速段ギヤの対向面間に配されたハブと、
    前記メインシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
    前記メインシャフトの軸方向に移動自在に前記ハブに保持され、一端が前記低速段ギヤのドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記高速段ギヤ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キーおよび第2キーを前記メインシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする変速機。
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