JP6485947B2 - Vehicle transmission - Google Patents
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Description
本発明は、シフタフォークに支持されて、そのシフタフォークとともに軸方向に移動するスリーブギヤが設けられた車両用変速機に関するものである。 The present invention relates to a vehicle transmission provided with a sleeve gear supported by a shifter fork and moving in the axial direction together with the shifter fork.
従来、車両に用いられる変速機として常時噛み合い式の車両用変速機が知られている。この常時噛み合い式の変速機は、ドライブシャフトが連結される出力軸と、その出力軸に空転状態で装着されたサード歯車、セカンド歯車、ロー歯車等の段ギヤと、その段ギヤに隣接して同軸に設けられ外歯を有するドッグギヤと、出力軸と同回転するクラッチハブと、内周に例えばスプライン歯形の内歯をもってクラッチハブの外周に歯合して嵌挿されたスリーブギヤとを主要部材として構成される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a continuously meshing vehicle transmission is known as a transmission used in a vehicle. This always-meshing type transmission includes an output shaft to which a drive shaft is connected, a step gear such as a third gear, a second gear, a low gear, and the like that are mounted in an idle state on the output shaft, and adjacent to the step gear. The main member is a dog gear that is provided coaxially and has external teeth, a clutch hub that rotates in the same manner as the output shaft, and a sleeve gear that is fitted on the outer periphery of the clutch hub with, for example, spline teeth on the inner periphery. Configured as
この車両用変速機では、スリーブギヤの外周はシフタフォークにより支持され、このシフタフォークとともにスリーブギヤを軸方向に移動させると、スリーブギヤの内歯がドッグギヤの外歯に歯合して、ギヤ入れが完了するように構成されている。 In this vehicle transmission, the outer periphery of the sleeve gear is supported by a shifter fork, and when the sleeve gear is moved in the axial direction together with the shifter fork, the inner teeth of the sleeve gear mesh with the outer teeth of the dog gear, and the gear is inserted. Is configured to complete.
また、このような変速機では、ギヤ入れが行われた後のギヤ抜けが時として生じることが知られている。このギヤ抜け現象とは、走行中にドッグギヤとスリーブギヤの噛み合いが外れてしまう現象であり、このギヤ抜けが生じると、動力伝達が途切れてしまうことになる。 Also, it is known that such transmissions sometimes lose gear after being engaged. This gear loss phenomenon is a phenomenon in which the dog gear and the sleeve gear are disengaged during traveling. When this gear loss occurs, power transmission is interrupted.
このようなギヤ抜けの発生メカニズムは複雑であるけれども、近年では、計測技術やシミュレーション技術が進化し、それらを活用した研究によって、ギヤ抜けの発生原因は少しずつ明らかになってきている(例えば、非特許文献1参照。)。そして、この研究における実機試験の結果では、稼働時におけるスリーブギヤ及びドッグギヤの挙動が、明らかにされつつあるとしている。 The mechanism of gear loss is complex, but in recent years, measurement technology and simulation technology have evolved, and research using them has gradually revealed the cause of gear loss (for example, (Refer nonpatent literature 1.). The results of actual machine tests in this study indicate that the behavior of sleeve gears and dog gears during operation is being clarified.
即ち、この研究において、段ギヤは、その外周に形成される歯が出力軸に対して傾斜するはすば歯車が採用されているので、トルクが入力されると、段ギヤとドッグギヤは段ギヤのねじれ角によるスラスト荷重の影響で、段ギヤと出力軸と間のラジアル隙間の分だけ傾いて回転しているとしている。 That is, in this research, the step gear is a helical gear whose teeth formed on the outer periphery thereof are inclined with respect to the output shaft. Therefore, when torque is input, the step gear and the dog gear are According to the influence of the thrust load due to the torsion angle, the rotation is inclined by the radial gap between the step gear and the output shaft.
そして、段ギヤが出力軸に対して傾いて回転すると、図7に示すように、ドッグギヤ7に歯合するスリーブギヤ6が上面視において傾き、図8に示すように、幾何学的な関係からドッグギヤ7とスリーブギヤ6双方の回転中心がずれて、ドッグギヤ7とスリーブギヤ6との間の接触荷重分布は周方向において均一では無くなるとしている。ここで、図における符号8は、スリーブギヤ6を外周から支持するシフタフォーク8を示す。
Then, when the step gear is inclined and rotated with respect to the output shaft, as shown in FIG. 7, the
また、段ギヤ4が出力軸3に対して傾いて回転すると、幾何学的な関係からドッグギヤ7とスリーブギヤ6の周方向における噛み合い領域が、接触加重がギヤ入れ方向に作用する引き戻し領域と、接触加重がギヤ抜き方向に作用する押し出し領域に分けられるとしている。そして、ギヤ抜けが頻発する車両用変速機では、図8に示すように、押し出し領域にて大きな接触荷重が発生するようにドッグギヤ7がスリーブギヤ6に対してずれ、引き戻し領域には接触していない部分もみられるとしている。
Further, when the step gear 4 is tilted and rotated with respect to the output shaft 3, the meshing region in the circumferential direction of the
ここで、従来から、このようなギヤ抜けを防止する機構として、ドッグギヤ7の外歯とスリーブギヤ6の内歯の接触する面を傾斜させるスプライン噛み合い部のテーパ機構(例えば、特許文献1参照。)や、シフタフォーク8が支持されるシフタロッドの移動を禁止するロックボール機構(例えば、特許文献2参照。)等が提案されている。
Here, conventionally, as a mechanism for preventing such gear disengagement, a taper mechanism of a spline meshing portion that inclines the contact surface between the outer teeth of the
しかし、従来のスプライン噛み合い部のテーパ機構やロックボール機構であっても、時としてギヤ抜けが生じる場合があり、抜本的な対策には至っていない。このため、計測技術やシミュレーション技術を活用した上記非特許文献1における研究によって、明らかにされたギヤ抜けの発生原因から、従来のスプライン噛み合い部のテーパ機構やロックボール機構等と別の異なる考え方のギヤ抜けを抑制する手段が求められるようになった。 However, even with the conventional spline meshing portion taper mechanism and lock ball mechanism, gear disengagement sometimes occurs and no drastic measures have been taken. For this reason, the research in Non-Patent Document 1 utilizing the measurement technique and the simulation technique reveals a different concept from the taper mechanism and the lock ball mechanism of the conventional spline meshing portion, etc. Means to suppress gear loss have been demanded.
本発明の目的は、従来と別の考え方でギヤ抜けを効果的に抑制し得る車両用変速機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicle transmission capable of effectively suppressing gear loss based on a different concept from the conventional one.
本発明は、出力軸に相対回転可能に設けられ出力軸に対して傾斜する外歯を有する段ギヤと、段ギヤに隣接して同軸に設けられたドッグギヤと、出力軸と一体に設けられたクラッチハブと、クラッチハブに軸方向に摺動可能に設けられ内歯がドッグギヤの外歯に歯合可能に構成されたスリーブギヤと、スリーブギヤを径方向の両側から挟んで支持する一対の係合片が形成されたシフタフォークとを備えた車両用変速機の改良である。 The present invention is provided integrally with an output shaft, a step gear having external teeth that are provided relative to the output shaft and inclined with respect to the output shaft, a dog gear that is provided coaxially adjacent to the step gear, and A clutch hub, a sleeve gear provided on the clutch hub so as to be slidable in the axial direction and configured so that the inner teeth can be engaged with the outer teeth of the dog gear, and a pair of members for supporting the sleeve gear sandwiched from both sides in the radial direction This is an improvement of a vehicle transmission including a shifter fork formed with a piece .
その特徴ある構成は、一対の係合片のいずれか一方を出力軸の軸方向にずらしてスリーブギヤを出力軸に対して傾斜するように支持してドッグギヤとギヤ入れ力が発生する領域でスリーブギヤを接触させるところにある。
The characteristic configuration is that one of the pair of engaging pieces is displaced in the axial direction of the output shaft to support the sleeve gear so as to incline with respect to the output shaft, and the sleeve in the region where the dog gear and the gear-engaging force are generated The gear is in contact.
本発明の車両用変速機では、ドッグギヤとギヤ入れ力が発生する領域でスリーブギヤを接触させるようにスリーブギヤを傾けたので、ドッグギヤとギヤ入れ力が発生する領域において、接触加重が主に集中することになる。このように、接触加重を集中させて、荷重伝達を行うことにより、スリーブギヤに段ギヤ方向へ向かう荷重を発生させ、スリーブが段ギヤから遠ざかる方向に移動することを防止する。これにより、スリーブが段ギヤから遠ざかって、ドッグギヤとスリーブギヤの噛み合いが外れてしまう現象である、いわゆるギヤ抜けを防止する。 In the vehicle transmission according to the present invention, since the sleeve gear is tilted so that the sleeve gear is brought into contact with the dog gear in the region where the gear engagement force is generated, the contact load is mainly concentrated in the region where the dog gear and the gear engagement force is generated. Will do. As described above, the load is transmitted by concentrating the contact load, thereby generating a load in the step gear direction in the sleeve gear and preventing the sleeve from moving away from the step gear. This prevents so-called gear slippage, which is a phenomenon in which the sleeve is moved away from the step gear and the dog gear and the sleeve gear are disengaged.
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図6に、本発明における車両用式変速機10を示す。この変速機は常時噛み合い式の機械式変速機10であって、この実施の形態における機械式変速機10は、ギヤケース11と、そのギヤケース11内に設けられた入力軸12と、その入力軸12に連結してその入力軸12に同軸に設けられた出力軸13と、出力軸13に支持されてその出力軸13の周囲で空転するサード歯車、セカンド歯車、ロー歯車等の複数の段ギヤ14とを備える。
FIG. 6 shows a
ギヤケース11には出力軸13の下方にその出力軸13に平行にカウンタシャフト16が設けられ、このカウンタシャフト16には複数のドライブギヤ17が一体的に形成される。カウンタシャフト16の先頭に設けられたカウンタドライブギヤ17hは入力軸12に形成されたスピードギヤ12aと歯合しており、これによりカウンタシャフト16は入力軸12とともに回転するように構成される。また、出力軸13に回転可能に支持された複数の段ギヤ14は、カウンタシャフト16に形成されたドライブギヤ17のいずれかと常時噛み合っており、複数の段ギヤ14のそれぞれの間の出力軸13には、円盤状のクラッチハブ18がそれぞれ一体的に設けられる。そして、その複数のクラッチハブ18の外周には、軸方向に伸びるスプラインが形成され、そのスプライン上にスリーブギヤ19が摺動可能に設けられる。
The
また、この機械式変速機10では、出力軸13の上方にその出力軸13に平行な複数のシフタロッド21(図では1本のみ示す。)が長手方向に移動可能に設けられ、この複数のシフタロッド21には、シフタフォーク22の上端がそれぞれ取付けられる。シフタフォーク22の下部はスリーブギヤ19に連結され、そのシフタロッド21を選択的に軸方向に移動させることにより、その移動するシフタロッド21とともに移動するシフタフォーク22は、その下端に連結されたスリーブギヤ19を軸方向に摺動させるように構成される。このため、シフタロッド21が軸線方向に移動すると、そのシフタロッド21とともにシフタフォーク22がスリーブギヤ19とともに前進又は後退することになる。これにより、ギヤ抜き操作及び所望のギヤ入れ操作がなされることになる。
Further, in this
シフタフォーク22とともに移動するスリーブギヤ19周囲の構造は略同一構造であるので、そのうちの1つを代表して説明する。
Since the structure around the
すると、図4に詳しく示すように、スリーブギヤ19はクラッチハブ18に設けられるものであり、このクラッチハブ18はリング状をなして出力軸13に嵌着固定され、その出力軸13に対して回転も軸方向への移動も不能に取付けられる。そして、このクラッチハブ18の外周には外歯18aを形成する軸方向に延びるスプラインが形成される。
Then, as shown in detail in FIG. 4, the
一方、スリーブギヤ19はリング状をなし、クラッチハブ18の外周における外歯18aに歯合するスプライン19aが内周に形成される。このスプラインはスリーブギヤ19の内歯19aを形成するものとなる。そして、スリーブギヤ19の外周には、シフタフォーク22が係合される溝19bが周方向に形成される。
On the other hand, the
図5に示すように、段ギヤ14はクラッチハブ18に隣接して出力軸13に回動自在に外嵌され、段ギヤ14には、クラッチハブ18に対向する側にドッグギヤ31が隣接して同軸に設けられる。段ギヤ14の外周には、カウンタシャフト16のドライブギヤ17(図6)と噛み合う歯14aが出力軸13に対して傾斜して形成される。
As shown in FIG. 5, the
一方、ドッグギヤ31は、その外周に形成された外歯31aを備え、クラッチハブ18側に向かって小径となるテーパコーン31cが形成される。このテーパコーン31cには、この円錐面に合致する傾斜面を内周に備えたシンクロナイザリング32が外嵌される。そして、クラッチハブ18における外歯18aとドッグギヤ31における外歯31aは、その外周及び周方向ピッチを同一として、スリーブギヤ19のスプラインから成る内歯19aと単独で、または一連に噛み合うことができるように構成される。そして、図5(b)に示すように、スリーブギヤ19が軸方向に移動し、スリーブギヤ19の内歯19aがドッグギヤ31における外歯31aと歯合することによりギヤ入れが完了するように構成される。
On the other hand, the
スリーブギヤ19はシフタフォーク22(図4)に挟まれて保持される。スリーブギヤ19の外周に形成された凹溝26bに進入可能な係合片22aがシフタフォーク22に形成され、シフタフォーク22を出力軸13の軸方向へ動かすと、これに伴いスリーブギヤ19も軸方向に移動するように構成される。
The
そして、本発明の特徴ある構成は、図1に示すように、シフタフォーク22がスリーブギヤ19を出力軸13に対して傾斜するように支持して、ドッグギヤ31とギヤ入れ力が発生する領域でスリーブギヤ19を接触させるようにスリーブギヤ19を傾けるところにある。
As shown in FIG. 1, the characteristic configuration of the present invention is that the
ここで、ドッグギヤ31とギヤ入れ力が発生する領域とは、段ギヤ14が出力軸13に対して傾いて回転することにより、ドッグギヤ31とスリーブギヤ19の周方向における噛み合いに領域の一部に発生する領域であって、ドッグギヤ31とスリーブギヤ19の接触加重がギヤ入れ方向に作用する領域である。
Here, the region where the
最近の研究によって、このギヤ入れ力が発生する領域は、図1に示すような上面視において、ドッグギヤ31の左右(図では上側か下側)のいずれかに偏って形成されるものとされ、図の下側にギヤ入れ力が発生する領域が形成される場合には、その領域が形成された側のスリーブギヤ19を支持する係合片22aをドッグギヤ31側に近づけるようなシフタフォーク22を作製し、そのようなシフタフォーク22によりスリーブギヤ19を傾けて支持するものとする。
According to recent research, the region where this gear-engaging force is generated is formed to be biased to either the left or right (upper or lower side in the figure) of the
図1に示すシフタフォーク22は、図の下側の係合片22aをドッグギヤ31側に近づけるようなものであり、スリーブギヤ19の図の上側がドッグギヤ31に近づくように傾斜しても、一点鎖線で示すように、そのスリーブギヤ19はドッグギヤ31と略平行になるに留まる程度に支持するものを例示するものである。
The
次に、このように構成された車両用変速機の動作について説明する。 Next, the operation of the vehicle transmission configured as described above will be described.
図5(a)のギヤ抜き状態からギヤ入れを行うには、シフタフォーク22を出力軸13と平行に移動させることになる。移動するシフタフォーク22は図5に示すスリーブギヤ19を軸方向に動かすことになる。この時にスリーブギヤ19に加わる力は、シンクロナイザリング32をドッグギヤ31のテーパコーン31cへ強く押付け、その摩擦力で強いシンクロ作用(同期作用)を行なう。このシンクロ作用により、スリーブギヤ19とドッグギヤ31の回転速度が等しくなると、これにより同期が完了することになる。
In order to engage the gear from the gear disengaged state of FIG. 5A, the
すると、図5(b)に示すように、スリーブギヤ19はドッグギヤ31側へ更に移動し、移動するスリーブギヤ19の内側の内歯19aはシンクロナイザリング32の外周ギヤ歯32aを押し退けて進み、ドッグギヤ31の外歯31aと噛み合うことになる。これにより、変速機のギヤ入れが完了することになる。
Then, as shown in FIG. 5B, the
このようにドッグギヤ31とスリーブギヤ19が噛み合ってギヤ入れが完了すると、入力軸12の回転はカウンタシャフト16を回転させて、カウンタシャフト16に設けられたドライブギヤ17も回転し、そのドライブギヤ17と歯合する段ギヤ14が出力軸13とともに回転する。これにより、入力軸12に入力された動力を出力軸13に伝達することが可能になる。
Thus, when the
ここで、近年における計測技術やシミュレーション技術を活用した研究結果から、段ギヤ14は、その外周に形成される歯14aが出力軸13に対して傾斜するはすば歯車が採用されているので、図2に示すように、ドライブギヤ17と歯合してトルクが入力されると、段ギヤ14とドッグギヤ31は段ギヤ14のねじれ角によるスラスト荷重の影響で、段ギヤ14と出力軸13と間のラジアル隙間の分だけ傾いて回転することになる。
Here, from the research results utilizing measurement technology and simulation technology in recent years, the stepped
段ギヤ14が傾いて回転すると、図3に示すように、幾何学的な関係からドッグギヤ31とスリーブギヤ19との間の接触力が、二つの領域において異なる方向に生じることになる。即ち、図2のドッグギヤ31上の任意の点Dは、段ギヤ14の傾きによる回転に伴い、軸方向のプラス方向とマイナス方向に変位を繰り返すことになる。
When the
ここで、点Dが図2のプラス側へ変位していく領域を引き戻し領域、図2のマイナス側へ変位していく領域を押し出し領域とすると、引き戻し領域においてはドッグギヤ31がプラス側の方向に変位していくことで、スリーブギヤ19にもプラス方向の荷重が発生する。
Here, if the area where the point D is displaced toward the plus side in FIG. 2 is the pull-back area, and the area where the point D is displaced toward the minus side in FIG. 2 is the push-out area, the
一方で、押し出し領域おいてはドッグギヤ31がマイナス側方向に変位していくので、スリーブギヤ19にもマイナス方向の荷重が発生する。そして、スリーブギヤ19に段ギヤ14方向であるプラス方向の荷重を発生させる引き戻し領域がギヤ入り方向に接触力が発生する領域となり、スリーブギヤ19に段ギヤ14から遠ざかる方向であるマイナス方向の荷重を発生させる押し出し領域がギヤ抜け方向に接触力が発生する領域となる。
On the other hand, since the
そして、本発明では、図1に示すように、シフタフォーク22がスリーブギヤ19を出力軸13に対して傾斜するように支持させた。そして、ドッグギヤ31とギヤ入れ力が発生する領域でスリーブギヤ19を接触させるようにスリーブギヤ19を傾けた。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the
即ち、図2に示す正面視において段ギヤ14が出力軸13に対して傾いて回転する場合において、ドッグギヤ31に歯合するスリーブギヤ19を図1に示す上面視において傾けると、図3に示すように、幾何学的な関係からドッグギヤ31とスリーブギヤ19双方の回転中心がずれて、ドッグギヤ31とスリーブギヤ19との間の接触荷重分布は周方向において均一では無くなる。
That is, when the
そして、本発明では、スリーブギヤ19を傾けることにより、ドッグギヤ31とギヤ入れ力が発生する領域において、接触加重が主に集中するようにドッグギヤ31にスリーブギヤ19を歯合させること意味する。
In the present invention, it means that the
このように、本発明では、スリーブギヤ19を傾けて、ドッグギヤ31とギヤ入れ力が発生する領域において接触加重を集中させて荷重伝達を行うことにより、スリーブギヤ19に常に段ギヤ14方向であるプラス方向の荷重を発生させ、これによりスリーブ19が段ギヤ14から遠ざかる方向に移動することを防止する。この結果、スリーブ19が段ギヤ14から遠ざかって、そのドッグギヤ31とスリーブギヤ19の噛み合いが外れてしまう現象である、いわゆるギヤ抜けを防止することが可能になるのである。
As described above, in the present invention, the
10 変速機
13 出力軸
14 段ギヤ
18 クラッチハブ
19 スリーブギヤ
19a 内歯
22 シフタフォーク
31 ドッグギヤ
31a 外歯
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記一対の係合片(22a,22a)のいずれか一方を前記出力軸(13)の軸方向にずらして前記スリーブギヤ(19)を前記出力軸(13)に対して傾斜するように支持して前記ドッグギヤ(31)とギヤ入れ力が発生する領域で前記スリーブギヤ(19)を接触させることを特徴とする車両用変速機。 A step gear (14) having external teeth inclined relative to the output shaft (13) provided so as to be rotatable relative to the output shaft (13), and a dog gear provided coaxially adjacent to the step gear (14) (31), a clutch hub (18) provided integrally with the output shaft (13), and an internal tooth (19a) provided on the clutch hub (18) so as to be slidable in the axial direction. ) External teeth (31a) and a pair of engagement pieces (22a, 22a) for supporting the sleeve gear (19) from both sides in the radial direction. In the vehicle transmission provided with the shifter fork (22) made ,
One of the pair of engagement pieces (22a, 22a) is displaced in the axial direction of the output shaft (13) to support the sleeve gear (19) so as to be inclined with respect to the output shaft (13). And the dog gear (31) and the sleeve gear (19) in contact with each other in a region where a gear-engaging force is generated.
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