JP6522467B2

JP6522467B2 - 車両用変速機

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Publication number: JP6522467B2
Application number: JP2015168808A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎星; 俊之丸山; 良彰小林
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: JP2017044293A

Description

本発明は、軸方向に駆動されるスリーブギヤと、そのスリーブギヤと同期した状態で軸方向に移動したスリーブギヤが歯合するドッグギヤとを具備する車両用変速機に関するものである。

従来、上記スリーブギヤとドッグギヤとを具備する変速機として図６に示すものが知られている。即ち、図６に示す変速機は、シンクロメッシュ機構を採用した車両用変速機であって、出力軸１と、その出力軸１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２と、その段ギヤ２に隣接して同軸に設けられ外歯３ａを有するドッグギヤ３と、出力軸１と同回転するクラッチハブ４と、内周に例えばスプライン歯形の内歯６ａをもってクラッチハブ４の外周に歯合して嵌挿されたスリーブギヤ６と、そのスリーブギヤ６とドッグギヤ３のコーン面との間に介装され外歯７ａをもつシンクロナイザリング７とを主要部材として構成される。

この従来の車両用変速機では、ドッグギヤ３は、段ギヤ２と一体的に形成され、又は別に形成されたとしても、その後の圧入や溶接等により一体化される。そして、図６（ａ）に示す状態からスリーブギヤ６を軸方向に移動させることにより、シンクロナイザリング７を介してドッグギヤ３のコーン面に摩擦力を付与する。その後その摩擦力によりスリーブギヤ６に対するドッグギヤ３の回転速度差を無くした状態で、スリーブギヤ６を更に軸方向に移動させると、図６（ｂ）に示すように、スリーブギヤ６の内歯６ａがドッグギヤ３の外歯３ａに歯合して、ギヤ入れが完了するように構成されている。

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を回避するために、軸方向に噛み合うスリーブギヤ６の内歯６ａ及びドッグギヤ３の外歯３ａは図７に示すような形状を採るものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、図７（ａ）に示すように、ドッグギヤ３の外歯３ａは、クラッチハブ４に臨む端部からそのクラッチハブ４から遠ざかるに従って歯厚を狭くした傾斜歯面３ｃを有し、スリーブギヤ６の内歯６ａは、その外歯３ａに臨む端部から歯幅方向内側に向って歯厚を狭くした傾斜歯面６ｃを具備する。そして、図７（ｂ）に示すように、スリーブギヤ６が軸方向に移動し、スリーブギヤ６の内歯６ａの傾斜歯面６ｃがドッグギヤ３における外歯３ａの傾斜歯面３ｃと十分な噛み合い長さをもって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。

スリーブギヤ６とドッグギヤ３の各傾斜歯面３ｃ，６ｃは同一の傾斜角度を有し、スリーブギヤ６とドッグギヤ３とが傾くことなく互いに平行な状態で完全に噛み合うと、スリーブギヤ６とドッグギヤ３の各傾斜歯面３ｃ，６ｃは面接触して逆楔型に噛み合うことになる。この状態でトルクが伝達されると、面接触して逆楔型に噛み合う各傾斜歯面３ｃ，６ｃは、スリーブギヤ６とドッグギヤ３が互いに接近する方向に付勢して、スリーブギヤ６が軸方向（歯幅方向）へ移動してドッグギヤ３から離脱（ギヤ抜け）することを防止するとしている。

特開平０４−３６２３１４号公報

しかし、このような変速機であっても、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３とスリーブギヤ６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。

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。そして、クラッチハブ４に対するスリーブギヤ６の傾きや、出力軸１に対するドッグギヤ３の傾きがその要因の１つとして認識されるに至った。

即ち、段ギヤ２は、その外周に形成される歯が出力軸１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２とドッグギヤ３は段ギヤ２のねじれ角によるスラスト荷重の影響で、段ギヤ２と出力軸１と間のラジアル隙間の分だけ傾き、その出力軸１に対してドッグギヤ３は傾いて回転することが確認されている。

そして、段ギヤ２が出力軸１に対して傾いて回転すると、図８に示すように、ドッグギヤ３に歯合するスリーブギヤ６もクラッチハブ４に対して傾く。すると、ドッグギヤ３とスリーブギヤ６の双方の回転中心がずれて、ドッグギヤ３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り、傾斜方向に直交する側部にその接触荷重が集中する傾向を生じさせるとしている。

しかし、図８の拡大図に示すように、ドッグギヤ３に対してスリーブギヤ６が傾斜すると、傾斜方向に直交する側部では、スリーブギヤ６とドッグギヤ３の各傾斜歯面３ｃ，６ｃが面接触することは無い。このため、その各傾斜歯面３ｃ，６ｃはスリーブギヤ６とドッグギヤ３を接近させる付勢力を十分に生じさせることができず、時としてスリーブギヤ６が軸方向（歯幅方向）へ移動してドッグギヤ３から離脱するいわゆるギヤ抜けを発生させることから、従来の車両用変速機では、そのようなギヤ抜けを効果的に抑制し得ないという、未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、ドッグギヤやスリーブギヤが傾いても、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。

本発明は、出力軸に相対回転可能に設けられた段ギヤと、段ギヤに同軸に設けられ外歯を有するドッグギヤと、出力軸と一体に設けられた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を備え、外歯がクラッチハブに臨む端部からクラッチハブから遠ざかるに従って歯厚を狭くした傾斜歯面を有し、内歯が外歯に臨む端部から歯幅方向内側に向って歯厚を狭くした傾斜歯面を有し、内歯が外歯に歯合した状態で外歯の傾斜歯面と内歯の傾斜歯面が嵌合するように構成された車両用変速機の改良である。

その特徴ある構成は、外歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角と内歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角との差が、クラッチハブに対するスリーブギヤの最大傾きと出力軸に対するドッグギヤの最大傾きの差を超えて、スリーブギヤの最大傾きとドッグギヤの最大傾きの和未満であるところにある。

ここで、外歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角が内歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角より大きいことが好ましいけれども、外歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角が出力軸に対するドッグギヤの最大傾きより大きいようであれば、外歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角より内歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角が大きいようであっても良い。

本発明の車両用変速機は、ドッグギヤの外歯がスプライン形の傾斜歯面を備え、スリーブギヤの内歯がスプライン形の傾斜歯面を備える。そして、本発明では、その外歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角と内歯の中心軸に対する傾斜歯面の傾斜角との差が、クラッチハブに対するスリーブギヤの最大傾きと出力軸に対するドッグギヤの最大傾きの差を超えて、スリーブギヤの最大傾きとドッグギヤの最大傾きの和未満であることを要件とする。

このため、ドッグギヤに歯合するスリーブギヤがクラッチハブに対して傾くと、その接触荷重が集中する側部において、スリーブギヤとドッグギヤの各傾斜歯面を面接触させることができる。すると、その面接触して逆楔型に噛み合う各傾斜歯面に荷重が集中するので、その各傾斜歯面は傾斜方向にずれようとする力により、スリーブギヤとドッグギヤを互いに接近する方向に付勢することができる。これにより、ドッグギヤやスリーブギヤが傾いても、ドッグギヤとスリーブギヤの噛み合いが外れてしまうようなギヤ抜けを効果的に抑制することが可能になる。

本発明実施形態の変速機におけるスリーブギヤとドッグギヤが傾いた場合の傾斜方向に直行する方向の側部における１つの歯の形状及びその噛み合い関係を示す図である。その変速機におけるスリーブギヤとシンクロナイザリングとドッグギヤの１つの歯の形状及びその噛み合い関係を示す図である。そのスリーブギヤがドッグギヤと噛み合う周囲の構造を示す図４のＡ部拡大断面図である。そのスリーブギヤ周囲の構造を有する車両用変速機の断面図である。本発明の別の変速機におけるスリーブギヤとドッグギヤが傾いた場合の傾斜方向に直行する方向の側部における１つの歯の形状及びその噛み合い関係を示す図１に対応する図である。従来の変速機のスリーブギヤ周囲の構造を示す図３に対応する拡大断面図である。その従来のスリーブギヤとシンクロナイザリングとドッグギヤの１つの歯の形状及びその噛み合い関係を示す図２に対応する図である。その従来のスリーブギヤとドッグギヤが傾いた場合の傾斜方向に直行する方向の側部における１つの歯の形状及びその噛み合い関係を示す図１に対応する図である。

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。

図４に、本発明における車両用変速機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。

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。

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の上端がそれぞれ設けられる。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。

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。

すると、図３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。

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。

また、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。このドッグギヤ３１は、段ギヤ１４と別に作製され、その後の圧入や溶接等により段ギヤ１４に一体化される。そして、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４）と噛み合う歯１４ａが出力軸１３に対して傾斜して設けられる。一方、ドッグギヤ３１は、その外周に形成された外歯３１ｂと、この外歯３１ｂ部分よりも小径で、しかも、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とを備える。

また、ドッグギヤ３１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、このシンクロナイザリング３２の外周に設けたスプラインから成る外歯３２ａを、クラッチハブ１８のスプラインから成る外歯１８ａとドッグギヤ３１の外歯３１ｂとの間に設定する。そして、これらの外歯１８ａ，３２ａ，３１ｂ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、軸方向に噛み合うスリーブギヤ１９の内歯１９ａ、シンクロナイザリング３２の外歯３２ｂ及びドッグギヤ３１の外歯３１ｂは図２に示すような形状を採る。即ち、スリーブギヤ１９の内歯１９ａは、両端部がチャンファ角θ１で交差して先細になるようにカットされたチャンファ面１９ｃをもつものである。同様に、シンクロナイザリング３２の外歯３２ｂ及びドッグギヤ３１の外歯３１ｂの、スリーブギヤ１９の内歯１９ａに臨むそれぞれの端部にも、それぞれチャンファ角θ２で交差して先細になるようにカットされたチャンファ面３２ｃ、及びチャンファ角θ３で交差して先細になるようにカットされたチャンファ面３１ｅをもつ。

また、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂには、クラッチハブ１８に臨む端部からそのクラッチハブ１８から遠ざかるに従って歯厚を狭くした傾斜歯面３１ｆが形成され、スリーブギヤ１９の内歯１９ａには、その外歯３１ｂに臨む端部から歯幅方向内側に向って歯厚を狭くした傾斜歯面１９ｄが形成される。即ち、スリーブギヤ１９の内歯１９ａは、チャンファ面１９ｃと交差する元々の歯面上に歯幅方向内側に向って歯厚を小さくした傾斜歯面１９ｄが形成される。より具体的には、内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄは、チャンファ面１９ｃと元々の歯面との稜線位置より若干歯幅方向内側から歯厚が小さくされたテーパ状に形成される。この傾斜歯面１９ｄに対向してドッグギヤ３１の外歯３１ｂの歯面もチャンファ面３１ｅから歯幅方向に歯厚が小さくなるように徐変された傾斜歯面３１ｆとなっている。

そして、図２（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の傾斜歯面１９ｄがドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆと十分な噛み合い長さをもって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。このため、各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆの長さは、このスリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を介してトルクを伝達するに十分な強度を有する長さに設定される。即ち、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄがドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆと十分な噛み合い長さをもって歯合することにより必要な噛み合い代を得ることができ、それによりギヤ入れが完了するように構成される。

そして、本発明の特徴ある構成は、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、スリーブギヤ１９における内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βが異なるところにある。

即ち、図１に示す様に、ギヤ入れがなされた状態で、トルクが伝達された場合に生じる出力軸１３やクラッチハブ１８に対するスリーブギヤ１９の最大傾きγと、その出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδを予め計算により求める。そして、スリーブギヤ１９にドッグギヤ３１が傾いた状態で噛み合っても、その傾斜方向に直交する一方又は他方の側部において、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１の各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆが面接触するように、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、スリーブギヤ１９における内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを異ならせるものである。図１では、一方の側部において、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１の各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆが面接触する場合を示す。

具体的に、出力軸１３に対して計算により予め求められるスリーブギヤ１９の最大傾きγとドッグギヤ３１の最大傾きδは同一方向に傾く場合と異なる方向に傾く場合が考えられる。このため、外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄの傾斜角βとの差（｜α−β｜）は、クラッチハブ１８に対するスリーブギヤ１９の最大傾きγ（図１）と出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδ（図１）の差（｜γ−δ｜）を超えて、スリーブギヤ１９の最大傾きγとドッグギヤ３１の最大傾きδの和（γ＋δ）未満の範囲となる。よって、この範囲の差をもって、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、スリーブギヤ１９における内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを異ならせることを特徴とする。このようにして、図１では、その傾斜方向に直交する一方の側部において各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆが面接触するようにする場合を示す。

ここで、図１に示す様に、このドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αを、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βより大きくすることが好ましい。けれども、図５に示すように、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αが出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδより大きいようであれば、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αより、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを大きくするようにしても良い。図５では、傾斜方向に直行する他方の側部において、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１の各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆが面接触する場合を示す。

そして、図３に示すように、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂのクラッチハブ１８とは反対側の端部には、切削加工、精密鍛造、焼結等によりこのドッグギヤ３１を成形する際に、ストッパ３１ｄが形成される。このストッパ３１ｄの外径は、外歯３１ｂ部分の外径よりも大きく形成され、図２（ｂ）に示すように、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄがドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆと十分な噛み合い長さをもって歯合して、ギヤ入れが完了した状態で、図３（ｂ）に示すように、スリーブギヤ１９の端縁がこのストッパ３１ｄに当接し、ドッグギヤ３１とスリーブギヤ１９がそれ以上に接近することを防止するように構成される。

次に、このように構成された車両用変速機の動作を説明する。

この車両用変速機１０の変速操作にあって、ギヤ抜き状態からシフタフォーク２２が移動してギヤ入れが行われる場合を説明すると、そのシフタフォーク２２が係合するスリーブギヤ１９は、クラッチハブ１８の外周からシフタフォーク２２とともに移動する。

図２（ａ）及び図３（ａ）に示す様に、スリーブギヤ１９が右側に移動してそのスプラインから成る内歯１９ａがシンクロナイザリング３２のスプラインから成る外歯３２ａと接触するまでは、ドッグギヤ３１のテーパコーン３１ｃとシンクロナイザリング３２内周面との摩擦力が、全くないか、または極めて小さいため、出力軸１３側の回転力はドッグギヤ３１側には伝達されない。

スリーブギヤ１９が右側に移動してその内歯１９ａがシンクロナイザリング３２の外歯３２ａと接触すると、シンクロナイザリング３２はドッグギヤ３１に押しつけられ、ドッグギヤ３１のテーパコーン３１ｃとシンクロナイザリング３２内周面との摩擦力が大きくなると、ドッグギヤ３１側が出力軸１３側の回転速度に同期するようになる。そして、出力軸１３側の回転速度にドッグギヤ３１側の回転速度が同期すると、そのスリーブギヤ１９はシンクロナイザリング３２のスプラインから成る外歯３２ａに案内されてスリーブギヤ１９は更に右側に移動することになり、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂに嵌合することになる。

ここで、図２に示すように、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂにはスプライン形の傾斜歯面３１ｆが形成され、スリーブギヤ１９の内歯１９ａにはスプライン形の傾斜歯面１９ｄが形成されているので、このようなドッグギヤ３１とスリーブギヤ１９の外歯３１ｂと内歯１９ａが歯合すると、各傾斜歯面３１ｆ，１９ｄは逆楔型に噛み合うことになる。このため、各傾斜歯面３１ｆ，１９ｄが歯合した状態でトルクを伝達させると、互いの傾斜歯面３１ｆ，１９ｄには、その傾斜に沿って移動しようとする力が発生して、ドッグギヤ３１とスリーブギヤ１９を軸方向に互いに接近させる方向に付勢することになる。すると、スリーブギヤ１９が軸方向に移動してドッグギヤ３１に接近し、必要な噛み合い代が確保されることになる。

そして、そのように噛み合い代が確保された状態で、スリーブギヤ１９の端縁がストッパ３１ｄに当接し、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。すると、図４に示す入力軸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。

一方、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１に示すように、ドライブギヤ１７と歯合して段ギヤ１４に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。

段ギヤ１４が傾いて回転すると、ドッグギヤ３１に歯合するスリーブギヤ１９もクラッチハブ１８に対して傾く。すると、ドッグギヤ３１とスリーブギヤ１９の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り、幾何学的な関係から、傾斜方向に直交する側部にその接触荷重が集中する傾向を生じさせる。

そして、本発明では、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βとの差（｜α−β｜）が、クラッチハブ１８に対するスリーブギヤ１９の最大傾きγと出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδの差を超えて、スリーブギヤ１９の最大傾きγとドッグギヤ３１の最大傾きδの和（γ＋δ）未満であるとし、スリーブギヤ１９にドッグギヤ３１が傾いた状態で噛み合っても、その傾斜方向に直交する一方又は他方の側部において、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１の各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆが面接触するようにした。

このため、ドッグギヤ３１に歯合するスリーブギヤ１９がクラッチハブ１８に対して傾き、その傾斜方向に直交する両側部において、図１の一方の拡大図に示す様に、少なくとも一方の側部においては、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆが面接触して逆楔型に噛み合うことになる。

ここで、図１では、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αを、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βより大きくした場合を示し、その一方の拡大図では、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂが図の下方に移動してスリーブギヤ１９の内歯１９ａに図の上側から接触することになる。このため、その面接触したスリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆに接触荷重が集中すると、逆楔型に噛み合う各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆはその傾斜に沿って移動しようとして、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近する方向に付勢することになる。

一方、図１の他方の拡大図に示す様に、その傾斜方向に直交する他方の側部においては、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂが図の上方に移動してスリーブギヤ１９の内歯１９ａに図の下側から接触することになる。このため、この他方の側部においては、ドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆとチャンファ面３１ｅとの交線がスリーブギヤ１９の内歯１９ａにおける傾斜歯面１９ｄに接触する。よって、この他方の側部にあっては、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆが面接触することはないけれども、ドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆとチャンファ面３１ｅとの交線がスリーブギヤ１９の内歯１９ａにおける傾斜歯面１９ｄに接触して、その傾斜歯面１９ｄの傾斜に沿ってその傾斜方向に案内される。従って、この他方の側部にあっても、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近することを妨げるようなことはない。

このように、本発明では、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αと、スリーブギヤ１９における内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βが異ならせ、例え、ドッグギヤ３１やそのドッグギヤ３１に歯合するスリーブギヤ１９が傾いても、その傾斜方向に直交する両側部の内の少なくとも一方の側部において、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆを面接触させるようにした。このため、面接触するそれぞれの傾斜歯面１９ｄ，３１ｆは逆楔型に噛み合うことになり、接触荷重の集中により、逆楔型に噛み合う各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆはその傾斜に沿って移動しようとして、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近する方向に付勢する。これにより、本発明では、ドッグギヤ３１やそのドッグギヤ３１に歯合するスリーブギヤ１９が傾いても、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。

なお、上述した実施の形態では、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂにおける傾斜歯面３１ｆの傾斜角αが、スリーブギヤ１９の内歯１９ａにおける傾斜歯面１９ｄの傾斜角βより大きい場合を説明した。けれども、図５に示すように、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αが出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδより大きいようであれば、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αより、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを大きくするようにしても良い。

このように、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆの傾斜角αより、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを大きくすると、図５の他方の拡大図に示す様に、その他方の側部において、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆが面接触して逆楔型に噛み合うことになる。この他方の拡大図では、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂが図の上方に移動してスリーブギヤ１９の内歯１９ａに図の下側から接触することになる。このため、その面接触したスリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆに接触荷重が集中すると、逆楔型に噛み合う各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆはその傾斜に沿って移動しようとして、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近する方向に付勢することになる。

一方、図５の一方の拡大図に示す様に、その傾斜方向に直交する一方の側部においては、ドッグギヤ３１の外歯３１ｂが図の下方に移動してスリーブギヤ１９の内歯１９ａに図の上側から接触することになる。このため、この一方の側部においては、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとチャンファ面１９ｃとの交線がドッグギヤ３１の外歯３１ｂにおける傾斜歯面３１ｆに接触する。よって、この一方の側部にあっては、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとドッグギヤ３１の傾斜歯面３１ｆが面接触することはないけれども、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとチャンファ面１９ｃとの交線がドッグギヤ３１の外歯３１ｂにおける傾斜歯面３１ｆに接触して、その傾斜歯面３１ｆの傾斜に沿ってその傾斜方向に案内される。

そして、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αが、出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδより大きい場合、例え、ドッグギヤ３１が出力軸１３に対して傾いても、その傾斜歯面３１ｆがスリーブギヤ１９を遠ざける方向に傾くことはない。従って、この一方の側部にあっても、スリーブギヤ１９の傾斜歯面１９ｄとチャンファ面１９ｃとの交線が接触する傾斜歯面３１ｆは、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近させる方向に付勢し、その接近を妨げるようなことはない。

よって、ドッグギヤ３１における外歯３１ｂの中心軸３１ｈに対する傾斜歯面３１ｆの傾斜角αより、スリーブギヤ１９の内歯１９ａの中心軸１９ｈに対する傾斜歯面１９ｄの傾斜角βを大きくするようにしても、外歯３１ｂの傾斜歯面３１ｆの傾斜角αが出力軸１３に対するドッグギヤ３１の最大傾きδより大きい場合であれば、接触荷重の集中により、噛み合う各傾斜歯面１９ｄ，３１ｆはその傾斜に沿って移動しようとして、スリーブギヤ１９とドッグギヤ３１を互いに接近する方向に付勢するので、例えドッグギヤ３１やそのドッグギヤ３１に歯合するスリーブギヤ１９が傾いても、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。

１０車両用変速機
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
１９ｄ傾斜歯面
１９ｈ内歯の中心軸
３１ドッグギヤ
３１ｂ外歯
３１ｆ傾斜歯面
３１ｈ外歯の中心軸
α 外歯の傾斜歯面の傾斜角
β 内歯の傾斜歯面の傾斜角
γ スリーブギヤの最大傾き
δ ドッグギヤの最大傾き

Claims

出力軸(13)に相対回転可能に設けられた段ギヤ(14)に同軸に設けられ外歯(31b)を有するドッグギヤ(31)と、前記出力軸(13)と一体に設けられたクラッチハブ(18)に軸方向に摺動可能に設けられ内歯(19a)が前記ドッグギヤ(31)の外歯(31b)に歯合可能に構成されたスリーブギヤ(19)とを備え、
前記外歯(31b)が前記クラッチハブ(18)に臨む端部から前記クラッチハブ(18)から遠ざかるに従って歯厚を狭くした傾斜歯面(31f)を有し、前記内歯(19a)が前記外歯(31b)に臨む端部から歯幅方向内側に向って歯厚を狭くした傾斜歯面(19d)を有し、前記内歯(19a)が前記外歯(31b)に歯合した状態で前記外歯(31b)の傾斜歯面(31f)と前記内歯(19a)の傾斜歯面(19d)が嵌合するように構成された車両用変速機において、
前記外歯(31b)の中心軸(31h)に対する前記傾斜歯面(31f)の傾斜角(α)と前記内歯(19a)の中心軸(19h)に対する前記傾斜歯面(19d)の傾斜角(β)との差(｜α−β｜)が、前記クラッチハブ(18)に対する前記スリーブギヤ(19)の最大傾き(γ)と前記出力軸(13)に対する前記ドッグギヤ(31)の最大傾き(δ)の差(｜γ−δ｜)を超えて、前記スリーブギヤ(19)の最大傾き(γ)と前記ドッグギヤ(31)の最大傾き(δ)の和(γ＋δ)未満である
ことを特徴とする車両用変速機。
外歯(31b)の中心軸(31h)に対する傾斜歯面(31f)の傾斜角(α)が内歯(19a)の中心軸(19h)に対する傾斜歯面(19d)の傾斜角(β)より大きい請求項１記載の車両用変速機。
外歯(31b)の中心軸(31h)に対する傾斜歯面(31f)の傾斜角(α)が出力軸(13)に対するドッグギヤ(31)の最大傾き(δ)より大きく、前記外歯(31b)の中心軸(31h)に対する前記傾斜歯面(31f)の傾斜角(α)より内歯(19a)の中心軸(19h)に対する傾斜歯面(19d)の傾斜角(β)が大きい請求項１記載の車両用変速機。