JP6590569B2 - 変速機 - Google Patents

Description

本発明は変速機に関し、特に構造を簡素化できる変速機に関するものである。

従来から、駆動ギヤと被動ギヤとが互いに噛み合う変速ギヤを複数段備えた変速機が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、複数のハブ（クラッチカムリング）を軸に固定し、クラッチ歯の付いたクラッチリングをハブの外周にそれぞれ設ける。軸方向に対して傾く傾斜面がハブに形成されており、径方向に突出して傾斜面に当接する凸部がクラッチリングに設けられている。この変速機では、クラッチリングを軸方向に移動させ、駆動ギヤや被動ギヤ（変速ギヤ）のクラッチ歯とクラッチリングのクラッチ歯とを噛み合わせて変速を行なう。

低速段から高速段への変速時に、変速比の異なる２つの変速ギヤのクラッチ歯に２つのクラッチリングのクラッチ歯が同時に噛み合うと、傾斜面によって回転方向の力が凸部に作用する軸方向の力に換えられ、内部循環トルクにより、高速段の変速ギヤに比べて回転数の低い低速段の変速ギヤに噛み合うクラッチリングの凸部が軸方向へ押し出される。高速段の変速ギヤが軸に結合すると、低速段の変速ギヤとクラッチリングとの噛み合いが外れる（高速段が成立する）ので、変速時のトルク切れを解消できる。

特開２０１２−１２７４７１号公報

しかしながら特許文献１に開示される技術では、軸方向に移動するクラッチリングがハブに対して倒れるとスムーズに変速できなくなるおそれがあるので、クラッチリングのハブに対する倒れを防ぐため、クラッチリングを支持する部材を別に設ける必要がある。そのため、クラッチリングの支持構造が複雑化するという問題点がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、クラッチリングの支持構造を簡素化できる変速機を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載の変速機によれば、動力が入力される第１軸に沿って第２軸が配置され、互いに噛み合う駆動ギヤ及び被動ギヤが第１軸および第２軸にそれぞれ配置される。複数段の変速ギヤは、駆動ギヤ又は被動ギヤの一方が第１軸または第２軸に対して相対回転可能に構成される。第１軸または第２軸に対して相対回転不能な複数のハブが、駆動ギヤ及び被動ギヤの一方と並んで第１軸または第２軸に配置される。ハブのそれぞれに軸方向へ相対移動可能にクラッチリングが装着される。クラッチリングは、軸方向へ突出する複数の歯の噛み合いにより、軸方向の第１位置で駆動ギヤ又は被動ギヤをハブに結合し、第１位置から軸方向の第２位置へ移動して駆動ギヤ又は被動ギヤとハブとを分離する。ハブ又はクラッチリングの一方は径方向に凸部が突出し、ハブ又はクラッチリングの他方に、回転方向および軸方向へ凸部が相対移動する溝部が形成される。溝部は、第１壁と、第１壁と回転方向に対向する第２壁とを備え、第２壁および第１壁は凸部に当接してハブとクラッチリングとを一体に回転させる。

クラッチリングは、リング本体の軸方向の端面から歯が突出し、リング本体の軸方向の端面から軸方向の両側へ向けて突出する支持部により、ハブに対してリング本体が支持される。クラッチリングを支持する部材を別に設けることなく省略できるので、クラッチリングの支持構造を簡素化できる効果がある。

歯は、リング本体の軸方向の端面の周方向の所定の位置からリング本体の軸方向の両側へ第１歯が突出し、第１歯が突出する位置とは異なる軸方向の端面の周方向の所定の位置からリング本体の軸方向の両側へ第２歯が突出する。支持部は第２歯と兼用されるので、歯とは別に支持部を設ける場合に比べて、クラッチリングの加工を簡素化できる効果がある。第２歯は第１歯より軸方向に突出する長さが大きいので、軸方向に突出する長さが小さい第１歯と支持部とを兼用する場合に比べて、ハブに対するリング本体の支持長さを大きくできる効果がある。

請求項２記載の変速機によれば、凸部は第１歯の位置からリング本体の径方向に突出し、第１歯の数は第２歯の数と同数である。よって、請求項１の効果に加え、凸部によるハブとクラッチリングとを一体に回転させる機能と、第２歯による倒れ防止機能とを両立できる効果がある。

本発明の第１実施の形態における変速機のスケルトン図である。 （ａ）はハブの斜視図であり、（ｂ）はハブの正面図である。 （ａ）はクラッチリングの斜視図であり、（ｂ）は凸部を構成するピンの斜視図であり、（ｃ）はピンが組み付けられたクラッチリングの斜視図である。 （ａ）はクラッチリングが組み付けられたハブの斜視図であり、（ｂ）は溝部および凸部の正面図である。 低速段のコースト走行時の変速機の模式図である。 低速段のドライブ走行時の変速機の模式図である。 低速段から高速段へ変速途中の変速機の模式図である。 低速段から高速段への変速直後の変速機の模式図である。 高速段のドライブ走行時の変速機の模式図である。 第２実施の形態における変速機に用いられるハブの部分拡大図である。 第３実施の形態における変速機に用いられるハブの部分拡大図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して本発明の第１実施の形態における変速機１の概略構成を説明する。図１は第１実施の形態における変速機１のスケルトン図である。変速機１は、動力が入力される第１軸２（駆動軸）と、第１軸２と平行に配置される第２軸３（出力軸）とを備え、第２軸３に出力ギヤ４が配置されている。第１軸２及び第２軸３は、複数段の変速ギヤとしての１速ギヤ１０、２速ギヤ２０、３速ギヤ３０、４速ギヤ４０、５速ギヤ５０及び６速ギヤ６０を支持する。本実施の形態では変速機１は自動車（図示せず）に搭載されている。

１速ギヤ１０は、第１軸２に相対回転不能に固定された駆動ギヤ１１と、駆動ギヤ１１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転可能に固定された被動ギヤ１２とを備え、２速ギヤ２０は、第１軸２に相対回転可能に固定された駆動ギヤ２１と、駆動ギヤ２１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ２２とを備えている。３速ギヤ３０は、第１軸２に相対回転不能に固定された駆動ギヤ３１と、駆動ギヤ３１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転可能に固定された被動ギヤ３２とを備え、４速ギヤ４０は、第１軸２に相対回転可能に固定された駆動ギヤ４１と、駆動ギヤ４１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ４２とを備えている。５速ギヤ５０は、第１軸２に相対回転可能に固定された駆動ギヤ５１と、駆動ギヤ５１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ５２とを備え、６速ギヤ６０は、第１軸２に相対回転可能に固定された駆動ギヤ６１と、駆動ギヤ６１と噛み合いつつ第２軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ６２とを備えている。

ハブ７０は、被動ギヤ１２，３２間の第２軸３、駆動ギヤ２１，５１間の第１軸２、駆動ギヤ４１，６１間の第１軸２にそれぞれ相対回転不能に固定される部材である。被動ギヤ１２，３２、駆動ギヤ２１，４１，５１，６１は、軸方向の端面にそれぞれ軸方向へ突出する歯（ドグ歯）１０６，１０７（図５参照）が設けられている。クラッチリング９０は、ハブ７０と係合しつつ軸方向へ相対移動可能にハブ７０に装着される部材であり、軸方向の端面に軸方向へ突出する歯（ドグ歯、第１歯９５及び第２歯１００、図５参照）が設けられている。クラッチリング９０が軸方向へ移動して第１歯９５、第２歯１００と歯１０６，１０７とが選択的に噛み合うことで、１速ギヤ１０、２速ギヤ２０、３速ギヤ３０、４速ギヤ４０、５速ギヤ５０及び６速ギヤ６０が第１軸２に選択的に結合し、変速が行われる。

操作部１１０は、クラッチリング９０を軸方向へ選択的に移動させるための装置であり、クラッチリング９０にそれぞれ係合するシフトフォーク１１１，１１２，１１３と、シフトフォーク１１１，１１２，１１３にそれぞれ結合する凹凸部材１１４と、凹凸部材１１４にそれぞれ結合するシフトアーム１２０，１２１，１２２とを備えている。凹凸部材１１４は、シフトフォーク１１１，１１２，１１３を介してクラッチリング９０に軸方向の付勢力を付与する部材であり、半球状に凹んだ凹部１１５，１１６，１１７が軸方向（図１左右方向）に並んでいる。凹部１１５，１１６，１１７は、ケースＣに固定されたバネ（コイルスプリング）１１９で凹凸部材１１４へ向けて付勢されたボール１１８が弾性的に係合する部位である。シフトアーム１２０，１２１，１２２は、ケースＣに固定された円柱状のシフトドラム１２３の外周に形成されたシフト溝１２４，１２５，１２６に端部が係合する。

シフトドラム１２３は、シフトレバー（図示せず）の操作信号に基づき、或いはアクセルペダル（図示せず）の操作によるアクセル開度および車速信号等に基づき、モータ（図示せず）により軸回りに回転駆動される。シフトドラム１２３が回転駆動されると、シフト溝１２４，１２５，１２６にガイドされたシフトアーム１２０，１２１，１２２を介して、シフトフォーク１１１，１１２，１１３が軸方向へ選択的に駆動する。シフトフォーク１１１，１１２，１１３の駆動によってクラッチリング９０が軸方向へ移動する。

凹凸部材１１４は、凹部１１６，１１７の位置が、被動ギヤ１２，３２、駆動ギヤ２１，４１，５１，６１のいずれかとクラッチリング９０とが結合する噛み合い位置（第１位置）に対応し、凹部１１５の位置が、被動ギヤ１２，３２、駆動ギヤ２１，４１，５１，６１のいずれかとクラッチリング９０とが分離するニュートラル位置（第２位置）に対応する。凹部１１５，１１６，１１７のいずれかにボール１１８が弾性的に係合し、クラッチリング９０が、軸方向の第１位置（噛み合い位置）又は第２位置（ニュートラル位置）に位置決めされる。

図２を参照してハブ７０について説明する。図２（ａ）はハブ７０の斜視図であり、図２（ｂ）はハブ７０の正面図である。図２（ａ）に示すようにハブ７０は、第１軸２又は第２軸３（図１参照）に結合するスプラインが内周面７１に形成される円筒状の部材であり、外周面７２の周方向の４カ所に溝部７３が等間隔に形成されている。溝部７３は、軸方向に沿って形成されると共に径方向へ向かって凹む部位であり、周方向へ間隔をあけて互いに対向する第１壁７４及び第２壁７５と、第１壁７４及び第２壁７５に連接される底部７６とを備えている。

図２（ｂ）に示すように第１壁７４は、軸方向の外側から中央部７８へ向かうにつれて周方向へ（第２壁７５から離れる方向へ）下降傾斜する第１部分７７と、第１部分７７の軸方向の外側に連接される第３部分７９とを備えている。第１部分７７は軸方向に対して傾く傾斜面であり、第３部分７９は軸方向に対して平行な平坦面である。第２壁７５は、軸方向の外側から中央部８１へ向かうにつれて周方向へ（第１壁７４へ近づく方向へ）上昇傾斜する第２部分８０と、第２部分８０の軸方向の外側に連接されると共に軸方向の外側から第２部分８０へ向かうにつれて周方向へ（第１壁７４から離れる方向へ）下降傾斜するガイド部８２とを備えている。

第２部分８０及びガイド部８２は、軸方向に対する傾斜方向が互いに異なる傾斜面である。ガイド部８２は第３部分７９と周方向（回転方向）に対向し、第２部分８０は第１部分７７と周方向（回転方向）に対向する。第２部分８０とガイド部８２との境界８３は、軸方向（図２（ｂ）左右方向）の位置が、第１部分７７と第３部分７９との境界８４の軸方向の位置と同一に設定されている。

図３及び図４を参照して、ハブ７０（図２（ａ）参照）の外周面７２に装着されるクラッチリング９０について説明する。図３（ａ）はクラッチリング９０の斜視図であり、図３（ｂ）は凸部１０５を構成するピン１０３の斜視図であり、図３（ｃ）はピン１０３が組み付けられたクラッチリング９０の斜視図である。図４（ａ）はクラッチリング９０が組み付けられたハブ７０の斜視図であり、図４（ｂ）は溝部７３及び凸部１０５の正面図である。

図３（ａ）に示すようにクラッチリング９０は、円環状のリング本体９１と、リング本体９１の軸方向の端面から軸方向の両側へ向けて突出する複数の第１歯９５及び第２歯１００（ドグ歯）とを備えている。リング本体９１は、外周面９２の４カ所から径方向の内側へ向かって切り欠かれた切欠部９３が、周方向に等間隔に設けられている。リング本体９１の内周面９４の内径は、ハブ７０（図２（ａ）参照）の外周面７２の外径よりわずかに大きく形成されている。

第１歯９５は、リング本体９１の円形状の内周面９４と切欠部９３の底との間に設けられており、歯先（軸方向の先端）の歯厚（周方向の厚さ）より歯元の歯厚を小さくするように、周方向の端面９６が、歯先から歯元（軸方向の内側）へ向かって傾斜する傾斜面とされる。リング本体９１は、第１歯９５の径方向の外側の端面９７と径方向の内側の端面９８及び内周面９４との間を貫通して径方向へ伸びる孔部９９が形成されている。リング本体９１の内周面９４と第１歯９５の端面９７とは同一面上に配置される。

第２歯１００は、リング本体９１の周方向の４カ所に設けられた第１歯９５の間の４カ所に第１歯９５と交互に配置される。第２歯１００は、歯先（軸方向の先端）の歯厚（周方向の厚さ）より歯元の歯厚を小さくするように、周方向の端面１０１が、歯先から歯元（軸方向の内側）へ向かって傾斜する傾斜面とされる。第２歯１００は、歯元から歯先までの長さ（軸方向へ突出する長さ）が、第１歯９５より大きく設定される。リング本体９１の内周面９４と第２歯１００の径方向の内側の端面１０２とは同一面上に配置される。

図３（ｂ）に示すようにピン１０３は、リング本体９１に形成された孔部９９に嵌合する軸部１０４と、軸部１０４の端部から軸部１０４の径方向の外側に張り出す凸部１０５とを備えている。軸部１０４は、長さが孔部９９の長さと略同一に設定された円柱状に形成されている。凸部１０５は、軸方向の長さ（厚さ）が、ハブ７０（図２（ａ）参照）の第１壁７４及び第２壁７５の高さより小さく、径方向の大きさが、第１壁７４と第２壁７５との間隔より小さく設定された円柱状に形成されている。

図３（ｃ）に示すようにクラッチリング９０は、リング本体９１の内周面９４側から孔部９９にピン１０３の軸部１０４が挿入されることで、第１歯９５の端面９８に凸部１０５が固定される。リング本体９１の径方向の内側に凸部１０５が配置されるので、凸部１０５はピン１０３の抜け止めを兼ねる。リング本体９１の孔部９９にピン１０３を嵌合してクラッチリング９０を製造するので、凸部１０５をリング本体９１と一体的に設ける場合に比べて、クラッチリング９０の加工を簡素化できる。クラッチリング９０は第１歯９５の位置に孔部９９が形成されるので、第１歯９５や第２歯１００以外の位置に孔部９９を形成する場合に比べて孔径を大きくでき、軸部１０４を太くできる。孔部９９に嵌合する軸部１０４の強度を高められるので、クラッチリング９０の耐久性を向上できる。

図４（ａ）に示すようにクラッチリング９０は、ハブ７０の溝部７３に凸部１０５を軸方向から挿入して、ハブ７０の外周面７２に装着される。図４（ｂ）に示すように第１壁７４と第２壁７５との間に凸部１０５が配置される。第１壁７４や第２壁７５が凸部１０５に当接して、ハブ７０とクラッチリング９０とが一体に回転する。

ハブ７０にクラッチリング９０が装着された状態で、クラッチリング９０の内周面９４及び第２歯１００の端面１０２はハブ７０の外周面７２に接触する。ハブ７０に対してクラッチリング９０が軸方向へ移動するときには、第２歯１００の端面１０２がハブ７０の外周面７２に擦れて、ハブ７０に対してリング本体９１が支持される。軸方向に移動するクラッチリング９０がハブ７０に対して倒れるとスムーズに変速できなくなるおそれがあるが、クラッチリング９０のハブ７０に対する倒れを第２歯１００によって防ぐので、スムーズな変速を確保できる。

クラッチリング９０のハブ７０に対する倒れを防ぐため、クラッチリング９０を支持する部材を別に設ける場合には、クラッチリング９０の支持構造が複雑化するという問題点がある。しかし、第２歯１００を利用してクラッチリング９０を支持するので、クラッチリング９０を支持する部材を別に設けることを省略できる。よって、クラッチリング９０の支持構造を簡素化できる。

クラッチリング９０は、ハブ７０に対する倒れを防ぐ支持部を歯（第２歯１００）と兼用するので、歯とは別に支持部を設ける場合に比べて、クラッチリング９０の加工を簡素化できる。第２歯１００は第１歯９５より軸方向に突出する長さが大きいので、軸方向に突出する長さが小さい第１歯９５と支持部とを兼用する場合に比べて、ハブ７０に対するリング本体９１の支持長さを大きくできる。第２歯１００を利用することにより、第１歯９５を利用する場合に比べて、ハブ７０に対してクラッチリング９０を軸方向へ移動させるときの安定性を向上できる。

第１歯９５の数は第２歯１００の数と同数であり、第１歯９５の位置からリング本体９１の径方向に凸部１０５が突出する。凸部１０５によるハブ７０とクラッチリング９０とを一体に回転させる機能と、第２歯１００による倒れ防止機能とを両立できるので、変速機１の信頼性を確保できる。

図５から図９を参照して、高速段へ変速（シフトアップ）するときの変速機１の動作を説明する。本実施の形態では一例として４速ギヤ４０から５速ギヤ５０への変速について説明するが、他の段へ変速する動作も同様なので、他の段の変速については説明を省略する。まず図５及び図６を参照して、低速段（４速ギヤ４０）のときの変速機１の動作について説明する。図５は低速段（４速ギヤ４０）のコースト走行時の変速機１の模式図であり、図６は低速段（４速ギヤ４０）のドライブ走行時の変速機１の模式図である。図５から図９では、駆動ギヤ４１，５１、ハブ７０及びクラッチリング９０の回転方向は、紙面に沿って下向き（矢印Ｒ方向）である。

図５に示すように４速走行時には、シフトドラム１２３のシフト溝１２５及びシフトアーム１２１によりシフトフォーク１１２が４速ギヤ４０の駆動ギヤ４１へ近づき、クラッチリング９０の第１歯９５及び第２歯１００が駆動ギヤ４１の歯１０６に噛み合う。ボール１１８は凹凸部材１１４の凹部１１７に係合する（第１位置）。一方、５速ギヤ５０では、ボール１１８が凹凸部材１１４の凹部１１５に係合するニュートラル位置（第２位置）が維持され、クラッチリング９０と駆動ギヤ５１とが分離する。

４速ギヤ４０の被動ギヤ４２（図１参照）から駆動ギヤ４１へ動力が伝達されるコースト走行時には、クラッチリング９０はハブ７０より速く回転するので、凸部１０５はハブ７０の第３部分７９に当接する。第３部分７９は軸方向に沿う平坦面なので、凸部１０５（クラッチリング９０）に軸方向のスラスト分力は生じない。よって、クラッチリング９０と駆動ギヤ４１との噛み合いが保たれる。第１歯９５及び第２歯１００の周方向の端面９６，１０１及び駆動ギヤ４１の歯１０６は、歯先から歯元へ向かって傾斜する傾斜面同士が擦れ合うので、摩擦によってギヤ抜けを防止する。

図６に示すように、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２（図１参照）へ動力が伝達されるドライブ走行時には、ハブ７０はクラッチリング９０より速く回転するので、凸部１０５はハブ７０のガイド部８２に当接する。ガイド部８２は、軸方向に対して傾き、第２部分８０へ向かうにつれて周方向へ下降傾斜するので、凸部１０５（クラッチリング９０）に第２部分８０へ向かう軸方向の力が作用する。シフト溝１２５とシフトアーム１２１との間に軸方向の遊び（隙間）Ｇ（図５参照）があるので、その分だけ、クラッチリング９０は駆動ギヤ４１から離脱する方向へ移動する。クラッチリング９０の凸部１０５は、ガイド部８２及び第２部分８０に当接した状態となる。一方、５速ギヤ５０では、ハブ７０はクラッチリング９０より速く回転するので、凸部１０５は、ハブ７０の第２壁７５の中央部８１に当接する。

４速ギヤ４０では、クラッチリング９０の移動につれて軸方向へ移動した凹凸部材１１４は、凹部１１７によりボール１１８を押しのけ、バネ１１９を圧縮して弾性エネルギーを蓄える。これによりバネ１１９は、駆動ギヤ４１との噛み合いを深くする軸方向（矢印Ｂ方向）の付勢力をクラッチリング９０に付与する。また、第１歯９５及び第２歯１００の周方向の端面９６，１０１及び駆動ギヤ４１の歯１０６は、歯先から歯元へ向かって傾斜する傾斜面同士が擦れ合うので、摩擦によってギヤ抜けを防止する。

被動ギヤ４２（図１参照）から駆動ギヤ４１へ動力が伝達されるコースト走行時には（図５参照）、第１軸２（図１参照）から駆動ギヤ４１に動力が伝達されないので、バネ１１９による軸方向（矢印Ｂ方向）の付勢力により、クラッチリング９０は、バネ１１９の復元に伴い駆動ギヤ４１との噛み合いを深くする方向へ移動する。クラッチリング９０はハブ７０より速く回転するので、凸部１０５はハブ７０の第３部分７９に当接する。４速ギヤ４０による走行時には、凸部１０５は、ドライブ走行とコースト走行との切り換えにより、ガイド部８２及び第２部分８０に当接する位置と第３部分７９に当接する位置との間を行き来する。

図７は低速段（４速ギヤ４０）から高速段（５速ギヤ５０）へ変速途中の変速機１の模式図であり、図８は低速段から高速段への変速直後の変速機１の模式図であり、図９は高速段（５速ギヤ５０）のドライブ走行時の変速機１の模式図である。図７及び図８に示す矢印Ｓはシフトドラム１２３のシフトアップ時の回転方向である。

図７に示すように、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２（図１参照）へ動力が伝達されるドライブ走行時に、シフトドラム１２３を回転して高速段（５速ギヤ５０）へのシフトアップ操作が行われると、シフトドラム１２３のシフト溝１２６及びシフトアーム１２２によりシフトフォーク１１３が５速ギヤ５０の駆動ギヤ５１へ近づき、クラッチリング９０の第１歯９５の歯先が駆動ギヤ５１の歯１０７の歯先に当接する。クラッチリング９０の第２歯１００は、軸方向の長さが第１歯９５より大きいので、第２歯１００と駆動ギヤ５１の歯１０７とを噛み合い易くできる。一方、４速ギヤ４０では、凹凸部材１１４の凹部１１７によってボール１１８を介してバネ１１９が圧縮されるので、クラッチリング９０と駆動ギヤ４１とが噛み合った状態が維持される。

図８に示すように４速ギヤ４０の駆動ギヤ４１とクラッチリング９０とが噛み合った状態で、５速ギヤ５０の駆動ギヤ５１とクラッチリング９０とが噛み合うと（歯１０７と第２歯１００とが噛み合うと）、５速ギヤ５０は４速ギヤ４０より速く回転するので、内部循環トルクにより４速側はコースト状態、５速側はドライブ状態となる。５速ギヤ５０では、ハブ７０の第２部分８０に凸部１０５が当接して、クラッチリング９０が駆動ギヤ５１に深く噛み合う軸方向の力が凸部１０５に作用する。４速ギヤ４０では、ハブ７０とクラッチリング９０との相対回転によって、第２部分８０及びガイド部８２に当接する凸部１０５が第１壁７４側へ移動し、ハブ７０の第１部分７７に凸部１０５が当接する。第１部分７７では、クラッチリング９０をニュートラル方向（ハブ７０の中央部７８側）へ移動させて駆動ギヤ４１との噛み合いを解除する軸方向の力が凸部１０５に作用する。このスラスト力によりクラッチリング９０はニュートラル方向へ移動する。

図９に示すようにシフトドラム１２３によって５速ギヤ５０への変速が完了すると、４速ギヤ４０では、ボール１１８が凹凸部材１１４の凹部１１５に係合するニュートラル位置（第２位置）が維持され、クラッチリング９０と駆動ギヤ４１とが分離した状態が維持される。５速ギヤ５０では、ボール１１８が凹凸部材１１４の凹部１１７に係合する。

駆動ギヤ５１から被動ギヤ５２（図１参照）へ動力が伝達されるドライブ走行時には、凸部１０５はハブ７０のガイド部８２に当接する。ガイド部８２は、軸方向に対して傾き、第２部分８０へ向かって周方向へ下降傾斜するので、凸部１０５（クラッチリング９０）に第２部分８０へ向かう軸方向の力が作用する。シフト溝１２５とシフトアーム１２１との間に軸方向の遊び（隙間）Ｇがあるので、その分だけ、クラッチリング９０は駆動ギヤ５１から離脱する方向へ移動する。クラッチリング９０の凸部１０５は、ガイド部８２及び第２部分８０に当接した状態となる。凹凸部材１１４は、凹部１１７によりボール１１８を押しのけ、バネ１１９を圧縮して弾性エネルギーを蓄える。これによりバネ１１９は、駆動ギヤ５１との噛み合いを深くする軸方向（矢印Ｂ方向）の付勢力をクラッチリング９０に付与する。

以上のように変速機１は、ハブ７０に設けられたガイド部８２により、クラッチリング９０の噛み合い位置（第１位置）からニュートラル位置（第２位置）へ向かう軸方向の力が凸部１０５に生じると（駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力が伝達されるドライブ走行時）、ガイド部１０５の軸方向の長さの分だけ４速ギヤ４０等の変速ギヤから軸方向へクラッチリング９０が離れる。これにより、低速段から高速段への変速を待機状態にできるので、変速時のショックを抑制できる。

低速段から高速段への変速時に、変速比の異なる２つの変速ギヤ（４速ギヤ４０及び第５ギヤ５０）にクラッチリング９０が２つ同時に結合すると、軸方向に対して傾く第１部分７７により、第１位置から第２位置へ向かう軸方向の力が凸部１０５に生じ、内部循環トルクにより、高速段の変速ギヤ（５速ギヤ５０）に比べて回転数の低い低速段の変速ギヤ（４速ギヤ４０）に結合するクラッチリング９０が軸方向へ押し出される。高速段の変速ギヤ（５速ギヤ５０）とクラッチリング９０とが結合すると、低速段の変速ギヤ（４速ギヤ４０）とクラッチリング９０とが分離して高速段が成立するので、変速時のトルク切れを解消できる。

ガイド部８２は、第１壁７４及び第２壁７５を加工してハブ７０に溝部７３を設けるときに併せて形成できるので、ガイド部８２を設けるために部品の加工工数が増加することを抑制できると共に、クラッチリング９０の歯元に斜面を設ける加工を不要にできる。よって、変速時のトルク切れを解消しつつ、部品の加工を簡素化できる。

変速機１は、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力を伝達するドライブ走行時に第２壁７５の第２部分８０に凸部１０５が当接する。第２部分８０は第１部分７７と回転方向（周方向）に対向しガイド部８２に連接されているので、ガイド部８２によって第２部分８０へ移動した凸部１０５が、第２部分８０から第１部分７７へ回転方向に相対移動すると、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力を伝達できなくなる。駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力を伝達できない状態では、クラッチリング９０と４速ギヤ４０とを分離できる。クラッチリング９０と４速ギヤ４０とが分離されると高速段（５速ギヤ５０）への変速が行われるので、変速をスムーズにできる。

変速機１は、駆動ギヤ４１，５１から被動ギヤ４２，５２へ動力を伝達するドライブ走行時に、凸部１０５はガイド部８２及び第２部分８０に当接する。よって、ドライブ走行時にガイド部８２と第２部分８０との間を凸部１０５が移動できるように距離をあけてガイド部８２及び第２部分８０が軸方向に設けられる場合に比べて、第２壁７５の軸方向の長さ、即ちハブ７０の軸方向の長さを短くできる。その結果、ハブ７０が複数配置される変速機１の軸方向の長さを短くできる。

変速機１は、操作部１１０により駆動ギヤ４１，５１（変速ギヤ）の最も近くにクラッチリング９０を移動させたときの凸部１０５の軸方向の位置（凹凸部材１１４の凹部１１７にボール１１８が係合する位置）が、ガイド部８２の軸方向の位置と同一に設定される。駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力を伝達するドライブ走行時に、バネ１１９により、ニュートラル位置（第２位置）からクラッチリング９０の噛み合い位置（第１位置）へ向かう軸方向の付勢力がクラッチリング９０に付与される。第２部分８０は、第２位置から第１位置へ向かう軸方向の力を凸部１０５に生じさせるように軸方向に対して傾くので、バネ１１９による軸方向の付勢力により、変速ギヤ（４速ギヤ４０）からクラッチリング９０を分離させ難くする軸方向の力を凸部１０５（クラッチリング９０）に作用させることができる。よって、ギヤ抜けを防止できる。

変速機１は、被動ギヤ４２から駆動ギヤ４１へ動力が伝達されるコースト走行時に、第１壁７４の第３部分７９に凸部１０５が当接する。第３部分７９は、第１部分７７に連接され、ガイド部８２と回転方向（周方向）に対向するので、凸部１０５は、ドライブ走行時にガイド部８２に当接し、コースト走行時に第３部分７９に当接する。よって、ドライブ走行とコースト走行との切り換えをスムーズにできる。

図１０を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、第１歯９５及び第２歯１００の周方向の端面９６，１０１及び駆動ギヤ４１，５１の歯１０６，１０７の周方向の端面に、歯先から歯元へ向かって傾斜する傾斜面を設け、その傾斜面同士の摩擦によってギヤ抜けを防止する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、ハブ１３０の溝部１３１にギヤ抜けを防止する部位を設ける場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図１０は第２実施の形態における変速機に用いられるハブ１３０の部分拡大図である。図１０では、ハブ１３０の周方向の図示が省略されている。ハブ１３０は、第１実施の形態で説明した変速機１のハブ７０に代えて配置される。

図１０に示すようにハブ１３０は、第１軸２又は第２軸３（図１参照）に結合する円筒状の部材であり、軸方向に沿う溝部１３１が外周に形成されている。溝部１３１は、径方向へ向かって凹む部位であり、周方向へ間隔をあけて互いに対向する第１壁１３２及び第２壁１３３を備えている。第１壁１３２は、軸方向の外側から中央部７８へ向かうにつれて周方向へ下降傾斜する第１部分７７の軸方向の外側に連接される第１保持部１３４（第３部分）を備えている。

第１保持部１３４は、軸方向に対して交差する面であり、本実施の形態では、第１部分７７と第３部分１３４との境界１３５から軸方向の外側へ向かうにつれて周方向へ（第２壁１３３から離れる方向へ）下降傾斜する。第１保持部１３４は、軸に平行であって第１部分７７と第１保持部１３４との境界１３５を通る平面Ｐ１と第１保持部１３４とのなす角θ１が０°＜θ１≦９０°に設定される。θ１＝９０°は、平面Ｐ１に対して直交する壁状に第１保持部１３４が形成されることを示す。

第２壁１３３は、第２部分８０の軸方向の外側に連接されると共に軸方向の外側へ向かうにつれて周方向へ（第１壁１３２から離れる方向へ）下降傾斜する第２保持部１３６を備えている。第２部分８０及び第２保持部１３６は、軸方向に対する傾きが互いに異なる傾斜面である。軸に平行であって第２部分８０と第２保持部１３６との境界１３７を通る平面Ｐ２と第２部分８０とのなす角θ２は、平面Ｐ２と第２保持部１３６とのなす角θ３より大きく設定されている（θ２＞θ３）。なす角θ３は０°＜θ３＜９０°に設定される。また、第２部分８０と第２保持部１３６との境界１３７の軸方向の位置は、第１部分７７と第１保持部１３４との境界１３５の軸方向の位置より軸方向の内側（中央部７８，８１寄り）に設定されている。

ハブ１３０は、被動ギヤ４２（図１参照）から駆動ギヤ４１へ動力が伝達されるコースト走行時に（図５参照）、第１保持部１３４（境界１３５より軸方向の外側）に凸部１０５が当接する。第１保持部１３４は、平面Ｐ１に対して下降傾斜する傾斜面（θ１＜９０°）又は壁状の垂直面（θ１＝９０°）に形成されるので、コースト走行時（変速時以外）に凸部１０５が境界１３５を超えて第１部分７７へ移動することを防止できる。その結果、クラッチリング９０がニュートラル方向へ移動して駆動ギヤ４１との噛み合いが外れるギヤ抜けを防止できる。特に、第１保持部１３４が平面Ｐ１に対して下降傾斜する傾斜面（θ１＜９０°）の場合には、コースティングトルクによって凸部１０５に駆動ギヤ４１側へのスラスト力が作用するので、ギヤ抜けの抑制効果を高めることができる。

溝部１３１の加工に併せて第１壁１３２に第１保持部１３４を設けることでコースト走行時のギヤ抜けを防止できるので、ギヤ抜けを防ぐために駆動ギヤ４１等の変速ギヤやクラッチリング９０の歯（第１歯９５及び第２歯１００）に斜面を設ける等の加工を不要にできる。よって、コースト走行時のギヤ抜けを防ぎつつ部品（駆動ギヤ４１やクラッチリング９０等）の加工を簡素化できる。

ハブ１３０は、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２（図１参照）へ動力が伝達されるドライブ走行時に（図６参照）、第２保持部１３６（境界１３７より軸方向の外側）に凸部１０５が当接する。第２保持部１３６は、平面Ｐ２に対して下降傾斜する傾斜面に形成されるので、ドライブ走行時（変速時以外）に凸部１０５が境界１３７を超えて第２部分８０へ移動することを防止できる。その結果、クラッチリング９０がニュートラル方向へ移動して駆動ギヤ４１との噛み合いが外れるギヤ抜けを防止できる。第２保持部１３６は平面Ｐ２に対して下降傾斜する傾斜面（θ３＜９０°）なので、ドライブトルクによって凸部１０５に駆動ギヤ４１側へのスラスト力が作用するので、ギヤ抜けの抑制効果を高めることができる。

溝部１３１の加工に併せて第２壁１３３に第２保持部１３６を設けることでドライブ走行時のギヤ抜けを防止できるので、ギヤ抜けを防ぐために駆動ギヤ４１等の変速ギヤやクラッチリング９０の歯（第１歯９５及び第２歯１００）に斜面を設ける等の加工を不要にできる。よって、ドライブ走行時のギヤ抜けを防ぎつつ部品（駆動ギヤ４１やクラッチリング９０等）の加工を簡素化できる。

ハブ１３０は、平面Ｐ２と第２部分８０とのなす角θ２が、平面Ｐ２と第２保持部１３６とのなす角θ３より大きく設定されるので、ドライブ走行時（変速時以外）には、凸部１０５は、軸方向に対する傾きが変わる第２部分８０と第２保持部１３６との境界１３７付近に主に当接する。ハブ１３０は、第２部分８０と第２保持部１３６との境界１３７が、第１部分７７と第１保持部１３４との境界より中央部７８，８１寄りに位置するように設けられる。その結果、ドライブ走行時に第２部分８０と第２保持部１３６との境界１３７付近に当接する凸部１０５が回転方向（周方向）に移動すると、凸部１０５が第１部分７７に当接する。これにより、低速段から高速段への変速時に、低速段の第１部分７７に凸部１０５を沿わせて軸方向へクラッチリング９０を押し出し易くできる。その結果、変速をスムーズにできる。

ハブ１３０が配置された変速機では、操作部１１０（図１参照）により変速ギヤ（駆動ギヤ４１や被動ギヤ４１等）の最も近くにクラッチリング９０を移動させたときの凸部１０５の軸方向の位置が、第１保持部１３４の軸方向の位置と同一に設定される。駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２へ動力を伝達するドライブ走行時に（図６参照）、操作部１１０のバネ１１９により、ニュートラル位置（第２位置）から噛み合い位置（第１位置）へ向かう軸方向（矢印Ｂ方向）の付勢力がクラッチリング９０に付与される。第２部分１３３は、第２位置から第１位置へ向かう軸方向の力を凸部１０５に生じさせるように軸方向に対して傾くので、バネ１１９による軸方向の付勢力により、変速ギヤ（４速ギヤ４０）からクラッチリング９０を分離させ難くする軸方向の力を凸部１０５（クラッチリング９０）に作用させることができる。よって、ギヤ抜けを生じ難くできる。

図１１を参照して第３実施の形態について説明する。第２実施の形態では、ハブ１３０の第２壁１３３に第２部分８０及び第２保持部１３６が設けられる場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、第２部分１４３及び第２保持部１４５に加え、第２壁１４２にガイド部１４６が設けられる場合について説明する。なお、第１実施の形態および第２実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図１１は第３実施の形態における変速機に用いられるハブ１４０の部分拡大図である。図１１では、ハブ１４０の周方向の図示が省略されている。ハブ１４０は、第１実施の形態で説明した変速機１のハブ７０に代えて配置される。

図１１に示すようにハブ１４０は、第１軸２又は第２軸３（図１参照）に結合する円筒状の部材であり、軸方向に沿う溝部１４１が外周に形成されている。溝部１４１は、径方向へ向かって凹む部位であり、周方向へ間隔をあけて互いに対向する第１壁１３２及び第２壁１４２を備えている。

第２壁１４２は、軸方向の外側から中央部１４４へ向かうにつれて周方向へ（第１壁１３２に近づく方向へ）上昇傾斜する第２部分１４３と、第２部分１４３の軸方向の外側に連接されると共に軸方向の内側から外側へ向かうにつれて周方向へ（第１壁１３２から離れる方向へ）下降傾斜する第２保持部１４５と、第２保持部１４５の軸方向の外側に連接されると共に軸方向の外側へ向かって周方向へ上昇傾斜するガイド部１４６とを備えている。

第２部分１４３及び第２保持部１４５は、軸方向に対する傾きが互いに異なる傾斜面である。軸に平行であって第２部分１４３と第２保持部１４５との境界１４７を通る平面（図示せず）と第２部分１４３とのなす角は、該平面と第２保持部１４５とのなす角より大きく設定されている。該平面と第２保持部１４５とのなす角は０°〜９０°に設定される。また、第２部分１４３と第２保持部１４５との境界１４７の軸方向の位置は、第１部分７７と第１保持部１３４との境界１３５の軸方向の位置より軸方向の内側（中央部７８，１４４寄り）に設定されている。第２保持部１４５とガイド部１４６との境界１４８の軸方向の位置は、第１部分７７と第１保持部１３４との境界１３５の軸方向の位置と同一に設定される。

ハブ１４０は、被動ギヤ４２（図１参照）から駆動ギヤ４１へ動力が伝達されるコースト走行時に（図５参照）、第１保持部１３４に凸部１０５が当接し、駆動ギヤ４１から被動ギヤ４２（図１参照）へ動力が伝達されるドライブ走行時に（図６参照）、第１保持部１３４と対向するガイド部１４６に凸部１０５が当接する。ガイド部１４６は、第２保持部１４５へ向かって下降傾斜する傾斜面なので、凸部１０５に作用するスラスト力により、凸部１０５は境界１４８を超えて第２保持部１４５へ移動する。これにより、低速段から高速段への変速を待機状態にできるので、変速時のショックを抑制できる。

第２保持部１４５は、軸方向に対して傾く方向がガイド部１４６とは異なるので、ドライブ走行時（変速時以外）に凸部１０５が中央部１４４へ向かって移動することを防止できる。第２保持部１３６によりクラッチリング９０と駆動ギヤ４１（変速ギヤ）とが噛み合う方向のスラスト力が凸部１０５に作用するので、クラッチリング９０がニュートラル方向へ移動して駆動ギヤ４１との噛み合いが外れるギヤ抜けを防止できる。

溝部１４１の加工に併せて第２壁１４２に第２保持部１４５を設けることでドライブ走行時のギヤ抜けを防止でき、また第２壁１４２に加工時のガイド部１４６を形成するので、ギヤ抜け等を防ぐために駆動ギヤ４１等の変速ギヤやクラッチリング９０の歯（第１歯９５及び第２歯１００）に斜面を設ける等の加工を不要にできる。よって、ドライブ走行時のギヤ抜けを防ぎつつ部品（駆動ギヤ４１やクラッチリング９０等）の加工を簡素化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、変速機１の変速段の数、溝部７３，１３１，１４１及び凸部１０５の数、第１歯９５及び第２歯１００の数等は適宜設定できる。

上記各実施の形態では、変速機１を自動車に搭載する場合について説明したが、これに限られるものではなく、建設機械、産業車両、農業機械等に変速機１を搭載することは当然可能である。この場合も変速機１により変速時のトルク切れを解消できる。その結果、第１軸２（駆動軸）の空回りをなくし燃費を改善できる。

上記各実施の形態では、ハブ７０，１３０，１４０に溝部７３，１３１，１４１が形成され、クラッチリング９０に凸部１０５が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。これとは逆に、ハブ７０，１３０，１４０の外周面に凸部１０５を設け、クラッチリング９０の内周面に溝部７３，１３１，１４１を設けることは当然可能である。この場合も、凸部１０５に当接した溝部７３，１３１，１４１の壁にスラスト力を作用させて、クラッチリング９０を軸方向へ移動させることができるからである。

上記各実施の形態では、凸部１０５が円柱状（正面視が円形状）に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。溝部７３，１３１，１４１の壁に凸部１０５が当接して軸方向の分力（スラスト力）を生じさせることができれば、四角柱等の多角柱状、四角錐等の多角錐状、円錐状等の円柱状以外の形に凸部１０５を形成することは当然可能である。

上記の各実施形態は、それぞれ、他の実施形態が有する構成の一部または複数部分を、その実施形態に追加し或いはその実施形態の構成の一部または複数部分と交換等することにより、その実施形態を変形して構成するようにしても良い。例えば、第２実施の形態で説明した第１保持部１３４を第１実施の形態におけるハブ７０に設けること、第３実施の形態で説明した第２保持部１４５を第１実施の形態におけるハブ７０に設けること等、適宜設定できる。

１ 変速機
２ 第１軸
３ 第２軸
１０ １速ギヤ（変速ギヤの一部）
２０ ２速ギヤ（変速ギヤの一部）
３０ ３速ギヤ（変速ギヤの一部）
４０ ４速ギヤ（変速ギヤの一部）
５０ ５速ギヤ（変速ギヤの一部）
６０ ６速ギヤ（変速ギヤの一部）
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 駆動ギヤ
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 被動ギヤ
７０，１３０，１４０ ハブ
７３，１３１，１４１ 溝部
７４，１３２ 第１壁
７５，１３３，１４２ 第２壁
９０ クラッチリング
９１ リング本体
９５ 第１歯（歯の一部、支持部）
１００ 第２歯（歯の一部、支持部）
１０５ 凸部

Claims (2)

1. 動力が入力される第１軸と、
   その第１軸に沿って配置される第２軸と、
   前記第１軸および前記第２軸にそれぞれ配置されて互いに噛み合う駆動ギヤ及び被動ギヤを備え、前記駆動ギヤ又は前記被動ギヤの一方が前記第１軸または前記第２軸に対して相対回転可能に構成される複数段の変速ギヤと、
   前記駆動ギヤ及び前記被動ギヤの一方と並んで前記第１軸または前記第２軸に配置されると共に前記第１軸または前記第２軸に対して相対回転不能な複数のハブと、
   そのハブのそれぞれに軸方向へ相対移動可能に装着されると共に、軸方向へ突出する複数の歯を備え、その歯の噛み合いによって軸方向の第１位置で前記駆動ギヤ又は前記被動ギヤを前記ハブに結合し、前記第１位置から軸方向の第２位置へ移動して前記駆動ギヤ又は前記被動ギヤと前記ハブとを分離するクラッチリングとを備え、
   前記ハブ又は前記クラッチリングの一方は、径方向に突出する凸部を備え、
   前記ハブ又は前記クラッチリングの他方は、回転方向および軸方向へ前記凸部が相対移動する溝部を備え、
   その溝部は、第１壁と、その第１壁と回転方向に対向する第２壁とを備え、その第２壁および前記第１壁は、前記凸部に当接して前記ハブと前記クラッチリングとを一体に回転させ、
   前記クラッチリングは、軸方向の端面から前記歯が突出するリング本体と、
   そのリング本体の軸方向の端面から軸方向の両側へ向けて突出すると共に、前記リング本体を前記ハブに対して支持する支持部とを備え、
   前記歯は、前記リング本体の軸方向の端面の周方向の所定の位置から前記リング本体の軸方向の両側へ突出する第１歯と、
   その第１歯が突出する位置とは異なる軸方向の端面の周方向の所定の位置から前記リング本体の軸方向の両側へ突出すると共に、前記第１歯より軸方向に突出する長さが大きい第２歯とを備え、
   前記支持部は、前記第２歯と兼用される変速機。
2. 前記凸部は、前記第１歯の位置から前記リング本体の径方向に突出し、
   前記第１歯は、前記第２歯の数と同数であることを特徴とする請求項１記載の変速機。

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