JP6948276B2 - 無段変速機の前後進切換機構 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機の出力軸に接続された入力要素と、ディファレンシャルギヤに接続された出力要素と、前記入力要素の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素とを含む遊星歯車機構と、前記固定要素を前記入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチとを備える無段変速機の前後進切換機構に関する。

入力軸の回転を変速して出力軸に伝達可能なクランク式の無段変速機の下流側に遊星歯車機構を含む前後進切換機構を配置し、前後進切換機構により出力軸の回転をそのままディファレンシャルギヤに伝達してドライブレンジを確立するとともに、出力軸の回転を逆回転にしてディファレンシャルギヤに伝達してリバースレンジを確立するものが、下記特許文献１により公知である。

ＷＯ２０１４／１８８８２３

ところで、上記従来のものは、前後進切換機構が出力軸の軸方向に並置された２個のドグクラッチを備えるため、前後進切換機構を含む無段変速機の寸法が大型化するだけでなく、ドグクラッチの作動時の摩擦抵抗が大きいためにシフトスリーブの操作負荷が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、無段変速機の前後進切換機構の小型化およびシフトスリーブの操作負荷の軽減を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、無段変速機の出力軸に接続された入力要素と、ディファレンシャルギヤに接続された出力要素と、前記入力要素の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素とを含む遊星歯車機構と、前記固定要素を前記入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチとを備える無段変速機の前後進切換機構であって、前記ドグクラッチは、前記固定要素の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダと、前記スライダの軸方向一端側の円周上を径方向に貫通するドライブ用ボール孔と、前記スライダの軸方向他端側の円周上を径方向に貫通するリバース用ボール孔と、前記ドライブ用ボール孔および前記リバース用ボール孔にそれぞれ保持されるドライブ用ボールおよびリバース用ボールと、前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールを軸方向に駆動するシフトスリーブと、前記固定要素に軸方向に離間するように形成されて前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールがそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝と、前記入力要素および前記固定要素間に配置されたベアリングとを備え、前記シフトスリーブを軸方向一方に駆動すると、前記ドライブ用ボールを介して前記スライダが移動して前記入力要素にドグ結合するとともに、前記ドライブ用ボール孔に保持された前記ドライブ用ボールが前記ドライブ用ボール溝に嵌合し、前記シフトスリーブを軸方向他方に駆動すると、前記リバース用ボールを介して前記スライダが移動して前記ミッションケースにドグ結合するとともに、前記リバース用ボール孔に保持された前記リバース用ボールが前記リバース用ボール溝に嵌合することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記シフトスリーブは前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールの間に配置されたボール押圧突起を備え、前記ボール押圧突起は前記ドライブ用ボールを軸方向一方に押圧するとともに前記リバース用ボールを軸方向他方に押圧することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記ボール押圧突起の軸方向両側に形成されるボール押圧面は、前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールを径方向内側に付勢する方向に傾斜することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記固定要素の外周面は周方向に離間する複数のスプラインを介して前記スライダの内周面に嵌合し、前記ドライブ用ボール溝および前記リバース用ボール溝は隣接する二つの前記スプライン間に配置されることを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。

尚、実施の形態の出力スリーブ４６は本発明の出力要素に対応し、実施の形態の入力スリーブ４７は本発明の入力要素に対応し、実施の形態のキャリヤシャフト６７は本発明の固定要素に対応し、実施の形態のボールベアリング６３，６４は本発明のベアリングに対応する。

請求項１の構成によれば、遊星歯車機構の固定要素を入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチは、固定要素の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダと、スライダの軸方向一端側の円周上を径方向に貫通するドライブ用ボール孔と、スライダの軸方向他端側の円周上を径方向に貫通するリバース用ボール孔と、ドライブ用ボール孔およびリバース用ボール孔にそれぞれ保持されるドライブ用ボールおよびリバース用ボールと、ドライブ用ボールおよびリバース用ボールを軸方向に駆動するシフトスリーブと、固定要素に軸方向に離間するように形成されてドライブ用ボールおよびリバース用ボールがそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝とを備えるので、シフトスリーブを軸方向一方に駆動すると、ドライブ用ボールを介してスライダが移動して入力要素にドグ結合するとともに、ドライブ用ボール孔に保持されたドライブ用ボールがドライブ用ボール溝に嵌合してドライブレンジを確立することができ、またシフトスリーブを軸方向他方に駆動すると、リバース用ボールを介してスライダが移動してミッションケースにドグ結合するとともに、リバース用ボール孔に保持されたリバース用ボールがリバース用ボール溝に嵌合してリバースレンジを確立することができる。

シフトスリーブはドライブ用ボールおよびリバース用ボールを介してスライダを駆動するので、シフトスリーブの操作負荷を軽減することができ、しかも入力要素および固定要素間にベアリングが配置されるので、ドライブレンジの確立時にベアリングの回転を停止させて耐久性を高めることができる。

また請求項２の構成によれば、シフトスリーブはドライブ用ボールおよびリバース用ボールの間に配置されたボール押圧突起を備え、ボール押圧突起はドライブ用ボールを軸方向一方に押圧するとともにリバース用ボールを軸方向他方に押圧するので、共通のボール押圧突起でドライブ用ボールおよびリバース用ボールの両方を選択的に押圧することが可能になってシフトスリーブの小型化が達成される。

また請求項３の構成によれば、ボール押圧突起の軸方向両側に形成されるボール押圧面は、ドライブ用ボールおよびリバース用ボールを径方向内側に付勢する方向に傾斜するので、ドライブレンジおよびリバースレンジでドライブ用ボールおよびリバース用ボールをそれぞれドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝に確実に嵌合させることができる。

また請求項４の構成によれば、固定要素の外周面は周方向に離間する複数のスプラインを介してスライダの内周面に嵌合し、ドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝は隣接する二つのスプライン間に配置されるので、シフトチェンジ時にドライブ用ボールおよびリバース用ボールをスプラインと干渉することなく固定要素の外周面に沿って転動させ、ドライブ用ボール溝あるいはリバース用ボール溝にスムーズに嵌合させてシフトフィーリングを高めることができる。

車両用動力伝達装置のスケルトン図である。 図１の２部詳細図である。 図２の３−３線断面図である。 偏心ディスクの単品図である。 偏心ディスクの偏心量と変速比との関係を示す図である。 図１の６部詳細図である（ニュートラルレンジ）。 図６に対応する作用説明図である（ドライブレンジおよびリバースレンジ）。 図６の８Ａ−８Ａ線および８Ｂ−８Ｂ線断面図である。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、車両用動力伝達装置は、エンジンＥの駆動力を入力軸１２から出力軸１３に無段変速して伝達するクランク式の無段変速機Ｔと、出力軸１３およびディファレンシャルギヤＤ間に配置されて車両の前進・後進を切り換える前後進切換機構Ｓとを備える。

以下、図２〜図５に基づいてクランク式の無段変速機Ｔの構造を説明する。

図２および図３に示すように、無段変速機Ｔの支持フレーム１１に入力軸１２および出力軸１３が相互に平行に支持されており、エンジンＥに接続された入力軸１２の回転が８個の伝達ユニット１４…、出力軸１３、前後進切換機構ＳおよびディファレンシャルギヤＤを介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。

８個の伝達ユニット１４…の構造は実質的に同一構造であるため、以下、一つの伝達ユニット１４を代表として構造を説明する。

中空に形成された入力軸１２の内部に軸線Ｌを共有する変速軸１５が配置されており、この変速軸１５の外周に１０個のニードルベアリング１６…を介して軸線Ｌ方向に９分割された偏心カム１７…が回転自在に支持される。８個の伝達ユニット１４…の合計９個の偏心カム１７…は図示せぬ複数本のボルトで一体に結合されており、それら９個の偏心カム１７…の内周部分が実質的に入力軸１２を構成する。

隣接する一対の偏心カム１７，１７は、入力軸１２の軸線Ｌに対して距離ｄだけ偏心した中心Ｏ１を有する一対の円形のカム部１７ａ，１７ａと、カム部１７ａ，１７ａの径方向内側に形成された断面三日月状のガイド部１７ｂとを備える。入力軸１２と軸線Ｌを共有する変速軸１５の外周には８個のピニオン１８…が一体に形成されており、各ピニオン１８は偏心カム１７，１７の断面三日月状のガイド部１７ｂの切欠き部１７ｃに収納される。各伝達ユニット１４の偏心カム１７，１７のカム部１７ａ，１７ａの位相は相互に４５゜ずつずれている。

図３および図４に示すように、偏心カム１７，１７のカム部１７ａ，１７ａの外周面には、円板状の偏心ディスク１９の軸線Ｌ方向両端面に形成された一対の偏心凹部１９ａ，１９ａが、一対のニードルベアリング２０，２０を介して回転自在に支持される。偏心ディスク１９の中心Ｏ２に対して偏心凹部１９ａ，１９ａの中心Ｏ１（つまり偏心カム１７，１７のカム部１７ａ，１７ａの中心Ｏ１）は距離ｄだけずれている。すなわち、入力軸１２の軸線Ｌおよび偏心カム１７，１７のカム部１７ａ，１７ａの中心Ｏ１間の距離ｄと、偏心カム１７，１７のカム部１７ａ，１７ａの中心Ｏ１および偏心ディスク１９の中心Ｏ２間の距離ｄとは同一である。

偏心ディスク１９の一対の偏心凹部１９ａ，１９ａの底部間を連通させるように形成されたリングギヤ１９ｂの歯先が、偏心カム１７，１７のガイド部１７ｂの外周面に摺動可能に当接する。そして入力軸１２の切欠き部１２ａ（図３参照）から露出する変速軸１５のピニオン１８が、偏心ディスク１９のリングギヤ１９ｂに噛合する。偏心ディスク１９の外周には、その偏心方向と逆方向に突出するカウンタウエイト１９ｃが設けられる。そして偏心ディスク１９の外周にはコネクティングロッド２１の大端部２１ａがボールベアリング２２を介して支持される。

図２および図３に示すように、出力軸１３の外周に設けられたワンウェイクラッチ２３は、コネクティングロッド２１の小端部２１ｂにピン２４を介して連結されたリング状の揺動リンク２５と、揺動リンク２５の内周に固定されたリング状のアウター部材２６と、アウター部材２６の内部に配置されて出力軸１３に固定されたリング状のインナー部材２７と、アウター部材２６の内周面とインナー部材２７の外周面との間に形成された楔状の空間に配置されて複数個のスプリング２８…で付勢された複数個のローラ２９…とを備える。

そして入力軸１２のエンジンＥと反対側の軸端には、入力軸１２に対して変速軸１５を相対回転させることで、偏心ディスク１９の偏心量εを増減して無段変速機Ｔの変速比を変更する変速アクチュエータ３０が設けられる。

図２に示すように、８個の伝達ユニット１４…を支持する支持フレーム１１は、軸線Ｌ方向中央に位置する中央フレーム３１と、軸線Ｌ方向両側に位置する一対の側方フレーム３２，３３とからなり、中央フレーム３１とエンジンＥ側に位置する一方の側方フレーム３２との間に４個の伝達ユニット１４…が配置され、中央フレーム３１と反エンジンＥ側に位置する他方の側方フレーム３３との間に４個の伝達ユニット１４…が配置される。

中央フレーム３１は鉄製の板状部材であり、その長手方向両側の入力軸１２側および出力軸１３側に形成された２個のベアリング支持孔３１ａ，３１ｂを備える。

エンジンＥ側に位置する側方フレーム３２は基本的にアルミニウム合金で籠状に形成された鋳造部材であり、中央部に鉄製の板状部材であるベアリングホルダ３８が鋳込みにより埋設される。ベアリングホルダ３８の入力軸１２側および出力軸１３側には、それぞれベアリング支持孔３８ａ，３８ｂが形成される。

反エンジンＥ側に位置する側方フレーム３３も基本的にアルミニウム合金で籠状に形成された鋳造部材であり、その中央に鉄製の板状部材であるベアリングホルダ３９が鋳込みにより埋設される。反エンジンＥ側に位置する側方フレーム３３およびベアリングホルダ３９の構造は、上述したエンジンＥ側に位置する側方フレーム３２側およびベアリングホルダ３８に対して面対称な構造であるため、その重複する説明は省略する。

入力軸１２の軸線Ｌ方向中央部に固定された偏心カム１７は、中央フレーム３１のベアリング支持孔３１ａに中央部支持ベアリング３４を介して支持されるとともに、入力軸１２の軸線Ｌ方向両端部は、一対の側方フレーム３２，３３のベアリングホルダ３８，３９のベアリング支持孔３８ａ，３９ａにそれぞれ軸端部支持ベアリング３６，３６を介して支持される。同様に、出力軸１３の軸線Ｌ方向中央部は、中央フレーム３１のベアリング支持孔３１ｂに中央部支持ベアリング３５を介して支持されるとともに、出力軸１３の軸線Ｌ方向両端部は、一対の側方フレーム３２，３３のベアリングホルダ３８，３９のベアリング支持孔３８ｂ，３９ｂにそれぞれ軸端部支持ベアリング３７，３７を介して支持される。

そして中央フレーム３１および一対の側方フレーム３２，３３をボルト４０…で一体に締結してサブアセンブリが組み立てられ、このサブアセンブリが中央フレーム３１を貫通するボルト４１…でミッションケース４２の内部に締結される。

次に、無段変速機Ｔの一つの伝達ユニット１４の作用を説明する。

図３および図５（Ａ）〜図５（Ｄ）から明らかなように、入力軸１２の軸線Ｌに対して偏心ディスク１９の中心Ｏ２が偏心しているとき、エンジンＥによって入力軸１２が回転するとコネクティングロッド２１の大端部２１ａが軸線Ｌまわりに偏心回転することで、コネクティングロッド２１が往復運動する。

その結果、コネクティングロッド２１が往復運動する過程で図中左側に引かれると、揺動リンク２５と共にアウター部材２６が図３において反時計方向に揺動し、スプリング２８…に付勢されたローラ２９…がアウター部材２６およびインナー部材２７間の楔状の空間に噛み込み、アウター部材２６およびインナー部材２７がローラ２９…を介して結合されることで、ワンウェイクラッチ２３が係合してコネクティングロッド２１の動きが出力軸１３に伝達される。逆にコネクティングロッド２１が往復運動する過程で図中右側に押されると、揺動リンク２５と共にアウター部材２６が図３において時計方向に揺動し、ローラ２９…がスプリング２８…を圧縮しながらアウター部材２６およびインナー部材２７間の楔状の空間から押し出され、アウター部材２６およびインナー部材２７が相互にスリップすることで、ワンウェイクラッチ２３が係合解除してコネクティングロッド２１の動きが出力軸１３に伝達されなくなる。

このようにして、入力軸１２が１回転する間に、入力軸１２の回転が所定時間だけ出力軸１３に伝達されるため、入力軸１２が連続回転すると出力軸１３は間欠回転する。８個の伝達ユニット１４…の偏心ディスク１９…の偏心量εは全て同一であるが、偏心方向の位相が相互に４５°ずつずれているため、８個の伝達ユニット１４…が入力軸１２の回転を交互に出力軸１３に伝達することで、出力軸１３は連続的に回転する。

このとき、偏心ディスク１９の偏心量εが大きいほど、コネクティングロッド２１の往復ストロークが大きくなって出力軸１３の１回の回転角が増加し、無段変速機Ｔの変速比が小さくなる。逆に、偏心ディスク１９の偏心量εが小さいほど、コネクティングロッド２１の往復ストロークが小さくなって出力軸１３の１回の回転角が減少し、無段変速機Ｔの変速比が大きくなる。そして偏心ディスク１９の偏心量εがゼロになると、入力軸１２が回転してもコネクティングロッド２１が移動を停止するために出力軸１３は回転せず、無段変速機Ｔの変速比が最大（無限大）になる。

入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転しないとき、つまり入力軸１２および変速軸１５が同一速度で回転するとき、無段変速機Ｔの変速比は一定に維持される。変速アクチュエータ３０により入力軸１２に対して変速軸１５を相対回転させると、各伝達ユニット１４のピニオン１８にリングギヤ１９ｂを噛合させた偏心ディスク１９の偏心凹部１９ａ，１９ａが、入力軸１２と一体の偏心カム１７，１７のカム１７ａ，１７ａに案内されて回転し、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εが変化する。

図５（Ａ）は変速比が最小の状態（変速比：ＴＤ）を示すもので、このとき入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは、入力軸１２の軸線Ｌから偏心カム１７，１７の中心Ｏ１までの距離ｄと、偏心カム１７，１７の中心Ｏ１から偏心ディスク１９の中心Ｏ２までの距離ｄとの和である２ｄに等しい最大値になる。入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１７，１７に対して偏心ディスク１９が相対回転することで、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは最大値の２ｄから次第に減少して変速比が増加する。入力軸１２に対して変速軸１５が更に相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１７，１７に対して偏心ディスク１９が更に相対回転することで、図５（Ｄ）に示すように、ついには入力軸１２の軸線Ｌに偏心ディスク１９の中心Ｏ２が重なり合って偏心量εがゼロになり、変速比が最大（無限大）の状態（変速比：ＵＤ）になって出力軸１３に対する動力伝達が遮断される。

次に、図１に基づいて前後進切換機構Ｓの概略構造を説明する。

前後進切換機構Ｓに設けられる遊星歯車機構５１は、サンギヤ５２と、キャリヤ５３と、リングギヤ５４と、キャリヤ５３に回転自在に支持されてサンギヤ５２およびリングギヤ５４に噛合する複数のピニオン５５…とを備える。遊星歯車機構５１の入力部材であるサンギヤ５２と一体の入力スリーブ４７は無段変速機Ｔの出力軸１３にファイナルドライブギヤ５６およびファイナルドリブンギヤ５７を介して接続され、また遊星歯車機構５１の出力部材であるリングギヤ５４と一体の出力スリーブ４６はディファレンシャルギヤＤのデフケース４８に接続される。キャリヤ５３と一体のキャリヤシャフト６７にドグクラッチ５８のスライダ７０が軸方向摺動自在にスプライン結合されており、スライダ７０を右動するとキャリヤシャフト６７が入力スリーブ４７に結合され、スライダ７０を左動するとキャリヤシャフト６７がミッションケース４２に結合される。

従って、ドグクラッチ５８のスライダ７０が図示するニュートラル位置にあるとき、キャリヤ５３が空転して入力スリーブ４７から出力スリーブ４６への動力伝達が遮断され、ニュートラルレンジが確立する。スライダ７０が右動してドライブ位置に切り替わると、キャリヤ５３が入力スリーブ４７（つまりサンギヤ５２）と一体化されて遊星歯車機構５１がロック状態になるため、入力スリーブ４７の回転がそのまま出力スリーブ４６に伝達され、車両は前進走行する。シフトスリーブ５９が左動してリバース位置に切り替わると、キャリヤ５３がミッションケース４２に拘束されるため、入力スリーブ４７の回転が遊星歯車機構５１で逆回転となって出力スリーブ４６に伝達され、車両は後進走行する。

次に、図６〜図８に基づいて前後進切換機構Ｓの具体的構造および作用を説明する。

図６および図８に示すように、ディファレンシャルギヤＤから左側に延びる車軸４５の外周に出力スリーブ４６が相対回転自在に嵌合し、さらに出力スリーブ４６の外周に一対のニードルベアリング６０，６１を介して入力スリーブ４７が相対回転自在に嵌合する。無段変速機Ｔの出力軸１３の右端に設けたファイナルドライブギヤ５６に噛合するファイナルドリブンギヤ５７が入力スリーブ４７の右端に結合されるとともに、出力スリーブ４６の右端がディファレンシャルギヤＤのデフケース４８に結合される。従って、無段変速機Ｔから入力スリーブ４７に入力した回転は、前後進切換機構Ｓにおいて正回転あるいは逆回転とされた後、出力スリーブ４６からディファレンシャルギヤＤに出力される。

前後進切換機構Ｓの遊星歯車機構５１は、入力スリーブ４７に固設された入力要素としてのサンギヤ５２と、出力スリーブ４６に固設された出力要素としてのリングギヤ５４と、サンギヤ５２およびリングギヤ５４に同時に歯合する複数のピニオン５５…と、入力スリーブ４７の外周にニードルベアリング６２を介して相対回転自在に嵌合してピニオン５５…を支持するキャリヤ５３とを備える。入力スリーブ４７の右端に複数のドライブ用ドグ４７ａ…が形成される。またミッションケース４２の内壁には環状のドグ部材６５が固定されており、ドグ部材６５には複数のリバース用ドグ６５ａ…が形成される。

遊星歯車機構５１のキャリヤ５３にスプライン結合された筒状のキャリヤシャフト６７が、入力スリーブ４７の外周にボールベアリング６３，６４を介して相対回転自在に嵌合する。入力スリーブ４７は遊星歯車機構５１の入力要素を構成し、出力スリーブ４６は遊星歯車機構５１の出力要素を構成し、キャリヤシャフト６７は遊星歯車機構５１の固定要素を構成する。

キャリヤシャフト６７の外周に筒状のスライダ７０が軸方向摺動可能にスプライン７１で結合されており、スライダ７０の右端に入力スリーブ４７のドライブ用ドグ４７ａ…に歯合可能な複数のドライブ用ドグ７０ｃ…が形成されるとともに、スライダ７０の左端に固定されたドグ部材７２に、ミッションケース４２に固定されたドグ部材６５のリバース用ドグ６５ａ…に歯合可能な複数のリバース用ドグ７２ａ…が形成される。

スライダ７０の外周に摺動自在に嵌合してシフトフォーク７３で軸方向に駆動されるシフトスリーブ５９の内周面に、環状のボール押圧突起５９ａが内向きに突設される。シフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａは、ドライブ用ボール７４…を軸方向右側に押圧する傾斜したボール押圧面ａと、リバース用ボール７５…を軸方向左側に押圧する傾斜したボール押圧面ａと、ドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…を径方向内側に押圧する平坦なボール保持面ｂとを備える。

スライダ７０には、６個のドライブ用ボール７４…が嵌合する６個のドライブ用ボール孔７０ａ…と、６個のリバース用ボール７５…が嵌合する６個のリバース用ボール孔７０ｂ…とが形成される。またキャリヤシャフト６７には、６個のドライブ用ボール７４…が嵌合可能な６個のドライブ用ボール溝６７ａ…と、６個のリバース用ボール７５…が嵌合可能な６個のリバース用ボール溝６７ｂ…とが形成される。

キャリヤシャフト６７およびスライダ７０を結合するスプライン７１は周方向に６分割されており、スライダ７０のドライブ用ボール孔７０ａ…、スライダ７０のリバース用ボール孔７０ｂ…、キャリヤシャフト６７のドライブ用ボール溝６７ａ…、キャリヤシャフト６７のリバース用ボール溝６７ｂ…は、周方向に６分割されたスプライン７１の間に配置される。

上記構成を備えた前後進切換機構Ｓによれば、シフトスリーブ５９が図６に示すニュートラル位置にあるとき、スライダ７０のドライブ用ボール孔７０ａ…に保持されたドライブ用ボール７４…はキャリヤシャフト６７のドライブ用ボール溝６７ａ…から径方向外側に離脱するとともに、スライダ７０のリバース用ボール孔７０ｂ…に保持されたリバース用ボール７５…はキャリヤシャフト６７のリバース用ボール溝６７ｂ…から径方向外側に離脱しており、かつスライダ７０の右側のドライブ用ドグ７０ｃ…は入力スリーブ４７側のドライブ用ドグ４７ａ…から分離するとともに、スライダ７０の左側のリバース用ドグ７２ａ…はミッションケース４２側のリバース用ドグ６５ａ…から分離する。これにより、入力スリーブ４７、キャリヤシャフト６７およびミッションケース４２は相互に切り離され、ニュートラルレンジが確立する。

シフトスリーブ５９を図６に示すニュートラル位置からドライブ位置に向けて右動すると、図７（Ａ）に示すように、シフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａの右側のボール押圧面ａに押圧されたドライブ用ボール７４…がドライブ用ボール孔７０ａ…を押圧することで、キャリヤシャフト６７に対してスライダ７０が右方向にスライドし、スライダ７０のドライブ用ドグ７０ｃ…が入力スリーブ４７側のドライブ用ドグ４７ａ…に歯合するとともに、スライダ７０と共に右動するドライブ用ボール７４…がキャリヤシャフト６７のドライブ用ボール溝６７ａ…に嵌合し、シフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａのボール保持面ｂがドライブ用ボール７４…の上に乗り上げて、ドライブ用ボール７４…をスライダ７０のドライブ用ボール孔７０ａ…およびキャリヤシャフト６７のドライブ用ボール溝６７ａ…内に保持することで、スライダ７０をキャリヤシャフト６７に対して結合状態にロックする。

このとき、スライダ７０と共に右動するリバース用ボール７５…はキャリヤシャフト６７の外周面を右方向に滑るだけであり、リバース用ボール溝６７ｂ…に嵌合することはない。

これにより、キャリヤシャフト６７がスライダ７０を介して入力スリーブ４７と一体化され、遊星歯車機構５１がロック状態になってドライブレンジが確立する。

シフトスリーブ５９を図６に示すニュートラル位置からリバース位置に向けて左動すると、図７（Ｂ）に示すように、シフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａの左側のボール押圧面ａに押圧されたリバース用ボール７５…がリバース用ボール孔７０ｂ…を押圧することで、キャリヤシャフト６７に対してスライダ７０が左方向にスライドし、スライダ７０のリバース用ドグ７２ａ…がミッションケース４２側のリバース用ドグ６５ａ…に歯合するとともに、スライダ７０と共に左動するリバース用ボール７５…がキャリヤシャフト６７のリバース用ボール溝６７ｂ…に嵌合し、シフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａのボール保持面ｂがリバース用ボール７５…の上に乗り上げて、リバース用ボール７５…をスライダ７０のリバース用ボール孔７０ｂ…およびキャリヤシャフト６７のリバース用ボール溝６７ｂ…内に保持することで、スライダ７０をミッションケース４２に対して結合状態にロックする。

このとき、スライダ７０と共に左動するドライブ用ボール７４…はキャリヤシャフト６７の外周面を左方向に滑るだけであり、ドライブ用ボール溝６７ａ…に嵌合することはない。

これにより、キャリヤシャフト６７がスライダ７０を介してミッションケース４２と一体化され、遊星歯車機構５１のキャリヤ５３がミッションケース４２に拘束されてリバースレンジが確立する。

以上のように、本実施の形態によれば、シフトスリーブ５９はドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…を介してスライダ７０を駆動するので、摩擦力の減少によりシフトスリーブ５９の操作負荷を軽減することができる。しかもシフトスリーブ５９はドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…の間に配置されたボール押圧突起５９ａを備え、ボール押圧突起５９ａはドライブ用ボール７４…を軸方向一方に押圧するとともにリバース用ボール７５…を軸方向他方に押圧するので、共通のボール押圧突起５９ａでドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…の両方を選択的に押圧することが可能になってシフトスリーブ５９の小型化が達成される。

またボール押圧突起５９ａのボール押圧面ａは、ドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…を径方向内側に付勢する方向に傾斜するので、ドライブレンジおよびリバースレンジでドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…をそれぞれドライブ用ボール溝６７ａ…およびリバース用ボール溝６７ｂ…に確実に嵌合させることができる。

しかも、ドライブレンジにおいて、キャリヤシャフト６７のドライブ用ボール溝６７ａ…に嵌合したドライブ用ボール７４…上にシフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａのボール保持面ｂが乗り上げるので（図７（Ａ）参照）、スライダ７０をドライブ位置に確実に保持することができ、またリバースレンジにおいて、キャリヤシャフト６７のリバース用ボール溝６７ｂ…に嵌合したリバース用ボール７５…上にシフトスリーブ５９のボール押圧突起５９ａのボール保持面ｂが乗り上げるので（図７（Ｂ）参照）、スライダ７０をリバース位置に確実に保持することができる。

更に、キャリヤシャフト６７の外周面は周方向に６０°間隔で離間する６列のスプライン７１…を介してスライダ７０の内周面に嵌合するが（図８参照）、キャリヤシャフト６７の６個のドライブ用ボール溝６７ａ…および６個のリバース用ボール溝６７ｂ…は隣接する二つのスプライン７１，７１間に配置されるので、シフトチェンジ時にドライブ用ボール７４…およびリバース用ボール７５…をスプライン７１…と干渉することなくキャリヤシャフト６７の外周面に沿って転動させ、ドライブ用ボール溝６７ａ…あるいはリバース用ボール溝６７ｂ…にスムーズに嵌合させてシフトフィーリングを高めることができる。

更にまた、図７（Ａ）に示すように、キャリヤシャフト６７に対してスライダ７０が右方向にスライドし、スライダ７０のドライブ用ドグ７０ｃ…が入力スリーブ４７側のドライブ用ドグ４７ａ…に歯合することでドライブレンジが確立しているとき、入力スリーブ４７、ボールベアリング６３，６４、キャリヤシャフト６７、ドライブ用ボール７４…およびスライダ７０は一体となって回転するため、入力スリーブ４７およびキャリヤシャフト６７間に配置されたボールベアリング６３，６４は停止状態に維持され、その結果ボールベアリング６３，６４の耐久性が向上する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の前後進切換機構は実施の形態のクランク式の無段変速機Ｔ用に限定されず、ベルト式の無段変速機やトロイダル式の無段変速機等の他の任意の形式の無段変速機に対して適用することが可能である。

１３ 出力軸
４２ ミッションケース
４６ 出力スリーブ（出力要素）
４７ 入力スリーブ（入力要素）
５１ 遊星歯車機構
５８ ドグクラッチ
５９ シフトスリーブ
５９ａ ボール押圧突起
６３ ボールベアリング（ベアリング）
６４ ボールベアリング（ベアリング）
６７ キャリヤシャフト（固定要素） ６７ａ ドライブ用ボール溝
６７ｂ リバース用ボール溝
７０ スライダ
７０ａ ドライブ用ボール孔
７０ｂ リバース用ボール孔
７１ スプライン
７４ ドライブ用ボール
７５ リバース用ボール
Ｄ ディファレンシャルギヤ
Ｔ 無段変速機
ａ ボール押圧面

Claims (4)

1. 無段変速機（Ｔ）の出力軸（１３）に接続された入力要素（４７）と、ディファレンシャルギヤ（Ｄ）に接続された出力要素（４６）と、前記入力要素（４７）の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素（６７）とを含む遊星歯車機構（５１）と、前記固定要素（６７）を前記入力要素（４７）あるいはミッションケース（４２）に選択的に結合可能なドグクラッチ（５８）とを備える無段変速機の前後進切換機構であって、
   前記ドグクラッチ（５８）は、前記固定要素（６７）の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダ（７０）と、前記スライダ（７０）の軸方向一端側の円周上を径方向に貫通するドライブ用ボール孔（７０ａ）と、前記スライダ（７０）の軸方向他端側の円周上を径方向に貫通するリバース用ボール孔（７０ｂ）と、前記ドライブ用ボール孔（７０ａ）および前記リバース用ボール孔（７０ｂ）にそれぞれ保持されるドライブ用ボール（７４）およびリバース用ボール（７５）と、前記ドライブ用ボール（７４）および前記リバース用ボール（７５）を軸方向に駆動するシフトスリーブ（５９）と、前記固定要素（６７）に軸方向に離間するように形成されて前記ドライブ用ボール（７４）および前記リバース用ボール（７５）がそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝（６７ａ）およびリバース用ボール溝（６７ｂ）と、前記入力要素（４７）および前記固定要素（６７）間に配置されたベアリング（６３，６４）とを備え、
   前記シフトスリーブ（５９）を軸方向一方に駆動すると、前記ドライブ用ボール（７４）を介して前記スライダ（７０）が移動して前記入力要素（４７）にドグ結合するとともに、前記ドライブ用ボール孔（７０ａ）に保持された前記ドライブ用ボール（７４）が前記ドライブ用ボール溝（６７ａ）に嵌合し、前記シフトスリーブ（５９）を軸方向他方に駆動すると、前記リバース用ボール（７５）を介して前記スライダ（７０）が移動して前記ミッションケース（４２）にドグ結合するとともに、前記リバース用ボール孔（７０ｂ）に保持された前記リバース用ボール（７５）が前記リバース用ボール溝（６７ｂ）に嵌合することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構。
2. 前記シフトスリーブ（５９）は前記ドライブ用ボール（７４）および前記リバース用ボール（７５）の間に配置されたボール押圧突起（５９ａ）を備え、前記ボール押圧突起（５９ａ）は前記ドライブ用ボール（７４）を軸方向一方に押圧するとともに前記リバース用ボール（７５）を軸方向他方に押圧することを特徴とする、請求項１に記載の無段変速機の前後進切換機構。
3. 前記ボール押圧突起（５９ａ）の軸方向両側に形成されるボール押圧面（ａ）は、前記ドライブ用ボール（７４）および前記リバース用ボール（７５）を径方向内側に付勢する方向に傾斜することを特徴とする、請求項２に記載の無段変速機の前後進切換機構。
4. 前記固定要素（６７）の外周面は周方向に離間する複数のスプライン（７１）を介して前記スライダ（７０）の内周面に嵌合し、前記ドライブ用ボール溝（６７ａ）および前記リバース用ボール溝（６７ｂ）は隣接する二つの前記スプライン（７１）間に配置されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の無段変速機の前後進切換機構。

Images