JP6997422B1 - 変速機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1及び図2は、本発明の第一実施形態に係る変速機の構成の概要を示す図で、図1はクラッチが係合(締結)されている状態の全体図、図2はクラッチが切断(解放)されている状態のエンジン側のみの図(一部省略図)である。本実施形態の変速機2は、FR車用の変速機であって、変速機構部4と、クラッチ部6と、フライホイール8と、フライホイール8のエンジン側に配置された遊星歯車機構10等を備えている。符号12はディファレンシャルギヤを、14は差動輪(後輪)を、15はミッションケースをそれぞれ示している。
[ニュートラルから1速ギヤへのシフトアップ]
図4は、図1における変速比切替手段SC1、SC2間におけるニュートラル状態を拡大した図である。このニュートラル状態からクラッチペダルを踏み、半クラッチで変速比切替手段SC1の1速ギヤであるメインギヤMG1を空転させた状態で、図5に示すように、不図示のシフトノブを操作してシフトフォークSF1でスリーブSB1を軸方向左側に移動させ、雄ネジ部MS1を雌ネジ部FS1に向けて押す。すると、回転していない雄ネジ部MS1が1速で空回転しているメインギヤMG1の雌ネジ部FS1に噛み合い、螺合が進行する。螺合が進行している状態では雄ネジ部MS1がハブスリーブ26A上をスライドするだけで、ハブスリーブ26AにメインギヤMG1の回転は伝わらない。雌ネジ部FS1と雄ネジ部MS1の螺合が完了すると、雄ネジ部MS1はメインギヤMG1と一体となり、メインギヤMG1の回転がハブスリーブ26Aに伝達されてメインシャフト20が1速の変速比で回転する。雌ネジ部FS1と雄ネジ部MS1の螺合完了にやや遅れて、メインギヤMG1の凸部MG1bが移動スリーブSB1の凹部SB1dに嵌合し、メインギヤMG1と移動スリーブSB1とが一体化される。
アクセルペダルを踏んだまま、シフトノブを操作してシフトフォークSF1を軸方向右側に移動させ、メインギヤMG1と移動スリーブSB1との凹凸嵌合を解除する。この状態では雄ネジ部MS1と雌ネジ部FS1の螺合は維持されており、1速の変速比による加速は継続される。図10に示すように移動スリーブSB1をさらに右側に移動させ、1速で回転している雄ネジ部MS2を2速で回転しているメインギヤMG2の雌ネジ部FS2に向けて押す。すると、逆ネジの雄ネジ部MS2がこれよりも早い速度で空転している逆ネジの雌ネジ部FS2に噛み合って螺合が進行する。螺合完了によりハブスリーブ26Aの回転数が2速ギヤであるメインギヤMG2と完全に同期し、メインギヤMG1の雌ネジ部FS1よりもハブスリーブ26Aと共に回転する雄ネジ部MS1が速く回転することになる。「雄ネジより雌ネジが速く回転しないとネジは噛み合わない」という原理により、雌ネジ部FS1と雄ネジ部MS1の螺合が自動的に解除され、雄ネジ部MS1はハブ26A上を軸方向右へ移動する。
上記と同様の手順を繰り返すことにより、3速以降6速までのシフトアップが可能である。本実施形態では、1、3、5速では正ネジ同士の噛み合いがなされ、2、4、6速では逆ネジ同士が噛み合う設定となっている。いずれのシフトアップの場合にもアクセルペダルを踏んだままのシームレスな変速となる。また、1速以降のシフトアップでは、クラッチペダルを踏む操作は不要となり、単調なシフトアップにおけるクラッチレス化を実現でき、操作性の向上を図ることができる。
図1に示すように、例えば6速から5速へのシフトダウンでは、まずアクセルペダルを戻し、変速比切替手段SC6のシフトフォークSF3を軸方向左側に移動させてメインギヤMG6に対する移動スリーブSB3の凹凸嵌合を解除する。これにより、6速ギヤであるメインギヤMG6の雌ネジ部FS6の回転はアイドル回転まで低下するが、ハブスリーブ26Cと共に回転する雄ネジ部MS6の回転は走行回転のため、上述の自動的な螺合解除と同じ原理(雌ネジの回転速度<雄ネジの回転速度)で即座に外れる。次に移動スリーブSB3を5速のメインギヤMG5側へ移動させてシフトするが、この場合、5速ギヤであるメインギヤMG5の雌ネジ部FS5の回転はアイドル回転でハブスリーブ26C上の雄ネジ部MS5の回転は走行回転であるため、回転速度の関係が雌ネジ部FS5<雄ネジ部MS5となり、噛み合わない。そこで、エンジンを軽く吹かし、一瞬だけ雌ネジ部FS5を雄ネジ部MS5より速く回転させるブリッピングを行うことで噛み合う。これにより、走行回転をメインギヤMG5に伝えてエンジンブレーキを掛けることができる。他のシフトダウンにおいても同様である。なお、走行中にアクセルをオフしてニュートラルギヤへ移行する場合も、クラッチペダルを踏む操作は不要となる。
バック切替手段SC7のメインギヤMG7は、他の変速ギヤ(メインギヤMG1~MG6)とは常に逆向きに回転(空転)している。上記のように、メインギヤMG7に形成されている雌ネジ部FS7とハブスリーブ26D上の雄ネジ部MS7は正ネジであるため、逆回転では噛み合わず、噛み合っている場合には外れる。このため、バックに入れる場合には、クラッチペダルを深クラッチ位置まで踏み、入力軸16を逆回転させる。この状態で移動スリーブSB4を図1の軸方向左側に移動させ、雄ネジ部MS7を雌ネジ部FS7に螺合させるとともに、メインギヤMG7に移動スリーブSB4を凹凸嵌合させる。その後、半クラッチ状態を経てクラッチが入ると、入力軸16により本来のバックギヤの逆回転の動力が伝達されるが、移動スリーブSB7がメインギヤMG7に凹凸嵌合して雄ネジ部MS7の移動を阻止しているため、雌ネジ部FS7と雄ネジ部MS7の螺合は外れず、車両はバックする。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態の説明及び対応する図面においては、第一実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第一実施形態と同じである。
上記の低速段に設定された状態で、電気モータ50の駆動を継続したまま、シフトフォークSF5を軸方向右側に移動させる。これにより、第一実施形態の変速機2における1速ギヤから2速ギヤへのシフトアップ(段落0046参照)と同様の過程を経て、最終的にシフトフォークSF5が軸方向右側に位置している状態で、雌ネジ部FS9と雄ネジ部MS9とが螺合していると共にメインギヤMG9と移動スリーブSB5とが凹凸嵌合した状態となる。この状態で、変速機構部4-2の変速段が高速段(ハイ)に設定され、入力軸16-2から入力した電気モータ50の回転がドライブギヤCG9及びメインギヤMG9を介して出力軸20-2に伝達される。
一方、高速段(ハイ)から低速段(ロ-)への切り替え(シフトダウン)では、まず電気モータ50の駆動を一時的に停止して空転させ、その状態でシフトフォークSF5を軸方向左側に移動させてメインギヤMG9に対する移動スリーブSB5の凹凸嵌合を解除する。なおこの場合、モータ50を完全に空転させると雌ネジ部FS9と雄ネジ部MS9との螺合が外れないおそれがあるため、モータ50を停止させるか又は軽く逆回転させるようにして、モータ50の回転軸に軽い抵抗力がかかった状態とすることが望ましい。その後、第一実施形態の変速機2におけるシフトダウンの場合(段落0050参照)と同様の理由により、電気モータ50を再度駆動することで雌ネジ部FS9を雄ネジ部MS9より速く回転させる動作(第一実施形態のブリッピングと同様の動作)を行うことで、雌ネジ部FS9に雄ネジ部MS9を螺合させる。これにより、変速機構部4-2の変速段が低速段(ロー)に設定され、入力軸16-2から入力した電気モータ50の回転がドライブギヤCG8及びメインギヤMG8を介して出力軸20-2に伝達される。
4,4-2 変速機構部
6 クラッチ部
8 フライホイール
10 遊星歯車機構
16,16-2 入力軸(第一入力軸)
18 カウンタ軸(第二入力軸:入力軸)
20,20-2 出力軸(メインシャフト、空転ギヤを有する軸)
22A~22F,22G,22H 変速ギヤ対
22R バックギヤ
26A~26E ハブスリーブ
32 ダイヤフラムスプリング
34 クラッチディスク
36 リングギヤケース
36a リングギヤ
38 プラネタリギヤ
40 プラネタリベース
42 サンギヤ
44 サンギヤシャフト
CG1~CG9 カウンタギヤ
DG ドリブンギヤ
FS1~FS9 雌ネジ部(第1ネジ部)
MG1~MG9 メインギヤ(空転ギヤ)
MS1~MS9 雄ネジ部(第2ネジ部)
SB1~SB5 移動スリーブ
SC1~SC6、SC8,SC9 変速比切替手段
SC7 バック切替手段
Claims (8)
- 入力軸と、
該入力軸と同軸上又は平行に配置される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間で相対して噛合し、軸方向に配置される複数の変速ギヤ対と、
所望の変速比を有する前記変速ギヤ対に前記入力軸からの動力を選択的に伝達するための一又は複数の変速比切替手段と、を有する変速機であって、
前記変速比切替手段が、前記出力軸又は前記入力軸に空転可能に設けられて前記変速ギヤ対の一方をなす空転ギヤに、軸方向に接離自在なネジ部同士の螺合によって動力が伝達される構成を有し、
前記変速ギヤ対の切替がなされたとき、切替前の変速比切替手段における前記ネジ部同士の螺合が、切替後における前記空転ギヤを有する軸の回転速度の変化により自動的に解除されるように構成した ことを特徴とする変速機。 - 前記変速比切替手段が、
前記空転ギヤを有する軸と共に回転するハブスリーブと、
前記空転ギヤに設けられ、前記ネジ部同士の一方をなす第1ネジ部と、
前記ハブスリーブに該ハブスリーブと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記ネジ部同士の他方をなす第2ネジ部と、
前記ハブスリーブに該ハブスリーブと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記シフトフォークによって前記第1ネジ部に向けて前記第2ネジ部を押す移動スリーブと、を有している
ことを特徴とする請求項1に記載の変速機。 - 軸方向で隣り合う変速比切替手段が1つのハブスリーブと1つの移動スリーブを共用する構成を有し、前記1つの移動スリーブを挟んで前記1つのハブスリーブに各変速比切替手段の第2ネジ部が配置され、各変速比切替手段における前記1つの移動スリーブの移動方向は逆であり、且つ各ネジ部同士は逆ネジの関係にある
ことを特徴とする請求項2に記載の変速機。 - 前記各第2ネジ部が互いに接近する方向に弾性部材で付勢されている
ことを特徴とする請求項3に記載の変速機。 - 前記ハブスリーブが、前記移動スリーブを軸方向に移動させるガイド溝を少なくとも2つ有し、前記各ガイド溝は、前記移動スリーブが前記ハブスリーブの周方向にずれることが可能な幅を有しているとともに、前記第1ネジ部に対する前記第2ネジ部の螺合が完了するまで前記移動スリーブの移動を阻止する構成を有している
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の変速機。 - 前記空転ギヤと前記移動スリーブとが、前記第1ネジ部に対する前記第2ネジ部の螺合が完了した後に前記移動スリーブの移動により互いに嵌合する凹凸構成を有している
ことを特徴とする請求項5に記載の変速機。 - 前記動力源と前記入力軸との間に設けられ、着脱操作で前記動力源の動力の伝達・遮断がなされるクラッチと、前記動力源と前記クラッチの間に設けられ、クラッチペダルを深く踏み込んだときに前記入力軸を前記動力源であるエンジンの回転とは逆に回転させる遊星歯車機構と、を有している
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の変速機。 - 前記遊星歯車機構が、前記クラッチペダルを深く踏み込んだときにプラネタリギヤが公転せずに自転のみする構成を有している
ことを特徴とする請求項7に記載の変速機。
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