WO2021117212A1

WO2021117212A1 - 変速機

Info

Publication number: WO2021117212A1
Application number: PCT/JP2019/048876
Authority: WO
Inventors: 義弘山内; 泰雅中條; 忠彦加藤
Original assignee: 株式会社ユニバンス
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-17
Also published as: JP7391106B2; JPWO2021117212A1

Abstract

ばねに要求される弾性力を抑制しつつシームレスシフトを達成できる変速機を提供する。変速機（１）は、ギヤを軸に選択的に結合するシフト装置（７０）を備え、シフトドラム（１１０）は、第２ドグ歯（９３，９４）が第２歯（５３）にかみ合うように第２ロッド（１０６）の位置を設定し、第１歯（４３）にかみ合う第１ドグ歯（８４，８５）のかみ合いを解除するように第１ロッド（１０４）の位置を設定する解除領域（１１６）を備える。シフト装置（７０）は、第１ロッド（１０４）と第１フォーク（１０１）との間に介在し、解除領域（１１６）において第１フォーク（１０１）を軸方向に付勢するばね（１２９）と、ばね（１２９）の弾性力とは別に、解除領域（１１６）において第１ドグ歯（８４，８５）と第１歯（４３）とを離隔させる軸方向の推力を第１リング（８１）に加える推力発生部と、を備える。

Description

変速機

　本発明は変速機に関するものである。

　軸に配置され軸方向の端面に第１歯が設けられた第１ギヤと、第１ギヤが構成するギヤ段よりも高いギヤ段を構成し軸に配置され軸方向の端面に第２歯が設けられた第２ギヤと、第１ギヤ及び第２ギヤを選択的に軸に結合するシフト装置と、を備える変速機が知られている。特許文献１に開示の変速機は、軸に結合する円環状の第１ハブ及び第２ハブと、第１ハブの外周に配置され第１ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能な第１リングと、第２ハブの外周に配置され第２ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能な第２リングと、を備え、第１歯にかみ合う第１ドグ歯が第１リングの軸方向の端面に設けられ、第２歯にかみ合う第２ドグ歯が第２リングの軸方向の端面に設けられている。

　この変速機では、第１歯に第１ドグ歯がかみ合い第１ギヤが駆動する低いギヤ段から第２ギヤが駆動する高いギヤ段へ切り替えるときに、第２歯に第２ドグ歯がかみ合うと、第２ギヤに比べて回転が遅い第１ギヤの第１歯と第１リングの第１ドグ歯との係合が解除され、それと同時に、第１歯と第１ドグ歯とのかみ合いを解除する方向に、ばねの弾性力によって第１リングをスライドする。これにより、駆動トルクの途切れを抑制した変速、いわゆるシームレスシフトを達成できる。

特許第６４３８２９２号公報

　しかしながら特許文献１の技術では、第１歯に第１ドグ歯がかみ合い、且つ、第２歯に第２ドグ歯がかみ合う二重かみ合いが発生しないので、第１歯と第１ドグ歯とのかみ合いを解除するときに、二重かみ合いによって生じる循環トルクを利用して第１リングをスライドさせることができない。ばねの弾性力だけで第１リングをスライドしなければならないので、第１ハブと第１リングとの摩擦に打ち勝つ、弾性力の大きなばねを採用しなければならないという問題点がある。弾性力の大きなばねを採用すると、ばねが変位するために必要なスペースが大きくなり、また、大きな弾性力を得るためにばねに加える力が大きくなるので、組み付け性が悪化する。

　また、第１歯に第１ドグ歯がかみ合っているときに、第２歯に第２ドグ歯をかみ合わせるには、第２歯と第２ドグ歯とのバックラッシを大きくする必要がある。しかし、バックラッシを大きくすると、トルクの伝達時に歯面同士が当たる衝撃音が発生し易くなるという問題点がある。

　本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、騒音とばねに要求される弾性力とを抑制しつつシームレスシフトを達成できる変速機を提供することを目的としている。

　この目的を達成するために本発明の変速機は、軸に配置され所定のギヤ段を構成し軸方向の端面に第１歯が設けられた第１ギヤと、第１ギヤが構成するギヤ段よりも高いギヤ段を構成し軸に配置され軸方向の端面に第２歯が設けられた第２ギヤと、第１ギヤ及び第２ギヤを軸に選択的に結合するシフト装置と、を備え、シフト装置は、軸に結合する円環状の第１ハブ及び第２ハブと、第１ハブの外周に配置され第１ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能であって第１歯にかみ合う第１ドグ歯が軸方向の端面に設けられた第１リングと、第２ハブの外周に配置され第２ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能であって第２歯にかみ合う第２ドグ歯が軸方向の端面に設けられた第２リングと、第１リングに取り付けられる第１フォークと、第２リングに取り付けられる第２フォークと、第１カム溝および第２カム溝が形成されたシフトドラムと、第１カム溝に係合する第１係合部が配置され、第１カム溝に沿って第１フォークを軸方向に移動させる第１ロッドと、第２カム溝に係合する第２係合部が配置され、第２カム溝に沿って第２フォークを軸方向に移動させる第２ロッドと、を備え、シフトドラムは、第１ロッド及び第２ロッドを中立位置に設定する中立領域と、第２ドグ歯が第２歯にかみ合うように第２ロッドの軸方向の位置を設定し、第１歯にかみ合う第１ドグ歯のかみ合いを解除するように第１ロッドの軸方向の位置を設定する解除領域と、を備え、シフト装置は、第１ロッドと第１フォークとの間に介在し、解除領域において弾性力によって第１フォークを軸方向に付勢するばねと、ばねの弾性力とは別に、解除領域において第１ドグ歯と第１歯とを離隔させる軸方向の推力を第１リングに加える推力発生部と、を備えている。

　請求項１記載の変速機によれば、シフトドラムの解除領域により、第２ドグ歯が第２歯にかみ合うように第２ロッドの軸方向の位置が設定され、第１歯にかみ合う第１ドグ歯のかみ合いを解除するように第１ロッドの軸方向の位置が設定される。第１ロッドと第１フォークとの間に介在するばねは、解除領域において弾性力によって第１フォークを軸方向に付勢する。推力発生部は、第１歯に第１ドグ歯がかみ合い、且つ、第２歯に第２ドグ歯がかみ合う二重かみ合いによって生じる循環トルクを利用して、ばねの弾性力とは別に、解除領域において第１ドグ歯と第１歯とを離隔させる軸方向の推力を第１リングに加える。これによりシームレスシフトを達成しつつ、推力発生部が第１リングに加える推力の分だけ、ばねに要求される弾性力を抑制できる。さらに、第２歯と第２ドグ歯とのバックラッシを大きくする必要がないので、トルクの伝達時に生じる衝撃音を抑制できる。

　請求項２記載の変速機によれば、第１フォークは、中立領域において、第１フォークにばねの弾性力が加わらない状態で第１ロッドに軸方向の位置が固定されている。ばねの弾性力によって第１フォークが振動しないようにできるので、第１リングの第１ドグ歯を第１ギヤの第１歯にかみ合わせるために、第１ロッドを軸方向に移動させて第１フォークを介して第１リングを軸方向に移動させるときの第１リングの位置を制御し易くできる。よって、請求項１の効果に加え、第１ロッドの移動に伴う第１フォークの操作性を確保できる。

　請求項３記載の変速機によれば、軸に配置された第３ギヤの軸方向の端面に第３歯が設けられる。第１リングは、第１ドグ歯が形成された端面の反対側の軸方向の端面に、第３歯とかみ合う第３ドグ歯が設けられている。中立領域においてばねに予荷重が加えられているので、ばねの初期の変位によって生じる弾性力を大きくできる。よって、第１ドグ歯と第１歯とを離隔させて中立位置に到達した第１フォークが、その位置を超えて第３ギヤに近づかないようにできる。従って、請求項１又は２の効果に加え、第２歯に第２ドグ歯がかみ合い、且つ、第３歯に第３ドグ歯がかみ合う二重かみ合いが起こらないようにできる。

　請求項４記載の変速機によれば、第１ロッド及び第１フォークの一方に、軸方向に延びる長穴が形成され、第１ロッド及び第１フォークの他方に、長穴の内側に配置されるピンが固定される。長穴は、解除領域において、長穴の内面とピンとの間に軸方向の隙間が形成されるように、軸方向の長さが設定されている。よって、請求項１から３のいずれかの効果に加え、第１フォークの軸方向の相対移動が規制されないようにしつつ、長穴の内面にピンが当たることによって第１フォークの回転を規制できる。

　請求項５記載の変速機によれば、ばねと第１フォークとの間に、ばねの静ばね定数よりも静ばね定数が小さい弾性体が介在する。ばねの弾性エネルギーの変化を弾性体によって吸収できるので、請求項１から４のいずれかの効果に加え、変速のときの衝撃を抑制できる。

　請求項６記載の変速機によれば、シフトドラムは、解除領域において、第２ドグ歯が第２歯にかみ合うように第２ロッドの軸方向の位置を設定する前に、第１歯にかみ合う第１ドグ歯のかみ合いを解除するように第１ロッドの軸方向の位置を設定し始める。その結果、ばねの弾性力が、推力発生部によって生じる軸方向の推力を相殺しないようにできる。よって、請求項１から５のいずれかの効果に加え、第１歯と第１ドグ歯とのかみ合いを解除し易くできる。

　請求項７記載の変速機によれば、シフトドラムは、解除領域において、第１歯にかみ合う第１ドグ歯のかみ合いを解除するように第１ロッドを中立位置に設定した後、第２ドグ歯が第２歯にかみ合うように第２ロッドの軸方向の位置を設定する。よって、請求項６の効果に加え、第１歯と第１ドグ歯とのかみ合いをより解除し易くできる。

一実施の形態における変速機のスケルトン図である。第１リングが配置された第１ハブの斜視図である。第１ロッド及び第２ロッドが中立位置にある変速機の模式図である。第１フォークが配置された第１ロッドの断面図である。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切り替えるときの変速機の模式図である。低速段から高速段へ切り替えるとき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。

　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変速機１の概略構成を説明する。図１は一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、動力が入力される駆動軸２と、駆動軸２と平行に配置される被動軸３とを備え、被動軸３に出力ギヤ４が配置されている。駆動軸２及び被動軸３は、複数のギヤ段を構成する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、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転可能に固定された被動ギヤ１２と、を備える。２速ギヤ２０は、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ２２と、を備える。３速ギヤ３０は、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転可能に固定された被動ギヤ３２と、を備える。

　４速ギヤ４０は、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ４２と、を備える。５速ギヤ５０は、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ５２と、を備える。６速ギヤ６０は、駆動軸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と常にかみ合いつつ被動軸３に相対回転不能に固定された被動ギヤ６２と、を備える。

　変速機１は、駆動軸２や被動軸３にギヤを選択的に結合するシフト装置７０をさらに備えている。シフト装置７０は、第１ハブ７１、第２ハブ７２、第３ハブ７３、第１リング８１、第２リング８２、第３リング８３、第１フォーク１０１、第２フォーク１０２、第３フォーク１０３、第１ロッド１０４、第２ロッド１０６、第３ロッド１０８及びシフトドラム１１０を備えている。

　第１ハブ７１は、駆動ギヤ４１と駆動ギヤ６１との間に配置され駆動軸２に結合する円環状の部材である。第２ハブ７２は、駆動ギヤ２１と駆動ギヤ５１との間に配置され駆動軸２に結合する円環状の部材である。第３ハブ７３は、被動ギヤ１２と被動ギヤ３２との間に配置され被動軸３に結合する円環状の部材である。

　駆動ギヤ４１の軸方向の端面には、第１ハブ７１へ向けて軸方向に突出する第１歯４３が設けられている。駆動ギヤ６１の軸方向の端面には、第１ハブ７１へ向けて軸方向に突出する第３歯６３が設けられている。駆動ギヤ５１の軸方向の端面には、第２ハブ７２へ向けて軸方向に突出する第２歯５３が設けられている。駆動ギヤ２１の軸方向の端面には、第２ハブ７２へ向けて軸方向に突出する第４歯２３が設けられている。被動ギヤ１２の軸方向の端面には、第３ハブ７３へ向けて軸方向に突出する第５歯１３が設けられている。被動ギヤ３２の軸方向の端面には、第３ハブ７３へ向けて軸方向に突出する第６歯３３が設けられている。

　第１リング８１、第２リング８２、第３リング８３は、第１ハブ７１、第２ハブ７２、第３ハブ７３に対してそれぞれ回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能に、第１ハブ７１、第２ハブ７２、第３ハブ７３の外周にそれぞれ配置されている。第１リング８１の軸方向の端面には、駆動ギヤ４１へ向けて軸方向に突出する第１ドグ歯８４，８５（図３参照）、及び、駆動ギヤ６１へ向けて軸方向に突出する第３ドグ歯８８，８９（図３参照）が設けられている。

　第２リング８２の軸方向の端面には、駆動ギヤ５１へ向けて軸方向に突出する第２ドグ歯９３，９４（図３参照）、及び、駆動ギヤ２１へ向けて軸方向に突出する第４ドグ歯９７，９８（図３参照）が設けられている。第３リング８３の軸方向の端面には、被動ギヤ１２へ向けて軸方向に突出する第５ドグ歯（図示せず）、及び、被動ギヤ３２へ向けて軸方向に突出する第６ドグ歯（図示せず）が設けられている。

　第１フォーク１０１、第２フォーク１０２、第３フォーク１０３は、第１リング８１、第２リング８２、第３リング８３にそれぞれ取り付けられる。第１フォーク１０１、第２フォーク１０２、第３フォーク１０３は、第１ロッド１０４、第２ロッド１０６、第３ロッド１０８にそれぞれ固定されている。

　シフトドラム１１０は、周方向に延びる第１カム溝１１１、第２カム溝１１２、第３カム溝１１３が外周に形成された円柱状の部材である。シフトドラム１１０はケースＣに回転可能に固定されており、モータ（図示せず）により中心軸の周りを回転する。第１ロッド１０４に配置された第１係合部１０５は第１カム溝１１１に係合し、第２ロッド１０６に配置された第２係合部１０７は第２カム溝１１２に係合する。第３ロッド１０８に配置された第３係合部１０９は第３カム溝１１３に係合する。

　シフトドラム１１０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回転する。シフトドラム１１０が回転すると、第１カム溝１１１、第２カム溝１１２、第３カム溝１１３に第１係合部１０５、第２係合部１０７、第３係合部１０９がそれぞれガイドされた第１ロッド１０４、第２ロッド１０６、第３ロッド１０８を介して、第１フォーク１０１、第２フォーク１０２、第３フォーク１０３が軸方向に移動する。第１フォーク１０１、第２フォーク１０２、第３フォーク１０３の軸方向の移動に伴い、第１リング８１、第２リング８２、第３リング８３は軸方向に移動する。

　図２を参照して第１ハブ７１及び第１リング８１について説明する。図２は第１リング８１が配置された第１ハブ７１の斜視図である。第２ハブ７２及び第３ハブ７３の構成は、第１ハブ７１の構成と同じであり、第２リング８２及び第３リング８３の構成は、第１リング８１の構成と同じである。従って、第２ハブ７２、第３ハブ７３、第２リング８２及び第３リング８３の説明は省略する。

　図２に示すように第１ハブ７１の内周面には、駆動軸２（図１参照）に結合するスプライン７４が形成されている。第１ハブ７１の外周面には、第１ハブ７１の中心軸Ｏと平行な溝７５が形成されている。溝７５は、第１ハブ７１の軸方向の全長に亘って形成されている。

　第１リング８１は、第１リング８１の中心軸Ｏに沿って片方の端面から突出する第１ドグ歯８４，８５と、もう片方の端面から軸方向へ突出する第３ドグ歯８８，８９と、を備えている。第１ハブ７１及び第１リング８１の中心軸Ｏは駆動軸２の中心軸と一致する。本実施形態では、第１ドグ歯８４は第３ドグ歯８８と同じ位置に設けられており、第１ドグ歯８５は第３ドグ歯８９と同じ位置に設けられている。第１ドグ歯８４は第１ドグ歯８５よりも軸方向に長く、第３ドグ歯８８は第３ドグ歯８９よりも軸方向に長い。第１ドグ歯８４は第１ドグ歯８５と円周方向に交互に配置されており、第３ドグ歯８８は第３ドグ歯８９と円周方向に交互に配置されている。

　第１ドグ歯８４，８５は、円周方向の一方を向く第１面８６と、第１面８６の反対側の面であって円周方向の他方を向く第２面８７と、を備えている。第３ドグ歯８８，８９は、円周方向の一方を向く第１面９０と、第１面９０の反対側の面であって円周方向の他方を向く第２面９１と、を備えている。第１面８６，９０は、中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対して傾く傾斜面である。第２面８７，９１は、中心軸Ｏに平行な面である。第１面８６，９０は、第１リング８１から軸方向へ離れるにつれて、それぞれ第２面８７，９１へ近づくように傾斜している。

　第１ドグ歯８４及び第３ドグ歯８８の内面には、中心軸Ｏに平行な歯９２が設けられている。歯９２は、第１ドグ歯８４及び第３ドグ歯８８の全長に亘って切れ目なく連なっている。第１リング８１の歯９２は、第１ハブ７１の溝７５にはまり合うので、第１リング８１は第１ハブ７１に対して軸方向に移動できるが、第１リング８１は第１ハブ７１の周りを回転できない。

　図３は第１ロッド１０４及び第２ロッド１０６が中立位置にある変速機１の模式図である。図３では、シフトドラム１１０の第３カム溝１１３、駆動ギヤ２１の図示が省略されている。シフトドラム１１０の第１カム溝１１１及び第２カム溝１１２にそれぞれ係合する第１係合部１０５及び第２係合部１０７が、シフトドラム１１０の中立領域１１４に位置することにより、第１ロッド１０４及び第２ロッド１０６が中立位置に設定される。

　第１ロッド１０４と第１フォーク１０１との間には、弾性力によって第１フォーク１０１を軸方向に付勢するばね１２９（図４参照）が配置されている。同様に、第２ロッド１０６と第２フォーク１０２との間にも、弾性力によって第２フォーク１０２を軸方向に付勢するばね（図示せず）が配置されている。第２ロッド１０６と第２フォーク１０２との間にばねを配置する構造は、第１ロッド１０４と第１フォーク１０１との間にばね１２９を配置する構造と同じなので、説明を省略する。

　図４は第１フォーク１０１が配置された第１ロッド１０４の、第１ロッド１０４が中立位置にあるときの断面図である。図４では、第１ロッド１０４の軸方向の一部、第１フォーク１０１の一部の図示が省略されている。

　第１フォーク１０１の取付部１２０は筒状に形成されており、第１ロッド１０４の外周に取り付けられている。取付部１２０には、径方向に貫通する穴１２１が形成されている。筒部１２２は、第１ロッド１０４と間隔をあけて第１ロッド１０４の外周を取り囲む。筒部１２２の片方の端部は、取付部１２０に結合している。筒部１２２のもう片方の端部には、径方向の内側へ向かって突出する凸部１２３（ストッパ）が設けられている。

　第１ロッド１０４には、軸方向に互いに間隔をあけて溝が形成されており、その溝に止め輪１２４，１２５がそれぞれ固定されている。止め輪１２４は筒部１２２の内側に位置する。第１ロッド１０４には、止め輪１２４，１２５の軸方向の内側に、止め輪１２４，１２５の外径よりも外径が大きなワッシャ１２６，１２７がそれぞれ配置されている。ワッシャ１２６，１２７は、軸方向に互いに間隔をあけて、筒部１２２の内側に配置されている。

　ワッシャ１２７と筒部１２２の凸部１２３との間に、円環状のゴム製、合成樹脂製等の弾性体１２８が介在する。ワッシャ１２６とワッシャ１２７との間にばね１２９が配置されている。本実施形態ではばね１２９は圧縮コイルばねである。ワッシャ１２６とワッシャ１２７との間の距離は、ばね１２９の自由長の長さよりも短いので、ばね１２９に予荷重が加えられている。予荷重が加えられたばね１２９の弾性力により、ワッシャ１２６は止め輪１２４に押し付けられており、ワッシャ１２７は止め輪１２５に押し付けられている。

　ワッシャ１２６と取付部１２０との間に、円筒状のスペーサ１３０（ストッパ）が配置されている。スペーサ１３０と取付部１２０との間に、円環状のゴム製や合成樹脂製の弾性体１３１が介在する。弾性体１２８，１３１の静ばね定数は、ばね１２９の静ばね定数よりも小さい。

　取付部１２０、弾性体１３１、スペーサ１３０、ワッシャ１２６は互いに隙間なく並んでおり、ワッシャ１２７、弾性体１２８、凸部１２３は互いに隙間なく並んでいる。予荷重が加えられたばね１２９の弾性力によって、スペーサ１３０とワッシャ１２６との間に隙間ができ難く、弾性体１２８と凸部１２３との間に隙間ができ難いので、第１ロッド１０４が中立位置にあるときに、第１ロッド１０４における第１フォーク１０１の軸方向の位置が、がたつき無く固定される。ばね１２９の復元は止め輪１２４，１２５で規制されているので、第１ロッド１０４が中立位置にあるときに、第１フォーク１０１（取付部１２０）にばね１２９の弾性力は加えられない。

　第１ロッド１０４のうち取付部１２０が配置される部位には、軸方向に延びる長穴１３２が形成されている。長穴１３２は第１ロッド１０４を貫通している。長穴１３２により第１ロッド１０４に、互いに軸方向に対向する第１壁１３３及び第２壁１３４が形成される。ピン１３５は、取付部１２０に形成された穴１２１に固定され、第１壁１３３と第２壁１３４との間に配置される。これにより第１ロッド１０４に対する第１フォーク１０１の回転は制限される。

　第１壁１３３と第２壁１３４との間の距離は、ピン１３５の太さよりも大きいので、ピン１３５と第１壁１３３との間、ピン１３５と第２壁１３４との間に軸方向の隙間がそれぞれ設けられる。これにより第１壁１３３がピン１３５に当たるまで、第１ロッド１０４は第１フォーク１０１に対して相対移動できる。また、第２壁１３４がピン１３５に当たるまで、第１ロッド１０４は第１フォーク１０１に対して相対移動できる。

　図３に戻って説明する。駆動ギヤ４１（第１ギヤ）の第１歯４３は、高歯４３ａと、高歯４３ａよりも歯たけが短い並歯４３ｂと、を備えている。高歯４３ａは並歯４３ｂと円周方向に交互に配置されている。第１歯４３は、円周方向の一方を向く第３面４４と、第３面４４の反対側の面であって円周方向の他方を向く第４面４５と、を備えている。第３面４４は第１リング８１の第１面８６に向き合い、第４面４５は第１リング８１の第２面８７に向き合う。

　第１面８６及び第３面４４は、第１面８６と第３面４４とを接触させる方向のトルクに応じて駆動ギヤ４１と第１リング８１とが軸方向に離隔する推力を発生させる傾斜面である。第３面４４は、駆動ギヤ４１から離れる方向へ向かうにつれて、第４面４５へ近づくように傾斜している。中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対する第３面４４の傾斜角は、第１面８６の傾斜角θと同じである。

　第２面８７及び第４面４５は、第２面８７と第４面４５とを接触させてトルクを伝達するときに、駆動ギヤ４１と第１リング８１とが軸方向に離隔しない面である。本実施形態では第４面４５は中心軸Ｏに平行な面である。

　駆動ギヤ５１（第２ギヤ）の第２歯５３は、高歯５３ａと、高歯５３ａよりも歯たけが短い並歯５３ｂと、を備えている。高歯５３ａは並歯５３ｂと円周方向に交互に配置されている。第２歯５３は、円周方向の一方を向く第３面５４と、第３面５４の反対側の面であって円周方向の他方を向く第４面５５と、を備えている。

　第２リング８２は、第２リング８２の片方の端面から突出する第２ドグ歯９３，９４を備えている。第２ドグ歯９３は第２ドグ歯９４よりも軸方向に長い。第２ドグ歯９３は第２ドグ歯９４と円周方向に交互に配置されている。第２ドグ歯９３，９４は、円周方向の一方を向く第１面９５と、第１面９５の反対側の面であって円周方向の他方を向く第２面９６と、を備えている。第１面９５は、中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対して傾く傾斜面である。第２面９６は中心軸Ｏに平行な面である。第１面９５は、第２リング８２から軸方向へ離れるにつれて、第２面９６へ近づくように傾斜している。第１面９５は駆動ギヤ５１の第３面５４に向き合い、第２面９６は駆動ギヤ５１の第４面５５に向き合う。

　第１面９５及び第３面５４は、第１面９５と第３面５４とを接触させる方向のトルクに応じて駆動ギヤ５１と第２リング８２とが軸方向に離隔する推力を発生させる傾斜面である。第３面５４は、駆動ギヤ５１から離れる方向へ向かうにつれて、第４面５５へ近づくように傾斜している。中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対する第３面５４の傾斜角は、第１面９５の傾斜角θと同じである。

　第２面９６及び第４面５５は、第２面９６と第４面５５とを接触させてトルクを伝達するときに、駆動ギヤ５１と第２リング８２とが軸方向に離隔しない面である。本実施形態では第４面５５は中心軸Ｏに平行な面である。

　駆動ギヤ６１（第３ギヤ）の第３歯６３は、高歯６３ａと、高歯６３ａよりも歯たけが短い並歯６３ｂと、を備えている。高歯６３ａは並歯６３ｂと円周方向に交互に配置されている。第３歯６３は、円周方向の一方を向く第３面６４と、第３面６４の反対側の面であって円周方向の他方を向く第４面６５と、を備えている。第３面６４は第１リング８１の第１面９０に向き合い、第４面６５は第１リング８１の第２面９１に向き合う。

　第１面９０及び第３面６４は、第１面９０と第３面６４とを接触させる方向のトルクに応じて駆動ギヤ６１と第１リング８１とが軸方向に離隔する推力を発生させる傾斜面である。第３面６４は、駆動ギヤ６１から離れる方向へ向かうにつれて、第４面６５へ近づくように傾斜している。中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対する第３面６４の傾斜角は、第１面９０の傾斜角θと同じである。

　第２面９１及び第４面６５は、第２面９１と第４面６５とを接触させてトルクを伝達するときに、駆動ギヤ６１と第１リング８１とが軸方向に離隔しない面である。本実施形態では第４面６５は中心軸Ｏに平行な面である。

　図５から図８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、他のギヤ段のシフトアップの動作やシフトダウンの動作については説明を省略する。

　図５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８では、駆動ギヤ４１，５１，６１、第１リング８１、第２リング８２の回転方向は、紙面に沿って下向き（矢印Ｒ方向）である。シフトドラム１１０の回転方向は、紙面に沿って上向き（矢印Ｓ方向）である。第１リング８１及び第２リング８２の第２面８７，９６は、第１リング８１や第２リング８２の回転方向に対面する。

　シフトドラム１１０を回転させて、シフトドラム１１０の中立領域１１４から第１かみ合い領域１１５へ第１係合部１０５が移動すると、第１ロッド１０４及び第１フォーク１０１が駆動ギヤ４１（第１ギヤ）へ移動し、第１リング８１の第１ドグ歯８４，８５が駆動ギヤ４１の第１歯４３にかみ合う。中立領域１１４では第１フォーク１０１にばね１２９（図４参照）の弾性力が加わらないので、ばね１２９の振動等が第１フォーク１０１に伝わることがない。この状態で第１フォーク１０１は第１ロッド１０４にがたつき無く固定されているので、第１ロッド１０４の移動に伴う第１フォーク１０１の位置精度を確保できる。

　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、第１リング８１の第２面８７は駆動ギヤ４１の第４面４５に接している。このときに第１面８６と第３面４４との間に円周方向の隙間ができる。第２面８７と第４面４５とを接触させてトルクを伝達するときに、駆動ギヤ４１と第１リング８１とを軸方向に離隔する推力が作用しないので、第１カム溝１１１による第１係合部１０５の軸方向の移動の制限、第２面８７と第４面４５との摩擦、及び、ばね１２９（図４参照）の予荷重による弾性力等によってギヤ抜けを防ぎ、ドライブトルクを伝達する。

　図６及び図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６に示すように、低速段（４速ギヤ４０）のドライブ走行時にシフトドラム１１０を回転させてシフトドラム１１０の第１かみ合い領域１１５から解除領域１１６へ第１係合部１０５が移動すると、第２面８７を第４面４５に押し付けて駆動トルクを伝達している第１リング８１は軸方向へ移動できないので、第１ロッド１０４の止め輪１２５（図４参照）がばね１２９を圧縮して、第１ロッド１０４は中立位置へ移動する。これにより筒部１２２の凸部１２３と弾性体１２８との間に隙間ができる。

　このときに第１壁１３３（図４参照）はピン１３５に近づくが、ピン１３５と第１壁１３３との間には軸方向の隙間がある。これにより第１フォーク１０１の軸方向の相対移動が規制されないようにできる。一方、第２カム溝１１２の解除領域１１６のうち、第２ロッド１０６を中立位置に保つ保持部１１２ａに第２係合部１０７が位置する間は、第２ロッド１０６は軸方向に移動しない。

　図７に示すように、さらにシフトドラム１１０を回転させると、第２カム溝１１２の解除領域１１６のうち傾斜部１１２ｂに第２係合部１０７が移動し、第２ロッド１０６は軸方向に移動する。その結果、第２フォーク１０２が駆動ギヤ５１（第２ギヤ）へ移動し、第２リング８２の第２ドグ歯９３，９４が駆動ギヤ５１に近づき、第２リング８２の第２ドグ歯９３の歯先が駆動ギヤ５１の第２歯５３の歯先に接する。第２リング８２の第２ドグ歯９３は、歯たけが第２ドグ歯９４より長いので、第２ドグ歯９３と駆動ギヤ５１の高歯５３ａとをかみ合い易くできる。

　駆動ギヤ４１（第１ギヤ）の第１歯４３と第１リング８１の第１ドグ歯８４，８５とがかみ合った状態で、駆動ギヤ５１（第２ギヤ）の第２歯５３と第２リング８２の第２ドグ歯９３とがかみ合うと、駆動ギヤ５１は駆動ギヤ４１より速く回転するので、４速側はコースト状態、５速側はドライブ状態となる。

　４速ギヤ４０では、第１リング８１の第１面８６と駆動ギヤ４１の第３面４４とが接触したコースト状態であり、第１面８６及び第３面４４の傾斜角θにより、トルクに応じて駆動ギヤ４１と第１リング８１とが軸方向に離隔する推力が生じる。その推力によって、第１ハブ７１（図２参照）の外周面に形成された溝７５に、第１リング８１の内周面に形成された歯９２がはまり合った状態で、第１リング８１がトルクを伝達しながら第１フォーク１０１が軸方向に移動する。このときにばね１２９（図４参照）が復元して、弾性体１２８に凸部１２３が近づく。

　第１リング８１が駆動ギヤ４１から離隔するときは、歯９２と溝７５との間に径方向の隙間があっても、歯９２の軸方向に延びる部分に溝７５の軸方向に延びる部分が接するので、第１ハブ７１に対して第１リング８１が傾き難くなり、第１リング８１の力のモーメントを抑制できる。これにより溝７５に擦れて軸方向へ移動する歯９２の摩擦を抑制できる。その結果、駆動ギヤ４１から第１リング８１が離隔するときに内部循環トルクが解放されることに起因して生じる音や振動を抑制できる。

　ばね１２９（図４参照）が復元して弾性体１２８に凸部１２３が衝突すると、第１フォーク１０１の軸方向の移動が止まり、第１リング８１が中立位置に設定される。弾性体１２８に凸部１２３が当たったときの運動エネルギーやばね１２９の弾性エネルギーの変化によって衝撃が生じる。しかし、軸方向に移動したのは第１フォーク１０１と第１リング８１なので、第１ロッド１０４、第１フォーク１０１及び第１リング８１の全体の移動を止める場合に比べ、第１ロッド１０４の質量が含まれない分だけ運動エネルギーの変化を小さくできる。また、ばね１２９が衝撃を緩衝するので、衝撃に伴って生じる音や振動を抑制できる。さらに、弾性体１２８が、ばね１２９の弾性エネルギーの変化を吸収するので、衝撃に伴って生じる音や振動をさらに抑制できる。

　ばね１２９に予荷重が加えられているので、ばね１２９の初期の変位によって生じる弾性力を大きくできる。よって、駆動ギヤ４１から第１リング８１が離隔して中立位置に到達した第１フォーク１０１が、その位置を超えて駆動ギヤ６１（第３ギヤ）に近づかないようにできる。従って、駆動ギヤ５１の第２歯５３に第２ドグ歯９３，９４がかみ合い、且つ、駆動ギヤ６１の第３歯６３に第３ドグ歯８８，８９がかみ合う二重かみ合いが起こらないようにできる。

　一方、５速ギヤ５０では、第２リング８２の第２面９６と駆動ギヤ５１の第４面５５とが接触したドライブ状態であり、駆動ギヤ５１と第２リング８２とが軸方向へ離隔する推力が生じない。よって、第２カム溝１１２の傾斜部１１２ｂにガイドされる第２係合部１０７に伴い、第２ロッド１０６が軸方向に移動し、第２フォーク１０２及び第２リング８２が駆動ギヤ５１へより近づき、第２リング８２の第２ドグ歯９３，９４と駆動ギヤ５１の第２歯５３とのかみ合いが深くなる。

　かみ合いが深くなるときに第２リング８２の第２面９６と駆動ギヤ５１の第４面５５との摩擦は生じる。しかし、第２ロッド１０６に配置されたばね１２９（図４参照）に予荷重が加えられているので、第２面９６と第４面５５との摩擦に抗して、第２ロッド１０６の移動と共に第２フォーク１０２を移動させ、かみ合いを深くすることができる。

　シフトドラム１１０の解除領域１１６において、第２カム溝１１２の傾斜部１１２ｂによって、第２ドグ歯９３，９４が第２歯５３にかみ合うように第２ロッド１０６の軸方向の位置を設定する前に、第１歯４３にかみ合う第１ドグ歯８４，８５のかみ合いを解除するように第１ロッド１０４の軸方向の位置を設定し始める。その結果、ばね１２９の弾性力が、第１面８６と第３面４４との間に生じる軸方向の推力を相殺しないようにできる。よって、第１歯４３と第１ドグ歯８４，８５とのかみ合いを解除し易くできる。特にシフトドラム１１０の解除領域１１６において、第１歯４３にかみ合う第１ドグ歯８４，８５のかみ合いを解除するように第１ロッド１０４を中立位置に設定した後、第２ドグ歯９３，９４が第２歯５３にかみ合うように第２ロッド１０６の軸方向の位置を設定するので、第１歯４３と第１ドグ歯８４，８５とのかみ合いをより解除し易くできる。

　図８に示すように、さらにシフトドラム１１０を回転させてシフトドラム１１０の第２かみ合い領域１１７に第１係合部１０５及び第２係合部１０７が移動すると、第１ロッド１０４は中立位置に維持され、第２ロッド１０６は、第２リング８２と駆動ギヤ５１とのかみ合い位置に維持される。

　以上のように変速機１は、低速段から高速段への変速時に、低いギヤ段を構成する第１ギヤの第１歯４３に第１リング８１の第１ドグ歯８４，８５がかみ合い、高いギヤ段を構成する第２ギヤの第２歯５３に第２リング８２の第２ドグ歯９３，９４がかみ合うと、内部循環トルクにより、ばね１２９の弾性力とは別に、第２ギヤに比べて回転が遅い第１ギヤに結合する第１リング８１が、第１面８６と第３面４４との間に生じる推力によって軸方向へ押し出される。

　これにより駆動トルクの途切れを抑制した変速、いわゆるシームレスシフトを達成しつつ、第１面８６と第３面４４との間に生じる推力の分だけ、ばね１２９に要求される弾性力を抑制できる。ばね１２９は、第１面８６と第３面４４との間に生じる推力によって、第１リング８１及び第１フォーク１０１が軸方向に移動し停止したときの衝撃を吸収できる弾性力があれば良いので、ばね１２９が変位するために必要なスペースを小さくできる。また、ばね１２９の弾性力を得るためにばね１２９に加える力を小さくできるので、シフトドラム１１０を回転させるモータ（図示せず）を小さくできる。よって、ばね１２９の組み付け性を向上し、さらに変速機１の大型化を抑制できる。

　以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施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のギヤ段の数や配置、シフトドラム１１０に形成されたカム溝１１１，１１２の形状、第１ハブ７１に形成された溝７５の数や形状、第１リング８１に形成された歯９２の数や形状などは適宜設定できる。

　実施形態では、駆動ギヤ４１に設けられた第１歯４３の第４面４５、駆動ギヤ５１に設けられた第２歯５３の第４面５５、第１リング８１に設けられた第１ドグ歯８４，８５の第２面８７、及び、第２リング８２に設けられた第２ドグ歯９３，９４の第２面９６が、中心軸Ｏに平行な面であ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。第２面８７，９６と第４面４５，５５とが接触してトルクを伝達しているときに、そのトルクによる力の軸方向の成分と、第２面８７，９６と第４面４５，５５との摩擦力のうちの軸方向の成分と、の合力が、第１リング８１や第２リング８２を駆動ギヤ４１，５１から離隔させる方向に作用しなければ良い。この関係を満たせば、第２面８７，９６や第４面４５，５５が、中心軸Ｏに平行な仮想平面（図示せず）に対して傾斜していても良い。

　実施形態では、駆動ギヤ４１に設けられた第１歯４３の第３面４４と、第１リング８１に設けられた第１ドグ歯８４，８５の第１面８６とが、トルクに応じて駆動ギヤ４１と第１リング８１とを軸方向に離隔する推力を生じさせる推力発生部の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。例えば、特開２０１２－１２７４７１号公報に記載の変速機のように、第１面８６や第３面４４の傾斜角をほぼゼロにし、第１リング８１に設けた歯９２の代わりに、第１リング８１に円柱状の突起を設け、第１ハブ７１に設けた平行な溝７５の代わりに、中心軸Ｏを含む平面に対して傾斜するＶ字状のカム溝を第１ハブ７１の外周面に形成し、そのカム溝の中に第１リング８１の突起を配置することは当然可能である。第１ハブ７１のカム溝と第１リング８１の突起とを推力発生部とする場合も、本実施形態と同様の作用効果を実現できる。

　実施形態では、ばね１２９が圧縮コイルばねの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。コイルばね以外のばねをばね１２９に採用することは当然可能である。

　実施形態では、ワッシャ１２７と凸部１２３との間に弾性体１２８が介在し、スペーサ１３０と取付部１２０との間に弾性体１３１が介在する場合について説明したが、弾性体１２８，１３１の少なくとも一方を省略することは当然可能である。弾性体１２８，１３１が無くても、ばね１２９によって衝撃を緩衝できる。また、スペーサ１３０とワッシャ１２６との間に弾性体１３１を配置することは当然可能である。

　実施形態では、第１ロッド１０４に長穴１３２を設け、取付部１２０にピン１３５を設け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。これと反対に、取付部１２０に長穴を設け、第１ロッド１０４にピンを設けることは当然可能である。

　実施形態では、駆動軸２に配置された駆動ギヤ４１，５１の間で駆動トルクの伝達を切り替え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。被動軸３に配置された被動ギヤ１２と駆動ギヤ２１との間で駆動トルクの伝達を切り替えたり、被動軸３に配置された被動ギヤ３２と駆動ギヤ４１との間で駆動トルクの伝達を切り替えたりする場合も、本実施形態と同様の作用効果を実現できる。これらの場合も、実施形態と同様に、低速のギヤ段を構成するギヤが第１ギヤであり、高速のギヤ段を構成するギヤが第２ギヤである。

　実施形態では、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により変速のときの駆動トルクの途切れを解消できる。その結果、駆動軸２の空回りをなくし燃費を改善できる。

　１　　　　　　　変速機
　２　　　　　　　駆動軸（軸）
　３　　　　　　　被動軸（軸）
　４１　　　　　　駆動ギヤ（第１ギヤ）
　４３　　　　　　第１歯
　４４　　　　　　第３面（推力発生部の一部）
　４５　　　　　　第４面
　５１　　　　　　駆動ギヤ（第２ギヤ）
　５３　　　　　　第２歯
　６１　　　　　　駆動ギヤ（第３ギヤ）
　６３　　　　　　第３歯
　７０　　　　　　シフト装置
　７１　　　　　　第１ハブ
　７２　　　　　　第２ハブ
　８１　　　　　　第１リング
　８２　　　　　　第２リング
　８４，８５　　　第１ドグ歯
　８６　　　　　　第１面（推力発生部の一部）
　８８，８９　　　第３ドグ歯
　９３，９４　　　第２ドグ歯
　１０１　　　　　第１フォーク
　１０２　　　　　第２フォーク
　１０４　　　　　第１ロッド
　１０５　　　　　第１係合部
　１０６　　　　　第２ロッド
　１０７　　　　　第２係合部
　１１０　　　　　シフトドラム
　１１１　　　　　第１カム溝
　１１２　　　　　第２カム溝
　１１４　　　　　中立領域
　１１６　　　　　解除領域
　１２８，１３１　弾性体
　１２９　　　　　ばね
　１３２　　　　　長穴
　１３３　　　　　第１壁（長穴の内面）
　１３４　　　　　第２壁（長穴の内面）
　１３５　　　　　ピン

Claims

　軸に配置され所定のギヤ段を構成し軸方向の端面に第１歯が設けられた第１ギヤと、
　前記第１ギヤが構成するギヤ段よりも高いギヤ段を構成し前記軸に配置され軸方向の端面に第２歯が設けられた第２ギヤと、
　前記第１ギヤ及び前記第２ギヤを前記軸に選択的に結合するシフト装置と、を備え、
　前記シフト装置は、前記軸に結合する円環状の第１ハブ及び第２ハブと、
　前記第１ハブの外周に配置され前記第１ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能であって前記第１歯にかみ合う第１ドグ歯が軸方向の端面に設けられた第１リングと、
　前記第２ハブの外周に配置され前記第２ハブに対して回転方向に係合可能かつ軸方向に移動可能であって前記第２歯にかみ合う第２ドグ歯が軸方向の端面に設けられた第２リングと、
　前記第１リングに取り付けられる第１フォークと、
　前記第２リングに取り付けられる第２フォークと、
　第１カム溝および第２カム溝が形成されたシフトドラムと、
　前記第１カム溝に係合する第１係合部が配置され、前記第１カム溝に沿って前記第１フォークを軸方向に移動させる第１ロッドと、
　前記第２カム溝に係合する第２係合部が配置され、前記第２カム溝に沿って前記第２フォークを軸方向に移動させる第２ロッドと、を備える変速機であって、
　前記シフトドラムは、前記第１ロッド及び前記第２ロッドを中立位置に設定する中立領域と、
　前記第２ドグ歯が前記第２歯にかみ合うように前記第２ロッドの軸方向の位置を設定し、前記第１歯にかみ合う前記第１ドグ歯のかみ合いを解除するように前記第１ロッドの軸方向の位置を設定する解除領域と、を備え、
　前記シフト装置は、前記第１ロッドと前記第１フォークとの間に介在し、前記解除領域において弾性力によって前記第１フォークを軸方向に付勢するばねと、
　前記ばねの弾性力とは別に、前記解除領域において前記第１ドグ歯と前記第１歯とを離隔させる軸方向の推力を前記第１リングに加える推力発生部と、を備えている変速機。
　前記第１フォークは、前記中立領域において、前記第１フォークに前記ばねの弾性力が加わらない状態で前記第１ロッドに軸方向の位置が固定されている請求項１記載の変速機。
　前記軸に配置され軸方向の端面に第３歯が設けられた第３ギヤを備え、
　前記第１リングは、前記第１ドグ歯が設けられた前記端面の反対側の軸方向の端面に、前記第３歯とかみ合う第３ドグ歯が設けられ、
　前記中立領域において、前記ばねに予荷重が加えられている請求項１又は２に記載の変速機。
　前記第１ロッド及び前記第１フォークの一方に、軸方向に延びる長穴が形成され、
　前記第１ロッド及び前記第１フォークの他方に、前記長穴の内側に配置されるピンが固定され、
　前記長穴は、前記解除領域において、前記長穴の内面と前記ピンとの間に軸方向の隙間が形成されるように、軸方向の長さが設定されている請求項１から３のいずれかに記載の変速機。
　前記ばねと前記第１フォークとの間に介在する弾性体を備え、
　前記弾性体の静ばね定数は、前記ばねの静ばね定数よりも小さい請求項１から４のいずれかに記載の変速機。
　前記シフトドラムは、前記解除領域において、前記第２ドグ歯が前記第２歯にかみ合うように前記第２ロッドの軸方向の位置を設定する前に、前記第１歯にかみ合う前記第１ドグ歯のかみ合いを解除するように前記第１ロッドの軸方向の位置を設定し始める請求項１から５のいずれかに記載の変速機。
　前記シフトドラムは、前記解除領域において、前記第１歯にかみ合う前記第１ドグ歯のかみ合いを解除するように前記第１ロッドを前記中立位置に設定した後、前記第２ドグ歯が前記第２歯にかみ合うように前記第２ロッドの軸方向の位置を設定する請求項６記載の変速機。