(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向へ伸長する同一軸線上に隣り合うようにして配置された入力軸および出力軸と、これら両軸の下方において両軸と平行に配置されたカウンタ軸と、各変速段位にそれぞれ対応して上記入力軸および出力軸と上記カウンタ軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速歯車対と、選択された変速段位に対応した所定の変速歯車対で入力軸からカウンタ軸を介して又は直接に出力軸へ動力が伝達されるように動力伝達経路を切り換える動力伝達切換機構とを備え、上記変速歯車対のうちカウンタ軸の回転を出力軸へ減速して伝達し得る減速歯車対の各歯車が共にカウンタ軸と出力軸との間で軸と一体回転する車両用の歯車式変速機において、
上記動力伝達切換機構が、軸に対して相対回転自在な前後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に当該軸に対して一体回転するように連結させ得る複数のシンクロメッシュ装置を備え、これらシンクロメッシュ装置のうち３速と４速とを切り換える３−４速切換用シンクロが上記入力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシュ装置は上記カウンタ軸上に配設されており、
該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ遊転歯車について、径方向サイズが大きいものほど、変速機ケース内の下部に設定された潤滑油貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線方向における中央に近くなるように、各歯車が配列されていることを特徴とする歯車式変速機構造。
【請求項２】
上記変速歯車対について、１速用変速歯車と２速用変速歯車とを組み合わせた１−２歯車ユニットをカウンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上記カウンタ遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側に配置し、５速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の歯車式変速機構造。
【請求項３】
上記カウンタ遊転歯車のうち、１速用変速歯車を歯車列の中央に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車式変速機構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、手動操作の歯車式変速機構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジン縦置き型の車両における手動操作の歯車式変速機として、入力軸と出力軸とが同一軸線上に隣り合うようにして配置されるとともに、これら両軸と平行にカウンタ軸が配置され、上記入力軸および出力軸と上記カウンタ軸とに対をなして互いに噛合する複数の変速歯車対が設けられた構造のものは、一般に良く知られている。
かかる歯車式変速機では、まず、入力軸の回転駆動力を減速歯車により一定の減速比で減速してカウンタ軸に伝達入力し、このカウンタ軸に伝達された回転駆動力を各段位毎に変速比の異なる変速歯車対によって出力軸側に伝達するタイプのものが一般的である。このタイプは、入力軸（インプットシャフト）とカウンタ軸との間で減速が行われるので、「インプット・リダクションギヤ・タイプ」と呼ばれている。
【０００３】
ところが、このインプット・リダクションギヤ・タイプの変速機の場合、上記減速歯車が入力軸側／カウンタ軸側ともに軸に固定して設けられており、例えば以下に述べるような種々の難点がある。すなわち、
▲１▼  カウンタ軸と出力軸の変速歯車対において、まず減速された大きな駆動トルクが入力されるため、例えば、歯幅や軸径さらには入力軸とカウンタ軸の軸間距離などを大きく設定するなど、各歯車および軸について強度・剛性を高く設定する必要があり、変速機の小型軽量化を図ることが困難となる。
▲２▼  車両停止状態でエンジンを回転させる、所謂、アイドリング時、全ての遊転歯車がカウンタ軸の回転に伴って空転させられる関係上、エンジンの回転変動に伴う歯車騒音（所謂、アイドル歯打ち音）が大きくなる。
▲３▼  カウンタ軸が上記減速歯車対によって減速されて大きなトルクで駆動され、さらに各変速歯車対でそのギヤ比に応じてトルク増幅されるため、例えばシンクロメッシュ機構を含む変速段位の切換機構に作用する慣性重量が（つまり、所謂イナーシャが）大きくなり、シフト操作力の低減を図ることが難しい。
【０００４】
このような諸問題に対して、例えばヨーロッパ特許出願第２１９２４０号（以下、これを従来技術１という）に示されるように、カウンタ軸と出力軸（アウトプットシャフト）との間で減速を行う「アウトプット・リダクションギヤ・タイプ」のものが考えられている。
かかるタイプの歯車式変速機の場合には、カウンタ軸には入力軸の回転トルクが増幅されることなく伝達されるので、各変速歯車への入力負荷が小さくなる。また、入力軸とカウンタ軸との間に固定的な減速歯車対が介在していないので、従来のようにシンクロメッシュ装置の作動にかかる減速歯車対のギヤ比の影響が及ぶことはなく、シンクロメッシュ装置に作用するイナーシャもそれだけ小さくなる。
更に、上記従来技術１の場合には、変速段位の切換を行うシンクロメッシュ装置が全て入力軸上に配置されており、入力軸上の変速歯車は全て軸に対して相対回転自在な遊転歯車となるので、アイドル時（つまりニュートラル時）には入力軸のみが回転し、該軸上の変速歯車は全く回転せず、したがって、変速歯車によるアイドル歯打ち音を無くすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、アウトプット・リダクションギヤ・タイプとすることにより、従来のインプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機における不具合に対処することが基本的には可能となるのであるが、このアウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機においても、その実用化に際しては、様々の解決すべき技術的課題あるいはより一層の改良が望まれる種々の具体的な技術事項がある。
【０００６】
その一つに、カウンタ軸の回転速度の増大に伴って発生する諸問題がある。すなわち、従来のインプット・リダクションギヤ・タイプの変速機の場合、カウンタ軸は入力軸との間に設けられた減速歯車対のギヤ比に応じて減速され、その減速比は基本的に変速段位に関係なく一定である。つまり、この場合には、カウンタ軸の回転数は、変速段位に拘わらず、入力軸の回転数よりも低くなる。
ところが、上記アウトプット・リダクションギヤ・タイプの変速機の場合には、カウンタ軸は選択された変速段位の歯車対のギヤ比に応じて変速され、ある程度以上の高速段位では、増速されて入力軸よりも回転数が高くなる。
すなわち、この場合には、各変速歯車対のギヤ比が同じであるとすれば、一定以上の変速段位では、カウンタ軸の回転数は、インプット・リダクションギヤ・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
【０００７】
そして、アウトプット・リダクションギヤ・タイプとすることによってこのようにカウンタ軸の回転速度が増大した場合、上記従来技術１のようにシンクロメッシュ装置を全て入力軸上に配置すると、入力軸上の変速歯車は全て軸に対して相対回転自在な遊転歯車となり、特に減速比の大きい１速用および後退用（リバース）歯車対について、小径歯車が入力軸上の遊転歯車となる関係上、後で詳しく説明するように、高速段位においてこれら歯車の軸（入力軸）に対する遊転時の相対回転速度が非常に高くなり、その軸受について焼き付き等の不具合が生じるおそれがある。特に、リバース遊転歯車の場合には、アイドル歯車の作用により軸の回転とは逆方向に回転し、当該軸との相対回転差が極めて大きくなるという現象が生じる。
【０００８】
かかる問題を直接に意識したものではないが、例えば特開平２−９３１５１号公報（以下、これを従来技術２という）では、シンクロメッシュ装置のうち３速と４速とを切り換える３−４速切換用シンクロを除いて、他のシンクロメッシュ装置をカウンタ軸上に配設したアウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機が開示されている。
シンクロメッシュ装置をこのように配置した場合には、減速比の大きい１速用および後退用（リバース）歯車対について、小径歯車が入力軸と一体回転する固定歯車となり、上述の問題を解消することが可能になる。
なお、この従来技術２に係る歯車式変速機では、リバース歯車対がカウンタ軸上で歯車列の最も入力側に配置されている。
【０００９】
ところで、歯車式変速機では、変速歯車の噛み合い部分や遊転歯車の軸受部、あるいはその他の潤滑を要する各部分への潤滑油の供給は、一般に、変速機ケース内の下部に一定レベルまで貯えられた潤滑油を、下方側の軸（カウンタ軸）に設けられた歯車（カウンタ歯車）の回転力で掻き上げて行われる。
このとき、掻き上げられた潤滑油は、その大部分がケース内壁に衝突し、この内壁にある程度沿って落下することにより、熱を奪われてある程度冷却された上で必要箇所に供給される。
【００１０】
ところが、車両走行中、急加速や急減速が行われた際や坂道を走行する際などには、カウンタ軸下方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケースに対して相対的に傾斜し、歯車列の端部側に設けたカウンタ歯車では潤滑油の有効な掻き上げは期待できず、潤滑油は歯車列の比較的中央側に設けられたカウンタ歯車によってのみ掻き上げられることになる。
このような場合、歯車列の比較的中央側に設けられたカウンタ歯車の径方向サイズが小さければ、オイル掻き上げ量が不足し、潤滑油の冷却や必要箇所への供給に支障を来すおそれがある。
【００１１】
また、上述のように、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの変速機の場合には、一定以上の高速段位では、カウンタ軸の回転数はインプット・リダクションギヤ・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
したがって、カウンタ軸の回転により該軸に設けたカウンタ歯車で潤滑油を掻き上げる際には、カウンタ軸の高速回転化に伴ってオイル（潤滑油）の撹拌抵抗が大きくなり、インプット・リダクションギヤ・タイプの場合に比べて油温の上昇が大きく、良好な潤滑性を維持することが難しくなるという問題がある。
この問題に対しては、撹拌抵抗を小さくするため、潤滑油の量をある程度減らしてオイルレベルを下げることが有効であるが、このようにオイルレベルを低くした場合には、前述の油面の傾斜によるオイル掻き上げ量の不足の問題がより顕著なものとなる。
この点に関して、上記従来技術２の場合には、通常、１速用の場合と並んでカウンタ歯車の径方向サイズが大きいリバース歯車対がカウンタ軸の入力側端部に配置されているので、より不利になる。
【００１２】
そこで、この発明は、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機において、油面の傾斜が生じた場合でも有効にオイル掻き上げ量を確保して良好な潤滑性が得られるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このため、本願の請求項１に係る発明(以下、第１の発明という)は、車両前後方向へ伸長する同一軸線上に隣り合うようにして配置された入力軸および出力軸と、これら両軸の下方において両軸と平行に配置されたカウンタ軸と、各変速段位にそれぞれ対応して上記入力軸および出力軸と上記カウンタ軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速歯車対と、選択された変速段位に対応した所定の変速歯車対で入力軸からカウンタ軸を介して又は直接に出力軸へ動力が伝達されるように動力伝達経路を切り換える動力伝達切換機構とを備え、上記変速歯車対のうちカウンタ軸の回転を出力軸へ減速して伝達し得る減速歯車対の各歯車が共にカウンタ軸と出力軸との間で軸と一体回転する車両用の歯車式変速機、つまり、所謂アウトプット・リダクションギヤ・タイプの車両用歯車式変速機を前提としたもので、上記動力伝達切換機構が、軸に対して相対回転自在な前後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に当該軸に対して一体回転するように連結させ得る複数のシンクロメッシュ装置を備え、これらシンクロメッシュ装置のうち３速と４速とを切り換える３−４速切換用シンクロが上記入力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシュ装置は上記カウンタ軸上に配設されている。
そして、該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ遊転歯車について、径方向サイズが大きいものほど、変速機ケース内の下部に設定された潤滑油貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線方向における中央に近くなるように、各歯車が配列されていることを特徴としたものである。
【００１５】
また、本願の請求項２に係る発明(以下、第２の発明という)は、上記第１の発明において、上記変速歯車対について、１速用変速歯車と２速用変速歯車とを組み合わせた１−２歯車ユニットをカウンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上記カウンタ遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側に配置し、５速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に設けたことを特徴としたものである。
【００１６】
また更に、本願の請求項３に係る発明(以下、第３の発明という)は、上記第１または第２の発明において、上記カウンタ遊転歯車のうち、１速用変速歯車を歯車列の中央に配置したことを特徴としたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る歯車式変速機ＴＭの全体構成を概略的に示す縦断面説明図である。この図に示すように、上記変速機ＴＭでは、変速機ケース１０内において、入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとが同一軸線上に隣り合うようにして配置されると共に、その下方に、これら両軸Ｓｉ,Ｓｏと平行にカウンタ軸Ｓｃが配置されている。そして、各変速段位にそれぞれ対応し相互に噛合する複数の歯車対１Ｇ〜６Ｇが、上記入力軸Ｓｉおよび出力軸Ｓｏとカウンタ軸Ｓｃとに対をなして設けられている。
【００１８】
尚、上記変速機ＴＭは、後で詳しく説明するように、カウンタ軸Ｓｃの回転を出力軸Ｓｏへ減速して伝達し得る減速歯車対４Ｇの各歯車４Ｇｃ,４Ｇｏが共にカウンタ軸Ｓｃと出力軸Ｓｏとの間で軸と一体回転するように構成された、所謂、アウトプット・リダクションギヤ・タイプのもので、上記減速歯車対４Ｇは、好ましくは、カウンタ軸Ｓｃの後端部（出力側端部）に配置されている。
また、上記変速機ＴＭは、例えば、エンジン縦置きの所謂ＦＲ型の自動車に搭載されるもので、前進５段，後退１段の変速段を有し、例えばその第４速が、入力軸Ｓｉと出力軸Ｓｏとを直結させる直結段を構成するようになっている。
【００１９】
上記歯車式変速機ＴＭの入力軸Ｓｉは、その入力側（前端側：図１における左端側）がクラッチ１を介してエンジン出力軸（不図示）に連結される一方、出力側（後端側：図１における右端側）は出力軸Ｓｏの入力側端部（前端部）と組み合わされている。また、この出力軸Ｓｏの出力側（後端側：図１における右端側）は、後輪側へ駆動力を伝えるプロペラシャフト（不図示）に最終的に連結されるようになっている。
そして、上記変速機ケース１０には、ケース内壁から内側へ張り出す複数の軸支部１１〜１３が設けられ、これら軸支部１１〜１３に、上記入力軸Ｓｉ，出力軸Ｓｏおよびカウンタ軸Ｓｃを各々回転自在に支承する軸受がそれぞれ配設されている。尚、最も入力側（前側：図１における左側）の軸支部１１はフロントカバー１５によってその入力側が覆われている。
【００２０】
上記変速機ＴＭは、上述のように、前進５段，後退１段の変速段を有するもので、これらの各変速段位に対応して６組の変速歯車対１Ｇ〜６Ｇが設けられている。
本実施の形態では、これら６組の歯車対１Ｇ〜６Ｇについて、５速用歯車対５Ｇと後退用歯車対６Ｇとが組み合わされて５−Ｒ歯車ユニットが、１速用歯車対１Ｇと２速用歯車対２Ｇとが組み合わされて１−２歯車ユニットが、また、３速用歯車対３Ｇと４速用歯車対４Ｇとが組み合わされて３−４歯車ユニットが、それぞれ構成されている。
【００２１】
そして、これら歯車ユニットは、上記歯車列において入力側（前側）から、５−Ｒ歯車ユニット，１−２歯車ユニットおよび３−４歯車ユニットの順に配置されている。つまり、各歯車ユニットのうち、１−２歯車ユニットが歯車列の中央に配置されている。
また、上記５−Ｒ歯車ユニットでは後退用変速歯車対６Ｇが、１−２歯車ユニットでは２速用変速歯車対２Ｇが、３−４歯車ユニットでは４速用変速歯車対４Ｇが、それぞれ当該歯車ユニットにおける出力側（後側）に配置されている。
すなわち、上記６組の歯車対１Ｇ〜６Ｇは、入力側（前側）から、５速用歯車対５Ｇ，後退用歯車対６Ｇ，１速用歯車対１Ｇ，２速用歯車対２Ｇ，３速用歯車対３Ｇおよび４速用歯車対４Ｇの順番で配列されている。
【００２２】
また、本実施の形態では、上記各歯車対１Ｇ〜６Ｇについて、カウンタ軸Ｓｃ側に設けられた歯車（カウンタ歯車１Ｇｃ〜６Ｇｃ）は、３速用および４速用のもの３Ｇｃ及び４Ｇｃが、軸（カウンタ軸Ｓｃ）と共に一体的に回転する固定歯車として形成される一方、他の全てのカウンタ歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ及び６Ｇｃは軸（カウンタ軸Ｓｃ）に対して相対的に回転自在な遊転歯車として形成されている。
尚、従来、良く知られているように、後退用歯車対６Ｇの場合は、その固定歯車６Ｇｃと遊転歯車６Ｇｉとは、図示しないアイドル歯車（リバース・アイドル歯車）を介して噛み合っており、このリバース・アイドル歯車によって、被駆動歯車が前進用の歯車対の場合と反対方向に回転するようになっている。
【００２３】
上記４速用歯車対（減速歯車対）４Ｇについては、片方（カウンタ歯車４Ｇｃ）がカウンタ軸Ｓｃの後端部（出力側端部）に該軸Ｓｃと共に一体的に回転する固定歯車として設けられる一方、他方（出力歯車４Ｇｏ）は出力軸Ｓｏの前端部（入力側端部）の近傍に該軸Ｓｏと一体的に回転する固定歯車として設けられている。尚、この４速用の出力歯車４Ｇｏは、例えば、出力軸Ｓｏの前端部（入力側端部）に装着されたニードル軸受Ｂ４を介して入力軸Ｓｉの後端部（出力側端部）に回転自在に組み付けられており、入力軸Ｓｉに対しては相対的に回転自在である。
そして、上記４速用のカウンタ歯車４Ｇｃと出力歯車４Ｇｏとで所定のギヤ比の減速歯車対４Ｇが形成されている。
【００２４】
すなわち、カウンタ軸Ｓｃの回転を出力軸Ｓｏへ減速して伝達し得る減速歯車対４Ｇの各歯車４Ｇｃ,４Ｇｏが共にカウンタ軸Ｓｃと出力軸Ｓｏとの間で軸と一体回転するようになっており、減速歯車対４Ｇをこのようにレイアウトすることにより、上述のように、所謂アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機ＴＭが構成されている。このアウトプット・リダクションギヤ・タイプの変速機ＴＭでは、アイドリング時など、ニュートラル状態でカウンタ軸Ｓｃが空転することはない。
【００２５】
上記各遊転歯車の間には、前後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に軸（この場合は入力軸Ｓｉ）に対して一体回転するように連結させ得るシンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃが配設されている。この場合、１−２歯車ユニットおよび５−Ｒ歯車ユニットについては、そのカウンタ歯車が全て遊転歯車とされている関係上、１速と２速とを切り換える１−２速切換用シンクロＹａおよび５速と後退段（リバース）とを切り換える５速−Ｒ切換用シンクロＹｃはカウンタ軸Ｓｃ上に設けられる。一方、３−４歯車ユニットについては、その入力歯車が遊転歯車とされている関係上、３速と４速とを切り換える３−４速切換用シンクロＹｂは入力軸Ｓｉ上に設けられることになる。
【００２６】
上記各シンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃは、従来から良く知られているものと同じものであるが、例えば５速−Ｒ切換用のものＹｃを例にとって、その基本的な構成の概略を説明すれば、例えば図２に示すように、軸（カウンタ軸Ｓｃ）に対して例えばスプライン嵌合されたシンクロナイザハブ２１と、該ハブ２１の外周上に複数個設けられたシンクロナイザキー２２と、前後一対のシンクロナイザリング２３,２４と、各シンクロナイザリング２３,２４と対向配置されたギヤ側リング部材２５,２６と、上記シンクロナイザキー２２の外側に位置してシフトフォーク３０によって前後いずれかに移動させられ得るシンクロナイザスリーブ２７とを備えて構成され、このシンクロナイザスリーブ２７の前後いずれかへの移動に応じて、歯車５Ｇｃ又は６Ｇｃが軸Ｓｃと一体的に回転させられるようになっている。
【００２７】
以上の構成において、シフトレバー２の切換操作で４速以外の他の変速段のいずれかが選択されると、当該変速段の遊転歯車が軸と一体的に回転するように該軸に対して連結され、この遊転歯車が対をなす固定歯車と噛み合った状態で回転することによりカウンタ軸Ｓｃが駆動される。このカウンタ軸Ｓｃの回転が上記減速歯車対４Ｇで減速されながら出力軸Ｓｏに伝達される。
一方、シフトレバー２が他の変速段から４速に切り換えられた場合には、出力軸Ｓｏが入力軸Ｓｉに対して連結されることにより、入力側と出力側とが直結されるようになっている。
【００２８】
本実施の形態では、各変速歯車対１Ｇ〜６Ｇの変速比や各歯車の歯数を、例えば表１のように設定するとともに、当該歯車式変速機を実車に搭載して、種々の実験やシュミレーションを行った。
上記表１より、減速比は、１速用歯車対１Ｇが最も大きく、次いで、リバース用歯車対６Ｇ、２速用歯車対２Ｇの順であることが分かる。尚、比較例としては、従来のインプット・リダクションギヤ・タイプで、変速比が同一に設定されたものを用いた。
【００２９】
【表１】
0003697790.tif 000002
【００３０】
ところで、歯車の計算寿命は、歯車の歯元応力σと回転数Ｎとに直接的に関係し、これらの間には、次式▲１▼に示す関係が成立することが知られている。
σx・Ｎ＝constant（定数） … ▲１▼
上記歯元応力σは当該歯車の伝達トルクに比例するので、計算寿命は、伝達トルクのｘ乗および回転数Ｎにそれぞれ比例して減少することになる。
本実施の形態に係る歯車式変速機ＴＭの場合、アウトプット・リダクションギヤ・タイプであり、入力軸Ｓｉからカウンタ軸Ｓｃに動力が伝達される際には回転数が減速されない（つまり、入力軸Ｓｉの回転トルクが増幅されない）ので、入力軸とカウンタ軸との間にそれぞれ軸と一体回転する固定歯車でなる減速歯車対が設けられた従来タイプ（インプット・リダクションギヤ・タイプ）のものに比べて、減速歯車対４Ｇを除く他の変速歯車対１Ｇ〜３Ｇ,５Ｇの寿命は大幅に向上する。
【００３１】
従って、この変速歯車対の寿命向上分だけ、各変速歯車の径あるいは幅方向についてサイズダウンが可能となる。尚、歯幅方向のサイズダウンについては、歯車ノイズとの関係で制限されることもあるので、本実施の形態では、主として、各変速歯車の径方向のサイズダウンを行うことにより、入力軸Ｓｉとカウンタ軸Ｓｃとの軸間距離を短くし、変速機ＴＭの小型化を図るようにした。
【００３２】
尚、減速歯車対４Ｇについては、カウンタ軸Ｓｃの回転がこの歯車対４Ｇで減速されて（回転トルクが増幅されて）出力軸Ｓｏに伝達される関係上、従来タイプに比べて計算寿命が短くなる。
そこで、本実施の形態では、この減速歯車対４Ｇについては、歯幅を大きくし、また、歯車表面に施すショットピーニング条件を向上させることなどにより、その寿命低下を補う対策を施した。
【００３３】
また、変速時のシフト操作力については、シフト操作力をＦｓ，歯車列のイナーシャをＩｇ，クラッチのイナーシャをＩｃ，回転速度差をＮｄ，回転抵抗をＴｒ，シンクロ容量Ｃｓ，リンク効率をηとすれば、次式▲２▼で表されることが知られている。
Ｆｓ＝｛（Ｉｇ＋Ｉｃ）・Ｎｄ＋Ｔｒ｝／（Ｃｓ・η） … ▲２▼
このように、シフト操作力Ｆｓは、歯車列およびクラッチのイナーシャＩｇ及びＩｃの影響を大きく受ける。従って、これらのイナーシャを低減することによってシフト操作力Ｆｓを軽くすることができる。
【００３４】
表２は、例えば２速へのシフト時を例にとって、イナーシャの算出結果を示したものである。この表２は、従来のインプット・リダクションギヤ・タイプで、全シンクロメッシュ装置が入力軸上に配置されたもの（比較例）のイナーシャを１００とし、これを基準にして各場合におけるイナーシャ比を表したものである。また、参考例として、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機において、全シンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃを入力軸Ｓｉ上に配置したもの，５速−Ｒ切換用シンクロのみ，或いは１−２速切換用シンクロのみを、それぞれカウンタ軸Ｓｃ上に配置した場合のイナーシャも示した。
【００３５】
【表２】
0003697790.tif 000003
【００３６】
表２より、変速機をアウトプット・リダクションギヤ・タイプとすることによってイナーシャが大幅に低減されることが分かる。
従って、変速機をアウトプット・リダクションギヤ・タイプとすることによってシフト操作力が大幅に低減され、これにより、各シンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃのシンクロ容量を従来よりも低く設定することが可能になる。すなわち、シンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃを小型化することができるのである。
【００３７】
また、上記表２より、イナーシャを低減するには、全てのシンクロメッシュ装置Ｙａ〜Ｙｃを入力軸Ｓｉ上に配置するのが良いと思われるが、本実施の形態では、さらに焼き付きの問題に対処するために、各シンクロメッシュ装置Ｙａ,Ｙｂ,Ｙｃの配置を決めるようにした。
【００３８】
アウトプット・リダクションギヤ・タイプの変速機では、上述のように、カウンタ軸Ｓｃの回転数は、従来タイプのもの（常に入力軸よりも減速され、また、この入力回転数に比例する）と違って、変速段位によって異なり、ある程度以上の高速段位では、増速されて入力軸Ｓｉよりも高くなる。
図５は、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの変速機と従来タイプの変速機とについて、エンジンの回転数が一定であるという条件下で各変速段位におけるカウンタ軸の回転数の違いをグラフ化して示したものである。□印がアウトプット・リダクションギヤ・タイプを示し、■印が従来タイプを示している。
このグラフから良く分かるように、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの場合には、カウンタ軸Ｓｃは変速段位によって回転数が変わり、しかも、高速段位では、従来タイプのものよりも超高速で回転する。また、リバースでは逆転方向に回転してしまう。
【００３９】
このようにカウンタ軸の回転速度が増大した場合、前述の従来技術１のようにシンクロメッシュ装置を全て入力軸上に配置すると、入力軸上の変速歯車は全て軸に対して相対回転自在な遊転歯車となり、特に減速比の大きい１速用および後退用（リバース）歯車対について、小径歯車が入力軸上の遊転歯車となる関係上、高速段位においてこれら歯車の軸（入力軸）に対する遊転時の相対回転速度が非常に高くなり、その軸受について焼き付き等の不具合が生じるおそれがある。特に、リバース遊転歯車の場合には、アイドル歯車の作用により軸の回転とは逆方向に回転し、当該軸との相対回転差が極めて大きくなるという現象が生じる。
【００４０】
このため、本実施の形態では、５速と後退段（リバース）とを切り換える５速−Ｒ切換用シンクロＹｃと、１速と２速とを切り換える１−２速切換用シンクロＹａとがカウンタＳｃ軸上に配置されているので、リバース歯車対６Ｇおよび１速用歯車対１Ｇの小径歯車６Ｇｉ,１Ｇｉは共に入力軸Ｓｉと一体的に回転する固定歯車として設けられることになり、変速段位に拘わらず一定の回転数（入力軸Ｓｉの回転数）で回転する。また、遊転歯車としてカウンタ軸上に設けられる大径歯車は、これよりもカウンタ軸との相対回転数が低くなるので、アウトプット・リダクションギヤ・タイプで上記両シンクロメッシュ装置Ｙａ,Ｙｃを入力軸Ｓｉ上に配置した場合のように、リバース歯車対６Ｇおよび１速用歯車対１Ｇの各遊転歯車と入力軸Ｓｉとの間に生じるような大きな相対回転数差は生じることがなくなる。
【００４１】
しかしながら、上述のように、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの場合には、高速段位でのカウンタ軸Ｓｃの回転数が極めて高いので、やはり、カウンタ軸Ｓｃ上の遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ及び６Ｇｃについては、遊転時における軸受の潤滑条件は厳しいものとなる。
本実施の形態では、図１に示されるように、変速機ケース１０の最も前側（入力側）の軸支部１１の壁部を貫通して給油通路１６が設けられ、該給油通路１６の前端は、フロントカバー１５の内周部に装着されたシール部材１５ｓでその前部が閉塞されたオイル溜め１７内に開口している。一方、上記給油通路１６の後端は、軸支部１１の後方の変速機ケース１０内に開口している。
【００４２】
上記５速用変速歯車対５Ｇ及び後退用変速歯車対６Ｇの上方には、具体的には図示しなかったが、斜め前方に傾斜した樋状のオイルパスが配設されており、このオイルパスの前端部は、上記給油通路１６の後端開口部の直上方に位置している。
また、カウンタ軸Ｓｃには、その軸線に沿って延びる軸内のオイル通路Ｌｃが設けられており、この軸内オイル通路Ｌｃから分岐して各遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ及び６Ｇｃの軸受部に至る分岐オイル孔がそれぞれ設けられている。このような構成によれば、カウンタ軸Ｓｃ上の歯車で掻き上げられて変速機ケース１０の内壁に衝突し、この内壁にある程度沿って落下する潤滑油は上記オイルパスに収集された後、給油通路１６およびオイル溜め１７を介して、上記軸内通路Ｌｃ内へ効率良く導かれ、上記各遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ及び６Ｇｃの軸受部に供給されるようにすることができる。
【００４３】
本実施の形態では、通常の歯車式変速機の場合と同様に、上記変速機ＴＭのケース１０内における下部には潤滑油が一定レベル（図１における破線直線参照）まで貯えられており、各変速歯車対１Ｇ〜６Ｇの噛み合い部分や遊転歯車１Ｇｉ〜３Ｇｉ,５Ｇｉ及び６Ｇｉの軸受部、あるいはその他の潤滑を要する部分への潤滑油の供給は、上記変速機ケース１０内の下部に貯えられた潤滑油を、下方側の軸であるカウンタ軸Ｓｃに設けられた歯車の回転力で掻き上げて行われる。そして、このとき、掻き上げられた潤滑油は、その大部分がケース１０の内壁に衝突し、この内壁にある程度沿って落下することにより、熱を奪われてある程度冷却された上で必要箇所に供給されるようになっている。
なお、潤滑油の液面レベルは、エンジン停止状態では、図１の破線直線よりも高く、カウンタ軸Ｓｃの中心軸付近にあるが、エンジンが駆動されると上記のようにオイルが掻き上げられるので、この状態での液面レベルは図１の破線直線程度まで低下するのである。
【００４４】
ただし、カウンタ軸Ｓｃが高速回転するため、オイル量については従来と同程度に多くすることはできない。
図６のグラフは、カウンタ軸Ｓｃの回転数が最も高くなる５速における潤滑油の油温の車速に対する変化特性を測定した結果を示したものである。
このグラフにおいて、黒の丸印（●：実線折れ線Ａ１）はアウトプット・リダクションギヤ・タイプで潤滑油量を従来と同様とした場合を示し、白の丸印（○：破線折れ線Ａ２）はアウトプット・リダクションギヤ・タイプで潤滑油量を従来よりも少なくした場合を示している。また、黒の三角印（▲：実線折れ線Ｂ）は、比較例として従来のインプット・リダクションギヤ・タイプ（つまり、カウンタ軸の回転数が変速段位に拘わらず一定で入力回転数に比例するタイプ）の変速機で潤滑油量を従来通りとした場合を示している。
【００４５】
更に、図６における一点鎖線のグラフＣは、噛み合い損失だけの場合の油温の計算値を示しており、後述する計算式（▲３▼）により、実車における油温データ（図６参照）及び撹拌抵抗の実測データ（以下に述べる図７参照）に基づいて算出したものである。
図７のグラフは、図６における場合と同様の変速機における撹拌抵抗トルクの車速および入力軸回転数に対する変化を示したもので、各符号（●，○，▲）の示すところは図６の場合と同様である。
【００４６】
単位時間当たりの発熱量と放熱量の算出式より、油温安定時における熱平衡式として次式▲３▼が得られる。上述のように、図６における一点鎖線のグラフは、この式▲３▼による演算結果に基づいたものである。
ＴD・２π・Ｎ／６０＝Ｋ・（Ｔ1−Ｔ2） … ▲３▼
ここに、各符号は以下の内容を表している。
・ＴD：ギヤ噛み合い損失トルク＋撹拌抵抗トルク
・Ｎ ：入力回転数
・Ｋ ：放熱性を表す係数で、変速機の外形形状や冷却風量などによって定まる。カウンタ軸の回転に伴うギヤによるオイルの掻き上げ性は、この係数に影響を及ぼす。
・Ｔ1：潤滑油温
・Ｔ2：外気温
【００４７】
以上より、アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機では、潤滑油温度の上昇を抑制する上で、潤滑油量を少なくした方が有利であることが分かる。
尚、この潤滑油量の低減に伴うオイル撹拌抵抗増大の抑制により、動力伝達効率の低下も抑制されることになる。
【００４８】
また、変速機ケース１０の下部は、図３および図４から良く分かるように、下方への張り出しをできるだけ抑制してコンパクト化を図るために、カウンタ軸Ｓｃ上の歯車の外径にほぼ沿った断面形状を有している。
更に、入力側から５個並べられたカウンタ歯車５Ｇｃ,６Ｇｃ,１Ｇｃ,２Ｇｃ及び３Ｇｃに対応するオイル貯留部と、カウンタ軸Ｓｃの出力側端部付近に配置されたカウンタ歯車４Ｇｃに対応するオイル貯留部との間には、両者間をより円滑に連通させるための下方に窪んだオイルパス部１０ａが設けられている。
【００４９】
上記カウンタ軸Ｓｃの下方に貯えられた潤滑油は、車両走行中、急加速や急減速が行われた際や坂道を走行する際などには、図１において１点鎖線の傾斜直線で示されるように、その油面が変速機ケース１０に対して相対的に傾斜し、カウンタ軸Ｓｃの歯車列の端部側に設けた歯車では潤滑油の有効な掻き上げは期待できず、潤滑油は歯車列の比較的中央側に設けられた歯車によってのみ掻き上げられることになる。
そして、このような場合、歯車列の比較的中央側に設けられた歯車のサイズが小さければ、オイル掻き上げ量が不足し、潤滑油の冷却や必要箇所への供給に支障を来すおそれがある。
【００５０】
この問題に対して、本実施の形態では、カウンタ軸Ｓｃに対しそれぞれ相対回転自在なカウンタ遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ,６Ｇｃについて、径方向サイズが大きいものほど歯車列の中央に近くなるように各歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ,６Ｇｃを配列した。
すなわち、前述のように、３組の歯車ユニットのうち１−２歯車ユニットがカウンタ歯車列の中央に配置されるとともに、上記６組の歯車対１Ｇ〜６Ｇは、入力側（前側）から、５速用歯車対５Ｇ，後退用歯車対６Ｇ，１速用歯車対１Ｇ，２速用歯車対２Ｇ，３速用歯車対３Ｇおよび４速用歯車対４Ｇの順番で配列されている。
これを、カウンタ遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ,６Ｇｃについて言えば、最も変速比が大きい１速用変速歯車１Ｇｃが歯車列の中央に配置され、５速用変速歯車５Ｇｃがカウンタ軸の入力側端部に設けられると共に、２番目に変速比が大きい後退用変速歯車６Ｇｃがその中央側に配置されている。
【００５１】
また、このような歯車配置によれば、カウンタ遊転歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ,５Ｇｃ,６Ｇｃについて、各々の下端外径部を繋ぐ包絡線Ｌｈ（図１における１点鎖線曲線参照）が下方に向かって湾曲することとなる。
そして、本実施の形態では、この包絡線Ｌｈの下端部が、変速機ケース１０内の下部に設定された潤滑油貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線方向における略中央に位置するように設定されている。
【００５２】
したがって、車両走行中、急加速や急減速が行われた際や坂道を走行する際などに、上記カウンタ軸Ｓｃの下方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケース１０に対して相対的に傾斜し、カウンタ軸Ｓｃの歯車列の端部側に設けた歯車では潤滑油の有効な掻き上げが期待できない場合でも、油面の傾斜に追随して歯車列の比較的中央側に設けられた歯車１Ｇｃ,２Ｇｃ及び６Ｇｃにより効果的に潤滑油を掻き上げることができる。
すなわち、潤滑油量を少なくした場合において潤滑油の油面に傾斜が生じた際でも、かかる状況に対応して有効にオイル掻き上げ量を確保することができるのである。
【００５３】
特に、径方向サイズが最も大きい１速用遊転歯車１Ｇｃと３番目に大きい２速用遊転歯車２Ｇｃとをカウンタ歯車としてを有する１−２歯車ユニットがカウンタ遊転歯車列の中央に配置されるとともに、径方向サイズが２番目に大きいリバース遊転歯車６Ｇｃが上記１速用遊転歯車１Ｇｃに隣り合って配設されおり、しかも、径方向サイズが最も大きい１速用遊転歯車１Ｇｃがカウンタ軸Ｓｃ上の遊転歯車列の中央に位置しているので、より確実に、潤滑油の油面に傾斜に対応することができる。
【００５４】
尚、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
本願の第１の発明によれば、所謂アウトプット・リダクションギヤ・タイプの車両用歯車式変速機において、シンクロメッシュ装置のうち３速と４速とを切り換える３−４速切換用シンクロが入力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシュ装置はカウンタ軸上に配設されており、該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ遊転歯車について、径方向サイズが大きいものほど、変速機ケース内の下部に設定された潤滑油貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線方向における中央に近くなるように、各歯車が配列されているので、車両走行中、急加速や急減速が行われた際や坂道を走行する際などに、上記カウンタ軸の下方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケースに対して相対的に傾斜し、カウンタ軸の歯車列の端部側に設けた歯車では潤滑油の有効な掻き上げが期待できない場合でも、油面の傾斜に追随して歯車列の比較的中央側に設けられた歯車により効果的に潤滑油を掻き上げることができる。
すなわち、潤滑油量を少なくした場合において潤滑油の油面に傾斜が生じた際でも、かかる状況に対応して有効にオイル掻き上げ量を確保することができるのである。
【００５７】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には、上記第１の発明と同様の効果を奏することができる。特に、変速歯車対について、１速用変速歯車と２速用変速歯車とを組み合わせた１−２歯車ユニットをカウンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上記カウンタ遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側に配置し、５速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に設けたので、カウンタ遊転歯車のうち径方向サイズが大きい３つの歯車が中央側に並ぶこととなり、常にこの３つの歯車でオイルを掻き上げることができるので、より確実に潤滑油の油面の傾斜に対応することができる。また、カウンタ軸上の後退用変速歯車（リバース遊転歯車）を中央側に配置したことにより、該歯車は常に潤滑油と接触することとなるので、アウトプット・リダクションギヤ・タイプにおいて問題となるリバース遊転歯車の潤滑条件が有利となる。
【００５８】
また、更に、本願の第３の発明によれば、基本的には、上記第１または第２の発明と同様の効果を奏することができる。特に、カウンタ遊転歯車のうち、径方向サイズの最も大きい１速用変速歯車を歯車列の中央に配置したので、より一層確実に、潤滑油の油面に傾斜に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係る歯車式変速機の全体構成を概略的に示す縦断面説明図である。
【図２】  上記歯車式変速機のシンクロメッシュ装置の基本構成を概略的に示す説明図である。
【図３】  上記歯車式変速機の下部構造を示すもので図１におけるIII−III線方向に沿った部分縦断面説明図である。
【図４】  上記歯車式変速機の下部構造を示すもので図１におけるIV−IV線方向に沿った部分縦断面説明図である。
【図５】  各変速段位におけるカウンタ軸の回転数を示すグラフである。
【図６】  潤滑油の油温の車速に対する変化を示すグラフである。
【図７】  潤滑油の撹拌抵抗トルクの車速に対する変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１Ｇ…１速用変速歯車対
１Ｇｃ…１速用カウンタ遊転歯車
２Ｇ…２速用変速歯車対
２Ｇｃ…２速用カウンタ遊転歯車
３Ｇ…３速用変速歯車対
３Ｇｃ…３速用カウンタ歯車
４Ｇ…４速用変速歯車対（減速歯車対）
５Ｇ…５速用変速歯車対
５Ｇｃ…５速用カウンタ遊転歯車
６Ｇ…後退用変速歯車対
６Ｇｃ…後退用カウンタ遊転歯車
Ｓｃ…カウンタ軸
Ｓｉ…入力軸
Ｓｏ…出力軸
Ｌｈ…包絡線
ＴＭ…歯車式変速機
Ｙａ…１−２速切換用シンクロメッシュ装置
Ｙｂ…３−４速切換用シンクロメッシュ装置
Ｙｃ…５速−Ｒ切換用シンクロメッシュ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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