(57)【要約】【課題】スリーブの過度な移動によるプランジャの飛び出しが防止された変速機を提供する。【解決手段】変速機は、トルクを伝達する軸と同軸に配置されるスリーブと、前記スリーブの内面に押しつけられるプランジャとを有し、前記スリーブの軸方向移動によって変速比が切り替わる歯車伝動機構と、前記歯車伝動機構を収納するケースと、前記ケースの内面から前記スリーブに向けて突出し、前記プランジャが前記スリーブの内面よりも外周側に突出する前に前記スリーブに接触して前記スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部と、を備える。【選択図】図５
2019007528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクを伝達する軸と同軸に配置されるスリーブと、前記スリーブの内面に押しつけられるプランジャとを有し、前記スリーブの軸方向移動によって変速比が切り替わる歯車伝動機構と、
前記歯車伝動機構を収納するケースと、
前記ケースの内面から前記スリーブに向けて突出し、前記プランジャが前記スリーブの内面よりも外周側に突出する前に前記スリーブに接触して前記スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部と、
を備える変速機。
【請求項２】
前記スリーブ移動制限部は、前記ケースに固定されたボルトの一部である、
請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
前記スリーブ移動制限部は、前記ケースに固定されたピンの一部である、
請求項１に記載の変速機。
【請求項４】
前記スリーブ移動制限部は、前記ケースの一部である、
請求項１に記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機、特に、トルクを伝達する回転軸と同軸に配置されるスリーブを有し、このスリーブが軸方向に移動することによって変速段が切り替わる変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される変速機には歯車伝動機構を備えるものがある。このような変速機においては、エンジン等の動力源で発生したトルクが入力されるインプットシャフトと、駆動輪へ向けてトルクが出力されるアウトプットシャフトとの間に複数の歯車対が配置されている。トルクを伝達する歯車対が切り替えられることによって変速段が切り替えられる。
【０００３】
一般に、トルクを伝達する歯車対の切り替えには同期装置が用いられる。同期装置の中には、例えば特許文献１に開示されるように、ハブ、スリーブ、プランジャ、シンクロナイザコーン、シンクロナイザリング等を有するものがある。スリーブが軸方向に移動することによって、変速が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような同期装置においては、通常、プランジャがスリーブの軸方向中央に位置している。そのため、スリーブがスリーブの軸方向長さの２分の１よりも長い距離を軸方向一方側に移動すると、スリーブの内面でプランジャを押さえることができなくなり、スリーブの軸方向他方側において、プランジャがスリーブの内面よりも外周側に突出してしまう。
【０００６】
一旦このような状態になると、スリーブの軸方向他方側端面がプランジャに引っかかるので、スリーブを軸方向他方側に移動させることができなくなる。すなわち、スリーブを移動させて変速段を切り替えることができなくなる。特許文献１に開示されている変速機においては、そのような不具合に対する対策は何ら講じられていない。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、プランジャが突出するほどのスリーブの過度な軸方向移動が防止された変速機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る変速機は、トルクを伝達する軸と同軸に配置されるスリーブと、前記スリーブの内面に押しつけられるプランジャとを有し、前記スリーブの軸方向移動によって変速比が切り替わる歯車伝動機構と、前記歯車伝動機構を収納するケースと、前記ケースの内面から前記スリーブに向けて突出し、前記プランジャが前記スリーブの内面よりも外周側に突出する前に前記スリーブに接触して前記スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スリーブの過度な移動によるプランジャの飛び出しが防止された変速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】変速機の模式図
【図２】副変速機及び同期機構の周辺の断面模式図
【図３】スリーブ正面模式図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面模式図
【図５】スリーブ移動制限部がスリーブの移動を制限している状態を示す断面模式図
【図６】他の実施形態に係る変速機の断面模式図
【図７】更に他の実施形態に係る変速機の断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る変速機１の模式図である。
【００１３】
変速機１は、互いに同軸に配置されたインプットシャフト１１１、メインシャフト１１２、及び、アウトプットシャフト１１３を備える。変速機１は、インプットシャフト１１１とメインシャフト１１２との間に主変速機１２０を備える。変速機１は、メインシャフト１１２とアウトプットシャフト１１３との間に、副変速機１３０を備える。変速機１は、副変速機１３０の変速段を切り替える際に用いられる同期装置１４０をアウトプットシャフト１１３の周囲に備える。
【００１４】
主変速機１２０、メインシャフト１１２、副変速機１３０、及び同期装置１４０によって歯車伝動機構１０が構成されている。変速機１は歯車伝動機構１０を収納するケース２０を有する。インプットシャフト１１１及びアウトプットシャフト１１３は、ケース２０を貫通するように配置される。
【００１５】
なお、本明細書では、必要に応じ、インプットシャフト１１１が配置されている側を前方側と記載し、アウトプットシャフト１１３が配置されている側を後方側と記載する。
【００１６】
インプットシャフト１１１には、エンジン等の動力源で発生したトルクが入力される。インプットシャフト１１１は、主変速機１２０にトルクを伝達する。
【００１７】
主変速機１２０は、いずれも図示しないカウンタシャフト、互いに噛み合う複数の歯車対、及び、１つ又は複数の同期装置等から構成される。
【００１８】
主変速機１２０を構成する同期装置は、インプットシャフト１１１、カウンタシャフト又はメインシャフト１１２と同軸に配置されたハブ、スリーブ、シンクロナイザコーン、シンクロナイザリング等から構成される（いずれも不図示）。スリーブが軸方向に移動することによって、変速段の切り替えが行われる。主変速機１２０における変速、すなわち、スリーブの軸方向移動は、車両の運転者の手動操作によって行われてもよいし、図示しない制御装置からの指令に従って自動的に行われてもよい。
【００１９】
主変速機１２０から出力されたトルクは、メインシャフト１１２を介して副変速機１３０に伝達される。
【００２０】
副変速機１３０は、遊星歯車機構によって構成される。副変速機１３０は、ハイ（高速）とロー（低速）の２つのレンジの何れかが達成された状態で、駆動輪へ向けてトルクを出力するアウトプットシャフト１１３へトルクを伝達する。
【００２１】
副変速機１３０は、サンギア１３１、複数のプラネタリギア１３２、リングギア１３３、及びキャリア１３４を有する。
【００２２】
サンギア１３１は、メインシャフト１１２の後方側にメインシャフト１１２と一体回転するように固定されている。
【００２３】
複数のプラネタリギア１３２は、サンギア１３１と噛み合うようにサンギア１３１の周囲に配置されている。
【００２４】
リングギア１３３は、プラネタリギア１３２と噛み合う内歯を有する。
【００２５】
キャリア１３４は、複数のプラネタリギア１３２を回転可能に支持する。キャリア１３４は、アウトプットシャフト１１３の前方側に、アウトプットシャフト１１３と一体回転するように設けられている。
【００２６】
同期装置１４０は、アウトプットシャフト１１３の周辺に配置されており、副変速機１３０の変速段を切り替えるために用いられる。図２に示されるように、同期装置１４０は、管部１４１、ハブ１４２、ドグギア１４３、ドグプレート１４４、スリーブ１４５、複数個のプランジャ１４６、アーム１４９、第１シンクロナイザリング１５１及び第２シンクロナイザリング１５２を有する。
【００２７】
管部１４１は、リングギア１３３と一体回転するように、リングギア１３３の後方側に設けられている（図１参照）。管部１４１はアウトプットシャフト１１３を取り囲むと共にアウトプットシャフト１１３と相対回転可能とされている。
【００２８】
ハブ１４２は、管部１４１と一体回転するように管部１４１に固定されている。
【００２９】
ドグギア１４３は、アウトプットシャフト１１３と一体回転するように、ハブ１４２よりも後方側において、アウトプットシャフト１１３に固定されている。ドグギア１４３の外周面には、第１ドグ歯１４３Ａが設けられている。
【００３０】
ドグプレート１４４は、ハブ１４２よりも前方側において、ケース２０に固定されている。ドグプレート１４４の外周面には、第２ドグ歯１４４Ａが設けられている。
【００３１】
スリーブ１４５はハブ１４２を取り囲むように設けられている。スリーブ１４５は、ハブ１４２に対し、相対回転不能且つ軸方向に移動可能とされている。スリーブ１４５の内面の軸方向中央部には、内面環状溝１４５Ｂが設けられている。また、スリーブ１４５の外面の軸方向中央部には、外面環状溝１４５Ｃが設けられている。なお、スリーブの詳細な構造については後述する。
【００３２】
複数個のプランジャ１４６は、ハブ１４２とスリーブ１４５との間に、周方向等間隔に配置されている。また、各プランジャ１４６に対応するように、複数個のインデックスブロック１４７がハブ１４２の外周に軸方向荷移動可能に設けられている。プランジャ１４６は、プランジャ１４６とインデックスブロック１４７との間に配置されたバネ１４８からの付勢力によって、スリーブ１４５の内面に押しつけられている。プランジャ１４６はインデックスブロック１４７及びバネ１４８と一体的に軸方向に移動することが可能とされている。
【００３３】
アーム１４９は、その一端がスリーブ１４５の外面環状溝１４５Ｃの内部に挿入されている。また、アーム１４９は、その他端がアーム駆動装置１６０（図１参照）に接続されており、アーム駆動装置１６０によって、アウトプットシャフト１１３の軸方向に動かされる。よって、アーム駆動装置１６０を作動させることによって、アーム１４９の移動を介して、スリーブ１４５を軸方向に移動させることができる。なお、アーム駆動装置１６０は、アームを駆動することができればその構造に特に制限はないが、例えば、シリンダ１６１と、シリンダ１６１内に供給される空気の圧力によって移動するピストン１６２とから構成される。この場合、シリンダ１６１の内部の両端には、ピストン１６２の移動範囲を制限するピストンストッパ１６３が設けられる。
【００３４】
第１シンクロナイザリング１５１は、ハブ１４２とドグギア１４３との間に配置されている。第１シンクロナイザリング１５１は、スリーブ１４５及びドグギア１４３に対して相対回転可能且つ、軸方向に移動可能とされている。第１シンクロナイザリング１５１の外周面には、第３ドグ歯１５１Ａが設けられている。第１シンクロナイザリング１５１は、スリーブ１４５が軸方向後方に移動した際、スリーブ１４５の回転数とドグギア１４３の回転数とを同期させる。
【００３５】
第２シンクロナイザリング１５２は、ハブ１４２とドグプレート１４４との間に配置されている。第２シンクロナイザリング１５２は、スリーブ１４５及びドグプレート１４４に対して相対回転可能且つ、軸方向に移動可能とされている。第２シンクロナイザリング１５２の外周面には、第４ドグ歯１５２Ａが設けられている。第２シンクロナイザリング１５２は、スリーブ１４５が軸方向前方に移動した際、スリーブ１４５の回転数とドグプレート１４４の回転数とを同期させる。
【００３６】
図３は、スリーブ１４５の正面図、図４は図３中のＩＶ−ＩＶ断面図である。図３及び図４に示されるように、スリーブ１４５の内面には、第５ドグ歯１４５Ａが設けられている。なお、図４においては、大部分の第５ドグ歯１４５Ａは図示が省略されている。
【００３７】
スリーブ１４５の内面の軸方向端部から所定距離軸方向内側であって、周方向に互いに等角度で離散した複数の位置には、スリーブストッパ１４５Ｄが設けられている。本実施形態においては、周方向に均等になる位置３箇所に、スリーブストッパ１４５Ｄが設けられている。
【００３８】
スリーブストッパ１４５Ｄは、スリーブ１４５の内面から突出するブロック状の突出部であり、第５ドグ歯１４５Ａと高さが略等しい。スリーブストッパ１４５Ｄの軸方向端面は、スリーブ１４５の軸方向端面よりも所定距離奥まった部分に位置している。
【００３９】
第５ドグ歯１４５Ａ同士の間に第３ドグ歯１５１Ａ又は第４ドグ歯１５２Ａが進入してきた場合に、スリーブストッパ１４５Ｄは、対応する第３ドグ歯１５１Ａ又は第４ドグ歯１５２Ａの先端部と当接する。それによって、それ以上第３ドグ歯１５１Ａ又は第４ドグ歯１５２Ａが第５ドグ歯１４５Ａ同士の間に進入してくることを防止することができる。すなわち、スリーブ１４５がそれ以上軸方向に移動することが防止される。
【００４０】
副変速機１３０の変速段の切り替えは、次のように行われる。
【００４１】
アーム駆動装置１６０が作動することによってアーム１４９が後方に移動すると、アーム１４９とともにスリーブ１４５が後方に移動する。すると、第５ドグ歯１４５Ａが第３ドグ歯１５１Ａ及び第１ドグ歯１４３Ａと噛み合い、リングギア１３３とキャリア１３４とが一体回転する。その結果、副変速機１３０の状態がハイ（高速）レンジとなる。
【００４２】
スリーブ１４５が後方に移動するとき、バネ１４８の付勢力によってプランジャ１４６がスリーブ１４５の内面に押しつけられている。よって、第５ドグ歯１４５Ａが第３ドグ歯及び第１ドグ歯１４３Ａと噛み合うまでスリーブ１４５を軸方向後方に移動させるためには、内面環状溝１４５Ｂ内に嵌まったプランジャ１４６の先端を、内面環状溝１４５Ｂの斜面を乗り越えて内面環状溝１４５Ｂの外部に排出させる必要がある。すなわち、バネ１４８の付勢力に打ち勝つインデックス荷重をアーム１４９にかける必要がある。そのようなインデックス荷重がかかることによって、第５ドグ歯１４５Ａを第３ドグ歯１５１Ａ及び第１ドグ歯１４３Ａと、それらの回転数を同期させた状態で噛み合わせることができる。
【００４３】
一方、アーム駆動装置１６０が作動することによってアーム１４９が前方に移動すると、アーム１４９とともにスリーブ１４５が前方に移動する。すると、第５ドグ歯１４５Ａが第４ドグ歯１５２Ａ及び第２ドグ歯１４４Ａと噛み合い、リングギア１３３の回転が停止する。その結果、副変速機１３０の状態がロー（低速）レンジとなる。
【００４４】
スリーブ１４５が前方に移動するとき、バネ１４８の付勢力によってプランジャ１４６がスリーブ１４５の内面に押しつけられている。よって、第５ドグ歯１４５Ａが第４ドグ歯１５２Ａ及び第２ドグ歯１４４Ａと噛み合うまでスリーブ１４５を軸方向前方に移動させるためには、内面環状溝１４５Ｂ内に嵌まったプランジャ１４６の先端を、内面環状溝１４５Ｂの斜面を乗り越えて内面環状溝１４５Ｂの外部に排出させる必要がある。すなわち、バネ１４８の付勢力に打ち勝つインデックス荷重をアーム１４９にかける必要がある。そのようなインデックス荷重がかかることによって、第５ドグ歯１４５Ａを第４ドグ歯１５２Ａ及び第２ドグ歯１４４Ａと、それらの回転数を同期させた状態で噛み合わせることができる。
【００４５】
スリーブ１４５の軸方向移動は、スリーブストッパ１４５Ｄが第３ドグ歯１５１Ａの軸方向前方端、又は、第４ドグ歯１５２Ａの軸方向後方端に当接することで制限される。これらの部材の寸法と配置位置を適切に設定することによって、スリーブ１４５の軸方向移動距離は適切に設定される。
【００４６】
しかしながら、同期装置１４０が不調を来たし、その機能を十分に発揮できない状態となった場合、次のような不具合が生じる。
【００４７】
すなわち、スリーブ１４５と第１シンクロナイザリング１５１又は第２シンクロナイザリング１５２との回転数差が大きいまま、第５ドグ歯１４５Ａの先端が、第３ドグ歯１５１Ａの先端又は第４ドグ歯１５２Ａの先端と噛み合い始める。すると、各ドグ歯の先端が摩耗してしまう。例えば、第３ドグ歯１５１Ａの軸方向前方の端部が摩耗すると、その分、スリーブストッパ１４５Ｄが第３ドグ歯１５１Ａに当接するまでにスリーブ１４５が軸方向後方に移動できる距離が長くなる。
【００４８】
また、第３ドグ歯１５１Ａの軸方向前方の端部と、スリーブストッパ１４５Ｄの軸方向後方端部とが変速時に衝突する恐れが生じる。これらの部材が衝突すると、衝突部が損耗する恐れがある。第３ドグ歯１５１Ａの軸方向前方の端部又はスリーブストッパ１４５Ｄの軸方向後方端部が損耗すると、その分、スリーブストッパ１４５Ｄが第３ドグ歯１５１Ａに当接するまでにスリーブ１４５が軸方向後方に移動できる距離が長くなる。
【００４９】
また、アーム１４９はピストン１６２と一体的に軸方向に移動する。よって、アーム１４９によって動かされるスリーブ１４５の軸方向の移動は、ピストン１６２の軸方向移動を制限するピストンストッパ１６３によっても制限される。したがって、仮に第３ドグ歯１５１Ａやスリーブストッパ１４５Ｄが摩耗又は損耗しても、スリーブ１４５はアーム１４９によって過度に軸方向後方に移動しない。
【００５０】
しかしながら、各ドグ歯の側面にはテーパ部及び逆テーパ部が設けられている。すなわち、各ドグ歯は、噛み合う相手側のドグ歯が進入してくる側の端部から離れるにつれて、ある範囲（テーパ部がある部分）では周方向の幅が徐々に大きくなり、ある範囲を超えた範囲（逆テーパがある部分）では周方向の幅が徐々に小さくなる。例えば、第３ドグ歯１５１Ａは、軸方向前方から後方に向かうにつれて、ある位置までは周方向の幅が徐々に大きくなり、ある位置を超えると周方向の幅が徐々に小さくなる。
【００５１】
そして、第３ドグ歯１５１Ａ又はスリーブストッパ１４５Ｄの摩耗及び損耗が原因で、スリーブ１４５が軸方向後方に移動できる距離が長くなるにつれて、ハイレンジ達成時に、第１ドグ歯１４３Ａの逆テーパ部と第５ドグ歯１４５Ａの逆テーパ部との接触部の軸方向長さが大きくなる。逆テーパ部同士の接触部の軸方向長さが大きくなるにつれて、第１ドグ歯１４３Ａが第５ドグ歯１４５Ａを軸方向後方に押す力が大きくなる。つまり、いわゆる吸い込み現象の効果が大きくなる。
【００５２】
その結果、ピストンストッパ１６３の働きによって軸方向移動が制限されているアーム１４９に対して、スリーブ１４５が押しつけられることになる。そのため、外面環状溝１４５Ｃの軸方向端面及びアーム１４９が摩耗し、スリーブ１４５は更に軸方向後方に移動する。
【００５３】
以上説明したような現象が複合的に発生すると、スリーブストッパ１４５Ｄやピストンストッパ１６３があるにも関わらず、スリーブ１４５は過度に軸方向後方に移動してしまうこととなる。スリーブ１４５がその軸方向長さの２分の１よりも大きな距離移動すると、プランジャ１４６をスリーブ１４５が抑えることができなくなり、スリーブ１４５の軸方向前方側において、プランジャ１４６がスリーブ１４５の内面よりも外側に突出することとなる。
【００５４】
このような現象が生じると、もはやスリーブ１４５を軸方向前方に動かすことはできなくなる。すなわち、副変速機１３０の変速段をハイレンジからローレンジに切り替えることができなくなる。
【００５５】
そこで、本実施形態に係る変速機１は、図５に示されるように、スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部３０を有している。本実施形態におけるスリーブ移動制限部３０は、ケース２０を構成する第１ケース部材２１と第２ケース部材２２とを接続すべくケース２０に固定されているボルト３１の軸部先端によって構成されている。
【００５６】
ボルト３１は、ケース２０を貫通してケース２０の内部にその軸部先端が突出するように、ケース２０の後方端部に固定されている。よって、同期装置１４０に上述したような不具合が生じて、スリーブ１４５が過度に軸方向後方に移動しかねない状況が生じたとしても、スリーブ１４５の後方側から、ボルト３１の軸部先端がスリーブ１４５に接触する。よって、プランジャ１４６がスリーブ１４５の内面よりも外周側に突出するほどスリーブ１４５が軸方向後方側に移動することが防止される。したがって、プランジャ１４６の突出が原因で副変速機１３０の状態をハイレンジからローレンジに変更できなくなるという現象が発生することを防止することができる。
【００５７】
また、スリーブ移動制限部３０は、図６に示されるように、ケース２０に固定されたピン３２の先端によって構成することも可能である。この場合も、ボルト３１で構成されている場合と同様に、スリーブ移動制限部３０は、スリーブ１４５の過度な軸方向移動を制限することができる。
【００５８】
また、スリーブ移動制限部３０は、図７に示されるように、ケース２０の一部であって、ケース２０の内面に向けて突出した突出部３３によって構成することも可能である。この場合も、ボルト３１やピン３２で構成されている場合と同様に、スリーブ移動制限部３０は、スリーブ１４５の過度な軸方向移動を制限することができる。
【００５９】
なお、これまで、スリーブ１４５が軸方向後方に過度に移動し、副変速機１３０の状態をハイレンジからローレンジに変更できなくなる現象について説明してきた。しかしながら、スリーブ移動制限部を、スリーブ１４５の前方側に配置することで、スリーブ１４５が軸方向前方に過度に移動し、副変速機１３０の状態をローレンジからハイレンジに変更できなくなるという現象の発生も防止することができることは勿論である。
【００６０】
また、必要に応じて、スリーブ移動制限部３０を、主変速機１２０を構成するスリーブの過度な軸方向移動を制限するために、主変速機１２０の周辺であって、主変速機１２０を構成するスリーブの軸方向移動を制限できる位置に設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、スリーブの過度な移動によるプランジャの飛び出しが防止された変速機を提供することができる。よって、その産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００６２】
１  変速機
１１１  インプットシャフト
１１２  メインシャフト
１１３  アウトプットシャフト
１２０  主変速機
１３０  副変速機
１３１  サンギア
１３２  プラネタリギア
１３３  リングギア
１３４  キャリア
１４０  同期装置
１４１  管部
１４２  ハブ
１４３  ドグギア
１４３Ａ  第１ドグ歯
１４４  ドグプレート
１４４Ａ  第２ドグ歯
１４５  スリーブ
１４５Ａ  第５ドグ歯
１４５Ｂ  内面環状溝
１４５Ｃ  外面環状溝
１４５Ｄ  スリーブストッパ
１４６  プランジャ
１４７  インデックスブロック
１４８  バネ
１４９  アーム
１５１  第１シンクロナイザリング
１５１Ａ  第３ドグ歯
１５２  第２シンクロナイザリング
１５２Ａ  第４ドグ歯
１６０  アーム駆動装置
１６１  シリンダ
１６２  ピストン
１６３  ピストンストッパ
１０  歯車伝動機構
２０  ケース
２１  第１ケース部材
２２  第２ケース部材
３０  スリーブ移動制限部
３１  ボルト
３２  ピン
３３  突出部
【図１】
2019007528.tif 000003
【図２】
2019007528.tif 000004
【図３】
2019007528.tif 000005
【図４】
2019007528.tif 000006
【図５】
2019007528.tif 000007
【図６】
2019007528.tif 000008
【図７】
2019007528.tif 000009