(57)【要約】【課題】ギヤの傾きが発生した場合であっても局部面圧の上昇を抑えることができるギヤシャフトの構造を提供する。【解決手段】ギヤ５ｂを相対回転自在に支持するギヤシャフト２の外周面に、ギヤ５ｂの軸心５ｃがギヤシャフト２の軸心２ａに対して傾いた際にギヤ５ｂの内周面と線接触する傾斜面２２を設ける。これにより、ギヤ５ｂが傾いた場合に、ギヤ５ｂの内周面５ｄとギヤシャフト２の外周面とが線接触する状態となり、接触領域を確保することで局部面圧の上昇を抑えることができる。その結果、ギヤ５ｂの内周面５ｄおよびギヤシャフト２の外周面の局部的な摩耗を防止でき、また、この摺接部分での焼き付きや引き摺り損失の増大を招くこともない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤを相対回転自在に支持するギヤシャフトの構造であって、
前記ギヤシャフトの外周面には、前記ギヤの軸心がギヤシャフトの軸心に対して傾いた際に、ギヤシャフト軸線に沿った断面においてギヤの内周面と線接触する傾斜面が設けられていることを特徴とするギヤシャフトの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機等に使用されるギヤシャフトの構造に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の手動変速機として常時噛み合い方式のものが知られている。例えば特許文献１および特許文献２には、シンクロメッシュ機構を備えた常時噛み合い方式の手動変速機が開示されている。
【０００３】
この手動変速機は、互いに噛み合うドライブギヤおよびドリブンギヤで成るギヤ対が各変速段毎に備えられている。各ドライブギヤはインプットシャフトに支持されている。各ドリブンギヤはアウトプットシャフトに支持されている。各変速段のギヤ対それぞれにおけるドライブギヤおよびドリブンギヤの一方にはシンクロメッシュ機構が備えられている。このシンクロメッシュ機構が備えられているギヤは、シャフトに対して相対回転自在となっている。以下、このギヤを「遊転ギヤ」という。また、シンクロメッシュ機構が備えられていないギヤは、シャフトに回転一体となっている。以下、このギヤを「固定ギヤ」という。これにより、シンクロメッシュ機構が作動した場合にのみ、遊転ギヤとシャフトとが連結され、インプットシャフトの回転力が、特定のギヤ対を介してアウトプットシャフトに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３６７２４号公報
【特許文献２】特開２００９−１１５２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記遊転ギヤの支持構造としてこの遊転ギヤをシャフト（ギヤシャフト）によって直接的に支持（ベアリング等を介さずに支持）したものにあっては以下の課題がある。つまり、シンクロメッシュ機構が作動しておらず、遊転ギヤがシャフトに対して相対回転自在となっている場合、この遊転ギヤが、固定ギヤからスラスト荷重を受けることがある。このスラスト荷重は、遊転ギヤにおける軸心方向の一方側に偏った位置に固定ギヤからの荷重が作用することなどが原因で発生する。そして、この場合、図４に示すように、このスラスト荷重によって、遊転ギヤａの軸心ａ１が、シャフトｂの軸心ｂ１に対して傾いてしまう可能性がある。このような遊転ギヤａの傾きが発生した場合、遊転ギヤａの内周面の一部分（例えば、遊転ギヤａの内周面の端縁；エッジ部分）のみがシャフトｂの外周面に接触する状態となる（図４における一部分の拡大図を参照）。このため、遊転ギヤａとシャフトｂとの接触面積が減少し、局部面圧が上昇することになる。このような状態で遊転ギヤａとシャフトｂとが相対的に回転すると、遊転ギヤａおよびシャフトｂが局部的に摩耗してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ギヤの傾きが発生した場合であっても局部面圧の上昇を抑えることができるギヤシャフトの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために講じられた本発明の構成としては、ギヤを相対回転自在に支持するギヤシャフトの構造を前提とし、前記ギヤシャフトの外周面に、前記ギヤの軸心がギヤシャフトの軸心に対して傾いた際に、ギヤシャフト軸線に沿った断面においてギヤの内周面と線接触する傾斜面を設けている。
【０００８】
この特定事項により、ギヤの軸心がギヤシャフトの軸心に対して傾いた際、ギヤシャフトの外周面に設けられた傾斜面とギヤの内周面とが線接触することになり、接触領域を確保することで局部面圧の上昇が抑えられる。このため、ギヤとギヤシャフトとが相対的に回転しても、ギヤの内周面およびギヤシャフトの外周面の局部的な摩耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ギヤシャフトの外周面に傾斜面を設けたことで、ギヤの軸心がギヤシャフトの軸心に対して傾いた際の局部面圧の上昇を抑えることができ、ギヤの内周面およびギヤシャフトの外周面の局部的な摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態における手動変速機のギヤレイアウトを示す断面図である。
【図２】実施形態においてアウトプットシャフトに設けられたギヤ支持部分を示すシャフト軸線に沿った断面図である。
【図３】実施形態においてギヤが傾いた場合を示すシャフト軸線に沿った断面図である。
【図４】従来技術においてギヤが傾いた場合を示すシャフト軸線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に搭載された同期噛み合い式手動変速機に本発明を適用した場合について説明する。
【００１２】
図１は本実施形態における手動変速機のギヤレイアウトを示す断面図である。この図１では、前進段のギヤレイアウトのみを示している。このギヤレイアウトは、互いに平行に配置されたインプットシャフト１およびアウトプットシャフト２を備えている。以下では、これらシャフト１，２を総称してギヤシャフトと呼ぶ場合もある。これらギヤシャフト１，２は、図示しないトランスミッションケースによって回転自在に支持されている。
【００１３】
前記インプットシャフト１は、図示しないエンジンのクランクシャフトに、クラッチ機構を介して連結されている。このクラッチ機構の係合により、エンジン出力がインプットシャフト１に入力される。
【００１４】
前記インプットシャフト１とアウトプットシャフト２との間には、前進１速段〜前進６速段の各変速段を成立させるための複数のギヤ対４〜９が設けられている。具体的には、図１において右側から軸線方向左側に向かって、１速ギヤ対４、２速ギヤ対５、３速ギヤ対６、４速ギヤ対７、５速ギヤ対８および６速ギヤ対９が順に配設されている。
【００１５】
前記１速ギヤ対４は、互いに噛み合う１速ドライブギヤ４ａおよび１速ドリブンギヤ４ｂを備えている。前記２速ギヤ対５は、互いに噛み合う２速ドライブギヤ５ａおよび２速ドリブンギヤ５ｂを備えている。前記１速ドライブギヤ４ａおよび２速ドライブギヤ５ａは、インプットシャフト１に回転一体（相対回転不能）となっている。前記１速ドリブンギヤ４ｂおよび２速ドリブンギヤ５ｂは、アウトプットシャフト２に対して相対回転自在に組み付けられている。つまり、これら１速ドリブンギヤ４ｂおよび２速ドリブンギヤ５ｂは遊転ギヤである。
【００１６】
前記３速ギヤ対６は、互いに噛み合う３速ドライブギヤ６ａおよび３速ドリブンギヤ６ｂを備えている。前記４速ギヤ対７は、互いに噛み合う４速ドライブギヤ７ａおよび４速ドリブンギヤ７ｂを備えている。前記５速ギヤ対８は、互いに噛み合う５速ドライブギヤ８ａおよび５速ドリブンギヤ８ｂを備えている。前記６速ギヤ対９は、互いに噛み合う６速ドライブギヤ９ａおよび６速ドリブンギヤ９ｂを備えている。前記３速ドライブギヤ６ａ、４速ドライブギヤ７ａ、５速ドライブギヤ８ａおよび６速ドライブギヤ９ａは、インプットシャフト１に対して相対回転自在に組み付けられている。つまり、これらドライブギヤ６ａ，７ａ，８ａ，９ａは遊転ギヤである。前記３速ドリブンギヤ６ｂ、４速ドリブンギヤ７ｂ、５速ドリブンギヤ８ｂおよび６速ドリブンギヤ９ｂは、アウトプットシャフト２に対して回転一体に組み付けられている。
【００１７】
前記各変速ギヤ対４〜９の切り換え動作（変速動作）は、３つのシンクロメッシュ機構１１，１２，１３によって行われる。
【００１８】
第１のシンクロメッシュ機構１１は、１速ドリブンギヤ４ｂと２速ドリブンギヤ５ｂとの間におけるアウトプットシャフト２上に設けられている。つまり、この第１のシンクロメッシュ機構１１のスリーブ１１ａが１速ドリブンギヤ４ｂ側に移動すると、１速ドリブンギヤ４ｂがアウトプットシャフト２に回転一体に連結される。これにより、１速ドライブギヤ４ａと１速ドリブンギヤ４ｂとの間で、インプットシャフト１からアウトプットシャフト２への動力伝達が行われる（第１変速段の成立）。
【００１９】
一方、第１のシンクロメッシュ機構１１のスリーブ１１ａが２速ドリブンギヤ５ｂ側に移動すると、２速ドリブンギヤ５ｂがアウトプットシャフト２に回転一体に連結される。これにより、２速ドライブギヤ５ａと２速ドリブンギヤ５ｂとの間で、インプットシャフト１からアウトプットシャフト２への動力伝達が行われる（第２変速段の成立）。
【００２０】
第２のシンクロメッシュ機構１２は、３速ドライブギヤ６ａと４速ドライブギヤ７ａとの間におけるインプットシャフト１上に設けられている。また、第３のシンクロメッシュ機構１３は、５速ドライブギヤ８ａと６速ドライブギヤ９ａとの間におけるインプットシャフト１上に設けられている。前記第２のシンクロメッシュ機構１２は、スリーブ１２ａの移動に応じて第３変速段または第４変速段を成立させる。前記第３のシンクロメッシュ機構１３は、スリーブ１３ａの移動に応じて第５変速段または第６変速段を成立させる。
【００２１】
なお、各シンクロメッシュ機構１１，１２，１３は、スリーブ１１ａ，１２ａ，１３ａに係合するシフトフォーク（図示省略）を介して、運転者のシフトレバーの操作に連動して機械的に作動される。
【００２２】
このようにして所定の変速比で変速されてアウトプットシャフト２に伝達された回転駆動力は、ファイナルドライブギヤ１５を経て、図示しないファイナルリダクションギヤ対およびディファレンシャル装置へ伝達される。
【００２３】
本実施形態の特徴は、前記ギヤシャフト１，２の構成にある。具体的には、各ギヤシャフト１，２それぞれにおいてギヤ（遊転ギヤ）を相対回転自在に支持しているギヤ支持部分の構成に特徴がある。つまり、前記アウトプットシャフト２にあっては、前記１速ドリブンギヤ４ｂおよび２速ドリブンギヤ５ｂを相対回転自在に支持しているギヤ支持部分それぞれの構成に特徴がある。また、前記インプットシャフト１にあっては、前記３速ドライブギヤ６ａ、４速ドライブギヤ７ａ、５速ドライブギヤ８ａおよび６速ドライブギヤ９ａを相対回転自在に支持しているギヤ支持部分それぞれの構成に特徴がある。以下、ギヤ支持部分の構成について具体的に説明する。なお、各ギヤ支持部分の構成は互いに略同一であるので、ここでは２速ドリブンギヤ５ｂを相対回転自在に支持しているアウトプットシャフト２におけるギヤ支持部分を代表して説明する。
【００２４】
図２は、アウトプットシャフト２に設けられたギヤ支持部分を示すシャフト軸線に沿った断面図である。この図２に示すように、このギヤ支持部分は、アウトプットシャフト２におけるその他の部分よりも僅かに大径に形成された大径部２１となっている。そして、この大径部２１において、シャフト軸心方向の一方側の領域（図２における右側の領域）および他方側の領域（図２における左側の領域）それぞれには、大径部２１の軸心方向外側に向かうに従って外径寸法が次第に小さくなるように傾斜された傾斜面２２，２２が設けられている。この傾斜面２２，２２が設けられている範囲では、このアウトプットシャフト２の外周面（傾斜面）２２と２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとの間にクリアランスＣが形成されている（図２における一部分の拡大図を参照）。
【００２５】
より具体的に、前記大径部２１は、外径寸法が略均一な円柱部２３と、この円柱部２３の両側に連続して形成された円錐台部２４，２４とを備えている。そして、この円錐台部２４，２４の外周面が前記傾斜面２２，２２となっている。また、円柱部２３の中央部には凹部２５が形成されており、この凹部２５はアウトプットシャフト２の内部に形成された油路２６に連通している。この油路２６から凹部２５を経てアウトプットシャフト２の外周面に潤滑油が供給される。これにより、アウトプットシャフト２に対する２速ドリブンギヤ５ｂの相対回転が円滑に行われる。この潤滑油による油膜形成のために、アウトプットシャフト２における円柱部２３の外周面と２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとの間には僅かな隙間が設けられている。つまり、２速ドリブンギヤ５ｂの内径寸法は、アウトプットシャフト２における円柱部２３の外径寸法よりも僅かに大きく設定されている。このため、２速ドリブンギヤ５ｂにスラスト方向の荷重が作用した場合には、この２速ドリブンギヤ５ｂの軸心５ｃが、アウトプットシャフト２の軸心２ａに対して傾いてしまう可能性がある（図３を参照）。この２速ドリブンギヤ５ｂに傾きが生じた場合の作用については後述する。
【００２６】
前記各円錐台部２４，２４におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法（図２における寸法ｔ１，ｔ１）は、前記円柱部２３におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法（図２における寸法ｔ２）よりも僅かに長く設定されている。つまり、前記円錐台部２４の外周面である前記傾斜面２２の長さ寸法（アウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法）は、円柱部２３の長さ寸法よりも僅かに長くなっている。そして、図３に示すように、２速ドライブギヤ５ａからのスラスト荷重を受けることで２速ドリブンギヤ５ｂの軸心５ｃが、アウトプットシャフト２の軸心２ａに対して傾いた場合には、前記傾斜面２２の延長方向の略全体に亘って２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄが接触することになる。このため、２速ドリブンギヤ５ｂの軸心５ｃが、アウトプットシャフト２の軸心２ａに対して傾いた場合には、２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとアウトプットシャフト２の外周面とが線接触する（図３に示すアウトプットシャフト２の軸心２ａに沿った断面において２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとアウトプットシャフト２の外周面（傾斜面）２２とが線接触する）状態となる。つまり、２速ドリブンギヤ５ｂが傾いていない場合には、この２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとアウトプットシャフト２の外周面との接触範囲は図２におけるｔ２であるのに対し、２速ドリブンギヤ５ｂが傾いた場合には、この２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとアウトプットシャフト２の外周面（傾斜面）２２との接触範囲が図２におけるｔ１（＞ｔ２）となり、接触領域が十分に確保される。
【００２７】
なお、この傾斜面２２，２２の傾斜角度は実験またはシミュレーションによって適宜設定される。
【００２８】
このように、前記スラスト荷重を受けて２速ドリブンギヤ５ｂに傾きが発生した場合、この２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄは前記傾斜面２２に当接され、２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄとアウトプットシャフト２の外周面との接触領域は十分に確保される。このため、局部面圧の上昇が抑えられる。その結果、２速ドリブンギヤ５ｂとアウトプットシャフト２とが相対的に回転しても、２速ドリブンギヤ５ｂの内周面５ｄおよびアウトプットシャフト２の外周面の局部的な摩耗を防止できる。また、この摺接部分での焼き付きや引き摺り損失の増大を招くこともない。
【００２９】
−他の実施形態−
本発明は上述した実施形態には限定されず、適宜変更が可能である。
【００３０】
前記アウトプットシャフト２に形成される傾斜面２２の形状として、僅かに湾曲した曲面もこの傾斜面２２の範疇に含まれるものである。
【００３１】
また、前記実施形態では、各円錐台部２４，２４におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法（図２における寸法ｔ１，ｔ１）を、前記円柱部２３におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法（図２における寸法ｔ２）よりも長く設定していた。本発明は、これに限定されるものではなく、各円錐台部２４，２４におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法を、前記円柱部２３におけるアウトプットシャフト２の軸心方向の長さ寸法よりも短く設定したり、これら寸法を同一寸法に設定したりしてもよい。
【００３２】
また、手動変速機に限らず、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ；Automated Manual Transmission）のギヤシャフトに対しても本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、手動変速機に使用されるギヤシャフトの構造に適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２        アウトプットシャフト（ギヤシャフト）
２ａ      シャフトの軸心
２２      傾斜面
５ｂ      ２速ドリブンギヤ（ギヤ）
５ｃ      ギヤの軸心
５ｄ      内周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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