(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフト及び第２シャフトを含んだトランスミッション装置であって、
該両シャフトの一方から他方へ駆動力を伝達する手段であり、前記第１シャフトにそれぞれ回転式に搭載された第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールと、駆動構造部とを有した伝達手段と、
前記第１シャフトと前記第１ギヤホイールとの間並びに該第１シャフトと前記第２ギヤホイールとの間で選択的にトルクを伝達させるセレクタ構造体とをさらに含んでおり、
前記セレクタ構造体は、アクチュエータ構造体と、それぞれ独立的に前記第１ギヤホイール及び前記第２ギヤホイールと係合状態及び脱係合状態となるように移動できる第１係合部材セット及び第２係合部材セットとを含んでおり、
各係合部材セットは、前記第１ギヤホイールと係合するための第１係合面と、前記第２ギヤホイールと係合するための第２係合面とを含んでおり、
前記セレクタ構造体は、駆動力が伝達されると前記第１係合部材セットと前記第２係合部材セットの一方が係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、他方の係合部材セットは、無負荷状態となるようにアレンジされており、
前記アクチュエータ構造体は、加速シフトアップと減速シフトダウンを実行するときに、無負荷の係合部材セットを脱係合状態のギヤホイールと駆動式に係合するように移動させ、ギヤチェンジを実行させるようにアレンジされており、
前記セレクタ構造体は、前記第１係合部材セットと前記第２係合部材セットが前記第１ギヤホイールと前記第２ギヤホイールの一方と係合するとき、加速状態と減速状態との間を移動するときの前記第１係合部材セット及び第２係合部材セットと、前記駆動構造部との間のバックラッシュは、４度以下にされていることを特徴とするトランスミッション装置。
【請求項２】
セレクタ構造体は、制動力が伝達されると第１係合部材セットが係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、第２係合部材セットが無負荷状態となり、駆動力が伝達されると第２係合部材セットが係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、該第２係合部材セットが無負荷状態となるようにアレンジされていることを特徴とする請求項１記載のトランスミッション装置。
【請求項３】
アクチュエータ構造体は、係合状態のギヤホイールから有負荷の係合部材セットを脱係合状態とせずに該有負荷の係合部材セットを脱係合状態のギヤホイールの方向に押圧するようにアレンジされていることを特徴とする請求項１または２に記載のトランスミッション装置。
【請求項４】
第１係合部材セットと第２係合部材セットは、使用中に第１シャフトと共に回転するようにアレンジされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項５】
第１シャフトは、入力シャフトであり、第２シャフトは、出力シャフトであり、駆動力は、該入力シャフトから該出力シャフトに伝達されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項６】
第１ギヤホイールと第２ギヤホイール上の駆動構造部は、第１ドグ群と第２ドグ群とを含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項７】
第１ドグ群と第２ドグ群は、それぞれ２から８のドグを第１ギヤと第２ギヤにそれぞれ均等に配分していることを特徴とする請求項６記載のトランスミッション装置。
【請求項８】
第１ドグ群と第２ドグ群は、それぞれ２から４のドグを含んでおり、好適には３のドグを含んでいることを特徴とする請求項７記載のトランスミッション装置。
【請求項９】
第１係合部材セットと第２係合部材セットは、２から８の部材を含んでいることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項１０】
第１係合部材セットと第２係合部材セットは、２から４の部材を含んでおり、好適には３の部材を含んでいることを特徴とする請求項９記載のトランスミッション装置。
【請求項１１】
第１シャフトは、キー溝を含んでおり、該キー溝は、第１係合部材セットと第２係合部材セットが該キー溝に沿って軸方向にスライドでき、それら係合部材セットの位置を放射状に規制するようにアレンジされていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項１２】
キー溝の断面は、Ｔ形状、スロット形状又は鳩尾形状であることを特徴とする請求項１１記載のトランスミッション装置。
【請求項１３】
アクチュエータ構造体は、係合部材が無負荷状態であるときに第１係合部材セットと第２係合部材セットの少なくとも一方を第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールと係合するよう移動させる少なくとも１つの弾性変形手段を含んでいることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの弾性変形手段は、係合部材がギヤホイールと駆動式に係合しているとき第１係合部材セットと第２係合部材セットの少なくとも一方を第１ギヤホイールまたは第２ギヤホイールの方向に押圧するようアレンジされていることを特徴とする請求項１３記載のトランスミッション装置。
【請求項１５】
アクチュエータ構造体は、それぞれ第１係合部材セットと第２係合部材セットに連結された第１弾性変形手段と第２弾性変形手段とを含んでおり、該第１弾性変形手段は、該第１係合部材セットに作用し、該第２弾性変形手段は、該第２係合部材セットに作用することを特徴とする請求項１３または１４に記載のトランスミッション装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの弾性変形手段は、該弾性変形手段が第１係合部材セットと第２係合部材セットの両方に作用するように該第１係合部材セットと該第２係合部材セットに連結されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載のトランスミッション装置。
【請求項１７】
第１係合部材セット及び／又は第２係合部材セットの部材は、キー溝内で限定された相対的軸方向移動することができることを特徴とする請求項１１から１6のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項１８】
弾性変形手段は、スプリングであり、好適にはディスクスプリングであることを特徴とする請求項１１から１７のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項１９】
ディスクスプリングは、複数のアームを含んでおり、それぞれのアームは、該ディスクスプリングの一部の周囲を延びる第１部分と、実質的に放射状内側に延びる第２部分とを有していることを特徴とする請求項１８に記載のトランスミッション装置。
【請求項２０】
アクチュエータ構造体は、少なくとも１つの放射状に変形可能な手段を第１シャフトに沿って軸方向に移動させる少なくとも１つの弾性変形手段と係合するようにアレンジされたフォークを含んでいることを特徴とする請求項１２から１９のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項２１】
駆動構造部は、ギヤホイール外径の外側に延び出ないようにアレンジされていることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載のトランスミッション装置。
【請求項２２】
トランスミッションシステムにおいてキックダウンシフトを実行する方法であって、
第１シャフト及び第２シャフトと、該両シャフトの一方から他方へ駆動力を伝達する手段とを含んだトランスミッション装置を提供するステップを含んでおり、
該両シャフトの一方から他方へ駆動力を伝達する手段は、前記第１シャフトにそれぞれ回転式に搭載された第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールと、駆動構造部とを有した伝達手段と、
前記第１シャフトと前記第１ギヤホイールとの間並びに該第１シャフトと前記第２ギヤホイールとの間で選択的にトルクを伝達させるセレクタ構造体とをさらに含んでおり、
前記セレクタ構造体は、アクチュエータ構造体と、それぞれ独立的に前記第１ギヤホイール及び前記第２ギヤホイールと係合状態及び脱係合状態となるように移動できる第１係合部材セット及び第２係合部材セットとを含んでおり、
前記セレクタ構造体は、駆動力が伝達されると前記第１係合部材セットと前記第２係合部材セットの一方が係合状態のギヤホイールと駆動式に係合し、他方の係合部材セットは、無負荷状態となるようにアレンジされており、
前記アクチュエータ構造体は、無負荷の係合部材セットを脱係合状態のギヤホイールと駆動式に係合するように移動させ、ギヤチェンジを実行し、更にキックダウンシフトが要求されたときに短くトルク妨害をしてシフトの前に脱係合状態となるようにアレンジされていることを特徴とする、トランスミッションシステムにおいてキックダウンシフトを実行する方法。
【請求項２３】
前記セレクタ構造体は、前記第１係合部材セットと前記第２係合部材セットが前記第１ギヤホイールと前記第２ギヤホイールの一方と係合するとき、加速と減速との間を移動するときの前記第１係合部材セットと前記第２係合部材セットと、駆動構造部との間のバックラッシュは、４度以下にされていることを特徴とする請求項２２記載の、トランスミッションシステムにおいてキックダウンシフトを実行する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッション装置と、ギヤ比を選択するためにトランスミッション装置で使用するセレクタ機構とに関し、特にはドグ（dog）式トランスミッション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られたドグ式トランスミッション装置の１例はＷＯ０１／２９４４０で紹介されている。このトランスミッション装置は特にレーシングカーでの使用に適している。従来式のマニュアルギヤ装置を使用してギヤを変更するとき、１ギヤが外され、別ギヤが選択されるとトルクの中断が発生する。レーシングカーではトルク中断時間を最短とし、エンジンが車を駆動する時間を最長とすることが必要である。ギヤチェンジ間の１秒にも満たないトルク中断時間は自動車性能に対して大きな影響を及ぼし、レースの結果を左右する。ＷＯ０１／２９４４０のトランスミッション装置は、入力シャフトに搭載された別々のギヤに取り付けられたリセスリング（recess ring）と係合できるドグリング(dog ring)と、
ドグリングとリセスリングとを着脱させるアクチュエータを使用し、別ギヤが選択されたときに最初のギヤを係合状態に保ち、トルク中断時間をほぼゼロとすることでこの問題に対処する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のギヤ装置は同期コーンを使用してバックラッシュ量を減少させる。しかし、これらは欠点を有する。すなわち、ギヤチェンジの際のトルク中断時間は比較的に長い。長いトルク中断時間は車の効率を損ね、燃焼効率を低下させ、排気ガス量を増加させる。
【０００４】
ＷＯ０１／２９４４０で開示された発明の１つの問題点は、特定ギヤで加速や減速をする際に大きなバックラッシュが発生することである。バックラッシュはレーシングドライバーには受け入れられる。なぜなら、彼らは一般のドライバーよりも運転技術が優れており、滑らかな走りよりも自動車の運転性能のほうに関心が強いからである。よって、ＷＯ０１／２９４４０の発明により提供されるレーシングドライバーのためのトルク中断時間の短縮の利点は、バックラッシュよりもはるかに重要である。しかし、普通のドライバーにおいては滑らかな乗り心地がさらに重要な基準であり、大きなバックラッシュを発生させるトランスミッション装置は大多数の車には不向きである。
【０００５】
さらに、ＷＯ０１／２９４４０の発明は構造的弱点を招くスプライン形状を利用し、運転時に分解しないようにドグリングを非常に頑丈にする必要がある。さらなる構造的弱点はリセスリングのカンチレバー形状である。リセスリングに形成された弓形凹部はドグリングとギヤ歯車との適正な係合を妨害することがある。
【０００６】
アクチュエータ構造体も嵩張っており、ギヤ装置を大きくしている。
【０００７】
他のトランスミッション装置はローラクラッチまたは歯止め係合装置を使用している。後者の場合、歯止め機構はシャフトの空洞部に搭載される。シャフト内に搭載された係合機構は構造が複雑であり、製造が困難で、商業的な成功を困難にしている。
【０００８】
従って、本発明は上述の問題点を少なくとも緩和する改良トランスミッション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１特徴によれば、第１回転シャフトと第２回転シャフトと、それぞれ第１シャフトに回転式に搭載され、駆動形態を有した第１ギヤホイールと第２ギヤホイールとを含んでおり、両シャフト間で駆動力を伝達させる手段と、第１シャフトと第１ギヤホイールとの間と、第１シャフトと第２ギヤホイールとの間で選択的にトルクを伝達させるセレクタ構造体とを含んだトランスミッション装置が提供される。そのセレクタ構造体はアクチュエータ構造体と、互いに独立して第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールとの係合を着脱できる第１係合部材セットと第２係合部材セットとを含んでいる。セレクタ構造体は駆動力が伝達されると第１係合部材セットと第２係合部材セットの一方が駆動式に係合ギヤホイールと係合し、他方が無負荷状態となるように設計されている。アクチュエータ構造体はその無負荷係合部材セットを非係合ギヤホイールとの駆動係合状態としてギヤチャンジを実行させる。
【００１０】
よって、このトランスミッション装置はトルク中断を引き起こすことなく加速シフトアップと減速シフトダウンを実行する。
【００１１】
好適には、第１シャフトは入力シャフトであり、第２シャフトは出力シャフトである。駆動力は入力シャフトから出力シャフトに伝達される。あるいは、第１シャフトを出力シャフトとし、第２シャフトを入力シャフトとすることもできる。
【００１２】
好適にはセレクタ構造体は、減速力が伝達されたときに第１係合部材セットが係合ギヤホイールと駆動式に係合し、第２係合部材セットが無負荷状態であるように設計されており、駆動力が伝達されたとき、第２係合部材セットが係合ギヤホイールと駆動式に係合し、第２係合部材セットが無負荷状態であるように設計されている。
【００１３】
有利には、アクチュエータ構造体は、係合したギヤホイールから有負荷係合部材セットを外すことなく有負荷係合部材セットを非係合のギヤホイール側に押圧するように設計されている。
【００１４】
好適には、第１係合部材セットと第２係合部材セットは使用中に第１シャフトと共に回転するように設計されている。セレクタ構造体は、第１係合部材セットと第２係合部材セットが第１シャフトに沿って相対的に軸方向移動できるように設計されている。第１係合部材セットと第２係合部材セットは第１係合部材セットと第２係合部材セットが第１ギヤホイールまたは第２ギヤホイールと係合するとき、好適にはニュートラル状態で、軸方向に整合される。第１係合部材セットと第２係合部材セットはギヤチェンジ操作の際に軸方向にオフセット状態となる。
【００１５】
好適にはセレクタ構造体は、第１係合部材セットと第２係合部材セットが第１ギヤホイールと第２ギヤホイールの一方と係合するとき、加速と減速との間を移動するときのバックラッシュは４度以下となるように設計されている。
【００１６】
有利には第１ギヤホイールと第２ギヤホイールの駆動構造はそれぞれ第１ドグ群と第２ドグ群を含んでいる。第１ドグ群と第２ドグ群はそれぞれ２から８のドグを第１ギヤと第２ギヤにそれぞれ均等に配分している。好適には第１ドグ群と第２ドグ群はそれぞれ２から４のドグを含んでおり、好適には３のドグを含んでいる。
【００１７】
好適には第１ギヤホイールと第２ギヤホイールの駆動構造はギヤホイールの外径を越えて延び出さない。
【００１８】
有利には第１係合部材セットと第２係合部材セットは２から８の部材を含む。好適には第１係合部材セットと第２係合部材セットは２から４の部材を含み、好適には３部材を含む。
【００１９】
有利には第１シャフトは、第１係合部材セットと第２係合部材セットがキー溝に沿って軸方向にスライドでき、第１係合部材セットと第２係合部材セットの位置を放射状に規制するように設計されたその湾曲面に形成されたキー溝を含む。好適にはキー溝の断面はＴ形状、スロット形状、鳩尾形状のいずれかである。
【００２０】
有利にはアクチュエータ構造体は、係合部材が無負荷状態のときに第１係合部材セットと第２係合部材セットの少なくとも一方を第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールと係合させる少なくとも１つの弾力的に変形する手段を含んでいる。この少なくとも１つの弾力変形手段は、係合部材がギヤホイールと駆動式に係合しているときに、第１係合部材セットと第２係合部材セットの少なくとも一方を第１ギヤホイールまたは第２ギヤホイール方向に押圧するように設計されている。
【００２１】
好適にはアクチュエータ構造体は、第１係合部材セットと第２係合部材セットにそれぞれ連結された第１弾性変形手段と第２弾性変形手段を、第１弾性変形手段が第１係合部材セットに作用し、第２弾性変形手段が第２係合部材セットに作用するように含んでいる。
【００２２】
１実施例においては、その少なくとも１つの弾性変形手段は、弾性変形手段が第１係合部材セットと第２係合部材セットの両方に作用するように第１係合部材セットと第２係合部材セットに連結されている。
【００２３】
鳩尾型またはスロット型キー溝を含んだ実施例においては、第１係合部材セット及び／又は第２係合部材セットの部材はキー溝において相対的に軸方向に限定的に移動することができる。
【００２４】
有利には、弾性変形手段はスプリングであり、好適にはディスクスプリングである。好適にはそのディスクスプリングは複数のアームを含んでおり、各アームはディスクスプリングの一部の周囲で延びる第１部分と、放射状に内側に延びる第２部分とを有している。
【００２５】
好適にはアクチュエータ構造体は弾性変形手段と係合し、それを第１シャフトに沿って軸方向に移動させるように設計されたフォークを含んでいる。
【００２６】
このトランスミッション装置は、第１シャフトに搭載された第３ギヤ及び第４ギヤと、第１シャフトと第２シャフトの間で追加ギヤ比を提供する第２セレクタ構造体をさらに含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付の図面を利用して本発明の実施例を例示としてのみ解説する。
【００２８】
図１は本発明のトランスミッション装置を示す。このトランスミッション装置は第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５を搭載した入力シャフト１と、第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１を搭載した出力シャフト７と、セレクタ構造体１３とを含んでいる。第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５は入力シャフト１に回転式に搭載され、第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１は出力シャフト７に固定式に搭載されている。第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５は第３ギヤホイール９と第４ギヤホイール１１とそれぞれ噛み合わされており、第１ギヤホイールペア１５と第２ギヤホイールペア１７とを提供している。
【００２９】
回転駆動力は入力シャフト１から出力シャフト７へ第１ギヤホイールペア１５または第２ギヤホイールペア１７を介して伝達される。ギヤホイールペアの選択はセレクタ構造体１３の位置で決定される。セレクタ構造体１３は、それぞれ第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５に位置する第１駆動構造部と第２駆動構造部と係合する。それら駆動構造部はそれぞれ第１ドグ群１９、第２ドグ群２１を含んでいる。
【００３０】
第１ドグ群１９は第１ギヤホイール３の一面に搭載されている。好適にはドグは第１ギヤホイールと一体的に形成されるが、必須要件ではない。第１ドグ群１９はギヤ面の周辺に均等に配分された３つのドグを含む。すなわち、１ドグペアの中心間の角度は約１２０°である（図３参照）。第２ドグ群２１は３つのドグを含み、第２ギヤホイールに同様にアレンジされている。大きな係合窓が提供されるので３つのドグが使用される。この係合窓とはドグ間のスペースであり、セレクタ構造体１３を受領するものである。大きな係合窓は駆動力を伝達する前にセレクタ構造体にギヤホイール３、５と充分に係合させる機会を提供する。部分的にのみ係合した状態でセレクタ構造体１３がギヤホイールを駆動すると、ドグ及び/又はセレクタ構造体１３への損傷を招く。
【００３１】
第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５はローラベアリング２３、２５上で入力シャフト１に離れて搭載され、第１ドグ群と第２ドグ群を含んだ面が対面するようにアレンジされている。
【００３２】
セレクタ構造体１３は第１係合バーセット２７及び第２係合バーセット２９と、フォーク構造体３３の形態のアクチュエータ構造体３１及びセレクタロッド３５を含んでいる。
【００３３】
第１係合バーセット２７と第２係合バーセット２９は第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５との間で入力シャフト１に搭載される。図２で示すように第１係合バーセット２７は、例えばグラブスクリューを使用して第１連結リングに取り付けられた３つのバー２８を含んでいる。第１連結リング３７はバーを固定状態に保持する。バー２８は第１連結リングの内側周囲に均等に設置され、それらの基礎を内側に向ける。バー２８は実質的に平行に設置される。第２係合バーセット２９は第２連結リング３９で同様に固定された３つのバー３０を含んでいる。
【００３４】
第１係合バーセット２７と第２係合バーセット２９は第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５との間で入力シャフト１に搭載されている。係合バーセット２７、２９は入力シャフト１と共に回転するようになっているが、アクチュエータ構造体３１のスイッチ操作でシャフトに沿って軸方向スライドすることができる。これを実現させるため、入力シャフト１はその湾曲面に形成された６つのキー溝４１を含む。それぞれの係合バー２８、３０はベースに相補的形態を有している。バーセット２７、２９のアレンジは特定セットのバーが交互キー溝４１内に位置し、バーセット２７、２９が入力シャフト１に沿ってスライドできるように設計されている。それぞれのバーセット２７、２９はユニットとして移動し、それぞれのバーセットは他方のバーセットとは独立して移動できる。第１バーセット２７と第２バーセット２９との間で相対的な移動があるとき、第２連結リング３９は第１バーセット２７をスライドし、第１連結リング３７は第２バーセット２９をスライドする。
【００３５】
第１バーセット２７のそれぞれのバー２８は、第１ギヤホイール３に取り付けられた第１ドグ群１９と係合するようにアレンジされた第１端部２８ａと、第２ギヤホイール５の第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされた第２端部２８ｂとを有している。第１端部２８ａと第２端部２８ｂとは典型的には同一形状であるが、対称形であり、第１端部２８ａは第１ギヤホイール３の減速時に第１ドグ群と係合するようにアレンジされており、第２端部２８ｂは第２ギヤホイール５の加速時、例えば、自動車でエンジンブレーキを作動させている間に第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされている。第２バーセット２９のそれぞれのバー３０は、第１端部３０ａが第１ギヤホイール３の加速時に第１ドグ群１９と係合すること以外は同様にアレンジされており、第２端部３０ｂは第２ギヤホイール５の減速中に第２ドグ群２１と係合するようにアレンジされている。
【００３６】
第１係合バーセット２７と第２係合バーセット２９の両方が係合すると、ギヤが加速状態であっても減速状態であってもギヤホイール駆動力は入力シャフト１から出力シャフト７へと伝達される。
【００３７】
それぞれのバーの第１端部と第２端部２８ａ、３０ａ、２８ｂ、３０ｂはドグ１９、２１に係合するための実質的に垂直な面４３と、係合面４３の方向で傾斜するランプ４５を含み、バー２８、３０がドグ１９、２１から外れ、トランスミッションのロックアップを防止する。第１バーセット２７と第２バーセット２９が図２のように組み合わされると、第１バーセット２７の第１端部２８aのドグ係合面４３は第２バーセット２９の第１端部３０ａのドグ係合面４３と隣接する。第１バーセット２７と第２バーセット２９がギヤと充分に係合すると、ドグは隣接係合面４３のそれぞれのペア間に位置する。好適にはドグ１９、２１とバーの端部の寸法は、ギヤが加速状態から減速状態に移動するとき、あるいはその逆のときに、加速バーの係合面４３と減速バーの係合面４３間でドグの動きがほとんどないようにし、ギヤのバックラッシュを発生させないようにするものである。
【００３８】
好適には、バーは入力シャフト１に接近し、有負荷領域の大放射距離により大きなカンチレバー現象が発生して構造強度への悪影響を及ぼすことがないように設計されている。
【００３９】
アクチュエータ構造体３１はフォーク構造体３３がセレクタロッド３５に搭載され、セレクタロッドが入力シャフト１と隣接して平行に提供されるようにアレンジされている。フォーク構造体３３はフォーク４６と、入力シャフト１の周囲に搭載された第１環状ディスクスプリング４７及び第２環状ディスクスプリング４９を含んでいる（図１参照）。第１ディスクスプリング４７と第２ディスクスプリング４９は３本のアームを有している。各アームはスプリングの一部の周囲で延びる第１部分と、放射状に内側に延びる第２部分とを有している（図４参照）。
【００４０】
図１に示すように、フォーク４６は第１ディスクスプリング４７と係合するようにアレンジされた第１弓状部材ペア５１を有している。弓状部材５１は第１ディスクスプリング４７が弓状部材５１間で入力シャフト１と共に回転でき、入力シャフト１に平行なフォーク４６の軸方向移動が弓状部材５１を動かすようにアレンジされている。すなわち、第１ディスクスプリング４７が自由に動くなら第１ディスクスプリング４７をシャフトに沿って軸方向に動かすようにアレンジされており、あるいは、第１ディスクスプリング４７が動かないなら第１ディスクスプリング４７をフォーク４６と同じ方向に動かすべく押圧するようにアレンジされている。フォーク４６は同様に第２ディスクスプリング４９と係合して作用するようにアレンジされた第２弓状部材ペア５３を有している。
【００４１】
第１ギヤホイール３と第２ギヤホイール５に対するフォーク４６の位置は軸方向でのセレクタロッド３５の移動で調整できる。
【００４２】
第１ディスクスプリング４７の内側縁部は第１バーセット２７のバー２８（図２参照）に固定され、第２ディスクスプリング４９の内側縁部は第２バーセット２９のバー３０（図２参照）に固定されている。フォーク４６が移動し、ディスクスプリング４７、４９を移動または負荷をかけると、係合バーセット２７、２９は同様に移動するか、移動するように押圧される。
【００４３】
セレクタ構造体１３の作動を、第１バーセット２７と第２バーセット２９の移動を略図で明確に示す図５aから図５fを利用して解説する。
【００４４】
図５ａはニュートラルポジションにある第１バーセット２７と第２バーセット２９を示す。すなわち、いずれもギヤホイールとは係合していない。図５ｂはフォーク４６の作用で第１ギヤホイール３と係合状態となった第１バーセットと第２バーセットを示す。
【００４５】
図５ｃは第１ギヤホイール３が完全に係合したとき、すなわち、バー２８と３０が第１ドグ群１９内で交互に重なった状態を示す。セレクタロッド３５はフォーク４６が第１バーセット２７と第２バーセット２９を第１ギヤホイール３との係合状態に維持するように置かれる。従って、減速するときに第１バーセット２７で、第１ドグ群１９を介して加速するときに第２バーセット２９でパワーは入力シャフト１から第１ギヤホイール３にまで伝達される。パワーは第３ギヤホイール９を介して出力シャフト７に伝達される。
【００４６】
第１ギヤホイールペア１５を使用して（図５ｃの矢印Ｂの方向で回転する第１ギヤホイール３を）加速する際に、第１バーセット２７のバーの係合面４３（図２参照）は非負荷状態であり、第２バーセット２９のバーの係合面４３は負荷状態である。ユーザあるいはエンジン管理システム（図示せず）が第２ギヤホイールペア１７（図１参照）との係合を望む場合には、セレクタロッド３５はフォーク４６が第１ディスクスプリング４７に対して作用し、第１バーセット２７のバーを入力シャフト１内でキー溝４１（図１参照）に沿って軸方向にスライドさせ、バーを第１ギヤホイール３から引き離すように移動する（図５ｄ参照）。
【００４７】
フォーク４６は第２ディスクスプリング４９にも作用し、第２バーセット２９のバーを押圧し、第２ギヤホイール５に向けて移動させる。しかし、第２バーセット２９のバーに負荷がかかるので、すなわち、第１ギヤホイール３を駆動するので、それらは第１ギヤホイール３から離れることができず、第２バーセット２９のバーは静止状態に残る。
【００４８】
第１バーセット２７のバーが入力シャフト１に沿って軸方向にスライドするとき、係合面４３は第２ドグ群２１に係合する（図５ｅ参照）。続いてバーは第２ギヤホイール５を図５ｅの矢印Ｃの方向に駆動開始し、エネルギーは入力シャフト１から出力シャフト７へと第２ギヤホイールペア１７により伝達される。こうなると、第２バーセット２９のバーは負荷状態を脱却し、第１ドグ群１９から自由に係合を脱することができる。第２ディスクスプリング４９はフォーク４６によって押圧されるため、第２バーセット２９のバーは入力シャフト１内でキー溝に沿って軸方向にスライドし、第１ギヤホイール３を入力シャフト１から完全に脱係合させる。第２バーセット２９のバーは第２ギヤホイール５と係合するまで入力シャフトのキー溝４１に沿ってスライドし、第２ギヤホイール５の入力シャフト１との係合を完成させる（図５ｆ参照）。ギヤホイールペアのこの選択方法はトルクの妨害を実質的に排除する。なぜなら、第２ギヤホイールペア１７は第１ホイールペア１５が脱係合状態となる前に係合する。よって、瞬間的に第１ギヤホイール１５と第２ギヤホイール１７のペアは同時的に係合する。
【００４９】
ギヤホイールが第１バーセット２７と第２バーセット２９の両方で係合されたとき、これら２状態間でスイッチさせるときに発生する非常に軽度なバックラッシュでギヤホイールペアを使用して加速または減速することができる。バックラッシュは、ドグが加速状態から減速状態あるいはその逆に移動するときに加速バーの係合面４３から減速バーの係合面４３に移動するとき経験する消失モーションである。従来のドグ式トランスミッション装置は約３０度のバックラッシュを有している。本発明による車用の典型的なトランスミッション装置は４度以下のバックラッシュを有する。
【００５０】
ギヤシフト時のバックラッシュは係合部材とドグとの間に必要な間隙を小さくすることで減少される。すなわち、ドグと次の係合部材との間の間隙（図５ｂの‘Ａ’）を小さくすることで減少される。ドグと次の係合部材との間の間隙は０．５ｍｍから０．０３ｍｍであり、典型的には０．２ｍｍ以下である。バックラシュは保持角にも関係する。すなわち、係合面４３の角度にも関係する。これはドグの係合面の下側凹部の角度と同じである。保持角はドグと係合面４３との間の相対移動が存在するか否かに拘わらず影響を及ぼす。保持角が小さいほど、経験されるバックラッシュは小さくなる。保持角は２．５から１５度であるのが普通であり、好適には１５度である。
【００５１】
減速時の第２ギヤホイールペア１７から第１ギヤホイールペア１５への移動は同様なプロセスで達成される。
【００５２】
第２ギヤホイール１７の減速時に第１バーセット２７のバーの係合面４３は無負荷であるが、第２バーセット２９のバーの係合面４３は有負荷である。ユーザまたはエンジン管理システム（図示せず）が第１ギヤホイールと係合を願うとき、セレクタロッド３５はフォーク４６が入力シャフト１に対して軸方向にスライドするように移動する。フォーク４６は第１バーセット２７に取り付けられた第１ディスクスプリング４７に作用し、第１バーセット２７のバーをキー溝４１内で入力シャフト１に沿って第１ギタホイール３の方向で軸方向にスライドさせ、第１バーセット２７を第２ギヤホイール５から引き離す。
【００５３】
フォーク５も第２ディスクスプリング４９に作用するが、第２バーセット２９のバーは有負荷であるため、すなわち、それらは第２ギヤホイールでドグ２１と駆動式に係合しているので、第２バーセット２９は固定状態に残る。しかし、第２ディスクスプリング４９はフォーク４６によって押圧され、第２バーセット２９を第１ギヤホイール３の方向に移動させる。
【００５４】
第１バーセット２７のバーがキー溝４１内で軸方向にスライドするとき、バー２８は第１ギヤホイールのドグ１９と係合して第１ギヤホイール３を駆動開始し、エネルギーを第１ギヤホイールペア１５によって入力シャフト１から出力シャフト７に移す。そこで、第２バーセット２９のバーは有負荷状態から脱却する。第２ディスクスプリング４９は第２バーセット２９のバーに作用し、それを第１ギヤホイール３方向に入力シャフト１に沿ってキー溝内で軸方向にスライドさせ、第２ギヤホイール５の脱係合を完了させる。第２バーセット２９はキー溝４１内で入力シャフト１に沿って第１ギヤホイール３と係合するまでスライドし、第１ギヤホイール３の入力シャフト１との係合を完了させる。
【００５５】
加速が実行される高いギヤ比から、さらに大きなギヤ比へのギヤシフト（加速状態）であるキックダウンシフト、例えば、自動車が丘を登っており、ドライバーは低ギヤを選択すると、短いトルク妨害が発生し、シフトに先立って脱係合状態となる。
【００５６】
複数のセレクタ構造体は対応するギヤホイールペアで入力シャフトに搭載でき、さらに大きな数のギヤ比を出力シャフトと入力シャフトとの間に提供する。追加のギヤ比を提供するように３以上のシャフトを備えたトランスミッション装置を提供することも可能である。
【００５７】
このようなトランスミッション装置の利用は改良性能、低燃費、低排気ガスをもたらす。なぜなら、駆動妨害は実質的に排除されるからである。また、この装置は従来のものより小型であり、ギヤ装置の重量も減少する。
【００５８】
キー溝４１は入力シャフトとは別の部材に形成可能である。それは、例えばスプライン加工アレンジを利用して入力シャフトに固定される。キー溝４１は好適には鳩尾形状であり、バーは放射状にキー溝内に保持される（図５参照）。あるいは、キー溝はスロットまたはＴ形状を有することができ、放射状にバーを規制する。これで大きな利点が提供される。なぜなら、それで、第１バーセットと第２バーセットでバーを共に接続するための第１接続リング３７と第２接続リング３９の必要性を緩和させる。このアレンジは好都合である。なぜなら、入力シャフト１に対してバー２８、３０の放射位置を規制する改良手段が提供され、トランスミッション装置のさらに大きな構造一体性が提供されるからである。接続リング３７、３９は必要がないので、係合バー２８、３０の長さを減少させることができ、さらに小型のトランスミッション装置を製造できる。
【００５９】
さらに、それは本発明の実施態様を１つのディスクスプリング１４７（図７）のみで使用させ、第１バーセットと第２バーセットからの全６バーを連結させる。アクチュエータ構造体は適宜にアレンジされる。使用時に、第１ギヤが加速したとき３つのバーが有負荷状態であり、３つのバーは無負荷状態となる。フォークを動かしてディスクスプリングを第２ギヤ方向に動くように押圧すると、それら３つの無負荷バーは第１ギヤホイールとの係合を外れ、３つのバーを係合状態に残す。バーが第２ギヤホイールと係合すると、残る３つのバーは第１ギヤホイールとの係合を外れ、ディスクスプリングの負荷のもと第２ギヤホイールとの係合状態となる。この形態は非常に小型の装置を提供し、装置を軽量化する。セレクタ機構を収容する第１ギヤと第２ギヤとの間の軸スペースは典型的な車の装置である２０ｍｍ程度から減少させることができる。
【００６０】
図５ａは第１バーセットのそれぞれのバーの凹部２８ｃと第２バーセットからのバーの上部の凹部３０ｃを示す。これら凹部２８c、３０ｃは第１バーセット２７と第２バーセ
ット３０のバー間に第１ディスクスプリング４７と第２ディスクスプリング４９のアームによる連結を提供する。凹部２８ｃ、３０ｃの形状は凹部がそれぞれのスプリングアームをギヤシフト中にバー２８、３０に対して非垂直角状態に移動させるものである。
【００６１】
図５ａで示す凹部２８ｃ、３０ｃは２つのディスクスプリング形状のものである。１つのディスクスプリング１４７のみを有する実施例においては、凹部２８ｃ、３０ｃはバー２８、３０に沿ってさらに中央に位置する。
【００６２】
リングがセットのバーの位置を固定させるのに使用されないとき、セット内のバーは軸方向で相対的に少々動くことができる。これはセット内のバー間の唯一の連結が変形可能なディスクスプリングによって提供されているからである。１つのバーがそれぞれのディスクスプリングアームに取り付けられ、それぞれのアームは独立して変形でき、バー間の相対的移動を可能にしている。セット内のバーは基本的には同時に移動する。
【００６３】
多彩な改良をそれら実施例に施すことができる。例えば、それぞれのギヤホイールのドグ数を３以外とすることができる。２から８ドグが大抵の場合に適している。同様に、セット内のバー数はいくつであってもよい。好適にはセット内のバーの数はグループ内のドグ数と等しい。
【００６４】
トランスミッション装置はどのような車両に利用してもよい。例えば、普通の自動車、レースカー、トロリー車、オートバイ、自転車、ブルドーザ、軍用自動車等である。この装置は駆動が一方から他方に伝えられる第１回転体と第２回転体を有した旋盤やフライス盤等のどのような機械にも利用できる。
【００６５】
トランスミッション装置はセレクタ構造体と第１ギヤホイール及び第２ギヤホイールが出力シャフトに搭載され、固定ギヤホイールが入力シャフトに搭載されるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は本発明によるトランスミッション装置の一般的な構造を示す。
【図２】図２は図１のセレクタ構造体１３の一部の斜視図である。
【図３】図３は第１ギヤホイール３のドグ群１９の配置を示す。
【図４】図４はディスクスプリング４７、４９の平面図である。
【図５】図５ａから図５ｆはセレクタ構造体１３の作動を示す概略図である。
【図６】図６は入力シャフト１の断面図である。
【図７】図７は本発明の第２実施例用のディスクスプリングの平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１、７  シャフト
３      第１ギヤホイール
５      第２ギヤホイール
１３    セレクタ構造体
１９    第１ドグ群
２１    第２ドグ群
２７    第１係合バーセット(第１係合部材セット)
２９    第２係合バーセット(第２係合部材セット)
３１    アクチュエータ構造体
４１    キー溝
４７    第１環状ディスクスプリング
４９    第２環状ディスクスプリング
【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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