(57)【要約】【課題】中立状態でスリーブをブレーキングすることで、前進位置または後退位置へのシフトを円滑に行うこと。【解決手段】フォーク５０が中立位置にある時、ロックボール５３をフォーク５０に固定されたガイドプレート５１の山部５１ｃに圧接させ、フォーク５０の爪部５０ｂをスリーブ２８の外周溝２８ａの底面に押し付けて摩擦力を発生させ、スリーブ２８の回転方向の動きをブレーキングする。そのため、湿式多板クラッチ３０の引きずりトルクによるスリーブ２８の回転が停止され、前進用ギヤ２５または後退用ギヤ２６へのシフト入り性能が向上する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸上に回転自在に配置された前進用ギヤおよび後進用ギヤと、上記前進用ギヤおよび後進用ギヤの中間位置に配置されたハブと、上記前進用ギヤおよび後進用ギヤの一方をハブと選択的に連結する前後進切換スリーブと、上記スリーブの外周溝に係合する爪部を有し、上記スリーブを前進、中立および後退の各位置へ軸方向にシフトさせるフォークとを備えた前後進切替装置において、
上記フォークが中立位置にある時、上記フォークの爪部をスリーブの外周溝の底面に押し付けて摩擦力を発生させ、上記スリーブの回転方向の動きをブレーキングする手段を設けたことを特徴とする前後進切替装置。
【請求項２】
上記ブレーキング手段は、
ハウジングなどの固定部材に上記フォークの外周面との対向方向に移動自在に設けられたロックボールと、
上記ロックボールを上記フォーク方向に付勢する付勢手段と、
上記フォークの上記爪部と対応する外周面に形成され、上記ロックボールが接触する接触面と、
上記接触面上に形成され、中立位置において上記ロックボールが乗り上げる山部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の前後進切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用変速機などに用いられる前後進切替装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無段変速機などの自動車用変速機には前後進切替装置が設けられ、特許文献１には、小型で円滑な切替が可能な前後進切替装置が提案されている。
また、特許文献２には、その具体的な構造が開示されている。
図５は特許文献２に示された前後進切替装置であり、６０は回転軸、６１は前進用ギヤ、６２は後進用ギヤ、６３はその中間位置に配置されたハブ、６４は前後進切換スリーブ、６５は湿式多板クラッチよりなる動力断続用クラッチである。クラッチ６５のクラッチハブ６６は、回転軸６０上に回転自在に支持されており、このクラッチハブ６６上に後進用ギヤ６２が回転自在に支持されている。クラッチハブ６６の先端部には外スプラインが設けられ、この外スプラインにハブ６３がスプライン嵌合し、クラッチハブ６６とハブ６３とが一体回転可能に連結されている。
【０００３】
前後進切替時には、クラッチ６５を解放して動力伝達を断った状態で、ハブ６３にスプライン嵌合しているスリーブ６４を軸方向にシフトすることにより、ハブ６３と前進用ギヤ６１または後進用ギヤ６２のいずれかとを連結する。
【０００４】
ところが、クラッチ６５の引きずりトルクにより、中立（Ｎ）状態でもスリーブ６４が回転し、スリーブ６４を中立状態（Ｎ）から前進（Ｆ）または後退（Ｒ）へシフトした時、前進用ギヤ６１または後進用ギヤ６２のギヤスプラインとうまく噛み合わない場合が発生する。特に、冷間時のようにオイル粘度が高い時に発生しやすい。また、スリーブ６４がギヤスプラインと噛み合う過程で、回転しているスリーブ６４の歯と停止しているギヤスプラインとが衝突し、その間で異音が発生したり、歯面の摩耗（へたり）が発生するという問題があった。
【特許文献１】特開昭６２−４９４１号公報
【特許文献２】特開昭６２−２２０７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、中立状態でスリーブをブレーキングすることで、前進位置または後退位置へのシフトを円滑に行えるようにした前後進切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回転軸上に回転自在に配置された前進用ギヤおよび後進用ギヤと、上記前進用ギヤおよび後進用ギヤの中間位置に配置されたハブと、上記前進用ギヤおよび後進用ギヤの一方をハブと選択的に連結する前後進切換スリーブと、上記スリーブの外周溝に係合する爪部を有し、上記スリーブを前進、中立および後退の各位置へ軸方向にシフトさせるフォークとを備えた前後進切替装置において、上記フォークが中立位置にある時、上記フォークの爪部をスリーブの外周溝の底面に押し付けて摩擦力を発生させ、上記スリーブの回転方向の動きをブレーキングする手段を設けたことを特徴とする前後進切替装置を提供することにある。
【０００７】
中立位置において、クラッチの引きずりトルクなどによりスリーブが回転すると、スリーブを中立状態から前進または後退位置へシフトした時、ギヤスプラインとうまく噛み合わないことがある。そこで、中立位置におけるフォークの爪部をスリーブの外周溝の底面に押し付け、ブレーキングすることでスリーブの回転を停止させる。その結果、スリーブは前進用ギヤあるいは後進用ギヤのギヤスプラインと円滑に噛み合うことができる。また、スリーブとギヤスプラインとが噛み合う過程で、スリーブとギヤスプラインとが共に停止しているので、両者の間で異音が発生したり、摩耗が発生するという問題もない。
なお、スリーブを強くブレーキングし過ぎると、スリーブのチャンファが前進用ギヤあるいは後進用ギヤのギヤスプラインと噛み合う際にスリーブが回転できなくなり、円滑な噛み合い性能を損なう可能性がある。しかし、フォークの爪部がスリーブの外周溝の底面に圧接して摩擦抵抗を発生させるだけであるから、スリーブの回転を許容でき、噛み合い性能を損なうことがない。
また、前進時や後退時にはブレーキング手段が殆ど働かないので、フォークとスリーブとの間で摩耗が発生するのを抑制できる。
【０００８】
請求項２のように、ブレーキング手段が、ハウジングなどの固定部材にフォークの外周面との対向方向に移動自在に設けられたロックボールと、ロックボールをフォーク方向に付勢する付勢手段と、フォークの爪部と対応する外周面に形成され、ロックボールが接触する接触面と、接触面上に形成され、中立位置においてロックボールが乗り上げる山部と、を備えた構成としてもよい。
この場合には、ロックボールがフォークを背後から押圧し、爪部をスリーブの外周溝の底面に圧接させるので、スリーブに対して確実にブレーキング作用を発揮することができる。また、前進位置−中立位置−後退位置へとシフトする間に、ロックボールは転動できるので、接触面および山部の摩耗を少なくすることができる。
なお、フォークに接触面および山部を一体に形成することもできるが、ロックボールとの接触により摩耗する可能性がある。そこで、フォークの外周部に耐摩耗性に優れた金属板よりなるガイドプレートを固定し、このガイドプレートに接触面と山部とを形成しておけば、フォークの摩耗という問題を解消できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、中立位置におけるフォークの爪部をスリーブの外周溝の底面に押し付け、ブレーキングすることでスリーブの回転を停止させるようにしたので、スリーブを前進用ギヤあるいは後進用ギヤのギヤスプラインと円滑に噛み合わせることができ、シフト入り性能を改善することができる。また、スリーブとギヤスプラインとが噛み合う過程で、スリーブとギヤスプラインとの間で異音が発生したり、摩耗が発生するという問題もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明にかかる前後進切替装置を用いた車両用無段変速機の一例の骨格構造を示す。
この実施例の無段変速機はＦＦ横置き式であり、大略、エンジン出力軸１によりトーショナルダンパ２を介して駆動される入力軸３、駆動プーリ１１を支持する駆動軸１０、従動プーリ２１を支持する従動軸２０、駆動プーリ１１と従動プーリ２１に巻き掛けられた乾式のＶベルト１５、前後進切替装置２４、発進クラッチ３０、第１減速軸４０、第２減速軸４１、車輪と連結された出力軸４２、変速用モータ４５、テンショナ装置（図示せず）などで構成されている。入力軸３，駆動軸１０，従動軸２０，第１減速軸４０、第２減速軸４１および出力軸４２はいずれも非同軸で、かつ平行に配置されている。
この実施例で用いられるＶベルト１５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に長さ方向に係止された多数のブロックとで構成された公知の複合ベルトである。
【００１２】
入力軸３には、駆動軸１０のエンジン側端部に設けられたギヤ１０ａに噛み合う入力ギヤ３ａが一体に形成されている。入力ギヤ３ａとギヤ１０ａとの減速比を適切に設定することで、ベルト駆動に適した減速比で駆動軸１０を回転させることができる。
【００１３】
駆動プーリ１１は、駆動軸１０上に固定された固定シーブ１１ａと、駆動軸１０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ１１ｂと、可動シーブ１１ｂの背後に設けられたストローク機構１２とを備え、可動シーブ１１ｂおよびストローク機構１２はＶベルト１５よりエンジン側に配置されている。この実施例のストローク機構１２は、変速用モータ４５による回転入力によって可動シーブ１１ｂを軸方向に移動させるボールネジ機構であり、可動シーブ１１ｂに軸受１２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材１２ｂと、変速機ケースに固定された雄ねじ部材１２ｃとを備え、雌ねじ部材１２ｂの外周部には変速ギヤ１３が固定されている。
【００１４】
従動プーリ２１は、従動軸２０上に固定された固定シーブ２１ａと、従動軸２０上に軸方向移動自在に支持された可動シーブ２１ｂと、可動シーブ２１ｂの背後に設けられたストローク機構２２とを備え、可動シーブ２１ｂとストローク機構２２はＶベルト１５より反エンジン側に配置されている。このストローク機構２２も駆動プーリ１１のストローク機構１２と同様の構成を有するボールネジ機構であり、可動シーブ２１ｂに軸受２２ａを介して相対回転自在に支持された雌ねじ部材２２ｂと、変速機ケースに固定された雄ねじ部材２２ｃとを備え、雌ねじ部材２２ｂの外周部には変速ギヤ２３が固定されている。
【００１５】
従動軸２０の従動プーリ２１よりエンジン側の部位には、前後進切替装置２４が設けられている。前後進切替装置２４は、図２に示すように、前進用ギヤ２５、後進用ギヤ２６、両ギヤの中間位置に配置されたハブ２７、両ギヤの一方をハブ２７と選択的に連結する前後進切換スリーブ２８などを備えている。スリーブ２８が図２の上半分に示すように中間位置にある時、中立（Ｎ）位置となり、左側へシフトすると前進（Ｆ）位置になり、右側へシフトすると後進（Ｒ）位置となる。
【００１６】
前進用ギヤ２５は従動軸２０上に回転自在に支持されており、後進用ギヤ２６は後述する発進クラッチ３０のクラッチハブ３１の上に回転自在に支持されている。クラッチハブ３１はハブ２７とスプライン嵌合しており、ハブ２７とクラッチハブ３１とは一体回転する。
【００１７】
前後進切替装置２４のスリーブ２８の外周には外周溝２８ａが形成されており、この外周溝２８ａに図３に示すフォーク５０の爪部５０ａ，５０ｂが係合している。フォーク５０には、スリーブ２８を軸方向にシフトするためのシフト用爪部５０ａと、スリーブ２８の外周溝２８ａの底面に圧接させるためのブレーキング用爪部５０ｂとが形成されている。ブレーキング用爪部５０ｂと対応するフォーク５０の外周部は幅広に形成されており、この幅広部の外周に軸方向に延びる凹溝５０ｃが形成され、この凹溝５０ｃにガイドプレート５１が嵌合されている。ガイドプレート５１は、図４に示すように１枚の板金を曲げ加工したものであり、耐摩耗性に優れた金属材料で形成するのがよい。ガイドプレート５１には、両側方へ突出する一対の取付片５１ａが形成され、これら取付片５１ａをフォーク５０の側面にボルト５２（図２参照）により締結することにより、フォーク５０に固定されている。なお、５０ｄはボルド５２の締結用ネジ穴である。ガイドプレート５１には、接触面であるシフト方向（軸方向）に延びるガイド溝５１ｂと、このガイド溝５１ｂの中央部つまり中立位置と対応する箇所に山部５１ｃとが形成されている。
【００１８】
一方、変速機ケースであるハウジング６には、フォーク５０の外周面との対向方向に延びる貫通穴６ａが形成されており、この貫通穴６ａにロックボール５３が挿入され、さらにロックボール５３をガイドプレート５１方向に付勢するスプリング５４が挿入されている。そして、貫通穴６ａに押えボルト５５を螺着することによって、ロックボール５３およびスプリング５４が抜け止めされている。ロックボール５３は、常にガイドプレート５１と接触しており、前進位置および後退位置ではガイド溝５１ｂの底面に接触し、中立位置では山部５１ｃに乗り上げる。そのため、中立位置ではスプリング５４による反発力がロックボール５３を介してガイドプレート５１に作用し、さらにフォーク５０を軸５６を支点として図３の矢印Ａ方向に回動付勢する。その結果、フォーク５０のブレーキング用爪部５０ｂがスリーブ２８の外周溝２８ａの底面に圧接し、その摩擦抵抗によりスリーブ２８をブレーキングすることができる。なお、前進位置および後退位置でもロックボール５３はガイド溝５１ｂの底面に接触するが、この位置ではスプリング５４のばね力が低く、ブーキング用爪部５０ｂとスリーブ２８の外周溝２８ａの底面との圧接力が低い。そのため、摩擦抵抗は殆ど発生しない。
【００１９】
上記のように、フォーク５０のブレーキング用爪部５０ｂと、ガイドプレート５１と、ロックボール５３と、スプリング５４とによって、中立位置においてスリーブ２８の回転を止めるブレーキング手段２９が構成される。
中立位置では後述する発進クラッチ３０が解放されるが、クラッチ３０の引きずりトルクによりスリーブ２８が追随回転することがある。特に、冷間時のようにオイル粘度が高い時に発生しやすい。この状態でスリーブ２８を中立位置（Ｎ）から前進位置（Ｆ）または後退位置（Ｒ）へシフトしようとすると、スリーブ２８が回転しているため前進用ギヤ２５または後進用ギヤ２６のギヤスプラインとうまく噛み合わないことがある。しかし、中立時にフォーク５０によってスリーブ２８をブレーキングしているので、スリーブ２８の回転をほぼ停止させることができ、ギヤスプラインとのシフト入り性能を改善できる。さらに、スリーブ２８とギヤスプラインとが共に停止しているので、噛合過程におけるギヤの衝突音が発生せず、歯面の摩耗（へたり）もない。
【００２０】
また、フォーク５０が前進位置および後退位置にある時、ロックボール５３はガイドプレート５１のガイド溝５１ｂの底面に接触している。そのため、前進時や後退時にはブレーキング手段２９が殆ど働かず、フォーク５０とスリーブ２８との間の摩耗発生を抑制できる。さらに、前進時および後退時にフォーク５０に衝撃力などによってギヤ抜け方向のシフト力が作用した場合でも、ロックボール５３と山部５１ｃとの当接によりギヤ抜けを防止できる。
【００２１】
従動軸２０のエンジン側の軸端部に発進クラッチ（動力断続用クラッチ）３０が設けられている。この発進クラッチ３０は、前後進切替装置２４に隣接して、かつ同軸上に設けられ、前後進切替装置２４より動力伝達経路の上流側に配置されている。発進クラッチ３０は、発進時にすべり制御を行う機能、中立時にハブ２７と従動軸２０との動力伝達を断つ機能、および急減速時に従動軸２０と出力軸４２との間の動力伝達を断つ機能などを有する。
【００２２】
発進クラッチ３０は、図２に示すように、クラッチハブ３１と、従動軸２０にスプライン嵌合されたクラッチドラム３２、クラッチドラム３２の内部に配置されたピストン３３、クラッチドラム３２とクラッチハブ３１との間に配置された複数のクラッチ板３４などを備えた湿式多板クラッチである。
なお、発進クラッチ３０を従動軸２０上に設けた理由は、急減速時においてＶベルト１５がＨｉｇｈからＬｏｗ位置へ急速に戻ることができない場合に、発進クラッチ３０を解放し、出力軸４２と従動軸２０との動力伝達を断つことで、Ｌｏｗ戻り性能を確保するためである。
【００２３】
前進用ギヤ２５は第１減速軸４０のギヤ４０ａに噛み合い、第１減速軸４０のギヤ４０ｂは第２減速軸４１のギヤ４１ａに噛み合い、さらに第２減速軸４１のギヤ４１ｂは差動装置４３のリングギヤ４３ａに噛み合っている。また、後進用ギヤ２６はアイドラギヤ４４を介して第１減速軸４０のギヤ４０ｂに噛み合っている。そして、差動装置４３を介して車輪に連結された出力軸４２を駆動している。
【００２４】
変速用モータ４５の出力ギヤ４６は第１変速軸４７の一端に設けられた減速ギヤ４７ａに噛み合っている。第１変速軸４７の他端部に設けられたギヤ４７ｂは従動プーリ２１の可動シーブ２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車であり、従動プーリ２１に設けられた変速ギヤ２３と噛み合っている。第１変速軸４７のギヤ４７ｂを回転させると、変速ギヤ２３が追随回転することでボールネジ機構２２の作用により、可動シーブ２１ｂを軸方向へ移動させることができる。つまり、変速用モータ４５によって従動プーリ２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を連続的に変化させることができる。
【００２５】
従動プーリ２１の変速ギヤ２３は、第２変速軸４８の第１アイドラギヤ４８ａとも噛み合い、さらに第２変速軸４８の第２アイドラギヤ４８ｂは駆動プーリ１１の変速ギヤ１３と噛み合っている。これらアイドラギヤ４８ａ，４８ｂも、第１変速軸４７のギヤ４７ｂと同様に、可動シーブ１１ｂ，２１ｂの移動ストローク分の長さを有する平歯車で構成されている。変速用モータ４５の回転力は、第１変速軸４７，従動プーリ２１の変速ギヤ２３，第２変速軸４８を介して駆動プーリ１１の変速ギヤ１３へと伝達される。そのため、駆動プーリ１１の可動シーブ１１ａと従動プーリ２１の可動シーブ２１ａは互いに同期し、かつ互いにプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）を逆方向に変化させながら軸方向へ移動することができる。
【００２６】
上記のようにプーリ１１，２１のプーリ溝幅（ベルト巻き掛け径）は変速用モータ４５によって相反方向に可変されるが、それだけでは伝達トルクによってＶベルト１５とプーリ１１，２１との間に滑りが発生してしまう。そこで、Ｖベルト１５に滑りを発生させないだけのベルト張力を与えるため、テンショナ装置が設けられている。このテンショナ装置はＶベルト１５の緩み側を内側に向かって押圧するテンションローラを備え、このテンションローラは揺動自在なテンショナアームによって支持されている。テンショナ装置の具体的構造は、例えば特許第３２６７５９６号公報、特許第３２９０６４７号公報などによって公知であるため、ここでは説明を省略する。
【００２７】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、フォークにガイドプレートを固定した例について説明したが、フォークの外周部にロックボールとの接触面と山部を一体に形成してもよい。この場合は、部品数を削減することができる。
また、フォークに回転方向の付勢力を与えるために、ロックボールとスプリングとを用いたが、例えばハウジングの内側面に板ばねを固定し、中立位置において板ばねと接触するフォークの外周部に山部を設けることで、付勢力を与えてもよい。この場合は、フォークにガイド溝を設ける必要がない。
上記実施例では、本発明の前後進切替装置を無段変速機に適用した例について説明したが、一般の自動変速機や手動変速機にも適用できることは勿論である。
また、前後進切替装置を従動軸上に設けるものに限らず、駆動軸上に設けてもよい。
動力断続クラッチ（湿式多板クラッチ）を前後進切替装置に隣接してかつ同軸上に設けたが、これに限るものではなく、少なくとも前後進切替装置より動力伝達経路の上流側に配置されておればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる前後進切替装置が適用される無段変速機の一例のスケルトン図である。
【図２】図１に示す前後進切替装置の断面図である。
【図３】図２に示すフォークの側面図である。
【図４】ガイドプレートの斜視図である。
【図５】従来の前後進切替装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２０      従動軸（回転軸）
２４      前後進切替装置
２５      前進用ギヤ
２６      後進用ギヤ
２７      ハブ
２８      スリーブ
２８ａ    外周溝
２９      ブレーキング手段
３０      発進クラッチ（動力断続用クラッチ）
５０      フォーク
５０ｂ    爪部
５１      ガイドプレート
５１ｂ    ガイド溝（接触面）
５１ｃ    山部
５３      ロックボール
５４      スプリング
【図１】
2005240858.tif 000003
【図２】
2005240858.tif 000004
【図３】
2005240858.tif 000005
【図４】
2005240858.tif 000006
【図５】
2005240858.tif 000007