(57)【要約】【課題】従来よりも同期嵌合時間を大幅に短縮したシンクロメッシュ機構及び、変速操作時間を大幅に短縮した同期噛合式変速機を提供する。【解決手段】回転軸１４と、該回転軸１４に遊転可能に設けられるとともに軸方向の一面側に被摺動部（ミドルリング５３）を有し他面側に被嵌合部（ギヤピース５４）を有する変速ギヤ１５３Ｆと、該回転軸１４に保持され軸方向に移動して該変速ギヤ１５３Ｆの該被摺動部（５３）に摺動可能な摺動部材（アウターリング４３）と、該摺動部材（４３）を押圧して該変速ギヤ１５３Ｆの該被摺動部（５３）に摺動させることにより、該回転軸１４と該変速ギヤ１５３Ｆとを同期回転させる駆動部材（摺動用スリーブ４１）と、該回転軸１４に保持され軸方向に移動して該変速ギヤ１５３Ｆの該被嵌合部（５４）に嵌合することにより、該回転軸１４と該変速ギヤ１５４Ｆとを一体的に回転させる嵌合部材１７２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
該回転軸に遊転可能に設けられるとともに軸方向の一面側に被摺動部を有し他面側に被嵌合部を有する変速ギヤと、
該回転軸に保持され軸方向に移動して該変速ギヤの該被摺動部に摺動可能な摺動部材と、
該摺動部材を押圧して該変速ギヤの該被摺動部に摺動させることにより、該回転軸と該変速ギヤとを同期回転させる駆動部材と、
該回転軸に保持され軸方向に移動して該変速ギヤの該被嵌合部に嵌合することにより、該回転軸と該変速ギヤとを一体的に回転させる嵌合部材と、
を備えることを特徴とするシンクロメッシュ機構。
【請求項２】
前記駆動部材を操作する摺動アクチュエータ部と、前記嵌合部材を操作する嵌合アクチュエータ部と、を備える請求項１に記載のシンクロメッシュ機構。
【請求項３】
前記変速ギヤの前記被摺動部はテーパ形状の被摺動コーン部であり、前記摺動部材は該被摺動コーン部と相補的なテーパ形状を有して摺動する摺動コーン部を有するシンクロナイザリングであり、前記駆動部材は前記回転軸に一体的に形成された摺動用ハブの外周に相対回転不能かつ軸方向移動可能に設けられた摺動用スリーブである、請求項１または２のいずれかに記載のシンクロメッシュ機構。
【請求項４】
前記変速ギヤの前記被嵌合部は外周に形成された外スプラインであり、前記嵌合部材は前記回転軸に一体的に形成された嵌合用ハブの外周に相対回転不能かつ軸方向移動可能に設けられるとともに該外スプラインに嵌合する内スプラインを有する嵌合用スリーブである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシンクロメッシュ機構。
【請求項５】
前記変速ギヤの前記被嵌合部及び前記嵌合部材の一方は円周方向の数カ所に離隔して軸方向に形成された溝を有し、他方は該溝に嵌入する突部を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のシンクロメッシュ機構。
【請求項６】
ケーシングと、該ケーシングに軸支されて動力を伝達する複数の回転軸と、該回転軸に設けられ選択的に噛合することにより所定の変速比を実現する複数組の変速ギヤ対と、少なくとも一部の該変速ギヤ対に設けられた請求項１〜５のいずれか一項に記載のシンクロメッシュ機構と、を備えることを特徴とする同期噛合式変速機。
【請求項７】
中間的な変速比の前記変速ギヤ対に請求項１〜５のいずれか一項に記載のシンクロメッシュ機構を備える請求項６に記載の同期噛合式変速機。
【請求項８】
複数の前記回転軸の少なくとも一部の変速ギヤに請求項１〜５のいずれか一項に記載のシンクロメッシュ機構を備える請求項６または７に記載の同期噛合式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両などに用いられる同期噛合式変速機及び変速機を構成するシンクロメッシュ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用変速機の一種に、所定の変速比を実現する複数組の変速ギヤ対と、いずれかの変速ギヤ対を選択し駆動側と従動側とを同期させた後に動力を伝達するように結合するシンクロメッシュ機構と、シンクロメッシュ機構を操作する操作部と、を備えた同期噛合式変速機がある。この種の変速機には、手動で変速操作を行うマニュアルトランスミッションと、モータなどのアクチュエータを用いて自動で変速操作を行うオートマティックトランスミッションとがある。
【０００３】
一般的にシンクロメッシュ機構は、まず回転軸と遊転する変速ギヤとの間で回転速度を同期させ、次に両者が一体的に回転するように結合させる機能及び構成が採用されている。特許文献１に開示されるシンクロメッシュ機構は一例であり、主要な構成部材として、回転シャフト、変速ギヤ、シンクロナイザハブ、シンクロスリーブ、シンクロナイザリング、を備えている。シンクロナイザハブは回転シャフトに対して相対回転不能に取り付けられ、シンクロスリーブ及びシンクロナイザリングはシンクロナイザハブと共に回転しかつ軸方向に摺動するように構成されている。そして、シンクロスリーブに押されたシンクロナイザリングのテーパ状の押圧面が変速ギヤのテーパ状のコーン部に摺動して摩擦することにより同期が達成されるようになっている。また、シンクロスリーブと変速ギヤとに形成されたクラッチギヤ同士が噛合することにより、回転シャフトと変速ギヤとが一体的に回転するようになっている。
【０００４】
また、シンクロメッシュ機構を操作する操作部として、本願出願人は特許文献２に自動変速操作装置を開示している。特許文献２の操作装置は、まずセレクトアクチュエータでシフトアンドセレクト軸を軸方向に移動して複数のフォーク軸の一つを選択するようになっている。そして次に、シフトアクチュエータでシフトアンドセレクト軸を回動して選択したフォーク軸を駆動し、シンクロメッシュ機構のスリーブを操作するようになっている。これらの変速操作は、制御部がシフト量検出手段などのセンサの検出量を参照しながら、変速操作指令に基づいて２つのアクチュエータを制御することで、自動的に行われるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−２９２１５１号公報
【特許文献２】特開２００４−１７６８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、シンクロメッシュ機構では、特許文献１及び特許文献２に限らず一般的に、回転軸と共に回転するスリーブが軸方向に移動することで同期嵌合の各段階が進行する。例えばインデックスキーを用いたキーシンクロ方式のシンクロメッシュ機構では、ニュートラル状態からスリーブが移動を開始し、まずインデックスキーがシンクロナイザリングに当接するインデックス段階に移行する。続いて、スリーブとシンクロナイザリングとがチャンファで当接しつつコーン部が摺動摩擦して同期に至るボーク段階に進む。同期が達成されると、スリーブがシンクロナイザリングの外周を押し分けて移動する押分段階に進む。最後に、スリーブが変速ギヤに直接的に嵌合する嵌合段階を終えると、同期嵌合が完了する。
【０００６】
上述のようなシンクロメッシュ機構の同期嵌合を短時間で、かつギヤ鳴りなどを発生させることなくスムースに行うために、自動変速操作装置の制御部は各種センサ情報を参照しつつ、アクチュエータの操作力を加減調整している。しかしながら、スリーブを軸方向に移動させながら各段階を進行させる構成上の制約があるため、従来構造のままでは同期嵌合時間の大幅な短縮化は難しい。
【０００７】
また、従来のシフトアンドセレクト軸を備える操作機構の変速操作では、まず走行中の変速ギヤ対をニュートラル状態に戻し、次に所望する新しい変速ギヤ対を選定し、最後に新しい変速ギヤ対を同期嵌合させるという一連の操作が必要であった。この、３つの操作手順は並行して行うことができず、変速操作時間の短縮化の制約となっていた。とりわけ、走行開始直後にシフトアップして加速する場合の変速操作時間の短縮化が強く要望されている。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、従来よりも同期嵌合時間を大幅に短縮したシンクロメッシュ機構及び、従来よりも変速操作時間を大幅に短縮した同期噛合式変速機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシンクロメッシュ機構は、回転軸と、該回転軸に遊転可能に設けられるとともに軸方向の一面側に被摺動部を有し他面側に被嵌合部を有する変速ギヤと、該回転軸に保持され軸方向に移動して該変速ギヤの該被摺動部に摺動可能な摺動部材と、該摺動部材を押圧して該変速ギヤの該被摺動部に摺動させることにより、該回転軸と該変速ギヤとを同期回転させる駆動部材と、該回転軸に保持され軸方向に移動して該変速ギヤの該被嵌合部に嵌合することにより、該回転軸と該変速ギヤとを一体的に回転させる嵌合部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記駆動部材を操作する摺動アクチュエータ部と、前記嵌合部材を操作する嵌合アクチュエータ部と、を備えるようにしてもよい。
【００１１】
本発明は、従来単一であったスリーブを、同期用の駆動部材と一体回転用の嵌合部材とに機能分割して別体化し、言わばデュアルスリーブ方式とし、シンクロメッシュ機構の同期嵌合時間を大幅に短縮したことを主旨としている。さらに、本発明のシンクロメッシュ機構を備える同期噛合式変速機では、複数のスリーブを同時に並行して操作することにより変速ギヤ対の選択及び切り替えに要する時間を短縮し、前記同期嵌合時間の短縮との総合的な効果で変速操作時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
本発明のシンクロメッシュ機構は、回転軸、変速ギヤ、摺動部材、駆動部材、嵌合部材、により構成することができ、さらに、摺動アクチュエータ部及び嵌合アクチュエータ部を備えるようにしてもよい。回転軸は、変速機の入力軸または出力軸であり、第３のカウンター軸であってもよい。変速ギヤは、動力を伝達する歯を外周に有し、例えばニードルベアリングを介挿して回転軸の外周に遊転可能に設けることができる。変速ギヤの軸方向のいずれか一面側に被摺動部を設け、他面側に被嵌合部を設けることができる。被摺動部及び被嵌合部は、変速ギヤと一体で形成してもよく、別体として形成した後に圧入などの方法で変速ギヤに一体化組み付けしてもよい。
【００１３】
摺動部材は、回転軸に保持されて共に回転し、かつ軸方向に移動して変速ギヤの一面側の被摺動部に摺動する部材である。駆動部材は、摺動部材を変速ギヤの被摺動部に向けて押圧し、摺動させる部材である。摺動部材と変速ギヤの被摺動部との摺動による摩擦で、回転軸と変速ギヤとの回転速度差が急速に減少して同期回転に達するよう構成することができる。なお、駆動部材は、摺動アクチュエータ部により操作されるようにしてもよい。
【００１４】
嵌合部材は、回転軸に保持されて共に回転し、かつ軸方向に移動して変速ギヤの他面側の被嵌合部に嵌合する部材である。嵌合部材は、変速ギヤを挟んで摺動部材及び駆動部材の反対側に配置することができる、嵌合部材は、被嵌合部に嵌合することにより、回転軸と変速ギヤとを一体的に回転させるように構成することができる。なお、嵌合部材は、嵌合アクチュエータ部により操作されるようにしてもよい。
【００１５】
摺動アクチュエータ部及び嵌合アクチュエータ部は、例えば直流モータと操作機構部とを組み合わせて構成することができる。そして、直流モータの電源極性を切り替えることにより、駆動部材及び嵌合部材を軸方向前後の双方向に操作できるように構成することができる。
【００１６】
次に、変速ギヤの被摺動部及び被嵌合部、摺動部材、駆動部材、嵌合部材の具体的な態様について説明する。
【００１７】
前記変速ギヤの前記被摺動部はテーパ形状の被摺動コーン部であり、前記摺動部材は該被摺動コーン部と相補的なテーパ形状を有して摺動する摺動コーン部を有するシンクロナイザリングであり、前記駆動部材は前記回転軸に一体的に形成された摺動用ハブの外周に相対回転不能かつ軸方向移動可能に設けられた摺動用スリーブである、ことでもよい。
【００１８】
摺動による摩擦で同期を達成する変速ギヤの被摺動部は、テーパ形状を有する被摺動コーン部とすることができる。摺動部材は、被摺動コーン部と広い面積で摺動する相補的なテーパ形状の摺動コーン部を有するシンクロナイザリングとすることができる。また、駆動部材は、内スプラインを有して摺動用ハブの外スプラインに嵌合するとともに、軸方向に移動可能な摺動用スリーブとすることができる。本発明の摺動用スリーブ、はシンクロナイザリングの外周を押し分けて移動することがないのでチャンファは不要であり、インデックスキーなども不要である。
【００１９】
前記変速ギヤの前記被嵌合部は外周に形成された外スプラインであり、前記嵌合部材は前記回転軸に一体的に形成された嵌合用ハブの外周に相対回転不能かつ軸方向移動可能に設けられるとともに該外スプラインに嵌合する内スプラインを有する嵌合用スリーブである、ことでもよい。
【００２０】
嵌合により一体的な回転を達成する変速ギヤの被嵌合部は、外スプラインとすることができる。嵌合部材は、この外スプラインに嵌合する内スプラインを有する嵌合用スリーブとすることができる。さらに、嵌合用ハブの外周は外スプラインとして、嵌合用スリーブの内スプラインが軸方向移動可能に嵌合するように構成することができる。
【００２１】
前記変速ギヤの前記被嵌合部及び前記嵌合部材の一方は円周方向の数カ所に離隔して軸方向に形成された溝を有し、他方は該溝に嵌入する突部を有する、ことでもよい。
【００２２】
変速ギヤの被嵌合部と嵌合部材との嵌合は、全周にわたって多数の凹凸を形成したスプライン嵌合とする必要はなく、数カ所に溝及び突部を形成した簡易な形状とすることもできる。
【００２３】
本発明のシンクロメッシュ機構では、まず摺動用スリーブがシンクロナイザリングを押圧してその摺動コーン部を変速ギヤの被摺動コーン部に摺動させ、摩擦により回転軸と変速ギヤとを同期させる。次に、嵌合用スリーブが変速ギヤに嵌合して、回転軸と変速ギヤとの一体的な回転が達成される。
【００２４】
本発明のシンクロメッシュ機構は、摺動用スリーブと嵌合用スリーブとを備えており、デュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構と呼称することができ、従来のインデックス段階及び押分段階を行う必要がない。また、摺動用スリーブ及び嵌合用スリーブは、機能を分担しているがために、各移動ストローク量は従来よりも小さくて済む。さらに、２つのスリーブを同時に並行して操作することも可能である。この３つの理由により、同期嵌合に要する時間を従来よりも大幅に短縮することができる。
【００２５】
続いて、本発明の同期噛合式変速機について説明する。本発明の同期噛合式変速機は、ケーシングと、該ケーシングに軸支されて動力を伝達する複数の回転軸と、該回転軸に設けられ選択的に噛合することにより所定の変速比を実現する複数組の変速ギヤ対と、少なくとも一部の該変速ギヤ対に設けられた上述の本発明のシンクロメッシュ機構と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の同期噛合式変速機は、中間的な変速比の前記変速ギヤ対に本発明のシンクロメッシュ機構を備える、ことが好ましい。
【００２７】
本発明のデュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構を適用して同期噛合式変速機を構成することができる。このとき、デュアルスリーブ方式を変速ギヤ対の全数に適用する必要はなく、一部適用とすることができる。デュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構では、変速ギヤ対の両側面にそれぞれスリーブを配置する必要があり、全数適用では変速機の軸方向長が長くなりすぎる場合がある。したがって、変速操作時間を短縮する必要性の大きな変速ギヤ対に対して優先的に適用することが好ましい。具体的には、走行開始直後にシフトアップして加速する場合の変速操作時間を短縮するために、中間的な変速比の変速ギヤ対、例えば、第２速及び第３速にデュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構を適用することが好ましい。
【００２８】
また、従来の同期噛合式変速機は、２組の変速ギヤ対を左右に受け持つシンクロメッシュ機構を複数個と、各シンクロメッシュ機構のスリーブを操作する複数個のフォーク軸と、フォーク軸を選択し駆動するシフトアンドセレクト軸と、を一般的に備えていた。従来の変速機では、ひとつのシンクロメッシュ機構の右側と左側の変速ギヤ対の変速操作は短時間で行えても、異なるシンクロメッシュ機構をまたぐ変速操作ではフォーク軸の切り替えが必要なため変速操作時間が長引く傾向があった。このように、従来構成において異なるシンクロメッシュ機構をまたぐ変速操作が必要とされる２組の変速ギヤ対に、本発明のデュアルスリーブ方式を適用することが特に効果的である。
【００２９】
さらに、本発明の同期噛合式変速機は、複数の前記回転軸の少なくとも一部の変速ギヤに本発明のシンクロメッシュ機構を備える、ことでもよい。
【００３０】
デュアルスリーブ方式に限らず、シンクロメッシュ機構は一般的に変速ギヤ対のどちらか一方の変速ギヤに設けることができる。したがって、特定の回転軸のみに限定せず、複数の回転軸に本発明のデュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構を適用した構成としてもよい。例えば、入力軸の一部の変速ギヤと、出力軸の別の変速比の変速ギヤとにデュアルスリーブ方式を適用するようにしてもよい。また、複数の出力軸を設け、本発明のデュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構を分散して適用するようにしてもよい。
【００３１】
次に、本発明の同期噛合式変速機の動作及び作用について、従来構成と比較しながら説明する。従来の変速機では、まず、動力を伝達している変速ギヤ対のスリーブが嵌合状態からニュートラル状態に戻される。この操作は、シフトアンドセレクト軸及びフォーク軸を介して行われる。次に、シフトアンドセレクト軸のセレクト操作により別のフォーク軸が選択される。そして最後に、シフトアンドセレクト軸のシフトイン操作で、別のフォーク軸がニュートラル状態の新しいスリーブを駆動することにより、新しい変速ギヤ対の摺動摩擦による同期とスプライン嵌合による一体的回転が達成され、変速操作が完了する。
【００３２】
これに対して、デュアルスリーブ方式シンクロメッシュ機構をもつ本発明の変速機では、まず、動力を伝達している変速ギヤ対の嵌合用スリーブが嵌合状態から抜き出されてニュートラル状態となる。次に間を置かずに、新しい変速ギヤ対の摺動用スリーブが駆動されて新しい変速ギヤ対の摺動摩擦による同期が行われる。そして最後に新しい変速ギヤ対の嵌合用スリーブが駆動されて嵌合状態となり、変速操作が完了する。
【００３３】
従来の変速機においては、シフトアンドセレクト軸がフォーク軸を選択し駆動してスリーブを操作することで、シーケンシャルに変速操作が行われる。これに対して、本発明では、複数のスリーブを関連付けて同時に並行して操作することができる。例えば、嵌合アクチュエータ部が嵌合用スリーブを抜き操作するとき、最終のニュートラル位置にまで達していなくとも、途中の嵌合が外れた時点で新しい変速ギヤ対の摺動を開始することができる。逆に、新しい変速ギヤ対の摺動用スリーブは、摺動する直前の位置まで前もって進んでおくことが可能である。このようにして、本発明では変速ギヤ対の選択及び切り替えに要する時間を短縮することができる。したがって、前述した同期嵌合時間の短縮との総合的な効果で、変速操作時間を大幅に短縮することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のシンクロメッシュ機構は、摺動部材を押圧する駆動部材と変速ギヤに嵌合する嵌合部材とを備え、別々に操作可能としたので、同期嵌合に要する時間を従来よりも大幅に短縮することができる。さらに、本シンクロメッシュ機構を備える同期噛合式変速機では、変速ギヤ対の選択及び切り替えに要する時間を短縮することができ、同期嵌合時間の短縮との総合的な効果で変速操作時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図７を参考にして説明する。図１は本発明の実施例の同期噛合式変速機を説明する断面図である。実施例の同期噛合式変速機１は、入力軸１３に入力された回転動力を前進５速及び後進１速のいずれかの変速比で変速して、出力軸１４からデファレンシャル装置１００に出力するものである。実施例の同期噛合式変速機１は、ケーシング１２、入力軸１３、出力軸１４、第１速ギヤ対１５１〜第５速ギヤ対１５５、後進ギヤ機構１５６と、第１速ギヤ対及び第４速ギヤ対及び第５速ギヤ対に設けられた従来のシンクロメッシュ機構１６１、１６４、１６５と、第２速ギヤ対及び第３速ギヤ対に設けられた本発明のシンクロメッシュ機構２、３と、を備えている。
【００３６】
図１に示されるように、ケーシング１２内の上側に軸支される入力軸１３は、図中右端１３１から回転動力が入力されるようになっている。ケーシング１２内の下側に軸支される出力軸１４は、図中右端の出力ギヤ１４１から下方のデファレンシャル装置１００に回転動力を出力するようになっている。入力軸１３には、第１速ギヤ対１５１〜第５速ギヤ対１５５を構成する第１速駆動ギヤ１５１Ｄ〜第５速駆動ギヤ１５５Ｄが図中右側から順番に列設され、出力軸１４の対向箇所には第１速従動ギヤ１５１F〜第５速従動ギヤ１５５Ｆが列設されている。５組の変速ギヤ対１５１〜１５５において、第１速駆動ギヤ１５１Ｄ〜第４速駆動ギヤ１５４Ｄは入力軸１３に固定されて一体的に回転し、第５速従動ギヤ１５５Ｆは出力軸１４に固定されて一体的に回転するようになっている。変速ギヤ対の他方すなわち第１速従動ギヤ１５１Ｆ〜第４速従動ギヤ１５４Ｆは出力軸１４に遊転可能に設けられ、第５速駆動ギヤ１５５Ｄは入力軸１３に遊転可能に設けられている。
【００３７】
また、入力軸１３の第１速駆動ギヤ１５１Ｄと第２速駆動ギヤ１５２Ｄとの間には、後進ギヤ機構１５６の後進駆動ギヤ１５６Ｄが配置されている。後進駆動ギヤ１５６Ｄは、後進中間ギヤ１５６Ｍを介して出力軸１４に係脱し、出力軸１４を逆方向回転可能としている。後進ギヤ機構１５６には、シンクロメッシュ機構は用いられていない。
【００３８】
遊転可能な第１速従動ギヤ１５１Ｆ、第４速従動ギヤ１５４Ｆ、第５速駆動ギヤ１５５Ｄに対して、従来のシンクロメッシュ機構１６１、１６４、１６５が設けられている。第１速シンクロメッシュ機構１６１では、第１速従動ギヤ１５１Ｆと第２速従動ギヤ１５２Ｆとの間に第１−２速用スリーブ１７１が配置されている。そして、第１−２速用スリーブ１７１が中間のニュートラル位置から右方向に操作されることにより、シンクロメッシュ機構１６１が機能するように構成されている。同様に、第４速シンクロメッシュ機構１６４では、第３速従動ギヤ１５３Ｆと第４速従動ギヤ１５４Ｆとの間に第３−４速用スリーブ１７２が配置され、第３−４速用スリーブ１７２がニュートラル位置から左方向に操作されることにより、シンクロメッシュ機構１６４が機能するように構成されている。また、第５速シンクロメッシュ機構１６５では、第５速駆動ギヤ１５５Ｄの左側に第５速用スリーブ１７３が配置され、第５速用スリーブ１７３が右方向に操作されることにより、シンクロメッシュ機構１６５が機能するように構成されている。
【００３９】
遊転可能な第２速従動ギヤ１５２Ｆ及び第３速従動ギヤ１５３Ｆに対して、本発明のシンクロメッシュ機構２、３が設けられている。詳述すると、第２速従動ギヤ１５２Ｆと第３速従動ギヤ１５３Ｆとの間に、摺動用スリーブ４１が設けられている。摺動用スリーブ４１は、中間のニュートラル位置から右方向に操作されると第２速シンクロメッシュ機構２を摺動摩擦させ、ニュートラル位置から左方向に操作されると第３速シンクロメッシュ機構３を摺動摩擦させる機能を有している。一方、第２速従動ギヤ１５２Ｆの右側に配置される第１−２速用スリーブ１７１は、ニュートラル位置から左方に操作されると第２速嵌合用スリーブとして作用する。つまり、第１−２速用スリーブ１７１は、左方に移動して第２速従動ギヤ１５２Ｆに嵌合し、第２速従動ギヤ１５２Ｆと出力軸１４とを一体的に回転させるようになっている。同様に、第３−４速用スリーブ１７２は、ニュートラル位置から右方に操作されると第３速嵌合用スリーブとして作用する。つまり、第３−４速用スリーブ１７２は、右方に移動して第３速従動ギヤ１５３Ｆに嵌合し、第３速従動ギヤ１５３Ｆと出力軸１４とを一体的に回転させるようになっている。
【００４０】
第２速と第３速にそれぞれ構成された本発明のシンクロメッシュ機構２、３は、軸方向左右の配置が逆になっているものの、構成及び作用は略同一であるので、以下では第３速シンクロメッシュ機構３を代表にして詳述する。図２は、図１の同期噛合式変速機１の第３速ギヤ対１５３に用いられた本発明の実施例のシンクロメッシュ機構３を説明する断面図である。実施例のシンクロメッシュ機構３は、出力軸１４、第３速従動ギヤ１５３Ｆ、本発明の摺動部材に相当するアウターリング４３及びインナーリング４４、摺動用スリーブ４１、摺動用操作部６、嵌合部材に相当する第３−４速用スリーブ１７２、嵌合用操作部８、により構成されている。
【００４１】
図２に示されるように、第３速従動ギヤ１５３Ｆは、外周に第３速駆動動ギヤ１５３Ｄと噛合する歯５１を有し、内周はニードルベアリング５２を介して出力軸１４に遊転可能に保持されている。このニードルベアリング５２を潤滑するために、出力軸１４には、軸方向油路１４２及び径方向油路１４３が設けられている。第３速従動ギヤ１５３Ｆの図中右面側には、ミドルリング５３が設けられている。ミドルリング５３は、外周側にテーパ状の外側コーン部５３１を有し、内周側にもテーパ状の内側コーン部５３２を有し、係合爪部５３３により第３速従動ギヤ１５３Ｆに保持されて共に回転するようになっている。外側コーン部５３１及び内側コーン部５３２は、本発明の被摺動コーン部に相当する部位である。第３速従動ギヤ１５３Ｆの図中左面側には、ギヤピース５４が設けられている。ギヤピース５４は、外周側に外スプライン５４１を有し、第３速従動ギヤ１５３Ｆに左方から圧入されて一体に組み付けられている。外スプライン５４１の左端には嵌合を円滑にするためのチャンファ５４２が形成されている。外スプライン５４１は、本発明の被嵌合部に相当する部位である。
【００４２】
第３速従動ギヤ１５３Ｆの右側の出力軸１４の外周には、出力軸１４と一体的に摺動用ハブ４２が設けられ、摺動用ハブ４２の外周には外スプライン４２１が形成されている。この外スプライン４２１に嵌合する内スプライン４１１を有して、相対回転不能かつ軸方向移動可能に摺動用スリーブ４１が設けられている。摺動用スリーブ４１の図中左端は後述のアウターリング４３を押圧する押圧部４１２であり、蛇足ながら摺動用スリーブ４１の図中右端は第２速用の押圧部４１３である。摺動用スリーブ４１は、後に詳述する摺動用操作部６つまり本発明の摺動アクチュエータ部で操作されるように構成されている。
【００４３】
第３速従動ギヤ１５３Ｆと摺動用ハブ４２との間のミドルリング５３の外周側には、アウターリング４３が設けられている。アウターリング４３の内周面に形成されたテーパ形状の摺動コーン部４３１は、ミドルリング５３の外側コーン部５３１に摺動するように配置されている。アウターリング４３の外周左縁には、摺動用スリーブ４１の押圧部４１２が押圧する被押圧部４３２が形成されている。ミドルリング５３の、内周側にはインナーリング４４が設けられている。インナーリング４４の外周面に形成されたテーパ形状の摺動コーン部４４１は、ミドルリング５３の内側コーン部５３２に摺動するように配置されている。
【００４４】
そして、摺動用スリーブ４１が左方に操作されると、押圧部４１２に被押圧部４３２が押圧されてアウターリング４３は左方に移動する。これにより、アウターリング４３とミドルリング５３とが摺動し、さらにミドルリング５３とインナーリング４４とが摺動して、摩擦による同期作用が機能するようになっている。この摺動摩擦に関する部位は、従来のいわゆるダブルコーン方式に類似した構造となっているが、従来とは異なり摺動用スリーブ４１がアウターリング４３の外周を押し分けて嵌合することはない
一方、第３速従動ギヤ１５３Ｆの左側の出力軸１４の外周には、出力軸１４と一体的に嵌合用ハブ７２が設けられ、嵌合用ハブ７２の外周には外スプライン７２１が形成されている。この外スプライン７２１に嵌合する内スプライン７３１を有して、相対回転不能かつ軸方向移動可能に第３−４速用スリーブ１７２が設けられている。第３−４速用スリーブ１７２の内スプライン７３１の右端には、嵌合を円滑にするためのチャンファ７３２が形成されている。第３−４速用スリーブ１７２は、後に詳述する全体操作部８で操作されるように構成されている。
【００４５】
第３−４速用スリーブ１７２は、第４速の従来のシンクロメッシュ機構１６４と兼用されており、ニュートラル位置から右方に操作されるときに第３速に対する本発明の嵌合用スリーブとして作用する。また、全体操作部８が第３−４速用スリーブ１７２をニュートラル位置から右方に操作する機能を、本発明の嵌合アクチュエータ部と解することができる。第３−４速用スリーブ１７２が右方に操作されると、内周の内スプライン７３１が第３速従動ギヤ１５３Ｆのギヤピース５４の外スプライン５４１に嵌合して、第３速従動ギヤ１５３Ｆと出力軸１４とが一体的に回転するようになっている。
【００４６】
次に、実施例のシンクロメッシュ機構３の動作及び作用について、従来構成と比較しながら説明する。図３は実施例のシンクロメッシュ機構３の動作及び作用を模式的に説明する図であり、（１）はニュートラル状態、（２）はボーク段階、（３）は嵌合段階をそれぞれ示している。また、図４はシンクロキーを備える従来構成のシンクロメッシュ機構の動作及び作用を模式的に説明する図であり、（Ａ）はニュートラル状態、（Ｂ）はインデックス段階、（Ｃ）はボーク段階、（Ｄ）は押分段階、（Ｅ）は嵌合段階をそれぞれ示している。
【００４７】
図３（１）のニュートラル状態において、摺動用スリーブ４１の押圧部４１２とアウターリング４３の被押圧部とは離隔し、第３−４速用スリーブ１７２とギヤピースとは離隔している。したがって、第３速従動ギヤ１５３Ｆと出力軸１４とは異なる回転速度で遊転し、回転動力を伝達していない。ここで、摺動用操作部６が摺動用スリーブ４１を操作すると、アウターリング４３は操作力Ｆ１で押圧されてミドルリング５３に摺動し、ミドルリング５３はインナーリング４４に摺動し、（２）のボーク段階に進む。ボーク段階では、摺動による摩擦で回転速度差が減少し、第３速従動ギヤ１５３Ｆと出力軸１４とが同期に至る。同期が達成されると、全体操作部８が第３−４速用スリーブ１７２を操作力Ｆ２で操作し、（３）の嵌合段階に進む。嵌合段階では、第３−４速用スリーブ１７２の内スプライン７３１とギヤピース５４の外スプライン５４１とが、チャンファ７３２、５４２同士で当接した後、回転位相が揃い嵌合する。この嵌合により、第３速従動ギヤ１５３Ｆと出力軸１４とが一体的に回転して、回転動力を所定の変速比で伝達することができる。
【００４８】
これに対して、図４の従来構成のシンクロメッシュ機構では、単一のスリーブ１１０の内スプラインにチャンファ１１１が形成され、アウターリング１１２に外スプライン及びチャンファ１１３が形成され、ギヤピース１１４にも外スプライン及びもチャンファ１１５が形成され、さらに、スリーブ１１０とアウターリング１１２との間の円周方向に数個のシンクロキー１１６が備えられている。シンクロキー１１６は、スリーブ１１０から図略の付勢ばねを介して押圧され、アウターリング１１２を押圧するように構成されている。
【００４９】
図４（Ａ）のニュートラル状態において、スリーブ１１０はアウターリング１１２から離隔し、シンクロキー１１６はアウターリング１１２に押圧されていない。したがって、変速ギヤと回転軸とは異なる回転速度で遊転し、回転動力を伝達していない。ここで、スリーブ１１０が操作力Ｆ５で図中右方向に操作されると、（Ｂ）のインデックス段階に進む。インデックス段階では、シンクロキー１１６がアウターリング１１２に操作力Ｆ６で当接し、付勢ばねの付勢力Ｆ６を介してスリーブ１１０とアウターリング１１２とを結合する。これにより、変速ギヤとスリーブ１１０との間で、回転速度差に起因するトルクＦ７が発生する。さらに、スリーブ１１０が右方向に操作されると（Ｃ）のボーク段階に進む。ボーク段階では、スリーブ１１０とアウターリング１１２とがチャンファ１１１、１１３同士で当接するが、トルクＦ７が作用している間はスリーブ１１０は移動できず、摺動の摩擦により回転速度差が減少して同期に至る。同期が達成されると、（Ｄ）の押分段階に進む。押分段階ではトルクＦ７がなくなり、操作力Ｆ８によりスリーブ１１０はアウターリング１１２の外周を押し分けて移動し、（Ｅ）の嵌合段階に進む。嵌合段階では、アウターリング１１２を通り抜けたスリーブ１１０が、操作力Ｆ９でギヤピース１１４に押圧され、チャンファ１１１、１１５同士で当接した後、嵌合する。
【００５０】
図３の実施例と図４の従来構成とを比較すれば明らかなように、実施例のシンクロメッシュ機構３では、（Ｂ）のインデックス段階と（Ｄ）の押分段階が不要である。また、実施例の２つのスリーブ４１、１７２の移動ストローク長は、従来のスリーブ１１０よりも明らかに小さくすることができる。さらに、２つのスリーブ４１、１７２は個別に操作部６、８を有しているので、同時に並行して操作することができる。以上の理由により、実施例のシンクロメッシュ機構３では同期嵌合に要する時間を従来構成よりも大幅に短縮することができる。
【００５１】
次に、図１の実施例の同期噛合変速機１の摺動用操作部６及び全体操作部８の構成について説明する。図５は摺動用操作部６及び全体操作部８を説明する平面図であり、図６は図５の左方向からみた側面図である。全体操作部８は従来の構成を応用したものであり以降に簡単に説明し、新規に設ける摺動用操作部６について詳述する。
【００５２】
全体操作部８は、図５及び図６に示されるように、アクチュエータ機構８１、コントロール軸８２、３本のフォーク軸８３〜８５により構成されている。アクチュエータ機構８１は、アクチュエータ本体であるシフトモータ及びセレクトモータとギヤ機構からなり、コントロール軸８２を軸方向に移動及び周方向に回転駆動するように構成されている。シフトアンドセレクト軸とも呼ばれるコントロール軸８２は操作ヘッド８２１を有し、操作ヘッド８２１が軸方向（図６の上下方向）に移動することでフォーク軸８３〜８５を選択し、周方向（図６の紙面表裏方向）に回転することで選択したフォーク軸（８３〜８５のいずれか）を操作するようになっている。各フォーク軸８３〜８５は、図５に示されるように両端をケーシング１２に保持されて左右に移動可能とされ、フォークヘッド８３１、８４１、８５１が設けられて操作ヘッド８２１に係脱するようになっている。さらに、第１―２速フォーク軸８３には第１−２速用スリーブ１７１を保持するスリーブ保持部８３２が設けられている。同様に、第３―４速フォーク軸８４には第３−４速用スリーブ１７２を保持するスリーブ保持部８４２が、第５速フォーク軸８５には第５速用スリーブ１７３を保持するスリーブ保持部８５２が、それぞれ設けられている。
【００５３】
摺動用操作部６は、アクチュエータ本体である摺動用モータ６１、操作軸６２、操作力を伝達する歯車機構６３により構成されている。操作軸６２は、図５に示されるようにフォーク軸８３〜８５に並行して配置され、両端をケーシング１２に保持されて左右に移動可能とされている。操作軸６２には、軸に直交して突出するフォークヘッド６２１が設けられ、突出した先端には凹部６２２が形成されている。また、操作軸６２には、摺動用スリーブ４１を保持するスリーブ保持部６２３が設けられている。
【００５４】
摺動用モータ６１及び歯車機構６３については、図７を参考にして説明する。図７は、摺動用操作部６つまり本発明の摺動アクチュエータ部を説明する図５のＷ−Ｘ−Ｙ−Ｚ断面図である。図示されるように、摺動用モータ６１はケーシング１２に固定して設けられ、モータ軸６１１には小歯車６１２が設けられている。歯車機構６３は、この小歯車６１２から操作軸６２のフォークヘッド６２１の凹部６２２へと、モータ出力の形態を変換しながら伝達する機構である。
【００５５】
図７に示されるように、歯車機構６３はケーシング１２に軸支される第１軸体６４及び第２軸体６５を備えている。第１軸体６４には、略扇形の大歯車６４１及び小径の小歯車６４５が固設されている。大歯車６４１は、扇形の円弧上に歯６４２を有し、モータ軸６１１の小歯車６１２と噛合するように構成されている。第２軸体６５には、第１軸体６４に向かう係合板６５１と、反対方向の操作軸６２に向かう軸駆動部材６５５とが固設されている。係合板６５１は、先端面に歯６５２を有し、第１軸体６４の小歯車６４５と噛合するように構成されている。軸駆動部材６５５は、図７に示されるように上下２箇所が板状で突出しており、突出した先端には上下に渡された駆動ピン６５６が設けられている。駆動ピン６５６は、操作軸６２のフォークヘッド６２１の凹部６２２に嵌合している。
【００５６】
図７において、摺動用モータ６１が駆動されてモータ軸６１１が回転すると、モータ軸６１１の小歯車６１２に噛合する大歯車６４１及び第１軸体６４が回転する。さらに、第１軸体６４の小歯車６４に噛合する係合板６５１が揺動して、第２軸体６５が回転し、軸駆動部材６５５が揺動する。軸駆動部材６５５の揺動により、駆動ピン６５６が操作軸６２を図５の左右に操作して、最終的に摺動用スリーブ４１が軸方向左右に操作されるようになっている。
【００５７】
本発明の実施例の同期噛合式変速機１は、第２速及び第３速に本発明の実施例のシンクロメッシュ機構２、３を備えて、複数のシンクロメッシュ機構のスリーブ（４１と１７１、４１と１７２）を同時に並行して操作することができる。したがって、変速ギヤ対（１５２、１５３）の選択及び切り替えに要する時間を短縮することができ、前記同期嵌合時間の短縮との総合的な効果で変速操作時間を大幅に短縮することができる。とりわけ、走行開始時の加速性が良好となる。
【００５８】
なお、摺動用操作部６及び全体操作部８の詳細な制御は、例えば電子制御装置を用いて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例の同期噛合式変速機を説明する断面図である。
【図２】図１の同期噛合式変速機に用いられた本発明の実施例のシンクロメッシュ機構を説明する断面図である。
【図３】図２の実施例のシンクロメッシュ機構の動作及び作用を模式的に説明する図である。
【図４】シンクロキーを備える従来構成のシンクロメッシュ機構の動作及び作用を模式的に説明する図である。
【図５】、図１の実施例の同期噛合変速機の摺動用操作部及び全体操作部を説明する平面図である。
【図６】図５の摺動用操作部及び全体操作部を左方向からみた側面図である。
【図７】摺動用操作部を説明する図６のＷ−Ｘ−Ｙ−Ｚ断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：同期噛合式変速機
１２：ケーシング    １３：入力軸    １４：出力軸
１５１〜１５５：第１速ギヤ対〜第５速ギヤ対
１５１Ｄ〜１５５Ｄ：第１速駆動ギヤ〜第５速駆動ギヤ
１５１Ｆ〜１５５Ｆ：第１速従動ギヤ〜第５速従動ギヤ
１６１、１６４、１６５：従来の第１、４、５速シンクロメッシュ機構
１７１：第１―２速用スリーブ（第２速嵌合用スリーブ）
１７２：第３―４速用スリーブ（第３速嵌合用スリーブ）
１７３：第５速用スリーブ    
２：第２速シンクロメッシュ機構
３：第３速シンクロメッシュ機構
４１：摺動用スリーブ（摺動部材）    ４２；摺動用ハブ
４３：アウターリング                ４４：インナーリング
５３：ミドルリング                  ５４：ギヤピース
６：摺動用操作部（摺動アクチュエータ部）
６１：摺動用モータ    ６２：操作軸    ６３：歯車機構
７２：嵌合用ハブ
８：全体操作部
１００：デファレンシャル装置
１１０：従来のスリーブ      １１２：従来のアウターリング
１１４：従来のギヤピース    １１６：シンクロキー
【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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