(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源から動力の伝達される入力軸と、駆動輪に対して動力を出力する出力軸との間に、これら入力軸と出力軸との間で動力を伝達する変速比の異なる複数の伝動機構が設けられている変速機において、
内輪と外輪との間に配置されるとともにこれら内輪と外輪との間でのトルクの伝達を媒介する伝動部材を保持器によって保持し、その保持器を内輪もしくは外輪に対して相対的に回転させてトルクの伝達方向を正転方向と逆転方向とに切り換えることのできる二方向クラッチが、少なくともいずれか一つの伝動機構と前記入力軸もしくは出力軸との間に設けられ、
かつ軸線方向に移動して前記保持器を前記内輪もしくは外輪に対して相対回転させる切換機構を備えた前記二方向クラッチのトルク伝達方向を選択する選択手段が設けられていることを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記切換機構が、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材と、
その可動部材を、前記正転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第１の位置と、前記逆転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第２の位置とに選択的に保持するディテント機構と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
一つの前記二方向クラッチと複数の前記伝動機構とを選択的に連結・遮断する選択連結手段が更に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の変速機。
【請求項４】
前記切換機構が、軸線方向に前後動して、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材を備え、
その可動部材が、前記保持器を前記いずれかの位置に保持している際に、保持器から受ける荷重が保持器の接線方向と平行になる保持面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項５】
動力源から動力が伝達される入力軸と、駆動輪に対して動力を出力する出力軸との間に、これら入力軸と出力軸との間で動力を伝達する変速比の異なる複数の伝動機構が設けられている変速機において、
トルクの伝達方向を正転方向と逆転方向とに切り換えることができ、少なくともいずれか一つの伝動機構と前記入力軸との間に設けられた少なくとも一つの二方向クラッチと、少なくともいずれか一つの他の伝動機構と前記出力軸との間に設けられた少なくとも一つの他の二方向クラッチとの複数の二方向クラッチを備え、それら複数の二方向クラッチのうち少なくともいずれか一方は、内輪と外輪との間に配置されてこれら内輪と外輪との間でのトルクの伝達を媒介する伝動部材を保持器によって保持し、その保持器を内輪もしくは外輪に対して相対的に回転させてトルクの伝達方向を切り換えるように構成され、
かつ前記複数の二方向クラッチのトルク伝達方向を正転方向と逆転方向とにそれぞれ選択的に設定するとともに、軸線方向に移動して前記保持器を前記内輪もしくは外輪に対して相対回転させる切換機構を備えている複数の選択手段が設けられていることを特徴とする変速機。
【請求項６】
前記切換機構が、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材と、
その可動部材を、前記正転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第１の位置と、前記逆転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第２の位置とに選択的に保持するディテント機構と
を備えていることを特徴とする請求項５に記載の変速機。
【請求項７】
一つの前記二方向クラッチと複数の前記伝動機構とを選択的に連結・遮断する選択連結手段が更に設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の変速機。
【請求項８】
前記切換機構が、軸線方向に前後動して、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材を備え、
その可動部材が、前記保持器を前記いずれかの位置に保持している際に、保持器から受ける荷重が保持器の接線方向と平行になる保持面を備えていることを特徴とする請求項５に記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の変速比を選択して設定することのできる変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の変速機として、従来、車両の走行状態に基づいて変速比を判断し、その変速比を達成するように、クラッチやブレーキなどの係合装置の係合・解放状態を切り換える自動変速機や、常時噛み合っている複数対のギヤ対を、手動操作に基づいて選択して入力軸や出力軸に連結することにより、所定の変速段を設定する手動変速機などが知られている。前者の自動変速機の最も一般的な構造は、複数組の遊星歯車機構によって歯車機構を構成し、所定の係合装置に油圧を供給して係合させるとともに、他の係合装置から油圧を排圧してこれを解放させることにより、その歯車機構における動力の伝達経路を変更して変速を実行するように構成されている。また、後者の手動変速機の一般的な構造は、シフトレバーに連動するシフトフォークによって同期連結機構（シンクロナイザー）を係合・解放させることにより、トルクの伝達に関与するギヤ対を選択するように構成されている。さらに従来では、手動変速機におけるシンクロナイザーを電気的に制御できるアクチュエータによって動作させることにより、変速を実行するいわゆる半自動式の変速機が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の自動変速機では、油圧によって係合させられるクラッチやブレーキなどの係合装置が、直接、トルクの伝達に関与するので、所定の変速比を維持するために、その係合装置を確実に係合させておく必要があり、したがって変速比を維持するためには、係合装置を係合状態に維持するために必要十分な油圧を常時発生させておく必要がある。そのため、油圧を発生させるためのポンプ動力が車両全体としての動力損失となり、燃費が悪化する要因となる。
【０００４】
これに対して、トルクの伝達に関与するギヤ対を手動操作によって選択する手動変速機やその選択をアクチュエータによっておこなう半自動変速機では、シンクロナイザーを切り換えた後は、操作力を必要としないので、上記の自動変速機におけるような動力の損失が生じる不都合はない。しかしながら、この種の変速機では、変速機に対する動力の入力を遮断した状態で、変速を実行する必要があり、そのために変速の都度、動力の遮断とその後の動力の入力とが連続して生じるので、これが変速ショックとして現れ、乗り心地やドライバビリティが悪化する可能性があった。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速の際の動力の遮断がなく、また変速比を維持するために動力を必要としない変速機を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、入力軸と出力軸との間に設けられている変速比の異なる複数の伝動機構のうち、トルクの伝達に関与する伝動機構を、二方向クラッチを動作させて選択するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、動力源から動力の伝達される入力軸と、駆動輪に対して動力を出力する出力軸との間に、これら入力軸と出力軸との間で動力を伝達する変速比の異なる複数の伝動機構が設けられている変速機において、内輪と外輪との間に配置されるとともにこれら内輪と外輪との間でのトルクの伝達を媒介する伝動部材を保持器によって保持し、その保持器を内輪もしくは外輪に対して相対的に回転させてトルクの伝達方向を正転方向と逆転方向とに切り換えることのできる二方向クラッチが、少なくともいずれか一つの伝動機構と前記入力軸もしくは出力軸との間に設けられ、かつ軸線方向に移動して前記保持器を前記内輪もしくは外輪に対して相対回転させる切換機構を備えた前記二方向クラッチのトルク伝達方向を選択する選択手段が設けられていることを特徴とする変速機である。
【０００７】
したがって請求項１の発明では、所定の伝動機構についての二方向クラッチを、正転方向にトルクを伝達する状態に設定しておき、その状態から、アップシフトをおこなうと、すなわち変速比の小さい伝動機構を介して入力軸と出力軸との間でトルクを伝達させると、トルクの変化に応じてそれまで係合していた二方向クラッチの係合が外れて変速が達成される。すなわちトルクの変化によって変速が達成されるので、動力の遮断が生じることがない。また、二方向クラッチは、トルクの作用方向に応じて係合状態を維持するので、変速比を維持するために動力を消費することがない。さらに、前記切換機構が軸線方向に前進もしくは後退することにより、保持器が所定角度回動させられ、その結果、二方向クラッチでのトルクの伝達方向が変更され、変速が達成される。このような軸線方向の移動は、従来の手動変速機や半自動変速機でのシンクロナイザーの切り換えのための動作と同様であるから、変速の操作のための機構として従来のシンクロナイザーを切り換え動作させるための機構を転用することが可能になり、その結果、変速機の製造コストを低廉化することができる。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記切換機構が、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材と、その可動部材を、前記正転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第１の位置と、前記逆転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第２の位置とに選択的に保持するディテント機構とを備えていることを特徴とする変速機である。
【０００９】
したがって請求項２の発明では、トルクの伝達をおこなっている二方向クラッチにおける保持器が、その内輪および外輪と共に回転し、これに対して保持器を内輪もしくは外輪に対して相対回転させるために軸線方向の操作力を与える部材は回転方向においては停止しており、そのため、両者の間で相対回転が生じる。しかしながら、保持器に連結されている前記可動部材は、ディテント機構によって第１の位置と第２の位置とに保持され、それに伴って保持器が、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに保持される。その結果、保持器をいずれかの位置に設定した後は、操作力を与え続ける必要がないので、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避することができる。
【００１０】
さらに、請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、一つの前記二方向クラッチと複数の前記伝動機構とを選択的に連結・遮断する選択連結手段が更に設けられていることを特徴とする変速機である。
【００１１】
したがって請求項３の発明では、所定の一つの二方向クラッチが、選択連結手段を介して複数の伝動機構に選択的に連結され、それら複数の伝動機構を介したトルクの伝達に関与する。そのため、一つの二方向クラッチを複数の伝動機構で共用できるので、二方向クラッチの必要数を伝動機構の数すなわち設定すべき変速比の数に対して少なくすることができる。
【００１２】
そして、請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記切換機構が、軸線方向に前後動して、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材を備え、その可動部材が、前記保持器を前記いずれかの位置に保持している際に、保持器から受ける荷重が保持器の接線方向と平行になる保持面を備えていることを特徴とする変速機である。
【００１３】
したがって請求項４の発明では、前記可動部材が軸線方向に前後動することに伴って、保持器が内輪もしくは外輪に対して所定角度相対回転し、二方向クラッチによるトルクの伝達方向が変更される。トルクの伝達方向を所定の方向に設定している保持器には、内輪もしくは外輪に対して相対回転させる方向の荷重が生じ、これが可動部材に伝達されるが、可動部材における保持器からの荷重を受ける保持面が保持器の接線方向と平行な方向と対向する面、すなわち軸線方向と平行な方向に沿う面であるから、可動部材を軸線方向に移動させる荷重が生じない。すなわち、可動部材に操作力を与え続けなくても、保持器を所定のトルク伝達方向の位置に保持することができる。
【００１４】
一方、請求項５の発明は、動力源から動力が伝達される入力軸と、駆動輪に対して動力を出力する出力軸との間に、これら入力軸と出力軸との間で動力を伝達する変速比の異なる複数の伝動機構が設けられている変速機において、トルクの伝達方向を正転方向と逆転方向とに切り換えることができ、少なくともいずれか一つの伝動機構と前記入力軸との間に設けられた少なくとも一つの二方向クラッチと、少なくともいずれか一つの他の伝動機構と前記出力軸との間に設けられた少なくとも一つの他の二方向クラッチとの複数の二方向クラッチを備え、それら複数の二方向クラッチのうち少なくともいずれか一方は、内輪と外輪との間に配置されてこれら内輪と外輪との間でのトルクの伝達を媒介する伝動部材を保持器によって保持し、その保持器を内輪もしくは外輪に対して相対的に回転させてトルクの伝達方向を切り換えるように構成され、かつ前記複数の二方向クラッチのトルク伝達方向を正転方向と逆転方向とにそれぞれ選択的に設定するとともに、軸線方向に移動して前記保持器を前記内輪もしくは外輪に対して相対回転させる切換機構を備えている複数の選択手段が設けられていることを特徴とする変速機である。
また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記切換機構が、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材と、その可動部材を、前記正転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第１の位置と、前記逆転方向にトルクを伝達する位置に前記保持器を保持する第２の位置とに選択的に保持するディテント機構とを備えていることを特徴とする変速機である。
さらに、請求項７の発明は、請求項５または６の発明において、一つの前記二方向クラッチと複数の前記伝動機構とを選択的に連結・遮断する選択連結手段が更に設けられていることを特徴とする変速機である。
そして、請求項８の発明は、請求項５の発明において、前記切換機構が、軸線方向に前後動して、前記保持器を、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに移動させる可動部材を備え、その可動部材が、前記保持器を前記いずれかの位置に保持している際に、保持器から受ける荷重が保持器の接線方向と平行になる保持面を備えていることを特徴とする変速機である。
【００１５】
したがって請求項５の発明では、所定の伝動機構についての二方向クラッチを正転方向にトルクを伝達する状態に設定しておき、その状態から、アップシフトをおこなうと、すなわち変速比の小さい伝動機構を介して入力軸と出力軸との間でトルクを伝達させると、トルクの変化に応じてそれまで係合していた二方向クラッチの係合が外れて変速が達成される。すなわちトルクの変化によって変速が達成されるので、動力の遮断が生じることがない。また、二方向クラッチは、トルクの作用方向に応じて係合状態を維持するので、変速比を維持するために動力を消費することがない。
また、前記切換機構が軸線方向に前進もしくは後退することにより、保持器が所定角度回動させられ、その結果、二方向クラッチでのトルクの伝達方向が変更され、変速が達成される。このような軸線方向の移動は、従来の手動変速機や半自動変速機でのシンクロナイザーの切り換えのための動作と同様であるから、変速の操作のための機構として従来のシンクロナイザーを切り換え動作させるための機構を転用することが可能になり、その結果、変速機の製造コストを低廉化することができる。
さらに請求項６の発明では、トルクの伝達をおこなっている二方向クラッチにおける保持器が、その内輪および外輪と共に回転し、これに対して保持器を内輪もしくは外輪に対して相対回転させるために軸線方向の操作力を与える部材は回転方向においては停止しており、そのため、両者の間で相対回転が生じる。しかしながら、保持器に連結されている前記可動部材は、ディテント機構によって第１の位置と第２の位置とに保持され、それに伴って保持器が、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに保持される。その結果、保持器をいずれかの位置に設定した後は、操作力を与え続ける必要がないので、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避することができる。
またさらに、請求項７の発明では、所定の一つの二方向クラッチが、選択連結手段を介して複数の伝動機構に選択的に連結され、それら複数の伝動機構を介したトルクの伝達に関与する。そのため、一つの二方向クラッチを複数の伝動機構で共用できるので、二方向クラッチの必要数を伝動機構の数すなわち設定すべき変速比の数に対して少なくすることができる。
そして請求項８の発明では、前記可動部材が軸線方向に前後動することに伴って、保持器が内輪もしくは外輪に対して所定角度相対回転し、二方向クラッチによるトルクの伝達方向が変更される。トルクの伝達方向を所定の方向に設定している保持器には、内輪もしくは外輪に対して相対回転させる方向の荷重が生じ、これが可動部材に伝達されるが、可動部材における保持器からの荷重を受ける保持面が保持器の接線方向と平行な方向と対向する面、すなわち軸線方向と平行な方向に沿う面であるから、可動部材を軸線方向に移動させる荷重が生じない。すなわち、可動部材に操作力を与え続けなくても、保持器を所定のトルク伝達方向の位置に保持することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１に示す例は、前進４段を設定できるように構成した例である。なお、図１には、後進段を設定するための構成を省略してある。図１において、動力源の一例であるエンジン１と同一軸線上に入力軸２が配置されており、そのエンジン１と入力軸２との間に、ダンパー３を有する発進クラッチ４が設けられている。この発進クラッチ４は、摩擦力を徐々に増大させてエンジン１から入力軸２に対して伝達するトルクを次第に増大させ、これにより滑らかな発進をおこなうためのクラッチであり、一例として乾式クラッチが採用されている。
【００１７】
入力軸２には、第１速駆動ギヤ５ａと、第２速駆動ギヤ６ａと、第３速駆動ギヤ７ａとが相対回転自在に嵌合して取り付けられており、さらに第４速駆動ギヤ８ａが入力軸２と一体となって回転するように取り付けられている。この入力軸２と平行に出力軸９が回転自在に配置されている。この出力軸９には、前記第１１速駆動ギヤ５ａに噛合している第１速従動ギヤ５ｂと、前記第２速駆動ギヤ６ａに噛合している第２速従動ギヤ６ｂと、前記第３速駆動ギヤ７ａに噛合している第３速従動ギヤ７ｂとが、出力軸９と一体となって回転するように取り付けられている。また、出力軸９には、前記第４速駆動ギヤ８ａに噛合している第４速従動ギヤ８ｂが回転自在に取り付けられている。
【００１８】
これら互いに噛合している第１速ないし第４速の各駆動ギヤ５ａ，６ａ，７ａ，８ａおよび従動ギヤ５ｂ，６ｂ，７ｂ，８ｂは、それぞれの変速段を設定するための伝動機構を構成しており、それぞれの伝動機構すなわちギヤ対の変速比は互いに異なっている。具体的には、第１速用の駆動ギヤ５ａと従動ギヤ５ｂとのギヤ比が最も大きく、以下、第２速用、第３速用、第４速用の順に駆動ギヤ６ａ，７ａ，８ａと従動ギヤ６ｂ，７ｂ，８ｂとのギヤ比が小さくなっている。
【００１９】
これらの伝動機構を個別に入力軸２もしくは出力軸９に連結するために二方向クラッチが設けられている。すなわち、第１速駆動ギヤ５ａと入力軸２との間、および第２速駆動ギヤ６ａと入力軸２との間、第３速駆動ギヤ７ａと入力軸２との間、ならびに第４速従動ギヤ８ｂと出力軸９との間のそれぞれに、二方向クラッチ１０，１１，１２，１３が設けられている。これらの二方向クラッチ１０，１１，１２，１３は、トルクの伝達方向を正転方向と逆転方向とに切り換えることができ、かつ設定されたトルクの伝達方向と反対方向とには空転するように構成されたトルク伝達手段であり、その一例を図２に模式的に示してある。
【００２０】
図２において、内輪１４と外輪１５とが同心円上に配置されており、その内輪１４の外周面と外輪１５の内周面との間に、伝動部材である複数のローラ１６が配置されており、さらにそれらのローラ１６が、リング状の部材である保持器１７によって一定間隔を維持するように保持されている。その外輪１５の内周面のうち少なくとも各ローラ１６を包み込んでいる部分が、円周方向において山形に折れ曲がった二平面で構成されている。したがって各ローラ１６を挟んだ円周方向での両側の部分が、半径方向に計った寸法がローラ１６から離れるのに従って次第に小さくなる隙間となっている。すなわち各二方向クラッチ１０，１１，１２，１３は、その隙間にローラ１６を積極的に挟み込む方向で内輪１４と外輪１５との間でトルクの伝達が生じるようになっている。
【００２１】
より具体的には、図２において、保持器１７を外輪１５に対して時計方向に相対的に回転させて図２での右側の隙間にローラ１６を入り込ませれば、内輪１４が時計方向に回転しようとすると、ローラ１６を内輪１４と外輪１５との間に積極的に挟み込むことになるので、内輪１４と外輪１５との間でトルクの伝達が生じる。これとは反対に保持器１７を外輪１５に対して図２での反時計方向に相対回転させれば、内輪１４が外輪１５に対して図２での反時計方向に回転しようとする際に内輪１４と外輪１５との間でトルクの伝達が生じる。なお、ローラ１６を上記の各方向にトルクを伝達する位置の間の中間の位置に保持すれば、内輪１４と外輪１５との間でのトルクの伝達を遮断することができる。
【００２２】
上記の各二方向クラッチ１０，１１，１２，１３における各保持器１７を外輪１５に対して相対的に回転させるための機構の一例を図３に示してある。内輪１４は入力軸２もしくは出力軸９に一体的に回転するように取り付けられており、また外輪１５はその軸２（もしくは９）に対して回転自在に取り付けられたギヤ５ａ（もしくは６ａ，７ａ，８ｂ）に一体化されている。その外輪１５の外周面には、軸線方向に沿って形成したスプラインを介してスリーブ１８が取り付けられている。そのスリーブ１８は、外輪１５に対してギヤ５ａ（もしくは６ａ，７ａ，８ｂ）とは反対方向に突出しており、その突出した端部の内周面にはす歯１９が形成されている。そして、保持器１７は軸線方向および半径方向に延びた部分を有し、その先端部分がスリーブ１８のはす歯１９に相対移動可能に噛合している。さらに、スリーブ１８の外周部には、図示しないシフトフォークなどの操作部材が係合する係合部２０が形成されている。
【００２３】
したがって図３に示す機構は、スリーブ１８を軸線方向に移動させることにより、そのはす歯１９の作用により、保持器１７がそのはす歯１９の傾斜角度およびスリーブ１８のストロークに応じた角度、外輪１５に対して相対回転するようになっている。なお、図３において符号２１はストッパー機構を示し、このストッパー機構２１によって保持器１７の軸線方向に移動を制限するように構成されている。
【００２４】
前記出力軸９の二方向クラッチ１３を取り付けてある端部とは反対側の端部、すなわちエンジン１に近い方の端部には、出力ギヤ２２が取り付けられ、その出力ギヤ２２がディファレンシャル２３のリングギヤ２４に噛合している。
【００２５】
つぎに図１に示す変速機の作用について説明する。図４に各変速段を設定するための各二方向クラッチ１０，１１，１２，１３での保持器１７の位置を示してある。なお、図４において、「＋」の符号は駆動側の部材（第１速ないし第３速用の二方向クラッチ１０，１１，１２では内輪１４、第４速用の二方向クラッチ１３では外輪１５）から被駆動側の部材（第１速ないし第３速用の二方向クラッチ１０，１１，１２では外輪１５、第４速用の二方向クラッチ１３では内輪１４）に前進走行する回転方向にトルクを伝達するための保持器１７の位置を示し、「−」の符号は、これとは反対に、被駆動側の部材（第１速ないし第３速用の二方向クラッチ１０，１１，１２では外輪１５、第４速用の二方向クラッチ１３では内輪１４）から駆動側の部材（第１速ないし第３速用の二方向クラッチ１０，１１，１２では内輪１４、第４速用の二方向クラッチ１３では外輪１５）に前進走行する回転方向にトルクを伝達するための保持器１７の位置を示している。例えばローラ１６を図２に示す位置より右側に変位させる保持器１７の位置が「＋」の位置であり、またローラ１６を図２に示す位置より左側に変位させる保持器１７の位置が「−」の位置である。また、「●」印はトルクの伝達が生じていること、「○」印はトルクの伝達が生じていずに内輪と外輪との相対的な空転が生じていることをそれぞれ示している。
【００２６】
先ず、エンジン１を始動する場合には、発進クラッチ４を解放しておく。エンジン１の始動後に第１速で発進する場合には、第１速用の二方向クラッチ１０の保持器１７およびローラ１６を正転方向でトルクを伝達する「＋」位置に設定し、他の二方向クラッチ１１，１２，１３の保持器１７およびローラ１６を正転方向でトルクを伝達しない位置、具体的には第２速用の二方向クラッチ１１および第３速用の二方向クラッチ１２では「−」位置、第４速用の二方向クラッチ１３では「＋」位置に保持器１７およびローラ１６を設定する。これは、前述したスリーブ１８を軸線方向に移動させることによりおこなわれる。各二方向クラッチ１０，１１，１２，１３をこのように設定した後、発進クラッチ４を徐々に係合させ、その伝達トルクを次第に増大させる。すなわちいわゆるフリクションスタートをおこなう。
【００２７】
その場合、第１速駆動ギヤ５ａは出力軸９からの負荷が掛かっていることにより停止しようとし、これに対して入力軸２およびこれと一体の内輪１４が正回転するので、第１速駆動ギヤ５ａと一体の外輪１５に対して内輪１４が正転方向に回転するので、両者の間に伝動部材であるローラ１６が挟み込まれてトルクの伝達が生じる。したがって第１速駆動ギヤ５ａと第１速従動ギヤ５ｂを介して入力軸２から出力軸９にトルクが伝達され、これらのギヤ５ａ，５ｂのギヤ比に応じた変速比の第１速が設定される。
【００２８】
この第１速の状態においても他のギヤ対の駆動ギヤ６ａ，７ａ，８ａと従動ギヤ６ｂ，７ｂ，８ｂとが噛合しているので、これらのギヤが回転するが、第２速および第３速用のギヤ対でのギヤ比が、第１速用ギヤ対のギヤ比より小さいので、それぞれの二方向クラッチ１１，１２における内輪１４が外輪１５に対して相対的に正回転方向に回転する。しかしながら、保持器１７およびローラ１６が「−」の位置、すなわち正転方向ではトルクを伝達しない位置に設定されているので、内輪１４と外輪１５との間のトルクの伝達が生じない。また第４速用の二方向クラッチ１３においては、外輪１５が駆動側の部材となり、かつ内輪１４が被駆動側の部材となって、外輪１５が内輪１４に対して正回転方向に相対回転するが、保持器１７およびローラ１６が「＋」の位置、すなわち正転方向にはトルクを伝達しない位置に設定されているので、外輪１５が外輪１４に対して空転する。
【００２９】
第１速の状態で第２速用の二方向クラッチ１１における保持器１７およびローラ１６を「−」の位置から「＋」の位置に移動させると、その内輪１４が外輪１５に対して相対的に正転方向に回転しているために、内輪１４と外輪１５との間にローラ１６が挟み込まれ、その結果、内輪１４から外輪１５に対するトルクの伝達が次第に生じる。この第２速用の二方向クラッチ１１により伝達されるトルクが増大すると、入力軸２の回転数が次第に低下する。その結果、第１速用の二方向クラッチ１０においては、内輪１４から外輪１５に対して伝達されるトルクが次第に低下し、ついには、その伝達トルクがゼロになった後、内輪１４が外輪１５に対して相対的に逆転方向に回転し始める。すなわち第１速用の二方向クラッチ１０では、トルクの作用方向の変化に伴って自動的に解放し、第２速駆動ギヤ６ａと第２速従動ギヤ６ｂのギヤ比に応じた変速比の第２速が設定される。これは、第２速用の二方向クラッチ１１でトルクの伝達が生じることによりおこなわれるので、動力の遮断が生じることなく、第１速から第２速への変速が生じる。
【００３０】
また、第２速から第３速に変速する場合には、第２速の状態で第３速用の二方向クラッチ１２における保持器１７およびローラ１６の位置を「−」の位置から「＋」の位置に切り換える。そうすると、第３速用の二方向クラッチ１２でトルクの伝達が生じ、それに伴って第２速用の二方向クラッチ１１が次第に解放する。さらに、第３速から第４速に変速する場合には、第３速の状態で第４速用の二方向クラッチ１３における保持器１７およびローラ１６の位置を「−」の位置から「＋」の位置に切り換える。そうすると、第４速用の二方向クラッチ１３でトルクの伝達が生じ、それに伴って第３速用の二方向クラッチ１２が次第に解放する。したがってこれらいずれの変速の場合であっても、動力の遮断が生じることなく変速をおこなうことができる。
【００３１】
また、出力ギヤ２２側からトルクが入力される被駆動の状態でいわゆるエンジンブレーキを効かせる場合には、その時点でトルクを伝達している二方向クラッチにおける保持器１７およびローラ１６の位置を反転させる。具体的には、第４速の状態では、第４速用の二方向クラッチ１３における保持器１７およびローラ１６を「−」の位置から「＋」の位置に切り換え、第３速あるいは第２速もしくは第１速の場合には、それぞれトルクの伝達に関与していた二方向クラッチ１２，１１，１０の保持器１７およびローラ１６を「＋」の位置から「−」の位置に切り換える。その状態を図４の（Ｂ）に示してある。
【００３２】
より具体的に説明すると、第４速の状態で被駆動状態となり、エンジンブレーキを効かせるために第４速用の二方向クラッチ１３の保持器１７およびローラ１６を「＋」の位置に切り換えると、出力軸９およびこれと一体の内輪１４が第４速従動ギヤ８ｂと一体の外輪１５に対して正回転するので、保持器１７およびこれに保持されたローラ１６が「＋」の位置に設定されることにより、内輪１４と外輪１５との間にローラ１６が挟み込まれてトルクの伝達が生じ、第４速従動ギヤ８ｂおよび第４速駆動ギヤ８ａならびに入力軸２が強制的に回転させられる。その場合、他の二方向クラッチ１０，１１，１２では駆動ギヤ５ａ，６ａ，７ａと一体の外輪１５が内輪１４に対して高速で正回転するから、すなわち内輪１４が外輪１５に対して相対的に逆転方向に回転するから、保持器１７およびローラ１６が「＋」位置に設定されていてもトルクの伝達が生じない。
【００３３】
このような状況は、第３速でエンジンブレーキを効かせる場合、第２速でエンジンブレーキを効かせる場合、ならびに第１速でエンジンブレーキを効かせる場合のいずれでも同様であり、各変速段での駆動状態でトルクを伝達していた二方向クラッチの保持器１７の位置を反転させることにより、その二方向クラッチで被駆動状態のトルクの伝達が生じ、かつ他の二方向クラッチが解放状態となる。
【００３４】
なお、図４の（Ｂ）に示すように、被駆動状態でエンジンブレーキを効かせるための各二方向クラッチの保持器１７およびローラ１６の位置は、それぞれの変速段より１段低速側の変速段を駆動状態で設定するための位置と同じである。したがって、所定の変速段を設定して駆動状態で走行している際にアクセルペダル（図示せず）を戻すなどのことによって被駆動状態となると、アップシフトが生じた後、エンジンブレーキが効き始める。その結果、アクセルペダルを戻すと直ちにエンジンブレーキが効いたり、それに伴っていわゆるギクシャク感が生じたりすることを回避することができる。
【００３５】
上記のように図１に示す変速機では、各変速段でのトルクの伝達を二方向クラッチを介しておこない、トルクの伝達状態を維持するために油圧を発生させるなどの必要がなく、したがって従来の自動変速機におけるような油圧ポンプを駆動することに起因する動力損失を回避できる。また、動力遮断を生じることなく変速を実行できる。したがって従来の自動変速機に類似した変速特性を達成できると同時に従来の手動変速機に近似した動力損失の低減効果を得ることができる。
【００３６】
上述した変速機では、前記スリーブ１８を軸線方向に移動させて変速を実行するように構成されている。したがってスリーブ１８は、二方向クラッチと共に回転するのに対して、スリーブ１８を軸線方向に移動させるシフトフォークやこれに類した部材は、回転しない。そのため、スリーブ１８を前進位置もしくは後退位置に保持しておく際に、スリーブ１８とこれを前後動させるための部材との間に滑りが生じる。これを解消するための機構を図５に示してある。
【００３７】
すなわち図５に示す例は、スリーブ１８と外輪１５との間にディテント機構２５を設けた例であり、外輪１５の外周部に外周面に開口した凹部２６が形成され、その凹部２６の内部にバネなどの弾性体２７と球状体などの係合部材２８が収容されており、その係合部材２８が弾性体２７によって半径方向で外側に押圧されている。これに対してスリーブ１８の内周面の軸線方向での２箇所に、前記係合部材２８が嵌合する凹部２９が形成されている。その凹部２９の軸線方向での両面が傾斜面とされており、その凹部２９の位置は、前記保持器１７が前述した「＋」位置にあるようにスリーブ１８が移動した際に前記係合部材２８が一方の凹部２９に嵌合し、また前記保持器１７が前述した「−」位置にあるようにスリーブ１８が移動した際に前記係合部材２８が他方の凹部２９に嵌合する位置に設定されている。
【００３８】
したがって図５の（Ａ）に示す位置までスリーブ１８を図５の左方向に移動させた場合、係合部材２８が弾性体２７の弾性力でスリーブ１８側の凹部２９における傾斜面に押し付けられるので、スリーブ１８が更に左方向に押され、係合部材２８が凹部２９に完全に係合した位置にスリーブ１８が保持される。したがって図５の（Ａ）に示す状態から係合部材２８が凹部２９に完全に係合するまでの間は、弾性体２７の弾性力でスリーブ１８が移動するので、スリーブ１８を軸線方向に移動させるシフトフォークなどの操作部材からスリーブ１８が離れる。
【００３９】
また、スリーブ１８を反対方向に移動させた場合も同様であって、図５の（Ｂ）に示す位置まで、図示しない操作部材によってスリーブ１８を移動させると、弾性体２７によって押圧されている係合部材２８が、他方の凹部２９の傾斜面に押し付けられるので、それ以降は、弾性体２７の弾性力によってスリーブ１８が図５の（Ｂ）における右方向に移動する。その結果、係合部材２８が凹部２９に完全に係合した時点では、スリーブ１８が操作部材から離れている。
【００４０】
このようにして係合部材２８がいずれかの凹部２９に完全に嵌合することにより、スリーブ１８がその位置に保持される。すなわち、シフトフォークなどの操作部材によってスリーブ１８を所定位置に保持することなく、スリーブ１８を、前記保持器１７およびローラ１６が前記「＋」位置および「−」位置に位置するように固定でき、外乱によって二方向クラッチ１０，１１，１２，１３が外れることを確実に防止することができる。また、操作部材とスリーブ１８との滑りやそれに起因する摩擦あるいは摩耗を防止することができる。
【００４１】
上述した図１に示す例は、各ギヤ対ごとに二方向クラッチを設けた例であるが、この発明では、これに替えて、二つのギヤ対で一つの二方向クラッチを共用するように構成してもよい。その例を図６に示してある。ここに示す例は、一つの二方向クラッチを二つのギヤ対で共用するための機構の一例であり、軸３０に回転自在に嵌合された二つのギヤ３１，３２の間に二方向クラッチ３３が配置され、その内輪３４が軸３０に一体回転するように取り付けられている。その内輪３４に対して外輪３５が同心円上に配置され、その外輪３５の内周面と内輪３４の外周面との間に、伝動部材としての複数のローラ３６が配置され、これらのローラ３６が保持器３７によって所定の間隔に保持され、かつその状態で外輪３５に対して相対回転させられるように構成されている。なお、内輪３４および外輪３５ならびにローラ３６および保持器３７の構成は、前述した二方向クラッチ１０，１１，１２，１３におけるものと同様の構成である。
【００４２】
また、図５に示す二方向クラッチ３３における外輪３５は、軸線方向に移動可能に構成されており、その軸線方向の両端部が、左右のギヤ３１，３２の側面に接近しており、この外輪３５の端部とこれに対向するギヤ３１，３２の側面とに、互いに噛合してトルクを伝達するドグクラッチ３８，３９が設けられている。そして、この外輪３５を軸線方向に前後動させるための操作部となるフランジ部４０が外輪３５から半径方向で外側に延びて形成されている。なお、ドグクラッチ３８，３９を外輪３５の両端部に形成する替わりに、外輪３５と一体に回転しかつ軸線方向に移動可能な他の円筒体を設け、その円筒体の軸線方向に両端部にドグクラッチを設けてもよく、その場合は、フランジ部をその円筒体に一体に設けることになる。
【００４３】
上記の外輪３５の外周部に、スリーブ４１が設けられている。このスリーブ４１は、前述した具体例におけるスリーブ１８と同様に、外輪３５に対して軸線方向に前後動するようにスプライン嵌合し、かつ軸線方向に突出した一端部の内周面にはす歯４２を有しており、前記保持器３７から延びたアーム部４３が、前記外輪３５を貫通してスリーブ４１の突出端の内周面に延び、そのはす歯４２に噛合している。すなわち、外輪３５には、円周方向に所定の幅をもった切り欠き部４４が形成され、その切り欠き部４４を前記アーム部４３が貫通するとともに、その切り欠き部４４の範囲で保持器３７がアーム部４３と共に所定角度、回動可能になっている。そして、そのスリーブ４１の外周面に、これを軸線方向に前後動させるための操作部となる係合部４５が形成されている。
【００４４】
したがって図６に示す構成では、外輪３５を図６の右方向に移動させてそのドグクラッチ３８を係合させれば、二方向クラッチ３３が図６の右側のギヤ３１に連結される。その状態で、スリーブ４１を軸線方向に移動させて保持器３７およびローラ３６を、正転方向にトルクを伝達する「＋」位置もしくは逆転方向にトルクを伝達する「−」位置に設定する。こうすることにより、図６の右側のギヤ３１と軸３０とを正転方向もしくは逆転方向でトルク伝達可能に連結することができる。
【００４５】
これに対して、外輪３５を図６の左方向に移動されてドグクラッチ３９を係合させると、図６の右側のギヤ３１との連結が解かれるとともに、図６の左側のギヤ３２と外輪３５とが連結される。その状態で、スリーブ４１を軸線方向に移動させて保持器３７およびローラ３６を、正転方向にトルクを伝達する「＋」位置もしくは逆転方向にトルクを伝達する「−」位置に設定する。こうすることにより、図６の左側のギヤ３２と軸３０とを正転方向もしくは逆転方向でトルク伝達可能に連結することができる。
【００４６】
このように、図６に示す機構によれば、一つの二方向クラッチ３３を図６の右側のギヤ３１を軸３０に連結するためのクラッチと、図６の左側のギヤ３２を軸３０に連結するためのクラッチとして使用することができる。したがって変速段を設定するためのギヤ対の数に対して二方向クラッチの数を半分程度に削減でき、その結果、変速機の小型軽量化を図り、また低コスト化することが可能になる。
【００４７】
図７には上記の図６に示す機構を採用した６速変速機の一例が記載されている。すなわち、互いに平行に配置された入力軸５０と出力軸５１との間に、それぞれギヤ比の異なる第１速用ギヤ対５２ａ，５２ｂ、第２速用ギヤ対５３ａ，５３ｂ、第３速用ギヤ対５４ａ，５４ｂ、第４速用ギヤ対５５ａ，５５ｂ、第５速用ギヤ対５６ａ，５６ｂ、第６速用ギヤ対５７ａ，５７ｂが配置されている。これらのギヤ対の配列は、図７の右側から、第１速用、第４速用、第６速用、第３速用、第５速用、第２速用の順である。すなわち、二段以上離れた変速段用のギヤ対（具体的には３段離れたギヤ対）同士が隣接するように配列されている。そして、各ギヤ対における駆動ギヤ５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａが、入力軸５０に回転自在に取り付けられ、また従動ギヤ５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ，５６ｂ，５７ｂが出力軸５１に一体回転するように取り付けられている。そして、図６に示すいわゆる切換機構を備えた二方向クラッチ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが、第１速用駆動ギヤ５２ａとこれに隣接する第４速用駆動ギヤ５３ａとの間、および第６速用駆動ギヤ５４ａとこれに隣接する第３速用駆動ギヤ５５ａとの間、ならびに第５速用駆動ギヤ５６ａとこれに隣接する第２速用駆動ギヤ５７ａとの間のそれぞれに配置されている。
【００４８】
図７に示す変速機は、第１速用のギヤ対５２ａ，５２ｂないし第６速用のギヤ対５４ａ，５４ｂの６つのギヤ対（すなわちこの発明の伝動機構）を備えていることにより、前進６段の変速段を設定することができる。図８は、それらの変速段を設定するための各二方向クラッチ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃにおける外輪３５と保持器３７およびローラ３６の位置をまとめて示す図表である。この図８において、各外輪の欄における数値は、外輪が連結される駆動ギヤを示し、例えば「１ｓｔ」は第１速用駆動ギヤ５２ａに外輪が係合していることを示している。また、「ローラ」の欄における「正」および「逆」の表示は、トルクの伝達方向を決める保持器およびローラの位置を示しており、「正」は前述した「＋」位置に相当し、駆動側の部材である内輪が従動側の部材である外輪に対して正転方向に相対回転する場合にトルクを伝達する保持器およびローラの位置を示し、また「逆」は前述した「−」位置に相当し、駆動側の部材である内輪が従動側の部材である外輪に対して逆転方向に相対回転する場合にトルクを伝達する保持器およびローラの位置を示している。
【００４９】
各変速段について簡単に説明すると、第１速を設定する場合は、第１の二方向クラッチ３３Ａにおける外輪を第１速用駆動ギヤ５２ａに係合させるとともにローラの位置を正転方向でトルクを伝達する位置に設定し、また第２の二方向クラッチ３３Ｂにおける外輪を第３速用駆動ギヤ５５ａに係合させるとともにローラの位置を逆転方向でトルクを伝達する位置に設定し、さらに第３の二方向クラッチ３３Ｃの外輪を第２速用駆動ギヤ５７ａに係合させるとともにローラの位置を逆転方向でトルクを伝達する位置に設定する。その結果、第１の二方向クラッチ３３Ａを介して第１速用駆動ギヤ５２ａが入力軸５０に連結されるので、第１速用ギヤ対５２ａ，５２ｂのギヤ比に応じた変速比の第１速が設定される。
【００５０】
この状態から第３の二方向クラッチ３３Ｃにおける保持器およびローラの位置を、正転方向でトルクを伝達する方向に切り換えると、第３の二方向クラッチ３３Ｃでトルクの伝達が生じるとともに、第１の二方向クラッチ３３Ａがトルクの変化に応じて自動的に解放状態になり、その結果、第３の二方向クラッチ３３Ｃおよび第２速用ギヤ対５７ａ，５７ｂを介して入力軸５０から出力軸５１にトルクが伝達され、第２速用ギヤ対５７ａ，５７ｂのギヤ比に応じた変速比の第２速が設定される。
【００５１】
第２速が設定されている状態で第２の二方向クラッチ３３Ｂにおける保持器およびローラの位置を、正転方向でトルクを伝達する方向に切り換えると、第２の二方向クラッチ３３Ｂでトルクの伝達が生じるとともに、第３の二方向クラッチ３３Ｃがトルクの変化に応じて自動的に解放状態になり、その結果、第２の二方向クラッチ３３Ｂおよび第３速用ギヤ対５５ａ，５５ｂを介して入力軸５０から出力軸５１にトルクが伝達され、第３速用ギヤ対５５ａ，５５ｂのギヤ比に応じた変速比の第３速が設定される。この第３速の状態で、第１の二方向クラッチ３３Ａにおける外輪を第４速用駆動ギヤ５３ａに係合させるとともに保持器およびローラの位置を、逆転方向でトルクの伝達が生じる位置に設定する。すなわち第４速を設定するための準備をおこなう。
【００５２】
この状態で第１の二方向クラッチ３３Ａにおける保持器およびローラの位置を、正転方向でトルクを伝達する方向に切り換えると、第１の二方向クラッチ３３Ａでトルクの伝達が生じるとともに、第２の二方向クラッチ３３Ｂがトルクの変化に応じて自動的に解放状態になり、その結果、第１の二方向クラッチ３３Ａおよび第４速用ギヤ対５３ａ，５３ｂを介して入力軸５０から出力軸５１にトルクが伝達され、第４速用ギヤ対５３ａ，５３ｂのギヤ比に応じた変速比の第４速が設定される。この第４速の状態で、第３の二方向クラッチ３３Ｃにおける外輪を第５速用駆動ギヤ５６ａに係合させるとともに保持器およびローラの位置を、逆転方向でトルクの伝達が生じる位置に設定する。すなわち第５速を設定するための準備をおこなう。
【００５３】
この第４速の状態で第３の二方向クラッチ３３Ｃにおける保持器およびローラの位置を、正転方向でトルクを伝達する方向に切り換えると、第３の二方向クラッチ３３Ｃでトルクの伝達が生じるとともに、第１の二方向クラッチ３３Ａがトルクの変化に応じて自動的に解放状態になり、その結果、第３の二方向クラッチ３３Ｃおよび第５速用ギヤ対５６ａ，５６ｂを介して入力軸５０から出力軸５１にトルクが伝達され、第５速用ギヤ対５６ａ，５６ｂのギヤ比に応じた変速比の第５速が設定される。この第５速の状態で、第２の二方向クラッチ３３Ｂにおける外輪を第６速用駆動ギヤ５４ａに係合させるとともに保持器およびローラの位置を、逆転方向でトルクの伝達が生じる位置に設定する。すなわち第６速を設定するための準備をおこなう。
【００５４】
そして、この第６速の準備をおこなった第５速の状態で第２の二方向クラッチ３３Ｂにおける保持器およびローラの位置を、正転方向でトルクを伝達する方向に切り換えると、第２の二方向クラッチ３３Ｂでトルクの伝達が生じるとともに、第３の二方向クラッチ３３Ｃがトルクの変化に応じて自動的に解放状態になり、その結果、第２の二方向クラッチ３３Ｂおよび第６速用ギヤ対５４ａ，５４ｂを介して入力軸５０から出力軸５１にトルクが伝達され、第６速用ギヤ対５４ａ，５４ｂのギヤ比に応じた変速比の第６速が設定される。
【００５５】
なお、ダウンシフトをおこなう場合には、上述した切り換え操作と反対の操作をおこなえばよい。また、各変速段でエンジンブレーキを効かせる場合には、駆動状態でトルクを伝達している二方向クラッチにおける保持器およびローラの位置を「正」の位置から「逆」の位置に反転して、１段低速側の変速段を設定するための状態に切り換えればよい。
【００５６】
したがって図７に示す構成の変速機であっても、動力の遮断を生じることなく変速を実行でき、また変速段を設定・維持するために油圧などの動力を必要としないので、動力損失を防止することができる。これに加えて、変速段の数に応じた６つの伝動機構であるギヤ対を設けてあるのに対して、二方向クラッチはその半分の３組でよく、したがって二方向クラッチの必要数を抑制して小型・軽量で低コストの変速機とすることができる。
【００５７】
なお、図７に示す例では、入力軸と駆動ギヤとの間に二方向クラッチを配置した例を示してあるが、これに替えて、従動ギヤと出力軸との間に二方向クラッチを配置した構成とすることもできる。
【００５８】
図６に示す構成の二方向クラッチ３３では、外輪３５が軸線方向に前後動するので、スリーブ４１の位置を所定の位置に保持するディテント機構を外輪３５との間に設けることができない。したがってこの場合は、図９に示す構成の可動部材６０を設ければよい。この可動部材６０は、保持器３７を貫通して軸線方向に前後動する板状もしくはブロック状の部材であって、その先端側の一方の側面は、軸線方向に沿う中心線に対して円周方向での一方に変位しかつ軸線方向に沿う平面とされている。この平面の部分に続く部分は、後端側で前記平面より円周方向に対して次第に後退する傾斜面とされている。また、後端側の他方の側面は、軸線方向に沿う中心線に対して円周方向での他方に変位しかつ軸線方向に沿う平面とされている。この平面の部分に続く部分は、後端側で前記平面より円周方向に対して次第に後退する傾斜面とされている。結局、この可動部材６０は、図９に示す平面視で点対称形状をなしている。
【００５９】
そして、この可動部材６０が保持器３７を貫通する開口部３７Ａの開口幅は、可動部材６０の幅程度に設定されている。この可動部材６０の後端側に軸線方向に前後動する押圧部材６１が配置されており、この押圧部材６１と可動部材６０との間に弾性体６２が配置されている。すなわち押圧部材６１による押圧力および引っ張り力が弾性体６２を介して可動部材６０に伝達されるようになっている。
【００６０】
図９の（Ａ）は可動部材６０を前進端に移動させた状態を示し、また（Ｂ）は可動部材６０を後退端に移動させた状態を示しており、これらいずれの場合であっても、保持器３７の開口部３７Ａのエッジが可動部材６０の先端側もしくは後端側の平面部分に当接している。可動部材６０は保持器３７の軸線方向にのみ前後動可能であり、かつその平面部分が円周方向に対向した面であるから、保持器３７から可動部材６０に対して押圧力が作用しても、可動部材６０にはこれを軸線方向に移動させる向きの荷重がかからず、したがって可動部材６０および保持器３７が図９に示す所定の位置に固定されたままとなる。すなわちこれらの各平面部分がこの発明における保持面６０Ａとなっている。
【００６１】
また、例えば図９の（Ａ）に示す状態から押圧部材６１を前進させて可動部材６０を図９の左方向に移動させると、保持器３７の開口部３７Ａのエッジが当接していた保持面６０Ａに対して反対側の傾斜面が、開口部３７Ａの他方のエッジに接触し、可動部材６０が更に前進することによりその傾斜面がここに接触しているエッジを介して保持器３７を円周方向に押圧する。その結果、可動部材６０の前進に伴って保持器３７およびこれに保持されたローラ３６が外輪３５に対して円周方向に移動し、二方向クラッチ３３におけるトルクの伝達方向が反転される。
【００６２】
したがって図９に示す機構を用いれば、特別なディテント機構を使用することなく、保持器およびローラを所定のトルク伝達方向を設定する位置に保持することができ、その結果、変速機全体としての構成を簡素化することができるうえに、保持器と共に回転する可動部材や押圧部材とこれらを前後動させるための操作部材とを常時接触させる必要がないので、不要な摩擦や摩耗を回避することができる。
【００６３】
ここでこの発明と上述した具体例との関係を説明すると、入力軸と出力軸との間に配置された各ギヤ対がこの発明における伝動機構に相当し、二方向クラッチの保持器を円周方向に回動させるスリーブ１８，４１や可動部材６０がこの発明の選択手段に相当する。特に図５に示すスリーブ１８が請求項２および６における可動部材に相当する。さらに、図６に示す外輪３５およびギヤ３１，３２の側面に形成されたドグクラッチ３８，３９が請求項３および７の発明における選択連結手段に相当する。そして、図９に示す可動部材６０が請求項４および８の発明における可動部材に相当する。
【００６４】
なお、上記の具体例では、変速比が互いに異なる複数の伝動機構をギヤ対によって構成したが、この発明は上記の具体例に限定されなのであって、摩擦車や巻掛け伝動機構あるいは流体伝動機構さらには粘性流体を使用した伝動機構などによって変速比の互いに異なる複数の伝動機構を構成することができる。またこの発明は、エンジンを動力源とした車両の変速機に限らず、モータを動力源とした電気自動車やエンジンおよびモータを動力源としたハイブリッド車などの変速機にも適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、所定の伝動機構についての二方向クラッチを、正転方向にトルクを伝達する状態に設定しておき、その状態から、アップシフトをおこなうと、すなわち変速比の小さい伝動機構を介して入力軸と出力軸との間でトルクを伝達させると、トルクの変化に応じてそれまで係合していた二方向クラッチの係合が外れて変速が達成される。すなわちトルクの変化によって変速が達成されるので、動力の遮断が生じさせることなく変速を実行でき、その結果、車両の乗り心地やドライバビリティを向上させることができる。また、二方向クラッチは、トルクの作用方向応じて係合状態を維持するので、変速比を維持するために動力を消費することが防止される。また、前記切換機構が軸線方向に前進もしくは後退することにより、保持器および伝動部材が所定角度回動させられ、その結果、二方向クラッチでのトルクの伝達方向が変更され、変速が達成され、しかもこのような軸線方向の移動が従来の手動変速機や半自動変速機でのシンクロナイザーの切り換えのための動作と同様であるから、変速の操作のための機構として従来のシンクロナイザーを切り換え動作させるための機構を転用することが可能になり、その結果、変速機の製造コストを低廉化することができる。
【００６６】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明で得られる効果に加えて、保持器に連結されている前記可動部材が、ディテント機構によって第１の位置と第２の位置とに保持され、それに伴って保持器が、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに保持されるので、保持器をいずれかの位置に設定した後は、操作力を与え続ける必要がなく、その結果、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避し、動力損失や摩耗などを未然に防止することができる。
【００６７】
さらに、請求項３の発明によれば、所定の一つの二方向クラッチが、選択連結手段を介して複数の伝動機構に選択的に連結され、それら複数の伝動機構を介したトルクの伝達に関与するため、一つの二方向クラッチを複数の伝動機構で共用でき、したがって二方向クラッチの必要数を伝動機構の数すなわち設定すべき変速比の数に対して少なくし、変速機を小型・軽量化し、さらには低コスト化することができる。
【００６８】
そして、請求項４の発明によれば、可動部材における保持器からの荷重を受ける保持面が保持器の接線方向と平行な方向と対向する面、すなわち軸線方向と平行な方向に沿う面であるから、保持器から可動部材にはこれを軸線方向に移動させる荷重が作用せず、したがって、可動部材に操作力を与え続けなくても、保持器を所定のトルク伝達方向の位置に保持することができるので、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避し、動力損失や摩耗などを未然に防止することができる。
【００６９】
一方、請求項５の発明によれば、所定の伝動機構についての二方向クラッチを、正転方向にトルクを伝達する状態に設定しておき、その状態から、アップシフトをおこなうと、すなわち変速比の小さい伝動機構を介して入力軸と出力軸との間でトルクを伝達させると、トルクの変化に応じてそれまで係合していた二方向クラッチの係合が外れて変速が達成される。すなわちトルクの変化によって変速が達成されるので、動力の遮断が生じさせることなく変速を実行でき、その結果、車両の乗り心地やドライバビリティを向上させることができる。また、二方向クラッチは、トルクの作用方向応じて係合状態を維持するので、変速比を維持するために動力を消費することが防止される。
また、前記切換機構が軸線方向に前進もしくは後退することにより、保持器および伝動部材が所定角度回動させられ、その結果、二方向クラッチでのトルクの伝達方向が変更され、変速が達成され、しかもこのような軸線方向の移動が従来の手動変速機や半自動変速機でのシンクロナイザーの切り換えのための動作と同様であるから、変速の操作のための機構として従来のシンクロナイザーを切り換え動作させるための機構を転用することが可能になり、その結果、変速機の製造コストを低廉化することができる。
さらに、請求項６の発明によれば、保持器に連結されている前記可動部材が、ディテント機構によって第１の位置と第２の位置とに保持され、それに伴って保持器が、正転方向にトルクを伝達する位置と逆転方向にトルクを伝達する位置とに保持されるので、保持器をいずれかの位置に設定した後は、操作力を与え続ける必要がなく、その結果、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避し、動力損失や摩耗などを未然に防止することができる。
またさらに、請求項７の発明によれば、所定の一つの二方向クラッチが、選択連結手段を介して複数の伝動機構に選択的に連結され、それら複数の伝動機構を介したトルクの伝達に関与するため、一つの二方向クラッチを複数の伝動機構で共用でき、したがって二方向クラッチの必要数を伝動機構の数すなわち設定すべき変速比の数に対して少なくし、変速機を小型・軽量化し、さらには低コスト化することができる。
そして、請求項８の発明によれば、可動部材における保持器からの荷重を受ける保持面が保持器の接線方向と平行な方向と対向する面、すなわち軸線方向と平行な方向に沿う面であるから、保持器から可動部材にはこれを軸線方向に移動させる荷重が作用せず、したがって、可動部材に操作力を与え続けなくても、保持器を所定のトルク伝達方向の位置に保持することができるので、可動部材とこれを軸線方向に移動させるための部材との摩擦接触を回避し、動力損失や摩耗などを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る変速機の一例を示すスケルトン図である。
【図２】  その変速機で使用される二方向クラッチの一部を示す部分正面図である。
【図３】  その二方向クラッチにおけるトルクの伝達方向を切り換える選択手段の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】  図１に示す変速機で各変速段を設定するための保持器およびローラの位置をまとめて示す図表である。
【図５】  ディテント機構の一例を示す模式図である。
【図６】  一つの二方向クラッチを二つの伝動機構で共用する場合の選択連結手段の一例を模式的に示す図である。
【図７】  その選択連結手段を使用した前進６段の変速機の例を示すスケルトン図である。
【図８】  図７に示す変速機で各変速段を設定するための保持器およびローラの位置および選択連結手段の位置をまとめて示す図表である。
【図９】  保持器およびローラを所定の位置に移動させて固定する可動部材の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ２，５０…入力軸、  ５ａ…第１速駆動ギヤ、  ５ｂ…第１速従動ギヤ、  ６ａ…第２速駆動ギヤ、  ６ｂ…第２速従動ギヤ６ｂ、  ７ａ…第３速駆動ギヤ、  ７ｂ…第３速従動ギヤ、  ８ａ…第４速駆動ギヤ、  ８ｂ…第４速従動ギヤ、  ９，５１…出力軸、  １０，１１，１２，１３，３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…二方向クラッチ、  １４，３４…内輪、  １５，３５…外輪、  １６，３６…ローラ、  １７，３７…保持器、  １８，４１…スリーブ、  ２５…ディテント機構、  ３１，３２…ギヤ、  ５２ａ，５２ｂ…第１速用ギヤ対、  ５３ａ，５３ｂ…第４速用ギヤ対、  ５４ａ，５４ｂ…第６速用ギヤ対、  ５５ａ，５５ｂ…第３速用ギヤ対、  ５６ａ，５６ｂ…第５速用ギヤ対、  ５７ａ，５７ｂ…第２速用ギヤ対、  ６０…可動部材、  ６０Ａ…保持面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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