JPH0444A - 歯車式変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自動車用トランスミッ７ョン等に用いられる歯
車式変速機に関する。

（従来の技術） 自動車の縦置型トランスミッション等に用いられる歯車
式変速機は、一般に、出力軸となるメインシャフトと、
これに平行なカウンタシャフトと、これらのシャフトに
設けられた複数組の変速ギヤと、これら複数組の変速ギ
ヤを選択的に同期噛合させるための同期噛合式クラッチ
装置等から構成されている。この場合、エンジンのクラ
ンクシャフト等から伝達された動力は、ドライブギヤを
介してカウンタシャフトに伝達され、選択された変速ギ
ヤを介し所定変速比でメインシャフトに伝達される。ま
た、この種の変速機には、一般に、メインシャフトおよ
びカウンタシャフトに設けられた一対のリバースギヤと
、これらリバースギヤ間に噛合連結されるアイドルギヤ
とからなるリバースギヤ機構が設けられる。このリバー
スギヤ機構は、リバース選択の方式によって、選択摺動
式と常時噛合式とに分けることができる。

ところで、常時噛合式のりバースギヤ機構の場合、従来
は、出力側であるメインシャフト側あるいは入力側であ
るカウンタシャフト側のいずれか一方のリバースギヤを
シャフトに対し相対回転自在とするとともに、この一方
側のリバースギヤとシャフトをクラッチによって係脱自
在に連結するようにしたものが一般的であった。このよ
うにどちらか一方側にクラッチを設ければリバース機構
を選択的に作動させることが可能である。

しかし、このように一方側にクラッチを設けるだけの構
造では、いわゆる歯打ち音が発生しやすいことが従来か
ら知られている。すなわち、この種のリバースギヤ機構
においては、メインシャフト側およびカウンタシャフト
側の二つのリバースギヤはアイドルギヤと常時噛み合っ
ているため、例えばクラッチをカウンターシャフト側に
設けた場合には、通常走行時において車軸側からの回転
変動がメインシャフトを介しリバースギヤに伝達され、
いわゆる走行歯打ち音が発生する。また、逆にクラッチ
をメインシャフト側に設けた場合には、特にアイドル運
転時においてエンツノ側からの回転変動かカウンタシャ
フト側 ギャに伝達され、いわゆるアイドル歯打ち音か発生する
。

そこで、これらの歯打ち音の発生を防止すへく、例えば
特公昭６０−３７３３８号公報記載のように、メインシ
ャフト側とカウンターシャフト側の双方にクラッチを設
け、これらを一つのソフトフォークによって同時に係脱
操作するようにしたものか提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 歯車式変速機におけるリバースギヤ機構において上記公
報記載のようにメインシャフト側とカウンターシャフト
側の双方にクラッチを設けた場合には、メインシャフト
側およびカウンターシャフト側のリバースギヤがアイド
ルギヤを介して常時連結されていることから、二つのク
ラッチをスムーズに係合させることは難しい。特に、一
対のクラッチの少なくとも一方を、同期装置がなくて噛
み合いづらい普通のドグクラッチとした場合には、二つ
のクラッチのスムーズな係合は一層困難となる。

上記リバースギヤ機構において、メインシャフト側とカ
ウンターシャフト側の双方に同期噛合式クラッチを設け
ることができれば上記のような不都合は一応解消される
が、リバースギヤ機構において二つのクラッチをいずれ
も同期噛合式とすることは、現実にはスペース的にもコ
スト的にも困難である。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、歯
車式変速機のリバースギヤ機構等において入力側および
出力側の双方のシャフトに対しギヤの係合離脱のために
設けられるクラッチの一方をドグクラッチとし、他方を
同期噛合式クラッチとしながら、これら二つのクラッチ
がスムーズに係合できるようにすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、相互に駆動連結された入力側および出力側の
ギヤをそれぞれのシャフトに対し係合させるべき二つの
クラッチの噛合タイミングを相互にずらせることによっ
て、これら二つのクラッチをスムーズに噛合させるよう
にでき、しかも、方がドグクラッチで他方が同期噛合式
クラッチである場合には、噛み合いづらい方のドグクラ
ッチをギヤがそれぞれのシャフトに係合されていない慣
性力の小さい段階で先に噛み合わせ、ギヤが出力側ある
いは入力側のシャフトと係合されて慣性力が大きくなっ
た時点で比較的噛み合いが容易な同期噛合式クラッチの
方を係合させるのが有利であるという知見に基づくもの
であって、その構成は、入力側および出力側の二つのシ
ャフトにそれぞれ相対回転自在に設けられ相互に駆動連
結されたギヤを一対のクラッチによりそれぞれのシャフ
トに対し係脱自在に連結するギヤ機構を備えた歯車式変
速機において、一方のクラッチをドグクラッチとし、他
方のクラッチを同期噛合式クラッチとするとともに、前
記同期噛合式クラッチを前記ドグクラッチが噛み合った
後で噛み合わせるよう両クラッチの噛合タイミングを設
定したことを特徴としている。

上記構成において、両クラッチの噛合を一眉スムーズに
行わせるためには、ドグクラッチの歯の側面が噛み合っ
た後で同期噛合式クラ・ソチを噛み合わせるよう両クラ
ッチの噛合タイミングを設定するのがよい。

（作用） ソフト操作が行われると、まず、ドグクラッチが噛み合
い、入力側あるいは出力側の一方においてギヤがシャフ
トに係合される。また、上記ドグクラッチが噛み合った
後所定のタイミングをおし１て同期噛合式クラッチか噛
み合い、それにより他方のギヤがシャフトに係合される
。そして、これら両クラッチと、相互に駆動連結された
双方のギヤを介し、入力側のシャフトから出力側のシャ
フトへ動力が伝達される。

上記クラッチの操作において、ドグクラッチの噛み合い
は、ギヤがそれぞれのシャフトに係合されていない慣性
力の小さい段階で行われるため比較的容易に行われる。

また、ドグクラッチが噛み合って出力側めるいは入力側
のシャフトに対しギヤか係合され慣性力か大きくなっｆ
二状態で他方のクラッチの噛み合いか始まるか、この状
態で噛み合いか始まるクラッチは、比較的噛合か容易な
同期噛合式クラッチの方であるので、スムーズな噛合か
可能である。

また、ドグクラッチの歯の側面が噛み合った後で同期噛
合式クラッチが噛み合うようにすることで、二つのクラ
ッチの噛合がよりスムーズに行われる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る自動車用トランスミッ
ションにおける歯車式変速機のリバースギヤ機構部分の
縦断面図、第２図は第１図の■■断面図、第３図は第２
図のＩ［ｌ−Ｉ［［断面図、第４図は第２図のＩＶ＝］
Ｖ断面図である。

この実施例において、変速機ｌは、出力軸となるメイン
シャフト２と、該メインシャフト２と同軸線上に配置さ
れた入力軸（図示せず。）から動力の伝達を受けるカウ
ンターシャフト３を備え、メインシャフト２およびカウ
ンターシャフト３には各段の前進用ギヤ機構（第１図に
は、５速用ギヤ機構を構成する５速人カギャ４と５速出
力キヤ５が図示されている。）が設けられている。また
、カウンターシャフト３の後端にはリバース入力ギヤ６
が相対回転自在に設けられ、メインシャフト２には、上
記リバース入力ギヤ６に対応する位置にリバース出力ギ
ヤ７がやはり相対回転自在に設けられている。また、メ
インシャフト２およびカウンターシャフト３に対しそれ
ぞれ所定間隔を置いて平行配置されたアイドルギヤシャ
フト８には、上記リバース入力ギヤ６およびリバース出
力ギヤ７と常時噛合するリバースアイドルギヤ９が設け
られている。そして、これら常時噛合の三つのギヤ６．
７．９および後述する二つのクラッチ４０゜５０により
リバースギヤ機構が構成されている。

リバース出力ギヤ７は、その軸方向一端部に内歯状のギ
ヤスプラインｌＯが一体に形成されてなるものであって
、ベアリング１１およびスリーブ１２を介し上述のよう
に相対回転自在にメインシャフト２に支持されている。

そして、メインシャフト２には、スペーサ１３を挟んで
上記リバース出力ギヤ７と対峙する位置にスリーブ１４
かスプライン嵌合され、該スリーブ１４には、上記リバ
ース出力ギヤ７のギヤスプラインｌＯと係脱する外歯状
のギヤスプライン１５ａを備えたスリーブ１５がスプラ
イン嵌合されている。このスリーブ１５は、軸方向にス
ライドすることによって上記リバース出力ギヤ７のギヤ
スプラインｌＯに対し係合離脱し、リバース出力ギヤ７
をメインシャフト２に連結あるいは非連結とする。

上記リバース出力ギヤ７のギヤスプラインｌＯおよびス
リーブ１５は第１のクラッチ４０を構成する。そして、
上記スリーブ１５のスライド操作は、その外周に形成さ
れた嵌合溝１５ｂに係入される後述のシフトフォーク１
６によって行われる。

上記リバース入力ギヤ６は、軸方向一端側にギヤスプラ
イン１７が一体形成されてなるものであって、該ギヤス
プライン１７を内側に向けた状態でヘアリング１８を介
し上述のようにカウンターノナツト３に相対回転自在に
支持されている。また、カウンターノナツト３には、リ
バース入力ギヤ６に対向するようにして上述の５速入力
ギヤ４が相対回転自在に支持されている。該５速入力ギ
ヤ４は、メインシャフト２にスプライン嵌合された５速
出力ギヤ５に噛合せしめられている。

カウンターシャフト３には、５速ギヤ４と上記リバース
入力ギヤ６との間にクラッチハブ１９がスプライン嵌合
されている。そして、このクラッチハブ１９の外周には
内周にギヤスプライン２０ａを備えたスリーブ２０かス
プライン嵌合され、このスリーブ２０とクラッチハブ１
９との間にはシンクロナイザキー２１が係止されている
。また、クラッチハブ１９の左右両側には、リバース入
力ギヤ６と一体の上記ギヤスプライン１７の端面側に形
成されたテーパコーン部２２に対向するシンクロナイザ
リング２４および上記５速入力ギヤ４の端面側に形成さ
れたテーパコーン部２３に対向するシンクロナイザリン
グ２５が配置されている。

まｆ二、５速入カギヤ４のホス部には、シンクロナイザ
リング２５に対向してギヤスプライン２６が設けられて
いる。

上記クラッチハブ１９およびスリーブ２０と、左右のギ
ヤスプライン１７．２６およびシンクロナイザリング２
４．２５と、シンクロナイザキ−２１とは、左右で同期
噛合する第２のクラッチ５０を構成する。そして、上記
シンクロナイザキー２１の下面側には、真中よりリバー
ス入力ギヤ６側に寄った位置に位置決ぬ用のくほみ２７
が形成され、一方、このくぼみ２７に対向してクラッチ
ハブ１９にピン穴２８が設けられている。そして、上記
ピン穴２８には、頭部が上記シンクロナイザキー２１側
のくぼみ２７に係合して該シンクロナイザキー２１の位
置を規制するスプリングキー２９がセットされている。

上記シンクロナイザキー２１は、常時は上記スプリング
キー２９により係止され、その状態でリバース入力ギヤ
６側のシンクロナイザリング２４との間に大きなりリア
ランスが、また、５速入力ギヤ４側のシンクロナイザリ
ング２５との間に小さなりリアランスが形成される。ま
た、シンクロナイザキー２１とリバース入力ギヤ６側の
シンクロナイザリング２４との間の上記クリアランスは
、第１のクラッチ４０におけるリバース出力ギヤ７側ギ
ヤスプラインｌＯと、それに噛み合うスリーブ１５側ギ
ヤスプライン１５λとの間の設定クリアランスより所定
量大きくなるよう設定されている。

第２のクラッチ５０のスリーブ２０のシフト操作は、上
記第１のクラッチ４０のスリーブ１５のシフト操作とと
もに共通のシフトフォーク１６によって行われる。その
ため、第２のクラッチ５０の上記スリーブ２０の外周に
はシフトフォーク１６を係入する嵌合溝２０ｂが形成さ
れ、また、第１のクラッチ４０と第２のクラッチ５０と
は軸方向において同位置に配置されている。

上記シフトフォーク１６は、上下に離間配置された第１
のクラッチ４０のスリーブ１５と第２のクラッチ５０の
スリーブ２０とに対し側方から同時に係合せしめられる
ものであって、上記第１のクラッチ４０のスリーブ１５
外周に沿う円弧状の第１アーム１６ａと、上記第２のク
ラッチ５ｏのスリーブ２０外周に沿う円弧状の第２アー
ム１６ｂとを備えている。そして、この第１アーム１６
ａおよび第２アーム１６ｂの各端部およびこれら二つの
アーム１６ａ、１６ｂをつなぐ部分に、それぞれ第１の
クラッチ４０のスリーブ１５の嵌合溝１５ｂおよび第２
のクラッチ５ｏのスリーブ２０の嵌合溝２０ｂに係入す
る嵌合部３１．３２３３が設けられている。そして、こ
のノットフォーク１６は、上記第１のクラッチ４ｏと第
２のクラッチ５０のほぼ中間にスリーブ状の支持部１６
Ｃを有し、上記メインシャフト２およびカウンターノナ
ツト３と平行にケーノング３４側に固定配置されたガイ
ドシャフト３５によって摺動可能に支持されている。ま
た、このシフトフォーク１６には、上記支持部１６ｃの
上面側にシフト操作のためのレバ一部１６ｄが上方に向
は立設され、該レバ一部１６ｄには、上記ガイドシャフ
ト３５に直角にロッド３６が立設されている。一方、ノ
ットノブ３７の操作に連動して回転作動するよう配置さ
れｆニンフトレバー３８は、その先端部にリバースギヤ
装置側に向けて寝る形のカム溝３９を有し、このカム溝
３９に上記ロッド３６の先端が係入されている。

ソフトフォーク１６は、ノットノブ３７の操作により、
シフトレバ−３８およびロッド３６を介し上記ガイドシ
ャフト３５に沿って移動せしめられる。そして、シフト
フォーク１６が第１図で右側（リバースギヤ装置側）に
移動せしめられると第１のクラッチ４０が噛み合い、ま
た、第２のクラッチ５０がリバースギヤ装置側に噛み合
う。その結果、リバース入力ギヤ６かスリーブ２０およ
びクラッチハブ１９を介してカウンターシャフト３に係
止され、また、リバース出力ギヤ７がスリーブ１５を介
してメインシャフト２に係止されて、リバース入力ギャ
６．リバースアイドルギヤ９リバース出力ギヤ７の噛み
合いにより、カウンターシャフト３からメインシャフト
２へ動力が反転伝達される。その際、上記のように第２
のクラッチ５０におけるシンクロナイザキー２１のリバ
ース側クリアランスが第１のクラッチ４０におけるスリ
ーブ１５とリバース出力ギヤ７側ギヤスプラインＩＯと
のクリアランスよりも大きく設定されていることにより
、二つのクラッチ４０．５０の係合は、通常のドグクラ
ッチを構成する第１のクラッチ４０の方が先に行われ、
そして、第１のクラッチ４０においてスリーブ１５のギ
ヤスプライン＋５ａの歯とリバース出力ギヤ７側キヤス
プラインＩＯの歯か噛み合った後で同期噛合式の第２の
クラッチ５０か噛み合うことになって、両クラッチ４０
．５０のスムーズな係合が達成される。ここで、上記二
つのクリアランスは、第１のクラッチ４０におけるギヤ
スプライン１５ａ、１０の歯の側面が確実に噛み合った
後で第２のクラッチ５０が噛み合いを開始するよう設定
されている。

つぎに、上記装置の作動を第５図乃至第１４図によって
説明する。なお、第５図乃至第１４図において（ａ）は
、第１のクラッチ４０の作動状態をギヤスプライン１０
．１５ａの状態図と第１のクラッチ４０の縦断面図で示
すものてあり、（ｂ）は、第２のクラッチ５０の作動状
態をギヤスプライン１７，２０ａ、シンクロナイザリン
グ２４゜２５の歯、シンクロナイザキー２１およびキー
溝２４ａ、２５ａの状態図とクラッチ５０の縦断面図で
示すものである。

（ｉ）第５図は該変速機ｌのニュートラル状態を示す。

この状態では、第１のクラッチ４０および第２のクラッ
チ５０は共に保合が解除されている。

（１１）第６図乃至第９図はリバース側への変速シフト
を示す状態図である。ノットノブ３７をリバース側ヘン
フトさせると、まず、第１のクラッチ４０のギヤスプラ
イン１０，１５ａ同士か噛み合い、第６図に示すように
そのギヤスプラインｌＯ，１５ａの歯の側面が噛み合っ
た時点で第２のクラッチ５０の同期作動が開始される。

すなわち、スリーブ２０に係止されて移動するシンクロ
ナイザキー２１はリバース側のシンクロナイザリング２
４のキー溝２４ａ端面に接触して該シンクロナイザリン
グ２４を押し、シンクロナイザリング２４をリバース入
力ギヤ６のテーパコーン部２２に接触させる。また、こ
の状態で、シンクロナイザリング２４は上記テーパコー
ン部２２に対しキー溝２４ａの隙間針だけ相対回転し、
スリーブ２０内面のギヤスプライン２０ａのチャンファ
面がリバース側シンクロナイザリング２４のチャンファ
面と相対する位置となる。

そして、さらにスリーブ２０が移動しようとすると、第
７図に示すようにスリーブ２０側ギヤスプライン２０ａ
のチャンファ面とシンクロナイザリング２４のチャンフ
ァ面とが接触して、スリーブ２０の移動が阻止され、リ
バース入力ギヤ６の上記テーパコーン部２２が押されて
摩擦トルクが発生し、同期が行われる。

そして、同期が完了すると、上記摩擦トルクが消滅し、
スリーブ２０の阻止力も解除され、さらにスリーブ２０
が移動して、スリーブ２０のギヤスプライン２０２Ｌが
第８図に示すようにシンクロナイザリング２４の歯を掻
き分け、第９図に示すようにリバース入力ギヤ６側のギ
ヤスプライン１７と噛み合ってリバース側への変速ソフ
トが完了する。

（山）第１０図および第１１図は、リバース位置からニ
ュートラル位置に戻すｆこめのソフト（リバース抜き）
の作動説明図である。第９図のリバース状態から戻す方
向にスリーブ２０を移動させると、スリーブ２０の移動
に連れて第１Ｏ図に示すようにシンクロナイザキ−２１
がスプリングキー２９により係止される位置まで動いた
後、スリーブ２０がさらに移動してシンクロナイザキー
２１を係止し第５図の状態に戻る場合もあり、また、最
初はスリーブ２０だけが動いて第１１図に示すようにシ
ンクロナイザキー２１を係止し、その後スリーブ２０と
シンクロナイザキー２１が一体となって第５図の位置ま
で移動する場合もある。いずれの形をとっても差し支え
ない。

（ｉｖ　）第１２図および第１３図は５速側へのシフト
を説明する作動状態図である。第５図のニュートラル位
置からスリーブ２０を５速側へ移動させると、シンクロ
ナイザキー２１は５速側のシンクロナイザリング２５の
キー溝２５ａ端面に接触して該シンクロナイザリング２
５を押し、シンクロナイザリング２５を５速入力ギャ４
端部のテーパコーン部２３に接触させる。そして、シン
クロナイザリング２４がキー溝２５ａの隙間針だけ相対
回転して、スリーブ２０内面のギヤスプライン２０ａの
チャンファ面か５速側ノンクロナイザリング２５のチャ
ンファ面と相対し、第１２図に示すようにスリーブ２０
側ギヤスプライン２０ａのチャンファ面とシンクロナイ
ザリング２５のチャンファ面とが接触して同期が行われ
る。そして、同期が完了すると、スリーブ２０がさらに
移動してそのギヤスプライン２０ａが第１３図に示すよ
うに５速入力ギヤ４側のギヤスプライン２６と噛み合い
、シフトが完了する。

（ｖ）第１４図は、５速位置からニュートラル位置に戻
すためのシフト（５速抜き）を説明する作動状態図であ
る。第１３図の５速位置からスリーブ２０を戻し方向に
移動させると、シンクロナイザキー２１がスプリングキ
ー２９に係止された後はスリーブ２０たけが移動し、ギ
ヤスプライン２０ａ、２６の係合か解除される。このよ
うにスプリングキー２９がシンクロナイザキー２１によ
って係止されることにより、リバース側への誤作動か防
がれる。

なお、上記実施例においては、第１のクラッチにおける
クリアランスと第２のクラッチにおけるクリアランスに
差をつけることにより二つのクラッチの噛合タイミング
をずらせるようにしたか、二つのクラッチの噛合タイミ
ングの設定をずらせる手段としては、複数のシフトフォ
ークを設けて二つのクラッチを独立に制御するよう構成
することも可能である。

また、本発明は自動車用の変速機におけるリバースギヤ
機構に限られるものではなく、他のいろいろな用途の歯
車式変速機のギヤ機構に対しても適用てきるものである
。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、入力側およ
び出力側の二つのシャフトに対するギヤの係合離脱のた
めに設けられるクラッチの一方をドグクラッチとし、他
方を同期噛合式クラッチとしながら、慣性力の小さい時
点てドグクラッチを噛み合わせ、その後慣性力が大きく
なっに時点では同期噛合式クラッチの方を噛み合わせる
ようにして、二つのクラッチのスムーズな係合を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動車用トランスミッ
ションにおける歯車式変速機のリバースギヤ機構部分の
縦断面図、第２図は第１図の■■断面図、第３図は第２
図のＩ［ｌ−Ｉ断面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ断
面図、第５図乃至第１４図は同実施例の作動状態説明図
である。 １：変速機、２・メインシャフト（出力側）、３：カウ
ンターシャフト（入力側）、６．リバース入力ギヤ、７
・リバース出力ギヤ、９．リバースアイドルギヤ、！０
・ギヤスプライン、１５スリーブ、１５ａ　　ギヤスプ
ライン、１６　ソフトフォーク、１７　ギヤスプライン
、１９　クラッチハブ、２０　スリーブ、２１．ノンク
ロナイザキ−２２，２３テーパコーン部、２４．２５、
シンクロナイザリング、４０．第１のクラッチ、５０・
第２のクラッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力側および出力側の二つのシャフトにそれぞれ
   相対回転自在に設けられ相互に駆動連結されたギヤを一
   対のクラッチによりそれぞれのシャフトに対し係脱自在
   に連結するギヤ機構を備えた歯車式変速機において、一
   方のクラッチをドグクラッチとし、他方のクラッチを同
   期噛合式クラッチとするとともに、前記同期噛合式クラ
   ッチを前記ドグクラッチが噛み合った後で噛み合わせる
   よう両クラッチの噛合タイミングを設定したことを特徴
   とする歯車式変速機。
2. （２）ドグクラッチの歯の側面が噛み合った後で同期噛
   合式クラッチを噛み合わせるよう両クラッチの噛合タイ
   ミングを設定した請求項１記載の歯車式変速機。