JP2017032050A - Multistage transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の駆動歯車が設けられた入力側の歯車軸と、駆動歯車に常時噛み合う複数の従動歯車が設けられた出力側の歯車軸とを有する平行軸式の多段変速機に関する。 The present invention relates to a parallel shaft type multi-stage transmission having an input-side gear shaft provided with a plurality of drive gears and an output-side gear shaft provided with a plurality of driven gears that are always meshed with the drive gears.
平行軸式の多段変速機は、入力側の歯車軸とこれと平行な出力側の歯車軸とを有し、入力側の歯車軸には複数の駆動側の歯車が設けられ、出力側の歯車軸には駆動側の歯車と常時噛み合って変速歯車対を構成する複数の従動歯車が設けられる。変速歯車対を構成する駆動側の歯車と従動側の歯車の一方が歯車軸に空転自在に装着され、他方が歯車軸に固定される。空転自在の歯車を歯車軸に連結させると、複数の変速歯車対のうち入力側の歯車軸から出力側の歯車軸へ動力を伝達する変速歯車対が選択される。 The parallel shaft type multi-stage transmission has an input side gear shaft and an output side gear shaft parallel thereto, and the input side gear shaft is provided with a plurality of drive side gears, and the output side gear shaft. The shaft is provided with a plurality of driven gears that are always meshed with the driving gear and constitute a transmission gear pair. One of the drive-side gear and the driven-side gear constituting the transmission gear pair is mounted on the gear shaft so as to freely rotate, and the other is fixed to the gear shaft. When the idler gear is connected to the gear shaft, a transmission gear pair that transmits power from the input gear shaft to the output gear shaft is selected from the plurality of transmission gear pairs.
空転状態の歯車を歯車軸に連結するために同期噛み合いクラッチを備えた多段変速機が特許文献1に記載されている。この多段変速機は、3速、4速、5速の駆動歯車が空転自在に設けられた第1駆動軸と、1速、2速の駆動歯車が空転自在に設けられた第2駆動軸とを有し、それぞれの駆動歯車に常時噛み合う従動歯車は出力軸に固定されている。第1駆動軸には同期噛み合いクラッチが設けられ、第2駆動軸には2ウエイクラッチが設けられており、これらのクラッチにより空転状態の歯車は駆動軸に締結される。
空転状態の歯車を歯車軸に締結するために、ドグクラッチを備えた変速機が特許文献2に記載されている。この変速機は、複数の従動歯車が空転自在に設けられた出力側の副軸を有し、副軸の軸孔には、環状突起が設けられた変速ロッドが軸方向に移動自在に挿入されている。それぞれの従動歯車の係合溝に噛み合う結合子つまり係合ピンが副軸に径方向に移動自在に設けられ、変速ロッドの移動により環状突起が結合子を係合溝に係合させると、従動歯車は副軸に連結される。 Patent Document 2 discloses a transmission including a dog clutch in order to fasten an idle gear to a gear shaft. This transmission has an output-side countershaft in which a plurality of driven gears are rotatably provided, and a speed-change rod provided with an annular protrusion is inserted into the shaft hole of the subshaft so as to be movable in the axial direction. ing. When a connector or engagement pin that meshes with the engagement groove of each driven gear is provided on the countershaft so as to be movable in the radial direction, and when the annular protrusion engages the connector with the engagement groove by the movement of the speed change rod, the driven The gear is connected to the countershaft.
空転状態の歯車を歯車軸に連結するために、揺動爪部材つまり揺動アームを備えた多段変速機が特許文献3に記載されている。この多段変速機は、複数の従動歯車つまり被動変速歯車が空転自在に設けられたカウンタ歯車軸を有し、揺動爪部材はカウンタ歯車軸に設けられた支持ピンに揺動自在に設けられている。カウンタ歯車軸には、コントロールロッドが軸方向に移動自在に挿入され、ピン部材が径方向に移動自在に装着されており、コントロールロッドを移動させてピン部材を径方向に突出させることにより揺動爪部材を被動変速歯車に係合させると、被動変速歯車はカウンタ歯車軸に連結される。 Patent Document 3 discloses a multi-stage transmission including a swinging claw member, that is, a swinging arm, for connecting an idled gear to a gear shaft. This multi-stage transmission has a counter gear shaft in which a plurality of driven gears, that is, driven transmission gears, are provided so as to freely rotate, and the swinging claw member is provided swingably on a support pin provided on the counter gear shaft. Yes. A control rod is inserted into the counter gear shaft so as to be movable in the axial direction, and a pin member is mounted so as to be movable in the radial direction, and swings by moving the control rod and projecting the pin member in the radial direction. When the claw member is engaged with the driven transmission gear, the driven transmission gear is connected to the counter gear shaft.
揺動爪部材の先端は、歯車の内面に設けられた係合凸部の係合面に係合するようになっており、係合面とコントロールロッドの半径方向線とのなす角度を小さくして、係合面を半径方向線に近付けると、揺動爪部材が歯車の係合凸部から外れることを防止できる。しかしながら、揺動爪部材と係合凸部との係合を解いて、揺動爪部材を締結状態から開放状態に強制的に解除するには、揺動爪部材にアクチュエータにより大きな強制解除力を加える必要があり、アクチュエータを大形化する必要がある。これに対し、係合面と前記半径方向線とのなす角度を大きくすると、揺動爪部材を締結状態に保持するには、揺動爪部材に大きな締結力を加える必要がある。 The tip of the swing claw member engages with the engagement surface of the engagement protrusion provided on the inner surface of the gear, and the angle formed by the engagement surface and the radial line of the control rod is reduced. Thus, when the engaging surface is brought close to the radial line, the swinging claw member can be prevented from being detached from the engaging convex portion of the gear. However, in order to release the engagement between the swinging claw member and the engaging projection and forcibly release the swinging claw member from the fastened state to the released state, a large forced release force is applied to the swinging claw member by the actuator. It is necessary to add, and it is necessary to increase the size of the actuator. On the other hand, when the angle formed by the engagement surface and the radial line is increased, it is necessary to apply a large fastening force to the swinging claw member in order to keep the swinging claw member in the fastening state.
そこで、歯車の締結時に揺動爪部材つまり揺動アームが係合面に確実に係合状態を維持し、締結解除時に小さな強制解除力により係合面と揺動爪部材との係合を解除し得るように種々の研究がなされた。その結果、係合面の傾斜角度に加えて、揺動爪部材と係合面との間の摩擦係数が強制解除力に大きな影響を与えることが判明した。 Therefore, when the gear is fastened, the swinging claw member, that is, the swinging arm reliably maintains the engaged state with the engagement surface, and when the gear is released, the engagement surface and the swinging claw member are released by a small forcible release force. Various studies have been conducted to achieve this. As a result, it has been found that the coefficient of friction between the swinging claw member and the engagement surface has a great influence on the forced release force in addition to the inclination angle of the engagement surface.
本発明の目的は、歯車を歯車軸に締結された締結状態から歯車を開放状態に小さな強制解除力により解除し得るようにして、変速特性に優れた多段変速機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multi-stage transmission excellent in speed change characteristics so that a gear can be released from a fastening state in which a gear is fastened to a gear shaft to a released state by a small forcible releasing force.
本発明の多段変速機は、駆動側の複数の歯車が設けられた入力側の歯車軸と、駆動側の前記歯車に常時噛み合って変速歯車対を形成する従動側の複数の歯車が設けられた出力側の歯車軸とを有し、変速歯車対を形成する駆動側と従動側の一方の歯車が前記歯車軸に固定され、他方の歯車が前記歯車軸に空転自在に装着され、空転自在の前記歯車を前記歯車軸に締結して変速段を切り換える多段変速機において、前記空転自在の歯車の内部に揺動自在に装着され、前記空転自在の歯車に設けられた係合面に係合する係合爪が先端に設けられた揺動アームと、前記歯車軸に設けられた中空孔に軸方向に往復動自在かつ回動自在に装着されるシフトロッドと、前記シフトロッドに設けられ、前記係合爪を前記係合面に押し付けて前記空転自在の歯車を前記歯車軸に締結する締結突起と、前記シフトロッドに設けられ、前記歯車の締結を解除するときに前記揺動アームの基端部を押し付ける強制解除突起と、を有し、前記係合面に垂直方向に前記揺動アームから加わる歯面荷重の方向と、前記揺動アームの揺動中心と前記係合面との間に加わる締結荷重の方向とのなす歯面荷重角度θが前記揺動アームの内側であって、前記揺動アームの先端面と前記係合面との摩擦係数をμとすると、前記歯面荷重角度θは、θ>tan-1・μの条件を満たすように、前記係合面の傾斜角度が設定される。 The multi-stage transmission of the present invention is provided with an input-side gear shaft provided with a plurality of drive-side gears, and a plurality of driven-side gears that always mesh with the drive-side gears to form a transmission gear pair. An output-side gear shaft, one of the drive-side and driven-side gears forming a transmission gear pair is fixed to the gear shaft, and the other gear is idly mounted on the gear shaft, In a multi-stage transmission that switches the gear position by fastening the gear to the gear shaft, the gear is swingably mounted inside the idler gear and engages with an engagement surface provided on the idler gear. A swing arm provided with an engaging claw at a tip; a shift rod mounted in a hollow hole provided in the gear shaft so as to be reciprocally movable in an axial direction; and provided in the shift rod; The idler gear that presses the engaging claw against the engaging surface A fastening protrusion for fastening to the gear shaft; and a forcible release protrusion provided on the shift rod for pressing the base end of the swing arm when releasing the fastening of the gear. The tooth surface load angle θ formed by the direction of the tooth load applied from the swing arm in the vertical direction and the direction of the fastening load applied between the swing center of the swing arm and the engagement surface is the swing. When the friction coefficient between the tip surface of the swing arm and the engaging surface is μ inside the arm, the tooth surface load angle θ satisfies the condition of θ> tan −1 · μ, An inclination angle of the engagement surface is set.
歯面荷重角度θが上述した条件を満たすように、係合面の傾斜角度を設定すると、歯車を歯車軸に締結させる締結状態の揺動アームを締結を解除する解除状態に揺動するときの強制解除力を小さくすることができるので、変速段の切り換え操作を迅速に行うことができるとともに、揺動アームを駆動するためのアクチュエータを小型化することができる。これにより、変速特性に優れた多段変速機が得られる。 When the inclination angle of the engagement surface is set so that the tooth surface load angle θ satisfies the above-described conditions, the swing arm in the fastening state for fastening the gear to the gear shaft is swung to the release state for releasing the fastening. Since the forcible release force can be reduced, the speed change operation can be quickly performed, and the actuator for driving the swing arm can be reduced in size. As a result, a multi-stage transmission with excellent shift characteristics can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示される多段変速機は、入力側の歯車軸10と、この歯車軸10に平行に配置される出力側の歯車軸20とを有する。入力側の歯車軸10には、1速から6速の駆動側の歯車11〜16がそれぞれ空転自在に装着されている。歯車11は1速用であり、歯車11に隣り合う歯車13は3速用であり、歯車13に隣り合う歯車15は5速用である。歯車15に隣り合う歯車12は2速用であり、歯車12に隣り合う歯車14は4速用であり、歯車14に隣り合う歯車16は6速用である。1速から6速の複数の歯車は、それぞれ環状となっており、上述の順に軸方向に隣り合っている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The multi-stage transmission shown in FIG. 1 has an input-
出力側の歯車軸20には、1速から6速の従動側の歯車21〜26がそれぞれ固定されている。歯車21と歯車11とにより1速の変速歯車対が形成され、歯車22と歯車12とにより2速の変速歯車対が形成され、歯車23と歯車13とにより3速の変速歯車対が形成され、歯車24と歯車14とにより4速の変速歯車対が形成され、歯車25と歯車15とにより5速の変速歯車対が形成され、歯車26と歯車16とにより6速の変速歯車対が形成される。それぞれの変速歯車対は常時噛み合っている。空転自在の複数の歯車11〜16のうちいずれかの歯車を入力側の歯車軸10に締結すると、入力側の歯車軸10から出力側の歯車軸20に動力が伝達される。図1に示される多段変速機は、6段の変速段を有し、空転自在の歯車のうち、歯車軸10に締結される歯車を選択することにより、変速段が切り換えられる。
The first to
エンジン31のクランク軸と入力側の歯車軸10の間には、入力クラッチ32が配置され、入力クラッチ32が図示しないアクチュエータにより締結されると、エンジン31の動力は入力側の歯車軸10に伝達される。出力側の歯車軸20は中空であり、内部には前輪出力軸33が図示しない軸受を介して回転自在に組み込まれ、歯車軸20と前輪出力軸33はセンタディファレンシャル装置34により連結される。前輪出力軸33はフロントディファレンシャル装置35を介して図示しない前輪用のドライブシャフトに連結され、このドライブシャフトにより図示しない前輪が駆動される。センタディファレンシャル装置34は駆動歯車36と従動歯車37を介して後輪出力軸38に連結される。後輪出力軸38は図示しないリヤディファレンシャル装置を介して図示しない後輪用のドライブシャフトに連結され、このドライブシャフトにより図示しない後輪が駆動される。
An
入力側の歯車軸10は、軸受27a,27bにより変速機ケース17に回転自在に支持され、出力側の歯車軸20は軸受28aにより変速機ケース17に回転自在に支持され、前輪出力軸33は軸受28bにより変速機ケース17に回転自在に支持される。このように、図1は、前輪と後輪とを駆動輪とする四輪駆動用の動力伝達系を示す。
The input
入力側の歯車軸10は、図2〜図4に示されるように、中空孔40を有し、中空孔40にはシフトロッド41が装着される。シフトロッド41は、歯車軸10と一体に回転するとともに歯車軸10に対して軸方向に往復動自在であって歯車軸10に対して相対的に回動自在である。シフトロッド41を駆動することにより、複数の駆動側の歯車11〜16のうちいずれかの歯車が歯車軸10に締結される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the input
図5および図6に示されるように、歯車軸10には歯車11に対応させて小径部が形成されており、歯車11の内周面42と小径部の外周面43との間には、環状のスペース44が設けられている。環状のスペース44には、それぞれ円周方向に円弧状に伸びる3つの揺動アーム45が円周方向に等間隔を隔てて配置される。揺動アーム45にはその両側から支持部46が突出しており、図4に示されるように支持部46は歯車軸10に設けられた支持凹部47に揺動自在に装着される。他の歯車12〜16の内周面と歯車軸10の外周面43との間にもスペース44が設けられ、それぞれのスペース44には、同様に3つの揺動アーム45が配置される。ただし、それぞれの歯車12〜16の内部に設けられる揺動アーム45の数は3つに限られることなく、任意の数とすることができるが、複数の揺動アーム45を設けると、1つの揺動アーム45に加わる負荷を小さくすることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図4は歯車軸10の一部切欠き斜視図である。図4においては、図3に示された歯車14,16が取り除かれた状態で示され、歯車15,12の内側にそれぞれ配置される3つの揺動アーム45のうちの1つずつが示されている。揺動アーム45の支持部46を支持する支持凹部47が歯車軸10に設けられ、支持部46の円弧面は支持凹部47の内面に当接し、その当接部を中心に揺動自在となっている。支持部46は歯車軸10に取り付けられるスナップリング48により覆われる。スナップリング48にはブッシュ49が嵌合され、それぞれの歯車11〜16の両側面に突出して設けられたフランジ50が、ブッシュ49の外側に嵌合し、ブッシュ49はそれぞれの歯車11〜16のスラスト反力を受ける。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the
それぞれの歯車11〜16の内周面42には、図5および図6に示されるように、係合溝51が設けられ、係合溝51に入り込む係合爪52がそれぞれの揺動アーム45の先端部に径方向外方に突出している。揺動アーム45が支持部46の円弧面を中心に揺動して締結位置となると、図6に示されるように、係合爪52の先端面52aが係合溝51の係合面51aに当接し、歯車11は歯車軸10に締結されて歯車軸10の回転トルクが歯車11に伝達される。一方、揺動アーム45が、図5に示されるように、締結を解除する解除位置に揺動すると、係合爪52は係合溝51から離れて歯車11は歯車軸10に対して空転状態となる。他の歯車12〜16についても同様に、揺動アーム45が締結位置となると、歯車軸10の回転トルクが歯車に伝達され、揺動アーム45が解除位置になると、歯車は歯車軸10に対して空転状態となる。
As shown in FIGS. 5 and 6, an
シフトロッド41には、図3に示されるように、同一軸方向の位置に2つの締結突起53が設けられている。それぞれの締結突起53は、揺動アーム45の先端部と支持部46の間の部分、つまり揺動アーム45の長手方向中央部に対応している。図3において左側に符号aを付して示される締結突起53(a)は、歯車11,13,15の内側に設けられた揺動アーム45を締結位置に駆動し、右側に符号bを付して示される締結突起53(b)は、歯車12,14,16の内側に設けられた揺動アーム45を締結位置に駆動する。締結突起53(b)は締結突起53(a)に対して3つの歯車11,13,15とニュートラル位置との軸方向寸法を含めた距離だけ離れている。それぞれの締結突起53は、揺動アーム45に対応させてシフトロッド41の同一円周面に3つ設けられている。シフトロッド41は、図3に示される位置を前進限位置とすると、図1に示されるように前進限位置と後退限位置との間のストロークSの範囲で歯車軸10に対して軸方向に移動する。シフトロッド41の後退限位置は、締結突起53(b)が歯車16の内部の揺動アーム45を締結位置に駆動する位置である。
As shown in FIG. 3, the
歯車軸10には、図5および図6に示されるように、保持孔54が設けられ、保持孔54は中空孔40と外周面43とを貫通しており、保持孔54には締結ボール55が収容される。シフトロッド41により締結突起53が揺動アーム45の位置に駆動されると、図6に示されるように、シフトロッド41が締結ボール55を径方向外方に突出させて揺動アーム45は締結ボール55を介してシフトロッド41により締結位置に駆動される。図3に示されるように、シフトロッド41の外周面には案内溝56が軸方向に伸びて設けられている。案内溝56はシフトロッド41の往復動のストロークSの範囲に渡って設けられており、締結突起53は案内溝56を横切る方向に径方向に突出している。締結ボール55は、図5および図6に示されるように、揺動アーム45の数に対応させて同一円周面に3つ設けられており、案内溝56も円周方向に一定の間隔を隔てて3つ設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図6に示されるように揺動アーム45が締結位置となった状態から、図5に示されるように揺動アーム45を解除位置にまで揺動させるために、シフトロッド41には強制解除突起57が設けられている。強制解除突起57の外周面は締結突起53の外周面とほぼ同一の外径面となっている。強制解除突起57は、揺動アーム45の基端部に対応しており、締結突起53に対して円周方向にずれるとともに軸方向にもずれた位置に設けられている。したがって、図6に示されるように、揺動アーム45が締結位置となった状態のもとで、シフトロッド41を軸方向に移動させると、図5に示されるように、揺動アーム45の基端部が径方向外方となるように強制解除突起57により揺動アーム45が揺動され、揺動アーム45は解除位置となる。
In order to swing the
図5および図6に示されるように、歯車軸10には保持孔58が設けられ、保持孔58は中空孔40と外周面43とを貫通しており、保持孔58には解除ボール59が収容される。図5に示されるように、強制解除突起57が揺動アーム45の位置に軸方向に駆動されると、シフトロッド41が解除ボール59を径方向外方に突出させて揺動アーム45は解除ボール59を介してシフトロッド41により解除位置に駆動される。シフトロッド41には、締結突起53に対して円周方向にずれた位置に退避溝60が設けられている。したがって、図5に示されるように、揺動アーム45が解除位置となった状態のもとで、シフトロッド41を軸方向に移動させると、図6に示されるように解除ボール59が径方向内方に移動して退避溝60内に入り込む。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図7は揺動アーム45が歯車の係合面51aに係合した状態のもとで揺動アームから係合面51aに加わる摩擦力を示す摩擦力特性図である。揺動アーム45の係合爪52と係合溝51との係合を解除するときには、揺動アーム45の基端部に強制解除突起57から強制解除力Pが加えられる。
FIG. 7 is a friction force characteristic diagram showing a friction force applied from the swing arm to the
図7に示されるように、揺動アーム45が係合面51aに係合して歯車11が歯車軸10に締結されている状態においては、揺動アーム45にはその揺動中心Oと係合面51aとを結ぶ線状に、締結荷重Fが発生する。この締結荷重Fにより、係合面51aには垂直方向に歯面荷重Fxが加わる。したがって、図5に示されるように、揺動アーム45を解除位置に駆動するときに、揺動アーム45と歯車11との間に駆動トルクが残留していると、揺動アーム45には締結荷重Fが発生する。図7において、符号Tgは歯車の係合面51aから揺動アーム45の先端面52aに作用する残留トルクを示し、揺動アーム45の支持部46の揺動中心には残留トルクTgに対向する方向の残留トルクTaが歯車軸10から作用する。
As shown in FIG. 7, in the state where the
この状態のもとでは、締結荷重Fが作用する係合面51aに平行な方向の荷重Fyが揺動アーム45の係合を解除する解除力となり、係合面51aに垂直な方向の歯面荷重Fxが解除力Fyの抵抗となる。歯面荷重Fxが係合面51aに作用すると、揺動アーム45の先端面52aには摩擦力fが加わる。
Under this state, the load Fy in the direction parallel to the
歯面荷重Fxの方向が締結荷重Fよりも歯車の内側となるように、係合面51aの傾斜角度αが設定される。図示するように、歯面荷重Fxは締結荷重Fに対して角度θだけ、内側となっている。これにより、係合面51aの傾斜角度αは、歯面荷重Fxを締結荷重Fの外側とする場合よりも、シフトロッド41の半径方向線Rに対して開いた角度となる。歯面荷重Fxと締結荷重Fとのなす歯面荷重角度θは、さらに、係合面51aと揺動アーム45の先端面52aとの摩擦係数μに基づいて以下のように設定される。
The inclination angle α of the
解除力Fyと摩擦力fは、以下のように示される。 The release force Fy and the friction force f are expressed as follows.
Fy=F・sinθ、f=Fx・μ=F・cosθ・μ
解除力Fyを高くするには、Fy>fの条件を満たす必要がある。
Fy = F · sin θ, f = Fx · μ = F · cos θ · μ
In order to increase the release force Fy, it is necessary to satisfy the condition of Fy> f.
上記式から、F・sinθ>F・cosθ・μおよびsinθ/cosθ>μが求められ、tanθ>μの関係が求められる。したがって、θ>tan-1・μとなるように、係合面51aの角度を設定すると、残留トルクTgが揺動アーム45の先端面に加わったとしても、セルフロックを起こすことなく、揺動アーム45を解除位置に駆動することができる。このように、歯面荷重Fxの方向と、締結荷重Fの方向とのなす歯面荷重角度θが揺動アーム45の内側であって、揺動アーム45の先端面52aと係合面51aとの間の摩擦係数をμとすると、歯面荷重角度θがθ>tan-1・μとなるように係合面51aの傾斜角度αが設定される。これにより、歯車が歯車軸10に締結された締結状態から歯車を解除状態にシフトロッド41により駆動するときには、小さな強制解除力により揺動アーム45を解除状態に駆動することができ、アクチュエータを小型化することができるとともに、変速特性に優れた多段変速機が得られる。
From the above equation, F · sin θ> F · cos θ · μ and sin θ / cos θ> μ are obtained, and the relationship of tan θ> μ is obtained. Therefore, when the angle of the
図8は図3および図4に示されたシフトロッド41を駆動するためのロッド駆動機構61を示す一部切欠き斜視図であり、図9は図8の縦断面図である。
8 is a partially cutaway perspective view showing a
ロッド駆動機構61はシフトロッド41の外側に隙間を介して装着されるスリーブ62を有する。図9に示されるように、歯車軸10の中空孔40の基端部には、スプライン63aが設けられており、スリーブ62の先端部の外周面にはスプライン63aに軸方向に移動自在に噛み合うスプライン63bが設けられている。したがって、スリーブ62は歯車軸10と一体に回転するとともに歯車軸10に対して軸方向に移動自在となっている。
The
シフトロッド41の基端部外周には、2つのばね受け部材64,65が相互に対向して取り付けられ、両方のばね受け部材64,65の間には圧縮コイルばね66がばね部材として装着される。スリーブ62の内周面には、ばね受け部材64に当接する環状のストッパ67と、ばね受け部材65に当接する環状のストッパ68とが固定される。図9に示されるように、スリーブ62と同軸状にアクチュエータ71が配置される。アクチュエータ71はカップリング72を介してスリーブ62に連結され、回転状態のスリーブ62に対してカップリング72によりアクチュエータ71の往復動がスリーブ62に伝達される。
Two
スリーブ62には、図8に示されるように、カム溝73が設けられ、カム溝73内に入り込むカムピン74がシフトロッド41に固定されている。カム溝73は、スリーブ62の軸方向に伸びた軸方向部73aと、これの両端部に連なるとともに円周方向に傾斜した傾斜部73b,73cとを備えている。カムピン74がカム溝73の軸方向部73aの中央部つまり中立位置となるようにシフトロッド41に、圧縮コイルばね66のばね力が加えられる。スリーブ62がアクチュエータ71により1段の変速段に相当する基準ストロークで軸方向に駆動されると、スリーブ62の移動開始時には圧縮コイルばね66が収縮し、締結突起53により締結ボール55を介して揺動アーム45は締結位置に駆動される。
As shown in FIG. 8, the
図3は、シフトロッド41が前進限位置となった状態を示しており、このときには、全ての駆動側の歯車11〜16は歯車軸10に対して空転状態つまりニュートラル状態となっている。この状態から1速の歯車11を歯車軸10に締結するには、アクチュエータ71によりスリーブ62を1段分の基準ストロークだけ図3において右方向に駆動する。
FIG. 3 shows a state in which the
図10(A1)は、図3に示されるように、歯車11の内部の揺動アーム45が解除位置となっているときにおける締結ボール55と解除ボール59のシフトロッド41に対する位置を示す図である。この状態のもとで、アクチュエータ71によりスリーブ62を基準ストロークS0だけ軸方向に駆動すると、スリーブ62は、図10(B1)に示されるように、基準ストロークS0移動する。この移動過程においては、カムピン74はカム溝73の軸方向部73aの範囲内を軸方向に移動し、ロッド駆動機構61の圧縮コイルばね66が収縮し、シフトロッド41には軸方向にばね力が加えられる。
FIG. 10A1 is a diagram showing the positions of the
シフトロッド41にばね力が加えられると、図10(A2)に示されるように、シフトロッド41が基準ストロークS0だけ駆動され、締結ボール55が締結突起53(a)により径方向外方に押し出され、解除ボール59が退避溝60内に入り込む。これにより、図10(B2)に示されるように、カムピン74はカム溝73の軸方向部73aの軸方向の中間位置に戻され、揺動アーム45は、図6に示されるように、締結位置に駆動されて、1速の歯車11は歯車軸10に締結される。なお、図10(B1),(B2)においては、スリーブ62に形成されたカム溝73は展開された状態で示されている。また、図10(A1),(A2)においては、1つの揺動アーム45に対応させて締結ボール55と解除ボール59とが1つずつ示されており、他の締結ボール55と解除ボール59は図示省略されている。
When a spring force is applied to the
1速の歯車11が歯車軸10に締結されると、図3に示される締結突起53(b)は2速の歯車12の内部の締結ボール55に接近する。1速から2速へアップシフトするときには、同様に、アクチュエータ71によりスリーブ62をさらに基準ストロークS0だけ図3において右方向に駆動する。これにより、1速の歯車11の内部の揺動アーム45は図5に示されるように解除位置に駆動され、2速の歯車12の内部の揺動アーム45は図6に示されるように締結位置に駆動される。
When the
このように1段分の変速動作は、2速から3速、3速から4速等にアップシフトする場合も、6速から5速、5速から4速等にダウンシフトする場合も同様である。 Thus, the shift operation for one step is the same when upshifting from 2nd to 3rd, 3rd to 4th, etc., or downshifting from 6th to 5th, 5th to 4th, etc. is there.
案内溝56は、図10に示されるように、締結突起53よりも円周方向に迫り出しており、案内溝56は締結突起53に隣り合った迂回部56aを介して全体的に一直線状に連なっている。つまり全体的に迂回部56aを介して一直線状に連なった案内溝56の一部を横切るように、締結突起53が案内溝56から径方向外方に突出している。したがって、シフトロッド41を回動させて軸方向に駆動すると、締結ボール55は締結突起53を乗り上げることなく、迂回部56aを介して案内溝56に締結ボール55を転がり移動させることができる。したがって、例えば、6速から4速、あるいは6速から1速等のように、少なくとも1段分の変速を飛び越して、一気に飛ばし変速をする場合には、飛ばされる変速段の歯車の内部の揺動アーム45を図5に示される解除状態のままに維持させることができる。これにより、飛ばされる変速段の歯車内部の揺動アームは、締結位置に駆動されることなく、スムーズに飛ばし変速を行うことができ、変速特性に優れた多段変速機となる。
As shown in FIG. 10, the
図11および図12は、上述のように、飛ばし変速を行う場合における飛ばされる歯車の内部の締結ボール55と解除ボール59のシフトロッド41に対する位置関係を示す。例えば、6速から4速等に飛ばし変速によりシフトダウンする場合について説明すると、6速の歯車16が歯車軸10に締結されているときには、5速の歯車15の内部の締結ボール55と解除ボール59と締結突起53(b)の位置関係は、図11(A1)に示される通りであり、締結ボール55は案内溝56に入り込み、解除ボール59は強制解除突起57により径方向外方に突出している。
11 and 12 show the positional relationship of the
この状態のもとで、スリーブ62がダウンシフト方向に駆動されると、図11(B1)に示されるように、シフトロッド41は軸方向に駆動されることなく、カム溝73の軸方向部73aがカムピン74に沿って軸方向に移動する。スリーブ62の引き続く移動により、図11(B2)に示されるように、カム溝73の傾斜部73cにカムピン74が入り込むと、カムピン74が傾斜部73cに案内されて、シフトロッド41は、図11(A2)に示されるように、迂回部56aに連なる位置に向けて回動される。このようにシフトロッド41が回動すると、解除ボール59はシフトロッド41に対して円周方向に移動して、退避溝60の軸方向延長線の位置から離れる。カムピン74が傾斜部73cの終端部に接触した状態のもとでは、圧縮コイルばね66は最も収縮した状態となる。スリーブ62がさらに軸方向に駆動されると、図11(A3)に示されるように、締結ボール55は、締結突起53に乗り上げることなく、案内溝56の迂回部56aを通過する。これにより、締結ボール55を介して締結突起53が揺動アーム45の押し付けが回避される。
Under this state, when the
アクチュエータ71により駆動されたスリーブ62が4速の位置で停止すると、図12(B1)に示されるように、収縮した圧縮コイルばね66のばね力によりカムピン74が傾斜部73cに沿って軸方向部73aに向けて駆動される。これにより、図12(A1)に示されるように、シフトロッド41は回動されるとともに軸方向に駆動される。さらに、カムピン74はばね力により、図12(B2)に示されるように、軸方向部73aの中間位置にまで駆動される。これにより、図12(A2)に示されるように、締結ボール55は締結突起53(b)を乗り上げることなく、迂回して案内溝56に移動し、解除ボール59は退避溝60を迂回して強制解除突起57に接触した状態を維持する。したがって、6速から4速に飛ばし変速する場合には、5速の歯車15の内部の揺動アーム45はシフトロッド41が変速動作する過程においては、図5に示されるように、解除位置を維持し続ける。
When the
図13は、このように飛ばし変速する場合における締結ボール55と解除ボール59のシフトロッド41に対する迂回移動の軌跡を示す。
FIG. 13 shows the trajectory of the detour movement of the
6速から3速、2速、1速等に飛ばし変速する場合には、図11(B3)に示されるように、カムピン74が傾斜部73cの終端に当接した状態のまま、歯車軸10に締結される歯車の位置まで、一気にシフトロッド41が駆動される。このときには、飛ばされる歯車の内部の締結ボール55は迂回部56aを通過する。このように、飛ばし変速を行う場合には、飛ばされる歯車の内部の揺動アーム45は締結位置と解除位置とに開閉動作を行うことがないので、飛ばし変速を円滑に行うことができ、変速特性を向上させることができる。
When shifting from 6th speed to 3rd speed, 2nd speed, 1st speed, etc., as shown in FIG. 11 (B3), the
飛ばし変速でダウンシフトする場合には、図3および図9においてスリーブ62は左方向に駆動され、飛ばし動作はカムピン74が傾斜部73cに案内されてシフトロッド41が回動される。一方、飛ばし変速でアップシフトする場合には、スリーブ62は右方向に駆動される。このときには、飛ばし動作はカムピン74が傾斜部73bに案内されてシフトロッド41が回動される。ただし、ダウンシフトする場合にのみ飛ばし変速を行う場合には、傾斜部73cのみを設け、傾斜部73bは不要となる。
3 and FIG. 9, the
図3に示されるように、奇数段の歯車を隣り合わせて1つのグループとし、偶数段の歯車を隣り合わせて1つのグループとし、シフトロッド41に2つの締結突起53が設けられている。このように、歯車11〜16を複数のグループとして、複数の締結突起53をシフトロッド41に設けると、1つの締結突起とした場合よりも、シフトロッド41の変速ストロークを短くすることができる。上述した多段変速機は、車両用の自動変速機のみならず、手動式つまりマニュアル式の変速機としても適用することができる。
As shown in FIG. 3, the odd-numbered gears are adjacent to each other as one group, the even-numbered gears are adjacent to each other as one group, and two
図示する多段変速機においては、締結ボール55を介して締結突起53により揺動アーム45を締結位置に駆動し、揺動アーム45を解除位置に駆動するときには、解除ボール59を介して強制解除突起57により揺動アーム45を揺動するようにしている。これに対して、締結ボール55と解除ボール59を介在させることなく、揺動アーム45を直接係合突起により締結位置に駆動し、強制解除突起57により直接解除位置に駆動するようにしても良いが、そのような形態に比して、ボールを介在させることにより、ボールの転がりにより、円滑に揺動アーム45の開閉動作を行うことができる。また、図8および図9に示されるロッド駆動機構61においては、カムピン74がシフトロッド41に設けられているが、カムピン74をスリーブ62の内面にシフトロッド41に向けて突出させ、シフトロッド41にカム溝73を形成するようにしても同様に変速段の切り換えを行うことができる。つまり、カムピン74はシフトロッド41とスリーブ62の一方に設けられ、カム溝73はシフトロッド41とスリーブ62の他方に設けられる。
In the illustrated multi-stage transmission, when the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図1は四輪駆動用の動力伝達系に適用される多段変速機を示すが、前輪駆動用の多段変速機等にもこの多段変速機を適用することができる。また、駆動側の歯車が入力側の歯車軸10に空転自在に装着され、従動側の歯車が出力側の歯車軸20に固定されているが、従動側の歯車を歯車軸20に空転自在に装着し、シフトロッド41を歯車軸20に設けるようにしても良い。このように、駆動側と従動側の一方の歯車を歯車軸に固定し、他方の歯車を歯車軸に空転自在に装着することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, FIG. 1 shows a multi-stage transmission applied to a power transmission system for four-wheel drive, but the multi-stage transmission can also be applied to a multi-stage transmission for driving front wheels. Further, the drive side gear is mounted on the input
10 入力側の歯車軸
11〜16 駆動側の歯車
20 出力側の歯車軸
21〜26 従動側の歯車
32 入力クラッチ
41 シフトロッド
45 揺動アーム
46 支持部
47 支持凹部
51 係合溝
51a 係合面
52 係合爪
52a 先端面
53 締結突起
55 締結ボール
56 案内溝
56a 迂回部
57 強制解除突起
59 解除ボール
60 退避溝
61 ロッド駆動機構
62 スリーブ
66 圧縮コイルばね
71 アクチュエータ
73 カム溝
73a 軸方向部
73b,73c 傾斜部
74 カムピン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記空転自在の歯車の内部に揺動自在に装着され、前記空転自在の歯車に設けられた係合面に係合する係合爪が先端に設けられた揺動アームと、
前記歯車軸に設けられた中空孔に軸方向に往復動自在かつ回動自在に装着されるシフトロッドと、
前記シフトロッドに設けられ、前記係合爪を前記係合面に押し付けて前記空転自在の歯車を前記歯車軸に締結する締結突起と、
前記シフトロッドに設けられ、前記歯車の締結を解除するときに前記揺動アームの基端部を押し付ける強制解除突起と、を有し、
前記係合面に垂直方向に前記揺動アームから加わる歯面荷重の方向と、前記揺動アームの揺動中心と前記係合面との間に加わる締結荷重の方向とのなす歯面荷重角度θが前記揺動アームの内側であって、前記揺動アームの先端面と前記係合面との摩擦係数をμとすると、前記歯面荷重角度θは、θ>tan-1・μの条件を満たすように、前記係合面の傾斜角度が設定される、多段変速機。 An input-side gear shaft provided with a plurality of drive-side gears, and an output-side gear shaft provided with a plurality of driven-side gears that always mesh with the drive-side gears to form a transmission gear pair. One of the driving and driven gears forming the transmission gear pair is fixed to the gear shaft, the other gear is rotatably mounted on the gear shaft, and the idle gear is fastened to the gear shaft. In a multi-stage transmission that switches the gear position,
A swing arm that is swingably mounted inside the idler gear and has an engaging claw that engages with an engagement surface provided on the idler gear;
A shift rod mounted in a hollow hole provided in the gear shaft so as to be capable of reciprocating and rotating in the axial direction;
A fastening protrusion provided on the shift rod, and pressing the engaging claw against the engaging surface to fasten the free-wheeling gear to the gear shaft;
A forcible release protrusion that is provided on the shift rod and presses the base end of the swing arm when releasing the fastening of the gear;
Tooth surface load angle formed by the direction of the tooth surface load applied from the swing arm in the direction perpendicular to the engagement surface and the direction of the fastening load applied between the swing center of the swing arm and the engagement surface When θ is inside the swing arm and the friction coefficient between the tip surface of the swing arm and the engagement surface is μ, the tooth surface load angle θ is a condition of θ> tan −1 · μ. A multi-stage transmission in which an inclination angle of the engagement surface is set so as to satisfy
前記シフトロッドと前記揺動アームの長手方向中央部との間に締結ボールを配置し、
前記締結ボールが入り込む案内溝を前記シフトロッドの往復動のストロークの長さに渡って設け、
前記締結突起を前記案内溝の迂回部に円周方向に隣り合って前記案内溝を横切って前記シフトロッドに設け、
前記シフトロッドの前記強制解除突起と前記揺動アームの基端部との間に解除ボールを配置し、
前記締結突起の円周方向にずれた位置に、前記解除ボールが入り込む退避溝を前記シフトロッドに設けた、多段変速機。 The multi-stage transmission according to claim 1 or 2,
A fastening ball is disposed between the shift rod and the central portion in the longitudinal direction of the swing arm,
A guide groove into which the fastening ball enters is provided over the length of the reciprocating stroke of the shift rod,
The fastening protrusion is provided on the shift rod across the guide groove adjacent to the bypass portion of the guide groove in the circumferential direction,
A release ball is disposed between the forced release protrusion of the shift rod and a base end of the swing arm;
A multi-stage transmission in which a retraction groove into which the release ball enters is provided in the shift rod at a position shifted in a circumferential direction of the fastening protrusion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015151822A JP2017032050A (en) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Multistage transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015151822A JP2017032050A (en) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Multistage transmission |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017032050A true JP2017032050A (en) | 2017-02-09 |
Family
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| JP2015151822A Pending JP2017032050A (en) | 2015-07-31 | 2015-07-31 | Multistage transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017032050A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3372872A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-09-12 | Jürgen Karrenberg | Multi-stage powershift transmission, preferably for vehicles with foot switching |
| CN110701300A (en) * | 2019-11-08 | 2020-01-17 | 山东农富传动科技有限公司 | A new type of power transmission assembly |
-
2015
- 2015-07-31 JP JP2015151822A patent/JP2017032050A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| EP3372872A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-09-12 | Jürgen Karrenberg | Multi-stage powershift transmission, preferably for vehicles with foot switching |
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