JP2005163927A

JP2005163927A - 変速機

Info

Publication number: JP2005163927A
Application number: JP2003404432A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Saito; 憲明斉藤; Toshiji Kumagai; 利治熊谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】ギヤなどの構成部品を増やすことなく、より多くの変速段を設定することができる変速機を提供する。
【解決手段】動力源２からの駆動力を、互いに異なる複数の所定の変速比により、有段で変速するための変速機１であって、駆動力が入力される第１軸２１と、第１軸２１に平行に配置された第２，第３軸２２，２３、ならびに両者２２，２３に連結され、駆動力を出力するための第４軸２４と、両軸２２，２３との間に第１，第３ギヤ対ａ，ｃ、および第２，第４ギヤ対ｂ，ｄをそれぞれ有し、第１軸２１に設けられた第１一体ギヤＧＩ１と、これに入力される駆動力を変速するために第１一体ギヤＧＩ１を第１軸２１に選択的に接続・遮断する第１クラッチＳ１と、第１〜第４ギヤ対ａ〜ｄのいずれかを選択的に第２，第３軸２２，２３に接続・遮断する第２，第３クラッチＳ２，Ｓ３と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両などの駆動系に用いられ、動力源からの駆動力を、互いに異なる所定の複数の変速比により有段で変速する変速機に関する。

従来の変速機として、通常よりも多くの変速段数を設定したものが知られており、例えば特許文献１に開示されている。この従来の変速機は、エンジンの駆動力が入力される駆動軸と、この駆動軸にそれぞれ平行に配置された第１および第２中間軸と、第１および第２中間軸に連結され、駆動力を出力する被動軸とを備えている。また、駆動軸と第１および第２中間軸との間には、互いにギヤ比の異なる６つのギヤ対が、第１および第２中間軸には、３つの前進用の変速スリーブが、それぞれ設けられている。

このような構成によれば、３つの変速スリーブのうちの１つによって、６つのギヤ対のうちのいずれか１つを選択的に接続することにより、駆動軸と被動軸の間に駆動力の伝達経路が設定される。それにより、駆動力は、接続されたギヤ対のギヤ比に応じて変速された状態で、第１および第２中間軸の一方を介して被動軸に伝達され、出力される。

以上のように、この従来の変速機では、３つの変速スリーブが設けられた第１および第２中間軸と、両軸と駆動軸との間に６つのギヤ対を設け、３つの変速スリーブのうちの１つにより、６つのギヤ対のうちの１つを選択的に接続することによって、変速比が互いに異なる６つの伝達経路が、第１および第２中間軸に振り分けて設定される。これにより、変速機の特に各軸の軸線方向のサイズを大きくすることなく、６段の前進用の変速段を実現している。このように、通常よりも多くの変速段を有することにより、エンジンの回転数を、各変速段ごとに最適な値によりきめ細かく制御することができ、燃費を向上させることができる。

上述した特許文献１の変速機には、以下のような問題がある。すなわち、この従来の変速機では、第１および第２中間軸に伝達経路を振り分けて設定することによって変速段を多段化している。このため、このような手段によってさらに変速段数を増やしたい場合には、駆動軸、および第１または第２中間軸を延長し、これらにギヤおよび変速スリーブをさらに設けたり、別の中間軸をさらに設け、それにギヤおよび変速スリーブを設けたりすることにより、新たな伝達経路を設定する必要がある。その場合、各軸の延長や、ギヤおよび変速スリーブなどの追加により、変速機全体のサイズおよび重量が増加してしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ギヤなどの構成部品を増やすことなく、より多くの変速段を設定することができる変速機を提供することを目的としている。

特開平６−７４３０５号公報（第４，５頁、第１図）

この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明は、動力源（実施形態における（以下、本項において同じ）エンジン２）からの駆動力を、互いに異なる複数の所定の変速比により、有段で変速するための変速機１であって、動力源に連結され、駆動力が入力される第１軸２１と、第１軸２１にそれぞれ平行に配置された第２軸２２および第３軸２３と、第１軸２１と平行に設けられ、駆動力を出力するための第４軸２４と、第１軸２１にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、第１および第２ギヤＧ１，Ｇ２を一体に有する第１一体ギヤＧＩ１、ならびに第３ギヤＧ３と、第２軸２２にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、第３ギヤＧ３に噛み合う第４ギヤＧ４および第２ギヤＧ２に噛み合う第５ギヤＧ５を一体に有する第２一体ギヤＧＩ２、ならびに第１ギヤＧ１に噛み合う第６ギヤＧ６と、第３軸２３にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、第１ギヤＧ１に噛み合う第７ギヤＧ７、および第２ギヤＧ２に噛み合う第８ギヤＧ８と、第２軸２２に同軸状かつ一体に設けられた第９ギヤＧ９と、第３軸２３に同軸状かつ一体に設けられた第１０ギヤＧ１０と、第９および第１０ギヤＧ９，Ｇ１０の双方に噛み合う第１１ギヤＧ１１と、駆動力を、所定の複数の変速比のいずれか１つで変速するために、第１一体ギヤＧＩ１および第３ギヤＧ３の一方を第１軸２１に、第２一体ギヤＧＩ２および第６ギヤＧ６の一方を第２軸２２に、第７ギヤＧ７および第８ギヤＧ８の一方を第３軸２３に、それぞれ選択的に接続・遮断する第１〜第３クラッチ（第１〜第３シンクロメッシュＳ１〜Ｓ３）と、を備えている。

この変速機では、例えば内燃機関などの動力源からの駆動力は、まず、動力源に連結された第１軸に入力される。その際、第１〜第３クラッチにより、第１〜第３軸に回転自在に設けられたいずれかのギヤまたは一体ギヤを、これらが設けられた軸に選択的に接続・遮断することによって、変速比が互いに異なる複数の伝達経路のうちのいずれか１つが設定される。それにより、駆動力は、第１軸から、第２および第３軸の一方または双方を介して、設定された伝達経路の変速比に応じて変速された状態で、第９ギヤおよび第１０ギヤの双方に噛み合う第１１ギヤを介し、これと同軸状の第４軸から出力される。

第１〜第３クラッチによる各ギヤおよび一体ギヤの接続・遮断状態と、それにより設定される駆動力の伝達経路との関係は、次のとおりである。
（１）第１クラッチにより、第３ギヤを第１軸に接続
第２クラッチにより、第６ギヤを第２軸に接続
第１軸→第３ギヤ→第２一体ギヤ（第４ギヤ→第５ギヤ）→第１一体ギヤ（第２ギヤ→第１ギヤ）→第６ギヤ→第２軸→第９ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（２）第１クラッチにより、第３ギヤを第１軸に接続
第３クラッチにより、第７ギヤを第３軸に接続
第１軸→第３ギヤ→第２一体ギヤ（第４ギヤ→第５ギヤ）→第１一体ギヤ（第２ギヤ→第１ギヤ）→第７ギヤ→第３軸→第１０ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（３）第１クラッチにより、第３ギヤを第１軸に接続
第２クラッチにより、第２一体ギヤを第２軸に接続
第１軸→第３ギヤ→第２一体ギヤ（第４ギヤ）→第２軸→第９ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（４）第１クラッチにより、第３ギヤを第１軸に接続
第３クラッチにより、第８ギヤを第３軸に接続
第１軸→第３ギヤ→第２一体ギヤ（第４ギヤ→第５ギヤ）→第１一体ギヤ（第２ギヤ）→第８ギヤ→第３軸→第１０ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（５）第１クラッチにより、第１一体ギヤを第１軸に接続
第２クラッチにより、第６ギヤを第２軸に接続
第１軸→第１一体ギヤ（第１ギヤ）→第６ギヤ→第２軸→第９ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（６）第１クラッチにより、第１一体ギヤを第１軸に接続
第３クラッチにより、第７ギヤを第３軸に接続
第１軸→第１一体ギヤ（第１ギヤ）→第７ギヤ→第３軸→第１０ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（７）第１クラッチにより、第１一体ギヤを第１軸に接続
第２クラッチにより、第２一体ギヤを第２軸に接続
第１軸→第１一体ギヤ（第２ギヤ）→第２一体ギヤ（第５ギヤ）→第２軸→第９ギヤ→第１１ギヤ→第４軸
（８）第１クラッチにより、第１一体ギヤを第１軸に接続
第３クラッチにより、第８ギヤを第３軸に接続
第１軸→第１一体ギヤ（第２ギヤ）→第８ギヤ→第３軸→第１０ギヤ→第１１ギヤ→第４軸

以上から明らかなように、計９個のギヤと一体ギヤ、および３つのクラッチにより、変速比が互いに異なる計８つの駆動力の伝達経路を、第１軸と第４軸の間に設定することができる。すなわち、従来では、駆動軸と中間軸の間に、変速段数分のギヤ対を設け、駆動力を伝達させるギヤ対を、変速段ごとに切り換えることのみによって、変速段を多段化している。これに対し、請求項１の変速機では、基本的には、複数のギヤが一体に設けられた第１一体ギヤと、第２および第３軸との間に複数のギヤ対を設け、駆動力を伝達させるギヤ対を、変速段ごとに切り換えることと、第１一体ギヤに入力される駆動力を、設定すべき変速段に応じて、あらかじめ変速するか否かを切り換えることを、組み合わせることによって、変速段を多段化している。それにより、最小限の構成で、変速段を従来よりも多段化できるので、サイズおよび重量を増加させることなく、また、コストを増加させることなく、８段以上の変速段を有する変速機を得ることができる。また、この変速機では、駆動力を、前述した従来の変速機よりも多くの８段以上の変速比で変速できるので、動力源が、例えば内燃機関である場合、その回転数を、各変速段ごとに最適な値によりきめ細かく制御することができ、それにより、燃費をより向上させることができる。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の変速機１において、第３軸２３に同軸状かつ回転自在に設けられた第１２ギヤＧ１２と、第２一体ギヤＧＩ２に一体に設けられ、第１２ギヤＧ１２に噛み合う第１３ギヤＧ１３と、第１２ギヤＧ１２を、第３軸２３に接続・遮断する後進用の第４クラッチ（第４シンクロメッシュＳ４）と、をさらに備えていることを特徴とする。

この変速機によれば、前述した請求項１の変速機に第１２ギヤなどが付加されているので、次に示すような駆動力の新たな伝達経路が設定される。その場合の各ギヤおよび一体ギヤの接続・遮断状態と、それにより設定される駆動力の伝達経路との関係は、次のとおりである。
第１クラッチにより、第３ギヤを第１軸に接続
第４クラッチにより、第１２ギヤを第３軸に接続
第１軸→第３ギヤ→第２一体ギヤ（第４ギヤ→第１３ギヤ）→第１２ギヤ→第３軸→第１０ギヤ→第１１ギヤ→第４軸

このような伝達経路によって伝達される駆動力は、前述した８段の変速段とは逆の回転方向で出力される。したがって、前述した請求項１の変速機に、２つのギヤおよび１つのクラッチを追加するだけで、例えば車両に搭載した場合、サイズおよび重量を大きく増加させることなく、出力される駆動力の回転方向が、前述した８段の変速段とは逆の後進用の変速段を設定することができる。

本発明による変速機を含む車両の動力伝達系の概略構成を示す図である。図１の変速機の各ギヤ対のギヤ比の一例を示す表である。図１の変速機のシンクロメッシュの構成を示す部分縦断面図である。シンクロメッシュの動作を説明するための図である。図１の変速機の変速段を、第１速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第２速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第３速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第４速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第５速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第６速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第７速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、第８速に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の変速段を、後進に設定したときの駆動力の伝達経路を示す図である。図１の変速機の各変速段の変速比および公比の一例を示す表である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る変速機１について説明する。図１は、変速機１を含む車両の動力伝達系の概略構成を示している。この車両は、運転者がシフトレバー（図示せず）を操作することによって変速段を設定するＭＴ車である。また、この車両の動力伝達系は、エンジン２（動力源）、メインクラッチ５および変速機１などによって構成されていて、エンジン２は、そのクランクシャフト２ａを介してメインクラッチ５に連結されている。

メインクラッチ５は、エンジン２のクランクシャフト２ａに連結されたフライホイール２ｂと変速機１との間に配置されており、エンジン２側から順に、フリクションディスク７、プレッシャディスク８およびダイヤフラムスプリング９を備えている。フリクションディスク７は、後述する変速機１の第１軸２１に摺動自在に支持されている。ダイヤフラムスプリング９の中央部はクラッチカバー１０に支持され、内端部はレリーズベアリング１１に連結されている。また、ダイヤフラムスプリング９の外端部は、プレッシャディスク８に当接し、これをフリクションディスク７側に付勢している。レリーズベアリング１１には、レリーズフォーク１２が連結され、このレリーズフォーク１２は、その中間部で支点１２ａに回動自在に支持されるとともに、他端部には、メインアクチュエータ１３が連結されている。このメインアクチュエータ１３は、油圧式または電気式のものであり、その動作は、運転者によるクラッチペダル（図示せず）の踏込みなどに応じて制御される。

以上の構成により、メインアクチュエータ１３が作動していない状態では、ダイヤフラムスプリング９の付勢力により、フリクションディスク７がプレッシャディスク８とフライホイール２ｂとの間に挟持される。これにより、変速機１の第１軸２１がフリクションディスク７およびフライホイール２ｂを介して、エンジン２のクランク軸２ａに接続され、メインクラッチ５は接続状態となる。一方、メインアクチュエータ１３が作動すると、レリーズフォーク１２が支点１２ａを中心として、同図の反時計方向に回動するのに伴い、レリーズベアリング１１がダイヤフラムスプリング９を押圧し、プレッシャディスク８から離れるように弾性変形させる。これにより、フリクションディスク７の挟持が解かれることで、変速機１の入力軸２１とエンジン２のクランク軸２ａとの間が遮断され、メインクラッチ５は遮断状態になる。

次いで、変速機１の構成について説明する。この変速機１は、メインクラッチ５を介して入力されたエンジン２の駆動力を、互いに異なる所定の変速比を有する複数の変速段のうちのいずれかによって変速して出力するものである。また、この変速機１は、自動変速機タイプのものであり、運転者によって操作されるシフトレバーのシフト位置などに応じて、後述する第１〜第４シンクロメッシュＳ１〜Ｓ４に連結された油圧式または電気式の変速アクチュエータ（図示せず）を制御することによって、変速段が設定される。

この変速機１は、エンジン２からの駆動力が入力される前記第１軸２１、駆動力を出力する第４軸２４、および第２軸２２と第３軸２３を備えており、これらの第１〜第４軸２１〜２４は、互いに平行に設けられている。また、第２および第３軸２２，２３は、それぞれの両端部において、軸受け（図示せず）を介して回転自在に支持されている。

第１軸２１には、エンジン２側から順に、第１一体ギヤＧＩ１および第３ギヤＧ３が、それぞれ同軸状かつ回転自在に設けられている。第１一体ギヤＧＩ１には、第１軸２１に通された管状の軸部と、この軸部に同軸状かつ一体に設けられた第１および第２ギヤＧ１，Ｇ２を有しており、両ギヤＧ１、Ｇ２は、エンジン２側から順に第１軸２１の軸線方向（以下、単に「軸線方向」という）に所定の間隔を隔てて配置されている。第1一体ギヤＧＩ１は、その軸部に第１軸２１が通されていることにより、第１軸２１に対して回転自在になっている。

第２軸２２には、エンジン２側から順に、第９ギヤＧ９、第６ギヤＧ６、および第２一体ギヤＧＩ２が、それぞれ同軸状に設けられている。これらは、第２軸２２に対し、第９ギヤＧ９は一体になっており、第６ギヤＧ６および第２一体ギヤＧＩ２は、それぞれ回転自在になっている。また、第２一体ギヤＧＩ２は、第２軸２２に通された管状の軸部と、この軸部に互いに同軸状かつ一体に設けられた第５ギヤＧ５、第１３ギヤＧ１３および第４ギヤＧ４を有しており、これら３つのギヤＧ５、Ｇ１３、Ｇ４は、エンジン２側から順に軸線方向に所定の間隔を隔てて配置されている。第２一体ギヤＧＩ２は、その軸部に第２軸２２が通されていることにより、第２軸２２に対して回転自在になっている。

また、第６ギヤＧ６は、第１一体ギヤＧＩ１の第１ギヤＧ１に噛み合っており、両ギヤＧ１，Ｇ６によって、第１ギヤ対ａが構成されている。また、第５ギヤＧ５は、同じく第１一体ギヤＧＩ１の第２ギヤＧ２に噛み合っており、両ギヤＧ２，Ｇ５によって、第３ギヤ対ｃが構成されている。また、第４ギヤＧ４は、第１軸２１の第３ギヤＧ３に噛み合っており、両ギヤＧ３，Ｇ４によって、第５ギヤ対ｅが構成されている。

第３軸２３には、エンジン２側から順に、第１０ギヤＧ１０、第７ギヤＧ７、第８ギヤＧ８および第１２ギヤＧ１２が、それぞれ同軸状に設けられている。第１０ギヤＧ１０は、第３軸２３に一体になっており、他の３つのギヤＧ７、Ｇ８、Ｇ１２はそれぞれ、第３軸２３に対して回転自在になっている。また、第７ギヤＧ７は、第１一体ギヤＧＩ１の第１ギヤＧ１に噛み合っており、両ギヤＧ１，Ｇ７によって第２ギヤ対ｂが構成されている。また、第８ギヤＧ８は同じく第１一体ギヤＧＩ１の第２ギヤＧ２に噛み合っており、両ギヤＧ２，Ｇ８によって、第４ギヤ対ｄが構成されている。また、第１２ギヤＧ１２は、第２一体ギヤＧＩ２の第１３ギヤＧ１３に噛み合っており、両ギヤＧ１２，Ｇ１３によって、第８ギヤ対ｈが構成されている。

一方、第４軸２４には、ディファレンシャル２７が設けられており、このディファレンシャル２７は、第４軸２４と同軸状の第１１ギヤＧ１１を有している。前述した第１軸２１の第９ギヤＧ９および第２軸２２の第１０ギヤＧ１０は、ともに第１１ギヤＧ１１に噛み合っており、第１０および第１１ギヤＧ１０，Ｇ１１によって第６ギヤ対ｆが、第９および第１１ギヤＧ９，Ｇ１１によって第７ギヤ対ｇが、それぞれ構成されている。また、前述したように、変速機１によって変速された駆動力は、この第４軸２４から出力され、最終的には、これに連結された駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。

第１〜第８ギヤ対ａ〜ｈのギヤ比は、図２の表に示すように設定されている。例えば、第１ギヤ対ａにおいては、駆動力が第１ギヤＧ１から第６ギヤＧ６に、伝達される際の両ギヤＧ１，Ｇ６の回転数の比（Ｇ１の回転数／Ｇ６の回転数）は、約１．３２である。第２〜第８ギヤ対ｂ〜ｈのギヤ比は、それぞれ、０．９、０．８、０．５５、２．１、４．５、３．９３、１．４に設定されている。

なお、図１においては、図示の便宜上、第１０ギヤＧ１０と第１１ギヤＧ１１、および第１２ギヤＧ１２と第１３ギヤＧ１３は、それぞれ互いに離れた状態で描かれているが、実際は、前述したように互いに噛み合っている（図１においては破線により図示）。

第１軸２１の第１一体ギヤＧＩ１と第３ギヤＧ３の間には、第１シンクロメッシュＳ１（第１クラッチ）が、第２軸２２の第６ギヤＧ６と第２一体ギヤＧＩ２の間には、第２シンクロメッシュＳ２（第２クラッチ）が、第３軸２３の第７ギヤＧ７と第８ギヤＧ８の間には、第３シンクロメッシュＳ３（第３クラッチ）が、それぞれ設けられている。これらの第１〜第３シンクロメッシュＳ１〜Ｓ３は、互いに変速比が異なる前進用の複数の伝達経路のいずれか１つを選択的に設定するためのものである。また、第３軸２３の第１２ギヤＧ１２のエンジン２と反対側には、後進用の変速段を設定するための第４シンクロメッシュＳ４（第４クラッチ）が設けられている。

これらの第１〜第４シンクロメッシュＳ１〜Ｓ４は、周知のものであり、互いに同じ構成を有している。また、第１〜第３シンクロメッシュＳ１〜Ｓ３は、各２つのギヤの間で左右対称に構成されており、第４シンクロメッシュＳ４は、エンジン２側のみの構成である。以下、これらを代表して、第１シンクロメッシュＳ１の第１一体ギヤＧＩ１側の構成および動作を中心として、図３および図４を参照しながら説明する。

図３に示すように、第１シンクロメッシュＳ１は、第１軸２１にスプライン結合され、外周面に軸線方向に延びる多数のスプライン歯５１ａを有するハブ５１と、内周面に多数のスプライン歯５２ａを有し、スプライン歯５１ａとの噛合いによって、ハブ５１に対して軸線方向に摺動自在の環状のスリーブ５２と、ハブ５１の軸線方向の端面に形成された凹部５１ｂに収容されたブロッキングリング５３と、ブロッキングリング５３の外周面に配置されたシンクロスプリング５４などを備えている。

スリーブ５２の外周面には、シフトフォーク５５が嵌合しており、このシフトフォーク５５を、これに連結された変速アクチュエータで駆動することによって、スリーブ５２がハブ５１に対して軸線方向に駆動される。スリーブ５２の一部のスプライン歯５２ａの軸線方向端部には、半径方向内方に突出する凸部５２ｂが形成されており、凸部５２ｂの下面には、第１および第２傾斜面５２ｃ、５２ｄが、外側から順に連続するように形成されている。

ブロッキングリング５３は、半径方向外側および内側に配置されたアウターリング５６およびインナーリング５７と、両リング５６、５７間に配置されたテーパコーン５８で構成されている。アウターリング５６およびインナーリング５７は、それぞれに形成した係止片５６ａ、５７ａ同士の係合によって、相対回転不能に係止されている。テーパコーン５８の外周面および内周面はそれぞれテーパ面５８ａ、５８ｂになっており、アウターリング５６の内周面およびインナーリング５７の外周面にそれぞれ回転自在に接している。

アウターリング５６の軸線方向端部には、半径方向外方に突出する多数のドグ歯５６ｂ（図４参照）が形成され、これらのドグ歯５６ｂに臨む第１一体ギヤＧＩ１の端部にも、多数のドグ歯５９ａ（図４参照）が形成されていて、これらのドグ歯５６ｂ、５９ａにスリーブ５２のスプライン歯５２ａが噛合い可能になっている。また、図４に示すように、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの端部には斜面部５２ｅが形成されており、アウターリング５６のドグ歯５６ｂおよび第１一体ギヤＧＩ１のドグ歯５９ａの端部には、斜面部５２ｅが当接可能な斜面部５６ｃ、５９ｂがそれぞれ形成されている。さらに、テーパコーン５８には軸線方向外方に突出する凸部５８ｃが形成されており、この凸部５８ｃが、第１一体ギヤＧＩ１に形成された凹部５９ｃに緩く係合している。

シンクロスプリング５４は、アウターリング５６の外周面に周方向に間隔を隔てて形成した複数のスプリング支持部（図示せず）に支持されている。図３に示すように、スリーブ５２がニュートラル位置にあるときには、シンクロスプリング５４は、アウターリング５６のドグ歯５６ｂと、ハブ５１の軸線方向の端面と、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの軸線方向端部とに取り囲まれた状態になっている。

以上の構成によれば、スリーブ５２が図３に示すニュートラル位置にあるときには、そのスプライン歯５２ａの凸部５２ｂがシンクロスプリング５４に接していない状態にあることで、シンクロスプリング５４のばね力がアウターリング５６に作用しないため、ブロッキングリング５３のアウターリング５６およびインナーリング５７とテーパコーン５８とは、相対回転可能な状態にある。したがって、アウターリング５６およびインナーリング５７はハブ５１と一体に回転する一方、テーパコーン５８は第１一体ギヤＧＩ１と一体に回転するため、スリーブ５２にしたがって第１軸２１と第１一体ギヤＧＩ１との同期動作は生じない（図４（ａ））。

この状態から、スリーブ５２を、変速アクチュエータによりシフトフォーク５５を介して第１一体ギヤＧＩ１側へ摺動させると、スリーブ５２の第１斜面部５２ｃが、シンクロスプリング５４を介して、ブロッキングリング５３のアウターリング５６を第１一体ギヤＧＩ１側に押圧し、移動させる。また、スリーブ５２のスプライン歯５２ａの斜面部５２ｅが、アウターリング５６のドグ歯５６ｂの斜面部５６ｃに押圧された状態になる（同図（ｂ））ことで、ブロッキングリング５３のアウターリング５６およびインナーリング５７と、テーパコーン５８との間に大きな摩擦力が発生する。この状態で、第１軸２１と第１一体ギヤＧＩ１との同期動作がなされる。

そして、この同期動作が終了すると、両者２１，ＧＩ１の回転差が無くなることで、両者２１，ＧＩ１が同期し、ブロッキングリング５３がスリーブ５２の移動に抵抗する力が減少しまたは無くなり、スリーブ５２のスプライン歯５２ａはアウターリング５６のドグ歯５６ｂ、５６ｂ間に移動し（同図（ｂ）破線）、さらに第１一体ギヤＧＩ１のドグ歯５９ａの斜面部５９ｂに当たった（同図（ｃ））後、ドグ歯５９ａ、５９ａ間に噛み合う（同図（ｄ））。これにより、第１一体ギヤＧＩ１が第１軸２１と完全に一体化される。

一方、図示しないが、スリーブ５２を第３ギヤＧ３側（図３の左側）へ摺動させると、上記とまったく同じ動作により、スリーブ５２のスプライン歯５２ａが、同期動作の後、第３ギヤＧ３のドグ歯５９ａに噛み合う。これにより、第３ギヤＧ３が第１軸２１と完全に一体化される。また、スリーブ５２がニュートラル位置に位置しているときには、第１一体ギヤＧＩ１および第３ギヤＧ３と、第１軸２１とは、いずれも遮断状態になる。

次いで、上記構成の変速機１の変速動作について説明する。図５〜１３に示すように、上述した第１〜第４シンクロメッシュＳ１〜Ｓ４によって設定される変速段ごとの各ギヤおよび一体ギヤの接続・遮断状態と、それにより設定される駆動力の伝達経路との関係は、次のとおりである。
第１速（図５）
第１シンクロメッシュＳ１により、第３ギヤＧ３を第１軸２１に接続
第２シンクロメッシュＳ２により、第６ギヤＧ６を第２軸２２に接続
第１軸２１→第３ギヤＧ３→第２一体ギヤＧＩ２（第４ギヤＧ４→第５ギヤＧ５）→第
１一体ギヤＧＩ１（第２ギヤＧ２→第１ギヤＧ１）→第６ギヤＧ６→第２軸２２→第９
ギヤＧ９→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第２速（図６）
第１シンクロメッシュＳ１により、第３ギヤＧ３を第１軸２１に接続
第３シンクロメッシュＳ３により、第７ギヤＧ７を第３軸２３に接続
第１軸２１→第３ギヤＧ３→第２一体ギヤＧＩ２（第４ギヤＧ４→第５ギヤＧ５）→第
１一体ギヤＧＩ１（第２ギヤＧ２→第１ギヤＧ１）→第７ギヤＧ７→第３軸２３→第１
０ギヤＧ１０→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第３速（図７）
第１シンクロメッシュＳ１により、第３ギヤＧ３を第１軸２１に接続
第２シンクロメッシュＳ２により、第２一体ギヤＧＩ２を第２軸２２に接続
第１軸２１→第３ギヤＧ３→第２一体ギヤＧＩ２（第４ギヤＧ４）→第２軸２２→第９
ギヤＧ９→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第４速（図８）
第１シンクロメッシュＳ１により、第３ギヤＧ３を第１軸２１に接続
第３シンクロメッシュＳ３により、第８ギヤＧ８を第３軸２３に接続
第１軸２１→第３ギヤＧ３→第２一体ギヤＧＩ２（第４ギヤＧ４→第５ギヤＧ５）→第
１一体ギヤＧＩ１（第２ギヤＧ２）→第８ギヤＧ８→第３軸２３→第１０ギヤＧ１０→ 第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第５速（図９）
第１シンクロメッシュＳ１により、第１一体ギヤＧＩ１を第１軸２１に接続
第２シンクロメッシュＳ２により、第６ギヤＧ６を第２軸２２に接続
第１軸２１→第１一体ギヤＧＩ１（第１ギヤＧ１）→第６ギヤＧ６→第２軸２２→第９
ギヤＧ９→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第６速（図１０）
第１シンクロメッシュＳ１により、第１一体ギヤＧＩ１を第１軸２１に接続
第３シンクロメッシュＳ３により、第７ギヤＧ７を第３軸２３に接続
第１軸２１→第１一体ギヤＧＩ１（第１ギヤＧ１）→第７ギヤＧ７→第３軸２３→第１
０ギヤＧ１０→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第７速（図１１）
第１シンクロメッシュＳ１により、第１一体ギヤＧＩ１を第１軸２１に接続
第２シンクロメッシュＳ２により、第２一体ギヤＧＩ２を第２軸２２に接続
第１軸２１→第１一体ギヤＧＩ１（第２ギヤＧ２）→第２一体ギヤＧＩ２（第５ギヤＧ
５）→第２軸２２→第９ギヤＧ９→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
第８速（図１２）
第１シンクロメッシュＳ１により、第１一体ギヤＧＩ１を第１軸２１に接続
第３シンクロメッシュＳ３により、第８ギヤＧ８を第３軸２３に接続
第１軸２１→第１一体ギヤＧＩ１（第２ギヤＧ２）→第８ギヤＧ８→第３軸２３→第１
０ギヤＧ１０→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４
後進（図１３）
第１シンクロメッシュＳ１により、第３ギヤＧ３を第１軸２１に接続
第４シンクロメッシュＳ４により、第１２ギヤＧ１２を第３軸２３に接続
第１軸２１→第３ギヤＧ３→第２一体ギヤＧＩ２（第４ギヤＧ４→第１３ギヤＧ１３）
→第１２ギヤＧ１２→第３軸２３→第１０ギヤＧ１０→第１１ギヤＧ１１→第４軸２４

図１４の表は、各変速段の第１軸２１と第４軸２４の間の変速比（Ｒ１）、および、各変速段ごとの変速比（Ｒ１_n）と、それよりも一段階低い変速段の変速比（Ｒ１_n-1）との比（Ｒ２（Ｒ１_n-1／Ｒ１_n））（以下「公比」という）の一例を示しており、例えば、変速段が第２速に設定された場合、その変速比は、約１０．６３１で、公比は１．２８１である。具体的には、第２速に設定した場合の前述した伝達経路に存在するギヤ対は、エンジン２側から順にギヤ対ｅ、ｃ、ｂおよびｆであり、駆動力が伝達される際、ギヤ対ｃにおいては、入出力の向きが前述した図２の表の場合（Ｇ２→Ｇ５）と逆になる（図６参照（Ｇ５→Ｇ２））ことから、第２速における第１軸２１と第４軸２４の間の変速比は、ｅ／ｃ・ｂｆ＝１０．６３１になる。同様にして、第１速と第３〜第８速、および後進の場合の変速比も求めることができ、それぞれ同図の表に示すように設定されている。

上述した変速機１の各ギヤおよび一体ギヤの配置と、各ギヤ対のギヤ比は、次のようにして定められている。前述したように、この変速機１では、第１軸２１の第１一体ギヤＧＩ１と、第２軸２２および第３軸２３との間に、第１〜第４ギヤ対ａ〜ｄが設けられている。また、基本的には、第２または第３シンクロメッシュＳ２，Ｓ３により、第１〜第４ギヤ対ａ〜ｄのいずれか１つを駆動力の伝達経路に設定することと、第１シンクロメッシュＳ１により、駆動力を第１一体ギヤＧＩ１に入力される前の段階で減速する場合（第１〜第４速（以下「低速段」という））と減速しない場合（第５〜第８速（以下「高速段」という））とを切り換えることの組み合わせによって、計８段の変速段を実現している。

低速側の変速段においては、高速側の変速段と比較して、第２〜第４軸２２〜２４全体として回転数が低く、伝達される駆動力は大きい。このため、駆動力が伝達される際、各ギヤを介して各軸に作用する負荷がより大きいので、低速側の変速段において伝達経路に設定されるギヤは、各軸を支持する軸受けにより近い位置に配置するのが望ましい。したがって、第１および第５速用の第１ギヤ対ａと、第２および第６速用の第２ギヤ対ｂは、第２および第３軸２２，２３の端部により近いエンジン２側にそれぞれ配置されている。

また、第１ギヤ対ａと第２ギヤ対ｂのギヤ比の比（以下「レシオ比」という）は、第１軸２１と、第２軸２２および第３軸２３との間の距離の比（以下「軸間比」という）によってほぼ定まる。これは、第１ギヤＧ１が、第１および第２ギヤ対ａ，ｂに共用されているため、レシオ比は、第６ギヤＧ６と第７ギヤＧ７の径の比によって決定されるためである。第３ギヤ対ｃおよび第４ギヤ対ｄもまた同様であり、すなわち、第１ギヤ対ａと第２ギヤ対ｂのレシオ比は、第３ギヤ対ｃと第４ギヤ対ｄのレシオ比とほぼ等しい（ａ／ｂ＝ｃ／ｄ）。

したがって、例えば第１ギヤ対ａを第１および第５速の伝達経路に設定するとした場合、第２〜第４ギヤ対ｂ〜ｄは、第２および第６速、第３および第７速、第４および第８速の伝達経路としてそれぞれ設定される。この場合、前述したように、第５速はａｇによって、第６速はｂｆによって変速比がそれぞれ設定されるので、第５速の変速比ａｇに両変速段の間の公比を乗算した値が、第６速の変速比ｂｆになる。この関係を満たすように、第１および第２ギヤ対ａ，ｂのレシオ比と、第７および第６ギヤ対ｇ，ｆのレシオ比が定められる。

また、低速段の各変速段の変速比は、第３速を除いて、対応する高速段の変速比にｅ／ｃを乗算したものであるので、ｅ／ｃにより低速段の変速比を設定できるように、すなわち高速段の各変速段の変速比を４段分、低くできるように、ｅ／ｃが設定される（ｅ／ｃ＝Ｒ２⁴）。また、前述したように、第２〜第４ギヤ対ｂ〜ｄは、第２および第６速、第３および第７速、第４および第８速の伝達経路としてそれぞれ設定されるので、第１および第２ギヤ対ａ，ｂのギヤ比は、それぞれ第３および第４ギヤ対ｃ，ｄのギヤ比に２段分の公比を乗算した値になる（ｃ／ａ＝ｄ／ｂ＝Ｒ２²）。

さらに、第６および第７ギヤ対ｆ，ｇのギヤ比は、ギヤ強度の観点から極端に大きなギヤ比に設定することはできないので、両ギヤ対ｆ，ｇのギヤ比の範囲は、ある程度、限定される。このため、第１〜第５ギヤ対ａ〜ｅのギヤ比の範囲もまた、第６および第７ギヤ対ｆ，ｇのギヤ比の範囲に応じて、ある程度、限定される。以上により、公比と、軸間比および第１〜第５ギヤ対ａ〜ｅのいずれか１つのギヤ比とをまず設定することにより、他のギヤ対のギヤ比は、上述した関係を満たすように設定される。

以上のように、本実施形態の変速機１によれば、前進用の計９個のギヤおよび一体ギヤと、第1〜第３シンクロメッシュＳ１〜Ｓ３により、変速比が互いに異なる計８つの駆動力の伝達経路を、第１軸２１と第４軸２４の間に設定することができる。すなわち、この変速機１では、基本的には、２つのギヤＧ１およびＧ２が一体に設けられた第１一体ギヤＧＩ１と、第２および第３軸２２，２３との間に第1〜第４ギヤ対ａ〜ｄを設け、駆動力を伝達させるギヤ対を、変速段ごとに切り換えることと、第１一体ギヤＧＩ１に入力される駆動力を、設定すべき変速段に応じて、第1シンクロメッシュＳ１によってあらかじめ変速するか否かを切り換えることを、組み合わせることによって、変速段を多段化している。それにより、最小限の構成で、変速段を従来よりも多段化できるので、サイズおよび重量を増加させることなく、また、コストを増加させることなく、８段の変速段を有する変速機１を得ることができる。また、この変速機１では、駆動力を、前述した従来の変速機よりも多くの計８段の変速比で変速できるので、エンジン２の回転数を、各変速段ごとに最適な値によりきめ細かく制御することができ、それにより、燃費を向上させることができる。

また、上述した前進用の構成に、第１２および第１３ギヤＧ１２，Ｇ１３と、第４シンクロメッシュＳ４とが付加されていることにより、後進用の駆動力の伝達経路が設定され、その伝達経路によって伝達される駆動力は、前述した８段の変速段とは逆の回転方向で第４軸２４から出力される。したがって、前述した前進用の構成に２つのギヤＧ１２，Ｇ１３および１つのクラッチＳ４を追加するだけで、変速機１全体のサイズおよび重量を大きく増大させることなく、後進用の変速段を設定することができる。

なお、本実施形態は、変速機１を、ＭＴ車の駆動力の伝達系に適用した例であるが、これに限定されることなく、ＡＴ車の伝達系に適用し、第１〜第４シンクロメッシュＳ１〜Ｓ４に代えて、例えば湿式多板クラッチを用いてもよい。また、実施形態は、本発明の変速機１を、車両の駆動系に適用した例であるが、これに限定されることなく、他の産業用機械、例えば、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機の駆動系にも適用可能である。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。

符号の説明

１変速機
２エンジン（動力源）
２１第１軸
２２第２軸
２３第３軸
２４第４軸
Ｇ１〜Ｇ１３第１〜第１３ギヤ
ＧＩ１第１一体ギヤ
ＧＩ２第２一体ギヤ
Ｓ１〜Ｓ４第１〜第４シンクロメッシュ（第１〜第４クラッチ）

Claims

動力源からの駆動力を、互いに異なる複数の所定の変速比により、有段で変速するための変速機であって、
前記動力源に連結され、前記駆動力が入力される第１軸と、
当該第１軸にそれぞれ平行に配置された第２軸および第３軸と、
前記第１軸と平行に設けられ、前記駆動力を出力するための第４軸と、
前記第１軸にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、第１および第２ギヤを一体に有する第１一体ギヤ、ならびに第３ギヤと、
前記第２軸にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、前記第３ギヤに噛み合う第４ギヤ、および前記第２ギヤに噛み合う第５ギヤを一体に有する第２一体ギヤ、ならびに前記第１ギヤに噛み合う第６ギヤと、
前記第３軸にそれぞれ同軸状かつ回転自在に設けられ、前記第１ギヤに噛み合う第７ギヤ、および前記第２ギヤに噛み合う第８ギヤと、
前記第２軸に同軸状かつ一体に設けられた第９ギヤと、
前記第３軸に同軸状かつ一体に設けられた第１０ギヤと、
前記第９および第１０ギヤの双方に噛み合う第１１ギヤと、
前記駆動力を、前記所定の複数の変速比のいずれか１つで変速するために、前記第１一体ギヤおよび前記第３ギヤの一方を前記第１軸に、前記第２一体ギヤおよび前記第６ギヤの一方を前記第２軸に、前記第７ギヤおよび前記第８ギヤの一方を前記第３軸に、それぞれ選択的に接続・遮断する第１〜第３クラッチと、
を備えていることを特徴とする変速機。
前記第３軸に同軸状かつ回転自在に設けられた第１２ギヤと、
前記第２一体ギヤに一体に設けられ、前記第１２ギヤに噛み合う第１３ギヤと、
前記第１２ギヤを、前記第３軸に接続・遮断する後進用の第４クラッチと、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。