JP2019007528A - transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変速機、特に、トルクを伝達する回転軸と同軸に配置されるスリーブを有し、このスリーブが軸方向に移動することによって変速段が切り替わる変速機に関する。 The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a transmission having a sleeve arranged coaxially with a rotating shaft that transmits torque, and a gear stage is switched by moving the sleeve in the axial direction.
車両に搭載される変速機には歯車伝動機構を備えるものがある。このような変速機においては、エンジン等の動力源で発生したトルクが入力されるインプットシャフトと、駆動輪へ向けてトルクが出力されるアウトプットシャフトとの間に複数の歯車対が配置されている。トルクを伝達する歯車対が切り替えられることによって変速段が切り替えられる。 Some transmissions mounted on a vehicle include a gear transmission mechanism. In such a transmission, a plurality of gear pairs are arranged between an input shaft to which torque generated by a power source such as an engine is input and an output shaft from which torque is output toward the drive wheels. . The gear position is switched by switching the gear pair that transmits torque.
一般に、トルクを伝達する歯車対の切り替えには同期装置が用いられる。同期装置の中には、例えば特許文献1に開示されるように、ハブ、スリーブ、プランジャ、シンクロナイザコーン、シンクロナイザリング等を有するものがある。スリーブが軸方向に移動することによって、変速が行われる。 Generally, a synchronizer is used to switch a gear pair that transmits torque. Some synchronizers include a hub, a sleeve, a plunger, a synchronizer cone, a synchronizer ring, and the like as disclosed in Patent Document 1, for example. Shifting is performed by moving the sleeve in the axial direction.
このような同期装置においては、通常、プランジャがスリーブの軸方向中央に位置している。そのため、スリーブがスリーブの軸方向長さの2分の1よりも長い距離を軸方向一方側に移動すると、スリーブの内面でプランジャを押さえることができなくなり、スリーブの軸方向他方側において、プランジャがスリーブの内面よりも外周側に突出してしまう。 In such a synchronizer, the plunger is usually located at the axial center of the sleeve. For this reason, if the sleeve moves to a side in the axial direction that is longer than a half of the axial length of the sleeve, the plunger cannot be pressed by the inner surface of the sleeve. It protrudes to the outer peripheral side rather than the inner surface of the sleeve.
一旦このような状態になると、スリーブの軸方向他方側端面がプランジャに引っかかるので、スリーブを軸方向他方側に移動させることができなくなる。すなわち、スリーブを移動させて変速段を切り替えることができなくなる。特許文献1に開示されている変速機においては、そのような不具合に対する対策は何ら講じられていない。 Once in this state, the end surface on the other side in the axial direction of the sleeve is caught by the plunger, so that the sleeve cannot be moved to the other side in the axial direction. That is, it becomes impossible to change the gear position by moving the sleeve. In the transmission disclosed in Patent Document 1, no countermeasure is taken against such a problem.
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、プランジャが突出するほどのスリーブの過度な軸方向移動が防止された変速機を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a transmission in which excessive axial movement of a sleeve is prevented so that a plunger protrudes.
本発明に係る変速機は、トルクを伝達する軸と同軸に配置されるスリーブと、前記スリーブの内面に押しつけられるプランジャとを有し、前記スリーブの軸方向移動によって変速比が切り替わる歯車伝動機構と、前記歯車伝動機構を収納するケースと、前記ケースの内面から前記スリーブに向けて突出し、前記プランジャが前記スリーブの内面よりも外周側に突出する前に前記スリーブに接触して前記スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部と、を備える。 A transmission according to the present invention includes a sleeve that is arranged coaxially with a shaft that transmits torque, and a plunger that is pressed against the inner surface of the sleeve, and a gear transmission mechanism that changes a gear ratio by axial movement of the sleeve; A case that houses the gear transmission mechanism, and protrudes from the inner surface of the case toward the sleeve, and contacts the sleeve before the plunger protrudes to the outer peripheral side of the inner surface of the sleeve. A sleeve movement restriction unit for restricting movement.
本発明によれば、スリーブの過度な移動によるプランジャの飛び出しが防止された変速機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a transmission in which the plunger is prevented from popping out due to excessive movement of the sleeve.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is an example and this invention is not limited by these embodiment.
図1は、本発明の一実施形態に係る変速機1の模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a transmission 1 according to an embodiment of the present invention.
変速機1は、互いに同軸に配置されたインプットシャフト111、メインシャフト112、及び、アウトプットシャフト113を備える。変速機1は、インプットシャフト111とメインシャフト112との間に主変速機120を備える。変速機1は、メインシャフト112とアウトプットシャフト113との間に、副変速機130を備える。変速機1は、副変速機130の変速段を切り替える際に用いられる同期装置140をアウトプットシャフト113の周囲に備える。
The transmission 1 includes an
主変速機120、メインシャフト112、副変速機130、及び同期装置140によって歯車伝動機構10が構成されている。変速機1は歯車伝動機構10を収納するケース20を有する。インプットシャフト111及びアウトプットシャフト113は、ケース20を貫通するように配置される。
The
なお、本明細書では、必要に応じ、インプットシャフト111が配置されている側を前方側と記載し、アウトプットシャフト113が配置されている側を後方側と記載する。
In the present specification, the side on which the
インプットシャフト111には、エンジン等の動力源で発生したトルクが入力される。インプットシャフト111は、主変速機120にトルクを伝達する。
Torque generated by a power source such as an engine is input to the
主変速機120は、いずれも図示しないカウンタシャフト、互いに噛み合う複数の歯車対、及び、1つ又は複数の同期装置等から構成される。
The
主変速機120を構成する同期装置は、インプットシャフト111、カウンタシャフト又はメインシャフト112と同軸に配置されたハブ、スリーブ、シンクロナイザコーン、シンクロナイザリング等から構成される(いずれも不図示)。スリーブが軸方向に移動することによって、変速段の切り替えが行われる。主変速機120における変速、すなわち、スリーブの軸方向移動は、車両の運転者の手動操作によって行われてもよいし、図示しない制御装置からの指令に従って自動的に行われてもよい。
The synchronizer that constitutes the
主変速機120から出力されたトルクは、メインシャフト112を介して副変速機130に伝達される。
Torque output from the
副変速機130は、遊星歯車機構によって構成される。副変速機130は、ハイ(高速)とロー(低速)の2つのレンジの何れかが達成された状態で、駆動輪へ向けてトルクを出力するアウトプットシャフト113へトルクを伝達する。
The
副変速機130は、サンギア131、複数のプラネタリギア132、リングギア133、及びキャリア134を有する。
The
サンギア131は、メインシャフト112の後方側にメインシャフト112と一体回転するように固定されている。
The
複数のプラネタリギア132は、サンギア131と噛み合うようにサンギア131の周囲に配置されている。
The plurality of
リングギア133は、プラネタリギア132と噛み合う内歯を有する。
The
キャリア134は、複数のプラネタリギア132を回転可能に支持する。キャリア134は、アウトプットシャフト113の前方側に、アウトプットシャフト113と一体回転するように設けられている。
The
同期装置140は、アウトプットシャフト113の周辺に配置されており、副変速機130の変速段を切り替えるために用いられる。図2に示されるように、同期装置140は、管部141、ハブ142、ドグギア143、ドグプレート144、スリーブ145、複数個のプランジャ146、アーム149、第1シンクロナイザリング151及び第2シンクロナイザリング152を有する。
Synchronizer 140 is disposed around
管部141は、リングギア133と一体回転するように、リングギア133の後方側に設けられている(図1参照)。管部141はアウトプットシャフト113を取り囲むと共にアウトプットシャフト113と相対回転可能とされている。
The
ハブ142は、管部141と一体回転するように管部141に固定されている。
The
ドグギア143は、アウトプットシャフト113と一体回転するように、ハブ142よりも後方側において、アウトプットシャフト113に固定されている。ドグギア143の外周面には、第1ドグ歯143Aが設けられている。
The
ドグプレート144は、ハブ142よりも前方側において、ケース20に固定されている。ドグプレート144の外周面には、第2ドグ歯144Aが設けられている。
The
スリーブ145はハブ142を取り囲むように設けられている。スリーブ145は、ハブ142に対し、相対回転不能且つ軸方向に移動可能とされている。スリーブ145の内面の軸方向中央部には、内面環状溝145Bが設けられている。また、スリーブ145の外面の軸方向中央部には、外面環状溝145Cが設けられている。なお、スリーブの詳細な構造については後述する。
The
複数個のプランジャ146は、ハブ142とスリーブ145との間に、周方向等間隔に配置されている。また、各プランジャ146に対応するように、複数個のインデックスブロック147がハブ142の外周に軸方向荷移動可能に設けられている。プランジャ146は、プランジャ146とインデックスブロック147との間に配置されたバネ148からの付勢力によって、スリーブ145の内面に押しつけられている。プランジャ146はインデックスブロック147及びバネ148と一体的に軸方向に移動することが可能とされている。
The plurality of
アーム149は、その一端がスリーブ145の外面環状溝145Cの内部に挿入されている。また、アーム149は、その他端がアーム駆動装置160(図1参照)に接続されており、アーム駆動装置160によって、アウトプットシャフト113の軸方向に動かされる。よって、アーム駆動装置160を作動させることによって、アーム149の移動を介して、スリーブ145を軸方向に移動させることができる。なお、アーム駆動装置160は、アームを駆動することができればその構造に特に制限はないが、例えば、シリンダ161と、シリンダ161内に供給される空気の圧力によって移動するピストン162とから構成される。この場合、シリンダ161の内部の両端には、ピストン162の移動範囲を制限するピストンストッパ163が設けられる。
One end of the
第1シンクロナイザリング151は、ハブ142とドグギア143との間に配置されている。第1シンクロナイザリング151は、スリーブ145及びドグギア143に対して相対回転可能且つ、軸方向に移動可能とされている。第1シンクロナイザリング151の外周面には、第3ドグ歯151Aが設けられている。第1シンクロナイザリング151は、スリーブ145が軸方向後方に移動した際、スリーブ145の回転数とドグギア143の回転数とを同期させる。
The
第2シンクロナイザリング152は、ハブ142とドグプレート144との間に配置されている。第2シンクロナイザリング152は、スリーブ145及びドグプレート144に対して相対回転可能且つ、軸方向に移動可能とされている。第2シンクロナイザリング152の外周面には、第4ドグ歯152Aが設けられている。第2シンクロナイザリング152は、スリーブ145が軸方向前方に移動した際、スリーブ145の回転数とドグプレート144の回転数とを同期させる。
The
図3は、スリーブ145の正面図、図4は図3中のIV−IV断面図である。図3及び図4に示されるように、スリーブ145の内面には、第5ドグ歯145Aが設けられている。なお、図4においては、大部分の第5ドグ歯145Aは図示が省略されている。
3 is a front view of the
スリーブ145の内面の軸方向端部から所定距離軸方向内側であって、周方向に互いに等角度で離散した複数の位置には、スリーブストッパ145Dが設けられている。本実施形態においては、周方向に均等になる位置3箇所に、スリーブストッパ145Dが設けられている。
スリーブストッパ145Dは、スリーブ145の内面から突出するブロック状の突出部であり、第5ドグ歯145Aと高さが略等しい。スリーブストッパ145Dの軸方向端面は、スリーブ145の軸方向端面よりも所定距離奥まった部分に位置している。
The
第5ドグ歯145A同士の間に第3ドグ歯151A又は第4ドグ歯152Aが進入してきた場合に、スリーブストッパ145Dは、対応する第3ドグ歯151A又は第4ドグ歯152Aの先端部と当接する。それによって、それ以上第3ドグ歯151A又は第4ドグ歯152Aが第5ドグ歯145A同士の間に進入してくることを防止することができる。すなわち、スリーブ145がそれ以上軸方向に移動することが防止される。
When the
副変速機130の変速段の切り替えは、次のように行われる。
Switching of the gear position of the
アーム駆動装置160が作動することによってアーム149が後方に移動すると、アーム149とともにスリーブ145が後方に移動する。すると、第5ドグ歯145Aが第3ドグ歯151A及び第1ドグ歯143Aと噛み合い、リングギア133とキャリア134とが一体回転する。その結果、副変速機130の状態がハイ(高速)レンジとなる。
When the
スリーブ145が後方に移動するとき、バネ148の付勢力によってプランジャ146がスリーブ145の内面に押しつけられている。よって、第5ドグ歯145Aが第3ドグ歯及び第1ドグ歯143Aと噛み合うまでスリーブ145を軸方向後方に移動させるためには、内面環状溝145B内に嵌まったプランジャ146の先端を、内面環状溝145Bの斜面を乗り越えて内面環状溝145Bの外部に排出させる必要がある。すなわち、バネ148の付勢力に打ち勝つインデックス荷重をアーム149にかける必要がある。そのようなインデックス荷重がかかることによって、第5ドグ歯145Aを第3ドグ歯151A及び第1ドグ歯143Aと、それらの回転数を同期させた状態で噛み合わせることができる。
When the
一方、アーム駆動装置160が作動することによってアーム149が前方に移動すると、アーム149とともにスリーブ145が前方に移動する。すると、第5ドグ歯145Aが第4ドグ歯152A及び第2ドグ歯144Aと噛み合い、リングギア133の回転が停止する。その結果、副変速機130の状態がロー(低速)レンジとなる。
On the other hand, when the
スリーブ145が前方に移動するとき、バネ148の付勢力によってプランジャ146がスリーブ145の内面に押しつけられている。よって、第5ドグ歯145Aが第4ドグ歯152A及び第2ドグ歯144Aと噛み合うまでスリーブ145を軸方向前方に移動させるためには、内面環状溝145B内に嵌まったプランジャ146の先端を、内面環状溝145Bの斜面を乗り越えて内面環状溝145Bの外部に排出させる必要がある。すなわち、バネ148の付勢力に打ち勝つインデックス荷重をアーム149にかける必要がある。そのようなインデックス荷重がかかることによって、第5ドグ歯145Aを第4ドグ歯152A及び第2ドグ歯144Aと、それらの回転数を同期させた状態で噛み合わせることができる。
When the
スリーブ145の軸方向移動は、スリーブストッパ145Dが第3ドグ歯151Aの軸方向前方端、又は、第4ドグ歯152Aの軸方向後方端に当接することで制限される。これらの部材の寸法と配置位置を適切に設定することによって、スリーブ145の軸方向移動距離は適切に設定される。
The axial movement of the
しかしながら、同期装置140が不調を来たし、その機能を十分に発揮できない状態となった場合、次のような不具合が生じる。
However, when the
すなわち、スリーブ145と第1シンクロナイザリング151又は第2シンクロナイザリング152との回転数差が大きいまま、第5ドグ歯145Aの先端が、第3ドグ歯151Aの先端又は第4ドグ歯152Aの先端と噛み合い始める。すると、各ドグ歯の先端が摩耗してしまう。例えば、第3ドグ歯151Aの軸方向前方の端部が摩耗すると、その分、スリーブストッパ145Dが第3ドグ歯151Aに当接するまでにスリーブ145が軸方向後方に移動できる距離が長くなる。
That is, while the rotational speed difference between the
また、第3ドグ歯151Aの軸方向前方の端部と、スリーブストッパ145Dの軸方向後方端部とが変速時に衝突する恐れが生じる。これらの部材が衝突すると、衝突部が損耗する恐れがある。第3ドグ歯151Aの軸方向前方の端部又はスリーブストッパ145Dの軸方向後方端部が損耗すると、その分、スリーブストッパ145Dが第3ドグ歯151Aに当接するまでにスリーブ145が軸方向後方に移動できる距離が長くなる。
In addition, the axially forward end of the
また、アーム149はピストン162と一体的に軸方向に移動する。よって、アーム149によって動かされるスリーブ145の軸方向の移動は、ピストン162の軸方向移動を制限するピストンストッパ163によっても制限される。したがって、仮に第3ドグ歯151Aやスリーブストッパ145Dが摩耗又は損耗しても、スリーブ145はアーム149によって過度に軸方向後方に移動しない。
The
しかしながら、各ドグ歯の側面にはテーパ部及び逆テーパ部が設けられている。すなわち、各ドグ歯は、噛み合う相手側のドグ歯が進入してくる側の端部から離れるにつれて、ある範囲(テーパ部がある部分)では周方向の幅が徐々に大きくなり、ある範囲を超えた範囲(逆テーパがある部分)では周方向の幅が徐々に小さくなる。例えば、第3ドグ歯151Aは、軸方向前方から後方に向かうにつれて、ある位置までは周方向の幅が徐々に大きくなり、ある位置を超えると周方向の幅が徐々に小さくなる。
However, a tapered portion and a reverse tapered portion are provided on the side surface of each dog tooth. That is, each dog tooth has a circumferential width that gradually increases in a certain range (a portion with a taper portion) as it moves away from the end on the side on which the mating dog tooth enters. In this range (the portion with the reverse taper), the circumferential width gradually decreases. For example, the
そして、第3ドグ歯151A又はスリーブストッパ145Dの摩耗及び損耗が原因で、スリーブ145が軸方向後方に移動できる距離が長くなるにつれて、ハイレンジ達成時に、第1ドグ歯143Aの逆テーパ部と第5ドグ歯145Aの逆テーパ部との接触部の軸方向長さが大きくなる。逆テーパ部同士の接触部の軸方向長さが大きくなるにつれて、第1ドグ歯143Aが第5ドグ歯145Aを軸方向後方に押す力が大きくなる。つまり、いわゆる吸い込み現象の効果が大きくなる。
As the distance that the
その結果、ピストンストッパ163の働きによって軸方向移動が制限されているアーム149に対して、スリーブ145が押しつけられることになる。そのため、外面環状溝145Cの軸方向端面及びアーム149が摩耗し、スリーブ145は更に軸方向後方に移動する。
As a result, the
以上説明したような現象が複合的に発生すると、スリーブストッパ145Dやピストンストッパ163があるにも関わらず、スリーブ145は過度に軸方向後方に移動してしまうこととなる。スリーブ145がその軸方向長さの2分の1よりも大きな距離移動すると、プランジャ146をスリーブ145が抑えることができなくなり、スリーブ145の軸方向前方側において、プランジャ146がスリーブ145の内面よりも外側に突出することとなる。
When the phenomenon described above occurs in a composite manner, the
このような現象が生じると、もはやスリーブ145を軸方向前方に動かすことはできなくなる。すなわち、副変速機130の変速段をハイレンジからローレンジに切り替えることができなくなる。
When such a phenomenon occurs, the
そこで、本実施形態に係る変速機1は、図5に示されるように、スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部30を有している。本実施形態におけるスリーブ移動制限部30は、ケース20を構成する第1ケース部材21と第2ケース部材22とを接続すべくケース20に固定されているボルト31の軸部先端によって構成されている。
Therefore, the transmission 1 according to the present embodiment includes a sleeve
ボルト31は、ケース20を貫通してケース20の内部にその軸部先端が突出するように、ケース20の後方端部に固定されている。よって、同期装置140に上述したような不具合が生じて、スリーブ145が過度に軸方向後方に移動しかねない状況が生じたとしても、スリーブ145の後方側から、ボルト31の軸部先端がスリーブ145に接触する。よって、プランジャ146がスリーブ145の内面よりも外周側に突出するほどスリーブ145が軸方向後方側に移動することが防止される。したがって、プランジャ146の突出が原因で副変速機130の状態をハイレンジからローレンジに変更できなくなるという現象が発生することを防止することができる。
The
また、スリーブ移動制限部30は、図6に示されるように、ケース20に固定されたピン32の先端によって構成することも可能である。この場合も、ボルト31で構成されている場合と同様に、スリーブ移動制限部30は、スリーブ145の過度な軸方向移動を制限することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the sleeve
また、スリーブ移動制限部30は、図7に示されるように、ケース20の一部であって、ケース20の内面に向けて突出した突出部33によって構成することも可能である。この場合も、ボルト31やピン32で構成されている場合と同様に、スリーブ移動制限部30は、スリーブ145の過度な軸方向移動を制限することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the sleeve
なお、これまで、スリーブ145が軸方向後方に過度に移動し、副変速機130の状態をハイレンジからローレンジに変更できなくなる現象について説明してきた。しかしながら、スリーブ移動制限部を、スリーブ145の前方側に配置することで、スリーブ145が軸方向前方に過度に移動し、副変速機130の状態をローレンジからハイレンジに変更できなくなるという現象の発生も防止することができることは勿論である。
Heretofore, the phenomenon has been described in which the
また、必要に応じて、スリーブ移動制限部30を、主変速機120を構成するスリーブの過度な軸方向移動を制限するために、主変速機120の周辺であって、主変速機120を構成するスリーブの軸方向移動を制限できる位置に設けても良い。
Further, if necessary, the sleeve
本発明によれば、スリーブの過度な移動によるプランジャの飛び出しが防止された変速機を提供することができる。よって、その産業上の利用可能性は多大である。 According to the present invention, it is possible to provide a transmission in which the plunger is prevented from popping out due to excessive movement of the sleeve. Therefore, the industrial applicability is great.
1 変速機
111 インプットシャフト
112 メインシャフト
113 アウトプットシャフト
120 主変速機
130 副変速機
131 サンギア
132 プラネタリギア
133 リングギア
134 キャリア
140 同期装置
141 管部
142 ハブ
143 ドグギア
143A 第1ドグ歯
144 ドグプレート
144A 第2ドグ歯
145 スリーブ
145A 第5ドグ歯
145B 内面環状溝
145C 外面環状溝
145D スリーブストッパ
146 プランジャ
147 インデックスブロック
148 バネ
149 アーム
151 第1シンクロナイザリング
151A 第3ドグ歯
152 第2シンクロナイザリング
152A 第4ドグ歯
160 アーム駆動装置
161 シリンダ
162 ピストン
163 ピストンストッパ
10 歯車伝動機構
20 ケース
21 第1ケース部材
22 第2ケース部材
30 スリーブ移動制限部
31 ボルト
32 ピン
33 突出部
1
Claims (4)
前記歯車伝動機構を収納するケースと、
前記ケースの内面から前記スリーブに向けて突出し、前記プランジャが前記スリーブの内面よりも外周側に突出する前に前記スリーブに接触して前記スリーブの軸方向移動を制限するスリーブ移動制限部と、
を備える変速機。 A gear transmission mechanism having a sleeve arranged coaxially with a shaft for transmitting torque, and a plunger pressed against the inner surface of the sleeve, wherein a gear ratio is switched by axial movement of the sleeve;
A case housing the gear transmission mechanism;
A sleeve movement restricting portion that projects from the inner surface of the case toward the sleeve and that restricts the axial movement of the sleeve by contacting the sleeve before the plunger projects more outward than the inner surface of the sleeve;
A transmission comprising:
請求項1に記載の変速機。 The sleeve movement restricting portion is a part of a bolt fixed to the case.
The transmission according to claim 1.
請求項1に記載の変速機。 The sleeve movement restricting portion is a part of a pin fixed to the case.
The transmission according to claim 1.
請求項1に記載の変速機。 The sleeve movement restricting portion is a part of the case;
The transmission according to claim 1.
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