JP3849893B2 - 歯車式変速機構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車式変速機構造に関し、特に手動操作の歯車式変速機の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジン縦置き型の車両における手動操作の歯車式変速機として、インプットシャフトとアウトプットシャフトとが同一軸線上に隣り合うようにして配置されるとともに、これら両シャフトと平行にカウンタシャフトが配置され、上記インプットシャフトおよびアウトプットシャフトと上記カウンタシャフトとに対をなして互いに噛合する複数の変速ギア対が設けられた構造のものは、一般に良く知られている。
【０００３】
かかる歯車式変速機では、まず、インプットシャフトの回転駆動力を減速ギアにより一定の減速比で減速してカウンタシャフトに伝達入力し、このカウンタシャフトに伝達された回転駆動力を各段位毎に変速比の異なる変速ギア対によってアウトプットシャフト側に伝達するタイプのものが一般的である。このタイプは、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間で減速が行われるので、「インプット・リダクションギア・タイプ」と呼ばれている。
【０００４】
ところが、このインプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合、上記減速ギアがインプットシャフト側／カウンタシャフト側ともにシャフトに固定して設けられており、例えば以下に述べるような種々の難点がある。すなわち、
▲１▼ カウンタシャフトとアウトプットシャフトの減速ギア対において、まず減速された大きな駆動トルクが入力されるため、例えば、歯幅や軸径さらにはインプットシャフトとカウンタシャフトの軸間距離などを大きく設定するなど、各ギアおよびシャフトについて強度・剛性を高く設定する必要があり、変速機の小型軽量化を図ることが困難となる。
【０００５】
▲２▼ 車両停止状態でエンジンを回転させる、所謂、アイドリング時、全ての遊転ギアがカウンタシャフトの回転に伴って空転させられる関係上、エンジンの回転変動に伴うギア騒音（所謂、アイドル歯打ち音）が大きくなる。
【０００６】
▲３▼ カウンタシャフトが上記減速ギア対によって減速されて大きなトルクで駆動され、さらに各変速ギア対でそのギア比に応じてトルク増幅されるため、例えば同期装置（シンクロメッシュ装置）を含む変速段位の切換機構に作用する慣性重量が（つまり、所謂イナーシャが）大きくなり、シフト操作力の低減を図ることが難しい。
【０００７】
このような諸問題に対して、例えばヨーロッパ特許出願第２１９２４０号に示されるように、カウンタシャフトとアウトプットシャフトとの間で減速を行う「アウトプット・リダクションギア・タイプ」のものが考えられている。
【０００８】
かかるタイプの歯車式変速機の場合には、カウンタシャフトにはインプットシャフトの回転トルクが増幅されることなく伝達されるので、各変速ギアへの入力負荷が小さくなる。また、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間に固定的な減速ギア対が介在していないので、従来のように同期装置の作動にかかる減速ギア対のギア比の影響が及ぶことはなく、同期装置に作用するイナーシャもそれだけ小さくなる。
【０００９】
また、アイドル歯打ち音についても、ニュートラル状態でカウンタシャフトが回転することがないため、アイドル歯打ち音を小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、アウトプット・リダクションギア・タイプとすることにより、従来のインプット・リダクションギア・タイプの歯車式変速機における不具合に対処することが基本的には可能となるのであるが、このアウトプット・リダクションギア・タイプの歯車式変速機においても、その実用化に際しては、様々の解決すべき技術的課題或いはより一層の改良が望まれる種々の具体的な技術事項がある。
【００１１】
その一つに、カウンタシャフトの回転速度の増大に伴って発生する諸問題がある。すなわち、従来のインプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合、カウンタシャフトはインプットシャフトとの間に設けられた減速ギア対のギア比に応じて減速され、その減速比は基本的に変速段位に関係なく一定である。つまり、この場合には、カウンタシャフトの回転数は、変速段位にかかわらず、インプットシャフトの回転数よりも低くなる。
【００１２】
ところが、上記アウトプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合には、カウンタシャフトは選択された変速段位のギア対のギア比に応じて変速され、ある程度以上の高速段位では、増速されてインプットシャフトよりも回転数が高くなる。
【００１３】
すなわち、この場合には、各変速ギア対のギア比が同じであるとすれば、一定以上の変速段位ではカウンタシャフトの回転数は、インプット・リダクションギア・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
【００１４】
このため、カウンタシャフトを如何に支持するかが問題となってくる。特に、リダクションギア対においては、インプットシャフトから入力される駆動トルクがカウンタシャフトのリダクションギアとアウトプットシャフトのリダクションギアとにより減速されるため、大きなトルクが作用し、互いのギアの歯当たりが変化しやすい構造となっている。そして、このリダクションギア対の位置関係が僅かでもスラスト方向或いはラジアル方向に変動した場合には、このリダクションギア対に偏摩耗や歯打ち音等の異音が発生したり、リダクションギア対の寿命に影響を与える虞がある。
【００１５】
こうした、アウトプットリダクションギアタイプのトランスミッションにおいて、１つの支持構造を開示したものが、文献Proc lnstn Mech Engrs 1974 vol.188 12/74(P169-187)にある。これは、インプットシャフトとアウトプットシャフトからなるメインシャフトと、カウンタシャフトとを入力側端部と減速ギア対の入力側側部と、出力側側部との３箇所で支持している。
【００１６】
これは、メインシャフトの入力側端部と減速ギア対の入力側側部とをテーパベアリングで支持し、減速ギア対の出力側側部をローラベアリングで支持している。
【００１７】
この従来技術では、確かに、減速ギアの両側部を支持するのである程度支持剛性を上げられるものの、テーパベアリングでスラスト方向に位置を確実に規定されるのは変速ギアであり、減速ギア対に対するスラスト方向の位置の規定は不十分であった。
【００１８】
本発明は上記従来技術の欠点を解消するために提案されたもので、その目的とするところは、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすいリダクションギア対の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、リダクションギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる歯車式変速機構造を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の歯車式変速機構造は、以下の構成を備える。即ち、
入力軸と、該入力軸と平行に配設されるカウンタ軸と、該入力軸と同一軸線上に配設される出力軸と、該入力軸とカウンタ軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速ギア対と、該カウンタ軸の回転を減速して該出力軸に伝達すべく該カウンタ軸と出力軸とに対をなして設けられた互いに噛合する減速ギア対と、該減速ギア対及び変速ギア対のうちのいずれかを同期装置を介して選択することにより、前記入力軸の回転を前記カウンタ軸を介して又は直接的に出力軸に伝達する歯車式変速機構造において、前記入力軸と出力軸とを、該入力軸における動力入力側の端部と前記出力軸の減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、前記カウンタ軸を、該カウンタ軸における動力入力側の端部と前記減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、該カウンタ軸と出力軸とに設けられた減速ギア対を挟むように各減速ギアの両側部をスラスト方向に傾斜するテーパ面を有するテーパベアリングで軸支させ、前記出力軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置し、前記カウンタ軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜トランスミッションの全体構造＞
先ず、本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造について説明する。図１は、本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。図２は、トランスミッションケース内の反転機構の取付位置を示す上部断面図である。
【００２２】
図１において、トランスミッション１は手動変速式の後輪駆動用マニュアルトランスミッションであり、トランスミッション１のミッションケース２内には、上下方向に平行に並ぶインプットシャフト３とカウンタシャフト４とがミッションケースに設けられた軸受５０〜５４により回転自在に軸支されている。また、インプットシャフト３の後端、即ち出力側には、インプットシャフト３と回転軸を同一とするアウトプットシャフト５が摺動自在に嵌合され、軸受け５４、５５により軸支されている。インプットシャフト３には、入力側から順に５速インプットギア６、リバースインプットギア７、１速インプットギア８、２速インプットギア９、３速インプットギア１０が設けられ、各ギア６〜１０はインプットシャフト３に一体的に形成されるか或いはスプラインにより噛合され、インプットシャフト３と共に回転する。カウンタシャフト４には、入力側から順に５速カウンタギア１２、リバースカウンタギア１３、１速カウンタギア１４、２速カウンタギア１５、３速カウンタギア１６がカウンタシャフト４に対して回転自在に設けられ、４速カウンタギア（減速入力ギア）１７がカウンタシャフト４にスプラインにより結合され、カウンタシャフト４と共に回転する。アウトプットシャフト５には、４速ドライブギア（減速出力ギア）１１が一体的に形成されるか或いはスプラインにより結合され、アウトプットシャフト５と共に回転する。
【００２３】
５速インプットギア６と５速カウンタギア１２、１速インプットギア８と１速カウンタギア１４、２速インプットギア９と２速カウンタギア１５、３速インプットギア１０と３速カウンタギア１６、４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速カウンタギア（減速入力ギア）１７は、互いに噛合しており、アウトプットシャフト５は４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速アウトプットギア（減速入力ギア）１７の噛合によりカウンタシャフト４と共に回転する。
【００２４】
一方、インプットシャフト３のリバースインプットギア７は、後述するリバースアイドルギアに噛合し、リバースアイドルギアがリバースカウンタギア１３に噛合することによってインプットシャフト３の回転を反転させてカウンタシャフト４に伝達する。
【００２５】
上述のように、このトランスミッション１は、４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速アウトプットギア（減速入力ギア）１７との噛合により、カウンタシャフト４とアウトプットシャフト５とが常時噛合しており、ある変速段が接続されることによりインプットシャフト３からカウンタシャフト４を介してアウトプットシャフト５に回転力を伝達される、即ち、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間で変速が行われて、カウンタシャフトとアウトプットシャフトとの間で減速が行われるため、所謂アウトプットリダクションタイプと呼ぶことができる。
【００２６】
カウンタシャフト４上における５速カウンタギア１２とリバースカウンタギア１３との間には、５−Ｒ変速同期装置１８がカウンタシャフト４と共に回転するようにスプラインにより結合されている。同様に、カウンタシャフト４上における１速カウンタギア１４と２速カウンタギア１６との間には、１−２変速同期装置１９がカウンタシャフト４と共に回転するようにスプラインにより結合されている。更に、インプットシャフト３上における３速インプットギア１０と４速ドライブギア（減速入力ギア）１７との間には、３−４変速同期装置２０がインプットシャフト３と共に回転するようにスプラインにより結合されている。
【００２７】
５−Ｒ変速同期装置１８、１−２変速同期装置１９は、カウンタシャフト４に噛合するクラッチハブと、このクラッチハブ８に結合し、後述するシフトフォーク３３により軸長手方向に摺動可能なスリーブを有し、スリーブは、これら同期装置１８、１９の両側に夫々配設されたカウンタギアのいずれかのギアチャンファに噛合させて、インプットシャフト３の回転を変速段のカウンタギアを介してカウンタシャフト４に伝達する。
【００２８】
特に、１−２変速同期装置１９は、シングルコーン型の５−Ｒ変速同期装置１８に比べて、シフトレバー操作時に大きな操作力を必要としない（即ち、同期容量の大きい）ダブルコーン型の同期装置である。このダブルコーン型の１−２変速同期装置１９は、図４にその１速段側のみを略示するように、カウンタシャフト４に噛合するクラッチハブ１９ａと、このクラッチハブ１９ａに噛合し、不図示のシフトフォークにより軸方向に摺動可能なスリーブ１９ｂと、クラッチハブ１９ａとスリーブ１９ｂの溝に嵌合するシンクロナイザキー１９ｆと、内面を円錐状に形成されたアウタコーン（シンクロナイザリング）１９ｃと、クラッチハブ１９ａに接合されその外面をアウタコーン１９ｃの内面と同じ角度に円錐状に形成されたインナコーン１９ｄと、被同期側ギア１９ｇを介して１速カウンタギア１４に接続されインナコーン１９ｄとアウタコーン１９ｃに挟まれて摩擦力によりクラッチハブ１９ａから駆動力が伝達される中間コーン（シンクロナイジングコーン）１９ｅとを有し、シングルコーン型に比べてシンクロナイザリング１９ｃとクラッチハブ１９ａとの間の摩擦結合面を大きくすることにより同期容量を大きくすることができるのである。
【００２９】
ミッションケース２内には、接続ロッド３３及びジョイント３２を介してシフトレバー３４からの操作力が伝達されるコントロールロッド３０が設けられている。接続ロッド３３は、シフトレバー３４に接続されており、運転者のシフトレバー操作により球状部分３３ａをピボット中心として、車両の前後方向及び左右方向に傾けることができるようにミッションケース内に支持されている。コントロールロッド３０は、インプットシャフト３の上方においてミッションケース２に摺動自在に軸支されていると共に、接続ロッド３３の左右方向（図１の紙面の法線方向）の動作によって自身の軸中心に回転自在に軸支されている。コントロールロッド３０には、下方に延びるジョイントアーム３１がそのボス部３１ａにおいて固定されている。ジョイントアーム３１は反転機構４０に係合されており、コントロールロッド３０の前後方向及び回転方向の動作を反転機構４０に伝達する。反転機構４０はミッションケース２内の左右方向に架設された支持軸４２に回転自在に軸支されると共に、支持軸４２の長手方向に沿って摺動自在に軸支される反転部材４１を有する。この反転部材４１には、ジョイントアーム３１との接続部分と支持軸４２を挟んで反対側に下方に延びるセレクトアーム４３が延設されている。支持軸４２には、軸長手方向に凹部４２ａが設けられており、図１６に示すように、ボール４１ａが圧縮コイルバネ４１ｂの付勢力により凹部４２ａに嵌合して支持軸４２の摺動に節度を持たせてある。
【００３０】
反転機構４０は、インプットシャフト３の１−２変速同期装置１９が配置されるためのスペースであってインプットシャフト３の上方側のスペース、即ち、インプットシャフト３の上方側における１速インプットギア８と２速インプットギア９の間の環状凹部３ａに配置される。これにより、トランスミッションの上下方向のレイアウト性が有利になり、例えばトランスミッションの上下方向の長さを短くすることができる。
【００３１】
図２において、反転機構４０を軸支する支持軸４２の両端は、シャフトの軸長手方向に沿って３分割されたミッションケース２のケース割り面Ｘ付近に取り付けられ、ミッションケース２内の左右方向のケース割り面Ｘ付近にボルト４５等で固定されている。反転部材４１の上面にはジョイントアーム３１に係合する開口部４１ｃが形成されている。また、反転部材４１の長手方向の両端に位置する支持軸４２の外周面には圧縮コイルバネ４４が巻装され、反転部材４１が軸に沿う左右方向に移動した際に元の位置に戻るように片側から押圧し、反転部材をニュートラル位置に保持する。
【００３２】
反転機構４０は、反転部材４１、支持軸４２、圧縮コイルバネ４４等が予め組み付けられたサブアッセンブリ状態で、ミッションケース２に組み付けられるが、このように、支持軸４２をケース割り面Ｘ付近に設けることにより、作業者の手が届く位置において組み付けが容易にできるようになっている。
【００３３】
【他の実施形態】
次に、他の実施形態のトランスミッションの構造について説明する。
【００３４】
図３は、本発明に係る他の実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【００３５】
図３に示す矢印はミッションケース２内の潤滑油の流れを示し、破線Ｌはミッションケース２内の車両搭載状態での潤滑油のオイルレベルを示している。
【００３６】
カウンタシャフト４はミッションケース２内において潤滑油に十分に浸されており、潤滑油はカウンタシャフト４における各カウンタギア１３〜１７の回転力により掻き上げられて、変速ギア対の噛み合い部分や、各シャフト３〜５及び各シャフト３〜５に対して回動自在に軸支された遊転ギアの軸受部等に供給される。
【００３７】
その他の構成については、図１と同一の部材には同一の部番を付与して説明を省略する。
【００３８】
次に、図１及び図３を参照して、本実施形態のトランスミッションの特徴点について説明する。
【００３９】
図１及び図３に示すように、同一軸線上に配置されたインプットシャフト３とアウトプットシャフト５とは、ボールベアリング５０とテーパ型ローラベアリング（ＪＩＳ規格では円錐ころ軸受）５４、５５により３箇所で軸支されている。ボールベアリング５０は、５速インプットギア６に近いインプットシャフト３の入力側端部に配置されている。テーパ型ローラベアリング５４、５５は、アウトプットシャフト５に対して４速ドライブギア１１を挟むようにその両側に配置されている。また、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、そのテーパ面の広がる方向の側面を４速ドライブギア１１に対して互いに対向させて配置されている。
【００４０】
また、カウンタシャフト４は、円筒型ローラベアリング（ＪＩＳ規格では円筒ころ軸受）５１とテーパ型ローラベアリング５２、５３により３箇所で軸支されている。円筒型ローラベアリング５１は、５速カウンタギア１２に近いカウンタシャフト４の入力側端部に配置されている。テーパ型ローラベアリング５２、５３は、カウンタシャフト４に対して４速カウンタギア１７を挟むようにその両側に配置されている。また、テーパ型ローラベアリング５２、５３は、そのテーパ面の広がる方向の側面を４速カウンタギア１７に対して互いに対向させて配置されている。
【００４１】
そして、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、４速ドライブギア１１に対して互いに対向させて配置されることによって、４速ドライブギア１１の位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用し、同様に、テーパ型ローラベアリング５２、５３は、４速カウンタギア１７に対して互いに対向させて配置されることによって、４速カウンタギア１７の位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用する。
【００４２】
従って、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすいリダクションギア対（４速ドライブギア１１と４速カウンタギア１７）の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、リダクションギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる。
【００４３】
更に、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、掻き上げられた潤滑油を、図３の矢印Ｓ１、Ｓ２に示すように、転動子が回転することにより変速ギア側やアウトプットシャフト側から４速ドライブギア１１側に導くように作用する。
【００４４】
従って、潤滑油は、４速ドライブギア１１と４速カウンタギア１７の噛み合い部分や、インプットギア３とアウトプットギア５とを回動自在に軸支する軸受部等に十分に供給され、ギア等の焼き付きを防止することができる。
【００４５】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、出力軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置したことによって、出力軸の減速ギアの位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用し、同様に、カウンタ軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置したことによって、カウンタ軸の減速ギアの位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用する。従って、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすい減速ギア対の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、減速ギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる。
【００４７】
また、テーパベアリングは、そのテーパ面の広がる方向の端面部を減速ギア対に対して互いに対向するように配置されているので、潤滑油を減速ギア側に導き易くなり減速ギア対の焼き付きを防止できる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【図２】トランスミッションケース内の反転機構の取付位置を示す上部断面図である。
【図３】本発明に係る他の実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【図４】１−２変速同期装置の１速段側の詳細構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１…トランスミッション
２…ミッションケース
３…インプットシャフト
４…カウンタシャフト
５…アウトプットシャフト
６…５速インプットギア
７…リバースインプットギア
８…１速インプットギア
９…２速インプットギア
１０…３速インプットギア
１１…４速ドライブギア
１２…５速カウンタギア
１３…リバースカウンタギア
１４…１速カウンタギア
１５…２速カウンタギア
１６…３速カウンタギア
１７…４速カウンタギア
１８…５−Ｒ変速同期装置
１９…１−２変速同期装置
２０…３−４変速同期装置
３０…コントロールロッド
３１…ジョイントアーム
３２…ジョイント
３３…接続ロッド
３４…シフトレバー
４０…反転機構
５０〜５５…軸受
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車式変速機構造に関し、特に手動操作の歯車式変速機の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジン縦置き型の車両における手動操作の歯車式変速機として、インプットシャフトとアウトプットシャフトとが同一軸線上に隣り合うようにして配置されるとともに、これら両シャフトと平行にカウンタシャフトが配置され、上記インプットシャフトおよびアウトプットシャフトと上記カウンタシャフトとに対をなして互いに噛合する複数の変速ギア対が設けられた構造のものは、一般に良く知られている。
【０００３】
かかる歯車式変速機では、まず、インプットシャフトの回転駆動力を減速ギアにより一定の減速比で減速してカウンタシャフトに伝達入力し、このカウンタシャフトに伝達された回転駆動力を各段位毎に変速比の異なる変速ギア対によってアウトプットシャフト側に伝達するタイプのものが一般的である。このタイプは、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間で減速が行われるので、「インプット・リダクションギア・タイプ」と呼ばれている。
【０００４】
ところが、このインプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合、上記減速ギアがインプットシャフト側／カウンタシャフト側ともにシャフトに固定して設けられており、例えば以下に述べるような種々の難点がある。すなわち、
▲１▼ カウンタシャフトとアウトプットシャフトの減速ギア対において、まず減速された大きな駆動トルクが入力されるため、例えば、歯幅や軸径さらにはインプットシャフトとカウンタシャフトの軸間距離などを大きく設定するなど、各ギアおよびシャフトについて強度・剛性を高く設定する必要があり、変速機の小型軽量化を図ることが困難となる。
【０００５】
▲２▼ 車両停止状態でエンジンを回転させる、所謂、アイドリング時、全ての遊転ギアがカウンタシャフトの回転に伴って空転させられる関係上、エンジンの回転変動に伴うギア騒音（所謂、アイドル歯打ち音）が大きくなる。
【０００６】
▲３▼ カウンタシャフトが上記減速ギア対によって減速されて大きなトルクで駆動され、さらに各変速ギア対でそのギア比に応じてトルク増幅されるため、例えば同期装置（シンクロメッシュ装置）を含む変速段位の切換機構に作用する慣性重量が（つまり、所謂イナーシャが）大きくなり、シフト操作力の低減を図ることが難しい。
【０００７】
このような諸問題に対して、例えばヨーロッパ特許出願第２１９２４０号に示されるように、カウンタシャフトとアウトプットシャフトとの間で減速を行う「アウトプット・リダクションギア・タイプ」のものが考えられている。
【０００８】
かかるタイプの歯車式変速機の場合には、カウンタシャフトにはインプットシャフトの回転トルクが増幅されることなく伝達されるので、各変速ギアへの入力負荷が小さくなる。また、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間に固定的な減速ギア対が介在していないので、従来のように同期装置の作動にかかる減速ギア対のギア比の影響が及ぶことはなく、同期装置に作用するイナーシャもそれだけ小さくなる。
【０００９】
また、アイドル歯打ち音についても、ニュートラル状態でカウンタシャフトが回転することがないため、アイドル歯打ち音を小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、アウトプット・リダクションギア・タイプとすることにより、従来のインプット・リダクションギア・タイプの歯車式変速機における不具合に対処することが基本的には可能となるのであるが、このアウトプット・リダクションギア・タイプの歯車式変速機においても、その実用化に際しては、様々の解決すべき技術的課題或いはより一層の改良が望まれる種々の具体的な技術事項がある。
【００１１】
その一つに、カウンタシャフトの回転速度の増大に伴って発生する諸問題がある。すなわち、従来のインプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合、カウンタシャフトはインプットシャフトとの間に設けられた減速ギア対のギア比に応じて減速され、その減速比は基本的に変速段位に関係なく一定である。つまり、この場合には、カウンタシャフトの回転数は、変速段位にかかわらず、インプットシャフトの回転数よりも低くなる。
【００１２】
ところが、上記アウトプット・リダクションギア・タイプの変速機の場合には、カウンタシャフトは選択された変速段位のギア対のギア比に応じて変速され、ある程度以上の高速段位では、増速されてインプットシャフトよりも回転数が高くなる。
【００１３】
すなわち、この場合には、各変速ギア対のギア比が同じであるとすれば、一定以上の変速段位ではカウンタシャフトの回転数は、インプット・リダクションギア・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
【００１４】
このため、カウンタシャフトを如何に支持するかが問題となってくる。特に、リダクションギア対においては、インプットシャフトから入力される駆動トルクがカウンタシャフトのリダクションギアとアウトプットシャフトのリダクションギアとにより減速されるため、大きなトルクが作用し、互いのギアの歯当たりが変化しやすい構造となっている。そして、このリダクションギア対の位置関係が僅かでもスラスト方向或いはラジアル方向に変動した場合には、このリダクションギア対に偏摩耗や歯打ち音等の異音が発生したり、リダクションギア対の寿命に影響を与える虞がある。
【００１５】
こうした、アウトプットリダクションギアタイプのトランスミッションにおいて、１つの支持構造を開示したものが、文献Proc lnstn Mech Engrs 1974 vol.188 12/74(P169-187)にある。これは、インプットシャフトとアウトプットシャフトからなるメインシャフトと、カウンタシャフトとを入力側端部と減速ギア対の入力側側部と、出力側側部との３箇所で支持している。
【００１６】
これは、メインシャフトの入力側端部と減速ギア対の入力側側部とをテーパベアリングで支持し、減速ギア対の出力側側部をローラベアリングで支持している。
【００１７】
この従来技術では、確かに、減速ギアの両側部を支持するのである程度支持剛性を上げられるものの、テーパベアリングでスラスト方向に位置を確実に規定されるのは変速ギアであり、減速ギア対に対するスラスト方向の位置の規定は不十分であった。
【００１８】
本発明は上記従来技術の欠点を解消するために提案されたもので、その目的とするところは、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすいリダクションギア対の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、リダクションギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる歯車式変速機構造を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の歯車式変速機構造は、以下の構成を備える。即ち、
入力軸と、該入力軸と平行に配設されるカウンタ軸と、該入力軸と同一軸線上に配設される出力軸と、該入力軸とカウンタ軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速ギア対と、該カウンタ軸の回転を減速して該出力軸に伝達すべく該カウンタ軸と出力軸とに対をなして設けられた互いに噛合する減速ギア対と、該減速ギア対及び変速ギア対のうちのいずれかを同期装置を介して選択することにより、前記入力軸の回転を前記カウンタ軸を介して又は直接的に出力軸に伝達する歯車式変速機構造において、前記入力軸と出力軸とを、該入力軸における動力入力側の端部と前記出力軸の減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、前記カウンタ軸を、該カウンタ軸における動力入力側の端部と前記減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、該カウンタ軸と出力軸とに設けられた減速ギア対を挟むように各減速ギアの両側部をスラスト方向に傾斜するテーパ面を有するテーパベアリングで軸支させ、前記出力軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置し、前記カウンタ軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜トランスミッションの全体構造＞
先ず、本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造について説明する。図１は、本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。図２は、トランスミッションケース内の反転機構の取付位置を示す上部断面図である。
【００２２】
図１において、トランスミッション１は手動変速式の後輪駆動用マニュアルトランスミッションであり、トランスミッション１のミッションケース２内には、上下方向に平行に並ぶインプットシャフト３とカウンタシャフト４とがミッションケースに設けられた軸受５０〜５４により回転自在に軸支されている。また、インプットシャフト３の後端、即ち出力側には、インプットシャフト３と回転軸を同一とするアウトプットシャフト５が摺動自在に嵌合され、軸受け５４、５５により軸支されている。インプットシャフト３には、入力側から順に５速インプットギア６、リバースインプットギア７、１速インプットギア８、２速インプットギア９、３速インプットギア１０が設けられ、各ギア６〜１０はインプットシャフト３に一体的に形成されるか或いはスプラインにより噛合され、インプットシャフト３と共に回転する。カウンタシャフト４には、入力側から順に５速カウンタギア１２、リバースカウンタギア１３、１速カウンタギア１４、２速カウンタギア１５、３速カウンタギア１６がカウンタシャフト４に対して回転自在に設けられ、４速カウンタギア（減速入力ギア）１７がカウンタシャフト４にスプラインにより結合され、カウンタシャフト４と共に回転する。アウトプットシャフト５には、４速ドライブギア（減速出力ギア）１１が一体的に形成されるか或いはスプラインにより結合され、アウトプットシャフト５と共に回転する。
【００２３】
５速インプットギア６と５速カウンタギア１２、１速インプットギア８と１速カウンタギア１４、２速インプットギア９と２速カウンタギア１５、３速インプットギア１０と３速カウンタギア１６、４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速カウンタギア（減速入力ギア）１７は、互いに噛合しており、アウトプットシャフト５は４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速アウトプットギア（減速入力ギア）１７の噛合によりカウンタシャフト４と共に回転する。
【００２４】
一方、インプットシャフト３のリバースインプットギア７は、後述するリバースアイドルギアに噛合し、リバースアイドルギアがリバースカウンタギア１３に噛合することによってインプットシャフト３の回転を反転させてカウンタシャフト４に伝達する。
【００２５】
上述のように、このトランスミッション１は、４速インプットギア（減速出力ギア）１１と４速アウトプットギア（減速入力ギア）１７との噛合により、カウンタシャフト４とアウトプットシャフト５とが常時噛合しており、ある変速段が接続されることによりインプットシャフト３からカウンタシャフト４を介してアウトプットシャフト５に回転力を伝達される、即ち、インプットシャフトとカウンタシャフトとの間で変速が行われて、カウンタシャフトとアウトプットシャフトとの間で減速が行われるため、所謂アウトプットリダクションタイプと呼ぶことができる。
【００２６】
カウンタシャフト４上における５速カウンタギア１２とリバースカウンタギア１３との間には、５−Ｒ変速同期装置１８がカウンタシャフト４と共に回転するようにスプラインにより結合されている。同様に、カウンタシャフト４上における１速カウンタギア１４と２速カウンタギア１６との間には、１−２変速同期装置１９がカウンタシャフト４と共に回転するようにスプラインにより結合されている。更に、インプットシャフト３上における３速インプットギア１０と４速ドライブギア（減速入力ギア）１７との間には、３−４変速同期装置２０がインプットシャフト３と共に回転するようにスプラインにより結合されている。
【００２７】
５−Ｒ変速同期装置１８、１−２変速同期装置１９は、カウンタシャフト４に噛合するクラッチハブと、このクラッチハブ８に結合し、後述するシフトフォーク３３により軸長手方向に摺動可能なスリーブを有し、スリーブは、これら同期装置１８、１９の両側に夫々配設されたカウンタギアのいずれかのギアチャンファに噛合させて、インプットシャフト３の回転を変速段のカウンタギアを介してカウンタシャフト４に伝達する。
【００２８】
特に、１−２変速同期装置１９は、シングルコーン型の５−Ｒ変速同期装置１８に比べて、シフトレバー操作時に大きな操作力を必要としない（即ち、同期容量の大きい）ダブルコーン型の同期装置である。このダブルコーン型の１−２変速同期装置１９は、図４にその１速段側のみを略示するように、カウンタシャフト４に噛合するクラッチハブ１９ａと、このクラッチハブ１９ａに噛合し、不図示のシフトフォークにより軸方向に摺動可能なスリーブ１９ｂと、クラッチハブ１９ａとスリーブ１９ｂの溝に嵌合するシンクロナイザキー１９ｆと、内面を円錐状に形成されたアウタコーン（シンクロナイザリング）１９ｃと、クラッチハブ１９ａに接合されその外面をアウタコーン１９ｃの内面と同じ角度に円錐状に形成されたインナコーン１９ｄと、被同期側ギア１９ｇを介して１速カウンタギア１４に接続されインナコーン１９ｄとアウタコーン１９ｃに挟まれて摩擦力によりクラッチハブ１９ａから駆動力が伝達される中間コーン（シンクロナイジングコーン）１９ｅとを有し、シングルコーン型に比べてシンクロナイザリング１９ｃとクラッチハブ１９ａとの間の摩擦結合面を大きくすることにより同期容量を大きくすることができるのである。
【００２９】
ミッションケース２内には、接続ロッド３３及びジョイント３２を介してシフトレバー３４からの操作力が伝達されるコントロールロッド３０が設けられている。接続ロッド３３は、シフトレバー３４に接続されており、運転者のシフトレバー操作により球状部分３３ａをピボット中心として、車両の前後方向及び左右方向に傾けることができるようにミッションケース内に支持されている。コントロールロッド３０は、インプットシャフト３の上方においてミッションケース２に摺動自在に軸支されていると共に、接続ロッド３３の左右方向（図１の紙面の法線方向）の動作によって自身の軸中心に回転自在に軸支されている。コントロールロッド３０には、下方に延びるジョイントアーム３１がそのボス部３１ａにおいて固定されている。ジョイントアーム３１は反転機構４０に係合されており、コントロールロッド３０の前後方向及び回転方向の動作を反転機構４０に伝達する。反転機構４０はミッションケース２内の左右方向に架設された支持軸４２に回転自在に軸支されると共に、支持軸４２の長手方向に沿って摺動自在に軸支される反転部材４１を有する。この反転部材４１には、ジョイントアーム３１との接続部分と支持軸４２を挟んで反対側に下方に延びるセレクトアーム４３が延設されている。支持軸４２には、軸長手方向に凹部４２ａが設けられており、図１６に示すように、ボール４１ａが圧縮コイルバネ４１ｂの付勢力により凹部４２ａに嵌合して支持軸４２の摺動に節度を持たせてある。
【００３０】
反転機構４０は、インプットシャフト３の１−２変速同期装置１９が配置されるためのスペースであってインプットシャフト３の上方側のスペース、即ち、インプットシャフト３の上方側における１速インプットギア８と２速インプットギア９の間の環状凹部３ａに配置される。これにより、トランスミッションの上下方向のレイアウト性が有利になり、例えばトランスミッションの上下方向の長さを短くすることができる。
【００３１】
図２において、反転機構４０を軸支する支持軸４２の両端は、シャフトの軸長手方向に沿って３分割されたミッションケース２のケース割り面Ｘ付近に取り付けられ、ミッションケース２内の左右方向のケース割り面Ｘ付近にボルト４５等で固定されている。反転部材４１の上面にはジョイントアーム３１に係合する開口部４１ｃが形成されている。また、反転部材４１の長手方向の両端に位置する支持軸４２の外周面には圧縮コイルバネ４４が巻装され、反転部材４１が軸に沿う左右方向に移動した際に元の位置に戻るように片側から押圧し、反転部材をニュートラル位置に保持する。
【００３２】
反転機構４０は、反転部材４１、支持軸４２、圧縮コイルバネ４４等が予め組み付けられたサブアッセンブリ状態で、ミッションケース２に組み付けられるが、このように、支持軸４２をケース割り面Ｘ付近に設けることにより、作業者の手が届く位置において組み付けが容易にできるようになっている。
【００３３】
【他の実施形態】
次に、他の実施形態のトランスミッションの構造について説明する。
【００３４】
図３は、本発明に係る他の実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【００３５】
図３に示す矢印はミッションケース２内の潤滑油の流れを示し、破線Ｌはミッションケース２内の車両搭載状態での潤滑油のオイルレベルを示している。
【００３６】
カウンタシャフト４はミッションケース２内において潤滑油に十分に浸されており、潤滑油はカウンタシャフト４における各カウンタギア１３〜１７の回転力により掻き上げられて、変速ギア対の噛み合い部分や、各シャフト３〜５及び各シャフト３〜５に対して回動自在に軸支された遊転ギアの軸受部等に供給される。
【００３７】
その他の構成については、図１と同一の部材には同一の部番を付与して説明を省略する。
【００３８】
次に、図１及び図３を参照して、本実施形態のトランスミッションの特徴点について説明する。
【００３９】
図１及び図３に示すように、同一軸線上に配置されたインプットシャフト３とアウトプットシャフト５とは、ボールベアリング５０とテーパ型ローラベアリング（ＪＩＳ規格では円錐ころ軸受）５４、５５により３箇所で軸支されている。ボールベアリング５０は、５速インプットギア６に近いインプットシャフト３の入力側端部に配置されている。テーパ型ローラベアリング５４、５５は、アウトプットシャフト５に対して４速ドライブギア１１を挟むようにその両側に配置されている。また、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、そのテーパ面の広がる方向の側面を４速ドライブギア１１に対して互いに対向させて配置されている。
【００４０】
また、カウンタシャフト４は、円筒型ローラベアリング（ＪＩＳ規格では円筒ころ軸受）５１とテーパ型ローラベアリング５２、５３により３箇所で軸支されている。円筒型ローラベアリング５１は、５速カウンタギア１２に近いカウンタシャフト４の入力側端部に配置されている。テーパ型ローラベアリング５２、５３は、カウンタシャフト４に対して４速カウンタギア１７を挟むようにその両側に配置されている。また、テーパ型ローラベアリング５２、５３は、そのテーパ面の広がる方向の側面を４速カウンタギア１７に対して互いに対向させて配置されている。
【００４１】
そして、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、４速ドライブギア１１に対して互いに対向させて配置されることによって、４速ドライブギア１１の位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用し、同様に、テーパ型ローラベアリング５２、５３は、４速カウンタギア１７に対して互いに対向させて配置されることによって、４速カウンタギア１７の位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用する。
【００４２】
従って、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすいリダクションギア対（４速ドライブギア１１と４速カウンタギア１７）の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、リダクションギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる。
【００４３】
更に、テーパ型ローラベアリング５４、５５は、掻き上げられた潤滑油を、図３の矢印Ｓ１、Ｓ２に示すように、転動子が回転することにより変速ギア側やアウトプットシャフト側から４速ドライブギア１１側に導くように作用する。
【００４４】
従って、潤滑油は、４速ドライブギア１１と４速カウンタギア１７の噛み合い部分や、インプットギア３とアウトプットギア５とを回動自在に軸支する軸受部等に十分に供給され、ギア等の焼き付きを防止することができる。
【００４５】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、出力軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置したことによって、出力軸の減速ギアの位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用し、同様に、カウンタ軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置したことによって、カウンタ軸の減速ギアの位置をスラスト方向及びラジアル方向に確実に位置決めするように作用する。従って、大きなトルクが作用して歯当たりの変化しやすい減速ギア対の位置を、スラスト方向及びラジアル方向で確実に軸支でき、減速ギアの偏摩耗や歯打ち音等の異音の発生を抑えて、寿命を向上させることができる。
【００４７】
また、テーパベアリングは、そのテーパ面の広がる方向の端面部を減速ギア対に対して互いに対向するように配置されているので、潤滑油を減速ギア側に導き易くなり減速ギア対の焼き付きを防止できる。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【図２】トランスミッションケース内の反転機構の取付位置を示す上部断面図である。
【図３】本発明に係る他の実施形態のトランスミッションの全体構造を示す側面断面図である。
【図４】１−２変速同期装置の１速段側の詳細構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１…トランスミッション
２…ミッションケース
３…インプットシャフト
４…カウンタシャフト
５…アウトプットシャフト
６…５速インプットギア
７…リバースインプットギア
８…１速インプットギア
９…２速インプットギア
１０…３速インプットギア
１１…４速ドライブギア
１２…５速カウンタギア
１３…リバースカウンタギア
１４…１速カウンタギア
１５…２速カウンタギア
１６…３速カウンタギア
１７…４速カウンタギア
１８…５−Ｒ変速同期装置
１９…１−２変速同期装置
２０…３−４変速同期装置
３０…コントロールロッド
３１…ジョイントアーム
３２…ジョイント
３３…接続ロッド
３４…シフトレバー
４０…反転機構
５０〜５５…軸受
Claims (1)
- 入力軸と、該入力軸と平行に配設されるカウンタ軸と、該入力軸と同一軸線上に配設される出力軸と、該入力軸とカウンタ軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速ギア対と、該カウンタ軸の回転を減速して該出力軸に伝達すべく該カウンタ軸と出力軸とに対をなして設けられた互いに噛合する減速ギア対と、該減速ギア対及び変速ギア対のうちのいずれかを同期装置を介して選択することにより、前記入力軸の回転を前記カウンタ軸を介して又は直接的に出力軸に伝達する歯車式変速機構造において、
前記入力軸と出力軸とを、該入力軸における動力入力側の端部と前記出力軸の減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、前記カウンタ軸を、該カウンタ軸における動力入力側の端部と前記減速ギアの両側部との３箇所で軸支させ、該カウンタ軸と出力軸とに設けられた減速ギア対を挟むように各減速ギアの両側部をスラスト方向に傾斜するテーパ面を有するテーパベアリングで軸支させ、
前記出力軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置し、
前記カウンタ軸の減速ギアの両側部に設けられたテーパベアリングを、そのテーパ面の広がる方向の側面が該減速ギアに対して互いに対向するように配置したことを特徴とする歯車式変速機構造。
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