JPH09317859A - 歯車式変速機構造 - Google Patents
歯車式変速機構造Info
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- JPH09317859A JPH09317859A JP8258414A JP25841496A JPH09317859A JP H09317859 A JPH09317859 A JP H09317859A JP 8258414 A JP8258414 A JP 8258414A JP 25841496 A JP25841496 A JP 25841496A JP H09317859 A JPH09317859 A JP H09317859A
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Abstract
歯車式変速機において、油面の傾斜が生じた場合でも有
効にオイル掻き上げ量を確保して良好な潤滑性が得られ
るようにする。 【解決手段】 アウトプット・リダクションギヤ・タイ
プの歯車式変速機において、3−4速切換用シンクロY
bが入力軸Si上に配設される一方、他のシンクロメッ
シュ装置Ya,Ycはカウンタ軸Sc上に配設されてお
り、このカウンタ軸上のカウンタ遊転歯車1Gc,2G
c,5Gc6Gcについて、径方向サイズが大きいもの
ほど歯車列の中央に近くなるように、各歯車が配列され
ていることを特徴とする。
Description
式変速機構造に関する。
における手動操作の歯車式変速機として、入力軸と出力
軸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、これら両軸と平行にカウンタ軸が配置され、上記
入力軸および出力軸と上記カウンタ軸とに対をなして互
いに噛合する複数の変速歯車対が設けられた構造のもの
は、一般に良く知られている。かかる歯車式変速機で
は、まず、入力軸の回転駆動力を減速歯車により一定の
減速比で減速してカウンタ軸に伝達入力し、このカウン
タ軸に伝達された回転駆動力を各段位毎に変速比の異な
る変速歯車対によって出力軸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、入力軸(インプットシ
ャフト)とカウンタ軸との間で減速が行われるので、
「インプット・リダクションギヤ・タイプ」と呼ばれて
いる。
ギヤ・タイプの変速機の場合、上記減速歯車が入力軸側
/カウンタ軸側ともに軸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、 カウンタ軸と出力軸の変速歯車対において、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入力軸とカウンタ軸の軸間距離など
を大きく設定するなど、各歯車および軸について強度・
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。 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、全ての遊転歯車がカウンタ軸の回転に伴っ
て空転させられる関係上、エンジンの回転変動に伴う歯
車騒音(所謂、アイドル歯打ち音)が大きくなる。 カウンタ軸が上記減速歯車対によって減速されて大
きなトルクで駆動され、さらに各変速歯車対でそのギヤ
比に応じてトルク増幅されるため、例えばシンクロメッ
シュ機構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。
ッパ特許出願第219240号(以下、これを従来技術
1という)に示されるように、カウンタ軸と出力軸(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・リダクションギヤ・タイプ」のものが考えられてい
る。かかるタイプの歯車式変速機の場合には、カウンタ
軸には入力軸の回転トルクが増幅されることなく伝達さ
れるので、各変速歯車への入力負荷が小さくなる。ま
た、入力軸とカウンタ軸との間に固定的な減速歯車対が
介在していないので、従来のようにシンクロメッシュ装
置の作動にかかる減速歯車対のギヤ比の影響が及ぶこと
はなく、シンクロメッシュ装置に作用するイナーシャも
それだけ小さくなる。更に、上記従来技術1の場合に
は、変速段位の切換を行うシンクロメッシュ装置が全て
入力軸上に配置されており、入力軸上の変速歯車は全て
軸に対して相対回転自在な遊転歯車となるので、アイド
ル時(つまりニュートラル時)には入力軸のみが回転
し、該軸上の変速歯車は全く回転せず、したがって、変
速歯車によるアイドル歯打ち音を無くすることができ
る。
プット・リダクションギヤ・タイプとすることにより、
従来のインプット・リダクションギヤ・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
ヤ・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あるいはより一層
の改良が望まれる種々の具体的な技術事項がある。
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・リダクションギヤ・タイプの変速機の場合、カ
ウンタ軸は入力軸との間に設けられた減速歯車対のギヤ
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
軸の回転数は、変速段位に拘わらず、入力軸の回転数よ
りも低くなる。ところが、上記アウトプット・リダクシ
ョンギヤ・タイプの変速機の場合には、カウンタ軸は選
択された変速段位の歯車対のギヤ比に応じて変速され、
ある程度以上の高速段位では、増速されて入力軸よりも
回転数が高くなる。すなわち、この場合には、各変速歯
車対のギヤ比が同じであるとすれば、一定以上の変速段
位では、カウンタ軸の回転数は、インプット・リダクシ
ョンギヤ・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
・タイプとすることによってこのようにカウンタ軸の回
転速度が増大した場合、上記従来技術1のようにシンク
ロメッシュ装置を全て入力軸上に配置すると、入力軸上
の変速歯車は全て軸に対して相対回転自在な遊転歯車と
なり、特に減速比の大きい1速用および後退用(リバー
ス)歯車対について、小径歯車が入力軸上の遊転歯車と
なる関係上、後で詳しく説明するように、高速段位にお
いてこれら歯車の軸(入力軸)に対する遊転時の相対回
転速度が非常に高くなり、その軸受について焼き付き等
の不具合が生じるおそれがある。特に、リバース遊転歯
車の場合には、アイドル歯車の作用により軸の回転とは
逆方向に回転し、当該軸との相対回転差が極めて大きく
なるという現象が生じる。
が、例えば特開平2−93151号公報(以下、これを
従来技術2という)では、シンクロメッシュ装置のうち
3速と4速とを切り換える3−4速切換用シンクロを除
いて、他のシンクロメッシュ装置をカウンタ軸上に配設
したアウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式
変速機が開示されている。シンクロメッシュ装置をこの
ように配置した場合には、減速比の大きい1速用および
後退用(リバース)歯車対について、小径歯車が入力軸
と一体回転する固定歯車となり、上述の問題を解消する
ことが可能になる。なお、この従来技術2に係る歯車式
変速機では、リバース歯車対がカウンタ軸上で歯車列の
最も入力側に配置されている。
噛み合い部分や遊転歯車の軸受部、あるいはその他の潤
滑を要する各部分への潤滑油の供給は、一般に、変速機
ケース内の下部に一定レベルまで貯えられた潤滑油を、
下方側の軸(カウンタ軸)に設けられた歯車(カウンタ
歯車)の回転力で掻き上げて行われる。このとき、掻き
上げられた潤滑油は、その大部分がケース内壁に衝突
し、この内壁にある程度沿って落下することにより、熱
を奪われてある程度冷却された上で必要箇所に供給され
る。
行われた際や坂道を走行する際などには、カウンタ軸下
方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケースに対して相
対的に傾斜し、歯車列の端部側に設けたカウンタ歯車で
は潤滑油の有効な掻き上げは期待できず、潤滑油は歯車
列の比較的中央側に設けられたカウンタ歯車によっての
み掻き上げられることになる。このような場合、歯車列
の比較的中央側に設けられたカウンタ歯車の径方向サイ
ズが小さければ、オイル掻き上げ量が不足し、潤滑油の
冷却や必要箇所への供給に支障を来すおそれがある。
クションギヤ・タイプの変速機の場合には、一定以上の
高速段位では、カウンタ軸の回転数はインプット・リダ
クションギヤ・タイプの場合に比べてかなり高くなる。
したがって、カウンタ軸の回転により該軸に設けたカウ
ンタ歯車で潤滑油を掻き上げる際には、カウンタ軸の高
速回転化に伴ってオイル(潤滑油)の撹拌抵抗が大きく
なり、インプット・リダクションギヤ・タイプの場合に
比べて油温の上昇が大きく、良好な潤滑性を維持するこ
とが難しくなるという問題がある。この問題に対して
は、撹拌抵抗を小さくするため、潤滑油の量をある程度
減らしてオイルレベルを下げることが有効であるが、こ
のようにオイルレベルを低くした場合には、前述の油面
の傾斜によるオイル掻き上げ量の不足の問題がより顕著
なものとなる。この点に関して、上記従来技術2の場合
には、通常、1速用の場合と並んでカウンタ歯車の径方
向サイズが大きいリバース歯車対がカウンタ軸の入力側
端部に配置されているので、より不利になる。
クションギヤ・タイプの歯車式変速機において、油面の
傾斜が生じた場合でも有効にオイル掻き上げ量を確保し
て良好な潤滑性が得られるようにすることを、基本的な
目的としてなされたものである。
1に係る発明(以下、第1の発明という)は、同一軸線上
に隣り合うようにして配置された入力軸および出力軸
と、これら両軸の下方において両軸と平行に配置された
カウンタ軸と、各変速段位にそれぞれ対応して上記入力
軸および出力軸と上記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歯車対と、選択された変速
段位に対応した所定の変速歯車対で入力軸からカウンタ
軸を介して又は直接に出力軸へ動力が伝達されるように
動力伝達経路を切り換える動力伝達切換機構とを備え、
上記変速歯車対のうちカウンタ軸の回転を出力軸へ減速
して伝達し得る減速歯車対の各歯車が共にカウンタ軸と
出力軸との間で軸と一体回転する歯車式変速機、つま
り、所謂アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯
車式変速機を前提としたもので、上記動力伝達切換機構
が、軸に対して相対回転自在な前後の遊転歯車のいずれ
か一方を選択的に当該軸に対して一体回転するように連
結させ得る複数のシンクロメッシュ装置を備え、これら
シンクロメッシュ装置のうち3速と4速とを切り換える
3−4速切換用シンクロが上記入力軸上に配設される一
方、他のシンクロメッシュ装置は上記カウンタ軸上に配
設されている。そして、該カウンタ軸に対してそれぞれ
相対回転自在なカウンタ遊転歯車について、各々の下端
外径部を繋ぐ包絡線が下方に向かって湾曲するととも
に、該包絡線の下端部が、変速機ケース内の下部に設定
された潤滑油貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部
分のカウンタ軸線方向における略中央に位置するよう
に、各歯車が配列されていることを特徴としたものであ
る。
第2の発明という)は、同一軸線上に隣り合うようにし
て配置された入力軸および出力軸と、これら両軸の下方
において両軸と平行に配置されたカウンタ軸と、各変速
段位にそれぞれ対応して上記入力軸および出力軸と上記
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
の変速歯車対と、選択された変速段位に対応した所定の
変速歯車対で入力軸からカウンタ軸を介して又は直接に
出力軸へ動力が伝達されるように動力伝達経路を切り換
える動力伝達切換機構とを備え、上記変速歯車対のうち
カウンタ軸の回転を出力軸へ減速して伝達し得る減速歯
車対の各歯車が共にカウンタ軸と出力軸との間で軸と一
体回転する歯車式変速機、つまり、所謂アウトプット・
リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機を前提とした
もので、上記動力伝達切換機構が、軸に対して相対回転
自在な前後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に当該軸
に対して一体回転するように連結させ得る複数のシンク
ロメッシュ装置を備え、これらシンクロメッシュ装置の
うち3速と4速とを切り換える3−4速切換用シンクロ
が上記入力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシ
ュ装置は上記カウンタ軸上に配設されている。そして、
該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ
遊転歯車について、径方向サイズが大きいものほど歯車
列の中央に近くなるように、各歯車が配列されているこ
とを特徴としたものである。
第3の発明という)は、上記第1または第2の発明にお
いて、上記変速歯車対について、1速用変速歯車と2速
用変速歯車とを組み合わせた1−2歯車ユニットをカウ
ンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上記カウンタ
遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側に配置し、
5速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に設けたこと
を特徴としたものである。
下、第4の発明という)は、上記第1〜第3の発明のい
ずれか一において、上記カウンタ遊転歯車のうち、1速
用変速歯車を歯車列の中央に配置したことを特徴とした
ものである。
付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本実施の形態
に係る歯車式変速機TMの全体構成を概略的に示す縦断
面説明図である。この図に示すように、上記変速機TM
では、変速機ケース10内において、入力軸Siと出力
軸Soとが同一軸線上に隣り合うようにして配置される
と共に、その下方に、これら両軸Si,Soと平行にカ
ウンタ軸Scが配置されている。そして、各変速段位に
それぞれ対応し相互に噛合する複数の歯車対1G〜6G
が、上記入力軸Siおよび出力軸Soとカウンタ軸Sc
とに対をなして設けられている。
るように、カウンタ軸Scの回転を出力軸Soへ減速し
て伝達し得る減速歯車対4Gの各歯車4Gc,4Goが
共にカウンタ軸Scと出力軸Soとの間で軸と一体回転
するように構成された、所謂、アウトプット・リダクシ
ョンギヤ・タイプのもので、上記減速歯車対4Gは、好
ましくは、カウンタ軸Scの後端部(出力側端部)に配
置されている。また、上記変速機TMは、例えば、エン
ジン縦置きの所謂FR型の自動車に搭載されるもので、
前進5段,後退1段の変速段を有し、例えばその第4速
が、入力軸Siと出力軸Soとを直結させる直結段を構
成するようになっている。
の入力側(前端側:図1における左端側)がクラッチ1
を介してエンジン出力軸(不図示)に連結される一方、
出力側(後端側:図1における右端側)は出力軸Soの
入力側端部(前端部)と組み合わされている。また、こ
の出力軸Soの出力側(後端側:図1における右端側)
は、後輪側へ駆動力を伝えるプロペラシャフト(不図
示)に最終的に連結されるようになっている。そして、
上記変速機ケース10には、ケース内壁から内側へ張り
出す複数の軸支部11〜13が設けられ、これら軸支部
11〜13に、上記入力軸Si,出力軸Soおよびカウ
ンタ軸Scを各々回転自在に支承する軸受がそれぞれ配
設されている。尚、最も入力側(前側:図1における左
側)の軸支部11はフロントカバー15によってその入
力側が覆われている。
段,後退1段の変速段を有するもので、これらの各変速
段位に対応して6組の変速歯車対1G〜6Gが設けられ
ている。本実施の形態では、これら6組の歯車対1G〜
6Gについて、5速用歯車対5Gと後退用歯車対6Gと
が組み合わされて5−R歯車ユニットが、1速用歯車対
1Gと2速用歯車対2Gとが組み合わされて1−2歯車
ユニットが、また、3速用歯車対3Gと4速用歯車対4
Gとが組み合わされて3−4歯車ユニットが、それぞれ
構成されている。
列において入力側(前側)から、5−R歯車ユニット,
1−2歯車ユニットおよび3−4歯車ユニットの順に配
置されている。つまり、各歯車ユニットのうち、1−2
歯車ユニットが歯車列の中央に配置されている。また、
上記5−R歯車ユニットでは後退用変速歯車対6Gが、
1−2歯車ユニットでは2速用変速歯車対2Gが、3−
4歯車ユニットでは4速用変速歯車対4Gが、それぞれ
当該歯車ユニットにおける出力側(後側)に配置されて
いる。すなわち、上記6組の歯車対1G〜6Gは、入力
側(前側)から、5速用歯車対5G,後退用歯車対6
G,1速用歯車対1G,2速用歯車対2G,3速用歯車
対3Gおよび4速用歯車対4Gの順番で配列されてい
る。
G〜6Gについて、カウンタ軸Sc側に設けられた歯車
(カウンタ歯車1Gc〜6Gc)は、3速用および4速
用のもの3Gc及び4Gcが、軸(カウンタ軸Sc)と
共に一体的に回転する固定歯車として形成される一方、
他の全てのカウンタ歯車1Gc,2Gc,5Gc及び6G
cは軸(カウンタ軸Sc)に対して相対的に回転自在な
遊転歯車として形成されている。尚、従来、良く知られ
ているように、後退用歯車対6Gの場合は、その固定歯
車6Gcと遊転歯車6Giとは、図示しないアイドル歯
車(リバース・アイドル歯車)を介して噛み合ってお
り、このリバース・アイドル歯車によって、被駆動歯車
が前進用の歯車対の場合と反対方向に回転するようにな
っている。
いては、片方(カウンタ歯車4Gc)がカウンタ軸Sc
の後端部(出力側端部)に該軸Scと共に一体的に回転
する固定歯車として設けられる一方、他方(出力歯車4
Go)は出力軸Soの前端部(入力側端部)の近傍に該
軸Soと一体的に回転する固定歯車として設けられてい
る。尚、この4速用の出力歯車4Goは、例えば、出力
軸Soの前端部(入力側端部)に装着されたニードル軸
受B4を介して入力軸Siの後端部(出力側端部)に回
転自在に組み付けられており、入力軸Siに対しては相
対的に回転自在である。そして、上記4速用のカウンタ
歯車4Gcと出力歯車4Goとで所定のギヤ比の減速歯
車対4Gが形成されている。
Soへ減速して伝達し得る減速歯車対4Gの各歯車4G
c,4Goが共にカウンタ軸Scと出力軸Soとの間で
軸と一体回転するようになっており、減速歯車対4Gを
このようにレイアウトすることにより、上述のように、
所謂アウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式
変速機TMが構成されている。このアウトプット・リダ
クションギヤ・タイプの変速機TMでは、アイドリング
時など、ニュートラル状態でカウンタ軸Scが空転する
ことはない。
のいずれか一方を選択的に軸(この場合は入力軸Si)
に対して一体回転するように連結させ得るシンクロメッ
シュ装置Ya〜Ycが配設されている。この場合、1−
2歯車ユニットおよび5−R歯車ユニットについては、
そのカウンタ歯車が全て遊転歯車とされている関係上、
1速と2速とを切り換える1−2速切換用シンクロYa
および5速と後退段(リバース)とを切り換える5速−
R切換用シンクロYcはカウンタ軸Sc上に設けられ
る。一方、3−4歯車ユニットについては、その入力歯
車が遊転歯車とされている関係上、3速と4速とを切り
換える3−4速切換用シンクロYbは入力軸Si上に設
けられることになる。
は、従来から良く知られているものと同じものである
が、例えば5速−R切換用のものYcを例にとって、そ
の基本的な構成の概略を説明すれば、例えば図3に示す
ように、軸(カウンタ軸Sc)に対して例えばスプライ
ン嵌合されたシンクロナイザハブ21と、該ハブ21の
外周上に複数個設けられたシンクロナイザキー22と、
前後一対のシンクロナイザリング23,24と、各シン
クロナイザリング23,24と対向配置されたギヤ側リ
ング部材25,26と、上記シンクロナイザキー22の
外側に位置してシフトフォーク30によって前後いずれ
かに移動させられ得るシンクロナイザスリーブ27とを
備えて構成され、このシンクロナイザスリーブ27の前
後いずれかへの移動に応じて、歯車5Gc又は6Gcが
軸Scと一体的に回転させられるようになっている。
換操作で4速以外の他の変速段のいずれかが選択される
と、当該変速段の遊転歯車が軸と一体的に回転するよう
に該軸に対して連結され、この遊転歯車が対をなす固定
歯車と噛み合った状態で回転するすることによりカウン
タ軸Scが駆動される。このカウンタ軸Scの回転が上
記減速歯車対4Gで減速されながら出力軸Soに伝達さ
れる。一方、シフトレバー2が他の変速段から4速に切
り換えられた場合には、出力軸Soが入力軸Siに対し
て連結されることにより、入力側と出力側とが直結され
るようになっている。
Gの変速比や各歯車の歯数を、例えば表1のように設定
するとともに、当該歯車式変速機を実車に搭載して、種
々の実験やシュミレーションを行った。上記表1より、
減速比は、1速用歯車対1Gが最も大きく、次いで、リ
バース用歯車対6G、2速用歯車対2Gの順であること
が分かる。尚、比較例としては、従来のインプット・リ
ダクションギヤ・タイプで、変速比が同一に設定された
ものを用いた。
応力σと回転数Nとに直接的に関係し、これらの間に
は、次式に示す関係が成立することが知られている。 σx・N=constant(定数) … 上記歯元応力σは当該歯車の伝達トルクに比例するの
で、計算寿命は、伝達トルクのx乗および回転数Nにそ
れぞれ比例して減少することになる。本実施の形態に係
る歯車式変速機TMの場合、アウトプット・リダクショ
ンギヤ・タイプであり、入力軸Siからカウンタ軸Sc
に動力が伝達される際には回転数が減速されない(つま
り、入力軸Siの回転トルクが増幅されない)ので、入
力軸とカウンタ軸との間にそれぞれ軸と一体回転する固
定歯車でなる減速歯車対が設けられた従来タイプ(イン
プット・リダクションギヤ・タイプ)のものに比べて、
減速歯車対4Gを除く他の変速歯車対1G〜3G,5G
の寿命は大幅に向上する。
け、各変速歯車の径あるいは幅方向についてサイズダウ
ンが可能となる。尚、歯幅方向のサイズダウンについて
は、歯車ノイズとの関係で制限されることもあるので、
本実施の形態では、主として、各変速歯車の径方向のサ
イズダウンを行うことにより、入力軸Siとカウンタ軸
Scとの軸間距離を短くし、変速機TMの小型化を図る
ようにした。
軸Scの回転がこの歯車対4Gで減速されて(回転トル
クが増幅されて)出力軸Soに伝達される関係上、従来
タイプに比べて計算寿命が短くなる。そこで、本実施の
形態では、この減速歯車対4Gについては、歯幅を大き
くし、また、歯車表面に施すショットピーニング条件を
向上させることなどにより、その寿命低下を補う対策を
施した。
シフト操作力をFs,歯車列のイナーシャをIg,クラ
ッチのイナーシャをIc,回転速度差をNd,回転抵抗
をTr,シンクロ容量Cs,リンク効率をηとすれば、
次式で表されることが知られている。 Fs={(Ig+Ic)・Nd+Tr}/(Cs・η) … このように、シフト操作力Fsは、歯車列およびクラッ
チのイナーシャIg及びIcの影響を大きく受ける。従
って、これらのイナーシャを低減することによってシフ
ト操作力Fsを軽くすることができる。
って、イナーシャの算出結果を示したものである。この
表2は、従来のインプット・リダクションギヤ・タイプ
で、全シンクロメッシュ装置が入力軸上に配置されたも
の(比較例)のイナーシャを100とし、これを基準に
して各場合におけるイナーシャ比を表したものである。
また、参考例として、アウトプット・リダクションギヤ
・タイプの歯車式変速機において、全シンクロメッシュ
装置Ya〜Ycを入力軸Si上に配置したもの,5速−
R切換用シンクロのみ,或いは1−2速切換用シンクロ
のみを、それぞれカウンタ軸Sc上に配置した場合のイ
ナーシャも示した。
ションギヤ・タイプとすることによってイナーシャが大
幅に低減されることが分かる。従って、変速機をアウト
プット・リダクションギヤ・タイプとすることによって
シフト操作力が大幅に低減され、これにより、各シンク
ロメッシュ装置Ya〜Ycのシンクロ容量を従来よりも
低く設定することが可能になる。すなわち、シンクロメ
ッシュ装置Ya〜Ycを小型化することができるのであ
る。
るには、全てのシンクロメッシュ装置Ya〜Ycを入力
軸Si上に配置するのが良いと思われるが、本実施の形
態では、さらに焼き付きの問題に対処するために、各シ
ンクロメッシュ装置Ya,Yb,Ycの配置を決めるよう
にした。
の変速機では、上述のように、カウンタ軸Scの回転数
は、従来タイプのもの(常に入力軸よりも減速され、ま
た、この入力回転数に比例する)と違って、変速段位に
よって異なり、ある程度以上の高速段位では、増速され
て入力軸Siよりも高くなる。図5は、アウトプット・
リダクションギヤ・タイプの変速機と従来タイプの変速
機とについて、エンジンの回転数が一定であるという条
件下で各変速段位におけるカウンタ軸の回転数の違いを
グラフ化して示したものである。□印がアウトプット・
リダクションギヤ・タイプを示し、■印が従来タイプを
示している。このグラフから良く分かるように、アウト
プット・リダクションギヤ・タイプの場合には、カウン
タ軸Scは変速段位によって回転数が変わり、しかも、
高速段位では、従来タイプのものよりも超高速で回転す
る。また、リバースでは逆転方向に回転してしまう。
た場合、前述の従来技術1のようにシンクロメッシュ装
置を全て入力軸上に配置すると、入力軸上の変速歯車は
全て軸に対して相対回転自在な遊転歯車となり、特に減
速比の大きい1速用および後退用(リバース)歯車対に
ついて、小径歯車が入力軸上の遊転歯車となる関係上、
高速段位においてこれら歯車の軸(入力軸)に対する遊
転時の相対回転速度が非常に高くなり、その軸受につい
て焼き付き等の不具合が生じるおそれがある。特に、リ
バース遊転歯車の場合には、アイドル歯車の作用により
軸の回転とは逆方向に回転し、当該軸との相対回転差が
極めて大きくなるという現象が生じる。
段(リバース)とを切り換える5速−R切換用シンクロ
Ycと、1速と2速とを切り換える1−2速切換用シン
クロYaとがカウンタSc軸上に配置されているので、
リバース歯車対6Gおよび1速用歯車対1Gの小径歯車
6Gi,1Giは共に入力軸Siと一体的に回転する固
定歯車として設けられることになり、変速段位に拘わら
ず一定の回転数(入力軸Siの回転数)で回転する。ま
た、遊転歯車としてカウンタ軸上に設けられる大径歯車
は、これよりもカウンタ軸との相対回転数が低くなるの
で、アウトプット・リダクションギヤ・タイプで上記両
シンクロメッシュ装置Ya,Ycを入力軸Si上に配置
した場合のように、リバース歯車対6Gおよび1速用歯
車対1Gの各遊転歯車と入力軸Siとの間に生じるよう
な大きな相対回転数差は生じることがなくなる。
ト・リダクションギヤ・タイプの場合には、高速段位で
のカウンタ軸Scの回転数が極めて高いので、やはり、
カウンタ軸Sc上の遊転歯車1Gc,2Gc,5Gc及び
6Gcについては、遊転時における軸受の潤滑条件は厳
しいものとなる。本実施の形態では、図1に示されるよ
うに、変速機ケース10の最も前側(入力側)の軸支部
11の壁部を貫通して給油通路16が設けられ、該給油
通路16の前端は、フロントカバー15の内周部に装着
されたシール部材15sでその前部が閉塞されたオイル
溜め17内に開口している。一方、上記給油通路16の
後端は、軸支部11の後方の変速機ケース10内に開口
している。
歯車対6Gの上方には、具体的には図示しなかったが、
斜め前方に傾斜した樋状のオイルパスが配設されてお
り、このオイルパスの前端部は、上記給油通路16の後
端開口部の直上方に位置している。また、カウンタ軸S
cには、その軸線に沿って延びる軸内のオイル通路Lc
が設けられており、この軸内オイル通路Lcから分岐し
て各遊転歯車1Gc,2Gc,5Gc及び6Gcの軸受部
に至る分岐オイル孔がそれぞれ設けられている。このよ
うな構成によれば、カウンタ軸Sc上の歯車で掻き上げ
られて変速機ケース10の内壁に衝突し、この内壁にあ
る程度沿って落下する潤滑油は上記オイルパスに収集さ
れた後、給油通路16およびオイル溜め17を介して、
上記軸内通路Lc内へ効率良く導かれ、上記各遊転歯車
1Gc,2Gc,5Gc及び6Gcの軸受部に供給される
ようにすることができる。
場合と同様に、上記変速機TMのケース10内における
下部には潤滑油が一定レベル(図1における破線直線参
照)まで貯えられており、各変速歯車対1G〜6Gの噛
み合い部分や遊転歯車1Gi〜3Gi,5Gi及び6G
iの軸受部、あるいはその他の潤滑を要する部分への潤
滑油の供給は、上記変速機ケース10内の下部に貯えら
れた潤滑油を、下方側の軸であるカウンタ軸Scに設け
られた歯車の回転力で掻き上げて行われる。そして、こ
のとき、掻き上げられた潤滑油は、その大部分がケース
10の内壁に衝突し、この内壁にある程度沿って落下す
ることにより、熱を奪われてある程度冷却された上で必
要箇所に供給されるようになっている。なお、潤滑油の
液面レベルは、エンジン停止状態では、図1の破線直線
よりも高く、カウンタ軸Scの中心軸付近にあるが、エ
ンジンが駆動されると上記のようにオイルが掻き上げら
れるので、この状態での液面レベルは図1の破線直線程
度まで低下するのである。
め、オイル量については従来と同程度に多くすることは
できない。図6のグラフは、カウンタ軸Scの回転数が
最も高くなる5速における潤滑油の油温の車速に対する
変化特性を測定した結果を示したものである。このグラ
フにおいて、黒の丸印(●:実線折れ線A1)はアウト
プット・リダクションギヤ・タイプで潤滑油量を従来と
同様とした場合を示し、白の丸印(○:破線折れ線A
2)はアウトプット・リダクションギヤ・タイプで潤滑
油量を従来よりも少なくした場合を示している。また、
黒の三角印(▲:実線折れ線B)は、比較例として従来
のインプット・リダクションギヤ・タイプ(つまり、カ
ウンタ軸の回転数が変速段位に拘わらず一定で入力回転
数に比例するタイプ)の変速機で潤滑油量を従来通りと
した場合を示している。
は、噛み合い損失だけの場合の油温の計算値を示してお
り、後述する計算式()により、実車における油温デ
ータ(図6参照)及び撹拌抵抗の実測データ(以下に述
べる図7参照)に基づいて算出したものである。図7の
グラフは、図6における場合と同様の変速機における撹
拌抵抗トルクの車速および入力軸回転数に対する変化を
示したもので、各符号(●,○,▲)の示すところは図
6の場合と同様である。
より、油温安定時における熱平衡式として次式が得ら
れる。上述のように、図6における一点鎖線のグラフ
は、この式による演算結果に基づいたものである。 TD・2π・N/60=K・(T1−T2) … ここに、各符号は以下の内容を表している。 ・TD:ギヤ噛み合い損失トルク+撹拌抵抗トルク ・N :入力回転数 ・K :放熱性を表す係数で、変速機の外形形状や冷却
風量などによって定まる。カウンタ軸の回転に伴うギヤ
によるオイルの掻き上げ性は、この係数に影響を及ぼ
す。 ・T1:潤滑油温 ・T2:外気温
ヤ・タイプの歯車式変速機では、潤滑油温度の上昇を抑
制する上で、潤滑油量を少なくした方が有利であること
が分かる。尚、この潤滑油量の低減に伴うオイル撹拌抵
抗増大の抑制により、動力伝達効率の低下も抑制される
ことになる。
よび図4から良く分かるように、下方への張り出しをで
きるだけ抑制してコンパクト化を図るために、カウンタ
軸Sc上の歯車の外径にほぼ沿った断面形状を有してい
る。更に、入力側から5個並べられたカウンタ歯車5G
c,6Gc,1Gc,2Gc及び3Gcのに対応するオイ
ル貯留部と、カウンタ軸Scの出力側端部付近に配置さ
れたカウンタ歯車4Gcに対応するオイル貯留部との間
には、両者間をより円滑に連通させるための下方に窪ん
だオイルパス部10aが設けられている。
滑油は、車両走行中、急加速や急減速が行われた際や坂
道を走行する際などには、図2において1点鎖線の傾斜
直線で示されるように、その油面が変速機ケース10に
対して相対的に傾斜し、カウンタ軸Scの歯車列の端部
側に設けた歯車では潤滑油の有効な掻き上げは期待でき
ず、潤滑油は歯車列の比較的中央側に設けられた歯車に
よってのみ掻き上げられることになる。そして、このよ
うな場合、歯車列の比較的中央側に設けられた歯車のサ
イズが小さければ、オイル掻き上げ量が不足し、潤滑油
の冷却や必要箇所への供給に支障を来すおそれがある。
ウンタ軸Scに対しそれぞれ相対回転自在なカウンタ遊
転歯車1Gc,2Gc,5Gc,6Gcについて、径方向
サイズが大きいものほど歯車列の中央に近くなるように
各歯車1Gc,2Gc,5Gc,6Gcを配列した。すな
わち、前述のように、3組の歯車ユニットのうち1−2
歯車ユニットがカウンタ歯車列の中央に配置されるとと
もに、上記6組の歯車対1G〜6Gは、入力側(前側)
から、5速用歯車対5G,後退用歯車対6G,1速用歯
車対1G,2速用歯車対2G,3速用歯車対3Gおよび
4速用歯車対4Gの順番で配列されている。これを、カ
ウンタ遊転歯車1Gc,2Gc,5Gc,6Gcについて
言えば、最も変速比が大きい1速用変速歯車1Gcが歯
車列の中央に配置され、5速用変速歯車5Gcがカウン
タ軸の入力側端部に設けられると共に、2番目に変速比
が大きい後退用変速歯車6Gcがその中央側に配置され
ている。
ンタ遊転歯車1Gc,2Gc,5Gc,6Gcについて、
各々の下端外径部を繋ぐ包絡線Lh(図2における1点
鎖線曲線参照)が下方に向かって湾曲することとなる。
そして、本実施の形態では、この包絡線Lhの下端部
が、変速機ケース10内の下部に設定された潤滑油貯留
部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線
方向における略中央に位置するように設定されている。
が行われた際や坂道を走行する際などに、上記カウンタ
軸Scの下方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケース
10に対して相対的に傾斜し、カウンタ軸Scの歯車列
の端部側に設けた歯車では潤滑油の有効な掻き上げが期
待できない場合でも、油面の傾斜に追随して歯車列の比
較的中央側に設けられた歯車1Gc,2Gc及び6Gc
により効果的に潤滑油を掻き上げることができる。すな
わち、潤滑油量を少なくした場合において潤滑油の油面
に傾斜が生じた際でも、かかる状況に対応して有効にオ
イル掻き上げ量を確保することができるのである。
転歯車1Gcと3番目に大きい2速用遊転歯車2Gcと
をカウンタ歯車としてを有する1−2歯車ユニットがカ
ウンタ遊転歯車列の中央に配置されるとともに、径方向
サイズが2番目に大きいリバース遊転歯車6Gcが上記
1速用遊転歯車1Gcに隣り合って配設されおり、しか
も、径方向サイズが最も大きい1速用遊転歯車1Gcが
カウンタ軸Sc上の遊転歯車列の中央に位置しているの
で、より確実に、潤滑油の油面に傾斜に対応することが
できる。
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。
プット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機にお
いて、シンクロメッシュ装置のうち3速と4速とを切り
換える3−4速切換用シンクロが入力軸上に配設される
一方、他のシンクロメッシュ装置はカウンタ軸上に配設
されており、該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自
在なカウンタ遊転歯車について、各々の下端外径部を繋
ぐ包絡線が下方に向かって湾曲するとともに、該包絡線
の下端部が、変速機ケース内の下部に設定された潤滑油
貯留部のカウンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ
軸線方向における略中央に位置するように、各歯車が配
列されているので、車両走行中、急加速や急減速が行わ
れた際や坂道を走行する際などに、上記カウンタ軸の下
方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケースに対して相
対的に傾斜し、カウンタ軸の歯車列の端部側に設けた歯
車では潤滑油の有効な掻き上げが期待できない場合で
も、油面の傾斜に追随して歯車列の比較的中央側に設け
られた歯車により効果的に潤滑油を掻き上げることがで
きる。すなわち、潤滑油量を少なくした場合において潤
滑油の油面に傾斜が生じた際でも、かかる状況に対応し
て有効にオイル掻き上げ量を確保することができるので
ある。
ウトプット・リダクションギヤ・タイプの歯車式変速機
において、シンクロメッシュ装置のうち3速と4速とを
切り換える3−4速切換用シンクロが入力軸上に配設さ
れる一方、他のシンクロメッシュ装置はカウンタ軸上に
配設されており、該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回
転自在なカウンタ遊転歯車について、径方向サイズが大
きいものほど歯車列の中央に近くなるように、各歯車が
配列されているので、車両走行中、急加速や急減速が行
われた際や坂道を走行する際などに、上記カウンタ軸の
下方に貯えられた潤滑油の油面が変速機ケースに対して
相対的に傾斜し、カウンタ軸の歯車列の端部側に設けた
歯車では潤滑油の有効な掻き上げが期待できない場合で
も、油面の傾斜に追随して歯車列の比較的中央側に設け
られた歯車により効果的に潤滑油を掻き上げることがで
きる。すなわち、潤滑油量を少なくした場合において潤
滑油の油面に傾斜が生じた際でも、かかる状況に対応し
て有効にオイル掻き上げ量を確保することができるので
ある。
には、上記第1または第2の発明と同様の効果を奏する
ことができる。特に、変速歯車対について、1速用変速
歯車と2速用変速歯車とを組み合わせた1−2歯車ユニ
ットをカウンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上
記カウンタ遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側
に配置し、5速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に
設けたので、カウンタ遊転歯車のうち径方向サイズが大
きい3つの歯車が中央側に並ぶこととなり、常にこの3
つの歯車でオイルを掻き上げることができるので、より
確実に潤滑油の油面の傾斜に対応することができる。ま
た、カウンタ軸上の後退用変速歯車(リバース遊転歯
車)を中央側に配置したことにより、該歯車は常に潤滑
油と接触することとなるので、アウトプット・リダクシ
ョンギヤ・タイプにおいて問題となるリバース遊転歯車
の潤滑条件が有利となる。
基本的には、上記第1〜第3の発明といずれか一と同様
の効果を奏することができる。特に、カウンタ遊転歯車
のうち、径方向サイズの最も大きい1速用変速歯車を歯
車列の中央に配置したので、より一層確実に、潤滑油の
油面に傾斜に対応することができる。
を概略的に示す縦断面説明図である。
基本構成を概略的に示す説明図である。
1におけるIII−III線方向に沿った部分縦断面説明図で
ある。
1におけるIV−IV線方向に沿った部分縦断面説明図であ
る。
すグラフである。
フである。
を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 同一軸線上に隣り合うようにして配置さ
れた入力軸および出力軸と、これら両軸の下方において
両軸と平行に配置されたカウンタ軸と、各変速段位にそ
れぞれ対応して上記入力軸および出力軸と上記カウンタ
軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速歯
車対と、選択された変速段位に対応した所定の変速歯車
対で入力軸からカウンタ軸を介して又は直接に出力軸へ
動力が伝達されるように動力伝達経路を切り換える動力
伝達切換機構とを備え、上記変速歯車対のうちカウンタ
軸の回転を出力軸へ減速して伝達し得る減速歯車対の各
歯車が共にカウンタ軸と出力軸との間で軸と一体回転す
る歯車式変速機において、 上記動力伝達切換機構が、軸に対して相対回転自在な前
後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に当該軸に対して
一体回転するように連結させ得る複数のシンクロメッシ
ュ装置を備え、これらシンクロメッシュ装置のうち3速
と4速とを切り換える3−4速切換用シンクロが上記入
力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシュ装置は
上記カウンタ軸上に配設されており、 該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ
遊転歯車について、各々の下端外径部を繋ぐ包絡線が下
方に向かって湾曲するとともに、該包絡線の下端部が、
変速機ケース内の下部に設定された潤滑油貯留部のカウ
ンタ遊転歯車列に対応する部分のカウンタ軸線方向にお
ける略中央に位置するように、各歯車が配列されている
ことを特徴とする歯車式変速機構造。 - 【請求項2】 同一軸線上に隣り合うようにして配置さ
れた入力軸および出力軸と、これら両軸の下方において
両軸と平行に配置されたカウンタ軸と、各変速段位にそ
れぞれ対応して上記入力軸および出力軸と上記カウンタ
軸とに対をなして設けられ互いに噛合する複数の変速歯
車対と、選択された変速段位に対応した所定の変速歯車
対で入力軸からカウンタ軸を介して又は直接に出力軸へ
動力が伝達されるように動力伝達経路を切り換える動力
伝達切換機構とを備え、上記変速歯車対のうちカウンタ
軸の回転を出力軸へ減速して伝達し得る減速歯車対の各
歯車が共にカウンタ軸と出力軸との間で軸と一体回転す
る歯車式変速機において、 上記動力伝達切換機構が、軸に対して相対回転自在な前
後の遊転歯車のいずれか一方を選択的に当該軸に対して
一体回転するように連結させ得る複数のシンクロメッシ
ュ装置を備え、これらシンクロメッシュ装置のうち3速
と4速とを切り換える3−4速切換用シンクロが上記入
力軸上に配設される一方、他のシンクロメッシュ装置は
上記カウンタ軸上に配設されており、 該カウンタ軸に対してそれぞれ相対回転自在なカウンタ
遊転歯車について、径方向サイズが大きいものほど歯車
列の中央に近くなるように、各歯車が配列されているこ
とを特徴とする歯車式変速機構造。 - 【請求項3】 上記変速歯車対について、1速用変速歯
車と2速用変速歯車とを組み合わせた1−2歯車ユニッ
トをカウンタ軸の歯車列の中央に設けるとともに、上記
カウンタ遊転歯車について、後退用変速歯車を中央側に
配置し、5速用変速歯車をカウンタ軸の入力側端部に設
けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
歯車式変速機構造。 - 【請求項4】 上記カウンタ遊転歯車のうち、1速用変
速歯車を歯車列の中央に配置したことを特徴とする請求
項1〜請求項3のいずれか一に記載の歯車式変速機構
造。
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