JP5860330B2 - 変速機 - Google Patents

Description

本発明は、変速の際のトルク切れを防止した変速機に関する。

変速の際のトルク切れを防止した自動車用の変速機として、変速機の出力シャフトに夫々回転自在に装着された第１ギヤ（低段ギヤ）及び第２ギヤ（高段ギヤ）と、第１ギヤと第２ギヤとの間のシャフトに固定されたハブと、ハブに夫々軸方向に移動自在且つ周方向に相対回転不能に装着された第１スリーブリング及び第２スリーブリングとを備えた変速機が知られている（特許文献１）。

かかる変速機においては、第１及び第２スリーブリングを共に第１ギヤ側に移動させると、第１スリーブリングのみで第１ギヤの回転をハブに伝達する状態となる。よって、トルクを伝達している第１スリーブリングをその位置から動かさずに、トルクが加わっていない第２スリーブリングのみを第２ギヤ側に移動させることができる。第２スリーブリングを第２ギヤ側に移動させると、第２スリーブリングによって第２ギヤの回転をハブに伝達する状態となるため、これと同時に第１スリーブリングを第１ギヤから離間させることで、トルク切れなく第１ギヤから第２ギヤへの変速が完了する。

特表２００９−５３６７１３号公報

上述した従来の変速機においては、変速の対象となる第１ギヤと第２ギヤとの間に配設された２つのシフトスリーブ（第１、第２スリーブリング）を、１回の変速操作に際して、連係させて時間差を付けて別々に移動制御する必要がある。すなわち、第１、第２スリーブリングに係合された第１、第２シフトフォークに、第１、第２シフトロッドを夫々取り付け、これら第１、第２シフトロッドを連係させて時間差を付けて別々のアクチュエータで移動制御しなければ変速できないことになり、アクチュエータによるシフト制御及びシフトリンケージ等の操作系構造の複雑化を招く。

また、一般に自動車用の変速機は、上述した第１、第２ギヤのみではなく、変速の段数に応じて多数の変速ギヤを備えており、変速時のトルク切れを防止するために、各ギヤ同士の間に夫々２つのシフトスリーブを配設し、それらシフトスリーブに夫々シフトフォークを係合させ、各シフトフォークに夫々シフトロッドを取り付けると、シフトロッドの数が通常のマニュアル変速機の２倍となってしまう。よって、それらシフトロッドを全て別々のアクチュエータで移動制御しなければならず、シフト制御及び操作系構造の複雑化が深刻となる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、変速の際のトルク切れを防止した変速機において、変速する際のシフトロッドの移動制御及び操作系構造を簡素化できる変速機を提供することにある。

上記目的を達成するために創案された本発明に係る変速機は、シャフトに回転自在に装着され、側面に第１ドグが突設された第１ギヤと、シャフトに回転自在に装着され、側面に第２ドグが突設された第２ギヤと、第２ギヤと第１ギヤとの間に、シャフトと一体的に回転し且つシャフトの軸方向に移動自在に設けられ、一端が第１ドグのリーディング面と係合し他端が第２ドグのトレーリング面と係合する第１キーを有する第１スリーブリングと、第２ギヤと第１ギヤとの間に、シャフトと一体的に回転し且つシャフトの軸方向に移動自在に設けられ、一端が第１ドグのトレーリング面と係合し他端が第２ドグのリーディング面と係合する第２キーを有する第２スリーブリングと、第１スリーブリングに係合された第１シフトフォークと、第２スリーブリングに係合された第２シフトフォークと、第１シフトフォーク、第２シフトフォークに接続され、シフト操作に連動して軸方向に移動されるシフトロッドと、シフトロッドと第１シフトフォーク、第２シフトフォークとの間に夫々設けられた保持機構とを備え、保持機構は、シフトロッドに対する第１シフトフォーク、第２シフトフォークの位置を初期位置に保持すると共に、第１キー、第２キーが第１ドグ、第２ドグと係合した状態でシフトロッドの移動を許容し、且つ第１シフトフォーク、第２シフトフォークを初期位置に戻すためのリターン力を発揮することを特徴とする変速機である。

本発明の変速機においては、第１キーは、一端に第１ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有すると共に、他端に第２ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有し、第２キーは、一端に第１ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有すると共に、他端に第２ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有し、第１ドグ、第２ドグの各リーディング面、トレーリング面は、根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成され、第１キー、第２キーの各リーディング爪、トレーリング爪は、各リーディング面、トレーリング面と係合するように逆テーパー状に形成され、保持機構のリターン力は、変速の際、各リーディング爪、トレーリング爪が各リーディング面、トレーリング面に係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されていてもよい。

本発明の変速機においては、第１シフトフォークは、シフトロッドが軸方向に移動自在に挿通される第１挿通部を有し、第２シフトフォークは、シフトロッドが軸方向に移動自在に挿通される第２挿通部を有し、保持機構は、第１挿通部とシフトロッドとの間に設けられた第１ディテント機構と、第２挿通部とシフトロッドとの間に設けられた第２ディテント機構とを有していてもよい。

本発明の変速機においては、第１ディテント機構は、第１挿通部に挿通されるシフトロッドに軸方向に沿って形成されその軸方向に沿った中央が両端よりも深い第１溝部と、第１溝部に配置された第１ボールまたは第１ローラと、第１ボールまたは第１ローラを第１溝部に押し付ける第１付勢手段とを備え、第２ディテント機構は、第２挿通部に挿通されるシフトロッドに軸方向に沿って形成されその軸方向に沿った中央が両端よりも深い第２溝部と、第２溝部に配置された第２ボールまたは第２ローラと、第２ボールまたは第２ローラを第２溝部に押し付ける第２付勢手段とを備えていてもよい。

本発明の変速機においては、第１溝部は、シフトロッドに対する第１挿通部が初期位置にあるとき第１ボールまたは第１ローラが当接する急傾斜部と、急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有し、第２溝部は、シフトロッドに対する第２挿通部が初期位置にあるとき第２ボールまたは第２ローラが当接する急傾斜部と、急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有していてもよい。

本発明に係る変速機においては、シフト動作に連動して移動されるシフトロッドと第１シフトフォーク、第２シフトフォークとの間に、保持機構が設けられている。保持機構は、シフトロッドに対する第１シフトフォーク、第２シフトフォークの位置を初期位置に保持すると共に、第１シフトフォークに係合された第１シフトスリーブの第１キー、第２シフトフォークに係合された第２シフトスリーブの第２キーが、第１ギヤの第１ドグ、第２ギヤの第２ドグと係合した状態でシフトロッドの移動を許容し、且つ第１シフトフォーク、第２シフトフォークを初期位置に戻すためのリターン力を発揮する。

この保持機構を備えた変速機においては、シフトロッドを軸方向に移動させることで、第１シフトフォーク及び第２シフトフォークをシフトロッドと一体的に移動させることができると共に、第１キー及び第２キーのうちトルクを伝達しているキーが第１ドグ又は第２ドグと係合した状態で、トルクフリーのキーのシフトスリーブに係合されたシフトフォークのみを移動させることができる。よって、変速の際には、第１シフトフォーク、第２シフトフォークに接続された単独のシフトロッドを軸方向に移動することのみでトルク切れの無い変速が達成でき、シフトロッドの移動制御及び操作系構造を簡素化できる。

本発明の一実施形態に係る変速機の概略を示す全体図である。 上記変速機の要部を示す分解斜視図である。 上記変速機の要部を示す組立斜視図である。 （ａ）は上記変速機の要部を示す側断面図（ニュートラル状態）、（ｂ）はニュートラル状態における第１ギヤの第１ドグ、第２ギヤの第２ドグ、第１キー、第２キーの位置関係を模式的に示す概略図である。 上記変速機による加速時シフトアップの様子を示す説明図である。（ａ）は第１ギヤ（低段ギヤ）にシフトされている側断面図、（ａ１）は（ａ）の状態における概略図、（ａ２）は（ａ１）に至る前の概略図である。（ｂ）は第１ギヤ（低段ギヤ）から第２ギヤ（高段ギヤ）へのシフトアップが完了する途中の側断面図、（ｂ１）は（ｂ）の状態における概略図である。（ｃ）は第２ギヤ（高段ギヤ）へのシフトが完了した側断面図、（ｃ１）は（ｃ）の状態における概略図である。 上記変速機による減速時シフトダウンの様子を示す説明図である。（ａ）は第２ギヤ（高段ギヤ）にシフトされている側断面図、（ａ１）は（ａ）の状態における概略図である。（ｂ）は第２ギヤ（高段ギヤ）から第１ギヤ（低段ギヤ）へのシフトダウンが完了する途中の側断面図、（ｂ１）は（ｂ）の状態における概略図である。（ｃ）は第１ギヤ（低段ギヤ）へのシフトが完了した側断面図、（ｃ１）は（ｃ）の状態における概略図である。 上記変速機の保持機構としての第１、第２ディテント機構を構成する第１、第２溝部の変形例を示す説明図であり、（ａ）はボールが初期位置にて急傾斜部に配置された状態を示す概略図、（ｂ）はボールが初期位置からずれて緩傾斜部に配置された状態を示す概略図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（変速機１の概要）
図１に本発明の一実施形態に係る自動車用の変速機１を模式的に示す。本実施形態に係る変速機１は、ミッションケース２に夫々ベアリング３で平行に軸支されたメインシャフト（入力軸）４とカウンタシャフト（出力軸）５とを有する。メインシャフト４は、クラッチ６を介してエンジン７のクランクシャフトに接続されており、カウンタシャフト５の端部には、デファレンシャル機構８に繋がる傘歯車９が設けられている。

メインシャフト４には、１速メインギヤ１ｍ、２速メインギヤ２ｍが固設されており、カウンタシャフト５には、１速メインギヤ１ｍに噛合する１速カウンタギヤ１ｃ、２速メインギヤ２ｍに噛合する２速カウンタギヤ２ｃが回転自在に装着されている。なお、実際の変速機１には、上述したギヤ１ｍ、２ｍ、１ｃ、２ｃのみではなく、変速の段数に応じて複数のギヤが配設されている。

（変速機１の要部）
本実施形態においては、カウンタシャフト５が特許請求の範囲のシャフトに相当し、１速カウンタギヤ１ｃが第１ギヤに相当し、２速カウンタギヤ２ｃが第２ギヤに相当する。図２に変速機１の要部の分解斜視図、図３に要部の組立斜視図、図４（ａ）に要部の側断面図、図４（ｂ）に要部の模式概略図を夫々示す。

第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃの側面には第１ドグ１ｄが突設され、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃの側面には第２ドグ２ｄが突設されている。これら第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間のシャフト（図１に示すカウンタシャフト）５には、ハブ１０が固設されている。ハブ１０には、第１キー１ｋを有する第１スリーブリング１ｓ、第２キー２ｋを有する第２スリーブリング２ｓが、夫々、ハブ１０と一体的に回転するように、且つハブ１０の軸方向に移動自在に設けられている。

第１スリーブリング１ｓには第１シフトフォーク１ｆが係合され、第２スリーブリング２ｓには第２シフトフォーク２ｆが係合されている。第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆには、シフトロッド１１が接続されている。シフトロッド１１と第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆとの間には、保持機構１２が設けられている。なお、実際の変速機１では、変速の段数に応じて複数のギヤが配設されているため、それに応じてこれらの構成要素が複数セット配設されている。
以下、これらの構成要素について説明する。

（第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄ）
図１、図２、図４（ａ）に示すように、第１ギヤ１ｃには、第２ギヤ２ｃと対向する側の側面に、第１ドグ１ｄが突設され、第２ギヤ２ｃには、第１ギヤ１ｃと対向する側の側面に、第２ドグ２ｄが突設されている。第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄは、夫々、第１ギヤ１ｃ、第２ギヤ２ｃの周方向に等間隔を隔てて、複数配設されている。本実施形態では、第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄは、夫々、第１ギヤ１ｃ、第２ギヤ２ｃの側面に６０度間隔で６個配設されているが、１８０度間隔で２個、１２０度間隔で３個、９０度間隔で４個、７２度間隔で５個、或いは７個以上の個数でも構わない。

図２、図４（ｂ）に示すように、第１ドグ１ｄは、第１ギヤ１ｃの回転方向の前方面となるリーディング面（駆動歯面）１ｄｆと、回転方向の後方面となるトレーリング面（被駆動歯面）１ｄｒとを有し、これらリーディング面１ｄｆとトレーリング面１ｄｒとは根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成されている。同様に、第２ドグ２ｄは、第２ギヤ２ｃの回転方向の前方面となるリーディング面２ｄｆと、回転方向の後方面となるトレーリング面２ｄｒとを有し、これらリーディング面２ｄｆとトレーリング面２ｄｒとは根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成されている。

（ハブ１０）
図１、図４（ａ）に示すように、第１ギヤ１ｃと第２ギヤ２ｃとの間のカウンタシャフト５には、ハブ１０がカウンタシャフト５と一体回転するように、周方向に相対回転不能に装着されている。図２、図４（ａ）に示すように、ハブ１０の外周面には、カウンタシャフト５の軸方向に沿って形成されたハブ溝１３が、周方向に等間隔を隔てて、複数設けられている。本実施形態では、ハブ溝１３の数は１２本であるが、１２本に限定されるものではなく、２本以上であればよい。

図２に示すように、各ハブ溝１３には、第１スリーブリング１ｓの第１キー１ｋと第２スリーブリング２ｓの第２キー２ｋとが、周方向に交互に係合されており、夫々、カウンタシャフト５の軸方向に移動自在となっている。各ハブ溝１３は、底よりも開口が狭くなるように形成されており、カウンタシャフト５の回転によってハブ１０が回転された際、遠心力を受ける第１キー１ｋ及び第２キー２ｋがハブ溝１３の開口から径方向外方に飛び出さないようになっている。

（第１スリーブリング１ｓ、第２スリーブリング２ｓ）
図２、図４（ａ）に示すように、第１スリーブリング１ｓは、ハブ溝１３に周方向に一つおきに収容された第１キー１ｋと、各第１キー１ｋの外面を連結するようにリング状に形成された第１リング１ｒとから構成されている。第１キー１ｋは、ハブ溝１３に軸方向に移動自在に収容されており、図４（ｂ）に示すように、一端に第１ドグ１ｄのリーディング面（駆動歯面）１ｄｆと係合するリーディング爪（駆動歯面爪）１ｋｆが形成され、他端に第２ドグ２ｄのトレーリング面（被駆動歯面）２ｄｒと係合するトレーリング爪（被駆動歯面爪）１ｋｒが形成されている。これらリーディング爪１ｋｆ、トレーリング爪１ｋｒは、夫々、第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆ、第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒと係合するように、逆テーパー状に形成されている。

同様に、第２スリーブリング２ｓは、ハブ溝１３に周方向に一つおきに収容された第２キー２ｋと、各第２キー２ｋの外面を連結するようにリング状に形成された第２リング２ｒとから構成されている。第２キー２ｋは、ハブ溝１３に軸方向に移動自在に収容されており、一端に第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒと係合するトレーリング爪２ｋｒが形成され、他端に第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆと係合するリーディング爪２ｋｆが形成されている。これらリーディング爪２ｋｆ、トレーリング爪２ｋｒは、夫々、第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆ、第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒと係合するように、逆テーパー状に形成されている。

（第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆ）
図２、図４（ａ）に示すように、第１スリーブリング１ｓの第１リング１ｒには、第１シフトフォーク１ｆが係合され、第２スリーブリング２ｓの第２リング２ｒには、第２シフトフォーク２ｆが係合されている。第１シフトフォーク１ｆは、第１リング１ｒに略半周に亘って係合される断面コ字状の第１係合部１ｆａと、シフトロッド１１が軸方向に移動自在に挿通される第１挿通部１ｆｂとを有する。同様に、第２シフトフォーク２ｆは、第２リング２ｒに略半周に亘って係合される断面コ字状の第２係合部２ｆａと、シフトロッド１１が軸方向に移動自在に挿通される第２挿通部２ｆｂとを有する。

（シフトロッド１１）
図２、図４（ａ）に示すように、シフトロッド１１は、第１シフトフォーク１ｆの第１挿通部１ｆｂ、第２シフトフォーク２ｆの第２挿通部２ｆｂに挿通されており、シフト動作に連動してカウンタシャフト５と平行に移動される。シフトロッド１１は、図示しないアクチュエータによって、或いは、運転者によるシフトレバーのシフト操作に連動するリンク機構（シフトリンケージ：図示せず）によって、カウンタシャフト５と平行に移動される。アクチュエータは、車両の走行状況に応じたコンピュータ制御により、或いは運転者によるシフトレバーのシフト操作に応じて、シフトロッド１１を移動させる。

（保持機構１２）
図２、図４（ａ）に示すように、シフトロッド１１と第１シフトフォーク１ｆの第１挿通部１ｆｂとの間、シフトロッド１１と第２シフトフォーク２ｆの第２挿通部２ｆｂとの間には、保持機構１２が設けられている。保持機構１２は、シフトロッド１１に対する第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆの位置を初期位置に保持すると共に、第１スリーブリング１ｓの第１キー１ｋ、第２スリーブリング２ｓの第２キー２ｋが第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄ、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄと係合した状態で、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆに対するシフトロッド１１の相対移動を許容し、且つ第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆを初期位置に戻すためのリターン力を発揮する。このリターン力は、変速の際、第１キー１ｋ、第２キー２ｋのリーディング爪１ｋｆ、２ｋｆ、トレーリング爪１ｋｒ、２ｋｒが第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄのリーディング面１ｄｆ、２ｄｆ、トレーリング面１ｄｒ、２ｄｒに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されている。

図４（ａ）に示すように、保持機構１２は、第１シフトフォーク１ｆの第１挿通部１ｆｂとシフトロッド１１との間に設けられた第１ディテント機構１ｄｅｔと、第２シフトフォーク２ｆの第２挿通部２ｆｂとシフトロッド１１との間に設けられた第２ディテント機構２ｄｅｔとを有する。第１ディテント機構１ｄｅｔは、第１挿通部１ｆｂに挿通されるシフトロッド１１に形成された第１溝部１ｇと、第１溝部１ｇに配置された第１ボール１ｂと、第１ボール１ｂを第１溝部１ｇに押し付ける第１付勢手段１ｘとを備えている。第２ディテント機構２ｄｅｔは、第２挿通部２ｆｂに挿通されるシフトロッド１１に形成された第２溝部２ｇと、第２溝部２ｇに配置された第２ボール２ｂと、第２ボール２ｂを第２溝部２ｇに押し付ける第２付勢手段２ｘとを備えている。

（第１ディテント機構１ｄｅｔ、第２ディテント機構２ｄｅｔ）
図４（ａ）に示すように、第１ディテント機構１ｄｅｔの第１溝部１ｇは、第１シフトフォーク１ｆの第１挿通部１ｆｂに挿通されるシフトロッド１１に軸方向に沿って形成され、軸方向に沿った中央が両端よりも深くなっている。同様に、第２ディテント機構２ｄｅｔの第２溝部２ｇは、第２シフトフォーク２ｆの第２挿通部２ｆｂに挿通されるシフトロッド１１に軸方向に沿って形成され、軸方向に沿った中央が両端よりも深くなっている。図４（ａ）に示すように、第１溝部１ｇ、第２溝部２ｇの断面形状は、本実施形態ではＶ字状となっているが、これに限らず、Ｕ字状、逆さ台形状でも構わない。

第１ディテント機構１ｄｅｔの第１溝部１ｇに配置された第１ボール１ｂは、略円筒状に形成された第１ホルダ１ｈの端部に装着され、第２ディテント機構２ｄｅｔの第２溝部２ｇに配置された第２ボール２ｂは、略円筒状に形成された第２ホルダ２ｈの端部に装着されている。第１ホルダ１ｈは、第１付勢手段１ｘを構成する第１バネ（コイルバネ）１ｘｂによって第１溝部１ｇに向けて付勢され、第２ホルダ２ｈは、第２付勢手段２ｘを構成する第２バネ（コイルバネ）２ｘｂによって第２溝部２ｇに向けて付勢されている。なお、第１ボール１ｂ、第２ボール２ｂの代わりに第１ローラ、第２ローラを用いてもよい。

第１ディテント機構１ｄｅｔの第１バネ１ｘｂは、第１シフトフォーク１ｆの第１挿通部１ｆｂに設けられた円筒状の第１バネ収容部１ｙに収容され、第２ディテント機構２ｄｅｔの第２バネ２ｘｂは、第２シフトフォーク２ｆの第２挿通部２ｆｂに設けられた円筒状の第２バネ収容部２ｙに収容されている。第１バネ収容部１ｙには第１蓋１ｚが装着され、第２バネ収容部２ｙには第２蓋２ｚが装着されている。第１バネ収容部２ｙの内周面には、第１ホルダ１ｈの外周面が摺接し、第２バネ収容部２ｙの内周面には、第２ホルダ２ｈの外周面が摺接する。

第１ディテント機構１ｄｅｔの第１バネ１ｘｂは、第１蓋１ｚに反力をとって、第１ホルダ１ｈを介して第１ボール１ｂを第１溝部１ｇに押し付ける。これにより、シフトロッド１１に対する第１シフトフォーク１ｆの位置が、初期位置（第１溝部１ｇのＶ字底）に保持される。第２ディテント機構２ｄｅｔの第２バネ２ｘｂは、第２蓋２ｚに反力をとって、第２ホルダ２ｈを介して第２ボール２ｂを第２溝部２ｇに押し付ける。これにより、シフトロッド１１に対する第２シフトフォーク２ｆの位置が、初期位置（第２溝部２ｇのＶ字底）に保持される。なお、第１ホルダ１ｈ、第２ホルダ２ｈを省略し、第１バネ１ｘｂ、第２バネ２ｘｂで直接第１ボール１ｂ、第２ボール２ｂを第１溝部１ｇ、第２溝部２ｇに押し付けるようにしてもよい。

（加速時シフトアップ）
図４、図５を用いて、上述した変速機１の加速時シフトアップについて説明する。図５（ａ）は第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃにシフトされている側断面図、図５（ａ１）は図５（ａ）の状態における第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄ、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄ、第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置関係を模式的に示す概略図、図５（ａ２）は図５（ａ１）に至る前の概略図である。図５（ｂ）は第１ギヤ１ｃから第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃへのシフトアップが完了する途中の側断面図、図５（ｂ１）は図５（ｂ）の状態における概略図である。図５（ｃ）は第２ギヤ２ｃへのシフトが完了した側断面図、図５（ｃ１）は図５（ｃ）の状態における概略図である。

図４のニュートラル状態のシフトロッド１１を第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃ側に移動（シフト）すると、図５（ａ）に示すように、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆが第１ディテント機構１ｄｅｔ、第２ディテント機構２ｄｅｔを介して共に第１ギヤ１ｃ側に移動し、図５（ａ１）に示すように、第１シフトフォーク１ｆに係合された第１スリーブリング１ｓの第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆが、第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆと係合する。

なお、図５（ａ２）に示すように、シフトした瞬間、第２キー２ｋが第１ドグ１ｄに衝突した場合、第２シフトフォーク２ｆとシフトロッド１１との間の第２ディテント機構２ｄｅｔによって第２シフトフォーク２ｆがシフトロッド１１に対してずれて待ち状態となるため、第１ギヤ１ｃの回転に伴って図５（ａ１）の状態となる。ここで、待ち状態とは、第２キー２ｋが第１ドグ１ｄに当接してそれ以上第１ギヤ１ｃ側に移動できないが、第２キー２ｋが第２シフトフォーク２ｆとシフトロッド１１との間の第２ディテント機構２ｄｅｔによって第１ギヤ１ｃ側に付勢されている状態をいう。

よって、図５（ａ２）に示す状態（待ち状態）から第１ギヤ１ｃの回転に伴って第１ドグ１ｄが第２キー２ｋから離れると、第２キー２ｋが第２ディテント機構２ｄｅｔの付勢力によって第１ギヤ１ｃ側に移動し、図５（ａ１）の状態となる。なお、シフトした瞬間、第１キー１ｋが第１ドグ１ｄに衝突した場合も同様である。これにより、図５（ａ１）に示す１速の状態となり、エンジン加速時にトルクが第１キー１ｋによって伝達され、第２キー２ｋにはトルクが加わっていない（トルクフリー）。

加速時に、図５（ａ）の１速の状態から２速に変速する際には、図５（ｂ）に示すように、シフトロッド１１を第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃ側に移動（シフト）する。すると、トルクが掛かっている第１キー１ｋは移動せず第１ドグ１ｄに係合した状態のまま、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第２ギヤ２ｃ側に移動する。すなわち、第１キー１ｋを有する第１スリーブリング１ｓに係合された第１シフトフォーク１ｆは第２ギヤ２ｃ側に移動することなく、第２キー２ｋを有する第２スリーブリング２ｓに係合された第２シフトフォーク２ｆのみがシフトロッド１１と一体的に第２ギヤ２ｃ側に移動する。

このとき、図５（ｂ）に示すように、第１キー１ｋを有する第１スリーブリング１ｓに係合された第１シフトフォーク１ｆとシフトロッド１１との間の第１ディテント機構１ｄｅｔのボール１ｂは、初期位置からずれた状態（待ち状態）となる。すなわち、第１ディテント機構１ｄｅｔのリターン力は、変速の際、第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆが第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されているため、第１キー１ｋは、第１ドグ１ｄから抜けることはなくトルクの伝達を継続する。

図５（ｂ１）に示すように、第２ギヤ２ｃ側に移動された第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆは、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃが第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃよりも速く回っているため、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆと係合する。すなわち、ギヤ比の関係で第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第２ギヤ２ｃの相対回転方向は図５（ｂ１）の矢印Ａ方向となるため、第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合する。この係合により、２速の状態となり、トルクが第２キー２ｋによって伝達される。

ここで、図５（ｂ１）に示すように、第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合した瞬間、即ち、１速から２速にシフトアップした瞬間、１速と２速のギヤ比に応じてエンジン回転数（ｒｐｍ）が落ちる。このため、第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃの回転数が低下し、第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第１ギヤ１ｃの相対回転方向が図５（ｃ１）の矢印Ｂ方向となり、第１ドグ１ｄのリーディング面１ｄｆが第１キー１ｋのリーディング爪１ｋｆから離間する。これにより、第１キー１ｋによる１速状態でのトルクの伝達が終了する。第１ドグ１ｄから離間した第１キー１ｋは、第１ディテント機構１ｄｅｔのリターン力によって第２ギヤ２ｃ側に移動されるため、第１ドグ１ｄと干渉することはない。

上述したように、エンジン加速時に、１速から２速に変速する場合には、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆに、夫々、第１ディテント機構１ｄｅｔ、第２ディテント機構２ｄｅｔを介して接続されたシフトロッド１１を、第１ギヤ１ｃ側から第２ギヤ２ｃ側に移動させる。すると、１速状態でトルクを伝達している第１キー１ｋが第１ドグ１ｄに係合した状態で、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第２ギヤ２ｃ側に移動されて第２ドグ２ｄと係合するため、トルク切れの無いシフトアップが行える。すなわち、加速時シフトアップする際には、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆを接続する単独のシフトロッド１１のみを第１ギヤ１ｃ側から第２ギヤ２ｃ側に軸方向に移動すれば足り、シフトロッド１１の移動制御及び操作系構造を簡素化できる。なお、このシフトロッド１１の移動は、通常のマニュアル変速機のシフトアップの場合と同様である。

（減速時シフトダウン）
図６を用いて、上述した変速機１の減速時シフトダウンについて説明する。図６（ａ）は第２ギヤ２ｃにシフトされている側断面図、図６（ａ１）は図６（ａ）の状態における第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄ、第２ギヤ２ｃの第２ドグ２ｄ、第１キー１ｋ、第２キー２ｋの位置関係を模式的に示す概略図である。図６（ｂ）は第２ギヤ２ｃから第１ギヤ１ｃへのシフトダウンが完了する途中の側断面図、図６（ｂ１）は図６（ｂ）の状態における概略図である。図６（ｃ）は第１ギヤ１ｃへのシフトが完了した側断面図、図６（ｃ１）は図６（ｃ）の状態における概略図である。

図６（ａ）、図６（ａ１）は、図５（ｃ）、図５（ｃ１）に示す２速でエンジン加速状態から、エンジン減速状態となった場合を示す。減速状態となると、車両の車輪によってエンジンが回されるエンジンブレーキ状態となるため、図５（ｃ１）に示すようにそれまで第２ドグ２ｄのリーディング面２ｄｆが第２キー２ｋのリーディング爪２ｋｆに係合していた状態から、図６（ａ１）に示すように第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒが第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒと係合する状態となる。従って、第１キー１ｋによってトルクが伝達され、第２キー２ｋがトルクフリーの状態となる。

このため、図６（ｂ）に示すように、シフトロッド１１を第１ギヤ１ｃ側に移動（シフト）すると、トルクが掛かっている第１キー１ｋは移動せず第２ドグ２ｄに係合した状態のまま、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第１ギヤ１ｃ側に移動する。すなわち、第１キー１ｋを有する第１スリーブリング１ｓに係合された第１シフトフォーク１ｆは第１ギヤ１ｃ側に移動することなく、第２キー２ｋを有する第２スリーブリング２ｓに係合された第２シフトフォーク２ｆのみがシフトロッド１１と一体的に第１ギヤ１ｃ側に移動する。

このとき、図６（ｂ）に示すように、第１キー１ｋを有する第１スリーブリング１ｓに係合された第１シフトフォーク１ｆとシフトロッド１１との間の第１ディテント機構１ｄｅｔのボール１ｂは、初期位置からずれた状態（待ち状態）となる。すなわち、第１ディテント機構１ｄｅｔのリターン力は、変速の際、第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒが第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒに係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されているため、第１キー１ｋは、第２ドグ２ｄから抜けることはなくトルクの伝達を継続する。

図６（ｂ１）に示すように、第１ギヤ１ｃ側に移動された第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒは、第１ギヤ（１速カウンタギヤ）１ｃが第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃよりも遅く回っているため、第１ギヤ１ｃの第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒと係合する。すなわち、ギヤ比の関係で第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第１ギヤ１ｃの相対回転方向は図６（ｂ１）の矢印Ｃ方向となるため、第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒが第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒに係合する。この係合により、１速の状態となり、トルクが第２キー２ｋによって伝達される。

ここで、図６（ｂ１）に示すように、第１ドグ１ｄのトレーリング面１ｄｒが第２キー２ｋのトレーリング爪２ｋｒに係合した瞬間、即ち、２速から１速にシフトダウンした瞬間、１速と２速のギヤ比に応じてエンジン回転数（ｒｐｍ）が上がる。このため、第２ギヤ（２速カウンタギヤ）２ｃの回転数が上昇し、第１キー１ｋおよび第２キー２ｋから見た第２ギヤ２ｃの相対回転方向が図６（ｃ１）の矢印Ｄ方向となり、第２ドグ２ｄのトレーリング面２ｄｒが第１キー１ｋのトレーリング爪１ｋｒから離間する。これにより、第１キー１ｋによる２速状態でのトルクの伝達が終了する。第２ドグ２ｄから離間した第１キー１ｋは、第１ディテント機構１ｄｅｔのリターン力によって第１ギヤ１ｃ側に移動されるため、第２ドグ２ｄと干渉することはない。

上述したように、エンジン減速時に、２速から１速に変速する場合には、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆに、夫々、第１ディテント機構１ｄｅｔ、第２ディテント機構２ｄｅｔを介して接続されたシフトロッド１１を、第２ギヤ２ｃ側から第１ギヤ１ｃ側に移動させる。すると、２速状態でトルクを伝達している第１キー１ｋが第２ドグ２ｄに係合した状態で、トルクフリーの第２キー２ｋのみが第１ギヤ１ｃ側に移動されて第１ドグ１ｄと係合するため、トルク切れの無いシフトダウンが行える。すなわち、減速時シフトダウンする際には、第１シフトフォーク１ｆ、第２シフトフォーク２ｆを接続する単独のシフトロッド１１のみを第２ギヤ２ｃ側から第１ギヤ１ｃ側に軸方向に移動すれば足り、シフトロッド１１の移動制御及び操作系構造を簡素化できる。なお、このシフトロッド１１の移動は、通常のマニュアル変速機のシフトダウンの場合と同様である。

（変形例）
第１、第２ディテント機構１ｄｅｔ、２ｄｅｔを構成する第１、第２溝部１ｇ、２ｇの変形例を、図７を用いて説明する。なお、図７には第１ディテント機構１ｄｅｔの第１溝部１ｇのみを示すが、第２ディテント機構２ｄｅｔの第２溝部２ｇも同様の構成となっているため、第２溝部２ｇについての説明は省略する。変形例における第１溝部１ｇは、第１ディテント機構１ｄｅｔのディテント作動量（第１シフトフォーク１ｆの初期位置からの移動量）に対するディテント荷重（第１シフトフォーク１ｆのリターン力）の最適化を図ったものである。

図７に示すように、シフトロッド１１に形成される第１溝部１００ｇは、シフトロッド１１に対する第１シフトフォーク１ｆが初期位置にあるとき第１ボール１ｂが当接する急傾斜部１ｇａと、急傾斜部１ｇａに繋げて形成された緩傾斜部１ｇｂとを有する。緩傾斜部１ｇｂは、急傾斜部１ｇａよりも傾斜角が小さい。図７（ａ）はボール１ｂが初期位置にて急傾斜部１ｇａに配置された状態を示し、図７（ｂ）はボール１ｂが初期位置からずれて緩傾斜部１ｇｂに配置された状態を示す。

図７において、Ｆ１、Ｆ２は第１バネ１ｘｂ（図４（ａ）参照）のバネ荷重、Ｆａ１、Ｆａ２はバネ荷重のうち急傾斜部１ｇａまたは緩傾斜部１ｇｂに対する垂直力、Ｆｂ１、Ｆｂ２は垂直力のうち急傾斜部１ｇａまたは緩傾斜部１ｇｂにおけるシフトロッド１１の軸方向力（この力がリターン力となる）、Ｆｃ１、Ｆｃ２は垂直力のうち急傾斜部１ｇａまたは緩傾斜部１ｇｂにおけるシフトロッド１１の径方向力である。この構成によれば、図７（ｂ）に示すように、ボール１ｂが初期位置からずれて図４（ａ）に示す第１バネ１ｘｂの圧縮長が長くなってボール１ｂの溝部１ｇへの押付力（バネ荷重Ｆ２）が大きくなっても、緩傾斜部１ｇｂによる力の分解によって軸方向のリターン力Ｆｂ２が増大しない。

このように、第１ディテント機構１ｄｅｔのリターン力が初期位置からずれても増大しないため、低駆動トルクでのパワーオン変速において、図５（ａ１）から図５（ｂ１）に移行する際（パワーオンシフトアップ）、または図６（ａ１）から図６（ｂ１）に移行する際（パワーオンシフトダウン）に、シフトロッド１１を軸方向に移動させたとき、第１ドグ１ｄ、第２ドグ２ｄのリーディング面１ｄｆ、２ｄｆ、トレーリング面１ｄｒ、２ｄｒの逆テーパーに打ち勝って第１キー１ｋ、第２キー２ｋがリターン力によって抜けることを抑制できる。この結果、低駆動トルクでのパワーオン変速でのトルク抜けを回避できる。

加えて、第１溝部１ｇの急傾斜部１ｇａの傾斜角をより大きくすれば、第１ディテント機構１ｄｅｔの作動量が零の初期位置においては、高い保持力を確保できる。これにより、初期位置での外乱による第１シフトフォーク１ｆの意に反する動きを規制しつつ、作動状態から初期位置に戻った後の慣性による第１シフトフォーク１ｆの暴れを抑制できる。第２溝部２ｇについても同様である。なお、第１溝部１ｇの緩傾斜部１ｇｂは、傾斜角が一つではなく、複数の傾斜角を有していてもよい。この場合、緩傾斜部１ｇｂは、初期位置から離れるに連れて傾斜角が徐々に小さくなる特性を有するようにする。また、緩傾斜部１ｇｂは、同様な特性を有する湾曲面、円弧状としてもよい。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、第１ギヤ、第２ギヤは、変速機のカウンタシャフト（出力軸）ではなく、メインシャフト（入力軸）に装着されていてもよい。

本発明は、変速の際のトルク切れを防止した変速機に利用できる。

１ 変速機
５ シャフト（カウンタシャフト）
１ｃ 第１ギヤ（１速カウンタギヤ）
２ｃ 第２ギヤ（２速カウンタギヤ）
１ｄ 第１ドグ
１ｄｆ リーディング面
１ｄｒ トレーリング面
２ｄ 第２ドグ
２ｄｆ リーディング面
２ｄｒ トレーリング面
１ｓ 第１スリーブリング
１ｋ 第１キー
１ｋｆ リーディング爪
１ｋｒ トレーリング爪
２ｓ 第２スリーブリング
２ｋ 第２キー
２ｋｆ リーディング爪
２ｋｒ トレーリング爪
１ｆ 第１シフトフォーク
１ｆｂ 第１挿通部
２ｆ 第２シフトフォーク
２ｆｂ 第２挿通部
１１ シフトロッド
１２ 保持機構
１ｄｅｔ 第１ディテント機構
１ｇ 第１溝部
１ｂ 第１ボール
１ｘ 第１付勢手段
２ｄｅｔ 第２ディテント機構
２ｇ 第２溝部
２ｂ 第２ボール
２ｘ 第２付勢手段
１ｇａ 急傾斜部
１ｇｂ 緩傾斜部

Claims (5)

1. シャフトに回転自在に装着され、側面に第１ドグが突設された第１ギヤと、
   前記シャフトに回転自在に装着され、側面に第２ドグが突設された第２ギヤと、
   該第２ギヤと前記第１ギヤとの間に、前記シャフトと一体的に回転し且つ前記シャフトの軸方向に移動自在に設けられ、一端が前記第１ドグのリーディング面と係合し他端が前記第２ドグのトレーリング面と係合する第１キーを有する第１スリーブリングと、
   該第２ギヤと前記第１ギヤとの間に、前記シャフトと一体的に回転し且つ前記シャフトの軸方向に移動自在に設けられ、一端が前記第１ドグのトレーリング面と係合し他端が前記第２ドグのリーディング面と係合する第２キーを有する第２スリーブリングと、
   前記第１スリーブリングに係合された第１シフトフォークと、
   前記第２スリーブリングに係合された第２シフトフォークと、
   前記第１シフトフォーク、第２シフトフォークに接続され、シフト操作に連動して前記軸方向に移動されるシフトロッドと、
   該シフトロッドと前記第１シフトフォーク、第２シフトフォークとの間に夫々設けられた保持機構とを備え、
   該保持機構は、前記シフトロッドに対する前記第１シフトフォーク、第２シフトフォークの位置を初期位置に保持すると共に、前記第１キー、第２キーが前記第１ドグ、第２ドグと係合した状態で前記シフトロッドの移動を許容し、且つ前記第１シフトフォーク、第２シフトフォークを初期位置に戻すためのリターン力を発揮することを特徴とする変速機。
2. 前記第１キーは、一端に前記第１ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有すると共に、他端に前記第２ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有し、
   前記第２キーは、一端に前記第１ドグのトレーリング面と係合するトレーリング爪を有すると共に、他端に前記第２ドグのリーディング面と係合するリーディング爪を有し、
   前記第１ドグ、第２ドグの各リーディング面、トレーリング面は、根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成され、
   前記第１キー、第２キーの各リーディング爪、トレーリング爪は、前記各リーディング面、トレーリング面と係合するように逆テーパー状に形成され、
   前記保持機構のリターン力は、変速の際、前記各リーディング爪、トレーリング爪が前記各リーディング面、トレーリング面に係合しているときの逆テーパーによる係合力よりも弱く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記第１シフトフォークは、前記シフトロッドが軸方向に移動自在に挿通される第１挿通部を有し、
   前記第２シフトフォークは、前記シフトロッドが軸方向に移動自在に挿通される第２挿通部を有し、
   前記保持機構は、前記第１挿通部と前記シフトロッドとの間に設けられた第１ディテント機構と、前記第２挿通部と前記シフトロッドとの間に設けられた第２ディテント機構とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の変速機。
4. 前記第１ディテント機構は、
   前記第１挿通部に挿通されるシフトロッドに軸方向に沿って形成されその軸方向に沿った中央が両端よりも深い第１溝部と、
   該第１溝部に配置された第１ボールまたは第１ローラと、
   該第１ボールまたは第１ローラを前記第１溝部に押し付ける第１付勢手段とを備え、
   前記第２ディテント機構は、
   前記第２挿通部に挿通されるシフトロッドに軸方向に沿って形成されその軸方向に沿った中央が両端よりも深い第２溝部と、
   該第２溝部に配置された第２ボールまたは第２ローラと、
   該第２ボールまたは第２ローラを前記第２溝部に押し付ける第２付勢手段とを備えた ことを特徴とする請求項３に記載の変速機。
5. 前記第１溝部は、前記シフトロッドに対する前記第１挿通部が初期位置にあるとき前記第１ボールまたは第１ローラが当接する急傾斜部と、該急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有し、
   前記第２溝部は、前記シフトロッドに対する前記第２挿通部が初期位置にあるとき前記第２ボールまたは第２ローラが当接する急傾斜部と、該急傾斜部に繋げて形成された緩傾斜部とを有することを特徴とする請求項４に記載の変速機。

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