特開2018-197584(P2018-197584A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-197584(P2018-197584A)
(43)【公開日】2018年12月13日
(54)【発明の名称】無段変速機の前後進切換機構
(51)【国際特許分類】
   F16D 11/10 20060101AFI20181116BHJP
   F16H 29/04 20060101ALI20181116BHJP
【FI】
   F16D11/10 A
   F16H29/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2017-102342(P2017-102342)
(22)【出願日】2017年5月24日
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002192
【氏名又は名称】特許業務法人落合特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】下平 伸一
【テーマコード(参考)】
3J056
3J062
【Fターム(参考)】
3J056AA03
3J056BA04
3J056BB15
3J056BE06
3J056CC03
3J056CC32
3J056CC43
3J056GA04
3J056GA12
3J062AA02
3J062AB33
3J062AC03
3J062CG32
3J062CG42
3J062CG64
3J062CG82
(57)【要約】
【課題】 無段変速機の前後進切換機構の小型化およびシフトスリーブの操作負荷の軽減を図る。
【解決手段】 クランク式の無段変速機Tの前後進切換機構Sのドグクラッチ58は、シフトスリーブ59により駆動されてスライダ70を出力軸13あるいはミッションケース42に選択的に結合するドライブ用ボール74およびリバース用ボール75を備える。ドライブ用ボール74によりスライダ70が右動するとドライブレンジが確立し、リバース用ボール75によりスライダ70が左動するとリバースレンジが確立する。ドライブ用ボール74およびリバース用ボール75はスライダ70の同一円周上に配置されていて単一対シフトスリーブ59により駆動されるので、前後進切換機構Sの軸方向寸法を小型化することができ、しかもシフトスリーブ59はドライブ用ボール74およびリバース用ボール75を介してスライダ70を駆動するので、シフトスリーブ59の操作負荷を軽減することができる。
【選択図】 図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無段変速機(T)の出力軸(13)に接続された入力要素(52)と、ディファレンシャルギヤ(D)に接続された出力要素(54)と、前記出力軸(13)の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素(67)とを含む遊星歯車機構(51)と、前記固定要素(67)を前記入力要素(52)あるいはミッションケース(42)に選択的に結合可能なドグクラッチ(58)とを備える無段変速機の前後進切換機構であって、
前記ドグクラッチ(58)は、前記固定要素(67)の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダ(70)と、前記スライダ(70)の同一円周上の周方向に異なる位置を径方向に貫通するドライブ用ボール孔(70a)およびリバース用ボール孔(70b)と、前記ドライブ用ボール孔(70a)および前記リバース用ボール孔(70b)にそれぞれ保持されるドライブ用ボール(74)およびリバース用ボール(75)と、前記ドライブ用ボール(74)および前記リバース用ボール(75)を軸方向に駆動するシフトスリーブ(59)と、前記固定要素(67)に軸方向に離間するように形成されて前記ドライブ用ボール(74)および前記リバース用ボール(75)がそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝(67a)およびリバース用ボール溝(67b)とを備え、
前記シフトスリーブ(59)を軸方向一方に駆動すると、前記ドライブ用ボール(74)を介して前記スライダ(70)が移動して前記固定要素(67)にドグ結合するとともに、前記ドライブ用ボール孔(70a)に保持された前記ドライブ用ボール(74)が前記ドライブ用ボール溝(67a)に嵌合し、前記シフトスリーブ(59)を軸方向他方に駆動すると、前記リバース用ボール(75)を介して前記スライダ(70)が移動して前記ミッションケース(42)にドグ結合するとともに、前記リバース用ボール孔(70b)に保持された前記リバース用ボール(75)が前記リバース用ボール溝(67b)に嵌合することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構。
【請求項2】
前記シフトスリーブ(59)は、軸方向他端側に前記ドライブ用ボール(74)を軸方向一方に押圧するドライブ用押圧突起(59a)を備えるとともに、軸方向一端側に前記リバース用ボール(75)を軸方向他方に押圧するリバース用押圧突起(59b)を備え、前記ドライブ用押圧突起(59a)および前記リバース用押圧突起(59b)は前記シフトスリーブ(59)の周方向に異なる位置に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の無段変速機の前後進切換機構。
【請求項3】
前記ドライブ用押圧突起(59a)および前記リバース用押圧突起(59b)のボール押圧面(a)は、前記ドライブ用ボール(74)および前記リバース用ボール(75)を径方向内側に付勢する方向に傾斜することを特徴とする、請求項2に記載の無段変速機の前後進切換機構。
【請求項4】
前記固定要素(67)の外周面は周方向に離間する複数のスプライン(71)を介して前記スライダ(70)の内周面に嵌合し、前記ドライブ用ボール溝(67a)および前記リバース用ボール溝(67b)は隣接する二つの前記スプライン(71)間に配置されることを特徴とする、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の無段変速機の前後進切換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無段変速機の出力軸に接続された入力要素と、ディファレンシャルギヤに接続された出力要素と、前記出力軸の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素とを含む遊星歯車機構と、前記固定要素を前記入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチとを備える無段変速機の前後進切換機構に関する。
【背景技術】
【0002】
入力軸の回転を変速して出力軸に伝達可能なクランク式の無段変速機の下流側に遊星歯車機構を含む前後進切換機構を配置し、前後進切換機構により出力軸の回転をそのままディファレンシャルギヤに伝達してドライブレンジを確立するとともに、出力軸の回転を逆回転にしてディファレンシャルギヤに伝達してリバースレンジを確立するものが、下記特許文献1により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】WO2014/188823
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記従来のものは、前後進切換機構が出力軸の軸方向に並置された2個のドグクラッチを備えるため、前後進切換機構を含む無段変速機の寸法が大型化するだけでなく、ドグクラッチの作動時の摩擦抵抗が大きいためにシフトスリーブの操作負荷が増加する問題があった。
【0005】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、無段変速機の前後進切換機構の小型化およびシフトスリーブの操作負荷の軽減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、無段変速機の出力軸に接続された入力要素と、ディファレンシャルギヤに接続された出力要素と、前記出力軸の外周に相対回転可能に嵌合する固定要素とを含む遊星歯車機構と、前記固定要素を前記入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチとを備える無段変速機の前後進切換機構であって、前記ドグクラッチは、前記固定要素の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダと、前記スライダの同一円周上の周方向に異なる位置を径方向に貫通するドライブ用ボール孔およびリバース用ボール孔と、前記ドライブ用ボール孔および前記リバース用ボール孔にそれぞれ保持されるドライブ用ボールおよびリバース用ボールと、前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールを軸方向に駆動するシフトスリーブと、前記固定要素に軸方向に離間するように形成されて前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールがそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝とを備え、前記シフトスリーブを軸方向一方に駆動すると、前記ドライブ用ボールを介して前記スライダが移動して前記固定要素にドグ結合するとともに、前記ドライブ用ボール孔に保持された前記ドライブ用ボールが前記ドライブ用ボール溝に嵌合し、前記シフトスリーブを軸方向他方に駆動すると、前記リバース用ボールを介して前記スライダが移動して前記ミッションケースにドグ結合するとともに、前記リバース用ボール孔に保持された前記リバース用ボールが前記リバース用ボール溝に嵌合することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。
【0007】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記シフトスリーブは、軸方向他端側に前記ドライブ用ボールを軸方向一方に押圧するドライブ用押圧突起を備えるとともに、軸方向一端側に前記リバース用ボールを軸方向他方に押圧するリバース用押圧突起を備え、前記ドライブ用押圧突起および前記リバース用押圧突起は前記シフトスリーブの周方向に異なる位置に配置されることを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。
【0008】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記ドライブ用押圧突起および前記リバース用押圧突起のボール押圧面は、前記ドライブ用ボールおよび前記リバース用ボールを径方向内側に付勢する方向に傾斜することを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。
【0009】
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記固定要素の外周面は周方向に離間する複数のスプラインを介して前記スライダの内周面に嵌合し、前記ドライブ用ボール溝および前記リバース用ボール溝は隣接する二つの前記スプライン間に配置されることを特徴とする無段変速機の前後進切換機構が提案される。
【0010】
尚、実施の形態のサンギヤ52は本発明の入力要素に対応し、実施の形態のリングギヤ54は本発明の出力要素に対応し、実施の形態のキャリヤシャフト67は本発明の固定要素に対応する。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の構成によれば、遊星歯車機構の固定要素を入力要素あるいはミッションケースに選択的に結合可能なドグクラッチは、固定要素の外周に軸方向摺動可能かつ相対回転不能に嵌合するスライダと、スライダの同一円周上の周方向に異なる位置を径方向に貫通するドライブ用ボール孔およびリバース用ボール孔と、ドライブ用ボール孔およびリバース用ボール孔にそれぞれ保持されるドライブ用ボールおよびリバース用ボールと、ドライブ用ボールおよびリバース用ボールを軸方向に駆動するシフトスリーブと、固定要素に軸方向に離間するように形成されてドライブ用ボールおよびリバース用ボールがそれぞれ嵌合可能なドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝とを備えるので、シフトスリーブを軸方向一方に駆動すると、ドライブ用ボールを介してスライダが移動して固定要素にドグ結合するとともに、ドライブ用ボール孔に保持されたドライブ用ボールがドライブ用ボール溝に嵌合してドライブレンジを確立することができ、またシフトスリーブを軸方向他方に駆動すると、リバース用ボールを介してスライダが移動してミッションケースにドグ結合するとともに、リバース用ボール孔に保持されたリバース用ボールがリバース用ボール溝に嵌合してリバースレンジを確立することができる。
【0012】
またドライブ用ボールおよびリバース用ボールはスライダの同一円周上に配置されていて単一のシフトスリーブにより駆動されるので、前後進切換機構の軸方向寸法を小型化することができ、しかもシフトスリーブはドライブ用ボールおよびリバース用ボールを介してスライダを駆動するので、シフトスリーブの操作負荷を軽減することができる。
【0013】
また請求項2の構成によれば、シフトスリーブは、軸方向他端側にドライブ用ボールを軸方向一方に押圧するドライブ用押圧突起を備えるとともに、軸方向一端側にリバース用ボールを軸方向他方に押圧するリバース用押圧突起を備え、ドライブ用押圧突起およびリバース用押圧突起はシフトスリーブの周方向に異なる位置に配置されるので、シフトスリーブの軸方向寸法を小型化しても、ドライブレンジにおいてシフトスリーブのリバース用押圧突起がリバース用ボールと干渉したり、リバースレンジにおいてドライブ用押圧突起5がドライブ用ボールと干渉したりすることが防止され、シフトスリーブの小型化が達成される。
【0014】
また請求項3の構成によれば、ドライブ用押圧突起およびリバース用押圧突起のボール押圧面は、ドライブ用ボールおよびリバース用ボールを径方向内側に付勢する方向に傾斜するので、ドライブレンジおよびリバースレンジでドライブ用ボールおよびリバース用ボールをそれぞれドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝に確実に嵌合させることができる。
【0015】
また請求項4の構成によれば、固定要素の外周面は周方向に離間する複数のスプラインを介してスライダの内周面に嵌合し、ドライブ用ボール溝およびリバース用ボール溝は隣接する二つのスプライン間に配置されるので、シフトチェンジ時にドライブ用ボールおよびリバース用ボールをスプラインと干渉することなくキャリヤシャフトの外周面に沿って転動させ、ドライブ用ボール溝あるいはリバース用ボール溝にスムーズに嵌合させてシフトフィーリングを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】車両用動力伝達装置のスケルトン図である。
図2図1の2部詳細図である。
図3図2の3−3線断面図である。
図4】偏心ディスクの単品図である。
図5】偏心ディスクの偏心量と変速比との関係を示す図である。
図6図1の6部詳細図である(ニュートラルレンジ)。
図7図6に対応する作用説明図である(ドライブレンジ)。
図8図6に対応する作用説明図である(リバースレンジ)。
図9図7の9A−9A線断面図および図8の9B−9B線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図1図9に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
図1に示すように、車両用動力伝達装置は、エンジンEの駆動力を入力軸12から出力軸13に無段変速して伝達するクランク式の無段変速機Tと、出力軸13およびディファレンシャルギヤD間に配置されて車両の前進・後進を切り換える前後進切換機構Sとを備える。
【0019】
以下、図2図5に基づいてクランク式の無段変速機Tの構造を説明する。
【0020】
図2および図3に示すように、無段変速機Tの支持フレーム11に入力軸12および出力軸13が相互に平行に支持されており、エンジンEに接続された入力軸12の回転が8個の伝達ユニット14…、出力軸13、前後進切換機構SおよびディファレンシャルギヤDを介して駆動輪W,Wに伝達される。
【0021】
8個の伝達ユニット14…の構造は実質的に同一構造であるため、以下、一つの伝達ユニット14を代表として構造を説明する。
【0022】
中空に形成された入力軸12の内部に軸線Lを共有する変速軸15が配置されており、この変速軸15の外周に10個のニードルベアリング16…を介して軸線L方向に9分割された偏心カム17…が回転自在に支持される。8個の伝達ユニット14…の合計9個の偏心カム17…は図示せぬ複数本のボルトで一体に結合されており、それら9個の偏心カム17…の内周部分が実質的に入力軸12を構成する。
【0023】
隣接する一対の偏心カム17,17は、入力軸12の軸線Lに対して距離dだけ偏心した中心O1を有する一対の円形のカム部17a,17aと、カム部17a,17aの径方向内側に形成された断面三日月状のガイド部17bとを備える。入力軸12と軸線Lを共有する変速軸15の外周には8個のピニオン18…が一体に形成されており、各ピニオン18は偏心カム17,17の断面三日月状のガイド部17bの切欠き部17cに収納される。各伝達ユニット14の偏心カム17,17のカム部17a,17aの位相は相互に45゜ずつずれている。
【0024】
図3および図4に示すように、偏心カム17,17のカム部17a,17aの外周面には、円板状の偏心ディスク19の軸線L方向両端面に形成された一対の偏心凹部19a,19aが、一対のニードルベアリング20,20を介して回転自在に支持される。偏心ディスク19の中心O2に対して偏心凹部19a,19aの中心O1(つまり偏心カム17,17のカム部17a,17aの中心O1)は距離dだけずれている。すなわち、入力軸12の軸線Lおよび偏心カム17,17のカム部17a,17aの中心O1間の距離dと、偏心カム17,17のカム部17a,17aの中心O1および偏心ディスク19の中心O2間の距離dとは同一である。
【0025】
偏心ディスク19の一対の偏心凹部19a,19aの底部間を連通させるように形成されたリングギヤ19bの歯先が、偏心カム17,17のガイド部17bの外周面に摺動可能に当接する。そして入力軸12の切欠き部12a(図3参照)から露出する変速軸15のピニオン18が、偏心ディスク19のリングギヤ19bに噛合する。偏心ディスク19の外周には、その偏心方向と逆方向に突出するカウンタウエイト19cが設けられる。そして偏心ディスク19の外周にはコネクティングロッド21の大端部21aがボールベアリング22を介して支持される。
【0026】
図2および図3に示すように、出力軸13の外周に設けられたワンウェイクラッチ23は、コネクティングロッド21の小端部21bにピン24を介して連結されたリング状の揺動リンク25と、揺動リンク25の内周に固定されたリング状のアウター部材26と、アウター部材26の内部に配置されて出力軸13に固定されたリング状のインナー部材27と、アウター部材26の内周面とインナー部材27の外周面との間に形成された楔状の空間に配置されて複数個のスプリング28…で付勢された複数個のローラ29…とを備える。
【0027】
そして入力軸12のエンジンEと反対側の軸端には、入力軸12に対して変速軸15を相対回転させることで、偏心ディスク19の偏心量εを増減して無段変速機Tの変速比を変更する変速アクチュエータ30が設けられる。
【0028】
図2に示すように、8個の伝達ユニット14…を支持する支持フレーム11は、軸線L方向中央に位置する中央フレーム31と、軸線L方向両側に位置する一対の側方フレーム32,33とからなり、中央フレーム31とエンジンE側に位置する一方の側方フレーム32との間に4個の伝達ユニット14…が配置され、中央フレーム31と反エンジンE側に位置する他方の側方フレーム33との間に4個の伝達ユニット14…が配置される。
【0029】
中央フレーム31は鉄製の板状部材であり、その長手方向両側の入力軸12側および出力軸13側に形成された2個のベアリング支持孔31a,31bを備える。
【0030】
エンジンE側に位置する側方フレーム32は基本的にアルミニウム合金で籠状に形成された鋳造部材であり、中央部に鉄製の板状部材であるベアリングホルダ38が鋳込みにより埋設される。ベアリングホルダ38の入力軸12側および出力軸13側には、それぞれベアリング支持孔38a,38bが形成される。
【0031】
反エンジンE側に位置する側方フレーム33も基本的にアルミニウム合金で籠状に形成された鋳造部材であり、その中央に鉄製の板状部材であるベアリングホルダ39が鋳込みにより埋設される。反エンジンE側に位置する側方フレーム33およびベアリングホルダ39の構造は、上述したエンジンE側に位置する側方フレーム32側およびベアリングホルダ38に対して面対称な構造であるため、その重複する説明は省略する。
【0032】
入力軸12の軸線L方向中央部に固定された偏心カム17は、中央フレーム31のベアリング支持孔31aに中央部支持ベアリング34を介して支持されるとともに、入力軸12の軸線L方向両端部は、一対の側方フレーム32,33のベアリングホルダ38,39のベアリング支持孔38a,39aにそれぞれ軸端部支持ベアリング36,36を介して支持される。同様に、出力軸13の軸線L方向中央部は、中央フレーム31のベアリング支持孔31bに中央部支持ベアリング35を介して支持されるとともに、出力軸13の軸線L方向両端部は、一対の側方フレーム32,33のベアリングホルダ38,39のベアリング支持孔38b,39bにそれぞれ軸端部支持ベアリング37,37を介して支持される。
【0033】
そして中央フレーム31および一対の側方フレーム32,33をボルト40…で一体に締結してサブアセンブリが組み立てられ、このサブアセンブリが中央フレーム31を貫通するボルト41…でミッションケース42の内部に締結される。
【0034】
次に、無段変速機Tの一つの伝達ユニット14の作用を説明する。
【0035】
図3および図5(A)〜図5(D)から明らかなように、入力軸12の軸線Lに対して偏心ディスク19の中心O2が偏心しているとき、エンジンEによって入力軸12が回転するとコネクティングロッド21の大端部21aが軸線Lまわりに偏心回転することで、コネクティングロッド21が往復運動する。
【0036】
その結果、コネクティングロッド21が往復運動する過程で図中左側に引かれると、揺動リンク25と共にアウター部材26が図3において反時計方向に揺動し、スプリング28…に付勢されたローラ29…がアウター部材26およびインナー部材27間の楔状の空間に噛み込み、アウター部材26およびインナー部材27がローラ29…を介して結合されることで、ワンウェイクラッチ23が係合してコネクティングロッド21の動きが出力軸13に伝達される。逆にコネクティングロッド21が往復運動する過程で図中右側に押されると、揺動リンク25と共にアウター部材26が図3において時計方向に揺動し、ローラ29…がスプリング28…を圧縮しながらアウター部材26およびインナー部材27間の楔状の空間から押し出され、アウター部材26およびインナー部材27が相互にスリップすることで、ワンウェイクラッチ23が係合解除してコネクティングロッド21の動きが出力軸13に伝達されなくなる。
【0037】
このようにして、入力軸12が1回転する間に、入力軸12の回転が所定時間だけ出力軸13に伝達されるため、入力軸12が連続回転すると出力軸13は間欠回転する。8個の伝達ユニット14…の偏心ディスク19…の偏心量εは全て同一であるが、偏心方向の位相が相互に45°ずつずれているため、8個の伝達ユニット14…が入力軸12の回転を交互に出力軸13に伝達することで、出力軸13は連続的に回転する。
【0038】
このとき、偏心ディスク19の偏心量εが大きいほど、コネクティングロッド21の往復ストロークが大きくなって出力軸13の1回の回転角が増加し、無段変速機Tの変速比が小さくなる。逆に、偏心ディスク19の偏心量εが小さいほど、コネクティングロッド21の往復ストロークが小さくなって出力軸13の1回の回転角が減少し、無段変速機Tの変速比が大きくなる。そして偏心ディスク19の偏心量εがゼロになると、入力軸12が回転してもコネクティングロッド21が移動を停止するために出力軸13は回転せず、無段変速機Tの変速比が最大(無限大)になる。
【0039】
入力軸12に対して変速軸15が相対回転しないとき、つまり入力軸12および変速軸15が同一速度で回転するとき、無段変速機Tの変速比は一定に維持される。変速アクチュエータ30により入力軸12に対して変速軸15を相対回転させると、各伝達ユニット14のピニオン18にリングギヤ19bを噛合させた偏心ディスク19の偏心凹部19a,19aが、入力軸12と一体の偏心カム17,17のカム17a,17aに案内されて回転し、入力軸12の軸線Lに対する偏心ディスク19の中心O2の偏心量εが変化する。
【0040】
図5(A)は変速比が最小の状態(変速比:TD)を示すもので、このとき入力軸12の軸線Lに対する偏心ディスク19の中心O2の偏心量εは、入力軸12の軸線Lから偏心カム17,17の中心O1までの距離dと、偏心カム17,17の中心O1から偏心ディスク19の中心O2までの距離dとの和である2dに等しい最大値になる。入力軸12に対して変速軸15が相対回転すると、入力軸12と一体の偏心カム17,17に対して偏心ディスク19が相対回転することで、図5(B)および図5(C)に示すように、入力軸12の軸線Lに対する偏心ディスク19の中心O2の偏心量εは最大値の2dから次第に減少して変速比が増加する。入力軸12に対して変速軸15が更に相対回転すると、入力軸12と一体の偏心カム17,17に対して偏心ディスク19が更に相対回転することで、図5(D)に示すように、ついには入力軸12の軸線Lに偏心ディスク19の中心O2が重なり合って偏心量εがゼロになり、変速比が最大(無限大)の状態(変速比:UD)になって出力軸13に対する動力伝達が遮断される。
【0041】
次に、図1に基づいて前後進切換機構Sの概略構造を説明する。
【0042】
前後進切換機構Sは、出力軸13の外周に配置された遊星歯車機構51を備える、遊星歯車機構51は、出力軸13に固設されたサンギヤ52と、出力軸13に相対回転自在に支持されたキャリヤ53と、キャリヤ53の外周に相対回転自在に支持されたリングギヤ54と、キャリヤ53に回転自在に支持されてサンギヤ52およびリングギヤ54に噛合する複数のピニオン55…とを備える。リングギヤ54の外周にはファイナルドライブギヤ56が一体に設けられており、ファイナルドライブギヤ56はディファレンシャルギヤDのケーシングに設けたファイナルドリブンギヤ57に噛合する。
【0043】
また前後進切換機構Sは、運転者によるシフトレバーの操作に連動して作動するドグクラッチ58を備える。ドグクラッチ58は、シフトスリーブ59が図示するニュートラル位置にあるとき、出力軸13が空転してニュートラルレンジが確立する。シフトスリーブ59が右動してドライブ位置に切り替わると、出力軸13およびキャリヤ53が結合され、遊星歯車機構51はロック状態になって出力軸13と一体に回転するため、出力軸13の回転がリングギヤ54からファイナルドライブギヤ56およびファイナルドリブンギヤ57を介してディファレンシャルギヤDに伝達され、車両は前進走行する。シフトスリーブ59が左動してリバース位置に切り替わると、キャリヤ53がミッションケース42に拘束されるため、出力軸13の回転がサンギヤ52からキャリヤ53を介して逆回転となってリングギヤ54に伝達され、更にリングギヤ54からファイナルドライブギヤ56およびファイナルドリブンギヤ57を介してディファレンシャルギヤDに伝達され、車両は後進走行する。
【0044】
次に、図6図9に基づいて前後進切換機構Sの具体的構造および作用を説明する。
【0045】
図6および図7に示すように、出力軸13の右端がミッションケース42の内壁にニードルベアリング60を介して支持されており、遊星歯車機構51は、出力軸13に固設された入力要素としてのサンギヤ52と、ミッションケース42にボールベアリング43,44を介して支持された出力要素としてのリングギヤ54と、サンギヤ52およびリングギヤ54に同時に歯合する複数のピニオン55…と、出力軸13にニードルベアリング61を介して支持されてピニオン55…を支持するキャリヤ53とを備える。出力軸13の右端には環状のドグ部材62がスプライン63で結合されており、ミッションケース42とドグ部材62との間にスラストベアリング64が配置される。ドグ部材62には複数のドライブ用ドグ62a…が形成される。またミッションケース42の内壁には環状のドグ部材65がスプライン66で結合されており、ドグ部材65には複数のリバース用ドグ65a…が形成される。
【0046】
出力軸13の外周に筒状のキャリヤシャフト67が嵌合しており、キャリヤシャフト67の左端はキャリヤ53の右端にスプライン68で結合するとともに、キャリヤシャフト67の右端とドグ部材62との間にはニードルベアリング69およびスラストベアリング76が配置される。従って、一体に結合されたキャリヤ53およびキャリヤシャフト67は、一体に結合された出力軸13およびドグ部材62に対して相対回転可能である。キャリヤシャフト67は遊星歯車機構51の固定要素を構成する。
【0047】
キャリヤシャフト67の外周に筒状のスライダ70が軸方向摺動可能にスプライン71で結合されており、スライダ70の右端にドグ部材62のドライブ用ドグ62a…に歯合可能な複数のドライブ用ドグ70c…が形成されるとともに、スライダ70の左端に固定されたドグ部材72に、ミッションケース42のドグ部材65のリバース用ドグ65a…に歯合可能な複数のリバース用ドグ72a…が形成される。
【0048】
スライダ70の外周に摺動自在に嵌合してシフトフォーク73で軸方向に駆動されるシフトスリーブ59の内周面に、3個のドライブ用ボール74…および3個のリバース用ボール75…が周方向に60゜間隔で交互に保持される。
【0049】
図6(B)に示すドライブ系断面は、出力軸13の軸線およびドライブ用ボール74を通る断面であり、スライダ70には3個のドライブ用ボール74…が嵌合する3個のドライブ用ボール孔70a…が形成され、キャリヤシャフト67には3個のドライブ用ボール74…が嵌合可能な3個のドライブ用ボール溝67a…が形成され、シフトスリーブ59には3個のドライブ用ボール74…を左から右に押圧可能な3個のドライブ用押圧突起59a…が形成される(図9(A)参照)。各々のドライブ用押圧突起59aは、ドライブ用ボール74を軸方向右側に押圧するボール押圧面aと、ドライブ用ボール74を径方向内側に押圧するボール保持面bとを備える。
【0050】
図6(A)に示すリバース系断面は、出力軸13の軸線およびリバース用ボール75を通る断面であり、スライダ70には3個のリバース用ボール75…が嵌合する3個のリバース用ボール孔70b…が形成され、キャリヤシャフト67には3個のリバース用ボール75…が嵌合可能な3個のリバース用ボール溝67b…が形成され、シフトスリーブ59には3個のリバース用ボール75…を右から左に押圧可能な3個のリバース用押圧突起59b…が形成される(図9(B)参照)。各々のリバース用押圧突起59bは、リバース用ボール75を軸方向左側に押圧するボール押圧面aと、リバース用ボール75を径方向内側に押圧するボール保持面bとを備える。
【0051】
スライダ70の3個のドライブ用ボール孔70a…および3個のリバース用ボール孔70b…は同一円周上に形成されているが、キャリヤシャフト67の3個のドライブ用ボール溝67a…および3個のリバース用ボール溝67b…は軸方向に距離Aだけずれた位置に形成されている。
【0052】
上記構成を備えた前後進切換機構Sによれば、シフトスリーブ59が図6に示すニュー
トラル位置にあるとき、スライダ70のドライブ用ボール孔70a…に保持されたドライブ用ボール74…はキャリヤシャフト67のドライブ用ボール溝67a…から径方向外側に離脱するとともに、スライダ70のリバース用ボール孔70b…に保持されたリバース用ボール75…はキャリヤシャフト67のリバース用ボール溝67b…から径方向外側に離脱しており、かつスライダ70の右側のドライブ用ドグ70c…は出力軸13側のドライブ用ドグ62a…から分離するとともに、スライダ70の左側のリバース用ドグ72a…ミッションケース42側のリバース用ドグ65a…から分離する。これにより、出力軸13、キャリヤシャフト67およびミッションケース42は相互に切り
離され、ニュートラルレンジが確立する。
【0053】
シフトスリーブ59を図(B)に示すニュートラル位置からドライブ位置に向けて右動すると、シフトスリーブ59のドライブ用押圧突起59a…のボール押圧面aに押圧されたドライブ用ボール74…がドライブ用ボール孔70a…を押圧することで、キャリヤシャフト67に対してスライダ70が右方向にスライドし、スライダ70のドライブ用ドグ70c…が出力軸13側のドライブ用ドグ62a…に歯合するとともに、スライダ70と共に右動するドライブ用ボール74…がキャリヤシャフト67のドライブ用ボール溝67a…に嵌合し、シフトスリーブ59のドライブ用押圧突起59a…のボール保持面bがドライブ用ボール74…の上に乗り上げて、ドライブ用ボール74…をスライダ70のドライブ用ボール孔70a…およびキャリヤシャフト67のドライブ用ボール溝67a…内に保持することで、図7(B)のドライブ系断面に示すように、スライダ70をキャリヤシャフト67に対して結合状態にロックする。
【0054】
このとき、図7(A)のリバース系断面に示すように、スライダ70と共に右動するリバース用ボール75…はキャリヤシャフト67の外周面を右方向に滑るだけであり、リバース用ボール溝67b…に嵌合することはない。
【0055】
これにより、キャリヤシャフト67がスライダ70を介して出力軸13と一体化され、遊星歯車機構51がロック状態になってドライブレンジが確立する。
【0056】
シフトスリーブ59を図(B)に示すニュートラル位置からリバース位置に向けて左動すると、シフトスリーブ59のリバース用押圧突起59b…のボール押圧面aに押圧されたリバース用ボール75…がリバース用ボール孔70b…を押圧することで、キャリヤシャフト67に対してスライダ70が左方向にスライドし、スライダ70のリバース用ドグ72a…がミッションケース42側のリバース用ドグ65a…に歯合するとともに、スライダ70と共に左動するリバース用ボール75…がキャリヤシャフト67のリバース用ボール溝67b…に嵌合し、シフトスリーブ59のリバース用押圧突起59b…のボール保持面bがリバース用ボール75…の上に乗り上げて、リバース用ボール75…をスライダ70のリバース用ボール孔70b…およびキャリヤシャフト67のリバース用ボール溝67b…内に保持することで、図8(A)のリバース系断面に示すように、スライダ70をミッションケース42に対して結合状態にロックする。
【0057】
このとき、図8(B)のドライブ系断面に示すように、スライダ70と共に左動するドライブ用ボール74…はキャリヤシャフト67の外周面を左方向に滑るだけであり、ドライブ用ボール溝67a…に嵌合することはない。
【0058】
これにより、キャリヤシャフト67がスライダ70を介してミッションケース42と一体化され、遊星歯車機構51のキャリヤ53がミッションケース42に拘束されてリバースレンジが確立する。
【0059】
以上のように、本実施の形態によれば、単一のシフトスリーブ59で駆動されるドライブ用ボール74…およびリバース用ボール75をスライダ70の同一円周上に配置したので、それらをスライダ70の軸方向に離間した位置に配置する場合に比べて前後進切換機構Sの軸方向寸法を小型化することができ、しかもシフトスリーブ59はドライブ用ボール74…およびリバース用ボール75…を介してスライダ70を駆動するので、摩擦力の減少によりシフトスリーブ59の操作負荷を軽減することができる。
【0060】
特に、シフトスリーブ59は、軸方向他端側(左端側)にドライブ用ボール74…を軸方向一方(右方)に押圧するドライブ用押圧突起59a…を備えるとともに、軸方向一端側(右端側)にリバース用ボールを軸方向他方(左方)に押圧するリバース用押圧突起59b…を備え、ドライブ用押圧突起59a…およびリバース用押圧突起59b…は位相をずらして周方向に異なる位置に配置されるので、シフトスリーブ59の軸方向寸法を小型化しても、ドライブレンジにおいてシフトスリーブ59のリバース用押圧突起59b…がリバース用ボール75…と干渉することがなく(図7(A)参照)、かつリバースレンジにおいてシフトスリーブ59のドライブ用押圧突起59a…がドライブ用ボール74…と干渉することがなく(図8(B)参照)、これによりシフトスリーブ59の軸方向寸法の更なる小型化が達成される。
【0061】
またドライブ用押圧突起59aおよびリバース用押圧突起59bのボール押圧面aは、ドライブ用ボール74およびリバース用ボール75を径方向内側に付勢する方向に傾斜するので、ドライブレンジおよびリバースレンジでドライブ用ボール74およびリバース用ボール75をそれぞれドライブ用ボール溝67aおよびリバース用ボール溝67bに確実に嵌合させることができる。
【0062】
しかも、ドライブレンジにおいて、キャリヤシャフト67のドライブ用ボール溝67aに嵌合したドライブ用ボール74上にシフトスリーブ59のドライブ用押圧突起59aのボール保持面bが乗り上げるので(図7(B)参照)、スライダ70をドライブ位置に確実に保持することができ、またリバースレンジにおいて、キャリヤシャフト67のリバース用ボール溝67bに嵌合したリバース用ボール75上にシフトスリーブ59のリバース用押圧突起59bのボール保持面bが乗り上げるので(図8(A)参照)、スライダ70をリバース位置に確実に保持することができる。
【0063】
更に、キャリヤシャフト67の外周面は周方向に60°間隔で離間する6列のスプライン71…を介してスライダ70の内周面に嵌合するが(図9(A)および図9(B)参照)、キャリヤシャフト67の3個のドライブ用ボール溝67a…および3個のリバース用ボール溝67b…は隣接する二つのスプライン71,71間に配置されるので、シフトチェンジ時にドライブ用ボール74…およびリバース用ボール75…をスプライン71…と干渉することなくキャリヤシャフト67の外周面に沿って転動させ、ドライブ用ボール溝67a…あるいはリバース用ボール溝67b…にスムーズに嵌合させてシフトフィーリングを高めることができる。
【0064】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0065】
例えば、本発明の前後進切換機構は実施の形態のクランク式の無段変速機T用に限定されず、ベルト式の無段変速機やトロイダル式の無段変速機等の他の任意の形式の無段変速機に対して適用することが可能である。
【符号の説明】
【0066】
13 出力軸
42 ミッションケース
51 遊星歯車機構
52 サンギヤ(入力要素)
54 リングギヤ(出力要素)
58 ドグクラッチ
59 シフトスリーブ
59a ドライブ用押圧突起
59b リバース用押圧突起
67 キャリヤシャフト(固定要素)
67a ドライブ用ボール溝
67b リバース用ボール溝
70 スライダ
70a ドライブ用ボール孔
70b リバース用ボール孔
71 スプライン
74 ドライブ用ボール
75 リバース用ボール
D ディファレンシャルギヤ
T 無段変速機
a ボール押圧面
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9