特許 6607075 常時噛合式変速機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6607075

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】常時噛合式変速機

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/22 20060101AFI20191111BHJP

【ＦＩ】

   F16H3/22

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-29980(P2016-29980)

(22)【出願日】2016年2月19日

(65)【公開番号】特開2017-145941(P2017-145941A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2018年10月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅海 周

【審査官】 木戸 優華

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５４−１１１５７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１２７４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国登録特許第１０−０５２３００４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２００８／０８１２２８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力軸にスプライン嵌合された第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアと、
出力軸にスプライン嵌合された定速用歯車及び変速用歯車と、
定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させるとともに、これと連動して第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアを入力軸の回転軸方向に移動させる移動機構と、
を備え、
定速用歯車は、少なくとも、互いに回転中心が同一の、径ｒ１の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ２（ｒ２＞ｒ１）の円形ピッチ曲線を有する歯を有し、
変速用歯車は、少なくとも、第１部位で径ｒ１の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯を有し、
定速時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合して入力軸から出力軸に動力を伝達し第２ピニオンギアと変速用歯車は噛合せず、変速開始時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合するとともに第２ピニオンギアと変速用歯車が第１部位と第２部位のいずれか一方において噛合し、変速中において移動機構により定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させるとともに、これと連動して第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアを入力軸の回転軸方向に移動させて第２ピニオンギアと変速用歯車が噛合して入力軸から出力軸に動力を伝達し第１ピニオンギアと定速用歯車は噛合せず、変速終了時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合するとともに第２ピニオンギアと変速用歯車が第１部位と第２部位のいずれか他方において噛合する
ことを特徴とする常時噛合式変速機。

【請求項2】

請求項１に記載の常時噛合式変速機において、
定速用歯車は、互いに回転中心が同一の、径ｒ１の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ２の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ３の円形ピッチ曲線を有する歯（ｒ３＞ｒ２＞ｒ１）を有し、
変速用歯車は、互いに回転中心が同一の、第１部位で径ｒ１の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯と、第１部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ３の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯を有する
ことを特徴とする常時噛合式変速機。

【請求項3】

請求項１，２のいずれかに記載の常時噛合式変速機において、
定速用歯車と変速用歯車は、それぞれの歯面が反対方向となるように配置される
ことを特徴とする常時噛合式変速機。

【請求項4】

請求項１，２のいずれかに記載の常時噛合式変速機において、
定速用歯車と変速用歯車は、それぞれの歯面が向き合うように配置される
ことを特徴とする常時噛合式変速機。

【請求項5】

請求項１，２のいずれかに記載の常時噛合式変速機において、
移動機構は、変速用ピン及び変速用カムを有し、変速中において変速用ピンが変速用カムに係合することで定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させる
ことを特徴とする常時噛合式変速機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、常時噛合式変速機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、入力軸と出力軸との間に連結する歯車対を切り替えることで減速比を変える変速機において、減速比を切り替える際に過渡的に非円形歯車対を入力軸と出力軸との間に連結することで、減速比を切り替える際も連続して動力が伝達されるようにした変速機が提案されている。

【0003】

特許文献１及び特許文献２には、減速比を切り替える際も連続して動力が伝達されるようにした、非円形歯車対を備えた変速機が記載されている。例えば、特許文献２には、一つの非円形歯車対をアップシフトとダウンシフトの両方に用いることができる変速機を提供することを目的として、入力部材と出力部材との間に、クラッチを介して、少なくとも３つの第１段乃至第３段の歯車対と、非円形歯車対とが選択的に連結される構成が記載されている。非円形歯車対は、歯車対と同じ減速比になる定速噛み合い区間と、隣り合う定速噛み合い区間の間において減速比が次第に増加又は減少する変速噛み合い区間とを含み、非円形歯車対の噛み合いが一巡するとき、最大減速比段から最小減速比段までの減速比減少領域と、最小減速比段から最大減速比段まで減速比増加領域とに、それぞれ、中間段の定速噛み合い区間を含むものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２４１８４０号公報

【特許文献2】特開２０１２−１２７４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術では、固定変速段の間を非円形歯車で連結することで、常時動力伝達可能な変速機を構成しているが、例えば４段の変速に対して４セットの歯車対に加え、非円形歯車対が必要であり、マニュアルトランスミッションに比べて体積が増大する問題がある。また、円形歯車と非円形歯車の切替にクラッチを必要とし、非円形歯車が所定の角度にある間にクラッチの切替を行う必要があるので、時間的にもタイミング的にも厳しくなる問題もある。

【0006】

本発明は、かかる従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、体積効率が高く、かつ常時歯車が噛み合うことで常時動力伝達可能な変速機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、入力軸にスプライン嵌合された第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアと、出力軸にスプライン嵌合された定速用歯車及び変速用歯車と、定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させるとともに、これと連動して第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアを入力軸の回転軸方向に移動させる移動機構とを備え、定速用歯車は、少なくとも、互いに回転中心が同一の、径ｒ１の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ２（ｒ２＞ｒ１）の円形ピッチ曲線を有する歯を有し、変速用歯車は、少なくとも、第１部位で径ｒ１の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯を有し、定速時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合して入力軸から出力軸に動力を伝達し第２ピニオンギアと変速用歯車は噛合せず、変速開始時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合するとともに第２ピニオンギアと変速用歯車が第１部位と第２部位のいずれか一方において噛合し、変速中において移動機構により定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させるとともに、これと連動して第１ピニオンギア及び第２ピニオンギアを入力軸の回転軸方向に移動させて第２ピニオンギアと変速用歯車が噛合して入力軸から出力軸に動力を伝達し第１ピニオンギアと定速用歯車は噛合せず、変速終了時において第１ピニオンギアと定速用歯車が噛合するとともに第２ピニオンギアと変速用歯車が第１部位と第２部位のいずれか他方において噛合することを特徴とする常時噛合式変速機である。

【0008】

本発明の１つの実施形態では、定速用歯車は、互いに回転中心が同一の、径ｒ１の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ２の円形ピッチ曲線を有する歯と、径ｒ３の円形ピッチ曲線を有する歯（ｒ３＞ｒ２＞ｒ１）を有し、変速用歯車は、互いに回転中心が同一の、第１部位で径ｒ１の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯と、第１部位で径ｒ２の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と対向する第２部位で径ｒ３の円弧ピッチ曲線を有し、第１部位と第２部位の間を繋ぐ非円弧ピッチ曲線を有し、第１部位及び第２部位で相対的に歯高が高い歯を有する。

【0009】

本発明の他の実施形態では、定速用歯車と変速用歯車は、それぞれの歯面が反対方向となるように配置される。

【0010】

本発明のさらに他の実施形態では、定速用歯車と変速用歯車は、それぞれの歯面が向き合うように配置される。

【0011】

本発明のさらに他の実施形態では、移動機構は、変速用ピン及び変速用カムを有し、変速中において変速用ピンが変速用カムに係合することで定速用歯車及び変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させる。

【0012】

第１部位及び第２部位は、例えば、それぞれ回転中心まわりの６０度の角度範囲であるが、これに限定されない。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、常時歯車が噛み合うことで常時動力を入力軸から出力軸へ伝達可能な変速機を得ることができる。従って、すべり損失が小さく動力伝達効率が向上する。本発明によれば、変速時において移動機構により定速用歯車と変速用歯車を出力軸の回転軸方向に移動させることで噛合状態を変化させることでクラッチを不要化できる。さらに、本発明によれば、変速段の増加は、定速用歯車及び変速用歯車の径方向に歯を付加することで対応できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態における変速機の構成図である。

【図2A】図１に示す変速機の定速用歯車の平面図である。

【図2B】図１に示す変速機の変速用歯車の平面図である。

【図3】実施形態における変速機の動作説明図である。

【図4】他の実施形態における変速機の構成図である。

【図5】さらに他の実施形態における変速機の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

【0016】

図１は、本実施形態における常時噛合式変速機の構成を示す。常時噛合式変速機は、同期用歯車１２，１４と、ピニオンギア１６，１８と、定速用歯車２２と、変速用歯車２４と、変速用カム２６，２８と、減速用ピン３０と、増速用ピン３２を備えて構成される。

【0017】

同期用歯車１２，１４は、入力軸１０にスプライン嵌合し、互いに噛み合って同期して回転する。

【0018】

ピニオンギア１６は、同期用歯車１２に連結され、同期用歯車１２とともに回転する。

【0019】

ピニオンギア１８は、同期用歯車１４に連結され、同期用歯車１４とともに回転する。ピニオンギア１６，１８は、入力軸１０にスプライン嵌合し、入力軸１０の回転軸方向に沿って図中矢印１００方向に移動可能である。

【0020】

定速用歯車２２及び変速用歯車２４は、ともに出力軸２０にスプライン嵌合し、出力軸２０の回転軸方向に図中矢印２００方向に移動可能である。定速用歯車２２は、複数段の各段毎に、同心円上に配置された歯を有する。例えば、定速用歯車２２は、第１段、第２段及び第３段の各段毎の円上に配置された歯を有する。変速用歯車２４は、定速用歯車２２の複数段に対応し、各段間の変速に対応する複数の非円上に配置された歯を有する。例えば、変速用歯車２４は、定速用歯車２２が３段である場合、第１段と第２段の間の変速に対応する非円上の歯、及び第２段と第３段の間の変速に対応する非円上の歯を有する。定速用歯車２２の歯の高さは一定であるが、他方、変速用歯車２４の歯の高さは一定ではなく、所定部における歯の高さが相対的に高くなっている。定速用歯車２２と変速用歯車２４は、歯が形成されていない面が互いに対向するように背面合わせに配置される。定速用歯車２２は、ピニオンギア１６と噛合可能であり、変速用歯車２４は、ピニオンギア１８と噛合可能に配置される。

【0021】

変速用カム２６，２８は、出力軸２０に形成され、それぞれのカム溝に減速用ピン３０，増速用ピン３２が係合する。すなわち、減速動作開始時には減速用ピン３０が移動して変速用カム２６に係合し、変速用カム２６のカム溝により定速用歯車２２及び変速用歯車２４が矢印２００方向に一定量だけ移動する。減速動作終了時には減速用ピン３０は元の位置に戻る。また、増速動作開始時には増速用ピン３２が変速用カム２８に係合し、変速用カム２８のカム溝により定速用歯車２２及び変速用歯車２４が矢印２００方向に一定量だけ移動する。増速動作終了時には増速用ピン３２は元の位置に戻る。

【0022】

図２Ａは、定速用歯車２２の平面図を示す。定速用歯車２２は、例えば第１段、第２段、及び第３段の３段を有し、第１段、第２段、及び第３段にそれぞれ対応する同心円状に配置された歯２２−１，２２−２，２２−３を有する。歯２２−１，２２−２，２２−３のピッチ曲線はそれぞれ円形であり、歯２２−１，２２−２，２２−３の径をそれぞれｒ１，ｒ２，ｒ３とする。但し、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３である。

【0023】

図２Ｂは、変速用歯車２４の平面図を示す。変速用歯車２４は、３段の定速用歯車２２の第１段と第２段の間の変速に対応する歯２４−１、及び第２段と第３段の間の変速に対応する非円形の歯２４−２を有する。歯２４−１，２４−２のピッチ曲線は円形ではなく非円形である。歯２４−１，２４−２の回転中心は同一であり、歯２４−１，２４−２の所定部、具体的には互いに対向する部位ａ（第１部位）及び部位ｂ（第２部位）において他の部分よりも歯が一定量だけ高くなっている。

【0024】

歯２４−１の部位ａのピッチ曲線は円弧であり、その径は定速用歯車２２の第１段の歯２２−１の径ｒ１に等しい。また、歯２４−１の対向する部位ｂのピッチ曲線も円弧であり、その径は定速用歯車２２の第２段の歯２２−２の径ｒ２に等しい。部位ａと部位ｂの間の区間のピッチ曲線は、これらの円弧の間を繋ぐ連続した曲線である。

【0025】

歯２４−２の部位ａは円弧であり、その径は定速用歯車２２の第２段の歯２２−２の径ｒ２に等しい。また、歯２４−２の対向する部位ｂも円弧であり、その径は定速用歯車２２の第３段の歯２２−３の径ｒ３に等しい。部位ａと部位ｂの間の区間のピッチ曲線は、これらの円弧の間を繋ぐ連続した曲線である。

【0026】

従って、変速用歯車２４において、歯２４−１の部位ａから時計方向に歯２４−１を辿ると径ｒ１から徐々に径が増大し、歯２４−１の部位ｂにおいて径ｒ２に達することになる。また、歯２４−２の部位ａから時計方向に歯２４−２を辿ると径ｒ２から徐々に径が増大し、歯２４−２の部位ｂにおいて径ｒ３に達することになる。増速動作時には、このような径の連続的増大が利用される。他方、歯２４−２の部位ｂから時計方向に歯２４−２を辿ると径ｒ３から徐々に径が減少し、歯２４−２の部位ａにおいて径ｒ２に達することになる。また、歯２４−１の部位ｂから時計方向に歯２４−１を辿ると径ｒ２から徐々に径が減少し、歯２４−１の部位ａにおいて径ｒ１に達することになる。減速動作時には、このような径の連続的減少が利用される。

【0027】

以上のような構成において、変速動作（増速動作あるいは減速動作）は、以下のようなステップで行われる。

【0028】

ステップＩ：定速時
定速時には、ピニオンギア１６が定速用歯車２２と噛合し、動力を伝達する。例えば、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第３段の歯２２−３と噛合し、入力軸１０からの動力を出力軸２０に伝達する。このとき、ピニオンギア１８は基本的には変速用歯車２４と噛合しない。図２Ａにおいて、符号Ｉは、定速用歯車２２の第３段の歯２２−３とピニオンギア１６がこの位置において噛合していることを示す。但し、定速時においても、後述する符号ＩＩ、ＩＶの一部ではピニオンギア１８と変速用歯車２４は噛合し得る。

【0029】

ステップＩＩ：変速開始
変速開始時には、減速用ピン３０が変速用カム２６に係合し、あるいは増速用ピン３２が変速用カム２８に係合して定速用歯車２２及び変速用歯車２４が図１における矢印２００方向、具体的には図１における右方向であってピニオンギア１６に近づく方向に移動し、ピニオンギア１６が定速用歯車２２と噛合しつつ、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の部位ａあるいは部位ｂの歯の高い部位において変速用歯車２４に噛合する。例えば、第３段から第２段に増速する場合、ピニオンギア１８は変速用歯車２４の歯２４−２の部位ｂにおいて変速用歯車２４に噛合する。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、符号ＩＩは、定速用歯車２２の第３段の歯２２−３とピニオンギア１６がこの位置の一部において噛合するとともに、変速用歯車２４の歯２４−２とピニオンギア１８がこの位置の一部において噛合することを示す。

【0030】

ステップＩＩＩ：変速中
変速中は、減速用ピン３０が変速用カム２６に係合し、あるいは増速用ピン３２が変速用カム２８に係合して定速用歯車２２及び変速用歯車２４が図１における矢印２００方向に移動するとともに、これと連動して、ピニオンギア１６及びピニオンギア１８が図１における矢印１００方向に移動する。これにより、ピニオンギア１６と定速用歯車２２との噛合が外れ、ピニオンギア１８のみが変速用歯車２４と噛合する。変速用歯車２４の歯は上記のようにその径が順次変化する非円形であるが、ピニオンギア１８を矢印１００方向、つまり変速用歯車２４の径方向に移動させることで、ピニオンギア１８は変速用歯車２４の非円形の歯に噛合し続ける。例えば、第３段から第２段に減速する場合、ピニオンギア１８は変速用歯車２４の歯２４−２の部位ｂにおいて変速用歯車２４に噛合し、さらに歯２４−２との噛合を維持したまま回転する。図２Ｂにおいて、符号ＩＩＩは、変速用歯車２４の歯２４−２とピニオンギア１８がこの位置において噛合していることを示す。

【0031】

ステップＩＶ：変速終了
変速終了時には、減速用ピン３０が変速用カム２６に係合し、あるいは増速用ピン３２が変速用カム２８に係合して定速用歯車２２及び変速用歯車２４が図１における矢印２００方向、具体的には図１における左方向であってピニオンギア１６から離れる方向に移動し、ピニオンギア１６が定速用歯車２２と噛合しつつ、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の部位ａあるいは部位ｂの歯の高い部位において変速用歯車２４に噛合する。例えば、第３段から第２段に増速する場合、ピニオンギア１８は変速用歯車２４の歯２４−２の部位ａにおいて変速用歯車２４に噛合する。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、符号ＩＶは、定速用歯車２２の第２段の歯２２−２とピニオンギア１６がこの位置の一部において噛合するとともに、変速用歯車２４の歯２４−２とピニオンギア１８がこの位置の一部において噛合することを示す。変速開始時には、ピニオンギア１６は定速用歯車２２の第３段の歯２２−３と噛合していたところ、変速終了時にはピニオンギア１６は定速用歯車２２の第２段の歯２２−２と噛合している点、すなわち第３段から第２段に変速された点に留意されたい。変速終了時には、減速用ピン３０あるいは増速用ピン３２は元の位置に戻り、定速用歯車２２及び変速用歯車２４の矢印２００方向への移動も終了する。

【0032】

ステップＶ：定速時
再び定速時になると、ピニオンギア１６が定速用歯車２２と噛合し、動力を伝達する。例えば、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第２段の歯２２−２と噛合し、入力軸１０からの動力を出力軸２０に伝達する。このとき、ピニオンギア１８は変速用歯車２４と噛合しない。図２Ａにおいて、符号Ｖは、定速用歯車２２の第２段の歯２２−２とピニオンギア１６がこの位置において噛合していることを示す。但し、定速時においても、符号ＩＩ、ＩＶの一部ではピニオンギア１８と変速用歯車２４は噛合し得ることは既述した通りである。

【0033】

図３は、本実施形態における変速機の動作状態を模式的に示す。第３段から第２段への増速時の動作である。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、第３段から第２段への増速時の各ステップにおける状態を示しており、各図における上段は定速用歯車２２及び変速用歯車２４の平面図を重ねて示したものであり、下段はピニオンギア１６，１８と定速用歯車２２，変速用歯車２４の係合状態を示した模式図である。

【0034】

図３（ａ）は、ステップＩに対応する状態図であり、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第３段の歯２２−３に噛合している状態である。

【0035】

図３（ｂ）は、ステップＩＩに対応する状態であり、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第３段の歯２２−３に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−２の部位ｂで噛合している状態である。

【0036】

図３（ｃ）は、ステップＩＩＩに対応する状態であり、ピニオンギア１６、１８が矢印１００方向に移動するとともに、定速用ギア２２及び変速用ギア２４が矢印２００方向に移動する。ピニオンギア１６は定速用歯車２２と噛合せず、ピニオンギア１８のみが変速用歯車２４の歯２４−２と噛合する。ピニオンギア１６，１８の最大移動量は、半径ｒ３と半径ｒ２の差Δｒ＝ｒ３―ｒ２に等しい。また、定速用歯車２２及び変速用歯車２４の最大移動量は、変速用歯車２４の部位ａ、部位ｂにおける歯の高さｈ２とそれ以外の部位での歯の高さｈ１の差Δｈ＝ｈ２−ｈ１に等しい。この最大移動量は、変速用カム２６，２８のカム溝の変動量に等しい。

【0037】

図３（ｄ）は、ステップＩＶに対応する状態であり、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第２段の歯２２−２に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−２の部位ａで噛合している状態である。

【0038】

なお、図３では第３段から第２段への増速時の動作について説明しているが、第２段から第１段への増速時も同様に理解できる。すなわち、ステップＩでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第２段の歯２２−２に噛合し、ステップＩＩでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第２段の歯２２−２に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−１の部位ｂで噛合する。次に、ステップＩＩＩでは、ピニオンギア１６、１８が矢印１００方向に移動するとともに、定速用ギア２２及び変速用ギア２４が矢印２００方向に移動し、ピニオンギア１６は定速用歯車２２と噛合せず、ピニオンギア１８のみが変速用歯車２４の歯２４−１と噛合する。ステップＩＶでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第１段の歯２２−１に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−１の部位ａで噛合する。

【0039】

また、第１段から第２段への減速時も同様に理解できる。すなわち、ステップＩでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第１段の歯２２−１に噛合し、ステップＩＩでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第１段の歯２２−１に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−１の部位ａで噛合する。次に、ステップＩＩＩでは、ピニオンギア１６、１８が矢印１００方向に移動するとともに、定速用ギア２２及び変速用ギア２４が矢印２００方向に移動し、ピニオンギア１６は定速用歯車２２と噛合せず、ピニオンギア１８のみが変速用歯車２４の歯２４−１と噛合する。ステップＩＶでは、ピニオンギア１６が定速用歯車２２の第２段の歯２２−２に噛合するとともに、ピニオンギア１８が変速用歯車２４の歯２４−１の部位ｂで噛合する。

【0040】

このように、本実施形態では、ピニオンギア１６，１８の移動、及び定速用歯車２２，変速用歯車２４の移動によりピニオンギア１６，１８と定速用歯車２２，変速用歯車２４との噛合状態を制御し、常時噛合状態を維持しつつ変速することができる。しかも、本実施形態では、変速段を増加させる場合には、定速用歯車２２の同心円状の歯の数を段数分だけ増加し、かつ、変速用歯車２４の歯の数を（定速用歯車２２の段数−１）に設定するだけであるため、段数が増加しても定速用歯車２２及び変速用歯車２４の径が増大するだけで動力伝達していない歯車が存在しないため、従来よりも体積効率が高い。さらに、本実施形態では、クラッチを介することなく常時噛合状態を実現できる。変速機が搭載される車両の種類に応じ、２段の変速のみで十分な場合には、定速用歯車２２は歯２２−１及び歯２２−２を有し、変速用歯車２４は歯２４−１のみを有することになる。変速用歯車２４は、減速用と増速用を兼用する歯車である。

【0041】

本実施形態では、図１に示すように定速用歯車２２と変速用歯車２４を背面合わせで出力軸２０にスプライン嵌合しているが、図４に示すように、それぞれの歯が互いに対向するように向かい合わせに出力軸２０にスプライン嵌合してもよい。この場合、同期用歯車１２，１４を不要化し得る。

【0042】

また、本実施形態では、図１に示すように、変速用歯車２４の一方の側（図中右側）に変速用カム２６，２８を配置しているが、変速用カム２６，２８の位置はこれに限らず任意であり、例えば図５に示すように、定速用歯車２２と変速用歯車２４との間に変速用カム２６，２８を配置してもよく、変速用カム２６，２８の位置に応じて減速用ピン３０等も配置することは言うまでもない。

【0043】

図５では、変速機の斜視図を示しており、図５を参照することで、変速用歯車２４の歯の形成態様がより明らかとなろう。図では、説明の都合上、変速用歯車２４の歯として歯２４−１のみを示しているが、これと共通の中心を有する歯２４−２も実際には形成されている点に留意されたい。部位ａ及び部位ｂにおける歯の高さｈ２は、他の部位の高さｈ１に比べてｈ２＞ｈ１であればよいが、例えばｈ２＝２＊ｈ１とすることができる。

【0044】

また、歯の高さが高くなる部位ａ及び部位ｂは、図２Ｂに示すように、それぞれ回転中心のまわりの６０度の角度範囲として規定される。すなわち、増速あるいは減速のタイミングは、出力軸２０が１周する間の中心角６０度の区間において出現することになる。但し、中心角６０度は例示であって、他の角度であってもよい。

【0045】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

【0046】

例えば、本実施形態では、変速用カム２６，２８及び減速用ピン３０、増速用ピン３２を用いて定速用歯車２２及び変速用歯車２４を出力軸２０の回転軸方向に移動させているが、これに限らず任意の移動機構を用いることができる。移動機構は、変速開始から変速終了まで定速用歯車２２及び変速用歯車２４を移動させて変速用歯車２４の歯とピニオンギア１８とを噛合させ、これと連動させてピニオンギア１８を入力軸１０の回転軸方向に移動させる。

【0047】

ピニオンギア１８は、変速中に変速用歯車２４の部位ａと部位ｂとの間の区間において噛合し続ける必要があり、このためピニオンギア１８を入力軸１０の回転軸方向に移動させるが、減速用ピン３０、増速用ピン３２と同様に外部動力で駆動してもよく、あるいはピニオンギア１８の側面にガードを設けることにより外部動力なしに移動させてもよい。この場合のガードも移動機構に含まれ得る。

【0048】

また、本実施形態では、変速用カム２６，２８の２つのカムを例示したが、単一のカムのみで減速及び増速を実行してもよい。

【0049】

まに、ピニオンギア１６，１８は、平歯車の他、はすば歯車であってもよい。

【0050】

さらに、本実施形態において、入力軸１０を出力軸とし、出力軸２０を入力軸として用いてもよいことは当業者には明らかであろう。

【符号の説明】

【0051】

１０ 入力軸、１２，１４ 同期用歯車、１６ ピニオンギア（第１ピニオンギア），１８ ピニオンギア（第２ピニオンギア）、２０ 出力軸、２２ 定速用歯車、２４ 変速用歯車、２６，２８ 変速用カム、３０ 減速用ピン、３２ 増速用カム。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】