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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-21
(45)【発行日】2022-01-17
(54)【発明の名称】変速機
(51)【国際特許分類】
F16H 3/083 20060101AFI20220107BHJP
F16H 3/091 20060101ALI20220107BHJP
F16H 3/089 20060101ALI20220107BHJP
F16H 3/48 20060101ALI20220107BHJP
F16D 11/12 20060101ALI20220107BHJP
【ＦＩ】
F16H3/083
F16H3/091
F16H3/089
F16H3/48
F16D11/12
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021117056
(22)【出願日】2021-07-15
【審査請求日】2021-07-28
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】521314138
【氏名又は名称】金川 博優紀
(74)【代理人】
【識別番号】100097984
【弁理士】
【氏名又は名称】川野 宏
(72)【発明者】
【氏名】金川 博優紀
【審査官】岡本 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２０５２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１１２２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｈ ３／０８３
Ｆ１６Ｈ ３／０９１
Ｆ１６Ｈ ３／０８９
Ｆ１６Ｈ ３／４８
Ｆ１６Ｄ １１／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力軸と、該入力軸と同軸上又は平行に配置される出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間で相対して噛合し、軸方向に配置される複数の変速ギヤ対と、
所望の変速比を有する前記変速ギヤ対に前記入力軸からの動力を選択的に伝達するための一又は複数の変速比切替手段と、を有する変速機であって、
前記変速比切替手段が、前記出力軸又は前記入力軸に空転可能に設けられて前記変速ギヤ対の一方をなす空転ギヤに、軸方向に接離自在なネジ部同士の螺合によって動力が伝達される構成を有し、
前記変速ギヤ対の切替がなされたとき、切替前の変速比切替手段における前記ネジ部同士の螺合が、切替後における前記空転ギヤを有する軸の回転速度の変化により自動的に解除されるように構成した ことを特徴とする変速機。
【請求項2】
前記変速比切替手段が、前記空転ギヤを有する軸と共に回転するハブスリーブと、
前記空転ギヤに設けられ、前記ネジ部同士の一方をなす第１ネジ部と、
前記ハブスリーブに該ハブスリーブと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記ネジ部同士の他方をなす第２ネジ部と、
前記ハブスリーブに該ハブスリーブと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、前記シフトフォークによって前記第１ネジ部に向けて前記第２ネジ部を押す移動スリーブと、を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【請求項3】
軸方向で隣り合う変速比切替手段が１つのハブスリーブと１つの移動スリーブを共用する構成を有し、前記１つの移動スリーブを挟んで前記１つのハブスリーブに各変速比切替手段の第２ネジ部が配置され、各変速比切替手段における前記１つの移動スリーブの移動方向は逆であり、且つ各ネジ部同士は逆ネジの関係にあることを特徴とする請求項２に記載の変速機。
【請求項4】
前記各第２ネジ部が互いに接近する方向に弾性部材で付勢されていることを特徴とする請求項３に記載の変速機。
【請求項5】
前記ハブスリーブが、前記移動スリーブを軸方向に移動させるガイド溝を少なくとも２つ有し、前記各ガイド溝は、前記移動スリーブが前記ハブスリーブの周方向にずれることが可能な幅を有しているとともに、前記第１ネジ部に対する前記第２ネジ部の螺合が完了するまで前記移動スリーブの移動を阻止する構成を有していることを特徴とする請求項３又は４に記載の変速機。
【請求項6】
前記空転ギヤと前記移動スリーブとが、前記第１ネジ部に対する前記第２ネジ部の螺合が完了した後に前記移動スリーブの移動により互いに嵌合する凹凸構成を有していることを特徴とする請求項５に記載の変速機。
【請求項7】
前記動力源と前記入力軸との間に設けられ、着脱操作で前記動力源の動力の伝達・遮断がなされるクラッチと、前記動力源と前記クラッチの間に設けられ、クラッチペダルを深く踏み込んだときに前記入力軸を前記動力源であるエンジンの回転とは逆に回転させる遊星歯車機構と、を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変速機。
【請求項8】
前記遊星歯車機構が、前記クラッチペダルを深く踏み込んだときにプラネタリギヤが公転せずに自転のみする構成を有していることを特徴とする請求項７に記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に搭載される変速機に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の走行条件は、停止状態から発進する場合、低速走行から高速走行に移行する場合、あるいはこれらの逆の場合、さらには後退する場合など広範囲に亘って変化する。このような走行条件の変化に応じてエンジン性能を適合させるべく変速機が用いられる。従来の手動変速機（マニュアルトランスミッション；ＭＴ）は、運転者によるシフトノブやシフトレバーの操作によって変速比を変化させるものである。
【0003】
この種の手動変速機は、例えば特許文献１に記載されているように、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配置されるとともに、これらのシャフトと平行にカウンタシャフトが配置された構成を有している。そして、インプットシャフト及びアウトプットシャフトとカウンタシャフトとの間に相対して噛合する複数の変速ギヤ対が軸方向に間隔をおいて設けられ、これらの変速ギヤ対の間には、所望の変速比を有する変速ギヤ対に対して選択的に動力伝達を可能とする変速比切替手段としてのシンクロメッシュ機構が配置されている。
【0004】
シンクロメッシュ機構は、例えば、アウトプットシャフト上に該アウトプットシャフトと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられており、アウトプットシャフトに噛み合うクラッチハブと、クラッチハブにスプライン嵌合したハブスリーブと、ハブスリーブの内側に設けられたシンクロナイザリング等から構成されている。ハブスリーブを軸方向における右又は左に移動させ、シンクロナイザリングを介してアウトプットシャフト上のメインギヤ（空転ギヤ）と噛み合わせることにより、インプットシャフトからカウンタシャフトに伝達された回転は、メインギヤからハブスリーブを経由してアウトプットシャフトに伝えられる。例えばハブスリーブは運転者が操作するシフトノブに接続されたシフトフォークでアウトプットシャフト上を移動させられる。メインギヤにハブスリーブが連結される前に、シンクロナイザリングによってメインギヤとハブスリーブとの回転の同期がとられる。すなわち、シンクロナイザリングは、アウトプットシャフトとメインギヤとの間の回転数を同期させる作用を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平９－３１７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の手動変速機では、変速比を変える場合には、運転者がクラッチペダルを踏んでクラッチを切る操作が必要となる。これはＭＴ車を好む運転者にとってＡＴ（オートマティックトランスミッション）車では得られない醍醐味ともいえるものであるが、クラッチを切ると次の変速比に切り替わるまでトルク伝達がされない状態（トルク抜けの状態）が生じ、シームレスな変速は得られない。また、変速比を段階的に単調に変化させる場合などのケースではクラッチ操作が煩わしくなることも否めない。また、シンクロナイザリングによってギヤの回転数を同期させる構成では、同期するまでの時間が必要であるために変速比変更点での滑らかさに欠け、同期が完了するまでの接触による部品の摩耗も避けられない。
【0007】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の手動変速機の良さを維持しつつ、トルク抜けのないシームレスな変速ができるとともにクラッチ操作を低減して操作性の向上を図ることができ、部品の摩耗抑制にも寄与することができる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】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明は、従来のシンクロメッシュ機構を用いた同期方式の概念に代えて、出力軸への動力伝達をネジ部同士の螺合によって行い、切替前のネジ部同士の螺合を、切替後における軸の回転速度の変化を利用して自動的に解除して部分的なクラッチレス化を実現する、という考えに基づいている。
【0009】
具体的には、本発明に係る変速機（２）は、入力軸（１８）と、該入力軸（１８）と同軸上又は平行に配置される出力軸（２０）と、入力軸（１８）と出力軸（２０）との間で相対して噛合し、軸方向に配置される一又は複数の変速ギヤ対（２２Ａ～２２Ｆ）と、所望の変速比を有する変速ギヤ対（２２Ａ～２２Ｆ）に入力軸（１８）からの動力を選択的に伝達するための複数の変速比切替手段（ＳＣ１～ＳＣ６）と、を有する変速機であって、変速比切替手段（ＳＣ１～ＳＣ６）が、出力軸（２０）又は入力軸（１８）に空転可能に設けられて変速ギヤ対（２２Ａ～２２Ｆ）の一方をなす空転ギヤ（ＭＧ１～ＭＧ６）に、軸方向に接離自在なネジ部同士の螺合によって動力が伝達される構成を有し、変速ギヤ対（２２Ａ～２２Ｆ）の切替がなされたとき、切替前の変速比切替手段（ＳＣ１～ＳＣ６）におけるネジ部同士の螺合が、切替後における空転ギヤ（ＭＧ１～ＭＧ６）を有する軸（２０）の回転速度の変化により自動的に解除されるように構成したことを特徴とする。
【0010】
本発明に係る変速機によれば、変速段のシフトアップやシフトダウンにおいてクラッチ操作が不要となる。このため、変速比の変更点でトルクが伝達されない状態が生じずに済むので、トルク抜けの無いシームレスな変速を行うことができるとともに、操作性が向上する。また、ネジ部同士の螺合によってシンクロナイザリングを用いる構成に比べて接触摩耗を抑制できる。
【0011】
また、上記の変速機では、変速比切替手段（ＳＣ１～ＳＣ６）が、空転ギヤ（ＭＧ１～ＭＧ６）を有する軸（２０）と共に回転するハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）と、空転ギヤ（ＭＧ１～ＭＧ６）に設けられ、ネジ部同士の一方をなす第１ネジ部（ＦＳ１～ＦＳ６）と、ハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）に該ハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）と共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、ネジ部同士の他方をなす第２ネジ部（ＭＳ１～ＭＳ６）と、ハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）に該ハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）と共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、シフトフォーク（ＳＦ１～ＳＦ３）によって第１ネジ部（ＦＳ１～ＦＳ６）に向けて第２ネジ部（ＭＳ１～ＭＳ６）を押す移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）と、を有していることを特徴とする。これによれば、従来の手動変速機と同様に、シフトノブによるシフトフォークの駆動でスリーブを移動させることにより、ネジ部同士の螺合を得ることができる。
【0012】
また、上記の変速機では、軸方向で隣り合う変速比切替手段（ＳＣ１、ＳＣ２）が１つのハブスリーブ（２６Ａ）と１つの移動スリーブ（ＳＢ１）を共用する構成を有し、１つの移動スリーブ（ＳＢ１）を挟んで１つのハブスリーブ（２６Ａ）に各変速比切替手段（ＳＣ１、ＳＣ２）の第２ネジ部（ＭＳ１、ＭＳ２）が配置され、各変速比切替手段（ＳＣ１、ＳＣ２）における１つの移動スリーブ（ＳＢ１）の移動方向は逆であり、且つ各ネジ部同士は逆ネジの関係にあることを特徴とする。これによれば、隣り合う変速比切替手段で構成の共用化を図ることができ、構成の簡易化、小型化を図ることができる。
【0013】
また、上記の変速機では、各第２ネジ部（ＭＳ１～ＭＳ６）が互いに接近する方向に弾性部材（５２）で付勢されていることを特徴とする。これによれば、螺合が自動解除された第２ネジ部を所定位置に確実に移動させることができる。
【0014】
また、上記の変速機では、ハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）が、移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）を軸方向に移動させるガイド溝（２６Ａｂ）を少なくとも２つ有し、各ガイド溝（２６Ａｂ）は、移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）がハブスリーブ（２６Ａ～２６Ｃ）の周方向にずれることが可能な幅を有しているとともに、第１ネジ部（ＦＳ１～ＦＳ６）に対する第２ネジ部（ＭＳ１～ＭＳ６）の螺合が完了するまで移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）の移動を阻止する構成を有していることを特徴とする。これによれば、空転ギヤと移動スリーブとが完全に同期した状態で移動スリーブを移動させることができる。
【0015】
また、上記の変速機では、空転ギヤ（ＭＧ１～ＭＧ６）と移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）とが、第１ネジ部（ＦＳ１～ＦＳ６）に対する第２ネジ部（ＭＳ１～ＭＳ６）の螺合が完了した後に移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ３）の移動により互いに嵌合する凹凸構成を有していることを特徴とする。これによれば、空転ギヤと移動スリーブとが完全に同期した状態で移動スリーブを移動させ、確実に嵌合することができる。
【0016】
また、上記の変速機では、動力源と入力軸との間に設けられ、着脱操作で動力源の動力の伝達・遮断がなされるクラッチと、動力源とクラッチとの間に設けられ、クラッチペダルを深く踏み込んだときに入力軸（１６）を動力源であるエンジンの回転とは逆に回転させる遊星歯車機構（１０）を有していることを特徴とする。これによれば、何らかの理由でエンジンが停止した場合でもネジ部同士の螺合を外してニュートラルに戻すことができる。
【0017】
また、上記の変速機では、遊星歯車機構（１０）が、クラッチペダルを深く踏み込んだときにプラネタリギヤ（３８）が公転せずに自転のみする構成を有していることを特徴とする。これによれば、クラッチペダルの踏み込み操作だけでネジ部同士の螺合を外す回転を得ることができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、従来の手動変速機の良さを維持しつつ、トルク抜けのないシームレスな変速ができるとともにクラッチ操作を低減して操作性の向上を図ることができ、部品の摩耗抑制にも寄与する変速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の第一実施形態に係る変速機の全体構成図で、クラッチが係合（締結）されている状態の図である。
【図11】（ａ）は図９（ｂ）の状態から移動スリーブを２速ギヤへ移動して２速ギヤのネジ部同士の螺合が完了した状態を示す図、（ｂ）２速ギヤのネジ部同士の螺合の完了に伴って１速ギヤのネジ部同士が外れた状態を示す図である。
【図13】本発明の第二実施形態にかかる変速機の構成の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0021】
〔第一実施形態〕
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る変速機の構成の概要を示す図で、図１はクラッチが係合（締結）されている状態の全体図、図２はクラッチが切断（解放）されている状態のエンジン側のみの図（一部省略図）である。本実施形態の変速機２は、ＦＲ車用の変速機であって、変速機構部４と、クラッチ部６と、フライホイール８と、フライホイール８のエンジン側に配置された遊星歯車機構１０等を備えている。符号１２はディファレンシャルギヤを、１４は差動輪（後輪）を、１５はミッションケースをそれぞれ示している。
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る変速機の構成の概要を示す図で、図１はクラッチが係合（締結）されている状態の全体図、図２はクラッチが切断（解放）されている状態のエンジン側のみの図（一部省略図）である。本実施形態の変速機２は、ＦＲ車用の変速機であって、変速機構部４と、クラッチ部６と、フライホイール８と、フライホイール８のエンジン側に配置された遊星歯車機構１０等を備えている。符号１２はディファレンシャルギヤを、１４は差動輪（後輪）を、１５はミッションケースをそれぞれ示している。
【0022】
変速機構部４は、クラッチ部６の着脱操作でエンジン（動力源）の動力の伝達・遮断がなされる入力軸（第一入力軸）１６と、該入力軸１６と平行に配置されるカウンタ軸（第二入力軸：本発明の入力軸に相当）１８と、入力軸１６と同一軸線上に配置される出力軸（メインシャフト）２０と、入力軸１６及び出力軸２０とカウンタ軸１８との間で相対して噛合し、軸方向に配置される複数の変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆと、バックギヤ２２Ｒと、不図示のシフトノブ（シフトレバーの概念を含む）に接続されたシフトフォークＳＦ１～ＳＦ３で駆動され、所望の変速比を有する変速ギヤ対に入力軸１６からの動力を選択的に伝達するための複数の変速比切替手段ＳＣ１～ＳＣ６と、シフトフォークＳＦ４で駆動されるバック切替手段ＳＣ７と、を有している。出力軸２０は遊星歯車機構１０まで延びている。以下では、出力軸２０をメインシャフト２０と称する。シフトフォークＳＦ１～ＳＦ４における四角枠内の数字（１～６）は変速段階（低速→高速）を示し、Ｒはバックを示している。
【0023】
変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆはヘリカルギヤからなり、車両の後退時に使われるバックギヤ２２Ｒは平歯車からなる。変速ギヤ対２２Ａは、カウンタギヤＣＧ１とこれに噛合するドリブンギヤＤＧ及びドリブンギヤＤＧと一体のメインギヤＭＧ１とからなる。ドリブンギヤＤＧはスプライン嵌合により入力軸１６と共に回転する。変速ギヤ対２２Ｂは、カウンタギヤＣＧ２とこれに噛合するメインギヤＭＧ２とからなり、変速ギヤ対２２Ｃは、カウンタギヤＣＧ３とこれに噛合するメインギヤＭＧ３とからなる。変速ギヤ対２２Ｄは、カウンタギヤＣＧ４とこれに噛合するメインギヤＭＧ４とからなる。また、変速ギヤ対２２Ｅは、カウンタギヤＣＧ５とこれに噛合するメインギヤＭＧ５とからなり、変速ギヤ対２２Ｆは、カウンタギヤＣＧ６とこれに噛合するメインギヤＭＧ６とからなる。バックギヤ２２Ｒは、カウンタギヤＣＧ７及びこれに噛合する中間ギヤＡＧと、該中間ギヤＡＧに噛合するメインギヤＭＧ７とからなる。
【0024】
各変速比切替手段ＳＣ１～ＳＣ６及びバック切替手段ＳＣ７は、メインシャフト２０に空転可能に設けられて変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆ及びバックギヤ２２Ｒの一方をなす空転ギヤとしてのメインギヤＭＧ１～ＭＧ７に、軸方向に接離自在なネジ部同士の螺合によって動力が伝達される構成を有している。メインギヤＭＧ１～ＭＧ７は、後述する雌ネジ部を形成するための軸方向に突出したリング部が一体に形成された断面コ字形状を有している。空転ギヤとは、支持される軸の回転の影響を受けずに当該軸に回転可能に設けられているギヤを意味する。
【0025】
変速比切替手段ＳＣ１は、ドリブンギヤＤＧと一体に構成されたメインギヤＭＧ１を有する軸であるメインシャフト２０とスプライン嵌合で共に回転する円筒状のハブスリーブ２６Ａと、メインギヤＭＧ１に設けられ、ネジ部同士の一方をなす雌ネジ部（第１ネジ部）ＦＳ１と、ハブスリーブ２６Ａに該ハブスリーブ２６Ａと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、ネジ部同士の他方をなすリング状の雄ネジ部（第２ネジ部）ＭＳ１と、ハブスリーブ２６Ａに該ハブスリーブ２６Ａと共に回転可能に且つ軸方向に移動可能に設けられ、シフトフォークＳＦ１によって雌ネジ部ＦＳ１に向けて雄ネジ部ＭＳ１を押す移動スリーブＳＢ１と、を有している。メインギヤＭＧ１には噛合対象が存在しないので、歯は形成されていない。
【0026】
軸方向で隣り合う変速比切替手段ＳＣ１とＳＣ２は、１つのハブスリーブ２６Ａと１つの移動スリーブＳＢ１を共用する構成を有している。すなわち、１つの移動スリーブＳＢ１を挟んで、１つのハブスリーブ２６Ａに各変速比切替手段ＳＣ１、ＳＣ２の第２ネジ部である雄ネジ部ＭＳ１、ＭＳ２が軸方向に隣り合うように配置されている。各変速比切替手段ＳＣ１、ＳＣ２における１つの移動スリーブＳＢ１の移動方向は逆であり、且つ各ネジ部同士は逆ネジの関係にある。他の変速比切替手段においても同様である。すなわち、変速比切替手段ＳＣ３とＳＣ４は、１つのハブスリーブ２６Ｂと１つの移動スリーブＳＢ２を共用し、変速比切替手段ＳＣ５とＳＣ６は、１つのハブスリーブ２６Ｃと１つの移動スリーブＳＢ３を共用している。変速比切替手段ＳＣ１、ＳＣ３、ＳＣ５のネジ部同士は正ネジによる螺合であり、変速比切替手段ＳＣ２、ＳＣ４、ＳＣ６のネジ部同士は逆ネジによる螺合である。バック切替手段ＳＣ７のネジ部同士は正ネジによる螺合である。
【0027】
図３に示すように、変速比切替手段ＳＣ１におけるメインギヤＭＧ１のリング部ＭＧ１ａの内周面には雌ネジ部（第１ネジ部）ＦＳ１が形成されており、リング部ＭＧ１ａには軸方向に突出する円柱状の凸部ＭＧ１ｂが周方向に等間隔に複数（ここでは４つ）形成されている。符号ＭＧ１ｃはメインシャフト２０の挿通孔を示している。共用のハブスリーブ２６Ａの外面には、周方向の幅が異なる３種類のガイド溝が形成されており（後述）、雄ネジ部（第２ネジ部）ＭＳ１のハブスリーブ２６Ａに対する挿通孔ＭＳ１ａには、３種類のガイド溝のうちの１種類のガイド溝（ここでは４つ）に嵌合する凸部ＭＳ１ｂが形成されている。共用の移動スリーブＳＢ１のハブスリーブ２６Ａに対する挿通孔ＳＢ１ａには、３種類のガイド溝のうちの２種類のガイド溝に嵌合する２つの凸部ＳＢ１ｂと、８つの凸部ＳＢ１ｃが形成されている。ハブスリーブ２６Ａは、メインシャフト２０に部分的に形成されたスプライン部２０ａ（図１参照）に嵌合する嵌合孔２６Ａａを有している。
【0028】
図３に示すように、変速比切替手段ＳＣ２におけるメインギヤＭＧ２のリング部ＭＧ２ａの内周面には逆ネジの雌ネジ部（第１ネジ部）ＦＳ２が形成されており、リング部ＭＧ２ａには軸方向に突出する円柱状の凸部ＭＧ２ｂが周方向に等間隔に複数（ここでは４つ）形成されている。符号ＭＧ２ｃはメインシャフト２０の挿通孔を示している。逆ネジの雄ネジ部ＭＳ２のハブスリーブ２６Ａに対する挿通孔ＭＳ２ａには、雄ネジ部ＭＳ１が嵌合するハブスリーブ２６Ａの同じガイド溝に嵌合する凸部ＭＳ２ｂが複数（ここでは４つ）形成されている。移動スリーブＳＢ１には、メインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂに嵌合する孔形状の凹部ＳＢ１ｄが形成されているとともに、メインギヤＭＧ２の凸部ＭＧ２ｂに嵌合する孔形状の凹部ＳＢ１ｅが形成されている。すなわち、空転ギヤ（メインギヤＭＧ１、ＭＧ２）と移動スリーブＳＢ１とが、第１ネジ部（雌ネジ部ＦＳ１、ＦＳ２）に対する第２ネジ部（雄ネジ部ＭＳ１、ＭＳ２）の螺合が完了した後に嵌合する凹凸構成を有している。凹凸の配置は相対的で、移動スリーブＳＢ１側に凸部を、空転ギヤ（メインギヤＭＧ１、ＭＧ２）側に凹部を設けてもよい。他の変速比切替手段ＳＣ３～ＳＣ６及びバック切替手段ＳＣ７においても同様であり、符号が異なるだけであるので説明は省略する。図３では分り易くするためにメインシャフト２０を直角に折り曲げて表示している。
【0029】
図１に示すように、バック切替手段ＳＣ７では、ハブスリーブ２６Ｄがスプライン嵌合によりメインシャフト２０と共に回転する。メインシャフト２０のスプライン部２０ｂ、２０ｃはそれぞれ変速比切替手段ＳＣ３、ＳＣ４共用のハブスリーブ２６Ｂ、変速比切替手段ＳＣ５、ＳＣ６共用のハブスリーブ２６Ｃに対応し、スプライン部２０ｄはバック切替手段ＳＣ７のハブスリーブ２６Ｄに対応している。したがって、ハブスリーブ２６Ａ～２６Ｄとこれらに嵌合している雄ネジ部ＭＳ１～ＭＳ７、移動スリーブＳＢ１～ＳＢ４はメインシャフト２０と共に回転する。
【0030】
クラッチ部６は、不図示のクラッチペダルの操作によって入力軸１６上をスライドするレリーズベアリング３０と、レリーズベアリング３０で押圧されるダイヤフラムスプリング３２と、ダイヤフラムスプリング３２のスプリング圧でフライホイール８に圧接されるクラッチディスク３４等を有している。図１は、フライホイール８にクラッチディスク３４が圧接されてエンジンの動力が入力軸１６に伝達されているがギヤの入力（雌ネジ部と雄ネジ部の螺合）がないニュートラルの状態を示し、図２は、クラッチペダルを最深部まで踏み込んでエンジンの動力を逆回転で伝達する状態を示している。
【0031】
以下、図２に示すクラッチペダルを最深部まで踏み込んだ状態を「深クラッチ」と称し、半クラッチや、クラッチペダルが最深部まで到達せずにエンジンの動力伝達が遮断された通常のクラッチ切り状態と区別する。
【0032】
遊星歯車機構１０は、エンジンの回転が直接伝達され、フライホイール８と一体に固定されたリングギヤケース３６と、該リングギヤケース３６に一体に形成されたリングギヤ３６ａと、リングギヤ３６ａに噛合する平歯車からなる４つのプラネタリギヤ３８と、メインシャフト２０に空転可能に支持され、プラネタリギヤ３８を保持するプラネタリベース４０と、プラネタリギヤ３８に噛合するサンギヤ４２と、サンギヤ４２に固定されたサンギヤシャフト４４と、メインシャフト２０に固定された固定ディスク４６と、メインシャフト２０に空転可能に支持され、プラネタリベース４０のエンジン側に配置されたディスクプレート４８と、固定ディスク４６とディスクプレート４８との間に配置されたバネ５０等を有している。符号４０ａはプラネタリギヤ３８を支持する軸を、符号５１は、深クラッチでの回転を円滑するためのスラストベアリングを示している。
【0033】
メインシャフト２０は入力軸１６に対して空転する構成となっており、サンギヤシャフト４４は入力軸１６に対してスプライン嵌合により入力軸１６と共に回転し且つ軸方向に移動可能に設けられている。また、サンギヤシャフト４４は遊星歯車機構１０側のスライド部４４ａとダイヤフラムスプリング３２に固定された押圧部４４ｂとに分割された構成を有している。クラッチディスク３４はサンギヤシャフト４４のスライド部４４ａに対してスプライン嵌合によりスライド部４４ａと共に回転し且つ軸方向に移動可能に設けられている。図１に示すように、ニュートラルの状態では、固定ディスク４６とプラネタリベース４０とはディスクプレート４８を介してバネ５０のスプリング圧で軸方向に離れている。
【0034】
フライホイール８にクラッチディスク３４が圧接するクラッチ入りの状態では、エンジンの回転がサンギヤシャフト４４を介して入力軸１６に伝達され、ドリブンギヤＤＧが回転するとともにメインギヤＭＧ１が空転する。同時にドリブンギヤＤＧの回転がカウンタギヤＣＧ１を介してカウンタ軸１８に伝達され、カウンタギヤＣＧ２～ＣＧ７が回転する。これに伴って、メインシャフト２０が回転しない状態でカウンタギヤＣＧ２～ＣＧ７に噛合するメインギヤＭＧ２～ＭＧ７が空転する。
【0035】
以下に変速機２の操作について説明する。
［ニュートラルから１速ギヤへのシフトアップ］
図４は、図１における変速比切替手段ＳＣ１、ＳＣ２間におけるニュートラル状態を拡大した図である。このニュートラル状態からクラッチペダルを踏み、半クラッチで変速比切替手段ＳＣ１の１速ギヤであるメインギヤＭＧ１を空転させた状態で、図５に示すように、不図示のシフトノブを操作してシフトフォークＳＦ１でスリーブＳＢ１を軸方向左側に移動させ、雄ネジ部ＭＳ１を雌ネジ部ＦＳ１に向けて押す。すると、回転していない雄ネジ部ＭＳ１が１速で空回転しているメインギヤＭＧ１の雌ネジ部ＦＳ１に噛み合い、螺合が進行する。螺合が進行している状態では雄ネジ部ＭＳ１がハブスリーブ２６Ａ上をスライドするだけで、ハブスリーブ２６ＡにメインギヤＭＧ１の回転は伝わらない。雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合が完了すると、雄ネジ部ＭＳ１はメインギヤＭＧ１と一体となり、メインギヤＭＧ１の回転がハブスリーブ２６Ａに伝達されてメインシャフト２０が１速の変速比で回転する。雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合完了にやや遅れて、メインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂが移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄに嵌合し、メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１とが一体化される。
［ニュートラルから１速ギヤへのシフトアップ］
図４は、図１における変速比切替手段ＳＣ１、ＳＣ２間におけるニュートラル状態を拡大した図である。このニュートラル状態からクラッチペダルを踏み、半クラッチで変速比切替手段ＳＣ１の１速ギヤであるメインギヤＭＧ１を空転させた状態で、図５に示すように、不図示のシフトノブを操作してシフトフォークＳＦ１でスリーブＳＢ１を軸方向左側に移動させ、雄ネジ部ＭＳ１を雌ネジ部ＦＳ１に向けて押す。すると、回転していない雄ネジ部ＭＳ１が１速で空回転しているメインギヤＭＧ１の雌ネジ部ＦＳ１に噛み合い、螺合が進行する。螺合が進行している状態では雄ネジ部ＭＳ１がハブスリーブ２６Ａ上をスライドするだけで、ハブスリーブ２６ＡにメインギヤＭＧ１の回転は伝わらない。雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合が完了すると、雄ネジ部ＭＳ１はメインギヤＭＧ１と一体となり、メインギヤＭＧ１の回転がハブスリーブ２６Ａに伝達されてメインシャフト２０が１速の変速比で回転する。雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合完了にやや遅れて、メインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂが移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄに嵌合し、メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１とが一体化される。
【0036】
雄ネジ部ＭＳ１のネジ先端が雌ネジ部ＦＳ１のネジ先端に係合すると、螺合が一気に進行する。シンクロナイザリングを用いる方式では接触しながら嵌合機会を待たなければならないが、本発明の「ネジ螺合方式」ではネジが係合するまでの時間がほとんどなく、このため部材同士の不要な接触も存在しない。
【0037】
雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合完了にやや遅れてメインギヤＭＧ１に移動スリーブＳＢ１が一体化される構成及び動作を、図６乃至図９を参照して説明する。図６はハブスリーブ２６Ａに対する、軸方向と直交する方向での移動スリーブＳＢ１と雄ネジ部ＭＳ１の嵌合構造の拡大概要断面図である。なお、メインシャフト２０に対するハブスリーブ２６Ａのスプライン嵌合構成は省略している。
【0038】
図６（ａ）に示すように、ハブスリーブ２６Ａの外面には、移動スリーブＳＢ１の凸部ＳＢ１ｂが嵌合するガイド溝２６Ａｂが径方向で対向する２箇所に形成されているとともに、凸部ＳＢ１ｃが２つずつ嵌合する幅広のガイド溝２６Ａｃが周方向に略等間隔で４箇所に形成されている。また、図６（ｂ）に示すように、雄ネジ部ＭＳ１の凸部ＭＳ１ｂが嵌合するガイド溝２６Ａｄが周方向に略等間隔で４箇所に形成されている。すなわち、ハブスリーブ２６Ａの外面には３種類のガイド溝２６Ａｂ、２６Ａｃ、２６Ａｄが形成されている。図６（ａ）に示すように、ガイド溝２６Ａｂ、２６Ａｃは移動スリーブＳＢ１が周方向にずれる（僅かに回転する）ことが可能な幅を有している。厳密には移動スリーブＳＢ１の凸部ＳＢ１ｂや凸部ＳＢ１ｃの約１個幅に相当する寸法ｔ分、周方向に回転可能となっている。２つのガイド溝２６Ａｂには軸方向中央に台形状のセンターガイドＧ１が形成されており（図８参照）、ニュートラル位置ではセンターガイドＧ１と凸部ＳＢ１ｂとが周方向で重なって隙間がなくなるため、移動スリーブＳＢ１は周方向にずれることができない、すなわち回転しない状態となる。雄ネジ部ＭＳ１の凸部ＭＳ１ｂが嵌合するガイド溝２６Ａｄは、雄ネジ部ＭＳ２の凸部ＭＳ２ｂも嵌合しており、共用のガイド溝となっている。
【0039】
図６（ｂ）に示すように、ガイド溝２６Ａｄに対する凸部ＭＳ１ｂ、凸部ＭＳ２ｂの嵌合は周方向にほとんど隙間のない密接嵌合となっている。すなわち、雄ネジ部ＭＳ１、ＭＳ２はハブスリーブ２６Ａの周方向にはずれない構成となっている。凸部ＭＳ１ｂと凸部ＭＳ２ｂは中央が凹状にくり抜かれており、このくり抜き部とガイド溝２６Ａｄとの間の隙間に弾性部材としてのコイルスプリング５２が配置されている。図７に示すように、凸部ＭＳ１ｂと凸部ＭＳ２ｂの外側にはそれぞれコイルスプリング５２の一端が固定される係止プレート５４が固定されており（他の図では省略）、これにより雄ネジ部ＭＳ１と雄ネジ部ＭＳ２（第２ネジ部同士）は矢印で示すように、コイルスプリング５２で互いに接近する方向に付勢されている。
【0040】
図８はニュートラル状態を示している。なお、分り易くするために、図８及び図９ではハブスリーブ２６Ａについて、移動スリーブＳＢ１の移動を制御するガイド溝２６Ａｂのみを誇張して示している。図８に示すように、ガイド溝２６Ａｂの軸方向中央には、斜面Ｇ１ａ、Ｇ１ｂを有する台形状のセンターガイドＧ１が一体に形成されており、移動スリーブＳＢ１の凸部ＳＢ１ｂは斜面Ｇ１ａ、Ｇ１ｂと傾斜度が同等の斜面ＳＢ１ｂ－１、ＳＢ１ｂ－２を有する台形状に形成されている（図３等では省略）。ガイド溝２６Ａｂに対応する雄ネジ部ＭＳ１と雄ネジ部ＭＳ２の内周面には、移動スリーブＳＢ１の移動を一時的に阻止するタイミングブロックガイドＧ２、Ｇ３が形成されている。ガイド溝２６Ａｂの軸方向両端部には、タイミングブロックガイドＧ２、Ｇ３と協働して移動スリーブＳＢ１のメインギヤＭＧ１、ＭＧ２に対する凹凸嵌合を遅れたタイミングで案内するタイミングガイドＧ４、Ｇ５が一体に形成されている。タイミングブロックガイドＧ２、Ｇ３はそれぞれ、センターガイドＧ１の斜面Ｇ１ａ、Ｇ１ｂと傾斜度が同等の斜面Ｇ２ａ、Ｇ３ａを有し、タイミングガイドＧ４、Ｇ５はそれぞれ、凸部ＳＢ１ｂの斜面ＳＢ１ｂ－１、ＳＢ１ｂ－２と傾斜度が同等の斜面Ｇ４ａ、Ｇ５ａを有している。
【0041】
図９（ａ）に示すように、図８に示すニュートラル状態から１速ギヤへシフトアップすべくシフトノブを操作して移動スリーブＳＢ１を図中左側へ移動させ、雄ネジ部ＭＳ１を１速ギヤであるメインギヤＭＧ１の雌ネジ部ＦＳ１へ向けて押す。すると雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１との螺合が進行するが、移動スリーブＳＢ１の凸部ＳＢ１ｂの斜面ＳＢ１ｂ－１がタイミングガイドＧ４の斜面Ｇ４ａに当接するとともに、タイミングブロックガイドＧ２とタイミングガイドＧ４との間に形成される楔状の隙間に凸部ＳＢ１ｂの左角部が係合して移動を阻止される。雄ネジ部ＭＳ１を押す移動スリーブＳＢ１移動は、ミッションケース１５における不図示のガイド溝に沿ったシフトノブの移動によってなされるとともに、コイルスプリング５２の付勢力に逆らってなされる。移動スリーブＳＢ１が左側への更なる移動を阻止された状態で雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１との螺合が進行する。螺合が完了すると、図９（ｂ）に示すように、タイミングガイドＧ４の斜面Ｇ４ａとタイミングブロックガイドＧ２の斜面Ｇ２ａが直線状に連なるため、凸部ＳＢ１ｂはこれらの斜面Ｇ４ａ、Ｇ２ａに沿ってスライド可能となり、移動スリーブＳＢ１はハブスリーブ２６Ａの周方向（矢印Ｎ方向）に僅かに回転しながら軸方向に移動し、メインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂが移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄに嵌合してメインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１とが一体化される。
【0042】
ハブスリーブ２６Ａの径方向の対向位置にあるガイド溝２６Ａｄにおいても上記と同様の構成を有し、同様の動作が行われる。本実施形態では移動スリーブＳＢ１の移動を安定に制御するため、ガイド溝２６Ａｄをハブスリーブ２６Ａの径方向で対向する２箇所に設けているが、周方向に均等間隔で３箇所以上設ける構成としてもよい。移動スリーブＳＢ１が左側に移動した場合、雄ネジ部ＭＳ２はニュートラル位置に残ったままとなる。移動スリーブＳＢ１の移動に伴ってコイルスプリング５２による左側への引っ張り力が大きくなるが、上記のように雄ネジ部ＭＳ１、ＭＳ２はハブスリーブ２６Ａに対して周方向へはずれない構成であるので、センターガイドＧ１がストッパとしてなり、雄ネジ部ＭＳ２はニュートラル位置に維持される。
【0043】
ここで、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合完了にやや遅れたタイミングでメインギヤＭＧ１に対する移動スリーブＳＢ１の凹凸嵌合を行う理由について説明する。単に移動スリーブＳＢ１を直線移動させて雄ネジ部ＭＳ１を押す構成とした場合、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合が完了する前にメインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂと移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄとが嵌合可能となるが、螺合が完了していない状態ではメインギヤＭＧ１のみが回転して移動スリーブＳＢ１は回転していないため、凸部ＭＧ１ｂと凹部ＳＢ１ｄの嵌合は困難となる。このため、螺合が完了した状態、すなわち、メインギヤＭＧ１と雄ネジ部ＭＳ１とが一体化し（ネジ機能の消失）、ハブスリーブ２６Ａを介してメインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１とが完全に同期した状態で移動スリーブＳＢ１を移動（僅かな回転及び直進）させて凸部ＭＧ１ｂと凹部ＳＢ１ｄの嵌合を行うようにしている。雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合開始位置と螺合完了位置はネジ数によって決まっているため、これを基準に凸部ＭＧ１ｂと凹部ＳＢ１ｄの位置を設定すれば、メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１との凹凸嵌合を確実に行うことができる。換言すれば、シンクロナイザリング方式ではランダムな同期タイミングを待つことになるが、ネジの螺合方式では螺合開始位置と螺合完了位置が決まっているためにランダム性を排除した凹凸嵌合が可能となる。
【0044】
図９（ａ）に示すように、移動スリーブＳＢ１が移動を阻止されている状態ではメインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂに対する移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄの位置はずれている。また、図９（ｂ）に部分拡大図で示すように、メインギヤＭＧ１の凸部ＭＧ１ｂの先端は丸く尖った状態に形成され、一方、移動スリーブＳＢ１の凹部ＳＢ１ｄは凸部ＭＧ１ｂの進入側がテーパ状に拡径されており、僅かな位置ずれがあっても確実に嵌合できる構成となっている。他のメインギヤ（ＭＧ２～ＭＧ７）と移動スリーブ（ＳＢ１～ＳＢ４）との間の凹凸嵌合においても同様である。
【0045】
メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１との凹凸嵌合は、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１との螺合においては意味をなさない。しかし、車輪からエンジンへ動力が逆流する状態においてはネジの螺合が外れるため、これを防止するためにメインギヤＭＧ１に移動スリーブＳＢ１を凹凸嵌合し、移動スリーブＳＢ１を雄ネジ部ＭＳ１のストッパとして機能させている。
【0046】
［１速ギヤから２速ギヤへのシフトアップ］
アクセルペダルを踏んだまま、シフトノブを操作してシフトフォークＳＦ１を軸方向右側に移動させ、メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１との凹凸嵌合を解除する。この状態では雄ネジ部ＭＳ１と雌ネジ部ＦＳ１の螺合は維持されており、１速の変速比による加速は継続される。図１０に示すように移動スリーブＳＢ１をさらに右側に移動させ、１速で回転している雄ネジ部ＭＳ２を２速で回転しているメインギヤＭＧ２の雌ネジ部ＦＳ２に向けて押す。すると、逆ネジの雄ネジ部ＭＳ２がこれよりも早い速度で空転している逆ネジの雌ネジ部ＦＳ２に噛み合って螺合が進行する。螺合完了によりハブスリーブ２６Ａの回転数が２速ギヤであるメインギヤＭＧ２と完全に同期し、メインギヤＭＧ１の雌ネジ部ＦＳ１よりもハブスリーブ２６Ａと共に回転する雄ネジ部ＭＳ１が速く回転することになる。「雄ネジより雌ネジが速く回転しないとネジは噛み合わない」という原理により、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合が自動的に解除され、雄ネジ部ＭＳ１はハブ２６Ａ上を軸方向右へ移動する。
アクセルペダルを踏んだまま、シフトノブを操作してシフトフォークＳＦ１を軸方向右側に移動させ、メインギヤＭＧ１と移動スリーブＳＢ１との凹凸嵌合を解除する。この状態では雄ネジ部ＭＳ１と雌ネジ部ＦＳ１の螺合は維持されており、１速の変速比による加速は継続される。図１０に示すように移動スリーブＳＢ１をさらに右側に移動させ、１速で回転している雄ネジ部ＭＳ２を２速で回転しているメインギヤＭＧ２の雌ネジ部ＦＳ２に向けて押す。すると、逆ネジの雄ネジ部ＭＳ２がこれよりも早い速度で空転している逆ネジの雌ネジ部ＦＳ２に噛み合って螺合が進行する。螺合完了によりハブスリーブ２６Ａの回転数が２速ギヤであるメインギヤＭＧ２と完全に同期し、メインギヤＭＧ１の雌ネジ部ＦＳ１よりもハブスリーブ２６Ａと共に回転する雄ネジ部ＭＳ１が速く回転することになる。「雄ネジより雌ネジが速く回転しないとネジは噛み合わない」という原理により、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１の螺合が自動的に解除され、雄ネジ部ＭＳ１はハブ２６Ａ上を軸方向右へ移動する。
【0047】
メインギヤＭＧ２に対する移動スリーブＳＢ１の凹凸嵌合は、図１１（ａ）に示すように、メインギヤＭＧ１に対する移動スリーブＳＢ１の凹凸嵌合と同様の原理でなされるため、説明は省略する。変速ギヤ対２２Ａから２２Ｂへの切替がなされたとき、切替前の変速比切替手段ＳＣ１におけるネジ部同士（雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１）の螺合が、切替後における空転ギヤを有する軸（メインシャフト２０）の回転速度の変化（低速から高速）により自動的に解除される。雌ネジ部ＦＳ１との螺合が自動的に外れた雄ネジ部ＭＳ１は、図１１（ｂ）に示すように、コイルスプリング５２の付勢力で軸方向右側へ移動し、センターガイドＧ１のストッパ機能によりニュートラル位置に維持される。
【0048】
このように、アクセルペダルを踏んだままシフトアップができるので、シームレスな変速が可能となり、乗車感覚の快適性が得られる。従来の構成ではシフトアップを行う場合には必ずクラッチペダルを踏む操作が必要であるため、変速比の変更点でアイドリング状態が発生してシームレスな状態は得られない。
【0049】
［その他のシフトアップ］
上記と同様の手順を繰り返すことにより、３速以降６速までのシフトアップが可能である。本実施形態では、１、３、５速では正ネジ同士の噛み合いがなされ、２、４、６速では逆ネジ同士が噛み合う設定となっている。いずれのシフトアップの場合にもアクセルペダルを踏んだままのシームレスな変速となる。また、１速以降のシフトアップでは、クラッチペダルを踏む操作は不要となり、単調なシフトアップにおけるクラッチレス化を実現でき、操作性の向上を図ることができる。
上記と同様の手順を繰り返すことにより、３速以降６速までのシフトアップが可能である。本実施形態では、１、３、５速では正ネジ同士の噛み合いがなされ、２、４、６速では逆ネジ同士が噛み合う設定となっている。いずれのシフトアップの場合にもアクセルペダルを踏んだままのシームレスな変速となる。また、１速以降のシフトアップでは、クラッチペダルを踏む操作は不要となり、単調なシフトアップにおけるクラッチレス化を実現でき、操作性の向上を図ることができる。
【0050】
［シフトダウンの方法］
図１に示すように、例えば６速から５速へのシフトダウンでは、まずアクセルペダルを戻し、変速比切替手段ＳＣ６のシフトフォークＳＦ３を軸方向左側に移動させてメインギヤＭＧ６に対する移動スリーブＳＢ３の凹凸嵌合を解除する。これにより、６速ギヤであるメインギヤＭＧ６の雌ネジ部ＦＳ６の回転はアイドル回転まで低下するが、ハブスリーブ２６Ｃと共に回転する雄ネジ部ＭＳ６の回転は走行回転のため、上述の自動的な螺合解除と同じ原理（雌ネジの回転速度＜雄ネジの回転速度）で即座に外れる。次に移動スリーブＳＢ３を５速のメインギヤＭＧ５側へ移動させてシフトするが、この場合、５速ギヤであるメインギヤＭＧ５の雌ネジ部ＦＳ５の回転はアイドル回転でハブスリーブ２６Ｃ上の雄ネジ部ＭＳ５の回転は走行回転であるため、回転速度の関係が雌ネジ部ＦＳ５＜雄ネジ部ＭＳ５となり、噛み合わない。そこで、エンジンを軽く吹かし、一瞬だけ雌ネジ部ＦＳ５を雄ネジ部ＭＳ５より速く回転させるブリッピングを行うことで噛み合う。これにより、走行回転をメインギヤＭＧ５に伝えてエンジンブレーキを掛けることができる。他のシフトダウンにおいても同様である。なお、走行中にアクセルをオフしてニュートラルギヤへ移行する場合も、クラッチペダルを踏む操作は不要となる。
図１に示すように、例えば６速から５速へのシフトダウンでは、まずアクセルペダルを戻し、変速比切替手段ＳＣ６のシフトフォークＳＦ３を軸方向左側に移動させてメインギヤＭＧ６に対する移動スリーブＳＢ３の凹凸嵌合を解除する。これにより、６速ギヤであるメインギヤＭＧ６の雌ネジ部ＦＳ６の回転はアイドル回転まで低下するが、ハブスリーブ２６Ｃと共に回転する雄ネジ部ＭＳ６の回転は走行回転のため、上述の自動的な螺合解除と同じ原理（雌ネジの回転速度＜雄ネジの回転速度）で即座に外れる。次に移動スリーブＳＢ３を５速のメインギヤＭＧ５側へ移動させてシフトするが、この場合、５速ギヤであるメインギヤＭＧ５の雌ネジ部ＦＳ５の回転はアイドル回転でハブスリーブ２６Ｃ上の雄ネジ部ＭＳ５の回転は走行回転であるため、回転速度の関係が雌ネジ部ＦＳ５＜雄ネジ部ＭＳ５となり、噛み合わない。そこで、エンジンを軽く吹かし、一瞬だけ雌ネジ部ＦＳ５を雄ネジ部ＭＳ５より速く回転させるブリッピングを行うことで噛み合う。これにより、走行回転をメインギヤＭＧ５に伝えてエンジンブレーキを掛けることができる。他のシフトダウンにおいても同様である。なお、走行中にアクセルをオフしてニュートラルギヤへ移行する場合も、クラッチペダルを踏む操作は不要となる。
【0051】
シフトダウンにおいても、エンジンを一瞬吹かす操作は必要であるものの、クラッチペダルを踏む操作は不要となり、クラッチレス化を実現できて操作性の向上を図ることができる。
【0052】
ところで、何らかの原因によりエンジンが止まってしまった場合には、「ネジ螺合方式」ではシンクロナイザリング方式のように軸方向の移動による歯同士の噛み合いではないので螺合を解除できず、ニュートラルに戻すことができない。このネジ嵌螺合方式特有の問題を解消するために遊星歯車機構１０が設けられている。
【0053】
図２に示すように、クラッチペダルを深クラッチ位置まで踏み込むと、分割構成のサンギヤシャフト４４が一連に繋がってプラネタリベース４０を固定ディスク４６側へ押す。押されたプラネタリベース４０はディスクプレート４８を介して固定ディスク４６に圧接され、公転できなくなったプラネタリギヤ３８はその場で自転するしかなくなる。プラネタリギヤ３８の回転は、図１２に示すように、サンギヤシャフト４４をエンジンの回転とは逆に回転させる回転となる。すなわち、エンジンの回転方向をリングギヤ３６ａの回転方向（矢印Ｋ１方向）とした場合、プラネタリギヤ３８の回転方向は同じＫ１方向となるが、サンギヤ４２の回転方向（サンギヤシャフト４４の回転方向）は逆のＫ２方向となる。上記のように、サンギヤシャフト４４は入力軸１６にスプライン嵌合しており、クラッチ状態は深クラッチにより切れているため、エンジン回転とは逆の回転、すなわちネジ部同士の螺合が解除される回転が抵抗なく得られる。これにより、エンジンが何らかの理由で停止しても、シフトノブをニュートラル位置へ戻して移動スリーブの凹凸嵌合を解除し、クラッチペダルを深クラッチの位置まで踏み込んでエンジンを掛ければネジ部同士の螺合が外れる。
【0054】
［バックギヤへの切替］
バック切替手段ＳＣ７のメインギヤＭＧ７は、他の変速ギヤ（メインギヤＭＧ１～ＭＧ６）とは常に逆向きに回転（空転）している。上記のように、メインギヤＭＧ７に形成されている雌ネジ部ＦＳ７とハブスリーブ２６Ｄ上の雄ネジ部ＭＳ７は正ネジであるため、逆回転では噛み合わず、噛み合っている場合には外れる。このため、バックに入れる場合には、クラッチペダルを深クラッチ位置まで踏み、入力軸１６を逆回転させる。この状態で移動スリーブＳＢ４を図１の軸方向左側に移動させ、雄ネジ部ＭＳ７を雌ネジ部ＦＳ７に螺合させるとともに、メインギヤＭＧ７に移動スリーブＳＢ４を凹凸嵌合させる。その後、半クラッチ状態を経てクラッチが入ると、入力軸１６により本来のバックギヤの逆回転の動力が伝達されるが、移動スリーブＳＢ７がメインギヤＭＧ７に凹凸嵌合して雄ネジ部ＭＳ７の移動を阻止しているため、雌ネジ部ＦＳ７と雄ネジ部ＭＳ７の螺合は外れず、車両はバックする。
バック切替手段ＳＣ７のメインギヤＭＧ７は、他の変速ギヤ（メインギヤＭＧ１～ＭＧ６）とは常に逆向きに回転（空転）している。上記のように、メインギヤＭＧ７に形成されている雌ネジ部ＦＳ７とハブスリーブ２６Ｄ上の雄ネジ部ＭＳ７は正ネジであるため、逆回転では噛み合わず、噛み合っている場合には外れる。このため、バックに入れる場合には、クラッチペダルを深クラッチ位置まで踏み、入力軸１６を逆回転させる。この状態で移動スリーブＳＢ４を図１の軸方向左側に移動させ、雄ネジ部ＭＳ７を雌ネジ部ＦＳ７に螺合させるとともに、メインギヤＭＧ７に移動スリーブＳＢ４を凹凸嵌合させる。その後、半クラッチ状態を経てクラッチが入ると、入力軸１６により本来のバックギヤの逆回転の動力が伝達されるが、移動スリーブＳＢ７がメインギヤＭＧ７に凹凸嵌合して雄ネジ部ＭＳ７の移動を阻止しているため、雌ネジ部ＦＳ７と雄ネジ部ＭＳ７の螺合は外れず、車両はバックする。
【0055】
シフトノブを操作してバック切替手段ＳＣ７におけるメインギヤＭＧ７と移動スリーブＳＢ４との凹凸嵌合を解除すると、メインギヤＭＧ７は逆回転しているため雌ネジ部ＦＳ７と雄ネジ部ＭＳ７の螺合は自動的に解除される。このため、ニュートラル位置や他の前進ギヤ（メインギヤＭＧ１Ｓ～ＭＧ６）への切替をスムーズ且つ迅速に行うことができる。
【0056】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態の説明及び対応する図面においては、第一実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第一実施形態と同じである。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態の説明及び対応する図面においては、第一実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項、及び図示する以外の事項については、第一実施形態と同じである。
【0057】
図１３は、本発明の第二実施形態にかかる変速機の構成の概要を示す図である。同図に示す本実施形態の変速機２－２は、動力源である電気モータ５０の動力による回転を減速してディファレンシャルギヤ１２に伝達するための減速機構部４－２を備えている。減速機構部４－２は、電気モータ５０の動力が伝達される入力軸１６－２と、該入力軸１６－２と平行に配置される出力軸（メインシャフト）２０－２と、入力軸１６－２と出力軸２０－２との間で相対して噛合し、軸方向に配置される変速ギヤ対２２Ｇ，２２Ｈと、シフトフォークＳＦ５で駆動され、変速ギヤ対２２Ｇ，２２Ｈに入力軸１６－２からの動力を選択的に伝達するための変速比切替手段ＳＣ８，ＳＣ９とを有しており、これらによって、電気モータ５０の動力による回転の伝達（減速度）を低速（ロー）／高速（ハイ）の二段階に切り替えることができるように構成されている。なお、本実施形態のシフトフォークＳＦ５は、不図示の電気式のアクチュエータで作動する構造であるが、それ以外にも不図示のシフトノブ（シフトレバーの概念を含む）に接続された構造などであってもよい。
【0058】
変速ギヤ対２２Ｇは、入力軸１６－２上のドライブＣＧ８とこれに噛合する出力軸上のメインギヤＭＧ８とからなり、変速ギヤ対２２Ｈは、入力軸１６－２上のドライブギヤＣＧ９とこれに噛合する出力軸上のメインギヤＭＧ９とからなる。ドライブギヤＣＧ９及びＣＧ９は入力軸１６－２上に固定されて該入力軸１６－２と一体回転し、メインギヤＭＧ８及びＭＧ９は、出力軸２０－２上に相対回転自在に配置されている。なお、変速比切替手段ＳＣ８，ＳＣ９、及びそれらの間に設けられたハブスリーブ２６Ｅと移動スリーブＳＢ５は、第一実施形態の変速機２が備える変速比切替手段ＳＣ１，ＳＣ２、ハブスリーブ２６Ａ及び移動スリーブＳＢ１と同様の構成である。
【0059】
本実施形態の変速機２－２では、シフトフォークＳＦ５が軸方向左側に位置している状態で雌ネジ部ＦＳ８と雄ネジ部ＭＳ８とが螺合していると共にメインギヤＭＧ８と移動スリーブＳＢ５とが凹凸嵌合した状態となっている。この状態で、変速機構部４－２の変速段が低速段（ロー）に設定されており、入力軸１６－２から入力した電気モータ５０の回転がドライブギヤＣＧ８及びメインギヤＭＧ８を介して出力軸２０－２に伝達される。
【0060】
［低速段（ロー）から高速段（ハイ）への切り替え（シフトアップ）］
上記の低速段に設定された状態で、電気モータ５０の駆動を継続したまま、シフトフォークＳＦ５を軸方向右側に移動させる。これにより、第一実施形態の変速機２における１速ギヤから２速ギヤへのシフトアップ（段落００４６参照）と同様の過程を経て、最終的にシフトフォークＳＦ５が軸方向右側に位置している状態で、雌ネジ部ＦＳ９と雄ネジ部ＭＳ９とが螺合していると共にメインギヤＭＧ９と移動スリーブＳＢ５とが凹凸嵌合した状態となる。この状態で、変速機構部４－２の変速段が高速段（ハイ）に設定され、入力軸１６－２から入力した電気モータ５０の回転がドライブギヤＣＧ９及びメインギヤＭＧ９を介して出力軸２０－２に伝達される。
上記の低速段に設定された状態で、電気モータ５０の駆動を継続したまま、シフトフォークＳＦ５を軸方向右側に移動させる。これにより、第一実施形態の変速機２における１速ギヤから２速ギヤへのシフトアップ（段落００４６参照）と同様の過程を経て、最終的にシフトフォークＳＦ５が軸方向右側に位置している状態で、雌ネジ部ＦＳ９と雄ネジ部ＭＳ９とが螺合していると共にメインギヤＭＧ９と移動スリーブＳＢ５とが凹凸嵌合した状態となる。この状態で、変速機構部４－２の変速段が高速段（ハイ）に設定され、入力軸１６－２から入力した電気モータ５０の回転がドライブギヤＣＧ９及びメインギヤＭＧ９を介して出力軸２０－２に伝達される。
【0061】
［高速段（ハイ）から低速段（ロー）への切り替え（シフトダウン）］
一方、高速段（ハイ）から低速段（ロ－）への切り替え（シフトダウン）では、まず電気モータ５０の駆動を一時的に停止して空転させ、その状態でシフトフォークＳＦ５を軸方向左側に移動させてメインギヤＭＧ９に対する移動スリーブＳＢ５の凹凸嵌合を解除する。なおこの場合、モータ５０を完全に空転させると雌ネジ部ＦＳ９と雄ネジ部ＭＳ９との螺合が外れないおそれがあるため、モータ５０を停止させるか又は軽く逆回転させるようにして、モータ５０の回転軸に軽い抵抗力がかかった状態とすることが望ましい。その後、第一実施形態の変速機２におけるシフトダウンの場合（段落００５０参照）と同様の理由により、電気モータ５０を再度駆動することで雌ネジ部ＦＳ９を雄ネジ部ＭＳ９より速く回転させる動作（第一実施形態のブリッピングと同様の動作）を行うことで、雌ネジ部ＦＳ９に雄ネジ部ＭＳ９を螺合させる。これにより、変速機構部４－２の変速段が低速段（ロー）に設定され、入力軸１６－２から入力した電気モータ５０の回転がドライブギヤＣＧ８及びメインギヤＭＧ８を介して出力軸２０－２に伝達される。
一方、高速段（ハイ）から低速段（ロ－）への切り替え（シフトダウン）では、まず電気モータ５０の駆動を一時的に停止して空転させ、その状態でシフトフォークＳＦ５を軸方向左側に移動させてメインギヤＭＧ９に対する移動スリーブＳＢ５の凹凸嵌合を解除する。なおこの場合、モータ５０を完全に空転させると雌ネジ部ＦＳ９と雄ネジ部ＭＳ９との螺合が外れないおそれがあるため、モータ５０を停止させるか又は軽く逆回転させるようにして、モータ５０の回転軸に軽い抵抗力がかかった状態とすることが望ましい。その後、第一実施形態の変速機２におけるシフトダウンの場合（段落００５０参照）と同様の理由により、電気モータ５０を再度駆動することで雌ネジ部ＦＳ９を雄ネジ部ＭＳ９より速く回転させる動作（第一実施形態のブリッピングと同様の動作）を行うことで、雌ネジ部ＦＳ９に雄ネジ部ＭＳ９を螺合させる。これにより、変速機構部４－２の変速段が低速段（ロー）に設定され、入力軸１６－２から入力した電気モータ５０の回転がドライブギヤＣＧ８及びメインギヤＭＧ８を介して出力軸２０－２に伝達される。
【0062】
なお、本実施形態の変速機２－２では、車両の後退（バック）時に出力軸２０－２を逆回転させる場合には、変速機構部４－２で低速段（ロー）又は高速段（ハイ）が設定された状態で、電気モータ５０の回転を逆転させればよい。
【0063】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆをヘリカルギヤとしたが、平歯車としてもよい。また、１つの移動スリーブを２つの変速比切替手段で共用する構成としたが、変速比切替手段毎に設ける構成としてもよい。また、空転ギヤと変速比切替手段ＳＣ１～ＳＣ７の全てをメインシャフト２０に設ける構成としたが、少なくとも一部をカウンタ軸１８に設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では１速から６速の変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆを速度段階順に配置する構成としたが、順不同の配置構成としてもよい。
【符号の説明】
【0064】
２，２－２ 変速機
４，４－２ 変速機構部
６ クラッチ部
８ フライホイール
１０ 遊星歯車機構
１６，１６－２ 入力軸（第一入力軸）
１８ カウンタ軸（第二入力軸：入力軸）
２０，２０－２ 出力軸（メインシャフト、空転ギヤを有する軸）
２２Ａ～２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ 変速ギヤ対
２２Ｒ バックギヤ
２６Ａ～２６Ｅ ハブスリーブ
３２ ダイヤフラムスプリング
３４ クラッチディスク
３６ リングギヤケース
３６ａ リングギヤ
３８ プラネタリギヤ
４０ プラネタリベース
４２ サンギヤ
４４ サンギヤシャフト
ＣＧ１～ＣＧ９ カウンタギヤ
ＤＧ ドリブンギヤ
ＦＳ１～ＦＳ９ 雌ネジ部（第１ネジ部）
ＭＧ１～ＭＧ９ メインギヤ（空転ギヤ）
ＭＳ１～ＭＳ９ 雄ネジ部（第２ネジ部）
ＳＢ１～ＳＢ５ 移動スリーブ
ＳＣ１～ＳＣ６、ＳＣ８，ＳＣ９ 変速比切替手段
ＳＣ７ バック切替手段
４，４－２ 変速機構部
６ クラッチ部
８ フライホイール
１０ 遊星歯車機構
１６，１６－２ 入力軸（第一入力軸）
１８ カウンタ軸（第二入力軸：入力軸）
２０，２０－２ 出力軸（メインシャフト、空転ギヤを有する軸）
２２Ａ～２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈ 変速ギヤ対
２２Ｒ バックギヤ
２６Ａ～２６Ｅ ハブスリーブ
３２ ダイヤフラムスプリング
３４ クラッチディスク
３６ リングギヤケース
３６ａ リングギヤ
３８ プラネタリギヤ
４０ プラネタリベース
４２ サンギヤ
４４ サンギヤシャフト
ＣＧ１～ＣＧ９ カウンタギヤ
ＤＧ ドリブンギヤ
ＦＳ１～ＦＳ９ 雌ネジ部（第１ネジ部）
ＭＧ１～ＭＧ９ メインギヤ（空転ギヤ）
ＭＳ１～ＭＳ９ 雄ネジ部（第２ネジ部）
ＳＢ１～ＳＢ５ 移動スリーブ
ＳＣ１～ＳＣ６、ＳＣ８，ＳＣ９ 変速比切替手段
ＳＣ７ バック切替手段
【要約】
【課題】従来の手動変速機の良さを維持しつつ、トルク抜けの無いシームレスな変速を実現できるとともに、クラッチ操作を低減して操作性の向上を図ることができ、部品の摩耗抑制にも寄与することができる変速機を提供する。
【解決手段】変速機２の変速機構部４は、カウンタ軸（入力軸）１８と、出力軸２０と、複数の変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆと、シフトフォークＳＦ１～ＳＦ３で駆動される変速比切替手段ＳＣ１～ＳＣ６及びバック対応の切替手段ＳＣ７を有する。変速比選択手段ＳＣ１は、メインギヤＭＧ１に形成された雌ネジ部ＦＳ１と、出力軸２０にスプライン嵌合したハブスリーブ２６Ａと、ハブスリーブ２６Ａに嵌合した雄ネジ部ＭＳ１と、変速比切替手段ＳＣ２と共用の移動スリーブＳＢ１とを有する。移動スリーブＳＢ１で雄ネジ部ＭＳ１を左に押すと、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１とが螺合し、回転がハブスリーブ２６Ａから出力軸２０に伝わる。
【選択図】図１
【解決手段】変速機２の変速機構部４は、カウンタ軸（入力軸）１８と、出力軸２０と、複数の変速ギヤ対２２Ａ～２２Ｆと、シフトフォークＳＦ１～ＳＦ３で駆動される変速比切替手段ＳＣ１～ＳＣ６及びバック対応の切替手段ＳＣ７を有する。変速比選択手段ＳＣ１は、メインギヤＭＧ１に形成された雌ネジ部ＦＳ１と、出力軸２０にスプライン嵌合したハブスリーブ２６Ａと、ハブスリーブ２６Ａに嵌合した雄ネジ部ＭＳ１と、変速比切替手段ＳＣ２と共用の移動スリーブＳＢ１とを有する。移動スリーブＳＢ１で雄ネジ部ＭＳ１を左に押すと、雌ネジ部ＦＳ１と雄ネジ部ＭＳ１とが螺合し、回転がハブスリーブ２６Ａから出力軸２０に伝わる。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
