技術 歯車変速機

0001

本発明は、駆動側歯車および被動側歯車が常時噛合して成る複数の歯車列のうち選択した歯車列を介して駆動側変速機軸から被動側変速機軸に回転動力を伝達するようにした歯車変速機の改良に関する。

0002

駆動側変速機軸に相対回転可能かつ軸方向移動不能に支承される駆動側変速歯車と、被動側変速機軸に回転力を伝達することを可能として駆動側変速歯車に噛合する被動側変速歯車と、駆動側変速歯車に設けられた突出部に係合することを可能として駆動側変速機軸に相対回転不能かつ軸方向移動可能に支承されるシフターとを備え、突出部に係合するようにシフターを駆動側変速歯車に近接する側に移動させることで駆動側変速機軸の回転動力をシフターから駆動側変速歯車に伝達するようにした歯車変速機、ならびに相互に異なる２つの駆動側変速歯車を一体に連結して構成されるとともに駆動側変速機軸に相対回転不能かつ軸方向移動可能に支承されるシフターと、前記両駆動側変速歯車にそれぞれ噛合するとともに被動側変速機軸への連結および連結解除を切換え可能として前記被動側変速機軸に回転自在に支承される被動側変速歯車とを備え、前記両被動側歯車のうち前記被動側変速機軸に連結された被動側変速歯車から被動側変速機軸に回転動力を伝達するようにした歯車変速機は、たとえば特許文献１等で知られている。
特開２００４−３０８７７５号公報

0003

ところで、シフターを駆動側変速歯車側に近接移動させて駆動側変速歯車の突出部をシフターに係合させたときに、駆動側変速歯車の駆動側変速機軸への軸支精度を高めていなければ、駆動側変速歯車に倒れが生じてしまい、そのような倒れ防止のためには軸支精度管理を厳密に行う必要があり、生産性の向上が望まれている。

0004

一方、２つの駆動側変速歯車を一体に連結してシフターを構成し、両駆動側変速歯車にそれぞれ噛合する被動側変速歯車の被動側変速機軸への連結および連結解除を切換えるようにした場合、両被動側変速歯車の一方を被動側変速機軸に連結したときには、前記シフターの軸方向一方側に荷重が偏って作用し、荷重のアンバランスによるシフターの倒れが生じ、シフターの軸方向摺動性を高めることが困難となっている。

0005

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、シフターに噛合する突出部を有する駆動側変速歯車の倒れを防止して耐久性を高めることを第１の目的とし、２つの駆動側変速歯車を一体に連結して構成されるシフターの倒れを防止して該シフターの軸方向摺動性を高めることを第２の目的とする。

0006

上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、駆動側変速機軸に相対回転可能かつ軸方向移動不能に支承される駆動側変速歯車と、被動側変速機軸に回転力を伝達することを可能として前記駆動側変速歯車に噛合する被動側変速歯車と、前記駆動側変速歯車に設けられた突出部に係合することを可能として前記駆動側変速機軸に相対回転不能かつ軸方向移動可能に支承されるシフターとを備え、前記突出部に係合するように前記シフターを前記駆動側変速歯車に近接する側に移動させることで前記駆動側変速機軸の回転動力を前記シフターから前記駆動側変速歯車に伝達するようにした歯車変速機において、平歯車である前記被動側変速歯車に噛合すべく前記駆動側変速歯車の外周に設けられる歯面が、前記突出部および前記シフターの非係合状態で前記シフター側よりも前記シフターとは反対側が駆動側変速歯車の回転方向で進むように傾斜して形成されることを特徴とする。

0007

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、駆動側変速機軸の軸線に直交する方向での前記駆動側変速歯車の移動可能距離をＬ１、前記駆動側変速歯車の軸線方向の歯幅をＬ２、前記突出部の駆動側変速歯車からの突出量をＬ３、前記突出部および前記シフターの非係合状態での前記歯面の傾斜角をθＧとしたときに、前記歯面の傾斜角θＧが、 θＧ＝ｓｉｎ-1｛Ｌ１／２（Ｌ２＋Ｌ３）｝〜ｓｉｎ-1（Ｌ１／Ｌ２） の範囲に設定されることを特徴とする。

0008

さらに上記第２の目的と達成するために、請求項３記載の発明は、相互に異なる２つの駆動側変速歯車を一体に連結して構成されるとともに駆動側変速機軸に相対回転不能かつ軸方向移動可能に支承されるシフターと、前記両駆動側変速歯車にそれぞれ噛合するとともに被動側変速機軸への連結および連結解除を切換え可能として前記被動側変速機軸に回転自在に支承される被動側変速歯車とを備え、前記両被動側歯車のうち前記被動側変速機軸に連結された被動側変速歯車から被動側変速機軸に回転動力を伝達するようにした歯車変速機において、平歯車である前記両駆動側変速歯車の一方に噛合すべく前記両被動側変速歯車の一方の外周に設けられる歯面が、被動側変速歯車の前記被動側変速機軸への非連結状態で他方の被動側変速歯車側よりも前記他方の被動側変速歯車とは反対側が当該被動側変速歯車の回転方向で進むように傾斜して形成されることを特徴とする。

0009

なお第１実施例の第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７が請求項１記載の発明の駆動側変速歯車に対応し、第１実施例の第５速用被動側変速歯車２６および第６速用被動側変速歯車２８が請求項１記載の発明の被動側変速歯車に対応し、第１実施例の第１シフター３５が請求項１記載の発明のシフターに対応する。

0010

また第２実施例の第４速用駆動側変速歯車２９および第３速用駆動側変速歯車３１が請求項３記載の発明の駆動側変速歯車に対応し、第２実施例の第４速用被動側変速歯車３０および第３速用被動側変速歯車３２が請求項３記載の発明の被動側変速歯車に対応し、第２実施例の第１シフター３５が請求項３記載の発明のシフターに対応する。

0011

請求項１記載の発明によれば、駆動側変速歯車に設けられた突出部に係合するようにしシフターを駆動側変速歯車側に近接移動させたときに、駆動側変速機軸に相対回転可能かつ軸方向移動不能に支承される駆動側変速歯車が倒れても、該駆動側変速歯車の外周に設けられる歯面が、突出部およびシフターの非係合状態ではシフター側よりもシフターとは反対側が駆動側変速歯車の回転方向で進むように傾斜して形成されるので、倒れが生じた駆動側変速歯車の歯面と、被動側変速歯車の歯面とは前記回転方向に直交する方向で平行に噛合することになり、接触面が均一化するので耐久性の向上を図ることができる。

0012

また請求項２記載の発明によれば、突出部およびシフターの非係合状態での駆動変速歯車の歯面の傾斜角θＧを、 θＧ＝ｓｉｎ-1｛Ｌ１／２（Ｌ２＋Ｌ３）｝〜ｓｉｎ-1（Ｌ１／Ｌ２） の範囲に設定することで、倒れた駆動側変速歯車の歯面と、被動側変速歯車の歯面との接触面をより一層均一化して耐久性の更なる向上を図ることができる。

0013

さらに請求項３記載の発明によれば、両被動側変速歯車の一方を被動側変速機軸に連結したときに、一方の被動側変速歯車の外周に設けられる歯面が、当該被動側変速歯車の被動側変速機軸への非連結状態で他方の被動側変速歯車側よりも他方の被動側変速歯とは反対側が当該被動側変速歯車の回転方向で進むように傾斜して形成されるので、シフターの軸方向中央側で駆動側変速歯車および被動側変速歯車が先行して噛合することになり、シフターの倒れが生じることを防止し、シフターの軸方向摺動性を高めることができる。

0014

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

0015

図１〜図３は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は歯車変速機の縦断面図、図２は第１シフターの係合時の第５速用駆動側変速歯車の倒れを説明するための図１の２−２線に沿う断面図、図３は第５速用駆動側変速歯車の倒れが生じた状態を示す模式図である。

0016

先ず図１において、この歯車変速機は、たとえば自動二輪車に搭載されるものであり、エンジンのクランクシャフト（図示せず）からの動力が伝達され得る駆動側変速機軸１１と、自動二輪車の後輪に動力を伝達するためのチェーン１４が巻き掛けられる駆動スプロケット１３が固定される被動側変速機軸１２との間に、択一的に確立可能な第１〜第６速歯車列Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６が設けられて成る。

0017

前記エンジンのクランクケース１５は、外方に臨む側壁１５ａと、該側壁１５ａから内方に間隔をあけた位置に配置される支持壁１５ｂとを一体に有しており、前記支持壁１５ｂを回転自在に貫通する駆動側変速機軸１１および支持壁１５ｂ間にはボールベアリング１６が介装され、駆動側変速機軸１１の前記側壁１５ａ側の端部および該側壁１５ａ間にはボールベアリング１７が介装される。駆動側変速機軸１１と平行な軸線を有する被動側変速機軸１２は、前記側壁１５ａを回転自在に貫通するものであり、側壁１５ａおよび被動側変速機軸１２間にはボールベアリング１８および環状のシール部材２０が介装され、被動側変速機軸１２の前記支持壁１５ｂ側の端部および該支持壁１５ｂ間にはボールベアリング１９が介装される。しかもクランクケース１５の前記側壁１５ａからの被動側変速機軸１２の突出端部に駆動スプロケット１３が固定される。

0018

第１速歯車列Ｇ１は、前記支持壁１５ｂ寄りで駆動側変速機軸１１に一体に形成される第１速用駆動側変速歯車２１と、第１速用駆動側変速歯車２１に噛合するとともに相対回転可能かつ軸方向移動不能として被動側変速機軸１２に支承される第１速用被動側変速歯車２２とから成る。第２速歯車列Ｇ２は、クランクケース１５の前記側壁１５ａ側で前記駆動側変速機軸１１の端部に軸方向移動不能かつ相対回転不能に結合される第２速用駆動側変速歯車２３と、第２速用駆動側変速歯車２３に噛合するとともに軸方向移動不能かつ相対回転可能として被動側変速機軸１２に支承される第２速用被動側変速歯車２４とから成る。第５速歯車列Ｇ５は、第１速歯車列Ｇ１に軸方向で隣接した位置に配置されるものであり、軸方向移動不能かつ相対回転可能として駆動側変速機軸１１に支承される第５速用駆動側変速歯車２５と、第５速用駆動側変速歯車２５に噛合するとともに軸方向相対移動可能かつ相対回転不能として被動側変速機軸１２に支承される第５速用被動側変速歯車２６とから成る。第６速歯車列Ｇ６は、第２速歯車列Ｇ２に軸方向で隣接した位置に配置されるものであり、軸方向移動不能かつ相対回転可能として駆動側変速機軸１１に支承される第６速用駆動側変速歯車２７と、第６速用駆動側変速歯車２７に噛合するとともに軸方向相対移動可能かつ相対回転不能として被動側変速機軸１２に支承される第６速用被動側変速歯車２８とから成る。第４速歯車列Ｇ４は、第５速歯車列Ｇ５を第１速歯車列Ｇ１との間に挟む位置に配置されるものであり、駆動側変速機軸１１に軸方向移動可能かつ相対回転不能として支承される第４速用駆動側変速歯車２９と、第４速用駆動側変速歯車２９に噛合するとともに軸方向移動不能かつ相対回転可能として被動側変速機軸１２に支承される第４速用被動側変速歯車３０とから成る。さらに第３速歯車列Ｇ３は、第６速歯車列Ｇ６を第２速歯車列Ｇ２との間に挟むとともに第４速歯車列Ｇ４を第５速歯車列Ｇ５との間に挟む位置に配置されるものであり、駆動側変速機軸１１に軸方向移動可能かつ相対回転不能として支承される第３速用駆動側変速歯車３１と、第３速用駆動側変速歯車３１に噛合するとともに軸方向移動不能かつ相対回転可能として被動側変速機軸１２に支承される第３速用被動側変速歯車３２とから成る。

0019

第１速用駆動側変速歯車２１、第１速用被動側変速歯車２２、第２速用駆動側変速歯車２３、第２速用被動側変速歯車２４、第５速用駆動側変速歯車２５、第５速用被動側変速歯車２６、第６速用駆動側変速歯車２７、第６速用被動側変速歯車２８、第４速用駆動側変速歯車２９、第４速用被動側変速歯車３０、第３速用駆動側変速歯車３１および第３速用被動側変速歯車３２は、基本的には平歯車として構成される。

0020

第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７間には、第４および第３速用駆動側変速歯車２９，３１が一体に連結されて成る第１シフタ３５が配置されており、この第１シフタ３５は、軸方向移動可能かつ相対回転不能として駆動側変速機軸１１に支承される。また第５速用被動側変速歯車２６および第４速用被動側変速歯車３０間で被動側変速機軸１２には、第２シフタ３６が軸方向移動可能かつ相対回転不能に支承されており、第５速用被動側変速歯車２６は第２シフタ３６に一体に形成される。さらに第２速用被動側変速歯車２４および第３速用被動側変速歯車３２間で被動側変速機軸１２には、第３シフタ３７が軸方向移動可能かつ相対回転不能に支承されており、第６速用被動側変速歯車２８は第３シフタ３７に一体に形成される。

0021

第１〜第３シフタ３５〜３７には、図示しないシフトフォークがそれぞれ係合されており、図示しないシフトドラムの回動に応じてシフトフォークが作動するのに応じて第１〜第３シフター３５〜３７がスライド作動する。

0022

第１シフタ３５は、第５速用駆動側変速歯車２５側に移動して第５速用駆動側変速歯車２５に係合することで第５速歯車列Ｇ５を確立する第５速確立位置と、第６速用駆動側変速歯車２７側に移動して第６速用駆動側変速歯車２７に係合することで第６速歯車列Ｇ６を確立する第６速確立位置との間で軸方向に移動可能であり、第５および第６速確立位置間の中央には第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７のいずれにも係合しない中立位置が設定される。

0023

第２シフタ３６は、第１速用被動側変速歯車２２側に移動して第１速用被動側変速歯車２２に係合することで第１速歯車列Ｇ１を確立する第１速確立位置と、第４速用被動側変速歯車３０側に移動して第４速用被動側変速歯車３０に係合することで第４速歯車列Ｇ４を確立する第４速確立位置との間で軸方向に移動可能であり、第１および第４速確立位置間の中央には第１速用被動側変速歯車２２および第４速用被動側変速歯車３０のいずれにも係合しない中立位置が設定される。

0024

第３シフタ３７は、第３速用被動側変速歯車３２側に移動して第３速用被動側変速歯車３２に係合することで第３速歯車列Ｇ３を確立する第３速確立位置と、第２速用被動側変速歯車２４側に移動して第２速用被動側変速歯車２４に係合することで第２速歯車列Ｇ２を確立する第２速確立位置との間で軸方向に移動可能であり、第３および第２速確立位置間の中央には第３速用被動側変速歯車３２および第２速用被動側変速歯車２４のいずれにも係合しない中立位置が設定される。

0025

図２を併せて参照して、第１シフタ３５に軸方向で隣接する第５速用駆動側変速歯車２５の第１シフタ３５側の側面には複数の突出部３８…が突設されており、第１シフタ３５には、前記突出部３８…を係合させるための係止凹部３９…が設けられる。而して図２（Ａ）で示すように第５速用駆動側変速歯車２５から離反した位置から図２（Ｂ）で示すように突出部３８…を係止凹部３９…を係合させるように第１シフター３５を第５速用駆動側変速歯車２５に近接する側に移動させると、図２（Ｃ）で示すように、駆動側変速機軸１１の回転動力が第１シフター３５から第５速用駆動側変速歯車２５に伝達されることになる。

0026

しかるに第１シフター３５を第５速用駆動側変速歯車２５側に近接移動させて第５速用駆動側変速歯車２５の突出部３８…を第１シフター３５の係止凹部３９…に係合させたときには、第１シフター３５の回転によって図２（Ｃ）で示すように、第５速用駆動側変速歯車２５に倒れが生じてしまい、第５速用駆動側変速歯車２５および第５速用被動側歯車２６の噛合部の接触荷重が不均一となり、耐久性の低下を招く可能性がある。そこで第５速用被動側変速歯車２６に噛合すべく第５速用駆動側変速歯車２５の外周に設けられる歯面２５ａ…が、前記突出部３８…および第１シフター３５の非係合状態では、第１シフター３５側よりも第１シフター３５とは反対側が第５速用駆動側変速歯車２５の回転方向で進むように傾斜して形成される。

0027

ここで駆動側変速機軸１１の軸線に直交する方向での駆動側変速機軸１１に対する第５速用駆動側変速歯車２５の移動可能距離をＬ１、第５速用駆動側変速歯車２５の軸線方向の歯幅をＬ２、前記突出部３８…の第５速用駆動側変速歯車２５からの突出量をＬ３、前記突出部３８…および第１シフター３５の非係合状態での前記歯面２５ａ…の傾斜角をθＧとしたときに、第５速用駆動側変速歯車２５の倒れが最大となるのは図３（Ａ）で示すように第５速用駆動側変速歯車２５の第１シフター３５側の端部が前記Ｌ１だけ駆動側変速機軸１１の軸線に直交する方向で移動したときであり、ｓｉｎθｇ＝Ｌ１／Ｌ２である。また前記突出部３８…に第１シフター３５が係合して突出部３８…に荷重がかかっている場合には、図３（Ｂ）で示すように、第５速用駆動側変速歯車２５は駆動側変速機軸１１に対する前記突出部３８…の先端部の移動距離をＬ１／２程度に抑制されつつ倒れるので、突出部３８…の先端を起点とした好ましい傾斜角θＧは、ｓｉｎθｇ＝Ｌ１／２（Ｌ２＋Ｌ３）である。そこで前記歯面２５ａ…の傾斜角θＧは、［θＧ＝ｓｉｎ-1｛Ｌ１／２（Ｌ２＋Ｌ３）｝〜ｓｉｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）］の範囲に設定される。

0028

また第１シフタ３５に軸方向で隣接する第６速用駆動側変速歯車２７の第１シフタ３５側の側面には複数の突出部４０…が突設されており、第１シフタ３５には、前記突出部４０…を係合させるための係止凹部４１…が設けられる。而して第６速用駆動側変速歯車２７から離反した位置から突出部４０…を係止凹部４１…を係合させるようにして第１シフター３５を第６速用駆動側変速歯車２７に近接する側に移動させると、駆動側変速機軸１１の回転動力が第１シフター３５から第６速用駆動側変速歯車２７に伝達されることになる。しかるに第６速用駆動側変速歯車２７の突出部４０…を第１シフター３５の係止凹部４１…に係合させたときには、第１シフター３５の回転によって第６速用駆動側変速歯車２７に倒れが生じてしまい、第６速用駆動側変速歯車２７および第６速用被動側歯車２８の噛合部の接触荷重が不均一となり、耐久性の低下を招く可能性がある。そこで第６速用被動側変速歯車２８に噛合すべく第６速用駆動側変速歯車２７の外周に設けられる歯面２も、第５速用駆動側変速歯車２５と同様に、前記突出部４０…および第１シフター３５の非係合状態では、第１シフター３５側よりも第１シフター３５とは反対側が第６速用駆動側変速歯車２７の回転方向で進むように傾斜して形成される。

0029

次にこの第１実施例の作用について説明すると、第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７に設けられた突出部３８…，４０…に一方に第１シフター３５を係合させることで、駆動側変速機軸１１の回転動力を第１シフター３５から第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７の一方に伝達するのであるが、第５速用被動側変速歯車２６および第６速用被動側変速歯車２８に噛合すべく第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７の外周に設けられる歯面２５ａ…が、前記突出部３８…，４０…および第１シフター３５の非係合状態では、第１シフター３５側よりも第１シフター３５とは反対側が第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７の回転方向で進むように傾斜して形成されている。

0030

このため駆動側変速機軸１１に相対回転可能かつ軸方向移動不能に支承される第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７が、第１シフター３５との係合によって倒れても、それらの駆動側変速歯車２５，２７の歯面２５ａ…と、被動側変速歯車２６，２８の歯面とは回転方向に直交する方向で平行に噛合することになり、接触面が均一化するので耐久性の向上を図ることができる。

0031

しかも駆動側変速機軸１１の軸線に直交する方向での第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７の移動可能距離をＬ１、第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７の軸線方向の歯幅をＬ２、前記突出部３８…，４０…の第５速用駆動側変速歯車２５および第６速用駆動側変速歯車２７からの突出量をＬ３、前記突出部３８…，４０…および第１シフター３５の非係合状態での前記歯面２５ａ…の傾斜角をθＧとしたときに、傾斜角θＧが［θＧ＝ｓｉｎ-1｛Ｌ１／２（Ｌ２＋Ｌ３）｝〜ｓｉｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）］の範囲に設定されるので、倒れが生じた駆動側変速歯車２５，２７の歯面２５ａ…と、被動側変速歯車２６，２８の歯面との接触面をより一層均一化して耐久性の更なる向上を図ることができる。

0032

図４は本発明の第２実施例を示すものであり、相互に異なる第４速用駆動側変速歯車２９および第３速用駆動側変速歯車３１を一体に連結して構成される第１シフター３５が、駆動側変速機軸１１（図１参照）に相対回転不能かつ軸方向移動可能に支承されており、前記両駆動側変速歯車２９，３１には、被動側変速機軸１２への連結および連結解除を切換え可能として被動側変速機軸１２（図１参照）に回転自在に支承される第４速用被動側変速歯車３０および第３速用被動側変速歯車３２がそれぞれ噛合するのであるが、第４速用駆動側変速歯車２９に噛合すべく第４速用被動側変速歯車３０の外周に設けられる歯面３０ａ…は、第４速用被動側変速歯車３０の被動側変速機軸１２への非連結状態では、第３速用被動側変速歯車３２側よりも第３速用被動側変速歯車３２とは反対側が第４速用被動側変速歯車３０の回転方向で進むように傾斜して形成され、第３速用駆動側変速歯車３１に噛合すべく第３速用被動側変速歯車３２の外周に設けられる歯面３２ａ…は、第３速用被動側変速歯車３２の被動側変速機軸１２への非連結状態では、第４速用被動側変速歯車３０側よりも第４速用被動側変速歯車３０とは反対側が第３速用被動側変速歯車３２の回転方向で進むように傾斜して形成される。

0033

この第２実施例によれば、第４速用被動側変速歯車３０および第３速用被動側変速歯車３２の一方を被動側変速機軸１２に連結したときに、第４速用駆動側変速歯車２９および第３速用駆動側変速歯車３１の一方と、第４速用被動側変速歯車３０および第３速用被動側変速歯車３２の一方とが、第１シフター３５の軸方向中央側で先行して噛合することになり、第１シフター３５の倒れが生じることを防止し、第１シフター３５の軸方向摺動性を高めることができる。

0034

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

0035

第１実施例の歯車変速機の縦断面図である。
第１シフターの係合時の第５速用駆動側変速歯車の倒れを説明するための図１の２−２線に沿う断面図である。
第５速用駆動側変速歯車の倒れが生じた状態を示す模式図である。
第２実施例の第１シフター付近の簡略化した側面図である。

0036

１１・・・駆動側変速機軸
１２・・・被動側変速機軸
２５・・・第５速用駆動側変速歯車
２５ａ，３０ａ，３２ａ・・・歯面
２６・・・第５速用被動側変速歯車
２７・・・第６速用駆動側変速歯車
２８・・・第６速用被動側変速歯車
２９・・・第４速用駆動側変速歯車
３０・・・第４速用被動側変速歯車
３１・・・第３速用駆動側変速歯車
３２・・・第３速用被動側変速歯車
３５・・・シフター
３８，４０・・・突出部