変速機
【課題】減速機構及び増速機構の占有スペースを低減することができ、自動車の変速機として採用できる変速機を提供する。
【解決手段】２組の歯車要素対と、入力軸と出力軸と２組の歯車要素対を解除可能に連結する２組のクラッチと、１組の非円形歯車要素対と、入力軸と出力軸との間に非円形歯車要素対を解除可能に連結する非円形歯車要素対用クラッチと、歯車要素対の一方の歯車要素が配置される入力軸の第１部分と非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、歯車要素対の他方の歯車要素が配置される出力軸の第１部分と非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、減速機構及び増速機構はそれぞれ複数の歯車軸有し、減速機構の歯車軸及び増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されている。
【解決手段】２組の歯車要素対と、入力軸と出力軸と２組の歯車要素対を解除可能に連結する２組のクラッチと、１組の非円形歯車要素対と、入力軸と出力軸との間に非円形歯車要素対を解除可能に連結する非円形歯車要素対用クラッチと、歯車要素対の一方の歯車要素が配置される入力軸の第１部分と非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、歯車要素対の他方の歯車要素が配置される出力軸の第１部分と非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、減速機構及び増速機構はそれぞれ複数の歯車軸有し、減速機構の歯車軸及び増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在では、例えば自動車のオートマチックトランスミッションなど、減速比を多段に変えることが可能な変速機は既に数多く開発され、確立された機械となりつつある。この自動車の変速機では、減速比を変える際に動力を効率よく伝達することが課題となっている。
【０００３】
通常、減速比の異なる歯車対を同時に噛み合わせて回転させることはできないため、回転を止めることなく負荷を支持しつつ、減速比を変えることはできない。また、通常の自動車などの変速機では、減速比を変える前には、これから締結する歯車と軸の回転速度が異なるため、摩擦を利用してこれらを一致させていることから、歯車と軸の間には大きな滑りが生じ、正確な回転角度の伝達は困難であり、動力の伝達効率も悪い。
【０００４】
そこで、非円形歯車要素対とクラッチを使用することにより回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるようにした変速機が提案されている（特許文献１）。図６はこの変速機の一例を模式的に示す機構図である。
【０００５】
図６に示すように、変速機１０は、回転可能に支持された入力軸１２と出力軸１４との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対である第１の歯車要素対１６及び第２の歯車要素対１７と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対１６，１７をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチである第１のクラッチ４０及び第２のクラッチ４２と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対１８と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対１８を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチ４４と、前記歯車要素対１６，１７の一方の歯車要素２０、２２が配置される前記入力軸１２の第１部分１２ｓと前記非円形歯車要素対１８の一方の非円形歯車要素２４が配置される前記入力軸１２の第２部分１２ｔとの間を回転伝達可能に結合する減速機構６０と、前記歯車要素対１６，１７の他方の歯車要素３０，３２が配置される前記出力軸１４の第１部分１４ｓと前記非円形歯車要素対１８の他方の非円形歯車要素３４が配置される前記出力軸１４の第２部分１４ｔとの間を回転伝達可能に結合する増速機構７０と、を備えている。
【０００６】
上記構成によれば、非円形歯車要素対を用いることにより、入力軸と出力軸との間に常に歯車要素対が連結されている状態にすることができるので、入力軸と出力軸との間の減速比を変える際に、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。また、入力軸と出力軸とが高速回転であっても、減速機構及び増速機構により非円形歯車要素対の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができるので、容易に減速比を変えることができる。
【０００７】
ところで、前記減速機構６０及び増速機構７０は、例えば３段減速・増速の場合、図７ないし図８に示すような配置構成となる。図７は図６における増速機構及び減速機構の部分を展開して模式的に示す機構図である。図８は図６の変速機における通常の考え方に基づく歯車或いは歯車軸の配置例を示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。なお、図８の（ｂ）、（ｃ）においては、見やすくするために、手前側を実線で表示し、奥側を破線で表示してある。
【０００８】
図７に示すように減速機構６０は、入力側の第１歯車対６１、第２歯車対６２及び第３歯車対６３からなり、第１歯車対６１は入力軸１２の第１部分１２ｓに設けられた歯車６４と第１歯車軸８０に設けられた歯車６５とからなり、第２歯車対６２は第１歯車軸８０に設けられた歯車６６と第２歯車軸８１に設けられた歯車６７とからなり、第３歯車対６３は第２歯車軸８１に設けられた歯車６８と入力軸１２の第２部分１２ｔに設けられた歯車６９とからなる。
【０００９】
また、増速機構７０は、出力側の第１歯車対７１、第２歯車対７２及び第３歯車対７３からなり、第１歯車対７１は出力軸１４の第１部分１４ｓに設けられた歯車７４と第１歯車軸９０に設けられた歯車７５とからなり、第２歯車対７２は第１歯車軸９０に設けられた歯車７６と第２歯車軸９１に設けられた歯車７７とからなり、第３歯車対７３は第２歯車軸９１に設けられた歯車７８と出力軸１４の第２部分１４ｔに設けられた歯車７９とからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／０６２７１８Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記変速機においては、図８（ａ）に示すように入力軸（第１部分を含む）１２及びその第２部分１２ｔと、出力軸（第１部分を含む）１４及びその第２部分１４ｔと、減速機構６０の第１歯車軸８０及び第２歯車軸８１と、増速機構７０の第１歯車軸９０及び第２歯車軸９１との計８つの歯車軸を有し、通常の考え方に基づく歯車ないし歯車軸の配置では計８つの歯車軸が干渉しないような配置になることから、減速機構７０及び増速機構８０の占有スペースが増大するという問題がある。このため、例えば、自動車の変速機として採用することがスペース上難しい。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、減速機構及び増速機構の占有スペースを低減することができ、例えば自動車の変速機として採用することができる変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回転可能に支持された入力軸と出力軸との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、前記入力軸と前記出力軸との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチと、前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、前記入力軸と前記出力軸との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、前記歯車要素対の一方の歯車要素が配置される前記入力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される前記入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、前記歯車要素対の他方の歯車要素が配置される前記出力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される前記出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、前記減速機構及び前記増速機構はそれぞれ複数の歯車軸を有し、前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が、前記入力軸の第２部分の軸線上及び前記出力軸の第２部分の軸線上に交互に配置されていることが好ましい。
【００１５】
前記非円形歯車要素対は、第１の減速比となる第１の噛み合い区間と、第２の減速比となる第２の噛み合い区間とを含み、前記非円形歯車要素対の前記第１の減速比と前記減速機構の減速比と前記増速機構の増速比との積が、前記入力軸と前記出力軸との間に前記第１の歯車要素対が連結されたときの前記第１の歯車要素対の少なくとも一部の噛み合い区間における減速比と等しく、前記非円形歯車要素対の前記第２の減速比と前記減速機構の減速比と前記増速機構の増速比との積が、前記入力軸と前記出力軸との間に前記第２の歯車要素対が連結されたときの前記第２の歯車要素対の少なくとも一部の噛み合い区間における減速比と等しい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、減速機構及び増速機構の占有スペースを低減することができ、例えば自動車の変速機として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る変速機の一実施形態を模式的に示す機構図である。
【図２】非円形歯車対のピッチ円或いはピッチ曲線を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）はクラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。
【図４】（ａ）は非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）はクラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。
【図５】図１の変速機における歯車或いは歯車軸の好適な配置例を概略的に示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来の変速機の一例を模式的に示す機構図である。
【図７】図１における増速機構及び減速機構の部分を展開して模式的に示す機構図である。
【図８】図６の変速機における通常の考え方に基づく歯車或いは歯車軸の配置例を示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１９】
先ず、変速機の基本的な構成を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００２０】
図１の機構図に模式的に示すように、変速機１０は、回転可能に支持されている入力軸１２及び出力軸１４と、第１の歯車対１６と、第２の歯車対１７と、非円形歯車対１８と、クラッチ４０，４２，４４とを備えている。
【００２１】
各歯車対１６，１７，１８は、それぞれ、一対の歯車２０，３０；２２，３２；２４，３４が噛み合い、回転角度の遅れがない。すなわち、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達する。
【００２２】
入力軸１２には、各歯車対１６，１７，１８の一方の歯車（入力側歯車）２０，２２，２４が固定され、これらの歯車２０，２２，２４は入力軸１２と一体となって回転する。
【００２３】
出力軸１４には、各歯車対１６，１７，１８の他方の歯車（出力側歯車）３０，３２，３４が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３０，３２，３４は、クラッチ４０，４２，４４により、選択的に出力軸１４に結合される。すなわち、クラッチ４０，４２，４４がつながっているＯＮのときには、対応する出力側歯車３０，３２，３４は出力軸１４に対して結合され、結合された出力側歯車３０，３２，３４と出力軸１４とは一体となって回転する。クラッチ４０，４２，４４が切れているＯＦＦのときには、出力側歯車３０，３２，３４は、出力軸１４の軸方向の移動が拘束されながら、出力軸１４に対して相対回転可能となる。
【００２４】
クラッチ４０，４２，４４がＯＮのとき、クラッチ４０，４２，４４での滑り等がなければ、クラッチ４０，４２，４４がＯＮとなっている出力側歯車３０，３２，３４から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００２５】
クラッチ４０，４２，４４には、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを用いることが好ましい。円板クラッチなどの摩擦クラッチでは滑りが発生する可能性があるのに対して、噛み合いクラッチでは、駆動側と被動側に形成された突起や穴等の機械的構造が噛み合い、摩擦クラッチのような滑りが発生しないので、噛み合いクラッチを用いると、回転角度を極めて正確に伝達し、かつ動力を極めて効率的に伝達することができるからである。図示しないが、クラッチ４０，４２，４４はアクチュエータによって駆動され、アクチュエータの動作は、制御装置によって制御される。また、非円形歯車対１８の位相は、図示しないセンサにより検出され、検出信号は制御装置に入力される。制御装置は、回転を止めることなく減速比を切り替え、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるように、クラッチ４０，４２，４４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００２６】
各歯車対１６，１７，１８は、クラッチ４０，４２，４４のＯＮによって、入力軸１２と出力軸１４との間に選択的に連結される。クラッチ４０のＯＮにより、第１の歯車対１６が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、相対的に大きい一定の減速比ＲＨとなる。クラッチ４２のＯＮにより第２の歯車対１７が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、相対的に小さい一定の減速比ＲＬとなる。クラッチ４４のＯＮにより非円形歯車対１８が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、少なくとも減速ＲＨとＲＬとを含む範囲内で変化する。
【００２７】
例えば図２に示すように各歯車対１６，１７，１８の歯車を噛み合いピッチ円（以下、単に「ピッチ円」という。）或いは噛み合いピッチ曲線（以下、単に「ピッチ曲線」という。）で表し、歯面の図示を省略すると、第１及び第２の歯車対１６，１７は、対をなす歯車２０，３０；２２，３２のピッチ円２０ｐ，３０ｐ；２２ｐ，３２ｐが互いに接する円形歯車である。
【００２８】
非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は非円形歯車であり、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４のピッチ曲線は、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のピッチ円２０ｐ，３０ｐの円弧と等しい第１の区間２５，３５と、減速比ＲＬの第２の歯車対のピッチ円２２ｐ，３２ｐの円弧と等しい第３の区間２７，３７と、減速比がＲＨとＲＬとの間で変化する第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８とを有する。非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は、図２において矢印で示す方向に回転する時、歯車２４，３４のピッチ曲線の各区間２５，３５；２６，３６；２７，３７；２８，３８同士が噛み合う。
【００２９】
非円形歯車対１８が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されている状況において、非円形歯車対１８が、図２（ａ）に示すように、第３の区間２７，３７で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬとなり、図２（ｂ）で示すように、第１の区間２５，３５で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＨとなる。第２の区間２６，３６、第４の区間２８，３８で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬとＲＨの間で変化する。
【００３０】
次に、変速機１０の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図４（ａ）は、非円形歯車対１８の減速比のグラフである。横軸は入力軸１２の回転角度、縦軸は入力側歯車２４と出力側歯車３４との間の減速比である。図３（ｂ）及び図４（ｂ）の表では、クラッチ４０，４２，４４のＯＮの状態を○印で示し、クラッチ４０，４２，４４のＯＦＦの状態は空欄としている。図３（ｂ）及び図４（ｂ）において、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０を「クラッチ（ＲＨ）」、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２を「クラッチ（ＲＬ）」、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４を「クラッチ（変速）」と表している。
【００３１】
減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮ、クラッチ４２，４４がＯＦＦの時には、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＨとなる。減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮ、クラッチ４０，４４がＯＦＦの時には、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＬとなる。非円形歯車対１８の減速比は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、入力軸１２の回転に伴って減速比ＲＨとＲＬとを含む所定範囲内で変化する。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）において、非円形歯車対１８の減速比が変化する時の曲線は模式的に図示されている。
【００３２】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＨからＲＬに変える場合には、以下のようにクラッチ４０，４２，４４を作動させる。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、減速比がＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮの状態で、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間３０１を通過し、一定の減速比ＲＨとなる区間３０２に入ったら、図３（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０に加え、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間３０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３に入る前に、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＦＦにする。
【００３４】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間３０３では、入力軸１２と出力軸１４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＨからＲＬに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３５】
非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３を通過して、一定の減速比ＲＬとなる区間３０４に入ったら、図３（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＮする。そして、区間３０４において第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間３０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第２の歯車対１７のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬ一定となり、第２の歯車対１７の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３６】
クラッチ４０，４２，４４は、駆動側と被動側とが同じ速度のときにＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うので、クラッチ４０，４２，４４に、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを用いることができる。
【００３７】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＬからＲＨに変える場合も、上記と同様である。すなわち、図４（ａ）に示すように、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間４０１を通過し、一定の減速比ＲＬとなる区間４０２に入ったら、図４（ｂ）に示すように、第２の歯車対１７のクラッチ４２に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間４０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３に入る前に、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＦＦにする。
【００３８】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間４０３では、入力軸１２と出力軸１４との間に非円形歯車対１８のみが連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬからＲＨに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３９】
非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３を通過して、一定の減速比ＲＨとなる区間４０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＮにする。そして、区間４０４において第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間４０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第１の歯車対１６のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間は一定の減速比ＲＨとなり、第１の歯車対１６の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００４０】
入力軸１２と出力軸１４とが高速回転であっても、非円形歯車要素対１８の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができて容易に減速比を変えることができるようにするために、図１に示すように前記変速機１０は、前記歯車要素対１６，１７の一方の歯車要素２０，２２が配置される前記入力軸１２の第１部分１２ｓと前記非円形歯車要素対１８の一方の非円形歯車要素２４が配置される前記入力軸１２の第２部分１２ｔとの間を回転伝達可能に結合する減速機構６０と、前記歯車要素対１６，１７の他方の歯車要素３０，３２が配置される前記出力軸１４の第１部分１４ｓと前記非円形歯車要素対１８の他方の非円形歯車要素３４が配置される前記出力軸１４の第２部分１４ｔとの間を回転伝達可能に結合する増速機構７０と、を備えている。
【００４１】
前記減速機構６０及び前記増速機構７０は、図５ないし図７に示すようにそれぞれ複数の歯車軸８０，８１；９０，９１を有している。そして、前記変速機１０における前記減速機構６０及び前記増速機構７０の占有スペースを低減するために、前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び前記増速機構７０の歯車軸９０，９１が共通の軸線上に配置されている。前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び前記増速機構７０の歯車軸９０，９１が、前記入力軸１２の第２部分１２ｔの軸線上及び前記出力軸１４の第２部分１４ｔの軸線上に交互にそれぞれ配置されている。すなわち、変速機１０の減速機構６０及び増速機構７０の歯車軸８０，８１，９０，９１が２つの軸位置（１２ｔ、１４ｔ）に集約されており、図５（ａ）に示すように正面から見た歯車軸数が計４つに収まっている。
【００４２】
減速機構６０の減速比を入力軸１２の第１部分１２ｓの回転速度Ｎｉ１と入力軸１２の第２部分１２ｔの回転速度Ｎｉ２とを用いてＮｉ１／Ｎｉ２と定義する。増速機構７０の増速比を出力軸１４の第２部分１４ｔの回転速度Ｎｏ２と出力軸１４の第１部分１４ｓの回転速度Ｎｏ１とを用いてＮｏ２／Ｎｏ１と定義する。増速機構７０の増速比の定義は、Ｎｏ１／Ｎｏ２ではないことを留意する必要がある。
【００４３】
減速機構６０及び増速機構７０により、非円形歯車対１８側の回転速度を遅くすることができる。すなわち、入力軸１２の第１部分１２ｓと第２部分１２ｔの間に設けられた減速装置６０の減速比をＲ０とし、入力軸１２の第１部分１２ｓの回転速度に対して、入力軸１２の第２部分１２ｔの回転速度を遅くすると共に、出力軸１４の第２部分１４ｔと第１部分１４ｓとの間に設けられた増速機構７０の増速比を１／Ｒ０とし、出力軸１４の第１部分１４ｓの回転速度に対して、出力軸１４の第２部分１４ｔの回転速度を遅くすることで、非円形歯車対１８の回転速度を遅くする。これによって、入力軸１２の第１部分１２ｓの回転が高速であっても、非円形歯車対１８側の噛み合いによって減速比を変化させながら回転を伝達することができる。
【００４４】
変速機１０の減速比は、減速機構６０と増速機構７０と非円形歯車対１８によって全体として切り換えれば良いので、減速機構６０の減速比Ｒｉｎと増速機構７０の増速比ＲｏｕｔとがＲｉｎ×Ｒｏｕｔ＝１とならなくても構わない。
【００４５】
例えば、第１の歯車対１５の減速比がＲ１、第２の歯車対１６の減速比がＲ２，非円形歯車対１８のある区間の減速比がＲ１’、他の区間の減速比がＲ２’とすると、変速機１０の減速比をＲ１からＲ２、又はＲ２からＲ１に切り換えることができるためには、次の２つの式を満たせばよい。
【００４６】
Ｒ１＝Ｒｉｎ×Ｒ１’×Ｒｏｕｔ
Ｒ２＝Ｒｉｎ×Ｒ２’×Ｒｏｕｔ
前記変速機１０は、入力が高速回転であっても、適宜な減速比の減速機構６０及び適宜な増速比の増速機構７０により非円形歯車対１８の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができるので、容易に減速比を変えることができる。また、減速比の急激な変化を緩和して、衝撃を低減することができる。
【００４７】
以上の構成からなる変速機１０によれば、前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び増速機構７０の歯車軸９０，９１が共通の軸線上である２つの軸位置に集約されて配置されているため、減速機構６０及び増速機構７０の占有スペースを低減することができ、トラックやバスの変速機として採用することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態ないし実施例を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態ないし実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 変速機
１２ 入力軸
１４ 出力軸
１６ 歯車対（歯車要素対）
１７ 歯車対（歯車要素対）
１８ 非円形歯車対（非円形歯車要素対）
４０ クラッチ（第１のクラッチ）
４２ クラッチ（第２のクラッチ）
４４ クラッチ（非円形歯車要素対用クラッチ）
１２ｓ 入力軸の第１部分
１２ｔ 入力軸の第２部分
１４ｓ 出力軸の第１部分
１４ｔ 出力軸の第２部分
６０ 減速機構
７０ 増速機構
８０，８１，９０，９１ 歯車軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在では、例えば自動車のオートマチックトランスミッションなど、減速比を多段に変えることが可能な変速機は既に数多く開発され、確立された機械となりつつある。この自動車の変速機では、減速比を変える際に動力を効率よく伝達することが課題となっている。
【０００３】
通常、減速比の異なる歯車対を同時に噛み合わせて回転させることはできないため、回転を止めることなく負荷を支持しつつ、減速比を変えることはできない。また、通常の自動車などの変速機では、減速比を変える前には、これから締結する歯車と軸の回転速度が異なるため、摩擦を利用してこれらを一致させていることから、歯車と軸の間には大きな滑りが生じ、正確な回転角度の伝達は困難であり、動力の伝達効率も悪い。
【０００４】
そこで、非円形歯車要素対とクラッチを使用することにより回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるようにした変速機が提案されている（特許文献１）。図６はこの変速機の一例を模式的に示す機構図である。
【０００５】
図６に示すように、変速機１０は、回転可能に支持された入力軸１２と出力軸１４との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対である第１の歯車要素対１６及び第２の歯車要素対１７と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対１６，１７をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチである第１のクラッチ４０及び第２のクラッチ４２と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対１８と、前記入力軸１２と前記出力軸１４との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対１８を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチ４４と、前記歯車要素対１６，１７の一方の歯車要素２０、２２が配置される前記入力軸１２の第１部分１２ｓと前記非円形歯車要素対１８の一方の非円形歯車要素２４が配置される前記入力軸１２の第２部分１２ｔとの間を回転伝達可能に結合する減速機構６０と、前記歯車要素対１６，１７の他方の歯車要素３０，３２が配置される前記出力軸１４の第１部分１４ｓと前記非円形歯車要素対１８の他方の非円形歯車要素３４が配置される前記出力軸１４の第２部分１４ｔとの間を回転伝達可能に結合する増速機構７０と、を備えている。
【０００６】
上記構成によれば、非円形歯車要素対を用いることにより、入力軸と出力軸との間に常に歯車要素対が連結されている状態にすることができるので、入力軸と出力軸との間の減速比を変える際に、回転を止めることなく負荷を支持しつつ減速比を変えることができ、正確に回転角度を伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。また、入力軸と出力軸とが高速回転であっても、減速機構及び増速機構により非円形歯車要素対の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができるので、容易に減速比を変えることができる。
【０００７】
ところで、前記減速機構６０及び増速機構７０は、例えば３段減速・増速の場合、図７ないし図８に示すような配置構成となる。図７は図６における増速機構及び減速機構の部分を展開して模式的に示す機構図である。図８は図６の変速機における通常の考え方に基づく歯車或いは歯車軸の配置例を示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。なお、図８の（ｂ）、（ｃ）においては、見やすくするために、手前側を実線で表示し、奥側を破線で表示してある。
【０００８】
図７に示すように減速機構６０は、入力側の第１歯車対６１、第２歯車対６２及び第３歯車対６３からなり、第１歯車対６１は入力軸１２の第１部分１２ｓに設けられた歯車６４と第１歯車軸８０に設けられた歯車６５とからなり、第２歯車対６２は第１歯車軸８０に設けられた歯車６６と第２歯車軸８１に設けられた歯車６７とからなり、第３歯車対６３は第２歯車軸８１に設けられた歯車６８と入力軸１２の第２部分１２ｔに設けられた歯車６９とからなる。
【０００９】
また、増速機構７０は、出力側の第１歯車対７１、第２歯車対７２及び第３歯車対７３からなり、第１歯車対７１は出力軸１４の第１部分１４ｓに設けられた歯車７４と第１歯車軸９０に設けられた歯車７５とからなり、第２歯車対７２は第１歯車軸９０に設けられた歯車７６と第２歯車軸９１に設けられた歯車７７とからなり、第３歯車対７３は第２歯車軸９１に設けられた歯車７８と出力軸１４の第２部分１４ｔに設けられた歯車７９とからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００８／０６２７１８Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記変速機においては、図８（ａ）に示すように入力軸（第１部分を含む）１２及びその第２部分１２ｔと、出力軸（第１部分を含む）１４及びその第２部分１４ｔと、減速機構６０の第１歯車軸８０及び第２歯車軸８１と、増速機構７０の第１歯車軸９０及び第２歯車軸９１との計８つの歯車軸を有し、通常の考え方に基づく歯車ないし歯車軸の配置では計８つの歯車軸が干渉しないような配置になることから、減速機構７０及び増速機構８０の占有スペースが増大するという問題がある。このため、例えば、自動車の変速機として採用することがスペース上難しい。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、減速機構及び増速機構の占有スペースを低減することができ、例えば自動車の変速機として採用することができる変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、回転可能に支持された入力軸と出力軸との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、前記入力軸と前記出力軸との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチと、前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、前記入力軸と前記出力軸との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、前記歯車要素対の一方の歯車要素が配置される前記入力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される前記入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、前記歯車要素対の他方の歯車要素が配置される前記出力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される前記出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、前記減速機構及び前記増速機構はそれぞれ複数の歯車軸を有し、前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が、前記入力軸の第２部分の軸線上及び前記出力軸の第２部分の軸線上に交互に配置されていることが好ましい。
【００１５】
前記非円形歯車要素対は、第１の減速比となる第１の噛み合い区間と、第２の減速比となる第２の噛み合い区間とを含み、前記非円形歯車要素対の前記第１の減速比と前記減速機構の減速比と前記増速機構の増速比との積が、前記入力軸と前記出力軸との間に前記第１の歯車要素対が連結されたときの前記第１の歯車要素対の少なくとも一部の噛み合い区間における減速比と等しく、前記非円形歯車要素対の前記第２の減速比と前記減速機構の減速比と前記増速機構の増速比との積が、前記入力軸と前記出力軸との間に前記第２の歯車要素対が連結されたときの前記第２の歯車要素対の少なくとも一部の噛み合い区間における減速比と等しい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、減速機構及び増速機構の占有スペースを低減することができ、例えば自動車の変速機として採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る変速機の一実施形態を模式的に示す機構図である。
【図２】非円形歯車対のピッチ円或いはピッチ曲線を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）はクラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。
【図４】（ａ）は非円形歯車対の減速比の変化を模式的に示すグラフ、（ｂ）はクラッチのＯＮとＯＦＦを示す表である。
【図５】図１の変速機における歯車或いは歯車軸の好適な配置例を概略的に示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】従来の変速機の一例を模式的に示す機構図である。
【図７】図１における増速機構及び減速機構の部分を展開して模式的に示す機構図である。
【図８】図６の変速機における通常の考え方に基づく歯車或いは歯車軸の配置例を示す図で、（ａ）は歯車軸の軸方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１９】
先ず、変速機の基本的な構成を図１〜図５を参照しながら説明する。
【００２０】
図１の機構図に模式的に示すように、変速機１０は、回転可能に支持されている入力軸１２及び出力軸１４と、第１の歯車対１６と、第２の歯車対１７と、非円形歯車対１８と、クラッチ４０，４２，４４とを備えている。
【００２１】
各歯車対１６，１７，１８は、それぞれ、一対の歯車２０，３０；２２，３２；２４，３４が噛み合い、回転角度の遅れがない。すなわち、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達する。
【００２２】
入力軸１２には、各歯車対１６，１７，１８の一方の歯車（入力側歯車）２０，２２，２４が固定され、これらの歯車２０，２２，２４は入力軸１２と一体となって回転する。
【００２３】
出力軸１４には、各歯車対１６，１７，１８の他方の歯車（出力側歯車）３０，３２，３４が、相対回転可能な状態に支持されている。出力側歯車３０，３２，３４は、クラッチ４０，４２，４４により、選択的に出力軸１４に結合される。すなわち、クラッチ４０，４２，４４がつながっているＯＮのときには、対応する出力側歯車３０，３２，３４は出力軸１４に対して結合され、結合された出力側歯車３０，３２，３４と出力軸１４とは一体となって回転する。クラッチ４０，４２，４４が切れているＯＦＦのときには、出力側歯車３０，３２，３４は、出力軸１４の軸方向の移動が拘束されながら、出力軸１４に対して相対回転可能となる。
【００２４】
クラッチ４０，４２，４４がＯＮのとき、クラッチ４０，４２，４４での滑り等がなければ、クラッチ４０，４２，４４がＯＮとなっている出力側歯車３０，３２，３４から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００２５】
クラッチ４０，４２，４４には、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを用いることが好ましい。円板クラッチなどの摩擦クラッチでは滑りが発生する可能性があるのに対して、噛み合いクラッチでは、駆動側と被動側に形成された突起や穴等の機械的構造が噛み合い、摩擦クラッチのような滑りが発生しないので、噛み合いクラッチを用いると、回転角度を極めて正確に伝達し、かつ動力を極めて効率的に伝達することができるからである。図示しないが、クラッチ４０，４２，４４はアクチュエータによって駆動され、アクチュエータの動作は、制御装置によって制御される。また、非円形歯車対１８の位相は、図示しないセンサにより検出され、検出信号は制御装置に入力される。制御装置は、回転を止めることなく減速比を切り替え、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができるように、クラッチ４０，４２，４４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００２６】
各歯車対１６，１７，１８は、クラッチ４０，４２，４４のＯＮによって、入力軸１２と出力軸１４との間に選択的に連結される。クラッチ４０のＯＮにより、第１の歯車対１６が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、相対的に大きい一定の減速比ＲＨとなる。クラッチ４２のＯＮにより第２の歯車対１７が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、相対的に小さい一定の減速比ＲＬとなる。クラッチ４４のＯＮにより非円形歯車対１８が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されたとき、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、少なくとも減速ＲＨとＲＬとを含む範囲内で変化する。
【００２７】
例えば図２に示すように各歯車対１６，１７，１８の歯車を噛み合いピッチ円（以下、単に「ピッチ円」という。）或いは噛み合いピッチ曲線（以下、単に「ピッチ曲線」という。）で表し、歯面の図示を省略すると、第１及び第２の歯車対１６，１７は、対をなす歯車２０，３０；２２，３２のピッチ円２０ｐ，３０ｐ；２２ｐ，３２ｐが互いに接する円形歯車である。
【００２８】
非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は非円形歯車であり、非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４のピッチ曲線は、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のピッチ円２０ｐ，３０ｐの円弧と等しい第１の区間２５，３５と、減速比ＲＬの第２の歯車対のピッチ円２２ｐ，３２ｐの円弧と等しい第３の区間２７，３７と、減速比がＲＨとＲＬとの間で変化する第２及び第４の区間２６，３６；２８，３８とを有する。非円形歯車対１８の対をなす歯車２４，３４は、図２において矢印で示す方向に回転する時、歯車２４，３４のピッチ曲線の各区間２５，３５；２６，３６；２７，３７；２８，３８同士が噛み合う。
【００２９】
非円形歯車対１８が入力軸１２と出力軸１４との間に連結されている状況において、非円形歯車対１８が、図２（ａ）に示すように、第３の区間２７，３７で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬとなり、図２（ｂ）で示すように、第１の区間２５，３５で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＨとなる。第２の区間２６，３６、第４の区間２８，３８で噛み合う場合は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬとＲＨの間で変化する。
【００３０】
次に、変速機１０の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）及び図４（ａ）は、非円形歯車対１８の減速比のグラフである。横軸は入力軸１２の回転角度、縦軸は入力側歯車２４と出力側歯車３４との間の減速比である。図３（ｂ）及び図４（ｂ）の表では、クラッチ４０，４２，４４のＯＮの状態を○印で示し、クラッチ４０，４２，４４のＯＦＦの状態は空欄としている。図３（ｂ）及び図４（ｂ）において、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０を「クラッチ（ＲＨ）」、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２を「クラッチ（ＲＬ）」、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４を「クラッチ（変速）」と表している。
【００３１】
減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮ、クラッチ４２，４４がＯＦＦの時には、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＨとなる。減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮ、クラッチ４０，４４がＯＦＦの時には、入力軸１２と出力軸１４との間は、一定の減速比ＲＬとなる。非円形歯車対１８の減速比は、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、入力軸１２の回転に伴って減速比ＲＨとＲＬとを含む所定範囲内で変化する。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）において、非円形歯車対１８の減速比が変化する時の曲線は模式的に図示されている。
【００３２】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＨからＲＬに変える場合には、以下のようにクラッチ４０，４２，４４を作動させる。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、減速比がＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮの状態で、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間３０１を通過し、一定の減速比ＲＨとなる区間３０２に入ったら、図３（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０に加え、減速比が変化する非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間３０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３に入る前に、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＦＦにする。
【００３４】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間３０３では、入力軸１２と出力軸１４との間に非円形歯車対１８が連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＨからＲＬに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３５】
非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間３０３を通過して、一定の減速比ＲＬとなる区間３０４に入ったら、図３（ｂ）に示すように、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＮする。そして、区間３０４において第２の歯車対１７のクラッチ４２がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間３０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第２の歯車対１７のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比はＲＬ一定となり、第２の歯車対１７の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３６】
クラッチ４０，４２，４４は、駆動側と被動側とが同じ速度のときにＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うので、クラッチ４０，４２，４４に、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを用いることができる。
【００３７】
入力軸１２と出力軸１４との間の減速比をＲＬからＲＨに変える場合も、上記と同様である。すなわち、図４（ａ）に示すように、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間４０１を通過し、一定の減速比ＲＬとなる区間４０２に入ったら、図４（ｂ）に示すように、第２の歯車対１７のクラッチ４２に加え、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＮにする。そして、区間４０２において非円形歯車対１８のクラッチ４４がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３に入る前に、減速比ＲＬの第２の歯車対１７のクラッチ４２をＯＦＦにする。
【００３８】
そして、非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３では、非円形歯車対１８のクラッチ４４のみがＯＮである。区間４０３では、入力軸１２と出力軸１４との間に非円形歯車対１８のみが連結されているので、入力軸１２と出力軸１４との間の減速比は、ＲＬからＲＨに変化する。この間、クラッチ４４の滑りがなければ、非円形歯車対１８の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００３９】
非円形歯車対１８の減速比がＲＬからＲＨに変化する区間４０３を通過して、一定の減速比ＲＨとなる区間４０４に入ったら、図４（ｂ）に示すように、減速比ＲＨの第１の歯車対１６のクラッチ４０をＯＮにする。そして、区間４０４において第１の歯車対１６のクラッチ４０がＯＮになった後、かつ、非円形歯車対１８の減速比がＲＨからＲＬに変化する区間４０５に入る前に、非円形歯車対１８のクラッチ４４をＯＦＦにする。このようにして、入力軸１２と出力軸１４との間に第１の歯車対１６のみが連結された後は、入力軸１２と出力軸１４との間は一定の減速比ＲＨとなり、第１の歯車対１６の噛み合いによって、入力軸１２から出力軸１４に、回転角度を正確に伝達し、かつ動力を効率的に伝達することができる。
【００４０】
入力軸１２と出力軸１４とが高速回転であっても、非円形歯車要素対１８の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができて容易に減速比を変えることができるようにするために、図１に示すように前記変速機１０は、前記歯車要素対１６，１７の一方の歯車要素２０，２２が配置される前記入力軸１２の第１部分１２ｓと前記非円形歯車要素対１８の一方の非円形歯車要素２４が配置される前記入力軸１２の第２部分１２ｔとの間を回転伝達可能に結合する減速機構６０と、前記歯車要素対１６，１７の他方の歯車要素３０，３２が配置される前記出力軸１４の第１部分１４ｓと前記非円形歯車要素対１８の他方の非円形歯車要素３４が配置される前記出力軸１４の第２部分１４ｔとの間を回転伝達可能に結合する増速機構７０と、を備えている。
【００４１】
前記減速機構６０及び前記増速機構７０は、図５ないし図７に示すようにそれぞれ複数の歯車軸８０，８１；９０，９１を有している。そして、前記変速機１０における前記減速機構６０及び前記増速機構７０の占有スペースを低減するために、前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び前記増速機構７０の歯車軸９０，９１が共通の軸線上に配置されている。前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び前記増速機構７０の歯車軸９０，９１が、前記入力軸１２の第２部分１２ｔの軸線上及び前記出力軸１４の第２部分１４ｔの軸線上に交互にそれぞれ配置されている。すなわち、変速機１０の減速機構６０及び増速機構７０の歯車軸８０，８１，９０，９１が２つの軸位置（１２ｔ、１４ｔ）に集約されており、図５（ａ）に示すように正面から見た歯車軸数が計４つに収まっている。
【００４２】
減速機構６０の減速比を入力軸１２の第１部分１２ｓの回転速度Ｎｉ１と入力軸１２の第２部分１２ｔの回転速度Ｎｉ２とを用いてＮｉ１／Ｎｉ２と定義する。増速機構７０の増速比を出力軸１４の第２部分１４ｔの回転速度Ｎｏ２と出力軸１４の第１部分１４ｓの回転速度Ｎｏ１とを用いてＮｏ２／Ｎｏ１と定義する。増速機構７０の増速比の定義は、Ｎｏ１／Ｎｏ２ではないことを留意する必要がある。
【００４３】
減速機構６０及び増速機構７０により、非円形歯車対１８側の回転速度を遅くすることができる。すなわち、入力軸１２の第１部分１２ｓと第２部分１２ｔの間に設けられた減速装置６０の減速比をＲ０とし、入力軸１２の第１部分１２ｓの回転速度に対して、入力軸１２の第２部分１２ｔの回転速度を遅くすると共に、出力軸１４の第２部分１４ｔと第１部分１４ｓとの間に設けられた増速機構７０の増速比を１／Ｒ０とし、出力軸１４の第１部分１４ｓの回転速度に対して、出力軸１４の第２部分１４ｔの回転速度を遅くすることで、非円形歯車対１８の回転速度を遅くする。これによって、入力軸１２の第１部分１２ｓの回転が高速であっても、非円形歯車対１８側の噛み合いによって減速比を変化させながら回転を伝達することができる。
【００４４】
変速機１０の減速比は、減速機構６０と増速機構７０と非円形歯車対１８によって全体として切り換えれば良いので、減速機構６０の減速比Ｒｉｎと増速機構７０の増速比ＲｏｕｔとがＲｉｎ×Ｒｏｕｔ＝１とならなくても構わない。
【００４５】
例えば、第１の歯車対１５の減速比がＲ１、第２の歯車対１６の減速比がＲ２，非円形歯車対１８のある区間の減速比がＲ１’、他の区間の減速比がＲ２’とすると、変速機１０の減速比をＲ１からＲ２、又はＲ２からＲ１に切り換えることができるためには、次の２つの式を満たせばよい。
【００４６】
Ｒ１＝Ｒｉｎ×Ｒ１’×Ｒｏｕｔ
Ｒ２＝Ｒｉｎ×Ｒ２’×Ｒｏｕｔ
前記変速機１０は、入力が高速回転であっても、適宜な減速比の減速機構６０及び適宜な増速比の増速機構７０により非円形歯車対１８の回転を遅くすることで、クラッチの切り換え動作をすべき時間を長くすることができるので、容易に減速比を変えることができる。また、減速比の急激な変化を緩和して、衝撃を低減することができる。
【００４７】
以上の構成からなる変速機１０によれば、前記減速機構６０の歯車軸８０，８１及び増速機構７０の歯車軸９０，９１が共通の軸線上である２つの軸位置に集約されて配置されているため、減速機構６０及び増速機構７０の占有スペースを低減することができ、トラックやバスの変速機として採用することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態ないし実施例を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態ないし実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 変速機
１２ 入力軸
１４ 出力軸
１６ 歯車対（歯車要素対）
１７ 歯車対（歯車要素対）
１８ 非円形歯車対（非円形歯車要素対）
４０ クラッチ（第１のクラッチ）
４２ クラッチ（第２のクラッチ）
４４ クラッチ（非円形歯車要素対用クラッチ）
１２ｓ 入力軸の第１部分
１２ｔ 入力軸の第２部分
１４ｓ 出力軸の第１部分
１４ｔ 出力軸の第２部分
６０ 減速機構
７０ 増速機構
８０，８１，９０，９１ 歯車軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された入力軸と出力軸との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記入力軸と前記出力軸との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチと、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記入力軸と前記出力軸との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記歯車要素対の一方の歯車要素が配置される前記入力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される前記入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、
前記歯車要素対の他方の歯車要素が配置される前記出力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される前記出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、
前記減速機構及び前記増速機構はそれぞれ複数の歯車軸を有し、前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されていることを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が、前記入力軸の第２部分の軸線上及び前記出力軸の第２部分の軸線上に交互に配置され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１】
回転可能に支持された入力軸と出力軸との間にそれぞれ配置された、少なくとも２組の歯車要素対と、
前記入力軸と前記出力軸との間に、少なくとも２組の前記歯車要素対をそれぞれ解除可能に連結する少なくとも２組のクラッチと、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置された少なくとも１組の非円形歯車要素対と、
前記入力軸と前記出力軸との間に少なくとも１組の前記非円形歯車要素対を解除可能に連結する少なくとも１組の非円形歯車要素対用クラッチと、
前記歯車要素対の一方の歯車要素が配置される前記入力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の一方の非円形歯車要素が配置される前記入力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する減速機構と、
前記歯車要素対の他方の歯車要素が配置される前記出力軸の第１部分と前記非円形歯車要素対の他方の非円形歯車要素が配置される前記出力軸の第２部分との間を回転伝達可能に結合する増速機構と、を備えた変速機において、
前記減速機構及び前記増速機構はそれぞれ複数の歯車軸を有し、前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が共通の軸線上に配置されていることを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記減速機構の歯車軸及び前記増速機構の歯車軸が、前記入力軸の第２部分の軸線上及び前記出力軸の第２部分の軸線上に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１８１００４（Ｐ２０１０−１８１００４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２４０（Ｐ２００９−２７２４０）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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