ベアリングギア変速機
【課題】インボリュート歯車を使用せずに安価な変速機を提供する。
【解決手段】入力軸１７、出力軸４０が同軸でカウンター軸１８と平行に存在するタイプであり、１〜５速、バックの変速機の一般的な機構であるが、従来のインボリュート型歯車、シンクロメッシュ機構を断面が富士山型断面のギアと、インサート機能を持つコロをシンクロスリーブの回転有効直径に嵌装し挿入式ミッションに全て変更する。出力軸４０に外接した、シンクロスリーブ２５に、少なくとも１個以上のコロ２１を、更に後部に後ろ向きにコロ２２を装備し、遊星ギアとカウンター歯車を挿入式のコロで接続する。
【解決手段】入力軸１７、出力軸４０が同軸でカウンター軸１８と平行に存在するタイプであり、１〜５速、バックの変速機の一般的な機構であるが、従来のインボリュート型歯車、シンクロメッシュ機構を断面が富士山型断面のギアと、インサート機能を持つコロをシンクロスリーブの回転有効直径に嵌装し挿入式ミッションに全て変更する。出力軸４０に外接した、シンクロスリーブ２５に、少なくとも１個以上のコロ２１を、更に後部に後ろ向きにコロ２２を装備し、遊星ギアとカウンター歯車を挿入式のコロで接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の変速装置で、変速ミッションに使用する。
全てのギアの歯形、形状を、これを富士山形歯車に変更し、ギアにインサ
ート機能を加え、更にシンクロメッシュ装置に、クラッチ接続機能を加え
て自動変速にするための技術である。
【背景技術】
【０００２】
全てのギアの歯形を、これを富士山形歯車に変更して、各ギアの間にイン
サート、コロを挿入し伝達能力を大幅に増加する。現在、使用するハスバ
―インボリュート歯車は、精密なギアであり、インボリュート曲線の歯形
をしている。
インボリュート歯形ギア同士の伝達接触面は線接触である為に、インボリ
ュート歯形は難解な曲線であり、製作も難しく、高価である。この結果イ
ンボリュート歯形ギアを用いた変速機は、高価となり変速機価格の高騰を
もたす。
これらの変速機のギア形を富士山型として、挿入コロを用いて、従来
のシンクロナイザー装置にクラッチ機能を追加する。
先願特許（特願2011―２５７６６） をさらに発展させた物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願2011―２５７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車、作業車のギア変速機は、伝達トルクや、衝撃係数を考慮して、
ギア-モジュールを計算して、ギアの大きさ、形状を決める、もちろん
ギアの減速比も考慮する。多くの場合ギア変速範囲を考慮し減速比範
囲を決めて1速から5速やOD（オーバードライブ）も考慮する。伝達
トルクや、衝撃係数が大きい場合は、ギアの安全強度を、かなり大きく
取る。更にシンクロナイザー機構を全てのギアに加え、変速機の部品数
を少なくし、しかも外形を小さくしたい。
インボリュート-ハスバ歯車が多く使われているが、これが部品を高価な
物としている。 なぜなら、複雑な工作機械でなければ、製作できない。
インボリュート歯車を使った、ギア同士の伝達方法は、線接触で当たる
為に、この接触線の面圧を小さくするのは、無理な事である。ギアの耐
久力は表面摩擦と歯形の剪断力によって決まる。
【０００５】
１）表面摩擦耐力は（トルク力）/（接触面積）で決まる、面積は歯
車厚さのみで少なすぎる、単位当たり伝達力を上げる為歯型を変更する。
２）現在のギア同調シンクロナイザー装置はシンクロナイザースリー
ブ、シンクロナイザーハブ、シンクロナイザーキー、シンクロナイ
ザーリング、クラッチ歯車、スプリング、が変速数に合わせたセッ
トが必要である。このアッセンブリ部品を出来るだけ少なくする。
３）全自動変速にする為にはボグワーナ式の油圧流動伝達式クラッチ
を、単純乾板接触式-空圧ピストン、電磁スイッチー入脱式にかえる。
４）変速シフトする為に、フオークの変速装置を油圧オイル、ポンプから
より短時間に可能な、電磁コイル-電気磁石変速装置を考慮する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このタイプの変速機は上に入力軸、出力軸、下段にカウンター軸を備える。
１）全てのギアの形を見なおす。ギアの根元を最大に構成した、富士山
形の歯型を持つ歯車に修正する。
２）シンクロナイザースリーブ5、25、35の前後に円柱形コロ1,21、22
31、32を円周状、ギア有効径上に回転可能に嵌装、固着する。
シンクロナイザースリーブが出力軸40、シンクロナイザーハブ6,26,
36の外側を前後にスライド出来る構造とする。変速時シフトフ
オーク70,71,72でシンクロナイザースリーブを前後に移動させる。
遊星1〜4速ギア12,13,14,15のコロ挿入側はクラッチ歯車として、
鋭角に尖っているし、シンクロナイザーハブ6,26,36側に半径が減少
する様に傾斜しており、シンクロナイザーコーンと斜めに接触する
構造としている。これはシンクロナイザー装置となって摩擦によっ
て回転同調を行い、コロ挿入接続が安易となる機器を装備している。
【０００７】
３）各遊星ギア11、12,13,14,15とカウンターギア47,46,45,44との噛み合
わせの間にコロ1、21,22,31,32を挿入して、ギア噛み合わせをして
伝達し、又はコロを離脱して駆動を立ち切る構成である。ギア同調シンクロナ
イザー装置とコロの挿入、脱着によって、クラッチ機能とするから、R−1速、
2速と3速、4速と5速の間に接続を立ち切る、中立状態（伝達を断つ）を作る。
４）全自動で変速する為に、コントロールユニット108からパワーユニット109
の指図でクラッチピストン84、クラッチロッド85を動かしクラッチでエンジン
回転を切る、そして電磁スイッチでフオーク、シンクロナイザースリーブを動
かし変速シフトするが、電磁スイッチは内部に電磁石コイル107を内臓し、そ
の力でフオークを動かす。
スピード計、エンジン回転計、アクセルの開閉度により、コントロールユニッ
ト108からコンピユータユニット89、パワーユニット109の指図で電磁スイッチ
90,91,92によりフオークを動かし、変速を自動変速にする。
【０００８】
１）の説明、図18を見て）遊星2速ギア13の山型歯、2速カウント
歯車46の凸部が剪断面であり、回転トルクの伝達部分である。更
に重用なことコロ22は、円形断面である。回転入力側、出力側とも
に切断面は富士山形の断面であるから、伝達接触面は
（コロの直径）X (歯車厚み)＝コロのスラスト断面積である。
【０００９】
はすばインボリュート歯車にして、かなり伝達能力は向上したが、
もう限界に成っており、これ以上の単位当たり伝達手段は、本発明
のベアリングギア（インサート方式）しか存在しない。エンジンの
駆動力は回転方向のみならず、コロを回転させる圧力となる。コロ21
の大きさで遊星2速、3速ギアの有効直径が決まる。コロ31の大き
さで遊星1速ギアの有効直径が決まる。
【００１０】
遊星1〜5速ギアを小型にしても、コロのスラスト断面積（伝達圧力
面積）さえ確保すれば、伝達トルクは変わらない。シンクロナイザー
ハブ26,36は出力軸40にスプラインを介して結合している。コロ1
の破壊応力を計算する必要があり、
（コロの圧力）を（コロの直径）X(歯長さ)＝面積で割る。これが鉄
材の許容応力を十分下回らねばならない。コロの許容応力が許すなら
、コロの直径を小さくした方が入力ギアも小さく出来る事となる。
【００１１】
当然剪断面積、摩擦面積を2倍にすると耐-剪断力を2倍にする事と
なる。これらの効果により、ギアの有効径を小さくできる。
（図18を見ながら）本発明の2速カウント歯車46の山型歯がコロ
22を押し出し、コロ22の面圧が遊星2速ギア13の山型歯を押し回転
力となる。ここの山型歯はインボリュート歯車の歯元より、はるかに
面積が大きい。これは剪断破壊―耐力を大きく上げる。本発明はギア
伝達にコロ1，21、31と言うインサート接続材を挿入して、製作す
ると、外形の大きさが1/2ほどで真に合う事となり、当然価格が1/2
近く安くなる。
【００１２】
２）の説明、図10、4を見て）遊星2速ギア13,遊星,3速ギア14は
シンクロナイザーハブ26側に半径が減少する様に傾斜しており、
シンクロナイザーコーン13a,14aはシンクロナイザーリング27
,28と斜めに接触する構造としている。
これはシンクロナイザーリング27,28のリング内径斜面27a,28aと
摩擦面を共有しており、この摩擦によってシンクロナイザー装置と
なって回転調整を行い、コロ挿入接続が安易となる機構を持っている。
【００１３】
（図4、12を見て））遊星4速ギア15のシンクロナイザーハブ6側
に半径が減少する様に傾斜しており、シンクロナイザーコーン15a
と斜めに接触する構造としている。これはシンクロナイザーリング
8のリング内径斜面8aと摩擦面を共有しており、この摩擦によって
シンクロナイザー装置となって回転調整を行い、コロ挿入接続が安易
となる機構を持っている。
コロ1、21,22,31,32の先端は鋭角になっている為に全周に、
一度に相手遊星1〜4速ギアの鋭角側に挿入される為に、強度的
に全周に配置されたコロに均当に回転力が伝わり、接続される。
【００１４】
３）の説明（図10を見ながら）入力軸17の回転は本発明のコロ21a
,21b,21c・・を遊星3速ギア14の有効回転径上に嵌装、具備した
シンクロナイザースリーブ25を2速フオーク溝25aに外接した
フオーク71で前進、変速シフトすると、コロ21が遊星3速ギア
14とカウント歯車45間を接続し、出力回転を伝える。コロ21が
クラッチ接続の役目をなすし、ギア選択も同時に出来る。
【００１５】
（図9を見ながら）入力軸17の回転は本発明のコロ22a,22b,22c・
を遊星2速ギア13の有効回転径上に嵌装、具備したシンクロナ
イザースリーブ25、を2速フオーク溝25aに外接したフオーク71
が後進、変速シフトされると、コロ22が遊星2速ギア13とカウ
ント歯車46間を接続し、出力回転を伝える。
コロ22がクラッチの役目をなすし、ギア選択も同時に出来る。
本発明はインサート式クラッチ、コロと富士山型ギアを除くと
一般的ミッションであるが、インサート式コロが1〜4段まで全
てに存在する為、十分なソフトを作れば、ほぼ全自動変速の運転
が容易に出来るんである。
【００１６】
４）の説明、図3,24を見て）全自動で変速する為に、操縦者の手
でコントロールユニット108のコンピユータユニット89の指図
からパワーユニット109へ伝達され、クラッチピストン84、ク
ラッチロッド85を動かし、クラッチでエンジン伝達を切る、そし
て電磁スイッチでフオーク70、71、72シンクロナイザースリーブ
5、25,35を動かし変速シフトする。本発明は電磁スイッチ90,91,
92を３セット使用しているが、１セットの電磁スイッチで前−
中立―後の３段偕の変速を可能としている。
【実施例】
【００１７】
図3が全体スケルトン図であり、これらが入力から出力迄の回転
を制御する。基本的にコントロールユニットによる単純電気制御
である。本発明の変速機構は（図10を見て）コロ1、21、22,
31,32が遊星1、2、3、4、5速ギアとカウント歯車43、44、45
46、47を挿入接続し回転伝達する事である。
【００１８】
フオーク70、71、72、シンクロナイザスリーブ5、25、35が前−
中―後と3段階にスライド移動して、コロ1、22,32,33が挿入接続し
回転伝達する事である。ここで当然コロに切断応力、摩擦応力が
集中する事となる、コロを支える（図10を見て）ブッシュ57、57
及びシンクロナイザスリーブ25、はかなりの強度、大きさを持ては
いるが、図面の都合で小さく描いてある。
【００１９】
更にエンジンの回転トルクは強大であるが、コロを24個全周に配置
し同時に挿入される為にトルクも24箇所に分散されるが、ギアと
ギアの回転トルクは１２個の接触コロとカウント歯車によって伝達さ
れる。これらの行為は一度に行われる、その為に衝撃も伴う事となる。
（図16を見て）シンクロナイザハブ26、の外側はシンクロハブ外溝
20、内側はシンクロハブ内溝19が存在し前後にスライドするが、回転
は伝達する構造とする。
【００２０】
シンクロナイザハブ26の外側に在るシンクロナイザスリーブ25に
前、中、後とストッパ穴62a62b,62cが一直線上に存在している（全
周に3列設ける）（図19を見て）シンクロナイザハブ36の外側は
シンクロハブ外溝30、内側はシンクロハブ内溝29が存在し前後に
スライドするが、回転は伝達する構造とする。シンクロナイザハブ
36の外側に在るシンクロナイザスリーブ35に前、中、後とストッ
パ穴62d,62e,62fが一直線上に存在している（全周に3列設ける）。
【００２１】
そのシンクロナイザスリーブ25、35の内側に玉収容穴63が空いてお
り,中には玉64とスプリング61が収容され、それにより玉64が押し
出す形と成っている。玉64がシンクロナイザハブ26、36のストッ
パ穴62a、62b,62c前（図6）中（図7）後（図9）は（3速、中立、
2速）に静止して、回転伝動する構造とする。
【００２２】
玉64の固定作用によりシンクロナイザスリーブ25、35が、シンク
ロナイザハブ26、36の外側で前、中、後と停止するが、コロが
遊星3速ギア14に、接続するか、無接続（中立）とするか、コロが
遊星2速ギア13に接続するか、の選択がフオーク71、電磁スイッチ
91によって動く構造となっている。（図16、19,21を見ながら）
フオーク71、の右先端はフオークベアリング69a、69bが存在、
反対側左先端にフオークベアリング69c,69dが円周方向に回転可
能に装備されている。
【００２３】
これらは変速シフトした時にフオーク70、71、72とシンクロナイ
ザスリーブ、フオーク溝25a,35aとの摩擦が大きく成らない様に
ベアリング69a,69b,69c,69dを装備してある。（図1を見ながら）
前進５段後進1段である、左側が入力軸17であり入力軸17→
アイドル歯車39→ベアリングコロ41→入力歯車43→カウンターギ
ア軸18→ここから
【００２４】
（１速伝達）1速カウント歯車47→（コロ31a,b）→遊星1速ギア
12→1速シンクロナイザスリーブ35
→１速シンクロナイザハブ36→出力軸40
（２速伝達）２速カウント歯車46→（コロ22a,b）→遊星2速ギア
13→2速シンクロナイザスリーブ25
→２速シンクロナイザハブ26→出力軸40
（３速伝達）３速カウント歯車45→（コロ21a,b）→遊星3速ギア14
→２速シンクロナイザスリーブ25→
２速シンクロナイザハブ26→出力軸40
（４速伝達）４速カウント歯車44→（コロ1a,1b）→遊星4速ギア
15→４速シンクロナイザスリーブ5→
４速シンクロナイザハブ6→出力軸40
（５速、直結）入力軸17→5速歯車16→４速シンクナイザロスリーブ5
→４速シンクロナイザハブ6→出力軸40
（バック伝達）Rカウント歯車48→ベアリングコロ59a,b→
バック歯車50→（コロ32a,32b,c）→Rギア11→
1速シンクロナイ歯車ザスリーブ35→１速シンクロナイザハブ
36→出力軸40
【００２５】
遊星1速〜4速ギア12,13,14,15の歯車数は徐々に歯数が少なくなる
し、内側にニードルベアリング51,52,53,54が存在し、自由回転可能な
構造となっている。5速は直結であり、４速シンクナイザロスリーブ5
→４速シンクロナイザハブ6→出力軸40に関しては従来の一般シンク
ロナイザー装置を使った物である。（図12見ながら）入力軸17の外側
にアイドル歯車39が装備されて、更にその外側にベアリングコロ41
がコロ保持板42で円周上に多数存在している。
【００２６】
全てのベアリングコロ41の前、後部をコロ保持板42、に支持され
回転出来る様にされており、ベアリングコロが外れ無い構造である。
常にアイドル歯車39にコロ41a,41b・・が同じ歯車についたまま回転
している。4速シンクロナイザースリーブ5は後部を除いて従来の
シンクロナイザー装置であり、シンクロナイザースリーブ5が前後
移動する事でドッグ歯15a,16bと接続、断続を左右する。前進、接続
すれば出力軸40と直結となる。
【００２７】
ここで2速、3速の切り替えを説明する。（図6〜12を見ながら）
フオーク71を前進させると、コロ21a,21b,がシンクロナイザー
リング27を押し出し、遊星3速ギア14のシンクロナイザーコーン
14aの摩擦面にシンクロナイザーリング27の摩擦面が接触する事
で、両部品が同調してコロ21a,21b,が挿入され遊星3速ギア14と
3速カウント歯車45が連結される。
【００２８】
コロ21a,21b,・・の先端は鋭角に尖って挿入し易くなっており、
遊星3速ギア14の先端はドッグ歯14a,（上面から見ると図11）
三角に尖っている、更に3速カウント歯車45の先端も（図11）
三角に尖っており、コロ21a,21bの先端は挿入し易くなっている。
遊星ギアもカウント歯車も全周にわたり先端が三角に尖っており、
互いが挿入し易く形成されている。
【００２９】
（図9を見ながら）フオーク71を後進させると、コロ22a,22b,・・
がシンクロナイザーリング28を押し出し、遊星2速ギア13の
シンクロナイザーコーン13aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する
事で、両部品が同調してコロ22a,22b,・・が挿入され遊星2速ギア
13と2速カウント歯車46が連結される。
シンクロナイザーコーン13aの後端部は先細りの傾斜しており摩擦
面がある。シンクロナイザーコーン13aの摩擦面はシンクロナイザ
ーリング28の内面と摩擦する事で速度同調作用をなし、コロ22 a,22b
,・・が挿入し易くなっている。
【００３０】
ここで1速、後進の切り替えを説明する。（図4、5を見ながら）
フオーク72を前進させると、コロ31a,31b・・がシンクロナイザ
ーリング37を押し出し、遊星1速ギア12のシンクロナイザーコ
ーン12aの摩擦面にシンクロナイザーリング37の摩擦面が接触
する。両部品が同調して同じ回転数になった所で、コロ31a,31b,
・・が挿入され、遊星1速ギア12と1速カウント歯車47が連結
される。コロ31aはインサート部品となり遊星1速ギア12と1速
カウント歯車47の両者間、歯車に噛み込む事となる。
【００３１】
（図4,19,20を見ながら）フオーク72を後進させると、コロ32a,
32b,がシンクロナイザーリング38を押し出し、バック歯車11のシン
クロナイザーコーン11aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、
両部品が同調して同じ回転数になった所で、コロ32a,32b・・が挿入
されバック歯車11とRカウント歯車48が連結される。
これはRカウント歯車48→ベアリングコロ59a,50b→
バック歯車50→コロ32a,32b,・・→Rギア11→1速シンクロ
ナイザスリーブ35→１速シンクロナイザハブ36→出力軸40
を伝達回転させる。
【００３２】
コロ32a,32b,・・の先端は鋭角に尖って挿入し易くなっており、遊星
1速ギア12の先端はドッグ歯12a,となっている、更に1速カウント
歯車47の先端も鋭角に尖っており、コロ32a,32b・・の先端は挿入し
易くなっている。両者間、歯車にコロが噛み込む事となる。
【００３３】
ここで4速、5速（直結）の切り替えを説明する。（図4、12を見なが
ら）フオーク70を前進させると、シンクロナイザーハブ5がシンクロ
ナイザーリング7を押し出し、5速（クラッチ）歯車16のシンクロナイ
ザーコーン16aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、両部品が同
調して4速シンクロナイザースリーブ5が挿入され、5速歯車16とが
連結され直結となる。シンクロナイザーキー2はシンクロナイザースリ
ーブ5を固定する役をなす。
【００３４】
（図4、12を見ながら）フオーク70を後進させると、コロ1a,1b,・が
シンクロナイザーリング8を押し出し、遊星4速ギア15のシンクロナ
イザーコーン15aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、両部品
が同調してコロ1a,1b,・が挿入され両者間、歯車に噛み込む事で遊星
4速ギア15と4速カウント歯車44が連結される。
【００３５】
これら全ての変速シフト操作はいずれもアクセルを閉塞状態にして、
クラッチを切る事で変速シフト操作ができる装置を装備しないと変
速でき無い。アクセルロッドにリターン装置を挿入してアクセルを
閉塞状態にして使用する。いずれも全自動変速にするなら、絶対条
件にするべきで、その他の条件にスピード計による急減速、急加速
を制限し、アブノーマルな操作を禁止して、正規な手動変速を真似
る様に、コンピユータ89に条件付ける。
【００３６】
（図1を見ながら）クラッチピストン84、クラッチロッド85がク
ラッチシャフト83を動かしクラッチを切断し、変速可能となる。
本実施例ではクラッチピストン84、は空気圧を使用している。
（図22を見ながら）自動変速で難しいのは、最大アクセルの時に、
変速シフトをする事である。手動変速の場合は十分最大回転に達し
てから、全開アクセルを踏んだままで、アクセルを閉塞してから、
変速シフトをする事である。
【００３７】
本発明はコントロールーユニット108のアクセルとパワーユニットの
アクセルを引き離してあり、コントロールーユニットのアクセルを踏
んだまま、パワーユニットのアクセルをゼロとし変速シフトを行い、
再びアクセルを踏んだ事とする。自動変速ではあるが、機械とソフト
で、手動変速の手順で変速する。足でクラッチペタルを踏んでクラッ
チの開閉を行う代わりに、パワーユニットからの司令でクラッチピス
トン84の開閉を行う。
【００３８】
手変速の代わりに電磁スイッチ90,91,92が行う。電磁スイッチは
（図22を見て）前、中、後と３か所に固定位置が存在し、ボール78
がシフトロッド80のロッド溝74a,74b,74cにバネ79の力で停止さ
れる構造とする。
【００３９】
（図19、21を見ながら）フオーク70,71,72の先端にフオークベア
リング69a,69b、69c,69dが入力軸に垂直に装着されている、これは
シンクロナイザースリーブ35が前後にスライドする為に、自身の回転
を伝え無くする為である、かなりの回転摩擦が前後に存在するが、全
てのフオーク70,71,72の先端にフオークベアリング69a,69b,69c,69d
が2組ずつ回転可能に装着されている。
【００４０】
フオーク70,71,72を前後に動かす変速シフトは、重要なのだが、その
他の自動車はエンジンの回転を基礎にした油圧ポンプ圧による変速が
ほとんどであるが、本発明では電気、電磁スイッチ90,91,92は電気
コイル107が鉄心93,94,95を動かしフオーク70,71,72、シンクロナ
イザースリーブ5,25,35が同時移動する。
【００４１】
（図5、21,22を見て）電磁スイッチ90,91,92は内部のコイル107に
よって、鉄心93,94,95を動かす構造となっており、原動力は本体電
源による物で、当然電線が本体電源よりコントロールーユニット、
パワーユニットを経て、電磁スイッチ90,91,92に通じている。
（図21、22見て）電磁スイッチはブラッケト98、取付け部88a,88b、
88cにボルトで固定されている。
【００４２】
鉄心108の外側に離れて、囲む形でコイル107が巻き付いている、
コイルは本体より通電、電磁スイッチへのON,OFFはコントロー
ルユニットに制御されている。通電すると、コイルの巻く方向でフ
レミング法則により鉄心が前に動くが、通電を停止するとリターン
スプリング105が作用し、もとに戻る。
【００４３】
逆通電すると、コイルの巻く方向でフレミング法則により鉄心が
後ろへ動き、通電を停止するとリターンスプリング106が作用し
、もとの中立に戻る。
これらの鉄心94の前-中立-後移動はそのまま、フオーク71が前-
中立-後に移動する事となり、これは3速-中立-2速へとつながる。
【００４４】
図21より）鉄心93の前-中立-後移動はそのまま、フオーク70、2
速シンクロナイザスリーブ25が前-中立-後に移動する事となり、こ
れは5速-中立-4速へとつながる。鉄心95の前-中立-後移動はその
まま、フオーク72、１速シンクロナイザスリーブ35が前-中立-後に
移動する事となり、これは1速-中立-バックへとつながる。
【００４５】
パワーユニット109からコイル107に通電すると、フレミング右手法則
により鉄心94が前に動くが電気を断つと、リターンスプリング105の力で後
ろへ戻る。逆通電をするとコイルのフレミング法則で鉄心が後に動くが、
電気を断つと、リターンスプリング106の力で前へ戻る。これはコイルが
１セットで鉄心を前-中立-後の３段にフオークを移動させられる。
図22を見て）フオーク端部71aのシフトロッド80の摩擦部に
ロッド溝74a、74b、74cが設けてあり、前-中立-後の３段にフオーク
を移動、停止させられる。
【００４６】
バネ79、ボール78が設けてあり、ロッド溝74a,74b,74cの３か所で停止
できる。他のフオーク端部70a,72aも同様に、バネ79、ボール78、
ロッド溝74a,74b,74cが設けてあり3箇所ｘ３か所で９か所の停止
位置が設定できる。1〜５速とバックギアの位置が決定できる。
【００４７】
電磁スイッチ90,91,92の特徴は操作性が良く、確実性が良い。コ
イル107の力で鉄心108を押し出すが、電気を逆転通電すると、
コイル107の力で鉄心108を引き戻す、これは押す-中立-引く
（前-中立-後）の３か所が選択出来る
【００４８】
いずれも一直線に装着されて、装着し易く出来ているし、ブラケッ
ト98には取付部88a,88b,88cが電磁スイッチ90,91,92を固定して
、鉄心ロッド93,94,95がナット96,97によって、各フ―オク70,71,
72の場所に接続する。電磁スイッチ90,91,92は変速機の内部に収納
した方がよいが、大きさしだいでは、外部に設置する事も考える。
【００４９】
図23を見て、アクセル開閉度（%）、スピード(Km/H)を縦軸、時間
(分)を横軸にしたグラフを示す。横軸のクラッチを開いた時間ｔは1秒
程度である。単純増速運転時をしめす。B-104はブレーキを使用、
103は変速シフトした事を示す。アクセル踏んだ状態でエンジン回転
が一定値になると、アクセル閉塞-クラッチ断列-シフトアップを行う。
アクセル閉塞にはコンピユターユニット89で微分回路を経てシフト
アップを行う。
【００５０】
更にアクセルを少し踏んだ状態でエンジン回転が予定値になると、
アクセル閉塞-クラッチ断列-シフトダウンを行う、システムを設定し
ておく。アクセル開閉度で、増速、減速、の変速シフトを自動操作
される。又ブレーキを急に踏んで急減速した時などもクラッチ断列-
シフトダウンを行い、再発進、加速も考慮されねばならない。
【００５１】
このシステムでは、アクセルの開閉度と、スピード計で全ての、
変速シフト状況が決まる。アクセルペタルとエンジンのアクセル
とは直結では無く、変速シフト時は、当然エンジンアクセルは閉じ
る状態が設定されている。ここで発進時は半クラッチ状態が設定出
来る様にスピード計と兼ね合いを考慮して置く。
【００５２】
更に変速位置確認センサーがシンクロナイザースリーブが1-R,2-3,4
-5の3箇所に、中立を含め3X3=9個存在する。この現在の変速位置と
スピード、アクセル開度で早めに変速するか、遅めに変速するか、
Dタイプ、Sタイプの２通りのシステムを考慮するが、Sタイプの
変速シフトする点は、当然高回転で変速される。
【００５３】
電磁スイッチ90,91,92の即応性は本発明の良い点である。電磁スイッ
チの応答性とクラッチの断続性が良いと、ほとんど大したショック
も無く、変速できる。コイルの力は巻き数で決定される為、多少大
きくなるが、まとまれば収納できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明実施例の中心縦断面図
【図２】図１の外観拡大図
【図３】本発明の全体スケルトン図
【図４】図１の中心部拡大図
【図５】図４の上面図
【図６】図４のA部の拡大図
【図７】図６のニュートラル時の中心縦断面図
【図８】図７のニュートラル時の外観図
【図９】図６の2速ギア接続時の縦断面図
【図１０】図４のB部拡大図
【図１１】図１０のJ矢視の外周図
【図１２】図４のC部拡大図
【図１３】図１２（図4）のD矢視断面図
【図１４】図１２（図4）のE矢視断面図
【図１５】図６（図4）のF矢視断面図
【図１６】図７（図4）のG矢視断面図
【図１７】図９（図4）のH矢視断面図
【図１８】図１７のK部拡大図
【図１９】図４のL矢視断面図
【図２０】図４のバックギア接続時M矢視断面図
【図２１】図５の電磁スイッチ、フオークの上面図
【図２２】電磁スイッチの中央断面図
【図２３】上部はアクセル開閉度―時間の関連図下部は速度ー時間の関連図
【図２４】変速機システム図
【符号の説明】
【００５５】
1a,1b,1c・・コロ 2・シンクロナイザーキー
3a,3b・・スプリング 4・・・
5・４速シンクロナイザスリーブ 5a・４速フオーク溝
6・４速シンクロナイザーハブ 7・シンクロナイザーリング
8・シンクロナイザーリング 8a・・リング内径斜面
9・シンクロハブ内溝 10・シンクロハブ外溝
11・・バック歯車 12・遊星1速ギア
12a・シンクロナイザーコーン 12b・・ドッグ歯
13・遊星2速ギア 13a・シンクロナイザーコーン
13b・・ドッグ歯 14・遊星3速ギア
14a・・シンクロナイザーコーン 14b・・・ドッグ歯
15・・遊星4速ギア 15a・シンクロナイザーコーン
15b・・ドッグ歯 16・5速（クラッチ）歯車
16a・シンクロナイザーコーン 16 b・・ドッグ歯
17・・・入力軸 18・・カウンターギア軸
19・シンクロハブ内溝 20・シンクロハブ外溝
21a,21b・コロ 22a,22b・コロ
23a,23b・スプライン溝 24a,24b・・スプライン溝
25・２速シンクロナイザスリーブ25a・２速フオーク溝
26・２速シンクロナイザハブ
【００５６】
27・シンクロナイザーリング 27a・・リング内径斜面
28・シンクロナイザーリング 28a・・リング内径斜面
29・シンクロハブ内溝 30・シンクロハブ外溝
31a,31b,31c・・コロ 32a,32b,32c・・コロ
33a,33b・・スプライン溝 34a,・・スプライン溝
35・１速シンクロナイザスリーブ 35a・１速フオーク溝
36・１速シンクロナイザハブ37・シンクロナイザーリング
37a・・リング内径斜面 38・シンクロナイザーリング
38a・・リング内径斜面 39・・アイドル歯車
40・・・出力軸 41・・ベアリングコロ
42・・コロ保持板 43・・入力歯車
44・４速カウント歯車 45・３速カウント歯車
46・２速カウント歯車 47・１速カウント歯車
48・Rカウント歯車 49・・バックギア軸
50・・バック歯車 51・ニードルベアリング
【００５７】
52・・ニードルベアリング 53・ニードルベアリング
54・・ニードルベアリング 55・ニードルベアリング
56・・ニードルベアリング 57a,57b・・ブッシュ
58・・Cリング 59・・ベアリングコロ
60・・コロ保持板 61・・スプリング
62a,62b,62c,62d,62e,62f・ストッパ穴
63・・玉収容穴 64・玉 65・ベアリング
66・ベアリング 67・・ベアリング
68・ベアリング69a,69b,69c,69d・フオークベアリング
70・・・フオーク 70a・・フオーク端部
71・・・フオーク 71a・・フオーク端部
72・・・フオーク 72a・・フオーク端部
73・シンクロナイザーコーン74a,74b,74c・ロッド溝
75a,75b・ロッド溝 76・Cリング77・スプリング
78・・ボール 79・・バネ 80・シフトロッド
【００５８】
81・・シフトレバー 82・・クラッチ
83・・クラッチシャフト 84・クラッチピストン
85・・クラッチロッド 86・・油圧配管
87・・操作動力 88a,88b,88c・取付部
89・コンピユーターユニット 90・電磁スイッチ
91・・電磁スイッチ 92・・電磁スイッチ
93・・鉄心 94・・鉄心
95・・鉄心 96・・ナット 97・・ナット
98・ブラケット 99・・電線 100・・レバー
101・レバー 102・レバー 103・・ギア変更
104・・ブレーキ使用 105・・リタンスプリング
106・リタンスプリング 107・・コイル
108・コントロールユニット109・・パワーユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の変速装置で、変速ミッションに使用する。
全てのギアの歯形、形状を、これを富士山形歯車に変更し、ギアにインサ
ート機能を加え、更にシンクロメッシュ装置に、クラッチ接続機能を加え
て自動変速にするための技術である。
【背景技術】
【０００２】
全てのギアの歯形を、これを富士山形歯車に変更して、各ギアの間にイン
サート、コロを挿入し伝達能力を大幅に増加する。現在、使用するハスバ
―インボリュート歯車は、精密なギアであり、インボリュート曲線の歯形
をしている。
インボリュート歯形ギア同士の伝達接触面は線接触である為に、インボリ
ュート歯形は難解な曲線であり、製作も難しく、高価である。この結果イ
ンボリュート歯形ギアを用いた変速機は、高価となり変速機価格の高騰を
もたす。
これらの変速機のギア形を富士山型として、挿入コロを用いて、従来
のシンクロナイザー装置にクラッチ機能を追加する。
先願特許（特願2011―２５７６６） をさらに発展させた物である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願2011―２５７６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車、作業車のギア変速機は、伝達トルクや、衝撃係数を考慮して、
ギア-モジュールを計算して、ギアの大きさ、形状を決める、もちろん
ギアの減速比も考慮する。多くの場合ギア変速範囲を考慮し減速比範
囲を決めて1速から5速やOD（オーバードライブ）も考慮する。伝達
トルクや、衝撃係数が大きい場合は、ギアの安全強度を、かなり大きく
取る。更にシンクロナイザー機構を全てのギアに加え、変速機の部品数
を少なくし、しかも外形を小さくしたい。
インボリュート-ハスバ歯車が多く使われているが、これが部品を高価な
物としている。 なぜなら、複雑な工作機械でなければ、製作できない。
インボリュート歯車を使った、ギア同士の伝達方法は、線接触で当たる
為に、この接触線の面圧を小さくするのは、無理な事である。ギアの耐
久力は表面摩擦と歯形の剪断力によって決まる。
【０００５】
１）表面摩擦耐力は（トルク力）/（接触面積）で決まる、面積は歯
車厚さのみで少なすぎる、単位当たり伝達力を上げる為歯型を変更する。
２）現在のギア同調シンクロナイザー装置はシンクロナイザースリー
ブ、シンクロナイザーハブ、シンクロナイザーキー、シンクロナイ
ザーリング、クラッチ歯車、スプリング、が変速数に合わせたセッ
トが必要である。このアッセンブリ部品を出来るだけ少なくする。
３）全自動変速にする為にはボグワーナ式の油圧流動伝達式クラッチ
を、単純乾板接触式-空圧ピストン、電磁スイッチー入脱式にかえる。
４）変速シフトする為に、フオークの変速装置を油圧オイル、ポンプから
より短時間に可能な、電磁コイル-電気磁石変速装置を考慮する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このタイプの変速機は上に入力軸、出力軸、下段にカウンター軸を備える。
１）全てのギアの形を見なおす。ギアの根元を最大に構成した、富士山
形の歯型を持つ歯車に修正する。
２）シンクロナイザースリーブ5、25、35の前後に円柱形コロ1,21、22
31、32を円周状、ギア有効径上に回転可能に嵌装、固着する。
シンクロナイザースリーブが出力軸40、シンクロナイザーハブ6,26,
36の外側を前後にスライド出来る構造とする。変速時シフトフ
オーク70,71,72でシンクロナイザースリーブを前後に移動させる。
遊星1〜4速ギア12,13,14,15のコロ挿入側はクラッチ歯車として、
鋭角に尖っているし、シンクロナイザーハブ6,26,36側に半径が減少
する様に傾斜しており、シンクロナイザーコーンと斜めに接触する
構造としている。これはシンクロナイザー装置となって摩擦によっ
て回転同調を行い、コロ挿入接続が安易となる機器を装備している。
【０００７】
３）各遊星ギア11、12,13,14,15とカウンターギア47,46,45,44との噛み合
わせの間にコロ1、21,22,31,32を挿入して、ギア噛み合わせをして
伝達し、又はコロを離脱して駆動を立ち切る構成である。ギア同調シンクロナ
イザー装置とコロの挿入、脱着によって、クラッチ機能とするから、R−1速、
2速と3速、4速と5速の間に接続を立ち切る、中立状態（伝達を断つ）を作る。
４）全自動で変速する為に、コントロールユニット108からパワーユニット109
の指図でクラッチピストン84、クラッチロッド85を動かしクラッチでエンジン
回転を切る、そして電磁スイッチでフオーク、シンクロナイザースリーブを動
かし変速シフトするが、電磁スイッチは内部に電磁石コイル107を内臓し、そ
の力でフオークを動かす。
スピード計、エンジン回転計、アクセルの開閉度により、コントロールユニッ
ト108からコンピユータユニット89、パワーユニット109の指図で電磁スイッチ
90,91,92によりフオークを動かし、変速を自動変速にする。
【０００８】
１）の説明、図18を見て）遊星2速ギア13の山型歯、2速カウント
歯車46の凸部が剪断面であり、回転トルクの伝達部分である。更
に重用なことコロ22は、円形断面である。回転入力側、出力側とも
に切断面は富士山形の断面であるから、伝達接触面は
（コロの直径）X (歯車厚み)＝コロのスラスト断面積である。
【０００９】
はすばインボリュート歯車にして、かなり伝達能力は向上したが、
もう限界に成っており、これ以上の単位当たり伝達手段は、本発明
のベアリングギア（インサート方式）しか存在しない。エンジンの
駆動力は回転方向のみならず、コロを回転させる圧力となる。コロ21
の大きさで遊星2速、3速ギアの有効直径が決まる。コロ31の大き
さで遊星1速ギアの有効直径が決まる。
【００１０】
遊星1〜5速ギアを小型にしても、コロのスラスト断面積（伝達圧力
面積）さえ確保すれば、伝達トルクは変わらない。シンクロナイザー
ハブ26,36は出力軸40にスプラインを介して結合している。コロ1
の破壊応力を計算する必要があり、
（コロの圧力）を（コロの直径）X(歯長さ)＝面積で割る。これが鉄
材の許容応力を十分下回らねばならない。コロの許容応力が許すなら
、コロの直径を小さくした方が入力ギアも小さく出来る事となる。
【００１１】
当然剪断面積、摩擦面積を2倍にすると耐-剪断力を2倍にする事と
なる。これらの効果により、ギアの有効径を小さくできる。
（図18を見ながら）本発明の2速カウント歯車46の山型歯がコロ
22を押し出し、コロ22の面圧が遊星2速ギア13の山型歯を押し回転
力となる。ここの山型歯はインボリュート歯車の歯元より、はるかに
面積が大きい。これは剪断破壊―耐力を大きく上げる。本発明はギア
伝達にコロ1，21、31と言うインサート接続材を挿入して、製作す
ると、外形の大きさが1/2ほどで真に合う事となり、当然価格が1/2
近く安くなる。
【００１２】
２）の説明、図10、4を見て）遊星2速ギア13,遊星,3速ギア14は
シンクロナイザーハブ26側に半径が減少する様に傾斜しており、
シンクロナイザーコーン13a,14aはシンクロナイザーリング27
,28と斜めに接触する構造としている。
これはシンクロナイザーリング27,28のリング内径斜面27a,28aと
摩擦面を共有しており、この摩擦によってシンクロナイザー装置と
なって回転調整を行い、コロ挿入接続が安易となる機構を持っている。
【００１３】
（図4、12を見て））遊星4速ギア15のシンクロナイザーハブ6側
に半径が減少する様に傾斜しており、シンクロナイザーコーン15a
と斜めに接触する構造としている。これはシンクロナイザーリング
8のリング内径斜面8aと摩擦面を共有しており、この摩擦によって
シンクロナイザー装置となって回転調整を行い、コロ挿入接続が安易
となる機構を持っている。
コロ1、21,22,31,32の先端は鋭角になっている為に全周に、
一度に相手遊星1〜4速ギアの鋭角側に挿入される為に、強度的
に全周に配置されたコロに均当に回転力が伝わり、接続される。
【００１４】
３）の説明（図10を見ながら）入力軸17の回転は本発明のコロ21a
,21b,21c・・を遊星3速ギア14の有効回転径上に嵌装、具備した
シンクロナイザースリーブ25を2速フオーク溝25aに外接した
フオーク71で前進、変速シフトすると、コロ21が遊星3速ギア
14とカウント歯車45間を接続し、出力回転を伝える。コロ21が
クラッチ接続の役目をなすし、ギア選択も同時に出来る。
【００１５】
（図9を見ながら）入力軸17の回転は本発明のコロ22a,22b,22c・
を遊星2速ギア13の有効回転径上に嵌装、具備したシンクロナ
イザースリーブ25、を2速フオーク溝25aに外接したフオーク71
が後進、変速シフトされると、コロ22が遊星2速ギア13とカウ
ント歯車46間を接続し、出力回転を伝える。
コロ22がクラッチの役目をなすし、ギア選択も同時に出来る。
本発明はインサート式クラッチ、コロと富士山型ギアを除くと
一般的ミッションであるが、インサート式コロが1〜4段まで全
てに存在する為、十分なソフトを作れば、ほぼ全自動変速の運転
が容易に出来るんである。
【００１６】
４）の説明、図3,24を見て）全自動で変速する為に、操縦者の手
でコントロールユニット108のコンピユータユニット89の指図
からパワーユニット109へ伝達され、クラッチピストン84、ク
ラッチロッド85を動かし、クラッチでエンジン伝達を切る、そし
て電磁スイッチでフオーク70、71、72シンクロナイザースリーブ
5、25,35を動かし変速シフトする。本発明は電磁スイッチ90,91,
92を３セット使用しているが、１セットの電磁スイッチで前−
中立―後の３段偕の変速を可能としている。
【実施例】
【００１７】
図3が全体スケルトン図であり、これらが入力から出力迄の回転
を制御する。基本的にコントロールユニットによる単純電気制御
である。本発明の変速機構は（図10を見て）コロ1、21、22,
31,32が遊星1、2、3、4、5速ギアとカウント歯車43、44、45
46、47を挿入接続し回転伝達する事である。
【００１８】
フオーク70、71、72、シンクロナイザスリーブ5、25、35が前−
中―後と3段階にスライド移動して、コロ1、22,32,33が挿入接続し
回転伝達する事である。ここで当然コロに切断応力、摩擦応力が
集中する事となる、コロを支える（図10を見て）ブッシュ57、57
及びシンクロナイザスリーブ25、はかなりの強度、大きさを持ては
いるが、図面の都合で小さく描いてある。
【００１９】
更にエンジンの回転トルクは強大であるが、コロを24個全周に配置
し同時に挿入される為にトルクも24箇所に分散されるが、ギアと
ギアの回転トルクは１２個の接触コロとカウント歯車によって伝達さ
れる。これらの行為は一度に行われる、その為に衝撃も伴う事となる。
（図16を見て）シンクロナイザハブ26、の外側はシンクロハブ外溝
20、内側はシンクロハブ内溝19が存在し前後にスライドするが、回転
は伝達する構造とする。
【００２０】
シンクロナイザハブ26の外側に在るシンクロナイザスリーブ25に
前、中、後とストッパ穴62a62b,62cが一直線上に存在している（全
周に3列設ける）（図19を見て）シンクロナイザハブ36の外側は
シンクロハブ外溝30、内側はシンクロハブ内溝29が存在し前後に
スライドするが、回転は伝達する構造とする。シンクロナイザハブ
36の外側に在るシンクロナイザスリーブ35に前、中、後とストッ
パ穴62d,62e,62fが一直線上に存在している（全周に3列設ける）。
【００２１】
そのシンクロナイザスリーブ25、35の内側に玉収容穴63が空いてお
り,中には玉64とスプリング61が収容され、それにより玉64が押し
出す形と成っている。玉64がシンクロナイザハブ26、36のストッ
パ穴62a、62b,62c前（図6）中（図7）後（図9）は（3速、中立、
2速）に静止して、回転伝動する構造とする。
【００２２】
玉64の固定作用によりシンクロナイザスリーブ25、35が、シンク
ロナイザハブ26、36の外側で前、中、後と停止するが、コロが
遊星3速ギア14に、接続するか、無接続（中立）とするか、コロが
遊星2速ギア13に接続するか、の選択がフオーク71、電磁スイッチ
91によって動く構造となっている。（図16、19,21を見ながら）
フオーク71、の右先端はフオークベアリング69a、69bが存在、
反対側左先端にフオークベアリング69c,69dが円周方向に回転可
能に装備されている。
【００２３】
これらは変速シフトした時にフオーク70、71、72とシンクロナイ
ザスリーブ、フオーク溝25a,35aとの摩擦が大きく成らない様に
ベアリング69a,69b,69c,69dを装備してある。（図1を見ながら）
前進５段後進1段である、左側が入力軸17であり入力軸17→
アイドル歯車39→ベアリングコロ41→入力歯車43→カウンターギ
ア軸18→ここから
【００２４】
（１速伝達）1速カウント歯車47→（コロ31a,b）→遊星1速ギア
12→1速シンクロナイザスリーブ35
→１速シンクロナイザハブ36→出力軸40
（２速伝達）２速カウント歯車46→（コロ22a,b）→遊星2速ギア
13→2速シンクロナイザスリーブ25
→２速シンクロナイザハブ26→出力軸40
（３速伝達）３速カウント歯車45→（コロ21a,b）→遊星3速ギア14
→２速シンクロナイザスリーブ25→
２速シンクロナイザハブ26→出力軸40
（４速伝達）４速カウント歯車44→（コロ1a,1b）→遊星4速ギア
15→４速シンクロナイザスリーブ5→
４速シンクロナイザハブ6→出力軸40
（５速、直結）入力軸17→5速歯車16→４速シンクナイザロスリーブ5
→４速シンクロナイザハブ6→出力軸40
（バック伝達）Rカウント歯車48→ベアリングコロ59a,b→
バック歯車50→（コロ32a,32b,c）→Rギア11→
1速シンクロナイ歯車ザスリーブ35→１速シンクロナイザハブ
36→出力軸40
【００２５】
遊星1速〜4速ギア12,13,14,15の歯車数は徐々に歯数が少なくなる
し、内側にニードルベアリング51,52,53,54が存在し、自由回転可能な
構造となっている。5速は直結であり、４速シンクナイザロスリーブ5
→４速シンクロナイザハブ6→出力軸40に関しては従来の一般シンク
ロナイザー装置を使った物である。（図12見ながら）入力軸17の外側
にアイドル歯車39が装備されて、更にその外側にベアリングコロ41
がコロ保持板42で円周上に多数存在している。
【００２６】
全てのベアリングコロ41の前、後部をコロ保持板42、に支持され
回転出来る様にされており、ベアリングコロが外れ無い構造である。
常にアイドル歯車39にコロ41a,41b・・が同じ歯車についたまま回転
している。4速シンクロナイザースリーブ5は後部を除いて従来の
シンクロナイザー装置であり、シンクロナイザースリーブ5が前後
移動する事でドッグ歯15a,16bと接続、断続を左右する。前進、接続
すれば出力軸40と直結となる。
【００２７】
ここで2速、3速の切り替えを説明する。（図6〜12を見ながら）
フオーク71を前進させると、コロ21a,21b,がシンクロナイザー
リング27を押し出し、遊星3速ギア14のシンクロナイザーコーン
14aの摩擦面にシンクロナイザーリング27の摩擦面が接触する事
で、両部品が同調してコロ21a,21b,が挿入され遊星3速ギア14と
3速カウント歯車45が連結される。
【００２８】
コロ21a,21b,・・の先端は鋭角に尖って挿入し易くなっており、
遊星3速ギア14の先端はドッグ歯14a,（上面から見ると図11）
三角に尖っている、更に3速カウント歯車45の先端も（図11）
三角に尖っており、コロ21a,21bの先端は挿入し易くなっている。
遊星ギアもカウント歯車も全周にわたり先端が三角に尖っており、
互いが挿入し易く形成されている。
【００２９】
（図9を見ながら）フオーク71を後進させると、コロ22a,22b,・・
がシンクロナイザーリング28を押し出し、遊星2速ギア13の
シンクロナイザーコーン13aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する
事で、両部品が同調してコロ22a,22b,・・が挿入され遊星2速ギア
13と2速カウント歯車46が連結される。
シンクロナイザーコーン13aの後端部は先細りの傾斜しており摩擦
面がある。シンクロナイザーコーン13aの摩擦面はシンクロナイザ
ーリング28の内面と摩擦する事で速度同調作用をなし、コロ22 a,22b
,・・が挿入し易くなっている。
【００３０】
ここで1速、後進の切り替えを説明する。（図4、5を見ながら）
フオーク72を前進させると、コロ31a,31b・・がシンクロナイザ
ーリング37を押し出し、遊星1速ギア12のシンクロナイザーコ
ーン12aの摩擦面にシンクロナイザーリング37の摩擦面が接触
する。両部品が同調して同じ回転数になった所で、コロ31a,31b,
・・が挿入され、遊星1速ギア12と1速カウント歯車47が連結
される。コロ31aはインサート部品となり遊星1速ギア12と1速
カウント歯車47の両者間、歯車に噛み込む事となる。
【００３１】
（図4,19,20を見ながら）フオーク72を後進させると、コロ32a,
32b,がシンクロナイザーリング38を押し出し、バック歯車11のシン
クロナイザーコーン11aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、
両部品が同調して同じ回転数になった所で、コロ32a,32b・・が挿入
されバック歯車11とRカウント歯車48が連結される。
これはRカウント歯車48→ベアリングコロ59a,50b→
バック歯車50→コロ32a,32b,・・→Rギア11→1速シンクロ
ナイザスリーブ35→１速シンクロナイザハブ36→出力軸40
を伝達回転させる。
【００３２】
コロ32a,32b,・・の先端は鋭角に尖って挿入し易くなっており、遊星
1速ギア12の先端はドッグ歯12a,となっている、更に1速カウント
歯車47の先端も鋭角に尖っており、コロ32a,32b・・の先端は挿入し
易くなっている。両者間、歯車にコロが噛み込む事となる。
【００３３】
ここで4速、5速（直結）の切り替えを説明する。（図4、12を見なが
ら）フオーク70を前進させると、シンクロナイザーハブ5がシンクロ
ナイザーリング7を押し出し、5速（クラッチ）歯車16のシンクロナイ
ザーコーン16aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、両部品が同
調して4速シンクロナイザースリーブ5が挿入され、5速歯車16とが
連結され直結となる。シンクロナイザーキー2はシンクロナイザースリ
ーブ5を固定する役をなす。
【００３４】
（図4、12を見ながら）フオーク70を後進させると、コロ1a,1b,・が
シンクロナイザーリング8を押し出し、遊星4速ギア15のシンクロナ
イザーコーン15aの摩擦面にリングの摩擦面が接触する事で、両部品
が同調してコロ1a,1b,・が挿入され両者間、歯車に噛み込む事で遊星
4速ギア15と4速カウント歯車44が連結される。
【００３５】
これら全ての変速シフト操作はいずれもアクセルを閉塞状態にして、
クラッチを切る事で変速シフト操作ができる装置を装備しないと変
速でき無い。アクセルロッドにリターン装置を挿入してアクセルを
閉塞状態にして使用する。いずれも全自動変速にするなら、絶対条
件にするべきで、その他の条件にスピード計による急減速、急加速
を制限し、アブノーマルな操作を禁止して、正規な手動変速を真似
る様に、コンピユータ89に条件付ける。
【００３６】
（図1を見ながら）クラッチピストン84、クラッチロッド85がク
ラッチシャフト83を動かしクラッチを切断し、変速可能となる。
本実施例ではクラッチピストン84、は空気圧を使用している。
（図22を見ながら）自動変速で難しいのは、最大アクセルの時に、
変速シフトをする事である。手動変速の場合は十分最大回転に達し
てから、全開アクセルを踏んだままで、アクセルを閉塞してから、
変速シフトをする事である。
【００３７】
本発明はコントロールーユニット108のアクセルとパワーユニットの
アクセルを引き離してあり、コントロールーユニットのアクセルを踏
んだまま、パワーユニットのアクセルをゼロとし変速シフトを行い、
再びアクセルを踏んだ事とする。自動変速ではあるが、機械とソフト
で、手動変速の手順で変速する。足でクラッチペタルを踏んでクラッ
チの開閉を行う代わりに、パワーユニットからの司令でクラッチピス
トン84の開閉を行う。
【００３８】
手変速の代わりに電磁スイッチ90,91,92が行う。電磁スイッチは
（図22を見て）前、中、後と３か所に固定位置が存在し、ボール78
がシフトロッド80のロッド溝74a,74b,74cにバネ79の力で停止さ
れる構造とする。
【００３９】
（図19、21を見ながら）フオーク70,71,72の先端にフオークベア
リング69a,69b、69c,69dが入力軸に垂直に装着されている、これは
シンクロナイザースリーブ35が前後にスライドする為に、自身の回転
を伝え無くする為である、かなりの回転摩擦が前後に存在するが、全
てのフオーク70,71,72の先端にフオークベアリング69a,69b,69c,69d
が2組ずつ回転可能に装着されている。
【００４０】
フオーク70,71,72を前後に動かす変速シフトは、重要なのだが、その
他の自動車はエンジンの回転を基礎にした油圧ポンプ圧による変速が
ほとんどであるが、本発明では電気、電磁スイッチ90,91,92は電気
コイル107が鉄心93,94,95を動かしフオーク70,71,72、シンクロナ
イザースリーブ5,25,35が同時移動する。
【００４１】
（図5、21,22を見て）電磁スイッチ90,91,92は内部のコイル107に
よって、鉄心93,94,95を動かす構造となっており、原動力は本体電
源による物で、当然電線が本体電源よりコントロールーユニット、
パワーユニットを経て、電磁スイッチ90,91,92に通じている。
（図21、22見て）電磁スイッチはブラッケト98、取付け部88a,88b、
88cにボルトで固定されている。
【００４２】
鉄心108の外側に離れて、囲む形でコイル107が巻き付いている、
コイルは本体より通電、電磁スイッチへのON,OFFはコントロー
ルユニットに制御されている。通電すると、コイルの巻く方向でフ
レミング法則により鉄心が前に動くが、通電を停止するとリターン
スプリング105が作用し、もとに戻る。
【００４３】
逆通電すると、コイルの巻く方向でフレミング法則により鉄心が
後ろへ動き、通電を停止するとリターンスプリング106が作用し
、もとの中立に戻る。
これらの鉄心94の前-中立-後移動はそのまま、フオーク71が前-
中立-後に移動する事となり、これは3速-中立-2速へとつながる。
【００４４】
図21より）鉄心93の前-中立-後移動はそのまま、フオーク70、2
速シンクロナイザスリーブ25が前-中立-後に移動する事となり、こ
れは5速-中立-4速へとつながる。鉄心95の前-中立-後移動はその
まま、フオーク72、１速シンクロナイザスリーブ35が前-中立-後に
移動する事となり、これは1速-中立-バックへとつながる。
【００４５】
パワーユニット109からコイル107に通電すると、フレミング右手法則
により鉄心94が前に動くが電気を断つと、リターンスプリング105の力で後
ろへ戻る。逆通電をするとコイルのフレミング法則で鉄心が後に動くが、
電気を断つと、リターンスプリング106の力で前へ戻る。これはコイルが
１セットで鉄心を前-中立-後の３段にフオークを移動させられる。
図22を見て）フオーク端部71aのシフトロッド80の摩擦部に
ロッド溝74a、74b、74cが設けてあり、前-中立-後の３段にフオーク
を移動、停止させられる。
【００４６】
バネ79、ボール78が設けてあり、ロッド溝74a,74b,74cの３か所で停止
できる。他のフオーク端部70a,72aも同様に、バネ79、ボール78、
ロッド溝74a,74b,74cが設けてあり3箇所ｘ３か所で９か所の停止
位置が設定できる。1〜５速とバックギアの位置が決定できる。
【００４７】
電磁スイッチ90,91,92の特徴は操作性が良く、確実性が良い。コ
イル107の力で鉄心108を押し出すが、電気を逆転通電すると、
コイル107の力で鉄心108を引き戻す、これは押す-中立-引く
（前-中立-後）の３か所が選択出来る
【００４８】
いずれも一直線に装着されて、装着し易く出来ているし、ブラケッ
ト98には取付部88a,88b,88cが電磁スイッチ90,91,92を固定して
、鉄心ロッド93,94,95がナット96,97によって、各フ―オク70,71,
72の場所に接続する。電磁スイッチ90,91,92は変速機の内部に収納
した方がよいが、大きさしだいでは、外部に設置する事も考える。
【００４９】
図23を見て、アクセル開閉度（%）、スピード(Km/H)を縦軸、時間
(分)を横軸にしたグラフを示す。横軸のクラッチを開いた時間ｔは1秒
程度である。単純増速運転時をしめす。B-104はブレーキを使用、
103は変速シフトした事を示す。アクセル踏んだ状態でエンジン回転
が一定値になると、アクセル閉塞-クラッチ断列-シフトアップを行う。
アクセル閉塞にはコンピユターユニット89で微分回路を経てシフト
アップを行う。
【００５０】
更にアクセルを少し踏んだ状態でエンジン回転が予定値になると、
アクセル閉塞-クラッチ断列-シフトダウンを行う、システムを設定し
ておく。アクセル開閉度で、増速、減速、の変速シフトを自動操作
される。又ブレーキを急に踏んで急減速した時などもクラッチ断列-
シフトダウンを行い、再発進、加速も考慮されねばならない。
【００５１】
このシステムでは、アクセルの開閉度と、スピード計で全ての、
変速シフト状況が決まる。アクセルペタルとエンジンのアクセル
とは直結では無く、変速シフト時は、当然エンジンアクセルは閉じ
る状態が設定されている。ここで発進時は半クラッチ状態が設定出
来る様にスピード計と兼ね合いを考慮して置く。
【００５２】
更に変速位置確認センサーがシンクロナイザースリーブが1-R,2-3,4
-5の3箇所に、中立を含め3X3=9個存在する。この現在の変速位置と
スピード、アクセル開度で早めに変速するか、遅めに変速するか、
Dタイプ、Sタイプの２通りのシステムを考慮するが、Sタイプの
変速シフトする点は、当然高回転で変速される。
【００５３】
電磁スイッチ90,91,92の即応性は本発明の良い点である。電磁スイッ
チの応答性とクラッチの断続性が良いと、ほとんど大したショック
も無く、変速できる。コイルの力は巻き数で決定される為、多少大
きくなるが、まとまれば収納できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明実施例の中心縦断面図
【図２】図１の外観拡大図
【図３】本発明の全体スケルトン図
【図４】図１の中心部拡大図
【図５】図４の上面図
【図６】図４のA部の拡大図
【図７】図６のニュートラル時の中心縦断面図
【図８】図７のニュートラル時の外観図
【図９】図６の2速ギア接続時の縦断面図
【図１０】図４のB部拡大図
【図１１】図１０のJ矢視の外周図
【図１２】図４のC部拡大図
【図１３】図１２（図4）のD矢視断面図
【図１４】図１２（図4）のE矢視断面図
【図１５】図６（図4）のF矢視断面図
【図１６】図７（図4）のG矢視断面図
【図１７】図９（図4）のH矢視断面図
【図１８】図１７のK部拡大図
【図１９】図４のL矢視断面図
【図２０】図４のバックギア接続時M矢視断面図
【図２１】図５の電磁スイッチ、フオークの上面図
【図２２】電磁スイッチの中央断面図
【図２３】上部はアクセル開閉度―時間の関連図下部は速度ー時間の関連図
【図２４】変速機システム図
【符号の説明】
【００５５】
1a,1b,1c・・コロ 2・シンクロナイザーキー
3a,3b・・スプリング 4・・・
5・４速シンクロナイザスリーブ 5a・４速フオーク溝
6・４速シンクロナイザーハブ 7・シンクロナイザーリング
8・シンクロナイザーリング 8a・・リング内径斜面
9・シンクロハブ内溝 10・シンクロハブ外溝
11・・バック歯車 12・遊星1速ギア
12a・シンクロナイザーコーン 12b・・ドッグ歯
13・遊星2速ギア 13a・シンクロナイザーコーン
13b・・ドッグ歯 14・遊星3速ギア
14a・・シンクロナイザーコーン 14b・・・ドッグ歯
15・・遊星4速ギア 15a・シンクロナイザーコーン
15b・・ドッグ歯 16・5速（クラッチ）歯車
16a・シンクロナイザーコーン 16 b・・ドッグ歯
17・・・入力軸 18・・カウンターギア軸
19・シンクロハブ内溝 20・シンクロハブ外溝
21a,21b・コロ 22a,22b・コロ
23a,23b・スプライン溝 24a,24b・・スプライン溝
25・２速シンクロナイザスリーブ25a・２速フオーク溝
26・２速シンクロナイザハブ
【００５６】
27・シンクロナイザーリング 27a・・リング内径斜面
28・シンクロナイザーリング 28a・・リング内径斜面
29・シンクロハブ内溝 30・シンクロハブ外溝
31a,31b,31c・・コロ 32a,32b,32c・・コロ
33a,33b・・スプライン溝 34a,・・スプライン溝
35・１速シンクロナイザスリーブ 35a・１速フオーク溝
36・１速シンクロナイザハブ37・シンクロナイザーリング
37a・・リング内径斜面 38・シンクロナイザーリング
38a・・リング内径斜面 39・・アイドル歯車
40・・・出力軸 41・・ベアリングコロ
42・・コロ保持板 43・・入力歯車
44・４速カウント歯車 45・３速カウント歯車
46・２速カウント歯車 47・１速カウント歯車
48・Rカウント歯車 49・・バックギア軸
50・・バック歯車 51・ニードルベアリング
【００５７】
52・・ニードルベアリング 53・ニードルベアリング
54・・ニードルベアリング 55・ニードルベアリング
56・・ニードルベアリング 57a,57b・・ブッシュ
58・・Cリング 59・・ベアリングコロ
60・・コロ保持板 61・・スプリング
62a,62b,62c,62d,62e,62f・ストッパ穴
63・・玉収容穴 64・玉 65・ベアリング
66・ベアリング 67・・ベアリング
68・ベアリング69a,69b,69c,69d・フオークベアリング
70・・・フオーク 70a・・フオーク端部
71・・・フオーク 71a・・フオーク端部
72・・・フオーク 72a・・フオーク端部
73・シンクロナイザーコーン74a,74b,74c・ロッド溝
75a,75b・ロッド溝 76・Cリング77・スプリング
78・・ボール 79・・バネ 80・シフトロッド
【００５８】
81・・シフトレバー 82・・クラッチ
83・・クラッチシャフト 84・クラッチピストン
85・・クラッチロッド 86・・油圧配管
87・・操作動力 88a,88b,88c・取付部
89・コンピユーターユニット 90・電磁スイッチ
91・・電磁スイッチ 92・・電磁スイッチ
93・・鉄心 94・・鉄心
95・・鉄心 96・・ナット 97・・ナット
98・ブラケット 99・・電線 100・・レバー
101・レバー 102・レバー 103・・ギア変更
104・・ブレーキ使用 105・・リタンスプリング
106・リタンスプリング 107・・コイル
108・コントロールユニット109・・パワーユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速装置で、出力軸40にスプラインを介し外接したシンクロハブ
26、その外側にスプラインを介しシンクロスリーブ25があり、その
外側のフオーク溝25aに接したフオーク71が前へ変速シフトされる
と、遊星3速ギア14の有効直径上に嵌装した少なくとも1個
以上のコロ21a,21b,・が挿入され、遊星3速ギア14とカウンター
歯車45が接続される機能を持ち、同様にフオーク71が後へ変速
シフトされると、遊星2速ギア13の有効直径上に嵌装した少なくと
も1個以上のコロ22a、22b・が挿入され、遊星2速ギア13とカウ
ンター歯車46が接続回転するベアリングギア変速機
【請求項２】
上記変速装置のフオーク71、シンクロスリーブ25を前へ変速シ
フトすると、コロ21a,21b・が、シンクロナイザーリング27に接
触、押し付ける事により、シンクロナイザーコーン14aと摩擦を発
生させ、回転数を同調させギア接続が安易となるし、フオーク71、
シンクロスリーブ25を後へ変速シフトされると、コロ22a,22b・が
シンクロナイザーリング28に接触、押し付ける事により、シンクロ
ナイザーコーン13aと摩擦を発生させ、回転数を同調させギア接続が
安易となる事を特微とする請求項1項記載のベアリングギア変速機
【請求項３】
前記記載のシンクロナイザースリーブ25の内側に玉収容穴63、スプリ
ング61と玉64を収容しシンクロナイザ-ハブ26の外側にストパ
穴62a,62b,62cを軸方向一直線上に設けその穴に玉64が接触固定
出来る物とし、フオーク71、シンクロスリーブ25を変速シフトし
て、シンクロナイザ-ハブ26の中央にシフトされると、玉64がスッ
トパ穴62bに固定され、コロ21a,21b・・が遊星3速ギア14と接続
し無い、更にコロ22a,22b・・が遊星2速ギア13に接続し無い、中
立の状態がある請求項第1項記載のベアリングギア変速機
【請求項４】
前記記載の電磁スイッチ90,91,92は内部にコイル107a,107b,107c
その中を貫通する鉄心93,94,95を設け、パワーユニット109から
の通電と、コイルのフレミング法則により、正方向通電して鉄心
93が前進、その後電気を遮断し リタンスプリング105で中立に
戻る、逆方向通電し後進、その後電気を遮断し リタンスプリング
106で中立に戻る、鉄心を前-中立-後に移動させる事で、鉄心にナッ
ト接続したフオーク70が5段-断-4段と変速する、同様に鉄心94に
ナット接続したフオーク71が3段-断-2段と変速する、鉄心95に
ナット接続したフオーク72が1段-断-バックと変速が可能である事
を特微とする請求項第1項記載のベアリングギア変速機
【請求項１】
変速装置で、出力軸40にスプラインを介し外接したシンクロハブ
26、その外側にスプラインを介しシンクロスリーブ25があり、その
外側のフオーク溝25aに接したフオーク71が前へ変速シフトされる
と、遊星3速ギア14の有効直径上に嵌装した少なくとも1個
以上のコロ21a,21b,・が挿入され、遊星3速ギア14とカウンター
歯車45が接続される機能を持ち、同様にフオーク71が後へ変速
シフトされると、遊星2速ギア13の有効直径上に嵌装した少なくと
も1個以上のコロ22a、22b・が挿入され、遊星2速ギア13とカウ
ンター歯車46が接続回転するベアリングギア変速機
【請求項２】
上記変速装置のフオーク71、シンクロスリーブ25を前へ変速シ
フトすると、コロ21a,21b・が、シンクロナイザーリング27に接
触、押し付ける事により、シンクロナイザーコーン14aと摩擦を発
生させ、回転数を同調させギア接続が安易となるし、フオーク71、
シンクロスリーブ25を後へ変速シフトされると、コロ22a,22b・が
シンクロナイザーリング28に接触、押し付ける事により、シンクロ
ナイザーコーン13aと摩擦を発生させ、回転数を同調させギア接続が
安易となる事を特微とする請求項1項記載のベアリングギア変速機
【請求項３】
前記記載のシンクロナイザースリーブ25の内側に玉収容穴63、スプリ
ング61と玉64を収容しシンクロナイザ-ハブ26の外側にストパ
穴62a,62b,62cを軸方向一直線上に設けその穴に玉64が接触固定
出来る物とし、フオーク71、シンクロスリーブ25を変速シフトし
て、シンクロナイザ-ハブ26の中央にシフトされると、玉64がスッ
トパ穴62bに固定され、コロ21a,21b・・が遊星3速ギア14と接続
し無い、更にコロ22a,22b・・が遊星2速ギア13に接続し無い、中
立の状態がある請求項第1項記載のベアリングギア変速機
【請求項４】
前記記載の電磁スイッチ90,91,92は内部にコイル107a,107b,107c
その中を貫通する鉄心93,94,95を設け、パワーユニット109から
の通電と、コイルのフレミング法則により、正方向通電して鉄心
93が前進、その後電気を遮断し リタンスプリング105で中立に
戻る、逆方向通電し後進、その後電気を遮断し リタンスプリング
106で中立に戻る、鉄心を前-中立-後に移動させる事で、鉄心にナッ
ト接続したフオーク70が5段-断-4段と変速する、同様に鉄心94に
ナット接続したフオーク71が3段-断-2段と変速する、鉄心95に
ナット接続したフオーク72が1段-断-バックと変速が可能である事
を特微とする請求項第1項記載のベアリングギア変速機
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−４０６７２（Ｐ２０１３−４０６７２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９４８７（Ｐ２０１１−１７９４８７）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５９４２０４８７１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（５９４２０４８７１）
【Ｆターム（参考）】
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