JP2000240683A

JP2000240683A - 手動変速機

Info

Publication number: JP2000240683A
Application number: JP11042180A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Mizutani; 泰之水谷; Takaharu Takeshita; 敬治竹下
Original assignee: Aisin AI Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AI Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】スリーブが遊転歯車を押分ける力を低減し、
シフトを円滑に行えようにする。【解決手段】スリーブ１における内周スプライン３のチ
ャンファ歯４の歯元側Ｃと歯先側Ａのチャンファ角に差
を持たせ、シンクロナイザリング６の歯元側Ｂと接触し
た状態で噛合う歯先側Ａのチャンファ角αｓＡより遊転
歯車９の外歯（１０）の歯先側Ｄと接触した状態で噛合
う歯元側Ｃのチャンファ角αｓｃを小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スリーブが遊転歯
車と噛合う際の押分け力を低減するようにした手動変速
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロメッシュ機構を採用する手動変
速機は、回転軸に空転状態で装着されたサード歯車、セ
カンド歯車、ロー歯車等の遊転歯車の一つに、回転軸と
同回転するクラッチハブとスプライン嵌合したスリーブ
が軸方向に移動することにより、コーン状のシンクロナ
イザリング（以下、リングという）を介して摩擦力を付
与し、遊転歯車のスリーブに対する回転速度差を無くし
た状態でスリーブを更に軸方向に移動してスリーブと遊
転歯車とを噛合わせるものである。

【０００３】具体的に、スリーブ１は、図４及び図５に
示すように、外周に図外のシフトフォークが係合する周
溝２（図５）が形成され、内周にクラッチハブの外周ス
プライン（図示略）に嵌合する内周スプライン３が形成
されたリング状部材である。内周スプライン３の各歯の
端部には、図５に示すように、その歯形端面に向う歯す
じ方向に歯厚が小さくなり歯形端面の中央に稜線をもつ
チャンファ歯４（以下、スリーブ側チャンファ歯とい
う）が形成されている。なお、内周スプライン３の少な
くとも一方の端部は、チャンファ歯４に近づくにつれて
徐々に歯厚が大きくされた逆楔状の嵌合形歯５となって
いる。

【０００４】シンクロナイザリング６（以下、リングと
いう）は、図４及び図５に示すように、その外周面に内
周スプライン３と軸方向に噛合うドグ歯８をもち、内側
に内周コーン面（図示略）をもつコーン状のリング状部
材である。ドグ歯８は、スリーブ側チャンファ歯４に対
向したチャンファ歯７（リング側チャンファ歯という）
をもつ。

【０００５】遊転歯車９は、図４及び図５に示すよう
に、その外周面にスリーブ側チャンファ歯４と軸方向に
噛合うチャンファ歯１１（以下、ギヤ側チャンファ歯と
いう）をもち、かつ内周スプライン３の嵌合形歯５に対
向して逆楔状の嵌合形歯１０（外歯）が形成されてい
る。また、遊転歯車９には、スリーブ１の内周域に軸方
向に延びるコーン状のボス部分（図示略）があり、この
ボス部分にリング６がその内周コーン面を摩擦接触可能
に外装される。

【０００６】なお、遊転部材９は、カウンタ歯車に常時
噛合した本体歯車と該本体歯車と別体で該本体歯車にス
プライン嵌合されたリング状のピース歯車（クラッチ歯
車）とから構成される場合もある。この場合は、ピース
歯車にスリーブ１の内周スプライン３と嵌合する嵌合形
歯（外歯）が形成される。ここで、スリーブ側チャンフ
ァ歯４の二面のなす角、すなわちチャンファ角αｓは、
リング側チャンファ歯７の先端角αｒ及びギヤ側チャン
ファ歯１１の先端角αｐより大きく設定されている（α
ｓ＞αｒ＞αｐ）。この設定は、後述するようにスリー
ブ側チャンファ歯４の一方の面にリング側チャンファ歯
７の稜線部（先端）あるいはギヤ側チャンファ歯１１の
稜線部を受けた状態でスリーブ１がリング６及び遊転歯
車９を押すためである。

【０００７】上記変速機は、スリーブ１を軸方向Ｘ（図
４、図５参照）に移動させることにより行われ、この移
動過程は、シフト入れ領域、同期領域及び押分け領域に
分けて説明できる。シフト入れ領域は、リング６がスリ
ーブ側キーにより遊転歯車９のボス部分に押し付けられ
スリーブ側チャンファ歯４がリング側チャンファ歯７に
迎合する（接触寸前状態になる）までの領域であり、こ
の領域では、リング６と遊転歯車９との摩擦接触でリン
グ６及び遊転歯車９とスリーブ１との相対回転速度が小
さくなる。

【０００８】同期領域は、スリーブ側チャンファ歯４の
一面でリング側チャンファ歯７の稜線部を受け、スリー
ブ１が直接にリング６を軸方向に押す領域であり、これ
によりリング６と遊転歯車９との摩擦力は更に大きくな
り、遊転歯車９の回転速度をスリーブ１の回転速度と等
しくする。遊転歯車９とスリーブ１の回転速度が等しく
なると、スリーブ１はリング６を押分け（リング６を周
方向にずらし）、その内周スプライン３とリング６のド
グ歯８とが噛合い、同期が完了する。

【０００９】押分け領域は、スリーブ側チャンファ歯４
の一面でギヤ側チャンファ歯１１の稜線部を受け、スリ
ーブ１が軸方向Ｘに更に移動して遊転歯車９を押分け
る。これによってスリーブ１と遊転歯車９とが噛合い、
変速が完了する。変速の完了後は、内周スプライン３の
嵌合形歯５と遊転歯車９の嵌合形歯１０とが互いに嵌合
し、スリーブ３の抜けを防止する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記図４及び図５に示
すような変速機においては、スリーブ１を移動させるた
めの操作力は、リング６が遊転歯車９に押付けられてい
るときに増加して第１の増加域を迎え、さらにスリーブ
１と遊転歯車９とが噛合うときに再び増加して第２の増
加域を迎える。

【００１１】第１の増加域は、図６に示すように、スリ
ーブ１がリング６を押付ける（同期させる）力ｆ₁であ
る。図６に示すｆ₁は、スリーブ側チャンファ面に直角
の抗力として発生し、リング６を軸方向に遊転歯車９に
押付ける成分Ｆと、リング６を周方向に回転させる成分
ｆ₂に分解される。第２の増加域は、図７に示すよう
に、スリーブ１が遊転歯車９を押付ける力ｆ₁である。
図７に示すｆ₁は、スリーブ側チャンファ面に直角の抗
力として発生し、スリーブ１が軸方向に遊転歯車９を押
付ける成分Ｆと、遊転歯車９を周方向に回転させる成分
ｆ₂に分解される。

【００１２】上記操作力はできるだけ小さい方が、機構
的耐久性等の点で好ましい。図６及び図７によれば、ス
リーブ１に与える軸方向の操作力は、リング６及び遊転
歯車９を周方向に回転させる力ｆ₂の割合が大きくなる
方が小さくすることができる。この周方向に回転させる
力ｆ₂の割合を大きくするには、スリーブ側チャンファ
角αｓを小さくすればよい。

【００１３】しかし、スリーブ１がリング６を押付ける
力Ｆ（第１の増加域の力）は、リング６と遊転歯車９と
の間に大きな摩擦力を得るため一定値以上必要であり、
単純にスリーブ側チャンファ角αｓを小さくすることは
できない。上記第２の増加域での円滑なシフトを行うた
めの従来装置として、特開平５−２１５１５号公報に
は、特にシフトアップ時に、回転方向後側のスリーブ側
チャンファ面でギヤ側チャンファ歯の稜線部前側を確実
に受けるように、遊転歯車の嵌合形歯に回転方向前側に
向く片斜面チャンファを形成することが記載されてい
る。

【００１４】この従来の変速機では、スリーブの内周ス
プラインがリング外歯の回転方向前側を摺動して回転方
向後側のスリーブ側チャンファ面でギヤ側チャンファ歯
の片斜面チャンファを受ける。このとき、遊転歯車には
スリーブに対する相対的な回転方向に回転力が発生する
ので、操作力の第２の増加域を低減するものである。し
かしながら、上記公報に記載された従来の変速機では、
シフトダウン時には、遊転歯車のスリーブに対する相対
的な回転力がアップシフト時とは反対の方向に発生する
ので、片斜面チャンファの向きを逆にしなければならな
い。

【００１５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みな
されたもので、同期完了後の遊転歯車を押分ける軸方向
の操作力を、遊転歯車のスリーブに対する相対的な回転
方向に発生する回転力を利用することなく、小さくでき
るようにした手動変速機を提供することを解決すべき課
題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明の発明者等は種々検討を重ね、スリーブの内周スプ
ラインがリングのドグ歯と噛合うときの歯丈方向の位置
と、スリーブの内周スプラインが遊転歯車の外歯（嵌合
形歯）と噛合うときの歯丈方向の位置との違いに着目
し、スリーブのチャンファ歯の角αｓを歯元側と歯先側
で差をもたせることにより、第２の増加域における遊転
歯車の押分け力を低減できると考え、本発明を完成する
に至った。

【００１７】すなわち、本発明の手動変速機は、回転軸
と同回転するスリーブと、該回転軸上に遊転自在に装着
され該スリーブの内周スプラインと軸方向に摺動して噛
合い可能なドグ歯をもつ遊転歯車と、該遊転歯車と該ス
リーブとの間に介装され該スリーブの該内周スプライン
と軸方向に摺動して噛合い可能な外歯をもつシンクロナ
イザリングとを具備し、該スリーブの該内周スプライン
の歯形端部には、その歯先側が該シンクロナイザリング
の該ドグ歯の歯元側と接触した状態で該シンクロナイザ
リングを押分け、かつその歯元側が該遊転歯車の該外歯
の歯先側と接触した状態で該遊転歯車を押分けるチャン
ファ歯が形成された手動変速機において、該チャンファ
歯の歯元側のチャンファ角はその歯先側のチャンファ角
より小さくされていることを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の手動変速機は、スリーブの内周スプラ
インの歯形端部に形成されたチャンファ歯は、内周スプ
ラインの歯先側がシンクロナイザリングのドグ歯の歯元
側と接触した状態で該シンクロナイザリングを押分け、
かつ内周スプラインの歯元側が遊転歯車の外歯の歯先側
と接触した状態で該遊転歯車を押分ける。そして、チャ
ンファ角が、歯先側より歯元側が大きくされていること
により、歯先側でシンクロナイザリングを押分けるとき
は、軸方向の力の割合が大きくなり、シンクロナイザリ
ングと遊転歯車との間に十分な摩擦力を付与することが
できる。

【００１９】また、歯元側で遊転歯車を押すときは、周
方向の力の割合が大きくなり、リングを押すときより操
作力が小さくても、円滑に遊転歯車にリングを噛合わせ
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の手動変速機において、ス
リーブの内周スプラインにおけるチャンファ歯のチャン
ファ角とは、内周スプラインのピッチ平面（ピッチ円
筒）で切断したチャンファ歯同士のなす角である。上記
チャンファ歯をもつスリーブは、冷間鍛造により成形に
よって任意のチャンファ角のチャンファ歯をもつスリー
ブとして容易に製作することができる。

【００２１】遊転歯車は、本体歯車と該本体歯車と別体
で該本体歯車にスプライン嵌合されたリング状のピース
歯車（クラッチ歯車）とから構成してもよい。

【００２２】

【実施例】本発明の手動変速機を図面に示す実施例によ
り更に詳細に説明する。本発明の手動変速機の一実施例
は、図１及び図２に示すように、シフトフォークによっ
て軸方向Ｘに移動されるスリーブ１と、該スリーブ１と
軸方向に噛合い可能な遊転歯車９と、遊転歯車９とスリ
ーブ１との間に介装されたリング６とを具備する。これ
ら各要素は、スリーブ１のチャンファ歯４を除いて従来
と同様の構成である。

【００２３】すなわち、スリーブ１は、図２に示すよう
に、外周に図外のシフトフォークが係合する周溝２が形
成され、内周にクラッチハブの外周スプライン（図示
略）に嵌合する内周スプライン３が形成されたリング状
部材であり、内周スプライン３の歯形端部には以下に説
明するようなチャンファ歯４が形成されている。リング
６は、図１及び図２に示すように、その外周面に内周ス
プライン３のチャンファ歯４と対向し、従来通りのチャ
ンファ角αｒ（図１）、稜線角θｒ（図２）及び傾斜角
βｒが設定されるチャンファ歯７が形成されたドグ歯８
をもち、内側に内周コーン面（図示略）をもつ。

【００２４】遊転歯車９は、図１及び図２に示すよう
に、その外周面に内周スプライン３のチャンファ歯４と
対向し、従来通りのチャンファ角αｐ、（図１）、稜線
角θｐ（図２）及び傾斜角βｐが設定されるチャンファ
歯１１、１１が形成された逆楔状の嵌合形歯１０（外
歯）をもつ。また、上記スリーブ１、リング６及び遊転
歯車９の稜線角θ（ｓ,ｒ,ｐ）及び傾斜角βｓ,ｒ,ｐ）
は以下のような条件に設定されている。稜線角θとはチ
ャンファ歯の稜線と軸直角平面とのなす角、傾斜角とは
チャンファ歯の面の一点において半径線とチャンファ歯
の面とのなす角である。

【００２５】（１）スリーブ側チャンファ歯４の稜線角
θｓはリング側チャンファ歯７の稜線角θｒより小さい
こと：θｓ＜θｒ（２）スリーブ側チャンファ歯４の傾斜角βｓはリング
側チャンファ歯７の傾斜角βｒより小さいこと：βｓ＜
βｒ（３）スリーブ側チャンファ歯４の稜線角θｓは嵌合形
歯１０の稜線角θｐより大きいこと：θｓ＞θｐ（４）スリーブ側チャンファ歯４の傾斜角βｓは嵌合形
歯１０の傾斜角βｐより大きいこと：βｓ＞βｐ上記条件設定により、スリーブ１がリング６を押して噛
合うとき、内周スプライン３の歯先側Ａがドグ歯８の歯
元側Ｂに接触した状態で噛合い、スリーブ１が遊転歯車
９を押して噛合うとき、内周スプライン３の歯元側Ｃが
嵌合形歯１０の歯先側Ｄと接触した状態で噛合う。

【００２６】本実施例の構成の特色は、上記スリーブ１
のチャンファ歯４におけるチャンファ角αｓが、図２に
示すように歯先側Ａから歯元側Ｃに徐変していることで
ある。具体的には、チャンファ角αｓは、歯元側Ｃ（リ
ング６の大径側）のチャンファ角αｓｃが歯先側Ａ（リ
ング６の小径側）のチャンファ角αｓＡより小さくされ
ている（αｓＡ＞αｓＣ）。すなわち、チャンファ歯４
は歯元側Ｃの方が尖鋭になっている。

【００２７】上記構成により本実施例の手動歯車では、
例えばシフトアップ時、スリーブ１がリング６を押分け
るときは、図６に示すように、スリーブ側チャンファ歯
４の回転方向後側面歯先側でリング側チャンファ歯７の
稜線部前側を押す。このときは、歯先側チャンファ角α
ｓＡに応じた大きな軸方向の力Ｆをリング６に与えて、
リング６と遊転歯車９とに同期に必要な十分な摩擦力を
発生させることができる。

【００２８】スリーブ１が遊転歯車９を押分けるとき
は、図３に示すように、スリーブ側チャンファ歯４の回
転方向後側面歯元側でギヤ側チャンファ歯１１の稜線部
前側を押す。このときは、チャンファ角αｓが歯先側Ａ
より尖鋭となっていることで、図３及び図７を比較して
明らかなように、スリーブ側チャンファ面に直角な抗力
ｆ₁′が周方向に偏り、周方向の力ｆ₂の割合が大きくな
る。従って、スリーブ１に与える軸方向の力Ｆ′は小さ
くて済む。

【００２９】このように本実施例の変速機では、第２の
増加域に必要な操作力を低減することができる。上記実
施例の変速機においては、ダウンシフト時にスリーブ側
チャンファ歯の回転方向前側面歯元側でギヤ側チャンフ
ァ稜線部後側を押すが、この場合も操作力が低減される
ことは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の手動変速機に
おいては、スリーブのチャンファ角の設定により遊転歯
車の押分け力を低減でき、円滑なシフトフィーリングと
機構の耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のスリーブ、リング及び遊転歯車の配
置を示す構成図である。

【図２】図１に示すスリーブの内周スプライン、リン
グのドグ歯及び遊転歯車の外歯の各一つの歯部を示す説
明図である。

【図３】実施例の動作を示す説明図である。

【図４】従来のスリーブ、リング及び遊転歯車の配置
を示す構成図である。実施例の動作を示す説明図であ
る。

【図５】図４に示すスリーブの内周スプライン、リン
グのドグ歯及び遊転歯車の外歯の各一つの歯部を示す説
明図である。

【図６】本発明及び従来のリングを押分けるときの動
作を示す説明図である。

【図７】従来の遊転歯車を押分けるときの動作を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…スリーブ、３…内周スプライン、４、７、１１…チ
ャンファ歯、８…ドグ歯、９…遊転歯車、αｓ…従来の
チャンファ角、αｓＡ…小径側（歯先側）のチャンファ
角、αｓｃ…大径側（歯元側）のチャンファ角。

フロントページの続き (72)発明者竹下敬治愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3J028 EA22 EB35 EB67 GA02 GA10 HA28 HB06 HB09 3J056 AA12 BA04 BB15 BB21 CA03 CC03 DA02 GA05 GA12 GA13 3J067 AB01 BA01 EA05 FB61 GA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と同回転するスリーブと、該回転
軸上に遊転自在に装着され該スリーブの内周スプライン
と軸方向に摺動して噛合い可能なドグ歯をもつ遊転歯車
と、該遊転歯車と該スリーブとの間に介装され該スリー
ブの該内周スプラインと軸方向に摺動して噛合い可能な
外歯をもつシンクロナイザリングとを具備し、該スリーブの該内周スプラインの歯形端部には、その歯
先側が該シンクロナイザリングの該ドグ歯の歯元側と接
触した状態で該シンクロナイザリングを押分け、かつそ
の歯元側が該遊転歯車の該外歯の歯先側と接触した状態
で該遊転歯車を押分けるチャンファ歯が形成された手動
変速機において、前記チャンファ歯の歯元側のチャンファ角はその歯先側
のチャンファ角より小さくされていることを特徴とする
手動変速機。