JP2000329159A - シンクロナイザリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シンクロメッシュ機構のギヤ鳴りを防止する。 【解決手段】 シンクロナイザリング２１は、ピースギ
ヤのコーン面に外装されるコーン部６と該コーン部６の
外周面に形成された外歯２２とから構成され、外歯２２
の一方の歯形端面に形成されたリング側チャンファ歯２
３にカット面２５を形成し、スリーブ側チャンファ歯の
エッジ部に対しカット面２５が退避することにより、チ
ャンファ面２６等の角度の減少を防止してギヤ鳴りを対
策する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同期噛み合い式変
速機に用いられるシンクロナイザリングに関し、特に、
ギヤ鳴りを低減したものである。

【０００２】

【従来の技術】シンクロメッシュ機構を採用する変速機
は、回転軸に空転状態で装着されたサードギヤ、セカン
ドギヤ、ローギヤ等の遊転ギヤの一つに、回転軸と同回
転するクラッチハブとスプライン等で嵌合したスリーブ
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
ザリングを介して遊転ギヤに摩擦力を付与し、遊転ギヤ
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ギヤとを同期
状態で噛合わせるものである。

【０００３】図９は上記シンクロメッシュ機構を示した
ものであり、シンクロメッシュ機構は、スリーブ１とシ
ンクロナイザリング２（以下、リングという）とを主要
素として構成されている。リング２は、図略された回転
軸上の遊転ギヤ３（以下、ピースギヤという）のコーン
面５と同回転軸上のクラッチハブ４に嵌合されたスリー
ブ１との間に介装されている。リング２は、図１０に拡
大して示すように、コーン部６と該コーン部６の外周面
に形成され歯すじ方向に対し交差した二面からなるチャ
ンファ歯８（以下、リング側チャンファ歯という）をも
つ外歯９とからなる。

【０００４】スリーブ１は、スプライン嵌合等によりク
ラッチハブ４の外周に軸方向に移動自在に噛合する内周
スプライン７が形成されるとともに、外周には図外のシ
フトフォークと係合する周溝１１が形成されている。ス
リーブ１の内周スプライン７の端部には、リング側チャ
ンファ歯８に対向したチャンファ歯１０（以下、スリー
ブ側チャンファ歯という）が形成されている。

【０００５】なお、ピースギヤ３の外周にも、リング側
チャンファ８と同じ向きでスリーブ側チャンファ歯１０
に対向したギヤ側チャンファ歯１２をもつ外歯１３が形
成されている。外歯１３もスリーブ１の内周スプライン
７とスプライン嵌合等の噛合形態によりスリーブ１を軸
方向に移動自在としている。上記シンクロメッシュ機構
では、シフトフォークを介してスリーブ１にＸ方向の操
作力が加えられると、スリーブ１がＸ方向に移動してリ
ング２をピースギヤ３のコーン面５に押付ける。

【０００６】リング２とスリーブ１の相対回転差により
図１１に示すように、スリーブ側チャンファ歯１０の片
面（チャンファ面）１０ｂとリング側チャンファ歯９の
片面（チャンファ面）が当接し、スリーブ１はリング２
に軸方向力Ｆｘと押分け力Ｆｓを与える。軸方向力Ｆｘ
は、リング２をコーン面５に押付ける力の成分であり、
図１３に示すコーントルクＴｃと比例する。押分け力Ｆ
ｓはリング２を周方向に回動させるトルクである。Ｆｘ
とＦｓの合力Ｆｏは、リング側チャンファ歯８の片面に
対し直角の方向に作用する。

【０００７】同期がギヤ鳴り無く行われるためには、図
１３に示すように、コーントルクＴｃが押分けトルクＦ
ｓより常に大きいことが必要である。スリーブ側チャン
ファ歯１０は、同期の完了まで図１１に示す状態でリン
グ２を押圧しており、同期の完了後、更に軸方向Ｘに移
動し（押分け）、ギヤ側チャンファ歯１２と嵌合して変
速が完結する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のシン
クロナイザリングは、リング側チャンファ歯８の先端角
２θｒが、スリーブ側チャンファ歯１０の先端角２θｓ
より小さく設定されている（θｓ＞θｒ）ため、スリー
ブ側チャンファ歯１０とリング側チャンファ歯８とが同
期過程で噛合した状態は、図１１に示すように、スリー
ブ側チャンファ歯１０の稜線部１０ｆと反対側のエッジ
部１０ｅがリング側チャンファ歯８の片面に当接した形
態となる。そして、リング２に作用する力Ｆｏの力点Ｐ
は、エッジ部１０ｅとなる。

【０００９】このようにリング側チャンファ歯８の片面
に対しスリーブ側チャンファ歯１０のエッジ部１０ｅが
当接すると、焼入鋼製のスリーブ１に対し銅合金製又は
焼結金属製のリング２は、図１２に示すように、リング
側チャンファ歯８の片面（斜線部分）がエッジ部１０ｅ
によって摩耗させるという問題がある。そして、リング
２のチャンファ面の摩耗が進むと、図１２に示すよう
に、リング側チャンファ歯８の先端角２θｒが減少し、
θｒ≫Ａという極めて鋭角な先端角Ａをもつ稜線部８ｆ
が形成されてしまう。鋭角の稜線部８ｆにスリーブ側チ
ャンファ歯１０のエッジ部１０ｅが当接した状態でリン
グ２を押圧すると、図１１と図１２とを比較してわかる
ように、押分け力Ｆｓが摩耗が生じていないときより大
きくなる。押分け力Ｆｓが小さくなると、図１３に示す
同期時のボーク比Ｔｃ／Ｔｓ＞１（ギヤ鳴きが発生しな
い条件）以上が成立しなくなり、リング２をコーン面５
に押付ける力が不足して同期がとれなくなり、ギヤ鳴り
を誘発してしまう。コーントルクＴｃは、シフトフォー
クからのシフト操作力Ｆ、コーン面５とリング２との摩
擦係数、リング径及びコーン角で決るほぼ一定の力であ
り、押分けトルクと反対方向に発生する。

【００１０】なお、図１１に示すスリーブ側チャンファ
歯１０は、スプライン７の中心よりオフセットされた位
置に稜線部１０ｆを形成し、歯すじ方向に長い片面１０
ａと歯すじ方向に短い片面１０ｂとなっており、この長
い片面１０ａと短い片面１０ｂの関係により、スリーブ
１がリング２を越えた後、ピースギヤ３のギヤ側チャン
ファ歯１２とのチャンファ面と当る確率を下げることに
より２段入り確率を下げている。

【００１１】そして、上記問題は、前記稜線部位置がオ
フセットされたスリーブ側チャンファ歯１０だけに生じ
るものではない。スリーブ側チャンファ歯１０の稜線部
位置がスプラインの中心に設けられていてもそのエッジ
部によって同様の問題が生じる。本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、リング側チャンファ歯の先端角
の減少を防止できるシンクロナイザリングを提供するこ
とを解決すべき課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者等はシンクロメッシュ機構の同期押分け動作を
詳細に検討し、マニュアル変速機における変速操作時の
シフト操作力に対向する荷重が、リングがコーン面に押
付けられている同期状態の初期にピークを迎えることを
考慮し、このピーク時にスリーブ側チャンファ歯のエッ
ジ部がリング側チャンファ歯の稜線部に当接しないよう
にする構成を見出し本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明のシンクロナイザリング
は、遊転ギヤのコーン面に外装されるコーン部と、該コ
ーン部の外周面に形成されスリーブの内周スプラインと
軸方向に移動自在に噛合する外歯と、該外歯の歯形端面
に形成された歯すじ方向に斜めに交差した二面からなる
チャンファ歯とをもち、シフト操作力によって軸方向に
移動される該スリーブが該内周スプラインと該チャンフ
ァ歯とが噛合して該スリーブと該遊転ギヤとの相対回転
差を無くした同期状態から該内周スプラインが該外歯を
通過して該遊転ギヤに噛合う押分け状態を経て該スリー
ブと該遊転ギヤとを同期噛合いさせるシンクロナイザリ
ングにおいて、該外歯の該チャンファ歯は、該同期状態
の初期において該二面の稜線部が該内周スプラインの歯
形端面のエッジ部に対し退避する曲面あるいは一つのカ
ット面若しくは少なくとも二面からなる凹溝にて形成さ
れていることを特徴とするするものである。

【００１４】

【作用】本発明のシンクロナイザリングにおいては、シ
フトが開始され、スリーブが軸方向に移動してスリーブ
の内周スプラインとリング外歯のチャンファ歯とが噛合
した同期状態の初期には、リングのチャンファ歯は、ス
リーブの内周スプラインのエッジ部を回避してスリーブ
側チャンファ歯とリング側のチャンファ歯とのチャンフ
ァ面同士を当接（面接触あるいは線接触）させることが
できる。スリーブ側チャンファ歯とリングのチャンファ
歯とが噛合した初期には、シフト操作力に対する荷重が
ピークを呈するので、同時期にスリーブ側チャンファ歯
のエッジ部を回避してスリーブとリングのチャンファ面
同士が当接することにより、スリーブ側チャンファ歯の
エッジ部によるリングのチャンファ歯の角度の減少を防
止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のシンクロナイザリングに
おいて、スリーブ側チャンファ歯のエッジ部を回避して
スリーブ側チャンファ歯の片面をリング側のチャンファ
歯をの稜線部に当接させない形態には、リング側チャン
ファ歯の稜線部を、通常のアールより大きなアールとす
る曲面形状としたり、カット面としたり、少なくとも二
面からなる凹溝とすることが好ましい。

【００１６】スリーブ側チャンファ歯のエッジ部をリン
グ側チャンファ歯の稜線部に当接させない更に好ましい
形態には、上記カット面や凹溝がスリーブの内周スプラ
インの圧力角に合わされた部分をもつことが好ましい。
これにより、リング側チャンファ歯の歯元側から歯末側
まで稜線部全体の摩耗を回避できる。また、上記カット
面や凹溝は、外歯の中心線よりオフセットされた位置に
稜線部をもつチャンファ歯に形成することができる。こ
のオフセット位置は、スリーブ側チャンファ歯の稜線部
位置のオフセットと対応してずらすことが好ましい。す
なわち、稜線部位置がオフセットされたスリーブ側チャ
ンファ歯の場合、リングも稜線部位置をオフセットした
リング側チャンファ歯とし、このオフセットされた稜線
部位置にカット面や凹溝を形成する。この場合、リング
側チャンファ歯の両チャンファ面は、オフセット側のチ
ャンファ面を歯すじ方向に短い面とし、反対側を歯すじ
方向に長い面とする。そして、ダウンシフト時とアップ
シフト時とで、リング側チャンファ歯の歯すじ方向に長
い面にスリーブ側チャンファ歯の歯すじ方向に短い面が
当接し、リング側チャンファ歯の歯すじ方向に短い面に
スリーブ側チャンファ歯の歯すじ方向に長い面が当接す
るように使い分けることが、シフト性能を良好とする。

【００１７】

【実施例】以下に本発明のシンクロナイザリングを実施
例を示す図面に基づいて更に詳細に説明する。 第一実施例 図１は第一実施例のシンクロナイザリングを部分的に示
す斜視図であり、図２は同期時のリング側チャンファ歯
にスリーブ側チャンファ歯が噛合した状態を示す動作説
明図である。

【００１８】第一実施例のシンクロナイザリング２１
は、図１に示すように、ピースギヤ３のコーン面５（図
９参照）に外装されるコーン部６と該コーン部６の外周
面に形成された外歯２２とから構成され、外歯２２の一
方の歯形端面に形成されたリング側チャンファ歯２３に
以下の様なカット面２５を形成したものである。外歯２
２は、スプライン状の歯面２０、２０（図２）に対し歯
すじ方向に斜めに交差した二面からなるリング側チャン
ファ歯２３をもつ。

【００１９】リング側チャンファ歯２３は、図２に示す
ように稜線部位置がオフセットされたスリーブ側チャン
ファ歯１０に対面して突状となる稜線部位置がオフセッ
トされている。このリング側チャンファ歯２３の稜線部
２４はリング半径方向のカット面２５によってカットさ
れており、リング側チャンファ歯２３は、一方に歯すじ
方向に短いチャンファ面２７と、他方に歯すじ方向に長
いチャンファ面２６とをもつ。

【００２０】なお、図２に示すように、稜線部位置がオ
フセットされたスリーブ側チャンファ歯１０は、歯すじ
方向に短いリング側のチャンファ面２７に対面して歯す
じ方向に長いチャンファ面１０１と、リング側チャンフ
ァ歯２３の歯すじ方向に長いチャンファ面２６に対面し
て歯すじ方向に短いチャンファ面１０２とをもつ。第一
実施例のシンクロナイザリング２１によれば、稜線部位
置がオフセットされたスリーブ側チャンファ歯１０が同
期時に噛合する時、最もシフト操作力に対する荷重がピ
ークとなる同期初期の状態において、図２に示すよう
に、リング側チャンファ歯２３のカット面２５は、スリ
ーブ側チャンファ歯１０のエッジ部１０ｅに対し退避し
ており、同エッジ部１０ｅはチャンファ面２６と当接し
ない。このため、チャンファ面２６のチャンファ角θｒ
は長期的に維持され、ボーク比１以上が保たれギヤ鳴り
を防止することができる。また、同期が完了してスリー
ブ１が押し分け領域に入っても、その時のシフト操作力
Ｆに対する荷重はピークから低下しているため、チャン
ファ角θｒのチャンファ面２６の摩耗に与える影響は極
めて少なくできる。

【００２１】また、図示しないが、リング側チャンファ
歯２３の歯すじ方向に短いチャンファ面２７にスリーブ
側チャンファ歯１０の歯すじ方向に長いチャンファ面１
０１が当接する場合、同チャンファ面１０１側のエッジ
部１０ｅ１がチャンファ面２７に当接する時期にはシフ
ト操作力に対する荷重がピークを過ぎているため、チャ
ンファ面２７が摩耗される程度は比較的少なく、問題と
なるものでない。しかし、この場合も、エッジ部１０ｅ
１に対してカット面２５は退避している。

【００２２】第二実施例 図３及び図４は本発明の第二実施例のシンクロナイザリ
ング３１を示す。なお、図３ではコーン部６を省略てし
ある。この実施例のリング３１は、図３からわかるよう
に、第一実施例のカット面２５の代りに二面からなる凹
溝３２を形成したものである。この凹溝３２はリング３
４の半径方向に延びるものであり、凹溝３２のＶ字底部
位置３３は外歯２２の中心線位置と一致している。

【００２３】また、この実施例でも凹溝３２を形成する
前の外歯２２は、チャンファ歯２３の稜線部２４を中心
に対しオフセットしてあり、歯すじ方向に短いチャンフ
ァ面２７と歯すじ方向に長いチャンファ面２６とをも
つ。第二実施例のシンクロナイザリング３１において
も、スリーブ側チャンファ歯１０のエッジ部１０ｅ、１
０ｅ１に対し凹溝３２により退避でき、チャンファ面２
６、２７のチャンファ角２θｒの減少を防止することが
できる。

【００２４】第三実施例 図５及び図６は本発明の第三実施例のシンクロナイザリ
ング４１を示す。この実施例のリング４１は、図５に示
すように、第一実施例のカット面２５の代りに曲面４２
としたものである。曲面４２のアールは、点線にて示す
従来のチャンファ歯８のアールより大きな値である。こ
のような曲面４２によっても図４に示すように、スリー
ブ側チャンファ歯１０のエッジ部１０ｅ、１０ｅ１に対
し曲面４２が退避し、チャンファ面２６、２７のチャン
ファ角２θｒの減少を防止することができる。

【００２５】第一、第二実施例の改良実施例 上記第一、第二実施例では、それぞれカット面２５及び
凹溝３２が半径方向に形成され、図７の斜線部にて示す
位置なる。しかし、このようなカット面２５あるいは凹
溝３２であると、スリーブ１の内周スプライン７が半径
線と圧力角αをもつ場合、同期状態において、内周スプ
ライン７のエッジ部１０ｅあるいは１０ｅ１は、例えば
歯先側がリング側チャンファ歯２３のチャンファ面２
６、２７と当接してしまい、リング側チャンファ歯２３
の歯元側のチャンファ角２θｒを減少させるおそれがあ
る。

【００２６】そこで、図８の斜線部に示すように、カッ
ト面２５あるいは凹溝３２は、内周スプライン７の圧力
角αと一致するように斜めに傾斜した傾斜部分３５を形
成することができる。この場合、傾斜部分３５は、歯す
じ方向に長いチャンファ面２６側に傾斜させる。このよ
うにカット面２５あるいは凹溝３２にスリーブ側内周ス
プライン７の圧力角αに合わせた傾斜部分３５を形成す
ることで、リング側チャンファ歯２３のチャンファ面２
６の先端角２θｒを、歯元側から歯末側まで減少させる
ことを防止できる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シン
クロメッシュ機構におけるシフト操作の繰返しによるリ
ングのチャンファ歯の先端角の減少を防止し、ギヤ鳴り
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のシンクロナイザリングを
示す部分斜視図である。

【図２】同期状態の初期の時のスリーブとリングの噛合
い状態を示す動作説明図である。

【図３】本発明の第二実施例のシンクロナイザリングを
示す部分斜視図である。

【図４】第二実施例の噛合い状態を示す動作説明図であ
る。

【図５】本発明の第三実施例のシンクロナイザリングを
示す部分斜視図である。

【図６】第三実施例の噛合い状態を示す動作説明図であ
る。

【図７】軸方向から見たリング側チャンファ歯とスリー
ブ側チャンファ歯の噛合い状態を示し、スリーブ側チャ
ンファ歯先側がカット面あるいは凹溝から外れている状
態を示す説明図である。

【図８】図７を改良し、スリーブ側チャンファ歯先側に
対してもカット面あるいは凹溝が退避している状態を示
す説明図である。

【図９】一般的なシンクロメッシュ機構の断面図であ
る。

【図１０】従来のシンクロナイザリングを示す部分斜視
図である。

【図１１】半径方向から見たリング側チャンファ歯とス
リーブ側チャンファ歯の噛合い状態を示す従来の動作説
明図である。

【図１２】リング側チャンファ歯の先端角が減少する様
子を示す動作説明図である。

【図１３】ギヤ鳴きが発生しない条件を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２１、３１、４１…シンクロナイザリング ２２…外歯、 ２３…リン
グ側チャンファ歯 ２５…カット面 ３２…凹溝 ４２…曲面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遊転ギヤのコーン面に外装されるコーン
   部と、該コーン部の外周面に形成されスリーブの内周ス
   プラインと軸方向に移動自在に噛合する外歯と、該外歯
   の歯形端面に形成された歯すじ方向に斜めに交差した二
   面からなるチャンファ歯とをもち、シフト操作力によっ
   て軸方向に移動される該スリーブが該内周スプラインと
   該チャンファ歯とが噛合して該スリーブと該遊転ギヤと
   の相対回転差を無くした同期状態から該内周スプライン
   が該外歯を通過して該遊転ギヤに噛合う押分け状態を経
   て該スリーブと該遊転ギヤとを同期噛合いさせるシンク
   ロナイザリングにおいて、 前記外歯の前記チャンファ歯は、前記同期状態の初期に
   おいて前記二面の稜線部が前記内周スプラインの歯形端
   面のエッジ部に対し退避する曲面あるいは一つのカット
   面若しくは少なくとも二面からなる凹溝にて形成されて
   いることを特徴とするシンクロナイザリング。
2. 【請求項２】 前記カット面若しくは凹溝は、前記スリ
   ーブの前記内周スプラインの圧力角に合わせて傾斜され
   た部分をもつ請求項１記載のシンクロナイザリング。