JP2005113975A - 変速機用同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レバー部材を備え後進段ギヤ鳴り防止機能を有する同期装置において、高速走行での５速への変速操作力を軽くする。
【解決手段】ハブ１２とスリーブ２０および同期リング２２との間にレバー部材２４を設け、スリーブ２０が変速ギヤ１８へ向かって移動する際には同期リング２２のスプライン２２ｃを介して同期リング２２を変速ギヤ１８に押しつけて同期させ、スリーブ２０が変速ギヤ１８と逆の方向へ向かう場合はレバー部材２４の反転作用で同期リング２０を変速ギヤ１８に押しつけて同期させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用手動変速機の変速操作（ギヤ切り替え）時に、高速段の変速ギヤとは逆方向へ向かうスリーブの押圧力を、レバー部材による反転作用で同期リングに伝えることが可能な同期装置に関するものである。

一般的に前進５段の手動変速機にあって、操作レバーの変速ポジション（シフトパターン）において５速位置と同列の逆側位置に後進段がある場合、停車時における後進位置へのシフトの際に５速の変速ギヤと同期させてから後進ギヤを噛み合わせることで、不快なギヤ鳴りを防ぐようにしたものが実用に供されている。

実用化されている同期装置は、５速の変速ギヤに圧接可能な同期リングとハブとの間にレバー部材を設けて、後進段へのシフトの際に５速の変速ギヤとは反対の方向へ向かうスリーブの押圧力を、レバー部材による反転作用で同期リングに伝え、これを５速の変速ギヤに押しつけて同期させ、クラッチディスクの惰性による回転を止めてから後進ギヤを噛み合わせている。
このような簡単な構造で後進段への変速操作時にギヤ鳴りを防止できるので、変速機の製造コストを下げることに貢献している。

一方、レバー部材を用いる場合、５速の同期作用が終了するまでの間は同期リングの摩擦トルクでレバー部材が径方向外側へ押し広げられることによって、スリーブの進行を阻止するようになっている。
同期作用が終了すると同期リングの摩擦トルクによる阻止力がなくなるので、スリーブは内側のスプラインに形成した斜面により、レバー部材を径方向内側へ押し込みながら進行してシフト操作を完了させる。

この際に、回転に伴う遠心力の作用でレバー部材が径方向外側へ力を受けるため、同期作用の後にスリーブが進行するためには、遠心力にうち勝ってレバー部材を内側へ押し込む必要がある。
したがって、高速走行における５速への緩やかな操作（スローシフト）においては、同期作用に要する操作力より遠心力にうち勝つ力の方が大きい値になることがある。
特に、５速の同期装置が出力軸側に設けてある場合には、入力軸側に設けた場合より同期装置が高速回転するので、回転数の自乗に比例して増大する遠心力にうち勝つのに要する操作力が大きく、結果としてシフト操作を重く感じることになる。
特開平９−８９００２号公報

解決しようとする問題点は、５速等の高速段のシフト位置と後退のシフト位置が同じシフト列にある変速機用同期装置において、高速走行における上記高速段への緩やかな操作において、操作力が大きくなってしまう点である。

本発明は、５速等の高速段への操作における同期作用時にレバー部材がスリーブの進行を阻止する作用を不要にして、レバー部材は主として後進段への操作における反転作用および阻止作用に特化させることを最も主要な特徴とする。

本発明の変速機用同期装置は、５速等の高速段への操作において同期が終了するまでスリーブの進行を阻止する作用を、同期リングの外周に形成したスプラインのチャンファ面が行うため、スリーブ内側の５速等の高速段の斜面角を小さくすることで、同期作用終了後にレバー部材を内側へ押し込む力が小さくなり、５速等の高速段の同期装置が出力軸側に設けてある場合にあっても、高速回転における操作力が軽くなるという利点がある。

５速等の高速段への操作において、レバー部材に作用する遠心力の影響を小さくして操作力を軽くするという目的を、後進段への操作においてギヤ鳴りを防止する機能を損なわずに、最小限の変更で実現した。

図１は、本発明装置の１実施例の主要部の断面図であって、図２におけるＡ−Ａ線に相当する部分の断面である。図２は、図１における出力軸１０と５速ギヤ１８と５速ギヤ側の同期リング２２などを取り去って右側（５速ギヤ側）から見た外観図である。

また、図３の（ａ）は同期リングの外観であり、図１において左側から見たものである。さらに（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における同期リングの断面を示す。
そして、図４の（ａ）はレバー部材２４の外観であり、図１において左側から見たものである。さらに（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線におけるレバー部材の断面を示す。
また、図５にはスリーブ２０の断面を示す。

１０は出力軸であり、ハブ１２がスプライン１０ａおよびナット１４により出力軸１０に一体的に固定されている。
ハブ１２のボス１２ａと出力軸１０の鍔１０ｂとの間にはベアリング１６に支持された５速ギヤ１８が回転自在に設けられている。
５速ギヤ１８は図示しない入力軸と一体の５速駆動ギヤと噛み合っており、入力軸は図示しないクラッチディスクと一体になって回転する。
５速ギヤ１８には、クラッチギヤ１８ａが一体になっており、ハブ１２側には円錐面１８ｂが、その外周にはスプライン１８ｃが形成されている。

ハブ１２は、ボス１２ａの外側にフランジ部１２ｂが形成され、その外周にスプライン１２ｃが形成された環状部１２ｄを有し、環状部１２ｄからフランジ部１２ｂにかけて２カ所の切り欠き１２ｅが形成されている。なお、図２では切り欠き１２ｅの形状が破線で示してある。

ハブ１２の外側にはスリーブ２０が設けられ、スプライン２０ａがハブ１２のスプライン１２ｃと軸方向に摺動可能に嵌合している。このスプライン２０ａは５速への変速操作終了時には図１の右側へ移動して、５速ギヤ１８のクラッチギヤ１８ａに形成したスプライン１８ｃと噛み合う。
また、スプライン２０ａには、図５に示すように５速ギヤ１８側先端部にチャンファ面２０ｂ、２０ｃが形成され、内側の中央部に溝２０ｄが形成されるとともにその両側には高速段斜面２０ｅとリバース斜面２０ｆとが形成されている。

なお、図５の中央部にはスプライン２０ａを軸中心側から見た形状が描いてある。
そして、スリーブ２０の外周にはフォーク溝２０ｇが形成され、図示しないシフトフォークがフォーク溝２０ｇに嵌合して、スリーブ２０を図の左右へ移動させることができるようになっている。
すなわち、図１は中立状態にあるが、５速へ変速操作する場合は右側へ、後進段へ変速操作する場合には左側へ、それぞれ移動させるようになっている。

図3に示すように、５速ギヤ１８とハブ１２の間には同期リング２２があり、その内側には５速ギヤ１８の円錐面１８ｂに対応した摩擦面２２ａが形成され、ハブ１２側には２カ所の第１突起２２ｂが、外周にはスプライン２２ｃと２個ずつ２カ所の第２突起２２ｄが形成されており、さらにスプライン２２にはチャンファ面２２ｅ、２２ｆが形成されている。
また、第２突起２２ｄのハブ１２側は５速受圧面２２ｇが形成され、第１突起２２ｂの脇にはリバース受圧面２２ｈが形成されている。

また、図４に示すように、同期リング２２とハブ１２の間には２個のレバー部材２４が挟まれるように設けられている。
レバー部材２４は、中央部に頂部２４ａが形成されるとともに、両側に円弧形状の腕２４ｂ、２４ｃを有してしており、その中間部にリバース支点２４ｄ、２４ｅを形成するように斜面状の窪み２４ｆ、２４ｇが形成されている。

そして、レバー部材２４は、頂部２４ａがハブ１２の切り欠き１２ｅに係合するとともに、ハブ１２に対して径方向の移動と軸方向の移動および揺動が可能になっている。
レバー部材２４の内側にはすスプリング２６が設けられ、その拡張力でレバー部材２４を径方向外側へ押し広げている。
レバー部材２４が径方向外側にある場合は、図１のように頂部２４ａの外側がスリーブ２０の溝ｄに入り込んでいる。
また、レバー部材２４の５速ギヤ１８側は押圧面２４ｊを形成する。

前述の同期リング２２の第１突起２２ｂは、図２に破線で示すように２個のレバー部材２４の間に回転方向の隙間を有するように係合しており、第２突起２２ｄはハブ１２の切り欠き１２ｅに対して同じく回転方向の隙間を有するように係合している。
すなわち、同期リング２２はハブ１２およびレバー部材２４に対して若干の回転ができるようになっており、その量はハブ１２のスプライン１２ｃのピッチの約１／４であるが、２個のレバー部材２４間（Ｄ寸法）の隙間がやや大きく設定されている。
しかし、レバー部材２４が径方向内側に最も移動すると、図２のＤ寸法が小さくなって同期リング２２の回転可能範囲がほとんどなくなるようになっている。
なお、図２は、後述するように同期リング２２が回転して第２突起２２ｄがハブ１２の切り欠き１２ｅに接した状態で描いてある。

次に、図１に示した同期装置の作動を説明する。
はじめに、５速側位置へ変速操作する場合は、図示しないシフトフォークがスリーブ２０を５速ギヤ１８側（右側）へ移動させる。
すると、スリーブ２０の溝２０ｄに入り込んでいるレバー部材２４の頂部２４ａを高速段斜面２０ｅが右側へ押し、レバー部材２４はその押圧面２４ｊが同期リング２２の５速受圧面２２ｇを右側へ押圧する。

すなわち、レバー部材２４はスプリング２６による拡張力と、レバー部材２４自体に作用する遠心力とによって径方向外側へ押し広げられているため、高速段斜面２０ｅで押されると拡張力に応じた荷重で同期リング２２を押圧し、同期リング２２は摩擦面２２ａが５速ギヤ１８の円錐面１８ｂに押しつけられる。

このとき、出力軸１０と５速ギヤ１８との間に回転速度差があると、摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとの間に摩擦が生じて、同期リング２２がハブ１２に対して回転する。
すなわち、前述のように同期リング２２はハブ１２に対して若干の相対回転を許容されているので、第２突起２２ｄがハブ１２の切り欠き１２ｅに接するまで回転する。
このとき、第１突起２２ｂは２個のレバー部材２４間（Ｄ寸法）内でも相対回転するが、図２に示すようにまだ隙間を保っている。

スリーブ２０がさらに右側へ進行すると、レバー部材２４はスリーブ２０の高速段斜面２０ｅに押され、その分力がスプリング２６および遠心力による力にうち勝って、レバー部材２４を径方向内側へ移動させながら進む。
すると、スリーブ２０のチャンファ面２０ｃ、２０ｄのどちらかが同期リング２２のスプライン２２ｃのチャンファ面２２ｅ、３３ｆのどちらかに接する。
この、チャンファ面２０ｃ、２０ｄおよび２２ｅ、３３ｆ同士が当接するのとほぼ同時に、図２におけるＥ部の隙間が詰まって第１突起２２ｂが２個のレバー部材２４の端部に接するようにしてある。
以降、このチャンファ面２０ｃ、２０ｄおよび２２ｅ、３３ｆにおいてスリーブ２０が同期リング２２を直接押圧するようになる。

同期リング２２はスリーブ２０に直接押されて、摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとが強く圧接されて、両者間の摩擦力も大きくなり、これによって同期リング２２に作用する摩擦トルクが大きくなる。
この摩擦トルクがチャンファ面２０ｃ、２０ｄおよび２２ｅ、３３ｆにおいてスリーブ２０の進行を阻止する阻止力になる。

すなわち、両チャンファ面２０ｃ、２０ｄおよび２２ｅ、３３ｆの角度を適切に設定しておくと、スリーブ２０が強く押しても、それによる阻止力がうち勝つので、摩擦面２２ａおよび円錐面１８ｂ間において摩擦がある限り、スリーブ２０の進行がチャンファ面２２ｅ、３３ｆのどちらかによって阻止されることになる。

このように、スリーブ２０が同期リング２２を押し続け同期作用が促進すると、やがて摩擦面２２ａおよび円錐面１８ｂ間の摩擦により出力軸１０と５速ギヤ１８との回転数差がなくなる。つまり同期が終了することになる。
出力軸１０と５速ギヤ１８との回転速度差がなくなると、摩擦トルクがなくなるので阻止力も消滅して、スリーブ２０はチャンファ面２０ｃ、２０ｄで同期リング２２および５速ギヤ１８を若干回転させながら進行し、もはや回転差のなくなった５速ギヤ１８のスプライン１８ｃと噛み合って５速への変速操作が完了する。

次に、中立位置から後進段位置への変速操作について説明する。
通常、後進段位置への変速操作は車両が停止した状態で行われるので、出力軸１０の回転数は０である。
一方、図示しないクラッチを切った（解放した）場合でも、図示しないクラッチディスクおよび入力軸の惰性により、これと連動回転する５速ギヤ１８は回転しているので、そのまま図示しない後進ギヤを噛み合わせると不快なギヤ鳴りを起こすことになる。

この場合は、図示しないシフトフォークが、５速への変速操作とは逆に図１において左側へスリーブ２０を移動させる。すると、スリーブ２０のリバース斜面２０ｆがレバー部材２４の頂部２４ａを左側へ押して移動させ、レバー部材２４はリバース支点２４ｄ、２４ｅがハブ１２のフランジ部１２ｂに突き当たり、そこを支点として腕２２ｂ、２２ｃの端部が同期リング２２のリバース受圧面２２ｈを右側へ押圧する。

つまり、レバー部材２４はリバース支点２４ｄ、２４ｅを支点として反転作用で、スリーブ２０の進行方向とは逆の方向へ同期リング２２を押圧することになる。
ここでも、最初は、スプリング２６によってレバー部材２４が外側へ押し広げられている力の分力で同期リング２２を押圧する。

前述のように、出力軸１０が停止しており５速ギヤ１８が回転していると、５速ギヤ１８側へ押圧された同期リング２３は、摩擦面２２ａおよび円錐面１８ｂ間の摩擦によってハブ１２およびレバー部材２４に対して回転する。
ここでも、同期リング２２は第２突起２２ｄがハブ１２の切り欠き１２ｅに接するまで回転する。この段階では図２に示すように、第１突起２２ｂとレバー部材２４との間には隙間がある。

ここから、さらにスリーブ２０が左側へ移動すると、スリーブ２０のリバース斜面２０ｆがスプリング２６の拡張力にうち勝ってレバー部材２４を内側へ押し込みながら移動する。
すると、図２のＥ部側の隙間が詰まって、レバー部材２４の腕２４ｃの端部が同期リング２２の第１突起２２ｂに接するようになる。
同期リング２２は、摩擦面２２ａおよび円錐面１８ｂ間の摩擦トルクを受けているので、第１突起２２ｂは腕２４ｃが内側へ移動するのを阻止する。

すなわち、スリーブ２０のリバース斜面２０ｆの傾斜角を適切に設定しておけば、摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとの間に摩擦がある限り、レバー部材２４がスリーブ２０の左側への移動を阻止することになる。
このため、スリーブ２０はリバース斜面２０ｆでレバー部材２４の頂部を押し、その反転作用で同期リング２２は５速ギヤ１８側へ強力に押圧され続け、同期作用を行う。

これにより、同期が促進し５速ギヤ１８の回転が止まると摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとの間の摩擦が消滅して、スリーブ２０の移動を阻止する力がなくなり、スリーブ２０はリバース斜面２０ｆでレバー部材２４を内側へ押し込みながら進行し、これと連動する図示しない後進段ギヤを噛み合わせる。
すでに５速ギヤ１８とともに、図示しないクラッチディスクは停止しているので、後進段ギヤは不快なギヤ鳴りをせずに噛み合うことができる。

以上の説明でわかるように、スリーブ２０のリバース斜面２０ｆは前述の阻止作用をなすため傾斜角が大きくなっているが、高速段斜面２０ｅは阻止作用を受け持たないので傾斜角は小さくてもよい。
このため、高速走行において５速への変速操作を行う場合でも、遠心力に逆らってレバー部材２４を内側へ押し込む力は小さくて済むので、シフトレバーの操作力も軽くなり、遠心力の影響は小さくなる。

なお、同期リング２２がハブ１２に対して回転し第２突起２２ｄがハブ１２の切り欠き１２ｅに接したときに、第１突起２２ｂが２個のレバー部材２４との間で隙間を保つように設定したため、中立から５速位置に向けて素速い操作をした場合に、ギヤ鳴りを防ぐことができる。

すなわち、第１突起２２ｂと２個のレバー部材２４との間に隙間を設けない場合は、スリーブ２０のチャンファ面２０ｃ、２０ｄが同期リング２２のチャンファ面２２ｅ、２２ｆに当接する前に、高速段斜面２０ｅがレバー部材２４を内側へ押し込み始めるため、素速い操作において本来のチャンファ面２０ｃ、２０ｄ、２２ｅ、２２ｆ同士における阻止作用が成立する前にスリーブ２０が進行して、ギヤ鳴りを引き起こすことがある。

本発明の同期装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、摩擦面における摩擦係数を高めるために同期リングの摩擦面にネジや油溝を形成するなどの変更を加えた態様で実施することができる。
また、5速に限ることなく、その他の高速段においても適用できる。さらに、実施例とは逆に入力軸側に５速等の高速段の同期装置が設けることも可能である。

レバー部材に作用する遠心力が５速等の高速段への操作力に影響するのを小さくできるので、５速ギヤ等の高速段ギヤが高速回転するような構成の変速機等に適用することができる。

５速同期装置における要部の断面図である。（実施例１） ハブにセットしたレバー部材とスプリングの外観図である。 同期リングの外観および断面図である。 レバー部材の外観および断面図である。 スリーブの断面図である。

符号の説明

１０ 出力軸
１２ ハブ
１４ ナット
１６ ベアリング
１８ ５速ギヤ
２０ スリーブ
２２ 同期リング
２４ レバー部材
２６ スプリング

Claims (2)

1. 動力を伝える軸と、
   該軸に固定されるボス部から径方向外側に延ばしたフランジ部の外周に複数の切り欠きを形成したスプラインを有するハブと、
   内周に溝および高速段斜面とリバース斜面を有するスプラインが形成され、前記ハブの外周に前記スプラインの嵌合により軸方向に摺動可能に支持されたスリーブと、
   該スリーブが嵌合可能なスプラインおよび円錐面が前記ハブ側に一体的に設けられた変速ギヤと、
   該変速ギヤの前記円錐面に圧接可能な摩擦面が形成され、外周にチャンファ面を有するスプラインとハブ側に軸方向の第１突起とを設けられた同期リングと、
   前記スリーブと前記ハブおよび前記同期リングとの間に配置され、前記スリーブの軸方向の移動による押圧力を前記同期リングに伝達する複数のレバー部材とを備え、
   前記同期リングは、前記スリーブが前記変速ギヤへ向かって移動する際に、前記外周に形成したスプラインを介して前記スリーブの移動による押し力を受けて、前記摩擦面を前記変速ギヤに押しつけてこれと同期させ、
   前記レバー部材は、前記スリーブが前記変速ギヤと逆の方向へ向かう移動による押し力を反転させて前記同期リングに伝達し、前記摩擦面を前記変速ギヤに押しつけて両者を同期させることを特徴とする変速機用同期装置。
2. 前記同期リングに、前記ハブの前記切り欠き部分と回転方向に隙間を有して係合可能な第２突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の変速機用同期装置。
   

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