JP2005155672A - 変速機のシンクロ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】二段入り現象を低減するとともに、スリーブストローク短縮によるシフト荷重の低減及び省スペース化を図る。
【解決手段】変速装置のシンクロ機構であり、シンクロスリーブ８は長さの長い複数の第１スリーブスプライン２４と、長さの短い複数の第２スリーブスプライン２６を有しておりシンクロスリーブ８をドグギヤ１４方向に移動すると、第２スリーブスプライン２６に対し、第１スリーブスプライン２４が先行して移動する事で、先行する寸法だけスリーブストロークを短縮する事ができるだけではなく、二段入り現象も低減できる。また、シンクロスリーブ８のスライドストロークを短縮する事でシフトレバーのレバー比を大きくとることができ、シフト荷重を低減できる。シフト終了時にドグギヤ１４とシンクロスリーブ８の長さの短い第２スリーブスプライン２６との間にクリアランスがあるように設定されており、これによりギヤ抜けを防止する事ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動変速機（マニュアルトランスミッション）のシンクロ機構に関する。

一般的に手動変速機は複数段の変速ギヤ列を有しており、シフトレバーによって変速段を切り替えて各段のギヤを噛み合いさせることにより、エンジンの動力を走行条件に応じて変換して取り出し、車輪を駆動している。このような手動変速機においては、ギヤの噛み合い状態を切り替えて変速する際に、変速を迅速且つ容易に行うために、シンクロ機構を備えている。

シンクロ機構の一般的な作動原理は、シンクロスリーブがシンクロリング（シンクロナイザーリング）を押すことによって同期荷重を発生させ、差回転のあった変速ギヤとシンクロスリーブの回転を同期させる。その後、役割を終えたシンクロリングはシンクロスリーブによって掻き分けられる。

次に、シンクロスリーブはドグギヤ（クラッチギヤ）を掻き分けるのであるが、シンクロスリーブがすり抜けた後のシンクロリングは同期荷重を発生しないため、シンクロスリーブがドグギヤに接触する間に差回転が生じること（同期崩れ）がある。同期崩れが発生した場合、シンクロスリーブとドグギヤの緩衝により不快な振動が発生する。これを一般的に二段入り又は二段モーションという。

この二段入りを防止する技術として、例えば特許第２６５８５３９号公報に記載されているように、ドグスプラインのチャンファ形状を片チャンファ形状にする技術が知られている。

この特許公報に記載されたシンクロ機構によると、ドグスプラインのチャンファ形状を片チャンファ形状にすることにより、シンクロスリーブがシンクロリングを掻き分けてからドグギヤに接触するまでのタイミングを短縮し、二段入りのフィーリングを低減している。

特開平９−２１４２９号公報に記載されたシンクロ機構では、シンクロスリーブによるシンクロリングの掻き分けとドグギヤの掻き分けを最適化し、二段入りが発生しないような機構にするために調整環という新たな部品を追加している。しかし、この部品追加のためにコストアップになる。

特開平７−６３２２９号公報に記載されたシンクロ機構では、シンクロスリーブに段差を設けることにより、シンクロリングの掻き分けとドグギヤの掻き分けの設定を最適化している。しかし、シンクロスリーブの中央部分の径が小さくなっているため、生産性上効率が悪くコストアップになる。

特開２００３−２８１９４号公報に記載されたシンクロ機構では、シンクロリングに形成したスプライン（歯）を３ピッチとばして配列している。しかし、加速時又は減速時には、全歯ある場合と比較して1／３の歯数しか当たらないことになり、総歯数が少ない場合シンクロリングの歯（スプライン）の強度に問題がある。

特開平７−１９００９２号公報に記載されたシンクロ機構では、スリーブスプラインとドグスプラインのかかり方で軸方向（ストローク方向）に長くかかるスプライン（歯）と短くかかるスプライン（歯）が混在する。この場合、長くかかるスプラインは短くかかるスプラインに比べて剛性が低くなるため、短くかかるスプラインに力が集中し、ドグギヤが抜けやすくなる可能性がある。
特許第２６５８５３９号公報 特開平９−２１４２９号公報 特開平７−６３２２９号公報 特開２００３−２８１９４号公報 特開平７−１９００９２号公報

しかし、ドグスプラインの片チャンファ形状に代表される従来のシンクロ機構においては、シフトアップ時の二段入りの低減には効果があるが、スリーブストロークは短縮されないため、シフトレバーのシフト荷重の低減や省スペース化の効果はない。

よって、本発明の目的は、二段入りを低減できるとともにスリーブストローク短縮によるシフト荷重の低減及び省スペース化を達成可能な変速機のシンクロ機構を提供することである。

請求項１記載の発明によると、変速機のシンクロ機構であって、回転軸に固定されその外周に複数のハブスプラインの形成されたシンクロハブと、その内周に前記ハブスプラインに嵌合する複数の第１及び第２スリーブスプラインを有し、前記シンクロハブに回転不能且つ軸方向摺動可能に取り付けられたシンクロスリーブと、前記回転軸に相対回転可能に支持された変速ギヤと該変速ギヤの側面に固定されその外周に複数のドグスプラインが形成されたドグギヤと、前記シンクロスリーブと前記ドグギヤとの間に設けられその外周に複数のリングスプラインの形成されたシンクロリングと、前記第１スリーブスプラインの軸方向先端部に形成された、前記ドグスプライン掻き分けのための第１スリーブチャンファと、前記第２スリーブスプラインの軸方向先端部に形成された、前記シンクロリングと同期させるための第２スリーブチャンファと、前記ドグスプラインの軸方向先端部に形成された、前記第１スリーブチャンファと当接し得るドグスプラインチャンファと、前記リングスプラインの軸方向先端部に形成された、前記第２スリーブチャンファと当接し得るリングスプラインチャンファとを具備し、前記第１スリーブチャンファの先端は前記第２スリーブチャンファの先端よりも前記シンクロリング方向に向けて軸方向に所定距離突出しており、前記シンクロリングは前記第１スリーブチャンファと係合しない位置で前記第２スリーブチャンファと係合同期し、変速完了後、前記第２スリーブスプラインと前記ドグスプラインとの間にクリアランスがあるように設定されていることを特徴とする変速機のシンクロ機構が提供される。

請求項２記載の発明によると、第２スリーブスプラインがハブスプラインとの間にもクリアランスがあるように形成されている変速機のシンクロ機構が提供される。

請求項３記載の発明によると、第２スリーブチャンファは片面チャンファで、且つチャンファ面の向きが隣接する一対の第２スリーブスプラインで互い違いになるように形成されている。

そして、片面チャンファが形成された側の第２スリーブスプラインとドグスプラインの間にはクリアランスが設定されており、片面チャンファが形成されていない側の第２スリーブスプラインはドグスプラインに当接するように形成されている。

請求項１記載の発明によると、第１スリーブチャンファの先端がシンクロリングを掻き分ける第２スリーブチャンファの先端よりも先行しているため、第１スリーブスプラインがドグスプラインに早く噛み込むことができるので、スリーブストロークの短縮化を図ることができる。

スリーブストロークが短縮されることによって同一のシフトストロークにおけるシフトレバーのレバー比が大きくとれ、シフト荷重を低減できる。更に、第２スリーブスプラインとドグスプラインとの間にはクリアランスがあるように設定されているため、シンクロ負荷を低減することができ、このこともシフト荷重の低減に寄与する。

また、シンクロリングに当接してこれを掻き分ける第２スリーブチャンファより最初にドグスプラインに噛み込む第１スリーブチャンファが先行しているため、シンクロ同期後の同期崩れに起因する二段入り現象を低減できる効果も有する。

さらに、シフトストロークが短縮されることによって、シフト終了時のシンクロハブとシンクロスリーブのかかり代を減少させることなく、シンクロハブの幅を短縮することが可能となり、シンクロ機構の構成部品の幅を短縮することによってトランスミッション全長の短縮化を図ることができる。

請求項２記載の発明によると、第２スリーブスプラインをハブスプラインとの間にもクリアランスがあるように形成することにより、シンクロスリーブの製造方法が簡易化され、コストダウンにつながる。

請求項３記載の発明によると、片面チャンファが形成された側の第２スリーブスプラインとドグスプラインの間にクリアランスがあるように設定することにより、かかり代の短い第２スリーブスプラインでドグスプラインを駆動することがないため、変速完了後のギヤ抜け（スプライン抜け）を防止することができる。

図１を参照すると、本発明実施形態の変速機のシンクロ機構２の断面図が示されている。図２は図１のII−II線で断面した状態の各スプラインの平面視形状を模式図的に示す図である。シンクロ機構２は回転軸４に固定的に取り付けられたシンクロハブ６と、シンクロハブ６に回転不能且つ軸方向摺動可能に取り付けられたシンクロスリーブ８を含んでいる。

１０は変速ギヤであり、ニードルベヤリング１２を介して回転軸４に回転可能に取り付けられている。シンクロ機構２は更に、変速ギヤ１０に溶接等により固定されたドグギヤ（クラッチギヤ）１４と、シンクロスリーブ８とドグギヤ１４との間に設けられたシンクロリング（シンクロナイザーリング）１６を含んでいる。

シンクロリング１６は、シンクロスリーブ８のドグギヤ１４側の端部に、回転方向の遊びを適当に許容されながらシンクロスリーブ８と一体回転しうるように設けられており、シンクロスリーブ８がスライド駆動されてドグギヤ１４に結合する際にシンクロスリーブ８とドグギヤ１４の同期を仲介する。

図２に示すように、シンクロハブ６の外周には複数のハブスプライン（歯）２０が形成されている。一方、シンクロスリーブ８の内周には複数の第１スリーブスプライン（歯）２４，２４´と複数の第２スリーブスプライン（歯）２６が形成されている。

シンクロスリーブ８の第１及び第２スリーブスプライン２４，２６がシンクロハブ６のハブスプライン２０に嵌合することにより、シンクロスリーブ８はシンクロハブ６に対して回転不能且つ軸方向摺動可能に取り付けられる。

符号２２はシンクロハブ６に一体的に形成されたストッパーであり、シンクロスリーブ８が右方向に摺動したとき、長さの短い第１スリーブスプライン２４´がこのストッパー２２に当接することにより、シンクロスリーブ８のシンクロハブ６からの脱落が防止される。

図３に示すように、第１スリーブスプライン２４は一対のハブスプライン２０の間にほとんど隙間なく嵌合しているが、第２スリーブスプライン２６の一方の側面とハブスプライン２０との間には所定のクリアランス（ギャップ）２５が設けられている。

ドグギヤ１４の外周には複数のドグスプライン（歯）３２が形成されており、シンクロリング１６の外周には複数のリングスプライン３６が形成されている。第１スリーブスプライン２４の軸方向先端部にはドグスプライン３２掻き分けのための第１スリーブチャンファ２８が形成されている。第１スリーブチャンファ２８は左右対称の一対の傾斜面（チャンファ面）２８ａ，２８ｂからなる両面チャンファである。

第２スリーブスプライン２６の軸方向先端部にはシンクロリング１６と同期させるための第２スリーブチャンファ３０が形成されている。第２スリーブチャンファ３０は一つの傾斜面（チャンファ面）３０ａ又は３０ｂからなる片面チャンファである。

隣接する一対の第２スリーブスプライン２６において、第２スリーブチャンファ３０の傾斜面３０ａ，３０ｂの傾斜方向は互い違いになるように設定されている。第２スリーブチャンファ３０は、破線で示すように第１スリーブチャンファ２８と同一形状の第２スリーブスプライン２６の先端部を切り欠いて形成される。

第１スリーブチャンファ２８の先端は第２スリーブチャンファ３０の先端よりもシンクロリング１６方向に向けて軸方向に所定距離Ｓ１突出（先行）している。この突出量Ｓ１は約０．５ｍｍ程度である。

シンクロリング１６の外周に形成されたリングスプライン３６の軸方向先端部には、第２スリーブチャンファ３０と当接可能なリングスプラインチャンファ３８が形成されている。リングスプラインチャンファ３８は、左右対称の一対の傾斜面（チャンファ面）３８ａ，３８ｂからなる両面チャンファである。

同様に、ドグギヤ１４の外周に形成されたドグスプライン３２の軸方向先端部には第１スリーブチャンファ２８と当接可能なドグスプラインチャンファ３４が形成されている。ドグスプラインチャンファ３４は、左右対称の一対の傾斜面（チャンファ面）３４ａ，３４ｂからなる両面チャンファである。図３において、Ｓ２はシンクロスリーブ８のストローク量であり、約７．７ｍｍである。

図４を参照すると、シンクロスリーブ８の内周に形成された第１スリーブスプライン２４及び第２スリーブスプライン２６の配列の一例が示されている。第２スリーブスプライン２６については、第２スリーブチャンファ３０の傾斜面３０ａ，３０ｂの傾斜の方向が異なる一対の第２スリーブスプライン２６がスプライン対２６Ａとして隣接して配置されており、このスプライン対２６Ａが合計１２個円周方向に配置されている。

図５を参照して、第２スリーブスプライン２６の逃がし形状について説明する。本実施形態では、第２スリーブスプライン２６とドグスプライン３２及びハブスプライン２０との間にそれぞれクリアランスＣ１，Ｃ２が設けられており、Ｃ１及びＣ２とも約０．２〜０．３ｍｍ程度である。

このように第２スリーブスプライン２６をドグスプライン３２及びハブスプライン２０の双方から逃がすことにより、シンクロスリーブ８の製造が容易となり、コストダウンとなる。

しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ドグスプライン３２に短くかかる第２スリーブスプライン２６をドグスプライン３２から逃がすことにより、不完全なかかり代となる第２スリーブスプライン２６には動力伝達をさせないようにするのが一つの特徴であるため、第２スリーブスプライン２６とハブスプライン２０との間にはクリアランスを必ずしも設ける必要はない。

図６はシンクロスリーブ８が完全に左方向に摺動した状態（インギア終了状態）を示しており、このとき「ａ」は約２．４ｍｍ、「ｂ」は約１．５ｍｍである。このようにドグスプライン３２に短くかかる第２スリーブスプライン２６をドグスプライン３２から逃がして動力伝達させないように設定することにより、ギヤ抜けを効果的に防止することができる。

次に、図１及び図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本実施形態のシンクロ機構２の動作について説明する。図１及び図７（Ａ）は中立状態（ニュートラル状態）を示している。この中立状態からシフトアップ時の動作について説明する。シンクロスリーブ８及びシンクロハブリング１６は図７（Ａ）〜図７（Ｄ）で矢印Ｒ方向に回転しているものとする。

シンクロスリーブ８が中立状態からドグギヤ１４側に駆動されると、まず、環状スプリング１８によって、シンクロリング１６がドグギヤ１４側へ駆動されて、シンクロリングのテーパ面１６ａがドグギヤ１４のテーパ面１４ａと接触するようになる。

シンクロスリーブ８が移動するにしたがって、シンクロリング１６が押圧されて、シンクロリング１６のテーパ面１６ａがドグギヤ１４のテーパ面１４ａに強く圧接されるようになる。この圧接力が、シンクロリング１６をドグギヤ１４に回転同期させるシンクロ力として働く。

シフトアップ時には、シンクロリング１６がシンクロスリーブ８よりも先に加速されるので、シンクロリング１６のリングスプライン３６は、シンクロスリーブ８の第２スリーブスプライン２６に対して円周方向に先行する。

よって、シンクロスリーブ８がドグギヤ１４側へ更に移動すると、図７（Ｂ）に示すように、第２スリーブチャンファ３０の下向きの傾斜面３０ｂがリングチャンファ３８の上向きの傾斜面３８ａに当接して、シンクロスリーブ８がシンクロリング１６を押圧しながら、シンクロスリーブ８の第２スリーブスプライン２６はシンクロリング１６のリングスプライン３６に噛み込む。

このときには、シンクロリング１６がドグギヤ１４と同期回転するようになっているので、シンクロリング１６と一体回転するシンクロスリーブ８もドグギヤ１４と回転同期する。

このように、シンクロスリーブ８とドグギヤ１４が回転同期した時点で、シンクロスリーブ８の第１スリーブスプライン２４は第２スリーブスプライン２６よりも先行しているため、図７（Ｃ）に示すように、第１スリーブスプライン２４がドグスプライン３２に接触する。

さらに、シンクロスリーブ８が移動すると、第１スリーブチャンファ２８がドグスプラインチャンファ３４に当接した後、図７（Ｄ）に示すように第１及び第２スリーブスプライン２４、２６がドグスプライン３２に噛み込んで、シンクロスリーブ８とドグギヤ１４との結合が完了する。

図７（Ａ）〜図７（Ｄ）において、ａ線はシフト終了、ｂ線はシンクロスリーブ８がドグギヤ１４に接触、ｃ線はシンクロスリーブ８がシンクロリング１６に接触（ボーク）、ｅ線はニュートラル状態をそれぞれ示している。

本実施形態においては、第２スリーブスプライン２６のチャンファ３０が形成されていない側がドグスプライン３２に当接しているので、シンクロスリーブ８の駆動力は全ての第１スリーブスプライン２４及び一つおきの第２スリーブスプライン２６を介して、ドグギヤ１４に伝達される。

第２スリーブスプライン２６のチャンファ３０が形成されている側とドグスプライン３２との間にはギャップが形成されているので、かかり代の小さい第２スリーブスプライン２６を介しては動力伝達は行われず、ギヤ抜けを効果的に防止することができる。

本発明実施形態のシンクロ機構の断面図である。 図１のII-II線で断面した各スプラインの平面視形状を模式的に示す図である。 各スプラインに形成されたチャンファ形状を説明する図である。 シンクロスリーブの内周に形成された第１及び第２スリーブスプラインの配列の一例を示す図である。 第２スリーブスプラインとドグスプライン及びハブスプラインとの間のクリアランスを説明する図である。 第１及び第２スリーブスプラインとドグスプラインとの間のかかり代を説明する図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本発明実施形態のシンクロ機構の動作を説明する図である。

符号の説明

２ シンクロ機構
４ 回転軸
６ シンクロハブ
８ シンクロスリーブ
１０ 変速ギヤ
１４ ドグギヤ（クラッチギヤ）
１６ シンクロリング（シンクロナイザーリング）
２０ ハブスプライン
２４ 第１スリーブスプライン
２６ 第２スリーブスプライン
２８ 第１スリーブチャンファ
３０ 第２スリーブチャンファ
３２ ドグスプライン
３４ ドグスプラインチャンファ
３６ リングスプライン
３８ リングスプラインチャンファ

Claims (3)

1. 変速機のシンクロ機構であって、
   回転軸に固定されその外周に複数のハブスプラインの形成されたシンクロハブと、
   その内周に前記ハブスプラインに嵌合する複数の第１及び第２スリーブスプラインを有し、前記シンクロハブに回転不能且つ軸方向摺動可能に取り付けられたシンクロスリーブと、
   前記回転軸に相対回転可能に支持された変速ギヤと
   該変速ギヤの側面に固定されその外周に複数のドグスプラインが形成されたドグギヤと、
   前記シンクロスリーブと前記ドグギヤとの間に設けられその外周に複数のリングスプラインの形成されたシンクロリングと、
   前記第１スリーブスプラインの軸方向先端部に形成された、前記ドグスプライン掻き分けのための第１スリーブチャンファと、
   前記第２スリーブスプラインの軸方向先端部に形成された、前記シンクロリングと同期させるための第２スリーブチャンファと、
   前記ドグスプラインの軸方向先端部に形成された、前記第１スリーブチャンファと当接し得るドグスプラインチャンファと、
   前記リングスプラインの軸方向先端部に形成された、前記第２スリーブチャンファと当接し得るリングスプラインチャンファとを具備し、
   前記第１スリーブチャンファの先端は前記第２スリーブチャンファの先端よりも前記シンクロリング方向に向けて軸方向に所定距離突出しており、
   前記シンクロリングは前記第１スリーブチャンファと係合しない位置で前記第２スリーブチャンファと係合同期し、
   変速完了後、前記第２スリーブスプラインと前記ドグスプラインとの間にクリアランスがあるように設定されていることを特徴とする変速機のシンクロ機構。
2. 前記第２スリーブスプラインは前記ハブスプラインとの間にもクリアランスがあるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の変速機のシンクロ機構。
3. 前記第２スリーブチャンファは片面チャンファで、且つチャンファ面の向きが隣接する一対の第２スリーブチャンファで互い違いになるように形成されており、該片面チャンファが形成された側の前記第２スリーブスプラインと前記ドグスプラインの間には前記クリアランスが設定されており、該片面チャンファが形成されていない側の前記第２スリーブスプラインは前記ドグスプラインに当接することを特徴とする請求項１又は２記載の変速機のシンクロ機構。

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