JP2005291490A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボークリングスプライン歯のピッチを変更することなくボークリングの割り出し量増大を図ることができると共に、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる変速機の同期装置を提供すること。
【解決手段】 カップリングスリーブ３の移動に伴って第１ボークリング６を押すことにより、カップリングスプライン歯３ａと第１ボークリングスプライン歯６ａのチャンファ同士が接触し、第１ボークリングコーン面６ｂと第１クラッチギヤコーン面７ｂとの間での摩擦トルクの発生により同期が開始される変速機の同期装置において、第１ボークリングスプライン歯６ａは、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、前記カップリングスプライン歯３ａは、カップリングスリーブ３と第１ボークリング６との中立状態で前記谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1の中間位置にのみ有する手段とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カップリングスリーブとボークリングとを備え、手動またはアクチュエータにより同期側に結合されたカップリングスリーブを移動させる変速時、回転同期作用により円滑な変速を達成する変速機の同期装置に関する。

従来、手動式歯車変速機の同期装置は、カップリングスプライン歯が同期用（短）と噛合用（長）とが交互に並び、カップリングスリーブとボークリング（＝シンクロナイザーリング）との中立状態において、同期用スプライン歯を一対の片チャンファによるボークリングスプライン歯の谷部に配置し、噛合用スプライン歯を一対の片チャンファによるボークリングスプライン歯の山部に配置している（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−５８３４４号公報

しかしながら、従来の手動式歯車変速機の同期装置にあっては、ボークリングスプライン歯の谷部と山部とのそれぞれの位置に同期用スプライン歯と噛合用スプライン歯とを配置する構成であるため、ボークリングの割り出し量が構造上、最大で1/2ピッチまでしか取れないし、ボークリングの割り出し量を大きくするには、ボークリングスプライン歯の歯数を減少させて１ピッチを大きくしなければならない、という問題があった。

ここで、「ボークリングの割り出し量」とは、シンクロハブ（またはカップリングスリーブ）とボークリングとの中立位置からシンクロハブ（またはカップリングスリーブ）とボークリングとの凹凸部が相対回転により当接する位置までのストローク量をいう。
また、「ピッチ」とは、ボークリングスプライン歯の取り付け間隔をいい、隣接するボークリングスプライン歯の中心線の間隔を１ピッチという。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ボークリングスプライン歯のピッチを変更することなくボークリングの割り出し量増大を図ることができると共に、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる変速機の同期装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、カップリングスリーブの移動に伴ってボークリングを押すことにより、カップリングスプライン歯とボークリングスプライン歯のチャンファ同士が接触し、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間での摩擦トルクの発生により回転同期が開始され、回転同期が完了すると、カップリングスプライン歯は、ボークリングスプライン歯を押し分けて変速を行う変速機の同期装置において、
前記ボークリングスプライン歯は、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、
前記カップリングスプライン歯は、カップリングスリーブとボークリングとの中立状態で前記谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面の中間位置にのみ有する。

よって、本発明の変速機の同期装置にあっては、ボークリングスプライン歯のボークリングチャンファ面が、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つオフセットチャンファであるため、ボークリングの最大割り出し量は、ボークリングスプライン歯の1/2ピッチの幅に、ボークリングスプライン歯の中心線から拡大されたチャンファオフセット量の分だけ加えた幅となり、ボークリングスプライン歯のピッチを変更することなくボークリングの割り出し量増大を図ることができる。そして、ボークリングの移動量（割り出し量）は、従来技術よりも大きくできるため、カップリングスプライン歯のチャンファ面が、ボークリングスプライン歯のボークリングチャンファ面を滑る量（仕事量）が大きく、被同期側のギヤを完全に同期させることで、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる。

以下、本発明の変速機の同期装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例７に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の変速機の同期装置を示す全体断面図である。
実施例１の変速機の同期装置は、図１に示すように、メインシャフト１と、シンクロハブ２と、カップリングスリーブ３と、インサートキー４と、スプリング５と、第１ボークリング６と、第１クラッチギヤ７と、第１ギヤ８と、第１ベアリング９と、第２ボークリング１０と、第２クラッチギヤ１１と、第２ギヤ１２と、第２ベアリング１３と、ギヤブッシュ１４と、を備えている。

前記メインシャフト１は、例えば、エンジンからの回転駆動力が入力される軸部材であり、このメインシャフト１には、同期側のシンクロハブ２がスプライン結合されている。また、前記シンクロハブ２の両側位置には、被同期側の第１ギヤ８と第２ギヤ１２がメインシャフト１に対し回転可能に支持されている。なお、前記第１ギヤ８とメインシャフト１との間には第１ベアリング９が介装され、前記第２ギヤ１２とメインシャフト１との間にはギヤブッシュ１４と第２ベアリング１３とが介装されている。

前記カップリングスリーブ３は、前記シンクロハブ２とスプライン結合された変速操作荷重の入力部材であり、スリーブ内面には、両端部にチャンファを有するカップリングスプライン歯３ａが形成され、スリーブ外面には、図外のシフトフォークが嵌着するフォーク溝３ｂが形成される。

前記インサートキー４は、変速時に第１ボークリング６または第２ボークリング１０を押して同期摩擦トルクを発生させる摩擦トルク発生部材であり、外周中央部に台形突起４ａを有し、前記カップリングスリーブ３のスリーブ内面の数ヶ所位置に形成された台形溝３ｃに対し、スプリング５による外径方向の付勢力を受けながら嵌合されている。このインサートキー４は、前記カップリングスプライン歯３ａに沿って両側に延び、インサートキー４の両端部は、前記第１ボークリング６と第２ボークリング１０とにそれぞれ形成されたキー溝６ｃ，１０ｃの位置に配置されている。

前記第１ボークリング６は、前記カップリングスリーブ３と第１クラッチギヤ７との間に配置された同期部材であり、外周位置に前記カップリングスプライン歯３ａのチャンファと対向するチャンファを有する第１ボークリングスプライン歯６ａを有し、内周位置に凹凸面による第１ボークリングコーン面６ｂを有し、前記インサートキー４に対応する位置に第１キー溝６ｃを有する。

前記第１クラッチギヤ７は、前記第１ギヤ８に対し圧入等により一体的に設けられた同期部材であり、外周位置に前記カップリングスプライン歯３ａのチャンファと対向するチャンファを有する第１クラッチギヤスプライン歯７ａを有し、前記第１ボークリング６の支持位置に第１クラッチギヤコーン面７ｂを有する。

前記第２ボークリング１０は、前記カップリングスリーブ３と第２クラッチギヤ１１との間に配置された同期部材であり、外周位置に前記カップリングスプライン歯３ａのチャンファと対向するチャンファを有する第２ボークリングスプライン歯１０ａを有し、内周位置に凹凸面による第２ボークリングコーン面１０ｂを有し、前記インサートキー４に対応する位置に第２キー溝１０ｃを有する。

前記第２クラッチギヤ１１は、前記第２ギヤ１２に対し圧入等により一体的に設けられた同期部材であり、外周位置に前記カップリングスプライン歯３ａのチャンファと対向するチャンファを有する第２クラッチギヤスプライン歯１１ａを有し、前記第２ボークリング１０の支持位置に第２クラッチギヤコーン面１１ｂを有する。

図２および図３は実施例１の同期装置におけるシンクロハブ２とカップリングスプライン歯３ａと第１ボークリング６及び第１ボークリングスプライン歯６ａを示す一部平面図である。

まず、前記シンクロハブ２には、ハブ凹部２１が形成され、前記第１ボークリング６には、ボークリング凸部６１とが形成され、変速開始時、ハブ凹部２１とボークリング凸部６１との径方向隙間分だけ、相対的に回転して当接する。このシンクロハブ２（＝カップリングスリーブ３）と第１ボークリング６との中立位置からハブ凹部２１とボークリング凸部６１が相対回転により当接する位置までのストローク量を割り出し量という。

前記カップリングスプライン歯３ａのボークリング側端面には、図３に示すように、中心軸に対し軸対称なスリーブチャンファ面3a-1,3a-1が形成されている。また、前記第１ボークリングスプライン歯６ａのカップリングスリーブ側端面には、図３に示すように、1/2歯幅より広い面積のボークリングチャンファ面6a-1と、1/2歯幅より狭い面積のボークリングチャンファ面6a-2と、によるオフセットチャンファが形成されている。

前記第１ボークリングスプライン歯６ａは、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、前記カップリングスプライン歯３ａは、図２に示すように、カップリングスリーブ３と第１ボークリング６との中立状態で前記谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1の中間位置にのみ有する。

前記第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの隣接する中心線の間隔を１ピッチ（１Ｐ）としたとき、図２に示すように、１ピッチの等間隔にて配列した第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａに対し、前記カップリングスプライン歯３ａを２ピッチの等間隔にて配列している。

前記第１ボークリングスプライン歯６ａのオフセットチャンファは、図３に示すように、隣接する一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの中心線からそれぞれ外側にオフセットした位置で、かつ、一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの外側端面より内側位置を、チャンファ頂部6a-3とする。なお、第１ボークリングスプライン歯６ａの中心線からチャンファ頂部6a-3までの間隔をチャンファオフセット量Ｓという。

次に、作用を説明する。

［変速同期作用］
実施例１の変速機の同期装置による同期作用について、図１，２及び図４を用いて説明する。ここでは、カップリングスリーブ３を図１の右方向に移動させ、メインシャフト１と第１ギヤ８の回転を同期させ、メインシャフト１と第１ギヤ８とを一体に回転させる変速例について説明する。但し、カップリングスリーブ回転速度Vsとボークリング回転速度VcとがVs>Vcの関係にあるものとする。

(a)同期前
図１，２は同期前の中立状態を示していて、同期側（カップリングスリーブ３）はエンジン回転速度Vsで回転し、被同期側（第１クラッチギヤ７）は車両側回転速度Vcで回転している。第１ボークリング６は、同期側と等速で回転しており、第１ボークリングコーン面６ｂは第１クラッチギヤコーン面７ｂとは接触していない。

(b)同期中
上記同期前の中立状態からシフトレバー操作またはアクチュエータ動作によりシフトフォークを介してカップリングスリーブ３を図１の右方向に移動させると、インサートキー４が第１ボークリング６を押し、第１ボークリング６の移動により第１ボークリングコーン面６ｂと第１クラッチギヤコーン面７ｂとが接触すると、図４(a)に示すように、第１ボークリング６が第１クラッチギヤ７に引きずられるように回転するため、ハブ凹部２１とボークリング凸部６１の隙間分だけ相対回転し（割り出し）、カップリングスプライン歯３ａのスリーブチャンファ面3a-1と第１ボークリングスプライン歯６ａのボークリングチャンファ面6a-1とが相対する位置となる。この状態を「インデックス状態」という。
さらに、カップリングスリーブ３が進んで行くと、図４(b)に示すように、カップリングスプライン歯３ａのスリーブチャンファ面3a-1と第１ボークリングスプライン歯６ａのボークリングチャンファ面6a-1が接触し、同期を開始する。この状態を「ボーク状態」という。
そして、上記第１ボークリングコーン面６ｂと第１クラッチギヤコーン面７ｂとの間で発生する同期摩擦トルクにより、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７との回転数差を減少させてゆき、図４(c)に示すように、接触しているカップリングスプライン歯３ａのスリーブチャンファ面3a-1と第１ボークリングスプライン歯６ａのボークリングチャンファ面6a-1との間で、第１ボークリング６をカップリングスリーブ３の進行方向と同方向に押す力と、第１ボークリング６を回転させる力（押し分け力）が生じる。
そして、カップリングスプライン歯３ａのスリーブチャンファ面3a-1が、第１ボークリングスプライン歯６ａの1/2歯幅より広い面積を持つボークリングチャンファ面6a-1に対する滑り量（仕事量）により、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７との回転数差が無くなり、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７との回転速度が一致すると同期が終了する。

(c)同期終了後
同期が終了し、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７との回転速度差が無くなると、拘束力が解除されたカップリングスリーブ３が進み、図４(d)に示すように、カップリングスプライン歯３ａが第１ボークリングスプライン歯６ａを押しのけて移動する。
そして、カップリングスプライン歯３ａは、第１ボークリングスプライン歯６ａを押しのけて移動した後、さらに、第１クラッチギヤスプライン歯７ａを押しのけて移動し、第１クラッチギヤスプライン歯７ａとの噛み合いを完了し、変速が終了する。

［背景技術］
従来の特開平６−５８３４４号公報に記載されている同期装置について説明する。
1.従来の同期装置は、図５(a)に示すように、カップリングスプライン歯として同期用スプライン歯（短）と噛合用スプライン歯（長）とが交互に並んでいる。
2. 従来の同期装置は、図５(a)に示すように、カップリングスリーブとボークリングとの中立状態において、同期用スプライン歯を一対の片チャンファによるボークリングスプライン歯の谷部に配置し、噛合用スプライン歯を一対の片チャンファによるボークリングスプライン歯の山部に配置している。

上記構成の従来の同期装置では、カップリングスリーブ回転速度Vsとボークリング回転速度VcとがVs>Vcの関係にあるとき、図５(a)の中立状態、図５(b)の割り出し状態、図５(c)のボーク状態、図５(d)の押し分け状態、を経過して同期作用が行われる。しかしながら、下記に列挙する問題点を有する。

・問題点１
ボークリングの割り出し量は、図５(a)に示すように、ボークリングの山部を成す側面から噛合用スプライン歯の側面までの変位量であり、割り出し量は、ボークリングの1/2ピッチ以下である。

・問題点２
割り出し量が1/2ピッチ以上を要求される機構に用いた場合や、構造上ボークリングの摩耗によって割り出し量が1/2ピッチより大きくなる仕様の場合、図６に示すように、ボークリングがロック状態（カップリングスプライン歯によりボークリングスプライン歯を押し分けて進むことができない股裂き状態）となる。

・問題点３
割り出し量を大きくする場合には、ボークリングスプライン歯の歯数を変更（減少）し、図７(a),(b)に示すように、１ピッチを大きくしなければならない（１Ｐ’>１Ｐ）。
この場合、ボークリングの歯数を変更することによって、カップリングスリーブやクラッチギヤのモジュールを変更するため、カップリングスリーブとクラッチギヤの噛み合い代を確保するためには、シフトストロークを図７(a)のＬから図７(b)のＬ’というように増加させなければならない。

［割り出し量の増大作用］
実施例１の同期装置では、第１ボークリングスプライン歯６ａは、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、カップリングスプライン歯３ａは、カップリングスリーブ３と第１ボークリング６との中立状態で谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1の中間位置にのみ有する構成を採用した。

よって、実施例１の同期装置にあっては、第１ボークリングスプライン歯６ａのボークリングチャンファ面6a-1,6a-2は、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部6a-3を持つオフセットチャンファであるため、第１ボークリング６の最大割り出し量は、第１ボークリングスプライン歯６ａの1/2ピッチの幅に、第１ボークリングスプライン歯６ａの中心線から拡大されたチャンファオフセット量Ｓの分だけ加えた幅となり、第１ボークリングスプライン歯６ａのピッチを変更したり、シフトストロークを増加することなく、第１ボークリング６の割り出し量増大を図ることができる。

そして、上記のように、第１ボークリング６の移動量（割り出し量）は、従来技術よりも大きくできるため、カップリングスプライン歯３ａのスリーブチャンファ面3a-1が、第１ボークリングスプライン歯６ａの1/2歯幅より広い面積を持つボークリングチャンファ面6a-1を滑る量（仕事量）が大きく、被同期側の第１ギヤ８を完全に同期させることで、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の変速機の同期装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) カップリングスリーブ３の移動に伴って第１ボークリング６を押すことにより、カップリングスプライン歯３ａと第１ボークリングスプライン歯６ａのチャンファ同士が接触し、第１ボークリングコーン面６ｂと第１クラッチギヤコーン面７ｂとの間での摩擦トルクの発生により同期が開始され、同期が完了すると、カップリングスプライン歯３ａは、第１ボークリングスプライン歯６ａを押し分けて変速を行う変速機の同期装置において、第１ボークリングスプライン歯６ａは、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、前記カップリングスプライン歯３ａは、カップリングスリーブ３と第１ボークリング６との中立状態で前記谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面6a-1,6a-1の中間位置にのみ有するため、第１ボークリングスプライン歯６ａのピッチを変更することなく第１ボークリング６の割り出し量増大を図ることができると共に、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる。

(2) 前記第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの隣接する中心線の間隔を１ピッチとしたとき、１ピッチの等間隔にて配列した第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａに対し、前記カップリングスプライン歯３ａを２ピッチの等間隔にて配列したため、カップリングスプライン歯３ａの設定数の減少を最小限に抑えることができる。

(3) 前記第１ボークリングスプライン歯６ａのオフセットチャンファは、隣接する一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの中心線からそれぞれ外側にオフセットした位置で、かつ、一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの外側端面より内側位置をチャンファ頂部6a-3とするため、チャンファ頂部6a-3の角度を大きな角度（例えば、90°以上の鈍角）に設定することができ、チャンファ同士の高い接触強度を確保することができる。加えて、チャンファオフセット量Ｓの調整により、割り出し量の大きさ要求に応じることができる。

実施例２は、ボークリングスプライン歯のオフセットチャンファを片チャンファとした例である。

すなわち、前記第１ボークリングスプライン歯６ａのオフセットチャンファは、図８及び図９に示すように、隣接する一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａのそれぞれの外側端面位置をチャンファ頂部6a-3としている。すなわち、実施例１でのボークリングチャンファ面6a-2を無くし、ボークリングチャンファ面6a-1のみとしている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には図面に同一符号を付して説明を省略する。

作用を説明すると、実施例２の同期装置では、第１ボークリングスプライン歯６ａのオフセットチャンファを片チャンファとしたため、最大のチャンファオフセット量Ｓmaxに設定することができ、これに伴って、例えば、第１ボークリングスプライン歯６ａのピッチが同じで、かつ、割り出し量の初期設定が同じであれば、最大の割り出し余裕量を予め確保することができる。

したがって、例えば、長期の使用や頻繁な変速等により、ハブ凹部２１とボークリング凸部６１が摩耗や陥没し、この結果、割り出し量が初期の設定割り出し量より大きくなっても、最大の割り出し余裕量によりこれを吸収でき、図５に示すようなロック状態になることを防止することができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の変速機の同期装置にあっては、実施例１の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記第１ボークリングスプライン歯６ａのオフセットチャンファは、隣接する一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａのそれぞれの外側端面位置をチャンファ頂部6a-3としたため、最大の割り出し余裕量が予め確保されることで、ハブ凹部２１とボークリング凸部６１との間に摩耗や陥没が生じても、摩耗や陥没等による割り出し量の増加分を吸収することができる。

実施例３は、同期時にカップリングスプライン歯とボークリングスプライン歯のチャンファ面同士が接触状態で滑る仕事量を調整するようにした例である。

すなわち、実施例３の同期装置では、基本構成は実施例２と同じであるが、図１０(a)に示すように、カップリングスプライン歯３ａの歯厚と第１ボークリングスプライン歯６ａの歯厚をいずれも小さくし、スリーブチャンファ面3a-1の面積もボークリングチャンファ面6a-1の面積も、点線で示す実施例２の場合より小さく設定している。つまり、実施例３は、実施例２の歯厚設定では仕事量が過大であると判断された場合の対応例を示していて、この場合、両チャンファ面3a-1,6a-1の面積を小さくすることで調整するようにしている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には図面に同一符号を付して説明を省略する。

作用を説明すると、実施例３の同期装置では、カップリングスリーブ回転速度Vsとボークリング回転速度VcとがVs>Vcの関係にあるとき、図１０(a)の中立状態、図１０(b)のインデックス状態（割り出し状態）、図１０(c)のボーク状態、図１０(d)の滑り同期状態、図１０(e)の押し分け状態、を経過して同期作用が行われる。よって、実施例３の同期装置では、両チャンファ面3a-1,6a-1の面積を小さくしたことで、両チャンファ面3a-1,6a-1の滑り量が小さくなり、実施例２における歯厚設定では仕事量が過大である場合、回転同期のための仕事量を抑えるように調整することができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例３の変速機の同期装置にあっては、実施例１，２の何れにも適用できるため、実施例１の(1),(2),(3)及び実施例２の(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(5) 前記カップリングスプライン歯３ａの歯厚と第１ボークリングスプライン歯６ａの歯厚のうち少なくとも一方の歯厚を、チャンファ面3a-1,6a-1同士が接触状態で滑る仕事量の大きさ要求に応じたチャンファ面による接触を得る設定としたため、両チャンファ面3a-1,6a-1の滑りによる同期のための仕事量が過大であったり、または、過小であったりした場合、歯厚の設定により要求仕事量に応じて調整することができる。この結果、両チャンファ面3a-1,6a-1の滑り仕事による完全同期を達成しながらも、操作荷重（手動変速機の場合は変速操作力、自動ＭＴの場合は変速アクチュエータ駆動トルク）を最小限に抑えることができる。

実施例４は、カップリングスプライン歯とボークリングスプライン歯との歯数を少なく抑えるようにした例である。

すなわち、図１１に示すように、前記第１ボークリングスプライン歯６ａの隣接する中心線の間隔を１ピッチとしたとき、１ピッチの等間隔にて配列した第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａに対し、前記カップリングスプライン歯３ａを４ピッチの等間隔にて配列している。なお、他の構成は実施例２と同様であるので、同一構成には図面に同一符号を付して説明を省略する。また、作用についても実施例２と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例４の変速機の同期装置にあっては、実施例１の(1)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記第１ボークリングスプライン歯６ａの隣接する中心線の間隔を１ピッチとしたとき、１ピッチの等間隔にて配列した第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａに対し、前記カップリングスプライン歯３ａを４ピッチの等間隔にて配列したため、例えば、複数の変速段のうち同期摩擦トルクが低い変速段間の変速時等において、カップリングスプライン歯３ａと第１ボークリングスプライン歯６ａの数を少なくした簡潔な構成にて、第１ボークリングスプライン歯６ａのピッチを変更することなく第１ボークリング６の割り出し量増大を図ることができると共に、ギヤ鳴き耐久性の向上を図ることができる。

実施例５は、シンクロハブとボークリングに形成された凹凸部での割り出し量増大により滑り仕事の一部を分担することで変速操作荷重を低減するようにした例である。

すなわち、図１２及び図１３に示すように、前記カップリングスリーブ３がスプライン結合されるシンクロハブ２に形成されたハブ凹部２１と前記第１ボークリング６に形成されたボークリング凸部６１とを、シンクロハブ２と第１ボークリング６との相対回転による接触により、ボークリングを軸方向に押す分力を発生する傾斜接触面２１ａ，６１ａを有する台形状に形成している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には図面に同一符号を付して説明を省略する。

作用を説明すると、実施例５の同期装置では、カップリングスリーブ回転速度Vsとボークリング回転速度VcとがVs>Vcの関係にあるとき、図１２の中立状態でカップリングスリーブ３が図面右方向に移動する。カップリングスリーブ３の移動により、インサートキー５が第１ボークリング６を押し、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７の両コーン面６ａ，７ａに摩擦トルクが発生する。第１ボークリング６は両コーン面６ａ，７ａに発生した摩擦トルクにより、第１クラッチギヤ７に引きずられるように回転するため、シンクロハブ２とボークリング６とに回転差が生じ、図１４(a)に示すように、シンクロハブ２に形成されたハブ凹部２１と第１ボークリング６に形成されたボークリング凸部６１とが接触する（第１ボークリング６が割り出し状態になる）。この状態では、図１３に示すように、第１ボークリング６は、シンクロハブ２から傾斜接触面２１ａ，６１ａに垂直な力Ｆを受ける。この力Ｆの周方向分力Faと軸方向分力Fbのうち、軸方向分力Fbにより第１ボークリング６は軸方向に変位すると同時に、図１４(b)に示すように、ハブ凹部２１の傾斜接触面２１ａを滑り周方向にも変位するため、割り出し量が増大する。

このように、第１ボークリング６が軸方向に移動することにより、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７の両コーン面６ａ，７ａに同期摩擦トルクが生じ、スリーブチャンファ面3a-1がボークリングチャンファ面6a-1を押す力が軽減され、図１４(c)のボーク状態及び図１４(d)の押し分け状態を経過して変速同期作用が行われる。

よって、実施例３の同期装置では、第１ボークリング６が軸方向に移動することにより、第１ボークリング６と第１クラッチギヤ７の両コーン面６ａ，７ａに同期摩擦トルクが生じ、スリーブチャンファ面3a-1がボークリングチャンファ面6a-1を押す力が軽減されることになる。この結果として、操作荷重（手動変速機の場合は変速操作力、自動ＭＴの場合は変速アクチュエータ駆動トルク）の低減となる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例５の変速機の同期装置にあっては、実施例１，２，３，４の何れにも適用できるため、実施例１の(1),(2),(3)、実施例２の(4)、実施例３の(5)、実施例４の(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(7) 前記カップリングスリーブ３がスプライン結合されるシンクロハブ２に形成されたハブ凹部２１と前記第１ボークリング６に形成されたボークリング凸部６１とを、シンクロハブ２と第１ボークリング６との相対回転による接触により、第１ボークリング６を軸方向に押す分力Fbを発生する傾斜接触面２１ａ，６１ａを有する台形状に形成したため、割り出しに伴う第１ボークリング６の軸方向移動により、カップリングスリーブ３に加える操作荷重によりスリーブチャンファ面3a-1がボークリングチャンファ面6a-1を押す力が軽減され、その結果として、操作荷重の低減を図ることができる。

実施例６は、ダウンシフト時とアップシフト時とに応じて仕事量を異ならせるようにした例である。

すなわち、図１５に示すように、一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａ’のうち、ダウンシフト時にスリーブチャンファ面3a-1と接触する第１ボークリングスプライン歯６ａの歯厚を、広い幅のボークリングチャンファ面6a-1とし、アップシフト時にスリーブチャンファ面3a-1と接触する第１ボークリングスプライン歯６ａ’の歯厚を、狭い幅のボークリングチャンファ面6a-1'とした。

また、図１６に示すように、一対の第１ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの歯厚は同じとし、カップリングスプライン歯３ａの先端面に形成された一対のスリーブチャンファ面3a-1,3a-1'のうち、ダウンシフト時に第１ボークリングチャンファ面6a-1と接触するスリーブチャンファ面3a-1側の歯厚を広い幅とし、アップシフト時に第１ボークリングチャンファ面6a-1と接触するスリーブチャンファ面3a-1'側の歯厚を狭い幅とした。

つまり、実施例６では、前記カップリングスプライン歯３ａの歯厚とボークリングスプライン歯６ａの歯厚のうち少なくとも一方の歯厚を、ダウンシフト時に広い面積のチャンファ面による接触を得る設定とし、アップシフト時に狭い面積のチャンファ面による接触を得る設定とした。なお、他の構成は実施例２と同様であるので、同一構成には図面に同一符号を付して説明を省略する。

作用を説明すると、実施例６の同期装置では、伝達トルクが大きいことで変速同期のため必要な摩擦トルク容量も大きくなるダウンシフト時には、広い面積のチャンファ面による接触として滑り仕事量を大きくし、逆に、伝達トルクが小さいことで変速同期のため必要な摩擦トルク容量も小さくなるアップシフト時には、狭い面積のチャンファ面による接触として滑り仕事量を小さくした。

よって、伝達トルクが大きなダウンシフト時を基準として、例えば、実施例１で示したように、ダウンシフト時もアップシフト時も同じ広い面積のチャンファ面による接触として滑り仕事量を得る場合に比べ、アップシフト時の操作荷重が低減される。

次に、効果を説明する。
実施例６の変速機の同期装置にあっては、実施例１，２の何れにも適用できるため、実施例１の(1),(2),(3)、実施例２の(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(8) 前記カップリングスプライン歯３ａの歯厚とボークリングスプライン歯６ａの歯厚のうち少なくとも一方の歯厚を、ダウンシフト時に広い面積のチャンファ面による接触を得る設定とし、アップシフト時に狭い面積のチャンファ面による接触を得る設定としたため、アップシフト時の操作荷重を低減しながら、アップシフト時もダウンシフト時も必要な滑り仕事量を確保することで円滑な回転同期作用を達成することができる。

実施例７は、ボークリングスプライン歯の強度・耐久性の向上を図るようにした例である。

すなわち、図１７に示すように、複数ある一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａの外側端面同士を連結する補強部材を有する構造とした。ここで、複数ある一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａとは、図１７(b)に点線にて示すように、隣接する歯の間にカップリングスプライン歯３ａが存在しない山部を形成する一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａをいう。また、補強部材とは、一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａの外側端面間を埋めて一体に結合する部分をいう。つまり、実施例７では、図１７(b)にハッチングにて示すように、一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａと補強部材により、両側にボークリングチャンファ面6a-1',6a-1'が形成された台形状ボークリングスプライン歯６Ａを構成した。

前記台形状ボークリングスプライン歯６Ａは、両側に形成されたボークリングチャンファ面6a-1',6a-1'のチャンファカム角β°を、結合前の分割したボークリングスプライン歯６ａ，６ａにおけるボークリングチャンファ面6a-1のチャンファカム角α°よりも大きな角度に設定した。
ここで、「チャンファカム角」とは、第１ボークリング６のシンクロハブ２側の対向面とボークリングチャンファ面6a-1または6a-1'とのなす角度をいう。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には同一符号を付すと共に、図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明する。
例えば、実施例１の同期装置において、図１８(b)に示すように、谷部の角度を小さい角度としてすり抜け性を改善するために、ボークリングスプライン歯６ａにおけるボークリングチャンファ面6a-1のチャンファカム角をα°からβ°に変更すると、ボークリングスプライン歯６ａの歯元の断面積が2/3に減少する。したがって、ボークリングスプライン歯６ａの強度・耐久性が低下してしまうことになる。つまり、ボークリングスプライン歯６ａの強度・耐久性の確保とすり抜け性の改善とは、両立が難しいトレードオフの関係にある。

これに対し、実施例７の同期装置では、ボークリングスプライン歯６ａに代え、隣接する歯の間にカップリングスプライン歯３ａが存在しない山部を形成する一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａを一体に結合した台形状ボークリングスプライン歯６Ａとしたため、カップリングスプライン歯３ａのすり抜け動作に対し何ら支障を与えることなく、ボークリングスプライン歯の歯元断面積を、実施例１の場合に比べて２倍以上に確保することができる。よって、ボークリングスプライン歯としての強度及び耐久性を、実施例１に比べ大幅に向上させることができる。

このボークリングスプライン歯の強度・耐久性の向上によって、必然的にボークリングチャンファ面6a-1'のチャンファカム角の設定自由度が高まり、図１７に示すように、すり抜け性を改善するために、台形状ボークリングスプライン歯６Ａにおけるボークリングチャンファ面6a-1',6a-1'のチャンファカム角をβ°に変更しても、台形状ボークリングスプライン歯６Ａの強度・耐久性が確保される。

次に、効果を説明する。
実施例７の変速機の同期装置にあっては、実施例１乃至６の何れにも適用可能であるため、実施例１乃至６の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(9) 複数ある一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａの外側端面同士を連結する補強部材を有するため、ボークリングスプライン歯６ａ，６ａの強度・耐久性を向上させることができる。

(10) 前記補強部材は、一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａに一体的に形成され、一対のボークリングスプライン歯６ａ，６ａと補強部材により、両側にボークリングチャンファ面6a-1',6a-1'が形成された台形状ボークリングスプライン歯６Ａを構成したため、部品点数を増すことなく、かつ、製造を容易としながら、ボークリングスプライン歯の強度・耐久性を大幅に向上させることができる。

(11) 前記台形状ボークリングスプライン歯６Ａは、両側に形成されたボークリングチャンファ面6a-1',6a-1'のチャンファカム角β°を、結合前の分割したボークリングスプライン歯６ａ，６ａにおけるボークリングチャンファ面6a-1のチャンファカム角α°よりも大きな角度に設定したため、ボークリングスプライン歯の強度・耐久性の確保と、カップリングスプライン歯３ａのすり抜け性の改善と、を高レベルにて両立させることができる。

以上、本発明の変速機の同期装置を実施例１〜実施例７に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、ボークリングスプライン歯は、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面が谷部を形成し、この谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面の中間位置にのみ、中立状態でカップリングスプライン歯を有する構成であれば、具体的な構成は、実施例１〜７の構成に限られるものではなく、様々な変更や追加を行っても良い。

実施例７において、補強部材として、一対のボークリングスプライン歯の外側端面同士を一体に連結する例を示したが、一対のボークリングスプライン歯の外側端面同士を別体の補強部材により連結する構造としても含まれる。

本発明の変速機の同期装置は、シフトレバーをドライバーによる手動操作により変速する手動変速機の同期装置として適用できるし、また、エンジンとの間に制御型クラッチを有し、変速時、制御型クラッチを切り離している間にアクチュエータにより変速するいわゆる自動ＭＴと呼ばれる変速機の同期装置としても適用できる。

実施例１の変速機の同期装置を示す全体断面図である。 実施例１の同期装置におけるシンクロハブとカップリングスプライン歯と第１ボークリング及び第１ボークリングスプライン歯を示す一部平面図である。 実施例１の同期装置におけるカップリングスプライン歯と第１ボークリングスプライン歯を示す拡大図である。 実施例１の同期装置における変速同期作用説明図である。 従来例の同期装置における構成と変速同期作用説明図である。 従来例の同期装置でのロック状態（股裂き状態）説明図である。 従来例の同期装置でボークリングスプライン歯の歯数を減少した場合のシフトストローク増大作用説明図である。 実施例２の同期装置におけるシンクロハブとカップリングスプライン歯と第１ボークリング及び第１ボークリングスプライン歯を示す一部平面図である。 実施例２の同期装置におけるカップリングスプライン歯と第１ボークリングスプライン歯を示す拡大図である。 実施例３の同期装置における構成と変速同期作用説明図である。 実施例４の同期装置におけるカップリングスプライン歯と第１ボークリングスプライン歯を示す拡大図である。 実施例５の同期装置におけるシンクロハブとカップリングスプライン歯と第１ボークリング及び第１ボークリングスプライン歯を示す一部平面図である。 実施例５の同期装置におけるハブ凹部とボークリング凸部とでの割り出し分力説明図である。 実施例５の同期装置における変速同期作用説明図である。 実施例６の同期装置におけるカップリングスプライン歯と第１ボークリングスプライン歯を示す拡大図とダウンシフト時の作用説明図である。 実施例６の同期装置におけるカップリングスプライン歯と第１ボークリングスプライン歯を示す拡大図とアップシフト時の作用説明図である。 実施例７の同期装置におけるシンクロハブとカップリングスプライン歯と第１ボークリング及び第１ボークリングスプライン歯を示す斜視図及び一部平面図である。 実施例７の同期装置と対比する実施例１相当のシンクロハブとカップリングスプライン歯と第１ボークリング及び第１ボークリングスプライン歯を示す斜視図及び一部平面図である。

符号の説明

１ メインシャフト
２ シンクロハブ
２１ ハブ凹部
３ カップリングスリーブ
３ａ カップリングスプライン歯
3a-1 スリーブチャンファ面
４ インサートキー
５ スプリング
６ 第１ボークリング
６１ ボークリング凸部
６ａ 第１ボークリングスプライン歯
6a-1 ボークリングチャンファ面
6a-2 ボークリングチャンファ面
6a-3 チャンファ頂部
６ｂ 第１ボークリングコーン面
７ 第１クラッチギヤ
７ａ 第１クラッチギヤスプライン歯
７ｂ 第１クラッチギヤコーン面
８ 第１ギヤ
９ 第１ベアリング
１０ 第２ボークリング
１１ 第２クラッチギヤ
１２ 第２ギヤ
１３ 第２ベアリング
１４ ギヤブッシュ
６Ａ 台形状ボークリングスプライン歯
6a-1' ボークリングチャンファ面
α°，β° チャンファカム角

Claims (11)

1. カップリングスリーブの移動に伴ってボークリングを押すことにより、カップリングスプライン歯とボークリングスプライン歯のチャンファ同士が接触し、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間での摩擦トルクの発生により回転同期が開始され、回転同期が完了すると、カップリングスプライン歯は、ボークリングスプライン歯を押し分けて変速を行う変速機の同期装置において、
   前記ボークリングスプライン歯は、スプライン歯中心線より外側にチャンファ頂部を持つ一対のボークリングチャンファ面が谷部を形成するように対向したオフセットチャンファを有し、
   前記カップリングスプライン歯は、カップリングスリーブとボークリングとの中立状態で前記谷部を形成する一対のボークリングチャンファ面の中間位置にのみ有することを特徴とする変速機の同期装置。
2. 請求項１に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリングスプライン歯の隣接する中心線の間隔を１ピッチとしたとき、１ピッチの等間隔にて配列したボークリングスプライン歯に対し、前記カップリングスプライン歯を２ピッチの等間隔にて配列したことを特徴とする変速機の同期装置。
3. 請求項１または請求項２に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリングスプライン歯のオフセットチャンファは、隣接する一対のボークリングスプライン歯の中心線からそれぞれ外側にオフセットした位置で、かつ、一対のボークリングスプライン歯の外側端面より内側位置をチャンファ頂部とすることを特徴とする変速機の同期装置。
4. 請求項１または請求項２に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリングスプライン歯のオフセットチャンファは、隣接する一対のボークリングスプライン歯のそれぞれの外側端面位置をチャンファ頂部とすることを特徴とする変速機の同期装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記カップリングスプライン歯の歯厚とボークリングスプライン歯の歯厚のうち少なくとも一方の歯厚を、チャンファ面同士が接触状態で滑る仕事量の大きさ要求に応じたチャンファ面による接触を得る設定としたことを特徴とする変速機の同期装置。
6. 請求項１に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリングスプライン歯の隣接する中心線の間隔を１ピッチとしたとき、１ピッチの等間隔にて配列したボークリングスプライン歯に対し、前記カップリングスプライン歯を４ピッチの等間隔にて配列したことを特徴とする変速機の同期装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記カップリングスリーブがスプライン結合されるシンクロハブと前記ボークリングに形成された凹凸部を、シンクロハブとボークリングとの相対回転に伴う接触により、ボークリングを軸方向に押す分力を発生する傾斜接触面を有する台形状に形成したことを特徴とする変速機の同期装置。
8. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記カップリングスプライン歯の歯厚とボークリングスプライン歯の歯厚のうち少なくとも一方の歯厚を、ダウンシフト時には広い面積のチャンファ面による接触を得る設定とし、アップシフト時には狭い面積のチャンファ面による接触を得る設定としたことを特徴とする変速機の同期装置。
9. 請求項４に記載された変速機の同期装置において、
   前記複数ある一対のボークリングスプライン歯の外側端面同士を連結する補強部材を有することを特徴とする変速機の同期装置。
10. 請求項９に記載された変速機の同期装置において、
    前記補強部材は、一対のボークリングスプライン歯に一体的に形成され、一対のボークリングスプライン歯と補強部材により、両側にボークリングチャンファ面が形成された台形状ボークリングスプライン歯を構成したことを特徴とする変速機の同期装置。
11. 請求項１０に記載された変速機の同期装置において、
    前記台形状ボークリングスプライン歯は、両側に形成されたボークリングチャンファ面のチャンファカム角を、補強部材を介在させる前の分割したボークリングスプライン歯におけるボークリングチャンファ面のチャンファカム角よりも大きな角度に設定したことを特徴とする変速機の同期装置。

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