JP2006336724A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期中の動作荷重のピーク値を下げると共に、サポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、ボークリングとクラッチギヤのテーパーコーン面が嵌合状態となることを防止する変速機の同期装置を提供する。
【解決手段】変速時であって、シンクロハブ５とボークリング４，４’との間に相対回転が発生しているとき、相対回転による周方向の力を、ボークリングをクラッチギヤ３，３’に押し付ける軸方向のサポート同期力Ｆａに変換するサポート同期力発生機構と、ボークリングのシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、テーパー面に押し付け力を作用させることで、カップリングスリーブ１が中立位置にあるとき、および、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき、ボークリングを初期位置に戻す戻し機構と、を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用歯車変速機等に適用され、少なくともカップリングスリーブとシンクロハブとボークリングとクラッチギヤとを備えた変速機の同期装置に関する。

従来、手動変速機の同期装置は、変速時、ドライバーがシフトレバー操作を行うことによりカップリングスリーブを動かすと、カップリングスリーブとボークリングとのチャンファ同士が接触し、カップリングスリーブの動きを阻止し、ボークリングテーパーコーン面がクラッチギヤテーパーコーン面を押して摩擦トルク（同期力）を発生することで、ボークリングとシンクロハブとの回転同期作用を行うようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平６−３３９５２号公報 実開平６−８８２４号公報

しかしながら、従来の手動変速機の同期装置にあっては、カップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士が接触し、ボークリングテーパーコーン面がクラッチギヤテーパーコーン面を押すことで発生する摩擦トルク（同期力）の全てが、カップリングスリーブからシフトレバーにダイレクトに伝わる構成となっていたため、ドライバーのシフト操作力が重くなる、という問題があった。また、クラッチを切り離しておいてカップリングスリーブをシフト方向に動作させる力を、油圧アクチュエータやモータアクチュエータ等により得る自動変速型平行２軸式歯車変速機（以下、自動ＭＴという。）の場合には、アクチュエータ出力が高出力となり、大型化するし、コスト的にも不利である、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、変速動作時、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができると共に、サポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、ボークリングとクラッチギヤのテーパーコーン面が嵌合状態となることを確実に防止す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と、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
変速時であって、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構と、
前記ボークリングのシンクロハブインロー部にテーパー面を形成し、該テーパー面に押し付け力を作用させることで、前記カップリングスリーブが中立位置にあるとき、および、前記カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき、前記サポート同期力が発生しないように、前記ボークリングを初期位置に戻し、前記ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とを離す戻し機構と、
を備えたことを特徴とする。

よって、本発明の変速機の同期装置にあっては、変速時であって、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦トルクが発生することにより、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、サポート同期力発生機構において、相対回転による周方向の力が、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換される。このサポート同期力は、シンクロハブとボークリングとの間で発生し、その反力はシンクロハブで受けられ、カップリングスリーブ側に伝わるものではないため、メカ的な同期力ということができる。そして、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、メカ的なサポート同期力により予め低くなった相対回転数から相対回転数をゼロにするまでの荷重で良いため、変速動作時、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる。

しかし、カップリングスリーブが中立位置にあるとき（非選択段）、サポート同期力発生機構が作動してボークリングとクラッチギヤとのテーパーコーン面が接触すると摩耗やロックの問題が発生するし、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき（同期終了後）、サポート同期力発生機構が作動してボークリングとクラッチギヤとのテーパーコーン面が食い付き状態となると他の変速段へ変速する際にシフト動作力を大きくしなければならないという問題がある。

これに対し、上記のようなサポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、戻し機構において、サポート同期力が発生しないように、ボークリングが初期位置に戻されるため、ボークリングとクラッチギヤのテーパーコーン面が嵌合状態となることを確実に防止することができる。さらに、戻し機構は、ボークリングのシンクロハブインロー部にテーパー面を形成し、該テーパー面に押し付け力を作用させる機構であるため、破損部位が無く信頼性が向上するし、サポート同期力発生機構を片側のみに取り付けた場合も、片側のみで成立させることができる。

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及び実施例２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図２Ａ−Ａ線縦断正面図、図２は実施例１の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。

実施例１の変速機の同期装置は、図１及び図２に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２，２’と、クラッチギヤ３，３’と、ボークリング４，４’と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、スプレッドスプリング７，７’と、メインシャフト８と、ボール９，９’と、スプリング１０，１０’と、設定穴１１，１１’と、テーパー面１３，１３’と、ボール組付けガイド１４，１４’と、を備えている。

前記メインシャフト８には、メインギヤ２，２’が離れた位置にそれぞれ回転可能に設けられ、前記メインギヤ２，２’にはクラッチギヤ３，３’がそれぞれ圧入等により一体化され、かつ、前記クラッチギヤ３，３’は軸方向に対向配置されている。前記クラッチギヤ３，３’のそれぞれには、同じ形状のクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とが軸方向の対向位置に形成され、クラッチギヤ外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に嵌合するチャンファが形成されている。

前記カップリングスリーブ１は、前記メインギヤ２，２’の間に配置された変速動作荷重の入力部材で、前記シンクロハブ５とはスプライン嵌合されており、シンクロハブ５と一体に回転し、且つ、軸方向に移動可能である。このカップリングスリーブ１のスリーブ内面には、インサートキー６を支持するキー溝とスプライン歯とが形成され、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が形成されている。

前記ボークリング４，４’は、前記メインギヤ２，２’の回転をシンクロハブ５の回転と同期させる同期部材で、軸方向に移動可能で、且つ、シンクロハブ５に対して所定量（スプライン歯のチャンファ位置合わせ量：以下、「割り出し量」という。）だけ相対回転可能である。このボークリング４，４’のリング内面には、前記クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とテーパー嵌合するボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’がそれぞれ形成され、リング外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に嵌合するチャンファが形成されている。

前記シンクロハブ５は、前記ボークリング４，４’の間に挟まれた位置に配置され、メインシャフト１にスプライン固定された同期部材である。このシンクロハブ５のハブ内面には、メインシャフト１のスプライン歯と嵌合するスプライン歯が形成され、シンクロハブ５のハブ外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯と嵌合するスプライン歯が形成されている。

前記インサートキー６は、前記シンクロハブ５の外周に３箇所形成されたキー溝の位置に配置された同期部材である。このインサートキー６は、シンクロハブ５とカップリングスリーブ１とスプレッドスプリング７，７により支持され、インサートキー６の外周に設けられたキー突起とカップリングスリーブ１のキー溝とがロックした状態で位置決めされており、シンクロハブ５と一体回転し、且つ、カップリングスリーブ１と連動して軸方向に移動可能である。

図３は実施例１の同期装置におけるサポート同期力発生機構を示すボークリングの斜視図(a)とサポート同期力発生機構を示すシンクロハブの斜視図(b)であり、以下、サポート同期力発生機構の構成について説明する。

前記サポート同期力発生機構とは、変速時であって、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間で摩擦トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４，４’との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリング４，４’をクラッチギヤ３，３’に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構である。つまり、カップリングスリーブ１とボークリング４，４’のチャンファ同士が接触してボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’を押す前に、ボークリング４，４’に対しボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’を押すサポート同期力を発生させる機構をいう。

実施例１のサポート同期力発生機構は、一対の斜面によるカム凸面４ｄ，４ｄを、図３(a)に示すように、ボークリング４のキー溝部４ｃの両側に形成し、かつ、一対のカム凸面４ｄ，４ｄを、図２に示すように、周方向の３箇所位置に配置する。そして、一対の斜面によるカム凹面５ｄ，５ｄを、図３(b)に示すように、前記一対のカム凸面４ｄ，４ｄと対応するシンクロハブ５のキー溝５ｃの両側位置に形成し、かつ、一対のカム凹面５ｄ，５ｄを、図２に示すように、周方向の３箇所位置に配置する。前記ボークリング４’についてもボークリング４と同様であり、ボークリング４’に、図外の一対のカム凸面を周方向の３箇所位置に配置し、これと対応する位置のシンクロハブ５に一対のカム凹面５ｄ，５ｄを周方向の３箇所位置に配置する。なお、各カム面の傾斜角度は、適正なサポート同期力を得るべく決められるものであり、実施例１では、サポート同期力Ｆａを発生するのに有効な４５°程度の一定傾斜角を持つ傾斜面としている。また、図３(a),(b)に示すように、一対のカム凸面４ｄ，４ｄが形成されるキー溝部４ｃの両端幅L1は、一対のカム凹面５ｄ，５ｄの対向幅L2より少し狭い幅となるように設定されている。

図４は実施例１の同期装置におけるカップリングスリーブとインサートキーを示す図、図５は実施例１の同期装置における戻し機構を示す拡大断面図であり、以下、実施例１の戻し機構の構成について説明する。

前記戻し機構は、カップリングスリーブ５が中立位置にあるとき（非選択段）、および、カップリングスリーブ５とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合っているとき（同期終了後）、前記サポート同期力が発生しないように、前記ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離す機構をいう。

実施例１の戻し機構は、前記ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、該テーパー面１３，１３’に押し付け力を作用させる機構とした。すなわち、前記シンクロハブ５の外周に、図２に示すように、一対のスプライン歯を埋めることでスプライン歯幅よりも大きい部位を等間隔で３箇所形成し、その部位にスプリング１０，１０’とボール９，９’を設定する設定穴１１，１１’を開け、前記ボール９，９’を、前記クラッチギヤ３，３’に向かって下がる傾斜角θ’を持つ前記ボークリング４，４’のテーパー面１３，１３’に押し付ける機構とした。

さらに、実施例１の戻し機構は、前記ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部に設けたテーパー面１３，１３’の前記シンクロハブ５側位置にボール組付けガイド１４，１４’を設定し、前記ボール組付けガイド１４，１４’は、図５に示すように、前記シンクロハブ５に向かって下がる傾斜角を持つボールガイド面１４ａと、前記ボール９，９’を保持するボール保持面１４ｂによる２段の面１４ａ，１４ｂにて構成している。また、実施例１の戻し機構は、前記ボール９，９’とスプリング１０，１０’の設定穴１１，１１’を、図１及び図５に示すように、前記シンクロハブ５をスプライン嵌合したメインシャフト８に対し垂直に設定している。

加えて、実施例１の戻し機構は、ボークリングインデックス時において、インサートキー６にて発生するキーロック力をF0とし、その時に戻し機構により発生する戻り力をf0とするとき、
F0>f0
という関係が成立するように設定してる。
ここで、「キーロック力F0」は、図４に示すように、カップリングスリーブ１とインサートキー６との係合傾斜角をθ、スプレッドスプリング７，７’によりインサートキー６をカップリングスリーブ１に押し付ける力をfa,fbとし、カップリングスリーブ１とインサートキー６との係合傾斜面の摩擦係数をμとしたとき、
F0＝(fa＋fb)×(sinθ＋μcosθ)/(cosθ−μsinθ)
の計算式により求められる。
また、「戻り力f0」は、図５に示すように、ボール１０からテーパー面１３に作用するスプリング力をＦとし、テーパー面１３の傾斜角をθ’とし、ボール１０とテーパー面１３との間の摩擦係数をμ’としたとき、
f0＝μ’Ｆsinθ’
の計算式により求められる。

次に、作用を説明する。
［変速同期作用］
実施例１の同期装置による変速同期作用について、図６及び図７を用いて説明する。ここでは、カップリングスリーブ１を図１の左方向に移動させ、高速で回転しているメインギヤ２’の回転を低速で回転しているメインシャフト８の回転数に同期させ、メインギヤ２’をメインシャフト８と一体回転させる変速例について説明する。

例えば、手動変速機の場合、図６のt0の時点でシフトレバーに対するシフト操作を開始すると、中立状態からカップリングスリーブ１とインサートキー６とが図１の左方向に移動して徐々に動作荷重が増し、t1の時点に近づくと、シフトレバーに加えた荷重が伝達されるシフト操作機構の途中位置に設けられたシフトチェックボールをスプリング付勢力に抗して乗り上げ、乗り上げるt1の時点で最大のシフトチェック荷重が作用し、その後、t2の時点まで動作荷重は低下する。なお、自動ＭＴの場合、図６のt0の時点でシフト動作を開始すると、t2の時点まで徐々に動作荷重が上昇する。以下述べる作用は、手動変速機の場合も自動ＭＴの場合も同様である。

次に、インサートキー６がボークリング４’の溝壁面とのクリアランスを詰めて接触を開始すると、インサートキー荷重が上昇する。このインサートキー荷重の上昇によりボークリング４’が図１の左方向に移動すると、クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’とが接触して摩擦トルクが発生し、t3の時点からサポート同期力による同期が開始される。

このサポート同期が開始されると、両テーパーコーン面３ｅ’，４ｅ’との間で摩擦トルクが発生することにより、シンクロハブ５とボークリング４’との間に相対回転が発生し、インサートキー６とキー溝４ｃとの周方向隙間のうち、一方の周方向隙間を無くす割り出しが行われ、ボークリング４’のカム凸面４ｄとシンクロハブ５のカム凹面５ｄとが接触する。このカム凹凸面４ｄ，５ｄの接触により発生する周方向の相対回転力Ｆは、傾斜角度を持つカム面に垂直な方向に変えられてボークリング４’に作用し、図７に示すように、相対回転力Ｆの軸方向分力がＦａとなり、相対回転力Ｆの周方向分力がＦｂとなる。このうち、軸方向分力であるＦａが、ボークリング４’をメインギヤ２側に押す方向に作用するサポート同期力となる。

前記サポート同期力Ｆａは、図６に示すように、t3（同期開始点）〜t4（最大点）〜t5（切り替え点）の間で山なりの特性を示し、サポート同期力Ｆａによりクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’との間で摩擦トルクが発生し、メインシャフト８（＝シンクロハブ５）とメインギヤ２’（＝クラッチギヤ３’）との相対回転数△Ｎは、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下する。また、このサポート同期は、シンクロハブ５とボークリング４’との間で行われ、サポート同期力Ｆａの反力はメインシャフト８に固定されたシンクロハブ５により受けられるため、サポート同期力Ｆａの反力がカップリングスリーブ１に伝達されることは無い。つまり、メカ的に発生するサポート同期力Ｆａは、シフト動作荷重を全く増大させることなく、シフト動作のために必要とする荷重をサポートすることになる。

さらに、カップリングスリーブ１が移動し、サポート同期力Ｆａが低下する特性と、カップリングスリーブ１に加えられる動作荷重が増大する特性とが交差する交点となる時点t5からは、カップリングスリーブ１のスプライン歯１ｂのチャンファと、ボークリング４’のチャンファ４ａとが接触し、カップリングスリーブ１の動きは阻止され、そのときの接触力の大きさにより、クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’との間で摩擦トルクが発生し、従来と同様にボーク状態での同期が行われる。

このチャンファ同士を接触させての同期では、メインシャフト８（＝シンクロハブ５）とメインギヤ２’（＝クラッチギヤ３’）との相対回転数△Ｎを、予めメカ同期作用により低下させられていた相対回転数△N0から相対回転数ゼロまで低下するだけで良いため、t6時点での動作荷重のピーク値は低く、相対回転数がゼロとなるt7の時点で同期は終了する。

そして、同期が終了すると、摩擦トルクは消滅し、カップリングスリーブ１の阻止力も解除され、カップリングスリーブ１の移動が可能となり、t6の時点以降でカップリングスリーブ１が軸方向の移動に伴いインサートキー６がカップリングスリーブ１のキー溝から抜け、t7の時点でボークリング４’を押し分け、さらに、t8の時点でカップリングスリーブ１が第１クラッチギヤ３のスプライン歯へ噛み合い、t9の時点で変速動作が終了する。

よって、従来の同期装置のように、同期中はカップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士を接触させ、カップリングスリーブから加えられる動作荷重のみにより、初期相対回転数△N1から相対回転数ゼロまで低下させる同期作用を行う場合、図６の従来動作力の特性に示すように、t4の時点から少し遅れた時点から動作荷重が大きく上昇し、t６の時点から動作荷重が低下するという特性を示し、動作荷重のピーク値が高くなる。

これに対し、実施例１では、上記のように、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下させる同期力を、カップリングスリーブ１とボークリング４’のチャンファ同士を接触させる前に、ボークリング４’とシンクロハブ５とに形成したカム凹凸面４ｄ，５ｄを接触させることにより発生するサポート同期力Ｆａで予め補うようにしたため、図６の今回動作力の特性に示すように、t5〜t6〜t7までの領域による山なりの動作荷重特性を示す。

よって、動作荷重のピーク値については、図６の動作荷重のピーク値低減代に示すように、従来装置に比べて大幅に低下させることができる。この結果、例えば、アクチュエータによりシフト動作力を付与する場合、低くなった動作荷重のピーク値を出し得る定格出力を持つ小型アクチュエータを用いることができる。

加えて、図６のハッチングに示す領域が、従来装置での同期仕事量に対する同期仕事量低減代となり、従来装置での同期仕事量に比べ、カップリングスリーブ１に動作荷重を加えることなく行われるサポート同期による同期仕事量の分が減少し、同期仕事量の大幅な低減を図ることができる。

［ボークリングの戻し作用］
実施例１の同期装置では、例えば、上記のようにシフトアップを行う時（回転を下げる方向に同期する時）の必要シフト動作荷重を低減することができるが、この後、シフトダウンを行う時（回転を上げる方向に同期する時）、ボークリング４’はシンクロハブ５と一緒に回転しているので、サポート同期力発生機構の作動により、両テーパーコーン面３ｅ’，４ｅ’に引き摺りトルクが発生し、シフトダウンの動作荷重が重くなるという問題があった。

よって、同期終了後、ボークリング４，４’をシンクロハブ５の方向に戻すと、両ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’の引き摺りトルク（フリクション）が無くなり、このフリクションに抗して行われるシフトダウン時の動作荷重が軽くなるというように、サポート同期力発生機構の作動を抑える戻し機構が必要となる。

ここで、戻し機構の必要性をより詳しく説明すると、両ボークリング４，４’が、シンクロハブ５に対して所定量相対回転可能であり、且つ、軸方向移動可能であるため、以下のような問題が発生する。
すなわち、非選択段のサポート同期力発生機構において、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間のクリアランスが確保されず、コーン面間に介在する潤滑油が油膜を形成し、この油膜によってコーン面間に引き摺りトルク（摩擦トルク）が発生して、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生してしまうと、カップリングスリーブにシフト動作力が入力されていなくても勝手にサポート同期力発生機構が作動してサポート同期力を発生させてしまい、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが必要以上に摩耗し、同期装置の寿命を低下させてしまうと共に、最悪の場合には、このサポート同期力によってシンクロハブとボークリングとの間の相対回転が０となって２重シフト（選択段と非選択段が同時に選択されロックしてしまう状態）が発生するという問題（問題１）が生じる。

また、選択段のサポート同期力発生機構において、同期終了後（変速終了後）、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているときには、通常、ボークリングを押し付ける力が作用しないため、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とは外れた状態にあるが、エンジンの回転変動によってシンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生し、場合によっては相対回転量が大きくなってサポート同期力発生機構が作動し、ボークリングをクラッチギヤに押し付けてボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが嵌合状態（食い付き状態）となってしまうおそれがある。このような状態になると、当該変速段から他の変速段へ変速するに際に、上記ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との嵌合を外すための力が必要となり、カップリングスリーブへ入力するシフト動作力を大きくしなければならないといった問題（問題２）が生じる。

ゆえに、実施例１のように戻し機構を設けると、カップリングスリーブ１がニュートラル位置にあるとき、ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離すことで、非選択段のボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とのクリアランスを確実に確保して上記問題１の発生を防止できる。併せて、カップリングスリーブ１とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合っているときに、ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離すことで、変速終了後に選択段のボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが嵌合状態になることを防止して上記問題２の発生を防止できる。

ここで、戻し機構として、本出願人が先に特願２００４−１３５９９４号にて提案した一対のボークリングの間に介装した戻しスプリングによる構成とすると、ボークリングインデックス（割り出し）時に戻しスプリングのアーム部に捩れ力が作用するため、疲労によりスプリングのアームが折れてボークリングが初期位置に戻らなくなるおそれがある。また、対向する一対の片側のみにサポート同期力発生機構を設けた場合、サポート同期力発生機構が無い方のボークリングに戻しスプリングのアームを取り付ける手段が必要になってくる。

これに対し、実施例１の戻し機構は、ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、該テーパー面１３，１３’に押し付け力を作用させる機構とした。よって、上記のようなサポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、図８に示すように、テーパー面１３，１３’に作用する押付け力Ｆが、テーパー角度θ’に応じた戻り力f0に変換されることで、サポート同期力Ｆaとは反対方向の軸方向荷重により、ボークリング４’を初期ニュートラル方向に戻すことができる。

したがって、非選択段のサポート同期力発生機構においては、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間でクリアランスが確保され、引き摺りによるフリクション増加や２重シフトによるロックを確実に防止することができる。また、選択段のサポート同期力発生機構においては、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とが嵌合状態（食い付き状態）となることが防止され、他の変速段へ変速するに際に、両テーパーコーン面の嵌合を外すための力が不要となり、カップリングスリーブ１へ入力するシフト動作力が小さく抑えられる。

さらに、実施例１の戻し機構は、ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、該テーパー面１３，１３’に押し付け力を作用させる機構であるため、標準的なコイルスプリング仕様とすることで、アーム等の破損部位が無くなり信頼性が向上する。また、サポート同期力発生機構を片側のみに取り付けた場合も、片側のみで成立させることができる。

加えて、ボークリング４，４’をシンクロハブ５に組み付ける際、シンクロハブ５を水平な状態で寝かせ、押付け力を発生するボール９，９’とスプリング１０，１０’を予めシンクロハブ５に組み付けた後、ボークリング４，４’を上から下げていきながらシンクロハブ５に組み付ける。これに対し、実施例１では、ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部に設けたテーパー面１３，１３’のシンクロハブ５側位置に、シンクロハブ５に向かって下がる傾斜角を持つボールガイド面１４ａと、ボール９，９’を保持するボール保持面１４ｂによる２段の面１４ａ，１４ｂにて構成したボール組付けガイド１４，１４’を設定した。この組付け時、ボール組付けガイド１４，１４’にボール保持面１４ｂを有することで、ボール９，９’とスプリング１０，１０’の脱落を防止し、さらに、ボールガイド面１４ａを有することで、ボール９，９’がスムーズに乗り越えてテーパー面１３，１３’にセットすることができる。

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１と、シンクロハブ５と、ボークリング４，４’と、クラッチギヤ３，３’と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間で摩擦トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４，４’との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリング４，４’をクラッチギヤ３，３’に押し付ける軸方向のサポート同期力Ｆａに変換するサポート同期力発生機構と、前記ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、該テーパー面１３，１３’に押し付け力を作用させることで、カップリングスリーブ５が中立位置にあるとき、および、カップリングスリーブ５とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合っているとき、前記サポート同期力が発生しないように、前記ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離す戻し機構と、を備えたため、変速動作時、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができると共に、サポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、ボークリングとクラッチギヤのテーパーコーン面が嵌合状態となることを確実に防止することができる。
この結果、手動変速機の場合には、ドライバーがシフトレバーに加えるシフト操作力が軽減されるし、また、自動ＭＴの場合には、シフトアクチュエータとして、コスト的にもスペース的にも有利な小型アクチュエータを用いることができる。

(2) 前記戻し機構は、前記シンクロハブ５の外周に、一対のスプライン歯を埋めることでスプライン歯幅よりも大きい部位を形成し、その部位にスプリング１０，１０’とボール９，９’を設定する設定穴１１，１１’を開け、前記ボール９，９’を、前記クラッチギヤ３，３’に向かって下がる傾斜角θ’を持つ前記ボークリング４，４’のテーパー面１３，１３’に押し付ける機構としたため、シンクロハブ５に設定穴１１，１１’を開けることによる強度の低下を抑えることができる。また、設定穴１１，１１’の穴径を大きくとることができるため、より大きいボール９，９’を使用することができ、ボール９，９’の脱落（抜け）に対して有利とすることができる。

(3) 前記戻し機構は、前記ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部に設けたテーパー面１３，１３’の前記シンクロハブ５側位置にボール組付けガイド１４，１４’を設定し、前記ボール組付けガイド１４，１４’は、前記シンクロハブ５に向かって下がる傾斜角を持つボールガイド面１４ａと、前記ボール９，９’を保持するボール保持面１４ｂによる２段の面１４ａ，１４ｂにて構成したため、シンクロハブ５に対するボークリング４，４’の組付けを、確実にボール９，９’の脱落を防止しながら容易に行うことができる。

(4) 前記戻し機構は、ボークリングインデックス時において、インサートキー６にて発生するキーロック力をF0とし、その時に戻し機構により発生する戻り力をf0とするとき、
F0>f0
という関係が成立するように設定したため、ボークリングインデックス前に戻り力によりボークリング４，４’が初期位置に戻ることが無くなり、戻し機構によりサポート同期力Ｆａの発生を阻害することを確実に防止することができる。

(5) 前記戻し機構は、前記ボール９，９’とスプリング１０，１０’の設定穴１１，１１’を、前記シンクロハブ５をスプライン嵌合したメインシャフト８に対し垂直に設定したため、設定穴１１，１１’を容易に穴加工できるばかりでなく、傾斜穴とする場合に比べて組付け性が向上し、組付け最良仕様の戻し機構とすることができる。

実施例２は、戻し機構の構成を実施例１とは異なる構成とした例である。

まず、構成を説明する。
図９は実施例２の変速機の同期装置を示す図１０Ｘ−Ｘ線縦断正面図、図１０は実施例２の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。

実施例２の変速機の同期装置は、図９及び図１０に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２，２’と、クラッチギヤ３，３’と、ボークリング４，４’と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、スプレッドスプリング７，７’と、メインシャフト８と、ボール９，９’と、スプリング１０，１０’と、設定穴１１，１１’と、テーパー面１３，１３’と、ボール組付けガイド１４，１４’と、を備えている。

なお、カップリングスリーブ１、メインギヤ２，２’、クラッチギヤ３，３’、ボークリング４，４’、シンクロハブ５、インサートキー６、スプレッドスプリング７，７’、メインシャフト８の構成については、実施例１と同様であるので説明を省略する。また、サポート同期力発生機構についても実施例１と同様であるので説明を省略する。

図１１は実施例２の同期装置における戻し機構を示す拡大断面図であり、以下、実施例２の戻し機構の構成について説明する。

実施例２の戻し機構は、図１１に示すように、前記ボール９，９’とスプリング１０，１０’の設定穴１１，１１’を、前記ボークリング４，４’に形成したテーパー面１３，１３’に対し垂直に設定している。
そして、実施例１の戻し機構と同様に、ボークリングインデックス時において、インサートキー６にて発生するキーロック力をF0とし、その時に戻し機構により発生する戻り力をf0とするとき、
F0>f0
という関係が成立するように設定してる。
ここで、「キーロック力F0」は、実施例１と同様に与えられるが、「戻り力f0」は、図１１に示すように、ボール１０からテーパー面１３に作用するスプリング力をＦとし、テーパー面１３の傾斜角をθ’とし、ボール１０とテーパー面１３との間の摩擦係数をμ’としたとき、
f0＝μ’Ｆtanθ’
の計算式により求められる。なお、実施例２の戻し機構の他の構成は、実施例１の戻し機構と同様であるので説明を省略する。

次に、作用説明する。
［ボークリングの戻し作用］
実施例２の戻し機構は、ボークリング４，４’のシンクロハブインロー部にテーパー面１３，１３’を形成し、該テーパー面１３，１３’に押し付け力を作用させる機構とした。よって、サポート同期力発生機構の作動を抑えたい時、図１２に示すように、テーパー面１３，１３’に作用する押付け力Ｆが、テーパー角度θ’に応じた戻り力f0に変換されることで、サポート同期力Ｆaとは反対方向の軸方向荷重により、ボークリング４’を初期ニュートラル方向に戻すことができる。

また、実施例２の戻し機構は、ボール９，９’とスプリング１０，１０’の設定穴１１，１１’を、ボークリング４，４’に形成したテーパー面１３，１３’に対し垂直に設定したため、テーパー面１３，１３’のテーパー角度θ’が同じで、テーパー面１３，１３’に作用する押付け力Ｆが同じである場合、実施例１の戻り力f0（＝μ’Ｆsinθ’）に比べ、戻り力f0（＝μ’Ｆtanθ’）を大きく設定することができる。なお、他の作用は実施例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。
この実施例２の変速機の同期装置にあっては、実施例１の(1),(2),(3),(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 前記戻し機構は、前記ボール９，９’とスプリング１０，１０’の設定穴１１，１１’を、前記ボークリング４，４’に形成したテーパー面１３，１３’に対し垂直に設定したため、実施例１に比べて戻り力f0を大きく設定することが可能で、荷重最良仕様の戻し機構とすることができる。

以上、本発明の変速機の同期装置を実施例１及び実施例２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、本発明のサポート同期力発生機構及び戻し機構は、実施例１，２に示したキー式同期装置に限らず、ピン式同期装置や、同期初期に相対回転するシンクロハブとボークリングを有する他の方式の同期装置にも適用することができる。

実施例１，２では、サポート同期力発生機構として、斜面によるカム面接触を利用したものを示したが、曲面によるカム面接触を利用したものや、コイルスプリングに蓄える弾性力を利用したものであっても良い。要するに、シンクロハブ（またはインサートキー）とボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、相対回転による周方向の力を、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構であれば、その具体的な機構は、実施例１，２に記載した機構に限られることはない。

実施例１，２では、戻し機構として、シンクロハブの外周にスプリングとボールを設定する設定穴を開け、ボールを、クラッチギヤに向かって下がる傾斜角を持つボークリングのテーパー面に押し付ける機構とする例を示したが、要するに、ボークリングのシンクロハブインロー部にテーパー面を形成し、該テーパー面に押し付け力を作用させることで、カップリングスリーブが中立位置にあるとき、および、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき、サポート同期力が発生しないように、ボークリングを初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とを離す機構であれば、その具体的な機構は、実施例１，２に記載した機構に限られることはない。

本発明の同期装置は、シフトレバーをドライバーによる手動動作により変速する手動変速機に適用することができるし、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モータアクチュエータ等により変速する、いわゆる自動ＭＴと呼ばれる変速機にも適用することができる。

実施例１の変速機の同期装置を示す図２Ａ−Ａ線縦断正面図である。 実施例１の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。 実施例１の同期装置におけるサポート同期力発生機構を示す斜視図である。 実施例１の同期装置におけるカップリングスリーブとインサートキーを示す図である。 実施例１の同期装置における戻し機構を示す拡大断面図である。 実施例１の同期装置における動作時間に対する相対回転数特性と動作時間に対する動作荷重特性とを従来装置と比較した対比特性図である。 実施例１の同期装置におけるサポート同期力の発生メカニズム説明図である。 実施例１の同期装置においてサポート同期力発生機構と戻し機構が作用するボークリングインデックス状態を示す作用説明図である。 実施例２の変速機の同期装置を示す図１０Ｘ−Ｘ線縦断正面図である。 実施例２の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。 実施例２の同期装置における戻し機構を示す拡大断面図である。 実施例２の同期装置においてサポート同期力発生機構と戻し機構が作用するボークリングインデックス状態を示す作用説明図である。

符号の説明

１ カップリングスリーブ
２，２’ メインギヤ
３，３’ クラッチギヤ
４，４’ ボークリング
５ シンクロハブ
６ インサートキー
７，７’ スプレッドスプリング
８ メインシャフト
９，９’ ボール
１０，１０’ スプリング
１１，１１’ 設定穴
１３，１３’ テーパー面
１４，１４’ ボール組付けガイド

Claims (6)

1. カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
   変速時であって、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構と、
   前記ボークリングのシンクロハブインロー部にテーパー面を形成し、該テーパー面に押し付け力を作用させることで、前記カップリングスリーブが中立位置にあるとき、および、前記カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき、前記サポート同期力が発生しないように、前記ボークリングを初期位置に戻し、前記ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とを離す戻し機構と、
   を備えた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、
   前記戻し機構は、前記シンクロハブの外周に、少なくとも一対のスプライン歯を埋めることでスプライン歯幅よりも大きい部位を形成し、その部位にスプリングとボールを設定する設定穴を開け、
   前記ボールを、前記クラッチギヤに向かって下がる傾斜角を持つ前記ボークリングのテーパー面に押し付ける機構としたことを特徴とする変速機の同期装置。
3. 請求項２に記載された変速機の同期装置において、
   前記戻し機構は、前記ボークリングのシンクロハブインロー部に設けたテーパー面の前記シンクロハブ側位置にボール組付けガイドを設定し、
   前記ボール組付けガイドは、前記シンクロハブに向かって下がる傾斜角を持つボールガイド面と、前記ボールを保持するボール保持面による２段の面にて構成したことを特徴とする変速機の同期装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記戻し機構は、ボークリングインデックス時において、インサートキーにて発生するキーロック力をF0とし、その時に戻し機構により発生する戻り力をf0とするとき、
   F0>f0
   という関係が成立するように設定した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、
   前記戻し機構は、前記ボールとスプリングの設定穴を、前記シンクロハブをスプライン嵌合したメインシャフトに対し垂直に設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
6. 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、
   前記戻し機構は、前記ボールとスプリングの設定穴を、前記ボークリングに形成したテーパー面に対し垂直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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