JP2006336769A - 同期装置のスリーブスプライン構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 同期作用時の面圧の低下を図ることができる同期装置のスリーブスプライン構造を提供する。
【解決手段】 同期装置２００のスリーブスプライン構造は、加速時の同期用の第一歯部１６１と、減速時の同期用の第二歯部２６１と、ギアピースの歯部間に挿入されやすい形状の第三歯部３６１とを有する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、同期装置のスリーブスプライン構造に関し、より特定的には、手動変速機で用いられる同期装置のスリーブスプライン構造に関するものである。

従来、同期装置のスリーブスプライン構造は、たとえば特開平８−４２５９６号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平８−４２５９６号公報

特許文献１では、同期装置のスリーブスプラインにおいて、大きなチャンファ角の同期専用歯と、小さなチャンファ角のギアピース押分け専用歯とを有する構造が開示されている。

しかしながら、従来技術では噛合い長さを確保するためにスプライン歯の厚みを小さくした場合、スプラインチャンファ接触面積も小さくなり、同期作動時の面圧が高くなるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、同期作用時の面圧の低減が可能な同期装置のスリーブスプライン構造を提供することを目的とする。

この発明に従った同期装置のスリーブスプライン構造は、ハブスリーブとギアピースとの間にシンクロナイザリングを介在させる同期装置のハブスリーブに設けられるスリーブスプライン構造であって、シフトアップ時の同期用の第一歯部と、シフトダウン時の同期用の第二歯部と、ギアピースの歯部間に挿入されやすい形状の第三歯部とを有する。

このように構成された同期装置のスリーブスプライン構造では、シフトアップ時の同期用の第一歯部と、シフトダウン時の同期用の第二歯部と、ギアピースの歯部間に挿入されやすい第三歯部とに分けることにより、スプライン歯圧を小さくした場合であっても、スプラインチャンファの接触面積の確保が可能であり、同期作用時の面圧を低減することができる。

好ましくは、第一歯部は、シンクロナイザリングがハブスリーブに対して第一の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第一長傾斜面と、第一の長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第一短傾斜面とを含む。

好ましくは、第二歯部は、シンクロナイザリングがハブスリーブに対して第二の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第二長傾斜面と、第二長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第二短傾斜面とを含む。

好ましくは、第三歯部は、第一および第二歯部の先端よりも小さな角をなし、かつ、第一および第二歯部の先端よりもギアピースに近い先端を有する。

好ましくは、第一および第二歯部は、互いに隣接して配置される。
この発明に従ったスリーブスプライン構造は、ハブスリーブとギアピースとの間にシンクロナイザリングを介在させる同期装置のハブスリーブに設けられるスリーブスプライン構造であって、第一歯部から第三歯部を有する。第一歯部は、シンクロナイザリングがハブスリーブに対して第一の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第一長傾斜面と、第一の長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第一短傾斜面とを含み、第二歯部は、シンクロナイザリングがハブスリーブに対して第二の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第二長傾斜面と、第二長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第二短傾斜面とを含み、第三歯部は、第一および第二歯部の先端よりも小さな角をなし、かつ、第一および第二歯部の先端よりもギアピースに近い先端を有する。

この発明に従えば、同期作用時の面圧を低減することが可能な同期装置のスリーブスプライン構造を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

図１は、この発明に従った同期装置を有する手動変速機の断面図である。図１を参照して、手動変速機１００は、自動車の走行状態に応じてエンジンの回転速度および回転トルクを変換して駆動輪に伝える動力伝達装置である。手動変速機１００として、車両の運転者が操作するシフトレバーと手動変速機１００とが離れており、その間をケーブルおよびリンクなどで連結する、いわゆるリモートコントロール型の手動変速機１００だけでなく、手動変速機１００に直接シフトレバーを取付けた、いわゆるダイレクトコントロール方式の手動変速機であってもよい。

また、リモートコントロール方式において、シフトレバーの位置に関しては特に限定されず、ステアリングコラム部にシフトレバーが取付けられたコラムシフト式、シフトレバーがフロアに取付けられたフロアシフト式などを採用することが可能である。

図１では、常時噛合い式の手動変速機を示している。また、手動変速機として、アクチュエータなどによりセレクトレバーを移動させて変速を行なう、半自動変速機や全自動変速機にも本発明を適用することが可能である。

手動変速機１００は、回転シャフト１０を有する。回転シャフト１０は回転軸１３を中心として回転することが可能であり、エンジンからの回転力が回転シャフト１０に伝えられる。

回転シャフト１０内には、潤滑油を供給するための潤滑油通路１１が設けられている。潤滑油通路１１は、回転軸１３に沿って一方向に延び、かつその一部分が枝分かれして外周側へ向かって延びている。潤滑油通路１１内を矢印１２で示す方向に潤滑油（オイル）が供給される。

回転シャフト１０には、ギア７０が接続されており、ギア７０と回転シャフト１０とが一体となって回転する。回転シャフト１０には、クラッチハブ５０が取付けられている。クラッチハブ５０は回転シャフト１０と共に回転するように、回転シャフト１０にスプライン嵌合している。なお、回転シャフト１０に対するクラッチハブ５０の固定方法としては、スプライン嵌合に限られず、その他の通常の方法を用いてもよい。

図１では、回転軸１３を中心として対称形状に各構成部材が配置されている。回転シャフト１０には、非動ギアとしてのギア２１，２２が嵌め合わせられており、ギア２１，２２は回転シャフト１０に対して相対回転することが可能である。すなわち、図１で示す状態では、回転シャフト１０の回転力がギア２１，２２には伝達されず、ギア２１，２２は空転する。ギア２１，２２の内周面側が回転シャフト１０と向かい合い、回転シャフト１０に対して摺動する。この摺動時の摩擦を低減させるために、潤滑油通路１１から矢印１２で示すように、回転シャフト１０とギア２１との間の摩擦面に潤滑油が供給される。

ギア２１，２２には、ギアピース３１，３２がスプライン嵌合される。ギアピース３１．３２は同期装置２００を構成する部材であり、ギア２１，２２と共に回転する。ギアピース３１，３２は図１で示す状態ではクラッチハブ５０に固定されていない。そのため、クラッチハブ５０に対して自由に回転することが可能である。

ギアピース３１，３２は、回転軸１３に対して傾斜したテーパ面であるコーン部３３，３４を有する。コーン部３３，３４上にシンクロナイザリング４１，４２が嵌め合わせられる。シンクロナイザリング４１，４２は、ギアピース３１，３２とクラッチハブ５０との回転を同期させるための装置であり、テーパ面であるコーン部４３，４４を有する。シンクロナイザリング４１，４２のコーン部４３，４４はギアピース３１，３２のコーン部３３，３４と接触しており、摩擦摺動する。

クラッチハブ５０の外周歯５１にはハブスリーブ６０が嵌合している。ハブスリーブ６０は回転軸１３の延びる方向に摺動（スライド）可能である。ハブスリーブ６０の内周歯６１はクラッチハブ５０の外周歯５１と噛合っており、クラッチハブ５０はハブスリーブ６０をスライド可能に保持する。ハブスリーブ６０はギア２１側へスライドすることが可能であり、これとは反対に、ギア２２側へもスライドすることが可能である。

ギアピース３１，３２と、シンクロナイザリング４１，４２とは互いにコーン部３３，３４，４３，４４で接触しているため、ギアピース３１，３２の回転はシンクロナイザリング４１，４２へ伝達されている。ハブスリーブ６０には、シフトフォークと嵌合する溝６２が設けられており、溝６２は、ハブスリーブ６０の端面６５，６６間に位置する。

図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た同期装置の平面図である。図２を参照して、同期装置２００は、ギアピースに用いられる外周歯３６と、ハブスリーブ６０に設けられる内周歯６１と、シンクロナイザリングの外周歯４６とを有する。ギアピースの外周歯３６は１列に並ぶように配置されており、それぞれが一定の間隔を有する。外周歯３６は相手側のスリーブの内周歯と嵌まり合うことが可能なように、先端部が細く形成されている。

シンクロナイザリングの外周歯４６はギアピースの外周歯３６とハブスリーブの内周歯６１との間に設けられ、ギアピースの外周歯３６と一定の間隔を隔てた位置に配置される。外周歯４６は先端部４６ｃと、第一傾斜面４６ａおよび第二傾斜面４６ｂとを有する。第一傾斜面４６ａと第二傾斜面４６ｂとの交わった峰部分が先端部４６ｃである。第一傾斜面４６ａおよび第二傾斜面４６ｂは軸方向（外周歯３６および内周歯６１が延びる方向）に対してほぼ等しい傾斜角度を有する。なお、図２では示していないが、複数の外周歯４６が設けられ、これらは互いに距離を隔てて配置されている。

ハブスリーブの内周歯６１は第一歯部１６１と第二歯部２６１と第三歯部３６１とを有する。第一歯部１６１は加速時の変速同期時（シフトアップ時）に用いられる内周歯である。第一歯部１６１は第一長傾斜面１６１ｂと、第一短傾斜面１６１ａと、第一長傾斜面１６１ｂおよび第一短傾斜面１６１ａの交わる峰部分である先端部１６１ｃとを有する。先端部１６１ｃの角度はθ１である。第一歯部１６１は二点鎖線で示す大きさの外周歯の一部を削り取って構成される。

第二歯部２６１は第二長傾斜面２６１ｂと、第二短傾斜面２６１ａと、第二長傾斜面２６１ｂおよび第二短傾斜面２６１ａの交わる峰部分である先端部２６１ｃとを有する。第二歯部２６１の先端部は第一歯部１６１の先端部に対して左右対称形状であり、第二短傾斜面２６１ａは第一短傾斜面１６１ａとほぼ同一の傾斜を有し、第二長傾斜面２６１ｂは第一長傾斜面１６１ｂとほぼ同一の傾斜を有する。

さらに、第一短傾斜面１６１ａと第二短傾斜面２６１ａとの長さがほぼ等しく、また、第一長傾斜面１６１ｂと第二長傾斜面２６１ｂの長さもほぼ等しい。

先端部２６１ｃは角度θ２を有し、この角度は第一歯部１６１の先端部１６１ｃの角度θ１とほぼ等しい。第二歯部２６１は減速時の変速同期時（シフトダウン時）に用いられる。

第二歯部２６１に隣接するように第三歯部３６１が設けられる。第三歯部３６１は傾斜のほぼ等しい２つの傾斜面３６１ａ，３６１ｂと、２つの傾斜面３６１ａおよび３６１ｂの交わる峰部分である先端部３６１ｃとを有する。先端部３６１ｃの角度はθ３であり、上述の角度θ１およびθ２よりも小さい。先端部３６１ｃは、第一および第二歯部１６１，２６１の先端部１６１ｃ，２６１ｃよりもギアピース側に位置している。すなわち、第三歯部３６１は第一および第二歯部１６１，２６１よりも長く構成される。

すなわち、この発明に従った同期装置２００のスリーブスプライン構造は、シフトアップ時（加速時）の同期用の第一歯部１６１と、シフトダウン時（減速時）の同期用の第二歯部２６１と、ギアピースの歯部間に挿入されやすい形状の第三歯部３６１とを有する。

なお、ここでのスリーブスプライン構造はギア２２への変速時に用いられるものであるが、ギア２２への変速としては、より低速側のギヤからの変速であるシフトアップと、より高速側のギヤからの変速であるシフトダウンとがある。

第一歯部１６１はシンクロナイザリング４２がハブスリーブ６０に対して矢印２０１で示す第一の方向に回転するときにシンクロナイザリング４２の外周歯４６に面接触する第一長傾斜面１６１ｂと、第一長傾斜面１６１ｂよりも円周方向に沿った長さが短い第一短傾斜面１６１ａとを含む。第二歯部２６１は、シンクロナイザリング４２がハブスリーブ６０に対して矢印２０２で示す第二の方向に回転するときにシンクロナイザリング４２の外周歯４６に面接触する第二長傾斜面２６１ｂと、第二長傾斜面２６１ｂよりも円周方向に沿った長さが短い第二短傾斜面２６１ａとを含む。第三歯部３６１は、第一および第二歯部１６１，２６１の先端よりも小さな角θ３をなし、かつ第一および第二歯部１６１，２６１の先端よりもギアピースに近い先端部３６１ｃを有する。第一および第二歯部１６１，２６１は、互いに隣接して配置される。

次に、同期の動作について説明する。
同期前には、図１および図２で示すように、ハブスリーブ６０は中立位置にあり、ギア２２およびギアピース３２はハブスリーブ６０に対して空転している。

図３は、シフトアップ時（加速同期時）の同期装置の平面図であり、図４は、シフトダウン時（減速同期時）の同期装置の平面図である。ハブスリーブ６０とギア２２との回転を同期させる場合には、図１で示す状態からハブスリーブ６０をギア２２に近づく方向に移動させる。これによりシンクロナイザリング４２の外周歯４６とハブスリーブ６０の内周歯６１とが接触する。具体的には、シフトアップ時（加速同期時）には、図３で示すように、内周歯６１のうち、第一歯部１６１の第一長傾斜面１６１ｂがシンクロナイザリング４２の外周歯４６の第一傾斜面４６ａと面接触する。第一長傾斜面１６１ｂと第一傾斜面４６ａの傾斜角度がほぼ等しく、かつ第一長傾斜面１６１ｂは他の傾斜面に比べて長さが長いため、外周歯４６の第一傾斜面４６ａと広い面積で密着する。また、加速時には、ギアピースの外周歯３６およびシンクロナイザリングの外周歯４６は矢印２０１で示す方向に移動する。そのため第一歯部１６１はシンクロナイザリングの外周歯４６から力を受け、シンクロナイザリング４２とハブスリーブ６０の内周歯６１との回転が同期する。

シフトダウン時（減速同期時）には、図４で示すように、ギアピースの外周歯３６およびシンクロナイザリングの外周歯４６はハブスリーブ６０の内周歯６１に対して矢印２０２で示す方向に移動する。これにより第二歯部２６１の第一長傾斜面２６１ｂがシンクロナイザリング４２の外周歯４６に設けられた第二傾斜面４６ｂと接着する。第二傾斜面４６ｂは第二長傾斜面２６１ｂとほぼ同一の傾きを有する。また、第二長傾斜面２６１ｂは他の傾斜面に比べて長さが長いため、第二長傾斜面２６１ｂは第二傾斜面４６ｂと広い面積で密着する。これにより、ハブスリーブ６０の内周歯６１とシンクロナイザリング４２の外周歯４６の回転が同期する。

図５は、押分け後の同期装置の平面図である。図５を参照して、さらに同期動作を進めると、ハブスリーブ６０がギア２２側へ移動する。これにより、図３および図４で示す位置から内周歯６１が外周歯３６側へ移動する。このときにシンクロナイザリング４２の外周歯４６は複数の歯部の間に落とし込まれる。図３および図４のいずれで示す状態からさらに同期を進めた場合であっても、図５で示すように、第一歯部１６１および第二歯部２６１の間にシンクロナイザリング４２の外周歯４６が入り込む。

図６は、シフト完了後の同期装置の断面図である。図７は図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た同期装置の平面図である。図６および図７を参照して、図５で示す位置からさらにハブスリーブ６０をギア２２へ近づく方向へ押込むと図６および図７で示すようにハブスリーブ６０の内周歯６１がギアピース３２の外周歯３６の間へ入り込む。この状態では、ハブスリーブ６０の内周歯６１とギアピース３２の外周歯３６とは一体となって回転しており、ハブスリーブ６０からギアピース３２へ動力が伝達される。これによりシフト動作が完了する。

図８は、シンクロナイザリングの外周歯の配置を示す平面図である。図８を参照して、この発明に従った同期装置におけるシンクロナイザリング４２の外周歯４６の数は、相手方の歯部よりも数が少なく、間引かれた形状とされる。図８中の点線で書かれた外周歯４６は欠歯となっている。

図８で示す点線位置に仮に外周歯が存在したとすると、その外周歯は第一および第二短傾斜面に接触するため好ましくない。

以上のように構成された、この発明に従った同期装置では、シフトアップ時（加速時）の同期用の歯と、シフトダウン時（減速時）の同期用の歯が設けられているため、モジュール（歯の厚み）を小さくした場合でも、同期時の１つの歯当りのチャンファ接触面積の確保が容易であり、面圧を下げることができる。具体的には、同期および押分け歯を分離することにより、同期作用時の低減や２段入り力の低減を目的としてハブスリーブ６０の内周歯６１のスプラインチャンファ角の狭角化が行なわれるが、シフト後のギアピース３２、および内周歯６１の噛合い長さを確保するため、言い換えれば、トランスミッションの全長短縮とシフトストロークの短縮のために、モジュール（スプライン歯厚）を小さくすることを併せて行なうことが多い。これにより、スプラインチャンファ接触面積も小さくなり、同期作用時の面圧が高くなる傾向があるが、本発明では広い傾斜面で内周歯６１と外周歯４６とが接触するため面圧を下げることができる。

さらに、押分け専用歯としての第三歯部３６１の先端の角度θ３を小さくすることで、２段入り力を低減することができる。

また、シフト完了後は図７で示すように、すべてのスプラインでトルクを伝達することが可能である。

さらに、本発明ではダウンチャンファ当りをなくすことが可能となる。ここで、ダウンチャンファ当りについて説明する。図３および図４を参照して、同期開始時には、ハブスリーブ６０の第一または第二歯部１６１，２６１とシンクロナイザリング４２の外周歯４６とが接触しており、ハブスリーブ６０はシンクロナイザリング４２に対して相対的に回転しようとするため、第一および第二歯部１６１，２６１は外周歯４６から力を受ける。これにより同期開始時には、安定した接触が確保される。しかしながら、図３または図４で示す状態で同期が完了するとシンクロナイザリング４２の外周歯４６がハブスリーブの内周歯６１と同じ回転をし、上述の押付け力がなくなる。これによりハブスリーブ６０がシンクロナイザリング４２に対して相対的に移動する。具体的には、回転と軸方向の移動が起こる。それにより隣り合う歯で再度同期が発生しシフトの操作特性として引っかかり感を感じる。

図９は、ダウンチャンファ当りを説明するための操作力のグラフである。一旦操作力が最大となり同期が発生してもダウンチャンファ当りが発生すると図中の再同期が生ずる。これにより操作の違和感が発生する。

しかしながら、本発明では第一および第二長傾斜面１６１ｂ，２６１ｂは広い面積でシンクロナイザリング４２の外周歯４６の第一および第二傾斜面４６ａ，４６ｂと接触する。その結果、押付け力がなくなったとしても、第一および第二長傾斜面１６１ｂ，２６１ｂは外周歯４６の第一および第二傾斜面４６ａ，４６ｂと安定して接触し、ダウンチャンファ当りの発生を防止することができる。

図１０は、同期装置における第一から第三歯部の構成を示す平面図である。図１０を参照して、第一歯部１６１と第二歯部２６１と第三歯部３６１とが順に並べられている。図１０では、第一、第二、第一、第二、第三歯部の順に配列されるが、これに限られるものではない。基本は第一と第二歯部１６１，２６１が交互に配置され、所々に第三歯部３６１が周期的に配置される。また、外周歯４６は、一歯飛び構造となっているが、単純に一歯飛びとすると第三歯部３６１と接触するため、第三歯部３６１の存在にあわせて外周歯４６が欠歯構造とされている。

以上の実施の形態では、第三歯部３６１を設ける構造を示したが、押分けがしやすい形状の第一および第二歯部１６１，２６１であれば、第三歯部３６１を設けなくてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、たとえば車両に搭載される手動変速機の分野において適用することが可能である。

この発明に従った同期装置を有する手動変速機の断面図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た同期装置の平面図である。 シフトアップ時（加速同期時）の同期装置の平面図である。 シフトダウン時（減速同期時）の同期装置の平面図である。 押分け後の同期装置の平面図である。 シフト完了後の手動変速機の断面図である。 図６中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た同期装置の平面図である。 シンクロナイザリングの外周歯の配置を示す平面図である。 ダウンチャンファ当りを説明するための操作力のグラフである。 同期装置における第一から第三歯部の構成を示す平面図である。

符号の説明

１０ 回転シャフト、１１ 潤滑油通路、１３ 回転軸、２１，２２ ギア、２３，２４ スラスト端面、３１，３２ ギアピース、３３，３４ コーン部、３５，３６ 外周歯、４１，４２ シンクロナイザリング、４３，４４ コーン部、５０ クラッチハブ、６０ ハブスリーブ、１００ 手動変速機、１６１ 第一歯部、１６１ａ 第一短傾斜面、１６１ｂ 第一長傾斜面、１６１ｃ，２６１ｃ，３６１ｃ 先端部、２６１ 第二歯部、２６１ａ 第二短傾斜面、２６１ｂ 第二長傾斜面、３６１ 第三歯部。

Claims (6)

1. ハブスリーブとギアピースとの間にシンクロナイザリングを介在させる同期装置のハブスリーブに設けられるスリーブスプライン構造であって、
   シフトアップ時の同期用の第一歯部と、シフトダウン時の同期用の第二歯部と、ギアピースの歯部間に挿入されやすい形状の第三歯部とを有する、同期装置のスリーブスプライン構造。
2. 前記第一歯部は、前記シンクロナイザリングが前記ハブスリーブに対して第一の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第一長傾斜面と、前記第一の長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第一短傾斜面とを含む、請求項１に記載の同期装置のスリーブスプライン構造。
3. 前記第二歯部は、前記シンクロナイザリングが前記ハブスリーブに対して第二の方向に回転するときに前記シンクロナイザリングの歯部に面接触する第二長傾斜面と、前記第二長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第二短傾斜面とを含む、請求項１または２に記載の同期装置のスリーブスプライン構造。
4. 前記第三歯部は、前記第一および第二歯部の先端よりも小さな角をなし、かつ、前記第一および第二歯部の先端よりもギアピースに近い先端を有する、請求項１から３のいずれかに記載の同期装置のスリーブスプライン構造。
5. 前記第一および第二歯部は、互いに隣接して配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載の同期装置のスリーブスプライン構造。
6. ハブスリーブとギアピースとの間にシンクロナイザリングを介在させる同期装置のハブスリーブに設けられるスリーブスプライン構造であって、
   第一歯部から第三歯部を有し、
   前記第一歯部は、前記シンクロナイザリングが前記ハブスリーブに対して第一の方向に回転するときにシンクロナイザリングの歯部に面接触する第一長傾斜面と、前記第一の長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第一短傾斜面とを含み、
   前記第二歯部は、前記シンクロナイザリングが前記ハブスリーブに対して第二の方向に回転するときに前記シンクロナイザリングの歯部に面接触する第二長傾斜面と、前記第二長傾斜面よりも円周方向に沿った長さが短い第二短傾斜面とを含み、
   前記第三歯部は、前記第一および第二歯部の先端よりも小さな角をなし、かつ、前記第一および第二歯部の先端よりもギアピースに近い先端を有する、同期装置のスリーブスプライン構造。

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