JP2007071219A

JP2007071219A - 変速機の同期装置

Info

Publication number: JP2007071219A
Application number: JP2005255374A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Ishikawa; 友啓石川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】シフトフィーリングが向上した同期装置を提供する。
【解決手段】同期装置１は、クラッチハブ５０に嵌合して軸方向に移動可能なシフティングキー５２と、シンクロナイザリング４１，４２と、クラッチハブスリーブ６０とを備える。シンクロナイザリング４１，４２は、クラッチハブスリーブ６０と嵌合可能な外周歯４５，４６と、シフティングキー５２に向かって突出する突出部１４５，１４６とを含む。シフティングキー５２は、突出部１４５，１４６と当接可能であり、かつ回転方向に対して傾斜した傾斜面２５２とを含む。同期動作時にシフティングキー５２が突出部１４５，１４６に押付けられて傾斜面２５２が突出部１４５，１４６に当接すると、傾斜面２５２がシンクロナイザリング４１，４２の回転に抵抗するように傾斜面２５２が傾斜している。
【選択図】図２

Description

この発明は、変速機の同期装置に関し、より特定的には、手動変速機の同期装置に関するものである。

従来、変速機の同期装置は、たとえば特開平１０−４７３７７号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平１０−４７３７７号公報

特許文献１では、シフティングキーとシンクロナイザリング軸方向接触面を平面形状とする同期装置が開示されている。

従来の同期装置では、同期直後にインプット系の引き摺りトルク、あるいはアウトプット系の挙動変化によりシンクロナイザリングとスリーブの位置関係が回転方向において相対的に変化する。また、比較的ゆっくりとしたシフトアップ変速操作の場合には、同期で作用したチャンファ面から反対側のチャンファ面に衝突し、引っ掛かり感を伴う操作感と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、操作感が向上した変速機の同期装置を提供することを目的とする。

この発明に従った変速機の同期装置は、クラッチハブに嵌合して軸方向に移動可能なシフティングキーと、クラッチハブに向かい合うように位置し、回転軸を中心として回転可能なシンクロナイザリングと、シフティングキーに係合し、かつクラッチハブに嵌合してシフティングキーとともに軸方向に移動可能であり、シフティングキーおよびクラッチハブとともに回転軸を中心として回転可能なスリーブとを備える。シンクロナイザリングは、スリーブと嵌合可能な歯部と、シフティングキーに向かって突出する突出部とを含む。シフティングキーは突出部と当接可能であり、かつ回転方向に対して傾斜した傾斜面とを含む。同期動作時にシフティングキーが突出部に押付けられて傾斜面が突出部に当接すると、傾斜面がシンクロナイザリングの回転に抵抗するように傾斜面が傾斜している。

このように構成された変速機の同期装置では、同期動作時にシフティングキーが突出部に押付けられて傾斜面が突出部に傾斜すると、傾斜面がシンクロナイザリングの回転に抵抗するように傾斜面が傾斜しているため傾斜面により突出部を保持する力が大きくなる。その結果再同期現象を抑制し、シフトフィーリングを向上させることができる。

好ましくは、傾斜面が突出部に当接する前にはシンクロナイザリングは所定の回転トルクで回転している。同期動作時に傾斜面が突出部に当接すると回転トルクと反対向きで回転トルクよりも大きい保持トルクがシフティングキーから突出部に作用するように傾斜面が傾斜している。この場合、突出部には回転トルクと反対向きで回転トルクよりも大きい保持トルクが作用するためシンクロナイザリングが確実に傾斜面で保持される。その結果再同期現象を抑制し、シフトフィーリングをさらに向上させることができる。

この発明に従えば、シフトフィーリングをより向上させることができる変速機の同期装置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。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った手動変速機の一部分の断面図である。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数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タイプの手動変速機１００でもよく、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も可能である。

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（図示せず）が設けられており、潤滑油通路から回転シャフト１０の外周に向かって潤滑油（オイル）が供給される。

回転シャフト１０の外周にはクラッチハブ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ととも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、非動ギヤとしてのギヤ２１，２２が嵌め合わせられており、ギヤ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の回転力がギヤ２１，２２には伝達されず、ギヤ２１，２２は空転することが可能である。ギヤ２１，２２の内周面側が回転シャフト１０と向かい合っている。回転シャフト１０とギヤ２１，２２との間にはベアリングが配置されて回転時の摩擦を低減している。

ギヤ２１，２２にはギヤピース３１，３２がスプライン嵌合している。ギヤピース３１，３２はシンクロ機構を構成する部材であり、ギヤ２１，２２とともに回転する。ギヤピース３１，３２は図１で示す状態ではクラッチハブ５０から力を受けていない。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。

ギヤピース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、ともにギヤピース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はギヤピース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にはクラッチハブスリーブ６０が嵌合している。クラッチハブスリーブ６０は回転軸１３の延びる方向にスライド可能（摺動可能）である。クラッチハブスリーブ６０の内周歯６１はクラッチハブ５０の外周歯５１と噛み合っており、クラッチハブ５０はクラッチハブスリーブ６０をスライド可能に保持する。クラッチハブスリーブ６０がギヤ２１側へ近づくと、クラッチハブスリーブ６０の内周歯６１がギヤピース３１の外周歯３５およびシンクロナイザリング４１の外周歯４５と噛み合う。これにより、クラッチハブ５０の回転がクラッチハブスリーブ６０を介してギヤピース３１およびギヤ２１に伝わる。このクラッチハブスリーブ６０は環状のシフトフォーク溝６２を有し、シフトフォーク溝６２にはシフトフォーク５８が嵌め合わせられる。シフトフォーク５８がクラッチハブスリーブ６０を軸方向へ摺動させる。クラッチハブ５０の溝２５０にシフティングキー５２が嵌め合わせられる。シフティングキー５２の凸部１５２がクラッチハブスリーブ６０と嵌り合っており、シフティングキー５２はクラッチハブスリーブ６０とともに軸方向にスライドすることが可能である。シフティングキー５２はスライドするとシンクロナイザリング４１，４２に軸方向の力を加える。この力がコーン部３３，４３，３４，４４に伝わり、コーン部３３，４３，３４，４４で摩擦抵抗が起きてシンクロナイザリング４１，４２とギヤピース３１，３２との間で同期動作が行なわれる。

図２は、この発明の実施の形態１に従った同期装置の分解斜視図である。図２を参照して、同期装置１は回転シャフトと嵌合するクラッチハブ５０と、クラッチハブ５０の溝２５０に嵌め合わせられるシフティングキー５２と、クラッチハブ５０と互いに対向するように配置されるシンクロナイザリング４１，４２と、クラッチハブ５０の外周に嵌め合わせられるクラッチハブスリーブ６０とを有する。

クラッチハブ５０の内周側に回転シャフトが嵌め合わせられる。クラッチハブ５０の外周側には軸方向に延びる複数の外周歯１５０が設けられており、これらの外周歯は互いに距離を隔てて配置される。また、クラッチハブ５０の外周には外周歯１５０と同じ方向に延びる溝２５０が複数配置され、溝２５０にはシフティングキー５２が嵌め合わせられている。シフティングキー５２の内周側にはキースプリング６９が設けられており、キースプリング６９はシフティングキー５２を外方向へ押付ける働きを有する。シフティングキー５２は外周側へ飛び出した凸部１５２を有し、凸部１５２がクラッチハブスリーブ６０と係合する。

クラッチハブスリーブ６０は円筒形状であり、その内周側に内周歯６１が複数設けられる。内周歯６１はクラッチハブ５０の外周歯１５０と嵌り合う。そのため、クラッチハブスリーブ６０はクラッチハブ５０に対して軸方向にスライドすることが可能であり、かつ所定の回転軸を中心としてクラッチハブ５０とともに回転することが可能である。クラッチハブスリーブ６０の外周には円環状のシフトフォーク溝６２が配置される。

クラッチハブ５０の両側にはシンクロナイザリング４１，４２が配置される。シンクロナイザリング４１，４２は円環状であり、円筒部から外周に向かって延びる外周歯４５，４６を有する。また、シンクロナイザリング４１，４２の円筒部分には、クラッチハブ５０に向かって突出する突出部１４５，１４６がシフティングキー５２と同じ数だけ配置される。突出部１４５，１４６は傾斜面２４５，２４６を有する。シフティングキー５２はその端部に傾斜面２５２を有する。

シンクロナイザリング４１，４２のコーン部４３，４４はギヤピースのコーン部に当ってブレーキをかける役目を果たすべく、油切りと面圧を高めるための溝が設けられている。

図３は、図１中の矢印IIIで示す方向から見た変速機の同期装置の平面図である。図３を参照して、同期装置（シンクロナイザ装置）１はクラッチハブ５０と、クラッチハブ５０に嵌合するクラッチハブスリーブ６０と、クラッチハブ５０に向かい合うシンクロナイザリング４２とを有する。クラッチハブ５０は互いに平行に延びる外周歯１５０を有し、外周歯１５０の間に溝２５０が形成されている。溝２５０には軸方向にスライド可能なシフティングキー５２が嵌め合わされ、シフティングキー５２の先端部には、矢印３００で示す回転方向に対して傾斜している傾斜面２５２が配置される。傾斜面２５２は平面形状であり、回転方向に対して角度θをなす。クラッチハブスリーブ６０はスリーブチャンファとしての内周歯６１を有し、内周歯６１はシンクロナイザリング４２に向かって延びておりその先端が広がった形状とされている。内周歯６１はクラッチハブ５０の外周歯１５０と接触しており、隣り合う外周歯１５０の間に位置決めされる。

シンクロナイザリング４２はシンクロインデックス部としての突出部１４６と、複数の外周歯４６とを有する。突出部１４６の先端はクラッチハブ５０に向かって突出しており、さらにその端面は傾斜面２４６とされる。傾斜面２４６は凸部形状であり、かつ矢印３００で示す回転方向に対して傾斜している。

すなわち、本発明に従った同期装置１は、クラッチハブ５０に嵌合して軸方向に移動可能なシフティングキー５２と、クラッチハブ５０に向かい合うように位置し、回転軸を中心として回転可能なシンクロナイザリング４１，４２と、シフティングキー５２に係合し、かつクラッチハブ５０に嵌合してシフティングキー５２とともに軸方向に移動可能であり、シフティングキー５２およびクラッチハブ５０とともに回転軸１３を中心として回転可能なクラッチハブスリーブ６０とを備える。シンクロナイザリング４１，４２は、クラッチハブスリーブ６０と嵌合可能な外周歯４５，４６と、シフティングキー５２に向かって突出する突出部１４６とを含む。シフティングキー５２は突出部１４６と当接可能であり、かつ回転方向に対して傾斜した傾斜面２５２とを有する。同期動作時にシフティングキー５２が突出部１４６に押付けられて傾斜面２５２が突出部１４６に当接すると、傾斜面２５２がシンクロナイザリング４２の回転に抵抗するように傾斜面２５２が傾斜している。

次に、本発明に従った同期装置の同期動作について説明する。図４および図５は、この発明の実施の形態１に従った変速機の同期動作を説明するための平面図である。まず、同期前の状態は図１から図３で示され、この場合には、クラッチハブ５０とシンクロナイザリング４２とは別に回転している。同期開始時は、シフトフォーク５８によりクラッチハブスリーブ６０がギヤピース３２へ近づく方向へ動かされる。これにより、クラッチハブスリーブ６０の内周面に係合しているシフティングキー５２もギヤピース３２およびシンクロナイザリング４２へ近づく方向へ移動する。その結果、シフティングキー５２からシンクロナイザリング４２に荷重が伝えられ、シンクロナイザリング４２のコーン部４４とギヤピース３２のコーン部３３との間で摩擦力が発生し、同期動作が開始する。シンクロナイザリング４２の回転とギヤピース３２の回転とが同期し、クラッチハブスリーブ６０がさらにギヤピース３２へ近づく方向へ移動すると図４で示すように、シフティングキー５２の傾斜面２５２と、突出部１４６の傾斜面２４６とが接触する。シンクロナイザリング４２には矢印２０４２で示す方向に引き摺りトルクＴ１が働いている。これに対して、突出部１４６はシフティングキー５２にと接触し、矢印３００で示す方向に沿って矢印２０５２で示す方向の保持トルクＴ２が働く。保持トルクＴ２が引き摺りトルクＴ１よりも大きいことが好ましいが、保持トルクＴ２が引き摺りトルクＴ１と同等であるか、保持トルクＴ２が引き摺りトルクＴ１よりも小さくてもよい。この保持トルクＴ２は、主として傾斜面２５２の傾斜する角度θによって決定される。傾斜面２５２が設けられているためシフティングキー５２により確実に突出部１４６が保持され、突出部１４６が矢印３００で示す回転方向と反対方向に流れてしまうことがない。

図５を参照して、同期完了後には、さらにクラッチハブスリーブ６０が押し進められて、クラッチハブスリーブ６０の内周歯６１がシンクロナイザリング４２の外周歯間へ嵌り合う。さらにクラッチハブスリーブ６０の内周歯６１が図１で示すギヤピース３２の外周歯３６に嵌りあう。これにより変速動作が終了する。

本発明に従った同期装置では、シンクロナイザリング４２は所定の回転トルクＴ１で回転しており、同期動作時に傾斜面２５２が突出部１４６に当接すると回転トルク（引き摺りトルク）と反対向きで引き摺りトルクよりも大きい保持トルクがシンクロナイザリング４２に作用するように傾斜面２５２が傾斜している。

図６は、この発明の実施の形態１に従った同期装置での操作荷重を示すグラフである。図６で示すように、時間の経過に従って、操作荷重が急激に大きくなる箇所がない。このため、本発明では、同期直後の引っ掛かり荷重の発生を抑制することができ、滑らかな操作感を達成することができる。

図７および図８は、比較例に従った同期装置の平面図である。図７を参照して、比較例に従った同期装置の同期完了時には、シフティングキー５２の先端面３５２が突出部１４６の先端面３４６と接触する。このときに図４で示すような大きな保持トルクが発生しない。その理由は先端面３５２は矢印３００で示す回転方向に対して傾斜していないからである。このため、図８で示すように突出部１４６を十分に保持できず、突出部１４６は矢印３００で示す回転方向と反対方向に流れ、突出部１４６がクラッチハブ５０の外周歯１５０と接触する。すなわち、反対側のチャンファ面に突出部１４６が接触する。このように突出部１４６が回転方向と反対方向に流れる理由は突出部１４６には矢印２０４２で示す引き摺りトルクが働いているからである。

図９は、図７および図８で示す比較例に従った同期装置での操作荷重を示すグラフである。図９を参照して、比較例に従った同期装置では、突出部１４６が反対側チャンファ面に衝突したときに操作荷重が急激に大きくなっていることがわかる。これにより、シフト時に引っ掛かり感が生じ、スムーズなシフトを実現することができない。

本発明に従った同期装置では、このような引っ掛かり感を解消すべく傾斜面２５２を設けているため、スムーズなシフトフィーリングを得ることができる。

（実施の形態２）
図１０は、この発明の実施の形態２に従った同期装置の平面図である。図１０を参照して、この発明の実施の形態２に従った同期装置１では、シフティングキー５２の先端の傾斜面３２５２が円形状である点で、実施の形態１に従った同期装置と異なる。なお、この実施の形態では突出部１４６の先端面が平面状の傾斜面２４６となっているが、傾斜面２４６も円形状（曲面形状）であってもよい。

このように構成された実施の形態２に従った変速機の同期装置１でも実施の形態１に従った同期装置１と同様の効果がある。

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同期装置の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態１に従った手動変速機の一部分の断面図である。この発明の実施の形態１に従った同期装置の斜視図である。図１中の矢印IIIで示す方向から見た変速機の同期装置の平面図である。この発明の実施の形態１に従った変速機の同期動作を説明するための平面図である。この発明の実施の形態１に従った変速機の同期動作を説明するための平面図である。この発明の実施の形態１に従った同期装置での操作荷重を示すグラフである。比較例に従った同期装置の平面図である。比較例に従った同期装置の平面図である。図７および図８で示す比較例に従った同期装置での操作荷重を示すグラフである。この発明の実施の形態２に従った同期装置の平面図である。

符号の説明

１同期装置、１０回転シャフト、１３回転軸、２１，２２ギヤ、３１，３２ギヤピース、３３，３４，４３，４４コーン部、３５，３６，４５，４６外周歯、４１，４２シンクロナイザリング、５０クラッチハブ、５２シフティングキー、１４６突出部、２５２傾斜面。

Claims

クラッチハブに嵌合して軸方向に移動可能なシフティングキーと、
前記クラッチハブに向かい合うように位置し、回転軸を中心として回転可能なシンクロナイザリングと、
前記シフティングキーに係合し、かつ、前記クラッチハブに嵌合して前記シフティングキーとともに軸方向に移動可能であり、前記シフティングキーおよび前記クラッチハブとともに回転軸を中心として回転可能なスリーブとを備え、
前記シンクロナイザリングは、前記スリーブと嵌合可能な歯部と、前記シフティングキーに向かって突出する突出部とを含み、
前記シフティングキーは前記突出部と当接可能であり、かつ回転方向に対して傾斜した傾斜面とを含み、
前記同期動作時に前記シフティングキーが前記突出部に押付けられて前記傾斜面が前記突出部に当接すると前記傾斜面が前記シンクロナイザリングの回転に抵抗するように前記傾斜面が傾斜している、変速機の同期装置。
前記傾斜面が前記突出部に当接する前には前記シンクロナイザリングは所定の回転トルクで回転しており、前記同期動作時に前記傾斜面が前記突出部に当接すると前記回転トルクと反対向きで前記回転トルクよりも大きい保持トルクが前記シフティングキーから前記突出部に作用するように前記傾斜面が傾斜している、請求項１に記載の変速機の同期装置。