JP2007327547A - 同期装置およびそれを備えた変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】同期不良の発生を抑制することが可能な手動変速機を提供する。
【解決手段】手動変速機１００は、回転軸１３を中心に回転することが可能なハブスリーブ６０と、ハブスリーブ６０に対して回転軸１３を中心として回転することが可能なギヤ２２と、ギヤ２２とハブスリーブ６０とを同期させることが可能なシンクロナイザリング４２とを備える。シンクロナイザリング４２は、外周側に配置される外周側リング１４２と、外周側リング１４２とは別体で内周側に配置され、外周側リング１４２よりも低い剛性の内周側リング２４２とを含む。外周側リング１４２の内周面１４５と内周側リング２４２の外周面２４５とは凹凸で係合しており、外周側リング１４２の回転が凹凸を介して内周側リング２４２に伝達される。
【選択図】図１

Description

この発明は、同期装置およびそれを用いた変速機に関し、より特定的には、第一回転部材と第二回転部材とを同期部材を介して同期させる同期装置およびそれを用いた変速機に関するものである。

従来、同期装置は、たとえば特開平１０−２８７９４１号公報（特許文献１）に開示されている。
特開平１０−２８７９４１号公報

特許文献１では、Ｆｅ系基材とＣｕ系摩擦材からなるシンクロナイザリングが開示されている。

しかしながら、従来の技術においては、シンクロナイザリングを相手部材に押付けた後に、残留の荷重があると食い付きが発生し、シンクロナイザリングが相手部材から離隔しにくいという場合があった。この場合、同期不良が生じ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、同期不良の発生を抑制することが可能な同期装置およびそれを用いた変速機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は、回転軸を中心に回転することが可能な第一回転部材と、第一回転部材に対して回転軸を中心として回転することが可能な第二回転部材と、第一回転部材と第二回転部材との間に介在して第一回転部材および第二回転部材を同期させることが可能な同期部材とを備え、同期部材は、外周側に配置される外周部材と、外周部材とは別体で内周側に配置され、外周部材よりも剛性が低い内周部材とを含み、第一部材側から外周部材に力が加えられて内周部材が第二部材側へ押圧され、外周部材の内周面と内周部材の外周面とは凹凸で係合しており外周部材の回転が凹凸を介して内周部材に伝達され、内周部材と外周部材とを回転軸方向に係合させる係合部をさらに備える。

このように構成された同期装置では、内周部材と外周部材とが別体で構成されるため、内周部材が相手側の部材に押付けられた場合で、内周部材および外周部材ともに歪が生じるが、内周部材の剛性が低いため内周部材の歪エネルギは小さく残留の垂直抗力が小さくなる。その結果、相手部材への食い付きを抑制でき、同期不良の発生を防止することができる。

好ましくは、この発明に従った変速機は、上述の同期装置を備える。

この発明に従えば、同期不良の発生を防止することが可能な同期装置およびそれを用いた変速機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、この発明の実施の形態に従った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１００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。

図１では、常時噛み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、いわゆるシーケンシャルタイプの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、ギヤ２２が嵌め合わせられており、ギヤ２２と回転シャフト１０との間にはベアリング（図示せず）が存在する。そのため、ギヤ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。図１で示す状態では、回転シャフト１０の回転力がギヤ２２には伝達されず、ギヤ２２は空転する。ギヤ２２の内周面側が回転シャフト１０と向かい合っている。ギヤ２２と回転シャフト１０との間に潤滑油が供給されていてもよい。

ギヤ２２にはギヤピース３２が設けられている。ギヤピース３２はギヤ２２と一体であってもよく、また別体であってもよい。ギヤピース３２はギヤ２２と共に回転する構成であればよい。ギヤピース３２は図１で示す状態ではクラッチハブ５０に係合していない。そのため、ギヤピース３２はクラッチハブ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３４を有する。コーン部３４上にシンクロナイザリング４２が嵌め合わせられている。シンクロナイザリング４２は、ギヤ２２とクラッチハブ５０およびハブスリーブ６０と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４４を有する。内周側に設けられたコーン部４４はギヤピース３２のコーン部３４と接触しており、摩擦摺動する。円錐形状のコーン部３４，４４は共に回転軸１３に対して傾斜している。

シンクロナイザリング４２は内周側に位置する内周側リング２４２と、内周側リング２４２と係合して外周側に位置する外周側リング１４２とを有する。内周側リング２４２の外周面２４５と外周側リング１４２の内周面１４５とは互いに向かい合っており当接可能な状態とされている。外周側リング１４２の軸方向端部には２つの凸部１４９，１４４が存在する。凸部１４９，１４４は共に内周側リング２４２を外周側リング１４２に係合させるための係合部材であり、内周側リング２４２を外周側リング１４２に係合させるために、少なくとも凸部１４９が設けられていればよく、凸部１４４は必ずしも設けられている必要はない。また、凸部１４９，１４４は内周側リング２４２に設けられていてもよい。

外周側リング１４２には外周歯４６が設けられており、外周歯４６はハブスリーブ６０の内周歯６１と噛み合うことが可能である。外周側リング１４２は内周側リング２４２よりも剛性が高い。具体的には、半径方向に圧縮された場合に破壊に至るまでの応力が外周側リング１４２では内周側リング２４２よりも高いことをいう。

クラッチハブ５０にはシフティングキー６５が嵌め合わせられており、シフティングキー６５にハブスリーブ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と噛み合っており、かつ内周歯６１はシンクロナイザリング４２の外周歯４６およびギヤピース３２の外周歯３６と嵌まり合うことが可能である。

クラッチハブ５０はハブスリーブ６０を軸方向にスライド可能に保持する。ハブスリーブ６０は凹部６２を有し、凹部６２はシフトフォークにより挟まれて保持される。シフトフォークが凹部６２を回転軸１３方向へ動かすと、これに伴いハブスリーブ６０およびシフティングキー６５も回転軸１３方向に移動する。ハブスリーブ６０の内周側に設けられた凹部６３がシフティングキー６５の凸部６９と嵌まり合っている。

この実施の形態に限られず、２つ以上のシンクロナイザリングが存在する、いわゆるマルチコーン型のシンクロナイザリングを有する同期装置に本発明を適用することが可能である。

図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見たシンクロナイザリングの正面図である。図２を参照して、シンクロナイザリング４２は、内周側に設けられた環状の内周部材としての内周側リング２４２と、内周側リング２４２と嵌まり合う外周部材としての外周側リング１４２とを有する。外周側リング１４２は内周側リング２４２より高い剛性を有する。たとえば、外周側リング１４２は鉄合金で構成され、内周側リング２４２は銅合金で構成されることが可能である。内周側リング２４２の外周面２４５の隅部が凸部２４３である。外周側リング１４２の内周面１４５の隅部が凹部１４３である。これらの凹部１４３と凸部２４３とが嵌まり合い、かつその他の部分の凹凸部も嵌まり合うことで内周側リング２４２と外周側リング１４２とが共に噛み合って回転することが可能である。内周側リング２４２が矢印Ｒで示す方向の同期トルクを受けると、これに伴って外周側リング１４２も矢印Ｒで示す方向に回転する。

次に、図１および図２で示す手動変速機の同期動作について説明する。図３は、同期動作の第一段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。図３を参照して、シフトレバーがシフトフォークと連結されている。シフトレバーを動かすことによって、シフトフォークが動く。シフトフォークはハブスリーブ６０を矢印３０１で示す方向に動かす。これにより、ハブスリーブ６０とシフティングキー６５へ力が伝わる。シフティングキー６５の凸部６９で噛み合っているため、ハブスリーブ６０とシフティングキー６５がともに移動する。これにより、シフティングキー６５はシンクロナイザリング４２をギヤピース３２のコーン部３４に押付けてシンクロ作用（同期作用）を開始する。このとき、シンクロナイザリング４２はハブスリーブ６０とギヤ２２の回転速度差およびコーン部３４との摩擦により、シフティングキー６５に対して回転方向にずれようとする。

図４は、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見たシンクロナイザリングの正面図であり、図２中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す正面図である。図４を参照して、同期動作中には、矢印Ｒで示す方向の同期トルクが内周側リング２４２に加わる。これに伴い、矢印３０５で示す押付け力が発生する。具体的には、内周側リング２４２の外周面２４５が外周側リング１４２の内周面１４５を押圧する。これの反力が矢印３０６で示す方向に外周側リング１４２から内周側リング２４２に伝わる。このような力が発生しているため、同期中は外周面２４５と内周面１４５とは密着している。

図５は、同期動作の第二段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。図５を参照して、さらにシフトレバーを動かすと、ハブスリーブ６０に働く力はシンクロナイザキースプリング２８に打ち勝って、ハブスリーブ６０はシフティングキー６５の突起を乗り越えてギヤ２２側へ移動する。しかし、ハブスリーブ６０の内側のスプラインとしての内周歯６１と、シンクロナイザリング４２のスプラインとしての外周歯４６は食い違ったままで接触している。したがって、ハブスリーブ６０に加わる力は、食い違ったままで接触しているスプラインを介してシンクロナイザリング４２をギヤ２２のコーン部３４へさらに強く押付け、その摩擦力で強いシンクロ作用（同期作用）を行なう。

図６は、同期動作の第三段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。図６を参照して、ハブスリーブ６０とギヤ２２の回転速度が等しくなると、シンクロナイザリング４２は回転方向に自由となる。したがって、ハブスリーブ６０の内側の内周歯６１はシンクロナイザリング４２の外周歯４６を押しのけて進み、円滑にギヤピース３２の外周歯３６と噛み合う。

シンクロナイザリング４２およびギヤ２２とハブスリーブ６０との間に回転差がある場合には、シンクロナイザリング４２とコーン部３４の摩擦力によってハブスリーブ６０の前進を阻止し、同期が完了して初めて前進を許すが、シンクロ作用が弱いと同期がしにくい。

すなわち、本発明に従った同期装置は、回転軸１３を中心に回転することが可能な第一回転部材としてのハブスリーブ６０と、ハブスリーブ６０に対して回転軸１３を中心として回転することが可能な第二回転部材としてのギヤ２２と、ギヤ２２とハブスリーブ６０との間に介在してギヤ２２およびハブスリーブ６０を同期させることが可能な同期部材としてのシンクロナイザリング４２とを備える。シンクロナイザリング４２は、外周側に配置される外周側リング１４２と、外周側リング１４２とは別体で内周側に配置され、外周側リング１４２よりも剛性の低い内周側リング２４２とを含む。ハブスリーブ６０側から外周側リング１４２に力が加えられて内周側リング２４２がギヤ２２側へ押圧される。外周側リング１４２の内周面１４５と内周側リング２４２の外周面２４５とは凹凸で係合しており、外周側リング１４２の回転が凹凸を介して内周側リング２４２に伝達される。内周側リング２４２と外周側リング１４２を回転軸１３方向に係合させる係合部としての凸部１４９，１４４をさらに備える。

本発明において、手動変速機１００の同期装置において、シンクロナイザリング４２をギヤ２２のコーン部３４へ押付けると、シンクロナイザリング４２は外側へ広げられるように垂直抗力を受け、同期トルクを発生する。そして、通常のシンクロナイザリングでは、同期すると同期トルクがゼロとなり、このとき残留垂直抗力がゼロにならないと、シンクロナイザリング４２がコーン部３４に食い付くという現象が発生する。これに対して、シンクロナイザリング４２を内周側リング２４２および外周側リング１４２の２つの構成とし、これらを別体とし、さらに外周側リング１４２を高剛性とし、内周側リング２４２を低剛性とすることで、同期トルクがなくなったときに垂直抗力が大幅に小さくなる。すなわち、図４で示す状態において、外周側リング１４２が高剛性、内周側リング２４２が低剛性であるため、内周側リング２４２の歪エネルギは小さく、残留垂直抗力も小さくなる。その結果、食い付きの発生を抑制できる。

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。

この発明の実施の形態に従った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シンクロナイザリングの正面図である。 同期動作の第一段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。 図３中の矢印ＩＶで示す方向から見たシンクロナイザリングの正面図であり、図２中のＩＶで囲んだ部分を拡大して示す正面図である。 同期動作の第二段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。 同期動作の第三段階を説明するために示す手動変速機の断面図である。

符号の説明

１０ シャフト、１３ 回転軸、２２ ギヤ、３２ ギヤピース、３４，４４ コーン部、３６ 外周歯、４２ シンクロナイザリング、６０ ハブスリーブ、６１ 内周歯、６２ 凹部、１４２ 外周部材、１４３，１４４ 凸部、１４５ 内周面、２４２ 内周部材、２４５ 外周部材。

Claims (2)

1. 回転軸を中心に回転することが可能な第一回転部材と、
   前記第一回転部材に対して回転軸を中心として回転することが可能な第二回転部材と、
   前記第一回転部材と前記第二回転部材との間に介在して前記第一回転部材および前記第二回転部材を同期させることが可能な同期部材とを備え、
   前記同期部材は、外周側に配置される外周部材と、前記外周部材とは別体で内周側に配置され、前記外周部材よりも剛性が低い内周部材とを含み、
   前記第一部材側から前記外周部材に力が加えられて前記内周部材が前記第二部材側へ押圧され、
   前記外周部材の内周面と前記内周部材の外周面とは凹凸で係合しており前記外周部材の回転が前記凹凸を介して前記内周部材に伝達され、
   前記内周部材と前記外周部材とを回転軸方向に係合させる係合部をさらに備えた、同期装置。
2. 請求項１に記載の同期装置を備えた変速機。

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