JP2008111522A

JP2008111522A - 同期装置

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Publication number: JP2008111522A
Application number: JP2006296229A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Saito; 大輔齊藤; Yukio Ueda; 幸男上田; Yuji Gatade; 雄次潟手
Original assignee: Aisin AI Co Ltd; Kyowa Metal Works Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd; Kyowa Metal Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: US8020682B2; JP4855214B2; US20080135368A1

Abstract

【課題】従来のレバー型同期装置の機能を有したままで部品点数を減らすことを目的とする。
【解決手段】本発明の変速機は、シャフト２と、シャフト２に固定された第１回転体３と、シャフト２上に回転可能に軸承された外周円錐面４１１を形成する第２回転体４と、第２回転体４の外周円錐面４１１と相対する内周円錐面５１をもち、第１回転体３に対して軸方向に移動可能で回転方向に連動する同期リング５と、第１回転体３の外周において軸方向に摺動可能に装着されるスリーブ６と、スリーブ６の内周側で第１回転体３及び同期リング５の間に配置され、第２回転体４方向に同期リング５をてこの原理で押圧するレバー７と、スリーブ方向にレバー７を押圧するスリーブ方向付勢部８２とレバー７を同期リング５から離間する方向に付勢する戻し付勢部８３とが一体的に形成されている戻し手段８と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機などにおけるギヤなどの相対回転する回転体相互の回転速度を同期させる同期装置に関する。

変速機は入力軸及び出力軸の間の変速比を種々に切替可能な装置であり、例えば自動車のエンジンの回転動力を走行状況に合わせて選択される変速比で駆動輪に伝達するために使用されるものである。変速比の切替を実現するためには種々の方式があるが代表的な変速機として異なる変速比をもつギヤの組み合わせを複数用意しておき、それらのギヤの組み合わせから適正な変速比をもつものを適宜選択する変速機がある。

ギヤの組み合わせの切り替えを円滑に進行するために同期装置を備えた同期型変速機がある。同期型変速機は、動力伝達軸とこの動力伝達軸にスプライン継合されたクラッチハブと、このクラッチハブの両側に位置し動力伝達軸に遊嵌された一対のギヤと、各ギヤに摺動可能に保持された一対の同期リングを含む同期装置とからなる。

なお、この同期装置としては、同期動作が完全に完了するまでクラッチハブとギヤとを咬合することのできない構造のワーナ型同期装置が一般的によく知られている。また近年、このワーナ型同期装置と比較して簡素な構造でありながら、いわゆるてこの原理を利用することで、より小さい操作力でも上記同期動作の実行が可能なレバー型同期装置も用いられるようになっている。

特許文献１及び特許文献２に上記レバー型同期装置について開示されている。まず、こうしたレバー型同期装置の動作について、自動車に用いられる同期装置を例にして、図４〜図６を参照して簡単に説明する。図には同期装置の主要部のみを記載している。実際の変速機ではこのような同期装置が回転の同期が必要な部分に複数組用いられている。

従来のレバー型同期装置は、図４に示すように、エンジンの回転動力が伝達されるシャフト２と、シャフト２に固定されたクラッチハブ（第１回転体）３と、シャフト２上に回転可能に軸承されるギヤ（第２回転体）４と、以下の順序でギヤ４とクラッチハブ３との間に配置される、同期リング５、Ｃスプリング９１及び戻しスプリング９２、そしてレバー６と、クラッチハブ３及びギヤ４の外周において軸方向に摺動可能に装着されるスリーブ６とを有する。このレバー型同期装置は相対回転可能なクラッチハブ３及びギヤ４の間を同期させて連結した状態（連結状態）とクラッチハブ３及びギヤ４の間の連結を解除して相対回転可能な状態（ニュートラル状態）との間を切り替える装置である。

クラッチハブ３は外周にスプライン３１が形成されておりシャフト２に固定されている。

ギヤ４は、シャフト２上にベアリング（図示せず）を介して回転可能に軸承されたギヤ本体（図示せず）と、クラッチハブ３側に外周円錐面４１１を形成するギヤピース４１（円錐体）とを一体に備える。ギヤピース４１は外周円錐面４１１が形成されている部位に対して軸方向に隣接する部位の外周に歯面４１２が形成されている。歯面４１２の外径はスプライン３１の外径と同じである。

同期リング５は、ギヤ４のギヤピース４１の外周円錐面４１１と相対する内周円錐面５１をもつ。同期リング５は、クラッチハブ３とギヤ４との間に配置され、クラッチハブ３に対して軸方向に移動可能で回転方向に連動する。

スリーブ６は、内周にスプライン６１が形成される。このスプライン６１がクラッチハブ３の外周に形成されたスプライン３１と嵌合され、スリーブ６はクラッチハブ３と一体に回転する。スリーブ６は図示しないシフトレバーの操作に同期してクラッチハブ３のスプライン３１に沿って軸方向に摺動する。軸方向に摺動したスリーブ６は最終的にギヤピース４１の外周に形成された歯面４１２にまで到達し、歯面４１２とスプライン３１とを跨嵌する。これにより、ギヤピース４１とクラッチハブ３とが連結駆動される。また、スリーブ６のスプライン６１には、その軸線方向の中央部にスプラインの欠けた間欠部６３が周状に設けられている。

レバー７は、クラッチハブ３と同期リング５との間に配置され、クラッチハブ３と同回転をしながら、てこの原理でギヤ４に同期リング５を押圧する。レバー７は、図４（ａ）及び図５に示すように、略半円弧状に形成されており、円弧の頂部７１の外周側にキー部７１１を、円弧の端部７２に内周側に折曲したかぎ部７２１を有している。

同期装置がニュートラル状態にあるとき、レバー７のキー部７１１がスリーブ６の間欠部６３に嵌合されている。スリーブ６のスプライン６１と間欠部６３との境界部分は、テーパ状に形成されたテーパ面６４を有している。

Ｃスプリング９１は、一部が切り欠かれたリング状の部材でレバー７の内周に嵌着される。Ｃスプリング９１は自身の弾性により、レバー７をスリーブ６方向（径方向）に付勢する部材である。

戻しスプリング９２は、同期リング５とレバー７との間に配置する薄板リング状の平坦面９２１と、この平坦面９２１から分岐する形で設けられた４本の脚部９２２とをもつ。脚部９２２の先端には自身の弾性によって同期リング５から離間する方向にレバー７を押圧する押圧部９２３が各々形成されている。また、戻しスプリング９２は、戻しスプリング９２をクラッチハブ３に固定するための固定部９２４を有する。固定部９２４は、平坦面９２１からレバー７の内周側を通って、クラッチハブ３側に突き抜ける形状である。

この従来のレバー型同期装置が、スリーブ６の摺動動作に基づいて同期動作を行う様子を図６を用いて説明する。なお図６においては、スリーブ６、レバー７、戻しスプリング９２、同期リング５、及び、ギヤピース４１を模式的に図示している。

まず、スリーブ６の摺動が行われる以前のニュートラル状態においては、図６（ａ）に示されるように、レバー７のキー部７１１が、スリーブ６のスプライン６１の間欠部６３に嵌合している。この状態では、クラッチハブ３（図示略）とギヤピース４１とは駆動連結されていない。

このとき、レバー７は、同期リング５とクラッチハブ３との間にあって、Ｃスプリング９１からスリーブ方向に付勢力を受け、戻しスプリング９２からクラッチハブ３側に付勢力を受けている。戻しスプリング９２によってレバー７がクラッチハブ３側に付勢力を受ける位置は、レバー７の厚さが一定の部分となるように設定されている。このため、レバー７は常に、クラッチハブ３に当接密着している。

上記構成にあって、スリーブ６が軸方向に沿ってギヤピース４１側に摺動されると、図６（ｂ）に示すように、レバー７は、キー部７１１がスリーブ６のテーパ面６４と係合して戻しスプリング９２から受ける付勢力に抗してスリーブ６の摺動方向に押圧される。レバー７は、このテーパ面６４によって受けた押圧力を同期リング５に伝達する。具体的には、レバー７のキー部７１１を力点、端部７２を支点、頂部７１を作用点として同期リング５における頂部７１との当接面５２に伝達する。

この伝達された押圧力により同期リング５がギヤピース４１側に変位する。さらに、スリーブ６の摺動が行われると、図６（ｃ）に示すように、レバー７はＣスプリング９１から受けているスリーブ方向への付勢力に抗して内周側に挿入される。

このとき、Ｃスプリング９１は、切り欠き部分が互いに接近あるいは接触し、径が小さくなる。このため、レバー７は、キー部７１１がスリーブ６のスプライン６１に形成されたテーパ面６４に係合しなくなり、スリーブ６からの押圧力を受けなくなる。

こうして、同期リング５の内周円錐面５１がギヤピース４１の外周円錐面４１１に押圧されて、当接される円錐面間に発生する摩擦力が徐々に増大することにより両者の同期動作がなされる。そして、同期動作がなされたのちに、スリーブ６がさらにギヤピース４１側に摺動されて変速動作が完了する。
特開平９−８９００２号公報特開２００４−４４６４８号公報

本発明は、上記レバー型同期装置の機能を有したままで部品点数を減らすことを可能とする同期装置を用いた変速機を提供することを目的とする。

本発明の同期装置は、第１回転体と、
本体部と前記第１回転体側に外周円錐面を形成する円錐体とを一体に備え前記第１回転体と同一の回転軸をもつ第２回転体と、
前記第２回転体の前記円錐体の外周円錐面と相対する内周円錐面をもち、前記第１回転体及び前記第２回転体の間に配置され、前記第１回転体に対して軸方向に移動可能で回転方向に連動する同期リングと、
前記第１回転体の外周において軸方向に摺動可能に装着されるスリーブと、
前記スリーブの内周側で、前記第１回転体及び前記同期リングの間に配置され、前記スリーブの前記第２回転体側への移動に伴い押圧力を受ける力点部をもち前記第２回転体方向に前記同期リングをてこの原理で押圧するレバーと、
前記スリーブ方向に前記レバーを押圧するスリーブ方向付勢部と該レバーを同期リングから離間する方向に付勢する戻し付勢部とが一体的に形成されている戻し手段と、を有することを特徴とする。

本発明の同期装置によれば、スリーブ方向付勢部と戻し付勢部とを一体化したことで、従来のレバー型同期装置の機能を有したままで部品点数を減らすことができる。従来、スリーブ方向付勢部としてはＣスプリングを採用し、リングの切り欠きの間の距離が縮んで弾性体としての機能を発揮していたが、Ｃスプリングに代えて、本体部分として変形しない板状体（例えば円環形状）を採用した上で、固定支持された中央部分から付勢方向に対して垂直方向に延設された短冊状の形態などとすることでスリーブ付勢部や戻し付勢部が撓んでも本体部分が撓まないような構成が実現できる。その結果、戻し手段の大きさを撓みを考慮しない最小限の大きさとすることが可能になる。例えば、後述する実施例のように、戻し手段の中央部分をシャフトが貫通する構造を採用する場合にＣスプリングのように撓みを考慮しなくても良いので戻し手段の大きさを小さくすることが可能になり、同期装置全体の小型化に寄与できる。

本発明の同期装置は第１回転体及び第２回転体の間の回転を同期する装置である。レバーにおける力点部と同期リングを押す部分（作用点）の位置関係を調節することでスリーブが同期リングを押圧する力又は同期リングを移動させる距離を増幅することが可能である。

そして、スリーブによって第１回転体及び第２回転体の間を直接連結する機構を加えることで第１回転体及び第２回転体の間で大きなトルクを伝達することができる。

更に、本発明の同期装置で用いられる戻し手段は、１枚の板材をプレス加工などの塑性加工にて成形した部材であることが好ましい。

本発明の同期装置によれば、少ない操作力で強力な同期動作が行えるレバー型同期装置の性能を維持したまま、部品点数を減らすことができ、コスト的に有利な構造となる同期装置を実現することができる。

以下、本発明にかかる同期装置について、自動車のエンジンの回転動力を駆動輪に伝達するのに用いられる変速機の一構成要素として、実施例を用いて具体的に説明する。以下の説明において、先に説明した従来技術の同期装置と同様の構成要素については、図面中における符号を従来技術に付けた符号と同じものを付けている場合がある。

（実施例）
本実施例の変速機で用いられる同期装置１は、図１に示すように、エンジンの回転動力が伝達されるシャフト２と、シャフト２に固定されたクラッチハブ（第１回転体）３と、シャフト２上に回転可能に軸承されクラッチハブ３と相対回転をするギヤ（第２回転体）４と、クラッチハブ３とギヤ４との間に位置する同期リング５、レバー７及びマルチスプリング（戻し手段）８と、クラッチハブ３の外周において軸方向摺動可能に装着されるスリーブ６と、を有する。

クラッチハブ３は、シャフト２に固定され、外周にスプライン３１を有している。

ギヤ４は、シャフト２上にベアリング（図示せず）を介して回転可能に軸承されたギヤ本体（図示せず）と、クラッチハブ３側に外周円錐面４１１を形成するギヤピース４１（円錐体）とを一体に備える。ギヤピース４１は、外周円錐面４１１が形成されているのとは軸方向で隣接する部位の外周に歯面４１２が形成されている。歯面４１２が形成された外周の外径はクラッチハブ３のスプライン３１が形成されている外周の外径と同じである。

同期リング５は、ギヤ４のギヤピース４１の外周円錐面４１１と相対する内周円錐面５１をもち、クラッチハブ３とギヤ４との間に配置される。同期リング５はクラッチハブ３に対して軸方向に移動可能で回転方向に連動する。内周円錐面５１が外周円錐面４１１に外嵌する態様で当接することによって、ギヤピース４１と同期リング５との間に摩擦が発生し、この摩擦力に基づいて両者の回転の同期動作が行われる。

スリーブ６は、内周にスプライン６１が形成され、これがクラッチハブ３外周に形成されたスプライン３１と嵌合されて一体に回転する。スリーブ６は、クラッチハブ３のスプライン３１に沿って軸方向に摺動する。スリーブ６はギヤピース４１の外周に形成された歯面４１２にまで摺動可能であり、歯面４１２及びスプライン３１の間を跨嵌できるようになっている。

これにより、ギヤピース４１とクラッチハブ３とが駆動連結される。ちなみに、スリーブ６を摺動させるために、スリーブ６の外周には周溝６２が形成されており、図示しないシフトフォークと係合されて、シフトフォークに連結されたシフトレバー（図示せず）の操作に基づいて摺動動作する。スリーブ６のスプライン６１には、その軸線方向の中央部にスプラインの欠けた間欠部６３が周状に設けられている。

レバー７は、クラッチハブ３と同期リング５との間に配置され、クラッチハブ３と同回転をしながら、てこの原理でギヤ４に同期リング５を押圧する。レバー７は、図１（ａ）及び図２に示すように、略半円弧状に形成されており、円弧の頂部７１の外周側にキー部７１１を、円弧の端部７２に内周側に折曲したかぎ部７２１を有している。

同期装置１がニュートラル状態にあるときには、レバー７のキー部７１１はスリーブ６の間欠部６３に嵌合している。スリーブ６のスプライン６１と間欠部６３との境界部分は、テーパ状に形成されたテーパ面６４を有している。そして、レバー７の厚みは、一方の面における端部７２から頂部７１に向かって、直線状の境界部７３を境として途中から徐々に薄くなる形状を有している。なお、以下の説明において便宜上、この厚みが徐々に薄くなる面をおもて面７４、その反対の平坦な面をうら面７５とよぶこととする。

以下、レバー７が、おもて面７４がクラッチハブ３に対向し、うら面７５が同期リング５に対向して配置されている場合について考える。この場合、レバー７のキー部７１１がギヤ４側に押圧力を受けると、おもて面７４の端部７２を支点として傾倒し、うら面７５の頂部７１を作用点として同期リング５をギヤ４側に押圧する。

また、レバー７のキー部７１１がクラッチハブ３側に押圧力を受けると、おもて面７４の境界部７３を支点としてシーソー状に傾倒し、うら面７５の端部７２を作用点として、同期リング５をギヤ４側に同じく押圧する。こうして、レバー７は、どちらの方向に押圧力を受けて傾倒した場合も、同期リング５をギヤ４側に押圧する反転型レバーとしても機能する。

マルチスプリング８は、レバー７の内周に嵌着され、円環状の本体部８１と、スリーブ方向にレバー７を押圧するスリーブ方向付勢部８２と、レバー７を同期リング５から離間する方向に付勢する戻し付勢部８３と、マルチスプリング８をクラッチハブ３に固定するための固定部８４と、を有する。

スリーブ方向付勢部８２は、本体部８１からクラッチハブ３側に分岐し折り曲げられ、接線方向に延長した板形状をしており、その端部８２１がレバー７の内周側に当接し、レバー７をスリーブ６の方向に押圧する。この端部８２１は、スリーブ方向とは逆方向にレバーから押圧された場合は、シャフト２の軸中心側にたわむ。

戻し付勢部８３は、スリーブ方向付勢部８２から９０度ずれた位置で、本体部８１から外周方向に分岐する形で４本の脚部８３１が設けられている。この脚部８３１の先端にはレバー７を押圧する押圧部８３２が各々形成されている。この押圧部８３２がレバー７を押圧するときの反力による脚部８３１の弾性変形に基づいて、戻し付勢部８３がレバー７をクラッチハブ３側に付勢している。固定部８４は、戻し付勢部８３より更に外周側に位置し、クラッチハブ３側に突出したコ字状（Ｕ字状）をしている。

次に、本実施例の変速機で用いられる同期装置１が、スリーブ６の摺動動作に基づいて同期動作を行う様子を図３を用いて説明する。なお、図３においては、スリーブ６、レバー７、マルチスプリング８、同期リング５及びギヤピース４１を模式的に図示している。また、レバー７はそのおもて面７４が、図示を割愛しているクラッチハブ３側に対向して配置されている。

まず、スリーブ６の摺動が行われる以前のニュートラル状態においては、図３（ａ）に示されるように、レバー７のキー部７１１がスリーブ６のスプライン６１の間欠部６３に嵌合している。この状態ではクラッチハブ３（図示略）とギヤピース４１とは駆動連結されていない。

このとき、レバー７は同期リング５とクラッチハブ３との間にある。レバー７は内周面がマルチスプリング８のスリーブ方向付勢部８２からスリーブ方向に付勢力を受け、うら面７５が戻し付勢部８３からクラッチハブ３側に付勢力を受けている。このレバー７がクラッチハブ３側に付勢力を受ける位置は、レバー７の厚さが一定部分となるように設定されている。このためにレバー７は常にクラッチハブ３に当接密着している。

上記構成にあって、スリーブ６が軸方向に沿ってギヤピース４１側に摺動されると、図３（ｂ）に示すように、レバー７はキー部７１１がスリーブ６のテーパ面６４と係合して戻し付勢部８３から受ける付勢力に抗してスリーブ６の摺動方向に押圧される。

このテーパ面６４によって受けた押圧力はレバー７により同期リング５に伝達する。具体的には、レバー７における、キー部７１１を力点、おもて面７４の端部７２を支点、そのうら面７５の同期リング５に当接する部分を作用点として、同期リング５におけるうら面７５との当接面５２に伝達する。

この伝達された押圧力により同期リング５がギヤピース４１側に変位する。さらに、スリーブ６の摺動が行われると、図３（ｃ）に示すように、レバー７はスリーブ方向付勢部８２から受けているスリーブ方向への付勢力に抗して内周側に挿入される。このとき、スリーブ方向付勢部８２の端部７１１は、スリーブ方向とは逆方向、つまりシャフト２の軸中心側にたわむ。このため、レバー７は、キー部７１１がスリーブ６のスプライン６１に形成されたテーパ面６４に係合しなくなり、スリーブ６からの押圧力を受けなくなる。

こうして、同期リング５の内周円錐面５１がギヤピース４１の外周円錐面４１１に押圧されて、当接される円錐面間に発生する摩擦力が徐々に増大することにより両者の同期動作がなされる。そして、同期動作がなされたのちに、スリーブ６がさらにギヤピース４１側に摺動されて変速動作が完了する。

上記、一連の同期動作は、レバー７が常時、戻し付勢部８３によってクラッチハブ３側に付勢されている状態を保ちつつなされる。このため、スリーブ６のテーパ面６４とレバー７のキー部７１１とが係合する変速動作時にくわえて、それ以外のニュートラル時および変速完了時においても、同期リング５およびクラッチハブ３の間でのレバー７の姿勢が定められるようになる。

本実施例の変速機によれば、同期装置１が、レバー７をスリーブ方向へ付勢するスリーブ方向付勢部８２と、レバー７が常にクラッチハブ３側に付勢されている状態を保ちつつ姿勢を維持する戻し付勢部８３と、の機能を１つの部材、すなわちマルチスプリング８によって実現することができる。これにより、少ない操作力で強力な同期動作が行えるレバー型同期装置の性能を維持したまま、部品点数を減らすことができ、コスト的に有利な構造とすることができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、マルチスプリングのスリーブ方向付勢部及び戻し付勢部の形状が、レバーをスリーブ方向に付勢することができる付勢部と、レバーをクラッチハブ側に押圧させる付勢部とを有するものであれば良い。

また、本実施例ではシャフト２に固定されたクラッチハブ３を第１回転体としシャフト２と相対回転自在に軸支したギヤ４を第２回転体として説明を行ったが、反対に第２回転体をシャフトに固定した形態の装置における同期装置とすることも可能である。

本実施例の変速機で用いられる同期装置の構成を示す一部断面図である。（ａ）は、同期リング側からみた図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’線に沿った一部断面図である。本実施例の同期装置の構成部品の斜視図である。本実施例の同期装置の同期動作を模式的に表した図である。（ａ）はニュートラル時、（ｂ）は変速動作時及び（ｃ）は変速完了時の状態を示している。従来の変速機で用いられる同期装置の構成を示す一部断面図である。（ａ）は、従来のレバー型同期装置を同期リング側からみた図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った一部断面図である。従来の同期装置の構成部品の斜視図である。従来の同期装置の同期動作を模式的に表した図である。（ａ）はニュートラル時、（ｂ）は変速動作時及び（ｃ）は変速完了時の状態を示している。

符号の説明

１：同期装置
２：シャフト
３：クラッチハブ（第１回転体）
４：ギヤ（第２回転体）
５：同期リング
６：スリーブ
７：レバー
８：マルチリング
３１、６１：スプライン
４１：ギヤピース
５１：内周円錐面
５２：当接面
６２：周溝
６３：間欠部
６４：テーパ面
７１：頂部
７２：端部
７３：境界部
７４：おもて面
７５：うら面
８１：本体部
８２：スリーブ方向付勢部
８３：戻し付勢部
８４、９２４：固定部
９１：Ｃスプリング
９２：戻しスプリング
４１１：外周円錐面
４１２：歯面
７１１：キー部
７２１：かぎ部
８２１：端部
８３１、９２２：脚部
８３２、９２３：押圧部
９２１：平坦面

Claims

第１回転体と、
本体部と前記第１回転体側に外周円錐面を形成する円錐体とを一体に備え前記第１回転体と同一の回転軸をもつ第２回転体と、
前記第２回転体の前記円錐体の外周円錐面と相対する内周円錐面をもち、前記第１回転体及び前記第２回転体の間に配置され、前記第１回転体に対して軸方向に移動可能で回転方向に連動する同期リングと、
前記第１回転体の外周において軸方向に摺動可能に装着されるスリーブと、
前記スリーブの内周側で、前記第１回転体及び前記同期リングの間に配置され、前記スリーブの前記第２回転体側への移動に伴い押圧力を受ける力点部をもち前記第２回転体方向に前記同期リングをてこの原理で押圧するレバーと、
前記スリーブ方向に前記レバーを押圧するスリーブ方向付勢部と該レバーを同期リングから離間する方向に付勢する戻し付勢部とが一体的に形成されている戻し手段と、を有することを特徴とする同期装置。
前記戻し手段は１枚の板材を塑性加工にて成形した部材である請求項１に記載の同期装置。