JP2009162301A - トルク伝達素子及びトルク伝達装置、並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク伝達素子間の噛合性及びシフトフィール性の高いトルク伝達素子及びトルク伝達装置、並びにこれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】他の素子と噛合することによりトルクを伝達する変速機のトルク伝達素子は、他の素子の歯と係合する少なくとも１つの歯１を備える。歯１は、他の素子との噛合前に他の素子寄りに位置する第１角部１ａと、他の素子との噛合時に第１角部１ａよりも他の素子の歯寄りに位置する第２角部１ｂ及び第３角部１ｃと、を有する。第１角部１ａは、第２角部１ｂ及び第３角部１ｃよりも尖鋭ではない。第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅは鍛造加工によって形成され、第１側面１ｆ及び第２側面１ｇは切削加工によって形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動変速機のトルク伝達素子及びトルク伝達装置、並びにその製造方法に関する。

図６に、手動変速機のトルク伝達装置における変速を説明するための概略部分断面図を示す。トルク伝達装置における変速は、シフトフォーク６３によりハブスリーブ６２をシャフトの軸方向に沿って移動させて（矢印６７方向）、ハブスリーブ６２とギア６６とを噛合させることによって実施される。図６に示す形態においては、シンクロナイザリング６５を介してハブスリーブ６２とギア６６とを同期させている。

図７に、同期時におけるハブスリーブの内周面に形成された歯とギアの外周面に形成された歯の係合状態を示す概略平面図を示す。ハブスリーブ６２がギア６６と係合する際、ハブスリーブ６２内周面に形成された歯６８（又は溝）とギア６６外面に形成された歯６９（又は溝）とが係合（又は嵌合）することになる。図７（ａ）は、ハブスリーブ６２の内周面に形成された歯６８とギア６６外周面に形成された歯６９とが係合する前の状態を示す。歯６８，６９は、それぞれ係合をスムーズにするための隅取り面６８ａ，６９ａ及び係合後の抜けを防止するためのテーパ面６８ｂ，６９ｂを有する。シフトフォーク６３の移動により、ハブスリーブがギア６６方向（矢印６７方向）に移動されると、歯６８と歯６９とは図７（ｂ）のようにテーパ面６８ｂ，６９ｂが対向するように係合する。

従来、ギア等のトルク伝達素子は切削加工によって製造されていたが、自動車部品のコスト削減に対する要求から、その製造方法は切削加工から鍛造加工へと変わりつつある。例えば、特許文献１〜３には、変速機の歯車を鍛造加工によって製造する方法が開示されている。
特開平１１−１９３８６１号公報 特開２００２−２２７９６９号公報 特開２００４−３３２７９４号公報

切削加工又は鍛造加工によって製造されたトルク伝達素子（例えば、ギア又はスリーブ）には、以下のような課題が存在する。

図８に、切削加工によって形成された２つのトルク伝達素子の歯が係合した状態を示す概略部分平面図を示す。切削加工において形成された歯の角部は、尖鋭なピン角となる（例えば、歯３１の角部３１ａ（Ａ部分），３１ｂ（Ｂ部分），３１ｃ）。この場合、ギアピースの歯とスリーブの歯との噛合性は向上し、両部品が外れにくくなるという利点を有するが、シフトフィール性が悪化するという欠点を有する。

図９に、鍛造加工によって形成された２つのトルク伝達素子の歯が係合した状態を示す概略部分平面図を示す。一方、鍛造加工において形成された歯の角部は、鍛造型の角部のダレ（丸み）が転写されることにより、曲面状に面取りされたような角となる（例えば、歯４１の角部４１ａ（Ａ部分），４１ｂ（Ｂ部分），４１ｃ）。この場合、シフトフィール性は向上するという利点を有するが、図９に示すように掛かり代が幅ｄ分だけ減少するので噛合性が悪化し、両素子が外れやすくなるという欠点を有する。

本発明の目的は、トルク伝達素子間の噛合性及びシフトフィール性の高いトルク伝達素子及びトルク伝達装置、並びにこれらの製造方法を提供することである。

本発明の第１視点によれば、他の素子と噛合することによりトルクを伝達する変速機のトルク伝達素子であって、他の素子の歯と係合する少なくとも１つの歯を備え、歯は、他の素子との噛合前に他の素子寄りに位置する第１角部と、他の素子との噛合時に第１角部よりも他の素子の歯寄りに位置する第２角部と、を有し、第１角部は、第２角部よりも尖鋭ではないトルク伝達素子を提供する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、歯は、他の素子との噛合前に他の素子に面する第１先端面及び第２先端面と、他の素子との噛合時に他の素子の歯に面する側面と、を有し、第１角部は第１先端面と第２先端面とで形成され、第２角部は第１先端面と側面とで形成される。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１先端面及び第２先端面は鍛造加工によって形成され、側面は切削加工によって形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１角部は丸みを有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第２角部は丸みを有さない。

本発明の第２視点によれば、第１トルク伝達素子と第２トルク伝達素子とを備え、両トルク伝達素子が噛合することによりトルクを変換するトルク伝達装置であって、第１トルク伝達素子は、その外周面に第２トルク伝達素子と係合するための少なくとも１つの歯を有し、第２トルク伝達素子は、その内周面に第１トルク伝達素子と係合するための少なくとも１つの歯を有し、第１トルク伝達素子及び第２トルク伝達素子のうちの少なくとも一方の歯は、他方のトルク伝達素子との噛合前に他方のトルク伝達素子寄りに位置する第１角部と、他方のトルク伝達素子との噛合時に第１角部よりも他の素子の歯寄りに位置する第２角部と、を有し、第１角部は、第２角部よりも尖鋭ではないトルク伝達装置を提供する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、第１トルク伝達素子及び第２トルク伝達素子のうちの少なくとも一方の歯は、他方のトルク伝達素子との噛合前に他の素子に面する第１先端面及び第２先端面と、他方のトルク伝達素子との噛合時に他の素子の歯に面する側面と、を有し、第１角部は第１先端面と第２先端面とで形成され、第２角部は第１先端面と側面とで形成されている。

上記第２視点の好ましい形態によれば、第１トルク伝達素子はギアであり、第２トルク伝達素子はスリーブである。

本発明の第３視点によれば、変速機のトルク伝達装置におけるトルク伝達素子の製造方法であって、他のトルク伝達素子と係合するための歯を鍛造加工によって成形する鍛造工程と、他のトルク伝達素子の歯との係合時に他のトルク伝達素子の歯寄りに位置する角部が尖鋭になるように、鍛造加工によって成形した歯の一部を切削加工する切削工程と、を含むトルク伝達素子の製造方法を提供する。

上記第３視点の好ましい形態によれば、他のトルク伝達素子と係合するための歯は、他のトルク伝達素子との噛合前に他のトルク伝達素子に面し、第１角部を形成する第１先端面及び第２先端面と、他のトルク伝達素子との噛合時に他のトルク伝達素子の歯に面し、第１先端面とで第２角部を形成する側面と、を有し、鍛造工程において第１先端面及び第２先端面を形成し、切削工程において側面を形成する。

本発明のトルク伝達素子及びトルク伝達装置によれば、シフトフィール性に影響する第１角部に丸みを持たせるとともに、噛合性に影響する第２角部は尖鋭になるように形成した。これにより、切削加工のみによって形成したトルク伝達素子よりシフトフィール性を向上させることができるとともに、鍛造加工のみによって形成したトルク伝達素子よりトルク伝達素子間の噛合いを外れにくくすることができる。

本発明のトルク伝達素子は、鍛造加工と切削加工を組み合わせることにより容易に製造することができる。

本発明のトルク伝達素子について説明する。図１に、本発明のトルク伝達素子の概略部分平面図を示す。図１は、トルク伝達素子に形成された１つの歯の概略部分平面図である。歯１は、他の素子との噛合前に、噛合する他のトルク伝達素子側の先端に位置する（噛合する他の素子寄りの位置する）第１角部１ａと、他の素子との噛合時に第１角部１ａよりも他の素子の歯寄りに位置する第２角部１ｂ及び第３角部１ｃとを有する。第１角部１ａは、他の素子との噛合前に該他の素子方向に面する第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅとで形成される。好ましくは、第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅは、他の素子とスムーズに噛合できるようにする隅取り（面取り）によって形成された面である。第２角部１ｂ及び第３角部１ｃは、他の素子との噛合時に該他の素子の歯に面する第１側面１ｆ及び第２側面１ｇと、第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅとで形成される。すなわち、第２角部１ｂは、第１先端面１ｄと第１側面１ｆとで形成され、第３角部１ｃは、第２先端面１ｅと第２側面１ｇとで形成されている。第１側面１ｆ及び第２側面１ｇは、噛合時に他の素子の歯との噛合が外れにくくなるように、先端側の第１角部１ａから歯１の幅を縮小させるようなテーパ面となっている。

第１角部１ａは、第２角部１ｂ及び第３角部１ｃよりも尖鋭になっていない。好ましくは、第１角部１ａは、面取りされたように、第２角部１ｂ及び第３角部１ｃよりも丸みを帯びている（曲面状となっている）。一方、第２角部１ｂ及び第３角部１ｃは、丸みを帯びず、尖鋭なピン角であると好ましい。

このような第１角部１ａ及び第２角部１ｂと第３角部１ｃの形状は、鍛造加工と切削加工とを組み合わせることによって適宜形成することができる。第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅ、並びに両先端面１ｄ，１ｅで形成される第１角部１ａは、鍛造加工によって形成されたものであると好ましく、第２角部１ｂ及び第３角部１ｃは、鍛造加工によって形成された第１先端面１ｄ、第２先端面１ｅと切削加工によって形成された第１側面１ｆ、第２側面１ｇとで形成されたものであると好ましい。

次に、本発明のトルク伝達装置について説明する。本発明のトルク伝達装置は、少なくとも２つのトルク伝達素子を有し、そのうちの少なくとも一方が上述のような本発明のトルク伝達素子である。図２〜図４に、本発明のトルク伝達装置において、２つのトルク伝達素子の歯が係合した状態を示す概略平面図を示す。図２〜図４において、２つのトルク伝達素子としては、例えば、トルク伝達装置のギアとスリーブを挙げることができる。この場合、例えば、少なくとも１つの第１歯１はギアの外周面に形成されたものであり、少なくとも１つの第２歯２はスリーブの内周面に形成されたものであり、第１歯１と第２歯２とが係合することにより、２つのトルク伝達素子は噛合される。

図２は、２つのトルク伝達素子が共に図１に示す本発明のトルク伝達素子であるトルク伝達装置の概略部分平面図である。本発明のトルク伝達装置において、トルク伝達素子の第１歯１の第２角部１ｂと第３角部１ｃ及び第２歯２の第２角部２ｂと第３角部２ｃは尖鋭なピン角であり、第１歯１の第１角部１ａ及び第２歯２の第１角部２ａは丸みを有する角部である。

図３は、図２とは異なる形態を示す本発明のトルク伝達装置の概略部分平面図である。本発明のトルク伝達装置において、第１歯１は、本発明のトルク伝達素子の歯であるが、第２歯３２は、切削加工によって形成された歯である。すなわち、第２歯３２の第１角部３２ａ、第２角部３２ｂ及び第３角部３２ｃは、尖鋭なピン角となっている。

図４は、図２及び図３とは異なる形態を示す本発明のトルク伝達装置の概略部分平面図である。本発明のトルク伝達装置において、第１歯１は、本発明のトルク伝達素子の歯であるが、第２歯４２は、鍛造加工によって形成された歯である。すなわち、第２歯４２の第１角部４２ａ、第２角部４２ｂ及び第３角部４２ｃは、鍛造型によって形成された丸みを帯びた角となっている。

図２〜図４に示す本発明のトルク伝達装置によれば、少なくとも一方のトルク伝達素子は本発明のトルク伝達素子になっているので、丸みを帯びた第１角部（Ａ部分）によりシフトフィール性を向上させると共に、尖鋭な第２角部及び第３角部（Ｂ部分）により噛合性を向上させることができる。

次に、本発明のトルク伝達素子の製造方法について説明する。図５に、本発明のトルク伝達素子の製造方法を説明するための概略工程図を示す。図５は、トルク伝達素子に形成された１つの歯の概略平面図である。まず、トルク伝達素子の歯１は、鍛造加工によって形成する。これにより、鍛造型の角部の形状が転写されるので、歯１の第１角部１ａ、第２角部１ｈ及び第３角部１ｉともに曲面を有する角部となる（図５（ａ））。次に、他のトルク伝達素子の歯と噛合する際に該歯に面するテーパ面を切削加工によって形成する。すなわち、鍛造加工によって形成された第１側面１ｊ、第２側面１ｋ、及び丸みを有する角部１ｈ，１ｉを除去すると共に、新たに作成される第１側面１ｆ及び第２側面１ｇと第１先端面１ｄ及び第２先端面１ｅとで形成される第２角部１ｂ及び第３角部１ｃがピン角となるように、切取領域１ｌ，１ｍ（ハッチング領域）を決定し、切削加工によって除去する（図５（ｂ））。なお、切取領域１ｌ，１ｍの形状はいずれの形状でもよい。すなわち、図５（ａ）において鍛造加工される歯１の形状は、目的とする歯１の形状（図５（ｃ））が得られるものであれば、特に限定されない。これにより、丸みを有さないピン角を有する第２角部１ｂ及び第３角部１ｃが形成される（図５（ｃ））。

本発明は、上記各実施形態を基に説明したが、上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、本発明の範囲内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。

本発明のトルク伝達素子及びトルク伝達装置並びにその製造方法は、手動変速機に適用することができ、例えば自動車の手動変速機に適用することができる。

本発明のトルク伝達素子の概略部分平面図 本発明のトルク伝達装置を説明するための概略部分平面図 本発明のトルク伝達装置を説明するための概略部分平面図 本発明のトルク伝達装置を説明するための概略部分平面図 本発明のトルク伝達素子の製造方法を説明するための概略工程図 手動変速機のトルク伝達装置における変速を説明するための概略部分断面図 同期時におけるハブスリーブの内周面に形成された歯とギアピースの外周面に形成された歯の係合状態を示す概略平面図 切削加工によって形成された歯同士が係合した状態を示す概略部分平面図 鍛造加工によって形成された歯同士が係合した状態を示す概略部分平面図

符号の説明

１ （第１）歯
１ａ 第１角部
１ｂ，１ｈ 第２角部
１ｃ，１ｉ 第３角部
１ｄ 第１先端面
１ｅ 第２先端面
１ｆ，１ｊ 第１側面
１ｇ，１ｋ 第２側面
１ｌ，１ｍ 切取領域
２，３２，４２ （第２）歯
２ａ，３２ａ，４２ａ 第１角部
２ｂ，３２ｂ，４２ｂ 第２角部
２ｃ，３２ｃ，４２ｃ 第３角部
２ｄ，３２ｄ，４２ｄ 第１先端面
２ｅ，３２ｅ，４２ｅ 第２先端面
２ｆ，３２ｆ，４２ｆ 第１側面
２ｇ，３２ｇ，４２ｇ 第２側面
６２ スリーブ
６３ シフトフォーク
６５ シンクロナイザリング
６６ ギア
６７ シフト方向
６８，６９ 歯
６８ａ，６９ａ 隅取り面
６８ｂ、６９ｂ テーパ面

Claims (10)

1. 他の素子と噛合することによりトルクを伝達する変速機のトルク伝達素子であって、
   前記他の素子の歯と係合する少なくとも１つの歯を備え、
   前記歯は、前記他の素子との噛合前に前記他の素子寄りに位置する第１角部と、前記他の素子との噛合時に前記第１角部よりも前記他の素子の歯寄りに位置する第２角部と、を有し、
   前記第１角部は、前記第２角部よりも尖鋭ではないことを特徴とするトルク伝達素子。
2. 前記歯は、前記他の素子との噛合前に前記他の素子に面する第１先端面及び第２先端面と、前記他の素子との噛合時に前記他の素子の歯に面する側面と、を有し、
   前記第１角部は前記第１先端面と前記第２先端面とで形成され、
   前記第２角部は前記第１先端面と前記側面とで形成されることを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達素子。
3. 前記第１先端面及び前記第２先端面は鍛造加工によって形成され、
   前記側面は切削加工によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のトルク伝達素子。
4. 前記第１角部は丸みを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のトルク伝達素子。
5. 前記第２角部は丸みを有さないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトルク伝達素子。
6. 第１トルク伝達素子と第２トルク伝達素子とを備え、両トルク伝達素子が噛合することによりトルクを変換するトルク伝達装置であって、
   前記第１トルク伝達素子は、その外周面に前記第２トルク伝達素子と係合するための少なくとも１つの歯を有し、
   前記第２トルク伝達素子は、その内周面に前記第１トルク伝達素子と係合するための少なくとも１つの歯を有し、
   前記第１トルク伝達素子及び前記第２トルク伝達素子のうちの少なくとも一方の前記歯は、他方のトルク伝達素子との噛合前に前記他方のトルク伝達素子寄りに位置する第１角部と、他方のトルク伝達素子との噛合時に前記第１角部よりも前記他の素子の歯寄りに位置する第２角部と、を有し、
   前記第１角部は、前記第２角部よりも尖鋭ではないことを特徴とするトルク伝達装置。
7. 前記第１トルク伝達素子及び前記第２トルク伝達素子のうちの少なくとも一方の前記歯は、前記他方のトルク伝達素子との噛合前に前記他の素子に面する第１先端面及び第２先端面と、前記他方のトルク伝達素子との噛合時に前記他の素子の歯に面する側面と、を有し、
   前記第１角部は前記第１先端面と前記第２先端面とで形成され、
   前記第２角部は前記第１先端面と前記側面とで形成されていることを特徴とする請求項６に記載のトルク伝達装置。
8. 前記第１トルク伝達素子はギアであり、
   前記第２トルク伝達素子はスリーブであることを特徴とする請求項６又は７に記載のトルク伝達装置。
9. 変速機のトルク伝達装置におけるトルク伝達素子の製造方法であって、
   他のトルク伝達素子と係合するための歯を鍛造加工によって成形する鍛造工程と、
   前記他のトルク伝達素子の歯との係合時に前記他のトルク伝達素子の歯寄りに位置する角部が尖鋭になるように、前記鍛造加工によって成形した前記歯の一部を切削加工する切削工程と、を含むことを特徴とするトルク伝達素子の製造方法。
10. 前記他のトルク伝達素子と係合するための前記歯は、前記他のトルク伝達素子との噛合前に前記他のトルク伝達素子に面し、第１角部を形成する第１先端面及び第２先端面と、前記他のトルク伝達素子との噛合時に前記他のトルク伝達素子の歯に面し、前記第１先端面とで第２角部を形成する側面と、を有し、
    前記鍛造工程において前記第１先端面及び前記第２先端面を形成し、
    前記切削工程において前記側面を形成することを特徴とする請求項９に記載のトルク伝達素子の製造方法。

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