JP2009236202A - 変速機用同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハブのスプライン部の軸方向長さが短い場合でも、スラストピースの揺動を可能にして、同期性能の向上を図ることができるようにする。
【解決手段】ハブに相当するスプライン１６ａと一体の入力歯車１６は、フランジ部１６ｃに切り欠き１６ｂに対応した軸方向の支持孔１６ｄを形成するとともに、切り欠き１６ｂの端部に倍力斜面１６ｆを形成し、スラストピース３２は、一端が支持孔１６ｄに挿入されるとともに、他端側に同期リング３０を押圧する斜面３２ｄ、３２ｅと該同期リング３０からトルクを受ける端面３２ｃとを有し、該同期リング３０からトルクを受けた際に支持孔１６ｄを揺動支点として他端側が回転方向に揺動して、該スラストピース３２に形成した受圧斜面３２ｆが倍力斜面１６ｆに当接して、トルクによる回転方向の力を軸方向の推力に変換して、これを同期リング３０に伝えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用変速機の変速操作（ギヤ切り替え）時に、スリーブから同期リングへの押圧力を、同期リングで発生する摩擦トルクによって増大させることにより、同期能力を高めることが可能な変速機用同期装置に関するものである。

従来、この種の変速機用同期装置としては、ハブと同期リングとの間で斜面による接点を形成して、同期リングで発生する摩擦トルクの一部または全部がハブに伝達される過程で生ずるスラストを同期リングの押圧荷重の一部に利用する作用、すなわち自己倍力作用によって同期能力を高める作用を得るようにしたものが知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

上記の、従来例にあってはハブと同期リングの間にスラストピースを設けて、スリーブが中立位置にある状態（特許文献１および特許文献２の、ともに図１４）において、斜面同士の接触をしないようにして、同期リングに生じる引きずり摩擦トルクによるスラストの発生を防いでいる。

同期作用の際には、ハブに形成した切り欠きの中に挿入したスラストピースが同期リングから摩擦トルクを受けて、ハブの切り欠きの中を揺動中心にして揺動することで、スラストピースに形成した斜面とハブに形成した斜面が接触する構成としている。

しかし、この方法でスラストピースを揺動させるには、切り欠きの軸方向長さがある程度必要であり、ハブのスプライン部の軸方向長さが短い後退段などの同期装置への適用が困難という問題があった。
すなわち、同一軸上に２個の歯車があって、両者の間に同期装置を設ける場合などにおいて、ハブが一方の歯車と一体に形成されてスプライン部の軸方向長さが短いことがあり、上記の従来例を適用することが困難である。
特開２００７−０４０４９１号公報 特開２００７−２２５０７１号公報

解決しようとする問題点は、スラストピースをハブに形成した切り欠きの中で揺動させるには、ハブのスプライン部の軸方向長さが短い同期装置への適用が困難という点である。
本発明の目的は、ハブのスプライン部の軸方向長さが短い場合であっても、スラストピースの揺動を可能にして、同期性能の向上を図ることができる同期装置を提供することにある。

本発明の変速機用同期装置は、軸と、該軸上で回転し外周スプラインを有するハブを一体に形成した歯車と、外周スプラインに対応した内周スプラインが形成されてハブの外周スプラインに軸方向に移動可能に嵌め合わされたスリーブと、軸と同軸上で回転し円錐外面を有する被同期部材と、歯車と被同期部材との間に配置され円錐内面を有する同期リングと、ハブに形成した切り欠きに挿入され、スリーブと同期リングとの間で軸方向のスラストを伝達可能に配置された複数のスラストピースと、を備え、歯車の内径側フランジ部に切り欠きに対応した軸方向の支持孔を形成するとともに、切り欠きの被同期部材側に倍力斜面を形成し、スラストピースは、軸方向一端側が支持孔に挿入されるとともに、他端側に同期リングから摩擦トルクを受ける端面と、該摩擦トルクを倍力斜面に伝達可能な受圧斜面とが形成されて、摩擦トルクによって支持孔を揺動支点として他端側が回転方向に揺動し、斜面が倍力斜面に当接することにより、摩擦トルクによる回転方向の力を軸方向の推力に変換して、該推力を同期リングに伝えるように構成した。

本発明の変速機用同期装置は、歯車のフランジ部に支持孔を形成してスラストピースの一端を挿入したため、ハブのスプライン部の軸方向長さが短い場合であってもスラストピースが揺動可能になるので、同期リングの引きずり摩擦トルクによるスラストの発生を防ぎながら、同期性能を向上した同期装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る変速機用同期装置を、各実施例に基づき図とともに説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る変速機用同期装置と周辺部の断面図であって、軸１０の中心から上半分の断面を描いたものである。
また、図２は図１の要部を拡大したものである。
軸１０は、ケース１２およびハウジング１４に形成された穴１２ａ、１４ａに支持されている。
軸１０には入力歯車１６と駆動歯車１８が、ベアリング２０および２２を介してそれぞれ回転自在に支持されているが、軸方向の移動は軸１０の鍔１０ａと、ワッシャー２４および２６を介してケース１２およびハウジング１４に規制されている。
なお、駆動歯車１８は本発明の被同期部材を構成する。

入力歯車１６は図示しない相手歯車と噛み合っており、該相手歯車に連結したクラッチディスクを介してエンジンと連結している。また、駆動歯車１８は図示しない別の相手歯車と噛み合っており、該相手歯車を介して車両の車輪と連結している。
入力歯車１６と駆動歯車１８は後退段の歯車である。

入力歯車１６にはスプライン１６ａが形成してあり、これに係合するスプライン２８ａを形成したスリーブ２８が軸方向に移動可能に嵌め合わされている。このスプライン１６ａの部分が一般的な同期装置におけるハブに相当する。
つまり、ハブが入力歯車１６と一体になっていることになる。

駆動歯車１８にもスプライン１８ａが形成してあり、スリーブ２８のスプライン２８ａに対応している。
スリーブ２８の外周には図示しないフォークが係合するフォーク溝２８ｂが形成されており、スリーブ２８は変速操作においてフォークにより軸方向に動かされる。
これらのため、スリーブ２８が図１において軸方向右側に移動してスプライン２８ａとスプライン１８ａが噛み合うと、入力歯車１６と駆動歯車１８はスリーブ２８を介して連結し、前述のエンジンのトルクで車輪を駆動することができるようになる。

入力歯車１６のスプライン１６ａ部と駆動歯車１８およびスリーブ２８の間には同期リング３０が設けてある。同期リング３０の内側は円錐状の摩擦面３０ａが形成してあり、駆動歯車１８に形成した円錐面１８ｂに対応している。この摩擦面３０ａと円錐面１８ｂとの間で摩擦することで後述の同期作用が行われる。

図３は、入力歯車１６を図１において右側から見た部分正面拡大図である。
図２および図３に見るように、入力歯車１６のスプライン１６ａには外周の３カ所に切り欠き１６ｂが形成してあり、図５に示すようにこの切り欠き１６ｂに同期リング３０（細線の二点鎖線で描いた）の外周に形成した突起部３０ｂが、後述のように回転方向に若干の間隙を有して係合している。

入力歯車１６には上記３カ所の切り欠き１６ｂに対応して、フランジ部１６ｃに支持孔１６ｄが形成され、図３に見るように支持孔１６ｄにスラストピース３２が係合しつつ、図２に示すようにスリーブ２８の内側に係合している。
すなわち、スラストピース３２には図２に示すように溝３２ａが形成され、スリーブ２８の突起２８ｃが係合している。なお、スリーブ２８のスプライン２８ａのうち３カ所の図中右側を切り欠いた残りが突起２８ｃである。

スラストピース３２の径方向内側に形成したスプリング溝３２ｂにスプリング３４が係合されている。図４は、図１において右側から見た場合の、スプリング３４とスラストピース３２の関係を表し、スラストピース３４は断面で描いてある。
スプリング３４は、図４に見るように「Ｃ」の字形状に曲げた線材でできており、その弾性による張力でスラストピース３２をスリーブ２８の内周側へ向けて押し広げている。
なお、スプリング３４の端部３４ａは図４のように半径方向外側に向けて折り曲げられて図示しない入力歯車１６の孔に係合することでその回転方向の動きを規制されている。

同期リング３０を図１において左側から見た部分正面図が図５で、図５の上方から見た展開形状を描いたのが図６であり、いずれも拡大図である。
図７は各スプライン１６ａ、１８ａ、２８ａにおける断面を径方向外側から見て展開したものであり、図８は図７の要部を拡大したものである。
図７では、分かりやすくするため、突起２８ｃを除いてスリーブ２８のスプライン２８ａを細線で描いてある。

ここで、図５、図８を中心にスラストピース３２の周辺を詳細に説明する。
同期リング３０の突起部３０ｂの中央部には軸方向の溝３０ｃが形成してあり、溝３０ｃの周方向の幅はスラストピース３２が通過可能な寸法になっている。
溝３０ｃの端部には斜面３０ｄ、３０ｅが形成してあり、図８に見るようにスラストピース３２にはこれに対応する斜面３２ｄ、３２ｅが形成してある。

同期リング３０の突起部３０ｂには背面３０ｆから入力歯車１６側に突き出た係止部３０ｇがあり、回転方向の係止面３０ｈと３０ｉが形成されている。
図８の状態から同期リング３０が入力歯車１６に対して一方へＺだけ回転すると係止面３０ｈがスラストピース３２の端面３４ｃに当接し、反対側へＹだけ回転すると係止面３０ｉが入力歯車１６の切り欠き１ｂの係止面１６ｅに当接するようになっている。

スラストピース３２には受圧斜面３２ｆが形成され、これに対応する倍力斜面１６ｆが入力歯車１６に形成されている。
なお、スラストピース３２は入力歯車１６の支持孔１６ｄの中を軸方向に動くことができるとともに、支持孔１６ｄ内を揺動中心として後述のように揺動可能である。

次に、図１に示した同期装置の作動を説明する。
作動は、図８および図７に対応した図９乃至図１１に示す作動図を中心に説明する。
図９乃至図１１に示す作動図も図７、図８と同様に展開図である。
図示しないクラッチが解放されて、入力歯車１６と駆動歯車１８との間に回転速度差がある状態において後退段へ変速する場合、はじめに図示しないフォークによりスリーブ２８が各図中右側へ移動を開始する。

スリーブ２８とともにスラストピース３２も一緒に移動すると、まず、スラストピース３２の溝３２ａに係合したスプリング３４が同期リング３０の背面３０ｆに当接する。
スプリング３４は弾性による張力でスプリング溝３２ｂに係合しているので、スリーブ２８がさらに右側へ移動するとスプリング３４が、スプリング溝３２ｂから外れかかるように径方向内側へ押し縮められ、その張力に応じた力で同期リング３０を軸方向に押圧する。

この押圧力により同期リング３０の摩擦面３０ａが駆動歯車１８の円錐面１８ｂに押しつけられて、摩擦面３０ａと円錐面１８ｂの間に摩擦が生じ、この摩擦トルクにより同期リング３０は入力歯車１６に対して相対回転し、図９に示すような状態になる。

すなわち、摩擦面３０ａと円錐面１８ｂ間の摩擦トルクにより、図８の間隙Ｚが詰まって同期リング３０の係止面３０ｈがスラストピース３２に当接し、さらにスラストピース３２は斜面３２ｄが同期リング３０の斜面３０ｄに当接するとともに、図９に示すように支持孔１６ｄ内を中心に揺動して、受圧斜面３２ｆが入力歯車１６の倍力斜面１６ｆに当接する。

スリーブ２８がさらに右側へ移動しようとすると、一緒に動くスラストピース３２の斜面３２ｄが同期リング３０の斜面３０ｄを押圧し、摩擦面３０ａを駆動歯車１８の円錐面１８ｂにさらに押しつける。
ここで、斜面３２ｄと斜面３０ｄの傾斜角を適切に設定しておくと、摩擦面３０ａと円錐面１８ｂの間に摩擦トルクが生じている限り、スラストピース３２は同期リング３０を押圧し続け、入力歯車１６と駆動歯車１８との間の同期作用が行われる。

このとき、スラストピース３２を揺動させた摩擦面３０ａと円錐面１８ｂ間の摩擦トルクは、スラストピース３２の受圧斜面３２ｆから入力歯車１６の倍力斜面１６ｆに伝えられ、ここでスラストが発生する。

すなわち、摩擦トルクによる回転方向の荷重が受圧斜面３２ｆと倍力斜面１６ｆにおいて軸方向の荷重に変換され、結果としてこの荷重（スラスト）がスラストピース３２を一層強く同期リング３０を押圧することになる。

つまり、図示しないフォークがスリーブ２８を右側へ押圧する力に、受圧斜面３２ｆ、１６ｆ間で生じる荷重が加勢する、いわゆる倍力効果が得られるので、その分だけ一般的な同期装置に比べて高い同期性能、すなわち倍力効果を発揮することになる。
スリーブ２８を右側に押圧し続けると、上記倍力効果も手伝って、やがて入力歯車１６と駆動歯車１８との間の回転速度差がなくなる。

ここで、さらにスリーブ２８を右側に押圧すると、スラストピース３２は斜面３２ｆにより同期リング３０を押しのけるように前記の間隙Z分だけ相対回転させ、図１０に示すような位置関係になる。
そして、さらにスリーブ２８が右側へ移動すると、やがて図１１に示すように、スリーブ２８のスプライン２８ａが駆動歯車１８のスプライン１８ａと噛み合って同期作用を伴った変速操作が終了する。

以上の説明でわかるように、同じ同期容量（摩擦トルク）を得るために、図示しないフォークがスリーブ２８を押圧する荷重は、上記の倍力効果の分だけ一般的なボーグワーナー型同期装置より小さく済むので、その分だけ同期性能が高いと言える。

従来のハブに相当する入力歯車１６のスプライン１６ａの軸方向長さが短いため、従来例と同じようにスプライン１６ａの切り欠き内でのスラストピース３２の揺動が困難であるにもかかわらず、上記のように倍力効果が得られるのは、入力歯車１６に形成した支持孔１６ｄにスラストピース３２を係合させ、この支持孔１６ｄ内を揺動中心としてスラストピース３２を揺動可能にしたためである。

なお、実施例で説明した構成は、スラストピース３２の受圧斜面３２ｆが回転方向の一方にしか形成してないが、変速機の後退段などではこれで十分である。
しかし、回転方向の両側に形成し、それに対応して歯車（上記例では入力歯車１６）側の斜面も追加すれば、回転方向にかかわらず倍力効果のある同期装置にすることができる。

本発明の変速機用同期装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、摩擦面における摩擦係数を高めるために同期リングの摩擦面にネジや油溝を形成するなどの変更を加えた態様で実施することができるとともに、摩擦面に適切な材料を用いることによってより高い同期性能を得ることや、マルチコーンと呼ばれる摩擦面を複数備えた同期装置に応用することができる。

軸方向および径方向のスペースが小さい後退段などの同期装置においても倍力効果を得て、同期性能の向上をはかることができるので、特に小型軽量を求められる乗用車用変速機に適用してメリットを得ることができるとともに、アクチュエーターで変速操作を行う同期装置を備えた変速機などにも適用することができる。

後退段同期装置の断面図である。（実施例１） 図１の要部拡大図である。 図１の入力歯車を右側から見た部分外観図である。 スラストピースとスプリングの関係を示す図である。 図１の同期リングを右側から見た部分外観図である。 図５の上方から見た展開外観図である。 図２のスプライン断面を上方から見た展開図である。 図７の要部拡大図である。 同期中の図７に相当する図である。 図９からスリーブが進んだ図である。 図１０からスリーブが進んで操作が完了した図である。

符号の説明

１０ 軸
１２ ケース
１４ ハウジング
１６ 入力歯車
１８ 駆動歯車
２０、２２ ベアリング
２４、２６ ワッシャー
２８ スリーブ
３０ 同期リング
３２ スラストピース
３４ スプリング

Claims (2)

1. 軸と、
   該軸上で回転し外周スプラインを有するハブを一体に形成した歯車と、
   前記外周スプラインに対応した内周スプラインが形成されて前記ハブの外周スプラインに軸方向に移動可能に嵌め合わされたスリーブと、
   前記軸と同軸上で回転し円錐外面を有する被同期部材と、
   前記歯車と前記被同期部材との間に配置され円錐内面を有する同期リングと、
   前記ハブに形成した切り欠きに挿入され、前記スリーブと前記同期リングとの間で軸方向のスラストを伝達可能に配置された複数のスラストピースと、を備え、
   前記歯車の内径側フランジ部に前記切り欠きに対応した軸方向の支持孔を形成するとともに、前記切り欠きの前記被同期部材側に倍力斜面を形成し、
   前記スラストピースは、軸方向一端側が前記支持孔に挿入されるとともに、他端側に前記同期リングから摩擦トルクを受ける端面と、該摩擦トルクを前記倍力斜面に伝達可能な受圧斜面とが形成されて、前記摩擦トルクによって前記支持孔を揺動支点として前記他端側が回転方向に揺動し、前記斜面が前記倍力斜面に当接することにより、前記摩擦トルクによる回転方向の力を軸方向の推力に変換して、該推力を前記同期リングに伝えるように構成したことを特徴とする変速機用同期装置。
2. 前記スラストピースの径方向内側に窪みを形成し、該窪みに該スラストピースを径方向外側へ広げるスプリングを設けて、前記スラストピースが前記スリーブとともに前記被同期部材側へ移動する際に、前記スプリングが、その張力に応じた力で前記同期リングを軸方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の変速機用同期装置。

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