JP2010180902A

JP2010180902A - 変速機用同期装置の潤滑構造

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Publication number: JP2010180902A
Application number: JP2009022499A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Yamada; 義晴山田; Junya Hirai; 純也平井; Hirofumi Kawarazaki; 洋文川原▲崎▼; Yasuhiro Nitta; 康博新田; Daisaku Yamamoto; 大作山本
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】クラッチハブとスリーブとが係合するスプライン摺動部に、軸心側から十分な潤滑油量を効率よく安定して供給できる変速機用同期装置の潤滑構造を提供する。
【解決手段】回転軸２と、変速ギヤ３と、筒状部４２を有するクラッチハブ４と、スリーブ５と、シンクロナイザリング６とを備え、クラッチハブ４の外歯スプライン４３とスリーブ５の内歯スプライン５１とが係合するスプライン摺動部Ｓに潤滑油を供給する変速機用同期装置１の潤滑構造であって、クラッチハブ４の筒状部４２の内周まで潤滑油を導く内側油路と、クラッチハブ４の筒状部４２の内周と外周とを連通する径方向油路（潤滑溝４５）と、スリーブ５の内歯スプライン５１を周方向に横断する周方向油路（押圧溝５２）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両などに用いられる変速機用同期装置の潤滑構造に関する。

車両などに用いられる変速機の一種に、所定の変速比を有する複数組の変速ギヤ対と、いずれかの変速ギヤ対を選択し駆動側と従動側とを同期させた後に動力を伝達するように結合する同期装置と、を備えた同期噛合式変速機がある。この種の変速機では、軸受部や噛合部の動作を円滑化し、また摩擦による温度上昇や摩耗を抑制するために、ケーシング内に潤滑油を封入して循環供給させる潤滑構造が一般的に採用されている。この潤滑油を循環供給する方式として、掻き上げ方式とポンプ方式とがある。掻き上げ方式は、歯車の回転による遠心力を利用してケーシング下部に滞留している潤滑油を掻き上げることにより、潤滑対象部位に潤滑油を飛来させて供給する方式である。ポンプ方式は、回転軸の周囲にポンプを形成して軸動力により駆動し、潤滑油を汲み上げて潤滑対象部位に圧送する方式である。さらに、回転による遠心力を利用して軸心側から潤滑できるように、回転軸に軸内油路を形成することも一般的になっている。

また、一般的な同期装置では、回転軸と遊転する変速ギヤとの間に、摩擦係合によって回転速度を同期させるシンクロナイザリングを設け、スリーブにより同期操作を行う構成が採用されている。スリーブは、回転軸と一体的に回転するクラッチハブとスプライン係合されて、軸方向に摺動できるようになっている。この同期装置では、変速ギヤの軸受部やシンクロナイザリングの摩擦係合面を潤滑するために、回転軸の軸内油路から潤滑油を供給する潤滑構造が多用されている。一方、スリーブとクラッチハブのスプライン摺動部には、掻き上げられて飛来する潤滑油に頼る潤滑構造が多用されている。

特許文献１に開示される手動変速機の潤滑構造は、同期装置の潤滑構造の一例であり、掻き上げられた潤滑油の供給効率改善を目的として、シンクロハブのスプライン摺動部の給油側の側面に略円筒形状の給油受け部を設けることを特徴としている。また、スリーブに嵌合するクラッチギヤと変速ギヤとの間に油溜り部を形成することを特徴としている。給油受け部は飛来する潤滑油を捕集し易くするものであり、油溜り部は潤滑油を貯留してスプライン摺動部に導入し易くするものである。

特開平８−３１２７６１号公報

ところで、特許文献１に例示されるような外周側から飛来する潤滑油を捕集する潤滑構造では、給油受け部や油溜り部を設けても、スプライン摺動部に十分な潤滑油量を供給することが難しかった。なぜなら、同期装置自体が回転しているため、遠心力が作用して潤滑油を飛散させてしまい、効率よく捕集して内部に導入することができないからである。特に近年では、潤滑油を掻き上げる際の動力損失を低減するために、封入される潤滑油量が削減される傾向にあり、掻き上げ方式で外周側から潤滑することは一層困難になってきている。十分な潤滑油量を安定して確保できない場合、スプライン摺動部の摺動抵抗が増加し、マニュアル操作の変速機においては操作フィーリングが低下し、アクチュエータ操作の変速機においては操作パワーの変動が増加して、いずれも好ましくない。さらには、スプライン摺動部の異常磨耗が発生するおそれもある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、クラッチハブとスリーブとが係合するスプライン摺動部に、軸心側から十分な潤滑油量を効率よく安定して供給できる変速機用同期装置の潤滑構造を提供することを課題とする。

本発明の変速機用同期装置の潤滑構造は、回転軸と、該回転軸に相対回転自在に支持される変速ギヤと、前記回転軸と同心の筒状部を有して前記回転軸と一体的に回転するクラッチハブと、該クラッチハブの前記筒状部の外側に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に配置されるスリーブと、前記クラッチハブに支持され前記スリーブに駆動されて前記変速ギヤに摩擦係合するシンクロナイザリングとを備え、前記クラッチハブの前記筒状部の外周に形成された外歯スプラインと前記スリーブの内周に形成された内歯スプラインとが係合するスプライン摺動部に潤滑油を供給する変速機用同期装置の潤滑構造であって、前記クラッチハブの前記筒状部の内周まで前記潤滑油を導く内側油路と、前記クラッチハブの前記筒状部の前記内周と前記外周とを連通する径方向油路と、前記クラッチハブの前記筒状部の前記外歯スプライン及び前記スリーブの前記内歯スプラインの少なくとも一方を周方向に横断する周方向油路と、を備えることを特徴とする。

さらに、前記スリーブに押圧されて前記シンクロナイザリングを押圧するシフティングキーを前記クラッチハブと前記スリーブとの間に備え、前記スリーブに形成された前記周方向油路が前記シフティングキーを押圧する押圧溝を兼ねる、ことが好ましい。

また、前記径方向油路は、前記クラッチハブの前記筒状部の端部に径方向に形成された潤滑溝である、ことでもよい。

あるいは、前記径方向油路は、前記クラッチハブの前記筒状部を径方向に貫いて形成された潤滑孔である、ことでもよい。

さらに、前記内側油路は、前記回転軸の軸内油路から前記変速ギヤを支持する軸受部を経由するものである、ことが好ましい。

本発明の変速機用同期装置の潤滑構造では、潤滑油は、まず内側油路によりクラッチハブの筒状部の内周まで導かれ、次いで遠心力に従って径方向油路を筒状部の軸心側から径方向外向きに流れて外周まで供給される。潤滑油は、さらに周方向油路を周方向に流れて、スプライン摺動部の全ての外歯スプライン及び内歯スプラインに供給される。本発明において、潤滑油は軸心側からスプライン摺動部に供給されるため遠心力に抗することがなく、また飛散しないので、十分な潤滑油量を効率よく安定して供給することができる。

また、周方向油路が押圧溝を兼ねる態様では、従来の同期装置に設けられていた押圧溝を周方向油路に兼用することができる。したがって、従来構造を大きく変更する必要がなく、コストの増加を抑制することができる。

さらに、内側油路が軸内油路から軸受部を経由する態様では、従来の軸内油路や軸受部の潤滑構造をそのまま利用できてコストの増加を抑制でき、また、軸受部の潤滑を終えた潤滑油をスプライン摺動部の潤滑に再利用できて潤滑効率を高めることができる。

本発明の第１実施形態の変速機用同期装置の潤滑構造を説明する断面図である。第１実施形態において、クラッチハブの構造を説明する斜視図である。第１実施形態の変速機用同期装置のキー溝を含む面における断面図である。第１実施形態の変速機用同期装置の同期操作終了時の状態を示す断面図である。従来の車両用同期装置の潤滑構造を説明する断面図である。第２実施形態の変速機用同期装置の潤滑構造を説明する断面図である。

本発明を実施するための形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態の変速機用同期装置１の潤滑構造を説明する断面図である。変速機用同期装置１は、回転軸２と変速ギヤ３とを同期させるものであり、軸線ＡＸを中心として概ね軸回転対称に構成されている。変速機用同期装置１は、回転軸２及び変速ギヤ３の他に、クラッチハブ４、スリーブ５、シンクロナイザリング６、シフティングキー７などで構成されている。実際には、スリーブ５は図中の左右両方向に移動可能とされて、左右いずれかの変速ギヤを選択的に同期させるものであるが、図１では左側の変速ギヤ３を代表として説明する。なお、図１には、同期操作が行われる以前のニュートラル状態が例示されている。

回転軸２は、変速機内の一般的な入力軸、出力軸、または副軸である。回転軸２の軸心には、潤滑油を供給するための軸方向油路２１が形成されており、軸方向油路２１の周方向数箇所から径方向外向きに径方向油路２２が形成されている。

変速ギヤ３は、回転軸２の径方向油路２２が開口した外周に軸受部２３を介して相対回転自在に配設されている。変速ギヤ３の外周には、別の変速ギヤの歯と噛合する変速用歯３１が形成されており、変速ギヤ３の図中右側には、ギヤピース３２が一体的に設けられている。ギヤピース３２の外周には外歯スプライン３３が形成されており、外歯スプライン３３は後述するスリーブ５の内歯スプライン５１と噛合するようになっている。また、ギヤピース３２の図中右側の外周には右側ほど径の小さい円錐外面状の被摺動面３４が形成されている。

クラッチハブ４は、回転軸２の外周の変速ギヤ３の図中右側に配設されている。クラッチハブ４の内周には内歯スプライン４１が形成され、回転軸２の外周の外歯スプライン２４に嵌合結合されて一体的に回転するようになっている。クラッチハブ４の外周は軸線ＡＸ方向両側に延設されて筒状部４２が形成され、筒状部４２の外周には軸線ＡＸ方向に外歯スプライン４３が形成されている。図２は、クラッチハブ４の構造を説明する斜視図である。図２に示されるように、筒状部４２の周方向の等間隔に離れた３箇所の外周にはそれぞれ、外歯スプライン４３に代えて軸線ＡＸ方向のキー溝４４が形成されている。キー溝４４は、後述するシフティングキー７を軸線ＡＸ方向の移動可能に収容するものである。さらに、筒状部４２のキー溝４４とは異なる位相の等間隔に離れた３箇所にはそれぞれ、図中左端を切り欠いた径方向の潤滑溝４５が形成されている。潤滑溝４５は、筒状部４２の内周と外周とを連通しており、図２に矢印Ｆ１で示されるように、潤滑油が遠心力に従って内周から外周へ流れる径方向油路となっている。

図１に戻り、スリーブ５は、略環状でクラッチハブ４の筒状部４２の外周側に配置されている。スリーブ５の内周には軸線ＡＸ方向に内歯スプライン５１が形成されている、スリーブ５の内歯スプライン５１と筒状部４２の外歯スプライン４３とが係合してスプライン摺動部Ｓが形成され、スリーブ５はクラッチハブ４とともに回転し、かつ軸線ＡＸ方向に移動可能となっている。また、スリーブ５の内周には、内歯スプライン５１の中央を周方向に横断して周回する押圧溝５２が形成されている。押圧溝５２は、後述のシフティングキー７の係合球７１を押圧する機能を有するだけでなく、周方向に潤滑油を導く周方向油路を兼ねている。

シンクロナイザリング６は、クラッチハブ４とギヤピース３２との間に配置され、スリーブ５に対して一定の角度範囲内で回転可能、かつ軸線ＡＸ方向移動可能に支持されている。シンクロナイザリング６の外周には外歯スプライン６１が形成されており、外歯スプライン６１は移動してきたスリーブ５の内歯スプライン５１と噛合するようになっている。シンクロナイザリング６の内周には、ギヤピース３２の被摺動面３４に対向するとともに摩擦係合可能な円錐内面状の摺動面６２が形成されている。

３個のシフティングキー７は、図３に示されるように、クラッチハブ４の各キー溝４４内にそれぞれ収容されている。図３は、変速機用同期装置１のキー溝４４を含む面における断面図であり、同期操作の途中の状態が示されている。図示されるように、シフティングキー７はその上方の開口に係合球７１を有し、係合球７１は内蔵された付勢ばね７２により外向きに押圧されてスリーブ５の押圧溝５２に嵌入している。シフティングキー７の図中左側には、シンクロナイザリング６を押圧する押圧部７３が形成されている。

図３において、スリーブ５は図中左方向にわずかに駆動されており、押圧溝５２が係合球７１を介してシフティングキー７を左方向に押圧し、シフティングキー７の押圧部７３がシンクロナイザリング６を左方向に押圧している。これにより、シンクロナイザリング６の摺動面６２がギヤピース３２の被摺動面３４と摩擦係合して同期が図られる。同期が達成されると、スリーブ５はさらに左方向に駆動され、係合球７１を軸心方向に押し下げて押圧溝５２から解放しつつ移動する。そして、スリーブ５の内歯スプライン５１がシンクロナイザリング６の外歯スプライン６１に噛合し、続いてギヤピース３２の歯スプライン３３に噛合して、同期操作が終了する。

次に、第１実施形態の変速機用同期装置１の潤滑構造及び潤滑作用について説明する。図１において、図略の掻き上げ方式またはポンプ方式の潤滑油供給手段により、回転軸２の軸方向油路２１に潤滑油が供給される。この潤滑油は、遠心力に従って矢印Ｆ２で示されるように、径方向油路２２を経由して軸受部２３に供給される。軸受部２３を潤滑して図中右側に流れ出た潤滑油は、矢印Ｆ３で示されるように、変速ギヤ３とクラッチハブ４との間隙を遠心力に従って流れ出て、筒状部４２の内周に達する。ここまでの潤滑油の経路が内側油路に相当する。

図１に示される潤滑溝４５を有する断面においては、筒状部４２の内周の潤滑油の一部は、矢印Ｆ４で示されるように、潤滑溝４５を径方向に流れ出てスプライン摺動部Ｓへと供給される。さらに、潤滑油は、スプライン摺動部Ｓの外歯スプライン４３と内歯スプライン５１との間隙を伝わって軸線ＡＸ方向に流れ、一部が押圧溝５２に達して周方向にも流れ、スプライン摺動部Ｓ全体に行き渡る。一方、筒状部４２の内周の潤滑油の残りは、矢印Ｆ５で示されるように、シンクロナイザリング６の摺動面６２とギヤピース３２の被摺動面３４との間を潤滑して流れ、最後には、矢印Ｆ６で示されるように、シンクロナイザリング６の外歯スプライン６１及びギヤピース３２の外歯スプライン３３を潤滑する。

また、図３に示されるキー溝４４を有する断面においては、シフティングキー７の押圧部７３がシンクロナイザリング６を押圧している。したがって、筒状部４２の内周の潤滑油は径方向に流れ得ず、矢印Ｆ５で示されるように、摺動面６２と被摺動面３４との間を潤滑して流れ、最後には、矢印Ｆ６で示されるように、シンクロナイザリング６の外歯スプライン６１及びギヤピース３２の外歯スプライン３３を潤滑する。潤滑溝４５及びキー溝４４のどちらも有しない断面においても同様で、筒状部４２の内周の潤滑油は矢印Ｆ５から矢印Ｆ６で示される経路を流れる。

図１のニュートラル状態で同期操作が行われると、スリーブ５が図中左方向に駆動されて、図４の状態に至る。図４は、変速機用同期装置１の同期操作終了時の状態を示す断面図である。図示されるように、矢印Ｆ２及び矢印Ｆ３の経路で潤滑油が筒状部４２の内周に達するまでは、図１と同様である。次に、潤滑油の一部は、矢印Ｆ７で示されるように、潤滑溝４５を径方向に流れ出てスプライン摺動部Ｓへと供給される。ここで、スリーブ５が移動して押圧溝５２が潤滑溝４５のすぐ外側に配置されているので、潤滑油は直ちに押圧溝５２に達して周方向に流れ、スプライン摺動部Ｓを中央から潤滑する。

一方、潤滑油の残りは、矢印Ｆ５で示されるように、シンクロナイザリング６の摺動面６２とギヤピース３２の被摺動面３４との間を潤滑して流れ、最後には、矢印Ｆ８で示されるように、シンクロナイザリング６の外歯スプライン６１及びギヤピース３２の外歯スプライン３３と、これらに係合しているスリーブ５の内歯スプライン５１を潤滑する。つまり、スプライン摺動部Ｓを図中左端側から潤滑する。

さらに、クラッチハブ４の外歯スプライン４１の図中右側は、スリーブ５が移動することにより開放されるので、従来と同様に矢印Ｆ９で示されるように、外周側から飛来する潤滑油を捕集し、スプライン摺動部Ｓを図中右端側から潤滑する。

以上説明したように、スプライン摺動部Ｓの中央及び左右両端の３方向から潤滑油が供給されて全体に行き渡るので、十分な潤滑が行われる。なお、スリーブ５が移動して図１の状態から図４の状態に至る過程において、上記の３方向からの潤滑油の供給比率は変化し得る。

これに対し、従来の潤滑構造は、図５に示されるように、潤滑溝を有していなかった。図５は、従来の車両用同期装置９の潤滑構造を説明する断面図であり、ニュートラル状態が例示されている。クラッチハブ４の筒状部４２の内周からスプライン摺動部Ｓに向かう潤滑油は、筒状部４２の内周面とシンクロナイザリング６とのわずかな間隙を漏れ出る程度であり、さらに矢印Ｆ１０で示されるように、変速機内部空間に飛散してしまう比率が高かった。したがってスプライン摺動部Ｓへ供給される潤滑油量の確保が難しかった。

本発明では、潤滑溝４５を設けたことにより遠心力に従って軸心側からスプライン摺動部Ｓへ潤滑油を供給することができ、周方向の押圧溝５２を設けたことによりスプライン摺動部Ｓの全体に潤滑油を行き渡らせることができる。したがって、従来よりも格段に多量の潤滑油を効率よく安定してスプライン摺動部Ｓに供給できる。また、軸受部２３の潤滑を終えた潤滑油をスプライン摺動部Ｓの潤滑に再利用して、潤滑効率を高めることができる。

次に、潤滑溝４５に代えて潤滑孔を形成した第２実施形態について、図６を参考にして説明する。図６は、本発明の第２実施形態の変速機用同期装置１０の潤滑構造を説明する断面図であり、同期操作終了時の状態が例示されている。第２実施形態においては、クラッチハブ４の筒状部４２の３箇所の図中左端部を切り欠いた潤滑溝４５に代えて、筒状部４２の中央左寄りを径方向に貫いて形成された潤滑孔４７が設けられている。潤滑孔４７も、潤滑溝４５と同様に、筒状部４２の内周と外周とを連通する径方向油路となっている。

図６において、筒状部４２の内周の潤滑油の一部は、矢印Ｆ１１で示されるように、潤滑孔４７を径方向に流れ出てスプライン摺動部Ｓへと供給される。さらに、潤滑油は、スプライン摺動部Ｓの外歯スプライン４３と内歯スプライン５１との間隙を伝わって軸線ＡＸ方向に流れ、一部が押圧溝５２に達して周方向にも流れ、スプライン摺動部Ｓは中央から潤滑される。なお、スリーブが移動する途中には、押圧溝５２が潤滑孔４７のすぐ外側に配置される位置があり、この位置では、潤滑油は直ちに押圧溝５２に達して周方向に流れる。他に、矢印F８及び矢印Ｆ９で示されるスプライン摺動部Ｓの左右両端から潤滑油が供給されて全体に行き渡る作用は第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が生じる。

なお、潤滑溝４５をクラッチハブ４の図中右端に形成し、あるいは潤滑孔４７をクラッチハブ４の中央右寄りに形成して、スリーブ５が右方向に移動して図中右側の別の変速ギヤの同期操作を行うときにも効果を発揮するように構成することができる。

また、クラッチハブ４の筒状部４２の内周まで潤滑油を導く内側油路の構成は、上述の実施形態に限定されず、例えば、径方向油路２２が軸受部２３を経由せず直接に筒状部４２の内周まで連通するようにしてもよい。

１、１０：変速機用同期装置
２：回転軸
２１：軸方向油路２２：径方向油路２３：軸受部
３：変速ギヤ
３１：変速用歯３２：ギヤピース３３：外歯スプライン
３４：被摺動面
４：クラッチハブ
４２：筒状部４３：外歯スプライン４４：キー溝
４５：潤滑溝（径方向油路）
５：スリーブ
５１：内歯スプライン５２：押圧溝（周方向油路）
６：シンクロナイザリング
６１：外歯スプライン６２：摺動面
７：シフティングキー
７１：係合球７２：付勢ばね７３：押圧部
９：従来の変速機用同期装置
ＡＸ：軸線
Ｓ：スプライン摺動部

Claims

回転軸と、該回転軸に相対回転自在に支持される変速ギヤと、前記回転軸と同心の筒状部を有して前記回転軸と一体的に回転するクラッチハブと、該クラッチハブの前記筒状部の外側に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に配置されるスリーブと、前記クラッチハブに支持され前記スリーブに駆動されて前記変速ギヤに摩擦係合するシンクロナイザリングとを備え、前記クラッチハブの前記筒状部の外周に形成された外歯スプラインと前記スリーブの内周に形成された内歯スプラインとが係合するスプライン摺動部に潤滑油を供給する変速機用同期装置の潤滑構造であって、
前記クラッチハブの前記筒状部の内周まで前記潤滑油を導く内側油路と、
前記クラッチハブの前記筒状部の前記内周と前記外周とを連通する径方向油路と、
前記クラッチハブの前記筒状部の前記外歯スプライン及び前記スリーブの前記内歯スプラインの少なくとも一方を周方向に横断する周方向油路と、
を備えることを特徴とする変速機用同期装置の潤滑構造。
前記スリーブに押圧されて前記シンクロナイザリングを押圧するシフティングキーを前記クラッチハブと前記スリーブとの間に備え、前記スリーブに形成された前記周方向油路が前記シフティングキーを押圧する押圧溝を兼ねる請求項１に記載の変速機用同期装置の潤滑構造。
前記径方向油路は、前記クラッチハブの前記筒状部の端部に径方向に形成された潤滑溝である請求項１または２に記載の変速機用同期装置の潤滑構造。
前記径方向油路は、前記クラッチハブの前記筒状部を径方向に貫いて形成された潤滑孔である請求項１または２に記載の変速機用同期装置の潤滑構造。
前記内側油路は、前記回転軸の軸内油路から前記変速ギヤを支持する軸受部を経由するものである請求項１から4のいずれか一項に記載の変速機用同期装置の潤滑構造。