JP2010236569A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ抜け力の発生を抑制できる変速機の同期装置を提供する。
【解決手段】同期装置１は、回転シャフト１０に対し相対回転可能なギヤ１１と、回転シャフト１０と一体回転可能なクラッチハブ５０と、クラッチハブ５０の外周面に連結され軸方向に移動可能なスリーブ６０と、ギヤ１１に外嵌されギヤ１１に対し相対移動可能なギヤピース３１と、スリーブ６０が軸方向に移動するときスリーブ６０とギヤピース３１とを連結するシンクロナイザリング４１と、ギヤピース３１のギヤ１１に対する相対移動を弾性的に規制する規制手段７１とを備える。ギヤピース３１は、スリーブ６０と係合する外周歯３５を有する。ギヤピース３１とギヤ１１との間には、ギヤ１１が回転シャフト１０に対して傾斜するときにギヤピース３１がギヤ１１に対し相対的に傾斜するのを許容する隙間１７が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、変速機の同期装置に関し、特に、手動変速機の同期装置に関する。

手動変速機の同期装置に関する従来の技術は、たとえば、特開平８−４７８３号公報（特許文献１）、実開平５−５８９６６号公報（特許文献２）および特開平５−１６４１４２号公報（特許文献３）に開示されている。

特開平８−４７８３号公報 実開平５−５８９６６号公報 特開平５−１６４１４２号公報

特許文献１に記載の同期装置は、ギヤピースとギヤとの回転方向の相対移動を許容しているが、軸心方向の相対的な傾きを許容していない。このような構成の場合、ギヤがハブに対して軸心方向に傾くと、ギヤ抜け力が発生しギヤ抜けし易くなるおそれがある。

ギヤ抜け対策のためには、一般的にスリーブとギヤピースとの相対角度を低減する必要がある。従来、スリーブとハブとのスプラインガタ詰め、または、スプライン噛合長の増大により、スリーブとハブとのガタを低減しスリーブの傾きを抑える方法が提案されている。また、ギヤと回転シャフトとのガタ詰め、または、ギヤ巾の増大により、ギヤと回転シャフトとのガタを低減しギヤピースの傾きを抑える方法が提案されている。

しかし、上記ガタ詰めには、加工精度上の限度がある。また、噛合長およびギヤ巾の増大は、同期装置の全長を増大させることに繋がり、採用は困難である。それゆえに、同期装置に係る従来の技術では、ギヤ抜け力の発生を十分抑制することが困難であった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ギヤ抜け力の発生を抑制できる変速機の同期装置を提供することである。

本発明に係る変速機の同期装置は、回転シャフトに対し相対回転可能に組み付けられたギヤと、回転シャフトに対し一体回転可能に組み付けられたクラッチハブとを備える。同期装置はまた、クラッチハブの外周面に連結され、回転シャフトに対し一体回転可能かつ軸方向に移動可能なスリーブを備える。同期装置はまた、ギヤに外嵌され、ギヤに対し一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能なギヤピースを備える。同期装置はまた、スリーブが軸方向に移動するときスリーブとギヤピースとを連結し一体回転させるシンクロナイザリングと、ギヤピースのギヤに対する軸方向への相対移動を弾性的に規制する規制手段とを備える。ギヤピースは、スリーブと係合する係合部を有する。ギヤピースとギヤとの間には、ギヤが回転シャフトの軸方向に対して傾斜するときにギヤピースがギヤに対し相対的に傾斜するのを許容する隙間が形成されている。

本発明の変速機の同期装置によると、ギヤとクラッチハブとが相対的に傾いた場合のギヤ抜け力の発生を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る手動変速機の一部分の断面図である。 図１に示す同期装置付近を拡大して示す断面図である。 ギヤとクラッチハブとが相対的に傾いた状態の同期装置を示す断面図である。 比較例に係る同期装置の、ギヤとクラッチハブとが相対的に傾いた状態を示す断面図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

図１は、本発明の一実施の形態に係る手動変速機１００の一部分の断面図である。図１に示すように、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数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は、車両の運転者が操作するシフトレバーと手動変速機１００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タイプの手動変速機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。

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。回転シャフト１０は、図示しないエンジンのクランクシャフトにクラッチ機構を介在させて連結されており、このクラッチ機構の係合動作により、駆動力源としてのエンジンの回転駆動力が入力される、インプットシャフトである。

回転シャフト１０には、非動ギヤとしてのギヤ１１，１２が嵌め合わせられており、ギヤ１１，１２は回転シャフト１０に対して相対回転可能に組み付けられている。すなわち、図１で示す状態では、回転シャフト１０の回転力がギヤ１１，１２には伝達されず、ギヤ１１，１２は空転することが可能である。ギヤ１１，１２の内周面側が回転シャフト１０と向かい合っている。回転シャフト１０とギヤ１１，１２との間には、ベアリングが配置されて、ギヤ１１，１２の回転時の摩擦を低減している。

手動変速機１００は、回転シャフト２０を有する。回転シャフト２０は、回転シャフト１０と平行に配置されている。回転シャフト２０は回転軸２３を中心として回転する。回転シャフト２０には、ギヤ２１，２２が組み付けられている。ギヤ２１，２２は、回転シャフト２０と一体として回転可能であるように、回転シャフト２０に固定されている。回転シャフト１０に組み付けられたギヤ１１と、回転シャフト２０に組み付けられたギヤ２１とは、互いに噛み合っている。回転シャフト１０に組み付けられたギヤ１２と、回転シャフト２０に組み付けられたギヤ２２とは、互いに噛み合っている。

回転シャフト２０は、ギヤ１１，２１またはギヤ１２，２２を介在させて、回転シャフト１０から動力伝達が行なわれる、アウトプットシャフトである。所定の変速比で変速されて回転シャフト２０に伝達された回転駆動力は、回転シャフト２０に固定された図示しない出力ギヤと、出力ギヤと噛合する図示しないリングギヤとの終減速比によって減速された後、図示しないディファレンシャル装置に伝達される。これにより、上記ディファレンシャル装置にドライブシャフトを介在させて取り付けられた左右の駆動輪が、前進方向または後進方向に回転駆動する。

回転シャフト１０，２０内には潤滑油を供給するための潤滑油通路（図示せず）が設けられており、潤滑油通路から回転シャフト１０，２０の外周に向かって潤滑油（オイル）が供給される。

図１では、回転軸１３を中心とする線対称形状に、同期装置１を構成する各構成部材が配置されている。回転シャフト１０の外周には、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に対し一体回転可能に、回転シャフト１０にスプライン嵌合により組み付けられている。なお、回転シャフト１０に対するクラッチハブ５０の固定方法は、スプライン嵌合に限られず、その他の方法を用いてもよい。

ギヤ１１，１２は、相対的に大径に形成され最外周部にギヤ２１，２２と噛合する歯形が形成された大径部１１Ａ，１２Ａを有する。ギヤ１１，１２はまた、大径部１１Ａ，１２Ａに対しクラッチハブ５０側において、相対的に小径に形成された小径部１１Ｂ，１２Ｂを有する。小径部１１Ｂ，１２Ｂの外周面には、ギヤピース３１，３２が組み付けられている。ギヤピース３１，３２は、それぞれギヤ１１，１２に外嵌され、たとえばスプライン嵌合などにより、ギヤ１１，１２に対し一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に連結されている。なお軸方向とは、回転シャフト１０，２０の回転軸１３，２３の延びる方向であって、図１中の両矢印ＤＲ１により示される方向である。

ギヤピース３１，３２は同期装置１を構成する部材であり、ギヤ１１，１２とともに回転する。ギヤピース３１，３２は、図１で示す状態では、クラッチハブ５０から力を受けていない。そのため、ギヤピース３１，３２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３１，３２は、回転軸１３に対して傾斜したテーパ面であるコーン部３３，３４を有する。コーン部３３，３４は、ギヤピース３１，３２の径方向外側に向いた面に形成され、クラッチハブ５０に近接するほど小径に形成されている。コーン部３３，３４上にシンクロナイザリング４１，４２が嵌め合わせられる。

シンクロナイザリング４１，４２は、ともにギヤピース３１，３２とクラッチハブ５０との回転を同期させるための装置であり、回転軸１３に対して傾斜したテーパ面であるコーン部４３，４４を有する。コーン部４３，４４は、シンクロナイザリング４１，４２の径方向内側に向いた面に形成され、クラッチハブ５０に近接するほど小径に形成されている。シンクロナイザリング４１，４２のコーン部４３，４４は、ギヤピース３１，３２のコーン部３３，３４に面接触して摩擦摺動可能な摺接面として形成されている。

クラッチハブ５０の外周歯５１にはスリーブ６０が嵌合している。スリーブ６０は、クラッチハブ５０の外周面に連結されている。スリーブ６０は回転軸１３の延びる軸方向にスライド移動可能（摺動可能）である。スリーブ６０の内周歯６１はクラッチハブ５０の外周歯５１と噛み合っている。スリーブ６０は、クラッチハブ５０によって、回転シャフト１０に対し一体回転可能に保持されている。

スリーブ６０は、外周側に環状のシフトフォーク溝６２を有し、シフトフォーク溝６２にはシフトフォーク１３１が嵌め合わせられる。シフトフォーク１３１の基端部分は、フォークシャフト１３０によって支持されている。フォークシャフト１３０には、二点鎖線で示す連結部１３２を介在させて、シフトフォーク１３１が設けられている。シフトフォーク１３１の先端部が、スリーブ６０のシフトフォーク溝６２に係合されている。

シフトフォーク１３１がスリーブ６０を軸方向へ摺動させることで、クラッチハブ５０とギヤ１１，１２のいずれか一方とを連結する。スリーブ６０がギヤ１１側へ近づくように軸方向に移動すると、スリーブ６０の内周歯６１が、シンクロナイザリング４１の外周歯４５およびギヤピース３１の外周歯３５と噛み合う。これにより、クラッチハブ５０の回転がスリーブ６０を経由してギヤピース３１およびギヤ１１に伝わる。同期装置１は、変速動作時にギヤ１１を回転シャフト１０に一体回転するように連結させて、ギヤ１１，２１を介在させて回転シャフト１０と回転シャフト２０との間での動力伝達を可能としている。

スリーブ６０がギヤ１２側へ近づくように軸方向に移動すると、スリーブ６０の内周歯６１が、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と噛み合う。これにより、クラッチハブ５０の回転がスリーブ６０を経由してギヤピース３２およびギヤ１２に伝わる。同期装置１は、変速動作時にギヤ１２を回転シャフト１０に一体回転するように連結させて、ギヤ１２，２２を介在させて回転シャフト１０と回転シャフト２０との間での動力伝達を可能としている。

クラッチハブ５０の外径側には、周方向に等間隔をおいて複数の溝５８が形成されている。この溝５８に、複数のシンクロナイザキー５２が嵌め合わせられる。シンクロナイザキー５２は、クラッチハブ５０の内部に配設されたキースプリング６９によって、スリーブ６０の内周面に押し付けられている。各シンクロナイザキー５２の中央部において外周側に突起して形成された凸部５３が、スリーブ６０の内周面に形成された周方向の溝６３と嵌り合っており、シンクロナイザキー５２はスリーブ６０とともに軸方向にスライドすることが可能である。

シンクロナイザキー５２が軸方向にスライド移動すると、シンクロナイザリング４１，４２に軸方向の力を加える。この力がコーン部３３，４３，３４，４４に伝わり、コーン部３３，４３，３４，４４で摩擦抵抗が発生して、シンクロナイザリング４１，４２とギヤピース３１，３２との間で同期動作が行なわれる。つまり、シンクロナイザリング４１，４２のコーン部４３，４４がギヤピース３１，３２のコーン部３３，３４に圧着して、摩擦力によりギヤ１１，１２の回転がスリーブ６０の回転と同じになる。この状態でスリーブ６０が軸方向に移動し、スリーブ６０およびギヤピース３１，３２を介在させて、クラッチハブ５０とギヤ１１，１２とが互いに一体回転可能に連結される。

図２は、図１に示す同期装置１付近を拡大して示す断面図である。図２には、スリーブ６０がギヤ１１に近付くように軸方向に移動し、スリーブ６０の内周歯６１がシンクロナイザリング４１の外周歯４５およびギヤピース３１の外周歯３５と噛み合っている状態が示されている。スリーブ６０とギヤピース３１とが連結されているため、ギヤ１１は、クラッチハブ５０と一体回転可能に連結されている。ギヤピース３１は、スリーブ６０と係合する係合部としての外周歯３５を有する。

ギヤピース３１の内周面と小径部１１Ｂとの外周面とによって、嵌合部３８が形成されている。ギヤピース３１の内周面と小径部１１Ｂとの外周面との一方に形成されたスプライン歯が、他方に形成されたスプライン溝の内部に嵌め入れられるようにして、ギヤ１１とギヤピース３１とはスプライン嵌合されている。そのため、ギヤ１１とギヤピース３１とを確実に一体として回転させることが可能とされている。また、ギヤ１１に対し、ギヤピース３１を軸方向に沿って相対的に移動させることにより、ギヤ１１へのギヤピース３１の組付けを容易に行なうことができる。

ギヤピース３１に対しクラッチハブ５０側のギヤ１１の外周面には、ギヤピース３１のギヤ１１に対する軸方向への相対移動を規制する規制手段７１が設けられている。規制手段７１は、ギヤ１１に組み付けられ軸方向に移動不能な円環状のスナップリング７２と、スナップリング７２およびギヤピース３１の間に介在するコーンスプリング７３とを有する。コーンスプリング７３は、弾性変形可能な弾性部材である。コーンスプリング７３は、ギヤピース３１がクラッチハブ５０に近付く側へ移動しようとするとき、ギヤピース３１に対して弾性力を作用する。規制手段７１によって、ギヤピース３１の移動は、弾性的に規制されている。

ギヤ１１の小径部１１Ｂの外周面には、当該外周面の一部が窪んだ凹部１６が形成されている。この凹部１６によって、ギヤピース３１の内周面とギヤ１１の外周面との間に、隙間１７が形成されている。

図３は、ギヤ１１とクラッチハブ５０とが相対的に傾いた状態の同期装置１を示す断面図である。なお図３では、シンクロナイザリング４１および規制手段７１は図示を省略されている。図３では、たとえば悪路走行時に回転シャフト１０およびギヤ１１に発生する微小な振動などを原因として、ギヤ１１が回転シャフト１０の回転軸１３に対して傾斜した状態が図示されている。ギヤ１１は、クラッチハブ５０に対向する側の軸方向端面が回転シャフト１０から離れるように、回転軸１３に対して図中反時計回り方向に傾斜している。

このとき、ギヤピース３１は、ギヤ１１およびスリーブ６０によって挟まれるように配置されている。ギヤ１１の傾斜に伴って、ギヤ１１からギヤピース３１に対し径方向外側向きの力が作用すると、その力の反作用として、スリーブ６０からもギヤピース３１に対し径方向内側向きの力が作用する。スリーブ６０からギヤピース３１に力が作用することにより、ギヤピース３１はギヤ１１に対して相対的に傾斜して、ギヤピース３１のクラッチハブ５０側の端面は、回転シャフト１０に形成された凹部１６の内部に嵌まり込む。ギヤピース３１がギヤ１１に対し相対移動可能に形成されており、かつ、凹部１６の内部に空間が設けられて隙間１７が形成されていることにより、ギヤピース３１の一部が隙間１７へ移動して、凹部１６へ嵌入できる構造とされている。

図４は、比較例に係る同期装置の、ギヤ１１とクラッチハブ５０とが相対的に傾いた状態を示す断面図である。図４に示す同期装置では、ギヤピース３１はギヤ１１に対して相対移動不能に形成されている。たとえば、ギヤピース３１がギヤ１１に圧入されて固定されたり、ギヤピース３１とギヤ１１とが一体成形されていることにより、ギヤピース３１はギヤ１１と一体として移動する構造とされている。

図４に示す同期装置では、ギヤ１１が回転シャフト１０の回転軸１３に対して傾斜した場合、ギヤピース３１もギヤ１１とともに移動して回転軸１３に対し傾斜する。ギヤピース３１の外周歯３５は、スリーブ６０と係合している。ギヤピース３１の傾斜によって、ギヤピース３１はスリーブ６０に対してスリーブ６０を持ち上げるように、径方向外側向きの力を作用させる。ギヤピース３１から力を受けたスリーブ６０は、図４に示すように。クラッチハブ５０に対して傾斜する。このときギヤピース３１とスリーブ６０との間には、相対角度θが発生している。

このようにスリーブ６０がクラッチハブ５０に対して傾斜すると、図４中の矢印に示すように、スリーブ６０に対し軸方向に沿ってクラッチハブ５０側へスリーブ６０を移動させる向きの力が発生する。この力（ギヤ抜け力）によってスリーブ６０が移動すると、スリーブ６０がギヤピース３１から外れ、ギヤピース３１がクラッチハブ５０と一体回転しなくなり、回転シャフト１０から回転シャフト２０へ回転駆動力が伝達されないニュートラル状態になる現象（ギヤ抜け）が発生する。

これに対し、図３に示す本実施の形態の同期装置１では、ギヤ１１が回転シャフト１０の軸方向に対して傾斜し、ギヤ１１とクラッチハブ５０とが相対的に傾いた場合に、隙間１７によってギヤピース３１がギヤ１１に対し相対的に傾斜することが許容されている。このようにすれば、ギヤピース３１のギヤ１１に対する相対的な傾斜によって、図４に示したギヤピース３１とスリーブ６０との相対的な傾斜を一部吸収することができる。すなわち、ギヤピース３１とスリーブ６０との間の相対角度を小さくすることができる。したがって、上記相対角度から発生するギヤ抜け力の発生を抑制することができるので、手動変速機１００の駆動時のギヤ抜けの発生を抑制することができる。

凹部１６は、ギヤ１１の成形時にたとえば機械加工を施すことによって容易に形成することができるので、凹部１６の形成のために必要な製造コストの追加は最小限に抑えられている。したがって、本実施の形態の同期装置１では、ギヤ抜け抑制のための部材を追加する必要もなく、製造工程の追加も最小に抑えた簡単な構造によって、経済的にギヤ抜けの抑制を達成することができる。

なお、これまでの説明においては、ギヤ１１の小径部１１Ｂの外周面に凹部１６が形成されていることにより隙間１７が形成される例について説明したが、この構成に限られるものではない。たとえばギヤピース３１のクラッチハブ５０側の軸方向端面に切欠き加工を施してテーパ面を形成することによって、ギヤピース３１がギヤ１１に対して相対的に傾斜可能としてもよい。また、嵌合部３８のクラッチハブ５０から離れる側に凹部１６を形成して、図３に示す向きと反対方向にギヤ１１が傾斜した場合にもギヤピース３１とスリーブ６０との相対的な傾斜を一部吸収できる構成としてもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。この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。

本発明は、たとえば車両に搭載される手動変速機の同期装置に、特に有利に適用され得る。

１ 同期装置、１０，２０ 回転シャフト、１１，１２，２１，２２ ギヤ、１１Ａ，１２Ａ 大径部、１１Ｂ，１２Ｂ 小径部、１３，２３ 回転軸、１６ 凹部、１７ 隙間、３１，３２ ギヤピース、３３，３４，４３，４４ コーン部、３５，３６，４５，４６，５１ 外周歯、３８ 嵌合部、４１，４２ シンクロナイザリング、５０ クラッチハブ、５２ シンクロナイザキー、５３ 凸部、５８，６３ 溝、６０ スリーブ、６１ 内周歯、６９ キースプリング、７１ 規制手段、７２ スナップリング、７３ コーンスプリング、１００ 手動変速機。

Claims (1)

1. 回転シャフトに対し相対回転可能に組み付けられたギヤと、
   前記回転シャフトに対し一体回転可能に組み付けられたクラッチハブと、
   前記クラッチハブの外周面に連結され、前記回転シャフトに対し一体回転可能かつ軸方向に移動可能なスリーブと、
   前記ギヤに外嵌され、前記ギヤに対し一体回転可能かつ前記軸方向に相対移動可能なギヤピースと、
   前記スリーブが前記軸方向に移動するとき前記スリーブと前記ギヤピースとを連結し一体回転させるシンクロナイザリングと、
   前記ギヤピースの前記ギヤに対する前記軸方向への相対移動を弾性的に規制する規制手段とを備え、
   前記ギヤピースは、前記スリーブと係合する係合部を有し、
   前記ギヤピースと前記ギヤとの間には、前記ギヤが前記回転シャフトの前記軸方向に対して傾斜するときに前記ギヤピースが前記ギヤに対し相対的に傾斜するのを許容する隙間が形成されている、変速機の同期装置。

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