JP2011017362A - 車両用平行軸式変速機の同期噛合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブおよびギヤピースに互いのギヤ抜けを防止するテーパ面が形成された車両用平行軸式変速機の同期噛合装置において、テーパ面の形成に伴って形成されるガタに伴う、異音の発生やドライバビリティー低下を抑制することができる車両用平行軸式変速機の同期噛合装置を提供する。
【解決手段】外周歯４６は、内周歯３２の加速側テーパ面６０および減速側テーパ面６２の両方と接触可能な第１外周歯４６ａと、加速側テーパ面６０と接触可能な第２外周歯４６ｂとを、有し、第１外周歯４６ａの形状に基づいてガタＬ２が決定され、第２外周歯４６ｂは、加速側テーパ面６０と接触した際の接触面積が第１外周歯４６ａよりも大きくなるように形成される。このように構成されると、第１外周歯４６ａの形状に応じて回転方向のガタを低減することができるに伴い、ショックや異音の低減、およびドライバビリティーの向上が可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用平行軸式変速機の同期噛合装置に係り、特に、変速や加減速時の異音の抑制やドライバビリティーの向上に関するものである。

回転軸に固設されたハブに相対回転不能且つ軸心方向への移動可能に設けられたスリーブと、前記回転軸と同軸心上に相対回転可能に支持され、前記スリーブに形成されている内周歯と噛合可能な外周歯が形成されていると共に、前記ハブ側に向かうほど外径が小さくなるテーパ状外周面が形成されているギヤピースと、前記スリーブの前記ギヤピースとの間に介装されて、前記スリーブが前記ギヤピース側へ移動する際に、前記スリーブの内周歯に当接することで同期完了するまで該スリーブの移動を阻止する外周歯を有するシンクロナイザリングとを、備える車両用平行軸式変速機の同期噛合装置がよく知られている。

また、前記スリーブの内周歯および前記ギヤピースの外周歯には、互いの歯が噛み合った際にその抜けを防止するためのテーパ面がそれぞれ形成されている。図６に、従来のスリーブ２００の内周歯およびギヤピース２０２の外周歯の形状および互いの歯の噛み合い時の相対位置（相対回転位置）を示す。図６に示すように、スリーブ２００の内周歯およびギヤピース２０２の外周歯には、それぞれテーパ角θを有するテーパ面が形成されることで、互いの歯のギヤ抜けが防止される。上記テーパ面は、例えば特許文献１の歯車変速機の同期噛合装置や特許文献２の平行軸式変速機の同期機構（同期噛合装置）においても同様に形成されている。

特開平７−１９００９３号公報 特開２００３−２８１９４号公報

ところで、特許文献１および特許文献２をはじめとする同期噛合装置において、上記ギヤ抜けを防止するためのテーパ面が形成されると、回転方向に必ずガタＬ１が生じることとなる。例えば図６において、上記ガタＬ１は式（１）に基づいて、幾何学的に算出される。なお、Ａがスリーブ２００の内周歯とギヤピース２０２の外周歯との接触面の回転方向（図において左右方向に相当）と垂直な方向（図において上下方向）の長さであり、θがテーパ角を示している。

Ｌ１＝２×Ａ・ｔａｎθ・・・・・（１）

上記のようにガタＬ１が形成されると、例えば車両の加減速への切り替わり時において、スリーブ２００の内周歯とギヤピース２０２の外周歯との相対回転位置が、実線で示す状態Ａから破線で示す状態Ｂに移動する。このとき、ガタＬ１が大きいと、ショックや異音が発生し、また運転者のアクセル操作に対する応答性が鈍化してドライバビリティーが低下する問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、スリーブの内周歯およびギヤピースの外周歯に互いのギヤ抜けを防止するためのテーパ面が形成された車両用平行軸式変速機の同期噛合装置において、テーパ部の形成に伴って形成されるガタの増加に伴う、異音の発生やドライバビリティー低下を抑制することができる車両用平行軸式変速機の同期噛合装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)回転軸に固設されたハブに相対回転不能且つ軸心方向への移動可能に設けられたスリーブと、前記回転軸と同軸心上に相対回転可能に支持されると共に、前記スリーブに形成されている内周歯と噛合可能な外周歯が形成されているギヤピースとを、有し、前記スリーブの内周歯および前記ギヤピースの外周歯には、互いの歯が噛み合った際の抜けを防止するための加速側テーパ面および減速側テーパ面がそれぞれ形成されている車両用平行軸式変速機の同期噛合装置であって、(b)前記スリーブの内周歯および前記ギヤピースの外周歯の一方を第１噛合歯とし、他方を第２噛合歯としたとき、(c)前記第１噛合歯は、(d)前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の両方と接触可能な第１の歯と、(e)前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の少なくとも一方と接触可能な第２の歯とを、有し、(f)前記第１の歯の形状に基づいて回転方向のガタが決定され、(g)前記第２の歯を前記第２噛合歯の加速側テーパ面または減速側テーパ面と接触させた場合の接触面積が、前記第１の歯を前記第２噛合歯と接触させた場合の接触面積よりも大きくなるように形成されることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の車両用平行軸式変速機の同期噛合装置によれば、前記第１噛合歯は、前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の両方と接触可能な第１の歯と、前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の少なくとも一方と接触可能な第２の歯とを、有し、前記第１の歯の形状に基づいて回転方向のガタが決定され、前記第２の歯を前記第２噛合歯の加速側テーパ面または減速側テーパ面と接触させた場合の接触面積が、前記第１の歯を第２噛合歯と接触させた場合の接触面積よりも大きくなるように形成される。このように第１噛合歯が形成されると、前記第１の歯の形状に応じて回転方向のガタを低減することができるに伴い、ショックや異音の低減、およびドライバビリティーの向上が可能となる。また、第１の歯によってガタを低減するに際して、その背反として第１の歯の接触面積が低減されてトルク伝達量が低下する問題が生じるが、前記第２の歯によって接触面積が確保されるため、第１噛合歯の回転方向の歯厚を増加するなどすることなく、トルク伝達量の確保が可能となる。

本発明が適用された車両用平行軸式変速機の同期噛合クラッチ（同期噛合装置）を示す断面図である。 図１の同期噛合クラッチにおいて、ギヤピースの外周歯とスリーブの内周歯とを円周まわりに展開した展開図である。 図２の外周歯および内周歯の噛合と、比較対象としての従来の外周歯および内周歯の噛合とに基づく、ガタの低減量を示す図である。 図２に示すギヤピースの外周歯およびスリーブの内周歯の他の態様を示す図である。 図２に示すギヤピースの外周歯およびスリーブの内周歯のさらに他の態様を示す図である。 従来のスリーブの内周歯およびギヤの外周歯の形状および互いの歯の噛み合い時の相対位置（相対回転位置）を示す図である。

ここで、好適には、前記第１の歯によってガタを低減する場合、前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面と接触する接触面積を小さくなるように第１の歯が形成される、具体的には、第１の歯と第２噛合歯との接触面において、回転方向と直交する成分の長さ（軸方向成分）を小さくするように第１の歯が形成されるものである。このようにすれば、第１の歯と第２噛合歯とが、接触した際に回転方向において重複する長さが短くなることからガタが低減される。なお、上記ガタは、テーパが形成されることで接触時において互いの歯が回転方向において重複する成分の長さに相当する。

また、好適には、前記第２の歯に形成されるテーパ面の長さが、第１の歯に形成されるテーパ面の長さよりも長く形成され、テーパ面の先端部の回転方向の長さは、第１の歯が第２の歯よりも長く形成される。このように形成されると、第２の歯が前記第２噛合歯の加速側テーパ面または減速側テーパ面と接触した際の接触面積が、前記第１の歯が前記第２噛合歯と接触した場合の接触面積よりも大きくなる。

また、好適には、前記第１噛合歯の前記第２の歯は、加速走行時において前記第２噛合歯の加速側テーパ面と接触するものとする。このようにすれば、加速走行時では接触面積が減速走行時よりも大きくなる。したがって、加速走行時は伝達されるトルクが大きくなるが、接触面積も同様に大きくなることで、そのトルク伝達が可能となる。一方、減速走行時では加速走行時に比べて伝達されるトルクが小さくなるので、接触面積が小さくなってもそのトルク伝達が可能となる。

また、好適には、前記第１の歯と前記第２の歯とは、円周方向において交互に配置されるものである。このようにすれば、例えば減速走行時において第２の歯が第２噛合歯と接触しなくとも、第１の歯が第２噛合歯の減速側テーパ面に複数個接触するため、接触面積が確保され、減速走行時のトルク伝達量が確保される。

また、好適には、前記第１噛合歯が前記ギアピースの外周歯であり、前記第２噛合歯が前記スリーブの内周歯とする。このようにすれば、ギヤピースの外周歯が第１の歯および第２の歯の異なる形状の２つの歯で構成されることで、ガタが低減されると共に、トルク伝達量が確保される。

また、好適には、前記第２の歯が前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の両方で接触されるように、第２の歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面が異なる形状とされる。このようにすれば、前記第２の歯が加速走行時および減速走行時のいずれであっても第２噛合歯と接触するので、接触面積を効果的に確保することができ、トルク伝達量を確保することができる。

また、好適には、第１噛合歯および第２噛合歯のチャンファ面が加速側と減速側とで異なる形状で形成される。このようにすれば、シフト操作時に発生する２段入りの力の発生が抑制され、滑らかなシフト操作が可能となる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された車両用平行軸式変速機１０の同期噛合クラッチ（本発明の同期噛合装置に相当）１２を示す断面図である。図１において、本実施例の車両用平行軸式変速機１０は、平行な２軸間すなわち入力軸１４（本発明の回転軸に相当）と図示しない出力軸との間に設けられたギヤ比が異なり且つ常時噛み合う複数対のギヤ対１６と、それら複数対のギヤ対１６に対応して設けられた複数の同期噛合クラッチ１２とを備える所謂よく知られた常時噛合型平行軸式変速機である。この車両用平行軸式変速機１０では、複数の同期噛合クラッチ１２の係合状態が切り換えられて複数対のギヤ対１６が択一的に動力伝達状態とされることによりギヤ段が切り換えられるようになっている。なお、図１は、上記複数対のギヤ対１６のうち２対のギヤ対１６とそれに対応して設けられた２つの同期噛合クラッチ１２とを示す断面図である。

上記２つの同期噛合クラッチ１２は、それぞれ動力伝達を遮断する中立状態を示している。これら同期噛合クラッチ１２は、共通の部材としてハブ１８、スリーブ２０、およびキー２２を備え、また、個別にシンクロナイザリング２４およびギヤピース２６をそれぞれ備えて構成されている。なお、これらは基本的に同じ構成であるため、以下においては図１の左側の同期噛合クラッチ１２に関して具体的に説明する。

前記ハブ１８は、入力軸１４の外周に例えばスプライン嵌合により嵌め着けられることでその入力軸１４に固設された円筒状部材である。そのハブ１８の外周部には、周方向の所定の間隔で軸心Ｃに平行に設けられた複数の外周歯２８と、周方向の所定の間隔で軸心Ｃに平行な方向に貫通して設けられた複数（本実施例では３つ）の溝３０が設けられている。

前記スリーブ２０は、周方向の所定の間隔でハブ１８の外周歯２８に噛み合う内周歯３２を有し、入力軸１４に固設されたハブ１８に軸心Ｃまわりの相対回転不能且つ軸方向の相対移動可能に装着された円筒状部材である。そして、スリーブ２０は、図示しないシフトフォークを含むシフト操作装置のシフト操作に応じて、図１に示す動力伝達を遮断する中立位置と、ギヤピース２６と噛み合うことで動力伝達状態とする動力伝達位置との間で軸方向に移動させられるようになっている。

前記キー２２は、軸心Ｃを中心とする径方向外側に突き出す凸部３４を有し、ハブ１８の溝３０に嵌め入れられることによりハブ１８に周方向の移動不能且つ軸心方向の移動可能に設けられた直方体状部材である。このキー２２は、上記溝３０の底面に軸心Ｃに向けて穿設された止まり穴３６に収容されたスプリング３８により径方向外側に付勢されており、スリーブ２０の内周部に形成された凹部４０に凸部３４が嵌り込むことで、スリーブ２０を軸方向におけるギヤピース２６とギヤピース２６との間に位置決めするようになっている。そして、キー２２は、スリーブ２０に前記シフト操作装置により軸方向の操作力が加わることによって、そのスリーブ２０とともに軸方向に移動するようになっている。

前記ギヤピース２６は、入力軸１４にニードルベアリング４２を介して回転可能に支持された動力伝達歯車４４のハブ１８側に例えばスプライン嵌合により嵌め着けられた円筒状部材である。上記動力伝達歯車４４は、ギヤ対１６を構成する一方のギヤであって、図示しない出力軸に嵌め着けられて固定されたギヤ対１６の他方のギヤに常時噛み合わされている。そして、上記ギヤピース２６の外周部には、スリーブ２０が前記シフト操作装置のシフト操作により前記動力伝達位置に位置させられた場合にそのスリーブ２０の内周歯３２と噛み合う外周歯４６が設けられており、その外周歯４６の内周側すなわちギヤピース２６の内周部には、その内周部から軸心方向のハブ１８側に向けて突設され、ハブ１８に向かうほど外径が小さくなるテーパ状外周面４８が形成された円筒状凸部５０が設けられている。ギヤピース２６は、動力伝達歯車４４と一体的に回転駆動される。

前記シンクロナイザリング２４は、スリーブ２０の内周歯３２と係合可能な外周歯５２と、ギヤピース２６のテーパ状外周面４８と面接触可能なテーパ状内周面５４とを有し、ハブ１８とギヤピース２０との間におけるテーパ状外周面４８の外方においてギヤピース２６に対して相対回転可能且つ軸方向の移動可能に配設された円環状部材である。このシンクロナイザリング２４のハブ１８側の端部には、キー２２の軸方向の一端部が嵌め入れられたキー溝５６が設けられており、シンクロナイザリング２４は、キー２２、ハブ１８、およびスリーブ２０に対して周方向に所定角度の相対回転可能に設けられている。具体的には、シンクロナイザリング２４は、シンクロナイザリング２４とギヤピース２６とが非同期状態である場合に、外周歯５２が内周歯３２に当接することでスリーブ２０の外周歯４６側への移動を阻止する阻止位置と、シンクロナイザリング２４とギヤピース２６とが同期状態である場合にスリーブ２０の外周歯４６側への移動を許容する許容位置との間で相対回転可能に設けられている。

また、シンクロナイザリング２４は、スリーブ２０が前記シフト操作装置により軸方向の外周歯４６側に移動させられることによって、そのスリーブ２０と共に軸方向に移動させられるキー２２により軸方向のギヤピース２６側へ押圧されるようになっている。そして、シンクロナイザリング２４のテーパ状内周面５４は、上記押圧によってギヤピース２６のテーパ状外周面４８にテーパ嵌合されるようになっている。このとき、シンクロナイザリング２４とギヤピース２６とが非同期状態である場合には、テーパ状内周面５４とテーパ状外周面４８とが摩擦係合することでスリーブ２０とギヤピース２６の相互の回転速度差が減少させられるようになっている。

このように構成された同期噛合クラッチ１２において、スリーブ２０に軸方向の操作力が加えられたときには、そのスリーブ２０の回転とギヤピース２６の回転とが同期したときにシンクロナイザリング２４によりそのスリーブ２０の軸心向の移動が許容され、スリーブ２０の内周歯３２とギヤピース２６の外周歯４６との噛み合いが行われるようになっている。これにより、入力軸１４の回転がハブ１８、スリーブ２０、ギヤピース２６、およびギヤ対１６を介して前記出力軸に伝達されるようになっている。

具体的には、シフト操作にしたがってスリーブ２０が軸方向の外周歯４６側に移動させられると、先ず、キー２２がシンクロナイザリング２４に当接させられてそのシンクロナイザリング２４がギヤピース２６側へ押圧されることによって、シンクロナイザリング２４とギヤピース２６とがテーパ嵌合させられる。このとき、スリーブ２０とギヤピース２６との相対回転速度差がある場合には、シンクロナイザリング２４のテーパ状内周面５４とギヤピース２６のテーパ状外周面４８との間に発生する摩擦力によってシンクロナイザリング２４とギヤピース２６との回転が次第に同期させられる。この同期までの期間は、シンクロナイザリング２４の外周歯５２がスリーブ２０の内周歯３２に当接することによって、スリーブ２０の更なる軸方向の移動が阻止される。

そして、上記スリーブ２０とギヤピース２６との相対回転速度差がなくなると、前記摩擦力が減少して内周歯３２に対する外周歯５２の阻止力が弱くなり、スリーブ２０のギヤピース２６側への更なる軸方向への移動が許容される。そして、スリーブ２０に加えられる外周歯４６側への操作力に従って、スプリング３８の付勢力に抗してキー２２の凸部３４が凹部４０から抜け出すと、スリーブ２０が外周歯４６に向けて移動させられてスリーブ２０の内周歯３２とギヤピース２６の外周歯４６とが互いに噛み合わされて同期噛合クラッチ１２が係合状態（動力伝達状態）とされる。

図２に、図１の同期噛合クラッチ１２において、ギヤピース２６の外周歯４６（本発明の第１噛合歯に相当）とスリーブ２０の内周歯３２（本発明の第２噛合歯に相当）とを、円周まわりに展開した展開図を示す。図２においては、運転者によるシフト操作に基づいてスリーブ２０がギヤピース２６側（図２において上側）に移動させられることで、外周歯４６と内周歯３２とが噛み合った状態が示されている。また、ギヤピース２６およびスリーブ２０が図２において左から右方向へ移動（回転）する場合に車両が前進するものとし、実線で示すギヤピース２６の外周歯４６が加速走行時の状態を示しており、破線で示すギヤピース２６の外周歯４６が減速走行時の状態を示している。図２に示すように、噛合中において外周歯４６および内周歯３２が互いに接触する面には、それぞれ互いのギヤ抜け（噛合の抜け）を防止するための所定のテーパ角θを有するテーパ面が形成されている。

具体的に説明すると、スリーブ２０の内周歯３２には、回転方向両側（図２において左右方向）に加速側テーパ面６０および減速側テーパ面６２がそれぞれ形成されている。また、ギヤピース２６の外周歯４６にも同様に、回転方向（周方向）の両側（図２において左右方向）に加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）および減速側テーパ面（６６ａ、６６ｂ）がそれぞれ形成されている。なお、ギヤピース２６の外周歯４６において、加速側テーパ面および減速側テーパ面にそれぞれ異なる２つの符号を付したのは、後述するように、外周歯４６が異なる２つの形状を有する外周歯（第１外周歯４６ａ、第２外周歯４６ｂ）で構成されているためである。

例えば、加速走行時では、実線に示すように、内周歯３２（スリーブ２０）の加速側テーパ面６０および外周歯４６（ギヤピース２６）の加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）が互いに押圧しあうことで、内周歯３２側（スリーブ２０側）から外周歯４６（ギヤピース２６側）へトルクが伝達される。一方、減速走行時では、外周歯４６（ギヤピース２６）が破線で示すように移動され、内周歯３２（スリーブ２０）の減速側テーパ面６２および外周歯４６（ギヤピース２６）の減速側テーパ面６６ａが互いに押圧しあうことで、外周歯４６側（ギヤピース２６側）から内周歯３２（スリーブ２０側）へトルクが伝達される。そして、互いに接触しあう加速側テーパ面（６０、６４ａ、６４ｂ）、または減速側テーパ面（６２、６６ａ）が押圧する際に、テーパが形成されているので、ギヤ抜け（噛合の抜け）が防止される。

ここで、上記テーパ面が形成されると、ギヤ抜けが防止される反面、回転方向（図２において左右方向）に必ずガタ（回転方向ガタ）が形成される。そして、上記ガタの分だけ、外周歯４６は、内周歯３２の間を相対的に移動可能（相対回転可能）となる。したがって、ガタが大きい場合、例えば加速走行から減速走行に切り替わると、外周歯４６が内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触した状態から減速側テーパ面６２と接触した状態に切り替わるが、このときの外周歯４６の移動量（回転量）が大きくなるに伴い、ショックや異音が発生し、また、アクセル操作に対するレスポンスが鈍化してドライバビリティーが低下する問題があった。

これに対して、本実施例では、図２に示すように、ギヤピース２６の外周歯４６が異なる２つの外周歯で形成され、円周上において交互に配置されている。具体的には、外周歯４６は、内周歯３２の加速側テーパ面６０および減速側テーパ面６２の両方と接触可能な第１外周歯４６ａ（本発明の第１の歯に相当）、および内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触可能な第２外周歯４６ｂ（本発明の第２の歯に相当）の２つの外周歯で構成されており、円周上に交互に配置されている。そして、第１外周歯４６ａに基づいてガタが決定され、その形状に基づいてガタを低減することが可能となる。そして、ガタが低減されるに伴い、ショック、異音の発生が抑制され、ドライバビリティが向上する。以下、上記ガタの低減について説明する。

図２に示すように、第１外周歯４６ａと第２外周歯４６ｂとの回転方向（周方向）の最大幅（最大寸法）は共に等しく形成されており、その最大寸法の地点から共にテーパ角θとするテーパ面が形成されている。そして、第２外周歯４６ｂに形成されるテーパ面（加速側テーパ面６４ｂ、減速側テーパ面６６ｂ）の長さは、第１外周歯４６ａに形成されるテーパ面（加速側テーパ面６４ａ、減速側テーパ面６６ａ）の長さよりも長く形成されている。これに伴い、互いのテーパ面の先端部の回転方向（周方向）の長さ（幅径）は、第１外周歯４６ａが第２外周歯４６ｂよりも長く形成される。また、第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂの回転方向と直交する成分（図２において上下方向）の長さは、略等しく形成されている。上記のように形成されると、第２外周歯４６ｂが例えば内周歯３２の加速側テーパ面６２と接触した際の接触面積が、第１外周歯４６ａが加速側テーパ面６２と接触した場合の接触面積よりも大きくなる。

ギヤピース２６の第１外周歯４６ａは、スリーブ２０およびギヤピース２６の噛合時のガタを決定する形状を有している。すなわち、第１外周歯４６ａの形状に基づいてガタが決定される。第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａに基づくガタは、内周歯３２の加速側テーパ面６０と第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａとの接触面において、回転方向とは直交する成分（軸方向成分）の長さＡ２と、テーパ角θに基づいて算出される。なお、本実施例では、加速側テーパ面および減速側テーパ面が形成されるため、ガタは、加速側テーパ面および減速側テーパ面のそれぞれのテーパ面に基づいて形成されるガタの総和となる。これに対して、本実施例ではテーパ角θは加速側、減速側共に同じ角度に設定されているので、減速側テーパ面６６ａに基づくガタも加速側テーパ面６４ａに基づくガタと同じ値となる。したがって、本実施例では、加速側テーパ面によって形成されるガタを算出し、算出されたガタを２倍することで、減速側テーパ面を含んだ実際のガタを算出する。

そして、第１外周歯４６ａのガタＬ２は、式（２）で算出される。なお、長さＡ２は、図２に示すように、内周歯３２の加速側テーパ面６０と第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａとが接触する接触面において、回転方向と直交する成分（軸方向成分）の長さを示している。式（２）より、ガタＬ２は、加速側テーパ面同士（６０、６４ａ）および減速側テーパ面同士（６２、６６ａ）が接触したときに重複される回転方向の長さに相当する。

Ｌ２＝２×Ａ２・ｔａｎθ・・・・（２）
Ｌ１＝２×Ａ１・ｔａｎθ・・・・（３）

そして、式（２）によって算出されたガタＬ２が内周歯３２（スリーブ２０）と外周歯４６（ギヤピース２６）とのガタとなる。ところで、第２外周歯４６ｂにおいて必要とされるガタＬ１を算出する場合、ガタＬ１は式（３）で算出される。なお、Ａ１は、図２に示すように、内周歯３２の加速側テーパ面６０と第２外周歯４６ｂの加速側テーパ面６４ｂとが接触した際の接触面において、回転方向と直交する成分（軸方向成分）の長さを示している。ここで、上記長さＡ１およびＡ２を比較すると、図２より、Ａ１＞Ａ２であるため、ガタＬ１はガタＬ２よりも大きくなる（Ｌ１＞Ｌ２）。これに対して、第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂは、相対回転不能（一体回転）であるため、外周歯４６および内周歯３２のガタは、結果的に小さい側であるガタＬ２となる。

例えば、加速走行においては、実線に示すように、内周歯３２のの加速側テーパ面６０および外周歯４６の加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）が押圧し合う状態となる。この場合、第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂ共に、スリーブ２０の内周歯３２と接触して押圧し合う状態となり、接触面積が大きくなる。一方、減速走行時においては、外周歯４６（４６ａ、４６ｂ）は破線に示す状態となる。具体的には、破線で示すように、第１外周歯４６ａと内周歯３２とが、互いの減速側テーパ面（６２、６６ａ）で押圧し合う一方、第２外周歯４６ｂの減速側テーパ面６６ｂは、内周歯３２の減速側テーパ面６２と接触されないので、接触面積が加速走行時に比べて小さくなる。すなわち、第２外周歯４６ｂの内周歯３２間の相対移動（相対回転）可能な距離は、第１外周歯４６ａに基づくガタＬ２と同様となるため、そのガタＬ２に基づいて破線で示す位置までしか回転（移動）されない。

したがって、本実施例では、トルクが大きくなる加速走行時に第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂの加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）と内周歯３２の加速側テーパ面６０とが押圧し合う一方、加速走行時よりも伝達トルクが小さくなる減速走行時では、第１外周歯４６ａの減速側テーパ面６６ａと内周歯３２の減速側テーパ面６２とが押圧し合うように設計される。このように設計されると、加速走行時においては、第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂの両加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）が内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触することで接触面積が大きくなるに伴い、加速走行時の大きなトルクが伝達可能となる。一方、減速走行時においては、第１外周歯４６ａの減速側テーパ面６６ａと内周歯３２の減速側テーパ面６２のみが接触し、第２外周歯４６ｂの減速側テーパ面６６ｂが接触しないので、接触面積が加速走行時よりも小さくなる。しかしながら、減速走行時は伝達されるトルクが加速走行時よりも小さくなることから、接触面積が小さくなっても減速走行時のトルクを伝達することが可能になる。

図３に、図２の外周歯４６および内周歯３２の噛合（図３において上側）と、比較対象としての従来の外周歯１０２および内周歯１００の噛合（図３において下側）とに、基づくガタの低減量を示す。なお、図３に示す比較対象では、外周歯１０２を本実施例の第２外周歯４６ｂと同様の形状とし、内周歯１００を本実施例の内周歯３２と同様の形状とした。従来においては、外周歯１０２は第２外周歯４６ｂと全て同様の形状であるため、従来のガタＬ３は、図３の下側の実線および破線で示す外周歯１０２の移動量（回転量）となる。具体的には、外周歯１０２は第２外周歯４６ｂと形状および接触面積が同様であることから、前述した式（２）と同様（Ｌ３＝Ｌ１）となる。これに対して、本実施例では、ガタＬ２となることから、ガタが低減される。具体的なガタの低減量ΔＬは、式（４）によって算出される。

ΔＬ＝Ｌ３−Ｌ２＝Ｌ１−Ｌ２＝２×α・ｔａｎθ・・・・・（４）

ここで、αは、第１外周歯４６ａと外周歯１０２との接触面積の差に相当するものであり、具体的には、外周歯１０２と内周歯１００との接触面における回転方向と垂直する方向の長さ（Ａ１）と第１外周歯４６ａと内周歯３２との接触面における回転方向と垂直する方向の長さ（Ａ２）の差（α＝Ａ１−Ａ２）となる。したがって、ガタＬ２を低減するため、第１外周歯４６ａの形状が、第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａが内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触した際の長さＡ２が短くなるように形成される。言い換えると、第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａと内周歯３２の加速テーパ６０面との接触面積が小さくなるように形成される。なお、減速走行時に減速側テーパ面６２に接触される第１外周歯４６ａの減速側テーパ面６６ａも同様に形成される。このように第１外周歯４６ａが形成されると、ガタの低減量ΔＬは大きくなる、すなわちガタＬ２が小さくなる。

ところで、上記のように接触面積を小さくすることでガタが小さくなることから、従来においても接触面積が小さくなるように設計されると、ガタが小さくなることになるが、その反面、伝達可能なトルクも同様に小さくなってしまうために、不具合が生じる可能性がある。これに対して、上述したように、加速走行時にトルクが大きくなる一方、減速走行時にトルクが小さくなることを考慮して、加速走行時の外周歯４６の加速側テーパ面（６４ａ、６４ｂ）および内周歯３２の加速側テーパ面６０の接触面積を大きくし、減速走行時の外周歯４６の減速側テーパ面６６ａおよび内周歯３２の減速側テーパ面の接触面積を小さくすることで、加速走行時および減速走行時のいずれにおいても十分なトルク伝達が可能な状態で、ガタが低減されることとなる。

すなわち、加速走行時では、内周歯３２の加速側テーパ面６２と第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａおよび第２外周歯６４ｂの加速側テーパ面６４ｂとが接触させられるので、接触面積が大きくなる。さらに、第２外周歯４６ｂの加速側テーパ面６４ｂと内周歯３２の加速側テーパ面６２との接触面積が、第１外周歯４６ａの加速側テーパ面６４ａと内周歯３２の加速側テーパ面６２との接触面積よりも大きくなるように、第２外周歯４６ｂが形成されているので、加速走行時の接触面積がさらに増加する。また、減速走行時は、上述したように、内周歯３２の減速側テーパ面６２と、第１外周歯４６ａの減速側テーパ面６６ａのみによる接触面積でトルクを受けることとなるが、第１外周歯４６ａと第２外周歯４６ｂとは円周方向に交互に配置されているので、減速走行時に第２外周歯４６ｂが内周歯３２と接触しなくとも、複数個の第１外周歯４６ａが内周歯３２と接触するので、接触面積が確保され、減速走行時のトルク伝達が可能となる。

また、図２の第２外周歯４６ｂにおいては、減速走行時に減速側テーパ面６６ｂが内周歯３２の減速側テーパ面６２と接触しない設定であったが、図４に示すように、減速走行時であってもギヤピース２６の第２外周歯７０（図２と形状が異なるので、符号を７０に変更）が内周歯３２と接触可能に構成することもできる。なお、第１外周歯４６ａは図２と同様の寸法・形状とする。

図４に示すように、第２外周歯７０の加速側テーパ面７２は、図２に示す第２外周歯４６ｂの加速側テーパ面６４ｂと同様であるが、減速側においては、回転方向に対して垂直な減速側面７４に形成されている。すなわち、第２外周歯７０の加速および減速時に接触される面が異なる形状とされている。また、これに対応して、その減速側面７４と接触する側の内周歯３２ｂには、回転方向と垂直な減速側面７６が形成されている。そして、第１外周歯４６ａと第２外周歯７０とが回転方向に交互に配置されるに伴い、内周歯３２および内周歯３２ｂも同様に交互に配置されている。

上記のように構成される場合も同様に、第１外周歯４６ａに基づいてガタＬ２が決定され、従来よりもガタが低減される。また、減速走行時であっても、第１外周歯４６ａの減速側テーパ面６６ａと内周歯３２の減速側テーパ面６２が接触すると共に、第２外周歯７０の減速側面７４と内周歯３２ｂの減速側面７６とが接触されるように、ガタＬ２に基づいて減速側面７４、７６が形成されているので、加速走行時おいび減速走行時のいずれであっても接触面積が確保される。

図５は、図４のように形成される内周歯（３２、３２ｂ）および外周歯（４６ａ、７０）において、さらにシフト操作時の２段入りの力や確立を低減して、滑らかにシフトされるように、内周歯（３２、３２ｂ）のチャンファ面および外周歯（４６ａ、７０）のチャンファ面において、加速走行側と減速走行側とで、それぞれ異なる形状としたものである。

図５に示すように、内周歯３２のチャンファ面８０とチャンファ面８２とが異なる形状に形成され、内周歯３２ｂのチャンファ面８４とチャンファ面８６とが異なる形状で形成されている。また、第１外周歯４６ａのチャンファ面８８とチャンファ面９０とが異なる形状で形成され、第２外周歯７０のチャンファ面９２およびチャンファ面９４が異なる形状で形成されている。このようにチャンファ面が加速走行側と減速走行側とで異なる形状に形成されることで、シフト操作時の２段入りの力が低減され、滑らかなシフトが可能となる。

上述のように、本実施例によれば、ギヤピース２６の外周歯４６は、スリーブ２０の内周歯３２の加速側テーパ面６０および減速側テーパ面６２の両方と接触可能な第１外周歯４６ａと、内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触可能な第２外周歯４６ｂとを、有し、第１外周歯４６ａの形状に基づいてガタＬ２が決定され、第２外周歯４６ｂは、内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触した際の接触面積が第１外周歯４６ａよりも大きくなるように形成される。このように外周歯４６が形成されると、第１外周歯４６ａの形状に応じて回転方向のガタを低減することができるに伴い、ショックや異音の低減、およびドライバビリティーの向上が可能となる。また、第１外周歯４６ａによってガタを低減するに際して、その背反として第１外周歯４６ａの接触面積が低減されてトルク伝達量が低下する問題が生じるが、第２外周歯４６ｂによって接触面積が確保されるため、外周歯４６の回転方向の歯厚を増加するなどすることなく、トルク伝達量の確保が可能となる。

また、本実施例によれば、第１外周歯４６ａによってガタを低減する場合、内周歯３２の加速側テーパ面６０および減速側テーパ面６２と接触する接触面積を小さくなるように第１外周歯４６ａが形成される、具体的には、第１外周歯４６ａと内周歯３２との接触面において、回転方向と直交する成分の長さ（軸方向成分）を小さくするように第１外周歯４６ａが形成されるものである。このようにすれば、第１外周歯４６ａと内周歯とが、接触した際に回転方向において重複する長さが短くなることからガタが低減される。なお、上記ガタは、テーパ面が形成されることで接触時において互いの歯が回転方向において重複する成分の長さに相当する。

また、本実施例によれば、外周歯４６の第２外周歯４６ｂは、加速走行時において内周歯３２の加速側テーパ面６０と接触するものとする。このようにすれば、加速走行時では接触面積が減速走行時よりも大きくなる。したがって、加速走行時は伝達されるトルクが大きくなるが、接触面積も同様に大きくなることで、そのトルク伝達が可能となる。一方、減速走行時では加速走行時に比べて伝達されるトルクが小さくなるので、接触面積が小さくなってもそのトルク伝達が可能となる。

また、本実施例によれば、第１外周歯４６ａと第２外周歯４６ｂとは、円周方向において交互に配置されるものである。このようにすれば、例えば減速走行時において第２外周歯４６ｂが内周歯３２と接触しなくとも、第１外周歯４６ａが内周歯３２の減速側テーパ面６２に複数個接触するため、接触面積が確保され、減速走行時のトルク伝達量が確保される。

また、本実施例によれば、第２外周歯７０が内周歯３２の加速側テーパ面６０および減速側面７６の両方で接触されるように、第２外周歯７０の加速側テーパ面７２および減速側面７４が異なる形状とされる。このようにすれば、第２外周歯７０が加速走行時および減速走行時のいずれであっても内周歯３２と接触するので、接触面積を効果的に確保することができ、トルク伝達量を確保することができる。

また、本実施例によれば、外周歯４６ａ、７０および内周歯３２、３２ｂのチャンファ面が加速側と減速側とで異なる形状で形成される。このようにすれば、シフト操作時に発生する２段入りの力の発生が抑制され、滑らかなシフト操作が可能となる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、ギヤピース２６の外周歯４６が異なる２つの外周歯（４６ａ、４６ｂ）から構成されるものであったが、スリーブ２０の内周歯３２側を異なる２つの内周歯から構成するものであっても構わない。すなわち、スリーブ２０の形状とギヤピース２６の形状を逆にして実施して構わない。このように構成されても前述した実施例と同様の効果を得ることができる。

また、前述の実施例では、加速走行時に接触面積が大きくなるように第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂが形成されていたが、必ずしも加速走行時に接触面積が大きくなるように限定する必要はなく、減速走行時において接触面積が大きくなるように第１外周歯４６ａおよび第２外周歯４６ｂが形成されても構わない。

また、前述の実施例では、減速側テーパ面および加速側テーパ面のテーパ角は共にテーパ角θとしたが、減速側テーパ面と加速側テーパ面とで異なるテーパ角を有するものであっても構わない。

また、前述の実施例では、ギヤピース２６と動力伝達歯車４４とが別体で構成
されているが、一体成形されても構わない。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用平行軸式変速機
１２：同期噛合クラッチ（同期噛合装置）
１４：入力軸（回転軸）
１８：ハブ
２０：スリーブ
２６：ギヤピース
３２：内周歯（第２噛合歯）
４６：外周歯（第１噛合歯）
４６ａ：第１外周歯（第１の歯）
４６ｂ：第２外周歯（第２の歯）
６０：加速側テーパ面
６２：減速側テーパ面
６４ａ：加速側テーパ面
６４ｂ：加速側テーパ面
６６ａ：減速側テーパ面
６６ｂ：減速側テーパ面

Claims (1)

1. 回転軸に固設されたハブに相対回転不能且つ軸心方向への移動可能に設けられたスリーブと、前記回転軸と同軸心上に相対回転可能に支持されると共に、前記スリーブに形成されている内周歯と噛合可能な外周歯が形成されているギヤピースとを、有し、前記スリーブの内周歯および前記ギヤピースの外周歯には、互いの歯が噛み合った際の抜けを防止するための加速側テーパ面および減速側テーパ面がそれぞれ形成されている車両用平行軸式変速機の同期噛合装置であって、
   前記スリーブの内周歯および前記ギヤピースの外周歯の一方を第１噛合歯とし、他方を第２噛合歯としたとき、
   前記第１噛合歯は、
   前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の両方と接触可能な第１の歯と、
   前記第２噛合歯の加速側テーパ面および減速側テーパ面の少なくとも一方と接触可能な第２の歯とを、有し、
   前記第１の歯の形状に基づいて回転方向のガタが決定され、
   前記第２の歯を前記第２噛合歯の加速側テーパ面または減速側テーパ面と接触させた場合の接触面積が、前記第１の歯を前記第２噛合歯と接触させた場合の接触面積よりも大きくなるように形成されることを特徴とする車両用平行軸式変速機の同期噛合装置。

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