JP2011190899A

JP2011190899A - 変速機用同期装置

Info

Publication number: JP2011190899A
Application number: JP2010058848A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Current assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】自己サーボ作用による同期性能を向上させた変速機用同期装置において、所要の軸方向スペースが小さくして、変速機の小型・軽量化を可能にする。
【解決手段】第１同期リング１６と第２同期リング１８のそれぞれ合計６個の突起１６ｂ、１８ｅのうち、少なくとも各２個の軸方向突き出し量を他の突起より大きくして、スラストピース３０が移動しても第１同期リング１６と第２同期リング１８との回転方向の係合が外れないようにした。
【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、同期リングで発生する摩擦トルクをスリーブまたは推力板の斜面を介してハブに伝達する過程で、ハブとスリーブまたは推力板との間で生ずるスラストをさらに作用させることで、自己サーボ作用によって同期能力を高めるようにしたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記のハブとスリーブまたは推力板との間で生ずるスラストによって同期能力を高める案は、ハブの軸方向中央部付近に斜面（特許文献１の第２図および第１７図の４４）を形成する必要があり、製造が難しくコストが高くなるという問題があり、本出願人はこれに対処するためハブを焼結成形しやすい形状にできる案を提案している（特許文献２参照）。

しかしながら、上記の焼結成形しやすい形状のハブを備えた同期装置は、スラストピースがスリーブと一緒に進行する範囲があり、その移動距離が長いため、スラストピースと同期リングとの係合が外れることと、スラストピースと同期リングとが干渉することとの、両方を回避する必要があった。
そのために、同期装置の軸方向長さが長くなりがちであり、変速機の小型・軽量化のニーズを満たした設計が困難という問題があった。

特公昭４５−３５６８４号公報特開２００７−２２５０７１号公報

解決しようとする問題点は、同期装置の軸方向長さが長くなりがちであり、変速機の小型化が困難な点である。
本発明の目的は、スラストピースと同期リングとの係合が外れることおよび、スラストピースと同期リングとが干渉することとの、両方を回避した同期装置を短い軸方向長さの範囲内で成立させ、変速機の小型・軽量化を可能にすることにある。

本発明の変速機用同期装置は、同期リングとスラストピースとの係合外れと干渉を回避するため、第１同期リングと第２同期リングとは、スラストピースと係合可能な突起を各６個有し、該６個のうち少なくとも２個の突起を他の突起より軸方向の突き出し量を大きくしたことを最も主要な特徴とする。

すなわち、本発明は、動力を伝える軸と、該軸に固定したボス部から径方向外側に延ばしたフランジ部の外周に複数の切り欠きとスプラインとを形成するとともに、切り欠きの軸方向の一方の端部隅２カ所に回転方向の力を軸方向の力に転換可能な第１斜面を形成したハブと、内周にスプラインと該スプラインの一部の軸方向途中部分に押圧面および斜面を有する凹部とをそれぞれ形成し、ハブのスプラインに軸方向摺動可能に支持されたスリーブと、該スリーブが嵌合可能なスプラインおよび摩擦面をハブ側に一体的に設け、ハブの軸方向両側にそれぞれ配置した変速ギヤと、該変速ギヤのうち、一方の側の変速ギヤの摩擦面に圧接可能な摩擦面を形成するとともに、外周の３カ所にボーク斜面を有し、軸方向に延びる第１溝を形成し、ハブと一方の変速ギヤとの間に配置した第１同期リングと、変速ギヤのうち、他方の側の変速ギヤの摩擦面に圧接可能な摩擦面を形成するとともに、外周にチャンファ面を有するスプラインと、第２同期リングの外周の３カ所に軸方向に延びる第２溝を形成し、ハブと他方の変速ギヤとの間に配置した第２同期リングと、スリーブの凹部と第１同期リングの第１溝と第２同期リングの第２溝とに挿入し、ハブの切り欠き内を軸方向移動可能にしたスラストピースと、スラストピースを径方向外側へ押し広げるスプリングと、を備え、スラストピースは、外面にスリーブの押圧面および斜面に係合して軸方向へ押圧される被押圧面と斜面とを有するとともに、第１同期リングのボーク斜面に当接可能なボーク面とハブの第１斜面に当接可能な第１サーボ斜面とを有し、スリーブの第１同期リング側への移動に際してはスリーブと一緒に移動し、その反対側へのスリーブの移動に際してはスプリングの張力に抗して径方向内側へ移動可能とするとともに、第１同期リングと第２同期リングとは、３カ所の第１溝および前記第２溝の両側に、スラストピースと係合可能な突起を合計６個有し、該６個のうち少なくとも２個の突起を他の突起より軸方向突き出し量を大きくして、スラストピースとの係合可能とした。

本発明の変速機用同期装置は、第１同期リングと第２同期リングとが、これらの６個の突起のうち少なくとも２個を他より長くされて、スラストピースとの係合が外れないようにしたため、同期装置を短い軸方向長さの範囲内で成立させることができ、変速機の小型・軽量化が可能になる。

本発明の実施例の変速機用同期装置を適用した１速、２速用同期装置における要部の断面図である。図１から１速、２速ギヤ、１速ギヤ側の第１同期リングとスプリングを取り去って１速ギヤ側から見た変速機用同期装置の外観図である。図１の同期装置の部分拡大図である。図２の同期装置に対応したハブの正面外観図である。図４の同期装置を上方から見た部分拡大展開外観図である。図２の同期装置に対応したスリーブの正面外観図である。図６の同期装置をＢから見た部分拡大展開外観図である。第１同期リングの断面図である。図８の同期装置を左側から見た外観図である。図８の同期装置を上側から見た部分拡大展開外観図である。第２同期リングの断面図である。図１１の同期装置を右側から見た外観図である。図１１の同期装置を上側から見た部分拡大展開外観図である。スラストピースの図１に対応した拡大断面図である。図１４の同期装置を上から見た拡大外観図である。図１４の同期装置を下から見た拡大外観図である。第１同期リング、第２同期リングの関係を説明する図である。同期装置の作動を説明する図である。同期装置の作動を説明する図である。同期装置の作動を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る変速機用同期装置を、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の主要部の断面図であって、図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面である。図２は、図１における出力軸１０と１速ギヤ１２と２速ギヤ１４および第１同期リング１６とスプリング２８を取り去って図１中右側（１速ギヤ１２側）から見た外観図である。また、図３は図１の上側の要部を拡大し、詳細の符号を記入した図である。

出力軸１０は、図示しない差動装置を介して車輪と連結している。
出力軸１０にはハブ２０が、これらにそれぞれ形成したスプライン１０ａ、２０ａ同士で回転方向に一体に結合されており、また同図中左側からブッシュ２２が出力軸１０に圧入されている。したがって、ハブ２０は出力軸１０に、この大径部１０ｂとブッシュ２２との間に挟まれた状態で固定されている。

ハブ２０は、ボス部２０ｂと、これから半径方向外側へ延びるフランジ部２０ｃと、このフランジ部２０ｃの外周に設けた環状部２０ｄとを有する。ハブ２０の外周側には、スリーブ２４を配置して、これらにそれぞれ形成されたスプライン２０ｅ、２４ａ同士で回転方向に一体で、かつ軸方向に相対移動可能に係合させている。

そして、出力軸１０には、ベアリング２６ａを介して１速ギヤ１２が、またブッシュ２２の外側にはベアリング２６ｂを介して２速ギヤ１４が、それぞれハブ２０を挟むように配置され、回転自在に支持されている。
なお、１速ギヤ１２および２速ギヤ１４は本発明の変速ギヤを構成し、それぞれ図示しない入力軸側の相手ギヤと噛み合っており、それらを通じてエンジンと連結可能になっている。

１速ギヤ１２および２速ギヤ１４のハブ２０側には、スリーブ２４のスプライン２４ａと噛み合うスプライン１２ａ、１４ａと、円錐状の摩擦面１２ｂ、１４ｂとがそれぞれ形成してある。

スリーブ２４にはこの外周にフォーク溝２４ｂが形成され、ここに図示しないシフトフォークが摺動可能に嵌め合わされて、図示しないシフトレバーからの手動またはアクチュエータの出力により、これに連動するシフトフォークを介してスリーブ２４を軸方向に移動可能としている。

スリーブ２４は、図１の状態のようにハブ２０のスプライン２０ｅ（図２参照）のみに噛み合いスプライン１２ａ、１４ａとは噛み合わない中立位置、図１の状態から右方へ所定量移動したときは、スリーブ２４の左方部分がハブ２０のスプライン２０ｅに噛み合ったまま右方部分が１速ギヤ１２のスプライン１２ａに噛み合う１速位置、図１の状態から左方へ所定量移動したときは、スリーブ２４の右方部分がハブ２０のスプライン２０ｅに噛み合ったまま左方部分が２速ギヤ１４のスプライン１４ａに噛み合う２速位置となるように、スリーブ２４の長さや、スリーブ２４とスプライン１２ａ、１４ａとの位置関係を設定してある。

１速ギヤ１２および２速ギヤ１４とハブ２０との間には、第１同期リング１６および第２同期リング１８がそれぞれ配置されている。
これらの第１、第２同期リング１６、１８には、摩擦面１２ｂ、１４ｂに対応した摩擦面１６ａ、１８ａがそれぞれ形成されており、後述するように摩擦面１２ｂおよび１６ａ同士と、摩擦面１４ｂおよび１８ａ同士とが、圧接されたときそれぞれ同期作用を行うようにしてある。

ハブ２０は、図４に示すように、フランジ部２０ｃから環状部２０ｄにかけて、周上に切り欠き２０ｆが３カ所形成してあり、この切り欠き２０ｆの中には、図１乃至３に示すように、第１同期リング１６、第２同期リング１８同士とハブ２０およびスリーブ２４との間に位置させて、３個のスラストピース３０がそれぞれ挿入配置されている。
また、図３に示すように、スラストピース３０の径方向内側には、ハブ２０の両側にそれぞれスプリング２８、２９が配置されている。スプリング２８、２９はＣ形状に成形されており、それらの張力でスラストピース３０を径方向外側へそれぞれ押し広げるようにしている。

以上のように各構成部品が配置されているが、これらの形状と各構成部品間の関係を詳述する。
ハブ２０は図４、図５に示してあり、図４は図２に対応したハブ２０の外観図であり、図５は図４のハブ２０を上方から展開形状で見たハブ２０の部分拡大外観図である。
これらの図で分かるように、切り欠き２０ｆの軸方向両端４カ所には、軸方向の一方側（実施例１では１速ギヤ１２側）に第１斜面２０ｈ、２０ｉ、また軸方向の他方側（実施例１では２速ギヤ１４側）に第２斜面２０ｊ、２０ｋがそれぞれ形成してある。

これらの第１斜面２０ｈ、２０ｉ、第２斜面２０ｊ、２０ｋは、後述するようにスラストピース３０が当接してスラストピース３０に回転方向の力が作用すると、この回転力を軸方向の力に方向変換してスラストピース３０を軸方向に押圧するような形状にしている。

ハブ２０には軸方向の孔２０ｍが形成され、図２に示すようにスプリング２８，２９の一方の端を曲げた端部２８ａ（図２において端部２９ａの後方に隠れており、図示せず）、２９ａを挿入して引っかけ、その回転方向の動きを規制するようにしている。
なお、図２は２速ギヤ１４側のスプリング２９の端部２９ａを描いているが、１速ギヤ１２側のスプリング２８の端部２８ａは図２とは別の孔２０ｍに挿入されている。

スリーブ２４は図６、図７に示してある。図６は図２に対応したスリーブ２４の正面外観図であり、図７は図６において矢印Ｂから見て展開形状で描いた部分拡大図である。以下、図３に描いたスリーブ２４の断面とともに説明する。
各スプライン２４ａの軸方向両端にはチャンファ２４ｃ、２４ｄがそれぞれ形成されており、３カ所のスプライン２４ｉは歯の形状が他のスプライン２４ａと異なるとともに、その内側には第１斜面２４ｅと押圧面２４ｇを有する凹部２４ｈが形成されている。

これらの３カ所の凹部２４ｈには後述するスラストピース３０が係合する。
なお、スプライン２４ａは、これらの凹部２４ｈが形成された3カ所の両脇各２枚が欠歯しているが、これはハブ２０の環状部２０ｄの形状に合わせたものである。

次に、第１同期リング１６と第２同期リング１８について説明するが、両者の形状および一部の寸法は互いに密接な関係があり、図１７を参照しながら説明する。図１７は第１同期リング１６と第２同期リング１８とスラストピース３０の３者を、径方向外側から見た要部の外観を展開形状で描いてあり、図１、図３に対応した軸方向の位置関係になっている。

第１同期リング１６は、図８、図９および図１０に示してあり、図８は図１に対応した断面図であり、図９は図８の左側から見た外観図であり、図１０は図８の上側から見て展開形状で描いた部分拡大外観図である。
前述のように第１同期リング１６の内側は円錐状の摩擦面１６ａになっており、１速ギヤ１２の摩擦面１２ｂに対面するようにしている。

第１同期リング１６の外周３カ所に、前述のハブ２０の切り欠き２０ｆに対応して、径方向外側および軸方向（ハブ２０側へ向かう方向）に伸びる突起１６ｂ（図では個々の突起は、後述するように符号１６ｂの後に−Ｃ、−Ｄ、−Ｅを付けてある）を各２個ずつ形成している。
各２個の突起１６ｂの周方向中央部には、軸方向に延びる溝１６ｃとボーク斜面１６ｄ、１６ｅを形成している。なお、溝１６ｃは、本発明の第１溝に相当する。

また、突起１６ｂの軸方向長さは長い（符号１６ｂの後に−Ｃを付けて示す）、短い（符号１６ｂの後に−Ｄを付けて示す）、両者の中間の長さ（符号１６ｂの後に−Ｅを付けて示す）の３種類があり、長さが長い２カ所の突起１６ｂ−Ｃは、後述するように同期作用および変速操作でスラストピース３０が軸方向に移動した場合において、スラストピース３０と第１同期リング１６との回転方向の係合が外れないような長さにしてある。
さらに、突起１６ｂはハブ２０の切り欠き２０ｆに、対となる突起１６ｂ間の溝１６ｃにはスラストピース３０が、それぞれ回転方向に一定の遊びを有して係合する。

第２同期リング１８は図１１、図１２および図１３に示してあり、図１１は図１に対応した断面を表し、図１２は図１１の右側から見た外観を示し、図１３は図１１を上から見て展開形状で描いた部分拡大図である。
前述のように第２同期リング１８の内側は円錐状の摩擦面１８ａになっており、２速ギヤ１４の摩擦面１４ｂに対面するようにしている。

第２同期リング１８の外周にはスプライン１８ｂを設けるとともに、これらスプライン１８ｂのハブ２０側の端部にはチャンファ１８ｃ、１８ｄが形成してあり、スリーブ２４の左側のチャンファ２４ｃ、２４ｄに対応している。
図１３に見るように、第２同期リング１８の外周３カ所は、前述の第１同期リング１６と同様にハブ２０の切り欠き２０ｆに対応して、径方向外側および軸方向に伸びる突起１８ｅ（図では個々の突起は、後述するように符号１６ｂの後に−Ｆ、−Ｇ、−Ｈを付けてある）を各２個ずつ形成している。

各２個の突起１８ｅの周方向中央部には、窪み１８ｆと、該窪み１８ｆの中で、この図１３中の左端からハブ２０側に向けて延びる被押圧部１８ｇを、それぞれ形成している。なお、窪み１８ｆは、本発明の第２溝に相当する。
また、突起１８ｅは、前述の第１同期リング１６と同様に、軸方向長さは長い（符号１８ｅの後に−Ｆを付けて示す）、短い（符号１８ｅの後に−Ｇを付けて示す）、両者の中間の長さ（符号１８ｅの後に−Ｈを付けて示す）の３種類があり、長さが長い２カ所の突起１８ｅ−Ｆは、後述するように同期作用および変速操作でスラストピース３０が軸方向に移動した場合において、スラストピース３０と第２同期リング１８との回転方向の係合が外れないような長さにしてある。
さらに、突起１８ｅはハブ２０の切り欠き２０ｆに、また窪み１８ｆには後述するスラストピース３０が、それぞれ回転方向に一定の遊びを有して係合する。

ここで、再び図１７について説明する。
前述したように、第１同期リング１６の合計６個の突起１６ｂと、第２同期リング１８の合計６個の突起１８ｅとは、図１７に示すように配置してあり、第１同期リング１６の突起１６ｂと、第２同期リング１８の突起１８ｅとが互いに干渉しない位置関係にしてあるとともに、溝１６ｃ、窪み１８ｆに係合したスラストピース３０に対して、後述するように最も長い突起１６ｂ−Ｃと１８ｅ−Ｆがいずれの回転方向に対しても、どれかのスラストピース３０と係合するようになっている。

すなわち、図１７の３カ所をＩ、Ｊ、Ｋとした場合、第１同期リング１６の突起１６ｂ−Ｃは、第１同期リング１６が図の右方向に回転位相がずれるとＪ部で１６ｂ−Ｃが当接し、左方向に回転位相がずれるとＩ部で１６ｂ−Ｃが当接するようになっている。
また、第２同期リング１８の突起１８ｅ−Ｆは、第２同期リング１８が図の右方向に回転位相がずれるとＩ部で１８ｅ−Ｆが当接し、左方向に回転位相がずれるとＪ部で１８ｅ−Ｆが当接するようになっている。

スラストピース３０は、図１４、図１５、図１６にいずれも拡大表示してあるような形状になっている。
図１４は図１、図３に対応したスラストピース３０の断面を表し、図１５は図１４の上側から見た外観図であり、図１６は図１４の下から見た外観図である。
スラストピース３０は、図１および図３に示すようにスリーブ２４の凹部２４ｈに係合させられて、以下のように各部位同士が対応している。すなわち、スラストピース３０の第１斜面３０ａがスリーブ２４の第１斜面２４ｅに、被押圧面３０ｂが押圧面２４ｇに、それぞれ対応している。

スラストピース３０は、図１４、図１５、図１６に示すように、径方向外側から見ると略Ｉ字形状であり、図５に示したハブ２０の４カ所に形成した斜面第１斜面２０ｈ、２０ｉ、第２斜面２０ｊ、２０ｋに対応するように、４カ所に第１サーボ斜面３０ｄ、３０ｅ、第２サーボ斜面３０ｆ、３０ｇを形成するとともに、１速ギヤ１２側端部には被ボーク斜面３０ｈ、３０ｉを形成している。

また、スラストピース３０の２速ギヤ１４側端部には押圧面３０ｊが形成してあり、後述するように同期作用において第２同期リングの被押圧部１８ｆを押すことができるようになっている。なお、押圧面３０ｊは前述の被押圧面３０ｂと同一面としている。
また、これらの被押圧面３０ｂ、第１サーボ斜面３０ｄ、３０ｅ、第２サーボ斜面３０ｆ、３０ｇ、被ボーク斜面３０ｈ、３０ｉおよび押圧面３０ｊは、単純な平面ではなく緩やかな曲面で形成するのが好適である。

そして、４カ所に第１サーボ斜面３０ｄ、３０ｅ、第２サーボ斜面３０ｆ、３０ｇの径方向内側には、窪み３０ｋ、３０ｍ、３０ｎ、３０ｐがそれぞれ形成してある。この窪みは後述するように第１同期リング１６および第２同期リング１８との干渉を回避するためのものである。

さらに、スラストピース３０の内側には２カ所のスプリング斜面３０ｑ、３０ｒが形成してあり、このスプリング斜面３０ｑ、３０ｒ近傍の底面３０ｓ、３０ｔにスプリング２８、２９がその張力で外側へ押し広げるように当接する。
そして、同期作用においてスプリング斜面３０ｑ、３０ｒはスプリング２８、２９に当接可能になっている。
また、上面の窪み３０ｕは、２速ギヤ１４と同期作用を行う際の、スリーブ２４のスプライン２４ａとの干渉を防止するために形成してある。

次に、図１に示した同期装置の作動を説明する。
作動は、図３、図１７と、図１８以降に示す作動図を基に説明する。
前述のように、図３および図１７はスリーブ２４が中立位置にある状態を示す。図１８以降の各図は図１７における中央のＪ部分を拡大して描いてあり、ハブ２０の外観と、スリーブ２４はスプライン２４ａの断面のみを、１速ギヤ１２と２速ギヤ１８はスプライン１２ａ、１４ａのみを、それぞれ追加した形で示したものである。

はじめに、図３の中立状態から１速ギヤ１２側（以下、右側と記す）へ変速する場合について説明する。
このとき、出力軸１０と１速ギヤ１２との間に回転速度差があるものとする。
図３において図示しないシフトフォークによりスリーブ２４が右側へ移動を始めると、スリーブ２４の押圧面２４ｇがスラストピース３０の被押圧面３０ｂを押すので、スラストピース３０がスリーブ２４と一緒に動き、次いでスラストピース３０のスプリング斜面３０ｑがスプリング２８を、スプリング２８が第１同期リング１６という順番で右側へ押す。

それらが一緒になって右側へ移動すると、最初に第１同期リング１６の摩擦面１６ａが１速ギヤ１２の摩擦面１２ｂに接触し、第１同期リング１６およびスプリング２８の移動は止まる。

しかし、スラストピース３０はスリーブ２４と一緒に、スプリング斜面３０ｑでスプリング２８を径方向内側へ押し込みながら移動を続ける。これにより、スプリング２８がその張力の影響で第１同期リング１６を押し、この力で摩擦面同士１２ｂ、１６ａ間で摩擦トルクが発生して初期同期作用が行われる。

前述の回転速度差があるので、この摩擦トルクにより第１同期リング１６がハブ２０に対してどちらかに回転する。図１８は右側へ回転した状態を示している。
すなわち、図１８は第１同期リング１６がハブ２０に対して図中右方向へ回転したため、スラストピース３０の被ボーク面３０ｈが第１同期リング１６のボーク斜面１６ｄに当接するとともに、スラストピース３０が被押圧面３０ｂ近傍を揺動中心として揺動して、第１サーボ斜面３０ｄがハブ２０の第１斜面２０ｈに当接する。
したがって、摩擦面同士１２ｂ、１６ａ間の摩擦トルクがこの第１サーボ斜面３０ｄと第１斜面２０ｈ間に作用することになる。

図１８は、前述のようにスリーブ２４に押されたスラストピース３０が第１同期リング１６のボーク斜面１６ｄを押すことで、摩擦面同士１２ｂ、１６ａ間の摩擦で同期作用を行っている状態である。
以降は、被ボーク面３０ｈ、ボーク斜面１６ｄ同士を介してスリーブ２４が第１同期リング１６を１速ギヤ１２に押しつけて同期作用を行う。

すなわち、スリーブ２４がスラストピース３０を介して第１同期リング１６を押す力より、これにより発生する摩擦面１２ｂ、１６ａ同士間で発生する摩擦トルクが被ボーク面３０ｈ、ボーク斜面１６ｄ同士に作用して、スリーブ２４を中立側へ押し返そうとする力が大きくなるような被ボーク面３０ｈ、ボーク斜面１６ｄの角度を設定しているので、同期作用による前記摩擦トルクがある限り、スリーブ２４は１速ギヤ１２側へ進行することはできず、第１同期リング１６を押し続ける。
この同期作用とともに、同期摩擦トルクが第１サーボ斜面３０ｄと第１斜面２０ｈ間に作用することにより生ずる軸方向の力が、スリーブ２４がスラストピース３０を押す力に加勢する形で、スラストピース３０を１速ギヤ１２側へ押すことになる。

すなわち、前述のように第１斜面２０ｈは回転方向の力を軸方向の力に転換する作用を持っているためであり、ここで生ずる力が同期作用を促進することになる。
これは一種の自己サーボ作用であり、スリーブ２４が押す力を同じとすると、その分だけ一般的な同期装置に較べて同期性能が向上する。

これらの同期作用により出力軸１０と１速ギヤ１２との回転速度差がなくなると、前述の摩擦トルクが消滅するので、スラストピース３０は第１同期リング１６の回転方向位置を中立のときと同じ位置に押し戻して、スリーブ２４とともに進行して、やがて図１９に示すようにスリーブ２４のスプライン２４ａが１速ギヤ１２のスプライン１２ａと噛み合って変速操作が終わる。
図１９は、スラストピース３０の窪み３０ｋ、３０ｍ、３０ｎ、３０ｐを細い破線で示してある。この図から、スラストピース３０は窪み３０ｋにより第１同期リング１６の最も長い突起１６ｄ−Ｄとの干渉を避けていることが分かる。

つぎに、中立状態から２速ギヤ１４側へ変速する場合について説明する。
このとき、出力軸１０と２速ギヤ１４との間に回転速度差があるものとする。
図３において図示しないシフトフォークによりスリーブ２４が左側へ移動を始めると、スプリング２９の張力でスラストピース３０が径方向外側へ押し広げられているため、上記１速ギヤ１２側への変速と同様に、スラストピース３０はスプリング２９および第２同期リング１８と一緒に移動する。

すなわち、スラストピース３０はスプリング２９の張力でスリーブ２４側へ押しつけられているため、第１斜面３０ａがスリーブ２４の第１斜面２４ｅにより２速ギヤ１４側へ押されることになる。

それらが２速ギヤ１４側へ移動すると、最初に第２同期リング１８の摩擦面１８ａが２速ギヤ１４の摩擦面１４ｂに接触し、第２同期リング１８およびスプリング２９の移動は止まる。
しかし、スリーブ２４はスラストピース３０とスプリング２９を径方向内側へ押し込みながら移動を続ける。これにより、スプリング２９がその張力の影響で第２同期リング１８を押し、この力で摩擦面同士１４ｂ、１８ａ間で摩擦トルクが発生して初期同期作用が行われる。

この摩擦トルクにより第２同期リング１８がハブ２０に対して回転して、図２０に示すようにスリーブ２４のチャンファ２４ｃが第２同期リング１８のチャンファ１８ｃに当接して２速ギヤ１４方向へ押圧する。

以降は、このチャンファ２４ｃ、１８ｃ同士を介してスリーブ２４が第２同期リング１８を２速ギヤ１４に押しつけて同期作用を行う。
すなわち、スリーブ２４が第２同期リング１８を押す力より、これにより発生する摩擦面１４ｂ、１８ａ同士間で発生する摩擦トルクがチャンファ２４ｃ、１８ｃ同士に作用して、スリーブ２４を右側へ押し返そうとする力が大きくなるようなチャンファ２４ｃ、１８ｃの角度に設定しているので、同期作用による前記摩擦トルクがある限り、スリーブ２４は左側へ進行することはできず、第２同期リング１８を押し続ける。

このとき、スリーブ２４の２速ギヤ１４側への押圧力がチャンファ２４ｃ、１８ｃで第２同期リング１８を回転させようとするトルクを超えた分の摩擦トルクは、図２０に示すようにスラストピース３０に作用して、これを揺動させる。

このため、スラストピース３０は１速ギヤ１２側端部分を揺動中心として揺動して図２０に示すように、その第２サーボ斜面３０ｆがハブ２０の第２斜面２０ｊに当接し、前述の摩擦トルクの差分がこの第２サーボ斜面３０ｆと第２斜面２０ｊ間に作用する。

そのため、この摩擦トルクが軸方向の力に変換されてスラストピース３０を２速ギヤ１４側へ押圧することになり、スラストピース３０は押圧面３０ｊが第２同期リング１８の被押圧部１８ｇを左側へ押す。
したがって、第２同期リング１８は前記のスリーブ２４からチャンファ２４ｃ、１８ｃ同士を介して押される力と、このスラストピース３０から押される力の両者が合力した力で２速ギヤ１４側へ押圧され、同期作用を行うことになるので、スラストピース３０から押される力の分だけ、従来の一般的な同期装置より同期性能が向上することになる。

これらの同期作用により出力軸１０と２速ギヤ１４との回転速度差がなくなると、同期作用による摩擦トルクが消滅するので、スリーブ２４はチャンファ２４ｃにより第２同期リング１８を回転させて中立位置へ戻しながら左側へ進行して、やがてスプライン２４ａが２速ギヤ１４のスプライン１４ａと噛み合って変速操作が終わる。

図２０は、図１９と同様にスラストピース３０の窪み３０ｋ、３０ｍ、３０ｎ、３０ｐを細い破線で示してある。この図から、スラストピース３０は窪み３０ｎにより第２同期リング１８の最も長い突起１６ｅ−Ｅとの干渉を避けていることが分かる。

以上の説明でわかるように、同じ同期容量（摩擦トルク）を得るためにスリーブ２４が第１同期リング１６または第２同期リング１８を押圧する荷重は、従来の一般的なボーグワーナー型同期装置と較べて小さく済むので、その分だけ同期性能が高いことになる。

本発明の同期装置は従来例に比べて所要の軸方向スペースが小さくできることが特徴である。そのため、変速機を小型・軽量にすることが可能になる。
所要の軸方向スペースが小さくできる理由は、第１同期リング１６と第２同期リング１８のそれぞれ合計６個の突起１６ｂ、１８ｅのうち少なくとも各２個の軸方向突き出し量を大きくして、スラストピース３０が移動しても第１同期リング１６と第２同期リング１８との回転方向の係合が外れないようにしたことである。
また、スラストピース３０の径方向内側に窪み３０ｋ、３０ｍ、３０ｎ、３０ｐを形成して、同期作用をしている同期リング１６または１８との干渉を避けることができるので、この面でも所要の軸方向スペースを小さくすることが可能になる。

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。

本発明の変速機用同期装置は、特に製造コストの低減を要求さ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が、乗用車用に限られず、同期装置を必要とする種々の車両等に適用でき、また変速機も手動式変速機に限られず、アクチュエータで変速操作を行う半自動式変速機や全自動式変速機などにも適用することができる。

１０出力軸
１２１速ギヤ
１４２速ギヤ
１６第１同期リング
１８第２同期リング
２０ハブ
２２ブッシュ
２４スリーブ
２６ベアリング
２８、２９スプリング
３０スラストピース

Claims

動力を伝える軸と、
該軸に固定したボス部から径方向外側に延ばしたフランジ部の外周に複数の切り欠きとスプラインとを形成するとともに、前記切り欠きの軸方向の一方の端部隅２カ所に回転方向の力を軸方向の力に転換可能な第１斜面を形成したハブと、
内周にスプラインと該スプラインの一部の軸方向途中部分に押圧面および斜面を有する凹部とをそれぞれ形成し、前記ハブの前記スプラインに軸方向摺動可能に支持されたスリーブと、
該スリーブが嵌合可能なスプラインおよび摩擦面を前記ハブ側に一体的に設け、前記ハブの軸方向両側にそれぞれ配置した変速ギヤと、
該変速ギヤのうち、前記一方の側の変速ギヤの前記摩擦面に圧接可能な摩擦面を形成するとともに、外周の３カ所にボーク斜面を有し、軸方向に延びる第１溝を形成し、前記ハブと前記一方の変速ギヤとの間に配置した第１同期リングと、
前記変速ギヤのうち、他方の側の変速ギヤの前記摩擦面に圧接可能な摩擦面を形成するとともに、外周にチャンファ面を有するスプラインと、前記第２同期リングの外周の３カ所に軸方向に延びる第２溝を形成し、前記ハブと前記他方の変速ギヤとの間に配置した第２同期リングと、
前記スリーブの凹部と前記第１同期リングの第１溝と前記第２同期リングの第２溝とに挿入し、前記ハブの切り欠き内を軸方向移動可能にしたスラストピースと、
前記スラストピースを径方向外側へ押し広げるスプリングと、
を備え、
前記スラストピースは、外面に前記スリーブの押圧面および斜面に係合して軸方向へ押圧される被押圧面と斜面とを有するとともに、前記第１同期リングのボーク斜面に当接可能なボーク面と前記ハブの第１斜面に当接可能な第１サーボ斜面とを有し、前記スリーブの前記第１同期リング側への移動に際しては前記スリーブと一緒に移動し、その反対側への前記スリーブの移動に際しては前記スプリングの張力に抗して径方向内側へ移動可能とするとともに、
前記第１同期リングと前記第２同期リングとは、前記３カ所の第１溝および前記第２溝の両側に、前記スラストピースと係合可能な突起を合計６個有し、該６個のうち少なくとも２個の前記突起を他の前記突起より軸方向突き出し量を大きくして、前記スラストピースとの係合可能としたことを特徴とする変速機用同期装置。
前記スラストピースの前記第１サーボ斜面近傍の径方向内側に窪みを設けて、前記第１同期リングとの干渉を回避させたことを特徴とする請求項１に記載の変速機用同期装置。