JP2015094406A - 変速機用同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レバー部材の梃子作用で同期荷重を増大可能な同期装置において、摩擦トルクによる梃子比の減殺を少なくする。【解決手段】スリーブ２０の軸方向の移動による押圧力をレバー部材２４の梃子作用で同期リング２２の受圧面２２ｃに伝達可能で、板状のレバー部材２４であって、レバー部材２４が摩擦トルクを受ける接点を、この接点とハブ１２との間の支点との軸方向距離がレバー部材２４の板厚ｔより小さくなる距離でハブ側となる位置に設けた。【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、スリーブの押圧力を、レバー部材による梃子作用で増幅して同期リングに伝えることが可能な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、変速ギヤに圧接可能な同期リングとハブおよびスリーブとの間にレバー部材を設けて、変速ギヤへ向かうスリーブの押圧力を梃子作用で増幅して同期リングに伝えて、同期性能（同期トルク）を向上させることに貢献している（たとえば、特許文献１参照）。

この場合、変速ギヤとの同期作用が終了するまでの間は、同期リングの摩擦トルクでレバー部材が径方向外側へ押し広げられることによって、スリーブの進行を阻止するようになっている。
同期作用が終了すると同期リングの摩擦トルクによる阻止力がなくなるので、スリーブは内側のスプラインに形成した斜面により、レバー部材を径方向内側へ押し込みながら変速ギヤに向かって進行し、シフト操作を完了させる。

特許第３６９９７７５号公報

上記従来の同期装置（特許文献１）にあっては、同期リングの摩擦トルクでスリーブの進行を阻止する際に、レバー部材に同期リングから作用する径方向外側へ押し広げる力が、レバー部材の梃子作用に不利に働き、梃子比が実質的に小さくなって同期性能の向上が十分に得られないという問題があった。
すなわち、図２０を参照しながら上記従来の同期装置の作動と、その問題を説明する。
図２０は、レバー部材を有する同期装置の要部拡大断面であり、これらの回転中心軸より上側のみを、同期作用中の状態で描いている。スリーブ２０は同期作用において力点となる接点Ｗにてレバー部材２４をＦ１（図中に記載せず）の力で軸方向右側へ押圧する。レバー部材２４は、ハブ１２との接点Ｘを支点として、同期リング２２との接点Ｙを作用点とする梃子作用によりスリーブ２０からの押圧力を増大してＦ２（図中に記載せず）の力で同期リング２４を右側へ押す。これにより同期リング２２は図示しない変速ギヤに押しつけられて同期作用を行う。
このとき、同期作用を成立させるため、同期リング２２の突起２２ｃは上記変速ギヤとの間の摩擦トルクをレバー部材２４との接点Ｚにて、レバー部材２４を径方向外側へＦ３（図中に記載せず）の力で押し広げる。
これらの力関係を整理すると、梃子比は、上記の支点Ｘから作用点Ｙまでの距離をＬ１、支点Ｘから力点Ｗまでの距離をＬ２とすると、Ｌ２／Ｌ１であるが、実際は上記のＦ２によるモーメントが上記梃子作用の方向とは逆方向に働くことにより梃子比が減殺される。
つまり、Ｆ２によりレバー部材２４に働くモーメントから、実際の同期リング２２を押圧する力は以下となる。すなわち、接点Ｚと接点Ｘとの間の軸方向距離をＬ３とすると、
Ｆ３＝Ｆ１・Ｌ２／Ｌ１−Ｆ２・Ｌ３
この、梃子比の減殺が無視できない値であることが従来の同期装置の問題である。

解決しようとする問題点は、同期リングの摩擦トルクでスリーブの進行を阻止する際に、レバー部材を径方向外側へ押し広げる力が梃子作用に不利に働き、同期性能が実質的に低くなるという点である。
本発明の目的は、同期リングの摩擦トルクでレバー部材が径方向外側へ押し広げられても、レバー部材の梃子作用に不利になる度合いを減らして、同期性能を向上すことにある。

本発明の変速機用同期装置は、動力を伝える軸と、該軸に固定されたハブと、斜面を有する内スプラインが内周に形成され、ハブに軸方向に摺動可能に支持されたスリーブと、該スリーブが係合可能なスプライン歯と円錐面がハブ側に一体的に設けられ、ハブの軸方向に隣接して配置された変速ギヤと、該変速ギヤの円錐面に圧接可能な摩擦面が形成され、ハブ側に軸方向の突起と受圧面とが複数形成された同期リングと、スリーブとハブと同期リングとの間に配置され、頂部がスリーブの斜面に当接して力点となり、径方向内側端部近傍とハブとの接点を支点として、押圧面と同期リングの受圧面との接点を作用点として、スリーブの軸方向の移動による押圧力を梃子作用で受圧面に伝達可能で、同期リングの突起から摩擦トルクを受けることが可能な受圧部を有する、板状のレバー部材とを備え、受圧部の摩擦トルクを受ける突起との接点を、この接点と支点との軸方向距離が、レバー部材の板厚ｔより小さくなる距離で、ハブ側となる位置に設けたことを特徴とする。

本発明の変速機用同期装置は、同期リングの摩擦トルクによる同期性能の低下を低減することで、同期性能を向上させることが可能になり、ドライバーの操作力低減や操作感の向上が期待できる。
特に、レバー部材の径方向寸法が小さい場合に効果が大きく、小型車において、一般にマルチコーンと呼ばれる摩擦面を複数備えた同期装置を用いないで済むので、同期装置のコスト低減に貢献できる。

本発明の実施例１に係る変速機用同期装置の要部の断面図である。 ハブにセットしたレバー部材とスプリングと同期リングの一部断面を含む外観図である。 同期中の梃子作用を説明する作動図である。 実施例１のレバー部材と同期リングのトルク受け部の、他の形状を示す図である。 実施例１のレバー部材と同期リングのトルク受け部の、他の形状を示す図である。 本発明の実施例２に係る変速機用同期装置の要部の断面図である。 ハブにセットしたレバー部材とスプリングと同期リングの一部断面を含む外観図である。 ハブの正面外観図である。 ハブの断面図である。 スリーブの断面図である。 同期リングの正面外観図である。 同期リングの断面図である。 レバー部材の正面外観図と斜視外観図である。 レバー部材の断面図である。 スプリングの正面外観図である。 スプリングの上面外観図である。 スプリングの断面図である。 同期中の梃子作用を説明する作動図である。 本発明の実施例３に係る変速機用同期装置のレバー部材とスプリングの正面外観図および斜視外観図である。 従来の同期装置における問題を説明するための作動図である。

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−Ｏ−Ａ線に相当する部分の断面を表している。図２は、図１において出力軸１０と後進ギヤ８とスリーブ２０を取り去って右側（後進ギヤ８側）から見た外観図であり、同期リング２２は突起２２ｃの断面のみを描いている。
また、図３は、レバー部材２４の梃子作用を説明する図であって、レバー部材２４と当接するスリーブ２０、ハブ１２、同期リング２２の断面を、図２におけるＡ−Ｂ−Ｃ線に沿ってスプリング２６を除いて、拡大して描いている。

出力軸１０は図示しない差動装置を介して車輪に連結されている。
該出力軸１０には、左側外周にスプライン１０ａが形成され、出力軸１０に装着されたスナップリング１０ｂとともにハブ１２が一体的に固定されている。
出力軸１０はスプライン１０ａの右側に支持部１０ｃと鍔部１０ｄとが形成され、ハブ１２のボス１２ａと鍔部１０ｄとの間の支持部１０ｃには、ベアリング１４に支持された後進ギヤ８が回転自在に設けられている。

後進ギヤ８は、図示しない入力軸に連動して回転するアイドラギヤと常時噛み合っており、入力軸は図示しないエンジンからの動力を受け入れ可能である。
後進ギヤ８には、スプライン歯８ａが一体になっており、そのハブ１２側には円錐面８ｂが形成されている。

ハブ１２は、ボス１２ａの外側にフランジ部１２ｂが形成され、その外周に外スプライン１２ｃが形成された環状部１２ｄを有し、環状部１２ｄからフランジ部１２ｂにかけて、２カ所の切り欠き１２ｅを形成し、切り欠き１２ｅの回転方向両側にガイド面１２ｆを形成している。フランジ部１２ｂにはさらに切り欠き１２ｅと９０°回転位相がずれた位置に２カ所の窪み１２ｇが形成されており、図３に示すように窪み１２ｇはエッジ１２ｈを形成している。該エッジ１２ｈは後述するレバー部材２４との間で梃子作用における支点を構成する。

図１に示すように、ハブ１２の外側にはスリーブ２０が設けられ、この内周面に形成した内スプライン２０ａがハブ１２の外スプライン１２ｃと軸方向に摺動可能に常時嵌合している。スリーブ２０は、後述する後進への変速操作終了時には図１中右側へ移動して、内スプライン２０ａが後進ギヤ８のスプライン歯８ａと係合する。
内スプライン２０ａの後進ギヤ８側端部にはチャンファ２０ｂが形成されている。
また、内スプライン２０ａには、ハブ１２の切り欠き１２ｅに対応する位置に切り欠き２０ｃが、その端部には斜面２０ｄが形成されている。
図３に示すように斜面２０ｄは、後述する同期作用においてレバー部材２４の頂部２４ａを軸方向に押圧し、押圧する接点は梃子作用における力点を構成する。

スリーブ２０の外周にはフォーク溝２０ｅが形成され、図示しないシフトフォークがフォーク溝２０ｅに係合して、スリーブ２０を図１において軸方向右側へ移動させることができるようになっている。
すなわち図１は中立状態にあるが、シフトフォークによりスリーブ２０を、後進へ変速操作する場合は同図中右側へ移動させるようになっている。

図１に示すように、後進ギヤ８とハブ１２の間には同期リング２２が設けてある。
図１、図２に示すように、同期リング２２の内側には後進ギヤ８の円錐面８ｂに対応した円錐状の摩擦面２２ａが形成され、ハブ１２側には受圧面２２ｂが形成されるとともに、ハブ１２の窪み１２ｆに対応する位置２カ所に突起２２ｃが形成されている。
該突起２２ｃは、後述する同期作用において２個のレバー部材２４を径方向外側へ押圧する。
また、図３に示すように、受圧面２２ｂは、後述する同期作用において、レバー部材２４から軸方向に押圧され、押圧される接点Ｙは梃子作用における作用点を構成する。

図１に示すように、同期リング２２とハブ１２とスリーブ２０との間には、２個のレバー部材２４が挟まれるように設けてある。
レバー部材２４は、図３に示すように図２のＡ−Ｂ−Ｃ線に沿って見ると板厚ｔの板状であり、図２に示すように正面から見て円弧形状をしている。２個のレバー部材２４は、その両端に形成したトルク受け部２４ａで、同期リング２２の突起２２ｃを挟むように配置されている。
なお、図２は同期リング２４が回転方向に中立の状態を示しており、レバー部材２４と突起２２ｃとの間には回転方向に４カ所の隙間Ｅが空いている。つまり、同期リング２４はレバー部材２４やハブ１２に対して隙間Ｅに相当する角度だけ左右に相対回転可能である。

また、トルク受け部２４ａは、図３に見るように軸に対して角度δの斜面に成形されており、ハブ１２側にエッジ２４ｊを形成している。
そのため、後述する同期作用において同期リング２２の突起２２ｃから摩擦トルクを受ける際に、その力はトルク受け部２４ａのエッジ２４ｊに作用する。
なお、エッジ２４ｊには鋭角除去のため若干の丸みを持たせてもよい。
そして、図３に示すようにハブ１２側は背面２４ｂを形成し、前述のハブ１２と接して梃子作用の支点を構成する。

レバー部材２４は、図２の正面中央部にハブ１２の切り欠き１２ｅに対応した頂部２４ｃが形成され、その回転方向両側に形成した側面２４ｄはハブ１２のガイド面１２ｇに対応している。すなわち、レバー部材２４はガイド面１２ｆに沿って径方向内側への移動と、後述する梃子作用の揺動が可能になっている。
レバー部材２４は図３に見るように、頂部２４ａのハブ１２側には斜面２４ｅが形成され、スリーブ２０の斜面２０ｄが斜面２４ｅとの接点Ｗにて軸方向に押圧可能になっている。

また、同期リング２２側にはその受圧面２２ｂに対応した作用面２４ｆが形成されている。作用面２４ｆは、後述の同期作用において受圧面２２ｂを押す際に、レバー部材２４が傾いても後述する梃子比が変化しないように、曲面を形成している。
レバー部材２４は、前述したように当接する相手のスリーブ２０、ハブ１２、同期リング２２との間の接点が、それぞれ梃子作用の力点、支点、作用点を構成している。

レバー部材２４の径方向内側にはスプリング２６がセットされている。スプリング２６は板バネであり、図２に見るようにＣの字形状をしていて、２個のレバー部材２４を径方向外側へ押し広げている。

次に、図１に示した同期装置の作動を、出力軸１が停止していて、後進ギヤ８が図１の右側から見て時計回りに回転している状態における、中立から後進への変速操作について説明する。
図１において、図示しないシフトフォークがスリーブ２０を後進ギヤ８側へ移動させる。すると、スリーブ２０の斜面２０ｄが、レバー部材２４の斜面２４ｅに当接して軸方向に押圧する。

前述のように、レバー部材２４はスプリング２６により径方向外側へ押圧されているので、スリーブ２０の斜面２０ｄに押されても直ちに径方向内側へ移動せずに、頂部２４ａは後進ギヤ８側へ傾くように揺動する。そして、作用面２４ｆが同期リング２２の受圧面２２ｂを軸方向に押圧し、押された同期リング２２は摩擦面２２ａが後進ギヤ８の円錐面８ｂに押しつけられる。

出力軸１０と後進ギヤ８との間に回転速度差があるので、摩擦面２２ａと円錐面８ｂとの間で摩擦が生じて、その摩擦トルクにより同期リング２２は、前述の隙間Ｅを詰めるように図２において時計回りに回転して、ハブ１２およびレバー部材２４に対して相対回転する。
すなわち、同期リング２２に作用する摩擦トルクは突起２２ｃからレバー部材２４のトルク受け部２４ａに作用して、レバー部材２４を径方向外側へ押し広げるように押圧する。
図３は、突起２２ｃがトルク受け部２４ａに接してこれを径方向外側へ押圧している状態を示している。詳細には、トルク受け部２４ａはδの角度を有した斜面であるので、そのハブ１２側端部の接点Ｚにて突起２２ｃが接して摩擦トルクを伝える。

スリーブ２０がレバー部材２４の頂部２４ｃを軸方向にＦ１という力で押圧すると、レバー部材２４は梃子作用でその押圧力を増大して同期リング２２を押圧する。
図３は、梃子作用を説明する図であり、前述したように、斜面２４ｅの外径側端部と斜面２０ｄとの接点Ｗが力点、作用面２４ｅと受圧面２２ｂとの接点Ｙが作用点、背面２４ｂとエッジ１２ｈの接点Ｘが支点の、梃子作用を示している。
すなわち、支点から作用点までの距離をＬ１、支点から力点までの距離をＬ２とした場合、梃子比はＬ２／Ｌ１であり、レバー部材２４が同期リング２２を押す力は、Ｆ１・Ｌ２／Ｌ１である。

このとき、摩擦面２２ａと円錐面８ｂとの間の摩擦トルクにより、前述のように突起２２ｃがレバー部材２４のトルク受け部２４ａを径方向外側へ押圧する。
この外側への押圧力が、スリーブ２０の斜面２０ｄによりレバー部材２４が径方向内側へ押圧される力よりも大きくなるように、摩擦面２２ａと円錐面２ｂの角度、斜面２０ｄの傾斜角を設定しておく。
このように設定しておくことにより、摩擦面２２ａと円錐面２ｂとの間に摩擦トルクがある限り、スリーブ２０はレバー部材２４を径方向内側へ押し込んで後進ギヤ８側へ進行することができない。
したがって、出力軸１と後進ギヤ８との間に回転速度差がある間は、スリーブ２０はレバー部材２４を介した梃子作用で同期リング２２を押圧し続ける。この結果、摩擦面２２ａと円錐面２ｂとの間の摩擦トルクによる同期作用が行われる。

この同期作用により、やがて出力軸１と後進ギヤ８との間に回転速度差がなくなると、摩擦面２２ａと円錐面２ｂとの摩擦トルクが消滅する。
摩擦トルクが消滅すると、スリーブ２０はその斜面２０ｄで、スプリング２６の張力に抗してレバー部材２４を径方向内側へ押し込んで、同期リング２２と後進ギヤ８を回転させながら、後進ギヤ８側への進行が可能になる。
この時点で同期作用は終了して、スリーブ２０はレバー部材２４を径方向内側へ押し込みながら右側へ移動して後進ギヤ８のスプライン８ａと噛み合って、後進への変速操作が終了する。

ここで、従来の同期装置と梃子比の比較を説明する。
従来例は、摩擦トルクにより突起２２ｃがレバー部材２４のトルク受け部２４ａを径方向外側へ押圧する力が、梃子比を減ずる比率が高い。
しかし、本実施例にあっては、レバー部材２４のトルク受け部２４ａに角度δの斜面を形成したため、突起２２ｃとレバー部材２４との接点Ｚと上記した支点Ｘとの軸方向距離Ｌ３（図２０参照）を小さくできる。例えば、前述のエッジ部２４ｂに鋭角除去のために若干の丸みや面取りを形成してもＬ３は殆ど０といっていいくらいにすることができる。

このため、梃子比を減ずる比率を大幅に小さくできるので、従来例に比べて本実施例の実質的な梃子比が大きくなり、同期性能がそれだけ向上することになる。
特に、従来の一般的なボーグ・ワーナー型と呼ばれる同期装置に比べて、レバー部材２４を用いて梃子比で同期能力を向上しているので、Ｆ２の値が元々大きいため、支点から接点Ｚまでの距離Ｌ３の影響も大きくなるので、その分、本実施例は同期能力が一層増大する。

これは、レバー部材２４のトルク受け部２４ａとの接点位置をレバー部材２４のハブ１２側端部近傍にしたためである。すなわち、板厚ｔ（板厚ｔは、レバー部材２４の強度および剛性上必要な厚さ）のレバー部材２４にあっては、従来は上記のＬ３の値がｔにほぼ等しかったが、本実施例にあってはＬ３を容易に、たとえばｔの１／２以下の値にできる。

上記では、レバー部材２４のトルク受け部２４ａを斜面として説明したが、単なる斜面に限ることなく突起２２ｃとトルク受け部２４ａの接点が従来例よりも支点寄りになっていれば効果を出すことができるし、距離Ｌ３を負の値にできれば一層の性能向上が可能である。
すなわち、図４のようにトルク受け部２４ａを曲面に成形して、同期リング２２の突起部２２ｃとの接点Ｚと支点Ｘとの軸方向距離が板厚ｔの１／２以下にしてもいいし、図５に示すように同期リング２２の突起部２２ｃに切り欠き２２ｄを形成して、トルク受け部２４ａとの接点Ｚが軸方向に上記の支点に近づくようにしてもよい。

むろん、これらはトルク受け部２４ａと突起部２２ｃのいずれか一方に形成すればよく、両者の接点位置が軸方向で支点に近くなるのであれば、その形状は図示に限るものではない。
このように、本発明の実施例１に係る変速機用同期装置によれば、同期能力を従来よりも大きくすることが可能である。

次に、本発明の実施例２の変速機用同期装置につき説明する。
図６は、実施例１の図１に相当する断面図であり、図７は実施例１の図２に相当する外観図である。なお、図７において、スプリング２６は図の上側のみ描いてある。
また、図６の右側から見たハブ１２の正面外観を図８に、図８におけるＦ−Ｏ−Ｆの断面を図９に示す。スリーブ２０の断面は図１０に、図１１にはハブ１２側から見た同期リング２２の正面外観と、図１１におけるＪ−Ｏ−Ｊの断面を図１２に、それぞれ示す。
そして、１速ギヤ１６、２速ギヤ１８側から見たレバー部材２４の正面外観を図１３に、図１３の中央断面を図１４に、１速ギヤ１６、２速ギヤ１８側から見たスプリング２６の正面外観を図１５に、図１５の上方から見た外観を図１６に、図１６のＫ−Ｋにおける断面を図１７に、それぞれ示す。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。

実施例２における実施例１との違いは、ハブ１２の軸方向両側に変速ギヤとしての１速ギヤ１６と２速ギヤ１８が配置してあり、これに関連して、レバー部材２４が小型になっていてハブ１２の軸方向両側に配置され、また同様に同期リング２２も１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側にそれぞれ設けている。また、２速ギヤ１８の内側にはベアリング１４とともに出力軸１０と一体のブッシュ１０ｅを備えている。
ハブ１２は、図８、図９に示すように、フランジ部１２ｂの１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側にそれぞれ２箇所の切り欠き１２ｅとこれにつながる凹部１２ｉとを形成してあり、これらの２の切り欠き１２ｅと凹部１２ｊとは、１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側とで回転方向に位相を９０°ずらして配置してある。

また、凹部１２ｉの回転方向両側には、後述するようにレバー部材２４をガイドするための第２ガイド面１２ｊが形成してある。
凹部１２ｉの径方向内側には、それぞれ４箇所の支点面１２ｋが形成してあり、該支点面１２ｋは凹部１２ｉより軸方向深さを浅くしてある。
スリーブ２０は図１０に示すように、ハブ１２の切り欠き１２ｅに対応する位置の内スプライン２０ａに切り欠き２０ｃと斜面２０ｄが、１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側にそれぞれ２箇所形成してある。
同期リング２２のハブ１２側には、受圧面２２ｂが形成されるとともに、ハブ１２の凹部１２ｉに対応する位置２カ所に各２個の突起２２ｃが形成されており、各２個の中心側には角度αを有する斜面２２ｅが形成されている。該斜面２２ｅは後述する同期作用においてレバー部材２４を径方向外側へ押圧する。
なお、斜面２２ｅは平面と限らず、大きな半径の曲面であってもよい。

レバー部材２４は、図１３、図１４に示すように、正面中央部に形成された頂部２４ｃの両側に腕２４ｇを有しており、腕２４ｇはハブ１２の凹部１２ｉに対応した形状になっていて、腕２４ｇの両端にはスライド面２４ｈが形成され、スライド面２４ｈはハブ１２の第２ガイド面１２ｊに対応した形状をしている。
したがってレバー部材２４は、側面２４ｄとスライド面２４ｈが、ハブ１２の第１ガイド面１２ｆと第２ガイド面１２ｈにガイドされて、ハブ１２に対して径方向の移動と軸方向の移動および揺動とが可能になっている。
頂部２４ｃのハブ１２側に斜面２４ｅが形成され、この径方向外側が前述のスリーブ２０の斜面２０ｄと接して、後述する梃子作用の力点を構成する。

そして、腕２４ｇの両端にはレバー部材２４を形成する板材を、一部切り欠いたように段差を有して支点面２４ｉが形成されている。支点面２４ｉの径方向内側のエッジ２４ｊが、後述する同期作用においてハブ１２の支点面１２ｋと接して梃子作用の支点を構成する。
正面中央には作用面２４ｆが同期リング２２側に突き出した形状に成形されている。作用面２４ｆと同期リング２４の受圧面２２ｂとの接点が後述する梃子作用の作用点を構成する。

また、頂部２４ｃの正面両側にそれぞれトルク受け部２４ａが形成され、前述の同期リング２２の突起２２ｃの斜面２２ｅに対応している。すなわち、後述するように同期作用において、同期リング２２に作用する摩擦トルクが突起２２ｃからトルク受け部２４ａに伝えられ、レバー部材２４を径方向外側へ押し広げる。
このため、トルク受け部２４ａは側面２４ｄに対して角度βを有しており、さらに実施例１で説明したのと同様に、図１３の矢視Ｇに示すように角度δをもって形成されている。
さらに、レバー部材２４の中央径方向内側に、後述するスプリング２６が引っかかるラグ２４ｋが形成されている。

スプリング２６は、図１５、図１６、図１７に示すように、薄い板材を成形したものであり、各図はセット状態における形状を表している。
図に見るように、中央部のハブ１２側先端を曲げて成形した座面２６ａを中心に左右対称になっており、座面２６ａはハブ１２のボス部１２ａに接して、後述する同期作用においてスプリング２６がレバー部材２４とともに揺動可能にしている。
正面から見て座面２６ａに繋がって両側にＵ字形状に曲げた弾性部２６ｂと、その上側中央先端から径方向外側へ曲げて伸びた腕部２６ｃが形成され、さらにその先端を曲げて形成した押圧部２６ｄを備えている。押圧部２６ｄは前述のレバー部材２４のトルク受け部２４に接して、これを径方向外側へ押圧するとともに、トルク受け部２４と同期リング２２の突起２２ｃに挟まれるようになっている。
したがって、実施例１で説明した隙間Ｅは、図７の上側のように押圧部２６ｄと同期リング２２の突起２２ｃとの間である。

また、同期リング２２に作用する摩擦トルクは突起２２ｃから押圧部２６ｄを介してレバー部材２４のトルク受け部２４へ伝わる。
さらに、弾性部２６ｂの中側両端部からハブ１２側へ伸びた舌部２６ｅが形成してあり、この舌部２６ｅをレバー部材２４のラグ２４ｋに引っかけて、弾性部２６ｂの弾性力によってレバー部材２４にスプリング２６を係止させるようになっている。
すなわち、図６、図７のように組み込む前の状態で、レバー部材２４とスプリング２６とを一体化することができる。

つづいて実施例２の作動を、出力軸１が停止していて、２速ギヤ１８が図６の右側から見て反時計回りに回転している状態における、中立から２速への変速操作について説明する。ここでも実施例１と同様のことは省略して説明する。
図６において、図示しないシフトフォークがスリーブ２０を２速ギヤ１８側へ移動させる。すると、スリーブ２０の斜面２０ｄが、レバー部材２４の斜面２４ｅに当接して軸方向に押圧し、レバー部材２４はスプリング２６の張力を得て揺動するように、その作用面２４ｆで同期リング２２の受圧面２２ｂを軸方向に押圧し、同期リング２２は摩擦面２２ａが２速ギヤ１８の円錐面１８ｂに押しつけられる。

出力軸１０と２速ギヤ１８との間に回転速度差があるので、摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとの間で摩擦が生じた摩擦トルクにより同期リング２２は、前述の隙間Ｅを詰めるように図７において反時計回りに回転して、ハブ１２およびレバー部材２４に対して相対回転し、レバー部材２４を径方向外側へ押圧する。ここでも、同期リング２２の突起２２ｃはスプリング２６の押圧部２６ｄを介して、実施例１で説明したのと同様に、レバー部材２４のトルク受け部２４ａの角度δを有したハブ１２側の端部に摩擦トルクを伝える。

スリーブ２０がレバー部材２４の頂部２４ｃを軸方向に押圧すると、レバー部材２４は梃子作用でその押圧力を増大して同期リング２２を押圧し、実施例１で説明したのと同様に同期作用を行う。
図１８は、梃子作用を説明する図であり、ハブ１２、スリーブ２０、レバー部材２４の一部を拡大した断面で描いている。
前述したように、斜面２４ｅの外径側端部と斜面２０ｄとの接点Ｗが力点、作用面２４ｆと受圧面２２ｂとの接点Ｙが作用点、支点面１２ｋとエッジ２４ｊの接点Ｘが支点の、梃子作用を示している。

支点から作用点までの距離をＬ１、支点から力点までの距離をＬ２、とした場合、梃子比はＬ２／Ｌ１であるが、実施例１で説明したのと違って、レバー部材２４に伝達される摩擦トルクの影響は以下のようになる。
すなわち、摩擦面２２ａと円錐面１８ｂとの間の摩擦トルクにより、前述のように突起２２ｃがレバー部材２４のトルク受け部２４ａを径方向外側へ押圧する。このトルク伝達点Ｚが支点Ｘよりハブ１２の中心寄りになっている。すなわち、従来例で説明したＬ３が負の値である。このため、摩擦トルクの影響で梃子比を増大する方向になる。

これらにより、同期作用が終了すると、スリーブ２０はレバー部材２４を径方向内側へ押し込みながら左側へ移動して２速ギヤ１８のスプライン１８ａと噛み合って、２速への変速操作が終了する。

実施例２は、摩擦トルクの影響を逆手にとって梃子比を増大することが可能であることが最大の特徴であり、同期性能を高めることができる。
また、それに加えて以下のようなメリットを有する。
すなわち、ハブ１２の支点面１２ｋの軸方向深さを凹部１２ｉより浅くしたため、１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側の支点面１２ｋ同士が、軸方向に互いに離れるので、最弱部といえるその部分の厚さが増し、それだけハブ１２の強度を確保しやすい。

また、同期リング２４の突起２２ｃとレバー部材２４のトルク受け部２４ａとの間にスプリング２６の押圧部２６ｄを挟む構成にしたため、レバー部材２４が鉄材で同期リング２４が銅合金という組み合わせであっても、突起２２ｃが摩耗するという耐久性の面での心配が少ない。そして、この挟む部材をスプリング２６の一部としたため、そのために部品点数を増やす必要がない。
さらに、レバー部材２４とスプリング２６とを組み合わせた状態で一体になるようにしたため、ハブ１２とスリーブ２０をセットにした状態へのこれらの組み込みが容易というメリットも有する。

次に、本発明の実施例３の変速機用同期装置につき説明する。
ここでは、主に実施例２と異なる部分を中心に説明し、実施例２と実質的に同じ部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
図１９は、実施例３のレバー部材２４とスプリング２６を組み合わせた状態の外観図であり、その矢視Ｇの外観も示す。

実施例３における実施例２との違いは、図１９に示したレバー部材２４とスプリング２６の一部形状が異なるだけである。
すなわち、レバー部材２４のトルク受け部２４ａには実施例２における角度δを有する斜面を形成しておらず、代わりにスプリング２６の押圧部２６ｄのハブ１２側先端を曲げて押圧面２６ｆを形成している。
したがって、同期作用において、同期リング２４の突起２２ｃは押圧部２６ｄを介して押圧面２６ｆでトルク受け部２４ａに摩擦トルクを伝達する。図１９の矢視Ｇで分かるように、押圧面２６ｆとトルク受け部２４ａの接点はスプリング２６の板材の厚さしかないので、トルク受け部２４ａのハブ１２側端部を押圧することになる。

つづいて実施例２の作動であるが、上記のように押圧面２６ｆとトルク受け部２４ａの接点形状が異なるだけで、実施例２で説明したのと同様であるので説明を省略する。

実施例３は、実施例２で説明したのと同様のメリットを有する他に、レバー部材２４のトルク受け部２４ａに角度δの斜面を形成する必要がないので、その製造工法の選択の幅が増えるとともに、製造コストを抑えることができるというメリットを有する。

以上、各実施例につき説明したように、本発明の変速機用同期装置は、摩擦トルクの影響による梃子比の減少を少なくするか、または逆に梃子比を増大させて、従来例より同期性能を向上することができる。
上記の各実施例は、出力軸１０側に同期装置を配置した形態で説明したが、これに限ることなく図示しない入力軸側、または他の中間軸等に配置する場合であっても実施可能である。

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、摩擦面にネジや油溝を形成することや、カーボン材などを貼付するなどの変更を加えた態様で実施することができる。

本発明の変速機用同期装置は、変速操作感の向上と同期装置の小型化を両立させることができるので、低い製造コストを要求される小型乗用車や、高い同期性能と小型軽量化を期待される高性能車など幅広い変速機に適用することができる。

８ 後進ギヤ
１０ 出力軸
１２ ハブ
１４ ベアリング
１６ １速ギヤ
１８ ２速ギヤ
２０ スリーブ
２２ 同期リング
２４ レバー部材
２６ スプリング

上記従来の同期装置（特許文献１）にあっては、同期リングの摩擦トルクでスリーブの進行を阻止する際に、レバー部材に同期リングから作用する径方向外側へ押し広げる力が、レバー部材の梃子作用に不利に働き、梃子比が実質的に小さくなって同期性能の向上が十分に得られないという問題があった。
すなわち、図２０を参照しながら上記従来の同期装置の作動と、その問題を説明する。
図２０は、レバー部材を有する同期装置の要部拡大断面であり、これらの回転中心軸より上側のみを、同期作用中の状態で描いている。スリーブ２０は同期作用において力点となる接点Ｗにてレバー部材２４をＦ１（図中に記載せず）の力で軸方向右側へ押圧する。レバー部材２４は、ハブ１２との接点Ｘを支点として、同期リング２２との接点Ｙを作用点とする梃子作用によりスリーブ２０からの押圧力を増大してＦ２（図中に記載せず）の力で同期リング２４を右側へ押す。これにより同期リング２２は図示しない変速ギヤに押しつけられて同期作用を行う。
このとき、同期作用を成立させるため、同期リング２２の突起２２ｃは上記変速ギヤとの間の摩擦トルクをレバー部材２４との接点Ｚにて、レバー部材２４を径方向外側へＦ３（図中に記載せず）の力で押し広げる。
これらの力関係を整理すると、梃子比は、上記の支点Ｘから作用点Ｙまでの距離をＬ１、支点Ｘから力点Ｗまでの距離をＬ２とすると、Ｌ２／Ｌ１であるが、実際は上記のＦ２によるモーメントが上記梃子作用の方向とは逆方向に働くことにより梃子比が減殺される。
つまり、Ｆ２によりレバー部材２４に働くモーメントから、実際の同期リング２２を押圧する力は以下となる。すなわち、接点Ｚと接点Ｘとの間の軸方向距離をＬ３とすると、
Ｆ３＝Ｆ１・Ｌ２／Ｌ１−Ｆ２・Ｌ３／Ｌ１
この、梃子比の減殺が無視できない値であることが従来の同期装置の問題である。

図１に示すように、後進ギヤ８とハブ１２の間には同期リング２２が設けてある。
図１、図２に示すように、同期リング２２の内側には後進ギヤ８の円錐面８ｂに対応した円錐状の摩擦面２２ａが形成され、ハブ１２側には受圧面２２ｂが形成されるとともに、ハブ１２の窪み１２ｇに対応する位置２カ所に突起２２ｃが形成されている。
該突起２２ｃは、後述する同期作用において２個のレバー部材２４を径方向外側へ押圧する。
また、図３に示すように、受圧面２２ｂは、後述する同期作用において、レバー部材２４から軸方向に押圧され、押圧される接点Ｙは梃子作用における作用点を構成する。

図１に示すように、同期リング２２とハブ１２とスリーブ２０との間には、２個のレバー部材２４が挟まれるように設けてある。
レバー部材２４は、図３に示すように図２のＡ−Ｂ−Ｃ線に沿って見ると板厚ｔの板状であり、図２に示すように正面から見て円弧形状をしている。２個のレバー部材２４は、その両端に形成したトルク受け部２４ａで、同期リング２２の突起２２ｃを挟むように配置されている。
なお、図２は同期リング２２が回転方向に中立の状態を示しており、レバー部材２４と突起２２ｃとの間には回転方向に４カ所の隙間Ｅが空いている。つまり、同期リング２２はレバー部材２４やハブ１２に対して隙間Ｅに相当する角度だけ左右に相対回転可能である。

また、トルク受け部２４ａ（本発明の受圧部に相当）は、図３に見るように軸に対して角度δの斜面に成形されており、ハブ１２側にエッジ２４ｊを形成している。
そのため、後述する同期作用において同期リング２２の突起２２ｃから摩擦トルクを受ける際に、その力はトルク受け部２４ａのエッジ２４ｊに作用する。
なお、エッジ２４ｊには鋭角除去のため若干の丸みを持たせてもよい。
そして、図３に示すようにハブ１２側は背面２４ｂを形成し、前述のハブ１２と接して梃子作用の支点を構成する。

次に、図１に示した同期装置の作動を、出力軸１０が停止していて、後進ギヤ８が図１の右側から見て時計回りに回転している状態における、中立から後進への変速操作について説明する。
図１において、図示しないシフトフォークがスリーブ２０を後進ギヤ８側へ移動させる。すると、スリーブ２０の斜面２０ｄが、レバー部材２４の斜面２４ｅに当接して軸方向に押圧する。

このとき、摩擦面２２ａと円錐面８ｂとの間の摩擦トルクにより、前述のように突起２２ｃがレバー部材２４のトルク受け部２４ａを径方向外側へ押圧する。
この外側への押圧力が、スリーブ２０の斜面２０ｄによりレバー部材２４が径方向内側へ押圧される力よりも大きくなるように、摩擦面２２ａと円錐面２ｂの角度、斜面２０ｄの傾斜角を設定しておく。
このように設定しておくことにより、摩擦面２２ａと円錐面２ｂとの間に摩擦トルクがある限り、スリーブ２０はレバー部材２４を径方向内側へ押し込んで後進ギヤ８側へ進行することができない。
したがって、出力軸１０と後進ギヤ８との間に回転速度差がある間は、スリーブ２０はレバー部材２４を介した梃子作用で同期リング２２を押圧し続ける。この結果、摩擦面２２ａと円錐面２ｂとの間の摩擦トルクによる同期作用が行われる。

実施例２における実施例１との違いは、ハブ１２の軸方向両側に変速ギヤとしての１速ギヤ１６と２速ギヤ１８が配置してあり、これに関連して、レバー部材２４が小型になっていてハブ１２の軸方向両側に配置され、また同様に同期リング２２も１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側にそれぞれ設けている。また、２速ギヤ１８の内側にはベアリング１４とともに出力軸１０と一体のブッシュ１０ｅを備えている。
ハブ１２は、図８、図９に示すように、フランジ部１２ｂの１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側にそれぞれ２箇所の切り欠き１２ｅとこれにつながる凹部１２ｉとを形成してあり、これらの２の切り欠き１２ｅと凹部１２ｉとは、１速ギヤ１６側と２速ギヤ１８側とで回転方向に位相を９０°ずらして配置してある。

スプリング２６は、図１５、図１６、図１７に示すように、薄い板材を成形したものであり、各図はセット状態における形状を表している。
図に見るように、中央部のハブ１２側先端を曲げて成形した座面２６ａを中心に左右対称になっており、座面２６ａはハブ１２のボス部１２ａに接して、後述する同期作用においてスプリング２６がレバー部材２４とともに揺動可能にしている。
正面から見て座面２６ａに繋がって両側にＵ字形状に曲げた弾性部２６ｂと、その上側中央先端から径方向外側へ曲げて伸びた腕部２６ｃが形成され、さらにその先端を曲げて形成した押圧部２６ｄを備えている。押圧部２６ｄは前述のレバー部材２４のトルク受け部２４ａに接して、これを径方向外側へ押圧するとともに、トルク受け部２４ａと同期リング２２の突起２２ｃに挟まれるようになっている。
したがって、実施例１で説明した隙間Ｅは、図７の上側のように押圧部２６ｄと同期リング２２の突起２２ｃとの間である。

つづいて実施例２の作動を、出力軸１０が停止していて、２速ギヤ１８が図６の右側から見て反時計回りに回転している状態における、中立から２速への変速操作について説明する。ここでも実施例１と同様のことは省略して説明する。
図６において、図示しないシフトフォークがスリーブ２０を２速ギヤ１８側へ移動させる。すると、スリーブ２０の斜面２０ｄが、レバー部材２４の斜面２４ｅに当接して軸方向に押圧し、レバー部材２４はスプリング２６の張力を得て揺動するように、その作用面２４ｆで同期リング２２の受圧面２２ｂを軸方向に押圧し、同期リング２２は摩擦面２２ａが２速ギヤ１８の円錐面１８ｂに押しつけられる。

また、同期リング２２の突起２２ｃとレバー部材２４のトルク受け部２４ａとの間にスプリング２６の押圧部２６ｄを挟む構成にしたため、レバー部材２４が鉄材で同期リング２２が銅合金という組み合わせであっても、突起２２ｃが摩耗するという耐久性の面での心配が少ない。そして、この挟む部材をスプリング２６の一部としたため、そのために部品点数を増やす必要がない。
さらに、レバー部材２４とスプリング２６とを組み合わせた状態で一体になるようにしたため、ハブ１２とスリーブ２０をセットにした状態へのこれらの組み込みが容易というメリットも有する。

つづいて実施例３の作動であるが、上記のように押圧面２６ｆとトルク受け部２４ａの接点形状が異なるだけで、実施例２で説明したのと同様であるので説明を省略する。

Claims (6)

1. 動力を伝える軸と、
   該軸に固定されたハブと、
   斜面を有する内スプラインが内周に形成され、前記ハブに軸方向に摺動可能に支持されたスリーブと、
   該スリーブが係合可能なスプライン歯と円錐面が前記ハブ側に一体的に設けられ、前記ハブの軸方向に隣接して配置された変速ギヤと、
   該変速ギヤの前記円錐面に圧接可能な摩擦面が形成され、前記ハブ側に軸方向の突起と受圧面とが複数形成された同期リングと、
   前記スリーブと前記ハブと前記同期リングとの間に配置され、頂部が前記スリーブの前記斜面に当接して力点となり、径方向内側端部近傍と前記ハブとの接点を支点として、押圧面と前記同期リングの前記受圧面との接点を作用点として、前記スリーブの軸方向の移動による押圧力を梃子作用で前記受圧面に伝達可能で、前記同期リングの前記突起から摩擦トルクを受けることが可能な受圧部を有する、板状のレバー部材とを備え、
   前記受圧部の前記摩擦トルクを受ける前記突起との接点は、該接点と前記支点との軸方向距離が、前記レバー部材の板厚ｔより小さい距離であって、かつ前記ハブ側となる位置に設けたことを特徴とする変速機用同期装置。
2. 前記突起と前記受圧部の少なくとも一方に斜面または曲面もしくは切り欠きを形成することにより、前記突起と前記受圧部との接点が形成され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。
3. 前記レバー部材の前記頂部と前記径方向内側端部との間に前記受圧部を形成し、前記レバー部材の径方向内側のハブ側に段差を形成して支点面を設け、該支点面の前記径方向内側のエッジ近傍を前記支点としたことを特徴とする請求項１または２に記載の変速機用同期装置。
4. 前記突起と前記受圧部の間に板材を挟んだことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載の変速機用同期装置。
5. 前記板材が、前記レバー部材を径方向外側へ押圧するスプリングの押圧部であることを特徴とする請求項４に記載の変速機用同期装置。
6. 前記板材のハブ側端部を前記受圧部に向けて曲げて端面を形成し、前記突起からのトルクを、前記端面を介して前記受圧部へ伝達することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の変速機用同期装置。
   

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