JP2019035467A - シンクロナイザリング - Google Patents

Abstract

【課題】シンクロ機構の構造を複雑化することなく、空転時の引き摺り抵抗を低減することができるシンクロナイザリングを提供すること。【解決手段】テーパ状の内周側摩擦面と、小径側端面と、大径側端面と、前記内周側摩擦面に設けられ、前記小径側端面に開口部を有する第１の溝部と、を備え、前記第１の溝部の溝底面は、前記第１の溝部の深さが前記開口部に向かうほど浅くなるように傾斜している、シンクロナイザリング。【選択図】図２

Description

本発明は、シンクロナイザリングに関する。

特許文献１には、変速部にシンクロ機構が設けられた変速機が開示されている。このようなシンクロ機構では、シンクロナイザリングに設けられたテーパ状の内周摩擦面と、変速ギヤに設けられたテーパ状の外周摩擦面との摩擦係合により、変速スリーブと変速ギヤとの同期が行われる。

実開平１−１１６２２３号公報

特許文献１に記載のシンクロ機構では、シンクロナイザリングの空転時に、摩擦面同士が接触して、引き摺り抵抗が増大するという問題がある。シンクロ機構における引き摺り抵抗の増大は、変速機における回転抵抗の増大の要因となり、車両の燃費の悪化につながる。

このような問題に対して、対向する２つのシンクロナイザに対して、お互いを近づける方向に付勢するスプリングを設け、摩擦面同士の接触を防止することが考えられるが、スプリングを設けることでシンクロ機構の構造が複雑化してしまう。

本発明の目的は、シンクロ機構の構造を複雑化することなく、空転時の引き摺り抵抗を低減することができるシンクロナイザリングを提供することである。

本発明に係るシンクロナイザリングは、テーパ状の内周側摩擦面と、小径側端面と、大径側端面と、前記内周側摩擦面に設けられ、前記小径側端面に開口部を有する第１の溝部と、を備え、前記第１の溝部の溝底面は、前記第１の溝部の深さが前記開口部に向かうほど浅くなるように傾斜している。

本発明に係るシンクロナイザリングによれば、シンクロ機構の構造を複雑化することなく、空転時の引き摺り抵抗を低減することができる。

実施形態に係るシンクロ機構を示す図 シンクロナイザリングの横断面図 図２のＡ−Ａ断面図 シンクロナイザリングの内周側摩擦面に設けられた凹溝を示す斜視図 潤滑油によってシンクロナイザリングに軸方向への力を発生させるメカニズムを示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。

まず、図１を参照して、実施形態に係るシンクロ機構１について説明する。図１における左側が変速機の前側であり、図１における右側が変速機の後側である。このようなシンクロ機構１は、例えば機械式変速機（マニュアルトランスミッション：ＭＴ）における変速部に設けられる。

図１に示すように、シャフト２には、大径部２ａおよび小径部２ｂが設けられている。大径部２ａを取り囲むように、第１ギヤ３が設けられている。第１ギヤ３は、リング状の部材であって、大径部２ａの外周面に復列の第１ニードル軸受４を介して軸支されている。

第１ギヤ３のハブ部の外周面には、第１ギヤピース５が嵌合され、溶接等により固着されている。第１ギヤピース５は、リング状の部材であって、外周面にギヤ側スプライン部５ａと、ギヤ側テーパ面部５ｂとが形成されている。

第１シンクロナイザリング６は、リング状の部材であって、外周面にリング側スプライン部６ａと、係合凹部６ｂとが形成されている。第１シンクロナイザリング６の内周面には、リング側テーパ面部６ｃが形成されている。

第１シンクロナイザリング６は、第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂに対して、前後方向に変位可能な状態で外嵌されている。第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃは、第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂと摩擦係合する。

小径部２ｂにおける前側半部の外周面には、外向きスプライン部が形成されており、リング状のクラッチハブ７の内向きスプライン部とスプライン嵌合している。これにより、シャフト２とクラッチハブ７とは一体回転する。クラッチハブ７の外周面には、ハブ側スプライン部が形成されているとともに、シンクロナイザキー８が嵌合する切り欠きが周方向等間隔に複数形成されている。

クラッチハブ７を取り囲むように設けられる変速スリーブ９は、リング状部材であって、内周面にハブ側スプライン部とスプライン嵌合するスリーブ側スプライン部９ａが形成されている。変速スリーブ９の外周面には、シフトフォークが嵌合する円周溝９ｂが形成されている。

シンクロナイザキー８は、クラッチハブ７の外周面に形成された切り欠き内に配置されたキー部材である。シンクロナイザキー８の外側面の前後方向中央部には凸部８ａが設けられている。シンクロナイザキー８の前端部は、第１シンクロナイザリング６の係合凹部６ｂに嵌合している。

シンクロナイザキー８の後端部は、第２シンクロナイザリング１５の係合凹部１５ｂ（後述する）に嵌合している。シンクロナイザキー８は、キースプリング１０によって変速スリーブ９の内周面に向けて付勢されている。変速スリーブ９およびシンクロナイザキー８は、クラッチハブ７と一体回転するとともに、クラッチハブ７に対して前後方向に相対移動可能である。

小径部２ｂにおける後側半部の外周面には、カラー１１が圧入されている。また、カラー１１を取り囲むように、第２ギヤ１２が設けられている。第２ギヤ１２は、リング状の部材であって、カラー１１の外周面に復列の第２ニードル軸受１３を介して軸支されている。

第２ギヤ１２のハブ部の外周面には、第２ギヤピース１４が嵌合され、溶接等により固着されている。第２ギヤピース１４は、リング状の部材であって、外周面にギヤ側スプライン部１４ａと、ギヤ側テーパ面部１４ｂとが形成されている。

第２シンクロナイザリング１５は、リング状の部材であって、外周面にリング側スプライン部１５ａと、係合凹部１５ｂとが形成されている。第２シンクロナイザリング１５の内周面には、リング側テーパ面部１５ｃが形成されている。

第２シンクロナイザリング１５は、第２ギヤピース１４のギヤ側テーパ面部１４ｂに対して、前後方向に変位可能な状態で外嵌されている。第２シンクロナイザリング１５のリング側テーパ面部１５ｃは、第２ギヤピース１４のギヤ側テーパ面部１４ｂと摩擦係合する。なお、本実施形態では、第２シンクロナイザリング１５は、第１シンクロナイザリング６と同形状である。

変速スリーブ９が前方向へ進むことにより、クラッチハブ７（すなわちシャフト２）と第１ギヤ３との同期が行われる。さらに、変速スリーブ９のスリーブ側スプライン部９ａと第１ギヤピース５のギヤ側スプライン部５ａとが係合することにより、第１ギヤ３はシャフト２と一体回転する。これにより、第１ギヤ３を介した動力伝達が行われる。

変速スリーブ９が後方向へ進むことにより、クラッチハブ７（すなわちシャフト２）と第２ギヤ１２との同期が行われる。さらに、変速スリーブ９のスリーブ側スプライン部９ａと第２ギヤピース１４のギヤ側スプライン部１４ａとが係合することにより、第２ギヤ１２はシャフト２と一体回転する。これにより、第２ギヤ１２を介した動力伝達が行われる。

シャフト２の内部には、潤滑油１６が流通する軸方向油路１６ａおよび径方向油路１６ｂが形成されている。径方向油路１６ｂは、シャフト２の小径部２ｂに開口している。軸方向油路１６ａ内を流通する潤滑油１６は、径方向油路１６ｂ内を流通してシャフト２の表面に流出し、シンクロ機構１を構成する各部品を潤滑する。

シャフト２の表面に流出した潤滑油１６の一部は、第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂと第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃとの間に供給される。また、シャフト２の表面に流出した潤滑油１６の一部は、第２ギヤピース１４のギヤ側テーパ面部１４ｂと第２シンクロナイザリング１５のリング側テーパ面部１５ｃとの間に供給される。

本実施形態では、ギヤ側テーパ面部５ｂとリング側テーパ面部６ｃとの間に存在する潤滑油１６によって、第１シンクロナイザリング６に軸方向の力を発生させ、第１シンクロナイザリング６の空転時における引き摺り抵抗を低減させる。また、第２シンクロナイザリング１５についても同様である。

次に、図２、図３および図４を参照して、第１シンクロナイザリング６について詳細に説明する。なお、上述のとおり、第２シンクロナイザリング１５は、第１シンクロナイザリング６と同形状であるため、第２シンクロナイザリング１５についての説明は省略する。

図２に示すように、第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃには、複数の第１凹溝１７および第２凹溝１８が形成されている。第１凹溝１７と第２凹溝１８とは、周方向に隣接して配置されており、互いに周方向に関して対称な形状を有する。以下、第１凹溝１７について詳細に説明する。

第１凹溝１７の軸方向の一端は、第１シンクロナイザリング６の小径側端面６ｄに開口している。第１凹溝１７は、第１シンクロナイザリング６の小径側端面６ｄから大径側端面６ｅに向かって延在している。第１凹溝１７の軸方向の他端は、第１シンクロナイザリング６の大径側端面６ｅには開口していない。換言すると、第１凹溝１７の軸方向の他端は、第１シンクロナイザリング６の軸方向における中間部に位置している。

第１凹溝１７は、第１側壁面１７ａと、第２側壁面１７ｂと、奥壁面１７ｃと、溝底面１７ｄとを有する。第１側壁面１７ａは、リング側テーパ面部６ｃと直交し、かつ、第１シンクロナイザリング６の軸方向に対して所定角度だけ傾斜している。第１側壁面１７ａの開口側（第１シンクロナイザリング６の小径側端面６ｄ側）は、奥側よりも第１シンクロナイザリング６の回転方向における前側に位置している。図４では、第１シンクロナイザリング６の回転方向を矢印ａで示している。第１側壁面１７ａと第２側壁面１７ｂとは、互いに所定の距離だけ離れた状態で対向している。第１側壁面１７ａと第２側壁面１７ｂとは平行である。

奥壁面１７ｃは、第１側壁面１７ａおよび第２側壁面１７ｂの奥側端同士を連結する。奥壁面１７ｃは、リング側テーパ面部６ｃと直交し、かつ、小径側端面６ｄと平行である。

溝底面１７ｄは、奥壁面１７ｃから小径側端面６ｄに向かうほど第１凹溝１７の深さが浅くなるように傾斜している。また、溝底面１７ｄは、第１側壁面１７ａから第２側壁面１７ｂへ向かうほど第１凹溝１７の深さが浅くなるように傾斜している。第１凹溝１７の深さは、小径側端面６ｄ、第２側壁面１７ｂおよび溝底面１７ｄが交わる位置（交点１７ｅ）において最も浅く、奥壁面１７ｃ、第１側壁面１７ａおよび溝底面１７ｄが交わる位置（交点１７ｆ）において最も深い。

図２に示す断面において、溝底面１７ｄと第１シンクロナイザリング６の中心線とのなす角をα、リング側テーパ面部６ｃと第１シンクロナイザリング６の中心線とのなす角をβとすると、α＞βである。

次に、図５を参照して、潤滑油１６によって第１シンクロナイザリング６に軸方向への力を発生させるメカニズムについて説明する。シャフト２（図５において不図示）の表面から流出した潤滑油１６は、矢印ｂに示すように、第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂと第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃとの間に移動する。

上述のとおり、第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃには、第１凹溝１７が形成されている。そのため、潤滑油１６の一部は、第１凹溝１７内に進入する。また、第１凹溝１７の深さは、開口側（第１シンクロナイザリング６の小径側端面６ｄ側）よりも、奥側のほうが深くなっている。

そのため、第１凹溝１７内に進入した潤滑油１６は、矢印ｃに示すように、第１凹溝１７の溝底面１７ｄを押圧する。これにより、第１シンクロナイザリング６は、図５における右方向へ動く。そのため、第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃと、第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂとの間に隙間が生じ、第１シンクロナイザリング６の空転時に、第１シンクロナイザリング６のリング側テーパ面部６ｃと第１ギヤピース５のギヤ側テーパ面部５ｂとが接触するのを好適に抑制することができる。

さらに、第１凹溝１７を軸方向に対して傾斜させ、第１側壁面１７ａの形状と第２側壁面１７ｂの形状とを異ならせたため、第１シンクロナイザリング６に効果的に軸方向の力を発生させることができる。

また、上述したように、第１シンクロナイザリング６には、第１凹溝１７と、第１凹溝１７と周方向に関して対称な形状を有する第２凹溝１８が設けられている。このような構成とすることにより、第１シンクロナイザリング６と第２シンクロナイザリング１５とを、共通のシンクロナイザリングを用いて構成することができる。そのため、シンクロ機構１における部品点数を削減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る第１シンクロナイザリング６は、リング側テーパ面部６ｃと、小径側端面６ｄと、大径側端面６ｅと、リング側テーパ面部６ｃに設けられ、小径側端面６ｄに開口部を有する第１凹溝１７と、を備え、第１凹溝１７の溝底面１７ｄは、第１凹溝１７の深さが開口部に向かうほど浅くなるように傾斜している。

これにより、第１凹溝１７内に流入した潤滑油１６によって、第１シンクロナイザリング６に軸方向の力を発生させることができる。そのため、第１シンクロナイザリング６の空転時における引き摺り抵抗を低減させることができる。

なお、上述の実施形態では、溝底面１７ｄが平面であるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、溝底面１７ｄは、奥側に向かうほど深さの度合いが増大するような形状でもよいし、逆に、奥側に向かうほど深さの度合いが減少するような形状でもよい。さらに、溝底面１７ｄの一部が傾斜していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、第１側壁面１７ａがリング側テーパ面部６ｃと直交するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第１側壁面１７ａは、リング側テーパ面部６ｃに対して傾斜していてもよい。

また、上述の実施形態では、第１側壁面１７ａが第１シンクロナイザリング６の軸方向に対して所定角度だけ傾斜しているものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第１側壁面１７ａは、第１シンクロナイザリング６の軸方向に延在していてもよい。

また、上述の実施形態では、第１側壁面１７ａと第２側壁面１７ｂとが互いに平行であるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第２側壁面１７ｂは、第１側壁面１７ａと平行でなくてもよい。

また、上述の実施形態では、第１側壁面１７ａおよび第２側壁面１７ｂの奥側端同士を連結する奥壁面１７ｃを有するものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第１凹溝１７を、奥側端に奥壁面１７ｃを有しない形状としてもよい。

また、上述の実施形態では、奥壁面１７ｃが小径側端面６ｄと平行であるものを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、奥壁面１７ｃは小径側端面６ｄに対して所定角度だけ傾斜していてもよい。

本発明のシンクロナイザリングは、シンクロ機構の構造を複雑化することなく、空転時の引き摺り抵抗を低減することができ、産業上の利用可能性は多大である。

１ シンクロ機構
２ シャフト
２ａ 大径部
２ｂ 小径部
３ 第１ギヤ
４ 第１ニードル軸受
５ 第１ギヤピース
５ａ ギヤ側スプライン部
５ｂ ギヤ側テーパ面部
６ 第１シンクロナイザリング
６ａ リング側スプライン部
６ｂ 係合凹部
６ｃ リング側テーパ面部
６ｄ 小径側端面
６ｅ 大径側端面
７ クラッチハブ
８ シンクロナイザキー
８ａ 凸部
９ 変速スリーブ
９ａ スリーブ側スプライン部
９ｂ 円周溝
１０ キースプリング
１１ カラー
１２ 第２ギヤ
１３ 第２ニードル軸受
１４ 第２ギヤピース
１４ａ ギヤ側スプライン部
１４ｂ ギヤ側テーパ面部
１５ 第２シンクロナイザリング
１５ａ リング側スプライン部
１５ｂ 係合凹部
１５ｃ リング側テーパ面部
１６ 潤滑油
１６ａ 軸方向油路
１６ｂ 径方向油路
１７ 第１凹溝
１７ａ 第１側壁面
１７ｂ 第２側壁面
１７ｃ 奥壁面
１７ｄ 溝底面
１７ｅ 交点
１７ｆ 交点
１８ 第２凹溝

Claims (4)

1. テーパ状の内周側摩擦面と、
   小径側端面と、
   大径側端面と、
   前記内周側摩擦面に設けられ、前記小径側端面に開口部を有する第１の溝部と、を備え、
   前記第１の溝部の溝底面は、前記第１の溝部の深さが前記開口部に向かうほど浅くなるように傾斜している、
   シンクロナイザリング。
2. 前記第１の溝部は、
   前記開口部側が前記シンクロナイザリングの回転方向における前側となるように前記シンクロナイザリングの軸方向に対して傾斜した第１側壁面と、
   前記第１側壁面よりも前記回転方向における前側において前記第１側壁面と対向し、前記第１側壁面と同方向に傾斜した第２側壁面と、を有し、
   前記溝底面は、前記第１の溝部の深さが前記第１側壁面から前記第２側壁面に向かうほど浅くなるように傾斜している、
   請求項１に記載のシンクロナイザリング。
3. 前記第１の溝部はさらに、前記第１側壁面および前記第２側壁面の前記開口部と反対側の端部同士を連結する奥壁面を有し、
   前記第１の溝部の深さは、前記第１側壁面、前記溝底面および前記奥壁面の交わる位置において最も深く、前記第２側壁面、前記溝底面および前記小径側端面の交わる位置において最も浅い、
   請求項２に記載のシンクロナイザリング。
4. 前記第１の溝部と前記シンクロナイザリングの周方向に関して対称な形状を有し、前記第１の溝部に前記周方向に隣接して設けられた第２の溝部を備える、
   請求項２または３に記載のシンクロナイザリング。

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