JP2554915Y2 - 同期噛合装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、主として自動車用トランスミッションに
おいて変速比をスムーズに変えるための同期噛合装置
（なかでもワーナー型）に関するものである。

［従来の技術］ 自動車用トランスミッションの多くには、衝撃や騒音
を発せず滑らかに変速比を変える目的で、同期噛合装置
（シンクロメッシュ）が配備されている。同装置にも各
種の型式があるが、いわゆるワーナー型は最も広く普及
している型式のひとつである。

第９図に、一般的なワーナー型同期噛合装置の縦断面
図を示す。図示した装置の構造はつぎのとおりである。

イ）入力軸１の中空部内に出力軸２の一端が軸受4aを介
して回転自在に組み付けられ、その出力軸２の一部に形
成したスプライン2a上にクラッチハブ40が嵌着されてい
る。ハブ40の外周には、スプライン31を介して軸方向に
のみ移動可能にスリーブ30が取り付けられており、この
スリーブ30の外側にはシフトレバー（図示せず）につな
がるセレクター８が連結され、内側の数箇所には、リン
グばね37を内装したシンクロナイザーキー35が配備され
ている。

ロ）入力軸１と一体に第１ギア４が形成され、出力軸２
における入力軸１と反対の側には、軸受7aを介して第４
ギア７が取り付けられている。ギア４・７は、中間軸３
と一体の第２ギア５および第３ギア６とそれぞれ噛み合
っている。第１ギア４・第４ギア７とハブ40とは同一軸
線上にあり、また軸受4a・7aがあるために相対回転が可
能である。ギア４にはハブ40寄りの部分にクラッチギア
10が一体に形成（または別体を一体に結合）され、ここ
に、スリーブ30のスプライン31と噛み合い可能な噛合部
（ギアスプライン）11およびテーパコーン部12が設けら
れている。もう一方のギア７についても同様のクラッチ
ギア10′が形成されている。

ハ）ギア４とハブ40との間、つまりクラッチギア10のコ
ーン部12の外周面上には、シンクロナイザーリング20が
装着されている。リング20には、コーン部12と同じテー
パをもつ内側コーン面21のほか、キー35との係合部22、
さらにスリーブ30のスプライン31に合致するスプライン
23が形成されている。ギア７とハブ40との間にも同様の
シンクロナイザーリング20′がある。

この噛合装置が図示の状態にある場合、入力軸１の駆
動力は第１ギア４から第２ギア５・第３ギア６を介して
第４ギア７に伝わるものの、出力軸２には伝達されな
い。しかし、もしセレクター８によりスリーブ30が図の
右方（第４ギア７寄り）に移動し、そのスプライン31が
ハブ40だけでなくクラッチギア10′の噛合部11′とも噛
み合えば、第４ギア７へ伝わった駆動力がスリーブ30か
らハブ40、さらにスプライン2aを経て出力軸２まで伝達
されるようになる。また、逆にスリーブ30が左方に移動
してスプライン31がクラッチギア10の噛合部11と噛み合
えば、これらを介し入力軸１の駆動力が直接（中間軸３
を経ずに）出力軸２へ伝達される。

つまりこの噛合装置では、セレクター８を用いてスリ
ーブ30を軸方向に移動することにより変速比が変わるこ
とになるが、それをスムーズに行えるのはつぎの作用に
よる。スリーブを図の左方に移動する場合を例にして説
明すると、 １）スリーブ30が左方へ動くと、その動きとともにキー
35が移動してシンクロナイザーリング20を移動させ、そ
のコーン面21をクラッチギア10のコーン部12に押しつけ
る。

２）スリーブ30がさらに動くと、そのスプライン31とリ
ング20のスプライン23との各端部（チャンファ）が接触
し、スリーブ30は、それとは回転速度差のない状態のリ
ング20を強くクラッチギア10（コーン部12）に押しつけ
る。

３）リング20とクラッチギア10との摩擦により、両者の
間つまりスリーブ30とギア４との間に回転速度差のない
状態（同期状態）になれば、リング20がスリーブ30の移
動を妨げる力もなくなるので、スリーブ30はクラッチギ
ア10の噛合部11と噛み合う位置まで移動する。同期が完
了したのちに噛合が実現するので、衝撃や騒音のレベル
は極めて低い。なおキー35は、２）・３）の時点ではリ
ングばね37の作用により半径方向内側に沈みこみ、スリ
ーブ30の移動方向には押されなくなっている。

ところが、こうした同期噛合装置においては、セレク
ター８およびスリーブ30を動かすシフトレバーの操作力
が、上記２）で同期中に必要な大きさから同期完了後に
いったん小さくなったのち、３）における噛合開始時に
瞬間的に再び大きくなる。この現象は、「２段入り」な
どと呼ばれ、シフトフィーリングを損なう不快な衝撃が
手元に伝わるとしてユーザーに嫌われるものである。

２段入り現象に関わる上記の衝撃は、同期が完了した
のちクラッチギア10とスリーブ30との間に再び回転速度
差が生じ、噛合開始時にはその速度差で両者の歯が衝突
することにより発生する。すなわち、スリーブ30のスプ
ライン31の端部がリング20のスプライン23を過ぎてクラ
ッチギア10寄りに移動する際、スリーブ30はもはやリン
グ20をクラッチギア10のコーン部12上に押しつけないた
め、クラッチギア10のスリーブ30に対する相対回転を再
び許してしまう。したがって、この間にシフトレバーの
操作力がいったん小さくなるとともに、次の瞬間（つま
り噛合開始時）にクラッチギア10の噛合部11とスリーブ
30のスプライン31の各端部（チャンファ）が衝突し、そ
の衝撃がシフトレバーにまで伝わるのである。

このような衝撃の発生を抑制するものとして、実公昭
62−442号公報に記載の同期噛合装置がある。同公報の
装置は、シンクロナイザーリングに、その内外周へ突出
可能な摩擦材を取り付け、同期完了後にスリーブがギア
側へ移動するときその摩擦材がスリーブによりコーン部
に圧接されるようにして、同期完了後のスリーブとギア
との相対回転をもう一度小さくし、それによって上記の
衝撃を軽減するものである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記公報の同期噛合装置には、２段入り現象を緩和す
る効果はあるものの、下記の課題が存在する。

イ）摩擦材を出入り（常態では外側へ出ているがスリー
ブにより内側へ押しこまれる）可能に取り付ける目的
で、シンクロナイザーリングに対し内外周にわたる切欠
部を設けるので、その切欠部の分だけ同リングのコーン
面の面積が小さくなっている。前述の同期作用は、この
コーン面とクラッチギアのコーン部との摩擦によってな
されることから、コーン面の面積を減らすことは装置本
来の性能をそれだけ犠牲にすることを意味し、同期のた
めの所要時間やシフトレバーに必要な操作力を増加する
ことになる。

ロ）摩擦材を特殊な材料で形成する必要があり、装置の
コストが上昇する。スリーブにより摩擦材の内周面がク
ラッチギアのコーン部に圧接されるとき、前述のとおり
シンクロナイザーリングのコーン面は上記コーン部に押
しつけられていないので、この摩擦材のみによってスリ
ーブ・ギア間の相対回転を止めなければならない。つま
り、摩擦材にはかなりの摺動負荷が作用する。この負荷
を広い面積に分散させようとすれば上記イ）の課題が深
刻化するため、摩擦材としては、小さな面積でもコーン
部との間で十分な摩擦力を発揮し、しかも摩耗が少なく
長寿命なこと、などが不可欠である。

ハ）摩擦材を取り付ける上述の切欠部を特殊形状にする
必要があるために、シンクロナイザーリングの成形が容
易でなくなり、やはりコストアップにつながる。

この考案の目的は、装置本来の性能を犠牲にすること
なく、低コストな手段によって、噛合開始時の衝撃発生
を抑制し２段入り現象を緩和することである。

［課題を解決するための手段］ この考案は、第９図に例示されるワーナー型の同期噛
合装置において、シンクロナイザーリングの外周に弾性
体（下記）を装着するとともに、これと係合可能な突出
部をスリーブの内周に形成し、両者（弾性体および突出
部）の間に、上記の同期が完了したのちスリーブがギア
の噛合部まで移動する間にシンクロナイザーリングを再
度テーパコーン部に押し付けるよう、突出部が弾性体を
押すような位置関係をもたせたものである。ただしその
弾性体としては、請求項１に記載したように、外径が弾
性的に変化するリング状部材を、シンクロナイザーリン
グの外周に形成した環状溝に嵌装するか、または請求項
２のように、外向きに突片のあるスプリング部材を、シ
ンクロナイザーリングの外周における複数箇所に取り付
ける。

［作用］ この考案の同期噛合装置が２段入り現象を緩和するの
は、前掲公報の装置と同じく、同期完了ののち噛合開始
までの間にもう一度スリーブとギアとの相対回転を抑止
して、噛合開始時に両者が激しく衝突するのを防止する
からであるが、その相対回転の抑止作用はつぎのように
してなされる。すなわち、同期完了後、スリーブがギア
の噛合部へ移動するとき、スリーブの内周に形成した突
出部がシンクロナイザーリングの外周に装着した所定の
弾性体に係合してこれを押すことにより、同リングがス
リーブの移動方向（軸方向）に押される。スリーブで軸
方向に押されると、同期中と同様に同リングはギアのテ
ーパコーン部に押しつけられるので、スリーブとギアと
の相対回転（回転速度差）を小さく（ないしはゼロに）
する。

ここで注目すべきは、上記のように相対回転を抑止す
るのが、シンクロナイザーリングおよびギアのコーン
部、つまり同期中と全く同じ部材間の摩擦であり、他に
特別な摩擦材を必要としないことである。したがって、
前述した高特性かつ高価な摩擦材が不要なうえ、そうい
った摩擦材を取り付けるために同リング内面（つまり摩
擦面）の面積を減らすこともない。

なお、上記のように押圧されたのちスリーブの突出部
からさらに押されると、弾性体は内側に弾性変形するの
で、スリーブがギアの噛合部まで移動でき、噛合が完了
する。

ところで、以上に述べた弾性体としての機能は、請求
項１の装置においては、シンクロナイザーリング外周の
環状溝に嵌装された前記のリング状部材が果たし、請求
項２の装置においては、シンクロナイザーリング外周の
複数箇所に取り付けられた前記のスプリング部材が実現
する。これらの各部材は、通常の弾性を具備する安価な
材料で形成でき、その取付けも容易なので、装置全体も
低コストで構成できる。

［実施例］ 第１図〜第４図は、この考案の第１実施例としての同
期噛合装置に関する図面である。図の装置は第９図
（［従来の技術］参照）に示した同期噛合装置の一部を
改変したものであるため、第９図と共通の部分に同一の
符号を付し、ここではそれらの説明は省略する。

この装置の構成が第９図の装置と異なる点を第１図
（非作動状態での要部縦断面図）に基づいて説明する
と、つぎの通りである。すなわち、まず、シンクロナ
イザーリング20の外周に環状溝26を形成し、ここにばね
鋼からなるＣ形のリング25（第４図参照。弾性変形によ
る外径変化を容易にするため切れ目25aがある）を嵌装
して、その外周部分がリング20の外周面上に出るように
している。スリーブ30の内周（スプライン31の歯先
面）に段差を設け、端部のチャンファ31aの側から大径
部31b・傾斜部31c・突出部（小径部）31dをそれぞれ形
成している。またそれらの位置関係として、同期が完
了したのちスリーブ30がクラッチギア10寄りに移動する
間に、突出部31dの前の傾斜部31cがリング25に係合して
これを移動方向に押すようになっている。

こうした構成をもつ本装置の作用は、第２図（ａ）・
（ｂ）および第３図（ａ）・（ｂ）によって説明され
る。すなわち、まず第２図のようにスリーブ30（スプラ
イン31）のチャンファ31aがリング20（スプライン23）
のチャンファ23aに当接して同期が行われているとき、
リング25は突出部31d（傾斜部31c）に係合しないのでス
プライン31から力を受けることはない。しかし、同期が
完了したのち第３図のようにスプライン31がクラッチギ
ア10寄り（図の左方）に移動したとき、突出部31dの前
の傾斜部31cがリング25に当接し、このリング25ととも
にシンクロナイザーリング20をクラッチギア10寄りに押
す。これによりリング20のコーン面21がクラッチギア10
のコーン部12に押しつけられるので、スリーブ30に対す
るクラッチギア10（ギア４）の相対回転が抑止される。
要約すると、第２図の状態から同期が完了してスプライ
ン31のチャンファ31aがスプライン23のチャンファ23aか
ら離れると、いったんスリーブ30はシンクロナイザーリ
ング20を押さなくなってギア４の相対回転を許すが、そ
の後すぐに第３図の状態になり、スリーブ30はリング25
を介してもう一度シンクロナイザーリング20を押しつけ
るので、上記の相対回転は極めてわずかなものとなる。

スリーブ30は、第３図の位置からさらに左方へ移動し
最終的にはクラッチギア10の噛合部11と噛み合うが、噛
合開始時のスリーブ30とギア４との相対回転は上記のよ
うに抑止されているため、両者のチャンファ31a・11aは
穏やかに当接し、衝撃を発せずに噛合が完了する。ま
た、第３図ののちリング25は、傾斜部31c・突出部31dに
より半径方向に押されて弾性変形し、外径が突出部31d
の内径まで収縮するので、スリーブ30の移動を妨げるこ
とはない。

なおこの実施例については、第４図のようなリング25
に代えて、たとえば、円周方向に分割した複数の円弧片
を伸縮材を介装してつないだリング状部材や、ゴムなど
の弾性材料からなるＯリング状の部材を使用することも
できる。

続いて、この考案の第２実施例を第５図〜第８図に基
づいて説明する。この実施例の同期噛合装置は、第５図
のように前記第１実施例の装置と同様のクラッチギア60
（および60′）やクラッチハブ90を用いてはいるが、シ
ンクロナイザーリング70（および70′）とスリーブ80に
ついては、一部の構成を異にしている。

すなわち、シンクロナイザーリング70は、その外側に
３箇所、円周方向に等間隔をおいて第７図のような凹部
76を設け、ここに各１個のスプリング部材75を取り付け
た。この部材75は、ばね鋼により第６図の形状に形成し
たもので、突片75aと取付け用の支持片75bを有する。支
持片75bに合致する係止孔76aを第７図のように凹部76に
設けたので、リング70に取り付けた部材75の突片75aは
同図のように外向きに突出する。なお、上記の凹部76を
有するこのリング70は、精密鍛造で形成して量産時のコ
ストダウンを図っている。

また、スリーブ80の内側には第８図のようにスプライ
ン81が設けてあるが、シンクロナイザーキー（図示せ
ず）を介してリング70と組み合わせたとき上記のスプリ
ング部材75（および凹部76）に面する部分（３箇所）に
おいては、スプライン81の歯を無くし、上記突片75aに
係合可能な突出部82を形成した。この突出部82は、同図
のように軸方向に見た場合（横断面）の外形・寸法はス
プライン81と同じであるが、その先端面82aはスプライ
ン81の先端より奥まった位置にある。こうした突出部82
と上記部材75とを通る面での縦断面図が第５図である。

第５図のように、スプリング部材75と突出部82との間
には、スリーブ80をクラッチギア60寄りに移動してまず
両者の同期を完了させたのち、スリーブ80をクラッチギ
ア60の噛合部61に噛み合わせるべくさらに移動する際
に、突出部82の先端面82aが部材75の突片75aを押すよう
な位置関係をもたせている。突片75aにはたらく力でシ
ンクロナイザーリング70が軸方向に押されると、その内
側コーン面71がクラッチギア60のコーン部62に押しつけ
られるので、クラッチギア60とスリーブ80との間で同期
完了後いったんは生じた相対回転が、噛合直前にもう一
度抑止されることになる。したがって、この装置によっ
ても、前記第１実施例の装置と同様に２段入り現象が緩
和される。

突出部82から上記のように押されたのち、突片75a
は、その先端（屈曲部分）が突出部82の先端面82a上を
滑って内向きに弾性変形するため、スリーブ80はクラッ
チギア60の噛合部61と噛み合う位置まで移動できる。

なお、この実施例に沿うものとして、スプリング部材
をプラスチックなどにより形成するのもよい。また、シ
ンクロナイザーリングに対し、内方にバネを介装した球
体を埋めこみ、リング外周面から没入可能にその球体の
一部を突出させておくのもよい。この場合、球体とバネ
とが組み合わさって、上記実施例における突片（球体が
これに相当）のあるスプリング部材として機能する。い
ずれの場合も、特殊な（したがって高価な）材料を使用
する必要はないので、装置コストに及ぼす影響は極めて
小さい。

［考案の効果］ 以上のように、この考案の同期噛合装置によれば、 １）シンクロナイザーリングにおける摩擦面の面積を減
らす必要がないので、装置本来の性能を犠牲にすること
なく、 ２）安価で取付けやすい弾性体と形成容易な突出部との
組み合わせによる低コストな手段によって、 −噛合開始時の衝撃発生を抑制し、２段入り現象を緩和
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本考案の第１実施例の同期噛合装置
に関する図面である。第１図は同装置の非作動状態での
要部縦断面図、第２図および第３図は同装置における同
期中・噛合直前の各状態を示すもので、二者とも（ａ）
は要部縦断面図であり（ｂ）はそのｂ−ｂ線における矢
視図、また、第４図はリングの斜視図である。 第５図〜第８図は本考案の第２実施例に関するものであ
る。第５図はその要部縦断面図、第６図はスプリング部
材の斜視図、第７図はシンクロナイザーリングの軸方向
視図、第８図はスリーブの軸方向視図である。 そして第９図は、従来の一般的なワーナー型同期噛合装
置を示す断面図である。 ４……ギア、10,60……クラッチギア、11,61……噛合
部、12,62……テーパコーン部、20,70……シンクロナイ
ザーリング、25……リング（リング状部材）、75……ス
プリング部材、75a……突片、30,80……スリーブ、31d,
82……突出部、40,90……クラッチハブ。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ギアとクラッチハブとを同一軸線上で相対
   回転可能に配置したうえ、クラッチハブの外周に軸方向
   にのみ移動可能なスリーブを組み付け、上記ギアにスリ
   ーブと噛み合い可能な噛合部とテーパコーン部とを形成
   し、さらにクラッチハブと上記ギアとの間にシンクロナ
   イザーリングを介装して構成し、スリーブを軸方向に移
   動するとき、シンクロナイザーリングがテーパコーン部
   に押し付けられてスリーブとギアとの同期がなされ、さ
   らにスリーブが移動してギアの噛合部と噛み合う同期噛
   合装置において、 シンクロナイザーリングの外周に環状溝を形成し、外径
   が弾性的に変化するリング状部材をその環状溝に嵌装す
   るとともに、当該リング状部材と係合可能な突出部をス
   リーブの内周に形成し、両者の間に、上記の同期が完了
   したのちスリーブが上記ギアの噛合部まで移動する間に
   シンクロナイザーリングを再度テーパコーン部に押し付
   けるよう、突出部がリング状部材を押す位置関係をもた
   せたことを特徴とする同期噛合装置。
2. 【請求項２】ギアとクラッチハブとを同一軸線上で相対
   回転可能に配置したうえ、クラッチハブの外周に軸方向
   にのみ移動可能なスリーブを組み付け、上記ギアにスリ
   ーブと噛み合い可能な噛合部とテーパコーン部とを形成
   し、さらにクラッチハブと上記ギアとの間にシンクロナ
   イザーリングを介装して構成し、スリーブを軸方向に移
   動するとき、シンクロナイザーリングがテーパコーン部
   に押し付けられてスリーブとギアとの同期がなされ、さ
   らにスリーブが移動してギアの噛合部と噛み合う同期噛
   合装置において、 シンクロナイザーリングの外周における複数箇所に、外
   向きに突片のあるスプリング部材を取り付けるととも
   に、そのスプリング部材と係合可能な突出部をスリーブ
   の内周に形成し、両者の間に、上記の同期が完了したの
   ちスリーブが上記ギアの噛合部まで移動する間にシンク
   ロナイザーリングを再度テーパコーン部に押し付けるよ
   う、突出部がスプリング部材を押す位置関係をもたせた
   ことを特徴とする同期噛合装置。