JP3092019B2 - 自己調整型シンクロナイザー - Google Patents

自己調整型シンクロナイザー

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JP3092019B2
JP3092019B2 JP03186835A JP18683591A JP3092019B2 JP 3092019 B2 JP3092019 B2 JP 3092019B2 JP 03186835 A JP03186835 A JP 03186835A JP 18683591 A JP18683591 A JP 18683591A JP 3092019 B2 JP3092019 B2 JP 3092019B2
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T74/19—Gearing
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達装置に用いら
れている駆動部材の回転速度を一致させるために用いら
れるリング及びピン形円錐シンクロナイザーに関し、特
に車両の動力伝達系列に用いられている変速式動力伝達
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のシンクロナイザーは、連結する
動力部材を同期化させるために必要な軸方向力が比較的
大きいトラックやオフロード車両用の重量形動力伝達装
置に特に適している。このような状態は特に、環状のテ
ーパ同期表面のテーパ角度が比較的小さく、同期表面の
テーパ角度が小さいために大きいウェッジ効果が発生す
る重量形トラックの動力伝達装置に発生する。
【０００３】上記ウェッジ効果は、連結中に部材の相対
回転速度を一致させるためのシンクロナイザーの作動に
は機械的に有利であるが、シンクロナイザーリングの軸
方向ロックが発生して、クラッチのブロック解除が阻止
され、これによってさらに、シンクロナイザーピンに沿
って移動させて動力駆動部材の連結を完成させたい時の
軸方向移動を阻止することが多い。
【０００４】このため、動力伝達装置の動力駆動部材の
相対回転を小さい力で同期化して変速中の連結を容易に
する一方、同期化が完了した後の連結の完了を困難にす
るシンクロナイザーのジャミングまたはロックアップを
防止できる方法または手段を見つけることが長年望まれ
ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て本発明は、動力伝達装置において変速中の駆動部材の
自己調整作動（自己調整摩擦同期）を行い、クラッチ部
材と確実に駆動係合する前に相対回転可能な駆動部材の
摩擦速度を同期化させてギア変速を容易にするリングお
よびピン形円錐シンクロナイザーを提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、連結される歯
車に摩擦円錐表面(円錐形同期表面)(30)を利用するピン
形の変速歯車箱用シンクロナイザーであって、シンクロ
ナイザーリング(60)はピンを用いて軸方向に移動するク
ラッチ部材(46)と確実に駆動係合し、このクラッチ部材
は出力軸(32)にスプライン結合され、連結される歯車と
軸方向に係合可能である。
【０００７】シンクロナイザーリングの周囲には複数の
スプラグ部材(72)が円周方向に間隔をおいて回動可能に
設けられ、各スプラグ部材の半径方向外側表面には駆動
部材の摩擦円錐表面のテーパに一致するテーパが軸方向
に付けられている。このテーパはクラッチ部材によって
シンクロナイザーリングに軸方向力が加えられた時に前
記摩擦円錐表面(30)と摩擦係合する。
【０００８】一方の動力部材が他方に対してオーバラン
している時、スプラグ部材はそれに作用している摩擦円
錐表面の接線摩擦力によって回動して、シンクロナイザ
ーリングに対してカム作用を与えるため、摩擦力を増大
させる。前記動力部材の他方が前記一方の部材に対して
オーバランしている時、スプラグ部材はそのようなカム
作用を防止する方向へ回動して滑動するため、同期化が
解除される。このように、カム作用を生じるスプラグ部
材の回動が、シンクロナイザーリングに自己調整作動を
与える。
【０００９】別の実施例では、いずれの場合のオーバラ
ンにおいてもカム作用を生じて、両状態で、すなわち一
方の駆動部材が他方に対してオーバランしている時も、
他方が一方に対してオーバランしている時も自己調整作
動を与えることができるように、スプラグ部材が対称的
に形成されている。
【００１０】
【作用】本発明の自己調整型シンクロナイザーによれ
ば、連結すべき駆動部材上の比較的小さいテーパ角度の
摩擦円錐表面と摩擦係合するシンクロナイザーリングを
利用し、その周囲から軸方向に延出したピンをクラッチ
部材と係合させることによってシンクロナイザーリング
に軸方向力を与える。このためスプラグ部材がカム作用
で回動することから、シンクロナイザーリングに加える
軸方向力を増大することなく摩擦力が増大して同期可能
となる。この結果、クラッチ部材と確実に駆動係合する
前に相対回転可能な駆動部材の摩擦速度同期化を実施す
ることができる。またシンクロナイザーリング上を回動
するスプラグ部材を用いることにより、同期化及び同期
が達成された後の摩擦係合の解除も容易になる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されている本発明のシンクロナイジングアセン
ブリ１０は、一般的に車両動力系列の重量形変速装置に
用いられ、入力軸１２に入力ギア１４が駆動結合されて
おり、入力ギア１４の外周に設けられた複数の歯１６
が、図１に点線で示されている副軸ギア１８と駆動係合
して、点線で示されている副軸２０を駆動するようにな
っており、副軸２０には、やはり点線で示されている第
２副軸ギア２２が取り付けられている。
【００１２】入力ギア１４は、入力軸１２の端部付近の
軸方向自由端部に座ぐり穴２４を有しており、その円周
上には複数の半径方向内向きの突起すなわち歯２８が間
隔をおいて設けられている。さらに入力ギア１４の外周
上には、歯１６に軸方向に隣接した位置にそれと摩擦係
合する摩擦円錐表面３０が形成されている。入力軸１２
はギア箱またはハウジング（図示せず）に公知のように
して適当に軸支されている。
【００１３】出力軸すなわち主軸３２は、入力軸１２に
軸方向に一致した状態でそれから離して配置されてお
り、ギア箱またはハウジング（図示せず）上に、例えば
ハウジングに設けられた外レース（図示せず）と係合す
る複数のローラ３４を設けた円錐ころ軸受によって回転
可能に軸支されている。出力軸３２には同心的に出力ギ
ア３６が取り付けられており、その外周に設けられた複
数の歯３８が副軸ギア２２から動力を受け取るようにな
っている。出力ギア３６は、それに設けられた半径方向
内向きのフランジ４４で出力軸３２の表面に取り付けら
れた軸受レース４０に回転可能に軸支されており、これ
によって出力軸３２上の所望の軸方向位置に出力ギアが
取り付けられる。
【００１４】環状の噛み合いクラッチ部材４６が出力軸
３２上に摺動可能に取り付けられており、出力軸３２の
外周に設けられた複数のスプライン４８が噛み合いクラ
ッチ部材４６の内周に設けられた対応のスプライン５０
と噛み合うことによって、クラッチ部材４６が出力軸３
２に係合している。クラッチ部材４６の一方の軸方向端
部には、第１列のドグすなわち第１組の外周歯５２が円
周方向に間隔をおいて設けられている。クラッチ部材４
６が図１に実線で示されている位置（第１軸方向位置）
から点線で示されている位置（第２軸方向位置）まで左
向きに摺動すると、第１組の外周歯５２が入力ギア１４
に設けられた歯２８と噛み合って、その間で動力が伝達
される。
【００１５】クラッチ部材４６には第１組の外周歯５２
とは反対の軸方向端部に第２列のドグすなわち第２の外
周歯５４が円周方向に間隔をおいて設けられており、図
１に実線で示されている位置では、出力ギア３６の周囲
に円周方向に間隔をおいて設けられた対応の１組の内歯
５６と係合している。クラッチ部材４６が図１に実線で
示されている位置にある時、動力は入力ギア１４から副
軸ギア１８、副軸２０及び副軸ギア２２を介して歯５
４、５６の噛み合いによって出力軸３２に伝達される。
クラッチ部材４６の外周に沿って円周溝５８が設けら
れ、これにはめ込まれたクラッチフォーク（図示せず）
によってユーザがクラッチ部材４６を公知のようにして
図１の実線位置と点線位置との間を選択的に軸方向移動
させることができる。
【００１６】第１環状シンクロナイザーリング６０が摩
擦円錐表面３０上に同心状に設けられている。この第１
環状シンクロナイザーリング６０の内周に沿って円周溝
６２が設けられている。円周方向に離した複数の、好ま
しくは３本のピンが第１環状シンクロナイザーリング６
０の軸方向面の周囲に設けられ、その内の１本のピンが
図１に６４で示されている。各ピン６４には小径すなわ
ちパイロット部分６６が設けられて、クラッチ部材４６
に形成された対応の相当に大径の孔６８に挿通されてい
る。各ピン６４のルート部分７０は大径に形成されてお
り、クラッチ部材４６を図１に点線で示されている係合
位置まで完全に移動させた時に孔６８と滑り締まりばめ
する。当該分野では公知のように、クラッチ部材４６が
図１に実線で示された位置から軸方向に点線で示された
位置まで移動する時、パイロット部分６６と大径部分７
０との間の段差部６７が孔６８のそれに面した対応表面
１００と係合することによって、第１環状シンクロナイ
ザーリング６０を図１において左方向へ移動させる軸方
向力が与えられる。
【００１７】図１及び図２に示されているように、第１
環状シンクロナイザーリング６０の溝６２には複数の回
動可能なスプラグ部材７２が円周方向に間隔をおいて配
置されており、環状のケージリングまたはスペーサ部材
７４に設けられた孔７６に各スプラグ部材７２をはめ込
むことによってそのような離間配置が保持されている。
図２の各スプラグ部材の半径方向内側表面には、摩擦円
錐表面３０のテーパ角度に対応した角度のテーパが付け
られている。スプラグ部材の半径方向内側表面７８と摩
擦円錐表面３０との間を摩擦接触させる方向へ、すなわ
ち図１の左方向へ第１環状シンクロナイザーリング６０
が移動すると、半径方向内側表面７８は接線摩擦力を受
け、これによってスプラグ部材７２の反時計回り方向の
回動運動及び摩擦円錐表面３０と溝６２の表面との間に
スプラグ部材のカムまたはウェッジ作用が発生する。こ
の作用は、クラッチ部材４６の孔６８がピン６４の段差
部と係合することによってスプラグ部材７２を摩擦円錐
表面３０と摩擦係合させる軸方向力が第１環状シンクロ
ナイザーリング６０に与えられた時に発生している。
【００１８】図２において、第１環状シンクロナイザー
リング６０及び入力ギア１４が反時計回り方向に回転し
ている状態で、第１環状シンクロナイザーリング６０が
入力ギア１４に対してオーバランしている時にスプラグ
部材７２のカム作用が発生する。溝６２の摩擦力がスプ
ラグ部材７２の半径方向外側表面に作用して第１環状シ
ンクロナイザーリング６０、従ってクラッチ部材４６及
び出力軸３２の回転速度が入力ギア１４の回転速度に同
期した時、ピン６４に作用していた孔６８の接線方向の
力が弛緩される。そして、クラッチ部材４６は図１に点
線で示されている位置へ軸方向移動して、第１組の外周
歯５２が入力ギアの歯２８と噛み合うことによって、ス
プラグ部材７２に加えられていた摩擦力が弛緩され、そ
のカム作用が解除される。
【００１９】入力ギア１４が第１環状シンクロナイザー
リング６０に対してオーバランしている場合、第１環状
シンクロナイザーリング６０の軸方向移動時にスプラグ
部材７２は孔７６を中心に時計回りの方向に回動して、
半径方向内側表面７８が摩擦円錐表面３０と接触する
が、スプラグ部材７２の半径方向内側表面及び半径方向
外側表面が図２に示されている形状になっているため、
スプラグ部材のカム作用は発生しない。従って、図２の
実施例のスプラグ部材は「一方向」シンクロナイザーと
考えることができる。
【００２０】図３は第２環状シンクロナイザーリング８
０を示しており、これは出力ギア３６の軸方向表面に形
成された環状溝８２内にはめ込まれている。環状溝８２
の外周には摩擦円錐表面８４が形成されている。第２環
状シンクロナイザーリング８０は環状溝８２内に摺動自
在に配置されており、円周方向に間隔をおいて複数の、
好ましくは３本のピン８６が図１に示されているように
第２環状シンクロナイザーリングの左側の軸方向面から
軸方向に延出している。３本のピンの各々は外端部に小
径部分８８を備えており、ルート部分９０は、クラッチ
部材４６に形成されている対応の孔９２に摺動自在には
まることができる大径に形成されている。各ピン８６は
小径部分８８と大径部分９０との間に傾斜段差部８９を
備えている。
【００２１】図１及び図３を参照しながら説明すると、
第２環状シンクロナイザーリング８０の外周に円周溝９
９が形成されている。円周溝９９には複数の二方向スプ
ラグ部材９５が円周方向に間隔をおいて配置されてお
り、縁部がスプラグ部材９５のための回動表面として作
用する孔９３を形成した適当なケージリング９１によっ
て離設されている。円周溝９９の半径方向内壁９４はほ
ぼ直円柱表面として形成されており、スプラグ部材９５
の半径方向内側表面９６の曲率は、スプラグ部材９５の
半径方向外側表面９８の曲率よりも小さくなっている。
【００２２】次に作用を説明すると、出力ギア３６が第
２環状シンクロナイザーリング８０よりも速い速度で反
時計回りに相対回転すると、スプラグ部材９５が反時計
回りに回転してスプラグ部材９５のカム作用が発生する
ため、摩擦円錐表面８４と摩擦係合する。同様に、第２
環状シンクロナイザーリング８０が出力ギア３６よりも
速い速度で反時計回りに相対回転すると、スプラグ部材
９５が時計回りに回転して円周溝９９の半径方向内壁９
４に対する半径方向内側表面９６のカム作用及び摩擦円
錐表面８４に対する半径方向外側表面９８のカム作用が
発生するため、同期が行われる。出力ギア３６が第２環
状シンクロナイザーリング８０と同期した速度に達する
と、軸方向力がクラッチ部材４６から解除された時点で
スプラグ部材９５のカム作用が弛緩されることは理解さ
れるであろう。図３では第２環状シンクロナイザーリン
グ８０に対して変更形の二方向スプラグ部材を用いてい
るが、図２の一方向スプラグ部材を第２環状シンクロナ
イザーリング８０に対して用いることもできる。
【００２３】以上に本発明を図示に実施例について説明
してきたが、それらに変更及び変化を加えることができ
ることは理解されるであろう。
【００２４】
【発明の効果】上述したことから明らかなように、本発
明はシンクロナイザーリングの周囲に回動可能な複数の
スプラグ部材を円周方向に間隔をおいて配置して、同期
させる動力伝達部材側の摩擦円錐表面とシンクロナイザ
ーリングとの間に確実なカム作用を生じさせるので、シ
ンクロナイザーリングに加える軸方向力を増大すること
なくスプラグ部材が最小の軸方向力で大きい接線摩擦力
を与えて、同期化を容易にする。このため、摩擦円錐表
面のテーパ角度が小さいことによるシンクロナイザーリ
ング及び摩擦円錐表面のウェッジ効果を防止でき、動力
伝達装置での変速を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両の動力伝達装置に用いられている本発明の
自己調整型シンクロナイザーの回転軸線を通る断面図で
ある。
【図２】図１の２ー２線に沿った断面図である。
【図３】図２と同様な本発明の変更例を示している断面
図である。
【符号の説明】
１２ 入力軸(入力軸手段) １４ 入力ギア(入力ギア手段) ２８ 入力ギアの歯 ３０、８４ 摩擦円錐表面（円錐形同期表面） ３２ 出力軸(出力軸手段) ３６ 出力ギア(出力ギア手段) ４６ クラッチ部材（クラッチ手段） ５２、５４ 第１組及び第２組の外周歯 ５６ 出力ギアの歯 ６０、８０第１及び第２環状シンクロナイザーリング ６４、８６ ピン ６８、９２ クラッチ部材の孔 ７２、９５ スプラグ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 11/00 - 23/14 F16H 3/12

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同期ギア変速する動力伝達装置におい
    て、 （ａ）ハウジング手段と、 （ｂ）前記ハウジング手段上に回転可能に軸支されてト
    ルクを受取る入力軸手段と、 （ｃ）前記入力軸手段から独立してその回転軸線に一致
    した軸線回りに回転可能に前記ハウジング手段上に軸支
    されてトルクを伝達する出力軸手段と、 （ｄ）前記入力及び出力軸手段の一方と一体回転すると
    共に軸方向移動可能に取付けられ、軸方向に離れて配置
    された第１及び第２組の外周歯を有しており、シフトフ
    ォークによって軸方向に移動するクラッチ手段と、 （ｅ）前記出力軸手段と共に回転可能に取付けられ、前
    記クラッチ手段の第２組の外周歯と噛み合う１組の歯を
    備え、さらに環状の摩擦円錐表面を設けている出力ギア
    手段とを有しており、 （ｆ）前記入力軸手段は、前記クラッチ手段の第１組の
    外周歯と噛み合う１組の歯を備え、さらに環状の摩擦円
    錐表面を設けており、 （ｇ）前記クラッチ手段は、第１及び第2環状シンクロ
    ナイジング手段と係合する係合表面を備えており、さら
    に （ｈ）前記入力軸手段の環状の摩擦円錐表面と組み合わ
    される摩擦表面を形成する手段を含み、前記クラッチ手
    段の係合表面と接線方向に係合してそれらを軸方向に滑
    動させる表面を備えた第１環状シンクロナイジング手段
    であって、前記摩擦表面を形成する手段は、円周方向に
    離れて配置された複数のスプラグ部材を含み、前記入力
    軸手段及び第１環状シンクロナイジング手段の一方が他
    方に対してオーバランしている場合、前記スプラグ部材
    は回動して前記第１環状シンクロナイジング手段を前記
    入力軸手段の環状の摩擦円錐表面と摩擦同期させ、他方
    が一方に対してオーバランしている場合、前記摩擦同期
    を解除させ、これにより前記クラッチ手段はユーザが第
    １軸方向位置から第２軸方向位置へ移動させた時に作動
    して、前記クラッチ手段及び入力軸手段を同期及び係合
    させるように作動するものと、 （ｉ）前記出力ギア手段の環状の摩擦円錐表面と組み合
    わされる摩擦表面を形成する手段と円周方向に離れて配
    置された複数のスプラグ部材を含む第２環状シンクロナ
    イジング手段であって、前記出力軸手段が前記出力ギア
    手段に対してオーバランしている場合、第２環状シンク
    ロナイジング手段の軸方向移動により前記スプラグ部材
    は回動して前記出力ギア手段に対して前記第２環状シン
    クロナイジング手段を自己調整摩擦同期させ、前記出力
    ギア手段が前記出力軸手段に対してオーバランしている
    場合、前記スプラグ部材は回動して前記自己調整摩擦同
    期を解除するようになっているものと、を備えたことを
    特徴とする動力伝達装置。
  2. 【請求項２】 ギア手段及び軸手段の速度を一致させて
    駆動比の切り換え時にギア手段を軸手段に係合させ易く
    するためのピン型円錐シンクロナイザーを設けた変速式
    動力伝達装置において、 （ａ）出力軸手段と同心的な環状の摩擦表面を備え、か
    つ軸方向に移動可能で前記出力軸手段と共に回転するク
    ラッチ手段と係合するように円周方向に間隔をおいてほ
    ぼ軸方向に延出している複数のピン手段を有しているシ
    ンクロナイザーリング手段と、 （ｂ）前記出力軸手段にはめ付けられてそれに対して回
    転自在で、かつ円錐形同期表面を備え、軸方向に移動可
    能なクラッチ手段と係合する出力ギア手段と、 （ｃ）前記シンクロナイザーリング手段に取付けられて
    それに対して回動するもので、前記出力軸手段及びシン
    クロナイザーリング手段が前記出力ギア手段に対してあ
    る回転方向にオーバランしている場合、回動して前記円
    錐形同期表面及び環状の摩擦表面と摩擦係合して、前記
    シンクロナイザーリング手段に対する出力ギア手段の相
    対回転を防止するとともに、前記出力ギア手段が前記出
    力軸手段に対してオーバランしている場合、滑動を可能
    にする回動を行うようになっている複数のスプラグ部材
    と、を備えていることを特徴とする変速式動力伝達装
    置。
  3. 【請求項３】 前記スプラグ部材の各々は、半径方向外
    側表面が前記円錐形同期表面と組み合わされるテーパ部
    を形成していることを特徴とする請求項２の動力伝達装
    置。
  4. 【請求項４】 前記スプラグ部材の各々は、その半径方
    向内側表面が前記環状の摩擦表面と組み合わされる形状
    になっていることを特徴とする請求項２の動力伝達装
    置。
  5. 【請求項５】 変速式動力伝達装置においてギア手段を
    軸手段に係合させやすくするための自己調整型シンクロ
    ナイザーであって、 （ａ）係合位置と切り離し位置との間で軸方向に移動可
    能なクラッチ手段を備え、該クラッチ手段が軸方向に係
    合可能な駆動歯手段を有し、該クラッチ手段と共に回転
    するように連結されトルクを伝達する軸手段と、 （ｂ）前記軸手段に対して同心状に回転可能に軸支さ
    れ、円錐形同期表面を備えており、前記駆動歯手段と軸
    方向に係合可能な歯手段を備えているギア手段と、 （ｃ）前記クラッチ手段に支持され、軸方向移動力が加
    えられた時に軸方向に移動して前記円錐形同期表面と摩
    擦接触して前記クラッチ手段とギア手段との間で回転速
    度を同期化し前記クラッチ手段を前記係合位置へ移動さ
    せる、シンクロナイザーリング手段であって、円周方向
    に間隔をおいて配置された複数のスプラグ部材を有し、
    該スプラグ部材が前記シンクロナイザーリング手段上を
    回動可能となり、かつ前記軸方向移動時に前記ギア手段
    上の円錐形同期表面と摩擦接触して、前記摩擦接触の接
    線力が前記スプラグ部材を摩擦力の増加方向へ回動させ
    るため、所望の回転速度差及び前記軸方向移動力が維持
    されている限り、自己調整摩擦同期が実施され、同期し
    て前記軸方向移動力が解除された時、前記スプラグ部材
    は解除位置へ回動可能となっているものと、を備えてい
    ることを特徴とするシンクロナイザー。
  6. 【請求項６】 前記スプラグ手段の各々は、前記ギア手
    段が前記軸手段に対してオーバランした時だけ前記自己
    調整摩擦同期させるように回動する形状になっているこ
    とを特徴とする請求項５のシンクロナイザー。
  7. 【請求項７】 前記スプラグ手段の各々は、前記ギア手
    段及び前記軸手段の一方が他方に対してオーバランした
    時に前記自己調整摩擦同期させるように回動する形状に
    なっていることを特徴とする請求項５のシンクロナイザ
    ー。
  8. 【請求項８】 前記スプラグ手段の各々は、その外表面
    に前記円錐形同期表面と組み合わされる円錐形のテーパ
    が付けられており、前記スプラグ部材の各々の半径方向
    外側表面及び半径方向内側表面は、中央領域が第１曲率
    で湾曲し、両側の縁部が前記第１曲率よりも大きい第２
    曲率で湾曲していることを特徴とする請求項５のシンク
    ロナイザー。
  9. 【請求項９】 前記シンクロナイザーリング手段には、
    前記スプラグ部材の各々の半径方向内側表面とカム接触
    するように配置されたほぼ円筒形の表面が設けられてい
    ることを特徴とする請求項５のシンクロナイザー。
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