JP3538485B2 - 同期噛合い変速装置 - Google Patents

同期噛合い変速装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トラック等車両用の変
速機に採用されて好適な同期噛合い変速装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、トラック等の多くの車両にお
いて、イナーシャロック式の同期噛合い変速装置が広く
採用されている。いま、上記変速装置の同期噛合い部の
概略構造を、図１０を参照して説明すると、図中符号１
０は変速機の出力軸、１２は同出力軸１０上にベアリン
グ１４を介して回転自在に装架された任意変速段の歯
車、１６は同歯車１２の軸線方向の一側部に圧入等によ
り固着され又は上記歯車１２と一体に形成されたスプラ
インピース、１８は上記出力軸１０上にスプラインを介
して相対回転不能に装架されたクラッチハブである。
【０００３】上記スプラインピース１６は、上記出力軸
１０の軸線方向に延在して出力軸１０に対し同軸的に形
成された円錐状の外周面を有するコーン部２０と外周部
分に形成された第１クラッチ歯又はドグ歯２２とを具え
ている。また、上記クラッチハブ１８の外周部分には上
記出力軸の軸線方向に延在するスプライン外歯が設けら
れ、同スプライン外歯には環状のスリーブ２４のスプラ
イン内歯２４′が摺動自在に嵌装されている。同スリー
ブ２４には、円周方向の溝２６が凹設され、同溝２６に
はシフトフォーク３２の操作端が係合される。
【０００４】上記クラッチハブ１８の外周部分には、円
周方向の３個所にキー溝２８が設けられ、同キー溝２８
内には出力軸軸線方向に摺動自在にシフティングキー３
０が嵌装されている。同シフティングキー３０の外側面
に低い隆起部３０′が設けられ、同隆起部３０′は、上
記スリーブ２４が図示の中立位置にあるとき、同スリー
ブの内周面に設けられた浅い凹所３４内にスプリング３
６によって弾性的に係合されている。
【０００５】上記歯車１２とクラッチハブ１８との間に
おいて、上記コーン部２０の外側にシンクロナイザリン
グ３８が介装されている。従来のシンクロナイザリング
３８は、図１１の平面図及び図１２の拡大断面図に良く
示されているように、厚肉円環状の環状本体４０と、同
環状本体４０の外周面に突設された多数の第２クラッチ
歯又はドグ歯４２とを具え、また上記環状本体４０の外
周には、円周方向に等間隔を存して３個の突起４４が設
けられている。さらに、上記環状本体４０には、上記コ
ーン部２０の円錐状外周面と整合する円錐角の円錐状内
周面４６が設けられ、同円錐状内周面４６には、適宜の
接着材によって紙質摩擦材４８が接着されている。
【０００６】上記紙質摩擦材４８は、セルローズ繊維に
摩擦性能向上用の微粉末を分散吸着させフェノール樹脂
を含浸させたテープ状部材であって、図１３の部分的平
面図及び図１４の断面図に良く示されているように、上
記コーン部２０の円錐外周面に対向する裏面には、円周
方向の浅い溝４８ａと、上記溝４８ａを横切って設けら
れた多数の軸線方向に並設された溝４８ｂとを具えてい
る。なお、従来のシンクロナイズリング３８では、上記
円錐状内周面４６の中心線Ｏ−Ｏは、シンクロナイザリ
ング３８全体の中心線と一致し、従ってシンクロナイザ
リング３８の重心は、実質的に上記中心線Ｏ−Ｏ上に位
置している。
【０００７】上記イナーシャロック式同期噛合い変速装
置の作動態様は、良く知られているので以下簡単に説明
する。いま、歯車１２と出力軸１０とを同期回転させる
ために、スリーブ２４を図１０において左方に摺動させ
ると、スプリング３６によってスリーブ２４に弾性的に
圧接されているシフティングキー３０がスリーブ２４と
共に左動してシンクロナイザリング３８を歯車１２のコ
ーン部２０に摩擦的に係合させる。シンクロナイザリン
グ３８の円錐状内周面４６が、コーン部２０の円錐状外
周面に摩擦係合することによって、シフティングキー３
０及びシンクロナイザリング３８を介して歯車軸１０の
回転が歯車１２に伝達され、同歯車１２が回転を始め
る。やがて、出力軸１０と歯車１２が同期して回転し、
スリーブ２４のスプライン内歯２４′が、シンクロナイ
ザリング３８の第２クラッチ歯４２及びスプラインピー
ス１６の第１クラッチ歯２２に噛合い、出力軸１０と歯
車１２とが一体的に回転する。なお、図１０において、
クラッチハブ１８の右側に、上記歯車１２とは異る変速
段の図示しない歯車、及び協働するシンクロナイザリン
グ、スプラインピース等が配設され、スリーブ２４を同
図において右動させることにより、上記と全く同様にし
て、他の変速段の歯車が出力軸１０に対し固定され、一
体的に回転する。
【０００８】上記変速装置において、上記シンクロナイ
ザリング３８は、図１５の要部断面図に良く示されてい
るように、半径方向外側に配置されているクラッチハブ
１８の内周面、及び半径方向内側に配置されているコー
ン部２０の外周面との間に、夫々半径方向の間隙Ｃ１，
Ｃ２が存在しているため、半径方向に自由に変位するこ
とができ、またシンクロナイザリングの円錐状内周面４
６の中心線Ｏ−Ｏ、即ち出力軸１０の軸線方向にも自由
に往復変位することができる。（なお、図１５では、理
解を容易ならしめるため、上記間隙Ｃ１，Ｃ２は、実際
の隙間より誇張して大きく画かれている。）
【０００９】このため、変速装置の稼働中に、シンクロ
ナイザリング３８の円錐状内周面４６とコーン部２０の
円錐状外周面との間の動摩擦特性に起因して、同シンク
ロナイザリング３８が自励振動を生起し、上記半径方向
の間隙Ｃ１，Ｃ２の間でシンクロナイザリング３８が振
動的に変位しクラッチハブ１８及びコーン部２０を叩
き、さらに、出力軸１０を含む変速装置全体にハンマリ
ング作用が発生して、軸系を含む変速機ケーシングが共
振を起し極めて不快な騒音が発生することがある。
【００１０】
【発明が解決しようする課題】本発明は、上述したシン
クロナイザリングの自励振動に基づいて生起する不快な
騒音の発生を、極めて簡単な構造により効果的に防止す
ることができる同期噛合い変速装置を提供することを主
たる目的とするものである。本発明の他の目的は、上記
シンクロナイザリングの自励振動に基づく騒音を効果的
に防止しながら、同シンクロナイザリングの円錐状内周
面に接着される紙質摩擦材の耐久性を確保することがで
きる同期噛合い変速装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、出力軸上に固定されたクラッチハブと、
上記出力軸上に回転自在に装架され、軸線方向に延在さ
れる円錐状外周面を具えたコーン部と、上記クラッチハ
ブと上記コーン部との間に介装され、上記円錐状外周面
に摩擦的に係合可能な円錐状内周面を備えたシンクロナ
イザリングと、上記クラッチハブの外周部に軸方向に摺
動自在に嵌装された環状のスリーブと、を備えた同期噛
み合い変速装置において、上記シンクロナイザリング
は、重心位置が上記円錐状内周面の軸方向中心線に対し
て偏倚されて構成されるとともに、上記円錐状内周面の
中心線を挟んで上記偏倚した重心位置に直径的に反対側
の内周面で上記円錐状外周面に当接して回転することを
特徴とする同噛合い変速装置を提案するものである。
【００１２】本発明の請求項２に係る発明は、上記シン
クロナイザリングが、上記円錐状内周面を具えた環状本
体と同環状本体の外周に形成され上記スリーブに噛合可
能なクラッチ歯とを具え、上記環状本体及び上記クラッ
チ歯の少くとも一方の一部を除去することによって、上
記円錐状内周面の軸方向中心線に対して重心位置を偏倚
させたことを特徴とする。
【００１３】また本発明の請求項３に係る発明は、上記
請求項２に係る発明において、上記シンクロナイザリン
グの上記重心の偏倚を生起させる除去重量が、同シンク
ロナイザリングの重量の１％以上であることを特徴と
し、さらに本発明の請求項４に係る発明は、上記シンク
ロナイザリングの円錐状内周面に摩擦材が取り付けら
れ、 該摩擦材が、同円錐状内周面の軸方向中心線を挟ん
で上記偏倚した重心とは反対側の内周面近傍で部分的に
厚く形成されたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明によれば、シンクロナイザ
リングの一部分を除去して、その円錐状内周面に中心線
に対し重心を偏倚させることによって、シンクロナイザ
リングの回転時に、遠心力によって、同シンクロナイザ
リングの上記除去部分に隣接する円錐状内周面の部分
が、歯車側の協働するコーン部における円錐状外周面に
常に当接することとなり、シンクロナイザリングとコー
ン部円錐状外周面との当接部における油膜切れに起因し
て生起する同シンクロナイザリングの自励振動の生起が
確実に防止される。また、同期作動中、シンクロナイザ
リングは、上記除去部分に隣接する円錐状内周面の部分
が常にコーン部外周面に当接した状態で同コーン部に対
し相対回転するので、シンクロナイザリングの円錐状内
周面に接着された紙質摩擦材の上記当接部分が、局部的
に摩耗し易い傾向がある。そこで、上記当接部分におけ
る紙質摩擦材の厚さを、予め部分的に厚く形成しておく
ことによって、シンクロナイザリングの十分な耐久性を
確保することができる。
【００１５】以下本発明の好ましい実施形態の具体例を
図１ないし図９について具体的に説明する。（なお、図
１０ないし図１５を参照して説明した典型的なイナーシ
ャロック式同期噛合い変速装置と実質的に同一又は対応
する部材及び部分には、同一の符号を付し、重複にわた
る説明は省略する。） 先ず、図１ないし図３に示した本発明の第１実施例にお
いて、図１０の歯車１２と、出力軸１０上に相対回転不
能に装架されたクラッチハブ１８との間でコーン部２０
の外側に配設されるシンクロナイザリング３８が、厚肉
の環状本体４０と、同環状本体の外周に突設された多数
の第２クラッチ歯４２とを具えている。
【００１６】上記環状本体４０は、上記コーン部２０の
円錐状外周面と整合する円錐角を有する円錐状内周面４
６を具え、同内周面４６には、図１３及び図１４に例示
されたものと略同様の紙質摩擦材４８が、適宜の接着材
を用いて高温下で加圧され接着されている。また、環状
本体４０は、その外周部分の一部を平面５０に沿って削
除され、図１に一点鎖線で示した外周円筒面と上記平面
５０との間の部分が除去部分５２を形成している。
【００１７】上記除去部分５２の重量は、後に説明する
理由から、除去部分５２を有しないシンクロナイザリン
グ３８の全重量の１％以上に設定される。また、上記除
去部分５２を設けたことによって、シンクロナイザリン
グ３８の重心Ｇは、上記円錐状内周面４６の中心線Ｏ−
Ｏに対して偏心量ｅだけ偏倚する。（なお、以下の各図
において、上記偏心量ｅは誇張して実際より大きく図示
されている。）
【００１８】上記のような除去部分５２を設けたシンク
ロナイザリング３８を、図１０に示されているような同
期噛合い変速装置に組込んだ場合、歯車１２と出力軸１
０との同期作動中及び同期完了後の双方において、図３
の要部断面図に示されているように、不平衡重量を有す
るシンクロナイザリング３８が、遠心力を受けてコーン
部２０及びクラッチハブ１８の回転中心に対し偏倚して
回転する。即ち、シンクロナイザリング３８は、その円
錐状内周面４６の中心線Ｏ−Ｏを挟んで上記偏倚した重
心Ｇに直径的に反対側の内周面、換言すれば除去部分５
２に隣接する内周面が、コーン部２０の円錐状外周面に
当接して回転する。
【００１９】従って、不平衡重量を有しない従来のシン
クロナイザリングのように、回転中、同リングがコーン
部２０の円錐状外周面とクラッチハブ１８の内周面との
間の間隙内で、半径方向に自由に変位してコーン部２０
外周面及びクラッチハブ内周面に繰り返し衝突し、衝突
面間の動摩擦特性に起因して自励振動を生起することが
なく、上記のように除去部分５２に隣接した円錐状内周
面４６が、常にコーン部２０の円錐状外周面に当接して
回転するので、シンクロナイザリング３８の自励振動に
起因する不快な騒音の発生が確実に防止される。
【００２０】図４は、コーン部２０の円錐状外周面に当
接する円錐状内周面４６に、図１３及び図１４に示した
ような紙質摩擦材４８を接着したシンクロナイザリング
３８について、除去部分５２を設けない通常のシンクロ
ナイザリングの重量に対して、除去部分５２の重量を種
々変化させ、発生する騒音のレベルを調べたもので、図
示のように除去重量が１％以上のとき略５ｄＢの騒音低
域が得られることが確認された。
【００２１】次に、図５ないし図７は、上記第１実施例
の種々の変形例を示すものである。図５に示したシンク
ロナイザリング３８では、環状本体４０の除去部分５２
が、円錐状内周面４６の中心線Ｏ−Ｏに中心を有する同
心円弧面５０ａと、図中に一点鎖線で示した環状本体４
０の外周円筒面とによって区画されている。また、図６
に示したシンクロナイザリング３８では、環状本体４０
の除去部分５２が、円錐状内周面４６の半径方向外方に
中心を有する円弧面５０ｂと、図中に一点鎖線で示した
環状本体４０の外周円筒面とによって区画されている。
さらに、図７に示したシンクロナイザリング３８では、
環状本体４０の除去部分５２が、二つの平面５０ｃと、
図中に一点鎖線で示した環状本体４０の外周円筒面とに
よって区画されている。上記各変形例において、除去部
分５２は、これを有しないシンクロナイザリング３８全
体の重量の１％以上の重量に設定される。なお、これら
各図において、円錐状内周面４６に接着される紙質摩擦
材４８は図示を省略されている。
【００２２】図８は本発明の第２実施例を示すシンクロ
ナイザリング３８の平面図である。図から明らかなよう
に、環状本体４０の除去部分５２の形状及び重量は、上
記図１の除去部分と実質的に同一である。この実施例で
は、円錐状内周面４６に接着される紙質摩擦材４８が、
上記内周面４６の円周方向の長さより長いテープ状に形
成されて、その両端部分４８ａ及び４８ｂを重ね合わせ
接着することにより部分的に厚く形成されている。そし
て、上記部分的に厚く形成された部分は、上記除去部分
５２に隣接する内周面４６、換言すれば円錐状内周面４
６の中心線Ｏ−Ｏを挟んで重心Ｇとは直径的に反対側の
部分に配置されている。（なお、上記紙質摩擦材４８
は、便宜的に、実際の厚さより厚く画かれている。）
【００２３】既に、図３について説明したように、除去
部分５２を有するシンクロナイザリング３８は、回転時
に遠心力によって、円錐状内周面４６の中心線Ｏ−Ｏを
挟んで重心Ｇとは直径的に反対側の部分がコーン部２０
の円錐状外周面に当接する。そして、シンクロナイザリ
ング３８の同期作動中、同リング３８とコーン部２０と
の間には、回転数差があるので、リング３８は上記除去
部分５２に隣接する部分の円錐状内周面４６がコーン部
２０の円錐状外周面に接した状態で同コーン部に対し摺
動する。従って、コーン部２０に当接する部分の円錐状
内周面４６に接着された紙質摩擦材４８が、部分的に摩
耗し易い傾向があるが、上記のように当該部分の紙質摩
擦材４８の厚さを部分的に厚く形成しておくことによっ
て、同紙質摩擦材４８の耐久性、ひいてはシンクロナイ
ザリング３８の耐久性を効果的に向上することができ
る。
【００２４】次に、図９は、上記図８に示した実施例の
変形例を示すものである。この変形構造では、シンクロ
ナイザリング３８の環状本体４０の円錐状内周面４６に
接着される紙質摩擦材４８の除去部分５２に隣接する部
分に、さらに１枚の短い紙質摩擦材４８ｃが追加して接
着され、部分的に厚く形成されている。図では上記紙質
摩擦材４８ｃが、通常の紙質摩擦材４８の半径方向内側
に接着されているが、勿論半径方向外側に接着されても
よい。この変形実施例によっても、紙質摩擦材４８の摩
耗し易い部分の肉厚を部分的に厚く形成しておくことに
よって、シンクロナイザリング３８の耐久性を向上し得
ることは、明らかである。
【００２５】なお、上記すべての実施例においては、シ
ンクロナイザリング３８の除去部分５２が環状本体４０
に配置されているが、第２クラッチ歯４２の一部を除去
して除去部分を設けてもよく、また第２クラッチ歯４２
及び環状本体４０の双方の一部を削除して除去部分５２
を設けても良い。さらに、環状本体４０に、複数個穿設
される透孔又は盲孔によって除去部分５２を設けること
ができる。なおまた、上記紙質摩擦材４８の部分的に厚
さを増大する部分は、例示した２枚重ねではなく、３枚
以上重ね合わせても良い。
【００２６】
【発明の効果】叙上のように、本発明に係る同期噛合い
変速装置は、出力軸上に固定されたクラッチハブと、上
記出力軸上に回転自在に装架され、軸線方向に延在され
る円錐状外周面を具えたコーン部と、上記クラッチハブ
と上記コーン部との間に介装され、上記円錐状外周面に
摩擦的に係合可能な円錐状内周面を備えたシンクロナイ
ザリングと、上記クラッチハブの外周部に軸方向に摺動
自在に嵌装された環状のスリーブと、を備えた同期噛み
合い変速装置において、上記シンクロナイザリングは、
重心位置が上記円錐状内周面の軸方向中心線に対して偏
倚されて構成されるとともに、上記円錐状内周面の中心
線を挟んで上記偏倚した重心位置に直径的に反対側の内
周面で上記円錐状外周面に当接して回転することを特徴
とし、極めて簡単な構造によってシンクロナイザリング
の自励振動に起因する変速装置の騒音発生を効果的に防
止し得る利点がある。また、上記シンクロナイザリング
の円錐状内周面に摩擦材が取り付けられ、該摩擦材が、
同円錐状内周面の軸方向中心線を挟んで上記偏倚した重
心とは反対側の内周面近傍で部分的に厚く形成されたこ
とにより、摩擦材の耐久性、ひいてはシンクロナイザリ
ングの耐久性を向上し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るシンクロナイザリン
グ３８の平面図である。
【図２】図１に示したシンクロナイザリング３８の拡大
正面図である。
【図３】図１に示したシンクロナイザリング３８の作動
態様を示す変速装置の要部断面図である。
【図４】図１に示したシンクロナイザリング３８を具え
た変速装置の騒音レベルと除去重量との関係を示した線
図である。
【図５】図１に示したシンクロナイザリング３８の変形
例を示す平面図である。
【図６】図１に示したシンクロナイザリング３８の他の
変形例を示す平面図である。
【図７】図１に示したシンクロナイザリング３８のさら
に他の変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施例を示すシンクロナイザリン
グ３８の平面図である。
【図９】図８に示した第２実施例の変形例を示すシンク
ロナイザリング３８の平面図である。
【図１０】同期噛合い変速装置の典型的な構成を示す要
部断面図である。
【図１１】図１０に示した変速装置に従来使用されてい
る通常のシンクロナイザリング３８を示す平面図であ
る。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿い矢印方向に
視た拡大断面図である。
【図１３】図１１に示したシンクロナイザリング３８の
円錐状内周面に接着される紙質摩擦材４８の平面図であ
る。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿い矢印方向に
視た断面図である。
【図１５】図１１に示した通常のシンクロナイザリング
３８と、協働するクラッチスリーブ及びコーン部との関
係的配置を示した概念的断面図である。
【符号の説明】
１０…出力軸、１２…歯車、１６…スプラインピース、
１８…クラッチハブ、２０…コーン部、２２…第１クラ
ッチ歯、２４…スリーブ、３０…シフティングキー、３
８…シンクロナイザリング、４０…環状本体、４２…第
２クラッチ歯、４６…円錐状内周面、４８…紙質摩擦
材、５２…除去部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 寛 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−223128（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−160749（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−108630（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−81538（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出力軸上に固定されたクラッチハブと、 上記出力軸上に回転自在に装架され、軸線方向に延在さ
    れる円錐状外周面を具えたコーン部と、 上記クラッチハブと上記コーン部との間に介装され、上
    記円錐状外周面に摩擦的に係合可能な円錐状内周面を備
    えたシンクロナイザリングと、 上記クラッチハブの外周部に軸方向に摺動自在に嵌装さ
    れた環状のスリーブと、 を備えた同期噛み合い変速装置において、上記シンクロナイザリングは、重心位置が上記円錐状内
    周面の軸方向中心線に対して偏倚されて構成されるとと
    もに、上記円錐状内周面の中心線を挟んで上記偏倚した
    重心位置に直径的に反対側の内周面で上記円錐状外周面
    に当接して回転する ことを特徴とする同噛合い変速装
    置。
  2. 【請求項２】 上記シンクロナイザリングが、上記円錐
    状内周面を具えた環状本体と同環状本体の外周に形成さ
    れ上記スリーブに噛合可能なクラッチ歯とを具え、上記
    環状本体及び上記クラッチ歯の少くとも一方の一部を除
    去することによって、上記円錐状内周面の軸方向中心線
    に対して重心位置を偏倚させたことを特徴とする請求項
    １記載の同期噛合い変速装置。
  3. 【請求項３】 上記シンクロナイザリングの上記重心の
    偏倚を生起させる除去重量が、同シンクロナイザリング
    の重量の１％以上であることを特徴とする請求項２記載
    の同期噛合い変速装置。
  4. 【請求項４】 上記シンクロナイザリングの円錐状内周
    面に摩擦材が取り付けられ、 該摩擦材が、同円錐状内周面の軸方向中心線を挟んで上
    記偏倚した重心とは反対側の内周面近傍で部分的に厚く
    形成されたことを特徴とする請求項１記載の同期噛合い
    変速装置。
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