JP3714185B2 - 変速機の同期装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数の異なる変速段の回転を同期させる同期装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の変速段を持つ変速機には、回転数の異なる変速段の回転を合わせてスムーズで静粛な変速動作を可能にする同期装置が装着されている。例えば、実開昭５７−１４１２３２号公報には、変速機の回転軸に一体回転可能に軸支されたクラッチハブの外周に、同クラッチハブと一体回転可能かつ、回転軸の軸方向へ移動可能に組付けられてシフトフォークが係合するスリーブ、傾斜部が形成され各変速段に一体的に設けられるクラッチギヤ、各クラッチギヤとスリーブの間に設けられ、クラッチギヤの傾斜部に係合する同期リング、スリーブと同期リングとに隙間を持って設けられた分割摺動可能なスリーブプランジャ及び、このプランジャ内部に収納されプランジャの両端をハブとスリーブに付勢するコイルスプリングから主に構成されたワーナタイプの同期装置が開示されている。
【０００３】
この同期装置は、変速操作によりシフトフォークが移動すると、付勢されたスリーブプランジャを押し沈めてスリーブがシフトフォーク移動方向に移動し、同期リングを軸方向に押し、クラッチギヤと同期リングとの傾斜面を摩擦係合させる。この動作によって、同期リングがクラッチハブに対する遊び分だけ相対回転して、スリーブの歯部と同期リングの歯部とが相対する状態にインデックスされる。この状態からさらにスリーブが移動すると、スリーブと同期リングの歯部同士が当接してスリーブの移動が阻止され、同期リングがクラッチハブに対してさらに強く摩擦係合され、スリーブとクラッチギヤとの変速時における各変速段の回転速度を同期させている。
ところが、このようにスリーブプランジャが分割式であると、コイルスプリングをその内部に収納する作業が難しく、部品点数が増えると共に、構造が複雑化する等の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、クラッチハブ側に凹部や凸部等を設けてコイルスプリングの一端を嵌合させ、単品のスリーブプランジャに凹部を設けてコイルスプリングの他端を嵌合させた同期装置が提案されている。この同期装置において、スリーブプランジャは、スリーブや同期リングの間にクリアランスを持って設けられている。しかし、このようなスリーブプランジャを備える同期装置では、スプリングの組付けの作業性や部品点数を低減して構造の簡素化を図ることはできるが、新たな問題点が発生してしまう。
それは、コイルスプリングの両端が、回転軸の軸方向に対して固定状態となるクラッチハブや、軸方向に移動するプランジャに対して嵌合しているので、シフト操作でスリーブを移動させられると、プランジャが傾いたりスリーブ移動方向に移動するときに、コイルスプリングに剪断力や曲がり変形による曲げ応力が発生する。特に、曲げ応力は、コイルスプリングの両端が凹凸部に拘束されているので大きくなる傾向となり、スプリング内側からの疲労破壊によるスプリングの耐久性が低減するおそれがある。
クラッチハブとスリーブとの径方向への間隔を大きくとれば、コイルスプリング長を長くできるので、スリーブの移動に対して同スプリングの軸方向への変位量を少なくでき、曲げ応力を低減することは可能であるが、反面、同期装置の径方向への大型化を招くという問題点が発生してしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、変速機の回転軸に嵌合されるクラッチハブと、上記クラッチハブの外周において一体回転可能かつ上記回転軸の軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、上記クラッチハブとスリーブとの間に配置され、同スリーブに形成される溝に摺動的に係合するスリーブプランジャと、上記クラッチハブの外周面に径方向外側に立設し、上記スリーブプランジャを上記スリーブ側へ付勢するスプリングとを有し、上記スリーブプランジャと上記クラッチハブにそれぞれ設けられ、上記スプリングを保持する有底溝とを有し、上記スリーブプランジャ側の有底溝と上記クラッチハブ側の有底溝が、その底面から開口部に向かって徐々に広くなる複数の段差で断面階段状に形成されている。
【０００６】
本発明では、変速機の回転軸に嵌合されるクラッチハブと、上記クラッチハブの外周において一体回転可能かつ上記回転軸の軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、上記クラッチハブとスリーブとの間に配置され、同スリーブに形成される溝に摺動的に係合するスリーブプランジャと、上記クラッチハブの外周面に径方向外側に立設し、上記スリーブプランジャを上記スリーブ側へ付勢するスプリングと、上記スリーブプランジャと上記クラッチハブにそれぞれ設けられ、上記スプリングを保持する有底溝とを有し、上記スリーブプランジャ側の有底溝がその底面から開口部に向かって徐々に広くなる載頭円錐状に形成され、上記クラッチハブ側の有底溝がその底面から開口部に向かって徐々に広くなる複数の段差で断面階段状に形成されている。
本発明において、スプリングは、有底溝の底部側よりも開口部側の方が小さくなるように形成されたコイルスプリングで構成されている。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
（第１実施例）
図１において、符号１はワーナー型の同期装置を示す。この同期装置１は、変速機の回転軸である出力軸２に上にベアリング１４、１５を介装して相対回転可能に軸支された変速段Ｇ１，Ｇ２、変速段Ｇ１，Ｇ２の間の出力軸２上に設けられたクラッチハブ３、クラッチハブ３の外周において一体回転可能かつ出力軸２の軸方向へ移動可能に組付けられたスリーブ８、クラッチハブ３を挟んでその左右両側に位置し、変速段Ｇ１，Ｇ２上にそれぞれ設けられたクラッチギヤ４Ａ，４Ｂ、クラッチギヤ４Ａ，４Ｂとスリーブ８との間にそれぞれ配設された同期リング５Ａ，５Ｂ、及びスリーブ８に対して摺動的に係合するスリーブプランジャ９と、このスリーブプランジャ９をスリーブ側８へ付勢するスプリングとしてのコイルスプリング１３から主に構成されている。
【０００８】
クラッチハブ３は、出力軸２にスプライン係合されていて、その端面３ａを変速段Ｇ２の端面Ｇ２ｂに接触させ、他端面３ｂ側を出力軸２に嵌合させたストッパリング７により軸方向への移動を規制されており、出力軸２と一体回転可能に軸支されている。変速段Ｇ２の他端面Ｇ２ｃは、出力軸２に挿嵌する固定ボルト６で軸方向への移動が阻止されている。クラッチハブ３の外周には、スプライン３ｃが略周方向全体に渡って形成されている。
【０００９】
左右それぞれのクラッチギヤ４Ａ，４Ｂは、その外周に外歯４ａ，４ｂがそれぞれ設けられている。クラッチギヤ４Ａ，４Ｂのハブ４ｃ，４ｄの外周面は、それぞれテーパーコーン部４ｅ，４ｆとして形成されている。クラッチギヤ４Ａ，４Ｂは、変速段Ｇ１，Ｇ２のボス部Ｇ１ａ，Ｇ２ａにそれぞれスプライン係合されて各変速段と一体回転可能となっている。
【００１０】
左右一対の同期リング５Ａ，５Ｂは、それぞれの中心にテーパーコーン部４ｅ，４ｆと対応するテーパー面を有するテーパー孔５ａ，５ｂが設けられている。同期リング５Ａ，５Ｂの外周側には、外歯４ａ，４ｂと対応する歯部５ｃ，５ｄがそれぞれ形成されている。
【００１１】
スリーブ８は、クラッチハブ３および左右の同期リング５Ａ，５Ｂの外周部にまたがるように配設されていて、その外周面に周溝８ａが形成されている。この周溝８ａには、変速動作によって矢印ａ，ｂ方向に摺動するシフトフォーク１０が僅かな遊びをもって挿嵌している。スリーブ８の内周面には、歯部３ｃに摺動自在に支持されると共に、外歯４ａ、４ｂ及び歯部５ｃ，５ｄとに同期動作時に噛合するスプライン８ｂが形成されている。このスプライン８ｂの一部には、後述するスリーブプランジャ９と対応する形状の凹部８ｃが三ヶ所形成されている（図では１ヶ所のみを示す）。
【００１２】
凹部８ｃと対向するクラッチハブ３とスリーブ８との間には、同期リング５Ａ，５Ｂの端面５ｅ，５ｆとの間に一定のクリアランスＬ，Ｌを持ってスリーブプランジャ９が配置されている。このスリーブプランジャ９は単体であり、その上面９ａを凹部８ｃと対応する形状に形成されている。スリーブプランジャ９の下面９ｄには、クラッチハブ３に向かって開口する有底溝１１が形成されている。この有底溝１１と対向するクラッチハブ３の外周面には、スリーブプランジャ９に向かって開口する有底溝１２が形成されている。
【００１３】
有底溝１１，１２は図２，図３に示すように、その底面１１ａ，１２ａから開口部１１ｂ，１２ｂに向かって徐々に広くなる断面形状となる載頭円錐形状に形成されている。有底溝１１と有底溝１２の間には、円柱状のコイルスプリング１３が径方向に向かって立設されており、スリーブプランジャ９をスリーブ８のスプライン８ｂに向かって弾性付勢している。有底溝１１，１２の底面１１ａ，１２ａ側の寸法は、コイルスプリング１３の両端１３ａ，１３ｂを保持できる程度に設定されている。開口部１１ｂ，１２ｂの寸法は、コイルスプリング１３の変形時に同バネと干渉しない程度の開口大きさに設定されている。
【００１４】
この同期装置１は、外周にスリーブ８をスプライン係合して取付けられているクラッチハブ３を、変速機の出力軸２に軸支させると共に、同期リング５Ａ，５Ｂをテーパーコーン部４ｅ，４ｆに装着したクラッチギヤ４Ａ，４Ｂを、クラッチハブ３を挟んでその軸方向両側の変速段Ｇ１，Ｇ２に軸支して組み立てられる。また、この組立時に各同期リング５Ａ，５Ｂは、クラッチハブ３に対して少なくとも歯部５ｃ，５ｄの半ピッチ分だけ相対回転し得るように係合される。そして、この後にスリーブ８の係合溝８ｃにシフトフォーク１０を取り付けて、スリーブ８を軸方向に往復移動切り替え可能としている。
【００１５】
このような構成の同期装置１の動作について説明する。
シフトフォーク１０を例えば矢印ａ方向に向かってシフト動作させると、スリーブ８が図１に示す中立位置から同期リング５Ａ側に向かって移動する。すると、スリーブプランジャ９がクリアランスＬ分だけ移動して、同期リング５Ａの内端面５ｅをその側面９ｂで押して同期リング５Ａをクラッチギヤ４Ａ側に移動し、テーパー孔５ａがクラッチギヤ４Ａのテーパーコーン部４ｅに押しつけられる。この動作に伴い、同期リング５Ａがクラッチハブ３に対する遊び分だけ相対回転して、スプライン８ｂ端部のチャンファと同期リング５Ａの歯部５ｃのチャンファとが相対する状態にインデックスされる。
【００１６】
さらにスリーブ８に力が加えられると、両チャンファ同士が当接してスリーブ８の移動が阻止されると共に、凹部８ｃと凸部９ａとの係合が解除され、凸部９ａがスプライン８ｂの下面８ｄによってコイルスプリング１３のバネ力抗して押し下げられつつ左に傾く。そして、同期リング５Ａのテーパー孔５ａの内面がテーパーコーン部４ｅに強く摩擦係合されて係合摩擦力が発生する。
【００１７】
この時、コイルスプリング１３の両端１３ａ，１３ｂは、有底溝１１，１２の底面側１１ａ，１２ａ側に嵌合されているので、スリーブプランジャ９の傾きに対向して左に傾くように変形し、剪断力や曲げ応力が加えられる。しかし、有底溝１１，１２の開口部１１ｂ，１２ｂ側は、変形したコイルスプリング１３と干渉しない大きさに設定されているので、図３にＰ１、Ｐ２に示す部位での開口部１１ｂ，１２ｂとコイルスプリング１３との接触を避けられる。よって、従来のクラッチハブやスリーブの凹凸部に、コイルスプリングの両端が嵌合される場合に比べて、開口部１１ｂ，１２ｂとコイルスプリング１３との接触による曲げ応力の発生が小さくなる。
【００１８】
すなわち、有底溝１１，１２を、開口部１１ｂ，１２ｂ側が大きくなる形状（ここでは、載頭円錐状）に形成することで、スリーブ８の移動時におけるスリーブプランジャ９とコイルスプリング１３との間に自由度が生まれ、コイルスプリング１３にかかる曲げ応力を低減させることができる。よって、コイルスプリング１３の耐久性が良くなる。また、スリーブブプランジャ９は分割式ではないので、コイルスプリング１３の組付け時の作業性も良くなる。
【００１９】
スリーブの凹部８ｃとスリーブプランジャ９の凸部９ａとの係合が解除されると、同期リング５Ａとテーパーコーン部４ｅとの間に作用する摩擦力が消滅し、さらに、係合摩擦力による同期作用によってスリーブ８とクラッチギヤ４Ａとの回転差が無くなる。すると、スリーブ８の阻止力が解除されて移動が可能になり、スプライン８ｂが同期リング５Ａの歯部５ｃを押し分けてクラッチギヤ４Ａの外歯４ｂに噛合してシフト動作が完了する。
【００２０】
この状態からシフトフォーク１０を介してスリーブ８を中立位置側に戻す動作が起こされると、上述した動作とは逆の順序を経てスリーブ８が中立位置に戻されて図１の状態に復帰する。中立位置からスリーブ８をクラッチギヤ４Ｂ側へ移動すると、クラッチギヤ４Ａの場合と同様にしてスリーブ８とクラッチギヤ４Ｂとの噛合がなされる。
【００２１】
次に、図４，図５，図６を用いて第２実施例を説明する。
第２実施例における同期装置１００は、スリーブプランジャ９０とクラッチハブ３０にそれぞれ形成する有底溝９１，３１の形状とコイルスプリング１３０の形状を変形したものである。なお、第１実施例と同一構成／作用をする部材には、第１実施例で用いた符号を付し、重複説明を省略する。
【００２２】
スリーブプランジャ９０は、同期リング５Ａ，５Ｂの端面５ｅ，５ｆとの間に一定のクリアランスＬ，Ｌを持ってクラッチハブ３とスリーブ８の間に配置されている。スリーブプランジャ９０は単体であり、その上面９０ａをスリーブ８の凹部８ｃと対応する凸状に形成されている。スリーブプランジャ９０の下面９０ｄには、クラッチハブ３に向かって開口する有底溝９１が形成されている。この有底溝９１と対向するクラッチハブ３の外周には、スリーブプランジャ９０に向かって開口する有底溝３１が形成されている。
【００２３】
有底溝９１，３１は図５，図６に示すように、その底面９１ａ，３１ａから開口部９１ｂ，３１ｂまでの断面形状が同一径となる孔である。有底溝９１と有底溝３１の間には、コイルスプリング１３０が介装されていて、スリーブプランジャ９０をスリーブ８のスプライン８ｂに向かって弾性付勢している。コイルスプリング１３０は、その両端１３０ａ，１３０ｂを有底溝９１，３１の底部９１ａ，３１ａに保持されている。コイルスプリング１３０における底部９１ａ，３１ａ側よりも開口部９１ｂ，３１ｂ側に位置する中央部は、両端１３０ａ，１３０ｂよりも小径に形成されており、変形時に開口部９１ｂ，３１ｂと干渉しないようになっている。
【００２４】
このような構成の同期装置１００によると、シフトフォーク１０を例えば矢印ａ方向に向かってシフト動作させると、スリーブ８が図４に示す中立位置から同期リング５Ａ側に向かって移動する。すると、スリーブプランジャ９０がクリアランスＬ分だけ移動して、同期リング５Ａの内端面５ｅをその側面９０ｂで押す。同期リング５Ａは、クラッチギヤ４Ａ側に移動して、テーパー孔５ａをクラッチギヤ４Ａのテーパーコーン部４ｅに押しつける。この動作に伴い、同期リング５Ａがクラッチハブ３に対する遊び分だけ相対回転して、スプライン８ｂ端部のチャンファと同期リング５Ａの歯部５ｃのチャンファとが相対する状態にインデックスされる。
【００２５】
スリーブ８にさらに力が加えられると、両チャンファ同士が当接してスリーブ８の移動が阻止されると共に、凹部８ｃと凸部９０ａとの係合が解除され、凸部９０ａがスプライン８ｂの下面８ｄによってコイルスプリング１３０のバネ力抗して押し下げられつつ左に傾く。そして、同期リング５Ａのテーパー孔５ａの内面がテーパーコーン部４ｅに強く摩擦係合されて係合摩擦力が発生する。
【００２６】
この時、コイルスプリング１３０の両端１３ａ，１３ｂは、有底溝９１，３１の底面側９１ａ，３１ａ側に嵌合されているので、スリーブプランジャ９０の傾きに伴い変形して剪断力や曲げ応力が与えられる。しかし、コイルスプリング１３０の中央部は、開口部９１ｂや開口部３１ｂと干渉しないように小径に形成されているので、図６にＰ１、Ｐ２に示す部位での開口部９１ｂ，３１ｂとの接触を避けられる。よって、開口部９１ｂ，３１ｂとコイルスプリング１３０との接触による曲げ応力の発生が小さくなり、耐久性が良くなる。また、スリーブブプランジャ９０は分割式ではないので、コイルスプリング１３０の組付け時の作業性も良くなる。
【００２７】
スリーブの凹部８ｃとスリーブプランジャ９０の凸部９０ａとの係合が解除されると、同期リング５Ａとテーパーコーン部４ｅとの間に作用する摩擦力が消滅し、さらに、係合摩擦力による同期作用によってスリーブ８とクラッチギヤ４Ａとの回転差が無くなる。すると、スリーブ８の阻止力が解除されて移動が可能になり、そのスプライン８ｂが同期リング５Ａの歯部５ｃを押し分けてクラッチギヤ４Ａの外歯４ｂに噛合してシフト動作が完了する。
【００２８】
第１実施例では、有底溝１１，１２の形状を載頭円錐形状としたが、例えば、図７に示すように、底部１１０ａ，１２０ａから開口部１１０ｂ，１２０ｂに向かって徐々に径が大きくなる断面階段状に形成した有底溝１１０，１２０であっても良い。この場合であっても底面部１１０ａ，１２０ａの寸法は、コイルスプリング１３の両端１３ａ，１３ｂを保持できる程度に設定し、開口部１１０ｂ，１２０ｂの寸法を変形したコイルスプリング１３と干渉しないように設定することが望ましい。あるいは、図８に示すように、スリーブプランジャ９には、載頭円錐状の有底溝１１を形成し、クラッチハブ３には、断面階段状の有底溝１２０を設け、両者の間に第２実施例で用いたコイルスプリング１３０を立設介装させても良い。
【００２９】
また、図９に示すように、有底溝１１，１２の底部１１ａ，１２ａを、同図に２点鎖線で示すように、それぞれ深さｈ１，ｈ２分だけ深く形成し、コイルスプリング１３を介装すると、スリーブプランジャ９からクラッチハブ３までの間隔Ｈを（ｈ１＋ｈ２）だけ狭くすることができる。このことは、同期装置１の径方向への小型化を可能としたり、あるいは、コイルスプリング１３の全長を（ｈ１＋ｈ２）だけ長くすることが可能となる。コイルスプリング１３長が延びると、スリーブ８の移動に対するコイルスプリング１３の変位量が相対的に減少するので、同スプリングの変形が小さくなって曲げ応力が低下され、スプリングの耐久性向上に貢献することとなる。
ここでは、第１実施例の有底溝１１，１２を例に説明したが、有底溝９１，３１や有底溝１１０，１２０を深く形成することでも同様の作用効果を期待することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、クラッチハブとスリーブの間に配置され、スプリングによりスリーブの溝部に付勢されたスリーブプランジャか、クラッチハブの少なくとも一方に、その底面から開口部に向かって徐々に広くなる断面形状に形成され、上記スプリングを保持する有底溝を形成したので、同期動作時におけるスプリングと有底溝の開口側との間に間隔を設けることができる。よって、スプリングと開口部との干渉がなくなるので、干渉によりスプリングに与えられる曲げ応力を低減でき、スプリングの耐久性が向上する。また、有底溝は、スリーブプランジャの下面に載頭円錐状あるいは、断面階段状に形成したので、従来の分割式プランジャ内部にスプリングを組み込む場合よりも、組付け作業性が優れると共に部品点数を削減でき、低コストとなる。
【００３１】
本発明によれば、スプリングを有底溝の底部側よりも開口部側の方が小さくなるように形成されたコイルスプリングとしたので、同期動作時におけるスプリングと有底溝の開口側との間に間隔を設けることができる。よって、スプリングと開口部との干渉がなくなるので、干渉によりスプリングに与えられる曲げ応力を低減でき、スプリングの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す同期装置の側面断面図である。
【図２】図１に示す同期装置の同期動作を示す部分拡大断面図である。
【図３】第１実施例の同期動作時におけるスリーブプランジャとスプリングの関係を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す同期装置の側面断面図である。
【図５】図４に示す同期装置の同期動作を示す部分拡大断面図である。
【図６】第２実施例の同期動作時におけるスーリブプランジャとスプリングの関係を示す拡大断面図である。
【図７】有底溝の変形例を示す拡大断面図である。
【図８】有底溝の別の変形例を示す拡大断面図である。
【図９】有底溝の更に別の変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１００ 同期装置
２ 回転軸（出力軸）
３ クラッチハブ
５Ａ，５Ｂ 同期リング
８ スリーブ
８ｃ 溝部
９，９０ スリーブプランジャ
９ｄ，９０ｄ 下面
１３，１３０ スプリング
11，12、31，91、110，120 有底溝
11a，12a、31a，91a、110a，120a 底面
11b，12b、31b，91b、110b，120b 開口部
ａ，ｂ 軸方向

Claims (3)

1. 変速機の回転軸に嵌合されるクラッチハブと、
   上記クラッチハブの外周において一体回転可能かつ上記回転軸の軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、
   上記クラッチハブとスリーブとの間に配置され、同スリーブに形成される溝に摺動的に係合するスリーブプランジャと、
   上記クラッチハブの外周面に径方向外側に立設し、上記スリーブプランジャを上記スリーブ側へ付勢するスプリングと、
   上記スリーブプランジャと上記クラッチハブの双方に設けられ、上記スプリングを保持する有底溝とを有し、
   上記スリーブプランジャ側の有底溝と上記クラッチハブ側の有底溝は、その底面から開口部に向かって徐々に広くなる複数の段差で断面階段状に形成されていることを特徴とする変速機の同期装置。
2. 変速機の回転軸に嵌合されるクラッチハブと、
   上記クラッチハブの外周において一体回転可能かつ上記回転軸の軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、
   上記クラッチハブとスリーブとの間に配置され、同スリーブに形成される溝に摺動的に係合するスリーブプランジャと、
   上記クラッチハブの外周面に径方向外側に立設し、上記スリーブプランジャを上記スリーブ側へ付勢するスプリングと、
   上記スリーブプランジャと上記クラッチハブの双方に設けられ、上記スプリングを保持する有底溝とを有し、
   上記スリーブプランジャ側の有底溝は、その底面から開口部に向かって徐々に広くなる載頭円錐状に形成され、上記クラッチハブ側の有底溝はその底面から開口部に向かって徐々に広くなる複数の段差で断面階段状に形成されていることを特徴とする変速機の同期装置。
3. 請求項２記載の変速機の同期装置において、
   上記スプリングが、上記有底溝の底部側よりも開口部側の方が小さくなるように形成されたコイルスプリングで構成されていることを特徴とする変速機の同期装置。

Images