JP4037238B2

JP4037238B2 - 変速機の同期装置

Info

Publication number: JP4037238B2
Application number: JP2002306178A
Authority: JP
Inventors: 啓一計盛; 弘笠井
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP2004144109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機の同期装置に関し、特に、摩擦トルクの立ち上がり性能を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変速機の同期装置のシンクロナイザリング及びシンクロナイザコーン（被同期部材）に夫々設けられたテーパ状の摩擦面は、潤滑のために給脂されている。そして、シンクロナイザリング又はシンクロナイザコーンの摩擦面のいずれか一方に、その軸方向に沿って数本の油溝が形成されている。これにより、シンクロナイザリングに設けられた第１の摩擦面及びシンクロナイザコーンに設けられた第２の摩擦面が当接したときに、これらの摩擦面上の潤滑油が油溝を通って排出され、摩擦面の摩擦係数が増加し、摩擦トルクの立ち上がり性能を向上させている。
【０００３】
そして、この油溝は、特開平７−１１９７５６号公報に記載されているように、摩擦面の小径側から大径側までに渡って軸方向に沿って設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油溝が摩擦面の小径側から大径側までに渡って設けられると、油溝の面積の分、摩擦面の当接する面積が減少する。特に、同期作動時において、シンクロナイザリングのチャンファ、及び、シンクロナイザリングを軸方向に移動させるシンクロナイザスリーブのチャンファが接触した状態では、大きな押し付け力が摩擦面に作用するので、摩擦面の面圧が必要以上に増加し、摩擦面の耐久性を低下させてしまう。
【０００５】
一方、シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファが接触した状態で面圧が所定値以上とならないように油溝を少なくすると、摩擦面の当接する面積が大きくなる。ところが、シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファが相対するまでのインデックス状態においては、小さな押し付け力しか摩擦面に作用しないので、十分な面圧が得られず、摩擦面上の潤滑油が油溝に十分に排出されずに、摩擦面の摩擦係数が減少してしまう。これにより、摩擦トルクの立ち上がり性能が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、インデックス状態におけるシンクロナイザリング及び被同期部材の摩擦面の面圧を増加させて、摩擦トルクの立ち上がり性能を向上させた変速機の同期装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、テーパ状の内周面からなる第１の摩擦面を有し、回転可能かつ軸方向に往復動可能に配置されるシンクロナイザリングと、前記第１の摩擦面に相対して設けられたテーパ状の外周面からなる第２の摩擦面を有し、前記シンクロナイザリングの軸線と同軸に回転可能に配置される被同期部材と、を含んで構成され、前記シンクロナイザリングが軸方向に移動されることにより、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面が当接して、前記シンクロナイザリング及び前記被同期部材の回転が同期される変速機の同期装置において、インデックス状態のときに、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の軸方向の一部分のみが全周に渡って当接するように、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面のテーパ角を異ならせると共に、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方の前記一部分にのみ油溝を設けたことを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、インデックス状態においては、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の一部分のみ当接するので、インデックス状態における第１の摩擦面及び第２の摩擦面の当接する面積が減少し、面圧が増加する。これにより、第１の摩擦面及び第２の摩擦面上の潤滑油の排出が迅速に行われ、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の摩擦係数が増加し、摩擦トルクの立ち上がり性能が向上する。更に、油溝は第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方の一部分にのみ設けられているので、シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファが接触した状態では、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の当接する面積が必要以上に減少せず、面圧増加が抑制されるので、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の耐久性が低下しない。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方は、弾性摩擦材により形成されたことを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、第１の摩擦面及び第２の摩擦面のテーパ角が異なっていても、シンクロナイザスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファが接触したときのように、軸方向に大きな押し付け力が作用された場合には、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方の摩擦面が弾性変形し、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の全面において当接して、面圧の増加を抑制させることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記油溝は、前記シンクロナイザリング又は被同期歯車の軸方向に沿って設けられたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、シンクロナイザリング及び被同期部材が回転することにより、第１の摩擦面及び第２の摩擦面上の潤滑油が迅速に油溝に排出され、摩擦係数が増加し、摩擦トルクの立ち上がり性能が向上する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記油溝は、前記シンクロナイザリング又は被同期部材の周方向に沿ってその全周に設けられたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、シンクロナイザリングが軸方向に摺動することにより、第１の摩擦面及び第２の摩擦面上の潤滑油が迅速に油溝に排出され、摩擦係数が増加し、摩擦トルクの立ち上がり性能が向上する。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の一方には軸方向に沿って油溝が設けられ、他方には周方向に沿ってその全周に油溝が設けられたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、油溝同士がかじることなくスムーズに回転できるようにしつつ、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の両方に油溝を設けることができ、インデックス状態における潤滑油の排出性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
【００１８】
図１は、本発明に係る変速機の同期装置の構造図である。
【００１９】
本発明の変速機の同期装置におけるシンクロナイザハブ１の外周には、シンクロナイザスリーブ２がトルク伝達可能にスプライン嵌合されている。更に、このシンクロナイザスリーブ２は、シフトフォーク（図示省略）によって軸方向へ移動されるようになっている。
【００２０】
シンクロナイザハブ１のスプライン嵌合部には、周方向に所定の間隔を隔てて、数箇所にピン３、キー４及びスプリング５が組付けられている。このスプリング５は、シンクロナイザハブ１のスプライン嵌合部に設けられた穴５ａにその一端が収納され、他端がシンクロナイザハブ１の外周面より突出している。そして、ピン３は、このスプリング５により、シンクロナイザスリーブ２方向に付勢される。キー４は中央に穴４ａの開いた板状の部材で、この穴４ａにピン３が貫通している。なお、スプリング５に対して、ピン３は軸方向に移動可能になっており、ピン３の移動によりキー４も軸方向に移動する。
【００２１】
シンクロナイザハブ１を軸方向の両外側から挟み込むように、１対のシンクロナイザリング６が回転可能及び軸方向に摺動可能に設けられている。更に、シンクロナイザリング６の軸方向の両外側には、その一部をシンクロナイザリング６の内周に挿入した１対のシンクロナイザコーン７（被同期部材）が設けられている。
【００２２】
シンクロナイザリング６の内周面には、シンクロナイザコーン７の側面に対面する端面側を大径とし、シンクロナイザハブ１に近接する他端面側を小径としたテーパ状の第１の摩擦面６ａが設けられ、シンクロナイザコーン７の外周面には、第１の摩擦面６ａに相対して、テーパ状の第２の摩擦面７ａが設けられている。
【００２３】
以上述べた構成は、従来公知の変速機の同期装置と同じ構成である。
【００２４】
そして、本願発明の第１実施例における変速機の同期装置は、第１の摩擦面６ａが弾性摩擦材により形成されるとともに、インデックス状態のときに、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａが内周面の小径側の一部分Ａのみ全周にわたって当接するように、第１の摩擦面６ａのテーパ角及び第２の摩擦面７ａのテーパ角は角度θだけ相違している。
【００２５】
更に、シンクロナイザリング６の摩擦面６ａに、油溝６ｂを設けている。この油溝６ｂは、図２に示すように、インデックス状態のときに当接する第１の摩擦面６ａの一部分Ａに、軸方向に間隔をあけて、数本、第１の摩擦面６ａの周方向に沿って全周にわたって設けられている。これにより、シンクロナイザリング６が軸方向に摺動することにより、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａ上の潤滑油が、油溝６ｂに迅速に排出される。
【００２６】
以上の構成により、本願発明の変速機の同期装置は、シンクロナイザハブ１及びシンクロナイザコーン７の回転を同期させるために、シフトフォークによりシンクロナイザスリーブ２をシンクロナイザコーン７に向かって、図１中の左方向に移動させると、ピン３はスプリング５によりシンクロナイザスリーブ２に押し付けられている為、ピン３は図中左方向に移動するとともに、ピン３により中央部を貫通されているキー４が図中左方向に移動する。そして、このキー４が、シンクロナイザリング６を図中左方向に押圧する。すると、始めは、シンクロナイザリング６とシンクロナイザコーン７は、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの一部分Ａでのみ当接する。このとき、シンクロナイザリング６が所定の角度回転し、シンクロナイザスリーブ２のチャンファ２ａと、シンクロナイザリング６のチャンファ６ｃが相対するインデックス状態となる。このとき、第１の摩擦面６ａの一部分Ａには、油溝６ｂが設けられているので、油溝６ｂがない場合と比較して、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの当接する面積は小さい。これにより、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの面圧が大きくなり、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａ上にある潤滑油が迅速に油溝６ｂに排出され、第１の摩擦面６ａと第２の摩擦面７ａとの摩擦係数が増加する。これにより、シンクロナイザリング６とシンクロナイザコーン７との相対回転にて摩擦トルクが効率的に発生する。
【００２７】
更に、シンクロナイザスリーブ２がピン３を乗り越えて図中左方向に移動し、シンクロナイザスリーブ２のチャンファ２ａと、シンクロナイザリング６のチャンファ６ｃが接触した状態となると、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａに作用する押し付け力が増大する。このとき、第１の摩擦面６ａは弾性摩擦材で形成されているため弾性変形し、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａが全面で当接する。更に、油溝６ｂは第１の摩擦面６ａの一部分Ａにしか設けられていないので、当接する第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの面積を十分に確保できる。これにより、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの面圧が必要以上に大きくならないので、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの耐久性が向上する。
【００２８】
ここで、実際に本発明の変速機の同期装置の摩擦トルク特性を測定した結果について説明する。
【００２９】
まず、図３は、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの耐久性を向上させるために、油溝６ｂをなくしたシンクロナイザリング６を有する変速機の同期装置の摩擦トルク特性を測定したものである。これは、同期動作を行った際のシンクロナイザリング６を軸方向に移動させる操作力、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７にて発生する摩擦トルク及びシンクロナイザリング６の回転速度を時間の経過に沿って測定したものである。図３に示すように、インデックス状態における操作力にて摩擦トルクは増加するが、その増加量は小さく、立ち上がり特性は良好ではない。
【００３０】
これは、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａに油溝が設けられておらず、インデックス状態において第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの当接する面積が大きいためである。これにより、面圧が小さくなり、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａ上の潤滑油の排出が迅速に行われず、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの摩擦係数が小さくなるために、摩擦トルクの立ち上がり特性が低下する。
【００３１】
これに対し、図４は、本願発明の変速機の同期装置の摩擦トルク特性を測定したものである。これに示すように、インデックス状態での摩擦トルクの増加量は上述の同期装置より大きく、立ち上がり特性が良好である。
【００３２】
これは、第１の摩擦面６ａの第２の摩擦面７ａと当接する部分に油溝６ｂが設けられており、インデックス状態において第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの当接する面積が小さいためである。これにより、面圧が大きくなり、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａ上の潤滑油の排出が迅速に行われ、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの摩擦係数が大きくなるために、摩擦トルクの立ち上がり特性が向上する。
【００３３】
なお、以上の実施例では、油溝６ｂは、第１の摩擦面６ａの周方向に沿ってその全周に設けられたが、図５に示すように、第１の摩擦面６ａの軸方向に沿って設けられてもよい。これにより、図２に示す油溝６ｂと同様に、インデックス状態のときに当接する第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの面積が小さくなるので、面圧が大きくなり、シンクロナイザリング６及びシンクロナイザコーン７が回転することにより、第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａ上の潤滑油が、油溝６ｂに迅速に排出され、摩擦トルクの立ち上がり特性が向上する。
【００３４】
なお、以上の実施例では、第１の摩擦面６ａを弾性摩擦材により形成したが、第２の摩擦面７ａ、又は第１の摩擦面６ａ及び第２の摩擦面７ａの両方を弾性摩擦材により形成しても同様な効果が得られる。また、第１の摩擦面６ａに油溝６ｂを設けたが、第２の摩擦面７ａに油溝を設けても同様な効果が得られる。更に、インデックス状態のときに、第１の摩擦面６ａおよび第２の摩擦面７ａの小径側の一部分のみ当接するように、第１の摩擦面６ａおよび第２の摩擦面７ａのテーパ角を設定したが、インデックス状態のときに、大径側の一部分のみ当接するようにしてもよい。このとき、油溝６ｂは、インデックス状態のときに当接する第１の摩擦面６ａの大径側の一部分に設けることによって、以上の実施例と同様の効果が得られる。
【００３５】
更に、第１の摩擦面６ａおよび第２の摩擦面７ａの両方に油溝を設けても良い。この場合、両方の油溝を軸方向に沿って設けると、回転した際に油溝同士がかじってしまうため、一方の摩擦面には軸方向に沿って油溝を設け、他方の摩擦面には、周方向に沿って全周に設けると良い。これにより、インデックス状態のときの面圧が更に高まり、潤滑油の排出性が更に向上する。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、インデックス状態のときに、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の当接する面積が減少し、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の面圧が大きくなるため、トルクの立ち上がり特性が向上する。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、シンクロナイザスリーブのチャンファとシンクロナイザリングのチャンファが当接したときのように軸方向に大きな押し付け力が作用したときに、第１の摩擦面及び第２の摩擦面全体が当接し、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の面圧が必要以上に大きくならず、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の耐久性が向上する。
【００３８】
請求項３又は４の発明によれば、第１の摩擦面及び第２の摩擦面上の潤滑油を迅速に油溝に排出できるので、トルクの立ち上がり特性が向上する。
【００３９】
請求項５記載の発明によれば、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の両方に油溝を設けることができ、第１の摩擦面及び第２の摩擦面の面圧を上げて、潤滑油の排出性を更に向上させ、摩擦トルクの立ち上がり特性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速機の同期装置の構造図
【図２】同上の第１実施例の油溝の形状を示す構造図
【図３】従来の変速機の同期装置のトルク性能の測定結果を示すグラフ
【図４】本発明の変速機の同期装置のトルク性能の測定結果を示すグラフ
【図５】同上の第２実施例の油溝の形状を示す構造図
【符号の説明】
６シンクロナイザリング
６ａ第１の摩擦面
６ｂ油溝
７シンクロナイザコーン
７ａ第２の摩擦面

Claims

テーパ状の内周面からなる第１の摩擦面を有し、回転可能かつ軸方向に往復動可能に配置されるシンクロナイザリングと、
前記第１の摩擦面に相対して設けられたテーパ状の外周面からなる第２の摩擦面を有し、前記シンクロナイザリングの軸線と同軸に回転可能に配置される被同期部材と、を含んで構成され、
前記シンクロナイザリングが軸方向に移動されることにより、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面が当接して、前記シンクロナイザリング及び前記被同期部材の回転が同期される変速機の同期装置において、
インデックス状態のときに、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の軸方向の一部分のみが全周に渡って当接するように、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面のテーパ角を異ならせると共に、前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方の前記一部分にのみ油溝を設けたことを特徴とする変速機の同期装置。
前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の少なくとも一方は、弾性摩擦材により形成されたことを特徴とする請求項１記載の変速機の同期装置。
前記油溝は、前記シンクロナイザリング又は被同期部材の軸方向に沿って設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機の同期装置。
前記油溝は、前記シンクロナイザリング又は被同期部材の周方向に沿ってその全周に設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機の同期装置。
前記第１の摩擦面及び第２の摩擦面の一方には軸方向に沿って油溝が設けられ、他方には周方向に沿ってその全周に油溝が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の変速機の同期装置。