JP4171941B2

JP4171941B2 - シンクロメッシュ装置

Info

Publication number: JP4171941B2
Application number: JP28248998A
Authority: JP
Inventors: 繁美大村; 英治田中; 拓行高橋
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-10-05
Also published as: JP2000110848A; TW402671B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の手動変速機等に用いられるシンクロメッシュ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手動変速機のシンクロメッシュ装置は、カウンタギヤと常時噛合し変速機主軸に相対回転可能に装着された遊転ギヤと該変速機主軸との間に介装される一種の摩擦式のクラッチ装置である。その基本構成としては、図２に示すように、変速機主軸１と一体回転するクラッチハブ２と、該クラッチハブ２の外周に軸方向に移動可能に装着されたスリーブ３と、変速機主軸１に相対回転可能に装着された遊転ギヤ４と、該遊転ギヤ４に一体的に構成されかつスリーブ３の内歯と噛合自在な所定形状のドグ歯及び軸方向に突出したボス部分の外周にコーン面１０をもつシンクロコーン９と、クラッチハブ２に内挿されかつ該スリーブ３が軸方向に移動されたときシンクロコーンのコーン面１０と摩擦接触するように対面した摩擦面１１を内周にもつとともにスリーブ３の内歯と噛合自在な所定形状のチャンファ部をもつシンクロナイザリング７とを主要素として構成されたイナーシャロック式のものが広く知られている。
【０００３】
上記シンクロメッシュ装置において、図２に示すように、シンクロコーン９のコーン面１０とシンクロナイザリング７の摩擦面１１との間に少なくとも内外一対の中間コーンリング１２、１３を介装した多板式のものが特公平３−１８０５号公報に記載されている。
上記公報においては、図１及び図７に示すように、一対の中間コーンリング１２、１３のうち内側の中間コーンリング１３の端縁から軸方向に延びた突起部１３１をクラッチハブ２の係合孔２１に係合して、内側コーンリング１３がクラッチハブ２と一体的に回転するように構成し、かつ、外側の中間コーンリング１２の端縁から軸方向に延びた突起部１２１をシンクロコーン９の側部に形成された係合孔９３に係合して、外側中間コーンリング１２がシンクロコーン９と一体的に回転するように構成することが記載されている。
【０００４】
そして、図７に示すように、前記内側コーンリング１３の突起部１３１は、クラッチハブ２の係合孔２１に周方向の遊びａをもって係合されることが記載されている。
このような多板式のシンクロメッシュ装置では、スリーブ３を軸方向（遊転ギヤ側）に移動して遊転ギヤ４と変速機主軸１及びクラッチハブ２とを同期噛み合いさせる時のシンクロナイザリング７とシンクロコーン９の摩擦面積が広くなるので同期容量が増す利点がある。
【０００５】
また、内側中間コーンリング１３の突起部１３１をクラッチハブ２の係合孔２１に係合して、内側コーンリング１３がクラッチハブ２と一体的に回転するように構成し、かつ、外側の中間コーンリング１２の突起部１２１をシンクロコーン９の係合孔９３に係合して、外側中間コーンリング１２がシンクロコーン９と一体的に回転するように構成することにより、内側中間コーンリング１３の内周面とコーン面１０の食込み、内側中間コーンリング１３の外周面と外側中間コーンリング１２の内周面との食込み、及び外側中間コーンリング１２の外周面と摩擦面１１との食込みを防止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載されたシンクロメッシュ装置では、同期噛み合い時、内側中間コーンリング１３の突起部１３１が係合孔２１との遊びのため該係合孔２１内を移動し、該係合孔２１、９３の周方向端壁と当接するとき突起部１３１に曲げ応力を生じるストレス荷重を受けるおそれがある。
【０００７】
すなわち、係合孔２１は、エンドミル等の工具で切削加工され、その形状は図７に示すようにクラッチハブ２の軸心Ｏから所定の半径距離Ｒに中心をもつ円形や、図８に示すようにクラッチハブ２の軸心Ｏを中心とした所定の半径距離Ｒの円に沿った長円形に形成される。一方、突起部１３１の移動軌跡は、内側中間コーンリング１３がシンクロコーン９のコーン面１０を周方向に摩擦接触状態で摺動することによる円弧状になる。そして、この突起部１３１の移動軌跡が、例えば図９に示すように、係合孔２１が形成された前記半径距離Ｒの位置と一致するときは、突起部１３１が周方向端壁２１１に直角に当接し、突起部１３１が受ける荷重Ｆは、当接点での円の接線方向だけになる。突起部１３１は接線方向には剛性が高く荷重を受けても変形等することはない。
【０００８】
しかし、図１０に示すように、突起部１３１の移動軌跡が、係合孔２１の半径距離の位置Ｒに対してＲ′に示すように半径方向に誤差をもつと、突起部１３１の周方向端壁２１１から受ける荷重Ｆは、接線方向成分Ｆａと法線方向成分Ｆｒの合力となり、法線方向成分Ｆｒの荷重が突起部１３１に曲げ応力を誘発することになる。
【０００９】
また、突起部１３１の移動軌跡の中心がクラッチハブ２の軸心とずれていても結果的に周方向端壁２１１の当接点において、法線方向成分Ｆｒの荷重が突起部１３１に作用する。
本発明は、クラッチハブあるいはシンクロコーンの係合孔に係合した中間コーンリングの突起部へのストレス荷重を解消可能なシンクロメッシュ装置を提供することを解決すべき課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明の発明者等は種々検討を重ね、突起部が常に直角に当接する径方向に直線状の直線形状部を周方向の両端壁に形成することにより、問題を解決できると考え、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のシンクロメッシュ装置は、変速機主軸と一体回転するクラッチハブと、該クラッチハブの外周に軸方向に移動可能に装着されたスリーブと、該変速機主軸に相対回転可能に装着された遊転ギヤと、該遊転ギヤと一体的に構成されかつ該スリーブの内歯と噛合自在なドグ歯及び軸方向に突出した部分の外周にコーン面をもつシンクロコーンと、該クラッチハブに内挿されかつ該シンクロコーンの該コーン面に対向した摩擦面を内周にもつとともに該スリーブの内歯と噛合自在なチャンファ部をもつシンクロナイザリングと、該摩擦面と該コーン面との間に介装された少なくとも内外一対の中間コーンリングとを具備し、一対の該中間コーンリングのうち外側中間コーンリングの端縁から軸方向に延びた突起部が該シンクロコーンの側部に形成された係合孔にて係合し、内周側の中間コーンリングの端縁から軸方向に延びた突起部が該クラッチハブの側部に形成された係合孔にて係合したシンクロメッシュ装置において、
前記内側の中間コーンリングの突起部が係合する前記クラッチハブの係合孔は、該クラッチハブの軸心を中心とし該軸心からの半径方向距離が所定の円に沿って形成される長円部と、該長円部の両端から径方向に突出した径方向部からなり、該突起部が当接する径方向部における周方向の両端壁に径方向へ直線状に延びるクラッチハブの軸心を通る法線方向の面からなる直線形状部とをもち、且つ該突起部の移動軌跡と該長円部が形成された該軸心からの半径方向距離が所定の円上の位置との間に誤差がある場合でも、該突起部は該係合孔の直線形状部に当接するために、該突起部を前記円状の位置から若干内径位置で係合していることを特徴とするものである。
【００１１】
前記シンクロコーンの係合孔及び前記クラッチハブの係合孔は、軸方向に切込み可能なエンドミルを該シンクロコーンあるいはクラッチハブの軸心を中心とする円の接線方向と径方向に連続して移動して形成することが好ましい。
【００１２】
【作用効果】
本発明のシンクロメッシュ装置は、係合孔の周方向両端壁に、径方向に直線状に延びる直線形状部が形成されているため、中間コーンリングの突起部がその直線形状部に常に直角に当接する。従って、この当接時に直線形状部から突起部が受ける荷重は、該突起部の剛性の高い周方向にだけ作用し、突起部に曲げ応力を発生させることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のシンクロメッシュ装置において、クラッチハブの係合孔の形成には、軸方向に切込み可能なエンドミルを用いることができる。この場合、エンドミルは、シンクロコーンあるいはクラッチハブの軸心を中心とする円の接線方向と径方向に連続して移動（一筆書き）することにより形成することができる。エンドミルを径方向に移動するとき、直線形状部が形成される。
【００１４】
【実施例】
次に本発明のシンクロメッシュ装置の一実施例を図面を参照しつつ説明する。実施例のシンクロメッシュ装置は、図２に示すように、変速機主軸１にスプライン嵌合されて該変速機主軸１と一体回転するクラッチハブ２と、該クラッチハブ２の外周に軸方向に移動可能にスプライン嵌合されたスリーブ３と、変速機主軸１に相対回転可能に装着された遊転ギヤ４と、該遊転ギヤ４と一体に構成されスリーブ３の内歯３２と噛合可能なチャンファ部９２及びドグ歯９１をもつとともに軸方向に延びたボス部分にコーン面１０をもつシンクロコーン９と、スリーブ３のクラッチハブ２に内挿され、該シンクロコーン９のコーン面１０と対面した摩擦面１１を内周にもつとともにスリーブ３の内歯３２端縁のチャンファ部３３と噛合自在なチャンファ部７１をもつシンクロナイザリング７と、前記コーン面１０と摩擦面１１との間に内外一対で介装され中間コーンリング１２、１３と、図１に示すようにクラッチハブ２の外周に沿って３箇所形成された溝２３に軸方向に移動可能に装着されたキー６と、該キー６をスリーブ３の内周面に付勢するスプリング１４とから構成されている。
【００１５】
上記遊転ギヤ４は、図示しないカウンタ軸上のカウンタギヤに常時噛合っている変速用のギヤである。
スリーブ３には、外周環状溝３４が形成されており、該外周環状溝３４には図示しないシフトアームが係合されている。該シフトアームに固着されたシフトロッドをシフトレバーで操作するとこにより、スリーブ３は軸方向に移動操作される。また、スリーブ３の内周面には、クラッチハブ２の溝２３に位相が一致する凹部３５が形成されている。
【００１６】
シンクロナイザリング７は、前記クラッチハブ２の溝２３に一致した位置に切欠き７２が形成されている。この切欠き７２には、溝２３を跨いだ前記キー６が周方向の遊びを有して突入されている。キー６は、前記スリーブ３の凹部３５に対応した突起６１を軸方向の中間にもち、軸方向の中立位置にあるとき、前記スプリング１４の付勢力で前記凸部６１が凹部３５に嵌合されている。
【００１７】
シンクロコーン９のコーン面１０は、クラッチハブ２側へ突出するに従い小径になるテーパ面であって、このコーン面１０に平行にシンクロナイザリング７の摩擦面１１が逆コーン状に対面している。
内側中間コーンリング１３は、その内外周面に摩擦材が張付けられている。これにより、シンクロコーン９のコーン面１０及び外側中間コーンリング１２の内周面と摩擦接触可能にされる。外側中間コーンリング１２の外周面はシンクロナイザリング７の摩擦面１１と摩擦接触可能にされる。
【００１８】
しかして、内側中間コーンリング１３の端縁からはクラッチハブ側の軸方向に突起部１３１がここでは３個延びている。また、外側中間コーンリング１２の端縁からはシンクロコーン９側の軸方向に突起部１２１が延びている。突起部１３１、１２１は、周方向に板状をなすものである。
上記内側中間コーンリング１３の突起部１３１に対応してクラッチハブ２の側部には、図１および図２に示すように、該突起部１３１が係合する係合孔２１が形成されている。この係合孔２１は、エンドミルで切削加工され、クラッチハブ２の軸心Ｏを中心とした所定の半径距離の円Ｒに沿った長円部２１３と、その両端から径内方向に突出した両径方向部２１４、２１５とからなる。これら両径方向部２１４、２１５を形成することにより、突起部１３１が当接する周方向両端壁２１１に径方向に直線状に延びる直線形状部２１２が形成されることになる。そして、上記突起部１３１は、円Ｒ上の位置あるいは若干内径位置を理想位置として係合孔２１に係合している。
【００１９】
（作用）
遊転ギヤ４と変速機主軸１及びクラッチハブ２とが相対速度差をもつ状態において、シフトレバーを操作し、スリーブ３を矢印Ｆの軸方向へ移動を開始させると、キー６もスリーブ３と共に移動する。キー６がシンクロナイザリング７の切欠き７２内より該シンクロナイザリング７の端面に当接し、さらにスリーブ３が移動してキー６の突起６１をスリーブ３の凹部３５が乗り越えようとするとき、シンクロナイザリング７に初期荷重が作用し、スリーブ側チャンファ部３３とリング側チァンファ部７１が相対するように、スリーブ３とシンクロナイザリング７との位相決めがされると共に、スリーブ３の移動がシンクロナイザリング７によって阻止される。この阻止力がシンクロナイザリング７の摩擦面１１と外側中間コーンリング１２の外周面間、該外側中間コーンリング１２の内周面と内側中間コーンリング１３の外周面間、該内側中間コーンリング１３の内周面とシンクロコーン９のコーン面１０間を摩擦接触させ、遊転ギヤ４と変速機主軸１及びクラッチハブ２との相対速度差を小さくしようとする摩擦トルクを発生させる。
【００２０】
上記阻止力に逆らって更にスリーブ３をＦ方向に移動させると、スリーブ側チャンファ部３３がリング側チャンファ部７１を通過し、次にシンクロコーン９のチャンファ部９２に当接する。
スリーブ側チャンファ部３３がコーン側チャンファ部９２に当接した状態より、更にスリーブ３をＦ方向に移動させることにより、スリーブ３は、その内歯３２をシンクロコーン９のドグ歯９１に嵌合させながら、周方向（インデックス方向）にずれる。このスリーブ３がずれることにより、シンクロコーロ９を介した遊転ギヤ４の回転と変速機主軸１及びクラッチハブ２の回転とが同期する。一対の中間コーンリング１３、１２の突起部１３１に対するクラッチハブ２及びシンクロコーン９の嵌合孔２１の遊びは、上記スリーブ３のずれを可能にしている。
すなわち、スリーブ３がインデックス動作のために周方向にずれるときは、例えば内側中間コーンリング１３も相対的に周方向にずれ、該内側中間コーンリング１３の突起部１３１は図３に示すように、係合孔２１内を周方向に移動して、該係合孔２１の周方向端壁２１１の一方に当接する。この当接点は、突起部１３１の嵌合孔２１の例えば径方向部２１５となり、図３に示すように、突起部１３１の移動軌跡が嵌合孔２１が形成された半径距離の円Ｒ上の位置と一致している場合は勿論、図４に示すように、突起部１３１の移動軌跡が、嵌合孔２１が形成された半径距離の円Ｒ上の位置よりＲ′に示すように誤差をもつ場合でも、常に直線形状部２１２に位置する。直線形状部２１２は、クラッチハブ２の軸心を通る法線方向の面をもつため、突起部１３１が直線形状部２１２から受ける荷重Ｆは、図３及び図４に示すように、接線方向成分だけとなる。従って、突起部１３１は、法線方向成分の荷重を受けることがなく、曲げ応力を発生することがない。
【００２１】
かくして、本実施例のシンクロメッシュ装置においては、スリーブ側チャンファ部３３がコーン側チャンファ部９２と嵌合してドグ歯９１と噛合する際に、突起部１３１は、各嵌合孔２１、９３の周方向両端壁２１１に常に直角に当接し、周方向両端壁２１１から突起部１３１が受ける荷重は、該突起部１３１の剛性の高い周方向にだけ作用し、曲げ発生が確実に防止されることになる。
【００２２】
上記実施例では嵌合孔２１、９３の長円部２１３をクラッチハブ２の軸心を中心とする円弧状に形成したが、図５に示すように、嵌合孔２１、９３の長円形部２１３をクラッチハブ２の軸心を通る径線Ｌに直角に形成してもよい。具体的に、例えば係合孔２１は、最初に長円部２１３より内側の位置Ｐ１でエンドミルを切込みつつ外径方向に該エンドミルを位置Ｐ２まで移動して径方向部２１４を形成する。続いて、径線Ｌに直交させてエンドミルを位置Ｐ３まで移動し（長円部２１３の形成）、更に続けて内径方向にエンドミルを位置Ｐ４まで移動（径方向部２１５の形成）することにより全体の形成を完了することができる。
【００２３】
また、図６に示すように、係合孔２１は、最初に長円部２１３より外側の位置Ｐ１にエンドミルを切込みつつ内径方向に該エンドミルを位置Ｐ２まで移動し（径方向部２１４の形成）、続けて円弧状にエンドミルを位置Ｐ３まで移動し（長円部２１３の形成）、更に続けて外径方向にエンドミルを位置Ｐ４まで移動（径方向部２１５の形成）することにより全体の形成を完了してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２のＡ−Ａ線位置から見たクラッチハブと外側の中間コーンリングの突起部との係合関係を示す図である。
【図２】一実施例のシンクロメッシュ装置を示す断面図である。
【図３】突起部の周方向端面がその軸方向に係合孔の半径と同一曲面に処理されている場合の上記実施例の作用を示す説明図である。
【図４】突起部の周方向端面がその軸方向に係合孔の半径と誤差がある曲面あるいは平面に処理されている場合の上記実施例の作用を示す説明図である。
【図５】本発明の係合孔の加工方法を説明する説明図である。
【図６】本発明の係合孔の別の加工方法を説明する説明図である。
【図７】従来のクラッチハブの丸形の係合孔と外側の中間コーンリングの突起部との係合関係を示す図である。
【図８】従来のクラッチハブの長丸形の係合孔と外側の中間コーンリングの突起部との係合関係を示す図である。
【図９】従来のクラッチハブの長丸形の係合孔に外側の中間コーンリングの突起部が正確に係合している場合の状態を示す説明図である。
【図１０】従来のクラッチハブの係合孔と外側の中間コーンリングの突起部が半径方向に誤差がある状態で係合している場合の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１…変速機主軸、２…クラッチハブ、３…スリーブ、４…遊転ギヤ、７…シンクロナイザリング、９…シンクロコーン、１０…コーン面、１１…摩擦面、１２、１３…中間コーンリング、１３１…突起部、２１、９３…係合孔、２１１…径方向端壁、２１２…直線形状部。

Claims

変速機主軸と一体回転するクラッチハブと、該クラッチハブの外周に軸方向に移動可能に装着されたスリーブと、該変速機主軸に相対回転可能に装着された遊転ギヤと、該遊転ギヤと一体的に構成されかつ該スリーブの内歯と噛合自在なドグ歯及び軸方向に突出した部分の外周にコーン面をもつシンクロコーンと、該クラッチハブに内挿されかつ該シンクロコーンの該コーン面に対向した摩擦面を内周にもつとともに該スリーブの内歯と噛合自在なチャンファ部をもつシンクロナイザリングと、該摩擦面と該コーン面との間に介装された少なくとも内外一対の中間コーンリングとを具備し、一対の該中間コーンリングのうち外側中間コーンリングの端縁から軸方向に延びた突起部が該シンクロコーンの側部に形成された係合孔にて係合し、内周側の中間コーンリングの端縁から軸方向に延びた突起部が該クラッチハブの側部に形成された係合孔にて係合したシンクロメッシュ装置において、
前記内側の中間コーンリングの突起部が係合する前記クラッチハブの係合孔は、該クラッチハブの軸心を中心とし該軸心からの半径方向距離が所定の円に沿って形成される長円部と、該長円部の両端から径方向に突出した径方向部からなり、該突起部が当接する径方向部における周方向の両端壁に径方向へ直線状に延びるクラッチハブの軸心を通る法線方向の面からなる直線形状部とをもち、且つ該突起部の移動軌跡と該長円部が形成された該軸心からの半径方向距離が所定の円上の位置との間に誤差がある場合でも、該突起部は該係合孔の直線形状部に当接するために、該突起部を前記円状の位置から若干内径位置で係合していることを特徴とするシンクロメッシュ装置。
前記クラッチハブの係合孔は、軸方向に切込み可能なエンドミルを該シンクロコーンあるいはクラッチハブの軸心を中心とする円の接線方向と半径方向とに連続して移動して形成される請求項１記載のシンクロメッシュ装置。