JP4569261B2 - 変速機の同期装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用歯車変速機等に適用され、少なくともカップリングスリーブとシンクロハブとボークリングとクラッチギヤとを備えた変速機の同期装置に関する。

従来、手動変速機の同期装置は、変速時、ドライバーがシフトレバー操作を行うことによりカップリングスリーブを動かすと、カップリングスリーブとボークリングとのチャンファ同士が接触し、カップリングスリーブの動きを阻止し、ボークリングコーン面がクラッチギヤコーン面を押して同期トルク（同期力）を発生することで、ボークリングとシンクロハブとの回転同期作用を行うようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平６−３３９５２号公報 実開平６−８８２４号公報

しかしながら、従来の手動変速機の同期装置にあっては、カップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士が接触し、ボークリングコーン面がクラッチギヤコーン面を押すことで発生する同期トルク（同期力）の全てが、カップリングスリーブからシフトレバーにダイレクトに伝わる構成となっていたため、ドライバーのシフト操作力が重くなる、という問題があった。また、クラッチを切り離しておいてカップリングスリーブをシフト方向に動作させる力を、モータアクチュエーター等により得る自動変速型平行２軸式歯車変速機（以下、自動ＭＴという。）の場合には、高出力のモータアクチュエーター等が必要であり、大型化するし、コスト的にも不利である、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる変速機の同期装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、 カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、前記シンクロハブと前記ボークリングとの相対回転方向に対して傾斜するカム面が形成されたシンクロハブ凹部とボークリング凸部とを有し、変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記シンクロハブ凹部のカム面と前記ボークリング凸部のカム面との接触により、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリングを前記クラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構と、
前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、前記シンクロハブと前記ボークリングとの前記相対回転方向に対して垂直な面が形成された第一凹部と第一凸部とを有し、同期時、前記第一凹部と前記第一凸部との凹凸接触により、前記シンクロハブと前記ボークリングとの割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する割り出し量規制構造と、
を設けた。

よって、本発明の変速機の同期装置にあっては、変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、サポート同期力発生機構において、相対回転を受ける周方向の力が、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換される。このサポート同期力は、シンクロハブとボークリングとの間で発生し、その反力はシンクロハブで受けられ、カップリングスリーブ側に伝わるものではないため、装置内にて発生するメカ的な同期力（以下、「自発同期力」という。）ということができる。よって、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、自発同期力により予め低くなった相対回転数から相対回転数をゼロにするまでの荷重で良いことになるため、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる。

加えて、ボークリングの摩耗により、割り出し量が増大すると、ボークリングチャンファの押し分け可能な方向と実際の押し分け方向とが逆になり、カップリングチャンファとボークリングチャンファとの間で、所謂、股裂き状態となる。これに対し、ボークリングとシンクロハブとの間に設けられた割り出し量規制構造により、同期時、割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制されるため、ボークリングの摩耗により割り出し量が増大しても、円滑な変速動作を確保することができる。

以下、本発明の変速機の同期装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。実施例１の変速機の同期装置は、図１に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２と、クラッチギヤ３と、ボークリング４と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、を備えている。

前記カップリングスリーブ１は、変速動作荷重（手動操作力やアクチュエータ駆動力）の入力部材で、前記シンクロハブ５とはスプライン嵌合されており、シンクロハブ５と一体に回転し、且つ、軸方向に移動可能である。このカップリングスリーブ１のスリーブ内面には、カップリングチャンファ１ａが形成され、スリーブ外面の溝には、図外のシフトフォークが嵌着される。

前記メインギヤ２は、図外の変速軸に対し回転可能に設けられ、変速動作が完了すると変速軸と一体に回転する。

前記クラッチギヤ３は、前記メインギヤ２の回転と前記シンクロハブ５の回転とを同期させる同期部材であり、前記メインギヤ２に対し圧入等により一体に固定される。このクラッチギヤ３には、前記ボークリング４に形成されたボークリングコーン面４ａとテーパ嵌合するクラッチギヤコーン面３ａと、前記カップリングチャンファ１ａと噛み合うクラッチギヤチャンファ３ｂと、が形成されている。

前記ボークリング４は、前記メインギヤ２の回転と前記シンクロハブ５の回転とを同期させる同期部材で、軸方向に移動可能で、且つ、シンクロハブ５に対して所定量（スプライン歯のチャンファ位置合わせ移動量：以下、「割り出し量」という。）だけ周方向に相対回転可能である。このボークリング４には、前記クラッチギヤコーン面３ａとテーパー嵌合するボークリングコーン面４ａと、前記カップリングチャンファ１ａと噛み合うボークリングチャンファ４ｂと、前記インサートキー６が配置されるボークリングキー溝４ｃと、が形成されている。

前記シンクロハブ５は、図外の変速軸にスプライン固定された同期部材である。このシンクロハブ５には、前記カップリングスリーブ１のカップリングチャンファ１ａと嵌合するシンクロハブスプライン５ａと、前記インサートキー６が配置されるインサートキー溝部５ｃと、が形成されている。

前記インサートキー６は、前記シンクロハブ５の外周に３箇所形成されたインサートキー溝部５ｃ（図４参照）の位置に配置された同期部材である。このインサートキー６は、シンクロハブ５とカップリングスリーブ１とキースプリング１１により支持され、インサートキー６の外周に設けられたキー突起とカップリングスリーブ１のキー溝とがロックした状態で位置決めされており、シンクロハブ５と一体回転し、且つ、カップリングスリーブ１と連動して軸方向に移動可能である。

図２は実施例１の同期装置を図１の矢印Ａ方向から視た矢視図、図３は実施例１の同期装置におけるボークリングを示す正面図、図４は実施例１の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。以下、サポート同期力発生機構および割り出し量規制構造の構成について説明する。

前記サポート同期力発生機構とは、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構をいう。

実施例１でのサポート同期力発生機構は、図２に示すように、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転によりカム面接触してサポート同期力を発生するシンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄとしている。

前記シンクロハブ凹部５ｄは、図２に示すように、シンクロハブ５のインサートキー溝部５ｃの両側位置に形成した一対の斜面凹部による構成であり、このシンクロハブ凹部５ｄは、図３及び図４に示すように、周方向の３箇所位置に配置される。

前記ボークリング凸部４ｄは、図２に示すように、ボークリングキー溝４ｃの両側に形成した一対の斜面凸部による構成であり、このボークリング凸部４ｄは、図３に示すように、周方向の３箇所位置に配置される。なお、各カム面の傾斜角度は、適正なサポート同期力を得るべく決められるものであり、実施例１では、サポート同期力Ｆａを発生するのに有効な４５°程度の一定傾斜角を持つ傾斜面としている。

前記割り出し量規制構造は、前記ボークリング４と前記シンクロハブ５との間に、同期時、ボークリング４の摩耗にかかわらず、割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する構造をいう。

実施例１での割り出し量規制構造は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転量を凹凸接触によりスプライン歯ピッチ1/2未満に規制する溝部８（第一凹部）と突起部７（第一凸部）である。なお、前記溝部８と突起部７は、図３及び図４に示すように、周方向の１箇所以上の位置に配置される。また、実施例１の突起部７は、１つの突起部による構造としている。

そして、前記ボークリング４が摩耗状態の時、図９に示すように、前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの周方向隙間L1と、前記溝部８と前記突起部７の周方向隙間L2との大小関係は、L1>L2となるように設定し、かつ、前記突起部７の軸方向長さL3と前記ボークリング４の背面隙間L4との大小関係は、L3>L4となるように設定している。

次に、作用を説明する。

［解決すべき課題］
本出願人は、特願２００４−１３５９９４号の出願において、図５(a),(b)に示すように、カップリングスリーブ１と、シンクロハブ５と、ボークリング４と、クラッチギヤ３と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構（シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄ）を設けたものを提案した。

上記先願発明では、変速時において、シンクロハブ５とボークリング４との間の相対回転を受ける周方向の力が、ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換される。このサポート同期力は、シンクロハブ５とボークリング４との間で発生し、その反力はシンクロハブ５で受けられ、カップリングスリーブ１側に伝わるものではないため、自発同期力ということができる。よって、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、自発同期力により予め低くなった相対回転数から相対回転数をゼロにするまでの荷重で良いことになるため、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができるという効果が得られる。

しかしながら、先願発明の構成によれば、下記に述べる課題が発生するおそれがある。カップリングスリーブ１をシフト方向へ移動させると、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触し、微少な同期トルクが発生することでボークリング４の割り出しが行われる（図６(a),(b)参照）。
割り出しは、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出されるため、ボークリング４が長期の使用等により摩耗してくると、初期の割り出し量よりも割り出し量が摩耗量に比例して増大してくる（図６(b)参照）。
割り出し量が大きくなり過ぎると（スプライン歯ピッチ1/2以上になる）と、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける方向（実際の押し分け方向）とボークリングチャンファ４ｂの押し分け可能な方向（ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとに隙間がある方向）が逆方向になるため、カップリングチャンファ１ａとボークリングチャンファ４ｂとの間で股裂き状態となる（図７(a),(b)参照）。

すなわち、ボークリング割り出し時にボークリング凸部４ｄがシンクロハブ凹部５ｄの斜面に沿って（滑り）割り出される構成になっていたため、ボークリング４の摩耗により割り出し量が大きくなり過ぎ、ボークリングチャンファ４ｂの押し分け方向と押し分け可能な方向とが逆になった場合には、カップリングチャンファ１ａとボークリングチャンファ４ｂとの間で股裂き状態となる。

［変速同期作用］
実施例１の同期装置は、上記課題を解決するものであり、実施例１の同期装置による変速同期作用について以下説明する。ここでは、カップリングスリーブ１を図１の右方向に移動させ、高速で回転しているメインギヤ２の回転を低速で回転している変速軸の回転数に同期させ、メインギヤ２を変速軸と一体回転させる変速例について説明する。

図１及び図２に示すニュートラル状態から、カップリングスリーブ１をシフト方向へ移動させると、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触し、微少な同期トルクが発生することでボークリング４の割り出しが行われる。割り出しは、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出される。

この割り出しと同時に、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄにより自発同期力が発生し、ボークリング４は、カップリングスリーブ１からの入力を用いることなく、自発的に同期作用を始める。割り出しは、上記のように、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出されるため、ボークリング４が長期の使用等により摩耗してくると、初期の割り出し量よりも割り出し量が増大してくる。

つまり、ボークリング割り出し量が設定された周方向隙間L2より大きくなると、割り出し量規制構造の突起部７が溝部８に接触し、ボークリング割り出し量をスプライン歯ピッチの1/2未満（＝L2）となるように規制する（図９参照）。

その後、カップリングスリーブ１がさらに進み、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押すと、図８及び図９に示すように、自発同期トルクと、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押す力で発生する同期トルクと、による同期作用が行われる。すなわち、割り出し量規制構造によりボークリング割り出し量をスプライン歯ピッチ1/2未満（＝L2）に規制することで、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける実際の押し分け方向と、ボークリングチャンファ４ｂの押し分け可能な方向（ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとに隙間がある方向）が同方向になる（図１１参照）。

そして、同期が終了すると、図１０及び図１１に示すように、カップリングチャンファ１ａはボークリングチャンファ４ｂを押し分け、ボークリング４は、図外のリターンスプリングの力によりニュートラル位置に戻り、シフト操作は完了する。

したがって、実施例１の同期装置では、割り出し量規制構造によりボークリング割り出し量をスプライン歯ピッチ1/2未満（＝L2）に規制するようにしたため、ボークリング４の摩耗状態にかかわらず、常にスムーズな変速動作を確保することができる。これは、変速時、ボークリング４の摩耗状態にかかわらず、動作荷重のピーク値及び同期仕事量を抑えた図１２に示す動作荷重特性が確実に得られることを意味する。

また、ボークリング４が摩耗状態の時、図９に示すように、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄの周方向隙間L1と、溝部８と突起部７の周方向隙間L2との大小関係は、L1>L2となるように設定したため、ボークリング４が摩耗状態の時、確実に割り出し量をスプライン歯ピッチ1/2未満に規制することができる。さらに、突起部７の軸方向長さL3とボークリング４の背面隙間L4との大小関係は、L3>L4となるように設定しているため、ボークリング４が摩耗状態の時、溝部８と突起部７が解除を確実に防止することができる。

［変速時の動作荷重特性について］
上記図１２に示す動作荷重特性について説明する。まず、t0の時点でシフトレバーに対するシフト操作を開始すると、中立状態からカップリングスリーブ１とインサートキー６とが図１の右方向に移動して徐々に動作荷重が増し、t1の時点に近づくと、シフトレバーに加えた荷重が伝達されるシフト操作機構の途中位置に設けられたシフトチェックボールをスプリング付勢力に抗して乗り上げ、乗り上げるt1の時点で最大のシフトチェック荷重が作用し、その後、t2の時点まで動作荷重は低下する。なお、自動ＭＴの場合、図１２のt0の時点でシフト動作を開始すると、t2の時点まで徐々に動作荷重が上昇する。以下述べる作用は、手動変速機の場合も自動ＭＴの場合も同様である。

次に、インサートキー６がボークリング４の溝壁面とのクリアランスを詰めて接触を開始すると、インサートキー荷重が上昇する。このインサートキー荷重の上昇によりボークリング４が図１の右方向に移動すると、図８及び図９に示すように、クラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとが接触して微少な同期トルクが発生し、t3の時点からサポート同期力による同期が開始される。

このサポート同期が開始されると、両コーン面３ａ，４ａとの間で同期トルクが発生することにより、シンクロハブ５とボークリング４との間に相対回転が発生し、ボークリング４の割り出しが行われる。図９のボークリング割り出し状態に示すように、ボークリング４のボークリング凸部４ｄとシンクロハブ５のシンクロハブ凹部５ｄとが接触する。この凹凸部４ｄ，５ｄの接触により発生する周方向の相対回転力は、傾斜角度を持つカム面により軸方向分力と周方向分力とに分けられる。このうち、軸方向分力が、ボークリング４をメインギヤ２側に押す方向に作用するサポート同期力となる。

前記サポート同期力は、図１２に示すように、t3（同期開始点）〜t4（最大点）〜t5（切り替え点）の間で山なりの特性を示し、サポート同期力によりクラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとの間で同期トルクが発生し、シンクロハブ５とメインギヤ２（＝第１クラッチギヤ３）との相対回転数△Ｎは、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下する。

このサポート同期は、シンクロハブ５とボークリング４との間で行われ、サポート同期力の反力は変速軸に固定されたシンクロハブ５により受けられるため、サポート同期力の反力がカップリングスリーブ１に伝達されることは無い。つまり、メカ的に発生するサポート同期力は、シフト動作荷重を全く増大させることなく、シフト動作のために必要とする荷重をサポートすることになる。

さらに、カップリングスリーブ１が移動し、サポート同期力が低下する特性と、カップリングスリーブ１に加えられる動作荷重が増大する特性とが交差する交点となる時点t5からは、カップリングスリーブチャンファ１ａとボークリングチャンファ４ｂが接触し、カップリングスリーブ１の動きは阻止され、そのときの接触力の大きさにより、クラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとの間で同期トルクが発生し、従来と同様にボーク状態での同期が行われる。

このチャンファ同士を接触させての同期では、シンクロハブ５とメインギヤ２（＝第１クラッチギヤ３）との相対回転数△Ｎを、予めメカ同期作用により低下させられていた相対回転数△N0から相対回転数ゼロまで低下するだけで良いため、t6時点での動作荷重のピーク値は低く、相対回転数がゼロとなるt7の時点で同期は終了する。

そして、同期が終了すると、同期トルクは消滅し、カップリングスリーブ１の阻止力も解除され、カップリングスリーブ１の移動が可能となり、t6の時点以降でカップリングスリーブ１が軸方向の移動に伴いインサートキー６がカップリングスリーブ１のキー溝から抜け、t7の時点でボークリング４を押し分け、さらに、t8の時点でカップリングスリーブ１がクラッチギヤ３のクラッチギヤチャンファ３ｂへ噛み合い、t9の時点で変速動作が終了する。

よって、従来の同期装置のように、同期中はカップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士を接触させ、カップリングスリーブから加えられる動作荷重のみにより、初期相対回転数△N1から相対回転数ゼロまで低下させる同期作用を行う場合、図１２の従来動作力の特性に示すように、t4の時点から少し遅れた時点から動作荷重が大きく上昇し、t６の時点から動作荷重が低下するという特性を示し、動作荷重のピーク値が高くなる。

これに対し、実施例１の同期装置では、上記のように、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下させる同期力を、カップリングスリーブ１とボークリング４のチャンファ１ａ，４ｂ同士を接触させる前に、ボークリング４とシンクロハブ５とに形成した凹凸部４ｄ，５ｄを接触させることにより発生するサポート同期力で予め補うようにしたため、図１２の今回動作力の特性に示すように、t5〜t6〜t7までの領域による山なりの動作荷重特性を示す。

よって、動作荷重のピーク値については、図１２の動作荷重のピーク値低減代に示すように、従来装置に比べて大幅に低下させることができる。この結果、例えば、アクチュエータによりシフト動作力を付与する場合、低くなった動作荷重のピーク値を出し得る定格出力を持つ小型アクチュエータを用いることができる。

加えて、図１２のハッチングに示す領域が、従来装置での同期仕事量に対する同期仕事量低減代となり、従来装置での同期仕事量に比べ、カップリングスリーブ１に動作荷重を加えることなく行われるサポート同期による同期仕事量の分が減少し、同期仕事量の大幅な低減を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の変速機の同期装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) カップリングスリーブ１と、シンクロハブ５と、ボークリング４と、クラッチギヤ３と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構を設け、前記ボークリング４と前記シンクロハブ５との間に、同期時、ボークリング４の摩耗にかかわらず、割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する割り出し量規制構造を設けたため、ボークリング４の摩耗が過大となっても、確実に同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる。
この結果、ボークリング４の摩耗が進行する長期使用や高頻度使用に耐えることができるのに加え、手動変速機の場合には、ドライバーがシフトレバーに加えるシフト操作力が軽減されるし、また、自動ＭＴの場合には、シフトアクチュエーターとして、コスト的にもスペース的にも有利な小型アクチュエーターを用いることができる。

(2) 前記サポート同期力発生機構は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転によりカム面接触してサポート同期力を発生するシンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄであり、前記割り出し量規制構造は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転量を凹凸接触により規制する溝部８と突起部７であるため、サポート同期力発生機構も割り出し量規制構造も部品点数を増大させることにない凹凸構造により、容易に、かつ、低コストにて設定することができる。

(3) 前記ボークリング４が摩耗状態の時、前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの周方向隙間L1と、前記溝部８と前記突起部７の周方向隙間L2との大小関係は、L1>L2となるように設定し、かつ、前記突起部７の軸方向長さL3と前記ボークリング４の背面隙間L4との大小関係は、L3>L4となるように設定したため、ボークリング４が摩耗状態の時、溝部８と突起部７との解除を防止しながら、確実に割り出し量をスプライン歯ピッチ1/2未満に規制することができる。

実施例２は、実施例１の構成に加え、ボークリング４とシンクロハブ５との間に、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けた例である。

図１３は実施例２の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図、図１４は実施例２の同期装置を図１３の矢印Ａ方向から視た矢視図、図１５は実施例２の同期装置におけるボークリングを示す正面図、図１６は実施例２の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。なお、全体構成、サポート同期力発生機構、割り出し量規制構造の構成については実施例１と同様であるので説明を省略し、以下、実施例２において追加した相対回転量規制構造について説明する。

前記相対回転量規制構造とは、ボークリング４とシンクロハブ５との間に、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量を規制する構造をいう。

実施例２の相対回転量規制構造は、図１４に示すように、シンクロハブ５とボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を凹凸接触により規制する溝部１０（第二凹部）と突起部９（第二凸部）であり、前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの傾斜面隙間L10と、前記溝部１０と前記突起部９の周方向隙間L11との大小関係は、L10>L11となるように設定している。なお、溝部１０と突起部９は、図１５及び図１６に示すように、周方向の１箇所以上の位置に設定する。

実施例２の同期装置では、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の軸方向噛み合い条件として、非同期時には、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）との両方が軸方向に噛み合う設定とし、同期時には、第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の軸方向噛み合いが解除され、第一凹凸部（溝部８と突起部７）のみが軸方向に噛み合う設定としている。

すなわち、図２０に示すように、前記突起部７の軸方向長さをL16、前記突起部９の軸方向長さをL15、同期するために前記ボークリング４が軸方向に移動する量をL14、前記ボークリング４の背面隙間をL13、とすると、L16>L13、かつ、L14>L15となるように設定している。

実施例２の同期装置では、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の周方向噛み合い条件として、同期時には、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）との両方を周方向に規制可能な設定とし、非同期時には、第二凹凸部（溝部１０と突起部９）のみが周方向に規制可能な設定としている。

すなわち、図１８に示すように、前記ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの傾斜面隙間をL10、前記溝部８と突起部７の周方向隙間をL12、前記溝部１０と突起部９の周方向隙間をL11、とすると、L12>L10>L11となるように設定している。

次に、作用を説明する。
［変速同期作用］
実施例２の同期装置による変速同期作用を、各作動工程に分けて説明する。
（引き摺りμ発生工程）
図１３及び図１４に示すニュートラル状態を維持したままでの非同期時において、オイル等の油膜によりボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺り摩擦力（引き摺りトルク）が発生することがある（図１７及び図１８参照）。
この引き摺り摩擦力が発生すると、ボークリング４とシンクロハブ５との間に相対回転差が生まれ、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄのカム角斜面が接触し、自発同期力を発生しようとする。しかし、サポート同期力発生機構としてのボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの傾斜面隙間L10より、相対回転量規制構造としての溝部１０と突起部９の周方向隙間L11の方が小さいため（L10>L11）、図１８に示すように、溝部１０と突起部９とがロック状態となり（L11'＝０）、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとが接触しない（L10'>０）ように相対回転量を規制する。
すなわち、非同期時において、オイル等の油膜によりボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺り摩擦力が発生しても、自発同期力の発生を防止することができる。

（凹凸解除工程）
図１３及び図１４に示すニュートラル状態から、カップリングスリーブ１をシフト方向へ移動させると、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触するが、このときのボークリング４の移動量L14よりも突起部９の軸方向長さL15が短いため、溝部１０と突起部９との凹凸嵌合は解除されることで、同期作用が可能となる（図１９及び図２０参照）。

（割り出し工程）
インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触し、微少な同期トルクが発生することでボークリング４の割り出しが行われる。割り出しは、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出される（図２１及び図２２参照）。
よって、この割り出しと同時に、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄにより自発同期力が発生し、ボークリング４は、カップリングスリーブ１からの入力を用いることなく、自発的に同期作用を始める。
さらに、割り出しは、上記のように、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出されるため、ボークリング４が長期の使用等により摩耗してくると、初期の割り出し量よりも割り出し量が増大してくる。しかし、ボークリング割り出し量が設定された周方向隙間より大きくなると、図２２に示すように、割り出し量規制構造の突起部７が溝部８に接触し、ボークリング割り出し量をスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する。

（ボークリング押し分け工程）
ボークリング４の割り出し後、カップリングスリーブ１がさらに進み、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押すと、自発同期トルクと、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押す力で発生する同期トルクと、による同期作用が行われる。そして、同期が終了すると、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける（図２３及び図２４参照）。
このとき、ボークリング４が摩耗状態であっても、図２４に示すように、割り出し量規制構造の突起部７と溝部８とがロック状態となり、ボークリング割り出し量をスプライン歯ピッチ1/2未満に規制することで、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける実際の押し分け方向と、ボークリングチャンファ４ｂの押し分け可能な方向が同方向、つまり、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分け可能な状態が確保される。

（押し分け終了工程）
カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分けてストロークし、カップリングチャンファ１ａが隣接するボークリングチャンファ４ｂの間の位置まで移動すると、カップリングチャンファ１ａによるボークリングチャンファ４ｂの押し分けが終了する（図２５及び図２６参照）。
この押し分け終了状態では、図２６に示すように、ボークリング４が中立位置へ戻ることになるため、突起部７も突起部９もボークリング４の戻りに伴って中立位置へ戻ることになり、同期時に割り出し量を規制する割り出し量規制構造も非同期時に相対回転量を規制する相対回転量規制構造もその機能を終えて解除される。

（シフト終了工程）
さらに、カップリングチャンファ１ａがストロークし、クラッチギヤチャンファ３ｂに噛み合うと、カップリングスリーブ１を介し、シンクロハブ５とクラッチギヤ３とが一体にスプライン結合され、シフトを終了する（図２７及び図２８参照）。
このシフト終了状態では、シフト終了前の同期が終了時点で、ボークリング４は、図外のリターンスプリングの力によりニュートラル位置（初期位置）に戻り、このボークリング４の初期位置戻りに伴って、突起部７も突起部９も初期位置に戻ることになる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
この実施例２の変速機の同期装置にあっては、実施例１のの効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(4) 前記ボークリング４とシンクロハブ５との間に、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けたため、非同期時において、オイル等の油膜によりボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺り摩擦力が発生しても、自発同期力の発生を防止することができる。この結果、ボークリング４の摩耗や焼き付きを防止することができる。

(5) 前記相対回転量規制構造は、シンクロハブ５とボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を凹凸接触により規制する溝部１０（第二凹部）と突起部９（第二凸部）であり、前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの傾斜面隙間L10と、前記溝部１０と前記突起部９の周方向隙間L11との大小関係は、L10>L11となるように設定したため、部品点数を増大させることにない簡単な凹凸構造により、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄとの接触を確実に回避することで、非同期時に自発同期力の発生を防止することができる。

(6) 前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の軸方向噛み合い条件として、非同期時には、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）との両方が軸方向に噛み合う設定とし、同期時には、第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の軸方向噛み合いが解除され、第一凹凸部（溝部８と突起部７）のみが軸方向に噛み合う設定としたため、非同期時におけるボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの接触防止と、同期時におけるボークリング４の割り出し量規制との両立を図ることができる。

(7) 前記突起部７の軸方向長さをL16、前記突起部９の軸方向長さをL15、同期するために前記ボークリング４が軸方向に移動する量をL14、前記ボークリング４の背面隙間をL13、とすると、L16>L13、かつ、L14>L15となるように設定したため、軸方向の長さや隙間を管理するという簡単な設定により、非同期時におけるボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの接触防止と、同期時におけるボークリング４の割り出し量規制との両立を図ることができる。

(8) 前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）の周方向噛み合い条件として、同期時には、前記第一凹凸部（溝部８と突起部７）と第二凹凸部（溝部１０と突起部９）との両方を周方向に規制可能な設定とし、非同期時には、第二凹凸部（溝部１０と突起部９）のみが周方向に規制可能な設定としたため、非同期時は、溝部１０と突起部９のロックにより、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量を確実に規制することができ、同期時は、溝部８と突起部７のロックにより、ボークリング４の割り出し量を確実に規制することができる。

(9) 前記ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの傾斜面隙間をL10、前記溝部８と突起部７の周方向隙間をL12、前記溝部１０と突起部９の周方向隙間をL11、とすると、L12>L10>L11となるように設定したため、周方向の隙間を管理するという簡単な設定により、非同期時は、溝部１０と突起部９のロックにより、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量を確実に規制することができ、同期時は、溝部８と突起部７のロックにより、ボークリング４の割り出し量を確実に規制することができる。

実施例３は、割り出し量規制構造として溝部と２つの突起からなる突起部による設定とした例である。

すなわち、実施例３の割り出し量規制構造は、図２９に示すように、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転量を凹凸接触によりスプライン歯ピッチ1/2未満に規制する溝部１２（第一凹部）と突起部１３（第一凸部）である。ここで、実施例３の突起部１３は、平行に並んだ２つの突起による構造としている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、作用を説明すると、溝部１２と突起部１３とで形成される２つの周方向隙間を縮めて割り出し量を規制する場合、クラッチギヤ３とシンクロハブ５の回転数の大小関係、つまり、アップシフト時かダウンシフト時かで２つの周方向隙間のうち、どちらの周方向隙間が縮まるのか決まる。よって、突起部１３を２つの突起部により構成することで、割り出し量規制時により大きなトルクが作用する側の突起幅を広く設定することで、突起部１３の耐久性を確保することができる。なお、他の作用及び効果については、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

実施例４は、例えば、実施例１，２，３の何れかの同期装置を自動ＭＴに適用した例である。

すなわち、実施例４の同期装置は、図３０に示すように、エンジン４０と、電磁クラッチ４１と、自動ＭＴ４２と、クラッチアクチュエーター４３と、シフトアクチュエーター４４と、自動ＭＴコントロールユニット４５と、エンジンコントロールユニット４６と、を備えている。

前記自動ＭＴコントロールユニット４５は、シフトレバー等の変速指令発生手段４７からの変速指令を入力し、変速指令に応じてクラッチアクチュエーター４３とシフトアクチュエーター４４とに制御指令を出力する。また、シフト位置を、ドライバーが視認できる位置に設けられたシフト位置表示器４８に表示する。

前記エンジンコントロールユニット４６は、アクセル開度センサ４９やエンジン回転数センサ５０や車速センサ５１等からのセンサ信号を入力し、電子制御スロットルバルブ５２やフューエルインジェクター５３に制御指令を出力する。なお、自動ＭＴコントロールユニット４５とエンジンコントロールユニット４６とは双方向通信線により接続されていて、例えば、変速時において、自動ＭＴコントロールユニット４５からエンジンコントロールユニット４６に対しエンジントルク低減指令を出力することで、変速ショックを有効に防止することができる。

作用を説明すると、図３１に示すように、変速指令発生手段４７により変速開始指令が出力されると（ステップＳ１）、自動ＭＴコントロールユニット４５において（ステップＳ２）、クラッチアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ３）、クラッチ切断操作（ステップＳ４）、シフトアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ５）、もしくは、シフトアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ５）のみが出力される。

前記シフトアクチュエーター４３への作動指令に基づく、自動ＭＴ４２の内部動作は、カップリングスリーブ１の作動（ステップＳ６）、同期作用開始（ステップＳ７）、同期完了（ステップＳ８）、変速完了（ステップＳ９）の順に実行される。

前記自動ＭＴ４２の内部で変速が完了すると、クラッチアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ１０）、クラッチ接続操作（ステップＳ１１）を経過して、変速が終了する。

この変速時、シフトアクチュエーター４４は、サポート同期力によりシフト操作力が軽減されることで、シフトアクチュエーター４４として、コスト的にもスペース的にも有利な小型アクチュエーターを用いることができる。

以上、本発明の変速機の同期装置を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜３のシンクロハブとボークリングとの間のサポート同期力発生機構は、キー式同期装置に限らず、ピン式同期装置や、同期初期に相対回転するシンクロハブとボークリングを有する他の方式の同期装置にも適用することができる。

サポート同期力発生機構として、実施例１〜３では斜面によるカム面接触を利用したものを示したが、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、相対回転を受ける周方向の力を、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構、つまり、サポート同期力を発生する構造としたことで、ボークリング割り出し量を規制できなくなった機構であれば、その具体的な機構は、実施例１〜３に記載した機構に限られることはない。例えば、特願２００４−１３５９９４号の出願に記載した様々な機構を採用することができる。

実施例１〜３では、割り出し量規制構造として、溝部と突起部による構造を示したが、ボークリングとシンクロハブとの間に設けられ、同期時、ボークリングの摩耗にかかわらず、割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する構造であれば、実施例１〜３の構造に限定されない。

実施例２では、相対回転量規制構造として、溝部と突起部による構造を示したが、ボークリングとシンクロハブとの間に設けられ、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制する構造であれば、実施例２の構造に限定されない。

本発明の同期装置は、シフトレバーをドライバーによる手動動作により変速する手動変速機に適用することができるし、また、エンジンとの間に制御型クラッチを有し、変速時、制御型クラッチを切り離している間にモータアクチュエータ等により変速する、いわゆる自動ＭＴと呼ばれる変速機にも適用することができる。

実施例１の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図１の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置におけるボークリングを示す正面図である。 実施例１の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。 先行例の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 先行例の同期装置のシフト中状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 先行例の同期装置の押し分け状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置のシフト途中状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図８の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置のチャンファ押し分け状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図１０の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置における動作時間に対する相対回転数特性と動作時間に対する動作荷重特性とを従来装置と比較した対比特性図である。 実施例２の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１３の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置におけるボークリングを示す正面図である。 実施例２の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。 実施例２の同期装置の引き摺りμ発生状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１７の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置の凹凸解除状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１９の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置の割り出し状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図２１の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置のボークリング押し分け状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図２３の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置のボークリング押し分け終了状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図２５の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置のシフト終了状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図２７の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例３の同期装置の押し分け状態におけるインサートキー部を示す平面図である。 本発明の同期装置を採用した実施例４の自動ＭＴの全体システム図である。 実施例４の自動ＭＴでの変速作用の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ カップリングスリーブ
１ａ カップリングチャンファ
２ メインギヤ
３ クラッチギヤ
３ａ クラッチギヤコーン面
３ｂ クラッチギヤチャンファ
４ ボークリング
４ａ ボークリングコーン面
４ｂ ボークリングチャンファ
４ｃ ボークリングキー溝
４ｄ ボークリング凸部（サポート同期力発生機構）
５ シンクロハブ
５ａ シンクロハブスプライン歯
５ｄ シンクロハブ凹部（サポート同期力発生機構）
６ インサートキー
７ 突起部（第一凸部：割り出し量規制構造）
８ 溝部（第一凹部：割り出し量規制構造）
９ 突起部（第二凸部：相対回転量規制構造）
１０ 溝部（第二凹部：相対回転量規制構造）
１１ キースプリング
１２ 溝部（第一凹部：割り出し量規制構造）
１３ 突起部（第一凸部：割り出し量規制構造）
４２ 自動ＭＴ
４４ シフトアクチュエーター

Claims (8)

1. カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
   前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、前記シンクロハブと前記ボークリングとの相対回転方向に対して傾斜するカム面が形成されたシンクロハブ凹部とボークリング凸部とを有し、変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記シンクロハブ凹部のカム面と前記ボークリング凸部のカム面との接触により、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリングを前記クラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構と、
   前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、前記シンクロハブと前記ボークリングとの前記相対回転方向に対して垂直な面が形成された第一凹部と第一凸部とを有し、同期時、前記第一凹部と前記第一凸部との凹凸接触により、前記シンクロハブと前記ボークリングとの割り出し量がスプライン歯ピッチの1/2未満となるように規制する割り出し量規制構造と、
   を設けたことを特徴とする変速機の同期装置。
2. 請求項１に記載された変速機の同期装置において、
   前記シンクロハブ凹部と前記ボークリング凸部の周方向隙間L1と、前記第一凹部と前記第一凸部の周方向隙間L2との大小関係は、L1＜L2となるように設定し、かつ、前記第一凸部の軸方向長さL3と前記ボークリングの背面隙間L4との大小関係は、L3＞L4となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
3. 請求項１又は２に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリングと前記シンクロハブとの間に、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けたことを特徴とする変速機の同期装置。
4. 請求項３に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転量規制構造は、前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブとボークリングとの相対回転量を凹凸接触により規制する第二凹部と第二凸部であり、
   前記シンクロハブ凹部と前記ボークリング凸部の傾斜面隙間L10と、前記第二凹部と前記第二凸部の周方向隙間L11との大小関係は、L10＞L11となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
5. 請求項４に記載された変速機の同期装置において、
   前記第一凹部と前記第一凸部、前記第二凹部と前記第二凸部の軸方向噛み合い条件として、非同期時には、前記第一凹部と前記第一凸部、前記第二凹部と前記第二凸部の両方が軸方向に噛み合う設定とし、同期時には、前記第二凹部と前記第二凸部の軸方向噛み合いが解除され、前記第一凹部と前記第一凸部のみが軸方向に噛み合う設定としたことを特徴とする変速機の同期装置。
6. 請求項５に記載された変速機の同期装置において、
   前記第一凸部の軸方向長さをL16、前記第二凸部の軸方向長さをL15、同期するために前記ボークリングが軸方向に移動する量をL14、前記ボークリングの背面隙間をL13、とすると、L16＞L13、かつ、L14＞L15となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
7. 請求項４または６に記載された変速機の同期装置において、
   前記第一凹部と前記第一凸部、前記第二凹部と前記第二凸部の周方向噛み合い条件として、同期時には、前記第一凹部と前記第一凸部、前記第二凹部と前記第二凸部との両方を周方向に規制可能な設定とし、非同期時には、前記第二凹部と前記第二凸部のみが周方向に規制可能な設定としたことを特徴とする変速機の同期装置。
8. 請求項７に記載された変速機の同期装置において、
   前記ボークリング凸部とシンクロハブ凹部の傾斜面隙間をL10、前記第一凹部と前記第一凸部の周方向隙間をL12、前記第二凹部と前記第二凸部の周方向隙間をL11、とすると、L12＞L10＞L11となるように設定することを特徴とする変速機の同期装置。

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