JP5100502B2

JP5100502B2 - 変速機の同期装置

Info

Publication number: JP5100502B2
Application number: JP2008131998A
Authority: JP
Inventors: 忠熊谷; 潤藪田
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: US8151962B2; US20090288928A1; EP2123928A2; JP2009281433A; EP2123928A3

Description

本発明は、変速機の同期装置、特に、手動変速機の同期装置に関し、中でも、スリーブのチャンファ形状に関する。

例えば、特許文献１には、スリーブ、シンクロナイザリング及びギヤピースにチャンファを形成した変速機の同期装置が開示されている。特許文献１の発明は、シフト時のギヤ鳴りを防止するため、シンクロナイザリングのチャンファの形状を変更している。
特開２０００−３２９１５９号公報

変速機の同期装置においては、スリーブのチャンファがシンクロナイザリングのチャンファに当接して押し分け前に同期を達成するための性能と、同期達成後、スリーブのチャンファがギヤピースを押し分けてシフト完了するための性能と、が相反している。すなわち、スリーブのチャンファ形状を、シンクロナイザリングのボーク比ないし同期成立を考慮して設計すると、ギヤピースのチャンファを押し分けるために必要なシフト荷重が大きくなり過ぎて、シフトフィーリングを低下させる。反対に、スリーブのチャンファ形状を、ギヤピースのチャンファを押し分けるために必要なシフト荷重が小さくなるよう設計すると、シンクロナイザリングのボーク比ないし同期が成立しにくくなり、ギヤ鳴りが発生する。

本発明の目的は、ギヤ鳴りの防止と、シフトフィーリングの向上が両立する変速機の同期装置を提供することである。

本発明は、第１の視点において、スリーブのチャンファにおいて、ギヤピースのチャンファを押し分ける大径側のチャンファ角度を、シンクロナイザリングのチャンファを押し分ける小径側のチャンファ角度よりも小さくする。さらに、スリーブのチャンファにおいて、小径側のチャンファ角度が、スリーブのチャンファが押し分けるシンクロナイザリングのチャンファのチャンファ角度よりも大きく、大径側のチャンファ角度が、スリーブのチャンファが押し分けるギヤピースのチャンファのチャンファ角度よりも小さくする。

変速機のシフト時、スリーブがニュートラル位置から所望の変速段を実現するための所定のシフト位置に向かってシフトされると、スリーブのチャンファがシンクロナイザリングのチャンファに当接してシンクロナイザリングをギヤピースに向かって付勢し、シンクロナイザリングとギヤピースとの間で摩擦力が発生することにより、スリーブ、シンクロナイザリング及び遊転ギヤの回転が徐々に同期していく。

上記同期が成立するための条件、すなわち、ボーク比成立条件は、“Ｔｃ／Ｔｓ＞１”である。但し、“Ｔｃ”は同期トルクであり、シンクロナイザリングとギヤピース間で発生する摩擦力に関係し、又シンクロナイザリングのチャンファ角度を“θｒ”とすると、“Ｔｃ∝１／Ｔａｎ（θｒ／２）”である。Ｔｓはシンクロナイザリングを押し分けて周方向に回転させるために必要な押し分けトルクである。

仮に、スリーブのチャンファにおいて、シンクロナイザリングのチャンファを押し分ける部分である、小径側のチャンファ角度（頂角）をシンクロナイザリングのチャンファより小さくした場合には、すなわち、鋭くした場合には、比較的硬質なスリーブのチャンファが、比較的軟質なシンクロナイザリングのチャンファに突き刺さる。これによって、シンクロナイザリングのチャンファの押し分け、さらには、シフトが困難となる。

本発明によれば、スリーブのチャンファにおいて、シンクロナイザリングのチャンファを押し分ける部分を、すなわち、スリーブのチャンファの小径側のチャンファ角度を、相対的に大きくする（鈍くする）ことにより、シンクロナイザリングのチャンファの頂角部がスリーブのチャンファ面に当たるようになる。この結果、シンクロナイザリングのチャンファの押し分けができるようになる。そして、上記ボーク比成立条件が達成され、同期完了前にスリーブのチャンファがシンクロナイザリングのチャンファを押し分けてしまう現象が防止される。

また仮に、スリーブのチャンファにおいて、ギヤピースのチャンファを押し分ける部分である、大径側のチャンファ角度（頂角）を大きくした場合には、すなわち、鈍くした場合には、スリーブのチャンファの底角部がギヤピースのチャンファ面に当たり、スリーブのチャンファがギヤピースのチャンファを押し分けるために必要なシフト荷重が大きくなり、シフトフィーリングが悪化する。

本発明によれば、スリーブのチャンファにおいて、ギヤピースのチャンファを押し分ける部分、すなわち、大径側のチャンファ角度を相対的に小さくする（鋭くする）ことにより、同期終了後、スリーブのチャンファ先端がギヤピースのチャンファ面に当たるようになり、小さなシフト荷重で大きな押し分け力が得られ、シフトフィーリングが向上される。

本発明は、好ましくは、シャフトと、前記シャフトに対してスプライン結合され該シャフト上をシフト方向に移動自在なスリーブと、前記シャフト上に設けられた遊転ギヤと、前記遊転ギヤ上に形成されたギヤピースと、前記スリーブのシフトに伴い前記ギヤピースと摺動して前記遊転ギヤと前記シャフトの回転を同期させるシンクロナイザリングと、を有し、前記スリーブの内周側、前記ギヤピースの外周側及び前記シンクロナイザリングの外周側に、互いに結合自在なスプラインがそれぞれ形成され、前記スリーブ、前記ギヤピース及び前記シンクロナイザリングの前記スプラインの少なくとも一端に、スプライン結合ないし押し分けのためのチャンファがそれぞれ形成され、シフト時、前記スリーブの前記チャンファの小径側が、前記シンクロナイザリングの前記チャンファを押し分け、同大径側が、前記ギヤピースの前記チャンファを押し分ける、変速機の同期装置に適用される。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の一実施例に係る変速機の同期装置の基本構成を説明するための動作図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブのチャンファ形状を説明するための構造図であって、図２（Ａ）はスリーブプラインの全体図、図２（Ｂ）は比較例に係る構造図であり、図２（Ｃ）は実施例に係る構造図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファ形状を説明するための動作図であって、図３（Ａ）は比較例に係る動作図であり、図３（Ｂ）は実施例に係る動作図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブ及びギヤピースのチャンファ形状を説明するための動作図であって、図４（Ａ）は比較例に係る動作図であり、図４（Ｂ）は実施例に係る動作図である。

図１（Ａ）、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）を参照すると、本発明の一実施例に係る変速機の同期装置は、不図示のシャフトと、前記シャフトに対してスプライン結合され該シャフト上をシフト方向に移動自在なスリーブ１１と、前記シャフト上に設けられた遊転ギヤ１２と、遊転ギヤ１２上に形成されたギヤピース１３と、スリーブ１１のシフトに伴いギヤピース１３と摺動して摩擦力を発生することにより遊転ギヤ１２と前記シャフトの回転を同期させるシンクロナイザリング１４と、を有している。

スリーブ１１の内周側、ギヤピース１３の外周側及びシンクロナイザリング１４の外周側には、互いに結合ないし結合自在なスプライン１１ｓ，１３ｓ，１４ｓがそれぞれ形成されている。

特に、図１（Ａ）を参照すると、スリーブ１１、ギヤピース１３及びシンクロナイザリング１４のスプライン１１ｓ，１３ｓ，１４ｓの少なくとも一端には、スプライン結合ないし押し分けのためのチャンファ１，３，４がそれぞれ形成されている。シフト時、スリーブ１１のチャンファ１の小径側が、シンクロナイザリング１４のチャンファ４を押し分け、同大径側が、ギヤピース１３のチャンファ４を押し分ける。

この同期装置の基本動作を説明すると、図１（Ａ）に示すニュートラル時、スリーブ１１は、前記シャフトと一体回転し、遊転ギヤ１２は遊転し、ギヤピース１３とシンクロナイザリング１４の間に摩擦力は発生していない。図１（Ｂ）を参照して、スリーブ１１がシフト操作されると、スリーブ１１がシンクロナイザリング１４をギヤピース１３に向かって付勢することにより、シンクロナイザリング１４とギヤピース１３のコーン面間に摩擦力が発生し、スリーブ１１、シンクロナイザリング１４及びギヤピース１３の回転が徐々に同期していく。図１（Ｃ）を参照すると、同期終了後、スリーブ１１は、そのチャンファ１がシンクロナイザリング１４のチャンファ４を押し分けながら、さらに、ギヤピース１３に向かってシフトし、結局、チャンファ１がギヤピース１３のチャンファ３を押し分けて噛合することにより、シフト動作が完了する。

特に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すると、比較例の同期装置においては、スリーブ１１のチャンファ１において、大径側のチャンファ角度θｓｇと小径側のチャンファ角度θｓｒが同じに形成されている。さらに、図３（Ａ）及び図４（Ａ）を参照すると、スリーブ１１のチャンファ１において、小径側のチャンファ角度θｓｒが、シンクロナイザリング１４のチャンファ４のチャンファ角度θｒよりも小さく、大径側のチャンファ角度θｓｇが、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ角度θｇよりも大きく形成されている。

一方、特に、図２（Ａ）及び図２（Ｃ）を参照すると、本実施例の同期装置においては、スリーブ１１のチャンファ１において、大径側のチャンファ角度θｓｇが小径側のチャンファ角度θｓｒよりも小さく形成されている。さらに、さらに、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）を参照すると、スリーブ１１のチャンファ１において、小径側のチャンファ角度θｓｒが、シンクロナイザリング１４のチャンファ４のチャンファ角度θｒよりも大きく、大径側のチャンファ角度θｓｇが、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ角度θｇよりも小さく形成されている。

以上説明した本発明の一実施例に係る変速機の同期装置の機能を、比較例に係る同期装置の機能と対照しながら説明する。

［スリーブとシンクロナイザリング］
図３（Ａ）を参照すると、比較例の同期装置によれば、スリーブ１１のチャンファ１において、小径側のチャンファ角度θｓｒが、シンクロナイザリング１４のチャンファ４のチャンファ角度θｒよりも小さく形成されている。このため、スリーブ１１がシフトしてシンクロナイザリング１４に当接するとき、スリーブ１１のチャンファ１が、比較的軟質な材料製のシンクロナイザリング１４のチャンファ４に突き刺さる。これによって、シンクロナイザリング１４のチャンファ４の押し分け、さらには、シフトが困難となる。

一方、図３（Ｂ）を参照すると、本実施例の同期装置においては、スリーブ１１のチャンファ１において、小径側のチャンファ角度θｓｒが、シンクロナイザリング１４のチャンファ４のチャンファ角度θｒよりも大きく形成されている。このため、スリーブ１１がシフトしてシンクロナイザリング１４に当接するとき、シンクロナイザリング１４のチャンファ４がスリーブ１１のチャンファ面に当たるようになる。これによって、スリーブ１１のチャンファ１の突き刺さりが防止され、シンクロナイザリング１４のチャンファ４の押し分けができるようになる。そして、上述したボーク比成立条件が達成され、同期完了前に、スリーブ１１のチャンファ１が同期前にシンクロナイザリング１４のチャンファ４を押し分けてギヤ鳴りが発生してしまう現象も防止される。

［スリーブとギヤピース］
図４（Ａ）を参照すると、比較例の同期装置によれば、スリーブ１１のチャンファ１において、大径側のチャンファ角度θｓｇが、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ角度θｇよりも大きく形成されている。このため、同期終了後、スリーブ１１がさらにシフトしてギヤピース１３に当接するとき、スリーブ１１のチャンファ１の底角部が、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ面に対して比較的真っ直ぐに当たるため、ギヤピース１３を周方向に回転させる力、すなわち、ギヤピース１３のチャンファ３に作用する押し分け力が小さくなる。この結果、ギヤピース１３のチャンファ３を押し分けるために必要なシフト荷重は大きくなり、シフトフィーリングが悪化する。

一方、図４（Ｂ）を参照すると、本実施例の同期装置においては、スリーブ１１のチャンファ１において、大径側のチャンファ角度θｓｇが、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ角度θｇよりも小さく形成されている。このため、同期終了後、スリーブ１１がさらにシフトしてギヤピース１３に当接するとき、スリーブ１１のチャンファ１の頂角部が、ギヤピース１３のチャンファ３のチャンファ面に対してより斜めに当たるため、ギヤピース１３を周方向に回転させる力、すなわち、ギヤピース１３のチャンファ３に作用する押し分け力が大きくなる。この結果、ギヤピース１３のチャンファ３を押し分けるために必要なシフト荷重は小さくなり、シフトフィーリングが良化する。

本発明は、同期装置、特に、変速機の同期装置、特に、車両に搭載される手動変速機の同期装置に好適に適用される。

（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例に係る変速機の同期装置の基本構成を説明するための動作図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブのチャンファ形状を説明するための構造図であって、（Ａ）はスリーブスプラインの全体図、（Ｂ）は比較例に係る構造図であり、（Ｃ）は実施例に係る構造図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブ及びシンクロナイザリングのチャンファ形状を説明するための動作図であって、（Ａ）は比較例に係る動作図であり、（Ｂ）は実施例に係る動作図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の一実施例及び比較例に係るスリーブ及びギヤピースのチャンファ形状を説明するための動作図であって、（Ａ）は比較例に係る動作図であり、（Ｂ）は実施例に係る動作図である。

符号の説明

１スリーブのチャンファ
３ギヤピースのチャンファ
４シンクロナイザリングのチャンファ
１１スリーブ
１１ｓスリーブスプライン
１２遊転ギヤ
１３ギヤピース
１３ｓギヤピーススプライン
１４シンクロナイザリング
１４ｓシンクロナイザリングスプライン
θｓｇスリーブの大径側のチャンファ角度（頂角）
θｓｒスリーブの小径側のチャンファ角度（頂角）
θｒシンクロナイザリングのチャンファ角度（頂角）
θｇギヤピースのチャンファ角度（頂角）

Claims

シャフトと、前記シャフトに対してスプライン結合され該シャフト上をシフト方向に移動自在なスリーブと、前記シャフト上に設けられた遊転ギヤと、前記遊転ギヤ上に形成されたギヤピースと、前記スリーブのシフトに伴い前記ギヤピースと摺動して摩擦力を発生することにより前記遊転ギヤと前記シャフトの回転を同期させるシンクロナイザリングと、を有し、
前記スリーブの内周側、前記ギヤピースの外周側及び前記シンクロナイザリングの外周側に、互いに結合自在なスプラインがそれぞれ形成され、
前記スリーブ、前記ギヤピース及び前記シンクロナイザリングの前記スプラインの少なくとも一端に、スプライン結合ないし押し分けのためのチャンファがそれぞれ形成され、
シフト時、前記スリーブの前記チャンファの小径側が、前記シンクロナイザリングの前記チャンファを押し分け、同大径側が、前記ギヤピースの前記チャンファを押し分ける、変速機の同期装置であって、
前記スリーブの前記チャンファにおいて、大径側のチャンファ角度を小径側のチャンファ角度よりも小さくすること、
前記スリーブの前記チャンファにおいて、
前記小径側のチャンファ角度が、該スリーブの前記チャンファが押し分ける前記シンクロナイザリングの前記チャンファのチャンファ角度よりも大きく、
前記大径側のチャンファ角度が、該スリーブの前記チャンファが押し分ける前記ギヤピースの前記チャンファのチャンファ角度よりも小さくすること、
を特徴とする変速機の同期装置。