JP6093056B1 - 同期リング - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを増大させることなく、確実に同期化動作を実行することができる、同期リングを提供すること。【解決手段】切頭円錐形本体の内面に作動表面を有する。切頭円錐形本体は大径の円環状の軸方向端面と小径の円環状の軸方向端面とを有し、上記大径の軸方向端面から径方向外側に突出したカラー部を有し、該カラー部には所定の間隔で複数の歯部が径方向に突設されるとともに係止部８が形成され、該係止部８は大径の軸方向端面から小径の軸方向端面へ向かって軸方向に折り曲げられた第一曲げ部９と、該第一曲げ部９から径方向に折り曲げられた第二曲げ部１０とを有し、第二曲げ部１０の折り曲げ角部に開口部１１を有し、開口部１１には外径方向に向かう突起部が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、シンクロナイザのための同期リングに関する。

自動車のギヤボックス内にあるギヤチェンジ変速機の同期リングは、ギヤチェンジの際に伝導軸とギヤホイールとの間の相対速度を整合させるために用いられる。同期は、対応する摩擦部品同士の間の摩擦によって行われる。この同期リングは自動車の同期噛合い式歯車手動変速機（以下、手動変速機という）において従来から用いられている。この同期リングは、例えば自動車の変速機などの歯車切替え時に２つの歯車が円滑に噛合いするように、摺動により歯車同士を同期回転させるための円環状の摩擦摺動部品である。

この同期リングの材料には、同期回転に必要な耐摩耗性や摩擦力を有する摩擦面を得るため、一般に銅合金が用いられる。一方で、板金プレスで製造された同期リング本体に溶射層を固着したものや、樹脂と炭素系材料と金属系材料からなる摩擦材を貼り付けたものも知られている。これら板金プレスで製造された同期リングは、同期リング本体は廉価で製造可能であるものの、必要な耐摩耗性や摩擦力を有する摩擦材を貼り付けるには高コストとなる場合が多いので、その使用は限られていた。
ところが、燃費と製造コストに優れる手動変速機および手動変速機を基本として開発された自動変速可能である種々の変速機の需要が増え、一方で、廉価で高性能な摩擦材が開発された結果、板金プレスで製造された同期リングの使用が増えつつある。
さらに、エンジンや変速機の高性能化に伴い、短時間で高回転差を同期させ且つ安定した動作を可能とすることが求められている。

例えば、従来の鉄製材料から板金プレスで製造された同期リングが特許文献１に開示されている。図１２は特許文献１に開示された同期リング（従来の同期リング）の斜視図であり、図１３はその軸方向の端面図であり、図１４は図１３の １４−１４線断面図である。図１２〜図１４において、同期リング３０は、切頭円錐形ベアリング表面３１を有する切頭円錐形部分３２と、同期リング３０を回転駆動するための外側ラジアルカラー３３とからなる。同期リング３０は基本的にはほぼ環状の切頭円錐形本体３４からなる。切頭円錐形本体３４は、小径の軸方向ターミナルエッジ３５と大径の軸方向ターミナルエッジ３６によって軸方向の境界が定められている。３つの係止部３７が切頭円錐形本体３４の大径の軸方向ターミナルエッジ３６から突出している。係止部３７は切頭円錐形本体３４の表面に沿って軸方向に伸びるよう、ほぼ１８０度折り返されている。

しかし、特許文献１に開示された従来の同期リングにおいては、係止部と相手部品との接触面積が小さいので、同期リングの動作が不安定になったり、摩耗しやすいという不都合がある。すなわち、図１５は従来の同期リングによる同期メカニズムを示す概略構成図である。図１５において、４１はシャフト、４２はギヤ、４３はスリーブ、４４はハブ、４５はキー、４６はシンクロナイザーリング、４７はスプリングである。図１５に示すように、シンクロナイザーリング４６に設けられた係止部４８とキー４５が摺接することによってシャフト４１とギヤ４２の速度同期化が図られる。しかし、図１６に示すように、係止部４８とキー４５との接触面積は係止部４８の厚みｔｈ分しか確保できないため、同期リングの動作が不安定になったり、摩耗しやすくなる。

さらに、図１６に示すように、係止部４８は鋭角の曲げ加工を行う必要があるので成形荷重が高い上、所定の間隙４９を残すように成形する必要があるため、成形精度にばらつきが生じ易い。

そこで、ギヤに装着されたシンクロナイザーリングとキーとの接触面積を増やすために、図１７〜図２０に示すように、大径の円環状の軸方向端面５１と小径の円環状の軸方向端面５２とを有する切頭円錐形本体５３の内面に作動表面５４を有し、作動表面５４には耐摩耗性材料からなる複数の耐摩耗性部材５４ａが取り付けられている同期リング５５であって、大径の円環状の軸方向端面５１から径方向外側に突出したカラー部５６を有し、カラー部５６には所定の間隔で複数の歯部５７を径方向に突設させるとともに３つの係止部５８を形成し、大径の円環状の軸方向端面５１から小径の円環状の軸方向端面５２へ向かって軸方向に折り曲げられた第一曲げ部５９と、第一曲げ部５９から径方向に折り曲げられた第二曲げ部６０とを有する同期リング（「従来の他の同期リング」という）が考えられる。この従来の他の同期リングによれば、図１６に示す係止部４８の厚みｔｈ分に比べて大きな第二曲げ部６０の表面が図１５のキー４５と摺接するので、図１２〜図１６に示す従来の同期リングに比べてシャフトとギヤとの接触面積を増やすことができる。しかし、図１７〜図２０に示す従来の他の同期リングによる同期方式でも、第一曲げ部５９から第二曲げ部６０にかけて図１９に示すような湾曲部６１が存在し、図１８（ｂ）に示すように、湾曲部６１はキー４５と接触せず、シャフトとギヤとの同期化に有効に寄与しないという不都合がある。

特開平１０−７８０４７号公報

本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良したものであって、製造コストを増大させることなく、確実に同期化動作を実行することができる、同期リングを提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本願第一発明は、切頭円錐形本体の内面に作動表面を有する同期リングであって、切頭円錐形本体は大径の円環状の軸方向端面と小径の円環状の軸方向端面とを有し、上記大径の軸方向端面から径方向外側に突出したカラー部を有し、該カラー部には所定の間隔で複数の歯部が径方向に突設されるとともに係止部が形成され、該係止部は大径の軸方向端面から小径の軸方向端面へ向かって軸方向に折り曲げられた第一曲げ部と、該第一曲げ部から径方向に折り曲げられた第二曲げ部とを有し、第二曲げ部の折り曲げ角部に開口部を有する同期リングにおいて、上記開口部には、外径方向に向かう突起部が設けられていることを特徴とする。
また、本願第二発明は、本願第一発明において、上記第一曲げ部は切頭円錐形本体の大径の円環状の軸方向端面の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲していることを特徴とする。

第一発明によれば、第二曲げ部により、摺接相手材と確実に接触することができる。また、第二曲げ部の折り曲げ角部に開口部があるので、第二曲げ部を曲げ成形するときの成形荷重を低減することができる。さらに、開口部にはシャフトとギヤとの同期化に有効に寄与する外径方向に向かう突起部が設けられているので、安定した同期化が可能である。
第二発明によれば、第一曲げ部が切頭円錐形本体の大径の円環状の軸方向端面の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲しているから、第一曲げ部の曲げ成形が比較的容易であり、成形荷重を低減することができる。

図１は、本発明の同期リングの斜視図である。 図２（ａ）は本発明の同期リングの断面図であり、図２（ｂ）は本発明の同期リングの係止部とキーとの接触の様子を説明するための拡大図である。 図３は、本発明の同期リングの係止部を示す概略構成図である。 図４は、本発明の同期リングの係止部を軸方向から見た図である。 図５は、本発明の同期リングによる同期メカニズムを示す概略構成図である。 図６は、図５の６−６線断面図である。 図７（ａ）（ｂ）は、本発明の同期リングの製造方法を説明するための図である。 図８（ａ）（ｂ）は、本発明の同期リングの製造方法を説明するための図である。 図９（ａ）（ｂ）は、本発明の同期リングの製造方法を説明するための図である。 図１０（ａ）（ｂ）は、本発明の同期リングの製造方法を説明するための図である。 図１１は、本発明の同期リングの製造方法を説明するための図である。 図１２は、従来の同期リングの斜視図である。 図１３は、従来の同期リングの軸方向の端面図である。 図１４は、図１３の１４−１４線断面図である。 図１５は、従来の同期リングによる同期メカニズムを示す概略構成図である。 図１６は、従来の同期リングの係止部を示す側面図である。 図１７は、従来の他の同期リングの斜視図である。 図１８（ａ）は従来の他の同期リングの断面図であり、図１８（ｂ）は従来の他の同期リングの係止部とキーとの接触の様子を説明するための拡大図である。 図１９は、従来の他の同期リングの係止部を示す概略構成図である。 図２０は、従来の他の同期リングの係止部を軸方向から見た図である。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、様々な変形や修正が可能である。
図１は、板金プレス加工によって帯状材から製造された本発明の同期リング１の斜視図である。図１において、切頭円錐形本体２の内面に作動表面３を有する。作動表面３には耐摩耗性材料からなる複数の耐摩耗性部材３ａが取り付けられている。

図２に示すように、切頭円錐形本体２は大径の円環状の軸方向端面４と小径の円環状の軸方向端面５とを有し、上記大径の円環状の軸方向端面４から径方向外側に突出したカラー部６を有する。図１に示すように、カラー部６には所定の間隔で複数の歯部７が径方向に突設されている。また、カラー部６には３つの係止部８が形成されている。係止部８の数量は３つに限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。係止部８の数量に応じて摺接相手材（図５の番号１２参照）の数量も増減される。

係止部８は大径の円環状の軸方向端面４から小径の円環状の軸方向端面５へ向かって軸方向に折り曲げられた第一曲げ部９と、第一曲げ部９から径方向に折り曲げられた第二曲げ部１０とを有している。図３に示すように、第一曲げ部９は切頭円錐形本体２の大径の円環状の軸方向端面４の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲している。なお、必ずしも第一曲げ部９が切頭円錐形本体２の大径の円環状の軸方向端面４の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲している必要はないが、第一曲げ部９が切頭円錐形本体２の大径の円環状の軸方向端面４の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲していれば、後記するような効果があるので好ましい。図３に示すように、第二曲げ部１０は折り曲げ角部に開口部１１を有し、開口部１１には外径方向に向かう突起部１１ａが設けられている。

図３に示すように、第一曲げ部９は切頭円錐形本体２の大径の円環状の軸方向端面４の円の曲率と同じ曲率の円弧形状に湾曲しているので、第一曲げ部９の曲げ成形が比較的容易であり、成形荷重を低減することができる。また、第二曲げ部１０の当該表面が摺接相手材（図５の番号１２参照）と接触することにより同期化が図られる。しかも、開口部１１には外径方向に向かう突起部１１ａが設けられており、この突起部１１ａは摺接相手材（図５の番号１２参照）と接触するので（図２（ｂ）参照）、図１８（ｂ）に示す従来の他の同期リングに比べて摺接相手材と接触する表面積を大きくすることができるので、円滑に同期化を達成することができる。

図３に示すように、第二曲げ部１０は開口部１１を有するので、第二曲げ部１０を曲げ成形するときの成形荷重を低減することができる。図４に示すように、第二曲げ部１０は切頭円錐形本体２の小径の円環状の軸方向端面５に対して軸方向に突出しているので、摺接相手材（図５の番号１２参照）は第二曲げ部１０に必ず接触し、しかも開口部１１には同期化に有効に寄与する、外径方向に向かう突起部１１ａが設けられているので、公知の同期リングに比べて安定した同期化を図ることができる。又、突起部１１ａを設けたことにより開口部１１の成形荷重低減効果が損なわれることはない。

図５と図６において、キー１２はスプリング１３によってスリーブ１４側に押し付けられている。キー１２は係止部８と同様に周方向の３箇所に装着されている。１５はハブ、１６はシャフト、１８はギヤである。同期リング１は、係止部８とハブ１５の凹部１９と篏合し、スリーブ１４、キー１２、ハブ１５およびシャフト１６となって回転している。かくして、キー１２が係止部８の第二曲げ部１０に接触することにより、同期リング１はキー１２からの押圧力を受けつつ、ギヤ１８に付随するテーパ面１７に押し付けられることで同期化が行われ、ギヤ１８は最終的に、スリーブ１４、キー１２、ハブ１５およびシャフト１６と一体となって回転する。この場合、同期化当初は、キー１２と第二曲げ部１０の表面は不安定な接触状態であるから、それら両部材の接触面積が少ないと、キー１２から第二曲げ部１０に伝達される押圧力が偏って、うまく同期化できないことがある。そこで、図３に示すように、第二曲げ部１０の折り曲げ角部の開口部１１に外径方向に向かう突起部１１ａを設けることにより、図４に示す第二曲げ部１０の表面積を大きくすることができるので、キー１２と第二曲げ部１０との確実な接触が行われ、良好に同期化が達成される。

次に、本発明の同期リングの製造方法について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、絞り成形可能な帯状材から、リング２０を型抜きする。図７（ｂ）は図７（ａ）の７−７線断面図である。次に、図８（ａ）に示すように、リング２０の内径部にバーリング加工２１を行い、鍔部２２を有する円錐形部分２３を形成する。図８（ｂ）は図８（ａ）の８−８線断面図である。次に、図９（ａ）に示すように、鍔部２２の周方向に沿って複数の歯部２４を打ち抜くとともに、歯部２４の頂部を成形する。さらに、鍔部２２の周方向の３箇所に、外径方向に向かう突起部２９を設けた開口部２５を有する係止部２６を打ち抜いて形成する。図９（ｂ）は図９（ａ）の９−９線断面図である。次に、図１０（ａ）に示すように、３個の係止部２６に曲げ加工を施すことにより、同期リングを得ることができる。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の１０−１０線断面図である。なお、係止部２６の曲げ加工時には、円弧状に曲げ加工を行う必要があるので、図１１に示すように、円弧形状の金型２７、２８を係止部２６の両面に押し付けつつ曲げ加工を行うことにより、切頭円錐形本体２の大径の円環状の軸方向端面４の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲した第一曲げ部９を得ることができる。

本発明は、製造コストを増大させることなく、確実に同期化動作を実行することができる、同期リングを提供することができる。

１ 同期リング
２ 切頭円錐形本体
３ 作動表面
３ａ 耐摩耗性部材
４ 大径の軸方向端面
５ 小径の軸方向端面
６ カラー部
７ 歯部
８ 係止部
９ 第一曲げ部
１０ 第二曲げ部
１１ 開口部
１１ａ 突起部
１２ キー
１３ スプリング
１４ スリーブ
１５ ハブ
１６ シャフト
１７ テーパ面
１８ ギヤ
１９ 凹部
２０ リング
２１ バーリング加工
２２ 鍔部
２３ 円錐形部分
２４ 歯部
２５ 開口部
２６ 係止部
２７ 金型
２８ 金型
２９ 突起部

Claims (2)

1. 切頭円錐形本体の内面に作動表面を有する同期リングであって、切頭円錐形本体は大径の円環状の軸方向端面と小径の円環状の軸方向端面とを有し、上記大径の軸方向端面から径方向外側に突出したカラー部を有し、該カラー部には所定の間隔で複数の歯部が径方向に突設されるとともに係止部が形成され、該係止部は大径の軸方向端面から小径の軸方向端面へ向かって軸方向に折り曲げられた第一曲げ部と、該第一曲げ部から径方向に折り曲げられた第二曲げ部とを有し、第二曲げ部の折り曲げ角部に開口部を有する同期リングにおいて、上記開口部には、外径方向に向かう突起部が設けられていることを特徴とする同期リング。
2. 上記第一曲げ部は切頭円錐形本体の大径の円環状の軸方向端面の円の曲率とほぼ同じ曲率の円弧形状に湾曲していることを特徴とする請求項１記載の同期リング。