JP6211456B2 - 同期噛合装置 - Google Patents

Description

本発明は、変速機等に用いられる同期噛合装置に関する。

従来、外周にドグ歯を有して回転軸に相対回転可能に軸支された変速ギヤと、回転軸に固定されたシンクロハブと、シンクロハブの外周に軸方向に摺動自在にスプライン結合されたシンクロスリーブと、変速ギヤと相対回転不能に連結されるシンクロコーンと、シンクロスリーブの内周面に形成されたスプライン歯に噛合自在なドグ歯を外周面に有すると共に、シンクロコーンと摩擦係合可能でありシンクロハブと変速ギヤとの間に配置されたブロッキングリングとを備えた同期噛合装置（シンクロメッシュ装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のものでは、ブロッキングリングの外周面に凸部を形成し、シンクロハブの内周面に凸部に対応させて凹部を形成し、この凸部と凹部とでシンクロハブとブロッキングリングとの相対回転を所定範囲に規制する係合機構を構成している。

また、凸部と凹部との間に位置させて、キースプリングの対応する部分を矩形状に屈曲させた緩衝部が設けられている。

また、シンクロハブの側面に摺動自在に摩擦部材を設け、この摩擦部材をブロッキングリングの凸部に係合させることにより、摩擦力で凹部と凸部との緩衝作用を奏するものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４７２９４５１号公報 特開平６−１５９３８８号公報

特許文献１の同期噛合装置では、矩形状に屈曲した緩衝部による衝突音の抑制性能が比較的低いという問題がある。また、特許文献２の同期噛合装置では、シンクロハブとブロッキングリングとの摩擦力が増加し、シンクロスリーブのスプライン歯がブロッキングリングのドグ歯を掻き分けるときの荷重（以下、掻き分け荷重という）が増加してしまうという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、掻き分け荷重を増加させることなく、従来よりも衝突音の抑制性能を向上させた同期噛合装置を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
外周にドグ歯を有して回転軸に相対回転自在に軸支される変速ギヤと、
前記回転軸に固定されるシンクロハブと、
該シンクロハブの外周に軸方向に摺動自在にスプライン結合されたシンクロスリーブと、
前記シンクロハブと前記変速ギヤとの間に配置されると共に、前記変速ギヤと相対回転不能に設けられたシンクロコーンと、
前記シンクロスリーブの内周面に形成されたスプライン歯に噛合自在なドグ歯を外周面に有すると共に、前記シンクロコーンと摩擦係合可能であり前記シンクロハブと前記変速ギヤとの間に配置されたブロッキングリングとを備え、
前記シンクロハブと前記ブロッキングリングとには、所定範囲だけ回転可能に係合されるように構成された凹部と凸部とが設けられた同期噛合装置において、
前記凸部は前記ブロッキングリングに設けられ、
前記シンクロハブは、前記回転軸から径方向に張り出す連結部と、該連結部の外周縁に設けられた外周部とを備え、
前記凹部は、前記連結部の外周縁が露出するように前記外周部を前記凸部と対応する位置で切り欠いて構成され、
一対の狭持片を備え、前記凹部が設けられることにより露出する前記連結部の外周縁を、前記狭持片で前記回転軸方向から挟むようにして取り付けられるＵ字状の狭持部が設けられ、
前記狭持片は、前記狭持部が前記連結部から径方向外側へ脱落することを防止すべく前記連結部と係合する係合部を備え、
該狭持部には、前記凸部の周方向の両側面に向かって延びる一対の板バネ部が設けられ、
前記板バネ部の先端部は自由に揺動可能な自由端であり、
前記板バネ部は、前記凸部が前記凹部に接触する前に前記板バネ部の先端部が前記凸部に接触するように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、凸部が凹部に接触する前に、板バネ部の先端部に接触する。このため、凸部が凹部に接触するためには、板バネ部を弾性変形させる必要があり、凸部と凹部の衝突音を抑制させることができる。また、本発明によれば、狭持部によるブロッキングリングとシンクロハブとの間の摩擦力の増加は生じない。このため、本発明によれば、掻き分け荷重を増加させることなく、従来よりも衝突音の抑制性能を向上させることができる。

［２］また、本発明においては、前記狭持片の係合部は、前記シンクロハブの連結部に向かって突出する円筒状の突出部であり、前記シンクロハブの連結部には、円筒状の前記突出部を受け入れる断面円形の受入穴が設けられ、前記狭持部は、突出部を中心に円周方向に揺動可能に前記シンクロハブの連結部に取り付けることができる。

かかる構成によれば、シンクロハブに対してブロッキングリングが回転したときに、板バネ部が凸部の周方向への動きに適切に応答することができる。

［３］また、本発明においては、前記狭持片の係合部は、前記シンクロハブの連結部に向かって突出する突出部であり、前記シンクロハブの連結部には、前記突出部を受け入れる受入溝が設けられ、前記受入溝は、周方向に所定の幅を有し、前記狭持部は、前記受入溝に沿って前記シンクロハブの連結部に対して周方向にスライド自在となるように構成することができる。

かかる構成によれば、シンクロハブに対してブロッキングリングが回転したときに、板バネ部が凸部の周方向への動きに適切に応答することができる。また、受入溝で潤滑油を一時的に溜めて置くことができ、同期噛合装置を従来よりも適切に潤滑することができる。

［４］また、本発明においては、前記凹部が形成されることによって露出する前記シンクロハブの連結部には、前記狭持部を容易に取り付け可能とすべく、径方向外側に向かって次第に肉厚が薄くなるように構成されたテーパ部が設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、狭持部をシンクロハブの連結部に容易に取り付けることができる。

［５］また、本発明においては、前記凹部と前記凸部との組み合わせは、周方向に間隔を存して複数設けられ、複数の前記凹部に前記狭持部が設けられることが好ましい。

かかる構成によれば、複数の板バネ部で弾力的に凹部と凸部とが衝突するときの衝撃を緩和することができ、衝突音の抑制作用をより高めることができる。

本発明の第１実施形態の同期噛合装置を分解して模式的に示す斜視図。 第１実施形態の同期噛合装置を示す断面図。 第１実施形態の狭持部を示す斜視図。 図４は、第１実施形態の同期噛合装置の凹部と凸部とが衝突するときの板バネ部の作動状態を示す説明図である。図４Ａは凹部の中央に凸部が位置する状態を示す説明図。図４Ｂは、凸部が狭持部の板バネ部に当接した状態を示す説明図。図４Ｃは凸部が板バネ部を介して凹部に当接した状態を示す説明図。 図５は本発明の第２実施形態の同期噛合装置を示す斜視図。

[第１実施形態]
図１から図４を参照して、第１実施形態の変速機の同期噛合装置を説明する。同期噛合装置１０は、外周にドグ歯１２を有して回転軸Ｘ（メインシャフト、カウンターシャフト等）に軸受３１（図２参照）を介して相対回転可能に支持された変速ギヤ１４と、回転軸Ｘにスプライン結合されたシンクロハブ１６と、シンクロハブ１６に軸方向へ移動可能にスプライン結合されたシンクロスリーブ１８と、シンクロスリーブ１８の内周に形成されたスプライン歯２０に噛合可能なドグ歯２２を外周に有すると共に、変速ギヤ１４と一体に回転するシンクロコーン１５と摩擦係合可能にしてシンクロハブ１６と変速ギヤ１４との間に配置されたブロッキングリング２４と、ブロッキングリング２４とシンクロスリーブ１８との間に配置されたシンクロスプリング２６とを備えている。

変速ギヤ１４は、軸受３１と回転軸Ｘを挿通するための貫通孔を有する。変速ギヤ１４の軸方向一方側（図１及び図２では左側）には、先細り円筒形状のシンクロコーン１５が突設されている。シンクロコーン１５の外周面の変速ギヤ１４の側にはドグ歯１２が形成されている。また、シンクロコーン１５は、ブロッキングリング２４の内周面と摩擦係合する。

シンクロハブ１６の外周縁には、軸方向に延びるように張り出された外周部１６ａが形成されている。この外周部１６ａは、円盤状に回転軸Ｘから径方向に張り出した連結部３４を介して回転軸Ｘに固定されている。また、シンクロハブ１６の外周部１６ａの外周には、スプライン歯３６が形成されている。また、外周部１６ａの軸方向他方側の端部（図１及び図２の右側端部）には、連結部３４の外周縁を露出させるように外周部１６ａを大きく切り欠いて形成された凹部３７が周方向に等間隔で複数（本実施形態では、３つ）設けられている。

シンクロスリーブ１８は、円筒状に形成されている。シンクロスリーブ１８の外周には図示省略したフォークと係合可能な係合部３８が設けられている。

ブロッキングリング２４は、円筒状に形成される。ブロッキングリング２４の外周面の軸方向一方側の端部（図１及び図２の左側の端部）には、シンクロハブ１６の凹部３７と所定範囲内で相対回転可能に嵌合（係合）する凸部４１が形成されている。ブロッキングリング２４の内周面は、変速ギヤ１４と一体に回転するシンクロコーン１５の外周面と摩擦係合することができる。

本実施形態においては、所定範囲をドグ歯２２の半ピッチ（ドグ歯２２の中心から隣接するドグ歯２２の中心までの距離の半分）に設定している。これにより、ブロッキングリング２４は、ドグ歯２２の半ピッチだけシンクロハブ１６に対して相対回転することができる。

シンクロスプリング２６は、環状に形成されている。シンクロスプリング２６は、シンクロスリーブ１８の軸方向の変速ギヤ１４側への移動に伴い、ブロッキングリング２４をシンクロコーン１５に押し付ける。

凹部３７によって露出する連結部３４の外周縁には、略Ｕ字状の狭持部５１が取り付けられている。狭持部５１は、１枚の金属板（例えば、ステンレス板）を打ち抜き折り曲げて形成されるものである。狭持部５１は、連結部３４の軸方向側面に沿うように径方向に延びる一対の狭持片５３と、両狭持片５３の径方向外方側の端縁を接続する接続片５５とを備える。

各狭持片５３の接続片５５側の側縁には、連結部３４から離隔するように軸方向へ延びる一対の板バネ部５７が設けられている。一対の板バネ部５７の間の間隔は、凸部４１の周方向幅よりも大きく、凹部３７の周方向幅よりも小さくなるように設定される。

図３に示すように、狭持片５３の径方向内方側の部分には、連結部３４に向かって突出するように狭持片５３を打ち抜いて形成された円筒状の突出部５９が設けられている。なお、図３では、円筒状の突出部５９の先端は開口しているが、先端が閉塞された円筒状の突出部としてもよい。

図２を参照して、連結部３４には、突出部５９を受け入れる断面円形の受入穴６１が設けられている。突出部５９が受入穴６１に挿入されることにより、狭持部５１が意図せずに連結部３４から脱落することを防止できる。なお、受入穴６１は、連結部３４を軸方向に貫通する受入穴としてもよい。

狭持部５１は連結部３４に取り付けられたときに、接続片５５が連結部３４の外周縁から所定の隙間を存するように狭持片５３の寸法が設定されている。この所定の隙間により、狭持部５１は、突出部５９と受入穴６１とが係合する係合部を中心に揺動可能となる。

狭持部５１の板バネ部５７は、狭持部５１が揺動しても凹部３７の側壁３７ａに接触しないように狭持部５１が構成されている。これにより、板バネ部５７の弾性力によって、凸部４１と凹部３７との衝突音を低減することができる。

凹部３７によって露出する連結部３４の外周縁部には、径方向外側に向かうに従って次第に肉厚が薄くなるようにテーパ部３４ａに形成されている。これにより、連結部３４に狭持部５１を取り付け易くすることができる。

板バネ部５７を有する狭持部５１は、周方向に等間隔で３つ取り付けられている。３つの板バネ部５７は、バネ弾性を備える弾性体であり、例えば、ステンレス鋼で形成される。板バネ部５７の先端部は自由に揺動可能な自由端で構成されている。板バネ部５７は、車両がアイドリング状態であるとき及び車両が走行しているときの、駆動源の回転数の最大変動量とブロッキングリング２４の慣性モーメントとから最大回転エネルギーを求め、求められた最大回転エネルギーに基づいて必要な弾性力に設定される。

図４Ａから図４Ｃは、第１実施形態の同期噛合装置１０の凹部３７と凸部４１とが衝突するときの板バネ部５７の作動状態を示している。図４Ａでは、凸部４１が凹部３７の中央に位置した状態を示している。このとき、凸部４１と板バネ部５７とは接触していない。図４Ｂは、凸部４１が板バネ部５７に当接した状態を示す。このとき、凸部４１と凹部３７とは板バネ部５７を介して接触していない。

図４Ｂの状態から更にブロッキングリング２４がシンクロハブ１６に対して相対回転しようとすると、狭持部５１は、接続片５５と連結部３４の径方向外端縁との間の隙間の分だけ揺動する。なお、狭持部５１が揺動しただけでは、凸部４１は凹部３７に当設しない。そこから更にブロッキングリング２４がシンクロハブ１６に対して相対回転しようとすると、凸部４１が板バネ部５７を弾性変形させながら図４Ｃに示すように板バネ部５７を介して凹部３７の側壁３７ａに当接する。

そして、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０とブロッキングリング２４のドグ歯２２との係合が解除されて、図４Ｃの状態から図４Ｂの状態へ戻ろうとするとき、シンクロスリーブ１８は板バネ部５７の復元力によりスムーズに戻ることができる。

次に、変速機の同期噛合装置１０の作動を説明する。シンクロスリーブ１８がシンクロハブ１６の中央に位置している状態をニュートラル状態と定義する。

まず、同期噛合装置１０は、ニュートラル状態からシンクロスリーブ１８が変速ギヤ１４側に移動し始めると、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０がシンクロスプリング２６を押圧して、シンクロコーン１５とブロッキングリング２４との間で摩擦が生じる。そして、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０が、ブロッキングリング２４のドグ歯２２に接触する。

そして、ブロッキングリング２４とシンクロコーン１５との回転が同期すると、シンクロスリーブ１８の変速ギヤ１４側へ移動しようとする力によって、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０がブロッキングリング２４の隣接するドグ歯２２同士の間に入り込むように、ブロッキングリング２４がシンクロスリーブ１８に対して回転する。そして、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０が、ブロッキングリング２４のドグ歯２２の間を掻き分けるようにして、変速ギヤ１４の側へ移動する。

そして、ドグ歯２２の間を掻き分けたシンクロスリーブ１８のスプライン歯２０が、変速ギヤ１４のドグ歯１２と接触する。そして、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０は、変速ギヤ１４のドグ歯１２も掻き分けるようにして、変速ギヤ１４のドグ歯１２と噛合する。

第１実施形態の同期噛合装置１０によれば、従来のように、キースプリングの対応部分を矩形状に屈曲させることにより緩衝部を形成していない。そして、板バネ部５７の先端は、自由に揺動可能な自由端である。これにより、第１実施形態の同期噛合装置１０では、板バネ部５７が従来よりも揺動し易くなり、板バネ部５７の緩衝性能を高めることができて、摩擦の発生による掻き分け荷重を増加させることなく、従来よりも凸部４１と凹部３７との衝突音の抑制性能を向上させることができる。

また、ブロッキングリング２４とシンクロコーン１５との回転速度が同期すると、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０が、ブロッキングリング２４のドグ歯２２の間を掻き分けるようにして、変速ギヤ１４の側へ移動する。このとき、板バネ部５７の復元力によって、ブロッキングリング２４の凸部４１が、シンクロスリーブ１８の凹部３７の中央に移動しようとする。これにより、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０が、ブロッキングリング２４のドグ歯２２の間を掻き分けるときに要求される掻き分け荷重が低減される。

また、従来の同期噛合装置では、シンクロハブの側面に摺動自在な摩擦部材を設けて、摩擦抵抗によって凸部と凹部との間に緩衝作用を奏するものも存在する。しかしながら、本実施形態の同期噛合装置によれば、摩擦力を用いないため、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０の、ブロッキングリング２４のドグ歯２２の間を掻き分けるときに要求される掻き分け荷重が増加することを防止して、シンクロスリーブ１８のスプライン歯２０を変速ギヤ１４のドグ歯１２とスムーズに噛合させることができる。

なお、第１実施形態においては、本発明の突出部として円筒状の突出部５９を説明し、本発明の受入部として、断面円形の受入穴６１を説明した。しかしながら、本発明の突出部及び受入部はこれに限らない。例えば、本発明の突出部を長方形状に形成し、又は周方向に間隔を存する２つの円筒状の突出部で構成し、本発明の受入部を周方向に延びる長方形状の溝穴からなる受入溝で構成してもよい。この場合、受入溝に沿って狭持部が周方向に移動しても板バネ部が凹部の側壁に接触しないように構成すればよい。このように構成すれば、受入溝に潤滑油が溜まり易くなり、同期噛合装置を適切に潤滑し易くすることができる。

また、第１実施形態においては、狭持部５１の狭持片５３に突出部５９を設け、この突出部５９を連結部３４に設けた受入穴６１に係合させることにより、本発明の係合部を構成したものを説明した。しかしながら、本発明の係合部はこれに限らない。例えば、本発明の係合部を、狭持片５３に設けた係合孔と、この係合孔に挿入されるように連結部３４に設けた突起とで構成してもよい。

［第２実施形態］
第１実施形態の同期噛合装置１０では、シンクロスリーブ１８がシンクロスプリング２６を介してブロッキングリング２４を押圧し、ブロッキングリング２４とシンクロコーン１５との間の摩擦力を増加させて、シンクロハブ１６と変速ギヤ１４との回転を同期させるものを用いて説明した。しかしながら、本発明の同期噛合装置は、これに限らない。

図５に第２実施形態の同期噛合装置１０として示すように、スプリング８０でシンクロスリーブ１８に押圧されているシンクロキー８６を備えるキー式の同期噛合装置にも、本発明の板バネ部及び狭持部を適用することができる。なお、第２実施形態の同期噛合装置１０において、第１実施形態の同期噛合装置１０と同一の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、本発明の突出部として円筒状の突出部５９を用い、本発明の受入部として、断面円形の受入穴６１を用いている。しかしながら、本発明の突出部及び受入部はこれに限らない。例えば、本発明の突出部を長方形状に形成し、又は周方向に間隔を存する２つの円筒状の突出部で構成し、本発明の受入部を周方向に延びる長方形状の溝穴で構成してもよい。この場合、溝穴に沿って狭持部が周方向に移動しても板バネ部が凹部の側壁に接触しないように構成すればよい。

また、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、狭持部５１の狭持片５３に突出部５９を設け、この突出部５９を連結部３４に設けた受入穴６１に係合させることにより、本発明の係合部を構成している。しかしながら、本発明の係合部はこれに限らない。例えば、本発明の係合部を、狭持片５３に設けた係合孔と、この係合孔に挿入されるように連結部３４に設けた突起とで構成してもよい。

１０ 同期噛合装置
１２ ドグ歯
１４ 変速ギヤ
１５ シンクロコーン
１６ シンクロハブ
１６ａ 外周部
１８ シンクロスリーブ
２０ スプライン歯
２２ ドグ歯
２４ ブロッキングリング
２６ シンクロスプリング
３１ 軸受
３４ 連結部
３４ａ テーパ部
３６ スプライン歯
３７ 凹部
３７ａ 側壁
３８ 係合部
４１ 凸部
５１ 狭持部
５３ 狭持片
５５ 接続片
５７ 板バネ部
５９ 突出部
６１ 受入穴
８０ スプリング
８６ シンクロキー
Ｘ 回転軸

Claims (5)

1. 外周にドグ歯を有して回転軸に相対回転自在に軸支される変速ギヤと、
   前記回転軸に固定されるシンクロハブと、
   該シンクロハブの外周に軸方向に摺動自在にスプライン結合されたシンクロスリーブと、
   前記シンクロハブと前記変速ギヤとの間に配置されると共に、前記変速ギヤと相対回転不能に設けられたシンクロコーンと、
   前記シンクロスリーブの内周面に形成されたスプライン歯に噛合自在なドグ歯を外周面に有すると共に、前記シンクロコーンと摩擦係合可能であり前記シンクロハブと前記変速ギヤとの間に配置されたブロッキングリングとを備え、
   前記シンクロハブと前記ブロッキングリングとには、所定範囲だけ回転可能に係合されるように構成された凹部と凸部とが設けられた同期噛合装置において、
   前記凸部は前記ブロッキングリングに設けられ、
   前記シンクロハブは、前記回転軸から径方向に張り出す連結部と、該連結部の外周縁に設けられた外周部とを備え、
   前記凹部は、前記連結部の外周縁が露出するように前記外周部を前記凸部と対応する位置で切り欠いて構成され、
   一対の狭持片を備え、前記凹部が設けられることにより露出する前記連結部の外周縁を、前記狭持片で前記回転軸方向から挟むようにして取り付けられるＵ字状の狭持部が設けられ、
   前記狭持片は、前記狭持部が前記連結部から径方向外側へ脱落することを防止すべく前記連結部と係合する係合部を備え、
   該狭持部には、前記凸部の周方向の両側面に向かって延びる一対の板バネ部が設けられ、
   前記板バネ部の先端部は自由に揺動可能な自由端であり、
   前記板バネ部は、前記凸部が前記凹部に接触する前に前記板バネ部の先端部が前記凸部に接触するように構成されることを特徴とする同期噛合装置。
2. 請求項１に記載の同期噛合装置であって、
   前記狭持片の係合部は、前記シンクロハブの連結部に向かって突出する円筒状の突出部であり、
   前記シンクロハブの連結部には、円筒状の前記突出部を受け入れる断面円形の受入穴が設けられ、
   前記狭持部は、突出部を中心に円周方向に揺動可能に前記シンクロハブの連結部に取り付けられることを特徴とする同期噛合装置。
3. 請求項１に記載の同期噛合装置であって、
   前記狭持片の係合部は、前記シンクロハブの連結部に向かって突出する突出部であり、
   前記シンクロハブの連結部には、前記突出部を受け入れる受入溝が設けられ、
   前記受入溝は、周方向に所定の幅を有し、
   前記狭持部は、前記受入溝に沿って前記シンクロハブの連結部に対して周方向にスライド自在であることを特徴とする同期噛合装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の同期噛合装置であって、
   前記凹部が形成されることによって露出する前記シンクロハブの連結部には、前記狭持部を容易に取り付け可能とすべく、径方向外側に向かって次第に肉厚が薄くなるように構成されたテーパ部が設けられることを特徴とする同期噛合装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の同期噛合装置であって、
   前記凹部と前記凸部との組み合わせは、周方向に間隔を存して複数設けられ、
   複数の前記凹部に前記狭持部が設けられることを特徴とする同期噛合装置。