JP6310281B2 - 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変速機の同期噛合装置（シンクロメッシュ機構）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、掻き分け荷重を増価させることなく、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変速機の同期噛合装置において、
前記凹部には、前記凸部に向かって延びる板バネ部が設けられ、
前記凸部には、前記板バネ部の先端部を受け入れる受入部が設けられ、
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、
前記板バネ部と前記受入部とは、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受入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、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、板バネ部の先端は、自由に揺動可能な自由端である。これにより、本発明の同期噛合装置は、板バネ部の緩衝性能を高めることができ、従来よりも凸部と凹部との衝突音の抑制性能を向上させることができる。

また、本発明の板バネ部は凹部に固定される。このため、本発明によれば、従来のように摩擦力によって掻き分け荷重が増加する虞もない。

［２］また、本発明においては、凹部及び凸部は、シンクロハブ及びブロッキングリングの周方向に間隔を存して複数設けられるものであり、板バネ部を複数の凹部に対応して複数設け、シンクロハブ及びブロッキングリングの間に配置された環状部を介して複数の板バネ部を一体的に構成することができる。

かかる構成によれば、複数の板バネ部は環状部を介して１つの部材で構成される。従って、複数の板バネ部をシンクロハブに取り付けることが容易となり、同期噛合装置の組み立てが簡略化される。

［３］また、本発明においては、凹部及び凸部は、シンクロハブ及びブロッキングリングの周方向に間隔を存して複数設けられるものであり、板バネ部を複数の凹部に対応して複数設け、複数の板バネ部を、互いに別体で構成することができる。

かかる構成によれば、径方向の寸法が異なったり、凹部及び凸部の数が異なるなどの種類の異なる同期噛合装置においても容易に板バネ部を適用することができる。このため、本発明の同期噛合装置によれば、板バネ部の汎用性を高め、複数種の同期噛合装置を製造する場合における製造コストを抑えることができる。

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。 図３Ａは第１実施形態の板バネ部を示す説明図。図３Ｂは図３Ａを分解した状態で示す説明図。 図４Ａは第１実施形態の板バネ部を軸方向から示す説明図。図４Ｂは、板バネ部を拡大して示す斜視図。 図５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５Ａは、板バネ部と受入部が接触した状態を示す説明図。図５Ｂは、凹部と凸部とが接触した状態を示す説明図。図５Ｃは、板バネ部と受入部とが非接触の状態を示す説明図。 図６Ａは本発明の第２実施形態の同期噛合装置の凹部を示す斜視図。図６Ｂは第２実施形態の板バネ部を示す斜視図。 第２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７Ａは、板バネ部と受入部が接触した状態を示す説明図。図７Ｂは、凹部と凸部とが接触した状態を示す説明図。図７Ｃは、板バネ部と受入部とが非接触の状態を示す説明図。 本発明の他の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８Ａは、板バネ部と受入部が接触した状態を示す説明図。図８Ｂは、凹部と凸部とが接触した状態を示す説明図。図８Ｃは、板バネ部と受入部とが非接触の状態を示す説明図。 参考例の同期噛合装置を模式的に示す説明図。

[第１実施形態]
図１から図５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、連結体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、凹部３７が周方向に等間隔で複数（本実施形態では、３つ）形成されている。

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４２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。

シンクロハブ１６の外周部１６ａの軸方向他方側の端面（図１及び図２の右側の端面）には、一枚の金属板を環状に打ち抜いて形成された環状部５２が配置される。環状部５２には、凹部３７に対応させて略Ｕ字状に切り込まれたＵ字切込５４ａが設けられている。そして、Ｕ字切込５４ａによって画成される舌片５４が凹部３７に向かって（凸部４２から離隔する方向に向かって）直角に折り曲げられる。舌片５４の周方向両側縁は、凹部３７の周方向両側面に当接する。この舌片５４と凹部３７との嵌合により、シンクロハブ１６と環状部５２とが一体的に回転し、両者は相対回転不能な状態となる。

また、図４に示すように、環状部５２には、Ｕ字切込５４ａの２つの角部のうちの一方の角部から径方向外方に向かって外縁まで切り込まれた直線切込５０ａが形成されている。この直線切込５０ａとＵ字切込５４ａと環状部５２の外周縁とで画成される部分を、ブロッキングリング２４の凸部４２に向かって中央から折り曲げて断面Ｌ字状とすることにより、第１実施形態の板バネ部５０が構成される。

ブロッキングリング２４に設けられた凸部４２には、板バネ部５０の先端部を受け入れ可能な受入部４４が設けられている。受入部４４は、Ｖ字状の溝で構成されており、凸部４２が凹部３７に接触する前に、板バネ部５０が受入部４４と接触するように構成される。換言すれば、板バネ部５０と受入部４４とが接触したとき、凸部４２と凹部３７とは周方向で隙間を存するように、板バネ部５０と受入部４４とが構成される。

３つの板バネ部５０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５０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５０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。

また、板バネ部５０、環状部５２及び舌片５４の製造方法としては、まず、一枚の金属板を環状に打ち抜いて、打ち抜かれた環状の部材にＵ字切込５４ａ及び直線切込５０ａを形成する。その後、図４Ｂに示す如く、舌片５４及び板バネ部５０を折り曲げることにより、環状部５２と接続する板バネ部５０を容易に製造することができる。

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５０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５０が従来よりも揺動し易くなり、板バネ部５０の緩衝性能を高めることができて、従来よりも凸部４２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、受入部４４をＶ字状に形成しているため、凸部４２が凹部３７の側壁に近づくほど（図５Ｂ参照）、Ｖ字状の受入部４４の傾斜面から板バネ部５０に作用する凸部４２の軸方向面の側への力が強くなる。従って、凸部４２が凹部３７の側壁に近づくほどブロッキングリング２４とシンクロコーン１５との間の摩擦力が増加する。従って、凸部４２は凹部３７の側壁に比較的ゆっくりと衝突することとなり、更なる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、図５Ｃに示すように、板バネ部５０の復元力によって、ブロッキングリング２４の凸部４２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実施形態の同期噛合装置１０においては、凹部３７をシンクロハブ１６に形成し、凸部４２をブロッキングリング２４に形成したものを説明した。しかしながら、本発明の凹部と凸部はこれに限定されない。例えば、凹部をブロッキングリングに形成し、凸部をシンクロハブに形成したものであっても本発明を適用し、その効果を得ることができる。

[第２実施形態]
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態の同期噛合装置１０を説明する。図６Ａはシンクロハブ１６の一部を拡大して示す一部断面図である。

第２実施形態の同期噛合装置１０は、環状部を備えず、板バネ部５０と受入部４４の形状が異なる以外は全て第１実施形態度と同一の構成であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の凹部３７は、その径方向内側に位置する連結体３４が断面Ｔ字状に形成されている。第２実施形態の板バネ部５０の基端には、断面Ｔ字状の連結体３４の外縁を包むように連結体３４に固定される断面Ｃ字状の固定部５６が設けられている。

図６Ｂに示すように、第２実施形態の板バネ部５０は、基端部で９０度捩じることにより、固定部５６の板平面に対して垂直な板平面を構成している。なお、第２実施形態の板バネ部５０の形成方法はこれに限らない。例えば、固定部５６における断面Ｔ字状の連結体３４の側面を覆う部分から折り曲げるようにして構成してもよい。

受入部４４は、Ｕ字状の溝で構成されている。板バネ部５０の先端部が当接する受入部４４の周方向の両側面は傾斜面となっている。これにより、第２実施形態の同期噛合装置１０においても、Ｖ字状溝で構成される第１実施形態の受入部４４と同様に、凸部４２が凹部３７の側壁に近づくほどブロッキングリング２４とシンクロコーン１５との間の摩擦力が増加する。従って、凸部４２は凹部３７の側壁に比較的ゆっくりと衝突することとなり、更なる衝突音の抑制性能を向上させることができる。

［他の実施形態］
なお、更なる衝突音の抑制性能の向上は望めなくなるものの、図８に示すように、Ｕ字状溝で構成される受入部４４の周方向両側面を回転軸Ｘの軸線方向に平行な面で構成しても、板バネ部５０と受入部４４とが接触したとき、凸部４２と凹部３７とは周方向で隙間を存するように、板バネ部５０と受入部４４とが構成される限り、衝突音の抑制という本発明の作用効果を得ることができる。

また、第１及び第２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。

例えば、図９に参考例として示すように、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受入部を適用することができる。この場合、凹部３７を本発明の板バネ部５０が配置できるように適宜設計変更すればよい。

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 連結体
３６ スプライン歯
３７ 凹部
３８ 係合部
４２ 凸部
４４ 受入部
５０ 板バネ部
５０ａ 直線切込
５２ 環状部
５４ 舌片
５４ａ Ｕ字切込
５６ 固定部
８０ スプリング
８６ シンクロキー
Ｘ 回転軸

Claims (3)

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変速機の同期噛合装置において、
   前記凹部には、前記凸部に向かって延びる板バネ部が設けられ、
   前記凸部には、前記板バネ部の先端部を受け入れる受入部が設けられ、
   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、
   前記板バネ部と前記受入部とは、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受入部に接触するように構成されることを特徴とする変速機の同期噛合装置。
2. 請求項１に記載の変速機の同期噛合装置であって、
   前記凹部及び前記凸部は、前記シンクロハブ及び前記ブロッキングリングの周方向に間隔を存して複数設けられ、
   前記板バネ部は、複数の前記凹部に対応して複数設けられ、
   複数の前記板バネ部は、前記シンクロハブ及び前記ブロッキングリングの間に配置された環状部を介して一体的に構成されることを特徴とする変速機の同期噛合装置。
3. 請求項１に記載の変速機の同期噛合装置であって、
   前記凹部及び前記凸部は、前記シンクロハブ及び前記ブロッキングリングの周方向に間隔を存して複数設けられ、
   前記板バネ部は、複数の前記凹部に対応して複数設けられ、
   複数の前記板バネ部は、互いに別体に構成されることを特徴とする変速機の同期噛合装置。