JP6748018B2

JP6748018B2 - シンクロナイザーリング

Info

Publication number: JP6748018B2
Application number: JP2017076036A
Authority: JP
Inventors: 淳安川; 史武本吉; 浩吏藤山; 裕紀浜井; 大地杉本
Original assignee: CHUETSU METAL CO., LTD.
Current assignee: CHUETSU METAL CO., LTD.
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2037-04-06
Also published as: JP2018179062A; WO2018185986A1

Description

本発明は、変速機の同期装置の構成部品として用いられるシンクロナイザーリングに関するものである。

従来より、変速機の同期装置において、変速歯車とクラッチハブスリーブとの回転を同期させるシンクロナイザーリングが知られている。

そして、このようなシンクロナイザーリングの中には、特許文献１に示すものがある。特許文献１のシンクロナイザーリングは、図６に示すように、外周面の低段面（ボス部）（3）にシフティングキー（5）が嵌まるキー溝（7）が等間隔に設けられ、高段面（歯台部）（4）にチャンファー（9）が列設されている。クラッチハブスリーブとシンクロナイザーリングとは、シフティングキー（5）を介して軸方向に摺動自在に連結され、クラッチハブスリーブの内周の溝でシフティングキー（5）の中央突起（5a）を押し、シフティングキー（5）がシンクロナイザーリングをキー溝（7）で突くことによって、軸方向への押付力が伝達され、シンクロナイザーリングの内周面は変速歯車のコーン部の外周面と接触し、クラッチ作用で等速になり、最終的にクラッチハブスリーブと変速歯車とが同期される。

特許文献１では、シンクロナイザーリングを銅合金で形成するとともに、シンクロナイザーリングの外周面に形成されたキー溝の内面に鉄系材料を付して、このキー溝の内面の強度を他の部位よりも上げている。

特許文献１によれば、キー溝の内面を強くすることにより、キー溝の内面がシフティングキーで叩かれた場合でも、へたり現象による窪みがキー溝の内面に発生することがない。

特許第２８７５００９号明細書

しかしながら、図６に示す従来のシンクロナイザーリングにおいて、シフティングキーの接触部分の損傷を抑えることができたとしても、シンクロナイザーリングのチャンファー部について何らの考慮もなされていない。シンクロナイザーリングのチャンファー部は、変速機のシフト操作の度に、クラッチハブスリーブのチャンファー部に押し当てられ、シンクロナイザーリングのチャンファー部が徐々に摩耗し、チャンファー部が摩耗すると、変速機のシフトチェンジがスムーズに行われないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、変速機の同期装置に用いられるシンクロナイザーリングにおいて、シフティングキーの損傷だけでなく、チャンファー部の摩耗も防止できるようにすることにある。

本発明は、変速機の同期装置に用いられるシンクロナイザーリングを前提とする。このシンクロナイザーリングは、変速歯車のコーン部との摩擦面となる内リング（20）と、前記内リング（20）よりも強度が優れるチャンファー部を形成する外リング（30）とを備え、前記外リング（30）は、前記内リング（20）の外側に嵌合した外リング本体（31）と、前記外リング本体（31）から径方向外方へ突出したチャンファー部（32）とが一体に形成されている。

また、本発明のシンクロナイザーリングは、内リング（20）と、前記内リング（20）よりも強度が優れた硬い外リング（30）とを備え、前記外リング（30）は、前記内リング（20）の外側に嵌合した外リング本体（31）と、前記外リング本体（31）から径方向外方へ突出したチャンファー部（32）と、前記外リング本体（31）に設けたキー部（33）とが一体に形成されている。

また、本発明において、前記内リング（20）の外周面（21）には、前記外リング（30）のキー部（33）が嵌まる溝部（22）を形成する形状が良い。

また、本発明において、前記外リング本体（31）は、隙間ばめ、しまりばめ、中間ばめ、焼きばめ、冷やしばめ又は接着剤やかしめ、ロウ付け等で前記内リング（20）に嵌合される。

また、本発明において、前記外リング本体（31）と内リング（20）との嵌合面（40）は、テーパ面（41）又は段差面（42）のいずれかが良い。

また、本発明において、前記内リング（20）は、銅合金で形成され、前記外リング（30）は、鉄系材料で形成される。

また、本発明２は、シンクロナイザーリングに用いられる、内リング（20）と、前記内リング（20）よりも強度が優れ、且つ前記内リング（20）の外側に嵌合した外リング本体（31）と前記外リング本体（31）から径方向外方へ突出したチャンファー部（32）と前記外リング本体（31）に設けたキー部（33）とが一体に形成された外リング（30）と、を製造する製造方法を前提とする。
この内リング及び外リングの製造方法は、前記内リング（20）を銅合金の切削加工により形成するときの切削加工時に発生した銅合金の切り粉を再利用して銅合金を形成する銅合金形成工程と、前記内リング（20）を、前記銅合金形成工程で形成された銅合金の機械加工により形成する内リング形成工程と、前記外リング（30）を鉄系材料の加工により形成する外リング形成工程と、を含んでいる。

本発明によれば、キー部及びチャンファー部を外リング本体に一体的に形成し且つ外リングを内リングよりも強度が優れるように構成したので、キー部の損傷だけでなくチャンファー部の摩耗も防止することができる。

また、銅合金を切削加工して内リング（20）を形成する際に切り粉が発生するが、本発明２によれば、その切り粉を捨てずに再利用して銅合金を形成し、その銅合金から内リング（20）を形成することができるようにしたので、内リング（20）の形成時の切り粉の廃棄量を減らすことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るシンクロナイザーリングを示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面図、図１（ｃ）はシンクロナイザーリングの内リングの平面図、図１（ｄ）は図１（ｃ）のＤ１−Ｄ１断面図である。図２は、図１（ａ）のＡ２−Ａ２断面の拡大図である。図３は、シンクロナイザーリングの外リングを示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ１−Ｂ１断面図である。図４は、図３（ａ）のＢ２−Ｂ２断面の拡大図である。図５は、変形例のシンクロナイザーリングの断面図の要部を示す拡大図である。図６は、従来のシンクロナイザーリングの斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るシンクロナイザーリング（10）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する一実施形態は例示であり、本発明が一実施形態に限定されるものではない。

一実施形態のシンクロナイザーリング（10）は、変速機の同期装置の構成部品として用いられるものである。シンクロナイザーリング（10）は、図１に示すように、内リング（20）と、内リング（20）の外側に嵌合された外リング（30）とを備えている。また、内リング（20）は、外リング（30）よりも同期性能に優れ、外リング（30）は、内リング（20）よりも強度が優れる。

＜内リング＞
内リング（20）は、外リング（30）よりも同期性能に優れた材料で形成されている。具体的に、内リング（20）は銅合金で形成されている。銅合金は、例えば、化学成分として、重量％で、Zｎ：１〜４０％、Ａｌ：１〜１５％を含有し、更に、Ｍｎ,Ｆｅ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｓｎ，Ｂｉ等の金属元素群から選ばれた少なくとも１種以上の金属元素：０．１〜１５％を含有し、残部がＣｕ及び不純物よりなる。

シンクロナイザーリング（10）の内周面は、変速歯車のコーン部の外周面と摺動するため、シンクロナイザーリング（10）と変速歯車の同期性能、状態、及び寸法の変化が少ないことが望まれる。この点を考慮すれば、内リング（20）の材料は銅合金が最も良い。

銅合金は、熱伝導性にすぐれているため、シンクロナイザーリング（10）の内周面と変速歯車のコーン部の外周面との摺動により摩擦熱が発生しても、その摩擦熱を外部へ素早く放出させることができ、摩擦熱による形状の変形が起こりにくい特徴がある。

一実施形態では、内リング（20）の材料として銅合金を用いることにより、内リング（20）の内周面の同期性能の向上を図っている。しかしながら、内リング（20）の材料は、外リング（30）よりも同期性能に優れたものであれば、上述の銅合金に限定されるものではない。

また、一般に、樹脂やカーボン等をシンクロナイザーリング（10）の内周面に形成することにより、シンクロナイザーリング（10）の内周面の同期性能の向上を実現している。しかしながら、樹脂やカーボン等をシンクロナイザーリング（10）の内周面に形成する場合には、射出成形や、貼付、焼結等の特殊な工法を追加する必要がある。

一実施形態では、上述した射出成形や、貼付、焼結等の特殊な工法を用いなくても、内リング（20）を外リング（30）に隙間ばめ等で嵌め込むことで、シンクロナイザーリング（10）の内周面の同期性能の向上を実現することができる。

また、上述した射出成形や、貼付、焼結等の特殊な工法を用いて、シンクロナイザーリング（10）の内周面に樹脂やカーボン等を形成した後に機械加工である切削加工を行うと、その切削加工後の切り粉には、金属の他に樹脂やカーボンが混じってしまう。

具体的に、内リング（20）を製造する製造方法は、銅合金形成工程と、内リング形成工程とを備える。

また、外リング（30）を製造する製造方法は外リング形成工程を備える。

外リングを製造するための鉄系材料は、銅合金の強度よりも優れる材料が望ましい。例えば、Ｓ１５ＣやＳＣＭ４４０等の公知の鋳鍛鋼品またはこの鋳鍛鋼品を熱処理したものを、外リングを製造するための鉄系材料として用いることができる。

外リング形成工程は、鉄系材料の加工により外リングを形成する工程である。例えば、粉末の鉄系材料を用いる粉末冶金法、鉄系材料に鍛造加工や曲げ加工を行う塑性加工法、鉄系材料を切削加工する切削加工法のいずれか又はこれらを組み合わせた方法を採用することができる。

また、内リング（20）の外周面（21）には、図１（ｃ）からわかるように、その軸方向に沿う３つの溝部（22）が形成されている。これらの溝部（22）は、各々が内リング（20）の周方向に１２０°の間隔で配設されている。尚、溝部（22）の数は例示であり、３つに限定されない。溝部（22）は、軸方向の一方側（内リング（20）の外周面（21）の径が小さい側）が開放端であり且つ軸方向の他方側（内リング（20）の外周面（21）の径が大きい側）が閉塞端である。

後述する外リング（30）のキー部（33）が、この内リング（20）の溝部（22）に嵌まることによって、内リング（20）に対する外リング（30）の周方向への動きが規制される。外リング（30）のキー部（33）と内リング（20）の溝部（22）とが、外リング（30）の回転防止機構を構成する。

＜外リング＞
外リング（30）は、内リング（20）よりも強度が優れた材料で形成されている。具体的に、外リング（30）は、鉄系材料で形成されている。鉄系材料は、例えば、ＪＩＳＧ４１０４ＳＣｒ−４１５、ＪＩＳＧ４８０５ＳＵＪ２又はＪＩＳＧ４１０５ＳＣＭ−４２０が望ましい。ここで、外リング（30）の材料は、内リング（20）よりも強度が優れる材料であり、上述の鉄系材料に限定されない。

外リング（30）は、図３からわかるように、内リング（20）の外側に隙間ばめで嵌合した外リング本体（31）と、外リング本体（31）から径方向外方へ突出した複数のチャンファー部（32）と、前記外リング本体（31）に設けた３つのキー部（33）とが一体に形成されてなる。ここで、外リング本体（31）と内リング（20）との嵌め合いは、隙間ばめに限定されず、例えば、しまりばめ、中間ばめ、焼きばめ、冷やしばめ又は接着剤やかしめ、ロウ付け等であってもよい。

ここで、仮に、チャンファー部（32）及びキー部（33）が別々に内リング（20）に取り付けられるように構成した場合において、同期装置におけるシンクロナイザーリング（10）の動作中に、クラッチハブスリーブのチャンファー部の押し当てによって、外リング（30）のチャンファー部（32）のみが内リング（20）に対して周方向へ移動して、チャンファー部（32）及びキー部（33）の間に位相ズレが生じることが考えられる。一実施形態では、チャンファー部（32）及びキー部（33）が外リング本体（31）に一体的に形成されるため、このような位相ズレが生じない。

複数のチャンファー部（32）は３つの群（34）に分かれている。各群（34）が外リング本体（31）の周方向に１２０°間隔で配設されている。尚、上述の群（34）の数、群と群の間隔は、単なる例示である。各群（34）において、チャンファー部（32）は外リング本体（31）の周方向に等間隔で配設されている。各チャンファー部（32）は、外リング本体（31）の外周面から突出している。各チャンファー部（32）は、その先端の幅がその基端の幅よりも狭くなっている。また、各チャンファー部（32）は、その高さが外リング本体（31）の高さと同じである。

３つのキー部（33）は、各々が外リング（30）の周方向に１２０°の間隔で配設されている。各キー部（33）の径方向幅は、外リング本体（31）の径方向幅よりも若干広く形成されている。つまり、キー部（33）の内面は、外リング本体（31）の内面よりも内側へ突出している。こうすることで、外リング（30）のキー部（33）が内リング（20）の溝部（22）に嵌まるように構成されている。

変速機の同期装置において、キー部（33）を変速歯車側へ押圧させて、シンクロナイザーリング（10）を変速歯車側へ移動させる。ここで、外リング本体（31）と内リング（20）との嵌合面（40）には段差面（42）が形成されている（図２を参照）。尚、段差面（42）の数は例示である。この段差面（42）により、キー部（33）を押圧したときに、外リング本体（31）が内リング（20）から抜けてしまうのを防止している。

（一実施形態の変形例）
一実施形態の変形例では、図５に示すように、外リング本体（31）と内リング（20）との嵌合面（40）がテーパ面（41）を含んでいる。このテーパ面（41）は、キー部（33）の押圧方向へ向かって内リング（20）の径が大きくなるように傾斜している。これにより、キー部（33）を押圧したときに、外リング（30）が内リング（20）から抜けてしまうのをより一層防止することができる。

以上、説明したように、本発明は、変速機の同期装置の構成要素として用いられるシンクロナイザーリングについて有用である。

１０シンクロナイザーリング
２０内リング
２１内リングの外周面
２２溝部
２３油溝部
３０外リング
３１外リング本体
３２チャンファー部
３３キー部
４０嵌合面
４１テーパ面
４２段差面

Claims

変速機の同期装置に用いられるシンクロナイザーリングであって、内リング（20）と、前記内リング（20）よりも強度が優れた硬い外リング（30）とを備え、前記外リング（30）は、前記内リング（20）の外側に嵌合した外リング本体（31）と、前記外リング本体（31）から径方向外方へ突出したチャンファー部（32）と、前記外リング本体（31）に設けたキー部（33）とが一体に形成され、前記内リング（20）の外周面（21）には、前記外リング（30）のキー部（33）が嵌まる溝部（22）が形成されていることを特徴とするシンクロナイザーリング。
前記外リング本体（31）は、隙間ばめ、しまりばめ、中間ばめ、焼きばめ、冷やしばめ又は接着剤やかしめ、ロウ付け等で前記内リング（20）に嵌合していることを特徴とする、請求項１に記載のシンクロナイザーリング。
前記外リング本体（31）と内リング（20）との嵌合面（40）は、テーパ面（41）又は段差面（42）を有する形状であることを特徴とする、請求項１または２に記載のシンクロナイザーリング。
前記内リング（20）は、銅合金で形成され、前記外リング（30）は、鉄系材料で形成されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のシンクロナイザーリング。
シンクロナイザーリングに用いられる、内リング（20）と、前記内リング（20）よりも強度が優れ、且つ前記内リング（20）の外側に嵌合した外リング本体（31）と前記外リング本体（31）から径方向外方へ突出したチャンファー部（32）と前記外リング本体（31）に設けたキー部（33）とが一体に形成された外リング（30）と、を製造する製造方法であって、前記内リング（20）を銅合金の切削加工により形成するときの切削加工時に発生した銅合金の切り粉を再利用して銅合金を形成する銅合金形成工程と、前記内リング（20）を、前記銅合金形成工程で形成された銅合金の切削加工により形成する内リング形成工程と、前記外リング（30）を鉄系材料の加工により形成する外リング形成工程と、を含むことを特徴とする、内リング及び外リングの製造方法。