JP6977421B2

JP6977421B2 - 変速機の同期装置

Info

Publication number: JP6977421B2
Application number: JP2017175540A
Authority: JP
Inventors: 正池田
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: JP2019052657A

Description

本発明は、変速機の同期装置に関し、特に、シンクロナイザリングの振動抑制構造に関する。

従来、変速機の同期装置として、変速機のシャフトに一体回転可能に設けられたハブと、ハブの外周歯と常時噛合する内周歯を有すると共に、シフト方向に移動可能なスリーブと、スリーブの内周歯と噛合可能なドグ歯を有すると共に、シャフトに相対回転可能な変速ギヤに固定されたドグギヤと、ハブとドグギヤとの間に配置されたシンクロナイザリングとを備える構造が広く用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。

この種の同期装置は、スリーブのシフト移動によりシンクロナイザリングを押圧して同期荷重を生じさせ、スリーブとドグギヤとの回転数が同期すると、スリーブがさらにシフト移動してドグギヤと噛合することで、変速ギヤをシャフトと同期結合（ギヤイン）させるように構成されている。

特開２００８−０６４２２８号公報特開２００６−３２９３６９号公報

ところで、シンクロナイザリングは、その外側をハブ、その内側をドグギヤのコーン部によって画定される空間内に位置している。シンクロナイザリングの本来の目的であるギヤイン時の同期工程では、シンクロナイザリングの内周面がドグギヤのコーン部外周と接触した状態になっている。これに対して、非ギヤイン時には、シンクロナイザリングは上記空間内で自由に移動することが可能である。

例えば、シンクロナイザリングが、軸方向でドグギヤと隙間が生ずる方向（ハブ側）に移動すると、ラジアル方向等に存在する他の隙間によりラジアル方向に移動したり、傾いたりしてしまう。この結果、シンクロナイザリングが自励振動してドグギヤやハブと接触することにより、騒音が生じることがある。

本開示の技術は、シンクロナイザリングの振動を効果的に抑制できる同期装置を提供することを目的とする。

本開示の技術は、シャフトに一体回転可能に設けられたハブと、前記ハブの外周に一体回転可能且つ軸方向に移動可能に結合されたスリーブと、前記スリーブと噛合可能なドグ歯を有すると共に、前記シャフトに相対回転可能な変速ギヤに一体回転可能に設けられたドグギヤと、前記ドグギヤと前記ハブとによって画定される空間内に配置されたシンクロナイザリングと、を備え、前記シンクロナイザリングの外周部で前記ハブと対向する面は、前記軸方向に対して所定角度で前記シャフト側へ傾斜するテーパ状の円錐面とされていることを特徴とする。

また、前記ドグギヤには、前記ハブ側に向かって突出するコーン部が一体形成されており、当該コーン部の外周部には、軸方向に対して所定角度で前記シャフト側へ傾斜するテーパ状の第１摩擦面が設けられ、前記シンクロナイザリングの内周部には、前記第１摩擦面に摺接可能なテーパ状の第２摩擦面が形成され、前記シンクロナイザリングの外周部には、前記第２摩擦面よりも軸方向に対して大きな角度で前記シャフト側へ傾斜する第１テーパ面が形成されていることが好ましい。

また、前記第１テーパ面の軸方向に対する角度は、前記ハブとそれに接するシンクロナイザリングとの摩擦係数により算出される摩擦角よりも大きいことが好ましい。

また、前記ハブの内周部には、前記シンクロナイザリングの前記第１テーパ面と対向する側に、前記第１テーパ面と平行になるように第２テーパ面が設けられてもよい。

本開示の技術によれば、シンクロナイザリングの振動を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る同期装置を示す模式的な縦断面図である。（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る同期装置の要部を示す模式的な縦断面図、（Ｂ）は、インデックス機構の一例を説明する模式図である。従来の変速機の同期機構を示す模式的な縦断面図であり、（Ａ）はギヤイン工程、（Ｂ）は非ギヤイン時にシンクロナイザリングが軸方向でドグギヤと隙間が生ずる方向に移動した状態、（Ｃ）は非ギヤイン時にシンクロナイザリングが傾いている状態を示す。本発明の一実施形態に係る同期装置の要部を示す模式的な縦断面図であり、非ギヤイン時にシンクロナイザリングが軸方向でドグギヤと隙間が生ずる方向に移動した状態を示す。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る変速機の同期装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る同期装置を示す模式的な縦断面図である。同図に示すように、変速機１の図示しない変速機ケース内には、シャフト（メインシャフト又は、カウンタシャフト）２が回転可能に軸支されている。また、シャフト２には、変速ギヤ２０が、例えばニードルベアリング２２を介して相対回転可能に軸支されている。変速ギヤ２０は、略円環状を呈しており、その外周部には、図示しない他の変速ギヤと常時噛合する複数の変速ギヤ歯２１が設けられている。

同期装置１０は、主として、シンクロハブ１１と、シンクロスリーブ１２と、ドグギヤ３０と、シンクロナイザリング４０とを備えている。

シンクロハブ１１は、略円環状を呈しており、その内周部をシャフト２の外周にスプライン嵌合されて、シャフト２に一体回転可能に設けられている。また、シンクロハブ１１の外周部には複数の外周歯１１Ａが設けられている。さらに、シンクロハブ１１の所定部位には、図示を省略する複数（例えば、３個）のインデックス溝が周方向に等ピッチで設けられている。インデックス溝の詳細については後述する。

シンクロスリーブ１２は、略リング状に形成されており、その内周部にはシンクロハブ１１の外周歯１１Ａと常時噛合する複数の内周歯１２Ａが設けられている。また、シンクロスリーブ１２の外周部には、図示しないシフトフォークと係合する環状凹溝１２Ｂが形成されている。シンクロスリーブ１２は、シンクロハブ１１に一体回転可能且つ軸方向（シフト方向）に移動可能にスプライン結合されており、図示しないシフト操作装置の作動に応じてシフトフォークと一体にシフト移動するようになっている。

ドグギヤ３０は、略円環状を呈しており、変速ギヤ２０のシンクロハブ１１側の側部にスプライン嵌合等により一体回転可能に固定されている。また、ドグギヤ３０の外周部には、シンクロスリーブ１２の内周歯１２Ａと噛合可能な複数のドグ歯３０Ａが設けられている。

シンクロナイザリング４０は、シンクロハブ１１とドグギヤ３０との間に設けられている。シンクロナイザリング４０の詳しい構造については後述する。

［要部構成］
図２（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る同期装置の要部を示す模式的な縦断面図である。同図に示すように、ドグギヤ３０には、シンクロハブ１１側に向かって突出するコーン部３２が一体形成されている。コーン部３２の外周部には、軸方向に対して所定角度で傾斜するテーパ状の第１摩擦面３２Ａが形成されている。

シンクロナイザリング４０の内周部には、第１摩擦面３２Ａに摺接可能なテーパ状の第２摩擦面４０Ａが形成されている。また、シンクロナイザリング４０の外周部には、シンクロ歯４１が設けられている。

さらに、シンクロナイザリング４０には、ギヤイン工程の少なくとも同期開始時に、シンクロ歯４１のチャンファと内周歯１２Ａのチャンファとを確実に接触させる不図示のインデックス突起がシンクロハブ１１側に向けて突設されている。

具体的には、図２（Ｂ）に示すように、インデックス突起４０Ｃは、シンクロハブ１１側に設けられたインデックス溝１１Ｂ内に図中矢印方向に相対移動可能に受容されており、インデックス突起４０Ｃがインデックス溝１１Ｂの何れか一方の溝端面に当たると、シンクロスリーブ１２の内周歯１２Ａのチャンファをシンクロ歯４１のチャンファと確実に接触させる相対位置決めが行われるように構成されている。なお、インデックス機構は図示例に限定されず、他の公知のインデックス機構を適用してもよい。

シンクロスリーブ１２のシフト移動に伴い、内周歯１２Ａのチャンファがシンクロ歯４１のチャンファに当接すると、シンクロナイザリング４０の第２摩擦面４０Ａがコーン部３２の第１摩擦面３２Ａに押し付けられることにより同期荷重を生じさせる。シンクロスリーブ１２とドグギヤ３０との回転数が同期すると、シンクロスリーブ１２の内周歯１２Ａがシンクロ歯４１を掻き分けて、ドグギヤ３０と完全に噛合することで、変速ギヤ２０をシャフト２と同期結合（ギヤイン）させるようになっている。

本実施形態において、図２（Ａ）に示すように、シンクロナイザリング４０の外周部には、第２摩擦面４０Ａよりも軸方向に対して大きな角度で傾斜する第１テーパ面４０Ｂが形成されている。さらに、シンクロハブ１１の内周部には、シンクロナイザリング４０の第１テーパ面４０Ｂと対向する側に、第１テーパ面４０Ｂと平行になるように第２テーパ面１１Ｂが設けられている。

ここで、第１テーパ面４０Ｂ及び第２テーパ面１１Ｂの軸方向に対する角度は、シンクロハブ１１とそれに接するシンクロナイザリング４０との摩擦係数により算出される摩擦角よりも大きいことが好ましい。なぜなら、上記摩擦角よりも小さい角度では、シンクロナイザリング４０がシンクロハブ１１と接触した際に、シンクロナイザリング４０がシンクロハブ１１から離れなくなってしまう可能性があるからである。

［比較例］
次に、本実施形態に係る同期装置１０の作用・効果を説明する前に、比較例となる従前の同期機構における構造と問題点について図面を用いて説明しておく。

図３（Ａ）に示すように、従前の同期機構５０は、略円環状のシンクロハブ５１を備えており、シンクロハブ５１の外周部は、軸方向と平行に延びるリム部５３が形成されている。

また、同期装置５０は、シンクロナイザリング６０を備えている。このシンクロナイザリング６０の外周面６０Ａも軸方向と平行に形成されており、リム部５３と対向している。

同期装置５０は、図３（Ａ）に示すように、ギヤイン工程において、インデックス不良等が生じなければ、シンクロナイザリング６０のテーパ状の第２摩擦面４０Ａは、ドグギヤ３０の第１摩擦面３２Ａと接触した状態になる。

これに対して、非ギヤイン時（すなわち、シンクロナイザリング６０が空転している時）においては、シンクロナイザリング６０はドグギヤ３０とシンクロハブ５１とで画定される空間内で自由に移動することが可能である。ここで、上記空間内で、図３（Ｂ）に示すように、シンクロナイザリング６０が、図中Ｘ方向（軸方向）、すなわち、ドグギヤ３０の第１摩擦面３２Ａとシンクロナイザリング６０の第２摩擦面４０Ａとの間に隙間が生ずる方向に移動すると、シンクロナイザリング６０は、図中Ｙ方向（ラジアル方向）にも移動することが可能になる。

シンクロナイザリング６０が軸方向だけでなくラジアル方向にも自由に移動できるようになると、図３（Ｃ）に示すように、シンクロナイザリング６０が傾くことも可能になる。このため、ドグギヤ３０の第１摩擦面３２Ａとシンクロナイザリング６０の端部付近とにおいて面均一ではない接触が発生し、断続的または連続的な振動が発生する。その振動は、騒音の原因となったり、トランスミッション外部に音となって伝わったりする場合がある。

さらに、シンクロナイザリング６０が振動、或は、傾くと、不図示のインデックス機構による相対位置決め機能が発揮されない所謂インデックス不良を引き起こし、ギヤイン動作時にシンクロスリーブ１２がシンクロナイザリング６０を通過してドグギヤ３０に直接的に当たることにより、ギヤ鳴り等を引き起こす場合がある。

［本実施形態に係る同期装置の作用・効果］
図４に示すように、本実施形態に係る同期装置１０においても、シンクロナイザリング４０が図中Ｘ方向（軸方向）に移動すると、ドグギヤ３０の第１摩擦面３２Ａとシンクロナイザリング４０の第２摩擦面４０Ａとの間に隙間が発生する。

しかしながら、シンクロナイザリング４０の第１テーパ面４０Ｂと、シンクロハブ１１の第２テーパ面１１Ｂとの隙間が詰まり、シンクロナイザリング４０の不必要な自由度が抑制される。このため、シンクロナイザリング４０が図中Ｙ方向（ラジアル方向）に移動することが抑えられる。しかも、ドグギヤ３０の第１摩擦面３２Ａとの間で面均一ではない不均一な接触の発生が抑制される。従って、シンクロナイザリング４０がガタつくことがなく、振動の発生が抑制される。

以上のことにより、本実施形態に係る同期装置１０によれば、非ギヤイン時において、シンクロナイザリング４０が空転している時であっても、シンクロナイザリング４０の振動や傾きを抑制することができる。なお、シンクロハブ１１とシンクロナイザリング４０とは相対回転が無いため、両者が接したとしても焼付きや回転抵抗が発生する虞はない。

また、シンクロナイザリング４０の振動や傾きを抑えることにより、ギヤイン工程の同期開始時に、シンクロスリーブ１２の内周歯１２Ａのチャンファがシンクロ歯４１のチャンファと接触しないインデックス不良も効果的に抑制することが可能になる。

すなわち、シンクロナイザリング４０の第２摩擦面４０Ａとコーン部３２の第１摩擦面３２Ａとに確実に摩擦力が生じることにより、同期開始よりも前の時点でシンクロナイザリング４０がシンクロスリーブ１２に対して相対回転するようになり、シンクロナイザリング４０側のインデックス突起４０Ｃ（図２（Ｂ）参照）はシンクロハブ１１側のインデックス溝１１Ｂ（図２（Ｂ）参照）の何れか一方の溝端面に確実に当てられる。これにより、ギヤイン動作時に、シンクロスリーブ１２の内周歯１２Ａのチャンファとシンクロ歯４１のチャンファとの相対位置決めが確実に行われるようになり、シンクロスリーブ１２がシンクロナイザリング４０に接触することなくドグギヤ３０に直接的に当たることで引き起こされるギヤ鳴りを効果的に防止することができる。

［他の実施形態］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上述の実施形態では、第１テーパ面４０Ｂを第２摩擦面４０Ａよりも軸方向に対して大きな角度で傾斜するように形成したが、同じ角度または小さい角度で傾斜するように形成してもよい。これらの場合でも、第１テーパ面４０Ｂが傾斜しているため、第１テーパ面４０Ｂと第２テーパ面１１Ｂとの隙間が詰まり、シンクロナイザリング４０の不必要な自由度が抑制され、同様の効果が得られる。ただし、上述の実施形態のように大きな角度とした方が、シンクロナイザリング４０が軸方向に移動した際に、上記隙間がより短時間で詰まり、より早く効果を奏することができるため、より好ましい。

また、シンクロナイザリング４０の外周部に設けられる第１テーパ面４０Ｂは、周方向の全周に亘って形成されていなくても良い。例えば、周方向に所定のピッチ毎に複数個に分けて設けることもできる。具体的には、シンクロナイザリング４０の軸芯出しにおけるバランスの観点から、３の倍数個に分けて均等な間隔で設けることが好ましい。

１変速機
２シャフト
１０同期装置
１１シンクロハブ
１１Ｂ第２テーパ面
１２シンクロスリーブ
２０変速ギヤ
３０ドグギヤ
３２コーン部
３２Ａ第１摩擦面
４０シンクロナイザリング
４０Ａ第２摩擦面
４０Ｂ第１テーパ面
４１シンクロ歯

Claims

シャフトに一体回転可能に設けられたハブと、前記ハブの外周に一体回転可能且つ軸方向に移動可能に結合されたスリーブと、前記スリーブと噛合可能なドグ歯を有すると共に、前記シャフトに相対回転可能な変速ギヤに一体回転可能に設けられたドグギヤと、前記ドグギヤと前記ハブとによって画定される空間内に配置されたシンクロナイザリングと、を備え、
前記シンクロナイザリングの外周部で前記ハブと対向する面は、前記軸方向に対して所定角度で前記シャフト側へ傾斜するテーパ状の円錐面とされており、
前記スリーブは、前記スリーブの内周面に前記シャフトの周方向において設けられている複数の内周歯を有し、
前記シンクロナイザリングは、
前記シンクロナイザリングの外周面に前記周方向において設けられている複数のシンクロ歯と、
前記ハブ側に向かって突出する突起と、
を有し、
前記ハブは、前記突起が前記周方向において移動可能な状態で挿入されている溝を有し、
前記変速ギヤと前記シャフトとを同期結合させるために前記シンクロナイザリングが前記スリーブに対して相対回転することにより、前記突起が前記溝の内側面の前記周方向における両側面のいずれか一方の面と接すると、前記内周歯のチャンファが前記シンクロ歯のチャンファと接する状態になり、
前記ドグギヤの前記ドグ歯の前記シャフトの径方向における外側の端部は、前記変速ギヤの前記径方向における外側の端部よりも、前記径方向において内側に位置し、
前記スリーブの前記径方向における外側の端部は、前記変速ギヤの前記径方向における外側の端部よりも前記径方向における外側に向かって突出していない
ことを特徴とする変速機の同期装置。
前記ドグギヤには、前記ハブ側に向かって突出するコーン部が一体形成されており、当該コーン部の外周部には、軸方向に対して所定角度で前記シャフト側へ傾斜するテーパ状の第１摩擦面が設けられ、
前記シンクロナイザリングの内周部には、前記第１摩擦面に摺接可能なテーパ状の第２摩擦面が形成され、
前記シンクロナイザリングの外周部には、前記第２摩擦面よりも軸方向に対して大きな角度で前記シャフト側へ傾斜する第１テーパ面が形成されている
請求項１に記載の変速機の同期装置。
前記第１テーパ面の軸方向に対する角度は、前記ハブとそれに接するシンクロナイザリングとの摩擦係数により算出される摩擦角よりも大きい
請求項２に記載の変速機の同期装置。
前記ハブの内周部には、前記シンクロナイザリングの前記第１テーパ面と対向する側に、前記第１テーパ面と平行になるように第２テーパ面が設けられている
請求項２又は３に記載の変速機の同期装置。