JPH04285323A

JPH04285323A - 自己付勢式変速機用同期装置

Info

Publication number: JPH04285323A
Application number: JP3351596A
Authority: JP
Inventors: Joseph D Reynolds; ジョセフ　ダグラス　レイノルズ
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1990-12-24
Filing date: 1991-12-12
Publication date: 1992-10-09
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: DE69105190T2; EP0492833B1; EP0492833A1; JP3194096B2; DE69105190D1; US5141087A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変速機用同期装置に関
するものである。特に、本発明は、自己付勢式の同期装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多段変速機において、同期機構装置を用
いて変速比の全部または一部のシフト時間を減少させる
ことは公知である。また、自己付勢式の同期装置を用い
ることによって、運転者に必要とされるシフト作動力す
なわちシフトレバーに加える力を減少させることも公知
である。運転者のシフト作動力は一般的に車両の大きさ
及び重量に伴って増大するので、自己付勢式の同期装置
は重量形トラックに特に重要である。

【０００３】このような装置の従来技術が、例えば米国
特許第２，４１０，５１１号、第２，８９６，７６０号
、第３，５４８，９８３号、第４，４１３，７１５号、
第４，８３６，３４８号及び第４，８６９，３５３号明
細書に記載されており、これらは参照文献として本説明
に含まれる。

【０００４】上記特許の同期装置には、それぞれ歯車を
クラッチに同期化して確実に噛み合わせる摩擦部材及び
ジョー部材と、シフト力によるジョー部材の１つの初期
係合移動に応じて予付勢手段が摩擦部材を初期係合させ
るのに応じて係合して、ジョー部材の非同期係合を防止
し、シフト力を摩擦部材に伝達してそれの同期トルクを
増大させることができるブロッカと、トルクに反動して
、シフト力の方向の付加力をシフト力に追加することに
よって摩擦部材の同期トルクをさらに増大させることが
できるようにする自己付勢用傾斜面とが設けられている
。

【０００５】これら特許の同期装置における構造は、ピ
ン型同期装置の構造とは大きく異なっている。これらの
構造的な違いが少なくとも一因となって、ピン型同期装
置に上記の自己付勢機能を持たせることが困難であった
。

【０００６】さらに、これら特許の同期装置はシフト時
間及びシフト作動力を低減させることはできるが、これ
らは変速機全体におけるシフト要求の変化、すなわち低
速の変速比は一般的に高速の変速比の場合よりもシフト
作動力及び／または時間を多く必要とし、またダウンシ
フトは一般的にアップシフトの場合よりもシフト作動力
及び／または時間を多く必要とすることを考慮に入れて
いなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、ジョークラッチを軸方向に移動させるシ
フトフランジをジョークラッチに対して限定回転させる
ことを可能にする自己付勢手段を設けた変速機用同期装
置を提供することを目的としている。

【０００８】本発明の別の目的は、多段変速機の一部ま
たは全部の変速比歯車に対して、各駆動状態において与
えられた変速比をほぼ同じシフト力に応じてほぼ同じ時
間範囲で同期化する自己付勢式同期装置を提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
米国特許第４，４６２，４８９号明細書に開示されてい
るようなピン型同期装置には、それぞれ第２摩擦部材及
びジョー部材と係合することによって、半径方向に延在
しているフランジを軸方向に移動させる軸方向のシフト
力に応じてそれぞれ歯車を軸に同期させてクラッチ連結
できるようにする第１の摩擦部材及びジョー部材が設け
られている。

【００１０】フランジの軸方向移動に応じて第１ジョー
部材を軸方向に移動させる連結手段が設けられている。第１ジョー部材には、軸に設けられた外側スプライン歯
と噛み合う複数の内側スプライン歯が設けられている。外側スプライン歯の各々には、軸の軸線に平行な隣接の
外側スプライン歯のフランク面から円周方向に離してそ
れに向き合わせたフランク面が設けられている。

【００１１】スプライン歯が噛み合うことによって、第
１ジョー部材は軸に対して軸方向移動できるが、回転移
動できないようになる。第２の摩擦部材及びジョー部材
が軸に取り付けられている。第１及び第２ブロッカ手段
が係合することによって、同期化される前にジョー部材
が係合することを防止できるようになっている。

【００１２】第１ブロッカ手段は、第１摩擦部材から固
定的に軸方向に延出してフランジの開口を通るようにし
て円周方向に間隔をおいて設けられた複数のピン型部材
に形成されている。

【００１３】第２ブロッカ手段は、開口の周囲に形成さ
れている。中立位置から歯車側へのシフト力によるフラ
ンジの初期軸方向移動に応じて摩擦部材を係合させる予
付勢が設けられている。

【００１４】本発明の改良点は、フランジ及び第１ジョ
ー部材を連結する手段は、フランジが第１ジョー部材及
び軸に対して円周方向移動できるようにしていること、
少なくとも１つの細長い部材が軸の円周方向外向き部分
に隣接して軸の軸線に平行に設けられており、細長い部
材を軸に対して軸方向及び円周方向に移動不能に固定す
る手段が設けられており、細長い部材に設けられた円周
方向に対向する側部の少なくとも一方に、軸線に直交す
る平面に対して９０度以下の角度をなす第１傾斜面が形
成されていること、フランジから半径方向内向き延出し
て細長い部材の側部を包囲する第１及び第２反動手段が
円周方向に間隔をおいて設けられており、第１反動手段
には、第１傾斜面にほぼ平行な第２傾斜面が設けられて
いること、を特徴としている。

【００１５】

【作用】本発明によれば、摩擦部材の係合に応じてブロ
ッカ手段が係合することによって初期同期化トルクが発
生して、それがピン型部材を介してフランジに伝達され
る。ブロッカ手段を介してシフト力を第１摩擦部材に伝
達することによって、摩擦部材の係合力を増大させる。

【００１６】一方の方向の同期トルクに応じて第１傾斜
面と係合することによって、シフト力の方向にフランジ
に加えられる軸方向付加力を発生して、摩擦部材の係合
力を増大させる。

【００１７】自己付勢傾斜面の角度を変更することによ
って、多段変速機の幾つかまたは全部の変速比歯車に対
する同期時間をほぼ同じにすることができる。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の同期装置を添付の図面を参照
しながら説明する。

【００１９】図１及び図２は、陸上用の車両に用いられ
る、特に大型トラックに使用られる形式の変速機の歯車
／同期装置アセンブリ１０を示している。アセンブリ１
０は、他の用途にも用いることができる。アセンブリに
は、図示しない方法で中心軸線１２ａ回りに回転するよ
うに取付けられた軸１２と、互いに離して軸上に回転可
能に支持されており、公知の方法で軸に取り付けられた
環状のスラスト部材１８、２０によって軸に対して軸方
向移動できないように固定されている変速比歯車１４、
１６と、複動ピン型クラッチ機構同期装置２２とが設け
られている。

【００２０】アセンブリ１０は、参考文献として本説明
に含まれる米国特許第３，６４８，５４６号及び第４，
７８８，８８９号明細書に開示されているような２副軸
変速機の一部であって、歯車の歯１４ａ及び１６ａは副
軸上のエンジン駆動される歯車と常時噛み合っている。軸１２は負荷に選択的に連結可能であって、従来技術で
公知のように、幾分半径方向へ移動自在である。ここで
は、歯車１４は歯車１６よりも低速比であり、両方とも
アップ及びダウンシフトで連結可能である。

【００２１】同期装置２２は、歯車１４、１６に取り付
けられた環状摩擦部材２４、２６及び環状ジョー部材１
４ｂ、１６ｂと、軸に一体成形されるか他の方法でそれ
に取り付けられた外側スプライン歯１２ｂと摺動可能に
噛み合った内側スプライン歯２８ａ，３０ａを設けたジ
ョークラッチ部材２８、３０と、軸方向の両側面がジョ
ー部材２８、３０の軸方向表面２８ｂ、３０ｂ間に挟ま
れている、半径方向に延在したシフトフランジ３２と、
フランジ及びジョー部材を相対軸方向移動しないように
固定するための３つのＨ形リテーナ部材３４（１つが図
３に斜視図で示されている）と、フランジ３２上の対応
の傾斜面と協働する自己付勢傾斜面を設けた３つの細長
い部材３５と、摩擦部材の各々から軸方向に延出してフ
ランジの開口３２ｃを通るようにして円周方向に間隔を
おいて設けられた３本のピン４０によって互いに固着さ
れた環状の摩擦リング部材３６、３８と、それぞれがば
ね４４及びピンに形成された表面に当接するプランジャ
４６を備えている３つの予付勢手段／中立センタリング
アセンブリ４２とを有している。

【００２２】あるいは、同期装置２２は、単動ピン型で
もよい、すなわち１つの歯車だけを軸に同期させて噛み
合い連結させる構造でもよく、そのような機構は米国特
許第３，２２１，８５１号に記載されており、この特許
は参考文献として本説明に含まれる。また、リテーナ３
４、ピン４０及びアセンブリ４２の数は、ここに示した
ものよりも増減させることができる。

【００２３】図面から明らかなように、摩擦部材２４、
３６及び２６、３８は協働して、ジョークラッチが連結
するのに先立って歯車を軸に同期化する摩擦クラッチを
形成している。円錐クラッチが好適であるが、他の形式
の摩擦クラッチを用いることもできる。摩擦部材２４、
２６は、公知の様々な方法で、例えば溶接で対応の歯車
に取付けられるか、あるいは公知のように歯車と一体成
形することもできる。摩擦部材２４、２６に一体に設け
られた円錐摩擦表面２４ａ、２６ａがそれぞれ外側円錐
摩擦表面３６ａ、３８ａと係合する。部材２４、２６及
び３６、３８は、それぞれ同期装置のカップ及びリング
とも呼ばれる。

【００２４】広範囲の円錐角度を用いることができるが
、本実施例では円錐角度が７．５度になっている。摩擦
表面３６ａ，３８ａ及び／または２４ａ、２６ａは様々
な公知の摩擦素材を基材に取り付けて形成することがで
きる。ここでは米国特許第４，７００，８２３号、第４
，８４４，２１８号及び第４，７７８，５４８号明細書
に開示されているような熱分解炭素摩擦材が好ましい。これら特許は参考文献として本説明に含まれる。

【００２５】ピン４０が、予付勢ばね及びプランジャと
組み合わせて図１０及び図１１に詳細に示されている。各ピンには、フランジの開口３２ｃの直径よりもわずか
に小径の大径部分４０ａと、摩擦リング３６、３８間に
（ここでは中央に）設けられた小径の溝部分４０ｂと、
ピンの軸線から半径方向外向きに、ここではピンの軸線
に直交する線に対して約４０度の角度で互いに軸方向に
離反するように設けられた円錐形のブロッカ肩部表面４
０ｃ、４０ｄと、さらも必ずしも必要ないが設けること
が好ましい独立した予付勢表面４０ｅ、４０ｆ及び延長
補助センタリング表面４０ｇ、４０ｈとが設けられてい
る。

【００２６】溝部分が対応のフランジ開口にはめ込まれ
ると、剛性の摩擦リング／ピンアセンブリがフランジに
対して限定回転できるため、ピンのブロッカ肩部をフラ
ンジ開口の周囲に形成された面取りブロッカ肩部３２ｄ
、３２ｅと係合させることができる。予付勢表面４０ｅ
、４０ｆは円錐形のブロッカ肩部４０ｃ、４０ｄに弦方
向に交差してその一部を取り除いて形成され、好ましく
は（必ずしもそうでなくてもよい）平坦な平面であり、
ピンの軸線に対してブロッカ表面の角度よりも幾分小さ
い角度が付けられている。

【００２７】センタリング表面４０ｇ、４０ｈも平坦な
平面であり、図面から明らかなように、ピンの軸線に対
してブロッカ及び予付勢面の角度よりも幾分小さい角度
が付けられている。図示のように、平坦面の弦部分はピ
ン軸線及び軸の軸線と同心の円に対して接線方向に位置
している。補助センタリング表面によって与えられる軸
方向力は、そのような位置決めがフランジ３２を移動さ
せるシフト機構によって完全には実施されなかった場合
にフランジ３２を中立位置へ戻すことができる大きさで
なければならない。

【００２８】プランジャ４６が、フランジのスロット３
２ｆ内に配置されたコイル圧縮ばね４４によってピンの
予付勢面及びセンタリング表面の方へ半径方向外向きに
付勢されている。必ずしもそれに限定されないが、好ま
しくはスロットの大部分を軸の軸線に対して半径方向に
設ける。スロットは軸方向にもフランジ側部３２ａ、３
２ｂを貫通して、フランジ開口３２ｃを形成しており、
半径方向内側の端部３２ｇにばねが当接している。フラ
ンジの側部３２ｂが、図２の断面の破断されていない部
分に部分的に示されている。ばねの半径方向内側部分は
、スロット端部から半径方向外向きに設けられたペグ等
の図示しない手段によって保持することができる。

【００２９】図７、８及び９に詳細に示されているプラ
ンジャ４６は、板金で形成することもできるが、好まし
くは鋼等の鋳込みまたは圧縮材で形成して、構造剛度及
び表面硬さが得られるようにする。各プランジャには、
対応のばねの一端部を収容する止まり内孔４６ａと、対
応のピンの平坦な予付勢及びセンタリング表面と協働す
る平坦な傾斜面４６ｂ、４６ｃを形成した頭部分とが設
けられている。内孔の側部は、スロット側部と摺動可能
に協働する側壁４６ｄ、４６ｅと、フランジの側壁３２
ａ、３２ｂを摺動可能に挟む側壁４６ｆ、４６ｇとによ
って定められている。フランジ開口３２ｃからスロット
内へ組み付け易くするため、側壁４６ｆ、４６ｇはフラ
ンジ開口３２ｃよりも小径の円形（図８）になっている
。

【００３０】前述したように、ジョー部材２８、３０に
は、軸に取り付けられた外側スプライン歯１２ｂと摺動
可能に噛み合った内側スプライン歯２８ａ、３０ａが設
けられている。外側スプラインには、軸の軸線に平行な
インボリュートフランク表面１２ｃが設けられており、
これらがジョー部材のフランク表面と噛み合うことによ
って、その間での相対回転が防止される。Ｈ形部材３４
の各々は、ジョー部材の表面２８ｃ、３０ｃに当接する
端部分３４ａ、３４ｂと、端部分を連結する中央部分３
４ｃとを有している。中央部分は、ジョー部材の図示し
ない軸方向のスロットにすべりばめされて開口３２ｈ内
を自在に通っているので、以下に説明する理由のためジ
ョー部材及び軸に対してフランジが回転移動できるよう
になっている。

【００３１】図１、２、４及び５からわかるように、細
長い部材３５が半径方向において軸スプライン１２ｂと
Ｈ形部材３４との間に設けられている。各部材３５は、
軸１２に対して軸方向移動しないように、端部３５ａ、
３５ｂがスラスト部材２０に当接しており、また軸１２
に対して円周方向移動しないように、細長い部分がジョ
ー部材２８、３０に設けられた軸方向に長いスロット２
８ｄ、３０ｄにすべりばめされており、それの中央部分
をはめ込んだフランジ３２のスロットには、円周方向に
間隔をおいて半径方向に設けられた反動側部が傾斜面３
２ｋ、３２ｍ及び３２ｎ、３２ｐによって形成されてお
り、これらは円周方向に向き合わせて傾斜面３５ｃ、３
５ｄ及び３５ｅ、３５ｆによって形成された部材３５の
側部を包囲している。

【００３２】傾斜面は、フランジがジョー部材２８、３
０及び軸１２に対して限定回転できるようにして、円錐
クラッチからの同期トルクに反動して軸方向の付加自己
付勢を発生して、フランジ３２に加えられたシフト力に
よって最初に係合した円錐クラッチの係合力を増大させ
、それによって円錐クラッチによって得られる同期トル
クを増大させることができるようになっている。傾斜面
は、一方または両方の歯車の同期化及び／またはアップ
シフト及びダウンシフトに伴ったいずれの方向のトルク
にも対応した同期化を実施できるように設けることがで
きる。

【００３３】すなわち、傾斜面３５ｄ、３５ｆは、それ
ぞれ傾斜面３２ｋ、３２ｎに対して反動して付加軸方向
力を発生することによって、いずれかの方向のトルクに
応じて歯車１４の同期速度を促進または補助するように
なっており、また傾斜面３５ｃ、３５ｅは、それぞれ傾
斜面３２ｍ、３２ｐに対して反動して付加軸方向力を発
生することによって、いずれかの方向のトルクに応じて
歯車１４の同期速度を促進するようになっている。図５
では、歯車１４へのダウンシフト時に発生したシフトフ
ランジトルクに応じて傾斜面３５ｆ、３２ｎが互いに反
動し合っている。

【００３４】傾斜面の角度を変化させることによって、
アップシフト及びダウンシフトに対して、また高速比及
び低速比に対して異なった大きさの付加軸方向力を与え
ることができる。また、１つまたは複数の歯車に対して
１方向では付加軸方向力が望まれない場合、傾斜面をス
プライン歯に平行にする、すなわち有効傾斜面を設けな
いこともできる。例えば、図６に示されているように、
アップシフト傾斜面３５ｃ’、３２ｍ’は軸の軸線１２
ａに平行にして、歯車１６へのアップシフト時の同期ト
ルクに対しては付加軸方向力が与えられないようにする
ことができる。

【００３５】フランジ３２が図１及び４の中立位置にあ
る時、ピン４０の小径部分４０ｂが対応のフランジ開口
３２ｃと半径方向に整合し、円錐クラッチの摩擦表面間
がわずかに離れており、ばね４４の力でピン４０の予付
勢表面４０ｅ、４０ｆに作用するプランジャ４６の傾斜
予付勢面４６ｂ、４６ｃによってこの離れた状態に維持
される。予付勢面によって与えられる軸方向力は、円錐
クラッチ表面間のオイルの粘性剪断力のために自己付勢
傾斜面によってフランジに加えられる付加軸方向力に対
抗できる大きさであることが好ましい。

【００３６】いずれかの歯車を軸に連結したい場合、適
当な図示しないシフト機構、例えば参考文献として本説
明に含まれる米国特許第４，９２０，８１５号に開示さ
れており、公知の方法でフランジ３２の外周に連結され
ているシフト機構でフランジを軸１２の軸線に沿って軸
方向に、歯車１４を連結する時には左に、歯車１６を連
結する時には右に移動させる。

【００３７】シフト機構は、リンク装置によって運転者
が手動で移動させてもよいが、アクチュエータで選択的
に移動させたり、シフト機構の移動を自動的に開始させ
ると共にシフト機構によって加えられる力の大きさを制
御する手段によって移動させることもできる。シフト機
構を手動で移動させる場合、その力は運転者がシフトレ
バーに加える力に比例する。手動または自動のいずれで
加える場合でも、力は軸方向にフランジ３２に加えられ
、図１２に矢印Ｆｏの長さで表される。

【００３８】運転者のシフト力Ｆｏによるフランジ３２
の初期軸方向移動は、予付勢面４０ｆ、４６ｃによって
ピンに伝達されて、円錐表面３８ａを円錐表面２６ａに
初期摩擦係合させる。もちろん、円錐表面の初期係合力
は、ばね４４の力及び予付勢面の角度の関数である。初
期摩擦係合（非同期状態が存在するとして、また自己付
勢傾斜面の効果を一時的に無視する）によって、初期円
錐クラッチ係合力及び同期トルクＴｏが発生し、この同
期トルクＴｏによってフランジ３２と係合摩擦リングと
の間が限定相対回転し、これによって小径ピン部分４０
ｂがフランジ開口３２ｃの適当な側へ移動して、ピンの
ブロッカ肩部４０ｃがフランジのブロッカ肩部３２ｄと
係合する。

【００３９】ブロッカ肩部が係合した時、フランジ３２
に加えられている運転者の全シフト力Ｆｏがブロッカ肩
部を介して摩擦リング３８に伝達されるため、円錐クラ
ッチが運転者の全シフト力Ｆｏで係合し、総運転者同期
トルクＴｏが得られる。この運転者同期トルクＴｏは、
図１２に矢印Ｔｏで表されている。

【００４０】ブロッカ肩部は運転者シフト力Ｆｏの軸方
向に対して角度を付けて設けられているので、それらは
、非同期状態では円錐クラッチからの同期トルクに対向
するが大きさが小さい対向力すなわちアンブロックトル
クを発生する。ほぼ同期化が達成されると、同期トルク
がアンブロックトルク以下まで低下することから、ブロ
ッカ肩部がピンを開口３２ｃに対して同心的に移動させ
るため、継続的にフランジが軸方向移動し、ジョー部材
３０の外側ジョー歯３０ｄ及びジョー部材１６ｂの内側
ジョー歯１６ｃ間が係合することができる。

【００４１】公知のように、またジョー部材１６ｂに対
してだけ参照番号を付けて示されているように、ジョー
歯の前部分には、初期接触時の歯の破損を軽減するため
のすくい角前縁部１６ｃと、歯を整合位置に合わせる面
取りすなわちウェッジ面１６ｄとが設けられている。そ
のような前縁部を設けたジョー歯は、参考文献として本
発明に含まれる米国特許第４，２４６，９９３号と、適
当なすくい角について教示している米国特許第３，２６
５，１７３号とに詳細に記載されている。

【００４２】ウェッジ面は、非対称にしてもよく、歯の
前端部の当接によるシフト完了の遅れを防止する。なめ
らかで比較的小さい作動力でシフトを完了できるように
するため、ジョー歯は円周方向にできるだけ細かく、す
なわち小さくして、ジョー歯に整合させるために必要な
数すなわわち回転調節度を最小に抑える。従って、ジョ
ー歯はできるだけ大きい直径の周囲に設けることが好ま
しい。

【００４３】やはり自己付勢傾斜面の効果を無視すると
、力Ｆｏによって与えられる円錐クラッチトルクは等式
（１）で表される。

【００４４】Ｔｏ＝ＦｏＲｃμｃ／ｓｉｎα　　　　　　　（１）但
し、　　Ｒｃ＝円錐摩擦表面の平均半径μｃ＝円錐摩擦
表面の摩擦係数 α　　＝円錐摩擦表面の角度、ここでは７．５度次に、
特に図６を参照しながら自己付勢傾斜面の作用を説明す
ると、運転者が加えた軸方向シフト力Ｆｏによる同期ト
ルクＴｏは、もちろんピン４０によってフランジ３２に
伝達され、自己付勢傾斜面を介して軸１２に反応する。自己付勢傾斜面は、軸１２及びジョー部材２８、３０に
対するフランジの回転を制限して、シフト力Ｆｏと同じ
方向でフランジに作用する軸方向力成分すなわち軸方向
付加力Ｆａを発生し、それによってさらに円錐クラッチ
の係合力を増大させて、トルクＴｏに加えられる付加同
期トルクＴａを与える。

【００４５】図４は、シフトフランジ３２が図１及び２
に対応した中立位置にある時の自己付勢傾斜面の相対位
置を示している。図４は、円錐表面２６ａ，３８ａの係
合によって歯車１６が同期化された時の傾斜面及びスプ
ラインの位置を示している。

【００４６】係合した円錐表面によって、フランジ部材
の傾斜面３２ｍを細長い部材の傾斜面３５ｆと係合させ
た方向の同期トルクが発生する。このため円錐クラッチ
を係合させるための軸方向力の合計はＦｏ＋Ｆａであり
、円錐クラッチによって発生する同期トルクの合計はＴ
ｏ＋Ｔａであり、図１２に図示されている通りである。　　ある運転者シフト力Ｆｏ及び運転者同期トルクＴｏ
に対する軸方向付加力の大きさは、係合した自己付勢傾
斜面の角度の関数であることが好ましい。この角度は、
運転者によるある適度なシフト作動力に応じて大きく同
期トルクを増加させて同期時間を短くすることができる
十分な大きさの付加力Ｆａを発生できる大きさであるこ
とが好ましい。

【００４７】しかし、この角度はまた、制御された軸方
向付加力Ｆａを発生できる程度に小さいことも好ましい
、すなわち力Ｆａは力Ｆｏの増減に応じて増減させる必
要がある。傾斜面角度が大きすぎる場合、傾斜面は自己
付勢ではなく自己固着作用を持つ。

【００４８】このため、円錐クラッチが初期係合を行う
と、力Ｆａが力Ｆｏに無関係に無制御状態で急激に増大
し、そのため円錐クラッチはロックアップ側へ押し進め
られる。自己付勢ではなく自己固着作用が生じることに
よって、シフト性すなわちシフト感覚が低下し、同期装
置部品に過度の応力が加わり、過熱や円錐クラッチ表面
の急速摩耗を発生させ、さらに運転者のシフトレバー移
動を無効化することもある。

【００４９】自己付勢傾斜面角度θを計算し、運転者シ
フト力Ｆｏに比例して増減する付加軸方向力Ｆａを提供
するための主要な変数は、円錐クラッチの角度α、円錐
クラッチの摩擦係数μｃ，円錐クラッチの平均半径Ｒｃ
及び自己付勢傾斜面の平均半径Ｒｒの比、傾斜面の摩擦
係数μｒ、及び自己付勢傾斜面の圧力角φである。ここ
で、圧力角φはゼロである。

【００５０】円錐クラッチで発生する合計同期トルクＴ
ｔは次の等式の通りである。

【００５１】Ｔｔ＝ＦｔＲｃμｃ／ｓｉｎα　　　　　　　　　　（
２）但し、　　Ｔｔ＝Ｔｏ＋Ｔａであり、　　　　　　
　　　　　　　　（３）Ｆｔ＝Ｆｏ＋Ｆａである。　　
　　　　　　　　　　　　（４）微分を行わずに得られ
る軸方向付加力Ｆａについての等式は次の通りである。Ｆａ＝Ｆｔａｎ［Ａ／Ｂ］　　　　　　　　　　　　　
　（５）但し、　　　　Ａ＝ｃｏｓθーμｒｓｉｎθ／
ｃｏｓφＢ＝ｓｉｎθ＋μｒｃｏｓθ／ｃｏｓφ傾斜面
角度θは、軸の軸線１２ａに直交する平面から測定した
ものであり、Ｆｔａｎは傾斜面に作用し、Ｒｒにおける
トルクＴｔの接線力成分である。１つのトルク方向に対
するＴｔ及びＦｔａｎはそれぞれ図４に同じ参照記号を
付けた矢印で示されている。従って、Ｆｔａｎ＝Ｔｔ／
Ｒｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）等式
（５）及び（６）を等式（４）に代入して、Ｆｔについ
て解くと、次式が得られる。

【００５２】Ｆｔ＝Ｆｏ／（１−［Ａ／Ｂ］［Ｃ／Ｄ］）　　（７）
但し、　　　　Ｃ＝ＲｃμｃＤ＝Ｒｒｓｉｎα Ｆｔ／Ｆｏをブーストすなわち自己付勢比率とする。ブ
ースト比率が高くなるほど、ある運転者シフト力Ｆｏに
対する合計同期トルクＴｔが大きくなる。ブースト比率
１は、傾斜面角度が９０度であることに相当する。この
角度は軸のスプラインに平行になるので、自己付勢は得
られない。θが減少するのに伴って、ブースト比率が増
加する。１：１から約５：１までのブースト比率が用い
られている。

【００５３】しかし、１：１以上及び５：１以下のブー
スト比率が好ましい。等式（７）の分母がゼロになると
、Ｆｔ／Ｆｏは無限大になる。これはもちろん、等式（
７）の分母のマイナス項が１に達した時である。従って
、［Ａ／Ｂ］［Ｃ／Ｄ］＜１　　　　　　　　　　　　　
　　　（８）の時、傾斜面は自己固着作用ではなく自己
付勢作用を持つ。ある同期装置構造に対して、Ｒｃ、μ
ｃ、Ｒｒ、αを定数Ｋになるように設定することによっ
て式（８）を簡単にすることができる。

【００５４】［Ｃ／Ｄ］＝１／Ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（９Ａ）すなわち［Ｄ／Ｃ］＝Ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（９Ｂ）等式（９）のいずれかを式
（８）に代入して整理し、傾斜面角度θについて解くと
、最小角度θを求めるための式（１０）が得られる。そ
のような最小角度によって、運転者シフト力Ｆｏに比例
し、最大制御可能ブースト比率を与え、自己固着しない
自己付勢軸方向力Ｆａが発生する。

【００５５】 θ＞ＴＡＮ−１［Ｅ／Ｆ］　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（１０）但し、Ｅ＝１ーＫμｒ／ｃｏｓ
φ Ｆ＝Ｋ＋μｒ／ｃｏｓφ ここで、圧力角φがゼロであるから、ｃｏｓφは１であ
り、削除できる。θは軸の軸線１２ａに直交する平面か
ら測定されたものであることを考えると、角度θの増加
に伴って、力Ｆａ及びトルクＴａの値が減少し、もちろ
んトルクＴｔの値が減少する。従って、自己固着作用を
防止し、力Ｆｏに比例した力Ｆａを維持するためには、
Ｔａの変数がすべて同一であるとすると、Ｋの増加に伴
って角度θを減少させなければならない。

【００５６】すなわち、自己固着作用を防止し、力Ｆｏ
に比例した力Ｆａを維持するため、比Ｒｃ／Ｒｒの増加
時、及び／または、円錐角度αの減少時、及び／または
、クラッチの摩擦係数μｃの増加時、及び／または、傾
斜面圧力角φの増加時、及び／または、傾斜面の摩擦係
数μｒの増加時には、最小角度θを増加させなければな
らない。

【００５７】また、いわゆる任意の構造に対する最小の
傾斜面角度及び最大の所望ブースト比率を計算する時、
製造公差及び部品の通常摩耗による自己固着作用または
オーバーブーストを防止できる安全裕度が好ましい。

【００５８】次に、図示の多段変速機に同期装置１０を
用いた場合について説明すると、変速歯車を同期化する
ために必要な時間は、合計同期トルクの増加に伴って減
少する。さらに、反射慣性の違い、すなわち同期化する
部材の実際の慣性に摩擦が加わることから、低速比歯車
を同期化するために必要な作動力の量は、高速比歯車に
必要な作動力よりも大きいことが一般的である。また、
ある変速比歯車をダウンシフトで同期化するために必要
な作動力の量は、一般的にアップシフトで必要な作動力
よりも大きい。

【００５９】従って、本発明の同期装置を多段変速機に
用いる場合、低速比歯車用の機構のブースト比率を高く
し、高速比歯車用の機構のブースト比率を低くすること
が好ましい。また、ある変速比歯車では、ダウンシフト
用のブースト比率をアップシフトの場合よりも大きくす
ることが好ましい。ブースト比率をそのように調節する
ことによって、自己付勢同期装置を備えた変速機の全て
の変速比歯車に対して、ほぼ同一のシフトすなわち同期
時間が得られる。

【００６０】本発明の同期装置では、円錐クラッチ角度
α、半径比Ｒｃ／Ｒｒ及び自己付勢傾斜面角度θを変え
ることによって、ブースト比率を簡単に変更することが
できる。

【００６１】添付の図面から明らかなように、ジョー部
材２８、３０のいずれかが対応の歯車のジョー部材と係
合している時、フランジ３２は軸１２と変速比歯車１４
または１６との間のトルク経路から遮断されている。従
って、比較的小さく摩耗を受け易い自己付勢傾斜面は、
変速比歯車の全トルク負荷の劣化影響を受けることはな
い。軸の軸線１２ａに対する傾斜面半径の減少に伴って
傾斜面に作用する力が増加するので、これは特に自己付
勢傾斜面が半径方向内向きに移動する時に重要である。

【００６２】さらに、半径の違いから、ジョー部材のス
プライン２８ａ、３０ａと軸スプライン１２ｂとの間に
作用する力は、ジョークラッチ歯間に作用する力よりも
大きい。従って、ジョー部材のスプライン２８ａ、３０
ａと軸スプライン１２ｂとの間のスプライン連結部の軸
方向長さは、ジョークラッチ歯に十分な強度を与えるた
めに必要な長さよりも大きくすることが好ましい。

【００６３】本実施例では、フランジ３２が円周方向に
おいてジョークラッチ部材２８、３０または軸１２に固
定されていないので、フランジ３２を移動させるシフト
機構のストロークを長くしないで軸方向スプライン連結
長さを長くすることができる。

【００６４】このため、ジョー部材のスプライン２８ａ
、３０ａを軸スプライン１２ｂと連続的に係合させるこ
とができる。これは特に、運転者が公知のようにして手
動操作式シフトレバーを用いてシフト機構を移動させる
時に重要である。そのようなレバーの例が、参考文献と
して本説明に含まれる米国特許第３，８５０，０４７号
に記載されている。そのようなレバーは、シフトストロ
ークを長くするためには、運転者によるシフトレバーの
移動を増加させるか、（レバーの支点を変更して）ある
運転者のシフト作動力によってシフト機構に加えられる
力を減少させることが必要である第１種レバー形である
ことが一般的である。

【００６５】以上に、自己付勢式同期装置の好適な実施
例を説明してきたが、本発明の精神の範囲内において様
々な変更及び変化を加えることができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、ジョークラッチを軸方向に移
動させるシフトフランジをジョークラッチに対して限定
回転させることを可能にする自己付勢手段を設けたので
、シフト力の方向にフランジに加えられる軸方向付加力
を発生し、摩擦部材の係合力を増大させることができる
。

【００６７】本発明は、円周方向に離設したピン型手段
がジョークラッチの非同期係合を防止するブロッカ肩部
と、それぞれ予付勢及び中立センタリングアセンブリと
協働する予付勢表面を備えているので、自己付勢傾斜面
の角度を変更することによって、多段変速機の一部また
は全部の変速比歯車に対して、各駆動状態において与え
られた変速比をほぼ同じシフト力に応じてほぼ同じ時間
範囲で同期させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の１−１線に沿って見た複動式同期装置の
断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿って見た部分断面図である
。

【図３】図１及び２におけるＨ型リテーナ部品の斜視図
である。

【図４】図１の矢印４−４の方向に見た自己付勢傾斜面
部材の断面図である。

【図５】図１の矢印４−４の方向に見た自己付勢傾斜面
部材の断面図である。

【図６】図４，５の傾斜面部材の変更例を示す同様な断
面図である。

【図７】図１，２に示すプランジャ部材の詳細図である
。

【図８】図１，２に示すプランジャ部材の詳細図である
。

【図９】図１，２に示すプランジャ部材の詳細図である
。

【図１０】図１，２に示すピン部材の詳細図である。

【図１１】図１，２に示すピン部材の詳細図である。

【図１２】同期装置のシフトフランジに作用する軸方向
力及びトルクを表すグラフである。

【符号の説明】

１２　　軸２２　　同期装置２４、３６及び２６、３８　　摩擦クラッチ部材２８、
３０　　ジョークラッチ部材３２　　フランジ３２ｋ、３２ｍ、３２ｎ、３２ｐ　　自己付勢傾斜面３
５　　細長い部材４０　　ピン４０ｃ、４０ｄ　　ブロッカ肩部４０ｅ、４０ｆ　　予付勢面４６　　プランジャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　軸（１２）上に軸方向移動に対して固
定されて、軸の軸線（１２ａ）回りに軸と共に相対的に
回転するようにした第１歯車（１４）のためのピン型同
期装置装置（２２）であって、前記第１歯車（１４）に
取付けられた摩擦部材（２４）及びジョー部材（１４ｂ
）　に歯車をそれぞれ係合することによって、半径方向
に延在しているフランジ（３２）を第１歯車の方へ移動
するために軸方向に第１歯車（１４）側へ向けられたシ
フト力（Ｆｏ）に応じてそれぞれ第１歯車を軸に同期さ
せてクラッチ連結する第１の可動摩擦部材（３６）及び
ジョー部材（２８）と、フランジ（３２）を第１可動ジ
ョー部材（２８）と共に軸方向移動する連結手段（３４
）と、第１可動ジョー部材（２８）を軸（１２）に対し
て回転できないように固定する手段（１２ｂ，２８ａ）
　と、第１摩擦部材（３６）から固定的に軸方向に延出
してフランジ（３２）の開口（３２ｃ）　を通るように
して円周方向に間隔を置いた複数のピン型部材（４０）
で形成される第１ブロッカ手段（４０ｃ）　と、開口（
３２ｃ）　の周囲に形成される第２ブロッカ手段（３２
ｄ）でなり、係合時には、同期化する前に可動歯車ジョ
ー部材（２８）の係合を妨げるように作動する第１及び
第２ブロッカ手段（４０ｃ，３２ｄ）　と、中立位置か
ら第１歯車（１４）側へのシフト力（Ｆｏ）によるフラ
ンジ（３２）の初期軸方向移動に応じた係合力で摩擦部
材（３６）を係合し、摩擦部材（３６）の係合に応じて
ブロッカ手段（４０ｃ，３２ｄ）　を係合することによ
り初期同期トルクを発生させてそれをピン型部材（４０
）を介してフランジ（３２）に伝達し、またブロッカ手
段（４０ｃ，３２ｄ）　を介してシフト力（Ｆｏ）を第
１摩擦部材（３６）に伝達することにより摩擦部材の係
合力を増大させる予付勢手段（４２）とを有しており、
さらに、前記第１可動ジョー部材（２８）及び軸（１２
）に対してフランジを円周方向移動可能にするフランジ
（３２）の連結手段（３４）と、前記軸（１２）の円周
方向外向き部分に隣接して軸の軸線（１２ａ）　に平行
に配置される少なくとも１つの傾斜面部材（３５）と、
該傾斜面部材を軸に対して軸方向及び円周方向に移動し
ないように固定する手段（２０、２８ｄ、３０ｄ）を備
え、かつ前記傾斜面部材が、軸の軸線（１２ａ）　に直
交する平面に対して９０度以下の角度をなして形成され
た第１傾斜面（３５ｅ）　を円周方向に対向する側部の
少なくとも一方に有しているものと、フランジ（３２）
から半径方向内向き延出して傾斜面部材（３５）の側部
を包囲して、円周方向に間隔をおいて配置されており、
第１反動手段が、第１傾斜面（３５ｅ）　にほぼ平行な
第２傾斜面（３２ｐ）　が設けられ、一方の方向の同期
トルクに応じて第１傾斜面と係合することによりシフト
力（Ｆｏ）の方向にフランジ（３２）に加えられる軸方
向付加力（Ｆａ）を発生して、摩擦部材（３６）の係合
力を増大させるようにした第１及び第２反動手段（３２
ｋ、３２ｍ、３２ｎ、３２ｐ）を備えることを特徴とす
る同期装置。
【請求項２】　　傾斜面部材（３５）の他方の側部に、
前記平面に対して９０度以下の角度をなす第３傾斜面（
３５ｃ）　を備え、第２反動手段には、第３傾斜面にほ
ぼ平行な第４傾斜面（３２ｍ）　が設けられ、前記一方
の方向の反対方向の同期トルクに応じて第３傾斜面と係
合することによって、シフト力（Ｆｏ）の方向にフラン
ジ（３２）に加えられる軸方向付加力（Ｆａ）を発生し
て、第１摩擦部材（３６）の係合力を増大させることが
できるようにしたことを特徴とする請求項１の同期装置
。
【請求項３】　　さらに、第２歯車（１６）が第１歯車
（１４）から軸方向に離して固定され、軸（１２）上に
おいて軸線（１２ｂ）　回りに回転可能に取り付けられ
ており、第２歯車（１６）に取り付けられた歯車摩擦部
材（２６）及びジョー部材（１６ｂ）　とそれぞれ係合
することによって、フランジ（３２）を第２歯車（１６
）の方へ移動するために軸方向に第２歯車（１６）側へ
向けられたシフト力（Ｆｏ）に応じてそれぞれ第２歯車
（１６）を軸（１２）に同期させてクラッチ連結する第
２の可動摩擦部材（３８）及びジョー部材（３０）と、
フランジ（３２）を第２可動ジョー部材（３０）に対し
て軸方向移動できないように連結する手段（３４）と、
第２ジョー部材を軸（１２）に対して回転不能に固定す
る手段（１２ｂ，２８ａ）　とを有しており、第２摩擦
部材（３８）から固定的に軸方向に延出してフランジ（
３２）の開口（３２ｃ）　を通るようにして円周方向に
間隔をおいて設けられた複数のピン型部材（４０）に第
３ブロッカ手段（４０ｄ）　が形成され、その開口（３
２ｃ）　の周囲に第４ブロッカ手段（３２ｅ）　が形成
されており、第３及び第４ブロッカ手段（４０ｄ，３２
ｅ）　が係合することによって、同期化する前に第２可
動ジョー部材（３０）の係合を防止し、中立位置から第
２歯車（１６）側へのシフト力（Ｆｏ）によるフランジ
（３２）の初期軸方向移動に応じた係合力で第２摩擦部
材（３８）を係合させて、第２摩擦部材（３８）の係合
に応じて第３及び第４ブロッカ手段（４０ｄ，３２ｅ）
　を係合させることによって初期同期化トルクを発生さ
せてそれを第２摩擦部材（３８）から延出しているピン
型部材（４０）を介してフランジ（３２）に伝達し、第
３及び第４ブロッカ手段（４０ｄ，３２ｅ）を介してシ
フト力（Ｆｏ）を第２摩擦部材（３８）に伝達すること
によって第２摩擦部材（３８）の係合力を増大させる予
付勢（４２）を有しており、傾斜面部材の前記一方側部
に、前記平面に対して９０度以下の角度をなす別の第１
傾斜面（３５ｄ）　が形成されていることと、第１反動
手段には、この別の第１表面にほぼ平行な別の第２傾斜
面（３２ｋ）　が設けられ、前記一方の方向の同期トル
クに応じてこの第１表面と係合することによって、シフ
ト力（Ｆｏ）の方向にフランジ（３２）に加えられる軸
方向付加力（Ｆａ）を発生して、第２摩擦部材（３８）
の係合力を増大させることができるようにしたこととを
特徴とする請求項１または２の同期装置。
【請求項４】　　傾斜面部材（３５）の他方の側部に前
記平面に対して９０度以下の角度をなす別の第３傾斜面
（３５ｅ）　が形成され、第２反動手段（３２ｎ、３２
ｐ）　には、この別の第３傾斜面（３０ｅ）　にほぼ平
行な第４傾斜面（３２ｐ）　が設けられ、前記一方の方
向の反対方向の同期トルクに応じてこの第３傾斜面と係
合することによって、シフト力（Ｆｏ）の方向にフラン
ジ（３２）に加えられる軸方向付加力（Ｆａ）を発生し
て、第２摩擦部材（３８）の係合力を増大させることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかの同期装置。
【請求項５】　　前記一方の方向の同期トルクで係合す
る傾斜面の角度が、前記一方の方向の反対方向の同期ト
ルクで係合する傾斜面の角度よりも小さくなっているこ
とを特徴とする請求項２ないし４のいずれかの同期装置
。
【請求項６】　　前記一方の方向及び他方の方向の同期
トルクはそれぞれ第１歯車（１４）へのダウンシフト及
びアップシフトに対応しており、前記一方の方向の同期
トルクで係合する傾斜面の角度が、前記反対方向の同期
トルクで係合する傾斜面のランプ角度よりも小さくなっ
ていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかの
同期装置。
【請求項７】　　第１歯車（１４）は、第２歯車（１６
）よりも速度比が低く、前記平面に対する第１歯車（１
４）側の傾斜面の角度が、第２歯車（１６）　側のラン
プ角度よりも小さくなっていることを特徴とする請求項
３ないし６のいずれかの同期装置。