JPH0674254A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期装置の同期容量を増加させ、しかも食付
き現象を減少させてクラッチハブとシンクロコーンが速
やかに噛合うようにすることである。 【構成】 クラッチハブ５と一体的に回転するシンクロ
ナイザーリング１３のテーパ摩擦面２６を、ドグギヤ歯
２４を有するシンクロコーン１２の外周テーパ摩擦面２
２に対向させてコーンクラッチを構成している。シンク
ロナイザーリング１３とシンクロコーン１２の間に１対
以上の中間コーン２０，２１を配置し、内周側中間コー
ン２０をクラッチハブ５に、外周側中間コーン２１をシ
ンクロコーン１２に一体回転可能に係合して、多板円錐
型クラッチ構造とし、かつ、両中間コーン２０，２１間
の係合部分を、傾斜面同志の突合せ構造としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は変速機の同期装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より同期装置としてはイナーシャー
ロック型、特にボルグワーナー式のものが多く用いられ
ている。即ち周速度差によってコーンクラッチに摩擦ト
ルクを発生させ、その摩擦トルクを利用して同期させる
ようにした装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような同期装置に
おいて、最近では車輌の運動性能の改良に伴って、操作
性を向上させるために同期容量の増加が要望されてい
る。同期容量を増加させるためには、例えば次のような
４つの対策が考えられる。 （１）第１の対策 コーン径を大きくする。 （２）第２の対策 コーン角度を小さくする。 （３）第３の対策 テーパ摩擦面の摩擦係数を大きくす
る。 （４）第４の対策 テーパ摩擦面の押付推力（スリーブ
推力）を大きくする。

【０００４】ところが上記いずれの対策を用いても、同
期容量を充分に増加させることは困難である。即ち第１
の対策の場合には、トランスミッションの寸法制約上の
問題によりコーン径を大きくすることが困難である。現
実には数％のサイズアップが限界であり、それに伴う同
期容量の増加も数％にしか達せず、労力を費やする割り
には得られる効果は極めて低い。

【０００５】第２の対策の場合には、コーン角度を小さ
く設定することにより、シンクロコーンとシンクロナイ
ザーリングの間で「食付き現象」が生じ、同期後におい
てシンクロナイザーリングがシンクロコーンから離脱し
なくなる。即ちシンクロナイザーリングが圧入された如
くにシンクロコーンに固着されてしまう。一般に実用に
供せられているコーンの角度の範囲において、既に下限
域で設定されている場合には、それ以上角度を小さくす
ることは無理である。

【０００６】第３の対策の場合には、テーパ摩擦面に高
摩擦基材を設けることも可能であるが、その場合には上
記第２の対策の場合と同様「食付き現象」が生じ易くな
り、コーン角度を若干大きくしなければならない。従っ
て総合的な同期容量の増加は、摩擦係数が大きくなった
程度には対応しない。

【０００７】第４の対策の場合には、シンクロナイザー
リングの耐久性上の問題及び操作性の悪化等の問題もあ
り、スリーブ推力を過度に大きくすることはできない。

【０００８】

【発明の目的】本願発明の目的は、同期装置の同期容量
を飛躍的に増加させ、しかも食付き現象を減少させ、ク
ラッチハブとシンクロコーンが速やかに噛合うようにす
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】同期容量を増加させると
共に食付き現象を減少させるために、本願発明は、クラ
ッチハブと一体的に回転するシンクロナイザーリングの
内周にテーパ摩擦面を形成し、該テーパ摩擦面を、ドグ
ギヤ歯を有するシンクロコーンの外周テーパ摩擦面に対
向させてコーンクラッチを構成し、シンクロナイザーリ
ングとシンクロコーン１２の間に少なくとも１対の中間
コーンを配置し、１対の中間コーンのうち内周側の中間
コーンをクラッチハブに、外周側の中間コーンをシンク
ロコーンにそれぞれ一体回転可能に係合して、多板円錐
型クラッチ構造としている。

【００１０】そして、中間コーンの摩擦面に発生する残
留トルクを減少させて喰付き現象をより一層解消するた
めに、シンクロコーンと一体的に回転する中間コーンと
上記シンクロコーンとの係合部を、傾斜面同志の突合せ
構造とする。あるいは、シンクロコーンと一体的に回転
する中間コーンの半径方向の厚さを、小径端部側にゆく
に従い厚くなるように中間コーンの内周面と外周面のテ
ーパ角度を異ならせる。

【００１１】また、上記構成をさらに組み合わせたり、
さらに、クラッチハブと一体的に回転する中間コーンと
上記クラッチハブ係合部分に、シンクロコーンのドグギ
ヤ歯厚の概略半分以上に相当する円周方向の遊びを与え
る。

【００１２】

【実施例】図１は、本願請求項１，２記載の発明を適用
した同期装置を小型トラックの変速機に用いた例であ
り、この図１において、入力ギヤ２は変速機主軸１に軸
受３を介して回転自在に嵌合しており、クラッチハブ５
は主軸１に主軸１と一体的に回転するようにスプライン
嵌合している。クラッチハブ５の外周歯にはスリーブ６
の内周歯３１が軸方向摺動自在にスプライン嵌合してお
り、それによりスリーブ６とクラッチハブ５が常に一体
的に回転するようになっている。スリーブ６の外周環状
溝８にはシフトアーム１０が係合し、シフトアーム１０
はシフトロッド１１に固着されており、シフトロッド１
１はシフトレバー（図示せず）等に連動連結し、軸方向
に移動操作される。入力ギヤ２はカウンタ軸（図示せ
ず）のカウンタギヤに噛み合っている。

【００１３】入力ギヤ２とクラッチハブ５の間には、シ
ンクロコーン１２、シンクロナイザーリング（ブロック
リング）１３、ストラット１７及び中間コーン等よりな
る多板円錐型クラッチが備えられている。

【００１４】シンクロコーン１２は入力ギヤ２のボス部
にスプライン嵌合し、常に入力ギヤ２と一体的に回転す
るようになっている。クラッチハブ５側へ突出するシン
クロコーン１２の筒部分の外周には、クラッチハブ５側
へゆくに従い小径になるテーパ摩擦面２２が形成されて
いる。一方シンクロナイザーリング１３は複数個の切欠
き３０を備え、切欠き３０にストラット１７が円周方向
に遊びを有して突入している。シンクロナイザーリング
１３の内周面には上記シンクロコーン１２のテーパ摩擦
面２２と対向するテーパ摩擦面２６が形成されている。

【００１５】上記両摩擦面２２、２６間には中間コーン
として、図５に示すように内側から順にフリクションコ
ーン２０とセパレータコーン２１が配置されており、両
中間コーン２０、２１はどちらも鋼製（例えば構造用鋼
製）であるが、内周側のフリクションコーン２０の内外
両面には、摩擦係数の高い摩擦材３２が張付けられてい
る。

【００１６】スリーブ６の内歯３１の矢印Ｆ側の端部に
はスリーブ側チャンファ部３１ａが形成されており、シ
ンクロナイザーリング１３の外周端部及びシンクロコー
ン１２の外周端部には上記スリーブ側チャンファ部３１
ａに噛合い自在なチャンファ部２７及びドグギヤ歯２４
がそれぞれ形成されている。ドグギヤ歯２４の矢印Ｆ側
とは反対側の端部にはドグギヤ歯側チャンファ部２４ａ
が形成されている。

【００１７】ストラット１７は、図２に示すクラッチハ
ブ５の外周端部の切欠き１５に嵌込まれており、該切欠
き１５は外周歯よりも深く形成されている。図５のスト
ラット１７は外向きの突起部１７ａを有し、１対のスプ
リング１８により外周方向に付勢され、スリーブ６の内
周面に当接している。スリーブ６の内歯３１の内周面に
は上記ストラット１７の突起１７ａに噛合う凹部６ａが
形成されている。

【００１８】中間コーンの分解斜視図を示す図２におい
て、クラッチハブ５には円周方向に間隔を隔てて円形の
フリクションコーン係合孔２９が形成されており、一方
フリクションコーン２０の小径側の端部にはクラッチハ
ブ５側に突出する突起２０ａが円周方向に間隔を隔てて
複数個形成されており、各突起２０ａはクラッチハブ５
の各係合孔２９に係合し、それによりフリクションコー
ン２０はクラッチハブ５と一体的に回転するようになっ
ている。

【００１９】インデックス時における残留トルクに対す
る手段として、突起２０ａと係合孔２９とはクラッチハ
ブ５の円周方向に遊びｄを有して係合しており、その遊
びｄの大きさは図３に示すようにドグ歯２４の歯厚ｔの
略半分以上の大きさ（ｄ≧ｔ/2) に設定されている。

【００２０】セパレートコーン２１の大径側（矢印Ｆ
側）の端部には矢印Ｆ側に突出する突起部２１ａが円周
方向に間隔を隔てて複数個形成されており、シンクロコ
ーン１２には円周方向に間隔を隔てて複数個の係合孔２
５が形成されており、各係合孔２５に前記突起部２１ａ
が係合することによりシンクロコーン１２とセパレータ
コーン２１が一体的に回転するようになっている。

【００２１】このセパレータコーン２１とシンクロコー
ン１２との係合部分においても、残留トルクに対する対
処手段が備えられている。即ち突起２１ａはくさび形に
形成されており、円周方向の両端面２１ｂが矢印Ｆ側に
ゆくに従い両端面間が狭くなる傾斜面となっている。さ
らに係合孔２５の両端面２５ａも矢印Ｆ側にゆくに従い
両端面間狭くなる傾斜面となっている。

【００２２】

【作用】図１の入力ギヤ２が回転し、一方主軸１及びハ
ブ５が回転していない状態において、シフトアーム１０
及びシフトロッド１１によりスリーブ６の矢印Ｆ方向へ
の移動を開始すると、ストラット１７もスリーブ６と共
に矢印Ｆ方向への移動を開始する。

【００２３】ストラット１７が図５のように切欠き３０
の矢印Ｆ方向側の端縁に当接し、さらにスリーブ６が移
動してストラット１７の突起１７ａからスリーブ６の凹
部６ａが矢印Ｆ方向に脱出しだすと、この脱出力がシン
クロナイザーリング１３に初期荷重として作用し、スリ
ーブ側チャンファ部３１ａとシンクロナイザーリング１
３のチャンファ部２７が相対するようにスリーブ６とリ
ング１３の位置決めがされる。

【００２４】スリーブ６の移動はシンクロナイザーリン
グ１３によって阻止され、この阻止力がコーンクラッチ
の摩擦トルクとして作用する。摩擦トルクは、３つの摩
擦部分によって生じる。即ちシンクロナイザーリング１
３の内周摩擦面２６とセパレータコーン２１の外周面と
の間の摩擦部分、セパレータコーン２１の内周面とフリ
クションコーン２０の外周面の間の摩擦部分、そしてシ
ンクロコーン１２のテーパ摩擦面２２とフリクションコ
ーン２０の内周面の間の摩擦面部分である。従って同期
容量は極めて大きくなる。

【００２５】またフリクションコーン２０にだけ摩擦材
３２を設けているので、摩擦トルクの発生初期は、従来
同様に金属同志の接触であるリング１３の内周摩擦面２
７とセパレータコーン２１の外周面の間で摩擦が利き始
め、しかる後にフリクションコーン２０の摩擦へと移行
する。従ってアンダーシンクロは起こらない。

【００２６】同期が完了した時点では、図３及び図５の
ような状態であり、前述のようにスリーブ側チャンファ
部３１ａとリング側チャンファ部２７が当接している。
この時点でシンクロコーン１２とシンクロナイザーリン
グ１３の相対速度がなくなり、スリーブ６をさらにＦ方
向に移動することにより、図４、図６に示すようにスリ
ーブ側チャンファ部３１ａがドグ歯側チャンファ部２４
ａに当接した状態になる。

【００２７】図４、図６の状態からさらにスリーブ６を
矢印Ｆ方向に移動することにより、スリーブ６はドグ歯
２４に対して相対的に矢印Ｅ方向（インデックス方向）
にずれながら、ドグ歯２４間に嵌入する。ところが上記
のように図４、図６の状態からドグ歯２４間にスリーブ
６が嵌入する場合、即ちインデックスする場合におい
て、一応ストラット１７等の作用による摩擦トルクは解
消されてはいるが、現実にはフリクションコーン２０と
セパレータコーン２１との間の当接部には、材料等の粘
性抵抗等により残留トルクが発生し、両中間コーン２
０、２１は一体化しており、従って上記残留トルクはス
リーブ６が矢印Ｅ方向にずれるのを阻止し、スリーブ６
がドグ歯２４とインデックスするのを困難にしている。

【００２８】このような残留トルクに対しては、図４に
おいて係合孔２９と突起２０ａとがｔ／２以上の円周方
向の遊びｄを有していることにより、スリーブ６は殆ん
ど残留トルクに妨げられずにドグギヤ歯２４間の位置に
ずれる。すなわち、上記のように遊びｄを有しているこ
とにより、フリクションコーン０とセパレータコーン２
１が一体化されていても、スリーブ６はその遊びｄの範
囲内においてドグ歯に対して自由に円周方向に動くこと
ができる。

【００２９】ドグギヤ歯２４とスリーブ６とがそのチャ
ンファーの概略尖端部で相対する位置にある際、実用上
はその場合においても、スリーブ６が概略ドグ歯厚ｔの
１／２以上の遊びを回り込んだ後、フリクションコーン
（中間コーン）２０の突起２０ａが係合孔２９と衝突す
る際のショックで、フリクションコーン２０とセパレー
タコーン２１との食付きを緩和させるからである。さら
にセパレータコーン２１の突起２１ａとシンクロコーン
１の係合孔２５とが傾斜面２１ｂ、２５ａ同志の突き合
わせ構造となっていることにより、ドグ歯２４とスリー
ブ６がインデックスする際には、くさび効果により矢印
Ｆと反対側にとび出そうとする力が発生し、残留トルク
を殆んど消滅させる。

【００３０】

【別の実施例】図７は請求項３記載の発明を適用した実
施例であり、前記実施例と同様に、中間コーンとしてフ
リクションコーン２０とセパレータコーン２１を利用し
た多板円錐型クラッチ構造を採用しており、そしてセパ
レータコーン２１の断面形状を工夫することにより在留
トルクを完全に排除するようにしている。即ちセパレー
タコーン２１の小径側（矢印Ｆ側とは反対側）の端部２
１ｃの厚さｗが大径側の端部の厚さよりも厚くなるよう
に、半径方向外周側の面と内周側の面のコーン角度を異
ならせている。具体的には外周側の面のコーン角度を内
周側の面のコーン角度よりも緩やかにしている。

【００３１】なおその他の構造は前記の実施例と同様で
あるが、図４のようにフリクションコーン２０の突起２
０ａとクラッチハブ５の係合孔２９との円周方向の遊び
ｄについてはドグギヤ歯２４の歯厚ｔの1/2 以下でもよ
く、またセパレータコーン２１の突起２１ａとシンクロ
コーン１２の係合孔２５とを特に傾斜面同志の係合とし
なくともよい。

【００３２】図７の構造によると、セパレータコーン２
１の内周側の面に係る面圧は図８のように小径側端部２
１ｃにゆくに従い大きくなっている。従って図４の上半
部分のように、同期後にドグギヤ歯２４のチャンファ部
２４ａとスリーブ６のチャンファ部３１ａとが当接した
状態において、フリクションコーン２０とセパレータコ
ーン２１との間でインデックスを妨げる残留トルクが発
生している場合でも、図８のようなセパレータコーン２
１にかかる圧力のアンバランスにより、圧力の大きい
側、即ち小径端部２１ｃ側に飛び出そうとする傾向にな
り、それによりフリクションコーン２０とセパレータコ
ーン２１の間の残留トルクを大幅に減少させることがで
き、インデックス操作が軽くなる。

【００３３】（１）中間コーンを２対以上設けてもよ
い。その場合にはシンクロコーンに係合するセパレータ
コーンと、クラッチハブに係合するフリクションコーン
とを必ず交互に配置するようにする。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）クラッチハブと一体的に回転するシンクロナイザ
ーリングの内周にテーパ摩擦面を形成し、該テーパ摩擦
面をシンクロコーンの外周テーパ摩擦面に対向させてコ
ーンクラッチを構成し、シンクロナイザーリングとシン
クロコーンの間に少なくとも１対の中間コーンを配置し
て多板円錐型クラッチ構造としたことを主要部としてい
るので、摩擦面が増加することにより同期容量を飛躍的
に増加させることができ、それにより変速機の操作性も
大幅に向上する。

【００３５】（２）またコーン角度を許容以下に小さく
したり、あるいはコーン径を大きくしたりする必要がな
いので、食付き現象を減少できると共に、コンパクト化
を保つことがきる。

【００３６】（３）請求項１記載の発明では、シンクロ
コーン１２と一体的に回転する中間コーン（セパレータ
コーン２１）とシンクロコーン１２との係合部を、傾斜
面同志の突合せ構造としているので、たとえ同期完了後
に中間コーンの摩擦面で残留トルクが発生していても、
くさび効果によってセパレータコーン２１をコーン推力
解除側（図４の矢印Ｆ側とは反対側）に押し出す力を発
生させ、それにより残留トルクが消滅し、操作性が一層
向上する。

【００３７】（４）請求項３記載の発明では、シンクロ
コーン１２と一体的に回転する中間コーン（セパレータ
コーン２１）の半径方向の厚さが小径端部側にゆくに従
い厚くなるように、セパレータコーン２１の内周面と外
周面のテーパ角度を異ならせているので、たとえ同期完
了後に中間コーンの摩擦面で残留トルクが発生していて
も、セパレータコーン２１にかかる圧力のアンバランス
によって生じるコーン推力解除側への力により、残留ト
ルクを消滅させることができ、操作性が一層向上する。

【００３８】（５）クラッチハブ５と一体的に回転する
中間コーン（フリクションコーン２０）とクラッチハブ
５との係合部分に、ドグギヤ歯厚ｔの概略半分以上に相
当する円周方向の遊びｄを与えることにより、たとえ同
期完了後に中間コーンの摩擦面で残留トルクが発生して
いても、スリーブ６とドグ歯２４との間には上記遊びｄ
の部だけ円周方向に自由度があることにより、残留トル
クに関係無くクラッチハブ５は相対的にインデックス方
向に移動でき、操作性が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願請求項１，２記載の発明を適用した同期
装置の縦断面図である。

【図２】 中間コーンの分解斜視図である。

【図３】 上半部分は同期時の図１のIIIａ−IIIａ断面
拡大展開図であり、下半部分は図１のIIIｂ−IIIｂ断面
拡大展開図である。

【図４】 インデックス直前の状態であって、上半部分
は図１のIVａ−IVａ断面拡大展開図、下半部分は図１の
IVｂ−IVｂ断面拡大展開図である。

【図５】 図３のV−V断面図である。

【図６】 図４のVI−VI断面図である。

【図７】 本願請求項３記載の発明を適用した同期装置
の縦断面拡大図である。

【図８】 面圧分布を示すセパレータコーンの断面部分
図である。

【符号の説明】

５ クラッチハブ １２ シンクロコーン １３ シンクロナイザーリング ２０，２１…フリクションコーン セパレータコーン（中間コーン） ２２，２６ 摩擦面 ２０ａ 突起 ２１ａ 突起 ２１ｂ 傾斜面 ２４ ドグ歯 ２５ 係合孔 ２５ａ 傾斜面 ２９ 係合孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッチハブと一体的に回転するシンク
   ロナイザーリングの内周にテーパ摩擦面を形成し、該テ
   ーパ摩擦面を、ドグギヤ歯を有するシンクロコーンの外
   周テーパ摩擦面に対向させてコーンクラッチを構成し、
   シンクロナイザーリングとシンクロコーンの間に１対以
   上の中間コーンを配置し、１対の中間コーンのうち内周
   側の中間コーンをクラッチハブに、外周側の中間コーン
   をシンクロコーンにそれぞれ一体回転可能に係合して、
   多板円錐型クラッチ構造とし、シンクロコーンと一体的
   に回転する中間コーンと上記シンクロコーンとの係合部
   分を、傾斜面同志の突合せ構造としたことを特徴とする
   変速機の同期装置。
2. 【請求項２】 クラッチハブと一体的に回転する中間コ
   ーンと上記クラッチハブとの係合部分に、シンクロコー
   ンのドグギヤ歯厚の概略半分以上に相当する円周方向の
   遊びを与えた請求項１記載の変速機の同期装置。
3. 【請求項３】 クラッチハブと一体的に回転するシンク
   ロナイザーリングの内周にテーパ摩擦面を形成し、該テ
   ーパ摩擦面を、ドグギヤ歯を有するシンクロコーンの外
   周テーパ摩擦面に対向させてコーンクラッチを構成し、
   シンクロナイザーリングとシンクロコーンの間に１対以
   上の中間コーンを配置し、１対の中間コーンのうち内周
   側の中間コーンをクラッチハブに、外周側の中間コーン
   をシンクロコーンにそれぞれ一体回転可能に係合して、
   多板円錐型クラッチ構造とし、シンクロコーンと一体的
   に回転する中間コーンの半径方向の厚さを、小径端部側
   にゆくに従い厚くなるように中間コーンの内周面と外周
   面のテーパ角度を異ならせていることを特徴とする変速
   機の同期装置。
4. 【請求項４】 クラッチハブと一体的に回転する中間コ
   ーンと上記クラッチハブとの係合部分に、シンクロコー
   ンのドグギヤ歯厚の概略半分以上に相当する円周方向の
   遊びを与えた請求項３記載の変速機の同期装置。
5. 【請求項５】 クラッチハブと一体的に回転する中間コ
   ーンと上記クラッチハブとの係合部分に、シンクロコー
   ンのドグギヤ歯厚の概略半分以上に相当する円周方向の
   遊びを与え、シンクロコーンと一体的に回転する中間コ
   ーンと上記シンクロコーンとの係合部分を、傾斜面同志
   の突合せ構造とした請求項３記載の変速機の同期装置。