JPH11280788A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，歯車とドッグ歯との高精度で且
つ堅固な接合構造を有する変速機の同期装置を提供す
る。 【解決手段】 この変速機の同期装置は，歯車３のボス
部１２にはスプライン２０が形成され，ドッグ歯４の内
径部１３にもスプライン２１が形成されている。歯車３
とドッグ歯４とは，スプライン２０，２１によって互い
に結合されるので，相対回転しない。また，歯車３のス
プライン歯２０及び突き当て面２２に接着剤２３を塗布
し，プレス等によりドッグ歯４を歯車３に圧入して互い
に一体化したので，ドッグ歯４は歯車３から抜けること
はなく，かつ歯車３の歯とドッグ歯４の歯の同軸度が確
保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，車両等に適用さ
れる変速機の同期装置，特に，歯車とドッグ歯との接合
構造を持った同期噛合式の変速機の同期装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】変速機には，選択摺動式，常時噛合式及
び同期噛合式の３種類があるが，現在では，同期噛合式
の変速機が，変速操作が迅速容易に行えることから，自
動車，トラック，バス等のほとんどの車種で用いられて
いる。同期噛合式の変速機は，メインシャフトとカウン
タシャフトとを並列配置し，メインシャフト上に設けら
れた歯車とカウンタシャフト上に設けられた歯車とを常
時噛み合わせたものであり，メインシャフト上に設けら
れた歯車の回転速度とメインシャフトの回転速度を同期
させるシンクロメッシュ機構を備えたものである。

【０００３】シンクロメッシュ機構は，図５に示すよう
に，変速機のメインシャフト即ち出力軸１に相対回転可
能に設けられた歯車２，３と，各歯車２，３と一体に設
けられたドッグ歯４と，出力軸１と一体に設けられるシ
ンクロナイザハブ５と，シンクロナイザハブ５に軸方向
に摺動可能に設けられたスリーブ６と，変速レバー７の
動きをスリーブ６に伝達するシフトロッド８及びシフト
アーム９と，ドッグ歯４に摺動可能に設けられ且つスリ
ーブ６の動きに連動して動きスリーブ６とドッグ歯４の
相対回転を同期させるブロックリング１０とから成る。
歯車２，３は，出力軸に並列配置されたカウンタシャフ
ト（図示せず）上に設けられた歯車（図示せず）と常時
噛み合っている。

【０００４】上記シンクロメッシュ機構において，操作
レバー７を操作して，スリーブ６を例えば右方向へ移動
させると，ブロックリング１０がドッグ歯４のコーン部
１１に強く押し付けられて摩擦係合する。スリーブ６と
歯車３との回転が同じ速さになる（即ち，同期する）
と，スリーブ６はブロックリング１０及びドッグ歯４の
歯に噛み合う。その結果，カウンタシャフトのトルク
は，カウンタシャフトに設けられた歯車，その歯車に噛
み合っている出力軸１の歯車３，出力軸１へと順次伝達
される。

【０００５】ところで，歯車２，３には，上記のとお
り，ドッグ歯４が一体に設けられているが，両者を一体
化するための接合構造には，次のような事項が要求され
る。即ち，歯車２，３とドッグ歯４は十分な力で結合さ
れており，別々に回転してはならない（即ち相対回転し
てはならない）。また，変速操作等の入力によりドッグ
歯４が歯車２，３から抜けて分離してはならない（抜き
力は４トン以上必要である）。更に，歯車２，３の歯部
分とドッグ歯４の歯部分の同軸度はφ０．１以下とする
ことが好ましい。

【０００６】歯車２，３とドッグ歯４との接合構造に
は，従来から種々のタイプのものがある。例えば，図２
に示す接合構造は，歯車３に円筒状のボス部１２を形成
し，ボス部１２にドッグ歯４の内径部１３を圧入し，歯
車３とドッグ歯４との圧入部１４に円周状に電子ビーム
を照射して溶接を行い，一体化したものである（例え
ば，特開昭５７−１０７４３７号公報，特開平２−３１
０６０号公報参照）。上記電子ビーム溶接による接合構
造は，機械加工が比較的容易であり，結合強度も十分確
保できるという利点がある。

【０００７】また，別の接合構造として，スプライン圧
入による接合構造がある。即ち，この接合構造は，歯車
３のボス部１２にスプライン（図示せず）を形成し，ド
ッグ歯４の内径部１３にもスプライン（図示せず）を形
成し，それぞれのスプラインを嵌合させて噛み合わせる
ことで相対回転するのを防止するとともに，抜け防止の
ために，両スプラインの大きさを若干異ならせ，ドッグ
歯４を加熱して膨張させてから歯車３にドッグ歯４を圧
入したものである。上記スプライン圧入による接合構造
によれば，常温でドッグ歯４に歯車３を締め付ける力が
加わるので，その締付力によりドッグ歯４の抜けを防止
することができる。

【０００８】更に，別の接合構造として，図３に示すよ
うなスナップリングによる接合構造がある。該接合構造
は，歯車３とドッグ歯４にそれぞれスプライン１６，１
７を形成し，歯車３のボス部１２にドッグ歯４をスプラ
イン嵌合した後にスナップリング１５を嵌め込んでドッ
グ歯４の抜けを防止したものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで，近年，変速
機の品質に対する要求が厳しくなってきたことから，そ
れに伴って，歯車に関しても，歯の精度に対する要求が
非常に厳しくなってきている。そのため，歯を熱処理
（浸炭焼入れ等）後に加工するという工法が使用される
ようになってきた。図２は従来の変速機の同期装置にお
ける歯車とドッグ歯との接合構造を説明する断面図であ
り，（Ｄ）は歯車を示す断面図，（Ｅ）はドッグ歯を示
す断面図，及び（Ｆ）は歯車とドッグ歯とを電子ビーム
による溶接で接合した構造を示す断面図である。図２に
示した電子ビーム溶接による接合法の場合，焼入れ工程
の前に歯車３とドッグ歯４とを電子ビーム溶接で一体化
するため，図４に示すように，歯を加工する砥石１８が
ドッグ歯４に干渉してしまうという問題があり，焼入れ
後の歯の加工には対応できない場合がある。また，溶接
は熱を伴う工法であるから，一体化後にドッグ歯４に熱
歪みが発生してしまい，精度の確保が困難になってしま
うという問題がある。

【００１０】また，スプライン圧入による接合法は，熱
処理後に研磨等の歯加工を施す際に，一般に多用される
接合法であるが，次のような問題がある。歯の部分の研
磨は，内径部を基準とするため，歯車とドッグ歯を一体
化する前に，内径部を一度研磨して基準面を整えておい
てから，歯の研磨等を実施する。しかし，圧入代の都合
上，ドッグ歯４は加熱して圧入するため，常温において
はドッグ歯４が歯車３を締め付ける状態となり，歯車３
のボス部１２が圧縮されて，歯車３の内径部１９が変形
してしまうことがある。また，歯車３の内径部１９はベ
アリングが挿入される部分であり，寸法に対する要求が
厳しいため，結果的に内径部をもう一度研磨することと
なり，投資と工数が増えることになる。また，二度目の
内径部の研磨は，歯の部分を基準とする（歯車の歯の精
度は内径部が基準のため）が，その際，ワーククランプ
のチャックの振れやロケートコイル（歯の溝部にこのロ
ケートコイルを嵌め込み，その状態でロケートコイルを
介して歯車を固定する）の寸法誤差，更にはチャックへ
のワークの取付誤差等が蓄積され，精度悪化の原因にな
ってしまう。

【００１１】また，歯車３とドッグ歯４の抜け防止のた
めには，圧入代を大きくとる必要がある（スプラインで
は，肉厚で５０から１００μｍ程度）。しかし，スプラ
イン寸法の加工誤差により，圧入代が過大な場合にはド
ッグ歯４の割れが生じ，逆に圧入代が不足する場合には
抜けが生じることがある。

【００１２】このほかに，歯車とドッグ歯とを一体化し
た後にスプラインの端面をかしめる方法もとられている
が，その場合，かしめる部分には既に浸炭焼入れが施さ
れているから，一度焼きなます必要がある。しかし，実
際には局部的に焼きなますことは困難であり，歯車の内
径部及び端面にまで焼きなましが及んでしまい，必要な
硬度が確保できなくなってしまう場合がある。

【００１３】また，スナップリングによる接合法は，歯
車３のボス部１２にスナップリング１５を嵌める溝を設
けるだけのスペースを確保するために設計変更が必要で
あり，変速機の全長がその分だけ延び，変速機の商品性
を低下させるという問題がある。また，圧入代をとらな
いため，加工誤差が大きくなった場合，ドッグ歯４と歯
車３にガタが発生する。歯車３の歯とドッグ歯４の歯の
同軸度を確保するには，加工の品質確保を厳重に管理す
る必要がある。

【００１４】このように従来の接合構造又は接合法で
は，歯車３とドッグ歯４とが相対回転しないように且つ
ドッグ歯４が歯車３から抜けないように両者を堅固に結
合し，熱影響による歪みを避け，歯車の歯とドッグ歯の
歯の同軸度を十分に確保することが課題となっていた。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，大きなトルクを伝達できる
ように構成するため，歯車とドッグ歯とをスプラインで
嵌合させ，抜け防止のために接着剤の結合力を利用する
ことによって，歯車とドッグ歯との接合構造を高精度で
且つ堅固な構造に構成した変速機の同期装置を提供する
ことである。

【００１６】この発明は，出力軸に相対回転可能に設け
られた歯車，前記歯車と一体に設けられたドッグ歯，前
記出力軸と一体に設けられたシンクロナイザハブ，前記
シンクロナイザハブに軸方向に摺動可能に設けられたス
リーブ，変速レバーの動きを前記スリーブに伝達するシ
フトロッドとシフトアーム，前記ドッグ歯に摺動可能に
設けられ且つ前記スリーブの動きに連動して動き前記ス
リーブと前記ドッグ歯の相対回転を同期させるブロック
リングとから成るシンクロメッシュ機構を備えた変速機
の同期装置において，前記歯車のボス部に第１スプライ
ンを形成し，前記ドッグ歯の内径部に前記第１スプライ
ンに嵌合する第２スプラインを形成し，前記第１と第２
のスプラインを互いに嵌合させると共に接着剤によって
互いに結合したことを特徴とする変速機の同期装置に関
する。

【００１７】この変速機の同期装置は，上記のように，
歯車とドッグ歯とがスプラインによって相対回転しない
ように結合されているので，大きなトルクを伝達するこ
とができる上，スプラインそのものに接着剤を塗布して
歯車とドッグ歯を結合したので，ドッグ歯の歯車からの
抜けが防止できる。しかも，溶接などのような熱影響を
伴う接合法を採用していないので，精度を十分に確保す
ることができる。

【００１８】また，歯車とドッグ歯の一体化後に歯車の
歯とドッグ歯の歯の同軸度が確保できるように，基本的
には，嵌め合い又は圧入とする。また，同軸度を確保で
き，且つ圧入による歯車内径部の変形が歯車内径部の要
求精度を超えないように，圧入代を設定することが好ま
しい。

【００１９】また，前記接着剤は，嫌気性接着剤，熱硬
化性接着剤又は二液硬化性接着剤であり，特に，前記嫌
気性接着剤を使用することが好ましい。前記接着剤とし
て，嫌気性接着剤を用いた場合には，嫌気性接着剤は空
気が遮断されないと硬化しないため，嫌気性接着剤を接
合面に塗布した状態では固まらず，相手部材を組み付け
た時の空気が絶たれた状態で硬化が始まるので，組立
上，取り扱い易いという利点がある。接着剤は，歯車又
はドッグ歯の接合部のスプライン及び突き当て面に塗布
し，プレス等によりドッグ歯を歯車に圧入する。その
際，歯車及びドッグ歯は接着剤の効果を十分に発揮させ
るべく，予め脱脂洗浄を施す必要がある。ただし，脱脂
洗浄は，耐油性の接着剤を使用するのであれば不必要で
ある。また，接着剤としては，接合強度を十分確保可能
なものを選ぶ必要がある。

【００２０】この変速機の同期装置は，歯車とドッグ歯
の接合構造に限らず，一般に，高精度が要求される二つ
の環状部品の接合構造として幅広く適用できるものであ
ることは言うまでもない。即ち，この変速機の同期装置
は，第一環状部品の外径面にスプラインを形成し，第二
環状部品の内径面に前記スプラインに嵌合するスプライ
ンを形成し，前記スプラインに接着剤を塗布して前記第
一環状部品と前記第二環状部品をスプライン結合した接
合構造に関する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら，この
発明による変速機の同期装置の実施例について説明す
る。この発明による変速機の同期装置の一実施例を示す
断面図であり，（Ａ）は歯車を示す断面図，（Ｂ）はド
ッグ歯を示す断面図，及び（Ｃ）は歯車とドッグ歯とを
スプラインと接着材で接合した構造を示す断面図であ
る。この発明による変速機の同期装置は，歯車とドッグ
歯との接合構造を除き，図５に示した従来のものと同一
であるから，同一部品には同一の符号を付し，重複する
説明を省略する。

【００２２】歯車３のボス部１２には５０枚のインボリ
ュートスプライン２０が形成され，ドッグ歯４の内径部
１３にも５０枚のインボリュートスプライン２１が形成
されている。インボリュートスプライン２０，２１はイ
ンボリュートの歯形曲線を歯形形状にしたスプラインで
ある。インボリュートスプライン２０，２１は，標準歯
車の歯たけより低いから，強さも大きく，しかも歯車と
同じように加工できるので，高精度のものが得られる。
インボリュートスプライン２０，２１によって，歯車３
とドッグ歯４とは相対回転しないように結合されている
ので，この変速機の同期装置は大きなトルクを伝達する
ことができる。

【００２３】歯車３のインボリュートスプライン２０及
び突き当て面２２に接着剤２３を塗布し，プレス等によ
りドッグ歯４を歯車３に圧入して一体化する。圧入代は
インボリュートスプライン２０の歯厚で０．０５ｍｍと
した。その際に，ドッグ歯４を加熱すれば圧入が容易に
行える。歯車３にドッグ歯４を圧入したので，歯車３の
歯とドッグ歯４の歯の同軸度が確保できる。歯車３とド
ッグ歯４とは接着剤２３の効果を十分に発揮させるため
に，前処理として歯車３とドッグ歯４の脱脂洗浄を実施
した。

【００２４】インボリュートスプライン２０及び突き当
て面２２に接着剤２３を塗布して歯車３とドッグ歯４を
結合したので，ドッグ歯４の歯車３からの抜けが防止さ
れる。接着剤２３として嫌気性接着剤を使用して歯車３
のインボリュートスプライン２０とドッグ歯４のインボ
リュートスプライン２１とを互いに接合し，これについ
て，ドッグ歯４を歯車３から抜くために抜き力を加え，
抜き力を測定したところ，測定結果は１０ｔｏｎ以上と
いう結果が得られた（即ち，試験機の測定範囲をオーバ
ーしてしまった）。許容値は４ｔｏｎであるから，両者
の接合構造の結合力は強度的には十分な大きさである。
ここで，嫌気性接着剤とは，金属接合面間の微細な隙間
に入り，空気と遮断されると重合反応が始まり，プラス
チック結合を形成する接着剤のことである。

【００２５】また，この変速機の同期装置において，歯
車３のインボリュートスプライン２０とドッグ歯４のイ
ンボリュートスプライン２１とを互いに接合するのに使
用される接着剤２３としては，嫌気性接着剤を用いるこ
とが好ましいが，場合によっては，嫌気性接着剤の他
に，熱硬化性接着剤又は二液硬化性接着剤を使用するこ
とができる。熱硬化性接着剤は，セメント状の接着剤で
あり，接合強度は曲げ力で１２０ＭＰａ程度であり，抜
き力としては１０ｔｏｎ以上を期待できる。また，二液
硬化性接着剤は，接合時にベース液に硬化液を混合する
ものであり，接合強度は曲げ力で４０ＭＰａ程度であ
る。接着剤２３として熱硬化性接着剤を使用した場合に
は，スプライン２０，２１と突き当て面２２に接着剤２
３を塗布し，歯車３にドッグ歯４を嵌入した後に，１５
０℃程度で１時間加熱して接着剤を硬化させる。この
時，熱硬化性接着剤は粘度が高いため，均一に塗布する
必要がある。また，接着剤２３として二液硬化性接着剤
を使用した場合には，ベース液に硬化液を混合し，スプ
ライン２０，２１と突き当て面２２に接着剤２３を塗布
し，歯車３にドッグ歯４を嵌入し，歯車３とドッグ歯４
とを接合する。この時，ベース液に硬化液を予め混合す
るため，混合液が塗布前に硬化しないように注意する必
要がある。

【００２６】この実施例では，同期噛合式の変速機を構
成する歯車とドッグ歯との接合構造について説明した
が，この変速機の同期装置は，歯車とドッグ歯の接合構
造に限らず，一般に，二つの環状部品を精度よく接合す
るための接合構造として幅広く適用できるものであるこ
とは言うまでもない。一方の環状部品の外径面にスプラ
インを形成し，他方の環状部品の内径面にもスプライン
を形成し，スプラインに接着剤２３を塗布して両スプラ
インを結合することにより，二つの環状部品は互いに強
固に接合される。

【００２７】

【発明の効果】この発明による変速機の同期装置は，上
記のように，歯車とドッグ歯とを，スプラインと接着剤
とで互いに一体化する接合構造を採用したから，熱処理
後に歯車とドッグ歯を一体化することができ，歯車の歯
研磨（若しくは，ハードフィニッシュ）に対応可能であ
る。また，この変速機の同期装置は，上記のように，ド
ッグ歯を歯車に接着剤で接着した結合構造に構成したの
で，ドッグ歯の抜け防止のために，圧入代を大きくとる
必要がなく，ドッグ歯の割れを防止することができると
共に，内径部の変形量を小さく抑えることができる。こ
のことは，二度目の内径研磨の際の加工時間が短縮でき
るということを意味し，さらには，圧入後の内径部の変
形量が内径部の要求精度の範囲内となるように圧入代を
設定すれば，一度の内径研磨で済むということを意味す
るものである。こうすれば，設備投資及び工数を削減す
ることができ，同時に精度上でも余計な誤差の蓄積が阻
止され，高品質の歯車が比較的容易に得られる。

【００２８】また，上記接合構造によれば，かしめる必
要がないため，焼きなましが不要となり，焼きなましの
設備投資及び工数を削減することができ，かつ歯車の硬
度の低下も起こらない。更に，上記接合構造によれば，
スナップリング溝が不要となるので，加工工数が少なく
て済み，設計上の変更も比較的少なくて済み，スナップ
リング自体も不要なので，部品点数の増加を防ぐことが
できる。また，全長が大きくなることがないので，変速
機の商品性も低下しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による変速機の同期装置の一実施例を
示す断面図であり，（Ａ）は歯車を示す断面図，（Ｂ）
はドッグ歯を示す断面図，及び（Ｃ）は歯車とドッグ歯
とをスプラインと接着材で接合した構造を示す断面図で
ある。

【図２】従来の変速機の同期装置における歯車とドッグ
歯との接合構造を説明する断面図であり，（Ｄ）は歯車
を示す断面図，（Ｅ）はドッグ歯を示す断面図，及び
（Ｆ）は歯車とドッグ歯とを電子ビームによる溶接で接
合した構造を示す断面図である。

【図３】従来の歯車とドッグ歯との別の接合構造，即ち
スナップリングによる接合構造を示す断面図である。

【図４】図２の接合構造において歯加工を施すときの様
子を示す説明図である。

【図５】従来の変速機の同期装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 出力軸 ２，３ 歯車 ４ ドッグ歯 ５ シンクロナイザハブ ６ スリーブ ８ シフトロッド ９ シフトアーム １０ ブロックリング １２ ボス部 ２０，２１ スプライン ２３ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 哲也 神奈川県川崎市川崎区殿町３丁目25番１号 いすゞ自動車株式会社川崎工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力軸に相対回転可能に設けられた歯
   車，前記歯車と一体に設けられたドッグ歯，前記出力軸
   と一体に設けられたシンクロナイザハブ，前記シンクロ
   ナイザハブに軸方向に摺動可能に設けられたスリーブ，
   変速レバーの動きを前記スリーブに伝達するシフトロッ
   ドとシフトアーム，前記ドッグ歯に摺動可能に設けられ
   且つ前記スリーブの動きに連動して動き前記スリーブと
   前記ドッグ歯の相対回転を同期させるブロックリングと
   から成るシンクロメッシュ機構を備えた変速機の同期装
   置において，前記歯車のボス部に第１スプラインを形成
   し，前記ドッグ歯の内径部に前記第１スプラインに嵌合
   する第２スプラインを形成し，前記第１と第２のスプラ
   インを互いに嵌合させると共に接着剤によって互いに結
   合したことを特徴とする変速機の同期装置。
2. 【請求項２】 前記接着剤は，嫌気性接着剤，熱硬化性
   接着剤又は二液硬化性接着剤であることを特徴とする請
   求項１に記載の変速機の同期装置。