(57)【要約】【課題】シフトフィーリングが良好で、軸方向寸法を短縮できるシンクロメッシュ装置を提供する。【解決手段】シンクロハブ３とスリーブ７との間に配置されたシンクロキー４を、キーハウジング４ａと、キーハウジングの下部に形成された円筒形の脚部４ｂと、脚部の内部に収容されたスプリング４ｃと、キーハウジングの上部両側に形成されたストラット部４ｄと、キーハウジングの頂部に転動自在に取り付けられた転動体４ｅとを備えた構成とする。転動体４ｅはスプリング４ｃによりスリーブ７の内周溝７ｂと嵌合するように押圧付勢される。シンクロハブ３の外周部に、シンクロキーの脚部４ｂを所定の隙間をもって収容する凹部３ｂを形成し、この隙間に脚部４ｂを中立位置に弾性的に保持するための弾性部材１０を配置する。【選択図】      図４
2010127358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に外スプラインを持つシンクロハブと、前記シンクロハブに隣接して配置され、ギヤ部とコーン面とを持つ変速ギヤと、前記変速ギヤのコーン面上に支持され、外周にギヤ部を持つシンクロリングと、前記シンクロハブの外スプラインに軸方向にスライド自在に係合し、前記シンクロリングのギヤ部と変速ギヤのギヤ部とに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、前記シンクロハブとスリーブとの間に配置されたシンクロキーと、を備えたシンクロメッシュ装置であって、
前記シンクロキーは、キーハウジングと、キーハウジングの下部に形成された円筒形の脚部と、前記脚部の内部に収容されたスプリングと、キーハウジングの上部両側に形成され、前記シンクロリングの側面に接触可能なストラット部と、前記キーハウジングの頂部に転動自在に取り付けられ、前記スプリングにより上方に向かって突出付勢された転動体とを備え、
前記シンクロハブの外周部に、前記ストラット部が前記シンクロリングの側面に当接できるように前記シンクロキーの脚部を所定の隙間をもって収容する凹部が形成され、
前記隙間に前記脚部を中立位置に弾性的に保持するための弾性部材が配置されていることを特徴とする、シンクロメッシュ装置。
【請求項２】
前記弾性部材は筒形のゴム弾性体からなり、前記脚部が嵌合する前記弾性部材の嵌合穴の内面には、前記スリーブの変速ギヤ側への操作時に前記弾性部材のばね復元力を抑制するスグリ部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のシンクロメッシュ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手動変速機などに使用されるシンクロメッシュ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、手動変速機の変速用クラッチ機構として、シンクロメッシュ装置が知られている。シンクロメッシュ装置には種々の方式があるが、その中でもイナーシャロック型（ボルグワーナー式）と呼ばれるシンクロメッシュ装置が乗用車に広く使用されている。イナーシャロック型のシンクロメッシュ装置の場合、シンクロハブの欠歯部に嵌め込まれたシンクロキーと、シンクロキーを外周方向へ押しつけるキースプリングとを備えている。スリーブが中立位置にある時、スリーブの内周溝とシンクロキーの凸部とが嵌合して中立位置を保持し、スリーブが中立位置から軸方向にシフトされると、シンクロキーがシンクロリングの側面を押して変速ギヤのコーン面に押し付け、同期させるようになっている。
【０００３】
このようなイナーシャロック型のシンクロメッシュ装置では、スリーブを軸方向にシフトした時、シンクロキーとスリーブとが摩擦摺動するため、シフトフィーリングが悪いという問題がある。そこで、図５に示すように、シンクロキーとして転がりキーを用いたシンクロメッシュ装置が提案されている。
【０００４】
図５において、一対の変速ギヤ１，２の中間部に、外スプライン３ａを持つシンクロハブ３が配置されている。変速ギヤ１，２は、それぞれギヤ部１ａ，２ａとコーン面１ｂ，２ｂとを持ち、コーン面１ｂ，２ｂ上には、それぞれギヤ部５ａ，６ａを持つシンクロリング５，６が支持されている。シンクロハブ３の外周の複数箇所（例えば１２０°間隔で３箇所）には、外スプライン３ａを含む部分を切除した欠歯部が形成され、この欠歯部にシンクロキー４の脚部４ｂを収容するための有底の凹部３ｂが形成されている。凹部３ｂは、シンクロキー４のストラット部４ｄが後述するシンクロリング５，６の側面に当接できるように、シンクロキー４の脚部４ｂを所定の隙間をもって収容している。シンクロハブ３の外スプライン３ａには、スリーブ７の内スプライン７ａが軸方向にスライド自在に嵌合している。スリーブ７の内スプライン７ａの中央部内周面には、シンクロキー４の転動体４ｅが嵌合する内周溝７ｂが形成されている。このスリーブ７をシフトフォーク（図示せず）により軸方向にシフトさせ、内スプライン７ａをシンクロリング５，６のギヤ部５ａ，６ａを介して変速ギヤ１，２のギヤ部１ａ，２ａに噛み合わせることにより、シンクロハブ３といずれか一方の変速ギヤ１，２とをスリーブ７を介して選択的に連結できる。
【０００５】
図６は、シンクロキー４の具体的構造を示す。シンクロキー４は板金をプレス成形したキーハウジング４ａを備えており、このハウジング４ａの下部に円筒形の脚部４ｂが一体に形成されている。脚部４ｂの内部にはスプリング４ｃが収容されている。キーハウジング４ａのシフト方向の上部両側には、シンクロリング５，６の側面に接触可能なストラット部４ｄが形成されている。キーハウジング４ａの頂部には、スプリング４ｃにより上方に向かって突出付勢された転動体４ｅが配置されている。転動体４ｅは球形ボールであり、キーハウジング４ａによって転動自在にかつ抜け止めされて取り付けられている。
【０００６】
スリーブ７が中立位置（図５参照）にあるとき、シンクロキー４の転動体４ｅがスプリング４ｃのばね力によりスリーブ７の内周溝７ｂに嵌合している。中立位置からスリーブ７が左方向にシフトされると、転動体４ｅがスリーブ７の内周溝７ｂに嵌合したままシンクロキー４も一体に移動し、シンクロキー４のストラット部４ｄがシンクロリング５の側面を押して変速ギヤ１のコーン面１ｂに押し付けるため、同期作用を得ることができる。さらにスリーブ７をシフトすると、転動体４ｅがスリーブ７の内周溝７ｂから外れて内スプライン７ａ上を転動し、スリーブ７の内スプライン７ａはシンクロリング５のギヤ部５ａを介して変速ギヤ１のギヤ部１ａにかみ合う。
【０００７】
図７の（ａ）及び（ｂ）は、スリーブ７を左方向にシフトし、スリーブ７と変速ギヤ１のギヤ部１ａとの噛み合わせが終了した後（変速完了後）の２つの状態を示す。前述のように、シンクロキー４の脚部４ｂはシンクロハブ３の凹部３ｂに隙間をもって嵌合しているので、シンクロキー４にはスリーブ７のストローク方向（軸方向）の動きを規制するものがない。そのため、図７の（ａ）のように変速完了後にシンクロキー４が反対側に動くことで、転動体４ｅがスリーブ７から外れてしまい、反対側のシンクロリング６を押しつけることによって、引きずりトルクが発生したり、コーン面が摩耗する可能性がある。また、図７の（ｂ）のようにシンクロキー４に傾きが発生することがあり、次にスリーブ７を中立方向に戻す際に、スリーブ７の円滑なシフト移動を阻害する可能性がある。この問題を回避するには、転動体４ｅがスリーブ７から外れない程度にスリーブ７の軸方向寸法を延長すればよいが、シンクロメッシュ装置の軸長増大を招く欠点がある。
【０００８】
特許文献１には、シンクロキー部を円筒形のキーとキーを受けるリテーナとで構成し、リテーナをスプリングで押し上げ、キーをスリーブの内周溝に押しつける構造のシンクロメッシュ装置が提案されている。この場合は、シンクロスリーブのスライド動作と共に、キーがリテーナの上に乗り上げて転がるようになっている。この場合は、軸方向寸法を短縮でき、かつキーが転動するために、シフトフィーリングが改善される。しかし、シフト操作時にキーがリテーナから外れるため、キーの位置が不安定になると共に、同期時にキーの円筒面がシンクロリングのエッジ部を押圧するため、シンクロリングが軸方向に押圧されず、望ましい同期性能が得られない懸念がある。
【０００９】
特許文献２には、シンクロキー部を、先端半球状のシンクロキーと、このシンクロキーを出没自在に支持するホルダーと、シンクロキーとホルダーとの間に介装したスプリングとで構成したシンクロメッシュ装置が提案されている。ホルダーはシンクロハブの軸方向にスライド可能に保持されている。しかし、この場合は、シンクロキーとスリーブとが摺動する構造のため、スリーブを一方側へシフト操作した後、中立位置へ戻すとき、シンクロキーとスリーブとの摩擦によって、スリーブの内周溝にシンクロキーが嵌合せずにホルダーと共に逆側のシンクロリングを押圧する懸念があり、引きずり現象が発生する可能性がある。
【特許文献１】実開平５−４２７６９号公報
【特許文献２】実開平５−８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、シフトフィーリングが良好で、軸方向寸法を短縮できるシンクロメッシュ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、外周に外スプラインを持つシンクロハブと、前記シンクロハブに隣接して配置され、ギヤ部とコーン面とを持つ変速ギヤと、前記変速ギヤのコーン面上に支持され、外周にギヤ部を持つシンクロリングと、前記シンクロハブの外スプラインに軸方向にスライド自在に係合し、前記シンクロリングのギヤ部と変速ギヤのギヤ部とに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、前記シンクロハブとスリーブとの間に配置されたシンクロキーと、を備えたシンクロメッシュ装置であって、前記シンクロキーは、キーハウジングと、キーハウジングの下部に形成された円筒形の脚部と、前記脚部の内部に収容されたスプリングと、キーハウジングの上部両側に形成され、前記シンクロリングの側面に接触可能なストラット部と、前記キーハウジングの頂部に転動自在に取り付けられ、前記スプリングにより上方に向かって突出付勢された転動体とを備え、前記シンクロハブの外周部に、前記ストラット部が前記シンクロリングの側面に当接できるように前記シンクロキーの脚部を所定の隙間をもって収容する凹部が形成され、前記隙間に前記脚部を中立位置に弾性的に保持するための弾性部材が配置されていることを特徴とする、シンクロメッシュ装置を提供する。
【００１２】
スリーブが中立位置にあるとき、その内周溝にシンクロキーを構成する転動体がスプリングのばね力により弾性的に係合している。いまスリーブをシフト操作すると、スリーブと係合している転動体を含むシンクロキーはスリーブと一体的に軸方向に移動し、ストラット部がシフト側のシンクロリングの側面を押圧する。そのため、シンクロリングが変速ギヤのコーン面に押しつけられ、同期を開始する。同期が進行してスリーブの内スプラインの先端（チャンファ）がシンクロリングのギヤ部に噛み合うと、転動体がスリーブの内周溝から外れてスリーブの内スプラインの表面に乗り上げる。そのため、それ以後は転動体がスリーブの内スプライン上を転動し、シンクロリングへの押し付け力が軽減される。その結果、シンクロリングとコーン面との間の摩擦抵抗が低減され、スリーブのスプラインがシンクロリングを押し退けてギヤ部に容易に噛み合うことができ、スリーブの噛合性能が向上する。また、転動体とスプリングとがシンクロキーのハウジング内に一体に収容されているので、シンクロハブへの組付が簡単であり、かつ安定した性能を得ることができる。
【００１３】
前記のように同期を開始するとき、つまりストラット部がシフト側のシンクロリングの側面を押圧したとき、シンクロキーの脚部とシンクロハブの凹部との隙間に配置された弾性部材が弾性変形するため、脚部が軸方向に変位することができる。そして、同期が終了して、転動体がスリーブの内周溝から外れると、弾性部材のばね力によってシンクロキーの脚部は中立方向へ戻る（センタリング機能）。このとき、シンクロキーの軸部を弾性部材が支えるので、シンクロキーの傾きを抑制できると共に、転動体がスリーブから飛び出すのを防止できる。そのため、安定したシフトフィーリングが得られると共に、スリーブの軸長を短くできる。また、スリーブを中立位置へ戻すとき、転動体はスリーブに対して転動するため、摺動抵抗が非常に小さく、シンクロキーの軸部を支える弾性部材が大きく変形しない。そのため、シンクロキーをほぼ中立位置で保持でき、シンクロキーが逆側のシンクロリングを押圧する懸念がなく、引きずり現象の発生を防止できる。
【００１４】
弾性部材としては筒形のゴム弾性体を使用することができる。すなわち、ゴム弾性体の中心部にシンクロキーの脚部が嵌合する穴を形成すればよいが、単なる丸穴に脚部を嵌合した場合、弾性部材のばね復元力が大きく、スリーブを一方側へシフトした時にシンクロキーが十分にシフト方向に変位できない可能性がある。そのため、転動体がスリーブの内周溝から外れやすくなり、シンクロキーのストラット部をシンクロリングの側面に強く押しつけることができず、同期作用に影響を与える可能性がある。そこで、脚部が嵌合する弾性部材の嵌合穴の内面に、スリーブの変速ギヤ側へのシフト操作時に弾性部材のばね復元力を抑制するスグリ部を設けた構成とするのがよい。このようなスグリ部を設けることで、弾性部材のばね復元力が抑制され、シンクロキーが十分にシフト方向に変位でき、良好な同期作用を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明のシンクロメッシュ装置では、シンクロキーを弾性部材を介してシンクロハブの凹部に弾性支持したので、スリーブを一方側へシフト操作したとき、シンクロキーを中立位置へ戻すセンタリング機能を発揮でき、転動体がスリーブから外れるのを防止できる。そのため、スリーブの軸方向寸法を短くでき、シンクロメッシュ装置の軸長を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図４は、本発明にかかる手動変速機のシンクロメッシュ装置の一例を示す。図１は中立位置、図２は一方へのシフト直後、図３はシフト後の状態を示す。図４はシンクロハブと弾性部材とシンクロキーの分解斜視図である。このシンクロメッシュ装置の基本構造は図５に示した従来のシンクロメッシュ装置と同様であるため、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。また、シンクロキー４の構造も図６に示した従来の構造と同様である。
【００１８】
シンクロハブ３の外周の複数箇所には、図４に示すように、外スプライン３ａを含む部分を切除した欠歯部３ｄが形成され、この欠歯部３ｄにシンクロキー４の脚部４ｂを収容するための有底の凹部３ｂが形成されている。凹部３ｂは、ストラット部４ｄがシンクロリング５，６の側面に当接できる位置までシンクロキー４が変位できるように、シンクロキー４の脚部４ｂを所定の隙間をもって収容する大きさを有している。シンクロキー４のストラット部４ｄと直交する側面には、ストラット部４ｄより下方へ突出した一対のレール部４ｆが形成され、これらレール部４ｆが、シンクロハブ３の欠歯部３ｄの上面であって、凹部３ｂを挟んでその両側に位置する摺接面３ｅにスライド可能に接触している。そのため、シンクロキー４は下方へ落ち込むことなく、欠歯部３ｄの上面にそってシフト方向にスライド可能である。また、シンクロキー４のストラット部４ｄと直交する両側面は、欠歯部３ｄの両側の縦壁部３ｆによってガイドされ、シンクロキー４は回り止めされている。
【００１９】
凹部３ｂと脚部４ｂとの隙間には、円筒状のゴム弾性体からなる弾性部材１０が嵌合されている。弾性部材１０の外周部には軸方向に延びる２個の突起１０ａが突設され、これら突起１０ａが凹部３ｂの内周に形成された縦溝３ｃに係合して弾性部材１０の向きが設定されている。弾性部材１０の内周には、脚部４ｂを嵌合するための嵌合穴１０ｂが形成されている。嵌合穴１０ｂの形状は、その中心部に脚部４ｂの直径にほぼ等しい幅Ｗ1 を有する幅広部１０ｂ1 を有し、この嵌合部１０ｂ1 のシフト方向の両側に、脚部４ｂの直径より狭い幅Ｗ2 を持つスグリ部１０ｂ2 を有している。そのため、シンクロキー４の脚部４ｂは嵌合穴１０ｂの幅広部１０ｂ1 によって中立位置に弾性的に保持されるとともに、スリーブ７をシフト操作したとき、スグリ部１０ｂ2 によってシンクロキー４がシフト方向に変位できるようになっている。
【００２０】
スリーブ７の内スプライン７ａとシンクロキー４のボール（転動体）４ｅとの摩擦力をＦ１、弾性部材１０の中立位置への戻し力（シンクロキーを中立位置からシンクロリングへの押圧位置まで弾性部材を変形させるときの抵抗力）をＦ２、スリーブ７の内周溝７ｂとシンクロキー４のボール４ｅとの嵌合保持力（スプリング４ｃのばね力）をＦ３とすると、次の関係に設定されている。
Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３
【００２１】
弾性部材１０は、スリーブ７が中立位置にある状態及びスリーブ７の内周溝７ｂとシンクロキー４のボール４ｅとの嵌合が外れた状態ではシンクロキー４を中立位置に保持する機能を有する。そして、スリーブ７が一方へシフトされた場合であって、シフト完了直後のみシンクロキー４がシフト方向へ変位するのを許容するが、シフト完了後には弾性によってシンクロキー４を中立方向へ戻す役割（センタリング機能）を有する。嵌合穴１０ｂの形状は、図４に記載の形状に限るものではないが、中央部に脚部４ｂが嵌合できる幅広部１０ｂ1 を持ち、シフト方向両側に向かって漸次幅狭となるようなスグリ部１０ｂ2 を有する形状とした場合には、シンクロキー４に対する中立位置への過大な戻し力を抑制できるので、望ましい。なお、弾性部材１０が適切なばね定数を有する材料で形成されている場合には、中央に脚部４ｂの直径に対応した円形の嵌合穴１０ｂを有するだけでもよい。この場合には、弾性部材１０の方向性がないので、弾性部材１０の外周面の突起１０ａは省略できる。弾性部材１０は、ゴム弾性体に限るものではなく、例えば板ばね等で構成することも可能である。
【００２２】
本発明では、ボール４ｅがスリーブ７の内スプライン７ａ上を円滑に転動するので、摩擦力Ｆ１が非常に小さく、弾性部材１０の中立位置への戻し力Ｆ２の設定範囲が広い。そのため、弾性部材１０の材料の選択範囲や、嵌合穴１０ｂの形状の選択範囲が広い。
【００２３】
ここで、本発明にかかるシンクロメッシュ装置の作動を、図１〜図３を参照して説明する。中立位置においては、図１に示すように、シンクロキー４のボール４ｅがスリーブ７の内周溝７ｂに弾性的に係合している。凹部３ｂと脚部４ｂとの隙間に配置された弾性部材１０も殆ど変形していない。変速を行うためにスリーブ７を図１の左方向にシフトすると、ボール４ｅと内周溝７ｂとの嵌合保持力によって、シンクロキー４もスリーブ７と一体に左方向にシフトし、脚部４ｂが弾性部材１０の左側のスグリ部１０ｂ2 に入り込む。この状態で、シンクロキー４のストラット部４ｄがシンクロリング５の側面を押圧し、シンクロリング５は変速ギヤ１のコーン面１ｂに押し付けられ、同期を開始する。
【００２４】
スリーブ７をさらにシフトすると、シンクロリング５は変速ギヤ１のコーン面１ｂにさらに強く押し付けられ、変速ギヤ１とシンクロリング５との相対回転差がなくなる（同期終了）。そのため、スリーブ７の内スプライン７ａの先端（チャンファ）がシンクロリング５のギヤ部５ａに噛み合うとともに、シンクロキー４のボール４ｅがスリーブ７の内周溝７ｂから外れて内スプライン７ａの表面に乗り上げる（図２参照）。ボール４ｅが内周溝７ｂから外れることで、同期終了後のシンクロリング５に対する押し付け力が軽減されるので、シンクロリング５とコーン面１ｂとの間の摩擦抵抗が低減され、スリーブ７の内スプライン７ａがシンクロリング５を押し退けて変速ギヤ１のギヤ部１ａに容易に噛み合うことができる。
【００２５】
図２は変速完了直後の状態を示し、シンクロキー４の脚部４ｂは弾性部材１０の左側に偏った位置にある。しかし、弾性部材１０の中立位置への戻し力Ｆ２はスリーブ７の内スプライン７ａとシンクロキー４のボール４ｅとの摩擦力Ｆ１より大きいので、シンクロキー４は自動的に中立位置へ戻され、図３の状態となる。図３の状態で、ボール４ｅはスリーブ７の内スプライン７ａの端部に接しているが、シンクロキー４が弾性部材１０によって中立位置に保持されているので、ボール４ｅがスリーブ７から飛び出したり、シンクロキー４が傾いたりすることがない。したがって、スリーブ７の軸方向寸法が必要最小限で足りる。
【００２６】
図３に示す変速位置からスリーブ７を中立方向へ戻すと、前述と逆方向の動作を行う。つまり、シンクロキー４のボール４ｅがスリーブ７の内スプライン７ａ上を転動するため、シンクロキー４の位置は中立位置で保持され、シンクロキー４が逆側のシンクロリング６を押圧する懸念がなく、引きずり現象は発生しない。スリーブ７が中立位置へ戻ると同時に、内周溝７ｂにシンクロキー４のボール４ｅが嵌合し、図１の状態に戻る。
【００２７】
本発明は前記実施例に限定されるものではない。前記実施例では、転動体４ｅがボールである場合を示したが、円柱又は円筒形状であってもよい。この場合には、転動体がスリーブ７の内周面にそって転動できるように、転動体の回転軸心をシンクロハブの周方向に設定する必要がある。シンクロキーのキーハウジングは、図６に示すように板金をプレス成形したものに限らず、ダイキャスト等で形成してもよく、さらには複数部品を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかるシンクロメッシュ装置の第１実施例の中立位置における半断面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１に示すシンクロメッシュ装置の変速終了直後の半断面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１に示すシンクロメッシュ装置の変速終了後の半断面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示すシンクロメッシュ装置の要部の分解斜視図である。
【図５】従来のシンクロメッシュ装置の中立位置における断面図である。
【図６】従来のシンクロキーの断面図である。
【図７】従来のシンクロメッシュ装置の変速終了後の半断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，２        変速ギヤ
１ａ，２ａ    ギヤ部
１ｂ，２ｂ    コーン面
３            シンクロハブ
３ａ          外スプライン
３ｂ          凹部
３ｄ          欠歯部
４            シンクロキー
４ａ          キーハウジング
４ｂ          脚部
４ｃ          スプリング
４ｄ          ストラット部
４ｅ          転動体（ボール）
５，６        シンクロリング
５ａ，６ａ    ギヤ部
７            スリーブ
７ａ          内スプライン
７ｂ          内周溝
１０          弾性部材
１０ａ        突起
１０ｂ        嵌合穴
１０ｂ1       幅広部
１０ｂ2       スグリ部（幅狭部）
【図１】
2010127358.tif 000003
【図２】
2010127358.tif 000004
【図３】
2010127358.tif 000005
【図４】
2010127358.tif 000006
【図５】
2010127358.tif 000007
【図６】
2010127358.tif 000008
【図７】
2010127358.tif 000009