(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン角をもつ傾斜摩擦面とチャンファ角をもつ歯部とを備えたシンクロナイザーリングにおいて、
コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、
（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に、コーン角及びチャンファ角は設定されており、且つ、
リング状をなす高ヤング率を備えた基部と、前記基部の内周面に一体的に設けられた前記傾斜摩擦面をもつ低ヤング率を備えた摩擦材層との複層構造であり、焼結により製造されていることを特徴とするシンクロナイザーリング。
【請求項２】
コーン角をもつ傾斜摩擦面とチャンファ角をもつ歯部とを備えたシンクロナイザーリングにおいて、
コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、
（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に、コーン角及びチャンファ角は設定されており、且つ、
前記傾斜摩擦面には、シンクロナイザーリングの軸線方向に沿って延びる複数本の溝が形成されていることを特徴とするシンクロナイザーリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同期装置に使用されるシンクロナイザーリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両などに装備される変速機構の同期装置では、シンクロナイザーリングが提供されている。シンクロナイザーリングは、変速機構における同期過程を得るために使用されるものである。
この同期過程について図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）を参照して説明を加える。この図において左半分は、要部の断面を示し、右半分は矢印１０９から見た展開図を模式的に示す。
【０００３】
変速レバーの操作によりスリーブ１００が移動し始めると、図１２（Ａ）から理解できるように、シフティングキー４００が移動し、シフティングキー４００がシンクロナイザーリング２００を押しつける。そしてシンクロナイザーリング２００の傾斜摩擦面２０２は相手ギヤ３００のギヤコーン部３０２に押しつけられる。その摩擦により相手ギヤ３００は回転し始める。
【０００４】
更にスリーブ１００が移動すると、図１２（Ｂ）の右部に示すように、スリーブ１００のスプライン状の歯部１０４のチャンファ面１０６がシンクロナイザーリング２００の歯部２０４のチャンファ面２０６を押す。よって、図１２（Ｂ）の左部から理解できるように、シンクロナイザーリング２００の傾斜摩擦面２０２が相手ギヤ３００のギヤコーン部３０２に更に強く押しつけられる。図１２（Ｂ）に示す状態では、シンクロナイザーリング２００の傾斜摩擦面２０２はギヤコーン部３０２に圧着しており、大きな摩擦力を発生させる。これにより相手ギヤ３００がスリーブ１００と同じ速度で同期回転し、スリーブ１００と相手ギヤ３００との相対速度差が解消される。
【０００５】
更にスリーブ１００が移動すると、図１２（Ｃ）の右部に示すように、スリーブ１００の歯部１０４は相手ギヤ３００の歯部３０４のチャンファ面３０６を通過し、これによりスリーブ１００の歯部１０４は相手ギヤ３００の歯部３０４と噛合し、変速が完了する。
上記した従来のシンクロナイザーリング２００は一般的には黄銅製であり、ギヤコーン部３０２に圧着される傾斜摩擦面２０２と、チャンファ面２０６をもつ歯部２０４とを備えている。シンクロナイザーリング２００の中心軸線に対する傾斜摩擦面２０２の傾斜角は、コーン角と呼ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、変速に要するシフト操作力を低減するには、シンクロナイザーリング２００の傾斜摩擦面２０２のコーン角を減少させれば良いことが知られている。しかしながらシンクロナイザーリング２００のコーン角を減少させると、シフト操作力の低減には有利であるものの、相手材であるギヤコーン部３０２にシンクロナイザーリング２００が食いつき易くなる。場合によっては、食いつき性の増加により、変速操作時にシフト引っかかり感が使用者に生じるおそれがある。
【０００７】
食いつきとは、シンクロナイザーリング２００が相手材であるギヤコーン部３０２に固着し、シンクロナイザーリング２００をギヤコーン部３０２から離脱させる際に、ギヤコーン部３０２から離脱しにくくなる現象を意味する。
そのため従来のシンクロナイザーリング２００によれば、特公昭５９−８６９４号公報に記載のように、コーン角は６．５〜７度に抑えられていた。
【０００８】
本発明は上記した従来に係るシンクロナイザーリングを改善したものであり、シフト操作力の低減を図りつつも、食いつきを抑えるのに有利なシンクロナイザーリングを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者はシンクロナイザーリングについて鋭意開発を進めた。そして傾斜摩擦面のコーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、コーン角αを４〜６度の範囲内に設定してシフト操作力の低減を図りつつも、（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に、シンクロナイザーリングのコーン角及びチャンファ角をそれぞれ設定すれば、シンクロナイザーリングの食いつき現象を抑えるのに有利であることを本発明者は実験的に見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち第１発明のシンクロナイザーリングは、コーン角をもつ傾斜摩擦面とチャンファ角をもつ歯部とを備えたシンクロナイザーリングにおいて、コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、 （α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に、コーン角及びチャンファ角は設定されており、且つ、リング状をなす高ヤング率を備えた基部と、基部の内周面に一体的に設けられた傾斜摩擦面をもつ低ヤング率を備えた摩擦材層との複層構造であり、焼結により製造されていることを特徴とするものである。
第２発明のシンクロナイザーリングは、シンクロナイザーリングは、コーン角をもつ傾斜摩擦面とチャンファ角をもつ歯部とを備えたシンクロナイザーリングにおいて、コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に、コーン角及びチャンファ角は設定されており、且つ、傾斜摩擦面には、シンクロナイザーリングの軸線方向に沿って延びる複数本の溝が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のシンクロナイザーリングによれば、コーン角で傾斜する傾斜摩擦面と、チャンファ角をもつ歯部とを備えている。コーン角とは、シンクロナイザーリングの中心軸線に対する傾斜摩擦面の傾斜角を意味する。チャンファ角とは、シンクロナイザーリングに形成されている歯部において互いに交差する向きに面取り状に形成されているチャンファ面同士の交差角を意味する。チャンファ面の交差部分に多少の丸みをもつ形態も含む。
【００１２】
本発明のシンクロナイザーリングによれば、コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、既述したように、（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内にコーン角及びチャンファ角は設定されている。
本発明によれば、コーン角及びチャンファ角が上記した領域の内に設定されている場合、コーン角及びチャンファ角が各座標点を結ぶ線上に設定されている場合も含まれる。
【００１３】
本発明のシンクロナイザーリングによれば、コーン角は４〜６度に規定されているが、コーン角の上限値としては必要に応じて例えば５．８度，５．６度,５．４度などに規定できる。コーン角の下限値としては例えば４．２度，４．４度などに規定できる。またチャンファ角は８０〜１２０度に規定されているが、チャンファ角の上限値としては必要に応じて例えば１１８度，１１６度,１１４度に規定できる。チャンファ角の下限値としては例えば８２度，８４度,８６度に規定できる。
【００１４】
本発明によれば、シフト操作の低減効果、食いつき抑制効果の対する重点の置き方の如何などによって、上記した領域の基準となる（α,β）を適宜選択することができる。例えば、（α,β）の既述した各座標点を利用するほかに、その領域内の（α,β）として、（４，８０）、（４，９０）、（６，９５）、（６，１１５）の各座標を選択し、これらの各座標点を利用して区画される領域に、本発明のシンクロナイザーリングのコーン角及びチャンファ角を設定することができる。
【００１５】
本発明のシンクロナイザーリングによれば、以下のべる▲１▼の形態を採用でき、あるいは、▲２▼の形態を採用でき、あるいは、▲１▼及び▲２▼の双方を含む形態を採用することもできる。
▲１▼の形態
本形態のシンクロナイザーリングは、リング状をなす高ヤング率を備えた基部と、基部の内周面に一体的に設けられた傾斜摩擦面をもつ低ヤング率を備えた摩擦材層との複層構造で形成できる。この態様では、コーン角を４〜６度と少な目に抑えたとしても、シンクロナイザーリングの食いつきを抑えるの一層有利となる。基部は例えば鉄系、摩擦材層は例えば銅系、ニッケル系、銅−ニッケル系を採用できる。本形態によれば、シンクロナイザーリングとしては焼結シンクロナイザーリングを採用できる。即ち、粉末を圧密成形した圧粉体を焼結温度で焼結して一体化する粉末冶金法でシンクロナイザーリングを形成できる。従って、上記した基部となる部分、摩擦材層となる部分を一体成形したリング状の圧粉体を焼結することにより、シンクロナイザーリングを形成できる。
【００１６】
▲２▼の形態
本形態のシンクロナイザーリングによれば、傾斜摩擦面には、シンクロナイザーリングの軸線方向に沿って延びる溝を形成できる。溝は複数本形成できる。コーン角を４〜６度と少な目にしたとしても、溝によりシンクロナイザーリングの食いつきを抑えるの一層有利となる。溝は面圧に影響を与え、摩擦材層の弾性変形量が変わるためと推察される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明のシンクロナイザーリングの実施例を図面を参照して説明する。図１及び図２に示すように、本実施例のシンクロナイザーリング１は、リング状の基部１０と、基部１０の内周面に一体化されたリング状の摩擦材層１２とで構成されている。摩擦材層１２の内周部には、実質的に円錐形状をなす傾斜摩擦面１３が形成されている。シンクロナイザーリング１の中心軸線Ｓに対して摩擦材層１２の傾斜摩擦面１３が傾斜している角をコーン角とし、これをαとする。
【００１８】
摩擦材層１２の傾斜摩擦面１３には溝１４が形成されている。溝１４は、シンクロナイザーリング１の中心軸線Ｓの方向に沿った溝である。この溝１４は、摩擦材層１２の周方向に沿って多数個設けられている。
本実施例では、摩擦材層１２の径大側の内径Ｄ１は６．９ｃｍであり、摩擦材層１２の平均厚みは１．４ｍｍであり、溝１４の数は７２個であり、隣設し合う溝１４で規定される山１４ａの幅は１ｍｍである。但し、これらの値に限定されるものではない。
【００１９】
基部１０の外周部には、従来と同様に、外径方向に突出した歯部１６が設けられている。図２に示すように、歯部１６は、基部１０の周方向に沿って多数個設けられている。図３は、図１において矢印Ｗ３から見た図を模式的に示す。図３に示すように、歯部１６には、互いに交差する向きのチャンファ面１７が形成されている。チャンファ面１７が交差する角をチャンファ角とし、これをβとする。
【００２０】
なお、前記した図１２に示した同期過程は、本実施例においても同様である。図１２（Ｂ）に示す形態から理解できるように、同期過程ではスリーブ１００の歯部１０４がシンクロナイザーリングの歯部のチャンファ面を押す。その関係で、前記したシンクロナイザーリング１のチャンファ角βが大きすぎると、シンクロナイザーリング１の傾斜摩擦面１３が相手側のギヤコーン部３０２に圧着しすぎ、シンクロナイザーリング１に食いつきが発生し易くなる傾向がある。従って食いつきを抑えるには、チャンファ角を規定することが意義がある。またチャンファ角βが小さすぎると、図１２（Ｂ）（Ｃ）に示す形態から理解できるように、シンクロナイザーリングの傾斜摩擦面が相手側のギヤコーン部３０２を充分に同期させる前に、スリーブ１００の歯部１０４が相手ギヤ３００の歯部３０４の側に進みすぎ、同期不良を誘発する傾向がある。
【００２１】
また本実施例では、基部１０は鉄系でありヤング率が高い。摩擦材層１２は銅系の合金であり、基部１０よりもヤング率が低い。摩擦材層１２のヤング率が基部１０のヤング率よりも小さいため、コーン角を少な目にしたときでも、シンクロナイザーリング１の食いつきを抑えるのに一層有利である。
ちなみに本実施例によれば、基部１０のヤング率は１００００〜１５０００ｋｇｆ/ｍｍ2、摩擦材層１２のヤング率は２０００〜３０００ｋｇｆ/ｍｍ2であった。
【００２２】
このような２層タイプのシンクロナイザーリング１は、焼結シンクロナイザーリングであり、基部１０となる部分、摩擦材層１２となる部分を一体成形したリング状の圧粉体を焼結温度域に加熱して焼結することにより、形成されている。図４は、スリーブ１００が矢印１３０方向に移動してスリーブ１００のスプライン状の歯部１０４が相手ギヤ３００の歯部３０４に噛合する前の状態の要部を示す。図４から理解できるように、同期過程においては、スリーブ１００の歯部１０４がシンクロナイザーリング１の歯部１６を通る際には、スリーブ１００の歯部１０４がシンクロナイザーリング１の歯部１６のチャンファ面１７を押す。これによりシンクロナイザーリング１の傾斜摩擦面１３が相手側のギヤコーン部に圧着し、ギヤコーン部を同期させる。このときくさび力に基づいて、シンクロナイザーリング１を周方向に付勢して押し分ける押し分けトルクＦ（図４参照）が発生する。つまり、シンクロナイザーリング１を周方向に回す力が発生する。従って、食いつき性に影響するコーン角αに応じてチャンファ角βを適切な値にすれば、押し分けトルクＦがシンクロナイザーリング１の食いつき力に打ち勝ち易くなり、シンクロナイザーリング１の食いつきを効果的に抑えるのに一層有利となる。
【００２３】
すなわち本実施例によれば、シンクロナイザーリング１のコーン角及びチャンファ角としては、図５に示すように、Ｋ１，Ｋ２，Ｌ１，Ｌ２,Ｍ１，Ｍ２の座標点を結ぶ条件線Ｐ１〜Ｐ４で規定された領域内に設定されている。換言すれば、コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、αを４〜６度に設定するとともに、（α,β）=（４，８０）（４，９４）（５，８８）（５，１０８）（６，９５）（６，１２０）の各座標点を結ぶ領域内に設定されている。
【００２４】
図５に示す条件線Ｐ１は、同期装置における同期成立限界を考慮して設定した。即ちシンクロナイザーリング１の押しつけ時に正常な同期作動を行ない得る条件である。条件線Ｐ１未満の領域では、チャンファ角が小さすぎ、シンクロナイザーリング１の傾斜摩擦面１３が相手側のギヤコーン部を充分に同期させる前に、スリーブ１００が進みすぎ易くなり、この結果、同期不良、ギヤ鳴りが発生し易くなり、場合によってはシフト不能となる。条件線Ｐ１の算出条件としては、シンクロナイザーリング１の押しつけ時に発生するコーントルクとインデックストルクにおいて、コーントルク＞インデックストルクの関係が得られるように、コーン角及びチャンファ角を算出した。
【００２５】
条件線Ｐ２は、シンクロナイザーリング１の食いつき発生限界を考慮して設定した。条件線Ｐ２を越えた領域では、チャンファ角が大きすぎ、シフト操作時にシンクロナイザーリング１の傾斜摩擦面１３が相手ギヤのギヤコーン部に圧着し易くなり、この結果シンクロナイザーリング１がギヤコーン部に食いつき易くなる。よってシフト操作時に引っかかり力が増加し、シフトフィーリングが悪化し、場合によってはシフト不能となる。条件線Ｐ２の算出条件としては、各コーン角においてシンクロナイザーリング同期荷重Ｆ１、押し分け荷重Ｆ２を基準とし、（Ｆ２／Ｆ１）＜１．０を満足するチャンファ角を算出した。
【００２６】
条件線Ｐ３は、コーン角の下限値限界を意味し、条件線Ｐ１，条件線Ｐ２を満足させ得る領域として求められる最小コーン角を示す。
条件線Ｐ４は、シフト時における操作力低減効果が良好に得られるように設定され、従来品のシンクロナイザーリング（コーン角：７度）に対して、適切な操作力低減効果が得られるコーン角とした。
【００２７】
以上説明したように本実施例によれば、コーン角を４.０〜６.０度に抑えているため、シフト操作力の低減を図り得る。
更に本実施例によれば、コーン角とチャンファ角との関係を図５に示すように規定している。つまり、図５から理解できるように、食いつき性に影響を与えるコーン角が小さいほど、同じく食いつき性に影響を与えるチャンファ角が小さくなるように、コーン角及びチャンファ角の関係を設定している。
【００２８】
従って本実施例によれば、コーン角を減少させたためコーン角の減少による影響で食いつき性が増加するときには、チャンファ角を減少させ、チャンファ角の影響による食いつき性を減少させている。そのため、本実施例では、上記のようにコーン角を４.０〜６.０度と少な目に抑えているにもかかわらず、シンクロナイザーリング１の食いつきを抑えるのに有利である。
【００２９】
（試験）
（１）試験例１を行った。試験例１で用いたシンクロナイザーリング（本発明品１）は、上記した実施例と同種のものであり、コーン角を５度とし、チャンファ角を９５度とした。この（α,β）を、図５において座標Ｌ３として示す。また、隣設し合う溝１４で規定される山の幅を１ｍｍとした。そして同期装置の中立位置から第１段に変速する場合について試験し、シフト操作力と押し分け比を求めた。シフト押し分け比は、（押し分け荷重Ｆ２／同期荷重Ｆ１）で求めた。シフト操作力と押し分け比とは共に低いほど、シンクロナイザーリングとして良品である。
【００３０】
比較例として、従来より使用されているとともに本発明品１と同サイズの高力黄銅製のシンクロナイザーリング（従来品１）を用いた。そして従来品１についても同様に試験した。従来品１のシンクロナイザーリングは、溝がネジ溝形状であり、コーン角は７度、チャンファ角が１１５度であった。試験結果を図６、図７に示す。図６、図７は共に１０回の平均値を示す。図６に示すように、シフト操作力については本発明品１は従来品１に対して２５％［（１０−７．５）／１０）×１００］も低減していた。図７に示すように、シフト引っかかりに影響を与える押し分け比については、本発明品１は従来品１とほぼ同等であった。
【００３１】
（２）試験例２を行った。試験例２で用いたシンクロナイザーリング（本発明品２）は、上記した実施例と同種のものであり、コーン角を６度とし、チャンファ角を１１５度とした。この（α,β）を、図５において座標Ｍ３として示す。また隣設し合う溝１４で規定される山の幅を１ｍｍとした。そして同期装置の中立位置から第１段に変速する場合について試験し、同期力積と２段入り力を求めた。同期力積と２段入り力とは共に低いほど、シンクロナイザーリングとして良品である。
【００３２】
比較例として、従来より使用されているとともに本発明品２と同サイズの高力黄銅製のシンクロナイザーリング（従来品２）を用い、従来品２についても同様に試験した。従来品２のシンクロナイザーリングは、従来品１と同種のものであり、溝がネジ溝形状であり、コーン角は７度、チャンファ角が１１５度であった。試験結果を図８、図９に示す。図8,図９はそれぞれ１００回の平均値を示す。図８に示すように、同期力積については、従来品２に対して本発明品２は２５％も低減しており、シフト操作力の低減が可能である。図９に示すように、シフト引っかかりの要因となる２段入り力については、従来品２に対して本発明品２は同等であるか、やや小さかった。つまり、シフト引っかかりについては、従来品２に対して本発明品２は同等か、良好であった。
【００３３】
（３）試験例３として、チャンファ角及びコーン角を変更した場合について、アップロック発生率を求めた。アップロック発生率とは、シフト操作時において２段入り感を示す評価指標である。アップロック発生率が高いほど、使用者が２段入り感を感じる頻度が高い。試験例３では、本発明品２と同種のものを用いた。ただしチャンファ角及びコーン角を図１０に示すように変更した。即ち、コーン角をαとし、チャンファ角をβとしたとき、（α,β）=（３．５,９５）（５，９５）（５，１１５）（６，１１５）（７，１１５）とした。従来品２についても同様にアップロック発生率を求めた。試験結果を図１０に示す。図１０は５００回の平均値を示す。図１０から理解できるように、比較例となるＮＯ．１及びＮＯ．３については、アップロック発生率が高かった。殊に、コーン角が３．５度とかなり小さいＮＯ．１では、アップロック発生率が１５％近くあり、高かった。これに対して本発明品となるＮＯ．２，ＮＯ．４については、アップロック発生率が低くく、従来品２と同等かそれ以下であり、シフト操作時における２段入り感は低減されていた。
【００３４】
（４）ヤング率が高い基部の内周面に、ヤング率が低い摩擦材層を積層した２層タイプのシンクロナイザーリングを用いた場合について、食いつきトルクを試験した。同期荷重は、１６０ｋｇｆ，８０ｋｇｆ，４０ｋｇｆの３種とした。基部１０のヤング率は１１５００ｋｇｆ/ｍｍ2、摩擦材層１２のヤング率は３０００ｋｇｆ/ｍｍ2であった。このシンクロナイザーリングでは、コーン角は７度であり、チャンファ角は１１５度であり、本発明に係るコーン角、チャンファ角の領域からは逸脱している。
【００３５】
同様に、高力黄銅製のシンクロナイザーリング（コーン角：７度,チャンファ角：１１５度）についても試験した。試験結果を図１１に示す。◆印は２層タイプのシンクロナイザーリングを示す。■印は高力黄銅製のシンクロナイザーリングを示す。
図１１から理解できるように、２層タイプのシンクロナイザーリング（◆印）によれば、高力黄銅製のシンクロナイザーリング（■印）に比較して、同期荷重が１６０ｋｇｆ，８０ｋｇｆ，４０ｋｇｆのいずれのときにおいても、食いつきトルク（食いつき力）が低減されていた。つまり、シンクロナイザーリングの傾斜摩擦面を低ヤング率とすれば、食いつきが生じにくくなることがわかる。
【００３６】
（付記）
本発明のシンクロナイザーリングによれば、シフト操作力の低減、食いつき抑制などに対する重点のおきかた如何によって、請求項１で規定した領域内において、更に減縮できるものである。例えば、上記した発明の実施の形態、実施例、試験例に係る（α,β）を利用して、請求項１に係るコーン角及びチャンファ角の領域を規定できるものである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のシンクロナイザーリングによれば、コーン角が４〜６度に設定されているため、シフト操作力の低減を図り得る。しかもコーン角を４〜６度と小さく設定しているにもかかわらず、コーン角とチャンファ角との関係を規定し、コーン角に応じてチャンファ角を設定するため、シンクロナイザーリングの食いつきを抑えるのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】シンクロナイザーリングの断面図である。
【図２】シンクロナイザーリングの平面図である。
【図３】シンクロナイザーリングの歯部のチャンファ角を示す構成図である。
【図４】同期過程の一形態を示す構成図である。
【図５】シンクロナイザーリングにおけるコーン角とチャンファ角との関係を示すグラフである。
【図６】シフト操作力に関する結果を示すグラフである。
【図７】押し分け比に関する結果を示すグラフである。
【図８】シフト操作力に影響を与える同期力積に関する結果を示すグラフである。
【図９】シフト引っかかりに影響を与える２段入り力に関する結果を示すグラフである。
【図１０】アップロック発生率を示すグラフである。
【図１１】食いつきトルクを示すグラフである。
【図１２】従来技術に係り、シンクロナイザーリングの作用を説明する構成図である。
【符号の説明】
図中、１はシンクロナイザーリング、１０は基部、１２は摩擦材層、１３は傾斜摩擦面、１４は溝、１６は歯部、１７はチャンファ面を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003675169.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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