(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力回転を伝達する軸と、
前記軸に固定され外周にスプラインを形成したハブと、
内周に形成したスプラインを前記ハブの外周のスプラインに嵌め入れることで軸方向に摺動可能に装着され、該スプラインの内側にテーパ面を形成したスリーブと、
前記軸上に回転可能に軸承され、前記ハブ側に外周円錐面を形成するとともに該外周円錐面に続いて前記スリーブの内周スプラインが軸方向の移動によって噛み合うクラッチギアを一体に備えた変速ギアと、
前記変速ギアの外周円錐面に相対する内周円錐面を有し、前記スリーブと前記外周円錐面との間に配置された同期リングと、
該同期リングと前記スリーブと前記ハブとの間に配置された一対の円弧形のレバーとを有し、
該レバーは円弧中央の頂部と両側の端部を有し、
前記同期リングは、前記内周円錐面と前記外周円錐面との摩擦トルクを前記レバーの端部に作用させる一対の突起を形成し、
前記一対のレバーは、前記同期リングの一対の突起の両側に一定の周方向のクラリアンスを介してリング状に配置され、
前記スリーブに形成されたテーパ面が前記レバーの頂部を力点として前記変速ギア側へ押圧した場合に、該レバーは前記両側の端部における前記ハブとの接点を支点としたてこ作用で倍力して前記リングを軸方向に押圧することを特徴とする変速機の同期装置。
【請求項２】
動力回転を伝達する軸と、
前記軸に固定され外周にスプラインを形成したハブと、
内周に形成したスプラインを前記ハブの外周のスプラインに嵌め入れることで軸方向に摺動可能に装着され、該スプラインの内側に二つのテーパ面を形成したスリーブと、
前記軸上に回転可能に軸承され、前記ハブ側に外周円錐面を形成するとともに該外周円錐面に続いて前記スリーブの内周スプラインが軸方向の移動によって噛み合うクラッチギアを一体に備えた変速ギアと、
前記変速ギアの外周円錐面に相対する内周円錐面を有し、前記スリーブと前記外周円錐面との間に配置された同期リングと、
該同期リングと前記スリーブと前記ハブとの間に配置された一対の円弧形のレバーとを有し、
該レバーは円弧中央の頂部と両側の端部を有し、
前記同期リングは、前記内周円錐面と前記外周円錐面との摩擦トルクを前記レバーの端部に作用させる一対の突起を形成し、
前記一対のレバーは、前記同期リングの一対の突起の両側に一定の周方向のクラリアンスを介してリング状に配置され、
前記スリーブに形成された一方のテーパ面が前記レバーの頂部を力点として前記変速ギア側へ押圧した場合に、前記レバーは前記両側の端部における前記ハブとの接点を支点としたてこ作用で倍力して前記リングを軸方向に倍力して押圧するとともに、前記スリーブに形成された他方のテーパ面が前記レバーの頂部を力点として前記変速ギアと反対側へ移動する場合に前記頂部と前記端部との中間付近におけるハブとの接点を支点として、前記端部が前記リングを前記変速ギア側へ押圧してから前記変速ギアとは別に配置された後進段ギアを噛み合わせることを特徴とする変速機の同期装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用変速機に用いられる同期装置に関し、特に同期性能を向上させるためのワーナ型の同期装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用変速機に用いられる同期装置としては、例えばワーナ型の同期装置が知られている。ワーナの同期装置は、周知のように、同期リングの外周に設けられたチャンファ面をスリーブのスプラインに形成したチャンファ面で押し、同期リングの内周円錐面と変速ギア側の外周円錐面との間の摩擦により、スリーブと変速ギアとの回転差をなくす同期作用を行う。
【０００３】
この同期作用により、スリーブのスプラインと変速ギア側のクラッチギアにスリーブのスプラインをスムーズに噛み合わせることができる。即ち、ワーナ型同期装置においては、シフトフォークを動かすことによりスリーブの移動が開始されるとキーが一緒に移動し、キーは同期リングの溝にぶつかり、これを押す。そして、同期リングは変速ギアの外周円錐面に押し付けられ、その摩擦によって変速ギアは同期を始め、キーの突起部がスリーブ内面の溝から外れ、さらにスリーブが移動すると、スリーブ内面のスプラインの先端チャンファが、同期リングのスプラインの先端に当たり、ここでスリーブの移動は同期リングによって阻止される。
【０００４】
このためにスリーブは同期リングを強く押し、同期リングは円錐内面に押し付けられて大きな摩擦力が発生し、これによってスリーブと変速ギアの同期が進行する。このようにして同期が完了し、スリーブと変速ギアとの相対速度差がなくなれば摩擦トルクは消滅し、同期リングは回転可能になり、スリーブは同期リングを通過し、変速ギア側のクラッチギアと噛み合って変速が完了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の同期装置にあっては、同期リングを変速ギアの外周円錐面に押し付ける力は、操作機構のシフトフォークからスリーブに作用する押圧力と同じであり、同期能力を高めるためには円錐面の径を増大するか、円錐面の数を増やすなど構成が複雑になり、簡単な構成で同期能力を高めることが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、前進５段後進１段の変速機において、後進段へのシフト操作に際して、リバースギヤ鳴りを防止するために、第５速用のスリーブを第５速ギアと反対方向（後進段方向）に移動する場合においても、第５速ギアと同期させることでドライブ軸の回転を停止することができれば、リバースギヤ鳴りを防止できることが知られている。しかし、従来の同期装置にあっては、スリーブを反対方向へ移動させて同期することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で同期能力を大幅に高めることができる変速機の同期装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の変速機の同期装置は、動力回転を伝達する軸と、軸に固定され外周にスプラインを形成したハブと、内周に形成したスプラインをハブの外周のスプラインに嵌め入れることで軸方向に摺動可能に装着され、スプラインの内側にテーパ面を形成したスリーブと、軸上に回転可能に軸承され、ハブ側に外周円錐面を形成するとともに外周円錐面に続いてスリーブの内周スプラインが軸方向の移動によって噛み合うクラッチギアを一体に備えた変速ギアと、変速ギアの外周円錐面に相対する内周円錐面を有し、スリーブと前記外周円錐面との間に配置された同期リングと、同期リングとスリーブとハブとの間に配置された一対の円弧形のレバーとを有し、レバーは円弧中央の頂部と両側の端部を有し、同期リングは、内周円錐面と外周円錐面との摩擦トルクをレバーの端部に作用させる一対の突起を形成し、一対のレバーは、同期リングの一対の突起の両側に一定の周方向のクラリアンスを介してリング状に配置され、スリーブに形成されたテーパ面がレバーの頂部を力点として変速ギア側へ押圧した場合に、レバーは両側の端部におけるハブとの接点を支点としたてこ作用で倍力してリングを軸方向に押圧することを特徴とする。
【０００９】
倍力機構は、同期リングのハブ側端面の対称位置となる少なくとも２ケ所に、一対の突起を有する。一対の突起の両側には、少なくとも円周方向で２分割された一対のレバーが、突起に対し一定のクリアランスを介してリング状に配置される。一対のレバーはスプリングによってラジアル方向に押し広げられている。一対のレバーの外周部中央にはレバー頭部が突出される。レバー頭部には、スリーブの移動に伴う軸方向の押圧力を受けて中心に向かうラジアル方向の分力と軸方向の分力に分解する力点を形成するテーパエッジが形成される。
【００１０】
更に一対のレバー毎に、レバー頭部の力点の押圧で生成された軸方向の分力を倍力して同期リングの端面の所定位置に伝達する作用点を形成する突起が設けられる。この倍力機構は、支点から力点までの距離Ｌ１に対し、支点から作用点までの距離Ｌ２が短くなるように設定することで、スリーブによる押圧力を（Ｌ１／Ｌ２）倍に倍力して同期リングを押すことができる。
【００１１】
また倍力機構は、同期リングの内周円錐面が変速ギアの外周円錐面に摩擦接触した際に、支点突起から各レバーの端面に加わる反力が、一対のアームに設けたレバー頭部のテーパエッジの押圧で生成されるラジアル方向の分力に打つ勝つように、テーパエッジの角度を設定している。このためレバーの支点位置が押し込みを受けてもラジアル方向に移動せず、倍力した押圧力を同期リングに確実に伝達できる。倍力機構の変形例として、同期リングのハブ側端面の対称位置となる複数箇所に外周側を頂点とした三角形状の複数の支点突起を突出させ、支点突起の各々に、三角形状の穴を備えた複数のレバーを嵌め入れてリング状に配置してもよい。
【００１２】
同期リングとしては、同期アウタリングと同期インナリングの間にコーンを配置したダブルシンクロコーン構造を備えてもよい。この場合、倍力機構は、同期アウタリング及び同期インナリングの各々のハブ側端面の対称位置となる少なくとも２ケ所に突出された複数の突起を設け、一対のレバーには、レバー頭部の力点の押圧で生成された軸方向の分力を倍力して同期アウタリングの端面の所定位置に伝達する作用点を形成する突起を設ける。
【００１３】
また本願発明に従えば、前進５段後身段の変速機において、後身段へのシフトに関して、５速ギアの反対側へのスリーブ移動でも、５速ギアとの同期作用を可能にして後進段への操作に際してギア鳴りを防止することができる変速機の同期装置が提供される。この場合、動力回転を伝達する軸と、軸に固定され外周にスプラインを形成したハブと、  内周に形成したスプラインをハブの外周のスプラインに嵌め入れることで軸方向に摺動可能に装着され、スプラインの内側に二つのテーパ面を形成したスリーブと、軸上に回転可能に軸承され、ハブ側に外周円錐面を形成するとともに外周円錐面に続いてスリーブの内周スプラインが軸方向の移動によって噛み合うクラッチギアを一体に備えた変速ギアと、  変速ギアの外周円錐面に相対する内周円錐面を有し、スリーブと外周円錐面との間に配置された同期リングと、同期リングと前記スリーブと前記ハブとの間に配置された一対の円弧形のレバーとを有し、レバーは円弧中央の頂部と両側の端部を有し、同期リングは、内周円錐面と前記外周円錐面との摩擦トルクを前記レバーの端部に作用させる一対の突起を形成し、一対のレバーは、同期リングの一対の突起の両側に一定の周方向のクラリアンスを介してリング状に配置され、スリーブに形成された一方のテーパ面がレバーの頂部を力点として変速ギア側へ押圧した場合に、レバーは両側の端部におけるハブとの接点を支点としたてこ作用で倍力してリングを軸方向に倍力して押圧するとともに、スリーブに形成された他方のテーパ面がレバーの頂部を力点として変速ギアと反対側へ移動する場合に前記頂部と前記端部との中間付近におけるハブとの接点を支点として、端部がリングを変速ギア側へ押圧してから変速ギアとは別に配置された後進段ギアを噛み合わせることを特徴とする。
【００１４】
このような同期装置につき、本発明は、スリーブの前進変速ギア側への移動に伴う押圧力を受けた際に、押圧力を倍力して同期リングに伝達する倍力機構をハブと同期リングの間に配置する。また、スリーブの後進変速ギア側への移動に伴う押圧力を受けた際に、押圧力を反転して同期リングに伝達することによる同期作用でドライブ軸の回転を停止させる後進同期機構を、倍力機構と兼ねる。
【００１５】
倍力機構は、同期リングのハブ側端面の対称位置となる少なくとも２ケ所に、一対の第１支点突起を有する。各第１支点突起の両側には、少なくとも円周方向で２分割された一対のレバーが、支点突起に対し一定のクリアランスを介して一対の円弧形のレバーがリング状に配置される。一対のレバーはスプリングによってラジアル方向に押し広げられている。一対のレバーの外周部中央にはレバー頭部が突出される。
【００１６】
レバー頭部には、スリーブの前進変速ギア側への移動に伴う軸方向の押圧力を受けて中心に向かうラジアル方向の分力と軸方向の分力に分解する第１力点を形成する第１テーパエッジが形成される。更に一対のリンクレバー毎に、レバー頭部の第１力点の押圧で生成された軸方向の分力を倍力して同期リングの端面の所定位置に伝達する第１作用点を形成する第１作用点突起が設けられる。
【００１７】
この倍力機構は、第１支点から第１力点までの距離Ｌ１に対し、第１支点から第１作用点までの距離Ｌ２が短くなるように設定することで、スリーブによる押圧力を（Ｌ１／Ｌ２）倍に倍力して同期リングを押すことができる。また倍力機構は、同期リングの内周円錐面が変速ギアの外周円錐面に摩擦接触した際に、第１支点突起から各レバーの端面に加わる反力が、一対のリングアームに設けたアーム頭部の第１テーパエッジの押圧で生成されるラジアル方向の分力に打つ勝つように、第１テーパエッジの角度を設定している。このためレバーの第１支点位置がラジアル方向の押し込みを受けても移動せず、同期リングに倍力した押圧力を確実に伝達できる。
【００１８】
後進同期機構は、レバー頭部の前進変速ギア側のエッジに形成され、スリーブの５速ギアと反対側への移動に伴う押圧力を受ける第２力点を形成する第２テーパエッジを備える。また第２テーパエッジの第２力点に加わる軸方向の押圧力を反転して各レバーの端部の第２作用点から同期リングに伝達させる第２支点を形成するハブ端面に形成された第２支点突起を備える。この後進同期機構は、第２支点から第２力点および第２作用点までの各々の距離Ｌ３，Ｌ４が略等しくなるように設定している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は倍力機構を備えた本発明の同期装置の断面図である。図１において、出力シャフト１０にはベアリング１２０，１２を介して１速ギア１４０と２速度ギア１４が回転自在に配置され、その間に同期装置１００を配置している。１速ギア１４０と２速度ギア１４には、クラッチを経由したエンジンからの動力回転が入力される。
【００２０】
２速ギア１４と１速ギア１４０の間はスプライン軸１０−１となっており、スプライン軸１０−１に同期装置のハブ２２が内周スプライン２０により嵌込み固定されている。ハブ２２は外周部に外周スプライン２６を形成している。ハブ２２の外周スプライン２６には、スリーブ２８の内周スプライン３０が軸方向に移動自在に嵌め込まれる。
【００２１】
スリーブ２８は外周にフォーク溝３８を有する。２速ギア１４のスリーブ２８側にはクラッチギア１６が一体に形成され、スリーブ２８の内周スプライン３０の噛み込みを可能としている。クラッチギア１６に続いては、外周円錐面１８が設けられる。外周円錐面１８の部分には、内周円錐面４２を備えた同期リング４０が配置される。
【００２２】
１速ギア１４０のスリーブ２８側にもクラッチギア１６０が一体に形成され、スリーブ２８の内周スプライン３０の噛み込みを可能としている。クラッチギア１６０に続いては、外周円錐面１８０が設けられる。外周円錐面１８０の部分には、内周円錐面４２０を備えた同期リング４００が配置される。更に本発明にあっては、同期リング４０，４００とハブ２２の間に倍力機構を設けている。
【００２３】
図２は、図１の２速度ギア１４側の同期装置を取出して示している。以下の説明は、２速ギア１４側を例にとるが、１速ギア１４０側も同じである。同期リング４０とハブ２２の間に倍力機構を構成する一対のレバー５０−１，５０−２を設けている。倍力機構を構成するレバー５０−１，５０−２のハブ２２に対する組付け状態は、図２のIII−III断面となる図３から明らかになる。尚、図３はスリーブ２８を除いている。
【００２４】
図３において、ハブ２２のボス側と外周スプライン２６の間のリブの窪みの部分には、周方向に２分割された円弧形のレバー５０−１，５０−２が組み込まれている。レバー５０−１，５０−２は、外周中央にレバー頭部５２−１，５２−２を一体に形成している。レバー５０−１，５０−２の両端は一定間隔を離して配置されており、この部分に２速ギア１４側に配置している同期リング４０の端面から突出されたブロック状の突起４４−１，４４−２を配置している。レバー頭部５２−１，５２−２の内側には、一部が切り欠かれたリング状のスプリング６０が組み込まれ、レバー５０−１，５０−２をラジアル方向に押し広げている。このようなスプリング６０の組み込み状態において、同期リング４０の突起４４−１，４４−２に対し、レバー５０−１，５０−２の両端部との間には一定のクリアランス４５−１，４５−２が形成されている。
【００２５】
レバー５０−１，５０−２のレバー頭部５２−１，５２−２は、図２の断面図から明らかなように、先端部を２速ギア１４側に延在したＬ字断面形状をもち、スリーブ２８側のエッジ部分にテーパエッジ５４−１，５４−２を形成している。このテーバエッジ５４−１，５４−２に対しては、スリーブ２８の内周スプライン３０の左側に形成したテーパ面３６が接触可能である。
このレバー頭部５２−１に対するスリーブ２８の内周スプライン３０及びカップリングギアのクラッチギア１６及び同期リング４０の関係は、図２のIV−IV断面を展開した図４から明らかになる。
【００２６】
図４において、スリーブ２８の内周スプライン３０は、レバー５０−１のレバー頭部５２−１の突出位置で切り欠かれ、レバー頭部５２−１のテーパ位置５４−１に相対するテーパ面を形成している。このため、スリーブ２８をクラッチギア１６側にシフトフォークの操作によって移動させると、レバー頭部５２−１のテーパエッジ５４−１を内周スプライン３０に切欠き形成したテーパ面３６（図２参照）で押すことになる。したがって、レバー頭部５２−１はスリーブ２８の移動に伴った押圧力が加わる力点を形成することになる。
【００２７】
図５は図２について、２速ギア１４側の同期リング４０の外観とハブ２２及びスリーブ２８側を一部断面にて表わしている。同期リング４０は端面よりハブ２２側に突起４４−１を延在している。突起４４−１の反対側には、図３から明らかなように、突起４４−２が位置している。この突起４４−１に対しては、上下にレバー５０−１，５０−２が配置しており、内側に設けたスプリング６０によってラジアル方向に押し広げられている。
レバー５０−１，５０−２より突出したレバー頭部５２−１，５２−２はテーパエッジ５４−１，５４−２を有し、テーパエッジ５４−１，５４−２に、スリーブ２８の内周スプライン３０に形成したテーパ面３６が相対している。更にレバー５０−１，５０−２の同期リング４０に相対した端面には突起５８−１，５８−２が形成され、支点突起５８−１，５８−２によって同期リング４０の端面に当接している。
【００２８】
この突起５８−１，５８−２は、レバー５０−１，５０−２によって同期リング４０を押圧する際の作用点を形成する。ここでレバー５０−１，５０−２のテーパ位置５４−１，５４−２を力点、突起５８−１，５８−２を作用点とした場合の支点位置は、レバー５０−１，５０−２の端部がハブ２２と接する点の位置となる。
【００２９】
即ち、スリーブ２８の移動に伴い、倍力機構としてのレバー５０−１，５０−２を介して同期リング４０を押圧したときの摩擦接触による同期開始時において、２速ギア１４の外周円錐面１８に対する同期リング４０の内周円錐面４２の押し付けによる摩擦接触で、例えば図５のハブ２２に対し上側のレバー５０−１の右側下端部が当接し、同時にレバー５０−２の右上側の端部が当接した状態となり、このハブ２２に対するレバー５０−１，５０−２の各端部の当接で支点が形成される。
【００３０】
レバー５０−１を例にとると、ハブ２２に対する端部の当接で形成される支点位置をＯ、スリーブ２８の移動でレバー頭部５２−１のテーパエッジ５４−１に押圧力が加わる作用点をＰ、レバー５０−１の端面に形成した突起５８−１の位置をＱとすると、支点Ｏに対する力点Ｐまでの距離はＬ１となり、これに対し支点Ｏに対する作用点Ｑまでの距離Ｌ２はより短い距離Ｌ２に設定される。
【００３１】
このようなレバー５０−１における支点Ｏ、力点Ｐ、作用点Ｑとの関係から、力点Ｐに加わる軸方向の押圧力をＦin、作用点Ｑから同期リング４０に加わる軸方向の押圧力を
Ｆout とすると、次の関係式が成立する。
Ｆin×Ｌ１＝Ｆout ×Ｌ２                           （１）
したがって、作用点Ｑに加わる力Ｆout は、
Ｆout ＝Ｆin×（Ｌ１／Ｌ２）                      （２）
となる。ここで、Ｌ１＞Ｌ２の関係にあることから、（Ｌ１／Ｌ２）は１を超える値となり、スリーブ２８の移動による押圧力Ｆinを（Ｌ１／Ｌ２）倍に倍力した力Ｆout で同期リング４０を押圧することができる。
【００３２】
一方、スリーブ２８を移動してレバー頭部５２−１の力点Ｐに軸方向の押圧力Ｆinを加えると、この力は同時に軸方向の力と中心に向かうラジアル方向の力に分解される。
このためレバー５０−１は、その端部によって同期リング４０の突起４４−１を押すことになる。このとき、もしレバー５０−１の押す力によって同期リング４０が動いてしまうと、テーパエッジ５４−１における軸方向の分力は大きく減少し、倍力機構の機能が失われてしまう。したがって、スリーブ２８の移動によるレバー５０−１の突起４４−１を押す力に対し、同期リング４０の摩擦接触による反力が打ち勝たなければならない。したがって本発明にあっては、同期作用による摩擦接触で同期リング４０の突起４４−１に加わる反力が、スリーブ２８の移動でレバー５０−１をラジアル方向に押す分力に打ち勝つように、テーパエッジ５２−１の角度を設定している。
【００３３】
次に図２乃至図５の実施形態の動作を説明する。図２において、スリーブ２８の外周に形成されたフォーク溝３８には、図示しないシフトフォークが嵌め込まれており、シフト操作に伴うシフトフォークの作動でスリーブ２８を左側に押すことによって２速シフト動作が行われる。スリーブ２８の左側への移動により、まずレバー５０−１，５０−２のテーパエッジ５４−１，５４−２にスリーブ２８の内周スプライン３０のテーパ面３６が当接し、レバー５０−１，５０−２を左側に押すことで同期リング４０を押し、同期リング４０の内周円錐面４２がハブ２２と回転差のある２速ギア１４の外周円錐面１８に接触し、同期リング４０との摩擦による２速ギア１４側の同期が開始される。
【００３４】
この摩擦接触による２速ギア１４側の同期の開始時に、初期状態において図３のように突起４４−１，４４−２に対しクリアランス４５−１，４５−２を介して位置しているレバー５０−１，５０−２に対して同期リング４０が相対的に回転して、突起４４−１，４４−２に当接する。この状態で図５に示す例えばレバー５０−１における支点Ｏ、力点Ｐ、及び作用点Ｑのリンク関係が成立し、前記（２）式に従って倍力した押圧力を同期リング４０に加えて強く押し付ける。
【００３５】
同時に同期リング４０の摩擦接触による反力（トルク）は、スリーブ２８の押圧によりレバー５０−１をラジアル方向内側へ押し込む力に打ち勝っており、突起４４−１が動かないことから、スリーブ２８による押圧力をそのまま倍力して同期リング４０に伝達することができる。この倍力作用による同期リング４０の押圧で同期リング４０と２速ギア１４の回転が完全に一致すると、摩擦トルクがなくなる。
【００３６】
このため、同期リング４０の突起４４−１，４４−２を介してレバー５０−１，５０−２を押し戻す力がなくなり、このためスリーブ２８のテーパ面３６がスプリング６０に抗してレバー５０−１，５０−２を内側へ押しこんで、クラッチギア１６にスムーズに噛み込むことができる。このときの内周スプライン３０のテーパ面３６によるレバー５０−１，５０−２の内側への押しこみで、同期リング４０を図２の初期状態におけるクリアランス４５−１，４５−２分だけ元に戻すように回転させることになり、同期リング４０はシフト終了時には再び初期状態に戻る。
【００３７】
図６は本発明の他の実施形態であり、前進５段後進１段の変速機について５速ギアの同期装置について倍力機構を設け、スリーブが５速ギアの反対側へ移動する後進ギアへのシフトの際に５速ギアに同期させる後進同期機構を設けたことを特徴とする。
図６において、ドライブシャフト１０２にはベアリング１２を介して５速ギア１４−１が回転自在に装着されている。５速ギア１４−１に続いてスプライン軸１０２−１に同期装置のハブ２２がスプライン２０により嵌込み固定され、スナップリング２４により抜け止めされている。ドライブシャフト１０２には、エンジンからの動力がクラッチを介して入力され、５速度ギア１４−１は図示しない出力軸に連結された５速ドリブンギアと噛み合っている。
【００３８】
更に図示しない出力軸にはリバースドライブギアが連結され、リバースドライブギアに対しリバースシフトにより着脱自在なリバースアイドラギアを介してリバースドリブンギアが配置され、５速シフトに対する反対側へのリバースシフトにより、リバースアイドラギアがリバースドライブギアとリバースドリブンギアの間に移動して両者を噛み合わせることで、出力軸にリバース回転を伝達させる。このような５速シフトの反対側へリバースシフトする変速機としては、例えば日産自動車株式会社製造のＦ５０Ａ変速機が知られている。
【００３９】
５速ギア１４−１の同期機構は、基本的には図２の実施形態と同じである。即ちハブ２２の外周スプライン２６には、フォーク溝３８を備えたスリーブ２８の内周スプライン３０が軸方向に移動自在に嵌め込まれている。５速ギア１４−１側にはクラッチギア１６が一体に形成され、クラッチギア１６に続いて外周円錐面１８が形成される。
【００４０】
外周円錐面１８に対しては、相対する内周円錐面４２を備えた同期リング４０が配置される。同期リング４０とハブ２２の間には一対の円弧形のレバー５０−１，５０−２が配置され、内側に設けたスプリング６０によりラジアル方向に押し広げられている。レバー５０−１，５０−２は、中央外周部に突出したレバー頭部５２−１，５２−２を有する。
レバー頭部５２−１を例にとると、５速ギア１４−１の反対側に第１テーパエッジ５４−１１を形成し、５速ギア１４−１側に第２テーパエッジ５４−１２を形成している。
【００４１】
スリーブ２８の内周スプライン３０は、レバー頭部５２−１の第１及び第２のテーパエッジ５４−１１，５４−１２に対応した括り抜き形状をもち、テーパエッジ５４−１１に対応してテーパ面３６−１１を形成し、テーパエッジ５４−１２に対応してテーパ面３６−１２を形成している。このようなレバー５０−１のレバー頭部５２−１の構造は、下側に示しているレバー５０−２のレバー頭部５２−２についても同じである。
【００４２】
図７は図６のVII−VII面につき、スリーブ２８を除いた状態で表わしている。図７から明らかなように、ハブ２２の軸装着部側と外周スプライン２６との間のリング状の窪みには、円弧形のレバー５０−１，５０−２が組み込まれている。レバー５０−１，５０−２の両端部の間には、同期リングの端面から突出された突起４４−１，４４−２が位置し、スプリング６０によるラジアル方向への押し広げにより、レバー端部との間に一定のクリアランス４５−１，４５−２を形成している。
【００４３】
図８は図６のVIII−VIII断面展開図であり、スリーブ２８の内周スプライン３０に対するレバー５０−１のレバー頭部５２−１の関係が分かる。即ち、レバー５０−１から突出したレバー頭部５２−１に対応したスリーブ２８の内周スプライン３０の切り欠きにより、レバー頭部５２−１の右側の第１テーパエッジ５４−１１に対する第１テーパ面３６−１１と左側の第２テーパエッジ５４−１２に対する第２テーパ面３６−１２が対応して形成されている。
【００４４】
図９は図６の同期リング４０の外観に対し、ハブ２２及びスリーブ２８側を一部断面で表わしている。レバー５０−１を例にとると、スリーブ２８の内周スプライン３０のテーパ面３６−１１が当接する第１テーパエッジ５４−１１が５速ギアの同期装置の倍力機構における第１力点を形成する。またレバー５０−１の同期開始時の摩擦接触により、レバー端部のハブ２２との当接位置が第１支点を形成する。
【００４５】
更にレバー５０−１の同期リング４０側の端面に設けた突起５８−１が作用点を形成する。下側のレバー５０−２についても、レバー頭部５２−２の右側の第１テーパエッジ５４−２１がスリーブ２８のテーパ面３６−１１の押圧による第１力点、レバー端部のハブ２２との当接位置が第１支点を形成、更に突起５８−２による同期リング４０の端面の当接位置が第１作用点となる。
【００４６】
ここでレバー５０−１の第１支点位置をＯ１、力点位置をＰ１、作用点位置をＱ１とすると、前記（２）式と同様にして、
Ｆout １＝Ｆin１×（Ｌ１／Ｌ２）                 （３）
とした倍力作用が得られる。
次に図６について、５速ギア１４−１と反対側にシフトする際の後進同期機構を説明する。この後進同期機構は、５速ギア１４−１に対する同期装置そのものである。まずレバー５０−１を例にとると、レバー頭部５２−１の５速ギア１４−１側に設けた第２テーパエッジ５４−１２とこれに相対したスリーブ２８のテーパ面３６−１２は、５速ギア１４−１と反対側にシフトする際にドライブシャフト１０２を５速ギア１４−１に同期させることによってドライブシャフト１０２の回転を停止させる後進同期のために設けられている。
【００４７】
このため、スリーブ２８を５速ギア１４−１と反対側に移動させると、テーパ面３６−１２による押圧力をレバー頭部５２−１の第２テーパエッジ５４−１２で受け、この５速ギア１４−１と反対側への押圧力をレバー５０−１で５速ギア１４−１側の押圧力に反転して同期リング４０に加える。
この押圧力を反転させるための機構として、図７に示すように、ハブ２２の軸部側の端面からは、レバー５０−１について張出部６４−１，６４−２が設けられ、レバー５０−２については張出部６４−３，６４−４が設けられている。この張出部６４−１〜６４−４は、図９のハブ２２の断面から明らかなように、レバー５０−１，５０−２のほぼ中央に当接し、そのエッジ部分をレバー５０−１，５０−２の第２支点位置Ｑ２としている。
【００４８】
更に第２支点位置Ｑ２に対するレバー頭部５２−１の第２テーパエッジ５４−１２を第２力点位置Ｐ２としている。また支点位置Ｑ２に対し下側のレバー５０−１の端部側面を同期リング４０に対する第２作用点Ｑ２の位置としている。この第２作用点Ｑ２は、同期リング４０の端面に突出した突起４４−１の両側に台形張出部４６−１，４６−２を形成して接触させることで実現している。
【００４９】
ここでスリーブ２８を５速ギア１４−１と反対側に移動したときにレバー５０−１の第２テーパエッジ５４−１２に加わる押圧力をＦin２、同期リング４０の台形張出部４６−１の作用点Ｑ２に加わる反転された押圧力をＦout ２とし、支点位置Ｏ２に対する第２力点Ｐ２までの距離をＬ４、また第２作用点Ｑ２までの距離をＬ３とすると、次の関係式が成り立つ。
【００５０】
Ｆin２×Ｌ４＝Ｆout ２×Ｌ３                       （４）
したがって、同期リング４０に加わる反転された押圧力ＦOUT ２は、
Ｆout ２＝Ｆin２×（Ｌ４／Ｌ３）                   （５）
となる。Ｌ３とＬ４をほぼ同じに設定しておくことで、スリーブ２８の移動に伴う押圧力Ｆin２に等しい反転された押圧力Ｆout ２を同期リング４０に加えることができる。このように反転した押圧力で同期リング４０を押すことで、５速ギア１４−１の外周円錐面１８に同期リング４０の内周円錐面４２が押圧されて摩擦接触し、リバースシフト時にクラッチの切離しでドライブシャフト１０２が慣性回転していても、停止状態にある５速ギア１４−１への同期リング４０の摩擦接触によってドライブシャフト１０２回転を停止させ、ギア鳴りを起こすことなく図示しないリバースアイドラギアをリバースドライブギアとリバースドリブンギアの間に噛み合わせることができる。
【００５１】
次に図６乃至図９の実施形態の動作を説明する。まず図６における前進側の５速ギア１４−１に対するシフト動作については、図１の実施形態と同じである。即ち、シフトレバーの５速へのシフトを行うと、図示しないシフトフォークによってスリーブ２８が左側に移動する。このため、レバー５０−１，５０−２のレバー頭部５２−１，５２−２の右側に設けている第１テーパエッジ５４−１１，５４−２１がスリーブ２８の内周スプライン３０のテーパ部３６−１１で軸方向に押され、同期リング４０の内周円錐面４２を５速ギア１４−１側の外周円錐面１８に押し付けることによる摩擦接触で同期を行い、同期完了でスリーブ２８のスプライン３０がクラッチギア１６に噛み込んでシフトを完了する。
【００５２】
次にリバースシフトする際の５速度ギア１４−１と反対側へのシフト動作を説明する。
一般に、前進５段後進１段の変速機にあっては、運転者が操作するシフトレバーの操作パターンは図１０のようになっている。第５速のシフト位置９０は通常、リバースシフト位置９２と同列になっており、ニュートラル位置９４を中心に互いに反対側に位置している。
【００５３】
また一般に自動車が停止してエンジンが回転している状態でクラッチを開放してシフト操作を行う場合、変速機の車軸側の出力軸は停止しているが、エンジン側のドライブ軸はクラッチディスクと共に惰性で回転しており、シフト操作の際には入力側のドライブ軸の回転を止めないと、各変速ギアのシフトに際してギア鳴りと呼ばれる現象が起きて不快な噛み合い音を発生する。
【００５４】
通常、前進側の変速ギアには同期装置が設けられているが、リバース側の変速ギアには同期装置を設けないのが一般的である。このため、車両を後進させるためにリバースギアへのシフト操作を行うとギア鳴りを起こす可能性が高い。このようなリバースシフト時のギア鳴りに対し、クラッチを開放してリバースシフトする直前に一旦前進５速にシフト操作してからクラッチを開放したままリバースシフトすると、前進５速の同期装置の作用で入力側のドライブ軸の回転が止まり、ギア鳴りを起こすことなくリバースシフトできることが知られている。
【００５５】
つまり、何らかの方法でリバースシフトの際に前進側変速ギアの同期装置を作用させて入力側のドライブシャフトの回転を止めれば、ギア鳴りを起こさずにリバースシフトが可能となる。図６〜図９の実施形態にあっては、リバースシフト時のギア鳴りを防止するため、リバースシフトに連動して５速ギア１４−１に設けている同期装置を作動させることができる。
【００５６】
図６において、図１０のようにシフトレバーをニュートラル位置９４からリバース位置９２にシフトすると、シフト機構に設けたシフトフォークによってスリーブ２８が５速ギア１４−１と反対側に移動される。このスリーブ２８の移動により内周スプライン３０のテーパ面３６−１２，３６−２２が、ハブ２２側に配置しているレバー５０−１，５０−２の第２テーパエッジ５４−１２，５４−２２を軸方向に押圧する。
即ち、図９のレバー５０−１側を例にとると、スリーブ２８の５速ギア１４−１と反対側への移動により、レバー頭部５２−１の左側の第２テーパエッジ３６−１２となる第２作用点Ｐ２に軸方向の押圧力Ｆin２が加わる。このため、レバー５２−１はハブ２２の端面の張出部６４−１のエッジ部分を第２支点位置Ｏ２として時計回りに回動し、レバー下端部の作用点Ｑ２によって同期リング４０の台形張出部４０−１を左方向にＦout ２の押圧力で押圧する。
【００５７】
下側に位置するレバー５０−２についても同様にして、同期リング４０を左方向に押圧する。このため図５において、同期リング４２が５速ギア１４−１側に押され、その内周円錐面４２がギア側の外周円錐面１８に押し付けられ、摩擦接触を起こす。このときドライブシャフト１０２がクラッチ切離しによりクラッチディスクと共に慣性回転していたとすると、停止している５速ギア１４−１の外周円錐面１８に対する同期リング４０の摩擦接触でドライブシャフト１０２の回転を停止させる。
【００５８】
更にスリーブ２８が５速ギア１４−１と反対側に押されると、スプリング６０に抗して中心軸側にレバー５０−１，５０−２を内側に押しこみ、５速ギア１４−１側の同期作用によって図示しないリバースアイドラギアをスムースにリバースドライブギアとリバースドリブンギアの間に噛み合わせることができる。
図１１は、図２の変速装置に使用される本発明の倍力機構の他の実施形態である。図１１は、図２の同期装置を倍力機構として設けているレバー５０−１，５０−２の代わりに使用される部分を同期リング４０と共に示している。まず同期リング４０の端面には、円周方向の３ヶ所に頂点を外周方向に位置させた三角形の支点突起４８−１，４８−２，４８−３を設けている。
【００５９】
この支点突起４８−１〜４８−３の各々に対しては、円周方向に３分割されたレバー５０−１１，５０−１２，５０−１３が配置される。レバー５０−１１〜５０−１３のそれぞれは、同期リング４０の三角形状の支点突起４８−１〜４８−３に対し頂点側の２辺で一定のクリアランスをもって配置される三角形の穴６６−１，６６−２，６６−３を形成し、この穴６６−１〜６６−３を同期リング４０の支点突起４８−１〜４８−３の各々に嵌め入れている。
【００６０】
更にレバー５０−１１〜５０−１３は、内側に配置した一部を切り欠いたリング状のスプリングによりラジアル方向に押し広げられ、この初期状態で支点突起４８−１〜４８−３と穴６６−１〜６６−３の頂点側の２辺の間に図示のように一定のクリアランスが形成されている。更にレバー５０−１１〜５０−１３のそれぞれは、外周中央部にレバー頭部５２−１１，５２−１２．５２−１３を突出している。
【００６１】
このレバー頭部５２−１１〜５２−１３のそれぞれは図１のレバー５０−１，５０−２のレバー頭部５２−１，５２−２と同じものであり、円周スプライン３０のテーパ面３６の押圧を受けるテーパエッジ５４−１１，５４−１２，５４−１３を備えている。
この図１１に示す同期リング４０及びレバー５０−１１〜５０−１３を図２の同期リング４０及びレバー５０−１，５０−２の代わりに組み込むことで、図２の実施形態と同様にして、スリーブ２８のシフト時の２速ギア１４側への移動の際に同期リング４０をテーパエッジ５２−１１〜５２−１３に対する押圧力を倍力して加えることができる。
【００６２】
また図１１のレバー５０−１１〜５０−１３のレバー頭部５２−１１〜５２−１３の各々について、図６の実施形態のレバー５０−１，５０−２のレバー頭部５２−１，５２−２と同様、両方のエッジにテーパエッジを設けることで５速ギア１４−１にシフトする際の倍力作用とリバースギア７０にシフトする際の後進同期作用を同様に実現することができる。
【００６３】
図１２は本発明の同期装置の他の実施形態である。図１２において、ハブ２２の出力軸に装着するためのボスと外周スプライン２６との間のリブの窪み部分の左側にはレバー５０−１１と５０−２１が配置され、右側の窪みにはレバー５０−１２と５０−２２が配置される。レバー５０−１１，５０−１２とレバー５０−２１，５０−２２は、図３のレバー５０−１，５０−２と同じ円周方向に２分割した円弧形を有するが、テーパエッジ５４−１，５４−２はもたない。
【００６４】
テーパエッジ５４−１，５４−２の代わりに、図１２ではブロック８０−１，８０−２を設けている。ブロック８０−１，８０−２はブロック８０−１を例にとると、スリーブ２８の内周スプライン３０に形成したテーパエッジ３６−１１，３６−１２に対応するテーパエッジ８２−１１，８２−１２を有する。同様に、下側のレバー５０−２１，５０−２２に対して設けたブロック８０−２も、スリーブ２８の内周スプライン３０に形成したテーパ面３６−２１，３６−２２に対応したテーパエッジ８２−２１，８２−２２を形成している。
【００６５】
レバー５０−１１，５０−１２，５０−２１，５０−２２の同期リング４０に対する配置は、図３の実施形態と同様、クリアランス４５−１，４５−２をもって突起４４−１，４４−２の両側にスプリング６０によるラジアル方向の押圧を受けて組み付けられている。
更に、レバー５０−１１，５０−１２，５０−２１，５０−２２の変速ギア側の端面即ち各変速ギア側の同期リングに相対する端面には、図５の実施形態のように、作用点Ｑとして作用する作用点突起５８−１に相当する突起が図示しない位置に設けられている。このような図１２の第６構造を備えた同期装置にあっては、スリーブ２８を左側の変速ギアにシフトする際にも右側の変速ギアにシフトする際にも、いずれについてもシフトレバーの移動による押圧力を倍力した力を同期装置の同期リングに加えて同期性能を高めることができる。
【００６６】
図１３は本発明の他の実施形態であり、同期装置にダブルコーン構造を用いたことを特徴とする。図１３において、２速ギア１４のクラッチ１６に続いて設けられる同期リングの部分には、同期アウタリング４０−２と同期インナリング４０−１の間にコーン８４を設けることでダブルコーン構造を実現している。コーン８４は左側の円周方向の複数箇所に爪８５を突出しており、爪８５はクラッチギア１６の端面に形成された穴８８−１，８８−２に嵌め込まれている。このためコーン８４は、軸方向に移動自在で且つ変速ギア１５に対し回転方向は規制されている。
【００６７】
図１４は図１３のＸIV−ＸIV断面であり、スリーブ２８は省略している。破線で示すコーン８４の内側に配置した同期インナリング４０−１の半径方向の相対する２ヶ所の端面には突起４４−１１，４４−１２が形成されている。また同期アウタリング４０−２についても同様に、突起４４−２１，４４−２２が形成されている。
【００６８】
このような突起４４−１１，４４−１２，４４−２１，４４−２２に対し、レバー端面を一定のクリアランスを離して円弧形のレバー５０−１，５０−２が組み込まれ、内側に配置したスプリング６０によりラジアル方向に押し広げられた状態で組み付けられている。レバー５０−１，５０−２は、図３の実施形態と同様、レバー頭部５２−１，５２−２を有し、スリーブ２８の内周スプラインの当接部にテーパエッジ５４−１，５４−２を形成している。
【００６９】
図１３の実施形態の動作を説明すると、シフト操作に伴ってスリーブ２８が２速ギア１４側に移動すると、内周スプライン３０のテーパ面３６によりレバー５０−１，５０−２のテーパエッジ５４−１，５４−２を軸方向に押圧する。この力はレバー５０−１，５０−２の拡大作用により倍力されて、同期アウタリング４０−２を左側に押圧する。
【００７０】
このため同期アウタリング４０−２の内周円錐面がコーン８４の外周円錐面に押圧接触して摩擦力を発生し、更にコーン８４の内周円錐面が同期インナリング４０−１の外周円錐面に押圧されて、摩擦接触によるトルクを生ずる。これによって出力軸１０で回転しているハブ２２の回転に２速ギア１４側が追従回転して同期し、両者の回転が一致するとスリーブ２８はレバー５０−１，５０−２を押し下げてスムーズにクラッチギア１６に嵌まり込む。
【００７１】
尚、上記の実施例にあっては、同期装置の倍力機構を実現するスリーブ２８の内周スプラインのテーパ面及びレバーのレバー頭部のテーパエッジは、直接的なテーパ面を例にとっているが、それぞれのテーパ面はある程度の曲率半径を有する曲面であっても差し支えない。
また上記の実施例にあっては、倍力機構及び後進同期機構で使用するレバーの数を２枚と３枚の場合を例にとっているが、これらの数も必要に応じて適宜に定めることができる。
【００７２】
更にまた、同期装置における摩擦トルクをより大きくするために各円錐面にネジを切ったり油溝を設けるなど、更にリング状のスプリング６０に限定されずスプリング形状や配置などの種々の変更や改良などについては、本発明の倍力機構及び後進同期機構の機能を損なわない範囲で適宜の変形した実施が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スリーブの押圧力を倍力して同期リングに作用させたため、同期能力を大幅に向上できる。また前進５段後進１段の変速機における後進段へのシフトに際してギア鳴りを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１速ギアと２速ギアを例にとった本発明の倍力機構を備えた同期装置の断面図；
【図２】図１の２速ギア側を取出した本発明の同期装置の断面図；
【図３】スリーブを除いた図２のIII −III 断面図；
【図４】ハブを除いて外側から見た図１のIV−IV展開断面図；
【図５】同期リングとレバーとの関係の説明図；
【図６】倍力機構と後進同期機構を備えた本発明の同期装置の断面図；
【図７】スリーブを除いた図６のVII −VII 断面図；
【図８】ハブを除いて外側から見た図６のVIII−VIII展開断面図；
【図９】図６の同期リングとレバーとの関係の説明図；
【図１０】５段変速機のシフトレバーの変速パターンの説明図；
【図１１】倍力機構を備えた本発明の同期装置の他の実施形態の要部説明図；
【図１２】倍力機構を備えた本発明の実施形態の他の実施形態の断面図；
【図１３】ダブルシンクロコーンを用いた本発明の実施形態の断面図；
【図１４】スリーブを除いた図１３のＸIV−ＸIV断面図；
【符号の説明】
１０：出力シャフト
１２，１２０：ベアリング
１４０：１速ギア
１４：２速ギア
１００：同期装置
１６，１６０：クラッチギア
１８：外周円錐面
２２：ハブ
２６：外周スプライン
２８：スリーブ
３０：内周スプライン
３６：テーパ面
３８：フォーク溝
４０，４００：同期リング
４２，４２０：内周円錐面
４４−１，４４−２：突起
４５−１，４−２：クリアランス
５０−１〜５０−２：レバー
５２−１，５２−２：レバー頭部
５４−１，５４−２：テーパエッジ
５８−１，５８−２：支点突起
６０：スプリング
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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