(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通軸線（１２ａ）  回りに相対回転可能に配置された第１，第２駆動部（１２、１６）  を摩擦的に同期させて噛み合い連結させるクラッチ（１８）であって、
前記駆動部を噛み合い連結するために、第１ジョー手段（３６ｃ）  が、軸方向のシフト力（Ｆｏ  ）によって係合移動するのに応じて、ニュートラル位置から第２ジョー手段（３０）との係合位置へ軸方向に移動可能であり、前記第１ジョー手段（３６ｃ）  の中央開口に形成された内側スプライン（３６）の軸方向に延びるフランク表面（３６ａ）  が、外側スプライン（３８）の軸方向に延びるフランク表面（３８ａ）  と連続して摺動可能にかみ合うことによって、内側及び外側スプライン間の相対回転が防止され、また外側スプライン（３８）は第１駆動部（１２）に対して回転及び軸方向移動ができないように取付けられており、
第１ジョー手段（３６ｃ）  の係合移動に応じて、同期トルク（Ｔｏ  ）を発生するために、第１摩擦表面（５０）が第２摩擦表面（２６）と係合する位置へ軸方向に移動可能であり、
第１ジョー手段（３６ｃ）  の係合移動に応じて、傾斜した第１，第２ブロッカー表面（７４ｅ、４６ａ）が移動して係合することによって、ジョー手段（３６ｃ，３０）の非同期係合を防止し、シフト力（Ｆｏ  ）を第１摩擦表面（５０）に伝達して摩擦表面（５０、２６）  の係合力を発生し、また同期が達成された時に第１，第２ブロッカー手段（７４  、４６）  を離脱させるために同期トルクとは反対のトルクを発生させ、
第１，第２自己増力手段（７０、７４）  が係合時に作動して同期トルクを反作用させることによって、シフト力（Ｆｏ  ）の方向に付加軸方向力（Ｆａ  ）を発生して、摩擦表面（５０、２６）  の係合力を増加させ、第１，第２自己増力手段（７０、７４）  には、付加軸方向力（Ｆａ  ）を前記ブロッカー表面（７４ｅ、４６ａ  ）を介して第１摩擦表面（５０）へ向ける手段が設けられており、前記クラッチが、
外周に外側スプライン（３８）を形成しているハブ（３２）と、
第１摩擦表面（５０）と複数の第２ブロッカー表面（４６ａ）  とを有し、前記ハブ（３２）から離れて第２摩擦表面（２６）の方へ軸方向に移動可能な第１ボークリング（４２）と、
シフトスリーブ（３４）に形成される、第１ジョー手段（３６ｃ）  の中央開口及び内側スプライン（３６）とを備えており、
前記第１自己増力手段（７０）が、ハブ（３２）の外周に形成された複数の第１自己増力傾斜面（７０ｂ）  を備え、
さらに、制限回転可能で、かつ軸方向に移動できないようにシフトスリーブに取付けられた複数の剛性部材（７２）を備えて、この剛性部材（７２）の各々が、第２自己増力手段（７４）の傾斜した第２自己増力傾斜面（７４ａ）  を形成する一側部（７４ａ）  と、第１ブロッカー表面（７４ｅ）  を形成する別の一側部（７４ｅ）  を有し、各剛性部材（７２）が１つの第２ブロッカー表面（４６ａ）  と１つの第１自己増力傾斜面（７０ｂ）  との間に配置されて、軸方向のシフト力（Ｆｏ  ）及び付加軸方向力（Ｆａ  ）の両方が、前記剛性部材（７２）に介して伝達されることを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
ハブ（３２）及び少なくとも１つの剛性部材（７２）の各々は、それぞれ、ハブの回転面に直交する方向に延び、かつシフトスリーブ（３４）がニュートラル位置にある時に係合する、非ブースト表面（７０ｅ、７４ｃ）を有していることを特徴とする請求項１のクラッチ。
【請求項３】
第１，第２ブロッカー表面（７４ｅ、４６ａ）が離脱した後も自己増力傾斜面（７０ｂ、７４ａ）が係合状態にあることによって、第１ジョー手段（３６ｃ）  を第２ジョー手段（３０）と係合する位置へ移動させる補助力を発生することを特徴とする請求項１のクラッチ。
【請求項４】
ハブ（３２）及び少なくとも１つの剛性部材（７２）の各々は、それぞれ、ハブの回転面に直交する方向に延び、かつシフトスリーブ（３４）がニュートラル位置にある時に係合する、非ブースト表面（７０ｅ、７４ｃ）を有していることを特徴とする請求項３のクラッチ。
【請求項５】
さらに、第１，第２駆動部（１２、１６）  に対して共通軸線（１２ａ）  回りに回転可能に配置され、かつ第２駆動部（１６）から軸方向に離間した第３駆動部（１４）と、
第１シフト力（Ｆｏ  ）とは逆向きの軸方向の第２シフト力（Ｆｏ  ）によってシフトスリーブ（３４）が係合移動するのに応じて、第１及び第３駆動部（１２、１４）  を噛み合い連結するために、第４ジョー手段（２８）とともにニュートラル位置から噛み合い位置に軸方向に移動する第３ジョー手段（３６ｂ）  を形成するシフトスリーブ（３４）の内側スプライン（３６）と、
第３摩擦表面（４８）と複数の第４ブロッカー表面（４４ａ）  とを備え、ハブ（３２）から離れて第４摩擦表面（２４）の方へ軸方向に移動可能な第２ボークリング（４０）とを有しており、
第１自己増力手段（７０）は、ハブ（３２）の外周に形成された複数の第３自己増力傾斜面（７０ａ）  を有し、
各剛性部材（７２）は、第２自己増力手段（７４）の傾斜した第４自己増力傾斜面（７４ａ）  を形成する一側部（７４ｂ）  と、第３ブロッカー表面（７４ｄ）  を形成する別の一側部（７４ｄ）  を有し、各剛性部材（７２）は、１つの第４ブロッカー表面（４４ａ）  と１つの第３自己増力傾斜面（７０ａ）  との間に配置されて、軸方向のシフト力（Ｆｏ  ）及び付加軸方向力（Ｆａ  ）の両方が、剛性部材（７２）を介して第２ボークリング（４０）に伝達されるようにしたことを特徴とする請求項１のクラッチ。
【請求項６】
各剛性部材の第１端部（７４）が、第２及び第４自己増力傾斜面（７４ａ、７４ｂ）と第１及び第３ブロッカー表面（７４ｅ、７４ｄ）を形成し、前記剛性部材の第１端部（７４）の表面は、第１，第２自己増力傾斜面（７０ｂ、７０ａ  ）と第２及び第４ブロッカー表面（４４ａ、４６ａ  ）とに対して反作用して、第１駆動部が最初に第２及び第３駆動部より高速で回転している時、第２及び第３駆動部を第１駆動部に同期させることを特徴とする請求項５のクラッチ。
【請求項７】
各剛性部材は、第１端部（７４）から円周方向に離間し、かつシフトスリーブ（３４）に対して制限相対回転可能で、かつ軸方向移動ができないようにシフトスリーブ（３４）内のスロット（３４ａ）  内に摺動可能にはめ込まれている円周方向に延びた部分（７８）によって固着された第２端部（７６）を有し、この第２端部は、それぞれハブに形成されたさらなる自己増力傾斜面（７０ｄ、７０ｃ）と第１，第２ボークリング（４２、４０）  に形成されたブロッカー表面（４６ｂ、４４ｂ）とに対して反作用する自己増力傾斜面（７６ａ、７６ｂ）とブロッカー表面（７６ｅ、７６ｄ）とを有し、第１駆動部が最初に第２及び第３駆動部より低速で回転している時、第２端部に形成された表面及びさらなる表面（７０ｄ、７０ｃ）が、第２及び第３駆動部を第１駆動部に同期させることを特徴とする請求項６のクラッチ。
【請求項８】
少なくとも１つの剛性部材（７２）の第１，第２端部（７４、７６）  は、それぞれハブ（３２）の回転面に直交する方向に延びる非ブースト表面（７４ｃ、７６ｃ）を有し、前記ハブには、回転面に直交する方向に延び、かつシフトスリーブ（３４）がニュートラル位置にある時に剛性部材の非ブースト表面と係合する非ブースト表面（７０ｅ、７０ｆ）が設けられていることを特徴とする請求項７のクラッチ。
【請求項９】
自己増力傾斜面は、対応のブロッカー表面が離脱した後も係合状態にあることによって、シフトスリーブの対応のジョー手段を、第２及び第３駆動部の対応のジョー手段と係合する位置へ移動させる補助力を発生することを特徴とする請求項７のクラッチ。
【請求項１０】
少なくとも１つの剛性部材（７２）の第１，第２端部（７４、７６）  は、それぞれハブ（３２）の回転面に直交する方向に延びる非ブースト表面（７４ｃ、７６ｃ）を有し、前記ハブには、回転面に直交する方向に延び、かつシフトスリーブ（３４）がニュートラル位置にある時に剛性部材の非ブースト表面と係合する非ブースト表面（７０ｅ、７０ｆ）が設けられていることを特徴とする請求項９のクラッチ。
【請求項１１】
第１，第２ボークリングブロッカー表面（４４ａ，４４ｂ；４６ａ，４６ｂ）  を各剛性部材（７２）の端部（７４、７６）  間の円周方向空間に整合した状態に維持するための手段（９０）を有していることを特徴とする請求項７のクラッチ。
【請求項１２】
中央手段（１２）を、中央手段（１２）の軸線（１２ａ）  回りに相対回転可能に配置され、かつこれに対して軸方向に固定された、軸方向に離間した第１，第２駆動部（１４、１６）  のいずれかと選択的に同期させて噛み合い連結させるクラッチ（１８）であって、
駆動部（１４、１６）  の間において軸線（１２ａ）  と同軸の中央手段（１２）に取付けられ、外周に外側スプライン（３８）を設けているハブ（３２）と、
各駆動部（１４、１６）  に取付けられたジョー歯（２８、３０）  と、
各駆動部（１４、１６）  に取付けられた摩擦表面（２４、２６）  と、
ハブの外側スプライン（３８）と噛み合う内側スプライン（３６）と、スリーブ（３４）が運転者のシフト力Ｆｏ  によってニュートラル位置から前後軸方向へ係合移動するのに応じて駆動部（１４、１６）  のいずれか一方のジョー歯（２８、３０）  と噛み合うジョー歯（３６ｂ、３６ｃ）とを有しているシフトスリーブ（３４）と、
各駆動部に対応して、各々が、ハブ（３２）と対応の駆動部（１４、１６）  との間に配置され、かつ同期トルクを発生するために対応の駆動部（１４、１６）  の摩擦表面（２４、２６）  と係合可能な複数対のブロッカー表面（４４ａ，４４ｂ；４６ａ，４６ｂ）  及び摩擦表面（４８、５０）  を有しているボークリング（４０、４２）  と、
スリーブ（３４）に軸方向に取付けられて、それぞれスリーブの前後移動に応じていずれかのボークリング（４０、４２）  のブロッカー表面（４４ａ，４４ｂ；４６ａ，４６ｂ）  と係合することによって、係合可能なジョー歯（３６ｂ、３６ｃ）の非同期係合を防止し、運転者シフト力（Ｆｏ  ）を係合したブロッカー表面を介して伝達して対応の摩擦表面を係合させ、また同期トルクとは反対のトルクを発生するようにしたブロッカー表面（７４ｄ，７４ｅ；７６ｄ，７６ｅ）  と、
係合時に作動して同期トルクを反作用させることによって、係合したブロッカー表面間でシフト力（Ｆｏ  ）の方向に付加軸方向力（Ｆａ  ）を発生して、係合した摩擦表面の係合力を増加させる自己増力手段（７０、７４）  とを有しており、
この自己増力手段（７０、７４）  は、ハブの外周に円周方向に離間した複数のリセスと、この各リセス内に配置された剛性部材（７２）とを有し、各リセスは、円周方向長さを定める、円周方向に離間した端部（７０ｅ、７０ｆ）を有し、該端部の少なくとも一方には、それぞれ軸方向において第１，第２駆動部（１４、１６）  の方向に角度を付けて面している第１，第２自己増力傾斜面（７０ａ、７０ｂ）が設けられ、各剛性部材（７２）は、スリーブ（３４）に対して制限回転可能で、かつ軸方向移動ができないようにスリーブ（３４）のスロット（３４ａ）  内に摺動可能にはめ込まれている円周方向に延びる部分（７８）によって固着された、円周方向に離間した第１，第２端部（７４、７６）  を有しており、各第１端部（７４）には、それぞれ第１，第２傾斜面（７０ａ、７０ｂ）と係合可能な第３及び第４自己増力傾斜面（７４ｂ、７４ａ  ）が設けられ、各端部（７４、７６）  には、シフトスリーブ（３４）に軸方向に固着されたブロッカー表面（７４ｄ，７４ｅ；７６ｄ，７６ｅ）  が設けられて、同期中は各第１端部（７４）が，リセスの１つの自己増力傾斜面（７０ａ、７０ｂ）とボークリングの１つのブロッカー表面（４４ａ、４６ａ  ）の１つとの間に配置されて、軸方向のシフト力及び付加軸方向力の両方が剛性部材（７２）を介して伝達されるようにしたことを特徴とするクラッチ。
【請求項１３】
各対のブロッカー表面（４４ａ，４４ｂ；４６ａ，４６ｂ）  を各剛性部材（７２）の端部（７４、７６）  間の円周方向空間に整合した状態に維持するための手段（９０）が設けられていることを特徴とする請求項１２のクラッチ。
【請求項１４】
各ボークリング（４０、４２）  は、ブロッカー歯（４４、４６）  を有し、このブロッカー歯は、それぞれ対のブロッカー表面（４４ａ，４４ｂ；４６ａ，４６ｂ）  を形成し、かつスリーブ（３４）がニュートラル位置にある間、軸方向において各剛性部材（７２）の円周方向に離間した端部（７４、７６）  間に延在していることを特徴とする請求項１３のクラッチ。
【請求項１５】
少なくとも１つの剛性部材（７２）の円周方向に離間した端部（７４、７６）  間に軸方向に延びる各ボークリング（４０、４２）  のブロッカー歯（４４、４６）  は、前記整合を維持するために軸方向に重なり合う延長部分（２４４ｃ  、２４６ｃ）  を有していることを特徴とする請求項１４のクラッチ。
【請求項１６】
共通軸線（１２ａ）  回りに相対回転可能に配置された第１，第２駆動部（１２、１６）  を摩擦的に同期させて噛み合い連結させるクラッチ（１８）であって、
軸方向の第１シフト力（Ｆｏ  ）によって第１ジョー手段（３６ｃ）  が係合移動するのに応じて、駆動部を噛み合い連結するために、ニュートラル位置から第２ジョー手段（３０）との係合位置へ軸方向に移動可能な第１ジョー手段（３６ｃ）  と、
第１ジョー手段（３６ｃ）  の係合移動に応じて、同期トルク（Ｔｏ  ）を発生するために、第２摩擦表面（２６）と係合する位置へ軸方向に移動可能な第１摩擦表面（５０）と、
第１ジョー手段（３６ｃ）  をハブに対して軸方向移動できるが、第１ジョー手段（３６ｃ）  をハブに対して回転移動できないように、第１ジョー手段（３６ｃ）  との連結手段を備えるハブ（３２）と、
第１摩擦表面（５０）と複数の第１ブロッカー表面（４６ａ）  とを有し、ハブ（３２）から離れて第２摩擦表面（２６）の方へ軸方向に移動可能な第１ボークリング（４２）と、を備えているクラッチにおいて、
前記ハブ（３２）は、複数の第１傾斜ハブ表面（７０ｂ）  が設けられており、
複数のブロッカー部材（７２）が、第１ジョー手段（３６ｃ）  に固定して軸方向移動可能に、かつ第１ジョー手段（３６ｃ）  及びハブ（３２）に対して制限回転可能に取付けられて、傾斜ハブ表面（７０ｂ）  及びボークリング（４２）のブロッカー表面（４６ａ）  と接触するように位置決めされることによって、ボークリング（４２）のブロッカー表面（４６ａ）  を介して伝達された摩擦表面（５０）のトルクに対する反作用によって前記シフト力（Ｆｏ  ）の方向に付加軸方向力（Ｆａ  ）を発生し、それによって摩擦表面（５０）に加えられる軸方向力を増加させ、また前記シフト力（Ｆｏ  ）だけから得られる場合よりも大きい同期トルクを発生するようにしたことを特徴とするクラッチ。
【請求項１７】
ハブ（３２）及び少なくとも１つのブロッカー部材（７４）は、それぞれ、ハブの回転面に直交する方向に延び、かつ第１ジョー手段（３６ｃ）  がニュートラル位置にある時に係合する、非ブースト表面（７０ｅ、７４ｃ）を有していることを特徴とする請求項１６のクラッチ。
【請求項１８】
傾斜ハブ表面（７０ｂ）  は、第１ジョー手段（３６ｃ）  を第２ジョー手段（３０）と係合する位置へ移動させる補助力を発生するために、ブロッカー表面（４６ａ）  がブロッカー部材（７４）から離脱した後もこのブロッカー部材（７４）と接触状態にあることを特徴とする請求項１６のクラッチ。
【請求項１９】
ハブ（３２）及び少なくとも１つのブロッカー部材（７４）は、それぞれ、ハブの回転面に直交する方向に延び、かつ第１ジョー手段（３６ｃ）  がニュートラル位置にある時に係合する、非ブースト表面（７０ｅ、７４ｃ）を有していることを特徴とする請求項１８のクラッチ。
【請求項２０】
さらに、第２駆動部材（１６）から軸方向に離間し、第１，第２駆動部材（１２、１６）  に対して共通軸線（１２ａ）  回りを回転するように配置された第３駆動部材（１４）と、
第１シフト力（Ｆｏ  ）とは反対の軸方向の第２シフト力（Ｆｏ  ）による第３ジョー手段（３６ｂ）  の係合移動に応じて、第１及び第３駆動部（１２、１４）  を噛み合い連結するためにニュートラル位置から第４ジョー手段（２８）との係合位置へ軸方向移動可能な第３ジョー手段（３６ｂ）  と、
この第３ジョー手段（３６ｂ）  の係合移動に応じて、同期トルク（Ｔｏ  ）を発生するために、第４摩擦表面（２４）との係合位置へ軸方向移動可能な第３摩擦表面（４８）と、
第３摩擦表面（４８）及び複数の第２ブロッカー表面（４４ａ）  を有し、ハブ（３２）から離れて第４摩擦表面（２４）に向かって軸方向に移動可能な第２ボークリング（４０）と、を有しており、さらに、
ハブ（３２）が、複数の第２傾斜ハブ表面（７０ａ）  を有し、
前記第２ボークリングのブロッカー表面（４４ａ）  を介して伝達された摩擦表面（４８）のトルクに対する反作用によって第２シフト力の方向に付加軸方向力（Ｆａ  ）を発生するために、ブロッカー部材（７４）が、第２傾斜ハブ表面（７０ａ）  及び第２ボークリングのブロッカー表面（４４ａ）  と接触するように配置されており、これによって第３摩擦表面（４８）に加えられる軸方向力を増加させ、また第２シフト力（Ｆｏ  ）だけから得られる場合よりも大きい同期トルクを発生させるようにしたことを特徴とする請求項１６のクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自己増力手段を備えたボークリング（ｂａｕｌｋｒｉｎｇ）  形シンクロナイザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多段比変速機に用いられるボークリング形シンクロナイザ機構は公知である。そのような機構には、それぞれ歯車を軸に同期させて噛み合いクラッチ連結させる摩擦及びジョー部材の複数対と、シフトスリーブの初期係合移動に応じて摩擦部材を係合させるプレエナージャイザ（ｐｒｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｅｒ）  アセンブリと、軸に回転可能に固定されたハブとが設けられており、ハブに形成された外側スプライン歯が、ジョー部材の複数対の１つを形成していることが多いシフトスリーブの内側スプライン歯を摺動可能に収容しており、さらに同期が達成されるまでシフトスリーブの係合移動を拘束し、またスリーブからシフト力を伝達して摩擦部材の係合力を増加させるブロッカー歯を備えたボークリングが設けられている。
【０００３】
多段比変速機の技術では、シンクロナイザ機構を用いて変速歯車比の全部または一部のシフト時間を減少させることは公知である。また、自己増力形のシンクロナイザ機構を用いることによって、運転者に必要とされるシフト作動力すなわちシフトレバーに加えられる力を減少させることも公知である。運転者のシフト作動力は、一般的に車両の大きさ及び重量に伴って増大するので、自己増力形のシンクロナイザ機構は特に重量形トラックに特に重要である。自己増力形のボークリング形シンクロナイザが米国特許第３，５４８，９８３  号に示されており、この特許は参考として本説明に含まれる。自己増力形のピン形シンクロナイザも米国特許第５，０９２，４３９  号に示されており、この特許も参考として本説明に含まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、改良した自己増力手段を備えたボークリング形シンクロナイザクラッチを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴によれば、クラッチが、共通軸線回りに相対回転可能に配置された第１，第２駆動部を摩擦的に同期させて噛み合い連結させる。クラッチに設けられた第１ジョー手段が、軸方向のシフト力Ｆｏ  によって係合移動するのに応じて、ニュートラル位置から第２ジョー部材との係合位置へ移動して、駆動部を噛み合い連結させる。第１ジョー手段の中央開口に形成された内側スプラインの軸方向に延びるフランク表面が、外側スプラインの軸方向に延びるフランク表面と連続して摺動可能にかみ合うことによって、内側及び外側スプライン間の相対回転が防止されている。外側スプラインは第１駆動部に対して回転及び軸方向移動できないように取付けられている。
【０００６】
第１ジョー手段の係合移動に応じて、第１摩擦表面が第２摩擦表面と係合する位置へ軸方向に移動することによって、同期トルクを発生することができる。第１，第２ブロッカー手段が、第１ジョー手段の係合移動に応じて係合位置へ移動可能な傾斜表面を備えて、ジョー手段の非同期係合を防止し、シフト力Ｆｏ  を第１摩擦手段に伝達して摩擦表面の係合力を発生し、また同期が達成された時に第１及び第１ブロッカー手段を離脱させるために同期トルクとは反対のトルクを発生することができる。第１，第２自己増力手段が係合時に作動して同期トルクを反作用させることによって、シフト力Ｆｏ  の方向に付加軸方向力Ｆａ  を発生して、摩擦表面の係合力を増加させることができる。第１，第２自己増力手段には、付加軸方向力Ｆａ  をブロッカー手段を介して第１摩擦表面へ送る手段が設けられている。
【０００７】
クラッチは、外周に外側スプラインを形成しているハブを特徴としている。ボークリングが、第１摩擦表面と、第２ブロッカー手段を形成している複数の第２ブロッカー表面とを備えている。ボークリングは、ハブからから離れて第２摩擦表面の方へ軸方向に移動可能である。第１ジョー手段の中央開口及び内側スプラインはシフトスリーブに形成されている。第１自己増力手段には、ハブ外周に形成された複数の第１自己増力傾斜面が設けられている。複数の剛性部材がシフトスリーブに、それに対して制限回転可能に、かつほぼ軸方向移動ができないように取付けられている。各剛性部材は、第２自己増力手段の第２傾斜自己増力傾斜面を形成する一側部と、第１ブロッカー手段の第１ブロッカー表面を形成する別の一側部を有している。各剛性部材は、１つの第２ブロッカー表面と１つの第１自己増力傾斜面との間に配置されて、軸方向のシフト力Ｆｏ  及び付加軸方向力Ｆａ  の両方が剛性部材を介して伝達されるようにしている。
【０００８】
【作用】
本発明のシンクロナイザクラッチは、第１ジョー手段が、軸方向のシフト力によって係合移動するのに応じて、ニュートラル位置から第２ジョー手段との係合位置へ軸方向に移動して駆動部を噛み合い連結する。シフトスリーブが、ハブに対して摺動可能にスプライン連結されており、このシフトスリーブに取付けられた複数の剛性部材が、ボークリングに取付けられたブロッカー表面とハブの外周に形成された自己増力傾斜面の間に配置されて、運転者シフト力及び自己増力傾斜面から発生した付加力によって移動する。この両方の力が、ブロッカー表面に対して反作用して摩擦表面を係合させることになる。
【０００９】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここで、使用する「シンクロナイザクラッチ機構」とは、噛み合いクラッチに関連した同期摩擦クラッチによって噛み合いクラッチの部材がほぼ同期回転するまでその噛み合いクラッチの連結の試行が防止される、噛み合いクラッチによって選択比歯車を軸に非回転可能に連結するために用いられるクラッチ機構のことである。「自己増力」とは、同期クラッチの係合力を摩擦クラッチの同期トルクに比例して増大させるために傾斜面またはカム等を含むシンクロナイザクラッチ機構のことである。
【００１０】
次に、主に図１〜図８を参照しながら、多段変速比変速機の一部を形成している歯車及びシンクロナイザアセンブリ１０について説明する。アセンブリ１０には、中心軸線１２ａ回りに回転可能に取り付けられた軸１２と、互いに軸方向に離して軸上に、それに対して回転可能に支持され、また公知の方法で軸に対して軸方向移動できないように固定されている歯車１４、１６と、複動シンクロナイザクラッチ１８とが設けられている。
【００１１】
シンクロナイザクラッチ１８には、公知の方法で歯車１４、１６に軸方向及び回転方向に固定された環状部材２０、２２と、本実施例では部材２０、２２と一体になった歯車摩擦表面２４、２６と、本実施例では部材２０、２２と一体になった歯車ジョー歯２８、３０と、中央開口３２ａ  で軸１２に軸方向及び回転方向に固定されたハブ３２と、シフトスリーブ３４と、スリーブ３４の中央開口に形成され、かつハブ３２の外周に形成された外側スプライン歯３８と常時噛み合っている内側スプライン歯３６と、ボークリング４０、４２と、本例ではボークリング４０、４２と一体になっているブロッカー歯組４４、４６及び摩擦表面４８、５０と、プレエナージャイザアセンブリ５２と、自己増力／ブロッカーアセンブリ５４とが設けられている。
【００１２】
本実施例では、シンクロナイザには、各ボークリングに設けられた同数のブロッカー歯と協働する、円周方向に離間した３つの自己増力／ブロッカーアセンブリ５４と、円周方向に離間した３つのプレエナージャイザアセンブリとが設けられている。各ブロッカー歯４４、４６には、それぞれ傾斜ブロッカー表面４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ  が設けられている。
【００１３】
図面から明らかなように、摩擦表面２４、４８及び２６、５０が組み合わされて、ジョークラッチ部材の係合に先立って歯車を軸に同期させる摩擦クラッチを形成している。円錐クラッチが好ましいが、他の形式の摩擦クラッチを用いることもできる。広範囲の円錐角度を用いることができる。
【００１４】
本実施例では、７．５  度の円錐角度を用いている。摩擦表面は幾つかの公知の摩擦素材のいずれかを基材に取付けて形成することができ、例えば、米国特許第４、７００、８２３  号、第４，８４４，２１８  号及び第４，７７８，５４８  号に開示されているような熱分解炭素摩擦材を用いることができる。これらの特許は参考として本説明に含まれる。
【００１５】
スプライン歯３６及び３８は、シフトスリーブ３４と軸１２との間にほぼまったく自由遊びがなくなるように、密接摺動関係で連続して組み合わされている、軸方向に延びるフランク表面３６ａ  、３８ａ  を備えている。スプライン３６の両端部に、それぞれ歯車を軸に噛み合いクラッチ連結させるために歯車歯２８、３０と噛み合うジョー歯３６ｂ  、３６ｃ  が形成されている。
【００１６】
図９に示されているように、ジョー歯３６ｂ  、３６ｃ  及び歯車ジョー歯２８、３０のフランク側部には、誤って歯が離脱するのを防止するバックアウト防止すなわちロッキング角度機構が設けられている。この機構の詳細は、米国特許第４，７２７，９６８  号に記載されており、この特許は参考として本説明に含まれる。図９ｈに示されているように、ジョー歯３６ｃ  、３０が完全に係合している時、伝達トルクからの力を分散させて摩耗を最小限に抑えることができる十分な係合長さがフランク表面３６ａ  、３８ａ  に残っている。
【００１７】
各プレエナージャイザアセンブリ５２は公知であり、ハブ３２内の半径方向に延びる盲孔内に配置された圧縮コイルばね５８及びプランジャ６０が、ローラまたはボール６２（本実施例ではローラ）をシフトスリーブスプライン３６の環状のデテント溝３６ｄ  内へ付勢している。プレエナージャイザアセンブリ５２は、シフトスリーブ３４を図１及び９ａに示されているニュートラル位置へ弾性的に位置決めする。ローラ６２は、ボークリング４０、４２と一体に形成された複数のタブ６４、６６（本実施例では３個）の当接表面６４ａ  、６６ａ  間に軸方向に離して設けられている。タブはハブ３２のリセス３６ｂ  内へ延びて、ハブ及び軸に対するボークリングの回転を制限する。
【００１８】
いずれかの歯車を軸に連結したい場合、参考として本説明に含まれる米国特許第４，９２０，８１５  号に開示されているような適当な図示しないシフト機構が、部分的に図示されているシフトフォーク６８を介してシフトスリーブ３４を軸１２の軸線に沿って軸方向に、歯車１４を連結するためには左に、歯車１６を連結するためには右に移動させる。
【００１９】
シフト機構は、リンク装置によって運転者が手動で移動させてもよいが、アクチュエータで選択的に移動させたり、シフト機構の移動を自動的に開始させると共にシフト機構によって加えられる力の大きさを制御する手段によって移動させることもできる。
【００２０】
シフト機構を手動で移動させる時、プレエナージャイザアセンブリは運転者がシフトスリーブに加える力に比例したプレエナージャイザ力を加える。手動または自動のいずれで加える場合でも、力は軸方向にシフトスリーブに加えられ、図１０の力Ｆｏ  に比例している。シフト力Ｆｏ  によるシフトスリーブの移動方向に応じて、プレエナージャイザ力が摩擦表面４８または５０のいずれかをそれに対応した摩擦表面と初期係合する位置へ移動させることによって、後述するようにして自己増力／ブロッカーアセンブリ５４を位置決めできるようにするハブ３２に対応した位置に対応のボークリングをクロックすることができる。
【００２１】
自己増力／ブロッカーアセンブリ５４の各々には、ハブ３２の外周に形成されてハブ３２の回転面に対して傾斜した自己増力すなわちブースト傾斜面７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ  及び回転面に直交する方向に延びる非ブースト表面７０ｅ  、７２ｆ  備えている自己増力手段７０と、ブロッカー歯４４、４６と、ブロッカー及び自己増力の力を反作用させる剛性部材７２とが設けられている。部材７２には、シフトスリーブ３４の円周方向に延びるスロット３４ａ  内にはめ込まれている円周方向に延びる部分７８によって互いに固着された端部分７４、７６が円周方向に離して設けられている。スロット３４ａ  は、部材７２をその内部でスリーブに対して制限円周方向移動できるが、その内部でスリーブに対して軸方向移動できないようにしている。
【００２２】
端部分７４には、シフトスリーブ３４が軸方向に左または右移動した時にそれぞれ表面７０ｂ  、７０ａ  に対して反作用する自己増力傾斜面７４ａ  、７４ｂ  と、シンクロナイザクラッチ機構１８が図１及び図７のニュートラル位置にある時に表面７０ｅ  に対して反作用する非ブースト表面７４ｃ  と、それぞれブロッカー歯４４、４６の表面４４ａ  、４６ａ  対して反作用するブロッカー表面７４ｄ  、７４ｅ  とが設けられている。
【００２３】
同様に、端部分７６には、それぞれ表面７０ｄ  、７０ｃ  に対して反作用する自己増力傾斜面７６ａ  ７６ｂ  と、表面７０ｆ  に対して反作用する非ブースト表面７６ｃ  と、それぞれ表面４４ｂ  ４６ｂ  に対して反作用するブロッカー表面７６ｄ  、７６ｅ  とが設けられている。
【００２４】
円錐クラッチの１つがある程度のトルクを発生する場合、例えば円錐クラッチ摩擦表面間のオイルの粘性剪断によってランプを作動させようとするトルクが発生するような場合に、非ブースト表面７０ｅ  、７０ｆ  、７４ｃ  、７６ｃ  が係合位置にあることによって、自己増力傾斜面の必要としない作動を防止することができる。
【００２５】
次に、図９ａ〜図９ｈの自己増力／ブロッカーアセンブリ８０を参照しながら説明すると、ここに概略的に示されている実施例は、ブロッカー歯４４、４６に設けられた軸方向延長部分４４ｃ  、４６ｃ  が、ハブ３２に形成された自己増力傾斜面と同様に円周方向に大きく離れた剛性部材端部７４、７６間にはまっている点で、先行の実施例とは異なっている。延長部分４４ｃ  、４６ｃ  は、端部７４、７６間に歯４４、４６を確実に位置決めすることができる。
【００２６】
両方の自己増力／ブロッカーアセンブリの作用を図９ａ〜図９ｈを参照しながら説明する。以下の説明では、軸１２と歯車１６との間に図示の表面を係合させる方向の非同期状態が存在すると仮定する。反対方向すなわち歯車１４に対する非同期状態は、以下の説明から明らかになる表面係合を生じる。
【００２７】
図９ａは、シンクロナイザクラッチのすべての構成部材の「ニュートラル位置」を示している。しかし、開始時のシフト延長部分４４ｃ  、４６ｃ  は、円周方向において端部７４、７６間のいずれの位置にあってもよい。運転者のシフト力Ｆｏ  によるシフトスリーブ３４の初期軸方向右移動がプレエナージャイザローラ６２によってタブ当接表面６６ａ  を介してボークリング４２に伝達されることによって、可動円錐表面５０が歯車円錐表面２６と初期摩擦係合する。もちろん、円錐表面の初期係合力は、ばね５８の力及びデテント溝３６ｄ  の壁の角度の関数である。
【００２８】
図９ｂは、シフトスリーブ３４が歯車１６に取り付けられたジョー歯３０の方へ軸方向移動するのに応じた剛性部材７２のニュートラル位置からの初期移動を示している。図９ｂの部材は、プレエナージャイザアセンブリが、円錐クラッチ摩擦表面２６、５０を係合させることができるまで十分にボークリング４２を移動させていない「予増力前位置」にあると考えることができる。
【００２９】
図９ｃの部材は、トルクの伝達を開始し、またブロッカー表面７４ｅ  、４６ａ  を係合させるが、シフトスリーブスロット３４ａ  内で剛性部材７２をその円周方向中間位置から移動させるほどではない程度にボークリング４２をハブ及びシフトスリーブに対して回転させ始める程度に摩擦表面が係合している「予増力位置」にある。図６を参照されたい。
【００３０】
図９ｄの「ブロッキング／自己増力位置」にある時、トルクが、自己増力表面７０ｂ  、７４ａ  も係合させる程度にボークリング４２及び剛性部材７２を回転させている。このため、図９ｄでは、表面７４ｅ  、７４ａ  がボークリングのブロッカー表面４６ａ  とハブの自己増力傾斜面７０ｂ  との間に捕らえられる。これらの表面がそのように捕らえられており、自己増力傾斜面の効果を無視する時、シフトスリーブ３４から剛性部材７２に加えられた運転者の全シフト力Ｆｏ  がブロッカー表面７４ｅ  、４６ａ  で伝達されて、摩擦表面２６、５０を力Ｆｏ  で係合させることによって、同期トルクＴｏ  を発生する。
【００３１】
自己増力傾斜面７０ｂ  、７４ａ  がハブ３２の回転面に直交する場合、自己増力の力はまったく発生しないで、トルクＴｏ  だけが軸１２に反作用するであろう。また、ブロッカー表面７４ｅ  、４６ａ  が回転面に対して傾斜しているので、それらはジョー歯３６ａ  、３０の非同期係合を防止し、シフト力Ｆｏ  を摩擦表面２６、５０に伝達するのに加えて、非同期状態では同期トルクに対向するがそれよりも小さい逆トルクすなわち非ブロッキングトルクを発生する。ほぼ同期が達成されると、同期トルクが非ブロッキングトルク以下まで低下することから、ブロッカー歯が離脱するため、シフトスリーブ３４が連続的に軸方向移動して、可動ジョー歯３６ｃ  が歯車ジョー歯３０と噛み合うことができる。
【００３２】
やはり自己増力傾斜面の効果を無視すると、力Ｆｏ  によって与えられる円錐クラッチトルクは次式で表される。
【００３３】
Ｔｏ  ＝Ｆｏ  Ｒｃ  μＣ  ／ｓｉｎα
但し、Ｒｃ  ＝円錐摩擦表面の平均半径
μＣ  ＝円錐摩擦表面の摩擦係数
α  ＝円錐摩擦表面の角度
次に、自己増力傾斜面の作用を説明すると、運転者が加えた軸方向シフト力Ｆｏ  による同期トルクＴｏ  は、もちろん傾斜面で反作用し、これらの表面によって運転者シフト力Ｆｏ  と同じ方向に作用する、やはりブロッカー表面で伝達される軸方向力成分すなわち軸方向付加力Ｆａ  が発生し、それによってさらに摩擦表面の係合力が増大して、トルクＴｏ  に追加される付加同期トルクＴａ  が発生する。図１０は、クラッチ摩擦表面を係合させる軸方向力の合計Ｆｏ  ＋Ｆａ  と、クラッチ摩擦表面によって発生した同期トルクの合計Ｔｏ  ＋Ｔａ  とを示している。任意の運転者シフト力Ｆｏ  及び運転者同期トルクＴｏ  に対する軸方向付加力の大きさは、係合した自己増力傾斜面の角度の関数であることが好ましい。この角度は、運転者による適度なシフト作動力に応じて同期トルクを増加させ、同期時間を短縮することができる十分な大きさの付加力Ｆａ  を発生できる大きさであることが好ましい。
【００３４】
しかし、この角度はまた、制御された軸方向付加力Ｆａ  を発生できる程度に小さいことも好ましい、すなわち力Ｆａ  は力Ｆｏ  の増減に応じて増減しなければならない。傾斜面角度が大き過ぎる場合、傾斜面は自己増力ではなく自己固着する。このため、円錐クラッチが初期係合を行うと、力Ｆａ  が力Ｆｏ  に無関係に無制御状態で急激に増大し、そのため円錐クラッチはロックアップ状態へ押し進められる。自己増力ではなく自己固着することによって、シフト特性すなわちシフト感が低下し、シンクロナイザ部品に過度の応力が加わったり、円錐クラッチ表面の過熱や急激な摩耗を発生させたり、さらに運転者のシフトレバー移動を無効化することもある。
【００３５】
歯車のアップまたはダウンシフトに対して付加軸方向力が望まれない場合、アップまたはダウンシフト用の傾斜面をスプラインに平行にすることができる。例えば、傾斜面７０ｂ  、７４ａ  をスプライン３８に平行に形成した場合、（その方向のシフトに対して）付加力Ｆａ  が生じない。
【００３６】
自己増力傾斜面角度θを計算し、運転者の作動力Ｆｏ  に比例して増減する付加軸方向力Ｆａ  を発生するための主要な変数は、円錐クラッチの角度α、円錐クラッチの摩擦係数μＣ  、円錐クラッチの平均半径比Ｒｃ  及び自己増力傾斜面の平均半径比Ｒｒ  、傾斜面の摩擦係数μｒ  、及び自己増力傾斜面の角度である。自己増力すなわちブースト力の計算及び制御についてのさらなる詳細は、参考として本説明に含まれる米国特許第５，０９２，４３９  号に記載されている。
【００３７】
図９ｅは、非ブロッキングトルクがブロッカー表面を離脱させた直後に生じる「ブースト／非ブロッキング位置」を示している。この位置で生じる自己増力は、ボークリング４２の慣性及び／または円錐クラッチの不完全切り離しによるものであろう。この自己増力現象は、図９ｆの「歯車へブーストされた位置」の間は継続し、シフトスリーブ３４にシフト力Ｆｏ  の方向に作用する軸方向補助力を発生する。
【００３８】
歯３６ａ  及び３０のＶ字形端部が係合した時、非ブロッキング状態になって係合位置へのジョー歯の移動を助けるので、補助力はジョー歯３６ｃ  がジョー歯３０と係合する位置へ向かう軸方向係合移動の再開を助ける。この補助力は、非ブロッキング状態になった時にシフトを終了するために運転者が過大な作動力でシフトレバーを移動させる必要を減じることによっていわゆるシフトノッチネス（ｓｈｉｆｔ  ｎｏｔｃｈｉｎｅｓｓ）を軽減する、すなわち補助力はシフトを滑らかに比較的小さい作動力で完了させることができるようにする。図９ｇは「ブースト終了位置」を示し、図９ｈはジョー歯３６ｃ  、３０の完全「係合位置」を示している。
【００３９】
延長部分４４ｃ  、４６ｃ  は、シンクロナイザ部材が図９ａのニュートラル位置にある時、及び図９ｂ〜図９ｅに示されているようにブロッカー歯４４、４６のブロッカー表面が剛性部材端部７４、７６のブロッカー表面と係合している間、剛性部材端部７４、７６間に捕らえられたままになるように十分に軸方向に長くなっている。しかし、図９ｆ〜図９ｈからわかるように、図示のシフトに対して非ブロッキング状態になった時、延長部分４６ｃ  は各剛性部材の端部間に捕らえられなくなる、すなわちその間の円周方向空間と整合した状態に物理的に維持されなくなるため、延長部分４６ｃ  は端部７６と自己増力手段７０との間の位置へ任意に移動できる、すなわちその移動が妨害されない。この状態の時、シンクロナイザの部品はニュートラルへ戻ることができず、歯車１４へのシフトを行うことができない。
【００４０】
図１１〜図１３は、剛性部材７２の端部７４、７６間における延長部分の円周方向位置決めを保持することによって、剛性部材間の円周方向空間との整合を維持して、シフト変化の開始時にブロッカー表面を確実に係合させることができる３つの変更実施例を概略的に示している。
【００４１】
図１１では、変更形延長部分が１４４ｃ、１４６ｃで示されており、少なくとも１対の延長部分１４４ｃ、１４６ｃに軸方向の孔１４４ｄ、１４６ｄが設けられて、それにピン９０を摺動可能にはめ込むことによって、延長部分を相対円周方向移動できないが、延長部分を相対軸方向移動できるようにしている。図１２では変更形延長部分が２４４ｃ、２４６ｃで示されており、少なくとも一方の延長部分２４４ｃが、延長部分２４６ｃの円周方向に離れた部分内へ摺動可能に延びている。
【００４２】
図１３ａ及び１３ｂでは、変更形延長部分がそれぞれ３４４ｃ、３４６ｃ及び４４４ｃ、４４６ｃで示されている。図１３ａでは、少なくとも１対の延長部分３４４ｃ、３４６ｃが軸方向に重合して、一方向への相対円周方向移動を防止している。図１３ｂでは、少なくとも他の１対の延長部分４４４ｃ、４３４６ｃ  が逆になって、他方向への相対円周方向移動を防止している。
【００４３】
自己増力を伴ったシンクロナイザ機構の幾つかの実施例が以上に開示されている。本発明の精神の範囲内において、好適な実施例の様々な変更及び変化が考えられる。開示された機構及び本発明の精神の範囲内であると考えられる変更及び変化の発明部分は、請求項によって定義される。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のクラッチは、第１ジョー手段の係合移動に応じて第１摩擦表面と第２摩擦表面とが軸方向に移動することによって同期トルクを発生し、また、第１，第２自己増力手段が係合時に作動して同期トルクを反作用させることによってシフト力の方向に付加軸方向力を発生して摩擦表面の係合力を増加させることができるが、さらに、改良した構成として、第２自己増力傾斜面と第１ブロッカー表面を有して、第２ブロッカー表面と第１自己増力傾斜面との間に配置された、複数の剛性部材をシフトスリーブに取り付けたので、軸方向のシフト力及び付加軸方向の両方が、剛性部材を介して伝達されることから、摩擦表面の係合力をさらに増加させることができ、確実なクラッチ動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ニュートラル位置にある、軸の軸線回りに回転可能に配置された複動ボークリング形シンクロナイザの断面図である。
【図２】図１の部材の一部分の、軸に対して軸方向に見た部分図である。
【図３】図１の部材の一部分の、軸に対して軸方向に見た部分図である。
【図４】図１のシンクロナイザの構成要素の平面図であり、構成要素は、図１及び図６のシフトスリーブを除いて図１に対して９０度回転、図５〜図７に対して６０度回転した状態を示す図である。
【図５】図１、図４及び図７に示すボークリングの平面図である。
【図６】図１のシンクロナイザのシフトスリーブの平面図である。
【図７】図４の部品に図８の剛性部材を組み付けたものを図４に対して６０度回転させた図である。
【図８】図１及び図７に示す剛性部材の斜視図である。
【図９】図１〜図８のブロッカー及び自己増力部材の変更実施例、及び図１〜図８の実施例にも適用できる部材の幾つかの作動段階  （ａ）〜（ｈ）  を概略的に示している図である。
【図１０】シンクロナイザ機構のブロッカー表面に作用する軸方向力及びトルクのグラフ図である。
【図１１】図９のシンクロナイザの一部の第１変更例を示している図である。
【図１２】図９のシンクロナイザの一部の第２変更例の延長部分を示す図である。
【図１３】図９のシンクロナイザの一部の第３変更例の延長部分を示す図である。
【符号の説明】
１２  軸
１４、１６  歯車
１８  ボークリング形シンクロナイザ
２４，４８；２６，５０    円錐クラッチ摩擦表面
３２  ハブ
３４  シフトスリーブ
３６ｂ，２８；３６ｃ，３０    ジョークラッチ歯
４０、４２  ボークリング
４４、４６  ブロッカー歯
４４ａ，４４ｂ，４６ａ，４６ｂ    ブロッカー表面
７０ａ  〜７０ｄ    自己増力傾斜面
７２  剛性部材
７４ａ，７４ｂ，７６ａ，７６ｂ    自己増力傾斜面
７４ｄ，７４ｅ，７６ｄ，７６ｅ    ブロッカー表面
【図１】
0003577611.tif 000002
【図２】
0003577611.tif 000003
【図３】
0003577611.tif 000004
【図４】
0003577611.tif 000005
【図５】
0003577611.tif 000006
【図６】
0003577611.tif 000007
【図７】
0003577611.tif 000008
【図８】
0003577611.tif 000009
【図９】
0003577611.tif 000010
【図１０】
0003577611.tif 000011
【図１１】
0003577611.tif 000012
【図１２】
0003577611.tif 000013
【図１３】
0003577611.tif 000014