(57)【要約】【課題】  シフト操作の際に軸方向に加える力を低減させてシフトフィーリングを向上させる変速機の同期装置を提供する。【解決手段】  シンクロナイザリング１８（または１９）の内周に形成された円錐穴１８ａ（または１９ａ）が第１作動ギヤ１５（または第２作動ギヤ１６）のボス部の外周面に形成された円錐面１５ｂ（または１６ｂ）に摩擦係合されて、第１作動ギヤ１５（または第２作動ギヤ１６）の回転をスリーブ１３の回転に同期させる変速機の同期装置において、スリーブ１３の最外周部の一端に外歯スプライン１３ｃ（または１３ｄ）を形成し、この外歯スプライン１３ｃ（または１３ｄ）に噛合する内歯スプライン１５ａ（または１６ａ）を第１作動ギヤ１５（または第２作動ギヤ１６）のリム部の内周部に形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と一体的に回転されるクラッチハブと、このクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動可能に噛合される内歯スプラインが内周に形成されたスリーブと、前記回転軸に回転自在に支持され中央のボス部の外周面に同軸的に円錐面が形成された作動ギヤと、前記スリーブを前記回転軸の軸線方向に往復移動させるシフトフォークと、前記クラッチハブと前記作動ギヤの間に回転自在に支持され前記スリーブの軸線方向のシフトにより軸線方向に移動されて内周に同軸的に形成された円錐穴が前記作動ギヤの円錐面に摩擦係合されるとともに外周に形成された外歯スプラインが前記内歯スプラインと噛合して前記作動ギヤの回転を前記スリーブの回転に同期させるシンクロナイザリングとを備えてなる変速機の同期装置において、前記作動ギヤの外周のリム部の内周には同軸的に内歯スプラインを形成し、前記スリーブには、その外周部に前記シフトフォークによる軸方向の移動により前記作動ギヤの内歯スプラインに噛合される外歯スプラインを同軸的に形成したことを特徴とする変速機の同期装置。
【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するのに適した同期装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の変速機の同期装置には、回転軸の外周に固定したクラッチハブの外周部に軸線方向摺動可能にスリーブを噛合させ、このスリーブを軸線方向に移動させることにより、作動ギヤにシンクロナイザリングを押し付けて摩擦係合させ、回転軸と作動ギヤの回転速度が同期されたときに、スリーブに設けた内歯スプラインと作動ギヤに設けた外歯スプラインとを噛合させて、回転軸と作動ギヤとを連結するよう構成したものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、上記装置の具体的な構造の一例を示すものである。回転軸１にスプラインを介して同軸的に固定されたクラッチハブ２の外周の外歯スプライン２ａには、スリーブ３の内周の内歯スプライン３ａが軸線方向摺動可能に常時噛合されている。また、クラッチハブ２の円周方向の一部には、軸線方向及び半径方向摺動可能にシフティングキー４が設けられている。このシフティングキー４は、クラッチハブ２との間に設けたばね２ｂにより半径方向外向きに弾性的に付勢されており、その長手方向中央部に形成した両側にゆるい傾斜面を有する凸部４ａは、スリーブ３の内歯スプライン３ａに形成した両側にゆるい傾斜面を有する凹部３ｂに係合されている。
【０００４】
また、クラッチハブ２の両側に回転自在に設けられた第１作動ギヤ５及び第２作動ギヤ６には、クラッチハブ側となるボス部にそれぞれギヤピース５ａ、６ａが圧入等により一体結合されている。各ギヤピース５ａ、６ａの外周の一部には、スリーブ３の内歯スプライン３ａと選択的に噛合される外歯スプライン５ｂ、６ｂがそれぞれ形成されている。
【０００５】
上記装置においては、スリーブ３をシフトフォーク７により第１作動ギヤ５（または第２作動ギヤ６）に向けてシフトさせることにより、スリーブ３に係合されたシフティングキー４がシンクロナイザリング８（または９）を第１作動ギヤ５（または第２作動ギヤ６）に押し付ける。その結果、シンクロナイザリング８（または９）の内周部に形成された円錐穴８ａ（または９ａ）がギヤピース５ａ（または６ａ）の外周部に形成された円錐面５ｃ（または６ｃ）に摩擦係合される。この摩擦係合により、回転軸１と第１作動ギヤ５（または第２作動ギヤ６）との回転速度が同期されたときにスリーブ３をさらにシフトさせることで、内歯スプライン３ａと外歯スプライン５ｂ（または６ｂ）が噛合されて回転軸１に第１作動ギヤ５（または第２作動ギヤ６）を連結するようになっている。
【特許文献１】特開平１０−０４７３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような変速機の同期装置においては、シフト操作によりシフトフォーク７を介しスリーブ３に軸方向押圧力が加えられてスリーブ３が移動されると、内歯スプライン３ａと外歯スプライン５ｂ（または６ｂ）の先端部に設けられた各チャンファ３ａ1と５ｂ1（または６ｂ1）が互いに当接される。そして、内歯スプライン３ａと外歯スプライン５ｂ（または６ｂ）を噛合させるには、シフティングキー４がシンクロナイザリング８を押し付けることにより円錐面５ｃ（または６ｃ）と円錐穴８ａ（または９ａ）との間に生じる回転摩擦抵抗に抗して内歯スプライン３ａと外歯スプライン５ｂ（または６ｂ）の一方の山と他方の谷の位相を合わせることが必要である。
【０００７】
上述したスリーブ３に加えられる軸方向押圧力は、各チャンファ３ａ1と５ｂ1（または６ｂ1）の当接面において円周方向の力に変換され、この円周方向の力はスリーブ３に加えられる力の増加に応じて増加し、その値が上記回転摩擦抵抗よりも大きくなれば、内歯スプライン３ａと外歯スプライン５ｂ（または６ｂ）は、それらの一方の山と他方の谷の位相が合うように相対回動されて互いに噛合される。この位相合わせのためには、各チャンファにより円周方向の力に変換された軸方向押圧力を上述のように増加させる必要があるが、この軸方向押圧力の増加は、シフト操作の際に、引っ掛り感を与え、シフトフィーリングを害する要因となっている。
【０００８】
上記課題を解決するために、各チャンファ３ａ1及び５ｂ1（または６ｂ1）のチャンファ部の頂角を小さくして上記軸方向に加える力を低減することが考えられる。しかしそのようにすると、各チャンファ３ａ1と５ｂ1（または６ｂ1）の相対回転方向と当接面のなす角が大きくなり、回転軸１と作動ギヤ（または６）が相対回転されている状態で各チャンファ３ａ1及び５ｂ1（または６ｂ1）の先端部が引っ掛かった場合に逃げにくくなるので衝撃音（ギヤ鳴り）が増大し、また、各チャンファ部が長くなった分だけ各スプラインの平行部の長さが減少するので耐ギヤ抜け性が悪化するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、衝撃音の増大及び耐ギヤ抜け性の悪化を伴うことなく、円錐面と円錐穴の間に生じる回転摩擦抵抗に抗して両スプラインの一方の山と他方の谷の位相を合わせるためにシフト操作の際に軸方向に加える力を低減させてシフトフィーリングを向上させる変速機の同期装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明による変速機の同期装置は、回転軸と一体的に回転されるクラッチハブと、このクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動可能に噛合される内歯スプラインが内周に形成されたスリーブと、回転軸に回転自在に支持され中央のボス部の外周面に同軸的に円錐面が形成された作動ギヤと、スリーブを回転軸の軸線方向に往復移動させるシフトフォークと、クラッチハブと作動ギヤの間に回転自在に支持されスリーブの軸線方向のシフトにより軸線方向に移動されて内周に同軸的に形成された円錐穴が作動ギヤの円錐面に摩擦係合されるとともに外周に形成された外歯スプラインが内歯スプラインと噛合して作動ギヤの回転をスリーブの回転に同期させるシンクロナイザリングとを備えてなる変速機の同期装置において、作動ギヤの外周のリム部の内周には同軸的に内歯スプラインを形成し、スリーブには、その外周部にシフトフォークによる軸方向の移動により作動ギヤの内歯スプラインに噛合される外歯スプラインを同軸的に形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
このように、作動ギヤの内歯スプラインに噛合される外歯スプラインがスリーブの外周部に形成されており、摩擦係合部の平均直径に比してこの両スプラインの噛合部の平均直径が大きくなるので、摩擦係合部に発生する回転摩擦抗力に比して両スプラインの噛合部に加わる両スプラインの位相合わせのために必要な円周方向の力が低減される。これにより、この力を発生させるために必要な軸線方向の力も低減されるため、シフト操作における引っ掛かり感は減少し、シフトフィーリングは向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図１に示す実施の形態により、本発明による変速機の同期装置の説明をする。この変速機の同期装置は、図１に示すように、クラッチハブ１２、スリーブ１３、第１作動ギヤ１５、第２作動ギヤ１６、シフトフォーク１７及びシンクロナイザリング１８，１９を備えている。
【００１３】
クラッチハブ１２は、回転軸１１にスプラインを介して同軸的に固定されており、その外周に外歯スプライン１２ａが形成されている。スリーブ１３には、その内周に内歯スプライン１３ａが形成されており、この内歯スプライン１３ａは、クラッチハブ１２の外歯スプライン１２ａと軸線方向摺動可能に常時噛合されている。また、スリーブ１３には、その外周の長手方向中央部に円周溝１３ｂが形成され、その両側となる最外周部には外歯スプライン１３ｃ，１３ｄが形成されている。
【００１４】
クラッチハブ１２の円周方向３ヶ所には、軸線方向及び半径方向摺動可能にシフティングキー１４が設けられている。このシフティングキー１４は、クラッチハブ１２の円周方向３ヶ所に設けた穴部１２ｂに設置したばね１２ｃにより半径方向外向きに弾性的に付勢されており、その長手方向中央部に形成した両側にゆるい傾斜面を有する凸部１４ａは、スリーブ１３の内歯スプライン１３ａの内側に形成した両側にゆるい傾斜面を有する凹部１３ｅに係合されている。
【００１５】
図１においてクラッチハブ１２の右側に回転自在に設けられる第１作動ギヤ１５は、回転軸１１の外周にニードル軸受２１を介して支持されている。この第１作動ギヤ１５の外周部の歯が形成されるリム部の内周には、スリーブ１３の最外周部の外歯スプライン１３ｃと噛合される内歯スプライン１５ａが形成されている。また、第１作動ギヤ１５のクラッチハブ１２側となるボス部の外周には、同軸的に円錐面１５ｂが形成されている。同様に、クラッチハブ１２の図示左側に回転自在に設けられる第２作動ギヤ１６は、回転軸１１の外周にニードル軸受２２を介して支持されており、リム部の内周に形成された内歯スプライン１６ａは、外歯スプライン１３ｄと噛合されるようになっている。また、第２作動ギヤ１６のクラッチハブ１２側となるボス部の外周には、円錐面１６ｂが同軸的に形成されている。
【００１６】
回転軸１１と平行に支持された回転軸２５には第３作動ギヤ２３と第４作動ギヤ２４が一体的に固定され、第３作動ギヤ２３は第１作動ギヤ１５と常時噛合され、第４作動ギヤ２４は第２作動ギヤ１６と常時噛合されている。
【００１７】
スリーブ１３の円周溝１３ｂに係合されるシフトフォーク１７は、シフトロッド（図示省略）により回転軸１１と平行に軸方向移動可能に支持され、手動のシフト操作により図示左右方向に移動されて、スリーブ１３を、図示の中立位置と、外歯スプライン１３ｃが内歯スプライン１５ａに噛合する位置または外歯スプライン１３ｄが内歯スプライン１６ａに噛合する位置との間で往復移動させるものである。
【００１８】
シンクロナイザリング１８には、第１作動ギヤ１５の円錐面１５ｂと当接可能な円錐穴１８ａが内周に形成されるとともに、スリーブ１３の内歯スプライン１３ａと噛合可能な外歯スプライン１８ｂが外周の第１作動ギヤ１５側となる端部に形成され、シフトされていない図示の中立位置では第１作動ギヤ１５とクラッチハブ１２との間にクラッチハブ１２と一体回転するように保持されている。同様に、シンクロナイザリング１９には、第２作動ギヤ１６の円錐面１６ｂと当接可能な円錐穴１９ａが内周に形成されるとともに、スリーブ１３の内歯スプライン１３ａと噛合可能な外歯スプライン１９ｂが外周の第２作動ギヤ１６側となる端部に形成され、図示の中立位置では第２作動ギヤ１６とクラッチハブ１２との間にクラッチハブ１２と一体回転するように保持されている。
【００１９】
次に、上述した実施形態の作動の説明をする。図１に示す中立位置において、回転軸１１が回転されれば、クラッチハブ１２、スリーブ１３、シフティングキー１４及びシンクロナイザリング１８，１９もこれとともに回転される。また、回転軸１１、クラッチハブ１２、スリーブ１３、第１作動ギヤ１５、第２作動ギヤ１６、第３作動ギヤ２３、第４作動ギヤ２４及び回転軸２５を含む動力伝達経路中に設けられたクラッチ（図示省略）は、離脱されているものとする。
【００２０】
このような状態において、シフト操作により、シフトフォーク１７を介しスリーブ１３に図１において右向きの軸方向押圧力Ｆ1を加えれば、シフトフォーク１７とともにスリーブ１３は図１において軸線方向右向きに移動される。これにより、シフティングキー１４はスリーブ１３とともに同方向に移動され、シンクロナイザリング１８は、このシフティングキー１４の端面により右向きに押されて移動される。このシンクロナイザリング１８は、その円錐穴１８ａが第１作動ギヤ１５の円錐面１５ｂに当接され、第１作動ギヤ１５は上記円錐面１５ｂと円錐穴１８ａを介しシンクロナイザリング１８と摩擦係合されて回転し始め、シフティングキー１４は移動が停止される。引き続きシフトフォーク１７によりスリーブ１３を移動させれば、スリーブ１３はシフティングキー１４に対し移動され、シフティングキー１４の凸部１４ａの傾斜面とスリーブ１３の凹部１３ｅの傾斜面が相対移動し、シフティングキー１４は、ばね１２ｃに抗してクラッチハブ１２の半径方向内向きに移動し始める。これにより、このばね１２ｃの弾性反力によりスリーブ１３を移動させるために必要な軸方向押圧力Ｆ1が増加し、円錐面１５ｂと円錐穴１８ａの間に生じる摩擦力も増加する。
【００２１】
円錐穴１８ａが円錐面１５ｂに当接されて第１作動ギヤ１５が回転し始めた段階では、スリーブ１３の内歯スプライン１３ａとシンクロナイザリング１８の外歯スプライン１８ｂは図２（ａ1）に示すように、また、スリーブ１３の外歯スプライン１３ｃと第１作動ギヤ１５の内歯スプライン１５ａは図２（ａ2）に示すように、いずれもまだ噛合していない。シフトフォーク１７を介しスリーブ１３に加えられる軸方向押圧力Ｆ1を増加させてスリーブ１３をさらに移動させれば、内歯スプライン１３ａと外歯スプライン１８ｂとは、図２（ｂ1）に示すように、先端の各チャンファ１３ａ1，１８ｂ1同士が当接するが、外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａとは、図２（ｂ2）に示すように、まだ当接していない。また円錐穴１８ａは円錐面１５ｂに対し滑っており、クラッチハブ１２と第１作動ギヤ１５は同期されていない。
【００２２】
内歯スプライン１３ａと外歯スプライン１８ｂの先端の各チャンファ１３ａ1，１８ｂ1同士が当接した状態では、スリーブ１３に加えられる軸方向押圧力Ｆ1は、各チャンファ１３ａ1，１８ｂ1同士が当接される面において円周方向の力Ｆ3に変換され、この円周方向の力Ｆ3はスリーブ１３に加えられる軸方向押圧力Ｆ1の増加に応じて増加し、この力Ｆ3による回転モーメントの値が回転摩擦抵抗Ｆ2による回転モーメントと同じ値に達すれば、内歯スプライン１３ａ及び外歯スプライン１８ｂは、上記回転摩擦抵抗Ｆ2に抗して、両スプライン１３ａ，１８ｂの一方の山と他方の谷の位相が合う向きに相対回動される。この相対回動により、内歯スプライン１３ａと外歯スプライン１８ｂの上記各位相が合えば、内歯スプライン１３ａと外歯スプライン１８ｂとは、図２（ｃ1）に示すように、完全に噛合してスリーブ１３とシンクロナイザリング１８が連結される。この状態では、円錐面１５ｂと円錐穴１８ａの間の摩擦係合により、第１作動ギヤ１５はシンクロナイザリング１８に引きずられて回転されるが、外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａの一方の山と他方の谷の位相は合っておらず、必ずしも同期されてはいない。
【００２３】
上記軸方向押圧力Ｆ1を増加させてスリーブ１３をさらに移動させれば、外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａとは、図２（ｃ2）に示すように、先端の各チャンファ１３ｃ1，１５ａ1同士が当接して同期されるが、まだ噛合していない。
【００２４】
先端の各チャンファ１３ｃ1，１５ａ1同士が互いに当接された外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａとを噛合させるには、上述した軸方向押圧力Ｆ1を増加させて円錐面１５ｂと円錐穴１８ａの間に生じる回転摩擦抵抗Ｆ2に抗してこの両スプライン１３ｃ，１５ａの一方の山と他方の谷の位相を合わせるように相対回動させるための円周方向の力が必要である。スリーブ１３に加えられる軸方向押圧力Ｆ1は上述のように円周方向の力Ｆ4に変換され、この力Ｆ4はスリーブ１３に加えられる軸方向押圧力Ｆ1の増加に応じて増加し、この力Ｆ4による回転モーメントの値が回転摩擦抵抗Ｆ2による回転モーメントの値に達すれば、外歯スプライン１３ｃ及び内歯スプライン１５ａは、上記回転摩擦抵抗Ｆ2に抗して、両スプライン１３ｃ，１５ａの一方の山と他方の谷の位相が合う向きに相対回動される。この相対回動により、外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａの上記各位相が合えば、外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａとは、図２（ｄ2）に示すように噛合して、スリーブ１３と第１作動ギヤ１５が連結される。
【００２５】
力Ｆ4による回転モーメントの値が回転摩擦抵抗Ｆ2による回転モーメントの値に達して外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａが噛合されるようになる状態では、図１に示すように、円錐面１５ｂと円錐穴１８ａが当接される面の平均直径をＤ1、各チャンファ１３ｃ1，１５ａ1同士が当接される面の平均直径をＤ2とすると、上記円錐面１５ｂと円錐穴１８ａが当接される面に生じる回転摩擦抵抗Ｆ2と、上記各チャンファ１３ｃ1,１５ａ1同士が当接される面に生じる円周方向の力Ｆ4の間には、式 Ｆ4×Ｄ2 ＝Ｆ2×Ｄ1 で示す関係が成立する。この式は、各チャンファ１３ｃ1，１５ａ1同士が当接される面の平均直径Ｄ2、すなわち両スプライン１３ｃ，１５ａの径を大きくすることにより、円周方向の力Ｆ4が低減されることを示す。
【００２６】
これに対し、図３に示す従来技術では、スリーブ３の内歯スプライン３ａとギヤピース５ａの外歯スプライン５ｂは、平均直径ｄ3の位置で噛合されてスリーブ３と第１作動ギヤ５を連結する。この平均直径ｄ3は、本発明におけるスリーブ１３の内歯スプライン１３ａとシンクロナイザリング１８の外歯スプライン１８ｂが噛合される平均直径Ｄ3に相当する（図１参照）。本発明によれば、このように平均直径Ｄ3よりも大きな平均直径Ｄ2の位置にて内歯スプライン１５ａと外歯スプライン１３ｃが噛合されて第１作動ギヤ１５とスリーブ１３を連結するので、第１作動ギヤ１５とスリーブ１３を回転摩擦抵抗Ｆ2に抗して相対回動させて前者の内歯スプライン１５ａと後者の外歯スプライン１３ｃを噛合させるのに必要な円周方向の力Ｆ4は、図３に示す従来技術の場合よりも低減されることを示している。この円周方向の力Ｆ4の低減に基づき、当該円周方向の力Ｆ4を発生させるために必要な軸方向押圧力Ｆ1も低減されるので、シフト操作における引っ掛り感は減少し、シフトフィーリングは向上する。
【００２７】
以上は、スリーブ１３を右向きにシフトし、第１作動ギヤ１５とスリーブ１３を同期させて前者の内歯スプライン１５ａと後者の外歯スプライン１３ｃを噛合させる場合につき説明したが、これと逆にスリーブ１３を左向きにシフトし、第２作動ギヤ１６とスリーブ１３を同期させて前者の内歯スプライン１６ａと後者の外歯スプライン１３ｃを噛合させる場合についても、その作用効果は同様である。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、スリーブの軸方向シフトを手動により行う場合につき説明したが、本発明はこれに限らず、車速、スロットル開度等の運転状態に基づいて制御される油圧式等のアクチュエータによりスリーブの軸方向シフトを行うようにした場合にも適用することができる。前述の場合と同様、この場合も外歯スプライン１３ｃと内歯スプライン１５ａを噛合させるのに必要な軸方向押圧力Ｆ1は低減されるので、この場合のシフトに使用するアクチュエータは従来よりも出力が小さいもので足りる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による変速機の同期装置の一実施形態の要部を示す部分拡大断面図である。
【図２】スリーブの内歯スプラインとシンクロナイザリングの外歯スプラインとの関係及びスリーブの外歯スプラインと作動ギヤの内歯スプラインとの関係を示す図である。
【図３】従来技術による変速機の同期装置の一実施形態の要部を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…回転軸、１２…クラッチハブ、１２ａ…外歯スプライン、１３…スリーブ、１３ｃ…外歯スプライン、１３ｄ…外歯スプライン、１５…第１作動ギヤ、１５ａ…内歯スプライン、１５ｂ…円錐面、１６…第２作動ギヤ、１６ａ…内歯スプライン、１６ｂ…円錐面、１７…シフトフォーク、１８…シンクロナイザリング、１８ａ…円錐穴、１９…シンクロナイザリング、１９ａ…円錐穴。
【図１】
2005331069.tif 000003
【図２】
2005331069.tif 000004
【図３】
2005331069.tif 000005