(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸的かつ相対回転可能に並設された第１及び第２回転部材と、
内周に形成したスプラインにより前記第１回転部材の外周上に相対回転不能かつ軸方向に変位可能に結合するとともに同軸方向の変位時に前記スプラインにて前記第２回転部材に形成されたスプラインに噛合い同第２回転部材に結合する環状のスリーブと、
前記スリーブと比較して硬度が低い材料により形成され、前記第１及び第２回転部材の間に配設されて外周にスプラインを形成してなるとともに前記第１回転部材に対して所定角度だけ相対回転可能に組み付けられた環状の同期リングを備え、この同期リングは前記第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは前記外周に形成したスプラインの前記第１回転部材側の端部に形成したチャンファにて前記スリーブのスプラインの前記第２回転部材側の端部に形成されたチャンファに当接して前記スリーブの前記第２回転部材側への変位を規制し、前記第１及び第２回転部材の回転が同期すれば前記第１回転部材に対し相対的に回動されて前記スリーブの前記第２回転部材側への変位を許容することにより前記両チャンファの間の当接を解除して前記外周に形成したスプラインにて前記スリーブのスプラインに噛合い同スリーブの前記第２回転部材への噛合いを許容する手動変速機の同期機構において、
前記同期リングの外周に形成したスプラインのチャンファは、同スプラインの根本から略同一高さの位置に沿って同チャンファに形成した境界稜線を境界としてそれより半径方向外側に形成された第１チャンファと、それより半径方向内側に形成されてその先端稜線の軸方向の傾斜角が前記第１チャンファの先端稜線の軸方向の傾斜角より小さくかつ０より大きい第２チャンファとからなるものとして、前記第１及び第２チャンファの先端稜線の中間部には前記境界稜線との交点位置に同先端稜線の両端を結ぶ直線に対し前記第１回転部材側に突出した先端頂点を形成し、
これにより前記同期リングは、前記第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは前記先端頂点にて前記スリーブのチャンファのチャンファ面に当接して同スリーブの前記第２回転部材側への変位を規制し、
前記第１及び第２回転部材の回転が同期すればまず前記同期リングのスプラインのチャンファの先端頂点が前記スリーブのチャンファのチャンファ面上を摺動し、次に前記スリーブのスプラインとチャンファの間に形成される基部稜線がその上に定められたある１箇所において前記同期リングの前記第１及び第２チャンファの間の境界稜線に沿って摺動して前記同期リングが前記第１回転部材に対し相対的に回動される
ことを特徴とする手動変速機の同期機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両等に搭載される手動変速機の同期機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置は、互いに同軸的かつ相対回転可能に並設された第１及び第２回転部材と、内周に形成したスプラインにより第１回転部材の外周上に相対回転不能かつ軸方向に変位可能に結合するとともに同軸方向の変位時に前記スプラインにて第２回転部材に形成されたスプラインに噛合い同第２回転部材に結合する環状のスリーブと、第１及び第２回転部材の間に配設されて外周にスプラインを形成してなるとともに第１回転部材に対して所定角度だけ相対回転可能に組み付けられた環状の同期リングを備え、この同期リングは第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは外周に形成したスプラインの第１回転部材側の端部に形成したチャンファにてスリーブのスプラインの第２回転部材側の端部に形成されたチャンファに当接してスリーブの第２回転部材側への変位を規制し、第１及び第２回転部材の回転が同期すれば第１回転部材に対し相対的に回動されてスリーブの第２回転部材側への変位を許容することにより両チャンファの間の当接を解除して外周に形成したスプラインにてスリーブのスプラインに噛合い同スリーブの第２回転部材への噛合いを許容するようになっている。この同期リングは、通常はスリーブと比較して硬度が低い材料により形成されている。
【０００３】
上記場合において、従来は、図４，５に示したように、同期リング１のチャンファ２の先端稜線２ａが内側に向かうにつれて第１回転部材側に突出する方向に傾斜し、スリーブ３のチャンファ４の先端稜線４ａが外側に向うにつれて第２回転部材側に突出する方向に傾斜し、かつ同期リング１のチャンファ２の先端稜線２ａの軸方向の傾斜角θ２がスリーブ３のチャンファ４の先端稜線４ａの軸方向の傾斜角θ４より大きくなる（図４（ａ）参照）ように各チャンファ２，４を形成して、同期リング１が第２回転部材との間に回転差があるときそのチャンファ２の先端稜線２ａにてスリーブ３のチャンファ４の内側稜線４ｂに当接してスリーブ３の第２回転部材側への変位を規制するようにする（図４に示した状態）のが普通であった。なお、図４，５において、同期リング１がスリーブ３に当接する位置を黒丸により示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置においては、第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは同期リング１がスリーブ３の第２回転部材側への変位を規制しているが、第１及び第２回転部材の回転が同期すると、スリーブ３の第２回転部材側への変位に伴い、まず同期リング１のチャンファ２の先端稜線２ａがスリーブ３のチャンファ４の内側稜線４ｂに沿って摺動し、次にスリーブ３のチャンファ４の基部の内側の頂点４ｃが同期リング１のチャンファ２のチャンファ面２ｂ上を摺動して（図５に示した状態）、同期リング１がスリーブの第２回転部材への噛合いを許容する位置まで回動する。この場合、同期リング１の硬度がスリーブ３の硬度と比較して低いために、上記摺動時の後半においては、スリーブ３のチャンファ４の頂点４ｃ付近がそれよりも硬度が低い同期リング１のチャンファ２のチャンファ面２ｂに喰い込み、その喰い込み範囲はチャンファ４の内側稜線４ｂからそれと大きい角度で交差するチャンファ４の基部稜線４ｄに沿って延び、この喰い込み範囲内となる基部稜線４ｄによりチャンファ２のチャンファ面２ｂを削りながらスリーブ３は第２回転部材側に変位することになり、このため同変位に対して生じる抵抗力が大きくなって同変位に要する操作力が大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、スリーブが第２回転部材側に変位する際に同期リングのチャンファ面を削り取る量を減少させるようにして、小さな操作力によりスリーブを変位させることが可能な手動変速機の同期機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成上の特徴は、前記手動変速機の同期機構において、同期リングの外周に形成したスプラインのチャンファは、同スプラインの根本から略同一高さの位置に沿って同チャンファに形成した境界稜線を境界としてそれより半径方向外側に形成された第１チャンファと、それより半径方向内側に形成されてその先端稜線の軸方向の傾斜角が第１チャンファの先端稜線の軸方向の傾斜角より小さくかつ０より大きい第２チャンファとからなるものとして、第１及び第２チャンファの先端稜線の中間部には境界稜線との交点位置に同先端稜線の両端を結ぶ直線に対し第１回転部材側に突出した先端頂点を形成し、これにより同期リングは、第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは先端頂点にてスリーブのチャンファのチャンファ面に当接して同スリーブの第２回転部材側への変位を規制し、第１及び第２回転部材の回転が同期すればまず同期リングのスプラインのチャンファの先端頂点がスリーブのチャンファのチャンファ面上を摺動し、次にスリーブのスプラインとチャンファの間に形成される基部稜線がその上に定められたある１箇所において同期リングの第１及び第２チャンファの間の境界稜線に沿って摺動して同期リングが第１転部材に対し相対的に回動されるようにしたことにある。
【０００７】
【作用・効果】
上記本発明の構成上の特徴を有する手動変速機の同期機構においては、第１及び第２回転部材の間に回転差があるときは同期リングがスリーブの第２回転部材側への変位を規制しているが、第１及び第２回転部材の回転が同期すると、スリーブの第２回転部材側への変位に伴い、まず同期リングのチャンファの先端頂点がスリーブのチャンファのチャンファ面上を摺動し、次いでスリーブのチャンファの基部稜線が同期リングの第１及び第２チャンファの間の境界稜線に沿って摺動して、同期リングがスリーブの第２回転部材への噛合いを許容する位置まで回動する。上記作動の前半においては、スリーブと比較して硬度が低い同期リングの先端頂点がスリーブのチャンファ面に喰い込んでこれを削ることはない。本発明の手動変速機の同期機構では第２チャンファの先端稜線の軸方向の傾斜角を第１チャンファの先端稜線の軸方向の傾斜角より小さくかつ０より大きくし、先端稜線の中間部に形成した先端頂点をハブ側に突出させたので、先端稜線と先端稜線の間の角度は相当大きい鈍角となり、第１及び第２チャンファの各チャンファ面の間の交差角はそれよりもさらに大きい鈍角となる。そして上記作動の後半においては、スリーブのチャンファの基部稜線は同期リングのスプラインの第１及び第２チャンファの境界稜線に当接して両チャンファ面に喰い込み、その喰い込み範囲は基部稜線に沿って第１及び第２チャンファ面の両方に延び、この喰い込み範囲内となる基部稜線により第１及び第２チャンファ面を削りながらスリーブは第２回転部材側に変位する。この際に本発明の同期リングの第１及び第２チャンファ面にスリーブのチャンファの基部稜線に沿って生じる喰い込み範囲長は、前記従来技術の同期リングのチャンファ面に基部稜線に沿って生じる喰い込み範囲長とほゞ同程度となるが、喰い込み部の深さの最大値は、本発明では境界稜線付近である喰い込み範囲の中央付近に生じるのに対し、前述した従来技術ではチャンファの内側稜線付近である喰い込み範囲の一端付近に生じるので、本発明の喰い込み部の深さの最大値は、前記従来技術の喰い込み部の深さの最大値よりも減少する。したがって本発明において喰い込み範囲内となる基部稜線により同期リングの第１及び第２チャンファ面から削り取られる量は、前記従来技術において喰い込み範囲内となる基部稜線により同期リングのチャンファ面から削り取られる量よりも減少する。このように本発明によれば、スリーブが第２回転部材側に移動する際に、そのチャンファが同期リングのチャンファを削り取る量は前記従来技術と比較して減少するため、上記したスリーブと同期リングの間の各摺動時にスリーブの変位に対して生じる抵抗力が小さく保たれ、スリーブを小さな操作力で変位させることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１〜３に示した手動変速機の同期機構は、主軸１０の外周上に相対回転不能に結合して同主軸１０と一体的に回転するハブ１１（第１回転部材）と、ハブ１１の両側にてそれぞれ主軸１０の外周上に相対回転可能に組み付けられて図示しない入力軸から入力された回転駆動力により回転駆動される一対のギア２０，２０と、各ギア２０，２０のハブ１１側にそれぞれ一体的に形成された一対の同期コーン２１，２１（第２回転部材）とを備えている。
【０００９】
ハブ１１の外周には、環状のスリーブ１２が内周に形成したスプライン１３により相対回転不能かつ軸方向に変位可能に結合している。スリーブ１２は、図示しないシフト機構を介して手動操作されて軸方向に変位し、同変位時にスプライン１３にて同期コーン２１，２１の外周に形成されたスプライン２２，２２に選択的に噛合って同期コーン２１，２１に結合するようになっている。スリーブ１２のスプライン１３の両側の端部には、チャンファ１４がそれぞれ形成されている（うち一方を図２，３にて詳細に示す）。チャンファ１４は、各スプライン山の中心線に対し対照的に配置された一対のチャンファ面１４ａ，１４ａからなり、その先端稜線１４ｂが半径方向外側（図２，３における上側）に向うにつれて同期コーン２１側に突出する方向に傾斜するように形成されている。また、各同期コーン２１，２１のスプライン２２，２２のスリーブ１２側の端部にも、上記スリーブ１２のスプライン１３との噛合いを円滑にするための図示しないチャンファが形成されている。スリーブ１２の内周には、周方向の複数の所定位置にて、キー１５が一対のスプリング１６，１６によりそれぞれ外向きに押圧係合している（うち一つのみを図示）。
【００１０】
ハブ１１及び各同期コーン２１，２１の間には、環状の同期リング１７，１７がそれぞれ配設されている。同期リング１７，１７は、スリーブ１２と比較して硬度の低い材料により形成され、それぞれハブ１１側に形成した溝１７ａ，１７ａにてキー１５により周方向に隙間をおいて係止されるようになっており、溝１７ａ，１７ａの周方向位置及び長さに関係してハブ１１及びスリーブ１２に対し所定角度範囲（スリーブ１２及び同期コーン２１の各スプライン１３，２２の約１／２ピッチ）だけ相対的に回動できるようになっている。同期リング１７，１７の内周には、同期コーン２１，２１のハブ１１側に形成されたコーン面２１ａ，２１ａに接触するコーン面１７ｂ，１７ｂが形成されている。同期リング１７，１７の外周には、スリーブ１２のスプライン１３と噛合い可能なスプライン１８，１８が形成されている。各同期リング１７，１７のスプライン１８，１８のスリーブ１２側の端部には、チャンファ１９がそれぞれ形成されている（うち一方を図２，３にて詳細に示す）。
【００１１】
同期リング１７のスプライン１８に形成されたチャンファ１９は、スプライン１８の根本から略同一高さの位置に沿ってチャンファ１９自体に形成された境界稜線１９ｇを境界としてそれより半径方向外側に形成された第１チャンファ１９ａと、それより半径方向内側に形成された第２チャンファ１９ｂとからなる。第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂは、それぞれスプライン山の中心面に対し対照的に配置された各一対のチャンファ面１９ｃ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｄからなる。第１チャンファ１９ａは、その先端稜線１９ｅが半径方向内側に向かうにつれてハブ１１側に突出する方向に傾斜し、かつ同先端稜線１９ｅの軸方向の傾斜角θ１９がスリーブ１２のチャンファ１４の先端稜線１４ｂの軸方向の傾斜角θ１４より大きくなる（図２（ａ）参照）ように形成されている。第２チャンファ１９ｂは、その先端稜線１９ｆが軸方向に対して垂直（すなわち軸方向の傾斜角が０）となるように形成されている。なお、第２チャンファ１９ｂの先端稜線１９ｆは、第１チャンファ１９ａの先端稜線１９ｅの軸方向の傾斜角θ１９より小さい範囲内で軸方向に傾斜していてもよく、すなわち第２チャンファ１９ｂのチャンファ１９の軸方向の傾斜角は第１チャンファ１９ａの先端稜線１９ｅの軸方向の傾斜角θ１９より小さくかつ０より大きいものとしてもよい。第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂの間の境界稜線１９ｇ上には、各先端稜線１９ｅ，１９ｆとの交点位置にて先端頂点１９ｈが形成されている。先端稜線１９ｅ，１９ｆはこの先端頂点１９ｈにおいてく字状に屈折されており、この先端頂点１９ｈは先端稜線１９ｅ，１９ｆの両端を結ぶ直線に対しスリーブ１２側、すなわちハブ（第１回転部材）１１側に突出している（図２（ａ）及び図３（ａ）参照）。これにより、チャンファ１９は、主軸１０及びハブ１１とギア２０及び同期コーン２１との間に回転差があるとき、先端頂点１９ｈにてスリーブ１２のチャンファ１４のチャンファ面１４ａに当接してスリーブ１２の同期コーン２１側への変位を規制するようになっている。
【００１２】
次に、上記のように構成した手動変速機の同期機構の動作を説明する。変速の初期であって、主軸１０及びハブ１１とギア２０及び同期コーン２１との間に回転差があるとき、スリーブ１２が前記シフト機構を介し手動操作されて一方の同期コーン２１側に変位し始めると、まず、キー１５により同期リング１７が同期コーン２１に対して押付けられる。このとき、同期コーン２１のコーン面２１ａから受ける動摩擦力により、同期リング１７はハブ１１及びスリーブ１２に対し回動され前述した所定角度範囲の一方の末端位置に押し付けられて停止され、そのスプライン１８のチャンファ１９の先端頂点１９ｈはスリーブ１２のスプライン１３のチャンファ１４のチャンファ面１４ａに対向する位置に保たれる。
【００１３】
上記状態から、キー１５がスプリング１６に抗して内側に移動してスリーブ１２がさらに同期コーン２１側に変位すると、スリーブ１２のチャンファ１４のチャンファ面１４ａは同期リング１７のチャンファ１９の先端頂点１９ｈに当接して、同期リング１７を前述した所定角度範囲の一方の末端位置から押し戻す向きに回動させる力を生じるが、上述した動摩擦力が作用している限り押し戻されることはなく、前述した所定角度範囲の一方の末端位置に押し付けられて停止されたままであるので、スリーブ１２のそれ以上の変位は規制される（図２に示した状態）。しかし、上記同期コーン２１と同期リング１７との間の動摩擦力により主軸１０及びハブ１１並びにギア２０及び同期コーン２１の回転が同期すると、同期コーン２１と同期リング１７との間の動摩擦力が無くなるため、スリーブ１２はそのチャンファ１４のチャンファ面１４ａにより同期リング１７を前述した所定角度範囲の一方の末端位置から押し戻し回動させて同期コーン２１側に変位し始める。このときは、先ず同期リング１７のチャンファ１９の先端頂点１９ｈがスリーブ１２のチャンファ１４のチャンファ面１４ａ上を摺動することになる。
【００１４】
上記状態から、さらにスリーブ１２が同期コーン２１側に変位して同期リング１７が同期コーン２１に対し回動して先端頂点１９ｈがスリーブ１２のスプライン１３とその端部に形成されたチャンファ１４の間の基部稜線１４ｃの位置を越えると、基部稜線１４ｃはその上に定められたある１箇所において同期リング１７の第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂの間の境界稜線１９ｇに沿って摺動し始める（図３に示した状態）。そして、同期リング１７がスリーブ１２の同期コーン２１への噛合いを許容する位置まで回動すると、スリーブ１２はそのスプライン１３がまず同期リング１７のスプライン１８と噛合い、次いで同期コーン２１のスプライン２２と噛合ってこれと結合する。これにより、前記入力軸から入力された回転駆動力がギア２０、スリーブ１２及びハブ１１を介して主軸１０に伝達されるようになる。なお、図２，３において、同期リング１７がスリーブ１２に当接する位置を黒丸により示す。
【００１５】
上述のように、上記実施形態においては、ハブ１１及び同期コーン２１の回転が同期すれば、スリーブ１２の同期コーン２１側への変位に伴い、まずその前半においては同期リング１７のチャンファ１９の先端頂点１９ｈがスリーブ１２のチャンファ１４のチャンファ面１４ａ上を摺動し、後半においてはスリーブ１２のチャンファ１４の基部稜線１４ｃが同期リング１７の第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂの間の境界稜線１９ｇに沿って摺動して、同期リング１７がスリーブ１２の同期コーン２１への噛合いを許容する位置まで回動する。同期リング１７，１７は、スリーブ１２と比較して硬度の低い材料により形成されているので、上述した作動の前半においては、同期リング１７のチャンファ１９の先端頂点１９ｈがスリーブ１２のチャンファ１４のチャンファ面１４ａ上を摺動する場合に、同期リング１７の先端頂点１９ｈがスリーブ１２のチャンファ面１４ａに喰い込んでこれを削ることはない。また同期リング１７のスプライン１８のチャンファ１９は半径方向外側の第１チャンファ１９ａと半径方向内側の第２チャンファ１９ｂよりなるものとし、第２チャンファ１９ｂの先端稜線１９ｆの軸方向の傾斜角を第１チャンファ１９ａの先端稜線１９ｅの軸方向の傾斜角より小さくかつ０より大きくし、先端稜線１９ｅ，１９ｆの中間部に形成した先端頂点１９ｈをハブ１１側に突出させたので、先端稜線１９ｅと先端稜線１９ｆの間の角度は相当大きい鈍角となり、境界稜線１９ｇにおける第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂの各チャンファ面１９ｃ，１９ｄの間の交差角はそれよりもさらに大きい鈍角となる。そして上述した作動の後半においては、スリーブ１２のチャンファ１４の基部稜線１４ｃは黒丸で示す位置において同期リング１７のスプライン１８のチャンファ１９の境界稜線１９ｇに当接して第１及び第２チャンファ面１９ｃ，１９ｄに喰い込み、その喰い込み範囲はチャンファ１９の境界稜線１９ｇからそれと大きい角度で交差する基部稜線１４ｃに沿って第１及び第２チャンファ面１９ｃ，１９ｄの両方に延び、この喰い込み範囲内となる基部稜線１４ｃにより第１及び第２チャンファ１９ａ，１９ｂのチャンファ面１９ｃ，１９ｄを削りながらスリーブ１２は同期コーン２１側に変位する。本発明及び前述した従来技術におけるスリーブのチャンファと同期リングのチャンファの傾斜角及びそれらの間に加わる荷重が同程度であるとすれば、本発明のスリーブ１２のチャンファ面１４ａと同期リング１７の第１及び第２チャンファ面１９ｃ，１９ｄの間の当接面積と前記従来技術のスリーブ３のチャンファ面と同期リング１のチャンファ面の間の当接面積は同程度となり、第１及び第２チャンファ面１９ｃ，１９ｄに基部稜線１４ｃに沿って生じる喰い込み範囲長は、図４及び５により説明した従来技術のチャンファ面２ｂに基部稜線４ｄに沿って生じる喰い込み範囲長と同程度となる、しかし喰い込み部の深さの最大値は、この実施形態では境界稜線１９ｇ付近すなわち喰い込み範囲の中央付近に生じるのに対し、前述した従来技術ではチャンファ４の内側稜線４ｂ付近すなわち喰い込み範囲の一端付近に生じるので、この実施形態の喰い込み部の深さの最大値は前出した実施形態の半分程度になる。したがってこの実施形態では上述した作動の後半において喰い込み範囲内となる基部稜線１４ｃにより同期リング１７の第１及び第２チャンファ面１９ａ，１９ｂから削り取られる量は、前述した従来技術において喰い込み範囲内となる基部稜線４ｄにより同期リング１のチャンファ面２ｂから削り取られる量の半分程度になる。このようにこの実施形態によれば、スリーブ１２が同期コーン２１側に変位する際に、前記従来技術と比較してスリーブ１２のチャンファ１４が同期リング１７のチャンファ１９を削ることが少なくなり、したがって上記摺動時にスリーブ１２の変位に対して生じる抵抗力が小さくなるのでスリーブ１２を小さな操作力で変位させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る手動変速機の同期機構の全体を示す縦断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１の同期リングのスプラインのチャンファ及びスリーブのスプラインのチャンファの一状態を示す拡大図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、前記同期リングのスプラインのチャンファ及びスリーブのスプラインのチャンファの前記図２に示した状態から移行した状態を示した拡大図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、従来の手動変速機の同期機構における同期リングのスプラインのチャンファ及びスリーブのスプラインのチャンファの一状態を示した拡大図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、前記従来の同期リングのスプラインのチャンファ及びスリーブのスプラインのチャンファの前記図４に示した状態から移行した状態を示した拡大図である。
【符号の説明】
１０…主軸、１１…第１回転部材（ハブ）、１２…スリーブ、１３…スプライン、１４…チャンファ、１４ａ…チャンファ面、１４ｃ…基部稜線、１７…同期リング、１８…スプライン、１９…チャンファ、１９ａ…第１チャンファ、１９ｂ…第２チャンファ、１９ｅ，１９ｆ…先端稜線、１９ｇ…境界稜線、１９ｈ…先端頂点、２０…ギア、２１…第２回転部材（同期コーン）、２２…スプライン。
【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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