(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸(112)の軸線(112a)に関して回転するように配置された第１及び第２歯車(114,116)であって、第１歯車は第２歯車よりも大きい駆動トルクを発生する第１及び第２歯車(114,116)と；
歯車(114,116)間に、軸線(112a)と同中心で軸(112)に付設され、第１及び第２歯車のそれぞれと対面する軸方向で反対側に面する第１及び第２端部(112e,112f)で区画された長さを有するハブ(112d)であって、該ハブの軸方向長さと実質的に同じ長さの外側スプライン(112g)をその外周に形成したハブ(112d)と；
第１及び第２歯車(114,116)に、それぞれ対応して付設された第１及び第２ジョー歯(130,132)と；
第１及び第２歯車(114,116)に、それぞれ対応して付設された第１及び第２摩擦リング(126,128)と、同期トルクを生ずるように両軸方向のシフト力（Ｆ0）に対応して第１及び第２摩擦リングとそれぞれ係合するように移動可能な第３及び第４摩擦リング(146,148)と；
ハブの外側スプライン(112g)と噛合する内側スプライン(138,140)を含み、かつ、シフト力（Ｆ0）によってシフト手段を中立位置から移動させて、第１及び第２歯車(114,116)の第１及び第２ジョー歯(130,132)のそれぞれと連結可能な第３及び第４ジョー歯(138,140)を有する軸方向に可動のシフト手段(142)と；
ジョー歯の非同期連結を阻止して、摩擦リングにシフト力（Ｆ0）を伝達するために、シフト手段(142)の連結移動に対応して係合するように移動可能なブロッカショルダ(50c,50d,42c)と；
シフト手段(142)及びハブ(112d)の一部に付設され、摩擦リングの係合力を増加させるように、シフト力（Ｆ0）の方向に軸方向付加力（Ｆa）を発生させるために、同期トルクに反作用するように係合される時に作動する斜面を有する第１及び第２自己付勢手段(162,120)であって、第１自己付勢手段(162)は、第１中央部(162f)と該第１中央部からそれぞれある角度で軸方向に離れて第１及び第２歯車(114,116)の方向に面する第１及び第２斜面(162c,162b)を有しており、また、第２自己付勢手段(120)は、第２中央部(120f)と該第２中央部(120f)からそれぞれ離れるように延びて、第１及び第２斜面(162c,162b)にそれぞれ平行する第３及び第４斜面(120c,120b)を有しており、シフト手段が中立位置にある時に各中央部は円周方向に整列されている第１及び第２自己付勢手段(162,120)と；を備えた同期装置及び歯車組立体(110)であって；
第２自己付勢手段(120)の第２中央部(120f)は、第１歯車(114)を軸(112)に連結させるジョー歯が係合される時の内側及び外側スプライン(138,112g)の軸方向連結長さを、第２歯車(116)を軸(112)に連結させるジョー歯が係合される時の内側及び外側スプライン(140,112g)の軸方向連結長さより長くするように、第２歯車(116)に面するハブの第２端部(112f)に近い軸方向位置に配置されていることを特徴とする同期装置及び歯車組立体。
【請求項２】
第３及び第４ジョー歯(138,140)は、第１及び第２歯車(114,116)にそれぞれ対面する軸方向で反対側に面する端部を有しており、第３ジョー歯の端部は、シフト手段(142)が中立位置にある時、ハブの第１及び第２端部(112e,112f)間に位置し、また、第４ジョー歯の端部は、シフト手段が中立位置にある時、ハブの第２端部(112f)と第２歯車(116)に付設されたジョー歯(132)との間に位置することを特徴とする請求項１記載の同期装置及び歯車組立体。
【請求項３】
第１自己付勢手段(162)は、ハブ(112d)に関して回転が制限され、第３及び第４ジョー歯(138,140)に関して軸方向に移動しないように、また、ブロック手段を介して摩擦リングに軸方向付加力（Ｆa）を伝達するように装着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の同期装置及び歯車組立体。
【請求項４】
シフト手段(142)は、第３及び第４ジョー歯(138,140)に関して軸方向に移動しないように固定された放射方向に延在するフランジ(142)を含んでおり、ブロッカ手段は、第３及び第４摩擦リング(146,148)間に固定され、フランジの開口を通って延在する複数の円周方向に離して配置されたピンを含んでおり、各ピンは、開口に形成されたブロッカショルダに係合可能なブロッカショルダを有しており、第１自己付勢手段(162)はフランジ(142)に付設され、ハブ(112d)に関して回転が制限されていることを特徴とする請求項１記載の同期装置及び歯車組立体。
【請求項５】
ハブ(112d)の外周に、ハブ(112d)の軸方向長さに等しい長さの少なくとも１つの溝(118)を有しており、第２自己付勢手段(120)は溝内に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項４記載の同期装置及び歯車組立体。
【請求項６】
ハブ(112d)に付設された外側スプライン(112g)は放射方向の内径を有しており、前記第２中央部(120f)と第３及び第４斜面(120c,120b)は放射方向の外径及び内径を有しており、放射方向の外径は外側スプライン(112g)の内径より小さいか或は等しいことを特徴とする請求項５記載の同期装置及び歯車組立体。
【請求項７】
第１自己付勢手段(162)は、第３中央部(162e)と該第３中央部からそれぞれある角度で軸方向に離れて第１及び第２歯車(114,116)の方向に面する第５及び第６斜面(162a,162d)を有しており、第２自己付勢手段(120)は、第４中央部(120e)と該第４中央部からそれぞれ離れるように延びて、第５及び第６斜面にそれぞれ平行する第７及び第８斜面(120d,120a)を有しており、第３及び第４中央部はフランジ(142)の中立位置において円周方向に整列されていることを特徴とする請求項６記載の同期装置及び歯車組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速機用の同期装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全部或は一部の変速ギア比のシフト時間を減少させるために同期機構を使用することは、多段速度比変速機において周知である。
また、車両オペレータがシフトしようとする力、即ち、シフトレバーに適用される力は、自己付勢型(self-energizing type)の同期機構を使用することによって減少されることも周知である。
一般に、オペレータのシフトしようとする力は車両サイズと共に増加するので、自己付勢型の同期機構は、特に、重量トラックにとって重要である。
同期装置の先行技術例は、米国特許第５，０７８，２４４号、第５，０９２，４３９号及び第５，３３９，９３６号に開示されており、これらの開示内容は本発明に参照される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、改良されたジョー部材を備えた同期装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、米国特許第５，０９２，４３９号に開示され、また請求項１の特徴部分に参照されているように、先行技術として説明されている同期装置及び歯車組立体は、軸の軸線に関して回転するように装着された第１及び第２歯車を含んでいる。第１歯車は、第２歯車よりも大きい駆動トルクを発生する。
ハブは、歯車間で軸の軸線と同中心に軸に付設されており、第１及び第２歯車のそれぞれと対面して軸方向で反対側に面する第１及び第２端部で区画された長さを有している。ハブの外周には、ハブの軸方向長さと実質的に同じ長さの外側スプラインが形成されている。第１及び第２ジョー歯は、第１及び第２歯車にそれぞれ対応して付設されている。第１及び第２摩擦リングは、第１及び第２歯車にそれぞれ対応して付設されている。第３及び第４摩擦リングは、同期トルクを生ずるように両軸方向のシフト力（Ｆ0 ）に対応して第１及び第２摩擦リングとそれぞれ係合するように移動可能である。軸方向に可動のシフト手段は、ハブの外側スプラインと噛合する内側スプラインを含み、シフト力（Ｆ0 ）によってシフト手段を中立位置から移動させて、第１及び第２歯車の第１及び第２ジョー歯のそれぞれと連結可能な第３及び第４ジョー歯を有している。ブロッカ手段は、ジョー歯の非同期連結を阻止して、摩擦リングにシフト力（Ｆ0 ）を伝達するために、シフト手段の連結移動に対応して係合するように移動可能である。第１及び第２自己付勢手段は、シフト手段及びハブの一部に付設され、摩擦リングの連結力を増加させるように、シフト力（Ｆ0 ）の方向に軸方向付加力（Ｆa ）を発生させるために、同期トルクに反作用するように係合される時に作動する斜面を有している。第１自己付勢手段は、第１中央部と該第１中央部からそれぞれある角度で軸方向に離れて第１及び第２歯車の方向に面する第１及び第２斜面を有しており、また、第２自己付勢手段は、第２中央部と該第２中央部からそれぞれ離れるように延びて、第１及び第２斜面にそれぞれ平行する第３及び第４斜面を有している。各中央部はシフト手段が中立位置にある時に円周方向に整列されている。
【０００５】
本発明の特徴とする改良点は、第２自己付勢手段の第２中央部を、第１歯車を軸に連結させるジョー歯が係合される時の内側及び外側スプラインの軸方向連結長さを、第２歯車 を軸に連結させるジョー歯が係合される時の内側及び外側スプラインの軸方向連結長さより長くするように、第２歯車に面するハブの端部に近い軸方向位置に配置することである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ここで使用されている“同期装置”とは、噛み合いクラッチ手段により軸に選択比ギヤを非回転可能に連結するために使用されるクラッチ機構、つまり、噛み合いクラッチ部材が、噛み合いクラッチと共同する同期摩擦クラッチによって実質的に同期回転になるまで意図する噛み合いクラッチの連結を阻止するクラッチ機構を意味している。
“自己付勢(self-energizing) ”とは、摩擦クラッチの同期トルクに比例して同期クラッチの連結力を増加させる、斜面、カムまたは同等のものを有する、クラッチ同期機構を意味している。
【０００７】
図面を参照すると、同期装置及び歯車組立体１０は、歯車及び軸線１２ａに関して変速機に回転可能に装着される軸１２と、軸方向に離して配置した駆動体或は歯車１４、１６と、複動式同期装置２２を含んでいる。
【０００８】
軸１２は、両歯車を回転可能に保持する円筒状表面１２ｂ、１２ｃ、及び円筒状表面の直径より大きい直径の外周面を有する環状部材１２ｄを含んでいる。環状部材は、軸方向で反対側に面する肩部１２ｅ、１２ｆを介して歯車を分離する軸方向長さを有しており、該肩部は、両歯車が互いに軸方向に近づくように移動することを制限している。両歯車の軸方向に互いに離れる方向の移動は、従来周知の方法で制限されている。環状部材は軸にリングを付設することにより形成するか、或は図示されるように、軸と一体に形成される。環状部材の外周面には、外側スプライン１２ｇと、環状部材の軸方向長さと等しい軸方向長さを有する３個の溝１８と、自己付勢斜面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが形成されている。溝はいくつかの隣接するスプライン１２ｇを取り除いて、簡単な機械加工により自己付勢斜面を形成している。
【０００９】
同期機構２２は、歯車１４、１６に一体に形成された摩擦リング２６、２８及びジョー部材３０、３２、環状部材１２ｄの外周面に形成された外側スプライン歯１２ｇに滑動可能に噛み合う内側スプライン歯３８、４０を有するジョー部材３４、３６と、ジョー部材３４、３６の軸方向に対面する表面３４ａ、３６ａの間に挟み込まれ軸方向で反対側に面する側面４２ａ、４２ｂを有する放射方向に延びるシフトフランジ４２と、軸方向移動に対抗するようにフランジとジョー部材を固定する３個の軸方向に延びるリテーナ４４と、３個の円周方向に離れて配置され、摩擦部材の各々からフランジの開口４２ｃを通って軸方向に延びているピン５０により互いに固定された環状摩擦リング４６、４８と、及び３個の初期付勢組立体(pre-energizer assemblies)５２から構成されている。組立体５２は図３のみに示されている。
【００１０】
摩擦リングはコーン摩擦面２６ａ、４６ａ及び２８ａ、４８ａを有しており、ジョー部材の連結に先立って軸に対して歯車を摩擦的に同期させるように係合する。リング４６、４８は、３個の円周方向に離され、軸方向に開口し、円周方向に細長い溝４６ｂ、４８ｂと、６個の円周方向に離され、放射方向内側に開口し、摩擦リング４６、４８を通って軸方向に延びる溝４６ｃ、４８ｃを有している。余分の溝４６ｃ、４８ｃは摩擦リング４６、４８の交換可能性を容易にする。
更に、以下に説明するように、溝４６ｂ、４８ｂは、初期付勢組立体の端部を受け入れ、溝４６ｃ、４８ｃはリテーナ４４を受け入れている。コーン角度の広い範囲が使用され、ここでは、７．５度のコーン角度が用いられている。
摩擦面４６ａ、４８ａ及び／または２６ａ、２８ａは、ベース部材に取付けられた公知の摩擦部材で、ここでは、米国特許第４、７００、８２３号、第４、８４４、２１８号及び第４、７７８、５４８号に説明されているような、熱分解性のカーボン摩擦部材(pyrolytic carbon friction materials) が用いられている。これらの特許は本発明に参照される。
【００１１】
ピン５０は、フランジ開口４２ｃより少し小径の大径部５０ａ、摩擦リング４６、４８間に配置される縮径部または溝部５０ｂ（ここでは中間部）、及びピン軸に垂直な平面に対してある角度で、ピン軸から放射方向外側に延びるように、かつ、互いに軸方向に離れるような、円錐形のブロッカショルダ(conical blocker shoulders) または面５０ｃ、５０ｄを有している。溝部は、対応するフランジの開口内に配置される時、フランジの開口４２ｃに形成された面取りされたブロッカショルダとピンのブロッカショルダを効果的に係合させるように、固定された摩擦リングとピン組立体との回転を制限している。ピンは、従来周知の方法で摩擦リング４６、４８に固定されている。
【００１２】
初期付勢組立体５２は、前述の米国特許第５、３３９、９３６号に詳細に示され説明されているように、分離したピン型である。各々の初期付勢組立体は、開口４２ｃの間に交互に間隔をあけて設けられている開口４２ｄを通して摩擦リング４６、４８の間で軸方向に延びている。図３に示すように、各々の初期付勢組立体は、２つの同一のシェル５４と、該シェルの間に挟まれて該シェルを離れる方向に付勢する少なくとも２つの同一のリーフスプリング５６と、リーフスプリングの端部５６ａ全体を伸縮自在にはめ込む２つのリテーナ５８と、各々の摩擦リング４６、４８の長円形の溝４６ｂ、４８ｂ内に配置される長円形のカップ状部材６０を有している。長円形のカップ状部材６０及び溝４６ｂ、４８ｂは、摩擦リングの円周方向に延びており、シェル５４の対向する端部５４ａの滑動を許容するように摩擦リングの放射方向に十分な径を有している。各々の対のシェル５４は、面取りされた端面５４ｃを有する半環溝５４ｂ及び端部５４ａが共に押圧された時、共同する開口４２ｄの直径よりも小径となる。  端部５４ａは摩擦リング４６、４８に対して反作用し、面取り部５４ｃは、フランジ４２の初期係合移動に対応してフランジ４２の開口４２ｄの面取り部に対して反作用する。カップ状部材６０は、摩擦リング４６、４８と端部５４ａとの間を耐摩耗性材料を提供するようにしっかりと連結する。例えば、カップ状部材は鋼から作られ、また、摩擦リングはアルミニュウム等の比較的柔らかい材料から作られる。
【００１３】
前述したように、ジョー部材３４、３６は、軸に付設された外側スプライン歯１２ｄに滑動可能に噛み合う内側スプライン歯３８、４０を有している。外側スプラインは軸の軸線に平行に延びるフランク面を有しており、ジョー部材のスプラインと軸のフランク面との噛み合いによって互いの回転を阻止している。
【００１４】
更に、フランジ４２は、反対側の面から軸方向に延びるスチフナリング４２ｅ、４２ｆ、及び、軸の環状部材１２ｄの外周面の溝１８内に放射方向内側に突出する自己付勢歯６２を有している。各々の歯６２には、対応する自己付勢斜面２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと共同し或は反作用する自己付勢斜面６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄが形成されている。各々のスチフナリングは、ジョー部材３４、３６の環状の放射方向外側の面３４ｃ、３６ｃを受け入れる放射方向内側の面４２ｈを有している。スチフナリングは、製作中或は使用中において、フランジ４２の軸方向歪みを減少させる。
斜面は、ジョー部材３４、３６及び軸１２に関してフランジの回転を制限しており、フランジ４２に適用されるシフト力によって最初に係合されるコーンクラッチの係合力を増加させ、コーンクラッチにより供給される同期トルクを増加させて、付加的な軸方向の自己付勢力(self-energizing force) を供給するように、コーンクラッチと軸との間の同期トルクに反作用する。斜面は、一方のまたは両方の歯車に同期力を増加させるように、及び／または、アップシフト及びダウンシフトに遭遇するように、どちらの方向にもトルクに対応させて同期力を増加させるようにする。
【００１５】
リテーナ４４の各々は、ジョー部材３４、３６の放射方向外側の部分３４ｂ、３６ｂに配置される軸方向に延びる部分４４ａ、及びジョー部材３４、３６の軸方向の反対側の面３４ｃ’、３６ｃ’を抱き込む、軸方向に離されて配置され放射方向内側に延びる部分４４ｂを有している。リテーナは、相対回転を制限するようにフランジ４２の開口４２ｅを通って緩く延びている。各々の軸方向に延びた部分は、摩擦リングの溝４６ｃ、４８ｃに受け入れられる、軸方向に離れて配置され放射方向外側に面する部分４４ｃを有しており、溝の放射方向内側に面する部分に接して滑動する。部分４４ｃは、溝の内側に面する部分で滑動して、そこにとどまるように十分に長い。
図２に示すように、歯車１４、１６は、ジョー部材が連結される時リテーナの端部を受け入れるために、軸方向に延びる溝１４ａ、１６ａを有している。溝４６ｃ、４８ｃの放射方向に延びる側部はリテーナを円周方向に間隔を置いて保持する。軸１２に付設された斜面２０ａ、２０ｂは、フランジの歯６２の対向する斜面６２ａ、６２ｂに反作用し、どちらの方向にもトルクに対応させて歯車１６の同期割合及び／またはシフト量を増加させ、または助力するように付加的な軸方向の力を発生する。斜面２０ｃ、２０ｄは、斜面６２ｃ、６２ｄの各々に反作用し、どちらの方向にも同期トルクに対応させて、歯車１４に付加的な軸方向の力を与える。斜面の角度は、アップシフト及びダウンシフト、高速比及び低速比で異なった大きさの付加的な軸方向力を供給するように変化させてもよい。
また、もし１つの歯車或はそれ以上の歯車に対して一方向に付加的な軸方向力が不要ならば、斜面を軸の軸線と平行、即ち、効果的な斜面を提供しないようにしてもよい。
以下に説明されるように、付加的な軸方向力の大きさ或は量は、摩擦クラッチと自己付勢斜面の平均半径比の関数である。したがって、シフトフォークによってシフトフランジ４２に適用されるシフト力を与えるために加えられる力の大きさは、斜面角度及び／または平均半径比を変化させることによって変えられる。
【００１６】
フランジ４２が図１の中立位置にある時は、ピン５０の縮径部５０ｂは、共同するフランジの開口４２ｃと共に放射方向に整列されており、コーンクラッチの摩擦面はわずかに離されて配置され、スプリング５６の力でフランジの開口４２ｄに作用する初期付勢組立体５２の面取りされた或は角度をつけられた面５４ｃに関してその間隔で維持されている。初期付勢組立体の面により生ずる軸方向の力は、コーンクラッチの表面間のオイルの粘性剪断による自己付勢斜面によるフランジ上のいかなる付加的な軸方向力にも十分に反作用する。
軸に対してどちらかの歯車を連結しようとする時は、米国特許第４、９２０、８１５号に示されているような良く知られた方法で、適当な図示しないシフト機構がフランジ４２の外周に連結され、歯車１４に連結させるために左に、或は歯車１６に連結させるために右に、軸１２上の軸線に沿って軸方向にフランジを移動させる。シフト機構は、リンク機構を介してオペレータにより手動的に動かされるか、アクチュエータによって選択的に動かされるか、或は、シフト機構を自動的に始動させ、シフト機構によって適用される力の大きさを制御する手段によって動かされる。シフト機構が手動的に動かされる時は、オペレータによりシフトレバーに適用される力に比例する。手動的に或は自動的にかかわらず、フランジ４２に対して軸方向に適用される力は、図８において矢印Ｆ0 の長さで示される。
【００１７】
オペレータのシフト力Ｆ0 によるフランジの軸方向右側への初期移動は、コーン面４８ａとコーン面２８ａとを初期摩擦係合させるように、初期付勢体面５４ｃによってピン５０に伝達される。コーン面の初期係合力は、スプリング５６の力及び初期付勢体面の角度の関数である。初期摩擦係合（非同期状態が存在し、一瞬、自己付勢斜面の効果を無能にする）は、フランジ４２と係合した摩擦リングとの間の相対回転を制限し、初期のコーンクラッチ係合力と同期トルクＴ0 を生ずるので、フランジの開口４２ｃの側面に対するピンの縮径部分５０ｂの移動は、ピンのブロッカショルダ５０ｄと開口４２ｃに配置されたブロッカショルダとを係合させる。ブロッカショルダが係合される時、フランジ４２上のオペレータの全シフト力Ｆ0 は、ブロッカショルダを経由して摩擦リング４８に伝達されるので、コーンクラッチは、オペレータのシフト力Ｆ0 の全力で合成されたオペレータの同期トルクＴ0 を生ずるように係合される。このオペレータの同期トルクＴ0 は、図８において矢印Ｔ0 で表される。
ブロッカショルダは、オペレータのシフト力Ｆ0 の軸方向に関してある角度で配置されているので、コーンクラッチからの同期トルクに対抗するが、非同期状態ではより少ない大きさの反対の力またはアンブロッキングトルクを発生する。図２に示すように、実質的な同期に到達すると、同期トルクはアンブロッキングトルク以下に低下するので、ブロッカショルダは、ピンを開口４２ｃと同心に移動させ、引き続きフランジを軸方向に移動させ、また、ジョー部材３６の内側スプライン／ジョー歯４０とジョー部材３２の外側スプライン／ジョー歯とを連結させる。スプライン／ジョー歯は、米国特許第３、２６５、１７３号及び第４、２４６、９９３号に示されるように形成されており、これらの開示内容は本発明に参照される。
【００１８】
自己付勢斜面の効果を無視すると、力Ｆ0 によって生ずるコーンクラッチトルクは式（１）により表される。
Ｔ0 ＝Ｆ0 ＲC μC ／ｓｉｎα・・・（１）
ここで、
ＲC ＝コーン摩擦面の平均半径
μC ＝コーン摩擦面の摩擦係数
α  ＝コーン摩擦面の摩擦角度
【００１９】
特に、図６及び図７を参照して、自己付勢斜面の作用についてみると、オペレータが軸方向のシフト力Ｆ0 を適用することによる同期トルクＴ0 は、ピン５０によってフランジ４２に伝達され、自己付勢斜面を横切るように軸１２に反作用する。係合される時、自己付勢斜面は、軸１２及びジョー部材３４、３６に関するフランジの回転を制限し、軸方向力成分または付加的力Ｆa を、シフト力Ｆ0 と同じ方向にフランジに作用させ、これらの力の合計、即ち全力Ｆt によって、更に、トルクＴ0 に加えて付加的同期トルクＴa の合計の全トルクＴt がコーンクラッチの係合力として増加される。
図６は、シフトフランジ４２が図１の位置に対応する中立位置にある時の自己付勢斜面の位置を示している。図７は、歯車１６がコーン面２８ａ、４８ａの係合によって同期されている時の斜面及びスプラインの位置を示している。
係合されたコーン面は、フランジの斜面６２ａと軸の斜面２０ａとを効果的に係合させる方向に同期トルクを発生させている。それ故に、図８に示すように、コーンクラッチを係合させるための軸方向の力の合計は、Ｆ0 にＦa を加えたものとなり、コーンクラッチによって生ずる同期トルクの合計は、Ｔ0 にＴa を加えたものとなる。
オペレータによりシフト力Ｆ0 及び同期トルクＴ0 が与えられると、軸方向の付加的力の大きさは、係合される自己付勢斜面の角度の関数となる。この角度は、オペレータによる最適なシフトに対応させて同期トルクを有効に増加させ、同期時間を減少させるように、十分な大きさの付加的力Ｆa を発生させる。
しかしながら、この角度は、制御された軸方向付加力Ｆa 、即ち、力Ｆ0 の増減に対応して増減する力Ｆa を生ずるためには低すぎる。斜面角度が大き過ぎると、斜面は、自己付勢作用よりはむしろセルフロッキングする。それゆえ、一旦、コーンクラッチを初期係合させると、力Ｆ0 とは無関係に力Ｆa が急速に制御不可能に増加され、制御されないロックアップに向けてコーンクラッチを駆動する。自己付勢作用よりはむしろセルフロッキングがシフト量またはシフト感を減少させ、同期装置の構成部材に過大応力を与え、オーバーヒートの原因となり、コーンクラッチ表面の急速な摩耗、また、オペレータによるシフトレバーの移動を無効にさえする。
【００２０】
自己付勢斜面角度を計算するための主な変数及び方程式は、前述の米国特許第５、０９２、４３９号に開示されている。
【００２１】
図９〜図１２には、本発明の実施の形態が示されている。ここで、図９〜図１１には、同期装置及び歯車組立体１１０の下半部が示されており、また、図１２には、環状部材／ハブ１２ｄとは異なる、自己付勢手段１２０の軸方向位置に関して非対称である環状部材／ハブ１１２ｄが示されている。ハブ１１２ｄは実質的にハブ１２ｄと等長であり、自己付勢斜面の角度も同じか或は異なる角度でも良い。同期装置及び歯車組立体１０と１１０との基本的な違いは、同期装置の構成部品の対称性を維持するためにハブ１１２ｄを非対称にしたことである。
【００２２】
同期装置及び歯車組立体１１０は、軸線１１２ａを有する軸１１２を有しており、変速装置内で回転するように駆動体或は歯車１１４、１１６を軸方向に離して装着している。軸１１２には円筒状表面１１２ｂ、１１２ｃが形成されており、図示しない軸受によって、歯車の円筒状軸受面１１４ｂ、１１６ｂの内側を回転可能に支持している。環状部材或はハブ１１２ｄには、軸の円筒状面の直径よりも大径の外周面が形成されている。ハブは、軸方向の反対側に面するショルダ１１２ｅ、１１２ｆを介して歯車１１４、１１６を分離する軸方向長さを有しており、各歯車の軸方向に近付く動きを制限している。各歯車の軸方向に離れる動きは、周知の方法で制限している。ハブは軸にリングを付設して形成してもよいし、或は、図示するように軸と一体に形成してもよい。ハブの外周面には、外側スプライン１１２ｇが形成されており、そこにはハブの軸方向長さに等しい長さの３個の溝１１８と斜面１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを含む自己付勢手段１２０が形成されている。斜面１２０ａ、１２０ｄは、各溝の一側に位置して、中央部１２０ｅから軸方向にある角度離れて、それぞれ歯車１１４、１１６の方向に面している。また、斜面１２０ｂ、１２０ｃは、各溝の他側に位置して、中央部１２０ｆから軸方向にある角度離れて、それぞれ歯車１１４、１１６の方向に面している。各溝は、組立体１０のように、いくつかの隣接するスプライン１２ｇを取り除いて、自己付勢斜面を簡単に機械加工して形成してもよい。
【００２３】
摩擦リング１２６、１２８とジョー部材１３０、１３２は歯車１１４、１１６と一体に形成されており、ジョー部材１３４、１３６は、ハブ１１２ｄの外周面に形成された外側スプライン歯１１２ｇに滑動可能に噛み合う内側スプライン歯１３８、１４０を有しており、また、放射方向に延在するシフトフランジ１４２は、ジョー部材１３４、１３６の軸方向に対面する表面１３４ａ、１３６ａの間に挟まれる軸方向で反対側に面する側面１４２ａ、１４２ｂを有している。
図９〜図１１には、図１及び図２に示したいくつかの部材、即ち、フランジとジョー部材を軸方向に移動しないように固定しているリテーナ、環状摩擦リング１４６、１４８に固定されて、フランジの開口を通って軸方向に延在している３個の円周方向に離して配置されているピン及び３個の初期付勢組立体等は示されていない。
【００２４】
前述したように、ジョー部材１３４、１３６には、内側スプライン歯１３８、１４０が形成されており、軸１１２に付設された外側スプライン歯１１２ｇと滑動可能に噛み合っている。外側スプラインは軸の軸線に平行に延びるフランク面を有しており、ジョー部材のスプラインと軸のフランク面との噛み合いによって互いの回転を阻止している。
【００２５】
更に、フランジ１４２には、両側面から軸方向に延びる環状のスチフナリング１４２ｅ、１４２ｆ、及びハブ１１２ｄの外周面の溝１１８内に放射方向内側に突出する自己付勢歯１６２が形成されている。各歯１６２には、対応する自己付勢斜面１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと共同或は反作用する自己付勢斜面１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄが形成されている。斜面１６２ａ、１６２ｄは、中央或は停止部１６２ｅから離れて、それぞれ斜面１２０ａ、１２０ｄと平行に延びている。また、斜面１６２ｂ、１６２ｃは、中央或は停止部１６２ｆから離れて、それぞれ斜面１２０ｂ、１２０ｃと平行に延びている。
斜面は、ジョー部材１３４、１３６及び軸１１２に関してフランジの回転を制限し、フランジ１４２に適用されるシフト力によって最初に係合されるコーンクラッチの係合力を増加させ、コーンクラッチにより供給される同期トルクを増加させて、付加的な軸方向の自己付勢力を供給するように、コーンクラッチと軸との間の同期トルクに反作用する。斜面は、アップシフト及びダウンシフトに遭遇するように、どちらの方向にもトルクに対応させて同期力を増加させる。
【００２６】
ハブ１１２ｄに付設された斜面１２０ａ，１２０ｂは、フランジ歯１６２の斜面１６２ａ，１６２ｂに反作用して、どちらの方向にもトルクに対応させて歯車１１６の同期割合及び／またはシフト量を増加させ、または助力するように付加的な軸方向の力を供給する。斜面１２０ｃ、１２０ｄは、斜面１６２ｃ、１６２ｄの各々に反作用して、どちらの方向にも同期トルクに対応させて歯車１１４に対して付加的軸方向力を供給する。
【００２７】
フランジ１４２が図９の中立位置にある時、中央部１２０ｅ，１２０ｆ，１６２ｅ，１６２ｆは、図１２に示すように、円周方向に接触して整列されている。このように接触させることにより、摩擦面の間の速度変化或は粘性抵抗によって、自己付勢斜面が不意に係合することを阻止する。どちらかの歯車を軸に連結しようとする時は、上述したような適正な図示しないシフト機構をフランジ１４２の外周面に結合して、フランジ１４２を軸１１２に沿って、歯車１１４に連結する場合は左に、歯車１１６に連結する場合は右に移動させる。
【００２８】
図１０及び図１１に示すジョークラッチの係合位置では、ハブの自己付勢手段１２０の位置を非対称に或は軸方向にオフセットして、歯車１１６を軸１１２に連結させる時のスプライン１４０、１１２ｇの軸方向連結長さに比較して歯車１１４を軸１１２に連結させる時のスプライン１３８、１１２ｇの軸方向連結長さを長くしている。したがって、ハブ１２ｄに比較してハブ１１２ｄの軸方向長さを長くすることなく、フランジ４２に比較してフランジ１４２の軸方向のシフトストロークを大きくすることなく、また、スプライン４０、１２ｇに比較してスプライン１４０、１１２ｇの軸方向の連結長さをロスすることもなく、連結長さを長くすることができる。
【００２９】
上述のように改良することは、組立体１０のジョー部材及びスプラインに比べて、ジョー部材１３４、１３６と内側スプライン１３８、１４０の軸方向の長さを等しく増加させることによって、また、第２歯車のジョー歯１３２をハブの端部１１２ｆから軸方向に離して、歯１３２と端部１１２ｆとの間に一体の環状部を形成することによって達成することができる。環状部１１６ｃは、歯車１６の軸受面に比べて等しい軸受面１１６ｂを維持できるので、歯車１６に比較して歯車１１６の軸方向の長さを長くすることなく、同等の軸受支えを提供できる。
【００３０】
添付された請求の範囲は、開示された同期装置の発明部分を含むものであり、変更や修正は本発明の精神の範囲内に含まれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、先行技術に係る複動式同期装置及び歯車組立体の中立位置を示す断面図である。
【図２】  図２は、右方で係合された図１の同期装置及び歯車組立体を示す図である。
【図３】  図３は、図１の同期装置及び歯車組立体の構成部品の詳細な分解図である。
【図４】  図４は、図１における軸部の詳細図である。
【図５】  図５は、図４の５−５線断面矢視図である。
【図６】  図６は、シフトフランジが中立位置にある時の図４の６−６線に沿った矢視図である。
【図７】  図７は、図４の６−６線に沿った矢視図であり、図３に示す自己付勢斜面が噛み合わされている図である。
【図８】  図８は、同期装置及び歯車組立体のシフトフランジに作用する軸方向力とトルクを図示的に表している図である。
【図９】  図９は、中立位置にある本発明の実施の形態に係る同期装置及び歯車組立体の下半部を示す図である。
【図１０】  図１０は、右方係合位置にある本発明の実施の形態に係る同期装置及び歯車組立体の下半部を示す図である。
【図１１】  図１１は、左方係合位置にある本発明の実施の形態に係る同期装置及び歯車組立体の下半部を示す図である。
【図１２】  図１２は、本発明の実施の形態に係るハブ部を示す図である。
【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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