JP2017053396A

JP2017053396A - 同期噛合装置

Info

Publication number: JP2017053396A
Application number: JP2015176595A
Authority: JP
Inventors: 達也西野; Tatsuya Nishino; 智義石丸; Tomoyoshi Ishimaru; 健一朗塚本; Kenichiro Tsukamoto; 山本　義和; Yoshikazu Yamamoto; 義和山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】シンクロナイザリング７を介して同期を行う同期噛合装置１において、特許文献１の係合ピンおよび係合凹部を用いない簡素な構成にしながら、２段入り現象を回避できるようにする。【解決手段】遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａおよびシンクロナイザリング７の内周テーパコーン面７ａと、遊転ギヤ５において固定ギヤ６に対向する側面５ｃおよび固定ギヤ６において遊転ギヤ５に対向する側面６ａとのうち、少なくとも一方において円周方向の所定間隔おきの領域２０Ａ，３０Ａの摩擦係数が、当該領域２０Ａ，３０Ａの間の領域２０Ｂ，３０Ｂの摩擦係数よりも高くされている。【選択図】図２

Description

本発明は、歯車式変速機に装備される同期噛合装置に関する。

同期噛合装置としては、シンクロナイザリングを介して同期を行う、いわゆるボルグワーナータイプが広く知られている。

この同期噛合装置は、回転軸にスプライン嵌合されているクラッチハブに外装されているハブスリーブをシフトフォークによりスライドさせて、シンクロナイザリングの内周テーパコーン面を遊転ギヤの外周テーパコーン面に圧接させることにより前記遊転ギヤを前記ハブスリーブに同期させつつ、このハブスリーブの内スプラインを前記シンクロナイザリングの外スプラインと遊転ギヤの外スプラインとに噛合させることにより前記回転軸と遊転ギヤとを一体化させるように構成されている。

ところで、前記同期噛合装置では、前記ハブスリーブの内スプラインを前記遊転ギヤの外スプラインに噛合する際に、前記ハブスリーブの内スプラインが前記遊転ギヤの外スプラインに一旦衝突してから、前記遊転ギヤの外スプラインに噛合するという「２段入り現象」が起こることがある。その場合には、操縦者のシフトフィーリングを損なう他、ギヤ鳴りを発生させることになるなど、好ましくない。

前記２段入り現象を回避するために、例えば特許文献１では、前記シンクロナイザリングと前記遊転ギヤとの摩擦面に配置した係合ピンと係合凹部とにより、前記シンクロナイザリングの外スプラインと前記遊転ギヤの外スプラインとの位相を一致させるようにしている。

特開平５−１０６６４３号公報

上記特許文献１では、２段入り現象を回避することができるものの、次のような点で改良の余地がある。

つまり、上記しているように前記シンクロナイザリングと前記遊転ギヤとの摩擦面に前記係合ピンと前記係合凹部とを配置しているために、前記摩擦面の接触面積が小さくなるとともに、前記シンクロナイザリングの剛性が低下するなど、前記シンクロナイザリングおよび前記遊転ギヤの耐久性が低下することが懸念される。また、前記係合ピンおよび前記係合凹部という部材を追加する必要があるために、設備コストが嵩むことが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、シンクロナイザリングを介して同期を行う同期噛合装置において、前記特許文献１の係合ピンおよび係合凹部を用いない簡素な構成にしながら、２段入り現象を回避できるようにすることを目的としている。

本発明に係る同期噛合装置は、回転軸に一体回転可能に外装されるクラッチハブと、このクラッチハブの外スプラインに噛合される内スプラインを有するハブスリーブと、前記回転軸において前記クラッチハブに隣り合うように相対回転可能に外装される遊転ギヤと、前記回転軸において前記遊転ギヤに隣り合うように一体回転可能に外装される固定ギヤと、前記ハブスリーブにより軸方向に押圧されることによって前記遊転ギヤの外周テーパコーン面に摩擦接触させられる内周テーパコーン面を有するシンクロナイザリングと、前記ハブスリーブを前記遊転ギヤへ向けてスライドさせることにより前記シンクロナイザリングの内周テーパコーン面を前記遊転ギヤの外周テーパコーン面に摩擦接触させながら、前記ハブスリーブの内スプラインを前記遊転ギヤの外周のギヤスプラインに噛合させるシフト手段と、を備え、前記遊転ギヤの外周テーパコーン面および前記シンクロナイザリングの内周テーパコーン面と、前記遊転ギヤにおいて前記固定ギヤに対向する側面および前記固定ギヤにおいて前記遊転ギヤに対向する側面とのうち、少なくとも一方において円周方向の所定間隔おきの領域の摩擦係数が、当該領域の間の領域の摩擦係数よりも高くされている、ことを特徴としている。

このような特徴構成を有している場合、前記ハブスリーブをスライドさせることにより前記シンクロナイザリングを前記遊転ギヤ側へ押圧させると、前記シンクロナイザリングの内周テーパコーン面が前記遊転ギヤの外周テーパコーン面に摩擦接触させられるとともに、前記遊転ギヤの側面と前記固定ギヤの側面とが摩擦接触させられることになる。

これにより、前記ハブスリーブと前記遊転ギヤとの回転速度差が徐々に小さくなるが、当該回転速度差がゼロになって同期が完了すると、前記ハブスリーブの内スプラインが前記遊転ギヤのギヤスプラインに噛合するようになる。

ところで、前記回転速度差がある程度小さくなってからゼロになるまでの間は、前記摩擦接触させられている一方面の高摩擦係数領域と前記他方面の高摩擦係数領域との摩擦接触による制動力が大きく貢献するので、前記回転速度差がゼロになったときには、前記高摩擦係数領域同士が接触したままの状態、つまり高摩擦係数領域同士の位相が一致した状態になる。

そこで、前記高摩擦係数領域同士が互いに接触する位相において、前記シンクロナイザリングの外スプラインと前記遊転ギヤのギヤスプラインの位相が一致するように、それらの関係を規定すれば、前記同期が完了したときに、前記ハブスリーブの内スプラインが前記遊転ギヤのギヤスプラインに衝突することなく円滑に噛合するようになる。

これにより、従来例で説明したような２段入り現象の発生を防止できるので、前記ハブスリーブのスライド動作を円滑化できるようになる。

しかも、本発明では、上記特許文献１で必要であった係合ピンおよび係合凹部を前記シンクロナイザリングと前記遊転ギヤとの摩擦面に設置しない簡素な構成にしているから、前記摩擦面の接触面積が小さくなることを回避できるとともに、前記シンクロナイザリングの剛性が低下することを回避できるなど、前記シンクロナイザリングおよび前記遊転ギヤの耐久性が低下することを回避できるようになる他、本発明に係る同期噛合装置の設備コストの上昇を抑制することができて、操縦者のシフトフィーリングの向上ならびにギヤ鳴りの防止を図ることができるようになる。

本発明によれば、シンクロナイザリングを介して同期を行う同期噛合装置において、前記特許文献１の係合ピンおよび係合凹部を用いない簡素な構成にしながら、２段入り現象を回避してハブスリーブのスライド動作を円滑化できるようになる。

したがって、本発明では、前記シンクロナイザリングおよび前記遊転ギヤの耐久性が低下することを回避できるとともに、同期噛合装置の設備コストの上昇を抑制しながら、操縦者のシフトフィーリングの向上ならびにギヤ鳴りの防止を図ることができる。

本発明に係る同期噛合装置の一実施形態の概略構成を示す上半分の断面図である。図１の遊転ギヤと固定ギヤとの対向面を示す側面図である。図１において変速初期段階を示す図である。図３においてハブスリーブの内スプラインとシンクロナイザリングの外スプラインと遊転ギヤの外スプラインとを平面展開した図である。図３の続きを示す図である。図５においてハブスリーブの内スプラインとシンクロナイザリングの外スプラインと遊転ギヤの外スプラインとを平面展開した図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図６に本発明の一実施形態を示している。まず、図１を参照して、本発明に係る同期噛合装置の一実施形態についての概要構成を説明する。

同期噛合装置１は、クラッチハブ３、ハブスリーブ４、遊転ギヤ５、固定ギヤ６、シンクロナイザリング７、シンクロキー８、シフトフォーク９などを備えている。

クラッチハブ３は、回転軸２に例えばスプライン嵌合により一体回転可能に外装されている。このクラッチハブ３には、ハブスリーブ４が例えばスプライン嵌合により一体回転可能に外装されている。クラッチハブ３の外周面には外スプライン３ａが、また、ハブスリーブ４の内周面には内スプライン４ａがそれぞれ設けられている。

遊転ギヤ５は、回転軸２にクラッチハブ３と隣り合うようにラジアルベアリング１１を介して相対回転可能に外装されている。この遊転ギヤ５の外周において、クラッチハブ３寄りの領域にはテーパコーン面５ａが、また、軸方向中間領域には、ギヤスプライン５ｂがそれぞれ設けられている。なお、遊転ギヤ５のテーパコーン面５ａを「外周テーパコーン面」と言う。

固定ギヤ６は、回転軸２に遊転ギヤ５と隣り合うように例えばスプライン嵌合により一体回転可能に外装されている。

シンクロナイザリング７は、クラッチハブ３に円周方向に所定の遊びを介して一体回転可能に組み付けられており、遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａの外径側に相対回転可能に配置されている。

このシンクロナイザリング７の内周にはテーパコーン面７ａが設けられており、シンクロナイザリング７の外周には外スプライン７ｂが設けられている。なお、シンクロナイザリング７のテーパコーン面７ａを「内周テーパコーン面」と言う。

シンクロキー８は、クラッチハブ３の外周に配設されるリング状のばね１０によってハブスリーブ４の内スプライン４ａに圧接されている。

シフトフォーク９は、ハブスリーブ４を軸方向にスライドさせるものであって、ハブスリーブ４の外周溝４ｂに係合されている。

このシフトフォーク９は、手動歯車式変速機の場合には不図示の車両室内のシフトレバーから入力される人的操作力が不図示のリンク機構を介して伝達されることにより動作させられるが、ＡＭＴ（オートメイテッド・マニュアル・トランスミッション）と呼ばれる自動歯車式変速機の場合には不図示のシフトアクチュエータから出力される駆動力が不図示のリンク機構を介して伝達されることにより動作させられる。シフトフォーク９および前記リンク機構などが特許請求の範囲に記載のシフト手段に相当している。

ところで、ハブスリーブ４の内スプライン４ａは、シンクロナイザリング７の外スプライン７ｂと、遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂとに噛合可能に設定されている。

また、ハブスリーブ４の内スプライン４ａにおいてシンクロナイザリング７側の端部と、シンクロナイザリング７の外スプライン７ｂにおいてハブスリーブ４側の端部とには、それぞれチャンファが設けられているが、遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂにおいてシンクロナイザリング７寄りの端部にはチャンファが設けられていない。チャンファとは、歯先を平面視で二等辺三角形のように先鋭に面取りしたもののことである。

この実施形態では、シンクロナイザリング７と遊転ギヤ５との同期が完了したときに、ハブスリーブ４の内スプライン４ａが遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂに衝突することなく円滑に噛合するように工夫している。

具体的に、遊転ギヤ５において固定ギヤ６に対向する側面（外側面と言う）５ｃおよび固定ギヤ６において遊転ギヤ５に対向する側面（内側面と言う）６ａにおいて円周方向の所定間隔おきの領域２０Ａ，３０Ａの摩擦係数が、当該領域２０Ａ，３０Ａの間の領域２０Ｂ，３０Ｂの摩擦係数よりも高くされている。

つまり、遊転ギヤ５の外側面５ｃおよび固定ギヤ６の内側面６ａには、図２に示すように、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａと低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂとが円周方向交互に設けられている。

なお、低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂについては遊転ギヤ５および固定ギヤ６の基材そのものとして、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａについては前記基材よりも摩擦係数が高い適宜の材料とすることができる。その他、低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂおよび高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａについては、遊転ギヤ５および固定ギヤ６の基材表面に、適宜の低摩擦係数の材料および適宜の高摩擦係数の材料を接着またはコーティングなどにより設けることが可能である。

この高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａの円周方向寸法は低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂの円周方向寸法と同じに設定されている。

そして、ハブスリーブ４のスライド動作に伴いシンクロナイザリング７の内周テーパコーン面７ａが遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａに摩擦接触するとともに遊転ギヤ５の高摩擦係数領域２０Ａが固定ギヤ６の高摩擦係数領域３０Ａに摩擦接触することによって、それらの回転速度差が小さくなる。この回転速度差がある程度小さくなってからゼロになるまでの間は、遊転ギヤ５の高摩擦係数領域２０Ａと固定ギヤ６の高摩擦係数領域３０Ａとの摩擦接触による制動力が大きく貢献するので、前記回転速度差がゼロになったときには、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａ同士が接触したままの状態、つまり高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａ同士の位相が一致した状態になる。

そこで、前記高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａ同士が互いに接触する位相において、シンクロナイザリング７の外スプライン７ｂと遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂの位相が一致するように、それらの関係を規定している。これにより、前記同期が完了したときに、ハブスリーブ４の内スプライン４ａが遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂに衝突することなく円滑に噛合するようになる。

次に、図３から図６を参照して上記同期噛合装置１の動作を説明する。

図１に示すニュートラル状態において、シフトフォーク９によりハブスリーブ４を図１の矢印１００方向（紙面に向かって右側）にスライドさせることによりシンクロナイザリング７を遊転ギヤ５側へ押圧させると、図３および図４に示すように、ハブスリーブ４の内スプライン４ａのチャンファがシンクロナイザリング７の外スプライン７ｂのチャンファに当接し、シンクロナイザリング７の内周テーパコーン面７ａが遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａに摩擦接触させられることになるとともに、遊転ギヤ５の外側面５ｃが固定ギヤ６の内側面６ａに摩擦接触させられることになる。

これにより、ハブスリーブ４と遊転ギヤ５との同期作用が開始されることにより、それらの回転速度差が徐々に小さくなる。

そして、前記回転速度差がゼロになって同期が完了すると、図５および図６に示すように、ハブスリーブ４の内スプライン４ａが遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂに噛合して、遊転ギヤ５が回転軸２と一体回転可能になる。

ところで、この実施形態の場合には、前記同期が完了するときに、遊転ギヤ５の外側面５ｃの高摩擦係数領域２０Ａと固定ギヤ６の内側面６ａの高摩擦係数領域３０Ａとの摩擦接触作用によって、シンクロナイザリング７の外スプライン７ｂの位相と遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂの位相とが一致するようになる。そのため、ハブスリーブ４の内スプライン４ａを遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂに衝突させることなく円滑に噛合させることが可能になる。

ここで、参考までに、この実施形態のような工夫をしていない場合には、前記同期が完了したときに、シンクロナイザリング７の外スプライン７ｂの位相が遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂの位相と不一致になることが有り得るので、従来例で説明したような２段入り現象が発生する確率が高くなると言える。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態では、特許文献１で必要であった係合ピンおよび係合凹部をシンクロナイザリング７と遊転ギヤ５との摩擦面に設置せずに、遊転ギヤ５の外側面５ｃおよび固定ギヤ６の内側面６ａに高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａおよび低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂを設けるだけの簡易な構成を採用することによって、ハブスリーブ４をスライドさせる過程において、ハブスリーブ４の内スプライン４ａを遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂに衝突させることなく円滑に噛合させることができるようにしている。

これにより、従来例で説明したような２段入り現象の発生を防止できるので、ハブスリーブ４のスライド動作を円滑化できるようになる。

しかも、前記簡素な構成であるから、特許文献１のようにシンクロナイザリング７と遊転ギヤ５との摩擦面の接触面積が小さくなることを回避できるとともに、シンクロナイザリング７の剛性が低下することを回避できるなど、シンクロナイザリング７および遊転ギヤ５の耐久性が低下することを回避できるようになる他、同期噛合装置１の設備コストの上昇を抑制することができて、操縦者のシフトフィーリングの向上ならびにギヤ鳴りの防止を図ることができるようになる。

特に、この実施形態では、前記したようにハブスリーブ４の内スプライン４ａを遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂに衝突させることなく円滑に噛合させることができるようになっているから、遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂにおいてシンクロナイザリング７側の端部にチャンファを形成せずに済んでいるのである。そのため、遊転ギヤ５のギヤスプライン５ｂにチャンファを形成する場合に比べると、ギヤスプライン５ｂの軸方向長さの短縮ならびに加工コストの削減を図ることができる点で優位となる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、遊転ギヤ５の外側面５ｃおよび固定ギヤ６の内側面６ａにそれぞれ高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａおよび低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂを設ける例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図示していないが、遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａおよびシンクロナイザリング７の内周テーパコーン面７ａに、それぞれ高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａおよび低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂを設けることが可能である。

また、図示していないが、遊転ギヤ５の外側面５ｃおよび固定ギヤ６の内側面６ａと、遊転ギヤ５の外周テーパコーン面５ａおよびシンクロナイザリング７の内周テーパコーン面７ａとに、それぞれ高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａおよび低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂを設けることが可能である。

（２）上記実施形態において、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａおよび低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂの各円周方向寸法をさらに細かくすることが可能である。

そのようにした場合には、ハブスリーブ４をスライドさせる過程において、ハブスリーブ４の内スプライン４ａが遊転ギヤ５の外周のギヤスプライン５ｂに衝突する確率を低減することが可能になる。

（３）上記実施形態では、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａの円周方向寸法と低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂの円周方向寸法とを同じにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、図示していないが、高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａの円周方向寸法を低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂの円周方向寸法よりも大きくしたり、あるいはその反対の寸法関係つまり高摩擦係数領域２０Ａ，３０Ａの円周方向寸法を低摩擦係数領域２０Ｂ，３０Ｂの円周方向寸法よりも小さくしたりすることが可能である。

本発明は、歯車式変速機に装備される同期噛合装置に好適に利用することができる。

１同期噛合装置
２回転軸
３クラッチハブ
３ａ外スプライン
４ハブスリーブ
４ａ内スプライン
４ｂ外周溝
５遊転ギヤ
５ａ外周テーパコーン面
５ｂギヤスプライン
５ｃ外側面
６固定ギヤ
６ａ内側面
７シンクロナイザリング
７ａ内周テーパコーン面
７ｂ外スプライン
８シンクロキー
９シフトフォーク
１０ばね
１１ラジアルベアリング
２０Ａ，３０Ａ高摩擦係数領域
２０Ｂ，３０Ｂ低摩擦係数領域

Claims

回転軸に一体回転可能に外装されるクラッチハブと、
このクラッチハブの外スプラインに噛合される内スプラインを有するハブスリーブと、
前記回転軸において前記クラッチハブに隣り合うように相対回転可能に外装される遊転ギヤと、
前記回転軸において前記遊転ギヤに隣り合うように一体回転可能に外装される固定ギヤと、
前記ハブスリーブにより軸方向に押圧されることによって前記遊転ギヤの外周テーパコーン面に摩擦接触させられる内周テーパコーン面を有するシンクロナイザリングと、
前記ハブスリーブを前記遊転ギヤへ向けてスライドさせることにより前記シンクロナイザリングの内周テーパコーン面を前記遊転ギヤの外周テーパコーン面に摩擦接触させながら、前記ハブスリーブの内スプラインを前記遊転ギヤの外周のギヤスプラインに噛合させるシフト手段と、を備え、
前記遊転ギヤの外周テーパコーン面および前記シンクロナイザリングの内周テーパコーン面と、前記遊転ギヤにおいて前記固定ギヤに対向する側面および前記固定ギヤにおいて前記遊転ギヤに対向する側面とのうち、少なくとも一方において円周方向の所定間隔おきの領域の摩擦係数が、当該領域の間の領域の摩擦係数よりも高くされている、ことを特徴とする同期噛合装置。