JP4927001B2

JP4927001B2 - 変速機のシンクロメッシュ機構

Info

Publication number: JP4927001B2
Application number: JP2008040375A
Authority: JP
Inventors: 大輔齊藤; 潤三木村
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2028-02-21
Also published as: JP2009197915A

Description

本発明は車両などに用いられる変速機のシンクロメッシュ機構に関し、より詳細にはマルチコーン構造のシンクロメッシュ機構に関する。

車両用変速機の一種に、所定の変速比を実現する複数組の変速ギヤ対と、いずれかの変速ギヤ対を選択し駆動側と従動側とを同期させた後に動力を伝達するように結合するシンクロメッシュ機構と、シンクロメッシュ機構を操作する手動操作部またはアクチュエータ操作部と、を備えた同期噛合式変速機がある。シンクロメッシュ機構では、駆動側と従動側とに相補的なテーパ形状の内周コーン部と外周コーン部とを設け、両者を摺接することで同期を達成するテーパコーンクラッチを構成することが一般的である。また、同期容量を増大させ、変速操作をスムースにして同期時間を短縮するために、複数のシンクロナイザリングを設けて複数のコーン面で摺接するようにしたマルチコーン構造を用いる場合もある。

本願出願人は、このマルチコーン構造のシンクロメッシュ機構の一例を、特許文献１のマルチコーン型同期装置に開示している。特許文献１の同期装置は、シャフト上に組付けたクラッチハブとギヤとの間に、３個のシンクロナイザリングすなわちアウタリング、ミドルリング、及びインナリングを同軸内外に配置し、アウタリング及びインナリングをクラッチハブに連結し、ミドルリングをギヤに連結し、この３個のリングで複数のテーパコーンクラッチを構成している。また、アウタリングを押圧操作する部材として、軸方向に移動可能なハブスリーブを例示している。

マルチコーン構造のシンクロメッシュ機構では、動力を伝達しないときに回転軸と変速ギヤとが遊転できるように３個のリング部材の間には通常クリヤランスを設けるようにしている。また、動力を伝達するときに摩擦が生じて両者が同期回転するように、リング部材は相対変位可能としている。例えば、インナリングの相対変位を可能とするために、連結爪部及び係合孔を設ける。連結爪部は、インナリングの小径側端面から軸方向に延設される略板状の部材であり、周方向に３箇所程度設けるのが一般的である。そして、ハブまたはアウタリングに係合孔を設け、連結爪部がクリヤランスを有して嵌合するように構成する。インナリングはハブとともに回転し、ハブに対してクリヤランス分だけ相対変位し得るようになっている。同様に、ミドルリングが変速ギヤとともに回転し、かつ変速ギヤに対して相対変位し得るように構成することができる。
特開平１１−２８０７８６号公報

ところで、上述のマルチコーン構造のシンクロメッシュ機構において、クリヤランスを有する３個のシンクロナイザリングは厳密な姿勢及び相互の位置関係が定まらず、特に同軸内外配置の中間に位置するミドルリングが回転軸に対して傾斜する場合がある。ミドルリングが傾斜した状態で同期操作の荷重が加えられると、軸方向に部分的に突出した小径側端面がインナリングの連結爪部に摺接することが起こり得る。つまり、ミドルリングの内周側の内周コーン部の一部分と連結爪部の外面とがわずかな対向面積で摺接して偏摩耗が生じ、荷重が大きい場合には焼付きが発生するおそれがある。また、焼付きに至らないまでもミドルリングの内周コーン部が荒れるため、機能低下や寿命短縮のおそれがある。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、ミドルリングが傾斜した状態で同期操作の荷重が加えられても内周側の内周コーン部に偏摩耗が生じず、従来よりも信頼性を高めた変速機のシンクロメッシュ機構を提供する。

本発明の変速機のシンクロメッシュ機構は、外周に突設されたハブを有する回転軸と、該回転軸の該ハブの隣に遊転可能に設けられる変速ギヤと、該ハブと該変速ギヤとの間に配置されてテーパ筒形状の外周側に第１外周コーン部を有し内周側に第２内周コーン部を有するとともに大径側端面で該変速ギヤに連結されるミドルリングと、該ミドルリングの外周に配置されて該第１外周コーン部に摺接可能な第１内周コーン部を有するとともに小径側端面で該ハブに連結されるアウタリングと、該ミドルリングの内周に配置されて該第２内周コーン部に摺接可能な第２外周コーン部を有するとともに小径側端面から軸方向に延設されて前記ハブまたは前記アウタリングに連結される連結爪部を有するインナリングと、該ハブの外周に配置され軸方向に操作されることにより該アウタリングを軸方向に駆動して該第１内周コーン部と該第１外周コーン部とを摺接させさらに該第２内周コーン部と該第２外周コーン部とを摺接させるスリーブと、を備える変速機のシンクロメッシュ機構であって、前記インナリングの前記連結爪部はその外面側に、前記ミドルリングが傾斜したときに該ミドルリングの小径側端面が摺接する傾斜面をもつことを特徴とする。

さらに、前記インナリングの前記連結爪部は、前記傾斜面の底から離れる方向に厚さが増加する緩斜面を有し、該傾斜面と該緩斜面とでＶ字溝を形成する、ことが好ましい。

また、前記連結爪部の前記傾斜面に摺接する前記ミドルリングの前記小径側端面の内周側は、面取り加工された面取り端部あるいは丸みを有する丸み端部とされている、ことが好ましい。

また、前記インナリングは内周側に第３内周コーン部を有し、前記変速ギヤは該第３内周コーン部に摺接可能な第３外周コーン部を有する、ことでもよい。

本発明の変速機シンクロメッシュ機構では、インナリングの連結爪部の外面側に傾斜面を設け、ミドルリングが傾斜したときにその小径側端面で傾斜面に摺接するようにした。したがって、ミドルリングの内周側の第２内周コーン部は連結爪部に摺接せず、コーン面に偏摩耗は生じない。これにより、焼付きや荒れを防止して同期性能を維持することができ、従来よりも機構の信頼性を高めることができる。さらに、傾斜面と緩斜面とでＶ字溝を形成した態様では、より確実にミドルリングの第２内周コーン部をインナリングの連結爪部から離隔することができる。

また、ミドルリングの小径側端面の内周側を面取り端部あるいは丸み端部とした態様では、連結爪部の傾斜面とミドルリングの小径側端面との摺接によるストレスを緩和することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図６を参考にして説明する。図１は本発明の実施例の変速機のシンクロメッシュ機構を説明する軸方向断面図である。実施例のシンクロメッシュ機構１は、回転軸２、変速ギヤ３、ミドルリング４、アウタリング５、インナリング６、スリーブ７からなり、回転速度の異なる回転軸２と変速ギヤ３とをトリプルコーン構造により同期させた後に結合させるものである。図示されるように、シンクロメッシュ機構１は回転軸２の軸心Ａを中心にして、概ね軸対称に構成されている。

回転軸２は、変速機の入力軸または出力軸であり、カウンター軸であってもよい。図示されるように、回転軸２の外周には幅広の鍔状のハブ２１が一体的に突設され、ハブ２１の外周には外スプライン２２が形成されている。また、回転軸２の中心には潤滑油を供給するための軸方向油路２５が設けられ、軸方向油路２５から径方向に２本の径方向油路２６、２７が分岐して回転軸２の外周に開いている。第１の径方向油路２６は、３個のリング４、５、６が互いに摺接するコーン面を潤滑するためのものであり、第２の径方向油路２７は、変速ギヤ３を軸支するニードルベアリング部３１を潤滑するためのものである。

変速ギヤ３は、回転軸２のハブ２１の軸方向図中右隣に配置され、前述のようにニードルベアリング部３１により遊転可能に保持されている。変速ギヤ３の外周には図略の他のギヤに噛合する歯３２が設けられ、左側面にはギヤピース３３が一体に設けられている。ギヤピース３３の外周には、ハブ２１の外スプライン２２と同径同ピッチの外スプライン３４が形成されている。ギヤピース３３の図中左側面の周方向の３箇所にはそれぞれ、ミドルリング５を連結保持する係合部３５が形成されておいる。また、ギヤピース３３の左側面内周から左方に向けてテーパ筒形状の摺接部３６が突設されている。摺接部３６の外周側には、第３外周コーン部３７が形成されている。

ハブ２１とギヤピース３３との間で摺接部３６の外周には、内側から順番にインナリング６、ミドルリング４、アウタリング５、が設けられている。これらは、一般的にはシンクロナイザリングと総称されるものである。図２は、３個のシンクロナイザリング４〜６が互いに摺接する摺接部位を説明する拡大断面図である。

ミドルリング４は、図２に示されるようにテーパ筒形状で、その外周側に第１外周コーン部４１を有し内周側に第２内周コーン部４２を有している。また、ミドルリング４の図中右側の大径側端面４３の周方向の３箇所からそれぞれ、連結爪部４４が右方に向けて延設されている。連結爪部４４はギヤピース３３の係合部３５にクリヤランスを有して嵌合し、連結されている。したがって、ミドルリング４は、ギヤピース３３とともに回転し、かつギヤピース３３に対して相対変位可能であり、ミドルリング４がギヤピース３３に対して傾斜する場合も起こり得る。なお、ミドルリング４の図中左側の小径側端面４５の内周側は、面取り加工されて、本発明の面取り端部に相当する面取り傾斜面４６が形成されている。

アウタリング５は、ミドルリング４の外周に配置されて、テーパ筒形状の本体部５１を有する部材である。本体部５１の内周側には第１内周コーン部５２が形成され、第１内周コーン部５２はミドルリング４の第１外周コーン部４１に摺接可能とされている。本体部５１の図中右側から径方向外向きに外鍔状部５３が突設されており、外鍔状部５３の外縁にはハブ２１の外スプライン２２と同径同ピッチの外スプライン５４が形成されている。外鍔状部５３の図中左側の周方向３箇所にはそれぞれ、後述のシンクロキー７２が当接する被押圧部５５が形成されている。本体部５１の図中左側から径方向内向きに内鍔状部５６が突設されており、内鍔状部５６の周方向の３箇所にはそれぞれ係合孔５７が形成されている。内鍔状部５６は、ハブ２１の左側の凹部２３にクリヤランスを有して保持されている。したがって、アウタリング５は、ハブ２１とともに回転し、かつハブ２１に対して相対変位可能となっている。

インナリング６は、ミドルリング４の内周に配置されるテーパ筒形状の部材である。インナリング６の外周側には第２外周コーン部６１が形成され、第２外周コーン部６１はミドルリング４の第２内周コーン部４２に摺接可能とされている。インナリング６の内周側には第３内周コーン部６２が形成され、第３内周コーン部６２はギヤピース３３の摺接部３６の第３内周コーン部３７に摺接可能とされている。インナリング６の図中左側の小径側端面６３の周方向の３箇所からそれぞれ、連結爪部６４が左方に向けて延設されている。連結爪部６４は、アウタリング５の内鍔状部５６の係合孔５７にクリヤランスを有して嵌合し、連結されている。したがって、インナリング６はアウタリング５及びハブ２１とともに回転し、かつアウタリング５及びハブ２１に対して相対変位可能となっている。そして、連結爪部６４の外面側には、Ｖ字溝６５が形成されている。

図３は、インナリング６の連結爪部６４の外面側に形成されたＶ字溝６５を説明する拡大図である。Ｖ字溝６５は、図示されるように図中左側が高く右側が低い傾斜面６６と、傾斜面６６の右側の底６７から軸方向右側に離れる方向に厚さが増加して徐々に高くなる緩斜面６８とにより形成されている。緩斜面６８の傾きは、概ね第２外周コーン部６１の傾きに一致している。

図１に戻り、スリーブ７は内スプライン７１を有し、ハブ２１の外周の外スプライン２２に嵌合して、軸方向左右に移動可能とされている。スリーブ７の内スプライン７１は、軸方向右側に移動することにより、アウタリング５の外スプライン５４及びギヤピース３３の外スプライン３４にも嵌合するようになっている。スリーブ７の内周とハブ２１との間には周方向の３箇所に空隙が設けられ、各空隙にシンクロキー７２が配設されている。シンクロキー７２は、付勢ばね７３により径方向外向きに付勢されるとともに、軸方向左右に移動できるようになっている。

スリーブ７及びシンクロキー７２は周知の一般的な構造を有しており、機能の概要は以下のとおりである。すなわち、図略の操作部によりスリーブ７が軸方向右側に操作されると、始めはシンクロキー７２が一緒に移動してアウタリング６の被押圧部５５に当接し、これを押圧する。アウタリング６は右方向に駆動されて、その第１内周コーン部５２がミドルリング４の第１外周コーン部４１に摺接する。この摺接によりミドルリング６は右方向に駆動されて、第２内周コーン部４２がインナリング６の第２外周コーン部に摺接する。さらに、インナリング６も右方向に駆動されて、第３外周コーン部６２がギヤピース３３の第３外周コーン部３７に摺接する。以上３箇所のコーン面における摺接により、回転軸２と変速ギヤ３との同期が短時間で達成される。同期後は、スリーブ７のみが軸方向に移動してアウタリング５及びギヤピース３３の外スプライン５４、３４に嵌合結合し、確実に動力を伝達するようになっている。

次に、実施例のシンクロメッシュ機構１の動作及び作用について、従来構成と比較しながら説明する。前述したように３個のシンクロナイザリング４、５、６は相対変位し得るので、常に回転軸２と平行な姿勢を維持し、それぞれの内外周コーン面が全面で摺接するとは限らない。図４は、回転軸２に対してミドルリング５が傾斜した状態を例示する断面図である。この例では、傾斜したミドルリング５の上部の小径側端面４５Ｈが図中左方に突出し、下部の小径側端面４５Ｌが図中右方に退いた状態で、アウタリング５及びインナリング６は傾斜せず回転軸２と平行な姿勢を保っている。図４の状態では、ミドルリング４の第２内周コーン部４１とインナリング６の第２外周コーン面６１とは、全面では摺接できない。そして、ミドルリング４がインナリング６の連結爪部６４に摺接することが起こり得る。

図５は、図４における傾斜したミドルリング４と連結爪部６４との摺接状態を示す拡大図である。図示されるように、ミドルリング４はその小径側端面４５Ｈの内周側の面取り傾斜面４６で、連結爪部６４の傾斜面６６に摺接する。この状態で、同期操作の荷重Ｆ１が加えられても、荷重Ｆ１は面取り傾斜面４６及び傾斜面６６を押し合う方向に作用する。したがって、ミドルリング４の第２内周コーン部４１に荷重Ｆ１が作用することはなく、第２内周コーン部４１の一部が連結爪部６４に摺接して偏摩耗を生じることもない。

なお、傾斜面６６の反対側に緩斜面６８を設けてＶ字溝６５としたことで、より確実にミドルリングの第２内周コーン部４１を離隔することができる。さらに、ミドルリング４に面取り傾斜面４６を設けたことにより、鋭利なエッジでの摺接によるストレスを緩和することができる。面取り傾斜面４６に代えて丸みを有する丸み端部としても、同様にストレスを緩和する効果が得られる。

これに対し、従来構成においてミドルリング４が傾斜した場合の作用を、図６を参考にして説明する。図６は、従来構成において、傾斜したミドルリング４と連結爪部６４との摺接状態を示す図である。従来構成では、連結爪部６４の外面は平面６９となっている。このため、ミドルリング４はその面取り傾斜面４６、第２内周コーン部４１、及び両者の境界線で連結爪部６４の平面６９に摺接する。この状態で、同期操作の荷重Ｆ２が加えられると、荷重Ｆ２は第２内周コーン部４１及び平面６９を押し合う方向に作用する。したがって、ミドルリング４の第２内周コーン部４１に荷重Ｆ２が作用して偏摩耗が生じ、荷重Ｆ２が大きい場合には焼付きが発生するおそれがある。

以上説明したように、本実施例のシンクロメッシュ機構１では連結爪部６４の外面にＶ字溝６５を設けたので、ミドルリング４が傾斜した場合にも第２内周コーン部４１は連結爪部６４に摺接せず、偏摩耗を生じることもない。したがって、従来よりも信頼性を高めることができた。なお、ギヤピース３３の第３外周コーン部３７及び、インナリング６の第３内周コーン部６２は必須ではなく、本発明はダブルコーン構造でも実施可能である。

本発明の実施例の変速機のシンクロメッシュ機構を説明する軸方向断面図である。図１の実施例において、３個のシンクロナイザリングが互いに摺接する摺接部位を説明する拡大断面図である。図１及び図２の実施例において、インナリングの連結爪部の外面側に形成されたＶ字溝を説明する拡大図である。図１の実施例において、回転軸に対してミドルリングが傾斜した状態を例示する断面図である。図４における傾斜したミドルリングと連結爪部との摺接状態を示す拡大図である。従来構成において、傾斜したミドルリングと連結爪部との摺接状態を示す図である。

符号の説明

１：変速機のシンクロメッシュ機構
２：回転軸
２１：ハブ２２：外スプライン２３：凹部
３：変速ギヤ
３３：ギヤピース３５：係合部
４：ミドルリング
４１：第１外周コーン部４２：第２内周コーン部
４３：大径側端面４４：連結爪部
４５、４５Ｈ、４５Ｌ：小径側端面４６：面取り傾斜面（面取り端部）
５：アウタリング
５２：第１内周コーン部５７：係合孔
６：インナリング
６１：外周コーン部６３：小径側端面
６４：連結爪部６５：Ｖ字溝
６６：傾斜面６７：傾斜面の底６８：緩斜面
７：スリーブ
７２：シンクロキー

Claims

外周に突設されたハブを有する回転軸と、該回転軸の該ハブの隣に遊転可能に設けられる変速ギヤと、該ハブと該変速ギヤとの間に配置されてテーパ筒形状の外周側に第１外周コーン部を有し内周側に第２内周コーン部を有するとともに大径側端面で該変速ギヤに連結されるミドルリングと、該ミドルリングの外周に配置されて該第１外周コーン部に摺接可能な第１内周コーン部を有するとともに小径側端面で該ハブに連結されるアウタリングと、該ミドルリングの内周に配置されて該第２内周コーン部に摺接可能な第２外周コーン部を有するとともに小径側端面から軸方向に延設されて前記ハブまたは前記アウタリングに連結される連結爪部を有するインナリングと、該ハブの外周に配置され軸方向に操作されると該アウタリングを軸方向に駆動して該第１内周コーン部と該第１外周コーン部とを摺接させさらに該第２内周コーン部と該第２外周コーン部とを摺接させるスリーブと、を備える変速機のシンクロメッシュ機構であって、
前記インナリングの前記連結爪部はその外面側に、前記ミドルリングが傾斜したときに該ミドルリングの小径側端面が摺接する傾斜面をもつことを特徴とする変速機のシンクロメッシュ機構。
前記インナリングの前記連結爪部は、前記傾斜面の底から離れる方向に厚さが増加する緩斜面を有し、該傾斜面と該緩斜面とでＶ字溝を形成する、請求項１に記載の変速機のシンクロメッシュ機構。
前記連結爪部の前記傾斜面に摺接する前記ミドルリングの前記小径側端面の内周側は、面取り加工された面取り端部あるいは丸みを有する丸み端部とされている、請求項１または２のいずれかに記載の変速機のシンクロメッシュ機構。
前記インナリングは内周側に第３内周コーン部を有し、前記変速ギヤは該第３内周コーン部に摺接可能な第３外周コーン部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の変速機のシンクロメッシュ機構。