JPH0849732A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テーパーコーン部での引摺りを慣性質量体に
作用する遠心力で有効に解消し、かつ慣性質量体が接触
することによるフレッティング摩耗を防止する。 【構成】 クラッチハブ２０に隣接して配置されたスプ
ラインピース２３，２４のうちシンクロナイザリング３
０側の側面に開口しかつ開口部側ほど回転中心から離れ
る傾斜孔４０，４１がスプラインピース２３，２４に形
成され、この傾斜孔４０，４１の内部にシンクロナイザ
リング３０の側面に当接するボール４２，４３が移動自
在に収容されている。ボール４２，４３とシンクロナイ
ザリング３０とが相対回転するからフレッティング摩耗
が防止され、またボール４２，４３を大径化できるの
で、遠心力に基づく軸線方向力が大きくなってテーパー
コーン部３８，３９での引摺りを確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用の変速機、特
に手動変速機で使用されている同期装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】車両用手動変速機に用いられている同期
装置の基本的な構造を説明すると、図４は実開平３−１
１５２２１号公報に記載されているシングルコーンタイ
プの同期装置であり、回転軸１にクラッチハブ２がスプ
ライン嵌合され、このクラッチハブ２を挟んだ左右両側
に被同期歯車３，４が回転自在に配置されている。これ
らの被同期歯車３，４のクラッチハブ２側の部分には、
スプラインピース５，６がスプライン嵌合されている。
さらにこれらのスプラインピース５，６のうちクラッチ
ハブ２側に延びたボス部の外周部にテーパーコーン部
７，８が形成されており、これらのテーパーコーン部
７，８にシンクロナイザリング９，１０が軸線方向へ所
定寸法、移動可能に嵌合されている。そしてクラッチハ
ブ２の外周部に、ハブスリーブ１１が軸線方向へのみ移
動可能に係合しており、このハブスリーブ１１の内周側
の両端部にチャンファが形成されるとともに、前記各シ
ンクロナイザリング９，１０の外周にチャンファが形成
され、さらに前記各スプラインピース５，６の外周部に
ハブスリーブ１１と係合するスプラインが形成されてい
る。

【０００３】上記の同期装置においては、ハブスリーブ
１１をいずれか一方の被同期歯車３，４側に移動させる
と、それに伴いシンクロナイザリング９，１０が図示し
ないキーに押されてスプラインピース５，６側に移動す
る。その結果、シンクロナイザリング９，１０がテーパ
ーコーン部７，８によってスプラインピース５，６と係
合し、同期回転し始める。ハブスリーブ１１のチャンフ
ァとシンクロナイザリング９，１０のチャンファとが接
触した後、ハブスリーブ１１を更に移動させると、ハブ
スリーブ１１はシンクロナイザリング９，１０のチャン
ファを押し分けて前進し、スプラインピース５，６のス
プラインと係合する。

【０００４】同期装置におけるシンクロナイザリング
９，１０は、ハブスリーブ１１を被同期歯車３，４側の
スプラインピース５，６に係合させる際に作用するもの
であり、図４に示すニュートラル状態あるいは図示しな
い歯車で所定の変速段を設定している状態では、シンク
ロナイザリング９，１０はクラッチハブ２と共に停止し
ている。しかるにシンクロナイザリング９，１０をクラ
ッチハブ２側に移動させる強制力が作用していない場合
には、テーパーコーン部７，８を介してスプラインピー
ス５，６と係合することがあり、このような状態では、
シンクロナイザリング９，１０がクラッチハブ２と共に
停止しているのに対して、スプラインピース５，６が回
転しているので、テーパーコーン部７，８で滑りが生
じ、ここに滑り摩擦が発生する。このような摩擦が引摺
りトルクを生じさせ、動力損失の要因や潤滑油の昇温、
シンクロナイザリングの寿命低下の要因になり、また接
触時のステックスリップによりシンクロナイザリングが
おどって異音を発生させる原因にもなる。

【０００５】そこで図４に示す従来の同期装置では、ク
ラッチハブ２うちハブスリーブ１１を係合させている箇
所の裏面側すなわち内周面に、軸線方向の両端部から中
心部に向けて次第に半径が増大するテーパ面１２，１３
を形成する一方、シンクロナイザリング９，１０には半
径方向に沿う孔１４，１５を形成し、これらの孔１４，
１５に慣性質量体であるボール１６，１７を移動自在に
収容し、このボール１６，１７が遠心力によって外周側
に突出するように構成している。

【０００６】したがってハブスリーブ１１が係合してい
ないスプラインピース５，６側のシンクロナイザリング
９，１０は、前記ボール１６，１７が遠心力によって外
周側に押し出されることにより、ボール１６，１７がク
ラッチハブ２のテーパ面１２，１３に沿って軸線方向で
の中心側へ移動しようとするので、スプラインピース
５，６から離れる方向に付勢され、テーパーコーン部
７，８での滑りが解消される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の同期装
置は、ボール１６，１７に作用する遠心力をテーパ面１
２，１３によって軸線方向力に変換し、その軸線方向力
によってシンクロナイザリング９，１０を復帰移動させ
るよう構成したものであるが、クラッチハブ２と各シン
クロナイザリング９，１０とは相対回転しないうえに、
各ボール１６，１７は極めて狭い面積でテーパ面１２，
１３に接触することになるから、この接触部分にフレッ
ティング摩耗が生じるおそれがある。

【０００８】またボール１６，１７を保持させているシ
ンクロナイザリング９，１０は、軸線方向に移動する小
さい部品であるから、これに保持させることのできるボ
ール１６，１７は質量の小さい小型のものとせざるを得
ず、しかもクラッチハブ２に形成することのできるテー
パ面１２，１３のテーパ角は、クラッチハブ２の強度を
確保するうえから大きい角度とすることが困難である。
したがって上記従来の同期装置においては、シンクロナ
イザリング９，１０を復帰移動させるに充分な軸線方向
力を発生させることが困難であり、実用に供するには未
だ改善するべき余地が多分にあった。

【０００９】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、シンクロナイザリングと被同期回転体との間
の引摺りトルクを解消するための復帰移動力を充分大き
くすることが容易であり、またフレッティング摩耗の発
生するおそれのない変速機の同期装置を提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、ハブスリーブを係合させる被同期回
転体に遠心力によってシンクロナイザリング側に突出す
る慣性質量体を保持させ、この慣性質量体に作用する遠
心力によってシンクロナイザリングを復帰移動させるよ
う構成したことを特徴とするものである。より具体的に
は、この発明は、回転部材に取り付けられたクラッチハ
ブの外周部に、ハブスリーブが軸線方向にのみ移動可能
に係合され、前記ハブスリーブの軸線方向への移動によ
ってハブスリーブに係合する被同期回転体がクラッチハ
ブに隣接しかつ前記回転部材に対して回転自在に配置さ
れ、この被同期回転体もしくは該被同期回転体と一体に
回転する部材に接近することに伴って前記被同期回転体
もしくは該被同期回転体と一体に回転する部材との間で
トルク伝達されるシンクロナイザリングが配置された変
速機の同期装置において、前記被同期回転体に保持され
かつ遠心力が作用することによって前記シンクロナイザ
リング側に移動してシンクロナイザリングを前記被同期
回転体から離れる方向に押圧する慣性質量体を備えてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】この発明においては、被同期回転体が回転する
と、これに保持させた慣性質量体に遠心力が作用し、遠
心力を受けた慣性質量体はシンクロナイザリング側に向
けて移動する。その結果、慣性質量体がシンクロナイザ
リングの側面を被同期回転体から離れる方向に押圧す
る。そのためシンクロナイザリングは被同期回転体との
係合が解消され、両者の間でトルク伝達する部分におけ
る摩擦すなわち引摺りトルクが解消される。

【００１２】そしてシンクロナイザリングと被同期回転
体とは相対回転するから、慣性質量体がシンクロナイザ
リングの側面に当接することによるフレッティング摩耗
が防止される。また被同期回転体はシンクロナイザリン
グに比較して大きい部品であるから、これに保持させ得
ることのできる慣性質量体を大型のものとすることがで
き、その結果、シンクロナイザリングを復帰移動させる
軸線方向力を必要十分に大きな力とすることができる。

【００１３】

【実施例】つぎにこの発明を実施例に基づいて詳細に説
明する。図１および図２においてクラッチハブ２０とそ
の左右に位置する高速ギヤ２１および低速ギヤ２２と
が、図示しない回転軸に嵌合されており、クラッチハブ
２０はその回転軸にスプライン嵌合されるとともに、各
ギヤ２１，２２は回転軸に対して回転自在に取り付けら
れている。また各ギヤ２１，２２には、クラッチハブ２
０側に突出したボス部が形成されており、ここにスプラ
インピース２３，２４がそれぞれスプライン嵌合されて
いる。このスプラインピース２３，２４はこの発明にお
ける被同期回転体であって、これらは各ギヤ２１，２２
と一体的に形成されていてもよく、あるいは圧入嵌合さ
れていてもよい。

【００１４】クラッチハブ２０の外周部の複数箇所に
は、キー２５が軸線方向へ前後動するよう装着されてお
り、さらにその外周側には、軸線方向の両端部にチャン
ファを形成したハブスリーブ２６が、クラッチハブ２０
と一体回転しかつ軸線方向に前後動し得るよう取り付け
られている。なお、前記キー２５はその外周側に設けら
れた一対のキースプリング２７によってクラッチハブ２
０から脱落しないように保持されている。

【００１５】図１および図２に示す同期装置は、いわゆ
るトリプルコーンタイプのものであって、シンクロナイ
ザインナーリング（以下、単にインナーリングと記す）
２８，２９と、シンクロナイザミドルリング（以下、単
にミドルリングと記す）３０，３１と、シンクロナイザ
アウターリング（以下、単にアウターリングと記す）３
２，３３との３つのシンクロナイザリングが、クラッチ
ハブ２０と各スプラインピース２３，２４との間に配置
されている。すなわち各スプラインピース２３，２４に
は、クラッチハブ２０側に突出したボス部が形成されて
おり、ここにインナーリング２８，２９が軸線方向に移
動可能にそれぞれ嵌合されている。

【００１６】そしてこのボス部とインナーリング２８，
２９との間には、インナーリング２８，２９がスプライ
ンピース２３，２４側に移動した際に互いに密着嵌合す
るテーパーコーン部３４，３５が形成されている。また
ミドルリング３０，３１は、内外周両側をテーパ面とし
た環状の部材であって、インナーリング２８，２９の外
周側に軸線方向に移動可能に嵌合されており、またこの
ミドルリング３０，３１はスプラインピース２３，２４
と一体回転するようスプラインピース２３，２４に係合
されている。そしてインナーリング２８，２９の外周面
とミドルリング３０，３１の内周面との間に、軸線方向
への移動によって互いに係合するテーパーコーン部３
６，３７が形成されている。さらにアウターリング３
２，３３は、ミドルリング３０，３１の外周側に軸線方
向へ前後動し得るように嵌合されており、このアウター
リング３２，３３の外周側には、前記ハブスリーブ２６
のチャンファと対向するチャンファが一定間隔に形成さ
れている。

【００１７】このアウターリング３２，３３は、クラッ
チハブ２０と一体回転するようにクラッチハブ２０に係
合しており、またアウターリング３２，３３とインナー
リング２８，２９とは、アウターリング３２，３３のう
ち内周側に延びた部分に、インナーリング２８，２９に
形成した突起部を係合させることにより、両者一体とな
って回転するように構成されている。そしてアウターリ
ング３２，３３とミドルリング３０，３１との間には、
軸線方向への移動によって互いに係合するテーパーコー
ン部３８，３９が形成されている。

【００１８】そして前記スプラインピース２３，２４の
うちアウターリング３２，３３に対向する箇所には、ア
ウターリング３２，３３側に開口した傾斜孔４０，４１
が、円周方向に一定間隔をあけて複数個形成され、これ
らの傾斜孔４０，４１に慣性質量体であるボール４２，
４３がそれぞれ移動自在に収容されている。ここで各傾
斜孔４０，４１は、ボール４２，４３に遠心力が作用し
た場合にボール４２，４３をスプラインピース２３，２
４側に案内するための孔であって、回転中心からの寸法
が開口部側で大きくなるように、すなわち回転中心から
遠くなるように軸線方向に対して傾斜して形成されてい
る。なお、このような案内作用は、傾斜孔４０，４１の
内面のうちスプラインピース２３，２４の半径方向での
外側に位置する面で生じるので、この部分が図に示すよ
うに傾斜していれば、傾斜孔４０，４１の全体が特に傾
斜している必要はない。さらにまた傾斜孔４０，４１の
開口部はアウターリング３２，３３の側面に対向してお
り、したがってボール４２，４３はアウターリング３
２，３３の側面に当接するように構成されている。

【００１９】なおここでボール４２，４３の直径は、ス
プラインピース２３，２４とアウターリング３２，３３
との間の最大距離、すなわちアウターリング３２，３３
がスプラインピース２３，２４から最も離れた場合の両
者の隙間の寸法以上とすることが好ましく、このように
すればボール４２，４３が傾斜孔４０，４１から抜け落
ちることが防止される。また傾斜孔４０，４１の長さ
は、アウターリング３２，３３が軸線方向に移動するの
で、その移動を許容できるようにボール４２，４３を後
退させる長さであることが必要であり、ボール４２，４
３がアウターリング３２，３３を押してスプラインピー
ス２３，２４から最も遠ざかった位置からボール４２，
４３が後退し得る長さに設定する。

【００２０】つぎに上述した同期装置の作用について説
明すると、図１は、ニュートラル状態あるいは他の歯車
によって変速段が設定されている状態を示しており、ハ
ブスリーブ２６はいずれのスプラインピース２３，２４
とも係合していない。したがってクラッチハブ２０およ
びこれをスプライン嵌合させてある回転軸が停止してお
り、これに対して低速ギヤ２１および高速ギヤ２２が回
転している。これらのギヤ２１，２２とスプラインピー
ス２３，２４とは一体化されているから、スプラインピ
ース２３，２４も回転しており、その結果、スプライン
ピース２３，２４の傾斜孔４０，４１に収容してあるボ
ール４２，４３には遠心力が作用している。したがって
ボール４２，４３は、傾斜孔４０，４１の内面に沿って
半径方向で外側に移動し、その結果、傾斜孔４０，４１
の開口部と対向しているアウターリング３２，３３の側
面に当接している。すなわちアウターリング３２，３３
をボール４２，４３がスプラインピース２３，２４から
離れる方向に押圧しており、したがってアウターリング
３２，３３とミドルリング３０，３１との間のテーパー
コーン部３８，３９での係合が解除され、この部分での
滑りは生じない。

【００２１】ここで、遠心力および軸線方向に作用する
各荷重について図３を参照して説明すると、ボール４
２，４３に作用する遠心力ＦB は ＦB ＝（４πｒ³ ／３）×ρ×Ｒ×ω² で表される。なお、この式でｒはボールの半径、ρはボ
ール１個当たりの比重、Ｒは各ボールの公転半径（回転
軸中心からボールの中心までの距離）、ωはスプライン
ピースの回転角速度である。この遠心力ＦB に基づいて
生じる軸線方向力が、車両の振動などによってアウター
リングをスプラインピース側に押す力ＦSより大きけれ
ば、アウターリング３２，３３のスプラインピース側へ
の移動（あるいはおどり）を防止することができ、これ
は ＦS ＜ＦB ｓｉｎθ・ｃｏｓθ×Ｎ である。なお、θは傾斜孔の傾斜角度、Ｎはスプライン
ピースごとのボールの数である。したがって傾斜孔の角
度をある程度大きくすることにより、アウターリング３
２，３３のスプラインピース２３，２４側への移動を阻
止し、またアウターリング３２，３３のいわゆるおど
り、およびそれに起因する異音や摩耗を防止することが
できる。なお、ボール４２，４３の遠心力に基づく軸線
方向力は、ハブスリーブ２６の移動を阻止する方向に作
用するから、傾斜孔４０，４１の角度を大きくするとし
ても、それに伴って生じる軸線方向力が、シフト操作力
の上限あるいは片側シンクロ時のギヤ抜け荷重の上限よ
りも小さくなるように設定することが好ましい。

【００２２】図２は低速段へのシフトを完了した状態を
示しており、図１に示す状態において、ハブスリーブ２
６を図の右方向に押すと、キー２５がハブスリーブ２６
と共に軸線方向に移動し、このキー２５がアウターリン
グ３３をスプラインピース２４側へ押す。ボール４３に
作用する遠心力に基づく軸線方向力は、シフト操作力よ
りも小さいから、アウターリング３３はボール４３をス
プラインピース２４側へ押しつつ軸線方向に移動し、そ
の結果、各テーパーコーン部３５，３７，３９において
トルク伝達が生じ、シンクロナイザリングおよびクラッ
チハブ２０が次第に回転し始める。この状態でハブスリ
ーブ２６のチャンファとアウターリング３３のチャンフ
ァとが対向した状態になり、この状態からハブスリーブ
２６を更に軸線方向に押せば、各チャンファが接触し、
同期が完了する。そしてハブスリーブ２６が更に移動す
ることにより、アウターリング３３のチャンファを押し
分けてハブスリーブ２６がスプラインピース２４側に移
動し、最終的にはそのスプラインに係合し、シフトが完
了する。

【００２３】したがって上記の同期装置においては、被
同期回転体であるスプラインピース２３，２４に保持さ
せたボール４２，４３の遠心力によって、アウターリン
グ３２，３３をテーパーコーン部３８，３９での係合が
外れる方向に押圧するよう構成してあるから、テーパー
コーン部３８，３９での引摺りトルクによる動力損失や
油温の上昇を防止することができる。またアウターリン
リグ３０のいわゆるおどりを防止することができるか
ら、アウターリング３２，３３がキー２５に衝突するこ
とによる摩耗や折損を防止することができる。特に上述
した同期装置では、最も外周側のアウターリングにボー
ルの遠心力による軸線方向力を作用させるように構成し
てあるので、遠心力が回転半径に比例して大きくなるこ
とにより、実用上、充分に大きい軸線方向力を発生させ
ることができ、また寸法上余裕のあるスプラインピース
２３，２４にボール４２，４３を保持させる構成である
から、慣性質量体であるボール４２，４３として比較的
大型のものを使用することが可能となり、この点でもシ
ンクロナイザリングをテーパーコーン部での係合を外す
方向に充分押圧することが可能となる。そしてトリプル
コーンタイプあるいはダブルコーンタイプの同期装置で
は、外周側のテーパーコーン部での引摺りトルクによる
動力損失が最も大きいが、上記の装置では最外周のテー
パーコーン部での引摺りトルクを解消できるので、動力
損失の低減効果に優れている。

【００２４】またアウターリング３２，３３とスプライ
ンピース２３，２４とは、非シフト時には相対回転する
からボール４２，４３が接触することによるアウターリ
ング３２，３３の側面におけるフレッティング摩耗を防
止することができる。なお、アウターリング３２，３３
とスプラインピース２３，２４との相対回転によってボ
ール４２，４３が高速回転することが考えられるが、こ
の部分には充分に潤滑油が供給されるので、摩耗や発熱
などを有効に防止することができる。

【００２５】なお、傾斜孔４０，４１の内径はボール４
２，４３が自由に移動できる寸法に設定するから、組付
け時にボール４２，４３が傾斜孔４０，４１から脱落す
るおそれがある。このような不都合を防止するためには
傾斜孔もしくはボールに充分なグリースを塗布してお
き、その粘性によってボールの脱落を防止することが好
ましい。その場合、グリースは使用時の温度上昇によっ
て流れて他の部分の潤滑の用に供される。なおまたボー
ル４２，４３の脱落を確実に防止するためには、傾斜孔
４０，４１の開口端を僅かかしめることとしてもよい。

【００２６】なお、この発明は、上述した実施例に限定
されないのであって、上述の実施例で示したトリプルコ
ーンタイプの同期装置以外に、ダブルコーンタイプの同
期装置やシングルコーンタイプの同期装置にも適用する
ことができる。また慣性質量体は上記のボールに限定さ
れないのであって、適宜の形状のものを使用でき、また
その材質は金属あるいは合成樹脂、もしくはセラミック
など種々のものを採用することができる。また傾斜孔は
スプラインピースを貫通したものであってもよい。そし
てその傾斜孔は、要は慣性質量体に遠心力が作用した場
合にシンクロナイザリング側に案内する斜面を有したも
のであればよく、その形状は特に限定されず、孔以外の
部分であってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の同期装置
によれば、シンクロナイザリングと相対回転する被同期
回転体に慣性質量体を保持させ、その慣性質量体に作用
する遠心力によって慣性質量体をシンクロナイザリング
の側面に押し付けるよう構成したから、非シフト時にシ
ンクロナイザリングがテーパーコーン部で係合したり、
それに伴って引摺りトルクを発生したりすることを有効
に防止でき、また慣性質量体とシンクロナイザリングと
が相対回転することによりその接触部分でのフレッティ
ング摩耗を有効に防止することができる。

【００２８】また慣性質量体は寸法的に余裕のある被同
期回転体に保持させてあるから、慣性質量体の大きさを
従来に比較して大きくすることができ、その結果、シン
クロナイザリングを軸線方向に押圧する力を必要十分に
大きくすることができる。さらに慣性質量体の遠心力に
起因する軸線方向力を生じさせる傾斜角度が特に制約さ
れないので、この点でも軸線方向力を大きくすることが
できる。

【００２９】総じてこの発明によれば、シンクロナイザ
リングの被同期回転側への移動や、いわゆるおどりを有
効に防止し、引摺りトルクによる動力損失や摩耗あるい
は油温の上昇等を有効に防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す部分断面図であって
ニュートラル状態あるいは他の変速段での走行状態を示
す図である。

【図２】低速段へシフトした状態を示す断面図である。

【図３】ボールに作用する遠心力に起因して生じる各荷
重の作用状態の説明図である。

【図４】従来の同期装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ クラッチハブ ２３，２４ スプラインピース ２６ ハブスリーブ ２８，２９ シンクロナイザインナーリング ３０，３１ シンクロナイザミドルリング ３２，３３ シンクロナイザアウターリング ４２，４３ ボール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部材に取り付けられたクラッチハブ
   の外周部に、ハブスリーブが軸線方向にのみ移動可能に
   係合され、前記ハブスリーブの軸線方向への移動によっ
   てハブスリーブに係合する被同期回転体がクラッチハブ
   に隣接しかつ前記回転部材に対して回転自在に配置さ
   れ、この被同期回転体もしくは該被同期回転体と一体に
   回転する部材に接近することに伴って前記被同期回転体
   もしくは該被同期回転体と一体に回転する部材との間で
   トルク伝達されるシンクロナイザリングが配置された変
   速機の同期装置において、 前記被同期回転体に保持されかつ遠心力が作用すること
   によって前記シンクロナイザリング側に移動してシンク
   ロナイザリングを前記被同期回転体から離れる方向に押
   圧する慣性質量体を備えていることを特徴とする変速機
   の同期装置。