手動変速機の同期噛合装置
【課題】部品点数が少なく、組み付け性に優れ、スリーブのクラッチギヤへの噛合性の良好な手動変速機の同期噛合装置を提供する。
【解決手段】クラッチハブ２とシンクロナイザリング６との軸方向隙間にリング状のシンクロスプリング８を配置し、このシンクロスプリング８にハブ溝部２ｂに嵌合されるキー部８ｂを周方向複数箇所に設ける。キー部８ｂには、外周側へ突出してスリーブ７の内周溝７ｂに中立位置で弾性的に係合する係合部８ｂ3 と、スリーブのシフト操作時にシンクロナイザリング５の側面に当接して変速ギヤ３のコーン面３ｂに押しつける押圧部８ｂ2 と、スリーブとクラッチギヤとの噛合時にハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接する摺接部８ｂ1 とが一体に連結形成される。同期終了後、スリーブとクラッチギヤとが噛み合う時、摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接するため、シンクロナイザリング５への押し付け力が低減され、噛合性能が向上する。
【解決手段】クラッチハブ２とシンクロナイザリング６との軸方向隙間にリング状のシンクロスプリング８を配置し、このシンクロスプリング８にハブ溝部２ｂに嵌合されるキー部８ｂを周方向複数箇所に設ける。キー部８ｂには、外周側へ突出してスリーブ７の内周溝７ｂに中立位置で弾性的に係合する係合部８ｂ3 と、スリーブのシフト操作時にシンクロナイザリング５の側面に当接して変速ギヤ３のコーン面３ｂに押しつける押圧部８ｂ2 と、スリーブとクラッチギヤとの噛合時にハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接する摺接部８ｂ1 とが一体に連結形成される。同期終了後、スリーブとクラッチギヤとが噛み合う時、摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接するため、シンクロナイザリング５への押し付け力が低減され、噛合性能が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手動変速機の同期噛合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、手動変速機の変速用クラッチ機構として、同期噛合装置が知られている。同期噛合装置には種々の方式があるが、その中でもイナーシャロック型（ボルグワーナー式）と呼ばれる同期噛合装置が乗用車に広く使用されている。イナーシャロック型の同期噛合装置の場合、シャフトに一体回転可能に取り付けられたクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、コーン面とクラッチギヤとを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、クラッチハブに設けられた外スプラインに嵌合する内スプラインを持ち、軸方向にシフト移動可能なスリーブと、クラッチハブの欠歯部に嵌め込まれたシンクロナイザキーと、シンクロナイザキーを外周方向へ押しつけるキースプリングとを備えている。上記スリーブが中立位置にある時、スリーブの内周溝とシンクロナイザキーの凸部とが嵌合して中立位置を保持し、上記スリーブが中立位置から係合位置へシフトする時、上記シンクロナイザキーがシンクロナイザリングの側面を押して変速ギヤのコーン面に押し付け、同期させるようになっている。
【０００３】
このようなイナーシャロック型の同期噛合装置では、複数個（例えば３個）のシンクロナイザキーと、２個のキースプリングとが必要であり、部品点数が多く、構造が複雑であり、コスト的に不利である。また、同期完了後もキーからシンクロナイザリングへの強い押し付け力が作用し、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗のために、スリーブのスプラインがシンクロナイザリングを押し退けるのに力を必要とし、スリーブのクラッチギヤへの噛合性能が悪化するという問題があった。図６の実線は、イナーシャロック型におけるスリーブの移動に対するシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示す。キーとシンクロナイザリングとが当接した後、キーの凸部がスリーブの内周溝を越える時に押し付け力が最大値となる。その後、押し付け力は低下するが、同期点を越えてもかなり大きな押し付け力が持続している。この押し付け力にはキースプリングのばね力の他にシンクロナイザキーの遠心力も影響しており、高回転時ほどスリーブの噛合性能が悪化する。
【０００４】
特許文献１には、クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部を設け、これらハブ溝部にボークスプリングのキー部を組み付け、キー部を板材または線材のリング部によって連結形成するとともに、キー部をスリーブの内周溝に係合させた構造の同期噛合装置が提案されている。この同期噛合装置では、シンクロナイザキーを省略できることから、部品点数が少なくなり、かつ組み付けも容易であるため、コストを低減できる。しかし、ボークスプリングのキー部はスリーブの内周溝から外れた後もスリーブの内周面に接触しているため、同期完了後もボークスプリングのキー部がシンクロナイザリングの側面を強く押し続けることになり、イナーシャロック型と同様にスリーブの噛合性能が悪化するという問題がある。
【特許文献１】実開平３−５７５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、部品点数が少なく、組み付け性に優れ、かつスリーブのクラッチギヤへの噛合性能を向上させる手動変速機の同期噛合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、シャフトに一体回転可能に取り付けられ、外周に外スプラインを持つクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、クラッチギヤとコーン面とを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、上記クラッチハブの外スプラインに嵌合し、軸方向にシフト移動して上記シンクロナイザリングのギヤ部と変速ギヤのクラッチギヤとに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、を備えた手動変速機の同期噛合装置において、上記クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部が設けられ、上記スリーブの内スプラインの中央部内周面に内周溝が形成され、上記クラッチハブとシンクロナイザリングとの軸方向隙間にリング状のシンクロスプリングが配置され、上記シンクロスプリングには、半径方向にばね弾性を有し上記ハブ溝部に嵌合されるキー部が周方向複数箇所に設けられ、上記キー部には、外周側へ突出して上記スリーブの内周溝に中立位置で弾性的に係合する係合部と、上記スリーブのシフト操作時に上記シンクロナイザリングの側面に当接してシンクロナイザリングを変速ギヤのコーン面に押しつける押圧部と、上記スリーブと上記クラッチギヤとの噛合時に上記ハブ溝部の底面に摩擦摺接する摺接部とが一体に連結形成されていることを特徴とする手動変速機の同期噛合装置を提供する。
【０００７】
スリーブが中立位置にあるとき、その内周溝にシンクロスプリングの係合部が弾性的に係合している。いまスリーブをシフト操作すると、スリーブと係合しているシンクロスプリングはスリーブと一体的に軸方向に移動し、押圧部がシフト側のシンクロナイザリングの側面に当接する。そのため、シンクロナイザリングが変速ギヤのコーン面に押しつけられ、同期を開始する。同期が進行してスリーブの内スプラインの先端（チャンファ）がシンクロナイザリングのギヤ部に噛み合うと、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝から外れてスリーブの内スプラインの表面に乗り上げる。この時、シンクロスプリングのキー部の撓み反力によって、シンクロスプリングの摺接部がハブ溝部の底面に圧接する。そのため、それ以後はシンクロスプリングとスリーブとの摩擦力（シンクロナイザリングへの押し付け力）が、シンクロスプリングとクラッチハブとの摩擦力によって低減され、シンクロナイザリングへの押し付け力が軽減される。その結果、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗が低減され、スリーブのスプラインがシンクロナイザリングを押し退けてクラッチギヤに容易に噛み合うことができ、スリーブの噛合性能が向上する。また、シンクロスプリングのリング部とキー部とが一体的に設けられているので、遠心力の影響を受けにくく、回転数によってスリーブの作動性が変動することがなく、安定した性能を得ることができる。
【０００８】
シンクロスプリングのキー部の摺接部は、中立位置において既にハブ溝部の底面に接触していてもよいし、中立位置ではハブ溝部の底面から離れており、中立位置を外れた時だけハブ溝部の底面と摩擦接触するように構成してもよい。すなわち、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝に係合しているか否かと関係なく摺接部がハブ溝部の底面に接触していてもよいし、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝に係合している間は摺接部がハブ溝部の底面から離れており、係合部が内周溝から外れて初めて摺接部がハブ溝部の底面と摩擦接触するように構成してもよい。前者の場合には、キー部単体のばね弾性によって係合部とスリーブの内周溝との嵌合力を設定できるので、嵌合力が回転数によって変動することがない。後者の場合には、同期開始時におけるシンクロナイザリングとコーン面との摩擦力が、クラッチハブとシンクロスプリングとの摩擦力によって影響を受けないという利点がある。また、シンクロスプリングのリング部とキー部とを別体で形成してもよいが、板ばねにより一体に形成した場合には、シンクロスプリングの製造が容易になり、コスト低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の同期噛合装置では、イナーシャロック型のようなシンクロナイザキーを必要としないので、部品点数を少なくできるとともに、小型化が可能であり、コストを低減できる。同期終了後、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝から外れると、シンクロスプリングの摺接部がハブ溝部の底面に圧接するため、それ以後はシンクロスプリングとスリーブとの摩擦力がシンクロスプリングとクラッチハブとの摩擦力によってキャンセルされ、シンクロナイザリングへの押し付け力が軽減される。その結果、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗が低減され、スリーブの噛合性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１，図２は、本発明にかかる手動変速機の同期噛合装置の一例を示す。シャフト１の中間部に設けられたスプライン部１ａには、クラッチハブ２が一体回転可能にスプライン固定されている。クラッチハブ２の外周の複数箇所（例えば１２０°間隔で３箇所）には、外スプライン２ａを含む部分を切除したハブ溝部２ｂが設けられている。クラッチハブ２の両側のシャフト１上には、クラッチギヤ３ａ，４ａとコーン面３ｂ，４ｂとを持つ変速ギヤ３，４が回転自在に支持されている。変速ギヤ３，４のコーン面３ｂ，４ｂには、それぞれギヤ部５ａ，６ａを持つシンクロナイザリング５，６が支持されている。なお、シンクロナイザリング５，６はクラッチハブ２に対して所定の角度変位を許容しながら係合している。
【００１２】
クラッチハブ２の外周部に設けられた外スプライン２ａには、スリーブ７の内スプライン７ａが軸方向に移動自在に嵌合している。スリーブ７の内スプライン７ａの中央部内周面には、Ｖ溝状の内周溝７ｂが形成されている。このスリーブ７をシフトフォーク（図示せず）により軸方向にシフトさせ、内スプライン７ａをシンクロナイザリング５，６のギヤ部５ａ，６ａを介して変速ギヤ３，４のクラッチギヤ３ａ，４ａに噛み合わせることにより、クラッチハブ２といずれか一方の変速ギヤ３，４とを選択的に連結できる。
【００１３】
クラッチハブ２と一方のシンクロナイザリング６との軸方向隙間には、図３に示すようなシンクロスプリング８が配置されている。シンクロスプリング８は、スリーブ７が中立位置から係合位置へシフトする時に、そのばね作用によりシンクロナイザリング５，６と変速ギヤ３，４のコーン面３ｂ，４ｂとの間に摩擦力を発生させるものである。シンクロスプリング８は１枚の金属板を曲げ加工したものであり、平板状のリング部８ａと、リング部８ａの周方向複数箇所（ここでは１２０°間隔で３箇所）に折曲形成されたキー部８ｂとで構成されている。リング部８ａはクラッチハブ２と一方のシンクロナイザリング６との軸方向隙間に配置されており、キー部８ｂはクラッチハブ２のハブ溝部２ｂに嵌合されている。
【００１４】
キー部８ｂはリング部８ａの内周側を軸方向に折曲したあと、先端部を外向きにして折り返したものであり、半径方向のばね弾性を有している。キー部８ｂは、リング部８ａの内周部からハブ溝部２ｂの底面に沿って軸方向に延びる平板状の摺接部８ｂ1 と、Ｕ字状に屈曲した押圧部８ｂ2 と、押圧部８ｂより先端に位置し外周側へ突出する係合部８ｂ3 とを備えた構造となっている。係合部８ｂ3 の先端は内向きに折り返されている。係合部８ｂ3 は、中立位置においてスリーブ７の内周溝７ｂに弾性的に係合する。押圧部８ｂ2 はスリーブ７の一方へのシフト操作時（図１の左方へのシフト時）に一方のシンクロナイザリング５の側面に当接してシンクロナイザリング５を変速ギヤ３のコーン面３ｂに押し付ける作用をする。摺接部８ｂ1 は、同期終了後のスリーブ７とクラッチギヤ３ａとの噛合時にハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接し、摩擦力を発生させるものである。なお、スリーブ７の他方側へのシフト操作時（図１の右方へのシフト時）には、リング部８ａが他方のシンクロナイザリング６の側面に当接してシンクロナイザリング６を変速ギヤ４のコーン面４ｂに押し付ける押圧部としての役割を果たす。
【００１５】
この実施例では、図２に示すように、中立位置においてキー部８ｂの摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に接触しておらず、微小なクリアランスが存在している。そのため、スリーブ７のシフト操作を開始した時点では、キー部８ｂとクラッチハブ２との間には摩擦力が働かず、スリーブ７のシフト操作力は殆どシンクロナイザリング５の側面を押圧する力として伝えられる。なお、中立位置においてキー部８ｂの摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に接触していてもよい。この場合には、摺接部８ｂ1 とハブ溝部２ｂとの摩擦力により、中立位置におけるスリーブ７の位置が安定するとともに、係合部８ｂ3 と内周溝７ｂとの係合力をキー部８ｂの弾性のみで設定でき、リング部８ａの弾性の影響を受けない。
【００１６】
ここで、上記構成よりなる同期噛合装置の作動を、図２，図４，図５を参照して説明する。中立位置においては、図２に示すように、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 がスリーブ７の内周溝７ｂに弾性的に係合している。変速を行うためにスリーブ７を図４の左方向にシフトすると、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 と内周溝７ｂとの係合によって、シンクロスプリング８はスリーブ７と一体に軸方向に移動し、押圧部８ｂ2 がシンクロナイザリング５の側面に当接する（図４の（ａ）参照）。そのため、シンクロナイザリング５は変速ギヤ３のコーン面３ｂに押し付けられ、同期を開始する。
【００１７】
スリーブ７をさらにシフトすると、シンクロスプリング８によってシンクロナイザリング５は変速ギヤ３のコーン面３ｂにさらに強く押し付けられ、変速ギヤ３とシンクロナイザリング５との相対回転差がなくなる（図４の（ｂ）参照）。この時点では、係合部８ｂ3 は内周溝７ｂに多少とも係合している。
【００１８】
同期が終了すると、スリーブ７の内スプライン７ａの先端（チャンファ）がシンクロナイザリング５のギヤ部５ａに噛み合うとともに、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 がスリーブ７の内周溝７ｂから外れて内スプライン７ａの表面に乗り上げる（図４の（ｃ）参照）。係合部８ｂ3 が内スプライン７ａの表面に乗り上げることにより、キー部８は内径方向に押されるので、そのばね反力によって摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に圧接する。
【００１９】
この状態の詳細を図５に示す。スリーブ７とシンクロスプリング８との間に働く摩擦力をＦ１、シンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力をＦ２とすると、シンクロスプリング８からシンクロナイザリング５に対する押し付け力Ｆ３は、次式のように両摩擦力Ｆ１，Ｆ２の差になる。
Ｆ３＝Ｆ１−Ｆ２
このようにシンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力Ｆ２によってシンクロナイザリング５に対する押し付け力Ｆ３が軽減されるので、シンクロナイザリング５とコーン面３ｂとの間の摩擦抵抗が低減され、スリーブ７の内スプライン７ａがシンクロナイザリング５を押し退けてクラッチギヤ３ａに容易に噛み合うことができる。
【００２０】
図４の（ｄ）はスリーブ７の内スプライン７ａが変速ギヤ３のクラッチギヤ３ａに噛み合い、シフト作動を終了した状態を示す。
【００２１】
図４ではスリーブ７を左方向にシフトした時の動作を説明したが、右方向にシフトした場合も同様の作用を得ることができる。但し、この場合には、スリーブ７をシフトした時に、シンクロスプリング８のリング部８ａがシンクロナイザリング６の側面に当接し、コーン面４ｂへ押しつける押圧部としての役割を持つ。
【００２２】
図６は、スリーブの移動量に対するシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示し、実線は従来の同期噛合装置、破線は本発明にかかる同期噛合装置を示す。従来の場合には、同期終了後の押し付け力が大きく、スリーブの噛合性能を低下させる原因となっていたが、本発明ではシンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力Ｆ２によって、スリーブ７とシンクロスプリング８との間に働く摩擦力Ｆ１をキャンセルもしくは低減できることから、同期終了後の押し付け力が小さくなり、スリーブの噛合性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００２３】
図７は本発明の第２実施例を示す。この実施例は、シンクロスプリング８のリング部８ａの外周側にキー部８ｃを折曲形成したものである。キー部８ｃは、リング部８ａの外周側を軸方向に折曲したあと、先端部を内向きにして折り返したものであり、半径方向のばね弾性を有している。キー部８ｂは、リング部８ａの近傍に位置し、外周側へ突出する係合部８ｃ1 と、Ｕ字状に屈曲した押圧部８ｃ2 と、押圧部より先端側に軸方向に延びる平板状の摺接部８ｃ3 とを備えている。係合部８ｃ1 は中立位置においてスリーブ７の内周溝７ｂに係合し、押圧部８ｃ2 はシンクロスプリング５の側面に当接し、摺接部８ｃ3 はハブ溝部２ｂの底面に摩擦接触する。この実施例の場合も、第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
なお、既存のイナーシャロック型同期噛合装置におけるシンクロナイザキーとキースプリングに代えて、本発明のシンクロスプリングを用いることで、イナーシャロック型の主要部品をそのまま共用することができる。つまり、クラッチハブやシンクロナイザリング、変速ギヤなどの部品はそのまま使用できる。従来のシンクロナイザキーが嵌合していたハブ溝部にシンクロスプリングのキー部を嵌合させればよい。したがって、低コストで本発明を実現することが可能である。
【００２５】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記実施例では、変速ギヤ３，４にクラッチギヤ３ａ，４ａが一体に形成されたものを示したが、別体のクラッチギヤを変速ギヤ３，４に溶接、カシメ等によって固定してもよい。また、クラッチハブ２を間にしてその両側に変速ギヤ３，４を設けた同期噛合装置について説明したが、片側のみに変速ギヤを設けたものでもよい。この場合には、シンクロナイザリングも片側のみに設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる同期噛合装置の第１実施例の全体図である。
【図２】図１の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明にかかるシンクロスプリングの斜視図である。
【図４】図２に示す同期噛合装置の変速動作を示す断面図である。
【図５】図２に示す同期噛合装置の変速終了時の拡大断面図である。
【図６】本発明にかかる同期噛合装置と従来の同期噛合装置におけるシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示す図である。
【図７】本発明にかかる第２実施例のシンクロスプリングの部分斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ シャフト
２ クラッチハブ
２ａ 外スプライン
２ｂ ハブ溝部
３，４ 変速ギヤ
３ａ，４ａ クラッチギヤ
３ｂ，４ｂ コーン面
５，６ シンクロナイザリング
５ａ，６ａ ギヤ部
７ スリーブ
７ａ 内スプライン
７ｂ 内周溝
８ シンクロスプリング
８ａ リング部
８ｂ キー部
８ｂ1 摺接部
８ｂ2 押圧部
８ｂ3 係合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は手動変速機の同期噛合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、手動変速機の変速用クラッチ機構として、同期噛合装置が知られている。同期噛合装置には種々の方式があるが、その中でもイナーシャロック型（ボルグワーナー式）と呼ばれる同期噛合装置が乗用車に広く使用されている。イナーシャロック型の同期噛合装置の場合、シャフトに一体回転可能に取り付けられたクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、コーン面とクラッチギヤとを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、クラッチハブに設けられた外スプラインに嵌合する内スプラインを持ち、軸方向にシフト移動可能なスリーブと、クラッチハブの欠歯部に嵌め込まれたシンクロナイザキーと、シンクロナイザキーを外周方向へ押しつけるキースプリングとを備えている。上記スリーブが中立位置にある時、スリーブの内周溝とシンクロナイザキーの凸部とが嵌合して中立位置を保持し、上記スリーブが中立位置から係合位置へシフトする時、上記シンクロナイザキーがシンクロナイザリングの側面を押して変速ギヤのコーン面に押し付け、同期させるようになっている。
【０００３】
このようなイナーシャロック型の同期噛合装置では、複数個（例えば３個）のシンクロナイザキーと、２個のキースプリングとが必要であり、部品点数が多く、構造が複雑であり、コスト的に不利である。また、同期完了後もキーからシンクロナイザリングへの強い押し付け力が作用し、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗のために、スリーブのスプラインがシンクロナイザリングを押し退けるのに力を必要とし、スリーブのクラッチギヤへの噛合性能が悪化するという問題があった。図６の実線は、イナーシャロック型におけるスリーブの移動に対するシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示す。キーとシンクロナイザリングとが当接した後、キーの凸部がスリーブの内周溝を越える時に押し付け力が最大値となる。その後、押し付け力は低下するが、同期点を越えてもかなり大きな押し付け力が持続している。この押し付け力にはキースプリングのばね力の他にシンクロナイザキーの遠心力も影響しており、高回転時ほどスリーブの噛合性能が悪化する。
【０００４】
特許文献１には、クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部を設け、これらハブ溝部にボークスプリングのキー部を組み付け、キー部を板材または線材のリング部によって連結形成するとともに、キー部をスリーブの内周溝に係合させた構造の同期噛合装置が提案されている。この同期噛合装置では、シンクロナイザキーを省略できることから、部品点数が少なくなり、かつ組み付けも容易であるため、コストを低減できる。しかし、ボークスプリングのキー部はスリーブの内周溝から外れた後もスリーブの内周面に接触しているため、同期完了後もボークスプリングのキー部がシンクロナイザリングの側面を強く押し続けることになり、イナーシャロック型と同様にスリーブの噛合性能が悪化するという問題がある。
【特許文献１】実開平３−５７５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、部品点数が少なく、組み付け性に優れ、かつスリーブのクラッチギヤへの噛合性能を向上させる手動変速機の同期噛合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、シャフトに一体回転可能に取り付けられ、外周に外スプラインを持つクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、クラッチギヤとコーン面とを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、上記クラッチハブの外スプラインに嵌合し、軸方向にシフト移動して上記シンクロナイザリングのギヤ部と変速ギヤのクラッチギヤとに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、を備えた手動変速機の同期噛合装置において、上記クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部が設けられ、上記スリーブの内スプラインの中央部内周面に内周溝が形成され、上記クラッチハブとシンクロナイザリングとの軸方向隙間にリング状のシンクロスプリングが配置され、上記シンクロスプリングには、半径方向にばね弾性を有し上記ハブ溝部に嵌合されるキー部が周方向複数箇所に設けられ、上記キー部には、外周側へ突出して上記スリーブの内周溝に中立位置で弾性的に係合する係合部と、上記スリーブのシフト操作時に上記シンクロナイザリングの側面に当接してシンクロナイザリングを変速ギヤのコーン面に押しつける押圧部と、上記スリーブと上記クラッチギヤとの噛合時に上記ハブ溝部の底面に摩擦摺接する摺接部とが一体に連結形成されていることを特徴とする手動変速機の同期噛合装置を提供する。
【０００７】
スリーブが中立位置にあるとき、その内周溝にシンクロスプリングの係合部が弾性的に係合している。いまスリーブをシフト操作すると、スリーブと係合しているシンクロスプリングはスリーブと一体的に軸方向に移動し、押圧部がシフト側のシンクロナイザリングの側面に当接する。そのため、シンクロナイザリングが変速ギヤのコーン面に押しつけられ、同期を開始する。同期が進行してスリーブの内スプラインの先端（チャンファ）がシンクロナイザリングのギヤ部に噛み合うと、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝から外れてスリーブの内スプラインの表面に乗り上げる。この時、シンクロスプリングのキー部の撓み反力によって、シンクロスプリングの摺接部がハブ溝部の底面に圧接する。そのため、それ以後はシンクロスプリングとスリーブとの摩擦力（シンクロナイザリングへの押し付け力）が、シンクロスプリングとクラッチハブとの摩擦力によって低減され、シンクロナイザリングへの押し付け力が軽減される。その結果、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗が低減され、スリーブのスプラインがシンクロナイザリングを押し退けてクラッチギヤに容易に噛み合うことができ、スリーブの噛合性能が向上する。また、シンクロスプリングのリング部とキー部とが一体的に設けられているので、遠心力の影響を受けにくく、回転数によってスリーブの作動性が変動することがなく、安定した性能を得ることができる。
【０００８】
シンクロスプリングのキー部の摺接部は、中立位置において既にハブ溝部の底面に接触していてもよいし、中立位置ではハブ溝部の底面から離れており、中立位置を外れた時だけハブ溝部の底面と摩擦接触するように構成してもよい。すなわち、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝に係合しているか否かと関係なく摺接部がハブ溝部の底面に接触していてもよいし、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝に係合している間は摺接部がハブ溝部の底面から離れており、係合部が内周溝から外れて初めて摺接部がハブ溝部の底面と摩擦接触するように構成してもよい。前者の場合には、キー部単体のばね弾性によって係合部とスリーブの内周溝との嵌合力を設定できるので、嵌合力が回転数によって変動することがない。後者の場合には、同期開始時におけるシンクロナイザリングとコーン面との摩擦力が、クラッチハブとシンクロスプリングとの摩擦力によって影響を受けないという利点がある。また、シンクロスプリングのリング部とキー部とを別体で形成してもよいが、板ばねにより一体に形成した場合には、シンクロスプリングの製造が容易になり、コスト低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の同期噛合装置では、イナーシャロック型のようなシンクロナイザキーを必要としないので、部品点数を少なくできるとともに、小型化が可能であり、コストを低減できる。同期終了後、シンクロスプリングの係合部がスリーブの内周溝から外れると、シンクロスプリングの摺接部がハブ溝部の底面に圧接するため、それ以後はシンクロスプリングとスリーブとの摩擦力がシンクロスプリングとクラッチハブとの摩擦力によってキャンセルされ、シンクロナイザリングへの押し付け力が軽減される。その結果、シンクロナイザリングとコーン面との間の摩擦抵抗が低減され、スリーブの噛合性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１，図２は、本発明にかかる手動変速機の同期噛合装置の一例を示す。シャフト１の中間部に設けられたスプライン部１ａには、クラッチハブ２が一体回転可能にスプライン固定されている。クラッチハブ２の外周の複数箇所（例えば１２０°間隔で３箇所）には、外スプライン２ａを含む部分を切除したハブ溝部２ｂが設けられている。クラッチハブ２の両側のシャフト１上には、クラッチギヤ３ａ，４ａとコーン面３ｂ，４ｂとを持つ変速ギヤ３，４が回転自在に支持されている。変速ギヤ３，４のコーン面３ｂ，４ｂには、それぞれギヤ部５ａ，６ａを持つシンクロナイザリング５，６が支持されている。なお、シンクロナイザリング５，６はクラッチハブ２に対して所定の角度変位を許容しながら係合している。
【００１２】
クラッチハブ２の外周部に設けられた外スプライン２ａには、スリーブ７の内スプライン７ａが軸方向に移動自在に嵌合している。スリーブ７の内スプライン７ａの中央部内周面には、Ｖ溝状の内周溝７ｂが形成されている。このスリーブ７をシフトフォーク（図示せず）により軸方向にシフトさせ、内スプライン７ａをシンクロナイザリング５，６のギヤ部５ａ，６ａを介して変速ギヤ３，４のクラッチギヤ３ａ，４ａに噛み合わせることにより、クラッチハブ２といずれか一方の変速ギヤ３，４とを選択的に連結できる。
【００１３】
クラッチハブ２と一方のシンクロナイザリング６との軸方向隙間には、図３に示すようなシンクロスプリング８が配置されている。シンクロスプリング８は、スリーブ７が中立位置から係合位置へシフトする時に、そのばね作用によりシンクロナイザリング５，６と変速ギヤ３，４のコーン面３ｂ，４ｂとの間に摩擦力を発生させるものである。シンクロスプリング８は１枚の金属板を曲げ加工したものであり、平板状のリング部８ａと、リング部８ａの周方向複数箇所（ここでは１２０°間隔で３箇所）に折曲形成されたキー部８ｂとで構成されている。リング部８ａはクラッチハブ２と一方のシンクロナイザリング６との軸方向隙間に配置されており、キー部８ｂはクラッチハブ２のハブ溝部２ｂに嵌合されている。
【００１４】
キー部８ｂはリング部８ａの内周側を軸方向に折曲したあと、先端部を外向きにして折り返したものであり、半径方向のばね弾性を有している。キー部８ｂは、リング部８ａの内周部からハブ溝部２ｂの底面に沿って軸方向に延びる平板状の摺接部８ｂ1 と、Ｕ字状に屈曲した押圧部８ｂ2 と、押圧部８ｂより先端に位置し外周側へ突出する係合部８ｂ3 とを備えた構造となっている。係合部８ｂ3 の先端は内向きに折り返されている。係合部８ｂ3 は、中立位置においてスリーブ７の内周溝７ｂに弾性的に係合する。押圧部８ｂ2 はスリーブ７の一方へのシフト操作時（図１の左方へのシフト時）に一方のシンクロナイザリング５の側面に当接してシンクロナイザリング５を変速ギヤ３のコーン面３ｂに押し付ける作用をする。摺接部８ｂ1 は、同期終了後のスリーブ７とクラッチギヤ３ａとの噛合時にハブ溝部２ｂの底面に摩擦摺接し、摩擦力を発生させるものである。なお、スリーブ７の他方側へのシフト操作時（図１の右方へのシフト時）には、リング部８ａが他方のシンクロナイザリング６の側面に当接してシンクロナイザリング６を変速ギヤ４のコーン面４ｂに押し付ける押圧部としての役割を果たす。
【００１５】
この実施例では、図２に示すように、中立位置においてキー部８ｂの摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に接触しておらず、微小なクリアランスが存在している。そのため、スリーブ７のシフト操作を開始した時点では、キー部８ｂとクラッチハブ２との間には摩擦力が働かず、スリーブ７のシフト操作力は殆どシンクロナイザリング５の側面を押圧する力として伝えられる。なお、中立位置においてキー部８ｂの摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に接触していてもよい。この場合には、摺接部８ｂ1 とハブ溝部２ｂとの摩擦力により、中立位置におけるスリーブ７の位置が安定するとともに、係合部８ｂ3 と内周溝７ｂとの係合力をキー部８ｂの弾性のみで設定でき、リング部８ａの弾性の影響を受けない。
【００１６】
ここで、上記構成よりなる同期噛合装置の作動を、図２，図４，図５を参照して説明する。中立位置においては、図２に示すように、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 がスリーブ７の内周溝７ｂに弾性的に係合している。変速を行うためにスリーブ７を図４の左方向にシフトすると、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 と内周溝７ｂとの係合によって、シンクロスプリング８はスリーブ７と一体に軸方向に移動し、押圧部８ｂ2 がシンクロナイザリング５の側面に当接する（図４の（ａ）参照）。そのため、シンクロナイザリング５は変速ギヤ３のコーン面３ｂに押し付けられ、同期を開始する。
【００１７】
スリーブ７をさらにシフトすると、シンクロスプリング８によってシンクロナイザリング５は変速ギヤ３のコーン面３ｂにさらに強く押し付けられ、変速ギヤ３とシンクロナイザリング５との相対回転差がなくなる（図４の（ｂ）参照）。この時点では、係合部８ｂ3 は内周溝７ｂに多少とも係合している。
【００１８】
同期が終了すると、スリーブ７の内スプライン７ａの先端（チャンファ）がシンクロナイザリング５のギヤ部５ａに噛み合うとともに、シンクロスプリング８の係合部８ｂ3 がスリーブ７の内周溝７ｂから外れて内スプライン７ａの表面に乗り上げる（図４の（ｃ）参照）。係合部８ｂ3 が内スプライン７ａの表面に乗り上げることにより、キー部８は内径方向に押されるので、そのばね反力によって摺接部８ｂ1 がハブ溝部２ｂの底面に圧接する。
【００１９】
この状態の詳細を図５に示す。スリーブ７とシンクロスプリング８との間に働く摩擦力をＦ１、シンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力をＦ２とすると、シンクロスプリング８からシンクロナイザリング５に対する押し付け力Ｆ３は、次式のように両摩擦力Ｆ１，Ｆ２の差になる。
Ｆ３＝Ｆ１−Ｆ２
このようにシンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力Ｆ２によってシンクロナイザリング５に対する押し付け力Ｆ３が軽減されるので、シンクロナイザリング５とコーン面３ｂとの間の摩擦抵抗が低減され、スリーブ７の内スプライン７ａがシンクロナイザリング５を押し退けてクラッチギヤ３ａに容易に噛み合うことができる。
【００２０】
図４の（ｄ）はスリーブ７の内スプライン７ａが変速ギヤ３のクラッチギヤ３ａに噛み合い、シフト作動を終了した状態を示す。
【００２１】
図４ではスリーブ７を左方向にシフトした時の動作を説明したが、右方向にシフトした場合も同様の作用を得ることができる。但し、この場合には、スリーブ７をシフトした時に、シンクロスプリング８のリング部８ａがシンクロナイザリング６の側面に当接し、コーン面４ｂへ押しつける押圧部としての役割を持つ。
【００２２】
図６は、スリーブの移動量に対するシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示し、実線は従来の同期噛合装置、破線は本発明にかかる同期噛合装置を示す。従来の場合には、同期終了後の押し付け力が大きく、スリーブの噛合性能を低下させる原因となっていたが、本発明ではシンクロスプリング８とクラッチハブ２との間に働く摩擦力Ｆ２によって、スリーブ７とシンクロスプリング８との間に働く摩擦力Ｆ１をキャンセルもしくは低減できることから、同期終了後の押し付け力が小さくなり、スリーブの噛合性能を向上させることができる。
【実施例２】
【００２３】
図７は本発明の第２実施例を示す。この実施例は、シンクロスプリング８のリング部８ａの外周側にキー部８ｃを折曲形成したものである。キー部８ｃは、リング部８ａの外周側を軸方向に折曲したあと、先端部を内向きにして折り返したものであり、半径方向のばね弾性を有している。キー部８ｂは、リング部８ａの近傍に位置し、外周側へ突出する係合部８ｃ1 と、Ｕ字状に屈曲した押圧部８ｃ2 と、押圧部より先端側に軸方向に延びる平板状の摺接部８ｃ3 とを備えている。係合部８ｃ1 は中立位置においてスリーブ７の内周溝７ｂに係合し、押圧部８ｃ2 はシンクロスプリング５の側面に当接し、摺接部８ｃ3 はハブ溝部２ｂの底面に摩擦接触する。この実施例の場合も、第１実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
なお、既存のイナーシャロック型同期噛合装置におけるシンクロナイザキーとキースプリングに代えて、本発明のシンクロスプリングを用いることで、イナーシャロック型の主要部品をそのまま共用することができる。つまり、クラッチハブやシンクロナイザリング、変速ギヤなどの部品はそのまま使用できる。従来のシンクロナイザキーが嵌合していたハブ溝部にシンクロスプリングのキー部を嵌合させればよい。したがって、低コストで本発明を実現することが可能である。
【００２５】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記実施例では、変速ギヤ３，４にクラッチギヤ３ａ，４ａが一体に形成されたものを示したが、別体のクラッチギヤを変速ギヤ３，４に溶接、カシメ等によって固定してもよい。また、クラッチハブ２を間にしてその両側に変速ギヤ３，４を設けた同期噛合装置について説明したが、片側のみに変速ギヤを設けたものでもよい。この場合には、シンクロナイザリングも片側のみに設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる同期噛合装置の第１実施例の全体図である。
【図２】図１の要部の拡大断面図である。
【図３】本発明にかかるシンクロスプリングの斜視図である。
【図４】図２に示す同期噛合装置の変速動作を示す断面図である。
【図５】図２に示す同期噛合装置の変速終了時の拡大断面図である。
【図６】本発明にかかる同期噛合装置と従来の同期噛合装置におけるシンクロナイザリングへの押し付け力の変化を示す図である。
【図７】本発明にかかる第２実施例のシンクロスプリングの部分斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ シャフト
２ クラッチハブ
２ａ 外スプライン
２ｂ ハブ溝部
３，４ 変速ギヤ
３ａ，４ａ クラッチギヤ
３ｂ，４ｂ コーン面
５，６ シンクロナイザリング
５ａ，６ａ ギヤ部
７ スリーブ
７ａ 内スプライン
７ｂ 内周溝
８ シンクロスプリング
８ａ リング部
８ｂ キー部
８ｂ1 摺接部
８ｂ2 押圧部
８ｂ3 係合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに一体回転可能に取り付けられ、外周に外スプラインを持つクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、クラッチギヤとコーン面とを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、上記クラッチハブの外スプラインに嵌合し、軸方向にシフト移動して上記シンクロナイザリングのギヤ部と変速ギヤのクラッチギヤとに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、を備えた手動変速機の同期噛合装置において、
上記クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部が設けられ、
上記スリーブの内スプラインの中央部内周面に内周溝が形成され、
上記クラッチハブとシンクロナイザリングとの軸方向隙間にリング状のシンクロスプリングが配置され、
上記シンクロスプリングには、半径方向にばね弾性を有し上記ハブ溝部に嵌合されるキー部が周方向複数箇所に設けられ、
上記キー部には、外周側へ突出して上記スリーブの内周溝に中立位置で弾性的に係合する係合部と、上記スリーブのシフト操作時に上記シンクロナイザリングの側面に当接してシンクロナイザリングを変速ギヤのコーン面に押しつける押圧部と、上記スリーブと上記クラッチギヤとの噛合時に上記ハブ溝部の底面に摩擦摺接する摺接部とが一体に連結形成されていることを特徴とする手動変速機の同期噛合装置。
【請求項１】
シャフトに一体回転可能に取り付けられ、外周に外スプラインを持つクラッチハブと、シャフト上に回転自在に支持され、クラッチギヤとコーン面とを持つ変速ギヤと、上記変速ギヤのコーン面上に支持されたシンクロナイザリングと、上記クラッチハブの外スプラインに嵌合し、軸方向にシフト移動して上記シンクロナイザリングのギヤ部と変速ギヤのクラッチギヤとに係合可能な内スプラインを持つスリーブと、を備えた手動変速機の同期噛合装置において、
上記クラッチハブの外周の複数箇所にハブ溝部が設けられ、
上記スリーブの内スプラインの中央部内周面に内周溝が形成され、
上記クラッチハブとシンクロナイザリングとの軸方向隙間にリング状のシンクロスプリングが配置され、
上記シンクロスプリングには、半径方向にばね弾性を有し上記ハブ溝部に嵌合されるキー部が周方向複数箇所に設けられ、
上記キー部には、外周側へ突出して上記スリーブの内周溝に中立位置で弾性的に係合する係合部と、上記スリーブのシフト操作時に上記シンクロナイザリングの側面に当接してシンクロナイザリングを変速ギヤのコーン面に押しつける押圧部と、上記スリーブと上記クラッチギヤとの噛合時に上記ハブ溝部の底面に摩擦摺接する摺接部とが一体に連結形成されていることを特徴とする手動変速機の同期噛合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２１５６００（Ｐ２００８−２１５６００Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５８１２９（Ｐ２００７−５８１２９）
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（５９１０４３２６０）明石機械工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（５９１０４３２６０）明石機械工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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