車両用変速機
【課題】スリーブの脱落を抑制する車両用変速機を提供する。
【解決手段】車両用変速機１６に備えられたスリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものであることから、噛み合いに係る変速ギヤ２８が傾くことでスリーブ５２の端部が押し上げられた場合に、弾性変形部５２ｅが弾性変形することで、クラッチハブ５０とスリーブ５２との嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブ５２の脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブ５２の脱落を抑制する車両用変速機１６を提供することができる。
【解決手段】車両用変速機１６に備えられたスリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものであることから、噛み合いに係る変速ギヤ２８が傾くことでスリーブ５２の端部が押し上げられた場合に、弾性変形部５２ｅが弾性変形することで、クラッチハブ５０とスリーブ５２との嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブ５２の脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブ５２の脱落を抑制する車両用変速機１６を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変速機に関し、特に、スリーブの脱落を抑制するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸と、その回転軸に固定されたハブと、そのハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることでそのギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機が知られている。例えば、マニュアルトランスミッションやセミオートマチックトランスミッション等がそれである。また、斯かる車両用変速機において、リバース機構に用いられるアイドル歯車のギヤ抜けを抑制するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたリバース機構がそれである。この技術によれば、噛み合いに係る歯車にテーパ部を設けることで、リバースギヤにおけるアイドル歯車のギヤ抜けを好適に抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５０４１０号公報
【特許文献２】特開２００１−８２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記車両用変速機では、所定の変速段が成立すべき場合において、その変速段に係るギヤから前記スリーブが脱落するスリーブ抜けが発生する不具合が指摘されていた。しかし、前述したような従来の技術では、斯かるスリーブの脱落を十分には防止できなかった。本発明者は、そのようなスリーブの脱落を抑制する車両用変速機を開発すべく鋭意研究を継続した一結果として、前記スリーブが脱落する機序を新たに解明し、その知見に基づいて本発明を為すに至った。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、スリーブの脱落を抑制する車両用変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、回転軸と、その回転軸に固定されたハブと、そのハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることでそのギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機であって、前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このようにすれば、前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたものであることから、噛み合いに係るギヤが傾くことでスリーブの端部が押し上げられた場合に、前記弾性変形部が弾性変形することで、ハブとスリーブとの嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブの脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブの脱落を抑制する車両用変速機を提供することができる。
【０００８】
ここで、好適には、前記弾性変形部は、前記スリーブの軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである。このようにすれば、実用的な構成の弾性変形部を備えたスリーブにより、その脱落を好適に抑制できる。
【０００９】
また、好適には、前記スリーブは、それぞれ金属材料から成る、前記ハブとの嵌合に係る第１の噛合歯及び前記ギヤとの嵌合に係る第２の噛合歯が、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体の内周側に設けられて構成されたものである。このようにすれば、実用的な構成のスリーブにより、その脱落を好適に抑制できると共に、前記ハブ及びギヤとの嵌合に係る噛合歯の強度を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が好適に適用される車両の駆動装置の骨子図である。
【図２】図１の駆動装置に備えられた車両用変速機において所定の変速段を成立させるための同期装置の構成を説明するためにその軸心を含む平面で切断して示す部分断面図である。
【図３】図２の車両用変速機に備えられたスリーブが入力軸に対する変速ギヤの相対回転を阻止する位置へ移動させられた状態を模式的に示す図である。
【図４】図３に示すような正常な状態に比べて入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態を模式的に示す図である。
【図５】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図６】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図７】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図８】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるスリーブとギヤピースの噛み合いを説明する図である。
【図９】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるスリーブとクラッチハブの噛み合いを説明する図である。
【図１０】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるクラッチハブ及びスリーブの１回転中の摩擦力と軸力との関係を例示する図である。
【図１１】本発明の一実施例である車両用変速機に備えられたスリーブの構成を説明する視断面図である。
【図１２】従来技術の車両用変速機においてスリーブのギヤ抜けが発生する様子を模式的に示す図である。
【図１３】図１１に示す本実施例のスリーブを備えた車両用変速機においてギヤ抜けが抑制される様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明が好適に適用される車両の駆動装置１０の骨子図である。この図１に示す駆動装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に好適に用いられる横置き型の装置であり、走行用の駆動力源であるエンジン１２、クラッチ１４、及びトランスアクスル２２を備えて構成されている。
【００１３】
上記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記クラッチ１４は、通常は係合状態とされる一方、図示しないクラッチペダルの踏込操作によりスリップ状態或いは開放状態とされて、上記エンジン１２から出力される動力の上記トランスアクスル２２への伝達を断続する動力断続装置である。また、上記トランスアクスル２２は、本発明の一実施例である車両用変速機１６と、終減速機１８とが共通のトランスアクスルケース２０（以下、単にケース２０という）に収容されて構成されたものである。
【００１４】
上記変速機１６は、例えば、運転席近傍に設けられた図示しないシフト操作装置の操作に応じて複数の変速段を選択的に成立させる機械式の手動変速機（マニュアルトランスミッション）である。すなわち、上記変速機１６は、車両の車幅方向に互いに平行な一対の入力軸２４、カウンタ軸２６間にギヤ比が異なる複数組の変速ギヤ（変速ギヤ対）２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ（以下、特に区別しない場合には単に変速ギヤ２８という）が配設されると共に、それら各変速ギヤ２８に対応して複数の噛合クラッチ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ（以下、特に区別しない場合には単に噛合クラッチ３０という）が設けられた平行軸式の常時噛合式変速機構であり、シフトセレクトシャフト３４の駆動によりそれら各噛合クラッチ３０の何れかを選択的に係合させて変速段を切り換える同期装置（同期噛合装置）３２ａ、３２ｂ、３２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に同期装置３２という）を備えて構成され、前進５段の変速段が成立させられるようになっている。上記入力軸２４及びカウンタ軸２６には、更に後進ギヤ対３６が配設され、図示しない出力シャフトに配設された後進用アイドル歯車と噛み合わされることにより後進変速段が成立させられるようになっている。また、上記カウンタ軸２６には、出力歯車３８が配設されて前記終減速機１８のファイナルギヤ４０と噛み合わされている。
【００１５】
前記変速機１６では、上記シフトセレクトシャフト３４が駆動されて上記同期装置３２ｃにより上記噛合クラッチ３０ｅが係合されると、変速比（入力軸２４の回転数／カウンタ軸２６の回転数）が最も大きい第１変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｃにより上記噛合クラッチ３０ｄが係合されると、変速比が２番目に大きい第２変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｂにより上記噛合クラッチ３０ｃが係合されると、変速比が３番目に大きい第３変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｂにより上記噛合クラッチ３０ｂが係合されると、変速比が４番目に大きい第４変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ａにより上記噛合クラッチ３０ａが係合されると、変速比が最も小さい第５変速段が成立させられる。
【００１６】
前記終減速機１８は、傘歯車である左右一対のサイドギヤ４２Ｒ、４２Ｌと、それらサイドギヤ４２Ｒ、４２Ｌにそれぞれスプライン嵌合等によって連結された左右一対のドライブシャフト４４Ｒ、４４Ｌとを、備えて構成されており、前記カウンタ軸２６から入力される動力を左右の前輪（駆動輪）４６Ｒ、４６Ｌに分配し、それら前輪４６Ｒ、４６Ｌを回転駆動させる。すなわち、前記終減速機１８は、円滑な転がり走行となるようにそれら左右の前輪４６Ｒ、４６Ｌの駆動車軸の回転数を配分するデファレンシャル装置（差動装置）を含んでいる。また、図１に示すように、本実施例の駆動装置１０においては、車両前進方向を前方とした場合に、車軸である上記ドライブシャフト４４Ｒ、４４Ｌが前記エンジン１２の出力軸である入力軸２４よりも後方に配設されている。
【００１７】
図２は、前記変速機１６において所定の変速段を成立させるための同期装置３２の構成を説明するためにその軸心Ｃを含む平面で切断して示す部分断面図である。以下、この図を参照して、斯かる同期装置３２による前記噛合クラッチ３０の係合乃至解放制御について説明する。なお、図２では、前記同期装置３２ｂの構成を示しているが、他の同期装置３２も以下の説明と同様の作動によって前記噛合クラッチ３０の係合乃至解放を制御するものであり、それらの説明を省略する。
【００１８】
図２に示すように、前記同期装置３２は、回転軸としての前記入力軸２４上に、クラッチハブ５０、スリーブ５２、アウタシンクロナイザリング５６、インナシンクロナイザリング５８、ミドルリング６０、ギヤピース６２、及び図示しないキーを同心に備えている。このクラッチハブ５０は、その内周側に形成されたスプライン溝５０ａにより回転軸である前記入力軸２４に相対回転不能に嵌合されると共に、図２に示すスナップリング５４や軸心方向の両側に配設された変速ギヤ２８ｂ、２８ｃによってその軸心方向の位置が定められることで、その入力軸２４に固定（固設）されている。また、上記クラッチハブ５０の外周側には、上記スリーブ５２と嵌め合わされるための外周歯５０ｂが形成されている。
【００１９】
上記スリーブ５２は、略円筒形状を成すものである。また、そのスリーブ５２の内周側には、図１１を用いて後述するように、前記クラッチハブ５０の外周側に形成された上記外周歯５０ｂ乃至ギヤピース６２の外周側に形成された噛合歯６２ａと噛み合うように第１の噛合歯（内周歯）５２ａ乃至第２の噛合歯５２ｂが形成されており、それら外周歯５０ｂ、第１の噛合歯５２ａ乃至第２の噛合歯５２ｂが互いに嵌め合わされることにより、前記スリーブ５２は前記クラッチハブ５０の外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されている。また、前記スリーブ５２は、幅方向の中央部において内周側に突き出す凸部を有しており、図示しないキーにより通常は図２に示すような動力伝達を遮断する状態である中立位置に位置させられる一方、図示しないシフトフォークによって軸心方向へ駆動されることで図３に概略的に示すような動力伝達が可能な状態である伝達位置へ移動可能に配設されている。このシフトフォークは、例えば運転者のシフトレバー操作に連動して機械的に図２等の左右方向へ移動させられるようになっている。
【００２０】
前記変速ギヤ２８ｂ、２８ｃは、何れも前記クラッチハブ５０に隣接して、ベアリング（ニードルベアリング）６４ｂ、６４ｃ等により前記入力軸２４に軸心まわりの相対回転可能に配設されると共に、図示しないスナップリング等によって軸心方向の位置が決められている。また、前記ギヤピース６２は、前記変速ギヤ２８のクラッチハブ５０側に例えば圧入や溶接により相対回転不能に固設されたものであり、そのギヤピース６２の外周側には、前記スリーブ５２が前記伝達位置に移動させられる前記同期装置３２の作動時に、そのスリーブ５２の内周側に形成された第２の噛合歯（内周歯）５２ｂと噛み合うための噛合歯６２ａが形成されている。また、前記変速ギヤ２８又はその変速ギヤ２８に固設されたギヤピース６２には、前記クラッチハブ５０に隣接してそのクラッチハブ５０に向かうほど小径となる外周テーパ面（外周コーン面）６６が形成されている。
【００２１】
前記ミドルリング６０は、前記クラッチハブ５０と変速ギヤ２８との間において、前記ギヤピース６２のクラッチハブ５０側の円周方向に複数設けられた穴部６２ｂに対応する位置に設けられた突起部６０ａがその穴部６２ｂに差し込まれることで位置決めされて、前記変速ギヤ２８と共に回転し且つ軸心方向の移動が許容される状態で配設されている。また、前記ミドルリング６０には、前記クラッチハブ５０に向かうほど小径となる内周テーパ面（内周コーン面）６０ｂ及び外周テーパ面（外周コーン面）６０ｃが形成されている。
【００２２】
前記アウタシンクロナイザリング５６は、前記ミドルリング６０の外周テーパ面６０ｃに摺接させられる内周テーパ面（内周コーン面）５６ａと、前記スリーブ５２と変速ギヤ２８とが相対回転している間すなわちそのスリーブ５２と変速ギヤ２８とが同期回転するまでの間そのスリーブ５２の噛合歯５２ｂと係合してそのスリーブ５２の軸心方向移動を阻止するための外周係合歯５６ｂとを備え、前記クラッチハブ５０に所定量以上の相対回転不能すなわち周方向に関して所定角度θAの相対回転が許容されつつ相対回転不能、且つ軸心方向の相対移動可能に前記ミドルリング６０の外周側に配設されている。また、前記アウタシンクロナイザリング５６は、図２に示すように、そのアウタシンクロナイザリング５６の外周面５６ｃが前記クラッチハブ５０の外周歯５０ｂが設けられている外周環の内周面に当接するように配設されており、前記クラッチハブ５０に対し、周方向に関して所定角度θAの相対回転が許容されつつ相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に配設されている。上記所定角度θAの相対回転は、前記スリーブ５２と変速ギヤ２８とが同期回転するまでそのスリーブ５２の軸心方向移動が阻止されるように例えばそのスリーブ５２の噛合歯５２ａ乃至５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６と外周係合歯５６ｂとの周方向の相対位置が歯幅の半分程度のずれが生じるように定められている。
【００２３】
前記インナシンクロナイザリング５８は、前記ミドルリング６０の内周側に配設されている。換言すれば、前記ミドルリング６０とギヤピース６２との間に間挿されている。また、前記ミドルリング６０の内周テーパ面６０ｂと摺接するための外周テーパ面（外周コーン面）５８ａと、前記変速ギヤ２８の外周テーパ面６６と摺接するための内周テーパ面（内周コーン面）５８ｂとが形成されている。このように、本実施例の同期装置３２は、それぞれコーン面（テーパ面）を有するアウタシンクロナイザリング５６及びインナシンクロナイザリング５８と、それらの間にあってテーパ面とそれぞれ摺接させられるテーパ面を有するミドルリング６０とで構成される所謂マルチコーンシンクロ機構である。
【００２４】
以上のように構成された同期装置３２において、前記スリーブ５２を移動させるためのシフトフォークの非駆動時には、図示しないキーによりそのスリーブ５２が前記クラッチハブ５０に対して図２のような相対位置に位置決めされる。斯かる相対位置では、前記変速ギヤ２８ｂ、２８ｃは何れも前記入力軸２４に対して軸心まわりの相対回転可能とされており、それら変速ギヤ２８ｂ、２８ｃを介しての動力伝達は行われない。
【００２５】
ここで、前記同期装置３２が前記変速ギヤ２８ｃによる動力伝達を行う状態を成立させるために駆動させられる場合を説明する。前記スリーブ５２が中立位置から伝達位置への移動が開始されるシフト開始時には、図示しないキーが前記スリーブ５２により内周側に押し込まれ始める際に前記変速ギヤ２８ｃ側に押されることで、前記アウタシンクロナイザリング５６がミドルリング６０に押圧され、そのアウタシンクロナイザリング５６とミドルリング６０との相対回転で発生する摩擦力により前記スリーブ５２とアウタシンクロナイザリング５６とが相対回転させられる。そして、前記スリーブ５２とアウタシンクロナイザリング５６とは図示しないキーにより周方向に所定角度θAで相対回転させられた状態でそれ以上の相対回転が阻止されるように位置決めされる。これにより、前記アウタシンクロナイザリング５６とミドルリング６０とが相対回転している間すなわち前記スリーブ２２と変速ギヤ２８ｃとが同期回転するまでの間は、前記スリーブ５２の噛合歯５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６の外周係合歯５６ｂとの係合によりそのスリーブ５２の軸心方向移動が阻止される。
【００２６】
そして、図示しないキーを介して一体となった前記一対のシンクロナイザリング５６、５８とミドルリング６０との間の摩擦力と、前記変速ギヤ２８ｃの外周テーパ面６６によるインナシンクロナイザリング５８の内周テーパ面５８ｃへの押圧力すなわち前記一対のシンクロナイザリング５６、５８と変速ギヤ２８ｃとの間の摩擦力とでそれら一対のシンクロナイザリング５６、５８と変速ギヤ２８ｃとが同期回転させられたとき、換言すれば前記スリーブ５２と変速ギヤ２８ｃとが同期回転させられたとき、そのスリーブ５２の軸心方向移動を阻止するスリーブ５２の噛合歯５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６の外周係合歯５６ｂとの係合作用がなくなり、その噛合歯５２ｂが外周係合歯５６ｂの間を抜けてスリーブ５２がさらに前記変速ギヤ２８ｃ側へ移動させられ、前記噛合歯５２ｂとギヤピース６２の噛合歯６２ａとが噛み合わせられる。
【００２７】
図３は、前記スリーブ５２が前記入力軸２４に対する前記変速ギヤ２８の相対回転を阻止する位置へ移動させられた状態を模式的に示す図である。この図３に示すように、上述のような動作によって前記クラッチハブ５０の外周側に形成された外周歯５０ｂと前記スリーブ５２の内周側に形成された第１の噛合歯５２ａが噛み合わされると共に、そのスリーブ５２の内周側に形成された第２の噛合歯５２ｂと前記ギヤピース６２の外周側に形成された噛合歯６２ａとが噛み合わされることで、前記変速ギヤ２８の前記入力軸２４に対する軸心方向の相対回転が不能とされ、その変速ギヤ２８を介して動力伝達可能な状態が構成される。なお、図２における前記一対のシンクロナイザリング５６、５８とミドルリング６０との間の摺接面及びインナシンクロナイザリング５８の内周テーパ面５８ｃと変速ギヤ２８の外周テーパ面６６との間の摺接面のそれぞれの隙間は、その隙間がわかりやすいように図示したものであって実際の隙間は略接触している程極めて小さいものである。
【００２８】
図４は、図３に示すような正常な状態に比べて前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態、すなわち変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心ずれが発生した状態を模式的に示す図である。前記クラッチハブ５０、スリーブ５２、及びギヤピース６２が一体的に回転させられる状態においては、所謂がた等によりこのように変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心からの傾きが発生するおそれがある。また、図４に示すように、斯かる変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心に対する傾きに起因して、前記変速ギヤ２８と入力軸２４との間に設けられたベアリング（ニードルベアリング）６４のラジアル隙間による傾き、延いてはスリーブ５２の軸心ずれ等が発生する。本発明者は、斯かる変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心に対する傾きに起因して、前記スリーブ５２の脱落すなわち前記ギヤピース６２の噛合歯６２ａからの抜け（スリーブ５２がクラッチハブ５０側にずれていく不具合）が発生する機序を新たに解明した。以下、図４乃至図１０を参照して斯かるスリーブ抜けの機序について説明する。なお、この機序の説明に用いる図４乃至図１０においては、従来技術において一般的であったスリーブ５２を備えた変速機１６について説明する。すなわち、そのスリーブ５２は全体がスチール等の金属材料により一体的に構成されたものであると共に、その内周側に設けられた噛合歯５２ｃは、図４に示すように軸心方向に連続して形成されたものである。
【００２９】
図５乃至図７は、本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。図５に示すように、前記スリーブ５２の軸心が前記クラッチハブ５０の軸心に対して所定の相対角度を有して傾いている場合、それらクラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中において、図６に示すギヤ抜け領域と、図７に示すギヤ入り領域とが同時間だけ存在する。すなわち、回転トルクによる接線荷重の分力としての軸力と摩擦力との釣り合いに応じて、図６に示すように前記スリーブ５２がクラッチハブ５０から離隔する方向（ギヤピース６２へ接近する方向）への力が発生するギヤ抜け領域と、図７に示すように前記スリーブ５２がクラッチハブ５０へ接近する方向（ギヤピース６２から離隔する方向）への力が発生するギヤ入り領域とが交互に現れる。
【００３０】
図８は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記スリーブ５２とギヤピース６２の噛み合いを説明する図である。同様に、図９は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合いを説明する図である。図８に示すような状態では、スラスト荷重により前記ギヤピース６２に軸心に対する傾きが生じ、それに応じて前記スリーブ５２が図４の白抜矢印に示す方向（紙面上方）へ移動させられる。また、接線荷重により前記ギヤピース６２に偏心が生じ、それに応じて前記スリーブ５２がそのギヤピース６２に接近する方向（紙面左方）へ移動させられる。そして、斯かる状態においては、前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合い部分において、図９に破線で囲繞して示すような高面圧部位が発生する。この高面圧部位は、前記クラッチハブ５０の外周歯５０ｂとスリーブ５２の噛合歯５２ｃとの歯隙が詰まって、それらの当接部位における面圧が通常値よりも高くなったものである。
【００３１】
図１０は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記クラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中の摩擦力と軸力との関係を例示する図であり、軸力を実線で、見かけの摩擦力を破線でそれぞれ示している。図９を用いて上述したように、前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合い部分に通常値よりも面圧が高い高面圧部位が存在する場合、図１０に示すように、見かけの摩擦力（＝μ×面直荷重）が軸力より大きくなり、それらスリーブ５２とクラッチハブ５０との軸方向における相対移動（滑り）が起こらない固着領域が発生する。前述のように、前記クラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中に斯かるスリーブ５２が前記ギヤピース６２へ接近するギヤ抜け領域と、そのスリーブ５２が前記ギヤピース６２から離隔するギヤ入り領域とが同時間だけ存在する場合には、そのスリーブ５２のギヤピース６２からの離脱は発生しない。しかし、上述のような固着領域が存在する場合、前記スリーブ５２がギヤピース６２から離隔した状態で固着領域に入り、十分にそのギヤピース６２に接近させられないまま次の周期に入ることが繰り返されることで、前記スリーブ５２のギヤピース６２からの離脱が発生する。すなわち、前記スリーブ５２のギヤピース６２からの脱落は、そのギヤピース６２がスリーブ５２を押し上げることによりそのスリーブ５２が軸心に対して傾き、その傾きによって生じる前記クラッチハ５０とスリーブ５２との高面圧部位に起因する固着領域が、前記スリーブ５２のギヤピース６２側への戻りを阻害することが根本的な機序であると考えられる。
【００３２】
図１１は、以上のような知見に基づいて為された、本発明の一実施例であるスリーブ５２の構成を説明する視断面図である。この図１１に示すように、本実施例の変速機１６に備えられたスリーブ５２は、それぞれスチール等の金属材料から成る第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂが、繊維強化樹脂材料（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）から成る円筒状本体５２ｄの内周側に相対回転不能に設けられて構成されたものである。ここで、前記クラッチハブ５０から変速ギヤ２８への動力伝達状態において、前記第１の噛合歯５２ａはそのクラッチハブ５０の外周歯５０ｂと嵌合させられるものであり、前記第２の噛合歯５２ｂは前記ギヤピース６２の嵌合歯６２ａと嵌合させられるものである。すなわち、本実施例のスリーブ５２は、前記クラッチハブ５０との嵌合に係る第１の噛合歯５２ａと、前記ギヤピース６２との嵌合に係る第２の噛合歯５２ｂとがそれぞれ別の部材として構成され、それらが上記円筒状本体５２ｄの内周側に一体的に固定されて成るものである。
【００３３】
換言すれば、本実施例のスリーブ５２は、その軸心方向における一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである。この繊維強化樹脂材料としては、ガラス繊維により強化された不飽和ポリエステル樹脂等が好適に用いられる。また、前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂは、図１１に示すようにその外周面において上記円筒状本体５２ｄの内周側に固設されたものであるが、この固設に係る前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂの外周面にはスプライン溝等の軸方向溝が形成されていることが望ましい。そのように軸方向溝が形成された前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂの外周側に上記円筒状本体５２ｄが成型されることで、回転方向の耐久性を保証することができる。
【００３４】
また、換言すれば、本実施例のスリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものである。すなわち、図１１に示す前記円筒状本体５２ｄの軸心方向における前記第１の噛合歯５２ａと第２の噛合歯５２ｂとの間隙が斯かる弾性変形部５２ｅに対応する。図１２は従来技術のスリーブ５２のギヤ抜けが発生する様子を、図１３は本実施例のスリーブ５２においてギヤ抜けが抑制される様子をそれぞれ模式的に示す図である。図１２に示すような従来技術すなわち前記スリーブ５２がその軸心方向に渡りスチール等の金属材料で一体的に構成されている場合においては、前記ギヤピース６２がスリーブ５２を押し上げることによりそのスリーブ５２が軸心に対して傾き、その結果前述のようにその傾きによって生じる前記クラッチハ５０とスリーブ５２との高面圧部位に起因する固着領域が発生する。一方、上述したような構成の本実施例のスリーブ５２においては、前記ギヤピース６２に軸心に対する傾きが発生した場合において、その軸心方向における他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅに弾性変形が生じ、それによりスリーブ５２とクラッチハブ５０との相対角度が従来技術における相対角度よりも小さくなる。それにより、斯かるスリーブ５２とクラッチハブ５０との当接部位における面圧を均一化して高面圧部の発生、延いては固着領域の発生を抑制することができる。以上のように、軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えた本実施例のスリーブ５２では、そのスリーブ５２とクラッチハブ５０との当接部位における面圧を均一化して固着領域の発生を抑制することで、前述した機序によりスリーブ５２がギヤピース６２から脱落することを好適に抑制することができるのである。
【００３５】
このように、本実施例によれば、前記スリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものであることから、噛み合いに係る変速ギヤ２８が傾くことでスリーブ５２の端部が押し上げられた場合に、前記弾性変形部５２ｅが弾性変形することで、クラッチハブ５０とスリーブ５２との嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブ５２の脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブ５２の脱落を抑制する車両用変速機１６を提供することができる。
【００３６】
また、前記弾性変形部５２ｅは、前記スリーブ５２の軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものであるため、実用的な構成の弾性変形部５２ｅを備えたスリーブ５２により、その脱落を好適に抑制できる。
【００３７】
また、前記スリーブ５２は、それぞれ金属材料から成る、前記クラッチハブ５０との嵌合に係る第１の噛合歯５２ａ及び前記変速ギヤ２８（ギヤピース６２）との嵌合に係る第２の噛合歯５２ｂが、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体５２ｄの内周側に設けられて構成されたものであるため、実用的な構成のスリーブ５２により、その脱落を好適に抑制できると共に、前記クラッチハブ５０及び変速ギヤ２８との嵌合に係る噛合歯の強度を保証することができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００３９】
例えば、前述の実施例では、コーン面（テーパ面）を有するアウタシンクロナイザリング５６及びインナシンクロナイザリング５８と、それらの間にあってそれらテーパ面とそれぞれ摺接させられるテーパ面を有するミドルリング６０とで構成される所謂マルチコーンシンクロ機構を備えた変速機に本発明が適用された例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単一のシンクロナイザを備えてそのシンクロナイザによりシンクロ作動を行うワーナー型の同期噛合装置や、サーボシンクロ型の同期噛合装置、或いはコンスタントロード型の同期噛合装置等を備えた変速機に本発明が適用されてもよい。
【００４０】
また、前述の実施例では、図示しないクラッチペダルの踏込操作に応じて前記クラッチ１４を断続させることで動力伝達を行うマニュアルトランスミッションに本発明が適用された例を説明したが、クラッチペダルを有することなく前記クラッチ１４の断続を自動で行うセミオートマチックトランスミッションにも本発明は好適に適用されるものである。
【００４１】
また、前述の実施例では、運転者のシフトレバー操作に連動して機械的に左右方向へ移動させられるシフトフォークによって前記スリーブ５２が軸方向へ移動させられる形式の変速機１６のクラッチであったが、油圧アクチュエータなどの駆動手段によって前記スリーブ５２を軸方向へ移動させることにより変速段を自動で切り換える形式の変速機１６のクラッチ等にも本発明は好適に適用され得る。また、前述の実施例の変速機１６は入力軸を省略して、カウンタシャフトに直接エンジン出力が入力されるようになっていても良いなど、斯かる変速機１０の構成は種々の態様が可能である。
【００４２】
また、前述の実施例では、前記クラッチハブ５０を中心として軸心方向の両側にクラッチ（シンクロ機構）および変速ギヤ２８が配設された構成に本発明が適用された例を説明したが、何れか一方のみが配設された構成にも本発明は好適に適用される。
【００４３】
また、前述の実施例では、前記入力軸２４を回転軸とする同期装置３２ｂに本発明が適用された例を説明したが、前記カウンタ軸２６を回転軸とする同期装置３２ｃにも本発明は好適に適用される。
【００４４】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１６：車両用変速機
２４：入力軸（回転軸）
２８：変速ギヤ
５０：クラッチハブ
５２：スリーブ
５２ａ：第１の噛合歯
５２ｂ：第２の噛合歯
５２ｄ：円筒状本体
５２ｅ：弾性変形部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変速機に関し、特に、スリーブの脱落を抑制するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸と、その回転軸に固定されたハブと、そのハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることでそのギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機が知られている。例えば、マニュアルトランスミッションやセミオートマチックトランスミッション等がそれである。また、斯かる車両用変速機において、リバース機構に用いられるアイドル歯車のギヤ抜けを抑制するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたリバース機構がそれである。この技術によれば、噛み合いに係る歯車にテーパ部を設けることで、リバースギヤにおけるアイドル歯車のギヤ抜けを好適に抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５０４１０号公報
【特許文献２】特開２００１−８２５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記車両用変速機では、所定の変速段が成立すべき場合において、その変速段に係るギヤから前記スリーブが脱落するスリーブ抜けが発生する不具合が指摘されていた。しかし、前述したような従来の技術では、斯かるスリーブの脱落を十分には防止できなかった。本発明者は、そのようなスリーブの脱落を抑制する車両用変速機を開発すべく鋭意研究を継続した一結果として、前記スリーブが脱落する機序を新たに解明し、その知見に基づいて本発明を為すに至った。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、スリーブの脱落を抑制する車両用変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、回転軸と、その回転軸に固定されたハブと、そのハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることでそのギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機であって、前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
このようにすれば、前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたものであることから、噛み合いに係るギヤが傾くことでスリーブの端部が押し上げられた場合に、前記弾性変形部が弾性変形することで、ハブとスリーブとの嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブの脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブの脱落を抑制する車両用変速機を提供することができる。
【０００８】
ここで、好適には、前記弾性変形部は、前記スリーブの軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである。このようにすれば、実用的な構成の弾性変形部を備えたスリーブにより、その脱落を好適に抑制できる。
【０００９】
また、好適には、前記スリーブは、それぞれ金属材料から成る、前記ハブとの嵌合に係る第１の噛合歯及び前記ギヤとの嵌合に係る第２の噛合歯が、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体の内周側に設けられて構成されたものである。このようにすれば、実用的な構成のスリーブにより、その脱落を好適に抑制できると共に、前記ハブ及びギヤとの嵌合に係る噛合歯の強度を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が好適に適用される車両の駆動装置の骨子図である。
【図２】図１の駆動装置に備えられた車両用変速機において所定の変速段を成立させるための同期装置の構成を説明するためにその軸心を含む平面で切断して示す部分断面図である。
【図３】図２の車両用変速機に備えられたスリーブが入力軸に対する変速ギヤの相対回転を阻止する位置へ移動させられた状態を模式的に示す図である。
【図４】図３に示すような正常な状態に比べて入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態を模式的に示す図である。
【図５】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図６】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図７】本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。
【図８】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるスリーブとギヤピースの噛み合いを説明する図である。
【図９】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるスリーブとクラッチハブの噛み合いを説明する図である。
【図１０】図４に示すように入力軸に対して変速ギヤが傾いた状態におけるクラッチハブ及びスリーブの１回転中の摩擦力と軸力との関係を例示する図である。
【図１１】本発明の一実施例である車両用変速機に備えられたスリーブの構成を説明する視断面図である。
【図１２】従来技術の車両用変速機においてスリーブのギヤ抜けが発生する様子を模式的に示す図である。
【図１３】図１１に示す本実施例のスリーブを備えた車両用変速機においてギヤ抜けが抑制される様子を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明が好適に適用される車両の駆動装置１０の骨子図である。この図１に示す駆動装置１０は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に好適に用いられる横置き型の装置であり、走行用の駆動力源であるエンジン１２、クラッチ１４、及びトランスアクスル２２を備えて構成されている。
【００１３】
上記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記クラッチ１４は、通常は係合状態とされる一方、図示しないクラッチペダルの踏込操作によりスリップ状態或いは開放状態とされて、上記エンジン１２から出力される動力の上記トランスアクスル２２への伝達を断続する動力断続装置である。また、上記トランスアクスル２２は、本発明の一実施例である車両用変速機１６と、終減速機１８とが共通のトランスアクスルケース２０（以下、単にケース２０という）に収容されて構成されたものである。
【００１４】
上記変速機１６は、例えば、運転席近傍に設けられた図示しないシフト操作装置の操作に応じて複数の変速段を選択的に成立させる機械式の手動変速機（マニュアルトランスミッション）である。すなわち、上記変速機１６は、車両の車幅方向に互いに平行な一対の入力軸２４、カウンタ軸２６間にギヤ比が異なる複数組の変速ギヤ（変速ギヤ対）２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ（以下、特に区別しない場合には単に変速ギヤ２８という）が配設されると共に、それら各変速ギヤ２８に対応して複数の噛合クラッチ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ（以下、特に区別しない場合には単に噛合クラッチ３０という）が設けられた平行軸式の常時噛合式変速機構であり、シフトセレクトシャフト３４の駆動によりそれら各噛合クラッチ３０の何れかを選択的に係合させて変速段を切り換える同期装置（同期噛合装置）３２ａ、３２ｂ、３２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に同期装置３２という）を備えて構成され、前進５段の変速段が成立させられるようになっている。上記入力軸２４及びカウンタ軸２６には、更に後進ギヤ対３６が配設され、図示しない出力シャフトに配設された後進用アイドル歯車と噛み合わされることにより後進変速段が成立させられるようになっている。また、上記カウンタ軸２６には、出力歯車３８が配設されて前記終減速機１８のファイナルギヤ４０と噛み合わされている。
【００１５】
前記変速機１６では、上記シフトセレクトシャフト３４が駆動されて上記同期装置３２ｃにより上記噛合クラッチ３０ｅが係合されると、変速比（入力軸２４の回転数／カウンタ軸２６の回転数）が最も大きい第１変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｃにより上記噛合クラッチ３０ｄが係合されると、変速比が２番目に大きい第２変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｂにより上記噛合クラッチ３０ｃが係合されると、変速比が３番目に大きい第３変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ｂにより上記噛合クラッチ３０ｂが係合されると、変速比が４番目に大きい第４変速段が成立させられる。また、上記同期装置３２ａにより上記噛合クラッチ３０ａが係合されると、変速比が最も小さい第５変速段が成立させられる。
【００１６】
前記終減速機１８は、傘歯車である左右一対のサイドギヤ４２Ｒ、４２Ｌと、それらサイドギヤ４２Ｒ、４２Ｌにそれぞれスプライン嵌合等によって連結された左右一対のドライブシャフト４４Ｒ、４４Ｌとを、備えて構成されており、前記カウンタ軸２６から入力される動力を左右の前輪（駆動輪）４６Ｒ、４６Ｌに分配し、それら前輪４６Ｒ、４６Ｌを回転駆動させる。すなわち、前記終減速機１８は、円滑な転がり走行となるようにそれら左右の前輪４６Ｒ、４６Ｌの駆動車軸の回転数を配分するデファレンシャル装置（差動装置）を含んでいる。また、図１に示すように、本実施例の駆動装置１０においては、車両前進方向を前方とした場合に、車軸である上記ドライブシャフト４４Ｒ、４４Ｌが前記エンジン１２の出力軸である入力軸２４よりも後方に配設されている。
【００１７】
図２は、前記変速機１６において所定の変速段を成立させるための同期装置３２の構成を説明するためにその軸心Ｃを含む平面で切断して示す部分断面図である。以下、この図を参照して、斯かる同期装置３２による前記噛合クラッチ３０の係合乃至解放制御について説明する。なお、図２では、前記同期装置３２ｂの構成を示しているが、他の同期装置３２も以下の説明と同様の作動によって前記噛合クラッチ３０の係合乃至解放を制御するものであり、それらの説明を省略する。
【００１８】
図２に示すように、前記同期装置３２は、回転軸としての前記入力軸２４上に、クラッチハブ５０、スリーブ５２、アウタシンクロナイザリング５６、インナシンクロナイザリング５８、ミドルリング６０、ギヤピース６２、及び図示しないキーを同心に備えている。このクラッチハブ５０は、その内周側に形成されたスプライン溝５０ａにより回転軸である前記入力軸２４に相対回転不能に嵌合されると共に、図２に示すスナップリング５４や軸心方向の両側に配設された変速ギヤ２８ｂ、２８ｃによってその軸心方向の位置が定められることで、その入力軸２４に固定（固設）されている。また、上記クラッチハブ５０の外周側には、上記スリーブ５２と嵌め合わされるための外周歯５０ｂが形成されている。
【００１９】
上記スリーブ５２は、略円筒形状を成すものである。また、そのスリーブ５２の内周側には、図１１を用いて後述するように、前記クラッチハブ５０の外周側に形成された上記外周歯５０ｂ乃至ギヤピース６２の外周側に形成された噛合歯６２ａと噛み合うように第１の噛合歯（内周歯）５２ａ乃至第２の噛合歯５２ｂが形成されており、それら外周歯５０ｂ、第１の噛合歯５２ａ乃至第２の噛合歯５２ｂが互いに嵌め合わされることにより、前記スリーブ５２は前記クラッチハブ５０の外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されている。また、前記スリーブ５２は、幅方向の中央部において内周側に突き出す凸部を有しており、図示しないキーにより通常は図２に示すような動力伝達を遮断する状態である中立位置に位置させられる一方、図示しないシフトフォークによって軸心方向へ駆動されることで図３に概略的に示すような動力伝達が可能な状態である伝達位置へ移動可能に配設されている。このシフトフォークは、例えば運転者のシフトレバー操作に連動して機械的に図２等の左右方向へ移動させられるようになっている。
【００２０】
前記変速ギヤ２８ｂ、２８ｃは、何れも前記クラッチハブ５０に隣接して、ベアリング（ニードルベアリング）６４ｂ、６４ｃ等により前記入力軸２４に軸心まわりの相対回転可能に配設されると共に、図示しないスナップリング等によって軸心方向の位置が決められている。また、前記ギヤピース６２は、前記変速ギヤ２８のクラッチハブ５０側に例えば圧入や溶接により相対回転不能に固設されたものであり、そのギヤピース６２の外周側には、前記スリーブ５２が前記伝達位置に移動させられる前記同期装置３２の作動時に、そのスリーブ５２の内周側に形成された第２の噛合歯（内周歯）５２ｂと噛み合うための噛合歯６２ａが形成されている。また、前記変速ギヤ２８又はその変速ギヤ２８に固設されたギヤピース６２には、前記クラッチハブ５０に隣接してそのクラッチハブ５０に向かうほど小径となる外周テーパ面（外周コーン面）６６が形成されている。
【００２１】
前記ミドルリング６０は、前記クラッチハブ５０と変速ギヤ２８との間において、前記ギヤピース６２のクラッチハブ５０側の円周方向に複数設けられた穴部６２ｂに対応する位置に設けられた突起部６０ａがその穴部６２ｂに差し込まれることで位置決めされて、前記変速ギヤ２８と共に回転し且つ軸心方向の移動が許容される状態で配設されている。また、前記ミドルリング６０には、前記クラッチハブ５０に向かうほど小径となる内周テーパ面（内周コーン面）６０ｂ及び外周テーパ面（外周コーン面）６０ｃが形成されている。
【００２２】
前記アウタシンクロナイザリング５６は、前記ミドルリング６０の外周テーパ面６０ｃに摺接させられる内周テーパ面（内周コーン面）５６ａと、前記スリーブ５２と変速ギヤ２８とが相対回転している間すなわちそのスリーブ５２と変速ギヤ２８とが同期回転するまでの間そのスリーブ５２の噛合歯５２ｂと係合してそのスリーブ５２の軸心方向移動を阻止するための外周係合歯５６ｂとを備え、前記クラッチハブ５０に所定量以上の相対回転不能すなわち周方向に関して所定角度θAの相対回転が許容されつつ相対回転不能、且つ軸心方向の相対移動可能に前記ミドルリング６０の外周側に配設されている。また、前記アウタシンクロナイザリング５６は、図２に示すように、そのアウタシンクロナイザリング５６の外周面５６ｃが前記クラッチハブ５０の外周歯５０ｂが設けられている外周環の内周面に当接するように配設されており、前記クラッチハブ５０に対し、周方向に関して所定角度θAの相対回転が許容されつつ相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に配設されている。上記所定角度θAの相対回転は、前記スリーブ５２と変速ギヤ２８とが同期回転するまでそのスリーブ５２の軸心方向移動が阻止されるように例えばそのスリーブ５２の噛合歯５２ａ乃至５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６と外周係合歯５６ｂとの周方向の相対位置が歯幅の半分程度のずれが生じるように定められている。
【００２３】
前記インナシンクロナイザリング５８は、前記ミドルリング６０の内周側に配設されている。換言すれば、前記ミドルリング６０とギヤピース６２との間に間挿されている。また、前記ミドルリング６０の内周テーパ面６０ｂと摺接するための外周テーパ面（外周コーン面）５８ａと、前記変速ギヤ２８の外周テーパ面６６と摺接するための内周テーパ面（内周コーン面）５８ｂとが形成されている。このように、本実施例の同期装置３２は、それぞれコーン面（テーパ面）を有するアウタシンクロナイザリング５６及びインナシンクロナイザリング５８と、それらの間にあってテーパ面とそれぞれ摺接させられるテーパ面を有するミドルリング６０とで構成される所謂マルチコーンシンクロ機構である。
【００２４】
以上のように構成された同期装置３２において、前記スリーブ５２を移動させるためのシフトフォークの非駆動時には、図示しないキーによりそのスリーブ５２が前記クラッチハブ５０に対して図２のような相対位置に位置決めされる。斯かる相対位置では、前記変速ギヤ２８ｂ、２８ｃは何れも前記入力軸２４に対して軸心まわりの相対回転可能とされており、それら変速ギヤ２８ｂ、２８ｃを介しての動力伝達は行われない。
【００２５】
ここで、前記同期装置３２が前記変速ギヤ２８ｃによる動力伝達を行う状態を成立させるために駆動させられる場合を説明する。前記スリーブ５２が中立位置から伝達位置への移動が開始されるシフト開始時には、図示しないキーが前記スリーブ５２により内周側に押し込まれ始める際に前記変速ギヤ２８ｃ側に押されることで、前記アウタシンクロナイザリング５６がミドルリング６０に押圧され、そのアウタシンクロナイザリング５６とミドルリング６０との相対回転で発生する摩擦力により前記スリーブ５２とアウタシンクロナイザリング５６とが相対回転させられる。そして、前記スリーブ５２とアウタシンクロナイザリング５６とは図示しないキーにより周方向に所定角度θAで相対回転させられた状態でそれ以上の相対回転が阻止されるように位置決めされる。これにより、前記アウタシンクロナイザリング５６とミドルリング６０とが相対回転している間すなわち前記スリーブ２２と変速ギヤ２８ｃとが同期回転するまでの間は、前記スリーブ５２の噛合歯５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６の外周係合歯５６ｂとの係合によりそのスリーブ５２の軸心方向移動が阻止される。
【００２６】
そして、図示しないキーを介して一体となった前記一対のシンクロナイザリング５６、５８とミドルリング６０との間の摩擦力と、前記変速ギヤ２８ｃの外周テーパ面６６によるインナシンクロナイザリング５８の内周テーパ面５８ｃへの押圧力すなわち前記一対のシンクロナイザリング５６、５８と変速ギヤ２８ｃとの間の摩擦力とでそれら一対のシンクロナイザリング５６、５８と変速ギヤ２８ｃとが同期回転させられたとき、換言すれば前記スリーブ５２と変速ギヤ２８ｃとが同期回転させられたとき、そのスリーブ５２の軸心方向移動を阻止するスリーブ５２の噛合歯５２ｂとアウタシンクロナイザリング５６の外周係合歯５６ｂとの係合作用がなくなり、その噛合歯５２ｂが外周係合歯５６ｂの間を抜けてスリーブ５２がさらに前記変速ギヤ２８ｃ側へ移動させられ、前記噛合歯５２ｂとギヤピース６２の噛合歯６２ａとが噛み合わせられる。
【００２７】
図３は、前記スリーブ５２が前記入力軸２４に対する前記変速ギヤ２８の相対回転を阻止する位置へ移動させられた状態を模式的に示す図である。この図３に示すように、上述のような動作によって前記クラッチハブ５０の外周側に形成された外周歯５０ｂと前記スリーブ５２の内周側に形成された第１の噛合歯５２ａが噛み合わされると共に、そのスリーブ５２の内周側に形成された第２の噛合歯５２ｂと前記ギヤピース６２の外周側に形成された噛合歯６２ａとが噛み合わされることで、前記変速ギヤ２８の前記入力軸２４に対する軸心方向の相対回転が不能とされ、その変速ギヤ２８を介して動力伝達可能な状態が構成される。なお、図２における前記一対のシンクロナイザリング５６、５８とミドルリング６０との間の摺接面及びインナシンクロナイザリング５８の内周テーパ面５８ｃと変速ギヤ２８の外周テーパ面６６との間の摺接面のそれぞれの隙間は、その隙間がわかりやすいように図示したものであって実際の隙間は略接触している程極めて小さいものである。
【００２８】
図４は、図３に示すような正常な状態に比べて前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態、すなわち変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心ずれが発生した状態を模式的に示す図である。前記クラッチハブ５０、スリーブ５２、及びギヤピース６２が一体的に回転させられる状態においては、所謂がた等によりこのように変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心からの傾きが発生するおそれがある。また、図４に示すように、斯かる変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心に対する傾きに起因して、前記変速ギヤ２８と入力軸２４との間に設けられたベアリング（ニードルベアリング）６４のラジアル隙間による傾き、延いてはスリーブ５２の軸心ずれ等が発生する。本発明者は、斯かる変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２の軸心に対する傾きに起因して、前記スリーブ５２の脱落すなわち前記ギヤピース６２の噛合歯６２ａからの抜け（スリーブ５２がクラッチハブ５０側にずれていく不具合）が発生する機序を新たに解明した。以下、図４乃至図１０を参照して斯かるスリーブ抜けの機序について説明する。なお、この機序の説明に用いる図４乃至図１０においては、従来技術において一般的であったスリーブ５２を備えた変速機１６について説明する。すなわち、そのスリーブ５２は全体がスチール等の金属材料により一体的に構成されたものであると共に、その内周側に設けられた噛合歯５２ｃは、図４に示すように軸心方向に連続して形成されたものである。
【００２９】
図５乃至図７は、本発明者が解明したスリーブ抜けの機序を説明する上での前提となるギヤ入り領域及びギヤ抜け領域について説明する図である。図５に示すように、前記スリーブ５２の軸心が前記クラッチハブ５０の軸心に対して所定の相対角度を有して傾いている場合、それらクラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中において、図６に示すギヤ抜け領域と、図７に示すギヤ入り領域とが同時間だけ存在する。すなわち、回転トルクによる接線荷重の分力としての軸力と摩擦力との釣り合いに応じて、図６に示すように前記スリーブ５２がクラッチハブ５０から離隔する方向（ギヤピース６２へ接近する方向）への力が発生するギヤ抜け領域と、図７に示すように前記スリーブ５２がクラッチハブ５０へ接近する方向（ギヤピース６２から離隔する方向）への力が発生するギヤ入り領域とが交互に現れる。
【００３０】
図８は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記スリーブ５２とギヤピース６２の噛み合いを説明する図である。同様に、図９は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合いを説明する図である。図８に示すような状態では、スラスト荷重により前記ギヤピース６２に軸心に対する傾きが生じ、それに応じて前記スリーブ５２が図４の白抜矢印に示す方向（紙面上方）へ移動させられる。また、接線荷重により前記ギヤピース６２に偏心が生じ、それに応じて前記スリーブ５２がそのギヤピース６２に接近する方向（紙面左方）へ移動させられる。そして、斯かる状態においては、前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合い部分において、図９に破線で囲繞して示すような高面圧部位が発生する。この高面圧部位は、前記クラッチハブ５０の外周歯５０ｂとスリーブ５２の噛合歯５２ｃとの歯隙が詰まって、それらの当接部位における面圧が通常値よりも高くなったものである。
【００３１】
図１０は、図４に示すように前記入力軸２４に対して変速ギヤ２８乃至ギヤピース６２が傾いた状態における前記クラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中の摩擦力と軸力との関係を例示する図であり、軸力を実線で、見かけの摩擦力を破線でそれぞれ示している。図９を用いて上述したように、前記スリーブ５２とクラッチハブ５０の噛み合い部分に通常値よりも面圧が高い高面圧部位が存在する場合、図１０に示すように、見かけの摩擦力（＝μ×面直荷重）が軸力より大きくなり、それらスリーブ５２とクラッチハブ５０との軸方向における相対移動（滑り）が起こらない固着領域が発生する。前述のように、前記クラッチハブ５０及びスリーブ５２の１回転中に斯かるスリーブ５２が前記ギヤピース６２へ接近するギヤ抜け領域と、そのスリーブ５２が前記ギヤピース６２から離隔するギヤ入り領域とが同時間だけ存在する場合には、そのスリーブ５２のギヤピース６２からの離脱は発生しない。しかし、上述のような固着領域が存在する場合、前記スリーブ５２がギヤピース６２から離隔した状態で固着領域に入り、十分にそのギヤピース６２に接近させられないまま次の周期に入ることが繰り返されることで、前記スリーブ５２のギヤピース６２からの離脱が発生する。すなわち、前記スリーブ５２のギヤピース６２からの脱落は、そのギヤピース６２がスリーブ５２を押し上げることによりそのスリーブ５２が軸心に対して傾き、その傾きによって生じる前記クラッチハ５０とスリーブ５２との高面圧部位に起因する固着領域が、前記スリーブ５２のギヤピース６２側への戻りを阻害することが根本的な機序であると考えられる。
【００３２】
図１１は、以上のような知見に基づいて為された、本発明の一実施例であるスリーブ５２の構成を説明する視断面図である。この図１１に示すように、本実施例の変速機１６に備えられたスリーブ５２は、それぞれスチール等の金属材料から成る第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂが、繊維強化樹脂材料（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）から成る円筒状本体５２ｄの内周側に相対回転不能に設けられて構成されたものである。ここで、前記クラッチハブ５０から変速ギヤ２８への動力伝達状態において、前記第１の噛合歯５２ａはそのクラッチハブ５０の外周歯５０ｂと嵌合させられるものであり、前記第２の噛合歯５２ｂは前記ギヤピース６２の嵌合歯６２ａと嵌合させられるものである。すなわち、本実施例のスリーブ５２は、前記クラッチハブ５０との嵌合に係る第１の噛合歯５２ａと、前記ギヤピース６２との嵌合に係る第２の噛合歯５２ｂとがそれぞれ別の部材として構成され、それらが上記円筒状本体５２ｄの内周側に一体的に固定されて成るものである。
【００３３】
換言すれば、本実施例のスリーブ５２は、その軸心方向における一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである。この繊維強化樹脂材料としては、ガラス繊維により強化された不飽和ポリエステル樹脂等が好適に用いられる。また、前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂは、図１１に示すようにその外周面において上記円筒状本体５２ｄの内周側に固設されたものであるが、この固設に係る前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂの外周面にはスプライン溝等の軸方向溝が形成されていることが望ましい。そのように軸方向溝が形成された前記第１の噛合歯５２ａ及び第２の噛合歯５２ｂの外周側に上記円筒状本体５２ｄが成型されることで、回転方向の耐久性を保証することができる。
【００３４】
また、換言すれば、本実施例のスリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものである。すなわち、図１１に示す前記円筒状本体５２ｄの軸心方向における前記第１の噛合歯５２ａと第２の噛合歯５２ｂとの間隙が斯かる弾性変形部５２ｅに対応する。図１２は従来技術のスリーブ５２のギヤ抜けが発生する様子を、図１３は本実施例のスリーブ５２においてギヤ抜けが抑制される様子をそれぞれ模式的に示す図である。図１２に示すような従来技術すなわち前記スリーブ５２がその軸心方向に渡りスチール等の金属材料で一体的に構成されている場合においては、前記ギヤピース６２がスリーブ５２を押し上げることによりそのスリーブ５２が軸心に対して傾き、その結果前述のようにその傾きによって生じる前記クラッチハ５０とスリーブ５２との高面圧部位に起因する固着領域が発生する。一方、上述したような構成の本実施例のスリーブ５２においては、前記ギヤピース６２に軸心に対する傾きが発生した場合において、その軸心方向における他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅに弾性変形が生じ、それによりスリーブ５２とクラッチハブ５０との相対角度が従来技術における相対角度よりも小さくなる。それにより、斯かるスリーブ５２とクラッチハブ５０との当接部位における面圧を均一化して高面圧部の発生、延いては固着領域の発生を抑制することができる。以上のように、軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えた本実施例のスリーブ５２では、そのスリーブ５２とクラッチハブ５０との当接部位における面圧を均一化して固着領域の発生を抑制することで、前述した機序によりスリーブ５２がギヤピース６２から脱落することを好適に抑制することができるのである。
【００３５】
このように、本実施例によれば、前記スリーブ５２は、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部５２ｅを備えたものであることから、噛み合いに係る変速ギヤ２８が傾くことでスリーブ５２の端部が押し上げられた場合に、前記弾性変形部５２ｅが弾性変形することで、クラッチハブ５０とスリーブ５２との嵌合部の面圧が高くなって摩擦抵抗が増大することに起因するスリーブ５２の脱落を好適に防止することができる。すなわち、スリーブ５２の脱落を抑制する車両用変速機１６を提供することができる。
【００３６】
また、前記弾性変形部５２ｅは、前記スリーブ５２の軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものであるため、実用的な構成の弾性変形部５２ｅを備えたスリーブ５２により、その脱落を好適に抑制できる。
【００３７】
また、前記スリーブ５２は、それぞれ金属材料から成る、前記クラッチハブ５０との嵌合に係る第１の噛合歯５２ａ及び前記変速ギヤ２８（ギヤピース６２）との嵌合に係る第２の噛合歯５２ｂが、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体５２ｄの内周側に設けられて構成されたものであるため、実用的な構成のスリーブ５２により、その脱落を好適に抑制できると共に、前記クラッチハブ５０及び変速ギヤ２８との嵌合に係る噛合歯の強度を保証することができる。
【００３８】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００３９】
例えば、前述の実施例では、コーン面（テーパ面）を有するアウタシンクロナイザリング５６及びインナシンクロナイザリング５８と、それらの間にあってそれらテーパ面とそれぞれ摺接させられるテーパ面を有するミドルリング６０とで構成される所謂マルチコーンシンクロ機構を備えた変速機に本発明が適用された例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単一のシンクロナイザを備えてそのシンクロナイザによりシンクロ作動を行うワーナー型の同期噛合装置や、サーボシンクロ型の同期噛合装置、或いはコンスタントロード型の同期噛合装置等を備えた変速機に本発明が適用されてもよい。
【００４０】
また、前述の実施例では、図示しないクラッチペダルの踏込操作に応じて前記クラッチ１４を断続させることで動力伝達を行うマニュアルトランスミッションに本発明が適用された例を説明したが、クラッチペダルを有することなく前記クラッチ１４の断続を自動で行うセミオートマチックトランスミッションにも本発明は好適に適用されるものである。
【００４１】
また、前述の実施例では、運転者のシフトレバー操作に連動して機械的に左右方向へ移動させられるシフトフォークによって前記スリーブ５２が軸方向へ移動させられる形式の変速機１６のクラッチであったが、油圧アクチュエータなどの駆動手段によって前記スリーブ５２を軸方向へ移動させることにより変速段を自動で切り換える形式の変速機１６のクラッチ等にも本発明は好適に適用され得る。また、前述の実施例の変速機１６は入力軸を省略して、カウンタシャフトに直接エンジン出力が入力されるようになっていても良いなど、斯かる変速機１０の構成は種々の態様が可能である。
【００４２】
また、前述の実施例では、前記クラッチハブ５０を中心として軸心方向の両側にクラッチ（シンクロ機構）および変速ギヤ２８が配設された構成に本発明が適用された例を説明したが、何れか一方のみが配設された構成にも本発明は好適に適用される。
【００４３】
また、前述の実施例では、前記入力軸２４を回転軸とする同期装置３２ｂに本発明が適用された例を説明したが、前記カウンタ軸２６を回転軸とする同期装置３２ｃにも本発明は好適に適用される。
【００４４】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１６：車両用変速機
２４：入力軸（回転軸）
２８：変速ギヤ
５０：クラッチハブ
５２：スリーブ
５２ａ：第１の噛合歯
５２ｂ：第２の噛合歯
５２ｄ：円筒状本体
５２ｅ：弾性変形部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に固定されたハブと、該ハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることで該ギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機であって、
前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたものであることを特徴とする車両用変速機。
【請求項２】
前記弾性変形部は、前記スリーブの軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである請求項１に記載の車両用変速機。
【請求項３】
前記スリーブは、それぞれ金属材料から成る、前記ハブとの嵌合に係る第１の噛合歯及び前記ギヤとの嵌合に係る第２の噛合歯が、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体の内周側に設けられて構成されたものである請求項２に記載の車両用変速機。
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に固定されたハブと、該ハブの外周側に軸心まわりの相対回転不能且つ軸心方向の相対移動可能に嵌合されたスリーブと、前記回転軸に軸心まわりの相対回転可能に配設されたそれぞれ所定の変速段を成立させるための複数のギヤとを、備え、前記スリーブを前記ハブに対して所定の相対位置に移動させることにより所定のギヤを前記回転軸に対して軸心まわりの相対回転不能とすることで該ギヤに対応する変速段を成立させる車両用変速機であって、
前記スリーブは、その軸心方向における少なくとも一部に、他の部分よりも曲げ剛性の低い弾性変形部を備えたものであることを特徴とする車両用変速機。
【請求項２】
前記弾性変形部は、前記スリーブの軸心方向における少なくとも一部が周方向全周に渡り繊維強化樹脂材料から形成されて成るものである請求項１に記載の車両用変速機。
【請求項３】
前記スリーブは、それぞれ金属材料から成る、前記ハブとの嵌合に係る第１の噛合歯及び前記ギヤとの嵌合に係る第２の噛合歯が、繊維強化樹脂材料から成る円筒状本体の内周側に設けられて構成されたものである請求項２に記載の車両用変速機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２０３５８９（Ｐ２０１０−２０３５８９Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２７０２（Ｐ２００９−５２７０２）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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