JP2006125520A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる変速機の同期装置を提供すること。
【解決手段】 カップリングスリーブ１と、シンクロハブ５と、ボークリング４と、クラッチギヤ３と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構を設け、前記ボークリング４と前記シンクロハブ５との間に、非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５の相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両用歯車変速機等に適用され、少なくともカップリングスリーブとシンクロハブとボークリングとクラッチギヤとを備えた変速機の同期装置に関する。

従来、手動変速機の同期装置は、変速時、ドライバーがシフトレバー操作を行うことによりカップリングスリーブを動かすと、カップリングスリーブとボークリングとのチャンファ同士が接触し、カップリングスリーブの動きを阻止し、ボークリングコーン面がクラッチギヤコーン面を押して同期トルク（同期力）を発生することで、ボークリングとシンクロハブとの回転同期作用を行うようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平６−３３９５２号公報 実開平６−８８２４号公報

しかしながら、従来の手動変速機の同期装置にあっては、カップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士が接触し、ボークリングコーン面がクラッチギヤコーン面を押すことで発生する同期トルク（同期力）の全てが、カップリングスリーブからシフトレバーにダイレクトに伝わる構成となっていたため、ドライバーのシフト操作力が重くなる、という問題があった。また、クラッチを切り離しておいてカップリングスリーブをシフト方向に動作させる力を、モータアクチュエーター等により得る自動変速型平行２軸式歯車変速機（以下、自動ＭＴという。）の場合には、高出力のモータアクチュエーター等が必要であり、大型化するし、コスト的にも不利である、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる変速機の同期装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構を設け、
前記ボークリングと前記シンクロハブとの間に、非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けた。

よって、本発明の変速機の同期装置にあっては、変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、サポート同期力発生機構において、相対回転を受ける周方向の力が、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換される。このサポート同期力は、シンクロハブとボークリングとの間で発生し、その反力はシンクロハブで受けられ、カップリングスリーブ側に伝わるものではないため、装置内にて発生するメカ的な同期力（以下、「自発同期力」という。）ということができる。よって、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、自発同期力により予め低くなった相対回転数から相対回転数をゼロにするまでの荷重で良いことになるため、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる。

加えて、非同期時、シンクロハブとボークリングとは相対回転可能な状態にあるため、ボークリングの自重、並びに、オイル油膜等でシンクロコーン面に引き摺りトルクが発生した場合、ボークリングとシンクロハブとの間で相対回転し、自発押し荷重が発生しようとする。これに対し、ボークリングとシンクロハブとの間に設けられた相対回転量規制構造により、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量が規制されるため、前記自発押し荷重の発生を防止することができる。この結果、ボークリングとシンクロハブのシンクロコーン面において、焼き付きの原因となる摩擦熱が発生することを確実に防止することができる。

以下、本発明の変速機の同期装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。実施例１の変速機の同期装置は、図１に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２と、クラッチギヤ３と、ボークリング４と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、を備えている。

前記カップリングスリーブ１は、変速動作荷重（手動操作力やアクチュエータ駆動力）の入力部材で、前記シンクロハブ５とはスプライン嵌合されており、シンクロハブ５と一体に回転し、且つ、軸方向に移動可能である。このカップリングスリーブ１のスリーブ内面には、カップリングチャンファ１ａが形成され、スリーブ外面の溝には、図外のシフトフォークが嵌着される。

前記メインギヤ２は、図外の変速軸に対し回転可能に設けられ、変速動作が完了すると変速軸と一体に回転する。

前記クラッチギヤ３は、前記メインギヤ２の回転と前記シンクロハブ５の回転とを同期させる同期部材であり、前記メインギヤ２に対し圧入等により一体に固定される。このクラッチギヤ３には、前記ボークリング４に形成されたボークリングコーン面４ａとテーパ嵌合するクラッチギヤコーン面３ａと、前記カップリングチャンファ１ａと噛み合うクラッチギヤチャンファ３ｂと、が形成されている。

前記ボークリング４は、前記メインギヤ２の回転と前記シンクロハブ５の回転とを同期させる同期部材で、軸方向に移動可能で、且つ、シンクロハブ５に対して所定量（スプライン歯のチャンファ位置合わせ移動量：以下、「割り出し量」という。）だけ周方向に相対回転可能である。このボークリング４には、前記クラッチギヤコーン面３ａとテーパー嵌合するボークリングコーン面４ａと、前記カップリングチャンファ１ａと噛み合うボークリングチャンファ４ｂと、前記インサートキー６が配置されるボークリングキー溝４ｃと、が形成されている。

前記シンクロハブ５は、図外の変速軸にスプライン固定された同期部材である。このシンクロハブ５には、前記カップリングスリーブ１のカップリングチャンファ１ａと嵌合するシンクロハブスプライン５ａと、前記インサートキー６が配置されるインサートキー溝部５ｃと、が形成されている。

前記インサートキー６は、前記シンクロハブ５の外周に３箇所形成されたインサートキー溝部５ｃ（図４参照）の位置に配置された同期部材である。このインサートキー６は、シンクロハブ５とカップリングスリーブ１とキースプリング１１により支持され、インサートキー６の外周に設けられたキー突起とカップリングスリーブ１のキー溝とがロックした状態で位置決めされており、シンクロハブ５と一体回転し、且つ、カップリングスリーブ１と連動して軸方向に移動可能である。

図２は実施例１の同期装置を図１の矢印Ａ方向から視た矢視図、図３は実施例１の同期装置におけるボークリングを示す正面図、図４は実施例１の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。以下、サポート同期力発生機構および相対回転量規制構造の構成について説明する。

前記サポート同期力発生機構とは、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構をいう。

実施例１でのサポート同期力発生機構は、図２に示すように、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転によりカム面接触してサポート同期力を発生するシンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄとしている。

前記シンクロハブ凹部５ｄは、図２に示すすように、シンクロハブ５のインサートキー溝部５ｃの両側位置に形成した一対の斜面凹部による構成であり、このシンクロハブ凹部５ｄは、図４及び図５に示すように、周方向の３箇所位置に配置される。

前記ボークリング凸部４ｄは、図２に示すように、ボークリングキー溝４ｃの両側に形成した一対の斜面凸部による構成であり、このボークリング凸部４ｄは、図３に示すように、周方向の３箇所位置に配置される。なお、各カム面の傾斜角度は、適正なサポート同期力を得るべく決められるものであり、実施例１では、サポート同期力を発生するのに有効な４５°程度の一定傾斜角を持つ傾斜面としている。

前記相対回転量規制構造は、ボークリング４とシンクロハブ５との間に、非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５の相対回転量を規制する構造をいう。

実施例１の相対回転量規制構造は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を凹凸接触により規制する相対回転制御凹部８と相対回転制御凸部７である。

前記相対回転制御凹部８は、図２に示すように、前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの傾斜面の周方向隙間をL1とし、前記相対回転制御凹部８と前記相対回転制御凸部７の周方向隙間をL2とすると、L1>L2となるように設定している。

前記相対回転制御凹凸部７，８は、非同期時に噛み合い、同期時に噛み合いが解除される。このため、前記相対回転制御凸部７の軸方向長さをL4とし、同期するために前記ボークリングが軸方向に移動する量をL3とすると、L3>L4となるように設定している（図１１参照）。

前記相対回転制御凹部８は、図２に示すように、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部７は、先端部を丸めた１つの矩形突起部である。そして、相対回転制御凹凸部７，８は、図３及び図４に示すように、周方向の１箇所以上の位置に設定される。

次に、作用を説明する。

［解決すべき課題］
本出願人は、特願２００４−１３５９９４号の出願において、図５(a),(b)に示すように、カップリングスリーブ１と、シンクロハブ５と、ボークリング４と、クラッチギヤ３と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構（シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄ）を設けたものを提案した。

上記先願発明では、変速時において、シンクロハブ５とボークリング４との間の相対回転を受ける周方向の力が、ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換される。このサポート同期力は、シンクロハブ５とボークリング４との間で発生し、その反力はシンクロハブ５で受けられ、カップリングスリーブ１側に伝わるものではないため、自発同期力ということができる。よって、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、自発同期力により予め低くなった相対回転数から相対回転数をゼロにするまでの荷重で良いことになるため、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができるという効果が得られる。

しかしながら、先願発明の構成によれば、下記に述べる課題が発生するおそれがある。図５(a),(b)に示すニュートラル状態において、ボークリング４の自重、並びに、オイル油膜等を原因とし、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺りトルクが発生すると、この引き摺りトルクによりボークリング４がシンクロハブ５に対して相対回転し、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄが接触し、ボークリング４をクラッチギヤコーン面４ｄに押し付ける自発押し荷重が発生する（図６(a),(b)参照）。
他のポジションで走行している時にこの自発押し荷重が発生すると、ボークリング４はクラッチギヤ３側に押されたままとなり、ボークリング４には常に押し荷重が発生するために、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが摩擦接触する（図７(a),(b)参照）。

すなわち、ニュートラル状態（非ギヤ選択）時、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に発生する引き摺りトルクにより、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄが接触する構成になっていたため、ボークリング４にクラッチギヤコーン面３ａを押し付ける自発押し荷重が常に発生する。つまり、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間において、ボークリング４の焼き付き原因である摩擦熱が発生することになる。

［変速同期作用］
実施例１の同期装置は、上記課題を解決するものであり、実施例１の同期装置による変速同期作用について以下説明する。ここでは、カップリングスリーブ１を図１の右方向に移動させ、高速で回転しているメインギヤ２の回転を低速で回転している変速軸の回転数に同期させ、メインギヤ２を変速軸と一体回転させる変速例について説明する。

ニュートラル時（非同期時）には、シンクロハブ５とクラッチギヤ３とには相対回転差があり、ボークリング４はシンクロハブ５と一緒に回っている（図１及び図２参照）。

ボークリング４の自重、並びに、オイル油膜等を原因とし、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺りトルクが発生した場合、この引き摺りトルクによりボークリング４がシンクロハブ５に対して相対回転し、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄが接触しようと周方向へ動く。

しかし、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの傾斜面が当接する前に、相対回転制御凹凸部７，８の周方向隙間L2が無くなってL2'＝０となり、相対回転制御凹凸部７，８がロックすることで、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの周方向隙間L1としてL1'>０の隙間が確保される。つまり、ニュートラル時、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとの接触による自発押し荷重FNの発生を防止することができる（図８及び図９参照）。
すなわち、非同期時において、ボークリング４の自重、並びに、オイルの油膜等によりボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺りトルクが発生しても、自発同期力の発生を防止することができる。

そして、図８及び図９に示すニュートラル状態から、カップリングスリーブ１をシフト方向へ移動させると、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触するが、このときのボークリング４の移動量L3よりも相対回転制御凸部７の軸方向長さL4が短いため、相対回転制御凹凸部７，８の凹凸嵌合は解除されることで、同期作用が可能となる（図１０及び図１１参照）。

そして、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触し、微少な同期トルクが発生することでボークリング４の割り出しが行われる。割り出しは、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出される。
よって、この割り出しと同時に、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄにより自発同期力が発生し、ボークリング４は、カップリングスリーブ１からの入力を用いることなく、自発的に同期作用を始める。

そして、ボークリング４の割り出し後、カップリングスリーブ１がさらに進み、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押すと、自発同期トルクと、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押す力で発生する同期トルクと、による同期作用が行われる。そして、同期が終了すると、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける。

そして、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分けてストロークし、カップリングチャンファ１ａが隣接するボークリングチャンファ４ｂの間の位置まで移動すると、カップリングチャンファ１ａによるボークリングチャンファ４ｂの押し分けが終了する。

さらに、カップリングチャンファ１ａがストロークし、クラッチギヤチャンファ３ｂに噛み合うと、カップリングスリーブ１を介し、シンクロハブ５とクラッチギヤ３とが一体にスプライン結合され、シフトを終了する。このシフト終了状態では、シフト終了前の同期が終了時点で、ボークリング４は、図外のリターンスプリングの力によりニュートラル位置（初期位置）に戻り、このボークリング４の初期位置戻りに伴って、相対回転制御凹凸部７，８も初期位置に戻ることになる。

したがって、実施例１の同期装置では、相対回転量規制構造により、非同期時、ボークリング４とシンクロハブ５との相対回転量をサポート同期力が発生しないように規制するため、非同期時にシンクロコーン面において引き摺りトルクが発生しているか否かにかかわらず、常にスムーズな変速動作を確保することができる。これは、変速時、非同期時における引き摺りトルクの発生の有無にかかわらず、動作荷重のピーク値及び同期仕事量を抑えた図１２に示す動作荷重特性が確実に得られることを意味する。

また、ニュートラル状態の時、図２に示すように、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄの周方向隙間L1と、相対回転制御凹凸部７，８の周方向隙間L2との大小関係を、L1>L2となるように設定したため、非同期時、確実にサポート同期力が発生するボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとの傾斜面接触を防止することができる。さらに、図１１に示すように、相対回転制御凸部７の軸方向長さL4と、同期するためにボークリング４が軸方向に移動する量L3との大小関係は、L3>L4となるように設定しているため、非同期時には相対回転制御凹凸部７，８を噛み合わせ、同期時には相対回転制御凹凸部７，８の噛み合い解除を確実に達成することができる。

［変速時の動作荷重特性について］
上記図１２に示す動作荷重特性について説明する。まず、t0の時点でシフトレバーに対するシフト操作を開始すると、中立状態からカップリングスリーブ１とインサートキー６とが図１の右方向に移動して徐々に動作荷重が増し、t1の時点に近づくと、シフトレバーに加えた荷重が伝達されるシフト操作機構の途中位置に設けられたシフトチェックボールをスプリング付勢力に抗して乗り上げ、乗り上げるt1の時点で最大のシフトチェック荷重が作用し、その後、t2の時点まで動作荷重は低下する。なお、自動ＭＴの場合、図１２のt0の時点でシフト動作を開始すると、t2の時点まで徐々に動作荷重が上昇する。以下述べる作用は、手動変速機の場合も自動ＭＴの場合も同様である。

次に、インサートキー６がボークリング４の溝壁面とのクリアランスを詰めて接触を開始すると、インサートキー荷重が上昇する。このインサートキー荷重の上昇によりボークリング４が図１の右方向に移動すると、図８及び図９に示すように、クラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとが接触して微少な同期トルクが発生し、t3の時点からサポート同期力による同期が開始される。

このサポート同期が開始されると、両コーン面３ａ，４ａとの間で同期トルクが発生することにより、シンクロハブ５とボークリング４との間に相対回転が発生し、ボークリング４の割り出しが行われる。図１１のボークリング割り出し状態に示すように、ボークリング４のボークリング凸部４ｄとシンクロハブ５のシンクロハブ凹部５ｄとが接触する。この凹凸部４ｄ，５ｄの接触により発生する周方向の相対回転力は、傾斜角度を持つカム面により軸方向分力と周方向分力とに分けられる。このうち、軸方向分力が、ボークリング４をメインギヤ２側に押す方向に作用するサポート同期力となる。

前記サポート同期力は、図１２に示すように、t3（同期開始点）〜t4（最大点）〜t5（切り替え点）の間で山なりの特性を示し、サポート同期力によりクラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとの間で同期トルクが発生し、シンクロハブ５とメインギヤ２（＝第１クラッチギヤ３）との相対回転数△Ｎは、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下する。

このサポート同期は、シンクロハブ５とボークリング４との間で行われ、サポート同期力の反力は変速軸に固定されたシンクロハブ５により受けられるため、サポート同期力の反力がカップリングスリーブ１に伝達されることは無い。つまり、メカ的に発生するサポート同期力は、シフト動作荷重を全く増大させることなく、シフト動作のために必要とする荷重をサポートすることになる。

さらに、カップリングスリーブ１が移動し、サポート同期力が低下する特性と、カップリングスリーブ１に加えられる動作荷重が増大する特性とが交差する交点となる時点t5からは、カップリングスリーブチャンファ１ａとボークリングチャンファ４ｂが接触し、カップリングスリーブ１の動きは阻止され、そのときの接触力の大きさにより、クラッチギヤコーン面３ａとボークリングコーン面４ａとの間で同期トルクが発生し、従来と同様にボーク状態での同期が行われる。

このチャンファ同士を接触させての同期では、シンクロハブ５とメインギヤ２（＝第１クラッチギヤ３）との相対回転数△Ｎを、予めメカ同期作用により低下させられていた相対回転数△N0から相対回転数ゼロまで低下するだけで良いため、t6時点での動作荷重のピーク値は低く、相対回転数がゼロとなるt7の時点で同期は終了する。

そして、同期が終了すると、同期トルクは消滅し、カップリングスリーブ１の阻止力も解除され、カップリングスリーブ１の移動が可能となり、t6の時点以降でカップリングスリーブ１が軸方向の移動に伴いインサートキー６がカップリングスリーブ１のキー溝から抜け、t7の時点でボークリング４を押し分け、さらに、t8の時点でカップリングスリーブ１がクラッチギヤ３のクラッチギヤチャンファ３ｂへ噛み合い、t9の時点で変速動作が終了する。

よって、従来の同期装置のように、同期中はカップリングスリーブとボークリングのチャンファ同士を接触させ、カップリングスリーブから加えられる動作荷重のみにより、初期相対回転数△N1から相対回転数ゼロまで低下させる同期作用を行う場合、図１２の従来動作力の特性に示すように、t4の時点から少し遅れた時点から動作荷重が大きく上昇し、t６の時点から動作荷重が低下するという特性を示し、動作荷重のピーク値が高くなる。

これに対し、実施例１の同期装置では、上記のように、初期相対回転数△N1から相対回転数△N0まで低下させる同期力を、カップリングスリーブ１とボークリング４のチャンファ１ａ，４ｂ同士を接触させる前に、ボークリング４とシンクロハブ５とに形成した凹凸部４ｄ，５ｄを接触させることにより発生するサポート同期力で予め補うようにしたため、図１２の今回動作力の特性に示すように、t5〜t6〜t7までの領域による山なりの動作荷重特性を示す。

よって、動作荷重のピーク値については、図１２の動作荷重のピーク値低減代に示すように、従来装置に比べて大幅に低下させることができる。この結果、例えば、アクチュエータによりシフト動作力を付与する場合、低くなった動作荷重のピーク値を出し得る定格出力を持つ小型アクチュエータを用いることができる。

加えて、図１２のハッチングに示す領域が、従来装置での同期仕事量に対する同期仕事量低減代となり、従来装置での同期仕事量に比べ、カップリングスリーブ１に動作荷重を加えることなく行われるサポート同期による同期仕事量の分が減少し、同期仕事量の大幅な低減を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の変速機の同期装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) カップリングスリーブ１と、シンクロハブ５と、ボークリング４と、クラッチギヤ３と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリング４をクラッチギヤ３に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構を設け、前記ボークリング４と前記シンクロハブ５との間に、非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリング４とシンクロハブ５の相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けたため、非同期時における引き摺りトルクの発生の有無にかかわらず、確実に同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げることができる。
この結果、非同期時においてボークリング４が摩擦熱により高温となったりロック状態となるのを確実に防止し、ボークリング４の耐久信頼性を向上できるのに加え、手動変速機の場合には、ドライバーがシフトレバーに加えるシフト操作力が軽減されるし、また、自動ＭＴの場合には、シフトアクチュエーターとして、コスト的にもスペース的にも有利な小型アクチュエーターを用いることができる。

(2) 前記サポート同期力発生機構は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との割り出し相対回転によりカム面接触してサポート同期力を発生するシンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄであり、前記相対回転量規制構造は、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を凹凸接触により規制する相対回転制御凹部８と相対回転制御凸部７であるため、部品点数を増大させることのない簡単な構成としながら、凹凸接触により確実にシンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を規制することができる。

(3) 前記シンクロハブ凹部５ｄと前記ボークリング凸部４ｄの傾斜面の周方向隙間をL1とし、前記相対回転制御凹部８と前記相対回転制御凸部７の周方向隙間をL2とすると、L1>L2となるように設定したため、周方向寸法を設定するだけで、非同期時にシンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄの傾斜面接触を確実に防止することができる。

(4) 前記相対回転制御凹凸部７，８は、非同期時に噛み合い、同期時に噛み合いが解除されるため、非同期時には自発押し荷重FNの発生を確実に防止しながら、同期時にはボークリング４の割り出しやシフト動作を確保することができる。

(5) 前記相対回転制御凸部７の軸方向長さをL4とし、同期するために前記ボークリングが軸方向に移動する量をL3とすると、L3>L4となるように設定したため、軸方向寸法を設定するだけで、非同期時には自発押し荷重FNの発生を確実に防止しながら、同期時にはボークリング４の割り出しやシフト動作を確保することができる。

(6) 前記相対回転制御凹部８は、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部７は、１つの矩形突起部であるため、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を規制する相対回転制御凹凸部７，８を、容易に製造することができる。

実施例２は、相対回転制御凹凸部を、実施例１の矩形構造に代え、台形構造とした例である。

図１３は実施例２の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図、図１４は実施例２の同期装置を図１３の矢印Ａ方向から視た矢視図である。なお、全体構成及びサポート同期力発生機構の構成については実施例１と同様であるので説明を省略し、以下、実施例２において変更した相対回転量規制構造について説明する。

実施例２の相対回転量規制構造は、相対回転制御凹部８’と相対回転制御凸部７’によるものであり、前記相対回転制御凹部８’は、開口部の周方向長さが底部の周方向長さより狭い台形溝部であり、前記相対回転制御凸部７’は、先端部の周方向長さが基端部の周方向長さより広い台形突起部である。

前記相対回転制御凹部８’の開口部の周方向長さをL5とし、相対回転制御凸部７’の先端部の周方向長さをL6とすると、図２０に示すように、L5>L6となるように設定している。

次に、作用を説明する。
［変速同期作用］

ニュートラル時（非同期時）には、シンクロハブ５とクラッチギヤ３とには相対回転差があり、ボークリング４はシンクロハブ５と一緒に回っている（図１３及び図１４参照）。

ボークリング４の自重、並びに、オイル油膜等を原因とし、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺りトルクが発生した場合、この引き摺りトルクによりボークリング４がシンクロハブ５に対して相対回転し、シンクロハブ凹部５ｄとボークリング凸部４ｄが接触しようと周方向へ動く。

しかし、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの傾斜面が当接する前に、相対回転制御凹凸部７’，８’の周方向隙間L2が無くなってL2'＝０となり、相対回転制御凹凸部７’，８’がロックすることで、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの周方向隙間L1としてL1'>０の隙間が確保される。つまり、ニュートラル時、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄとの接触による自発押し荷重FNの発生を防止することができる（図１５及び図１６参照）。
しかも、相対回転制御凹凸部７’，８’による逆勾配は、非同期時に作用するもので、ボークリング４の自重、並びに、オイルの油膜等によりボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａとの間に引き摺りトルクが発生し、相対回転制御凹凸部７’，８’の周方向隙間L2がゼロになった状態では、逆勾配の傾斜面によって、ボークリング４をシンクロハブ５の方向へ戻す引き込まれ力fNを発生する。つまり、ボークリング４とシンクロハブ５とを引き離す方向の振動等の入力があっても確実にボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの接触を防止することができる。

そして、図１５及び図１６に示すニュートラル状態から、カップリングスリーブ１をシフト方向へ移動させると、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触するが、このときのボークリング４の移動量L3よりも相対回転制御凸部７の軸方向長さL4が短いため、相対回転制御凹凸部７’，８’の凹凸嵌合は解除されることで、同期作用が可能となる（図１７及び図１８参照）。

そして、インサートキー６がボークリング４を押し、ボークリングコーン面４ａとクラッチギヤコーン面３ａが接触し、微少な同期トルクが発生することでボークリング４の割り出しが行われる。割り出しは、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄのカム角斜面を沿って（滑り）割り出される。
よって、この割り出しと同時に、ボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄにより自発同期力が発生し、ボークリング４は、カップリングスリーブ１からの入力を用いることなく、自発的に同期作用を始める。

そして、ボークリング４の割り出し後、カップリングスリーブ１がさらに進み、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押すと、自発同期トルクと、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押す力で発生する同期トルクと、による同期作用が行われる。そして、同期が終了すると、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分ける（図１９及び図２０参照）。

そして、カップリングチャンファ１ａがボークリングチャンファ４ｂを押し分けてストロークし、カップリングチャンファ１ａが隣接するボークリングチャンファ４ｂの間の位置まで移動すると、カップリングチャンファ１ａによるボークリングチャンファ４ｂの押し分けが終了する。

さらに、カップリングチャンファ１ａがストロークし、クラッチギヤチャンファ３ｂに噛み合うと、カップリングスリーブ１を介し、シンクロハブ５とクラッチギヤ３とが一体にスプライン結合され、シフトを終了する。

このシフト終了状態では、シフト終了前の同期が終了時点で、ボークリング４は、図外のリターンスプリングの力によりニュートラル位置（初期位置）に戻り、このボークリング４の初期位置戻りに伴って、相対回転制御凹凸部７’，８’も初期位置に戻ることになる。つまり、ボークリングチャンファ４ｂが押し分けられると、相対回転制御凹部８’の開口部の周方向長さをL5を、相対回転制御凸部７’の先端部の周方向長さをL6より大きく設定しているため、相対回転制御凸部７’はリターンスプリング力により相対回転制御凹部８’に入る。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
この実施例２の変速機の同期装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) 前記相対回転制御凹部８’は、開口部の周方向長さが底部の周方向長さより狭い台形溝部であり、前記相対回転制御凸部７’は、先端部の周方向長さが基端部の周方向長さより広い台形突起部であるため、相対回転制御凹凸部７’，８’による逆勾配の傾斜面によって、ボークリング４をシンクロハブ５の方向へ戻す引き込まれ力fNを発生し、例えば、ボークリング４とシンクロハブ５とを引き離す方向の振動等の入力があっても確実にボークリング凸部４ｄとシンクロハブ凹部５ｄの接触を防止することができる。

(8) 前記相対回転制御凹部８’の開口部の周方向長さをL5とし、相対回転制御凸部７’の先端部の周方向長さをL6とすると、図２０に示すように、L5>L6となるように設定したため、非同期から同期に移行するときに相対回転制御凹凸部７’，８’の噛み合いを解除した後、ボークリング４が初期位置に戻るのに伴い相対回転制御凹凸部７’，８’を噛み合い初期状態へ確実に戻すことができる。

実施例３は、相対回転量規制構造として矩形溝部と２つの矩形突起部による設定とした例である。

すなわち、実施例３の相対回転量規制構造は、図２１に示すように、前記シンクロハブ５と前記ボークリング４の軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブ５とボークリング４との相対回転量を凹凸接触により規制する相対回転制御凹部８"と相対回転制御凸部７"である。そして、前記相対回転制御凹部８"は、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部７"は、平行に並んだ２つの矩形突起部である。なお、他の構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。また、作用についても実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。
この実施例３の変速機の同期装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(9) 前記相対回転制御凹部８"は、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部７"は、２つの矩形突起部であるため、相対回転制御凸部７"の全体幅も相対回転制御凹部８"の全体幅も広くなり、寸法管理が容易になることで、相対回転制御凹凸部７"，８"の周方向隙間を精度良く設定することができる。

実施例４は、例えば、実施例１，２，３の何れかの同期装置を自動ＭＴに適用した例である。

すなわち、実施例４の同期装置は、図２２に示すように、エンジン４０と、電磁クラッチ４１と、自動ＭＴ４２と、クラッチアクチュエーター４３と、シフトアクチュエーター４４と、自動ＭＴコントロールユニット４５と、エンジンコントロールユニット４６と、を備えている。

前記自動ＭＴコントロールユニット４５は、シフトレバー等の変速指令発生手段４７からの変速指令を入力し、変速指令に応じてクラッチアクチュエーター４３とシフトアクチュエーター４４とに制御指令を出力する。また、シフト位置を、ドライバーが視認できる位置に設けられたシフト位置表示器４８に表示する。

前記エンジンコントロールユニット４６は、アクセル開度センサ４９やエンジン回転数センサ５０や車速センサ５１等からのセンサ信号を入力し、電子制御スロットルバルブ５２やフューエルインジェクター５３に制御指令を出力する。なお、自動ＭＴコントロールユニット４５とエンジンコントロールユニット４６とは双方向通信線により接続されていて、例えば、変速時において、自動ＭＴコントロールユニット４５からエンジンコントロールユニット４６に対しエンジントルク低減指令を出力することで、変速ショックを有効に防止することができる。

作用を説明すると、図２３に示すように、変速指令発生手段４７により変速開始指令が出力されると（ステップＳ１）、自動ＭＴコントロールユニット４５において（ステップＳ２）、クラッチアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ３）、クラッチ切断操作（ステップＳ４）、シフトアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ５）、もしくは、シフトアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ５）のみが出力される。

前記シフトアクチュエーター４３への作動指令に基づく、自動ＭＴ４２の内部動作は、カップリングスリーブ１の作動（ステップＳ６）、同期作用開始（ステップＳ７）、同期完了（ステップＳ８）、変速完了（ステップＳ９）の順に実行される。

前記自動ＭＴ４２の内部で変速が完了すると、クラッチアクチュエーター４３への作動指令（ステップＳ１０）、クラッチ接続操作（ステップＳ１１）を経過して、変速が周力する。

この変速時、シフトアクチュエーター４４は、サポート同期力によりシフト操作力が軽減されることで、シフトアクチュエーター４４として、コスト的にもスペース的にも有利な小型アクチュエーターを用いることができる。

以上、本発明の変速機の同期装置を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜３のシンクロハブとボークリングとの間のサポート同期力発生機構は、キー式同期装置に限らず、ピン式同期装置や、同期初期に相対回転するシンクロハブとボークリングを有する他の方式の同期装置にも適用することができる。

サポート同期力発生機構として、実施例１〜３では斜面によるカム面接触を利用したものを示したが、シンクロハブとボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、相対回転を受ける周方向の力を、ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構であれば、その具体的な機構は、実施例１〜３に記載した機構に限られることはない。例えば、特願２００４−１３５９９４号の出願に記載した様々な機構を採用することができる。

実施例１〜３では、相対回転量規制構造として、矩形または台形による溝部と突起部による構造を示したが、ボークリングとシンクロハブとの間に設けられ、非同期時、サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制する構造であれば、実施例１〜３の構造に限定されない。

本発明の同期装置は、シフトレバーをドライバーによる手動動作により変速する手動変速機に適用することができるし、また、エンジンとの間に制御型クラッチを有し、変速時、制御型クラッチを切り離している間にモータアクチュエータ等により変速する、いわゆる自動ＭＴと呼ばれる変速機にも適用することができる。

実施例１の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図１の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置におけるボークリングを示す正面図である。 実施例１の同期装置におけるシンクロハブを示す正面図である。 先行例の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 先行例の同期装置のシフト中状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 先行例の同期装置の押し分け状態におけるインサートキー部を示す断面図および矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置の相対回転制御部ロック状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図８の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置の同期時状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例１の同期装置を図１０の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例１の同期装置における動作時間に対する相対回転数特性と動作時間に対する動作荷重特性とを従来装置と比較した対比特性図である。 実施例２の同期装置のニュートラル状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１３の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置の相対回転制御部ロック状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１５の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置の同期時状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１７の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例２の同期装置のボークリングチャンファ押し分け状態におけるインサートキー部を示す断面図である。 実施例２の同期装置を図１９の矢印Ａ方向から視た矢視図である。 実施例３の同期装置の相対回転制御部ロック状態におけるインサートキー部を示す平面図である。 本発明の同期装置を採用した実施例４の自動ＭＴの全体システム図である。 実施例４の自動ＭＴでの変速作用の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ カップリングスリーブ
１ａ カップリングチャンファ
２ メインギヤ
３ クラッチギヤ
３ａ クラッチギヤコーン面
３ｂ クラッチギヤチャンファ
４ ボークリング
４ａ ボークリングコーン面
４ｂ ボークリングチャンファ
４ｃ ボークリングキー溝
４ｄ ボークリング凸部（サポート同期力発生機構）
５ シンクロハブ
５ａ シンクロハブスプライン歯
５ｄ シンクロハブ凹部（サポート同期力発生機構）
６ インサートキー
７，７’，７" 相対回転制御凸部（相対回転量規制構造）
８，８’，８" 相対回転制御凹部（相対回転量規制構造）
１１ キースプリング
４２ 自動ＭＴ
４４ シフトアクチュエーター

Claims (10)

1. カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
   変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で微少な同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換するサポート同期力発生機構を設け、
   前記ボークリングと前記シンクロハブとの間に、非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制する相対回転量規制構造を設けたことを特徴とする変速機の同期装置。
2. 請求項１に記載された変速機の同期装置において、
   前記サポート同期力発生機構は、前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブとボークリングとの割り出し相対回転によりカム面接触してサポート同期力を発生するシンクロハブ凹部とボークリング凸部であり、
   前記相対回転量規制構造は、前記シンクロハブと前記ボークリングの軸方向に対向する位置に設けられ、シンクロハブとボークリングとの相対回転量を凹凸接触により規制する相対回転制御凹部と相対回転制御凸部であることを特徴とする変速機の同期装置。
3. 請求項２に記載された変速機の同期装置において、
   前記シンクロハブ凹部と前記ボークリング凸部の傾斜面の周方向隙間をL1とし、前記相対回転制御凹部と前記相対回転制御凸部の周方向隙間をL2とすると、L1>L2となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
4. 請求項２または３に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凹凸部は、非同期時に噛み合い、同期時に噛み合いが解除されることを特徴とする変速機の同期装置。
5. 請求項４に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凸部の軸方向長さをL4とし、同期するために前記ボークリングが軸方向に移動する量をL3とすると、L3>L4となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
6. 請求項２乃至５の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凹部は、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部は、１つの矩形突起部であることを特徴とする変速機の同期装置。
7. 請求項２乃至５の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凹部は、開口部の周方向長さが底部の周方向長さより狭い台形溝部であり、前記相対回転制御凸部は、先端部の周方向長さが基端部の周方向長さより広い台形突起部であることを特徴とする変速機の同期装置。
8. 請求項７に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凹部の開口部の周方向長さをL5とし、相対回転制御凸部の先端部の周方向長さをL6とすると、L5>L6となるように設定したことを特徴とする変速機の同期装置。
9. 請求項２乃至４の何れか１項に記載された変速機の同期装置において、
   前記相対回転制御凹部は、矩形溝部であり、前記相対回転制御凸部は、２つの矩形突起部であることを特徴とする変速機の同期装置。
10. カップリングスリーブと、シンクロハブと、ボークリングと、クラッチギヤと、を備えた変速機の同期装置において、
    変速時であって、ボークリングコーン面とクラッチギヤコーン面との間で同期トルクが発生することにより、前記シンクロハブと前記ボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転を受ける周方向の力を、前記ボークリングをクラッチギヤに押し付ける軸方向のサポート同期力に変換し、
    非同期時、前記サポート同期力が発生しないように、ボークリングとシンクロハブの相対回転量を規制することを特徴とする変速機の同期装置。

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