JP2006329369A - 変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速動作時、同期中の動作荷重のピーク値を有効に下げると共に、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを防止する。
【解決手段】変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間で摩擦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４，４’との間に相対回転が発生しているとき、相対回転による周方向の力を、ボークリング４，４’をクラッチギヤ３，３’に押し付ける同期力発生機構と、カップリングスリーブ１が、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブ１とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、ボークリング４，４’に逆方向の力を作用させて前記サポート同期力を解除するサポート同期力解除機構と、を設けた。
【選択図】図１

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、ボークリングテーパーコーン面がクラッチギヤテーパーコーン面を押して摩擦トルク（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、ボークリングテーパーコーン面がクラッチギヤテーパーコーン面を押すことで発生する摩擦トルク（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、油圧アクチュエータやモータアクチュエータ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、アクチュエータ出力が高出力となり、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、変速動作時、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共に、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを防止す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、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦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、前記相対回転による周方向の力を、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と、
前記カップリングスリーブが、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、前記カップリングスリーブの逆方向の動きに応じて前記ボークリングに逆方向の力を作用させて前記サポート同期力を解除するサポート同期力解除機構と、
を備えたことを特徴とする。

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、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦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、相対回転による周方向の力が、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、メカ的な同期力ということができる。そして、回転同期のために必要とするシフト動作荷重は、メカ的なサポート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ため、変速動作時、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。

しかし、第１変速段への同期完了前に変速段の選択を変更して第２変速段とする選択変更動作時には、第１変速段用のサポート同期力が発生したままで、第２変速段へ変速することになるため、第２変速段状態で第１変速段のボークリングとクラッチギヤとの相対回転が無くなり、変速機がロック状態となるおそれがある。これに対し、カップリングスリーブが、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされる変速段の選択変更動作時には、サポート同期力解除機構において、カップリングスリーブの逆方向の動きに応じてボークリングに逆方向の力を作用させることで、発生していた前記サポート同期力が解除される。このため、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを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及び実施例２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の変速機の同期装置を示す図２Ｅ−Ｅ線縦断正面図、図２は実施例１の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。

実施例１の変速機の同期装置は、図１及び図２に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２，２’と、クラッチギヤ３，３’と、ボークリング４，４’と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、弾性部材７と、メインシャフト８と、リターンスプリング９と、組付けプレート１０，１０’と、を備えている。

前記メインシャフト８には、メインギヤ２，２’が離れた位置にそれぞれ回転可能に設けられ、前記メインギヤ２，２’にはクラッチギヤ３，３’がそれぞれ圧入等により一体化され、かつ、前記クラッチギヤ３，３’は軸方向に対向配置されている。前記クラッチギヤ３，３’のそれぞれには、同じ形状のクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とが軸方向の対向位置に形成され、クラッチギヤ外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に嵌合するチャンファが形成されている。

前記カップリングスリーブ１は、前記メインギヤ２，２’の間に配置された変速動作荷重の入力部材で、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、インサートキー６を支持するキー溝とスプライン歯とが形成され、スリーブ外面には、図外のシフトフォークが嵌着するフォーク溝が形成されている。

前記ボークリング４，４’は、前記メインギヤ２，２’の回転をシンクロハブ５の回転と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量：以下、「割り出し量」という。）だけ相対回転可能である。このボークリング４，４’のリング内面には、前記クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とテーパー嵌合するボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’がそれぞれ形成され、リング外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に嵌合するチャンファが形成されている。

前記シンクロハブ５は、前記ボークリング４，４’の間に挟まれた位置に配置され、メインシャフト１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のハブ内面には、メインシャフト１のスプライン歯と嵌合するスプライン歯が形成され、シンクロハブ５のハブ外面には、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯と嵌合するスプライン歯が形成されている。

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箇所形成されたキー溝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と図外のキースプリングにより支持され、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３は実施例１の同期装置におけるサポート同期力発生機構を示すボークリングの斜視図(a)とサポート同期力発生機構を示すシンクロハブの斜視図(b)であり、以下、サポート同期力発生機構及び戻し機構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、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間で摩擦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４，４’との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリング４，４’をクラッチギヤ３，３’に押し付ける軸方向のサポート同期力に変換する機構である。つまり、カップリングスリーブ１とボークリング４，４’のチャンファ同士が接触してボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’を押す前に、ボークリング４，４’に対しボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’を押すサポート同期力を発生させる機構をいう。

実施例１のサポート同期力発生機構は、一対の斜面によるカム凸面４ｄ，４ｄを、図３(a)に示すように、ボークリング４のキー溝部４ｃの両側に形成し、かつ、一対のカム凸面４ｄ，４ｄを、図２に示すように、周方向の３箇所位置に配置する。そして、一対の斜面によるカム凹面５ｄ，５ｄを、図３(b)に示すように、前記一対のカム凸面４ｄ，４ｄと対応するシンクロハブ５のキー溝５ｃの両側位置に形成し、かつ、一対のカム凹面５ｄ，５ｄを、図２に示すように、周方向の３箇所位置に配置する。前記ボークリング４’についてもボークリング４と同様であり、ボークリング４’に、図外の一対のカム凸面を周方向の３箇所位置に配置し、これと対応する位置のシンクロハブ５に一対のカム凹面５ｄ，５ｄを周方向の３箇所位置に配置する。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Ｆａ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。また、図３(a),(b)に示すように、一対のカム凸面４ｄ，４ｄが形成されるキー溝部４ｃの両端幅L1は、一対のカム凹面５ｄ，５ｄの対向幅L2より少し狭い幅となるように設定されている。

前記戻し機構は、カップリングスリーブ５が中立位置にあるとき、および、カップリングスリーブ５とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合っているとき（同期終了後）、前記サポート同期力が発生しないように、前記ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離す機構をいう。実施例１の戻し機構は、図１及び図２に示すように、一対のボークリング４，４’との間に組付けプレート１０，１０’を介して配置されたリターンスプリング９により構成されている。

図４は実施例１の同期装置において弾性部材を固定したボークリングを示す斜視図、図５は実施例１の同期装置において係合突起を有するカップリングスリーブのスプライン歯斜視図であり、以下、実施例１のサポート同期力解除機構の構成について説明する。

サポート同期力解除機構とは、前記カップリングスリーブ１が、例えば、クラッチギヤ３の方向に動かされた後、カップリングスリーブ１とクラッチギヤ３のスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きに応じて前記ボークリング４に逆方向の力を作用させて前記サポート同期力を解除する手段をいう。

実施例１のサポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１と前記ボークリング４，４’とを係合させ、前記カップリングスリーブ１への逆方向入力を前記ボークリング４，４’に対する逆方向力とする。
すなわち、前記カップリングスリーブ１には、図５に示すように、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に傾斜面を有する第１係合突起１ａ，１ａ’を形成する。なお、図５の１ｂは通常のスプライン歯である。

そして、図４に示すように、前記ボークリング４，４’の端面に第１端部７ａを接着等にて固定した弾性部材７，７を設けた。この弾性部材７，７は、第２端部に前記カップリングスリーブ１の移動により前記第１係合突起１ａ，１ａ’と係合する第２係合突起７ｂを有し、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きにより係合する両突起１ａ，７ｂまたは両突起１ａ’，７ｂで発生する係合力（逆方向入力）を、前記ボークリング４，４’を前記クラッチギヤ３，３’から引き離す逆方向力とする。
なお、前記弾性部材７，７の第２係合突起７ｂは、カップリングスリーブ１に形成された第１係合突起１ａ，１ａ’が何れの軸方向からも、前記カップリングスリーブ１からの入力が所定入力を超える場合の撓み変形により傾斜乗り越えが可能なように、カップリングスリーブ１と対向する部分が台形断面形状とされている。

次に、作用を説明する。
［変速同期作用］
実施例１の同期装置による変速同期作用について、図６及び図７を用いて説明する。ここでは、カップリングスリーブ１を図１の左方向に移動させ、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メインシャフト８の回転数に同期させ、メインギヤ２’をメインシャフト８と一体回転させる変速例について説明する。

例えば、手動変速機の場合、図６の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の左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６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の左方向に移動すると、クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’とが接触して摩擦トルクが発生し、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、両テーパーコーン面３ｅ’，４ｅ’との間で摩擦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、インサートキー６とキー溝４ｃとの周方向隙間のうち、一方の周方向隙間を無くす割り出しが行われ、ボークリング４’のカム凸面４ｄとシンクロハブ５のカム凹面５ｄとが接触する。このカム凹凸面４ｄ，５ｄの接触により発生する周方向の相対回転力Ｆは、傾斜角度を持つカム面に垂直な方向に変えられてボークリング４’に作用し、図７に示すように、相対回転力Ｆの軸方向分力がＦａとなり、相対回転力Ｆの周方向分力がＦｂとなる。このうち、軸方向分力であるＦａ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Ｆａは、図６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Ｆａによりクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’との間で摩擦トルクが発生し、メインシャフト８（＝シンクロハブ５）とメインギヤ２’（＝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。また、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Ｆａの反力はメインシャフト８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Ｆａ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Ｆａ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Ｆａ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１のスプライン歯１ｂのチャンファと、ボークリング４’のチャンファ４ａとが接触し、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、クラッチギヤテーパーコーン面３ｅ’とボークリングテーパーコーン面４ｅ’との間で摩擦トルクが発生し、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、メインシャフト８（＝シンクロハブ５）とメインギヤ２’（＝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、摩擦トルクは消滅し、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が第１クラッチギヤ３のスプライン歯へ噛み合い、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６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とに形成したカム凹凸面４ｄ，５ｄを接触させることにより発生するサポート同期力Ｆａで予め補うようにしたため、図６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６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６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。

［ボークリングの戻し作用］
実施例１の同期装置では、例えば、上記のようにシフトアップを行う時（回転を下げる方向に同期する時）の必要シフト動作荷重を低減することができるが、この後、シフトダウンを行う時（回転を上げる方向に同期する時）、ボークリング４’はシンクロハブ５と一緒に回転しているので、両ボークリングテーパーコーン面３ｅ’，４ｅ’に引き摺りトルクが発生し、シフトダウンの動作荷重が重くなるという問題があった。

これに対し、実施例１では、同期終了後、ボークリング４，４’は、リターンスプリング９の付勢力により、シンクロハブ５の方向に戻されることになる。このように、ボークリング４，４’がシンクロハブ５の方向に戻されるため、両ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’の引き摺りトルク（フリクション）が無くなり、このフリクションに抗して行われるシフトダウン時の動作荷重が軽くなる。

ここで、戻し機構の必要性をより詳しく説明すると、両ボークリング４，４’が、シンクロハブ５に対して所定量相対回転可能であり、且つ、軸方向移動可能であるため、以下のような問題が発生する。
すなわち、非選択段のサポート同期力発生機構において、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間のクリアランスが確保されず、コーン面間に介在する潤滑油が油膜を形成し、この油膜によってコーン面間に引き摺りトルク（摩擦トルク）が発生して、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しまうと、カップリングスリーブにシフト動作力が入力されていなくても勝手にサポート同期力発生機構が作動してサポート同期力を発生させてしまい、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが必要以上に摩耗し、同期装置の寿命を低下させてしまうと共に、最悪の場合には、このサポート同期力によってシンクロハブとボークリングとの間の相対回転が０となって２重シフト（選択段と非選択段が同時に選択されロックしてしまう状態）が発生するという問題（問題１）が生じる。

また、選択段のサポート同期力発生機構において、同期終了後（変速終了後）、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているときには、通常、ボークリングを押し付ける力が作用しないため、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とは外れた状態にあるが、エンジンの回転変動によって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、場合によっては相対回転量が大きくなってサポート同期力発生機構が作動し、ボークリングをクラッチギヤに押し付けてボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが嵌合状態（食い付き状態）となってしまうおそれがある。このような状態になると、当該変速段から他の変速段へ変速するに際に、上記ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との嵌合を外すための力が必要となり、カップリングスリーブへ入力するシフト動作力を大きくしなければならないといった問題（問題２）が生じる。

ゆえに、実施例１のように戻し機構を設けると、カップリングスリーブ１がニュートラル位置にあるとき、ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離すことで、非選択段のボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とのクリアランスを確実に確保して上記問題１の発生を防止できる。併せて、カップリングスリーブ１とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合っているときに、ボークリング４，４’を初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’とを離すことで、変速終了後に選択段のボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とが嵌合状態になることを防止して上記問題２の発生を防止できる。

［変速段の選択変更時における変速作用］
例えば、図８に示すように、運転者が２速→３速へ変速しようとしたものの、車速に対して３速では低すぎると感じ、２速→３速の変速が完了する前（同期完了前）に、４速への変速に変更した場合、実際には３速が選択されていないにもかかわらず、３速用のサポート同期力が発生したまま４速へ変速することになるため、４速選択状態で３速のボークリングとクラッチギヤとの相対回転が無くなり、変速機が３速と４速とが同時に選択される２重シフトにより、ロック状態となるおそれがある。

これに対し、実施例１では、上記のような変速段の選択変更動作時には、サポート同期力解除機構である弾性部材７，７により、カップリングスリーブ１の逆方向の動きに応じてボークリング４，４’に逆方向の力を作用させてサポート同期力の発生が抑制されるため、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを防止することができる。以下、変速段の選択変更時における変速作用を図９〜図１３に基づいて説明する。

ニュートラル時、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ，１ａ’に係合する弾性部材７，７をボークリング４，４’の端面に接着等により設定する。カップリングスリーブ１をシフト選択方向にシフトする。このシフト操作を途中まで行うことで、上記のようにサポート同期力が発生する（図９）。

更にシフトすることで、カップリングスリーブ１とボークリング４のチャンファ同士が接触すると（同期前）、弾性部材７，７のうち、シフト方向の弾性部材７は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａから離れてゆき、シフト方向とは反対側の弾性部材７は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ’に押されて撓む（図１０）。

そして、サポート同期力が発生している状態で、選択シフトを中断し、他のポジションにシフトしようとした場合、カップリングスリーブ１の逆方向移動に伴い、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａと弾性部材７の第２係合突起７ｂとが係合し、ボークリング４を引き摺りながらニュートラル位置へ戻そうとし、この戻し力がサポート同期力を解除する力となる（図１１）。

そして、カップリングスリーブ１の逆方向移動が進みサポート同期力が解除されると、ボークリング４は、リターンスプリング９による戻し力により初期（ニュートラル）位置へ戻る。このように、カップリングスリーブ１の逆方向移動動作を利用したサポート同期力の強制解除に伴い、ボークリングテーパーコーン面４ｅとクラッチギヤテーパーコーン面３ｅとが離されるので、その直後、他の変速段を選択しても変速機の２重シフトによるロックを防止することができる（図１２）。

なお、図１０に示す選択シフト途中の状態から、他のポジションへシフト変更することなく、そのままカップリングスリーブ１を図面右方向へ移動させると、シフト方向とは反対側の弾性部材７は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ’に押されて撓み変形した後、さらに撓み変形量を増して第１係合突起１ａ’がそのまま乗り越えるため、上記のように、サポート同期力を発生させながら選択シフト変速段へのシフトを完了する。すなわち、選択シフトポジションを変更することのない通常のシフト動作時には、サポート同期力解除機構による影響を与えること無くシフトが完了する（図１３）。

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４，４’と、クラッチギヤ３，３’と、を備えた変速機の同期装置において、変速時であって、ボークリングテーパーコーン面４ｅ，４ｅ’とクラッチギヤテーパーコーン面３ｅ，３ｅ’との間で摩擦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４，４’との間に相対回転が発生しているとき、前記相対回転による周方向の力を、前記ボークリング４，４’をクラッチギヤ３，３’に押し付ける軸方向のサポート同期力Ｆａに変換するサポート同期力発生機構と、前記カップリングスリーブ１が、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブ１とクラッチギヤ３，３’のスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きに応じて前記ボークリング４，４’に逆方向の力を作用させて前記サポート同期力を解除するサポート同期力解除機構と、を設けたため、変速動作時、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共に、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを防止することができる。
この結果、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を用いることができる。

(2) 前記サポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１と前記ボークリング４，４’とを係合させ、前記カップリングスリーブ１への逆方向入力を前記ボークリング４，４’に対する逆方向力とするため、カップリングスリーブ１への逆方向入力を効率良くボークリング４，４’に対する逆方向力としてサポート同期力を解除することができる。

(3) 前記サポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に形成した第１係合突起１ａ，１ａ’と、前記ボークリング４，４’の端面に第１端部７ａを固定し、第２端部に前記カップリングスリーブ１の移動により前記第１係合突起１ａ，１ａ’と係合する第２係合突起７ｂを有し、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きにより係合する両突起１ａ，７ｂまたは両突起１ａ’，７ｂで発生する係合力を、前記ボークリング４，４’を前記クラッチギヤ３，３’から引き離す逆方向力とする弾性部材７，７と、を備えたため、変速段の選択変更を行わない通常の変速動作に影響を与えることなく、簡単な構成にてサポート同期力を解除することができる。

実施例２は、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に作用するサポート同期力解除機構の構成を実施例１とは異なる構成とした例である。

まず、構成を説明する。
図１４は実施例２の変速機の同期装置を示す図１５Ｇ−Ｇ線縦断正面図、図１５は実施例２の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。

実施例２の変速機の同期装置は、図１４及び図１５に示すように、カップリングスリーブ１と、メインギヤ２，２’と、クラッチギヤ３，３’と、ボークリング４，４’と、シンクロハブ５と、インサートキー６と、メインシャフト８と、リターンスプリング９と、組付けプレート１０，１０’と、梃子部材１１と、スプリング１２と、ピン１３と、を備えている。

なお、前記カップリングスリーブ１、メインギヤ２，２’、クラッチギヤ３，３’、ボークリング４，４’、シンクロハブ５、インサートキー６、メインシャフト８、リターンスプリング９、組付けプレート１０，１０’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する。また、サポート同期力発生機構及び戻し機構についても実施例１と同様であるので説明を省略する。

図１６は実施例２の同期装置における梃子部材を示す図、図１７は実施例２の同期装置において梃子部材が設けるボークリング部を示す斜視図、図１８は実施例２の同期装置において梃子部材を設けた状態のボークリング部を示す斜視図であり、以下、実施例２のサポート同期力解除機構の構成について説明する。

実施例２のサポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１と前記ボークリング４，４’とを係合させ、前記カップリングスリーブ１への逆方向入力の一部を前記ボークリング４，４’と前記クラッチギヤ３，３’とを離間する力に変換する。そして、梃子部材１１（リンク機構）を有し、ボークリング４，４’にピン支持された梃子部材１１がピン１３を支点に回転動作することにより、前記離間力を発生する。

すなわち、前記カップリングスリーブ１には、図５に示すように、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に傾斜面を有する第１係合突起１ａ，１ａ’を形成する。この点は実施例１と同様である。

前記梃子部材１１は、前記ボークリング４，４’に対してピン支持される部材であり、図１６(a),(b)に示すように、前記カップリングスリーブ１の移動により前記第１係合突起１ａ，１ａ’と係合する第２係合突起１１ａを第１端部１１ｂに有し、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きによる両突起１ａ，１１ａまたは両突起１ａ’，１１ａの係合でスプリング１の付勢力に抗してピン１３を支点に回転動作するとき、第２端部１１ｃが前記クラッチギヤ３，３’を押すことにより前記ボークリング４，４’を前記クラッチギヤ３，３’から引き離す離間力とする。前記第２係合突起１１ａの裏面には、スプリング１２による付勢力を受けるスプリング溝１１ｄが形成されている。また、前記第２端部１１ｃ側へ延びる腕の途中位置には、ピン１３が挿着されるピン穴１１ｅが開口されている。なお、前記第２係合突起１１ｃは、カップリングスリーブ１に形成された第１係合突起１ａ，１ａ’が何れの軸方向からも傾斜乗り越えが可能なように、カップリングスリーブ１と対向する部分が台形断面形状とされている。

そして、前記梃子部材１１は、図１６(c)に示すように、Ｌ字形状であり、Ｌ字中心線の交点p1から第２係合突起１１ａの上端までの腕の長さをａ、Ｌ字中心線の交点p1から第２係合突起１１ａの軸方向中心点p2までの腕の長さをｂ、Ｌ字中心線の交点p1からピン中心点p3までの腕の径方向長さをｃ、ピン中心点p3から第２端部１１ｃの下端までの腕の長さをｄとすると、各部の腕の長さａ，ｂ，ｃ，ｄが、
ａ>０ …(1)
ｄ<ｂ …(2)
ｃ<ｂ …(3)
ｄ<ａ＋√(ａ²+ｂ²) …(4)
の関係を満足する設定とされている。

そして、前記梃子部材１１を設定するボークリング４には、図１７(a),(b)に示すように、梃子部材軸方向挿入溝４ｆと、梃子部材径方向挿入溝４ｇと、ボークリング端面４ｈと、支点ピン設定溝４ｇ，４ｇと、が形成されている。

前記梃子部材１１をボークリング４に対し設定する際は、図１８(a),(b)に示すように、ピン１３をピン穴１１ｄに装着し、ピン１３の両端部を支点ピン設定溝４ｇ，４ｇに嵌め込み、支点ピン固定部材１４を支点ピン設定溝４ｇ，４ｇに圧入することで、梃子部材１１を梃子部材軸方向挿入溝４ｆと梃子部材径方向挿入溝４ｇとに設定し、且つ、スプリング１２をスプリング溝１１ｂに嵌め込むことで、梃子部材１１の第２係合突起１１ｃをカップリングスリーブ１の方向（外径方向）に付勢する。

次に、作用説明する。
［変速段の選択変更時における変速作用］
例えば、図８に示すように、運転者が２速→３速へ変速しようとしたものの、車速に対して３速では低すぎると感じ、２速→３速の変速が完了する前（同期完了前）に、４速への変速に変更した場合、実際には３速が選択されていないにもかかわらず、３速用のサポート同期力が発生したまま４速へ変速することになるため、４速選択状態で３速のボークリングとクラッチギヤとの相対回転が無くなり、変速機が３速と４速とが同時に選択される２重シフトにより、ロック状態となるおそれがある。

これに対し、実施例２では、上記のような変速段の選択変更動作時には、サポート同期力解除機構である梃子部材１１，１１により、カップリングスリーブ１の逆方向の動きに応じてボークリング４，４’に逆方向の力を作用させてサポート同期力の発生が抑制されるため、同期完了前に変速段の選択を変更する選択変更動作時に変速機がロック状態となるのを防止することができる。以下、変速段の選択変更時における変速作用を図１９〜図２４に基づいて説明する。

ニュートラル時、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ，１ａ’に係合する梃子部材１１，１１をボークリング４，４’にピン１３を介して回動可能に支持する。この梃子部材１１，１１はスプリング１２，１２によりカップリングスリーブ１の方向（外径方向）に付勢されている。カップリングスリーブ１をシフト選択方向にシフトする。このシフト操作を途中まで行うことで、上記のようにサポート同期力が発生する（図１９）。

更にシフトすることで、カップリングスリーブ１とボークリング４のチャンファ同士が接触すると（同期前）、梃子部材１１，１１のうち、シフト方向の梃子部材１１は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａとの係合力が弱められ、シフト方向とは反対側の梃子部材１１は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ’に押され、スプリング１２に抗して僅かに右回動する（図２０）。

そして、サポート同期力が発生している状態で、選択シフトを中断し、他のポジションにシフトしようとした場合、カップリングスリーブ１の逆方向移動に伴い、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａと梃子部材１１の第２係合突起１１ａとの係合力が、図２２の矢印(1)方向に作用する。この矢印(1)方向の係合力により、梃子部材１１は、ピン１３を支点として左方向に回動し、第２端部１１ｃがクラッチギヤ３の端面に当たり、矢印(1)とは反対方向の力が図２２の矢印(2)方向に作用する。この矢印(2)方向の力で梃子部材１１がクラッチギヤ３の端面を押すことで、ボークリングテーパーコーン面４ｅがクラッチギヤテーパーコーン面３ｅから離れることで、図２２の矢印(3)に示すように、サポート同期力が解除される（図２１）。

そして、カップリングスリーブ１の逆方向移動が進みサポート同期力が解除されると、ボークリング４は、リターンスプリング９による戻し力により初期（ニュートラル）位置へ戻る。このように、サポート同期力の強制解除に伴いボークリングテーパーコーン面４ｅとクラッチギヤテーパーコーン面３ｅとが離されるので、その直後、他の変速段を選択しても変速機の２重シフトによるロックを防止することができる（図２３）。

なお、図２０に示す選択シフト途中の状態から、他のポジションへシフト変更することなく、そのままカップリングスリーブ１を図面右方向へ移動させると、シフト方向とは反対側の梃子部材１１は、カップリングスリーブ１の第１係合突起１ａ’に押されて回動した後、さらに回動角度が増して第１係合突起１ａ’がそのまま乗り越えるため、サポート同期力を発生させながら選択シフト変速段へのシフトを完了する。このとき、梃子部材１１はフリーな状態となり、スプリング１２により径方向に拡がろうとするが、ボークリング４’の端面と梃子部材１１の第２端部１１ｃが当たることで、必要以上に拡がることを防止する。すなわち、選択シフトポジションを変更することのない通常のシフト動作時には、サポート同期力解除機構による影響を与えること無くシフトが完了する（図２４）。

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)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(4) 前記サポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１と前記ボークリング４，４’とを係合させ、前記カップリングスリーブ１への逆方向入力の一部を前記ボークリング４，４’と前記クラッチギヤ３，３’とを離間する力に変換するため、カップリングスリーブ１への逆方向入力の一部を離間力に変換してサポート同期力を解除することができる。

(5) 前記サポート同期力解除機構は、梃子部材１１（リンク機構）を有し、前記梃子部材１１がピン１３を支点に回転動作することにより、前記離間力を発生するため、変速段の選択変更を行わない通常の変速動作に影響を与えることなく、リンク機構を利用する構成により、サポート同期力を解除することができる。。

(6) 前記サポート同期力解除機構は、前記カップリングスリーブ１のスプライン歯に形成した第１係合突起１ａ，１ａ’と、前記ボークリング４，４’に対してピン支持され、前記カップリングスリーブ１の移動により前記第１係合突起１ａ，１ａ’と係合する第２係合突起１１ａを第１端部１１ｂに有し、前記カップリングスリーブ１の逆方向の動きによる両突起１ａ，１１ａまたは両突起１ａ’，１１ａの係合でスプリング１の付勢力に抗してピン１３を支点に回転動作するとき、第２端部１１ｃが前記クラッチギヤ３，３’を押すことにより前記ボークリング４，４’を前記クラッチギヤ３，３’から引き離す離間力とする梃子部材１１，１１と、を備えたため、変速段の選択変更を行わない通常の変速動作に影響を与えることなく、梃子部材１１による簡単な構成にてサポート同期力を解除することができる。

(7) 前記梃子部材１１は、Ｌ字形状であり、Ｌ字中心線の交点p1から第２係合突起１１ａの上端までの腕の長さをａ、Ｌ字中心線の交点p1から第２係合突起１１ａの軸方向中心点p2までの腕の長さをｂ、Ｌ字中心線の交点p1からピン中心点p3までの腕の径方向長さをｃ、ピン中心点p3から第２端部１１ｃの下端までの腕の長さをｄとすると、各部の腕の長さａ，ｂ，ｃ，ｄが、
ａ>０ …(1)
ｄ<ｂ …(2)
ｃ<ｂ …(3)
ｄ<ａ＋√(ａ²+ｂ²) …(4)
の関係を満足する設定としたため、変速段の選択変更動作時におけるサポート同期力の確実な解除作用と、通常の変速動作時のサポート同期力の発生作用と、の両立を達成する梃子部材１１とすることができる。

以上、本発明の変速機の同期装置を実施例１及び実施例２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、本発明のサポート同期力発生機構及びサポート同期力解除機構は、実施例１，２に示した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。

実施例１，２では、サポート同期力発生機構として、斜面によるカム面接触を利用したものを示したが、曲面によるカム面接触を利用したものや、コイルスプリングに蓄える弾性力を利用したものであっても良い。要するに、シンクロハブ（またはインサートキー）とボークリングとの間に相対回転が発生しているとき、相対回転による周方向の力を、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１，２に記載した機構に限られることはない。

実施例１，２では、戻し機構として、リターンスプリングによる例を示したが、戻しキーによるものであっても良い。要するに、カップリングスリーブが中立位置にあるとき、および、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合っているとき、サポート同期力が発生しないように、ボークリングを初期位置に戻し、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面とを離す機構であれば、その具体的な機構は、実施例１，２に記載した機構に限られることはない。

実施例１では、サポート同期力解除機構として、弾性部材を用いた構成例を示し、実施例２では、サポート同期力解除機構として梃子部材を用いた構成例を示したが、要するに、カップリングスリーブが、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、カップリングスリーブの逆方向の動きに応じてボークリングに逆方向の力を作用させてサポート同期力を解除する機構であれば、具体的な手段は、実施例１，２に限られることはない。

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の変速機の同期装置を示す図２Ｅ−Ｅ線縦断正面図である。 実施例１の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。 実施例１の同期装置におけるサポート同期力発生機構を示す斜視図である。 実施例１の同期装置におけるサポート同期力解除機構の弾性部材を示す斜視図である。 実施例１の同期装置におけるサポート同期力解除機構のカップリングスリーブのスプライン歯に形成した係合突起を示す斜視図である。 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１の同期装置におけるサポート同期力の発生メカニズム説明図である。 実施例１の同期装置においてサポート同期力解除機構が作用するシフトパターン例を示す図である。 実施例１の同期装置においてサポート同期発生状態を示す作用説明図である。 実施例１の同期装置において選択シフト途中を示す作用説明図である。 実施例１の同期装置において選択シフト中断から他のポジションシフトへの移行を示す作用説明図である。 実施例１の同期装置においてサポート同期力解除を示す作用説明図である。 実施例１の同期装置において選択シフト変速段へのシフト完了状態を示す作用説明図である。 実施例２の変速機の同期装置を示す図１５Ｇ−Ｇ線縦断正面図である。 実施例２の変速機の同期装置を示すシンクロハブ部縦断側面図である。 実施例２の同期装置における梃子部材を示す斜視図及び腕長さの設定を示す図である。 実施例２の同期装置における梃子部材が取り付けられるボークリングを示す斜視図である。 実施例２の同期装置における梃子部材が取り付けられた状態のボークリングを示す斜視図である。 実施例２の同期装置においてサポート同期発生状態を示す作用説明図である。 実施例２の同期装置において選択シフト途中を示す作用説明図である。 実施例２の同期装置において選択シフト中断から他のポジションシフトへの移行を示す作用説明図である。 実施例２の同期装置において選択シフト中断から他のポジションシフトへの移行を示す図２１のＪ部拡大作用説明図である。 実施例２の同期装置においてサポート同期力解除を示す作用説明図である。 実施例２の同期装置において選択シフト変速段へのシフト完了状態を示す作用説明図である。

符号の説明

１ カップリングスリーブ
２，２’ メインギヤ
３，３’ クラッチギヤ
４，４’ ボークリング
５ シンクロハブ
６ インサートキー
７ 弾性部材
８ メインシャフト
９ リターンスプリング
１０，１０’ 組付けプレート
１１ 梃子部材
１２ スプリング
１３ ピン

Claims (7)

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、ボークリングテーパーコーン面とクラッチギヤテーパーコーン面との間で摩擦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、前記相対回転による周方向の力を、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と、
   前記カップリングスリーブが、クラッチギヤ方向に動かされた後、カップリングスリーブとクラッチギヤのスプライン歯が噛み合うことなくクラッチギヤ方向とは逆方向に動かされたとき、前記カップリングスリーブの逆方向の動きに応じて前記ボークリングに逆方向の力を作用させて前記サポート同期力を解除するサポート同期力解除機構と、
   を備え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解除機構は、前記カップリングスリーブと前記ボークリングとを係合させ、前記カップリングスリーブへの逆方向入力を前記ボークリングに対する逆方向力とす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、
   前記サポート同期力解除機構は、
   前記カップリングスリーブのスプライン歯に形成した第１係合突起と、
   前記ボークリングの端面に第１端部を固定し、第２端部に前記カップリングスリーブの移動により前記第１係合突起と係合する第２係合突起を有し、前記カップリングスリーブの逆方向の動きにより係合する両突起で発生する係合力を、前記ボークリングを前記クラッチギヤから引き離す逆方向力とする弾性部材と、
   を備えたことを特徴とする変速機の同期装置。
4. 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解除機構は、前記カップリングスリーブと前記ボークリングとを係合させ、前記カップリングスリーブへの逆方向入力の一部を前記ボークリングと前記クラッチギヤとを離間する力に変換す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、
   前記サポート同期力解除機構は、リンク機構を有し、前記リンク機構がピンを支点に回転動作することにより前記離間力を発生することを特徴とする変速機の同期装置。
6. 請求項５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解除機構は、
   前記カップリングスリーブのスプライン歯に形成した第１係合突起と、
   前記ボークリングに対してピン支持され、前記カップリングスリーブの移動により前記第１係合突起と係合する第２係合突起を第１端部に有し、前記カップリングスリーブの逆方向の動きによる両突起の係合でスプリングの付勢力に抗してピンを支点に回転動作するとき、第２端部が前記クラッチギヤを押すことにより前記ボークリングを前記クラッチギヤから引き離す離間力とする梃子部材と、
   を備えたことを特徴とする変速機の同期装置。
7. 請求項６に記載された変速機の同期装置において、
   前記梃子部材は、Ｌ字形状であり、Ｌ字中心線の交点から第２係合突起の上端までの腕の長さをａ、Ｌ字中心線の交点から第２係合突起の軸方向中心点までの腕の長さをｂ、Ｌ字中心線の交点からピン中心点までの腕の径方向長さをｃ、ピン中心点から第２端部の下端までの腕の長さをｄとすると、各部の腕の長さａ，ｂ，ｃ，ｄが、
   ａ>０ …(1)
   ｄ<ｂ …(2)
   ｃ<ｂ …(3)
   ｄ<ａ＋√(ａ²+ｂ²) …(4)
   の関係を満足する設定としたことを特徴とする変速機の同期装置。
   

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