JPH10169670A - Clutch hub and transmission for vehicle - Google Patents
Clutch hub and transmission for vehicleInfo
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- JPH10169670A JPH10169670A JP8331911A JP33191196A JPH10169670A JP H10169670 A JPH10169670 A JP H10169670A JP 8331911 A JP8331911 A JP 8331911A JP 33191196 A JP33191196 A JP 33191196A JP H10169670 A JPH10169670 A JP H10169670A
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- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
- F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
- F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
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- F16D2023/0637—Details relating to the hub member on which the sliding is arranged
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の変速機に
あって変速比をスムーズに変えるためのシンクロナイザ
ーのクラッチハブ、およびそれを組み込んだ変速機に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronizer clutch hub for smoothly changing a gear ratio in a vehicle transmission, and a transmission incorporating the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車用の変速機は、一般的には図４の
ように構成されている。すなわち、入力軸２と出力軸４
とが相対回転自在に配置（図の例では両者が同心上に配
置）されるとともに、カウンターシャフト３が、インプ
ットギヤ５を介し入力軸２と接続されて配置され、ま
た、出力軸４上に回転自在に設けられた複数のギヤ７
が、カウンターシャフト３上に固定された複数のギヤ６
とそれぞれ噛み合っている。入力軸２の回転は、インプ
ットギヤ５を介してカウンターシャフト３に伝わり、同
シャフト３における各ギヤ６から出力軸４上の各ギヤ７
に伝達されるわけである。出力軸４上でこのように回転
している複数のギヤ７のうちからいずれかを選択して出
力軸４と結合させることにより、入力軸２から出力軸４
まで、特定の変速比で回転が伝わることになる。2. Description of the Related Art A transmission for an automobile is generally constructed as shown in FIG. That is, the input shaft 2 and the output shaft 4
Are arranged so as to be rotatable relative to each other (in the example shown, both are arranged concentrically), the counter shaft 3 is connected to the input shaft 2 via the input gear 5, and A plurality of rotatably provided gears 7
Are a plurality of gears 6 fixed on the counter shaft 3
And each are engaged. The rotation of the input shaft 2 is transmitted to the counter shaft 3 via the input gear 5, and from the gears 6 on the shaft 3 to the gears 7 on the output shaft 4.
It is transmitted to. By selecting one of the plurality of gears 7 rotating on the output shaft 4 in this manner and coupling the selected gear 7 to the output shaft 4, the input shaft 2
Up to this, the rotation is transmitted at a specific gear ratio.
【０００３】出力軸４とその上に設けられている各ギヤ
７との間には、シンクロナイザー１０が配置されてい
る。図４の例では、それぞれのギヤ７にクラッチギヤ２
１が一体回転可能に配設されているほか、二つのクラッ
チギヤ２１ごとに一つのシンクロナイザー１０が設けら
れている。シンクロナイザー１０は、上記のようにいず
れかのギヤ７（したがってクラッチギヤ２１）と出力軸
４とを噛み合わせる手段であるが、その噛み合わせに先
だって摩擦力により両者を同期させ、それによって変速
をスムーズに行わせるという作用を有する。[0003] A synchronizer 10 is arranged between the output shaft 4 and each gear 7 provided thereon. In the example of FIG.
1 is provided so as to be integrally rotatable, and one synchronizer 10 is provided for every two clutch gears 21. The synchronizer 10 is means for meshing any one of the gears 7 (therefore, the clutch gear 21) and the output shaft 4 as described above. Prior to the meshing, the synchronizer 10 synchronizes the two with each other by a frictional force, thereby shifting gears. It has the effect of making it run smoothly.
【０００４】シンクロナイザー１０は、図２のような構
造部分を含んでいる。すなわち、出力軸４の上にスプラ
イン１３を介してクラッチハブ１１が取り付けられ、そ
のクラッチハブ１１の外周に、やはりスプライン１２を
介してスリーブ１６が設けられている。このスリーブ１
６を、図４に示されるようなシフトフォーク８等によっ
て軸４の長手方向（軸長方向）にスライドさせ、スリー
ブ１６の内周のスプライン１７（図２）を隣接のクラッ
チギヤ２１とクラッチハブ１１（スプライン１２）との
両方に噛み合わせると、クラッチギヤ２１と一体回転す
るギヤ７とクラッチハブ１１とが連結され、ギヤ７から
クラッチハブ１１を介して出力軸４への動力伝達が実現
する。[0004] The synchronizer 10 includes a structural portion as shown in FIG. That is, the clutch hub 11 is mounted on the output shaft 4 via the spline 13, and a sleeve 16 is provided on the outer periphery of the clutch hub 11 via the spline 12. This sleeve 1
6 is slid in the longitudinal direction (axial direction) of the shaft 4 by a shift fork 8 or the like as shown in FIG. 4, and the spline 17 (FIG. 2) on the inner periphery of the sleeve 16 is moved to the adjacent clutch gear 21 and clutch hub. 11 (spline 12), the gear 7 that rotates integrally with the clutch gear 21 is connected to the clutch hub 11, and power transmission from the gear 7 to the output shaft 4 via the clutch hub 11 is realized. .
【０００５】ギヤ７と出力軸４とを摩擦力で同期させる
ためには、図２に示すようにクラッチハブ１１とスリー
ブ１６の間に複数個のインサート（キー）１８が設けら
れ、その両側（図２(ｂ)における左右）にシンクロナイ
ザーリング２２（図４参照）が配置されている。インサ
ート１８は、クラッチハブ１１の外周部に形成された軸
長方向の溝１４のうちに配置され、内側からスプリング
１９で外方へ押され、スリーブ１６の内周のスプライン
１７の中央部に設けた凹部１６ａと係合しているため、
スリーブ１６の軸長方向の動きに連れてインサート１８
も軸長方向へ移動することができる。軸長方向にスリー
ブ１６が移動すると、インサート１８の端面およびスリ
ーブ１６のスプライン１７の端面が順にシンクロナイザ
ーリング２２を軸長方向に押してシンクロナイザーリン
グ２２とクラッチギヤ２１との間に摩擦力を発生させ、
シンクロナイザーリング２２（したがってスリーブ１６
および出力軸４）の回転速度とクラッチギヤ２１（した
がってギヤ７）の回転速度とを同期させるのである。こ
うして速度を合わせたのちにスリーブ１６がクラッチギ
ヤ２１と噛み合うため、変速がスムーズに行われること
になる。In order to synchronize the gear 7 and the output shaft 4 by frictional force, a plurality of inserts (keys) 18 are provided between the clutch hub 11 and the sleeve 16 as shown in FIG. A synchronizer ring 22 (see FIG. 4) is disposed on the left and right in FIG. 2 (b). The insert 18 is disposed in the axial groove 14 formed on the outer periphery of the clutch hub 11, pushed outward by a spring 19 from the inside, and provided at the center of the spline 17 on the inner periphery of the sleeve 16. Is engaged with the recess 16a.
The insert 18 moves as the sleeve 16 moves in the axial direction.
Can also move in the axial direction. When the sleeve 16 moves in the axial direction, the end face of the insert 18 and the end face of the spline 17 of the sleeve 16 sequentially push the synchronizer ring 22 in the axial direction to generate a frictional force between the synchronizer ring 22 and the clutch gear 21. Let
Synchronizer ring 22 (and thus sleeve 16
In addition, the rotation speed of the output shaft 4) is synchronized with the rotation speed of the clutch gear 21 (therefore, the gear 7). After the speed is adjusted in this way, the sleeve 16 is engaged with the clutch gear 21, so that the speed change is performed smoothly.
【０００６】図４のような変速機においては、軸２・３
・４やギヤ６・７のような主要な動力伝達部材だけでな
く、クラッチハブ１１やスリーブ１６などシンクロナイ
ザー１０の部材にも鉄系の材料が使用されている。鉄系
の材料は、化学成分と熱処理とを適切に選ぶことによっ
て引張強さや表面硬さ、耐摩耗性などを高くすることが
でき、すぐれた耐用性を発揮するからである。クラッチ
ハブ１１について言えば、たとえばa)炭素鋼鍛造品（Ｓ
Ｃ材）を材料として必要箇所に部分高周波焼入または軟
窒化処理を施す、b)肌焼鋼を材料として浸炭焼入を施
す、または、c)鉄系の焼結合金に部分高周波焼入または
浸炭焼入を施す、といった材料的選択がなされている。[0006] In a transmission as shown in FIG.
Iron-based materials are used not only for main power transmission members such as 4 and gears 6 and 7 but also for members of the synchronizer 10 such as the clutch hub 11 and the sleeve 16. This is because an iron-based material can increase tensile strength, surface hardness, wear resistance, and the like by appropriately selecting a chemical component and heat treatment, and exhibit excellent durability. As for the clutch hub 11, for example, a) a carbon steel forging (S
C) as a material and subjecting it to required induction hardening or soft nitriding, b) carburizing and quenching using case hardened steel, or c) partial induction quenching or Material choices such as carburizing and quenching have been made.
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、車両
の重量を削減し燃費を改善しようとする要望が強く、変
速機についても軽量化が必要となっている。そのため、
車両用変速機の機能部品であるシンクロナイザーについ
ても軽量化の要望が強く、シンクロナイザー部品のう
ち、強度部品ではあるが比較的重量のあるクラッチハブ
の軽量化をはかり、変速機の重量を大幅に削減すること
が課題となっている。ところが、クラッチハブはシンク
ロナイザーリングのトルク容量の関係から外径を小さく
できないことや、スリーブの移動量の関係から幅も制限
されること等から、形状変更による大幅な重量減を達成
することは困難な状況にある。However, in recent years, there has been a strong demand for reducing the weight of the vehicle and improving the fuel efficiency, and it is necessary to reduce the weight of the transmission as well. for that reason,
There is also a strong demand for weight reduction of synchronizers, which are functional parts of vehicle transmissions, and among the synchronizer parts, the weight of the transmission hub has been significantly reduced by reducing the weight of the clutch hub, which is a strong part but relatively heavy. It is an issue to reduce the number. However, since the outer diameter of the clutch hub cannot be reduced due to the torque capacity of the synchronizer ring, and the width is also limited due to the amount of movement of the sleeve, it is not possible to achieve a significant weight reduction by changing the shape. You are in a difficult situation.
【０００７】本発明は上述のような背景のもとになされ
たもので、鉄系部品で作られた従来のクラッチハブは、
通常、軸またはスリーブとの結合部であるスプラインの
耐面圧強度により最大トルクの伝達容量（能力）が制限
され、スプラインの歯元強度などには強度的に若干の余
裕があることに着目し、スプラインの耐面圧強度と歯元
強度等とのバランスをとることにより、クラッチハブの
材質を軽量なアルミニウム合金（アルミ合金）とするこ
とを可能とし、軽量な変速機を提供しようとするもので
ある。The present invention has been made in view of the above background, and a conventional clutch hub made of iron-based parts has
Normally, attention is paid to the fact that the transmission capacity (capacity) of the maximum torque is limited by the surface pressure resistance of the spline, which is the connection part with the shaft or sleeve, and there is some margin in the spline tooth root strength. The aim is to provide a lightweight transmission by making the material of the clutch hub a lightweight aluminum alloy (aluminum alloy) by balancing the surface pressure resistance of the spline and the tooth root strength. It is.
【０００８】なお、実開昭５７−１０５４３２号公報や
特開昭５９−１９０１５７号公報には、シンクロナイザ
ー部品の一つであるシンクロナイザーリングをアルミ合
金によって形成する旨が記載されているが、それら公報
に記載の技術が目的とするところは、軽量化により慣性
量を減少してアイドリング時の騒音低減をはかろうとす
るもので、重量の低減量もわずかであるため、本発明が
課題とする上記の点を解決しようとするものではない。[0008] Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-105432 and JP-A-59-190157 describe that a synchronizer ring, which is one of synchronizer parts, is formed of an aluminum alloy. The aim of the technology described in these publications is to reduce the amount of inertia by reducing the weight and to reduce the noise at the time of idling. It is not intended to solve the above points.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、前記のように内周および外周にそれぞれ軸およびス
リーブと結合するスプラインを有していて、車両用変速
機のシンクロナイザーに組み込まれて軸とスリーブとの
間で動力伝達をするクラッチハブについて、それを高力
アルミニウム合金製とするとともに、少なくとも上記各
スプラインの表面に硬質アルマイト処理を施しているこ
とを特徴とする。なお、ここでいう高力アルミニウム合
金とは、引張強さが４０ｋｇｆ／ｍｍ2 程度以上のアル
ミニウム展伸材またはアルミニウム鋳物材をいう。According to the first aspect of the present invention, the inner and outer peripheries have splines connected to a shaft and a sleeve, respectively, and are incorporated in a synchronizer of a vehicle transmission. The clutch hub for transmitting power between the shaft and the sleeve is made of a high-strength aluminum alloy, and at least the surface of each spline is subjected to hard alumite treatment. Here, the high-strength aluminum alloy refers to an aluminum wrought material or an aluminum cast material having a tensile strength of about 40 kgf / mm 2 or more.
【００１０】シンクロナイザーに組み込まれるクラッチ
ハブは、その内外周に設けられたスプラインを介してギ
ヤから出力軸へ回転トルクを伝達するが、その伝達可能
な負荷は主としてスプラインの歯面の耐面圧強度と歯元
の曲げ強度に左右され、両者の強度がバランスしている
ことが望ましい。The clutch hub incorporated in the synchronizer transmits the rotational torque from the gear to the output shaft via splines provided on the inner and outer circumferences. The load that can be transmitted is mainly the surface pressure resistance of the spline tooth surface. It is desirable that the strength be balanced by the strength and the bending strength of the tooth root.
【００１１】請求項１の発明は、クラッチハブの材質と
してアルミニウムを含有する軽量な合金を用いることに
より、クラッチハブに関して必要な機械的強度と望まし
い軽量化とを同時にもたらすものである。アルミニウム
やそれを含む合金は軽量であるものの一般的には鉄系材
料ほどの引張強度や硬さを有しないが、この発明にこう
した作用があるのは、アルミ材としては比較的強度の
高い高力アルミニウム合金をとくに選択して材料とした
ことにより、部品全体において引張強度が高いこと、
各スプラインの表面等に硬質アルマイト処理を施してい
るため、表面が硬化していること−による。このは
すなわち、各スプラインの表面に硬質アルマイト処理を
施すことにより、鉄系材料の表面を高周波焼入したもの
とほぼ同等のスプラインの耐面圧強度を確保できること
を意味する。歯元強度など鉄系材料で比較的余力のある
点については、材料強度の高い高力アルミ合金を使用す
ることにより対応し、その一方、耐面圧強度については
のとおりの処理をし、それらによって、クラッチハブ
としての強度バランスをとり得るわけである。したがっ
て、鉄系材料なみのトルク伝達能力を発揮する軽量なク
ラッチハブを提供できることになる。そしてクラッチハ
ブは、図４のように車両用変速機のうちに複数組み込ま
れていて、それぞれがかなりの重量を有するため、これ
を鉄系材料からアルミニウム合金に変えることによって
変速機は相当に軽量化される。According to the first aspect of the present invention, the use of a lightweight alloy containing aluminum as the material of the clutch hub simultaneously provides the mechanical strength required for the clutch hub and the desired weight reduction. Although aluminum and its alloys are lightweight, they generally do not have the same tensile strength and hardness as iron-based materials, but the effect of the present invention is that aluminum has a relatively high strength and high strength. High tensile strength in the whole part by using aluminum alloy as the material of choice.
This is because the surface of each spline and the like is hard-anodized and thus the surface is hardened. This means that by applying a hard alumite treatment to the surface of each spline, it is possible to secure the surface pressure resistance of a spline substantially equal to that obtained by induction hardening the surface of an iron-based material. For iron-based materials, such as tooth root strength, where there is relatively extra reserve, use high-strength aluminum alloys with high material strength to cope with them.On the other hand, for surface pressure resistance, apply the following treatments. Thus, the strength of the clutch hub can be balanced. Therefore, it is possible to provide a lightweight clutch hub that exhibits a torque transmission ability comparable to that of an iron-based material. As shown in FIG. 4, a plurality of clutch hubs are incorporated in a vehicle transmission, and each of them has a considerable weight. By changing this from an iron-based material to an aluminum alloy, the transmission becomes considerably lighter. Be transformed into
【００１２】請求項２に記載のクラッチハブは、上記し
た内周または外周のスプラインを、３０°〜４５°の圧
力角を有するインボリュートスプラインとしたものであ
る。ただし、内周のスプラインは通常は外周のスプライ
ンに比べて径が小さいため、伝達トルクによって大きな
曲げ力を受けるので、外周スプラインよりも内周スプラ
インの圧力角を大きくすることが強度バランス上望まし
い。According to a second aspect of the present invention, the inner or outer spline is an involute spline having a pressure angle of 30 ° to 45 °. However, since the diameter of the inner spline is usually smaller than that of the outer spline, the spline receives a large bending force due to the transmission torque. Therefore, it is desirable on the balance of strength that the pressure angle of the inner spline is larger than that of the outer spline.
【００１３】車両の用途や搭載されたエンジンの特性な
どによってはクラッチハブに要求される機械的強度が高
く、高力アルミニウム合金を材料としてスプライン等に
硬質アルマイト処理をしただけでは強度的に不十分な場
合もあり得るが、この請求項２のクラッチハブはスプラ
インの歯形を変更することにより歯元強度を高くしたも
のであるため、かなり高水準の負荷をも受け入れること
ができる。すなわち、インボリュートスプラインの圧力
角を通常（２０°前後）よりも大きく３０〜４５°に設
定することにより、歯先に比べて歯元が一層太くなり歯
元の曲げ強度が増加するので、クラッチハブの歯面の耐
面圧強度に対する歯元強度のバランスが一層よくなり、
車両の用途やエンジン特性に対応させてアルミ材を使用
したクラッチハブの適用範囲が拡大される。さらに、使
用する材料（たとえば、高力アルミ合金としては比較的
材料強度が低いが低コスト化が可能な鋳造アルミ材な
ど）の適用範囲も広げられる。なお、圧力角は強度との
かねあいで適切に選択すればよいが、３０°以下にする
とスプライン（とくに内周のスプライン）の曲げ強度が
不足してアルミ合金製のクラッチハブの適用範囲が狭ま
る。また、４５°以上にすると、歯元の曲げ強度は大き
くなるが、歯丈が確保できないため、耐面圧強度の点で
望ましくない。Depending on the use of the vehicle and the characteristics of the mounted engine, the mechanical strength required for the clutch hub is high, and simply applying a hard anodized spline to a spline made of a high-strength aluminum alloy is insufficient in strength. In some cases, however, the clutch hub according to the second aspect of the present invention has an increased tooth root strength by changing the tooth profile of the spline, so that it can accept a considerably high level of load. That is, by setting the pressure angle of the involute spline to 30 to 45 °, which is larger than the normal value (around 20 °), the root becomes larger and the bending strength of the root increases as compared with the tooth top. Better balance of tooth root strength against surface pressure resistance of tooth surface,
The application range of clutch hubs using aluminum material is expanded according to the vehicle application and engine characteristics. Further, the applicable range of the material to be used (for example, a cast aluminum material which has a relatively low material strength as a high-strength aluminum alloy but can be reduced in cost) can be expanded. The pressure angle may be appropriately selected in consideration of the strength. However, if the pressure angle is set to 30 ° or less, the bending strength of the spline (particularly, the inner circumferential spline) is insufficient, and the applicable range of the clutch hub made of an aluminum alloy is narrowed. If the angle is 45 ° or more, the bending strength of the tooth root increases, but the tooth height cannot be ensured, which is not desirable in terms of the surface pressure resistance.
【００１４】請求項３のクラッチハブは、上記した外周
のスプラインのうち前記インサート（キー）用の溝の両
隣では、その溝のために歯厚の不完全な歯を、隣接の歯
に対して歯みぞを介さぬように一体に形成したことをも
特徴とする。In the clutch hub according to the third aspect of the present invention, in the outer peripheral spline, on both sides of the groove for the insert (key), teeth having incomplete thickness due to the groove are provided with respect to the adjacent teeth. It is also characterized in that it is integrally formed so as not to pass through the tooth groove.
【００１５】前述のようにインサートを配置する目的で
クラッチハブの外周部に溝が形成されていると、その溝
によってスプラインの一部が切除され、不完全な歯が含
まれる場合がある。このような場合、その不完全な歯は
他の完全な歯ほどの強度を有しないため、その歯の存在
によってクラッチハブの最大負荷が決定される場合があ
る。その点、この請求項３のクラッチハブでは、そのよ
うな不完全な歯を隣接の歯に対して歯みぞを介さぬよう
に一体に形成した（図３参照）ので、許容される最大負
荷が極めて高く、各種の車両用変速機に内蔵されて十分
な機械的強度を発揮する。If a groove is formed in the outer peripheral portion of the clutch hub for the purpose of disposing the insert as described above, a part of the spline is cut off by the groove, and an incomplete tooth may be included. In such a case, the imperfect teeth may not have the strength of other perfect teeth, and the presence of the teeth may determine the maximum load on the clutch hub. In this regard, in the clutch hub according to the third aspect, since such imperfect teeth are formed integrally with the adjacent teeth so as not to pass through the tooth grooves (see FIG. 3), the allowable maximum load is reduced. It is extremely high and exhibits sufficient mechanical strength built into various vehicle transmissions.
【００１６】請求項４に記載の車両用変速機は、請求項
１〜３のうちいずれかのクラッチハブをシンクロナイザ
ーのうちに組み込んだものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vehicle transmission in which the clutch hub according to any one of the first to third aspects is incorporated in a synchronizer.
【００１７】請求項１〜３のクラッチハブはいずれもア
ルミニウム合金によって形成されており、鉄系材料から
なる従来のものを大幅に軽量化したものであるため、そ
のようなクラッチハブを組み込んだ変速機においても相
当の軽量化が達成される。請求項１〜３のクラッチハブ
のほか、前掲の公報に記載されているアルミニウム合金
製のシンクロナイザーリングや、そのほかにも機械的負
荷の高くない部材（たとえばシフトフォーク（図４にお
ける符号８））等を同様にアルミニウム合金製にして変
速機に組み込むのもよい。The clutch hub according to any one of claims 1 to 3 is made of an aluminum alloy, and is significantly lighter than the conventional one made of an iron-based material. Significant weight savings can also be achieved on machines. In addition to the clutch hub according to any one of claims 1 to 3, the synchronizer ring made of an aluminum alloy described in the above-mentioned publication and other members having a low mechanical load (for example, a shift fork (reference numeral 8 in FIG. 4)) And the like may be made of an aluminum alloy and incorporated in the transmission.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】図１および図２に、発明の実施に
ついての一形態を紹介する。図１はクラッチハブ１１の
正面図（図１(ａ)）および縦断面図（図１(ｂ)）、また
図２は、そのクラッチハブ１１を組み込んだシンクロナ
イザー１０の正面図（図２(ａ)）および縦断面図（図２
(ｂ)）である。クラッチハブ１１も、それを含むシンク
ロナイザー１０も、図４に示した車両用変速機１（前
述）のうちに内蔵されるものである。1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view (FIG. 1A) and a longitudinal sectional view (FIG. 1B) of the clutch hub 11, and FIG. 2 is a front view of a synchronizer 10 incorporating the clutch hub 11 (FIG. a)) and a longitudinal sectional view (FIG. 2)
(b)). Both the clutch hub 11 and the synchronizer 10 including the clutch hub 11 are built in the vehicle transmission 1 (described above) shown in FIG.
【００１９】前述したように、シンクロナイザー１０は
図２に示す構造部分を含んでいる。すなわち、出力軸４
の上にスプライン１３を介してクラッチハブ１１が取り
付けられ、そのクラッチハブ１１の外周に、やはりスプ
ライン１２を介してスリーブ１６が設けられている。ス
プライン１３とスプライン１２とは、クラッチハブ１１
の内周および外周に一体に形成されたものである（図１
参照）。また、クラッチハブ１１の外周部三箇所には軸
長方向に溝１４が形成されていて、各溝１４内にインサ
ート１８が配置され、そのインサート１８は、円弧状の
スプリング１９で内側から外方へ押されることによりス
リーブ１６の内周のスプライン１７上の凹部１６ａと係
合している。As mentioned above, the synchronizer 10 includes the structural parts shown in FIG. That is, output shaft 4
A clutch hub 11 is mounted on the clutch hub 11 via a spline 13, and a sleeve 16 is also provided on the outer periphery of the clutch hub 11 via a spline 12. The spline 13 and the spline 12 are connected to the clutch hub 11
(See FIG. 1).
reference). Grooves 14 are formed in the outer peripheral portion of the clutch hub 11 at three locations in the axial direction, and inserts 18 are arranged in the respective grooves 14. As a result, it is engaged with the concave portion 16 a on the spline 17 on the inner periphery of the sleeve 16.
【００２０】発明者は、このようなシンクロナイザー１
０について軽量化をはかるべく、それに組み込まれてい
るクラッチハブ１１をアルミニウム合金によって形成し
た。ただし、アルミ合金製とするにあたっては、クラッ
チハブ１１が必要な強度を満たすように、引張強さの高
いいわゆる高力アルミ合金を材料として成形後に全表面
に硬質アルマイト処理を施すとともに、図１のような形
状的特徴を付与するなど、種々の工夫を施している。詳
しく述べるとつぎのとおりである。The inventor has proposed such a synchronizer 1
In order to reduce the weight of the clutch hub 0, the clutch hub 11 incorporated therein was formed of an aluminum alloy. However, in order to make the clutch hub 11 satisfy the required strength, a hard alumite treatment is applied to the entire surface after molding using a so-called high-strength aluminum alloy having high tensile strength so that the clutch hub 11 satisfies the required strength. Various ingenuity has been devised, such as giving such a shape characteristic. The details are as follows.
【００２１】まず、素材として高力アルミ合金展伸材を
選択し、これに所定の加工等を加えてクラッチハブ１１
を成形している。具体的には、 ＪＩＳに規定される２０００系（熱処理型のＡｌ−
Ｃｕ合金）、５０００系（非熱処理型のＡｌ−Ｍｇ合
金）、または７０００系（熱処理型のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
合金）のアルミ合金を材料とする。具体的にはＡ２０１
４−Ｔ６、Ａ２０１７−Ｔ４、Ａ２０２４−Ｔ３６（以
上２０００系）、Ａ５０５６−Ｈ１８（５０００系）、
またはＡ７０７５−Ｔ６（７０００系）などが適当であ
る。First, a high-strength aluminum alloy wrought material is selected as a raw material, and a predetermined processing or the like is applied to the wrought material to form a clutch hub 11.
Is molded. Specifically, JIS 2000 (heat treatment type Al-
(Cu alloy), 5000 series (non-heat treatment type Al-Mg alloy), or 7000 series (heat treatment type Al-Zn-Mg)
Alloy) as the material. Specifically, A201
4-T6, A2017-T4, A2020-T36 (2000 series), A5056-H18 (5000 series),
Alternatively, A7075-T6 (7000 series) or the like is suitable.
【００２２】 これらの素材を冷間引抜きまたは冷間
押出しすることによって、外・内周のスプライン１２・
１３を含むパイプ状の物を成形したうえ、所定の長さに
切断し、さらに切削加工によって端面を仕上げる。イン
サート１８用の溝１４は、引抜きや押出しの際に形成し
てもよく、また仕上げの際に切削加工してもよい。引抜
きや押出しに代えて、精密冷間鍛造によりスプライン１
２・１３や溝１４等を成形するのもよい。引抜きや押出
し・精密冷間鍛造等によって、わずかな切削加工で足り
る程度にまでクラッチハブ１１の形状が定まるうえ、材
料が加工硬化して強度が向上するといった効果がもたら
される。By cold-drawing or cold-extruding these materials, outer and inner splines 12.
After forming a pipe-like object including the material 13, it is cut into a predetermined length, and the end face is finished by cutting. The groove 14 for the insert 18 may be formed at the time of drawing or extrusion, or may be cut at the time of finishing. Spline 1 by precision cold forging instead of drawing or extrusion
It is also possible to form the 2.13, groove 14, and the like. By drawing, extrusion, precision cold forging, or the like, the shape of the clutch hub 11 is determined to the extent that a small amount of cutting work is sufficient, and the effect is obtained that the material is work-hardened and the strength is improved.
【００２３】 ２０００系や７０００系の熱処理型合
金を材料とする場合には、上記による成形または温間
押出しもしくは温間プレスによる成形をしたのち必要な
切削加工をし、さらに所定の熱処理をする。熱処理を加
えると、強度はさらに向上することになる。When a heat-treated alloy of the 2000 series or the 7000 series is used as a material, necessary cutting is performed after the above-described molding or molding by warm extrusion or warm press, and further, a predetermined heat treatment is performed. If heat treatment is added, the strength will be further improved.
【００２４】 以上によってクラッチハブ１１を成形
等し終わったのち、全表面に対して硬質アルマイト処理
を施す。硬質アルマイト処理とは、硫酸やしゅう酸等の
浴中に材料を浸けることによりその材料の表面に硬質陽
極酸化皮膜を形成する公知の処理である。皮膜の厚さは
３０μｍ以上、望ましくは５０μｍ以上とし、スプライ
ン１２・１３の表面硬度についてはｍＨｖ（ビッカース
硬さ）が５００以上になるようにする。なお硬質アルマ
イト処理は、クラッチハブの全面にではなく、表面硬度
が必要なスプライン部のみに施すのもよい。After the formation of the clutch hub 11 is completed as described above, the entire surface is subjected to hard anodizing. The hard alumite treatment is a known treatment for forming a hard anodic oxide film on the surface of a material by immersing the material in a bath such as sulfuric acid or oxalic acid. The thickness of the film is 30 μm or more, desirably 50 μm or more, and the surface hardness of the splines 12 and 13 is set so that mHv (Vickers hardness) is 500 or more. The hard alumite treatment may be performed not on the entire surface of the clutch hub, but only on the spline portions requiring surface hardness.
【００２５】一方、クラッチハブ１１に必要な機械的強
度を形状面から補うため、スプライン１２・１３の歯や
溝１４などを図１(ａ)・(ｂ)のように形成している。す
なわち、イ ) 外周および内周のスプライン１２・１３をインボリ
ュートスプラインにするとともに、それぞれの圧力角α
およびβを、クラッチハブが鉄製の場合の通常の圧力角
（図１中に仮想線にて示すα’およびβ’）である２０
°よりも大きい３５°としている。スプライン１２・１
３はこのように大きい圧力角をもつインボリュートスプ
ラインであり、歯先に比べて歯元が厚い（歯元の厚さ
は、圧力角が２０°の場合よりも１〜２割増大する）た
め、トルクを伝達の際にスプライン歯が受ける曲げ力に
対して強度が高いといえる。したがって、クラッチハブ
として最も強度が必要とされるスプラインの歯元の強度
が補強でき、クラッチハブのアルミ化に関してとくに効
果的に作用する。On the other hand, in order to supplement the mechanical strength required for the clutch hub 11 from the aspect of shape, the teeth of the splines 12, 13 and the grooves 14 are formed as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). That is, a) the outer and inner splines 12 and 13 are formed as involute splines, and the respective pressure angles α
And β are the normal pressure angles (α ′ and β ′ shown by phantom lines in FIG. 1) when the clutch hub is made of iron.
The angle is set to 35 °, which is larger than 35 °. Spline 12.1
Reference numeral 3 denotes an involute spline having such a large pressure angle. The root is thicker than the tooth tip (the thickness of the root increases by 10 to 20% as compared with the case where the pressure angle is 20 °). It can be said that the strength is high with respect to the bending force applied to the spline teeth when transmitting the torque. Therefore, the strength of the tooth root of the spline, which is most required as the clutch hub, can be reinforced, and this is particularly effective for the clutch hub being made of aluminum.
【００２６】ロ) インサート１８を配置するための前記
の溝１４について、図１(ａ)に示す隅の丸みの半径Ｒ１
を、従来刃具成形上好都合な０．２ｍｍ程度としていた
が、それよりもかなり大きい１．５ｍｍ（またはそれ以
上）とした。これにより、その隅における応力集中係数
は従来（約３．７）の半分以下（約１．７）になる。こ
の隅は、クラッチハブ１１が動力伝達する際に応力が集
中しがちであり、強度的に最も厳しい部分の一つであっ
たが、このように半径Ｒ１を大きくして応力集中係数を
下げたことにより周辺の最大応力が小さくなって、クラ
ッチハブ１１の実質的な強度が向上することになり、ク
ラッチハブ１１のアルミ化に関してとくに効果が大き
い。(B) For the groove 14 for disposing the insert 18, the radius R1 of the rounded corner shown in FIG.
Was set to about 0.2 mm, which was conventionally convenient for forming a cutting tool, but was set to 1.5 mm (or more), which is considerably larger than that. As a result, the stress concentration factor at that corner is less than half (about 1.7) the conventional (about 3.7). This corner tends to concentrate stress when the clutch hub 11 transmits power, and was one of the most severe parts in terms of strength. In this manner, the radius R1 was increased to reduce the stress concentration coefficient. As a result, the maximum stress at the periphery is reduced, and the substantial strength of the clutch hub 11 is improved. This is particularly effective for converting the clutch hub 11 to aluminum.
【００２７】ハ) 図１(ｂ)に示すクラッチハブ１１のウ
ェブ部１１ａの幅Ｂを、クラッチハブが鉄製である場合
に比べて３割程度以上増す（クラッチハブの大きさをと
くに増加しない範囲）とともに、リム部１１ｂおよびボ
ス部１１ｃがウェブ部１１ａとの間で形成する隅の丸み
Ｒ２についても、半径を従来（０．８ｍｍ）よりも大き
い１．５ｍｍとした。幅Ｂを増すことによりウェブ部に
生じる平均応力を小さくし、また半径Ｒ２を大きくして
その付近の応力集中係数を下げることにより最大応力も
小さくしたので、クラッチハブの本体部分（ウェブ・リ
ム・ボス等）を強化でき、クラッチハブのアルミ化を一
層容易にした。(C) The width B of the web portion 11a of the clutch hub 11 shown in FIG. 1B is increased by about 30% or more as compared with the case where the clutch hub is made of iron (a range in which the size of the clutch hub is not particularly increased). ), The radius R2 of the corner R2 formed between the rim portion 11b and the boss portion 11c and the web portion 11a is 1.5 mm, which is larger than the conventional value (0.8 mm). Since the average stress generated in the web portion was reduced by increasing the width B, and the maximum stress was also reduced by increasing the radius R2 and decreasing the stress concentration factor in the vicinity, the main portion of the clutch hub (web, rim, Boss, etc.), making the clutch hub more aluminum.
【００２８】以上のように材料的および形状的な工夫を
施したことにより、クラッチハブ１１として、鉄製の場
合よりも大幅に軽量なアルミニウム合金製のものを、鉄
製のものに比べてほぼ同等の大きさで形成することがで
きた。鉄の比重（約７．８）に対する上記アルミ合金の
比重（約２．８）がかなり小さいことから、このクラッ
チハブ１１を内蔵したシンクロナイザー１０、ならびに
それを３組含む図４の変速機１は、相当に軽量化される
ことになる。As described above, the material and the shape of the clutch hub 11 are changed so that the clutch hub 11 made of an aluminum alloy, which is significantly lighter than that made of iron, is almost the same as the clutch hub 11 made of iron. It could be formed in the size. Since the specific gravity (about 2.8) of the aluminum alloy is relatively small with respect to the specific gravity of iron (about 7.8), the synchronizer 10 including the clutch hub 11 and the transmission 1 of FIG. Will be considerably lighter.
【００２９】なお、上記では素材として展伸材を採用し
たが、クラッチハブ１１の使用条件等によっては、高力
アルミニウム合金の鋳物材を採用するのもよい。使用中
の負荷が大きくないために従来も焼結合金や鋼の生材
（表面硬化処理しない材料）を素材としているクラッチ
ハブに対しては、そのようなアルミ鋳物材を採用するこ
とも可能である。ただし、気孔や引け巣を減らして凝固
組織を微細化できる溶湯鍛造や無孔性ダイカストによっ
て成形し、そののちバリ取り程度の仕上げ加工を施して
製品としたうえ、熱処理を加えて母材強度の向上を図る
−といった工程を経ることにより、引張強さを４０ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 程度以上にすべきである。また、上述した硬
質アルマイト処理は、この場合にも製品の表面に施すべ
きである。同処理層の厚さ（皮膜厚さ）は、鋳造面に対
しては１０〜３０μｍ程度にしか達しないため、スプラ
イン１２・１３の歯面等については、３０μｍ以上の厚
さを確保すべく鋳肌面を０．４ｍｍ程度除去したうえで
当該処理を行う。このように鋳物材を用いる場合にも、
そのクラッチハブ１１に対し、上記イ)・ロ)・ハ)に示した
形状的工夫を加えるのが好ましいことは言うまでもな
い。In the above description, the wrought material is used as the material, but a cast material of a high-strength aluminum alloy may be used depending on the use conditions of the clutch hub 11 and the like. Since the load during use is not large, it is possible to adopt such aluminum casting material for clutch hubs that are conventionally made of sintered alloys or raw materials of steel (materials not subjected to surface hardening treatment). is there. However, it is molded by melt forging or non-porous die casting that can reduce the pores and shrinkage cavities and refine the solidification structure, and then finishes to the extent of deburring to make the product, and then heat treats it to reduce the base metal strength. 40 kg of tensile strength
f / mm 2 or more. Also, the hard anodizing treatment described above should be applied to the surface of the product in this case as well. Since the thickness of the treated layer (film thickness) reaches only about 10 to 30 μm with respect to the casting surface, the casting surface of the splines 12 and 13 is cast to secure a thickness of 30 μm or more. The process is performed after removing the skin surface by about 0.4 mm. Even when using a casting material like this,
It goes without saying that the clutch hub 11 is preferably subjected to the above-mentioned structural modifications described in a), b) and c).
【００３０】図３には、発明の実施についての別の形態
を示している。図１に示す上記のクラッチハブ１１の場
合、インサート１８用の溝１４の両隣の歯１２’は溝１
４のためスプライン歯が不完全となる。そのため、負荷
の大きさや材料の強度によっては上述の対応だけでは不
十分で、不完全歯が破損したり、あるいは変形してイン
サート１８やスリーブ１６の作動がスムーズでなくなっ
たりするなど、不具合を生じる場合がある。そこでこの
クラッチハブ３１には、上述した対応のほか、以下のよ
うな工夫を加えている。すなわち、図３に示すごとく、
スプライン３２のうちインサート挿入用の上記の溝３４
の両隣において、その溝３４のために本来は歯厚が不完
全になる歯（図３(ａ)の引出し図に仮想線で示す歯）３
２’を、隣接の歯に対して歯みぞを介さぬよう一体に形
成したのである。溝３４の形成のために切除されて歯厚
が不完全になるはずの歯３２’がそのまま存在すると、
その歯３２’の歯元強度の不足がネックとなって高負荷
への耐用性を発揮できないため、その歯３２’を隣接の
歯と一体化して歯元強度を高めたのである。なお、この
ような外周のスプライン３２と噛み合うスリーブ（図示
せず）のスプライン（同）においては、該当部分に歯み
ぞを連続させて形成する。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the case of the above-described clutch hub 11 shown in FIG. 1, the teeth 12 ′ on both sides of the groove 14 for the insert 18 are
4, the spline teeth are incomplete. For this reason, depending on the magnitude of the load and the strength of the material, the above measures alone are not sufficient, and incomplete teeth may be damaged or may be deformed and the operation of the insert 18 or the sleeve 16 may not be smooth. There are cases. Therefore, in addition to the measures described above, the clutch hub 31 has the following measures. That is, as shown in FIG.
The above-mentioned groove 34 for inserting an insert in the spline 32
On both sides of the tooth (the tooth indicated by the phantom line in the drawing of FIG. 3A) whose tooth thickness is originally incomplete due to the groove 34
2 'was formed integrally with the adjacent tooth without passing through the tooth groove. If there is a tooth 32 ′ that should be cut off to form an incomplete thickness due to the formation of the groove 34,
Insufficient root strength of the teeth 32 ′ becomes a bottleneck and cannot exhibit durability against high loads, so the teeth 32 ′ are integrated with adjacent teeth to increase the root strength. In the spline (same as above) of the sleeve (not shown) that meshes with the spline 32 on the outer periphery, a tooth groove is formed continuously at a corresponding portion.
【００３１】[0031]
【発明の効果】請求項１に記載のクラッチハブは、アル
ミニウム合金製であり軽いことから、それが組み込まれ
るシンクロナイザーおよび車両用変速機を軽量化するこ
とに役だち、ひいては車両の低燃費化・省エネルギーに
寄与する。このクラッチハブの慣性モーメントは鉄製の
ものよりも当然に小さいので、車両の加・減速のレスポ
ンスを向上させる効果も生じる。なおこのクラッチハブ
は、アルミニウム合金製であるとはいえ必要な機械的強
度を発揮することができる。The clutch hub according to the first aspect is made of an aluminum alloy and is light, so that it is useful to reduce the weight of the synchronizer and the vehicle transmission in which the clutch hub is incorporated, and furthermore, to reduce the fuel consumption of the vehicle. Contribute to energy saving. Since the moment of inertia of this clutch hub is naturally smaller than that of iron, the effect of improving the acceleration / deceleration response of the vehicle also occurs. This clutch hub can exhibit necessary mechanical strength although it is made of an aluminum alloy.
【００３２】アルミニウム合金製であるため、このクラ
ッチハブは引抜きや押出し・精密冷間プレス等によって
ほとんどの成形を完了することができ、その後のわずか
な切削加工等によって形状を仕上げることができる（し
かもその仕上げ加工も容易である）。したがって、鉄製
である場合よりも製造が簡単である。Since the clutch hub is made of an aluminum alloy, most of its forming can be completed by drawing, extruding, precision cold pressing or the like, and its shape can be finished by a slight cutting process thereafter (in addition to this). Its finishing is also easy). Therefore, it is easier to manufacture than when it is made of iron.
【００３３】請求項２のクラッチハブは、スプラインの
強度を向上させたものであるから、伝達すべきトルクが
高いなど高負荷のクラッチハブとして使用することが可
能である。Since the clutch hub according to the second aspect has an improved spline strength, it can be used as a clutch hub having a high load such as a high torque to be transmitted.
【００３４】請求項３のクラッチハブは、外周のスプラ
インのうち、溝のために歯厚の一部が切除される歯につ
いて強度を補うことにより特別低強度の歯をなくしてい
るから、許容負荷が高い。According to the clutch hub of the present invention, the extra low-strength teeth are eliminated by supplementing the strength of the teeth having a part of the tooth thickness cut off due to the groove in the outer peripheral splines. Is high.
【００３５】請求項４に記載の車両用変速機は、上記の
ようなアルミニウム合金製の軽量なクラッチハブを組み
込んだものであるため、相当に軽く、したがって車両の
軽量化・低燃費化に貢献する。請求項１について記載し
たように、車両の加・減速レスポンスを向上させる効果
もある。The vehicle transmission according to the fourth aspect incorporates the lightweight clutch hub made of an aluminum alloy as described above, so that the transmission is considerably light, and therefore contributes to the weight reduction and fuel efficiency of the vehicle. I do. As described in claim 1, there is also an effect of improving the acceleration / deceleration response of the vehicle.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】発明の実施についての一形態を示す図で、図１
(ａ)はクラッチハブ１１の正面図、同(ｂ)はその縦断面
図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention;
(a) is a front view of the clutch hub 11, and (b) is a longitudinal sectional view thereof.
【図２】図１のクラッチハブ１１を組み込んだシンクロ
ナイザー１０についての正面図（図２(ａ)）および縦断
面図（図２(ｂ)）である。図２(ｂ)は、図４におけるII
部の要部に相当する。2 is a front view (FIG. 2 (a)) and a longitudinal sectional view (FIG. 2 (b)) of a synchronizer 10 incorporating the clutch hub 11 of FIG. FIG. 2 (b) shows II in FIG.
It corresponds to the main part of the department.
【図３】図１および図２とは別の実施形態であるクラッ
チハブ３１を示す正面図（図３(ａ)）および縦断面図
（図３(ｂ)）である。FIG. 3 is a front view (FIG. 3 (a)) and a longitudinal sectional view (FIG. 3 (b)) showing a clutch hub 31 which is another embodiment different from FIGS. 1 and 2.
【図４】クラッチハブ１１やそれを含むシンクロナイザ
ー１０などを内蔵した一般的な車両用変速機１の縦断面
図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a general vehicle transmission 1 incorporating a clutch hub 11, a synchronizer 10 including the same, and the like.
１ 車両用変速機 ４ 出力軸 １０ シンクロナイザー １１・３１ クラッチハブ １２・１３・３２・３３ スプライン １４・３４ 溝 １６ スリーブ α 圧力角 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle transmission 4 Output shaft 10 Synchronizer 11/31 Clutch hub 12/13/32/33 Spline 14/34 Groove 16 Sleeve α Pressure angle
Claims (4)
込まれて軸とスリーブとの間で動力伝達をすべく、当該
軸およびスリーブと結合するスプラインを内周および外
周にそれぞれ有するクラッチハブであって、 高力アルミニウム合金にて形成され、少なくとも上記各
スプラインの表面に硬質アルマイト処理が施されている
ことを特徴とするクラッチハブ。1. A clutch hub having splines on an inner periphery and an outer periphery which are incorporated in a synchronizer of a vehicular transmission to transmit power between a shaft and a sleeve, the splines being connected to the shaft and the sleeve, respectively. A clutch hub made of a high-strength aluminum alloy, wherein at least a surface of each spline is subjected to hard anodizing.
が、３０〜４５°の圧力角を有するインボリュートスプ
ラインである請求項１に記載のクラッチハブ。2. The clutch hub according to claim 1, wherein the inner or outer spline is an involute spline having a pressure angle of 30 to 45 °.
ーブと係合するインサートが配置されるよう外周部に軸
長方向へ向けて形成された溝の両隣では、その溝のため
に歯厚の不完全な歯が、隣接の歯に対して歯みぞを介さ
ず一体に形成されている請求項１または２に記載のクラ
ッチハブ。3. In the outer peripheral spline, on both sides of a groove formed in the outer peripheral portion in the axial length direction so that an insert to be engaged with the sleeve is arranged, the groove has a non-thickness due to the groove. 3. The clutch hub according to claim 1, wherein the complete teeth are formed integrally with the adjacent teeth without interposing a tooth groove.
ハブがシンクロナイザーのうちに組み込まれていること
を特徴とする車両用変速機。4. A vehicle transmission, wherein the clutch hub according to claim 1 is incorporated in a synchronizer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP8331911A JP2965921B2 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Clutch hub and vehicle transmission |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10169670A true JPH10169670A (en) | 1998-06-23 |
| JP2965921B2 JP2965921B2 (en) | 1999-10-18 |
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- 1996-12-12 JP JP8331911A patent/JP2965921B2/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |