JPH1047376A - 手動変速機の同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シンクロナイザーリング８の摩擦面８０におけ
る偏摩耗を抑制するのに有利で長寿命化に貢献できる手
動変速機の同期装置を提供すること。 【解決手段】回転軸１、クラッチハブ２、シフティング
キー３、スリーブ４、摩擦部７を備えた作動ギヤ６、シ
ンクロナイザーリング８が設けられている。スリーブ４
が移動されると、シンクロナイザーリング８を押し、シ
ンクロナイザーリング８の荷重入力域Ｐに荷重入力され
る。よってシンクロナイザーリング８の摩擦面８０が摩
擦部７の相手摩擦面７１に強く圧着される。シンクロナ
イザーリング８のうち荷重入力域Ｐの側の軸端面８ｋに
は、溝８８がシンクロナイザーリング８の軸芯の回りに
連続的に１周するようにリング状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は手動変速機の同期装
置に関する。本発明は例えば車両の同期装置に適用でき
る。

【０００２】

【従来の技術】手動変速機の同期装置として、変速の際
にクラッチハブと作動ギヤとを同期回転させるために、
シンクロナイザーリングの荷重入力域へ荷重入力するも
のが知られている（特開平５−１０３４６号公報な
ど）。このものでは、図５から理解できるように、シン
クロナイザーリング１００の荷重入力域Ｐへ荷重が入力
されると、シンクロナイザーリング１００の摩擦面１０
１が相手材２００の相手摩擦面２０１に向けて矢印Ｘ１
方向に相対移動し、これによりシンクロナイザーリング
１００の摩擦面１０１が相手材２００の相手摩擦面２０
１に圧着されて摩擦係合する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した同期
装置では、使用が長期にわたると、シンクロナイザーリ
ング１００の摩擦面１０１では偏摩耗が起こることがあ
り、摩擦面１０１における摩耗の均一性は必ずしも充分
ではない。そのためシンクロナイザーリング１００の長
寿命化には限界があった。故に使用が長期にわたると、
ギヤ鳴り等が誘発されることがあった。

【０００４】摩擦面１０１における偏摩耗を抑えるに
は、摩擦面１０１の幅を拡大して面圧を低減することが
考えられるが、この場合にはサイズアップが誘発され、
好ましくない。殊に小型の要請が強い車載用としては好
ましくない。本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、シンクロナイザーリングの摩擦面における偏摩
耗を抑制するのに有利で、シンクロナイザーリングの長
寿命化に貢献できる手動変速機の同期装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者はシンクロナイ
ザーリングの摩擦面における均一摩耗性の向上について
鋭意研究を進めた。そして研究の結果、シンクロナイザ
ーリングの軸長方向において互いに背向する軸端面のう
ち、荷重入力側の軸端面に溝を形成すれば、シンクロナ
イザーリングの摩擦面における偏摩耗を抑制して摩擦面
における摩耗の均一性を向上できることを知見し、試験
で確認し、本発明を完成した。

【０００６】シンクロナイザーリングの摩擦面における
偏摩耗を抑制でき、摩耗の均一化を向上できる理由は、
次のようであると推察される。即ち本発明者が行ったＦ
ＥＭ解析の結果に基づけば、一般的には、シンクロナイ
ザーリング１００の摩擦面１０１の軸長方向における面
圧分布は必ずしも均一ではなく、図６に示すように摩擦
面１０１の軸長方向における中央領域の面圧に比較し
て、摩擦面１００の大径１０１ａ側の面圧が高くなると
共に、摩擦面１００の小径１０１ｃ側の面圧も高くなる
傾向がある。

【０００７】このように摩擦面１００における面圧の均
一性が充分でない理由としては次のように考えられる。
即ち、図５から理解できるように、シンクロナイザーリ
ング１００の摩擦面１０１の軸長方向における中央位置
Ｆに対して、シンクロナイザーリング１００の荷重入力
域Ｐが、軸長方向つまり矢印Ｘ１方向においてΔＸ_Lオ
フセットしていると共に、半径方向つまり矢印Ｙ１方向
においてΔＹ_L オフセットしていることが起因すると考
えられる。これに対して図２から理解できるように、シ
ンクロナイザーリング８の軸長方向において互いに背向
する軸端面８ｋ、８ｈのうち、荷重入力域Ｐの側の軸端
面８ｋに溝８８を形成すれば、シンクロナイザーリング
８のうち荷重入力域Ｐの側の剛性、つまりシンクロナイ
ザーリング８の軸端面８ｋ側の剛性が緩和され、この緩
和効果により、摩擦面１０１における摩耗の均一化が向
上するものと推察される。

【０００８】即ち、本発明に係る手動変速機の同期装置
は、回転軸と、回転軸に保持され回転軸と一体回転する
クラッチハブと、荷重入力域と円錐面状の摩擦面をもつ
シンクロナイザーリングと、シンクロナイザーリングの
摩擦面と対面し摩擦面と摩擦係合な円錐面状の相手摩擦
面を備えた摩擦部をもつと共に回転軸に対して空転可能
に保持された作動ギヤとを具備し、シンクロナイザーリ
ングへの荷重入力に基づいて、シンクロナイザーリング
を相手摩擦面に向けて相対移動してシンクロナイザーリ
ングの摩擦面と相手摩擦面とを摩擦係合させ、クラッチ
ハブと作動ギヤとを同期回転させる手動変速機の同期装
置において、シンクロナイザーリングの軸長方向におい
て互いに背向する軸端面のうち荷重入力域の側の軸端面
に、シンクロナイザーリングの軸芯の回りに溝が形成さ
れていることを特徴とするものである。

【０００９】本発明に係る同期装置によれば、シンクロ
ナイザーリングの軸長方向において互いに背向する軸端
面のうち荷重入力域の側の軸端面に溝が形成されてい
る。そのため、荷重入力域の側の軸端面における剛性が
緩和されると考えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１〜図３を参照して説明する。本実施形態に係る手
動変速機の同期装置では、図１に示すように回転軸１が
設けられている。回転軸１の外周部にはクラッチハブ２
が保持されている。回転軸１の外周部の外スプライン１
ｓとクラッチハブ２の内周部の内スプライン２ｐとがス
プライン係合している。従ってクラッチハブ２と回転軸
１とはその周方向に一体回転する。

【００１１】クラッチハブ２の外周部には、シフティン
グキー３と共に軸長方向つまり矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移
動可能にスリーブ４が嵌合されている。シフティングキ
ー３とスリーブ４とは突起部３０を介して係合してい
る。スリーブ４の外周部の凹部４０には、運転席の変速
レバーで操作されるシフトフォーク５が嵌まっている。
シフトフォーク５によりスリーブ４は矢印Ｘ１、Ｘ２方
向に移動操作される。

【００１２】シフティングキー３の両側に位置して、作
動ギヤ６が回転軸１の外周部に軸受１７を介してそれぞ
れ空転可能に保持されている。作動ギヤ６の段部には溶
接で摩擦部７が固定されている。摩擦部７は、円錐面状
をなす相手摩擦面７１をもつ摩擦リング体７０と、外ス
プライン７５ｃをもつギヤピース部７５とを一体化して
構成されている。相手摩擦面７１は、後述するシンクロ
ナイザーリング８の摩擦面８０と所定の隙間を介して対
面すると共に、シンクロナイザーリング８の摩擦面８０
のテーパと相応するテーパをもつ。

【００１３】シフティングキー３と摩擦部７との間に
は、シンクロナイザーリング８が同軸的に保持されてい
る。シンクロナイザーリング８の内周部には、摩擦面８
０が形成されている。摩擦面８０は、円錐面状をなし、
作動ギヤ６に向かうにつれて次第に拡径するテーパ面と
されている。図２から理解できるように、シンクロナイ
ザーリング８の摩擦面８０のうち大径側は８０ｍとして
示され、小径側は８０ｎとして示されている。シンクロ
ナイザーリング８の外周部には外スプライン８ａが形成
されている。さてクラッチハブ２と図１の右側の作動ギ
ヤ６とを同期させるにあたっては次のように行う。即
ち、シフトフォーク５が矢印Ｘ１方向に移動操作される
と、スリーブ４が同方向に移動し、突起部３０とスリー
ブ４との係合作用によりシフティングキー３が同方向に
移動し、シンクロナイザーリング８を同方向に押圧す
る。この結果、シンクロナイザーリング８の摩擦面８０
が摩擦部７の相手摩擦面７１に押し付けられ、摩擦によ
って図１の右側の作動ギヤ６が回転し始める。

【００１４】スリーブ４が矢印Ｘ１方向に更に移動する
と、スリーブ４がシフティングキー３の突起部３０を超
える。よって、スリーブ４は、シンクロナイザーリング
８を直接押す。即ち、図２から理解できるように、シン
クロナイザーリング８の荷重入力域Ｐに荷重入力され
る。これによりシンクロナイザーリング８の摩擦面８０
が摩擦部７の相手摩擦面７１に更に強く圧着される。よ
って、クラッチハブ２と作動ギヤ６との同期が更に進
む。同期が進んでスリーブ４、シンクロナイザーリング
８、作動ギヤ６の回転速度が同一となると、スリーブ４
は作動ギヤ６の外スプライン６ｉと噛み合い、変速は完
了する。

【００１５】上記した説明は、回転軸１と連動するクラ
ッチハブ２と図１の右側の作動ギヤ６とを同期させる場
合であるが、クラッチハブ２と図１の左側の作動ギヤ６
とを同期させる場合においても、基本的には同様であ
る。但しこの場合には、シフトフォーク５によりスリー
ブ４が矢印Ｘ２方向に移動操作される。さて本実施形態
によれば、図２に示すように、シンクロナイザーリング
８の軸長方向つまり矢印Ｘ１、Ｘ２方向において互いに
背向する軸端面８ｋ、８ｈのうち、荷重入力域Ｐの側の
軸端面８ｋに溝８８が形成されている。溝８８はシンク
ロナイザーリング８の軸芯の回りに連続的に１周するよ
うにリング状に形成されている。溝８８の開口８８ｒ
は、ギヤピース部７５に対面している。

【００１６】このような溝８８をもつシンクロナイザー
リング８が採用されている本実施形態によれば、溝８８
が形成されていない同サイズ、同材質のシンクロナイザ
ーリングを採用した従来技術に比較して、シンクロナイ
ザーリング８の摩擦面８０における偏摩耗が抑制され、
軸長方向における摩擦面８０の摩耗の均一性が向上す
る。故にシンクロナイザーリング８の長寿命化、ギヤ鳴
り抑制に貢献できる。

【００１７】図３は本実施形態によるシンクロナイザー
リング８の摩擦面８０の面圧をＦＥＭ解析した場合にお
ける面圧分布を示す図である。図３に示す面圧分布と、
従来例に係る図６に示す面圧分布との比較から理解でき
るように、本実施形態によれば従来技術に比較して大径
側８０ｍ及び小径側８０ｎにおける過剰面圧が抑えられ
ており、摩擦面８０における面圧のバラツキが軽減され
ている。

【００１８】（試験）本実施形態に係るシンクロナイザ
ーリング８と、同サイズ、同材質の従来例に係るシンク
ロナイザーリングとを用い、同様な条件で耐久試験を行
った。この耐久試験では、作動ギヤ６とシンクロナイザ
ーリング８に所定の相対回転速度差をつけて状態で、シ
ンクロナイザーリング８の荷重入力域Ｐに荷重を入力し
てシンクロナイザーリング８の摩擦面８０を相手摩擦面
７１に押し付けると同期作用を、断続的に繰り返して実
行した。

【００１９】同期を所定回転実行した後にシンクロナイ
ザーリング８の摩擦面８０における摩耗量を測定した。
摩擦面８０における摩耗量のうち、最大摩耗量をＸMAX
とし、最小摩耗量をＸMIN としたとき、本実施形態によ
れば従来例に比較して、（ＸMAX −ＸMIN ）の量は約８
０％低減できた。また摩擦面８０における平均摩耗量は
約５０％低減できた。その結果、同期装置の寿命（ギヤ
鳴りに至る寿命）を従来例に比較して大幅に向上でき
た。

【００２０】（他の形態）上記した実施形態によれば、
図１に示すように摩擦リング体７０とギヤピース部７５
とを一体化したリング状の摩擦部７は、作動ギヤ６の段
部に溶接で固定されているが、これに限らず図４に示す
実施形態のようにしても良い。すなわち、図４に示す摩
擦部７は、互いに別体の摩擦リング体７０とギヤピース
部７５とで構成されている。摩擦リング体７０は作動ギ
ヤ６の段部に溶接で固定されているものの、摩擦リング
体７０の外周部の外スプライン７０ａにギヤピース部７
５の内周部の内スプライン７５ａがスプライン係合して
おり、両者は一体に回転する。

【００２１】更に図４に示す実施形態によれば、作動ギ
ヤ６とギヤピース部７５との間には、付勢部材としての
皿バネ７８が介装されている。皿バネ７８のバネ力によ
りギヤピース部７５はシンクロナイザーリング８に向け
て付勢されており、この結果、ギヤピース部７５はシン
クロナイザーリング８に当接しており、ギヤピース部７
５とシンクロナイザーリング８との間には隙間が形成さ
れていない。故にスリーブ４がシンクロナイザーリング
８を超えてギヤピース部７５の外スプライン７５ｃにス
プライン係合するときに、同期崩れを抑制するのに有利
である。

【００２２】上記した形態によれば、溝８８は、シンク
ロナイザーリング８の軸芯のまわりを１周するように連
続的に１個形成されているが、場合によっては、周方向
に所定の間隔を隔てて断続的にシンクロナイザーリング
８の軸芯のまわりを１周するように形成することもでき
る。また溝８８は、シンクロナイザーリング８の軸端面
８ｋに同軸的に複数個形成することもできる。

【００２３】またシンクロナイザーリング８の軸端面８
ｋに溝８８を形成する手段のほかに、シンクロナイザー
リング８の材質の調整、摩擦面８０へのモリブデン等の
溶射処理等と複合的に組み合わせることにしても良いこ
とは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】本発明に係る装置によれば、シンクロナ
イザーリングの摩擦面における偏摩耗を抑制でき、シン
クロナイザーリングの長寿命化に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同期装置の断面図である。

【図２】シンクロナイザーリング付近の要部の拡大断面
図である。

【図３】シンクロナイザーリングの摩擦面における面圧
分布を示す構成図である。

【図４】他の形態に係る同期装置の断面図である。

【図５】従来例に係るシンクロナイザーリング付近の要
部の拡大断面図である。

【図６】従来例に係るシンクロナイザーリングの摩擦面
における面圧分布を示す構成図である。

【符号の説明】

図中、１は回転軸、２はクラッチハブ、４はスリーブ、
６は作動ギヤ、７１は相手摩擦面、８はシンクロナイザ
ーリング、８０は摩擦面、８８は溝を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸と、該回転軸に保持され該回転軸と
   一体回転するクラッチハブと、荷重入力域及び円錐面状
   の摩擦面をもつシンクロナイザーリングと、該シンクロ
   ナイザーリングの該摩擦面と対面し該摩擦面と摩擦係合
   な円錐面状の相手摩擦面を備えた摩擦部をもつと共に該
   回転軸に対して空転可能に保持された作動ギヤとを具備
   し、 該シンクロナイザーリングへの荷重入力に基づいて、該
   シンクロナイザーリングを該相手摩擦面に向けて相対移
   動して該シンクロナイザーリングの該摩擦面と該相手摩
   擦面とを摩擦係合させ、該クラッチハブと該作動ギヤと
   を同期回転させる手動変速機の同期装置において、 該シンクロナイザーリングの軸長方向において互いに背
   向する軸端面のうち荷重入力域側の軸端面に、該シンク
   ロナイザーリングの軸芯の回りに溝が形成されているこ
   とを特徴とする手動変速機の同期装置。