JPS63158329A

JPS63158329A - 同期噛合装置

Info

Publication number: JPS63158329A
Application number: JP61302599A
Authority: JP
Inventors: Masaki Inui; 正樹乾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-07-01
Also published as: EP0272134A3; US4809832A; EP0272134B1; EP0272134A2; DE3763816D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両用手動変速機等に使用される同期噛合装
置に関する。

〔従来技術〕

同期噛合装置の一形式として特公昭５１−４８５４０号
公報に示されているように、回転シャフト上に回転可能
に組付けたギヤの一例にて同シャフト上にこれと一体回
転可能に組付けたクラッチハブと、このクラッチハブの
外周に一体回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられ
内周側にテーパコーン部を有するスリーブと、このスリ
ーブと前記ギヤのギヤスプライン部間にて同スプライン
部に所定量相対回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付け
られ外周側に前記スリーブのテーパコーン部に対向して
同スリーブの軸方向の移動により同テーパコーン部と係
脱するテーパコーン部を有するシンクロナイザリングと
、前記ギヤスプライン部とシンクロナイザリング間に設
けられ同リングの軸方向への移動を所定の力で規制する
移動規制手段を備えた同期噛合装置がある。

この種形式の同期噛合装置は、ギヤのギヤスプライン部
の外周側とシンクロナイザリングの内周側とに互いに係
脱可能に設けたテーパコーン部を有する所謂ボルグワー
ナ一式のものに比しテーパコーン部の径が大きくて大き
な同期作用（同期容量）が得られること、同期容量を同
じにした場合には径方向および軸方向の寸法を小さくし
て小型にし得ること、これによりスリーブの軸方向の移
動量が少なくてよいためシフト操作レバーのシフトスト
ロークを小さくし得ること、シフト操作レバーのシフト
ストロークを従来と同じ量に設定した場合には同レバー
のレバー比を大きくし得ること等積々の利点を備えてい
る。

しかして、上記公報に示された同期噛合装置において、
シンクロナイザリングはその内周側に設けた各突起部を
ギヤスプライン部に設けた径内外側に貫通する各切欠き
状凹所に嵌合することにより同スプライン部に組付けら
れ、かつ同スプライン部とシンクロナイザリングとは同
リングの各突起部の内端部に設けた溝部に嵌合して同ス
プライン部の内周傾斜面に設けた環状の係合凹所に係合
させた縮径可能な環状のスプリングにて所定の規制力で
軸方向に結合されている。従って、かかる同期噛合装置
によれば、スリーブの軸方向への操作により先づ同スリ
ーブのテーパコーン部がシンクロナイザリングのテーパ
コーン部に当接して同リングを軸方向へ押圧し、この押
圧力が所定値以上になるとその反力にて前記両テーパコ
ーン部が係合して同期するとともに、スプリングのギヤ
スプライン部における係合凹所に対する係合が解かれ同
リングおよびスリーブの軸方向への移動によりシフトが
完了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、かかる同期噛合装置においては、ギヤスプラ
イン部の係合凹所の係合面に対する環状スプリングの軸
方向の係合力がシンクロナイザリングの軸方向における
規制力となるが、この規制力はシフトｉ作時におけるボ
ーク作用、同期作用に太き（影響し、この規制力が設定
された値に安定した状態で維持されない場合には的確な
同期が得られない。上記同期噛合装置においては、環状
スプリングおよびギヤスプリング部（係合凹所）の部品
公差、組付けのバラツキ等から上記規制力を設定された
値に安定した状態に維持し得ず、同期作用が信頼性に欠
けることになる。これに対処するには線径の太い環状ス
プリングを採用することが考えられるが、かかる手段に
おいてはバネ力が必要以上に大きくなるため規制力が太
き（なりすぎることになる。また、かかる環状スプリン
グを採用するとともにギヤスプライン部の係合凹所にお
ける係合面の傾斜角を小さくして保合を解除し易くした
場合には、規制力は設定された値でかつより安定したも
のになる。しかしながら、環状スプリングは係合凹所に
対する係合を解除された後はギヤスプライン部の内周傾
斜面により縮径されつつシンクロナイザリングとともに
同傾斜面を摺動するため摩擦抵抗が非常に大きくなり、
かつ環状スプリングの大きいバネ力がシンクロナイザリ
ングを中立位置側へ付勢する所謂ギヤ抜は力として作用
することになる。

また、かかる同期噛合装置においては上記したごとく、
シンクロナイザリングの軸方向の移動時前記スプリング
が同リングと一体的に同方向へ移動するが、同スプリン
グはギヤスプライン部の内周傾斜面により漸次縮径し同
傾斜面を漸次増大する大きなバネ力にて押圧しつつ摺動
する。このため、スプリングおよびギヤスプライン部の
傾斜面が漸次摩耗して同スプリングによる規制力が変化
してスリーブおよびシンクロナイザリングのテーパコー
ン部の係合荷重、押動荷重が変化し、長期間シフト荷重
の安定したシフト操作は維持し得ない。

さらにまた、かかる同期噛合装置においては、ギヤスプ
ライン部に設けられた各凹所が径内外側に貫通している
ため、これら凹所に起因してギヤスプライン部の強度が
大きく低下することになる。

この対策としてはギヤスプライン部の肉厚を厚くして剛
性を高くする手段が考えられるが、かかる手段を採用す
れば装置の重量増大、コストの増大を招くことになる。

従って、本発明の目的は、シンクロナイザリングの軸方
向への移動を所定の力で直接規制する移動規制手段とし
ての前記環状スプリングを廃止することにより、同期作
用が的確で信頼性が高くかつギヤ抜は力が小さくまたは
全くな（、かつシフト荷重の安定したシフト操作を長期
間維持し得るようにするとともに、移動規制手段の構成
部材にてギヤスプライン部を補強することにより間部に
おける各凹所に起因する強度低下を防止することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

しかして、本発明は上記した形式の同期噛合装置におい
て、前記移動規制手段を、前記ギヤスプライン部の内周
側に嵌着され同ギヤスプライン部に設けた径内外側へ貫
通する複数の切欠き状凹所にその一部が露呈する環状の
リテーナと、前記各凹所内にて前記リテーナの露呈部に
掛止めして組付けられ前記シンクロナイザリングの内周
側に弾撥的に係合して同リングの軸方向への移動を所定
の力で規制する径内外側へ可撓性の板バネとにより構成
したことを特徴とする。

〔発明の作用・効果〕

かかる構成においては、スリーブの非操作時同スリーブ
とシンクロナイザリングとは非係合状態にあり、同リン
グは各ギヤスプライン部との間に設けた移動規制手段の
作用により同スプライン部に結合され、軸方向の移動を
規制されて中立位置にある。この状態でスリーブを軸方
向へ移動させると、同スリーブはそのテーパコーン部に
てシンクロナイザリングのテーパコーン部を押圧し同リ
ングを前記移動規制手段の規制力に抗して軸方向へ押圧
する。この際、この規制力と各ギヤスプライン部および
スリーブ間の回転差とにより、シンクロナイザリングが
ギヤスプライン部に対して最大限相対回転してこれら両
者間でボーク開始直前の状態になり、その後のスリーブ
の軸方向への移動によりスリーブおよびシンクロナイザ
リング両者のテーパコーン部が互いに係合して同期が完
了する。また、同時にスリーブはシンクロナイザリング
を押圧して移動規制手段を構成する板バネを径内側へ撓
ませて、同板バネによるシンクロナイザリングに対する
規制を解除させる。これにより、同リングが板バネに乗
上げてスリーブとともに軸方向へ移動し、同時にスリー
ブはギヤスプライン部に円滑に噛合して回転シャフトと
ギヤとを結合してシフトを完了させ、これら両者は一体
回転可能となる。

このように、本発明においてはギヤスプライン部とシン
クロナイザリングとを結合させる移動規制手段を、ギヤ
スプライン部の内周側に嵌着され同ギヤスプライン部に
設けた径内外側へ貫通する複数の切欠き状凹所にその一
部が露呈する環状のリテーナと、前記各凹所内にて前記
リテーナの露呈部に掛止めして組付けられ前記シンクロ
ナイザリングの内周側に弾撥的に係合して同リングの軸
方向への移動を所定の力で規制する径内外側へ可撓性の
板バネとにより構成し、シフト操作時には坂バネを径内
側に撓ませることにより軸方向の規制を解くようにして
いる。このため、シンクロナイザリングの軸方向への規
制力は環状スプリングの部品公差、組付けのバラツキ等
に影響されることなく同リングと板バネ間の規制手段に
より所定の値に設定されて安定なものとなり、かつ、板
バネが摩耗してそのバネ力が変化してシンクロナイザリ
ングに対する軸方向の規制力が変化するようなことがな
い。この結果、同期作用は的確で信頼性が高く、かつギ
ヤ抜は力の発生が抑制されるとともに、上記規制力の変
化に起因して両テーパコーン部の係合荷重、シンクロナ
イザリングの押動荷重等が変化することがなく、安定し
たシフト荷重のシフト操作を長期間維持することができ
る。

また、本発明においては、移動規制手段を構成する環状
のリテーナがギヤスプライン部の補強部材としても機能
し、各凹所に起因するギヤスプライン部の強度低下が防
止される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明するに、第１図およ
び第２図には本発明の一実施例に係る同期噛合装置が示
されている。これら各図において、第１図は当該同期噛
合装置の第３図における矢印１−Ｉ線方向の断面図、第
２図は同図における矢印ｎ−ｎ線方向の断面図である。

しかして、当該同期噛合装置１０はクラッチハブ１１、
スリーブ１２、左右一対のシンクロナイザリング１３、
ギヤスプライン部１４、移動規制手段を形成するりテー
ナ１５および板バネ１６等により構成されている。

クラッチハブ１１は変速機を構成するインプットシャフ
ト２１上にこれと一体回転可能に組付けられていて、同
シャフト２１上に回転可能に組付けた２個のドライブギ
ヤ２２．２３間に位置している。このクラッチハブ１１
においては、その外周に多数の外スプラインｌｌａを周
方向に等間隔を保って備えている。なお、各ドライブギ
ヤ２２．２３は変速ギヤ列を構成するもので、図示しな
いアウトプットシャフト上に一体回転可能に組付けた各
ドリブンギヤに噛合しており、それらの−側面に後述す
るギヤスプライン部１４が一体的に形成されている。ス
リーブ１２はその脚部内周に内スプライン１２ａを備え
、クラッチハブ１１の外周に設けた外スプラインｌｌａ
に噛合して軸方向へ摺動可能になっている。また、スリ
ーブ１２の筒部の左右両側の内周がテーパコーン部１２
ｂに形成されており、同コーン部１２ｂは各ドライブギ
ヤ２２．２３側へ漸次拡開している。

シンクロナイザリング１３は第１図〜第３図に示すよう
にその外周がテーパコーン部１３ａに形成されていて、
その内周に３個の第１突起部１３ｂと３個の第２突起部
１３ｃとが周方向に等間隔にて設けられている。第１突
起部１３ｂは後述する移動規制手段の配設部位にある。

また、第２突起部１３ｃは第６図に示すように周方向に
幅が相違する幅広部１３ｃ１と幅狭部１３ｃ２とからな
り、これら両部１３ｃｌと１０００間がチャンファ１３
Ｃ３に形成されている。シンクロナイザリング１３のテ
ーパコーン部１３ａはスリーブ１２のテーパコーン部１
２ｂに対向して設けられており、同スリーブ１２の軸方
向への摺動により同コーン部１２ｂと係脱する。

ギヤスプライン部１４は第１図〜第３図に示すように各
ドライブギヤ２２．２３の一側面に一体的に形成された
筒状のもので、その外周には軸方向に長尺の第１スプラ
イン１４ａと短尺の第２スプライン１４ｂとが形成され
、かつ周方向に３１固の凹所１４ｃが等間隔にて形成さ
れている。第２スプライン１４ｂは各凹所１４Ｃ間の周
方向の３箇所にて所定間隔を保って一対づつ形成されて
おり、また第１スプライン１４ａは一方の第２スプライ
ン１４ｂと凹溝１４Ｃ間にて所定間隔を保って多数形成
されている。第２スプライン１４ｂ間の間隔Ｌ１は第１
スプライン１４２間の間隔Ｌ２より大きく設定されてい
る。本実施例においては、間隔Ｌ１は第１スプライン１
４ａを１歯切欠いた間隔になっている。各スプライン１
４ａ、１４ｂの先端部にはチャンファ１４ａ１．１４ｂ
ｌがそれぞれ形成されている。第２スプライン１４ｂ間
の間隔Ｌｌはシンクロナイザリング１３の第２突起部１
３ｃの幅狭部１３ｃ２の幅Ｌ３より所定長大きく形成さ
れており、また同スプライン１４ｂのチャンファ１４ｂ
１はそのチャンファ角が第２突起部１３ｃをチャンファ
１３Ｃ３と関連してボークに必要な角度に設定されてい
て、同突起部１３Ｃのチャンファ１３Ｃ３に係脱可能に
なっている。

移動規制手段を構成するりテーナ１５は第４図に示すよ
うに環状を呈しており、環状部１５ａとその一側から軸
方向へ延びる３本の腕部１５ｂとにより構成されている
。かかるリテーナ１５においては、その環状部１５ａに
てギヤスプライン部１４の内周側に嵌着されていて、そ
の各腕部１５ｂがギヤスプライン部１４の各凹所１４Ｃ
に露呈している。一方、板バネ１６は第５図に示すよう
に所定幅のバネ鋼を屈曲形成してなるもので、取付脚部
１６ａ、板バネ部１６ｂ、係合凹所１６Ｃおよび腕部１
６ｄを備えている。かかる板バネ１６においては第７図
に示すように、その取付脚部１６ａにてリテーナ１５に
掛止めして組付けられてギヤスプライン部１４の凹所１
４ｃ内に位置し、その凹所１６ｃにてシンクロナイザリ
ング１３の第１突起部１３ｂに弾指的に係合している。

これにより、板バネ１６は径内外側に可撓性であってシ
ンクロナイザリング１３の軸方向への移動（ドライブギ
ヤ側）を所定の力で規制するとともに、スリーブ１２側
への移動を規制している。この状態で、板バネ１６の腕
部１６ｄはスリーブ１２のスプラインＬ２ａ内周より径
外方へ延びている。

また、この状態においてはシンクロナイザリング１３の
第２突起部１３ｃが第６図（右側）に示すようにギヤス
プライン部１４における一対の第２スプライン１４ｂ間
に位置し、同突起部１３Ｃの幅狭部１３Ｃ２が画筆２ス
プライン１４ｂ間に延びている。これにより、シンクロ
ナイザリング１３はギヤスプライン部１４に対して（Ｌ
ｌ−Ｌ３）に相当する分相対回転可能であり、かつ最大
限相対回転した状態においては（同図左側）両者１３．
１４における第２突起部１３ｃのチャンファ１３Ｃ３と
第２スプライン１４ｂのチャンファ１４ｂ１とが互いに
係合する。

このように構成した同期噛合装置１０においては、その
非作動時第１図および第２図に示す状態にあり、図示し
ないシフト操作レバーの操作によりスリーブ１２を図示
左方へ摺動させるとインプットシャフト２１と第１ドラ
イブギヤ２２とが結合して一体回転可能となり、またス
リーブ１２を右方へ摺動させるとインプットシャフト２
１と第２ドライブギヤ２３とが結合して一体回転可能と
なる。

しかして、スリーブ１２はその摺動特売づテーパコーン
部１２ｂをシンクロナイザリング１３のテーパコーン部
１３ａに当接させて、同リング１３を各移動規制手段か
らの所定の規制力に抗して第１ドライブギヤ２２側へ軸
方向に押圧する。この際、上記規制力とギヤスプライン
部１４およびスリーブ１２間の回転差とによりシンクロ
ナイザリング１３がギヤスプライン部１４に対して最大
限相対回転し、画筆２スプライン１４ｂの中間に位置す
るシンクロナイザリング１３の第２突起部１３Ｃが第２
スプライン１４ｂの一方に当接する。

この状態は第２突起部１３Ｃ，のチャンファ１３ｃ３と
第２スプライン１４ｂのチャンファ１４ｂ１とが係合し
てボーク開始直前の状態であり、その後のスリーブ１２
の軸方向への移動によりこれら両者１３Ｃ，１４ｂ間に
ボーク作用が生じてスリーブ１２およびシンクロナイザ
リング１３のテーパコーン部１２ｂ、１３ａが係合して
同期が完了する。第７図の２点鎖線は同期時の状態を示
している。同時に、スリーブ１２はシンクロナイザリン
グ１３を押圧して板バネ１６を径内側へ撓ませてその第
１突起部１３ｂを係合凹所１６ｃから板バネ部１６ｂ上
に乗上げさせ、シンクロナイザリング１３をギヤ２２側
へ移動させる。この結果、スリーブ１２の内スプライン
１２ａはギヤスプライン部１４の第１スプライン１４ａ
に円滑に噛合し、インプットシャフト２１と第１ドライ
ブギヤ２２とを結合させてシフトを完了する。当該同期
噛合装置１０のシフト完了状態は第８図および第９図に
示す通りであり、またスリーブ１２を図示右方へ摺動さ
せた場合にも上記と同様にインプットシャフト２１と第
２ドライブギヤ２３とを結合する。この間、スリーブ１
２は内スプライン１２ａにて板バネ１６の腕部１６ｄを
押圧しつつ摺動するため、板バネ１６の板バネ部１６ｂ
を第７図の３点鎖線で示す状態に撓ませてシンクロナイ
ザリング１３から離間させる。

また、第８図および第９図に示す状態のインプットシャ
フト２１と第１ドライブギヤ２２との結合を解除するに
は、シフト操作レバーの操作によりスリーブ１２を中立
位置へ摺動させる。これにより、スリーブ１２はギヤス
プライン部１４および板バネ１６から外れるとともに、
シンクロナイザリング１３は板バネ１６の径外方への反
ｉａ力にてスリーブ１２側へ押動されるため、スリーブ
１２とともに移動して中立位置に復帰する。この結果、
当該同期噛合装置１０は第１図および第２図に示すよう
に非作動状態に復帰する。

このように、本実施例においては、ギヤスプライン部１
４とシンクロナイザリング１３との結合をギヤスプライ
ン部１４の凹所１４Ｃ内に組付けた板バネ１６を用いシ
ンクロナイザリング１３の軸方向に対する規制を同リン
グ１３の第１突起部１３ｂと板バネの１６の係合凹所１
６ｃとの係合により行い、シフト操作時には同板バネ１
６を径方向へのみ撓ませる構成となっている。このため
、シンクロナイザリング１３の軸方向への規制力は環状
スプリングの部品公差、組付けのバラツキに影響される
ようなことがなく、所定の値に設定された安定なものと
なり、かつ同板バネ１６の摩耗によるシンクロナイザリ
ング１３に対する軸方向の規制力が変化するようなこと
はなく、シフト操作時のシフト荷重が長期間安定したも
のとなる。

しかも、ギヤスプライン部１４には嵌着した環状のリテ
ーナ１５が補強部材としても機能するため、各凹所１４
ｃに起因するギヤスプライン部１４の強度低下が防止さ
れる。

また、本実施例においてはインプットシャツ１２１とギ
ヤスプライン部１４との結合時板バネ１６をスリーブ１
２により押圧してシンクロナイザリング１３から離間さ
せる構成になっている。この結果、シンクロナイザリン
グ１３には中立位置側への押圧力が作用しないためギヤ
抜けが確実に防止されるとともに、中立位置への復帰時
には板バネ１６はスリーブ１２から開放されてシンクロ
ナイザリング１３を中立位置側へ押圧するため、同リン
グ１３は中立位置へ確実にかつ円滑に復帰する。

なお、本実施例においては、ギヤスプライン部１４を各
ドライブギヤ２２．２３の一側に一体的に形成した例に
ついて示したが、本発明においてはギヤスプライン部１
４の各スプライン１４ａ１１４ｂ等を備えたスプライン
ピースを各ギヤとは別体に形成し、同ピースを各ギヤの
所定の部位に組付けてギヤスプライン部を形成してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る同期噛合装置における
第３図の矢印１−Ｉ線方向の断面図、第２図は同矢印ｎ
−ｎ線方向の断面図、第３図は同装置におけるシンクロ
ナイザリングおよびギヤスプライン部の正面図、第４図
（ａｌ、（ｂ）は同装置におけるリテーナの側面図およ
び正面図、第５図は板バネの斜視図、第６図はギヤスプ
ライン部とシンクロナイザリングとの協働状態を説明す
る同スプライン部の部分展開図、第７図は同装置の作動
状態を説明する部分拡大断面図、第８図は同装置のシフ
ト完了時の第１図に対応する断面図、第９図は同第２図
に対応する断面図である。符号の説明１０・・・同期噛合装置、１１・・・クラッチハブ、１
２・・・スリーブ、１２ｂ・・・テーパコーン部、１３
・・・シンクロナイザリング、１３ａ・・・テーパコー
ン部、１３ｂ、１３ｃ・・・突起部、１４・・・ギヤス
プライン部、１４ａ、１４ｂ・・・スプライン、１４ｃ
・・・凹所、１５・・・リテーナ、１６・・・板バネ、
２１・・・インプットシャフト、２２．２３・・・ギヤ
。出願人　　トヨタ自動車株式会社代理人　　弁理士　長　谷　照　− （外１名）第５図１１・−・クラッチハブ１２・・・スリーブ１３・・・シンクロナイザリング１３ｂ、１３ｃｍ・−突起部１４・・・ギヤスプライン部１４ａ、１４ｂ・・・スプライン１４ｃ・・・・・凹所１６・・・板バネ１１８　１４ａｌ

Claims

【特許請求の範囲】

回転シャフト上に回転可能に組付けたギヤの一側にて同
シャフト上にこれと一体回転可能に組付けたクラッチハ
ブと、このクラッチハブの外周に一体回転可能かつ軸方
向へ移動可能に組付けられ内周側にテーパコーン部を有
するスリーブと、このスリーブと前記ギヤのギヤスプラ
イン部間にて同スプライン部に所定量相対回転可能かつ
軸方向へ移動可能に組付けられ外周側に前記スリーブの
テーパコーン部に対向して同スリーブの軸方向の移動に
より同テーパコーン部と係脱するテーパコーン部を有す
るシンクロナイザリングと、前記ギヤスプライン部とシ
ンクロナイザリング間に設けられ同リングの軸方向への
移動を所定の力で規制する移動規制手段を備えた同期噛
合装置において、前記移動規制手段を、前記ギヤスプラ
イン部の内周側に嵌着され同ギヤスプライン部に設けた
径内外側へ貫通する複数の切欠き状凹所にその一部が露
呈する環状のリテーナと、前記各凹所内にて前記リテー
ナの露呈部に掛止めして組付けられ前記シンクロナイザ
リングの内周側に弾撥的に係合して同リングの軸方向へ
の移動を所定の力で規制する径内外側へ可撓性の板バネ
とにより構成したことを特徴とする同期噛合装置。