JPH04285324A - 多段変速機用ピン型同期装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段変速機に使用する
ピン型同期装置に関するものである。さらに本発明は自
己付勢式の同期装置用予付勢アセンブリに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】多段変速機に用いるピン型同期装置は公
知である。このような装置は、それぞれ歯車をクラッチ
に同期させて噛み合わせるために摩擦部材およびジョー
部材と、半径方向に延在するシフトフランジの開口を通
って少なくとも１つの摩擦部材から剛性的に延在してい
る複数のピンと、フランジの初期係合移動に応じて摩擦
部材を係合するための予付勢アセンブリと、ピンの肩部
とフランジの開口の回りにより形成され、ジョー部材の
非同期係合を妨げるブロッカとを備えている。

【０００３】このような同期装置のための予付勢アセン
ブリは、精密な寸法公差の必要からコストがかかり、か
つ扱いにくく、さらには多くの場合に摩耗による誤作動
を生じてきた。

【０００４】多段変速機において、同期装置を用いて変
速比の全部または一部のシフト時間を減少させることは
公知である。また、自己付勢式の同期装置を用いること
によって、運転者に必要とされるシフト作動力すなわち
シフトレバーに加える力を減少させることも公知である
。運転者のシフト作動力は一般的に車両の大きさ及び重
量に伴って増大するので、自己付勢式の同期装置は重量
形トラックに特に重要である。

【０００５】このような装置の従来技術が、例えば米国
特許第２，４１０，５１１号、第２，８９６，７６０号
、第３，５４８，９８３号、第４，４１３，７１５号、
第４，８３６，３４８号及び第４，８６９，３５３号明
細書に記載されており、これらは参照文献として本説明
に含まれる。

【０００６】上記特許の同期装置には、それぞれ歯車を
クラッチに同期させて確実に噛み合わせるために摩擦部
材及びジョー部材と、シフト力によるジョー部材の１つ
の初期係合移動に応じて予付勢表面が摩擦部材を初期係
合させるのに応じて係合して、ジョー部材の非同期係合
を防止し、シフト力を摩擦部材に伝達してそれの同期ト
ルクを増大させることができるブロッカと、トルクに反
動して、シフト力の方向の付加力をシフト力に追加する
ことによって摩擦部材の同期トルクをさらに増大させる
ことができるようにする自己付勢用傾斜面とが設けられ
ている。

【０００７】これら特許の同期装置における構造は、ピ
ン型同期装置の構造とは大きく異なっている。これらの
構造的な違いが少なくとも一因となって、ピン型同期装
置に上記の自己付勢機能を持たせることが困難であった
。

【０００８】さらに、これら特許の同期装置はシフト時
間及びシフト作動力を低減させることはできるが、これ
らは変速機全体におけるシフト要求の変化、すなわち低
速の変速比は一般的に高速の変速比の場合よりもシフト
作動力及び／または時間を多く必要とし、またダウンシ
フトは一般的にアップシフトの場合よりもシフト作動力
及び／または時間を多く必要とすることを考慮に入れて
いなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、ピン型同期装置のピンを改良してピンに
形成されたブロッカ肩部に独立し予付勢表面を有する変
速機用同期装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】および

【作用】本発明によるピン型同期装置には、軸線を有す
る軸の回りに半径方向に延在する環状シフトフランジを
備える。このフランジは第１のジョー部材と第１摩擦部
材の各々を移動して第２ジョー部材と第２摩擦部材を係
合させ、歯車をクラッチに同期させて確実に噛み合わせ
る。

【００１１】第１摩擦部材は円周方向に間隔を置いた複
数のピンを有する剛性リングを備え、ピンはそこから伸
びてフランジの開口内に入るようになっている。各ピン
はフランジとピンとの間に制限された相対的な回転を許
す小径部分を有し、関連したフランジの開口の回りに形
成されるブロッカ肩部と係合するブロッカ肩部を有する
。予付勢手段は予付勢表面に対して弾性的に付勢された
頭部を有する複数のプランジャーを備え、中立位置から
歯車に向うシフト力によってフランジの初期軸方向移動
に応じて摩擦部材を弾性的に係合し、摩擦部材の係合に
応じてブロッカ部材を係合しピンを介してフランジに伝
達される初期同期トルクを生じさせる。そして、ブロッ
カ肩部を介して第１摩擦部材にシフト力を伝達して、摩
擦部材の係合力を増大させる。

【００１２】本発明の特徴によると、各ピンが軸線に平
行な軸線を有し、ブロッカ肩部が半径方向外側に小径部
から伸び、ピンの軸線に対して所定角度で剛性リングに
向けて軸方向に伸びている。各ピンはまた予付勢表面を
備え、この表面はブロッカ肩部に対して独立しており、
フランジの中立位置で少なくともフランジの初期軸方向
移動中には関連した頭部に対して反動するようになって
いることである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の同期装置を添付の図面を参照
しながら説明する。図１及び図２は、陸上用の車両に用
いられる、特に大型トラックに使用られる形式の変速機
の歯車／同期装置アセンブリ１０を示している。アセン
ブリ１０は、他の用途にも用いることができる。アセン
ブリには、図示しない方法で中心軸線１２ａ回りに回転
するように取付けられた軸１２と、互いに離して軸上に
回転可能に支持されており、公知の方法で軸に取り付け
られた環状のスラスト部材１８、２０によって軸に対し
て軸方向移動できないように固定されている変速比歯車
１４、１６と、複動ピン型クラッチ機構同期装置２２と
が設けられている。

【００１４】アセンブリ１０は、参考文献として本説明
に含まれる米国特許第３，６４８，５４６号及び第４，
７８８，８８９号明細書に開示されているような２副軸
変速機の一部であって、歯車の歯１４ａ及び１６ａは副
軸上のエンジン駆動される歯車と常時噛み合っている。 軸１２は負荷に選択的に連結可能であって、従来技術で
公知のように、幾分半径方向へ移動自在である。ここで
は、歯車１４は歯車１６よりも低速比であり、両方とも
アップ及びダウンシフトで連結可能である。

【００１５】同期装置２２は、歯車１４、１６に取り付
けられた環状摩擦部材２４、２６及び環状ジョー部材１
４ｂ、１６ｂと、軸に一体成形されるか他の方法でそれ
に取り付けられた外側スプライン歯１２ｂと摺動可能に
噛み合った内側スプライン歯２８ａ，３０ａを設けたジ
ョークラッチ部材２８、３０と、軸方向の両側面がジョ
ー部材２８、３０の軸方向表面２８ｂ、３０ｂ間に挟ま
れている、半径方向に延在したシフトフランジ３２と、
フランジ及びジョー部材を相対軸方向移動しないように
固定するための３つのＨ形リテーナ部材３４（１つが図
３に斜視図で示されている）と、フランジ３２上の対応
の傾斜面と協働する自己付勢傾斜面を設けた３つの細長
い部材３５と、摩擦部材の各々から軸方向に延出してフ
ランジの開口３２ｃを通るようにして円周方向に間隔を
おいて設けられた３本のピン４０によって互いに固着さ
れた環状の摩擦リング部材３６、３８と、それぞれがば
ね４４及びピンに形成された表面に当接するプランジャ
４６を備えている３つの予付勢手段／中立センタリング
アセンブリ４２とを有している。

【００１６】あるいは、同期装置２２は、単動ピン型で
もよい、すなわち１つの歯車だけを軸に同期させて噛み
合い連結させる構造でもよく、そのような機構は米国特
許第３，２２１，８５１号に記載されており、この特許
は参考文献として本説明に含まれる。また、リテーナ３
４、ピン４０及びアセンブリ４２の数は、ここに示した
ものよりも増減させることができる。

【００１７】図面から明らかなように、摩擦部材２４、
３６及び２６、３８は協働して、ジョークラッチが連結
するのに先立って歯車を軸に同期化する摩擦クラッチを
形成している。円錐クラッチが好適であるが、他の形式
の摩擦クラッチを用いることもできる。摩擦部材２４、
２６は、公知の様々な方法で、例えば溶接で対応の歯車
に取付けられるか、あるいは公知のように歯車と一体成
形することもできる。摩擦部材２４、２６に一体に設け
られた円錐摩擦表面２４ａ、２６ａがそれぞれ外側円錐
摩擦表面３６ａ、３８ａと係合する。部材２４、２６及
び３６、３８は、それぞれ同期装置のカップ及びリング
とも呼ばれる。

【００１８】広範囲の円錐角度を用いることができるが
、本実施例では円錐角度が７．５度になっている。摩擦
表面３６ａ，３８ａ及び／または２４ａ、２６ａは様々
な公知の摩擦素材を基材に取り付けて形成することがで
きる。ここでは米国特許第４，７００，８２３号、第４
，８４４，２１８号及び第４，７７８，５４８号明細書
に開示されているような熱分解炭素摩擦材が好ましい。 これら特許は参考文献として本説明に含まれる。

【００１９】ピン４０が、予付勢ばね及びプランジャと
組み合わせて図１２及び図１３に詳細に示されている。 各ピンには、フランジの開口３２ｃの直径よりもわずか
に小径の大径部分４０ａと、摩擦リング３６、３８間に
（ここでは中央に）設けられた小径の溝部分４０ｂと、
ピンの軸線から半径方向外向きに、ここではピンの軸線
に直交する線に対して約４０度の角度で互いに軸方向に
離反するように設けられた円錐形のブロッカ肩部表面４
０ｃ、４０ｄと、さらも必ずしも必要ないが設けること
が好ましい独立した予付勢表面４０ｅ、４０ｆ及び延長
補助センタリング表面４０ｇ、４０ｈとが設けられてい
る。

【００２０】溝部分が対応のフランジ開口にはめ込まれ
ると、剛性の摩擦リング／ピンアセンブリがフランジに
対して限定回転できるため、ピンのブロッカ肩部をフラ
ンジ開口の周囲に形成された面取りブロッカ肩部３２ｄ
、３２ｅと係合させることができる。予付勢表面４０ｅ
、４０ｆは円錐形のブロッカ肩部４０ｃ、４０ｄに弦方
向に交差してその一部を取り除いて形成され、好ましく
は（必ずしもそうでなくてもよい）平坦な平面であり、
ピンの軸線に対してブロッカ表面の角度よりも幾分小さ
い角度が付けられている。

【００２１】センタリング表面４０ｇ、４０ｈも平坦な
平面であり、図面から明らかなように、ピンの軸線に対
してブロッカ及び予付勢面の角度よりも幾分小さい角度
が付けられている。図示のように、平坦面の弦部分はピ
ン軸線及び軸の軸線と同心の円に対して接線方向に位置
している。補助センタリング表面によって与えられる軸
方向力は、そのような位置決めがフランジ３２を移動さ
せるシフト機構によって完全には実施されなかった場合
にフランジ３２を中立位置へ戻すことができる大きさで
なければならない。

【００２２】プランジャ４６が、フランジのスロット３
２ｆ内に配置されたコイル圧縮ばね４４によってピンの
予付勢面及びセンタリング表面の方へ半径方向外向きに
付勢されている。必ずしもそれに限定されないが、好ま
しくはスロットの大部分を軸の軸線に対して半径方向に
設ける。スロットは軸方向にもフランジ側部３２ａ、３
２ｂを貫通して、フランジ開口３２ｃを形成しており、
半径方向内側の端部３２ｇにばねが当接している。フラ
ンジの側部３２ｂが、図２の断面の破断されていない部
分に部分的に示されている。ばねの半径方向内側部分は
、スロット端部から半径方向外向きに設けられたペグ等
の図示しない手段によって保持することができる。

【００２３】図９、１０及び１１に詳細に示されている
プランジャ４６は、板金で形成することもできるが、好
ましくは鋼等の鋳込みまたは圧縮材で形成して、構造剛
度及び表面硬さが得られるようにする。各プランジャに
は、対応のばねの一端部を収容する止まり内孔４６ａと
、対応のピンの平坦な予付勢及びセンタリング表面と協
働する平坦な傾斜面４６ｂ、４６ｃを形成した頭部分と
が設けられている。内孔の側部は、スロット側部と摺動
可能に協働する側壁４６ｄ、４６ｅと、フランジの側壁
３２ａ、３２ｂを摺動可能に挟む側壁４６ｆ、４６ｇと
によって定められている。フランジ開口３２ｃからスロ
ット内へ組み付け易くするため、側壁４６ｆ、４６ｇは
フランジ開口３２ｃよりも小径の円形（図１０）になっ
ている。

【００２４】前述したように、ジョー部材２８、３０に
は、軸に取り付けられた外側スプライン歯１２ｂと摺動
可能に噛み合った内側スプライン歯２８ａ、３０ａが設
けられている。外側スプラインには、軸の軸線に平行な
インボリュートフランク表面１２ｃが設けられており、
これらがジョー部材のフランク表面と噛み合うことによ
って、その間での相対回転が防止される。Ｈ形部材３４
の各々は、ジョー部材の表面２８ｃ、３０ｃに当接する
端部分３４ａ、３４ｂと、端部分を連結する中央部分３
４ｃとを有している。中央部分は、ジョー部材の図示し
ない軸方向のスロットにすべりばめされて開口３２ｈ内
を自在に通っているので、以下に説明する理由のためジ
ョー部材及び軸に対してフランジが回転移動できるよう
になっている。

【００２５】図４、６、７及び図８からわかるように、
図１，６のフランジ３２の中立位置から左右の軸方向に
ある歯のフランク部分１２ｃは、複数の傾斜面と協働す
るような１つ以上の傾斜面を与えるように修正されてい
る。傾斜面は、フランジがジョー部材２８、３０及び軸
１２に対して限定回転できるようにして、円錐クラッチ
からの同期トルクに反動して軸方向の付加自己付勢を発
生して、フランジ３２に加えられたシフト力によって最
初に係合した円錐クラッチの係合力を増大させ、それに
よって円錐クラッチによって得られる同期トルクを増大
させることができるようになっている。傾斜面は、一方
または両方の歯車の同期化及び／またはアップシフト及
びダウンシフトに伴ったいずれの方向のトルクにも対応
した同期化を実施できるように設けることができる。

【００２６】すなわち、歯１２ｂの修正部分は傾斜面１
２ｄ，１２ｅを備え、この傾斜面はそれぞれ傾斜面３２
ｍ，３２ｎ対して反動して付加軸方向力を発生し、いず
れかの方向のトルクに応じて歯車１６の同期率を増大ま
たは助ける。さらに歯１２ｂは傾斜面１２ｆ，１２ｇを
有し、いずれかの方向におけるトルクに応じて歯車１６
に付加軸方向力を与える。

【００２７】傾斜面の角度を変化させることによって、
アップシフト及びダウンシフトに対して、また高速比及
び低速比に対して異なった大きさの付加軸方向力を与え
ることができる。また、１つまたは複数の歯車に対して
１方向では付加軸方向力が望まれない場合、傾斜面をス
プライン歯に平行にする、すなわち有効傾斜面を設けな
いこともできる。例えば、傾斜面１２ｇ，３２ｇはスプ
ライン軸に対して平行にして同期トルクに応じて付加軸
方向力が与えられないようにすることができる。

【００２８】フランジ３２が図１及び６の中立位置にあ
る時、ピン４０の小径部分４０ｂが対応のフランジ開口
３２ｃと半径方向に整合し、円錐クラッチの摩擦表面間
がわずかに離れており、ばね４４の力でピン４０の予付
勢表面４０ｅ、４０ｆに作用するプランジャ４６の傾斜
予付勢面４６ｂ、４６ｃによってこの離れた状態に維持
される。予付勢面によって与えられる軸方向力は、円錐
クラッチ表面間のオイルの粘性剪断力のために自己付勢
傾斜面によってフランジに加えられる付加軸方向力に対
抗できる大きさであることが好ましい。いずれかの歯車
を軸に連結したい場合、適当な図示しないシフト機構、
例えば参考文献として本説明に含まれる米国特許第４，
９２０，８１５号に開示されており、公知の方法でフラ
ンジ３２の外周に連結されているシフト機構でフランジ
を軸１２の軸線に沿って軸方向に、歯車１４を連結する
時には左に、歯車１６を連結する時には右に移動させる
。シフト機構は、リンク装置によって運転者が手動で移
動させてもよいが、アクチュエータで選択的に移動させ
たり、シフト機構の移動を自動的に開始させると共にシ
フト機構によって加えられる力の大きさを制御する手段
によって移動させることもできる。シフト機構を手動で
移動させる場合、その力は運転者がシフトレバーに加え
る力に比例する。手動または自動のいずれで加える場合
でも、力は軸方向にフランジ３２に加えられ、図１４に
矢印Ｆｏの長さで表される。

【００２９】運転者のシフト力Ｆｏによるフランジ３２
の初期軸方向移動は、予付勢面４０ｆ、４６ｃによって
ピンに伝達されて、円錐表面３８ａを円錐表面２６ａに
初期摩擦係合させる。もちろん、円錐表面の初期係合力
は、ばね４４の力及び予付勢面の角度の関数である。初
期摩擦係合（非同期状態が存在するとして、また自己付
勢傾斜面の効果を一時的に無視する）によって、初期円
錐クラッチ係合力及び同期トルクＴｏが発生し、この同
期トルクＴｏによってフランジ３２と係合摩擦リングと
の間が限定相対回転し、これによって小径ピン部分４０
ｂがフランジ開口３２ｃの適当な側へ移動して、ピンの
ブロッカ肩部４０ｃがフランジのブロッカ肩部３２ｄと
係合する。ブロッカ肩部が係合した時、フランジ３２に
加えられている運転者の全シフト力Ｆｏがブロッカ肩部
を介して摩擦リング３８に伝達されるため、円錐クラッ
チが運転者の全シフト力Ｆｏで係合し、総運転者同期ト
ルクＴｏが得られる。この運転者同期トルクＴｏは、図
１４に矢印Ｔｏで表されている。ブロッカ肩部は運転者
シフト力Ｆｏの軸方向に対して角度を付けて設けられて
いるので、それらは、非同期状態では円錐クラッチから
の同期トルクに対向するが大きさが小さい対向力すなわ
ちアンブロックトルクを発生する。ほぼ同期化が達成さ
れると、同期トルクがアンブロックトルク以下まで低下
することから、ブロッカ肩部がピンを開口３２ｃに対し
て同心的に移動させるため、継続的にフランジが軸方向
移動し、ジョー部材３０の外側ジョー歯３０ｄ及びジョ
ー部材１６ｂの内側ジョー歯１６ｃ間が係合することが
できる。

【００３０】公知のように、またジョー部材１６ｂに対
してだけ参照番号を付けて示されているように、ジョー
歯の前部分には、初期接触時の歯の破損を軽減するため
のすくい角前縁部１６ｃと、歯を整合位置に合わせる面
取りすなわちウェッジ面１６ｄとが設けられている。そ
のような前縁部を設けたジョー歯は、参考文献として本
発明に含まれる米国特許第４，２４６，９９３号と、適
当なすくい角について教示している米国特許第３，２６
５，１７３号とに詳細に記載されている。

【００３１】ウェッジ面は、非対称にしてもよく、歯の
前端部の当接によるシフト完了の遅れを防止する。なめ
らかで比較的小さい作動力でシフトを完了できるように
するため、ジョー歯は円周方向にできるだけ細かく、す
なわち小さくして、ジョー歯に整合させるために必要な
数すなわわち回転調節度を最小に抑える。従って、ジョ
ー歯はできるだけ大きい直径の周囲に設けることが好ま
しい。

【００３２】やはり自己付勢傾斜面の効果を無視すると
、力Ｆｏによって与えられる円錐クラッチトルクは等式
（１）で表される。

【００３３】 Ｔｏ＝ＦｏＲｃμｃ／ｓｉｎα　　　　　　　（１）但
し、　　Ｒｃ＝円錐摩擦表面の平均半径μｃ＝円錐摩擦
表面の摩擦係数 α　　＝円錐摩擦表面の角度、ここでは７．５度次に、
特に図６〜８を参照しながら自己付勢傾斜面の作用を説
明すると、運転者が加えた軸方向シフト力Ｆｏによる同
期トルクＴｏは、もちろんピン４０によってフランジ３
２に伝達され、自己付勢傾斜面を介して軸１２に反応す
る。自己付勢傾斜面は、軸１２及びジョー部材２８、３
０に対するフランジの回転を制限して、シフト力Ｆｏと
同じ方向でフランジに作用する軸方向力成分すなわち軸
方向付加力Ｆａを発生し、それによってさらに円錐クラ
ッチの係合力を増大させて、トルクＴｏに加えられる付
加同期トルクＴａを与える。

【００３４】図６は、シフトフランジ３２が図１に対応
した中立位置にある時の自己付勢傾斜面の相対位置を示
している。図７は、円錐表面２６ａ，３８ａの係合によ
って歯車１６が同期化された時の傾斜面及びスプライン
の位置を示している。

【００３５】係合した円錐表面によって、フランジ部材
の傾斜面３２ｍを細長い部材の傾斜面３５ｆと係合させ
た方向の同期トルクが発生する。このため円錐クラッチ
を係合させるための軸方向力の合計はＦｏ＋Ｆａであり
、円錐クラッチによって発生する同期トルクの合計はＴ
ｏ＋Ｔａであり、図１４に図示されている通りである。 　　ある運転者シフト力Ｆｏ及び運転者同期トルクＴｏ
に対する軸方向付加力の大きさは、係合した自己付勢傾
斜面の角度の関数であることが好ましい。この角度は、
運転者によるある適度なシフト作動力に応じて大きく同
期トルクを増加させて同期時間を短くすることができる
十分な大きさの付加力Ｆａを発生できる大きさであるこ
とが好ましい。

【００３６】しかし、この角度はまた、制御された軸方
向付加力Ｆａを発生できる程度に小さいことも好ましい
、すなわち力Ｆａは力Ｆｏの増減に応じて増減させる必
要がある。傾斜面角度が大きすぎる場合、傾斜面は自己
付勢ではなく自己固着作用を持つ。

【００３７】このため、円錐クラッチが初期係合を行う
と、力Ｆａが力Ｆｏに無関係に無制御状態で急激に増大
し、そのため円錐クラッチはロックアップ側へ押し進め
られる。自己付勢ではなく自己固着作用が生じることに
よって、シフト性すなわちシフト感覚が低下し、同期装
置部品に過度の応力が加わり、過熱や円錐クラッチ表面
の急速摩耗を発生させ、さらに運転者のシフトレバー移
動を無効化することもある。

【００３８】自己付勢傾斜面角度θを計算し、運転者シ
フト力Ｆｏに比例して増減する付加軸方向力Ｆａを提供
するための主要な変数は、円錐クラッチの角度α、円錐
クラッチの摩擦係数μｃ，円錐クラッチの平均半径Ｒｃ
及び自己付勢傾斜面の平均半径Ｒｒの比、傾斜面の摩擦
係数μｒ、及び自己付勢傾斜面の圧力角φである。ここ
で、圧力角φはゼロである。傾斜面は図５に見られるよ
うにインボリュート形状を有し、かつ圧力角２０°であ
る。

【００３９】円錐クラッチで発生する合計同期トルクＴ
ｔは次の等式の通りである。

【００４０】 Ｔｔ＝ＦｔＲｃμｃ／ｓｉｎα　　　　　　　　　　（
２）但し、　　Ｔｔ＝Ｔｏ＋Ｔａであり、　　　　　　
　　　　　　　　（３）Ｆｔ＝Ｆｏ＋Ｆａである。　　
　　　　　　　　　　　　（４）微分を行わずに得られ
る軸方向付加力Ｆａについての等式は次の通りである。 Ｆａ＝Ｆｔａｎ［Ａ／Ｂ］　　　　　　　　　　　　　
　（５）但し、　　　　Ａ＝ｃｏｓθーμｒｓｉｎθ／
ｃｏｓφＢ＝ｓｉｎθ＋μｒｃｏｓθ／ｃｏｓφ傾斜面
角度θは、軸の軸線１２ａに直交する平面から測定した
ものであり、Ｆｔａｎは傾斜面に作用し、Ｒｒにおける
トルクＴｔの接線力成分である。１つのトルク方向に対
するＴｔ及びＦｔａｎはそれぞれ図４に同じ参照記号を
付けた矢印で示されている。従って、Ｆｔａｎ＝Ｔｔ／
Ｒｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）等式
（５）及び（６）を等式（４）に代入して、Ｆｔについ
て解くと、次式が得られる。

【００４１】 Ｆｔ＝Ｆｏ／（１−［Ａ／Ｂ］［Ｃ／Ｄ］）　　（７）
但し、　　　　Ｃ＝Ｒｃμｃ Ｄ＝Ｒｒｓｉｎα Ｆｔ／Ｆｏをブーストすなわち自己付勢比率とする。ブ
ースト比率が高くなるほど、ある運転者シフト力Ｆｏに
対する合計同期トルクＴｔが大きくなる。ブースト比率
１は、傾斜面角度が９０度であることに相当する。この
角度は軸のスプラインに平行になるので、自己付勢は得
られない。θが減少するのに伴って、ブースト比率が増
加する。１：１から約５：１までのブースト比率が用い
られている。

【００４２】しかし、１：１以上及び５：１以下のブー
スト比率が好ましい。等式（７）の分母がゼロになると
、Ｆｔ／Ｆｏは無限大になる。これはもちろん、等式（
７）の分母のマイナス項が１に達した時である。従って
、 ［Ａ／Ｂ］［Ｃ／Ｄ］＜１　　　　　　　　　　　　　
　　　（８）の時、傾斜面は自己固着作用ではなく自己
付勢作用を持つ。ある同期装置構造に対して、Ｒｃ、μ
ｃ、Ｒｒ、αを定数Ｋになるように設定することによっ
て式（８）を簡単にすることができる。

【００４３】 ［Ｃ／Ｄ］＝１／Ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（９Ａ）すなわち ［Ｄ／Ｃ］＝Ｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（９Ｂ）等式（９）のいずれかを式（８
）に代入して整理し、傾斜面角度θについて解くと、最
小角度θを求めるための式（１０）が得られる。そのよ
うな最小角度によって、運転者シフト力Ｆｏに比例し、
最大制御可能ブースト比率を与え、自己固着しない自己
付勢軸方向力Ｆａが発生する。

【００４４】 θ＞ＴＡＮ−１［Ｅ／Ｆ］　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（１０）但し、Ｅ＝１ーＫμｒ／ｃｏｓφ Ｆ＝Ｋ＋μｒ／ｃｏｓφ ここで、圧力角φがゼロであるから、ｃｏｓφは１であ
り、削除できる。θは軸の軸線１２ａに直交する平面か
ら測定されたものであることを考えると、角度θの増加
に伴って、力Ｆａ及びトルクＴａの値が減少し、もちろ
んトルクＴｔの値が減少する。従って、自己固着作用を
防止し、力Ｆｏに比例した力Ｆａを維持するためには、
Ｔａの変数がすべて同一であるとすると、Ｋの増加に伴
って角度θを減少させなければならない。

【００４５】すなわち、自己固着作用を防止し、力Ｆｏ
に比例した力Ｆａを維持するため、比Ｒｃ／Ｒｒの増加
時、及び／または、円錐角度αの減少時、及び／または
、クラッチの摩擦係数μｃの増加時、及び／または、傾
斜面圧力角φの増加時、及び／または、傾斜面の摩擦係
数μｒの増加時には、最小角度θを増加させなければな
らない。

【００４６】また、いわゆる任意の構造に対する最小の
傾斜面角度及び最大の所望ブースト比率を計算する時、
製造公差及び部品の通常摩耗による自己固着作用または
オーバーブーストを防止できる安全裕度が好ましい。

【００４７】次に、図示の多段変速機に同期装置１０を
用いた場合について説明すると、変速歯車を同期化する
ために必要な時間は、合計同期トルクの増加に伴って減
少する。さらに、反射慣性の違い、すなわち同期化する
部材の実際の慣性に摩擦が加わることから、低速比歯車
を同期化するために必要な作動力の量は、高速比歯車に
必要な作動力よりも大きいことが一般的である。また、
ある変速比歯車をダウンシフトで同期化するために必要
な作動力の量は、一般的にアップシフトで必要な作動力
よりも大きい。

【００４８】従って、本発明の同期装置を多段変速機に
用いる場合、低速比歯車用の機構のブースト比率を高く
し、高速比歯車用の機構のブースト比率を低くすること
が好ましい。また、ある変速比歯車では、ダウンシフト
用のブースト比率をアップシフトの場合よりも大きくす
ることが好ましい。ブースト比率をそのように調節する
ことによって、自己付勢同期装置を備えた変速機の全て
の変速比歯車に対して、ほぼ同一のシフトすなわち同期
時間が得られる。

【００４９】本発明の同期装置では、円錐クラッチ角度
α、半径比Ｒｃ／Ｒｒ及び自己付勢傾斜面角度θを変え
ることによって、ブースト比率を簡単に変更することが
できる。

【００５０】添付の図面から明らかなように、ジョー部
材２８、３０のいずれかが対応の歯車のジョー部材と係
合している時、フランジ３２は軸１２と変速比歯車１４
または１６との間のトルク経路から遮断されている。従
って、比較的小さく摩耗を受け易い自己付勢傾斜面は、
変速比歯車の全トルク負荷の劣化影響を受けることはな
い。軸の軸線１２ａに対する傾斜面半径の減少に伴って
傾斜面に作用する力が増加するので、これは特に自己付
勢傾斜面が半径方向内向きに移動する時に重要である。

【００５１】さらに、半径の違いから、ジョー部材のス
プライン２８ａ、３０ａと軸スプライン１２ｂとの間に
作用する力は、ジョークラッチ歯間に作用する力よりも
大きい。従って、ジョー部材のスプライン２８ａ、３０
ａと軸スプライン１２ｂとの間のスプライン連結部の軸
方向長さは、ジョークラッチ歯に十分な強度を与えるた
めに必要な長さよりも大きくすることが好ましい。

【００５２】本実施例では、フランジ３２が円周方向に
おいてジョークラッチ部材２８、３０または軸１２に固
定されていないので、フランジ３２を移動させるシフト
機構のストロークを長くしないで軸方向スプライン連結
長さを長くすることができる。

【００５３】このため、ジョー部材のスプライン２８ａ
、３０ａを軸スプライン１２ｂと連続的に係合させるこ
とができる。これは特に、運転者が公知のようにして手
動操作式シフトレバーを用いてシフト機構を移動させる
時に重要である。そのようなレバーの例が、参考文献と
して本説明に含まれる米国特許第３，８５０，０４７号
に記載されている。そのようなレバーは、シフトストロ
ークを長くするためには、運転者によるシフトレバーの
移動を増加させるか、（レバーの支点を変更して）ある
運転者のシフト作動力によってシフト機構に加えられる
力を減少させることが必要である第１種レバー形である
ことが一般的である。

【００５４】以上に、自己付勢式同期装置の好適な実施
例を説明してきたが、本発明の精神の範囲内において様
々な変更及び変化を加えることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明はブロッカ肩部に対して独立した
予付勢表面をピンに形成したので、歯車へのダウンシフ
ト時に発生したシフトフランジトルクに応じて傾斜面が
互いに反動し合い傾斜面の角度を変化させることによっ
てアップシフトおよびダウンシフトに対して異なった大
きさの付加軸方向力を与えることができる。

【００５６】また、この自己付勢傾斜面の角度を変更す
ることによって、多段変速機の幾つかまたは全部の変速
比歯車に対する同期時間をほぼ同じにすることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の１−１線に沿って見た複動式同期装置の
断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿って見た部分断面図である
。

【図３】図１及び２におけるＨ型リテーナ部品の斜視図
である。

【図４】図１及び２の同期装置における歯部分の部分断
面図である。

【図５】図４の歯部分を示す透視図である。

【図６】図４の６−６曲線に沿って見た歯部分の断面図
である。

【図７】図４の６−６曲線に沿って見た歯部分の異なる
位置での同様な断面図である。

【図８】図４の６−６曲線に沿って見た歯部分の異なる
位置での同様な断面図である。

【図９】図１及び２のプランジャ部材の詳細図である。

【図１０】図１及び２のプランジャ部材の詳細図である
。

【図１１】図１及び２のプランジャ部材の詳細図である
。

【図１２】図１及び２のピン部材の詳細図である。

【図１３】図１及び２のプランジャ部材の詳細図である
。

【図１４】同期装置のシフトフランジに作用する軸方向
力及びトルクを表すグラフである。

【符号の説明】

１２　　軸 ２２　　同期装置 ２４、３６及び２６、３８　　摩擦クラッチ部材２８、
３０　　ジョークラッチ部材 ３２　　フランジ ３２ｋ、３２ｍ、３２ｎ、３２ｐ　　自己付勢傾斜面３
５　　細長い部材 ４０　　ピン ４０ｃ、４０ｄ　　ブロッカ肩部 ４０ｅ、４０ｆ　　予付勢表面 ４６　　プランジャ

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軸線（１２ａ）　を有する軸（１２）
   の回りに半径方向に延在し、歯車（１６）を軸（１２）
   に同期させてクラッチの噛み合わを行うために第１ジョ
   ー部材（３０）および第１摩擦部材（３８）を移動して
   第２ジョー部材（１６ｂ）　および第２摩擦部材（２６
   ）と係合させ、第１摩擦部材（３６）が、そこに固定さ
   れて延在しフランジ（３２）の開口（３２ｃ）　を通る
   、円周方向に間隔を置いた複数のピン（４０）を有する
   剛性リング（３８）を備え、各ピンがフランジ（３２）
   とピン（４０）との間の相対回転を制限する小径部（４
   ０ｂ）　と前記関連したフランジの開口（３２ｃ）　の
   回りに形成されるブロッカ肩部表面（３２ｅ）　に係合
   可能なブロッカ肩部表面（４０ｄ）　を有している、環
   状シフトフランジ（３２）と、各々が予付勢表面（４０
   ｆ）　に対して弾性的に付勢された頭部（４６ｃ，４６
   ｄ）　を有する複数のプランジャー（４６）を備え、中
   立位置から歯車（１６）に向うシフト力　（Ｆｏ）によ
   ってフランジ（３２）の初期軸方向移動に応じた係合力
   で第１摩擦部材（３８）を弾性的に係合し、摩擦部材の
   係合に応じてブロッカ肩部表面（４０ｄ，３２ｅ）　を
   係合しピン（４０）を介してフランジ（３２）に伝達さ
   れる初期同期トルクを生じさせ、さらに、ブロッカ肩部
   表面（４０ｄ，３２ｅ）　を介して第１摩擦部材（３８
   ）にシフト力　（Ｆｏ）を伝達して、第１摩擦部材（３
   ８）の係合力を増大させる予付勢手段と、を備えるピン
   型同期装置（２２）であって、各ピン（４０）が軸に平
   行な軸線を有し、ブロッカ肩部表面（４０ｄ）　が小径
   部から半径方向外側に、かつピンの軸線に対して所定の
   角度で剛性リング（３８）に向かう軸方向に延在し、各
   ピンがまた予付勢表面（４０ｆ）　を有し、この予付勢
   表面はそれぞれブロッカ肩部表面に独立し、かつフラン
   ジ（３２）が中立位置にある間および少なくともフラン
   ジ（４２）の初期軸方向移動中に前記関連したプランジ
   ャー（４６）に対して反動することを特徴とする同期装
   置。
2. 【請求項２】　　予付勢表面（４０ｆ）　は、半径方向
   外側にかつ剛性リング（３８）に向かう軸方向にピンの
   軸線に対してブロッカ肩部表面（４０ｄ）　がなす角度
   よりも小さい角度で延在していることを特徴とする請求
   項１の同期装置。
3. 【請求項３】　　各ピン（４０）は第２センタリング表
   面（４０ｈ）　を有し、該表面（４０ｈ）　は半径方向
   外側にかつ各予付勢表面（４０ｆ）の半径方向外側から
   離れ、そしてピンの軸線に対して予付勢表面（４０ｆ）
   よりも小さい角度で延在していることを特徴とする請求
   項１または２の同期装置。
4. 【請求項４】　　ブロッカ肩部表面（４０ｄ）　はほぼ
   円錐表面であり、かつ予付勢表面（４０ｆ）　はほぼ平
   坦な平面であることを特徴とする請求項１の同期装置。
5. 【請求項５】　　平坦な平面（４０ｆ）　は各円錐表面
   （４０ｄ）　の部分を弦のように横切り、かつピンの軸
   線に対してブロッカ肩部表面（４０ｄ）よりも小さい角
   度で延在していることを特徴とする請求項４の同期装置
   。
6. 【請求項６】　　第２センタリング表面（４０ｈ）　は
   ほぼ平坦な平面であることを特徴とする請求項５の同期
   装置。
7. 【請求項７】第１ジョー部材（３０）を軸（１２）に対
   して回転できないように固定する手段（１２ｂ，３０ａ
   ）　と、フランジ（３２）を第１ジョー部材（３０）に
   対して軸方向移動できないように固定し、軸方向に移動
   可能なジョークラッチ部材（３０）に対してフランジ（
   ３２）を円周方向に移動可能にする手段（３４，３２ｈ
   ）と、フランジ（３２）の円周方向移動を制限し、かつ
   フランジ（３２）と軸（１２）間の同期トルクに反動す
   るものであり、少なくとも第１，２傾斜面（１２ｄ，３
   ２ｍ）　を備え、ある一方向における同期トルクに応じ
   て係合可能となり、シフト力（Ｆｏ）の方向にフランジ
   （３２）上に軸方向の付加力　（Ｆａ）を生じさせて第
   １歯車（１６）に連結する第１摩擦部材（３８）に係合
   する力を増大させる制限手段（１２ｂ，３２ｋ）　と、
   をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３
   または６のいずれかの同期装置。
8. 【請求項８】　　制限手段（１２ｂ，３２ｋ）　は、あ
   る方向に対向する方向における歯車（１６）の同期トル
   クに応じて係合する第３，第４の傾斜面（１２ｅ，３２
   ｎ）　を有し、フランジ（３２）上にシフト力　（Ｆｏ
   ）の方向に別の軸方向付加力　（Ｆａ）を生じさせて第
   １摩擦部材（３８）に係合する力を増大させることを特
   徴とする請求項７の同期装置。
9. 【請求項９】第１，第２の軸方向に離設した変速歯車（
   １４，１６）　が軸線（１２ａ）　を有する軸（１２）
   の軸方向移動に対して固定され軸線回りに歯車と軸が互
   いに回転するピン型同期装置において、第１，第２歯車
   （１４，１６）　にそれぞれ取り付けられる第１，第２
   のジョー部材（１４ｂ，１６ｂ）　および摩擦クラッチ
   部材（２４，２６）　と、歯車間に配置され軸に対して
   同軸に配置されるクラッチアセンブリとを備え、該アセ
   ンブリは、軸（１２）とともに回転しかつ半径方向に延
   在するフランジ（３２）をある方向の中立位置から第１
   歯車（１４）に向けて軸方向に移動するシフト力　（Ｆ
   ｏ）に応じて第１ジョークラッチ部材（１４ｂ）　と係
   合するように軸方向移動可能であり、かつある方向に対
   向する方向に中立位置から第２歯車（１６）に向けてフ
   ランジ（３２）を移動するシフト力　（Ｆｏ）に応じて
   第２ジョークラッチ部材（１６ｂ）　と係合するように
   軸方向移動可能であるジョークラッチ手段（２８，３０
   ）　と円周方向に離設されたフランジの開口（３２ｃ）
   　を貫通する複数のピン（４０）により軸方向に離設し
   た関係で結合されており、各ピン（４０）がフランジ（
   ３２）とピン（４０）とのあいだの相対回転を制限する
   小径部（４０ｂ）　を有し、かつ各小径部の軸方向に離
   間した端部が各フランジの開口（３２ｃ）　の回りに形
   成されるブロッカ肩部（３２ｄ，３２ｅ）　と傾向可能
   なブロッカ肩部（４０ｃ，４０ｄ）　を有している、第
   １，第２の摩擦リング（３６，３８）　と、各々が予付
   勢表面（４０ｅ，４０ｆ）　間で付勢された頭部を有す
   る複数のプランジャーを備え、第１，第２歯車（１４，
   １６）　に向かうフランジ（３２）の初期軸方向移動に
   応じて第１，第２摩擦リング（３６，３８）　を第１，
   第２摩擦部材（２４，２６）とそれぞれ摩擦係合するよ
   うに弾性的に移動し、摩擦部材の係合は制限された相対
   回転に影響し、ブロッカ肩部（３２ｄ，４０ｃ；３２ｅ
   ，４０ｄ）　の係合はジョークラッチ手段（２８，３０
   ）　の非同期係合を防止し、かつブロッカ肩部を介して
   摩擦係合したリング（３６，３８）　にシフト力を伝達
   するようになっている、予付勢手段（４２）と、を含み
   、各ピン（４０）が軸に平行な軸線を有し、ブロッカ肩
   部表面（４０ｃ，４０ｄ）　が半径方向外側でかつピン
   の軸線（４０）に対して所定の角度で互いに離れて延在
   する小径部（４０ｂ）　の軸方向に離設した端部により
   形成され、各ピンは、ブロッカ肩部表面（４０ｃ，４０
   ｄ）　とは独立し、かつフランジ（３２）が中立位置に
   ある間および少なくともフランジ（４０）の初期軸方向
   移動中に、小径部（４０ｂ）　がプランジャー頭部の表
   面（４６ｂ，４６ｃ）　を抱き込むために軸方向に離間
   した予付勢表面（４０ｅ，４０ｆ）　を有することを特
   徴とする同期装置。
10. 【請求項１０】　　予付勢表面（４０ｅ，４０ｆ）　が
    半径方向外側にかつピンの軸線に対してブロッカ肩部表
    面（４０ｃ，４０ｄ）　がなす角度よりも小さい角度で
    互いから軸方向に延在していることを特徴とする請求項
    ９の同期装置。
11. 【請求項１１】　　各ピン（４０）は第２センタリング
    表面（４０ｇ，４０ｈ）　を有し、該表面（４０ｈ）　
    は半径方向外側にかつ各予付勢表面（４０ｅ，４０ｆ）
    　の半径方向外側から離れ、そしてピンの軸線に対して
    前記予付勢表面よりも小さい角度で延在していることを
    特徴とする請求項９または１０の同期装置。
12. 【請求項１２】　　ブロッカ肩部表面（４０ｃ，４０ｄ
    ）　はほぼ円錐表面であり、かつ予付勢表面（４０ｅ，
    ４０ｆ）　はほぼ平坦な平面であることを特徴とする請
    求項９の同期装置。
13. 【請求項１３】　　平坦な平面は各円錐表面（４０ｃ，
    ４０ｄ）　の部分を弦のように横切り、かつピンの軸線
    に対してブロッカ肩部表面（４０ｃ，４０ｄ）　よりも
    小さい角度で延在していることを特徴とする請求項１２
    の同期装置。
14. 【請求項１４】　　第２センタリング表面（４０ｇ，４
    ０ｈ）　はほぼ平坦な平面であることを特徴とする請求
    項１３の同期装置。
15. 【請求項１５】軸方向に移動可能なジョークラッチ部材
    （２８，３０）　に対して軸方向移動できないようにフ
    ランジ（３２）を固定し、かつ前記ジョークラッチ部材
    （２８，３０）　に対してフランジ（３２）を円周方向
    に移動可能にする手段（３４，３２ｈ）と、軸（１２）
    に対してフランジ（３２）の円周方向移動を制限し、フ
    ランジ（３２）と軸（１２）間の同期トルクに反動する
    ものであり、第１，２傾斜面（１２ｄ，３２ｓ）を備え
    、少なくとも第１歯車（１４）の同期トルクおよびある
    方向の同期トルクに応じて係合可能となり、シフト力　
    （Ｆｏ）の方向においてフランジ（３２）上に軸方向の
    付加力　（Ｆａ）を生じさせて第１歯車（１６）に連結
    する摩擦部材（３６）に係合する力を増大させる制限手
    段（３２ｋ，１２ｂ）　と、をさらに備えていることを
    特徴とする請求項９，１０または１４のいずれかの同期
    装置。
16. 【請求項１６】　　制限手段（３２ｋ，１２ｂ）　は、
    ある方向における第２歯車（１６）の同期トルクに応じ
    て係合する第３，第４の傾斜面（１２ｅ，３２ｎ）　を
    有し、フランジ（３２）上にシフト力　（Ｆｏ）の方向
    に別の軸方向付加力　（Ｆａ）を生じさせて第２歯車（
    １６）に連結する第１摩擦部材（３８）に係合する力を
    増大させることを特徴とする請求項１５の同期装置。