JP2002257156A - 非対称歯付きシンクロ装置 - Google Patents

非対称歯付きシンクロ装置

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JP2002257156A
JP2002257156A JP2002013824A JP2002013824A JP2002257156A JP 2002257156 A JP2002257156 A JP 2002257156A JP 2002013824 A JP2002013824 A JP 2002013824A JP 2002013824 A JP2002013824 A JP 2002013824A JP 2002257156 A JP2002257156 A JP 2002257156A
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JP
Japan
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shift sleeve
gear
clutch gear
tooth
teeth
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JP2002013824A
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English (en)
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Kurt Bathe
クルト、バーテ
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06Arrangements 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 かみ合う際におけるこの異なった力消費が最
小にされるか、防止され、その力消費がほぼ同じ大きさ
をした小さな力レベルに減少されるようなシンクロ装置
を提供する。 【解決手段】 自動車の変速機におけるクラッチに対す
るシンクロ装置は、かみ合い歯付きのシフトスリーブと
かみ合い歯付きのクラッチギアとを有している。本発明
に基づいて、シフトスリーブおよびクラッチギアのかみ
合い歯の尖端(5、5′、6、6′)の半角(a1、a
2、b1、b2)は非対称形をし、シフトスリーブおよ
びクラッチギアのかみ合い歯の尖端(5、5′、6、
6′)は、それぞれの歯中心線(3、3′、4、4′)
に関して非対称に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求の範囲請
求項1の上位概念部分に記載のシンクロ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の変速機におけるシンクロ装置
は、内歯付きシフトスリーブと、外歯付きクラッチギア
と、シンクロナイザーリングとを有している。そのシフ
トスリーブは、軸方向移動によって軸に相対回転不能に
固く結合できる。シンクロナイザーリングは、円周方向
においてシフトスリーブに外歯を介してかみ合い結合さ
れ、クラッチギアに摩擦結合される。シンクロナイザー
リングの歯は、シフトスリーブの歯の対応した係止面に
係止するために、互いに角度を成して配置された係止面
を有している。
【0003】そのようなシンクロ装置はいろいろ知ら
れ、例えばドイツ特許第2659448号明細書に記載
されている。シフトスリーブをニュートラル位置から軸
方向に移動することによって、或る速度段が入れられる
とき、そのシフトスリーブは、シンクロナイザーリング
を連動して移動し、このシンクロナイザーリングをクラ
ッチギアのコーン状対向面に押し付ける。その場合、シ
ンクロナイザーリングとクラッチギが摩擦結合され、こ
れによって、軸と、シフトスリーブと、シンクロナイザ
ーリングと、クラッチギアと、接続すべき歯車組の歯車
との回転数が平衡される。そのシンクロナイザーリング
に設けられた係止面は、この係止面がシフトスリーブに
適合して設けられた係止面とかみ合い、これによって、
シフトスリーブのクラッチギア方向への軸方向移動を阻
止する位置に置かれている。その係止面は通常、クラッ
チギアの外歯に合わせて形成されたシンクロナイザーリ
ングの外歯に設けられている。シンクロナイザーリング
の係止面に対する対向面は、シフトスリーブ内歯を形成
する歯の先端に設けられている。シフトスリーブは、同
期回転数に到達した際にはじめて、シンクロナイザーリ
ングの係止面を通過して、クラッチギアの外歯の中に移
動させられる。
【0004】変速機をシフトアップする際、即ち高速段
に入れる際、シフトスリーブと同軸的な、シフトアップ
の際に結合される歯車は、まずはじめ、シフトスリーブ
より速く回転している。従って、この歯車は通常、同期
させるためにシンクロナイザーリングを介して制動され
ねばならない。しかし例えば変速機が冷たく、変速機油
の粘性が高いために、変速機に強い制動力が生ずる。こ
のように変速機に強い制動力が生ずると、低速段のかけ
外し後に、歯車列が制動力によって減速され、これによ
って、高速段のかけ合わせ中に、変速機回転数が大きく
低下する。即ち、シンクロナイザーリングとクラッチギ
アが摩擦結合されることなしに、シフトスリーブとクラ
ッチギアとの同期が生じ、シフトスリーブがシンクロナ
イザーリングの係止面を通過して滑るほどに、変速機回
転数が低下する。その制動作用およびシフトスリーブと
同軸的な歯車の回転数の大きな低下によって、不快な感
じを受けるいわゆる「低温かじり(Kaltkratze)」が生
ずる。
【0005】この不快な騒音を防止するために、ドイツ
特許第3444670号明細書に、自動車の変速機にお
けるクラッチに対するシンクロ装置が記載されている。
そのシンクロ装置は、少なくとも1つの歯車組と、軸に
シンクロナイザーを介して相対回転不能に固く結合され
た内歯付きシフトスリーブと、シンクロナイザーリング
とを有している。その歯車組におけるシフトスリーブと
同軸的な歯車は、外歯付きクラッチギアを有し、シフト
スリーブの軸方向移動によって動力伝達系に入り切りさ
れる。シンクロナイザーリングは、円周方向においてシ
フトスリーブにかみ合い結合され、クラッチギアに摩擦
結合され、またシフトスリーブに対する係止面を有して
いる。その係止面は、クラッチギアとシフトスリーブと
の各相対回転の際、シンクロナイザーリングとシフトス
リーブとの係止結合で規定される終端位置で、クラッチ
ギア外歯へのシフトスリーブ内歯のかみ合わせを阻止
し、同期回転数に到達した際にはじめて、シンクロナイ
ザーリングおよびクラッチギアが回転することによっ
て、これを許す。シフトスリーブにおける回転方向前方
にある係止面は、回転方向後方にある係止面よりも大き
な軸方向長さを有している。クラッチギアの外歯および
シフトスリーブの係止面は、なるほど非対称形に形成さ
れているが、それらが軸方向に対して同じ傾きを有し、
各歯の長手中心に関して、各歯に属する両転がり面が異
なった軸方向長さを有し、従って、異なった大きさの面
を有する、ようにずらされて形成されている。そして、
シフトスリーブにおける回転方向前方にある係止面が、
回転方向後方にある係止面に比べて大きな軸方向長さを
有している。
【0006】シフトスリーブの係止歯の尖端(稜)を所
定の非対称形にすることによって、シフトアップする際
における同期過程の終了後に、シフトスリーブの戻り切
換阻止(Ruckschaltsperr)縁が軸方向にシンクロナイザ
ーリングの戻り切換阻止縁を通過する前に、シンクロナ
イザーリングが戻り切換阻止位置に入り込む作用が、的
確に強められる。その戻り切換阻止位置は対向回転スト
ッパにおける位置であり、戻り切換阻止面はシフトスリ
ーブにおける両係止面の長さである。この戻り切換阻止
位置からかけ外れた後、かみ合いかじりなしに、切換過
程が終了される。しかし上述の非対称形状によって、シ
フトアップ後のかけ外し過程において、シンクロナイザ
ーリングが戻り切換阻止位置に入り込む際、シフトスリ
ーブへの力衝撃が生じ、この力衝撃はシフトレバーにお
いて衝撃としてはっきり感じられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】シフトスリーブへの力
衝撃を防止するため、そしてシフトレバーに作用する衝
撃を阻止するために、本件出願人出願のドイツ特許出願
公開第10022509号明細書に、自動車の変速機に
おけるクラッチに対するシンクロ装置が記載されてい
る。そのシンクロ装置は、少なくとも1つの歯車組と、
軸にシンクロナイザーを介して相対回転不能に固く結合
された内歯付きシフトスリーブを有している。その歯車
組におけるシフトスリーブと同軸的な歯車は、外歯付き
クラッチギアを有し、シフトスリーブの軸方向移動によ
って動力伝達系に入り切りされる。シフトスリーブの歯
における回転方向前方にある係止面は、回転方向後方に
ある係止面よりも小さな軸方向長さを有している。シフ
トスリーブの係止歯の尖端(稜)における非対称形状
は、戻り切換阻止位置への入り込み作用が防止され、こ
れによって、シフトレバーにおける衝撃が起こらない、
ことを可能にする。
【0008】同期歯車式変速機において、シンクロ装置
の伝達性能を害することなしに、シフトアップかじりの
発生を防止するために、ドイツ特許第19646850
号明細書において、軸方向クラッチギア歯付きのシフト
スリーブを有する歯車式変速機のシンクロ装置が知られ
ている。その軸方向クラッチギア歯は、専ら係止面とし
て利用する傾斜面を備えたクラッチギア歯グループと、
専ら歯車の軸方向クラッチギア歯とかみ合うために利用
する傾斜面を備えたクラッチギア歯グループとを有して
いる。係止歯は、円周方向において中央軸に対して歯無
し空所によって中断されている。その歯無し空所は、中
央軸の方向に関して、専らかみ合うために利用する傾斜
面を備えた第2継手歯グループに対向して配置され、係
止面として利用する第1クラッチギア歯グループの傾斜
面は、係止歯の反歯車側端面と一体に形成された傾斜面
と専ら相互に接触する。
【0009】即ちこの今日の手動切換変速機の場合、切
換快適性を向上するために分離された係止用歯とかみ合
い用歯が利用されている。それぞれの歯の半角は対称形
あるいは非対称形にされる。かみ合い歯の場合、その対
称形の形成は、シフトスリーブのかみ合い歯の衝突に関
係して、対応したクラッチギア歯の損失トルクに向いた
歯フランクあるいはその反対側の歯フランクに、かみ合
い過程を実現するために異なった力が必要とされるよう
になる。その両歯フランクの一方における衝突は、正に
偶然の結果として生ずる。
【0010】本発明の課題は、かみ合う際におけるこの
異なった力消費が最小にされるか、防止され、その力消
費がほぼ同じ大きさをした小さな力レベルに減少される
ようなシンクロ装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この課題は、特許請求の
範囲請求項1の特徴部分に記載の手段によって解決され
る。
【0012】シフトスリーブおよびクラッチギアのかみ
合い歯を本発明に基づいて形成することによって、全数
の切換過程にわたって、切換快適性を改善することがで
きる。その場合、損失トルクに向いたクラッチギア歯の
歯フランクへのシフトスリーブのかみ合い歯の衝突頻度
は、かなり減少され、同時に、軸方向に作用する必要な
切換力は、反対に作用する損失トルクの存在において、
かなり小さくなり、これによって、損失トルク作用の方
向における切換過程と損失トルク作用の方向と逆向きに
おける切換過程との間のかみ合い過程の相違は僅かとな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図を参照して本発明を詳細に
説明する。図には、本発明に基づいて形成されたクラッ
チギアおよびシフトスリーブのかみ合い歯が概略的に示
されている。
【0014】自動車の変速機に対するシンクロ装置は当
該技術者において周知であるので、図には本発明の理解
にとって必要な構造部分しか示されておらず、以下これ
について説明する。各図において同一部分には同一符号
が付されている。3つのすべての図には、それぞれ展開
図で2つの歯の一部が示されている。
【0015】図において、1、1′はそれぞれシフトス
リーブの歯であり、2、2′はそれぞれクラッチギアの
歯である。図1において、それぞれのかみ合い歯の尖端
の半角a1、a2、b1、b2は非対称形をし、シフト
スリーブおよびクラッチギアの尖端(稜)5、5′、
6、6′も同様に、それぞれの歯中心線3、3′、4、
4′に関して非対称に配置されている。
【0016】シフトスリーブおよびクラッチギアのかみ
合い歯の半角a1、a2、b1、b2の非対称は、若干
数の切換過程にわたって、力消費および時間に関して、
一様なかみ合い過程を生じさせ、これによって、損失ト
ルクMvの作用と逆向きにかみ合う切換過程の際、反対
に作用する損失トルクにおいて、軸方向に作用する必要
な切換力はかなり小さくなり、従って、損失トルク作用
の方向における切換過程と損失トルク作用と逆向きにお
ける切換過程との相違は僅かとなる。
【0017】かみ合い歯の尖端5、5′、6、6′の相
互の、および歯中心線3、3′、4、4′に関する非対
称配置は、損失トルクMvの方向と逆向きにかみ合う歯
フランク9、9′、10、10′の円周方向における距
離(図2参照)は、損失トルクMvの方向にかみ合う歯
フランク7、7′、8、8′の円周方向における距離
(図3参照)より小さい、ように選定されている。この
処置によって、損失トルク作用と逆向きにかみ合う際に
おける歯フランクの衝突確立は減少されるので、全数の
切換過程にわたる切換快適性が著しく改善される。
【0018】図および上述の説明から明らかなように、
半角a2(損失トルクMvの方向と逆向きの歯フランク
角)は、半角a1(損失トルクMvの方向の歯フランク
角)より小さく、半角b2(損失トルクMvの方向と逆
向きの歯フランク角)は、半角b1(損失トルクMvの
方向の歯フランク角)より小さい。
【0019】図1には、シフトスリーブおよびクラッチ
ギアのかみ合い歯が概略的に示され、図2には、損失ト
ルク作用の方向と逆向きのかみ合い過程が示され、図3
には、損失トルク作用の方向におけるかみ合い過程が示
されている。損失トルクはクラッチギア付きのルーズ歯
車に作用する。
【0020】矢印nLRは、クラッチギア付きのルーズ
歯車の回転方向を表している。
【図面の簡単な説明】
【図1】シフトスリーブおよびクラッチギアのかみ合い
歯の概略図。
【図2】損失トルク作用の方向と逆向きのかみ合い過程
の説明図。
【図3】損失トルク作用の方向におけるかみ合い過程の
説明図。
【符号の説明】
1 歯 2 歯 3 歯中心線 4 歯中心線 5 尖端(稜) 6 尖端(稜) 7 歯フランク 8 歯フランク 9 歯フランク 10 歯フランク a1、a2 半角 b1、b2 半角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J056 AA12 BA02 BB21 CA02 CA12 DA02 GA05 GA12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内歯付きシフトスリーブと同軸的な少なく
    とも1つの歯車と、シンクロナイザーリングとを備え、
    前記歯車が、外歯付きクラッチギアを有し、軸にシンク
    ロナイザーを介して相対回転不能に固く結合された前記
    シフトスリーブの軸方向移動によって、動力伝達系に入
    り切りされ、シンクロナイザーリングが、円周方向にお
    いてシフトスリーブにかみ合い結合され、クラッチギア
    に摩擦結合され、シフトスリーブおよびクラッチギアが
    かみ合い歯を備えている、自動車の変速機におけるクラ
    ッチに対するシンクロ装置において、シフトスリーブお
    よびクラッチギアのかみ合い歯における尖端(5、
    5′、6、6′)の半角(a1、a2、b1、b2)が
    非対称形をし、シフトスリーブおよびクラッチギアのか
    み合い歯における尖端(5、5′、6、6′)が、それ
    ぞれの歯中心線(3、3′、4、4′)に関して非対称
    に配置されていることを特徴とする自動車の変速機にお
    けるクラッチに対するシンクロ装置。
  2. 【請求項2】かみ合い歯尖端(5、5′、6、6′)の
    それぞれの歯中心線(3、3′、4、4′)に関する非
    対称配置が、損失トルク(Mv)の方向と逆向きにかみ
    合う歯フランク(9、9′、10、10′)の円周方向
    における距離が、損失トルク(Mv)の方向にかみ合う
    歯フランク(7、7′、8、8′)の円周方向における
    距離より小さいように選定されていることを特徴とする
    請求項1記載のシンクロ装置。
  3. 【請求項3】損失トルク(Mv)の方向と逆向きの歯フ
    ランク角としての半角(a2、b2)が、損失トルク
    (Mv)の方向の歯フランク角としての半角(a1、b
    1)より小さいことを特徴とする請求項1記載のシンク
    ロ装置。
JP2002013824A 2001-01-26 2002-01-23 非対称歯付きシンクロ装置 Withdrawn JP2002257156A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10103423.7 2001-01-26
DE10103423A DE10103423A1 (de) 2001-01-26 2001-01-26 Synchronisiereinrichtung mit asymmetrischer Verzahnung

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