JP2008538599A - ギア切換え装置 - Google Patents

Abstract

本発明は特に自動車用の変速機用ギア切換え装置に関する。この装置は伝達軸１２に回転自在に軸支され別の伝達軸に固定された歯車に対応する少なくとも２つの歯車１４，１６と、歯車の間で伝達軸に配置され１つまたは残りの歯車を伝達軸に連結できる同期クラッチ１８とを備える。同期クラッチの滑りスリーブ２６は直径上正反対側の位置で滑りスリーブ２６に係合する切換え揺動部材３４によって、それぞれのロックギア歯付き同期リングを介してそれぞれの歯車の切換えギア歯１４ｆ、１６ｆまで移動可能である。軸方向に特に短くコンパクトなギア切換え装置を実現するため、２つの歯車１４，１６は互いに向き合うレセス１４ｅ，１６ｅと半径方向外側のギアリムで鍋状に形成され、切換えギアおよび２つの同期リング２８を含む広範囲に及ぶ同期クラッチ１８がレセス内に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は請求項１の前提部に記載された、特に自動車用の、変速機用ギア切換え装置に関する。

特許文献１の請求項１の前提部に記載されたギア切換え装置は公知であり、この装置においては軸方向に移動可能で滑りスリーブに係合するギア切換えフランジがギアリム間の間隙内に突入する。ギア切換えフランジが移動するとき、滑りスリーブはギア切換えフランジとともに移動する。したがって、ギア切換えフランジの移動距離は滑りスリーブの移動距離と同じである。間隙の軸方向の幅はこの移動距離に対応する。

特許文献２に記載のギア切換え装置は公知であり、この装置においては歯車間に配置された滑りスリーブは第１の歯車のギアリムの半径方向内側で軸方向に隣接し、第２の歯車のギアリムに隣接して配置されている。第２の歯車のギアリムは滑りスリーブと同一半径で構成される。

特許文献３には前進歯車と後進歯車の間で切換えられるギア切換え装置が記載されている。後進歯車と同期を開始するため、前進歯車のレセスに摩擦円錐リングが配置される。摩擦円錐リングは歯車間で歯車のギアリムの半径方向内側に配置された滑りスリーブと共に作動する。滑りスリーブは後進歯車の切換えギア歯に係合する内側ギア歯を備える。滑りスリーブの軸方向移動は滑りブロックを含む切換え揺動部材によって行われ、この切換え揺動部材は２つの歯車の外側ギアリムの半径方向内側で伝達軸に垂直に配置される。滑りブロックは滑りスリーブの周囲溝の直径上正反対側位置に導かれる。
ＤＥ６９６１５９６４Ｔ２ ＥＰ０８１９８６４Ａ１ ＤＥ１９９０１０６７Ａ１

本発明の課題は従来のギア切換え装置を、特に軸方向に必要な取り付けスペースがより少ないギア切換え装置に改良することである。

この課題は請求項１の特徴部に記載された特徴によって解決される。
特に、ギアリムの間でギアリムにほぼ接して延びる軸の周りに旋回可能な作動部材の発明による構造によって、ギアリム間の軸方向間隙を小さくすることが可能となり、そのためギア切換え装置はギア切換え装置で切換え可能なギアリムとともに軸方向に短く組み立てられる。

従属請求項は発明によるギア切換え装置の有利な実施形態を示し、さらなる展開を目指す。
発明による装置においては、２つの歯車が鍋状に形成されて互いに向き合うレセスと半径方向外側のギアリムとが設けられ、レセス内に２つの同期リングを有する同期クラッチと切換えギア歯がともに配置され、切換え揺動部材がギアリム間の軸方向の狭い分離距離（ａ）を介して作動装置によって移動可能になる。このように発明による教示はギア切換え装置の同期クラッチをほぼ歯車内に組み込み、それによって歯車および同期クラッチの配列スペースを明確に短縮することを目標とする。その場合、レセスの寸法は同期クラッチの滑りスリーブが中間位置（クラッチ開）から反対側に切換わるギア位置まで移動できるような寸法になっている。さらに、歯車のレセス内でギアリムの半径方向内側に切換え揺動部材が配置され、ギアリム間の軸方向に狭い分離距離を介して作動装置から移動可能に構成される。切換え揺動部材がこのように追加して組み込まれる結果、同期クラッチと切換え揺動部材が歯車内のスペースに組み込まれることになるが、切換え揺動部材は単に外側から確実に作動させることができる。

発明の有利な展開において、切換え揺動部材は歯車のギアリムの領域に限定された旋回軸の周りで、変速機ケースに回転可能に軸支された作動装置に旋回可能に保持される。切換え揺動部材を旋回可能にすることによって、滑りスリーブの必要な移動距離に関係なく作動装置（例えば旋回軸）に必要なスペース間隙のみを考慮すればよいので、歯車は互いに特に接近させて動かすことができる。

その場合、切換え揺動部材は平鋼として形成された作動装置の作動部材に強固に結合するのが特に有利であり、作動部材はその短辺側が歯車のギアリムにほぼ接して突出し、したがって歯車のギアリム間には特に狭い分離距離または間隔スペースのみが必要となる。それによって、ギアリムは、必要ならば、広く形成することができる（傾斜ギア歯の場合は走行ギア歯の重なりがより大きい）。

作動装置を変速機ケースに回転可能に支持するため作動部材の両側に回転対称の軸受ボルトを取り付けまたは溶接することができる。
さらに、特に低コストの製造工程において、切換え揺動部材および作動部材は薄板部材として作られ、互いに強固に結合されるか構造ユニットに組み合わされる。

連結可能な歯車の周知のローラ軸受の場合、このローラ軸受は軸方向および半径方向に作動するＯ型に配置にされた２列のローラ軸受で形成される。この配置によって一方では鍋状歯車の特に強固な軸受が構成されて走行ギア歯の滑らかな走行性能がそれに結びつき、他方では隣接する変速機要素、例えば別の変速機歯車の軸方向接触の結果として場合によっては起こり得る効率の損失が防止できる。

製造技術および構造設計の観点から、ローラ軸受は傾斜外輪球軸受であるのが好ましく、半径方向外側の軸受面は必要に応じて歯車のハブ部分に直接形成されるのが好ましい。
さらに、歯車には匹敵する伝達出力において従来の歯よりも歯タケまたはモジュールが小さい走行ギア歯が含まれるのが好ましい。駆動伝達の改良された効率のほか、この対策により連結可能な歯車内側の鍋状レセスに、同期クラッチ、必要に応じて切換え揺動部材用に大きい半径方向スペースが生じる。

同期クラッチには周知の方法で外側または内側同期リングが含まれ、内側および外側円錐をそれぞれ有する二重円錐クラッチとするのが好ましく、これによって構造上特に制限を受ける条件においても、ギア切換えに対して信頼性のある頑丈な同期が保証される。

最後になるが、自動車用変速機の複数の前記切換え装置の好ましい使用方法が提案される。１つまたは２つの伝達軸上に固定して配置された歯車に対応する６つの変速段または６つの連結可能な歯車の場合、すべての前記歯車はそれぞれ伝達軸のケース側軸受用の２つのローラ軸受の間に配置される。すなわち、軸方向に特に短く作られたギア切換え装置を複数使用する場合、６段ギア変速機はほぼ従来の４段ギア変速機の変速機ケースに取り付け可能であり、特に、関連する伝達軸は２重軸受のみで支持される。必要に応じて追加の変速機カバーを備えた中間軸受は省略することが有利となる。

次に発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１から図３に示すギア切換え装置１０は自動車の変速機または切換え装置の一部であり、変速機の変速機ケース内で２つのローラ軸受（図示しない）によって回転自在に軸支される駆動軸１２が部分的に示される。駆動軸に平行に被駆動軸も同様に２つのローラ軸受によって回転自在に軸支される。変速機または切換え装置の構造技術の周知部分については図示も記載もしない。

駆動軸１２上に、および必要に応じて被駆動軸上に、６段の前進ギアを形成するため、３つのギア切換え装置１０が後述するように設けられる。
ギア切換え装置１０は基本的に駆動軸１２上で回転可能に軸支され連結可能な２つの歯車１４，１６とこの歯車１４，１６に組み込まれた同期クラッチ１８とから構成される。歯車１４，１６の走行ギア歯１４ａ，１６ａは変速機の被駆動軸上の図示しない固定された歯車と歯合するが、その配置は逆にすることもできる。

歯車１４，１６はそれぞれ、走行ギア歯１４ａ，１６ａを支持する外側のギアリム１４ｂ、１６ｂと半径方向に延びるフランジ部分１４ｃ、１６ｃと半径方向内側のハブ部分１４ｄ、１６ｄとによって鍋状に形成される。

歯車１４，１６は半径方向および軸方向に支持する２列のローラ軸受または傾斜外輪玉軸受２０，２２によって駆動軸１２上に回転自在に軸支され、玉軸受２０，２２の半径方向外側に向かう環状外輪は明らかにハブ部分１４ｄ、１６ｄに直接加工される。明らかなように、ローラ軸受または球軸受２０，２２はＯ型配置になり（図１の破線参照）、それによって駆動軸１２上に歯車１４，１６用の比較的広い軸受支持ベースと適切に剛となる軸受とが生まれる。

鍋状に形成され互いに対向する２つの歯車１４，１６間のレセス１４ｅ，１６ｅに同期クラッチ１８が配置されるが、この同期クラッチ１８は主として半径方向内側のクラッチ本体２４と外側の滑りスリーブ２６とクラッチ本体２４に軸方向に隣接する２つの同期リング２８とから構成される。

クラッチ本体２４はスプラインを介して駆動軸１２とともに回転するように駆動軸１２に保持され、さらに滑りスリーブ２６はクラッチ本体２４上でギア歯を介してクラッチ本体２４に対して回転はできないが、軸方向に移動可能なように案内される。滑りスリーブ２６は図１に示す中央位置（クラッチ開）から左または右のギア位置に移動でき、滑りスリーブ２６の内側ギア歯は最初それぞれの同期リング２８のロックギア歯上に、次にギアリム１４ｂ，１６ｂの半径方向内側に位置する切換えギア歯１４ｆ、１６ｆ上まで連動して移動し、その結果対応する歯車１４または１６が駆動軸１２に連結される。

同期クラッチ１８は周知の二重円錐クラッチとして構成され、同期に影響を与える円錐面は同期リング２８だけでなく、歯車１４，１６に連動して保持された中間リング３０とクラッチ本体２４に固定された内側リング３２とにも形成される。同期クラッチ１８の構造および機能は記載しない限りその実施形態は専門家に周知であることに留意されたい。簡単な内側または外側同期（例えば、Borg Warnerによる）も使用できる。

同期クラッチ１８の滑りスリーブ２６の作動は滑りスリーブ２６を約１８０度にわたって囲む切換え揺動部材３４によって行われるが、切換え揺動部材３４の端部で回転可能に配置され直径方向に係合する滑りシュー３６が滑りスリーブ２６の環状溝２６ａに嵌り込む。

切換え揺動部材３４は矩形断面の平鋼形状（図３参照）で作られた作動部材３８とその端部に固定された回転対称の軸受ボルト４０とで構造ユニットに形成され、この構造ユニットによって切換え揺動部材３４は変速段またはギアを切換える図示しない作動装置を使用して図２に示す旋回軸４２の周りに旋回可能となる。

その場合、作動部材３８の短辺側は歯車１４，１６のギアリム１４ｂ、１６ｂの互いに向き合う端面間の狭い環状間隙または分離距離ａにほぼ接して突出する。分離距離ａは作動部材３８の幅に小さい限られた旋回角度振れを加えたものが考慮される。軸受ボルト４０は変速機の周りを囲む変速機ケースに図示しない方法で旋回可能に軸支される。

作動部材３８の旋回は図示しない作動装置によって、例えば軸受ボルト４０に形成された四角部４４に係合するレバーなどによって生じる。レバーは適切なリンクによって手動で、またはアクチェータによって自動で移動できる。

作動部材３８を備えた旋回可能な切換え揺動部材３４は薄板部材を使って取り付けスペースがほとんど不必要な構造ユニットに構成され、明らかにギアリム１４ｂ、１６ｂの半径方向内側に形成されたレセス１４ｅ，１６ｅに配置されて歯車１４，１６に組み込まれる。

このことでギア切換え装置１０の軸方向取り付けスペースが短縮され、ギアリム１４ｂ、１６ｂは明らかに、切換えギア歯１４ｆ，１６ｆ、同期リング２８、滑りスリーブ２６の一部、および切換え揺動部材３４の一部を越えて軸方向に突出する。

歯車１４，１６の走行ギア歯１４ａ，１６ａは伝達出力で比較すると従来のギア歯よりもわずかな歯タケまたは小さいモジュールで構造できる。図１から明らかなように、このことで、走行ギア歯１４ａ，１６ａの回転損失を少なくして、同期クラッチ１８および切換え揺動部材３４を組み込むための半径方向取り付けスペースをより広くとることができる。さらに、軸方向に支持するローラ軸受２０，２２を使用することで、歯車１４，１６に軸方向で隣接する別の変速機要素との間、例えば別の歯車との間で始動損失が避けられる。

ギア切換え装置１０の特に軸方向のわずかな取り付けスペースによって、対応する変速機ケースにそれぞれ２つのローラ軸受のみで伝達軸または駆動軸１２および被駆動軸（図示しない）を軸支することを可能にする構造長さで６つのギアでギア切換えを行う３つのギア切換え装置１０の配置が可能になる。

理解できるように、駆動軸１２に３つすべてのギア切換え装置１０を配置する必要はなく、公知の方法で２つの伝達軸に分散配置することもできる。
一般的に記載したギア切換え装置は種々のやり方で変更可能である。例えば、作動部材３８は、ギアリム間の間隙を通ってその旋回軸４２はギアリム１４ｂ，１６ｂにほぼ接し、駆動軸１２に垂直に延びる。旋回軸４２は切換え揺動部材３４と一体に形成する必要はなく、例えば切換え揺動部材が滑りブロックに回転不可に保持され駆動軸１２に平行にのみ保持される場合、例えば切換え揺動部材の対応するレセスにピンをはめ込むこともできる。重要なことは作動部材が間隙内のみでほぼ旋回可能なことであり、そのことでレバー動作の結果、間隙の軸方向幅を滑りスリーブの移動距離よりも小さくすることができ、間隙の領域における作動部材の厚さより多少大き目にする必要があるだけである。作動部材の旋回軸は、直径上正反対側の、例えば滑りスリーブの周囲溝に導かれた滑りシューの間を結ぶ直線に平行に延ばすことが好ましい。

２つの連結可能な歯車および組み込まれた同期クラッチを備えた自動車用変速機のギア切換え装置を図２の線Ｉ−Ｉで切断した縦断面を示す。 ギア切換え装置を図１の線II−IIで切断した横断面を示す。 図１および図２によるギア切換え装置であって歯車を一部剥がした状態の斜視図を示す。

Claims (11)

1. 特に自動車用の変速機用ギア切換え装置であって、
   伝達軸（１２）に回転自在に軸支され半径方向外側にギアリム（１４ｂ、１６ｂ）を有し別の伝達軸に固定された歯車に対応する少なくとも２つの歯車（１４，１６）と、
   歯車の間で伝達軸に配置され１つの歯車または残りの歯車を伝達軸に連結できる同期クラッチ（１８）とを備え、
   同期クラッチの滑りスリーブ（２６）はそれぞれのロックギア歯付き同期リング（２８）を介してそれぞれの歯車の切換えギア歯（１４ｆ、１６ｆ）まで移動可能であり、
   ２つの歯車は互いに向き合うレセス（１４ｅ，１６ｅ）で鍋状に形成され、２つの同期リング（２８）を有する同期クラッチ（１８）と切換えギア歯（１４ｆ、１６ｆ）とが配置されたギア切換え装置において、
   レセスにはさらに切換え揺動部材（３４）が収容され、切換え揺動部材（３４）は滑りスリーブ（２６）の直径上正反対側の位置で滑りスリーブ（２６）に係合し、ギアリム（１４ｂ、１６ｂ）の間に形成された間隙を通して突出する作動部材（３８）によって移動可能であり、作動部材（３８）は、伝達軸にほぼ垂直でギアリム（１４ｂ、１６ｂ）にほぼ接して延びる旋回軸（４２）の周りに旋回可能である
   ことを特徴とするギア切換え装置。
2. 切換え揺動部材（３４）は作動部材（３８）に固定結合され、滑りスリーブ（２６）の直径上正反対側の位置でその外周にそって導かれた滑りシュー（３６）によって、滑りスリーブ（２６）の外周上にほぼ垂直に延びる軸の周りに旋回可能に結合されたことを特徴とする請求項１に記載のギア切換え装置。
3. 作動部材（３８）は平鋼として形成され、作動部材（３８）の短辺側は歯車間に存在する間隙内に突出したことを特徴とする請求項１または２に記載のギア切換え装置。
4. 変速機ケースに作動部材（３８）を回転可能に支持するため、作動部材（３８）の両側に回転対称の軸受ボルト（４０）が取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載のギア切換え装置。
5. 切換え揺動部材（３４）および作動部材（３８）は薄板部材として作られ、互いに強固に結合されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のギア切換え装置。
6. 歯車（１４，１６）はＯ型に配置された軸方向および半径方向に作動する２列のローラ軸受（２０，２２）によって伝達軸（１２）に軸支されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のギア切換え装置。
7. ローラ軸受は適切に配置された傾斜外輪球軸受（２０，２２）であることを特徴とする請求項６に記載のギア切換え装置。
8. ローラ軸受（２０，２２）の半径方向外側に面する軸受面は歯車（１４，１６）のハブ部分（１４ｄ、１６ｄ）に直接形成されたことを特徴とする請求項６または７に記載のギア切換え装置。
9. 歯車（１４，１６）には、匹敵する伝達出力における従来の歯よりも歯タケまたはモジュールが小さい走行ギア歯（１４ａ，１６ａ）が含まれたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のギア切換え装置。
10. 同期クラッチ（１８）は内側および外側円錐をそれぞれ有する二重円錐クラッチとして形成されたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のギア切換え装置。
11. ６変速段または６連結可能歯車（１４，１６）を有し、１つまたは２つの伝達軸（１２）上に固定して配置された歯車に対応する自動車用変速機において、前記歯車（１４，１６）はそれぞれ伝達軸のケース側軸受用の２つのローラ軸受の間に配置された請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のギア切換え装置を複数使用する方法。

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