JP2017150659A - シンクロナイザデバイスおよび同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手動変速機のためのシンクロナイザデバイスに関し、スライドスリーブ歯をクラッチボディ歯に確実に噛み合わせる。【解決手段】スライドスリーブ歯１８を有する内歯を含むスライドスリーブ１２と、スライドスリーブの内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯２０を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディ１４と、シンクロナイザユニットとを有する。軸方向の歯端がスライドスリーブに隣接したクラッチボディ歯、および軸方向の歯端がクラッチボディに隣接したスライドスリーブ歯の少なくともいくつかは凸状端面を含み、各凸状端面は、円周方向に、各歯１８、２０の歯フランクに隣接するルート点から、軸方向に突出した頂部を通って、歯１８、２０の反対側の歯フランクに隣接するルート点まで、または２つの隣接した凸状端面の間の谷底点まで延び、頂部とルート点のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、歯幅の１８％である。【選択図】図４

Description

本発明は、手動変速機のためのシンクロナイザデバイスおよび同期方法に関する。

手動変速機のロッキングシンクロナイザは、通常、ロッキング構造を特徴とする。このロッキング構造は、スライドスリーブと変速される変速ギヤのクラッチボディとの間に速度差が存在する限りにおいて、スライドスリーブをロックするためのものである。クラッチボディのクラッチ歯へスライドスリーブが容易に滑り込むように、通常、噛合構造が設けられている。この噛合構造は、スライドスリーブ歯とクラッチボディ歯の両方を尖らせることによって実現される。

最近の自動手動変速機、特にデュアルクラッチ変速機では、軸方向の全長を短縮する努力がなされている。

この理由から、ＷＯ２０１５／１８０９４９Ａ１では、クラッチボディ歯が、噛合いベベルなしに、スライドスリーブに軸方向に隣接する歯端に形成されることが既に提案されている。したがって、先の尖った噛合形状は、少なくともクラッチボディ歯部において完全に省略される。これにより、傾斜面および尖った歯端を有する噛合形状のために使用される軸方向の全長を減らすことができる。

噛合いベベルなしでも、クラッチボディ歯の間にスライドスリーブ歯を確実に滑り込ませるためには、速度同期の完了時にスライドスリーブとクラッチボディとの間の速度差を再び生じさせることが好ましい。その結果、スライドスリーブ歯の端面は、クラッチボディ歯の端面に沿ってスライドし、軸方向の移動力により、歯と歯の隙間に達すると、クラッチボディ歯の間に係合する。

本発明の目的は、手動変速機のためのシンクロナイザデバイスを更に改良することであるが、これはスライドスリーブ歯をクラッチボディ歯に確実に噛み合わせ、軸方向の全長が小さく、スライドスリーブとクラッチボディとの間の特に小さな円周方向のバックラッシュを伴うものである。

本発明によれば、この目的は、手動変速機のためのシンクロナイザデバイスによって達成される。このシンクロナイザデバイスは、多数のスライドスリーブ歯を有する内歯を含み、変速機軸の周りを回転することができるスライドスリーブと、スライドスリーブの内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディと、スライドスリーブの軸方向の移動を阻止するように構成されたシンクロナイザユニットと、を有する。
その軸方向の歯端がスライドスリーブに隣接したクラッチボディ歯、および／またはその軸方向の歯端がクラッチボディに隣接したスライドスリーブ歯の少なくともいくつかは、それぞれ１つの凸状端面を含むか、またはそれぞれ複数の凸状端面を含む。
１つの凸状端面または複数の凸状端面のうちの１つは、それぞれ、円周方向に、スライドスリーブ歯およびクラッチボディ歯のそれぞれの歯フランクに隣接する第１ルート点から、軸方向に突出した頂部を通って、第２ルート点まで延び、第２ルート点は、１つの凸状端面がある場合は、スライドスリーブ歯およびクラッチボディ歯の反対側の歯フランクに隣接し、複数の凸状端面がある場合は、隣接する凸状端面の間のくぼみの谷底点であり、頂部とルート点のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、スライドスリーブ歯およびクラッチボディ歯の歯幅の１８％、特に最大で１０％である。

特に、複数の凸状端面がある場合には、ちょうど２つの端面が設けられ、半径方向断面上で互いに対称に配置される。

この点について、凸状端面は、ルート点から始まり、外側にカーブし、および頂部、特に頂点を通って延びる面を意味するものと理解されなければならず、ここで曲面は、半径方向から見ると、連続的な曲率、多角形チェーン（polygonal chain）、またはそれらの混合形状によって形成される。

凸形状である軸方向の歯端を有するクラッチボディ歯において、凸状端面の少なくとも第１ルート点は、クラッチボディ歯の歯フランクに直接隣接している。通常、軸方向の歯端の領域で切り取られ、凸形状の歯端を有するスライドスリーブ歯において、凸状端面の各ルート点も、歯フランク、特にスライドスリーブ歯の歯フランクの切り取られた部分に隣接している。複数の凸状端面の場合、（特にちょうど２つの凸状端面の場合）、第１端面は、第１ルート点から始まり、隣接する凸状端面の間の谷底点で終わる。２つの凸状端面の場合、谷底点は、２つの対向する歯フランクの間に正確に配置される。

軸方向に垂直に延びる平坦な端面と比較して、わずかに凸状の端面は、歯の噛合いをより容易にする。更に、端面と歯フランクとの間の移行領域において、材料への応力および摩耗も著しく低減される。特に、尖ったスライドスリーブ歯およびクラッチボディ歯を有する従来のシンクロナイザデバイスのものと同程度の円周方向のバックラッシュがある場合、わずかな曲率の凸端面を有することによって、すなわち頂部とルート点との間の軸方向距離を歯幅の約１０％とすることによって、信頼性の高い歯の噛合いを既に確保することができる。

シンクロナイザデバイスの具体例によると、半径方向から見た前記１つの凸状端面は、軸方向の歯の中心線に対して鏡映対称になるように形成されている。このようにして、クラッチボディとスライドスリーブとの間の相対的な回転の方向にかかわらず、確実で安全な噛合いが保証される。半径方向から見た複数の軸方向の端面は、前記軸方向の歯の中心線に対して鏡映対称になるように互いに関連して配置されている。

好適には、スライドスリーブ歯の凸状端面のうちの少なくとも１つは、円筒形であるように設計される。

より詳細には、半径方向から見た凸状端面のうちの少なくとも１つは、ルート点からルート点までの円柱の側面の一部によって形成されてもよく、その円柱の半径は、好適には少なくとも２ｍｍである。端面と歯フランクとの間の移行領域における過度の摩耗を減らすために、ルート点の領域内に存在する角またはエッジは、更に丸くまたは面取りされてもよい。

さらに、１つの凸状端面または複数の凸状端面は、それぞれ、変速機軸に対して垂直に延びる端面部、または変速機軸に対して垂直に延びる接線を有する端面部分を含んでもよい。

シンクロナイザデバイスの更なる具体例によると、クラッチボディ歯の軸方向の寸法は、最大で３ｍｍになる。具体的には、クラッチボディは、最大で３ｍｍの厚さのプレートを有するクラッチディスクとして形成されてもよい。クラッチボディ歯の突端が省略された場合、シンクロナイザデバイスのシフトされた状態において、スライドスリーブとクラッチボディとの間のトルク伝達能力を低下させることなく、クラッチボディ歯またはクラッチディスク全体の軸方向の寸法を小さくすることができる。特に、クラッチボディがクラッチディスクとして構成された場合、プレートの厚さが小さいほど、シンクロナイザデバイスの軸方向の全長を小さくすることができるばかりでなく、材料も節約することができ、シンクロナイザデバイスの重量とコストに有利な効果を有する。

好適には、スライドスリーブとクラッチボディとの間の円周方向のバックラッシュは、最大で１度、特に最大で０．２５度である。スライドスリーブ歯の平坦な端面と、変速機軸に対して垂直に延びるクラッチボディ歯とを有する従来の爪歯と比較して、円周方向のバックラッシュは、このようにしてかなり低減される。具体的には、この円周方向のバックラッシュは、スライドスリーブ歯とクラッチボディ歯の両方が尖っていることを特徴とするシンクロナイデバイスの円周方向のバックラッシュのオーダーである。これとは対照的に、更に、軸方向の設置スペースに関して重要な利点が得られる。

シンクロナイザデバイスの更なる具体例によると、スライドスリーブ歯の少なくともいくつかは、クラッチボディに隣接するその歯端に、平坦であり、変速機軸に対して垂直に延びる端面を含む。これは、スライドスリーブを製造するための支出を著しく減少させることができる。この場合、好適には、全てのクラッチボディ歯は、スライドスリーブに隣接するその歯の端部に、上で述べられたような凸状端面を含む。

更に、シンクロナイザデバイスは、力制御されることができ、前記シンクロナイザユニットは、所定の最大の力が超えられた場合、前記スライドスリーブの軸方向の移動の阻止が無効にされるように形成されている。従来のシンクロナイザユニットとは対照的に、このタイプの設計は、シンクロナイザユニットが速度のマッチングをまだ完了していなくても、スライドスリーブとクラッチボディの力制御された係合を可能にする。この場合、シンクロナイザリングは、外歯なしで実現され、スライドスリーブが軸方向に更に移動することを許容する。

更に、最初に述べられた目的は、シンクロナイザデバイス、特に上記のシンクロナイザデバイスによって達成される。シンクロナイザデバイスは、多数のスライドスリーブ歯を有する内歯を含み、変速機軸の周りを回転することができるスライドスリーブと、スライドスリーブの内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディと、多数のシンクロナイザリング歯を有する外歯を有し、前記スライドスリーブの軸方向の移動を阻止するように構成されたシンクロナイザリングを含むシンクロナイザユニットと、を有する。前記スライドスリーブの内歯は、それぞれが円周方向の両側に向けられた軸方向の歯端を有するロック歯と、それぞれが鈍い軸方向の歯端を有する噛合歯とを含む。円周方向に互いに直接的に隣接している複数のロック歯のロック歯グループと、円周方向に互いに直接的に隣接している複数の噛合歯の噛合歯グループとは、円周方向に交互に並んでいる。

ここで鈍い軸方向の歯端部を有する噛合歯は、シンクロナイザデバイスの軸方向の極めてコンパクトな設計と、ニュートラル位置とそのシフト位置との間のスライドスリーブの特に短い軸方向の移動とを可能にする。更に、円周方向に交互に配置されたロック歯グループおよび噛合歯グループの配置は、シンクロナイザデバイスが特に高い応力に耐えることを可能にする。特に、グループ内の配置は、速度同期中にシンクロナイザリング歯およびロック歯で生じる歯の表面圧力および応力を減少させることを可能にする。

シンクロナイザデバイスの具体例によると、シンクロナイザリングは、円周方向に、シンクロナイザリング歯を有する歯付きリング部分と、シンクロナイザリング歯を有しない歯なしリング部分とを含み、スライドスリーブの各ロック歯グループは、歯付きリング部分に軸方向に隣接して配置され、スライドスリーブの各噛合歯グループは、歯なしリング部分に軸方向に隣接して配置されている。速度同期中の応力ピークを回避するために、シンクロナイザリングは、可能な限り多くのシンクロナイザリング歯を含む。しかしながら、通常、シンクロナイザリング歯のない歯なしリング部分も設けられており、例えば、シンクロナイザリングと一体的にインデックスタブまたは止め具を形成する。これらの歯なしリング部分は、この領域内にスライドスリーブの噛合歯グループを配置するために有利な方法で使用される。同時に、スライドスリーブのロック歯グループは、シンクロナイザリングの歯付きリング部分の領域内に配置され、シンクロナイザリングおよびスライドスリーブの同一の歯ピッチで、各シンクロナイザリング歯は、速度同期中、スライドスリーブのロック歯に対して停止し続ける。鈍い軸方向の歯端部を有する噛合歯のために、その結果、シンクロナイザデバイスは、非常に小さい軸方向の長さだけでなく、極めて短い軸方向のシフト移動距離をも特徴とする。同時に、速度同期中の望ましくない応力ピークは、ロック歯および噛合歯を巧みにグループに配置することによって回避される。

好適には、ロック歯の歯端および噛合歯の歯端は、実質的に、変速機軸に対して垂直に延びる共通の平面内にある。したがって、軸方向に突出する捕捉歯は設けられておらず、シンクロナイザリングによる速度同期のために、スライドスリーブ歯をクラッチボディ歯の間に噛み合わせる必要はない。

シンクロナイザデバイスの更なる具体例によると、噛合歯の鈍い歯端は、平坦でありかつ変速機軸に対して垂直に延びる端面、または１つの若しくは複数の凸状端面を含み、１つの凸状端面または複数の凸状端面のうちの１つは、それぞれ円周方向に、スライドスリーブ歯の歯フランクに隣接する第１ルート点から、軸方向に突出した頂部を通って、第２ルート点まで延び、第２ルート点は、１つの凸状端面がある場合は、スライドスリーブ歯およびクラッチボディ歯の反対側の歯フランクに隣接し、複数の凸状端面がある場合は、隣接する凸状端面の間のくぼみの谷底点であり、頂部と第１ルート点および第２ルート点のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、スライドスリーブ歯の歯幅の１８％、特に最大で１０％である。ここで、歯幅は、円周方向に測定したスライドスリーブ歯の寸法、すなわちその接線方向の寸法に対応する。

更に、円周方向の両側に向けられたロック歯の軸方向の歯端は、変速機軸に対して最大で７０度である角度を有するロックベベルを含んでもよい。

シンクロナイザデバイスの更なる具体例によると、スライドスリーブの内歯は、円周方向のロック歯グループと噛合歯グループとの間のそれぞれの移行歯を含む。各移行歯の軸方向の歯端は、円周方向のほぼ中央で分割され、ロック歯グループに隣接している側のロック歯の歯端に、および噛合歯グループに隣接している側の噛合歯の歯端に、幾何学的に対応している。このようにして、スライドスリーブの内歯は、シンクロナイザリングの外歯に対して固定するため、およびクラッチボディの外歯に噛み合うために特に効率的に使用されることができるが、それはなぜなら、スライドスリーブ歯の各スペースは、シンクロナイザリング歯またはクラッチボディ歯と明確に関連しているからである。

好適には、スライドスリーブは焼結された構成要素である。幾何学的に異なる構成の歯端を有するロック歯および噛合歯のグループの、円周方向に交互の配置は、形成若しくは成形方法または機械加工プロセスによって実現するには非常に複雑である。したがって、スライドスリーブを焼結部品の形態で製造することが望ましい。

更に、本発明は、自動車のための手動変速機をも含み、前述のシンクロナイザデバイスおよび変速機コントローラを含み、変速機コントローラは、スライドスリーブを軸方向に動かすための第１アクチュエータと、スライドスリーブとクラッチボディとの間に速度差を作り上げるための第２アクチュエータとを含む。

速度同期の後、スライドスリーブ歯がクラッチボディ歯の間に確実に係合して所望のギヤに移行できるように、この手動変速機において、有利な方法で、第２アクチュエータによって、ある速度差が、再び積極的に作り上げられることができる。速度差を積極的に作り出すために、第２アクチュエータは、例えば、変速機のシャフトブレーキを駆動し、変速機内の冷却オイル流を増加させ、クラッチボディに接続されていない変速機の更なる変速ギヤの同期を開始させ、および／または電動モータを駆動する。

本発明の更なる特徴および利点は、以下の図面を参照して、以下の好ましい具体例の説明から明らかになる。

従来の手動変速機のシンクロナイザデバイスを通る長手方向の断面図を示す。 従来の手動変速機のシンクロナイザデバイスの斜視分解図を示す。 従来の手動変速機のシンクロナイザデバイスを通る長手方向部分の更なる断面を示す。 本発明に係る手動変速機のシンクロナイザデバイスの斜視分解図を示す。 図４に係るシンクロナイザデバイスのクラッチボディを示す。 図５に係るクラッチボディの詳細を示す。 半径方向から見たクラッチボディ歯の変形例を示す。 半径方向から見たクラッチボディ歯の更なる変形例を示す。 図４に係るシンクロナイザデバイスのスライドスリーブを示す。 図８に係るスライドスリーブの詳細を示す。 軸方向から見た図８および図９に係るスライドスリーブのロック歯および噛合歯の軸方向の端部を示す。 軸方向から見た図８および図９に係るスライドスリーブの噛合歯の軸方向の端部の別の変形例を示す。 円周方向のバックラッシュを説明するための本発明に係るシンクロナイザデバイスのスライドスリーブおよびクラッチボディの展開詳細図を示す。 図４に係るシンクロナイザデバイスのシンクロナイザリングを示す。 本発明に係るシンクロナイザデバイスにおけるシフト動作の概略図である。 本発明に係るシンクロナイザデバイスにおけるシフト動作の概略図である。 本発明に係るシンクロナイザデバイスにおけるシフト動作の概略図である。 本発明に係るシンクロナイザデバイスにおけるシフト動作の概略図である。

概ね機能的に互いに対応する構成要素は、以下の説明において同一の参照番号によって示され、従来技術から公知の構成要素の参照番号は、アポストロフィを付加的に与えられている。

図１〜図３は、手動変速機の公知のシンクロナイザデバイス１０’を示しており、これは、変速機軸Ａに沿って移動可能であり、より詳細には図示しないシャフトと共同して回転するスライドスリーブ１２’を有する。シンクロナイザデバイス１０’は、クラッチボディ１４’を更に含むが、これはクラッチディスクとして形成され、手動変速機の変速ギヤ１６’にしっかりと接続されている。変速ギヤ１６’は、アイドラギヤとしてシャフト上に回転自在に設けられており、スライドスリーブ１２’によってジョイントを回転させるためにシャフトに接続されることができる。

スライドスリーブ１２’は、スライドスリーブ歯１８’を有する内歯を含み、クラッチボディ１４’は、クラッチボディ歯２０’を有する外歯を有する。

スライドスリーブ歯がクラッチボディ歯の間の空間に噛み合う速度同期およびそれに続く噛合プロセスを実行するために、多数のシンクロナイザリング歯２４’を有する外歯を含むシンクロナイザリング２２’を公知の方法で含むシンクロナイザユニットが提供される。半径方向にバネ付勢されたボールは、プレシンクロナイザユニットとして機能するスラストピース２６’の一部である。

ボルグ・ワーナー原理上で動作するこのようなシンクロナイザデバイス１０’は、一般的に知られている。スライドスリーブ１２’の軸方向の移動の開始時、プレシンクロナイザユニットは、シンクロナイザリング２２’に軸方向の力を加え、シンクロナイザリング２２’は、図１のように２つの部品で構成されたクラッチボディ１４’の摩擦面に接触し、このようにして速度に差がある場合に円周方向に調節される。これは、シンクロナイザリング歯２４’とスライドスリーブ歯１８’とが互いに対して配置され、それらは、速度が一致するまで、スライドスリーブ１２’の軸方向の移動を阻止する。速度同期の間、シンクロナイザリング歯２４’は、スライドスリーブ１２’を阻止し、クラッチボディ歯２０’の間のスライドスリーブ歯１８’の噛合いが防止される。速度同期後にのみ、シンクロナイザリング２２’は、円周方向に戻され、クラッチボディ歯２０’の間でスライドスリーブ歯１８’の噛合いを可能にする。

図４は、自動車の手動変速機のための本発明に係るシンクロナイザデバイス１０を示している。シンクロナイザデバイス１０は、多数のスライドスリーブ歯１８を有する内歯を含み、変速機軸Ａの周りを回転することができるスライドスリーブ１２と、クラッチディスクとして構成され、スライドスリーブ１２の内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯２０を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディ１４と、を含む。シンクロナイザデバイス１０は、シンクロナイザリング２２を有するシンクロナイザユニットを更に含み、シンクロナイザリングは、多数のシンクロナイザリング歯２４を有する外歯を有し、スライドスリーブ１２の軸方向の移動を阻止することができる。

ボルグ・ワーナーによる一般的な構造および動作原理は、従来技術から既に一般的に知られている。これに関して、図１〜図３に関連して上述の説明について更に述べ、以下では有利な相違点が主に説明される。

スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間の特に小さな円周方向のバックラッシュに伴う、短い軸方向のシフト移動距離を含むシンクロナイザデバイス１０の軸方向の全長を特に小さくするために、その軸方向の歯端が前記スライドスリーブ１２に隣接する前記クラッチボディ歯２０、および／またはその軸方向の歯端が前記クラッチボディ１４に隣接する前記スライドスリーブ歯１８の少なくともいくつかは、それぞれ、凸状端面含むが、その形状は、更に以下でより詳細に説明される。

図５は、図４に係るシンクロナイザデバイス１０のクラッチボディ１４の詳細斜視図を示している。この図で早くも明らかになっているが、クラッチボディ歯２０は、その軸方向の歯端に従来の尖った噛合形状を有しない。

突端が省略されていることにより、クラッチボディ歯２０の軸方向の寸法は、縮小されることができ、典型的には最大で３ｍｍになる。必要な軸方向の寸法は、当然、クラッチボディ歯２０によって伝達されるべきトルクに依存するが、一般的に使用される手動操作される自動車の変速機に十分なトルク伝達能力を提供する３ｍｍの軸方向の歯の長さである。

この例示的な具体例では、クラッチボディ１４は、具体的にはクラッチディスクの形状である。クラッチボディ歯２０の軸方向の寸法が小さくなる結果、クラッチディスクの軸方向の全体寸法は、当然、最大で３ｍｍの板厚に減少することができる。このようにして、軸方向の全長だけでなく、必要な材料およびシンクロナイザデバイス１０の重量を有利に減少させることができる。

図６は、図５に係るクラッチボディ１４の、クラッチボディ歯２０の領域における詳細を示している。この図から分かることは、本具体例では、各クラッチボディ歯２０は、スライドスリーブ１２に隣接する軸方向の歯端に凸状端面を有することである。

図７ａおよび図７ｂは、半径方向から見たクラッチボディ歯２０を示しており、これは凸状端面の異なる変形例を有する。図７ａに係る具体例では、１つの凸状端面が面全体を形成し、図７ｂでは、２つの凸状端面が面全体を形成している。図７ａでは、１つの凸状端面は、それぞれ、クラッチボディ歯２０の側方の歯フランク３０に隣接する第１ルート点２８から、軸方向に突出し、歯２０の軸方向の最先端点を構成する頂部３２（特に頂点）を通って、１つの凸状端面がある場合は、クラッチボディ歯２０の反対側の歯フランク３６に隣接する第２ルート点３４まで、円周方向に延びている。更に、頂部３２（特に頂点）とルート点２８、３４のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、クラッチボディ歯２０の歯幅ｂの１８％、特に最大で１０％である。ここで、歯幅は、円周方向に計測されたクラッチボディ歯２０の寸法、すなわち接線方向の寸法に相当し、好適には約２ｍｍのオーダーである。

本願について、凸状端面は、一般に、ルート点２８、３４から始まり、軸方向外側に突き出し、および頂部３２（特に頂点）を通って延びる曲面を意味するものと理解されなければならず、ここでカーブは、半径方向から見ると、連続的な曲率（図７ａの左側の図を参照）、多角形チェーン（図７ａの右側の図を参照）、またはそれらの混合形状（図７ａの中央の図を参照）によって形成できまたは近似できる。

図示された具体例のそれぞれにおいて、凸状端面は、円筒形状を有し、またはより正確には、円筒形の基準面として実現されるが、２つの曲率を有する表面が得られるように半径方向のわずかな曲率もまたあり得る。

図７ａに示されているようなクラッチボディ歯２０の変形例のそれぞれにおいて、半径方向から見た１つの凸状端面は、軸方向の歯の中心線Ｘに対して鏡映対称になるように形成されている。この結果、円周方向に対称となる。

また、凸状端面は、円周方向の中心に端面部３８を含み、これは、変速機軸Ａに対して垂直に延び（図７ａの中央および右側の図を参照）、または変速機軸Ａに対して垂直に延びる接線４０を有する（図７ａの左側の図を参照）。

より具体的には、半径方向から見た凸状端面は、ルート点２８からルート点３４までの円柱の側面の一部によって形成されてもよく、その円柱の半径は少なくとも２ｍｍである。

図７ｂに係る具体例では、２つの隣接した凸状端面３２が提供されている。第１（左側の）端面は、既に上で述べた第１ルート点２８から始まり、ちょうど歯の中心線Ｘに配置された第２ルート点３４’まで曲線状の部分として延びている。このルート点３４’は、凸状端面の間のくぼみの谷底点である。第２端面３２（右側）は、第２ルート点３４’から、反対側の歯フランク上の前記ルート点３４まで延びている。くぼみは、連続的に湾曲した凸状の面である。

ここでの歯フランクは、中心から半径方向外向きに互いに離れているが、図７ａによる具体例の事例であってもよい。

端面の異なる形状、および図７ａに係る具体例に関して上述した寸法、特に頂部３２（特に頂点）とルート点２８、３４のそれぞれとの間の軸方向距離に関しては、図７ｂの変形例に採用されてもよく、または図７ｂに係る具体例は、対応して可変である。特定の境界条件に応じて、半径方向から見た少なくとも１つの凸状端面が軸方向の歯の中心線Ｘに対して非対称に形成された変形例もまた、図７ａおよび図７ｂに係る変形について代替的に想到される。これらの場合、凸状端面または２つの凸状端面は、変速機軸Ａに対して垂直に延び、または変速機軸Ａに対して垂直に延びる接線４０を有する端面部３８を含み、次に、この端面部３８は、好適には、歯の中心線Ｘに対して円周方向に偏心して配置される。

図８は、図４に係るシンクロナイザデバイス１０のスライドスリーブ１２の詳細斜視図を示し、図９は、スライドスリーブ１２の内歯の領域における詳細を示している。

ここで、スライドスリーブ１２の内歯は、円周方向の両側に向けられた軸方向の歯端を有するロック歯４２と、鈍い軸方向の歯端を有する噛合歯４４とを含む。

図８および図９について、更に分かることは、円周方向に互いに直接的に隣接している複数のロック歯４２を有するロック歯グループ４６と、円周方向に互いに直接的に隣接している複数の噛合歯４４を有する噛合歯グループ４８とは、円周方向に交互に並んでいることである。

更に、図示された具体例では、スライドスリーブ１２の内歯は、円周方向のロック歯グループ４６と噛合歯グループ４８との間のそれぞれの移行歯５０を含む。各移行歯５０の軸方向の歯端は、円周方向のほぼ中央で分割され、ロック歯グループ４６に隣接している側のロック歯４２の歯端に幾何学的に対応し、噛合歯グループ４８に隣接している側の噛合歯４４の歯端に対応している。

それぞれが幾何学的に異なる歯端を有するロック歯４２、噛合歯４４、および移行歯５０のこの配置により、切削または非切削成形プロセスによるスライドスリーブ１２の製造がかなり複雑であるため、本具体例では、スライドスリーブ１２は、焼結された構成要素の形態で実現される。しかしながら、一般的には、スライドスリーブ１２を、圧延された部品または鋳造されたまたは成形された部品として、鋼板から製造することも想到される。

ロック歯４２の軸方向の歯端および噛合歯４４の軸方向の歯端は、変速機軸Ａに対して垂直に延びる実質的に共通の平面Ｅ内に存在する。

このことは、図１０にも示されており、図１０は、軸方向から見た図８および図９に係るスライドスリーブ１２のロック歯４２の軸方向の端部および噛合歯４４の軸方向の端部を示している。

図１０によると、円周方向の両側に向けられたロック歯４２の軸方向の歯端は、変速機軸Ａに対して最大で６０度になる角度αを含むロックベベル５２を含む。したがって、２つのロックベベル５２は、屋根角βを有する屋根形状を形成する。ここでβ＝２αである。

更に、ここでは、２つのロックベベル５２の交点と、ロックベベル５２と隣接する歯フランク３６との交点との間の軸方向の距離は、それぞれのスライドスリーブ歯１８の歯幅ｂの１８％より明らかに大きい。

図１０によると、ロック歯４２とは対照的に、噛合歯４４の鈍い歯端は、変速機軸Ａに対して垂直に延びる平坦な端面を有する。

上記の通り、噛合歯４４のこの単純で完全に平らな端面構成では、クラッチボディ歯２０は凸状端面を有するから、スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間の小さな円周方向のバックラッシュが可能である。

図１１は、スライドスリーブ１２の噛合歯４４についての別の変更例を示している。ここでは、噛合歯４４の鈍い歯端は、それぞれ凸状端面を有し、各凸状端面は、円周方向に、スライドスリーブ歯１８の歯フランク３０に隣接する、より具体的には歯フランク３０の切り取られた部分３１に隣接するルート点２８から、軸方向に突出した頂部３２を通って、スライドスリーブ歯の反対側の歯フランク３６に隣接する、より具体的には歯フランク３６の切り取られた部分３７に隣接するルート点３４まで延びている。ここで、頂部３２とルート点２８、３４のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、スライドスリーブ歯１８の歯幅ｂの１８％であり、歯幅ｂは、円周方向に測定されたスライドスリーブ歯１８の接線方向の寸法に相当し、約２ｍｍのオーダーである。

このように特定された噛合歯４４の歯端の凸状の外形は、図７に基づいて既に述べたように、クラッチボディ歯２０の歯端の凸状の外形に相当するため、上記の説明を参照することができる。

図７ａおよび図７ｂに係るクラッチボディ歯２０の凸状に形成された端面の代わりに、またはこれに加えて、図１１に係る噛合歯４４の端面も、凸状の形状を有することができる。すなわち、クラッチボディ歯２０の歯端または噛合歯４４の歯端のいずれか一方が凸状端面を有する場合、スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間の小さな円周方向のバックラッシュを実現することができる。

クラッチボディ歯２０の歯端および噛合歯４４の歯端の両方が凸状端面を有するように形成されている場合、円周方向のバックラッシュは、有利な方法で、比較的小さい程度ではあるが、更に低減することができる。図１２は、スライドスリーブ歯１８とクラッチボディ歯２０との間の円周方向のバックラッシュを示し、これは最大で１度、特に最大で０．２５度である。現在一般的に使用されているスライドスリーブ１２およびクラッチボディ１４の直径の場合、この円周方向のバックラッシュは、ラジアンで、接線方向の空間距離ｔ≒０．２ｍｍに相当する。

尖った歯端を有する従来のシンクロナイザデバイスと比較して、クラッチボディ歯２０および／または噛合歯４４の凸状端面は、シンクロナイザデバイス１０の全体の軸方向の長さをかなり減少させることができる。

図４に係る例示的な具体例では、シンクロナイザデバイス１０は、ハブ５８を含み、シンクロナイザユニットは、プレ同期のためのスラストピース２６を含み、ハブ５８は、ハブフランジ６０およびハブウェブ６２を含んでいる。特に図示されたスラストピース２６は、ここでは大きな半径方向の寸法を有し、ハブフランジ６０からハブウェブ６２まで延在している。もちろん、本発明に関連して、半径方向に特にコンパクトな設計を有し、ハブフランジ６０内のみに受け入れられ、ハブウェブ６２内に延在しないスラストピース２６を使用することも想到される。そのようなスラストピース２６は、例えばＥＰ１ ７１５ ２１０ Ｂ１に開示されており、ハブ５８のハブウェブ６２の消耗を低下させるため、ハブウェブの軸方向の寸法を減らすことができる。このように、半径方向に特にコンパクトなスラストピース２６を使用することにより、シンクロナイザデバイス１０の全体的な軸方向の長さを、必要に応じて更に減少させることができる。

図１３は、図４に係るシンクロナイザデバイス１０のシンクロナイザリング２２の斜視詳細図を示している。

円周方向から見ると、シンクロナイザリング２２は、シンクロナイザリング歯２４を有する歯付きリング部分５４と、シンクロナイザリング歯２４を有しない歯なしリング部分５６とを含む。図１３によると、シンクロナイザリング２２の制限された相対的な回転を定義するためのいわゆるインデックスタブ、またはシフト移動距離を制限するための軸方向の止め具、または軸方向の停止要素のためのくぼみがシンクロナイザリング２２と一体的に形成されている場所に、歯なしリング部分５６は設けられている。

シンクロナイザデバイス１０が組み立てられた状態では、スライドスリーブ１２およびシンクロナイザリング２２は、円周方向に互いに関連して配置され、スライドスリーブ１２の各ロック歯グループ４６は、歯付きリング部分５４に軸方向に隣接して配置され、スライドスリーブ１２の各噛合歯グループ４８は、シンクロナイザリング２２の歯なしリング部分５６に軸方向に隣接して配置される（図４も参照）。

図１４〜図１７は、シンクロナイザデバイス１０のシフトプロセスおよびそのようなシンクロナイザデバイス１０を有する変速機をシフトするための同期方法を示している。スライドスリーブ１２のロック歯グループ４６の領域、および軸方向に隣接したシンクロナイザリング２２の歯付きリング部分５４の領域におけるシンクロナイザデバイス１０のそれぞれの展開詳細図が左側に示され、スライドスリーブ１２の噛合歯グループ４８の領域、および軸方向に隣接したシンクロナイザリング２２の歯なしリング部分５６の領域におけるシンクロナイザデバイス１０のそれぞれの展開詳細図が右側に示されている。

図１４は、シフトプロセスの開始前の、スライドスリーブ１２の軸方向中央のニュートラル位置の状態を示している。スライドスリーブ歯１８の軸方向の歯端は、シンクロナイザリング歯２４およびクラッチボディ歯２０の両方から軸方向に離れている。

従来のシンクロナイザデバイス１０’のように、スライドスリーブ１２は、シャフトと共に回転するが、クラッチボディ１４が取り付けられた変速ギヤは、スライドスリーブ１２の速度とは異なる速度を有する。スラストピース２６のボールは、図１４の下部に示されているように、スライドスリーブ１２の内側の上の溝６４に係合する。

図示された例示的な具体例では、図７を参照して上で既に述べられているように、すべてのクラッチボディ歯２０の端面は、凸形状を有する。端面と歯フランク３０、３６との間の鋭利な移行を回避するために、ルート点２８、３４の領域内に存在するエッジまたは角は、いずれも製造公差内で丸くまたは面取りされてもよい。

全てのクラッチボディ歯２０は、ここでは軸方向に同じ長さを有し、特に、同一に設計されている。

スライドスリーブ歯１８もまた、軸方向に同じ長さを有し、ロック歯４２、噛合歯４４、または移行歯５０の形状であり、ロック歯４２は、それぞれ軸方向の歯端を有し、歯端は円周方向の両側を向いている。噛合歯４４のそれぞれは、鈍い軸方向の歯端を有し、鈍い歯端の端面は、より具体的には、平坦であり、本具体例では、変速機軸Ａに対して垂直に延びている。

しかしながら、代わりに、図１１を参照して上で既に説明されているように、噛合歯４４の端面が凸状に形成されることも想到される。ここでも、端面と歯フランク３０、３６との間の鋭利な移行を回避するために、ルート点２８、３４の領域内に存在するエッジまたは角は、いずれも製造公差内で丸くまたは面取りされてもよい。

図１４に示されているニュートラル位置では、スライドスリーブ１２によってカバーされたシフト移動距離Ｓは、まだゼロに等しい。スライドスリーブ１２が、軸方向のシフト力Ｆによって、クラッチボディ１４に向かって軸方向にずらされると、プレシンクロナイザユニットは、シンクロナイザリング２２に作用して、それを変速ギヤ側の摩擦面に対して押し付ける。このプロセスでは、スライドスリーブ１２は、シフト移動距離Ｓ_１をカバーし、シンクロナイザリング２２は、図１５に示すロック位置に動かされる。ロック位置では、スライドスリーブ１２のロック歯４２が、シンクロナイザリング歯２４を押圧し、スライドスリーブ１２とクラッチボディとの間の速度マッチングが行われる。一度速度が同期されると、スライドスリーブ１２のクラッチボディ１４への更なる軸方向の移動が可能となり、共にロック歯４２がシンクロナイザリング歯２４の間のスペースの中にスライドする。この移動は、シンクロナイザリング歯２４の両側の傾斜面６６によって補助されるが、この傾斜面６６は、ロック歯４２のロックベベル５２と実質的に平行になるように構成され、およびそれらに沿ってスライドして、シンクロナイザリング歯２４をロック歯４２の間の歯スペースに導くことができるものである。

スライドスリーブ１２の内歯とシンクロナイザリング２２の外歯との噛合いの後の同期された状態は、図１６に示されている。スライドスリーブ１２は、ここでは、シフト移動距離Ｓ_２をカバーしており、スライドスリーブ１２の溝６４が、スラストピース２６のボールの上をスライドしている。

スライドスリーブ１２の噛合歯４４は、速度同期の間は機能しないが、それはなぜなら、噛合歯グループ４８が、シンクロナイザリング２２の歯なしリング部分５６に軸方向に隣接し、したがってシンクロナイザリング歯２４と協働しないからである。

しかしながら、同期後、図１６（右側）によると、噛合歯４４の鈍い歯端とクラッチボディ歯２０の凸状端面は、直接的に接触し、クラッチボディ歯２０の間のスライドスリーブ歯１８の噛合いは、不可能である。スライドスリーブ１２は、軸方向のシフト力Ｆによって、クラッチボディ１４に対して付勢される。

この場合、スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間の小さな速度差が、再び作られなければならない。速度差は最小限に抑えられることができるが、それはなぜなら、円周方向にオフセットを生成することのみが要求され、スライドスリーブ歯１８の端面が、クラッチボディ歯２０の間の歯スペースと確実に一致させるからである。

本具体例では、速度差は、
変速機内の冷却オイル流を増加させる手段、
共にジョイント回転するためのクラッチボディ１４に接続されていない変速機の更なる変速ギヤの同期を開始させる手段、
変速機のシャフトブレーキを駆動する手段、
電動モータを駆動する手段、
のうちの少なくとも１つを取ることによって積極的に作り上げられる。

冷却オイル流の増加により、抗力トルクが積極的に増加し、速度差は、迅速に達成される。

シフトされるべきギヤステップに関連しないが、変速機に設けられている変速ギヤの同期を簡単に開始することは、速度差が非常に迅速に作り上げられることを可能にする。変速機のシャフトブレーキの駆動についても同様であり、速度は、ハウジング固定構成要素との摩擦接続によって低減される。

電動モータの駆動は、特に電動モータを備えたハイブリッド車両の場合には重要である。この場合、内燃機関は変速機から切り離され、電動モータは、所望の歯車がシフトされるまで、速度同期のために一時的に接続される。その後、電動モータは、再び切り離され、内燃機関は、再び変速機に接続されてもよい。

これらの手段を実行するために、手動変速機は、シンクロナイザデバイス１０および変速機コントローラを含み、変速機コントローラは、スライドスリーブ１２を軸方向に動かすための第１アクチュエータと、スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間に速度差を作り上げるための第２アクチュエータとを含む。

スライドスリーブ歯１８の端面、特に噛合歯４４の端面が、クラッチボディ１４の外歯の歯スペースに軸方向に隣接し、およびシフト力Ｆに基づいて、クラッチボディ歯２０の間に係合することができるまで、スライドスリーブ１２とクラッチボディ１４との間の速度差により、スライドスリーブ歯１８の端面およびクラッチボディ歯２０の端面は、円周方向に沿ってスライドする。

図１７は、完全な噛合状態を示しており、最大シフト移動距離Ｓ_ｍａｘがカバーされている。この時、クラッチボディ歯２０は、スライドスリーブ歯１８の間の最大の挿入深さにある。

本発明は、ここでは、シンクロナイザデバイス１０の特定の例示的な具体例に基づいて説明されているが、本発明の基本的なアイデアは、例えば、ＥＰ２ １３７ ４２３ Ｂ１、ＷＯ２０１１／０５４４９４ Ａ１、ＷＯ２０１２／０２８３１６ Ａ１、またはＥＰ０ ８１２ ３９８ Ｂ１に記載されているような、他の同期システムにも容易に移行することができることが理解されるべきである。

特に、シンクロナイザデバイス１０が力制御され、したがって、シンクロナイザユニットが、所定の最大の力が超えられた場合、スライドスリーブ１２の軸方向の移動の阻止が無効にされるように設計されている同期システムに本発明を適用することも考えられる。

Claims (18)

1. 多数のスライドスリーブ歯を有する内歯を含み、変速機軸の周りを回転することができるスライドスリーブと、
   前記スライドスリーブの内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディと、
   前記スライドスリーブの軸方向の移動を阻止するように構成されたシンクロナイザユニットと、
   を含む手動変速機のためのシンクロナイザデバイスであって、
   その軸方向の歯端が前記スライドスリーブに隣接する前記クラッチボディ歯、および／またはその軸方向の歯端が前記クラッチボディに隣接する前記スライドスリーブ歯の少なくともいくつかは、それぞれ、１つの凸状端面または複数の凸状端面を含み、
   前記１つの凸状端面または前記複数の凸状端面のうちの１つは、それぞれ、円周方向に、前記スライドスリーブ歯および前記クラッチボディ歯のそれぞれの歯フランクに隣接する第１ルート点から、軸方向に突出した頂部を通って、第２ルート点まで延び、
   前記第２ルート点は、前記１つの凸状端面がある場合は、前記スライドスリーブ歯および前記クラッチボディ歯の反対側の歯フランクに隣接し、前記第２ルート点は、複数の凸状端面がある場合は、隣接する凸状端面の間のくぼみの谷底点であり、
   前記頂部と前記第１ルート点および前記第２ルート点のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、前記スライドスリーブ歯および前記クラッチボディ歯の歯幅の１８％である、
   シンクロナイザデバイス。
2. 前記頂部と前記第１ルート点および前記第２ルート点のそれぞれとの間の前記軸方向距離は、最大で前記スライドスリーブ歯および前記クラッチボディ歯の歯幅の１０％であることを特徴とする請求項１に記載のシンクロナイザデバイス。
3. 半径方向から見た前記１つの凸状端面は、軸方向の歯の中心線に対して鏡映対称になるように形成され、半径方向から見た複数の軸方向の端面は、前記軸方向の歯の中心線に対して鏡映対称になるように互いに関連して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
4. 前記凸状端面のうちの少なくとも１つは、円筒形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
5. 半径方向から見た前記凸状端面のうちの少なくとも１つは、前記第１ルート点から前記第２ルート点までの円柱の側面の一部によって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
6. 前記１つの凸状端面または複数の前記凸状端面は、それぞれ、前記変速機軸に対して垂直に延び、または前記変速機軸に対して垂直に延びる接線を有する端面部を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
7. 前記クラッチボディ歯の軸方向の寸法は、最大で３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
8. 前記スライドスリーブと前記クラッチボディとの間の円周方向のバックラッシュは、最大で１度であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
9. 前記スライドスリーブ歯の少なくともいくつかは、前記クラッチボディに隣接するその前記歯端に、平坦でかつ前記変速機軸に対して垂直に延びる端面を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
10. 前記シンクロナイザデバイスは、力制御されており、前記シンクロナイザユニットは、所定の最大の力が超えられた場合、前記スライドスリーブの軸方向の移動の阻止が無効にされるように形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
11. シンクロナイザリングが、多数のシンクロナイザリング歯を有する外歯を有するシンクロナイザデバイスであって、
    前記スライドスリーブの内歯は、それぞれが円周方向の両側に向けられた軸方向の歯端を有するロック歯と、それぞれが鈍い軸方向の歯端を有する噛合歯と、を含み、
    円周方向に互いに直接的に隣接している複数のロック歯のロック歯グループと、円周方向に互いに直接的に隣接している複数の噛合歯の噛合歯グループは、円周方向に交互に並んでいる、
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
12. 多数のスライドスリーブ歯を有する内歯を含み、変速機軸の周りを回転することができるスライドスリーブと、
    前記スライドスリーブの内歯と噛み合うための多数のクラッチボディ歯を有する外歯を有する変速ギヤのクラッチボディと、
    多数のシンクロナイザリング歯を有する外歯を有し、前記スライドスリーブの軸方向の移動を阻止するように構成されたシンクロナイザリングを含むシンクロナイザユニットと、
    を含む手動変速機のためのシンクロナイザデバイスであって、
    前記スライドスリーブの内歯は、それぞれが円周方向の両側に向けられた軸方向の歯端を有するロック歯と、それぞれが鈍い軸方向の歯端を有する噛合歯と、を含み、
    円周方向に互いに直接的に隣接している複数のロック歯のロック歯グループと、円周方向に互いに直接的に隣接している複数の噛合歯の噛合歯グループは、円周方向に交互に並んでいる、
    シンクロナイザデバイス。
13. 前記シンクロナイザリングは、円周方向に、シンクロナイザリング歯を有する歯付きリング部分と、シンクロナイザリング歯を有しない歯なしリング部分と、を含み、前記スライドスリーブの各ロック歯グループは、歯付きリング部分に軸方向に隣接して配置され、前記スライドスリーブの各噛合歯グループは、歯なしリング部分に軸方向に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
14. ロック歯の歯端および噛合歯の歯端は、変速機軸に対して垂直に延びる実質的に共通の平面内に存在することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
15. 前記噛合歯の前記鈍い歯端は、平坦でありかつ前記変速機軸に対して垂直に延びる端面、または１つの若しくは複数の凸状端面を含み、前記１つの凸状端面または複数の凸状端面のうちの１つは、それぞれ円周方向に、スライドスリーブ歯の歯フランクに隣接する第１ルート点から、軸方向に突出した頂部を通って、第２ルート点まで延び、前記第２ルート点は、前記１つの凸状端面がある場合は、前記スライドスリーブ歯および前記クラッチボディ歯の反対側の歯フランクに隣接し、複数の凸状端面がある場合は、隣接する凸状端面の間のくぼみの谷底点であり、前記頂部と前記第１ルート点および前記第２ルート点のそれぞれとの間の軸方向距離は、最大で、前記スライドスリーブ歯の歯幅の１８％であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
16. 円周方向の両側に向けられた前記ロック歯の軸方向の歯端は、前記変速機軸に対して最大で７０度である角度を有するロックベベルを含むことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
17. 前記スライドスリーブの前記内歯は、円周方向の前記ロック歯グループと前記噛合歯グループとの間のそれぞれの移行歯を含み、各移行歯の軸方向の歯端は、円周方向のほぼ中央で分割され、前記ロック歯グループに隣接している側の前記ロック歯の歯端に幾何学的に、および前記噛合歯グループに隣接している側の前記噛合歯の歯端に対応していることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載のシンクロナイザデバイス。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載のシンクロナイザデバイスを有する変速機をシフトさせるための同期方法であって、
    （ａ）前記スライドスリーブの速度および前記クラッチボディの速度を合致させるステップと、
    （ｂ）前記クラッチボディに向かう前記スライドスリーブの軸方向の力を作り出すステップと、
    （ｃ）前記スライドスリーブ歯の端面および前記クラッチボディ歯の端面が、円周方向に沿って互いにスライドするように、前記スライドスリーブと前記クラッチボディとの間の速度差を作り上げるステップであって、前記速度差は、
    前記変速機内の冷却オイル流を増加させる手段、
    共にジョイント回転するための前記クラッチボディに接続されていない前記変速機の更なる変速ギヤの同期を開始させる手段、
    前記変速機のシャフトブレーキを駆動する手段、
    電動モータを駆動する手段、
    のうちの少なくとも１つによって作り上げられるステップと、
    （ｄ）前記スライドスリーブ歯を前記クラッチボディ歯に係合させるステップと、
    を含む同期方法。

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