JP2020012558A - 機械的変速機、特に、車両用変速機のためのシンクロナイザ - Google Patents

Abstract

【課題】機械的変速機、具体的には、車両用変速機のためのシンクロナイザ。【解決手段】シンクロナイザ（１０）は、ハブ（１８）と、係合スリーブ（２２）と、一対の係合リングギア（２６ａ、２６ｂ）と、一対の同期リング（２４ａ、２４ｂ）と、前記ハブ（１８）と前記係合スリーブ（２２）との間に介在させた予同期システムとを含み、前記予同期システムは、前記一対の同期リング（２４ａ、２４ｂ）の間の軸方向に介在し、前記係合スリーブ（２２）と前記ハブ（１８）に対する軸方向の摺動動作に関して駆動的に接続され、かつ、少なくとも部分的に前記係合スリーブ（２２）の内部環状溝（５２）に受け入れられる単一の弾性リング（５０）を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に機械的変速機、例えば、変速機のシャフトを、そのシャフトに遊びを持って取り付けられた一対の歯車うちのいずれかと選択的にねじれて接続するように設計した車両用変速機のためのシンクロナイザに関する。

より具体的には、本発明は、独立請求項１のプリアンブルに特定した予同期システムを備えたシンクロナイザに関する。上に特定したタイプのシンクロナイザは、ＤＥ１４７５３３３Ａ１により知られている。

この知られている解決法によると、シンクロナイザは、
変速機のシャフトにねじれて接続するように配置されたハブと、
軸方向に摺動自在な、すなわちシャフトの回転軸に平行な係合スリーブと、
同期リングと歯車との間に摩擦トルクが生じることが可能なように、それぞれの歯車にそれぞれが関連し、その半径方向外側に係合スリーブの内側の歯と噛み合うように配置したそれぞれの外側の歯およびその半径方向内側にそれぞれの歯車の対応する摩擦面と係合するように配置した摩擦面（具体的には円錐面）を有している一対の同期リングと、
同期リングの間に軸方向に介在し、ハブに対する軸方向の摺動動作に関して係合スリーブと駆動的に接続し、かつ係合スリーブの内部環状溝に少なくとも部分的に受け入れられる単一の弾性リングを備えた予同期システムとを備える。

本発明の目的は、上に特定した従来技術に関連して、改良された機械的変速機のためのシンクロナイザを提供することである。

本目的およびその他の目的は、本発明によれば独立請求項１に記載の特徴を有する機械的変速機のためのシンクロナイザの利点によって完全に達成される。

本発明の有利な実施形態を独立請求項で特定するが、その主題は以下の説明の統合部分を形成するものと見なされる。

端的に言えば、本発明は、上述したタイプのシンクロナイザを提供するというアイデアに基づくもので、各同期リングは、それぞれの外側の歯から軸方向内側に延伸し、かつ相互に均等な角度を持って間隔が空いている複数のタブを一体的に形成し、各同期リングのタブは、係合スリーブがニュートラルな位置からいずれかの係合位置に移動した場合に、弾性リングがタブ上を軸方向に摺動することを可能にするように構成されている。そのような構成により、それぞれの同期リングと共に複数のタブが１つの部品として作製しているので、シンクロナイザの全体的な構成部品の数を低減させることができる。

ある実施形態によると、係合スリーブはその軸方向中央領域に外部環状溝を有する実質的にＵ字型の断面を有し、前述の外部環状溝は、制御部材が係合することで、係合スリーブを軸方向のいずれの方向にも移動させることを意図している。

他の実施形態によると、係合スリーブは実質的にＴ字型の断面を有し、その軸方向の中央領域、すなわち前述の内部環状溝の領域内は、より厚く（すなわち、より大きい半径寸法）なっている。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して、単に非限定的な例として提供される、以下の詳細な説明から、より明らかになるであろう。

本発明の実施形態による、ニュートラルな位置にある機械的変速機のためのシンクロナイザの断面図を示す。 図１のシンクロナイザの一部分の拡大図を示す。

図１のシンクロナイザが、その２つの係合位置のうちの１つにある、シンクロナイザの断面図を示す。 図１のシンクロナイザの分解図を示す。

本発明の他の実施形態による、ニュートラルな位置にある、機械的変速機のためのシンクロナイザの断面図を示す。

第１に、図１、図１ａおよび図２を参照して、本発明の実施形態による機械的変速機、具体的には車両用変速機のためのシンクロナイザを、一般に１０で示す。

シンクロナイザ１０は、いわゆるダブルシンクロナイザ、すなわち、変速機のシャフト１２の一対の歯車１４および１６の間に取り付けられ、かつシャフト１２に遊びを持って取り付けられるように設計され、かつシャフト１２と共に回転するように、前述の歯車１４および１６のいずれかと選択的に接続するように配置されたシンクロナイザである。シンクロナイザ１０は、シャフト１２と共に回転するための歯車１４または歯車１６のいずれとも接続しない（図１および１ａに示した）ニュートラルな位置から開始し、そのそれぞれが、シャフト１２と共に回転するために前述の歯車１４および１６のそれぞれのうちの１つを接続する２つの係合位置のいずれか一方へと移動可能である。

また、図３を参照すると、シンクロナイザ１０は基本的に、
シャフト１２に、例えばスプライン連結２０によりねじれて接続したハブ１８と、
制御部材（図示しないが、周知のタイプ）、例えば、フォーク状制御部材の制御下で、軸方向に（すなわち、図１および２でｘとして示すように、シャフト１２の長手軸に平行に）摺動自在な係合スリーブ２２と、
歯車１４および歯車１６とそれぞれ関連した一対の同期リング２４ａおよび２４ｂと、
歯車１４および歯車１６とそれぞれ関連した一対の係合リングギア２６ａおよび２６ｂと、
ハブ１８と係合スリーブ２２との間に介在させた予同期システムとを含む。

ハブ１８は、係合スリーブ２２の内側の歯３０と噛み合っている外側の歯２８を備えている。ハブ１８に対して係合スリーブ２２を軸方向に摺動可能にするために、ハブ１８の外側の歯２８と係合スリーブ２２の内側の歯３０は両方とも円筒状の直線的な歯である。

ハブ１８の外側の歯２８は、相互に均等な角度を持って間隔を空けたいくつかの無歯領域３２によって、具体的には、相互に１２０度で間隔を空けた３カ所の無歯領域３２により隔離されている。

同様に、係合スリーブ２２の内側の歯３０も、相互に均等な角度を持って間隔が空いた対応する数の無歯領域３４（図３では、そのうちの１つのみを示す）によって隔離され、具体的には、相互に１２０度で間隔を空けた３カ所の無歯領域３４により隔離されている。

同期リング２４ａおよび２４ｂは、それぞれ外側の歯を備えており、同期リング２４ａについては３６ａ、また２４ｂについては３６ｂで示す。同期リング２４ａおよび２４ｂの外側の歯３６ａおよび３６ｂは、係合スリーブ２２の内側の歯３０と噛み合い、かつ、また円筒状の直線的な歯として作製されている。

同期リング２４ａおよび２４ｂのそれぞれは、その半径方向内側にそれぞれの摩擦面、具体的には円錐面を有しており、同期リング２４ａについては３８ａ、また２４ｂについては３８ｂで示す。しかしながら、同期リング２４ａおよび２４ｂのそれぞれは、１つより多い摩擦面を有していてもよい。

さらに、各同期リング２４ａおよび２４ｂは、それぞれの外側の歯３６ａまたは３６ｂから軸方向内側に延伸し、かつ、相互に角度を持って均等に間隔を空いている複数のタブを一体的に形成し、それぞれ４０ａおよび４０ｂとして示す。各同期リング２４ａおよび２４ｂのタブ４０ａおよび４０ｂの数は、ハブ１８の無歯領域３２、すなわち、係合スリーブ２２の無歯領域３４の数と等しい（ここで提案されている実施形態では、この数は３である）。各同期リング２４ａおよび２４ｂは、それぞれタブ４０ａおよび４０ｂと併せて、例えば、金属薄板をもとにするか、あるいは焼結のような異なるプロセスによって得ることができる。

同期リングの２４ａの各タブ４０ａは、同期リングの２４ｂの対応するタブ４０ｂと併せて、ハブ１８の無歯領域３２により部分的に、かつ、係合スリーブ２２の無歯領域３４により部分的に形成されたシートまたは凹部にそれぞれ係合する。

タブ４０ａおよび４０ｂの軸方向内側の端部間には定められた距離（図１ａにＤで示した）が与えられている。

更に、各タブ４０ａおよび４０ｂは、その軸方向内側の端部およびその半径外側縁部に、それぞれ傾斜面または斜面を有しており、同期リング２４ａについては４２ａ、および同期リング２４ｂについては４２ｂで示す。

係合リングギア２６ａおよび２６ｂは、例えば、スプライン連結（それぞれ４４ａおよび４４ｂで示す）により、それぞれ歯車１４および１６と接続されている。

係合リングギア２６ａは、摩擦面４６ａ、具体的には円錐面を有し、同期リング２４ａと係合リングギア２６ａとの間、従って、同期リング２４ａと歯車１４との間で摩擦トルクが生じことができるように、同期リングの２４ａの摩擦面３８ａと協働するように構成されている。同様に、係合リングギア２６ｂは、摩擦面４６ｂ、具体的には、円錐面を有し、同期リング２４ｂと係合リングギア２６ｂとの間、従って、同期リング２４ａと歯車１６との間に摩擦トルクが生じることができるように、同期リングの２４ｂの摩擦面３８ｂと協働するように構成されている。同期リング２４ａおよび２４ｂのそれぞれが、１つより多い摩擦面を有する場合には、それぞれの係合リングギア２６ａおよび２６ｂは、対応する数の摩擦面を必然的に有するであろう。

さらに、係合リングギア２６ａおよび２６ｂは、それぞれ外側の歯４８ａおよび４８ｂを備えており、具体的には、それらは、直線的な円筒状の歯として作製されており、かつ係合スリーブ２２の内側の歯３０と噛み合うように配置されている。

予同期システムは、２つの同期リング２４ａおよび２４ｂの間の軸方向に介在し、かつ、同期リングの２４ａおよび２４ｂのタブ４０ａおよび４０ｂの軸方向内側の端部間の前述の距離Ｄよりも厚さが薄い単一の弾性リング５０を含んでいる。

シンクロナイザ１０がニュートラルな位置にある場合には、係合スリーブ２２の内部環状溝５２が部分的に（図１ａに示す）、また、ハブ１８の外部環状溝５４（図３ に示す）が部分的に弾性リング５０を受け入れる。

内部環状溝５２は、内側の歯３０内に形成され、かつ、好ましくは、前述の歯の高さと実質的に等しい深さを有している。更に、内部環状溝５２は、シンクロナイザの１０の係合位置にある前述のリングをその内部に完全に受け入れることができるように、前述の弾性リング５０の厚さ（半径）以上の深さを有している（図２に示す）。

図１から３の実施形態では、係合スリーブ２２は薄い中間部分２２'（図１ａに示す）および中間部分２２'の反対側の軸方向端部から半径方向外側に延伸する一対の肩２２"とを有する実質的にU字型の断面を有している。この結果、２つの肩２２"の間にシート５６が画定され、使用時に制御部材が係合して、スリーブ２２のいずれの方向の軸方向の動きを制御する。内部環状溝５２は係合スリーブ２２の中間部分２２'、好ましくは、前述した部分の中央に形成される。

外部環状溝５４は、シンクロナイザ１０がニュートラルな位置から係合位置のいずれかへと移動した場合に、弾性リング５０を前述の溝から分離し、かつ、ハブ１８に対して軸方向のいずれの方向に移動できるような方法で、ハブ１８の外側の歯２８内に形成され、かつ、前述の歯の高さより深さがかなり浅い。従って、弾性リング５０が部分的に外部環状溝５４に受け入れられるニュートラルな位置においては、そこに弾性リング５０と内部環状溝５２の間に特定の半径方向の遊びが存在しており、半径方向の遊びにより、シンクロナイザ１０がいずれかの係合位置へと移動した場合に、弾性リング５０が弾性的に拡大することが可能となる。

ここで、図１および図２を参照し、係合スリーブ２２が、２つの係合リングギア２６ａおよび２６ｂから実質的に等距離にある図１のニュートラルな位置、すなわち、ハブ１８に対して実質的に中央の位置から開始し、シンクロナイザの１０の操作について説明する。この位置では、内部環状溝５２および外部環状溝５４は実質的に、相互に位置合わせされ、弾性リング５０を受容する環状間隙を相互に画定する。さらに、本位置では、係合スリーブ２２の内側の歯３０は、係合リングギア２６ａの外側の歯４８ａ、または、係合リングギア２６ｂの外側の歯４８ｂのいずれとも噛み合わない。

シンクロナイザ１０は、シャフト１２と共に回転させるために歯車１４と接続する必要が有ると仮定すると（しかし、シンクロナイザ１０が、シャフト１２に他の歯車１６の回転を接続する必要が有る場合には、同様の推論が適用される）、係合スリーブ２２は、関連する制御部材の制御下で係合リングギア２６ａに向かって軸方向に移動するであろう。弾性リング５０は、係合スリーブ２２の内部環状溝５２に受け入れられるように、軸方向の摺動動作に関して係合スリーブ２２と駆動的に接続されているので、弾性リング５０は同期リング２４ａに対し、すなわち、前述のリングのタブ４０ａの軸方向内側の端部に対して付勢されるであろう。

従って、同期リングの２４ａの摩擦面３８ａを、係合リングギア２６ａの対応する摩擦面４６ａに接触させて、予同期トルクを生じさせることにより、同期リング２４ａを係合スリーブ２２と同調させることができる。同期リング２４ａおよび係合リングギア２６ａの摩擦面３８ａおよび４６ａの間で係合することにより、同期リング２４ａは、同期リング２４ａの外側の歯３６ａにより係合スリーブ２２が係合リングギア２６ａに向かってさらに軸方向にずれることを防止するような角度で係合スリーブ２２に対して回転する。

ひとたび、（すなわち、ハブ１８および係合スリーブ２２の）同期リング２４ａおよび係合リングギア２６ａの角速度が互いに等しくなった場合、すなわち、同期リング２４ａと係合リングギア２６ａが同期した場合には、係合スリーブ２２は、係合リングギア２６ａに向かって軸方向にさらに移動させられ、その内側の歯３０が係合リングギア２６ａの外側の歯４８ａと噛み合うようにしてもよい。係合スリーブ２２のこのさらなる軸方向の移動により、弾性リング５０は、複数のタブ４０ａの斜面４２ａ上、次に前述の複数のタブの外径上で移動することにより、係合スリーブ２２が係合プロセスを完了することを可能にする。

本発明によるシンクロナイザの他の実施形態を図４で示し、図１から３のものと同一または対応する部分および要素は同一の参照数字を付与している。

このさらなる実施形態は、前述したものと係合スリーブ２２の形状のみが実質的に異なり、本件においては、係合スリーブ２２は内部環状溝５２の領域においてより厚く（すなわち、より大きい半径寸法）、実質的にＴ字型の断面を有している。これにより、前述した実施形態と比較して、明確に係合スリーブ２２の強度をより高くすることができる。

当然ながら、本発明の原理が変わらない限り、添付の請求項で規定した本発明の範囲を逸脱することなく、実施形態および構造上の詳細は、単に非限定的な例として説明かつ示したものから大きく変化していてもよい。

Claims (6)

1. 機械的な変速機のためのシンクロナイザであって、前記シンクロナイザは、前記変速機のシャフトに、前記シャフトに遊びを持って取り付けられた一対の歯車の間に取り付けられるように配置され、前記一対の歯車のいずれかを選択的に接続することで前記シャフトと共に回転し、
   前記シャフトに対しねじれて接続するように配置され、かつ外側の歯を備えたハブと、
   前記ハブの前記外側の歯と噛み合っている内側の歯を備え、かつ、ニュートラルな位置と前記ニュートラルな位置の反対側にある一対の係合位置との間に、前記ハブに対して前記シャフトの長手軸の方向に摺動自在に取り付けられている係合スリーブと、
   前記ハブのそれぞれの側面に各々配置され、かつ、それぞれの歯車にねじれて接続されるそれぞれの接続手段を有する一対の係合リングギアであって、各係合リングギアが、半径方向外側に面した少なくとも１つの摩擦面および、前記係合スリーブが前記一対の係合位置のいずれかにある場合に、前記係合スリーブの前記内側の歯と噛み合わさる外側の歯を有する一対の係合リングギアと、
   前記ハブのそれぞれの側面に各々配置されてそれぞれの係合リングギアと協働する一対の同期リングであって、各同期リングは、関連する前記係合リングギアのそれぞれの前記摩擦面と協働して、前記一対の同期リングとそれぞれの前記係合リングギアとの間に摩擦トルクを生じさせるように配置される、半径方向内側に面する少なくとも１つの摩擦面と前記係合スリーブの前記内側の歯と噛み合う外側の歯とを含む、一対の同期リングと、
   前記ハブと前記係合スリーブとの間に介在させた予同期システムであって、前記予同期システムは、前記一対の同期リングの間に軸方向に介在し、前記ハブに対する軸方向の摺動動作に関して駆動的に前記係合スリーブと接続され、かつ、少なくとも部分的に前記係合スリーブの内部環状溝に受け入れられる単一の弾性リングを含む、予同期システムとを備え、
   各同期リングは、一体的に複数のタブを形成し、それぞれの前記外側の歯から軸方向内側に延伸し、かつ、相互に均等な角度を持って間隔が空いており、各同期リングの前記複数のタブは、前記係合スリーブが前記ニュートラルな位置から前記一対の係合位置のいずれかに移動した場合に、前記単一の弾性リングが前記複数のタブ上を軸方向に摺動することを可能にするように構成される、
   シンクロナイザ。
2. 前記内部環状溝は、前記係合スリーブの前記内側の歯に設けられる、
   請求項１に記載のシンクロナイザ。
3. 前記内部環状溝は、前記係合スリーブの前記内側の歯の高さと実質的に等しい深さを有する、
   請求項１または請求項２に記載のシンクロナイザ。
4. 前記内部環状溝は、前記単一の弾性リングの前記半径方向の厚さ以上の深さを有する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のシンクロナイザ。
5. 前記ハブは、前記シンクロナイザの前記ニュートラルな位置において、前記単一の弾性リングが受け入れられる環状シートを画定するように前記内部環状溝に位置合わせされている、外部環状溝を有する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のシンクロナイザ。
6. 機械的な変速機であって、シャフトと、前記シャフトに遊びを持って取り付けられた一対の歯車と、前記シャフトと共に回転するように前記一対の歯車のいずれかを選択的に接続するために、前記一対の歯車の間で前記シャフトに取り付けられた請求項１から５のいずれか一項に記載のシンクロナイザとを含む機械的な変速機。