JP3751348B2 - 同期歯車箱内のガラガラ音を阻止する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同期歯車箱内の係合していない歯車用の同期リングから発生するガラガラ音を阻止する装置にして、歯車が係合していないときに、同期リングが、一方の側において歯車箱内に組み込まれた軸に対して回転しないように配置されかつ同期ハブ上で軸線方向に移動するように配置された同期スリーブと、他方の側において軸上に回転するように取り付けられかつトルクを伝達する目的のために軸線方向に移動可能な同期スリーブと連結可能であるようになされた大歯車との間に回転するように配置されている種類の装置に関する。
このような装置の目的は同期歯車箱内の係合していない歯車の同期リングにより発生するガラガラ音を阻止することにある。歯車が係合していないときに、同期リングはある回転角度の範囲内で同期リングが協働する同期スリーブに対して回転可能であるように設計されている。従って、同期リングは一方の側において歯車箱内に組み込まれた軸上に回転しないように配置された同期ハブと、他方の側において軸上に回転するように支持されかつトルクを伝達する目的のために同期スリーブと連結可能であるようになされている同期コーン（クラッチリング）との間にゆるく配置されている。同期スリーブは慣用の方法で同期ハブ上で軸線方向に移動可能であるように支持されている。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
最新の同期歯車箱は関連した軸と該軸と連結されなければならない大歯車との間に完全な同期化が達成される前に同期装置の軸線方向に移動可能な同期スリーブが関連した大歯車の同期コーン上のクラッチ歯と係合する可能性を阻止するためのある種類のロック機構を備えている。これらのクラッチ歯は大歯車に固定された別個の同期コーン上に歯の形成されたリムとして配置するか、または大歯車と一体構成された同期コーン上に配置することができる。大歯車はこの歯を有するリムの軸線方向の外側に隣接した同期リングの対応した円錐形の内面と同期協働するようになされる円錐形の外側テーパー摩擦面を有している。
【０００３】
この内面形状を有しかつ通常同期コーンと同期スリーブとの間にゆるく取り付けられた同期リングの円錐形の内面が同期コーンの円錐形の摩擦面と摩擦接触したときに、同期リングがロック位置（すなわち、端末位置）まで回転せしめられ、この位置において、同期スリーブを支える軸と関連した大歯車との間に速度差がある限り、同期リング上のロック歯、すなわち、つめが同期コーンの歯が形成されたリムに向かう同期スリーブの軸線方向の移動を阻止する。これらの二つの部分の速度（回転速度）が完全に等しくなったとき、すなわち、同期化が完了したときに、同期リングが若干旧位置に戻る方向に回転し、その結果、軸線方向に移動可能な同期スリーブの軸線方向に向けられた内側隆起、すなわち、歯／はめ歯が同期リングのロック歯を越えて滑動しかつ同期コーンまたは該当する場合には大歯車のトルクを伝達する歯が形成されたリムの歯の間に更に滑動することができ、それにより軸と大歯車との相互の連結を達成することができる。
【０００４】
しかしながら、この既知の設計に付随する一つの問題は軸が係合していないときに、同期リングが同期コーンと同期スリーブとの間にゆるく取り付けられているためにガラガラ音を発生し、そしてこのゆるく取り付けられた状態は軸およびその他の連結部分を介して、同期リングにシリンダ内の点火パルスの結果としてエンジンから発生したねじり振動を与える。このガラガラ音は同期リングがその両端末位置の間を前後に移動するときに起こる。この問題は軸が係合しているときには同期リングが実際に同期スリーブにより確実にクランプされているので、勿論、軸が係合していないときのみに起こる。この問題はエンジンの速度が低いときに最も顕著である。より高いエンジン速度およびより高い車両速度においては、このガラガラ音は実際問題としてその他のより強力な音により圧倒される。
【０００５】
従来技術の一つの設計が米国特許第３，２２８，４９９号明細書から知られており、この設計によれば、同期リングが該同期リングと隣接した大歯車との間に配置された軸線方向に作用するばね装置により中央部に保持されかつ同期スリーブに対して所定位置に固定される。しかしながら、この設計による解決方法はこのような特殊のばね装置を備えている同期装置を必要とし、これらのばね装置の一端部は大歯車のハブ部分に近い大歯車の軸線方向の底部の穴内に留められ、かつ反対側の端部は同期リングの外側の軸線方向のプラグ内に収容されている。それゆえに、大歯車および同期リングの両方はこの特殊の態様に設計されなければならず、かつばね装置もまた大歯車と同期リングとの間にかなりのスペースを必要とする。それゆえに、慣用の歯車箱は、同期リングを安定させるためにかなりの再設計を施さない限り、この既知の型式のばね装置を設けることができない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
それゆえに、本発明の目的は同期歯車箱内の歯車が係合していないときに同期リングから発生するガラガラ音を阻止するための非常に簡単な設計の装置および操作モードを提供することにある。この装置は、同型式の同期歯車箱内に他の理由で利用されるスペースを超える極めて僅かな余分のスペースさえ必要とすることなく歯車箱の関連した部分の中に取り付けることができるばね装置から半径方向に向いた力を受けて同期リングが保持されるように設計されなければならない。また、歯車箱内に組み込まれたその他の部分または構成部分の設計をなんら変更する必要がないようにしなければならず、また採用されたばね装置がこのようなその他の部分および構成部分に対してなんらマイナスの影響をおよぼさないようにしなければならない。
【０００７】
上記の目的は、本発明によれば、この装置において、半径方向に作用するばねクランプ要素が同期リングの外面と同期ハブの隆起リムの内面との間の弓形スペース内にプレストレスが加えられた状態で挿入されかつ同期リングを同期ハブの隆起リムに対してプレストレスが加えられた中心位置に保持する作用をする特徴を有することにより達成される。特許請求の範囲のその他の請求項は本発明による装置のその他の開発された実施例のその他の特徴を示している。
【０００８】
本発明による装置は同期リングの外面と同期ハブの隆起リム部分の内面との間の環状スペース内に挿入されたプレストレスが加えられた適当数の半径方向に作用するばねクランプ要素を含んでいる。実際問題として、おそらくは、円周方向に等間隔に配置された少なくとも３個のばねクランプ要素を使用することが有利であろう。従って、同期リングがさもなければ（このようなばねクランプ要素が設けられていない場合には）同期ハブと隣接した大歯車との間にゆるく取り付けられているので、ばねクランプ要素は歯車がまだ係合していないときに同期リングを同期ハブの隆起リム部分に対してプレストレスが加えられた同心位置に保持する作用をする。
【０００９】
ここで関連する種類の同期歯車箱の場合には、同期ハブの隆起リムは、通常、少なくとも３個のフランジ状の隆起リム部分からなっている。これらの隆起リム部分は円周方向に等間隔に配置され、相互に別個に構成され、かつ外側に隆起を備えている。各々の隆起リム部分はディスク形ウエブ部分を介して同期ハブの中央部分により連結されかつ支持されている。この場合には、ばねクランプ要素の数が隆起リム部分の数と完全に合致し、その結果ばねクランプ要素が各々の隆起リム部分に組み込まれる点で有利である。ばねクランプ要素の最も簡単でありかつこの状況において最も実用的な型式はおそらくは弓形の板ばね要素であろう。その場合には、これらの板ばね要素はプレストレスが加えられていない状態（すなわち、取り付けられる前）およびプレストレスが加えられた位置に組み込まれた（すなわち、取り付けられた状態）ときの両方において隆起リム部分よりも小さい曲げ半径を有するように設計される。従って、各々のこのような板ばね要素は同期リングの外面とそれと組み合わされる隆起リム部分の内面との間にクランプされる。
【００１０】
弓形の板ばね要素または全く一般的にはばねクランプ要素は同期リングを同期ハブに固定し、それによりエンジンの点火パルスから生ずるねじり振動が効果的に減衰されかつ同期リングの端末部分が同期ハブと衝突することを阻止する。従って、ばねクランプ要素は半径方向の力を作用し、これは明白に、歯車が係合している間、同期リングの加速が僅かだけより緩やかになるが、ばねクランプ要素によりひき起こされる加速が緩やかになる程度は実際問題として事実上感知できない程僅かであるので問題にはならないことを意味している。
【００１１】
それゆえに、このように板ばね要素として有利に設計されたばねクランプ要素は既に利用できるスペース内に配置され、従って、少なくとも、板ばね要素の寸法が妥当な限度内に保持されている限り、歯車箱のその他の部分またはその同期装置を改造することは全く必要がない。また、歯車箱および同期装置内に既に利用できるスペースが十分ありかつ本発明による設計の解決方法として使用することができるということは、この設計の解決方法は、過大であると考えられ、それゆえ歯車箱の適当な改造により可能な限り阻止しなければならないガラガラ音を発生する既存の歯車箱に対し有益な解決方法として直接適用できることを意味している。
【００１２】
それゆえに、本発明の基本的な概念は以下のように要約することができる。例えば、板ばね要素であってもよいばねクランプ要素は同期リングと同期ハブの隆起リムとの間の環状の「間隙スペース」内に取り付けられる。このようにプレストレスが加えられたばねクランプ要素の半径方向の力は同期リングを同期ハブの周囲の隆起したリムに対して同心的に浮かせた状態に保ち、それにより同期リングの回転移動はばねクランプ要素が同期リングと同期ハブの隆起リムとの間のスペース内に取り付けられたときにばねクランプ要素の変形（すなわち、曲げ半径の増大）が起こる結果、ばねクランプ要素が摩擦リングに作用する摩擦モーメントにより阻止されるかまたは少なくとも弱められる。エンジンの点火パルスの結果、同期リングに伝達されるねじり振動はこの摩擦モーメントに打ち勝つことができず、従って、同期リングは該同期リングが「ゆるく」配置されたときに起きるようなガラガラ音を発生することが阻止される。この摩擦モーメントは、明白に、同期スリーブが移動して、歯車が係合することを意味する隆起リムと隣接した大歯車／同期コーンのクラッチ歯との係合をひき起こす前に打ち勝たなければならない同期リングの（ロックされた位置から離れる方向の）回転に対してある抵抗を生ずる。しかしながら、摩擦リングの回転に対するばねクランプ要素の摩擦モーメントにより生ずるこの抵抗は、実際問題として、関連した歯車の手動による係合の間、すなわち、同期リングのロック位置からの加速の間に運転手によりほとんど気付かれない程度に極めて小さい。
【００１３】
本発明によるガラガラ音を阻止する装置は乗用車のための手動同期５段変速歯車箱において有利に使用することができる。このような歯車箱においては、関連する歯車のための同期コーンまたは大歯車は同期リングに面する側においてクラッチ歯の形成された環状リムを有し、一方、軸線方向に移動可能な同期スリーブは同期ハブの外側隆起の間に係合する内側隆起を有している。この内側隆起はロック位置から離れる方向に回転した同期リングを越えて同期スリーブが軸線方向に移動する間に大歯車の同期コーンのクラッチ歯と駆動係合し歯車係合状態にもたらされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
さて、本発明を本発明による一つまたはそれ以上の装置が組み込まれた手動同期歯車箱の移動可能な部分を示す添付図面を参照して説明しかつ以下にさらに詳説する。
【００１５】
先ず図１および図２を参照すると、歯車のための既知の種類の同期装置が一般的に示されている。従って、これらの二つの図は本発明自体を例示するのではなく、その環境状態および本発明が意図する同期型式のみを例示している。この理由で、その他の図および説明と比較すると重要でない細部に関してはいくつかの不一致があるかもしれない。従って、図１および図２は、例えば、車両用を目的とする図示されていない同期歯車箱の部分を形成する軸６に取り付けられた１対の大歯車２および４のための同期装置を示している。大歯車２および４の間には、同期ハブ１０と、該同期ハブを包囲する同期スリーブ１２とを備えている同期装置８が配置されている。大歯車２および４は軸６上で回転するように取り付けられ、一方、同期ハブ１０は軸６の一部分１４上に回転しないように取り付けられ、部分１４はみぞを備えているか、またはスプライン（交互に隆起およびみぞが軸線方向に延びている）を備えている。例示した場合における二つの異なる歯車の間のシフト（歯車比の変更）は同期ハブ１０によりなされる。従って、同期ハブ１０は軸６に対して回転しないように配置され、大歯車２または大歯車４のいずれかとトルク伝達駆動結合される。大歯車２および４のいずれかとのこの交互の係合は慣用の方法で同期スリーブ１２の内側に形成された内側の軸線方向の隆起１６を同期コーン２０上に環状リム状に形成されたクラッチ歯１８と駆動係合させるように同期スリーブ１２を同期ハブ１０に対して（図示していないシフトフォークにより）軸線方向に移動することにより行われる。また、同期コーン２０は関連した大歯車２、４と固く結合され（または歯車２、４と一体化され）ている。この例では、同期コーン２０が大歯車２、４に強固に溶接されている。
【００１６】
適当数（例えば、３個）の半径方向にばね負荷されたロックボール２８が慣用の方法で歯車が依然として係合していないときに同期スリーブ１２を軸線方向中央部に配置するのみでなく、また歯車が係合している間アダプター２６を介して関連した同期リング３６を関連した同期コーン２０と衝接するように押し付ける作用を行う。
【００１７】
同期ハブ１０は隆起をもった連結部１４を介して軸６上に回転しないように取り付けられかつ円周方向に等間隔に配置された３個のディスク形のウエブ３２を有する環状の中央部分３０を備え、ウエブ３２の各々はその外縁において弓形の隆起リム部分３４を支持している。これらの隆起リム部分３４はウエブ３２よりも実質的に広く、かつ厚く、従って、ウエブ３２の両側のフランジ部分として横方向に突出している。
【００１８】
１対の同期リング３６が慣用の方法で隆起リム部分３４に近接して「ゆるく」取り付けられている。同期リング３６は同期コーン２０の外面４０に対応する形状を有し該外面領域４０に隣接する円錐形の内面３８を有する。
【００１９】
軸６の速度と関連した大歯車２、４の速度との同期化は同期スリーブ１２を関連した大歯車２または４に向かって軸線方向に移動し、それにより関連した同期コーン２０と協働する同期リング３６の円錐形の内面３８を同期コーン２０の円錐形の表面領域４０と摩擦接触させることにより行われる。これにより、同期リング３６はそのロック位置に回転せしめられ、このロック位置において同期リング３６のロック歯４４が同期スリーブ１２のそれ以上の軸線方向の移動を阻止すると共に、円錐形の面３８および４０の間の摩擦が大歯車２、４の速度を急速に軸６の速度と同じ速度にする。これが完了したときに、すなわち、同期化が完了したときに、大歯車２、４に向かう同期スリーブ１２の連続的な移動により、同期リング３６をロックしない回転位置に戻し、この位置において同期スリーブ１２の内側の軸線方向の隆起１６が（同期リング３６の歯４４の間の開口部を経て）同期リング３６を越えて軸線方向に自由に移動し、そしてその移動は関連した同期コーン２０のリム状の歯１８の間に駆動係合が得られるまで継続する。
【００２０】
今まで述べた説明は同期装置の既知の型式に関するものである。さて、図１および図２に部分的に示した一般的な型式の同期歯車箱内の係合していない歯車の同期リングから発生するガラガラ音を阻止するために本発明により同期装置に組み込まれる新規の設計要素を図３ないし図６を参照してさらに厳密に考察することにする。
【００２１】
前述したように、歯車が係合していないとき（すなわち、大歯車２または４が係合していないとき）、図１および図２に示した２個の同期リング３６の各々は一方の側において軸６上に回転しないように取り付けられた同期スリーブ１２と他方の側において軸６上に回転可能に取り付けられた大歯車２、４または同期コーン２０との間に回転するように配置されており、関係した歯車が係合したときに、大歯車２、４または同期コーン２０は同期ハブ１０を介して軸６に対して回転しないように構成されている同期スリーブ１２とトルク伝達結合されるようになっている。
【００２２】
特に図３ないし図６から分るように、本発明の主な顕著な特徴は弓形の板ばね要素５０の形態をとると有利である半径方向に作用するばねクランプ要素が同期リング３６の外面４６と同期ハブ１０の隆起をもったリム３４の内面４８との間の弓形のスペース４５（特に図４および図６参照）内にプレストレスが加えられた状態で挿入されていることである。このような板ばね要素は図４に横断面図で示しかつ図６に側面図で示してある。
【００２３】
例示した実施例においては、同期ハブ１０の隆起リムは３個の隆起リム部分３４を備えている。隆起リム部分３４は円周方向に等間隔に配置され、相互に別個に構成されかつ軸線方向に延びる外側隆起４９を備えている。従って、各同期リング３６は３個の板ばね要素５０により確実にクランプされ、板ばね要素５０は同期リング３６を同期ハブ１０の３個の隆起リム部分３４に対してプレストレスが加えられた状態で保持する作用をする。
【００２４】
弓形に曲げられた板ばね要素５０はばね鋼で製造された均一な幅を有する板ばねである。図５および図６から分るように、板ばね要素５０はプレストレスが加えられていない状態（図５および図６における５０′参照）のみならず、また板ばね要素５０がプレストレスが加えられた状態（図６における５０″）で取り付けられたときでも隆起リム部分３４よりも小さい曲げ半径を有するように設計されている。板ばね要素５０は同期リング３６を同期ハブ１０に対して所定位置に保持するために十分な力を提供するような寸法に形成かつ適合されるが、この力は通常のギヤシフト中の同期リング３６の加速を不必要に重くすることを回避するために必要以上に大きくしない。
【図面の簡単な説明】
【図１】歯車箱の部分を構成しかつ間に同期装置が配置された２個の異なる歯車のための大歯車を有する軸を断面で示した斜視図。
【図２】図１に示した軸のまわりに配置された歯車箱部分を軸線方向に分解して示した図。
【図３】図１の左側部分に相当する同期ハブおよび同期リングを備えた大歯車の部分的な軸線方向断面図。
【図４】円Ａ内の図３の部分の拡大図。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った部分断面図。
【図６】隆起リム部分および隣接した同期リングの部分を示した図５の弓形部分Ｂを拡大して示した図。
【符号の説明】
２ 大歯車
４ 大歯車
６ 軸
８ 同期装置
１０ 同期ハブ
１２ 同期スリーブ
１６ 内側隆起
１８ 歯
２０ 同期コーン
３０ ハブ
３２ ディスク形ウエブ部分
３４ 隆起リム部分
３６ 同期リング
４５ 弓形スペース
４６ 外面
４８ 内面
４９ 外側隆起
５０ 板ばね要素
５０′ プレストレスが加えられていない状態
５０″ プレストレスが加えられた状態

Claims (4)

1. 同期歯車箱内の係合していない歯車用の同期リングから発生するガラガラ音を阻止する装置にして、歯車が係合していないときに、同期リング（３６）が、一方の側において歯車箱内に組み込まれた軸（６）に対して回転しないように配置されかつ同期ハブ（１０）上で軸線方向に移動するように配置された同期スリーブ（１２）と、他方の側において軸（６）上に回転するように取り付けられかつトルクを伝達する目的のために軸線方向に移動可能な同期スリーブ（１２）と連結可能であるようになされた大歯車（２または４）との間に回転するように配置されている装置において、半径方向に作用するばねクランプ要素（５０）が同期リング（３６）の外面（４６）と同期ハブ（１０）の隆起リム（３４）の内面（４８）との間の弓形スペース（４５）内にプレストレスが加えられた状態で挿入されかつ同期リング（３６）を同期ハブ（１０）の隆起リム（３４）に対してプレストレスが加えられた中心位置に保持する作用をすることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置にして、前記同期ハブ（１０）の隆起リム（３４）が少なくとも３個のフランジ状の隆起リム部分（３４）を備え、隆起リム部分（３４）は円周方向に等間隔に配置され、相互に別個に構成され、かつ外側隆起（４９）を備え、かつ隆起リム部分（３４）の各々はディスク形のウエブ部分（３２）を介してハブ（３０）と連結され、かつハブ（３０）により支持されている装置において、ばねクランプ要素がいくつかの弓形の板ばね要素（５０）からなり、板ばね要素（５０）の数が隆起リム部分（３４）の数に対応しかつプレストレスが加えられていない状態（５０′）の場合とプレストレスが加えられた状態（５０″）で組み込まれた場合の両方において、板ばね要素（５０）が隆起リム部分（３４）よりも小さい曲げ半径を有し、かつ板ばね要素（５０）の各々が同期リング（３６）の外面（４６）とそれぞれの隆起リム部分（３４）の内面（４８）との間にクランプされていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の装置にして、大歯車（２）または（４）が同期リング（３６）に面した側において歯（１８）の形成された環状のリムを有する同期コーン（２０）と回転しないように連結されると共に、軸線方向に移動可能な同期スリーブ（１２）が同期ハブ（１０）の外側隆起（４９）と係合する内側隆起（１６）を有し、かつ同期リング（３６）を越える同期スリーブ（１２）の軸線方向の移動により内側隆起（１６）を同期コーン（２０）の歯（１８）と駆動係合させることができることを特徴とする装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の装置にして、板ばね要素（５０）がばね鋼で製造された均一の幅を有する弓形に曲げられた板ばねからなることを特徴とする装置。

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