JP3795078B2 - ディスク形シンクロ装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求の範囲第１項の上位概念部分に記載のシンクロ装置に関する。
駆動動力を伝達するためおよびエンジントルクを走行車の需要牽引力に合わせるために、今日において実際には専ら多段歯車式変速機が採用されている。
変速機の切換はシンクロ装置によってかなり単純にできる。シフトアップの際におけるダブルクラッチないしシフトダウンの際における中間の燃料補給を伴うダブルクラッチを避けるために、同期する際に互いに結合すべき変速機要素の回転数の整合が自動的にあるいは制御して実施される。速度段の変換が危険な走行状態においても急速に確実に且つ騒音なしにできるので、走行安全性がかなり高められ、例えば下り坂走行の際にシフトダウン中に運転手の右足をブレーキ上に置いたままにできる。
シンクロ装置は次の目的を満たさねばならない。
− 異なって高速回転する二つの変速機要素にこれらに結合された部品の回転数を、これらがガラガラ騒音なしに互いにかみ合い結合できるように整合する。
− かみ合い結合する切換要素のガラガラ騒音および損傷を防止するために、結合すべき変速機要素が等速回転するまでかみ合い結合を阻止する。
− 等速回転した瞬間にその阻止を解除する。
− 最短時間内にできるだけ小さな切換力で回転数を整合する。
− 例えばエンジンオイルが冷たく粘っている場合あるいは速度段が非常に急速に切り離された際のような不利な状態においても運転安全性を維持する。
今日におけるシンクロ形走行車変速機において、主に個々の速度段に対してシンクロ装置が採用されている。
その場合シンクロナイジングコーン（円錐体）を備えたロック式シンクロ装置が広く普及している。この装置の場合、結合すべき変速機要素を摩擦結合的に回転数を整合するために、摩擦コーンが採用されている。この方式のシンクロ装置は乗用車並びに産業用自動車の変速機に利用されている。
歯車およびそのクラッチ体（継手体）は互いに固く結合されている。クラッチ体は摩擦コーンを有し、外周に切換歯を有している。スライディングスリーブは、変速機主軸上に固定して置かれているシンクロナイジング体上に相対回転不能に且つ軸方向に移動可能に配置されている。シンクロナイジング体の凹所の中にそれぞれ圧縮ばね、ボールピンおよび押圧片が存在している。そのばねはボールピンをスライディングスリーブの中立位置において押圧片における孔を通してシフトスリーブのＶ字形凹所の中に押し入れる。クラッチ体とシンクロナイジング体との間に、シンクロナイジング体に対してストッパによって制限された回転運動を実施できるシンクロナイジングリングが配置されている。シンクロナイジングリングは同様に摩擦コーンを有し、外周にいわゆるロック歯（拘束歯）を有している。
無負荷回転中においてスライディングスリーブは軸方向中央位置に存在している。歯車は変速機主軸上で自由に回転できる。スライディングスリーブの軸方向運動によってシンクロナイジングリングはボールピンおよび押圧片によってクラッチ体の摩擦コーンに向けて押しつけられる。連結すべき部品間の回転数差によって、シンクロナイジングリングはストッパに当たるまでスライディングスリーブに対して相対回転される。この位置においてロック歯はスライディングスリーブのそれ以上の軸方向運動を阻止する。
スライディングスリーブに作用する軸方向切換力ははす歯を介してシンクロナイジングリングおよびクラッチ体の摩擦コーンに伝達され、摩擦コーンにおいて強められ、トルクに変換され、そのようにして回転数差を減少させ、詳しくは切換力が高くなけばなるほど、従ってシンクロナイジングトルクが高くなればなるほど速く減少させる。ロック歯の傾斜は、スライディングスリーブの切換力によってシンクロナイジングリングに発生されたトルクがそれに対抗して作用するコーンにおける摩擦トルクより小さいように設計されている。等速回転になった後で、シンクロナイジングリングはスライディングスリーブの継続した切換圧力によって、スライディングスリーブの歯がシンクロナイジングリングの歯溝の前に位置して、速度段を騒音なしに投入するためにロック歯を通過できるまで逆回転される。
そのようなロック形シンクロ装置は例えば１９６７年３月に本件出願人発行の刊行物４２２９０／Ｒ ２９６４−３６７「ＺＦ−Ｂ−Sperrsynchronisierung （ロック形シンクロ装置）」で知られている。
そこに記載されているロック形シンクロ装置は、外歯付きシンクロナイジングリングがクラッチ体の摩擦コーンに押しつけられる際にシンクロナイジング体におけるストッパによって制限された回転運動を実施するように設計されている。この回転によって、シンクロナイジングリングの傾斜した歯端面がスライディングスリーブの傾斜した歯端面に向けて押され、これによってスライディングスリーブのそれ以上の回転が阻止される。円錐摩擦面が連結すべき部品の等速回転を引き起こしたときにはじめて、スライディングスリーブの継続した圧力がシンクロナイジングリングの逆回転を生じさせる。これによってロックが解除され、スライディングスリーブがクラッチ体の歯の中に押し込まれる。
無負荷回転中においてスライディングスリーブは軸方向中央位置に存在している。係止ピンがばねによってスライディングスリーブの休止段部に押しつけられている。ルーズ歯車がその軸上で自由に回転できる。シンクロナイジングリングとクラッチ体との間の回転数差およびそれらの摩擦面間の牽引トルクは、シンクロナイジングリングをシンクロナイジング体の回転ストッパまで回転して接触させる。スライディングスリーブおよびシンクロナイジングリングの傾斜した歯端面は互いに対向して位置する。
ロック位置において、スライディングスリーブはまずはじめに係止ピンおよび押圧片を介してシンクロナイジングリングをクラッチ体に向けて移動している。従ってそれらの歯端面は、切換力をスライディングスリーブから直接シンクロナイジングリングに継続して案内する働きをする。シンクロナイジングリングとクラッチ体との間に回転数差が存在している間、シンクロナイジングリングおよびクラッチ体の円錐摩擦面における摩擦トルクは、傾斜した歯端面による復帰トルクより大きい。従ってスライディングスリーブはクラッチ体への接続が阻止されている。
シンクロナイジングリングとクラッチ体との間の回転数差が補償され、これによって摩擦トルクが相殺されたときにはじめて、スライディングスリーブがシンクロナイジングリングを「歯と歯溝」位置に逆回転する。シンクロナイジングリングのロック歯を越えてスライディングスリーブがクラッチ体の同様に傾斜した端面歯の中に押し込まれる。
この公知のシンクロ装置はその機能および製造費用についてかなりの改善が要求される。特に低速段における大きな切換力の要求を改善し、切換過程の際における或る引っ掛かり感、不快なロック解除妨害感およびかみ合わせの際のピーク力のような不快な切換感覚を改善しなければならない。そのピーク力は同期後に存在し、一般的に「第２点」と呼んでいる。これは自由飛行過程（Freiflugphase）ないし歯が衝突する際の衝突過程における回転数差の発生によって大きな慣性モーメントを伴って引き起こされる。これは切換レバーにおける加速として現れる。また公知の構造のシンクロ装置は大きな構造空間を要求されている。これは、小形化、軽量化および密集化についての既存の要求と矛盾する。
一般的なシンクロ装置は次の三つの機能を果たすために利用される。
− 共通の軸の周りを回転する二つの構造部品を、任意に頻繁に係合可能および解除可能に結合する。
− 回転構造部品にエネルギを伝達するか（加速）、回転構造部品からエネルギを排出する（減速）。
− 共通の軸の周りを回転する二つの構造部品間における回転数差を同じ値にするか零に調整する。
切換感覚への悪い影響について公知のシンクロ装置の切換過程を検討するとき、同期回転に到達した後の過程について注目する。
ロック位置の解除は、切換レバーに力を加えた状態で連結歯の歯形ピッチの半分だけ自由回転質量を回転することによってしかできない。シンクロナイジングリングは円錐角度およびロック歯形状の選択によって確実にロックされるように設計されている。ロック歯に作用するロック解除トルクに、慣性回転質量の同じ大きさの反動トルクが摩擦コーンを介して対抗して作用し、これによって自由回転質量に対するシンクロナイジングリングの別個の相対回転を阻止する。「自由飛行過程」においてはじめて即ちロック解除と継手歯の相互衝突との間において、シンクロナイジングリングは摩擦コーンから解除できる。連結歯がかみ合う際に、粘着がシンクロナイジングリングの離脱を引き起こし、これによって補助力を要求する。
変速機の自由回転質量の牽引トルクが高い場合、「自由飛行過程」におけるトルク伝達不足によって欠点が生ずる。連結すべき回転質量間でトルク伝達されない短い時間内に新たに回転数差が生ずる。従って継手歯が互いに衝突する際、切換レバーにおいて激しい衝突力従って変位力を不快に感知する。この問題は、今日において利用されているシンクロ装置の場合、構造的な必要条件および少なくとも近似値にしなければならないロック歯並びにかみ合い歯における尖り角度によって悪化されている。
円錐状の摩擦素子は、摩擦ディスク付きシンクロ装置の場合、回転数の補償中に互いに擦り合う多数のディスクによって置き換えられている。その場合、連続して軸方向に互いに接するディスクが一方ではシンクロナイジングリングあるいは変速機軸に結合され、他方では歯車におけるクラッチ体あるいは歯車自体に結合されている。例えば同期力の増幅装置も装備されているこの種のシンクロ装置はドイツ特許第３２０８９４５Ａ１号明細書で知られている。
米国特許第１７７７０１２号明細書でも摩擦ディスクを備えたシンクロ装置が知られている。変速機軸を歯車に結合するための軸方向に移動できる要素は、歯付き外側ディスクホルダと連結歯付き内側ディスクホルダから成っている。リング状の両ディスクホルダ間に、それぞれ軸方向に連続して位置しいずれかのディスクホルダに結合されている摩擦ディスクが配置されている。各ディスクホルダは一組の摩擦ディスク組を支持している。摩擦ディスクはそれが所定の力で押し合わされることなしに互いに接している。運転手によって導入されまず第１でディスクホルダだけをその摩擦ディスク組と共に軸方向に移動する切換力によってはじめて、両摩擦ディスク組が互いに押し合わされる。内側ディスクホルダはその軸方向両側端に、接続された状態において切り換えるべき歯車の歯にかみ合う連結爪を有している。内側ディスクホルダは内歯も有し、内側ディスクホルダはその内歯で軸上における歯間を軸方向に移動できる。
外側ディスクホルダはつかみ歯を有し、このつかみ歯は内側ディスクホルダにおける連結歯より軸方向に大きく突出しているので、外側ディスクホルダは切り換えるべき歯車により早く到達する。摩擦ディスク組は両ディスクホルダ間に、片側において外側ディスクがストッパに接し、反対側において外側ディスクが止め輪によって固定されているように配置されている。切り離された状態において、内側ディスクホルダは環状ばねで変速機軸の歯無し範囲に置かれている。ディスクホルダが切換フォークによって軸方向において中立位置から移動されたとき、この運動は切換フォークが作用している外側ディスクホルダから摩擦ディスク組を介して内側ディスクホルダに伝達される。はじめ内側ディスクホルダは軸方向に支障なしに一緒に移動できるが、環状ばねが変速機軸における歯の斜面上を回転し、そこで軸方向運動を妨げる摩擦を発生する。これによって摩擦ディスク組間における摩擦が強められ、回転数が同じにされる。
この場合、同期トルクを与えるためにぴったりした切換力が必要であるという欠点がある。ぴったりした切換力が無く、環状ばねと連結爪との間に軸方向移動によって発生される摩擦が無くては、摩擦ディスク間に同期トルクが発生されない。この場合つかみ歯にも連結歯にも弾力が与えられていない。
この従来技術から出発して本発明の目的は、切換衝撃および切換騒音を回避し、小さな所要切換力において大きな同期トルクを発生するようにシンクロ装置を作ることにある。
この目的は請求の範囲第１項の特徴部分を備えたシンクロ装置によって達成される。本発明の有利な実施態様は各従属請求の範囲に記載されている。
本発明に基づくシンクロ装置は、切り換えるべき歯車に対して弾力を与えられた連結歯を有している。そのために例えばシンクロナイジング体と歯車との間に、例えば内歯が歯車あるいは変速機軸にある対応した外歯にかみ合うクラッチディスクの形をしているクラッチ体が設けられている。このクラッチ体は限られた範囲で軸方向に移動でき、その場合一方ではシンクロナイジング体が、他方ではクラッチ体と歯車との間に配置されたばね装置例えば波形ばねワッシャが、軸方向のストッパを形成している。そのクラッチ体は軸方向に歯車の方向に最大で、波形ばねワッシャがクラッチ体と歯車との間に平らに位置するまで移動できる。クラッチ体はできるだけ小さな質量を有している。シンクロ装置は、切り換えるべき両歯車に対して共通して設けられている多板ディスク(Lamellenpaket)を含んでいる。この多板ディスクはスライディングスリーブの二つの構造部品間に、それが軸方向にばね装置例えば円板ばねによってバイアス圧のもとで変位されているように設けられている。例えばばね輪、歯輪、ワッシャ、締付けディスクあるいはゴムやゴム状材料から成るディスクやリングのような他のばね装置でも意図した設計によって非常に細かく区分されたバイアス圧を保証できる。バイアス圧は摩擦ディスクの形状から生ずるばね装置によっても得られる。即ち、非締付け状態において波形ばねワッシャの形に形成され、組立の際に押圧された多板ディスクが平らなあるいはほぼ平らなディスクを有するように圧縮されるような摩擦ディスクを利用できる。そのバイアス圧はディスクが原形に戻ろうとする傾向によって生ずる。形状および材料の選択によって、バイアス圧に細かく区分して影響させられる。このバイアス圧は、シンクロ装置の未切換状態において多板ディスクがシンクロ体およびシンクロ装置が配置されている変速機軸と一緒に、個々の摩擦ディスク間に摩擦を生ずることなしに回転するようにさせる。
スライディングスリーブは半径方向外側につかみ歯を有している。このつかみ歯は切り換えるべき歯車におけるつかみ歯に対応している。歯車におけるつかみ歯は、歯車に対して弾力を与えられ歯車に例えば歯を介して結合されている別個の構造部品に設けられる。歯車におけるつかみ歯をこれと別個の構造部品に配置することによって、つかみ歯の質量は小さくされる。
スライディングスリーブは更に半径方向内側に連結歯を有している。この個所において連結歯は軸方向においてつかみ歯の範囲によりも狭い幅をしているので、スライディングスリーブにおけるつかみ歯は歯車におけるつかみ歯に、スライディングスリーブおよびクラッチ体の連結歯よりも早く連結する。
つかみ歯および連結歯の弾力は、波形ばねワッシャ、円板ばね、ばね輪、歯輪、ワッシャ、締付けディスクあるいはゴムやゴム状材料から成るディスクやリングのような他のばね装置によっても与えられる。
以下、図を参照して本発明を詳細に説明する。
図１はシンクロ装置の断面図、および
図２はつかみ歯の断面図である。
図１は本発明に基づくシンクロ装置２の断面図を示している。変速機軸４上に二つの歯車６、８が軸方向に固定し且つ自由に回転可能に配置されている。そのために歯車６、８は、それらがほとんど摩擦無しに変速機軸４上に回転できるように例えばニードル軸受１０上に支持されている。変速機軸４上において歯車６、８間にシンクロナイジング体１２が配置されている。シンクロナイジング体１２は変速機軸４に特に歯１４を介して相対回転不能に結合されている。シンクロナイジング体１２と歯車６との間にクラッチ体１６およびばね装置１８が設けられている。ばね装置１８は例えば波形ばねワッシャとして形成され、クラッチ体１６にシンクロナイジング体１２の方向に弾力を与えている。シンクロナイジング体１２と歯車８との間にクラッチ体２０およびばね装置２２が設けられている。ばね装置２２も同様に例えば波形ばねワッシャとして形成され、クラッチ体２０にシンクロナイジング体１２の方向に弾力を与えている。
クラッチ体１６は外歯として連結歯２４を有している。クラッチ体２０も同様に外歯として連結歯２６を有している。シンクロナイジング体１２は外歯２８を有し、この外歯２８にスライディングスリーブ３０の内歯がかみ合っている。スライディングスリーブ３０はその内歯がシンクロナイジング体１２の外歯２８内において軸方向に移動できる。スライディングスリーブ３０の内歯は連結歯３２としてクラッチ体１６、２０における連結歯２４、２６と共働する。連結歯２４、２６、３２は丸みをおびて形成され即ち尖らずに形成されている。その場合連結歯２４、２６、３２の両端は角に、許容できない高速回転の際における切換を阻止することを可能にする拒絶斜面を備えている。
更に連結歯２４、２６、３２の歯は逆転造成形(Hinterrollung)されていることが有利である。これは、それによってスライディングスリーブ３０の連結歯３２とクラッチ体１６、２０の連結歯２４、２６とのセルフロック結合が達成されて、望ましくない速度段の跳び出しが回避されるからである。
スライディングスリーブ３０は更にその外周に、図２を参照して詳述するようにつかみ歯６２の形に形成されている外歯を有している。切換装置の切換フォーク６４が効果的にかみ合う溝がスライディングスリーブ３０の外周に設けられている。
スライディングスリーブ３０は内側ディスクホルダ３４と外側ディスクホルダ３６とを有している。内側ディスクホルダ３４は例えば外歯３８で多板ディスク４０の個々のディスクにおける歯にかみ合っている。外側ディスクホルダ３６は例えば内歯４３で多板ディスク４０の外側ディスクにおける歯に係合している。その場合軸方向順序において、内側ディスクホルダ３４に接続されているそれぞれ一枚のディスクが外側ディスクホルダ３６に接続されている一枚のディスクに追従し、これによって内側ディスクホルダ３４と外側ディスクホルダ３６とが、相対回転する際に多板ディスク４０のディスクがそれぞれ擦り合う。ディスクの摩擦表面は特にペーパーから成っているが、モリブデン・摩擦ライニングあるいは焼結・摩擦ライニングのような良好な摩擦特性を有する別の材料も利用できる。スライディングスリーブを短い軸方向長さにするために、ディスクの数を制限しなければならず、例えば、内側ディスクホルダ３４と外側ディスクホルダ３６とに対してそれぞれ３枚のディスクに制限しなければならない。ばね概要例えば円板ばね４２によって、多板ディスク４０は軸方向に所定のバイアス圧を与えた状態で設置され、その多板ディスク４０は円板ばね４２によって、内側ディスクホルダ３４に結合されている第１の構造部品４４に向けて押しつけられている。他方では円板ばね４２は第２の構造部品４６に接し、この構造部品に軸方向に接触支持されている。第２の構造部品４６も同様に内側ディスクホルダ３４に例えばここで概略的に図示したリベット８０によって結合されている。取付けボルトあるいはピンや止め輪も利用できる。例えば板金の形で作られる構造部品４４、４６は外側ディスクホルダ３６に対して自由に回転できる。
歯車６につかみ装置５０が設けられている。このつかみ装置５０はその内歯５２を介して歯車６における外歯５４で歯車６に相対回転不能に結合されている。つかみ装置５０はその内歯５２が歯車６の外歯５４内において限られた範囲で軸方向に移動できる。そのつかみ装置５０は軸方向において一方では歯車６におけるストッパによって、他方では止め装置例えば止め輪５６によって制限されている。つかみ装置５０と歯車６におけるストッパとの間にばね装置例えば波形ばねワッシャ５８が設けられている。この波形ばねワッシャ５８によってつかみ装置５０はスライディングスリーブ３０に向けて軸方向に弾力を与えられている。つかみ装置５０は図２に示されているように、軸方向においてスライディングスリーブ３０に向けられたつかみ歯６０を有している。つかみ歯６０はスライディングスリーブ３０におけるつかみ歯６２にかみ合うために適用される。
歯車８につかみ装置６６が設けられている。このつかみ装置６６はその内歯６８が歯車８における外歯７０にかみ合って歯車８に相対回転不能に結合されている。つかみ装置６６はその内歯６８が歯車８の外歯７０内において限られた範囲で軸方向に移動できる。そのつかみ装置６６は軸方向において一方では歯車８におけるストッパによって、他方では止め装置例えば止め輪７２によって制限されている。つかみ装置６６と歯車８におけるストッパとの間にばね装置例えば波形ばねワッシャ７４が設けられている。この波形ばねワッシャ７４によってつかみ装置６６はスライディングスリーブ３０に向けて軸方向に弾力を与えられている。つかみ装置６６は図２に示されているように、軸方向においてスライディングスリーブ３０に向けられたつかみ歯７６を有している。つかみ歯７６はスライディングスリーブ３０におけるつかみ歯６２にかみ合うために適用される。
多板ディスク４０を備えたディスクホルダ３４、３６、構造部品４４、４６および円板ばね４２は、軸方向に一緒に移動できる単一の切換セットを形成している。この切換セットを移動するために、作動要素例えば切換フォーク６４がスライディングスリーブ３０の外側ディスクホルダ３６の外周にある環状凹所に係合している。
いま遊転回転する一方の歯車６あるいは８をそれと異なった回転数をした変速機軸４に結合しようとするとき、単一の切換セットが連絡すべき歯車の方向に移動される。その移動によって例えば外側ディスクホルダ３６がつかみ装置５０に接触する。波形ばねワッシャ５８によって弾力を与えられているつかみ装置５０は外側ディスクホルダ３６から軸方向にそれる。外側ディスクホルダ３６およびつかみ装置５０が接触する範囲に、両構造部品はつかみ歯６０、６２を有している。つかみ装置５０は、その質量が小さく波形ばねワッシャ５８で軸方向にばね力が作用されていることにより、つかみ歯６０で適当な瞬間に、即ち（外側ディスクホルダ３６のつかみ歯６２間の）歯溝を通過する際に外側ディスクホルダ３６におけるつかみ歯６２にかみ合う。このかみ合いによってつかみ装置５０はトルクを外側ディスクホルダ３６から歯車６に、あるいはその逆に伝達する。このトルクがディスク数および円板ばね設計ないし円板ばね張力によって形成される限界値を超えたとき、多板ディスクは滑り始める。ここではペーパーライニング付きディスクの利用は、静止摩擦と滑り摩擦との差を小さくできるので意味がある。
摩擦ディスクを相対回転するトルクの原因は、歯車６とこの歯車６に結合されている慣性回転質量と変速機軸４との間に存在する回転数差にある。慣性回転質量による衝撃的な加速による動的衝撃過程は、ディスククラッチによって避けられ、ただ外側ディスクホルダ３６およびそれに結合された摩擦ディスクの唐突な加速だけに限定される。本発明に基づく構造によって、この慣性回転質量は非常に小さくできる。制動する際における自由に回転する慣性質量に含まれる回転エネルギないし加速する際における不足エネルギは滑りディスククラッチを介して伝達される。滑るディスククラッチはこの同期過程において回転数を同じにする働きをする。
この同期過程において、切換セット全体が歯車６の方向に一層移動される。その場合切換セットは内側ディスクホルダ３４とシンクロナイシング体１２との間における外歯２８、連結歯３２で案内される。規定された移動距離を経過した後、内側ディスクホルダ３４の連結歯３２がクラッチ体１６における外側連結歯２４と接触する。連結歯２４はその波形ばねワッシャ１８による弾力によって内側ディスクホルダ３４から軸方向にそれる。
連結歯２４、３２が先端を丸みをおびて作られている場合、丸みをおびた端面は互いに高い確率でばねのバイアス圧のもとで対向して位置する。思いがけず既にかみ合いが行われたときには切換過程全体が完了する。そうでない場合には、歯が押しつけられて互いに対向して位置する状態において、走行車クラッチが係合され、発生するトルクが歯を相対回転させる。そして歯がかみ合い、切換が完了する。変速機の歯車装置における牽引トルクによっても、歯を早期に相対回転し、続いてかみ合わせを行うことができる。
切換が例えば運転手によって切換ロッドで手動で実施されないとき、運転手によって遠隔操作される切換手段による自動切換もできる。その遠隔操作は切換可能な速度段に影響を及ぼすロジック制御装置を間に置いても行える。自動機が切換変換機のすべての切換を運転手によって影響されずに引き受けることもでき、その場合特に常に最良の範囲で切り換えられる。切換手段として主に空気圧式あるいは電動式の切換手段が採用される。液圧式に作動する切換手段も利用できる。
連結歯におけるかみ合い斜面の廃止によって、切換行程が短縮させられる。この切換行程の短縮は切換レバーとスライディングスリーブとの間の伝達比を増大するために利用できる。これによって小さな切換力において切換レバーにおける切換行程ないし選択行程が著しく短縮される。
スライディングスリーブおよびクラッチ体の連結歯の相互の弾力的な衝突は、運転手に改善された運転感覚を与え、高い切換回転数を可能にする。
切り換えるべき変速機部品の同期がエンジン制御装置への操作によって達成されるエンジン制御式の自動シンクロ装置の場合、本発明に基づくシンクロ装置は特に有利に採用させられる。その場合常に規定の回転数差が存在している。特にこの場合コスト的に非常に有利に、切り換えるべき速度段の確実な同期が達成できる。トルクを伝達する歯は非常に小さなバックラッシを有している。
許容できない大きなトルク衝撃を避けるために、トルクを伝達するために設けられた連結歯２４、２６、３２が自由回転質量をディスククラッチの摩擦結合から連結歯のかみ合い結合に移行する前に、多板ディスク４０において十分長い間の同期が必要である。これは次のような種々の方式で達成させられる。
１． 外側ディスクホルダ３６におけるつかみ歯６２がつかみ装置５０ないし６６におけるつかみ歯６０ないし７６にかみ合う時点と内側ディスクホルダ３４における連結歯３２がクラッチ体１６ないし２０における連結歯２４ないし２６に衝突する時点との間の時間幅が、同期回転あるいは僅かな許容残留回転数差が得られるように決定されている。
２． 図２には、つかみ装置５０におけるつかみ歯６０が外側ディスクホルダ３６のつかみ歯６２の先端が当たるロック面７８の形をしたロック装置を有していることが示されている。同期回転が達成され、多板ディスク４０におけるディスク間の滑りトルクが無くなるまでは、限られた切換力においてつかみ歯６２、６０を相互接続することはできない。ロック解除過程後に即ち自由な変速機質量の逆回転後に、切換セット全体が一層移動されて、連結歯が互いに突き当たる。
３． 切換セットは任意の回転数差のもとでクラッチ体１６ないし２０における連結歯２４ないし２６に接触する。クラッチ体の連結歯２４ないし２６と内側ディスクホルダ３４の連結歯３２との対構造は、かみ合い衝撃を制限するために最大許容回転数差が下回されるまで、クラッチ体１６ないし２０の拒絶（撥ねつけ）が行われるように設計されている。
上述の方式１）および３）は特に自動変速機に対して、切換速度ないし主クラッチの係合時点についての制御が必要とされるので意味がある。これは動力系の電子制御装置によって達成される。これらの方式の場合、接続過程のロックが省かれる。上述のすべての方式の場合、ロック機能の解除と連結歯の固い結合との間でいわゆる自由飛行過程は生じない。これによって、一つの変速機において複数のシンクロ装置を同時に作動することができる。
方式２）は手動式シンクロ装置として実施する場合に採り入れねばならない。何故ならば切換の終わりに同期過程の終了あるいは誤った速度段の選択についてフィードバックされるからである。手動切換装置として利用する場合、つかみ装置５０、６６の軸方向の弾力は切換機構への不快な衝撃作用を補助的に回避させる。つかみ歯６０、７６の形状によって切換可能な回転数差を制御できる。大きなバックラッシの少数の歯は大きな回転数差におけるかみ合わせを可能にする。個々の用途においてつかみ装置の弾力付与を断念することもできる。
大きな回転数差においても歯車をつかみ、それぞれの対向歯に僅かな摩耗で確実にかみ合わせることができるようにするために、特に弾力を与えて配置された非常に小さな質量のつかみ歯およびクラッチ体が、動的に良好なつかみ・かみ合い機構を形成している。
つかみ歯の円周方向における弾性的な配置は、つかみ歯がかみ合う際の弾性挙動を一層向上する。
規定された所定の高い摩擦トルクが超過されたとき、つかみ歯が歯車上を回転できるように、つかみ歯を歯車に配置することもできる。その所定の高い摩擦トルクは多板ディスクにおける摩擦トルクより大きい。そのつかみ歯の回転によって、つかみ歯の高い衝突ピークは減衰される。
二つの速度段に対して一つのセットの形に結合されているペーパーライニング付きの摩擦ディスクを利用することはコスト的に有利である。同様にこれは例えばモリブデン摩擦層付きのディスクよりも環境に優しい。ディスクの形状の様式における最良の方式は、その静止摩擦値がその滑り摩擦値より小さいディスクが提供する。
またロック装置の廃止は、通常生ずるすべてのロック問題が回避されることから目を転じて、シンクロ装置を安価にする。
符号の説明
２ シンクロ装置
４ 変速機軸
６ 歯車
８ 歯車
１０ ニードル軸受
１２ シンクロナイジング体
１４ 歯
１６ クラッチ体
１８ ばね装置
２０ クラッチ体
２２ ばね装置
２４ 連結歯
２６ 連結歯
２８ 外歯
３０ スライディングスリーブ
３２ 連結歯
３４ 内側ディスクホルダ
３６ 外側ディスクホルダ
３８ 外歯
４０ 多板ディスク
４２ 円板ばね
４３ 内歯
４４ 構造部品
４６ 構造部品
５０ つかみ装置
５２ 内歯
５４ 外歯
５６ 止め輪
５８ 波形ばねワッシャ
６０ つかみ歯
６２ つかみ歯
６４ 切換フォーク
６６ つかみ装置
６８ 内歯
７０ 外歯
７２ 止め輪
７４ 波形ばねワッシャ
７６ つかみ歯
７８ ロック面
８０ リベット

Claims (17)

1. 特に変速機軸（４）をこの変速機軸（４）上に回転可能に支持されている歯車（６、８）に結合するための切換変速機のトルク伝達構造部品に対するシンクロ装置（２）であって、スライディングスリーブ（３０）を備え、このスライディングスリーブ（３０）が切換装置（６４）に結合されている外側ディスクホルダ（３６）と内側ディスクホルダ（３４）を有し、内外ディスクホルダ（３４、３６）間に多板ディスク（４０）が設けられ、その互いに対向して位置するディスクが内側ディスクホルダ（３４）あるいは外側ディスクホルダ（３６）のいずれかに結合され、外側ディスクホルダ（３６）と内側ディスクホルダ（３４）の回転数が異なっている場合にディスクによって同期トルクが発生でき、外側ディスクホルダ（３６）が、歯車（６、８）の方向に外側ディスクホルダ（３６）が軸方向に移動した後で歯車（６、８）における装置（６０、７６）に結合するための装置（６２）を有し、この結合が、内側ディスクホルダ（３４）と歯車（６、８）との間でトルクを伝達する連結歯（２４、２６、３２）が結合される前に達成されるようなシンクロ装置において、
   内側ディスクホルダ（３４）が常に相対回転不能に変速機軸（４）に結合され、ディスクが回転する際にシンクロナイジングトルクを発生するために常に多板ディスク（４０）に作用する力を与えるために適用されるばね要素（４２）が設けられていることを特徴とするシンクロ装置。
2. シンクロ装置（２）が自動切換装置に結合されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のシンクロ装置。
3. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、７６）が、一方ではスライディングスリーブ（３０）における連結歯（３２）と他方ではクラッチ体（１６、２０）における連結歯（２４、２６）との間に所定の値以上の回転数差がある場合に連結歯（２４、２６、３２）の相互衝突を阻止するロック装置（７８）を有していることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のシンクロ装置。
4. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、６２、７６）の相互衝突時間と連結歯（２４、２６、３２）の相互衝突時間との時間差が、一方ではスライディングスリーブ（３０）における連結歯（３２）と他方ではクラッチ体（１６、２０）における連結歯（２４、２６）との間に所定の値以上の回転数差がある場合に連結歯（２４、２６、３２）の相互衝突が阻止されるように、予め与えられていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のシンクロ装置。
5. かみ合わせ衝撃を制限するために、一方ではスライディングスリーブ（３０）における連結歯（３２）と他方ではクラッチ体（１６、２０）における連結歯（２４、２６）との間に所定の値以上の回転数差がある場合に連結歯（２４、２６、３２）のかみ合わせを阻止するように形成されている連結歯（２４、２６、３２）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のシンクロ装置。
6. 連結歯（２４、２６、３２）が丸みをおびた先端を有していることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
7. 連結歯（２４、２６、３２）がばね装置（１８、２２）によって軸方向に弾力を与えられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
8. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）と結合するための装置（６０、６２、７６）が、連結歯（５２、５４、６８、７０）によって歯車（６、８）に対し相対回転不能に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
9. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、６２、７６）が、規定された摩擦トルクで回転可能に歯車（６、８）に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
10. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、６２、７６）が、丸みをおびた先端を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
11. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、６２、７６）が、ばね装置（５８、７４）によって軸方向に弾力を与えられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
12. 外側ディスクホルダ（３６）と歯車（６、８）とを結合するための装置（６０、６２、７６）が、円周方向に弾性的に形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
13. ばね装置（１８、２２、５８、７４）が波形ばねワッシャであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
14. ばね要素（４２）が円板ばねであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１３項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
15. 多板ディスク（４０）に作用する力を与えるために適用されるばね要素が、波形ばねワッシャの形に形成された摩耗ディスクであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１３項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
16. 多板ディスク（４０）がペーパーライニング付きディスクから成っていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。
17. 多板ディスク（４０）が、静止摩擦値が滑り摩擦値より小さいライニングを有しているディスクから成っていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１６項のいずれか１項に記載のシンクロ装置。

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