JP4137374B2

JP4137374B2 - クラッチ

Info

Publication number: JP4137374B2
Application number: JP2000505436A
Authority: JP
Inventors: ヨーゼフ、バーダー; ゲルハルト、ブーリ; シュテファン、レナー
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1998-07-25
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-07-25
Also published as: DE59800635D1; US6267215B1; DE19733519A1; EP1000266A1; WO1999006728A1; JP2001512219A; EP1000266B1

Description

【０００１】
本発明は、請求項１中の上位概念に示す構成のクラッチに関する。
【０００２】
トラクションフォースの遮断下で切り替えられる変速機、即ち、入力軸が切り替え過程でクラッチによって原動機から遮断される変速機においてはそのつどの変速段を冒頭に述べた形式のクラッチを介して切り替える。その際にはスリーブのシフト歯が例えば歯車又は変速機ケーシングのような変速機部材に固定された１つのクラッチ体の連結歯に押し込まれる。トルクはシフト状態では１つの変速機部材からクラッチ体、連結歯、シフト歯、スリーブ及びスリーブガイドを経て別の変速機部材、例えば歯車又は回転軸へ伝達されるか又は変速機ケーシングに受け止められる。シフトされた変速段は変速比、ひいては変速機の入力軸と出力軸との間の回転数比を決定する。連結されない方の変速機部材、例えば自由回転する常時噛み合い歯車、他の変速段は、シフトされた変速機部材に対して固有の変速比に相応して生ずる回転数差で回転する。１つの変速段から別の変速段へ切り替わる際には、スリーブのシフト歯がシフトされるクラッチ体の連結歯に噛み合う前に、連結し合う部分がほぼ等しい回転数に達する必要がある。
【０００３】
このためには同期装置が役立てられる。同期装置は主として摩擦面、例えば摩擦円錐面、クラッチ体、対応摩擦面、例えば対応円錐面、ロック歯を有するシンクロナイザーリングから構成されている。シンクロナイザーリングはスリーブと共に回転するが、２つのストッパ間でこれらストッパに対して相対的に一定限の回転角だけ回動することができ、これによって１つのロック機構、例えばシンクロナイザーリングのロック歯がロック位置を占めることになる。
【０００４】
スリーブをシフトすべきクラッチ体への方向で移動させると、シンクロナイザイーリングの対応円錐面が可撓な係合部材を介してクラッチ体の摩擦円錐面に圧着される。その際シンクロナイザーリングはスリーブに対して相対的に回動し、シフト歯の端部の斜面がロック歯の相応のロック面に当たる。これによってスラスト力がシンクロナイザーリング及び摩擦面へ及ぼされる。同時にシフト力が斜面を介して戻し力をシンクロナイザーリングへ及ぼす。この戻し力は連結部分の同期回転に伴って摩擦面に働く周方向力を上回り、シンクロナイザーリングを中間位置、即ちスリーブを途中を飛ばして移動できる位置へ動かす。
【０００５】
この種のクラッチは既に公知であり、とりわけヨーロッパ特許公報ＥＰ−０１８４０７７Ｂ１の減速装置における変速機用として知られている。スリーブが内側のスリーブ保持体上に摺動可能に配置されており、シンクロナイザーリングがスリーブ保持体に対して相対的にストッパによって限定された回転角だけ回動可能に軸方向で案内されている。スリーブ保持体とシンクロナイザーリングとの間には接線ばねが配置されていて、中立位置のこれら両方の部材を回転方向に抗してストッパに圧着する。
【０００６】
ドイツ国特許公報ＤＥ−３４４４５６２Ａ１によれば、ロック歯を有してないシンクロナイザーリングを備えた遊星歯車段用のクラッチが知られている。このシンクロナイザーリングはその駆動歯でほぼ軸方向全長にわたってスリーブのシフト歯に噛み合い、一定限の相対回転は許されない。
【０００７】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のクラッチにおいて、スリーブがその外周沿いに案内されていて、極めて細く製作されている場合においても、ロックの同期化を可能にすることである。この課題を本発明は請求項１の特徴事項に示す構成によって解決した。
【０００８】
本発明の場合、シンクロナイザーリングはその突起でスリーブの溝に嵌まり、それもシンクロナイザーリングとスリーブとの間に一定限の回転角が許容されるような遊びをもって嵌まる。これによってシンクロナイザーリング上のロック歯がロック位置を占めることができる。スリーブが短く製作されている場合特に、一方のシフト位置において他方のシンクロナイザーリングの突起との接触状態を失わないようにするために、外周面に一様に分配された突起の内のいくつかが他方のシンクロナイザーリング側へ長くされていて、両方のシンクロナイザーリング相互間の間隙を越えて他方のシンクロナイザーリング範囲内へ入り込む。
【０００９】
両方のシンクロナイザーリングの突起は常にスリーブの同じ溝に嵌まり、一方のシンクロナイザーリングの突起は他方のシンクロナイザーリングの突起が短くされているのと同じ値だけ長くされている。
【００１０】
溝に嵌まり合う突起が突き当たらないで、周方向の幅の一部にわたって長くされていて、他方の突起の同様に長くされた部分に対する接触面を有している実施態様も可能である。このような連結によれば、一方のシクロナイザーリングのロック歯は、他方のシンクロナイザーリングのロック歯がシフトの際に道を空け次第、ロック位置へ動かされることになる。これによってスリーブは１つのシフト位置から別のシフト位置へ当該シンクロナイザーリングのロック歯に当たることなく動くことができる。
【００１１】
連結部材がシンクロナイザーリングに機械的に不動に結合されているので、例えばばね部材の場合のような同期機構のバウンド又は締付けが発生することはない。
【００１２】
シンクロナイザーリングは、スリーブが例えばリングばねのような係合部材を介して軸方向でシンクロナイザーリングへ作用してその摩擦円錐面をクラッチ体の対応円錐面に圧着させることによってロック位置を占める。次いで、周方向に働く摩擦力によってシンクロナイザーリングは一定限の回転角だけ回動され、その結果、連結すべき変速機部材の同期回転数までスリーブのシフト行程はロック歯によってロックされる。リングばねは軸方向で極めて細く製作されており、従って長くされた突起は単に小さな間隙だけをブリッジすればよい。
【００１３】
本発明の別の実施態様によれば、シンクロナイザーリングは、シンクロナイザーリングの突起相互間又はシンクロナイザーリングの突起とスリーブの溝との間で働く接線ばねによって、同期化の終了までロック位置に保持される。従って、リングばねは省略され、シンクロナイザーリング相互間の中間スペースを最小限に節減することができる。また、シンクロナイザーリングは単に一方向にのみ回動すればよく、従って半分の回転角で済む。ロック歯も片側だけ面取りすればよく、相応に強化できることになる。
【００１４】
図面及び請求の範囲には多くの特徴的事項が示されている。これらの特徴事項は課題解決の意味で効果的に別の組み合わせも可能である。
【００１５】
クラッチ１は、内歯車３、遊星歯車４及び太陽歯車７から成る遊星歯車段２を切り替えるために使われる。遊星歯車４は遊星キャリア８内でころ軸受６を介して遊星ピン５上に支承されている。太陽歯車７は図示してない入力軸に結合されており、変速機ケーシング９内にころ軸受１０を介して支承された遊星キャリア８はやはり図示してない出力軸に結合されている。
【００１６】
クラッチ１は図示してないシフトフォーク用の溝１８を有するスリーブ１７を備えている。スリーブ１７はシフト歯１９も有している。図示の状態ではシフト歯１９がシンクロナイザーリング２９のロック歯３１によってクラッチ体２１の連結歯２３に噛み合っている。
【００１７】
スリーブ１７は駆動歯１１によって内歯車３に相対回転不能に結合されており、内歯車３は同時にスリーブ１７の案内としても役立っている。軸方向でスリーブ１７は内歯車３内で止めリング１５によって位置固定されている。クラッチ体２１は駆動歯１３及び止めリング１６を介して変速機ケーシング９内に位置固定されている。これによって、図示のシフト状態では内歯車３がスリーブ１７及びクラッチ体２１を介して変速機ケーシング９に連結されている。
【００１８】
クラッチ１には連結歯２２を有する別のクラッチ体２０も備えており、このクラッチ体２０は駆動歯１２及び止めリング１４を介して遊星キャリア８に固定されていてシンクロナイザーリング２８と協働する。スリーブ１７が第１図の位置から右へ移動されると、別の変速段もしくは歯車組へ切り替えられて内歯車３が遊星キャリア８と一緒に回転する。
【００１９】
シンクロナイザーリング２８、２９は周面にスリーブ１７の溝４４に嵌まる多くの、通例では６つの突起３２、３３を有している。溝４４の幅は突起３２、３３よりも大きく、従って、スリーブ１７とシンクロナイザーリング２８、２９との相互間の一定限の回転角が許容される。両方のシンクロナイザーリング２８、２９の突起３２、３３はスリーブ１７の同じ溝４４に嵌まり、スリーブのストッパ３８、３９と側面３６、３７が協働する。
【００２０】
突起３２、３３のいくつかは軸方向で両端範囲が短くされているか長くされており、一方のシンクロナイザーリング２８の短い突起３２が他方のシンクロナイザーリング２９の長い突起３３と協働し、また逆の長短関係でも協働し、長い突起は対置するシンクロナイザーリング範囲内へ入り込んでシンクロナイザーリング相互間の空隙をブリッジする。このようにして、幅の小さなスリーブ１７の場合並びにすべてのシフト位置においても突起３２、３３が溝４４に嵌まったままとなる。
【００２１】
図１から図３に示す実施例の場合、シンクロナイザーリング２８、２９相互間に１つのリングばね４０が設けられており、このリングばねはスリーブ１７の中立位置の時にスリーブの係合溝４１に嵌まる。スリーブ１７が中立位置から動かされると、このリングばね４０がシンクロナイザーリング２８、２９へスラスト力を及ぼして摩擦円錐面２４、２５及び対応円錐面２６、２７を介して周方向力を生ぜしめ、この周方向力がロック歯３０、３１をロック位置へ動かす。中立位置以外のシフト位置用に係合溝を設けてもよい。
【００２２】
図４から図６までに示す実施例の場合、接線ばね４２がロック歯３０、３１をロック位置へ動かす。各シンクロナイザーリング２８、２９いずれにも周方向で一様に分配された多くの接線ばね４２が使われており、この接線ばねはスリーブ１７と突起３２、３３との間に配置され、ガイドスリーブ４３を介して突起３２、３３の孔４５内に案内されている。
【００２３】
図７に示す実施例においては両方のシンクロナイザーリング２８、２９の突起３２、３３がその全幅の一部のみ長くされ、長くされた範囲に接触面３４、３５を有しており、この接触面が互いに支え合う。突起３２、３３の側面３６、３７はストッパ３８、３９相互間の一定限の回動を可能にする。突起３２、３３を介してシンクロナイザーリング２８、２９が互いに連結され、一方のシンクロナイザーリング２９はシフト歯１９の進入路の開放又は閉鎖次第で他方のシンクロナイザーリング２８のロック歯３０をロック位置へ回動させる。
【００２４】
スリーブ１７が図示のシフト位置（図１）から右へ動かされると、シフト歯１９がシンクロナイザーリング２８のロック歯３０に当たる。これによってシンクロナイザーリング２８の摩擦円錐面２４が対応円錐面２６に圧着される。シフト歯１９及びロック歯３０の端部の面取りによって（図２）、周方向の分力が与えられ、この分力はスリーブ１７とクラッチ体２０との間に同期回転が生じ次第シンクロナイザーリング２８をロック位置外へ回動させる。同期回転に伴ってシフト歯１９はクラッチ体２０の連結歯２２に噛み合い、かくして内歯車３は遊星キャリア８と連結されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクラッチの部分縦断面図。
【図２】図１中のII−II線により円筒区分を部分的に展開して示した図。
【図３】図２中のIII−III線による部分横断面図。
【図４】接線ばねを有する実施例を図１から図３までと同様に示した断面図。
【図５】接線ばねを有する実施例を図１から図３までと同様に示した断面図。
【図６】接線ばねを有する実施例を図１から図３までと同様に示した断面図。
【図７】図５の例に対して突起形状の異なる実施例を示す図。
【符号の説明】
１クラッチ
２遊星歯車段
３内歯車
４遊星歯車
５遊星ピン
６ころ軸受
７太陽歯車
８遊星キャリア
９変速機ケーシング
１０ころ軸受
１１駆動歯
１２駆動歯
１３駆動歯
１４止めリング
１５止めリング
１６止めリング
１７スリーブ
１８溝
１９シフト歯
２０クラッチ体
２１クラッチ体
２２連結歯
２３連結歯
２４摩擦円錐面
２５摩擦円錐面
２６対応円錐面
２７対応円錐面
２８シンクロナイザーリング
２９シンクロナイザーリング
３０ロック歯
３１ロック歯
３２突起
３３突起
３４接触面
３５接触面
３６側面
３７側面
３８ストッパ
３９ストッパ
４０リングばね
４１係合溝
４２接線ばね
４３ガイドスリーブ
４４溝
４５孔

Claims

シフト歯（１９）を有するスリーブ（１７）と、
スリーブ（１７）の両側に配置され、ロック歯（３０、３１）並びに摩擦面（２４、２５）を有してスリーブ（１７）に対して相対的に一定限の回転角だけ回動可能である２つのシンクロナイザーリング（２８、２９）と、
シンクロナイザーリング（２８、２９）と協働し、連結歯（２２、２３）並びに対応摩擦面（２６、２７）を有している２つのクラッチ体（２０、２１）と、を備えたクラッチであって、
スリーブ（１７）が、常に１つの変速機部材（３）と相対回転不能に結合されていて、シフト状態ではシフト歯（１９）並びに連結歯（２２、２３）を介してクラッチ体（２０、２１）の一方と噛み合い式に連結される形式のものにおいて、
シンクロナイザーリング（２８、２９）は周面に分配された多くの突起（３２、３３）を有しており、これらの突起（３２、３３）は外周に沿って案内されるスリーブ（１７）の溝（４４）に遊びをもって嵌まって一定限の回転角を有しており、一方のシンクロナイザーリング（２８）のいくつかの突起（３２）は、他方のシンクロナイザーリング（２９）の本体と軸方向で重複し、他方のシンクロナイザーリング（２９）の範囲内に達し、他方のシンクロナイザーリング（２９）のいくつかの突起（３３）は、一方のシンクロナイザーリング（２８）の本体と軸方向で重複し、一方のシンクロナイザーリング（２８）の範囲内に達していることを特徴とする、クラッチ。
両方のシンクロナイザーリング（２８、２９）の突起（３２、３３）は、スリーブ（１７）の同じ溝（４４）に嵌まり、互いに向き合う端部側が交互に短く、または、長くなっていることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ。
長くされている突起（３２、３３）に設けられた孔（４５）内に接線ばね（４２）が配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のクラッチ。
両方のシンクロナイザーリング（２８、２９）の突起（３２、３３）はスリーブ（１７）の同じ溝（４４）に嵌まって互いに連結され、
スリーブ（１７）が、一方側にシフトして、第一クラッチ体および第二クラッチ体（２０，２１）の一つに係合するときに、他方のシフトされてない側のシンクロナイザーリング（２８）のロック歯（３０）がロック位置を占めることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のクラッチ。
一方のシンクロナイザーリング（２８）の突起（３２）が、当該シンクロナイザーリング（２８）の回動方向における全幅の一部だけ軸方向で他方のシンクロナイザーリング（２９）の突起（３３）の範囲内にまで延びていて、
一方のシンクロナイザーリング（２８）の突起（３２）および他方のシンクロナイザーリング（２９）の突起（３３）は、この範囲内で、一方のシンクロナイザーリング（２８）の突起（３２）と他方のシンクロナイザーリング（２９）の突起（３３）とが接触する接触面（３４、３５）を有していることを特徴とする、請求項４に記載のクラッチ。
シンクロナイザーリング（２８、２９）相互間に１つのリングばねが配置されており、リングばねはスリーブ（１７）の中立位置でスリーブの１つの溝に係合し、長くされている突起（３２、３３）によって外周側を覆われることを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項５に記載のクラッチ。
シンクロナイザーリング（２８、２９）が、スリーブ（１７）に対して単に一方向でのみ回動し、スリーブ（１７）が第一クラッチ体および第二クラッチ体（２０，２１）の一つに係合するときに、第一および第二シンクロナイザーリング（２８，２９）のロック歯（３０，３１）の一方が他方に対して回転することによってロック位置へ至るよう、一定限の回転角が設定されていることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のクラッチ。