JP6968607B2 - シンクロナイザーリング - Google Patents

Description

本発明は、径方向外側に延びるインデキシングドッグと芯出し面とが形成される本体を有するシンクロナイザーリングに関する。

シンクロナイザーリングは、変速機の同期装置の一部であり、シャフトと選択されるべきギアホイールとの間の速度差を補償するために使用される。シンクロナイザーリングに加えて、同期装置は、摺動スリーブ、スリーブキャリア、及び、ギアホイール又は自由に回転するホイールなどの更なる構成要素を有することができる。

対象のタイプのシンクロナイザーリングは、独国特許出願公開第１０ ２００５ ０３５ ９４１号明細書から知られている。好ましい製造方法によれば、シンクロナイザーリングは、鍛造及び／又は熱間ソリッドブランク成形によって黄銅合金から製造される。

図１は、径方向外側に延びるインデキシングドッグ３及び芯出し面４が形成される本体２を有する従来のシンクロナイザーリング１を示す。加えて、シンクロナイザーリング１は、外周に沿って配置される径方向外側に延びるブロッキング歯５と、内側環状円錐面６とを備える。図１では、インデキシングドッグ３が中実形態を成すとともに、芯出し面４が全周に沿って延びることが分かる。この種の従来のシンクロナイザーリングは、比較的質量が大きい。

したがって、本発明の基本的な目的は、質量がより小さいシンクロナイザーリングを特定することである。

この目的を達成するために、本発明によれば、冒頭で述べたタイプのシンクロナイザーリングの場合、少なくとも１つのインデキシングドッグが、周方向に面するストッパ面から離間した位置に凹部を有する、及び／又は、少なくとも１つの芯出し面が周方向で所定の部分のみにわたって延びるとともに、周方向で前記部分に隣接する領域が芯出し面よりも小さい直径を有するようにする。

本発明は、シンクロナイザーリングの質量を２つの手段によってかなり減らすことができると認識しており、その場合、その手段を別々に又は一緒に設けることができる。インデキシングドッグに関しては、インデキシングドッグが本質的に周方向で作用する力によって影響されることからこれらの中実体を形成する必要がないことが分かってきた。したがって、インデキシングドッグに凹部を設けることによって材料の相当な節約を達成することがかなり想定し得る。

芯出し面に関しては、全周に沿って又は全てのインデキシングドッグ間でこれらを形成する必要がないことが分かってきた。それどころか、芯出し面が周方向で所定の部分のみにわたって延びれば十分であり、その場合、周方向で前記部分に隣接する領域は、芯出し面よりも小さい直径を有する。この手段によっても、かなりの質量を節約することができる。本発明に係るシンクロナイザーリングは、従来のシンクロナイザーリングと同じ機能を有する。機能するために必要でない又は必要とされない位置でのみ材料が節約される。

本発明に係るシンクロナイザーリングの場合、全てのインデキシングドッグが、周方向に面するストッパ面から離間した位置に凹部を有する、及び／又は、全ての芯出し面が周方向で所定の部分のみにわたって延びるとともに、周方向で前記部分に隣接する領域が芯出し面よりも小さい直径を有するようにすることが好ましい。この手段により、本発明に係るシンクロナイザーリングは、バランスの取れた質量分布を有する。

インデキシングドッグの凹部に関しては、本発明にしたがって、前記凹部がＵ字形の形態又は直方体の形態を成す、或いは、円形のポケットとして又は球状ポケットとして又は長方形又は不等辺四辺形のポケットとして形成されることが好ましい。そのような幾何学的形態は、この目的のために複雑で高価な工具を必要とすることなく比較的簡単に製造できる。したがって、本発明は、製造工具の僅かな変更だけで済むため、比較的少ない経費で実施可能である。

凹部がインデキシングドッグの中央に配置されることも本発明の範囲内である。したがって、インデキシングドッグの凹部が対称的に配置されることが好ましい。しかしながら、特定の変速機における応力は非対称であり得る（例えば、最高ギアが１つの回転方向でのみ選択される場合）ため、凹部の非対称形態によって材料の更なる節約を達成できる。

図３、図４、及び、図５に示されるように、インデキシングドッグの凹部は、その形状又は配置にかかわらず、最後まで突き抜けるように、すなわち、ブロッキング歯１８を支持するスカート及びインデキシングドッグ９の両方に凹部を形成するように設計され得る。しかしながら、図２に示されるように、凹部がインデキシングドッグ９のみに形成されてブロッキング歯１８を支持するスカートに形成されないことも想定し得る。

芯出し面に関しては、芯出し面が周方向で１ｍｍ〜４０ｍｍの距離にわたって（１２０ｍｍの直径を有するシンクロナイザーリングの場合）又は１ｍｍ〜１５ｍｍの距離にわたって（４５ｍｍの直径を有するシンクロナイザーリングの場合）延びれば十分である。これは、シンクロナイザーリングの中心に対する周方向の１°〜４０°の角度にほぼ相当する。従来技術では、対照的に、例えば３つのインデキシングドッグが設けられる場合、芯出し面が約１２０°にわたって延びる。このように、最大で４０°の角度範囲までの周方向の芯出し面の長さの本発明にしたがって想定される減少により、材料のかなりの節約を達成することができ、それにより、製造される本発明に係るシンクロナイザーリングの製造コスト及び質量の両方が減少される。

本発明の特に好ましい実施形態は、インデキシングドッグの両側に配置される２つの芯出し面が各インデキシングドッグに割り当てられることを想定する。

本発明に係るシンクロナイザーリングが３個、６個、又は、９個の芯出し面を有する場合には、特に信頼できる機能が確保される。本発明に係るシンクロナイザーリングは好ましくは３つのインデキシングドッグを有する。

芯出し面が芯出しドッグ上に形成されることが好ましく、すなわち、芯出しドッグは、インデキシングドッグと同様の形状を有するとともに、径方向外側に延びる。

本発明に係るシンクロナイザーリングの場合には、前記シンクロナイザーリングが等間隔で配置される径方向に延びるブロッキング歯をその外周に有し、外周の少なくとも１つの部分がブロッキング歯を有しないようにすることが特に有利である。本発明との関連では、驚くべきことに、ブロッキング歯を全周に沿って形成する必要がないことが分かってきた。それどころか、ブロッキング歯を全く有しない１つ以上の部分を設けることができる。ブロッキング歯を全く有しない複数の部分は、周方向に等間隔で分布される態様で配置されることが好ましい。

本発明によれば、ブロッキング歯を全く有しない外周の部分の領域に径方向外側に延びる厚肉材料部が形成されることが好ましい。厚肉材料部は、ブロッキング歯を全く有しない部分がブロッキング歯を有する領域と少なくともほぼ同じ剛性を有するという効果をもつ。したがって、ブロッキング歯が存在しない部分でさえ、従来のシンクロナイザーリングと少なくともほぼ同じ剛性を有し、それにより、信頼できる機能が確保される。径方向外側に延びる厚肉材料部は、芯出しドッグも配置される本体の外表面上に形成されることが好ましい。

本発明に係るシンクロナイザーリングの場合には、それが芯出しドッグの端面に形成される斜面又は丸みを有する或いはＲ部を有するという事実によって材料の更なる節約が達成され得る。この領域が信頼できる機能のために絶対に必要とされるわけではないことが分かってきており、したがって、断面の減少によって材料の更なる節約が可能である。これに関連して、本発明に係るシンクロナイザーリングの場合には、斜面が１°〜７０°の角度を端面と成すことが好ましい。

それに代えて又は加えて、本発明に係るシンクロナイザーリングの場合には、端面の外縁が外周の面取り又は丸み又はＲ部を有するようにすることができる。面取り、丸み、又は、Ｒ部は、より小さい円錐直径を有するシンクロナイザーリングの側に位置される。

本発明に係るシンクロナイザーリングは、黄銅合金から鍛造されることが好ましい。しかしながら、本発明に係るシンクロナイザーリングは、鋼から鍛造することもでき、又は、粉末冶金法を含む方法によって製造することもできる。

以下、図面に関連する例示的な実施形態を用いて、本発明を更に詳しく説明する。図面は概略図である。

従来のシンクロナイザーリングの斜視図を示す。 本発明に係るシンクロナイザーリングの第１の例示的な実施形態を斜視図で示す。 本発明に係るシンクロナイザーリングの第２の例示的な実施形態を斜視図で示す。 本発明に係るシンクロナイザーリングの第３の例示的な実施形態を斜視図で示す。 図４に示されるシンクロナイザーリングの平面図を示す。 図５に示されるシンクロナイザーリングの線ＶＩ−ＶＩに沿う断面を示す。 芯出し面１０を有する芯出しドッグ１６に焦点を当てた図５の詳細を示す。 芯出しドッグ１６の形状の第１の代替例を示す。 芯出しドッグ１６の形状の第２の代替例を示す。 芯出しドッグ１６の形状の第３の代替例を示す。 芯出しドッグ１６の形状の第４の代替例を示す。 芯出しドッグ１６の形状の第５の代替例を示す。

図２に示されるシンクロナイザーリング７は本体８を備え、この本体８上には、径方向外側に延びるインデキシングドッグ９と芯出し面１０とが形成される。図２において分かるように、シンクロナイザーリング７は、外周上にわたって等間隔に配置される全部で３つのインデキシングドッグ９と、全部で６つの芯出し面１０とを有する。各インデキシングドッグ９は、周方向に面する２つのストッパ面１１，１２を有する。それぞれのインデキシングドッグ９は、そこから離間した２つのストッパ面１１，１２間の位置に、略Ｕ字形の形態の凹部１３を有する。これは、凹部１３の領域がインデキシングドッグ９の機能においていかなる役割も果たさないという考察に基づく。従来のインデキシングドッグ、例えば図１に示されるインデキシングドッグ３は、略直方体の形態を成すが、インデキシングドッグ９はＵ字形の凹部１３を有し、この凹部によってシンクロナイザーリング７の機能性が影響されない。インデキシングドッグ９の機能にとって重要な要素は、前記ドッグが２つのストッパ面１１，１２を有するのに対して、凹部１３の領域が必要とされないことであり、したがって、この位置で材料を節約できることが分かってきた。３つのインデキシングドッグ９の全てが対応する凹部を有するため、材料の節約は相当なものである。

シンクロナイザーリング７は６つの芯出し面１０を有し、これらの芯出し面１０は従前の芯出し面から径方向外側に延びる。円柱の側面の形態を成すこの芯出し面の直径は、図１の芯出し面４の直径と一致する。しかしながら、芯出し面１０は、所定の角度範囲にわたってのみ、例えば１０°にわたって延びる。周方向で芯出し面１０に隣接する領域は、より小さい直径を有する。この例示的な実施形態では、芯出し面１０が領域１４，１５によって隣接される。

図２では、芯出し面１０が芯出しドッグ１６の外側で径方向に配置されるのが分かる。図１に示される従来のシンクロナイザーリング１から出発して、このように芯出し面１０のみが「芯出し直径」まで延びるが、隣接する領域１４，１５はより小さい直径を有する。したがって、これは、シンクロナイザーリング７の機能に悪影響を及ぼすことなく材料のかなりの節約をもたらす。芯出しドッグ１６の全部で６つの芯出し面１０は、芯出しのための機能的な面を形成する。

また、インデキシングドッグのみに凹部が設けられ、又は、芯出しドッグに形成される芯出し面と直径が減少された領域とだけが存在する変形実施形態を考え出すこともできる。

図３は、第２の例示的な実施形態に係るシンクロナイザーリング１７を示し、このシンクロナイザーリング１７は本体８とインデキシングドッグ９とを有し、これらのインデキシングドッグ９の中央に凹部１３が配置される。図２に示される第１の例示的な実施形態に対応する態様で、シンクロナイザーリング１７も同様に芯出し面１０を有する芯出しドッグ１６を有する。この点で、シンクロナイザーリング７，１７は一致する。加えて、シンクロナイザーリング１７は、外周で径方向に延びるその等間隔に配置されたブロッキング歯１８の領域に、ブロッキング歯１８を全く有しない複数の隙間形成部分１９を有する。したがって、シンクロナイザーリング１７の外周に配置されるブロッキング歯１８は、そのようなブロッキング歯１８が形成されない部分１９の形態を成す隙間を有する。図示の例示的な実施形態では、インデキシングドッグ９が形成される周方向位置のそれぞれに隙間として形成される部分１９が存在する。ブロッキング歯１８の不存在に起因する部分１９の剛性の低下はインデキシングドッグ９によって補償され、その結果、シンクロナイザーリング１７全体の剛性は、生じる負荷にとって適切である。部分１９の領域でのブロッキング歯１８の不存在は、シンクロナイザーリング１７の質量を更に減少させる。図３は、シンクロナイザーリング１７がインデキシングドッグ９の数に対応して全部で３つの隙間として形成されるそのような部分１９を有することを示す。

図４及び図５は、シンクロナイザーリング２０の他の例示的な実施形態を示し、この場合、図４は斜視図であり、図５は平面図である。シンクロナイザーリング２０は、シンクロナイザーリング１７の特徴及び構成要素の全てを有する。特に、このシンクロナイザーリングは、凹部１３を有するインデキシングドッグ９と、芯出し面１０を有する芯出しドッグ１６と、周方向に配置されるブロッキング歯１８の隙間として形成される部分１９とを有する。シンクロナイザーリング２０は、インデキシングドッグ９の領域に配置される隙間として形成される３つの部分１９に加えて、２つのインデキシングドッグ９間の中央に、包囲するブロッキング歯１８の領域に隙間として形成される３つの更なる部分２１を有する。周方向の同じ位置に、本体８はいずれの場合にも厚肉材料部２２を有し、この厚肉材料部２２の範囲は、周方向で、隙間を形成する部分２１の長さとほぼ一致する。しかしながら、径方向において、略直方体の形態を成す又は曲がったセグメントとして形成される厚肉材料部２２は、芯出し面１０により規定される芯出し直径よりも小さい直径を有する。したがって、厚肉材料部２２は、芯出しドッグ１６の芯出し面１０とは異なり、芯出しプロセスに関与しない。厚肉材料部２２は、部分２１におけるブロッキング歯１８の不存在に起因する剛性の低下を補償する役目を果たすにすぎない。したがって、シンクロナイザーリング２０は、図１に示される従来のシンクロナイザーリング１の剛性に相当する剛性をその外周にわたって有する。しかしながら、隙間を形成する部分２１は、厚肉材料部２２にもかかわらず、シンクロナイザーリング２０の質量の減少をもたらす。図４及び図５では、外周にわたって配設される全部で３つの厚肉材料部２２が存在するのが分かる。

図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。図６においては、図示の例示的な実施形態ではその角度αが約２０°である斜面２３が芯出しドッグ１６の領域でシンクロナイザーリングの端面２５（軸方向面）に形成されるのが分かる。一般に、角度αは１°〜７０°とすることができる。これにより質量が更に減少する。また、端面２５又は斜面２３の内縁及び／又は外縁は、シンクロナイザーリング２０の小さい円錐直径の側に位置される外周の面取り又は丸み２４を有する。

円形の破線により、図７は、芯出し面１０を有する芯出しドッグ１６に焦点を合わせる。図７ａ〜図７ｅは、芯出しドッグ１６及び／又はこの芯出しドッグの芯出し面１０の実施形態の代替例をこの焦点領域の拡大版で示す。

図７ａは、図２〜図５に示されるような芯出しドッグ１６のブロック形状形態を示す。

図７ａに示される形態の代わりに、図７ｂによれば、芯出しドッグ１６の側面をより大きな半径で丸めてその安定性及び耐荷重能力を高めることができ、この丸めは、芯出し面１０上で既に始まることが好ましい。

図７ｃは、芯出しドッグ１６の溝又はチャネルによって互いに離間される複数の芯出し面１０を有する芯出しドッグ１６の実施形態を示す。直線状の溝又はチャネルの代わりに、芯出し面１０に円形の凹部を形成することもでき、それにより、連続するが有孔の芯出し面が与えられる。溝、チャネル、又は、凹部を設けることにより、シンクロナイザーリングの質量を更に減少させることができる。

図７ｄは、段付きの基部を有する芯出しドッグ１６の実施形態を示す。ここでも、芯出しドッグ１６のほぼ同じ安定性を伴ってシンクロナイザーリングの質量の減少を達成することができる。

図７ｅは、不等辺四辺形の基部を有する芯出しドッグ１６の実施形態を示す。図７ｂの実施形態と同様に、ここでも、芯出しドッグ１６の安定性及び耐荷重能力を高めることができる。

シンクロナイザーリング上の複数の芯出しドッグ１６は、図７ａ〜図７ｅに示される形態のうちの１つ以上を有することができる。

記載された様々な手段によって、シンクロナイザーリングの質量をかなり減らすことができる。図２に示される例示的な実施形態では、２０％程度の減少が既に達成される。図４及び図５に示される例示的な実施形態では、２５％を上回る質量の減少が達成される。したがって、この例示的な実施形態では黄銅合金である製造に必要な材料のかなりの部分を節約できる。更に、記載された変形は、鍛造工具又は成形工具と必要とされる他の金型とに対する比較的簡単な変更によって実施され得る。

１ シンクロナイザーリング
２ 本体
３ インデキシングドッグ
４ 芯出し面
５ ロッキング歯
６ 円錐面
７ シンクロナイザーリング
８ 本体
９ インデキシングドッグ
１０ 芯出し面
１１，１２ ストッパ面
１３ 凹部
１４，１５ 領域
１６ 芯出しドッグ
１７ シンクロナイザーリング
１８ ロッキング歯
１９ 部分
２０ シンクロナイザーリング
２１ 部分
２２ 厚肉材料部
２３ 斜面
２４ 面取り／丸み付け／Ｒ部
２５ 端面

Claims (14)

1. 径方向外側に延びるインデキシングドッグ（９）及び芯出し面（１０）が形成された本体（８）を有するシンクロナイザーリング（７，１７，２０）であって、
   少なくとも１つの前記インデキシングドッグ（９）が、周方向に面するストッパ面（１１，１２）から離間した位置に凹部（１３）を有する、及び／又は、少なくとも１つの前記芯出し面（１０）が周方向で所定の部分（１９，２１）のみにわたって延びるとともに、周方向で前記部分に隣接する領域（１４，１５）が前記芯出し面（１０）よりも小さい直径を有し、
   前記シンクロナイザーリング（７，１７，２０）は、黄銅合金から鍛造される、シンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
2. 全ての前記インデキシングドッグ（９）が、周方向に面するストッパ面（１１，１２）から離間した位置に凹部（１３）を有する、及び／又は、全ての前記芯出し面（１０）が周方向で所定の部分（１９，２１）のみにわたって延びるとともに、周方向で前記部分に隣接する領域（１４，１５）が前記芯出し面（１０）よりも小さい直径を有する、請求項１に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
3. 前記インデキシングドッグ（９）の前記凹部（１３）は、Ｕ字形の形態又は直方体の形態を成す、或いは、円形のポケットとして又は球状ポケットとして又は長方形又は不等辺四辺形のポケットとして形成される、請求項１又は２に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
4. 前記凹部（１３）が前記インデキシングドッグ（９）の中央に配置される、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ーリング（７，１７，２０）。
5. 芯出し面（１０）は、１°〜４０°、好ましくは５°〜２０°、好ましくは１０°〜１５°の角度にわたって周方向に延びる、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ーリング（７，１７，２０）。
6. 各インデキシングドッグ（９）には、前記インデキシングドッグ（９）の両側に配置される２つの芯出し面（１０）が割り当てられる、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ーリング（７，１７，２０）。
7. ３個、６個、又は、９個の前記芯出し面（１０）を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
8. 芯出し面（１０）が芯出しドッグ（１６）に形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
9. 好ましくは等間隔で配置される、径方向に延びるブロッキング歯（１８）をその外周に有し、外周の少なくとも１つの部分（１９，２１）が前記ブロッキング歯（１８）を有しない、請求項１から８のいずれか一項に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
10. ブロッキング歯（１８）を有しない複数の部分（１９，２０）を有し、前記部分は、好ましくは、外周にわたって等間隔で分布される態様で配置される、請求項９に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
11. 径方向外側に延びる厚肉材料部（２２）が、ブロッキング歯（１８）を全く有しない外周の部分（１９，２１）の領域（１４，１５）に形成される、請求項９又は１０に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
12. 前記芯出しドッグ（１６）の端面（２５）に形成される斜面（２３）又は丸み、或いは、Ｒ部を有する、請求項８に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
13. 前記斜面（２３）が、前記端面（２５）と１°〜７０°の角度を成す、請求項１２に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。
14. 前記端面（２５）の外縁が外周の面取り（２４）又は丸み又はＲ部を有する、請求項１２又は１３のいずれか一項に記載のシンクロナイザーリング（７，１７，２０）。

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