JP2016148450A - 自動車用手動変速機のための伝達装置、この伝達装置、変速シャフト及び変速ギアを備えたアッセンブリ及び変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型な構造の同期アッセンブリを提供する。【解決手段】変速シャフト１０及び該変速シャフトに回転可能に取り付けられた変速ギア１２、１４の間で回転方向における接続を形成するための伝達装置に関する。伝達装置は、伝達ディスク２０と、伝達ディスク２０に連結したクラッチディスク２２とを備え、クラッチディスク２２は、その外周側にクラッチ歯２４とを備える。伝達ディスク２０は、その外側に伝達歯２５を備えている。【選択図】図９

Description

本発明は、自動車用手動変速機のための伝達装置に関し、特に、伝達装置、変速シャフト及び変速ギアを備えたアッセンブリ及び変速機に関する。

手動変速機において、特に自動車に用いられる場合において、同期アセンブリが、変速シャフトと、変速ギアまたはアイドルギアとして変速シャフトに配置されたギアホイールとの間の回転方向における接続を形成するように働く。変速動作の第１ステップでは、同期アッセンブリが、シフトされる変速ギアが変速シャフトの速度に確実に適応するようにする。第２のステップでは、次に、変速シャフト及び変速ギアの間の回転方向における接続が行われる。そして、対応するギアが係合する。

一般的に知られていることとして、同期アッセンブリは、主要部材として、同期ハブ、それに収容されたスラストピース、同期リング、及びセレクタスリーブを含む。セレクタスリーブが動作するとき、シフトされる変速ギアに連結された同期リングの１つが、スラストピース及び／またはブロッキングベベルを介して、摩擦面に押しつけられる。変速ギアの速度が変速シャフトの速度に同期されたとき、セレクタスリーブが完全にシフトされ、変速ギアに連結された歯に係合する。このようにして、同期ハブから変速ギアに対して、回転方向における接続が形成される。

一般的に知られていることとして、同期ハブの代わりに、同期アッセンブリが、一般的に言って、同期ハブ、スラストピース及びセレクタスリーブを組み合わせた所謂伝達装置を採用する場合がある。このような同期アッセンブリを備えた変速機の基本構造を、図１から８を参照しながら以下に説明する。

変速機は、２つの変速ギア１２、１４が配置された変速シャフト１０を含む。２つの変速ギア１２、１４は、例えば、アイドラギアとして、変速シャフトに対して回転可能に設計されている。各々の変速ギア１２、１４に対して、変速ギア歯１６が回転しないように連結されている。対応する変速ギア１２、１４に接続する個別の部材１７上の内歯についても、同様な構造が適用される。

２つの変速ギア１２、１４の間で、伝達ディスク２０及び２つのクラッチディスク２２により形成された伝達装置１８が配置される。２つのクラッチディスク２２は、伝達ディスク２９の一方の側及び他方の側に配置され、クラッチディスク外歯２４及びクラッチディスク内歯２６を含む。外歯２４は、変速ギア歯１６と組み合わされるように設計され、内歯２６は、変速シャフト歯２８と係合する。よって、クラッチディスク２２は、円周方向において、変速シャフト１０と回転しないように係合するが、軸方向において、変速シャフト上をシフトできるようになっている。

伝達ディスク２０の一方の側及び他方の側において、各々に同期リング３０が配置され、対応する変速ギア１２、１４に連結した摩擦面３２と共働可能になっている。２つの同期リングは、伝達ディスク２０の溝３６内に伸びる幾つかのキャリア３４と、伝達ディスク２０の接続開口４０を介して伸びる、１８０度反対側に配置された２つの接続タブ３８とを含む（特に図３参照）。接続タブ３８は、２つの同期リングを軸方向で互いに連結するように働く。連結した状態では、２つの同期リング３０のキャリア３４の自由端が、互いに近接して対向する（図４参照）。

溝３６の各々において、それぞれバネ４４により半径方向で外側に付勢されたスラストピース４２が配置されている（特に図５及び６参照）。各々のスラストピースの半径方向における外端において、プレ同期面４６が形成される。プレ同期面４６は、キャリア３４の自由端において、半径方向で内面側に形成されたプレ同期ベベル４８に当たるようになっている（図７参照）。対向するキャリア３４のプレ同期ベベル４８が並んで、頂点が半径方向で外側に向いた大きな開口角度のＶ字が形成される。

キャリア３４において、ブロック面５０が形成される。ブロック面５０は、円周方向に示されるように、斜め方向のアライメントにおいて、溝３６の端部に対向している。ここでも、ブロック面５０が、対向するキャリア３４においてＶ字を形成し、対向するキャリアの２つのＶ字の頂点が、溝３６の中心に向けて方向付けられている。

記載された同期アッセッンブリは、下記のように作動する。ギア、例えば、変速ギア１４を含む１つが係合しようとするとき、伝達装置１８は、シフトフォ−ク（図示せず）により、軸方向に図１の矢印Ｐの向きにシフトされる。プレ同期と称される第１のステップでは、２つの同期リング３０が、スラストピース４２によって左へ運ばれる。より正確に言えば、左の同期リング３０の左プレ同期ベベル４８と係合したスラストピース４２のプレ同期面４６によって左へ運ばれ、同期リング３０は、摩擦面３２と摩擦係合の状態になる。

変速シャフト１０の速度は、通常、変速ギアの速度に対応せず、同期リング３０及び摩擦面３２の間に速度差がある。この結果、同期リングが円周方向に沿って運ばれ（図８の矢印Ｕ参照）、これにより、図８に示すように、ブロック面５０が溝３６の上側端に接触する。ブロック面５０の斜めのアライメントにより、速度差が存在する限り、伝達ディスク２０がキャリア３４に対してシフトするのを妨げる力成分が形成される。結果としての摩擦モーメントにより、ブロック面５０が溝３６の端部に押しつけられる状態が維持される。同期リングが摩擦面上で支持をして、軸方向に更にシフトはできない。

速度差が小さくなると、ブロック面５０により生じるブロック力のみが減少し、伝達ディスク２０の溝３６の端部が、斜めのアライメントにより、円周方向における矢印Ｕと反対の向きに、ブロック面５０をシフトでき、これにより伝達装置を介したシフトを提供する。同時に、斜めに取り付けられた、プレ同期ベベル４８によりバネ４４の動作に抗して、スラストピース４２は下側に圧縮される。これにより、クラッチディスク２２の外歯２４が変速ギア１４に連結した変速ギア歯１６と係合するような範囲において、伝達装置が軸方向にシフトできる。このようにして、変速シャフト１０及び係合した変速ギア１４の間の回転方向での接続が形成される。

図示された実施形態だけでなく、例えば、長さ及び角度で正確に規定されたブロック面取りが１つの部材のみに存在する場合でも充分である。伝達装置のような対向する部材における補完的な面取りは、ブロック面取りを伴う全接触において有利である。主に、例えば、２つの面取りの１つを省略することもできるし、クラウン状に形成されることもできる。

シフトされたギアを解放するため、伝達装置１８が反対方向のニュートラル位置に戻され、これにより、２つ同期リング３０もニュートラル位置に再び戻る。この位置では、摩擦面３２を伴う摩擦係合は除かれる。

既知の同期アッセンブリをより小型な構造が得られる効果を有するように開発することが、本発明の根底にある目的である。

本目的を解決するため、変速シャフト及び該変速シャフトに回転可能に取り付けられた変速ギアの間で回転方向における接続を形成するため、本発明に係る伝達装置が提供される。伝達装置は、伝達ディスクと、伝達ディスクに連結したクラッチディスクとを備え、クラッチディスクは、クラッチディスク外歯を含む。伝達ディスクは、その外側に伝達歯を備えていることを特徴とする。本発明は、これまでクラッチディスクに備えられていた歯の１つを、直接、伝達ディスクに備える原則に基づく。よって、伝達歯は同期リングの外側に位置するので、軸方向における設置空間をより縮めることができる。

本発明の１つの実施態様では、伝達歯が伝達ディスクの外周に配置されることが提供される。この結果、軸方向において、伝達歯及び伝達ディスクの位置が一致するので、軸方向において、可能な限り最も短い構造が得られる。

更に、２つの同期リングが伝達ディスクに取り付けられていることを提供できる。同期リングを取り付けること、及び伝達ディスクの必要な設計に変わりはないが、これにより、これまで知られた伝達装置の構造に比べて小さな構造が得られる。

好ましくは、作動要素が、軸方向において伝達ディスクに連結されていることが提供される。これまで必要だったが、作動要素は、伝達ディスクの外周に係合する必要なく、伝達ディスクを軸方向にシフトする。

１つの実施態様では、クラッチ歯が、伝達ディスクに連結されたクラッチディスクに備えられていることが提供される。これにより、クラッチ歯が他の部材に備えられるので、伝達ディスクを平坦な部材として形成でき、特に、打ち抜きによる金属板部材として形成できる。

好ましくは、クラッチディスクが伝達ディスクの前側に配置され、軸方向において該伝達ディスクに接続されていることが提供される。変速シャフト及び係合した変速ギアの間でトルクを、クラッチディスク及び伝達ディスクを介して伝達するように、クラッチディスクを、回転しないように伝達ディスクに接続する必要はなく、クラッチディスクが伝達ディスクの軸方向の動きに追従すれば充分である。クラッチディスクは、変速シャフトの補完的な歯と係合する内歯を備えるので、トルクは、直接、クラッチ歯から変速シャフトに伝達される。

上記の目的は、本発明において、変速シャフトと、該変速シャフトに回転可能に取り付けられた少なくとも１つの変速ギアと、上記の伝達装置と、を備えたアッセンブリによっても達成される。変速ギアは、伝達歯が係合可能な変速ギア歯を備える。本発明に係る伝達装置によれば、更に、２つの変速ギアが変速シャフトに連結可能であって、トルクは、クラッチディスクを介して、変速シャフトから１つの変速ギアへ伝達され、伝達ディスクを介して、変速シャフトから他の変速ギアへ伝達される。これにより、変速ギアを、軸方向において互いにより近接して配置することができる。

本発明の１つの実施態様では、作動要素が伝達ディスクに係合し、作動要素が伝達ディスクから続いて軸方向に伸びていることが提供される。この作動要素は、伝達歯の周りの設置空間を空いた状態にできるので、伝達ディスクの作動のための設置空間について、余裕をとる必要がない。

作動要素は、スリーブの態様で変速シャフトの周りに伸びることができる。この結果、小さな構造が得られる。

その他として、作動要素が、変速シャフトの内部に配置されることを提供できる。このことは、軸方向において外でのアクセスが困難な場合、例えば、幾つかの変速ギアの対の間に配置されている場合に、伝達装置を作動させるのに提供される。

好ましくは、作動要素が、変速シャフトの開口を介して、伝達ディスクに連結されことが提供される。この目的においては、小さな開口で充分であり、これにより、変速シャフトが実質的に弱められることがない。

本発明の１つの実施態様によれば、変速ギアが、伝達歯が係合可能な変速ギア歯を備えていることが提供される。この結果、伝達ディスクから対応する変速ギアへ直接トルクを伝達できる。

変速ギア歯は、変速ギアと一体的に設計することができる。これにより、個別の部材を組み立てるコストを回避できる。

その他として、変速ギア歯が、回転しないように変速ギアに接続された変速ギア歯ワッシャの内周に備えられていることを提供できる。これにより、変速ギア歯を金属板部材を用いて、例えば打ち抜き加工で、低いコストで製造でき、その後（たぶん硬化処理の後）、変速ギアに接続する。

１つの実施態様では、変速ギアが、同期リングと協働できる摩擦面を備えていることが提供される。これにより、これまでに知られた構造をできる限り維持して、必要な修正を最小限にできる。

好ましくは、摩擦面が、直接、変速ギアに備えられることが提供される。これにより、組み立てに必要な部材の数を少なくすることができる。

摩擦面が、半径方向で外側に向いくようにすることができる。摩擦面が、半径方向で内側に向くようにすることもできる。このことは、それぞれの周辺の条件に応じて、好ましいものを選択できる。

本発明の１つの実施態様によれば、摩擦面が、半径方向において、変速ギア歯の範囲内に配置されていることが提供される。この結果、軸方向における小型な構造が得られる。

上記の目的は、更に本発明において、上記のアッセンブリを備えた変速機により実現できる。変速機は、伝達歯が係合可能なブロック歯が備えられたハウジングを含む。本実施態様では、変速シャフト及び変速機のハウジングの間での回転方向の接続を形成するため、伝達ディスクが用いられ。これにより、変速機は、例えば、パーキング位置でブロックされる。同期で使われる実施形態のほかに、パーキングブレーキとして機能するため、伝達ディスクの変速機ハウジングとの係合が有効となる側では、同期リングが不要となる。

以下においては、添付した図面に示された様々な実施形態を参照しながら、本発明を説明する。

先行技術から既知の同期アッセンブリを模式的に示す断面図である。 図１の同期アッセンブリを示す分解図である。 同期リングが取り付けられた伝達装置を示す斜視図である。 図３の同期リングを示す斜視図である。 図３の伝達装置を示す斜視図である。 図１のＶＩ−ＶＩ平面に沿った断面図である。 図６のＶＩＩ平面に沿った断面図である。 図６のＶＩＩＩ平面に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る変速機の一部を模式的に示す断面図である。 図９に対応する図であって、本発明の第２の実施形態示す図である。

図９を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る変速機についてこれから説明を行う。図１から８から既に知られた部材については、同じ参照番号が用いられ、その限りにおいて、上記の説明が参照される。

図９に示すアッセンブリと、図１から図９により既知のアッセンブリとの間の基本的な差は、伝達ディスク２０及び変速ギアの１つ（ここでは変速ギア１２）の間のトルク伝達が、クラッチディスク歯を備えたクラッチディスクを介して達成されるのではなく、伝達ディスク２０に形成された伝達歯２５によることである。

ここで、伝達歯２５は、伝達ディスク２０上に直接備えられ、すなわち伝達ディスクの外周上に歯の形式で備えられる。

伝達歯２５を備えた伝達ディスク２０は、例えば、押し抜きによる金属板による平坦な部材として形成可能である。

図９に示される実施形態で用いられる伝達ディスク２０及び図１から図８により既知の伝達ディスクの間における更なる差は、図９に示す実施形態においては、伝達ディスクが、伝達ディスク内歯２１を備えることである。伝達ディスク内歯２１は、クラッチディスク内歯２６と同様に、回転しないが軸方向にシフト可能な状態で変速シャフト歯２８に係合する。

伝達歯２５が係合可能な変速ギア歯６０が、変速ギア１２に備えられる。ここで、変速ギア歯６０は、例えば溶接によって、変速ギア１２に回転しないように接続された変速ギア歯ワッシャ６２上に備えられる。

変速ギア歯ワッシャ６２は、打ち抜きによる金属板部材であり、少なくとも変速ギア歯６０の領域で硬化させることができる。

その他、変速ギア歯６０を変速ギア１２と一体的に形成することもできる。

図９に示す実施形態では、伝達ディスク２０が、２つの同期リング３０、３１も備えている。しかし、図１〜図８に示される場合に反して、２つの同期リングは、異なる形状を有する。同期リング３０は、伝達ヂスク２０から続いて、僅かに外側に円錐状に広がり、これにより、部材１７に備えられた、外側に向いた円錐状の摩擦面３２を押すことができる。一方、同期リング３１は、伝達ディスク２０から離れるにつれて、軸方向にテーパが付いており、これにより、変速ギア１２に備えられた、半径方向で内側に向いた円錐状の摩擦面３３を押すことができる。

ここで、摩擦面３３は、変速ギア１２の肩部分として形成され、例えば一体的に形成される。しかし、原則として、変速ギア１２上の個別の部材として形成することもでき、そして摩擦面が提供される。

伝達ディスク２０は、伝達ディスク２０が変速シャフト１０上を軸方向にシフト可能な作動要素７０により係合する。作動要素７０は、図１から図８に示される場合に、伝達ディスク２０を軸方向にシフトとするため、伝達ディスク２０の外側に係合したシフトフォークの機能を果たす。

図９に示す実施形態では、作動要素７０が、変速シャフト１０を囲むスリーブのように設計されている。作動要素７０は、フランジ７２で伝達ディスク２０と係合する。フランジ７２は、図１から図８に示す場合に第２クラッチディスク２２が配置された位置に配置される。

同期させ及びギアシフトの間の作動モードに関して、図９に示す実施形態は、図１から図８に示す場合と異ならない。伝達ディスク２０がニュートラル位置から１つの方向に進むとき（矢印Ｓ参照）、２つの同期リング３０、３１が対応する方向に沿って運ばれる。シフト方向で前に位置する同期リングは、対応する摩擦面３２、３３に係合し、同期の工程が開始する。変速シャフト及び対応する変速ギア１２、１４の速度が互いに適合するとき、伝達ディスク２０がシフト可能となる。これにより、変速ギア１２がシフトされたとき、トルクが、伝達ディスク内歯２１、伝達ディスク２０、伝達歯２５及び変速ギア歯６０を介して、変速シャフト１０から変速ギア１２に伝達されるか、または変速ギア１４の場合には、トルクが、クラッチディスク２２及びクラッチ歯２４を介して、クラッチディスク内歯２６から部材１７へ伝達され、変速軸から変速ギア１４へ伝達される。

図１から図８に示す場合に比べて、図９示す実施形態が有利な点は、特に、軸方向においてより小型な構造が可能となる、図９に示されるように、軸方向において、変速ギア１２の歯が、伝達ディスク２０に非常に近接して配置可能である。図示された実施形態では、変速ギア１２の稼働歯は、伝達ディスク２０を超えて突き出ている。このことは、変速ギア歯及び変速ギアの摩擦面の配置を、図１から図８に示す場合に比べて置き換えることができるので可能になる。変速ギア１２の摩擦面３３は、半径方向で、変速ギア歯６０の範囲内に配置され、変速ギア歯６０が摩擦面３３よりも、伝達ディスクに近接して配置される。

作動要素７０を横方向において、同期リング３０、３１の範囲内で連結することは、絶対必要なものではない。変速ギア１４の側において、半径方向で同期リング３０、３１の外側において、伝達ディスク２０に追加部品が備えられ、伝達歯２５の横方向に、スライドブロックやシフトフォークがそこで係合するように、溝または周方向の端部が形成されことも提供できる。

図１０に、更なる実施形態を示す。上述の実施形態から知られた部材については、同じ参照番号が用いられ、その限りにおいて、上記の説明が参照される。

図１０に示す実施形態及び図９に示す実施形態の間の差は、図１０に示す実施形態では、伝達装置がただ１つの変速ギア（ここでは変速ギア１４）だけと係合している点である。伝達ディスク２０が、図１０に示すニュートラル位置から進んで右にシフトするとき、変速シャフト１０が取り付けられた変速機のハウジング８２に備えられたブロック歯８０と係合する。

ここでは、ブロック歯８０は、ハウジング８２と一体的に設計されている。図９に示す実施形態の変速ギア歯６０と同様に、ブロック歯８０を、ハウジング８２に取り付けられた個別の部材上に備えることもできる。

図１０に示す実施形態及び図９に示す実施形態の間の更なる差は、図１０に示す実施形態では、作動要素７０が、変速シャフト１０の内部に配置されている点である。作動要素７０は、軸方向に変速シャフト１０の開口７６を通して外側に伸び、伝達ディスク２０に接続された作動タブ７４を備える。

図１０に示す実施形態では、摩擦面３２がハウジング上に備えられ、部材１７上の摩擦面３２と同様に、半径方向で外側に向けられている。よって、同じ形状の２つの同期リング３０が、伝達ディスク上に配置可能である。

図１０に示す実施形態の伝達ディスク２０が、図示されたニュートラル位置から開始して、左側へシフトされたとき、変速ギア１４を伴う既知の方法で、シフト動作が実効される。しかし、伝達ディスク２０が右側にシフトされたとき、ある同期動作が実効され、最終的に伝達ディスク２０がシフトされきるまで、変速シャフト１０の速度がゼロとなるように導かれる。これにより、変速シャフト１０は、変速シャフト歯２８、伝達ディスク内歯２１、伝達歯２５及びブロック歯８０を介して、ハウジング８２内で回転しないようにブロックされる。

図示しない展開として、作動要素７０は、２つの変速ギアが伝達ディスクを伴ってシフトされる図９に示す実施形態でも用いることができる。逆に、図９に示す実施形態で知られたスリーブ状の作動要素７０を、伝達ディスクがブロック歯８０に係合可能な図１０に示す実施形態で用いることもできる。

更に、図９に示す実施形態において、図１０に示す実施形態のように、半径方向で外側に向いた摩擦面３２を用いることもできる。逆に、図１０に示す実施形態において、図９に示す実施形態から知られるように、ハウジング８２の１つの側で、半径方向の内側に向いた摩擦面３３を用いることもできる。

Claims (20)

1. 変速シャフト（１０）及び該変速シャフトに回転可能に取り付けられた変速ギア（１２、１４）の間で回転方向における接続を形成するための伝達装置であって、
   伝達ディスク（２０）と、伝達ディスク（２０）に連結したクラッチ歯（２４）とを備え、
   伝達ディスク（２０）は、その外側に伝達歯（２５）を備えていることを特徴とする伝達装置。
   
2. 伝達歯（２５）が伝達ディスク（２０）の外周に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の伝達装置。
   
3. ２つの同期リング（３０）が伝達ディスク（２０）に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の伝達装置。
   
4. クラッチ歯（２４）が、伝達ディスク（２０）に連結されたクラッチディスク（２２）に備えられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の伝達装置。
   
5. クラッチディスク（２２）が伝達ディスク（２０）の前側に配置され、軸方向において該伝達ディスクに接続されていることを特徴とする請求項４に記載の伝達装置。
   
6. 作動要素（７０）が、軸方向において伝達ディスク（２０）に連結されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の伝達装置。
   
7. 変速シャフトと、該変速シャフトに回転可能に取り付けられた少なくとも１つの変速ギア（１２、１４）と、請求項１から５の何れか１項に記載の伝達装置と、を備えたことを特徴とするアッセンブリ。
   
8. 作動要素（７０）が伝達ディスク（２０）に係合し、作動要素（７０）が伝達ディスク（２０）から続いて軸方向に伸びていることを特徴とする請求項７に記載のアッセンブリ。
   
9. 作動要素（７０）が、スリーブの態様で変速シャフト（１０）の周りに配置されていることを特徴とする請求項８に記載のアッセンブリ。
   
10. 作動要素（７０）が、変速シャフト（１０）の内部に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のアッセンブリ。
    
11. 作動要素（７０）が、変速シャフト（１０）の開口（７６）を介して、伝達ディスク（２０）に連結されることを特徴とする請求項１０に記載のアッセンブリ。
    
12. 変速ギア（１２）が、伝達歯（２５）が係合可能な変速ギア歯（６０）を備えていることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載のアッセンブリ。
    
13. 変速ギア歯（６０）が、変速ギア（１２）と一体的に設計されていることを特徴とする請求項１２に記載のアッセンブリ。
    
14. 変速ギア歯（６０）が、回転しないように変速ギア（１２）に接続された変速ギア歯ワッシャ（６２）の内周に備えられていることを特徴とする請求項１２に記載のアッセンブリ。
    
15. 変速ギア（１２）が、同期リング（３１）と協働できる摩擦面（３３）を備えていることを特徴とする請求項７から１４の何れか１項に記載のアッセンブリ。
    
16. 摩擦面（３３）が、直接、変速ギア（１２）に備えられることを特徴とする請求項１５に記載のアッセンブリ。
    
17. 摩擦面（３３）が、半径方向で外側に向いていることを特徴とする請求項１５または１６に記載のアッセンブリ。
    
18. 摩擦面（３３）が、半径方向で内側に向いていることを特徴とする請求項１５または１６に記載のアッセンブリ。
    
19. 摩擦面（３３）が、半径方向において、変速ギア歯（６０）の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１５から１８の何れか１項に記載のアッセンブリ。
    
20. 請求項７から１９の何れか１項に記載のアッセンブリを備えた変速機であって、
    伝達歯（２５）が係合可能なブロック歯（８０）が備えられたハウジングを有することを特徴とする変速機。