(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合スリーブを介した遊星ギア・セット内のギアの係合のための係合リング（１，２１，３１，４１，５１，６１）であって、前記係合リングが、前記ギアが係合されるとき、前記係合スリーブをハウジングへ接続するべく配置され、前記係合リングが、前記係合リングを前記ハウジングへ接続するべく配置された第１の接続デバイス（２）および前記係合スリーブを前記係合リングへ接続するべく配置された第２の接続デバイス（３）を包含し、
前記第１および第２の接続デバイスは円周方向に相対的に移動を許容できるように互いから離れ、前記係合リング内に一体にトーション・ダンパ（５，２５，３５，４５，５５，６５）が組込まれ、および前記ギアが係合されるとき、前記遊星ギア・セットから前記ハウジングへの振動の伝達を減衰させるために、前記第１と前記第２の接続デバイスの間の半径方向および／または軸方向における距離が、前記トーション・ダンパに、前記係合リングの幾何学中心軸に関して前記第１と前記第２の接続デバイスの間におけるあらかじめ決定済みのねじれを許容するようなものとなることを特徴とする係合リング。
【請求項２】
前記あらかじめ決定済みのねじれが、０．０００１５ラジアン／ｋＮｍから０．０００２５ラジアン／ｋＮｍの範囲内であることを特徴とする、
請求項１に記載の係合リング。
【請求項３】
前記係合リングが第１のリング（３２，４２，５２，６２）および第２のリング（３３，４３，５３，６３）を包含し、前記リングが互いに固定され、前記第１のリングが前記第１の接続デバイスを包含し、前記第２のリングが前記第２の接続デバイスを包含することを特徴とする、
請求項１または２に記載の係合リング。
【請求項４】
前記第１のリングが第３の接続デバイス（３６，４６，５６，６６）および前記第２のリングが第４の接続デバイス（３７，４７，５７，６７）を包含し、前記第３および第４の接続デバイスが前記第１のリングを前記第２のリングと固定するべく配置されることを特徴とする、
請求項３に記載の係合リング。
【請求項５】
前記第１および第２の接続デバイスが、前記係合スリーブおよび前記ハウジング上の対応する歯と噛み合うべく配置された歯であることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の係合リング。
【請求項６】
遊星ギア・セットを包含する乗り物のためのレンジ・ギアであって、請求項１乃至５のいずれかに記載の前記係合リングを包含することを特徴とするレンジ・ギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１のプリアンブルによるところの、係合スリーブを介した遊星ギア・セット内のギアの係合のための係合リングに関する。特に本発明は、その応用が自動車に関して見られ、特に遊星ギア・セットから生じるノイズを低減するためのデバイスであることが意図される。
【背景技術】
【０００２】
自動車のトランスミッションのギア・ボックスは、通常、入力回転シャフトおよび出力回転シャフトを有する。その主要目的は、入力と出力シャフトの間における多様な回転ギア比を選択する可能性を伴う回転の伝達である。
【０００３】
特許文献１は、遊星ギア装置タイプのレンジ・ギア・ボックス内の２ギア同期ギア配列の例を開示しており、それにおいては、各ギアのための同期が係合リング、摩擦表面を経由して係合リングと協働する同期リングであって軸方向に変位可能であり、軸方向に変位可能な係合スリーブとともに回転するべく配置された同期リング、およびガータ・スプリングの形式のスプリング懸架要素によって構成される。同期デバイスのこの例においては、第１の係合リングがレンジ・ギア・ハウジングと固定的に接続され、第２の係合リングがレンジ・ギア・ボックスの出力シャフトと固定的に接続される。別の公知のレンジ・ギアにおいては、それに代えて、第２の係合リングがレンジ・ギアの入力シャフトへ係合スリーブを接続するべく配置できる。このことは、遊星ギア装置のリング・ギアの両側に同期デバイスを分割して配置できることを意味する。特許文献１を通じて説明されている例においては、全体の同期デバイスが遊星ギア装置のリング・ギアの１つの側に備えられ、そのリング・ギアが係合スリーブと固定されている。前記ガータ・スプリングの目的は、係合スリーブ内の凹部との協働による同期および変速の間におけるリング・ギアから同期リングの１つへの支持力の伝達である。変速の間、たとえばロー・レンジ位置（大きいギア比）からハイ・レンジ位置（ハイ・ギアとロー・ギアのギア比は通常１：１）への変速の間は、リング・ギアが出力シャフトにロックされるか、それとの係合が可能となるには、その前に出力シャフトの回転レートに対してその回転レートが調整される必要がある。これは、係合スリーブに対し、ハイ・レンジのための同期リング、すなわち出力シャフトの回転レートに対してリング・ギアの回転を調整するべき同期リングへ向かう支持力が軸方向に印加されるという事実によって達成される。
【０００４】
回転速度の同期が達成されると、この時点において係合スリーブが軸方向に変位してハイ・レンジ用の係合リングと係合することが可能であり、当該係合リングが出力シャフトと回転接続されているという事実によってリング・ギア／係合スリーブが出力シャフトとロックされる。両方の同期リングに備えられている伝達のためのバーによって、それぞれの同期リングに関してリング・ギアが軸方向に変位しているときでさえも、それらが常に係合スリーブとともに回転する。同期および変速の間は、それぞれのガータ・スプリングがリング・ギアからそれぞれの同期リングへ、リング・ギア内の凹部との協働を経由して支持力を伝達する。
【０００５】
ロー・レンジが係合されるときは、前記係合スリーブが前記第１の係合リングを介してレンジ・ギア・ハウジングと接続される。遊星ギア・セットが回転しているとき、レンジ・ギア内のギア・ホイールの歯の噛合いが振動を生じさせ得る。これらの振動は、ロー・レンジ・ギアが係合されるときにレンジ・ギア・ハウジングへ伝達される。最悪ケースでは、全体のレンジ・ギア・ボックスが共鳴箱として作用する可能性があり、したがって振動を増幅し、それらを周囲の空気へ伝えて環境に対するノイズを作り出す。特許文献１に開示された例における前記係合リングを介した係合スリーブとハウジングの間の接続は、ハウジングへ向うと同時に係合スリーブへ向かって接続する係合リングの歯とともに係合リングが設計されることから、ほぼ１００％の硬直度である。ノイズを減衰させる周知の解決策は、レンジ・ギア・ボックスをカプセル化するか、かつ／またはレンジ・ギア・ボックスの外側にサウンド・シールドを配置してノイズを減衰させることである。本発明のねらいとするところは、代替方法でノイズを減ずることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，６６７，５３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の主要目的は、上記の問題を解決し、ノイズ低減のための改良されたデバイスを提供することである。これは、導入で論じたデバイスによって達成され、その特徴は請求項１に定義される。請求項２乃至８は、本発明に従ったデバイスの異なる実施態様および開発を記述している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従ったデバイスは、係合スリーブを介した遊星ギア・セット内のギアの係合のための係合リングを基礎とする。前記係合リングは、前記ギアが係合されるとき、係合スリーブをハウジングへ接続するべく配置される。本発明は、前記ギアが係合されるときに遊星ギア・セットからハウジングへの振動の伝達を減衰させるために前記係合リング内にトーション・ダンパが組込まれていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の１つの実施態様によれば、前記係合リングが、係合リングをハウジングへ接続するべく配置された第１の接続デバイスおよび前記係合スリーブを係合リングへ接続するべく構成された第２の接続デバイスを包含する。前記第１および第２の接続デバイスは、互いから離されている。本発明のさらなる実施態様においては、前記第１と前記第２の接続デバイスの間の半径方向および／または軸方向における前記係合リングの距離が、前記振動を減衰させるために、前記係合リングの幾何学中心軸に関して前記第１と前記第２の接続デバイスの間における前記係合リングのあらかじめ決定済みのねじれを許容するようなものとなる。
【００１０】
本発明の追加の有利な実施態様は、付随する特許請求の範囲の従属請求項（請求項２乃至８）から明らかになろう。
【００１１】
以下、例示のために本発明の追加の好ましい実施態様をおよび技術的な背景を示している添付図面を参照してさらに本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【図２】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【図３】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【図４】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【図５】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【図６】本発明による係合リングの６つの異なる実施態様の幾何学中心軸を通る断面の、各実施態様について係合リングの断面の上側部分だけを開示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、係合リングをハウジング（開示せず）へ接続するべく配置される第１の接続デバイス２を伴う係合リング１を開示している。ハウジングは、たとえば、前述した特許文献１に開示されたとおりのレンジ・ギア・ボックス・ハウジング等の遊星ギア・セットのトランスミッション・ハウジングとすることができる。円錐形状の摩擦表面４が、開示されていない同期リング上の対応する表面と相互作用するべく配置される。第２の接続デバイス３は、公知の方法で（たとえば特許文献１参照）係合スリーブ（開示せず）を係合リング１へ接続するべく配置されている。このように本発明によれば、前記第１および第２の接続デバイスが、円周方向における相対的な移動を許容するために互いから離される。遊星ギア・セット内で生じ、係合スリーブを介して第２の接続デバイスへ伝達される振動は、第１の接続デバイスおよびトランスミッション・ハウジングへ向かう途中で、係合リング１に組込まれたトーション・ダンパ５によって減衰される。係合リングの部分５は、トーション・ダンパとして作用し、第１の接続デバイス２から第２の接続デバイス３までの全経路にわたることができる。したがって、前記第１と第２の接続デバイスの間において前記係合リングの幾何学中心軸に関して半径方向および軸方向に延びる前記トーション・ダンパ部分５の距離は、前記振動を減衰させるために、前記第１と前記第２の接続デバイスの間における前記係合リングの、特定のあらかじめ決定済みのねじれを可能にするようなものとなる。さらに、トーション・ダンパ部分５の材料の選択された厚さが減衰特性に影響を与えることになる。当然のことながら、選択される材料もまた減衰特性に影響を与えることになる。図１の実施態様においては、係合リングのトーション・ダンパ部分５が、基本的にトーション・ダンパの断面が比較的幅のあるＵ字形状を有するように形成される。
【００１４】
図２は、本発明に従った係合リング２１の形状の別の例である。図２の実施態様における円錐形状の摩擦表面４、第１の接続デバイス２、および第２の接続デバイス３は、図１の実施態様におけるものに同じとすることができる。この実施態様では、係合リングのトーション・ダンパ部分２５が軸方向において最小の広がりを有する。したがって、トーション・ダンパ部分２５は、基本的に、幅の狭いＵ字形状を有する。
【００１５】
図４、５、および６の本発明による実施態様は、図１に開示されている係合リングの異なる変形である係合リング４１、５１、および６１をそれぞれ示している。図４、５、および６の実施態様における円錐形状の摩擦表面、第１および第２の接続デバイスは、図１の実施態様におけるものに同じとすることができる。唯一の重要な相違は、係合リング４１、５１、および６１のそれぞれが、２つのリング、すなわち第１の接続デバイス２を包含する第１のリングおよび第２の接続デバイス３を包含する第２のリングからなることである。
【００１６】
図４の実施態様においては、本発明に従った係合リング４１の実施態様が示されており、それにおいては第１のリング４２が第１の接続デバイス２およびトーション・ダンパ部分４５の殆どの部分を包含する。第２のリング４３は、第２の接続デバイス３および円錐形状の摩擦表面４を包含する。第１および第２のリングは、前記第１のリング上に配置された第３の接続デバイス４６および前記第２のリング上に配置された第４の接続デバイス４７によって互いに固定される。
【００１７】
図５の実施態様においては、本発明に従った係合リング５１の実施態様が示されており、それにおいては対応する第１のリング５２が基本的に第１の接続デバイス２だけを包含する。対応する第２のリング５３は、この場合に第２の接続デバイス３、円錐形状の摩擦表面４、およびトーション・ダンパ部分５５の大部分を包含する。この場合においても第１および第２のリングが、前記第１のリング上に配置された対応する第３の接続デバイス５６および前記第２のリング上に配置された対応する第４の接続デバイス５７によって互いに固定される。
【００１８】
図４および５の実施態様においては、前記第３および第４の接続デバイスが、噛合っている歯（またはスプライン）として開示されている。これらの例では、これらの歯が、図示されている係合リングの幾何学中心軸に関してほぼ軸方向に延びている。
【００１９】
また、図６の実施態様にも本発明に従った係合リング６１の実施態様が示されており、それにおいては対応する第１のリング６２が基本的に第１の接続デバイス２だけを包含する。対応する第２のリング６３は、この場合においても第２の接続デバイス３、円錐形状の摩擦表面４、およびトーション・ダンパ部分６５の大部分を包含する。この場合においても第１および第２のリングが、前記第１のリング上に配置された対応する第３の接続デバイス６６および前記第２のリング上に配置された対応する第４の接続デバイス６７によって互いに固定される。図６の実施態様においては、前記第３および第４の接続デバイスが、噛合っている歯（またはスプライン）としても開示されている。この例では、これらの歯が、図示されている係合リングの幾何学中心軸に関してほぼ半径方向に延びている。
【００２０】
図３によって開示される実施態様は、本発明に従った係合リング３１を示しており、これは図４乃至６を通じて説明した分割された係合リングの実施態様とある種の類似性を有する。図３の実施態様における円錐形状の摩擦表面４、第１の接続デバイス２、および第２の接続デバイス３は、ほかの図の実施態様におけるものに同じとすることができる。また、図３の実施態様にも本発明に従った係合リング３１の実施態様が示されており、それにおいては対応する第１のリング３２が基本的に第１の接続デバイス２だけを包含する。対応する第２のリング３３は、この場合においても第２の接続デバイス３、円錐形状の摩擦表面４、およびトーション・ダンパ部分３５の大部分を包含する。この場合においても第１および第２のリングが、前記第１のリング上に配置された対応する第３の接続デバイス３６および前記第２のリング上に配置された対応する第４の接続デバイス３７によって互いに固定される。図３の実施態様においてもまた、前記第３および第４の接続デバイスが、噛合っている歯として開示されている。この例においては、第３の接続デバイス３６の歯がほぼ軸方向に延びており、第４の接続デバイス３７の歯がほぼ半径方向に延びている。トーション・ダンパ部分３５は、基本的に、いくぶんつぶれた幅のあるＳ字の鏡像の形状を有する。
【００２１】
図３の実施態様の代替実施態様においては、トーション・ダンパ部分３５の左右を反転して第１のリング３２の部分を形成することができる。したがって前記第２のリングは、この実施態様の場合に、基本的に第２の接続デバイス、円錐形状の摩擦表面、および第４の接続デバイスだけから構成されることになる。
【００２２】
設計、寸法、および材料、特にトーション・ダンパ部分５、２５、３５、４５、５５、および６５のそれは、前記振動を減衰させるために、前記第１と第２の接続デバイスの間において前記係合リングのあらかじめ決定済みのねじれを許容するように選択される。実用的な実験から、約０．０００１８ラジアン／ｋＮｍのねじれを許容する前記トーション・ダンパ部分の剛性は、適切な振動減衰結果を与えることが明らかになった。本発明による前記トーション・ダンパ部分は、０．０００１５ラジアン／ｋＮｍから０．０００２５ラジアン／ｋＮｍの範囲内においてねじれを許容するように設計すれば、適切な振動減衰をもたらすことができる。
【００２３】
図３乃至６の実施態様は、互いに固定される第１および第２のリングに係合リングを分割することによって、係合リングの製造をより単純化することに寄与する。
【００２４】
ここで示した実施態様において、前記第１および第２の接続デバイスは、たとえば先行技術による係合歯とすることが可能である。対応する形で、第３および第４の接続デバイスを、互いに噛合う歯とするか、またはスプライン結合とすることができる。
【００２５】
前記ダンパ部分または複数のそれのために使用される材料の例を浸炭鋼とすることが可能である。そのほかの焼入鋼または焼戻鋼等の鋼も同様に使用できる。異なる複合材料も可能である。
【００２６】
本発明は、上記の実施態様に限定されるものではなく、むしろ多くの追加の変形および修正が以下の特許請求の範囲内に入ると考えられる。
【符号の説明】
【００２７】
１  係合リング
２  第１の接続デバイス
３  第２の接続デバイス
４  円錐形状の摩擦表面
５  トーション・ダンパ部分
２１  係合リング
２５  トーション・ダンパ部分
３１  係合リング
３２  第１のリング
３３  第２のリング
３５  トーション・ダンパ部分
３６  第３の接続デバイス
３７  第４の接続デバイス
４１  係合リング
４２  第１のリング
４３  第２のリング
４５  トーション・ダンパ部分
４６  第３の接続デバイス
４７  第４の接続デバイス
５１  係合リング
５２  第１のリング
５３  第２のリング
５５  トーション・ダンパ部分
５６  第３の接続デバイス
５７  第４の接続デバイス
６１  係合リング
６２  第１のリング
６３  第２のリング
６５  トーション・ダンパ部分
６６  第３の接続デバイス
６７  第４の接続デバイス
【図１】
0005346083.tif 000002
【図２】
0005346083.tif 000003
【図３】
0005346083.tif 000004
【図４】
0005346083.tif 000005
【図５】
0005346083.tif 000006
【図６】
0005346083.tif 000007