JP2000512591A - 自動車の負荷切換変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、流体トルクコンバータの代わりに制御形あるいは調整形多板クラッチが始動装置として使用される自動車の負荷切換変速機（３）に関する。このクラッチの負荷は、速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の転がりを阻止するラッチによって最低にされる。このラッチは機械式ラッチ例えば摩擦形一方向クラッチとして形成されるか、あるいは一つおよび又は複数のセンタブレーキおよび又はクラッチに作用しおよび又は車両の常用ブレーキに作用する電子制御式ラッチとして形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の負荷切換変速機 本発明は自動車および走行作業機械の負荷切換変速機に関する。 負荷切換変速機は一般に始動装置として流体トルクコンバータを有している。 このトルクコンバータは大きな場所を必要とし、流れ損失あるいは撹拌損失によ る動力損失を有する。この動力損失を避け変速機の長さを短縮するために、ヨー ロッパ特許出願公告第０２１４９８９号明細書に記載されている特別な発明の実 施形態において、トルクコンバータが省かれている。その場合、始動要素として の機能はセンタ（トランスミッション）ブレーキが負っている。このブレーキは 強く負荷される。 本発明の課題は、寿命が長く効率が高くコンパクトで安価で摩耗の少ない始動 装置を作ることにある。 この課題は本発明に基づいて、前置接続された調整形多板クラッチによって解 決され、その場合、速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の 転がりをラッチが阻止する。 多板クラッチをできるだけコンパクトに構成するために、クラッチの負荷は低 く抑えねばならない。またそのクラッチは、その熱負荷を小さく保つためにでき るだけ短時間しか滑り運転しないようにしなければならない。いずれにしても車 両は上り坂でクラッチで保持されないようにしなければならない。この負荷を防 止するために負荷切換変速機は、速度段の選択によって意図された走行方向と逆 向きの車両の転がりを阻止する上述のラッチを有している。 本発明の課題を解決する発明の特別な保護を求めるもう一つの方式は、調整形 切換クラッチをコンパクトで安価で摩耗の少ない始動装置として形成することに ある。これは負荷切換変速機に切換クラッチが既に存在しているという点で有利 である。始動装置として使用するこの切換クラッチはただ幾分強固に設計するだ けで済む。その調整によって、切換クラッチができるだけ僅かな熱負荷しか受け ず僅かしか摩耗しないようにされる。この解決方式の場合、流体トルクコンバー タが省かれまた固有の前置クラッチも必要とされないので、負荷切換変速機は長 さがかなり短縮され重量がかなり軽減される。 好適にはこの切換クラッチは調整形多板クラッチとして形成されている。 統合された始動クラッチとして作用し調整形多板クラッチとして形成されたこ の切換クラッチの場合、ラッチが速度段の選択によって意図された走行方向と逆 向きの車両の転がりを阻止することが有利である。 本発明の有利な実施態様において、ラッチは一方向クラッチ（フリーホィール ）として特に摩擦形一方向クラッチあるいはつめ形一方向クラッチとして形成さ れている。 一方向クラッチは負荷切換変速機の駆動軸に即ち変速機の多板クラッチ側に特 に多板クラッチの範囲に設けられていることが有利である。 この機械式ラッチのほかに、走行方向と逆向きの意図しない転がりは、切換要 素に作用する電子回路によって阻止できる。その一つの方式は意図しない転がり が生ずる際に常用ブレーキを活動させることにある。もっともそのブレーキ装置 は変速機装置と調和させねばならない。もう一つの方式はラッチを変速機内にお いて始動クラッチと組み合わせて閉鎖系統（センタブレーキ）として形成するこ とである。好適にはそのブレーキ作用は、変速機において変速機従動部を拘束す るような切換要素の組合せが形成されることによって得られる。このセンタブレ ーキの電子制御はオーバーカット制御(Uberschneidungsstruerung)として行われ ること、即ち始動クラッチが係合の際にかみ合い始めたとき、切換要素のブレー キ作用が始動クラッチがトルクを受けるほどに減少されることが有利である。そ の場合、保持トルクのオーバーカットがどの程度大きくなければならないかは、 路面の傾きによる車両の傾斜従動力(Hangabtrieb)に左右される。オーバーカッ ト制御によって予め定められるセンタブレーキの保持トルクは傾斜従動力に合わ されていることが有利である。これによって、機械動力を全滅させ不必要な熱負 荷を生じさせる過大な摩擦損失は全く生じない。 公知の車両質量において傾斜従動力はその車両への作用を参考にして検出され 、即ち車両の転がりを全く感じない極めて短い測定時間中に車両の加速度を参考 にして検出される。これは変速機従動軸の角速度の測定および角速度変化からの 力の計算を必要とする。 あるいはまたそのために車両の傾斜従動力は、その結果生ずる変速機従動軸の トルクを測定し、それを参考にして検出される。 本発明の有利な実施態様において、公知の車両質量の場合に傾斜従動力は傾き センサによって検出される。 車両質量が分かっている場合、傾斜従動力は変速機従動回転数の勾配によって 求めることが有利である。 多板クラッチは良好な放熱作用を得るために湿式クラッチとして形成されるこ とが有利である。 本発明の課題を解決する特別に発明の保護を求めるもう一つの方式は、調整形 変速機ブレーキをコンパクトで安価な摩耗の少ない始動装置として形成し、その オーバーカット切換が、速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車 両の転がりを常用ブレーキを活動させることによって阻止することにある。この ことはセンタブレーキが負荷切換変速機の中にもともと存在しているという点で 有利である。始動装置として使用するこのセンタブレーキはただ幾分強固に設計 するだけでよい。その調整によって、センタブレーキができるだけ熱的に僅かし か負荷されず摩耗されないようにされる。この解決方式の場合、流体トルクコン バータが省かれまた固有の前置クラッチも必要とされないので、負荷切換変速機 は長さがかなり短縮され重量がかなり軽減される。 図に本発明の二つの実施例が示されている。 図１は負荷切換変速機を備えたエンジンの動力伝達経路の概略図、 図２は駆動軸に変速機ハウジングに対する一方向クラッチを備えた動力伝達経 路の概略図である。 エンジン１は湿式多板クラッチとして形成されている始動クラッチ２、負荷切 換変速機３および後置された差動装置（デフ）４を介して車両を駆動する。 図２に示されている本発明の実施形態において、変速機駆動軸３．２と変速機 ハウジング３．３との間の機械式一方向クラッチ（フリーホィール）３．１はこ の駆動軸３．２がエンジン回転方向と逆向きに回転することを阻止する。これは 負荷切換変速機３において前進走行段が投入されている場合に後退転がり阻止ラ ッチを、後進走行段が投入されている場合に前進転がり阻止ラッチを形成させ、 即ちいずれの走行段においても、速度段の選択によって意図された走行方向と異 なった方向への車両の意図しない転がりを阻止するラッチを形成させる。 図１に示されている本発明の実施例において、速度段の選択によって意図され た走行方向と異なった方向への車両の意図しない転がりを阻止するラッチは、上 述の切換要素の組合せが活動されることによって作用する電子制御式ラッチとし て形成されている。この場合、速度段の選択によって意図された走行方向と異な った方向への車両の転がりは、変速機内における相応した切換要素の組合せが変 速機従動部を拘束することによって阻止される。このことは次のように行われる 。即ち １： 第１速度段で前進始動する場合。 ブレーキＤ、Ｅが効かされ、クラッチＢが入れられる。始動クラッチ２がかみ 合い始めると、ブレーキＤが始動クラッチ２がトルクを受けるほどに緩められる 。 クラッチＢを介して駆動される大径の太陽歯車３．４が遊星歯車３．５を駆動し 、この遊星歯車３．５はまた遊星歯車３．６を駆動する。ブレーキＤの保持トル クが下げられると、小径の太陽歯車３．７が大径の太陽歯車３．４と逆向きに回 転し始める。これによって内ば歯車３．８が大径の太陽歯車３．４の回転方向に 回転し始める。車両の傾斜従動力およびそれにより生ずる変速機従動軸３．９の トルクによって条件づけられる力が内ば歯車３．８の歯に伝達され、遊星歯車３ ．５、３．６を介して両太陽歯車３．４、３．７に伝達され、小径の太陽歯車３ ．７から大径の太陽歯車３．４に分配される。 ２： 第２速度段で前進始動する場合。 ブレーキＤ、Ｅが効かされ、クラッチＢが入れられる。始動クラッチ２がかみ 合い始めると、ブレーキＥが始動クラッチ２がトルクを受けるほどに緩められる 。クラッチＢを介して駆動される大径の太陽歯車３．４が遊星歯車３．５を駆動 し、この遊星歯車３．５はまた遊星歯車３．６を駆動する。ブレーキＥの保持ト ルクが下げられると、遊星歯車３．６が制動されて固定された小径の太陽歯車３ ．７上を転動するので、遊星歯車キャリヤ３．１０が回転し始める。遊星歯車３ ．６は内ば歯車３．８を駆動する。これによって内ば歯車３．８は大径の太陽歯 車３．４の回転方向に回転し始める。車両の傾斜従動力およびそれにより生ずる 変速機従動軸３．９のトルクによって条件づけられる力が内ば歯車３．８の歯に 伝達され、遊星歯車３．５、３．６を介して小径の太陽歯車３．７および遊星歯 車キャリヤ３．１０に伝達され、遊星歯車キャリヤ３．１０から大径の太陽歯車 ３．４に分配される。 ３． 後進速度段で始動する場合。 ブレーキＤ、Ｅが効かされ、クラッチＣが入れられる。始動クラッチ２がかみ 合い始めると、ブレーキＤが始動クラッチ２がトルクを受けるほどに緩められる 。クラッチＣを介して駆動される小径の太陽歯車３．７が遊星歯車３．６を駆動 す る。ブレーキＤの保持トルクが下げられると、小径の太陽歯車３．７が回転し始 める。遊星歯車３．６は小径の太陽歯車３．７と逆向きに回転し始める。これに よって内ば歯車３．８は小径の太陽歯車３．７と逆向きに回転し始める。車両の 傾斜従動力およびそれにより生ずる変速機従動軸３．９のトルクによって条件づ けられる力が内ば歯車３．８の歯に伝達され、内ば歯車３．８および遊星歯車３ ．６を介して小径の太陽歯車３．７に伝達され、ブレーキＤから切換クラッチＣ に分配される。 本発明の課題を調整形切換クラッチが始動装置として利用される形で完全に解 決する発明の特別な保護を求める第１の方式において、図１における始動クラッ チ２は省かれる。そのためにブレーキＢは強固に設計され、始動クラッチとして 使用される。これは始動するために調整して係合され、これによって第１速度段 が入れられる。後進始動するためにクラッチＣが調整して係合される。このクラ ッチは始動クラッチとして同様に強固に設計されている。もっとも後進速度段に おける始動は前進走行におけるほど頻繁には行われず、クラッチＣにおける摩耗 についての要求はクラッチＢにおけるほど厳しくはない。 クラッチＢ、Ｃがオーバーカット切換によって一層負荷軽減されることが有利 である。 前進始動は次のように行われる。即ちブレーキＤ、Ｅが効かされ、クラッチＢ が入れられる。クラッチＢがかみ合い始めると、ブレーキＤはクラッチＢがトル クを受けるほどに緩められる。 後進始動は同じく次のように行われる。即ちブレーキＤ、Ｅが効かされ、クラ ッチＣが入れられる。クラッチＣがかみ合い始めると、ブレーキＤはクラッチＣ がトルクを受けるほどに緩められる。 本発明の課題を、調整形変速機ブレーキが始動装置として使用され、オーバー カット切換が速度段の選択によって意図する走行方向と逆向きの車両の転がりを 常用ブレーキを活動させることによって阻止するような本発明の課題を完全に解 決する第２の方式において、図１における始動クラッチ２は省かれる。ブレーキ Ｅはそのために強固に設計され、始動クラッチとして使用する。第１速度段にお いて始動するためにクラッチＢが係合される。常用ブレーキが効かされるので、 車両は転がれない。ブレーキＥが解除している間、遊星歯車キャリヤ３．１０は 自由に回転し、従って内ば歯車３．８にトルクは伝達されない。その場合、内ば 歯車３．８にかみ合っている遊星歯車３．６はその上を転動する。始動するため にまずブレーキＥが調整して係合され、常用ブレーキが遊星歯車キャリヤがトル クを受けるほどに緩められる。 後進速度段において始動するためにクラッチＣが係合される。その始動は上述 と同じように行われる。即ち常用ブレーキが効かされるので、車両は転がれない 。ブレーキＥが解除している間、遊星歯車キャリヤ３．１０は自由に回転し、従 って内ば歯車３．８にトルクは伝達されない。その場合、内ば歯車３．８にかみ 合っている遊星歯車３．６はその上を転動する。始動するためにまずブレーキＥ が調整して係合され、常用ブレーキは遊星歯車キャリヤがトルクを受けるほどに 緩められる。 符号の説明 １ エンジン ２ 始動クラッチ ３ 負荷切換変速機 ３．１ 一方向クラッチ（フリーフィール） ３．２ 変速機駆動軸 ３．３ 変速機ハウジング ３．４ 太陽歯車 ３．５ 遊星歯車 ３．６ 遊星歯車 ３．７ 太陽歯車 ３．８ 内ば歯車 ３．９ 変速機従動軸 ３．１０ 遊星歯車キャリヤ ４ 差動装置（デフ）

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月１３日（１９９８．８．１３） 【補正内容】 請求の範囲 １． 前置接続された始動クラッチ（２）、切換クラッチ、調整形多板クラッ チあるいはセンタブレーキとして形成されている始動装置が前置接続されている 自動車の負荷切換変速機（３）において、速度段の選択によって意図された走行 方向と逆向きの自動車の転がりを阻止するためにラッチが設けられ、このラッチ が一方向クラッチ（３．１）、電子制御式ラッチあるいはセンタブレーキとして 形成されていることを特徴とする自動車の負荷切換変速機。 ２． ラッチとして使用する一方向クラッチ（３．１）が、前進走行および後 進走行の際に駆動機械によって駆動されるときに常に同じ方向に回転する軸に作 用し、駆動が中断した際にこの軸が逆方向に回転することを阻止することを特徴 とする請求の範囲第１項記載の負荷切換変速機。 ３． 一方向クラッチ（３．１）が摩擦形一方向クラッチあるいはつめ形一方 向クラッチとして形成さ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 に記載の負荷切換変速機。 ４． 一方向クラッチ（３．１）が負荷切換変速機（３）の駆動軸に特に多板 クラッチの範囲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３ 項のいずれか１項に記載の負荷切換変速機。 ５． 電子制御式ラッチが常用ブレーキを活動させることによって作用するこ とを特徴とする請求の範囲第１項の負荷切換変速機。 ６． センタブレーキが遊星歯車装置の一つあるいは複数の構造部品に作用す 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項に記載の負荷 切換変速機。 ７． 負荷切換変速機（３）のセンタブレーキおよび始動クラッチ（２）がオ ーバーカット制御によって調整され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項に記載の負荷切換変速機。 ８． オーバーカット制御が傾斜従動力に関係して調整されることを特徴とす る請求の範囲第７項記載の負荷切換変速機。 ９． 傾斜従動力がその変速機従動軸（３．９）への作用を参考にして計算さ れることを特徴とする請求の範囲第８項記載の負荷切換変速機。 １０． 傾斜従動力が力センサあるいはトルクセンサによって検出されること を特徴とする請求の範囲第８項記載の負荷切換変速機。 １１． 傾斜従動力が傾きセンサによって検出されることを特徴とする請求の 範囲第８項記載の負荷切換変速機。 １２． 傾斜従動力が変速機従動回転数の勾配を介して求められることを特徴 とする請求の範囲第８項記載の負荷切換変速機。 １３． 多板クラッチが湿式クラッチとして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１２項のいずれか１項に記載の負荷切換変速機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 始動クラッチ（２）が前置接続されている自動車の負荷切換変速機（３ ）において、始動クラッチ（２）が調整形多板クラッチとして形成され、ラッチ が速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の転がりを阻止する ことを特徴とする自動車の負荷切換変速機（３）。 ２． 始動クラッチとして切換クラッチが使用されることを特徴とする請求の 範囲第１項記載の負荷切換変速機（３）。 ３． 始動装置として使用する切換クラッチが調整形多板クラッチとして形成 されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の負荷切換変速機（３）。 ４． ラッチが速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の転 がりを阻止することを特徴とする請求の範囲第３項記載の負荷切換変速機（３） 。 ５． ラッチが、前進走行および後進走行の際に駆動機械によって駆動される ときに常に同じ方向に回転する軸に作用し、その駆動が中断された際にこの軸が 逆向きに回転することを阻止する一方向クラッチ（３．１）として形成されてい ることを特徴とする請求の範囲第１項又は第４項に記載の負荷切換変速機（３） 。 ６． 一方向クラッチ（３．１）が摩擦形一方向クラッチあるいはつめ形一方 向クラッチとして形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の負荷 切換変速機（３）。 ７． 一方向クラッチ（３．１）が負荷切換変速機（３）の駆動軸に特に多板 クラッチの範囲に配置されていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の負荷 切換変速機（３）。 ８． 速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の転がりを阻 止するラッチが、電子制御式ラッチとして形成されていることを特徴とする請求 の範囲第１項又は第４項に記載の負荷切換変速機（３）。 ９． ラッチが常用ブレーキを活動させることによって作用する電子制御式ラ ッチとして形成されていることを特徴とする請求の範囲第８項の負荷切換変速機 （３）。 １０． ラッチがセンタブレーキとして形成されていることを特徴とする請求 の範囲第１項又は第４項に記載の負荷切換変速機（３）。 １１． センタブレーキが遊星歯車装置の一つあるいは複数の構造部品に作用 ることを特徴とする請求の範囲第８項又は第１０項に記載の負荷切換変速機（３ ）。 １２． 負荷切換変速機（３）のセンタブレーキおよび始動クラッチ（２）が オーバーカット制御によって調整されることを特徴とする請求の範囲第８項又は 第１０項に記載の負荷切換変速機（３）。 １３． 負荷切換変速機（３）のセンタブレーキおよび始動クラッチ（２）が 傾斜従動力に左右されるオーバーカット制御によって調整されることを特徴とす る請求の範囲第１２項記載の負荷切換変速機（３）。 １４． 傾斜従動力がその変速機従動軸（３．９）への作用を参考にして計算 されることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の負荷切換変速機（３）。 １５． 傾斜従動力がカセンサあるいはトルクセンサによって検出されること を特徴とする請求の範囲第１３項記載の負荷切換変速機（３）。 １６． 傾斜従動力が傾きセンサによって検出されることを特徴とする請求の 範囲第１３項記載の負荷切換変速機（３）。 １７． 傾斜従動力が変速機従動回転数の勾配を介して求められることを特徴 とする請求の範囲第１３項記載の負荷切換変速機（３）。 １８． 多板クラッチが湿式クラッチとして形成されていることを特徴とする 請求の範囲第１項又は第４項に記載の負荷切換変速機（３）。 １９． 始動装置としてセンタブレーキが使用され、オーバーカット切換が、 速度段の選択によって意図された走行方向と逆向きの車両の転がりを常用ブレー キを活動させることによって阻止することを特徴とする請求の範囲第１項記載の 負荷切換変速機（３）。