JP2001527196A - ギヤシフタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は弁（４、５、６、７）と、流体により運動させられるピストン（２）が内設されたシフトシリンダ（１）と、トルク伝達経路を形成するために各段で変速機の部品を連結するシフト部材（２Ａ）とを有するステップダウン型多段変速機（１０２）のための補力ギヤシフタ（１１８）に関する。多段変速機（１０２）の各段に弁（４、５、６、７）、シフトシリンダ（１）、ピストン（２）及びシフト部材（２Ａ）が統合されたユニットが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は請求項１の上位概念に基づく多段変速機用のギヤシフタに関する。

【０００２】 弁とシフトシリンダを有し、シフトシリンダの中に制御流体により操作される
ピストンがある多段変速機用ギヤシフタが欧州特許第０５４１０３５号明細書で
知られている。シフトシリンダにシフトロッドが接続され、シフトロッドはトル
ク伝達結合を形成するために、シフト部材を介して変速機の部品に作用する。そ
の場合１本のシフトロッドは１つの段に属する部品を操作する。

【０００３】 シフトロッドは大きな重量を有し、それが変速機の全重量に不利に関与し、変
速操作のつどギヤシフタによりこの重量を加速及び減速しなければならない。

【０００４】 本発明の根底にあるのは、既存のギヤシフタの欠点を取り除くギヤシフタを提
示するという課題である。

【０００５】 この課題は請求項１の特徴によって解決される。実施態様が従属請求項の主題
である。

【０００６】 弁、シフトシリンダ、ピストン及びシフト部材を統合したユニットを多段変速
機の各段ごとに設けることを提案する。

【０００７】 公知のギヤシフタと対照的に、すべてのギヤシフタが段の直近にある。

【０００８】 １つの段(schaltgruppe)は、変速機の中に並置された、交互にトルク伝達へ接
続することができる２個の歯車からなることが好ましい。しかし例えば後退変速
比の切換えのときに２個の相対する歯車を切換えないでよいならば、１つの段は
トルク伝達に接続できる１個の歯車だけからなることも可能である。

【０００９】 コンパクトなユニットに構成することにより、好ましくはシフトフォーク又は
シフトロッカからなるシフト部材とシフトシリンダ及びシフトピストンとの間の
結合部材を廃止することができる。前述のようにこのような結合部材はおおむね
鋼製のシフトロッドであり、変速機の全重量に大いに関与する。シフトを起動す
る命令とシフト部材の運動の間の応答時間は、運動させられる重いシフトロッド
の廃止により著しく短縮される。こうして有利な実施態様では起動する弁として
パルス操作式二二方弁を使用することができる。それによって歯車をトルク伝達
結合に接続するときに、シフト力とシフト時間を適合させることが可能である。
適合とは、とりわけトルク伝達結合に接続するときに切断のときより高い周波数
が弁に作用することである。

【００１０】 有利な実施態様では、パルス操作弁の操作が弁の定格電圧の数倍の電圧で行わ
れる。

【００１１】 パルス操作弁の適合のために、シフトシリンダに対するピストンの現在位置を
表示する位置測定装置を使用することが好ましい。位置測定装置はシフトシリン
ダの内部に配設することが好ましい。またシフトシリンダの外部の位置に設ける
こともでき、この位置でユニットの可動部と連結される。

【００１２】 別の有利な実施態様ではシフトユニットのピストンがピストン棒に配設され、
ピストン棒上で軸方向に移動可能である。この１本のピストン棒上に複数個の段
のシフトユニットのピストンを、互いに妨げ合うことなく設けることができる。
各段のユニットを１列に配列することが好ましい。

【００１３】 別の有利な実施態様では各シフトユニットが夫々１つの段に属し、このような
複数個のシフトユニットが１つの部品にまとめられている。この部品を変速機と
別個に組み立て、その上で１つのユニットとして変速機に適合させ、付設するこ
とができる。これによってギヤシフタ一式を当該の変速機の機種にかかわりなく
別個に製作し、試験することが可能である。

【００１４】 有利な実施態様ではギヤシフタがシフトシリンダの縁端部へのピストンの衝接
を緩衝するストップを有する。このストップはシフトシリンダの内部に設けるこ
とができるが、外部でシフトユニットのピストンと連結された部分に設けること
もできる。

【００１５】 図面に基づいて本発明を詳述する。

【００１６】 図１は、ここには図示しない車両の変速機１０２の概略図を示す。変速機１０
２はクラッチ・ベルハウジング１０４と、主変速機１０６と、補助変速機１０８
と、さらには駆動軸１１０と、出力フランジ１１４を有する従動軸１１２と、を
備えている。主変速機１０６には、部品１１６が設けられている。部品１１６は
、ここに示す構成では３個の個別のギヤシフタ１１８、１２０及び１２２を有す
る。一例として示すギヤシフタ１１８のシフトフォーク１２４は、スライドスリ
ーブ１２６に係合している。スライドスリーブ１２６は軸１２８に沿って軸方向
に移動可能であり、軸１２８に回転不能に固着されている。トルク伝達経路を形
成するため、スライドスリーブ１２６は移動することによって歯車１３０又は歯
車１３２と連結される。ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２は、電線１３４を
介して、制御装置１３６、例えば変速機用電子計算機又は自動車の主コンピュー
タに接続される。またギヤシフタ１１８、１２０及び１２２は、管路１４０を介
して作動流体の圧力源１３８に接続される。

【００１７】 図２は、ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２が１つの部品１１６にまとめら
れている変速機１０２のハウジングの部分図を示す。部品１１６は、結合部材１
４４により変速機１０２に固定される。ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２に
は、作動流体の供給のための管路１４０と、制御装置１３６に接続された電線１
３４が接続されている。

【００１８】 図３は、位置測定装置及びパルス操作式方向制御弁を有する自動車自動変速機
のギヤシフタ１１８の動作原理を示す縦断面図である。ギヤシフタ１１８は、２
つのシリンダ部分１Ａ及び１Ｂで構成されたシフトシリンダ１とシフトピストン
２とを有する。

【００１９】 シフトシリンダ１を２つの別個のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂで構成することに
よって被動質量を大幅に減少することができる。

【００２０】 図示の実施例ではシフト部材として形成されたシフトピストン２が、固定され
たシリンダ部分１Ａと１Ｂの間で運動する。

【００２１】 その場合シフトピストン２は一体の構成部分としてシフトフォーク２Ａを備え
た構成になっているから、シフトピストン２と別のシフト部材例えばシフトフォ
ーク２Ａ又は可能なシフトロッカとの間に結合部材は不要である。こうしてシフ
トピストン２とシフトフォーク２Ａの間の結合は、堅固に、かつ最短距離で形成
されている。

【００２２】 なお、図示はしていないが、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトフォーク２Ａ
が連結され、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂがシフトピストン２に対して相対運動を
行うように構成することも同様に可能である。

【００２３】 設計上極めて有利な、即ち２個のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂからなる分割型の
シフトシリンダ１の構造に基づき、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂをシフト部材とし
て利用することもできるから、多様な変速機設計が可能である。

【００２４】 図３に示すように、シフトシリンダ１の中又はシリンダ部分１Ａ及び１Ｂの間
のシフトピストン２の位置の検出のために、制御装置１３６に接続された位置測
定装置３、例えば誘導位置センサが、シフトピストン２の移動軸と平行に取付け
られている。制御装置１３６は誘導位置センサが検出したシフトピストン２の位
置に応じて電子制御信号をパルス操作弁４、５、６及び７へ転送する。

【００２５】 シフトピストン２は案内肩部２Ｂを有しており、各シリンダ部分１Ａ及び１Ｂ
に形成された旋削みぞ８の中で、シフトピストン２はこの案内肩部により案内さ
れる。シリンダ部分１Ａ及び１Ｂもシフトピストン２もバー９の周りに配設され
ている。バー９はシリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトピストン２の中心部をシフ
トピストン２の運動方向へ貫通する。

【００２６】 シフトシリンダ１のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトピストン２とをバー９
に配設したことは、とりわけそれによって１列のシフトシリンダを僅かな取付け
場所で簡単に配設することができ、特に部品費の減少と簡単な組立が決定的なコ
ストの利点をもたらすため、好都合である。原則として変速機のすべてのギヤシ
フタのための操作部をこのバー９に取付けることができる。

【００２７】 図３を参照すれば、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂは予備組立した上でバー９に取
付けて固定しているが、もちろん変速機の寸法公差によっては取付け状態で固定
することもできる。

【００２８】 シフトシリンダ１の中のシフトピストン２の切換えのために、外部圧力源１３
８から圧力管１０又は１１を経て空気圧又は液圧作動媒体がギヤシフタへ送られ
る。圧力管１０及び１１に対してそれぞれ２個の電磁二二方弁４、５及び６、７
が介装されており、これらの弁は、経験的に又はシミュレーションで確かめたこ
の行程位置での最適速度に相当する速度でシフトピストン２が運動するように、
圧力管１０および１１を通る作動媒体の流れを制御する。なお弁制御の仕方は変
速機の特性に基づきシフトされる質量に応じて適合させることができる。

【００２９】 パルス操作弁４、５、６及び７は、４ボルトで連続運転できるように設計され
ているが、この場合は２４ボルトのパルスで操作される。パルス操作弁４、５、
６及び７を強い電流パルスで駆動することにより、弁は極めて迅速に応答する。
その場合パルス操作弁４、５、６及び７は、位置測定装置３が検出するシフトシ
リンダ１の中のシフトピストン２の位置に応じて、制御装置１３６によって制御
される。シフトピストン２の位置に応じて種々の電気パルスがパルス操作弁４、
５、６及び７へ送出され、その際パルス操作弁は予め定められた高いパルス周波
数で開放され、予め定められた低いパルス周波数で閉鎖される。こうしてシフト
シリンダ１の中のシフトピストン２を運動させる作動媒質の流れ、またそれとと
もにシフトシリンダ１の中のシフトピストン２のシフト操作時の速度が変更され
る。その場合パルス操作弁４、５、６及び７の制御は、すべてのパルス操作弁が
、個別に、又は相反するように、又は一緒に、動作するように設計されている。
このようにして、シフトピストンの種々異なる速度、またそれとともに種々異な
る動的力を得るようにしている。

【００３０】 次にギヤシフタの機能を明らかにするためにシフト過程の原理を説明する。

【００３１】 シフト過程において、作動媒質が管路１０を通りギヤシフタへ送られると、流
入弁の機能を有するパルス操作弁５が開放され、流出弁として形成されたパルス
操作弁４は閉鎖される。こうして作動媒質は管路１０を経てシリンダ部分１Ａを
通り、シフトピストン２の作動室１２に到達し、シフトピストン２をシリンダ部
分１Ａのストップ面１３から、ストップ面１３と相対するシリンダ部分１Ｂのス
トップ面１４の方向へ移動させる。

【００３２】 変速機で同期段階が始まると、シフトピストン２はストップ面１４に衝突接触
する直前にロック位置にとどまる。その際、管路１０により作動媒質が引き続き
供給されるので、シフトピストン２への圧力の作用が大幅に増加する。

【００３３】 シフトピストン２の運動方向にあるシフトピストンの作動室１２の部分は、全
シフト操作中に圧力管１１及び流出弁として設計された開いたパルス操作弁６に
よって放圧される。その場合作動媒質の供給のためのパルス操作弁７は閉じてい
る。

【００３４】 同期過程の終了とともにシフトピストン２がロックを解除され、それでシフト
ピストン２は再びストップ面１４の末端位置の方向へ、同期過程の間の高い給圧
に基づき大きな速度で運動させられる。その際シフトピストン２の位置は位置測
定装置３によって検出される。位置測定装置３は、空気放出のためのパルス操作
弁６が閉鎖されるように、電気パルスでパルス操作弁６及び７を制御する。その
結果、作動媒質のいわゆるクッション作用により、ストップ面１４に至る最後の
短い区間におけるシフトピストン２の運動が急激に減少する。圧力管１０のパル
ス操作弁５を経由する圧力供給は、変速機の同期段階でのシフトピストン２の短
時間の停止の間又はその終り頃に供給弁５の閉鎖によって調整される。シフトピ
ストン２とストップ面１４の間の作動媒質のクッション作用に関わらず、シフト
ピストン２を末端位置に持って行くために、シフトピストン２がストップ面１４
に衝突接触する直前にパルス操作弁６が位置測定装置３によって開放位置に切換
えられ、これによりシフトピストン２とストップ面１４の間にある作動媒質は圧
力管１１から逃げることができ、シフトピストン２がストップ面１４に衝突接触
したときにリバウンドが発生しない。

【００３５】 逆方向操作の場合には、同じシフト動作が逆方向に行われ、パルス操作弁５及
び６が閉鎖され、ギヤシフタは圧力管１１と開いたパルス操作弁７により圧力を
送給され、開いたパルス操作弁４と圧力管１０により放圧される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ギヤシフタを有する変速機の図である。

【図２】 ギヤシフタの列状配列の図である。

【図３】 ギヤシフタの図である。

【符号の説明】

１ シフトシリンダ １Ａ シリンダ部分 １Ｂ シリンダ部分 ２ シフトピストン ２Ａ シフトフォーク ２Ｂ 案内肩部 ３ 位置測定装置 ４ パルス操作弁 ５ パルス操作弁 ６ パルス操作弁 ７ パルス操作弁 ８ 旋削みぞ ９ ガイドバー １０ 圧力管 １１ 圧力管 １２ シフトピストンの作動室 １３ ストップ面 １４ ストップ面 １０２ 変速機 １０４ クラッチ・ベルハウジング １０６ 主変速機 １０８ 補助変速機 １１０ 駆動軸 １１２ 従動軸 １１４ 出力フランジ １１６ ギヤシフタ １１８ ギヤシフタ １２０ ギヤシフタ １２２ ギヤシフタ １２４ シフトフォーク １２６ スライドスリーブ １２８ 軸 １３０ 歯車 １３２ 歯車 １３４ 電線 １３６ 制御装置 １３８ 圧力源 １４０ 管路 １４４ 結合部材

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１０月５日（１９９９．１０．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁（４、５、６、７）と、流体により運動させられるピストン（２）を内設し
   たシフトシリンダ（１）と、トルク伝達を形成するために各段で変速機の部品を
   連結するシフト部材（２Ａ）とを有する、ステップダウン型多段変速機（１０２
   ）のための補力ギヤシフタ（１１８）において、 弁（４、５、６、７）、シフトシリンダ（１）、ピストン（２）及びシフト部
   材（２Ａ）を統合したユニットが多段変速機の各段ごとに設けられていることを
   特徴とするギヤシフタ。
2. 【請求項２】 弁（４、５、６、７）がパルス操作式二二方弁であることを特徴とする、請求
   項１に記載のギヤシフタ（１１８）。
3. 【請求項３】 弁（４、５、６、７）に弁の定格電圧の数倍に相当する電圧が働くことを特徴
   とする、請求項２に記載のギヤシフタ（１１８）。
4. 【請求項４】 トルク伝達結合を挿入するときは、結合の切断の場合より高い周波数が弁（４
   、５、６、７）に作用することを特徴とする、請求項２又は３に記載のギヤシフ
   タ（１１８）。
5. 【請求項５】 シフトシリンダ（１）に対するピストン（２）の現在位置を検出する位置測定
   装置（３）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のギヤシフタ（
   １１８）。
6. 【請求項６】 位置測定装置（３）がシフトシリンダ（１）の内部に配設されていることを特
   徴とする、請求項５に記載のギヤシフタ（１１８）。
7. 【請求項７】 位置測定装置（３）がシフトシリンダ（１）の外部に設けられていることを特
   徴とする、請求項５に記載のギヤシフタ（１１８）。
8. 【請求項８】 ピストン（２）がピストン棒（９）の上に配設され、その上で軸方向に移動可
   能であることを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載のギヤシフタ（１
   １８）。
9. 【請求項９】 複数個の段のために複数個のギヤシフタ（１１８、１２０、１２２）が設けら
   れ、各段に１個のギヤシフタ（１１８）が配属されていることを特徴とする、上
   記請求項のいずれか一項に記載のギヤシフタ（１１８）。
10. 【請求項１０】 複数個のギヤシフタ（１１８、１２０、１２２）が１列に配列されていること
    を特徴とする、請求項９に記載のギヤシフタ（１１８）。
11. 【請求項１１】 複数個のギヤシフタ（１１８、１２０、１２２）のピストン（２）が共通のピ
    ストン棒（９）に配設されていることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の
    ギヤシフタ（１１８）。
12. 【請求項１２】 変速機（１０２）と連結し得る別個の部品（１１６）に複数個のギヤシフタが
    設けられていることを特徴とする、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のギ
    ャシフタ（１１８）。
13. 【請求項１３】 部品（１１６）の機能を変速機（１０２）から独立に調整しかつ試験すること
    ができることを特徴とする、請求項１２に記載のギヤシフタ（１１８）。
14. 【請求項１４】 シフトシリンダ（１）の縁端部へのピストン（２）の衝接を緩衝するストップ
    が設けられていることを特徴とする、上記請求項のいずれか一項に記載のギヤシ
    フタ（１１８）。
15. 【請求項１５】 ストップがシフトシリンダ（１）の内部に設けられていることを特徴とする、
    請求項１４に記載のギヤシフタ（１１８）。
16. 【請求項１６】 ストップがシフトシリンダ（１）の外部に配設されていることを特徴とする、
    請求項１４に記載のギヤシフタ（１１８）。