JP2002524709A - 自動車用変速機の切換装置 - Google Patents

自動車用変速機の切換装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、車両の変速機（３０）に対する倍力支援装置（１０）付きの切換装置（１１、４０）に関する。圧縮空気貯蔵タンク（１４）が倍力支援装置（１０）に接続されている。圧縮空気貯蔵タンク（１４）と倍力支援装置（１０）との間に、導入圧縮空気を制限するために、軽減装置（３４、５２、７０、７６、７８）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、特許請求の範囲請求項１の上位概念部分に記載の自動車の変速機用
の切換装置に関する。
【０００２】 この種の切換装置の場合、シフトロッドの回転運動が、個々の切換通路を予め
選定するために使われ、一般に大きな切換力を必要としない。シフトロッドの軸
方向長手運動は、所望の速度段に入れるために使われ、特に重量車両用の変速機
において、および運転席が変速機から遠く離れて配置されているような車両にお
いて、必要である。
【０００３】 乗合バスおよびトラックのような今日の商業車は、そのワゴン型構造様式によ
り、変速機の組込みについて、変速機を必然的に運転席から遠くわきにずらすよ
うな立体的な条件を有している。特に、アンダーフロアエンジン形車両あるいは
リアエンジン形車両の場合、その距離は大きくされる。機械式変速機の場合、時
々ピンと張る長く連続したシフトロッドによって、速度段を精確に切り換えるこ
とは、しばしば困難である。
【０００４】 自動車の運転者がその注意力を完全に交通に向けることができるようにするた
めに、運転者は、自動車の操縦にとって必要なすべての仕事において、できるだ
け負荷が軽減され、操作力が支援されねばならない。
【０００５】 自動車運転者は全員、困難な交通状態において、切換変速機の申し分のない操
作がどんなに重要であるかを、知っている。ここでは、あらゆる大きさの商業車
に対して、空気圧式切換支援処置が講じられる。
【０００６】 従来公知の倍力支援装置は、部分的に変速機に直に組み込まれ、外側から接近
できる制御ロッドおよびピストンロッドを有している。シフトロッドが制御ロッ
ドに結合されている。制御ロッドの長手運動を介して、動力支援活動が行われる
。この制御様式は、２つのロッド切換あるいはケーブル切換を組み合わせている
。
【０００７】 シフトロッドの伝達比が変化した際、動力支援の開始も変化し、ないしはこの
動力支援を、弁の変更によって、ロッドの伝達比に合わせねばならない。同じこ
とは、互いに分離された制御弁とサーボシリンダとから成る切換支援装置に対し
ても言える。その弁およびシリンダは、球継手を介してシフトレバーおよびコン
ソールに結合されている。そのコンソールは変速機に固定されている。この配置
構造は補助的に、各切換において部品が変速機および車両フレームに対して相対
移動し、これによって、弁およびシリンダを互いに接続する空気配管が破れる、
という欠点もある。
【０００８】 このような対処済み構造様式における空気圧式切換支援装置は公知である。こ
の切換支援装置は機械空気圧式制御部分と、別個の空気圧式動力伝達部分とから
成っている。対処済み構造様式の切換支援装置は、１９８８年、スプリンガ社出
版のルーズマン氏著の文献「ツァーンラートゲトリーベ（歯車変速機）」第２版
、第２２５頁で、知られている。その制御部分は機械式に作動される制御弁であ
り、この制御弁はシフトロッドによって作動される。速度段を切り換える際にお
ける選択運動は、機械式に、変速機に直接伝達される。
【０００９】 切換運動を伝達する際、制御弁が作動され、同時に、手動切換力が機械式にレ
バーを介して変速機に伝達される。手動切換力は、圧縮空気シリンダによって、
補助的に空気圧式に支援される。この圧縮空気シリンダは、油圧式減衰器が一体
化された２位置・シリンダとして、空気圧式動力伝達部品を形成している。制御
部分と動力伝達部分との間の行程は長く、組立は大きな場所をとる。制御部分と
動力伝達部分との間における圧縮空気配管の損傷は避けられない。
【００１０】 ＤＥ１９５３９４７１号明細書において、制御弁と動力伝達部分が１つの構造
部品に組み合わされている切換装置が知られている。その場合、運転者の切換力
に応じて、切換力は比例して増強され、手動切換式変速機の場合と同じ作用を達
成する。運転者は切換に対する感覚を失わず、或る速度段が入れられたか否か、
あるいはシンクロ段階がどのような時間続いているかを、運転者は直に感知する
ことができる。この切換装置の場合、切り換えるべき速度段のシンクロ装置の切
換中に生ずる負荷を改善する必要がある。
【００１１】 本発明の課題は、倍力支援装置付き切換装置において、シンクロ装置負荷を軽
減するような切換装置を提供することにある。
【００１２】 この課題は、特許請求の範囲請求項１に記載の特徴を有する切換装置によって
解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１３】 本発明に基づいて、支援用圧縮空気の貯蔵タンクと倍力支援装置との間に、軽
減装置が設けられている。これによって、倍力支援装置に導入される圧縮空気が
制限される。支援力が加えられる構造部品における許容荷重に適合させるために
、圧縮空気の制限によって、支援力の制限が達成される。特に、切り換えの際に
切換レールによって、支援力で作動される個々の速度段のシンクロ装置において
、シンクロ装置負荷を軽減することができる。これによって、シンクロ装置にお
いて回転数を同化するための摩擦面は、大きく荷重されず、寿命が長くなる。
【００１４】 本発明の有利な実施態様において、軽減装置は、支援力を遅らせるように形成
させる絞り（圧力調整弁）である。これによって、運転者によって与えられた手
動切換力は、調整可能な遅れをもって、倍力支援装置によって増強され、切換軸
に伝達される。軽減装置としての減圧弁の有利な利用は、車両製造者あるいは運
転者の要求に応じて、支援力の的確な調整を可能にする。その的確な調整は、本
発明の有利な実施態様において、種々の切換通路において、種々の大きさの支援
力が利用されるようにも考慮できる。即ち、低速段において必要な支援力は、高
速段におけるよりも大きい。これは、一方では、同じ大きさの支援力において過
大のシンクロ装置荷重を生じてしまうか、あるいは他方では、手動切換力の支援
を不十分にしてしまう。
【００１５】 本発明の有利な実施態様において、軽減装置として、減圧弁が設けられる。そ
の減圧弁は、好適には、２位置２ポート切換弁あるいは３位置２ポート切換弁で
ある。この実施態様はまた、シンクロ装置負荷を軽減させる。この実施態様にお
いて、限界圧力に達するまで、手動切換力の完全支援が保証される。限界圧力に
到達してからはじめて、支援力が、シンクロ装置をより少なく荷重する大きさに
減少される。
【００１６】 本発明の有利な実施態様において、軽減装置は、圧縮空気の供給を完全に中断
する電気制御式２位置２ポート切換弁によって形成されている。これによって、
切換通路をロックさせる。このロックは、許されない切換通路の選択が行われた
とき、過大回転数をひき起こすような速度段が入れられることを阻止する。
【００１７】 本発明の他の実施態様において、倍力支援装置への圧縮空気の供給は、車両の
運転中において、投入済み速度段を切り換えるために必要である瞬間だけにされ
る。車両走行中におけるこの瞬間は、車両クラッチが作動されるときにしか生じ
ない。圧縮空気の供給配管は、その貯蔵タンクから車両クラッチを介して倍力支
援装置に通じ、車両クラッチが作動されているときしか、一貫して接続されない
。
【００１８】 切換運動は、補助力として圧縮空気によって支援され、手動による選択運動は
、支援なしに実施される。速度段交換の部分しか倍力（サーボ力）で支援されな
いことによって、切換装置の構造は、完全倍力支援形切換装置に比べて、単純化
される。コストおよび組立費がかなり減少され、また、既存の変速機への追加設
置も問題なしにできる。更に、圧縮空気設備における損傷によって空気圧が小さ
くなり過ぎるか、あるいは完全に消失したときでも、運転者は手動で切り換える
ことができる。そのために、何らの切換処置を施す必要はない。自動車の制動性
は、これが変速機によって与えられる限りにおいて、保証される。
【００１９】 圧縮空気式動力支援は、切換の際に利用すべき動力の大部分を寄与するが、運
転者に切換感覚が保たれる程度しか寄与しない。運転者が手動で与えるべき操作
力は、全体として必要とされる力の一部が、空気圧式切換支援によって減少され
る。商用車用シンクロ変速機は、重量のある車両においても、軽い切換装置にな
る。下り坂走行の際、変速機の特に低速段へのシフトダウンは極めて単純化され
、これによって、事故に対する安全性向上に大きく寄与される。
【００２０】 本発明に基づく切換装置は、Ｈ形シフトパターン、二重Ｈ形シフトパターンお
よび重畳Ｈ形シフトパターンのあらゆるシンクロ変速機に採用される。また、車
両製造者によって大きく制限される構造空間における変速機の組立に対しても十
分な場所が存在する。必要な交換の際あるいは追加装備の際、特別な調整を車両
の現場で行う必要なしに、切換装置全体を一緒に交換ないし据え付けることがで
きるので、車両所有者における利用不能時間は有利に短い。同様に、切換過程中
に運転者に、変速機における切換経過が常に感知可能にフィードバックされる。
【００２１】 また運転者は、変速機におけるシフトレバーとシンクロ装置との間の既存の機
械結合を介して、非支援形機械切換装置の場合のように、変速機の反応を感知で
きる。従って、運転者はいつでも切換経過への操作性を有し、従っていつでも、
進行する切換過程を中断できる。圧縮空気式倍力支援装置が休止した際、運転者
において変速機の切換性は制限されず、従って、運転者は非常時に、大きな力を
要するけれども、伝達比の変更によって確実に車両を制動できる。
【００２２】 切換装置は変速機ハウジングに固く固定されているので、変速機と切換装置と
の相対運動は全く行われない。変速機と切換装置との間に可動的な配管、弁ある
いはシリンダは全く存在しない。球継手およびコンソールは不要である。切換装
置の追加装備はシフトロッドを短縮することなしに行える。空気圧式倍力支援装
置の切換装置への組立位置は任意に選択でき、これは差込み結合あるいはフラン
ジ結合される。
【００２３】 以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２４】 図１には、従来における自動車の切換設備２が概略的に示されている。シフト
レバー４からシフトロッド６が、レバー転向装置８を介して切換装置１１まで延
びている。この切換装置１１は空気圧式倍力支援装置１０を備えている。この空
気圧式倍力支援装置１０は接続配管（圧縮空気管）１２を有している。この接続
配管１２は圧縮空気貯蔵タンク１４に通じている。この圧縮空気貯蔵タンク１４
から空気圧式倍力支援装置１０に圧縮空気が供給される。
【００２５】 レバー転向装置８は第１レバー１６と第２レバー１８とを有している。第１レ
バー１６はシフトロッド６に特にヒンジ結合され、第２レバー１８は制御ロッド
２０に係合している。この制御ロッド２０は空気圧式倍力支援装置１０に配置さ
れている。更に、空気圧式倍力支援装置１０にピストンロッド２２が設けられて
いる。このピストンロッド２２に、レバー２４が係合している。このレバー２４
は、回転可能な切換軸２６を介して、変速機３０におけるレバー２８に結合され
ている。
【００２６】 このレバー２８は、切換レール３２に係合している。変速機の伝達比は、公知
のようにして、その切換レール３２を介して切り換えられる。レバー２４の動き
は、切換軸２６を介して、レバー２８の動きに伝達され、これによって、レバー
２８は切換レール３２を軸方向運動させる。この運動の際、切換レール３２は特
に３つの位置をとる。そのうちの２つの位置は、軸方向における両側終端位置で
あり、それぞれ切り換えられた伝達比に相当する。もう１つの位置は、両側終端
位置間に位置する中間位置であり、変速機の中立位置に相当する。
【００２７】 図２には、公知の構造の減圧弁３４が示されている。この減圧弁３４は圧縮空
気貯蔵タンク１４と倍力支援装置１０との間に配置されている。減圧弁３４は接
続配管３６を介して圧縮空気貯蔵タンク１４に接続され、接続配管１２を介して
倍力支援装置１０に接続されている。
【００２８】 図３には、回路構造３８における減圧弁３４が示されている。２位置３ポート
切換弁４０は切換軸２６によって、あるいはまた、ここでは図示していない切換
レールによって、機械式に作動される。弁４０は接続配管４２を介して圧縮空気
貯蔵タンク１４に接続されている。
【００２９】 図４には、回路構造４４における減圧弁３４が示されている。ここでは、２位
置３ポート切換弁４６が電気式に作動され、電気スイッチ４８に結合されている
。このスイッチ４８は切換軸２６によって、あるいはまた、ここでは図示してい
ない切換レールによって、作動される。ここで図示した弁４６の位置において、
貯蔵タンク１４から接続配管５０を通る圧縮空気の流れはしゃ断され、これによ
って、圧縮空気は減圧弁３４を介して倍力支援装置１０に送られる。しかし切換
軸２６によって電気スイッチ４８が作動され、弁４６が電気的に第２の選択切換
通路に対応する第２位置に移動されたとき、圧縮空気は弁４６を通って流れ、減
圧弁３４に向かい、これによって、減少された圧力の大きさを変化させる。
【００３０】 図５には、公知の構造の２位置２ポート切換弁５２が示されている。この２位
置２ポート切換弁５２は圧縮空気貯蔵タンク１４と倍力支援装置１０との間に配
置されている。この２位置２ポート切換弁５２は接続配管５４を介して圧縮空気
貯蔵タンク１４に接続され、接続配管１２を介して倍力支援装置１０に接続され
ている。２位置２ポート切換弁５２は、変速機ないし車両の制御装置５６にも電
気的に接続されている。その制御装置５６において、実際の車両状態データが解
析される。運転者が選択された切換通路において、その時点の走行状態に対して
許されない速度段に切り換えようとすると、倍力が効かなくなる。他の許された
切換通路に切り換えるとき、弁５２が移動され、圧縮空気が弁５２を通って流れ
、倍力支援装置１０に到達する。
【００３１】 図６には、摩擦クラッチ５８が概略的に示されている。この摩擦クラッチ５８
は、通常、駆動エンジンに配置されたはずみ車６０と変速機入力軸６２との間に
設けられている。この摩擦クラッチ５８は、運転者によってマニュアルで、ペダ
ル６４を介して作動される。ペダル６４と操作レバー６６との間に、圧油接続配
管６８が設けられている。操作レバー６６は弁７０に結合されている。この弁７
０は接続配管７２を介して圧縮空気貯蔵タンク１４に接続され、接続配管１２を
介して倍力支援装置１０に接続されている。運転者によって摩擦クラッチ５８を
解除することによって、圧縮空気が弁７０を介して倍力支援装置１０に導かれ、
運転者の手動切換力に対する倍力支援を行う。摩擦クラッチ５８が係合された際
、圧縮空気配管は中断される。
【００３２】 図７には、減圧弁として３位置２ポート切換弁７６が示されている。この３位
置２ポート切換弁７６は、接続配管７４を介して圧縮空気貯蔵タンク１４に接続
され、接続配管１２を介して倍力支援装置１０に接続されている。限界圧力以下
において、弁７６の図示した位置で、圧縮空気は弁７６を通して通過され、手動
切換力の完全支援を達成する。限界圧力に到達すると、弁７６は他の位置に移動
され、倍力支援装置１０への圧縮空気の供給を中断する。
【００３３】 図８には、減圧弁として２位置２ポート切換弁７８が示されている。この２位
置２ポート切換弁７８は、接続配管８０を介して圧縮空気貯蔵タンク１４に接続
され、接続配管１２を介して倍力支援装置１０に接続されている。ここでは弁７
８の制御は、切換方向に応じて制御される変換弁８２を介して行われる。限界圧
力以下において、弁７８の図示した位置で、圧縮空気は弁７８を通って通過して
流れ、手動切換力の完全な支援を達成する。限界圧力に到達すると、弁７８はし
ゃ断位置に移動され、倍力支援装置１０への供給が中断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来における切換設備の概略斜視図。
【図２】 本発明に基づく減圧弁の配置構造図。
【図３】 減圧弁の第１の切換通路依存形の配置構造図。
【図４】 減圧弁の第２の切換通路依存形の配置構造図。
【図５】 しゃ断弁配置構造図。
【図６】 クラッチ依存形の配置構造図。
【図７】 減圧弁の第１配置構造図。
【図８】 減圧弁の第２配置構造図。
【符号の説明】
２ 切換設備 ４ シフトレバー ６ シフトロッド ８ レバー転向装置 １０ 倍力支援装置 １１ 切換装置 １２ 接続配管 １４ 縮空気貯蔵タンク １６ レバー １８ レバー ２０ 制御ロッド ２２ ピストンロッド ２４ レバー ２６ 切換軸 ２８ レバー ３０ 車両の変速機 ３２ 切換レール ３４ 減圧弁 ３６ 接続配管 ３８ 回路構造 ４０ ２位置３ポート切換弁 ４２ 接続配管 ４４ 回路構造 ４６ ２位置３ポート切換弁 ４８ スイッチ ５０ 接続配管 ５２ ２位置２ポート切換弁 ５４ 接続配管 ５６ 制御装置 ５８ 摩擦クラッチ ６０ はずみ車 ６２ 入力軸 ６４ ペダル ６６ 操作レバー ６８ 接続配管 ７０ 弁 ７２ 接続配管 ７４ 接続配管 ７６ ３位置２ポート切換弁 ７８ ２位置２ポート切換弁 ８０ 接続配管 ８１ パッキン要素 ８２ 変換弁
【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１２年７月４日（２０００．７．４）
【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】
【請求項９】 減圧弁が、交換弁（８２）と共働する３位置２ポート切換弁（７６）である、
ことを特徴とする請求項７記載の倍力支援装置付きの切換装置。
【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１２年８月１０日（２０００．８．１０）
【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】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J067 AA04 AA05 AA11 AB13 AB14 AC05 DB16 DB34 FB63 GA04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮空気貯蔵タンク（１４）が倍力支援装置（１０）に接続されているような
    、車両用変速機（３０）に対する倍力支援装置（１０）付きの切換装置（１１、
    ４０）において、 圧縮空気貯蔵タンク（１４）と倍力支援装置（１０）との間に、導入圧縮空気
    を制限するために、軽減装置（３４、５２、７０、７６、７８）が設けられてい
    る、ことを特徴とする倍力支援装置付きの切換装置。
  2. 【請求項２】 軽減装置として、絞りが設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の倍
    力支援装置付きの切換装置。
  3. 【請求項３】 軽減装置として、減圧弁（３４）が設けられている、ことを特徴とする請求項
    １記載の倍力支援装置付きの切換装置。
  4. 【請求項４】 減圧弁（３４）の制御が、選択された切換通路に関係して行われる、ことを特
    徴とする請求項３記載の倍力支援装置付きの切換装置。
  5. 【請求項５】 軽減装置として、圧縮空気の供給を完全に中断する電気制御式２位置２ポー
    ト切換弁（５２）が設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の倍力支援
    装置付きの切換装置。
  6. 【請求項６】 軽減装置（７０）の制御が、車両のクラッチ（５８）の作動に関して行われる
    、ことを特徴とする請求項１記載の倍力支援装置付きの切換装置。
  7. 【請求項７】 軽減装置として、減圧弁（７６、７８）が設けられている、ことを特徴とする
    請求項１記載の倍力支援装置付きの切換装置。
  8. 【請求項８】 減圧弁が、２位置２ポート切換弁（７８）である、ことを特徴とする請求項７
    記載の倍力支援装置付きの切換装置。
  9. 【請求項９】 減圧弁が、交換弁（８２）と共働する３位置２ポート切換弁（７６）である、
    ことを特徴とする請求項７記載の倍力支援装置付きの切換装置。
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