JP2004503730A

JP2004503730A - 車両変速機の電空式切換装置

Info

Publication number: JP2004503730A
Application number: JP2002510853A
Authority: JP
Inventors: ラインハルト、ビルク; アウグスト、プファンクヒェン; マルクス、アイゼレ; ペーター、コワルスキー; カールハインツ、クラウスマン
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: DE10029497A1; WO2001096764A1; JP4790200B2; CN1436287A; EP1290362B1; DE50100562D1; EP1290362A1; BR0111600A; BR0111600B1; CN1230640C

Abstract

弁（３６、３８）を介して空気圧式に切り換えられるスプリッタ（１２）と、弁（４４、４６）を介して空気圧式に切り換えられるレンジセレクタ（１４）とを備え、それらの切換が運転者によってシフトレバー（１６）において手動で予選択される車両変速機の電空式切換装置に、車両変速機（６）の許容できない変速比への手動切換を機械式に阻止するための拘束装置（５４、５６）と、車両変速機（６）の許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置（３０、４２、６４、７６）が設けられている。スプリッタ（１２）の弁（３６、３８）およびレンジセレクタ（１４）の弁（４４、４６）は、電磁式空気弁であり、共通ハウジング（６０）内に配置されている。これらの弁の予選択は、シフトレバー（１６）に存在して電子制御装置（２０、６８）に接続された電気スイッチ（２２、２４）によって行われ、電子制御装置（２０、６８）の信号によって作動される。

Description

【０００１】
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念部分に記載されたような電空式切換装置に関する。
【０００２】
大形産業用自動車の変速機は、主変速機と、スプリッタ（動力分割機）と、レンジセレクタ（速度段階選択機）とに分けられている。殊に産業用自動車の最新変速機は空気支援形切換装置を有している。その切換装置は、スプリッタおよびレンジセレクタにおいて空気圧式切換を実施する。主変速機における切換は、運転者（操縦者）によって手動で実施され、その場合、作動力が空気によって増強支援される。
【０００３】
今日において通常の自動車変速機を制御するために、ますます電子制御装置が利用されている。その電子制御装置は、変速機において接続しようとする速度段について、特に車速過大であるというような他の条件に基づいて、許容できない切換を阻止するためにも使われる。
【０００４】
切換ミスに対する防護機構付きのそのような空気圧式切換装置は、例えば独国特許出願公開第２４４７８６０号明細書で知られている。そこに記載の装置は、種々の構成要素に分けられ、変速機全体に分布して設けられている。そのために、個々の空気圧式要素間に高価な分岐空気管が必要とされ、個々の構成要素から電子制御装置への多数の電気配線が敷設されねばならない。補助変速機の空気圧式切換の作動（開始）は、シフトレバーに存在する空気弁によって実施される。
【０００５】
本発明の課題は、変速機における単純な配置構造を可能にする空気圧式切換装置を提供することにある。
【０００６】
この課題は請求の範囲第１項に記載の手段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。
【０００７】
本発明に基づいて、弁を介して空気圧式に切り換えられるスプリッタと、弁を介して空気圧式に切り換えられるレンジセレクタとを備え、その入れ換えが運転者によってシフトレバーにおいて手動で予選択される車両変速機の電空式切換装置であって、車両変速機の許容できない変速比への手動切換を機械式に阻止するための拘束装置と、車両変速機の許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置と、電子制御装置とを備えている切換装置において、スプリッタの弁およびレンジセレクタの弁が電磁式空気弁として設けられ、これらの弁が、共通ハウジング内に配置され、シフトレバーに存在して電子制御装置に接続された電気スイッチによって予選択され、電子制御装置の信号によって作動されるような切換装置が提供される。
【０００８】
本発明の有利な実施態様において、許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置が、共通ハウジング内に組み入れられて配置されている。本発明の他の有利な実施態様において、許容できない変速比への手動切換を機械式に阻止するための装置も、共通ハウジング内に組み入れられている。
【０００９】
本発明の有利な実施態様において、手動操作される切換部品の中立位置を検出するためのセンサ、車両の駆動エンジンと変速機との間に配置されたクラッチの調整距離を検出するためのセンサと、駆動エンジンの回転数および車両の速度を検出するためのセンサと、スプリッタあるいはレンジセレクタの空気圧式切換の作動（開始）を決定するためのセンサが設けられ、それらの信号が電子制御装置に伝達される。
【００１０】
本発明の実施態様において、電子制御装置が共通ハウジング内に組み入れられ、他の実施態様において、電子制御装置が、車両全体に対する車両統合コンピュータの構成部品である。本発明の他の実施態様において、共通ハウジングは空気接続口と電気接続端子しか有していない。
【００１１】
以下図を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１には、駆動エンジン４と、変速機６と、それらの間に配置されたクラッチ８とを備えた車両２が示されている。変速機６は主変速機１０とスプリッタ１２とレンジセレクタ１４とを有している。主変速機１０は運転者によって手動でシフトレバー１６を介して切り換えられる。変速機６は接続配線１８を介して電子制御装置２０に接続されている。
【００１３】
図２には、「重畳Ｈ」形と呼ばれるシフトパターン２８に対する典型的なシフトレバー１６が、拡大して示されている。このシフトレバー１６の側面に、スプリッタ１２の切換を予選択するためのタンブラスイッチ２２が配置されている。シフトレバー１６の正面に、レンジセレクタ１４を切り換えるためのタンブラスイッチ２４が設けられている。これらの両タンブラスイッチ２２、２４は電気スイッチであり、それぞれ電気接続配線２６を介して制御装置２０に接続されている。
【００１４】
シフトパターン２８で切り換える場合、前進段においてシフトレバー１６の各終端位置にそれぞれ、レンジセレクタ１４の変速ステップだけ互いに異なる２つの変速段が付与されている。タンブラスイッチ２４が「低速」位置に切り換えられているとき、１速段〜４速段および後進段が入れられ、「高速」位置に切り換えられているとき、５速段〜８速段が入れられる。主変速機１０の中立位置は、３速段と４速段との間あるいは７速段と８速段との間の溝に存在している。
【００１５】
運転者はシフトレバー１６にあるタンブラスイッチ２４によってレンジセレクタ１４の切換を予選択しなければならない。その切換は、主変速機１０において手動で中立位置が入れられるや否や、実施される。
【００１６】
スプリッタ１２は、シフトレバー１６の側面にあるタンブラスイッチ２２によって、「低速」位置あるいは「高速」位置に予選択される。図３に、そのための空気圧式クラッチ作動弁３０が示されている。このクラッチ作動弁３０は空気タンク３４と２つの電空式３ポート２位置切換弁３６、３８との間の配管３２に配置されている。クラッチペダルが作動されたとき、クラッチ作動弁３０が空気だけを弁３６および弁３８に入れる。それらの弁３６、３８は電子制御装置２０に接続され、シフトレバー１６にあるタンブラスイッチ２２の切換位置に関係して制御される。クラッチペダルが踏み込まれた際、スプリッタ１２の切換シリンダ４０の左室あるいは右室に空気が入れられ、その際、反対側の室は弁３６ないし３８を介して排気される。
【００１７】
既に述べたように、運転者はシフトレバー１６にあるタンブラスイッチ２４によってレンジセレクタ１４の切換を予選択しなければならない。その切換は、主変速機１０において手動で中立位置が入れられるや否や実施される。中立位置において、切換運動に機械的に連動された主止め弁４２が、空気を空気タンク３４から２つの電空式３ポート２位置切換弁４４、４６に与える。それらの弁４４、４６は電子制御装置２０に接続され、シフトレバー１６にあるタンブラスイッチ２４の切換位置に関係して制御される。主止め弁４２によって中立位置が認識された際、その際に制御された弁４４ないし４６を介して、レンジセレクタ１４の切換シリンダ４８の右室あるいは左室に空気が入れられ、その際、反対側の室は弁４６ないし４４を介して排気される。
【００１８】
切換ミスを防止するために、切換装置に補助的な安全処置が講じられねばならない。そのために切換溝拘束シリンダ５４が設けられている。この切換溝拘束シリンダ５４は、好適には、レンジセレクタ１４の低速の変速段において所定の出力回転数上回るとき、シフトパターン２８の右側切換溝から左側切換溝への切換を阻止し、即ち、３速段あるいは４速段から１速段あるいは２速段への切換を阻止する。これは、運転者がタンブラスイッチ２４でレンジセレクタ１４における高速段を選定し忘れているとき、運転者が間違って５速段への代わりに１速段に切り換えることから保護しようとしている。
【００１９】
レンジセレクタの高速段において、８速段から５速段への切換を防止するために、同じ装置が利用される。変速機６の出力回転数はセンサ５０によって検出され、その信号が電子制御装置２０に伝えられる。その出力回転数が過大であるとき、制御装置２０は電空式３ポート２位置切換弁５２に信号を与え、空気タンク３４から配管８０を介して切換溝拘束シリンダ５４に空気を送らせる。シリンダ５４のプランジャは、転向レバー５６を介して切換軸５８に係合し、この切換軸５８をシフトパターン２８の右側切換溝の方向に押しつける。この装置は、運転者によって大きな力で強引に動かすことができ、これによって、極端な場合、シフトパターン２８の左側切換溝における変速段の切換が許される。
【００２０】
しかし、図６に示されているように、切換溝拘束装置を強引に動かせない方式も選択できる。その場合、切換溝拘束シリンダ５４のプランジャは、切換軸５８にある凹所に半径方向に直接係合し、切換軸５８を選択方向に係止する。
【００２１】
車速が所定値より高いとき、補助拘束装置が、レンジセレクタ１４の低速段への切換を阻止し、レンジセレクタ１４の同期並びに主変速機１０の同期を保護する。その車速はセンサ５０を介して変速機出力回転数に応じて検出され、その信号が制御装置２０に伝えられる。制御装置２０はその信号に関係して弁３６ないし弁３８を制御し、許容信号が存在する場合にだけ低速段への切換を許可する。
【００２２】
弁３６、３８、４２、４４、４６、５２は共通ハウジングとしての弁ブロック６０に一緒に収納されている。その弁ブロック６０は変速機６の切換軸５８に直接取り付けられている。これによって、変速機６に配置されている弁ブロック６０のコンパクトなユニットが生ずる（図１参照）。個々の弁間における短い配管長によって、短い反応時間および短い切換時間が有利に生ずる。弁ブロック６０と制御装置２０との電気接続は弁ブロック６０にある中央電気接続端子を介して行われる。
【００２３】
運転室の中にシフトレバー１６に向けて空気管は延びておらず、シフトレバー１６における空気弁は無くされる。拘束装置に対する従来必要であった電磁弁は無くされ、その機能は制御装置２０の論理プログラムによって引き受けられる。弁ブロック６０は既存の変速機に、変速機の構造を変更する必要なしに結合できる。切換溝拘束シリンダ５４は弁ブロック６０のすぐそばに配置されているので、ここでも配管長が短くなる。
【００２４】
図４には、図３における配置構造と異なった実施例が示されている。ここでは、切換溝拘束シリンダ５４も同様に弁ブロック６０に一体に組み込まれ、これによって、弁ブロック６０のモジュール化および複合化が一層高められる。ここではクラッチペダル６２が、制御装置２０に接続されている電気スイッチ６４を作動させる。この配置構造の場合、電気スイッチ６４が閉じられたとき、スプリッタ１２における切換の許可は制御装置２０によって決定され、その場合、弁３６と弁３８に空気圧が永続的にかかっている。
【００２５】
図５には、図４における配置構造と異なった実施例が示されている。弁モジュール６０に、例えばそのハウジングの蓋に、制御装置２０が一体に組み込まれている。
【００２６】
図６には、スプリッタ用の弁３６、３８と、レンジセレクタ用の弁４４、４６と、切換溝拘束シリンダ５４用の弁５２がそれぞれ、車両の統合コンピュータ６８によって直接制御される実施例が示されている。貯蔵空気を送出可能にするための空気・機械式弁４２、３０は無くされている。貯蔵空気は常に弁３６、３８、４４、４６、５２にかかっている。車両には、変速機６の出力回転数に対するセンサ５０のほかに、駆動エンジン４の回転数を測定するセンサ７０および変速機６における副軸回転数を測定するセンサ７２が設けられている。それらの測定信号は統合コンピュータ６８に与えられる。クラッチ８（図１）の調整距離はセンサ７４を介して検出され、統合コンピュータ６８に伝えられる。センサ７６は切換軸５８の中立位置を認識し、切換軸５８の実際位置を統合コンピュータ６８に伝える。
【００２７】
車両統合コンピュータ６８は、有用な信号を参照して、シフトレバー１６にあるタンブラスイッチ２２、２４の位置、手動式主変速機１０における切換軸５８の切換位置、センサ５０、７０、７２で検出された回転数、およびセンサ７４で検出されたクラッチ８の調整距離から、個々の弁３６、３８、４４、４６、５２の作動について決定し、それに応じて各弁を作動させる。
【００２８】
すべての弁と切換溝拘束シリンダ５４と中立位置検出用センサ７６とは、コンパクトな弁ブロック６０内に配置されている。レンジセレクタの弁４４、４６への通路の手前で空気をしゃ断するための主止め弁が無くされている。同様にクラッチ作動弁ないしクラッチ作動スイッチが無くされ、その機能は、検出された信号の評価によって代用される。変速機は弁ブロック６０に対して中央空気接続口８４しか必要としない。このようにして、車両統合コンピュータに影響を与える車両製造者にとって、セットアップのやり方を部分的に自動化できる。
【００２９】
図７には、図３における弁ブロック６０の構造が示されている。弁ブロック６０に弁３６、３８、４４、４６、５２および主止め弁４２が配置されている。空気タンク３４から弁４２および弁５２に空気がかかっている。機械式主変速機１０の中立位置において、弁４２は空気を弁４４、４６に与える。そのために、弁４２は切換軸５８によってプランジャ８２を介して機械式に作動される。制御装置２０による弁４４ないし弁４６の電気制御に応じて、空気が切換シリンダ４８（図３）のその都度異なるシリンダ室に入れられる。その反対側のシリンダ室はその都度他方の弁を介して接続口７８を通して排気される。制御装置２０（図３）による相応した制御において、弁５２は空気を配管８０を介して切換溝拘束シリンダ５４（図３）に与える。
【００３０】
クラッチ作動弁３０（図３）から配管３２を介して弁３６、３８に空気が送られる。制御装置２０による弁３６ないし弁３８の電気制御に応じて、空気が切換シリンダ４０（図３）のその都度異なるシリンダ室に入れられる。その反対側のシリンダ室はその都度他方の弁を介して接続口７８を通して排気される。図４における弁ブロックの構造の場合、貯蔵空気は補助的に弁３６および弁３８にかけられねばならない。これは例えば、配管３２が弁ブロックの内部において貯蔵配管３４に接続され、外に対しては閉じられている、ことによって行われる。
【００３１】
図８には、図６における弁ブロック６０の構造が示されている。弁ブロック６０に弁３６、３８、４４、４６、５２および切換溝拘束シリンダ５４が配置されている。空気タンク３４から弁３６、３８、４４、４６、５２に空気がかかっている。車両統合コンピュータ６８（図６）による弁４４ないし弁４６の電気制御に応じて、切換シリンダ４８（図６）のその都度異なるシリンダ室に入れられる。車両統合コンピュータ６８による弁３６ないし弁３８の電気制御に応じて、切換シリンダ４０（図６）のその都度異なるシリンダ室に空気が入れられる。いずれの場合も、その反対側のシリンダ室はその都度他方の弁を介して接続口７８を通して排気される。弁５２は、車両統合コンピュータ６８により相応して制御された際、空気を切換溝拘束シリンダ５４に与え、この切換溝拘束シリンダ５４はそのプランジャを介して、ここでは図示されていない切換軸に係合してこれを係止する。
【００３２】
図８の場合、図７における配置構造と異なって、主止め弁４２に対する構造空間が切換溝拘束シリンダ５４で占められている。弁ブロック６０内における空気経路の案内および空気接続口の数は変わり、図８では唯一の空気接続口８４しか存在しない。いずれの実施例においても、配線をまとめている唯一の電気接続端子８６のような電空部品、弁およびこれらの部品の配置は変わらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
車両変速機の概略構成図。
【図２】
シフトパターン付きの代表的なシフトレバーの概略図。
【図３】
クラッチ作動弁付き切換装置の第１形態を示す概略構成図。
【図４】
クラッチ作動スイッチ付き切換装置の第２形態を示す概略構成図。
【図５】
図４の切換装置の異なった実施例の概略構成図。
【図６】
車両統合コンピュータに結線された切換装置の概略構成図。
【図７】
弁ブロックの第１形態を示す概略構成図。
【図８】
弁ブロックの第２形態を示す概略構成図。
【符号の説明】
２　車両
４　駆動エンジン
６　変速機
８　クラッチ
１０　主変速機
１２　スプリッタ（動力分割機）
１４　レンジセレクタ（速度段階選択機）
１６　シフトレバー
１８　接続配線
２０　制御装置
２２　タンブラスイッチ
２４　タンブラスイッチ
２６　接続配線
２８　シフトパターン
３０　クラッチ作動弁
３２　配管
３４　空気タンク
３６　弁
３８　弁
４０　切換シリンダ
４２　主止め弁
４４　弁
４６　弁
４８　切換シリンダ
５０　センサ
５２　弁
５４　切換溝拘束シリンダ
５６　転向レバー
５８　切換軸
６０　弁ブロック
６２　クラッチペダル
６４　スイッチ
６８　車両統合コンピュータ
７０　センサ
７２　センサ
７４　センサ
７６　センサ
７８　接続口
８０　配管
８２　プランジャ
８４　空気接続口
８６　電気接続端子

Claims

弁（３６、３８）を介して空気圧式に切り換えられるスプリッタ（１２）と、弁（４４、４６）を介して空気圧式に切り換えられるレンジセレクタ（１４）とを備え、それらの切換が運転者によってシフトレバー（１６）において手動で予選択される車両変速機の電空式切換装置であって、
車両変速機（６）の許容できない変速比への手動切換を機械式に阻止するための拘束装置（５４、５６）と、車両変速機（６）の許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置（３０、４２、６４、７６）と、電子制御装置（２０）とを備えている切換装置において、
スプリッタ（１２）の弁（３６、３８）およびレンジセレクタ（１４）の弁（４４、４６）が電磁式空気弁であり、
共通ハウジング（６０）内に配置され、これらの弁（３６、３８、４４、４６）の予選択が、シフトレバー（１６）に存在して電子制御装置（２０、６８）に接続された電気スイッチ（２２、２４）によって行われ、電子制御装置（２０、６８）の信号によって作動される、ことを特徴とする車両変速機の電空式切換装置。
許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置（４２、７６）が、共通ハウジング（６０）内に組み入れられて配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の電空式切換装置。
許容できない変速比への手動切換を機械式に阻止するための装置（５４）が、共通ハウジング（６０）内に組み入れられている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の電空式切換装置。
車両変速機（６）の許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置の拘束作用解除が、人に操作されるクラッチペダル（６２）における空気弁（３０）によって作動される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電空式切換装置。
車両変速機（６）の許容できない変速比への空気圧式切換を阻止するための装置の拘束作用解除が、人に操作されるクラッチペダル（６２）における電気スイッチ（６４）によって作動される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電空式切換装置。
手動操作される切換部品（１０）の中立位置を検出するためのセンサ（７６）と、
車両（２）の駆動エンジン（４）と変速機（６）との間に配置されたクラッチ（８）の調整距離を検出するためのセンサ（７４）と、
駆動エンジン（４）と車両変速機（６）の回転数および車両（２）の速度を検出するためのセンサ（５０、７０、７２）と、
スプリッタ（１２）あるいはレンジセレクタ（１４）の空気圧式切換の作動を決定するためのセンサ（２２、２４）と
が設けられ、それらの信号が電子制御装置（２０、６８）に伝達される、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の電空式切換装置。
電子制御装置（２０）が共通ハウジング（６０）内に組み入れられている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電空式切換装置。
電子制御装置が、車両（２）全体に対する車両統合コンピュータ（６８）の構成部品である、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電空式切換装置。
共通ハウジング（６０）が空気接続口（８４）と電気接続端子（８６）しか有していない、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電空式切換装置。