JP2004522910A - 自動車駆動ユニット - Google Patents

Abstract

自動車用の駆動ユニットであって、内燃機関（１）と、自動クラッチ（３）によって該内燃機関に連結されたギヤボックス（９）とを有し、該ギヤボックスは、非同期の有段主グループとそれに続く２レンジの同期レンジグループとから成り、該レンジグループのレンジ位置の間に自由位置があるようになっている。前記クラッチとギヤボックスは、電子制御ユニット（４５）によって制御され、該制御ユニットには、ギヤセレクター（４６）からの選択ギヤを示す信号と内燃機関および自動車に関する種々のデータを示す信号とが送られる。前記制御ユニットは、自動車が静止しており、ギヤセレクターが自由位置にあるとき、クラッチを係合状態に保ち、かつレンジグループを自由位置に保つように、構成される。あるギヤが選択されると、クラッチがまず解放され、そのあと、レンジグループが係合位置の一つに移動して中間軸を制動し、主グループのギヤの係合が可能になる。主グループの係合のあと、クラッチが係合される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、
自動車用の駆動ユニットであって、
該駆動ユニットは、内燃機関と、自動ディスククラッチを介して該内燃機関のクランク軸に連結された入力軸を有する有段ギヤボックスとを有し、
該有段ギヤボックスは、ハウジング内に取りつけられた少なくとも一つの中間軸と、該ハウジング内に取りつけられた主軸と、操作手段とを有し、
該中間軸は、前記入力軸上のギヤとかみ合っている少なくとも一つのギヤを有し、
該主軸は、前記中間軸上の各ギヤとかみ合っている各ギヤを有し、
前記中間軸と前記主軸上の相互にかみ合っている各ギヤ対の少なくとも一つのギヤは、その軸上に回転自在に取りつけられてあって係合手段によって係止されることができ、該係合手段の少なくとも一部の前進ギヤは、同期機能を欠いており、出力軸と中間軸との間の少なくとも一つのギヤ段階は、同期機能を有する係合手段を有し、
該操作手段は、前記係合手段と協働し、且つギヤセレクターに接続された制御ユニットによって制御され、該制御ユニットには、選択されたギヤと、少なくとも内燃機関速度、自動車速度、クラッチ位置およびアクセルペダル位置を含む内燃機関および自動車に関する種々のデータとを示す信号が入力される、
駆動ユニットに、
関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる自動有段歯車ギヤボックスを有する前記タイプの駆動ユニットは、重荷重自動車（ｈｅａｖｙ ｖｅｈｉｃｌｅ）においてますます一般的になってきている。これは、マイクロコンピュータ技術が発展し、制御コンピュータといくつかの制御手段たとえばサーボモーターとを利用することにより、内燃機関（エンジン）速度、クラッチとギヤボックスカップリング手段との相互係合および解放を精密に制御して、非同期歯車段間のシフトの場合でも、常に滑らかなシフトが行われるようにすることができるようになったからである。入力側に油圧トルクコンバータを有する遊星ギヤ段階から成る従来の自動トランスミッションに対する有段歯車自動トランスミッションの利点は、一方で、特に重荷重自動車での使用の場合にそうであるが、該有段歯車自動トランスミッションは従来の自動トランスミッションよりも構造が簡単で信頼性が高く、相当に少ない費用で製造できるということであり、他方で、より高い伝達効率を有し、燃料消費量をより小さくすることができるということである。非同期有段主グループと同期レンジグループとから成るギヤボックスの場合、同期装置を用いないことにより、さらに費用を少なくすることができる。同期手段が存在しないことにより、ギヤボックスの長さを短くすることができ、あるいは長さを一定とした場合、同じ長さの同期ギヤボックスよりもギヤの幅を厚く（ｗｉｄｅｒ）することができ、したがってより大きなトルクを伝えることができるようになる。
【０００３】
自動車が停止しており、ギヤセレクターがニュートラル位置にある場合、通常、クラッチは係合しており、そのため、トルクがクラッチを通じてエンジンからギヤボックスの入力軸に、したがってまたギヤボックスの中間軸にも伝えられる。この構成は、ギヤボックス潤滑油ポンプを駆動するためにしばしば使用され、したがってクラッチが係合しているときにギヤボックスがニュートラルである場合でも、この状態でギヤボックス内の各軸受けが潤滑される。自動車の走行を開始しようとする場合、まずクラッチを解放してからでなければ、始動ギヤを係合させることはできない。係合させるべきギヤが非同期ギヤである場合、主軸と中間軸上の相互にかみ合っているギヤをほとんど静止するまで制動してからでなければ、該ギヤを係合させることはできない。このタイプのギヤボックスでは非常に小さな伝達損失しか生じないことが多い。それは、すなわち、ギヤボックス内の回転している部品が何らかの方法で積極的に制動されない限り、クラッチの解放から該回転している部品が停止するまでにかかる時間が長すぎるということを意味する。一つの公知の方法として、クラッチが解放されたとき中間軸を急速に制動して停止させる中間軸ブレーキを使用するというものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、中間軸を制動するためだけの別個の手段を使用することなく、中間軸を制動することのできるように構成された、冒頭に述べたタイプのギヤボックスを具体化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、本発明により、制御ユニットが、―自動車速度がゼロであり、クラッチが係合しており、ギヤセレクターがニュートラル位置にあるときから―ギヤセレクターのある選択位置への移動に応じて、まず前記クラッチを解放し、次に同期ギヤを係合させることにより中間軸を制動し、それによって非同期ギヤの係合を可能にするように構成される、ということによって達成される。レンジグループを有しないギヤボックスの場合、該同期ギヤは、始動ギヤとして使用できる、ギヤボックスの任意の前進ギヤ好ましくはその低速（ｌｏｗｅｒ）ギヤの一つ、とすることができる。制御ユニットは、同期ギヤによる中間軸の制動のあと、非同期の始動ギヤが選択された場合、該制御ユニットがこの同期ギヤの係合を解除してから選択された非同期ギヤを係合させる、ように構成される。
【０００６】
本発明による駆動ユニットの好ましい実施態様の場合、ギヤボックスは、いくつかのギヤを有する主グループと、主グループの各ギヤに対する低速レンジ（ｌｏｗ ｒａｎｇｅ）および高速レンジ（ｈｉｇｈ ｒａｎｇｅ）から成るレンジグループとから成り、該レンジグループは、同期機能を持つクラッチ手段を有し、また低速レンジ位置と高速レンジ位置とに加えて、中間ニュートラル位置を有する。制御ユニットは、―自動車速度がゼロであり、クラッチが係合しており、ギヤセレクターがニュートラル位置にあり、したがってレンジグループのクラッチ手段がそのニュートラル位置にあるときから―ギヤセレクターの選択ギヤへの移動に応じて、まず前記クラッチを解放し、次に選択された総歯車比に応じて高速レンジまたは低速レンジにかみ合わせ、最後に、主グループのギヤ位置による必要に合わせて、選択された総歯車比を与える主グループのギヤを係合させるように構成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付の図面に示す実施形態に即して、本発明をさらに詳しく説明する。
【０００８】
図１において、１は６気筒の内燃機関たとえばディーゼルエンジンを示し、該内燃機関１のクランク軸２は、全体を３で示す単板乾式ディスククラッチに連結されている。クラッチ３はクラッチベル４内に収容されている。クランク軸２はクラッチハウジング５にしっかりと取りつけられており、またクラッチ３のディスク６は入力軸７にしっかりと取りつけられている。入力軸７は、全体を９で示すギヤボックスのハウジング８内に回転自在に取りつけてある。主軸１０と中間軸１１はハウジング８内に回転自在に取りつけてある。
【０００９】
図２からもっともよくわかるように、ギヤ１２は入力軸７に相対回転自在に取りつけてあり、同期手段を備えた係合スリーブ１３の働きにより該入力軸７に係止されることができる。該係合スリーブ１３は、前記入力軸７に相対回転できないように連結されたハブ１４に、相対回転できないが軸方向に相対変位できるように取りつけてある。係合スリーブ１３の働きにより、主軸１０に相対回転自在に取りつけられたギヤ１５を、入力軸７に対して係止することができる。ギヤ１２と１５はそれぞれギヤ１６と１７にかみ合い、該ギヤ１６と１７は中間軸１１に相対回転できないように取りつけられている。さらなるギヤ１８、１９、および２０が、中間軸１１に相対回転できないように取りつけてあり、また、それぞれ主軸１０上のギヤ２１、２２、および２３とかみ合っており、これらのギヤ２１、２２、および２３はそれぞれ係合スリーブ２４と２５の働きにより、主軸１０に係止されることができる。これらの係合スリーブ２４と２５は、本実施形態の場合、同期手段を有しない。主軸１０には、さらなるギヤ２８が相対回転自在に取りつけてあり、別の軸２９に相対回転自在に取りつけられた中間ギヤ３０とかみ合っている。中間ギヤ３０は中間軸ギヤ２０とかみ合っている。ギヤ２８は係合スリーブ２６の働きにより主軸１０に係止されることができる。
【００１０】
ギヤ対１２、１６、および１５、１７、ならびに係合スリーブ１３は、低速段（ｌｏｗ ｓｔａｇｅ）ＬＳと高速段（ｈｉｇｈ ｓｔａｇｅ）ＨＳとから成るスプリッターグループを構成する。ギヤ対１５、１７は、ギヤ対２１、１８；２２、１９；２３、２０；２８、３０と一緒に、四速の前進と一速の後進とから成る主グループを構成する。主軸１０の出力端には、ギヤ３１が相対回転できないように取りつけてあり、全体を３２で示す、遊星タイプの２レンジグループ内の太陽ギヤとなり、該２レンジグループの遊星キャリア３３は、ギヤボックス９の出力軸である軸３４に相対回転できないように取りつけてある。レンジグループ３２の遊星ギヤ３５は、リングギヤ３６とかみ合い、該リングギヤ３６は、係合スリーブ３７の働きにより、低速レンジＬＲの場合、ギヤボックスハウジング８に対して係止されることができ、高速レンジＨＲの場合、遊星キャリア３３に対して係止されることができる。係合スリーブ３７は低速レンジＬＲと高速レンジＨＲとの間にあるニュートラル位置ＮＲをも有し、このニュートラル位置においては、出力軸３４が主軸１０から解放される。
【００１１】
係合スリーブ１３、２４、２５、２６、および３７は、図２に矢印で示すように、変位することができ、該矢印の上に示すギヤ位置を与える。変位は、図２に模式的に示すサーボ手段４０、４１、４２、４３、および４４によって与えられ、これらのサーボ手段は、前述のタイプのギヤボックスで使用されるタイプの空気圧動作ピストン−シリンダー装置とすることができ、Ｇｅａｒｔｒｏｎｉｃ（登録商標）という名称で販売されている。該サーボ手段は、マイクロコンピュータから成る電子制御ユニット４５（図１）によって制御される。該マイクロコンピュータは、制御ユニット４５に接続されている電子ギヤセレクター４６がその自動位置にあるとき、エンジンおよび自動車に関する各種データを示す、制御ユニットに送られる信号に応じて動作する。これらのデータは、少なくとも、エンジン速度、自動車速度、クラッチとアクセルペダルの位置、および使用できる場合、エンジンブレーキのオン−オフを含む。前記ギヤセレクター４６が手動シフト位置にある場合、シフトは運転者の指示に応じてギヤセレクター４６によってなされる。また、制御ユニット４５は、アクセルペダル位置に応じて燃料噴射すなわちエンジン速度を制御するとともに、クラッチ３を係合させたり解放させたりする空気圧ピストン−シリンダー装置４７への空気供給量も制御する。
【００１２】
本発明においては、制御ユニット４５は、自動車が停止していてギヤセレクター４６がニュートラル位置にあるとき、クラッチ３が係合し、且つレンジグループの係合スリーブ３７がニュートラル位置にあるようにプログラムされている。すなわち、出力軸３４が解放されている間、エンジン１は入力軸７を駆動しつつあり、したがってまた中間軸１１を駆動しつつある。中間軸１１によって駆動される補機たとえばギヤボックス潤滑のためのオイルポンプは、この位置で駆動される。制御ユニット４５は、また、ギヤセレクター４６がニュートラル位置からギヤ選択位置すなわち自動シフトのための位置もしくは始動ギヤが運転者によって選択される手動位置に移動するとき、まずクラッチ３を解放し、次にレンジグループ３２をＬＲまたはＨＲに配置するようにプログラムされている。このとき、主軸１０は回転していない出力軸３４に連結される。すなわち、主軸１０とそれに伴う中間軸１１とが、急速に制動されて停止する。主グループの第１速〜第４速のギヤがどれも係合していない場合、または選択した総歯車比を与えないギヤが係合している場合には、制御ユニット４５は、主グループ内で、自動トランスミッションまたは運転者によって選択された総歯車比を与えるギヤへのシフトを開始し、そのあとクラッチ３は再係合することができる。
【００１３】
以上、本発明を、スプリッターグループが先行し、レンジグループがあとに続く主グループから成るギヤボックスに関して説明したが、本発明は、中間軸ブレーキとして使用できる少なくとも一つの同期ギヤを有する任意の他の非同期ギヤボックスにも適用することができる。このとき、制御ユニットは、どのギヤが始動ギヤとして選択されるかにはかかわりなく、まず同期ギヤを係合させて中間軸を制動し、それから同期ギヤを解放し（選択された始動ギヤが同期ギヤでないとする）、最後に、選択されたギヤを係合させるようにプログラムされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による駆動ユニットの模式図である。
【図２】図１のクラッチとギヤボックスの拡大図である。
【符号の説明】
【００１５】
１ 内燃機関
２ クランク軸
３ 単板乾式ディスククラッチ
４ クラッチベル
５ クラッチハウジング
６ ディスク
７ 入力軸
８ ギヤボックスのハウジング
９ ギヤボックス
１０ 主軸
１１ 中間軸
１２ ギヤ
１３ 係合スリーブ
１４ ハブ
１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３ ギヤ
２４、２５、２６ 係合スリーブ
２８ ギヤ
２９ 軸
３０ 中間ギヤ
３１ 太陽ギヤ
３２ 遊星タイプの２レンジグループ
３３ 遊星キャリア
３４ ギヤボックスの出力軸
３５ 遊星ギヤ
３６ リングギヤ
３７ 係合スリーブ
４０、４１、４２、４３、４４ サーボ手段
４５ 制御ユニット
４６ ギヤセレクター
４７ 空気圧ピストン−シリンダー装置
ＨＲ 高速レンジ
ＬＲ 低速レンジ
ＮＲ ニュートラル位置
ＨＳ 高速段
ＬＳ 低速段

Claims (4)

1. 自動車用の駆動ユニットであって、
   該駆動ユニットは、内燃機関（１）と、自動ディスククラッチ（３）を介して該内燃機関のクランク軸（２）に連結された入力軸（７）を有する有段ギヤボックス（９）とを有し、
   該有段ギヤボックス（９）は、ハウジング内に取りつけられた少なくとも一つの中間軸（１１）と、該ハウジング内に取りつけられた主軸（１０）と、操作手段（４０，４１，４２，４３）とを有し、
   該中間軸（１１）は、前記入力軸上のギヤ（１２，１５）とかみ合っている少なくとも一つのギヤ（１６，１７）を有し、
   該主軸（１０）は、前記中間軸上の各ギヤ(１７，１８，１９，２０）とかみ合っている各ギヤ（１５，２１，２２，２３）を有し、
   前記中間軸と前記主軸上の相互にかみ合っている各ギヤ対の少なくとも一つのギヤは、その軸上に回転自在に取りつけられてあって係合手段(１３，２４，２５，２６）によって係止されることができ、該係合手段の少なくとも一部の前進ギヤ（２４，２５，２６）は、同期機能を欠いており、出力軸（３４）と中間軸（１１）との間の少なくとも一つのギヤ段階は、同期機能を有する係合手段（３７）を有し、
   該操作手段（４０，４１，４２，４３）は、前記係合手段と協働し、且つギヤセレクター（４６）に接続された制御ユニット（４５）によって制御され、該制御ユニット（４５）には、選択されたギヤと、少なくとも内燃機関速度、自動車速度、クラッチ位置およびアクセルペダル位置を含む内燃機関および自動車に関する種々のデータとを示す信号が入力される駆動ユニットにおいて、
   制御ユニット（４５）は、自動車速度がゼロであり、クラッチ（３）が係合しており、ギヤセレクター（４６）がニュートラル位置にあるときから、ギヤセレクターの選択位置への移動に応じて、まずクラッチを解放し、次に同期ギヤ（ＬＲ，ＨＲ）を係合させることにより中間軸（１１）を制動し、それによって非同期ギヤの係合を可能にする、ように構成されている、
   ことを特徴とする駆動ユニット。
2. ギヤボックス（９）は、複数のギヤ（第１速〜第４速，後進）から成る主グループ、ならびに該主グループの各ギヤに対する低速レンジ（ＬＲ）および高速レンジ（ＨＲ）から成るレンジグループを有し、且つ、該レンジグループは、同期機能を有する係合手段（３７）を有し、また低速レンジ位置および高速レンジ位置に加えて、中間ニュートラル位置（ＮＲ）を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 制御ユニット（４５）は、自動車速度がゼロであり、クラッチ（３）が係合しており、ギヤセレクター（４６）がニュートラル位置にあるときから、ギヤセレクターの選択位置への移動に応じて、まずクラッチを解放し、次に選択された総歯車比によって指示されるレンジを係合させ、そのあと、選択された総歯車比を与える主グループのギヤを係合させるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 主軸（１０）は、遊星ギヤセット（３２）の太陽ギヤ（３５）を相対回転できないように支持し、該遊星ギヤセットは、出力軸（３４）に連結された遊星キャリア（３３）と、リングギヤ（３６）にかみ合う遊星ギヤ（３５）とを有し、該リングギヤは、係合手段（３７）によって前記ハウジングまたは出力軸に対して係止されることができることを特徴とする請求項２または３に記載の駆動ユニット。

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