JP2005526934A - 電気空圧式ギヤシフトユニット - Google Patents

Abstract

自動車変速機（６）のための電気空圧式ギヤシフトユニットは、運転者がシフトレバー（１６）で手操作によりシフトする主変速装置部（１０）及び弁（３６、３８）を介して空気圧によりシフトされるスプリッタグループ変速装置（１２）を具備する。運転者がシフトレバー（１６）で手操作によりスプリッタグループ変速装置（１２）のシフトを予選択することができる。センサ（６４）は運転者による車両クラッチ（８）の手動操作を認識し、電子制御装置（２０）が弁（３６、３８）を開放する。シャトル弁（８０）が設けてあり、その一方の入口（７８、８４）が弁（３６、３８）の出口管（７６、８２）にそれぞれ接続されている。クラッチ操作信号が現れると弁（３６、３８）が開放する。シャトル弁（８０）の出口（８６）は空気管（８８）を経て空圧式サーボアシスト装置（７４）に接続され、主変速装置部（１０）の手動シフトの際にこのサーボアシスト装置（７４）が運転者をアシストする。

Description

発明は請求項１の上位概念に基づく電気空圧式ギヤシフトユニットに関する。

大型商用車の変速機は主変速装置部、スプリッタグループ変速装置及びレンジグループ変速装置に分かれている。とりわけ商用車の近代的変速機は空圧アシスト式シフト装置を有し、スプリッタグループ変速装置とレンジグループ変速装置ではこの空圧アシスト式シフト装置が空気圧によるシフト操作を行い、一方、主変速装置のシフトは運転者が手操作で行い、その際行使する力を空気圧でアシストすることができる。

サーボアシスト装置が運転者のシフト力を助けるシフト装置がＤＥ１９８３９８５４Ａ１により知られている。その場合アシストする圧縮空気の供給が低減され、例えば車両クラッチが操作される時だけ許されるという。そのために低減を可能にする補助弁が必要である。ＤＥ１９８３９８５４Ａ１の開示内容は内容全体にわってこの明細書の主題とも一致するとのことである。

多数の被制御弁によって複数のアセンブリからなる変速機がシフトされ、同時に誤機能の回避のために電子的に監視される多段式自動車変速機がＤＥ１００２９４９７Ａ１により知られている。そのために弁は中央車載コンピュータによって制御される。ＤＥ１００２９４８７Ａ１の開示内容は内容全体にわたってこの明細書の主題でもあるという。アシスト力の調節は行われない。

発明の根底にあるのは、アシストする圧縮空気のシフト装置への供給を多額の追加費用なしで決定するという課題である。

この課題は請求項１の特徴を有するギヤシフトユニット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。

車両変速機のための電気空圧式ギヤシフトユニットは、運転者がシフトレバーで手操作によりシフトする主変速装置部及び弁を介して空気圧によりシフトされるスプリッタグループ変速装置を具備する。スプリッタグループ変速装置のシフトは運転者がシフトレバーのスイッチにより手操作で予選択することができる。センサ又はスイッチが運転者による車両クラッチの手動操作を認識して、この信号を電子制御装置に転送する。そこで電子制御装置は弁を開放する。シャトル弁が設けられ、その一方の入口が上記の弁の出口管にそれぞれ接続されている。弁はクラッチ操作信号が現れるたびに開放し、２つの弁のうち、シフトレバーでスプリッタグループ変速装置のための最後のスイッチ操作で予選択された弁が必ず開放する。シャトル弁の出口は空気管を介して空圧式サーボアシスト装置に接続しており、主変速装置の手動シフトの際にこのサーボアシスト装置が運転者をアシストする。シャトル弁はスプリッタグループ変速装置の２つの弁の１つから空気管へ、即ちサーボアシスト装置への空気供給だけを許し、別の接続管はシャトル弁によって遮断される。こうしてスプリッタグループ変速装置の接続されたシフトシリンダが両方のシフト方向への空気供給を得ることが防止される。上記の接続管だけ、従ってシフトシリンダの予選択された部分だけが空気を受け取るようになっており、今新たに運転者によって予選択が行われたか、シフトレバーで最後の適当なスイッチ操作で行われたか、は重要でない。シフトシリンダの２つの側のいずれが空気を受け取るかは、空気管及びサーボアシスト装置にとって同じことである。クラッチが連結されると、サーボアシスト装置は必ず空気を受け取るようになっている。主変速装置のシフト操作の際にスプリッタグループ変速装置でシフトが行われなければ、スプリッタグループ変速装置の最後のシフトの時にすでに制御され操作された同じ弁がクラッチ操作とともに再び制御される。こうしてスプリッタグループ変速装置自体のシフトシリンダの位置を変えずに、この弁は空気をシャトル弁に、それとともにサーボアシスト装置に通す。

発明の有利な実施態様ではシャトル弁を貫流する空気が運転者のアシストのための空圧式サーボアシスト装置に直接到達するように、シャトル弁とサーボアシスト装置の間に空気管が形成されている。別の有利な実施形態ではサーボアシスト装置は三二方弁を具備する。この弁は空気管を貫流する空気によって制御され、貯蔵タンクから空圧式サーボアシスト装置へ空気を放出する

シフトレバーのスイッチでスプリッタグループ変速装置のシフトを予選択したならば、クラッチ切断点への到達とともに必ずスプリッタグループ変速装置を高速位置（Ｓ）又は低速位置（Ｌ）にシフトするというスプリッタグループのシフトのための２つの弁の機能は、従来の先行技術で周知であった。クラッチ切断点は適当なセンサ又はスイッチによって認識された。クラッチ切断点に達しない時即ちクラッチが締結している時は、あらかじめ制御された電磁弁が再び遮断状態に切換えられた。本発明によれば、弁はクラッチの操作のつど又はクラッチ切断点に到達のつど、空気をシャトル弁に、それとともにサーボアシスト装置に放出する補助機能を受け持つ。それによってクラッチ切断状態でだけ、手動シフト力を助けるサーボ力の供給が行われる。

図面に基づき発明を詳述する。

図１は駆動機械４、変速機６及びその間に配置されたクラッチ８を有する車両２を示す。変速機６は主変速装置部１０、スプリッタグループ変速装置１２及びレンジグループ変速装置１４を有する。主変速装置部１０は運転者がシフトレバー１６により手操作でシフトする。変速機６は接続線１８によって電子制御装置２０に接続されている。変速機６のハウジングに配置された弁ブロック６０は供給管７２を介して空気タンク３４に接続されている。ハウジングに接して又はその中に取付けられたサーボアシスト装置７４はシフトレバーと、又はシフトレバーにより操作される主変速装置部１０の部材と連動する。

図２は「重ねＨ形」と呼ばれるシフト操作図２８のための代表的なシフトレバー１６の拡大図を示す。シフトレバー１６の脇にスプリッタグループ変速装置１２のシフトの予選択のためのスイッチキー２２が配置されている。シフトレバー１６の前側に別のスイッチキー２４が設けられ、これによってレンジグループ変速装置１４がシフトされる。２つのスイッチキー２２、２４は電気接続線２６を介して制御装置２０に接続された電気スイッチである。シフト操作図２８でシフトするとき、前進段ではシフトレバー１６の各末端位置に２つの変速段が割当てられている。この２つの変速段はそれぞれレンジグループ変速装置１４の変速比間隔に相当する差がある。ロッカレバー位置「低速」で変速比は１ないし４であり、後退ギヤがシフトされ、ロッカレバー位置「高速」で５速ないし８速がシフトされる。主変速装置部１０の中立位置は変速比３と４又は７と８の間のシフトゲートに略示されている。

運転者はシフトレバー１６のスイッチキー２４によりレンジグループ変速装置１４の切換えを予選択しなければならない。主変速装置部１０で手操作により中立位置が挿入されると、直ちに切換えが行われる。

スプリッタグループ変速装置１２は位置“Ｌ”又は“Ｓ”でシフトレバー１６の脇のスイッチキー２２により予選択され、クラッチ８を操作することによってシフトされる。この点について図３はクラッチペダル６２が制御装置２０に接続された電気スイッチ６４を操作することを示す。この配列ではスイッチ６４が閉じるとともに制御装置２０によってスプリッタグループ変速装置１２のシフトの許可が決定され、２つの電気空圧式三二方弁３６及び３８に空気が持続的に到来する。弁３６及び３８は電子制御装置２０に接続し、シフトレバー１６のスイッチキー２２のスイッチ位置に応じて制御される。クラッチペダル６２を踏み込むと、空気がスプリッタグループ変速装置１２のシフトシリンダ４０の左室又は右室に送入され、その際それぞれ他方の室は弁３６又は３８を経て排気される。

前述のように運転者はシフトレバー１６のスイッチキー２４によってレンジグループ変速装置１４の切換えを予選択しなければならない。主変速装置部１０で手操作により中立位置が挿入されると、直ちに切換えが行われる。シフト運動に機械的に連結された主遮断弁４２が中立位置で空気タンク３４から２個の電気空圧式三二方弁４４及び４６へ空気を放出する。弁４４及び４６は電子制御装置２０に接続し、シフトレバー１６のスイッチキー２４のスイッチ位置に応じて制御される。主遮断弁４２によって中立位置が認識されると、その時制御された弁４４又は４６を経てレンジグループ変速装置１４のシフトシリンダ４８の左室又は右室に空気が送入され、その際それぞれ他方の室は制御されない弁４６又は４４を経て排気される。

誤ったシフト操作を回避するために、シフト装置で補助安全策を講じなければならない。そのためにゲートロックシリンダ５４が設けられている。ゲートロックシリンダ５４はとりわけレンジグループ変速装置の低速段で変速機６の所定の出力回転数を超えると、シフト操作図２８の右側のシフトゲートから左側のシフトゲートへのシフトを阻止する。即ち３速又は４速から１速又は２速へのシフトが阻止される。これによって、運転者がスイッチキー２４でレンジグループ変速装置の高速段を予選択することを忘れた場合に、誤って５速でなく１速にシフトすることが防止される。レンジグループ変速装置の高速段で８速から５速へのシフトを阻止するために、同じ装置を使用することができる。変速機６の出力回転数がセンサ５０によって検出され、信号として電子制御装置２０へ転送される。出力回転数があまりに高ければ、制御装置２０は空気を空気タンク３４から管路９４を経てゲートロックシリンダ５４に到達させる信号を電気空圧式三二方弁５２に送出する。ゲートロックシリンダ５４の押棒は変向レバー５６を介してシフトシャフト５８に係合し、これをシフト操作図２８の右側のシフトゲートの方向に押しやる。この配列は運転者が大きな力を掛けて超過圧力を働かせることができ、こうして極端な事態ではシフト操作図の左側のシフトゲートの変速段のシフトを許す。

所定の車速を超えると、グループロックが低速段へのレンジグループ変速装置１４のシフトを抑制し、レンジグループ変速装置１４の同期も主変速装置部１０の同期も保護する。車速はセンサ５０によって変速機出力回転数に対応して検出され、信号として制御装置２０へ転送される。制御装置２０はこの信号に応じて弁３６または３８を制御し、当該の許容範囲の信号が現れるときだけ低速段へのシフトを許す。

弁３６、３８、４２、４４、４６、５２及び５４は共通のケースとしての弁ブロック６０の中に一緒に格納されている。弁ブロック６０は変速機６のシフトシャフト５８が格納されたハウジングに直接取付けられる。こうして変速機６に配置された弁ブロック６０のコンパクトなユニットが生まれる(図１)。個々の弁の間の管路長が小さいため、短い応答時間とシフト時間が得られる利点がある。弁ブロック６０と制御装置２０の間の電気的接続は弁ブロック６０の中央電気接続端子で行うことができる。弁ブロック６０は既存の変速機に接続することができ、変速機の設計変更は不要である。

弁３６から出口管７６がスプリッタグループ変速装置１２のシフトシリンダ４０及びシャトル弁８０の第１の入口７８に通じている。弁３８から出口管８２がスプリッタグループ変速装置１２のシフトシリンダ４０及びシャトル弁８０の第２の入口８４に通じている。シャトル弁８０が入口７８又は８４の１つから空気を受け取ると、それぞれ他方の入口８４又は７８を閉じる。こうしてシフトシリンダ４０の不要の作用室には空気が行かない。シャトル弁８０の出口８６は空気管８８と連絡し、空気管８８にサーボアシスト装置７４が接続されている。空気管と弁の通路が十分な寸法に設計されていれば、空気管８８を貫流する空気はサーボアシスト装置７４に万全な力を発生するのに十分である。

図４では空気管８８が図３と異なりサーボアシスト装置に直接接続されるのではなく、空気管８８を介して三二方弁９２が制御され、弁９２が制御に基づき空気を空気タンク３４から管路９０を経てサーボアシスト装置７４に放出する。

変速機の配置の概略図を示す。 代表的なシフトハンドルグリップの図とシフト操作図を示す。 直接給気式のギヤシフトユニットの第１の実施態様の図である。 弁を経て給気するギヤシフトユニットの第２の実施態様の図である。

符号の説明

２ 車両
４ 駆動機械
６ 変速機
８ クラッチ
１０ 主変速装置部
１２ スプリッタグループ変速装置
１４ レンジグループ変速装置
１６ シフトレバー
１８ 接続線
２０ 制御装置
２２ スイッチキー
２４ スイッチキー
２６ 接続線
２８ シフト操作図
３４ 空気タンク
３６ 弁
３８ 弁
４０ シフトシリンダ
４２ 主遮断弁
４４ 弁
４６ 弁
４８ シフトシリンダ
５０ センサ
５２ 弁
５４ ゲートロックシリンダ
５６ 変向レバー
５８ シフトシャフト
６０ 弁ブロック
６２ クラッチペダル
６４ スイッチ
７２ 供給管
７４ サーボアシスト装置
７６ 出口管
７８ 入口
８０ シャトル弁
８２ 出口管
８４ 入口
８６ 出口
８８ 空気管
９０ 管路
９２ 弁
９４ 管路

Claims (3)

1. 運転者がシフトレバーで手操作によりシフトする主変速装置部（１０）及び弁（３６、３８）を介して空気圧によりシフトされるスプリッタグループ変速装置（１２）を具備し、運転者がシフトレバー（１６）で手操作によりスプリッタグループ変速装置（１２）のシフトを予選択することができ、かつ運転者による車両クラッチ（８）の手動操作を認識するセンサ（６４）及び弁（３６、３８）を開放する電子制御装置（２０）を有する、自動車変速機（６）のための電気空圧式ギヤシフトユニットにおいて、シャトル弁（８０）が設けられ、その一方の入口（７８、８４）が弁（３６、３８）の出口管（７６、８２）にそれぞれ接続され、クラッチ操作信号が現れると弁（３６、３８）が開放され、シャトル弁（８０）の出口（８６）が空気管（８８）を経て空圧式サーボアシスト装置（７４）に接続され、主変速装置部（１０）の手動シフトの際にこの空圧式サーボアシスト装置（７４）が運転者をアシストすることを特徴とする電気空圧式ギヤシフトユニット。
2. シャトル弁（８０）を貫流する空気が運転者のアシストのための空圧式サーボアシスト装置（７４）に直接到達するように、シャトル弁（８０）とサーボアシスト装置（７４）の間に空気管（８８）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気空圧式ギヤシフトユニット。
3. サーボアシスト装置（７４）が三二方弁（９２）を具備し、三二方弁（９２）が空気管（８８）を貫流する空気によって制御され、貯蔵タンク（３４）から空圧式サーボアシスト装置（７４）に空気を放出することを特徴とする請求項１に記載の電気空圧式ギヤシフトユニット。

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