JP2007514901A - シフトドラム軸線に対して軸線方向に移動可能な挿入溝フランクを有するシフトドラム及びシフト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の多段変速機において外されるギアに予荷重を与える方法及び自動車の多段変速機のためのシフトドラムを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの周方向軌道（１４、１６）、特に、少なくとも１つの軸線方向に変位可能な軌道従動部（Ｓ、Ｔ）がその中に係合することができる周方向溝（１４、１６）を有し、周方向軌道（１４、１６）が、軌道従動部（Ｓ、Ｔ）を案内するフランク（２２、２４）を有する自動車の多段変速機のためのシフトドラム（１０、１０’）であって、フランクの１つ（２２）が、復元力（Ｆ_R）に抗して通常位置から軸線方向に移動可能であるように取り付けられた部分（２６）を有することを特徴とするシフトドラム。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の多段変速機において外されるギアに予荷重を与える方法と、軌道従動部が案内されるフランクを有する少なくとも１つの周方向軌道、特に、軸線方向に変位可能な少なくとも１つの軌道従動部が中に係合することができる周方向溝を有する自動車の多段変速機用のシフトドラムとに関する。
本発明は、更に、自動車用のシフトドラム制御された多段変速機と、多段変速機の外されるギアに予荷重を与える方法とに関する。

このようなシフトドラム及びこのような方法は、ＤＥ１９９２４３３５Ａ１から公知である。
自動車の自動シフト多段変速機では、２つの基本概念が明確に区別される。１つの概念は、負荷遊星歯車ユニットと流体力学コンバータの組合せである。特に流体力学コンバータがあるために、このような変速機の効率はあまり好ましくない。最近益々採用されている第２の概念は、従来の手動シフト変速機と、摩擦クラッチの形式の従来の発進及び切り離しクラッチとの配置に基づいている。これらの要素を運転者がクラッチペダルとシフトレバーを用いて作動させる代わりに、対応するアクチュエータが設けられ、これが、ギアを変更するために、上位シフト戦略に応じて相互に調整された方法で作動される。

トランスファーボックスギア形式の多段変速機として設計された手動シフト変速機では、ギアを変える時に、多段変速機に連結された摩擦クラッチがこの場合には開くために、ギアを外した時点から新しいギアに係合する時点の間に牽引力の衰弱が起こる。エンジンは、この場合には変速機から切り離され、従って駆動輪からも切り離される。
自動多段変速機では、ギアチェンジ自体は、例えば、１つ又はそれよりも多くのシフトドラムによって引き起こされる。これらのシフトドラムは、シフト変速機の連続作動に好適である。

シフトドラムは、例えばモータ、特に電気モータのような作動ドライブによって駆動される。例えば、シフトピンとも呼ばれるピン形状の溝従動部は、回転可能なシフトドラムの少なくとも１つのガイド溝又は制御溝に案内される。シフトピンは、シフトドラムの回転軸線に対して軸線方向に変位可能に取り付けられ、割り当てられた変速機のアクチュエータ（シフトフォーク、同期ユニット、及びシフトスリーブなど）に結合される。次に、ピンに結合されたギアがシフトされる場合、シフトドラム及び従って制御溝も電気モータの助けにより回転される。制御溝は、シフト歯又はシフトカムとも呼ばれる湾曲領域を有し、これによってシフトピンは軸線方向にオフセットされる。これらの湾曲領域では、通常周方向に真っ直ぐに走っている制御溝は、軸線方向にオフセットされている。

様々なギアに割り当てられた複数のシフトピンを制御溝に案内することができる。適切な場合には、単一のシフトピンを複数のギアに割り当てる場合さえあり、すなわち、それは、シフトピンがニュートラル位置から第１の軸線方向内へ軸線方向に変位するとギアに係合し、ピンがニュートラル位置から反対の軸線方向内へ軸線方向に変位すると別のギアに係合するように行われる。
従来技術では、この種のシフトドラムにおける所定の連続的なシフトシーケンスを回避することができる方法に関して様々な提案が為されてきた。すなわち、制御溝の半径方向移動、すなわち、シフトドラムの軸線に対して垂直の移動によってシフトピンを制御溝との係合から外すこと自体は公知である。これは、シフトピンを軸線方向に変位させることなく、シフトドラムのシフト歯がシフトピンの係合端部の下を通過することを可能にする。

シフト操作中にギアをジャンプさせるために、部分的に広くしたシフト溝を設け、シフトピンを軸線方向に作動させることなくシフト歯がシフトピンを超えて移動することを可能にするために軸線方向に変位可能であるように全体的にシフトドラムを取り付けることが更に公知である。部分的にのみ広くしたシフト溝の代わりに、シフト溝はまた、全体的に軸線方向に広げることができ、この場合には、シフトドラムをシフトの幅に対応する距離だけ軸線方向に変位させることにより、シフト歯又は複数のシフト歯のシフトが有効であるか又はシフトを無効にすることができるように、溝の幅は、少なくともピン幅にシフト幅を加えたものに等しくすべきである。

制御溝の幅が、溝従動部又はシフトピンの幅よりもかなり大きい場合、溝従動部（シフトピン）は、少なくとも領域内では、制御溝においてどちらの軸線方向にも案内されない。
広くした制御溝の代わりに、ＤＥ１０１２８８５４Ａ１は、シフトピンが軸線方向に調節されることなくシフト歯を超えて移動することができるバイパス制御溝として公知のものを提案している。換言すれば、制御溝は、単に直線的に続き、制御歯は、直線的な制御溝に対して分枝部を構成する。

シフトピンが辿るべき経路に影響を与えるために、スイッチが設けられる。スイッチは、軸線方向に変位可能なガイド部である。第１の軸線方向位置では、スイッチは、シフトピンをシフト歯の軌道内に向ける。第１の軸線方向位置とは異なる第２の軸線方向位置では、スイッチは、連続シフトシーケンスにおいてスイッチに割り当てられたギアをジャンプさせることが可能なように、シフトピンをバイパス軌道内に向ける。従って、スイッチの軸線方向の可動性は、連続的な順序におけるギアのジャンプに役立つものである。

ＤＥ１９５４３６４５Ａ１では、連続的な順序でギアをジャンプさせるために、シフトドラム自体が軸線方向に変位する。
ＤＥ１９８４５６０４Ｃ１は、多段変速機のギアを外す方法を開示している。
そこでは、駆動系も同様に、摩擦クラッチと多段変速機を含む。多段変速機は、自動車のエンジンのパワーを変速機入力シャフトから変速機出力シャフトに移すものである。多段変速機は、カウンタシャフト変速機としてそれ自体公知の方法で設計され、カウンタシャフトを備えている。この変速機は、複数の輪軸を含む。輪軸の間に、変速機の出力シャフトは、ギアの閉形式の係合及び切り外しのために、同期装置と共に形成されたシフトクラッチをそこに配置している。
ギアが係合している時には、同期装置は、変速機出力シャフトとこれに結合される歯車との間の差動回転速度をゼロまで低減することができ、それによって変速機の２つの構成要素を同期することができる。

手動シフトモードにおいて例えばシフトレバーを作動させることによってトリガされるが、自動モードにおいては中央制御によって独立にトリガされるギアチェンジ要求信号に応えて、例えば、スロットルバルブを次第に閉じることにより又は噴射量を相応に調節することにより、まずエンジンパワーの低下が起こる。
幾分一時的なオフセットで及びそれ以外はそれと平行に、クラッチは、摩擦クラッチが完全に閉じた位置から完全に開いた位置まで次第に移動するように作動する。この動きの間、摩擦クラッチは、スリップポイントとして公知のものを通過する。スリップポイントまでは、摩擦クラッチはまだ滑らず、エンジン及び変速機シャフトの回転速度は同一である。スリップポイントを超えると、摩擦クラッチは滑り始める。エンジンシャフトと変速機入力シャフトの間の回転速度の差が生じる。

更に、ギアチェンジ要求信号を探知した後に、係合したギアに予荷重を与える作動信号が変速機制御装置によって発生する。作動信号は、次第に大きくなり、シフトクラッチが開位置に向けて移動される時点まで最終値を維持する。
作動信号が次第に大きくなる結果、変速機アクチュエータによってシフトクラッチに働く力は、予張力の様式で次第に増大する。
シフトクラッチを閉じた位置から開いた位置内に移動させるために必要な力は、シフト位置に移される負荷がどの程度高いか又は対応するトルクがどの程度高いかに依存することに注意されたい。トルクが変速機入力シャフトから伝えられる限り、シフトクラッチは、同期装置での能動的な係合によってシフト位置において周方向に「固定」される。この能動的な係合は、アンダーカットとして公知のものにより、及び従って作用し始める引き込み効果によって強化することができる。

外されるギアのシフトクラッチの予荷重があるために、導入されるエンジントルクの減少により、変速機入力シャフトから移されるトルクが、まだゼロではないにも関わらず、変速機アクチュエータによって同期装置に加えられる予引張（力）の大きさが相応にシフトクラッチを開位置内に移動させるのに十分であるような値に到達することが起こり得る。それによって牽引力の中断時間を短くすることができる。

牽引力の支援を有するこの種のシステム又は変速機（例えば、ＤＥ１９９０８６０２Ａ１）は、一般的に、ソースギアの切り外しとターゲットギアの係合とを分離することを必要とする。シフトドラム作動式変速機では、これは、一般的に２つ又はそれよりも多くのシフトドラムが設けられている時にのみ可能である。
本発明が対処する問題は、改良型シフトドラム又は改良型シフトドラム作動式変速機、及び特に予荷重の制御を容易にする改良型シフト方法（ソースギアの予荷重法を備えた）を示すことである。

ＤＥ１９９２４３３５Ａ１ ＤＥ１０１２８８５４Ａ１ ＤＥ１９５４３６４５Ａ１ ＤＥ１９８４５６０４Ｃ１ ＤＥ１９９０８６０２Ａ１

この目的は、フランクの１つが、復元力に対して通常位置から軸線方向に移動可能であるように取り付けられた部分を有する、冒頭に示したシフトドラムによって達成される。
この目的は、更に、この種のシフトドラムを有する自動シフト変速機によって達成される。
この目的は、更に、多段変速機のシフトドラムを回転させる方法によって達成され、シフトドラムは、少なくとも１つの周方向軌道、特に、少なくとも１つの軸線方向に変位可能な軌道従動部がその中に係合する周方向溝を有し、周方向軌道は、軌道従動部がそれに沿って案内されるフランクを有し、フランクの１つは、復元力に対して通常位置から移動可能であるように取り付けられた部分を有し、移動可能に取り付けられたフランク部分は、このフランク部分が軌道従動部に対して支持されている時にシフトドラムの回転の結果として復元力に抗して軸線方向に移動される。

周方向軌道の１つのフランクが、復元力に対して通常位置から移動可能であるように取り付けられた移動可能部分を有するために、外されるギアのより迅速な切り外しを可能にする予張力は、簡単な方法で達成することができる。
「移動可能な部分」という用語は、本発明の関連では、好ましくは、明らかに１８０°未満、特に９０°未満の角度にわたって延び、周方向軌道の１つ又はそれよりも多くの機能部分を収容する周方向にあるフランクの部分を意味するように理解される。

本発明によるシフトドラムは、予荷重操作がシフトドラムの回転から分離されるという点で、外されるギアの予荷重段階を簡略化する。更に、外されるギアの切り外しはまた、係合されるギアの係合からも分離される。
シフトドラムは、特定のギアに割り当てられた単一のこのようなフランク部分を有することができる。代替的に、変速機の複数の又は全てのギアは、このような移動可能なフランク部分に割り当てられる。

好ましい実施形態によれば、復元力は、移動可能に取り付けられたフランク部分の通常位置からの軸線方向の移動が増大する時に増大する。
この手段により、ギアを外すために必要とされる予張力の漸進的な蓄積が達成される。ギアを外すために与えられる力は、シフトドラムの回転の増加に伴って更により高くなる。
更に、通常の位置でフランク部分がその排列されたフランクに対して突出していれば有利である。

このオフセットによって達成されることは、軌道従動部が移動中に、フランク部分が、周方向において軸線方向に偏向されることである。
更に別の好ましい実施形態によれば、軌道は、少なくとも１つのシフト歯を有し、それによって変速機のギアの変更を引き起こすことができ、移動可能に取り付けられたフランク部分は、空間的に、本質的にシフト歯の領域に配置される。
所要の予張力は、従って、ギアチェンジが行われようとする時はいつでも蓄積される。予張力は、不必要に長期間維持されることはないが、時間的には、シフト操作が起こる直前だけに蓄積され、また、引き続いて再びすばやく低減される。これは、移動可能なフランク部分を有する要素の両フランクを磨耗から守るが、とりわけ、シフトフォークとシフトスリーブも守る。

更に、移動可能に取り付けられたフランク部分は、シフト歯フランクの形態である場合に有利である。
これが意味することは、シフト歯は傾斜路状の形状であり、軌道従動部が克服すべき段などがないことである。
従来のシフト歯付きフランクの形態は、公知のように、シフトドラム及びシフトドラムに結合された軌道従動部ができるだけ小さい応力を受けるように形成されている。この利点は、移動可能に取り付けられたフランク部分にも利用される。

好ましい実施形態によると、周方向軌道のフランク部分は、シフト方向に移動可能に取り付けられたフランク部分に続いているが、このフランク部分は放逐部分として形成されている。
放逐部分の提供は、変速機全体に深刻な損傷をもたらすと考えられる２つのギアが不用意に同時に係合しないこと、より正確には、例えば、外れていないソースギアと既に係合したターゲットギアがそうならないことを保証する。従って、放逐部分は、移動可能に取り付けられたフランク部分の機能不良に対する保護手段を構成するものである。

周方向軌道は、移動可能に取り付けられたフランク部分の領域内で軸線方向に広がっている場合に特に好ましい。
周方向軌道を軸線方向に広げることは、十分に蓄積された復元力がある時に、移動可能に取り付けられたフランク部分が軌道従動部を軸線方向に移動することを可能にする。この移動は、いつでも起こすことができ、従って、シフトドラムの周方向の位置に対する軌道従動部の向きとは無関係である。所要の復元力が蓄積されるとすぐに、軌道従動部を切り換えることができ、すなわち、外すべきギアを外すことができる。外すべきギアを速く外せば、それだけ係合するギアを早く係合させることができ、それによってギアチェンジの場合のシフト時間全体をかなり低減することができる。

また、移動可能に取り付けられたフランク部分が、スライドに形成され、これが、次に、復元力を発生させる手段に連結されても有利である。
本発明の意味におけるスライドとは、シフトドラム上に軸線方向に変位可能に取り付けられた要素である。この要素は、復元力を発生させる手段に単に結合することができるものである。これは、十分に蓄積された復元力がある時に軌道従動部が移動される、すなわち、外すべきギアが外されることを保証する。

更に別の実施形態によると、復元力を発生させる手段は、バネを有し、特に、係合されるそのバネのバネ定数は、バネが、変速機の指定の係合したギアを特に部分負荷下で外すために少なくとも軌道従動部の軸線方向の移動に必要とされる力を蓄積することができるようなものである。
バネを使用することにより、予荷重の力をバネ定数の選択によって適合させることができる。全てのギアが、外されるために同じ予荷重の力を必要とするわけではないために、これは、それぞれの予荷重の力を適合させる好ましい手段を構成する。あらゆる望ましいバネ特性曲線、例えば、線形及び遁減的／漸進的特性曲線プロフィールを使用することができる。

復元力を発生させる手段が、シフト時間に応じて異なる大きさの復元力を発生させるバネ減衰システムであれば特に好ましい。
シフト時間が短くなればなるほど、復元力を高く設定することができる。従って、例えば、バネに通常位置で既に予荷重を与え、それによって望ましい予張力又は復元力の閾値に達するために、移動可能に取り付けられたフランク部分の軸線方向の僅かな偏向のみが必要であるようにすることができるであろう。

復元力を発生させる手段がシフトドラム内に設けられれば更に好ましい。
復元力を発生させる手段がシフトドラム内に位置する時、これらは、汚染から保護されるように配置されている。シフト中にシフトドラムと軌道従動部の間に起こる可能性のある磨耗は、復元力を発生させる手段に損傷を与えることはできない。
代替的に、復元力を発生させる手段がシフトドラムの外側に設けられていれば有利である。
この場合、復元力を発生させる手段は、簡単な方法で交換することができる。また、サービス、点検、修理作業も、接近しやすいために簡単な方法で行うことができる。

更に別の好ましい実施形態によれば、復元力は、更に別の制御要素を通じて能動的に調節することができる。
予張力は、それによって、状況に応じて又は所定の制御モード（ＥＣＯ／スポーツ）に従ってシフト操作中に設定することができる。
移動可能に取り付けられたフランク部分が平坦域を有するという点に更に別の利点が見られる。
平坦部は、好ましくは、傾斜部分の後に続いており、一般的に、許容誤差の補正に役立つ。例えば、円錐形の摩擦装置又は同期装置の磨耗により、ターゲットギアの同期ポイントの位置が変化する場合がある。ターゲットギアの同期ポイントの位置はまた、様々な同期化又は圧力の力によって同じく変化する場合がある。平坦域、すなわち、周方向に直線的に形成されたフランク部分は、ドラムが特にシフト方向に回転している間に、復元力を長期間にわたって一定に維持することができることを保証する。

更に、移動可能に取り付けられたフランク部分が、遅くとも係合されるギアがその同期ポイントに到達する時に、外されるギアでの復元力がこれを外すほど十分に高いように形成されていれば好ましい。
更に、移動可能に取り付けられたフランク部分が、それが部分的に軸線方向に斜角に形成されているか又は傾斜路として形成されるように形成されていれば好ましい。

軸線方向にフランク部分に部分的に斜角を付けることは、周方向のシフトドラムの回転移動が、軌道従動部を通じてフランク部分上に軸線方向に徐々に蓄積する力の成分を達成することを保証するものである。
更に、通常位置から軸線方向の移動が、軌道から離れる方向へ向かえば有利であることが明らかにされている。
更に、放逐部分がシフト歯の領域に配置されていれば有利である。

更に別の好ましい実施形態によれば、更に別の制御要素が、復元力を機械的、電気的、空気的、及び／又は油圧的に調節する。
更に、軌道従動部が摺動ブロック又はロールであれば好ましい。
更に、移動可能に取り付けられたフランク部分が、変速機のギアが外れる間に軌道従動部が案内されるフランク上に設けられていれば有利である。
更に別の好ましい実施形態によれば、移動可能に取り付けられたフランク部分は、それが少なくとも外されるギアが外れて移動する量だけ軸線方向に変位することができるように取り付けられている。

更に、シフトドラムが、単一ドラムシステム又は単一シフトドラム上に順番になったギアの連続を有するシフトドラムシステム用に設計されていれば好ましい。
また、軌道従動部が変速機のアクチュエータ、特にシフトスリーブに結合されていれば好ましい。
上述の特徴及びこれから後に説明する特徴は、各場合に特定した組合せのみではなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組合せ又は単独で使用することができることを認めるべきである。
更に別の目的、特徴、及び利点は、添付の図面と併せて以下の説明からなお一層明らかになるであろう。

図１では、シフトドラムの第１の実施形態の全体が１０で指示されている。シフトドラムは、自動車用の自動段階式変速機のシフト装置の一部を形成する。
シフトドラム１０は、縦軸１２を有し、この縦軸を中心にシフトドラム１０が回転するように取り付けられている。シフトドラム１０は、例えば、低速ギアから次に高速のギアへシフトするために、矢印１３の方向に回転する。この場合、低速ギアがまず外されて、続いてより高速のギアに係合する。

シフトドラム１０は、図１の右側に描かれている第１の周方向軌道１４と、図１の左側に描かれている第２の周方向軌道１６とを有する。周方向軌道１４及び１６は、それぞれ周方向溝の形状で形成されており、その各々にいわゆる軌道従動部（図示せず）が係合することができる。軌道従動部は、とりわけ、いわゆる溝従動部、シフトピン、摺動ブロック、ロール、その他とすることができる。また、周方向軌道は、逆に形成することができ、すなわち、周方向軌道は、その場合は突起又は隆起の形状を有するであろう。１つ又は複数の溝従動部は、その場合、例えば、案内用にそれぞれ突起を囲むフォークの形状を有することができると考えられる。

軌道従動部は、図１には示していないが、段階式変速機のアクチュエータ、特にシフトスリーブに結合されている。変速機のギアを係合させたり外すことができるように、アクチュエータ及び従って軌道従動部もシフトドラム１０の軸線方向に（図１の矢印２８参照）移動されるべきである。アクチュエータの軸線方向の移動は、例えば、公知のように、離れた車輪が変速機シャフトに回転的に固定して結合されるか、又は変速機シャフトから外されるという効果を有する。

図１は、直線部分１８及び１８’といわゆるシフト歯を有する部分２０及び２０’とを有する周方向軌道１４及び１６を示している。シフト歯２０、２０’は、軌道従動部の軸線方向の移動を引き起こし、すなわち、ギアは係合したり外れたりする。周方向軌道１４、１６の直線部分１８、１８’は、ギアがシフトされない静止シフト位置に対応するものである。周方向軌道１４、１６の直線部分１８、１８’では、対応するギアは係合したままであるか、又は外れたままである。
ギアチェンジを起こすためには、シフトドラム１０を対応する方向に回転させる。

図１に示す例示的実施形態では、第１の周方向軌道１４は、例えば、変速機の第１のギアを係合する及び外す働きをすることができる。第２の周方向軌道１６は、第２のギアを係合する及び外す働きをすることができる。
図１で分るように、第１の周方向軌道１４のシフト歯２０は、回転方向１３において第２の周方向軌道１６のシフト歯２０’の前で始まる。
従って、ソースギア又はスタートギアとも呼ばれる第１のギアがまず外れる。ターゲットギアとも呼ばれる第２のギアが続いて係合する。

ギアを変えるためには、図１には示していないが、対応する溝従動部が、シフト歯に沿って関連する周方向軌道に案内される。軌道従動部は、周方向軌道の横方向フランクを通って案内される。第１の周方向軌道１４は、図１の図で右側に示している第１のフランク２２と、第２のフランク２４とを有する。第２の周方向軌道１６も同様に、第１のフランク２２’と第２のフランク２４’とを有する。
第１の周方向軌道１４は、シフト歯の領域２０に軸線方向２８に変位可能に取り付けられたスライド２５を有する。スライド２５は、好ましくは、シフト歯のフランクの形状をしたフランク部分２６を有し、このフランク部分２６の円周に形成された部分は、ドラムが矢印１３の方向に動いている間にスライド２５に常に働いている復元力を保証している。通常位置では、スライド２５は、シフトドラム１０の本体３３の停止面２９に接している。スライド２５は、復元力を発生させる装置３０に結合されている。

復元力を発生させる装置３０は、例えば、軸線方向２８に圧縮することができるバネ（図示せず）を有することができる。スライド２５の通常位置では、バネは緩んでいるか、又はごく僅かに予荷重をかけられているのが好ましい。スライド２５が周方向軌道１４から軸線方向に移動する場合、バネは緊張され、それによって軸線方向２８に作用する復元力が生成される。
また、能動的に調節可能な制御要素３１を使用することができ、これによってスライド２５のストローク、ストローク速度、及び力を制御する。

図２は、本発明によるシフトドラム１０’の更に別の実施形態を示している。シフトドラム１０’は、シフトドラム１０’の内部を見るために断面で示している。
図１に示す特徴と同一の特徴は、同じ参照符号で示している。
圧縮バネ３２の形態の復元力を発生させる手段３０’は、ここでは図１と対照的にシフトドラム１０’のハウジング３３内の空洞３５に配置されている。スライド２５は、ガイドアクスル３４上に軸線方向に移動可能に取り付けられたブッシュを有する。フランク部分２６は、放射状突起３９によってブッシュに結合されている。更に、シフトドラム１０’は、軸線方向一端に縦軸１２に対して垂直に向いて空洞３５を閉じるカバー３７を有する。

例えば、螺旋バネの形態の圧縮バネ３２は、カバー３７と放射状突起３９の間に配置される。図２の説明図では、スライド２５は通常位置にあり、すなわち、停止面２９（図１参照）に接している。この位置では、バネ３２は、ある一定の量の予荷重を与えられている。
スライド２５が、カバー３７に向けて軸線方向に移動すると、バネ３２が緊張される。カバー３７は、シフトドラム１０’のハウジング３３に固定されているので、縦軸１２に沿ってカバー３７から離れる方向に向う復元力が蓄積する。この復元力は、スライド２５を通常位置に戻そうと力を及ぼす。

図３ａから３ｅは、本発明によるシフト操作図の様々な段階を示し、ここで外されるギアは、本発明によるシフトドラム、具体的には図１及び２のシフトドラム１０、１０’によって予荷重を与えられる。
図３ａから３ｅでは、シフトドラム１０又は１０’の円形外面の区域は、平面上に投影されている。矢印１３’は、図１の回転方向１３に対応する。
更に、図３ａから３ｅは、２つの軌道従動部Ｓ及びＴを示している。軌道従動部Ｓは、周方向軌道１４に従い、外されるスタートギアに割り当てられる。軌道従動部Ｔは、周方向軌道１６に従い、係合するターゲットギアに割り当てられる。説明図を簡単にするために、シフトドラムは動かないが、代わりに軌道従動部Ｔ及びＳが、矢印１３’と反対方向へ動く。

図３ａは、スタートギアが係合してターゲットギアが外れている時の状況を示している。シフト信号（図示せず）に応じて、本発明によるシフトドラムは、矢印１３’の方向に回転される。スタートギアのシフト歯２０は、空間的にターゲットギアのシフト歯２０’の前から始まる（回転の方向に）。
従来技術に見られるような周方向軌道１４のフランク２２の形状は、破線４１を用いて示している。従来技術によれば、フランク２２は、静止したフランク部分２６と結合するために破線４１に沿って続くが、このフランク部分は、本発明では移動可能に取り付けられている。ここではまた、周方向軌道１４のシフト歯２０は、空間的に周方向軌道１６のシフト歯２０’の前に配置される。これは、矢印１３’の方向のドラムの回転中の時間的に係合の前の切り外しを保証するものである。正確には、周方向軌道１４の右のフランクは、こうして移動可能に取り付けられたフランク２６のない連続部分を含むであろう。シフトドラムが矢印１３’の方向に沿って回転する場合、軌道従動部Ｓは、静止したフランク２６によって図３ａでは左に移動し、その結果外れる。ターゲットギアの軌道従動部Ｔは、その後にシフト歯２０’によってターゲットギアの係合を引き起こす。
この場合、本発明で説明するシステム、特にバネは、従来技術のシフトシーケンス、すなわち、スタートギアの予荷重なしに主クラッチを完全に開放するシフトシーケンスも同様に可能であるように形成することができる。

しかし、本発明によれば、軸線方向に移動可能に取り付けられたスライド２５が、シフト歯の領域３６に設けられる。この領域３６は、シフト歯２０と、シフト歯２０に直接続く周方向軌道１４の部分とを含む。従って、シフトドラムが矢印１３’の方向に回転中に、軌道従動部Ｓは、移動可能に取り付けられたスライド２５のフランク部分２６の方向に第１の周方向軌道１４のフランク２２に沿って案内される。
スライド２５を設けることにより、軌道１４は、実質的に広がる（図３ｃも参照）。

図３ｂでは、シフトドラムは、軌道従動部がスライド２５のフランク部分２６に接する範囲まで既に矢印１３’の方向に回転している。スタートギアは、（残留）トルクによってまだ作用を受けているために、スタートギアは、クラッチ本体又はシフトスリーブの突出によって保持されている。これは、軌道従動部Ｓが図３ｂにおいて左に、すなわち、ニュートラル位置に（まだ）移動できないことを意味する。更に、この結果、軌道従動部Ｓは、元の軸線方向の位置を維持し、従ってスライド２５を矢印４０の方向へ移動させる。
矢印４０は、周方向軌道１４から軸線方向に、すなわち、図３ｂの右側へ向っている。スライド２５が軸線方向に移動する結果、矢印４０とは反対方向に向いた復元力Ｆ_Rが蓄積する。この復元力Ｆ_Rが、予張力を達成する。

図３ｃでは、本発明によるシフトドラムは、矢印１３’の方向に更に回転している。回転中、スライド２５は、その傾斜路状の構成及び軌道従動部Ｓが周方向に移動することにより、軸線方向４０に更に移動している。このために、更に高い復元力Ｆ_Rを生じる。軌道従動部Ｓは、切り外し移動４２全体にわたってスライド２５を変位させている。バネに蓄積されたエネルギは、こうして最大となり、少なくともスタートギアを外すために必要な復元力又は予張力に対応している。

ターゲットギアの軌道従動部Ｔは、軌道１６において方向４０’とは反対の方向、すなわち、軌道従動部Ｔに結合された同期装置の摩擦位置（同期ポイント）の方向に軸線方向に移動している。この位置は、同期装置の磨耗の結果として方向４０とは反対の方向に変位することになるので、スライド２５は、そこに形成されたこの領域に、この領域でスライド２５に対して一定の力Ｆ_Rを及ぼすフランク部分２６の周方向に直線的な部分を有する。
この直線部分は、軌道従動部Ｔ上の同期装置の摩擦ポイント（同期ポイント）の許容誤差の現れた位置を補正すると同時に、スライド２５に対する一定の力Ｆ_Rを保証する。

図３ｃに示す状況の直後に、図３ｄで示すような状況が続く。本発明によるシフトドラムは、矢印１３’の方向に沿ってもう一度僅かに回転する。ギアの保持力は、スタートギアを外すことができるように及び必要であればニュートラル位置４６に移すことができるように、バネによるギアの予張力に等しいか又はそれ未満である。この場合、スライド２５は、再びスライドのニュートラル位置になる。バネによって蓄積された予張力Ｆ_Rは、スタートギアを外すために用いられ、従って初期値に再び戻る。

同じ時点で、ターゲットギア又はその軌道従動部Ｔは、同期ポイントに留まり、ここで、係合するターゲットギアは、駆動トルクを受け取る。
続いて、ドラムが更に回転する間に、ターゲットギアの軌道従動部Ｔは、ターゲットギアを完全に係合させるために、第２の周方向軌道１６のフランク２２’に沿った誘導により、図３ｄの左方向の軸線方向に完全に変位する。
図３ｅは、スタートギアが完全に外れてターゲットギアが完全に係合した状態を示している。

図４は、変速機出力側に位置する駆動トルクＭ_Aが時間ｔに対してプロットされたグラフを示している。この図４のグラフには、３つの曲線ｆ₁、ｆ₂、及びｆ₃が示されている。
曲線ｆ₁（点線）は、主クラッチが完全に開いた純粋に順次的なシフトの連続を伴うシフト操作を示している。スタートギアを外すために蓄積される力は、主クラッチが完全に開いた後に発生する。ターゲットギアの同期ポイントへの接近は、スタートギアが完全に外れた後に起こる。これは、牽引力の中断を伴うシフトをもたらす。

曲線ｆ₂（一点鎖線）は、主クラッチが完全に開いた重複／並行して実行されるシフトの連続を伴うシフト操作を示している。スタートギアを外すために蓄積される力は、主クラッチが完全に開く前に発生する。スタートギアは、このように予張力下で外される。ターゲットギアの同期ポイントへの接近は、スタートギアが完全に外れている間及び主クラッチが完全に開いている間に起こる。従って、牽引力の中断を低減したシフトが得られる。

曲線ｆ₃（実線）は、主クラッチが開いていないか又は完全には開いていない重複／並行して実行されるシフトの連続を伴うシフト操作を示している。スタートギアを外すために蓄積される力は、主クラッチが開いていないか又は完全には開いていない状態で生じる。これは、スタートギアが予張力下で外れることを意味する。ターゲットギアの同期ポイントへの接近及びターゲットギアに対する支持／移行トルクの蓄積は、スタートギアに予荷重を与えている間に起こる。従って、主クラッチが完全に開いている時間はない。牽引力の補助を伴うシフトが発生する。
本発明によるシフトドラムは、従って、図４の曲線ｆ₁、ｆ₂、及びｆ₃で示すシフト操作を可能にするものである。

図５は、図５ａから５ｂに詳細を示す更に別のシフト操作を用いた本発明によるシフトドラムの代替的実施形態を示している。
図５に示す実施形態によるシフトドラムは、移動可能なスライド２５を含む周方向軌道１４がいわゆる放逐フランクＡを有するという点で、図１及び２のシフトドラムとは異なっている。放逐フランクＡは、周方向軌道１４のフランク２２の一部である。放逐フランクＡは、移動可能に取り付けられたフランク部分２６又はスライド２５のフランク部分の直線領域の後に続き、シフト歯の領域内にある。放逐フランクＡは、スライド２５の故障又は機能不良の場合にスタートギアの緊急切り外しを作動するように機能する。

変速機に損傷を与えないように又は破損しないように、２つのギアは、決して同時に係合してはならない。放逐フランクＡは、ターゲットギアが係合することができる前にスタートギアが必ず自動的に放逐されることを保証するものである。
図５ａは、スライド２５が機能不良である状態を示している。スライド２５は、明らかに通常位置から外れた位置に移動しており、通常は蓄積された復元力（図３ｄ参照）によってこの位置から元に戻る。しかし、例えばバネ要素（図示せず）に対する損傷により、ここでは、復元力が蓄積されていないか又はトリガされていない。

しかし、図５ｂに示すように、シフトドラムは回転方向１３’に更に移動されるが、スタートギアがまだ外れていないために、軌道従動部Ｓは、放逐フランクＡの方向に移動する。シフト歯の様式で設計された放逐フランクＡは、こうして軌道従動部Ｓを矢印４４の方向に沿って移動させる効果を有する。矢印４４は、スタートギアが外れた状態の方向を指している。
更に、図５ｂでは、ターゲットギアの軌道従動部Ｔが、第２の周方向軌道１６内のシフト歯の出発点に位置する（空間的に）ことが分る。周方向軌道１６のフランク２２’のために、軌道従動部Ｔは、ターゲットギアが係合する状態の方向に沿って推し進められる。

図５ｃでは、シフトドラムは、矢印１３’の方向に更に少し移動している。放逐フランクＡのために、スタートギアの軌道従動部Ｓは、矢印４４の方向に移動し、すなわち、軌道従動部Ｓは外れる。同時に、ターゲットギアの軌道従動部Ｔもまた、係合するために矢印４４の方向に沿って移動する。
図５ｄは、スタートギアが外れてターゲットギアが係合した状態を示している。放逐フランクＡにより、ターゲットギアが係合する前に、ちょうどまだ余裕を持ってスタートギアが外れる。
シフトドラムは、それによって２つのギアが同時に係合することに対する防止手段を含む。

図５ｄから推測することができるように、スライド２５のフランク部分２６は、周方向に直線的に延びる平坦域２６’を有する。
平坦域２６’は、許容誤差の補正のために働くことが好ましい。ターゲットギアの同期ポイントの位置は、磨耗現象により変化することになる。平坦域２６’は、周方向にある一定の長さにわたって延びているので、同じ切り外し力を有する回転角度の範囲がこうして得られ、この範囲内でターゲットギアの同期ポイントが変化させられる。
フランク部分２６は、図３及び５から明らかなように、好ましくは軸線方向に傾角を有する。傾角は、シフトドラムの周方向の移動の周方向における軌道従動部Ｓの移動が、スライド２５の軸線方向の移動を引き起こすという効果を有する。スライド２５の軸線方向の移動は、予荷重を与えるために必要な復元力を発生させる。

本発明の第１の実施形態によるシフトドラムの概略的な斜視図である。 本発明の更に別の実施形態によるシフトドラムの概略図である。 選択したスタートギア及びソースギアがそれぞれ外れており、外れているターゲットギアが選択される概略シフト操作のシーケンスを示す図である。 選択したスタートギア及びソースギアがそれぞれ外れており、外れているターゲットギアが選択される概略シフト操作のシーケンスを示す図である。 選択したスタートギア及びソースギアがそれぞれ外れており、外れているターゲットギアが選択される概略シフト操作のシーケンスを示す図である。 選択したスタートギア及びソースギアがそれぞれ外れており、外れているターゲットギアが選択される概略シフト操作のシーケンスを示す図である。 選択したスタートギア及びソースギアがそれぞれ外れており、外れているターゲットギアが選択される概略シフト操作のシーケンスを示す図である。 変速機の出力側に行渡った駆動トルクを時間に対してプロットしたグラフである。 機能不良の場合に作動する安全装置に注目した図３と同様のシフト操作を示す図である。 機能不良の場合に作動する安全装置に注目した図３と同様のシフト操作を示す図である。 機能不良の場合に作動する安全装置に注目した図３と同様のシフト操作を示す図である。 機能不良の場合に作動する安全装置に注目した図３と同様のシフト操作を示す図である。

Claims (19)

1. 少なくとも１つの周方向軌道（１４、１６）、特に、少なくとも１つの軸線方向に変位可能な軌道従動部（Ｓ、Ｔ）がその中に係合することができる周方向溝（１４、１６）を有し、該周方向軌道（１４、１６）が、該軌道従動部（Ｓ、Ｔ）を案内するフランク（２２、２４）を有する自動車の多段変速機のためのシフトドラム（１０、１０’）であって、
   フランク（２２）の１つが、復元力（Ｆ_R）に抗して通常位置から軸線方向に移動可能であるように取り付けられたフランク部分（２６）を有する、
   ことを特徴とするシフトドラム。
2. 前記復元力（Ｆ_R）は、前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）の前記通常位置からの軸線方向移動の増大と共に、任意の特性曲線を有して増大することを特徴とする請求項１に記載のシフトドラム。
3. 前記通常位置において、前記フランク部分（２６）は、その排列されたフランク（２２）に対して突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシフトドラム。
4. 前記軌道（１４、１６）は、前記変速機のギアの変更を引き起こすことができる少なくとも１つのシフト歯（２０）を有し、前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、空間的には、前記シフト歯（２０）の領域内に基本的に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシフトドラム。
5. 前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、シフト歯フランクの形状を有することを特徴とする請求項４に記載のシフトドラム。
6. シフト方向に前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）に続く前記軌道（１４、１６）のフランク部分（Ａ）は、放逐部分（Ａ）として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシフトドラム。
7. 前記周方向軌道（１４、１６）は、前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）の領域内で軸線方向に広げられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のシフトドラム。
8. 前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、前記復元力（Ｆ_R）を発生させる手段（３０）に連結されたスライド（２５）に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシフトドラム。
9. 前記復元力（Ｆ_R）を発生させる手段（３０）は、バネ（３２）を含むことを特徴とする請求項８に記載のシフトドラム。
10. 前記バネ（３２）のバネ定数は、特に部分的な負荷下で前記変速機の係合したギアを外すために、該バネが少なくとも前記軌道従動部（Ｓ、Ｔ）の前記軸線方向の移動に必要な力を蓄積することができるようにされていることを特徴とする請求項９に記載のシフトドラム。
11. 前記復元力（Ｆ_R）を発生させる手段（３０）は、シフト時間に応じて異なる大きさの復元力（Ｆ_R）を発生させるバネ減衰システムであることを特徴とする請求項８に記載のシフトドラム。
12. 前記復元力（Ｆ_R）を発生させる手段（３０、３０’）は、シフトドラム（１０’）内に設けられていることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のシフトドラム。
13. 前記復元力（Ｆ_R）を発生させる手段（３０、３０’）は、シフトドラム（１０）の外側に設けられていることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のシフトドラム。
14. 前記復元力（Ｆ_R）は、更に別の制御要素（３１）を通じて能動的に調節することができることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のシフトドラム。
15. 前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、平坦域（２６’）を有することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のシフトドラム。
16. 前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、係合されるギアが遅くともその同期ポイントに到達した時に、ギアを外す復元力（Ｆ_R）が該ギアを外すのに十分なほど高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のシフトドラム。
17. シフト変速機のギアの係合及び切り外しのためのシフト構成を備え、該シフト構成が、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の少なくとも１つのシフトドラムを有する、自動車のための自動シフト変速機。
18. 前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）は、前記軸線方向に部分的に斜角を有するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のシフトドラム。
19. 自動車の多段階式変速機において外されるギアに予荷重を与える方法であって、
    （ａ）多段変速機のシフトドラム（１０、１０’）を回転させる段階、
    を有し、
    前記シフトドラムは、少なくとも１つの周方向軌道（１４、１６）、特に、少なくとも１つの軸線方向に変位可能な軌道従動部（Ｓ、Ｔ）がその中に係合する周方向溝（１４、１６）を有し、該周方向軌道（１４、１６）は、該軌道従動部（Ｓ、Ｔ）を案内するフランク（２２、２４）を有し、該フランクの１つ（２２）は、復元力（Ｆ_R）に抗して通常位置から軸線方向に移動可能であるように取り付けられたフランク部分（２６）を有し、
    （ｂ）シフトドラム（１０、１０’）の前記回転の結果として、前記移動可能に取り付けられたフランク部分（２６）を前記復元力（Ｆ_R）に抗して前記軸線方向に移動させる段階、
    を更に有することを特徴とする方法。

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