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
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Abstract
【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(FR)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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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FRが蓄積する。この復元力FRが、予張力を達成する。
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FRを保証する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (19)
- 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(FR)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。 - 前記復元力(FR)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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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(FR)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。
- 前記復元力(FR)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。
- 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。
- 前記復元力(FR)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(FR)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。
- 前記復元力(FR)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。
- 前記復元力(FR)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。
- 前記復元力(FR)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。
- 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。
- 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(FR)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。
- 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。
- 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。
- 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(FR)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(FR)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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