JP2009513891A - 油圧操作式シフト要素を有するオートマチックトランスミッション - Google Patents

Abstract

本発明はトランスミッションブレーキ又はトランスミッションクラッチとして構成された少なくとも１個の油圧操作式シフト要素（１）を有し、シフト要素（１）が内側ディスクキャリア（７）及び外側ディスクキャリア（４）を有し、これらのキャリアに内側ディスク（９）又は外側ディスク（８）が回転不能かつ軸方向移動可能に配置されており、内側又は外側ディスクが交互に逐次配列されてディスクセットを形成し、シフト要素（１）の締結のためにアクチュエータ（１６）によって軸方向操作力（Ｆ1）が加えられ、一方のディスクキャリア（４）が回転不能又は回転可能なトランスミッション部材と結合され、他方のディスクキャリア（７）が同期装置（２）によって回転可能なトランスミッション部材（３）と結合される車両用オートマチックトランスミッションに関する。変速比変更操作を行う時にこのようなトランスミッションによって得られるシフト時間を減少するために、本発明に基づき同期装置（２）が特別の第２のアクチュエータ（１３、１８、２７、３３）によって操作されるように構成した。

Description

本発明はトランスミッションブレーキ又はトランスミッションクラッチとして構成された少なくとも１個の油圧操作式シフト要素を有する、請求項１の上位概念に基づくオートマチックトランスミッションに関する。

遊星歯車セット方式のオートマチックトランスミッションで個々の変速段のシフト操作のために多板式クラッチ及び多板式ブレーキを使用することは周知である。その操作のために作動油操作式ピストン・シリンダ機構が利用され、ピストン・シリンダ機構への作動油の供給は制御装置によって制御される。

このようなトランスミッションシフト要素は幾つかの利点のほかに、非連結状態でもスチールディスクとライニングディスクの間の相対回転により比較的高い動力損失を有する欠点がある。この動力損失を減少するには、スチールディスクとライニングディスクの間になるべく大きな間隔をセットするしかない。この間隔が累積していわゆるギャップとなる。

この不可避のギャップは通常、シフト要素の操作ピストンの開放方向に働くもどしばねによってセットされる。ところが、このためピストン・シリンダ機構をもどしばね力の分だけ大きく設計しなければならず、操作ピストンにクラッチ締結圧力を作用させる場合、ディスクに力が働く前に、まず予備充填段階でギャップのストロークをブリッジしなければならないという欠点が生じる。代表的なオートマチックトランスミッションでは、このギャップの克服のために約２００ｍｓの時間が経過する。これは特にスポーツカーのドライバーに長く感じられる。特にオートマチックトランスミッションの変速段をタッチスイッチで手動的に切換えることができるシーケンシャルセレクタを備えたオートマチックトランスミッションを有する車両では、このシフトの遅れが応答時間の遅滞として欠点とされる。

そこでシフトスリーブと同期装置を有する、副軸形マニュアルトランスミッションで周知の多板式クラッチを利用することが先行技術で提案された。多板式クラッチは切断状態でシフトスリーブによって、連結状態で多板式クラッチと結合されたトランスミッション回転部材から、きれいにドラグトルク無しで切り離される。

このことはさらに操作ピストンがギャップを必要とせず、もどしばねを廃止できる利点がある。好都合なことに、２００ｍｓ以下の変速比変更過程では上記の無駄時間がもはや生じない。

トランスミッションシフト要素の連結の際のトランスミッション回転部材とトランスミッションシフト要素の被駆動部材との間の回転数差の克服は、まず同期装置によって行われ、続いてスライドスリーブの軸方向移動により、このスライドスリーブを介して駆動トルクが伝達されるようなかみ合い結合を上記の部材の間に生じることによって行われる。上記の等速回転が成立し、スライドスリーブの結合が生じた後に、クラッチディスクに作用するクラッチピストンの押圧力によって、トランスミッションシフト操作で慣用のギヤ及び負荷の同期化が行われる。

こうした背景のもとで、多板式ブレーキの内側ディスクキャリアと遊星歯車セットのプラネットキャリアの間にかみ合いクラッチを設けたトランスミッションがドイツ国特許出願公開公報ＤＥ１００４０１１６Ａ１により公知である。トランスミッション部材を多板式ブレーキから切り離すために多板式ブレーキを切断した時に、不都合なドラグトルクを減少するために、このかみ合いクラッチが切断される。

多板式ブレーキの締結の要求があれば、かみ合いクラッチがアキシャルピストンによって動力なしで締結され、トランスミッション部材又はプラネットキャリア及びこれと結合されたトランスミッション部材が多板式ブレーキの内側ディスクキャリアに連結される。

続いてアキシャルピストンによって多板式ブレーキのディスクセットに調節可能な締結力が働き、アキシャルピストンに圧縮力を働かせることによってブレーキトルクを柔軟に連続的に高めることができ、連結の衝撃があまり起こらない。

ところが多板式ブレーキの内側ディスクキャリアと遊星歯車セットのプラネットキャリアのあいだのかみ合いクラッチの締結を快適に行うことができるのは、内側ディスクキャリアとプラネットキャリアの回転数が等しい時だけであることがこのトランスミッションの欠点である。

これに対して内側ディスクキャリアとプラネットキャリアの間に回転数差があれば、かみ合いクラッチの連結はまったくできないか、又は大きな力を費やすと同時に大きな騒音を発生して行うしかない。

ところが力の消費及びかみ合いクラッチの締結の際に起こる騒音発生を最小にするには、内側ディスクキャリアとプラネットキャリアが静止していることが必要であり、このためこのシステムの使用範囲が著しく制限される。

また上記の欠点が回避されるというトランスミッションが未公開のＤＥ１０２４４５２３Ａ１で知られている。この先行技術によれば、トランスミッションに補助同期装置を装備し、クラッチ装置を締結の前に補助同期装置でかみ合わせて回転数に関して同期することが提案される。こうして僅かな力の消費で、有害な騒音発生なしてクラッチ装置を締結することが可能である。

最後に挙げたトランスミッションは前述の先行技術に比して明らかな進歩を示すにせよ、一層の改善が必要である。即ち多板式クラッチのための操作ピストンは締結過程でも切断過程でも比較的大きな調整距離を越えなければならず、それがトランスミッションの変速比変更操作の実行のために必要なやや長い期間となって現れることが、２つの操作機構の欠点である。このことは、とりわけ以後のピストン操作によってディスクセットに締結又は切断方向に負荷を掛け又は負荷を解除する前に、操作ピストンがまず同期装置の同期行程を乗り越えなければならないことに原因する。

こうした背景のもとで本発明の課題は、トランスミッションクラッチ又はトランスミッションブレーキとして構成され、同期装置を備えた少なくとも１個のトランスミッションシフト要素を有し、先行技術によるものより迅速に操作することができる上記類別に基づくオートマチックトランスミッションを提示することである。

この課題の解決策は主請求項の特徴によって明らかであり、本発明の有利な実施態様と改良が従属請求項に示されている。

本発明の根底にあるのは、このようなシフト要素の同期装置をシフト要素のディスクへの圧力の作用に関係なく操作すれば、変速比変更操作を行う際に著しい時間利得が可能になるという認識である。

そこで本発明に基づき自動車用オートマチックトランスミッションは、内側ディスクキャリア及び外側ディスクキャリアを備え、トランスミッションブレーキ又はトランスミッションクラッチとして構成されたシフト要素を有し、これらのディスクキャリアにそれぞれ内側ディスク又は外側ディスクが回転不能かつ軸方向移動可能に交互に逐次配置され、こうしてディスクセットが構成される。その場合２つのディスクキャリアの一方は互いに相対的に回転不能又は回転可能なトランスミッション部材と結合され、他方のディスクキャリアは同期装置を介して、互いに相対回転可能なトランスミッション部材と結合される。このトランスミッションシフト要素の締結のために、アクチュエータによってクラッチディスクに軸方向操作力が働く。かくしてこのトランスミッションシフト要素では、同期装置が第２の別個のアクチュエータによって操作されるように構成されている。

発明の有利な実施態様では、同期装置がさらにかみ合い部材及び／又は摩擦結合部材を有する。

その場合摩擦結合部材は２つのディスクキャリアの一方の同期領域と連動させることができるシンクロリングとして形成することが好ましい。

かみ合い部材については、この部材が回転可能又は回転不能なトランスミッション部材の外歯の上に回転不能かつ軸方向移動可能に支承されたスライドスリーブからなり、固定されたトランスミッション部材と回転可能なトランスミッション部材の間に等速回転が成立した後、スライドスリーブをディスクキャリアの同期領域に差し込んでかみ合わせることができるように構成することが好ましい。

スライドスリーブは軸方向運動の遂行のために、第２のアクチュエータによって操作される。本発明のこの実施例では調整装置のシフトフォークがこのアクチュエータに属し、スライドスリーブの外周溝に係合する。

本発明の別の、特に取付けスペースの少ない実施形態では、第２のアクチュエータが第２の操作ピストンとして形成され、クラッチディスクに圧力を働かせるために使用される第１の操作ピストンと共に、共通の操作シリンダに軸方向移動可能に通された構成とする。２つの操作ピストンに等しい操作圧力ｐ＿ｋを働かせることができるように、この操作シリンダは２つの操作ピストンに等しい圧力室を用意することが好ましい。２つのピストンの圧力作用面が異なれば、異なる作動力が生じる。

また２つの操作ピストンに共通の操作シリンダに別個の圧力室を形成し、作動油により操作ピストンに等しい又は異なる操作圧力が働くように構成することもできる。

２つの操作ピストンに１つの圧力室しかない変型では、ディスクへの圧力の作用に先行する同期装置の作動を実現するために、操作シリンダの圧力室の反対側のそれぞれの端面側で第１の操作ピストンに第１のばね、第２の操作ピストンに第２のばねを割り当てることが好ましい。

これらのばねのそれぞれ他方の端部は、シフト要素がトランスミッションブレーキとして形成される場合はハウジングに固定した部材に、トランスミッションクラッチとして形成される場合は回転するトランスミッション部材に支えられ、これらのばねは異なるばね定数を有する。その場合第１のばねのもどし力は第２のばねのもどし力より大きく、２つの操作ピストンに操作圧力ｐ＿ｋが作用する場合、まず第１のピストンが軸方向に移動して同期装置を作動させ、次いで第２のピストンがクラッチ又はブレーキディスクに圧力を働かせる。

同期装置のかみ合い部材については、スライドスリーブが内側ディスクキャリアの内歯上で軸方向移動可能に案内され、結合部材を介して第２の操作ピストンと軸方向変位可能に連動するように構成することができる。

発明の別の実施形態では外側ディスクキャリアの半径方向内向きの側に第１の同期領域が形成され、圧力室の反対側の第２の操作ピストンの端面に、回転数同期のために第１の同期領域と協動する第２の同期領域がある。

発明の別の変型は、第１の操作ピストンの外周にスライドスリーブが軸方向移動可能に支承され、一方、スライドスリーブは第２の操作ピストンと連動するように構成する。その場合この第２の操作ピストンはスライドスリーブの半径方向外側にあって、スライドスリーブと共に第１の操作ピストンと同じ圧力シリンダの中に配置されている。

このスライドスリーブは外周に、軸方向に整列された外歯を有し、この外歯の上にシンクロリングが軸方向移動可能かつ回転不能に配置されている。

またこの同期装置では外側ディスクキャリアの内周に形成した同期領域に、軸方向に整列された歯部区域があり、スライドスリーブの外歯をこの歯部区域にかみ合わせて連結することができる。

互いに相対回転するトランスミッション部材と静止するトランスミッション部材との等速回転のために同期装置が働いた後に初めてクラッチ又はブレーキディスクへの圧力の作用が行われることが特に確実であることを保証するために、この等速回転に到達し、スライドスリーブと外側ディスクキャリアの間にかみ合い結合が成立した時に初めて第１の操作ピストンの軸方向移動を可能にするロッキング装置を、スライドスリーブの内周に形成することができる。

最後に、同期装置部材及び場合によって設けられるロッキング装置のために十分な取付けスペースと調整距離を空けておくために、ピストン・シリンダ機構の圧力室の軸方向反対側に向いた突起を第１の操作ピストンに形成し、この突起によって第１の操作ピストンの操作力Ｆ₁を多板式クラッチ又は多板式ブレーキの内側又は外側ディスクに働かせるように構成することができる。

また、シンクロリングの代わりに油圧又は電気機械操作式の小さな補助多板式クラッチを、ディスクキャリアと、トランスミッションの回転部材又はハウジングに固定した部材との間に配置することができる。

発明の別の有利な実施態様は、第１の操作ピストンのための流体式ロッキング装置があって、所定のシフト要素部材とハウジングに固定したトランスミッション部材との間に摩擦及び／又はかみ合い結合があれば、そのロッキングが解除される構成になっている。

また潤滑剤の流れを断続する電気スイッチを、２つの操作ピストンの少なくとも１つ又は第２のアクチュエータによって機械的に操作することができれば好都合であると思われる。

その代案として、潤滑剤の流れを断続する電気スイッチを、第２のアクチュエータにより操作される油圧式スライド（油圧式操作手段）で機械的に操作することも可能である。

最後に、本発明はトランスミッションブレーキだけでなく、トランスミッションブレーキにも有利に利用することもできる。

本発明を明らかにするために、種々の実施例を含む図面を明細書に添付した。

原則として本発明はオートマチックトランスミッションでシフト要素として使用されるトランスミッションブレーキでも、トランスミッションクラッチでも実現することができる。しかし本発明の実施例を提示するに当たって、多板式ブレーキだけを示す。本発明に基づき形成される多板式クラッチの構造は、この多板式ブレーキと僅かな相違しかないからである。この多板式ブレーキでは、クラッチを切断した時に、外側及び内側ディスクキャリアが周知のように相互の相対回転数で回転する。クラッチを締結する時は、回転数が等しくなる。しかしクラッチ操作圧力の降下の後にクラッチを自動的に切断するもどしばねは、トランスミッションの固定部材でなく（ハウジングに固定された部材への回転支承がなければ）、適当な回転部材に支えられる。こうして圧力ピストンと所属のもどしばねが同じ回転数で回転する。

そこで図１はオートマチックトランスミッションの多板式ブレーキの区域の部分概略図を示す。実質的に多板式ブレーキ１は、ここに図示しないトランスミッションハウジングに対して回転不能に配置された外側ディスクキャリア４からなり、スチールディスク８が外側ディスクキャリア４に半径方向内向きに、軸方向移動可能かつ回転不能に配置されている。

ライニングディスク９として形成された内側ディスクが、外側ディスク８の間隙に半径方向外向きに突出する。内側ディスクは回転可能に支承された内側ディスクキャリア７に軸方向移動可能かつ回転不能に差し込まれている。回転可能な内側ディスクキャリア７から回転不能に配置された外側ディスクキャリア４へブレーキトルクを伝達するために、ブレーキディスク８、９は第１のアクチュエータ１６によって力Ｆ₁で圧接される。この力は、本例では図１の左半分に示すピストン・シリンダユニットによって発生される。

このアクチュエータ１６はおおむね圧力シリンダ５と、その中に軸方向移動可能に収容された第１の操作ピストン６からなり、その間に圧力室２０が封入されている。この圧力室２０に油圧又は空気圧媒質があり、ここに図示しない圧力発生装置によって、制御装置が定める操作圧力ｐ＿ｋにされる。その場合パッキンリング１０ａ、１０ｂによって圧力室２０を内部圧力域に対して密封することが好ましい。

さらに本例では圧力室の反対側の操作ピストン６の端面に支持リング１５が形成され、ほぼ中心部でディスクセット８、９に作用する。

図１の右半分に回転可能なトランスミッション部材３が描かれている。トランスミッション部材３は同期装置２の摩擦結合及びかみ合い手段を有する。特にそこで重要なのは、部材３に支承され、半径方向内向きの同期斜面を有するシンクロリング１１と、部材３の外歯１７の上に回転不能かつ軸方向移動可能に配置されたスライドスリーブ１４である。スライドスリーブ１４の軸方向移動のために、第２のアクチュエータ１３がスライドスリーブ１４に移動力Ｆ₂を働かせる。

本発明のこの実施例では、この第２のアクチュエータ１３はシフトフォーク又は駆動体からなり、スライドスリーブ１４の外周溝３８に係合し、ここに図示しない調整装置によって操作される。

内側ディスクキャリア７の外周に形成された同期領域１２の、半径方向内側へ整列された同期斜面が、シンクロリング１１の同期斜面に対向する。

多板式ブレーキ１の操作のために、本発明の基本思想に従ってまずスライドスリーブ１４が第２のアクチュエータ１３により操作力Ｆ₂でクラッチディスクセット８、９の方向に左へ移動されるから、シンクロリング１１の同期斜面が内側ディスクキャリア７の同期領域１２の同期斜面に向かって移動する。

こうして周知のように内側ディスクキャリア７は回転部材３の回転数にされ、内側ディスクキャリア７と部材３の間に摩擦結合が生じる。

次にスライドスリーブ１４が軸方向にディスクセット８、９の方向へ、その内歯が内側ディスクキャリア７の同期領域の外歯とかみ合って連結するまで押しやられる。

このかみ合い結合が成立すると直ちに操作シリンダ内で圧力ｐ＿ｋが上昇し、第１の操作ピストン６がディスクセット８、９に向かって右へ移動し、ディスクセットに所望の操作力Ｆ₁を働かせる。それによって外側ディスク８が内側ディスク９に押し付けられるから、その回転数が内側ディスクキャリア及びこれとかみ合い結合された部材３の回転数と同様に値ゼロまで減少される。

また内側ディスクキャリア７と回転部材３の切り離しによって外側ディスク８と内側ディスク９の間にドラグ損失が認められないから、非連結状態で第１の操作ピストン６をごく僅かな遊び２９でブレーキディスク８、９に対置することができる。

図２は、本発明が説明する原理は別の構造的実施形態にも置き換えられることを、トランスミッションブレーキの例で明らかにする。この変型では操作シリンダ５の中に第１の操作ピストン６のほかに第２の操作ピストン１８が配置されている。操作シリンダ５の圧力室２０で有効な同じ操作圧力ｐ＿ｋが両者に働くことが好ましい。２つのピストン６、１８は相互の間及びシリンダ５との間でパッキン１０、３０により、詳しく図示しない内部圧力域に対して密封される。

圧力室２０の反対側のピストン面に応じて異なる又は等しい操作力Ｆ₁及びＦ₂が生じる。

操作シリンダ５の圧力室２０の反対側に向いた２つの操作ピストン６、１８の端面に、もどしばね２４及び２５が作用する。もどしばねの他方の端部は、トランスミッションハウジングに固定された部材に支えられる。これらの２つのばね２４、２５は、２つの操作ピストンにもどし力を働かせる役割を有する。もどし力は操作ピストン６、１８に作用する操作力Ｆ₁及びＦ₂と協働して、圧力室２０の操作圧力ｐ＿ｋが等しければ、まず小さな第２の操作ピストン１８を回転数同期の実行のために作動させ、その上で大きな第１の操作ピストン６をディスクセット８、９に作用させる。

ここで選んだ実施例では、第１の操作ピストン６に作用する第１のばね２４が第２の操作ピストン１８に作用する第２のばね２５より大きなもどし力を発生するように、ピストン面を選定した。一実施例では第１のばね２４のもどし力は制御圧力１バール相当であるが、同期装置２のために操作ピストン１８に作用する第２のばねの相当制御圧力は０．５バールである。

図２がはっきり示すように、スライドスリーブ１９の外周溝３８に係合する結合部材２６が圧力室の反対側の第２の操作ピストン１８の端部に配置され、こうしてスライドスリーブ１９は第２の操作ピストン１８の軸方向運動により移動させられる。

本発明のこの実施例では、スライドスリーブ１９はその外歯が内側ディスクキャリア７の内歯２３の上で軸方向に移動し得るように配置されている。

この場合も圧力室の反対側の内側ディスクキャリア７の端部の区域にシンクロリング２２が配置され、スライドスリーブ１９により回転部材３の同期領域の方向へ移動させられる。

上記の同期装置２の操作のために、第２のもどしばね２５のもどし力に抗して第２のピストン１８を圧力シリンダ５から押し出すのに十分な大きさの圧力ｐ＿ｋが圧力シリンダ５の圧力室２０に発生される。こうしてシンクロリング２２と同期領域２１の同期面が互いに押し付けられるから、回転部材３が停止に至るまで制動される。続いて内側ディスクキャリア７と部材３の間にかみ合い結合を生じるために、スライドスリーブ１９が部材３の上に押しやられる。

このかみ合い結合が成立した後に初めて、圧力室２０の圧力ｐ＿ｋが上昇し、第１の操作ピストン６が第１のもどしばね２４の力に抗して操作シリンダ５から押し出され、ディスクセット８、９に押し付けられる。

２つの操作ピストン６、１８のピストン面と、２つのばね２４、２５のもどし力は、２つの操作ピストンに等しい操作圧力ｐ＿ｋが作用するように選定されている。

その場合上記の部材の間で摩擦及びかみ合い結合を行うための第２のピストン１８の操作運動の際に、すでに第１の操作ピストン６も軸方向に僅かにディスクセット８、９寄りに移動され、こうしてクラッチの締結のための無駄時間が一層減少するならば、有利であると評価される。

トランスミッションブレーキに関する本発明の別の実施例を図３に示す。ここでは回転部材と非回転部材の間のかみ合い結合が廃止される。この多板式ブレーキでは内側ディスクキャリア７が回転部材をなし、内側ディスク９と外側ディスクキャリア４に配置された外側ディスク８との間に機械的又は粘性的分離がないので、この回転部材はドラグ損失を生じる。このため結局、外側ディスクキャリア４はここに図示しない回転中心の周りに、内側ディスクキャリア７と同じ回転数で回転する。

この変型トランスミッションでは第２の操作ピストン２７が第１の操作ピストン６の半径方向外側の外周に接して軸方向に移動し得るように操作シリンダ５の中に配置され、パッキング３１により操作シリンダ５に対して密封される。

この実施例では外側ディスクキャリア４は圧力室寄りの端部に、半径方向内向きの同期斜面を備えた同期領域４１を有し、シンクロリング２８の半径方向外向きの同期斜面がこれに押し付けられる。そのために第２の操作ピストン２７は圧力室２０で有効な圧力ｐ＿ｋにより第２のもどしばね２５のもどし力に抗して、操作力Ｆ₂により外側ディスクキャリア４の同期領域４１に押し付けられ、そのとき生じる摩擦によってやがて完全に制止される。

第１の操作ピストン６は遊びがごく小さいため、ディスクセット８、９に作用するまでに僅かな調整距離を乗り越えるだけでよいから、静止する外側ディスクキャリア４と回転する内側ディスクキャリア７の間にドラグ損失が現われる後続の期間は比較的小さい。

次に第１の操作ピストン６は、ピストン６の締結運動に逆らってこれに作用する第２のばね２４のもどし力に打ち勝ってディスクセット８、９に接近し、力Ｆ₁で外側ディスク８を内側ディスク９に押し付けるから、内側ディスクキャリア７も停止に至るまで制動される。この場合も第２の操作ピストン２７に作用する第２のもどしばね２５のもどし力は、第１の操作ピストンを押圧する第１のもどしばね２４のもどし力より小さく構成されている。

前述の多板式ブレーキの変型並びに所属の操作及び同期装置を図４に示す。但しこの場合はさらにスライドスリーブ３９が第１の操作ピストン６と第２の操作ピストン３３の間に配置され、スライドスリーブ３９は第２の操作ピストンと連動し、ピストン３３によって軸方向に移動される。最も簡単な場合は、スライドスリーブ３９は第２の操作ピストン３３の一体の構成部分である。但しそれは極めて鋭敏な作動制御を前提とする。

そこでスライドスリーブ３９はその外周に外歯（駆動歯）３２を形成し、その上にシンクロリング３５が支承されるように構成されている。このシンクロリング３５は半径方向外向きの同期斜面を有し、この同期斜面は外側ディスクキャリア４の圧力室寄りの端部の同期領域３４に形成された半径方向内向きの同期斜面に押し付けられる。

さらに外側ディスクキャリア４の同期領域３４の半径方向内向きの最遠端に内歯３６が形成されている。外側ディスクキャリア４とハウジング５の間に摩擦結合が成立した後、上記のトランスミッション部材の間のかみ合い結合のためにスライドスリーブ３９の外歯３２がこの内歯３６に連結される。

この場合も第１の操作ピストン６の第１のもどしばね２４と第２のもどしばね２５が協力して、まず外側ディスクキャリア４を停止に至るまで制動し、非回転部材５、３３、３５、３９とかみ合わせた上で、第１の操作ピストン６を力Ｆ₁でディスクセット８、９に押し付ける。

図４及び図５が示すように、第２のもどしばね２５の圧力室寄りの端部はスライドスリーブ３９の半径方向内向きの外周面に固定され又は形成された、第１の操作ピストン６のためのロッキング装置３７に作用する。

とりわけ図５は、スライドスリーブ３９と内側ディスクキャリア４の同期領域３４の内歯３６との間に、すでにかみ合い結合が成立した状態を明らかにしている。そのために第１の操作ピストン６の操作突起４１とディスクセット８、９との間の遊び２９を乗り越える第１の操作ピストン６の調整距離が開放されている限り、このスライドスリーブ３９は軸方向右側へ移動される。

特に図４に示した、かみ合い結合の成立の前の状態との比較で分かるように、この時点で第１の操作ピストン６をクラッチディスク８、９の方向へ軸方向に移動すると、必ずスライドスリーブ３９が駆動された。

本発明をさらに発展させて、従来設けられた油圧操作に代わって、スライドスリーブが電気機械式に操作されるように構成することができる。

また２つの操作ピストン又はスライドスリーブのセット位置をセンサによって検出し、上記の調整手段の制御のために制御装置に送ることが好ましい。

また、スライドスリーブの末端位置に到達しない時はロックし、関与するシフト要素部材の間に摩擦及び／又はかみ合い結合が生じた時に初めてロックが解除される流体式ロッキング装置を配置することも可能である。

発明の別の変型は、上記のシンクロリングの代わりに、ディスクキャリアとトランスミッションの回転部材又はハウジング固設部材との間に配置された小さな補助油圧又は電気機械操作式多板クラッチを利用するものである。

本発明及びその様々な実施形態についての説明は、本発明に基づき形成された多板式ブレーキ及び多板式クラッチ又はその操作及び同期装置が幾つかの長所を有することを明らかにしている。即ちこのようなトランスミッションシフト要素は非連結状態で摩擦損失又はドラグ損失がなく、第２の操作ピストンが迅速に軸方向に移動可能であることと、ギャップがゼロになることから、シフト要素締結命令の発信とクラッチ又はブレーキの実際の締結の間の無駄時間が大幅に減少される。

さらに先行技術で単一の操作ピストンのための従来慣用のもどし皿ばねを廃止することによって、調整可能なクラッチ力と共により小さな許容差が生じることを前提とすることができる。

さらに２個の操作ピストンの利用は、個別ピストンが小さいためその調整距離の解消が改善され、クラッチ圧力が完全にクラッチ操作のために利用されるという利点がある。

もう一つの利点は、非連結状態でクラッチ又はブレーキディスクを切り離すことによって、この操作段階でシフト要素への潤滑油の供給がまったく不要であるから、このような期間に潤滑油ポンプのこれに関するポンプ能力を節約できることである。

例えば２つの操作ピストン１８、２７、３３の１つ又は第２のアクチュエータ１３により調整運動時に機械操作式電気スイッチを操作することによって、この潤滑剤の流れを断続することができる。

また全体として各シフト要素ごとに２つの操作手段が設けられているから、クラッチ又はブレーキ操作に関して信頼性の向上が認められる。

最後に、未接続のクラッチ又はブレーキを高ドラグ過程により回転させる必要もないから、本発明を利用することによって超過回転数による故障の危険が減少する。またトランスミッションクラッチ及びブレーキは、さもなければおそらく高いドラグ損失で運転せざるを得ない場合にのみ、本発明に基づく操作及び同期手段を装備すべきである。

次に、本発明に基づき構成されたトランスミッションのアップシフト時のシフト操作の経過を図６に基づいて説明する。

この図では先行技術による操作装置を有する被連結シフト要素及び被切断クラッチについて、エンジン回転数ｎ＿ｍｏｔ及び上記の圧力シリンダ５の圧力室２０のシフト圧力ｐ＿ｋｚｕｌ、ｐ＿ｋａｂｌの時間的経過が描かれている。これと比較して、本発明に基づく同期及び操作装置の被連結クラッチ及び被切断クラッチの操作圧力ｐ＿ｋａｂ２、ｐ＿ｋｚｕ２も示されている。さらにこの図６はその上側区域に、エンジントルクの変更のための制御信号Ｓ_Mmotの時間的経過及びアップシフト操作を行うための２つのシフト信号Ｓ_G1、Ｓ_G2を示す。

在来のトランスミッションでは時期ｔ₀のシフト操作のない正常な車両運転から出発して、時期ｔ₁でトランスミッション制御装置及び／又は車両運転者の操作命令によって起動され、連結されるクラッチの操作シリンダ５の予備充填がまず行われ、この操作シリンダのための制御圧力ｐ＿ｋｚｕ１が図６に示すように上昇する。

その直後に被切断クラッチの操作圧力ｐ＿ｋａｂ１が時期ｔ₂に減圧され、被連結クラッチの予備充填圧力はその操作圧力がクラッチディスクセットに働いた後に再び降下する。

時期ｔ₄に到達する直前に、クラッチディスクに圧力を働かせるための制御圧力ｐ＿ｋｚｕ１が増加し、おおむね同時に被切断クラッチのアクチュエータの操作圧力が円滑なトルク伝達のためにさらに減圧されて、時期ｔ₅に被切断クラッチがトランスミッションのトルク伝達経路から完全に除外され、被連結クラッチはクラッチディスクの間に摩擦結合が成立している限り連結される。

これに関連して、時期ｔ₄の直後に車両の駆動機関は適当な制御信号Ｓ_Mmotによって、駆動機関が生じるトルクを短時間のあいだ減少させられることを指摘しておこう。このトルク減少は被切断クラッチから被連結クラッチへのトルク伝達の後、時期ｔ₆に到達する直前に再び解消される。

最後に時期ｔ₇では、エンジンが最大限供給し得るトルクを完全に伝達できる限り、又はトルクの伝達を保証するためにトランスミッション入力トルクに圧力が追従する限り、被連結クラッチのアクチュエータの圧力が増加する。

この周知のギヤシフト順序と異なり、本発明に基づくオートマチックトランスミッションの被連結シフト要素及び被切断シフト要素の圧力曲線は、それとは別様の時間挙動を示す。実際にクラッチ操作のための第１の操作装置と、これに割り当てられた第２の操作装置との本発明に基づく組合せによって、被連結クラッチの操作シリンダの上記の予備充填段階がなくなる。

本発明に基づく多板式クラッチでは、ギャップがゼロに近い値まで減少したから、時期ｔ₃にシフト命令Ｓ_G2が出た直後に、被連結クラッチのアクチュエータの操作圧力ｐ＿ｋｚｕ２を最初のトルク伝達の直前のレベルまで引き上げ、被切断クラッチのアクチュエータの操作圧力ｐ＿ｋａｂ２を減少することができる。その後のトルク伝達は上記のようにおおむね時期ｔ₄及びｔ₅の間に行われ、一方、被連結クラッチの一層の圧力上昇が時期ｔ₇に起こる。

図６ではっきり分かるように、被連結クラッチ（圧力曲線ｐ＿ｋｚｕ１）のための、上側の二重矢印で表示した予備充填期間と、被切断クラッチのための第１の減圧区間（圧力曲線ｐ＿ｋａｂ１）は、先行技術に基づき２つの時期ｔ₁及びｔ₂の間にある。本発明に基づいて構成され、運転されるトランスミッションは、ちょうどこの期間のあたりで変速比変更要求への応答がより迅速である。

特に期間ｔ₁ないしｔ₄（中間の二重矢印）の先行技術に基づく操作圧力曲線（ｐ＿ｋｚｕ１、ｐ＿ｋａｂ１）と、期間ｔ₃ないしｔ₄（下側の二重矢印）の本発明に基づく操作圧力曲線（ｐ＿ｋｚｕ２、ｐ＿ｋａｂ２）を比較すれば明らかなように、本発明によればすでに最適な操作位置にある操作ピストンによってクラッチ操作、それと共に変速比変更操作を迅速に遂行できる利点がある。

被切断クラッチを常にスリップ限界で操作することによって、図７に示すように、変速比変更命令に対するトランスミッションの応答時間を一層減少することができる。そのために必要な操作圧力ｐ＿ｋａｂ３は、図６に示した実施例による圧力ｐ＿ｋａｂ２より明らかに低いから、被切断クラッチのアクチュエータの、時期ｔ₃₁に始まって時期ｔ₄のトルク伝達開始に至るまでの残留圧力降下は上記の例の場合より明らかに小さい。

ブレーキディスクのための操作装置と、同期装置のための別個の操作装置とを有する多板式ブレーキの区域のオートマチックトランスミッションの横断面概略図を示す。 操作シリンダに通された２個の操作ピストン及び１個のスライドスリーブを有する多板式ブレーキを示す。 図２のように２個の操作ピストンを有するが、スライドスリーブのない多板式ブレーキを示す。 スライドスリーブと、２個の操作ピストンの１つのためのロッキング装置を有する図３と同様の図を示す。 図４と同様の、但し別の操作状態の多板式ブレーキの操作装置を示す。 トランスミッションの変速比変更のためのシフト命令、エンジン回転数並びに連結及び切断されるシフトクラッチの操作圧力の時間的経過を図示した線図を示す。 切断されるクラッチをスリップ限界で操作する場合の、図６と同様の図を示す。

符号の説明

１ トランスミッションシフト要素
２ 同期装置
３ 回転可能なトランスミッション部材
４ 外側ディスクキャリア
５ シリンダ
６ 操作ピストン
７ 内側ディスクキャリア
８ 外側ディスク
９ 内側ディスク
１０ａ パッキン
１０ｂ パッキン
１１ シンクロリング
１２ 同期領域
１３ 第２のアクチュエータ
１４ スライドスリーブ
１５ 操作ピストンの支持リング
１６ 第１のアクチュエータ
１７ 外歯
１８ 第２の操作ピストン
１９ スライドスリーブ
２０ ピストン・シリンダユニットの圧力室
２１ 結合部材
２２ シンクロリング
２３ 内歯
２４ 第１のばね
２５ 第２のばね
２６ 同期領域
２７ 第２のピストン
２８ 同期領域
２９ 軸方向遊び
３０ パッキン
３１ パッキン
３２ 外歯
３３ 第２のピストン
３４ 同期領域
３５ シンクロリング
３６ 同期領域３４の内歯
３７ 第１のピストン６のためのロッキング装置
３８ スライドスリーブの外周溝
３９ スライドスリーブ
４０ パッキン
４１ 突起
Ｆ₁ 操作力
Ｆ₂ 操作力
Ｓ_Mmot エンジントルクの変更のための制御信号
Ｎ＿ｍｏｔ エンジン回転数
Ｓ_G1 変速比変更操作を行うためのシフト信号（先行技術による）
Ｓ_G2 変速比変更操作を行うためのシフト信号（本発明による）
ｐ＿ｋ 制御圧力
ｐ＿ｋｚｕ１ 先行技術による連結されるシフト要素の連結圧力
ｐ＿ｋｚｕ２ 本発明による連結されるシフト要素の連結圧力
ｐ＿ｋａｂ１ 先行技術による切断されるシフト要素の切断圧力
ｐ＿ｋａｂ２ 本発明による切断されるシフト要素の切断圧力
ｐ＿ｋａｂ３ 本発明の変型による切断されるシフト要素の切断圧力
ｔ 時間
ｔ₀−ｔ₇ 時期
ｔ₃₁ 時期

Claims (21)

1. トランスミッションブレーキ又はトランスミッションクラッチとして構成された少なくとも１個の油圧操作式シフト要素（１）を有し、シフト要素（１）が内側ディスクキャリア（７）及び外側ディスクキャリア（４）を有し、これらのキャリアに内側ディスク（９）又は外側ディスク（８）が回転不能かつ軸方向移動可能に配置されており、内側又は外側ディスクが交互に逐次配列されてディスクセットを形成し、シフト要素（１）の締結のためにアクチュエータ（１６）によって軸方向操作力（Ｆ1）が加えられ、一方のディスクキャリア（４）が回転不能又は回転可能なトランスミッション部材と結合され、他方のディスクキャリア（７）が同期装置（２）を介して回転可能なトランスミッション部材（３）と結合される車両用オートマチックトランスミッションにおいて、同期装置（２）が第２のアクチュエータ（１３、１８、２７、３３）により操作されることを特徴とするオートマチックトランスミッション。
2. 同期装置（２）がかみ合い部材及び／又は摩擦結合部材を具備することを特徴とする請求項１に記載のオートマチックトランスミッション。
3. 摩擦結合部材がシンクロリング（１１）として形成され、２つのディスクキャリアの一方（４）の同期領域と連動させることができることを特徴とする請求項２に記載のオートマチックトランスミッション。
4. かみ合い部材が回転可能又は回転不能なトランスミッション部材（３）の外歯（１７）に回転不能かつ軸方向移動可能に支承されたスライドスリーブ（１４）として形成され、固定されたトランスミッション部材と回転可能なトランスミッション部材（３）の間に等速回転が成立した後、スライドスリーブ（１４）がディスクキャリア（７）の同期領域（１２）に押しやられてかみ合うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
5. スライドスリーブ（１４）が第２のアクチュエータ（１３）によって操作されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
6. 第２のアクチュエータ（１３）が調整装置のシフトフォークとして形成され、スライドスリーブ（１４）の外周溝（３８）に係合することを特徴とする請求項４に記載のオートマチックトランスミッション。
7. 第２のアクチュエータが第２の操作ピストン（１８）として形成され、第２の操作ピストン（１８）がクラッチディスク（８、９）に圧力を働かせるための第１の操作ピストンと共に、共通の操作シリンダ（５）に軸方向移動可能に通されていることを特徴とする請求項５に記載のオートマチックトランスミッション。
8. ２つの操作ピストン（６、１８、２７、３３）のための共通の操作シリンダ（５）の中に、１つの共通の圧力室（２０）又は各操作ピストンごとにそれぞれ１つの別個の圧力室が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のオートマチックトランスミッション。
9. ２つの操作ピストンに等しい又は異なる操作圧力（ｐ＿ｋ）を働かせることを特徴とする請求項８に記載のオートマチックトランスミッション。
10. 第１の操作ピストン（６）に第１のもどしばね（２４）が、第２の操作ピストン（１８）に第２のもどしばね（２５）が、操作シリンダ（５）の圧力室（２０）の反対側のそれぞれの端面に配属され、シフト要素（１）をトランスミッションブレーキとして形成した場合はハウジングに固定された部材に、トランスミッションクラッチとして形成した場合は回転するトランスミッション部材に支持され、第１のばね（２４）のもどし力が第２のばね（２５）のもどし力より大きいことを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
11. スライドスリーブ（１９）が内側ディスクキャリア（７）の内歯（２３）の上に軸方向移動可能に通されており、結合部材（２６）を介して第２の操作ピストン（１８）と連動し、かつ軸方向変位可能であることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
12. 外側ディスクキャリア（４）の半径方向内向きの側に第１の同期領域（４１）が形成され、回転数同期のために第１の同期領域（４１）と協動する第２の同期領域（２８）が圧力室の反対側の第２の操作ピストン（２７）の端面に形成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
13. 第２の操作ピストン（３３）と連動するスライドスリーブ（３９）が第１の操作ピストン（６）の外周に軸方向移動可能に支承され、第２の操作ピストン（３３）がスライドスリーブ（３９）の半径方向外側にあってスライドスリーブ（３９）と共に第１の操作ピストン（６）と同じ圧力シリンダ（５）の中に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
14. スライドスリーブ（３９）がその外周に、軸方向に整列された外歯（３２）を有し、外歯（３２）にシンクロリング（３５）が軸方向移動可能かつ回転不能に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のオートマチックトランスミッション。
15. 外側ディスクキャリア（４）の内周に形成された同期領域（３４）に、軸方向に整列された歯部（３６）があり、これにスライドスリーブ（３９）の外歯（３２）がかみ合って連結されることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
16. 同期装置（３４、３５）によってスライドスリーブ（３９）と外側ディスクキャリア（４）の間に等速回転とかみ合い結合が得られた時に初めて第１の操作ピストン（６）の軸方向移動を可能にするロッキング装置（３７）が、スライドスリーブ（３９）の内周に形成されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
17. ピストン・シリンダ機構（５、６、３３）の圧力室（２０）の軸方向反対側に向いた突起（４１）が第１の操作ピストン（６）に配置され、この突起（４１）によってシフト要素（１）の内側又は外側ディスク（８、９）に第１の操作ピストン（６）の操作力（Ｆ₁）が働くことを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
18. シンクロリングの代わりに、小さな補助油圧又は電気機械操作式多板式クラッチが、ディスクキャリアと、回転する又はハウジングに固定されたトランスミッション部材との間に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
19. 第１の操作ピストン（６）のための流体式ロッキング装置があり、固定されるシフト要素部材と、ハウジングに固設したトランスミッション部材との間に摩擦結合及び／又はかみ合い結合があれば、ロックがが解除されることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
20. 潤滑剤の流れを断続する電気スイッチが、２つの操作ピストン（１８、２７、３３）の少なくとも１つ又は第２のアクチュエータ（１３）によって機械的に操作されることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。
21. 潤滑剤の流れを断続する電気スイッチが、第２のアクチュエータ（１３）により操作される油圧式スライド（油圧式操作手段）によって機械的に操作されることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のオートマチックトランスミッション。

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