JP2009526955A - 自動車の変速機用のシフト装置 - Google Patents

Abstract

自動車の変速機（３０）用のパワーアシスト装置（１０）を有するシフト装置（１１，４０）は、前記変速機（３０）のギヤ段を選択して切り替えるための手段と、パワーアシスト装置（１０）の制御ロッド（２０）と、を備えている。当該制御ロッド（２０）に、アシストされるべき手によるシフト力が作用する。パワーアシスト装置（１０）に作用する手によるシフト力をパワーアシスト装置（１０）への導入前に変更または制限するために、手段（８０、８２、８４，８６、８８）がシフト装置（１１、４０）の内部に設けられている。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う、パワーアシスト装置を備えたシフト装置に関する。

この種のシフト装置では、シフトロッドの回転運動が、個々のシフトレーン（シフトゲート）を予め選択するのに役立ち、一般的に強いシフト力を必要としない。シフトロッドの軸方向の縦の動き（操作）は、所望のギヤ段の投入に役立つが、とりわけ重量車両の変速機の場合や運転席が変速機から離れて配置されている車両の場合、より大きなシフト力を必要とする。

バスやトラックのような今日の商用自動車は、前輪操舵構造を有するため、変速機の取付けには、変速機を不可避的に運転席から遠くに配設する（ずらす）という、スペース上の事情がある。とりわけ、アンダーフロアエンジン車やリヤエンジン車の場合、その距離が遠い。長くて時々ピンと張った状態で動くシフトリンケージによって、機械的なシフトギヤの場合、正確なギヤ段選択がしばしば阻害される。

自動車の運転者が注意を完全に交通状況に向けることができるよう、運転者は、自動車の運転に必要なすべての操作において、可能な限り負担軽減されアシストされなければならない。

運転者は、誰もが、困難な交通状況の中でのシフト変速機（マニュアル変速機）の障害のない操作が如何に重要であり得るかを知っている。あらゆる大きさの商用車向けの空圧式のシフトアシストが、ここで、その対策となるかもしれない。

従来公知のパワー（サーボ）シフト装置は、部分的に変速機に直接取り付けられ、外側からアクセス可能な制御ロッドとピストンロッドとを有している。シフトリンケージは、制御ロッドと結合されている。制御ロッドの長手方向の動きを介して、アシストが作動される。この制御方式は、２本のロッドシフトまたはケーブル操作シフトとの関連で見られる。この場合の欠点は、ベローズを介した制御ロッドおよびピストンロッドのシールと、潤滑が無いことである。トラックの場合、この箇所は、かなりの汚れにさらされる。シフトリンケージのギヤ比を変更すると、パワーアシストの開始も変わる。あるいは、パワーアシストは、バルブの変更によってリンケージギヤ比に適合されなければならない。このことは、互いから分離された制御バルブとサーボシリンダで構成されるシフトアシスト装置にも当てはまる。バルブおよびシリンダは、ボールジョイントを介して、シフトレバーとコンソールとに結合されている。コンソールは、変速機に固定されているこの配置には、シフトの度に当該部分が変速機と車両フレームに対して相対的に移動し、それによって、バルブとシリンダーとに互いに結合されているエア配管が摩耗する可能性がある、というもう一つの欠点がある。

この問題を解決した構造の空圧式シフトアシスト装置が知られている。それは、機械式−空圧式の制御部と、独立した空圧式の動力部と、から構成されている。問題を解決した構造のシフトアシスト装置は、Ｌｏｏｍａｎｎ著の、歯車変速機（Zahnradgetrieb）、第二版、シュプリンガー出版社、１９８８年、２２５ページ、から知られている。制御部は、機械式に動作する制御バルブであり、シフトリンケージによって作動される。ギヤ段選択時の選択運動の伝達は、この場合、機械的に直接変速機に対して行われる。シフト運動の伝達時には、制御バルブが作動され、同時に、手によるシフト力が機械的にレバーを介して変速機に伝達される。このとき、手によるシフト力は、エアシリンダによって、補助的に空圧式にアシストされる。この場合、このエアシリンダは、油圧ダンパが内蔵された２位置シリンダとして、空圧式の動力部を形成する。しかしこの場合、手によるシフト力に直接的に比例した関係は実現されない。また、制御部と動力部との間の距離が長く、取付けはスペースを奪う。さらに、制御部と動力部との間の圧縮空気配管の損傷を回避することができない。

ＤＥ１９５３９４７１から、制御バルブと動力部とが一つのコンポーネントの中に組み合わされているシフト装置が知られている。このシフト力は、運転者のシフト力に応じ、それに比例して強められ、マニュアルシフト変速機の場合と同様の作用効果が得られる。運転者は、シフトの感覚、ギヤが入っているかどうか、あるいは、同期段階がどれだけ長く続くか、の感触を失わず、直接感じることができる。しかしながら、このシフト装置の場合でも、空圧式アシスト装置の制御可能性には、依然として改善の必要性が残っている。

ＤＥ１９８４００５２Ａ１から、パワーアシスト装置付きのシフト装置が知られている。このシフト装置では、パワーアシスト装置から送出されたシフト力が、シフト装置内に軸方向に固定配置された中空軸に伝達可能であり、当該中空軸は、中央のシフトシャフトを包囲し、中央のシフトシャフトとともにシフトレールをシフトするために回転可能である。ＤＥ１９８４００５２Ａ１の内容（対象物）は、ここに全面的に組み込まれる（援用される）。

ＤＥ１０２００４０４２６０９Ａ１から、シフト装置用のパワーアシスト装置の特性曲線が知られている。それは、作用する手によるシフト力に対して、異なる勾配や異なる比例（関係）を有する。ＤＥ１０２００４０４２６０９Ａ１の内容も、ここに全面的に組み込まれる。

最後に、ＤＥ１９８３９８５４Ａ１から、パワーアシスト装置を有するシフト装置が知られている。その内容は、やはりここに全面的に組み込まれる。ＤＥ１９８３９８５４Ａ１には、圧力リミッタ装置が設けられている。これは、リザーバとパワーアシスト装置との間に設けられている。この圧力リミッタ装置によって、パワーアシスト装置に送られる圧縮空気が制限される。圧縮空気を制限することにより、アシスト力が加えられる構成部品の許容負荷への適合を達成するように、アシスト力の制限が行われる。とりわけ、シフト時にシフトレールによってアシスト力で作動される個々のギヤ段の同期装置において、同期の負荷を軽減することができる。これによって、同期化において回転数を適合させる摩擦面が、さほど大きな負荷を受けず、長い寿命を得る。

目標とされる調整は、異なるシフトレーンでは異なる強さのアシスト力が供給される、というように提供され得る。例えば、低速のギヤ段では、必要なアシスト力は、高速のギヤ段の場合よりも大きく、同じ大きさのアシストでは、同期の負荷が過大になり得るか、あるいは、手によるシフト力へのアシストが不十分になり得る。

このように形成されたシフト装置は、手間がかかり、高価であり、かつ、パワーアシスト力の可変制限に対する要求をほとんど満たすことができない。

本発明の課題は、パワーアシスト力の可変かつ低コストな変更と、パワーアシスト力の制限と、を可能にするようなシフト装置を提供することである。

前記課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を備えたシフト装置によって解決される。実施の形態は、下位請求項の対象である。

本発明によれば、自動車の変速機用のパワーアシスト装置付きのシフト装置は、当該変速機のギヤ段を選択して切り替えるための手段と、サポート（アシスト）されるべき手によるシフト力が作用する、前記パワーアシスト装置の制御ロッドと、を備えている。この場合、パワーアシスト装置に作用する手によるシフト力をパワーアシスト装置への導入前に変更または制限するために、（所定の）手段がシフト装置の内部に設けられている。

特に有利な実施の形態では、作用する手によるシフト力を変更または制限するための前記手段は、前記制御ロッドに係合するレバーの構成の中に設けられている。ある実施の形態では、シフトシャフトが、溝内を移動可能なピンを介して、レバーに作用可能になっており、溝内には、弾性要素が設けられており、当該弾性要素は、溝に沿った異なる軸方向位置での溝の縁領域へのピンの作用を、異なる弾性すなわち異なるパワーアシスト力で可能にしている。

別の実施の形態では、互いに隣接する弾性要素は、溝の側方の縁領域において、変速機の異なるシフトレーンにおいて異なるパワーアシスト力を形成するために、異なる弾性を有している。この場合、ある実施の形態では、より高いギヤ段のシフトレーンの際の弾性は、より低いギヤ段のシフトレーンの際よりも大きい。

別の実施の形態では、変速機の同一のシフトレーンの異なるシフト位置において異なるパワーアシスト力を形成するために、溝の一方側の縁領域の弾性要素は、溝の反対側の縁領域の弾性要素とは、異なる弾性を有している。この場合、ある実施の形態では、より高いギヤ段のシフト位置の際の弾性は、より低いギヤ段のシフト位置の際よりも大きい。

有利な実施の形態では、前記弾性要素は、リーフバネによって形成されている。別の実施の形態では、前記弾性要素は、ゴム要素によって形成されている。

特に有利な実施の形態では、作用する手によるシフト力を制限するための前記手段は、前記制御ロッドに係合するレバーの形態の中に設けられている。この場合、前記レバーは、有利には弾性的に形成される。

ある実施の形態では、前記レバーの弾性は、一操作方向において、他の操作方向よりも高い。有利には、複数のレバーが互いに隣接して配置されており、それらは、各々、あるシフトレーンの投入時に、作用される。

本発明は、図面に基づいて、より詳しく説明される。
図１は、従来技術によるシフト装置を示している。
図２は、本発明の一実施の形態によるシフト装置の断面図を示している。
図３は、本発明の他の実施の形態によるシフト装置の前方断面図を示している。
図４は、図３による実施の形態の詳細図である。
図５は、別の実施の形態の詳細図である。
図６は、別の実施の形態を示している。
図７は、特性曲線の推移を示している。

図１は、従来技術による自動車のシフト装置２の概略図を示している。シフトレバー４から、シフトロッド６が、レバー方向変換器８を介して、空圧式パワーアシスト装置１０付きシフト装置１１にまで至っている。空圧式パワーアシスト装置１０は、接続配管１２を有しており、当該接続配管１２は、リザーバ１４に至っている。リザーバ１４から、空圧式パワーアシスト装置１０に、圧縮空気が供給される。レバー方向変換器８は、第１レバー１６を有しており、当該第１レバー１６は、シフトロッド６と、好適には関節状に（ジョイントで）連結されている。レバー方向変換器８は、第２レバー１８を有しており、当該レバー１８は、空圧式パワーアシスト装置１０内に配置された制御ロッド２０に係合している。さらに、空圧式パワーアシスト装置１０内には、ピストンロッド２２が設けられている。当該ピストンロッド２２内に、レバー２４が係合している。レバー２４は、回転可能なシフトシャフト２６を介して、変速機３０内でレバー２８と結合されている。レバー２８は、シフトレール３２に係合しており、当該シフトレール３２によって公知の態様で変速機のギヤ比が切り替えられ得る。レバー２４の動きは、シフトシャフト２６を介して、レバー２８の動きに伝達される。その結果、レバー２８は、シフトレール３２を、軸方向の動きでシフトさせることができる。この動きの場合、シフトレール３２は、好適には３つの位置を占める。それぞれ切り替えられたギヤ比に対応する２つの軸方向の端部位置と、それらの端部位置の間に位置する、変速機のニュートラルポジションに対応する中間位置、である。

図２は、平面図で、本発明によるシフト装置４０の断面を示している。ここでは明示されていない図１のレバー１６は、噛合歯４２を介して、中央のシフトシャフト４４と回転しないように結合されている。シフトシャフト４４は、シフト装置４０の保護キャップ４６を貫通し、シフトシャフトの周囲でシャフトシールリング４８によってシールされる。シフトシャフトは、中空軸５２の内側で、軸５０の回りを回転可能に軸受けされている。中空軸５２は、シフト装置４０の内側で、軸５０の回りを回転可能に、しかし、軸５０に沿って軸方向には移動不可に、配置されている。シフトシャフト４４は、その周囲に、軸５０に沿って設けられた溝５４を有している。この溝の中に、ピン５６が嵌入している。このピン５６は、レバー１８の中で、回転可能に軸受けされている。この回転可能性を改善するために、ピン５６は、レバー１８内のニードルブッシュ５８に軸受けされている。ピン５６は、軸５０に沿ったシフトシャフト４４の軸方向の移動は可能である一方、シフトシャフト４４が軸５０の回りに回転するとレバー１８が揺動する、というように溝５４に配置されている。ピン５６の回転可能な軸受けにより、ピン５６と溝５４との間の摩擦損失が回避され、シフトシャフト４４にトルクが加えられているときでも、シフトシャフト４４の軸５０に沿った軸方向の軽快な動きが可能である。前記トルクは、ピン５６を介して、空圧式パワーアシスト装置１０で支持される。

レバー１８は、ボルト６２上に回転可能に配置されたローラ６０を有している。当該ローラ６０は、空圧式パワーアシスト装置１０の制御ロッド２０に係合している。これにより、レバー１８と制御ロッド２０との間の摩擦損失が最小化され、これによって、摩擦の少ない、ほとんど磨耗のない、手によるシフト力の空圧式パワーアシスト装置１０への伝達が達成され得る。

空圧式パワーアシスト装置１０によって発生されるブースト力は、ピストンロッド２２からレバー２４に伝達され、そこから中空軸５２に伝達される。中空軸５２は、２つの長穴６４を有している。この長穴６４を、ピン６６が貫通して突出している。当該ピン６６は、レバー２８に固定されている。当該レバー２８は、ここに明示されていないシフトレール３２に係合している。ピン６６は、シフトシャフト４４の開口部も貫通して突出しており、シフトシャフト４４と中空軸５２とを共に回転させる。このとき、開口部は、その内径がピン６６の外径よりも大きく形成されるように、設けられている。これによって、シフトシャフト４４と中空軸５２との間に、わずかな回転の遊びが生じる。これによって、シフトシャフト４４及びレバー１８を介して、中空軸５２がシフトシャフト４４によって直接一緒に回転される必要なしに、空圧式パワーアシスト装置１０が作動され得ること、が保証される。制御ロッド２０の調整ストロークが超えられる時、空圧式パワーアシスト装置１０の確実なバイパス（迂回）が行われる。例えば、アシスト停止の場合、あるいは、手によるシフト力が増した場合、これは直接に同期化装置に伝達される。中空軸５２の長穴６４は、中空軸５２及びレバー２８内でのシフトシャフト４４の軸方向の動きを可能し、それによって、妨害のない増幅されないセレクタの動きを可能にする。

図３は、シフト装置の側面の断面図を示している。シフトシャフト４４の溝５４内に、ピン５６が嵌入している。このピン５６は、レバー１８のニードルブッシュ５８の中で回転可能に軸受けされている。シフトシャフト４４は、中空軸５２に包含（包囲）されている。レバー１８は、ボルト６２上で容易に回転可能に配置されたローラ６０で、制御ロッド２０のポケット７０の中に嵌入（噛み合い）しており、手によるシフト力の空圧式パワーアシスト装置１０への摩擦の少ない伝達を可能にしている。

シフトシャフト４４では、溝５４内の縁領域に、弾性要素８０、８２が配置されている。それらは、ピン５６によって、シフトシャフト４４のねじれ（Verdrehung）の際に当接され、シフトシャフトの当該当接は、手によるシフト力で弾性的に与えられる。図４は、シフトシャフト４４内の溝５４を示している。ここで、ピン５６は、二つの移動位置で示されているが、ピン５６は溝５４内に一つだけが存在する。図４の上方位置が、４速メインギヤの１速段及び２速段のためのシフトレーンでのピン５６の位置である。一方、下方位置が、３速段及び４速段のためのシフトレーンでのピン５６の位置である。

上方位置では、溝５４の縁領域においてピンのクッション作用（緩和作用）は全く生じないで、手によるシフト力は、ピン５６を介してのダンパ作用を全く受けずに、ここでは不図示のレバー１８に伝達される。図４の下方位置では、溝５４の縁領域において弾性要素８０及び８２が設けられており、それらは同一ないし異なるダンパ率を有することができる。これにより、あるシフトレーンにおいて、当該シフトレーンのそれぞれのシフト位置毎に、手によるシフト力の異なるダンパ作用を達成することができる。弾性要素８０及び８２によって、シフトシャフト４４を介して導入される手によるシフト力は、ピン５６上でダンパ作用を受けて、レバー１８に伝達される。これにより、１速段及び２速段のためのシフトレーンとは異なったパワーアシスト力の推移が得られる。

図５は、６速メインギヤの場合の、図４に対応する図を示している。上方のシフトレーンでは、溝５４の一方の縁領域に、何らの弾性要素も設けられていない。このシフト位置は、例えば１速段に対応する。この場合、手によるシフト力がダンパ作用を受けないで伝達される。当該上方のシフトレーンの第２のシフト位置は、弾性要素８４を有している。それは、第１のダンパ率を有している。中央のシフトレーンには、二つの弾性要素８０及び８２が設けられている。それらは、例えば、第２及び第３のダンパ率を有しており、要素８４の第１のダンパ率よりも弾性的である。下方のシフトレーンでは、５速段及び６速段のためのシフト位置に、Ｕ形のバネ要素８６が設けられており、それは更に弾性的に形成されている。以上の通り、三つの全てのシフトレーンは、異なる弾性を伴って形成されることができる。ここで、中央のシフトレーンの個々のシフト位置の弾性は、異なって高く形成されることができる。

図６は、図３による構成の変形例を示す図である。レバー１８が、その下方の端において、シャフト８８上に弾性領域を有している。それによって、レバー１８は制御ロッド２０に係合している。右側とは異なる左側のシャフト８８の対応する形態によって、ねじり方向毎に、異なる弾性が達成され、一つのシフトレーンにおいて異なるシフト位置が考慮され得る。図３に対応する要素には、同一の参照符合が付されている。

図７は、手によるシフト力を介して描かれるパワーアシスト力の推移を図式的に示している。パワーアシスト装置に設計上予め与えられている特性曲線９０は、直線状であり、当該パワーアシスト装置の制御領域の末端で機械的ブリッジの領域に移行するまで、常に上昇するように推移する。特性曲線９２は、最初、屈折点９４まで同様の推移を示す。屈折点９４から、屈折点９６まで、弾性が作用する。屈折点９６から、更に、機械的ブリッジが作用する。特性曲線９８は、最初から屈折点１００までダンパ作用を受けた推移を示しており、屈折点１００から、機械的ブリッジが作用し始めている。

作用するシフト力を制限することによって、パワーアシスト装置内で発生する圧力も、それによるパワーアシスト力も、影響され得る。その結果、パワーアシスト力は、所定の値を超えない。

本発明によれは、従来技術における高価な圧力制限バルブの配置を省略することができる。また、変速機内の各同期装置に対して、最大許容パワーアシスト力の個別の制限あるいは個別の推移が達成され得る。一つあるいは複数のギヤ段に対して、正確に規定された弾性を割り当てることができる。これによって、パワーアシストは、最大のパワーアシスト力に至るまで、適合され得る。

従来技術によるシフト装置を示している。 本発明の一実施の形態によるシフト装置の断面図を示している。 本発明の他の実施の形態によるシフト装置の前方断面図を示している。 図３による実施の形態の詳細図である。 別の実施の形態の詳細図である。 別の実施の形態を示している。 特性曲線の推移を示している。

Claims (13)

1. 自動車の変速機（３０）用のパワーアシスト装置（１０）を備えたシフト装置（１１、４０）であって、
   当該変速機（３０）のギヤ段を選択して切り替えるための手段と、
   アシストされるべき手によるシフト力が作用する、前記パワーアシスト装置（１０）の制御ロッド（２０）と、
   を備え、
   手段（８０、８２、８４，８６、８８）が、パワーアシスト装置（１０）に作用する手によるシフト力を、パワーアシスト装置（１０）への導入前に変更または制限するために、設けられている
   ことを特徴とするパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置。
2. 作用する手によるシフト力を変更または制限するための前記手段（８０、８２、８４，８６、８８）は、前記制御ロッド（２０）に係合するレバー（１８）の構成の中に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
3. シフトシャフト（４４）が、溝（５４）内を移動可能なピン（５６）を介して、レバー（１８）に作用するようになっており、
   溝（５４）内には、弾性要素（８０、８２、８４、８６）が設けられており、
   当該弾性要素は、溝（５４）に沿った異なる軸方向位置での溝（５４）の縁領域へのピン（５６）の作用を、異なる弾性で可能にしている
   ことを特徴とする請求項２に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
4. 互いに隣接する弾性要素（８０、８２、８４、８６）は、溝（５４）の側方の縁領域において、変速機（３０）の異なるシフトレーンにおいて異なるダンパ作用を形成するために、異なる弾性を有している
   ことを特徴とする請求項３に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
5. より高いギヤ段のシフトレーンの際の弾性は、より低いギヤ段のシフトレーンの際よりも大きい
   ことを特徴とする請求項４に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
6. 変速機（３０）の同一のシフトレーンの異なるシフト位置において異なるダンパ作用を形成するために、溝（５４）の一方側の縁領域の弾性要素（８０）は、溝（５４）の反対側の縁領域の弾性要素（８２）とは、異なる弾性を有している
   ことを特徴とする請求項３に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
7. より高いギヤ段のシフト位置の際の弾性は、より低いギヤ段のシフト位置の際よりも大きい
   ことを特徴とする請求項６に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
8. 前記弾性要素（８０、８２、８４、８６）は、リーフバネによって形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
9. 前記弾性要素（８０、８２、８４、８６）は、ゴム要素によって形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
10. 作用する手によるシフト力を制限するための前記手段（８８）は、前記制御ロッド（２０）に係合するレバー（１８）の形態の中に設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
11. 前記レバー（１８）は、弾性的に形成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
12. 前記レバー（１８）の弾性は、一操作方向において、他の操作方向よりも、高い
    ことを特徴とする請求項１１に記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。
13. 複数のレバー（１８）が互いに隣接して配置されており、
    それらは、各々、あるシフトレーンの選択時に、作用される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載のパワーアシスト装置（１０）付きシフト装置（１１、４０）。

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