JP2009539040A - 自動車用トランスミッション装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、係合手段（２０）、特に爪係合手段の歯重なり位置（４３）を解除するように意図された作動デバイス（１０）を有する自動車用トランスミッション装置を提案する。作動デバイス（１０）が、歯重なり位置（４３）の識別に際してトランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するように設計されることが提案される。

Description

本発明は、特に、請求項１の前段に記載の自動車トランスミッション装置に関する。

特許文献１が、中央制御装置によって形成され、２つの爪係合手段の歯重なり位置を解除するように意図された作動ユニットを有する一般的なタイプの自動車トランスミッション装置を開示する。その際、作動ユニットは、切断クラッチを短期間係合し、その後、再び係合解除するように意図される。

欧州特許第０５１２７２７Ｂ１号明細書

本発明の目的は、特に、動的挙動及び快適さに関する特徴の改善を実現することができる自動車トランスミッション装置を提供することである。この目的は、請求項１の特徴によって実現され、本発明の更なる発展形態は、従属請求項に記載される。

本発明は、係合手段、特に爪係合手段の歯重なり位置を解除するように意図された作動ユニットを有する自動車トランスミッション装置に関する。

作動ユニットは、歯重なり位置が発生した場合にトランスミッションブレーキを作動するように意図される。ここで、トランスミッションブレーキとは、特に、トランスミッション手段を制動するように、特に同期のプロセスを行うように意図されたユニットを意味する。作動ユニットとは、特に、閉ループ及び／又は開ループ制御ユニットを意味し、好ましくは、コンピュータユニットと、トランスミッションブレーキの作動又は開ループ及び／又は閉ループ制御用の対応するプログラムを有するメモリユニットとを備える。更に、用語「意図される」とは、特に、特別に装備、設計、及び／又はプログラムされることを意味する。

対応する発展形態では、トランスミッションブレーキの始動と、係合手段に対するその作用との間で、有利には短い遅延時間を実現することができ、特に、内燃機関と自動車トランスミッションとの間に構成された切断クラッチに比べて短い遅延時間を実現することができる。係合手段又は爪係合手段の噛合にかかる平均時間の大幅な短縮を実現することができる。トランスミッションブレーキは、係合手段の近位に構成することができ、それにより、トランスミッションブレーキから係合手段への有利な動力伝達又はトルク伝達を実現することができる。特に、歯重なり位置を解消する目的で、スプリッタボックスによってトルク伝達を回避することが可能である。更に、特に、トランスミッションブレーキは、特に内燃機関と自動車トランスミッションとの間の切断クラッチよりも根本的に正確に且つ再現可能に制御することができるので、快適さを向上させることが可能である。更に、トランスミッションブレーキは、基本的には、制限された最大伝達可能トルクを有し、それにより、システムに固有の衝撃を少なくとも大半は回避することができる。

本発明の更なる発展形態では、自動車トランスミッション装置が、マルチディスクブレーキによって形成されたトランスミッションブレーキを備える。マルチディスクブレーキとしてトランスミッションブレーキを具現化するとは、特に、垂直な力によって摩擦力が発生するようにアクチュエータユニットがマルチディスクブレーキのディスクに対して作用する場合に、特に単純でコンパクトな設計でトランスミッションブレーキを組み込むことができることを意味する。トランスミッションブレーキは、有利にはカウンタシャフトを制動するように意図され、この目的で、最も好ましくはカウンタシャフトに直接係合され、それにより、有利には同期のためにトランスミッションブレーキを使用することができる。

自動車トランスミッション装置が粘性流体ブレーキユニット、特に磁気粘性流体ブレーキユニットを備える場合、特定の速度及び精度で制動作用を調節することができる。ここで、粘性流体ブレーキユニットとは、特に、制動効果を得るためにその粘稠度を変えることができる媒体、例えば特に磁気粘性流体を有するブレーキユニットを意味し、磁気粘性流体の粘稠度は、磁場によって、好ましくは液体の粘稠度から少なくとも大部分が固体の粘稠度まで連続的に変えることができる。磁気粘性流体は、例えば、キャリア液体中に微細分散された、小さな磁気的に偏極可能な粒子の懸濁液である。これらは、一般に、油中の鉄粒子である。磁場中で、粒子は、磁場の磁力線に沿って偏極され、鎖状に配列される。構造の形成は、懸濁液をより硬化する。磁場が消されると、固化された材料が、その元の流体状態に戻る。

自動車トランスミッション装置が、電動ブレーキユニットによって形成されたトランスミッションブレーキを備える場合、有利には、歯重なり位置を解除するために、少なくとも幾つかの動作パラメータの下で、ブレーキトルクとは逆向きの駆動トルクが電動ブレーキユニットによって発生されることがある。電動ブレーキユニットは、当業者に適切と考えられうる様々なユニットによって形成されることがあるが、特に有利には電動機ユニットによって形成される。

更に、作動ユニットは、歯重なり位置を解除するために、少なくとも動作中に記録される動作パラメータに応じてトランスミッションブレーキを作動するように意図され、現在の境界条件を適宜考慮することができるという利点を有する。トランスミッションブレーキは、基本的には、当業者に適切と考えられうる様々な動作パラメータに応じて、例えば、トランスミッションの現在のギア若しくは選択すべきギアに応じて、及び／又は有利には、作用する圧力、トルク上昇若しくはトルク・プロファイル、及び／又は作用する力、例えば特にトランスミッションブレーキ自体に作用する力に応じて作動させることができる。この目的で、作動ユニットは、好ましくは、動作パラメータを感知するためのセンサ・ユニットを有し、しかし基本的には、作動ユニットの外部にあるセンサ・ユニットが使用されてもよい。対応する外部センサ・ユニットで捕捉された信号は、次いで、好ましくはバスシステムを介して作動ユニットに中継することができる。

トランスミッションブレーキを作動するための作動ユニットが学習機能を有し、学習機能によって、トランスミッションブレーキを作動するための少なくとも１つの動作パラメータを学習するように意図される場合、有利には、自己適応及び最適化システムを得ることができる。好ましくは、特定の動作パラメータの場合に、好ましくは及び／又は適宜トランスミッションブレーキが作動される基本的な時間及び／又は圧力を示す、有利な値を決定することができる。

本発明の更なる発展形態では、作動ユニットは、歯重なり位置を解除するために、少なくとも１つのパルス式動作モードでトランスミッションブレーキを反復して作動又は始動するように意図され、それにより、例えば特により長い時間間隔で、及び／又はより大きな制動作用を得るためにより高い圧力でトランスミッションブレーキが時間にわたって対応して始動されるときに、特にトランスミッションブレーキに対する不必要に高い応力負荷を回避することによって有利には摩耗を低減する。

更に、自動車トランスミッション装置は、切断クラッチを作動するための作動ユニットを有し、この作動ユニットは、歯重なり位置が検出されたときに切断クラッチを作動するように意図され、すなわち特に、特別に設計、装備、及び／又はプログラムされ、係合手段に対してパルスを発生し、それにより歯重なり位置を解除する。切断クラッチは、有利には、自動車が静止しているときにも歯重なり位置を解除するために使用することができる。更に、より強い回転パルスのために切断クラッチを使用することによって、受け入れることができないほど高いトランスミッションブレーキのトルク及び／又は応力を回避することができる。ここで、切断クラッチとは、特に内燃機関と自動車トランスミッションとの間に構成されたクラッチを意味し、例えば、トルクコンバータ、トルクコンバータロックアップクラッチ、及び／又は特に自動摩擦クラッチである。

トランスミッションブレーキを作動するための作動ユニットと、切断クラッチを作動するための作動ユニットとは、好ましくは、歯重なり位置を解除するために互いに同調して作動するように意図され、又はこれらの作動ユニットは、好ましくは、適宜所望の相互作用を得ることができるように機能的に係合され、例えば切断クラッチを、トランスミッションブレーキのパルスの数に応じて始動させることができる。また、トランスミッションブレーキ及び／又は切断クラッチの作用によっては、対象の作動ユニットが、もう一方のユニットの対応して同調される作動を受け持つことなども実施可能である。

作動ユニットは、例えばパルス持続時間やパルスの数などに関して、当業者に適切と考えられうる様々な様式で係合されてよい。有利には、トランスミッションブレーキを作動するための作動ユニットと、切断クラッチを作動するための作動ユニットとが、トランスミッションブレーキと切断クラッチとを少なくとも実質的に同時に始動するように意図される。本発明は、切断クラッチが根本的により長い遅延時間を有するという認識に基づいており、したがって、有利には、係合手段に対する２つの連続するパルス、すなわち第１に、トランスミッションブレーキによるより小さなパルス、次いで、切断クラッチによるより大きなパルスを得ることができる。トランスミッションブレーキによって誘起されるより小さなパルスによって歯重なり位置を解除することが不可能であることが分かった場合、歯重なり位置は、切断クラッチの一般的な作動とは異なり、遅延なしで、切断クラッチによって誘起されるより大きなパルスによって解除することができる。ここで、用語「実質的に同時に」とは、切断クラッチの作動時間とトランスミッションブレーキの作動時間との間での経過時間が４０ミリ秒未満であることを意味する。

本発明の更なる発展形態では、トランスミッションブレーキを作動するための作動ユニットと、切断クラッチを作動するための作動ユニットとが、少なくとも一部、一体形成され、それにより追加の構成要素、全体寸法、重量、組立て労力、及び費用を節約する。

更なる利点は、図面の以下の説明に記載されている。本発明の例示実施形態が図面に表される。説明及び特許請求の範囲は、幾つかの特徴を併せて含む。また、当業者は、個々の特徴に関して別々に、及び更に適切な組合せで、適切な考察を行うであろう。

内燃機関と、自動車トランスミッション装置を有する自動車トランスミッションとの概略図を示す。 トランスミッションブレーキの拡大図を示す。 第１の方法シーケンスの特性曲線図を示す。 第２の方法シーケンスの特徴的な曲線図を示す。

図１は、自動車（詳細には図示せず）、特にトラックの内燃機関１４と、本発明による自動車トランスミッション装置を有する自動車トランスミッション１３との概略図を示す。自動的に作動される切断クラッチ１２が、内燃機関１４と自動車トランスミッション１３との間に接続される。切断クラッチ１２は、アクチュエータ１５によって互いに押圧できる摩擦ディスク１６、１７を有し、摩擦ディスク１６は、内燃機関出力シャフト１８に回転しないように係止され、摩擦ディスク１７は、トランスミッション入力シャフト１９に回転しないように係止される。

更に、自動車トランスミッション１３は、開ループ及び／又は閉ループ制御ユニットによって形成される作動ユニット１０を備え、作動ユニット１０は、爪係合によって形成される係合手段２０の歯重なり位置４３を解除するように意図され、ここでは特に、歯重なり位置４３が検出されたときに自動車トランスミッション１３のトランスミッションブレーキ１１と切断クラッチ１２とを作動又は始動するように意図される（図１及び３）。この目的で、作動ユニット１０は、制御ライン４７によってアクチュエータ１５に係合され、制御ライン４８によってトランスミッションブレーキ１１に係合される。

トランスミッション・ブレーキ１１は、マルチディスクブレーキユニットによって形成され、このブレーキユニットのディスクは、制動力を発生するために垂直な力を受けることがあり、このブレーキユニットは、カウンタシャフト２１の自由端に固定係合される。或いは、及び／又は更に、電動式トランスミッションブレーキ１１’を提供することもでき、これもまた、例えば図１に示されるようにカウンタシャフト２１に係合されることがある。歯重なり位置４３を解除するためのブレーキトルクに加えて、電動式トランスミッションブレーキ１１’は、歯重なり位置４３を解除するための駆動トルクを誘起することもできる。

垂直な力を発生するためのアクチュエータを有するトランスミッションブレーキ１１及び／又は電動式トランスミッションブレーキ１１’の代替として、及び／又はそれらに加えて、図２に表されるように、磁気粘性流体トランスミッションブレーキ１１’’も提供することができる。トランスミッションブレーキ１１’’は、回転子２３を有し、回転子２３は、カウンタシャフト２１に回転しないように係止され、回転子２３には、ダイナモシートによって形成され、半径方向外側に向いた、回転可能に固定されたディスク２４が配置される。更に、トランスミッションブレーキ１１’’は、固定子を備え、固定子は、環状コイル２５と、抗磁性キャリア要素２６と、ダイナモシートによって形成され、半径方向内側に向き、キャリア要素２６に固定され、ディスク２４間に噛合するディスク２７と、軸方向でディスク２４、２７の前後にある鉄芯２８、２９とを有する。ディスク２４、２７は、ディスク空間３０内に配置され、ディスク空間３０は、カウンタシャフト２１の方向で、第１の軸受カバー３１によって、且つ半径方向シャフトシール３２によって封止され、カウンタシャフト２１から離れる方向で、第２の軸受カバー３３によって封止される。ディスク空間３０は、磁気粘性流体３４を含み、流体３４の粘稠度は、環状コイル２５によって発生することができる磁力線３５によって変えることができ、したがって、磁場を印加することによって、流体３４を実質的に固体の媒体に連続的に変えることができる。

提案される第１の方法では、作動ユニット１０は、歯重なり位置４３を解除するために、切断クラッチ１２とトランスミッションブレーキ１１との作動を互いに同調させる（図３）。図３に、設定されたクラッチ走行３６と、実際のクラッチ走行３７と、カウンタシャフト回転速度３８と、ギア走行３９と、トランスミッションブレーキ１１の始動信号４０と、トランスミッションブレーキ１１の油圧アクチュエータユニットの油圧弁の弁始動信号４１とが時間ｔにわたって表される。１００％で、切断クラッチが完全に開かれる。

同期シーケンス４２の後、時間ｔ_１で、歯重なり位置４３がトランスミッションブレーキ１１によって検出された場合、ｔ_２で、切断クラッチ１２とトランスミッションブレーキ１１とが、それぞれある期間にわたって、作動ユニット１０によって同時に始動される。５０ミリ秒未満にわたるトランスミッションブレーキ１１の始動、及びトランスミッションブレーキ１１の短時間の閉状態が、約１００ミリ秒未満のごくわずかな時間遅延の後、カウンタシャフト２１の回転速度の短時間の低減をもたらす。図示される例では、ギア走行３９の急峻なプロファイル４４から理解することができるように、回転速度の低減によって引き起こされる回転パルスが、歯重なり位置４３の解消をもたらす。ここで、有利には、トランスミッションブレーキ１１の圧力は小さく保たれ、トランスミッションブレーキ１１はわずかな応力しか受けない。トランスミッションブレーキ１１によって引き起こされるパルスが歯重なり位置４３の解消を引き起こさなかった場合、切断クラッチ１２によって発生される回転パルスが、約１００ミリ秒未満のタイムラグで、係合すべき係合手段２０に作用することになる。

作動ユニット１０は、自動車の現行の速度に応じて、及び現行の伝達比に応じて、トランスミッションブレーキ１１と切断クラッチ１２とを作動する。更に、作動ユニット１０は学習機能を有し、学習機能によって、トランスミッションブレーキ１１の作動に関する動作パラメータ、すなわちトランスミッションブレーキ１１が始動されるべき時間の長さに関する値を学習するように意図される。学習段階の始めには、トランスミッションブレーキ１１は、ごく短い期間にわたって始動される傾向がある。学習段階中、この期間は、所望の確率で歯重なり位置４３の解除をもたらすパルスを実現可能なことが検出されるまで延長される。この目的で、作動ユニット１０は、コンピュータユニット４５及びメモリユニット４６を有し、メモリユニット４６に、動作プログラムが記憶され、且つセンサユニット（図示せず）によって記録される動作パラメータと、トランスミッションブレーキ１１の作動用の新たに求められる動作パラメータとが記憶される。

図４による代替方法では、歯重なり位置４３を解除するために、トランスミッションブレーキ１１のみが作動ユニット１０によって作動される。同期シーケンス４２の後、時間ｔ_１で、歯重なり位置４３がトランスミッションブレーキ１１によって検出された場合、トランスミッションブレーキ１１は、歯重なり位置４３を解除するために、第１の時間ｔ_２及び第２の時間ｔ_３で、パルス式モードで作動ユニット１０によって反復して始動される。時間が経過するにつれて、トランスミッションブレーキ１１は、より一層長いパルスで始動され、その持続時間は、毎回５〜２０ミリ秒だけ増加され、各場合に約１００ミリ秒未満の休止を伴う。ここで、有利には、トランスミッションブレーキ１１の圧力は小さく保たれ、トランスミッションブレーキ１１はわずかな応力しか受けない。歯重なり位置４３の解除がギア走行３９の急峻なプロファイル４４から検出されるとき、トランスミッションブレーキ１１のパルス式始動が終了される。次いで、切断クラッチ１２が閉じられる。

Claims (18)

1. 係合手段（２０）の歯重なり位置（４３）を解除するように意図された作動ユニット（１０）を有する自動車トランスミッション装置であって、
   前記作動ユニット（１０）が、歯重なり位置（４３）が検出されたときにトランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するように意図されることを特徴とする自動車トランスミッション装置。
2. マルチディスクブレーキにより形成された前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’）を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動車トランスミッション装置。
3. 粘性流体ブレーキユニットにより形成された前記トランスミッションブレーキ（１１’’）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車トランスミッション装置。
4. 電動ブレーキユニットにより形成された前記トランスミッションブレーキ（１１’）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
5. 前記作動ユニット（１０）が、歯重なり位置（４３）を解除するために、少なくとも動作中に記録される動作パラメータに応じて前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するように意図されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
6. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するための前記作動ユニット（１０）が、学習機能を有し、その学習機能により、少なくとも１つの作動用の動作パラメータを学習するように意図されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
7. 前記作動ユニット（１０）が、歯重なり位置（４３）を解除するために、少なくとも１つのパルス式動作モードで前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を反復して作動するように意図されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
8. 切断クラッチ（１２）を作動するための作動ユニットであって、歯重なり位置（４３）が検出されたときに前記切断クラッチ（１２）を作動するように意図された作動ユニットを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
9. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するための前記作動ユニット（１０）と、前記切断クラッチ（１２）を作動するための前記作動ユニットとが、歯重なり位置（４３）を解除するために、互いに同調して作動するように意図されることを特徴とする請求項８に記載の自動車トランスミッション装置。
10. 前記トランスミッションブレーキ（１１）を作動するための前記作動ユニット（１０）と、前記切断クラッチ（１２）を作動するための前記作動ユニットとが、前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）と前記切断クラッチ（１２）とを少なくとも実質的に同時に始動するように意図されることを特徴とする請求項８又は９に記載の自動車トランスミッション装置。
11. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）を作動するための前記作動ユニット（１０）と、前記切断クラッチ（１２）を作動するための前記作動ユニットとが、少なくとも一部、一体形成されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置を有する自動車トランスミッション（１３）。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自動車トランスミッション装置を有する自動車トランスミッション（１３）の係合手段の歯重なり位置（４３）を解除するための方法であって、歯重なり位置（４３）が検出された場合にトランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）が作動されることを特徴とする方法。
14. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）が、少なくとも１つの動作パラメータに応じて作動されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）の少なくとも１つの作動用の動作パラメータが、学習機能によって学習されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）が、歯重なり位置（４３）を解除するために、少なくとも１つのパルス式動作モードで反復して作動されることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 歯重なり位置（４３）を解除するために、前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）と切断クラッチ（１２）とが作動されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記トランスミッションブレーキ（１１、１１’、１１’’）と前記切断クラッチ（１２）とが、少なくとも実質的に同時に始動されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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