JP2013200038A - 少なくとも一つの電気部品を備えたアクチュエータによって操作可能な切換部品を有する伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の伝動装置と比べて所要構造スペースが小さいことを特徴とする伝動装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの電気部品（５，１７）を備えたアクチュエータ（４）によって操作可能な少なくとも一つの切換部品を有する伝動装置（１）を記載している。電気部品（５，１７）は、トランシミッションシャフト（３）と連結されており、動作時には、トランシミッションシャフト（３）の回転数で回転するとともに、伝達機器（１５）によって、筐体と固定する形で実現された、伝動装置（１）の別の部品と連動する形で連結される。伝達機器（１５）によって、スリップリング接点を介して、或いは誘導方式又は容量方式により、筐体と固定する形で実現された、伝動装置（１）の部品と、トランシミッションシャフト（３）と連結された少なくとも一つの電気部品（５，１７）との間で電気エネルギー及び／又はデータを交換することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも一つの電気部品を備えたアクチュエータによって操作可能な切換部品を有する伝動装置に関する。

デュアルクラッチトランシミッション、オートマチック変速機、マニュアル変速機又はそれらの同等物などの実際に周知のカウンタシャフト式伝動装置は、通常一方のシャフト上に回転可能な形で軸支された歯車とその歯車と係合する、他方のシャフトと回転しない形で連結された歯車とで、所謂歯車対を構成する形で実現されている。そのようなシャフト上に回転可能な形で軸支された歯車を切り換えて回転しない形で連結することによって、カウンタシャフト式伝動装置の動力伝達系において、シンクロ機構、爪、摩擦部品などの相応の切換部品を介して、カウンタシャフト式伝動装置の異なるギヤ段を実現する歯車対を接続構成することが可能である。

その場合、歯車対を接続するために配備された切換部品の操作は、回転可能な形で軸支された、カウンタシャフト式伝動装置の歯車又はフローティングギヤが配置されているシャフトに関して、機械方式、油圧方式、空気圧方式又は磁気方式により外側又は内側から行われている。

そして、特許文献１〜３は、シャフトの内側から切換部品を操作して、フローティングギヤ又は歯車対を接続又は解除する手法に関する一般的な従来技術を記載している。

カウンタシャフト式伝動装置の切換部品の外側からの操作は、通常シフトフォーク又はその同等物によって行われ、フローティングギヤを支持するシャフトの内側からの切換部品の操作は、シャフト内部の切換構造のために、シャフト表面に関して外側からのフローティングギヤの操作と比べて、半径方向に対する所要構造スペースが小さいことを特徴としている。それと逆に、フローティングギヤを内側から操作するカウンタシャフト式伝動装置は、切換部品を外側から操作するカウンタシャフト式伝動装置と比べて、軸方向に対する所要構造スペースが大きい。

それは、フローティングギヤを支持するシャフトの内側からフローティングギヤを操作するのに必要な操作力を切換部品に加えることが、同じくフローティングギヤを支持するシャフト上に配置されるとともに、フローティングギヤの間に配備された切換部品にも加わるという事実から生じる。シャフト上に配置されたフローティングギヤの軸受幅も切換部品の軸方向の所要構造スペースも変更することができず、シャフトを介した、その領域への操作力の誘導も限定的にしかできないので、シャフト領域における内側からの切換部品の操作は、フローティングギヤ又は切換部品に対して機能的に要求することはできないと考えられる。それは、シャフトの自由領域が必要であることを意味するが、そのような自由領域は、シャフトを延長することによってしか実現することはできない。

ドイツ特許公開第１０２０６５８４号明細書 ドイツ特許公開第４３２５９６４号明細書 ドイツ特許公開第１０３０２５０２号明細書

本発明の課題は、従来の伝動装置と比べて所要構造スペースが小さいことを特徴とする伝動装置を提供することである。

この課題は、本発明にもとづき、請求項１の特徴又は請求項２の特徴を有する伝動装置によって解決される。

本発明による少なくとも一つの電気部品を備えたアクチュエータによって操作可能な少なくとも一つの切換部品を有する伝動装置の第一の実施構成では、その電気部品は、トランシミッションシャフトと連結されており、動作時には、トランシミッションシャフトの回転数で回転するとともに、例えば、電気式伝達機器によって、筐体と固定する形で実現された、伝動装置の別の部品と連動する形で連結され、この伝達機器は、当該の筐体と固定する形で実現された、伝動装置の部品と、トランシミッションシャフトと連結された少なくとも一つの電気部品との間で、スリップリング接点を介して電気エネルギー及び／又はデータを交換することが可能である。

本発明による伝動装置の第一の実施構成に代わる実施構成では、電気エネルギー及び／又はデータは、誘導方式又は容量方式により交換することが可能である。

本発明による伝動装置の第一の実施構成も別の実施構成も、切換部品を操作するために配備されたアクチュエータの電気部品を伝動装置のトランシミッションシャフトと連結する手段を簡単な手法で提供し、そのため、そのように構成された伝動装置は、伝動装置の様々な構成部品を非常にコンパクト又は有利な構造スペースで配置した形で実現することが可能である。

本発明にもとづき筐体と固定された、伝動装置の構成部品と、少なくとも一つの切換部品を操作するために配備されたアクチュエータの電気部品との間で電気エネルギー及び／又はデータを伝達することは、トランシミッションシャフトの領域における伝動装置の内部のこれまで活用されていなかった構造スペースを切換部品を操作するための電気部品を配置することによって利用するとともに、更に、少なくとも一つの切換部品を操作するための構造的に負担のかかる措置を回避する手段を簡単な手法で提供するものである。

本発明の更なる利点及び有利な改善構成は、請求項及び図面と関連して原理を説明するための実施例から明らかとなる。

本発明による伝動装置の一部を大きく模式的に図示した縦断面図

図には、トランシミッションメインシャフト２とそれに対して平行に配置されたカウンタシャフト３とを有する、カウンタシャフト式伝動装置として実現された伝動装置１の一部が、縦断面図で図示されている。トランシミッションメインシャフト２には、固定ギヤとして実現された複数の歯車２Ａ〜２Ｄが配置されており、それらの歯車は、カウンタシャフト３上に回転可能な形で軸支されており、フローティングギヤとして実現された複数の歯車３Ａ〜３Ｄと噛み合う。フローティングギヤ３Ａと３Ｂは、歯車３Ａ〜３Ｄを操作するためのアクチュエータ４の第一の接続機器４Ａによって接続することが可能である一方、フローティングギヤ３Ｃと３Ｄは、アクチュエータ４の第二の接続機器４Ｂによって接続することが可能であり、そのためカウンタシャフト３と回転しない形で連結することが可能である。

アクチュエータ４の接続機器４Ａと４Ｂは、基本的に、同じ構造であり、そのため、以下の記述において、主に接続機器４Ａを取り上げる。

接続機器４Ａは、電気部品５によって実現されており、その電気部品は、ここでは、制御・電源用電子機器６を組み込むとともに、カウンタシャフト３と回転しない形で連結された電気機械として構成されている。電気式アクチュエータである電気機械５も、制御・電源用電子機器６も、ここでは、カウンタシャフト３と回転しない形で連結されており、そのため伝動装置１の動作時には、カウンタシャフト３の回転数で回転する。電気機械５の詳しく図示されていないエンジンアウトプットシャフトは、接続機器４Ａのスピンドルナット構造８のスピンドル８Ａと回転しない形で連結されており、その結果、スピンドル８Ａを電気機械式に駆動した場合、このスピンドルが、回転しつつ移動して、カウンタシャフト３と回転しない形で連結された、スピンドル８Ａに螺合されているナット８Ｂが、カウンタシャフト３の軸方向に対して電気機械５から離れる向き又は近付く向きに動かされる。

ナット８Ｂは、ここでは、カウンタシャフト３に差し込まれた二つのボルト９Ａ及び９Ｂと連動する形で連結されて、ボルト９Ａと９Ｂが、ナット８Ｂによって、カウンタシャフト３の縦長の穴１０Ａ，１０Ｂ内において、カウンタシャフト３の軸方向にスライドされて行く。ボルト９Ａ及び９Ｂは、スピンドルナット構成８のナット８Ｂと同様に、伝動装置１の動作時には、カウンタシャフト３の回転軸の周りをカウンタシャフト３の回転数で回転する。

フローティングギヤ３Ａ又はフローティングギヤ３Ｂをカウンタシャフト３と回転しない形で連結する、従って、解除された状態から接続された状態に移行することを可能とするために、ボルト９Ａ及び９Ｂは、そのナット８Ｂと逆の端部をカウンタシャフト３を取り囲むスリーブ部品１１と連結されており、そのスリーブ部品は、カウンタシャフト３と噛み合って連結することによって、回転しない形で連結されるとともに、カウンタシャフト３の軸方向にカウンタシャフト上をスライドすることが可能な形で配置されている。更に、スリーブ部品１１は、そのカウンタシャフト３と逆の円周面の領域に歯車輪郭１１Ａを形成されており、その歯車輪郭は、軸方向の位置に応じて、フローティングギヤ３Ａと固く連結された歯車輪郭１２又はフローティングギヤ３Ｂと固く連結された歯車輪郭１３と係合するか、或いはそれら二つの歯車輪郭１２と１３の間のニュートラルの中間位置では、歯車輪郭１２及び１３のいずれとも係合せず、フローティングギヤ３Ａもフローティングギヤ３Ｂもカウンタシャフト３と回転しない形で連結されない。スピンドルナット構成８と接続機器４Ｂのスピンドルナット構成１４は、それぞれ電気機械５及びアクチュエータ４の接続機器４Ｂの同じく電気機械として実現された電気部品１７の回転トルクをフローティングギヤ３Ａ〜３Ｄを接続又は解除する並進運動トルクに変換することが可能なトルクコンバータである。

フローティングギヤ３Ａ〜３Ｄの中の一つが勝手に接続又は解除することを防止するために、スピンドルナット構成８及び１４は、ここでは、戻り止めされた形で実現されており、その結果、スピンドルナット構成８のナット８Ｂ又はスピンドルナット構成１４のナット１４Ｂは、電気機械側で駆動すること無く、その位置を保持する。

それに代わって、図面に詳しく図示されていない伝動装置の別の実施構成では、接続機器の電気機械の相応の駆動部による切換部品、即ち、ここではスリーブ部品１１の切換状態は、電気機械側で発生したコギングトルクによって保持することが可能であるものと規定する。

それに追加して、或いはそれに代わって、フローティングギヤに対応する切換部品の切換状態を保持するためのアクチュエータの電気機械には、電源断の状態で切換部品又はフローティングギヤの切換状態が変わることを阻止する電気的に駆動可能なブレーキが組み込まれているものと規定することもできる。その場合、電気部品が電気機械として実現されている時には、ブレーキは、電気機械のエンジンアウトプットシャフトと連結され、その結果、電気機械の電源断の状態では、エンジンアウトプットシャフトと連結された、スピンドルナット構成のスピンドルの回転運動が防止されることとなる。

カウンタシャフト３の内側には、電気機械５とそれに組み込まれた制御・電源用電子機器６の他に、更に、電気エネルギーを保存しておくためのエネルギー貯蔵器７も配備されており、それは、ここでは、電気式アクチュエータ５に供給する電圧を平滑化するためのコンデンサとして実現されている。それに追加して、或いはそれに代わって、有利には、コンデンサとして実現されたエネルギー貯蔵器７は、電気機械５を動作させるのに必要な電気エネルギーを一時的に保存しておくために使用することも可能である。

更に、一つのモジュールとして実現された、エネルギー貯蔵器７、制御・電源用電子機器６及び電気機械５から成る構造ユニットは、オイル流路を備えており、そのオイル流路を通して、カウンタシャフト３の内側に対して、伝動装置１の様々な構成部品の潤滑、冷却又は操作用の作動油をそれぞれ当該の構成部品に移送することが可能である。

図面に図示されている伝動装置１の改善構成では、電気機械５とスピンドルナット構成８の間及び電気機械１７とスピンドルナット構成１４の間の領域において、フローティングギヤ３Ａ〜３Ｄを操作するためのアクチュエータ４は、それぞれ伝動装置に対して、詳しく図示されていない手法で電気機械５の駆動電力を必要な量だけ変換することが可能であるとともに、スピンドル８Ａ又はスピンドルナット構成１４のスピンドル１４Ａがスピンドル用ナット８Ｂ又は１４Ｂを軸方向にスライドさせるのに必要な回転トルクで駆動することが可能であるように構成される。

カウンタシャフト３の外側に配備されるとともに筐体と固定する形で実現された、伝動装置１の構成部品と、カウンタシャフト３と回転しない形で連結された電気機械５及び１７との間におけるエネルギー及び制御信号の伝達又はデータの伝送は、ここでは、誘導方式で動作する伝達機器１５によって実現されている。それは、誘導方式による伝達機器１５によって、電気機械５及び１７を駆動するのに必要な駆動エネルギーも、両方向における所要の制御信号、即ち、目標値と実際値も、筐体と固定された、伝動装置１の構成部品と非接触方式により交換されることを意味する。エネルギー及び制御信号の誘導方式による伝達に代わって、それらは、相応のスリップ接点方式又は容量方式により、即ち、電界を介して、トランシミッションシャフトと共に回転する、アクチュエータの電気部品と、筐体と固定された構成部品との間で伝達することも可能である。

伝達機器１５は、カウンタシャフト又はトランシミッションシャフト３と同軸に配置されており、その場合、筐体と固定する形で実現された、伝達機器１５のコイル構成１５Ａが、カウンタシャフト３内に配置されている。この実施形態は、構造の長さが小さい伝動装置を実現する手段を簡単な手法で提供し、その場合、それに対応してシャフトの自由端が得られる。

それに代わって、筐体と固定された、伝達機器のコイル構成は、詳しく図示されていない手法で、半径方向に対してトランシミッションシャフトの外側に配置することも可能であり、その場合、シャフトの自由端は得られず、そのような実施形態の伝動装置は、伝動装置の軸方向に対する所要構造スペースが大きい。

誘導式伝達機器１５は、電気機械５及び１７を駆動するのに必要な電気エネルギーと電気機械５及び１７を制御するのに必要なデータとを相異なる周波数帯域内で伝送し、電気機械５及び１７と、筐体と固定された、伝動装置１の構成部品、例えば、伝動制御機器などとの間において、２０ｋＨｚ〜最大２００ｋＨｚの帯域でエネルギーを伝送する一方、１００ＭＨｚの帯域又はギガヘルツの帯域で両方向によりデータを交換する。

従って、伝達機器１５は、筐体と固定されたコイル構成１５Ａと協力して動作する別のコイル構成１５Ｂが、整流器を備えた電子モジュールと更に連結されたカウンタシャフトと一緒に回転するようにするための一種の変換器である。その整流器を用いて、交流電圧を整流して、それに続く平滑段で平滑化しており、平滑段には、伝送されてきた信号を読み取って、変調し、高い周波数で二次電圧の信号に重畳して、それによりアクチュエータ４の電気成分の実際値を電気式伝動制御機器の方向に伝送することが可能な構成部品が繋がっている。そのため、例えば、電気機械５及び１７の停止状態又は回転位置などの電気機械５及び１７の相異なる動作状態を筐体と固定された、伝動装置の構成部品に伝えることが可能であり、電気式伝動制御機器の領域において、フローティングギヤ３Ａ〜３Ｄが接続されているか否かを決定することができることとなる。

従って、筐体と固定された、伝動装置１の部品からカウンタシャフト３と連結された電気部品或いは電気機械５又は１７に伝送すべきデータは、フローティングギヤ３Ａ〜３Ｄ又はフローティングギヤ３Ａ〜３Ｄに対応する切換部品の操作に関する基準目標値である。

そのため、トランシミッションシャフト３と連結された、アクチュエータ４の電気部品、即ち、電気機械５及び１７から筐体と固定された、伝動装置１の部品に伝送すべきデータは、アクチュエータ４のその時々の動作状態、そのためアクチュエータの実際値に関する応答メッセージである。

前述したカウンタシャフトと固定された、アクチュエータ４の部品と、トランシミッションの筐体と固定された、伝動装置１の部品との間の代替のデータ伝送形態と異なり、伝達機器によって、光学方式及び／又は無線方式によりデータを伝送することも可能である一方、誘導方式、容量方式又は相応のスリップリング接点方式によりエネルギーを伝達することが可能である。

カウンタシャフト３と連結された、伝達機器１５のコイル構成１５Ｂは、カウンタシャフトと連結された、アクチュエータ４の電気機械５及び１７と共に、共通のモジュールを構成し、そうすることによって、本発明による伝動装置１の組立が、従来通り実現された伝動装置と比べて簡単化される。

本発明による伝動装置の組立の更なる簡単化は、筐体と固定された、伝達機器の部分、即ち、ここでは、コイル構成１５Ａが、図示されていない手法にもとづき、伝動装置の伝動制御機器及び／又はトランシミッションコネクタと共に、共通のモジュールを構成する場合に得られる。

接続機器４Ａも、接続機器４Ｂも、伝動装置１を組み立てる間に、カウンタシャフト３の内側に完全に差し込むことができるモジュールの一部であるので、モジュールを組み立てる間に、スピンドル用ナット８Ｂ及び１４Ｂと、ボルト９Ａ，９Ｂ及び接続機器４Ｂのボルト１６Ａ，１６Ｂとの間の連結を実現するために、モジュールをその軸方向の終端位置に、有利には、９０°回転させるものと規定する。それに続いて、クリップによる連結、ボルトによる連結、ピンによる連結、接着による連結又はかしめによる連結などの相応の措置によって、モジュールが、カウンタシャフト３と回転しない形で連結される。

更に、伝達機器１５は、伝動装置１の油圧システムの作動油をカウンタシャフト３の内側に導入することが可能であるとともに、伝動装置１の様々な構成部品の潤滑、冷却及び操作のために更に投入することが可能である回転式オイル供給部として実現することもできる。

本発明による伝動装置の別の有利な実施形態では、伝動装置は、構成部品又は歯車を接続又は解除するための操作力を提供する電気式アクチュエータ又は電気機械だけを備える形で実現され、構成部品又は歯車には、所謂セレクタブルアクチュエータが組み込まれる。セレクタブルアクチュエータを用いて、伝動装置の操作すべき相異なる構成部品又はフローティングギヤの間での選択を実行することが可能であり、その結果、セレクタブルアクチュエータによって選択された歯車又は構成部品、或いはそれに対応する切換部品は、電気機械が発生した操作エネルギーを加えられることとなる。

この場合、セレクタブルアクチュエータは、有利には、本装置の電気式アクチュエータと、本装置によって操作すべき構成部品又は歯車との間において、それぞれ構成部品又は歯車或いはそれに対応する切換部品を操作するのに必要な連結を実行する切換磁石として実現される。

１ 伝動装置
２ トランスミッションメインシャフト
２Ａ〜２Ｄ 歯車
３ カウンタシャフト
３Ａ〜３Ｄ 歯車
４ 機器
４Ａ，４Ｂ 接続機器
５ 電気式アクチュエータ
６ 制御・電源用電子機器
７ 筐体構成部品
７Ａ エネルギー貯蔵器
８ スピンドルナット構成
８Ａ スピンドル
８Ｂ ナット
９Ａ，９Ｂ ボルト
１０Ａ，１０Ｂ 縦長の穴
１１ スリーブ部品
１１Ａ 歯車輪郭
１２ 歯車輪郭
１３ 歯車輪郭
１４ スピンドルナット構成
１４Ａ スピンドル
１５ 回転式伝達機器
１５Ａ，１５Ｂ コイル構成
１６Ａ，１６Ｂ ボルト
１７ アクチュエータ

Claims (10)

1. 少なくとも一つの電気部品（５，１７）を備えたアクチュエータ（４）によって操作可能な少なくとも一つの切換部品（１１）を有する伝動装置（１）であって、
   この電気部品（５，１７）は、カウンタシャフト（３）と連結されており、動作時には、カウンタシャフト（３）の回転数で回転するともに、伝達機器（１５）によって、筐体と固定する形で実現された、伝動装置（１）の別の部品と連動する形で連結され、
   この伝達機器（１５）によって、誘導方式又は容量方式により、当該の筐体と固定する形で実現された、伝動装置（１）の部品と、カウンタシャフト（３）と連結された少なくとも一つの電気部品（５，１７）との間で電気エネルギー及び／又はデータを交換することが可能である伝動装置において、
   筐体と固定する形で実現された、誘導式伝達機器（１５）のコイル構成（１５Ａ）が、カウンタシャフト（３）の中に配置されていることと、
   この伝達機器（１５）が、カウンタシャフト（３）と同軸に配置されていることと、
   この電気部品（５，１７）には、同じくカウンタシャフト（３）と連結された電子機器が組み込まれていることと、
   を特徴とする伝動装置。
2. 筐体と固定する形で実現された、誘導式伝達機器（１５）のコイル構成（１５Ａ）が、トランシミッションシャフト（３）の中ではなく、トランシミッションシャフト（３）の外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の伝動装置。
3. 誘導式伝達機器（１５）が、電気エネルギーとデータを相異なる周波数帯域内で伝送することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝動装置。
4. 当該の電子機器を用いて、電気部品（５，１７）に供給すべきエネルギーと同じく電気部品（５，１７）に伝送すべきデータとを分離することが可能であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の伝動装置。
5. 当該の筐体と固定された部品からカウンタシャフト（３）と連結された電気部品（５，１７）に伝送すべきデータが、アクチュエータ（４）を操作するための基準目標値であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の伝動装置。
6. カウンタシャフト（３）と連結された電気部品（５，１７）から当該の筐体と固定された部品に伝送すべきデータが、アクチュエータ（４）の動作状態に関する応答メッセージであることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の伝動装置。
7. カウンタシャフト（３）と連結された、伝達機器（１５）の部分（１５Ａ）が、カウンタシャフト（３）と連結された、アクチュエータ（４）の電気部品（５，１７）と共に、共通のモジュールを構成することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の伝動装置。
8. 筐体と固定された、当該の伝達機器の部分が、伝動制御機器及び／又はトランスミッションコネクタと共に、共通のモジュールを構成することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の伝動装置。
9. 伝達機器（１５）が、回転式オイル供給部としても実現されていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の伝動装置。
10. 電気部品（５，１７）が、エンジンアウトプットシャフトと切換部品（１１）の間に配置された、電気機械（５，１７）の回転駆動運動を切換部品（１１）のための並進操作運動に変換するトルクコンバータ機器（８，１４）と連動する形で連結された電気機械として実現されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の伝動装置。

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