JP4302323B2 - 乗物用変速機のためのギヤシフト装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に基づく乗物（自動車）用変速機のためのギヤシフト装置に関する。
【０００２】
このようなギヤシフト装置では、個々のシフトレーンの予選択のためにセレクタシャフトの回転運動が使用され、この場合には一般に高い切換え力は必要でない。セレクタシャフトの軸方向縦運動は所望の段への挿入のために使用され、この場合には特に重い車両や運転者席が変速機から離れて配置されている車両では大きな切換え力を必要とする。
【０００３】
今日の商用車、例えばバスやトラックはキャブオーバ型であるため、変速機の取付けのための場所的条件は、変速機が必然的に運転者席から遠ざけられるようになっている。アンダフロアエンジン又はリヤエンジンを備えた車両ではこの距離が特に大きい。機械シフト式変速機では変速リンク機構が長く、動きがぎこちないなため、正確なシフト操作がしばしば困難になる。
【０００４】
自動車の運転者が全注意力を道路交通に向けることができるように、自動車の操縦のために必要なすべての活動をできるだけ軽減し、支援しなければならない。
【０００５】
面倒な交通状況で変速機の完全な操作がいかに決定的に重要であるかは、自動車運転者がみな承知している。あらゆるサイズの商用車のための空気式ギヤシフト装置はこの点で対応策を講じることができる。
【０００６】
従来公知のサーボギヤシフトは一部が変速機に直接取付けられており、外部からアクセス可能な制御棒とピストン棒を有する。変速リンク機構は制御棒と連結される。制御棒の縦運動によって倍力装置が作動される。この制御方式は２つのロッド又はケーブル牽引式ギヤシフトと組み合わされる。この場合の欠点はベローズによる制御棒及びピストン棒の密封と不十分な潤滑である。トラックではこの場所がひどい汚れにさらされる。変速リンク機構の変速比を変更するとサーボ倍力装置の始点も変化し、又は弁を改造してサーボ倍力装置をリンク機構の変速比に適応させなければならない。互いに分離された制御弁とサーボシリンダからなるギヤシフト装置にも同じことが当てはまる。弁とシリンダは玉継手を介してシフトレバー及びブラケットと連結され、一方、ブラケットは変速機に固定されている。さらにこの配列は、ギヤシフトの都度これらの部品が変速機及び車両のフレームに対して相対的に移動し、弁とシリンダを連絡する空気管を摩滅させるという欠点がある。
【０００７】
機械空気式制御部及び別個の空気式動力部からなる分解型のこの種の空気式ギヤシフト装置は知られている。分解型のギヤシフト装置はLoomann著「歯車変速機」２版Springer Verlag、１９８８年、２２５頁で知られている。制御部は変速リンク機構により操作される機械式制御弁である。その場合変速操作時の選択運動の伝達は、直接に変速機へ機械的に行なわれる。ギヤシフト運動の伝達の際に制御弁が作動され、同時に手動切換え力がレバーを介して変速機へ機械的に伝達される。その際手動切換え力はさらに圧縮空気シリンダにより空気圧で支援される。なおこの圧縮空気シリンダは、油圧ダンパを組み込んだ２位置シリンダとして空気式動力部を構成する。この場合手動切換え力の正比例の模写は得られない。制御部と動力部の間の経路は長く、取付けは場所を取る。制御部と動力部の間の圧縮空気管の損傷が避けられない。
【０００８】
運転者の手動切換え力は支援されるが、選択力は支援なしで変速機に伝達される変速機が欧州特許公報ＥＰ０２５１８０７により知られている。切換え運動は第１のセレクタシャフトに直接伝達されるが、選択運動は反転され、手動力を伝達する第１のセレクタシャフトに関係なく回転可能な第３の軸を軸方向に移動する。
【０００９】
サーボ倍力装置はサーボ素子の第１のセレクタシャフトによって起動され、第１のセレクタシャフトに関係なく回転し得る第２のセレクタシャフトから第３のセレクタシャフトへ、そこからシフトレールへ伝達される。第２及び第３のセレクタシャフトは互いに遊転不能に固着されており、第３のセレクタシャフトは第２のセレクタシャフトに対して軸方向に移動させることができる。
【００１０】
制御弁と動力部が組み合わされて１つの構成部分をなすギヤシフト装置がドイツ国特許公報ＤＥ１９５３９４７１により知られている。運転者の切換え力に比例して切換え力が増幅され、手動切換え式変速機と同様の効果が得られる。運転者はギヤシフトに対する勘、即ちある段に挿入したか否かの感覚を失わず、又は同期段階がどれだけ長く持続するかを直接感知することができる。このギヤシフト装置では個々の部材への力の伝達に改善の余地がある。
【００１１】
本発明の根底にあるのは、力の伝達を改善するとともに、サーボ倍力装置により簡単かつ確実なギヤシフトを可能にするギヤシフト装置を提示する課題である。
【００１２】
この課題は請求項１の特徴を有するギヤシフト装置によって解決される。実施形態が従属請求項の主題である。
【００１３】
本発明によれば変速機ケースに固設されたギヤシフト装置に中心セレクタシャフトが設けられ、運転者が操作する変速リンク機構と連結され、これによってセレクタシャフトを回転操作することができる。セレクタシャフトによって手動切換え力が倍力装置の起動レバー及び変速機のシフトレールに伝達される。切換えるシフトレールの選択のために、変速リンク機構によりセレクタシャフトを並進操作することができる。倍力装置が送り出す切換え力は、ギヤシフト装置に軸方向不動に配設された中空軸に伝達される。中空軸は中心セレクタシャフトを取り囲み、シフトレールの切換えのために中心セレクタシャフトとともに回転することができる。
【００１４】
有利な実施形態では中心セレクタシャフトに軸方向に整列された溝が設けられ、この溝にピンが係合する。こうして中心セレクタシャフトと倍力装置の係脱動作レバーとの、回転不能だが軸方向移動可能な結合が形成される。
【００１５】
有利な実施形態によれば、ピンが倍力装置の係脱動作レバーに回転可能に支承される。その場合、ニードル軸受ブシュによるピンの回転支承とすることが好ましい。
【００１６】
さらに別の有利な実施形態によれば、倍力装置の係脱動作レバーと倍力装置の制御棒の間に回転手段が設けられるが、この回転手段は係脱動作レバーに配設されたローラであることが好ましい。
【００１７】
別の有利な実施形態ではセレクタシャフトが中心セレクタシャフトと取り囲む中空軸との連結区域に、中心セレクタシャフトと中空軸の間の連結部材を受けるための開口を有する。中空軸が駆動される前に、セレクタシャフトの僅かな回転を可能にするために、開口は連結部材より大きく形成されている。
【００１８】
ギヤシフト装置はユニット一式として変速機ケースに適応し得る１個の部品として形成することができる。
【００１９】
本発明によって縦運動の密封と、弁及び周囲に対して相対運動可能な部材の改良の問題が解決される。サーボユニットの制御及びサーボ力の出力のための機構が１つのケースの中に収容され、セレクタシャフトの回転運動によりサーボ倍力装置が作動され、これが別のレバーを介して中空軸に、そこから変速機に伝達される。セレクタシャフトの密封は、ストリッパと保護キャップを備えた軸シールによって行なわれる。各部材はさらに油噴射管によって潤滑される。車種と顧客に応じて種々異なる変速リンク機構の変速比は、セレクタシャフトに固設されたシフトレバーにより懸架半径を変えることによってサーボユニットの弁に適応させることができる。こうしてすべての用途に対して同じ弁及び同じサーボユニットを使用することが簡単に保証される。
【００２０】
空気ギヤシフト装置を変速リンク機構に剛結するために、変速リンク機構が次の機能を可能にしなければならない。
−手動切換え力の弁への伝達、
−弁制御に従属するサーボ力および手動切換え力の変速機への伝達、
−サーボ倍力ユニットの機械的橋渡し、
−選択力の伝達、
−ギヤシフト装置のシフトブラケットへの適応。
【００２１】
この場合問題は次の点にある。即ち
−弁制御力としての手動切換え力の伝達はなるべく無損失でなければならない。
−選択力が増大してはならない。
−ギヤシフト装置の迅速な交換又は改装が可能でなければならない。
−変速機の周囲の、特に車両フレーム側の取付け場所が著しく限られている。
−容易な、かつ手落ちのない取付けが可能でなければならない。
−サーボ倍力装置は遠隔操作シフトつまみの変速比に関係なく、常に同じでなければならない。
−空気倍力装置及び機械的部材の給油が保証されなければならない。
【００２２】
この問題は本発明に係るギヤシフト装置によって考慮される。
【００２３】
切換え運動は補助力としての圧縮空気によって支援され、選択運動は支援なしで手操作で行なわれる。変速操作の一部だけをサーボ力で支援することにより、全サーボ倍力式のギヤシフト装置に比してギヤシフト装置の構造が簡素化される。コストと取付け費用が大幅に減少され、既設の変速機の改装も問題なく可能である。また圧縮空気設備の損傷により空気圧が小さすぎるか又はまったくない場合は、運転者が手操作でシフトすることができる。そのために何らかの性質を持つ切換え対策は必要でない。自動車の制動能力は、変速機がそれを提供する限り、保証される。
【００２４】
圧縮空気倍力装置はシフト時に消費される力の大部分を供与するが、しかしそれは運転者がシフト感覚を持ち続ける程度に限られる。運転者が手操作で加える手動力は、空気変速倍力装置によってすべての必要な力の何分の一かに減少される。商用車同期変速機が重量車でも軽快な操作の変速機となる。下り坂の走行時に特に下段へのダウンシフトが著しく容易になり、それによって事故防止の向上に大きな寄与を果たす。
【００２５】
本発明に係るギヤシフト装置の使用分野はＨ形シフト、二重Ｈ形シフト及び重なりＨ形シフト式のすべての同期変速装置である。自動車メーカーによって著しく制限された取付け場所に変速機を取付ける場合でも、このギヤシフト装置は十分な場所がある。全ギヤシフト装置を一括して交換し又は取付けることができ、現場で車両に特別な調整を行なわなくてよいから、必要な交換又は改装の時に車両管理者にとって嬉しいことに休業時間が短い。また運転者は変速操作時に変速機のシフト過程へのフィードバックを常に感知することができる。シフトレバーと変速機の同期装置との間にある機械的結合によって、運転者は倍力のない機械式ギヤシフト装置のように変速機の反応を感知する。こうして運転者には変速過程への干渉の可能性がいつでも維持されており、運転者は進行中のシフト過程を随時制止することができる。圧縮空気倍力装置が停止したときは、運転者に変速機のシフトの可能性が無制限に存続するから、非常の場合は変速比を変更することによって、大きな力を費やすにせよ確実に減速することができる。
【００２６】
ギヤシフト装置を適当に設計することによって、変速操作の支援のために装置が発生する補助力を、運転者と変速機の間のシフト設備に適応させることができる。ギヤシフト装置の取付けは、変速機とギヤシフト装置の間に相対運動が起こらないように変速機ケースに固定して行なわれる。変速機とギヤシフト装置の間に、動く管路、弁又はシリンダはもはやない。玉継手とブラケットはもはや必要でない。ギヤシフト装置の改装は変速リンク機構を短縮せずに行うことができる。ギヤシフト装置への空気倍力装置の取付け位置は任意であり、差込み又はフランジ付けすることができる。
【００２７】
図面に基づき本発明を詳述する。
【００２８】
図１は先行技術による自動車変速設備２の略図を示す。シフトレバー４から出た変速棒６は、レバー反転装置８を経て、ギヤシフト装置１１及び空気サーボ倍力装置１０に接続されている。空気サーボ倍力装置１０は貯蔵タンク１４に通じる接続管１２を有する。貯蔵タンク１４から空気サーボ倍力装置１０に圧縮空気が供給される。レバー反転装置８は、変速棒６に好ましくは枢着された第１のレバー１６を有する。レバー反転装置８は、空気サーボ倍力装置１０に配設された制御棒２０に係合する第２のレバー１８を有する。空気サーボ倍力装置１０にはピストン棒２２が設けられている。ピストン棒２２にはレバー２４が係合しており、このレバー２４は回転可能なセレクタシャフト２６を介して自動車変速機３０のレバー２８と連結されている。レバー２８はシフトレール３２に係合する。周知のように、シフトレール３２によって変速機の変速比を切換えることができる。レバー２４の運動はセレクタシャフト２６を介してレバー２８に伝達されるから、レバー２８はシフトレール３２を軸方向に運動させることができる。この運動により、シフトレール３２は、３つの位置、即ち切換えられる変速比にそれぞれ相当する２つの軸方向末端位置と、これらの末端位置の間にあって変速機の中立位置に相当する中間位置をとることが好ましい。
【００２９】
図２は本発明に係るギヤシフト装置４０の平面断面図を示す。ここには図示されない図１に示したレバー１６は、歯４２により中心セレクタシャフト４４に遊転不能に固着されている。セレクタシャフト４４は、ギヤシフト装置４０の保護キャップ４６を貫通し、軸シール４８によって周囲を密封されている。セレクタシャフト４４は、中空軸５２の中で、軸線５０の周りに回転し得るように支承されている。中空軸５２は、ギヤシフト装置４０の中に配設され、軸線５０の周りの回転は可能であるが、軸線５０に沿った並進運動は不能である。
【００３０】
セレクタシャフト４４は、その周囲に、軸線５０に沿って設られた溝５４を有する。この溝にピン５６が係合する。一方、ピン５６はレバー１８に回転可能に支承される。回転性を改善するために、ピン５６はニードル軸受ブシュ５８に納めたかたちでレバー１８に支承される。軸線５０に沿ったセレクタシャフト４４の軸方向並進運動を可能とする一方で、軸線５０周りにセレクタシャフト４４が回転した場合にレバー１８が回動するように、ピン５６は溝５４の中に配設されている。ピン５６の回転可能な支承によってピン５６と溝５４の間の摩擦損失が回避される。このため、セレクタシャフト４４にトルクが働き、それがピン５６を介して空気サーボ倍力装置１１に受け止められる場合でも、軸線５０に沿ったセレクタシャフト４４の軽快な軸方向運動が可能である。
【００３１】
レバー１８は、ピン６２に回転可能に配設されたローラ６０を有する。ローラ６０は空気サーボ倍力装置１１の制御棒２０に係合する。これによってレバー１８と制御棒２０の間の摩擦損失が極小になるから、空気サーボ倍力装置１１への手動切換え力の摩擦の少ない、ほとんど無摩耗の伝達を行うことができる。
【００３２】
空気サーボ倍力装置１１が発生する増幅力はピストン棒２２によってレバー２４へ、そこから中空軸５２へ伝達される。中空軸５２は２個のスロット６４を有する。レバー２８に固定されたピン６６がこのスロット６４を貫いて突出する。レバー２８はここに図示しないシフトレール３２に係合する。またピン６６はセレクタシャフト４４の開口６８を貫いて突出し、セレクタシャフト４４と中空軸５２とが一緒に回転するようにする（図４も参照）。なお、開口６８の内法寸法はピン６６の外側寸法より大きくしてある。それによってセレクタシャフト４４と中空軸５２の間に僅かな回転方向の遊びが生じる。従って、セレクタシャフト４４が直ちに直接に中空軸５２を駆動することなく、セレクタシャフト４４とレバー１８が空気サーボ倍力装置１１を制御することが保証される。例えば倍力装置が停止した場合、制御棒２０の調整行程を超えていても、空気サーボ倍力装置１１の確実な橋渡しが得られる。
【００３３】
中空軸５２のスロット６４は、中空軸５２及びレバー２８の内部のセレクタシャフト４４の軸方向移動、それとともに自由な、増幅されない選択運動を可能にする。
【００３４】
図３はギヤシフト装置の側面断面図を示す。レバー１８のニードル軸受ブシュ５８に支承されたピン５６がセレクタシャフト４４の溝５４に係合している。セレクタシャフト４４は中空軸５２によって取り囲まれている。レバー１８はピン６２に回転自在に配設されたローラ６０により制御棒２０のポケットに係合し、手動切換え力の空気サーボ倍力装置１１への低摩擦伝達を可能にする。
【００３５】
図４はレバー２８の区域のセレクタシャフトの断面図を示す。レバー２８の張出し部７４がここには図示されないシフトレール３２（図１を参照）に係合する。レバー２８、中空軸５２及びセレクタシャフト４４をピン６６が貫通している。セレクタシャフト４４の開口６８の内法寸法はピン６６の外側寸法より大きい。ピン６６は止め輪７２によってその位置に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術によるシフト設備の略図である。
【図２】 ギヤシフト装置の平面断面図である。
【図３】 ギヤシフト装置の前面断面図である。
【図４】 セレクタシャフトの断面図である。
【符号の説明】
４ シフトレバー
６ 変速棒
１０ 空気サーボ倍力装置
１１ ギヤシフト装置
１６ レバー
１８ レバー
２０ 制御棒
２６ セレクタシャフト
２８ レバー
３０ 変速機
３２ シフトレール
４０ ギヤシフト装置
４４ セレクタシャフト
５２ 中空軸

Claims (8)

1. 乗物用変速機（３０）のためのサーボ倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）であって、乗物用変速機が、変速リンク機構（４、６、１６）と、前記変速リンク機構と連結されるとともに前記倍力装置（１０）の制御棒（２０）と連結されたレバー（１８）と、これとは別のレバー（２８）を介して変速機（３０）のシフトレール（３２）に係合するセレクタシャフト（２６、４４）と、を有する形式のものにおいて、
   変速機ケースに固設されたギヤシフト装置（４０）に中心セレクタシャフト(４４)が設けられ、
   中心セレクタシャフト（４４）は、運転者が操作する変速リンク機構（４、６、１６）によって回転運動させることが可能であり、これにより、倍力装置(１０)の係脱動作レバー（１８）への手動切換え力の伝達及び変速機（３０）のシフトレール（３２）への手動切換え力の伝達がなされるようになっており、かつ、中心セレクタシャフト（４４）は、変速リンク機構（４、６、１６）によって並進運動させることができ、これにより切換えられるべきシフトレール（３２）の選択がなされるようになっており、その際、倍力装置（１１）から供給される切換え力が、ギヤシフト装置（４０）に軸方向不動に配設された中空軸（５２）に伝達されるようになっており、
   中空軸（５２）は、中心セレクタシャフト（４４）を取り囲んでおり、かつシフトレール（３２）の切換えを行うため中心セレクタシャフト（４４）とともに回転可能であることを特徴とする、ギヤシフト装置（１１、４０）。
2. 中心セレクタシャフト（４４）に軸方向に整列した溝（５４）が設けられ、中心セレクタシャフト（４４）と倍力装置（１０）の係脱動作レバー（１８）との遊転不能かつ軸方向移動可能な結合のためにピン（５６）が溝（５４）に係合していることを特徴とする、請求項１に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
3. ピン（５６）が倍力装置（１０）の係脱動作レバー（１８）に回転可能に支承されていることを特徴とする、請求項２に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
4. ニードル軸受ブシュ（５８）によりピン（５６）が回転可能に支承されていることを特徴とする、請求項３に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
5. 倍力装置（１０）の係脱動作レバー（１８）と倍力装置（１０）の制御棒（２０）の間に回転手段（６０）が設けられてい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変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
6. 回転手段（６０）が係脱動作レバー（１８）に配設されたローラ（６０）であることを特徴とする、請求項５に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
7. 中心セレクタシャフト（４４）が、この中心セレクタシャフト（４４）を取り囲む中空軸（５２）との連結区域に、中心セレクタシャフト（４４）と中空軸（５２）の間の連結部材（６６）を受けるための開口（６８）を有しており、
   中空軸（５２）が駆動される前に、中空軸（５２）の中でセレクタシャフト（４４）の僅かな回転遊びが可能であるように、開口（６８）の内法寸法が連結部材（６６）の外側寸法より大きく形成されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。
8. ギヤシフト装置（４０）がユニット一式として変速機ケースに適応することができる１個の部品として形成されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の変速機（３０）のための倍力装置（１０）を備えたギヤシフト装置（１１、４０）。

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