JP4405392B2 - 自動車用段付きギヤボックス - Google Patents

Description

本発明は、以下の特許請求の範囲の請求項１の前提部分にしたがった、駆動力を自動車のエンジンから駆動車軸および駆動輪に伝達する段付きギヤボックスに係る自動車用装置に関する。

自動段付きギヤボックス式の自動ギヤボックスは、マイクロコンピュータ技術がさらに進化するにつれて、大型車両においてますます一般的になるとともに、制御コンピュータとサーボモータ等の多数の作動装置とを用いて、エンジン速度、エンジンとギヤボックスとの間における自動ディスククラッチの係合および係合解除および互いに対するギヤボックスの結合手段をも精密に調整して、穏やかな切換えが常に適正なエンジン速度で得られるようにすることを可能にした。大型車両において、これらの自動ギヤボックスは、しばしば、非同期的な前進および後退歯車を有する基本ギヤボックスと、さらにまた、前記基本ギヤボックスの前および／または後に連続して配置される同期的な補助歯車とを備える。基本ギヤボックスの前に連続して配置される補助歯車の一例は、スプリットギヤであり、基本ギヤボックスの後に連続して配置される補助歯車の一例は、レンジギヤである（たとえばスウェーデン国特許第５１６７５１号参照）。基本ギヤボックスの非同期的な歯車間における切換え時において、このような選択された歯車は、該選択された歯車の係合が行なわれる前に、自動車のエンジン速度が適正な速度に精密制御されることにより同期せしめられる。その結果として、ディスククラッチは、こうした精密制御が行なわれるときに係合せしめられる。

遊星歯車段と入力側における流体力学的トルクコンバータとを有して構成される従来式自動ギヤボックスと比較した場合のこの種の自動ギヤボックスの利点は、一方においては、特に大型車両における使用に関する限り、より単純かつより丈夫であるとともに、従来式自動ギヤボックスより大幅に低費用で製造可能であること、そして他方において、より高い効率を有しており、このことは、より低い燃料消費量が達成されうることを意味することである。

前記の種類の自動段付きギヤボックスに関する周知の技術によれば、ニュートラル位置が選択されたときに、以下のことが起こる。変速機制御装置が、ニュートラル位置が選択されたことを示す入力信号を受信すると、非同期的な基本ギヤボックスは、自身のニュートラル位置に配置される。このことは、基本ギヤボックスの全ての歯車が係合解除されるとともに、その結果として、基本ギヤボックスを介してトルクを伝達することができなくなることを意味する。

このことの欠点は、これが自動車の走行時に起こると、ギヤボックスは、自動車のエンジンが停止すると役に立たなくなりうることである。エンジンが制御不能になると、歯車の同期がエンジンの回転速度の精密制御によって行なわれるため、基本ギヤボックス内の新しい歯車を選択することができなくなる。その結果として、基本ギヤボックス内の新しい歯車を係合させることができなくなる。制御装置は、ギヤボックスが損傷しうるため、切換えを行なわせない。たとえば、かじ取りサーボポンプは、通常的にエンジンにより駆動されるため、このかじ取りサーボポンプにより駆動される装置は機能を停止し、このことは、自動車のかじ取り機能が低下することを意味する。さらにまた、設けられている何らかのエンジンブレーキは、自動車が確実に制動することをできなくさせうる。

したがって、基本ギヤボックスが非同期的であり、かつ少なくとも１個の補助歯車が同期的である自動段付きギヤボックスを備える自動車において、自動車が走行中であり、かつ前記ギヤボックスがニュートラル位置にあり、かつエンジンが停止しているときに、前記ギヤボックスが役に立たなくなることをなくす必要がある。

前記問題を本発明にしたがって解決する方法は、本発明にしたがった装置に関する限り、特許請求の範囲の請求項１に記載されている。その他の請求項には、本発明にしたがった装置の好適な実施例および開発形態が記載されている（請求項２および３）。

本発明にしたがった装置は、非同期的な基本ギヤボックスと、少なくとも１個の同期的な補助歯車と、前記ギヤボックスの歯車の係合および係合解除とさらにまたニュートラル位置とを制御する少なくとも１個の制御装置からなる自動車用段付きギヤボックスである。前記ギヤボックスは、前記制御装置が、ニュートラル位置が選択されたことを示す入力信号が受信されると、前記同期的な補助歯車をニュートラル位置に配置するように構成されることを特徴とする。

本発明にしたがった前記装置の利点は、自動車が走行中であり、かつ前記ギヤボックスがニュートラル位置にあり、かつエンジンが停止しているときに、歯車を係合させることが可能になるところにある。補助歯車は、同期的であるため、回転速度を同期させるいかなる外部機構も必要とされない。その結果として、エンジンが停止したためにギヤボックスが役に立たなくなるということはなくなる。

本発明にしたがった装置の第１の実施例において、制御装置は、同期的な補助歯車がニュートラル位置に配置されると同時に、非同期的な基本ギヤボックス内において、以前の選択された歯車を係合状態に維持する。

本発明にしたがった前記装置の利点は、このようにすると、補助歯車が低速ギヤ位置（ＬＳ）または高速ギヤ位置（ＨＳ）のいずれかにおいて係合せしめられることとあわせて、ギヤボックス全体を介した完全なギヤリングが得られる。

本発明のさらに他の実施例は、以下の従属請求項から明らかになる。

例証のために、本発明のさらに他の好適な実施例と、さらにまた技術的背景とが示されている添付図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

図１において、参照符号１は、そのクランク軸２が、クラッチケース４内において封じ込められる一般に参照符号３で示される単板式乾式ディスククラッチに結合される６気筒内燃機関、たとえばディーゼルエンジンを示す。クランク軸２は、エンジンの出力軸５１を介して、クラッチ３のクラッチハウジング５に回転不能に接続される一方で、その板６は、一般に参照符号９により示されるギヤボックスのケーシング８に回転可能に取り付けられる入力軸７に回転不能に接続される。主軸１０と中間軸１１とが、さらにまた前記ケーシング８内において回転可能に取り付けられる。

図２から最も明確に理解されうるように、歯車１２は、入力軸７上において回転可能に取り付けられるとともに、前記入力軸上において、同期手段を備えるとともに、前記入力軸に回転不能に接続されるハブ１４上において回転不能であるが軸方向に変位可能に取り付けられる継手スリーブ１３によって固定されうる。前記継手スリーブ１３によって、主軸１０上において回転可能に取り付けられる歯車１５もまた入力軸７に対して固定されうる。継手スリーブ１３が中央位置にあるときは、いずれの歯車１２および１５もそれぞれ自身の軸７および１０から係合解除される。歯車１２および１５は、それぞれ中間軸１１に回転不能に接続される歯車１６および１７と係合する。中間軸１１上において、主軸１０上において回転可能に取り付けられるとともに、図示されている例証的な実施例においては同期装置を有さない継手スリーブ２４および２５によってそれぞれ前記主軸上において固定されうる、歯車２１，２２および２３にそれぞれ係合したさらに他の歯車１８、１９および２０が、回転的に固定される態様で設けられる。また他の歯車２８は、主軸１０上において回転可能に取り付けられるとともに、別個の軸２９上において回転可能に取り付けられるとともにさらに中間軸歯車２０と係合する中間歯車３０と係合する。前記歯車２８は、自身の軸上において、継手スリーブ２６によって固定されうる。

対をなす歯車１２、１６および１５、１７と継手スリーブ１３とは、低速ギヤ段ＬＳと高速ギヤ段ＨＳとを有する同期的なスプリットギヤを形成する。対をなす歯車１５、１７は、さらにまた、対をなす歯車２１、１８、２２、１９、２３、２０および２８、３０とともに、４個の前進歯車と１個の後退歯車とを有する基本ギヤボックスを形成する。前記主軸の出力端部上において、参照符号３２により示されるとともにその遊星歯車キャリヤ３３がギヤボックスの出力軸を形成する軸３４に回転的に固定される態様で接続される遊星歯車式の２段同期レンジギヤの太陽歯車を形成する歯車３１が、回転的に固定される態様で配置される。レンジギヤ３２の前記遊星歯車３５は、継手スリーブ３７によって低速レンジＬＲではギヤボックスケーシング８に対して、高速レンジＨＲでは遊星歯車キャリヤ３３に対して固定されうるリングギヤ３６と係合する。

継手スリーブ１３、２４、２５、２６および３７は、図２において矢印により示されるように変位可能であって、前記矢印に関連して図示される歯車段が得られる。各々の継手スリーブ１３、２４、２５は、２つの歯車位置と１つのニュートラル位置Ｎ（中央位置）との３つの位置を有する。継手スリーブ２６は、１つの歯車位置と１つのニュートラル位置Ｎとを有する。継手スリーブ３７は、２つの歯車位置ＬＲおよびＨＲを有する。これらの継手スリーブの変位は、前記の種類のギヤボックスにおいて用いられる種類の空気圧式ピストン／シリンダ機構でありうる、図２の線図に示されるそれぞれのサーボ装置４０、４１、４２、４３および４４によってもたらされ、Ｉ変位という名で印される。

これらのサーボ装置４０、４１、４２、４３および４４は、制御装置４５に連結される電子歯車選択装置４６が自動切換え位置にあるときに、少なくともエンジン速度と自動車速度とスロットルペダル位置と、それが適切である場合は、エンジンブレーキ・オン／オフとからなるさまざまなエンジンおよび自動車データを表す、自身に供給される信号に依存するマイクロコンピュータからなる電子制御装置４５（図１参照）によって制御される。前記選択装置が手動切換え位置にあるときは、切換えは、歯車選択装置４６を介して運転者の命令にしたがって行なわれる。

制御装置４５は、さらにまた、エンジン制御装置５０を介して燃料噴射を制御する。

基本ギヤボックス内の非同期的歯車の切換えが行なわれるときは、速度は、エンジン１の回転速度の精密制御により同期せしめられる。その結果として、ディスクラッチ３が係合せしめられて、入力軸７と中間軸１１との回転速度は、選択された新しい歯車に適合せしめられるようになる。エンジン速度は、燃料噴射量とエンジンブレーキとによって調整される。

同期的歯車、すなわちスプリットギヤまたはレンジギヤの切換えが行なわれるときは、速度の適合化は、リング（図示せず）を同期させることによって達成される。このような切換えが行なわれるときは、ディスククラッチ３は、係合解除される。制御装置４５は、燃料噴射、すなわちエンジン速度を、スロットルペダル位置とさらにまた空気圧式ピストン／シリンダ機構４７への給気とによって制御し、これによって、ディスククラッチ３は、選択された新しい歯車の係合完了前および後に係合解除または係合せしめられる。

本発明によれば、前記制御装置４５は、該制御装置４５が、ニュートラル位置が望まれることを示す入力信号を受信すると、スプリットギヤ１２、１３、１５、１６、１７が自身のニュートラル位置Ｎに配置されるようにプログラムされる。ニュートラル位置のための入力信号は、切換えが手動的に行なわれるときに運転者が歯車選択装置４６を介してニュートラル位置を選択するか、または歯車選択装置４６が自動位置に配置されているときに制御装置４５が、たとえば自動車がフリーホイーリングを行なう状態にあり（たとえばスウェーデン国特許第５１６７５１号参照）、自動車がこの機能を備えている場合に、ある所定の入力信号に基づいてニュートラル位置への切換えを選択するかのいずれかによって得られうる。

何らかの理由でエンジン１が走行中に停止し、かつ同時にギヤボックス９がニュートラル位置にある場合は、制御装置４５は、本発明によれば、スプリットギヤの低速ギヤ段ＬＳまたは高速ギヤ段ＨＳのいずれかを自動車の速度によって係合させるようにプログラムされる。ニュートラル位置は、同期的歯車を介して得られるため、エンジンが停止したか否かにかかわりなく、同期が行なわれうる。その結果として、ニュートラル位置が占有されているときも係合状態に維持される、基本ギヤボックス内の以前の係合歯車とともに、完全なギヤリングが得られる。

正常走行時、すなわちエンジンが停止していない一方でニュートラル位置が占有されているときは、制御装置４５は、選択された歯車を係合させることを選択し、すなわちギヤボックスの全ての歯車が切換えに用いられうる。

特別な実施例によれば、自動車が静止状態にあるときは、このような静止状態においては、選択されるギヤリングのためにエンジンを用いてギヤボックスの入力軸７と中間軸１１とを同期させる必要がないため、非同期的な基本ギヤボックスは、たとえば歯車選択装置４６によってニュートラル切換えが要求されると、自身のニュートラル位置に配置されうる。（これは、一般に、図示されない中間軸ブレーキとして周知の手段により達成される。）

本発明にしたがった機能は、ニュートラル位置を備えるレンジギヤを用いて相応の方法で得られうる。

隣接するクラッチおよびギヤボックスを有する内燃機関の線図である。 図１のクラッチおよびギヤボックスの拡大図である。

Claims (3)

1. エンジンに対して非同期的な少なくとも１個の歯車を有する非同期的な基本ギヤボックス（１５、１７、２１、１８、２２、１９、２３、２０、２８、３０）と、エンジンに対して同期的な少なくとも１個の補助歯車（１２、１３、１４、１５、１６、１７、３２）と、前記非同期的な歯車および前記同期的な補助歯車の係合と前記非同期的な歯車および前記同期的な補助歯車のニュートラル位置を制御する少なくとも１個の制御装置（４５）と、を備える自動車用段付きギヤボックス（９）において、
   前記基本ギヤボックスの全ての非同期的な歯車をニュートラル位置に配置するための歯車切換レバーによる運転者の切換入力を、前記制御装置（４５）が受信したときに、前記制御装置（４５）は、自動車がゼロ以外の速度で走行され、かつ自動車のエンジン（１）が停止していることを条件に、少なくとも１個の同期的な補助歯車（１２、１３、１４、１５、１６、１７、３２）の係合を確保した状態にするようになっていることを特徴とする段付きギヤボックス（９）。
2. 前記制御装置（４５）は、前記基本ギヤボックス（１５、１７、２１、１８、２２、１９、２３、２０、２８、３０）において、前記ニュートラル位置が占有されているときに以前に選択された歯車を係合状態に維持するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の段付きギヤボックス。
3. 前記補助歯車は、スプリットギヤ（１２、１３、１５、１６、１７）またはレンジギヤ（３２）によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の段付きギヤボックス。

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