JP4621682B2

JP4621682B2 - 切換装置

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Publication number: JP4621682B2
Application number: JP2006534617A
Authority: JP
Inventors: ベルント、シェッペルレ
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-10-13
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: EP1673560B1; US20060225528A1; CN100507321C; WO2005038308A1; DE10347491A1; EP1673560A1; DE502004004048D1; CN1849478A; JP2007508507A; US7418884B2; BRPI0415253A

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、切換装置に関する。

特には車両における変速機の切り換えのために、切換装置が変速機内に設けられる。その助けにより、個々のギヤ段が投入され得る。そのために、切換装置の一部が手動で運転者によって動かされる、あるいは、補助媒体によって、作動するアクチュエータが設けられる。このアクチュエータは、ギヤ段の切換のために切換装置の一部の必要な動きを実施する。

ＤＥＡ１１９８４３５８４より、多段の切換変速機のための切換装置が知られている。ここでは、切換シャフト上に複数の切換フォークが配置されている。選択装置が、切換シャフトの回転の際に、一つの切換フォークの選択を可能とする。切換シャフトの軸方向の移動の際に、各選択された切換フォークが、切換プロセスの実施のために作動される。切換シャフトに平行に並んだロッカシャフトが、切換シャフトの回転と同時に回転し、係止装置として、選択されなかった切換フォークの移動を阻止する。この良好に機能する切換装置にもかかわらず、作動時の切換装置とアクチュエータとの関係に関しては、問題が存在する。

本発明は、現存する問題点を排除して、アクチュエータによる作動を簡単な態様で可能にする切換装置を実現することを課題とする。

本課題は、特許請求の範囲の請求項１に記載された特徴を有する切換装置によって解決される。実施の形態が、従属請求項の対象となっている。

本発明によると、変速機の切換のための切換装置は切換シャフトを有しており、切換プロセスの実施のために、複数の切換フォークまたは切換ロッカが軸方向に移動可能に切換シャフト上に配置されている。複数の切換フォークまたは切換ロッカから一つの切換フォークまたは切換ロッカを選択するための選択装置、及び、選択されなかった切換フォークまたは切換ロッカの移動を防止するための係止装置が設けられており、当該係止装置は、切換シャフトに対して略平行である別のシャフト上に配置されている。切換プロセスを実施するために切換シャフトを軸方向に移動させる第一のアクチュエータが設けられている。更に、選択装置の要素が当該別のシャフト上に設けられる。別のアクチュエータが同時に設けられ、当該別のアクチュエータが、一つの切換フォークまたは切換ロッカを選択するため及び選択されなかった切換フォークまたは切換ロッカの移動を防止するために、前記別のシャフトを回転させる。

好適な実施の形態においては、各切換フォークまたは切換ロッカのための選択装置の要素は、環状の駆動体を含んでおり、当該環状の駆動体は、切換フォークまたは切換ロッカと軸方向に固定され、切換プロセスの実施のために、切換シャフト上で移動可能である。環状の駆動体は、一つの切換フォークまたは切換ロッカを選択するために、切換シャフトの回りを回転可能で、駆動装置の要素を有している。当該駆動装置の要素は、切換プロセスの実施のために、環状の駆動体の軸方向の移動を、切換シャフトの軸方向の移動を介して可能とする。

更に好適な実施の形態では、切換フォークまたは切換ロッカに接する環状の駆動体が、選択されなかった切換フォークまたは切換ロッカの軸方向の移動を防止するために、切換シャフト上で係止装置と相互に作用する。

特に好適な実施の形態では、係止装置の要素が、回転可能な係止ディスクを含んでおり、係止ディスクの周囲（大きさ）は、環状の駆動体の軸方向の移動領域におよんでいる。係止ディスクの外形は、切片として形成された係止ディスクの領域が、切換シャフト上で、環状の駆動体を軸方向に移動させる一方、係止ディスクの他の領域はフィットして、環状の駆動体の軸方向の移動を防止する、というように作られている。

より好適には、環状の駆動体に接する駆動装置は、開口を有しており、当該開口（２４）は、切換シャフト上の隆起部と相互に作用し合う。関連する切換フォークまたは切換ロッカが切り換えられない時には、当該隆起部が前記開口を貫通すると共に、選択された切換フォークまたは切換ロッカが切り換えられる（べき）時には、ギヤ段を切り換えるために、当該隆起部が駆動装置を軸方向に移動させる。

好適には、選択装置の要素は、歯車歯を有しており、当該歯車歯は、互いにかみ合い、選択装置の要素を互いに回転可能としている。その際、各形態に応じて、環状の駆動体の一部のみが、歯車歯を有し得る。

一つの形態として、切欠として形成された係止ディスクの領域は、一つの歯車歯を有しており、当該歯車歯は、環状の駆動体の歯車歯に係合できる。

特に好適な実施の形態では、切換プロセスを実施するための要素は、鋼鉄あるいはアルミニウムから作られている一方、選択装置の要素及び係止装置の要素は、アルミニウムあるいはプラスチック、あるいは複合材料から作られている。

特に好適な実施の形態では、変速機が、切換シャフトの軸方向の移動時の切換シャフトを制御するアクチュエータの回転運動の増大のために、設けられ得る。

より好適には、少なくとも一つのアクチュエータが、電気機械式のアクチュエータ、空圧式のアクチュエータ、あるいは、油圧式のアクチュエータとして、設けられている。

本発明は、図面に基づいて、より詳細に説明される。

図１は、個々の要素を持つ切換装置の第１の実施の形態の図である。

図２は、切換装置の第２の実施の形態の個々の要素の図である。

図１によれば、ここでは示されていない切換変速機のハウジング内で軸受４および６で軸方向に移動可能に支持された切換シャフト２上に、４つの切換フォーク８，１０，１２および１４が配置されている。これらの切換フォークは、切換シャフト２に対して相対的に移動可能に配置されている。明瞭さとより良好な理解という目的のために、すべての切換フォークはシャフト２に配置されては描写されておらず、むしろ、切換装置の個々の要素は、独立して描写されている。しかし、完全な配置においては、全ての切換フォークは、切換シャフト２上に示されている切換フォーク１２のように設けられている。図１では、３つの切換フォーク８、１０、１２は、切換シャフト２上に配置される一方、切換フォーク１４は、切換シャフト２の下方に配置されている。後述の部材は、一つの切換フォークに基づいてのみ描写されていても、各切換フォークにおいて同様に有効である。

切換シャフト２は、切換フォーク１０に隣接する２つのピン１６及び１８の形態の突起部を備えており、当該２つのピンは、切換フォーク１０を両側で閉じこめている。ピン１６及び１８と切換フォーク１０との間には、切換フォーク１０の各面上に、駆動装置２０及び２２という形態の一つの駆動装置が設けられている。駆動パネル（Mitnahmebleche）２０及び２２は、内周に開口（切欠）２４を有しており、当該切欠２４によって、ピン１６及び１８が軸方向に貫通移動され得る。駆動パネル２０及び２２の内周上の切欠２４間に残る領域は、駆動パネル２０及び２２の回転によって、切換シャフト２上でピン１６及び１８と重複するようにもたらされ得る。これによって、切換シャフト２の軸方向の移動の際に、ピン１６乃至１８及び駆動パネル２０乃至２２を介して、切換フォーク１０も軸方向に移動し、ギヤ装置内のギヤ段が切換えられ得る。

駆動パネル２０及び２２を切換シャフト２上で回転可能にするために、当該駆動パネル２０及び２２は、その外周に外形２６を有し、当該外形は環状の駆動体２８乃至３０の各適応する外形と協働して、駆動体２０乃至２２と環状の駆動体２８乃至３０との間に回転しない結合を作る（図２）。

切換フォーク１２に隣接して、このような環状の駆動体は、組み合わされた環状の駆動体３２の形態で描写され、各々２つごとの環状の駆動体が一つの部材にまとめられる。切換フォーク１２の腕が妨げられることなく環状の駆動体３２の回転を切換シャフト２上で可能にするために、環状の駆動体３２は切欠３４を有する。環状の駆動体２８、３０、３２の外周上には、歯車歯３６が設けられ、当該歯車歯３６は歯車４２、４４の対応する歯車歯３８、４０と係合している。これは、対応する全ての切換フォーク８、１０、１２及び１４に適用される。歯車４２及び４４は、シャフト４６上に回転しないように配置されており、当該シャフト４６は、切換シャフト２に対して略平行に調整されている。当該シャフトは、電気モータの形態のアクチュエータ４８によって、歯車歯５０を有するある伝達段を介して、回転される。この配置は、伝達段なしで直接にアクチュエータ４８がシャフト４６と結合されるというものであってよい。歯車４２、４４に隣接する側方に、係止装置の係止ディスク５２がそれぞれ設けられている。それらは、完全でない円形周を有し、切欠５４の形態の開口を有している。

係止ディスク５２は、種々の切換フォーク８、１０、１２、１４に隣接して、それらの周の種々の位置においてそれぞれ開口（切欠）を有していて、ある切換フォークの両側の係止ディスク５２は常に同じ開口を有するようになっている。一方、別の切換フォークの別の係止ディスク５２の開口は、共通のシャフト４６の回転軸上で、それに対して回転されて、設けられている。係止ディスク５２は、環状の駆動体２８、３０、３２と協働して、例えば環状の駆動体２８、３０、３２の歯車歯の端縁を介して、係止装置を形成する。この際、係止ディスク５２は環状の駆動体２８、３０、３２を保持して、これにより、切換フォークを切換シャフト２上のその軸方向位置に保持して、また、係止ディスク５２の切欠５４の領域でのみ、各選択された切換フォークの軸方向移動を許容する。

切換シャフト２は、駆動体５６とボールねじ（Kugelgewindetrieb）５８とを介して、電気モータの形態のアクチュエータ６０と結合されている。ボールねじ５８の代わりに、ここでは図示されない歯車ギヤも適用可能である。図示されているアクチュエータ４８及び６０は、図１では、移動するシャフト２及び４６に対して、同軸ないし軸平行に配置されている。対応するギヤによっては、当該シャフトに対してある角度を有する配置、例えば直角の配置、も可能である。

あるギヤ段に切り換えるためには、切換フォーク８、１０、１２または１４が軸方向に移動されなければならない。切換フォーク８、１０、１２及び１４は、シャフト軸２上で自由に軸支されており、投入（Einschalten）のためには、ピン１６、１８及び駆動パネル２０、２２を介して、シャフト軸２と軸方向に係合結合されなければならない。

歯付きの環状の駆動体２８、３０、３２は、歯車４２、４４が設けられた軸４６を介して、回転される。シャフト軸２は、ギヤ段の投入のために、軸方向にのみ移動する。切り換えるべきギヤ段の選択的なプリセレクトは、駆動パネル２０、２２が、それを取り囲む環状の駆動体２８、３０、３２を介して、離散的な角度で回転されること、によって行われる。この角度と同様に、駆動パネル２０、２２に開口２４が設けられている。当該開口２４は、投入されないギヤ段の場合には、シャフト軸が移動するとすぐに、ピン１６乃至１８の潜入状態（Eintauchen）に至り、これにより、関連する切換フォークの駆動（ピックアップ）は全くなされない。この場合、当該位置において、切換フォークを切り換えるために、関連する駆動パネル２０乃至２２は、何らの開口２４も有しておらず、軸方向の駆動が行われて、当該ギヤ段が切り換えられる。様々な選択位置の各々において、常に、開口２４の無い駆動パネル対２０、２２のみがピン１６、１８との重複状態にあり、これによって駆動（Mitnahme）がなされる。全ての残りの駆動パネルは、各ピン１６、１８と重複する開口２４を有しており、駆動がなされない。

図２は、図１の切換装置を、部分的な分解図で示している。ここでは、係止ディスク５２の切欠部分５４に、歯車歯が設けられている。これにより、係止ディスク５２は、係止されない角度位置において、関連する環状の駆動体２８、３0の外側歯に係合可能である。環状の駆動体２８、３０は、ここでは、分離した部材として実現されており、環状の駆動体３２において必要であったような、開口３６の形成の必要性はない。

切り換えるべき切換フォークまたは切換ロッカの選択に関わる切換装置の要素は、比較的小さい力だけが作用されるので、当該要素の形成は、わずかな硬さの材料、例えばプラスチックやアルミニウムのような非鉄金属からで十分である。アルミニウムは、鉄よりも硬さで劣る材料であり、プラスチックは、鉄よりもアルミニウムよりも硬さで劣る材料である。

図示されている実施の形態において、歯車歯５０付きのギヤ段、シャフト軸４６、シャフト軸４６上に配置された全ての歯車４２、４４及び係止ディスク５２は、プラスチックからの形成にとって好適である。同様に、環状の駆動体２０、３０、３２は、組み合わされた態様でも分離された態様でも、プラスチックから製造され得る。プラスチック製の要素は、予成形され得て、何らの処理も必要としないか、僅かな処理のみを必要とする。それらは、高い硬度の材料から生成されるシステムよりも、かなり安価である。更なる利点は、プラスチックから製造される要素は、プラスチックが本質的にノイズ低減特性を示すために、僅かなノイズ発生特性を有するということである。これまでに知られていてよく批判されるギヤのガタガタ音（Getrieberasseln und Getriebeklappern）のようなノイズ問題が、これによって、回避され得る。

図１は、個々の要素を持つ切換装置の第１の実施の形態の図である。図２は、切換装置の第２の実施の形態の個々の要素の図である。

Claims

ある切換プロセスを実施するために複数の切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）が軸方向に移動可能に配置されている切換シャフト（２）と、前記切換プロセスを実施するために前記複数の切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）から一つの切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）を選択するための選択装置（２８，３０，３２，４２，４４，４６）と、選択されなかった切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）の移動を防止するための係止装置（５２）と、を備え、
前記係止装置（５２）は、前記切換シャフト（２）に対して略平行である別のシャフト（４６）上に配置されており、
前記切換プロセスを実施するために、前記切換シャフト（２）を軸方向に移動させるアクチュエータ（６０）が設けられており、
前記別のシャフト（４６）上に、前記選択装置の要素（４２，４４）が設けられており、
一つの切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）を選択するため及び選択されなかった切換フォークまたは切換ロッカの移動を防止するために、前記別のシャフト（４６）を回転させる別のアクチュエータ（４８）が設けられている
ことを特徴とする変速機を切り換えるための切換装置。
各切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）のための選択装置の要素は、環状の駆動体（２８，３０，３２）を含んでおり、
当該環状の駆動体は、切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）と軸方向に固定されて、切換プロセスを実施するために切換シャフト（２）上で移動可能であり、一つの切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）を選択するために切換シャフト（２）回りに回転可能であり、駆動装置の要素（２０，２２）を有しており、
当該駆動装置の要素は、切換プロセスを実施するために、環状の駆動体（２８，３０，３２）の軸方向の移動を切換シャフト（２）の軸方向の移動によって可能とする
ことを特徴とする請求項１に記載の切換装置。
切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）に接する環状の駆動体（２８，３０，３２）は、選択されない切換フォークまたは切換ロッカの軸方向の移動を防止するために、切換シャフト（２）上で係止装置（５２）と相互に作用する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の切換装置。
前記係止装置の要素は、回転可能な係止ディスク（５２）を含んでおり、その大きさは、環状の駆動体（２８，３０，３２）の軸方向の移動領域におよんでおり、
その外形（Kontur）は、切片（５４）として形成された係止ディスク（５２）の領域が、切換シャフト（２）上で環状の駆動体（２８，３０，３２）を軸方向に移動させる一方、係止ディスク（５２）の他の領域はフィットして、環状の駆動体（２８，３０，３２）の軸方向の移動を防止する、というように作られている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の切換装置。
環状の駆動体（２８，３０，３２）に接する駆動装置（Mitnahmeeinrichtung）（２０，２２）は、開口（２４）を有しており、当該開口（２４）は、切換シャフト（２）上の突起部（Erhebungen）（１６，１８）と相互に作用し合い、それによって、関連する切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）が切り換えられない時には当該突起部（Erhebungen）（１６，１８）が前記開口（２４）を貫通すると共に、選択された切換フォークまたは切換ロッカ（８，１０，１２，１４）が切り換えられる時には当該突起部（Erhebungen）（１６，１８）が駆動装置（２０，２２）を軸方向に移動させるようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の切換装置。
選択装置（２８，３０，３２，４２，４４，４６）の要素は、歯車歯（Verzahnungen）（３６，３８，４０）を有しており、当該歯車歯（Verzahnungen）（３６，３８，４０）は相互にかみ合っており、選択装置の要素（２８，３０，３２，４２，４４，４６）を、互いに回転可能としている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の切換装置。
環状の駆動体の一部（３２）のみが、歯車歯（Verzahnungen）（３６）を有している
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の切換装置。
切欠（Ausschnitt）（５４）として形成された係止ディスク（５２）の領域は、一つの歯車歯（Verzahnung）を有しており、当該歯車歯は環状の駆動体（２８，３０）の歯車歯に係合できる
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の切換装置。
切換プロセスを実施するための要素（２，８，１０，１２，１４，２０，２２）は、鋼鉄あるいはアルミニウムから作られている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の切換装置。
選択装置の要素（２８，３０，３２，４２，４４，４６）は、アルミニウムあるいはプラスチックから作られている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の切換装置。
係止装置の要素（５２）は、アルミニウムあるいはプラスチックから作られている
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の切換装置。
変速機（５８）が、切換シャフト（２）の軸方向の移動時の切換シャフト（２）を制御するアクチュエータ（６０）の回転運動の増大（Uebersetzung）のために、設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の切換装置。
電気機械式、空圧式、あるいは、油圧式のアクチュエータが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の切換装置。