JP4674024B2 - ギヤシフト装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の導入部に示す如き車両用のギヤシフト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のギヤシフト装置は、アメリカ特許第４,５９３,５８０号から公知である。駆動ギヤホイールが第１の従動歯車ホイールに噛合しており、この従動ギヤホイールとの噛合から外れて第２の従動歯車ホイールと噛合する必要がある場合、駆動軸のトルクが最初にゼロに減らされてから駆動ギヤホイールが第１の従動ギヤホイールとの噛合から外される。次いで、調整装置により駆動軸と第２従動ギヤホイールの周速を等しくすることによって駆動軸の回転数を第２従動ギヤホイールの回転数に一致させてから駆動ギヤホイールと後者を噛合させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
斯かる一致を達成するためのギヤチェンジ時に、エンジン出力や車両速度ひいては従動ギヤホイールの回転数が比較的急速に変えられることで駆動ギヤホイールの回転数又は第２従動ギヤホイールの回転数、又はこれらギヤーホイール両方の回転数が変化するので、ギヤシフト可能な合間が非常に小さいことがあり得る。ギヤシフト達成のため車両の運転者はギヤレバーに力を働かせ続けるので、即ち、ギヤホイールを噛合させようと試みるので、ギヤチェンジが起き得る程にギヤホイールの回転数が一致するまでに、ギヤホイール相互の連続した滑りまたは擦れが容易に生じ得る。又、回転数が完全に一致する前にギヤホイールが噛合すれば、歯の破損が生じ得る。
【０００４】
手動操作のギヤボックスでは、噛合時に、スレーブシリンダにより動かされるギヤホイールの移動速度は、ギヤレバーに働く力の関数である。従って、上記の合間にギヤシフト操作がなされ得ないかもしれず、ギヤホイールが相互に滑る又は擦れ合い得る。
【０００５】
例えば、この力が大きいと、ギヤシフトは過剰に急速に行われ得る。他方、力が小さいと、上記した合間ではギヤシフト操作が開始・終了しないという結果になり得る。
【０００６】
複動流体圧シリンダを備えた流体圧ギヤシフト装置は、本出願人のノルウェー特許第１７１４２６号から公知である。
【０００７】
本発明の目的は、上記した不具合を被ることがはるかに少ない、導入部で言及した種類のギヤシフト装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、請求項に示した特徴節の特徴から明らかであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図面に関し、本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】
図示しているように、本発明の装置は、複動流体圧マスタシリンダ１１、複動流体圧スレーブシリンダ１２及びこれらのシリンダを相互接続する２つの流体圧ライン１３，１４を備えた流体圧ギヤシフト装置１０で構成される。
【００１１】
しかしながら、シリンダは単動にして、戻しばねで構成してもよいと理解され、その場合に、単に１つのラインがシリンダ間を延びる。
【００１２】
マスタシリンダはセレクタ装置、例えばギヤレバー１５によって操作でき、スレーブシリンダ１２はそのピストンに接続した操作アーム１６を有することができ、アームは双頭矢印で示すように例えば前後に動くことができる。
【００１３】
ギヤシフト装置を備えた車両は、駆動軸２１を備えたエンジン２０で構成される。駆動軸の端部がギヤボックス３０内に延び、この端部に駆動ギヤホイール３１が回転不能に接続される。しかしながら、駆動ギヤホイールは、例えば、操作アーム６により駆動軸に沿って可動である。
【００１４】
ギヤボックスには径の異なる複数の従動ギヤホイールが据付けられる。図では第１及び第２従動ギヤホイール３２，３３のみを示している。従動ギヤホイール３２，３３と各々共回りするようになっている第１及び第２従動ギヤホイール軸３４，３５はギヤボックス３０内に回転可能に取付られ、ギヤボックスから延びる出力軸３６に接続されている。この出力軸３６は、車両の駆動ホイール（図示せず）に接続されている。
【００１５】
駆動ギヤホイール３１をスレーブシリンダの操作アーム１６により駆動軸２１に沿って動かすと、駆動ギヤホイール３１ひいてはエンジンの駆動軸２１は従動ギヤホイール３２，３３のいずれかに接続できる。このように様々な従動ギヤホイールとの噛合で、一定のエンジン出力及び一定の駆動軸２１回転数時に種々のトルクを働かせるという目的を達成できる。
【００１６】
本発明のギヤシフト装置は、コンピュータ４０で構成される。
【００１７】
コンピュータの接続先は
ギヤシフト操作・センサ装置Ｓ０であり、それを構成するギヤシフト操作開始表示装置Ｓ１は、例えば複動マスタシリンダ１１のシリンダ室（図示せず）の作動流体圧検出センサであり、セレクタ装置、即ちギヤレバー１５により開始されるギヤシフト操作の発生を確認(establish)するよう構成されている。若しくは、ギヤシフト操作・センサ装置は各流体圧ラインの流体圧を確認する２つの圧力センサからなっていて良い。ギヤシフト操作・センサ装置Ｓ０は更に、シフトをしなければならないギヤを示すインパルスを送るセレクタ装置又はセンサＳ２で構成することができる。
【００１８】
コンピュータ４０の更なる接続先は、
エンジン出力を制御する出力制御装置Ｐ、
入力軸に働くトルクの値を確認するトルク確認装置Ｔ、及び
駆動軸２１及び従動ギヤホイール３２，３３各々の軸３４，３５の回転数の値を確認する回転数センサＲ１、Ｒ２、Ｒ３である。
【００１９】
トルク確認装置Ｔを、たとえば、駆動軸のトルクに相当するインパルスをコンピュータに送るよう構成された電気抵抗ひずみゲージ等のセンサで構成できる。或いは、この装置を、例えば車両速度と共にエンジン温度と単位時間当たりの燃料消費の値を検出し、相当するインパルスをコンピュータに送るセンサ（図示せず）で構成することもできる。これらのインパルスにより、コンピュータは駆動軸２１に働くトルクの値を計算する。
【００２０】
回転数センサＲ２，Ｒ３の代わりに、回転数センサＲ４を設けて従動軸３６の回転数を確認し、従動ギヤホイールの軸３４，３５は出力軸３６に常に接続しそれに対し固定のギヤ比で回転してもよい。従って、回転数センサＲ４は、従動ギヤホイールの回転数に比例した回転数を検出する。そのようなギヤ比をコンピュータに入れることができる。
【００２１】
コンピュータは、
ギヤシフト操作・センサ装置Ｓ０、トルク確認装置Ｔ及び回転数センサＲ１、Ｒ２、Ｒ３（場合によってはＲ４）からインパルスを受取り、
以下で更に詳細に説明する仕方で出力制御装置Ｐにインパルスを送るよう構成されている。
【００２２】
流体圧ラインのうちの１つ（たとえばライン１３）に挿入される２位置遮断弁４２は、作動流体が流体圧ラインに流入できる第１開位置と、この流体のこのラインへの流入を妨げる第２位置とを任意に選ぶことができる。この遮断弁は、電気的に操作されるものでよく、コンピュータによって同様に制御される。
【００２３】
更に、流体圧ライン１３、１４が複動流体圧アキュームレータ（蓄圧器）４４に接続される。ライン１３に接続される流体圧アキュームレータ４４の側は、遮断弁４２とマスタシリンダ１１との間の部分に位置した部分に接続される。流体圧アキュームレータをシリンダ部４６で構成し、自由に可動なピストン４８を取付られて２つのシリンダ空間を限定し、それらの各々に圧縮ばね５２，５４を取付けることができる。これらのばね５２，５４はピストン４８をシリンダ部の中央に置こうとする。位置センサＡはシリンダ部４６内のピストン位置を確認し、この位置に関しアキュームレータのチャージ割合を示すインパルスをコンピュータ４０に送るよう構成されている。
【００２４】
本発明によるギヤシフト装置の作動は下記の通りである。
【００２５】
初期段階では、従動ギヤホイール、例えば回転数センサＲ２に接続されたギヤホイール３２が駆動ギヤホイール３１に噛合し、遮断弁４２が開である、と想定すべきである。ギヤシフトが必要ならば、例えば回転数センサＲ３に接続された従動ギヤホイール３３を駆動ギヤホイール３１に噛合させねばならないなら、ギヤレバーをニュートラルポジションへ動かすことが最初試みられる。
【００２６】
ギヤレバーのこの動きによりマスタシリンダ１１の１シリンダ室の作動流体圧力が増加する。圧力センサＳ１は直ちにこの圧力増加を確認し、対応するインパルスをコンピュータ４０に送る。
【００２７】
このギヤシフト操作の途中で運転者が力を減らさず、かくして駆動軸のトルクをほぼゼロに減らすと、コンピュータ４０が遮断弁４２の閉止を行い、出力装置Ｐにインパルスを送ることができ、その結果、斯かるエンジン出力の減少を行なう。しかしながら、車両の運転者がギヤレバーに絶え間なく働かせる力により、流体圧アキュームレータ４４のチャージも引起こされ、それにより有利にもギヤレバー１５を動かすことができ、かくして運転者にはギヤを操作しているという満足感が与えられる。
【００２８】
遮断弁が閉じられて駆動軸２１のトルクがほぼゼロに減らされると、コンピュータ４０は遮断弁４２の開を引起こし、アキュームレータ４４がスレーブシリンダ１２に流体を急速供給する。供給し得る量が多いので、スレーブシリンダのピストンひいては駆動ギヤホイールが急速に動かされる結果、駆動ギヤホイールがニュートラルポジションへと急速に動かされて、いずれの従動ギヤホイールとも噛合しなくなる。例えば、位置センサ（図示せず）が斯かるニュートラルポジションを検出し、対応するインパルスをコンピュータに送ることができる。
【００２９】
次いで、ギヤレバーが先に進んでニュートラルポジジョンを通過すると、ギヤセレクタセンサＳ２が所望のギヤを検出する。このセンサは例えばギヤボックス内に取付られる。
【００３０】
次いで、遮断弁４２が再び閉じられ、コンピュータ４０が駆動ギヤホイール３１及び駆動ギヤホイール３１を接続すべきギヤホイール３３の回転数を比較する。
【００３１】
これらの回転数が、これらのギヤホイールの周速が一致するか許容できる速度差範囲内となるよう、合致しているならば、遮断弁が開けられ、ギヤレバーはこれらの歯車を噛合させる最終位置へと移動できる。
【００３２】
駆動ギヤホイール２１の回転数が低すぎるならば、遮断弁４２は閉のままであり、コンピュータ４０がインパルスを出力装置Ｐに送り、エンジンひいては駆動ギヤホイールの回転数を増加させることができる。
【００３３】
駆動ギヤホイール２１の回転数が高すぎるならば、出力装置Ｐはエンジンの回転数を減らすよう制御される。
【００３４】
駆動ギヤホイール２１の周速と所望の従動ギヤホイール３３の周速とが互いに十分に近づいて、駆動ギヤホイール２１を所望の従動ギヤホイール３３に噛合させることができたら、両ギヤホイールの回転数をこの結果変更できるという了解で遮断弁４２は開けられ、従って、流体圧アキュームレータ４４は多量の作動流体を急速にライン１４に送給することによりギヤホイール３１，３３を可能な最少時間内の間に、即ち、ギヤホイールの回転数がそれらの周速が一定の差範囲内にあるような回転数である間に確実に噛合させることができ、従って、相いに歯が許容できないほど滑ったり擦れたりすることなくギヤホイール３１，３３を噛合させることができる。
【００３５】
ギヤチェンジ完了後、出力装置Ｐはコンピュータから、選択されたアクセルペダル位置即ち出力値に相当する出力増加に関する情報を与えられる。
【００３６】
それにより、噛合し合わねばならないギヤボックスのギヤホイールが互いに合致する回転数を得ることを確保することによって、遮断弁４２はギヤシフトを確実なものとし、従って、ギヤホイールの歯が滑ったり欠損したりすることが防がれる。
【００３７】
流体圧アキュームレータが保証するのは、ギヤ入れ時にギヤレバーを充分に滑らかに動かすことができ、たとえライン１３，１４の流体流が一時的に止まってもギヤ入れがほぼ連続的に行われているという感覚を車両の運転者に持たせられること、及び、ギヤ入れ時に噛合させるべきギヤボックスのギヤホイールの回転数が騒音・損傷なしにギヤ入れを起こせる限度内なら、急速操作のために多量の流体をスレーブシリンダへと送給することである。
【００３８】
上記ではギヤボックスの単純化した実施の形態を記述した。ギヤボックスを他の仕方で設計してもよいことが理解される。例えば、各ギヤ用の複数の従動ギヤホイールで構成してもよい。更に又、駆動軸を歯付きの軸にして、従動ギヤホイールが噛合できる駆動ギヤホイールを形成してもよい。
【００３９】
上記した遮断弁設置の利点に加え、遮断弁は車両前進の際に不注意により逆のギヤにシフトしてしまうのを防ぐこともできる。更に、噛合されるギヤに隣接したギヤでないギヤ、例えば低すぎるギヤ、へと不注意によりシフトしてエンジンを損害させるのを防ぐことができる。
【００４０】
本発明によるギヤシフト装置は上記では同期装置なしのギヤボックスについて記述しているが、同期制御装置を備えたギヤボックスについても、これが例えば製造時の何らかの技術的な理由やギヤチェンジ時に車両の運転者が大きな力を働かせる必要のない同期されたギヤボックスを得るために望ましいならば、用いることができると理解される。
【００４１】
ギヤシフト装置が流体圧を用いるものであると述べたが、代わりに例えば電気を用いるものであってもよいと理解される。この場合、流体圧のマスタシリンダとスレーブシリンダは電気トランスミッタ装置又はスレーブ装置に替えられる。流体圧の遮断弁４２は、流体圧ギヤシフト装置と同様にスレーブ装置の作動を防ぐ電気装置に替えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のギヤシフト装置の概略接続図であり、装置構成要素の相互接続を示す。

Claims (6)

1. 手動操作のギヤボックス（３０）、特に機械的同期装置なしのギヤボックスと、
   車両のエンジン（２０）に接続されるギヤボックス（３０）内の入力駆動軸（２１）と、
   ギヤボックス（３０）からの出力従動軸（３６）と、
   ギヤレバー（１５）等のセレクタ装置に接続される流体圧ギヤシフト装置（１０）と、
   駆動軸（２１）に接続される少なくとも１つの駆動ギヤホイール（３１）、及び従動軸（３６）に接続されてギヤセレクタ装置（１５）により任意に駆動軸（２１）に接続し得る少なくとも第１及び第２の従動ギヤホイール（３２，３３）で構成された前記ギヤボックス（３０）と、
   コンピュータ（４０）とを備え、コンピュータに接続されるのが
   セレクタ装置（１５）及びシフトを成すべきギヤによりギヤシフト操作の発生を確認するよう構成したギヤシフト操作・センサ装置（Ｓ０）、
   エンジン（２０）出力を制御する出力制御装置（Ｐ）、
   駆動軸（２１）に働くトルク値を確認するトルク値確認装置（Ｔ）及び、
   各々駆動軸と従動ギヤホイール又は従動軸の回転数の値を確認する回転数センサ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３又はＲ４）であり、
   コンピュータ（４０）が
   ギヤシフト操作・センサ装置（Ｓ０）、トルク確認装置（Ｔ）回転数センサ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３またはＲ４）からインパルスを受取り、出力制御装置（Ｐ）へ制御インパルスを送るよう構成されている、ギヤシフト装置において、
   前記流体圧ギヤシフト装置（１０）が、前記ギヤレバー（１５）等の前記セレクタ装置に接続されるマスタシリンダ（１１）と、ギヤボックス（３０）のセレクタ装置に接続されるスレーブシリンダ（１２）とシリンダ（１１，１２）を相互に接続する少なくとも１つの流体圧ライン（１３）とを含み、
   ギヤシフト装置を流体圧ライン（１３）に取付られる遮断弁（４２）で構成し、
   コンピュータ（４０）が、受取ったインパルスに基づいて遮断弁（４２）制御インパルスを送るよう構成されていることを特徴とするギヤシフト装置。
2. 流体圧アキュームレータ（４４）を流体圧ライン（１３）に接続することを特徴とする、請求項１によるギヤシフト装置。
3. マスタシリンダ（１１）とスレーブシリンダ（１２）が複動であり、両者間に２つの流体圧ライン（１３，１４）が延び、これらのラインの１つに遮断弁（４２）が取付られていることを特徴とする請求項１又は２によるギヤシフト装置。
4. 流体圧アキュームレータ（４４）が複動であり、両方のライン（１３，１４）に接続していることを特徴とする請求項３によるギヤシフト装置。
5. 流体圧アキュームレータ（４４）が、流体圧アキュームレータ（４４）のチャージ状態を確認するチャージ状態センサ（Ａ）に接続し、後者がコンピュータ（４０）に接続することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかによるギヤシフト装置。
6. ギヤシフト操作・センサ装置（Ｓ０）が流体圧ライン（１３，１４）の作動流体の圧力を確認する圧力センサ（Ｓ１）又は各流体圧ラインでの流体圧を確認する２つの圧力センサから成ることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかによるギヤシフト装置。

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