JP4717800B2 - 接続可能なリターダを有するドライブトレイン - Google Patents

Description

本発明はトランスミッションにリターダを備えた、請求項１の上位概念に基づく自動車用ドライブトレインに関する。

通常摩耗をこうむる摩擦ブレーキである、車両特に商用車の常用ブレーキのほかに、補助無摩耗減速装置、例えばリターダがますます立法者によって要求され、車両メーカーから供給されている。

トランスミッション又はエンジンに補設されたハイドロダイナミック、ハイドロスタティック又はエレクトロダイナミック・ブレーキ装置も、「インターダ」の形でトランスミッションハウジングの内部に設けられるシステムも、リターダに数えられる。リターダはさらにエンジン回転数に応じて動作するプライマリーリターダと、車速に応じて動作するセカンダリーリターダに分けられる。ハイドロダイナミック・リターダでは、リターダを貫流して熱エネルギーを吸収し、冷却装置側へ排出する媒体として油又は水が使用される。大多数の用途で油が媒体として使用されるが、重量自動車のハイドロダイナミック・ブレーキ装置のために水を使用することもＧＢ３３０６７１によりすでに周知である。

ハイドロダイナミック・リターダでは、一般に車両の減速のためにロータがトランスミッション軸に直結される。プライマリーリターダではこれが駆動軸又はトランスミッション入力軸であり、セカンダリーリターダではこれがトランスミッション出力軸である。ステータは通常ハウジングに固定されている。貫流する媒体でリターダが多かれ少なかれ充填されることによって、制動効果が得られる。ロータとステータが液体で満たされていなければ、リターダは通常作動しない。不作動状態でもロータが回転することによって、軸受摩擦の形、特に空気循環の形の摩擦が発生する。ロータとステータの間の空気循環を減少し、それによってアイドリング動力を減少するための装置がある。ところがこの減少は限られた程度でしか得られない。不作動状態のリターダの摩擦は、回転数によっては出力損失、それとともに燃料消費の増加をもたらす。

ハイドロダイナミック・リターダがトランスミッションの出力軸から直接駆動されるドライブトレインがＷＯ８６／０２６０８により周知である。リターダはエンジンの回転数及びトランスミッションの入力軸回転数に無関係である。こうしてトランスミッションのシフトの際に駆動力の中断及びトルクの変化が起こらないようにすることができる。同時に増速段によるリターダの駆動は、トランスミッション出力軸の回転数を高め、それによってリターダの効果を改善することを可能にする。リターダの駆動装置とリターダ自体の間に配置された切断クラッチによって、通常の運転時にリターダを切断することができる。からになったハイドロダイナミック・リターダでも起こる損失がこうして減少するが、しかし費用のかかる切断クラッチが常に必要である。静止するリターダを高い回転数で回転するトランスミッション軸と結合するために、切断クラッチは周知のように部材の回転数の等化のために用いられる同期装置を備えていなければならない。そのために費用がかかる高価なコーン形又は特にディスク形同期装置が必要である。

本発明の根底にあるのは、簡単かつ安価に構成された接続可能なリターダを有するドライブトレインを提示し、このドライブトレインの操作方法を示す課題である。

この課題は請求項１の特徴を有するリターダ及び請求項８の特徴を有する方法によって解決される。実施態様が従属請求項の主題である。

自動車用ドライブトレインは駆動機関、トランスミッション、駆動機関とトランスミッションの間に配置された切断クラッチ及び常時制動装置として構成されたリターダからなる。リターダはトランスミッション軸に接続することができる。本発明に基づき、リターダの接続のために非同期かみ合いクラッチを設け、駆動機関とトランスミッションの間の切断クラッチによってリターダと駆動されるトランスミッション軸の回転数調整を行うことを提案する。

この配列の操作のため、並びに駆動機関、トランスミッション、駆動機関とトランスミッションの間に配置された切断クラッチ及び常時制動装置として構成され、トランスミッション軸によって駆動されるリターダを有する自動車用ドライブトレインへのリターダの接続のための本発明に基づく方法は、リターダの接続のためにまずトランスミッションのトルク伝達を中断し、続いて切断クラッチとリターダとを回転不能に結合させ、次いでトランスミッションのトルク伝達の中断の終了後にリターダが到達しなければならないトランスミッション部材の回転数に合わせて、リターダの回転数を切断クラッチによって調整し、続いてトランスミッションのトルクの中断を終了するという手順を含む。

駆動機関とトランスミッションの間の切断クラッチは、切断及び締結操作が所定の規則又は現在の計算に従って自動的に進行する自動摩擦クラッチであることが好ましい。有利な実施態様では、リターダはトランスミッション入力回転数に依存するプライマリーリターダであり、別の有利な実施態様ではリターダはトランスミッション出力回転数に依存するセカンダリーリターダである。

本発明の有利な改良においては、複数の切換え位置を有するクラッチが設けられ、第１の切換え位置では切断クラッチにより駆動されるトランスミッション軸とトランスミッションの出力軸の間の回転不能な結合を可能にする。これはリターダを接続しない通常の運転状態である。第２の切換え位置では切断クラッチにより駆動されるトランスミッション軸とリターダの間の回転不能な結合が可能になる。この切換え位置でトランスミッションの出力軸はトランスミッションのその他の軸から分離されており、切断クラッチによってリターダの回転数を調整することができる。第３の切換え位置では切断クラッチにより駆動されるトランスミッション軸、トランスミッション出力軸及びリターダの間の回転不能な結合が可能になる。この切換え位置で、リターダの連結とともに、切断クラッチにより駆動されるトランスミッション軸と出力軸の間に直結駆動が得られ、同時にリターダが接続された状態になる。

好ましい実施形態は増速段により駆動されるリターダを示す。本発明の特に有利な構成においては、ドライブトレインのトランスミッション出力側にレンジグループトランスミッションが設けられる。このトランスミッションは中立位置を備えたクラッチを有する。同期化及びリターダの接続の際にクラッチは中立位置にある。

リターダは不作動状態で停止しており、遮断状態で損失を生じない。スイッチ特に種々の制動段を有するステップスイッチ又は同じく段付きのブレーキペダルのマニュアル操作によってリターダを作動するとき、通常車両の発進クラッチでもある駆動機関とトランスミッションの間の切断クラッチがまず切断される。トランスミッションでトルク伝達が中断される。これは例えばトランスミッションをニュートラルにシフトするか、又は接続されたレンジグループトランスミッションでクラッチを切断し、トルク伝達を中断することによって行われる。リターダと結合されるトランスミッション軸の回転数が減少する。場合によっては補助ブレーキ装置例えばトランスミッションブレーキによりこの減少を促進することができる。かみ合いクラッチの切換えのために妥当な回転数、即ちゼロ又は僅かな回転数差に到達した後、かみ合いクラッチが締結され、リターダとトランスミッション軸が結合される。

切断クラッチが締結され、切断クラッチによってリターダ及びこれと結合されたトランスミッション軸の回転数が、現在の車速又はトルク伝達の中断を再び解除したときの車両状態条件に見合った回転数に合わせて調整される。

続いてトランスミッションで車速又は車両状態条件に適したギヤにシフトされ、それとともにトランスミッションのトルク伝達及び動力の流れが再開される。

リターダが生じるブレーキトルクは、リターダの接続の際又は後にリターダの作動媒質の充填度を変えることによって実施することができる。切断クラッチを切断し、トルク伝達を中断して駆動力が中断されているときに、必要ならば常用ブレーキで車両の全ブレーキトルクを一様に保ち、駆動力の中断をブリッジすることができる。ブレーキマネージメントによる自動操作でこれを行うこともできる。

リターダをからにすることによって、ブレーキトルクが解消される。トランスミッション軸とリターダの間のかみ合いクラッチを切断することによって、リターダは以後駆動されず、停止し続け、それ以上の損失を生じない。

本発明に基づく配列によってリターダのアイドリング損失の発生がほとんど回避される。さもなければ引き起こされる燃料消費がなくなる。切断状態でもリターダの作動媒質の充填を完全に又は部分的に維持することができる。こうしてリターダの作動媒質の充填及び放出のための装置を場合によってはより簡単に構成することができる。さらに例えば蓄圧装置を廃止し、油圧制御のためにより小型のポンプを設けることができ、又は空気制御式リターダではより小さな空気容積が設けられる。自動クラッチを備えたセミオートマチックトランスミッションに関連して、すべての機能が自動的に進行することが可能である。

図面に基づいて本発明を詳述する。

図１は切断クラッチ６を介してトランスミッション８に作用する駆動機関４を備えた車両２の概略図を示す。トランスミッション４は出力軸１０を介してディファレンシャル１２と結合され、ディファレンシャル１２はそれぞれ一方の半車軸１４を介して車輪１６を駆動する。摩擦クラッチ６は、信号線２０を経て制御装置２２に接続されたアクチュエータ１８により操作される。トランスミッション８はトランスミッションアクチュエータ２４によって操作される。トランスミッションアクチュエータ２４はトランスミッション８のハウジング６０に配置され、線路２８を経て制御装置２２に接続される。

図２により本発明に基づく第１の配列を有するトランスミッション８を概観することができる。切断クラッチ６とトランスミッション８の入力軸３０が結合され、入力軸３０に歯車３２が回転可能に配置され、歯車３２はかみ合いクラッチとして形成されたクラッチ３４により入力軸３０と結合することができる。別のクラッチ３６はトランスミッション８の主軸３８を歯車４０又は歯車４２と回転不能に結合することができる。歯車４０は入力軸３０に固設され、又は入力軸３０と一体に形成されている。歯車４２は主軸３８に回転可能に配置されている。２つの歯車４０及び４２は副軸４４に固設された歯車４６及び４８とかみ合う。入力軸３０に配置された歯車３２は軸５２に配置された歯車５０とかみ合う。この軸５２はリターダ５６のロータ５４も担持する。リターダ５６のステータ５８はトランスミッションハウジング６０に回転不能に設けられている。

リターダ５６の不作動状態でクラッチ３４が切断されている。軸５２は駆動されず、リターダ５６のロータ５４は停止しており、遮断状態で損失を生じない。リターダ５６を作動するときは、まず駆動機関４とトランスミッション８の間の切断クラッチ６が切断される。トランスミッション８でトルク伝達が中断され、例えばクラッチ３６を切断することでこれが行われ、トランスミッションはニュートラルである。軸５２及びそれを介してリターダ５６と結合される入力軸３０の回転数が減少する。クラッチ３４の切換えのために妥当な回転数に到達した後、クラッチ３４が締結され、リターダ５６と入力軸３０が結合される。

切断クラッチ６が締結され、リターダ５６及びこれと結合されたトランスミッション部材の回転数は切断クラッチ６によって、現在の車速又はトルク伝達の中断が再び解除されたときの車両状態条件に見合った回転数に合わせて調整される。続いてトランスミッション６で車速又は車両状態条件に適したギヤが例えばクラッチ３６の締結によってシフトされ、それとともにトランスミッション８のトルク伝達と動力の流れが再開される。

図３に、入力軸３０上に直接配置されたリターダ５６の配列を示す。この場合はクラッチ３４により入力軸３０がリターダ５６のロータ５４と直結される。

図２及び３に示したリターダは、駆動機関４の回転数に応じて回転するプライマリーリターダである。これに対して図４及び５は、トランスミッション８の出力軸６２即ち出力軸１０と結合され、かつディファレンシャル１２及び半車軸を介して車輪１６と結合されているため、車速に応じて操作されるセカンダリーリターダを示す。トランスミッション８の出力軸６２にクラッチ６４が配置されている。クラッチ６４は図６で詳しく説明する。トランスミッション８の主軸３８に歯車３２が回転可能に配置され、軸５２上の歯車５０と回転不能に結合されている。軸５２とリターダ５６のロータ５４が結合され、トランスミッションハウジング６０に配置されたステータ５８がロータ５４に配属されている。

切断クラッチ６とトランスミッション８の入力軸３０が結合されている。クラッチ３６はトランスミッション８の主軸３８と歯車４０又は歯車４２を回転不能に結合することができる。歯車４０は入力軸３０に固設され、又は入力軸３０と一体に形成されている。歯車４２は主軸３８に回転可能に配置されている。２つの歯車４０及び４２は、副軸４４に固設された歯車４６及び４８とかみ合う。

図６でクラッチ６４を詳述する。出力軸６４は連結歯６６を備えており、同様に主軸３８は連結歯６８を、歯車３２は連結歯７０を有する。スライドスリーブ７２はアクチュエータ７４と結合され、このアクチュエータ７４によって４つの異なる位置に変位させることができる。スライドスリーブは切り欠いた連結歯７６を有する。連結歯７６は連結歯６６、６８及び７０とかみ合わせることができる。図６ではもっぱら理解の便宜のために４つの位置が上下に並べて示されている。位置１は中立位置のスライドスリーブ７２を示す。この位置でスライドスリーブ７２の連結歯７６と主軸３８の連結歯６８だけがかみ合う。クラッチ６４は切断されており、リターダ５６は不作動状態である。軸５２は駆動されず、リターダ５６のロータ５４は停止しており、遮断状態で損失を生じない。リターダ５６を作動するときは、まず駆動機関４とトランスミッション８の間の切断クラッチ６が切断される。トランスミッション８でトルク伝達が中断され、この配列ではクラッチ６４の中立位置によってこれが行われ、トランスミッションはニュートラルである。軸５２及びこれを介してリターダ５６と結合される主軸３８の回転数が減少する。クラッチ６４の切換えのために妥当な回転数に到達した後、クラッチ６４が締結され、リターダ５６と主軸３８が結合される。そのためにスライドスリーブ７２はアクチュエータ７４によって図６の図平面で左側へ位置２に移動され、スライドスリーブ７２の連結歯７６は主軸３８の連結歯６８とも、歯車３２の連結歯７０ともかみ合う。

切断クラッチ６が締結され、リターダ５６及びこれと結合されたトランスミッション部材の回転数が切断クラッチ６によって、現在の車速又はトルク伝達の中断が再び解除されたときの車両状態条件に見合った回転数に合わせて調整される。そのためにトランスミッション８で切断クラッチ６とクラッチ６４の間のトルク伝達が行なわれる。続いてトランスミッション８で車速又は車両状態条件に適したギヤが例えばクラッチ３６によりシフトされ又は維持される。トランスミッション８のトルク伝達及び動力の流れを再び一貫して行うために、スライドスリーブ７２がさらに左側へ位置３に移動され、スライドスリーブ７２の連結歯７６はすべての連結歯６６、６８及び７０とかみ合い、それによって主軸３８、出力軸６２が、また歯車３２を介してリターダ５６が互いに回転不能に結合される。

リターダ５６を使用した後、リターダ５６をからにすることによってブレーキトルクが解消される。主軸３８と歯車３２の間のクラッチ６４を切断することでリターダは以後駆動されず、停止しており、それ以上の損失を生じない。そのためにスライドスリーブ７２は右側へ位置４に移動され、ここでスライドスリーブ７２の連結歯７６と主軸３８の連結歯６８及び出力軸６２の連結歯６６がかみ合い、それによって主軸３８のトルクを出力軸６２に伝達することができる。

図５に、主軸３８に直接配置されたリターダ５６の配列を示す。この場合はクラッチ６４により主軸３８がリターダ５６のロータ５４に直結される。クラッチ６４の機能は図４と同様である。

図７ではトランスミッション８の主軸３８に歯車３２が回転可能に配置され、軸５２上の歯車５０と回転不能に結合されている。軸５２とリターダ５６のロータ５４が結合され、トランスミッションハウジング６０に配置されたステータ５８がロータ５４に配属されている。歯車３２はクラッチ９０により主軸３８と回転不能に結合することができる。主軸３８の端部に太陽歯車７８が配置され、ここに示す遊星歯車８０とかみ合う。遊星歯車装置８２の通常３個の又は５個の遊星歯車が太陽歯車７８の周囲に配置されている。遊星歯車８０の外側は、クラッチ８６と回転不能に結合されたリングギヤ８４によって取り囲まれる。リングギヤ８４はクラッチ８６と回転不能に結合されている。リングギヤ８４はクラッチ８６によって、一方ではハウジング６０と回転不能に結合されて、リングギヤが停止し、他方ではプラネットキャリア８８と回転不能に結合される。プラネットキャリア８８自体はトランスミッション８の出力軸６２に固設されている。こうして遊星歯車装置８２で２つの異なる切換え段を操作することができる。クラッチ８６の中立位置で、主軸３８と出力軸６２の間のトルク伝達を中断することができる。

切断クラッチ６とトランスミッション８の入力軸３０が結合されている。クラッチ３６はトランスミッション８の主軸３８と歯車４０又は歯車４２を回転不能に結合することができる。歯車４０は入力軸３０に固設され、又は入力軸３０と一体に形成されている。歯車４２は主軸３８に回転可能に配置されている。２つの歯車４０及び４２は副軸４４に固設された歯車４６及び４８とかみ合う。

リターダ５６を作動するときは、まず駆動機関４とトランスミッション８の間の切断クラッチ６が切断される。トランスミッション８でトルク伝達が中断され、この配列ではクラッチ８６の中立位置によってこれが行われ、トランスミッションはニュートラルである。軸４２及びこれを介してリターダ５６と結合される主軸３８の回転数が減少する。クラッチ９０の切換えのために妥当な回転数に到達した後、クラッチ９０が締結され、リターダ５６と主軸３８が結合される。

切断クラッチ６が締結され、リターダ５６及びこれと結合されたトランスミッション部材の回転数が切断クラッチ６によって、現在の車速又はトルク伝達の中断が再び解除されたときの車両状態条件に見合った回転数に合わせて調整される。そのためにトランスミッション８で切断クラッチ６とクラッチ９０の間のトルク伝達が行なわれる。続いてトランスミッション８で車速又は車両状態条件に適したギヤが、例えばクラッチ３６によりシフトされ又は維持される。トランスミッション８でトルク伝達と動力の流れを再び一貫して行うために、クラッチ８６が再び締結され、それによって主軸３８、出力軸６２が、また歯車３２を介してリターダ５６が互いに回転不能に結合される。

リターダ５６を使用した後、リターダ５６をからにすることによってブレーキトルクが解消される。主軸３８と歯車３２の間のクラッチ９０を切断することによって、リターダは以後駆動されず、停止し続け、それ以上の損失を生じない。

車両のトランスミッションの概略図を示す。 プライマリーリターダの第１の配列を示す。 プライマリーリターダの第２の配列を示す。 セカンダリーリターダの第１の配列を示す。 セカンダリーリターダの第１の配列を示す。 図４及び５によるクラッチを示す。 レンジグループトランスミッションを有する配列を示す。

符号の説明

２ 車両
４ 駆動機関
６ 切断クラッチ
８ トランスミッション
１０ 出力軸
１２ ディファレンシャル
１４ 半車軸
１６ 車輪
１８ アクチュエータ
２０ 信号線
２２ 制御装置
２４ トランスミッションアクチュエータ
２８ 線路
３０ 入力軸
３２ 歯車
３４ クラッチ
３６ クラッチ
３８ 主軸
４０ 歯車
４２ 歯車
４４ 副軸
４６ 歯車
４８ 歯車
５０ 歯車
５２ 軸
５４ ロータ
５６ リターダ
５８ ステータ
６０ トランスミッションハウジング
６２ 出力軸
６４ クラッチ
６６ 連結歯
６８ 連結歯
７０ 連結歯
７２ スライドスリーブ
７４ アクチュエータ
７６ 連結歯
７８ 太陽歯車
８０ 遊星歯車
８２ 遊星歯車装置
８４ リングギヤ
８６ クラッチ
８８ プラネットキャリア
９０ クラッチ

Claims (8)

1. 駆動機関（４）と、トランスミッション（８）と、前記駆動機関（４）と前記トランスミッション（８）の間に配置された切断クラッチ（６）と、常時制動装置として構成され、トランスミッション軸（３０、３８）に接続することができるリターダ（５６）と、を有する自動車用ドライブトレインにおいて、
   前記リターダ（５６）を前記トランスミッション軸（３０，３８）に接続するために非同期かみ合いクラッチ（３４，６４）が設けられ、
   前記リターダ（５６）を作動させるとき、下記の手順、すなわち、
   − 前記リターダ（５６）と接続される前記トランスミッション軸（３０，３８）と前記トランスミッション（８）の出力部（１０，６２）との間のトルク伝達が遮断され、その後前記リターダ（５６）に接続される前記トランスミッション軸（３０，３８）の回転速度が前記非同期かみ合いクラッチ（３４，６４）の締結が許容される程度にまで減少され、
   − 前記非同期かみ合いクラッチ（３４，６４）が締結されて、前記リターダ（５６）が前記トランスミッション軸（３０，３８）および前記切断クラッチ（６）の出力側と接続され、
   − 前記切断クラッチ（６）が、前記リターダ（５６）に接続された前記トランスミッション軸（３０，３８）の回転速度を、前記トルク伝達の遮断を終了させるときの車両速度または車両運転状態に適合した速度に調整するために使用され、
   − 前記トルク伝達の遮断を終了させる、
   によって操作されることを特徴とするドライブトレイン。
2. 前記切断クラッチ（６）が自動摩擦クラッチであることを特徴とする請求項１に記載のドライブトレイン。
3. 前記リターダ（５６）がトランスミッション入力回転数に依存するプライマリーリターダであることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライブトレイン。
4. 前記リターダ（５６）がトランスミッション出力回転数に依存するセカンダリーリターダであることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライブトレイン。
5. 前記リターダ（５６）が増速段を介して駆動され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ドライブトレイン。
6. 複数の切換え位置を有する多位置クラッチ（６４）が設けられ、前記多位置クラッチ（６４）は、第１の切換え位置では前記切断クラッチ（６）を介して駆動される前記トランスミッション軸（３８）と前記トランスミッション（８）の出力軸（６２）との間の回転不能な接続を可能にし、第２の切換え位置では前記切断クラッチ（６）を介して駆動される前記トランスミッション軸（３８）と前記リターダ（５６）の間の回転不能な接続を可能にし、第３の切換え位置では前記切断クラッチ（６）を介して駆動される前記トランスミッション軸（３８）と前記トランスミッション（８）の出力軸（６２）と前記リターダ（５６）との間の回転不能な接続を可能にするように構成されており、すなわち、前記多位置クラッチ（６４）は前記リターダを前記トランスミッション軸に接続するための前記非同期かみ合いクラッチとしての機能を前記第２の切換え位置により実現できるように構成されていることを特徴とする請求項１、２、４及び５のうちのいずれか一項に記載のドライブトレイン。
7. 前記トランスミッション（８）の出力側にレンジグループトランスミッション（８２）が設けられ、このレンジグループトランスミッション（８２）は中立位置を備えたクラッチ（８６）を有し、このクラッチ（８６）が前記リターダ（５６）の接続時に前記トルク伝達の遮断を行うために中立位置にされることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のドライブトレイン。
8. 駆動機関（４）と、トランスミッション（８）と、前記駆動機関（４）と前記トランスミッション（８）の間に配置された切断クラッチ（６）と、常時制動装置として構成され、トランスミッション軸（３０、３８）に接続することができるリターダ（５６）と、を有する自動車用ドライブトレインにおいて前記リターダを作動させる方法において、下記の手順、すなわち、
   − 前記リターダ（５６）と接続される前記トランスミッション軸（３０，３８）と前記トランスミッション（８）の出力部（１０，６２）との間のトルク伝達が遮断され、その後前記リターダ（５６）に接続される前記トランスミッション軸（３０，３８）の回転速度が、前記リターダ（５６）を前記トランスミッション軸（３０，３８）に接続するために設けられた非同期かみ合いクラッチ（３４，６４）の締結が許容される程度にまで減少され、
   − 前記非同期かみ合いクラッチ（３４，６４）が締結されて、前記リターダ（５６）が前記トランスミッション軸（３０，３８）および前記切断クラッチ（６）の出力側と接続され、
   − 前記切断クラッチ（６）が、前記リターダ（５６）に接続された前記トランスミッション軸（３０，３８）の回転速度を、前記トルク伝達の遮断を終了させるときの車両速度または車両運転状態に適合した速度に調整するために使用され、
   − 前記動力流れの遮断を終了させる、
   により実行されることを特徴とする方法。

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