JP5084506B2 - 自動同期変速機の始動ギヤ段の投入 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１乃至請求項１０の上位概念部分による、カウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機を作動するための方法及び装置に関している。

カウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機は、様々な自動車タイプにおいて、かなり前から利用されている。例えば、ＤＥ１０２４２８２３Ａ１は、カウンターシャフト設計を伴う自動切換変速機を開示している。そこでは、入力軸と出力軸とが同軸に且つカウンターシャフトに対して平行に配置されている。入力軸の駆動トルクは、入力軸上及びカウンターシャフト上の固定歯車対、並びに、カウンターシャフトのギヤ段特有のアイドル歯車（アイドラーギヤ）−固定歯車対を介して、出力軸に選択的に伝達可能である。あるいは、直接的な入力軸及び出力軸の機械結合によって、出力軸に伝達可能である。

この公知の変速機は、その上、結合装置を有している。それにより、具体的な変速機切換過程を実施すべく、アイドル歯車は出力軸と駆動技術的に結合可能である。回転数の同期のために、さらに、変速機ブレーキが設けられる。それにより、変速機歯車は、シフトアップ過程の実施のために、減速可能である。変速機ブレーキは、製造コストの低減と、構造空間の最適化と、のために、変速機の結合装置の全体上に構成される。一方、別の結合装置は、ブレーキ装置または同期装置から自由である。

この自動同期変速機の欠点は、停止時または小速度時における始動ギヤ段の投入の際、望まれない加速が生じ得ることである。これは、ギヤ段の投入前に発進クラッチが締結されて、自動車が望まれない移動に対してロックされない時に、生じる。このための根拠は、始動ギヤ段（発進ギヤ段）の投入を可能にするためには、カウンターシャフトの回転数がほぼゼロの回転数（自動車が停止していて、また、変速機出力も停止している）に低減されなければならないこと、である。このために、カウンターシャフトの運動エネルギーは、変速機を介して低減される。このことは、勿論、カウンターシャフトの運動エネルギーの一部が変速機出力の加速を導くという結果を伴う。これにより、望まれない自動車加速が生じる。

以上を背景にして、本発明は、自動車の停止状態の際、及び、始動ギヤ段の投入の際、望まれない自動車加速が生じないような、カウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機を作動するための方法及び装置を提供することを課題とする。

前記の課題の解決は、特許請求の範囲の請求項１及び１０の特徴部分によって与えられる。本発明の有利な実施の形態乃至更なる実施の形態は、下位請求項から理解され得る。

本発明は、自動車の停止状態において始動ギヤ段を投入する際、望まれない自動車加速は、自動車の停止状態の際及び始動ギヤ段の投入の際にカウンターシャフトのトルクが駆動作用が無いように低減される、という時に抑制される、という認識に基礎を置いている。

特に好ましくは、その下方ではアクチュエータ作動無しでは自動車の加速が固定されるような所定の境界トルクよりもカウンターシャフトの実際トルクが大きい時、変速機から自動車駆動ホイールまでの自動車の駆動トレインのアクチュエータは、カウンターシャフトのトルクを駆動作用が無いように低減するべく作動される。

例えば、始動ギヤ段の投入の時点では、閉塞方向に作動され、且つ、カウンターシャフトの実際トルクが境界トルクの値よりも下方に低下された際には、解放方向に作動されることによって、ブレーキ制御装置の、自動車の駆動ホイールにおけるブレーキアクチュエータへの動作により、カウンターシャフトのトルクの低減が生じる。この場合、そのようなアクチュエータは、好適には、例えば摩擦作用によって駆動トルクを低減させることができる装置に作用する。

好ましくは、この方法において、すでに設けられていた自動車の装置、例えば、ブレーキ制御装置、常用ブレーキ、及び／または、パーキングブレーキに、手が加えられ得る。並びに、ほんの僅かな追加の修正によって、始動ギヤ段の投入の際の望まれない自動車の加速が抑制される。この追加の修正は、ハードウェア上の解決策、あるいは、ソフトウェア上の解決策、によって実現され得る。

本発明の更なる好適な実施の形態では、カウンターシャフトのトルクは、第２同期装置によって、ブレーキされて低減される。好ましくは、この場合、前記第２同期装置は、あるギヤ段を介して、同期を提供しており、当該ギヤ段は、始動ギヤ段よりも小さいギヤ比を有している。これにより、このプロセス変形（Verfahrensvariante）によって、カウンターシャフトのトルクは、始動ギヤ段のギヤ比よりも小さいギヤ比（n_Antrieb/n_Abtrieb）を有するギヤ段の同期を介して、低減される。カウンターシャフトがほぼ停止する時に初めて、本来の始動ギヤ段が投入される。これにより、小さいギヤ比に基づいて出力部に作用するトルクが始動ギヤ段の同期の際よりも小さい、ということが達成される。この場合、その同期過程の際に生成されるトルクは、好適なことに、停止状態の自動車を移動させるためには不十分である。なぜなら、物理的な値、特には自動車の静止摩擦力及び慣性モーメント、がそのような移動に対抗するからである。このために、望まれない自動車加速度は生じない。好適には、始動ギヤ段のギヤ比よりも小さいギヤ比を有するギヤ段は、更なる挿入可能（einschaltbar）歯車段を介して、提供される。

更に好適な実施の形態では、始動ギヤ段の投入時、前記第１同期装置の同期は、ある力によって動作されるが、その力は、当該同期過程で生成されるトルクが自動車の停止を維持するほどに小さく駆動ホイール（５２）に適用される、というように選択される。

好適には、前記力は、自動車の駆動ホイールの路面に対する静止摩擦力に依存して、及び／または、自動車の慣性モーメントに依存して、及び／または、自動車の長手方向傾斜に依存して、選択される。

以上により、始動ギヤ段の投入の際、ほんの僅かな作動状況に適した力で、同期（化）が作動（作用）される。変速機出力部に生じるトルクは、特に、この同期を作動させる力に依存する。この力は、従って、物理的な値特には自動車の静止摩擦力及び慣性モーメントがそのような移動に対抗するために同期過程中に生成されたトルクが停止状態の自動車を移動させるのには十分でない、というように選択される。このために、望まれない自動車加速度は生じない。

好適には、自動車の長手方向傾斜は、傾斜センサによって測定され得る。それは、例えば、エアバッグを作動するためのエアバック作動システム内に保持される。あるいは、このために、分離した傾斜センサが設けられ得る。

独立請求項である装置クレームの請求項１０の特徴によれば、センサ配線を介して、同期変速機のカウンターシャフトにおけるトルクセンサと、自動車の速度の測定のためのセンサと、に接続され、制御配線を介して、カウンターシャフトのトルクが駆動作用しないように低減されるように、アクチュエータと結合されている、ブレーキ制御装置を備え、自動車が停止状態である際、及び、同期変速機の始動ギヤ段に投入される際、同期変速機のカウンターシャフトの実際トルクが所定の境界トルクよりも大きい時に、当該ブレーキ制御装置によって、アクチュエータに信号が伝達され得る、ことを特徴とする前記の方法を実施するための装置である。

始動ギヤ段の投入に関する信号は、好適には変速機制御装置から、ブレーキ制御装置へと供給され得る。ブレーキ制御装置を変速機制御装置に一体化させることも可能である。

前記アクチュエータは、例えば、自動車の常用ブレーキ、及び／または、パーキングブレーのブレーキアクチュエータとして構成されている。

第２同期装置の動作のためのアクチュエータがブレーキ作用的に設けられることも、実際的である。この第２同期装置は、更に、好ましくは、ギヤ段歯車対上に配置される。それは、始動ギヤ段のギヤ比よりも小さいギヤ比を形成している。

この装置が利用される際、好適には、自動車の停止状態あるいはほぼ停止状態の際の始動ギヤ段の投入の際に望まれない自動車加速が生じない。望まれない自動車加速は、カウンターシャフトの残トルクが原因であり得るのだが。

本発明は、実施の形態に基づいて、更に詳述される。これに、図の説明も添付される。唯一の図には、カウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機の概略図が示されている。

この同期変速機１においては、入力軸２と、それに同軸の出力軸３とが、カウンターシャフト４に平行に配置されている。入力軸２は、クラッチ５を介して、自動車の駆動機械６に結合可能である。カウンターシャフト４上には、回転せず軸方向にも移動不可能なカウンターシャフト歯車１０、１２、１４、１６、１８、２０が着座している。それらは、それぞれ、主軸歯車１０’、１２’、１４’、１６’、１８’、２０’と噛み合っている。ここで、全ての主軸歯車は、アイドル歯車として形成されている。アイドル歯車の間には、変速機出力軸３上に、同期装置３０、３０’、３０”、３０”’が存在する。両面で作用する摺動スリーブ及び一面で作用する摺動スリーブが、その一部を構成しており、それらは回転せず軸方向に移動可能に変速機出力軸３上に配置されている。変速機切換過程中において、それぞれの摺動スリーブは、図示されない作動装置によって、軸方向に移動される。

自動車の停止状態あるいは小速度状態で、始動ギヤ段が投入される際に、望まれない自動車加速を抑制するために、カウンターシャフト４の現存する残トルクが前もって低減されなければならない。カウンターシャフト４のトルクの低減は、この本発明の実施の形態では、好適な電子的なブレーキ制御装置４０の作用によって、間接的に低減される。

図示された実施の形態では、ブレーキ制御装置４０は、従来の常用ブレーキ（サービスブレーキ）４２と、制御配線を介して接続されている。更に、ブレーキ制御装置４０は、パーキングブレーキ（図示されず）と、同様の信号技術に基づいて接続され得る。更に、ブレーキ制御装置４０は、自動車状態データを取得するために、センサ配線を介して、測定センサ４４、４６、４８、５０と接続されている。

本実施の形態では、駆動ホイール５２の回転速度を取得するための回転速度センサ４４が、前記測定センサに含まれる。駆動ホイール５２の回転速度ないし回転数から、その転がり直径が認識されていれば、自動車の走行速度が問題なく計算され得る。更に、実際の自動車の長手方向傾斜を取得するために、傾斜センサ４６が設けられている。更に、静止摩擦力センサ４８が設けられている。それは、物理的な自動車データによって、路面上の自動車駆動ホイールの実際の静止摩擦力を測定する。続いて、トルクセンサ５０が設けられている。それは、カウンターシャフト４のトルクを測定する。更に、始動ギヤ段の投入が行われる時、ブレーキ制御装置４０に信号５４が供給される。

駆動ホイール−回転速度センサ４４の出力データに基づいて、ブレーキ制御装置４０は、自動車が停止状態あるいはほは停止状態であるか、そうでないか、を決定する。トルクセンサ５０の出力データに基づいて、ブレーキ制御装置４０は、カウンターシャフト４の実際のトルクが前もって設定された境界トルク値を超えているか否か、を決定する。傾斜センサ４６及び静止摩擦力センサ４８の出力データは、駆動ホイール５２に適用される、自動車を望まれないで加速するのに十分であろうトルクの測定に役立つ。ブレーキ制御装置４０が、センサ４４、４６、４８、５０の入力データ及び信号５４に基づいて、自動車が停止状態ないしほぼ停止状態にあること、始動ギヤ段が投入されること、及び、カウンターシャフト４に境界トルクよりも大きいトルク、それは自動車を望まれない自動車加速にする、が存在すること、を測定（判定）する時、ブレーキ制御装置４０は、常用ブレーキ４２に、そのブレーキ要素が十分に大きな静止摩擦力を駆動ホイール５２に働かせる、というように作用する。このことが、自動車の望まれない加速を排除する。カウンターシャフトが、その実際トルクに関して、境界トルクよりも下方に低減された際、ないしは、同期変速機１の同期過程が完了された際、常用ブレーキ４２は再び解除される。

始動ギヤ段の投入の際、ブレーキ制御装置４０は、従って、自動車の常用ブレーキ４２に短時間作用する。これにより、望まれない自動車加速が抑制される。これにより、追加の構造部品の助けなく、存在し得るカウンターシャフト４の残トルクが、迅速且つ簡単に低減され得る。カウンターシャフト４のトルクが低減されるか、ほぼ低減された後で、ブレーキ制御装置４０の作用は終了される。

カウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機の概略図。

Claims (11)

1. 入力軸（２）と出力軸（３）とに平行に取り付けられたカウンターシャフト（４）を備えた、自動車のためのカウンターシャフト設計を伴う自動同期変速機（１）を作動する方法であって、
   当該カウンターシャフト（４）と共に、入力軸（２）と出力軸（３）とが、ギヤ対を介して、互いに駆動作用的に接続されているか、接続可能であって、
   少なくとも一つの第１同期装置（３０、３０’、３０”、３０”’）が、変速機（１）の少なくとも一つのアイドラーギヤ（１０’、１２’、１４’、１６’、１８’、２０’）のために設けられており、それによって、前記少なくとも一つのアイドラーギヤを、変速機シャフト（３）に固定接続することが可能であり、
   自動車が停止状態であって、始動ギヤ段が投入されると、ブレーキ装置を介して、カウンターシャフト（４）のトルクが駆動作用の無いように低減され、
   カウンターシャフト（４）の実際トルクが、ブレーキ装置のアクチュエータ作動無しでは始動ギヤ段の投入時に自動車が加速してしまう所定の境界トルクよりも大きいと、ブレーキ装置のアクチュエータは、カウンターシャフト（４）のトルクが前記境界トルクよりも小さくなるまで低減するべく、作動される
   ことを特徴とする方法。
2. 始動ギヤ段の投入時には、閉塞方向に作動され、且つ、カウンターシャフト（４）の実際トルクがアクチュエータ作動無しでは始動ギヤ段の投入時に自動車が加速してしまう所定の境界トルクよりも下方に低下された際には、解放方向に作動されるというような、ブレーキ制御装置（４０）の、自動車の駆動ホイール（５２）におけるブレーキアクチュエータへの動作により、カウンターシャフト（４）のトルクの低減が生じる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ブレーキ制御装置（４０）は、自動車の常用ブレーキ（サービスブレーキ）及び／またはパーキングブレーキのブレーキアクチュエータに作用する
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. カウンターシャフト（４）のトルクは、第２同期装置によって、ブレーキされて低減され、
   前記第２同期装置は、あるギヤ段を介して、同期を提供しており、
   当該ギヤ段は、始動ギヤ段よりも小さいギヤ比を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 始動ギヤ段のギヤ比よりも小さいギヤ比を有する前記ギヤ段は、更なる挿入可能（einschaltbar）歯車段を介して、提供される
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 始動ギヤ段の投入時、前記第１同期装置の同期は、当該同期過程で生成されるトルクが自動車の停止を維持すべく駆動ホイール（５２）に適用される、というように選択される力によって動作される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記力は、自動車の駆動ホイール（５２）の静止摩擦に依存して、及び／または、自動車の慣性モーメントに依存して、及び／または、自動車の傾斜に依存して、選択される
   ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. センサ配線を介して、同期変速機（１）のカウンターシャフト（４）におけるトルクセンサ（５０）と、自動車の速度の測定のためのセンサ（４４）と、に接続され、
   始動ギヤ段の投入を介して信号（５４）を供給可能であり、
   制御配線を介して、カウンターシャフト（４）のトルクが駆動作用しないように低減されるように、アクチュエータ（４２）と結合されている、
   ブレーキ制御装置（４０）を備え、
   自動車が停止状態である際、及び、同期変速機（１）の始動ギヤ段に投入される際、同期変速機（１）のカウンターシャフト（４）の実際トルクがアクチュエータ作動無しでは始動ギヤ段の投入時に自動車が加速してしまう所定の境界トルクよりも大きい時に、当該ブレーキ制御装置（４０）によって、アクチュエータ（４２）に信号が伝達され得る
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法を実施するための装置。
9. 前記アクチュエータは、自動車の常用ブレーキ（４２）及び／またはパーキングブレーのブレーキアクチュエータとして構成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 第２同期装置の動作のためのアクチュエータが設けられており、
    前記第２同期装置は、あるギヤ段を介して、同期を提供しており、
    当該ギヤ段は、始動ギヤ段よりも小さいギヤ比を有している
    ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 実際の自動車の長手方向傾斜を獲得するための傾斜センサ（４６）が、設けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。

Images