JP5319667B2 - パワーアシスト装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に、自動車用変速機のシフト機器のための、請求項１の上位概念に詳しく規定された形式のパワーアシスト装置に関する。

バスやトラックなどの今日のキャブオーバー構造の輸送車両では、変速機を取り付けるために与えられたスペースが有るが、変速機を運転席から遠く離さざるを得ない。アンダーフロアエンジン又はリアエンジンの車両では、その間隔が特に大きい。機械的に切り換えられる変速機では、時として張り詰めた形で長く延びるシフトロッドによって、しばしば正確なシフトチェンジが難しくなっている。

自動車の運転者の注意を完全に道路交通事情に向けることができるようにするためには、自動車の運転に必要な全ての動作に関して、運転者の負荷を出来る限り軽減するか、或いは運転者を支援しなければならない。

自動車の運転者は、それぞれ悪い交通事情における変速機の完璧な操作が如何に重要であるかを知っている。そこで、全てのクラスの輸送車両用の空気圧式シフトアシストが、そのような困難を排除することができる。

従来から周知のパワーアシスト装置の一部は、変速機と直に取り付けられており、外側からアクセス可能な制御ロッドとピストンロッドを有する。そのシフトロッドは、制御ロッドと接続されている。制御ロッドを長手方向に動かすことによって、支援を作動させている。そのような駆動形式は、ロッド又はケーブル用の二つのプルスイッチと関連している。その場合、制御ロッド及びピストンロッドが蛇腹によって密閉されていることと潤滑の無いことが欠点である。トラックでは、そのような場所は激しい汚れに曝されている。シフトロッドの伝達を変化させることによって、パワーアシストの開始も変化させるか、或いはバルブの調節によって、パワーアシストの開始をシフトロッドの伝達に合わせなければならない。同じことが、互いに分離された制御バルブとパワーアシストシリンダから成るシフトアシストにも言える。バルブとシリンダは、ボールジョイントを介して、シフトレバー及びコンソールと接続されており、コンソールは、更に変速機と固定されている。そのような配置構成の更なる欠点は、シフト毎に部品が変速機と車両フレームに対して相対的に動き、そのためバルブ及びシリンダと相互接続された空気配管が傷つけられる可能性が有ることである。

そのような従来の構造形式の空気圧式シフトアシストが知られており、機械−空気圧式制御部品とそれと別の空気圧式動力部品とから構成されている。従来の構造形式のシフトアシストが、非特許文献１により周知である。その制御部品は、シフトロッドによって操作される機械駆動式制御バルブである。その場合、シフトチェンジ時の選択動作の伝達は、変速機に対して直に機械的に行われている。シフト動作の伝達によって、制御バルブが操作されると同時に、手によるシフト力が機械的にレバーを介して変速機に伝達されている。その場合、手によるシフト力は、空気圧シリンダによって、更に空気圧式に支援されている。この場合、そのような空気圧シリンダは、油圧式ダンパーを統合した２位置シリンダとして、空気圧式動力部品を構成している。そこでは、手によるシフト動作を直接比例制御することは行われていない。制御部品と動力部品間の行程は長く、その取り付けには場所をとっている。制御部品と動力部品間の空気圧配管の損傷を避けることができていない。

特許文献１による出願人の未公開の出願では、変速機のギヤ段の選択・切換手段と、支援すべき手によるシフト力が作用するパワーアシスト装置の制御ロッドとを有する、車両の変速機のためのパワーアシスト装置を備えたシフト機器が開示されている。そのパワーアシスト装置では、パワーアシスト装置内において、パワーアシスト動力の発生前及び／又は発生中にパワーアシスト装置に作用する手によるシフト力を変化させて、それによりパワーアシスト装置の作用を制御するために、ばね部材が配備されている。そのばね部材は、操作ピストン又はピストンバルブと協力して動作し、それによって、パワーアシスト動力の内部的な制限を実現することが可能となっている。

しかし、そのようなパワーアシスト装置の欠点は、操作ピストン又はピストンバルブの直径が大きい場合、それに応じて操作ピストン又はピストンバルブに作用するばね部材を強力なばねとして構成しなければならないので、その構造方式を任意の直径の操作ピストン又はピストンバルブに適用することができないことである。そのため、ばね力が作用する構成部品の負荷が非常に大きくなり、それに応じてその部品の使用期間が短くなる。

ドイツ特許出願第１０２００６００６６５２号明細書

Ｌｏｏｍａｎｎ；Ｚａｈｎｒａｄｇｅｔｒｉｅｂｅ；２．Ａｕｆｌａｇｅ；Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ；１９８８；Ｓ．２２５

本発明の課題は、ピストンの直径が大きいピストンバルブを使用した場合でも、パワーアシスト動力の内部的な制限が実現可能であるとともに、それに対応するパワーアシスト動力を制限するための手段に作用する構成部品の負荷が小さい、特に、自動車用変速機のシフト機器のためのパワーアシスト装置を提示することである。

本発明の課題は、主請求項の特徴部に記載された特徴を有する、当該の形式のパワーアシスト装置によって解決される。

特に、自動車用変速機のシフト機器のための、本発明によるパワーアシスト装置は、支援すべき手によるシフト力が作用する部材と、その部材上に配置された少なくとも一つのピストンバルブと、パワーアシスト装置内でパワーアシスト動力を制限するための少なくとも一つの手段とを有する。本発明では、ピストンバルブは、第一のピストンバルブと第二のピストンバルブから構成されており、第一のピストンバルブは、パワーアシスト動力を制限するための少なくとも一つの手段と協力して動作するとともに、第二のピストンバルブ内において半径方向に対して密閉して配置されている。

本発明によるパワーアシスト装置の有利な実施構成では、支援すべき手によるシフト力が作用する部材は、パワーアシスト装置の制御ロッドとして構成され、パワーアシスト動力を制限するための手段がばね部材として構成される。このばね部材は、例えば、渦巻きばね又は皿ばねの形で構成することができる。

本発明によるパワーアシスト装置の特に有利な実施構成では、第一のピストンバルブは、制御ロッド上をばね部材のばね力に対抗して軸方向に移動することができる。パワーアシスト装置を操作していない状態では、第一のピストンバルブは、ばね部材のばね力によって、制御ロッドのストッパーに押し付けられている。そのストッパーは、例えば、ロックリングによって実現するか、或いは制御ロッドと一体的に構成することができる。第一のピストンバルブは、第二のピストンバルブ内において、有利には、第一のピストンバルブが軸方向に動いた時に、第一のピストンバルブと第二のピストンバルブ間に最小限の摩擦力しか作用しないように配置される。

本発明によるパワーアシスト装置の有利な実施構成では、ばね部材の方向への第一のピストンバルブの軸方向の動きが、ストッパー部材を用いて制限することが可能である。そのようなストッパー部材は、例えば、制御ロッド上に固定して配置されたロックリングとして構成するか、或いは制御ロッドと一体的に構成することができる。第二のピストンバルブの有利な実施形態では、第二のピストンバルブも、ばね部材の方向への第一のピストンバルブの軸方向の行程を制限するためのストッパー部材としての役割を果たすことができる。

本発明によるパワーアシスト装置の有利な実施構成では、第二のピストンバルブは、鉢の形で構成されており、一方ではパワーアシスト動力を制限する手段としての役割と他方では第一のピストンバルブのためのシリンダとしての役割を果たす。

本発明によるパワーアシスト装置の特に有利な実施構成では、第二のピストンバルブに対して第一のピストンバルブを密閉するために、第一のピストンバルブと第二のピストンバルブ間に作用する密閉手段が第一のピストンバルブの外周上の溝内に配置される。その密閉手段は、例えば、シールリングとして構成することができる。同様に、第一のピストンバルブと第二のピストンバルブ間に作用する密閉手段を第一のピストンバルブの外殻面又は第二のピストンバルブのシリンダ面上に取り付けること、例えば、溶接することも考えられる。

本発明によるパワーアシスト装置の別の実施構成では、パワーアシスト装置は、歯車切換式変速機を切り換えるための手段と協力して動作するピストンロッドを有する。

本発明によるパワーアシスト装置の特に有利な実施構成では、第二のピストンバルブは、制御ロッドを用いて、軸方向に移動可能であるとともに、ピストンロッド内において半径方向に対して密閉して配置される。第二のピストンバルブは、例えば、制御ロッド上に固定して配置するか、或いは制御ロッドを用いて第二のピストンバルブを軸方向に移動可能なように、ストッパー部材とパワーアシスト動力を制限するためのばね部材のばね力によって、制御ロッド上に固定することができる。第二のピストンバルブを制御ロッドと固く接続することは、例えば、加圧接続、相応のロックリングによる螺着或いは複数のストッパー部材を用いて実現することができる。

本発明によるパワーアシスト装置の有利な実施構成では、第二のピストンバルブは、その外周に溝を有し、その中にピストンロッドに対して第二のピストンバルブを密閉するための密閉手段が配置される。この密閉手段は、例えば、シールリングとして構成することができる。

本発明によるパワーアシスト装置の別の有利な実施構成では、第二のピストンバルブは、その外周に溝を有し、その中にピストンロッド内に制御ロッドを通す、或いは支持するための案内ベルトを配置して、そうすることによって、制御ロッドの追加的な軸支を省略することができる。

例えば、自動車用変速機のためのシフト機器などの、本発明によるシフト機器は、前述した形式の本発明によるパワーアシスト装置を有する。

以下において、複数の実施構成を許容する本発明の基本的な技術思想を図面にもとづき例示して詳しく説明する。

従来技術によるシフト設備の模式図 本発明によるパワーアシスト装置の実施構成の断面図 本発明によるパワーアシスト装置の別の実施構成の断面図

図１は、従来技術による自動車のシフト設備２を模式的に図示している。シフトロッド６が、シフトレバー４からレバー方向変換器８を介して空気圧式パワーアシスト装置１０を備えたシフト機器１１にまで通じている。空気圧式パワーアシスト装置１０は、空気圧式パワーアシスト装置１０に圧縮空気を供給するための貯蔵タンク１４に通じる接続配管１２を有する。レバー方向変換器８は、有利には、継手により、シフトロッド６と接続された第一のレバー１６を有する。レバー方向変換器８は、第二のレバー１８を有し、そのレバーは、更に、空気圧式パワーアシスト装置１０内に配置された制御ロッド２０と係合している。更に、空気圧式パワーアシスト装置１０内には、ピストンロッド２２が配備されており、そのロッドには、回転可能な切換シャフト２６を介して車両の変速機３０内のレバー２８と接続されたレバー２４が係合している。レバー２８は、周知の手法で変速機の変速比を切り換えることができるシフトレール３２と係合している。レバー２４の動きは、切換シャフト２６を介してレバー２８の動きとして伝達され、その結果レバー２８を介して、シフトレール３２の軸方向の動きに変換することができる。そのような動きに関して、シフトレール３２は、有利には、それぞれ切り換えられた変速比に対応する軸方向の二つの終端位置と、これらの終端位置の間に有る、変速機のニュートラル位置に対応する一つの中間位置の三つの位置を占める。

図２は、本発明によるパワーアシスト装置１０の断面図を図示している。パワーアシスト装置１０は、制御ロッド２０、ピストンロッド２２、シリンダ３４及びピストン３６を有する。パワーアシスト装置１０の制御ロッド２０は、ピストンロッド２２内において軸方向にスライド可能な形で配置されており、シフトロッドを介してシフトレバーと協力して動作する（図１参照）。ピストン３６とピストンロッド２２は、互いに固く接続されるか、或いは一体的な構成部品として製作されている。ピストンロッド２２は、歯車切換式変速機を切り換えるための手段と協力して動作する（図１参照）。バルブ５６は、ピストンバルブ４０，４８とバルブスライダー３８，４６から構成されている。

本発明では、ピストンバルブ４０，４８は、二つの部分から成り、第一のピストンバルブ４２，５０と第二のピストンバルブ４４，５２から構成されている。第一のピストンバルブ４２，５０だけが、パワーアシスト動力を内部的に制限するためのばね部材５８，６０と協力して動作する。この場合、ばね部材５８，６０は、渦巻きばねとして構成されており、例えば、パワーアシスト装置１０内において、予め付勢された形で配置することもできる。この場合、第二のピストンバルブ４４，５２は、鉢の形で構成されており、制御ロッド２０上に配置されている。第二のピストンバルブ４４，５２は、一方ではばね部材５８，６０のための当接面としての役割を果たし、他方では第一のピストンバルブ４２，５０のためのシリンダとしての役割を果たしている。第一のピストンバルブ４２，５０は、第二のピストンバルブ４４，５２内に配置されている。この場合、第二のピストンバルブ４４，５２に対して第一のピストンバルブ４２，５０を密閉するために、第一のピストンバルブ４２，５０と第二のピストンバルブ４４，５２の間に作用する密閉手段７０，７２が、第一のピストンバルブ４２，５０の外周上の溝に配置されている。第二のピストンバルブ４４，５２は、ピストンロッド２２内に配置されている。この場合、ピストンロッド２２に対して第二のピストンバルブ４４，５２を密閉するために、第二のピストンバルブ４４，５２とピストンロッド２２の間に作用する密閉手段７４，７６が、第二のピストンバルブ４４，５２の外周上の溝に配置されている。第二のピストンバルブ４４，５２は、制御ロッド２０を用いて第二のピストンバルブを軸方向に動かすことができるように、ストッパー部材６８，８２とばね部材５８，６０のばね力によって、制御ロッド２０上に固定されている。同様に、第二のピストンバルブ４４，５２は、例えば、加圧接続によって、制御ロッド２０と固く接続することができる。ばね部材５８，６０は、第二のピストンバルブ４４，５２内に配置されており、一方では第二のピストンバルブ４４，５２の当接面で支えられ、他方では第一のピストンバルブ４２，５０で支えられている。

第一のピストンバルブ４２，５０は、第二のピストンバルブ４４，５２内において、ばね部材５８，６０のばね力に対抗して制御ロッド２０上を軸方向にスライド可能な形で配置されている。パワーアシスト装置１０を操作していない状態では、第一のピストンバルブ４２，５０は、ばね部材５８，６０のばね力によって、制御ロッド２０のストッパー部材６６，７８に押し付けられている。ストッパー６６，７８は、例えば、ロックリングによって実現するか、或いは制御ロッド２０と一体的に構成することができる。同様に、ピストンバルブ４０，４８の間には、バルブスライダー３８，４６が、制御ロッド２０上を軸方向にスライド可能な形で配置されている。バルブスライダー３８，４６は、ばね部材５４によって、軸方向に対して互いに保持されており、パワーアシスト装置１０を操作していない状態では、それぞれピストンロッド２２の弁座上に載っている。

手によるシフト力のために、制御ロッド２０が図面の面内において左に動かされた場合、制御ロッド２０上に配置されたピストンバルブ４０，４８も左に動かされる。第一のピストンバルブ４２によって、バルブスライダー３８が操作され、それによって、そのスライダーが、ピストンロッド２２の弁座から開放されて、バルブ５６を開くこととなる。開かれたバルブ５６によって、予め貯めておいた貯蔵圧力を用いて、パワーアシスト圧力が、優勢な制御ロッドの力に対応して調節される。このパワーアシスト圧力は、ピストンバルブ４０、即ち、第一のピストンバルブ４２と第二のピストンバルブ４４の両方に作用する。ここで、手によるシフト力の増大のために、制御ロッド２０が更に左に動かされた場合、第一のピストンバルブ４２とバルブスライダー３８は、力の平衡に到達しているために、それらの事前に到達していた開いた位置に留まる一方、制御ロッド２０は、それらの両方に対して相対的に更に動き、それに対応して、ばね部材５８が圧縮されることとなる。この場合、繰り返し新たな力の平衡に到達し、そのため、それに応じたワーアシスト動力の推移が得られる。従って、ばね部材５８によって、パワーアシスト動力の内部的な制限を実現することが可能である。

制御ロッド２０が図面の面内において右に操作された場合でも、同様のことが言える。その場合、バルブスライダー４６は、第一のピストンバルブ５０によって操作され、それによって、バルブスライダー４６は、ピストンロッド２２の弁座から開放され、そのためバルブ５６を開くこととなる。

ばね部材５８，６０は、例えば、様々なばね定数を持つことができ、そうすることによって、様々な大きさの力が第一のピストンバルブ４２，５０に作用するので、制御ロッド２０の両操作方向におけるパワーアシスト動力の様々な大きさへの制限が実現可能である。

図３は、本発明によるパワーアシスト装置１０の別の実施構成の断面を図示している。ここでは、図２により既知の構成部品に関しては、同じ符号を使用している。この場合、図２で述べた実施構成と異なり、ばね部材５８の方向への第一のピストンバルブ４２の軸方向の動きが、ストッパー部材６２を用いて制限されている。この場合、ストッパー部材６２は、制御ロッド２０上に固定して配置されたロックリングとして構成されている。ここで、第一のピストンバルブ４２がばね部材５８のばね力に対抗してストッパー部材６２上に押し付けられる程、調節後のパワーアシスト圧力が大きい場合、パワーアシスト特性曲線は、第一のピストンバルブ４２が制御ロッド２０上に固定して配置されている場合のパワーアシスト特性曲線の推移に相当する推移を示すこととなる。従って、本発明によるパワーアシスト装置を用いて、ゲート地点に応じたパワーアシスト動力の制限を実現することができる。第二のピストンバルブ４４の有利な構成では、第二のピストンバルブ４４も、ばね部材５８の方向への第一のピストンバルブ４２の軸方向の行程を制限するためのストッパーとしての役割を果たすことができる。そのために、第二のピストンバルブ４４は、例えば、その内周を先細にして、それによって、それに応じて第一のピストンバルブ４２の軸方向の動きを制限することができる。第二のピストンバルブ４４の結合部８０を相応に長く構成して、第一のピストンバルブ４２のためのストッパーとしての役割を果たすようにすることも考えられる。

第二のピストンバルブ４４は、その外周に、案内ベルト６４を配置するための溝を有する。案内ベルト６４は、ピストンロッド２２内に制御ロッド２０を通す、或いは支持する役割を果たす。

ピストンバルブ４０，４８を二つの部分から構成した、本発明によるパワーアシスト装置１０によって、パワーアシスト装置１０内で調節されたパワーアシスト圧力が、第一のピストンバルブ４２，５０と第二のピストンバルブ４４，５２の両方に作用する。そのため、パワーアシスト圧力が、大きなピストン面に作用するとともに、パワーアシスト装置１０内においてパワーアシスト動力を制限するためのばね部材５８，６０が、小さい方の第一のピストンバルブ４２，５０にのみ作用する。従って、それに対応して、ばね部材５８，６０のばね力を小さく規定することができ、そうすることによって、例えば、第一のピストンバルブ４２，５０とストッパー部材６６，７８などの、ばね部材５８，６０のばね力が作用する構成部品の負荷が、それに応じて小さくなる。そのため、本発明によるパワーアシスト装置によって、パワーアシスト動力の内部的な制限を実現することができるとともに、ピストンの直径が大きいピストンバルブ４０，４８を使用しているにも関わらず、構成部品には小さい負荷しか掛からないようにすることができる。

ピストンの直径が大きいピストンバルブを使用することによって、ピストンバルブの直径が小さい場合に実現可能な特性曲線よりも平坦な推移を有するパワーアシスト特性曲線を実現することができる。従って、ピストンの直径が大きいピストンバルブを使用することによって、ピストンの直径が小さいピストンバルブを使用した場合と比べて、それに対応して、手によるシフト力又は制御ロッドの力に対応するパワーアシスト動力を緩和することができる。

２ シフト設備
４ シフトレバー
６ シフトロッド
８ レバー方向変換器
１０ パワーアシスト装置
１１ シフト機器
１２ 接続配管
１４ 貯蔵タンク
１６ レバー
１８ レバー
２０ 制御ロッド
２２ ピストンロッド
２４ レバー
２６ 切換シャフト
２８ レバー
３０ 車両の変速機
３２ シフトレール
３４ シリンダ
３６ ピストン
３８ バルブスライダー
４０ ピストンバルブ
４２ 第一のピストンバルブ
４４ 第一のピストンバルブ
４６ バルブスライダー
４８ ピストンバルブ
５０ 第一のピストンバルブ
５２ 第二のピストンバルブ
５４ ばね部材
５６ バルブ
５８ ばね部材
６０ ばね部材
６２ ストッパー部材
６４ 案内ベルト
６６ ストッパー
６８ ストッパー部材
７０ 密閉部材
７２ 密閉部材
７４ 密閉部材
７６ 密閉部材
７８ ストッパー
８０ 結合部
８２ ストッパー部材

Claims (10)

1. 支援すべき手によるシフト力が作用する部材（２０）と、その部材（２０）上に配置された少なくとも一つのピストンバルブ（４０，４８）と、パワーアシスト動力を制限するための少なくとも一つの手段（５８，６０）とを有するパワーアシスト装置（１０）において、
   ピストンバルブ（４０，４８）が、第一のピストンバルブ（４２，５０）と第二のピストンバルブ（４４，５２）から構成されており、
   パワーアシスト動力を制限するための手段（５８，６０）が、ばね部材として構成され、このばね部材（５８，６０）が、第二のピストンバルブ（４４，５２）内に配置されて、一方の側を第二のピストンバルブ（４４，５２）の当接面で支えられ、他方の側を第一のピストンバルブ（４２，５０）で支えられており、
   第一のピストンバルブ（４２，５０）が、ばね部材（５８，６０）のばね力に対抗して、前記の部材（２０）上を軸方向に移動可能であるとともに、第二のピストンバルブ（４４，５２）内において、半径方向に対して密閉して配置されている、
   ことを特徴とするパワーアシスト装置。
2. 請求項１に記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   当該の部材（２０）が、パワーアシスト装置（１０）の制御ロッドとして構成されていることを特徴とするパワーアシスト装置。
3. 請求項１又は２に記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   ばね部材（５８，６０）の方向への第一のピストンバルブ（４２，５０）の軸方向の動きが、ストッパー部材（６２）を用いて制限することができることを特徴とするパワーアシスト装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   第二のピストンバルブ（４４，５２）が、鉢の形に構成されており、一方ではばね部材（５８，６０）のための当接面としての役割を果たし、他方では第一のピストンバルブ（４２，５０）のためのシリンダとしての役割を果たすことを特徴とするパワーアシスト装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   第二のピストンバルブ（４４，５２）に対して第一のピストンバルブ（４２，５０）を密閉するために、第一のピストンバルブ（４２，５０）と第二のピストンバルブ（４４，５２）の間に作用する密閉部材が、第一のピストンバルブ（４２，５０）の外周上の溝内に配置されていることを特徴とするパワーアシスト装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   パワーアシスト装置（１０）が、歯車切換式変速機を切り換えるための手段と協力して動作するピストンロッド（２２）を有することを特徴とするパワーアシスト装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   第二のピストンバルブ（４４，５２）が、制御ロッド（２０）を用いて軸方向に動かすことが可能であるとともに、ピストンロッド（２２）内において、半径方向に対して密閉して配置されていることを特徴とするパワーアシスト装置。
8. 請求項１から７までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   第二のピストンバルブ（４４，５２）が、その外周に溝を有し、その溝の中に、ピストンロッド（２２）に対して第二のピストンバルブ（４４，５２）を密閉するための密閉手段が配置されていることを特徴とするパワーアシスト装置。
9. 請求項１から８までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）において、
   第二のピストンバルブ（４４，５２）が、その外周に溝を有し、その溝の中には、ピストンロッド（２２）内に制御ロッド（２０）を通す、或いは支持するための案内ベルト（６４）が配置されていることを特徴とするパワーアシスト装置。
10. 自動車の変速機（３０）のためのシフト機器（１１）であって、
    請求項１から９までのいずれか一つに記載のパワーアシスト装置（１０）を備えたシフト機器。

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