JP5417333B2

JP5417333B2 - パワーアシスト機器を備えたシフト装置

Info

Publication number: JP5417333B2
Application number: JP2010528364A
Authority: JP
Inventors: フィッシャー・ディーター; シュペート・クラウス
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2028-10-01
Also published as: RU2010118015A; DE102007048401A1; WO2009047180A1; CN101821533B; BRPI0818653A2; EP2195559B1; JP2010540876A; EP2195559A1; CN101821533A

Description

本発明は、請求項１の上位概念に詳細に規定された形式のパワーアシスト機器を備えたシフト装置に関する。

乗合バスやトラックなどの現在の商業車両は、キャブオーバエンジン構造の場合、変速装置を運転席から遠く離して配置せざるを得ないという変速装置を組み込むための空間的な制約を有する。床下又はリヤエンジンの車両では、そのような離す距離が特に大きい。機械シフト式変速機では、長いシフトロッドが張り切った形で延びることによって、多くの場合、確実なシフトチェンジが難しくなっている。

機械・空気圧式制御部と別個の空気圧動力部とから成る解除式構造形態の空気圧式シフト支援機器が知られている。解除式構造形態のシフト支援機器は、非特許文献１により周知である。その制御部は、シフトロッドによって操作される機械操作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、直に変速装置に対して機械的に行われている。シフト動作の伝達時には、制御バルブが操作されると同時に、手によるシフト力が、レバーを介して変速装置に機械的に伝達されている。その場合、手によるシフト力は、空気圧シリンダによる空気圧で更に支援されている。この場合、そのような空気圧シリンダは、油圧式ダンパを空気圧動力部と統合した二位置シリンダとして構成されている。その場合、手によるシフト力の正比例した伝達は実現されていない。制御部と動力部の間の経路が長く、その構造はスペースをとる。

特許文献１は、自動車の変速装置のためのパワーアシスト機器を備えたシフト装置を開示しており、その装置は、中央にセレクタシャフトを有し、そのシャフトの軸方向のスライドが選択動作を実現し、そのシャフトの回転運動がシフト動作を実現している。中央のセレクタシャフトの回転運動時に、手によるシフト力を伝達するためのピンとそれらのピンと連携動作するレバーとによって、パワーアシスト機器の制御バルブが作動される。手によるシフト力を伝達するためのピンは、セレクタシャフトの周囲の縦方向の溝に係合し、セレクタシャフトの軸方向のスライドが可能となるように、縦方向の溝内に配置されている。パワーアシスト機器を所定の変速段にブリッジするために、縦方向の溝には、それに対応する横方向の溝が配備されている。

特許文献２により、車両の変速装置のためのパワーアシスト機器を備えたシフト装置が周知であり、その装置は、変速装置の変速段を切り換え、選択するための手段と、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機器の制御ロッドとを有する。そのシフト装置には、パワーアシスト機器に作用する手によるシフト力をパワーアシスト機器への導入前に変更又は制限するための弾力性の有る部材が配備されている。

同様に、特許文献３は、車両の変速装置のためのパワーアシスト機器を備えたシフト装置を開示しており、その装置は、変速装置の変速段を切り換え、選択するための手段と、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機器の制御ロッドとを有する。そのシフト装置には、パワーアシスト機器に作用する手によるシフト力をパワーアシスト機器内でパワーアシスト力の発生前及び／又は発生中に変更するためのスプリング部材が配備されている。

ドイツ特許公開第１０２００４０４１５４３号明細書ドイツ特許公開第１０２００６００６６５１号明細書ドイツ特許公開第１０２００６００６６５２号明細書

Ｌｏｏｍａｎｎ；Ｚａｈｎｒａｄｇｅｔｒｉｅｂｅ；２．Ａｕｆｌａｇｅ；ＳｐｒｉｎｇｅｒＶｅｒｌａｇ；１９８８；Ｓ．２２５

本発明の課題は、変速段又はシフトゲートに応じてパワーアシスト力を制限することが可能なパワーアシスト機器を備えたシフト装置の実施構成を提示することである。

本発明の課題は、前記の技術分野に属する請求項１の特徴部に記載された特徴を有するパワーアシスト機器を備えたシフト装置によって解決される。

特に、商業車両の変速装置のための本発明によるパワーアシスト機器を備えたシフト装置は、シフト装置の筐体と、変速装置の変速段を選択し、切り換えるための手段と、手によるシフト力をパワーアシスト機器に伝達するための伝達部分とを有する。この手によるシフト力をパワーアシスト機器に伝達するための伝達部分は、パワーアシスト機器の構成部品と接続されたレバーを有する。本発明によるシフ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構成部品が、パワーアシスト機器の制御ロッドとして構成されている。更に、パワーアシスト機器に作用する手によるシフト力を変更するか、制限するか、或いはその両方を行うための手段が配備されている。

有利な実施形態では、それらの手段は、パワーアシスト機器の制御ロッドと協力して動作するスプリング部材として構成することができ、それらのスプリング部材は、例えば、パワーアシスト機器に作用する手によるシフト力をパワーアシスト機器内でパワーアシスト力の発生前及び／又は発生中に変更するために、制御ロッドの操作方向に対して相異なる弾力性を有する。そのようなスプリング部材の構成と作用形態は、例えば、特許文献３に記載されている。

別の実施形態では、パワーアシスト機器に作用する手によるシフト力を変更又は制限するための手段を弾力性の有る部材として構成するものと規定する。そのような弾力性の有る部材の構成と作用形態は、例えば、特許文献２に記載されている。

本発明によるシフト装置は、パワーアシスト力を制限するための機器を有し、その機器は、手によるシフト力をパワーアシスト機器に伝達するための伝達部分の直ぐ近くに配置されるとともに、セレクタシャフト内に配置されたピンを有し、そのピンは、セレクタシャフトを取り囲む中空シャフトの少なくとも一つの溝と係合しており、その中空シャフトの溝に係合しているピンによって、パワーアシスト力の制限を行うことが可能である。そのピンは、セレクタシャフト内において、セレクタシャフトの動きが直ちにピンの動きを引き起こすように配置されている。有利には、そのピンは、遊びが無い形又は最小限の遊びしか無い形でセレクタシャフト内に配置されている。

本発明によるシフト装置の有利な実施構成では、中空シャフト内の溝は、セレクタシャフト内に配置された、中空シャフトの溝と係合しているピンと、中空シャフトの間で相異なる回転方向の遊びが生じるように構成されている。これらの回転方向の遊びは、例えば、各シフトゲート又は各変速段に対して、相異なる回転方向の遊びが生じるように構成することができ、そうすることによって、シフトゲート又は変速段毎に異なる形でパワーアシスト力の制限を行うことが可能となる。

本発明によるシフト装置の有利な実施構成では、回転方向の遊びは、シフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きくなるように構成され、そうすることによって、変速装置のシフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きなパワーアシスト力が提供されることとなる。この場合、例えば、サード変速段を出発点として、シフトダウン方向の変速段とは、例えば、セカンド変速段であり、シフトアップ方向の変速段とは、例えば、フォース変速段であると解釈する。

本発明によるシフト装置の有利な実施構成では、パワーアシスト力を制限するためにセレクタシャフト内に配置されたピンが、セレクタシャフト内の溝に対して対称的に配置され、そのため手によるシフト力をパワーアシスト機器に伝達するためのピンに対して対称的に配置される。

本発明によるシフト装置の別の実施構成では、中空シャフトは、パワーアシスト力を制限するためのピンの領域に第二の溝を有し、その溝は、１８０°ずらして、即ち、第一の溝に対向する形で中空シャフト内に配置される。その場合、パワーアシスト力を制限するためのピンは、そのピンが中空シャフトの第一と第二の溝の両方と係合するように構成されるとともに、セレクタシャフト内に配置され、そうすることによって、発生する負荷を中空シャフトの両方の溝に分散している。

本発明によるシフト装置の有利な実施構成では、パワーアシスト力を制限するためのピンと中空シャフトの接触面は、そのピンが中空シャフトと接触した場合に最適な面圧を実現することができるように構成される。

一つの実施形態では、ピンと中空シャフトの接触面は、互いに円錐形に構成される。別の有利な実施形態では、中空シャフトの領域内のパワーアシスト力を制限するためのピンは、段付きピンとして構成され、そうすることによって、ピンと中空シャフトの間に二つの当接点が生じる。それ以外の実施形態も可能である。

本発明によるシフト装置の特に有利な実施構成では、パワーアシスト力を制限するためのピンの縦軸に沿った軸方向の係止は、シフト装置の筐体によって実現することが可能である。ピンの軸方向の係止を実現するために、それ以外の実施構成も可能である。例えば、パワーアシスト力を制限するためのピンは、少なくとも一つのロックリング、少なくとも一つのフランジ、或いはその両方によって、セレクタシャフト内のピンと固定することができる。

以上の通り、本発明によるシフト装置では、手によるシフト力をパワーアシスト機器に伝達するための伝達位置の直ぐ近くに配置された、変速段又はシフトゲート毎にパワーアシスト力を制限するための機器によって、パワーアシスト力の制限を実現することが可能である。本発明による構成によって、発生する許容範囲の問題は、相応に小さく維持することができ、それによって、セレクタシャフト内に配置された、中空シャフトの溝と係合するピンと中空シャフトの間の回転方向の遊びを精確に規定することができ、そのため非常に精確にパワーアシスト力を所望の値に制限することができる。

以下において、複数の実施構成を許容する本発明の基本原理を図面にもとづき実施例で詳しく説明する。

従来技術によるシフト設備本発明によるシフト装置の実施構成の断面図本発明によるシフト装置の平面図本発明によるシフト装置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を模式図で図示している。シフトレバー４からは、シフトロッド６が、レバー方向転換部８を介して、空気圧式パワーアシスト機器１０を備えたシフト装置１１に通じている。空気圧式パワーアシスト機器１０は、圧縮空気を空気圧式パワーアシスト機器１０に供給するための貯蔵タンク１４に通じる接続パイプ１２を有する。レバー方向転換部８は、有利には、リンク機構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。レバー方向転換部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機器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機器１０内には、ピストンロッド２２が配備されており、そのピストンロッドには、回転可能なセレクタシャフト２６を介して、車両の変速装置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、周知の手法で変速装置の変速比を切り換えることが可能なシフトレール３２と係合している。レバー２４の動きは、セレクタシャフト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は、シフトレール３２を軸方向に動かしてずらすことができる。そのような動きによって、シフトレール３２は、有利には、それぞれ切り換える変速比に対応する二つの軸方向の終端位置と、それらの終端位置の間に有る、変速装置のニュートラル位置に対応する中間位置との三つの位置を占める。

図２は、本発明によるシフト装置４０の断面図を図示している。シフト装置４０は、中空シャフト３８内の中央にセレクタシャフト３６を有し、そのセレクタシャフトは、その軸５８の周りを回転可能な形で軸支されている。セレクタシャフト３６は、その周囲の縦方向に、即ち、その軸５８に沿って、手によるシフト力を伝達するためのピン３４が係合する縦方向の溝５０を有し、それらのピン自体は、レバー１８に配置されている、有利には、ニードルソケット内に回転可能な形で軸支されている。この場合、ピン３４は、セレクタシャフト３６の軸方向のスライド、即ち、選択動作が可能なように溝５０内に配置されており、軸５８の周りのセレクタシャフト３６の回転がレバー１８の旋回を引き起し、レバー１８が、パワーアシスト機器１０のここでは図示されていない制御ロッド２０と係合しているので、そのことが、パワーアシスト機器１０を作動させることとなる（図１参照）。パワーアシスト機器１０が発生したパワーアシスト力は、ここでは図示されていないピストンロッド２２からレバー２４に伝達される（図１参照）。レバー２４は、回転できない形で中空シャフト３８と接続されており、そのためパワーアシスト機器１０が発生したパワーアシスト力は、レバー２４を介して中空シャフト３８に伝達される。中空シャフト３８は、軸方向に対して固定された形でシフト装置内に配置されるとともに、シフトレール３２を切り換えるためのセレクタシャフト３６と共に回転することが可能な形で配置されている。

本発明では、シフト装置４０は、パワーアシスト力を制限するための機器を有し、その機器は、手によるシフト力をパワーアシスト機器１０に伝達するための伝達部分の直ぐ近くに配置されている、即ち、セレクタシャフト３６の溝５０と係合するピン３４が中に配置されたレバー１８の直ぐ近くに配置されている。パワーアシスト力を制限するための機器は、ここでは、中空シャフト３８の溝４６と係合する、セレクタシャフト３６内に配置されたピン４２を有する。この場合、中空シャフト３８内の溝４６は、溝４６とピン４２の間、そのため中空シャフト３８とセレクタシャフト３６の間に相応の回転方向の遊びが生じるように構成されている。溝４６を相応に構成することによって（図３参照）、シフトゲート又は変速段毎にパワーアシスト力を制限することができる。セレクタシャフト３６内に配置された、パワーアシスト力を制限するためのピン４２は、セレクタシャフト３６内の溝５０に対して対称的に配置され、そのため手によるシフト力をパワーアシスト機器１０に伝達するためのピン３４に対して対称的に配置されている。ここでは、ピン４２の縦軸に沿った軸方向の係止は、シフト装置の筐体４４によって実現されている。

セレクタシャフト３６は、手によるシフト力をパワーアシスト機器１０の解除用レバー１８に伝達するために、並びに手によるシフト力を変速装置３０のシフトレール３２に伝達するために、回転方向に操作することができる。更に、セレクタシャフト３６は、切り換えるシフトレール３２の選択、即ち、選択動作のために軸方向に操作することができる。

図３は、セレクタシャフト３６、セレクタシャフト３６を取り囲む中空シャフト３８、中空シャフト３８内の溝４６、溝４６と係合する、セレクタシャフト３６内に配置されたピン４２、回転できない形で中空シャフト３８と接続されたレバー２４、並びにピン３４（図２参照）を介してセレクタシャフト３６と接続されたレバー１８を図示している。ピン４２は、溝４６内の三つの異なる位置で図示されているが、溝４６内の一つの位置にだけ存在する。図３で左の位置は、車両の変速装置の３／４変速段に対するシフトゲート５２におけるピン４２の位置を図示している。中央の位置は、１／２変速段に対するシフトゲート５４におけるピン４２の位置を図示する一方、右の位置は、後退変速段及び／又は超低速変速段に対するシフトゲート５６におけるピン４２の位置を図示している。中空シャフト３８内の溝４６は、ピン４２と中空シャフト３８の間に相異なる回転方向の遊びＳ１〜Ｓ６が生じるように構成されている。ここに図示されている溝４６は、シフトゲート５４における回転方向の遊びＳ１，Ｓ２がシフトゲート５２における回転方向の遊びＳ３，Ｓ４よりも大きくなるように構成されている。ピン４２と中空シャフト３８の間、そのためセレクタシャフト３６と中空シャフト３８の間の回転方向の遊びＳ１〜Ｓ６が無くなるまで、パワーアシスト力が発生する。回転方向の遊びＳ１〜Ｓ６が無くなると、手によるシフト力が中空シャフト３８に直に伝達されて、パワーアシスト機器１０の制御ロッド２０が、もはやパワーアシスト機器１０のピストンロッド２２に対して相対的な動きをしなくなる。回転方向の遊びＳ１〜Ｓ６は、シフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きいことによって、シフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きなパワーアシスト力を提供することが可能となる。後退変速段及び／又は超低速変速段に関しても、それに対応する回転方向の遊びＳ５，Ｓ６によって、パワーアシスト力を制限することができる。

図４は、セレクタシャフト３６内に配置されるとともに、中空シャフト３８の溝４６と係合するピン４２を図示している。ここで、ピン４２は、段が付けられた形で構成されており、そうすることによって、ピン４２と中空シャフト３８の間に二つの当接点が形成される。セレクタシャフト３６によるピン４２の旋回によって、そのピンは、先ずは当接点６０で中空シャフト３８と接触する。例えば、摩耗が当接点６０で生じると、それによってピン４２の旋回時に当接点６２も中空シャフト３８と接触するようになる。図４に図示されている実施構成によって、ピン４２と中空シャフト３８の間の最適な面圧を実現することができる。

２シフト設備
４シフトレバー
６シフトロッド
８レバー方向転換部
１０パワーアシスト機器
１１シフト装置
１２接続パイプ
１４貯蔵タンク
１６レバー
１８レバー
２０構成部品、制御ロッド
２２ピストンロッド
２４レバー
２６セレクタシャフト
２８レバー
３０車両の変速装置
３２シフトレール
３４ピン
３６セレクタシャフト
３８中空シャフト
４０シフト装置
４２ピン
４４シフト装置の筐体
４６中空シャフト内の溝
５０セレクタシャフト内の溝
５２３／４変速段に対するシフトゲート
５４１／２変速段に対するシフトゲート
５６後退変速段及び／又は超低速変速段に対するシフトゲート
５８軸
６０当接点
６２当接点

Claims

シフト装置の筐体（４４）と、変速装置（３０）の変速段を選択し、切り換えるための手段と、手によるシフト力をパワーアシスト機器（１０）に伝達するための伝達部分と、パワーアシスト機器（１０）に作用する手によるシフト力を変更するか、制限するか、或いはその両方を行うための手段とを備え、手によるシフト力の伝達部分が、パワーアシスト機器（１０）の構成部品（２０）と接続されたレバー（１８）を有する、車両の変速装置（３０）のためのパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
このシフト装置（１１，４０）は、パワーアシスト力を制限するための機器を有し、その機器は、手によるシフト力をパワーアシスト機器（１０）に伝達するための伝達部分の直ぐ近くに配置されるとともに、セレクタシャフト（３６）内に配置されたピン（４２）を有し、そのピンが、セレクタシャフト（３６）を取り囲む中空シャフト（３８）の少なくとも一つの溝（４６）と係合しており、
ピン（４２）と中空シャフト（３８）の間に相異なる回転方向の遊び（Ｓ１〜Ｓ６）が生じるように、中空シャフト（３８）内の溝（４６）が構成されていることと、
回転方向の遊び（Ｓ１〜Ｓ６）は、シフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きくなるように構成されており、そうすることによって、シフトダウン方向の変速段の方がシフトアップ方向の変速段よりも大きなパワーアシスト力が提供されることと、
を特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
請求項１に記載のパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
セレクタシャフト（３６）内に配置された、パワーアシスト力を制限するためのピン（４２）が、ピン（４２）の縦軸方向から見て中空シャフト（３８）の軸（５８）に対して対称的となるように配置されるとともに、セレクタシャフト（３６）内の溝（５０）に対して相対的な位置に配置され、そのため手によるシフト力をパワーアシスト機器（１０）に伝達するためのピン（３４）に対して相対的な位置に配置されることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
請求項１又は２に記載のパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
中空シャフト（３８）が、ピン（４２）の領域に、中空シャフト（３８）内の溝（４６）に対して１８０°ずらして配置された第二の溝を有し、ピン（４２）は、そのピンが中空シャフト（３８）内の溝（４６）と第二の溝の両方と係合するように構成されるとともに、セレクタシャフト（３６）内に配置されていることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
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機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
ピン（４２）と中空シャフト（３８）の接触面は、接触時に最適な面圧を発生させることができるように構成されていることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
請求項４に記載のパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
ピン（４２）と中空シャフト（３８）の接触面は、互いに円錐形に構成されていることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
請求項４に記載のパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
ピン（４２）は、中空シャフト（３８）の領域内に段付きのピンとして構成されており、そうすることによって、ピン（４２）と中空シャフト（３８）の間に二つの当接点が生じることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
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機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
ピン（４２）の縦軸に沿った軸方向の係止が、シフト装置の筐体（４４）によって実現されていることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
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機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
ピン（４２）の縦軸に沿った軸方向の係止が、ピン（４２）上の少なくとも一つのロックリング、少なくとも一つのフランジ、或いはその両方によって実現されていることを特徴とするパワーアシスト機器（１０）を備えたシフト装置。
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機器（１０）を備えたシフト装置（１１，４０）において、
当該の構成部品（２０）が、パワーアシスト機器（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機器（１０）を備えたシフト装置。