JP7516656B2 - 商用車の手動変速機用のクラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、商用車の手動変速機用のクラッチ装置に関する。

特に近距離交通および配送交通、遠距離交通ならびに都市間交通および旅行バス交通用の商用車の多くの手動変速機は、多数のギヤ段を備えたグループ構造を有している。この構造は、商用車の場合、自動化された手動変速機（ＡＭＴ）にますます使用される。

商用車用の手動変速機は、原理的に種々異なる自動化グレードを有していてもよい。この場合、構成に応じて、発進動作、シフトクラッチの操作ならびにギヤ選択を自動化して行うことができる。手動変速機の場合には、これらの動作のいずれも自動化されておらず、部分自動化された手動変速機の場合には、これらの動作のうちの１つが自動化されており、完全自動化された手動変速機の場合には、全ての動作が自動化されて行われる。このことから、自動化された発進クラッチ用の適切な操作装置、シフト時の自動化されたクラッチおよび／または自動化されたギヤ選択およびエンジンマネージメントを利用する必要性が生じる。この場合、シフト自動化のために、シフト要素の位置を正確に検出して、自動化されたシフトシーケンスを最適化しかつ効率向上させることが特に重要となる。このためのセンサシステムは、通常、変速機の領域に位置している。クラッチ位置を検出するためには、クラッチアクチュエータのセンシングが必要となる。例えば、位置センサがねじ込まれる。さらに、修理の際の組付けが目に触れることなく行われる。したがって、如何なる事情があろうともまたはより多大な手間をかけてしか、位置センサを予め規定された基準位置に保持することを確保することができない。このことは、位置検出の精度に影響を与える。

したがって、前述した構成を考慮して、本発明の課題は、位置検出の精度を改善することができる、商用車の手動変速機用のクラッチ装置を提供することである。

この課題は、独立請求項に記載の、商用車の手動変速機用のクラッチ装置によって解決される。本発明の有利な改良形態は、従属請求項に含まれている。

本発明によれば、商用車の手動変速機用のクラッチ装置は、クラッチアクチュエータと、このクラッチアクチュエータの位置を検知するためのセンサと、このセンサの予め規定された位置をクラッチアクチュエータに対する間隔方向で規定するストッパ面を備えたセンサストッパとを有し、センサは、弾性要素を介して間隔方向においてセンサストッパに対して位置不変の関係で保持可能である。

したがって、弾性要素を介して、センサがセンサストッパのストッパ面に押し付けられる。ゆえに、センサが、予め規定された基準位置をとる。特に、これによって、センサとストッパ面との間の、センサの精度に不利な影響を与えてしまう空隙も回避することができるまたは少なくとも減じることができる。

一構成では、センサストッパは、クラッチアクチュエータハウジングによって形成される。

したがって、センサは、クラッチアクチュエータハウジングにより形成されたストッパ面に押し付けられる。これによって、クラッチアクチュエータハウジングがクラッチアクチュエータに対して位置基準を成している、つまり、クラッチアクチュエータの位置をクラッチアクチュエータハウジングを基準として説明することができるので、センサが、対応可能な位置基準を成すことができる。

一改良形態では、センサは、ストッパ面に対して平行な平面内で浮動支持されている。

センサストッパのストッパ面が、センサ用の片側の位置制限部を成している場合でも、センサは、少なくともストッパ方向に対して垂直な平面内で可動であり、これによって、この平面内で、例えば並進補償運動または回転補償運動を実施することができる。さらに、弾性要素は、ストッパ方向に対して平行な平面内、つまり、例えば弾性要素に向かう平面内でも相応の補償運動が可能となるように構成されていてもよい。浮動支持は、１つには、ストッパ面へのセンサの均等な押付けをアシストするために役立つものの、また、振動補償のために利用することもできる。さらに、これに関して、センサの交換可能性も簡略化することができる。

一構成によれば、弾性要素は、センサと、ストッパ面と反対側に位置する弁ユニットとの間に配置されている。

したがって、弾性要素は弁ユニットに支持されてもよく、組み込まれた状態で弁ユニットとセンサとの間に保持される。したがって、センサにも弾性要素にも必然的に付加的な固定手段が不要となる。さらに、弁ユニットの組付け時には、センサを弾性要素および弁ユニットと共に１回のステップで直接一緒に組み付けることができる。このためには、組付け工程または搬送用のアセンブリを形成すべく、固定手段、例えばねじ締結手段が設けられてもよい。しかしながら、組付け後には、単にセンサ保持体の機能発揮に関して、記載したように、アセンブリ構成要素同士の間のこういった固定手段が省略されてもよい。

特に、弾性要素の、センサと反対側の面がその全面にわたって弁ユニットに接触している。

したがって、センサは、弾性要素の、弁ユニットに向けられた面全体を介して弁ユニットに支持されてもよく、これによって、押付け力がセンサに均等に分配される。こうして、例えば、センサの望ましくない傾倒を回避することができる。

一構成によれば、弾性要素は、ばね鋼から成るばね要素、特にコイルばね、板ばね、皿ばねまたは波形ばねを含む、またはばね鋼から成るばね要素、特にコイルばね、板ばね、皿ばねまたは波形ばねから形成されている。

ばね鋼から成るばね要素、特にコイルばね、板ばね、皿ばねまたは波形ばねは、有利に使用可能であり、調整可能なばね力および周辺条件に関して幅広い使用範囲を提供する。

代替的にまたは補足的に、弾性要素は、エラストマー、特に打抜き加工されたまたは射出成形されたエラストマーから成るばね要素を含む、またはエラストマー、特に打抜き加工されたまたは射出成形されたエラストマーから成るばね要素から形成されている。

エラストマーは、ほぼ任意の形状付与をとることができ、したがって、まさに構造上の観点において多くの形成自由度を提供する。エラストマーに対して付加的に、補足的な構成によれば、ばね鋼から成るばね要素が、エラストマー内でまたはエラストマーと一緒に弾性要素を形成していてもよい。

さらに代替的または補足的に、弾性要素は、好適には、少なくとも弾性要素の、センサと反対側の面に設けられた減摩性のコーティング、特にＰＴＦＥコーティングを備える、または好適には、少なくとも弾性要素の、センサと反対側の面に設けられた減摩性のコーティング、特にＰＴＦＥコーティングから形成されている。

減摩性のコーティング、例えばＰＴＦＥコーティング、つまり、ポリテトラフルオロエチレンを含んだコーティングは、例えば、弁ユニットと弾性要素との間の摩擦を減じることができ、これによって、センサの浮動支持がアシストされる。相応して、代替的または補足的に、弾性要素の、センサに向けられた面も、このような減摩性のコーティングを有していてもよい。「減摩性」という概念は、例えば、センサと弁ユニットとの間に弾性要素が配置されている場合、センサと弁ユニットとの間の直接的な接触に比べて少ない摩擦を生じさせるコーティングに向けられている。

一構成では、センサストッパは、ストッパ面からセンサの方向に向けられた、かつ／またはセンサは、ストッパ面に向けられた面からセンサストッパの方向に向けられた少なくとも１つの突出部、特に、ストッパ面からの間隔が増加するにつれ、もしくはセンサの、ストッパ面に向けられた面からの間隔が増加するにつれ、これから離れる方向に向けられた導入傾斜部としての突出部を有する。

突出部は、例えば、ガイド金属薄板から形成されていてもよいし、切欠き、例えば、クラッチアクチュエータハウジングにセンサストッパが割当て可能である場合、クラッチアクチュエータハウジング表面に対して引っ込められたストッパ面として形成されていてもよい。特に、突出部もしくは切欠きは、導入傾斜部を備えて形成されてもよく、つまり、突出元から開いていく角度を有していてもよく、これによって、ストッパ面へのセンサの導入が容易になる。突出部は、ストッパ面全体を含んでいてもよいし、部分的に形成されてもよい。比較させて、例えば、センサを位置決めすべく、センサストッパの対応する突出部または対応する切欠きと協働するために、突出部は、センサに形成されてもよい。

特に、ストッパ面に対して垂直な方向での少なくとも１つの突出部の延在長さが、同方向での弾性要素の最短延在長さよりも短い。

したがって、例えば、突出部により形成された、ストッパ面の方向におけるセンサのための収容深さは、弾性要素のためにセンサの、ストッパ面と反対の側に設けるべき同方向における組付けスペースよりも小さい。したがって、言い換えると、弾性要素を取り除くことによって、突出部により形成された収容部からセンサも取り出すための十分なスペースを提供することができる。これによって、センサの交換可能性がアシストされる。

一構成によれば、センサは、クラッチアクチュエータと位置不変の関係にある磁石の位置を検知するように適合させられている。

この構成では、磁石が、クラッチアクチュエータの位置を表す、センサを介して検知すべき目標対象を成しており、かつ／またはクラッチアクチュエータの位置検出のために磁石と協働する。磁石の配置によって、目標対象を、例えば構造上のかつ／または測定技術的な周辺条件に応じてセンサもしくは基準位置に対して有利に配置することができる。

特に、センサは、磁気センサ、特にホールセンサ、３Ｄホールセンサ、ＧＭＲセンサまたはＡＭＲセンサとして形成されている、または誘導式のセンサ、特にＰＬＣＤセンサとして形成されている。

この構成では、磁気センサを、特にクラッチアクチュエータの前述した磁石と共に位置検出のために使用することができる。

一構成では、センサは、プラグ、線路および／または打抜き格子体を介して、手動変速機を制御するための制御装置に接続可能である。

したがって、クラッチアクチュエータの位置もしくは相応の位置信号を手動変速機の制御部に伝送して、手動変速機の種々異なる自動化グレードを実現することができる。しかしながら、信号伝送は、手動変速機の監視のために利用されてもよい。

以下に、本発明を添付の図面を参照しながら詳しく説明する。

第１の実施形態によるクラッチ装置の概略的な横断面図である。 第２の実施形態によるクラッチ装置の一部の概略的な横断面図である。 図２に示したクラッチ装置の一部の横断面図に対して垂直な平面図である。

図１は、第１の実施形態によるクラッチ装置１の概略的な横断面図である。このクラッチ装置１は、クラッチハウジング１０と、このクラッチハウジング１０内に配置されたクラッチアクチュエータハウジング２０とを有している。このクラッチアクチュエータハウジング２０は、クラッチアクチュエータとして、ピストンシール３２を備えたピストン３０を有している。このピストン１０のピストン運動方向に対して垂直な端面には、磁石３１が配置されている。したがって、この磁石３１はピストン１０と共に位置不変の関係で一緒に運動させられる。磁石３１と、クラッチアクチュエータハウジング１０の、ピストン運動方向で磁石３１に向けられた面との各々の間隔は、ピストン１０の各々の位置に対応している。相応して、センサ５０が、ピストン３０に対する間隔方向において、基準位置として予め規定された位置をとるように配置される。ピストン３０もしくは磁石３１に対するセンサ５０の間隔方向は、図１では、ピストン３０の運動方向である。したがって、絶対的または相対的な間隔変化および／またはセンサ５０による磁石３１の直接的な間隔検出を介して、クラッチアクチュエータとしてのピストン３０の、クラッチ装置１の制御および／または監視に必要な位置を検知することができる。

基準位置として利用可能な位置にセンサ５０を配置するために、クラッチアクチュエータハウジング２０は、ピストン運動方向で磁石３１に向けられたクラッチアクチュエータハウジング壁にセンサストッパ４０を有している。具体的には、図１では、このセンサストッパ４０は、クラッチアクチュエータハウジング壁の、磁石３１と反対側の面に存在している。図１に示したように、センサストッパは、ストッパ面４１と突出部４２とを有している。この突出部４２は、図１では、ストッパ面４１からセンサ５０に向かってストッパ面４１からの間隔が増加するにつれ、センサ５０から離れる方向に向けられたガイド金属薄板を介して形成される。言い換えると、突出部４２は、例えば、センサ５０を組付けの際により容易にストッパ面４１に位置決めすることができるようにするための導入傾斜部を形成している。突出部は、図１では、例示的にストッパ面４１の全周にわたって延在するように形成されているが、しかしながら、部分的にしか設けられなくてもよい。

センサ５０は、ピストン運動方向における磁石３１に対する間隔方向でストッパ面４１に対して位置不変の関係を維持するために、弾性要素６０を介してストッパ面４１に押し付けられる。これによって、特に、ストッパ面４１に対して位置不変の関係における基準位置が形成される。この基準位置は、センサ５０とストッパ面４１との間に空隙を全く形成しないまたは少なくとも僅かな空隙しか形成せず、これによって、可能な限り正確な測定を達成することができる。図示の実施形態では、弾性要素６０は、センサ５０と弁ユニット７０との間に配置されている。この弁ユニット７０は、例えば、クラッチハウジング１０の開口内に導入され、固定手段または別の固定機構によってクラッチハウジング１０内に保持される。組付け誤差および／または製作誤差に基づき、弁ユニット７０とセンサストッパ４０のストッパ面４１との間の間隔が変わっていることがあるため、それにもかかわらず、弾性要素６０を介してセンサ５０を基準位置として予め規定された位置に確実に配置かつ保持することができる。このために、弾性要素６０は、弁ユニット７０の、センサ５０に向けられた面に支持されている。

図１では、弾性要素６０の、センサ５０と反対側の面がその全面にわたって、弁ユニット７０の、センサに向けられた面に接触している。これによって、センサ５０への弾性要素６０を介した押付け力の均等な分配を達成することができる。弾性要素６０および／またはセンサ５０もまた、均等な荷重分配もしくは荷重吸収が可能となるように構成されている。

図２には、第２の実施形態によるクラッチ装置１’の一部の概略的な横断面図が示してある。クラッチ装置１’は、図２に示していない構成要素に関して、図１に示したクラッチ装置１に対応していてもよいため、図２には、別の機能形式および違いだけを説明するために使用すべき部分が示してある。

図２に示したクラッチ装置１’では、図１に示したクラッチ装置１と異なり、弁ユニット７０が、弾性要素６０の、弁ユニットに向けられた面をもはやその全面にわたって支持しないように、弾性要素６０が弁ユニット７０に配置される。これによって、クラッチ装置１’の構造上の構成において、センサ５０の位置決めおよび／またはクラッチ装置構成要素の寸法設定に関する更なる自由度を得ることができる。また、弁ユニット７０による弾性要素６０の制限された支持は、センサ５０が、ピストン運動方向における磁石３１に対するセンサ５０の間隔方向で弁ユニット７０に対して平行な離間から逸脱して配置されている場合に利点を提供することもできる。

さらに、図２では、弁ユニット７０内の可視稜によって、弁ユニット７０のハウジングカバー７１が示してある。このハウジングカバー７１は、クラッチ装置１に対しては明示的に図示していないが、しかしながら、同様に存在していてもよい。ハウジングカバー７１の相応の寸法設定と、このハウジングカバー７１の可能な交換とによって、例えば、弾性要素６０の当付け面を弁ユニット７０に適合させることができる。これによって、荷重分配もしくは押付け力の分配を要求に即した形で適合させることができる。

以下では、クラッチ装置１’に基づき、図２および図３を参照しながら、センサ５０のための浮動支持の構成を例示的に説明する。このために、図３には、図２に示したクラッチ装置１’の一部の横断面図に対して垂直な平面図が示してある。センサ５０の浮動支持は、第２の実施形態によるクラッチ装置１’に限定されるものではなく、第１の実施形態によるクラッチ装置１にも同様に適用されてもよい。

弾性要素６０の押付け力によって、センサ５０は、クラッチアクチュエータハウジング２０により形成されたストッパ面４１に押し付けられる。それにもかかわらず、弾性要素６０の弾性変形性を介して、センサ６０は、この押付け力に抗して作用する外的な力に関連して、図２および図３に矢印により示した基本的な自由度を有している。「基本的」という概念は、存在する力状況に応じた運動の前述した関連を表している。これにより達成可能な、ストッパ面４１に対して平行な平面内での図３による最大３の自由度および／またはストッパ面４１に対して垂直な平面内での図２による最大２の自由度を有するセンサ５０の浮動支持によって、例えば、ストッパ面４１自体へのセンサ５０の確実な位置決めだけでなく、相応の振動相殺および熱に起因した構成部材膨張の補償も可能となる。浮動支持によって、並進補償可能性だけでなく、回転補償可能性も得られる。

図３に示したクラッチ装置１’には、さらに、弾性要素６０および／またはセンサ５０を弁ユニットに固定することができる固定手段８０が示してある。ここでも、クラッチ装置１’に基づく例示的な説明が、クラッチ装置１に同様に適用可能となる。固定手段８０は、弾性要素６０および／またはセンサ５０を弁ユニットにねじ締結することができるねじとして形成されていてもよい。この場合、弾性要素６０および／またはセンサ５０の固定は、センサ５０を基準位置に配置するための最終的な位置決めに向けて調整されていない。基準位置は、前述した構成によれば、センサ５０をストッパ面４１に押し付けるために、ピストン運動方向における磁石３１に対するセンサ５０の間隔方向での弾性要素６０の押付け力を介して得られる。また、これに関して、弾性要素６０は、センサ５０をストッパ面４１および／または弾性要素６０に保持することができるように構成されていてもよい。しかしながら、固定手段８０は、安全性を高めるために、弾性要素６０および／またはセンサ５０を付加的に保持していてもよく、かつ／または特に弁ユニット７０と、弾性要素６０と、センサ５０とを有するアセンブリの搬送および組付けのために使用されてもよい。例えば、このようなアセンブリは、クラッチ装置１’のハウジング開口内に挿入されてもよい。センサ５０はストッパ面４１に位置決めされる。この場合、固定手段８０は、例えばセンサ５０を保持していて、このセンサ５０が、確かに、弁ユニット７０によって保持されるが、しかしながら、位置決めおよび補償のために設定された自由度で少なくともある程度の運動区間にわたって相変わらず運動することができるようになっている。したがって、浮動支持を達成することができるようにするために、固定手段８０は、組付け後に必ずしも取り外される必要はない。センサ５０がストッパ面４１に位置決めされた後、弁ユニット７０は、クラッチハウジング１０またはこれに類するものに拘止されてもよい。弁ユニット７０の拘止プロセスが、場合により、磁石３１に対するセンサ５０の間隔方向での弁ユニット７０の位置の変化を再び引き起こしてしまうような場合でも、このことは、弾性要素６０によって補償される。このことは、相応の組付けおよび拘止後にセンサ５０に対する位置補正のためのアクセス性が存在しないまたは後調整が少なくとも大幅な手間をかけてしか実施することができない場合にまさに有利である。

本発明は、記載した実施形態に限定されるものではない。例えばセンサ、一例として回転数検出用または位置検出用のセンサが、外側から変速機内に導入され、ハウジング構成要素、例えばコンソールによって保持されてもよい。基本的には、１つの実施形態の特徴は別の実施形態にも転用可能であり、当然排除されない限り、別の特徴と組合せ可能である。

１，１’ クラッチ装置
１０ クラッチハウジング
２０ クラッチアクチュエータハウジング
３０ ピストン
３１ 磁石
３２ ピストンシール
４０ センサストッパ
４１ ストッパ面
４２ 突出部
５０ センサ
６０ 弾性要素
７０ 弁ユニット
７１ ハウジングカバー（弁ユニット）
８０ 固定手段

Claims (12)

1. 商用車の手動変速機用のクラッチ装置（１，１’）であって、
   クラッチアクチュエータ（３０）と、
   前記クラッチアクチュエータ（３０）の位置を検知するためのセンサ（５０）と、
   前記センサ（５０）の予め規定された位置を前記クラッチアクチュエータ（３０）に対する間隔方向で規定するストッパ面（４１）を備えたセンサストッパ（４０）と
   を有し、
   前記センサ（５０）は、弾性要素（６０）を介して前記間隔方向において前記センサストッパ（４０）に対して位置不変の関係で保持可能であり、
   前記弾性要素（６０）は、前記センサ（５０）と、前記ストッパ面（４１）と反対側に位置する弁ユニット（７０）との間に配置されている、クラッチ装置（１，１’）。
2. 前記センサストッパ（４０）は、クラッチアクチュエータハウジング（２０）によって形成される、請求項１記載のクラッチ装置（１，１’）。
3. 前記センサ（５０）は、前記ストッパ面（４１）に対して平行な平面内に浮動支持されている、請求項１または２記載のクラッチ装置（１，１’）。
4. 前記弾性要素（６０）の、前記センサ（５０）と反対側の面がその全面にわたって前記弁ユニット（７０）に接触している、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１）。
5. 前記弾性要素（６０）は、ばね鋼から成るばね要素を含む、またはばね鋼から成るばね要素から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
6. 前記弾性要素（６０）は、エラストマーから成るばね要素を含む、またはエラストマーから成るばね要素から形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
7. 前記弾性要素（６０）は、減摩性のコーティングを備える、または減摩性のコーティングから形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
8. 前記センサストッパ（４０）は、前記ストッパ面（４１）から前記センサ（５０）の方向に向けられた少なくとも１つの突出部（４２）を有し、かつ／または前記センサ（５０）は、前記ストッパ面に向けられた面から前記センサストッパの方向に向けられた少なくとも１つの突出部（４２）を有する、請求項１から７までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
9. 前記ストッパ面（４１）に対して垂直な方向での前記少なくとも１つの突出部（４２）の延在長さが、同方向での前記弾性要素（６０）の最短延在長さよりも短い、請求項８記載のクラッチ装置（１，１’）。
10. 前記センサ（５０）は、前記クラッチアクチュエータ（３０）と位置不変の関係にある磁石（３１）の位置を検知することにより、クラッチアクチュエータ（３０）の位置検出を行うように適合させられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
11. 前記センサ（５０）は、磁気センサとして形成されている、または誘導式のセンサとして形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。
12. 前記センサ（５０）は、プラグ、線路および／または打抜き格子体を介して、前記手動変速機を制御するための制御装置に接続可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のクラッチ装置（１，１’）。

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