JP2004225909A

JP2004225909A - 自動車用変速機

Info

Publication number: JP2004225909A
Application number: JP2004014591A
Authority: JP
Inventors: Michael Ebenhoch; ミヒャエル、エーベンホッホ
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US6990871B2; US20040149061A1; DE10302258A1

Abstract

【課題】自動車に前部横置きで使用できる全長の短い手動又は補助動力援用式前進６段後退１段の変速機を提供する。
【解決手段】変速機１は変速機入力軸５、２本の副軸１５、１６、後退軸２２及び変速機出力軸２８を有する。変速機の単一の発進及びシフト用クラッチ４からＧ２とＲＧ、Ｇ４とＧ６、さらにＧ３、Ｇ１、Ｇ５の順序で変速段が配列されるように、各変速段の固定および遊び歯車が変速機軸に配置されている。また２速と４速、３速と１速、後退と６速の変速段歯車の間にはシフト機構２９、３０、３１、３２が副軸１５、１６上に配置されており、これによってそれぞれの遊び歯車と所属の副軸を遊転不能に結合することができる。変速機は、Ｈ形又は多重Ｈ形ゲート５１を備え、シフトレーン５５のある変速位置から次の変速位置へ、即ちＧ１−Ｇ２；Ｇ３−Ｇ４；Ｇ５−Ｇ６のシフトレバー運動を変速機１の２つのシフト機構２９、３０、３１、３２の操作運動に変換する機械式変換装置を具備するシフト装置５０によってシフトすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はＨ形又は多重Ｈ形ゲートのシフトレーンに配置された各々２つの変速段を変速機の２つの異なるシフト機構によりシフトすることができる自動車用変速機に関する。

複数個のシフト機構の１つにそれぞれ２つの変速段が割当てられた副軸式同期多段変速機がドイツ国特許公報ＤＥ４１３７１４３Ａ１により周知である。通常このシフト機構は変速機軸上に軸方向移動可能だが遊転不能に配置されたスライドスリーブからなる。シフト操作時にスライドスリーブはこれに隣接して軸上に配置されたシンクロリングと共同で遊び歯車を制止して、この変速機軸と遊転不能に結合することができる。

この公知の変速機では１つのシフト機構に割当てられた２つの変速段（１速と３速又は２速と４速）は順次連続する変速段でない。この変速機構造は、クロスオーバ形シフト操作、それとともにシフト時間の短縮が可能であるという利点がある。ところがこのような変速機はＨ形ゲート付きのシフト装置で操作できないのが欠点である。このようなＨ形ゲートでは同じシフトレーンで直接連続する変速段しかシフトすることができないからである。

さらに前置グループが手動的に操作され、主又は後置グループが自動的にシフトされる商用車用の１２速変速機が欧州特許公報ＥＰ１０３４３８４Ｂ１により周知である。主グループ及び後置グループのために空気式シフト装置が設けられ、所望の変速段のシフトレーンを選択する時に手動シフト装置により適当に作動される。従って得られるシフト方式は慣用の６速変速機のシフト方式に相当する。しかしこの変速機構造では慣用のＨ形シフト方式で変速段を切換えるために、通常別個の空気式シフト装置を設けなければならないことが不利である。

また手動シフトレバーがＨＨシフト方式で操作される自動車変速機用シフト装置がドイツ特許公報３０００５７７により周知である。この場合変速機のセレクタシャフトに２個のセレクタフィンガが配置され、それぞれ一方のセレクタフィンガが主変速機の４つの変速段をシフトする。第２のシフトレーンから第３のシフトレーンに切換える時にシフトバルブが作動され、レンジグループを切換える。第３及び第４のレーンに切換える時は第２のセレクタフィンガが係合する。この場合も変速機レンジグループの別設のアクチュエータが欠点である。

またドイツ国特許公報ＤＥ３５２７３９０Ａ１は一方のシフトレーンでシフトレバーを操作する時に二重クラッチの２つのクラッチの１つが締結される二重クラッチ式手動変速機を示す。このシフト装置の欠点は、外力を援用せずに純手動でシフトしようとすると、４つの前進段だけに限られることである。

最後に、未公開のドイツ国特許公報ＤＥ１０２３１５４７Ａ１では変速機の順次連続しない２つの変速段に少なくとも１個のシフト機構が割当てられた変速機シフト装置が記載されている。このシフト装置は機械式変換装置を装備する。Ｈ形ゲートを有する手動シフト装置はこの変換装置によりこのような変速機をシフトすることができる。

図２に示したこのシフト装置５０ではシフトレバー５２がＨＨ形ゲート５１に通され、２本のセレクタシャフト５３、５４と連結されているから、シフトレーン５５の中のシフトレバー５２の運動はセレクタシャフト５３をその縦軸の周りに旋回させる。さらに第１のセレクタシャフト５３に第１の歯車５６が固定されており、第２のセレクタシャフト５４の第２の歯車５７とかみ合う。従って第１のセレクタシャフト５３の回転とともに第２のセレクタシャフト５４が別の方向へ逆向きに回転する。セレクトレーン５８でシフトレバー５２によりシフトレーンを選択する時に、２つのセレクタシャフト５３、５４が強制連結されてその縦軸と平行に移動させられる。

またこの２本のセレクタシャフト５３、５４はセレクタフィンガ５９、６０、６１を有する。これらのセレクタフィンガは挿入される変速段に応じてセレクタロッド６４の変速段特有のくぼみ６２、６３に係合する。セレクタロッド６４はシフトフォークと結合されている。一方、このシフトフォークはシフト機構のスライドスリーブと連結されており、シフト操作の際に遊び歯車とその変速機軸とを遊転不能に結合するためにスライドスリーブは変速機軸上で軸方向に移動させられる。

こうした背景のもとで発明の課題は、クロスオーバシフトを行うためにＨ形又は多重Ｈ形ゲートのシフトレーンに配置された各々２つの変速段を変速機の２つの異なるシフト機構でシフトすることができる、なるべく短い構造の、従って自動車に前部横置きで使用できる手動又は補助動力援用式前進６段後退１段の変速機を提供することである。

この課題の解決は主請求項の特徴から得られ、発明の有利な改良と実施態様が従属請求項で明らかである。

それによればＨ形又は多重Ｈ形ゲートの１つのシフトレーンに配置された各々２つの変速機シフト位置を２つの異なるシフト機構によりシフトすることができる本発明の変速機は、発進及びシフト用クラッチと結合された変速機入力軸を有し、この変速機入力軸上にクラッチから遠のき側へ２速Ｇ２と後退ＲＧ、４速Ｇ４と６速Ｇ６、さらに３速Ｇ３、１速Ｇ１及び５速Ｇ５の順序で配列された固定歯車が配置され、変速機入力軸と軸平行に第１及び第２の副軸が配置され、第１の副軸上にクラッチから遠のき側へ２速Ｇ２、４速Ｇ４、３速Ｇ３及び１速Ｇ１のための遊び歯車が逐次配列されて支承され、第２の副軸上にクラッチから遠のき側へ後退ＲＧ、６速Ｇ６及び５速Ｇ５のための遊び歯車が逐次支承され、２速Ｇ２及び４速Ｇ４のための遊び歯車の間に第１のシフト機構が、３速Ｇ３及び１速Ｇ１のための遊び歯車の間に第２のシフト機構が、後退ＲＧ及び６速Ｇ６のための遊び歯車の間に第３のシフト機構が配置され、５速Ｇ５のための遊び歯車と第２の副軸の連結のために第４のシフト機構が設けられ、後退ＲＧのための遊び歯車の駆動用の固定歯車と後退軸上の固定歯車がかみ合い、後退軸に別の固定歯車が配置され、第２の副軸上の後退遊び歯車を駆動し、変速機出力軸上の出力側固定歯車とかみ合う固定歯車が２つの副軸に固定されていることを特徴とする。

発明の有利な実施形態ではこの変速機の各シフト機構に、当該の変速機軸上で軸方向移動可能な、但しこの軸と遊転不能に結合されたスライドスリーブ及びその右及び／又は左に配置されたシンクロリングが配属されている。

また変速機出力軸の差動装置又は動力分割装置側の軸端がおおむね発進及びシフト用クラッチの方向に整列されるように構成することができる。このことに関連して、２つの副軸の出力側歯車は単一の発進及びシフト用クラッチの方向におおむね差向けられた軸端に配置すれば有利であると思われる。

またスライドスリーブはその作動のために手動又は補助動力援用式サーボ装置と結合されている。本発明に基づく変速機が自動変速機として構成されているならば、補助動力援用式サーボ装置は油圧又は空気圧作動媒質により操作されるピストン・シリンダ装置として構成することができる。その場合ピストン・シリンダ装置は、Ｈ形又は多重Ｈ形ゲートの区域のセンサの作動信号に応答する制御装置から作動命令を受領する。

さらに手動又は補助動力援用式サーボ装置は、Ｈ形又は多重Ｈ形ゲートのシフトレーンのある変速位置から次の変速位置へ、即ちＧ１−Ｇ２；Ｇ３−Ｇ４；Ｇ５−Ｇ６のシフトレバー運動を変速機の２つのシフト機構の操作運動に変換する機械式変換装置（図２）を装備する。

本発明に基づく変速機の構造の理解の便宜のため、かつこの変速機とＨ形シフト装置のための先行出願された未公開の機械式変換装置との共同動作のために、明細書に図面を添付する。

図１が明示するように、本発明に基づく６速変速機１はこの場合内燃機関２として構成された原動機により駆動される。クランク軸３は発進及びシフト用クラッチ４の入力側と結合されている。このクラッチ４の出力側は変速機１の入力軸５と遊転不能に結合され、この軸上に合計５個の歯車（固定歯車）６、７、８、９、１０が遊転不能に配置されている。これらの固定歯車６、７、８、９、１０は６つの前進段のための歯車（遊び歯車）１１、１２、１３、１４、１８、１９を駆動する。遊び歯車１１、１２、１３、１４、１８、１９はここに図示しないギヤボックスの中で変速機入力軸５と軸平行に整列された２本の副軸１５、１６に支承される。

その場合歯車６、１１は２速Ｇ２、歯車７、１２は４速Ｇ４、歯車８、１３は３速Ｇ３、歯車９、１４は１速Ｇ１、歯車７、１８は６速、歯車１０、１９は５速のための変速段を構成する。こうして変速機の入力側（クラッチ４）からＧ２とＲＧ、Ｇ４とＧ６、さらにＧ３、Ｇ１及びＧ５のギヤ順序が生じる。その場合固定歯車７を４速Ｇ４及び６速Ｇ６の歯車１２、１８の駆動のために二重に利用することによって、軸方向に極めてコンパクトな構造が得られる。

また図１は後退段ＲＧの歯車の駆動のための固定歯車９が後退軸２２上の固定歯車２１ともかみ合うことを示す。固定歯車９がこの後退段固定歯車２１とちょうどかみ合うことができるように、後退軸２２は変速機内で変速機入力軸５及び副軸１６に対して食違いに配置されている。こうした関連を破線によるかみ合い線２０で示唆する。

上記の後退軸２２にさらに別の固定歯車２３が配置され、副軸１６上の後退遊び歯車１７とかみ合う。

上記の遊び歯車と当該の副軸１５、１６を結合するために、遊び歯車１１、１２；１３、１４；１７、１８の間に軸方向移動可能な、但しこの軸１５、１６と遊転不能に結合された連結装置２９、３０、３１が配置されている。この連結装置はスライドスリーブとシンクロリングからなる。このシンクロリングによって周知のように具体的なシフト操作の際に遊び歯車の回転数を当該の副軸回転数に整合させることができ、それぞれの歯車と軸の間の本来の遊転不能な結合を生じさせることができる。

また一方の副軸１６に連結装置３２が配置され、これによって５速Ｇ５の遊び歯車１９と副軸１６を結合することができる。

副軸１５、１６の出力はこれらの副軸に固定された固定歯車２４、２６を介して行われる。その場合副軸１６の固定歯車２６はこの場合軸をずらせて図示した変速機出力軸２８上の出力側固定歯車２７と直接かみ合い、他方の副軸１５の固定歯車２４は出力側歯部２５を介して変速機出力軸２８上のこの出力側歯車２７と同じく直接かみ合う。

図１で明らかなように連結装置２９、３０、３１は、Ｈ形又は多重Ｈ形ゲートの共同のシフトレーンで順次連続する変速段を構成しないそれぞれ２つの変速段Ｇ２、Ｇ４；Ｇ３、Ｇ１；ＲＧ、Ｇ６の間に配置されている。それ故連結装置２９、３０、３１、３２を副軸１５、１６上で軸方向に移動させる慣用のシフト操作装置をこの変速機１のために直ちに利用することができる。従ってこのような６速変速機には、図２に例示し、冒頭ですでに詳しく説明した機械式変換装置を利用することが好ましい。

６速変速機の概略図である。ＨＨ形シフト装置のための変換装置の斜視図である。

符号の説明

１変速機
２内燃機関
３クランク軸
４始動及びシフト用クラッチ
５変速機入力軸
６固定歯車
７固定歯車
８固定歯車
９固定歯車
１０固定歯車
１１遊び歯車
１２遊び歯車
１３遊び歯車
１４遊び歯車
１５第１の副軸
１６第２の副軸
１７遊び歯車
１８遊び歯車
１９遊び歯車
２０後退段入力歯部
２１固定歯車
２２後退軸
２３固定歯車
２４固定歯車
２５出力歯部
２６固定歯車
２７固定歯車
２８変速機出力軸
２９連結装置
３０連結装置
３１連結装置
３２連結装置
５０変速機シフト装置
５１ゲート
５２シフトレバー
５３第１のセレクタシャフト
５４第２のセレクタシャフト
５５シフトレーン
５６歯車
５７歯車
５８セレクトレーン
５９セレクタフィンガ
６０セレクタフィンガ
６１セレクタフィンガ
６２くぼみ
６３くぼみ
６４セレクタロッド

Claims

Ｈ形又は多重Ｈ形シフト装置（５０）のシフトレーン（５５）に配置された各々２つの変速機シフト位置を２つの異なるシフト機構によりシフトすることができる自動車用変速機（１）において、変速機（１）が発進及びシフト用クラッチ（４）の出力側と結合された変速機入力軸（５）を有し、この変速機入力軸（５）上に固定歯車（６、７、８、９、１０）が配置され、これらの固定歯車が遊び歯車とかみ合ってクラッチ（４）から遠のき側へ２速（Ｇ２）と後退（ＲＧ）、４速（Ｇ４）と６速（Ｇ６）、さらに３速（Ｇ３）、１速（Ｇ１）、５速（Ｇ５）の順序で配列され、変速機入力軸（５）と軸平行に第１の副軸（１５）及び第２の副軸（１６）が配置され、第１の副軸（１５）上にクラッチ（４）から遠のき側へ２速（Ｇ２）、４速（Ｇ４）、３速（Ｇ３）及び１速（Ｇ１）のための遊び歯車（１１、１２、１３、１４）が逐次配列されて支承され、第２の副軸（１６）上にクラッチ（４）から遠のき側へ後退（ＲＧ）、６速（Ｇ６）及び５速（Ｇ５）のための遊び歯車（１７、１８、１９）が逐次配列されて支承され、２速（Ｇ２）及び４速（Ｇ４）のための遊び歯車（１１、１２）の間に第１のシフト機構（２９）が、３速（Ｇ３）及び１速（Ｇ１）のための遊び歯車（１３、１４）の間に第２のシフト機構（３０）が、後退（ＲＧ）及び６速（Ｇ６）のための遊び歯車（１７、１８）の間に第３のシフト機構（３１）が配置され、５速（Ｇ５）のための遊び歯車（１９）と第２の副軸（１６）の連結のために第４のシフト機構（３２）があり、変速機入力軸（５）上の固定歯車（９）と後退軸（２２）上の固定歯車（２１）がかみ合い、後退軸（２２）上に別の固定歯車（２３）が配置され、第２の副軸（１６）上の後退遊び歯車（１７）を駆動し、変速機出力軸（２８）上の出力側固定歯車（２７）とかみ合う固定歯車（２４、２６）が２つの副軸（１５、１６）にそれぞれ固定されていることを特徴とする変速機。
各シフト機構（２９、３０、３１、３２）がそれぞれの副軸（１５、１６）上で軸方向移動可能な、但し副軸と遊転不能に結合されたスライドスリーブ及びその右及び／又は左に配置されたシンクロリングを具備することを特徴とする請求項１に記載の変速機。
変速機出力軸（２８）の差動装置又は動力分割装置側の軸端がおおむね発進及びシフト用クラッチ（４）の区域に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の変速機。
出力側固定歯車（２４、２６）が２つの副軸（１５、１６）の発進及びシフト用クラッチ（４）側の軸端に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変速機。
シフト機構（２９、３０、３１、３２）のスライドスリーブが手動又は補助動力援用式サーボ装置によって作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変速機。
補助動力援用式サーボ装置が油圧又は空気圧作動媒質により操作されるピストン・シリンダ装置を有することを特徴とする請求項５に記載の変速機。
手動又は補助動力援用式サーボ装置がＨ形又は多重Ｈ形ゲートのシフトレーン内のシフトレバーのある変速位置から次の変速位置への運動（Ｇ１−Ｇ２；Ｇ３−Ｇ４；Ｇ５−Ｇ６）を変速機（１）の２つのシフト機構（２９、３０、３１、３１）の操作運動に変換する機械式変換装置（図２）を具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の変速機。