JP3122943B2 - 同期化部材なしの歯車変速機のシフト方法 - Google Patents

同期化部材なしの歯車変速機のシフト方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
よる同期化部材なしの歯車変速機のシフト方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第３５０７５６５
号明細書から、駆動機関として内燃機関を備えた車両特
に自動車用のシフトクラツチ及び同期化部材なしの段変
速機の同期を行うため最初にあげたような方法により動
作する装置が公知であり、この装置は、内燃機関のトル
ク発生に影響を及ぼす装置、変速機制御装置、及び段変
速機の同期点を求める手段を備えており、シフト中に内
燃機関の回転数が、古い変速段の係合解除後、新しい変
速段に対応する回転数へ変化され、同期点に達すると新
しい変速段が係合せしめられる。
【０００３】装置全体特に機械的シフト装置は一般に慣
性を持つているので、特別な機械的同期化部材の助けな
しに新しい変速段の快適な衝撃なし係合を可能にするた
め、連結すべき変速機部材が既に著しく同期を超過して
いる時に始めて、予め選択された変速段の係合が行われ
るのを防止するため、公知の装置では、同期点に達する
と、機関トルクに影響を及ぼす装置が、内燃機関の回転
数を一定に保つか又は僅かだけ変化するような小さい機
関トルクを設定するため、衝撃的に作用を受けることが
できるように動作が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は、大体において、最初にあげた種類の方法に
おいて、かみ合い歯車クラツチの係合のために必要なシ
フト力をできるだけ少なくすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば請求項１の特徴によつて有利に解決される。
【０００６】本発明による方法では、シフト毎に、関与
する歯車クラツチの一方のクラツチ部分のクラツチ歯の
両方の係合面のうち常に同じ１つのみが、他方のクラツ
チ部分の周方向に隣接する係合面と接触することができ
るので、クラツチ歯の両方の係合面に対称な面取り部は
もはや必要でない。このような面取り部は常に軸線方向
成分を生じ、この軸線方向成分がシフトの快適さを制限
する。
【０００７】従つて本発明による方法では、クラツチ歯
の係合面がクラツチ軸線を含む面にあるようにする請求
項２の歯車クラツチを使用すると、有利なことがわかつ
た。
【０００８】本発明による方法では、同期回転数が制御
されて、内燃機関側変速機要素（変速機歯車）の回転数
が出力側変速機要素（移動スリーブ）の回転数より高い
ように、残留回転数差が残る。有利なようにこの回転数
差は、請求項４によれば１０／ｍｉｎないし４０／ｍｉ
ｎである。
【０００９】本発明による方法では、常にクラツチ歯の
同じ係合面が互いに当るように、それぞれの歯車クラツ
チのシフトが行われ、アツプシフトかダウンシフトかは
問題ではない。従つて一方の係合面が面取り部なしであ
り、他方の係合面が請求項３により面取り部を持つよう
に、それぞれのクラツチ歯の係合面を形成することがで
きる。これにより、両方のクラツチ部分のクラツチ歯が
常にまつすぐな係合面で互いに当り、これにより残留回
転数差を減少する周方向力のみが発生され、シフトに抗
する軸線方向力が生じないようにすることができる。第
２の係合面の面取り部は、２つの対向するクラツチ歯の
間の差角を越える間クラツチ歯の軸線方向係合を可能に
する。
【００１０】請求項５ないし７は、所定の条件のもとで
方法段階を開始又は接触させる検査段階を示している。
【００１１】図面に概略的に示されている実施例により
本発明を以下に説明する。
【００１２】
【実施例】まず図１を参照して、図示してない自動車は
駆動装置２７を持ち、この駆動装置は大体において駆動
機関４（内燃機関）、クラツチ２９及び同期化部材なし
の歯車変速機５を含んでいる。駆動装置２７を制御する
ため、噴射ポンプ、エンジンブレーキの制御用電子機関
制御装置３０、選択操作部材及びシフト操作部材３２の
制御用電子変速機制御装置３１、及びクラツチ２９の操
作用クラツチペダル３３が使用されている。
【００１３】機関制御装置３０と変速機制御装置３１と
の間の交信は、データバス（ＣＡＮ）３４を介して行わ
れる。運転者への接続は発信装置３５を介して行われ、
この発信装置を介して、アツプシフト又はダウンシフト
用指令が変速機制御装置３１へ与えられる。
【００１４】クラツチ２９は車両の発進及び停止のため
にのみ操作される。運転者による操作の代りに、自動ク
ラツチ操作装置も使用することができる。
【００１５】歯車変速機５におけるシフトは、それぞれ
の変速段Ｉ，ＩＩに対応する同期化部材なしの歯車クラ
ツチ６，７の係合及び係合解除によつて行われる。その
つどシフトすべき新しい変速段ＩＩに対応する同期回転
数の設定は駆動機関４により行われ、この駆動機関の操
作部材は適当な指令を機関制御装置３０から受ける。運
転者の希望するシフトの許容は、変速機制御装置３１に
おいて検査される。古い変速段Ｉから新しい変速段ＩＩ
への歯車変速機５のシフトのために、車両クラツチ２９
の操作なしに、機関制御装置３０への介入が行われ、こ
の介入は、古い変速段Ｉの解除のため、牽引運転におけ
る機関トルクを減少するか又はオーバーラン運転におけ
る機関トルクを増大するように機関トルクＭｍｏｔを制
御して、古い変速段Ｉの歯車クラツチ６を係合解除でき
るようにし、新しい変速段ＩＩで同期回転数を設定する
ため、機関回転数ｎｍｏｔを上昇又は低下するので、ま
だ小さい回転数差１３（図２の（ａ）ないし８ｂ）参
照）で新しい変速段ＩＩの歯車クラツチ７が係合するこ
とができる。
【００１６】同期回転数は、アツプシフトのため（ＩＩ
→Ｉ）、燃料噴射量の減少及び場合によつてはエンジン
ブレーキの操作により得られ、ダウンシフトのため（Ｉ
→ＩＩ）、燃料噴射量の増大により得られる。同期回転
数は図２により制御されて、機関側変速機要素従つて新
しい変速段ＩＩの歯車に結合されているクラツチ部分７
ａの回転数１２が、出力側変速機要素従つて変速機出力
軸３７上に軸線方向移動にはまりかつシフト移動スリー
ブに結合されているクラツチ部分７ｂの回転数３６より
高いように、残留回転数差１３が残る。
【００１７】１０／ｍｉｎと４０／ｍｉｎとの間にある
回転数差１３は、意図する目的のために有利なことがわ
かつた。
【００１８】係合の際におけるそれぞれの歯車クラツチ
の回転数差１３は、係合時間および歯面の当る際生ずる
衝撃にとつて重要である。次の関係が明らかである。係
合時間は、２つの歯の差角１３が零になり、これらの歯
が当ることができるまでに、どれ位時間がかかるかに関
係している。回転数差が大きいほど係合時間は短くな
る。歯が当る際衝撃が生じ、この衝撃により残留回転数
差が減少する。回転数差が小さいほど、衝撃はそれだけ
小さくなる。調査の結果わかつたように、上述した１０
／ｍｉｎ〜４０／ｍｉｎの範囲内にある回転数差は、短
い係合時間及び小さい衝撃に特有のものである。
【００１９】上述したように、一方のクラツチ部分７ａ
のクラツチ歯３８の同じ係合面１４が、アツプシフト又
はダウンシフトに関係なく、他方のクラツチ歯７ｂのク
ラツチ歯３９の同じ係合面１５に接触するように、新し
い変速段ＩＩの歯車クラツチの係合が常に行われるよう
にすることができる。従つて一方のクラツチ部分７ａの
クラツチ歯３８が、面取り部なしのまつすぐな係合面１
４及び面取り部２０付きの歯面１９を持ち、他方のクラ
ツチ部分７ｂのクラツチ歯３９が、一方のクラツチ部分
７ａの対応する係合面１４と接触するため面取り部なし
の係合面１５を持つことができる。これにより、一方の
クラツチ歯７ａのクラツチ歯３８の面取り部なしのまつ
すぐな係合面１４が、常に他方のクラツチ歯７ｂのクラ
ツチ歯３９の面取り部まつすぐな係合面へ常に当り、そ
の際残留回転数差を減少する周方向力のみが生じ、シフ
ト力に抗する軸線方向力が生じないようにすることがで
きる。第２の歯面１９の面取り部２０は、２つの対向す
るクラツチ歯の間の回転数差が零になる間に、クラツチ
歯３８，３９に軸線方向に係合を可能にする。
【００２０】図２の（ａ）には、シフト移動スリーブが
クラツチ部分６ｂ，７ｂと共に中立位置にあり、この中
立位置で両方の歯車クラツチが係合解除されている時、
クラツチ歯３８，３９のとる相対位置が示されている。
【００２１】図２の（ｂ）には、シフト移動スリーブが
クラツチ部分６ｂ，７ｂと共に（ａ）の中立位置から新
しい変速段ＩＩの歯車に結合されるクラツチ部分７ａの
方向へ操作される時、生ずることがあるクラツチ歯３
８，３９の偶然の接触位置が示されている。
【００２２】図２の（ｃ）には、クラツチ部分７ａのク
ラツチ歯３８へのクラツチ歯３９の軸線方向係合の際
（これはクラツチ歯３８の歯面１９の面取り部２０によ
り容易にされる）生ずることのある中間位置で、クラツ
チ歯３８，３９が示されている。まつすぐな係合面１４
及び１５は、クラツチ歯３８又は３９のクラツチ軸線１
６−１６を含む面１７−１７又は１８−１８にそれぞれ
あるが、面取り部２０は、クラツチ軸線１６−１６に対
して傾斜したクラツチ歯３８の面２１−２１にそれぞれ
ある。他方のクラツチ部分７ｂのクラツチ歯３９では、
第２の面２２も、それぞれのクラツチ歯のクラツチ軸線
１６−１６を含む面にある。
【００２３】図２の（ｄ）では、クラツチ歯３８，３９
が、面取り部のないそのまつすぐな係合面１４，１５が
ちようど互いに当る位置で示されている。
【００２４】最後に図２の（ｅ）は、クラツチ歯３８，
３９の適当な位置で新しい変速段ＩＩの歯車クラツチの
完全に係合した状態を示している。
【００２５】図３の信号流れ図によれば、運転者が発信
装置３５を介して古い変速段Ｉから新しい変速段ＩＩへ
切換えるためのシフトの希望４１を表わす時、歯車変速
機のシフト方法を実施するための開始段４０が開始され
る。発信装置３５からシフトの希望４１が変速機制御装
置３１へ伝送される。変速機制御装置３１は新しい変速
段１１に相当するシフト信号８を発生し、第１の検査段
階２３で、パラメータとしての機関トルクＭｍｏｔ、機
関回転数ｎｍｏｔ、変速機出力回転数ｎｇｔｒに基い
て、このシフト信号８が許されるか否かを検査される。
新しい変速段ＩＩが許されないことがわかると、シフト
は拒否される。しかし新しい変速段ＩＩの許容が確認さ
れると、第１の方法段階９が開始され、まずデータバス
３４を介して機関制御装置３０へ、牽引運転では機関ト
ルクＭｍｏｔを減少するか又はオーバーラン運転では機
関トルクを増大する指令４２が伝送され、検査段階４３
が開始されて、牽引運転における機関トルクＭ ｍｏｔ 又
はオーバーラン運転における係合解除すべき歯車クラツ
チ６のクラツチトルクが零にされているか否かが検査さ
れる。Ｍｍｏｔ＝０になるか又は係合解除すべき歯車ク
ラツチ６のクラツチトルクが零になると、古い変速段Ｉ
のシフト操作部材３２が、古い変速段Ｉを係合解除する
シフト指令８Ｉ→０を受ける。その際別の検査段階２４
が開始されて、古い変速段Ｉの歯車クラツチ６が係合解
除されているか否かが検査される。歯車クラツチ６が係
合解除されていると、第２の方法段階１０が開始され、
データバス３４を介して機関制御装置３０へ、機関回転
数ｎｍｏｔを特有の値に設定する指令４５が発生され、
この特有の値において、新しい変速段ＩＩの歯車クラツ
チ７の駆動側クラツチ部分７ａの回転数１２が、従動側
クラツチ部分７ｂの回転数３６より、ほぼ回転数差１３
だけ大きい。機関回転数機関回転数ｎｍｏｔを特有の値
に制御するこの方法段階１０は検査段階４４で終り、こ
の検査段階で特有の値に達しているか否か検査される。
特有の値に達していると、第３の方法段階１１が開始さ
れて、変速機制御装置３１が、データバス３４を介して
シフト指令８０→ＩＩにより、歯車クラツチ７を係合す
るためシフト操作部材３２を切換え制御させられる。こ
の方法段階１１は検査段階２５により終了せしめられ、
この検査段階で歯車クラツチ７の位置が監視される。新
しい変速段ＩＩの歯車クラツチ７が係合していることが
確認されると、機関トルクＭｍｏｔを増大するための最
後の方法段階２６が開始され、それによりシフト過程Ｉ
→ＩＩが終了せしめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法によりシフトされる同期化部
材なしの歯車変速機を持つ自動車の駆動装置の概略構成
図である。
【図２】新しい変速段の歯車クラツチの両方のクラツチ
部分のクラツチ歯のそれぞれの相対位置による図１の歯
車変速機におけるシフトの５つのシフト段階（ａ）ない
し（ｅ）を示す図である。
【図３】図１の歯車変速機をシフトするための本発明に
よる方法の経過を示す信号流れ図である。
【符号の説明】
４ 内燃機関 ５ 歯車変速機 ６，７ 歯車クラツチ ６ａ，６ｂ；７ａ，７ｂ クラツチ部分 ８ シフト信号 ９〜１１ 方法段階 １２ 高い回転数 １３ 回転数差 ３６ 従動側範囲の回転数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:42 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 41/00 - 41/28 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40 F16H 61/00 - 61/08

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 歯車変速機と駆動機関としての内燃機関
    との間の駆動結合を中断することなく、それぞれの歯車
    をその歯車軸に連結するためのかみ合い歯車クラツチを
    使用して、古い変速段から新しい変速段へ同期化部材な
    しの歯車変速機をシフトする方法であつて、シフト信号
    により開始される第１の方法段階において、まず牽引運
    転で機関トルクを減少し、それから古い変速段の歯車ク
    ラツチの係合を解除し、第２の方法段階において古い変
    速段の歯車クラツチの係合が解除されていると、新しい
    変速段に対応する同期回転数の方向へ機関回転数を変化
    し、第３の方法段階において機関回転数が同期回転数の
    範囲にあると、所定の時間にわたつて機関回転数を特有
    の値に保持し、この時間中に新しい変速段の歯車クラツ
    チを係合させるシフト方法において、シフト信号により
    開始される第１の方法段階（９）において、オーバーラ
    ン運転で機関トルク（Ｍｍｏｔ）をまず増大し、機関回
    転数（ｎｍｏｔ）の特有の値を歯車クラツチ（６，７）
    における所定の回転数差（１３）に対応させて、それぞ
    れ駆動側のクラツチ部分（６ａ，７ａ）が、すべてのシ
    フトの際、被動側クラツチ部分（６ｂ，７ｂ）の回転数
    （３６）に比べて常に高い回転数（１２）又は常に低い
    回転数を持つようにすることを特徴とする、同期化部材
    なしの歯車変速機のシフト方法。
  2. 【請求項２】 シフトの際他方のクラツチ部分（７ｂ又
    は７ａ）のそれぞれの係合面（１５又は１４）に接触す
    る一方のクラツチ部分（７ａ又は７ｂ）の係合面（１４
    又は１５）が、そのクラツチ部分（７ａ又は７ｂ）のク
    ラツチ軸線（１６−１６）を含む面（１７−１７又は１
    ８−１８）にあるような、歯車クラツチ（６，７）を使
    用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 シフトの際他方のクラツチ部分（７ｂ）
    の周方向に隣接するそれぞれ他方の係合面（２２）に接
    触しない一方のクラツチ部分（７ａ）のそれぞれ他方の
    係合面（１９）が、他方のクラツチ部分（７ｂ）に近い
    方の端部に、クラツチ軸線（１６−１６）に対して傾斜
    した一方のクラツチ部分（７ａ）の面（２１−２１）に
    ある面取りされた端部区域（２０）を持つような、歯車
    クラツチ（６，７）を使用することを特徴とする、請求
    項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 所定の回転数差（１３）を少なくとも１
    ０／ｍ及び最大でも４０／ｍにすることを特徴とする、
    請求項１ないし３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 シフト信号（８）の発生後、シフト信号
    （８）により開始される第１の方法段階（９）の開始前
    に検査段階（２３）を実施し、この検査段階において、
    パラメータとしての機関トルク（Ｍｍｏｔ）及び機関回
    転数（ｎｍｏｔ）及び変速機回転数（ｎｇｅｔｒ）に基
    いて、シフトが認められるか否かを検査することを特徴
    とする、請求項１ないし４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 古い変速段（１）の歯車クラツチ（６）
    が係合解除位置にある時、この歯車クラツチ（６）の位
    置を監視する検査段階（２４）により、シフト信号
    （８）により開始される第１の方法段階（９）を終了さ
    せることを特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 歯車クラツチ（７）が係合解除位置にあ
    る時、新しい変速段（ＩＩ）の歯車クラツチ（７）の位
    置を監視する検査段階（２５）により、この歯車クラツ
    チ（７）を係合させる第３の方法段階（１１）を終了さ
    せ、この第３の方法段階（１１）の終了と共に、機関ト
    ルク（Ｍｍｏｔ）を増大する最後の方法段階（２６）を
    開始することを特徴とする、請求項１ないし６の１つに
    記載の方法。
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