特許 7535098 変速機を切り換えるためのアセンブリおよび該アセンブリを作動させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】変速機を切り換えるためのアセンブリおよび該アセンブリを作動させるための方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/28 20060101AFI20240807BHJP

   F16H 63/32 20060101ALI20240807BHJP

   F16H 63/34 20060101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

F16H61/28

F16H63/32

F16H63/34

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022506153

(86)(22)【出願日】2020-07-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-19

(86)【国際出願番号】 EP2020070726

(87)【国際公開番号】W WO2021018701

(87)【国際公開日】2021-02-04

【審査請求日】2022-01-28

(31)【優先権主張番号】102019211378.8

(32)【優先日】2019-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】519453607

【氏名又は名称】ヴィテスコ テクノロジーズ ジャーマニー ゲー・エム・ベー・ハー

【氏名又は名称原語表記】Ｖｉｔｅｓｃｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｇｅｒｍａｎｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓｓｔｒａｓｓｅ １２，９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ライプニッツ

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５１３６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１２２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０００９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－４７３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９２００５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１０６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４０８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ６１／２８

Ｆ１６Ｈ ６３／３２

Ｆ１６Ｈ ６３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変速機（１０）を切り換えるためのアセンブリ（１）であって、
－ 前記変速機（１０）の各々のシフトフォークまたはスライドスリーブをニュートラル位置と少なくとも１つのギヤ入れ位置との間で切り換えるための各々のアクチュエータ（６．１，６．２）用の少なくとも２つの出力切換段（２．１，２．２）と、
－ 前記出力切換段（２．１，２．２）を制御するための制御装置（４）と、
を備え、
各々の出力切換段（２．１，２．２）に、該各々の出力切換段（２．１，２．２）を選択的に給電源（７）に接続するかまたは給電源（７）から切り離す各々の有効段（５．１，５．２）が割り当てられており、該有効段（５．１，５．２）は、前記制御装置（４）にも接続されていて、該制御装置（４）によって有効信号（Ｆ１，Ｆ２）を用いて制御可能であり、前記制御装置（４）は、有効信号（Ｆ１，Ｆ２）を有効にしないように、または瞬時の走行状況において、割り当てられたアクチュエータ（６．１，６．２）を機能的に確実に操作することができる正確にただ１つの有効信号（Ｆ１，Ｆ２）を有効にするように構成され、
他方のアクチュエータ（６．１，６．２）または他の全てのアクチュエータの前記有効段（５．１，５．２）用の前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）は、これらの他のアクチュエータの動作が行われ得ないようにオフにされ、
各々の出力切換段（２．１，２．２）に、該出力切換段（２．１，２．２）を前記制御装置（４）に接続する各々のアクチュエータドライバ（３．１，３．２）がさらに割り当てられており、
前記アクチュエータドライバ（３．１，３．２）は、前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）とは異なる信号により制御され、
全てのシフトフォーク／スライドスリーブがニュートラル位置にくると、全ての前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をオフにし、
全てのシフトフォークまたはスライドスリーブがニュートラル位置にあるときに、割り当てられた所定のギヤ（Ｓ１～Ｓ４）の回転数が、予め設定された公差ウィンドウの範囲内で原動機（１３，１５，１７）の原動機回転数に同期しているときに、割り当てられたシフトフォークまたはスライドスリーブ用の前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をオンにする、
アセンブリ（１）。

【請求項2】

前記アクチュエータ（６．１，６．２）はモータとして形成されている、請求項１記載のアセンブリ（１）。

【請求項3】

変速機（１０）と、請求項１または２記載のアセンブリ（１）とを備える自動車。

【請求項4】

前記変速機（１０）は噛合いクラッチ式変速機として形成されている、請求項３記載の自動車。

【請求項5】

請求項１または２記載のアセンブリ（１）を作動させるための方法であって、割り当てられた前記シフトフォークまたはスライドスリーブがギヤ入れ位置にあるときに、前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）はオンにされているかまたは前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をオンにする、方法。

【請求項6】

自動車において実施することであって、該自動車が停止していて、所定のギヤ（Ｓ１～Ｓ４）のギヤ入れがパーキングロックとして要求されるときに、割り当てられたシフトフォークまたはスライドスリーブ用の前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をさらにオンにする、請求項５記載の方法。

【請求項7】

ギヤチェンジのために、対応する前記アクチュエータ（６．１，６．２）に割り当てられた前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）がオンにされている間、ちょうど入れられているギヤ（Ｓ１～Ｓ４）を前記対応するアクチュエータ（６．１，６．２）によって抜き、前記ギヤ（Ｓ１～Ｓ４）を抜いた後、前記シフトフォークまたはスライドスリーブがニュートラル位置にきたら、全ての有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をオフにし、前記原動機（１３，１５，１７）の回転数を、これから入れるべきギヤ（Ｓ１～Ｓ４）に前記公差ウィンドウの範囲内で同期させ、前記これから入れるべきギヤ（Ｓ１～Ｓ４）に割り当てられた前記アクチュエータ（６．１，６．２）用の前記有効信号（Ｆ１，Ｆ２）をオンにする、請求項５または６記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

２つよりも多くの変速段と、アクチュエータ機構により互いに独立して運動可能なシフトフォーク(Schaltgabel)／スライドスリーブ(Schiebemuffe)とを備えた噛合いクラッチ式変速機では、変速機ひいてはホイールのロックが生じてしまうことがある。なぜならば、シフトフォーク／スライドスリーブが極めて急速に運動させられることがあり、シンクロリングがギヤの非同期的なギヤ入れを阻止しないからである。

【0002】

典型的な有限状態機械（ＦＳＭ）手法は、アクチュエータ機構の望ましくない制御または動作を検知し、その応答として、該当するアクチュエータ機構に対する給電をオフにすることを前提としている。

【0003】

本発明の課題は、変速機、特に噛合いクラッチ式変速機を制御するための改善されたアセンブリならびに改善された方法を提供することである。

【0004】

この課題は、請求項１の特徴を有するアセンブリおよび請求項６の特徴を有する方法によって解決される。

【0005】

有利な改良形態は従属請求項の対象である。

【0006】

変速機を切り換えるための本発明に係るアセンブリは、
－ 変速機の各々のシフトフォークまたはスライドスリーブをニュートラル位置と少なくとも１つのギヤ入れ位置との間で切り換えるための各々のアクチュエータ用の少なくとも２つの出力切換段と、
－ 出力切換段を制御するための制御装置と
を備え、
各々の出力切換段に、これらの各々の出力切換段を選択的に給電源に接続するかまたは給電源から切り離す各々の有効段(Freigabestufe)が割り当てられており、これらの有効段は、制御装置にも接続されていて、この制御装置によって有効信号(Freigabesignal)を用いて制御可能であり、制御装置は、有効信号を有効にしないように、または瞬時の走行状況において、割り当てられたアクチュエータを機能的に確実に操作することができる正確にただ１つの有効信号を有効にするように構成されている。

【0007】

一実施形態では、各々の出力切換段に、これらの出力切換段を制御装置に接続する各々のアクチュエータドライバがさらに割り当てられている。

【0008】

一実施形態では、アクチュエータがモータとして形成されている。

【0009】

アセンブリは、変速機と一緒に自動車内に配置されていてよい。

【0010】

変速機は噛合いクラッチ式変速機として形成されていてよい。

【0011】

アセンブリを作動させるための方法では、割り当てられたシフトフォークまたはスライドスリーブがギヤ入れ位置にあるときに、有効信号がオンにされているかまたは有効信号をオンにし、全てのシフトフォークまたはスライドスリーブがニュートラル位置にあるときに、割り当てられた所定のギヤの回転数が、予め設定された公差ウィンドウの範囲内で原動機の原動機回転数に同期しているときに、割り当てられたシフトフォークまたはスライドスリーブ用の有効信号をオンにする。

【0012】

一実施形態では、特に方法を自動車において実施する際、この自動車が停止していて、所定のギヤのギヤ入れがパーキングロックとして要求されるときに、割り当てられたシフトフォークまたはスライドスリーブ用の有効信号をさらにオンにする。

【0013】

一実施形態では、ギヤチェンジは、対応するアクチュエータに割り当てられた有効信号がオンにされている間、ちょうど入れられているギヤを対応するアクチュエータによって抜き、ギヤを抜いた後、シフトフォークまたはスライドスリーブがニュートラル位置にきたら、全ての有効信号をオフにし、原動機の回転数を、これから入れるべきギヤに公差ウィンドウの範囲内で同期させ、これから入れるべきギヤに割り当てられたアクチュエータ用の有効信号をオンにすることによって行われる。この場合、制御装置による相応の出力切換段の制御によって、該当するギヤを入れることができる。

【0014】

本発明によれば、起こる可能性があるエラーを伴う作動に応答する代わりに、先を見越して、各々の走行状況で必要となるアクチュエータ機構の部分への給電のみが有効にされる。アクチュエータ機構の他の全ての分岐はオフにされている。このことは、電動式のアクチュエータ機構にも電気液圧式のアクチュエータ機構にも利用することができる。相応のハードウェアおよびソフトウェアによって、この方法を自動車安全水準（ＡＳＩＬ）のＤグレードの安全目標にまで利用することができる。

【0015】

本発明の一実施形態では、シフトフォーク／スライドスリーブが、係止要素によってギヤ入れ位置および／またはニュートラル位置に保持される。

【0016】

先を見越してオフにすることによって、エラーを伴う制御または動作の迅速な監視が不要になる。これによって、演算時間（監視の迅速性）に課される要求が低くなり、エラー検知が排除されている。

【0017】

したがって、噛合いクラッチ式変速機における機能的な安全性を改善することができる。

【0018】

一実施形態では、アクチュエータに通じる給電線路にリレーまたは別の出力スイッチが組み込まれてよい。

【0019】

本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】変速機を切り換えるためのアセンブリの概略図である。

【図2】噛合いクラッチ式変速機の概略図である。

【図3】噛合いクラッチ式変速機とアセンブリとを備えた自動車の概略図である。

【0021】

全ての図面において、互いに対応する部材には同じ符号が付してある。

【0022】

図１は、変速機、特に噛合いクラッチ式変速機を切り換えるためのアセンブリ１の概略図である。このアセンブリ１は、噛合いクラッチ式変速機のシフトフォークまたはスライドスリーブを切り換えるための第１のアクチュエータ６．１用の第１の出力切換段２．１と、噛合いクラッチ式変速機の別のシフトフォークまたはスライドスリーブを切り換えるための第２のアクチュエータ６．２用の第２の出力切換段２．２とを備えている。

【0023】

アセンブリ１は、さらに、第１の出力切換段２．１を制御するための第１のアクチュエータドライバ３．１と、第２の出力切換段２．２を制御するための第２のアクチュエータドライバ３．２とを備えている。

【0024】

噛合いクラッチ式変速機の更なるシフトフォークまたはスライドスリーブを切り換えるための更なるアクチュエータ用の任意の個数の更なる出力切換段とアクチュエータドライバとが設けられていてよい。アクチュエータ６．１，６．２はモータとして形成されていてよい。

【0025】

アクチュエータドライバ３．１，３．２は、制御装置４、例えばマイクロコントローラによって制御される。

【0026】

各々の出力切換段２．１，２．２には、これらの各々の出力切換段２．１，２．２を給電源７に接続するかまたは給電源７から切り離す各々の有効段５．１，５．２が割り当てられている。この有効段５．１，５．２は制御装置４にも接続されていて、この制御装置４によって有効信号Ｆ１，Ｆ２を用いて制御されてよい。

【0027】

アセンブリ１を作動させるための方法は、例えば以下のように特定されていてよい：
・ アクチュエータ６．１，６．２のうちの一方のアクチュエータによって所定のギヤが入れられているときには、このギヤに対応するアクチュエータ６．１，６．２の有効段５．１，５．２用の有効信号Ｆ１，Ｆ２はオンのままである。つまり、相応の出力切換段２．１，２．２に電圧が供給されており、これによって、相応の制御に際して、対応するアクチュエータドライバ３．１，３．２を介して、対応するアクチュエータ６．１，６．２を常時動作させることができる。他方のアクチュエータ６．１，６．２または他の全てのアクチュエータの有効段５．１，５．２用の有効信号Ｆ１，Ｆ２はオフにされており、これによって、例えば誤って、対応するアクチュエータドライバ３．１，３．２を介した制御が行われてしまうような場合でさえ、これらの他のアクチュエータの動作が行われることはない。
・ 例えば、アクチュエータ６．１，６．２のうちの一方のアクチュエータの相応の操作に基づき、両方のギヤアクチュエータ／シフトフォーク／スライドスリーブがニュートラル位置にある（ギヤが入れられていない）ときには、両方のアクチュエータ６．１，６．２または全てのアクチュエータの有効段５．１，５．２用の有効信号Ｆ１，Ｆ２がオフにされてよく、これによって、例えば誤って、対応するアクチュエータドライバ３．１，３．２を介した制御が行われてしまうような場合でさえ、これらのアクチュエータ６．１，６．２の動作が行われることはない。
・ アクチュエータ６．１，６．２のうちの一方のアクチュエータの有効段５．１，５．２用の有効信号Ｆ１，Ｆ２は、以下の条件下でオンにされる：
１． 車両速度が予め設定された閾値を上回っていて、所定のギヤの回転数が公差ウィンドウの範囲内で同期している（被駆動回転数×ギヤ変速比＝原動機回転数）、かつ／または
２． 車両が停止していて、所定のギヤがパーキングロックとして要求される。

【0028】

各々のアクチュエータ６．１，６．２は、２つの異なるギヤを入れることができるシフトフォーク／スライドスリーブを操作するために設けられていてよい。

【0029】

両方のまたは全てのシフトフォーク／スライドスリーブがニュートラル位置にあるときには、ギヤは入れられておらず、該当するギヤの回転数が公差ウィンドウの範囲内で同期しているときに、有効信号Ｆ１，Ｆ２が付与される。

【0030】

シフトフォーク／スライドスリーブのうちの１つのシフトフォーク／スライドスリーブが、ギヤ入れされた位置にあるときには、該当するアクチュエータ６．１，６．２の有効信号Ｆ１，Ｆ２はオンのままであってよい。なぜならば、該当するギヤを抜いても、危険をはらんだ状態は生じないからである。

【0031】

各々の時点では、ただ１つのギヤしか公差ウィンドウの範囲内で同期することができないので、それぞれ割り当てられたアクチュエータ６．１，６．２にしか通電も行われない。

【0032】

ギヤチェンジの際には、まず、ちょうど入れられているギヤが、対応するアクチュエータ６．１，６．２によって抜かれる。その間、このアクチュエータ６．１，６．２に割り当てられた有効信号Ｆ１，Ｆ２はオンにされている。ギヤを抜いた後、シフトフォーク／スライドスリーブがニュートラル位置にくると、両方のまたは全てのアクチュエータ６．１，６．２の有効信号Ｆ１，Ｆ２がオフにされるため、いずれのアクチュエータ６．１，６．２も操作されることはない。原動機の回転数は、次に入れるべきギヤに同期させられ、この入れるべきギヤに割り当てられたアクチュエータ６．１，６．２用の有効信号Ｆ１，Ｆ２がオンにされ、これによって、このアクチュエータ６．１，６．２を操作することができる。

【0033】

図２は、例示的な噛合いクラッチ式変速機１０、例えばハイブリッド専用トランスミッション（ＤＨＴ）の概略図である。

【0034】

噛合いクラッチ式変速機１０は第１の入力軸１２を有している。この第１の入力軸１２は内燃機関１３に結合されている。噛合いクラッチ式変速機１０の第２の入力軸１４は、第１の電気的な駆動装置１５、例えば電動式の駆動モータに結合されていてよい。噛合いクラッチ式変速機１０の第３の入力軸１６は、第２の電気的な駆動装置１７、例えばベルト式スタータジェネレータに結合されていてよい。

【0035】

噛合いクラッチ式変速機１０は、複数のギヤＳ１～Ｓ４、例えば４つのギヤＳ１～Ｓ４を切り換えるための複数の噛合いクラッチ１８．１，１８．２を有している。これらの噛合いクラッチ１８．１，１８．２は、上述したアセンブリ１のアクチュエータ６．１，６．２によって操作されるシフトフォーク／スライドスリーブを有していてよい。

【0036】

シフトフォーク／スライドスリーブは係止要素を有していてよく、この係止要素によって、シフトフォーク／スライドスリーブをギヤ入れ位置および／またはニュートラル位置に保持することができる。

【0037】

図３は、噛合いクラッチ式変速機１０とアセンブリ１とを備えた自動車２０の概略図である。

【符号の説明】

【0038】

１ アセンブリ
２．１ 第１の出力切換段
２．２ 第２の出力切換段
３．１ 第１のアクチュエータドライバ
３．２ 第２のアクチュエータドライバ
４ 制御装置
５．１ 有効段
５．２ 有効段
６．１ 第１のアクチュエータ
６．２ 第２のアクチュエータ
７ 給電源
１０ 変速機、噛合いクラッチ式変速機
１２ 第１の入力軸
１３ 原動機、内燃機関
１４ 第２の入力軸
１５ 原動機、第１の電気的な駆動装置
１６ 第３の入力軸
１７ 原動機、第２の電気的な駆動装置
１８．１ 噛合いクラッチ
１８．２ 噛合いクラッチ
２０ 自動車
Ｆ１，Ｆ２ 有効信号
Ｓ１～Ｓ４ ギヤ

【図1】

【図2】

【図3】