JPH01502523A - 自動車の多段切換ギヤにおけるシフトロッドを操作するためのサーボ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車の多段切換ギヤにおけるシフトロッドを操作するためのサーボ 駆動装置であって、シフトロッドが第１の補助力操作式の一時的な調節ユニット により軸方向摺動可能であると同時に、第２の補助力操作式の一時的な調節ユニ ットによりクランクを介して回連動可能である形式のものに関する。

この種のサーボ駆動装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第３１２８２６６号明 細書により既に公知である。

この公知のサーボ駆動装置においては、シフトロッドを軸方向摺動させると共に その縦軸線を中心として回動させるために空気圧シリンダが用いられている。し かしながらこの場合、特にシフトロッドの回動運動を生ぜしめるのが困難である こと、なぜならばシフトロッドを回動させるためにはかなり高いトルク、例えば ８ＯＮｍまたはそれ以上のトルクが必要とされることが明らかにされている。こ のように比較的高いトルクは、ことに−４０℃程度の低温時にも生ぜしめられる 。なぜならば、このように低い温度ではギヤのオイルが特に粘性になり、従って 誤った切換を回避するためにはシフトロッドの操作力ないし操作モーメントが特 に高くならざるを得ないからである。

空気圧式の調節シリンダを用いるならば、確かにこの要件を満たすことはできる ものの、必要とされる血から及至モーメントを提供するためにはこの調節シリン ダを比較的大きく構成しなければならず、しかもそうすれば、当然の事ながら二 ニーマチック調節ユニットにおけるピストン／シリンダシステムの固有摩擦がか なり大きくなる。さらに、空気圧式調節シリンダを比較的大きく構成するならば 、必要とされる調節運動を実施させるためには必然的にかなり多量の空気を使用 せざるを得なくなる。

そこで本発明の課題とするところは、冒頭に述べた形式のサーボ駆動装置に改良 を加えて、出来るだけ小さな構成寸法とできるだけ僅かな圧力流体使用量とで必 要とされる大きな操作力及主操作モーメントを提供しうるようにする点にある。

この課題を解決すべく提案された本発明の措置によれば、第２の調節ユニットが 増圧器内に偏向可能な少なくとも１つのダイアフラムを有しており、このダイア フラムがクランクの一端部に結合されている。

このような措置がとられているならば、上述した本発明の課題は完全に解決され る。なぜならば、ダイアフラムは運転温度とは殆ど無関係な固有摩擦を有してい るので、外気前が低い場合でも所望の操作力を減すること無く提供しうるからで ある。さらに、ダイアフラムはその面を大きくすることによってかなり大きな操 作力を発揮することが可能になり、しかもそのために多くの流体を必要とするこ とはない。また、ダイアフラムを用いれば極めてフラットでスペースをとらない 構成が可能ならしめられるので、本発明によるサーボ駆動装置は大きな構成上の 変動なしに既存のタイプの自動車に量産形式でまたは二次装備として備え付ける ことができる。

本発明の有利な１実施例では、２つのダイアフラムが１本の継手ピンを介して互 いに結合されており、クランクの端部がこの継手ピン内に回動自在に支承されて いる。

この措置の利点は、サーボ駆動装置の外形寸法をさほど大きくすることなく２倍 の操作力が得られることにある。

本発明における別の有利な実施例によれば、第１の調節ユニットが別の増圧器内 に偏向可能な別のダイアフラムを有しており、このダイアフラムがシフトロッド の自由端部に結合されている。

この措置によっても前述の利点、つまり小さな構成容積で高い操作力を提供でき るという利点が得られるのみならず、この操作力はシフトロッドの直線的な摺動 運動を生ぜしめる。

本発明の１変化実施例では、ダイアフラムが両サイドで同じ圧力によって負荷可 能であり、両サイドで互いに異なる大きさの圧力作用面を有している。

この措置の利点は、圧力流体を制御するための回路が極めて簡単なもので済むと ころにある。なぜならば、常にその都度小さい方のダイアフラム面を圧力負荷す ることが出来るので規定の出発位置が保証されるからである。大きい方のダイア フラム面がこの同じ圧力で負荷されると、増圧器におけるこのサイドはより大き いダイアフラム面積に基づいてダイアフラムの他方のサイドにおける圧力を上回 るので、規定された第２の運転位置が保証される。

これと同じことは、本発明の別の実施態様においても当てはまり、この場合、２ つのダイアフラムがそれぞれ一方のサイドから同じ圧力で負荷可能であり、この サイドで互いに異なった大きさの圧力作用面を有している。

本発明の各実施例においては、クランクの有効長さ寸法をシフトロッド直径のほ ぼ２倍にしかつ１又は少くとも１つのダイアフラムの有効直径をクランクの有効 長さ寸法の４倍以上にしておくならば、特に有効な作用が保証される事実が明ら かにされている。

、このような寸法設計が行われているならば、必要とされる操作力乃至操作モー メントを、自動車のボードで例えば空気力過圧として自由に利用できるような通 常の圧力によって得ることが可能であり、しかも同時に、既存の自動車のギヤ範 囲に難なく収容され得るような構成寸法が達成される。

本発明における別の有利な実施例によれば、増圧室を制御するために圧力サーボ 弁または圧力比例弁が用いられている。

この措置によれば、本来の切換軸における所期の力制御が達成され、ひいては、 方向制御サーボ弁または切換弁を用いる場合に比して同期特性が一段と高められ る。

本発明によるその他の利点は、この明細書および添付の図面から明らかである。

なお、前述した各特徴ならびに後述の各特徴を、本発明の枠を逸脱することなく 、単にその都度示された組合せでのみならず他の組合わせでも、或いはそれぞれ 単独にでも応用しうろことは言うまでもない。

次に添付図面に示した実施例につき本発明の詳細な説明する： 第１図は本発明によるサーボ駆動装置の１実施例を示す破断側面図； 第２図は第１図による装置を第１図の■−■線に沿って見た平面図； 第３図は第１図および第２図によるサーボ駆動装置を制御するための回路装置の 第１実施例を示す図；第４図は第３図に示した回路装置の変化実施例としての回 路図である。

第１図には符号（１０）でサーボ駆動装置の全体が示されており、このサーボ駆 動装置（１０）は自動車の多段切換ギヤ（１１）に側方でフランジ接合すること が出来る。多段切換ギヤ（１１）からはこれを操作するためのシフトロッド（１ ２）が突出している。シフトロッド（１２）はその縦軸線（１３）に沿って第１ の矢印（１４）の方向で輪方向摺動可能であると共に、第２の矢印（１５）で示 したように縦軸線（１３）を中心にして回動可能であり、これによって多段切換 ギヤ（１１）におけるその都度具ったギヤ段に応じて、シフトロッド（１２）に 第１の矢印（１４）に沿って所望の摺動運動もしくは第２の矢印（１５）に示す 如く所望の回動運動を行わせることが可能である。

サーボ駆動装置（１０）は、シフトロッド（１２）が以下に述べるような形式で 操作されうるように、取付はプレート（１７）により多段切換ギヤ（１１）にフ ランジ接合されている。取付はプレート（１７）からは、上方を載設部（１９） で閉鎖されたケーシング（１８）が多段切換ギヤ（１１）から離反する方向に延 びている。このケーシング（１８）は軸方向で操作ロッド（２０）により貫かれ ており、操作ロッド（２０）はシフトロッド（１２）と同軸的に又は平行に配置 されている。操作ロッド（２０）は、１本のピン（２１）により軸方向ならびに 相対回動方向で不動に、クラッチ部分（２２）を介してシフトロッド（１２）上 に嵌合されている。

シフトロッド（１２）とは反対側の端部で、操作ロッド（２０）はガイドブシュ （３０）と社説部（１９）の案内部（３２）における０字リングシール（３１） とを貫いている。

操作ロッド（２０）の自由端部には、第１のダイアフラム（３４）をその中央部 挟持する固定部（３３）が配置されている。この第１のダイアフラム（３１）は 、第１の流体接続部（３６）を有する上位壁（３５）と第２の流体接続部（３８ ）を有する下位壁（３７）との間に張設されている。第１の導管（３９）は第１ の流体接続部（３６）に、第２の導管（４０）は第２の流体接続部（３８）に、 それぞれ接続されている。このような構成様式によれば、第１のダイアフラム（ ３４）と上位壁（３５）との間に位置する第１の室（４１）並びに第１のダイア フラム（３４）と下位壁（３７）との間に位置する第２の室（４２）を、それぞ れ過圧乃至負圧を生ぜしめるべく圧力流体で負荷することが出来る。

操作ロッド（２０）に相対回動不能に結合されたクランク（５０）は、クラッチ 部分（２２）の僅か上方で操作ロッド（２０）から半径方向に延びている。クラ ンク（５ｏ）はその自由端部に操作ロッド（２０）と平行に延びる１本のピン（ ５１）を有している。このピン（５１）は、継手ピン（５３）のピボット軸受（ ５２）内に支承されている。継手ピン（５３）は、固定部（５４）により第２の ダイアフラム（５５）を有するその一方の自由端部に、また第３のダイアフラム （５７）における固定部（５６）により他方の自由端部に、それぞれ接続されて いる。

継手ピン（５３）とは反対側の面で、第２のダイアフラム（５５）は右側の壁（ ６０）と向き合っており、この右側の壁（６０）は第３の導管（６２）に接続可 能な第３の流体接続部（６１）を有している。右側の壁（６０）は第２のダイア フラム（５５）と共に第３の室（６３）を限定している。

これと同様な形式で、第３のダイアフラム（５７）はケーシング（１８）の左側 の壁（６５）と向き合っており、左側の壁（６５）は第４の導管（６７）に接続 可能な第４の流体接続部（６６）を有している。これにより第４の室（６８）は 左側の壁（６５）と第３のダイアフラム（５７）との間に限定されている。

第２のダイアフラム（５５）と第３のダイアフラム（５７）との間に挟まれた内 室は符号（７０）で示されている。

次に第１図および第２図によるサーボ駆動装置（１０）の作用形式について説明 する： シフトロッド（１２）を第１の矢印（１４）に沿って軸方向摺動させるためには 、単に第１の導管（３９）又は第２の導管（４０）を介して第１の室（４１）又 は第２の室（４２）にそれぞれ運動方向に応じた過圧乃至負圧を供給しさえすれ ばよい。次いで各室（４１）、（４２）間の圧力差に応じて第１のダイアフラム （３４）を上下いづれかの方向に偏向させれば、操作ロッド（２０）とピン（２ １）を有するクラッチ部分（２２）とを介してシフトロッド（１２）が所望の軸 方向摺動を行う。

これに対してシフトロッド（１２）を第２の矢印（１５）の方向で縦軸線（１３ ）を中心にして回動させようとする場合には、第３の導管（６２）又は第４の導 管（６７）を介して第３の室（６３）又は第４の室（６８）に流体が送り込まれ る。次いで両室（６３）、（６８）間の圧力差に応じて、ダイアフラム（５５） とダイアフラム（５７）とを結合している継手ピン（５３）が第１図および第２ 図の図平面で見て右手乃至左手方向に移動してクランク（５ｏ）を旋回させるの で、操作ロッド（２０）とピン（２１）を有するクラッチ部分（２２）とを介し てシフトロッド（１２）が所望の方向に回動せしめられる。各ダイアフラム（５ ５）、（５７）は当然弾性的に構成されているので、ピボット軸受（５２）は純 粋なピボット軸受として構成可能である。つまり、クランク（５０）が旋回する 際に生ずるところの第２図の図平面で見て上下方向への継手ピン（５３）の僅か な半径方向の振れは、ダイアフラム（５５）、（５７）の弾性特性によって相殺 されるからである。

各ダイアフラム（３４）、（５５）“、（５７）の寸法を適宜に設定しておくな らば、操作ロッド（２０）を摺動させ或いはクランク（５０）を旋回させるため の著しく大きな操作力を得ることが可能になる。

例えばクランク（５０）の有効長さ寸法、つまり操作ロッＦ（２０）とピン（５ １）との各縦軸線間の距離をシフトロッド（１２）の直径の約２倍に設計し、ダ イアフラム（５５）、（５７）の有効直径を例えばクランク（５０）の有効長さ の４倍より大きく設定しておくならば、通常の自動車のボードで生じうるような 空気圧を利用する場合、シフトロッド（１２）のためのトルクを８ＯＮｍ又はそ れ以上にすることが出来る。

ダイアフラム（５５）、（５７）は単に弾性的に張られているだけであって、そ の運動時に運転温度に応じた摩擦を克服する必要はないので、このサーボ駆動装 置は一４０℃又はそれ以下の極めて低い温度条件のもとでもその提供しうるトル クを減することなく使用出来る。

第３図には第１図と第２図とによるサーボ駆動装置を操作する制御回路の第１実 施例が示されている。

電子的または流体力学的な中央の制御装置（８０−＞は、入力ライン（８１）を 介して位置センサ（８２）並びに角度センサ（８３）からの信号を受信する。こ れらのセンサ（８２）、（８３）は、シフトロッド（１２）乃至操作ロッド（２ ０）における第１図に示された矢印（１４）、（１５）方向での摺動運動乃至回 動運動を検出して、制御装置（８０゛）にその実際値を通知する。これらの実際 値は制御装置（８０−）にメモリーされた目標値と比較される。

その都度の目標値と実際値との差と、自体公知の形式で生ぜしめられる所定の切 換命令とに応じて、制御装置（８０″）は出力ライン（８４−）にサーボ駆動装 置（１０）を操作するための出力信号を発生する。

第３図の実施例においては、この出力ライン（８４−’）が２つの３ボ一ト２位 置切換マグネット弁（８７）、（８８）のワインディング（８５）、（８６）に 接続されている。ここでマグネット弁について述べるのは、単に例示的な説明で ある。この場合、当然のことながらマグネット操作式のバルブの代りに流体乃至 圧電操作式のバルブを用いることも可能である。中央の圧力接続部（８９）、例 えば中央圧力空気接続部からは、常に過圧を又は常に負圧をマグネット弁（８７ ）、（８８）乃至ダイアフラム調整部材に案内する１本の導管（９０）が延びて いる。

従って第１の導管（３９）がこの導管（９０）に接続されており、第１の導管（ ３９）内には３ボ一ト２位置切換マグネット弁（８７）が間挿されている。第２ の導管（４０）は直接この導管（９０）に接続されている。

他方の３ポ一ト２位置切換マグネット弁（８８）が間挿されている第３の導管（ ６２）もこの導管（９０）に接続されており、第４の導管（６７）も矢張りこの 導管（９０）と接続状態にある。

第３図に示された実施例では、ダイアフラムが特殊な形式で公正されている。第 １のダイアフラム（３４−”）は、第３図の図平面で見てその上面にその下面よ り大きな有効面を有している。このことは、例えばダイアフラム（３４”）の有 効下面の大部分を覆う著しく肉厚の操作ロッド（２０−）によって達成可能であ る。

これと同じように、第２のダイアフラム（５５−）も第３の室（６３）に向き合 うその有効上面が第３のダイアフラム（５７−＞におけるより著しく大きく構成 されている。

第３図に示されたマグネット弁（８７）、（８８）の位置では、導管（９０）の 圧力が常に第２の室（４２）と第４の室（６８）とに通じており、第１の室（４ １）と第３の室（６３）とは無圧状態にある。従って全てのダイアフラム（３４ −）、（５５＝）、（５７”）は第１の上位終端位置を占めている。つまり換言 すれば、操作ロッド（２０”）はシフトロッド（１２）と共に上方に引上げられ 、第３図の図平面で見て時計回り方向に回動せしめられている。

ところで、マグネット弁（８７）、（８８）が第３図に示されてない位置に切換 えられると、付加的に第１の室（４１）内と第３の室（６３）内とに導管（９０ ）から圧力が供給される。各室（４１）乃至（６３）の制限部としてのダイアフ ラム（３４−）乃至（５５−）の実効表面が比較的大きいことに基いて、ダイア フラム（３４−）、（５５−）に対しては室（４２）、（６８）内の圧力（比較 的小さなダイアフラム表面に乗じた）によるより大きな力が下から作用するので 、操作ロッド（２０−）は下方に押し下げられると同時に逆時計まわり方向で回 動せしめられる。

操作ロッド（２０−’）の摺動運動と回動運動とを個別的に調節しうるようにす るため、マグネット弁（８７）、（８８）を個々に切換えうろことは言うまでも ない。

第４図に示された制御回路においては、第３図による表示と異っている要素に１ が付されている。第１のダイアフラム（３４°）はその両廿イドにほぼ等しい有 効表面を有し、第２のダイアフラム（５５°）は第３のダイアフラム（５７”） と同じ有効表面を有している。この実施例においても両方向での操作ロッド（２ ０”）の摺動運動と回動運動とを可能ならしめるため、マグネット弁はそれぞれ 二重に構成されている（８７ａ）、（８７ｂ）、（８８ａ）、（８８ｂ）、中央 の制御装置（８０”）はその出力ライン（８４”）を介して適宜な形式によりマ グネット弁（８７ａ）、（８７ｂ）。

（８８ａ）、（８８ｂ）のワインディング（８５ａ）、（８５ｂ）、（８６ａ） 、（８６ｂ）に信号を供給する。

第４図に示されたマグネット弁の位置では、全ての室（４１）、（４２）、（６ ３）、（６８）が無圧状態にあり、ダイアフラム（３４”）、（５５”）、（５ ７”）はニュートラルな中間位置を占めている。マグネット弁（８７ａ）。

（８７ｂ）、（８８ａ）、（８８ｂ）を選択的に操作すルコとにより、各室（４ １）、（４２）、（６３）、（６８）にはそれぞれ選択的に過圧（又は負圧）を 供給することが可能であり、この場合、互いに向き合った２つの室は無圧状態に 保たれる。このような構成様式によれば、各ダイアフラム（３４”）、（５５” ）、（５７”）を所望のように上方又は下方へ偏向させ、或いは再びニュートラ ルな中間位置へ戻すことが出来る。

本発明においては圧力流体として圧力空気を用いても圧力オイルを用いてもよい ことは明らかである。更に、二者択一的に過圧および負圧を用いることも可能で あり、ダイアフラムを偏向させるべく、ダイアフラムの両サイドで過圧と負圧と の異なる圧力負荷をかけてダイアフラムの切換を迅速にすることも可能である。

マグネット弁としては本校制御サーボ弁又は方向制御比例弁又は圧力サーボ弁乃 至圧力比例弁を用いることが可能であり、これによって特に柔軟でギヤに負担の かからない高速切換時の同期プロセスが達成される。

さらに第１図に符号（６９）で示したように、ダイアフラムを規定の出発位置ま たは終端位置にもたらすための戻し調整ばねを設けておくことも可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車の多段切換ギヤ（１１）におけるシフトロッド（１２）を操作するた めのサーボ駆動装置であって、シフトロッド（１２）が第１の補助力操作式の一 次的な調節ユニット（３０）〜（４２）により軸方向摺動可能であると同時に、 第２の補助力操作式の一次的な調節ユニット（５０）〜（７０）によりクランク （５０）を介して回動連動可能である形式のものにおいて、第２の調節ユニット （５０）〜（７０）が増圧器（１８），（６０），（６５）内に偏向可能な少く とも１つのダイアフラム（５５），（５７）を有しており、このダイアフラムが クランク（５０）の一端部に結合されていることを特徴とするサーボ駆動装置。 ２．２つのダイアフラム（５５），（５７）が１本の継手ピン（５３）を介して 互いに結合されており、クランク（５０）がその端部で継手ピン（５３）内に回 動可能に支承されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のサーボ駆動 装置。 ３．第１の調節ユニット（３０）〜（４２）が別の増圧器（３５）〜（３８）内 に偏向可能な別のダイアフラム（３４）を有しており、このダイアフラムがシフ トロッド（１２）の自由端部に結合されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項または第２項に記載のサーボ駆動装置。 ４．ダイアフラム（３４′）が両サイドで同じ圧力負荷可能であり、両サイドで 異った大きさの圧力作用面を有していることを特徴とする請求の範囲第１項また は第３項に記載のサーボ駆動装置。 ５．２つのダイアフラム（５５′），（５７′）がそれぞれ一方のサイドから同 じ圧力で負荷可能であり、このサイドで互いに異った大きさの圧力作用面を有し ていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のサーボ駆動装置。 ６．クランク（５０）の有効長さ寸法がシフトロッド（１２）の直径のほぼ２倍 の値に設計されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいづれか１ 項に記載のサーボ駆動装置。７．少くとも一つのダイアフラム（５５），（５７ ）の有効直径がクランク（５０）の有効長さ寸法の４倍を上回る値に設計されて いることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載のサーボ 駆動装置。 ８．少くとも１つの増圧器（１８），（６０），（６５）における圧力室（４１ ），（４２），（６３），（６８）が圧力サーボ弁または圧力比例弁を介して圧 力接続部（８９）に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項 のいづれか１項に記載のサーボ駆動装置。 ９．ダイアフラム（５５），（５７）がリセットばね（６９）と作用結合されて いることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいづれか１項に記載のサーボ 駆動装置。