(57)【要約】本発明は、ハウジング（２６）と、当該ハウジング内に配置された切換装置と、を備えた乗物（２）のための変速機（８）に関する。前記変速機（８）は、電気機械式変速機作動装置（２４）を備え、この電気機械式変速機作動装置（２４）は、切換装置の選択運動を実施するための第１電動機（３２）と、切換装置の切換運動を実施するための第２電動機（３４）と、センサ信号を受信しセンサ信号を処理し制御信号を電動機（３２、３４）に出力するための制御装置（２２）と、を有している。第１電動機（３２）の回転軸線および第２電動機（３４）の回転軸線が、平行である。
2005502842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（２）の変速機（８）の変速機ハウジング（２６）における切換装置の選択運動を果たすための、第１電動機（３２、１０６）付きの第１駆動装置と、
切換装置の切換運動を果たすための、第２電動機（３４、１０８）付きの第２駆動装置と、
センサ信号を受信し、センサ信号を処理し、制御信号を電動機（３２、３４、１０６、１０８、２０８）に出力するための制御装置（２２、２０４）と、
を備え、
第１駆動装置の回転軸線および第２駆動装置の回転軸線が、互いに平行に位置していることを特徴とする電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２】
変速機作動装置（２４）は、変速機ハウジング（２６）に取り付けられたハウジング（３０）を有している
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項３】
変速機作動装置は、変速機ハウジングに一体化されたハウジングを有している
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項４】
第１駆動装置および第２駆動装置は、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の同じ側面に並んで配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項５】
第１駆動装置は、２つの電動機（３２、１０６）を有し、
第２駆動装置は、２つの電動機（３４、１０８）を有している
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項６】
第１駆動装置および第２駆動装置は、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の互いに向かい合う２つの側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項７】
選択運動および切換運動に対して、それぞれ、小さなねじピッチのスピンドル（４６、５２）が設けられ、
その各スピンドルは、それぞれ、少なくとも１つの電動機（３２、３４、１０６、１０８）によって直接駆動される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項８】
選択運動および切換運動に対して、それぞれ、大きなねじピッチのスピンドル（４６、５２）が設けられ、
その各スピンドルは、それぞれ、少なくとも１つの電動機（３２、３４、１０６、１０８）によって、伝動装置を介して駆動される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項９】
切換運動用のスピンドル（５２）上にナット（７４）が設けられ、
このナット（７４）は、スピンドル（５２）の運動方向に作用する２つのばね装置（７６、７８）間のシフトシリンダ（５０）内に配置され、
スピンドル（５２）に沿ったナット（７４）の運動が、シフトシリンダ（５０）をスピンドル（５２）の運動方向に運動させる
ことを特徴とする請求項７または８に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１０】
シフトシリンダ（５０）は、転向レバー（８４）およびシフトフィンガ（８６）に結合され、
そのシフトフィンガ（８６）は、スピンドル（５２）に沿ったシフトシリンダ（５０）の動きを、それに対して直角に延びる切換装置の切換運動に変換する
ことを特徴とする請求項９に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１１】
ばね装置は、円板ばねから成る重ねばね（７６、７８）を含んでいる
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１２】
選択運動を果たすための電動機（３２、１０６）の出力が、切換運動を果たすための電動機（３４、１０８）の出力より小さく決められている
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１３】
電動機（３２、３４、１０６、１０８）を変速機ハウジング（２６）に支持する補助的な支持装置（３６）が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１４】
電動機（３２、３４、１０６、１０８）の軸とスピンドル（４６、５２）との間に、摩擦クラッチあるいはかみ合いクラッチ（９８）が設けられている
ことを特徴とする請求項７乃至１３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１５】
電動機（３２、３４、１０６、１０８）の軸とスピンドル（４６、５２）との間に、クロス継手（９８）が設けられている
ことを特徴とする請求項１４に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１６】
スピンドル（４６、５２）は、電動機（３２、３４、１０６、１０８）の回転軸であることを特徴とする請求項７乃至１５のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１７】
変速機作動装置（２４）に換気装置（５８）が設けられ、
この換気装置（５８）は、同時に、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）および変速機（８）のハウジング（２６）における換気を保証する
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１８】
スピンドルは、ボール循環スピンドル（４６、５２）である
ことを特徴とする請求項７乃至１３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１９】
変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の表面に、各スピンドル（４６、５２）上に存在する磁石（６４、８０）と共働する位置センサ（４２、４８）がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２０】
切換装置は、切換装置の可動要素（６８）の規定された絶対位置を定める基準スイッチを有し、
電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）は、増分検出器を有し、
増分検出器は、電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）の回転方向に進んだ回転距離に対する増分を制御装置（２２、２０４）に伝え、
制御装置（２２、２０４）において、Ｈブリッジ回路（２０２）に電流測定装置（２１０）が設けられ、
電流測定装置（２１０）は、電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）の受容電流を測定し、
制御装置において、測定された電流経過から、可動要素（６８）の計算された絶対位置を求めることが可能で、
計算された絶対位置は、基準スイッチが規定された絶対位置に到達した際に較正されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２１】
選択運動用の電動機（２０８、３２、１０６）に対する基準スイッチは、切換変速機（８）のシフトパターン（２１２）において、後進段用の切換溝（２１６）とそれに隣接する前進段用の第１切換溝（２１８）との間の選択溝（２１４）の範囲に配置されている
ことを特徴とする請求項２０に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２２】
切換運動用の電動機（２０８、３４、１０８）に対する基準スイッチは、完全に入れられた速度段に相応する可動要素（６８）の機械的に固定された最終位置に位置している
ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２３】
ハウジング（２６）と、
その中に配置された切換装置と、
電気機械式変速機作動装置（２４）と、
を備え、
電気機械式変速機作動装置（２４）は、
自動車（２）の変速機（８）の変速機ハウジング（２６）における切換装置の選択運動を果たすための第１電動機（３２、１０６）付きの第１駆動装置と、
切換装置の切換運動を果たすための第２電動機（３４、１０８）付きの第２駆動装置と、
センサ信号を受信し、センサ信号を処理し、制御信号を電動機（３２、３４、１０６、１０８、２０８）に出力するための制御装置（２２、２０４）と、
を有しており、
請求項１乃至２２のいずれかに記載の特徴を有する変速機作動装置（２４）を利用している
ことを特徴とする車両（２）のための変速機（８）。
【請求項２４】
変速機（８）は、切換ロジックに応じて作動する自動変速機である
ことを特徴とする請求項２３記載の変速機（８）。
【請求項２５】
切換装置に選択・切換複合シャフト（６８）が設けられ、
変速機作動装置（２４）は、選択・切換複合シャフト（６８）の回転によって、選択・切換複合シャフト（６８）に選択過程として作用し、
変速機作動装置（２４）は、選択・切換複合シャフト（６８）の軸方向移動によって、選択・切換複合シャフト（６８）に切換過程として作用する
ことを特徴とする請求項２３または２４に記載の変速機（２８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械式変速機作動装置、及び、そのような作動装置が装備された変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動切換変速機付きの自動車が、以前から市販されている。その優れた用途範囲は、ここでは、運送車やトラックのような商用車である。近年において、スポーツカーや小形車のような乗用車にも、そのような変速機が装備されている。その目的は、運転者の自動車における速度段の入換えの負担を軽減し、全体として、快適で安全な運転を可能にすることである。
【０００３】
そのような変速機付きの自動車は、通常、アクセルペダルとブレーキペダルの２つのペダルを利用している。クラッチペダルは省かれる。自動車において、運転様式を選択するための運転選択スイッチが利用されている。これによって、自動モードと手動モードと後進走行段との間で選択が行える。自動モードが選択されたとき、伝達比の適合は自動的に行われる。特に、ＮＫＷ（工業用自動車）分野において、切換変速機の自動化に対して、種々の方式が存在している。即ち、例えば空気圧式、液圧式、純電気式システムのような種々の方式が存在する。主に、車両等級およびそれに伴って利用可能なその自動車におけるエネルギの種類に関係して、その方式が選択される。さらに、利用されるアクチュエータの所要動力が、重要な特性量（パラメータ）である。そのアクチュエータとして、システム依存形の空気圧ないし液圧のシリンダ、あるいは、ギヤ装置を介して選択・切換装置を駆動する電動機、が利用される。電動機によって駆動されるアクチュエータは、特にコスト的に有利な構造となっている。
【０００４】
自動車の変速機において、手動的に切り換えられる既存の機械式変速機を、自動性能を有する電気機械式変速機作動装置によって利用性をさらに高める必要が、以前からある。自動車変速機を切り換えるための電気機械式変速機作動装置は、種々知られている。その場合、変速機作動装置と共に開発された変速機が利用されるか、あるいは、変速機作動装置と共働するために変速機に設けられねばならない適応要素を有する変速機が利用される。
【０００５】
そのような変速機作動装置は、模範的には、欧州特許第０３７７８４８号明細書で知られている。そこでは、互いに直角を成して配置された２つの運動軸線を有する電気機械式変速機作動装置が記載されている。個々のシフトフィンガは、２つの電動機によって運動軸線上を案内される。そのシフトフィンガは、第１電動機によって選択運動に応じた第１運動軸線上を動かされて、互いに平行に並べて配置された異なるシフトロッドに存在するそれぞれ１つの開口に係合する。それぞれのシフトロッドに結合されたシフトセットを切り換えるために、第２運動軸線上におけるシフトフィンガの運動によって、シフトロッドがその長手軸線において第２電動機によって移動される。互いに直角に配置された２つの運動軸線におけるシフトフィンガの運動メカニズムは、手動シフトパターン並びにそれぞれのシフトロッドの選択および移動からの選択・切換基準に対応しているが、他方では、かなりな構造空間も必要とする。また、変速機作動装置に対して必要な部品数が多い。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の課題は、変速機作動装置において、部品数を少なくし、必要な構造空間を減少することにある。
【０００７】
この課題は、特許請求の範囲請求項１の特徴を有する変速機作動装置によって解決される。本発明の実施態様は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明に基づく電気機械式変速機作動装置は、自動車の変速機の変速機ハウジングにおける切換装置の選択運動を果たすための第１電動機と、切換装置の切換運動を果たすための第２電動機と、を有している。制御装置において、センサ信号が受信され、処理され、制御信号として電動機に発信される。制御装置は、変速機作動装置に完全にあるいは部分的に組み入れられ得るか、外部制御装置として形成され得る。第１電動機の回転軸線および第２電動機の回転軸線は、互いに平行に位置し、これによって、必要な構造空間は著しく減少される。その相互に平行な配列によって、例えば電動機、ボール循環スピンドル、ボールナットのようなできるだけ多くの同一部品の利用が可能とされる。
【０００９】
有利な実施態様において、変速機作動装置は、変速機ハウジングに取り付けられたハウジングを有している。そのハウジングは、手動シフトモジュールも変速機ハウジング上に配置されるように、正確に取り付けられている。これによって、従来における手動切換変速機を、変速機自体を変更する必要なしに、また場合によっては変速機を車両から分解する必要なしに、変速機作動装置によって例えば自動切換変速機として改良して利用することができる。変速機作動装置と変速機ハウジングとの間のフランジ面は、変更されないままである。
【００１０】
他の有利な実施態様において、変速機作動装置は、変速機ハウジングに一体化されたハウジングを有している。これによって、変速機ハウジングの外側面への変速機作動装置のボルト結合および変速機作動装置の外側へのシール面の加工が省かれる。そのハウジングは、好適には、鋼板あるいはアルミニウムダイカスト品で作られる。
【００１１】
特に有利な実施態様において、第１電動機および第２電動機は、変速機作動装置のハウジングの同じ側面に並べて配置されている。他の実施態様において、第１電動機および第２電動機は、変速機作動装置のハウジングの２つの互いに向かい合う側面に配置されている。電動機は、その端面においてハウジングにボルト結合され、フランジ面においてハウジングに対して密封されている。各電動機は外部コンセントを有し、当該外部コンセントを介して信号が取り交わされ、電圧供給が保証される。平形電動機を利用する場合、取付け位置における電動機の相応した回転によって、所定の取付け位置において必要であるような、取付け位置から見て特に低い高さの変速機作動装置が生成され得る。電動機として、例えばブラシレスサーボモータ、直流電動機、交流電動機、ステップモータが利用され得る。
【００１２】
電動機の回転運動を線形運動に変換するために、ボール循環スピンドルが利用される。ある実施態様において、選択運動および切換運動に対して、それぞれ、小さなねじピッチのボール循環スピンドルが設けられ、その各スピンドルが、それぞれ電動機によって直接駆動される。他の実施態様において、選択運動および切換運動に対して、それぞれ、大きなねじピッチのスピンドルが設けられ、その各スピンドルが、それぞれ電動機によって伝動装置を介して駆動される。ここでは、かさ歯車、平歯車、かさ歯車と平歯車の複合歯車装置、ウォーム歯車装置、あるいはまた、レバー伝達装置が利用（投入）される。あるいはまた、ボール循環スピンドルおよびその上を移動するボールナットに代えて、ねじ、スピンドルないしねじ付きスピンドルおよびこれに対応したねじ込みナットが利用され得る。
【００１３】
本発明のある実施態様において、切換運動用のボール循環スピンドル上にボールナットが設けられ、このボールナットは、シフトシリンダ内にボール循環スピンドルの運動方向に作用する２つのばね装置間に配置され、ボール循環スピンドルに沿ったボールナットの運動は、シフトシリンダをボール循環スピンドルの運動方向に運動させる。切換運動用のボール循環スピンドルがその軸線を中心として回転すると、その上に存在するボールナットは軸方向に移動され、ばね装置を圧縮する。そのばね装置は、構造空間上の理由から、円板ばねから成る重ねばねとして形成されている。構造空間が許すときには、例えば引張り形あるいは圧縮形のコイルばね、板ばね、空気ばね、磁気ばね、あるいはプラスチックばねのような、別の種類のばねも利用できる。その重ねばねは、蓄圧器として利用され、変速機切換または電動機付き駆動装置の過負荷を防止し、並びに、同期点到達後におけるシフトスリーブの迅速な完全接続ができる。ボール循環スピンドルに導入されたトルクを支持するために、ボルトあるいはピンが利用され、それはシフトシリンダの内部において軸方向に移動できるが、ボールナットとシフトシリンダとの相対回転を阻止する。ボールナット、重ねばね、及び、トルク支持装置は、シフトシリンダによって受けられている。
【００１４】
ある実施態様において、シフトシリンダの軸方向運動は、例えば円筒ピンあるいはボール・シリンダ対を介して、それによってシフトシリンダが転向レバーおよびシフトフィンガに結合されているのだが、ボール循環スピンドルに沿ったシフトシリンダの動きに対して垂直に延びる切換装置、例えば個々の選択・切換シャフト、の切換運動に変換される。切換シャフトおよびシフトフィンガの相対回転は、摩擦（力）結合継手あるいはかみ合い（形状）結合継手、例えば固定ピン、によって阻止され得る。選択運動用のボール循環スピンドルがその電動機を介して回転運動されたとき、ボールナットがボール循環スピンドル上を軸方向に移動する。選択フィンガは、例えばかみ合い結合あるいは摩擦結合でボールナットに結合され、即ち、回り止めされている。さらに、選択フィンガおよびボールナットは、一体部品に形成され得る。選択フィンガは、止め輪を介して、ボールナットに対する相対的な軸方向移動が防止されている。トルクの支持は、変速機作動装置のハウジング内における選択フィンガの軸方向ガイドによって行われ得る。
【００１５】
ある有利な実施態様において、選択運動を果たすための電動機の出力は、切換運動を果たすための電動機の出力より小さく決められている。一般に、ある溝（通路）を選択するために、例えば２速段から１速段へのシフトダウンに対する場合に比べて、かなり小さな力が与えられるだけで済むので、電動機の駆動出力は異なって設計される。ある実施態様においては、電動機を変速機ハウジングに支持する補助的な支持装置が設けられている。この支持装置は、電動機の先端において現れる振動加速度を減少する。支持板の正確な位置及び形状ならびに支持板への電動機の結合は、励振周波数の試験および変速機作動装置の固有周波数の位置から判明する。最大加速度の制限は、装置全体のかなり長期にわたる安全運転を可能にする。
【００１６】
ある実施態様において、電動機の軸とボール循環スピンドルとの間に、クロス（自在）継手が設けられている。そのクロス継手によって、あるいは、多縁または多角形のかみ合いクラッチあるいはすべりクラッチのような別の摩擦結合あるいはかみ合い結合のクラッチ（継手）によって、電動機およびボール循環スピンドルの回転軸間のずれが補償され得る。ボール循環スピンドルで現れる軸方向力は、変速機作動装置のハウジング内におけるボール循環スピンドルの軸受によって受けられ、電動機の回転軸には伝達されない。他の実施態様において、ボール循環スピンドルは電動機の回転軸である。
【００１７】
ある実施態様において、変速機作動装置に換気装置が設けられ、この換気装置は、同時に、変速機作動装置のハウジングおよび変速機のハウジングにおける換気を保証する。その配置は、換気装置がはねかけ油あるいは別の被害を受けないように、行われる。
【００１８】
シフトフィンガの実際位置を検出するために、一体形センサあるいは外部センサが利用され得る。ある実施態様において、変速機作動装置のハウジングの表面に、それぞれ各ボール循環スピンドル上に存在する磁石と非接触に共働する位置センサが、設けられる。外部センサは、同様に外側に位置するコンセントを有し、当該コンセントを介して、電圧供給および信号の取り交わしが行われる。センサ信号は制御装置において処理される。
【００１９】
自動変速機の運転中、シフトフォークあるいはシフト揺りリンクの位置および個々の速度段の入りを、各時点で正確に認識することが重要である。センサによって、切換装置のシフトレールの位置が絶対的に測定され得て、そのようにしてある速度段の入りが認識され得る。
【００２０】
行程測定が相対センサによって行われるとき、所定数の切換過程後に、切換装置に対するセンサの平衡が必要である。その場合、切換装置において直列した狂いの影響を防止し、機能安全性を保証するために、非自動変速機において許される公差に対する公差制限が必要である。
【００２１】
ある有利な実施態様において、切換装置は基準スイッチを有し、この基準スイッチは、可動要素としての選択・切換シャフトの規定された絶対位置を定め、この規定された絶対位置に到達したときだけ、信号を発生する。電動機は増分検出器を有し、この増分検出器は、電動機のある回転方向に進んだ回転距離に対する増分を制御装置に伝える。制御装置においては、Ｈ切替回路に電流測定装置が設けられている。この増分検出器は、絶対位置を発信せず、たどった行程ごとの増分および電動機の回転方向だけを発信する。制御装置において、増分検出器の行程増分から、絶対行程（信号）が計算される。この計算は、既知の行程点と連続して比較される。電流測定装置は、電動機の受容電流を測定する。制御装置において、測定された電流経過から、その要素の計算された絶対位置が求められる。この計算された絶対位置は、基準スイッチの到達時に、規定された絶対位置と比較される。選択運動用の電動機に対する絶対位置と比較するために、同様に基準スイッチが設けられる。この基準スイッチからの信号が受信されるとき、この電動機で動かされる要素の規定された絶対位置が確認される。実際に計算された絶対位置が、その規定された絶対位置と比較され、場合によって校正される。
【００２２】
ある有利な実施態様において、選択運動用の電動機に対する基準スイッチは、切換変速機のシフトパターンにおいて、後進段用の切換溝とそれに隣接する前進段用の第１切換溝との間の選択溝の領域に配置されている。例えば走行中におけるリセット時に、計算された絶対位置が失われたとき、そのように配置された基準スイッチを上書きする際、電動機の実際の回転方向から、変速機の走行方向レンジが推論される。ある実施態様において、切換運動用の電動機に対する基準スイッチは、可動要素、特に切換シャフトあるいはシフトレール、の機械的に定められた最終位置に位置し、その位置は完全に入れられた速度段に相応し、即ち、切換が終了されている位置に相当している。変速機特に自動変速機において切換装置の公差制限を厳しくすることなしに、切換経過が監視され、速度段の入りが確認され、最終位置の到達がセンサで検出される。
【００２３】
特に有利な実施態様において、切換ロジックに応じて作動する本発明に基づく変速機作動装置を備えた変速機は、自動切換変速機である。原則的には、本発明に基づく変速機作動装置は、切換変速機に対しても利用できる。その切換変速機の場合、切換信号は、車両操縦者によって手動で発生され、制御装置に伝えられ、即ち、その変速機は、運転者が切換を開始したときしか切り換わらない。変速機作動装置によって切り換えられる変速機における切換装置は、好適には、選択・切換複合シャフトを有し、変速機作動装置は、選択・切換複合シャフトの回転によってこの選択・切換複合シャフトに選択過程として作用し、かつ、変速機作動装置は、選択・切換複合シャフトの軸方向移動によってこの選択・切換複合シャフトに切換過程として作用する。この切換装置は、単レール切換装置として形成され、その場合、電動機で駆動される選択・切換シャフトが、切換要素に直接作用（アクセス）する。選択・切換シャフトは、速度段の最終位置において並びにニュートラル位置において、係止要素を介して固定される。
【００２４】
切換変速機の切換装置において、中央選択・切換シャフトの形態の１つの選択・切換要素を備えた多レール切換装置も考えられる。その中央選択・切換シャフトは、少なくとも、切換運動用および選択運動用のそれぞれ１つの電動機を利用する。この中央選択・切換シャフトは、それぞれ１つの切換要素を作動する複数のレールに作用（アクセス）する。すべてのレールは、速度段の最終位置において並びにニュートラル位置において、係止要素を介して固定される。
【００２５】
以下図を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１には、駆動エンジン４を備えた車両２が概略的に示されている。駆動エンジン４は、摩擦クラッチ６を介して、変速機８に作用する。変速機８は、出力軸１０を介して差動装置（デフ）１２に結合され、差動装置１２は、それぞれ半軸（ドライブシャフト）１４を介して車輪１６を駆動する。摩擦クラッチ６は、アクチュエータ１８によって作動される。このアクチュエータ１８は、信号配線２０を介して制御装置２２に接続されている。変速機８は、変速機作動装置２４によって作動される。この変速機作動装置２４は、変速機のハウジング２６上に配置され、配線２８を介して制御装置２２に接続されている。
【００２７】
図２において、変速機作動装置２４は、変速機８のハウジング２６上に、外部に配置されたハウジング３０内に収納されて、取り付けられている。第１電動機３２およびこの図においてその後ろに位置する第２電動機３４は、ハウジング３０の片側面に並べて配置されている。支持板３６がその両電動機３２、３４を支持し、変速機ハウジング２６の外側に固定されている。
【００２８】
図３には、変速機作動装置２４が変速機から分離されて示されている。ハウジング３０において片側面に、電動機３２および電動機３４が並べて配置されている。選択運動を果たすための電動機３２は、切換運動を果たすための電動機３４より小さな寸法を有している。各電動機３２、３４は、信号伝達および電力伝達に用いられるプラグ継手３８、４０を有している。外側に置かれた位置センサ４２は、選択運動用のボール循環スピンドル４６（図４参照）上におけるボールナット４４の移動を検出する。外側に置かれたもう１つの位置センサ４８は、切換運動用のボール循環スピンドル５２上におけるシフトシリンダ５０の移動を検出する。これらの位置センサ４２、４８は、信号伝達に用いられるプラグ継手５４、５６を有している。ハウジング３０の横に、換気ファン５８が設けられている。この換気ファン５８を介して、変速機作動装置２４のハウジング３０の内部並びに変速機ハウジング２６が換気される。
【００２９】
図４には、図３における変速機作動装置２４が、当該変速機作動装置２４の機能を詳細に説明できるように、部分的に覆いを外して示されている。電動機３２は、２つの軸受６０、６２で支持されているボール循環スピンドル４６を駆動する。電動機３２が回転する場合、ボールナット４４がボール循環スピンドル４６上を軸方向に移動する。その場合、ボールナット４４の実際位置が、ボールナット４４の張出し腕に取り付けられた磁石６４を介して、位置センサ４２に伝達される。ボールナット４４に、シフトフィンガ６６が設けられている。このシフトフィンガ６６は、ここに図示されたその下端が円形に形成されている。シフトフィンガ６６は、その円形部分で、変速機８の選択・切換シャフト６８に作用している。その選択・切換シャフト６８は、ボール循環スピンドル４６の回転軸線に対して直角に延びている。シフトフィンガ６６は、ボール循環スピンドル４６に沿ったボールナット４４の軸方向運動によって、選択・切換シャフト６８を、その回転軸線を中心として回転させ、これによって、切換装置における選択運動を実行する。大きな電動機３４は、２つの軸受７０、７２で支持されているボール循環スピンドル５２を駆動する。この電動機３４が回転する際、ボールナット７４がボール循環スピンドル５２上を軸方向に移動する。その場合、ボールナット７４はまず、回転方向に応じて、重ねばね７６あるいは重ねばね７８における円板ばねを圧縮する。両重ねばね７６、７８は、それぞれ、シフトシリンダ５０の内部においてボールナット７４のいずれかの側に設けられている。シフトシリンダ５０の実際位置は、シフトシリンダ５０に取り付けられた磁石８０を介して、位置センサ４８に伝達される。シフトシリンダ５０は、円筒ピン８２（図６参照）あるいはボルトを介して、転向（リレー）レバー８４の一端に結合されている。その転向レバー８４は、シフトシリンダ５０の運動をシフトフィンガ８６に伝達する。シフトフィンガは、その先端で選択・切換シャフト６８に作用する。ボールナット７４の軸方向運動は、ボール循環スピンドル５２に対して直角に配置された選択・切換シャフト６８がその回転軸線に沿って移動され、これによって切換装置における切換運動が実施される、というように転向レバー８４によって転向される。転向レバー８４は、回転軸９０における固定ピン８８によって、回転軸９０上の相対回転が防止されている。回転軸９０は、変速機ハウジング２６内における軸受９２（図６参照）と、変速機作動装置２４のハウジング３０内における軸受９４と、によって支持されている。これによって、変速機ハウジング２６内における手動切換装置の所定の支持が行われ得る。
【００３０】
図５には、変速機作動装置２４が、その下側から見た一部断面で示されている。異なった大きさの電動機３２、３４は、密閉されて平面図で示されている。他方で、ボール循環スピンドル４６、５２の断面で示された範囲は、ボールスピンドル５２上におけるボールナット７４の両側における重ねばね７６、７８を明らかに示している。重ねばね７６、７８における円板ばねは、まずボールナット７４の運動を受け、切換における状態がそれを許すとき、その運動はシフトシリンダ５０を介して切換装置に伝達される。電動機３２、３４の回転運動は、回転軸からクロス継手９６、９８を介して、ボール循環スピンドル４６、５２に伝達される。これによって、電動機の回転軸とボール循環スピンドルとの間で場合によって軸ずれがある場合でも、両部品間においてトルクが伝達される。変速機作動装置２４のハウジング３０に、換気ファン５８が配置されている。
【００３１】
図６には、変速機作動装置２４が、切換運動用のボール循環スピンドル５２を通る一部断面側面図で示されている。他の図と同じ部分には、同一符号が付されている。電動機３４によってボール循環スピンドル５２が回転する場合、ボールナット７４が紙面において右側ないし左側に動かされる。その場合、まず重ねばね７６ないし重ねばね７８が圧縮され、そして、シフトシリンダ５０が動かされる。ボールナット７４は、その軸方向運動中、ボルト１００あるいは円筒ピンによって、シフトシリンダ５０に対する相対回転が防止される。ボルト１００あるいは円筒ピンは、シフトシリンダ５０に固定され、その先端１０２がボールナット７４の内側の軸方向スリット１０４に係合している。そのスリットは、ボールナット７４の軸方向運動を許すが、その回転を阻止する。図６から、軸受９２、９４における回転軸９０の軸支が明らかに理解できる。同様に、シフトシリンダ５０と転向レバー８４との結合も理解できる。その結合は、円筒ピン８２を介して保証されている。シフトフィンガ６６は、図示されていない選択・切換シャフトと連携するために、変速機作動装置２４から下向きに突出している。転向レバー８４におけるシフトフィンガ８６は、変速機作動装置からさらに下向きに突出し、選択・切換シャフトに横に作用する。位置検出のために、ボールナット７４上における磁石６４は、位置センサ４２と共働し、他方で、シフトシリンダ５０上における磁石８０は、位置センサ４８と共働する。
【００３２】
図７には、変速機作動装置２４の配置が示されている。その場合、ハウジング３０に、電動機３２、３４のほかに、２つの別の電動機１０６、１０８が設けられている。ハウジング３０は、基本的には、図３におけるようにそこに２つの電動機が並べて配置される、あるいは、図７におけるように４つの電動機が設けられる、というように形成される。４つの電動機３２、３４、１０６、１０８のうち、それぞれ２つの電動機３２及び電動機１０６ないし電動機３４及び電動機１０８が、同じボール循環スピンドル４６ないし５２に作用する。それぞれ２つの電動機の作用によって、同じ作動力の場合電動機は小型に形成され得て、あるいは、同じ電動機を利用する場合切換要素に対する作動力は大きくなり得る。これによって、同じ構成要素で構成される変速機作動装置は、４つの電動機を利用することによって、大型変速機の切換に対しても利用させられる。電動機３２、３４と同様に、電動機１０６、１０８にも、信号伝達および電流供給のためのプラグ継手１１０、１１２が設けられている。
【００３３】
図８には、制御装置２０４におけるＨブリッジ回路２０２、電圧源２０６、電動機２０８および電流測定装置２１０が示されている。電流測定装置２１０は、電動機２０８のトルクの間接的な測定を可能にする。
【００３４】
図９には、６速切換変速機に対するシフトパターン２１２が示されている。選択溝２１４において、後進段用の切換溝２１６と１及び２速段用の切換溝２１８との間に、基準スイッチのための位置２２０が設けられている。その基準スイッチは、計算された絶対位置が喪失された際に、上書きされる。
【００３５】
図１０には、原理的に任意の速度段への接続時に測定されるような、電流測定装置２１０で測定された電流Ｉの時間ｔに関する典型的な経過が示されている。ｔ＿０からｔ＿１までの第１段階において、電流は一定レベルにある。ｔ＿１からｔ＿２までの非同期段階において、切換装置におけるシフトスリーブが接続すべき歯車の対応した要素に衝突する際に、部品間の同期が達成されるまで、電流は増加する。ｔ＿３からｔ＿４までの段階において、電流は同期の解除時に再び低下し、一方で、シフトスリーブは、接続すべき速度段の到達位置の方向に移動される。シフトスリーブがシフトレールないしシフトシャフトの係止要素を介して固定された最終位置に到達するとき、電動機における電流Ｉは、ｔ＿５からｔ＿６までの段階において再び増大する。電動機２０８が例えば基準スイッチの到達によって遮断されるとき、シフトレールないしシフトシャフトは、係止要素を介して固定された最終位置にとどまる。切換装置の変速機作動装置２４において、切換弾性部７６、７８を備えた切換要素５０が利用されているとき（図４参照）、緊張された切換弾性部７６、７８は弛緩され、非自己制動ボール循環スピンドル５２が後退移動する。これによって、電動機２０８、３４、１０８は、規定された絶対位置に存在し、それらの絶対位置が計算された絶対位置と比較され得る。そして、計算された絶対位置は、場合によって補償（較正）される。その補償は、各速度段に対して各切換時に実施される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】車両における変速機の概略構成図。
【図２】変速機における変速機作動装置の配置構造。
【図３】密閉された変速機作動装置。
【図４】一部開放された図３における変速機作動装置。
【図５】変速機作動装置の一部断面平面図。
【図６】変速機作動装置の一部断面側面図。
【図７】４つの電動機を備えた変速機作動装置。
【図８】制御装置におけるＨ切換回路。
【図９】シフトパターン。
【図１０】切換中における電流経過。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月30日(2003.8.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（２）の変速機（８）の変速機ハウジング（２６）における切換装置の選択運動を果たすための、第１電動機（３２、１０６）付きの第１駆動装置と、
切換装置の切換運動を果たすための、第２電動機（３４、１０８）付きの第２駆動装置と、
センサ信号を受信し、センサ信号を処理し、制御信号を電動機（３２、３４、１０６、１０８、２０８）に出力するための制御装置（２２、２０４）と、
を備え、
第２電動機（３４、１０８）は、スピンドル（５２）に作用するようになっており、
切換運動用のスピンドル（５２）上にナット（７４）が設けられ、
このナット（７４）は、スピンドル（５２）の運動方向に作用する２つのばね装置（７６、７８）間のシフトシリンダ（５０）内に配置され、
スピンドル（５２）に沿ったナット（７４）の運動が、シフトシリンダ（５０）をスピンドル（５２）の運動方向に運動させる
ことを特徴とする電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２】
シフトシリンダ（５０）は、転向レバー（８４）およびシフトフィンガ（８６）に結合され、
そのシフトフィンガ（８６）は、スピンドル（５２）に沿ったシフトシリンダ（５０）の動きを、それに対して直角に延びる切換装置の切換運動に変換する
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項３】
ばね装置は、円板ばねから成る重ねばね（７６、７８）を含んでいる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項４】
選択運動および切換運動に対して、それぞれ、小さなねじピッチのスピンドル（４６、５２）が設けられ、
その各スピンドルは、それぞれ、少なくとも１つの電動機（３２、３４、１０６、１０８）によって直接駆動される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項５】
選択運動および切換運動に対して、それぞれ、大きなねじピッチのスピンドル（４６、５２）が設けられ、
その各スピンドルは、それぞれ、少なくとも１つの電動機（３２、３４、１０６、１０８）によって、伝動装置を介して駆動される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項６】
電動機（３２、３４、１０６、１０８）の軸とスピンドル（４６、５２）との間に、摩擦クラッチあるいはかみ合いクラッチ（９８）が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項７】
電動機（３２、３４、１０６、１０８）の軸とスピンドル（４６、５２）との間に、クロス継手（９８）が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項８】
スピンドル（４６、５２）は、電動機（３２、３４、１０６、１０８）の回転軸であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項９】
スピンドルは、ボール循環スピンドル（４６、５２）である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１０】
第１駆動装置および第２駆動装置は、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の同じ側面に並んで配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１１】
第１駆動装置および第２駆動装置は、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の互いに向かい合う２つの側面に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１２】
第１駆動装置は、２つの電動機（３２、１０６）を有し、
第２駆動装置は、２つの電動機（３４、１０８）を有している
ことを特徴とする請求項１１に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１３】
選択運動を果たすための電動機（３２、１０６）の出力が、切換運動を果たすための電動機（３４、１０８）の出力より小さく決められている
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１４】
変速機作動装置（２４）は、変速機ハウジング（２６）に取り付け可能であるハウジング（３０）を有している
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１５】
変速機作動装置は、変速機ハウジングに一体化可能であるハウジングを有している
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１６】
変速機作動装置（２４）に換気装置（５８）が設けられ、
この換気装置（５８）は、同時に、変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）および変速機（８）のハウジング（２６）における換気を保証する
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１７】
変速機作動装置（２４）のハウジング（３０）の表面に、各スピンドル（４６、５２）上に存在する磁石（６４、８０）と共働する位置センサ（４２、４８）がそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１８】
切換装置は、切換装置の可動要素（６８）の規定された絶対位置を定める基準スイッチを有し、
電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）は、増分検出器を有し、
増分検出器は、電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）の回転方向に進んだ回転距離に対する増分を制御装置（２２、２０４）に伝え、
制御装置（２２、２０４）において、Ｈブリッジ回路（２０２）に電流測定装置（２１０）が設けられ、
電流測定装置（２１０）は、電動機（２０８、３２、３４、１０６、１０８）の受容電流を測定し、
制御装置において、測定された電流経過から、可動要素（６８）の計算された絶対位置を求めることが可能で、
計算された絶対位置は、基準スイッチが規定された絶対位置に到達した際に較正されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項１９】
選択運動用の電動機（２０８、３２、１０６）に対する基準スイッチは、切換変速機（８）のシフトパターン（２１２）において、後進段用の切換溝（２１６）とそれに隣接する前進段用の第１切換溝（２１８）との間の選択溝（２１４）の範囲に配置されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２０】
切換運動用の電動機（２０８、３４、１０８）に対する基準スイッチは、完全に入れられた速度段に相応する可動要素（６８）の機械的に固定された最終位置に位置している
ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の電気機械式変速機作動装置（２４）。
【請求項２１】
ハウジング（２６）と、
その中に配置された切換装置と、
電気機械式変速機作動装置（２４）と、
を備え、
電気機械式変速機作動装置（２４）は、
自動車（２）の変速機（８）の変速機ハウジング（２６）における切換装置の選択運動を果たすための第１電動機（３２、１０６）付きの第１駆動装置と、
切換装置の切換運動を果たすための第２電動機（３４、１０８）付きの第２駆動装置と、
センサ信号を受信し、センサ信号を処理し、制御信号を電動機（３２、３４、１０６、１０８、２０８）に出力するための制御装置（２２、２０４）と、
を有しており、
請求項１乃至２０のいずれかに記載の特徴を有する変速機作動装置（２４）を利用している
ことを特徴とする車両（２）のための変速機（８）。
【請求項２２】
変速機（８）は、切換ロジックに応じて作動する自動変速機である
ことを特徴とする請求項２１記載の変速機（８）。
【請求項２３】
切換装置に選択・切換複合シャフト（６８）が設けられ、
変速機作動装置（２４）は、選択・切換複合シャフト（６８）の回転によって、選択・切換複合シャフト（６８）に選択過程として作用し、
変速機作動装置（２４）は、選択・切換複合シャフト（６８）の軸方向移動によって、選択・切換複合シャフト（６８）に切換過程として作用する
ことを特徴とする請求項２１または２２に記載の変速機（２８）。
【国際調査報告】
2005502842.tif 000039
2005502842.tif 000040
2005502842.tif 000041
2005502842.tif 000042
2005502842.tif 000043
2005502842.tif 000044