(57)【要約】  ７つの前進ギヤと１つの後進ギヤとを有し、第１の前進ギヤが登坂ギヤまたは山道走行ギヤである車両変速装置（１４）。入力軸に同軸に配置されている出力軸（１９）と副軸（２０）とを有している。通常走行用に設けられている１つの所定の前進ギヤにおいて、トルクが前記ギヤ段のうちの１つのギヤ段（２６）の１つの歯車（３８）からこのギヤ段の他の歯車へ伝達されるようになっている。登坂ギヤまたは山道走行ギヤに入れたとき、トルクは前記所定の前進ギヤの場合とは逆の方向へ対応するギヤ段（２６）を介して伝達され、すなわち前記ギヤ段（２６）の前記他の歯車（３９）から前記１つの歯車（３８）へ伝達される。
2008540946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
７つの前進ギヤと１つの後進ギヤとを有し、第１の前進ギヤが低速走行用の大きな変速比をもつ登坂ギヤまたは山道走行ギヤであり、残りの前進ギヤが通常走行用に設けられている車両変速装置（１４）であって、−入力軸（１７）と、−入力軸に同軸に配置されている出力軸（１９）と、−入力軸（１７）および出力軸（１９）に対し並列に配置されている副軸（２０）と、−軸線方向に互いにずれているギヤセット面（２１−２７）内に配置され、第１の歯車と該第１の歯車に噛み合っている第２の歯車とによって形成されている７つのギヤ段であって、車両変速装置（１４）のすべての前記ギヤ段がそれぞれ、付設の前記軸（１７，２０）と相対回転不能に結合されている歯車（２８，３０’，３２，３４，３６，３９，４１）と、付設の前記軸（１７，２０）で相対回転不能に支持されている他の歯車（２９，３０，３３，３５，３７，３８，４０）とによって形成されている前記７つのギヤ段と、を備え、−通常走行用に設けられている１つの所定の前進ギヤにおいて、トルクが前記ギヤ段のうちの１つのギヤ段（２６）の１つの歯車（３８）からこのギヤ段の他の歯車へ伝達されるようになっている前記車両変速装置において、  登坂ギヤまたは山道走行ギヤに入れたとき、トルクが前記所定の前進ギヤの場合とは逆の方向へ対応するギヤ段（２６）を介して伝達され、すなわち前記ギヤ段（２６）の前記他の歯車（３９）から前記１つの歯車（３８）へ伝達されることを特徴とする車両変速装置。
【請求項２】
登坂ギヤまたは山道走行ギヤに入れたとき、トルクが入力軸（１７）から第１のギヤ段（２２）を介して副軸（２０）へ伝達され、そして副軸（２０）から第２のギヤ段（２６）を介して出力軸（１９）へ伝達されることを特徴とする、請求項１に記載の車両変速装置。
【請求項３】
入力軸（１７）と出力軸（１９）とを互いに回転連結させるダイレクトギヤ切換え要素（１８）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両変速装置。
【請求項４】
前進ギヤのうちの１つにおいて、トルクが入力軸（１７）から第２のギヤ段（２６）を介して副軸（２０）へ伝達され、そして副軸（２０）から第３のギヤ段（２７）を介して出力軸（１９）へ伝達されることを特徴とする、請求項２または３に記載の車両変速装置。
【請求項５】
個々の切換え要素を操作するための、電気的に制御可能なアクチュエータが設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の車両変速装置。
【請求項６】
変速装置電子機構と電気的に接続されている、ドライバーにより操作される操作要素が設けられ、該操作要素を介してドライバーによって設定された目標シフト位置に応じて変速装置電子機構が前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の車両変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、請求項１の上位概念に記載の車両変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  最近の車両用手動変速装置は、６つの前進ギヤと１つの後進ギヤとを有しているものが多い。第１速の前進ギヤは通常比較的短く構成されており、すなわち大きな変速比を持っている。第１速のギヤは、実際に生じるすべての走行条件のもとで、特に完全負荷の急傾斜の坂道で発進が可能であるように構成されていなければならない。それ故、第１速のギヤで達成可能な最大速度は比較的小さい。その結果比較的早めに第２速のギヤへシフトしなければならない。手動変速装置を備えたほとんどの車両では、１００ｋｍ／ｈ以下の速度ですでに第３速のギヤへシフトする必要がある。燃料消費量を低減させるという観点では、より長く構成された第１速のギヤと、高速度範囲での少なくとも１つの「オーバードライブギヤ」とが望ましい。【０００３】  より長く構成された「通常の」発進ギヤは燃料消費量の点では好ましいかもしれないが、山道で完全負荷で発進しなければならないような場合には、長く構成された第１速のギヤは問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明の課題は、実際に生じるすべての走行シチュエーションのもとで確実な発進を可能にさせ、従来の変速装置に比べて燃料消費量の点で有利な変速装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  この課題は、本発明によれば、請求項１の構成によって解決される。他の有利な構成は従属項から明らかである。【０００６】  本発明の出発点は、「通常の走行」は６つの「通常の」前進ギヤによってカバーされるべきだという方針にある。なお「通常の走行」とは、すべての走行状態、特にすべての発進状態を含むものであり、ただし極端な坂道での発進、或いは、車両の強い負荷のもとで坂道発進することは除くものとする。極端な勾配の山道での発進、或いは、車両の強い負荷のもとでの坂道発進が必要であるような、比較的発生頻度の少ない走行シチュエーションに対しては、登坂ギヤ(Kriechgang)または山道走行ギヤが設けられている。【０００７】  本発明の特徴は、変速装置の構造的サイズを大きくすることなく、特に付加的なギヤセット面を必要とすることなく、従来の６速変速装置に登坂ギヤまたは山道走行ギヤを組み込んだ点にある。本発明による変速装置は、入力軸と、該入力軸に同軸に配置されている出力軸と、入力軸および出力軸に対し並列に配置されている副軸とを有している。現在ＢＭＷで大量生産されている６速手動変速装置に対応して、変速装置は７つのギヤセット面を有している。これらのギヤセット面のそれぞれは、第１の歯車と該第１の歯車に噛み合う第２の歯車とを有するギヤ段によって形成されている。これらのギヤ段はそれぞれ、付設の軸と相対回転不能に結合されている歯車と、付設の軸で相対回転不能に支持され、付設の切換え要素を用いて付設の軸と回転連結可能な歯車とを有している。【０００８】  本発明の基本原理は、これらのギヤ段のうちの１つが「二重に利用」されることにある。「二重に利用」とは、通常の走行作動のために設けられている１つの前進ギヤにおいて、トルクがギヤ段の１つの歯車から該ギヤ段の他の歯車へ伝達され、登坂ギヤまたは山道走行ギヤを入れると、トルクが逆の方向に、すなわち前記「他の歯車」から前記「１つの歯車」へ伝達されるという意味である。これにより、付加的なギヤセット面を必要とすることなく、従来の６速変速装置を登坂ギヤまたは山道走行ギヤのぶんだけ拡張させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。図１は、現在ＢＭＷで大量に生産している６速手動変速装置を示している。この変速装置は副軸構成で実施されており、入力軸１と、それぞれギヤ段２−８によって形成されている７個のギヤセット面とを有している。ギヤ段２はいわゆる「副軸定数Vorgelegekonstante」であり、入力軸１と相対回転不能に結合されている歯車９と、副軸１１と相対回転不能に結合されている歯車１０とから成っている。両歯車９，１０は永久係合している。ギヤ段３−８はそれぞれ、副軸１１に配置されている歯車と、出力軸１２に配置されている歯車とから構成されている。ギヤ段２とは異なりギヤ段３−８は切換え可能である。「第３の歯車１３」に関しては、ギヤ段８を後進ギヤとして構成できる。【００１０】  上記「副軸構成」の特徴は、切換え可能なギヤ段３−８が動力流れ方向に見て副軸定数の後方に配置されている点である。入力軸１の入力回転数は副軸定数２を介して減少せしめられ、その結果切換え可能なギヤ段３−８を介して比較的大きなトルクが伝達される。【００１１】  図２は本発明による変速装置１４を示す。本発明による変速装置１４は全部で７つの前進ギヤと１つの後進ギヤとを有しており、すなわち図１に図示した変速装置よりも多い前進ギヤを有している。以下では、７つの前進ギヤのうち１つの前進ギヤを「第０速」の前進ギヤと記すことにする。第０速の前進ギヤは登坂ギヤまたは山道走行ギヤである。第０速の前進ギヤを設けるのは、極端に遅い速度で走行するため、或いは、極端な坂道で発進するため、または、車両の強い負荷で坂道発進するためである。通常の発進過程のためには、従来の変速装置の場合と同様に第１速の前進ギヤが設けられている。すなわち第１速から第６速までの前進ギヤは、通常走行時に発生する、停止状態からの発進から高速度までのすべての走行シチュエーションと、１つまたは２つのオーバードライブギヤとをカバーしている。【００１２】  機能的な点で図２に図示した変速装置１４が図１に図示した変速装置と異なっているのは、前進ギヤ１−６がより長く構成されていることである。特に、第１速の前進ギヤはより長く構成されている。これは、第１速の前進ギヤは考えられるすべての発進状態を考慮して構成されている必要はなく、通常作動時に発生する発進状態のみを考慮して構成されていればよいからである。ただし、極端な坂道で車両の強い負荷状態で発進することを考慮する必要はない。すなわちこのためには「第０速のギヤ」が設けられている。総じて、個々の走行ギヤをより長く構成することにより、より大きなトランスミッションスペーシングを得ることができ、したがって従来の変速装置の第６速のギヤよりも大幅に燃料消費量を低下させるオーバードライブギヤを得ることができる。この最高ギヤは「第２のオーバードライブギヤ」として、すなわち極端なオーバードライブギヤとして構成されていてよい。【００１３】  これとは択一的に、従来の６速変速装置の場合と同様に、第０速のギヤをオフロードギヤ車両用の「クロウラーギヤ(Crawler-Gang)」として構成してもよい。【００１４】  次に、本発明による変速装置１４の構成をより詳細に説明する。【００１���】  ここには詳細に図示していない車両エンジンのクランク軸１５は発進クラッチ１６を介して変速装置入力軸１７を駆動する。変速装置入力軸１７はダイレクト切換え要素１８（たとえばクラッチスリーブ）を介して出力軸１９と回転連結させることができる。すなわちクラッチスリーブ１８が閉じていれば、駆動軸１７と従動軸１９とは同じ回転数で回転する。同軸に配置されているこれら２つの軸１７，１９に対し並列に副軸２０が配置されている。【００１６】  図１に図示した変速装置に対応して、変速装置１４は７つのギヤセット面２１−２７を有しており、これらのギヤセット面２１−２７はそれぞれ１つのギヤ段によって形成されている。第１のギヤセット面は、変速装置入力軸１７と相対回転不能に結合されている歯車２８と、副軸２０で相対回転不能に支持されている歯車２９とによって形成されている。第２のギヤセット面は、変速装置入力軸１７で相対回転不能に支持されている歯車３０と、副軸２０で相対回転不能に支持されている歯車３１とによって形成されている。ギヤセット面２３は、変速装置入力軸１７と相対回転不能に結合されている歯車３２と、副軸２０で相対回転不能に支持されている歯車３３とによって形成されている。対応的にギヤセット面２４は、変速装置入力軸１７に相対回転不能に配置されている歯車３４または３６と、副軸２０で相対回転不能に支持されている付設の歯車３５−３７とによって形成されている。【００１７】  ギヤ段２６，２７は、出力軸１９で相対回転不能に支持されている歯車３８または４０と、副軸と相対回転不能に結合されている歯車３９または４１とによって形成されている。歯車２９，３０，３３，３５，３７は付設のクラッチスリーブ４２−４６を介して副軸２０と回転連結させることができる。歯車３８と４０は付設のクラッチスリーブ４７または４８を介して出力軸１９と回転連結させることができる。【００１８】  次に、図３−図１０を用いて個々のギヤにおけるトルクの流れを説明する。【００１９】  図３は登坂ギヤまたは山道走行ギヤが入っているときのトルクの流れ図である。トルクは変速装置入力軸１７からギヤセット面２２のギヤ段を介して副軸２０へ伝達され、そこからギヤセット面２６のギヤ段を介して出力軸１９へ伝達される。【００２０】  登坂ギヤまたは山道走行ギヤから通常の発進ギヤ、すなわち第１速のギヤに切換えると、切換え位置「０」を離れることによりまず切換え要素４３が外される。次にニュートラル位置を通過することにより切換え要素４７が外され、切換え要素４８が入れられる。いま第１速のギヤを選定すると、切換え要素４３が再び入れられ、その結果図４に図示した動力の流れが生じる。【００２１】  第１速のギヤから第２速のギヤを移行する際には、クラッチスリーブ４３／４４が切換えられる。第２速のギヤでは、トルクは伝動装置入力軸１７からギヤセット面２３を介して副軸２０へ伝達され、そこからギヤセット面２７を介して出力軸１９へ伝達される。【００２２】  第３速のギヤでは、トルクは変速装置入力軸１７からギヤセット面２５を介して副軸２０へ伝達され、そこからギヤセット面２７を介して出力軸１９へ伝達される。【００２３】  第４速のギヤは「ダイレク���ギヤ」である。第４速のギヤでは、トルクは変速装置入力軸１７からダイレクト切換え要素１８を介して直接出力軸１９へ伝達される。【００２４】  第４速のギヤと第５速のギヤとは交換してもよい。すなわち第５速のギヤはダイレクトギヤであってよい。【００２５】  第５速のギヤでは、トルクは変速装置入力軸１７からギヤセット面２４を介して副軸２０へ伝達され、そこからギヤセット面２７を介して出力軸１９へ伝達される。【００２６】  第６速のギヤでは、トルクは変速装置入力軸１７からクラッチスリーブ４９を介してギヤセット面２６の歯車３８へ伝達される。ギヤセット面２６から副軸２０へ伝されたトルクはギヤセット面２７を介してさらに出力軸１９へ誘導される。【００２７】  完全を期すため、図１０には後進ギヤが図示されている。後進ギヤを入れると、トルクは変速装置入力軸１７から、「第３の歯車」または「後進ギヤ段歯車」を有しているギヤセット面２１を介して、副軸２０へ伝達され、そこからギヤ段２６を介して出力軸１９へ伝達される。【００２８】  第０速のギヤ（図３）と第６速のギヤ（図９）でのトルクの流れを比較するとわかるように、両ギヤ段ではトルクはギヤセット面２６を介して伝達される。第０速では、トルクは、副軸２０と相対回転不能に結合されている歯車３９から、出力軸１９に相対回転不能に支持されている歯車３８へ伝達されるのに対し、第６速のギヤでは、トルクは、ギヤ段２６を介してまったく逆の方向へ流れる。第６速のギヤでは、トルクは、歯車３８から歯車３９を介して副軸２０へ流れる。１つのギヤ段または１つのギヤセット面を「二重割り当て」することにより、他のギヤセット面を要することなく、従来の６速変速装置を登坂ギヤまたは山道走行ギヤのぶんだけ拡張することができる。このように、通常作動のために設けられている前進ギヤ１−６をより長く構成することができ、したがってより燃料節約的に構成することができる。極端に急傾斜の坂道で発進するとか、或いは、極端に強い車両負荷でもって坂道で発進する場合のような極端な走行シチュエーションの場合のために、極端な低速ギヤの登坂ギヤまたは山道走行ギヤが設けられている。【００２９】  図２−図１０に図示した切換え要素またはクラッチスリーブを操作するため、電気的に制御可能なアクチュエータが設けられていてよい。アクチュエータは中央の変速装置電子機構により制御される。ドライバーの希望は、車両の車室内に配置されている操作要素（たとえばシフトレバー、変速装置電子機構に接続されているジョイスティックなど）を介して予め設定される。【００３０】  図２−図１０からわかるように、ギヤシフト１−２，３−４，５−６は必ずしもそれぞれ１つの二重切換え要素を介して行なう必要はない。これは、複雑な切換え機構を必要とするので、操作要素（車両のシフトレバー）と切換え要素との間で機械的連結を行なう場合に問題になることがある。しかしながら、切換え要素またはクラッチスリーブを電気的に制御されるアクチュエータを用いて入れる場合には、図１１に図示したような「古典的なＨ形ギヤシフトパターンを実現してよい。このギヤシフトパターンの場合、互いに横に並んだ４つのシフト溝が設けられている。左側の��フト溝では、前方左側に後進ギヤが設けられ、後方左側に登坂ギヤまたは山道走行ギヤが設けられている。その横にあるシフト溝は従来の６速変速装置のシフト溝に対応しており、すなわちギヤ対１−２，３−４，５−６がそれぞれ１つのシフト溝に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の技術による６速手動変速装置を示す図である。
【図２】本発明による変速装置の図である。
【図３】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図４】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図５】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図６】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図７】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図８】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図９】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図１０】変速装置のギヤ段を示す図である。
【図１１】本発明による変速装置のシフトパターンの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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