原動機付き車両用トランスミッションにおけるサーボアシスト装置
专利摘要:
シフトレバーの位置決めを改善しつつ従来の欠点を軽減又は解消することが可能な車両用トランスミッションにおけるシフト装置のサーボアシスト装置を提供すること。手動シフト力が作用する制御ロッド20と、ピストンロッド22と、前記制御ロッド20上における前記ピストンロッド22の径方向内部に配置された少なくとも1つの弾性要素とを含んで構成された、原動機付き車両用トランスミッションにおけるシフト装置11のサーボアシスト装置10において、前記制御ロッド20の1つ又は両方の操作方向における前記弾性要素と前記ピストンロッド22の間に遊びが形成されるよう前記弾性要素を前記制御ロッド20上に配置した。 公开号:JP2011506888A 申请号:JP2010538547 申请日:2008-12-02 公开日:2011-03-03 发明作者:シュペート・クラウス;フィッシャー・ディーター 申请人:ツェットエフ フリードリヒスハーフェン アクチエンゲゼルシャフトZF Friedrichshafen Aktiengesellschaft; IPC主号:F16H61-28
专利说明:
[0001] 本発明は、請求項1の前提部分に記載した原動機付き車両用トランスミッション(以下単に「車両用トランスミッション」という。)におけるシフト装置のサーボアシスト装置に関するものである。] 背景技術 [0002] バス、トラックなどの今日の輸送用車両については、そのキャブオーバ型の構造により、トランスミッションを必然的に座席から離れた位置に設けなければならないという現実があり、特に、アンダフロアエンジン型、リヤエンジン型のものについては、トランスミッションと座席との距離が非常に大きくなってしまう。そして、機械的に変速を行うトランスミッションにおいては、長く延びたシフトロッドにより、正確な変速が困難となることが多い。] [0003] また、車両の運転者が全神経を周囲の交通に集中できるように、運転者が車両を運転するのに必要なすべての動作をできるだけ軽減し、サポートする必要がある。困難な交通状況においてどのようにして不都合のないトランスミッションの操作をすべきか多くの運転者は理解しているが、空気圧によるシフトアシストは、あらゆる規模の輸送用車両について助けとなる。] [0004] ところで、空圧式のシフトアシストにおける問題を解消した構造も知られている。すなわち、この構造は、機械−空圧式の制御部と、独立した空圧式の力発生部とで構成されており、非特許文献1に開示されている。上記制御部は機械的に操作される制御弁であり、この制御弁は、シフトロッドによって操作される。そして、変速時のシフト動作は、トランスミッションに対して直接機械的に伝達される。] [0005] ここで、シフト動作の伝達時に、制御弁が操作され、同時に、手動シフト力は、レバーを介してトランスミッションに伝達される。この手動シフト力は、圧縮空気シリンダにより更に空気圧でアシストされる。なお、この圧縮空気シリンダは、油圧ダンパを備えた2位置型シリンダとして力発生部を構成している。] [0006] しかし、直接的かつ比例した手動シフト力の発生は得ることができない。また、制御部と力発生部の間の経路が長いとともに、取付に大きな空間を必要とする。さらに、制御部と力発生部の間の圧縮空気配管の損傷も防止することができない。] [0007] また、特許文献1には車両用トランスミッションのためのサーボアシスト装置を備えたシフト装置が開示されており、このサーボアシスト装置の制御ロッドは、ピストンロッド内部で軸方向に摺動可能に設けられているとともに、シフトロッドを介してシフトレバーと協働するようになっている。また、サーボアシスト装置におけるピストンロッドは、トランスミッションのシフト切換手段と協働するとともに、ギヤが確実に噛合するよう3つの凹部(すなわち、2つのギヤが入れられる位置及びこれらの間のニュートラル位置)を備えている。] [0008] 特許文献2には車両トランスミッション用のサーボアシスト装置を備えた変速装置が開示されており、この変速装置は、トランスミッションのギヤ段をシフト及び選択する手段と、アシストすべき手動シフト力が作用する、サーボアシスト装置の制御ロッドとを含んで構成されている。そして、サーボアシスト装置内には、サーボアシスト装置に作用する手動シフト力を、当該サーボアシスト装置内におけるサーボアシスト力の発生前及び/又は発生中に変更するために弾性部材が設けられている。] [0009] サーボアシスト装置には弁が設けられており、この弁は、制御ロッド上に配置された操作ピストン及び複数のスライド弁体を含んで構成されている。このスライド弁体は、ばねによって軸方向に互いに離間されており、それぞれピストンロッドにおける弁座に着座している。そして、操作ピストンによってスライド弁体が操作されると、該スライド弁体が弁座から離間して弁が開放されるようになっている。] [0010] また、シフトロッドを介して制御ロッド及びシフト装置のロックアップのための機械的なインタフェースと協働するシフトレバーが、サーボアシスト装置の制御ロッド上に配置された弾性要素により車室内でほぼ遊びなく固定されている。この場合、弾性要素の弾性力がサーボアシスト装置の弁に作用する力と共にサーボアシスト装置の始動力(サーボアシスト開始時の力)を決定付けるため、弾性要素による弾性力が過大となってはならない。なお、ここで、弁に作用する力とは、弾性要素により弁に作用する力と空気圧により弁に作用する力を意味する。また、シフト装置のロックアップのための機械的なインタフェースは例えば特許文献3に開示されている。] [0011] しかして、サーボアシスト装置が予空圧によって継続的に与圧されていれば、シフトレバーの軽い操作により、制御ロッド上に配置されつつシフトレバーを固定する弾性要素が圧縮され、さらに、操作ピストンがサーボアシスト装置におけるスライド弁体に当接することになる。そして、操作ピストンがスライド弁体に当接した時点から、弾性要素による弾性力に加えて手動シフトにより弁に作用する力が抵抗するように作用する。これにより、シフトレバーを更に操作するためには大きな手動シフト力が必要となってしまう。] [0012] 特許文献4にはサーボアシスト装置を備えたシフト装置が開示されており、このシフト装置においては、供給された空気圧をリダクション装置によって制限又は遮断できるようになっている。例えば、トランスミッションがギヤの入った状態にあり、クラッチが接続されている状態にあれば、サーボアシスト装置への空気圧供給を遮断できるようになっている。また、サーボアシスト装置への空気圧供給が遮断されると、空気圧によって弁に作用する力が消滅し、また、弁に作用する力が弾性力のみとなるため、与圧作用の大部分も消滅することになる。] [0013] したがって、シフトレバーは、最大でサーボアシスト装置の機械的なロックアップが作用するまでそのギヤが入っている位置から比較的遠い位置へギヤを外すために操作される。また、大きな摩擦を伴うシフト装置に関しては、運転者がシフトレバーを開放する場合、シフトレバーは、ギヤから外された位置に保持されることになる。そのため、シフトレバーは、該シフトレバーが運転者からどのくらい離れた位置で動作するのかに応じて、ギヤの入っている位置と機械的なロックアップ位置との間の箇所に位置する。このため、ギヤの入っている位置が一義的に決まらない。これは、シフトレバーのニュートラル位置についても同様である。なお、ギヤの入っている位置及び機械的なロックアップ位置とは、シフト装置が各位置に確実に位置している場合のこれらに対応するシフトレバーの位置を意味する。また、ギヤの噛合は、例えば特許文献1に開示されているように、例えばサボアシスト装置のピストンロッドにおける係合部とこれに係合する係合ピンによってなされる。] [0014] 独国特許出願公開第19839850号明細書 独国特許出願公開第102006006652号明細書 独国特許出願公開第19840052号明細書 独国特許出願公開第19839854号明細書 独国特許出願公開第102006006651号明細書] 先行技術 [0015] Loomann, 「Zahnradgetriebe」, 2. Auflage, Springer Verlag, 1988, p. 225] 発明が解決しようとする課題 [0016] 本発明の目的とするところは、シフトレバーの位置決めを改善しつつ従来の欠点を軽減又は解消することが可能な車両用トランスミッションにおけるシフト装置のサーボアシスト装置を提供することにある。] 課題を解決するための手段 [0017] 上記目的は、独立請求項に記載した特徴を有するサーボアシスト装置によって達成される。] [0018] サーボアシスト装置は、手動シフト力が作用する制御ロッドと、ピストンロッドと、前記制御ロッド上における前記ピストンロッドの径方向内部に配置された少なくとも1つの弾性要素とを含んで構成されている。本発明によれば、前記制御ロッドの1つ又は両方の操作方向における前記弾性要素と前記ピストンロッドの間に遊びが形成されるよう前記弾性要素を前記制御ロッド上に配置したことを特徴としている。そのため、弾性要素が圧縮されることなく、制御ロッドが前記遊び分だけ変位することが可能である。なお、この弾性要素を、例えばコイルばね又は皿ばねとして形成することが考えられる。] [0019] ここで、弾性要素はサーボアシスト装置の始動力に寄与しないため、サーボアシスト装置の制御ロッド上に配置されたこの弾性要素は、大きな弾性力を有することができる。そのため、サーボアシストの始動はもはや弾性要素に依存せず、サーボアシスト装置の始動力の低減が達成されることになる。なお、この弾性要素を制御ロッド上に縮装又は張装することも考えられる。] [0020] 弾性要素とピストンロッドの間の遊びは、該遊びが克服される前にサーボアシスト装置における弁が操作されるよう設定されている。したがって、サーボアシスト装置における弁は制御ロッドを短い距離操作するだけで開弁されるとともに、制御ロッドは、手動シフト力が上昇するにつれて、制御ロッド上に配置された弾性要素によってピストンロッドに対して支持される。これにより、制御ロッドの更なる操作のために弾性要素が圧縮される必要があるため、当接による作用が生じることになる。] [0021] また、本発明の一実施形態においては、弾性要素の軸方向変位が当接部材によって規制されているとともに、当接部材及び当接部によって制御ロッドの1つ又は両方の操作方向に弾性要素とピストンロッドの間の遊びが形成されている。前記当接部材について、これを例えば弾性要素及び制御ロッド上の当接部によって固定することが考えられ、また、ピストンロッドの当接部を、例えばピストンロッドと一体に形成したり、安全リングとして形成することも考えられる。] [0022] 本発明によるサーボアシスト装置によれば、シフトレバーの位置が一義的に定まらないという問題が解消されるとともに、サーボアシスト装置のリリース力も軽減される。また、大きな摩擦を伴うシフト装置においても、シフトレバーの一義的な位置決めがなされる。したがって、本発明によるサーボアシスト装置を、シフトロッドを介してシフト装置に作用するシフトレバーに対しても、また、ケーブルを介してシフト装置に作用するシフトレバーに対しても、効果的に応用することが可能である。] [0023] また、本発明によるサーボアシスト装置を、特に車両用トランスミッションのシフト装置と共に使用することが考えられる。このシフト装置はギヤセレクト手段及びギヤシフト手段を含んで構成されており、アシストすべき手動シフト力は、本発明によるサーボアシスト装置の制御ロッドに作用するようになっている。したがって、本発明によるサーボアシスト装置を含んで構成されたシフト装置により、シフト装置のシフトレバーの正確な位置決めがなされることなる。さらに、サーボアシスト装置におけるリリース力の軽減により、シフト装置の操作性も向上する。ここで、アシストすべき手動シフト力は、シフトロッド、ケーブル又は流体圧によってサーボアシスト装置の制御ロッドに作用する。] [0024] また、サーボアシスト装置を備えた本発明によるシフト装置の一実施形態においては、手動シフト力がサーボアシスト装置に作用する前及び/又は作用している間にサーボアシスト装置に作用する当該手動シフト力を変更又は制限できるよう、当該シフト装置内に複数の弾性要素が設けられている。なお、弾性要素の配置及び機能の一例が例えば特許文献5に開示されている。] [0025] 本発明によるサーボアシスト装置を備えたシフト装置を、特に車両用トランスミッションにおいて使用することが可能である。本発明によるサーボアシスト装置を備えたシフト装置を有するこの車両用トランスミッションを、シフト装置及び本発明によるサーボアシスト装置に接続されたトランスミッション内部の切換要素を備えた一般的なマニュアルトランスミッションとしてもよい。] 発明の効果 [0026] 本発明によれば、シフトレバーの位置決めを改善しつつ従来の欠点を軽減又は解消することが可能な車両用トランスミッションにおけるシフト装置のサーボアシスト装置を提供することが可能である。] 図面の簡単な説明 [0027] 従来技術によるシフト装置を示す図である。 本発明によるサーボアシスト装置の一実施形態を示す断面図である。 手動シフト力の関数としてのサーボアシスト力の特性曲線を示すグラフである。] 実施例 [0028] 以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。] [0029] 図1には従来の車両用のシフト装置2の概略が示されており、シフトロッド6が、シフトレバー4から屈曲部8を経て、空圧式のサーボアシスト装置10を備えた変速部11に通じている。] 図1 [0030] サーボアシスト装置10はプレッシャリザーバ14に接続された接続管12を備えており、このプレッシャリザーバ14からサーボアシスト装置10に圧縮空気が供給されるようになっている。また、屈曲部8は第1及び第2のレバー16,18を備えており、第1のレバー16はシフトロッド6にリンク結合されている一方、第2のレバー18はサーボアシスト装置10に設けられた制御ロッド20に係合している。] [0031] さらに、サーボアシスト装置10はピストンロッド22を備えており、このピストンロッド22には、回転可能なセレクタシャフト26を介して車両用トランスミッション30におけるレバー28に接続されたレバー24が係合するようになっている。ここで、レバー28はシフトレール32に係合するようになっており、このシフトレールにより、周知のようにトランスミッションの変速比を切り換えることができるようになっている。] [0032] また、レバー24の変位はセレクタシャフト26を介してレバー28の変位に変換されるため、このレバー28の変位によりシフトレール32が軸方向へ摺動することができるようになっている。このような動作において、シフトレール32は3つの位置を占めることになる。すなわち、シフトされたそれぞれ所定の変速比に対応する2つの軸端位置と、これら2つの位置の間のニュートラルに対応する位置である。] [0033] 図2には本発明によるサーボアシスト装置10の断面図が示されており、このサーボアシスト装置10は、制御ロッド20、ピストンロッド22及び弾性要素40を含んで構成されている。ここで、弾性要素40は、制御ロッド20をその径方向に包囲しているとともに、ピストンロッド22の径方向内部に配置されている。] 図2 [0034] サーボアシスト装置10における制御ロッド20は、ピストンロッド22の内部において軸方向に摺動可能に配置されているとともに、シフトロッド6を介してシフトレバー4と協働するようになっている(図1)。また、ピストンロッド22は、トランスミッションのシフト手段と協働するようになっている(図1)。] 図1 [0035] また、弾性要素60が、制御ロッド20を径方向に包囲しているとともに、径方向において当接部48及び当接部材62と相互に作用するようになっている。ここで、当接部48は制御ロッド20に固定されており、当接部材62は制御ロッド20における当接部64に当接している。] [0036] ところで、制御ロッド20には延長部74が設けられており、この延長部74上には更なる弾性要素66が配置されている。ここで、この弾性要素66は、当接部材68と延長部74に固設された当接部材72との間に収容されている。また、当接部材68は、延長部74上に固定された他の当接部材70と軸方向に当接している。] [0037] また、弁54が操作ピストン38,58及びスライド弁体36,56を含んで構成されており、これら操作ピストン38,58及びスライド弁体36,56は、軸方向に摺動するよう制御ロッド20上に配置されている。スライド弁体36,56は、弾性部材34によって互いに離間するようになっているとともに、それぞれピストンロッド22における弁座に当接するようになっている。] [0038] 本発明によれば、制御ロッド20の両操作方向において、当該弾性要素40とピストンロッド22の間に遊び50,52が形成されるよう弾性要素40が制御ロッド20上に配置されている。なお、本実施の形態においては、弾性要素34,40,60,66はコイルばねで形成されているとともに、当接部46,38,64,70,72は安全リングで形成されている。すなわち、コイルばねである弾性要素40は、その軸方向変位が当接部42,44によって規制されている。また、コイルばねである例えば弾性要素40,60について、それぞれ異なるばね定数あるいは弾性を有するように設定してもよい。さらに、これら弾性要素40,60について、互いに一体的に又は個々に付勢されるようにしてもよい。] [0039] ところで、弾性要素40とピストンロッド22の間の遊び50,52は、制御ロッド20の両操作方向において、当接部材42,44及びピストンロッド22の当接部によって形成されている。ここで、これら当接部材42,44は弾性要素40と、制御ロッド20上の当接部46,48とによって固定されており、ピストンロッド22の当接部はここでは該ピストンロッド22と一体に形成されている。] [0040] しかして、制御ロッド20が手動シフト力によって図中右方へ摺動すると、この制御ロッド20上に配置された操作ピストン38も図中右方へ摺動し、この操作ピストン38の摺動により、当接部材44がピストンロッド22における当接部に到達する前にスライド弁体36が操作される。そして、このスライド弁体36がピストンロッド22における弁座から離間し、弁54が開弁されることになる。] [0041] この開弁された弁54は、予圧により、制御ロッド20に生じている力あるいは手動シフト力に応じたサーボ圧を制御するものとなっている。制御ロッド20が手動シフト力によって更に図中右方へ摺動すると、操作ピストン38及びスライド弁体36は現に生じている力のつり合いにより既に到達している位置に維持される一方、制御ロッド20は操作ピストン38及びスライド弁体36と相対的に更に摺動し、当接部48と当接部材62の間の弾性要素60は、当接部材44がピストンロッド22における当接部に当接するまで圧縮される。そして、当接部材44がピストンロッド22における当接部に当接すると、弾性要素40の弾性力を克服しなければならないため、制御ロッド20を更に図中右方へ摺動させるのに大きな手動シフト力が必要となる。] [0042] 弾性要素40は大きな手動シフト力により圧縮されているため、サーボアシスト装置10への圧縮空気の供給が遮断されるとともにシフトレバー4(図1)がそのギヤの入っている位置から外されるように操作されても、このギヤの入っている位置から外されたシフトレバー4は、大きな摩擦を伴うシフト装置においても、ギヤの入る位置から遊び50,52の間隔だけ離間するよう弾性要素40の弾性力により再びギヤの入る位置の方向へ位置することになる。なお、弾性要素については、シフト装置の摩擦力に応じて設定すればよい。そして、上述の事項は、制御ロッド20を図中左方へ操作する場合についても同様である。] 図1 [0043] また、本発明によるサーボアシスト装置10によれば、弾性要素40の圧縮前に弁54が既に開弁されているため、リリース力の低減にも寄与することができる。そして、この利点は、大きな摩擦力を伴うシフト装置においても同様に当てはまるものである。なお、リリース力とは、サーボアシスト装置10における弁54を開弁するために加えられる手動シフト力である。] [0044] 図3には、手動シフト力FHの関数としてのサーボアシスト力FSの特性曲線が示されている。本発明によるサーボアシスト装置10によれば、そのリリース力FH2は、従来のサーボアシスト装置のリリース力FH1よりも小さくなっている。本発明によるサーボアシスト装置10により得られるこの特性曲線78は、従来の特性曲線76に対して平行に推移しているため、特性曲線78の下方の部分では、同じ手動シフト力FHであっても、従来に比してより大きなサーボアシスト力FSが得られることになる。] 図3 [0045] 特性曲線78は2つの変曲点80,82の間の区間を有しており、この区間は、ほぼ水平な変化となっている。ここで、変曲点80は、当接部材44がピストンロッド22の当接部に当接するときに生じるものである。また、これら両変曲点80,82の間の区間においては、弁が更に開弁される前に弾性要素40の弾性力が克服される必要があるため、人でによる力FHに対して比較的低い割合のサーボアシスト力FSが生じることになる。そして、変曲点82を過ぎると両弾性要素40,60が圧縮され、特性曲線78は最大サーボアシスト力FSmaxに至るまで連続的に上昇する。] [0046] また、例えばばね定数について弾性部材40を適当に設定したり、この弾性部材40を縮装又は張装することにより、変曲点80,82の間の区間を適当に変化させることが可能である。すなわち、第1の変曲点である変曲点80を生じさせる手動シフト力FHが弾性要素60の弾性力に依存する一方、第2の変曲点である変曲点82は弾性要素40の弾性力に依存する。] [0047] したがって、比較的小さな手動シフト力FHによって所定のサーボアシスト力FSが得られ、手動シフト力FHが所定以上となると所定の区間においてほぼ一定のサーボアシスト力FSが生じ、これにつづいて、手動シフト力FHが更に高まるとサーボアシスト力FSが再び上昇する。ここで、弾性要素40の弾性力は、両変曲点80,82の間の区間がほぼ水平に推移するよう、及び変曲点82と最大サーボアシスト力FSmaxを生じる点の間の区間において、手動シフト力FHが同じである場合に従来の特性曲線76に比して小さなサーボアシスト力FSが生じるよう設定されている。] [0048] 2シフト装置 4シフトレバー 6シフトロッド 8屈曲部 10サーボアシスト装置 11変速部 12接続管 14プレッシャリザーバ 16 第1のレバー 18 第2のレバー 20制御ロッド 22ピストンロッド 24 レバー 26セレクタシャフト 28 レバー 30原動機付き車両用トランスミッション 32シフトレール 34弾性要素 36スライド弁体 38操作ピストン 40 弾性要素 42当接部材 44 当接部材 46 当接部 48 当接部 50遊び 52 遊び 54 弁 56 スライド弁体 58 操作ピストン 60 弾性要素 62 当接部材 64 当接部 66 弾性要素 68 当接部材 70 当接部 72 当接部 74延長部 76 従来のサーボアシスト装置における特性曲線 78 本発明のサーボアシスト装置における特性曲線 80変曲点 82 変曲点 FH手動シフト力 FH1,FH2リリース力 FSサーボアシスト力 FSmax 最大サーボアシスト力]
权利要求:
請求項1 手動シフト力が作用する制御ロッド(20)と、ピストンロッド(22)と、前記制御ロッド(20)上における前記ピストンロッド(22)の径方向内部に配置された少なくとも1つの弾性要素(40)とを含んで構成された、原動機付き車両用トランスミッションにおけるシフト装置(11)のサーボアシスト装置(10)において、前記制御ロッド(20)の1つ又は両方の操作方向における前記弾性要素(40)と前記ピストンロッド(22)の間に遊び(50,52)が形成されるよう前記弾性要素(40)を前記制御ロッド(20)上に配置したことを特徴とするサーボアシスト装置。 請求項2 前記遊び(50,52)の寸法を、該遊び(50,52)が克服される前に当該サーボアシスト装置(10)における弁(54)が操作されるよう設定したことを特徴とする請求項1記載のサーボアシスト装置。 請求項3 前記弾性要素(40)の軸方向変位を複数の当接部材(42,44)で規制するとともに、前記遊び(50,52)をこれら当接部材(42,44)及び前記ピストンロッド(22)における第1の当接部で形成したことを特徴とする請求項1又は2記載のサーボアシスト装置。 請求項4 前記当接部材(42,44)を、前記弾性要素(40)及び第2の当接部(46,48)によって前記ピストンロッド(22)上に固定したことを特徴とする請求項3記載のサーボアシスト装置。 請求項5 前記弾性要素(40)をコイルばね又は皿ばねとして形成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサーボアシスト装置。 請求項6 請求項1〜5のいずれかに記載のサーボアシスト装置を備えて成ることを特徴とする、原動機付き車両用トランスミッションにおけるシフト装置。 請求項7 請求項6記載のシフト装置を備えて成ることを特徴とする原動機付き車両用トランスミッション。
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引用文献:
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