JP2001099318A - 自動車用変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速操作を比較的容易に行うことができ、ま
た、従来の油圧式のものに比べて、安価、軽量、かつコ
ンパクトで、小型車に十分に適用可能な自動車用変速機
を提供する。 【解決手段】 変速操作を行うための変速操作機構Ｃ
は、シフトフォークを有する複数のシフト機構部１a，
１b，１cと、各シフト機構部１a，１b，１cの内の一つ
と選択的に係合されるセレクト機構部２とを備える。こ
のセレクト機構部２には、この機構部２をシフト機構部
１a，１b，１cの内の一つと選択的に係合するように駆
動するセレクト用モータ１４と、選択された一つのシフ
ト機構部１a，１b，１cを駆動してシフトフォークによ
る変速操作を行わせるシフト用モータ１５とが共に連結
されており、かつ、両モータ１４，１５のいずれか一方
がエンジン始動用のスタータモータと兼用されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用変速機に
係り、特に、変速操作を行うための変速操作機構部分の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、手動式変速機においては、運転
者によるシフトレバー操作とアクセルの踏み込み加減に
よって自動車の走行具合を制御できるので、トルクコン
バータ付きの自動変速機を使用する場合よりも自動車を
自在に扱っているという満足感を運転者に与える。ま
た、手動式変速機は、自動変速機に比較して動力の伝達
効率が高く、構造も簡単であるので、耐久性や信頼性が
高いという利点があるものの、市街地等では頻繁にシフ
トレバーを動かして変速操作を繰り返さねばならず、変
速操作が繁雑になる。

【０００３】一方、自動変速機は前記の手動式変速機の
ようなクラッチやシフトレバーを使用した変速操作を行
う必要がないため、運転が容易になるという利点がある
ものの、手動式変速機に比較して、運転者に変速操作の
満足感を与える点で不十分であり、また、動力の伝達効
率が低いなどの問題がある。

【０００４】そこで、従来技術では、運転者に変速操作
の満足感を与えつつ、高い伝達効率を確保し、かつ、変
速操作を比較的容易に行えるようにするため、足踏み式
クラッチと手動式変速機を用いながら、マイクロコンピ
ュータ等で制御された油圧式アクチュエータによって発
進や変速を行えるようにした、いわゆるＮＡＶＩ(newad
vanced vehicle with intelligence)と称される変速機
が提供されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな油圧式アクチュエータを使用した自動車用変速機
は、変速機全体の構造が大型化するとともに、部品点数
も多くなるため、大型車には適用できても、小型車には
適用し難いという問題がある。このような油圧式のもの
に代えて、電動式のもので変速操作を行うようにするこ
とも考えられるが、単純に油圧式のものを電動式に置き
換えるだけでは、依然として変速機全体の構造が大型化
するとともに、部品点数も多くなるという問題がある。
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたもの
で、運転者に変速操作の満足感を与えつつ、高い動力伝
達効率を確保し、かつ、変速操作も比較的容易に行え、
さらに、変速操作を行う機構部分の部品点数も少なくて
済み、軽量、コンパクトで、小型車にも十分に適用可能
な自動車用変速機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を解決するた
め、本発明の自動車用変速機は、変速操作を行うための
変速操作機構がシフトフォークを有する複数のシフト機
構部と、前記各シフト機構部の内の一つと選択的に係合
されるセレクト機構部とを備えており、前記セレクト機
構部には、この機構部を前記シフト機構部の内の一つと
選択的に係合するように駆動するセレクト用モータと、
選択されたシフト機構部を駆動して前記シフトフォーク
による変速操作を行わせるシフト用モータとが共に連結
されており、かつ、前記両モータのいずれか一方がエン
ジン始動用のスタータモータと兼用されていることを特
徴としている(請求項１)。

【０００７】この構成においては、従来の手動式の変速
機を基本としているため、高い伝達効率を確保できる。
また、変速操作はモータの動力を利用した電動式のもの
となるため、変速操作も比較的容易に行える。さらに、
セレクト用モータ或いはシフト用モータのいずれか一方
をスタータモータと兼用することで、それぞれにモータ
を設ける場合に比較して安価、軽量、かつコンパクトに
なり、小型車にも十分に適用可能となる。

【０００８】本発明の自動車用変速機は、スタータモー
タが正逆転可能に駆動制御されるものであってもよく
(請求項２)、この場合には、スタータモータと別個に正
逆転の切換機構を設ける必要がない。

【０００９】本発明の自動車用変速機は、スタータモー
タが一方向にのみ回転するものであり、このモータの前
記変速操作機構側の出力軸には、正逆転切換用のサブギ
ヤボックスを接続したものであってもよい(請求項３)。
この構成により、一方向にのみ回転する汎用のスタータ
モータを適用して、これをセレクト用モータ或いはシフ
ト用モータと兼用することが可能になる。

【００１０】また、本発明の自動車用変速機は、前記セ
レクト用モータおよびシフト用モータの動力を、合成樹
脂材或いは油含浸焼結材からなるギヤを備える減速機構
を介してセレクト機構部およびシフト機構部にそれぞれ
伝達するものであってもよい(請求項４)。この構成によ
り、前記減速機構のギヤに対してオイルやグリス等の潤
滑剤を供給する必要がないとともに、低温時でも円滑な
作動状態を確保することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。図
１は、自動車用変速機の一例として、４段変速の場合の
変速パターンを示す説明図である。同図中、符号“１”
〜“４”は、１速〜４速までの各々の変速位置を、ま
た、“Ｎ”は中立位置を、“Ｒ”は後退位置をそれぞれ
示している。そして、図中の上下方向が後述のシフトシ
ャフト３を軸方向に沿って移動させるシフト方向に対応
し、また、左右方向が後述のセレクトシャフト７を軸方
向に沿って移動させるセレクト方向に対応している。

【００１２】図２は、図１に示した変速パターンに対応
する変速操作機構の一部を示す斜視図である。この実施
の形態の変速操作機構Ｃは、複数(ここでは３つ)のシフ
ト機構部１a，１b，１cと、セレクト機構部２とを備え
る。各々のシフト機構部１a〜１cは、図１の変速パター
ンの各列にそれぞれ対応しており、図示しないシフトフ
ォークが取り付けられたシフトシャフト３と、このシフ
トシャフト３のシフトフォークから離れた他端側に固定
されたシフトレバー４とを備え、各シフトレバー４の下
端にはダルマ型の凹部５が形成されている。

【００１３】一方、セレクト機構部２は、セレクトシャ
フト７と、このセレクトシャフト７の途中に固定された
セレクトレバー８とを有し、セレクトレバー８の上部９
は、シフトレバー４の凹部５に合致した形状に形成され
ている。そして、セレクトシャフト７がセレクト方向に
移動することでセレクトレバー８の上部９がシフトレバ
ー４の凹部５に嵌まり込んで各シフト機構部１a〜１cの
内の一つが選択され、また、セレクトシャフト７が周方
向に正逆転されることで、シフトシャフト３がシフト方
向に沿って移動され、その結果、図示しないシフトフォ
ークがトランスミッションギヤの組み合わせを切り換え
ることで、変速されるようになっている。

【００１４】図３は本発明の実施の形態における自動車
用変速機において、変速操作機構Ｃを駆動するための電
気系統の全体構成を示すブロック図である。同図中、１
２は図１に示した変速段を設定するための設定スイッ
チ、１３はこの設定スイッチ１２からの設定信号に応じ
て各部を制御する制御回路、１４はセレクトシャフト７
をセレクト方向に駆動するためのセレクト用モータ、１
５はセレクトシャフト７を正逆転することでシフトシャ
フト３をシフト方向に駆動して前記シフトフォークによ
る変速操作を行わせるためのシフト用モータである。そ
して、この実施の形態では、シフト用モータ１５がエン
ジン始動用のスタータモータと兼用されている。すなわ
ち、通常のスタータモータは、エンジン始動時にのみ使
用し、それ以外は使用しないので、エンジン始動後は、
スタータモータ１５をシフト用モータと兼用させても何
ら支障は生じない。むしろ、このスタータモータ１５を
シフト用モータと兼用することで、大きな動力を得るこ
とができて都合がよい。

【００１５】さらに、この実施の形態では、両モータ１
４，１５は、いずれも正逆転が可能となるように、ブリ
ッジ接続等による正逆転回路(図示せず)を備えた構成と
なっている。また、１６はスタータモータ１５を本来の
エンジン始動用として使用する場合にフライホイール側
のピニオンギヤに連結させる電磁式クラッチ、１７はス
タータモータ１５をシフト用モータとして変速操作機構
Ｃに連係させる電磁式クラッチ、１８は信号レベル反転
用のインバータである。そして、制御回路１３からの制
御信号およびインバータ１８によって、エンジン始動時
は、一方の電磁式クラッチ１６がオン、他方の電磁式ク
ラッチ１７がオフとなり、したがって、スタータモータ
１５の動力が一方の電磁式クラッチ１６を介してフライ
ホイールに伝達される。また、エンジン始動後は、一方
の電磁式クラッチ１６がオフ、他方の電磁式クラッチ１
７がオンとなり、したがって、スタータモータ１５の動
力が他方の電磁式クラッチ１７を介して変速操作機構Ｃ
のシフトシャフト３の駆動源として伝達される。２１は
セレクトシャフト７のセレクト方向の移動量を検出する
ためのセレクトセンサ、２２はシフトシャフト３のシフ
ト方向の移動量(実際にはセレクトシャフト７の回転量)
を検出するためのシフトセンサである。

【００１６】なお、２３は車載バッテリであり、この車
載バッテリ２３の配線経路は、この実施の形態の場合、
通常運転時に必要な電気系統と、変速操作時に前記の各
モータ１４，１５等に通電する電気系統とが分離して設
けられている。これは、通常運転時の電気系統について
は、常時通電が必要である一方、変速操作のための電気
系統は、変速が必要となる場合にのみ制御回路１３から
の制御信号によって各モータ１４，１５等に間欠的に通
電すればよく、使用形態が異なるためである。

【００１７】図４は、自動車用変速機の変速操作機構Ｃ
の詳細を示す正面図、図５は、図４のＡ矢視図、図６
は、図４のＢ矢視図であり、図２および図３に対応する
部分には同一の符号を付す。図４ないし図６において、
１４はセレクト用モータ、１５はシフト用モータ、２６
はケーシングである。セレクト用モータ１４の出力軸に
はギヤ２７が取り付けられ、このギヤ２７は、ケーシン
グ２６に回転自在に取り付けられたギヤシャフト２９の
下部に固定されたギヤ２８に噛合している。さらに、ギ
ヤシャフト２９にはギヤ２８よりも上部にギヤ３０が固
定され、このギヤ３０には扇形のギヤ３１が噛合し、こ
のギヤ３１にレバー３４の一端が一体回動可能に連結さ
れ、レバー３４の他端はピン３５およびスリーブ３６を
介してセレクトシャフト７に連結されている。なお、前
記各ギヤ２７，２８，３０，３１は、セレクト側減速機
構Ｘを構成している。また、セレクトシャフト７の端部
には、スプラインシャフト３７が延設されており、その
末端部がケーシング２６に回転自在に支持されている。
スリーブ３６は、セレクトシャフト７に相対回転可能に
外嵌され、ピン３５がスリーブ３６を貫通してセレクト
シャフト７の周方向に沿って形成された図示しない周溝
に嵌め込まれることで、セレクトシャフト７の回動を許
容する一方、レバー３４の揺動でセレクトシャフト７を
軸方向に駆動できるようになっている。

【００１８】したがって、この構成において、セレクト
用モータ１４が正転或いは逆転駆動されると、その動力
がギヤ２７，２８、ギヤシャフト２９およびギヤ３０，
３１を介してレバー３４に伝えられ、レバー３４が揺動
することでスリーブ３６およびピン３５を介してセレク
トシャフト７が軸方向、すなわちセレクト方向に移動さ
れる。なお、前記の扇形のギヤ３１の一部には切欠部３
２が設けられるとともに、この切欠部３２に対向するケ
ーシング２６の位置にはセレクトセンサ２１が配置さ
れ、ギヤ３１の回転量をセレクトセンサ２１で検出する
ことで、制御回路１３がセレクトシャフト７のセレクト
方向の移動量を制御するようにしている。

【００１９】一方、シフト用モータと兼用されるスター
タモータ１５の出力軸の両端には、それぞれ前述の電磁
式クラッチ１６，１７が設けられており、一方の電磁式
クラッチ１６の軸端には、図示しないフライホイールの
リングギヤに噛合するピニオンギヤ４０が設けられてい
る。また、他方の電磁式クラッチ１７の軸端にはベベル
ギヤ４１が設けられ、このベベルギヤ４１は、ケーシン
グ２６に回転自在に取り付けられたウォームシャフト４
３の下端に固定されたベベルギヤ４２に噛合している。
そして、このウォームシャフト４３のベベルギヤ４２よ
りも上方にはウォーム４４が設けられ、このウォーム４
４に扇形のウォームギヤ４５が噛合している。このウォ
ームギヤ４５の軸心部は、前述のスプラインシャフト３
７の中間部にスプライン嵌合されている。前記ベベルギ
ヤ４１，４２、ウォーム４４およびウォームギヤ４５
は、シフト側減速機構Ｙを構成している。

【００２０】したがって、この構成において、スタータ
モータ１５がシフト用モータとして正転或いは逆転駆動
されると、その動力がベベルギヤ４１，４２、ウォーム
シャフト４３、ウォーム４４、およびウォームギヤ４５
に伝えられ、ウォームギヤ４５が揺動することでスプラ
インシャフト３７およびセレクトシャフト７が共に回動
され、その結果、図２に示したように、セレクトレバー
８がシフトレバー４に対して嵌合状態にあるときに、選
択されたシフトシャフト３がシフト方向に移動される。

【００２１】なお、ウォームギヤ４５の一部には切欠部
４６が設けられるとともに、この切欠部４６に対向する
ケーシング２６の位置にはシフトセンサ２２が配置さ
れ、ウォームギヤ４５の回転量をシフトセンサ２２で検
出することで、制御回路１３がシフトシャフト３のシフ
ト方向の移動量を制御するようにしている。

【００２２】次に、前記構成の自動車用変速機における
変速操作時の全体的な動作について説明する。最初にエ
ンジンを始動する場合には、図外のイグニッションスイ
ッチの操作に応じて、制御回路１３は一方の電磁式クラ
ッチ１６をオン、他方の電磁式クラッチ１７をオフにし
てから、スタータモータ１５を起動する。これにより、
スタータモータ１５の動力が電磁式クラッチ１６を介し
てピニオンギヤ４０に伝えられて、図示しないフライホ
イールのリングギヤが回転され、エンジンが始動され
る。

【００２３】エンジンの始動後、一例として、中立位置
(ニュートラル状態)から１速の位置(ロー状態)に変速す
る場合の動作について説明する。図１に示した変速パタ
ーンの中立位置“Ｎ”では、セレクトシャフト７に取り
付けられているセレクトレバー８は、各シフト機構部１
a〜１cのいずれのシフトレバー４の凹部５にも嵌合され
ておらず、離間した状態にある。次に、変速段設定スイ
ッチ１２により１速を選択すると、制御回路１３は、ま
ず、セレクト用モータ１４を起動する。このセレクト用
モータ１４の起動により、前述のように、セレクトシャ
フト７がセレクト方向に移動される。そして、制御回路
１３は、セレクトセンサ２１の検出結果に基づいて、セ
レクトレバー８の上部９がシフト機構部１aのシフトレ
バー４の凹部５に嵌まり込んだことを検出すると、セレ
クト用モータ１４への通電を停止する。

【００２４】引き続いて、制御回路１３は、一方の電磁
式クラッチ１６をオフ、他方の電磁式クラッチ１７をオ
ンにしてから、スタータモータ１５をシフト用モータと
して起動する。このモータ１５の起動により、前述のよ
うに、セレクトシャフト７が回動される。そして、制御
回路１３は、シフトセンサ２２の検出結果に基づいて、
セレクトシャフト７の回動に伴ってシフトシャフト３が
シフト方向に移動されて図外のシフトフォークが１速目
のトランスミッションギヤを所定位置まで移動したこと
を検出すると、スタータモータ１５への通電を停止す
る。なお、ここでは、一例として、中立位置(ニュート
ラル状態)から１速の位置(ロー状態)に変速する場合に
ついて説明したが、他の変速操作を行う場合も基本的な
動作は同じである。

【００２５】前記の実施の形態では、シフト用モータと
兼用するスタータモータ１５は、正逆転可能な構成とし
たが、一方向にのみ回転する汎用のスタータモータを使
用する場合には、図７に示すように、このスタータモー
タ１５と他方の電磁クラッチ１７との間にサブギヤボッ
クス５０を設けて、正逆転が可能な構成とすることがで
きる。すなわち、このサブギヤボックス５０は、第１、
第２、第３の各シャフト５１，５２，５３が並列配置さ
れ、各シャフト５１，５２，５３に正逆転切換用のギヤ
５５〜５８がそれぞれ取り付けられ、また、第１シャフ
ト５１は、スタータモータ１５の出力軸に対して、軸方
向に移動可能に連結されており、さらにこの第１シャフ
ト５１にはボールネジ６１を介して正逆転切換用モータ
６２が接続されている。

【００２６】そして、正転の場合には、正逆転切換用モ
ータ６２とボールネジ６１とによって図示のように３つ
のギヤ５５，５６，５８が組み合わされて、第３シャフ
ト５３がスタータモータ１５と同じ方向に回転される。
また、逆転の場合には、第１、第３シャフト５１，５３
の他方の各ギヤ５４，５７が組み合わされて、第３シャ
フト５３がスタータモータ１５と逆方向に回転される。
このような構成により、一方向のみに回転する汎用のス
タータモータ１５を適用して、これをシフト用モータと
して兼用することが可能になる。

【００２７】前記の実施の形態では、スタータモータ１
５をシフト用モータと兼用するようにしているが、スタ
ータモータ１５をセレクト用モータ１４と兼用させた構
成とすることも可能である。前記の実施の形態では、セ
レクト側減速機構Ｘを構成するギヤ２７，２８，３０，
３１およびシフト側減速機構Ｙを構成するギヤ４１，４
２，４４，４５等は全て金属製のものを使用している
が、合成樹脂製のものや、或いは油含浸焼結材を使用す
ることも可能である。このような材質のものを使用する
場合には、オイルやグリスといった潤滑剤が不要であ
り、かつ、低温時でも円滑な作動状態を確保することが
できるといった利点がある。

【００２８】この実施の形態では、便宜上、４段変速の
場合について説明したが、変速段数はこれに限定される
ものではない。その他の点においても前記の実施の形態
に限定されるものではなく、変速操作機構Ｃの部分に関
して発明の要旨の範囲内において種々の応用、変形を加
えることが可能である。たとえば、この実施の形態で
は、セレクトシャフト７のセレクト方向の移動でシフト
機構部１a〜１cの選択を行い、セレクトシャフト７の回
転でシフトシャフト３を駆動するようにしているが、こ
れとは逆に、セレクトシャフト７の回転でシフト機構部
１a〜１cの選択を行い、セレクトシャフト７の移動でシ
フトシャフト３を駆動するような構成とすることもでき
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。請
求項１に係る自動車用変速機によれば、従来の手動式の
変速機を基本構成とするため、高い伝達効率を確保でき
る。また、変速操作はモータの動力を利用した電動式の
ものとなるため、変速操作も比較的容易に行える。さら
に、セレクト用モータ或いはシフト用モータのいずれか
一方をスタータモータと兼用することで、個別にモータ
を設ける場合に比較して安価、軽量、かつコンパクトに
なり、小型車にも十分に適用可能となる。

【００３０】請求項２に係る自動車用変速機によれば、
スタータモータが正逆転可能に駆動制御されるので、ス
タータモータと別個に正逆転用の切り換え機構を設ける
必要がなく、より一層安価、軽量、かつコンパクトにな
る。

【００３１】請求項３に係る自動車用変速機によれば、
スタータモータが一方向にのみ回転するものであり、こ
のモータの出力軸側には、正逆転切換用のサブギヤボッ
クスを設けた構成であるので、一方向にのみ回転する汎
用のスタータモータを適用して、これをセレクト用モー
タ或いはシフト用モータと兼用することが可能になる。

【００３２】請求項４に係る自動車用変速機によれば、
減速機構のギヤに対してオイルやグリス等の潤滑剤を供
給する必要がないので、メンテナンスフリーを達成する
ことができるとともに、低温時でも円滑な作動状態を確
保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用変速機における変速パターン
の一例を示す説明図である。

【図２】図１に示した変速パターンに対応する変速操作
機構の要部を示す斜視図である。

【図３】変速操作機構を駆動するための電気系統の全体
構成を示すブロック図である。

【図４】変速操作機構の詳細を示す正面図である。

【図５】図４のＡ矢視図である。

【図６】図４のＢ矢視図である。

【図７】本発明の自動車用変速機の他の実施の形態を示
す正面図である。

【符号の説明】

１ａ シフト機構部 １ｂ シフト機構部 １ｃ シフト機構部 ２ セレクト機構部 ３ シフトシャフト ７ セレクトシャフト １４ セレクト用モータ １５ シフト用モータ(スタータモータ) ２７，２８，３０，３１ ギヤ ４１，４２ ベベルギヤ ４４ ウォーム ４５ ウォームギヤ ５０ サブギヤボックス Ｃ 変速操作機構 Ｘ セレクト側減速機構 Ｙ シフト側減速機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 正二 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J067 AB23 AC02 DA43 DB32 EA31 FB83 GA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】変速操作を行うための変速操作機構が、シ
   フトフォークを有する複数のシフト機構部と、前記各シ
   フト機構部の内の一つと選択的に係合されるセレクト機
   構部とを備え、 前記セレクト機構部には、この機構部を前記シフト機構
   部の内の一つと選択的に係合するように駆動するセレク
   ト用モータと、選択されたシフト機構部を駆動して前記
   シフトフォークによる変速操作を行わせるシフト用モー
   タとが共に連結されており、かつ、前記両モータのいず
   れか一方がエンジン始動用のスタータモータと兼用され
   ていることを特徴とする自動車用変速機。
2. 【請求項２】前記スタータモータが、正逆転可能に駆動
   制御される請求項１記載の自動車用変速機。
3. 【請求項３】前記スタータモータは一方向にのみ回転す
   るものであり、このモータの前記変速操作機構側の出力
   軸には、正逆転切換用のサブギヤボックスが接続されて
   いる請求項１記載の自動車用変速機。
4. 【請求項４】前記セレクト用モータおよびシフト用モー
   タの動力を、合成樹脂材或いは油含浸焼結材からなるギ
   ヤを備える減速機構を介してセレクト機構部およびシフ
   ト機構部にそれぞれ伝達する請求項１記載の自動車用変
   速機。