JP2002139145A

JP2002139145A - 同期噛合式変速機における変速制御装置

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Publication number: JP2002139145A
Application number: JP2000336110A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ueda; 幸男上田
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP3846845B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトで同期噛合式変速機への搭載性に優
れる変速制御装置を提供する。【解決手段】同期噛合式変速機（２）において、回動用
駆動モータ（２０）の主軸先端部に設けられた回動用ピ
ニオン（２２）と、前記変速用主軸（３０）に同軸的に
設けられ回動用ピニオンに噛合して回動用駆動モータか
ら変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤ（３９）
と、を備えることを特徴とする同期噛合式変速機におけ
る変速制御装置。回動用ピニオンに噛合する従動ギヤを
変速用主軸と同軸的に配設したことにより、変速制御装
置が非常にコンパクトになり、同期噛合式変速機への搭
載性が向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトで、搭
載性に優れる同期噛合式変速機における変速制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、モータ等により駆動される車
両（乗用車、バス、トラック等）は、運転状況に応じた
速度、駆動力を得るために、変速機を備える。変速機に
は、一般に、オートマチックトランスミッション（Ａ
Ｔ）やＣＶＴの他に、マニュアルトランスミッション
（ＭＴ）がある。一般的なＭＴは、エンジン等の入力回
転を伝達するカウンタシャフト（入力軸）と、プロペラ
シャフト等に出力回転を伝達するメーンシャフト（出力
軸）と、カウンタシャフト上に配設固定された複数のカ
ウンタギヤと、このカウンタギヤと常時噛合うと共にメ
ーンシャフト上に遊転可能に配設された複数の遊転ギヤ
と、メーンシャフトと一体的に回転するハブの外周にス
プライン嵌合して出力軸の軸方向にストローク（スライ
ド）可能なスリーブと、両者を運転者の意思に基づいて
選択的にそのスリーブをスライドさせることにより、そ
の回転（つまり、メーンシャフトの回転）と所望の遊転
ギヤの回転とを同期させつつスプライン嵌合させて所望
の変速段を達成するシンクロメッシュ機構とを備える。

【０００３】このような従来のＭＴでは、変速に際し
て、運転者がクラッチ操作と共にシフト操作を行う必要
があり、運転者がフロア（またはコラム）シフトレバー
を移動させることにより、所望の変速段が達成される。
このシフトレバーの動きは、変速用主軸（シフト・アン
ド・セレクト・シャフト）を介して、スリーブに係止さ
れたシフトフォークに伝えられ、スリーブの選択と移動
とが為される。このとき、スリーブの移動により、シン
クロメッシュ機構で入出力回転の同期が図られ、所望の
変速段が達成される。

【０００４】ところで、最近、基本的な構造はＭＴとし
ながらも、運転者の操作負担を軽減するために、油圧、
空圧、電動等の駆動源からなるアクチュエータによりシ
フト操作を行う変速機（以下では、このような変速機を
「自動変速機」と称する。）が開発されるようになって
きた。この自動変速機は、ＥＣＵ等のコンピュータでア
クチュエータが制御され、運転状況に応じた完全な自動
変速を達成したり、運転者の意思に基づいた半自動的な
変速を達成したりできる。例えば、特公平５−３２６２
７号公報にそのような自動変速機の変速制御装置に関す
る構造が開示がされている。この公報に開示された変速
制御装置の概要を図３に示す。

【０００５】この変速制御装置では、セレクト用モータ
が出力軸（変速用主軸）をスライドさせ、レバーを介し
てスリーブの選択が行われる。そして、シフト用モータ
がその出力軸を回動させレバーを介してスリーブの移動
が行われる。ここで、出力軸のスライドは、セレクト用
モータにより駆動されるスライド用ピニオンとラックと
によりなされる。また、出力軸の回動は、シフト用モー
タにより回転させられる回動用ピニオンと、該回動用ピ
ニオンと噛合する従動ギヤと、該従動ギヤと一体的に回
転する中間ギヤと、この中間ギヤと噛合して出力軸を回
転させる出力軸駆動ギヤとによりなされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
変速制御装置では、出力軸を回動させる回動機構が横方
向に長く延在して、コンパクト化の要請に応えることが
できない。また、図２に示すようなコンパクトなハウジ
ングケースを有するＦＦ車用ＭＴに、図３に示すような
変速制御装置を搭載しようとすると、そのＭＴの大幅な
変更を余儀なくされたり、同期噛合式変速機自体のコン
パクト性が損われたりする。従って、図３に示すような
変速制御装置は、従来の同期噛合式変速機への搭載が非
常に悪い。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものである。つまり、同期噛合式変速機への搭載性に
優れるコンパクトな変速制御装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、
回動用ピニオンと噛合する従動ギヤを変速用主軸と同軸
的に配設することを思いつき、本発明の同期噛合式変速
機における変速制御装置を開発するに至ったものであ
る。

【０００９】すなわち、本発明の同期噛合式変速機にお
ける変速制御装置は、入力軸の回転を伝達する遊転ギヤ
と、出力軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該
シンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンク
ロナイザハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、
所望の変速段の達成に必要な該スリーブの選択と該選択
されたスリーブの移動とをスライドと回動とにより行う
変速用主軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライド
アクチュエータと、該変速用主軸を回動させる回動アク
チュエータと、該スリーブの移動により該スリーブと該
遊転ギヤとが同期して噛合い該所望の変速段を達成する
シンクロメッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機に
おいて、前記回動アクチュエータは回動用駆動モータか
らなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた
回動用ピニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ
該回動用ピニオンと噛合して該回動用駆動モータから該
変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤと、を備え
ることを特徴とする。

【００１０】回動用ピニオンに噛合する従動ギヤを変速
用主軸に同軸的に設けることにより、変速用主軸の回動
機構をコンパクト化することができ、変速制御装置の搭
載性を向上させることができた。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の同期噛合式変速機におけ
る変速制御装置に係る実施形態を挙げ、本発明をより具
体的に説明する。（１）回動機構変速用主軸を回動させる回動機構は、例えば、回動用ピ
ニオンに噛合する従動ギヤが変速用主軸を直接回動させ
るようにすることができる。こうすると、非常に簡素な
構造で変速制御装置のコンパクト化を達成できる。ま
た、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置
が、前記従動ギヤと一体的に回転する第１中間駆動ギヤ
と、前記変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第１
中間駆動ギヤに噛合する第１中間被駆動ギヤと、該第１
中間被駆動ギヤと一体的に回転する第２中間駆動ギヤ
と、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第２中間駆動ギ
ヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動
ギヤと、を備えても、好適である。

【００１２】複数の中間ギヤを介在させることにより、
減速比の設計自由度を大きくすることができる。この場
合でも、変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤ
が変速用主軸に同軸的に設けられているため、やはり、
変速制御装置をコンパクト化することができる。さら
に、その変速制御装置が、前記第１中間駆動ギヤは前記
従動ギヤより歯数が少なく、前記第２中間駆動ギヤは前
記第１中間被駆動ギヤより歯数が少ないと、好適であ
る。大小のギヤを順に適宜組合わせることにより、変速
用主軸の回動機構をコンパクト化しつつ、より大きな減
速比を得ることができる。これにより、コンパクトな小
型の回動用駆動モータを用いても、大きな回転力を変速
用主軸に付与することができる。

【００１３】（２）スライド機構スライド機構として、例えば、ボールねじ等により駆動
することもできるが、ピニオンとラックとの組合わせに
より簡単でコンパクトな構造とすることができる。つま
り、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置
が、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モー
タからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設
けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設け
られ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニ
オンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラック
と、を備えると好適である。

【００１４】（３）回動用ピニオンと従動ギヤ前記回動用ピニオンと従動ギヤとを平歯車の組合わせと
することもできるが、回動用ピニオンと従動ギヤとがベ
ベルギヤからなると、より好ましい。回動用ピニオンと
従動ギヤとの間にベベルギヤを用いることにより、前述
のスライド用駆動モータと回動用駆動モータとを共に変
速用主軸に対して略直角に配設することができる。この
結果、変速制御装置を同期噛合式変速機に取付けた際
に、スライド用駆動モータや回動用駆動モータがその取
付面から突出することなく、変速制御装置をコンパクト
にすることができる。また、同期噛合式変速機への変速
制御装置の搭載性を向上させることもできる。

【００１５】なお、従動ギヤは、完全な円状である必要
はなく、少なくとも変速用主軸の回転角に応じた必要分
だけギヤが設けられていれば良い。また、ここではベベ
ルギヤを例にとり説明したが、このベベルギヤをハイポ
イドギヤ等の食違い歯車に置換することもできるし、ま
た、ウォームギヤとすることもできる。

【００１６】（４）その他変速用主軸の運動方向（スライドか回動か）と、スリ
ーブの選択または移動とは、上述した記載順序に限定さ
れるものではなく、それらを適宜組合わせることができ
る。例えば、回動アクチュエータ（回動用駆動モータ）
をシフトアクチュエータとし、変速用主軸を回動させて
スリーブを移動させることにより変速段を達成するよう
にしても良いし、回動アクチュエータをセレクトアクチ
ュエータとし、変速用主軸をスライドさせてスリーブを
選択するようにしても良い。同様に、スライドアクチュ
エータ（スライド用駆動モータ）を、シフトアクチュエ
ータとして使用しても、セレクトアクチュエータとして
使用しても良い。

【００１７】但し、シフト動作（スリーブの移動）の
際、シンクロナイザハブと遊転ギヤとの間で同期を取る
必要があるため、大きな駆動と高精度の制御が求められ
る。従って、本発明の回動アクチュエータ（回動用駆動
モータ）により、適切な減速比の下で変速用主軸を回動
させてシフト動作を行わせることが好ましい。

【００１８】スライドアクチュエータや回動アクチュ
エータは、油圧アクチュエータ等で構成することもでき
るが、上述したように、それらを駆動モータで構成する
と、制御が容易で、全体的にコンパクトにできる。な
お、各駆動モータには、直流サーボモータ等を使用でき
る。

【００１９】変速用主軸のスライドや回動の範囲は、
特に制限されるものではなく、セレクトやシフトに応じ
た適当な範囲とすれば良い。また、本発明に係る同期噛
合式変速機が、車両駆動源の出力軸に該同期噛合式変速
機の出力軸を平行に配設した車両、例えば、ＦＦ車（フ
ロントエンジン・フロントドライブ車）やＲＲ車（リア
エンジン・リアドライブ車）等に搭載されるものである
と、好適である。このような車両では、エンジン（また
は駆動モータ）と変速機とを限られた小スペースに収納
する必要がある。本発明の変速制御装置を利用すると、
そのコンパクト性故に、同期噛合式変速機を狭いスペー
スにも収納可能となる。

【００２０】なお、車両駆動源の出力軸とは、駆動輪の
車軸と考えても良いし、エンジン等のクランクシャフト
の回転軸と考えても良い。もっとも、本発明に係る同期
噛合式変速機が、ＦＦ車やＲＲ車等に搭載される場合に
限られるものではなく、ＦＲ車（フロントエンジン・リ
アドライブ車）等に搭載される場合も含む。

【００２１】

【実施例】実施例を挙げて、本発明の同期噛合式変速機
における変速制御装置をより具体的に説明する。本発明
の実施例である同期噛合式変速機における変速制御装置
１を図１に示す。なお、図１は、後述する変速用主軸３
０の中心を通る縦断面図である。

【００２２】本実施例にかかる同期噛合式変速機２は、
図２に示すようにＦＦ車用変速機であり、その構造は、
公知の前進５段（または６段）、後進１段のＭＴ変速機
と同様の構造をしている。詳細図は省略するが、その概
略を説明すると、エンジン（または駆動モータ）等の駆
動源から断続可能な乾式クラッチを介して、変速機に設
けられたクラッチシャフトに駆動力が入力され、この駆
動入力は、変速機のクラッチシャフトからメーンドライ
ブギヤ→カウンタシャフト（入力軸）→カウンタギヤ→
遊転ギヤ（→シンクロナイザリング）→スリーブ→シン
クロナイザハブ→メーンシャフト（出力軸）と伝達され
て、所定の減速比の下に駆動力が出力される。

【００２３】そして、同期噛合式変速機２内には、３つ
のスリーブと、各スリーブに先端部が係合した３つのシ
フトフォークＦ１、Ｆ２、Ｆ３が設けられており、それ
ぞれのシフトフォークは、順に、１−２速段用スリー
ブ、３−４速段用スリーブ、５−Ｒ速段用スリーブと対
応している。従って、変速用主軸３０がスライドする
と、いずれかのシフトフォークが選択され、変速用主軸
３０が回転するとその選択されたシフトフォークが回動
する。そして、このシフトフォークを介してスリーブの
選択と移動とが行われ、スリーブの選択と移動とがそれ
ぞれ変速のセレクトとシフトとに対応する。

【００２４】ところで、変速制御装置１は、図２に示す
同期噛合式変速機２の搭載位置Ｌに搭載され、変速用主
軸３０を介して同期噛合式変速機２の変速制御を行うも
のである。変速制御装置１は、搭載位置Ｌにおいて同期
噛合式変速機２のハウジングケースの取付面Ｘにボルト
固定されるケース５０と、このケース５０内に収納され
たスライド機構Ｓおよび回動機構Ｒと、このスライド機
構Ｓと回動機構Ｒとによりスライドと回動とをする変速
用主軸３０と、スライド機構Ｓの駆動源（スライドアク
チュエータ）であるセレクト用駆動モータ１０（スライ
ド用駆動モータ）と、回動機構Ｒの駆動源（回動アクチ
ュエータ）であるシフト用駆動モータ２０（回動用駆動
モータ）とからなる。

【００２５】変速用主軸３０は、取付面Ｘから垂直に延
び、上部（図上）に円周状のラック３１と、略中央に後
述する変速用主軸駆動ギヤ３６と軸方向に摺動可能に嵌
合するスプライン３２と、下方にレバー３５とを備え
る。この変速用主軸３０がスライドすると、前述したシ
フトフォークＦ１、Ｆ２、Ｆ３の各ゲートＧ１、Ｇ２、
Ｇ３のいずれかとそのレバー３５が選択的に係合する。
そして、その係合した状態で変速用主軸３０が回動する
と、レバー３５が係合しているシフトフォークも回動さ
せてスリーブを移動させてシフト動作が行われる。

【００２６】次に、スライド機構Ｓと回動機構Ｒとの具
体的な構造について説明する。スライド機構Ｓは、図１
からも解るように、変速用主軸３０のラック３１と、セ
レクト用駆動モータ１０の主軸先端部に取付けられたス
ライド用ピニオン１２とから構成される。セレクト用駆
動モータ１０が回転すると、スライド用ピニオン１２が
ラック３１と噛合して、変速用主軸３０を上下動させ
る。

【００２７】回動機構Ｒは、図１からも解るように、シ
フト用駆動モータ２０の主軸先端部に取付けられたベベ
ルギヤからなる回動用ピニオン２２と、この回動用ピニ
オン２２に噛合するベベルギヤからなる従動ギヤ３９
と、従動ギヤ３９と一体的に設けられ従動ギヤ３９より
も歯数が少なく小径の平歯車からなる第１中間駆動ギヤ
３８と、第１中間駆動ギヤ３８に噛合する平歯車からな
る第１中間被駆動ギヤ４１と、第１中間被駆動ギヤ４１
と一体的に設けられ第１中間被駆動ギヤ４１よりも歯数
が少なく小径の平歯車からなる第２中間駆動ギヤ４２
と、第２中間駆動ギヤ４２に噛合して第２中間駆動ギヤ
４２より歯数の多い平歯車からなる変速用主軸駆動ギヤ
３６とから構成される。なお、第１中間被駆動ギヤ４１
と第２中間駆動ギヤ４２とは、共通の中間軸４０により
枢支されている。また、変速用主軸駆動ギヤ３６の中心
部にはスプライン３６ａが形成されており、変速用主軸
３０のスプライン３２と軸方向に摺動可能に嵌合してい
る。

【００２８】従って、セレクト用駆動モータ１０がスラ
イド用ピニオン１２を回転させると、変速用主軸３０は
変速用主軸駆動ギヤ３６に対して摺動可能に上下動す
る。また、シフト用駆動モータ２０が回動用ピニオン２
２を回転させると、回動用ピニオン２２→従動ギヤ３９
→第１中間駆動ギヤ３８→第１中間被駆動ギヤ４１→第
２中間駆動ギヤ４２→変速用主軸駆動ギヤ３６→変速用
主軸３０と、順次回転力が伝達され、変速用主軸３０は
所望の減速比のもとで回動する。

【００２９】本実施例では、回動用ピニオン２２と従動
ギヤ３９にベベルギヤを採用したことにより、セレクト
用駆動モータ１０とシフト用駆動モータ２０とを変速用
主軸３０に垂直にかつ近接させて配設することが可能と
なった。その結果、変速制御装置１は、コンパクトで、
同期噛合式変速機２への搭載性が非常に優れたものとな
った。

【００３０】同期噛合式変速機２は、さらに乾式クラッ
チの断続を行うクラッチアクチュエータが設けられてお
り、セレクト用駆動モータ１０、シフト用駆動モータ２
０およびそのクラッチアクチュエータ（駆動モータ）
は、変速機用ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔ
ｒｏｌＵｎｉｔ）により制御され、同期噛合式変速機
２は完全な自動変速が可能となっている。

【００３１】（他の実施例）前述の回動機構Ｒでは、従
動ギヤ３９と変速用主軸駆動ギヤ３６との間に中間ギヤ
を介在させたが、従動ギヤ３９を変速用主軸３０にスプ
ライン嵌合させて、従動ギヤ３９により直接変速用主軸
３０を回動させるようにしても良い。必要な駆動力に応
じて、減速機構の大きさと回動用駆動モータの大きさと
を比較考慮して、最適な組合わせを選択すると良い。

【００３２】また、前述の実施例では、ベベルギヤを用
いたが、ハイポイドギヤ等の食違い歯車やウォームギヤ
を用いることもできる。また、同期噛合式変速機２の構
成に応じて、上述した変速制御装置１とは逆に、変速用
主軸３０の回転によりスリーブの選択（セレクト）を行
い、そのスライドによりスリーブの移動（シフト）を行
うようにしても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明の同期噛合式変速機における変速
制御装置は、コンパクトで同期噛合式変速機への搭載性
に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る変速制御装置の縦断面図
である。

【図２】ＦＦ車用の同期噛合式変速機の外観図である。

【図３】従来の変速制御装置である。

【符号の説明】

１変速制御装置２同期噛合式変速機１０セレクト用駆動モータ（スライド用駆動モー
タ）１２スライド用ピニオン２０シフト用駆動モータ（回動用駆動モータ）２２回動用ピニオン３１ラック３６変速用主軸駆動ギヤ３８第１中間駆動ギヤ３９従動ギヤ４１第１中間被駆動ギヤ４２第２中間駆動ギヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸の回転を伝達する遊転ギヤと、出力
軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該シンクロ
ナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイザ
ハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、所望の変
速段の達成に必要な該スリーブの選択と該選択されたス
リーブの移動とをスライドと回動とにより行う変速用主
軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライドアクチュ
エータと、該変速用主軸を回動させる回動アクチュエー
タと、該スリーブの移動により該スリーブと該遊転ギヤ
とが同期して噛合い該所望の変速段を達成するシンクロ
メッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機において、前記回動アクチュエータは回動用駆動モータからなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた回動用ピ
ニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ該回動用ピニオンと
噛合して該回動用駆動モータから該変速用主軸に回転力
を伝達するする従動ギヤと、を備えることを特徴とする同期噛合式変速機における変
速制御装置。
【請求項２】さらに、前記従動ギヤと一体的に回転する
第１中間駆動ギヤと、前記変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第１中間
駆動ギヤに噛合する第１中間被駆動ギヤと、該第１中間被駆動ギヤと一体的に回転する第２中間駆動
ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第２中間駆動ギヤと
噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤ
と、を備える請求項１記載の同期噛合式変速機における変速
制御装置。
【請求項３】前記第１中間駆動ギヤは前記従動ギヤより
も歯数が少なく、前記第２中間駆動ギヤは前記第１中間被駆動ギヤよりも
歯数が少ない請求項２記載の同期噛合式変速機における
変速制御装置。
【請求項４】前記スライドアクチュエータはスライド用
駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスラ
イド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合
して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸を
スライドさせるラックと、を備える請求項１〜３のいずれかに記載の同期噛合式変
速機における変速制御装置。
【請求項５】前記回動用ピニオンと前記従動ギヤとはベ
ベルギヤからなる請求項４記載の同期噛合式変速機にお
ける変速制御装置。