JP2002147602A - 車両用変速機のギヤ変速装置 - Google Patents

車両用変速機のギヤ変速装置

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JP2002147602A
JP2002147602A JP2000347887A JP2000347887A JP2002147602A JP 2002147602 A JP2002147602 A JP 2002147602A JP 2000347887 A JP2000347887 A JP 2000347887A JP 2000347887 A JP2000347887 A JP 2000347887A JP 2002147602 A JP2002147602 A JP 2002147602A
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを用いたギヤ変速装置において、ギヤ
変速を高速に行う。 【解決手段】 車輌用ギヤ変速装置4は、トランスミッ
ション2の変速ラックを駆動することでギヤ変速を自動
的に行うための装置であって、ボールネジ機構20と、
2個のモータ32,33とを備えている。ボールネジ機
構20は、回転運動を直線運動に変換し、トランスミッ
ション2に操作力を及ぼすための機構である。2個のモ
ータ32,33は、ボールネジ機構20に回転力を付与
するためのものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用変速機のギ
ヤ変速装置、特に、モータによって変速機を駆動する装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】バスやトラック等の大型車両では、現在
でも手動変速機が主に採用されている。手動変速機で
は、運転席のチェンジレバーと変速機とをコントロール
ロッド等のリンク機構で機械的に連結している。したが
って、シフト時にはシフト操作をすることでギヤ機構を
駆動することが必要になる。このため、頻繁にシフト操
作を要求される場合には、シフト操作が運転者にとって
大きな負担になる。
【0003】そこで、この問題を解決するために、手動
変速機にギヤ変速装置を設け、さらにこのギヤ変速装置
を電気信号によって制御するためのトランスミッション
ECUを設けた遠隔操作式手動変速装置が開発されてい
る。この構造では、単にチェンジレバーを操作するだけ
の小さな力でシフトを行えるようになり、シフト操作に
関する運転者の負担が軽減される。
【0004】さらに、シフト操作に関する運転者の負担
をさらに軽減するために、クラッチを自動的に断接する
クラッチアクチュエータを設けて、クラッチペダルを踏
むことなく変速操作を行えるオートマチックトランスミ
ッションもある。
【0005】また、上記自動変速と手動変速を選択的に
切換え可能に構成されたいわゆるセミオートマチックト
ランスミッションもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】手動変速機の変速ラッ
クはセレクト方向に並んで複数設けられている。手動変
速機に設けられたギヤ変速装置は、選択している変速ラ
ックをシフト方向に駆動することで、ギヤ変速を行う。
【0007】ギヤ変速装置は、一端が各ラックに係合可
能なレバーと、レバーの中間部が回転可能に係合しレバ
ーをセレクト方向移動させることが可能なセレクト方向
移動機構と、レバーの他端に係合しレバーの他端を駆動
することでレバーの前記一端によって変速ラックをシフ
ト方向に移動させることが可能なシフト方向移動機構と
を備えている。各移動機構は、ロッドを長手方向に駆動
するためのボールネジ機構と、各ボールネジ機構に回転
力を付与するためのモータとから構成されている。
【0008】変速ラックの駆動は短時間で行う必要があ
るが、系のイナーシャ成分によって十分に高速化が図れ
ないことがある。本発明の課題は、モータを用いたギヤ
変速装置において、ギヤ変速を高速で行うことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の車輌用
ギヤ変速装置は、車両用変速機のギヤ変速を自動的に行
うための装置であって、運動変換機構と、2個のモータ
とを備えている。運動変換機構は、回転運動を直線運動
に変換し、変速機に操作力を付与するための機構であ
る。2個のモータは、運動変換機構に回転力を付与する
ためのものである。
【0010】この装置では、2個のモータを用いている
ため、従来より高速でギヤ変速を行うことができる。請
求項2に記載のギヤ変速装置は、車両用変速機のギヤ変
速を自動的に行うための装置であって、第1運動変換機
構と、2個の第1モータと、第2運動変換機構と、2個
の第2モータとを備えている。第1運動変換機構は、回
転運動を直線運動に変換し、変速機にセレクト方向の操
作力を付与するための機構である。2個の第1モータは
第1運動変換機構に回転力を付与するための部材であ
る。第2運動変換機構は、回転運動を直線運動に変換
し、変速機にシフト方向の操作力を付与するための装置
である。2個の第2モータは第2運動変換機構に回転力
を付与するための部材である。
【0011】この装置では、各運動変換機構に2個のモ
ータを用いていてるため、従来より高速にギヤ変速でき
る。
【0012】
【発明の実施の形態】(1)全体構造 図1に、本発明に係るマニュアルトランスミッション自
動変速システム図を示す。図において、エンジン1とト
ランスミッション2との間には、乾式単板クラッチディ
スクを含むクラッチ3が配置されている。トランスミッ
ション2を駆動するアクチュエータとしては、ギヤ変速
装置4が設けられている。クラッチ3を駆動するアクチ
ュエータとしては、クラッチアクチュエータ5が設けら
れている。クラッチアクチュエータ5は、クラッチ3の
近傍に設けられたスレーブシリンダ6に油圧回路を介し
て接続されたマスタシリンダを有している。
【0013】このシステムにはエンジンECU51とト
ランスミッションECU52が設けられており、互い通
信可能となっている。例えば、両者はエンジン回転情報
やアクセル開度情報をやりとりできる。エンジンECU
51は、エンジン1の制御を行っており、アクセルペダ
ル54からのアクセル開度信号が入力されるようになっ
ている。
【0014】トランスミッションECU52は、主にク
ラッチ制御と変速制御を行うためのものであり、クラッ
チアクチュエータ5にクラッチ制御信号を、ギヤ変速装
置4に変速制御信号を出力するようになっている。これ
ら制御信号は具体的には各種モータを駆動するための信
号である。
【0015】また、トランスミッションECU52には
各種センサからの信号が入力される。具体的には、アク
セルペダル54からアイドル信号、シフトレバー55か
らシフトポジション信号、クラッチペダル56からクラ
ッチストローク信号、クラッチアクチュエータ5からの
クラッチストローク信号及び液圧信号、クラッチ3から
クラッチ回転信号、トランスミッション2から車速信
号、ギヤ変速装置4からシフト・セレクトストローク信
号が、トランスミッションECU52に入力される。
【0016】以上に述べたシステムでは、トランスミッ
ションECU52によってクラッチ操作とギヤ変速操作
が自動的に制御される。また、シフトレバー55の操作
によってギヤ変速操作を行う手動操作を選択的に用いる
こともできる。
【0017】クラッチペダル56に連動する第2マスタ
シリンダ57は、油路を介してスレーブシリンダ6に接
続されている。したがって、運転者がクラッチペダル5
6を操作すると、第2マスタシリンダ57からスレーブ
シリンダ6に油圧が供給され、クラッチ断・接動作が行
われる。なお、この実施形態では、クラッチペダル56
はクラッチアクチュエータ5等の電気関係に不具合が生
じたときのみに使用する緊急用であり、通常走行時には
折り畳まれている。 (2)ギヤ変速装置の構造 図2〜4を用いてギヤ変速装置4の構造について詳細に
説明する。
【0018】ギヤ変速装置4は、トランスミッションE
CU52からの変速制御信号に基づいて、トランスミッ
ション2の変速ラック11を駆動するための装置であ
る。図3に示すように、変速ラック11は第1〜第3ラ
ック12〜14から構成されている。第1〜第3ラック
12〜14は、セレクト方向(図3の左右方向)に並べ
られており、図3に示すニュートラル位置からシフト方
向(図3の上下方向)両側に移動可能である。第1ラッ
ク12は1速と2速の位置に移動可能であり、第2ラッ
ク13は3速と4速の位置に移動可能であり、第3ラッ
ク14は5速とバックの位置に移動可能である。第1〜
第3ラック12〜14の上面中央部には凹部12a〜1
4aがそれぞれ形成されている。
【0019】図2に示すように、ギヤ変速装置4は、レ
バー17と、セレクト方向駆動機構18と、シフト方向
駆動機構19とから構成されている。レバー17は、セ
レクト方向駆動機構18によってセレクト方向に移動さ
せられることで第1〜第3ラック12〜14を選択し、
さらにシフト方向駆動機構18によって第1〜第3ラッ
ク12〜14をシフト方向に移動させるための部材であ
る。図4に示すように、レバー17は、トランスミッシ
ョン2の上面に対して垂直方向に延びており、セレクト
方向に延びる軸中心に両端が揺動可能となっている。よ
り具体的には、レバー17は、トランスミッション2側
の第1端24と、その反対側の第2端25と、中間の支
点部26とを有している。第1端24は、第1〜第3ラ
ック12〜14の凹部12a〜14aのいずれか内に配
置され、凹部12a〜14a間を移動可能である。第1
端24及び第2端25は、シフト方向に外周面が向く薄
い円柱形状となっている。支点部26には、後述のセレ
クト方向駆動機構18のロッド27が貫通している。そ
のため、レバー17はロッド27を中心に揺動可能とな
っている。つまり、第2端25がシフト方向片側に駆動
されると、第1端24がシフト方向反対側に移動し、い
ずれかの変速ラック12〜14を駆動する。
【0020】セレクト方向駆動機構18は、ボールネジ
機構20(運動変換機構)と、制御モータ機構21とを
備えている。制御モータ機構21はトランスミッション
ECU52からの信号に基づいて回転力を発生するため
の機構である。ボールネジ機構20は、制御モータ機構
21の回転力を直線方向の力に変換してレバー17をセ
レクト方向に駆動するための機構である。
【0021】ボールネジ機構20は、主に、ロッド27
と、外筒28と、ボール29とから構成されている。ロ
ッド27の一端は、外筒28内に配置され複数のボール
29を介して支持されている。ロッド27の他端はブッ
シュ31によって回転自在に支持されている。ロッド2
7の中間部はレバー17の支点部26を貫通している。
このようにして、ロッド27は、レバー17を回転自在
に支持するとともに、自らが軸方向に移動するとレバー
17全体をも軸方向に移動させるようになっている。
【0022】なお、回転運動を直線運動に変換する機構
として、ボールネジ機構以外に、単なるネジ機構やロッ
ド機構等であってもよい。制御モータ機構21は、主
に、2つのモータ32,33を有している。モータ3
2,33は、直流モータ、交流モータ、SRモータ、ス
テッピングモータ等のいずれでも良い。各モータ32,
33のシャフトにギヤ34,35がそれぞれ固定されて
いる。ギヤ34,35は、外筒28に固定されたギヤ3
0に噛み合っている。このため、2つのモータ32,3
3からのトルクはともにギヤ30に入力される。すなわ
ち、制御モータ機構21からボールネジ機構20に伝達
されるトルクが大きくなるため、系のイナーシャ成分に
も関わらず、十分に高速でレバー17をシフト方向に駆
動することができる。また、2個のモータを用いること
で、片方のモータやその配線に不具合が生じた場合でも
変速動作を可能にしている。
【0023】シフト方向駆動機構19は、ボールネジ機
構22(運動変換機構)と、制御モータ機構23と備え
ている。制御モータ機構23はトランスミッションEC
U52からの信号に基づいて回転力を発生するための機
構である。ボールネジ機構22は、制御モータ機構23
の回転力を直線方向の力に変換してレバー17をシフト
方向に駆動するための機構である。
【0024】ボールネジ機構22は、主に、ロッド37
と、外筒38と、ボール39とから構成されている。ロ
ッド37の一端は、外筒38内に配置され複数のボール
39を介して支持されている。ロッド37の他端は、ブ
ッシュ46によって回転自在に支持されている。ロッド
37の中間部には、駆動部材41が固定されている。駆
動部材41はコの字型形状の部材であり、レバー17の
第2端25に対応して設けられている。駆動部材41
は、第2端25のシフト方向両側に位置する当接可能部
41aと、当接可能部41aの端部同士を連結する連結
部41bとから構成されている。駆動部材41がシフト
方向に移動すると、当接可能部41aが第2端25に当
接し移動させることでレバー17を揺動させる。なお、
第2端25は両当接可能部41a間でセレクト方向に移
動することが可能となっている。
【0025】なお、回転運動を直線運動に変換する機構
として、ボールネジ機構以外に、単なるネジ機構やロッ
ド機構等であってもよい。制御モータ機構23は、主
に、2つのモータ43,44を有している。モータ4
3,44は、直流モータ、交流モータ、SRモータ、ス
テッピングモータ等のいずれでも良い。各モータ43,
44のシャフトには、ギヤ45,46がそれぞ固定され
ている。ギヤ45,46は、外筒38に固定されたギヤ
40に噛み合っている。このため、2つのモータ43,
44からのトルクはともにギヤ40に入力される。すな
わち、制御モータ機構23からボールネジ機構22に伝
達されるトルクが大きくなるため、系のイナーシャ成分
にも関わらず、十分に高速でレバー17さらには変速ラ
ック12〜14を駆動することができる。また、2個の
モータを用いることで、片方のモータやその配線に不具
合が生じた場合でも変速動作を可能にしている。
【0026】以上に述べたように、本実施形態では、レ
バー17の駆動はシフト方向及びセレクト方向の両方で
高速に行われる。そのため、変速ラック11の移動すな
わちトランスミッション2のギヤ変速は従来より高速で
行われる。 (3)変速動作 通常走行時には、トランスミッションECU52は、手
動変速時にはシフトレバー55からのシフトポジション
信号にしたがい、又は自動変速時には各種センサからの
信号にしたがって、ギヤシフト動作を行う。
【0027】具体的には、トランスミッションECU5
2はクラッチアクチュエータ5にクラッチ制御信号を出
力する。この結果、アクチュエータ5内のマスタシリン
ダからスレーブシリンダ6油圧が供給され、クラッチ3
が切断される。次に、トランスミッションECU52
は、変速制御信号をギヤ変速装置4に出力し、制御モー
タ機構21,23を駆動することでギヤ変速を行う。最
後に、トランスミッションECU52は、クラッチアク
チュエータ5にクラッチ制御信号を出力する。この結
果、この結果、スレーブシリンダ6への油圧が解除さ
れ、クラッチ3が接続される。
【0028】
【発明の効果】本発明に係るギヤ変速装置では、2個の
モータを用いているため、ギヤ変速をを従来より高速で
行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】マニュアルトランスミッション自動変速システ
ム図
【図2】ギヤ変速装置の模式図。
【図3】図4のIII矢視図であり、変速ラックとレバー
の関係を示すための図。
【図4】図2のIV矢視図であり、レバーと他の部材の関
係を示すための図。
【符号の説明】
4 ギヤ変速装置 20 ボールネジ機構 21 制御モータ機構 22 ボールネジ機構 23 制御モータ機構 32,33 2個のモータ 43,44 2個のモータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両用変速機のギヤ変速を行うための装置
    であって、 回転運動を直線運動に変換し、前記変速機に操作力を付
    与するための運動変換機構と、 前記運動変換機構に回転力を付与するための2個のモー
    タと、 を備えた車両用変速機のギヤ変速装置。
  2. 【請求項2】車両用変速機のギヤ変速を行うための装置
    であって、 回転運動を直線運動に変換し、前記変速機にセレクト方
    向の操作力を付与するための第1運動変換機構と、 前記第1運動変換機構に回転力を付与するための2個の
    第1モータと、 回転運動を直線運動に変換し、前記変速機にシフト方向
    の操作力を付与するための第2運動変換機構と、 前記第2運動変換機構に回転力を付与するための2個の
    第2モータと、を備えた車両用変速機のギヤ変速装置。
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