JP2004052838A

JP2004052838A - 非常コントロール機構付き変速装置

Info

Publication number: JP2004052838A
Application number: JP2002208356A
Authority: JP
Inventors: Sadao Fujiwara; 藤原　定夫
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】取付スペース及び部品点数を削減し、またシフト用電動モータが故障しても比較的容易にパワーシフト手段の入力ロッドを駆動可能とする。
【解決手段】シフトレバーは変速ギヤの複数のフォークシャフトのいずれかに選択的に係合され、この係合したフォークシャフトをその軸方向に摺動させる。シフトレバーはシフト用電動モータ１９により駆動され、シフト用電動モータによるシフトレバーの駆動力はパワーシフト手段２０により支援される。常用チェンジレバーの操作位置を検出する操作検出スイッチの検出出力に基づいてコントローラがシフト用電動モータを制御する。シフト用電動モータの出力軸１９ａに連結軸２６がボールねじ２４を介して連結され、連結軸にパワーシフト手段の入力ロッド２０ｂが反転レバー２７を介して連結され、更に入力ロッドにシフトケーブル３４を介して運転者が操作する非常用チェンジレバーが接続される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シフトレバーを駆動する電動モータが故障したときに用いられる非常コントロール機構を有する変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、セレクトレバーにより複数のフォークシャフトに選択的に係合されたシフトレバーがフォークシャフトをその軸方向に摺動し、セレクトレバーに接続されたセレクト用減速機にセレクト用クラッチを介してセレクト用電動モータが切離し可能に接続され、非常時セレクト用クラッチを介して非常時セレクト用モータが接続可能に切離された非常コントロール機構付き変速装置を特許出願した（特開２００２−３９３７２号）。この変速装置では、シフトレバーに接続されたシフト用減速機にシフト用クラッチを介してシフト用電動モータが切離し可能に接続され、非常時シフト用クラッチを介して非常時シフト用モータが接続可能に切離される。また操作検出スイッチ、セレクト用クラッチセンサ及びシフト用クラッチセンサの各検出出力がコントローラの制御入力にそれぞれ接続され、コントローラの制御出力がセレクト用電動モータ、非常時セレクト用電動モータ、シフト用電動モータ及び非常時シフト用電動モータにそれぞれ接続される。
【０００３】
このように構成された非常コントロール機構付き変速装置では、セレクト用電動モータ又はシフト用電動モータのいずれか一方又は双方が故障すると、運転者はセレクト用切換手段又はシフト用切換手段のいずれか一方又は双方を切換えて、セレクト用減速機の非常時セレクト用モータへの接続、又はシフト用減速機の非常時シフト用モータへの接続のいずれか一方又は双方を行う。その後、運転者がチェンジレバーを操作すると、コントローラは操作検出スイッチ、セレクト用クラッチセンサ及びシフト用クラッチセンサの各検出出力に基づいてセレクト用電動モータ又は非常時セレクト用モータと、シフト用電動モータ又は非常時シフト用モータを制御する。この結果、セレクト用電動モータ又はシフト用電動モータのいずれか一方又は双方が故障しても、通常と同様に変速できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開２００２−３９３７２号公報に示された非常コントロール機構付き変速装置では、セレクト用電動モータ、シフト用電動モータ、セレクト用減速機及びシフト用減速機に加えて、非常時シフト用電動モータ、非常時セレクト用電動モータ、非常時セレクト用クラッチ、非常時シフト用クラッチ等を必要とするため、部品点数が増大するとともに、取付スペースを比較的大きく確保しなければならない不具合があった。
本発明の目的は、取付スペース及び部品点数を削減でき、またシフト用電動モータが故障しても比較的容易にパワーシフト手段の入力ロッドを駆動できる、非常コントロール機構付き変速装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１〜図３に示すように、変速ギヤの複数のフォークシャフト１２〜１５のいずれかに選択的に係合可能であってこの係合したフォークシャフトを１２〜１５その軸方向に摺動可能なシフトレバー１６と、シフトレバー１６を駆動するシフト用電動モータ１９と、シフト用電動モータ１９によるシフトレバー１６の駆動力を圧縮エアを用いて支援するパワーシフト手段２０と、運転席に設けられ運転者が操作する常用チェンジレバー４３と、常用チェンジレバー４３の操作位置を検出する操作検出スイッチ４４と、操作検出スイッチ４４の検出出力に基づいてシフト用電動モータ１９を制御するコントローラ５３とを備えた変速装置の改良である。
その特徴ある構成は、シフト用電動モータ１９の出力軸１９ａと同一軸線上に設けられかつパワーシフト手段２０の入力ロッド２０ｂに反転レバー２７を介して連結された連結軸２６が上記出力軸１９ａにボールねじ２４を介して連結され、入力ロッド２０ｂ又は連結軸２６にシフトケーブル３４を介して運転者が操作する非常用チェンジレバーが接続されたところにある。
【０００６】
この請求項１に記載された非常コントロール機構付き変速装置では、シフト用電動モータ１９が正常に動作しているときに常用チェンジレバー４３を操作すると、シフト用電動モータ１９の出力軸１９ａの回転運動がボールねじ２４及び反転レバー２７を介して入力ロッド２０ｂの直線運動に変換される。この入力ロッド２０ｂの直線運動はパワーシフト手段２０により支援されて、シフトレバー１６の回転運動に変換された後に、フォークシャフト１２〜１５の軸方向への直線運動に変換される。
一方、シフト用電動モータ１９が故障したときに非常用チェンジレバーを操作すると、その操作力はシフトケーブル３４を介して入力ロッド２０ｂに作用するか、或いはシフトケーブル３４及び反転レバー２７を介して入力ロッド２０ｂに作用し、入力ロッド２０ｂの直線運動に変換される。この入力ロッド２０ｂの直線運動はパワーシフト手段２０により支援されて、シフトレバー１６の回動運動に変換された後に、フォークシャフト１２〜１５の軸方向への直線運動に変換される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４に示すように、車両の変速装置１１は変速ギヤの複数のフォークシャフト１２〜１５のいずれかに選択的に係合可能なシフトレバー１６と、このシフトレバー１６を複数のフォークシャフト１２〜１５のいずれかに選択的に係合させるセレクトレバー１７と、セレクトレバー１７を駆動するセレクト用電動モータ１８と、シフトレバー１６を駆動するシフト用電動モータ１９と、シフト用電動モータ１９によるシフトレバー１６の駆動力を圧縮エアを用いて支援するパワーシフト手段２０とを備える。
【０００８】
複数のフォークシャフト１２〜１５はこの実施の形態では４本であり、これらのフォークシャフト１２〜１５は所定の間隔をあけて互いに平行にかつ軸方向に摺動可能に設けられる（図３及び図４）。これらのフォークシャフト１２〜１５にはスリーブ（図示せず）に係合するシフタフォーク２１（図４）がそれぞれ固着され、シフタフォーク２１は上記フォークシャフト１２〜１５及び変速ギヤ（図示せず）とともにギヤケース２２（図２及び図４）に収容される。フォークシャフト１２〜１５の上方には平面視で上記フォークシャフト１２〜１５に直交するように保持軸２３が設けられ、シフトレバー１６はこの保持軸２３にスプライン嵌合される（図３及び図４）。保持軸２３はその軸線を中心に回動可能にギヤケース２２に挿入され、シフトレバー１６は保持軸２３の軸線に沿って摺動可能にかつ保持軸２３に対して回動不能にギヤケース２２に収容される。
【０００９】
シフトレバー１６は上記保持軸２３にスプライン嵌合されたボス部１６ａと、このボス部１６ａの下端に突設されたシフト用突起１６ｂとを有する（図３及び図４）。４本のフォークシャフト１２〜１５には上記シフト用突起１６ｂを挟持可能な一対の挟持片１２ａ〜１５ａがそれぞれ保持軸２３の長手方向に並んで突設され、シフト用突起１６ｂがこれらの挟持片１２ａ〜１５ａに選択的に挟持されることによりシフトレバー１６がフォークシャフト１２〜１５に選択的に係合可能に構成される。またシフトレバー１６のボス部１６ａ外周面には円周方向に延びる凹溝１６ｃが形成される。なお、フォークシャフトは４本ではなく、２本、３本又は５本以上でもよい。
【００１０】
パワーシフト手段２０はギヤケース２２の側面（外面）に取付けられ（図２）、シフト用電動モータ１９（図１）はパワーシフト手段２０の下方に位置するようにハウジング３２を介してギヤケース２２の側面に取付けられる。パワーシフト手段２０は、ケース２０ａに収容されかつシフト用電動モータ１９にボールねじ２４、連結軸２６及び反転レバー２７を介して接続された入力ロッド２０ｂと、ケース２０ａに収容されかつ入力ロッド２０ｂの軸方向への移動に追従して圧縮エアを給排するバルブ部（図示せず）と、ケース２０ａに収容されかつ圧縮エアを受けて大きな力を発生するパワーシリンダ部（図示せず）と、ケース２０ａに挿入されかつパワーシリンダ部で発生した大きな力をストライカ２８に伝達する出力ロッド２０ｃとを有する。ストライカ２８は略Ｌ字状のシフト用ブラケット２９を介して保持軸２３に連結され、出力ロッド２０ｃは入力ロッド２０ｂに対して軸方向に所定の距離だけ相対移動可能に構成される。なお、図２の符号３１は上記パワーシフト手段２０に接続されたエアタンクであり、このエアタンク３１には上記パワーシフト手段２０に供給される圧縮エアが貯留される。
【００１１】
連結軸２６はシフト用電動モータ１９の出力軸１９ａにボールねじ２４を介して連結される。ボールねじ２４はハウジング３２に収容され、シフト用電動モータ１９はその出力軸１９ａをハウジング３２に挿入するようにこのハウジング３２の端面に取付けられる。ボールねじ２４は、シフト用電動モータ１９の出力軸１９ａに連結されかつハウジング３２に回転可能に挿入されたねじ棒２４ａと、ねじ棒２４ａに嵌入されかつハウジング３２に摺動可能に挿入されたナット２４ｂと、ねじ棒２４ａとナット２４ｂとの間に介装された鋼製の複数の球体２４ｃとを有する。また連結軸２６はナット２４ｂに嵌着されるとともに、ハウジング３２に摺動可能に挿入される。
【００１２】
反転レバー２７はその中央が支軸３３を介してギヤケース２２の側面に枢着される。反転レバー２７の下端は第１ステー４１及び略Ｌ状の第１ブラケット５１を介して連結軸２６に連結され、反転レバー２７の上端は第２ステー４２及び略Ｌ字状の第２ブラケット５２を介して入力ロッド２０ｂに連結される。また入力ロッド２０ｂには、運転者が操作する非常用チェンジレバー（図示せず）がシフトケーブル３４を介して接続され、この非常用チェンジレバーは運転席に着脱可能に設けられる。即ち、非常用チェンジレバーは、シフト用電動モータ１９が正常に動作するときには所定の場所に収納され、シフト用電動モータ１９が故障したときに運転席の所定の場所に取付けられて上記シフトケーブル３４に接続されるように構成される。このシフトケーブル３４はインナケーブル３４ａ及びアウタケーブル３４ｂからなるプッシュプルケーブルにより構成することが好ましい。なお、非常用チェンジレバーはシフトケーブル及び第２ブラケットを介して入力ロッドに接続するのではなく、シフトケーブル及び第１ブラケットを介して連結軸に接続してもよい。
【００１３】
一方、セレクトレバー１７はギヤケース２２に収容され、その基端はセレクト用ピン３５を介してギヤケース２２に枢着される（図３及び図４）。セレクト用ピン３５はギヤケース２２に対して回動可能に取付けられ、セレクトレバー１７の基端はセレクト用ピン３５に嵌着される。またセレクトレバー１７の先端にはシフトレバー１６の凹溝１６ｃに遊挿される球状のセレクト用突起１７ａが突設され、セレクト用ピン３５の上端にはセレクト用リンク３７の一端が嵌着される。セレクト用電動モータ１８は、上記ハウジング３２（図１）と同一形状のセレクト用ハウジング３６（図２）の一端面に取付けられる。このセレクト用ハウジング３６には、上記ボールねじ２４（図１）と同一のセレクト用ボールねじ（図示せず）が収容され、セレクト用ハウジング３６の他端面からは上記連結軸２６（図１）と同一のセレクト用連結軸３６ａが突出する（図２）。
【００１４】
またセレクト用電動モータ１８の出力軸（図示せず）は上記セレクト用ボールねじのねじ棒（図示せず）に連結され、セレクト用連結軸３６ａはセレクト用ブラケット３８及びセレクト用ロッド３９を介してセレクト用リンク３７の他端に枢着される（図２及び図３）。更にセレクト用リンク３７の他端にはセレクトケーブル４０の一端が接続され、このセレクトケーブル４０の他端は運転者が操作する非常用チェンジレバーに接続される。
【００１５】
なお、上記セレクト用電動モータ１８及びシフト用電動モータ１９は回転速度、回転角度及びトルクの制御が容易なサーボモータを用いることが好ましい。
また、この実施の形態では、セレクト用電動モータの回転速度をボールねじにより減速したが、ウォームギヤを用いて減速したり、ピニオン及びラックを組合わせた歯車機構を用いて減速したり、或いは直線運動を回転運動に変換する機構とを組合せて減速してもよい。
【００１６】
一方、運転席には運転者が操作する常用チェンジレバー４３が設けられ、この常用チェンジレバー４３近傍にはこのレバーの操作位置を検出する操作検出スイッチ４４が設けられる（図２）。また車両には車速を検出する車速センサ４６と、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ４７と、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ４８とが設けられる。更にギヤケース２２には変速位置を検出する変速位置センサ４９が設けられる。操作検出スイッチ４４、車速センサ４６、アクセルセンサ４７、エンジン回転センサ４８及び変速位置センサ４９の各検出出力はコントローラ５３の制御入力に接続され、コントローラ５３の制御出力はセレクト用電動モータ１８及びシフト用電動モータ１９にそれぞれ接続される。
【００１７】
このように構成された変速装置１１の動作を説明する。
シフト用電動モータ１９が正常に動作している状態で変速するとき、即ち通常変速時には、運転者は常用チェンジレバー４３を操作して変速装置１１を変速する。運転者が常用チェンジレバー４３を操作すると、操作検出スイッチ４４がこのレバー４３の操作位置を検出するので、コントローラ５３は操作検出スイッチ４４、車速センサ４６、アクセルセンサ４７、エンジン回転センサ４８及び変速位置センサ４９の各検出出力に基づいて、先ずセレクト用電動モータ１８を作動させる。セレクト用電動モータ１８が作動すると、このモータ１８の回転力はセレクト用ボールねじ、セレクト用連結軸３６ａ、セレクト用ブラケット３８、セレクト用ロッド３９、セレクト用リンク３７及びセレクト用ピン３５を介してセレクトレバー１７に伝達され、セレクトレバー１７はシフトレバー１６を保持軸２３に沿って摺動させ、所定のフォークシャフト、例えばフォークシャフト１４の一対の挟持片１４ａに係合させる。
【００１８】
次いでコントローラ５３はシフト用電動モータ１９を作動させる。シフト用電動モータ１９が作動すると、シフト用電動モータ１９の回転運動はボールねじ２４により連結軸２６の直線運動に変換され、反転レバー２７により連結軸２６とは反対向きのパワーシフト手段２０の入力ロッド２０ｂの直線運動に変換される。ここで、入力ロッド２０ｂはシフトケーブル３４を引きずりながら直線運動するけれども、このシフトケーブル３４の摺動抵抗は極めて小さいので、シフト用電動モータ１９の上記摺動抵抗による負荷は殆ど増大しない。次にこの入力ロッド２０ｂの直線運動はパワーシフト手段２０の支援を受けて、大きな力を発揮する出力ロッド２０ｃの直線運動に変換される。更にこの出力ロッド２０ｃの直線運動は、ストライカ２８、シフト用ブラケット２９及び保持軸２３を介してシフトレバー１６の所定の方向への回転に変換される。この結果、シフト用突起１６ｂの係合したフォークシャフト１４がその軸方向に摺動するので、変速ギヤがシフトされる。上記シフト用電動モータ１９は、その回転速度、回転角度及びトルクを容易に制御できるので、シフトレバー１６のシフトスピード、シフト位置及びシフト力を微妙にコントロールできる。この結果、変速ギヤの破損を防止できる。
【００１９】
一方、シフト用電動モータ１９が故障した状態で変速するとき、即ち非常変速時には、運転者は非常用チェンジレバーを運転席の所定の場所に取付けた後に、この非常用チェンジレバーを操作して変速装置１１を変速する。運転者が非常用チェンジレバーを操作すると、この操作力はシフトケーブル３４を介して入力ロッド２０ｂに作用し、入力ロッド２０ｂは直線運動する。この入力ロッド２０ｂの直線運動はパワーシフト手段２０の支援を受けて、大きな力を発揮する出力ロッド２０ｃの直線運動に変換される。ここで、運転者が非常用チェンジレバーを操作するときに、反転レバー２７を介してボールねじ２４をナット２４ｂ側から駆動しかつシフト用電モータ１９を出力軸１９ａ側から駆動する力が必要であるけれども、ボールねじ２４をナット２４ｂ側から駆動する力は比較的小さく、またシフト用電動モータ１９を出力軸１９ａ側から駆動する力は極めて小さい。このため非常用チェンジレバーの操作力は若干大きくなる程度であり、運転者の操作に支障を来すほど大きくなることはない。上記出力ロッド２０ｃの直線運動は、ストライカ２８、シフト用ブラケット２９及び保持軸２３を介してシフトレバー１６の所定の方向への回転に変換されるので、シフト用突起１６ｂの係合したフォークシャフト１４はその軸方向に摺動して、変速ギヤがシフトされる。このように、シフト用電動モータ１９が故障しても、非常用チェンジレバーを操作することにより、比較的容易にパワーシフト手段２０の入力ロッド２０ｂを駆動できるので、変速装置１１をパワーシフト手段２０の支援を受けて手動で変速できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シフト用電動モータの出力軸と同一軸線上に設けられ、かつパワーシフト手段の入力ロッドに反転レバーを介して連結された連結軸を出力軸にボールねじを介して連結し、更に運転者が操作する非常用チェンジレバーを入力ロッド又は連結軸にシフトケーブルを介して接続したので、非常変速時に非常用チェンジレバーを操作すると、その操作力はシフトケーブルを介して入力ロッドに作用するか、或いはシフトケーブル及び反転レバーを介して入力ロッドに作用し、入力ロッドの直線運動に変換される。この入力ロッドの直線運動はパワーシフト手段により支援されて、シフトレバーの回転運動に変換された後に、フォークシャフトの軸方向への直線運動に変換される。この結果、シフト用電動モータが故障しても、上述のように非常用チェンジレバーを操作することにより、比較的容易にパワーシフト手段の入力ロッドを駆動できるので、変速装置をパワーシフト手段の支援を受けて手動で変速できる。
【００２１】
また非常時シフト用電動モータや非常時シフト用クラッチ等を必要とするため、部品点数が増大するとともに、取付スペースを大きく確保しなければならない従来の変速装置と比較して、本発明では、比較的小さいスペースに取付可能な反転レバーやシフトケーブルの追加で済むので、部品点数を低減できるとともに、取付スペースを削減できる。この結果、本発明の変速装置は上記従来の変速装置と比較して製造コストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の非常コントロール機構付き変速装置のパワーシフト手段及びボールねじを含む要部断面図。
【図２】その変速装置の平面構成図。
【図３】その変速装置のフォークシャフト、セレクトレバー及びシフトレバーを含む要部斜視図。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。
【符号の説明】
１１　変速装置
１２〜１５　フォークシャフト
１６　シフトレバー
１９　シフト用電動モータ
１９ａ　出力軸
２０　パワーシフト手段
２０ｂ　入力ロッド
２４　ボールねじ
２６　連結軸
２７　反転レバー
３４　シフトケーブル
４３　常用チェンジレバー
４４　操作検出スイッチ
５３　コントローラ

Claims

変速ギヤの複数のフォークシャフト（１２〜１５）のいずれかに選択的に係合可能であって前記係合したフォークシャフト（１２〜１５）をその軸方向に摺動可能なシフトレバー（１６）と、前記シフトレバー（１６）を駆動するシフト用電動モータ（１９）と、前記シフト用電動モータ（１９）による前記シフトレバー（１６）の駆動力を圧縮エアを用いて支援するパワーシフト手段（２０）と、運転席に設けられ運転者が操作する常用チェンジレバー（４３）と、前記常用チェンジレバー（４３）の操作位置を検出する操作検出スイッチ（４４）と、前記操作検出スイッチ（４４）の検出出力に基づいて前記シフト用電動モータ（１９）を制御するコントローラ（５３）とを備えた変速装置において、
前記シフト用電動モータ（１９）の出力軸（１９ａ）と同一軸線上に設けられかつ前記パワーシフト手段（２０）の入力ロッド（２０ｂ）に反転レバー（２７）を介して連結された連結軸（２６）が前記出力軸（１９ａ）にボールねじ（２４）を介して連結され、
前記入力ロッド（２０ｂ）又は前記連結軸（２６）にシフトケーブル（３４）を介して前記運転者が操作する非常用チェンジレバーが接続された
ことを特徴とする非常コントロール機構付き変速装置。