JP2008075671A

JP2008075671A - 変速機のシフト装置

Info

Publication number: JP2008075671A
Application number: JP2006252330A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kawamoto; 全基川本; Shiro Ogami; 史朗尾神; Yuichi Fukuhara; 裕一福原
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Also published as: DE102007000744A1; US20080066571A1

Abstract

【課題】変速機のシフト装置の加工を容易にして製造コストを低下させる。
【解決手段】正多角形の厚板状のシフト部材３０，３５をシフトアンドセレクトシャフト１１に同軸的に固定し、保持部材２０をこのシフト部材に当接して同軸的に回転自在にかつ支持ハウジング１０に対する回転が拘束されるように取り付ける。保持部材の各外平面にはフォークシャフトの駆動ピン４４ａ〜４７ａが摺動自在に係合される複数の中立インターロック溝を形成し、シフト部材の各外平面の１つには保持部材の一端面と対向するシフト斜面３１ａ，３６ａを有する段状凹欠部３１，３６を形成し、その他外平面には保持部材の各中立インターロック溝と連続可能な複数の非シフト溝を形成する。シフト部材を回転して保持部材に対し割り出した後、保持部材とシフト部材を往復動させ、駆動ピンをシフト斜面に当接させてフォークシャフトを往復動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車などにおいて動力を伝達する複数列の変速ギヤを、その軸線方向移動可能に支持された複数のシフトフォークにより選択的に切り換えるようにした変速機のシフト装置、特に変速機の自動化に適した変速機のシフト装置に関する。

自動車などの車両用の自動変速機には、歯車式手動変速機をベースにした変速機の自動化がいくつか提案されている。その１例として特許文献１に示すものがあり、これはモータにより回転される円筒カムの外周に複数のカム溝を形成し、変速機のギヤを切り換える各シフトフォークはその一部が各カム溝に係合されて往復動されるようにしたものである。円筒カムがモータにより回転されれば各シフトフォークは、その何れか１つが駆動されるときは残りのものがニュートラル位置で停止されるように、互いに連動してシフト操作される。この技術は、自動車などの作動状態に応じた変速指令に基づいて制御されるモータなどを用いて変速を自動的に行う場合に限らず、手動により変速を行う場合にも適用可能である。
特開昭６４−４６０４６号公報（第２頁左下欄第８行〜第３頁左上欄第１７行、第１図〜第７図）

上述した従来技術では円筒カムの外周面にシフトパターンに応じて屈曲した複雑な形状のカム溝を形成する必要があるので加工に手間がかかり、製造コストが増大するという問題がある。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。

本発明による変速機のシフト装置は、互いに平行な複数の回転軸と平行に移動するシフトフォークにより、各回転軸の間に設けられて互いに噛合する複数組の変速ギヤを、それらの何れか１組により動力伝達がなされるように選択的に切り換える変速機のシフト装置において、回転軸と直交するように支持部材に支持されてセレクトアクチュエータにより回転されるとともにシフトアクチュエータにより軸線方向に往復動されるシフトアンドセレクトシャフトと、基本的断面形状が正多角形の厚板状でシフトアンドセレクトシャフトに回転自在で軸線方向移動が拘束されるように同軸的に支持されかつ支持ハウジングに対する回転が阻止されるように拘束された保持部材と、基本的断面形状が保持部材と同一の正多角形の厚板状で保持部材の軸線方向一側に回転摺動可能に当接されるようにシフトアンドセレクトシャフトに固定された少なくとも１個のシフト部材と、シフトフォークに連結されてそれらを回転軸と平行に移動させる駆動ピンと、この駆動ピンと摺動自在に係合する断面形状を有し保持部材の軸線方向と平行な各外平面の長手方向中央部に軸線方向と平行に厚さ方向全長にわたり形成された中立インターロック溝と、この中立インターロック溝と同一断面形状を有し同中立インターロック溝から両側に所定距離をおいて各外平面に軸線方向と平行に厚さ方向全長にわたり形成されたシフトインターロック溝と、シフト部材の軸線方向と平行な１つの外平面に形成され保持部材の軸線方向一端面と対向するとともに半径方向から見て一端面に対し傾斜したシフト斜面を有する段状凹欠部と、シフト部材の軸線方向と平行な残りの外平面に形成されこの外平面が保持部材の外平面と連続した状態では中立インターロック溝及びシフトインターロック溝と連続される非シフト溝よりなり、シフトアンドセレクトシャフトを介してセレクトアクチュエータによりシフト部材を回転させてその外平面が保持部材の外平面と連続する位置に順次割り出し、割り出された状態においてシフトアンドセレクトシャフトを介してシフトアクチュエータにより保持部材及びシフト部材を往復動させ、段状凹欠部が形成されたシフト部材の外平面と対応する中立インターロック溝内に保持されていた駆動ピンを段状凹欠部のシフト斜面に当接させてシフトフォークとともに移動させてからシフトインターロック溝に保持させことにより、互いに噛合する複数組の変速ギヤを選択的に切り換えることを特徴とするものである。

前項に記載の変速機のシフト装置において、保持部材及びシフト部材の基本的断面形状は正方形とすることが好ましい。

前２項に記載の変速機のシフト装置おいて、シフト部材は保持部材の軸線方向両側に設けることが好ましい。

請求項１に記載の発明による変速機のシフト装置では、セレクトアクチュエータによりシフト部材を回転させてその外平面が保持部材の外平面と連続する位置に順次割り出し、割り出された状態においてシフトアクチュエータにより保持部材及びシフト部材を往復動させて変速を行う。段状凹欠部が形成されたシフト部材の外平面と対応する保持部材の中立インターロック溝内に保持されていた駆動ピンは、保持部材及びシフト部材の往動により段状凹欠部のシフト斜面に当接してシフトインターロック溝と対応する位置までシフトアンドセレクトシャフトと直交する方向に移動し、これによりシフトフォークが移動されてそれと対応する変速ギヤが選択され、次いで保持部材及びシフト部材の復動によりシフトインターロック溝内に入ってその位置に保持される。この往復動の際、非シフト溝が形成されたシフト部材の外平面に対応する中立インターロック溝内に保持されていた駆動ピンは、往動により非シフト溝内に一旦入るが復動によりもとの中立インターロック溝内に戻って保持される。各インターロック溝及び各非シフト溝は、何れもそれらが形成される保持部材及びシフト部材の軸線方向と平行な直線状であるので加工は極めて容易であり、さらにシフト部材に形成される段状凹欠部もそのシフト斜面は単純な平面状あるいは加工が容易な曲面状で足りるのでその加工は極めて容易である。従って変速機のシフト装置の製造コストを低下させることができる。

前項に記載の変速機のシフト装置において、保持部材及びシフト部材の基本的断面形状を正方形とした請求項２の発明によれば、保持部材及びシフト部材の加工が一層容易になるので、変速機のシフト装置の製造コストをさらに低下させることができる。

前２項に記載の変速機のシフト装置おいて、シフト部材は保持部材の軸線方向両側に設けた請求項３の発明によれば、１個の保持部材と１対のシフト部材により２組の変速ギヤを選択することができるので、変速機のシフト装置の製造コストをさらに一層低下させることができる。

先ず図１〜図６により本発明による変速機のシフト装置の第１実施形態の説明をする。この第１実施形態が適用される自動車の変速機は、図５に示すように、摩擦クラッチ１を介してエンジンに連結された入力軸（回転軸）２と、これと平行に配置されて駆動車輪側に連結された主軸（回転軸）３の間に、前進７段及び後進１段よりなる８組の変速ギヤを設けたものである。後進と第１速の各駆動ギヤと入力軸２の間には第１切換クラッチ４ａが設けられ、第２速と第３速の各駆動ギヤと入力軸２の間には第２切換クラッチ４ｂが設けられ、また第４速と第５速の各被駆動ギヤと主軸３の間には第３切換クラッチ４ｃが設けられ、第６速と第７速の各被駆動ギヤと主軸３の間には第４切換クラッチ４ｄが設けられている。各切換クラッチ４ａ〜４ｄの各スリーブは、それぞれに係合されたシフトフォーク４０ａ〜４３ａにより軸線方向に往復動され、この往復動により各駆動または被駆動ギヤは入力軸２または主軸３に選択的に連結されて変速を行うようになっている。

この第１実施形態の変速機のシフト装置は、主として図１に示すように、変速機ハウジング（支持ハウジング）１０に支持されてセレクトアクチュエータＰにより回転されるとともにシフトアクチュエータＱにより軸線方向に往復動されるシフトアンドセレクトシャフト１１と、このシフトアンドセレクトシャフト１１に支持された１個の保持部材２０及びその両側の１対のシフト部材３０，３５と、シフト部材３０，３５の作動を各シフトフォーク４０ａ〜４３ａに伝達するフォークシャフト４０〜４３（図３参照）を主要な構成部材とするものである。シフトアンドセレクトシャフト１１は入力軸２及び主軸３と直交するように配置されている。

図１に示すように、セレクトアクチュエータＰは、シフトアンドセレクトシャフト１１に対し軸線方向は摺動自在であるが相対回転は拘束するようにスプライン係合されたギヤ１４と、このギヤ１４と噛合するピニオン１３と、このピニオン１３を回転駆動するセレクトモータ１２よりなるものである。シフトアクチュエータＱは、シフトアンドセレクトシャフト１１に同軸的に固定されて外周にラック歯が環状に形成されたラック１７と、このラック１７と噛合するピニオン１６と、このピニオン１６を回転駆動するシフトモータ１５よりなるものである。

図１〜図４に示すように、保持部材２０、第１シフト部材３０及び第２シフト部材３５は、基本的断面形状が互いに同一の正方形の厚板で、各シフト部材３０，３５の板厚は保持部材２０の板厚よりも大である。保持部材２０に同軸的に形成した中心孔は丸孔であり、各シフト部材３０，３５に同軸的に形成した中心孔はスプライン孔である。保持部材２０の中心孔は水平に配置されたシフトアンドセレクトシャフト１１の中間部に回転自在に嵌合され、その両側に各シフト部材３０，３５の中心孔が回転不能にスプライン嵌合され、シフトアンドセレクトシャフト１１に嵌着した１対の止め輪１１ａにより、保持部材２０とその両側の各シフト部材３０，３５は互いに当接して重ねられた状態でシフトアンドセレクトシャフト１１に取り付けられる。この状態では、第１シフト部材３０の一方の軸線方向と平行な各外平面Ｅ，Ｆと、第２シフト部材３５の軸線方向と平行な各外平面Ｇ，Ｈが、互いに同一平面上に揃うようにシフトアンドセレクトシャフト１１に固定され、保持部材２０はシフトアンドセレクトシャフト１１に対し軸線方向移動は拘束されるが回転は自由である。

軸線方向と平行な保持部材２０の４つの外平面Ａ〜Ｄには、軸線方向と直交する長手方向の中央部に、後述する駆動ピン４４ａ〜４７ａと実質的に隙間なく摺動自在に係合する断面形状を有する中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄが軸線方向と平行に板厚方向の全長にわたり形成されている。また各外平面Ａ〜Ｄには、各中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄの軸線方向と直交する長手方向の両側に、前述した各切換クラッチ４ａ〜４ｄのスリーブの切換ストロークと同じ所定距離をおいて、中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄと同一断面形状のシフトインターロック溝２２ａ〜２２ｈが、軸線方向と平行に板厚方向の全長にわたり形成されている。さらに保持部材２０には、２つの外平面Ｃ，Ｄの間となる角部から半径方向に突出する回り止め突部２３が形成され、この回り止め突部２３の外向きのＵ字溝２３ａは、変速機ハウジング１０から突出する１対のブラケット１８に両端が固定されてシフトアンドセレクトシャフト１１と平行に延びるガイドロッド１９に係合され、これにより保持部材２０はシフトアンドセレクトシャフト１１の回転にかかわらず支持ハウジング１０に対する回転が阻止されるよう拘束されている。

第１シフト部材３０は、保持部材２０と同様、軸線方向と平行な４つの外平面を有しており、そのうちの１つの外平面Ｅには段状凹欠部３１が形成されている。この段状凹欠部３１は、各インターロック溝２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｈが形成された保持部材２０の縁部の軸線方向一端面と対向するとともに、半径方向から見てその一端面に対し傾斜したシフト斜面３１ａ，３６ａを有している。第１シフト部材３０の残る３つの外平面Ｆにはそれぞれ、軸線方向と平行に延びる３つの非シフト溝３２が形成され、外平面Ｆが保持部材２０の外平面Ａ〜Ｄと連続した状態では、この非シフト溝３２は中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄ及びシフトインターロック溝２２ａ〜２２ｈと連続されるようになっている。第２シフト部材３５は第１シフト部材３０と同一形状である。各シフト部材３０，３５は段状凹欠部３１，３６のシフト斜面３１ａ，３６ａが保持部材２０側に向かうように保持部材２０の両側端面に当接され、段状凹欠部３１，３６が形成される各外平面Ｅ，Ｇが同一平面上に揃うようにシフトアンドセレクトシャフト１１に取り付けられる。

次に主として図３及び図４により、シフト部材３０，３５の作動を各シフトフォーク４０ａ〜４３ａに伝達するフォークシャフト４０〜４３の説明をする。各図において保持部材２０及びシフト部材３０，３５の上側には、互いに平行に配置された第１及び第２フォークシャフト４０，４１がシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する水平方向に摺動自在に変速機ハウジング１０により支持され、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の下側には、第３及び第４フォークシャフト４２，４３が第１及び第２フォークシャフト４０，４１と平行に摺動自在に変速機ハウジング１０により支持されている。図３において、各フォークシャフト４０〜４３の図面から外れた右端部には、図５に示す各切換クラッチ４ａ〜４ｄの各スリーブにそれぞれに係合されるシフトフォーク４０ａ〜４３ａが固定されている。図示の中立状態において、第１フォークシャフト４０のシフトアンドセレクトシャフト１１の上側となる部分に固定されたシフトヘッド４４に形成されてシフトアンドセレクトシャフト１１側に延びる駆動ピン４４ａは保持部材２０の上側となる外平面Ａに形成された中立インターロック溝２１ａに係合され、第３フォークシャフト４２のシフトアンドセレクトシャフト１１の下側となる部分に固定されたシフトヘッド４６に形成されてシフトアンドセレクトシャフト１１側に延びる駆動ピン４６ａは保持部材２０の下側となる外平面Ｃに形成された中立インターロック溝２１ｃに係合されている。

図３において保持部材２０及びシフト部材３０，３５の右側には、補助シャフト４１ｂがシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する鉛直方向に摺動自在に変速機ハウジング１０により支持され、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の左側には、補助シャフト４３ｂが同じく鉛直方向に摺動自在に変速機ハウジング１０により支持されている。補助シャフト４１ｂと第２フォークシャフト４１は、それぞれに形成されたラックが変速機ハウジング１０に回転自在に支持されたギヤ４１ｃと係合することにより互いに連動して摺動され、補助シャフト４３ｂと第２フォークシャフト４３は、それぞれに形成されたラックが変速機ハウジング１０に回転自在に支持されたギヤ４３ｃと係合することにより互いに連動して摺動される。図示の中立状態においては、補助シャフト４１ｂのシフトアンドセレクトシャフト１１の右側となる部分に固定されたシフトヘッド４５に形成された駆動ピン４５ａは保持部材２０の右側となる外平面Ｂに形成された中立インターロック溝２１ｂに係合され、補助シャフト４３ｂのシフトアンドセレクトシャフト１１の左側となる部分に固定されたシフトヘッド４７に形成された駆動ピン４７ａは保持部材２０の左側となる外平面Ｄに形成された中立インターロック溝２１ｄに係合されている。

次に上述した第１実施形態の作用の説明をする。変速機のシフト装置の制御装置は、センサにより検出したスロットル開度、車速などの自動車の作動状態に応じて、セレクトモータ１２を作動させ、ピニオン１３及びギヤ１４を介してシフトアンドセレクトシャフト１１を図１の矢印Ｗに示すように回転させて、これに固定されたシフト部材３０，３５を、その外平面Ｅ，Ｇが、保持部材２０の各外平面Ａ〜Ｄの何れか１つと連続する位置に順次割り出し、割り出された状態においてシフトモータ１５を作動させ、ピニオン１６及びラック１７を介してシフトアンドセレクトシャフト１１を矢印Ｘに示すように往復動させ、駆動ピン４４ａ〜４７ａ及びフォークシャフト４０〜４３を介して各切換クラッチ４ａ〜４ｄを作動させ、またこれと関連して摩擦クラッチ１を作動させて変速を行う。この第１実施形態では、各駆動ピン４４ａ〜４７ａが保持部材２０の各中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄに保持され、従って変速機は中立状態になっている状態が基本位置であり、この基本位置でなければセレクトモータ１２によりシフトアンドセレクトシャフト１１を回転することはできない。以下にその作動の詳細を図６により説明する。図１の矢印Ｘの方向は、図６においては上下方向である。

図６(a1)〜(a4)は、シフト部材３０，３５の段状凹欠部３１，３６が形成された外平面Ｅ，Ｇが保持部材２０の外平面Ａと連続する位置に割り出された状態において、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、保持部材２０の各外平面Ａ〜Ｄの方向から見た図である。

停止状態から第１速走行を開始する場合は、制御装置は、エンジンが起動され、摩擦クラッチ１が解除され、変速機のシフト装置が基本位置となっている状態において、先ずシフト部材３０，３５の外平面Ｅ，Ｇを保持部材２０の外平面Ａと連続する位置に割り出す。この割り出しの直後は、変速機はどの変速段も形成されていない中立状態にあり、シフトヘッド４４の駆動ピン４４ａは、図６(a1)に実線で示すように中立インターロック溝２１ａ内に保持されているが、制御装置によりシフトモータ１５を作動させてシフトアンドセレクトシャフト１１を介して保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、図６(a1)に示す距離Ｓ１だけ下向きに往復動させれば、駆動ピン４４ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し連続した３本の矢印ｐ１に示すように移動する。すなわち駆動ピン４４ａは、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の往動により先ず中立インターロック溝２１ａから抜け出し第１シフト部材３０の段状凹欠部３１内に入ってシフト斜面３１ａに当接し、この当接により生じる分力によりシフトインターロック溝２２ｂと対応する位置までシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する方向（図６において右向き）に移動する。これにより第１フォークシャフト４０を介して第１シフトフォーク４０ａが移動されて図５の第１切換クラッチ４ａのスリーブを右向きに作動させ、第１速の駆動ギヤを入力軸２に連結させて第１速段が形成される。次いで駆動ピン４４ａは、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の復動によりシフトインターロック溝２２ｂ内に入ってその位置に保持される。この状態において制御装置は摩擦クラッチ１を係合させ、これにより自動車は第１速で走行を開始する。なお保持部材２０及びシフト部材３０，３５の往復動の際、保持部材２０の各外平面Ｂ〜Ｄの各中立インターロック溝２１ｂ〜２１ｄ内に保持されていた各駆動ピン４５ａ〜４７ａは、図６(a2)〜(a4)に示すように、往動により第１シフト部材３０の各外平面Ｆの非シフト溝３２内に一旦入るが、復動によりもとの中立インターロック溝２１ｂ〜２１ｄ内に戻って保持される。

第１速走行から第２速走行への切り換えは、通常の手動変速機の場合と同様、摩擦クラッチ１を一旦解除し、第１速段を解除し第２速段を形成してから摩擦クラッチ１を係合することにより行う。すなわち、制御装置は先ず摩擦クラッチ１を解除し、シフトアンドセレクトシャフト１１を介してシフトモータ１５により保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、図６(a1)に示す距離Ｓ２だけ上向きに往復動させる。これにより駆動ピン４４ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し、図６(a1)に連続した３本の矢印ｐ２で示すように移動し、前述とほゞ同様にして、中立インターロック溝２１ａと対応する位置まで移動し、第１フォークシャフト４０を介して第１シフトフォーク４０ａが中立位置に戻され、第１速段が解除されて基本位置に戻る。なお各駆動ピン４５ａ〜４７ａは、前述と同様、非シフト溝３７に一旦入るが、そのまま元の位置に戻る。

この状態おいて、制御装置はシフトアンドセレクトシャフト１１を介してセレクトモータ１２によりシフト部材３０，３５を回転させて、図６(b1)〜(b4)に示すように、その外平面Ｅ，Ｇを保持部材２０の外平面Ｂと連続する位置に割り出し、前述と同様にして保持部材２０及びシフト部材３０，３５を下向きに距離Ｓ１だけ往復動させる。これにより駆動ピン４５ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し、図６(b2)の連続した３本の矢印ｐ３に示すように移動し、前述した第１速の場合と同様にして、シフトインターロック溝２２ｄと対応する位置までシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する方向（図６において右向き）に移動する。これにより補助シャフト４１ｂ及び第２フォークシャフト４１を介して第２シフトフォーク４１ａが図３において左向きに移動されて、第２切換クラッチ４ｂのスリーブを左向きに作動させ、第２速の駆動ギヤを入力軸２に連結させて第２速段が形成され、次いで駆動ピン４５ａはシフトインターロック溝２２ｄ内に入ってその位置に保持される。この状態において制御装置は摩擦クラッチ１を係合させ、これにより自動車は第２速走行に切り換えられる。その他の各駆動ピン４４ａ，４６ａ，４７ａの作動は前述と同様であるので、説明は省略する。

以下同様にして、第３速走行〜第７速走行への切り換えが行われる。第２速走行から第３速走行への切り換えの場合は、前述と同様、先ず摩擦クラッチ１が解除されて、保持部材２０及びシフト部材３０，３５が上向きに距離Ｓ１だけ往復動されれば、駆動ピン４５ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し、図６(b2)の連続した３本の矢印ｐ４に示すように移動し、前述と同様にしてシフトインターロック溝２２ｃと対応する位置までシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する方向（図６において左向き）に移動する。これにより第２フォークシャフト４１は補助シャフト４１ｂを介して図３において右向きに移動され、第２シフトフォーク４１ａにより第２切換クラッチ４ｂのスリーブを右向きに作動させ、第２速の駆動ギヤを入力軸２から離脱させ、第３速の駆動ギヤを入力軸２に連結させて第３速段が形成され、次いで駆動ピン４５ａはシフトインターロック溝２２ｄ内に入ってその位置に保持された後、摩擦クラッチ１が係合されて第３速走行に切り換えられる。

第３速走行から第４速走行への切り換えの場合は、前述と同様、先ず摩擦クラッチ１が解除されて、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を下向きに距離Ｓ２だけ往復動されれば、駆動ピン４５ａは図６(b2)の連続した３本の矢印ｐ５に示すように移動し、中立インターロック溝２１ｂと対応する位置まで移動し、補助シャフト４１ｂ及び第２フォークシャフト４１を介して第２シフトフォーク４１ａが中立位置に戻され、第３速段が解除されて基本位置に戻る。この状態おいて、セレクトモータ１２によりシフト部材３０，３５が回転されて、図６(c1)〜(c4)に示すように、その外平面Ｅ，Ｇが保持部材２０の外平面Ｃと連続する位置に割り出される。そして保持部材２０及びシフト部材３０，３５が下向きに距離Ｓ１だけ往復動され、駆動ピン４６ａが図６(c3)の３本の矢印ｐ３に示すように移動して第４速段が形成された後、摩擦クラッチ１が係合され第４速走行に切り換えられる。

第４速走行から第５速走行、第５速走行から第６速走行及び第６速走行から第７速走行への各切り換えも同様にして行われる。なお第５速走行から第６速走行への切り換えは保持部材２０及びシフト部材３０，３５を上向きに往復動することにより行われ、第６速走行から第７速走行への切り換えは保持部材２０及びシフト部材３０，３５を下向きに往復動することにより行われる。以上は変速機を中立状態から第７速段までステップアップする場合の説明であるが、第７速段または中間の変速段から中立状態までステップダウンする場合は、上述と逆の手順で行えばよい。

また後進の場合は、制御装置は第１速の場合と同様、エンジンが起動され、摩擦クラッチ１が解除され、基本位置となっており、図６(a1)〜(a4)に示すように、シフト部材３０，３５の外平面Ｅ，Ｇを保持部材２０の外平面Ａと連続する位置に割り出した中立状態から、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を上向きに距離Ｓ１だけ往復動させる。これにより駆動ピン４４ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し連続した３本の矢印ｐ６に示すように移動し、先ず第１フォークシャフト４０を介して第１切換クラッチ４ａを第１速の場合と逆向きに作動させて後進段を形成した後、シフトインターロック溝２２ａ内に入ってその位置に保持される。この状態において制御装置は摩擦クラッチ１を係合させ、これにより自動車は後進で走行を開始する。この後進状態から摩擦クラッチ１を解除し、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を下向きに距離Ｓ２だけ往復動させれば、駆動ピン４４ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し連続した３本の矢印ｐ７に示すように移動し、後進段が解除されて後進は停止される。

次に図７〜図１０により本発明による変速機のシフト装置の第２実施形態の説明をする。この第２実施形態は、前進７段、後進１段のデュアルクラッチを用いた歯車式自動変速機に本発明を適用したものである。この変速機は、図８に示すように、第１入力軸（回転軸）６ａ及びこれを同軸的に囲んで回転自在に設けられた筒状の第２入力軸（回転軸）６ｂと、この両入力軸６ａ，６ｂと平行に配置された第１副軸（回転軸）７ａ及び第２副軸（回転軸）７ｂを有しており、第１入力軸６ａ及び第２入力軸６ｂは、デュアルクラッチ５の第１摩擦クラッチＣ１と第２摩擦クラッチＣ２を介してそれぞれエンジンにより回転駆動される。第１入力軸６ａと第１副軸７ａの間には第１速及び第３速の変速ギヤ列が設けられ、第２入力軸６ｂと第１副軸７ａの間には第２速及び第４速の変速ギヤ列が設けられ、第１入力軸６ａと第２副軸７ｂの間には第５速及び第７速の変速ギヤ列が設けられ、第２入力軸６ｂと第２副軸７ｂの間には第６速及び後進の変速ギヤ列が設けられている。また第１速及び第３速の各被駆動ギヤと第１副軸７ａの間には第１切換クラッチ８ａが設けられ、第２速及び第４速の各被駆動ギヤと第１副軸７ａの間には第２切換クラッチ８ｂが設けられ、また第５速及び第７速の各被駆動ギヤと第２副軸７ｂの間には第３切換クラッチ８ｃが設けられ、第６速及び後進の各被駆動ギヤと第２副軸７ｂの間には第４切換クラッチ８ｄが設けられている。

デュアルクラッチ５の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、切り換えの途中では半クラッチとなって一方の伝達トルクと他方の伝達トルクは互いに逆向きに増減し、切り換えの完了後は何れか一方が完全に係合されて所定の最大値となり、他方が完全に解除されて０となるように、歯車変速装置の制御装置により制御されるものである。また各切換クラッチ８ａ〜８ｄの各スリーブはそれぞれに係合されたシフトフォーク４０ａ〜４３ａにより軸線方向に往復動され、この往復動により各被駆動ギヤは第１副軸７ａまたは第２副軸７ｂに選択的に連結されて変速を行うようになっている。

この第２実施形態の変速機のシフト装置は、第１実施形態と同様、変速機ハウジング１０に支持されたシフトアンドセレクトシャフト１１と、このシフトアンドセレクトシャフト１１に支持された１個の保持部材２０及び１対のシフト部材３０，３５と、シフト部材３０，３５の作動を各シフトフォーク４０ａ〜４３ａに伝達するフォークシャフトを主要な構成部材とするものである。シフトアンドセレクトシャフト１１は入力軸２及び主軸３と直交するように配置され、第１実施形態と同様のセレクトアクチュエータＰ及びシフトアクチュエータＱにより回転されるととも軸線方向に往復動される。

保持部材２０及びシフト部材３０，３５は、何れも第１実施形態と同一形状であり、第１実施形態と同様、互いに重ねられた状態でシフトアンドセレクトシャフト１１に保持部材２０は回転自在に取り付けられ、シフト部材３０，３５は固定されている。第１実施形態では、段状凹欠部３１が形成される第１シフト部材３０の外平面Ｅと、段状凹欠部３６が形成される第２シフト部材３５の外平面Ｇが同一平面上に揃うようにシフトアンドセレクトシャフト１１に固定されているが、第２実施形態では図７に示すように、第１シフト部材３０の外平面Ｅと第２シフト部材３５の外平面Ｇが丁度９０度ずれている点が、第１実施形態と異なっているだけである。

シフト部材３０，３５の作動を各シフトフォーク４０ａ〜４３ａに伝達する４本のフォークシャフトは、具体的構造は省略したが、４本とも同一平面上に平行に並んでシフトアンドセレクトシャフト１１と直交するように配置されている。駆動ピン４４ａ，４５ａが中央の中立インターロック溝２１ａ，２１ｂから一方のシフトインターロック溝２２ｂ，２２ｄに移動すれば各フォークシャフト４０，４１を介して第１及び第２シフトフォーク４０ａ，４１ａは図８において左向きに移動し、駆動ピン４６ａ，４７ａが中央の中立インターロック溝２１ｃ，２１ｄから一方のシフトインターロック溝２２ｆ，２２ｈに移動すれば各フォークシャフト４２，４３を介して第３及び第４シフトフォーク４２ａ，４３ａは図８において右向きに移動するようになっている。

次に上述した第２実施形態の作用の説明をする。第１実施形態と同様、この第２実施形態でも、各駆動ピン４４ａ〜４７ａが保持部材２０の各中立インターロック溝２１ａ〜２１ｄに保持され、従って変速機は中立状態になっている状態が基本位置であるが、この基本位置に限らず各駆動ピン４４ａ〜４７ａがシフトインターロック溝２２ａ〜２２ｈの何れかに保持されている場合でもセレクトモータ１２によりシフトアンドセレクトシャフト１１を回転できるようになっている。

図９(a1)〜(a4)は、第１シフト部材３０の段状凹欠部３１が形成された外平面Ｅが保持部材２０の外平面Ａと連続する位置に割り出され、従って第２シフト部材３５の段状凹欠部３６が形成された外平面Ｇが保持部材２０の外平面Ｂと連続する位置に割り出された状態において、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、保持部材２０の外平面Ａ〜Ｄの各方向から見た図である。

停止状態から第１速走行を開始する場合は、制御装置は、エンジンが起動され、デュアルクラッチ５の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２が解除され、変速機のシフト装置が基本位置となっている状態において、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を前述した図９(a1)〜(a4)に示す位置に割り出す。この割り出しの直後は、変速機はどの変速段も形成されていない中立状態にあり、シフトヘッド４４の駆動ピン４４ａは、図９(a1)に実線で示すように中立インターロック溝２１ａ内に保持されている。この状態において、制御装置によりシフトモータ１５を作動させてシフトアンドセレクトシャフト１１を介して保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、図９(a1)に示す距離Ｓ１だけ下向きに往復動させれば、第１実施例の場合と同様にして、駆動ピン４４ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し連続した３本の矢印ｑ１に示すように移動し、第１フォークシャフト４０を介して第１シフトフォーク４０ａが移動されて図８の第１切換クラッチ８ａのスリーブを左向きに作動させ、第１速の被駆動ギヤを第１副軸７ａに連結させて第１速段が形成される。次いで駆動ピン４４ａは、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の復動によりシフトインターロック溝２２ｂ内に入ってその位置に保持される。またこの往復動の際、シフトインターロック溝２１ｂ内に保持された駆動ピン４５ａは第２シフト部材３５の非シフト溝３７内に一旦入るが、復動によりもとのシフトインターロック溝２１ｂ内に戻って保持される。この状態において制御装置はデュアルクラッチ５の第１摩擦クラッチＣ１を係合させ、これにより自動車は第１速で走行を開始する。

この第１速走行中に、制御装置は保持部材２０及びシフト部材３０，３５を上向きに距離Ｓ１だけ往復動させ、これにより駆動ピン４５ａは図９(a2)の連続した３本の矢印ｑ２に示すように移動し、シフトインターロック溝２２ｃと対応する位置までシフトアンドセレクトシャフト１１と直交する方向に移動する。この際の往動により第２フォークシャフト４１を介して第２シフトフォーク４１ａが移動され、第２速の被駆動ギヤが第１副軸７ａに連結されて第２速段が形成され、復動により駆動ピン４５ａはシフトインターロック溝２２ｂ内に入ってその位置に保持される。この状態では第２摩擦クラッチＣ２は解除されているので第２速段による動力伝達は行われないが、所定の走行状態になれば制御装置が第１摩擦クラッチＣ１を解除し第２摩擦クラッチＣ２を係合して、第１速走行から第２速走行への切り換えがなされる。

この第２速走行中に、制御装置はシフト部材３０，３５を回転して、図９(b1)〜(b4)に示すように、第１シフト部材３０の段状凹欠部３１が形成された外平面Ｅ及び第２シフト部材３５の段状凹欠部３６が形成された外平面Ｇを、保持部材２０の外平面Ｄと外平面Ａにそれそれ連続する位置に割り出す。この状態において制御装置により、保持部材２０及びシフト部材３０，３５が上向きに距離Ｓ１だけ往復動されれば、駆動ピン４４ａは図８(b１)の連続した３本の矢印ｑ３に示すように移動し、前述と同様にして第１速の被駆動ギヤが第１副軸７ａから離脱されて第１速段が解除され、第３速の被駆動ギヤが第１副軸７ａに連結されて第３速段が形成され、復動により駆動ピン４４ａはシフトインターロック溝２２ａ内に入ってその位置に保持される。この状態では第１摩擦クラッチＣ１は解除されているので第３速段による動力伝達は行われないが、所定の走行状態になれば制御装置がデュアルクラッチ５を第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えて、第２速走行から第３速走行への切り換えがなされる。

この第３速走行中に、前述と同様にして、第２速の被駆動ギヤは第１副軸７ａから離脱されて第２速段が解除され、第４速の被駆動ギヤが第１副軸７ａに連結されて第４速段が形成され、所定の走行状態となればデュアルクラッチ５が第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えられて、第３速走行から第４速走行への切り換えがなされる。

この第４速走行中に、制御装置はシフト部材３０，３５を図９(d1)〜(d4)に示すように割り出してから、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を、図９(a1)に示す距離Ｓ２だけ下向きに往復動させ、駆動ピン４４ａを図８(d1)の連続した３本の矢印ｑ４に示すように移動し中立インターロック溝２１ａに戻して第３速段を解除する。次いで図１０(e1)〜(e4)に示すように、第１シフト部材３０の段状凹欠部３１が形成された外平面Ｅ及び第２シフト部材３５の段状凹欠部３６が形成された外平面Ｇを、保持部材２０の外平面Ｃと外平面Ｄにそれそれ連続する位置に割り出す。そして前述と同様にして、制御装置により保持部材２０及びシフト部材３０，３５を距離Ｓ１だけ下向きに往復動させれば、駆動ピン４６ａは保持部材２０及びシフト部材３０，３５に対し連続した３本の矢印ｑ５に示すように移動し、前述と同様にして第５速の被駆動ギヤが第２副軸７ｂに連結されて第５速段が形成され、駆動ピン４６ａはシフトインターロック溝２２ｆ内に入ってその位置に保持される。この状態において所定の走行状態となれば制御装置によりデュアルクラッチ５は第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えられて、第４速走行から第５速走行への切り換えがなされる。

この第５速走行中に、制御装置はシフト部材３０，３５を図９(d1)〜(d4)に示す状態に割り出して、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を上向きに距離Ｓ２だけ往復動させ、これにより駆動ピン４５ａは図９(d2)の連続した３本の矢印ｑ６に示すように移動し、中立インターロック溝２１ａに戻って第４速段が解除され、また前述と同様にして（図１０(e4)のｑ７参照）第６速段を形成し、所定の走行状態となればデュアルクラッチ５が第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えられて第６速走行に切り換えられる。また同様にして第６速走行中に第５速段を解除し第７速段を形成し（図１０(f1)〜(f4)参照）、所定の走行状態となればデュアルクラッチ５が第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えられて第７速走行に切り換えられる。以上は変速機を中立状態から第７速段までステップアップする場合の説明であるが、第７速段または中間の変速段から中立状態までステップダウンする場合は、上述と逆の手順で行えばよい。

また後進の場合は、制御装置は第１速の場合と同様、エンジンが起動され、デュアルクラッチ５の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２が解除され、変速機のシフト装置が基本位置となっている状態において、図１０(g1)〜(g4)に示すように、第１シフト部材３０の段状凹欠部３１が形成された外平面Ｅ及び第２シフト部材３５の段状凹欠部３６が形成された外平面Ｇを、保持部材２０の外平面Ｄと外平面Ａにそれそれ連続する位置に割り出す。この状態において、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を下向きに距離Ｓ１だけ往復動させれば、駆動ピン４７ａは連続した３本の矢印ｑ８に示すように移動し、第４フォークシャフト４３を介して第４切換クラッチ８ｄを作動させて後進段を形成し、シフトインターロック溝２２ｈ内に入ってその位置に保持される。この状態において制御装置によりデュアルクラッチ５の第２摩擦クラッチＣ２を係合させれば自動車は後進を開始する。この後進状態から第２摩擦クラッチＣ２を解除し、シフト部材３０，３５を図１０(h1)〜(h4)に示す位置に割り出し、保持部材２０及びシフト部材３０，３５を上向きに距離Ｓ２だけ往復動させれば、駆動ピン４４ａは連続した３本の矢印ｑ９に示すように移動し、後進段が解除されて後進は停止される。

上述した各実施形態では、保持部材２０及びシフト部材３０，３５が移動されてシフトのために段状凹欠部３１または３６内に入った１つの駆動ピン４４ａ，４５ａ，４６ａまたは４７ａを除く各駆動ピンは、常に保持部材２０の各インターロック溝２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｈまたはシフト部材３０，３５の非シフト溝３２，３７内に保持されているので、予想外の外力が加わっても段状凹欠部３１または３６内に入った１つの駆動ピンに連結されたシフトフォーク以外のフォークシャフトが移動することはない。従って変速機に予想外の二重噛み合いが生じることは確実に防止される。

上述した各実施形態によれば、保持部材２０及びシフト部材３０，３５は、何れも基本的断面形状が正方形の厚板状であり、各インターロック溝２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｈ及び各非シフト溝３２，３７は、何れもそれらが形成される保持部材２０及びシフト部材３０，３５の軸線方向と平行な直線状であるので加工は極めて容易であり、さらにシフト部材３０，３５に形成される段状凹欠部３１もそのシフト斜面３１ａは単純な平面状あるいは加工が容易な曲面状で足りるのでその加工は極めて容易である。従って変速機のシフト装置の製造コストを低下させることができる。

上述した各実施形態では、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の基本的断面形状を正方形としており、このようにすれば保持部材２０及びシフト部材３０，３５の加工は極めて容易であるので、変速機のシフト装置の製造コストをさらに低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、保持部材２０及びシフト部材３０，３５の基本的断面形状を正五角形、正六角形などの正多角形しとて実施することも可能である。

また上述した各実施形態では、基本的断面形状が正方形の保持部材２０及びシフト部材３０，３５の４つの外平面を全て使用しているが、本発明はこれに限られるものではなく、変速段数が少ない場合には４つの外平面のうち３つまたは２つを使用して実施することも可能である。

また上述した各実施形態では、保持部材２０の両側に第１シフト部材３０と第２シフト部材３５を設けており、このようにすれば１個の保持部材２０と１対のシフト部材３０，３５により２組の変速ギヤを切換選択することができるので、変速機のシフト装置の製造コストをさらに一層低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、変速段数が少ない場合には保持部材２０の一側にのみシフト部材を設けるようにして実施することも可能である。

なお上述した各実施形態では、変速機のシフト装置の制御装置による、シフト部材３０，３５の割り出し及び往復動、並びに摩擦クラッチ１またはデュアルクラッチ５の作動などは、センサにより検出したスロットル開度、車速などの自動車の作動状態に応じて自動的に行うようにした例につき説明したが、手動により指令して行うようにしてもよい。

本発明による変速機のシフト装置の第１実施形態の全体構造を示す平面図である。図１に示す第１実施形態の要部である保持部材及びシフト部材を示す拡大斜視図である。図１の３−３線に沿った拡大断面図である。図３の右側面図である。図１に示す第１実施形態が適用される変速機の構造を示すスケルトン図である。図１に示す第１実施形態の作用の説明図である。本発明による変速機のシフト装置の第２実施形態の要部を示す図２と同様の斜視図である。図７に示す第２実施形態が適用される変速機の構造を示すスケルトン図である。図７に示す第２実施形態の作用の説明図である。図７に示す第２実施形態の作用の説明図の続きである。

符号の説明

２，３，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ…回転軸（入力軸、主軸、第１入力軸、第２入力軸、第１副軸、第２副軸）、１０…支持ハウジング（変速機ハウジング）、１１…シフトアンドセレクトシャフト、２０…保持部材、２１ａ〜２１ｄ…中立インターロック溝、２２ａ〜２２ｈ…シフトインターロック溝、３０，３５…シフト部材（第１シフト部材、第２シフト部材）、３１，３６…段状凹欠部、３１ａ，３６ａ…シフト斜面、３２，３７…非シフト溝、４０ａ〜４３ａ…第１〜第４シフトフォーク、４４ａ〜４７ａ…駆動ピン、Ａ〜Ｄ…外平面、Ｅ〜Ｈ…外平面、Ｐ…セレクトアクチュエータ、Ｑ…シフトアクチュエータ。

Claims

互いに平行な複数の回転軸と平行に移動するシフトフォークにより、前記各回転軸の間に設けられて互いに噛合する複数組の変速ギヤを、それらの何れか１組により動力伝達がなされるように選択的に切り換える変速機のシフト装置において、前記回転軸と直交するように支持部材に支持されてセレクトアクチュエータにより回転されるとともにシフトアクチュエータにより軸線方向に往復動されるシフトアンドセレクトシャフトと、基本的断面形状が正多角形の厚板状で前記シフトアンドセレクトシャフトに回転自在で軸線方向移動が拘束されるように同軸的に支持されかつ支持ハウジングに対する回転が阻止されるように拘束された保持部材と、基本的断面形状が前記保持部材と同一の正多角形の厚板状で前記保持部材の軸線方向一側に回転摺動可能に当接されるように前記シフトアンドセレクトシャフトに固定された少なくとも１個のシフト部材と、前記シフトフォークに連結されてそれらを前記回転軸と平行に移動させる駆動ピンと、この駆動ピンと摺動自在に係合する断面形状を有し前記保持部材の軸線方向と平行な各外平面の長手方向中央部に軸線方向と平行に厚さ方向全長にわたり形成された中立インターロック溝と、この中立インターロック溝と同一断面形状を有し同中立インターロック溝から両側に所定距離をおいて前記各外平面に軸線方向と平行に厚さ方向全長にわたり形成されたシフトインターロック溝と、前記シフト部材の軸線方向と平行な１つの外平面に形成され前記保持部材の軸線方向一端面と対向するとともに半径方向から見て前記一端面に対し傾斜したシフト斜面を有する段状凹欠部と、前記シフト部材の軸線方向と平行な残りの外平面に形成されこの外平面が前記保持部材の外平面と連続した状態では前記中立インターロック溝及びシフトインターロック溝と連続される非シフト溝よりなり、前記シフトアンドセレクトシャフトを介して前記セレクトアクチュエータにより前記シフト部材を回転させてその外平面が前記保持部材の外平面と連続する位置に順次割り出し、割り出された状態において前記シフトアンドセレクトシャフトを介して前記シフトアクチュエータにより前記保持部材及びシフト部材を往復動させ、前記段状凹欠部が形成された前記シフト部材の外平面と対応する前記中立インターロック溝内に保持されていた前記駆動ピンを前記段状凹欠部のシフト斜面に当接させて前記シフトフォークとともに移動させてから前記シフトインターロック溝に保持させことにより、互いに噛合する複数組の変速ギヤを選択的に切り換えることを特徴とする変速機のシフト装置。
請求項１に記載の変速機のシフト装置において、前記保持部材及びシフト部材の基本的断面形状は正方形としたことを特徴とする変速機のシフト装置。
請求項１または請求項２に記載の変速機のシフト装置おいて、前記シフト部材は前記保持部材の軸線方向両側に設けたことを特徴とする変速機のシフト装置。