JP2010210031A

JP2010210031A - 変速装置

Info

Publication number: JP2010210031A
Application number: JP2009057813A
Authority: JP
Inventors: Hiroji Kasuya; 広二糟谷
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: JP5051398B2

Abstract

【課題】セレクト作動時間を短縮して、迅速な変速を可能にする。
【解決手段】セレクト方向に移動可能かつ回転可能にシフトシャフト50に嵌挿されるとともにスプライン溝が形成されたセレクトシフト用歯車72を備え、シフトシャフト50を、複数の筒状部材61a〜61dを同軸上に配置して構成し、複数の筒状部材61a〜61dの一端部にアーム部65a〜65dを形成するとともに、他端部にセレクトシフト用歯車72の係合歯と係合するスプライン溝を形成し、セレクトシフト用歯車72は、セレクト方向に移動して所定の筒状部材61a〜61dをセレクトし、回転して筒状部材61a〜61dと係合し筒状部材61a〜61dを選択的に回転駆動させることで、アーム部65a〜65dをシフト方向に移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は機械式の変速装置に係り、詳しくは変速機部の構造に関するものである。

車両の変速装置として、トルクコンバータを使用しない機械式の自動変速装置が知られている。この機械式の自動変速装置では、手動変速装置における変速機の操作（セレクト及びシフト）及びクラッチの断接をアクチュエータにより作動させることで、トルクコンバータを不要とした自動変速を可能としている。上記変速機は、例えばセレクト方向及びシフト方向にスライドや回転により移動可能なシャフトと、セレクト方向に複数個配列されたシフトラグ（シフトブラケット）と、該シフトラグとシフトフォークとを夫々連結するシフトレール（ロッド）とを備えている。更に、シャフトには外方に突出してアーム部（シフタ）が設けられているとともに、各シフトラグには爪部が設けられている。そして、機械式の自動変速装置ではアクチュエータによりシャフトをセレクト方向及びシフト方向に移動させることで、アーム部によりシフトラグの爪部を選択的に押しシフト方向に移動させて、シフトフォークを選択的にシフト作動させる（特許文献１）。

特開２００１−３０４４１１号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、シフトラグはシフトフォークの位置に応じてセレクト方向に間隔を持って配置されている。したがって、アーム部を１つのシフトラグの爪部から他のシフトラグの爪部までセレクト方向に移動する時間を要し、これが変速時間の増加要因の１つとなっている。特にデュアルクラッチ式の自動変速装置に採用した場合には、変速時にアーム部の作動が複雑化するため、セレクト方向の移動時間が増加してしまい、変速時間の短縮化を妨げる大きな要因となっている。

また、上記のようにシフトラグのセレクト方向の間隔によってアーム部のセレクト方向の移動距離が比較的大きい場合には、アーム部の停止位置の誤差が大きくなり、特に上記特許文献１のようにシャフト全体がセレクト方向に移動する構造では、イナーシャが大きく所望の爪部のセレクト位置に正確に停止させることが困難となる虞がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、セレクト作動時間を短縮して、迅速な変速を可能とする機械式の変速装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、径方向外方に突出したアーム部を備えるとともに、軸線がセレクト方向に延びて配置されたシフトシャフトと、アーム部に押圧される押圧部を有しセレクト方向に複数個配列されたシフトラグと、シフトレールを介してシフトラグと連結され変速段のシフト作動を行うシフトフォークと、を備え、アーム部により押圧部をセレクト方向に対して垂直なシフト方向に押すことでシフトラグをシフト方向に移動させ、シフトレールを介してシフトフォークをシフト作動させる変速装置において、セレクト方向に移動可能かつ回転可能にシフトシャフトに嵌挿されるとともに係合歯が形成されたセレクトシフト用歯車を備え、シフトシャフトを、複数の筒状部材を同軸上に配置して構成し、記複数の筒状部材を、夫々の一端部にアーム部を形成するとともに、他端部にセレクトシフト用歯車の係合歯と係合する係合部を形成し、セレクトシフト用歯車は、セレクト方向に移動して所定の筒状部材をセレクトし、回転して該筒状部材の係合部と係合し該筒状部材を選択的に回転駆動させ、該筒状部材に設けられたアーム部をシフト方向に移動してシフト作動させることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１において、夫々の筒状部材の係合部、または、セレクトシフト用歯車の係合歯は周方向に複数形成され、複数の係合部または複数の係合歯のピッチ角は、所定の筒状部材を回転駆動させてシフトラグのシフト作動をさせたセレクトシフト用歯車が回転角を維持しつつセレクト方向に移動することで他の筒状部材の係合部に係合歯が係合するように、シフトラグのシフトストロークに応じて設定されることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２において、筒状部材の係合部、または、セレクトシフト用歯車の係合歯は、周方向全周に亘って形成されることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、筒状部材の他端部は径方向外方に延びて鍔部が形成され、該鍔部の先端に係合部が形成されることを特徴とする。

本発明の請求項１の変速装置によれば、セレクトシフト用歯車をセレクト方向に移動して所定の筒状部材の係合部と係合させ、セレクトシフト用歯車を回転して筒状部材を選択的に回転駆動させることで、該筒状部材に設けられたアーム部により対応するシフトラグをシフト作動させることができる。特に、シフトシャフトは複数の筒状部材を同軸上に配置して構成されるので、筒状部材の他端部を互いにセレクト方向に近接して配置させることができる。したがって、変速時にセレクトシフト用歯車がセレクト方向に移動する時間を短縮することができ、よって迅速な変速を可能にすることができる。

また、変速時にセレクトシフト用歯車をセレクト方向に移動させることで、セレクト時にシフトシャフト全体をセレクト方向に移動させる必要がなく、イナーシャが低減するので、セレクト位置の停止精度を向上させることができる。
また、本発明の請求項２の変速装置によれば、シフト作動させた筒状部材から他の筒状部材へセレクトシフト用歯車をセレクト方向に移動させる際に、係合歯と係合部とが係止するようにセレクトシフト用歯車の回転角を調整する必要なく他の筒状部材と係合可能となる。したがって、変速時のセレクトシフト用歯車の作動を簡素化し、変速をより迅速にすることができる。

また、本発明の請求項３の変速装置によれば、筒状部材の係合部、または、セレクトシフト用歯車の係合歯が全周に亘って形成されるので、係合歯と係合部とが係止可能な回転角の範囲が増加し、シフトラグのシフトストロークが大きく設定されていても対応することができる。
また、本発明の請求項４の変速装置によれば、簡単な構成により、筒状部材の係合部をセレクト方向に並べるように配置させることができる。

本発明を適用した前進６段後進１段のデュアルクラッチ式自動変速機の模式図である。シフトフォークの作動機構の全体構構成図である。セレクトシフト用歯車の形状及びその接続状態を示す詳細構成図である。筒状部材のスプライン溝のピッチ角を説明する参考図である。二股形状のアーム部を用いた筒状部材のスプライン溝のピッチ角を説明する参考図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明を適用した前進６段後進１段のデュアルクラッチ式変速装置の変速機部１の模式図である。
図１に示すように、変速機部１は、２個のクラッチ２、３と、同軸上に配置された２個の主軸４、５と、２個の副軸６、７とを備えている。第１の主軸４は第１のクラッチ２を介して、エンジン８の出力軸９から動力が伝達される一方、第２の主軸５は第２のクラッチ３を介して出力軸９から動力が伝達されるよう構成されている。

第１の副軸６及び第２の副軸７は、第１の主軸４及び第２の主軸５と軸線が平行になるように夫々離間して配置されているとともに、変速機部１の後段のデフ１０に動力を伝達可能に構成されている。第１の副軸６には、１速ギヤ１１、２速ギヤ１２、３速ギヤ１３及び６速ギヤ１４が回転可能に枢支されている。第２の副軸７には、４速ギヤ１５、５速ギヤ１６及びリバースギヤ１７が回転可能に枢支されているとともに、パーキングギヤ１８が固定されている。

また、変速機部１には、４個のシフトフォーク２０〜２３が備えられている。第１のシフトフォーク２０及び第２のシフトフォーク２１は、第１の副軸６の軸線に沿ってスライド移動可能に設置されるとともに、第３のシフトフォーク２２及び第４のシフトフォーク２３は、第２の副軸７の軸線に沿ってスライド移動可能に設置されている。これらのシフトフォーク２０〜２３をスライド移動させることで、第１のシフトフォーク２０により２速ギヤ１２及び６速ギヤ１４を、第２のシフトフォーク２１により１速ギヤ１１及び３速ギヤ１３を、夫々選択的に副軸６に断接（シフト作動）可能となっているとともに、第３のシフトフォーク２２により４速ギヤ１５及びリバースギヤ１７を、第４のシフトフォーク２３により５速ギヤ１６を、夫々選択的に副軸７に断接（シフト作動）可能となっている。第１の主軸４には１速ギヤ１１、３速ギヤ１３及び５速ギヤ１６が接続される一方、第２の主軸５には、２速ギヤ１２、４速ギヤ１５、６速ギヤ１４及びリバースギヤ１７が接続されている。

即ち、デュアルクラッチ式変速装置の変速機部１では、第１のクラッチ２を介して１速、３速及び５速に選択的に切り換え可能である一方、第２のクラッチ３を介して２速、４速、６速及びリバースに選択的に切り換え可能に構成されている。
図２は、シフトフォーク２０〜２３の作動機構の全体構成図である。図３はセレクトシフト用歯車の形状及びその接続状態を示す詳細構成図である。

図２に示すように、シフトフォーク２０〜２３は図中前後方向（シフト方向）に移動可能に配置された４個のシフトレール３０ａ〜３０ｄに夫々固定されており、更にシフトレール３０ａ〜３０ｄには夫々シフトラグ４０ａ〜４０ｄが設けられている。シフトラグ４０ａ〜４０ｄは、シフトレール３０ａ〜３０ｄから右方向に延びる板材であって、右端部には右方向に突出する爪状に形成された一対の押圧部４１ａ〜４１ｄが設けられている。各シフトラグ４０ａ〜４０ｄは、非接続（ニュートラル）状態にて、その押圧部４１ａ〜４１ｄが上下方向（セレクト方向）に延びる同一線上に間隔をおいて配置されている。

シフトラグ４０ａ〜４０ｄの右方には、押圧部４１ａ〜４１ｄの並びと平行に上下方向に延びるシフトシャフト５０が設けられている。
本実施形態のシフトシャフト５０は、中心軸６０の廻りに４個の円筒部材６１ａ〜６１ｄが互いに回転可能に重ねられて構成されている。中心軸６０の両端は、支持部材６２、６３に固定されている。円筒部材６１ａ〜６１ｄの下端は回転可能に支持部材６２に支持されている。円筒部材６１ａ〜６１ｄの上端は中心軸に対して垂直に外方に拡径して鍔部６４ａ〜６４ｄが形成されている。鍔部６４ａ〜６４ｄの外周縁部には、上下方向に延びてスプライン溝（係合部）が形成されている。４つの鍔部６４ａ〜６４ｄの外径は互いに同径に形成されている。円筒部材６１ａ〜６１ｄには、夫々１つずつアーム部６５ａ〜６５ｄが設けられている。アーム部６５ａ〜６５ｄは、円筒部材６１ａ〜６１ｄの外壁から径方向外方に突出し、先端がシフトラグ４０ａ〜４０ｄの一対の押圧部４１ａ〜４１ｄの間に位置するように配置され、押圧部４１ａ〜４１ｄを前後方向に押すように円板状に形成されている。４つのアーム部６５ａ〜６５ｄは、４つのシフトラグ４０ａ〜４０ｄの押圧部４１ａ〜４１ｄの上下位置と各々一致するようにセレクト方向に離間して配置されている。最内部に位置する第１の円筒部材６１ａを除く円筒部材６１ｂ〜６１ｄには、それより内部の円筒部材６１ａ〜６１ｃから突出したアーム部６１ａ〜６１ｃがシフト方向に移動可能なように、開口部６７が設けられている。

４つの円筒部材６１ａ〜６１ｄのうち第１の円筒部材６１ａを回転させて、第１のシフトラグ４１ａをニュートラル位置からシフト位置までシフト方向に移動させると、２速ギヤ１２及び６速ギヤ１４がシフトする。第１の円筒部材６１ａの外側の第２の円筒部材６１ｂを回転させて、第２のシフトラグ４１ｂをシフト位置まで移動させると、１速ギヤ１１及び３速ギヤ１３がシフトする。第２の円筒部材６１ｂの外側の第３の円筒部材６１ｃを回転させて、第３のシフトラグ４１ｃをシフト位置まで移動させると、４速ギヤ１５及びリバースギヤ１７がシフトする。最外側の第４の円筒部材６１ｄを回転させて、第４のシフトラグ４０ｄをシフト位置まで移動させると、５速ギヤ１６がシフトする。

円筒部材６１ａ〜６１ｄは、選択的にシフト用モータ７０により回転駆動される。シフト用モータ７０は、支持部材６３に固定されており、減速機構７１及びセレクトシフト用歯車７２を介して円筒部材６１ａ〜６１ｄを回転させる。
減速機構７１の出力ギヤ７１ａは、軸線がシフトシャフト５０と平行になるように配置されており、シフトシャフト５０の中心軸６０と上部で相対して軸方向に延びるようにスプライン溝が形成されている。図３に示すように、セレクトシフト用歯車７２は、円環板状に形成され、外周部７２ａに歯車の歯が形成されている。セレクトシフト用歯車７２の外周部７２ａは減速機７１の出力ギヤ７１ａと嵌合する一方、内周部７２ｂには円筒部材６１ａ〜６１ｄの鍔部６４ａ〜６４ｄに設けられたスプライン溝と嵌合可能な係合歯が周方向に等間隔で４個形成されている。セレクトシフト用歯車７２の内周部７２ｂの係合歯は、隣合う円筒部材６１ａ〜６１ｄのスプライン溝に同時に嵌合できないように上下幅が狭く設定されている。なお、本実施形態のセレクトシフト用歯車７２の内周部７２ｂの係合歯は、全周に亘って設けられておらず歯数が４個になっているが、この歯数は特に限定されるものではなく、適宜設定すればよい。また、筒状部材６１ａ〜６１ｄの鍔部６４ａ〜６４ｄのスプライン溝は、全周に亘って形成されているが、シフトストロークＳｓに対応した回転角が得られるようにすれば周方向の一部分に設けてもよい。本実施形態のようにスプライン溝を全周に亘って設ければ、シフトストロークＳｓが大きく設定されていても対応することができる。

セレクトシフト用歯車７２は、セレクト機構により上下方向に移動可能に配置されている。セレクト機構は、ボールネジ８０、ボールネジ８０を回転駆動するセレクト用モータ８１を備えて構成されている。ボールネジ８０のネジ軸８０ａは、シフトシャフト５０の上部と相対して軸線がシフトシャフト５０と平行になるように配置されている。ボールネジ８０のネジ軸８０ａ上を上下動するナット８０ｂには、セレクト用フォーク８２が突出して設けられ、その先端がセレクトシフト用歯車７２を回転可能に把持している。

即ち、セレクト用モータ８１により上下動するナット８０ｂに伴ってセレクトシフト用歯車７２もシフトシャフト５０上を上下動する構成となっている。したがって、セレクト用モータ８１を作動制御してセレクトシフト用歯車７２を所望の円筒部材６１ａ〜６１ｄの鍔部６４ａ〜６４ｄの上下位置に合わせてスプライン溝と係合歯とを嵌合させ、シフト用モータ７０を駆動してセレクトシフト用歯車７２を回転させることで、セレクトシフト用歯車７２と嵌合する円筒部材６１ａ〜６１ｄのみ選択的に回転駆動することが可能となっている。そして、円筒部材６１ａ〜６１ｄが回転することで、アーム部６５ａ〜６５ｄが回転して押圧部４１ａ〜４１ｄをシフト方向に押し、対応するシフトラグ４０ａ〜４０ｄをシフト作動させる。

図４は、筒状部材６１ａのスプライン溝のピッチ角を説明する参考図である。
図４に示すように、本実施形態では、更に、筒状部材６１ａの鍔部６４ａのスプライン溝のピッチ角θｐをシフトラグのシフトストロークＳｓに対応して設定している。詳しくは、押圧部４１ａのシフト位置及びニュートラル位置でのアーム部６５ａの回転位置の間の回転角θｓが、鍔部６４ａ〜６４ｄのスプライン溝のピッチ角θｐと一致するように設定されている。また、他の筒状部材６１ｂ〜６１ｄについても同様に、スプライン溝のピッチ角θｐをシフトラグのシフトストロークＳｓに対応して設定している。

シフト用モータ７０及びセレクト用モータ８１は図示しないＥＣＵにより、シフトレバーの操作及びエンジンの運転状態等に基づいて駆動制御され、例えば変速段を目標変速段に切り換える際に順次切り換えるように駆動制御される。ＥＣＵは、変速時に更にクラッチ２、３の作動を制御する。詳しくは、ＥＣＵは、変速段を切り換える際に、一方のクラッチ２または３が接続されている変速前の状態から、この変速段を接続したまま、他方のクラッチ３または２を接続して次の変速段に接続する。そして、この次の変速段の回転数がシンクロした時点で、前の段の切り離しを行うことで、継ぎ目のない変速を実現可能としている。

以上のように、本実施形態では、シフトシャフト５０を複数の筒状部材６１ａ〜６１ｄから構成し、筒状部材６１ａ〜６１ｄを回転駆動してアーム部６５ａ〜６５ｄを回転させ、対応するシフトラグ４０ａ〜４０ｄをシフト作動させる構成であるので、シフト作動またはシフト解除作動する変速段を切り換えるセレクト作動を行う際に、上下方向に隣接して配置された筒状部材６１ａ〜６１ｄの鍔部６４ａ〜６４ｄ間の移動のみで可能となる。したがって、セレクト作動時間を短縮することができ、迅速な変速を可能にすることができる。また、セレクト作動時にセレクトシフト用歯車７２のみ上下動しシフトシャフト５０はシフト方向に移動しない構造であるので、セレクト作動時のイナーシャが低減されセレクト方向の停止位置精度を向上させることができる。

特に、本実施形態では、鍔部６４ａ〜６４ｄとセレクトシフト用歯車７２とを嵌合するスプライン溝のピッチ角θｐがシフトストロークＳｓに対応して設定され、シフト作動後及びシフト解除作動後にセレクトシフト用歯車７２のスプライン溝と鍔部６４ａ〜６４ｄのスプライン溝とが一致するように構成されている。したがって、シフト作動後及びシフト解除作動後にセレクトシフト用歯車７２の回転角を維持したままセレクト方向に移動させて、他の鍔部６４ａ〜６４ｄのスプライン溝と嵌合させることができる。これにより、セレクトシフト用歯車７２の回転角を調整する必要なくセレクト作動が可能となり、シフトアーム６５の作動が簡素化され、制御を容易にすることができるとともに、変速をより迅速に行うことができる。

また、シフト歯車７２のスプラインは１つの鍔部６４ａ〜６４ｄにのみ係止することができるように上下幅が設定されているので、複数の変速段を同時にセレクトすることがなく、誤作動を確実に防止することができる。
なお、上記実施形態では、筒状部材６１ａ〜６１ｄの鍔部６４ａ〜６４ｄに形成されたスプライン溝のピッチ角θｐをシフトストロークＳｓに対応して設定しているが、セレクトシフト用歯車７２にスプライン溝を設け、該スプライン溝のピッチ角をシフトストロークＳｓに対応して設定してもよい。

また、上記実施形態では、筒状部材６１ａ〜６１ｄの上端が半径方向外方に拡径して鍔部６４ａ〜６４ｄが形成され、この鍔部６４ａ〜６４ｄにスプライン溝が形成されているが、筒状部材６１ａ〜６１ｄの外周壁の上部にスプライン溝を形成する構造としてもよい。
また、本実施例では、シフトラグ４０ａ〜４０ｄは、爪状に形成された一対の押圧部４１ａ〜４１ｄが設けられているとしたが、図５に示すように、シフトラグ４０ａ‘〜４０ｄ’を一本の押圧部４１ａ‘〜４１ｄ’を形成する柱状形状とし、アーム部６５ａ‘〜６５ｄ’を二股形状として、その間に押圧部４１ａ‘〜４１ｄ’を位置させるような構造としてもよい。

また、本実施形態とは異なる変速段数の変速機においても本発明を適用することができる。本発明はデュアルクラッチ式の変速機だけではなく、シングルクラッチ式の変速機にも適用することができる。

１変速機部
３０ａ〜３０ｄシフトレール
４０ａ〜４０ｄシフトラグ
２０、２１、２２、２３シフトフォーク
５０シフトシャフト
６１ａ〜６１ｄ筒状部材
７２セレクトシフト用歯車

Claims

径方向外方に突出したアーム部を備えるとともに、軸線がセレクト方向に延びて配置されたシフトシャフトと、
前記アーム部に押圧される押圧部を有し前記セレクト方向に複数個配列されたシフトラグと、
シフトレールを介して前記シフトラグと連結され変速段のシフト作動を行うシフトフォークと、を備え、
前記アーム部により前記押圧部を前記セレクト方向に対して垂直なシフト方向に押すことで前記シフトラグを前記シフト方向に移動させ、前記シフトレールを介して前記シフトフォークをシフト作動させる変速装置において、
前記セレクト方向に移動可能かつ回転可能に前記シフトシャフトに嵌挿されるとともに係合歯が形成されたセレクトシフト用歯車を備え、
前記シフトシャフトを、複数の筒状部材を同軸上に配置して構成し、
前記複数の筒状部材を、夫々の一端部に前記アーム部を形成するとともに、他端部に前記セレクトシフト用歯車の係合歯と係合する係合部を形成し、
前記セレクトシフト用歯車は、前記セレクト方向に移動して所定の筒状部材をセレクトし、回転して該筒状部材の係合部と係合し該筒状部材を選択的に回転駆動させ、該筒状部材に設けられた前記アーム部を前記シフト方向に移動して前記シフト作動させることを特徴とする変速装置。
夫々の前記筒状部材の係合部、または、セレクトシフト用歯車の係合歯は周方向に複数形成され、
前記複数の係合部または前記複数の係合歯のピッチ角は、所定の筒状部材を回転駆動させて前記シフトラグのシフト作動をさせた前記セレクトシフト用歯車が回転角を維持しつつ前記セレクト方向に移動することで他の筒状部材の係合部に係合歯が係合するように、前記シフトラグのシフトストロークに応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の変速装置。
前記筒状部材の係合部、または、セレクトシフト用歯車の係合歯は、周方向全周に亘って形成されることを特徴とする請求項２に記載の変速装置。
前記筒状部材の他端部は径方向外方に延びて鍔部が形成され、該鍔部の先端に前記係合部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の変速装置。