JP2013190100A - 車両の自動化手動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】動力を一旦遮断してから再連結しなければならない手動変速機のメカニズムを使用しながら、変速時に駆動輪に別途の動力を伝達し、変速中に動力を遮断するために発生する加速トルクの低下に起因する、後方に引っ張られるような変速感の低下を防止する。
【解決手段】車両の自動化手動変速機は、入力軸１と出力軸３との間に設けられた変速部５と、入力軸１に動力を提供する動力提供装置と、出力軸３との間に設置され、動力提供装置からの動力を出力軸３に無段の変速比で伝達する無段伝達機構と７、を含み、無段伝達機構７は、動力提供装置の回転軸に連結された駆動プーリ１３と、ベルト１５と、ベルト１５を通じて前記駆動プーリ１３からの回転力の伝達を受ける被動プーリ１７と、ベルト１５に接触する前記駆動プーリ１３の直径と前記被動プーリ１７の直径との比を連続的に変化させるプーリ比可変手段とを含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の自動化手動変速機に係り、より詳しくは、手動変速機による変速操作中に起こる駆動力伝達の遮断に伴う変速感の低下現象を改善した車両の自動化手動変速機に関する。

自動化手動変速機は、車両の運転中にアクチュエータによって自動的に変速される自動変速機と同等の便利さを有し、自動変速機より優れた動力伝達効率を有することにより、車両の燃費向上に寄与することができる（例えば特許文献１を参照）。

しかし、同期噛合い式変速メカニズムを基盤とする自動化手動変速機の場合、変速過程の中間に動力の伝達が遮断される瞬間が存在し、加速トルクの低下によってまるで車両を後方に引張られるような変速感の低下現象が発生するという問題点がある。

特開第２０１０−２５２９３号公報

先端自動車シャーシー、キム・ジェフィ著、８７〜９４ページ、ゴールデンベル出版社

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、変速のために必然的に動力を一旦遮断してから再連結しなければならない手動変速機のメカニズムを使用しながら、変速時に駆動輪に別途の動力を伝達し、変速中に動力を遮断するために発生する加速トルクの低下を防止し、車両を後方に引張られるような変速感の低下現象を防止し、柔らかく安定した変速感を形成して車両の商品価値を向上させた車両の自動化手動変速機を提供することにその目的がある。

かかる課題を解決するための本発明の車両の自動化手動変速機は、入力軸と出力軸との間に互いに異なるギア比を有する複数の変速機構を設けた変速部と、
入力軸に動力を提供する動力提供装置と出力軸との間に設置され、動力提供装置からの動力を出力軸に無段の変速比で伝達する無段伝達機構と、
を含んで構成されたことを特徴とする。

また本発明は、無段伝達機構が、動力提供装置の回転軸に連結された駆動プーリと、
駆動プーリの回転力を伝達するベルトと、ベルトを通じて駆動プーリからの回転力の伝達を受ける被動プーリと、ベルトに接触する駆動プーリの直径と被動プーリの直径との比を連続的に変化させるプーリ比可変手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。

また本発明は、被動プーリと出力軸との間に、動力を連結したり遮断したりする動力断続機構が設けられたことを特徴とする。
また本発明は、被動プーリの回転軸に、出力軸に動力を伝達する駆動ギアが設けられ、出力軸には駆動ギアに噛合わされる被動ギアが設けられ、動力断続機構は、被動プーリの回転軸上で被動プーリと駆動ギアとの間の動力の伝達を断続することを特徴とする。

また本発明は、入力軸と動力提供装置との間に、動力提供装置から供給される動力を断続して入力軸に提供するクラッチが設けられたことを特徴とする。
また本発明は、クラッチは、動力提供装置からの動力を断続するクラッチディスクが、駆動プーリの内部空間に設置されたことを特徴とする。

また本発明は、駆動プーリ及び被動プーリそれぞれが、プーリの回転軸方向の移動が拘束された固定プーリと固定プーリに対向して設けられ、プーリの回転軸方向の移動が可能な可動プーリとで構成され、プーリ比可変手段が、駆動プーリの可動プーリ及び被動プーリの可動プーリを回転軸方向に沿って直線移動させ、ベルトに接触する駆動プーリ及び被動プーリの直径の比を連続的に変化させることを特徴とする。

また本発明は、プーリ比可変手段が、駆動プーリと被動プーリとに連結して設けられ、駆動プーリと被動プーリとの間に回動軸を有し、回動軸を中心として回動されることによって、駆動プーリの可動プーリと被動プーリの可動プーリとを可動プーリの回転軸方向に直線変位させるコントロールレバーと、コントロールレバーに連結され、自身が回転されることによってコントロールレバーを回動軸を中心として回動させる移送ねじと、移送ねじを回転させる調節モーターと、を含んで構成されたことを特徴とする。

また本発明は、プーリ比可変手段が、駆動プーリの可動プーリ及び被動プーリの可動プーリそれぞれに、油圧の力で可動プーリを回転軸方向に直線移動させる油圧供給装置を含んで構成されたことを特徴とする。

また本発明は、変速部の変速機構が、キーとシンクロナイザーリングとを使用し、同期後に噛合される同期噛合い式で構成されたことを特徴とする。
また本発明は、変速部の変速機構が、ドッグクラッチによって構成されたことを特徴とする。

本発明の自動化手動変速機は、変速のために必然的に動力を瞬間的に遮断してから連結しなければならなかった従来の手動変速機のメカニズムを維持しながらも、変速時に駆動輪に別途の動力を伝達し、変速中に発生する加速トルクの低下現象を排除することにより、加速感が低下することを防止し、柔らかく安定した変速感を形成して、車両の商品価値を向上させることができる。

本発明による車両の自動化手動変速機の構成図である。 図１の構成図でエンジン始動時の動力伝達関係を説明した図面である。 図１の構成図で１段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。 図１の構成図で１段から２段に変速中の動力伝達関係を説明した図面である。 図１の構成図で２段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。 図１の構成図でＲ段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。

図１は、本発明による車両の自動化手動変速機の構成図である。
図１に示すように、本発明の自動化手動変速機は、入力軸１と出力軸３との間に設けられ、相互に異なったギア比を有する複数の変速機構を設けた変速部５と、変速部５の入力軸１に動力を提供する動力提供装置と、動力提供装置及び出力軸３の間に設置され、動力提供装置からの動力を出力軸３に無段の変速比で伝達することができるように構成された無段伝達機構７と、を含んで構成される。

すなわち、従来の一般的な手動変速機の変速メカニズムを有した変速部５に対して、本発明の自動化手動変速機は、無段伝達機構７が、動力提供装置から入力軸１と並列に動力の提供を受け、変速部５の変速中に入力軸１を迂回して出力軸３に動力を提供することにより、従来の変速中の動力遮断によるトルク低下現象を防止するものである。
本発明の動力提供装置は、例えば本実施例で示すように、内燃機関であるエンジン９を使用することができる。エンジン９には始動のための始動モーター１１が連結される。

無段伝達機構７は、動力提供装置の回転軸に連結された駆動プーリ１３と、駆動プーリ１３の回転力を伝達するベルト１５と、ベルト１５を通じて駆動プーリ１３からの回転力の伝達を受ける被動プーリ１７と、駆動プーリ１３の直径と被動プーリ１７の直径を連続的に変化させるプーリ比可変手段と、を含んで構成される。

無段伝達機構７は、一定の長さのベルト１５が巻かれた状態で、ベルト１５が接触する駆動プーリ１３の直径と、ベルト１５が接触する被動プーリ１７の直径と、の比を連続的に変化させることにより、駆動プーリ１３の回転力を被動プーリ１７に無段の変速比で伝達するように構成される。

駆動プーリ１３及び被動プーリ１７それぞれは、プーリの回転軸方向の移動が拘束された固定プーリＡと、固定プーリＡに対向し回転軸方向の移動が可能に設置された可動プーリＢと、で構成される。
プーリ比可変手段は、駆動プーリ１３の可動プーリＢ及び被動プーリ１７の可動プーリＢを、回転軸方向に沿って直線移動させてベルト１５に接触する駆動プーリ１３及び被動プーリ１７の直径を連続的に変更させる。

本実施例のプーリ比可変手段は、駆動プーリ１３と被動プーリ１７との間に回動軸を有し、回動軸を中心として回動されるのに伴って駆動プーリ１３の可動プーリＢと被動プーリ１７の可動プーリＢとを回転軸方向に直線移動させるコントロールレバー１９と、自身が回転されることよってコントロールレバー１９を回動軸を中心として回動させる移送ねじ２１と、移送ねじ２１を回転させる調節モーター２３と、を含んで構成される。

コントロールレバー１９と駆動プーリ１３の可動プーリＢとの間、及びコントロールレバー１９と被動プーリ１７の可動プーリＢとの間には、コントロールレバー１９の回動運動が可動プーリＢの回転軸方向の直線運動に変換されるのを許容しながら、これらを互いに連結する連結部材２５が設けられる。また、移送ねじ２１とコントロールレバー１９との間にも移送ねじ２１の回転運動をコントロールレバー１９の回動運動に変換しながら連結する転換部材２７が設けられる。連結部材２５と転換部材２７とは公知の技術に基づき、例えばガイドとスロット又はねじ等を利用して形成される。

プーリ比可変手段は、駆動プーリ１３の可動プーリＢ、及び被動プーリ１７の可動プーリＢそれぞれを可動プーリＢの回転軸方向へ移動させる油圧供給装置で構成することができ、更に、従来のベルトとプーリを使用する無段変速機のメカニズムを使用することもできる。

また、無段伝達機構としては、従来の各種無段変速装置のメカニズムを代替して使用することができ、例えば、従来のトロイダル無段変速装置等を利用することができる。
一方、被動プーリ１７と出力軸３との間には、動力を連結したり遮断することができる動力断続機構２９が設けられる。

本実施例では、被動プーリ１７の回転軸には出力軸３に動力を伝達するように形成された駆動ギア３１が設けられ、出力軸３には駆動ギア３１に噛合わされる被動ギア３３が設けられた。本実施例の動力断続機構２９は、被動プーリ１７の回転軸上で被動プーリ１７と駆動ギア３１との間の動力を断続することができるように設置した。

勿論、これとは異なった動力断続機構２９を出力軸３に設け、異なった構成とすることも可能である。この場合、動力断続機構２９は、摩擦クラッチ、ドッグクラッチ、同期噛合い装置、摩擦バンド、及びマグネチッククラッチの中から適切なものを使用することができる。

入力軸１と動力提供装置との間には、動力提供装置からの動力を断続的に入力軸１に出力するクラッチ３５が設けられる。本実施例では、クラッチ３５のクラッチディスク３７を駆動プーリ１３の内部空間に設置し、コンパクトな構成にした。

変速部５の変速機構は、例えばキーとシンクロナイザーリングとを使用して同期後に噛合わされる同期噛合い式、又はドッグクラッチによって構成することができる。この中、現在主に使用されて、動力断絶時間が最短である同期噛合い式変速機構を使用するのがより望ましい。これ以外の変速機構も使用することができるが、何れの変速機構も変速時に入力軸に入力される動力を遮断しなければならず、それによって変速中のトルク低下現象が伴うという共通点を有する。本実施例では、同期噛合い式変速機構で変速部５が構成されている例を示す。

上記したように構成された本発明の作用を図２乃至図６を参照して説明する。
図２は、図１の構成図でエンジン始動時の動力伝達関係を説明した図面である。
図２に示すようにエンジンの始動時は、クラッチ３５と動力断続機構２９とが遮断された状態で、エンジン９が始動モーター１１で始動される。従って、入力軸１や出力軸３には動力が伝達されない状態で、エンジン９の回転力は駆動プーリ１３とベルト１５とを経て被動プーリ１７まで伝達されるのみである。しかし、変速部５の変速段が全て連結されていない場合は、クラッチ３５を連結した状態でも始動が可能である。

図３は、図１の構成図で１段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。
上記したような状態でクラッチ３５が遮断されていれば、１−２段同期噛合い装置４１で１段変速段を実施することができ、１段変速段が形成された状態でクラッチ３５を連結すれば、車両の発進と共に図３に示した１段走行状態を実施することができる。

図３に示すように、１段走行状態ではエンジン９の動力は、クラッチ３５を通じて入力軸１に伝達された後、１段変速段ギア対を通じて１段変速され、出力軸３に伝達され、差動装置４３を通じて駆動輪に出力される。
この時、動力断続機構２９は遮断された状態を維持して、駆動プーリ１３と被動プーリ１７とを通じた動力は出力軸３に伝達されない。

図４は、図１の構成図で１段から２段に変速中の動力伝達関係を説明した図面である。
即ち、１段変速段から２段変速段に変速される中間過程を図示したものであり、クラッチ３５が遮断されて動力断続機構２９が結合される。エンジン９からの動力は、入力軸１への伝達は遮断され、駆動プーリ１３とベルト１５及び被動プーリ１７を通じ迂回して出力軸３に伝達されてトルク低下現象を防止する。

この時、駆動プーリ１３と被動プーリ１７とがベルト１５と共に形成するプーリ比は、被動プーリ１７が１段変速段状態での出力軸３の回転速度に合わせることができる状態から、２段変速段状態での出力軸３の回転速度を合わせることができる状態に調節される。即ち、調節モーター２３を駆動してコントロールレバー１９でプーリ比制御することにより、１段から２段に変速される過程で、クラッチ３５によって入力軸１のトルクが遮断されることによって発生するトルクの低下現象が防止されると共に、現在の変速段と目標の変速段間の柔らかい連結が可能になる。

クラッチ３５が遮断され、動力断続機構２９が連結されてエンジン９の動力が駆動プーリ１３と被動プーリ１７を通じて出力軸３に供給されている間に、１−２段同期噛合い装置４１が１段を解除して２段への噛合わせを完了する。
２段変速段の噛合わせがなされた後、クラッチ３５を結合しながら動力断続機構２９を遮断すれば、図５のような２段走行状態が具現される。

図５は、図１の構成図で２段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。
図５に示すように、エンジン９からの動力は、クラッチ３５を通じて入力軸１と出力軸３との間で２段の変速段に調節され、差動装置４３を通じて駆動輪に供給される。一方、エンジン９から被動プーリ１７まで伝達された動力は動力断続機構２９によって遮断された状態である。

以上のように、１段から２段に変速される間の、駆動プーリ１３とベルト１５及び被動プーリ１７による出力軸３への動力提供は、これ以外の残りの変速段間の変速でも同じ原理で実行され、１段と２段間のような低段間の変速は勿論、４段と５段の間のような高段間の変速でも、ひいてはオーバードライブ変速段でも、駆動プーリ１３と被動プーリ１７の間では現在の変速段と目標変速段の出力軸３の回転速度を無段で合わせながら動力を補償することができる。これによって、当該変速機の全変速範囲内で変速中のトルク低下が防止され、柔らかく安定した変速感を形成することができるようになる。

図６は、図１の構成図でＲ段走行中の動力伝達関係を説明した図面である。
図６に示すように、車両が停止した状態で入力軸１と出力軸３の間の後進アイドラギヤ３９を連結することにより、後進変速段が具現される。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１； 入力軸
３； 出力軸
５； 変速部
７ 無段伝達機構
９ エンジン
１１ 始動モーター
１３ 駆動プーリ
１５ ベルト
１７ 被動プーリ
１９ コントロールレバー
２１ 移送ねじ
２３ モーター
２５ 連結部材
２７ 転換部材
２９ 動力断続機構
３１ 駆動ギア
３３ 被動ギア
３５ クラッチ
３７ クラッチディスク
３９ 後進アイドラギヤ
４１ １−２段同期噛合い装置
４３ 差動装置
Ａ 固定プーリ
Ｂ 可動プーリ

Claims (11)

1. 入力軸と出力軸との間に、互いに異なるギア比を有する複数の変速機構を設けた変速部と、
   前記入力軸に動力を提供する動力提供装置と前記出力軸との間に設置され、前記動力提供装置からの動力を前記出力軸に無段の変速比で伝達する無段伝達機構と、
   を含んで構成されたことを特徴とする車両の自動化手動変速機。
2. 前記無段伝達機構は、
   前記動力提供装置の回転軸に連結された駆動プーリと、
   前記駆動プーリの回転力を伝達するベルトと、
   前記ベルトを通じて前記駆動プーリからの回転力の伝達を受ける被動プーリと、
   前記ベルトに接触する前記駆動プーリの直径と前記被動プーリの直径との比を連続的に変化させるプーリ比可変手段と、
   を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両の自動化手動変速機。
3. 前記被動プーリと前記出力軸との間に、動力を連結したり遮断したりする動力断続機構が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の車両の自動化手動変速機。
4. 前記被動プーリの回転軸に、前記出力軸に動力を伝達する駆動ギアが設けられ、
   前記出力軸には前記駆動ギアに噛合わされる被動ギアが設けられ、
   前記動力断続機構は、前記被動プーリの回転軸上で前記被動プーリと前記駆動ギアとの間の動力の伝達を断続することを特徴とする請求項３に記載の車両の自動化手動変速機。
5. 前記入力軸と前記動力提供装置との間に、前記動力提供装置から供給される動力を断続して前記入力軸に提供するクラッチが設けられたことを特徴とする請求項２に記載の車両の自動化手動変速機。
6. 前記クラッチの、前記動力提供装置からの動力を断続するクラッチディスクは、前記駆動プーリの内部空間に設置されたことを特徴とする請求項５に記載の車両の自動化手動変速機。
7. 前記駆動プーリ及び前記被動プーリそれぞれが、プーリの回転軸方向の移動が拘束された固定プーリと、前記固定プーリに対向して設けられ前記回転軸方向の移動が可能な可動プーリと、で構成され、
   前記プーリ比可変手段は、前記駆動プーリの可動プーリ及び前記被動プーリの可動プーリを前記回転軸方向に沿って直線移動させ、前記ベルトに接触する前記駆動プーリ及び前記被動プーリの直径の比を連続的に変化させたことを特徴とする請求項２に記載の車両の自動化手動変速機。
8. 前記プーリ比可変手段は、
   前記駆動プーリと前記被動プーリとに連結して設けられ、前記駆動プーリと前記被動プーリとの間に回動軸を有し、前記回動軸を中心として回動されることによって前記駆動プーリの可動プーリと前記被動プーリの可動プーリとを前記回転軸方向に直線変位させるコントロールレバーと、
   前記コントロールレバーに連結され、自身が回転されることによって前記コントロールレバーを前記回動軸を中心として回動させる移送ねじと、
   前記移送ねじを回転させる調節モーターと、
   を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の車両の自動化手動変速機。
9. 前記プーリ比可変手段は、前記駆動プーリの可動プーリ及び前記被動プーリの可動プーリそれぞれに、油圧の力で前記可動プーリを前記回転軸方向に直線移動させる油圧供給装置を含んで構成されたことを特徴とする請求項７に記載の車両の自動化手動変速機。
10. 前記変速部の変速機構は、キーとシンクロナイザーリングとを使用し、同期後に噛合される同期噛合い式で構成されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかか一項に記載の車両の自動化手動変速機。
11. 前記変速部の変速機構は、ドッグクラッチによって構成されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の車両の自動化手動変速機。
    

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