JP2013194849A - 変速機の変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期噛み合い機構の同期終了後にシフターシャフトの移動速度を低下させるダンパーの構造を簡素化しつつ安定したダンピング効果を有する変速機の変速装置を提供すること。
【解決手段】シフターシャフト３３の端部が、それぞれスライド自在に挿入される変速機ケース４１に設けられた一対の支持穴４２と、それぞれの支持穴４２の内側にシフターシャフト３３の端部によって閉塞されるとともに、シフターシャフト３３内に軸方向に貫通するように形成された空気通路３３Ａと連通する、一対の空気室４３と、空気通路３３Ａ内に配置され、シフターシャフト３３の移動速度が所定速度を越えた場合、空気室４３の一方から流出する空気の量がこの一方の空気室４３の容積減少量よりも少なくなるような絞り開口部４４Ａを有するオリフィス４４と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、変速機の変速装置に関する。

デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）などの変速機において、通常、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）と同様の同期噛み合い機構を用いて変速を行っている。同期噛み合い機構は、スリーブが移動させられることにより、シンクロコーン部で発生する摩擦トルクによりスリーブとギヤの回転速度を合わせて回転を同期させている。スリーブは、軸方向に移動するシフターシャフトに設けられたシフトフォークを介して移動されるようになっている。また、シフターシャフトを軸方向に駆動する手段としては、リニアソレノイドを備えたバルブボディが用いられている。このようなバルブボディを用いることで、変速機におけるシフト力の制御が可能となっている。

また、従来の変速装置として、シフトフォークが取り付けられたシフトロッド（シフターシャフト）の端部に設けた閉塞空間と油溜まりと、を小径孔で連絡して、シフトロッドの軸方向の移動に対して、ダンパー作用を及ぼすようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２３９８１号公報

しかしながら、上記した従来の変速装置では、油溜まりにオイルを常時確保する必要があるため、定期的な維持管理が要求されるものである。また、上記した従来の変速装置では、圧力伝達媒体として用いられているオイルの圧力伝達特性が温度により大幅に変化するため、シフトロッドに対するダンピング効果が変動し易いという問題点がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、同期噛み合い機構の同期終了後にシフターシャフトの移動速度を低下させるダンパーの構造を簡素化しつつ安定したダンピング効果を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の態様は、回転軸にギヤを連結させる同期噛み合い機構のスリーブを回転軸の軸方向に沿って作動させるシフトフォークと、シフトフォークが固定され、回転軸と平行をなし軸方向へ往復移動するシフターシャフトと、を備える変速機の変速装置において、シフターシャフトは、軸方向に沿って貫通する空気通路が形成され、シフターシャフトの端部が、それぞれスライド自在に挿入される変速機ケースに設けられた一対の支持穴と、それぞれの支持穴の内側にシフターシャフトの端部によって閉塞されるとともに、前記空気通路と連通する、一対の空気室と、空気通路内に配置され、シフターシャフトの移動速度が所定速度を越えた場合、空気室の一方から流出する空気の量が一方の空気室の容積減少量よりも少なくなるような絞り開口部を有するオリフィスと、を備えることを特徴とする。

上記態様としては、シフターシャフトは、移動に伴いボーク位置を越えた位置で、シフターシャフトが移動する方向にある空気室から流出する空気の量が空気室の容積減少量よりも少なくなるように、絞り開口部の径寸法が設定されていることを特徴とする。

上記態様としては、シフターシャフトは、管材によって形成され、軸方向両端部の内側に前記オリフィスが設けられている構成とすることができる。

本発明によれば、同期噛み合い機構の同期終了後にシフターシャフトの移動速度を低下させるダンパーの構造を簡素化しつつ安定したダンピング効果を有する変速機の変速装置を実現する。

図１は、本発明の実施の形態に係る変速装置を用いる自動変速機の構成を示すスケルトン図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る変速装置における、シフトフォークを備えたシフターシャフトと、シフターシャフトを挿入する支持穴との関係を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る変速装置における、シフターシャフトのストローク位置とシフト速度との関係を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る変速機の変速装置において、シフターシャフトの端部が中立位置にある場合の断面説明図である。 図５は、本発明の実施の形態において、中立位置から４速ドライブギヤへ切り替える場合のシフターシャフトの端部がボーク位置を通過している状態を示す断面説明図である。 図６は、本実施の形態において、シフターシャフトの端部が４速位置の近傍に配置された状態を示す支持穴の断面説明図である。 図７は、本実施の形態において、シフターシャフトの移動速度と時間との関係を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る変速機の変速装置の詳細を図面に基づいて説明する。
（変速機の概略構成）
先ず、図１のスケルトン図を用いて本実施の形態に用いるデュアルクラッチ式の自動変速機１００について説明する。図１に示すように、自動変速機１００は、第１変速段群（奇数変速段グループ）１と第２変速段群（偶数変速段グループ）２とにそれぞれ複数の変速段を備えている。

また、自動変速機１００は、第１変速段群１に属する変速段を選択するための第１クラッチ３と、第２変速段群２に属する変速段を選択するための第２クラッチ４を備えている。この自動変速機１００は、第１クラッチ３と第２クラッチ４のうちの一方のクラッチを締結して対応する変速段群内の所定の変速段を選択するようになっている。このとき、他方のクラッチを非締結状態にするとともに、対応する歯車伝動系を動力が伝達されない中立状態にすることで上記所定の変速段が選択された状態での動力伝達を可能にする。

図１に示すように、第１クラッチ３と第２クラッチ４は、内燃機関の機関出力軸としての図示しないエンジン出力軸から回転駆動力（入力１、入力２）が入力されるようになっている。第１クラッチ３の出力側は、回転軸としての第１インプットシャフト５に連結されている。第２クラッチ４の出力側は、回転軸としての第２インプットシャフト６に連結されている。第１インプットシャフト５と第２インプットシャフト６は、平行をなすように配置されている。

第１インプットシャフト５には、１速ドライブギヤ７、３速ドライブギヤ８、および５速ドライブギヤ９が設けられている。第２インプットシャフト６には、２速ドライブギヤ１０、４速ドライブギヤ１１、６速ドライブギヤ１２、およびリバースインプットギヤ１３が設けられている。

自動変速機１００は、上記第１インプットシャフト５および第２インプットシャフト６に平行なアウトプットシャフト１４を備えている。このアウトプットシャフト１４には、１速ドリブンギヤ１５、２−３速ドリブンギヤ１６、４−５速ドリブンギヤ１７、６速ドリブンギヤ１８、リバースアウトプットギヤ１９、およびアウトプットギヤ２０が一体に設けられている。

第１インプットシャフト５には、中立状態と１速ドライブギヤ選択状態とを切り換えるワンウェイクラッチ２１が設けられている。また、第１インプットシャフト５には、中立位置と３速ドライブギヤ選択位置と５速ドライブギヤ選択位置とを切り換える、同期噛み合い機構としての３−５速シンクロ機構２２を備えている。第２インプットシャフト６には、同期噛み合い機構としての２−４速シンクロ機構２３と、６速シンクロ機構２４を備えている。２−４速シンクロ機構２３は、中立位置と２速ドライブギヤ選択位置と４速ドライブギヤ選択位置とを切り換えるようになっている。６速シンクロ機構２４は、中立状態と６速ドライブギヤ選択状態とを切り換えるようになっている。

図１に示すように、自動変速機１００は、これらシンクロ機構２２，２３，２４に軸方向に変位駆動されるスリーブ２２Ａ，２３Ａ，２４Ａと、それぞれ対応するギヤとの回転を同期させる図示しないシンクロナイザリングを備えている。

また、この自動変速機１００は、第１クラッチ３、第２クラッチ４を駆動する図示しないクラッチアクチュエータを備えている。アウトプットギヤ２０は、ディファレンシャル装置２５のリングギヤ２６に噛合している。アウトプットシャフト１４からリングギヤ２６に伝達された回転駆動力は、ディファレンシャル装置２５を介して駆動輪２７に伝達されるようになっている。

図１に示すように、リバース機構３０は、リバースインプットギヤ１３と、このリバースインプットギヤ１３に常時噛合するリバースアイドラギヤ２９と、リバースアウトプットギヤ１９とを備えている。リバースアイドラギヤ２９は、リバースアイドラ軸２８に対して軸方向に移動可能であり、かつ回転自在に設けられている。図１に示すように、リバースアイドラギヤ２９は、破線の中立位置から実線の位置まで移動させることにより、リバースアウトプットギヤ１９と噛合して、リバースインプットギヤ１３とリバースアウトプットギヤ１９とを連動可能にしている。

（変速装置の構成）
以下、２−４速シンクロ機構２３に適用した変速装置４０について説明する。なお、本実施の形態では、３−５速シンクロ機構２２に適用する変速装置は同様の構成であり、６速シンクロ機構２４に適用する変速装置でギヤ切り替えはシフターシャフトのストローク範囲が異なるが同様の構成であるため、図示および説明を省略する。

図１に示すように、本実施の形態では、２−４速シンクロ機構２３のスリーブ２３Ａを作動させるシフトフォーク３１を、オン／オフソレノイドバルブを備えたバルブボディで構成されるシフト・アクチュエータ３９により変位駆動させるようになっている。図２に示すように、シフトフォーク３１は、先端が略Ｕ字形状であり、図１に示すスリーブ２３Ａの外周面に周回するように形成された凹部に収納されて、スリーブ２３Ａに係合されている。そして、図２に示すように、シフトフォーク３１の基部は、細長い丸棒状のシフターシャフト３３の中央部に固定されている。

図１に示すように、シフターシャフト３３は、回転軸としての第２インプットシャフト６と平行をなすように配置されている。図１および図２に示すように、シフターシャフト３３の両端部は、それぞれ変速機ケース４１に形成した円柱形状の支持穴４２に開口端部を塞ぐように挿入されている。このため、シフターシャフト３３は、支持穴４２に対してスライド可能であり、かつ気密的に嵌合されている。このシフターシャフト３３の両端部の端面と支持穴４２の内壁とで区画される空間は、シフターシャフト３３のスライド移動に伴って容積を変化させる空気室４３を構成している。支持穴４２の奥部は、円形平面の突き当たり面となっており、シフターシャフト３３のストローク範囲を規定するストッパ部４５となっている。

図４〜図６に示すように、シフターシャフト３３は、軸方向に沿って貫通する空気通路３３Ａが形成されている。シフターシャフト３３は、管材で構成されている。そして、このシフターシャフト３３の両端部、すなわち空気通路３３Ａの両端部には、絞り開口部４４Ａを有するオリフィス４４が設けられている。絞り開口部４４Ａは、シフターシャフト３３の移動速度が所定速度を越えた場合、空気室４３の一方から流出する空気の量が一方の空気室４３の容積減少量よりも少なくなるような径寸法に設定されている。

図２に示すように、シフトフォーク３１の基部には、シフトヨーク部３４が接続され、シフトヨーク部３４の端部が上記シフト・アクチュエータ３９に連結されている。シフト・アクチュエータ３９は、シフターシャフト３３と平行をなす方向（図中、矢印Ａで示す）にシフトヨーク部３４を往復動作させるようになっている。

シフターシャフト３３は、ギヤの切り替えに伴い、シフト・アクチュエータ３９により軸方向に移動される。このシフターシャフト３３の移動に伴い、空気室４３は伸縮する。空気室４３内の空気は、シフターシャフト３３がストッパ部４４に向けて移動するときに、所定距離移動した後に、ダンピング作用を奏するようになっている。このため、空気室４３内の空気は、シフターシャフト３３がストッパ部４５に衝突して衝撃音が発生することを防止する作用を有する。

一般に、ギヤのシフト動作が開始されると、シフターシャフト３３は図４に示す中立位置からスリーブがドライブギヤに向けて移動し、スリーブがボーク位置（スリーブがシンクロナイザリングを押し、シンクロナイザリングとギヤ側のコーン面に摩擦が働くシフト位置）で最も荷重が必要となる。したがって、図５に示すように、シフターシャフト３３は、このボーク位置（中立位置から距離Ｌ１の位置）を過ぎるまでスリーブ２３Ａの移動速度（シフト速度）が遅くならないように（所定速度以上に）設定されている。すなわち、シフターシャフト３３は、このボーク位置を過ぎるまでスリーブ２３Ａの移動速度（シフト速度）が遅くならないように、ダンピング作用が大きくならないように設定されている。

そして、シフターシャフト３３は、ボーク位置を過ぎると、移動速度が増加し、これにともない空気室４３の内圧が上昇してダンピング作用を発揮するように設定されている。具体的には、絞り開口部４４Ａは、シフターシャフト３３の移動速度が所定速度を越えた場合に、空気室４３から流出する空気の量が、この空気室４３の容積減少よりも少なくなるような開口径に設定されている。

上述のように、２−４シンクロ機構２３を備える変速装置４０では、通常、シフト開始してボーク位置で最も荷重が必要となることから、ボーク位置を過ぎるまでダンピング作用が大きくならないようにする必要がある。図３においてダンピング位置は、中立位置から距離Ｌ３の位置としている。なお、図３に示す、シフト速度Ｆ４は、切り替えるギヤとスリーブとが同期するために必要な速度であり、シフト速度Ｆ５は、ストッパ部４５にシフターシャフト３３の端部が接触した際に音が発生しない限界速度である。

図４〜図６に示すように、本実施の形態では、シフターシャフト３３の移動に伴って、空気室４３の容積の縮小に伴い空気が空気室４３に圧縮されて充満することにより、シフターシャフト３３の移動速度を低下させるダンピング作用を利用している。すなわち、シフターシャフト３３の移動速度が所定速度より速くなると、シフターシャフト３３の移動にともなう空気室４３内の圧力が急激に上昇し、空気室によるダンピング効果でシフターシャフト３３の移動速度を低下させることができる。このため、この変速装置４０では、シフターシャフト３３の端部がストッパ部４４に衝突することに伴って発生する衝突音と、スリーブ２３Ａと４速ドライブギヤ１１との干渉音を低減できる。

本実施の形態の自動変速機１００のようにデュアルクラッチ式の変速機では、通常行われる中立位置からギヤ（本実施の形態では４速ドライブギヤ１１）へのシフトを行う場合と、４速ドライブギヤ１１から２速ドライブギヤ１０へのシフトを行う場合と、がある。本実施の形態では、これらの場合においても、図３に示すように、ボーク位置を越えるまでシフト速度が減速しないように設定されている。そして、上記の両方の場合においても、ボーク位置を越えてから圧縮された空気が空気室４３に充満してダンピング作用が生じるように設定されている。

（変速装置の動作・作用）
図４に示す中立位置からギヤ（本実施の形態では４速ドライブギヤ１１）へのシフトを行う場合は、シフターシャフト３３の状態で見ると図４に示す状態からシフターシャフト３３がストッパ部４５へ向けて距離Ｌ２だけ移動する場合である。このようなシフトでは、中立位置から距離Ｌ１離れたボーク位置（スリーブ２３Ａがボーク位置にあるときに対応した空気室４３内での位置）をシフターシャフト３３の端部が通過するまで、空気室４３の内圧を比較的低く維持するように、空気通路３３Ａの径寸法（例えば、１６ｍｍ）および絞り開口部４４Ａの径寸法（例えば、０．１ｍｍ）が予め設定されている。シフターシャフト３３はＦ１の速度で移動し始め、空気室４３内の圧力はＰ１であり、空気室４３から空気通路３３Ａ内に流れ込む空気は小さな流量Ｓ１である（図４参照）。

本実施の形態では、シフターシャフト３３の端部がボーク位置を通過するまで、空気室４３の内圧によるダンピング作用が大きくならないように設定されている。なお、本実施の形態では、シフターシャフト３３の全体のストロークを例えば８ｍｍとすると、例えば２ｍｍ程度（全体のストロークに対して約２５〜３０％）移動した位置がボーク位置である。ここで、空気室４３内の空気は、圧縮されるにつれて圧力が上昇しつつ体積が減少する性質がある。しかし、ボーク位置までは空気室４３の内圧Ｐ２（図５参照）がシフターシャフト３３の速度を低下させる程高くならずダンピング作用が小さい。このとき、シフターシャフト３３はＦ２（図５参照）の速度で移動する。なお、このときの空気室４３から空気通路３３Ａ内に流れ込む空気の流量は、上記流量Ｓ１よりも僅かに大きな流量Ｓ２である。

図６に示すように中立位置からシフターシャフト３３の端部が距離Ｌ３（例えば７ｍｍ）の付近にあるときは、シフターシャフト３３はＦ２よりも高いＦ３の速度で移動されている。このため、空気室４３の内力が圧力Ｐ２よりもさらに高い圧力Ｐ３（図中矢印で示す。）となりシフターシャフト３３の速度を低下させるダンピング作用が生じる。このとき、空気室４３から空気通路３３Ａ内に流れ込む空気の流量Ｓ３は、上記流量Ｓ２よりも大きくなるが、絞り開口部４４Ａの径寸法の設定に起因して空気室４３の容積減少量よりも少なくなるように設定されている。このような作用によって、シフターシャフト３３は移動速度が低下し、その端部がストッパ部４５に急激に衝突することが回避できる。この結果、スリーブ２３Ａと４速ドライブギヤ１１との干渉音の発生も抑制できる。なお、圧力Ｐ３は、時間が経つと空気が絞り開口部４４Ａ、空気通路３３Ａ、他方の絞り開口部４４Ａを経て、他方の空気室４３へ移動して低下する。

このようにして、シフターシャフト３３が距離Ｌ２全体に亘ってストロークする時には、シフターシャフト３３は減速してシフト音は軽減される。このシフターシャフト３３の移動速度の変化は、空気を移動させるオリフィス４４の絞り開口部４４Ａの径に依存し、最適な径はシンクロ機構のレイアウトに合わせて最適化することができる。

なお、図７は、シフト動作におけるシフターシャフト３３の移動速度と時間との関係を示している。図７において（１）は、シフターシャフト３３が中立位置にある場合で速度が０ｍ／ｓとのときを示している。図７において（２）は、シフターシャフト３３が加速しつつボーク位置へ移動する過程であり、図５で示す位置に相当する。図７において（３）は、シフターシャフト３３がボーク位置を通り過ぎ、ダンピング作用が生じ始めた場合であり、図６に示す位置に相当する。図７において（４）は、シフターシャフト３３がストッパ部４５に到達した場合であり、速度が０ｍ／ｓとなる。

以上、本実施の形態に係る変速装置４０について説明したが、２−４シンクロ機構２３以外に、６速シンクロ機構２４や３−５速シンクロ機構２２に本発明を適用できることは云うまでもない。なお、６速シンクロ機構２４の場合は、６速シンクロ機構２４の一方側のみにギヤ（６速ドライブギヤ１２）が配置されているが、シフターシャフト３３が中立位置と６速位置との間を往復動作する点で２−４シンクロ機構２３の場合と異なるが、他の構成は同様である。

本実施の形態では、例えば第２インプットシャフト６などの回転軸と、例えば４速ドライブギヤ１１などのギヤとの同期が完了してシフターシャフト３３が支持穴４２内の奥部に配置されたストッパ部４５へ向けて移動する際に、空気室４３内に充満した圧縮空気のダンパー作用により、シフターシャフト３３の移動速度を低下させることができる。このため、シフターシャフト３３を例えば２−４シンクロ機構２３などの同期噛み合い機構の同期作用に必要なシフト速度（または圧力）で移動させつつ、空気のダンピング作用で同期終了後にシフターシャフト３３が支持穴４２内奥のストッパ部４４に当たって発生する衝突音を低減することができる。

本実施の形態では、シフターシャフト３３内に空気通路３３Ａとオリフィス４４とを設けたことによってシフターシャフト３３のダンパーを構成できるため、ダンパーの構成を簡素化できる。また、本実施の形態では、空気を圧縮するダンパーであるため、オイルを使用するダンパーのようにオイルの温度変化によってダンピング効果が変化することがなく、安定したダンピング効果が得られる。

本実施の形態では、シフターシャフト３３を軸方向に変位駆動するシフト・アクチュエータ３９が、オン／オフソレノイドバルブを備えたバルブボディで構成されるため、変速機のコンパクト化、軽量化、および低コスト化を図ることができる。また、オン／オフソレノイドを用いることにより、変速装置４０の制御を簡単にすることができるという利点がある。

本実施の形態では、シフターシャフト３３を管材によって形成したため、シフターシャフト３３内に空気通路３３Ａを形成することが容易となる。加えて、本実施の形態では、シフターシャフト３３を管材としたことにより、シフターシャフト３３を軽量化できるため、シフターシャフト３３の慣性力を低減でき、シフターシャフト３３の速度を確実に低下させることができる。

本実施の形態では、シフターシャフト３３の軸方向の両端部に、オリフィス４４を設けたことにより、シフターシャフト３３の両端に位置する空気室４３を略同じ容積にできる。このため、シフターシャフト３３の移動する方向によらず一定のダンピング作用を発生させることができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施の形態では、本発明をデュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）に適用して説明したが、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）と同様の同期噛み合い機構を有する他の変速機の変速装置（例えば、ＭＴＡなど）に適用可能である。

なお、上記実施の形態では、シフト・アクチュエータとして、オン／オフソレノイドを用いたバルブボディを用いたが、これ以外の各種アクチュエータを適用できることは云うまでもない。

６ 第２インプットシャフト（回転軸）
１０ ２速ドライブギヤ
１１ ４速ドライブギヤ
２３ ２−４シンクロ機構（同期噛み合い機構）
２３Ａ スリーブ
３１ シフトフォーク
３３ シフターシャフト
３３Ａ 空気通路
４０ 変速装置
４１ 変速機ケース
４２ 支持穴
４３ 空間部
４４ オリフィス
４４Ａ 絞り開口部
４５ ストッパ部

Claims (3)

1. 回転軸にギヤを連結させる同期噛み合い機構のスリーブを前記回転軸の軸方向に沿って作動させるシフトフォークと、前記シフトフォークが固定され、前記回転軸と平行をなし前記軸方向へ往復移動するシフターシャフトと、を備える変速機の変速装置において、
   前記シフターシャフトは、軸方向に沿って貫通する空気通路が形成され、
   前記シフターシャフトの端部が、それぞれスライド自在に挿入される変速機ケースに設けられた一対の支持穴と、
   それぞれの前記支持穴の内側に前記シフターシャフトの端部によって閉塞されるとともに、前記空気通路と連通する、一対の空気室と、
   前記空気通路内に配置され、前記シフターシャフトの移動速度が所定速度を越えた場合、前記空気室の一方から流出する空気の量が当該一方の空気室の容積減少量よりも少なくなるような絞り開口部を有するオリフィスと、
   を備えることを特徴とする変速機の変速装置。
2. 前記シフターシャフトは、移動に伴いボーク位置を越えた位置で、前記シフターシャフトが移動する方向にある前記空気室から流出する空気の量が当該一方の空気室の容積減少量よりも少なくなるように、絞り開口部の径寸法が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機の変速装置。
3. 前記シフターシャフトは、管材によって形成され、軸方向両端部の内側に前記オリフィスが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変速機の変速装置。

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