JP2017207131A - シフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダのピストンが急停止してしまう場合に発生する推力を抑制することができる。【解決手段】内部に作動油を供給可能な油圧シリンダ３０と、油圧シリンダ３０内を、キャップ側作動油室３２と、ヘッド側作動油室３３とに画成し、軸方向に移動可能なピストン３１と、キャップ側作動油室３２に対する作動油の供給及び排出を行うための配管４６と、ヘッド側作動油室３３に対する作動油の供給及び排出を行うための配管４７と、ピストン３１に接続され、軸方向に移動可能なシフトロッド１０と、シフトロッド１０に固定され、スリーブ５２と係合するシフトフォークＦと、を有し、ピストン３１には、キャップ側作動油室３２とヘッド側作動油室３３とを連通する連通孔３１ａが形成されており、連通孔３１ａの流路断面積は、配管４６及び配管４７のそれぞれの流路断面積よりも小さいように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機の変速を行うシフト装置に関する。

従来、油圧シリンダに設けたピストンによりシフトロッドを移動させて、変速機の変速を行うシフト装置が知られている。

変速機の変速を具体的に説明すると、シフト装置によりシフトロッドの移動が開始されると、シフトロッドに固定されているシフトフォークが移動を開始する。シフトフォークが移動すると、シフトフォークに係合している変速機のスリーブが変速先の変速ギヤに固定されているドグギヤの方に移動する。変速ギヤとスリーブとの間には、シンクロナイザリングが介装されているので、スリーブが移動するとシンクロナイザリングと接触する。スリーブがシンクロナイザリングに接触すると、シンクロナイザリングと変速ギヤとが同期を開始し、同期が終了すると、スリーブが変速ギヤ側にさらに移動できるようになり、スリーブの歯がドグギヤと噛合し、すなわち、ギヤインして変速が完了する。

一方、油圧シリンダ及びピストンに関する技術として、自動変速機のサンギアを固定するために用いられるピストンにおいて、ピストンの一方の端面側の締結室内のエアをピストンの他方の端面側の解除室に排出する連通孔を設けるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平６−３２８２４号公報

シフト装置において、油圧シリンダに設けたピストンによりシフトロッドを移動させて変速を行う場合に、スリーブがシンクロナイザリングと接触すると、シンクロナイザリングと変速ギヤとの同期が完了するまでは、シフトロッドはそれ以上移動することができず、急に停止することとなる。

このように、シフトロッドが移動している状態から急に停止してしまうと、シンクロナイザリングに多大な推力が加えられてしまう。

そして、シンクロナイザリングに多大な推力が加えられると、シンクロナイザリングと変速ギヤとの間の同期における摩擦抵抗が急激に大きくなって、シンクロナイザリングの温度が上昇し、シンクロナイザリングに損傷を発生させてしまったり、シンクロナイザリングの消耗を早めてしまったりする虞がある。

本発明は、油圧シリンダのピストンが急停止してしまう場合に発生する推力を抑制することのできる技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るシフト装置は、回転可能なシャフトと、シャフトと一体回転可能且つシャフトの軸方向に移動可能なスリーブと、シャフトに相対回転可能に設けられている変速ギヤと、変速ギヤとスリーブとの間に介装され、変速ギヤとスリーブとの回転を同期させるためのシンクロナイザリングと、を有する変速機の変速を行うシフト装置であって、内部に作動油を供給可能な油圧シリンダと、油圧シリンダ内を、第１作動油室と、第２作動油室とに画成し、軸方向に移動可能なピストンと、第１作動油室に対する作動油の供給及び排出を行うための第１配管と、第２作動油室に対する作動油の供給及び排出を行うための第２配管と、ピストンに接続され、軸方向に移動可能なシフトロッドと、シフトロッドに固定され、スリーブと係合するシフトフォークと、を有し、ピストンには、第１作動油室と、第２作動油室とを連通する連通孔が形成されており、連通孔の流路断面積は、第１配管及び第２配管のそれぞれの流路断面積よりも小さい。

上記シフト装置において、連通孔の流路断面積は、第１作動油室又は第２作動油室に変速を行うための所定の圧力の作動油を供給している場合において、シンクロナイザリングと、変速ギヤとの回転を同期させる際の回転数差の変化率が所定以下となるように決定されていてもよい。

また、上記シフト装置において、連通孔は、ピストンの重力方向の逆側の端部に形成されていてもよい。

本発明によれば、油圧シリンダのピストンが急停止してしまった場合に発生する推力を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るシフト装置と、変速機の一部とを示す模式的な構成図である。 本発明の一実施形態に係る油圧シリンダを詳細に示す模式的な構成図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るシフト装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係るシフト装置と、変速機の一部とを示す模式的な構成図である。

シフト装置１を説明する前に、シフト装置１により変速を行う変速機５について説明する。変速機５は、例えば、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）である。本実施形態では、シフト装置１及び変速機５との組み合わせにより、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）が構成される。

変速機５は、アウトプットシャフト（シャフト）５０を有する。アウトプットシャフト５０には、変速ギヤ５３、ハブ５１、変速ギヤ５５が設けられている。ハブ５１は、アウトプットシャフト５０に一体回転可能に設けられ、変速ギヤ５３及び変速ギヤ５５は、アウトプットシャフト５０に相対回転可能に設けられている。

変速ギヤ５３は、例えば、３速用のギヤであり、変速ギヤ５５は、例えば、４速用のギヤである。変速ギヤ５３には、ドグギヤ５４が固定されている。変速ギヤ５５には、ドグギヤ５６が固定されている。

ハブ５１には、回転不能且つ軸方向に移動可能にスリーブ５２が設けられている。スリーブ５２と、各ドグギヤ５４，５６との間には、それぞれシンクロナイザリングＳＲが介装されている。スリーブ５２の外周凹溝には、スリーブ５２を軸方向（ＸＹ方向）に移動させる後述するシフトフォークＦが係合されている。

スリーブ５２には、内周側にスプライン歯５２Ｇが形成されている。シンクロナイザリングＳＲには、外周側にシンクロ場ＳＧが形成されている。また、ドグギヤ５４には、ドグ歯５４Ｇが形成され、ドグギヤ５６には、ドグ歯５６Ｇが形成されている。

次に、シフト装置１について説明する。シフト装置１は、１以上のシフトロッド１０と、シフトロッド１０を所定の位置（ディテント位置）に位置決めするための押圧部１４と、シフトロッド１０を移動させるための推力を与えるアクチュエータ６とを有する。

シフトロッド１０は、所定の方向（図中ＸＹ方向）に延びた形状をし、図示しないシフトロッドガイド等により、所定方向へ移動可能に支持されている。シフトロッド１０の一端は、アクチュエータ６の後述する油圧シリンダ３０のピストン３１に接続されている。

シフトロッド１０には、変速機５のスリーブ５２の外周凹部と係合するシフトフォークＦが固定されている。したがって、シフトロッド１０が移動すると、それに伴ってシフトフォークＦ及びスリーブ５２が移動することとなる。本実施形態では、シフトロッド１０を移動させた位置により、スリーブ５２を変速ギヤ５３のドグギヤ５４と適切に噛合する位置（第１ギヤイン位置）と、スリーブ５２を変速ギヤ５５のドグギヤ５６と適切に噛合する位置（第２ギヤイン位置）と、スリーブ５２が変速ギヤ５３のドグギヤ５４及び変速ギヤ５５のドグギヤ５６のいずれとも噛合しない位置（ニュートラル位置）との何れかの位置に合わせることができる。

押圧部１４は、弾性部材１５と、ロックボール１６とを有する。ロックボール１６は、例えば、金属製の球状の部材である。弾性部材１５は、例えば、金属製のバネであり、一端が変速機ケース２に固定され、他端がロックボール１６に接続されている。弾性部材１５は、シフトロッド１０の外周面にロックボール１６を接触させた状態で、圧縮された状態、すなわち付勢された状態となっている。したがって、弾性部材１５の付勢力によってロックボール１６がシフトロッド１０の外周に常時押し付けられるようになっている。すなわち、シフトロッド１０は、ＸＹ方向と交差されている方向から押圧部１４によって押圧されている。

シフトロッド１０には、押圧部１４のロックボール１６と係合することにより、シフトロッド１０の位置決めを行うための１以上の凹部（第１凹部１１、第２凹部１２、第３凹部１３）が形成されている。これら凹部１１〜１３は、例えば、略円錐状の窪みであるが、ロックボール１６と係合する形状であれば、この形状に限られず、例えば、半球状や部分球状の窪みであってもよい。

第１凹部１１は、スリーブ５２が第１ギヤイン位置にある場合にロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。第２凹部１２は、スリーブ５２がニュートラル位置にある場合に、ロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。第３凹部１３は、スリーブ５２が第２ギヤイン位置にある場合に、ロックボール１６と対向するシフトロッド１０の位置に形成されている。

アクチュエータ６は、油タンク４５に貯留された油を供給する油圧ポンプ４０と、油圧ポンプ４０により供給された油の圧力を所定の圧力（ライン圧）に調整して下流の配管４２に流す圧力調整弁４１と、配管４２に供給されている油を下流側に供給するか否かを切り替えるオン／オフ弁４３，４４と、オン／オフ弁４３，４４の下流に配置された油圧シリンダ３０とを有する。

油圧シリンダ３０においては、シリンダ本体３４内を左右移動可能なピストン３１によって、キャップ側作動油室（第１作動油室）３２と、ヘッド側作動油室（第２作動油室）３３とが画成されている。シリンダ本体３４のキャップ側作動油室３２には、オン／オフ弁４３に連通する配管４６が接続され、シリンダ本体３４のヘッド側作動油室３３には、オン／オフ弁４４に連通する配管４７が接続されている。

ピストン３１には、前述のようにシフトロッド１０の一端が接続されている。油圧シリンダ３０は、キャップ側作動油室３２に作動油が供給され、ヘッド側作動油室３３から油が排出されると、ピストン３１及びシフトロッド１０をＹ方向に移動させ、ヘッド側作動油室３３に油が供給され、キャップ側作動油室３２から油が排出されると、ピストン３１及びシフトロッド１０をＸ方向に移動させる。

ピストン３１には、キャップ側作動油室３２と、ヘッド側作動油室３３とを連通させる連通孔３１ａが形成されている。連通孔３１ａは、例えば、ピストン３１の重力方向に対して逆側（図面上側）の端部に配置されている。

連通孔３１ａの作動油の流路となる部分の断面積（流路断面積）は、図２に示すように、配管４６の流路断面積（シリンダ本体３４の流通孔３４ａの流路断面積）及び配管４７の流路断面積（シリンダ本体３４の流通孔３４ｂの流路断面積）のそれぞれよりも小さい。したがって、配管４６又は配管４７から供給されるすべての作業油がピストン３１を押すために寄与せずに連通孔３１ａを通過してしまうことはない。

本実施形態では、連通孔３１ａの流路断面積は、シフトロッド１０を移動させるためにキャップ側作動油室３２又はヘッド側作動油室３３に所定の圧力の作動油を供給している場合において、シンクロナイザリングＳＲと、変速ギヤ５３との回転を同期させる際の回転数差の変化率が所定以下となるように決定されている。これにより、同期時におけるシンクロナイザリングＳＲへの負荷を適切に抑えることができる。

オン／オフ弁４３は、配管４２から油圧シリンダ３０のキャップ側作動油室３２に繋がる配管（第１配管）４６に油を供給する状態（オン：開弁）及び配管４２から配管４６へ油を供給しない状態（オフ：閉弁）を切り替える。オン／オフ弁４３は、配管４２から配管４６へ油を供給しない状態においては、キャップ側作動油室３２から排出される油を油タンク４５に排出することができるようになっている。

オン／オフ弁４４は、配管４２から油圧シリンダ３０のヘッド側作動油室３３に繋がる配管４７（第２配管）へ油を供給する状態（オン）及び配管４２から配管４７へ油を供給しない状態（オフ）を切り替える。オン／オフ弁４４は、配管４２から配管４７へ油を供給しない状態においては、ヘッド側作動油室３３から排出される油を油タンク４５に排出することができるようになっている。

シフト装置１は、更に、変位センサ６５と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）６０とを備える。

変位センサ６５は、シフトロッド１０の所定方向（ＸＹ方向）の変位（位置）を測定する。なお、変位の基準位置は、任意の位置であってよい。変位センサ６５のセンサ値（変位）は、電気的に接続されたＥＣＵ６０に送信される。

ＥＣＵ６０は、アクチュエータ６等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。

ＥＣＵ６０は、変速制御部６１と、供給制御部６２と、を一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ６０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

変速制御部６１は、図示しない操作レバーによる運転者の変速操作を検出した場合、又は、アクセル開度や車速等に基づいて、変速の必要性を検出した場合に、供給制御部６２に変速指示を送信する。

供給制御部６２は、変速制御部６１から指示された変速段への変速を行うために、圧力調整弁４１と、オン／オフ弁４３及びオン／オフ弁４４のオンと、オフとを制御する。具体的には、供給制御部６２は、変速制御部６１から３速への変速指示があった場合には、オン／オフ弁４３をオン、且つオン／オフ弁４４をオフとし、変速制御部６１から４速への変速指示があった場合には、オン／オフ弁４３をオフ、且つオン／オフ弁４４をオンとする。

次に、シフト装置１による変速機５におけるニュートラル位置から３速への同期結合及びギヤイン動作の一例を図１を参照して説明する。他の変速段やリバースへの同期結合及びギヤイン動作も同様のため、詳細な説明は省略する。

変速制御部６１により、３速への変速が決定されると、３速への変速指示が供給制御部６２に通知される。供給制御部６２は、オン／オフ弁４３をオン、且つオン／オフ弁４４をオフとする。これにより、ピストン３１、シフトロッド１０、及びシフトフォークＦがＹ方向に移動を開始する。

シフトフォークＦがＹ方向に移動すると、シフトフォークＦに係合しているスリーブ５２もＹ方向に移動する。

スリーブ５２がＹ方向に移動すると、スリーブ５２の図示しないキーがシンクロナイザリングＳＲと接触し、スリーブ５２のスプライン歯５２ＧがシンクロナイザリングＳＲのシンクロ歯ＳＧと接触した状態で、スリーブ５２とシンクロナイザリングＳＲとが一体となって回転するようになる。この時、シンクロナイザリングＳＲとドグギヤ５４とが接触することにより同期荷重が生じる。

この際には、スリーブ５２は、Ｙ方向に移動できなくなるので、シフトフォークＦ、シフトロッド１０も移動できなくなり、急停止することとなる。ここで、スリーブ５２は、シフトフォークＦからＹ方向に移動させる推力が加えられた状態となっている。

このように、スリーブ５２に推力が加えられた状態においては、シンクロナイザリングＳＲがドグギヤ５４に抑えつけられることになり、シンクロナイザリングＳＲとドグギヤ５４（すなわち、変速ギヤ５３）との回転数の差が徐々に減少して、結果的に、回転数差が一致する。すなわち、スリーブ５２とドグギヤ５４（変速ギヤ５３）とが同期して回転する状態となる。

このようにスリーブ５２とドグギヤ５４との回転が同期されると、シンクロナイザリングＳＲに生じていた同期荷重がなくなるので、スリーブ５２のスプライン歯５２Ｇがシンクロ歯ＳＧを掻き分けることで、スリーブ５２はＹ方向に向けて移動を再開する。

その後、スリーブ５２のスプライン歯５２Ｇとドグギヤ５４のドグ歯５４Ｇとが噛合を開始し、スプライン歯５２Ｇとドグ歯５４Ｇとが完全に噛合されることで、３速のギヤイン動作が終了する。

次に、本実施形態に係るシフト装置１による作用効果について説明する。

ピストン３１に形成された連通孔３１ａによると、変速を行う際に、作動油を供給する側の作動油室（供給側室：キャップ側作動油室３２又はヘッド側作動油室３３のいずれか）に空気が存在する場合には、連通孔３１aを通って他の作動油室（排出側室）に移動して排出されることとなるので、ピストン３１を適切に移動させることができる。

また、変速を行うために、供給側室に作動油を供給してシフトロッド１０を移動させている場合には、それに伴って移動するスリーブ５２がシンクロナイザリングＳＲに接触することにより、シフトロッド１０が急停止することとなる。この場合においては、ピストン３１の連通孔３１ａを介して供給側室から排出側室に作動油が流入することになる。これにより、供給側室からピストン３１を押す力が低減するとともに、排出側室の作動油の圧力が上昇して、排出側室からピストン３１を押し返す力が増加し、結果として、ピストン３１に加えられる推力が抑制される。このため、シンクロナイザリングＳＲに加えられる推力が抑制され、シンクロナイザリングＳＲの破損や、シンクロナイザリングＳＲの消耗を適切に低減できる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、連通孔３１ａを重力方向の逆側の端部に設けるようにしていたが、本発明はこれに限られず、重力方向側の端部に設けるようにしてもよく、要は、任意の箇所に設けてもよい。

１ シフト装置
５ 変速機
１０ シフトロッド
３０ 油圧シリンダ
３１ ピストン
３１ａ 連通孔
３２ キャップ側作動油室
３３ ヘッド側作動油室
３４ シリンダ本体
３４ａ，３４ｂ 流通孔
４６，４７ 配管
５０ シャフト
５１ ハブ
５２ スリーブ
５３，５５ 変速ギヤ
５４，５６ ドグギヤ
Ｆ シフトフォーク
ＳＲ シンクロナイザリング

Claims (3)

1. 回転可能なシャフトと、
   前記シャフトと一体回転可能且つ前記シャフトの軸方向に移動可能なスリーブと、
   前記シャフトに相対回転可能に設けられている変速ギヤと、
   前記変速ギヤと前記スリーブとの間に介装され、前記変速ギヤと前記スリーブとの回転を同期させるためのシンクロナイザリングと、を有する変速機の変速を行うシフト装置であって、
   内部に作動油を供給可能な油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダ内を、第１作動油室と、第２作動油室とに画成し、前記軸方向に移動可能なピストンと、
   前記第１作動油室に対する作動油の供給及び排出を行うための第１配管と、
   前記第２作動油室に対する作動油の供給及び排出を行うための第２配管と、
   前記ピストンに接続され、前記軸方向に移動可能なシフトロッドと、
   前記シフトロッドに固定され、前記スリーブと係合するシフトフォークと、を有し、
   前記ピストンには、前記第１作動油室と、前記第２作動油室とを連通する連通孔が形成されており、
   前記連通孔の流路断面積は、前記第１配管及び第２配管のそれぞれの流路断面積よりも小さい
   シフト装置。
2. 前記連通孔の前記流路断面積は、前記第１作動油室又は第２作動油室に変速を行うための所定の圧力の作動油を供給している場合において、前記シンクロナイザリングと、前記変速ギヤとの回転を同期させる際の回転数差の変化率が所定以下となるように決定されている
   請求項１に記載のシフト装置。
3. 前記連通孔は、前記ピストンの重力方向に対して逆側の端部に形成されている
   請求項１又は請求項２に記載のシフト装置。

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