JP2017219410A

JP2017219410A - 変速機のギア抜け検出装置

Info

Publication number: JP2017219410A
Application number: JP2016113670A
Authority: JP
Inventors: 信吾石原; Shingo Ishihara; 洋近岡; Hiroshi Chikaoka; 竜司若山; Ryuji Wakayama
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-14

Abstract

【課題】ギア抜け検査の際に信頼性が高い検査結果を安定的に得る。【解決手段】本発明の一の態様によれば、変速機１の検査時に変速機のギア抜けを検出するためのギア抜け検出装置５０が提供される。変速機は、変速機を変速すべくセレクト方向およびシフト方向に動作可能なシフトレバー２を備える。ギア抜け検出装置は、変速機の作動中かつギアイン時に、シフトレバーのギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位を検出するためのセンサ５２を備える。【選択図】図１

Description

本発明は変速機のギア抜け検出装置に係り、特に、変速機の検査時に変速機のギア抜けを検出するためのギア抜け検出装置に関する。

例えば車両用変速機において、変速機のギア抜けが生じないか否かを、製品である変速機の工場出荷前に検査することがある。

特開２００１−３４２９３３号公報

一般にこうしたギア抜け検査は人手に頼ることが多い。すなわち検査員が、検査対象の変速機の作動中に、シフトレバーをシフト方向に操作して変速機を特定ギア段にギアインし、シフトレバーからのシフト抜け方向の反力を感知することによって、ギア抜けが生じたか否かを判断する。

しかし、こうした人手に頼る方法には自ずと限界があり、検査員の習熟度や集中力に応じて検査結果に大きなばらつきをもたらしてしまう。

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ギア抜け検査の際に信頼性が高い検査結果を安定的に得ることができる変速機のギア抜け検出装置を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、
変速機の検査時に前記変速機のギア抜けを検出するためのギア抜け検出装置であって、
前記変速機が、当該変速機を変速すべくセレクト方向およびシフト方向に動作可能なシフトレバーを備え、
前記ギア抜け検出装置が、前記変速機の作動中かつギアイン時に、前記シフトレバーのギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位を検出するためのセンサを備える
ことを特徴とする変速機のギア抜け検出装置が提供される。

好ましくは、前記センサが非接触式距離センサからなる。

好ましくは、前記センサがレーダーセンサからなる。

好ましくは、前記センサが、前記シフトレバーの上端部に固定されたシフトノブの変位を検出する。

本発明によれば、ギア抜け検査の際に信頼性が高い検査結果を安定的に得ることができる。

本発明の実施形態の構成を示す概略側面図である。図２（Ａ）は、初期状態における図１のＩＩ矢示図であり、図２（Ｂ）は、ギア抜け発生時における図１のＩＩ矢示図である。図３（Ａ）は、初期状態における側面図であり、図２（Ｂ）は、ギア抜け発生時における側面図である。他の実施形態を示す側面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

まず図１を参照して、本実施形態の構成を説明する。本実施形態においては、車両用変速機１の検査時に、変速機１のギア抜けを検出する目的でギア抜け検出装置５０が用いられる。

詳しくは、変速機１は、トラック、バス等の大型車両に搭載されることを意図された手動変速機である。この手動変速機には、シフトアクチュエータと組み合わされて変速操作を自動的に行う所謂自動化された手動変速機（AMT: Automated Manual Transmission）が含まれる。変速機１は、テストベンチに搭載された状態で単独で、もしくはエンジン（例えばディーゼルエンジン）ひいては車体に組み付けられた状態で、生産工場からの出荷前に検査される。この出荷前検査には、変速機１のギア抜けが生じないか否かを検査するギア抜け検査が含まれ、このギア抜け検査時に実際にギア抜けが発生したとき、これを検出する目的でギア抜け検出装置５０が用いられる。なお検査は必ずしも出荷前検査でなくてもよく、例えば車両出荷後の点検整備時等に行われる検査であってもよい。いずれにしても本実施形態のギア抜け検出装置５０は、ユーザによる車両の運転中もしくは走行中に自動的に行われる検査（すなわち自己診断）ではなく、変速機１を一定位置に保持して行う定置検査の際に使用される。

検査の際には、動力源であるエンジンまたは電動機から変速機１に回転駆動力が伝達され、変速機１が作動状態とされる。

変速機１の構造は周知であるので、その詳細については説明を省略するが、変速機１は概ね、シフトレバー２を有するシフト機構３と、変速機ケース４とを備えている。変速機ケース４内には、変速機構、すなわち変速のための複数のギヤ並びにシャフト、ギヤとシャフトの回転速度を同期させるためのシンクロ機構等を含む変速機構が収納されている。

図１に示すＹ方向（変速機１の長手方向）がシフトレバー２のシフト方向を示し、Ｘ方向（変速機１の長手方向と垂直な方向）がシフトレバー２のセレクト方向を示している。シフトレバー２は、変速機１を変速すべくセレクト方向およびシフト方向に動作可能である。図中、Ｎは、シフト方向におけるシフトレバー２のニュートラル位置を示す。Ｆは、ニュートラル位置からシフト方向前方（変速機１の長手方向前方）に動作され特定ギア（前方ギアという）にギアインされたときのシフトレバー２の位置（前方ギアイン位置という）を示す。Ｒは、ニュートラル位置からシフト方向後方（変速機１の長手方向後方）に動作され別の特定ギア（後方ギアという）にギアインされたときのシフトレバー２の位置（後方ギアイン位置という）を示す。

シフト機構３として、本実施形態では、検査専用である所謂ダミーのシフト機構が用いられる。すなわち、変速機１がユーザによりマニュアル変速される純粋な手動変速機の場合、本来取り付けられるべきシフト機構の代わりに、類似の構造を有する検査用シフト機構３が変速機ケース４に取り付けられる。また、変速機１がシフトアクチュエータにより自動変速されるＡＭＴの場合、本来取り付けられるべきシフトアクチュエータの代わりに、検査用シフト機構３が変速機ケース４に取り付けられる。

シフト機構３は、シフトレバー２に入力された操作力を変速機構に向かって伝達するためのものである。シフトレバー２の上端部には、変速操作時に検査員等によって把持されるシフトノブ５が同軸に固定されている。本実施形態の場合、シフトノブ５は、比較的高精度に形成された球形とされている。またシフトレバー２は、シフト機構３の一部をなす連結機構６を介して、ストライキングアーム７に連結される。ストライキングアーム７は、変速機１の変速機構において操作力が入力される入力端部材をなす。

周知のように、ストライキングアーム７は変速機１の構成部品であり、そのほぼ全体が変速機ケース４の内部に収納されると共に、その後端部のみが変速機ケース４の開口部から露出され、連結機構６の下端部ないし出力端部に係合されている。ストライキングアーム７は、変速機ケース４内でシフト方向に延びるストライキングロッド（図示せず）に固定される。変速機ケース４内には、ストライキングロッドに連動可能に連結されたストライキングレバー、シフトロッド、シフトフォーク等（いずれも図示せず）が配置されている。

連結機構６は、シフトレバー２の下端部が固定されるブラケット８と、ブラケット８が固定される操作軸９とを有する。ブラケット８は、シフトレバー２の下端面を受けてシフトレバー２をシフト方向後方且つ斜め上に向かって起立させるよう、構成されている。操作軸９は、Ｚ方向（変速機１の上下方向）に延び、その上端部後面にブラケット８が固定される。また操作軸９の高さ方向中間部には比較的大径の支持用球面部１０が設けられ、操作軸９の下端部には比較的小径の連結用球面部１１が設けられている。

支持用球面部１０は、シフト機構３のハウジングに設けられた支持穴１２内に、支持用球面部１０の中心Ｏ周りの任意の回転方向に摺動回転可能となるよう係合支持されている。これによりシフトレバー２は、当該中心Ｏ周りに、セレクト方向およびシフト方向に回動動作可能となる。

また、連結用球面部１１は、ストライキングアーム７の後端部に形成され上端が開放された連結穴１３内に、連結用球面部１１の中心周りの任意の回転方向に摺動回転可能となるように係合されている。

この構成によれば、変速操作の際、シフトレバー２のシフトノブ５がセレクト方向（Ｘ方向）に操作され、その後シフト方向（Ｙ）に操作される。シフトノブ５のセレクト方向への操作によって、シフトレバー２および操作軸９は支持用球面部１０の中心Ｏ周りをセレクト方向に回動し、連結用球面部１１がシフトノブ５とは反対のセレクト方向に移動する。またシフトノブ５のシフト方向への操作によって、シフトレバー２および操作軸９は支持用球面部１０の中心Ｏ周りをシフト方向に回動し、連結用球面部１１がシフトノブ５とは反対のシフト方向に移動する。

こうした連結用球面部１１の動作が連結穴１３の内壁を通じてストライキングアーム７の後端部に伝達され、ストライキングアーム７の後端部は連結用球面部１１と同じように移動する。このストライキングアーム７の後端部の移動が、前述のストライキングレバー等を通じて、所望のギア段に対応したシフトフォークに伝達され、所望のギア段へのギアインが行われる。

次に、本実施形態のギア抜け検出装置５０を説明する。ギア抜け検出装置５０は、支持ブラケット５１と、支持ブラケット５１によって支持されたセンサ５２と、支持ブラケット５１に固定された環状体５３とを備える。

支持ブラケット５１は、シフトレバー２のシフトノブ５よりもシフト方向後方の位置に配置され、図示しない固定具によって、空間に対する位置が調節可能となるように固定されている。支持ブラケット５１は、水平に配置された底板５４と、底板５４の前端から起立された前板５５と、これら底板５４および前板５５を補強する補強板５６，５７と、底板５４上に固定されたセンサ支持台５８とを一体的に有する。センサ支持台５８は、底板５４よりも所定高さ上方の位置にてセンサ５２を支持するように構成されている。

センサ５２は、後述するように、変速機１の作動中かつギアイン時に、シフトレバー２、特にそのシフトノブ５のギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位を検出するためのものである。本実施形態において、センサ５２は、非接触式の距離センサからなり、当該センサ５２からシフトノブ５までの距離Ｌを検出するように構成されている。本実施形態の場合、センサ５２はレーダーセンサからなる。センサ５２は、その前面部に位置されたセンサヘッド面５９からシフトノブ５に向けて電波を発射すると共に、シフトノブ５で反射された反射波をセンサヘッド面５９で受信することにより、センサヘッド面５９とシフトノブ５の間の距離Ｌを検出するように構成されている。すなわち、センサヘッド面５９がシフトノブ５に向かってシフト方向前方に向くよう、センサ５２は前向きに設置されている。なお電波が前板５５と干渉しないよう、センサヘッド面５９の高さ位置は当然に前板５５より高くされる。

環状体５３は、支持ブラケット５１の前板５５の前面部に固定された固定部６０と、固定部６０から斜め上前方に延出された環状部６１とを一体的に有する。環状部６１は、シフトノブ５の外側に所定の隙間を隔てて且つ非接触状態で同軸に嵌合される嵌合穴６２を有する。

図２（Ａ）に、図１のＩＩ矢示図を示す。図２（Ａ）は、シフトレバー２およびシフトノブ５（互いに同軸）の中心軸Ｃ１の方向に沿って上方から見たときのシフトノブ５と嵌合穴６２の位置関係を示す。図示するように、嵌合穴６２の中心軸Ｃ２はシフトノブ５の中心軸Ｃ１に一致され、嵌合穴６２はシフトノブ５の外側に同軸に嵌合される。また嵌合穴６２は、シフトノブ５の外径ｄより大きい内径Ｄを有し、シフトノブ５と嵌合穴６２の間には一定の隙間ｇ＝（Ｄ−ｄ）／２が形成される。

またギア抜け検出装置５０は、センサ５２に電気的に接続されたコントローラ７０をも備える。コントローラ７０は、リアルタイムで、センサ５２における電波の発信および受信を管理し、発信および受信タイミングの差に基づいて距離Ｌを計算し、計算された距離Ｌをディスプレイに表示し、かつ記憶するように構成されている。

次に、本実施形態のギア抜け検出装置５０を用いたギア抜け検査方法を説明する。

検査に際しては、予め、検査対象の変速機１のインプットシャフトに、動力源としてのエンジンまたはこれに代わる電動機からの回転駆動力が伝達され、変速機１が作動状態とされる。そして検査員が、シフトノブ５を把持しつつ、シフトレバー２をニュートラル位置Ｎから必要に応じてセレクト方向に操作し、次いでシフト方向に操作し、ギアイン操作を行う。なおこのギアイン操作には必要に応じてクラッチの断接操作が伴う。これによりシフトレバー２は、ニュートラル位置Ｎから、特定の前方ギアイン位置Ｆ、または後方ギアイン位置Ｒに移動され、変速機１は前方ギア（例えば１速ギア）または後方ギア（例えば２速ギア）にギアインされた状態となる。ここでは一例として前方ギアにギアインされた場合を説明する。なお、変速機１の作動とギアイン操作とは逆の順番であってもよい。

かかる状態において、ギア抜け検出装置５０の支持ブラケット５１の位置が調節され、環状体５３の嵌合穴６２がシフトノブ５の外側に同軸嵌合される。このときの初期状態を図２（Ａ）および図３（Ａ）に示す。この初期状態におけるシフトレバー２およびシフトノブ５の位置をギアイン初期位置と称する。

かかる初期状態において、センサ５２からシフトノブ５までの距離すなわち基準距離Ｌ０がセンサ５２によって検出される。この基準距離Ｌ０はコントローラ７０のディスプレイに表示され、コントローラ７０に記憶される。

以上により検査の準備が整い、検査が実質的に開始される。検査開始以降も、変速機１は引き続き作動状態かつギアイン状態とされる。検査中、所定の検査モードに従って変速機１の入力回転数を増減させ、敢えてギア抜けが発生し易いような状況を作り出してもよい。

検査中、センサ５２による距離Ｌの検出が連続的にリアルタイムで行われる。また同時に、コントローラ７０は、リアルタイムで、検出された距離Ｌをディスプレイに表示し、記憶する。

同時にコントローラ７０は、リアルタイムで、検出された距離Ｌと基準距離Ｌ０との差ΔＬ＝Ｌ０−Ｌをディスプレイに表示し、記憶する。

ギア抜けが生じなければ、検出距離Ｌは基準距離Ｌ０に実質的に等しく、差ΔＬはゼロ近傍に保たれる。他方、ギア抜けが生じると、シフトレバー２およびシフトノブ５が僅かにシフト方向のニュートラル位置Ｎ側に戻され、検出距離Ｌが短くなり、差ΔＬは大きくなる。よって差ΔＬの大小に応じて、ギア抜けが発生したか否かを検出することができる。差ΔＬは、シフトノブ５のギアイン初期位置からのシフト方向におけるギア抜け側もしくはニュートラル位置Ｎ側（これをシフト抜け方向と称する）の変位に相当する。

コントローラ７０は、リアルタイムで、差ΔＬが所定のギア抜け判別閾値ＴＨ以上になったか否かを判定し、その判定結果をディスプレイに表示し、記憶する。ギア抜け判別閾値ＴＨは、ギア抜けが発生した場合の差ΔＬの最小値として予め実験的に求められ、コントローラ７０に記憶されている。

図２（Ｂ）および図３（Ｂ）は、ギア抜けが発生した直後の様子を示す。このとき距離Ｌ＝Ｌ１であり、差ΔＬ＝ΔＬ１であり、差ΔＬ１はギア抜け判別閾値ＴＨに等しい。

例えば、ギア抜けが発生していない場合、差ΔＬはコンマ数ミリのオーダーの絶対値しか有しない。しかしながら、ギア抜けが発生した場合だと、差ΔＬは数ミリのオーダーの値にまで拡大する。従ってギア抜け判別閾値ＴＨは数ミリのオーダーの値である。

コントローラ７０は、差ΔＬがギア抜け判別閾値ＴＨ以上になった（ΔＬ≧ＴＨ）と判定した場合、その判定結果をディスプレイに表示し、記憶する。またコントローラ７０は、併せて、ギア抜けが発生したことを検査員に告知すべく、警告をディスプレイに表示したり、音で知らせたりして出力する。

本実施形態では図２（Ｂ）および図３（Ｂ）に示すように、ギア抜けが発生して差ΔＬがギア抜け判別閾値ＴＨに等しくなったとき、シフトノブ５が丁度、嵌合穴６２の内周面６３に当接するようになっている。よってギア抜け判別閾値ＴＨの大きさは、初期状態（図２（Ａ）および図３（Ａ））におけるシフトノブ５と嵌合穴６２の隙間ｇの大きさに等しい。これにより、シフトレバー２およびシフトノブ５のシフト抜け方向のさらなる移動、ひいては変速機１のさらなるギア抜けが阻止され、変速機１の損傷等を未然に抑制ないし防止できる。

なお、本明細書にいうギア抜けとは、所望のギアイン状態から少しでもギア抜けした状態をいい、これには完全ギア抜け状態、すなわち歯同士が全く噛み合ってない状態のみならず、半ギア抜け状態、すなわち歯同士が噛み合っているが完全に噛み合ってない状態が含まれる。本実施形態では、完全ギア抜け状態に至る前の半ギア抜け状態になったときにギア抜けを検出し、完全ギア抜け状態に突然移行することによる変速機１の損傷等を未然に抑制ないし防止できる。

以上により、ある特定のギア段について検査を行った後、同様の工程を他のギア段全てについて繰り返し行い、変速機１の検査を終了する。仮に、一つ以上のギア段についてギア抜けが検出された場合には、当該変速機１を出荷せず、別工程に送り、必要な措置を施す。

このように本実施形態によれば、変速機１の作動中かつギアイン時に、シフトノブ５のギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位を検出するためのセンサ５２を設けたので、ギア抜け検査を人手に頼らず機械的かつ自動的に行うことができ、ギア抜け検査に際して信頼性が高い検査結果を安定的に得ることができる。

また本実施形態では、センサ５２が非接触式距離センサからなるので、変速機１のギアイン作動に伴うシフトノブ５の微動を許容しつつ、シフトノブ５の変位を常時正確に検出することができ、検査の信頼性を向上できる。特にセンサ５２がレーダーセンサからなるので、シフトノブ５の変位を高精度で検出でき、検査の信頼性を高められる。

センサ５２が、シフトレバー２の上端部に固定されたシフトノブ５の変位を検出するので、ギア抜け発生時に最もストロークが大きくなる位置にて変位を検出することができ、これによっても検査の信頼性を向上できる。

上記の基本実施形態は、下記の如く種々変形することが可能である。

（１）例えばセンサ５２として、レーダーセンサ以外の任意の非接触式距離センサを用いることができる。例えばレーザーセンサ、赤外線センサ、磁気センサ等を用いることができる。

（２）センサ５２は、シフトノブ５以外の位置のシフトレバー２の変位を検出してもよい。

（３）シフトノブ５は球形でなくてもよく、その横断面形状も円形でなくてもよい。嵌合穴６２についても同様である。

（４）ダミーの検査専用シフト機構３ではなく、製品に本来取り付けられるシフト機構を用いてもよい。すなわち製品に本来取り付けられるシフトレバーの変位を検出してもよい。

（５）上記基本実施形態では、変速機１を作動させた後にギアイン操作とシフトノブ５および嵌合穴６２の嵌合とを行ったが、ギアイン操作と嵌合とを行った後に変速機１を作動させてもよい。

（６）上記基本実施形態では、ギア抜けを検出する（差ΔＬがギア抜け判別閾値ＴＨに等しくなる）のと同時にシフトノブ５が嵌合穴６２の内周面６３に当接するようにした。しかしながらこれに代わって、シフトノブ５が嵌合穴６２の内周面６３に当接する前に、ギア抜けを検出するようにしてもよい。さらには、環状体５３および嵌合穴６２を省略してもよい。

次に、他の実施形態を説明する。この他の実施形態は概ね上記基本実施形態と同様なので、同一部分については説明を省略し、相違点を主に述べる。

図４に示すように、他の実施形態においては、センサ５２Ａが非接触式距離センサではなく、接触式導通センサもしくはスイッチから構成されている。そして前述の非接触式距離センサ５２およびセンサ支持台５８は省略されている。

本実施形態において、環状体５３は、導電性金属から形成されると共に第１接点をなす。またシフトノブ５は、導電性金属から形成されると共に第２接点をなす。環状体５３とシフトノブ５の間に、コントローラ７０から供給された電圧が印加される。

図４に示すように、ギア抜けが発生し、シフトノブ５が嵌合穴６２の内周面６３に当接すると、第１接点である環状体５３と第２接点であるシフトノブ５が電気的に導通し、両者を通じて電流が流れる。コントローラ７０はその電流を検出することでギア抜けを検出し、その旨をディスプレイに表示し、記憶する。またコントローラ７０は併せて、警告をディスプレイ表示や音で出力する。

なお図示しないが、ギア抜けが発生していない場合には、シフトノブ５と嵌合穴６２の内周面６３とが非接触となり、両者が導通しないので、ギア抜けは検出されない。

本実施形態では、ギア抜け発生と同時にシフトノブ５が嵌合穴６２の内周面６３に当接することを利用して、環状体５３とシフトノブ５で一対の接点を構成し、これらをセンサないしスイッチとして使用する。こうすることで、より簡素な構成でギア抜けを検出することができる。コントローラ７０の代わりに、より単純な、導通時に作動するランプまたはブザー等を用いてもよい。

本実施形態では、シフトノブ５が嵌合穴６２の内周面６３に当接した時に、ギア抜け判別閾値ＴＨに等しい差ΔＬ、すなわちシフトノブ５のギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位が実質的に検出される。この意味において、本実施形態の環状体５３およびシフトノブ５も、特許請求の範囲にいうセンサに相当するものである。

前述の各実施形態および各変形例の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１変速機
２シフトレバー
５シフトノブ
５０ギア抜け検出装置
５２，５２Ａセンサ

Claims

変速機の検査時に前記変速機のギア抜けを検出するためのギア抜け検出装置であって、
前記変速機が、当該変速機を変速すべくセレクト方向およびシフト方向に動作可能なシフトレバーを備え、
前記ギア抜け検出装置が、前記変速機の作動中かつギアイン時に、前記シフトレバーのギアイン初期位置からのシフト抜け方向の変位を検出するためのセンサを備える
ことを特徴とする変速機のギア抜け検出装置。
前記センサが非接触式距離センサからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の変速機のギア抜け検出装置。
前記センサがレーダーセンサからなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の変速機のギア抜け検出装置。
前記センサが、前記シフトレバーの上端部に固定されたシフトノブの変位を検出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の変速機のギア抜け検出装置。