JP3172556B2

JP3172556B2 - 変速機操作用アクチュエータ

Info

Publication number: JP3172556B2
Application number: JP31179391A
Authority: JP
Inventors: 篤川村; 善雄井上
Original assignee: ボッシュブレーキシステム株式会社
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH05126249A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変速機操作用アクチュ
エータに関するもので、詳しくは、変速機操作用アクチ
ュエータとして使用されるシフト操作用シリンダ、セレ
クト操作用シリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大型車両では、シフトレバーの操作に対
応して電磁切換弁を選択作動させ、それによってシフト
操作用シリンダまたはセレクト操作用シリンダを作動さ
せて変速機の切換えを行うものがある。

【０００３】図４９は、このような変速機操作用アクチ
ュエータを示している。このアクチュエータは、圧縮空
気によって作動される。このアクチュエータは、隔壁１
によって画成される第１シリンダ室２と第２シリンダ室
３とを有している。そして、第１シリンダ室２にはメイ
ンピストン４が配設され、第２シリンダ室３にはメイン
ピストン４よりも大きな圧力作用面積をもったフリーピ
ストン５が配設されている。メインピストン４と端壁６
との間に第１圧力室７を画成し、該ピストン４と隔壁１
との間に第２圧力室８を画成している。また、フリーピ
ストン５と隔壁１との間に大気圧室９を画成し、該ピス
トン５と端壁１０との間に第３圧力室１１を画成してい
る。また、メインピストン４は、両面にそれぞれピスト
ンロッド１２，１３を備えている。ピストンロッド１２
はシフトまたはセレクト操作を行うものであり、ピスト
ンロッド１３は隔壁１を貫通して設置され、フリーピス
トン５に当接して、該フリーピストン５を押送するもの
である。

【０００４】そして、上記第１圧力室７は第１の電磁切
換弁１４を介し、上記第２圧力室８は第２の電磁切換弁
１５を介し、また第３圧力室１１は第３の電磁切換弁１
６を介してエアタンク１７にそれぞれ接続されている。
これらの電磁切換弁１４，１５，１６は、いずれも非励
磁状態で各圧力室７，８，１１を大気に開放し、励磁状
態で各圧力室７，８，１１をエアタンク１７に連通させ
る。これらの電磁切換弁１４，１５，１６はコントロー
ラ１８によって制御される。

【０００５】上記したアクチュエータがシフト操作用シ
リンダの場合には、第１の電磁切換弁１４のみを励磁す
ることによって第１圧力室７にのみ圧縮空気を供給し、
メインピストン４を第１シリンダ室２内で隔壁１に最も
接近した位置（第１位置）に移動させて、一方側へのシ
フト動作をさせ、第１および第３の電磁切換弁１４，１
６を励磁することによって第１圧力室７と第３圧力室１
１へ圧縮空気を供給し、メインピストン４を第１シリン
ダ室２内における中間の位置（第２位置）に移動させ
て、ニュートラル位置に動作させ、第２の電磁切換弁１
５のみを励磁して第２圧力室８に圧縮空気を供給し、メ
インピストン４を第１シリンダ室２内で端壁６に最も接
近した位置（第３位置）に移動させて、他方側へのシフ
ト動作をさせている。

【０００６】そして、上記シフト操作用シリンダでは、
上記第１圧力室７および第３圧力室１１に流体が供給さ
れている状態、即ちフリーピストン５が隔壁１に当接
し、メインピストン４が第２位置に位置している状態か
ら、メインピストン４を第１位置に移動させる場合に
は、第１圧力室７に流体を供給しながら、第３圧力室１
１の流体を排出する。すると、メインピストン４は、第
１圧力室７の流体圧によって、フリーピストン５を押送
しながら第１位置に達する。それに伴って、大気圧室９
内には大気が導入される。

【０００７】なお、上記したアクチュエータがセレクト
操作用シリンダの場合には、上記メインピストン４の第
１位置が第１セレクト位置、第２位置が第２セレクト位
置、第３位置が第３セレクト位置となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記アクチ
ュエータによって、大気圧室９がピストンロッドの軸
孔、位置センサ室またはレバー室、ホース等を介して大
気に開放されている。したがって、上記アクチュエータ
の動作において、フリーピストン５が急激に押送される
場合には、大気圧室９が負圧になってメインピストン４
の作動抵抗となる虞れがある。

【０００９】そこで、本発明の目的は、第１圧力室と第
３圧力室に流体が供給されて、第２位置にあるメインピ
ストンを第１位置に移動させる際のメインピストンの高
速化を図った変速機操作用アクチュエータを提供するこ
とにある。

【００１０】本発明の変速機操作用アクチュエータで
は、第１シリンダ室と第２シリンダ室を有するシリンダ
ハウジングと、上記第１シリンダ室内に摺動自在に配置
され上記第１シリンダ室内を第１圧力室と第２圧力室に
区画するメインピストンと、上記第２シリンダ室内に摺
動自在に配置され上記第２シリンダ室内を大気圧室と第
３圧力室に区画する上記メインピストンより圧力作用面
積の大きいフリーピストンと、上記メインピストンに設
けられ上記第２圧力室を貫通して先端が上記大気圧室に
位置し、該先端が上記フリーピストンに当接可能なフリ
ーピストン押送用ロッドとを備えた変速機操作用アクチ
ュエータで、上記第１圧力室、第２圧力室および第３圧
力室に圧縮空気を選択的に供給して、上記メインピスト
ンを上記第１シリンダ室内で上記フリーピストンに近い
第１位置と、上記第１シリンダ室の中間位置の第２位置
と、上記第１シリンダ室内で上記フリーピストンと反対
側の第３位置のいずれかに移動させる変速機操作用アク
チュエータにおいて、前記第３圧力室に前記圧縮空気を
給排する電磁切換弁を設け、該電磁切換弁の排出口を前
記大気圧室にのみ接続するとともに、前記フリーピスト
ン押送用ロッドに前記大気圧室と大気とを連通する排出
通路を形成し、前記第３圧力室に供給された圧縮空気を
全て前記電磁切換弁、大気圧室および前記排出通路を介
して大気に排出するようにしたことにある。

【００１１】

【作用】本発明の変速機操作用アクチュエータでは、
第１圧力室と第３圧力室に圧縮空気が供給されて第２位
置にあるメインピストンを第１位置に移動させる際に、
第３圧力室から排出される圧縮空気は、全て大気圧室に
導かれ、フリーピストン押送用ロッドに設けられた排出
通路を介して大気に排出されるので、大気圧が負圧にな
ることが防止され、メインピストンは迅速に第１位置に
移動できるようになる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る変速機操作装置を概念的
に示している。この装置は、アクチュエータとしてシフ
ト用シリンダ２０とセレクト用シリンダ４０とを備えて
いる。

【００１３】シフト用シリンダ２０は、図２に示したよ
うに、第１シリンダ室２１と第２シリンダ室２２を有し
ている。第１シリンダ室２１には、メインピストン２３
が配設され、該ピストン２３によって第１シリンダ室２
１が第１圧力室２４と第２圧力室２５に画成されてい
る。一方、第２シリンダ室２２には、フリーピストン２
６が配設され、該ピストン２６によって第２シリンダ室
２２が大気圧室２７と第３圧力室２８に画成されてい
る。そして、このフリーピストン２６の圧力作用面積
は、メインピストン２３のそれよりも大きい。

【００１４】このシフト用シリンダ２０の第１圧力室２
４は、第１の電磁切換弁２９を介し、第２圧力室２５は
第２の電磁切換弁３０を介し、また第３圧力室２８は第
３の電磁切換弁３１を介して、それぞれエアタンクＡに
接続されている。

【００１５】上記第１の電磁切換弁２９は、消磁状態で
第１圧力室２４を大気に開放しており、励磁されて第１
圧力室２４をエアタンクＡに連通する。また、第２の電
磁切換弁３０は、消磁状態で第２圧力室２５を大気に開
放しており、励磁されて第２圧力室２５をエアタンクＡ
に連通する。さらにまた、第３の電磁切換弁３１は、消
磁状態で第３圧力室２８を大気圧室２７を介して大気に
開放し、励磁されて第３圧力室２８をエアタンクＡに連
通する。

【００１６】上記メインピストン２３は、ピストンロッ
ド２３ａを備えており、該ピストンロッド２３ａの一端
は、メインピストン２３が第１シリンダ室２１の中間に
位置し、かつフリーピストン２６が最も第１シリンダ室
２１方向に位置している状態で、フリーピストン２６に
当接している。ピストンロッド２３ａの他端は、ストラ
イカ室３２を経て位置センサ室３３まで延設されてい
る。そして、このピストンロッド２３ａには、軸孔２３
ｂが貫設されており、大気圧室２７は、軸孔２３ｂを介
し、位置センサ室３３に連通され、さらに該位置センサ
室３３から図示しないホースを介して大気に開放されて
いる。

【００１７】セレクト用シリンダ４０は、上記シフト用
シリンダ２０とほとんど同じ構造である。セレクト用シ
リンダ４０は、図１で概念的に示したように、第１シリ
ンダ室４１と第２シリンダ室４２を有している。第１シ
リンダ室４１には、メインピストン４３が配設され、該
ピストン４３によって第１シリンダ室４１が第１圧力室
４４と第２圧力室４５に画成されている。一方、第２シ
リンダ室４２には、フリーピストン４６が配設され、該
ピストン４６によって第２シリンダ室４２が大気圧室４
７と第３圧力室４８に画成されている。そして、このフ
リーピストン４６の圧力作用面積は、メインピストン４
３のそれよりも大きい。

【００１８】このセレクト用シリンダ４０の第１圧力室
４４は、第１の電磁切換弁４９を介し、第２圧力室４５
は第２の電気切換弁５０を介し、また第３圧力室４８は
第３の電磁切換弁５１を介して、それぞれエアタンクＡ
に接続されている。

【００１９】上記第１の電磁切換弁４９は、消磁状態で
第１圧力室４４を大気に開放しており、励磁されて第１
圧力室４４をエアタンクＡに連通する。また、第２の電
磁切換弁５０は、消磁状態で第２圧力室４５を大気に開
放しており、励磁されて第２圧力室４５をエアタンクＡ
に連通する。さらにまた、第３の電磁切換弁５１は、消
磁状態で第３圧力室４８を大気圧室４７を介して大気を
開放し、励磁されて第３圧力室４８をエアタンクＡに連
通する。

【００２０】上記メインピストン４３は、ピストンロッ
ド４３ａを備えており、該ピストンロッド４３ａの一端
は、メインピストン４３が第１シリンダ室４１の中間に
位置し、かつフリーピストン４６が最も第１シリンダ室
４１方向に位置している状態で、フリーピストン４６に
当接している。なお、ピストンロッド４３ａには軸孔が
形成されており、大気圧室４７は、その軸孔を介して大
気に開放されている。

【００２１】以下に、上記シリンダ２０，４０の制御を
例をあげて説明する。

【００２２】シフトパターンＣのＦ₁に位置するシフト
レバーをＮ₁に戻し、さらにＮ₂を経てＲ₂に投入させ
た場合は、以下のように制御される。シフトレバーがシ
フトパターンＣのＦ₁に位置している操作前の状態で
は、シフト用シリンダ２０およびセレクト用シリンダ４
０の全ての電磁切換弁２９，３０，３１，４９，５０，
５１が消磁状態にある。したがって、図４に示したよう
に、シフト用シリンダ２０およびセレクト用シリンダ４
０の全ての圧力室２４，２５，２８，４４，４５，４８
は大気に開放されている。この状態から、クラッチペダ
ルを踏込み、シフトレバーをシフトパターンＣのＲ₂に
移動すると、まずセレクト用シリンダ４０の電磁切換弁
４９とシフト用シリンダ２０の電磁切換弁３１が励磁さ
れ、図５に示したように、セレクト用シリンダ４０の第
１圧力室４４とシフト用シリンダ２０の第３圧力室２８
に圧縮空気が供給される。次いで、一定時間ｔ₁経過後
に、電磁切換弁２９が励磁され、シフト用シリンダ２０
の第１圧力室２４にも圧縮空気が供給される。すると、
メインピストン２３は、図６に示したように、第１圧力
室２４の圧力によって第２圧力室２５を縮小する方向へ
移動され、メインピストン２３のロッド２３ａが図７に
示すように、フリーピストン２６に当接して位置ＮＥに
停止する。ところで、上記制御において、第３圧力室２
８への圧縮空気の供給を第１圧力室２４への圧縮空気の
供給よりも早くしているのは、メインピストン２３が位
置ＮＥを越えてオーバーランをしないように、予めフリ
ーピストン２６にかかる圧力を上げて、フリーピストン
２６によって、ストッパ壁をつくるためのである。この
ようにして、メインピストン２３が図７に示したよう
に、位置ＮＥ（シフトパターンＣのＮ₁）に達すると、
位置センサによって確認され、そのセンサの確認信号に
基づいて電磁切換弁５０，５１が励磁され、セレクト用
シリンダ４０の第２圧力室４５と第３圧力室４８に圧縮
空気が供給される。すると、メインピストン４３は、図
８に示したように、第２圧力室４５の圧力と第３圧力室
４８の圧力とによって、第１圧力室４４を縮小する方向
に移動され、位置Ｓ₂で停止される。この間、電磁切換
弁４９は励磁された状態のままであり、また電磁切換弁
５０は、上記励磁された後一定時間ｔ₂後に消磁され
る。ところで、上記制御において、第２圧力室４５に一
時的に圧縮空気を供給するのは、メインピストン４３の
移動を迅速にさせるためである。また、この間、即ちシ
フトパターンＣでＮ₁からＮ₂に移動する間、電磁切換
弁２９，３１は励磁状態に維持される。したがって、第
１圧力室２４および第３圧力室２８には圧縮空気が供給
されて状態にあり、メインピストン２３は、位置ＮＥに
保持される。図９に示したように、セレクト用シリンダ
４０のメインピストン４３が位置Ｓ₂（即ち、シフトパ
ターンＣのＮ₂）に達すると、位置センサによって確認
され、そのセンサの確認信号によって電磁切換弁３１が
消磁される。このとき、電磁切換弁２９は励磁された状
態にある。したがって、第３圧力室２８の圧縮空気は電
磁切換弁３１を介して大気圧室２７に排出され、該大気
圧室２７を経て外部へ排出され、シフト用シリンダ２０
のメインピストン２３を図１０に示したように、第２圧
力室２５を縮小する方向へ移動させる。この時第３圧力
室２８の圧縮空気は大気圧室２７に流入するため、該圧
縮空気はフリーピストン２６を押送し、メインピストン
２３の移動を助ける。なお、この間、即ちシフトパター
ンＣでＮ₂からＲ₂に移動する間、セレクト用シリンダ
４０の電磁切換弁４９，５１は励磁状態に維持され、メ
インピストン４３は位置Ｓ₂に保持される。そして、メ
インピストン２３が図１１に示したように、位置ＳＨＢ
（即ち、シフトパターンＣのＲ₂）に達すると、位置セ
ンサによって確認され、そのセンサの確認信号によって
電磁切換弁２９，４９，５１が消磁される。したがっ
て、圧力室２４，４４，４８は、他の圧力室２５，２
８，４５と同様に大気に開放され、図１２に示したよう
に、シフト完了状態になる。また、図１３は、上記制御
を示したタイミングチャートである。

【００２３】なお、シフトパターンＣのＦ₁からＮ₁ま
でに対応する上記シフト用シリンダ２０の制御（図５，
図６）では、メインピストン２３がオーバーランしない
ように、第３圧力室２８への圧縮空気の供給を第１圧力
室２４への圧縮空気の供給よりも早くしているが、この
ような制御に替えて図１４および図１５に示すように、
シフト用シリンダ２０の電磁切換弁３０を一時的に励磁
し、第２圧力室２５にも圧縮空気を一時的に供給し、そ
の圧力でメインピストン２３の移動速度を抑えるように
してもよい。この場合には、電磁切換弁２９，３１を同
時に励磁して第１圧力室２４と第３圧力室２８への圧縮
空気の供給を同時に行うことができる。

【００２４】また、上記制御では、シフトパターンＣの
Ｆ₁からＮ₁までに対応する間、セレクト用シリンダ４
０では、特別な制御がなされていない（図５，図６，図
７）が、図１４および図１５に示したように、この間に
セレクト用シリンダ４０の電磁切換弁４９をデューティ
制御することにより、第１圧力室４４を低圧にしてもよ
い。この時の第１圧力室４４の圧力は、メインピストン
４３が移動しない範囲で最低圧に維持することが好まし
い。このようにすれば、セレクト用シリンダ４０の次の
動作が迅速に行える。次の動作、即ちシフトパターンＣ
のＮ₁からＮ₂までに対応する間のセレクト用シリンダ
４０では、図１６に示したように、第１圧力室４４を低
圧に維持した状態で電磁切換弁５１を励磁して第３圧力
室４８に圧縮空気を供給し、一定時間後に電磁切換弁４
９のデューティ制御を解除し、通常の励磁を行ない図１
７に示したように、該第１圧力室４４に通常圧の圧縮空
気を供給してもよい。こうすれば、メインピストン４３
が動き始める時、第１圧力室４４は低圧になっているの
でメインピストン４３の動作が迅速に行える。

【００２５】次に、シフトパターンＣのＲ₂に位置する
シフトレバーをＮ₂，Ｎ₁を経てＦ₁に投入した場合
は、以下のように制御される。シフトレバーがシフトパ
ターンＣのＲ₂に位置している操作前の状態では、シフ
ト用シリンダ２０およびセレクト用シリンダ４０の全て
の電磁切換弁２９，３０，３１，４９，５０，５１が消
磁状態にある。したがって、図１８に示したようにシフ
ト用シリンダ２０およびセレクト用シリンダ４０の全て
の圧力室２４，２５，２８，４４，４５，４８は大気に
開放されている。この状態から、クラッチペダルを踏込
み、シフトレバーをシフトパターンＣのＦ₁に投入する
と、まず、シフト用シリンダ２０の電磁切換弁３１が励
磁され、図１９に示したように、第３圧力室２８に圧縮
空気が供給される。すると、メインピストン２３は、第
１圧力室２４を縮小する方向へ移動される。この時、第
１圧力室２４には圧縮空気が供給されていないので、メ
インピストン２３の移動は迅速に行える。次いで、一定
時間ｔ₃後に、電磁切換弁２９も励磁され、第１圧力室
２４へも圧縮空気が供給され、メインピストン２３を図
２０に示したように、位置ＮＥで停止させる。なお、電
磁切換弁２９の励磁時期は、ピストン２３が位置ＮＥ
（即ち、シフトパターンＣのＮ₂）でオーバーランしな
い範囲で遅くすることが好ましい。一方、その間セレク
ト用シリンダ４０の電磁切換弁４９，５１は励磁され、
第１圧力室４４，第３圧力室４８に圧縮空気が供給され
ている状態にある。したがって、図１９および図２０に
示したように、メインピストン４３が位置Ｓ₂に維持さ
れる。上記したように、シフト用シリンダ２０のメイン
ピストン２３が位置ＮＥ（即ち、シフトパターンＣのＮ
₂）に達すると、位置センサによって確認され、そのセ
ンサの確認信号によってセレクト用シリンダ４０の電磁
切換弁５１が消磁され、第３圧力室４８の圧縮空気は大
気圧室４７に導かれ、該大気圧室４７を経て外部へ排出
される。したがって、メインピストン４３は、第１圧力
室４４の圧力によって、図２１に示したように、第２圧
力室４５を縮小する方向へ移動され、図２２に示したよ
うに位置Ｓ₁に達する。この時、第３圧力室４８の圧縮
空気は大気圧室４７に流入するため、該圧縮空気はフリ
ーピストン４６を押送し、メインピストン４３の移動を
助ける。この間、即ちセレクト用シリンダ４０のメイン
ピストン４３が位置Ｓ₂から位置Ｓ₁に移動する間、シ
フト用シリンダ２０の電磁切換弁３１は励磁され、第３
圧力室２８に圧縮空気が供給されるとともに、電磁切換
弁２９はデューティ制御され、第１圧力室２４は低圧に
維持される。これは、次のシフト動作を迅速に行なうた
めのものである。図２２に示すようにセレクト用シリン
ダ４０のメインピストン４３が位置Ｓ₁（即ち、シフト
パターンＣのＮ₁）に達すると、位置センサによって確
認され、そのセンサの確認信号によってシフト用シリン
ダ２０の電磁切換弁２９，３１が消磁され、電磁切換弁
３０が励磁される。したがって、シフト用シリンダ２０
の第２圧力室２５には、圧縮空気が供給され、その圧力
によってメインピストン２３は、図２３に示したよう
に、第１圧力室２４を縮小する方向へ移動される。その
時、第１圧力室２４の圧縮空気は低圧から排出されるの
で、圧力の低下が速く、メインピストン２３の移動は迅
速に行なわれる。そして、メインピストン２３が図２４
に示したように位置ＳＨＡ（即ち、シフトパターンＣの
Ｆ₁）に達すると、位置センサによって確認され、その
センサの確認信号によって電磁切換弁３０およびセレク
ト用シリンダ４０の電磁切換弁４９が消磁され、圧力室
２５，４４は、他の圧力室２４，２８，４５，４８と同
様に大気に開放される。図２５はシフト完了状態を示し
ている。また、図２６は、上記制御を示したタイミング
チャートである。

【００２６】なお、シフトパターンＣのＲ₂からＮ₂ま
でに対応する上記シフトシリンダ２０の制御（図１９，
図２０）では、メインピストン２３の移動速度を高める
ために、第１圧力室２４への圧縮空気の供給を第３圧力
室２８への供給よりも遅らせているが、このような制御
に替えて、電磁切換弁２９，３１を同時に励磁して、図
２７に示したように、第１圧力室２４と第３圧力室２８
に圧縮空気を同時に供給するとともに、電磁切換弁３０
を一定時間励磁して第２圧力室２５にも圧縮空気を一時
的に供給してもよい。この時の第２圧力室２５の圧力
は、メインピストン２３の移動速度を高める。

【００２７】また、上記制御では、シフトパターンＣの
Ｎ₂からＮ₁までに対応する間にシフト用シリンダ２０
の第１圧力室２４を低圧にして（図２１，図２２）、次
のシフト動作、即ちメインピストン２３の位置ＮＥから
位置ＳＨＡまでの移動を迅速にしているが、この制御に
替えて、図２８に示したようにシフト用シリンダ２０の
電磁切換弁２９，３１を励磁させて、第１圧力室２４お
よび第３圧力室２８に圧縮空気を供給するとともに、電
磁切換弁３０をデューティ制御して第２圧力室２５を低
圧に維持してもよい。このようにすると、次のシフト動
作すなわち、メインピストン２３を位置ＮＥから位置Ｓ
ＨＡに移動させるため、電磁切換弁２９，３１を消磁さ
せ、電磁切換弁３０をデューティ制御から通常の励磁に
切換えると、第２圧力室２５の圧力上昇が速いので、メ
インピストン２３の移動を迅速に行なえる。

【００２８】シフトパターンＣのＮ₃に位置するシフト
レバーをＲ₂まで移動させた場合は、各シリンダ２０，
４０は以下のように制御される。シフトレバーがシフト
パターンＣのＮ₃に位置している状態では、全ての電磁
切換弁２９，３０，３１，４９，５０，５１が消磁され
ている。したがって、全ての圧力室２４，２５，２８，
４４，４５，４８は大気に開放されている。そして、図
２９に示したように、セレクト用シリンダ４０のメイン
ピストン４３は位置Ｓ₃に維持され、シフト用シリンダ
２０のメインピストン２３は位置ＮＥに維持されてい
る。この状態からクラッチペダルを踏込み、シフトレバ
ーをシフトパターンＣのＲ₂に移動させると、セレクト
用シリンダ４０の電磁切換弁５１が励磁され、図３０に
示したように、セレクト用シリンダ４０の第３圧力室４
８に圧縮空気が供給される。次いで、一定時間ｔ₄後
に、電磁切換弁４９も励磁され、セレクト用シリンダ４
０の第１圧力室４４にも圧縮空気が供給される。する
と、メインピストン４３は、図３１に示したように第１
圧力室４４の圧力によって第２圧力室４５を縮小する方
向へ移動され、メインピストン４３のロッド４３ａが図
３２に示しように、フリーピストン４６に当接して位置
Ｓ₂に停止する。ところで、上記制御において、第３圧
力室４８への圧縮空気の供給を第１圧力室４４への圧縮
空気の供給よりも早くしているのは、メインピストン４
３が位置Ｓ₂を越えてオーバーランをしないように、予
めフリーピストン４６にかかる圧力を上げて、フリーピ
ストン４６によるストッパ壁をつくるためである。一
方、この間、即ちシフトパターンＣのＮ₃からＮ₂に移
動する間、シフト用シリンダ２０の電磁切換弁２９，３
１が励磁され、第１圧力室２４、第３圧力室２８に圧縮
空気が供給される。そして、シフト用シリンダ２０のメ
インピストン２３は、位置ＮＥに維持される。上記した
ように、セレクト用シリンダ４０のメインピストン４３
が位置Ｓ₂（シフトパターンＣのＮ₂）に達すると、位
置センサによって確認され、そのセンサの確認信号によ
ってシフト用シリンダ２０の電磁切換弁３１が消磁され
る。したがって、シフト用シリンダ２０のメインピスト
ン２３は、図３３に示したように、第２圧力室２５を縮
小する方向へ移動される。この時、第３圧力室２８の圧
縮空気は、大気圧室２７に流入し、フリーピストン２６
を押送するため、メインピストン２３の移動が迅速に行
なわれる。そして、メインピストン２３が図３４に示し
たように、位置ＳＨＢ（即ち、シフトパターンＣの
Ｒ₂）に達すると、位置センサによって確認され、その
センサの確認信号によって電磁切換弁２９，４９，５１
が消磁される。したがって、圧力室２４，４４，４８
は、他の圧力室２５，２８，４５と同様に大気に開放さ
れ、図３５に示したように、シフト完了状態になる。な
お、図３６は、上記制御を示したタイミングチャートで
ある。

【００２９】なお、シフトパターンＣのＮ₃からＮ₂ま
でに対応する上記セレクト用シリンダ４０の制御（図３
０，図３１）では、メインピストン４３が位置Ｓ₂でオ
ーバーランしないように、第１圧力室４４への圧縮空気
の供給を第３圧力室４８への圧縮空気の供給よりも遅ら
せているが、このような制御に替えて、図３７に示した
ように、第１圧力室４４と第３圧力室４８に圧縮空気を
同時に供給するとともに、第２圧力室４５にも一時的に
圧縮空気を供給してもよい。このようにすれば、メイン
ピストン４３は、第２圧力室４５の圧力によって、その
加速が抑えられる。

【００３０】シフトパターンＣのＦ₂に位置するシフト
レバーをＲ₃まで移動させた場合は、各シリンダ２０，
４０は以下のように制御される。シフトレバーがシフト
パターンＣのＦ₂に位置している状態では、全ての電磁
切換弁２９，３０，３１，４９，５０，５１が消磁され
ている。したがって、全ての圧力室２４，２５，２８，
４４，４５，４８は大気に開放されている。そして、図
３８に示したように、シフト用シリンダ２０のメインピ
ストン２３は位置ＳＨＡに維持され、セレクト用シリン
ダ４０のメインピストン４３は、位置Ｓ₂に維持されて
いる。この状態からクラッチペダルを踏込み、シフトレ
バーをシフトパターンＣのＲ₃に移動させると、シフト
用シリンダ２０の電磁切換弁３１が励磁され、図３９に
示したように、第３圧力室２８に圧縮空気が供給され
る。次いで、一定時間ｔ₅経過後に、電磁切換弁２９が
励磁され、第１圧力室２４にも圧縮空気が供給される。
すると、シフト用シリンダ２０のメインピストン２３
は、図４０に示したように、第１圧力室２４の圧力によ
って第２圧力室２５を縮小する方向へ移動され、メイン
ピストン２３のロッド２３ａが図４１に示したように、
フリーピストン２６に当接して位置ＮＥに停止する。と
ころで、上記制御において、第３圧力室２８への圧縮空
気の供給を第１圧力室２４への圧縮空気の供給よりも早
くしているのは、メインピストン２３が位置ＮＥでオー
バーランをしないように、予めフリーピストン２６にか
かる圧力を上げて、フリーピストン２６によって、スト
ッパ壁をつくるためである。この間、即ちシフトパター
ンＣのＦ₂からＮ₂まで移動する間、セレクト用シリン
ダ４０では、電磁切換弁５１が励磁されて、第３圧力室
４８に圧縮空気が供給され、かつ電磁切換弁４９がデュ
ーティ制御されて、第１圧力室４４が低圧に維持され、
メインピストン４３が位置Ｓ₂に維持される。このよう
に、第１圧力室４４を低圧に維持するのは、次のセレク
ト動作を迅速に行わせるためである。上記したように、
シフト用シリンダ２０のメインピストン２３が位置ＮＥ
に達すると、位置センサによって確認され、そのセンサ
の確認信号によって、セレクト用シリンダ４０の電磁切
換弁４９，５１は消磁され、電磁切換弁５０が励磁され
る。したがって、セレクト用シリンダ４０のメインピス
トン４３は、図４２に示したように、第１圧力室４４を
縮小する方向へ移動される。この時、第１圧力室４４は
低圧状態から排気されるため、メインピストン４３への
抵抗は小さく、したがって、メインピストン４３は迅速
に移動される。そして、メインピストン４３が図４３に
示したように、位置Ｓ₃（即ち、シフトパターンＣのＮ
₃）に達すると、位置センサによって確認され、そのセ
ンサの確認信号によって、シフト用シリンダ２０の電磁
切換弁３１が消磁される。したがって、シフト用シリン
ダ２０のメインピストン２３は、図４４に示したよう
に、第１圧力室２４の圧力によって、第２圧力室２５を
縮小する方向へ移動される。この時、第３圧力室２８の
圧縮空気は、大気圧室２７に流入し、フリーピストン２
６を押送するため、メインピストン２３の移動が迅速に
行われる。そして、メインピストン２３が図４５に示し
たように、位置ＳＨＢに達すると、位置センサによって
確認され、そのセンサの確認信号によって電磁切換弁２
９，５０が消磁される。したがって、圧力室２４，４５
は、他の圧力室２５，２８，４４，４８と同様に大気に
開放され、図４６に示したように、シフト完了状態とな
る。なお、図４７は、上記制御を示したタイミングチャ
ートである。

【００３１】なお、シフトパターンＣのＦ₂からＮ₂ま
でに対応する上記シフト用シリンダ２０の制御（図３
９，図４０）では、メインピストン２３が位置ＮＥでオ
ーバーランしないように、第１圧力室２４への圧縮空気
の供給を第３圧力室２８への圧縮空気への供給よりも遅
らせているが、このような制御に替えて、図１４に示し
たように、第１圧力室２４と第３圧力室２８に圧縮空気
を同時に供給するとともに、第２圧力室２５にも一時的
に圧縮空気を供給してもよい。このようにすれば、メイ
ンピストン２３は、第２圧力室２５の圧力によって、そ
の加速が抑えられる。

【００３２】また、シフトパターンＣのＦ₂からＮ₂ま
でに対応する上記セレクト用シリンダ４０の制御（図３
９，図４０，図４１）では、該セレクト用シリンダ４０
の次の動作を迅速に行わせるために、第１圧力室４４を
低圧に維持させているが、このような制御に替えて、図
４８に示したように、第１圧力室４４と第３圧力室４８
とを常圧に維持するとともに、電磁切換弁５０をデュー
ティ制御して第２圧力室４５を低圧に維持させてもよ
い。このようにすると、次のセレクト動作に際し、第２
圧力室４５の圧力上昇が速くなり、それだけメインピス
トン４３の始動も速くなる。

【００３３】以上は、シフトレバーをシフトパターンＣ
のＮ₁からＦ₁まで、Ｆ₁からＲ₂まで、Ｒ₂からＦ₁
まで、Ｎ₁からＦ₂まで、Ｎ₃からＲ₂まで、そしてＦ
₂からＲ₃まで操作した場合の制御について説明した
が、他の操作の場合についても上記制御を適宜に応用す
ることによって、シフト用シリンダ２０およびセレクト
用シリンダ４０の高速化または各メインピストン２３，
４３のオーバーラン防止を図ることができる。

【００３４】なお、上記実施例では、３段の変速機操作
装置を示したが４段変速にする場合には、図３に示した
ような、セレクト用シリンダ４０′が使用される。

【００３５】このセレクト用シリンダ４０′は、シリン
ダハウジングの右端部に上記実施例と同様な構成を有し
ている。即ち、シリンダハウジングの右端部には、第１
シリンダ室４１と第２シリンダ室４２が形成されてい
る。そして、第１シリンダ室４１には、メインピストン
４３が配設され、該ピストン４３によって第１シリンダ
室４１が第１圧力室４４と第２圧力室４５に画成されて
いる。一方、第２シリンダ室４２には、第１のフリーピ
ストン４６が配設され、該ピストン４６によって第２シ
リンダ室４２が第１の大気圧室４７と第３圧力室４８に
画成されている。そして、このフリーピストン４６の圧
力作用面積は、メインピストン４３のそれよりも大き
い。

【００３６】このセレクト用シリンダ４０′の第１の圧
力室４４は、第１の電磁切換弁４９を介し、第２圧力室
４５は第２の電磁切換弁５０を介し、また第３圧力室４
８は第３の電磁切換弁５１を介して、それぞれエアタン
クＡに接続されている。

【００３７】上記第１の電磁切換弁４９は、消磁状態で
第１圧力室４４を大気に開放しており、励磁されて第１
圧力室４４をエアタンクＡに連通する。また、第２の電
磁切換弁５０は、消磁状態で第２圧力室４５を大気に開
放しており、励磁されて第２圧力室４５をエアタンクＡ
に連通する。さらにまた、第３の電磁切換弁５１は、消
磁状態で第３圧力室４８を第１の大気圧室４７を介して
大気に開放し、励磁されて第３圧力室４８をエアタンク
Ａに連通する。

【００３８】さらに、図３に示したセレクト用シリンダ
では、シリンダハウジングの左端部に第３シリンダ室４
２′を有している。そして、この第３シリンダ室４２′
には、第２のフリーピストン４６′が配設され、該フリ
ーピストン４６′によって第３シリンダ室４２′が第２
の大気圧室４７′と第４圧力室４８′に画成されてい
る。なお、このフリーピストン４６′の圧力作用面積
は、上記第１のフリーピストン４６のそれと同じであ
る。

【００３９】このセレクト用シリンダでは、第４の電磁
切換弁５１′が付設されており、第４圧力室４８′は第
４の電磁切換弁５１′を介してエアタンクＡに接続され
ている。この電磁切換弁５１′は、消磁状態で第４圧力
室４８′を第２の大気圧室４８′を介して大気に開放
し、励磁されて第４圧力室４８′をエアタンクＡに連通
する。

【００４０】上記メインピストン４３は、ピストンロッ
ド４３ａを備えており、該ピストンロッド４３ａの一端
が、第１のフリーピストン４６が最も第１シリンダ室４
１方向に位置しているときの該フリーピストン４６に当
接することによって、右寄りの中間位置に位置決めさ
れ、ピストンロッド４３ａの他端が、第２のフリーピス
トン４６′が最も第１シリンダ室４１方向に位置してい
るときの該フリーピストン４６′に当接することによっ
て、左寄りの中間位置に位置決めされる。

【００４１】このセレクト用シリンダ４０′では、電磁
切換弁４９が励磁され、第１圧力室４４に圧縮空気が供
給されたとき、メインピストン４３は最も右側に位置さ
れ（第１位置）、電磁切換弁４９，５１が励磁され、第
１圧力室４４、第３圧力室４８に圧縮空気が供給された
とき、メインピストン４３は右寄りの中間位置（第２位
置）に位置決めされる。また、電磁切換弁５０，５１′
が励磁され、第２圧力室４５、第４圧力室４８′に圧縮
空気が供給されたとき、メインピストン４３は左寄りの
中間位置（第３位置）に位置決めされ、電磁切換弁５０
が励磁され、第２圧力室４５に圧縮空気が供給されたと
き、メインピストン４３は最も左側に位置される（第４
位置）。

【００４２】上記セレクト用シリンダ４０′において、
第２位置に位置しているメインピストン４３を第１位置
に移動させる場合には、第３圧力室４８内の圧縮空気を
排出する必要がある。このセレクト用シリンダ４０′で
は、電磁切換弁５１を消磁させると、第３圧力室４８内
の圧縮空気は、第１の大気圧室４７を介して外部へ排出
される。したがって、大気圧室４７は圧縮空気によって
正圧になり、その圧力でフリーピストン４６が右方へ押
送され、メインピストン４３の移動を助ける。また、第
３位置に位置しているメインピストン４３を第４位置に
移動させる場合には、電磁切換弁５１′を消磁させれば
よい。すると、第４圧力室４８′内の圧縮空気は、第２
の大気圧力室４７′を介して外部へ排出される。その
際、第２の大気圧室４７′に導入された圧縮空気は、フ
リーピストン４６′を左方へ押送し、メインピストン４
３の移動を助ける。なお、第１の大気圧室４７に導かれ
た圧縮空気は、ピストンロッド４３ａに形成した軸孔を
介してレバー室５２に導かれ、図示しないホースを介し
て排出され、また第２の大気圧室４７′に導かれた圧縮
空気は、シリンダハウジングに形成した通路を介してレ
バー室５２に導かれ、図示しないホースを介して排出さ
れる。

【００４３】上記したセレクト用シリンダ４０′はメイ
ンピストン４３が４つの位置に位置決めされるが、基本
的には、特許請求の範囲から逸脱していない。

【００４４】なお、上記実施例においては、第３圧力室
（または第４圧力室）と大気圧室との間に３ポート切換
弁を介在させ、第３圧力室（または第４圧力室）を大気
圧室またはエアタンクに選択的に連通させているが、第
３圧力室（または第４圧力室）と大気圧室との間に閉止
弁を介在させ、かつ第３圧力室（または第４圧力室）を
他の閉止弁を介してエアタンクに接続してもよい。

【００４５】

【発明の効果】上記したように、本発明に係る変速機操
作用アクチュエータでは、第３圧力室の圧縮空気を全て
大気圧室に導いた後に、この圧縮空気をフリーピストン
押送用ロッドに設けられた排出通路を介して大気に排出
している。したがって、第１圧力室と第３圧力室に圧縮
空気が供給されて第２位置にあるメインピストンを第１
位置に移動させる際に大気圧室が負圧になる虞がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変速機操作装置を示した概念図で
ある。

【図２】本発明に係る変速機操作装置のシフト用シリン
ダを示した断面図である。

【図３】本発明に係る変速機操作装置のセレクト用シリ
ンダの他の実施例を示した断面図である。

【図４】シフトパターンＣのＦ₁でのシフト完了状態を
示したアクチュエータの概念図である。

【図５】シフトパターンＣのＦ₁でのアクチュエータの
始動状態を示した概念図である。

【図６】シフトパターンＣのＦ₁からＮ₁までのアクチ
ュエータの状態を示した概念図である。

【図７】シフトパターンＮ₁に相当する位置のアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図８】シフトパターンＣのＮ₁からＮ₂までのアクチ
ュエータの状態を示した概念図である。

【図９】シフトパターンＣのＮ₂に相当する位置のアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図１０】シフトパターンＣのＮ₂からＲ₂までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図１１】シフトパターンＣのＲ₂に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図１２】シフトパターンＣのＲ₂でのシフト完了状態
を示したアクチュエータの概念図である。

【図１３】シフトパターンＣのＦ₁からＲ₂までの電磁
切換弁のタイミングチャートである。

【図１４】シフトパターンＣのＦ₁からＮ₂までのアク
チュエータの動作の他の実施例を示した概念図である。

【図１５】シフトパターンＣのＮ₁に相当する位置のア
クチュエータの状態の他の実施例を示した概念図であ
る。

【図１６】シフトパターンＣのＮ₁からＮ₂までのアク
チュエータの状態の他の実施例を示した概念図である。

【図１７】シフトパターンＣのＮ₁に到達した状態のア
クチュエータの他の実施例を示した概念図である。

【図１８】シフトパターンＣのＲ₂でのシフト完了状態
を示したアクチュエータの概念図である。

【図１９】シフトパターンＣのＲ₂からＮ₂までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図２０】シフトパターンＣのＮ₂に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図２１】シフトパターンＣのＮ₂からＮ₁までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図２２】シフトパターンＣのＮ₁に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図２３】シフトパターンＣのＮ₁からＦ₁までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図２４】シフトパターンＣのＦ₁に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図２５】シフトパターンＣのＦ₁でのシフト完了状態
を示したアクチュエータの概念図である。

【図２６】シフトパターンＣのＲ₂からＦ₁までの電磁
切換弁のタイミングチャートである。

【図２７】シフトパターンＣのＲ₂からＮ₂までのアク
チュエータの状態の他の実施例を示した概念図である。

【図２８】シフトパターンＣのＮ₂からＮ₁までのアク
チュエータの状態の他の実施例を示した概念図である。

【図２９】シフトレバーがシフトパターンＣのＮ₃の位
置にあるときのアクチュエータの状態を示した概念図で
ある。

【図３０】シフトパターンＣのＮ₃でのアクチュエータ
の始動状態を示した概念図である。

【図３１】シフトパターンＣのＮ₃からＮ₂までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図３２】シフトパターンＣのＮ₂に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図３３】シフトパターンＣのＮ₂からＲ₂までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図３４】シフトパターンＣのＲ₂に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図３５】シフトパターンＣのＲ₂でのシフト完了状態
を示したアクチュエータの概念図である。

【図３６】シフトパターンＣのＮ₃からＲ₂までの電磁
切換弁のタイミングチャートである。

【図３７】シフトパターンＣのＮ₃からＮ₂までのアク
チュエータの状態の他の実施例を示した概念図である。

【図３８】シフトレバーがシフトパターンＣのＦ₂の位
置にあるときのアクチュエータの状態を示した概念図で
ある。

【図３９】シフトパターンＣのＦ₂でのアクチュエータ
の始動を示した概念図である。

【図４０】シフトパターンＣのＦ₂からＮ₂までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図４１】シフトパターンＣのＮ₂に到達したアクチュ
エータの状態を示した概念図である。

【図４２】シフトパターンＣのＮ₂からＮ₃までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図４３】シフトパターンＣのＮ₃に到達した状態を示
したアクチュエータの概念図である。

【図４４】シフトパターンＣのＮ₃からＲ₃までのアク
チュエータの状態を示した概念図である。

【図４５】シフトパターンＣのＲ₃に到達した状態を示
したアクチュエータの概念図である。

【図４６】シフトパターンＣのＲ₃でのシフト完了状態
を示したアクチュエータの概念図である。

【図４７】シフトパターンＣのＦ₂からＲ₃までの電磁
切換弁のタイミングチャートである。

【図４８】シフトパターンＣのＦ₂からＮ₂までのアク
チュエータの状態の他の実施例を示した概念図である。

【図４９】従来の変速機操作装置のアクチュエータを示
した概念図である。

【符号の説明】

２０シフト用シリンダ４０セレクト用シリンダ２１，４１第１シリンダ室２２，４２第２シリンダ室２３，４３メインピストン２３ａ，４３ａピストンロッド２４，４４第１圧力室２５，４５第２圧力室２６，４６フリーピストン２７，４７大気圧室２８，４８第３圧力室２９，４９第１の電磁切換弁３０，５０第２の電磁切換弁３１，５１第３の電磁切換弁ＡエアタンクＢコントローラＣシフトパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 61/26 - 61/36 F16H 63/00 - 63/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１シリンダ室と第２シリンダ室を有す
るシリンダハウジングと、上記第１シリンダ室内に摺動
自在に配置され上記第１シリンダ室内を第１圧力室と第
２圧力室に区画するメインピストンと、上記第２シリン
ダ室内に摺動自在に配置され上記第２シリンダ室内を大
気圧室と第３圧力室に区画する上記メインピストンより
圧力作用面積の大きいフリーピストンと、上記メインピ
ストンに設けられ上記第２圧力室を貫通して先端が上記
大気圧室に位置し、該先端が上記フリーピストンに当接
可能なフリーピストン押送用ロッドとを備えた変速機操
作用アクチュエータで、上記第１圧力室、第２圧力室お
よび第３圧力室に圧縮空気を選択的に供給して、上記メ
インピストンを上記第１シリンダ室内で上記フリーピス
トンに近い第１位置と、上記第１シリンダ室の中間位置
の第２位置と、上記第１シリンダ室内で上記フリーピス
トンと反対側の第３位置のいずれかに移動させる変速機
操作用アクチュエータにおいて、前記第３圧力室に前記
圧縮空気を給排する電磁切換弁を設け、該電磁切換弁の
排出口を前記大気圧室にのみ接続するとともに、前記フ
リーピストン押送用ロッドに前記大気圧室と大気とを連
通する排出通路を形成し、前記第３圧力室に供給された
圧縮空気を全て前記電磁切換弁、大気圧室および前記排
出通路を介して大気に排出するようにしたことを特徴と
する変速機操作用アクチュエータ。