JP3846845B2 - 同期噛合式変速機における変速制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトで、搭載性に優れる同期噛合式変速機における変速制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン、モータ等により駆動される車両（乗用車、バス、トラック等）は、運転状況に応じた速度、駆動力を得るために、変速機を備える。変速機には、一般に、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）やＣＶＴの他に、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）がある。
一般的なＭＴは、エンジン等の入力回転を伝達するカウンタシャフト（入力軸）と、プロペラシャフト等に出力回転を伝達するメーンシャフト（出力軸）と、カウンタシャフト上に配設固定された複数のカウンタギヤと、このカウンタギヤと常時噛合うと共にメーンシャフト上に遊転可能に配設された複数の遊転ギヤと、メーンシャフトと一体的に回転するハブの外周にスプライン嵌合して出力軸の軸方向にストローク（スライド）可能なスリーブと、両者を運転者の意思に基づいて選択的にそのスリーブをスライドさせることにより、その回転（つまり、メーンシャフトの回転）と所望の遊転ギヤの回転とを同期させつつスプライン嵌合させて所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構とを備える。
【０００３】
このような従来のＭＴでは、変速に際して、運転者がクラッチ操作と共にシフト操作を行う必要があり、運転者がフロア（またはコラム）シフトレバーを移動させることにより、所望の変速段が達成される。
このシフトレバーの動きは、変速用主軸（シフト・アンド・セレクト・シャフト）を介して、スリーブに係止されたシフトフォークに伝えられ、スリーブの選択と移動とが為される。このとき、スリーブの移動により、シンクロメッシュ機構で入出力回転の同期が図られ、所望の変速段が達成される。
【０００４】
ところで、最近、基本的な構造はＭＴとしながらも、運転者の操作負担を軽減するために、油圧、空圧、電動等の駆動源からなるアクチュエータによりシフト操作を行う変速機（以下では、このような変速機を「自動変速機」と称する。）が開発されるようになってきた。
この自動変速機は、ＥＣＵ等のコンピュータでアクチュエータが制御され、運転状況に応じた完全な自動変速を達成したり、運転者の意思に基づいた半自動的な変速を達成したりできる。例えば、特公平５−３２６２７号公報にそのような自動変速機の変速制御装置に関する構造が開示がされている。この公報に開示された変速制御装置の概要を図３に示す。
【０００５】
この変速制御装置では、セレクト用モータが出力軸（変速用主軸）をスライドさせ、レバーを介してスリーブの選択が行われる。そして、シフト用モータがその出力軸を回動させレバーを介してスリーブの移動が行われる。
ここで、出力軸のスライドは、セレクト用モータにより駆動されるスライド用ピニオンとラックとによりなされる。また、出力軸の回動は、シフト用モータにより回転させられる回動用ピニオンと、該回動用ピニオンと噛合する従動ギヤと、該従動ギヤと一体的に回転する中間ギヤと、この中間ギヤと噛合して出力軸を回転させる出力軸駆動ギヤとによりなされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような変速制御装置では、出力軸を回動させる回動機構が横方向に長く延在して、コンパクト化の要請に応えることができない。
また、図２に示すようなコンパクトなハウジングケースを有するＦＦ車用ＭＴに、図３に示すような変速制御装置を搭載しようとすると、そのＭＴの大幅な変更を余儀なくされたり、同期噛合式変速機自体のコンパクト性が損われたりする。従って、図３に示すような変速制御装置は、従来の同期噛合式変速機への搭載が非常に悪い。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものである。つまり、同期噛合式変速機への搭載性に優れるコンパクトな変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、回動用ピニオンと噛合する従動ギヤを変速用主軸と同軸的に配設することを思いつき、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置を開発するに至ったものである。
【０００９】
すなわち、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置は、入力軸の回転を伝達する遊転ギヤと、出力軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該シンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイザハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブの選択をスライドにより行うと共に該選択されたスリーブの移動を回動により行う変速用主軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライドアクチュエータと、該変速用主軸を回動させる回動アクチュエータと、該スリーブの移動により該スリーブと該遊転ギヤとが同期して噛合い該所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機において、
前記回動アクチュエータは回動用駆動モータからなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた回動用ピニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ該回動用ピニオンと噛合して該回動用駆動モータから該変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤと、
該従動ギヤと一体的に回転する第１中間駆動ギヤと、該変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第１中間駆動ギヤに噛合する第１中間被駆動ギヤと、該第１中間被駆動ギヤと一体的に回転する第２中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第２中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤとを有し、
さらに、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックとを有すると共に、
前記回動用ピニオンと前記従動ギヤとはベベルギヤであって該回動用駆動モータは該スライド用駆動モータとを共に該変速用主軸に対して略直角に配設され、
該変速用主軸は、該回動用ピニオン、従動ギヤおよびスライド用ピニオンを少なくとも収納するケースと前記同期噛合式変速機のハウジングケースとの取付面から垂直に延びていることを特徴とする。
【００１０】
回動用ピニオンに噛合する従動ギヤを変速用主軸に同軸的に設けることにより、変速用主軸の回動機構をコンパクト化することができ、変速制御装置の搭載性を向上させることができた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置に係る実施形態を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
（１）回動機構
変速用主軸を回動させる回動機構は、例えば、回動用ピニオンに噛合する従動ギヤが変速用主軸を直接回動させるようにすることができる。こうすると、非常に簡素な構造で変速制御装置のコンパクト化を達成できる。
また、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置が、前記従動ギヤと一体的に回転する第１中間駆動ギヤと、前記変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第１中間駆動ギヤに噛合する第１中間被駆動ギヤと、該第１中間被駆動ギヤと一体的に回転する第２中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第２中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤと、
を備えても、好適である。
【００１２】
複数の中間ギヤを介在させることにより、減速比の設計自由度を大きくすることができる。この場合でも、変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤが変速用主軸に同軸的に設けられているため、やはり、変速制御装置をコンパクト化することができる。
さらに、その変速制御装置が、前記第１中間駆動ギヤは前記従動ギヤより歯数が少なく、前記第２中間駆動ギヤは前記第１中間被駆動ギヤより歯数が少ないと、好適である。
大小のギヤを順に適宜組合わせることにより、変速用主軸の回動機構をコンパクト化しつつ、より大きな減速比を得ることができる。これにより、コンパクトな小型の回動用駆動モータを用いても、大きな回転力を変速用主軸に付与することができる。
【００１３】
（２）スライド機構
スライド機構として、例えば、ボールねじ等により駆動することもできるが、ピニオンとラックとの組合わせにより簡単でコンパクトな構造とすることができる。
つまり、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置が、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックと、を備えると好適である。
【００１４】
（３）回動用ピニオンと従動ギヤ
前記回動用ピニオンと従動ギヤとを平歯車の組合わせとすることもできるが、回動用ピニオンと従動ギヤとがベベルギヤからなると、より好ましい。
回動用ピニオンと従動ギヤとの間にベベルギヤを用いることにより、前述のスライド用駆動モータと回動用駆動モータとを共に変速用主軸に対して略直角に配設することができる。この結果、変速制御装置を同期噛合式変速機に取付けた際に、スライド用駆動モータや回動用駆動モータがその取付面から突出することなく、変速制御装置をコンパクトにすることができる。また、同期噛合式変速機への変速制御装置の搭載性を向上させることもできる。
【００１５】
なお、従動ギヤは、完全な円状である必要はなく、少なくとも変速用主軸の回転角に応じた必要分だけギヤが設けられていれば良い。
また、ここではベベルギヤを例にとり説明したが、このベベルギヤをハイポイドギヤ等の食違い歯車に置換することもできるし、また、ウォームギヤとすることもできる。
【００１６】
（４）その他
▲１▼変速用主軸の運動方向（スライドか回動か）と、スリーブの選択または移動とは、上述した記載順序に限定されるものではなく、それらを適宜組合わせることができる。例えば、回動アクチュエータ（回動用駆動モータ）をシフトアクチュエータとし、変速用主軸を回動させてスリーブを移動させることにより変速段を達成するようにしても良いし、回動アクチュエータをセレクトアクチュエータとし、変速用主軸をスライドさせてスリーブを選択するようにしても良い。同様に、スライドアクチュエータ（スライド用駆動モータ）を、シフトアクチュエータとして使用しても、セレクトアクチュエータとして使用しても良い。
【００１７】
但し、シフト動作（スリーブの移動）の際、シンクロナイザハブと遊転ギヤとの間で同期を取る必要があるため、大きな駆動と高精度の制御が求められる。従って、本発明の回動アクチュエータ（回動用駆動モータ）により、適切な減速比の下で変速用主軸を回動させてシフト動作を行わせることが好ましい。
【００１８】
▲２▼スライドアクチュエータや回動アクチュエータは、油圧アクチュエータ等で構成することもできるが、上述したように、それらを駆動モータで構成すると、制御が容易で、全体的にコンパクトにできる。なお、各駆動モータには、直流サーボモータ等を使用できる。
【００１９】
▲３▼変速用主軸のスライドや回動の範囲は、特に制限されるものではなく、セレクトやシフトに応じた適当な範囲とすれば良い。
また、本発明に係る同期噛合式変速機が、車両駆動源の出力軸に該同期噛合式変速機の出力軸を平行に配設した車両、例えば、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）やＲＲ車（リアエンジン・リアドライブ車）等に搭載されるものであると、好適である。
このような車両では、エンジン（または駆動モータ）と変速機とを限られた小スペースに収納する必要がある。本発明の変速制御装置を利用すると、そのコンパクト性故に、同期噛合式変速機を狭いスペースにも収納可能となる。
【００２０】
なお、車両駆動源の出力軸とは、駆動輪の車軸と考えても良いし、エンジン等のクランクシャフトの回転軸と考えても良い。もっとも、本発明に係る同期噛合式変速機が、ＦＦ車やＲＲ車等に搭載される場合に限られるものではなく、ＦＲ車（フロントエンジン・リアドライブ車）等に搭載される場合も含む。
【００２１】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置をより具体的に説明する。
本発明の実施例である同期噛合式変速機における変速制御装置１を図１に示す。なお、図１は、後述する変速用主軸３０の中心を通る縦断面図である。
【００２２】
本実施例にかかる同期噛合式変速機２は、図２に示すようにＦＦ車用変速機であり、その構造は、公知の前進５段（または６段）、後進１段のＭＴ変速機と同様の構造をしている。詳細図は省略するが、その概略を説明すると、エンジン（または駆動モータ）等の駆動源から断続可能な乾式クラッチを介して、変速機に設けられたクラッチシャフトに駆動力が入力され、この駆動入力は、変速機のクラッチシャフトからメーンドライブギヤ→カウンタシャフト（入力軸）→カウンタギヤ→遊転ギヤ（→シンクロナイザリング）→スリーブ→シンクロナイザハブ→メーンシャフト（出力軸）と伝達されて、所定の減速比の下に駆動力が出力される。
【００２３】
そして、同期噛合式変速機２内には、３つのスリーブと、各スリーブに先端部が係合した３つのシフトフォークＦ１、Ｆ２、Ｆ３が設けられており、それぞれのシフトフォークは、順に、１−２速段用スリーブ、３−４速段用スリーブ、５−Ｒ速段用スリーブと対応している。
従って、変速用主軸３０がスライドすると、いずれかのシフトフォークが選択され、変速用主軸３０が回転するとその選択されたシフトフォークが回動する。そして、このシフトフォークを介してスリーブの選択と移動とが行われ、スリーブの選択と移動とがそれぞれ変速のセレクトとシフトとに対応する。
【００２４】
ところで、変速制御装置１は、図２に示す同期噛合式変速機２の搭載位置Ｌに搭載され、変速用主軸３０を介して同期噛合式変速機２の変速制御を行うものである。
変速制御装置１は、搭載位置Ｌにおいて同期噛合式変速機２のハウジングケースの取付面Ｘにボルト固定されるケース５０と、このケース５０内に収納されたスライド機構Ｓおよび回動機構Ｒと、このスライド機構Ｓと回動機構Ｒとによりスライドと回動とをする変速用主軸３０と、スライド機構Ｓの駆動源（スライドアクチュエータ）であるセレクト用駆動モータ１０（スライド用駆動モータ）と、回動機構Ｒの駆動源（回動アクチュエータ）であるシフト用駆動モータ２０（回動用駆動モータ）とからなる。
【００２５】
変速用主軸３０は、取付面Ｘから垂直に延び、上部（図上）に円周状のラック３１と、略中央に後述する変速用主軸駆動ギヤ３６と軸方向に摺動可能に嵌合するスプライン３２と、下方にレバー３５とを備える。
この変速用主軸３０がスライドすると、前述したシフトフォークＦ１、Ｆ２、Ｆ３の各ゲートＧ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれかとそのレバー３５が選択的に係合する。そして、その係合した状態で変速用主軸３０が回動すると、レバー３５が係合しているシフトフォークも回動させてスリーブを移動させてシフト動作が行われる。
【００２６】
次に、スライド機構Ｓと回動機構Ｒとの具体的な構造について説明する。
スライド機構Ｓは、図１からも解るように、変速用主軸３０のラック３１と、セレクト用駆動モータ１０の主軸先端部に取付けられたスライド用ピニオン１２とから構成される。セレクト用駆動モータ１０が回転すると、スライド用ピニオン１２がラック３１と噛合して、変速用主軸３０を上下動させる。
【００２７】
回動機構Ｒは、図１からも解るように、シフト用駆動モータ２０の主軸先端部に取付けられたベベルギヤからなる回動用ピニオン２２と、この回動用ピニオン２２に噛合するベベルギヤからなる従動ギヤ３９と、従動ギヤ３９と一体的に設けられ従動ギヤ３９よりも歯数が少なく小径の平歯車からなる第１中間駆動ギヤ３８と、第１中間駆動ギヤ３８に噛合する平歯車からなる第１中間被駆動ギヤ４１と、第１中間被駆動ギヤ４１と一体的に設けられ第１中間被駆動ギヤ４１よりも歯数が少なく小径の平歯車からなる第２中間駆動ギヤ４２と、第２中間駆動ギヤ４２に噛合して第２中間駆動ギヤ４２より歯数の多い平歯車からなる変速用主軸駆動ギヤ３６とから構成される。なお、第１中間被駆動ギヤ４１と第２中間駆動ギヤ４２とは、共通の中間軸４０により枢支されている。また、変速用主軸駆動ギヤ３６の中心部にはスプライン３６ａが形成されており、変速用主軸３０のスプライン３２と軸方向に摺動可能に嵌合している。
【００２８】
従って、セレクト用駆動モータ１０がスライド用ピニオン１２を回転させると、変速用主軸３０は変速用主軸駆動ギヤ３６に対して摺動可能に上下動する。また、シフト用駆動モータ２０が回動用ピニオン２２を回転させると、回動用ピニオン２２→従動ギヤ３９→第１中間駆動ギヤ３８→第１中間被駆動ギヤ４１→第２中間駆動ギヤ４２→変速用主軸駆動ギヤ３６→変速用主軸３０と、順次回転力が伝達され、変速用主軸３０は所望の減速比のもとで回動する。
【００２９】
本実施例では、回動用ピニオン２２と従動ギヤ３９にベベルギヤを採用したことにより、セレクト用駆動モータ１０とシフト用駆動モータ２０とを変速用主軸３０に垂直にかつ近接させて配設することが可能となった。その結果、変速制御装置１は、コンパクトで、同期噛合式変速機２への搭載性が非常に優れたものとなった。
【００３０】
同期噛合式変速機２は、さらに乾式クラッチの断続を行うクラッチアクチュエータが設けられており、セレクト用駆動モータ１０、シフト用駆動モータ２０およびそのクラッチアクチュエータ（駆動モータ）は、変速機用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により制御され、同期噛合式変速機２は完全な自動変速が可能となっている。
【００３１】
（他の実施例）
前述の回動機構Ｒでは、従動ギヤ３９と変速用主軸駆動ギヤ３６との間に中間ギヤを介在させたが、従動ギヤ３９を変速用主軸３０にスプライン嵌合させて、従動ギヤ３９により直接変速用主軸３０を回動させるようにしても良い。必要な駆動力に応じて、減速機構の大きさと回動用駆動モータの大きさとを比較考慮して、最適な組合わせを選択すると良い。
【００３２】
また、前述の実施例では、ベベルギヤを用いたが、ハイポイドギヤ等の食違い歯車やウォームギヤを用いることもできる。
また、同期噛合式変速機２の構成に応じて、上述した変速制御装置１とは逆に、変速用主軸３０の回転によりスリーブの選択（セレクト）を行い、そのスライドによりスリーブの移動（シフト）を行うようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置は、コンパクトで同期噛合式変速機への搭載性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る変速制御装置の縦断面図である。
【図２】ＦＦ車用の同期噛合式変速機の外観図である。
【図３】従来の変速制御装置である。
【符号の説明】
１ 変速制御装置
２ 同期噛合式変速機
１０ セレクト用駆動モータ（スライド用駆動モータ）
１２ スライド用ピニオン
２０ シフト用駆動モータ（回動用駆動モータ）
２２ 回動用ピニオン
３１ ラック
３６ 変速用主軸駆動ギヤ
３８ 第１中間駆動ギヤ
３９ 従動ギヤ
４１ 第１中間被駆動ギヤ
４２ 第２中間駆動ギヤ

Claims (4)

1. 入力軸の回転を伝達する遊転ギヤと、出力軸に回転を伝達するシンクロナイザハブと、該シンクロナイザハブと一体的に回転すると共に該シンクロナイザハブに対して軸方向に摺動可能なスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブの選択をスライドにより行うと共に該選択されたスリーブの移動を回動により行う変速用主軸と、該変速用主軸をスライドさせるスライドアクチュエータと、該変速用主軸を回動させる回動アクチュエータと、該スリーブの移動により該スリーブと該遊転ギヤとが同期して噛合い該所望の変速段を達成するシンクロメッシュ機構と、を備える同期噛合式変速機において、
   前記回動アクチュエータは回動用駆動モータからなり、該回動用駆動モータの主軸先端部に設けられた回動用ピニオンと、前記変速用主軸に同軸的に設けられ該回動用ピニオンと噛合して該回動用駆動モータから該変速用主軸に回転力を伝達するする従動ギヤと、
   該従動ギヤと一体的に回転する第１中間駆動ギヤと、該変速用主軸と異なる中間軸に支持されて該第１中間駆動ギヤに噛合する第１中間被駆動ギヤと、該第１中間被駆動ギヤと一体的に回転する第２中間駆動ギヤと、該変速用主軸に同軸的に設けられ該第２中間駆動ギヤと噛合し該変速用主軸を回転駆動する変速用主軸駆動ギヤとを有し、
   さらに、前記スライドアクチュエータはスライド用駆動モータからなり、該スライド用駆動モータの主軸先端部に設けられたスライド用ピニオンと、前記変速用主軸に設けられ該スライド用ピニオンと噛合して該スライド用ピニオンの回転と共に該変速用主軸をスライドさせるラックとを有すると共に、
   前記回動用ピニオンと前記従動ギヤとはベベルギヤであって該回動用駆動モータは該スライド用駆動モータとを共に該変速用主軸に対して略直角に配設され、
   該変速用主軸は、該回動用ピニオン、従動ギヤおよびスライド用ピニオンを少なくとも収納するケースと前記同期噛合式変速機のハウジングケースとの取付面から垂直に延びていることを特徴とする同期噛合式変速機における変速制御装置
2. 前記第１中間駆動ギヤは前記従動ギヤよりも歯数が少なく、
   前記第２中間駆動ギヤは前記第１中間被駆動ギヤよりも歯数が少ない請求項１記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。
3. 前記同期噛合式変速機は、車両駆動源の出力軸に該同期噛合式変速機の出力軸を平行に配設した車両に搭載される請求項１または２に記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。
4. 前記同期噛合式変速機は、さらに、乾式クラッチの断続を行うクラッチアクチュエータと、
   該クラッチアクチュエータ、前記スライド用駆動モータおよび前記回動用駆動モータを制御して自動変速を行う変速機用ＥＣＵとを備える請求項１〜３のいずれかに記載の同期噛合式変速機における変速制御装置。

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