JP4196601B2

JP4196601B2 - 変速機の操作機構

Info

Publication number: JP4196601B2
Application number: JP2002197193A
Authority: JP
Inventors: 剛也天野; 浩二内藤; 一洋山本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP2004036821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載される変速機の変速操作を行うための操作機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の操作機構としては、従来より、例えば特開平７−９１５４１公報に示されるものが知られている。同公報に記載の操作機構は、シフトレバーに連結されたシフトアンドセレクトシャフトと、変速機の変速段を例えば１速〜６速及びリバースといった７段のうちのいずれかに設定するための複数のシフトフォークとを備えている。
【０００３】
各シフトフォークには、シフトアンドセレクトシャフトと平行に延びる部分（以下、フォークシャフトという）が形成されている。また、上記シフトアンドセレクトシャフトにはインナレバーが設けられ、各フォークシャフトには上記インナレバーと係合可能なシフトヘッドが設けられている。
【０００４】
そして、シフトレバーをシフトアンドセレクトシャフトの周方向に変位させ、同シャフトを回転させることで、インナレバーを任意のフォークシャフトのシフトヘッドに対応して位置させるセレクト操作が行われる。このセレクト操作後、シフトレバーをシフトアンドセレクトシャフトの軸線方向に変位させ、同シャフトを軸線方向に移動させることで、インナーレバーで上記シフトヘッドを押してフォークシャフトをシフトアンドセレクトシャフトの軸線方向に移動させるシフト操作が行われる。
【０００５】
こうしたセレクト操作及びシフト操作により任意のシフトフォークがシフトアンドセレクトシャフトの軸線方向に移動させられ、これにより変速機が所定の変速段に切り換えられるようになる。
【０００６】
また、近年はシフトレバーとシフトアンドセレクトシャフトを直接的に連結せず、シフトアンドセレクトシャフトのセレクト操作及びシフト操作をモータの駆動によって実現するようにした操作機構が実用化されている。こうした操作機構では、シフトレバーの操作位置に応じてモータが駆動制御され、シフトアンドセレクトシャフトの回転（セレクト操作）と軸線方向への移動（シフト操作）とが行われる。そして、このセレクト操作及びシフト操作により、変速機の変速操作が行われることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにモータの駆動によってセレクト操作及びシフト操作が行われる操作機構としては、上記公報に示される手動変速機用の操作機構をそのまま流用することがコストの面で有利である。
【０００８】
ただし、この手動変速機用の操作機構では、シフトアンドセレクトシャフトがシフトレバーと連結されているため、セレクト操作の際に同シャフト（インナレバー）の回転可能な角度が、シフトレバーの同シャフトの周方向についての変位範囲に対応する角度に制限される。従って、各フォークシャフトは、そのシフトヘッドをインナレバーの回転可能な角度範囲内に集めることができるよう、例えばシフトアンドセレクトシャフトの径方向に一列に並べられた状態とされる。
【０００９】
このように各フォークシャフトを一列に並べることで、各シフトヘッドをインナレバーの回転可能な角度範囲内に収めることはできるが、変速機の多段化（この場合は７段）に伴いフォークシャフトの数が多くなることによって、変速機の操作機構が各フォークシャフトを並べた方向について大型化する。また、操作機構の大型化に伴い、同機構の自動車への搭載位置の自由度が小さくなることも無視できない問題となる。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シフトアンドセレクトシャフトのセレクト操作及びシフト操作がモータ等の駆動によって行われる操作機構として用いることができ、且つ大型化を抑制することのできる変速機の操作機構を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、インナレバーが設けられたシフトアンドセレクトシャフト、及び前記インナレバーと係合するシフトヘッドが設けられるとともに前記シフトアンドセレクトシャフトと平行になる複数のフォークシャフトを備え、前記複数のフォークシャフトのシフトヘッドは前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向に配設され、前記シフトアンドセレクトシャフトの回転により、前記インナレバーを任意のフォークシャフトのシフトヘッドに対応して位置させるセレクト操作と、このセレクト操作後の前記シフトアンドセレクトシャフトの軸方向移動により、前記インナレバーで前記シフトヘッドを押して前記フォークシャフトを軸方向に移動させるシフト操作と、が行われる変速機の操作機構において、前記シフトアンドセレクトシャフトを周方向全周に亘って回転可能とし、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向に関し隣り合う全ての前記シフトヘッド同士の間隔を前記インナレバーの幅よりも狭く設定した。
【００１２】
上記構成によれば、変速機の多段化に伴いフォークシャフトの数が多くなったとしても、それらフォークシャフトをシフトアンドセレクトシャフト周りの円周上に周方向全周に亘って配設することが可能になる。従って、フォークシャフトの増加に伴い、変速機の操作機構がシフトアンドセレクトシャフトの径方向について大きくなるのを抑制することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記シフトアンドセレクトシャフトのセレクト操作及びシフト操作は、前記変速機の変速指示に応じて駆動制御されるモータの駆動によって行われるものとした。
【００１４】
上記構成によれば、シフトアンドセレクトシャフトの回転、及び軸線方向への移動がモータによって行われることから、シフトレバーによって上記回転、及び軸線方向への移動が行われる場合のように、同シャフト３の回転可能な角度がシフトレバーによって制限されることはない。従って、シフトアンドセレクトシャフトについては周方向全周に亘って回転可能となり、各フォークシャフトをシフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って配設したとしても、同シャフトのセレクト操作を的確に行うことができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記シフトアンドセレクトシャフトは、正転方向と逆転方向との両方について周方向全周に亘って回転可能となっていることを要旨とした。
【００１６】
上記構成によれば、セレクト操作によってインナレバーを目的のシフトヘッドに対応して位置させるに当たり、シフトアンドセレクトシャフトの回転方向として正転方向と逆転方向とのうち、インナレバーと目的のシャフトヘットとの周方向の距離が近い方を選択することができる。従って、変速機の変速段を切り換える際のセレクト操作に要する時間を短くすることができる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の発明において、前記複数のフォークシャフトは、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って等間隔に設けられていることを要旨とした。
【００１８】
請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の発明において、前記複数のフォークシャフトのシフトヘッドは、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って等間隔に設けられていることを要旨とした。
フォークシャフトやシフトヘッドをシフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って配設した場合、セレクト操作の際にシフトアンドセレクトシャフトの回転方向を上記のように選択することにより、セレクト操作の時間短縮という面で一層大きな効果が得られるようになる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記インナレバー及び前記シフトヘッドは、前記シフトアンドセレクトシャフトの軸線から離れるほど同シャフトの径方向に広がる扇状に形成されていることを要旨とした。
【００２０】
上記構成によれば、セレクト操作時に何らかの理由によりシフトアンドセレクトシャフトの回転方向位置が適正位置から若干ずれたとしても、インナレバー及びシフトヘッドが扇状であるため、それらがシフト操作を行えなくなるほど互いに対応した位置から周方向にずれた状態になることはない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用変速機の操作機構に具体化した一実施形態を図１及び図２に基づき説明する。
【００２２】
図１に示される操作機構１は、自動車に搭載されて１速〜６速及びリバースといった複数（七つ）の変速段を有する変速機２の変速操作を行うものである。この操作機構１は、一つのシフトアンドセレクトシャフト３と、同シャフト３に対して平行となる複数（本実施形態では四つ）のフォークシャフト４〜７とを備えている。これらフォークシャフト４〜７は各々変速機２の変速機機構を操作するためのシフトフォーク（図示せず）に繋がっており、各フォークシャフト４〜７のいずれかを軸線方向に変位させると、シフトフォークによって上記変速機構が操作されて所定の変速段が選択されるようになる。
【００２３】
なお、選択される変速段と、フォークシャフト４〜７の軸線方向への変位との関係は、例えば以下に示されるようなものとされる。
・１速：フォークシャフト４を軸線方向一方側（図中左側）に変位させる。
【００２４】
・２速：フォークシャフト４を軸線方向他方側（図中右側）に変位させる。
・３速：フォークシャフト５を軸線方向一方側（図中左側）に変位させる。
・４速：フォークシャフト５を軸線方向他方側（図中右側）に変位させる。
【００２５】
・５速：フォークシャフト６を軸線方向一方側（図中左側）に変位させる。
・６速：フォークシャフト６を軸線方向他方側（図中右側）に変位させる。
・リバース：フォークシャフト７を軸線方向一方側（図中左側）に変位させる。
【００２６】
このように、変速機２が１速〜６速及びリバースといった７つの変速段を有する場合、それら変速段の選択を行うために少なくとも四つのフォークシャフト４〜７が必要になる。
【００２７】
上記シフトアンドセレクトシャフト３は、各フォークシャフト４〜７のいずれかを軸線方向に押すためのものであって、自身の軸線を中心に正転方向と逆転方向との両方について回転可能に、且つ当該軸線方向について移動可能に設けられている。このシフトアンドセレクトシャフト３の外周面にはインナレバー３ａが設けられ、各フォークシャフト４〜７には上記インナレバー３ａを挿入可能な溝８を備えたシフトヘッド４ａ〜７ａ（図１にはシフトヘッド４ａ，６ａのみ図示）がそれぞれ設けられている。
【００２８】
変速機２の変速は、シフトアンドセレクトシャフト３のセレクト操作及びシフト操作によって実現される。
即ち、変速機２の変速を行うためには、まずセレクト操作として、変速しようとする変速段に対応したフォークシャフト４〜７のシフトヘッド４ａ〜７ａに、インナレバー３ａが対応して位置するようシフトアンドセレクトシャフト３が自身の軸線を中心に回転させられる。このセレクト操作によって、上記シフトヘッド４ａ〜７ａの溝８内にインナレバー３ａが挿入される。
【００２９】
その後、シフト操作として、シフトアンドセレクトシャフト３が軸線方向に移動させられる。このシフト操作によって、インナレバー３ａが溝８の内壁に接触（係合）してシフトヘッド４ａ〜７ａを押し、フォークシャフト４〜７がその軸線方向に変位する。これにより、変速機２の変速機構がシフトフォークによって操作され、所望の変速段への変速が行われることとなる。
【００３０】
変速機２を変速させるための上記セレクト操作及びシフト操作はそれぞれセレクト用モータ９及びシフト用モータ１０の駆動によって行われる。即ち、セレクト用モータ９の駆動によりシフトアンドセレクトシャフト３がその軸線を中心に回転させられ、シフト用モータ１０の駆動により同シャフト３がその軸線方向に変位させられるようになる。
【００３１】
これらセレクト用モータ９及びシフト用モータ１０は、自動車に搭載された電子制御装置１１によって駆動制御される。この電子制御装置１１には、シフトアンドセレクトシャフト３の周方向についての位置を検出するシャフト位置センサ１２からの検出信号が入力される。そして、電子制御装置１１は、自動車の運転状態や運転者からの指令に基づく変速指示に応じて、セレクト用モータ９及びシフト用モータ１０を駆動して変速機２を変速させる。なお、上記セレクト操作の際のシフトアンドセレクトシャフト３の回転は、シャフト位置センサ１２からの検出信号から求められる同シャフト３の回転位置に基づいて行われる。
【００３２】
ここで、シフトアンドセレクトシャフト３に対する各フォークシャフト４〜７の配置について、またインナレバー３ａ及びシフトヘッド４ａ〜７ａの形状について、図２を参照して詳しく説明する。なお、図２は、図１の操作機構１を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【００３３】
図２に示されるシフトアンドセレクトシャフト３においては、その回転（セレクト操作）がセレクト用モータ９の駆動によって行われ、軸線方向への移動（シフト操作）がシフト用モータ１０の駆動によって行われる。そのため、セレクト操作及びシフト操作をシフトレバーで行う場合のように、同シャフト３の回転可能な角度がシフトレーバによって制限されることはない。従って、シフトアンドセレクトシャフト３は、その周方向全周に亘って回転可能となる。
【００３４】
また、各フォークシャフト４〜７は、シフトアンドセレクトシャフト３周りの円周上に、互いに所定間隔をおいて配設されている。そして、各フォークシャフト４〜７に取り付けられたシフトヘッド４ａ〜７ａは、シフトアンドセレクトシャフト３の周方向について互いに等間隔をもって配置されるとともに、同シャフト３の軸線から離れるほど径方向に広がる扇状に形成されている。また、シフトアンドセレクトシャフト３のインナレバー３ａも、上記シフトヘッド４ａ〜７ａの形状に対応して、同シャフト３の軸線から離れるほど径方向に広がる扇状に形成されている。
【００３５】
次に、変速機２が例えば１速からリバースに変速される場合の操作機構１の動作について説明する。
変速機２の変速段が１速のときには、フォークシャフト４のシフトヘッド４ａが、シフトアンドセレクトシャフト３のインナレバー３ａによって図１の左側に押された状態となる。この状態にあって、リバースへの変速指示がなされると、電子制御装置１１によるシフト用モータ１０の駆動を通じて、シフトアンドセレクトシャフト３がその軸線に沿って図中右側に変位させられ、操作機構１が図１に示されるようなニュートラル状態とされる。
【００３６】
電子制御装置１１は、変速機２が１速のときのシフトアンドセレクトシャフト３の位置に基づき、同シャフト３のインナレバー３ａをリバース用のフォークシャフト７のシフトヘッド７ａに対応して位置させるための同シャフト３の回転方向と回転角度とを求める。このとき、同シャフト３の回転方向としては、図２の左回転方向（正転方向）と右回転方向（逆転方向）とのうち、上記回転角度が小さくなる方向（この場合は逆転方向）が選択される。
【００３７】
その後、電子制御装置１１によるセレクト用モータ９の駆動を通じて、上記のように選択された回転方向に上記回転角度分だけシフトアンドセレクトシャフト３が回転させられる。これにより、シフトアンドセレクトシャフト３のインナレバー３ａが、フォークシャフト４のシフトヘッド４ａに対応して位置するとともに、同シフトヘッド４ａの溝８内に挿入される。
【００３８】
この状態で、電子制御装置１１によるシフト用モータ１０の駆動を通じて、シフトアンドセレクトシャフト３がその軸線に沿って図１の左側に変位させられる。これにより、インナレバー３ａがシフトヘッド７ａをフォークシャフト７と共に図中左側に押し、変速機２がリバースに変速される。
【００３９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）変速機２の変速段に対応した数のフォークシャフト４〜７は、シフトアンドセレクトシャフト３周りの円周上に配設される。そのため、変速機２の変速段が多段（本実施形態では七段）であっても、フォークシャフトをシフトアンドセレクトシャフト３の径方向に一列に並べる場合のように、操作機構１の同シャフト３の径方向についての幅が過度に大きくなるのを抑制することができる。
【００４０】
（２）シフトアンドセレクトシャフト３においては、セレクト操作のための軸線を中心とする回転がセレクト用モータ９の駆動によって行われ、シフト操作のための軸線方向についての移動がシフト用モータ１０の駆動によって行われる。そのため、シフトレバーで上記セレクト操作のためのシフトアンドセレクトシャフト３の回転、及びシフト操作のための同シャフト３の移動を行う場合のように、シフトレバーによって同シャフト３の回転可能な角度が制限されることはない。従って、シフトアンドセレクトシャフト３が全周に亘って回転可能となり、同シャフト３の周方向全周に亘って各フォークシャフト４〜７を配設したとしても、同シャフト３の全周に亘る回転によってセレクト操作を的確に行うことができるようになる。
【００４１】
（３）また、シフトアンドセレクトシャフト３の全周に亘る回転は、正転方向と逆転方向との両方について可能となっている。従って、変速時にインナレバー３ａを所定のシフトヘッド４ａ〜７ａに対応する位置から他のシフトヘッド４ａ〜７ａに対応する位置へと移動させる際、シフトアンドセレクトシャフト３の回転方向として正転方向と逆転方向とのうち、上記移動のための周方向距離が近い方を選択することができる。このように同シャフト３の回転方向を選択することにより、変速機２の変速段を切り換える際のセレクト操作に要する時間を短くすることができる。なお、こうした効果は、フォークシャフト４〜７（シフトヘッド４ａ〜７ａ）を、シフトアンドセレクトシャフト３の周方向全周に亘って配設した場合に特に顕著なものとなる。
【００４２】
（４）セレクト操作時に何らかの理由によりシフトアンドセレクトシャフト３の回転方向位置が適正位置から若干ずれたとしても、インナレバー３ａ及びシフトヘッド４ａ〜７ａが扇状であるため、それらがシフト操作を行えなくなるほど互いに対応した位置から周方向にずれた状態になることはない。
【００４３】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・インナレバー３ａ及びシフトヘッド４ａ〜７ａの形状を扇形以外の形状にしてもよい。
【００４４】
・図３に示されるように、シフトアンドセレクトシャフト３周りの円周上に、周方向全周に亘ってシフトヘッド１３ａを備えた複数のフォークシャフト１３を配設してもよい。この場合、同図に示されるように各フォークシャフト１３を周方向に等間隔としてもよいし、等間隔でなくてもよい。
【００４５】
・変速機２の変速段を１速〜６速及びリバースの合計７段とし、それに応じてフォークシャフト４〜７を合計四つとしたが、これら変速段及びフォークシャフトの数を適宜変更してもよい。
・なお図４には、本発明に係る操作機構の実施形態ではないが、操作機構の参考例を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における変速機の操作機構を示す略図
【図２】図１の操作機構を矢印Ａ−Ａ方向から見た断面図。
【図３】操作機構の他の例を示す断面図。
【図４】操作機構の参考例を示す断面図。
【符号の説明】
１…操作機構、２…変速機、３…シフトアンドセレクトシャフト、３ａ…インナレバー、４〜７…フォークシャフト、４ａ〜７ａ…シフトヘッド、８…溝、９…セレクト用モータ、１０…シフト用モータ、１１…電子制御装置、１２…シャフト位置センサ、１３…フォークシャフト、１３ａ…シフトヘッド。

Claims

インナレバーが設けられたシフトアンドセレクトシャフト、及び前記インナレバーと係合するシフトヘッドが設けられるとともに前記シフトアンドセレクトシャフトと平行になる複数のフォークシャフトを備え、
前記複数のフォークシャフトのシフトヘッドは前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向に配設され、
前記シフトアンドセレクトシャフトの回転により、前記インナレバーを任意のフォークシャフトのシフトヘッドに対応して位置させるセレクト操作と、
このセレクト操作後の前記シフトアンドセレクトシャフトの軸方向移動により、前記インナレバーで前記シフトヘッドを押して前記フォークシャフトを軸方向に移動させるシフト操作と、
が行われる変速機の操作機構において、
前記シフトアンドセレクトシャフトを周方向全周に亘って回転可能とし、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向に関し隣り合う全ての前記シフトヘッド同士の間隔を前記インナレバーの幅よりも狭く設定した
ことを特徴とする変速機の操作機構。
前記シフトアンドセレクトシャフトのセレクト操作及びシフト操作は、前記変速機の変速指示に応じて駆動制御されるモータの駆動によって行われる
請求項１記載の変速機の操作機構。
前記シフトアンドセレクトシャフトは、正転方向と逆転方向との両方について周方向全周に亘って回転可能となっている
請求項１又は２記載の変速機の操作機構。
前記複数のフォークシャフトは、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って等間隔に設けられている
請求項３記載の変速機の操作機構。
前記複数のフォークシャフトのシフトヘッドは、前記シフトアンドセレクトシャフトの周方向全周に亘って等間隔に設けられている
請求項３又は４記載の変速機の操作機構。
前記インナレバー及び前記シフトヘッドは、前記シフトアンドセレクトシャフトの軸線から離れるほど同シャフトの径方向に広がる扇状に形成されている
請求項１〜５のいずれかに記載の変速機の操作機構。