JP4244650B2

JP4244650B2 - 変速操作装置

Info

Publication number: JP4244650B2
Application number: JP2003034492A
Authority: JP
Inventors: 健一郎徳尾; 勝山崎; 弘黒岩; 直幸尾崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: US20040159171A1; JP2004245293A; EP1447595A2; US7370551B2; EP1447595A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シンクロ機構を備えたトランスミッション、またはドッグクラッチを備えたトランスミッションの変速操作を自動で行う自動化マニュアルトランスミッション（以下ＡＭＴ）の変速操作装置に係わり、特に変速操作の高速化と装置の小型化・軽量化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、常時噛合い式変速機のシフトセレクト操作を行う変速操作装置としては、複数のシフトフォークシャフトに選択的に係合して、ギヤの係脱を行うシフトフィンガを備え、シフトフィンガをシフト方向に駆動するためのアクチュエータと、シフト方向の変位を検出するセンサと、シフトフィンガをセレクト方向に駆動するアクチュエータと、セレクト方向の変位を検出するセンサを有するものがある。シフト方向とセレクト方向の操作を行うアクチュエータ（例えば電動モータ）はそれぞれ電気的に制御可能であり、それぞれ独立してシフト操作（ギヤの係脱）とセレクト操作（シフトフォークシャフトの選択）とを行うことができる。一方、常時噛合い式変速機にはＨ型、またはダブルＨ型と呼ばれるシフトパターンが一般的に普及しており、シフトフィンガはアルファベットのＨの文字を倣うような軌跡を描いてシフトセレクト操作を行う。すなわち、シフトフィンガはシフトフォークシャフトと平行な方向に動作してシフト操作（ギヤの係脱）を行い、ニュートラル位置ではシフト操作と直交する方向に動作してセレクト操作を行う（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開２００１−１４１０４７号公報（第４頁乃至第５頁、図３）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の変速操作装置では、シフト操作（ギヤの係脱）とセレクト操作を行うアクチュエータを順次操作するため、変速段を切り替える操作に時間がかかる。すなわち、変速段を切り替えるときは、まずギヤを解放するためにシフト操作用のモータを駆動し、ギヤがニュートラルの位置に制定するとセレクト操作用のモータを駆動する。シフトフィンガが所望のシフトフォークシャフトの係脱部に係る位置に制定すると、シフト操作用のモータを駆動してシフトフォークシャフトをギヤ締結する位置まで押し込む。この操作を振り返ると、ギヤ抜き操作を行うためにシフト用モータを加速減速し、セレクト操作を行うためにセレクト操作用モータを加速減速し、最後にギヤ締結操作を行うためにシフト用モータを加速することになる。このように１回の変速操作において３回もモータを加速減速する構成では変速時間を短縮することが容易ではなく、かつ消費電力が大きくなる可能性がある。変速操作に要する時間の長さは、実際の自動車においては、変速時の乗り心地の悪さや、エンジンの吹き上がり（燃費の悪化）という問題となって現れる。また、従来の変速操作装置は体格が大きく重たいものが多く、小型自動車のように変速機周辺のスペースが少ない車では、搭載が困難である。
【０００４】
本発明の目的は、低消費電力で迅速にギヤ切り替えを行えるとともに、小型で軽量な変速操作装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、常時噛合い式変速機のシフトフォークシャフトに選択的に係脱するシフトフィンガと、シフトフィンガを含むシフトセレクトシャフトと、シフトセレクトシャフトをシフトフォークシャフトと平行な方向（シフト方向）に駆動するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、シフトセレクトシャフトをシフトフォークシャフトと直交する方向（セレクト方向）に駆動するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、シフトセレクトシャフトの一部を形成するフォロワと、前記フォロワに係合してシフトセレクトシャフトの動作を案内するガイド溝とを備えた常時噛合い式変速機の変速操作装置において、前記ガイド溝が、シフトフォークシャフトに平行する複数の平行部と、前記複数の平行部からニュートラル位置で一点に集まるように接続された複数の斜行部を備え、斜行部が前記フォロワを前記複数の斜行部が一点に集まるニュートラル位置に案内するようにする。これにより、フォロワがガイド溝に沿って移動するため、シフトフィンガはシフト方向に移動しながら、同時にセレクト方向へも移動することが可能となり、シフトセレクト操作を行う際のモータの起動・停止の回数が減り、変速操作に要する時間が短縮する。また、シフト操作用モータの起動・停止の回数が減るので消費電力が下がる。なおかつ、フォロワが溝に沿って斜行する際は、シフト方向の駆動力はセレクト方向にも部分的に作用するため、セレクト操作用アクチュエータの負担が減り、セレクト操作用アクチュエータの小型化と軽量化が可能となる。
あるいは、シフトフィンガをセレクト方向に駆動するアクチュエータの代わりに、セレクト方向に付勢力のみを与える簡単なアクチュエータを備える。これにより、上記と同様に、高速な変速操作が行え、かつ、ニュートラル位置でギヤ選択操作を行うアクチュエータを簡素化するため、装置の小型化、軽量化、低コスト化が実現できる。
あるいは、セレクト方向に駆動するアクチュエータの代わりに、電気的に開閉制御可能なゲート機構を溝部に設ける。そうすることにより、セレクト操作方向に付勢力を与えてギヤ選択をするのではなく、フォロワの進入可能な溝を限定することによりギヤ選択を行える。これにより、上記と同様に、高速な変速操作が行え、かつ、ニュートラル位置でギヤ選択操作を行うアクチュエータを簡素化するため、装置の小型化，軽量化，低コスト化が実現できる。
さらに、シフトフィンガとシフトフォークシャフトの係合部のあそびは、概ねシフトフィンガの幅以上とする。そうすることにより、ギヤ解放操作おいてシフトフォークシャフトを概ねニュートラル位置へ操作でき、かつギヤ締結操作において不要なシフトフォークシャフトの干渉が避けられる。
さらに、フォロワの幅は前記ガイド溝の幅に対して遊びがある。そうすることにより、上記と同様に、ギヤ解放操作においてシフトフォークシャフトを概ねニュートラル位置へ操作でき、かつギヤ締結操作において不要なシフトフォークシャフトの干渉が避けられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【０００７】
図１乃至図２は、前進５速後退１段の常時噛合い式変速機の変速操作を行う変速操作装置の構成例であり、図１はその横断面、図２はその縦断面図である。変速操作装置のハウジング１に備え付けられたシフト操作用電動モータ１０は、その駆動トルクを遊星減速機１１で増幅し、直動変換機構、例えばラック１３とピニオン１４を介して直動力に変換し、回転継手１５を介してシフトセレクトシャフト１６に並進方向の力を作用する。シフトセレクトシャフト１６は軸受け２４によりハウジング１に対して回転・並進可能に取り付けられている。変速操作装置のハウジング１に備え付けられたセレクト操作用電動モータ２０は、その駆動トルクを遊星減速機２１を介して増幅し、歯車２２と、軸方向に動作可能な歯車対２３を介してシフトセレクトシャフト１６に回転力を作用する。シフトセレクトシャフト１６は、シフト操作用電動モータ１０により並進方向に作用力が加えられ、セレクト操作用電動モータ２０により回転方向に作用力が加えられる。シフトセレクトシャフト１６には、変速機のシフトフォークシャフトに選択的に係脱するシフトフィンガ３０が一体に備えられており、シフトフィンガ３０はシフトセレクトシャフト１６同様、シフト操作用電動モータ１０により並進方向の作用力が加えられ、セレクト操作用電動モータ２０により回転方向の作用力が加えられる。また、ハウジング１には、シフトセレクトシャフト１６の並進方向の変位を計測するための変位センサ１７と、シフトセレクトシャフト１６の回転角を計測するための回転角センサ１８を備える。一方、シフトセレクトシャフト１６の上部にはフォロワアーム３１が一体に備えられており、ハウジング１の上面に備えたガイドプレート２に形成されたガイド溝４０に貫通、もしくは入り込んでいる。ここで、ガイド溝４０はハウジング１の上面に配置されたガイドプレート２に形成された溝である。フォロワアーム３１の一部で、ガイド溝と接触する部分にフォロワ３３が形成されている。
【０００８】
図３は、ガイド溝４０の形状である。ガイド溝４０は、複数の平行部４１ａ〜４１ｆと、複数の平行部からある一点に集まるように接続された複数の斜行部４２a〜４２ｄを備える。斜行部４２a〜４２ｄが集約する点を以降、ニュートラル点４３と称す。複数の平行部４１ａ〜４１ｆはシフトフォークシャフトと平行である。以降、この方向をシフト方向と称す。また、図３に示すシフト方向に直交する方向をセレクト方向と称す。ここで、平行部４１ａ〜４１ｆはシフトフォークシャフトに厳密に平行でなくとも、機能的には問題ない。上記ガイド溝４０はフォロワ３３を案内する。従って、フォロワアーム３１と一体のシフトセレクトシャフト１６、及びシフトセレクトシャフト１６と一体に形成されるシフトフィンガ３０もガイド溝４０の形状により案内される。このとき、フォロワ３３は、ガイド溝４０に滑らかに案内されるため、円形断面、またはシフト方向の両端が小さな曲率をもった面であることが望ましい。
【０００９】
図４にシフトフィンガ３０と、変速機のシフトフォークシャフトの関係を示す。一般的な前進５速後退１段の常時噛合い式変速機は、３本のシフトフォークシャフト５１、５２、５３備える。各シフトフォークシャフトを軸方向に操作することによりギヤの締結、解放は行われる。例えば、一般的な前進５速後退１段の常時噛合い式変速機では、シフトフォークシャフトの操作方向と、締結するギヤは図５の太矢印に示すような関係にある。シフトフィンガ３０はシフトフォークシャフトの突起部５４、５５、５６、５７、５８、５９のいずれかを選択して係合することにより、シフトフォークシャフト５１、５２、５３のいずれかを軸方向に操作して、ギヤの解放、締結を行う。例えば、シフトフィンガ３０がシフトフォークシャフト５３の突起部５９に係合して、図に示す１速方向に移動することにより１速ギヤが締結される。また、その後、シフトフィンガ３０がシフトフォークシャフト５３の突起部５８に係合して、図に示す２速方向に移動することにより１速ギヤが解放され、ニュートラルになった後、２速ギヤが締結される。フォロワアーム３１は、シフトフィンガ３０とシフトセレクトシャフト１６の反対側にあるため、フォロワアーム３１はシフトフィンガ３０と軸対称の動作する。
【００１０】
次に本実施例の作用・効果を、２速変速段から３速変速段へ変速操作する例を挙げて説明する。
【００１１】
図５（ａ）〜（ｅ）は、変速機が２速変速段から３速変速段へ変速する際のシフトフィンガ３０と、シフトフォークシャフト５１、５２、５３の動作を時系列に示す図である。また、図６は上記図のタイミングに対応するフォロワ３３のガイド溝における位置を示す図である。また、図７（ａ）〜（ｅ）は、上記図５と上記図６に対応するフォロワアーム３１の傾きを示す、変速操作装置の縦断面図である。
【００１２】
変速機のギヤが２速に締結している状態においては、シフトフィンガ３０は図５（ａ）に示すように、シフトフォークシャフト５３を２速ギヤが締結する位置に保持している。フォロワ３３はシフトフィンガ３０と軸対称な関係にあることから、図６に示すように、ガイド溝４０の３３ａの位置にある。
【００１３】
２速ギヤの解放操作は、シフト操作用電動モータを駆動することにより、シフトセレクトシャフト１６にシフト方向の駆動力を加えて行う。シフトセレクトシャフト１６にシフト方向の推力がかかると、シフトフィンガ３０にも推力がかかり、シフトフィンガ３０はシフトフォークシャフト５３の突起部５９に係合させ、シフトフォークシャフト５３をギヤの解放方向へ推す。シフトフォークシャフト５３はシフトフィンガ３０に推されて、図５（ｂ）に示すようにシフト方向に移動する。このときフォロワ３３は、ガイド溝４０の平行部４１ｂをシフト方向に進行する。その状態の位置を図６の３３ｂに示す。
【００１４】
引き続き、シフト方向に操作力を加えると、フォロワ３３は図６に示す斜行部４２ｂを移動する。このとき、フォロワ３３はガイド溝４０の斜行部４２ｂによって案内されるため、フォロワ３３にはセレクト方向の駆動力が作用してもしなくてもフォロワ３３は斜行部４２ｂに沿って移動する。フォロワ３３が斜行することにより、フォロワアーム３１及びシフトセレクトシャフト１６は回転しながらシフト方向に並進する。同時にシフトフィンガ３０はフォロワ３３と逆方向に斜行し、セレクト方向へ並進しながら、シフトフォークシャフト５３をシフト方向に推す。
【００１５】
シフトフィンガ３０はシフトフォークシャフト５３から離れる方向に並進するため、図５（ｃ）に示すように、シフトフォークシャフト５３の突起部５９との係合はある位置で外れる。このとき、既に２速ギヤは解放されており、シフトフォークシャフト５３の位置は概ねニュートラル位置にある。その状態におけるフォロワ３３の位置を図６の３３ｃに示し、フォロワアーム３１の傾き具合を示す変速操作装置の縦断面図を図７（ｃ）に示す。なお、シフトフォークシャフトの突起部とシフトフィンガ３０の間の隙間量や、ガイド溝４０の斜行部の軌跡を適切に設定することにより、シフトフォークシャフト５３はニュートラルの位置でシフトフィンガ３０から係合解除されることが可能である。仮に、シフトフォークシャフト５３が正確なニュートラル位置でないところでシフトフィンガ３０から係合解除されたとしても、シフトフォークシャフト５３にはシフトフィンガ３０からの付勢力が作用しない限り１速ギヤ、または２速ギヤに締結することはなく、また、変速機に備え付けられている位置決め機構等により概ねニュートラル位置に制定する。
【００１６】
次に、図６の３３ｄに示すようにフォロワが斜行部４２ｂを抜けてニュートラル点４３に近づくと、セレクト操作用電動モータ２０を操作して、フォロワ３３が平行部４１ｅのシフト方向線上に並ぶように制御する。このときのシフトフィンガ３０は、図５（ｄ）に示すようにシフトフォークシャフト５２の上にあり、そのままシフト方向に直進すれば突起部５７に係合してシフトフォークシャフト５２を推すことができる。また、フォロワアームの姿勢は図７（ｄ）に示すようである。
【００１７】
最後に、フォロワ３３が上記位置にある状態で、シフト操作用電動モータを操作してシフトセレクトシャフト１６をシフト方向に駆動すると、フォロワ３３は平行部４１ｅに入り、図６の３３ｅに示す位置まで中央の溝４１ｅに沿ってストロークする。このとき、シフトフィンガ３０は図５（ｅ）に示すようにシフトフォークシャフト５２の突起部５７に係合してシフトフォークシャフト５２を、３速ギヤが締結する位置まで推す。
【００１８】
以上のように操作を行うことにより、２速変速段から３速変速段へ変速操作を行う。
【００１９】
次に２速変速段から１速変速段または５速変速段へ変速操作する場合の説明をする。２速ギヤを解放するまでは上記手順と同じ手順に従う。フォロワ３３が図６に示す斜行部４２ｂを抜けて、３３ｄの位置（ニュートラル点４３近傍）に到達したときに、セレクト操作用電動モータ２０を操作して、フォロワ３３を図３に示す斜行部４２ｃ（１速へ変速する場合）または斜行部４２ａ（５速へ変速する場合）の入口へ移動させる。フォロワ３３が斜行部４１ｃまたは４１ａを通過して、平行部４１ｃまたは４１ａへ移動することにより、シフトフォークシャフト５３またはシフトフォークシャフト５１はシフト操作され、１速または５速ギヤが締結される。このとき、フォロワ３３は、斜行部４１ｃまたは斜行部４１ａが案内するため、シフト方向の操作力だけでもフォロワ３３は斜行することが可能である。これは、一般的にシフト操作に要する力の方が、セレクト操作に要する力よりも大きいため、シフト操作用モータでセレクト操作が兼用可能だからである。この一連の操作において、シフト操作用電動モータ１０は途中で停止することなく変速操作を完了することができる。そのため、変速時間は短縮され、モータの加速、減速に要するエネルギーも軽減できる。
【００２０】
また、２速変速段から４速変速段またはリバース段へ変速操作する場合は、２速ギヤの解放操作が完了するまでは前記手順と同じ手順に従う。すなわち、フォロワ３３が図６に示す３３ｄの位置に到達したときに、セレクト操作用電動モータ２０を操作して、フォロワ３３を平行部４１ｆ（４速へ変速する場合）または斜行部４２ｂ（リバース速へ変速する場合）の入口へ移動させる。その後、シフト操作用電動モータ１０を逆回転させることによりフォロワ３３は平行部４１ｆまたは４１ｂを通過して、平行部４１ｆまたは４１ｂを移動し、シフトフォークシャフト５２またはシフトフォークシャフト５１を操作し、４速ギヤまたはリバース速ギヤを締結する。
【００２１】
他の変速段から変速操作を行う場合も２速変速段からの変速操作と同様に変速操作を行う。すなわち、まずシフト操作用電動モータ１０を操作し、シフト方向に駆動力を発生させ、フォロワ３３をガイド溝４０に沿って案内させながらニュートラル点４３まで移動させる。このとき、シフトフィンガ３０はいずれかのシフトフォークシャフトの突起部に係合して、シフトフォークシャフトをギヤを解放まで操作する。次に、ニュートラル点４３付近でセレクト操作用電動モータ２０を操作し、フォロワ３３を所望のガイド溝の入口に移動させる。最後に、シフト操作用電動モータ１０を駆動することにより、フォロワ３３をガイド溝に案内させながらシフト操作し、所望のギヤ締結を行う。
【００２２】
以上の操作を振り返ると、ギヤ抜き操作に関しては、フォロワ３３がガイド溝４０により斜め、または直線に案内されるため、シフト方向の操作力さえあれば、セレクト方向の操作力が無い、または小さくてもフォロワ３３をニュートラル点４３に運ぶことができる。セレクト操作に要する力は、一般的にシフト操作に要する力よりも小さいため、シフト操作用モータでセレクト操作が代行可能となる。また、ギヤ選択に関しては、フォロワ３３がニュートラル点にある状態から、微少距離だけセレクト方向に操作を行い、隣接するいずれかの溝の入口の前にフォロワ３３移動させる。また、セレクト位置決め後、シフト操作し、フォロワ３３が斜行部に入った場合は、フォロワ３３がガイド溝４０により斜めに案内されるため、シフト方向の操作力のみだけでもセレクト方向に操作することができる。そのため、ギヤ抜き、ギヤ締結においてはセレクト方向の操作力は無くてもよく、またセレクト操作は移動距離が微少であることから、セレクト操作用アクチュエータは従来の変速操作装置のセレクト操作用アクチュエータよりも力が弱く、使用範囲が狭いものを適用することができる。
【００２３】
また、フォロワ３３が斜行部を通り、ギヤ抜き操作を行う場合、フォロワ３３は案内溝に沿ってシフト方向に移動しながらセレクト方向にも移動するため、従来のように、まずギヤを解放してニュートラルで停止し、次にセレクト操作を動かす、という操作が必要無くなる。同じく、ギヤ締結操作においても、フォロワがニュートラル点からいずれかの斜行部を通り、平行部に向う場合も、フォロワ３３は案内溝に沿ってセレクト方向に移動しながらにシフト方向も移動するため、従来のようにセレクト操作を終了させてから、シフト操作用アクチュエータを起動させる必要が無くなる。よって、本発明のガイド溝を設けた変速操作装置においては、ギヤ解放、ギヤ選択、ギヤ締結の度にシフトまたはセレクト操作用アクチュエータを起動・停止するのではなく、シフト操作用アクチュエータを駆動し続けたまま変速操作を行うため、全体としての変速操作時間を大幅に短縮することができる。また、シフト操作用電動モータ１０の起動・停止の回数が減るため、消費電力が抑えられる。
【００２４】
例えば１速ギヤから３速ギヤへという変速のように、ニュートラル点４３でシフト操作用アクチュエータの動作方向が一度逆転するために停止する場合もあるが、それでも従来のダブルＨパターンに沿って変速操作を行うよりは起動・停止の回数が１回分少なく、操作時間は短い。
【００２５】
上記実施例で述べたように、本発明では変速操作装置に斜行部を有するガイド溝を設けることにより、シフト方向の駆動力のみでシフトフィンガ３０をセレクト方向に駆動することが可能となる。そのため、セレクト操作用アクチュエータは、ニュートラル点で微少な位置決め操作を行うだけで、ギヤの選択が可能となる。
【００２６】
次に、セレクト操作に必要なアクチュエータのストロークが短いことを利用して、付勢力を与えるアクチュエータにソレノイド等を用いた実施例を図８に示す。図９は図８を上面から見た図である。ギヤ選択時において、フォロワ３３を所望の溝の方向に付勢し、シフト方向に操作力を加えることにより、フォロワ３３を所望の溝へ進ませることが可能である。アクチュエータ２５、２６はニュートラル点４３付近において、フォロワアーム３１に付勢力を与える。
【００２７】
アクチュエータ２５、２６は、例えば図１０に示すようにプル型ソレノイド２７に、リンク機構２８を設けた機構である。プル型ソレノイド２７を通電することにより、付勢面２９は押出されて、フォロワアームに付勢力を加える。フォロワアームに付勢力を与えるのは、ニュートラル点４３近傍のみであるので、アクチュエータ２５、２６のストロークは短くてよい。また、フォロワがギヤ締結位置からニュートラル点４３へ戻るときに、付勢面２９がフォロワアームの妨げにならないように、付勢面２９には斜面２９ａ、２９ｂを設けることも有効である。
【００２８】
ソレノイドを用いた機構を採用することにより、セレクト操作用電動モータを廃止でき、変速操作装置の体格が小さくなると共に、重量も軽く、コストも安くなる。また、ソレノイドは応答性が高いため、ニュートラル点４３で高速にギヤ選択を行うことができる。
【００２９】
前記実施例では、減速機に遊星減速機、運動変換機構にラック・ピニオンを用いた構成を示したが、減速機にはウォームギヤや平歯車等、また、運動変換機構にはボールねじ等、同等の減速、または運動変換機能をもつ機械要素を用いて本発明の変速操作装置を構成することが可能である。
【００３０】
また、上記実施例ではガイド溝４０を変速操作装置の上面に設けている例を示したが、これを変速操作装置の下面に配置することも可能である。その構成例の縦断面図を図１４に示す。基本的な構成部品は図２に示す例と同じである。ガイド溝４０を形成するガイドプレート２と、ガイド溝４０に案内されるフォロワ３３をシフトセレクトシャフト１６の下面に配置する。この場合、ガイド溝４０は、シフトフィンガ３０とシフトセレクトシャフト軸１６に対して同じ方向にあるため、シフトフィンガ３０の軌跡とフォロワ３３の軌跡は相似の関係となる。下面にガイド溝４０を配置した場合は、上面に配置した場合の溝形状と線対称になる。
【００３１】
次に、ニュートラル点４３においてギヤ選択を行う別の手段として、溝を備えた回転可能なプレートを図１１に示す。本機構はガイドプレート２の上面、または下面に設置する。参考までに対応するガイド溝４０を点線で示す。
【００３２】
回転プレート５１は、例えば支持部５３ａ〜５３ｄによりハウジング１に対して回転可能に設置されており、回転操作用アクチュエータ５４により回転操作される。回転プレート５１の溝５２の形状は、例えば中央でフォロワが通れる程度の幅の直線溝で、両端で膨れる形状である。回転プレート５１はガイド溝４０と共にフォロワアームの可動範囲を制限して、フォロワ３３を案内する。フォロワ３３がニュートラル点４３にある状態において、回転操作用アクチュエータ５４は回転プレート５１を回して溝５２の向きを操作する。フォロワ３３が所望のガイド溝の方向に進むように回転プレート５１を回転操作することにより、選択するギヤを任意に決定することができる。この実施例の場合も、従来のセレクト操作に要する負荷よりも、回転操作に要する負荷の方が軽いため、従来のセレクト操作に要したアクチュエータの小型化、軽量化を図ることができ、変速操作装置全体としての小型化、軽量化を図ることができる。
【００３３】
上記とは別の方式で、ニュートラル点から任意に変速段を選択する方法として、電気的に制御可能なゲートをガイド溝の各分岐点に設ける方法もある。動作説明として、図１２に示すように分岐溝が４本あるガイド溝を例に用いて説明する。電気的に制御可能なゲートは３５ａ〜３５ｄは、ガイド溝４０上において、ニュートラル点４３から各溝に分岐する入口に備えられている。各ゲートは通電することにより開き、非通電にすることにより閉じる。例えば、ニュートラル点４３から斜行部４２ｂにフォロワ３３を誘導する場合、斜行部４２ｂの入口に設けたゲート３５ａのみを開き、他のゲート３５ｂ〜ｄは閉じる。そうしてフォロワ３３にシフト方向の駆動力を与えると、フォロワ３３は、閉じているゲート３５ｂの斜行部により案内され、開いているゲートを通過して、斜行部４２ｂに進む。意向のギヤ締結操作は前記までの実施例と同様である。
【００３４】
図１乃至図１１に示す実施例では、一般的な前進５速後退１段の常時噛合い式変速機のシフトパターンとして、図１３（ａ）に示すような形状のシフトパターンを例として示した。しかし、実際の世の中の前進５速後退１段の変速機のシフトパターンには図１３（ｂ）に示すように５速とリバース速の位置関係が逆に構成されているものも存在する。そのような場合においても、基本的な操作方法は前記実施例と同様であり、本発明は適用可能である。また、前進４速後退１段の常時噛合い式変速機に本発明を適用させる場合には、図１３（ｃ）〜（ｅ）に示すようなシフトパターンを適用することにより可能となる。後退ギヤの配置がどのような位置にあっても、その位置にシフトフィンガが通るようにガイド溝形状を決定すれば、本発明の変速操作装置は実現できる。いづれの場合も、変速段の数だけ、シフトフォークシャフトに平行する溝を有し、それらをニュートラル点に集める、斜行溝を有する。また、動作としては、いづれの場合もフォロワが斜行、または直進しながらニュートラル点に向うことが共通であり、ニュートラル点でフォロワ３３をセレクト方向に微少操作することによりギヤ選択を行うことも共通である。また、一部のＦＦ車のシフトパターンには、通常のＦＲ車のシフトパターンとはシフト・セレクト方向の向きが違うものがあるが、そのようなパターンの場合にも例えば、図１３（ｆ）のような形状を用いることにより本発明の変速操作装置を実現することができる。なお、図１４の実施例で示したように、ガイド溝の位置がシフトセレクトシャフト１６とシフトフィンガ３０の間にある場合は、前記シフトパターン図１３（ａ）〜図１３（ｆ）を線対称にした形状の溝で対応する。
【００３５】
ところで、図４に示す、突起部５４〜５９の間と、シフトフィンガ３０との間には、ある程度隙間を設けることが必要である。シフトフィンガは、この隙間をシフト方向に移動している間に、セレクト方向に移動するため、本発明を成立させるためにはある程度隙間を大きく設けなければならない。この隙間は、大きすぎると、シフトフォークシャフトのヒステリシスが大きくなり、小さすぎると、フォロワをスムーズに案内できない。これまでの検討により突起部とシフトフィンガの間の隙間の大きさは、概ねシフトフィンガの幅以上が適値であることがわかっている。
【００３６】
更に、図３に示すガイド溝は、斜行部が直線状であるが、滑らかにシフト方向に移動しつつセレクト方向に案内するためには、斜行部は屈曲形を有していることが望ましい。また、斜行部と平行部も滑らかにの連結していることが望ましい。
【００３７】
更に、フォロワ３３とガイド溝の摩擦抵抗をより小さくするために、フォロワ３３はローラを設けることが望ましい。
【００３８】
更に、図５に示すように、シフトフィンガ３０は斜行して突起部５４〜５９の間に進入するため、シフトフィンガ３０の角は丸みを帯びた方が突起部の間に進入しやすく、望ましい。
【００３９】
更に、フォロワはガイド溝に対して遊びを有していると、シフトフィンガ３０の軌跡に良好なヒステリシスが生じ、望ましい。
【００４０】
本実施例は自動車の変速機を操作する装置を実施例で示したが、同様に変速試験装置や変速フィーリング評価装置にも適用することができる。また、シフト方向とセレクト方向の操作用アクチュエータとして、ＤＣモータやＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等の電動モータの他に、油圧アクチュエータ、空気圧アクチュエータを用いても同様の効果が得られる。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、シフトフォークシャフトに平行な複数の溝と、それらからニュートラル点に集中する複数の斜行する溝を有するガイド溝を設け、フォロワにガイド溝に倣わせて操作することにより、シフトフィンガがセレクト操作を行いながらギヤ抜き、またはギヤ締結操作を行うことができるため、変速操作に要する時間が短縮でき、消費電力も小さくできる。なおかつ、セレクト操作用アクチュエータを小型化でき、装置全体の小型化、軽量化を実現できる。実際の自動車においては、搭載性がよく、速やか変速操作を行え、快適な乗り心地を実現できる変速操作装置が実現できる。また、セレクト操作用アクチュエータを省く、または小型化できるため変速操作装置のコスト低減もできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、変速操作を短時間に行うことができ、かつ変速操作装置を小型化、軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す上面からの断面図。
【図２】本発明の一実施例を示す側面からの断面図。
【図３】本発明の一実施例で適用するガイド溝の形状。
【図４】本発明の変速操作装置の操作対象の一部を示す図。
【図５】本発明の変速操作装置により操作されるシフトフォークシャフトの動き。
【図６】本発明の変速操作装置のフォロワの軌跡。
【図７】本発明の変速操作装置のフォロワアームの動きを示す断面図。
【図８】本発明の一実施例を示す上面からの断面図。
【図９】本発明の一実施例を示す側面からの断面図。
【図１０】本発明の一実施例を構成する付勢機構の説明図。
【図１１】本発明の一実施例を構成する案内機構の説明図。
【図１２】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１３】本発明のガイド溝形状の例。
【図１４】本発明の一実施例を示す側面からの断面図。
【符号の説明】
１…ハウジング、２…ガイドプレート，１０…シフト操作用電動モータ、１６…シフトセレクトシャフト、２０…セレクト操作用電動モータ、３０…シフトフィンガ、３１…フォロワアーム、３３…フォロワ、４０…ガイド溝、４３…ニュートラル点、５１〜５３…シフトフォークシャフト、５４〜５９…係合部。

Claims

常時噛合い式変速機のシフトフォークシャフトに選択的に係脱するシフトフィンガと、前記シフトフィンガを含むシフトセレクトシャフトと、前記シフトセレクトシャフトを前記シフトフォークシャフトと平行な方向（シフト方向）に駆動するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、前記シフトセレクトシャフトを前記シフトフォークシャフトと直交する方向（セレクト方向）に駆動するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、前記シフトセレクトシャフトに一体に形成されたフォロワと、前記フォロワに係合して前記シフトセレクトシャフトの動作を案内するガイド溝とを、備えた常時噛合い式変速機の変速操作装置であって、
前記ガイド溝は、前記シフトフォークシャフトに平行する複数の平行部と、前記複数の平行部からニュートラル位置で一点に集まるように接続された複数の斜行部とを備え、
前記斜行部は前記フォロワを前記複数の斜行部が一点に集まるニュートラル位置に案内するように構成されたことを特徴とする変速操作装置。
常時噛合い式変速機のシフトフォークシャフトに選択的に係脱するシフトフィンガと、前記シフトフィンガを含むシフトセレクトシャフトと、前記シフトセレクトシャフトを前記シフトフォークシャフトと平行な方向（シフト方向）に駆動するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、前記シフトセレクトシャフトを前記シフトフォークシャフトと直交する方向（セレクト方向）に付勢するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、前記シフトセレクトシャフトに一体に形成されたフォロワと、前記フォロワに係合して前記シフトセレクトシャフトの動作を案内するガイド溝とを、備えた常時噛合い式変速機の変速操作装置であって、
前記ガイド溝は、前記シフトフォークシャフトに平行する複数の平行部と、前記複数の平行部からニュートラル位置で一点に集まるように接続された複数の斜行部とを備え、
前記斜行部は前記フォロワを前記複数の斜行部が一点に集まるニュートラル位置に案内するように構成されたことを特徴とする変速操作装置。
常時噛合い式変速機のシフトフォークシャフトに選択的に係脱するシフトフィンガと、前記シフトフィンガを含むシフトセレクトシャフトと、前記シフトセレクトシャフトを前記シフトフォークシャフトと平行な方向（シフト方向）に操作するための少なくとも１つの電気的に制御可能な駆動手段と、前記シフトセレクトシャフトに一体に形成されたフォロワと、前記フォロワに係合して前記シフトセレクトシャフトの動作を案内するガイド溝、を備えた常時噛合い式変速機の変速操作装置であって、
前記ガイド溝は、前記シフトフォークシャフトに平行する複数の平行部と、前記複数の平行部から一点に集まるように接続された複数の斜行部とを備え、
前記斜行部は前記フォロワを前記複数の斜行部が一点に集まるニュートラル位置に案内するように構成され、各溝には電気的に開閉制御可能なゲートを備えたことを特徴とする変速操作装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変速操作装置であって、前記ガイド溝の平行部と、前記ガイド溝の斜行部は滑らかな曲線形状の溝で連続的に繋がっていることを特徴とする変速操作装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変速操作装置であって、前記フォロワの断面形状が曲線状であることを特徴とする変速操作装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変速操作装置であって、前記フォロワはローラを備えたことを特徴とする変速操作装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変速操作装置であって、前記シフトフィンガと前記シフトフォークシャフトの係合部とのシフト方向のあそびは、概ねシフトフィンガの幅以上であることを特徴とする変速操作装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変速操作装置であって、前記フォロワの幅は前記ガイド溝の幅に対して遊びがあることを特徴とする変速操作装置。