JP4535674B2 - 歯車式変速機の自動変速操作装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車式変速機の自動変速操作装置、特にシフトアンドセレクト軸の所定のシフト完了位置への位置決めに関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用変速機の一種に、それぞれが一組のギヤーから成る複数段の変速ギヤーを有する歯車式変速機(いわゆるマニュアルトランスミッション(以下「MT」と言う))がある。近年、このMTをシフトアンドセレクト軸及びこれを駆動する電気式又は機械式(油圧作動式)アクチュエータを含む自動変速操作装置により自動的に作動させる場合がある。シフトパターンにチェンジレバーの自動変速モードを設けたものでは、トルクコンバーを利用したオートマッチクトランスミッション(以下「AT」と呼ぶ)と同等に運転者の負担が少ないのみならず、ATに比べて燃費が向上する利点がある。
【0003】
従来の自動変速操作装置(特許文献1参照)の一種に、シフトアンドセレクト軸がセレクト時は軸線方向に移動し、シフト時は軸線回りに回動するタイプがある。セレクトにより低速段位置、中速段位置又は高速段位置が選択され、何れかのセレクト位置におけるシフトにより第1シフト位置又は第2シフト位置が選択され、所定のセレクト及び所定のシフトにより所定のシフト段へのシフトが完了する。シフトの完了によりMTの所定段のギヤー同士が噛み合い、エンジンの駆動力が車輪に伝達される。
【0004】
ところで、自動変速操作装置には構成部品の製造誤差や組立誤差等がある。よって、各構成部品の寸法を設計図通りにしたのでは、組立てが困難になったり、作動不良となる。そこで、シフトアンドセレクト軸を支持するハウジングに対する複数のセレクト位置には一定の幅が設定されている。具体的には、シフトアンドセレクト軸からフォーク軸に向かって突出した突出部とインタロック部材との間にセレクト方向に一定の隙間を設けている。これに対応して、ハウジングに保持されたロック機構の係合部(ボール)がインナレバーの表面の所定の範囲部分を押圧するようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−139147号(図5及び図6とそれに関連する記載)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
自動変速操作装置では、シフトアンドセレクト軸の所定のセレクト位置における所定のシフト位置への移動、即ちシフト完了位置への移動を運転者が判断しないので、自動変速操作装置で判断しなければならない。そのために、シフトアンドセレクト軸の移動(セレクト)量及び回動(シフト)量をストロークセンサ等により検出している。
【0007】
詳述すると、図9に示すように、セレクト位置の検出時はシフトアンドセレクト軸即ちインナレバーを、幅wを持ったセレクト位置se上で例えば第1シフト位置siに移動させ、その後第1シフト位置siにおいて突出部とインタロック部材との間の隙間分だけ軸方向で往復動させ、その際の移動量(シフトゲートの幅)をリニアセンサ等で検出する。そして、移動量の中間値を取ることにより、第1シフト位置における最終的なセレクト位置、即ちシフト完了位置xを割り出している。
【0008】
しかし、これではシフト完了位置の割出しに時間がかかるのみならず、検出精度が充分とは言い難い。時間がかかる理由は、シフトアンドセレクト軸がシフト位置でセレクト方向に往復動する時間、及びその結果に基づく計算時間が必要だからである。検出精度が不十分な理由は、セレクト方向の往復動で検出した両端の位置には、部品寸法出来映えのばらつきや偏りが含まれるからである。
【0009】
尚、自動変速操作装置の構成部品は継続使用により摩耗する。構成部品の摩耗も、上記製造誤差や組立誤差と同様に、シフト完了位置の迅速で正確な検出を妨げる。これに対して、毎回の変速操作時におけるシフトアンドセレクト軸のセレクト量及びシフト量を記憶し、これに基づきセレクト量及びシフト量をプログラム制御することも試みられているが、実用化されているとは言い難い。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シフトアンドセレクト軸を含み、MT内の変速ギヤーを自動的に選択する自動変速操作装置において、シフトアンドセレクト軸をシフト完了位置まで短時間にしかも正確に操作することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、上記目的を達成するために、自動変速操作装置のハウジング内において、シフトアンドセレクト軸の軸線方向に離れた複数のセレクト位置上でシフト方向において一方シフト位置及び他方シフト位置に、シフトアンドセレクト軸を位置決めするロック機構を設けること、さらには毎回の変速操作時の実際のセレクト量及びシフト量を検出及び記憶して次回の変速操作に反映することを思い付いて本発明を完成した。
【0012】
本発明の自動変速操作装置は、請求項1に記載したように、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動及び軸線周りの回動により複数のフォーク軸を移動させて、歯車式変速機の複数段の変速ギヤーを切り換える変速操作機構であって、軸方向に離れた複数のセレクト位置の1つに移動可能であると共に、何れかのセレクト位置で少なくとも円周方向に離れた第1シフト位置又は第2シフト位置に回動可能であるシフトアンドセレクト軸と;シフトアンドセレクト軸を移動させるセレクトアクチュエータ、及びシフトアンドセレクト軸を回動させるシフトアクチュエータと;シフトアンドセレクト軸のセレクト量を検出するセレクト量検出手段、及びシフトアンドセレクト軸のシフト量を検出するシフト量検出手段と;先端に係合部を備えシフトアンドセレクト軸の軸直角方向に付勢された押圧部材と、シフトアンドセレクト軸が各セレクト位置で第1シフト位置及び第2シフト位置を占めたとき係合部が係合する複数の被係合部を備えシフトアンドセレクト軸に取り付けられたインナレバーとを含むロック機構と;変速操作時に、ロック機構によって第1シフト位置又は第2シフト位置に位置決めされたシフトアンドセレクト軸のセレクト量及びシフト量が入力されるとともにこの2量を含む変速操作条件を記憶し、次回の変速操作時には記憶していたセレクト量及びシフト量を目標位置としてセレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータを駆動する制御手段と、;から成ることを特徴とする。
【0013】
この自動変速操作装置において、シフトアンドセレクト軸はセレクトアクチュエータによりセレクト方向に移動され、その際のセレクト量がセレクト量検出手段により検出される。また、シフトアクチュエータによりシフト方向に回動され、その際のシフト量がシフト量検出手段により検出される。そして、シフトアンドセレクト軸が各セレクト位置で第1シフト位置又は第2シフト位置を占めたとき、ロック機構において押圧部材の係合部がインナレバーの複数の被係合部の何れかに係合する。さらに、検出されたセレクト量及びシフト量は制御手段に記憶され、次回の変速操作時の目標位置に反映される。
【0014】
請求項2の自動変速操作装置は、請求項1において、インナレバーはシフトアンドセレクト軸の外周面に沿って湾曲した矩形板形状を持ち、その円周向の一端部に軸方向に離れて複数の第1被係合部が形成され、円周向の他端部に軸方向に離れて複数の第2被係合部が形成されている。請求項3の自動変速操作装置は、請求項2において、各被係合部はシフト方向に形成されたV溝から成る。請求項4の自動変速操作装置は、請求項2において、各前記被係合部は丸孔から成る。
【0015】
【発明の実施の形態】
<歯車式変速機>
歯車式変速機とはトルクコンバータを使用するATを除く意である。これ自体には公知であるので、詳しい説明は割愛する。
<シフトアンドセレクト軸>
シフトアンドセレクト軸は、車両のハウジングにより軸方向に移動可能でしかも軸線回りに回動可能に支持され、インナレバー及び突出部が取り付けられる。このうち、インナレバーはシフトアンドセレクト軸の上面側に取り付けられ、矩形状でシフトアンドセレクト軸の外周面に沿って湾曲した板部材から成り、シフトアンドセレクト軸の軸方向及び円周方向に所定長さを持つことができる。詳細は後述する。
【0016】
一方、突出部はシフトアンドセレクト軸から下方に突出し、シフトアンドセレクト軸の軸方向及び円周方向に所定寸法を持つ。突出部はインタロック部材及び次述するフォーク軸のシフトヘッドに係合する。
<シフトレバー、アクチュエータ、検出手段>
シフトレバーは一段づつシフトアップ又はシフトダウンするレンジと、自動的に変速するレンジとを持つ。
【0017】
セレクト時は、電気式又は機械式のセレクトアクチュエータがシフトアンドセレクト軸を軸方向に離れた複数(3又は4つ)のセレクト位置の何れか一つに移動させる。その際のシフトアンドセレクト軸の移動量(セレクト量)をセレクト量検出手段が検出する。
【0018】
シフト時は、各セレクト位置において電気式又は機械式のシフトアクチュエータがシフトアンドセレクト軸を回動方向に離れた中立位置、一方シフト位置及び他方シフト位置の何れか一つに回動させる。その際のシフトアンドセレクト軸の回動量(シフト量)をシフト量検出手段が検出する。
<ロック機構>
ロック機構は、シフトアンドセレクト軸を所定のシフト完了位置にロックするものであり、ハウジングに取り付けた押圧機構と、シフトアンドセレクト軸に取り付けたインナレバーとから成る。このうち、押圧機構は先端に係合部を備え、この係合部をシフトアンドセレクト軸の軸直角方向に付勢する付勢部材を含むことができる。
【0019】
図8に示すように(平面図)、ハウジングに対して即ち空間内で、インナレバーDは軸方向に離れた3つの低速セレクト位置a1、中速セレクト位置a2線及び高速セレクト位置a3を占める。そして、各セレクト位置a1,a2a及びa3上で、中間の中立位置b1、円周方向で一方向に離れた一方シフト位置b2及び他方向に離れた他方シフト位置b3を占める。インナレバーDには各セレクト位置a1a2及びa3において、一方シフト位置b2及び他方シフト位置b3とが交叉する点に6つ、7つ又は8つの被係合部c1及びc2、c4及びc5、並びにc7及びc8が形成されている。
【0020】
第1タイプの被係合部はシフト方向に形成されたV溝から成り、第2タイプの被係合部は丸孔から成る。尚、第1タイプ場合、一方シフト位置と他方シフト位置との間にもV溝を形成することができる。
<制御手段>
制御手段にはECUを用いることができる。制御手段にセレクト量検出手段及びシフト量検出手段を接続し、検出されたセレクト量及びシフト量が入力されるようにすることができる。また、制御手段にセレクトアクチュエータ及びシフトアクチュエータを接続して、駆動することができる。
<フォーク軸>
3本又は4本のフォーク軸がハウジングにより平行にかつその軸方向に移動可能に支持されている。各フォーク軸はその一部に一対のシフトヘッドを有し、他の部分に同期噛合(シンクロメッシュ)機構のスリーブに係合するフォークを有する。フォーク軸が移動するとそのフォークによりスリーブが移動され、所定のヤーが移動されて所定のギヤーに噛み合う。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を基にして説明する。
<実施例>
(構成)
図1,図2及び図3に実施例を示す。先ず、自動変速操作装置の全体について図1を参照しつつ説明する。この自動変速操作装置はシフトアンドセレクト軸15、ロック機構45、3本のフォーク軸66,69及び72等を含む。このうち、シフトアンドセレクト軸15はハウジング10の支持部11(図2参照、図1では不図示)によりその軸線方向に移動可能であると共に、その軸線の回りに回動可能に支持されている。シフトアンドセレクト軸15の中間部に取り付けられた円筒部材17の上面にインナレバー20が取り付けられている。
【0022】
インナレバー20は図2及び図3に示すように、全体として湾曲した矩形板形状を持ち、その軸方向長さはセレクト時におけるシフトアンドセレクト軸の移動量よりも大きく、その円周方向長さはシフト時における回動量よりも大きい。上面には円周方向の中間の湾曲面21と、その両側の一対の傾斜面24及び29とが形成されている。
【0023】
一方傾斜面24及び他方傾斜面29の角度はそれぞれシフトアンドセレクト軸20が時計方向及び反時計方向に回動したとき、水平に近い状態となるように選定されている。また図4に示すように、一方傾斜面24には、軸方向に等間隔で離れた位置に3つのV溝25、26及び27がシフト方向すなわち円周方向に形成され、他方傾斜面29には、V溝25、26及び27を延長した対応する位置に3つのV溝(被係合部)30、31及び32が同様にシフト方向に形成されている。
【0024】
なお、シフトアンドセレクト軸15にはインナレバー20の周りにインタロックプレート(不図示)が取り付けられている。
【0025】
インナレバー20の上方にはボール式押圧機構35(図1では図示省略)が配置されている。この押圧機構35は保持部材36、ボール(係合部)38、ケース40及び圧縮ばね42を含む。詳述すると、円柱形状の保持部材36はその一端(下端)に半球状のくぼみ37aを、他端(上端)に横断面円形状の凹部37bを備え、保持部12によりその軸線が上下方向となるように保持されている。
【0026】
また、その底部が上方となる状態で保持部材36により保持された容器形状のケース40と保持部材36の凹部37bの底面との間に圧縮ばね42が配置され、保持部材36を上記インナレバー20に向かって下方に付勢している。その結果、保持部材36のくぼみ37a内に収容されたボール38がインナレバー20の上面に押圧されている。押圧機構35とインナレバー20とでロック機構45が構成されている。
【0027】
図1に戻って、シフトアンドセレクト軸15はセレクト用モータ51により軸方向に駆動され、その移動量がセレクト用リニアセンサ52により検出される。また、シフト用モータ53により軸線回りに回動され、その回動量がシフト用リニアセンサ54により検出される。リニアセンサ52及び54の検出値はそれぞれECU55に入力される。
【0028】
チェンジレバー57のシフトポジションは一段シフトアップモード及び一段シフトダウンモードと、自動変速モードとを持つ。一段シフトアップモード又は一段シフトダウンモードを選択すると、一段毎にシフトアップ又はシフトダウンする。自動変速モードを選択すると、自動的に変速される。チェンジレバー57のシフトポジションはセンサ58からECU55に入力される。また、車両の速度がセンサ59からECU55に入力される。
【0029】
尚、ECU55には毎回の変速操作時の条件、即ちチェンジレバーのシフトポジション、車速、シフトアンドセレクト軸15のセレクト量及びシフト量等が記憶されるようになっている。ECU55はこれら入力される情報及び記憶している情報に基づき、記憶していたセレクト量及びシフト量を目標位置として、セレクト用モータ51及びシフト用モータ53を駆動し、最短の時間で変速動作を完了することができる。このように、この自動変速操作装置は各変速量目標位置を学習する能力がある。
【0030】
次に、シフトアンドセレクト軸15と3本のフォーク軸66,69及び72との関係ついて図1を参照しつつ説明する。シフトアンドセレクト軸15と直交する方向において、3本(低速段用、中速段用及び高速段用)のフォーク軸66、69及び72が互いに平行に配置されている。
【0031】
各フォーク軸66,69及び72上のシフトアンドセレクト軸15に対向する側に一対のシフトヘッド67、70及び73が設けられ、これら各対のシフトヘッド間に円筒部材17から下方に突出した突出部65(図2及び図3では図示省略)が嵌入可能となっている。また、各フォーク軸66及び69はスリーブ76及び77に係合可能なフォーク68及び71を有する(フォーク軸72のフォーク及びこれが係合するスリーブは図示を省略している)。
(作用効果)
上記実施例の作用は以下の通りである。現在自動変速モードが選択され、第2速段で走行中であると仮定する。シフトアンドセレクト軸15はハウジング10に対して軸方向では低速セレクト位置(図8のa1)にあり、シフト方向では他方シフト位置(図8のb3)にある。ボール式押圧機構35のボール38がインナレバー20のV溝32に嵌合している。チェンジレバー57のシフトポジションがセンサ58により、車速がセンサ59により検出されている。
【0032】
運転者がブレーキを踏むと、センサ59により車速の減少が検出され、メモリに記憶している条件をも考慮してECU55が第1速段を選択し、シフトアンドセレクト軸15がシフト用モータ53により一方シフト位置(図8のb2)に向かって一方向に回動される。その際の回動量(シフト量)はセンサ54により検出される。回動につれてV溝27がボール38に接近し、シフト方向で中立位置(図8のb1)を少し超えたときV溝27内にボール38が嵌入する。
【0033】
インナレバー20のV溝27の一対の側面28aの傾斜角度即ちV溝27の所定深さにおける幅は、ボール押圧機構35のボール38の下端頂部が収容されるよう決定されている。よって、フォーク軸66,69及び72やシフトアンドセレクト軸15等の製造誤差や組立誤差によりV溝27の谷底がボール38の下端頂部と丁度一致していないときは、ボール38から側面28aに加わる付勢力により、V溝27の谷底がボール38の下端頂部に一致するまでシフトアンドセレクト軸15が軸方向に移動する。
【0034】
即ち、図5に示すように、低速セレクト位置(図8のa1)において、シフト方向で中立位置(図8のb1)を超えるとセレクト位置は幅を持たず直線状になっている。従って、第1シフト位置(図8のb2)にシフトしたとき、従来のようにシフトアンドセレクト軸15をセレクト方向(すなわち軸方向)に往復動させる操作は不要である。
【0035】
尚、第2速段から第1速段へのシフト時はセレクト用モータ51は作動せず、シフトアンドセレクト軸15は軸方向(セレクト方向)には移動しない。
【0036】
また、ECU55は現在の2速段からどの変速段に変速するかの決定時に、メモリに記憶したこれまでの変速操作条件を考慮する。つまり、構成部品に摩耗等の経年変化が発生している場合は、これを考慮した変速量目標位置すなわちセレクト量及びシフト量が選択される。こうして、その時点でその車両に最適の変速量目標位置が選択され、運転者が自分でチェンジレバー57を操作する手動変速装置と比べて遙かに短い時間で変速動作を完了するため、快適な走行が達成できる。
<変形例>
図6及び図7に上記変形例を示す。この変形例では、インナレバー50の円周方向の一端の傾斜面51に軸方向に離れた3つの丸孔52、53及び54が形成され、他端の傾斜面56に軸方向に離れた3つの丸孔57、58及び59が形成されている。各丸孔の大きさはボール38の下端頂部を収容できる程度に選定されている。
【0037】
この変形例の基本的な作動は上記実施例と同じである。この変形例によれば、上記実施例の効果に加えて、被係合部たる丸孔52から54及び丸孔57から59の形成が容易になる効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の歯車式変速機の自動変速操作装置によれば、シフトアンドセレクト軸が各セレクト位置で第1シフト位置又は第2シフト位置を占めたとき、押圧部材の係合部がインナレバーの複数の被係合部の何れかに係合する。これにより、シフトアンドセレクト軸がシフト完了位置に正確に位置決めされる。よって、位置決めに要する時間が短くできる。また、制御手段は毎回の変速操作時のセレクト量及びシフト量を記憶し次回の変速操作に反映するので、構成部品の経年変化を考慮した最適な変速量目標位置が選択される。
【0039】
請求項2の自動変速操作装置によれば、インナレバーに形成する被係合部の位置や大きさを工夫することができる。また、請求項3の自動変速操作装置によれば、シフト操作によりV溝から成る被係合部に付勢された係合部(ボール)が嵌入係合して、溝幅方向の位置が自動的に調整されるので、その後シフトアンドセレクト軸をセレクト方向に移動させる操作は不要となる。一方、請求項4の自動変速操作装置によれば、丸孔から成る被係合部の形成が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体を示す斜視図である。
【図2】図1における要部拡大縦断面図である。
【図3】図1における要部拡大横断面図である。
【図4】図2のインナレバーを展開した平面図である。
【図5】図4を模式的に示した説明図である。
【図6】上記実施例の変形例を示す図2に対応する縦断面図である。
【図7】同じく図3に対応する横断面図である。
【図8】インナレバーの実施の形態を示す説明図である。
【図9】従来例を説明する説明図である。
【符号の説明】
15:シフトアンドセレクト軸 20:インナレバー
25,26,27,30.31,32:V溝
35:ボール式押圧機構 36:保持部材
38:ボール 45:ロック機構
65:突出部 66,69,72:フォーク軸
Claims (4)
- シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動及び軸線周りの回動により複数のフォーク軸を移動させて、歯車式変速機の複数段の変速ギヤーを切り換える自動変速操作装置であって、
軸方向に離れた複数のセレクト位置の1つに移動可能であると共に、何れかのセレクト位置で少なくとも円周方向に離れた第1シフト位置又は第2シフト位置に回動可能である前記シフトアンドセレクト軸と、
前記シフトアンドセレクト軸を移動させるセレクトアクチュエータ、及び該シフトアンドセレクト軸を回動させるシフトアクチュエータと、
前記シフトアンドセレクト軸のセレクト量を検出するセレクト量検出手段、及び該シフトアンドセレクト軸のシフト量を検出するシフト量検出手段と、
先端に係合部を備え前記シフトアンドセレクト軸の軸直角方向に付勢された押圧部材と、該シフトアンドセレクト軸が各セレクト位置で第1シフト位置及び第2シフト位置を占めたとき該係合部が係合する複数の被係合部を備え該シフトアンドセレクト軸に取り付けられたインナレバーと、を含むロック機構と、
変速操作時に、前記ロック機構によって前記第1シフト位置又は前記第2シフト位置に位置決めされた前記シフトアンドセレクト軸の前記セレクト量及び前記シフト量が入力されるとともにこの2量を含む変速操作条件を記憶し、次回の変速操作時には記憶していた前記セレクト量及び前記シフト量を目標位置として前記セレクトアクチュエータ及び前記シフトアクチュエータを駆動する制御手段と、
から成ることを特徴とする歯車式変速機の自動変速操作装置。 - 前記インナレバーは前記シフトアンドセレクト軸の外周面に沿って湾曲した矩形板形状を持ち、その円周方向の一端部に軸方向に離れて複数の第1被係合部が形成され、円周方向の他端部に軸方向に離れて複数の第2被係合部が形成されている請求項1に記載の自動変速操作装置。
- 各前記被係合部はシフト方向に形成されたV溝から成る請求項2に記載の自動変速操作装置。
- 各前記被係合部は丸孔から成る請求項2に記載の自動変速操作装置。
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