JP4637343B2 - 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、シフトフォークシャフト等の変速用出力軸を介して、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行われる。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、電動等を駆動源とするアクチュエータによりシフト操作が行われる変速機（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を駆動制御して、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４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（変速用出力軸）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。
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ピニオンとラックとによりなされ、出力軸の回動はシフト用モータにより駆動されるピニオンと平歯車とによりなされる。
【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を、例えば、図３に示すようなケースを有するＭＴに搭載しようとすると、図５に示すように、シフト用モータがＭＴのケースから突出した格好となり、自動変速機のコンパクト性が阻害され、非常に搭載性の悪い変速制御装置となってしまう。
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、コンパクトで、搭載性に優れた同期噛合式変速機における変速制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、シフトアクチュエータとセレクトアクチュエータとの配置を変速用出力軸に対して略直角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。
【０００８】
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であるスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブを選択するセレクトアクチュエータと、該セレクトアクチュエータにより選択された該スリーブを移動させるシフトアクチュエータと、該シフトアクチュエータによる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、
前記セレクトアクチュエータと前記シフトアクチュエータとに駆動されてスライドと回動とを行い前記スリーブを選択または移動させる変速用出力軸を有し、
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の一方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第１駆動モータと、前記第１駆動モータの出力軸に固定され且つ前記変速用出力軸の外周面に形成された円周ラックに噛合する第１駆動モータピニオンと、をもち、
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の他方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第２駆動モータと、前記第２駆動モータの出力軸に固定されたベベルギヤピニオンと、前記ベベルギヤピニオンに噛合するベベルギヤと、前記ベベルギヤより小径で且つ前記ベベルギヤと同軸で一体回転し前記ベベルギヤの歯幅方向に隣接される平歯車と、前記平歯車に噛合し且つ前記変速用出力軸の外周に設けられたスプライン歯とスプライン嵌合されるスプライン穴が形成されたセクターギヤと、をもち、
前記変速用出力軸の前記円周ラックと前記スプライン歯とが隣設して設けられており、
前記スプライン歯が挿入される前記スプライン穴内には前記円周ラックも挿脱され、
前記第１駆動モータの出力軸の軸線と前記第２駆動モータの出力軸の軸線とは前記変速用出力軸方向で近接してオフセットしていることを特徴とする。
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であるスリーブと、所望の変速段の達成に必要な該スリーブを選択するセレクトアクチュエータと、該セレクトアクチュエータにより選択された該スリーブを移動させるシフトアクチュエータと、該シフトアクチュエータによる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、
前記セレクトアクチュエータと前記シフトアクチュエータとに駆動されてスライドと回動とを行い前記スリーブを選択または移動させる変速用出力軸を有し、
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の一方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第１駆動モータと、前記第１駆動モータの出力軸に固定され且つ前記変速用出力軸の外周面に形成された円周ラックに噛合する第１駆動モータピニオンと、をもち、
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の他方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第２駆動モータと、前記第２駆動モータの出力軸に固定されたベベルギヤピニオンと、前記ベベルギヤピニオンに噛合し且つ前記変速用出力軸の外周に設けられたスプライン歯とスプライン嵌合されるスプライン穴が形成されたベベルギヤと、をもち、
前記変速用出力軸の前記円周ラックと前記スプライン歯とが隣設して設けられており、
前記スプライン歯が挿入される前記スプライン穴内には前記円周ラックも挿脱され、
前記第１駆動モータの出力軸の軸線と前記第２駆動モータの出力軸の軸線とは前記変速用出力軸方向で近接してオフセットしていることを特徴とする。
【０００９】
変速用出力軸に対して、セレクトアクチュエータとシフトアクチュエータとを略直角に配設したことにより、比較的大きなスペースを占めるセレクトアクチュエータやシフトアクチュエータが突出することがない。
これにより、変速制御装置の同期噛合式変速機への搭載性や同期噛合式変速機のコンパクト性を向上させることができる。また、その変速制御装置の搭載性の向上により、大きな変更を加えずに容易に変速制御装置を従来の同期噛合式変速機へ搭載可能となる。
【００１０】
なお、アクチュエータの種類（セレクトアクチュエータかシフトアクチュエータか）と、変速用出力軸の運動方向（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対応したものでないことを断っておく。それらは、適宜組合わせることができ、例えば、シフトアクチュエータにより変速用出力軸を移動させ、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。
【００１１】
また、変速用出力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。
ところで、前記セレクトアクチュエータと前記シフトアクチュエータとが近接して並設されていると、変速制御装置のコンパクト化と搭載性とを一層向上させることができ、好適である。
【００１２】
さらに、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て車両に搭載されるものであると、好適である。
そのような車両として、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）等があるが、このような車両では、エンジンや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。そこで、本発明の同期噛合式変速機における変速制御装置が利用されると、搭載性やコンパクト性に優れるため、そのような車両の狭いスペースにも容易に収納できる。
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。
但し、本発明に係る同期噛合式変速機が、ＦＦ車やＲＲ車等に搭載されるもの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）等に搭載されるものも含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、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）シフトアクチュエータとセレクトアクチュエータ
シフトアクチュエータ、セレクトアクチュエータは、油圧アクチュエータ等から構成することもできるが、それらを駆動モータで構成すると、制御が容易で、全体的にはコンパクト化を図る上で好都合である。
従って、前記セレクトアクチュエータはセレクト用駆動モータからなり、前記シフトアクチュエータはシフト用駆動モータからなる。
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。
【００１４】
（２）スライド機構と回動機構
変速用出力軸のスライドと回動とを歯車機構を用いて行うと、駆動伝達を確実に効率良く行うことができ、また、減速比等の設計自由度も大きくなる。
(i)例えば、変速制御装置が、前記変速用出力軸に沿設されたラックと該ラックを駆動するピニオンとにより変速用出力軸に前記スライドを行なわせるスライド機構を備える。
また、前記セレクトアクチュエータをセレクト用駆動モータとして、前記ピニオンをそのセレクト用駆動モータで回転駆動するようにする。
ラックとピニオンとからなるスライド機構により、変速用出力軸をスライドさせてスリーブを選択（セレクト）するようにすると、変速制御装置のコンパクト化を図り易い。
なお、セレクト用駆動モータの主軸にそのピニオンを取付けても良いし、減速用の歯車等を介在させて間接的にセレクト用駆動モータがラックと噛合するピニオンを駆動するようにしても良い。
【００１５】
(ii)また、変速制御装置が、前記変速用出力軸と連動する連動ベベルギヤと該連動ベベルギヤを駆動するベベルギヤピニオンとにより変速用出力軸を回動させる回動機構を備える。
従来の変速制御装置のように、平歯車のみによる駆動伝達と異なり、ベベルギヤを用いたことにより、連動ベベルギヤの軸（変速用出力軸と平行）とベベルギヤピニオンの軸（アクチュエータの軸に平行または一致）とに角度を持たせること（例えば、直交させること）ができる。従って、上述したように、変速用出力軸に対してセレクトアクチュエータとシフトアクチュエータとを略直角に配設することが容易に達成される。
また、前記シフトアクチュエータをシフト用駆動モータとして、そのベベルギヤピニオンをシフト用駆動モータで回転駆動するようにする。
ベベルギヤを組合わせて、変速用出力軸を回動させ、スリーブを移動（シフト）させるようにすると、変速制御装置のコンパクト化を図り易い。
また、連動ベベルギヤは変速用出力軸と一体的に回転しても良いし、中間ギヤを介しても良い。さらに、連動ベベルギヤは円状である必要はなく、変速用出力軸の回転角に応じた必要分だけベベルギヤが設けられていれば良い。
なお、ここでは製作の容易な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としても良い。
【００１６】
【実施例】
次に、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２における変速制御装置１を図１および図２に示す。なお、図１は後述する変速用出力軸３０に垂直な断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
同期噛合式変速機２は、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。詳細は省略するが、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。
そして、同期噛合式変速機２内には、３つのスリーブと、そのスリーブに先端部が係合した３つのシフトフォークとが設けられている。後述の変速用出力軸３０がスライドすると、いずれかのシフトフォークと選択的に係合し、変速用出力軸３０が回転するとその選択されたシフトフォークが回転（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、変速の際のセレクトとシフトとが行われる。
【００１８】
変速制御装置１は、図３に示す同期噛合式変速機２の搭載位置Ｌに搭載され、変速用出力軸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。
具体的に説明すると、変速制御装置１は、搭載位置Ｌにある同期噛合式変速機２のハウジングケースの取付面Ｆ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出力軸３０と、スライド機構Ｓの駆動源であるセレクト用駆動モータ１０と、回動機構Ｒの駆動源であるシフト用駆動モータ２０とからなる。
従って、この同期噛合式変速機２の変速制御装置１によると、セレクト用駆動モータ１０の駆動により変速用出力軸３０がスライドして１−２速、３−４速、５−Ｒ速のシフトフォークの選択（セレクト）が行われる。シフトフォークの選択後、シフト用駆動モータ２０の駆動により変速用出力軸３０が回転して各位置における変速段（例えば、１−２速段がセレクトされたときの２速段）が達成（シフト）される。
【００１９】
ところで、スライド機構Ｓと回動機構Ｒとは、具体的には次のような構造である。
スライド機構Ｓは、図２からも解るように、取付面Ｆに垂直に延びた変速用出力軸３０の上部（図上）に設けられた円周ラック３１と、セレクト用駆動モータ１０の主軸に直接取付けられたピニオン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、噛合するピニオン１２と円周ラック３１とにより、変速用出力軸３０が上下動する。
【００２０】
回動機構Ｒは、回転中心部で変速用出力軸３０にスプライン嵌合し外周部では扇型状にギヤが形成されており全体として鶏冠状をした回転駆動ギヤ３６と、この回転駆動ギヤ３６に噛合する小径の平歯車３７と、この平歯車３７と一体となって上方（図上）に延在する回転軸３８と、回転軸３８にスプライン嵌合した大径の連動ベベルギヤ３９と、この連動ベベルギヤ３９に噛合すると共にシフト用駆動モータ２０の主軸に取付けられたベベルギヤピニオン２２とから構成される。
なお、図１では回転軸３８と連動ベベルギヤ３９とが別体となっているが、これらを一体として製作しても良い。
【００２１】
回動機構Ｒにベベルギヤを採用したことにより、シフト用駆動モータ２０を変速用出力軸３０に対して垂直に載置することができ、図１に示すように、変速用出力軸３０に垂直にかつ近接させてセレクト用駆動モータ１０とシフト用駆動モータ２０と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。
【００２２】
なお、変速用出力軸３０は、円周ラック３１の下部（図上）のスプライン３２が回転駆動ギヤ３６のスプラインと嵌合しているため、回転駆動ギヤ３６に対して上下動（スライド）可能であると共に、回転駆動ギヤ３６と共に回動する。
この同期噛合式変速機２には、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。
【００２３】
（他の実施例）
前述の回動機構Ｒでは、ベベルギヤピニオン２２→従動ベベルギヤ３９→平歯車３７→回転駆動ギヤ３６と、順次連携することにより、減速比を大きくしたが、連動ベベルギヤ３９を直接変速用出力軸３０に直接スプライン嵌合させてベベルギヤピニオン２２により駆動すると、変速制御装置１の回動機構Ｒを一層コンパクト化できる。
【００２４】
また、前述の実施例では、伝達効率に優れるベベルギヤを用いたが、ウォームギヤを用いても、セレクト用駆動モータ１０を同様の配置とすることができる。
また、同期噛合式変速機の構成に応じて、変速制御装置１とは逆に、変速用出力軸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）を行っても良い。
【００２５】
【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変速用出力軸に垂直な断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】ＦＦ車用の同期噛合式変速機の外観図である。
【図４】従来の変速制御装置である。
【図５】従来の変速制御装置を図３の同期噛合式変速機に搭載した場合の模式図である。
【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（セレクトアクチュエータ）
２０ シフト用駆動モータ（シフトアクチュエータ）
３９ 連動ベベルギヤ
２２ ベベルギヤピニオン
Ｓ スライド機構
Ｒ 回動機構

Claims (2)

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であるスリーブと、
   所望の変速段の達成に必要な該スリーブを選択するセレクトアクチュエータと、
   該セレクトアクチュエータにより選択された該スリーブを移動させるシフトアクチュエータと、
   該シフトアクチュエータによる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、
   前記セレクトアクチュエータと前記シフトアクチュエータとに駆動されてスライドと回動とを行い前記スリーブを選択または移動させる変速用出力軸を有し、
   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の一方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第１駆動モータと、前記第１駆動モータの出力軸に固定され且つ前記変速用出力軸の外周面に形成された円周ラックに噛合する第１駆動モータピニオンと、をもち、
   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の他方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第２駆動モータと、前記第２駆動モータの出力軸に固定されたベベルギヤピニオンと、前記ベベルギヤピニオンに噛合するベベルギヤと、前記ベベルギヤより小径で且つ前記ベベルギヤと同軸で一体回転し前記ベベルギヤの歯幅方向に隣接される平歯車と、前記平歯車に噛合し且つ前記変速用出力軸の外周に設けられたスプライン歯とスプライン嵌合されるスプライン穴が形成されたセクターギヤと、をもち、
   前記変速用出力軸の前記円周ラックと前記スプライン歯とが隣設して設けられており、
   前記スプライン歯が挿入される前記スプライン穴内には前記円周ラックも挿脱され、
   前記第１駆動モータの出力軸の軸線と前記第２駆動モータの出力軸の軸線とは前記変速用出力軸方向で近接してオフセットし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. 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であるスリーブと、
   所望の変速段の達成に必要な該スリーブを選択するセレクトアクチュエータと、
   該セレクトアクチュエータにより選択された該スリーブを移動させるシフトアクチュエータと、
   該シフトアクチュエータによる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、
   前記セレクトアクチュエータと前記シフトアクチュエータとに駆動されてスライドと回動とを行い前記スリーブを選択または移動させる変速用出力軸を有し、
   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の一方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第１駆動モータと、前記第１駆動モータの出力軸に固定され且つ前記変速用出力軸の外周面に形成された円周ラックに噛合する第１駆動モータピニオンと、をもち、
   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の他方は、前記変速用出力軸に対して出力軸の延びる方向が略直角である第２駆動モータと、前記第２駆動モータの出力軸に固定されたベベルギヤピニオンと、前記ベベルギヤピニオンに噛合し且つ前記変速用出力軸の外周に設けられたスプライン歯とスプライン嵌合されるスプライン穴が形成されたベベルギヤと、をもち、
   前記変速用出力軸の前記円周ラックと前記スプライン歯とが隣設して設けられており、
   前記スプライン歯が挿入される前記スプライン穴内には前記円周ラックも挿脱され、
   前記第１駆動モータの出力軸の軸線と前記第２駆動モータの出力軸の軸線とは前記変速用出力軸方向で近接してオフセットし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。

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