JPS6330637A - 変速機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔１既要〕 自動車の変速機を自動的に駆動するアクチュエータを電
動モータで実現するために、変速機を操作するレバーが
取付けられた出力軸をセレクト用モータで軸方向に往復
駆動し、シフト用モータで往復回転駆動する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、自動車の変速機の操作を、運転者に代わって
自動的に行なう駆動装置に関する。この自動駆動装置は
、運転者のアクセル操作やエンジン速度などと連動し、
変速機を自動的に操作するもので、油圧式に駆動する装
置が知られているが、本発明はこれを電動モータで実現
するものである。

〔従来の技術〕

第７図は従来の油圧式の変速機の駆動装置の全容を示す
図である。１は変速機、２はクラッチであり、それぞれ
油圧式の駆動装置３で駆動される。

運転者がセレクタ４でレンジを選択し、アクセルペダル
５を踏み込むと、それらのすｎ報が信号として制御回路
６に入力される。またエンジンの回転数や車速もそれぞ
れのセンサから制御回路６に入力される。制御回路６で
は、これらの情報を基にして、最適なプログラムに応じ
て、クラッチ２の制御と変速機１のシフトおよびセレク
トを行なうよう、駆動装置３を制御し、かつアクチュエ
ータ７でスロットルバルブを駆動してエンジンの出力調
整を行なう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのような油圧式の駆動装置では、油圧アクチ
ュエータのほかに、パワーユニット８やタンク９を要す
るので、油圧系が大型化し、狭いエンジンルームに収納
するのに適しない。しかも複雑な配管を要し、また塵埃
により配管などが目詰まりしたり、油漏れを起こすなど
、トラブルの要因が多い。駆動媒体として油を使用する
が、油の粘度が油の劣化や温度によって変化するため、
安定性が悪く、制御を精度良く行なえない、などの問題
がある。

本発明の技術的課題は、従来の駆動装置におけるこのよ
うな問題を解消し、油を要しない電動モータで変速機を
駆動可能とすることにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 第１図は本発明による変速機の駆動装置の基本原理を説
明する側面図である。１１は出力軸であり、自動車の変
速機１を操作するレバー１２が取付けられている。この
出力軸１１に円周ラック１３が形成され、該円周ラック
１３と噛み合うピニオン１４が、セレクト用の電動モー
タＭ１の出力歯車１５と連結され、出力軸１１をその軸
方向に直線移動させる構成になっている。またスプライ
ン継手１８等により、該出力軸１１に対しその軸方向に
は相対移動できるが回転方向には規制されている歯車１
６が、減速機構１７を介してシフト用の電動モータ門２
と連結され、出力軸１１を往復回動する構成になってい
る。なおセレクト用のモータｈとピニオン１４との間に
も減速機構を設けてもよい。

〔作用〕

セレクト用のモータｈ、によりピニオン１４が回転する
と、タンク１３を介して、出力軸１１に直線駆動力が作
用し、出力軸１１がその軸方向に直線移動する。該モー
タＭ１を逆転することで、出力軸１１は往復動でき、ま
た出力軸１１をそのストロークの中間位置で停止するこ
とで、レバー１２は左端Ｓ１、右端Ｓ３、中間Ｓ２の３
位置に停止することができる。出力軸１１と歯車１６と
の間は、スプライン継手１８などで連結されているため
、歯車１６に対し出力軸１１が軸方向に相対移動できる
。

またシフト用モータＭｚが動作すると、減速機構１７、
歯車１６を介して出力軸１１が回転する。酸モータＭ２
を逆転することで、出力軸１１は前後に往復回動でき、
また中間で停止することもできる。そのため、この回転
運動と前記のセレクト用モータＭ１による直線運動を組
み合わせることで、変速機駆動レバー１２を、手動によ
るシフト操作と同様に、１速、２速・・・および後退Ｒ
などの各位置に移動することができる。前記のように、
出力軸ＩＩをＳｌ、Ｓ２、Ｓ３の３位置で停止する場合
は、前進５段、後退１段となるが、セレクト方向の停止
位置を増減することで、段数を増減できる。

〔実施例〕

次に本発明による変速機の駆動装置が実際上どのように
具体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明に
よる変速機の駆動装置の実施例を示す外観斜視図である
。旧はセレクト用のモータ、Ｍ２はシフト用のモータで
あり、セレクト用モータ旧で出力軸１１が直線駆動され
、シフト用モータｈで回転駆動される。両モータといＭ
２と出力軸１１間の伝動機構は、ケーシング１９中に内
蔵されている。

門３はクラッチ駆動用モータであり、ケーシング２゜中
の伝動機構を介してクラッチ駆動用出力軸２１を直線駆
動する。

第３図は第２図の駆動装置の内部構造を示す断面図、第
４図、第５図はクラッチの駆動装置の内部構成を示す断
面図、第６図は自動中立点復帰機構の断面図である。

第３図において、（ａ）は出力軸部における水平断面図
、（ｂｌは出力軸部における縦断面図、（Ｃ）はｆａｌ
　（ｂ）図におけるｃ−ｃ断面図である。変速機と連結
されるレバー１２を有する出力軸１１は、ケーシング１
９中に内蔵され、直線移動および回転可能に軸支されて
いる。出力軸１１の右端には円周ラック１３が形成され
、該ラック１３に噛み合う歯車１４とモータＭ１の出力
軸の歯車１５との間に、大径の減速φ車２２が介在して
おり、減速とパワーの増大が行なわれている。

出力軸１１の左端には、歯車１６に対し出力軸１１が軸
方向に相対移動できるようにスプライン２３が形成され
ている。このスプライン軸２３が挿通された歯車１６と
シフト用モータＭ２の出力軸の歯車２４との間は、歯車
２５・・・３０から成る減速機構１７を介して連結され
、減速とパワーの増大が行なわれている。

なお減速歯車列２５・・・３０は、（８１図では展開し
た状態で図示されている。

スプライン結合されている歯車１６は、その回転角度が
小さいため、図示例では扇状に形成され、出力軸１１が
中立状態のときは、扇状歯車１６の歯の中央部が歯車３
０と噛み合うようになっている。

シフト用モータＭ２が作動することで、スプライン継手
を介して出力軸１１を往復回動させ、出力軸１１に取付
けたレバー１２をｆＣ１図のようにＡ位置、Ｂ位置およ
び中立位置Ｎに移動させることができる。

また中立位置Ｎにおいて、セレクト用モータ旧を作動さ
せることで、出力軸１１を直線移動させ、変速機におけ
る１・２速側、３・４速側および後退側との間の切換え
が行なわれる。そしてこの選択位置において、シフト用
モータＭ２の作動で、レバー１２が出力軸１１を中心に
回転し、レバー１２がＡ位置またはＢ位置に回転駆動さ
れ、速度選択が行なわれる。

なおケーシング１９に形成された（８１図のボルト孔３
１・・・にボルトを挿通することで、変速機駆動装置が
、エンジンルーム中において、変速機のケーシングなど
に取付けられる。

なおシフト用モーターで駆動される扇状歯車１６と出力
軸１１間の結合には、スプライン継手のほか、セレーシ
ョンなどを利用してもよい。

図示実施例では、ケーシング１９の（ａ）　（ｂ１図の
取付は孔３２に、クラッチ機構のケーシング２０が取付
は可能となっている。

第４図はクラッチ機構の第１実施例、第５図はクラッチ
機構の第２実施例である。第４図において、ケーシング
２０に内蔵支持されたクラッチ駆動用出力軸２工は、そ
の送りネジ部２１ｓが、ケーシング２０中に内蔵支持さ
れたボールナツト３３に挿通されている。ボールナフト
３３は、歯車３４と一体的に回動するものであり、歯車
３４は、アイドラ歯車３５を介して、電動モータ門、の
出力歯車３６と連結されている。歯車３４は、その両側
に配設されたオイルレスベアリング３７．３８で回転方
向に支持され、両オイルレスベアリング３７．３８と歯
車３４との間に配設されたスラストベアリング３９．４
０を介してスラスト方向に支持されている。

いまモータ門、が作動すると、その出力歯車３６の回転
力が、アイドラ歯車３５、歯車３４を介してボールナツ
ト３３に伝わり、ボールナツト３３を回転させることで
、送りネジ２１ｓが出力軸２１の軸方向に直線駆動され
る。このようにボールナ：・ト３３を介して送りネジ２
１ｓが直線駆動されるため、減速とパワーアップが行な
われる。すなわちボールナツト３３と送りネジ２１ｓ間
には、ボールが介在しているため、ボールナツト３３と
送りネジ２１ｓ間の摺動抵抗も極めて小さくなる。

また出力軸２１の先端に、クラッチ機構が連結されるが
、通常のクラッチ機構はその接合方向く矢印Ｃ方向）に
バネ力で押圧されており、こめバネ力に抗してクラッチ
ペダルを踏み込み、クラッチを遮断する構成になってい
る。そのため、出力軸２１には大きなスラスト方向の力
が作用し、歯車３４の支持部にスラスト方向の摺動抵抗
が作用するが、オイルレスベアリング３７．３８から成
るラジアル軸受けとスラストベアリング３９．４０を併
用することで、スラスト方向の摺動抵抗による損失が軽
減される。

第５図は出力軸２１の軸支構造の別の実施例であり、第
４図のオイルレスヘアリング３７．３８およびスラスト
ベアリング３９．４０に代えて、歯車３４の両側とケー
シング２０間にアンギュラベアリング４１．４２が配設
されている。アンギュラベアリングは、回転方向にもス
ラスト方向にも摺動抵抗が極めて小さいため、−層摺動
砥杭による力の）置火が減少し、モータＭ３の負担が軽
減される。

なおりラッチ用駆動装置のケーシング２０は、その取付
は穴４３・・・にボルトを挿通し、第３図のケーシング
１９の取付はネジ穴３２・・・にネジ化めすることで、
変速機の駆動装置と一体化できる。また両駆動装置を一
体化しないで、クラッチ用駆動装置を独立してクラッチ
機構の最寄りの位置に取付けることもできる。

クラッチ用モータ門３は、出力軸２１の遮断方向（矢印
り方向）にのみ、クラッチ機構のバネ力に抗して、回転
力が発生する。つまりモータＭ３は一方向にしか回転し
ないが、その時のトルクを制御し、クラッチ機構のバネ
力との相対的な強さを変えることで、クラッチを精度良
く制御できる。その結果モータＭ３を逆転操作する必要
がないので、制御手段が筒易化される。

なおボールナツト３３と送りネジ２１ｓによる送り機構
を、変速機駆動出力軸１１のラック１３とビニオン１４
の代用して使用することもできる。

第６図は出力軸１１を中立点すなわち出力軸１１の直線
移動方向に対しても回転方向に対しても、中立の位置に
自動復帰させる機構である。（ａｌに示すように、フレ
ーム３３．３４間に、出力軸１１と平行にバネ支持軸３
５が支持されている。バネ支持軸３５の中間には、大径
部からなるストッパー３６が形成され、その両側には可
動板３７．３８が配設されている。

すなわち可動板３７の孔に左側のバネ支持軸３５ａが挿
通され、この可動板３７と左のフレーム３３間に圧縮コ
イルバネ３９が挿入されている。同様に右側の可動板３
８の孔に右側のバネ支持軸３５ｂが挿通され、この可動
板３８と右のフレーム３４間に圧縮コイルバネ４０が挿
入されている。そして出力軸１１に取付けられたレバー
１２の上端が、両回動板３７．３８間に挟まれるように
して位置している。

いまセレクト用モータ旧によって、出力軸１１が５速と
バックＲ方向に駆動されるとすると、レバー１２は右の
圧縮コイルバネ４０に抗して右側に移動する。そのため
万一モータ旧に障害が生じたりして、自動車を人力で押
したりしなければならないような事態が発生した場合は
、右の圧縮コイルバネ４０のバネ力によって可動板３８
がレバー１２を左側に押圧移動し、中立点（３，４速側
）に復帰させる。

そして可動板３８がストッパー３６に当接すると、レバ
ー１２には、バネ力は作用せず、図示の状態となる。ま
たレバー１２が１．２速側に移動すると、可動板３７が
左の圧縮コイルバネ３９を圧縮して左側に移動するため
、モータ旧による駆動力が消失した場合は、左の圧縮コ
イルバネ３９のバネ力によって、左の可動板３７がレバ
ー上端を右側に押圧し、レバー１２を中立点（３・４速
側）へ自動的に復帰させる。

このように独立した圧縮コイルバネを左右に配置して、
復帰力をレバー１２に与えるので、確実に中立点復帰で
きる。また可動板３７．３８がス）７パー３６に当接す
ると、可動板からレバー１２に対して押圧力は作用しな
いので、レバーを精度よく中立点に位置決めできる。

ｆｂ１図は、ｆａ１図のｂ−ｂ断面図であり、レバー１
２の回転（シフト）方向の中立点復帰機構を示す。

出力軸１１と直交する方向にバネ支持軸４１．４２が配
設支持され、左のストッパー４３と左のフレーム４４と
の間に圧縮コイルバネ４５と可動板４６が配設されてい
る。また右のストッパー４７と右のフレーム４８との間
に圧縮コイルバネ４９と可動板５０が配設されている。

そして両回動板４６．５０間にレバー１２の上端が位置
している。図示のような中立状態において、シフト用モ
ータと２で出力軸１１が矢印Ａ方向に回動すると、可動
板５０で右の圧縮コイルバネ４９が圧縮される。この状
態で、万一モータＭ２による駆動力が消失すると、右の
圧縮コイルバネ４９で右の可動板５０がレバー上端に押
圧され、レバー１２は中立点Ｎ位置に自動復帰する。シ
フト用モータＭ２でレバー１２が矢印Ｂ方向に回動する
と、レバー上端で左の圧縮コイルバネ４５が圧縮される
。この状態で、モータｈによる駆動力が消失すると、左
の圧縮コイルバネ４５で左の可動板４６がレバー上端に
押圧され、レバー１２は中立点Ｎ位置に自動復帰する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、変速機を操作する出力軸
１１の直線方向のセレクト動作、並びに回転方向のシフ
ト動作が、電動モータも、と２によって、正確かつ円滑
に行なわれる。そのため、従来の油圧式に駆動する装置
のように、パワーユニットやタンク等を必要とせず、小
型化され、狭いエンジンルームに搭載するのに適してい
る。また油漏れや目詰まり、油の劣化や温度による油の
粘度変化のために特性が不安定となる、等の問題も解消
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による変速機の駆動装置の基本原理を説
明する側面図、第２図は本発明による変速機駆動装置の
実施例を示す斜視図、第３図は同駆動装置の詳細を示す
断面図、第４図、第５図はクラッチ駆動装置の内部構成
を示す断面図、第６図は変速機の中立点自動復帰機構の
断面図、第７図は従来の油圧式の変速機駆動装置の全容
を示す図である。 図において、旧はセレクト用モータ、？ｆｚはシフト用
モータ、１は変速機、１１は出力軸、１２はレバー、１
３は円周ラック、１４はピニオン、１５はモータ出力軸
歯車、１６は歯車、１７は減速機構、１８はスプライン
軸、Ｈｌはクラッチ駆動モータ、２１はクラッチ駆動出
力軸をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 ／７望民 Ｃ＆） −７３ｆ３ にノ Ｎ　　Ｂ （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自動車の変速機を操作するレバー（１２）を出力軸（１
   １）に取付けたこと、 該出力軸（１１）に円周ラック（１３）を形成し、該円
   周ラック（１３）と噛み合うピニオン（１４）をセレク
   ト用の電動モータ（Ｍ＿１）の出力歯車（１５）と連結
   したこと、該出力軸（１１）に対しその軸方向には相対
   移動できるが回転方向には規制されている歯車（１６）
   が、減速機構（１７）を介してシフト用の電動モータ（
   Ｍ＿２）と連結されていること、 を特徴とする変速機の駆動装置。