| 【発明の名称】 |
歯車式変速機の自動変速装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鴇矢 悟
【氏名】杉山 武史
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| 【要約】 |
【課題】動作確実で構造が小型簡単な歯車式変速機の自動変速装置の提供。
【解決手段】ハウジング内の駆動機構が、歯車式変速機のシフト・セレクトシャフトに連結されるセレクトレバーに連結されてセレクトモータに連結されたセレクト減速歯車列と、セレクト減速歯車列に接続されたセレクトセンサからの信号に基づいてセレクトモータを制御する制御装置と、シフト・セレクトシャフトに連結されるシフトギヤに連結されてシフトモータに連結されたシフト減速歯車列と、シフト減速歯車列に連結されたシフトセンサからの信号に基づいてシフトモータを制御する制御装置とを備えた歯車式変速機の自動変速装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 歯車式変速機のギヤシフトをするために、歯車式変速機のシフト・セレクトシャフトを、ハウジングに支持された駆動機構により軸移動および回転移動させる自動変速装置であって、上記駆動機構が、上記シフト・セレクトシャフトに連結されるセレクトレバーと、上記セレクトレバーに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを軸移動させるセレクト減速歯車列と、上記セレクト減速歯車列に連結されたセレクトモータと、上記セレクト減速歯車列に接続されたセレクトセンサと、上記セレクトセンサからの信号に基づいて上記セレクトモータを制御する制御装置と、上記シフト・セレクトシャフトに連結されるシフトギヤと、上記シフトギヤに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを回転移動させるシフト減速歯車列と、上記シフト減速歯車列に連結されたシフトモータと、上記シフト減速歯車列に接続されたシフトセンサと、上記シフトセンサからの信号に基づいて上記シフトモータを制御する制御装置と、を備えた歯車式変速機の自動変速装置。
【請求項２】 上記セレクトレバーはシフト・セレクトボスに一体に設けられ、上記シフト・セレクトボスは、上記ハウジングにより軸移動および回転可能に支持され、上記シフト・セレクトシャフトと一体に動くように連結され、上記シフトギヤはスプライン軸に一体に設けられ、上記スプライン軸は、上記ハウジングにより回転可能に支持され、上記シフト・セレクトボスに対して軸方向移動はできるが回転移動はできないようにスプライン結合されてなる請求項１記載の歯車式変速機の自動変速装置。
【請求項３】 上記スプライン軸が、スプライン軸を手動で回転させるための工具との連結部を備えた請求項１あるいは２記載の歯車式変速機の自動変速装置。
【請求項４】 上記セレクト減速歯車列および上記シフト減速歯車列が、平歯車およびウォームギヤで構成され、減速比が固定である請求項１乃至３のいずれか記載の歯車式変速機の自動変速装置。
【請求項５】 上記シフト減速歯車列が、非円形ギヤまたはカムで構成した非線形機構を備え、上記非円形ギヤまたは減速比が変動する請求項１乃至４のいずれか記載の歯車式変速機の自動変速装置。
【請求項６】 セレクト動作のデフォルト位置が請求項１に記載の歯車式変速機のニュートラルになるように構成した請求項１乃至５のいずれか記載の歯車式変速機の自動変速装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は歯車式変速機の自動変速装置に関するものであり、特に、既存の歯車式変速機を手動変速する変速操作の煩わしさからドライバーを開放するために案出されたもので、既存の歯車式変速機のシフト・セレクトシャフトに連結されてこれを動力源を用いて操作するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、手動の変速機のメカニズムをそのまま使用し、コンピュータにより油圧装置を介して変速およびクラッチ操作を自動化したものが存在していた。また、歯車式変速機のセレクトまたはシフトのアクチュエータにモータを使用したものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の歯車式変速機の自動変速装置は、油圧による場合はクラッチ用、シフト用、セレクト用の３つのシリンダと、これらを駆動する多数の電磁弁と、複雑な油圧系統とが必要であったため、また、モータを使用したものでは、セレクトラインの数だけモータが必要となるためモータまたはソレノイド等を複数個使用され、構造がが複雑で大型の装置となり、原価が高くなるという問題があった。
【０００４】本発明は上述の従来の歯車式変速機の自動変速装置の問題を解決すべく発案したものであり、既存の歯車式変速機を自動変速できる小型で簡単な構造の自動変速装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の歯車式変速機の自動変速装置は、歯車式変速機のギヤシフトをするために、歯車式変速機のシフト・セレクトシャフトを、ハウジングに支持された駆動機構により軸移動および回転移動させる自動変速装置であって、上記駆動機構が、上記シフト・セレクトシャフトに連結されるセレクトレバーと、上記セレクトレバーに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを軸移動させるセレクト減速歯車列と、上記セレクト減速歯車列に連結されたセレクトモータと、上記セレクト減速歯車列に接続されたセレクトセンサと、上記セレクトセンサからの信号に基づいて上記セレクトモータを制御する制御装置と、上記シフト・セレクトシャフトに連結されるシフトギヤと、上記シフトギヤに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを回転移動させるシフト減速歯車列と、上記シフト減速歯車列に連結されたシフトモータと、上記シフト減速歯車列に接続されたシフトセンサと、上記シフトセンサからの信号に基づいて上記シフトモータを制御する制御装置とを備えた歯車式変速機の自動変速装置である。
【０００６】請求項２記載の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、上記セレクトレバーはシフト・セレクトボスに一体に設けられ、上記シフト・セレクトボスは、上記ハウジングにより軸移動および回転可能に支持され、上記シフト・セレクトシャフトと一体に動くように連結され、上記シフトギヤはスプライン軸に一体に設けられ、上記スプライン軸は、上記ハウジングにより回転可能に支持され、上記シフト・セレクトボスに対して軸方向移動はできるが回転移動はできないようにスプライン結合されてなる。
【０００７】請求項３記載の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、上記スプライン軸が、スプライン軸を手動で回転させるための工具との連結部を備えている。
【０００８】請求項４記載の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、上記セレクト減速歯車列および上記シフト減速歯車列が、平歯車およびウォームギヤで構成され、減速比が固定である。
【０００９】請求項５記載の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、上記シフト減速歯車列が、非円形ギヤまたはカムで構成した非線形機構を備え、減速比が変動するものである。
【００１０】請求項６記載の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、セレクト動作のデフォルト位置が請求項１に記載の歯車式変速機のニュートラルになるように構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の歯車式変速機の自動変速装置の正面断面図であり、図２は本発明の歯車式変速機の自動変速装置の側面断面図である。歯車式変速機の自動変速装置は、既存の歯車式変速機（図示してない）から外方向へ延出されたシフト・セレクトシャフト１に連結されて、このシフト・セレクトシャフト１を軸方向に移動させて歯車式変速機をセレクトし、シフト・セレクトシャフト１を軸方向に回動させて歯車式変速機内のギヤのシフトを動力源により自動で行なうように構成したものである。即ち、既存の歯車式変速機においては外方に延出されたシフト・セレクトシャフト１を軸方向に移動させて１速、２速の位置から５速、Ｒにセレクトでき、また、中央部で３、４速の位置にセレクトできるものである。
【００１２】このようにセレクトした後に、シフト・セレクトシャフト１を図３のシフトパターン図で示すように、軸方向に回転させて歯車式変速機内部のシフトフォークを連動させて、内部のギヤを図３に示す位置にシフトさせて変速動作を完了できるものであり、このようなセレクト及びシフト動作を実行するためのセレクト及びシフト機構である駆動機構が図１、２の自動変速装置内に組み込まれている。
【００１３】図１、２の自動変速装置の駆動機構はハウジング２５で外周が包囲されて支持されており、図示右方にセレクト用の直流モータ２が配設されており、このセレクトモータ２は正逆回転可能で制御可能なものであり、このセレクトモータ２のモータ軸にはセレクトアクチュエータギヤ３が固定されている。このセレクトアクチュエータギヤ３には中間ギヤ４が噛み合わされ、中間ギヤ４は中間ピニオン５により固定されたものとなっており、中間ピニオン５にはセレクトギヤ６が噛み合わされ、セレクトギヤ６はセレクトシャフト７により固定されたものとなっており、セレクトシャフト７の１端には回動角度を検出するセレクトセンサ８が設けられている。
【００１４】またセレクトシャフト７にはセレクトレバー９が固設されており、セレクトシャフト７はボールベアリング２６により回動可能に指示されている。セレクトレバー９の先端にはピン７ａが口述するシフト・セレクトボス１０の２枚のフランジ１０ａの間の周方向溝に係合しており、セレクトレバー９が回動したときにセレクトボス１０が軸方向に移動させられるようにしてある。
【００１５】セレクトレバー９の先端にはピン９ａが延出されていて、ピン９ａはシフト・セレクトボス１０の２枚のフランジ１０ａの間の周方向溝に係合している。このシフト・セレクトボス１０はキー２７と止めネジ２８を介してシフト・セレクトシャフト１に固定されている。このシフト・セレクトシャフト１は図示しない歯車式変速機から外方に延出されたものであり、このシフト・セレクトシャフト１により歯車式変速機とこの歯車式変速機の自動変速装置が連繋されている。また、通常、歯車式変速機のシフト・セレクトシャフト１にはばね、リング等の構成によりデフォルトの位置はシフト位置でニュートラルとなるよう構成されており、シフト・セレクトシャフトに固設されているシフト・セレクトボス１０もニュートラルがデフォルト位置となる。セレクトシャフト７の１端には回動角度を検出するセレクトセンサ８が設けられている。
【００１６】このように、シフト・セレクトシャフト１には、シフト・セレクトボス１０を介してセレクトレバー９が連結され、セレクトレバー９にはセレクトアクチュエータギヤ３、中間ギヤ４、中間ピニオン５、セレクトギヤ６およびセレクトシャフト７により構成された減速歯車列が連結されており、この減速歯車列にはセレクトモータ２が接続されている。従って、セレクトモータ２の回転は減速歯車列によりセレクトレバー９に伝えられて、シフト・セレクトシャフト１を軸移動即ち軸方向移動させることができる。
【００１７】またハウジング２５には正逆回転制御可能なシフト用の直流モータ即ちシフトモータ１１が固設されており、このシフトモータ１１のモータ軸にはシフトアクチュエータギヤ１２が固設され、このシフトアクチュエータギヤ１２には第２中間ギヤ１３が噛み合わされており、第２中間ギヤ１３は第４中間ピニオン１４により固定されたものとなっており、第４中間ピニオン１４には第６中間ギヤ１５が噛み合わされている。
【００１８】第６中間ギヤ１５は第２中間ピニオン１６により固定されたものとなっており、第２中間ピニオン１６には第３中間ギヤ１７が噛み合わされており、第３中間ギヤ１７は第３中間ピニオン１８により固定されたものとなっており、第３中間ピニオン１８には扇子形のシフトギヤ１９が噛み合わされている。シフトギヤ１９は後述するスプライン軸２０に固定されたものとなっており、前記シフトギヤ１９には第４中間ギヤ２１が固設されており、第４中間ギヤ２１は第５中間ギヤ２２が噛み合わされており、第５中間ギヤ２２はシフトセンサ軸２３により固定され、シフトセンサ軸２３はシフトセンサ２４に嵌合されている。
【００１９】スプライン軸２０は、回転可能だが軸方向には移動せぬようにハウジング２５に軸受け２５ａ等により支持され、一端はスプライン形状を成し、セレーション形状を持つシフト・セレクトボス１０に噛み合わされていて、シフト・セレクトボス１０に対して軸方向移動はできるが回転運動はできないようにされている。スプライン軸２０にはキー等によりシフトギヤ１９が固着されている。また、スプライン軸２０の他端はハウジング２５の外部に突出していて緊急用シフト動作用の溝２０ａである工具との連結部を持っており、緊急時に手動工具でスプライン軸２０を回転させることができるようにしてある。
【００２０】このように、シフト・セレクトシャフト１には、シフト・セレクトボス１０およびスプライン軸２０を介してシフトギヤ１９が連結され、シフトギヤ１９にはシフトアクチュエータギヤ１２、第２中間ギヤ１３、第４中間ピニオン１４、第６中間ギヤ１５、第２中間ピニオン１６、第３中間ギヤ１７および第３中間ピニオン１８により構成されたシフト減速歯車列が連結されており、このシフト減速歯車列にはシフトモータ１１が接続されている。従って、シフトモータ１１の回転はシフト減速歯車列によりシフトギヤ１９に伝えられて、シフト・セレクトシャフト１を回転移動させることができる。
【００２１】本発明の歯車式変速機の自動変速装置に於いて、セレクト動作を行なう時は、セレクトモータ２が作動されて、これによりセレクトアクチュエータギヤ３が回転し、中間ギヤ４、中間ピニオン５、セレクトギヤ６を経由して、セレクトシャフト７が回転変位する。これによりセレクトシャフト７に固定されたセレクトレバー９が遥動されてシフト・セレクトボス１０及びシフト・セレクトシャフト１が、軸方向に移動されることになる。この時にセレクトセンサ８の検知信号が制御装置３１に供給されて、セレクトモータ２が適正にフィードバック制御されて所定のセレクトラインへの移動が達成されることになる。
【００２２】次にシフト動作においてはシフトモータ１１が作動すると前記シフトアクチュエータギヤ１２が回転し、第２中間ギヤ１３、第4中間ピニオン１４、第6中間ギヤ１５、第２中間ピニオン１６、第３中間ギヤ１７、第３中間ピニオン１８、シフトギヤ１９を経由して、スプライン軸２０が回転することとなる。従ってスプライン軸２０と噛み合うシフト・セレクトボス１０とシフト・セレクトシャフト１とが回転することになり、この時にシフトギヤ１９に固設された第４中間ギヤ２１、第５中間ギヤ２２、シフトセンサ軸２３を経由してシフトセンサ２４の検知信号が制御装置３２に送られて、シフトモータ１１が適正にフィードバック制御されてシフト・セレクトシャフト１を所定の位置に到達させこれによりシフトが完了されることとなる。
【００２３】また、何らかの原因で電気的接続ができずシフトモータ１１の駆動ができない場合、スプライン軸２０の一端にある溝である連結部を利用して工具によりスプライン軸を手動で回動させることで、シフト・セレクトシャフト１を回動させることが可能で、緊急用シフト動作機能を持たしている。
【００２４】このように本発明の歯車式変速機の自動変速装置に於いては、セレクトモータ２をフィードバック制御し、かつシフトモータ１１をフィードバック制御することにより、自動的に既存の歯車式変速機のセレクト及びシフト動作を行なうことができ、歯車式変速機を自動変速させることができるものとなる。
【００２５】実施の形態２．図４は既存の歯車式変速機に接続される本発明の歯車式変速機の自動変速装置の図２と同様の側面断面図であり、シフト・セレクトシャフト１を動作させる方向及びシフトパターンは第１の実施形態と同じである。
【００２６】図４の歯車式変速機の自動変速装置のセレクト側の構成は第１の実施形態と同一であるが、シフト側の構成は、シフト減速歯車列に非円形ギヤあるいはカムで構成した非線形機構を設けて、減速比を変動させるようにした点で異なっている。即ち、シフトモータ１１がハウジング２５に固設されており、このシフトモータ１１のモータ軸にはシフトアクチュエータギヤ１２が固設され、このシフトアクチュエータギヤ１２には第２中間ギヤ１３が噛み合わされている。次にこの実施形態によれば、第２中間ギヤ１３と同軸に設けられているのは楕円ピニオン２９であり、この楕円ピニオン２９には楕円ギヤ３０が噛み合わされており、楕円ギヤ３０は第２中間ピニオン１６と同軸に設けられたものとなっている点で相違している。
【００２７】シフト減速歯車列の以下の機構は再び第１の実施形態と同じになり、第２中間ピニオン１６は第３中間ギヤ１７が噛み合わされており、第３中間ギヤ１７は第３中間ピニオン１８により固定されたものとなっており、第３中間ピニオン１８にはシフトギヤ１９が噛み合わされており、シフトギヤ１９はスプライン軸２０に固定されたものとなっており、前記シフトギヤ１９には第４中間ギヤ２１が固設されており、第４中間ギヤ２１は第５中間ギヤ２２が噛み合わされており、第５中間ギヤ２２はシフトセンサ軸２３により固定され、シフトセンサ軸２３はシフトセンサ２４に嵌合されている。またスプライン軸２０はシフト・セレクトボス１０に噛み合わされる。
【００２８】セレクト動作を行なう時は、第１の実施形態と同じであるが、シフト動作においてはシフトモータ１１が作動すると非線形機構のが作用する。即ち、シフトアクチュエータギヤ１２が回転すると、第２中間ギヤ１３、楕円ピニオン１４、楕円ギヤ１５、第２中間ピニオン１６、第３中間ギヤ１７、第３中間ピニオン１８、シフトギヤ１９を経由して、スプライン軸２０が回転することとなり、スプライン軸２０と噛み合うシフト・セレクトボス１０とシフト・セレクトシャフト１を回転させることになり、この時にシフトギヤ１９に固設された第４中間ギヤ２１、第５中間ギヤ２２、シフトセンサ軸２３を経由してシフトセンサ２４の検知信号がフィードバックにより、シフト用モータ１１が適正に制御されてシフト・セレクトシャフト１を所定の位置に到達させこれによりシフトが完了されることとなる。この時、楕円ギヤ３０と楕円ピニオン２９により得られる回転変位での可変減速比により、図５に示すようにシフト・セレクトシャフト１の角度変位においてシフト時の負荷の大きい位置での減速比を大きくとり、シフトモータ１１にかかる負荷を軽減することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明の歯車式変速機の自動変速装置は、駆動機構が、シフト・セレクトシャフトに連結されるセレクトレバーと、上記セレクトレバーに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを軸移動させるセレクト減速歯車列と、上記セレクト減速歯車列に連結されたセレクトモータと、上記セレクト減速歯車列に接続されたセレクトセンサと、上記セレクトセンサからの信号に基づいて上記セレクトモータを制御する制御装置と、上記シフト・セレクトシャフトに連結されるシフトギヤと、上記シフトギヤに連結されて上記シフト・セレクトシャフトを回転移動させるシフト減速歯車列と、上記シフト減速歯車列に連結されたシフトモータと、上記シフト減速歯車列に接続されたシフトセンサと、上記シフトセンサからの信号に基づいて上記シフトモータを制御する制御装置とを備えた歯車式変速機の自動変速装置である。従って、歯車式変速機の自動変速装置を小型軽量にして動作の確実性を高めることができる。
【００３０】請求項２記載の歯車式変速機の自動変速装置によれば、上記セレクトレバーはシフト・セレクトボスに一体に設けられ、上記シフト・セレクトボスは、上記ハウジングにより軸移動および回転可能に支持され、上記シフト・セレクトシャフトと一体に動くように連結され、上記シフトギヤはスプライン軸に一体に設けられ、上記スプライン軸は、上記ハウジングにより回転可能に支持され、上記シフト・セレクトボスに対して軸方向移動はできるが回転移動はできないようにスプライン結合されてなるので、歯車式変速機の自動変速装置の機構が小型で纏まりが良くなり、操作の確実性が高くなって信頼性も高くなる。
【００３１】請求項３記載の歯車式変速機の自動変速装置によれば、上記スプライン軸が、スプライン軸を手動で回転させるための工具との連結部を備えているので、何らかの電気的故障等のためにシフトモータ１１が駆動できない場合にも、この連結部を利用してシフト・セレクトシャフト１を回転させるという緊急用シフト動作機能を発揮することができる。
【００３２】請求項４記載の歯車式変速機の自動変速装置によれば、上記セレクト減速歯車列および上記シフト減速歯車列が、平歯車およびウォームギヤで構成され、減速比が固定であるので、歯車式変速機の自動変速装置を小型軽量にして動作の確実性を高めることができる。
【００３３】請求項５記載の歯車式変速機の自動変速装置によれば、上記シフト減速歯車列が、非円形ギヤまたはカムで構成した非線形機構を備え、上記非円形ギヤまたは減速比が変動するものであるので、歯車式変速機の自動変速装置を小型軽量にして動作の確実性を高めることができる他に、シフトに応じたトルクを得ることができ、負荷の大きい角度位置で減速比を大きくしてシフトモータに掛かる負荷を軽減することができる。
【００３４】請求項６記載の歯車式変速機の自動変速装置によれば、セレクト動作のデフォルト位置が請求項１に記載の歯車式変速機のニュートラルになるように構成したものであるので、歯車式変速機の自動変速装置の動作の確実性を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月３日（１９９９．９．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５７８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４１３７（Ｐ２００１−７４１３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５０２１４ |
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